1、砂輪回轉(zhuǎn)試驗機設(shè)計摘要隨著我國加入WTO 和機械行業(yè)的振興,特別是汽車行業(yè)的發(fā)展，對曲軸磨等大直徑砂輪的需求迅速增長,因而生產(chǎn)大直徑砂輪廠家的數(shù)量增多,致使砂輪的發(fā)展也趨于高速化，而高速砂輪的出廠又必需經(jīng)過強度檢驗。砂輪回轉(zhuǎn)強度是衡量砂輪質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一,直接影響到人身及設(shè)備的安全，回轉(zhuǎn)機是檢測砂輪回轉(zhuǎn)強度的專用設(shè)備?；剞D(zhuǎn)試驗機由于適用的砂輪規(guī)格較多,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對砂輪試驗時的速度精度要求嚴(yán)格,所以要求回轉(zhuǎn)試驗機有很好的調(diào)速和穩(wěn)速性能,調(diào)速范圍從幾百轉(zhuǎn)/分到數(shù)千轉(zhuǎn)/分。該設(shè)計包括機械設(shè)計和控制電路設(shè)計兩部分，機械設(shè)計部分主要包括電機的型號選擇、同步帶的設(shè)軸的設(shè)計、軸承的選擇以及法蘭盤和砂輪防護

2、罩的設(shè)計。電路設(shè)計部分主要是變頻器的設(shè)計。本設(shè)計是通過電機帶動同步帶傳遞到軸上帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，電機的速度通過變頻器來控制，從而實現(xiàn)驗證砂輪的強度是否合格。關(guān)鍵詞：砂輪，同步帶，變頻器 The grinding wheel rotation testing machine designAuthor:Huang jian Tutor: Li Chang shi AbstractWith China's accession to the WTO and the revitalization of mechanical industry, especially the development o

3、f automobile industry, large diameter of crankshaft grinding wheel demand growth, thus producing big diameter the growing number of grinding wheel manufacturer, the development of the grinding wheel, tend to be fast pace, and high speed grinding wheel factory and necessary after strength test. The g

4、rinding wheel turn strength is the most important measure of grinding wheel quality indexes, directly affect the person and the safety equipment, back to the turn of the strength of the grinding wheel is used to test the return of special equipment. Because of the grinding wheel rotation testing mac

5、hine for specifications, so relevant standards to the grinding wheel speed test accuracy requirement strictly, so the requirement rotation testing machine have very good control performance and steady speed, speed range from hundreds of thousands to turn/turn/points.This design including mechanical

6、design and control circuit design two parts, mechanical design part mainly includes the motor model selection, synchronous belt of the design, bearing a shaft of choice and flange constructed and the design of the grinding wheel cover. Circuit design is the design of the main part of the frequency c

7、onverter. This design is driven by motor synchronous belt transmission shaft grinding wheel rotation to drive, motor speed through the frequency converter to control, so as to realize the strength of the grinding wheel validation if they are qualified.Key words: grinding wheel, synchronous belt, inv

8、erter目錄1緒 論11.1砂輪回轉(zhuǎn)試驗機概述11.2回轉(zhuǎn)試驗機工藝要求分析11.3回轉(zhuǎn)試驗機的拖動方式21.4砂輪機操作規(guī)程31.5砂輪的保養(yǎng)4砂輪的檢查4砂輪的安裝4砂輪的平衡試驗5砂輪的修整52機械設(shè)計62.1電機功率的確定62.2步進電機同步齒形帶的設(shè)計6選擇帶的帶型62.2.2 確定帶輪直徑及帶速6確定中心距及帶長72.2.4 確定帶寬7確定帶輪的寬度8結(jié)果整理82.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計92.4 軸的強度校核102.5軸承的選擇102.6 軸承壽命校核112.7 設(shè)計新結(jié)構(gòu)的砂輪卡盤122.8 設(shè)計新結(jié)構(gòu)的防護罩12結(jié) 論13致 謝14參考文獻151緒 論1.1砂輪回轉(zhuǎn)試驗機概述砂輪回轉(zhuǎn)

