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液压压砖机总体结构及液压系统设计

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液压压砖机总体结构及液压系统设计_第1页
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毕业论文说明书液压压砖机结构设计专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 2016年6月4日摘要陶瓷液压压砖机是现代陶瓷生产线的核心关键设备,是机、电、液、气一 体化的高技术专用设备机架是全自动液压压砖机的关键部分,也是主要的受力 部分,其刚性和强度在很大的程度上影响了压砖机的的左寿命和压砖的质量本 设计主要设计全自动液压压机的结构设计关键词:液压压砖机立柱横梁设计ABSTRACTHydraulic brick press ceramic production lines of modern ceramic core of key equipment is the machine, electricity, liquid, gas integration of high-tech equipment. Automatic Hydraulic Press Rack is a key part, is also part of the main force, the stiffness and strength of a large extent on the impact of the press and the pressure of the left blocks of life quality. The main of this design to design of automatic hydraulic press design and its three-dimensional model, the choice of the finite element analysis of beams.KEYWORDS: COMPLETEY AUTOMATICColumnBeams design1前言 11.1. 全自动液压压砖机的简介 11.2. 全自动液压压砖机在国内外的生产状况及发展趋势 11.2.1. 国内外压砖机的生产概况 11.2.2. 现在压砖机的发展趋势 21.3. CAD/CAE在设计中的应用 31.4. 本设计研究的内容和意义 42液压压砖机原理 52.1. 液压压砖机工作原理 52.2. 液压压砖机主要特点 53总体方案的论证和选择 63.1. 压制油缸的选择 63.2. 机架结构形式的选择 84压砖机各主要零部件的设计 114.1. 各零件的结构设计 114.1.1. 主机的结构 114.1.2. 上横梁的结构设计 114.1.3. 活动横梁的结构设计 124.1.4. 下横梁(工作台)的结构设计 124.1.5. 立柱的导向导套设计 134.2.各主要零部件的初步设计计算 144.2.1. 立柱拉杆初步设计计算 144.2.2. 套筒的初步设计计算 184.2.3. 上横梁的初步设计计算 194.2.4. 活动横梁的初步设计 214.2.5. 下横梁(工作台)的初步设计 224.2.6. 油箱的初步设计 23总结 25致谢 26参考文献 271前言1.1. 全自动液压压砖机的简介陶瓷液压压砖机(以下简称压机)是现代陶瓷生产线的核心关键设备,是机、 电、液、气一体化的高技术专用设备。

说它关键,主要是它前连原料加工,后接 干燥烧成,若压砖机出现故障,则全线停工说它专用,主要是出于特殊的物料 (含少量水的喷雾干燥颗粒状泥粉料)及成形工艺技术(按照特定的升压曲线实 施多次加压及排气),而一般的压力机显然是不能用于压制陶瓷砖的作为陶瓷 生产线的关键设备全自动压砖机显出示许多的优点:①压机采用液压传动对砖胚 施加等静压力,工作平稳,有利于胚体压制成行②采用液压传动可非常方便地 实现对压制力、速度、时间的调节控制,并保持稳定,使压机动作很好的符合陶 瓷工艺的要求;③容易实现压机的大型化和自动化;④胚体成型好,强度高现 代全自动液压压砖机都看其有可靠性、重复性、调控性、耐久性、效率等本毕 业设计主要研究宽体压砖机,以提高生产效率,节约生产成本,获得更好的经济 效益1.2. 全自动液压压砖机在国内外的生产状况及发展趋势1.2.1. 国内外压砖机的生产概况1>国内:当今的中国,是世界上公认的墙地砖的生产大国,有着世界最大的陶瓷压机 市场但直至20世纪80年代末,陶瓷压砖机仍是我国建陶企业唯一需要全部引 进的装备,其主要来自意大利和德国中国陶瓷压砖机从最早开始研发到今天成 为压砖机生产大国,其间经历了二十多年的艰难的历程。

