太阳自动追踪系统设计.doc

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摘要
内筒是太阳能热水器的核心部分,其特性影响着产品的整体寿命,太阳能内筒起筋机是用来增强太阳能内筒的刚性,在太阳能行业得到广泛的应用。通过文献检索、企业流水生产线的参观,对太阳能内筒起筋机的结构、功能和工作原理进行归纳分析,并对国内外太阳能内筒起筋机的研究现状做了一番比较和总结,完成了起筋机的设计。
传动系统和辊压系统是起筋机的核心部分,本文对这两部分进行了详细的设计,其中将上下辊轮轴同时作为主动轴,通过一个齿轮传动达到二者的同步运动,较之电机只带动下辊轮轴旋转,再通过摩擦力带动上辊轮轴旋转,这样需求的动力大为减小,且减少了对被加工件的磨损。同时将下辊轮轴的直径加粗,并将其设计成空心轴,在保证其刚度的前提下即减轻了其重量,又方便了辊轮的安装固定。同时在下辊轮轴的悬臂端安装一个由汽缸带动的气动门,拖住下辊轮轴,避免了由于下辊轮轴刚性不足导致的起筋高度不够。本文对减速机、汽缸、万向联轴器和辊轮轴进行了详细的计算和校核,保证了设计的合理性,也简要介绍了对机架、轴承座等零部件的设计和选择过程。
通过计算分析和校核,本设计实现了预期的设计要求,达到了降低成本、寿命长、噪声小的目的。机器外形尺寸的设计方便工作人员操作,提高了加工效率。
关键词:太阳能内筒起筋机;辊轮轴;传动系统;辊轮
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ABSTRACT
Solarwaterheaterswithinthecylinderisthecorepartoftheircharacteristicsaffecttheoveralllifeoftheproduct,solarenergyfromtheinnercylindermachineisusedtoenhancesolarenergybarswithintherigidtube,,visitthecompany'sassemblyline,fromthetendonsofsolarenergywithinthecylindermachinestructure,functionandworkingprincipleofinductiveanalysis,andtheinnercylinderfromthedomesticandinternationalsolarenergyresearchstatusbarmachinedidsomecomparisonandsummaryofcompletedthetendonfromthemachinedesign.
Drivesystemandrollbarsfromthemachinesystemisthecoreofthetwopartsofthispapercarriedoutadetaileddesign,inwhichboththeupperandloweraxlerollaxisasthroughageardrivetoachievesynchronizationbetweenthetwomovements,comparedwiththemotoronlydrivenrollershaftrotation,thendrivenbyfrictionontherollershaftrotation,somuchlesspowerdemand,,anddesignedintothehollowshaft,toensurethatthepremiseofitsstiffnesstoreduceitsweight,,reducer,cylinder,rollershaftuniversalcouplingandadetailedcalculationandverificationtoensurethatthedesignisreasonable,butalsoabriefintroductionontherackbearingandotherpartsofthedesignandselectionprocess.
Throughanalysisandverification,thedesigntoachievethedesireddesignrequirements,toreducecost,longlife,.
Keywords:solarenergyfromthetendonwithinthecylindermachine;rolleraxle;
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transmission;roll
1前言


在太阳能热水器行业,起筋机可以经济合理的增强内筒的刚性,方便于后续加工。目前,国内有多家机械厂可以生产起筋机,如宁津县恒硕太阳能设备有限公司、南通海剪机床厂、北京立威盛达机床厂、华兴设备有限公司等。国内目前主流产品都具有筋间距可调,每个压筋辊轮都可以更换的特点,可以满足一般厂家的生产需求。但目前国外先进技术可以完全符合美国LOCKFORMER质量标准,确保结构坚固耐用,成形快速精确,无需特别的维护而具有超长使用寿命。机器多采用重型底盘,电弧焊钢架,电机速度稳定,轴精度高,经淬火及磨圆加工的辊轮轴,专有技术制造的辊轮,免维护传动系统,机架表面经喷塑处理。且进料辊轮在整个厚度范围内可以自我补偿,操作简单,工作效率高。
虽然目前国内有多家机床厂可以生产起筋机,但与国外先进技术相比仍有很大的差距。首先,国内产品多为手动进料,自动化程度较低;第二,辊轮的平行度不好,易产生螺旋筋;第三,国内产品多体积庞大,造成了材料的浪费和运输安装的不便。国内产品多停留在上世纪八九十年代的水平,产品更新换代速度慢,且电机和辊轮的精度不高,不适合快速精确成形。虽然目前国内对起筋机进行了多方面的改进,但主体结构仍没有太大的变化。因此,在加工精度、操作性和运动学设计等方面,均落后于国际先进水平。