9、強度是衡量砂輪質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一,直接影響到人身及設(shè)備的安全,回轉(zhuǎn)機是檢測砂輪回轉(zhuǎn)強度的專用設(shè)備。隨著我國加入WTO 和機械行業(yè)的振興,特別是汽車行業(yè)的發(fā)展,對曲軸磨等大直徑砂輪的需求迅速增長,因而生產(chǎn)大直徑砂輪廠家的數(shù)量增多,砂輪生產(chǎn)廠家和使用廠家對大型回轉(zhuǎn)機的市場需求變大。我國目前生產(chǎn)和使用的大型回轉(zhuǎn)機主要有以下幾種: (1)簡易回轉(zhuǎn)機:采用人工開關(guān)直接控制電機的啟動停止,電機和回轉(zhuǎn)機主體分別固定在基礎(chǔ)上,無測速及速度控制裝置,速度變化通過更換皮帶輪來實現(xiàn),速度誤差大,安全防護措施簡單,屬于五六十年代的水平。(2)使用電磁調(diào)速電機拖動的回轉(zhuǎn)機:通過控制器控制調(diào)速電機的運行及速度,控制簡單

10、,便于維修;利用轉(zhuǎn)速表可實現(xiàn)速度的測量及顯示。缺點是噪音大,不能實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制,控制精度低;由于電磁調(diào)速電機要通過電磁離合器傳遞力矩,故同樣載荷下所需電機功率較大。( 3)采用直流電機拖動回轉(zhuǎn)機:直流電機拖動的回轉(zhuǎn)機,這種設(shè)備噪音低,升降速平穩(wěn),控制精度高,但線路復(fù)雜,造價也偏高,維修水平要求也高。綜上所述,從目前已生產(chǎn)出回轉(zhuǎn)機的情況來看還有許多需加以改進的地方:(1)主軸系統(tǒng)需重新設(shè)計。主軸系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)機的關(guān)鍵,現(xiàn)在的主軸系統(tǒng)采用分體結(jié)構(gòu),油浴潤滑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度不易保證,裝配維修復(fù)雜。(2)防護罩存在著安全隱患。現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)機均采用活動式防護罩,沉重的防護罩僅靠立柱通過螺栓固定,存在著安全

11、隱患。(3)裝卸砂輪麻煩。由于砂輪沉重,常采用數(shù)人人工裝卸,勞動強度大且不安全;條件較好的廠家采用軟帶兜著砂輪而后行車裝卸,工人勞動強度降低了,但行車裝卸找正不易,最少仍需兩人且配合要特別好。(4)電氣控制部分有的極其簡單, 有的線路復(fù)雜,造價也偏高,維修水平要求也高,已不能適應(yīng)信息社會及行業(yè)發(fā)展的要求。本設(shè)備的推出,對提高砂輪檢測設(shè)備的水平,促進技術(shù)進步,具有較大的積極作用。1.2回轉(zhuǎn)試驗機工藝要求分析 (1)由于砂輪規(guī)格上萬種。其性能與物理參數(shù)差異較大。對于它的起動時間不能過快，要能夠任意可調(diào)。設(shè)想一片質(zhì)地松軟的砂輪在大的起動加速度下，其加速力可使合格的產(chǎn)品在起動過程中破裂。如果起動時間可

12、調(diào)，就意味著起動加速度的大小可調(diào)，即加速力可調(diào)。這樣可以避免合格產(chǎn)品在檢驗其強度中破裂。(2)速度的調(diào)整范圍要大，也就是說設(shè)備的速比應(yīng)大。即：設(shè)備的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比要大，這樣可以適應(yīng)多種規(guī)格的砂輪回轉(zhuǎn)要求，尤其是線速度不同的砂輪均可以回轉(zhuǎn)檢驗。(3)起動電流應(yīng)能限鑭在某一數(shù)值上，因為起動時間并非幾秒。由于拖動電機的功率是選在一個合適的值所以對于較重的，直徑信大的砂輪有的甚至達幾分鐘的起動時間才能轉(zhuǎn)至檢驗速度。這就要求我們采取一定的措施以免過負(fù)荷而造成電氣部件損壞。(4)速度升至額定檢測速度后其靜差率要小。所謂靜差率即：速度上下限之差與額定轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)。因為達到額定檢覆l速度時，砂輪已