今天国产压机不仅可以 替代进口的压砖机,而且可以大批量的出口外国,这是一个具有历史意义的重大 的转变国产压砖机的主要技术参数、主要技术性能和整体水平已接近国外现代 压砖机的先进水平,而且差距在不断缩小,但是国产压砖机行业发展时间短,发 展开发过程中存在一些问题也是难免的,制造企业还应该不断提高产品质量,进 一步降低成本,提高自身的竞争力,在巩固国内市场的同时,应积极开拓国际市 场,只有在国际市场上占有一席之地,才真正证明国产压机的成功07年广东 科达机电宣布其自主研制的7800吨压机研制成功,标志着我国也步入了压机大 吨位压机市场经过10多年的不懈努力,国产压砖机取得了长足的进步,无论从外观和结构 方面都经过了不断的优化、创新,但与国外压砖机相比还有较大差距例如铸、 锻件的质量问题就是国产压砖机与进口压砖机最明显的差距之处,故国产压砖机 看上去总是显得粗糙、笨重所以国产压砖机的研发,要立足国情,可以用好的结 构,适合国情的结构来弥补国内制造业的不足梁体的优化就是要最大限度的减 少应力集中的危害,使梁体的应力场趋向均匀,在确保梁体刚度足够的前提下,可 以适当减轻重量同时梁体的优化还要有利于铸造工艺,例如优化时可以通过改 变结构将铸造缺陷的密集区设计为低应力区以排除日后可能发生的隐患。

为了满足陶瓷生产的需求,科达机电推出宽体压机,有KD3800、KD3200、 KD2100在一定的压力下,加宽工作台的,可以提高生产效率宽体压机可以降 低主电动机的功率,可以提高压制频率,还可以提高其工作的稳定性、节能、改 变外观等,研究宽体压机还是很的意义的通过现代的设计方法,对其进行设计, 改变压机大小的、重量、受力情况、寿命等,对宽体压机将来能更好的适应市场 和受到使用厂家的信赖好评给以保证,降低生产成本,为生产厂家获得更大的利 益宽体压机节能,提高生产效率,可以给使用厂家带来更大利益,降低能耗等2>国外:近十几年来,国外的压砖机发展非常快,主要标志是,随着科技的进步,全 世界生产压砖机的主要产家如德国的莱斯公司、道尔斯特公司等,意大利的萨米 克公司、西蒂公司、维高公司、纳萨蒂公司等,日本的日型公司等一些公司不断 推出结构日益完善,生产效率和自动化程度不断提高,多种结构形式的新型墙地 砖成形液压机国外的压砖机现在都在向美观,大吨位,高精度,高效率,节能控制,多功 能自动化程度更高和机器的动作更加符合料压制成型的工艺要求的方向发展1.2.2. 现在压砖机的发展趋势随着陶瓷砖压砖机技术的日益进步,现代陶瓷液压压砖机无论从主机结构还 是液压控制技术方面都和早期的压砖机大有不同。

例如主机结构较多的采用经过 不断优化的各种新型结构以及预应力结构,使压砖机的主机精度、可靠性和抗疲 劳性能得到较大的提高;而近年来较多的采用先进的液压伺服比例控制技术,使 压砖机的压制动作更加的柔和、平稳,压制力更加准确这些都为现代建筑陶瓷 业生产多变的高档墙地砖创造了非常有利的条件现代陶瓷砖压砖机主机结构的研究与开发就是要以最佳的、最合理的结构, 尽可能少的原材料消耗,获得最理想的实用效果,包括主机精度、综合性能以及抗 疲劳性等但要做到这一点,就需要我们付出很多的努力,不断地总结经验、学习 和研究1.3. CAD/CAE在设计中的应用计算机辅助造型以及有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一 种先进的CAD/CAE技术,广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中,成功 的解决了许多复杂的设计和分析问题,已成为工程设计和分析中的重要工具1>计算机辅助设计一一CAD计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作简 称CAD在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储 和制图等项工作在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和 比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能 存放在计算机的内存或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计, 将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结 果,可以快速作出图形显示出来,使设计人员及时对设计作出判断和修改;利用 计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工 工作。

CAD能够减轻设计人员的劳动,缩短设计周期和提高设计质量2>计算机辅助工程——CAECAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结 构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学 性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法有限元分析过程可以分为以下三个阶段:1. 建模阶段:建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的 计算模型一一有限元模型,从而为有限元数值计算提供必要的输入数据有限元 建模的中心任务是结构离散,即划分网格但是还是要处理许多与之相关的工作: 如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及 模型边界条件的定义等2. 计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算由于这一步运 算量非常大,所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成3. 后处理阶段:它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理,并按一定方式显 示或打印出来,以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估,并作为相应的 改进或优化1.4. 本设计研究的内容和意义众所皆知,随着我们国家的政策和我们国人自己意识到纯粹的简单的 模仿别的国家的机器与不能在满足我们国家经济高速公路发展的要求,近些年来 我们自主设计创新的机械产品已经越来越多。

