4×φ120殘極壓脫清理機(jī)的設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 日 i 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)學(xué)習(xí)的一次系統(tǒng)總結(jié)，對(duì)我們今后的學(xué)習(xí)和工作具有重大的意義。 這次設(shè)計(jì)集中于殘極壓脫清理機(jī)總裝圖及機(jī)架零件圖的設(shè)計(jì)，因而在設(shè)計(jì)中我們要認(rèn)真思考，計(jì)算有理有據(jù)，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。 我們的設(shè)計(jì)還是比較初級(jí)的模型，在實(shí)踐中，只有經(jīng)過不斷的改進(jìn)，才能達(dá)到高的生產(chǎn)效率，然而，基礎(chǔ)的知識(shí)和原理是設(shè)計(jì)的源頭，工具書的編者為我們提供了如此系統(tǒng)的、直觀的資料，是難得的財(cái)富，要愛護(hù)藏書，讓知識(shí)美化世界，讓文明凈化人類。 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì) 自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作、學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 ii 目 錄 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 壓脫機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇 . 3 第一節(jié) 概述 . 3 第二節(jié) 壓脫機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與功能 . 3 一、方案設(shè)計(jì)和功能分析 . 3 二、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及功能 . 4 第三節(jié) 液壓驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) . 6 第二章 液壓缸的設(shè)計(jì)與選擇 . 7 第一節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)選用說明 . 7 一、液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 . 7 二、液壓缸主要參數(shù)的選定 . 7 三、使用工況及安裝條件 . 7 四、緩沖機(jī)構(gòu)的選用 . 9 五、工作介質(zhì)的選用 . 9 第二節(jié) 強(qiáng)度計(jì)算及校核 . 10 一、磷鐵環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算 . 10 二、校核承壓鋼板的抗壓強(qiáng)度 . 10 第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的計(jì)算 . 11 一、液壓缸推力 F的選擇 . 11 二、初選液壓缸的工作壓力 . 12 三、理論推力與理論拉力的確定 . 12 四、液壓缸許用行程 S 的確定 . 13 五、缸筒材料的選擇 . 14 六、缸筒壁厚的計(jì)算 . 16 七、缸筒壁厚的驗(yàn)算 . 17 八、缸筒底部厚度的計(jì)算 . 19 九、缸筒頭部法蘭厚度的計(jì)算 . 19 十、拉桿的選擇與校核， . 19 第三章 輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 . 19 第一節(jié) 壓脫機(jī)輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 . 19 一、雙耳環(huán)的安裝尺寸的選擇 . 19 二、柱銷的選擇 . 20 三、密封裝置的選擇 . 20 第二節(jié) 機(jī)架工作軸的校核及軸的直徑的選擇 . 21 第四章 液壓泵與電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選擇及行走油缸的設(shè)計(jì) . 22 第一節(jié) 液壓泵與 電動(dòng)機(jī)的選擇 . 22 一、液壓缸的最大流量的計(jì)算 . 22 二、液壓泵與電動(dòng)機(jī)的選擇 . 22 第二節(jié) 平移油缸的設(shè)計(jì) . 23 一、陽(yáng)極碳?jí)K、陽(yáng)極鋼爪、陽(yáng)極鋁導(dǎo)桿等相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 . 23 iii 二、平 移液壓缸的選擇 . 28 第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 30 第一節(jié) 液壓傳動(dòng)與控制的優(yōu)缺點(diǎn) . 28 一、液壓傳動(dòng)與控制的優(yōu)點(diǎn) . 28 二、液壓 傳動(dòng)與控制的缺點(diǎn) . 29 第二節(jié) 壓脫機(jī) 液壓系統(tǒng)工作原理 . 30 第三節(jié) 液壓系統(tǒng)元、輔件的選擇 . 31 一、閥的選擇依據(jù) . 31 二、選擇控制閥應(yīng)注意以下幾個(gè)問題 . 31 第六章 夾具 的設(shè)計(jì)與選擇 . 32 第一節(jié) 定位裝置的設(shè)計(jì) . 32 第二節(jié) 夾緊裝置設(shè)計(jì) . 33 一、夾緊裝置的組成和基本要求 . 33 二、夾具體的選擇與設(shè)計(jì) . 36 結(jié)語(yǔ) . 36 參考文獻(xiàn) . 37 中英文翻譯資料 . 38 英文資料 . 38 中文翻譯 . 44 致 謝 . 49 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 4 120 殘極壓脫清理機(jī) 摘 要 針對(duì)我國(guó)生產(chǎn)自動(dòng)化程度不高的中小型企業(yè)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的新型殘極壓脫清理機(jī)，用來脫落殘極碳?jí)K。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要介紹了殘極壓脫清理機(jī)的用途及特點(diǎn)，并詳細(xì)的介紹了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓驅(qū)動(dòng)方案的確立和試用效果等方面。 