13、處于工作轉(zhuǎn)速的15倍或16倍。它已接近了砂輪破裂的臨界轉(zhuǎn)速，如果砂輪回轉(zhuǎn)機的靜差率太，其速度的上限就可使砂輪破裂，這種破裂并非砂輪不合格而是因設(shè)備性能不好造成的。(5)超調(diào)量要小，超調(diào)量就是指升速至額定轉(zhuǎn)速時，會超過一點額定轉(zhuǎn)速，這個參數(shù)至關(guān)重要，越小越好，以免造成不必要的砂輪破裂。(6)制動的時間不能過快，如果沒有制動，回轉(zhuǎn)機的效率太低，若翻動的時間過快，那么卡緊砂輪的法蘭盤就會因慣性而脫落，其后果是砂輪松動，在主軸上靠慣性自由旋轉(zhuǎn)，很有可能被碰壞或擠爛。(7)速度的指示應(yīng)準(zhǔn)確醒目，最好是用數(shù)字轉(zhuǎn)速表指示。(8)設(shè)備的剛性應(yīng)好，其重量也是一個很重要的參數(shù)。不能因砂輪的不平衡克數(shù)在高速回轉(zhuǎn)中所

14、產(chǎn)生的離心力而造成設(shè)備的振動。主軸的徑向跳動至少應(yīng)在003mm 以下。1.3回轉(zhuǎn)試驗機的拖動方式 (1)由電磁讕速電機拖動，采用平皮帶或多楔帶傳動。這種高速回轉(zhuǎn)機的價格比較低。控制簡單，便于維修。缺點是噪音大，控制精度低，不易做成太高轉(zhuǎn)速。但是，隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在已有一種帶有單片計算機的控制器，價格也根低。可以無級調(diào)整升速時間，控制精度也大大提高，并具有多種保護。(2)用變頻器控制舶電主軸或交流電機誦速，這種高速回轉(zhuǎn)試驗機造價偏高，易于實現(xiàn)高速，最高轉(zhuǎn)速可達十幾萬轉(zhuǎn)，甚至更高，但制動較困難，尤其是砂輪破裂后的射動。(3)利用內(nèi)圓磨頭原理膩作曲高速屈轉(zhuǎn)機，結(jié)構(gòu)簡單，造價低，易于制作，但其功能少

15、，精度差，而且僅能運用于小負(fù)荷砂輪。(4)直流電機拖動構(gòu)高速回轉(zhuǎn)機，這種設(shè)備噪音低，升降速平穩(wěn)，控制精度高，但線路復(fù)雜，造價也偏高，維修水平要求也高。由以上分析可以看出：小負(fù)荷的高速回轉(zhuǎn)機適合用變頻器控制或由內(nèi)圓磨頭原理制成。而本設(shè)計速度較高回轉(zhuǎn)機可由變頻器調(diào)速電機拖動。1.4砂輪機操作規(guī)程（1）操作場地必須整潔，照明充分。砂輪必須戴好砂輪罩，托架距砂輪不得超過5mm；使用后必須拉閘。（2）操作人員必須戴好安全眼鏡不得正對砂輪，而應(yīng)站在側(cè)面。不準(zhǔn)戴手套，嚴(yán)禁使用棉紗等物包裹刀具進行磨削。（3）砂輪只限于磨刀具、不得磨笨重的物料或薄鐵板以及軟質(zhì)材料(鋁、銅等)和木質(zhì)品。（4）砂輪機在開動前，要認(rèn)

16、真察看砂輪機與防護罩之間有無雜物。應(yīng)先用手轉(zhuǎn)動砂輪,觀察轉(zhuǎn)動是否靈活，有無相擦現(xiàn)象。確認(rèn)無問題時，再開動砂輪機。（5）在同一塊砂輪上，禁止兩人同時使用，更不準(zhǔn)在砂輪的側(cè)面磨活。磨工件時，操作者應(yīng)站在砂輪機的側(cè)面。不要站在砂輪機的正面，以防砂輪崩裂，發(fā)生事故。（6）使用時要精神集中，磨削時的站立位置應(yīng)與砂輪機成一夾角，且接觸壓力要均勻，嚴(yán)禁撞擊砂輪，以免碎裂。（7）對于細小的，大的和不好拿的工件，不準(zhǔn)在砂輪機上磨。特別是小工件要用工夾具拿牢，以防擠入砂輪機內(nèi)或擠在砂輪與托板之間，將砂輪擠碎。（8）砂輪機起動后，需待砂輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，方可進行磨削，壓力不可過大或用力過猛。砂輪的三面(兩側(cè)及圓周)不得