伴随着世界能源的紧张,太阳能行业越来越受到人们的关注。内筒是太阳能热水器的核心部分,其特性影响着产品的整体寿命。由于不锈钢具有耐腐蚀的特性,大多数的制造商都选用不锈钢材料作为太阳能热水器的内筒。,在其卷成圆筒状后,刚性十分差,非常容易变形,不易于后续加工。所以,要增加内筒的刚性,可以在内筒壁上做上加强筋,虽然这样可以非常好的加强筒的刚性,但这种方法操作复杂,对设备和技术要求高。而太能热水器内筒只是作为一个储水装置,安置加强筋更是缩小了内筒的容量,所以这种方法不够经济且过于复杂。而通过起筋机在内筒壁上压上加强筋,不仅很好的增强了内筒的刚性,而且对内筒的储水量几乎没有影响。经比较,最经济合理的办法就是在内筒壁上压出一道道加强筋,由此,做出本设计——内筒起筋机。

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,主要用于太阳能热水器不锈钢内筒加强起筋,增加内筒刚性,方便后续加工。设备一般采用型钢焊接主架,震动时效处理,可满足市场现有各种规格热水器内桶皮的加强起筋。设备多采用人工上下工件,控制起筋圆弧角度,操作灵活简便,效率高。在工作过程中,根据产品长度设置滚筋轮,定位准确,无螺旋筋现象出现,产品一次成型,加工精度高。在国外,一些先进公司一般采用伺服电机灵活控制起筋机的辊轮速度,这样起筋机的用途和使用范围就更加广泛了。但这样做却大大提高了起筋机的生产成本,且设计和生产更为复杂繁琐。而太阳能内筒对于起筋的要求并不是太严格,只是为了提高内筒的刚性,方便后续加工,所以国内起筋机生产厂家产品的起筋速度多为出厂速度,在低成本的前提下满足太阳能内筒的起筋要求。


太阳能热水器内筒起筋机主要用于太阳能内筒的加强起筋,本次设计遵循结构合理、节省材料、操作简单的原则,在传统起筋机的基础上做了相应的设计和改善,下面就我设计的太阳能内筒起筋机特点及工作原理做一个简单的介绍。

本次设计动力系统是由江苏泰兴减速机销售中心提供的XW-22-1/,通过联轴器与联轴器相连。通过链传动与下辊轮轴相连,下辊轮轴又通过一个齿轮传动带动
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其上面的一根轴旋转。这根轴通过通过一个花键轴万向联轴器与上辊轮轴相连,这样便保证了两跟辊轮轴同时作为主传动轴旋转。同时,下辊轮轴与其上面轴二者之间的传动比与上下辊轮直径成固定比例,以保证上下辊轮轴旋转的同步,避免因摩擦而造成的动力损耗和对被加工件的磨损。

滚压系统主要是由上下两根辊轮轴组成,辊轮轴上装有可以调隙的辊轮,可以满足不同厂家对起筋距离的不同要求。
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2方案设计及论证
太阳能内筒起筋机工作时,将被加工件置于下辊轮轴上,由汽缸带动上辊轮轴下压,减速机通过一个链传动带动下辊轮轴旋转,下辊轮轴又通过一个齿轮传动带动上辊轮轴旋转,上下辊轮分别安装在上下辊轮轴上,二者旋转线速度相同,完成起筋过程。
主要性能参数:电机功率:
工作效率:4个/分
最大加工长度:2200mm
加工直径:300~600mm
辊轮线速度:~
电源:3相4线
压缩空气:~