只有我们有生产出有先进水平的机 械,才能真正的摆脱国际上一些强国对我们的控制,才能使我们生产出来的产品 更具有竞争力,我们国家才能步入国际强国的行列本设计设计的是3800吨全自动液压压砖机(宽体)的机械部分的设计,采 用现代的设计方法,对压砖机的机架进行详细设计用现代的设计方法和技术, 实现对压砖机的设计制造,以优化压砖机,减轻压砖机的重量,节省材料等,提 高其可靠性、重复性、调控性、耐久性等陶瓷液压压砖机以下简称压机)是现 代陶瓷生产线的核心关键设备,是机、电、液、气一体化的高技术专用设备说 它关键,主要是它前连原料加工,后接干燥烧成,若压砖机出现故障,则全线停 工通过这样的设计可以减少压砖机的故障率,可使压砖机的寿命更长而研究 宽体压砖机,以提高生产效率,节约生产成本,获得更好的经济效益本项目研究3800吨全自动液压压砖机的机械部分,为了提高效率,可以把 压机的工作台的加宽3800吨的压砖机增加工作台宽度可同时进行压制多块墙 地砖研究3800吨的压砖机的机械部份,用PRO/E画出其三维模型,然后用ANSYS 软件对其有限元分析代替传统的方法,优化设计,以节省材料目标实现压砖机同时实现压制墙砖600mm*600mm(3片),360mm*450mm(6片 /次),450mm*600mm(5片/次),500mm*500mm(4片/次)。

实现压砖机的最优设计 (减轻重量、提高疲劳强度等)2液压压砖机原理最早有压砖机是采用螺旋传动,而螺旋传动只能传递较小的压制力,一直制 约的压砖机的发展,直到后来人们引入了液压的传动,使压制力有很大的提高, 压制出各式各样规格的砖,大大提高了生产效率下面我们介绍一下液压压砖机 的原理2.5. 液压压砖机工作原理图1-4液压压砖机的工作原理1 —小柱塞2 一大柱塞3 一坯体液压压砖 机是根据静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的,它是一种利用液体压力 传递能量的机器其工作原理如图1-4所示2.6. 液压压砖机主要特点根据液压压砖机的工作原理可知,压砖机采用液压传动具有以下特点:(1) 容易实现大型化因为油压和活塞的面积可在较大范围内变动,压制 力F=AXP,只要增大活塞面积A和提高油压力P,就可得到大吨位的液压压砖机 目前已有公司宣称研制出一万吨液压压砖机就是证明由此可知采用液压传动的 压砖机容易获得更大的工作压制力,以满足压制大规格制品的要求2) 可方便地对压制过程的压力、速度、保压时间等参数实行调节和控制, 使各项压制参数满足压制成形工艺的要求3) 对砖坯施加的压力为静压力,因此工作平稳,有利于砖坯的压制成形。

4) 容易实现压砖机的自动化操作3总体方案的论证和选择全自动液压压砖机主机部分(又称机械部分)主要由机架、压制油缸、增压 缸、顶模装置、布料装置及排气、安全装置等组成本设计主要研究机架和压制 油缸的选择3.7. 压制油缸的选择本设计将先择活塞式的油缸,油缸倒置并将其和活动横梁做成一体, 即倒置式组合主油缸改善了活动梁的受力状态,使压制力更加均匀,有利于 坯体成形现在压砖机的油缸主要有两种形式一种是活塞式油缸(图1-4(a)),别 一种是柱塞式(图1-4(b))下面我们将通过比较确定选择哪一种油缸更符合 本设计的要求塞式油缸被活塞分隔为两个腔,因此可以获得正反两个方面的运 动当活塞腔通入高压油,活塞杆腔回油时,即为工作行程;当活塞杆腔进油, 活塞腔回油时,则可实现回程,故不需单独设置回程缸它属于双作用油缸由 于活塞式油缸不需另设回程缸,所以结构紧凑,零件少,安装空间小活塞在运 动时,除了活塞杆有导向作用外,活塞沿缸壁滑动,也具有导向作用,且导向长 度较长,所以活塞式油缸导向性能好活塞缸密封件的寿命较长,原因是高压端 的密封填充件的微小渗漏属内泄漏,只要不影响使用性能,密封件产生的一些微 小泄漏可继续使用,不必更换。