17、同時磨削工件。（9）在使用過程中要經(jīng)常檢查砂輪片是否有裂紋、異常聲音、搖擺、跳動等現(xiàn)象，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停車報告車間主任和安全設(shè)備環(huán)境管理員。（10）砂輪不準(zhǔn)沾水，要經(jīng)常保持干燥，以防濕水后失去平衡，發(fā)生事故。（11）新砂輪片在更換前應(yīng)檢查是否有裂紋，更換后需經(jīng)10分鐘空轉(zhuǎn)后方可使用。砂輪磨小到接近法蘭盤邊沿旋轉(zhuǎn)面10毫米時，應(yīng)予更新，發(fā)現(xiàn)砂輪面溝槽，徑向跳動過大時，不準(zhǔn)使用。嚴(yán)禁私自拆卸砂輪。1.5砂輪的保養(yǎng)砂輪的檢查砂輪在安裝使用前必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，有裂紋等缺陷的砂輪絕對不準(zhǔn)安裝使用。1、砂輪標(biāo)記檢查。砂輪沒有標(biāo)記或標(biāo)記不清，無法核對、確認(rèn)砂輪特性的砂輪，不管是否有缺陷，都不可使用。2、砂

18、輪缺陷檢查。其檢查方法是目測和音響檢查（1）目測檢查是直接用肉眼或借助其他器具察看砂輪表面是否有裂紋或破損等缺陷。（2）音響檢查也稱敲擊試驗，主要針對砂輪的內(nèi)部缺陷，檢查方法是用小木錘敲擊砂輪。正常的砂輪聲音清脆，聲音沉悶、嘶啞，說明有問題。砂輪的回轉(zhuǎn)強度檢驗。對同種型號一批砂輪應(yīng)進行回轉(zhuǎn)強度抽驗，未經(jīng)強度檢驗的砂輪批次嚴(yán)禁安裝使用。砂輪的安裝（1）核對砂輪的特性是否符合使用要求，砂輪與主軸尺寸是否相匹配。（2）將砂輪自由地裝配到砂輪主軸上，不可用力擠壓。砂輪內(nèi)徑與主軸和卡盤的配合間隙適當(dāng)，避免過大或過小。配合面清潔，沒有雜物。（3）砂輪的卡盤應(yīng)左右對稱，壓緊面徑向?qū)挾葢?yīng)相等。壓緊面平直，與砂

19、輪側(cè)面接觸充分，裝夾穩(wěn)固，防止砂輪兩側(cè)面因受不平衡力作用而變形甚至碎裂。（4）卡盤與砂輪端面之間應(yīng)夾墊一定厚度的柔性材料襯墊（如石棉橡膠板、彈性厚紙板或皮革等），使卡盤夾緊力均勻分布。（5）緊固砂輪的松緊程度應(yīng)以壓緊到足以帶動砂輪不產(chǎn)生滑動為宜，不宜過緊。當(dāng)用多個螺栓緊固大卡盤時，應(yīng)按對角線成對順序逐步均勻旋緊，禁止沿圓周方向順序緊固螺栓，或一次把某一螺栓擰緊。緊固砂輪卡盤只能用標(biāo)準(zhǔn)板手，禁止用接長扳手或用敲打辦法加大擰緊力。砂輪的平衡試驗造成砂輪的不平衡原因是由于砂輪的重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合。它產(chǎn)生的原因是砂輪制造和安裝缺陷，例如，砂輪的密度不均勻，端面不平行，幾何形狀或內(nèi)外孔同心度誤差，砂輪