传动方案首先应满足机器自身的功能要求,如所传递的功率大小、转速和运动形式。此外,还要满足结构简单、工作平稳、使用维护方便、传动效率较高、工艺性好等当今时代对优化设计的要求。
常用传动方案有3种:
(1)带传动:①结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;②传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;③过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;④不能保证精确的传动比,带轮材料一般是铸铁等。
(2)链传动:①和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;②能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;③和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;④传递效率较高,~;⑤链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象。
(3)圆柱齿轮传动:①能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;②传递的功率和速度范围较大;③结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;④传动效率高,使用寿命长。
根据太阳能内筒起筋机的实际工作情况,起筋机需要比较精确的传动比才能保证上下辊轮轴转动同步,不至于形成滚动摩擦,造成过大的阻力和对工件的磨损。所以,带传动虽然有结构简单、过载保护等功能,仍因传动比不精确而不能使用。~,需要较大的力来带动辊轮轴的旋转,可以选择链传动和齿轮传动。
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根据起筋机的实际工作情况,以及从空间紧凑性方面考虑,初定两种传动方案,其传动部件组成为:
(1)电动机--联轴器--减速器--链传动--下辊轮轴--齿轮传动--上辊轮轴
(2)减速机--联轴器--链传动--下辊轮轴--齿轮传动--上辊轮轴
。

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3传动系统设计计算

通常选用Y系列三相交流异步电动机。对于启动频繁、制动和反转的场合(如起重机),则应选用起重或冶金用YZ型(笼型)或YZR型(绕线型)三相交流异步电动机。电动机结构形式有开启式、防护式、和防爆式等。电机的安装形式可根据防护要求选择。
本设计要求起筋速度不宜过大,~,通过实现参观及查阅资料,初步确定下辊轮的直径为=240mm,上辊轮的直径为=170mm,辊轮线速度约为v=,则下辊轮每旋转一周用时
(s)
则下辊轮的转速为
=
普通电机的转速一般为1500r/min,二者相差比较大,为方便起见可以选用自带减速器的电动机,故选择传动方案:
减速机--联轴器--链传动--下辊轮轴--齿轮传动--上辊轮轴
本次设计动力系统是由江苏泰兴减速机销售中心提供的XW-22-1/,其电机功率为,电机转速,减速机传动比。
型号
功率(kw)
传动比
转速(r/min)
效率(%)
XW-22-1/87

87
1500
90


已知电动机的转速n0=1500r/min,下辊轮轴转速n2=,则总传动比
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=。
传动比分配及选择原则为
各级机构传动比应尽量在推荐的范围内选取。
应使传动装置结构尺寸较小,重量较轻。
应使各传动件尺寸协调,结构匀称合理,避免干涉碰撞。
分析本传动系统,本传动系统中由电动机自带的减速器以及链传动来分配传动比,一般链传动的传动比i6,链条在小链轮上的包角不应小于120°。根据以上选择原则,电动机自带的减速器的传动比,则链传动的传动比=,合适。


(1)已知i=,选择链轮齿数,一般链轮齿数在17-114之间。由于链节数通常是偶数,为使链条和链轮磨损均匀,常取链轮齿数为奇数,并尽可能与链节数互质。优先选用的链轮齿数系列为:17、19、21、23、25、38、57、76、95、和114。综上所述选择。
(2)计算当量的单排排链的计算功率
根据链传动的工作情况、主动链轮齿数和链条排数,将链传动所传递的功率修正为当量的单排链的计算功率
式中:电机平稳运转,工况系数
主动链齿数系数
多排链系数
传递的功率P=
(kw)
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