柱塞式油缸是一种单作用油缸,只能从一个方向 加压,所以要靠另外的油缸实现回程柱塞在油缸中上下移动时是在导向套(环) 中滑动的一般导向套长度较短,为了加长导向距离,以便承受较大的偏心力矩, 可在柱塞的两端安装导向套此外回程缸的另一个作用是用于导向作用柱塞缸 的密封的寿命较短,原因是柱塞缸一端通高压油腔,另一端直接与大气相通,密 封件两端的压力差较大,而且有微小的渗漏,都会污染环境和坯体,均影响使用, 必须进行更换柱塞在导向钢套中作往复运动,偏心载荷断还会发生倾斜,因此 校塞表面必须具有足够的硬度及光洁度,以免过早磨危或因表酣拉毛,拉成沟潜而导致损坏校寒表四拉坏后,会直接影响密封寿命,引起高压液体的漏损,甚 至每隔半月就必须换一次密封,严重影响生产通过上面的比较我们将选择活塞 式的油缸图陋压压砖机压制油翻示意图浩的播梁4活塞3-在塞油缸的装也有两种形式一种是正常安装与上梁做一体(图1-5),一个是倒 置安装下梁做成一体(图1-6)一般情况下,油缸安装在上横梁上,活塞杆与 活动横梁相连大吨液压压砖机采用将活塞式油缸倒置的结构,即将活塞杆与上 横梁固连,活塞杆固定不动,而将油缸与活动横梁做成一体,让缸体活动横梁作 上下运动。

工作原理同普通活塞式油缸一样,但具有如下优点:① 增加了活动横梁受力面积,大大改善了活动横梁的受力状态,相对提高了 活动横梁的刚性,使其受力变形小,使砖坯压制力更加均匀,有利于砖坯的压制 成形,提高砖坯压制质量② 压制油缸倒置可使上横梁的结构大为简化,从而大大减少其加工难度,同 时不需在上横梁加工出油缸,因而使上横梁的强度得以大大提高,并可减小主机 尺寸由于倒置式有以上显著的优点,本设计将选择倒置式的③ 主油缸与动梁合一结构是大型压砖机的结构形式(如图1-6)主油缸采 用筒形无缸底结构,利用动梁的上平面作为油缸底部,通过柔性联接和独特的密 封结构将主油缸和动梁联成一体除具有油缸倒置结构的优点外,另外与带缸底 倒置油缸结构相比,运动部分的重量大大减轻,有利于提高压砖机的运动速度及 工作频率;油缸的重量减轻50%以上,主机高度可适当降低,并彻底解决了带底油缸的缸体与缸底连接部位的应力集中难题囹1-&主油疝与上播梁合一结构I •横舞客伺器女活器(样)4*1悻5-法兰E i巧主油皆I与动廉合一结构E梁A酒褰fff) 3希I盖4刊体5-动粱综上所述,本油缸将使用活塞式油缸,而且倒置,油缸做成一体。

3.8. 机架结构形式的选择机架是承受压制成形时的全部载荷,因此机架的强度和刚度对整机的性能影 响较大目前,在陶瓷墙地砖的生产过程中,压砖机是陶瓷粉料干压成型的关 键设备,因而压砖机框架刚性的好坏在一定程度上影响了陶瓷墙地砖坯体的质量 及成坯率的高低具体说来就是压砖机框架的刚性好,框架变形极小,所压制的 坯体致密度、机械强度及成坯率等都较高;反之,坯体致密度、机械强度及成坯 率等都较低,严重时,甚至成不了型,压不成坯体所以说研究和探讨压砖机框 架的设计计算,合理地提高框架的刚性,有效地减少框架的变形,能极大限度地 提高陶瓷墙地砖坯体的质量及成坯率目前常用的机架的结构形式有梁柱组合机架、拉杆一套筒梁柱组合机架、钢 丝缠绕机架,通过下面的比较选出最佳的机架方案是拉杆一套筒梁柱组合机架拉杆一套筒梁柱组合机架(图1-1)由上、下横梁与四根立柱用螺母连接 而成,立柱由拉杆及套在其外面的套筒组成装配时,拉杆两端分别穿过上、下 横梁的通孔,再用专用千斤顶将拉杆拉长(也可加热使之伸长),最后用螺母拧 紧这样,拉杆受一个预拉力,全长预紧拉杆受拉而套筒受压,使上下横梁构 成一封闭的戒框架,整机的刚性好,强度大。

