曲柄摇杆机构的设计及其在镁钙合金生产中的应用摘要：以镁钙合金制备工艺蒸馏罐为研宄对象，结合镁钙合金生产工艺设备的实际情况，通过对现有工装设备情况分析，提出满足产品生产要求的设计思路。在保证经济技术最佳的前提下，采用曲柄摇杆机构来实现产品生产需求，对蒸馏罐摇摆工装曲柄摇杆机构的条件选择和设计计算。设计选择的曲柄摇杆机构安装在蒸馏罐倾倒架设备上，经过镁钙合金生产线生产实践的证明：本机械机构设计比较合理，投资少，生产效率提高明显，满足生产需要，增加了镁钙生产线设备种类，填补了生产技术设备的空白。关键词：曲柄摇杆机构镁钙合金设计计算应用中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号:1674-098X(2015)04(b)-0032-03镁钙合金及其制品具有广泛的应用开发前景：金属冶炼中作脱氧剂、还原剂、变质剂、洁净剂等；在钢铁冶炼中加入镁钙合金及其制品，能改善钢铁性能。纯钙由于化学活性强，使用起来特别困难。目前国外已广泛使用镁钙合金及其制品。随着国民经济的快速发展，市场对镁钙合金及其制品的需求逐年增加，且呈上升趋势。鉴于这种情况，结合目前镁钙合金及其制品生产线现有设备条件，要求选择一套能够满足镁钙合金生产的机械工装，使镁钙合金在熔融状态下能够充分混合，冷却均匀结晶，生产出满足市场需要的产品已迫在眉睫。1镁钙合金生产工艺方法1.1蒸馏罐不摇摆工艺生产镁钙合金蒸馏罐不摇摆工艺是采用的振动方式，将蒸馏罐置于地面滚动、用撑杆推动倾倒架使蒸馏罐晃动。此工艺制备的镁钙合金分布极不均匀，合格产品仅40%o1.2蒸馏罐摇摆工艺根据化工生产工艺要求，为使熔融状态下金属钙和其他金属充分混合均匀，生产中蒸馏罐要往复摆动且在摆动到极限位置时，熔液要在真空状态下由惯性力的作用，产生翻腾效果。采用蒸馏罐摆动频率每分钟15次，摆动角度范围0至70°的生产工艺方法，生产的镁钙合金分布均匀，合格产品达到98%。2机械摇摆工艺方案的选择根据《机械原理》，为使蒸馏罐往复摆动，可选择两种方案：一种是凸轮传动机构；一种是曲柄摇杆机构两种方案经济技术分析见表1。根据以上分析，结合目前生产线实际情况，决定采用曲柄摇杆机构作为钙合金生产设备机械摇摆工艺运行方案。3曲柄摇杆机构的设计及计算3.1曲柄摇杆机构的设计方法选择该曲柄摇杆机构属于《机械原理》平面连杆机构，此类机构设计方法有图解法、实验法和解析法。图解法具有简单易行和几何关系清晰的优点，但精确程度稍差实验法是利用一些简单的工具，按所给的运动要求来试找所需机构的运动尺寸，这种方法简单易行，直观性较强，但精确程度稍差。解析法精确程度较高，但比较抽象，直观性较差，而且求解过程比较复杂。结合化工生产线的性质及实际情况，采用图解法进行该曲柄摇杆机构设计。3.2曲柄摇杆机构的选择3.2.1行程速度变化系数K的选择为使镁钙合金熔液在往复摆动的蒸馏罐内充分混合，均匀结晶，要求曲柄摇杆机构正行程与反行程的速度不一致，以达到摇杆一蒸馏罐在左右两个极限位置转换时镁钙合金熔液在蒸馏罐内利用惯性力的作用，产生翻腾效果。根据《机械原理》，行程速度变化系数K值应大于1;另考虑到该设备在环境温度比较高的条件下工作，行程速度变化系数K值不宜选择过大，因此采用行程速度变化系数K值不大于2。取K=1.5o3.2.2曲柄极位夹角e的计算根据《机械原理》［1］，曲柄极位夹角e计算如下：°(1)即曲柄极位夹角为36°。3.2.3曲柄摇杆的最小传动角的选择在镁钙合金生产过程中，整个机械系统重量增加，负荷比较大；且倾倒架处于高热辐射环境中。根据《机械原理》［1］，对于高速和重载的机器，实际工作中常取Ymin^400o本曲柄摇杆机构的传动角Y选择40°。3.2.4采用图解法选择曲柄摇杆机构各构件条件结合生产线现有的倾倒架，选择摇杆与倾倒架的铰接点位置在框架的重心处，实测出铰接点与重心点摇杆的长度500毫米。依此参数作图解设计见连接摇杆两极限位置铰接点Cl和C2两点，然后以连线C1C2为直角边，以点C1为直角顶点，作ZloC1C2P=9OO-0=54°,则作出一直角三角形AC2C1P。因此ZC2PC1=36°。以PC2为直径作一园K，C1、C2两点在园K上。根据所选择极限位置上传动角Y=40°...