20、安裝偏心等。不平衡的砂輪在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生迫使砂輪偏離軸心的離心力，從而引起砂輪振動。其后果不僅影響磨削質(zhì)量，還加速砂輪主軸軸承的磨損；當(dāng)離心力超過砂輪強度允許范圍時，將造成砂輪的碎裂。 新砂輪和經(jīng)第一次修整的砂輪，以及發(fā)現(xiàn)運轉(zhuǎn)不平衡的砂輪都應(yīng)進行平衡試驗。調(diào)整砂輪的平衡方法有動平衡和靜平衡兩種方法。1、動平衡法。該方法借助安裝在機床上的傳感器，直接顯示出旋轉(zhuǎn)時砂輪裝置的不平衡量，通過調(diào)整平衡塊的位置和距離，將不平衡量控制到最小。2、靜平衡法。靜平衡調(diào)整在平衡架上進行，用手工辦法找出砂輪重心，加裝平衡塊,調(diào)整平衡塊位置，直到砂輪平衡，一般可在八個方位使砂輪保持平衡。 調(diào)整平衡后的砂輪需在裝好防

21、護罩后進行空轉(zhuǎn)試驗。空轉(zhuǎn)試驗時間：直徑400mm，空轉(zhuǎn)時間大于5min；直徑400mm，空轉(zhuǎn)時間大于2min。 空轉(zhuǎn)試驗期間，操作者應(yīng)站在砂輪的側(cè)方安全位置，不得站在砂輪前面或切線方向，以防意外。此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！ 結(jié) 論在機械加工行業(yè)中，由于高速磨削可以大大提高工作效率，致使砂輪的發(fā)展也趨于高速化，而高速砂輪的出廠又必需經(jīng)過回轉(zhuǎn)試驗機的強度檢驗。這就要求其轉(zhuǎn)速越來越高，性能越來越好。本文設(shè)計的砂輪回轉(zhuǎn)試驗機就是檢驗高速旋轉(zhuǎn)的砂輪的強度的設(shè)備，它對高速旋轉(zhuǎn)的砂輪的

22、強度起到了一定的驗證作用，對保障砂輪使用者的人身安全起到了一定作用。在設(shè)計的開始，因為對砂輪回轉(zhuǎn)試驗機不太了解，不知道砂輪回轉(zhuǎn)試驗機應(yīng)是什么樣的，總體設(shè)計也就不知道應(yīng)該從那里入手。后來，在導(dǎo)師的悉心講解和介紹下，我親自到學(xué)校的實訓(xùn)中心參觀了砂輪機的外形及工作狀況，對砂輪回轉(zhuǎn)試驗機總體設(shè)計有了基本概念。設(shè)計過程中我遇到一些問題，如電動機型號的選擇，同步帶的設(shè)計，法蘭的選用等等。在老師和同學(xué)們的幫下我解決了帶傳動系統(tǒng)設(shè)計中所遇見的問題，以及法蘭的選擇。經(jīng)過三個多月的忙碌，我已設(shè)計出基本符合要求的砂輪回轉(zhuǎn)試驗機。由于能力有限，又是初次設(shè)計加工機械，我的設(shè)計之中難免有一些不足之處，還望老師給予指導(dǎo)。致

23、 謝幾個月來，從開始接到畢業(yè)設(shè)計題目到實驗的完成，再到論文文章的完成，每一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)。衷心感謝四年來黃河科技學(xué)院對我的悉心培育，這里有許多博學(xué)的老師，感謝他們在這四年里對我們耐心負(fù)責(zé)，諄諄教誨，是他們讓我在這四年里不但學(xué)習(xí)到專業(yè)知識，而且我也學(xué)到了許多做人的道理，這些都是我順利完成畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)和源泉也是我們將來走向社會并為社會做出貢獻的必要手段。本文是在我尊敬的導(dǎo)師李長詩教授悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在此，我首先向?qū)煴硎菊\摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課題的研究和開發(fā)階段，得到了學(xué)院老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的

24、感謝。在日常生活和學(xué)習(xí)中，學(xué)院的各位老師，以及全體同學(xué)給與我大力支持和幫助，在此我向他們以及多年來為我的成長付出辛勤勞動的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。感謝父母 、家人，感謝所有關(guān)心我的朋友和老師，感謝黃河科技學(xué)院的學(xué)習(xí)環(huán)境。參考文獻1 徐瀕，李元科，劉章俊，等機械設(shè)計手冊M北京：機械工業(yè)出版社，19912 周開勤機械零件手冊M北京：高等教育出版社，19943 唐宗軍機械制造基礎(chǔ)M北京：機械工業(yè)出版社，19964 薄宵機械加工工藝手冊M北京：機械工業(yè)出版社，19915 Rowe W B，Black S C E，Mills BTemperature Control in cBN GrindingJ

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