工作时,机架承受的为脉动载荷, 循环特征r=0立柱施以预拉力后,脉动载荷与预拉力叠加,改变了载荷的性质如果设计得当,载荷的循环特征可大些,载荷性质接近于静载荷这样一来, 拉杆就可以材料的屈服极限而不用持久极限特征来进行强度校核,材料的能力得 到充分的利用,拉杆截面可以做小一点3800吨压砖机是中等压力的压砖机用 拉杆一套筒梁柱组合机架的结构形式完全能够满足要求梁柱组合机架(1-2), 虽然结构简单,在制造和装配都比拉杆一套筒梁柱组合机架简单,成本低,但是 在压制的时候产生较大的变形,强度和刚度都不够,只适合吨位小的压砖机,不 适合3800吨压砖机钢丝缠绕机架(图1-3),是现在世界上大吨位压砖机比较 常用的一种机架形式,由上、下两个半圆梁及两立柱用预应力绝缘缠绕而成通 过预紧钢丝对梁柱施加足够的预紧力,使梁柱上的拉应力大部分转化为压应力, 这样就大大消除了由于拉应力引起的疲劳裂纹扩展的隐患,提高了压砖机机架的 疲劳强度和刚度在我们国内这种形式的机架用的比较少,技术还不是很成熟, 在制造和装配有一定的难度,造价成本高,而且其主要用于大吨位的压砖机3800 吨压砖机是中等压力的压砖机用拉杆一套筒梁柱组合机架的结构形式完全能够 满足要求。

囹1-1拉杆■套国梁柱组舍机架1 •横梁2■动梁%立柱4套筒,底座囹1-2梁雅担含机架1-橘梁燥咨立柱斗底座图1-3别丝魏缰机期I .上津3.W样4■度疝3.吏神综上所述,本设计将选择拉杆一套筒梁柱组合机架最后结果如下:4压砖机各主要零部件的设计4.9.各零件的结构设计4.9.1. 主机的结构从前面方案的选择中我们选择了现在比较常用的拉杆套筒式的梁柱式的 结构形式,如下图(3-1)所示3-14.9.2. 上横梁的结构设计我们才用梁柱式的结构,上横梁要开四个立柱孔,为了结构的美观我们 将把油箱放在在上横梁做成一体,即上横梁上表面要开一个孔,做为油箱活塞 杆和上横梁才用法兰连接,连接处有一孔螺母连接处要有沉孔,和套筒、法兰 连接处都要有凸台为了节省材料,内部可以适当的挖空其结构简图,如图(3-2) 所示形状尺寸要求① 立柱孔一般比插入端大1-2mm② 立柱螺母锁紧的表面(沉孔表面)平面度W0.③ 与活塞接触的表面平面度取0.1,垂直度(相对于轴线)0.054.9.3 .活动横梁的结构设计由于我们才用油缸倒置的形式,我们将去做成缸梁一体式的,活动横梁上 也开有四个立柱孔,由于活动横梁在运动中的精度要求比较高,为了套筒和上横 梁的接触要加导套,横梁还要放成导套的沉孔。

下面还要有T型槽如下图(3-3) 形状与尺寸的精度要求① 活动横梁的下表面的不平面度取0.05对工作的平行度0.08② 孔前后左右的中心距偏差取±0.2,孔对角方向上的公差由下面的公式AR = - *或+ 2 * Ay (式中R、AR对角上孔的间距及公差;x、软 R R左右方向上的间距及公差;y、Ay前后方向的间距及公差③ 立柱孔与导套的外圆的配合精度 Hn64.9.4. 下横梁(工作台)的结构设计下横梁是主机受力比较大的一横梁,支撑着整台机器的重量和冲力,另外 还要固定下横梁,安装顶模装置,还要连接布料装置,我们设计是宽体压砖机, 下横梁的工作台面应该比较宽为了保证下横梁的壁厚,对取适当的挖空,具体 结构形式如(3-4)所示形状尺寸的精度要求① 工作台面的平面度0.05② 锁紧螺母与之贴全的平面的平面度0.16③ 立柱孔比立柱大2mm4.9.5. 立柱的导向导套设计活动横梁与立柱配合外的导套是压砖机运动部分的导向装置,它对子机器的 运动精度,压出来的砖的尺寸精度,模具寿命各机身受力等有很大的影响,因此 导向装置的设计也是很重要的拉杆套筒式的导向精度比较难保证,主要是由于配合面多,累积定向误差大, 为了达到活动横梁的较高导向精度,我们在行动横梁导向要加导套,导套的形式 用圆柱式的。

为了减小加工难度,将上下横梁做成凸台形式上面我们在设计上 横梁的时候已经初步的设计了导套,厚度取20,高取40.现在我们对其进行详细 设计便于安装我们把导套做成凸式的,然后用压盖将其固定,上面还有防尘圈 和毛线其结构简图如下图所示4.10.各主要零部件的初步设计计算4.10.1. 立柱拉杆初步设计计算压机在工作的时候,立柱只承受拉力,套筒内承受压力总的颈紧力Pj 一 般为公称压力的1.2-1.5倍这里取1.5倍,以防止套筒与上横梁分离,使拉杆 始终受拉套筒始终受压拉杆的设计我们可以参照螺栓的设计方法进行设计1、受力分析①拉杆的受力分析如下图所示:②压砖机在工作的时候是受力情况是变化的,所以立柱受的接拉力是变化的和 螺栓受力变化一样如下图所示(《机械设计》P86)其中:Q:每根立柱受的压机工作时所受所受力Qp:立柱受的预紧力(Qp=1.3F)F:X作压力(F=p/4,其中p是公称压力)Q/ :工作过程中立柱受的预紧力 PQ :立柱受的总拉力△F:应力幅C1 :立柱拉杆的刚度C2 :上横梁各套筒的刚度△ 2:拉杆加载后外伸长的长度上横梁和套筒加载后被压缩后的增量由《机械设计》公式得C1Q =Qp+ C]CJC 2 FC 2Q/P = Qp - E Fn-n截面所受的图如下图.一 一 C2 _由 Q/p = Qp - Ci C2F =1.5-0.8F=0.7F.一 一 C1 一 一由 Q =Qp+ § c2 F=1.5F+0.2F=1.7F由 F = P/4= 3.8x 107 /4 N= 9.95x106 N 得 立柱收到的最大力:Q= 1.6915x 107 N2、材料选择本设计中的立柱的材料将选择35CrMo.35CrMo的特性系数及力学性能:屈服极限b s > 835Mpa抗拉强度气> 980Mp泊松比^ =0.3使用锻造方法对其进行加工,35CrMo这种合金弹性模量 e = 2.074 x 1011 Mpa由于立柱比较大受力也比较大 钢具有良好的锻造性能。

3、拉杆的直径计算 初步的计算拉杆的直径d 取安全系数ns=3[b ] = bs = 835 =278Mpa n 3F r「 b = < [b ]由 A 得到A = -d 24=0.272m兀r】”]4对于螺纹型式一般对小于500吨的选用公制细牙螺纹对大于500吨的 选用单线细牙锯齿形螺纹(按重型机床行业标准Q/ZB173—73选用)查机《机 械零件设计手册上册》499页选用大径d=300 螺距P=12中径d2=291小径d1=279.14(螺母大径D = 300中径D2 = 291小径D1 =282)由于d1=279.14>272可以满足要求故取d =3004、立柱疲劳校核由于压砖机在工作时立柱受交变应力,我们有必要对它进行强度校核由 上面已知安全系数S=3立柱受的最大拉力 Fmax=1.7F= 1.6915x107N, Fmin=1.5F= 1.425x 107 N,应力幅AF = 2.7 x 106 N 应力保持不变 由《机械设计》& 3-2机械零件的疲劳强度计算b =—max min .=223Mpam 2 Ab =-~AF =38Mpa根据《材料力学》P 式(11-16) n = j 359 b rjb +%bmb其中:nb ——工作安全系数;b 1 ——对称循环的持久极限;b 应力幅;b 平均应力;% ——有效集中应力系数;七——尺寸系数;P——表面质量系数;% ——试件材料常数,对于合金钢平。

0.23—0.3查《机械设计手册》第二卷q 106表11.6-4立柱受抗压b = 1.42b0 -1b 1 = 0.23(b +气)=0.23(835+980) = 417.45b 0 = 1.42 x 417.45 = 592.779MPa我们选择的材料是35CrMo,查表得平0.28 查表螺纹连接的尺寸系数£ =0.5 由《机械零件设计手册》查表6-5得有效应力集中系数kb ^2 查《机械设计手册一一疲劳强度设计》表3-2得[nb] =1.7所以n b= 1.95^1.7417.54 x 38 + 0.28 x 223所以立住是安全4.10.2. 套筒的初步设计计算1、套筒厚度计算全自动液压压砖机才用拉杆套筒形式,在工作过程中套筒始终受压,由上面立柱的设计可知套筒始终受压,最大压力即为预紧力 Fmax=1.5F= 1.5、3.8x'07二41.425 x107N最小压力 Fmin=0.7F= °’x3'x107 = 6.65x106N4在这里初步计算一下它的外径的大小,材料取和立柱的一样也是35CrMo,安全系 数ns=3,则W ]=278Mpa,由于套筒和立柱是部分接触,套筒内径d初取3301.5尸?(D2 -d2)> [。

]得 D2 - (0.3)2 >1.33 x 107 x 43.14 x 278 x 106得D > 389,这里取D=4002、套筒校核①压杆稳定性的较核由《材料力学》& 9.5压杆稳定的校核由公式(9.8)求出兀 2E 爪 2 x (210 x109)『八人=i = 11 = 501 V b \ 830由于套筒是可简化成一端固定的,另一端铰支,r =0.7截面是圆环形,i二;七 ==,'护 D」d 4)="2 + d 2 = 0.1[I? D 2 - d 2)' 8人== 10.7 (初取 l=1300),人〈人J所以不能用欧拉公式计算临界压力由分公式(9.11),…==98°7 - 98 16672 b 5.296由于人〈气,所以上面我们杆用强度计算是可以满足要求②疲劳强度的校核套筒受交变应力,Fmax=1.5F= 1.425xlN,Fmin= 6.65x106Nc =七ax + 二n =190Mpa,c = ^- =138Mpa m 2 A a A由式(3-2)同上面的「417Mpa,查表得应力集中系数k1,查表尺寸的截面系数七=1 查《机械设计手册一一疲劳强度设计》表3-2得[%] =1.7n = K。

i =2.2, 比匕1.7大,满足要求C邙七* m c4.10.3. 上横梁的初步设计计算1、受力分析上横梁的初步设计可以把其简化成梁的形式,本设计油缸采用倒置安装,即活塞 杆与上横梁连接活塞杆与上面接触面的力可以看成是均布载荷均布力为q受 力分析我们将采用我们学校老师自己开发的材料力学软件对上横梁的受力求出 最大弯矩,受力简图如下图所示1-1. 6915E+0T1-1. 6915E+073.8E+07 3.8E-F07由同组设计同学,得知活塞杆的直径d=1m,所以均布力q=p/d= 3.8 x107 N/m受力分析求出力Fa,Fb,弯矩M由£ M =0,求出FA Bn F*AB-q*d*AB/2=0Bn F = q、旻.2 = q =1.6 X107NB 2.4 2同理 FA= 2 = 1.6x107N剪力图如下图所示弯矩图如下图所示最大弯矩 Mmax = — * AB - q ‘22 2 83.8x 107 x 2.4 3.8x 107= 4 4=3.61x107N.m压砖机的上横梁、活动横梁、底座都是采用铸件中碳钢有良好的韧性及塑性,强度和硬性较高,切削性能良好比低碳钢铸造性能好.照其它压砖机本设计将采用G270-500G270-500特性系数及力学性能:屈服极限a > 270Mp 抗拉强度a产500Mp材料 ZG270-50弹性模量E = 2.074 x 1011 Mp 泊松比r =0.3参照其它压砖机取上横梁的宽b=1400,高h=1400对其进行初步计算可采用下面这个公式b“Mmx < ew其中取K=1.5,W=竺(初步设计把截面看成长方形)6脆性材料安全系数可以取大点,这里ns=4则[。

]=500/4= 125Mpa1.5 x1.805 x107 b = w= 0.491.4 x1.42w = 6b = 11.8 x 107pa= 118Mpa< 135Mpa 可以满足要求上横梁的宽b=1400,高h=14004.10.4. 活动横梁的初步设计本主设计采用电气行程开关进行限程,不是采用机械限程,通过模具垫板传递压 力,故动梁仅受挤压应力和较小的弯曲应力,可以不用对其进行详细设计参考 其它压砖机取其宽b=1120,高h=400材料和上横梁的一样选择ZG270-500材料ZG270-500宽b=1120,高 h=4004.10.5. 下横梁(工作台)的初步设计1、受力分析 下横梁的初步设计可以把其简化成梁的形式,在压制过程中下横梁也是受均布载 荷,均布载荷的面积即模具与下横梁的接触面积,由可压制3块600x 600,接触 长度大概是2100,下横梁的受力简图如下图所示 分析计算过程和上横梁一样1.81E+07L 81£+07剪力图弯矩图.10S27最大弯矩p CDMmax = — (AB -—^)其中AB大约是中心间距AB初取3200CD是下模和工作台的接触面而定,一般取(0.35-0.6)倍的中心间距,由于是宽体压砖机可以比一般的大以、取0.6倍,即CD=2100.• Mmax= 1.28 x107N/m材料 ZG270-500材料和上横梁的一样选择ZG270-500G270-500特性系数及力学性能:屈服极限a > 270Mp 抗拉强度a产500Mp弹性模量E = 2.074 x 1011 Mp 泊松比r =0.3参照其它压砖机取上横梁的宽b=1500,高h=1400对其进行初步计算可采用下面这个公式a'K^mi < [a]W其中取K=1.5,W=竺2 (初步设计把截面看成长方形)6脆性材料安全系数取高一点,这里ns=4则[a ] =500/4= 125Mpa1.5 x 1.8525 x 107 a = Wa =53.4Mpaa = 53.4 < [a ]满足要求.下横梁的宽b=1600高h=14004.10.6. 油箱的初步设计为了保证一定的最低液压面,以避免保保证证气体不进入管道。

油箱的体积 > (K + ■) AS(m3)1 一 n式中:K——充液体积相对于工作缸的容积,一般取2-2.5n——油箱相中最大压力和最小压力的比值一般取0.7-0.75A——工作缸的面积S 活动行程由上面可知将K值和n值代入可得Q > (4.3 -5.5)AS,这里取Q=4.5AS由上面我们知道工作缸的直径d=1250,活动行程S=190,所以 Q=1m3我们设计成圆筒式的,初取D=1200,则h=850计算壁厚6,由油箱的最大压强取2bar即0.2MPa,用薄壁进行计算5 > 也,式中P是1.5倍的最大压强,D=1200,[b]是许用应力, 2Q]油箱选用Q235的钢板焊接而成,安全系数取4,所以[b]=58.755MPa所以5>冬200 = 3,取5 =32 x 58.75内径 D=1200,高 h=850,壁厚5 =3总结毕业设计环节是本科生毕业的一个重要的环节,它能让我们很好的运用我们 所学的专业知识,和锻炼锻炼了自己理论联系实际的能力,让我们完成一个完整 的设计此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来成为机械设计工作者重要的 一步从最初的选题,开题到计算、绘图直到完成设计其间,查找资料,老师 指导,与同学交流,反复修改图纸,每一个过程都是对自己能力的一次检验和充 实。

通过这次实践,我了解了油箱液压压砖机的用途及工作原理,熟悉了油箱液 压压砖机的设计步骤,锻炼了工程设计实践能力,培养了自己独立设计能力经 过这次毕业设计,我真正理解了一次设计过程一次设计过程计划方案设计 技术设计技术文件的编制(说明书),我们设计也是按这个过程来的此次毕 业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固,同时也是走向工作 岗位前的一次热身毕业设计收获很多,比如学会了查找相关资料相关标准,分析数据,提高了 自己的绘图能力,懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果同时,仍 有很多课题需要后辈去努力去完善但是毕业设计也暴露出自己专业基础的一些不足之处,比如缺乏综合应用专 业知识的能力,对材料的不了解,等等这次实践是对自己大学四年所学的一次 大检阅,使我明白自己知识还是比较浅薄虽然马上要毕业了,但是自己的求学 之路还很长,以后更应该在工作中学习,努力使自己成为一个对社会有所贡献 的人,为中国机械行业添上自己的微薄之力致谢经过半年的忙碌和工作,本次毕业设计已经接近尾声,作为一个本科生的毕 业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促 指导,以及同组同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的导师油箱他平日里工作繁多,但在我做毕业设计的 每个阶段,从外出实习到查阅资料,设计草案的确定和修改,中期检查,后期详 细设计,装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导我的设计较为复杂烦琐, 但是张教授仍然细心地纠正图纸中的错误除了敬佩老师的专业水平外,他的治 学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和 工作同时也感谢我同组同学蔡永帮同学的帮助和支持然后还要感谢大学四年 来所有的老师,为我们打下机械专业知识的基础篇幅所限,不便把各位恩师一 一列举出来,表达我的感激之情参考文献[1] 油箱.全自动液压压砖机.南昌:江西科学技术出版社,2001.5[2] 俞新陆.液压机的设计与应用.北京:机械工业出版社,2007[3] 张柏清林去万.陶瓷工业机械与设备.中国轻工业出版社,2007.9[4] 孙江宏.PRO/ENGINEER Wildfire 3.0中文版.北京:清华大学出版社,2007.6[5] 博弈创作室.ANSYS9.0经典产品基础教程.北京:中国水利水电出版社2006[6] (美)大卫G.乌尔曼 黄靖远等译.机械设计过程.北京:中国轻工业出版社2006.6[7] 冯长印.国内陶瓷墙地砖自动液压压砖机发展现状与展望.2000[8] 钟志华周彦伟.现代设计方法.武汉:武汉理工大学出版社,2008.7[9] 濮良贵纪名刚.机械设计(第八版)北京:高等教育出版社,2006.5。

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