關(guān)鍵詞 ： 殘極壓脫清理機(jī) 恒壓驅(qū)動(dòng) 壓脫力 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 Pressure-disengaging Cleaning Machine For 4120Residual Anode Abstract In view of the production of a high degree of automation is not the actual needs of small and medium enterprises to design a simple structure, a new type of practical pressure-disengaging cleaning machine for residual anode, used to block off the residual carbon pole. The design brief the use of pressure-disengaging cleaning machine for residual anode and the characteristics of , and introduce the structural design,the establishment of hydraulic-driven program and trial results in detail. Keywords: pressure-disengaging cleaning machine for residual anode constant pressure-driven the pressure-disengaging force 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 第一章 壓脫機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇 第一節(jié) 概述 隨著國(guó)內(nèi)電解鋁工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何安全、高效地脫落殘極已成為各生產(chǎn)廠家急待解決的問題。目前，國(guó)內(nèi)大規(guī)模的鋁廠如貴鋁、平果鋁等都是從國(guó)外引進(jìn)包括從殘極脫落到新 陽(yáng)極澆注的一整套全自動(dòng)化的陽(yáng)極組裝線。該生產(chǎn)線功能完善、安全高效、自動(dòng)化程度高，但成本極其昂貴，對(duì)于中小型鋁廠來說難以接受。目前，我國(guó)中小型鋁廠的殘極脫落大都是采用原始的人工敲打方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全隱患多，效率低，極大地制約了生產(chǎn)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大。為消除安全隱患、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高殘極脫落效率，我們?cè)O(shè)計(jì)出了這么一種新型的殘極脫落設(shè)備 殘極壓脫清理機(jī)。 殘極壓脫清理機(jī) 是電解鋁廠陽(yáng)極組裝車間、陽(yáng)極生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備之一，主要用途是將殘留在陽(yáng)極鋼爪上的 殘極碳?jí)K 從鋼爪上剝離下來，以便鋼爪經(jīng)清刷，涂石墨烘干后再次 與新陽(yáng)極塊進(jìn)行澆鑄，制成新陽(yáng) 級(jí) 機(jī)組，再由運(yùn)輸機(jī)械送到電解車間使用。此壓脫機(jī)安全防范措施齊全、設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，壓脫后的導(dǎo)桿無豁口、斷裂、變型等現(xiàn)象，使疤桿數(shù)量大減，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕了因人工敲打引起的抨濺等傷人事故，效率高、見效快。 所設(shè)計(jì)的 殘極壓脫清理機(jī) 為雙陽(yáng)極四爪，一根導(dǎo)桿可以一次太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 壓脫完成。效率比進(jìn)口設(shè)備提高 了許多 ，成本 也 比進(jìn)口設(shè)備降低了 許多 。 而后再設(shè)計(jì)一套設(shè)備專門負(fù)責(zé)用于清理附著在鋼爪上的磷鐵環(huán)以及少量的碳?jí)K殘?jiān)?第二節(jié) 壓脫機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與功能 一、方案設(shè)計(jì)和功能分析 國(guó)外進(jìn)口的同類產(chǎn)品盡 管結(jié)構(gòu)各異，但均是采用靜壓壓脫方式，結(jié)構(gòu)上的差異只是實(shí)現(xiàn)的方法不同，以及為適應(yīng)全自動(dòng)化生產(chǎn)線的要求而已。我們所設(shè)計(jì)的液壓缸，其實(shí)現(xiàn)的形式是采用雙缸驅(qū)動(dòng)雙壓板方式。單缸可提高 6t的壓脫力，工作壓力 10MPa。機(jī)架對(duì)稱布置，但為了方便殘極的進(jìn)入、垂直方向的固定以及脫極后殘?jiān)那暹\(yùn)，本方案采用左機(jī)架固定，右機(jī)架可以水平移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，右機(jī)架的移動(dòng)通過一平移油缸來驅(qū)動(dòng)。不論是垂直方向的壓脫油缸還是水平方向的平移油缸，它們的行程均通過限位開關(guān)雙重控制。在考慮壓脫機(jī)的結(jié)構(gòu)、尺寸、操作的方便性以及操作工的安全性等問題時(shí)， 均采取了人性化的設(shè)計(jì)方法。 對(duì)于整個(gè)殘極壓脫清理機(jī)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)從以下兩個(gè)方面來重點(diǎn)考慮，其一就是要保證殘極碳?jí)K在壓脫機(jī)上的定位與夾緊，這就要求必須設(shè)計(jì)一套合理的夾具來滿足此項(xiàng)要求，既要起到定位夾緊作用，還要保證殘極的鋁導(dǎo)桿與鋼爪不能分離；其二就是采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓缸，由于液壓驅(qū)動(dòng)力大，實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易，而且操作方便，因此，本機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)。 二、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及功能 （一）殘極壓脫清理機(jī)的結(jié)構(gòu)及功能，見圖 1： 1.行走油缸，驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)左右運(yùn)動(dòng)。其極限位置由限位開關(guān)來控制。 2.行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)向左運(yùn)動(dòng)，上下兩塊推 移鋼板將殘極推到預(yù)訂位置固定夾緊，壓脫過程開始；壓脫完成后該機(jī)構(gòu)向右運(yùn)動(dòng)到位，天車起吊，壓脫完成。 3.右機(jī)架（帶上下兩塊推板） 4.壓板（左右各一） 5.壓脫油缸，兩壓脫油缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)左、右壓板向下運(yùn)動(dòng)，靠靜壓壓脫殘極碳?jí)K，完成脫落。壓脫后，油缸復(fù)位。 6.左機(jī)架（帶承壓鋼板） 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 圖 1 殘極壓脫清理機(jī) （二）殘極壓脫清理機(jī)工藝流程 殘極壓脫清理機(jī)工藝流程見圖 2 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 圖 2 殘極壓脫清 理機(jī)工藝流程圖 第三節(jié) 液壓驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 確立液壓驅(qū)動(dòng)方案應(yīng)充分考慮殘極壓脫的工藝要求，不論是普通液壓油泵還是恒壓泵，只要選型正確，均能滿足要求的工作壓力。但是，在工作時(shí)兩者壓力建立的過程是有區(qū)別的。如果以一恒值壓力快速作用于殘極碳?jí)K將會(huì)極大的提高壓脫的成功率、減少壓脫時(shí)間提高生產(chǎn)效率。因此，本方案采用恒壓變量泵作為動(dòng)力源。其壓脫速度通過恒壓泵與 調(diào)速閥 構(gòu)成的容積節(jié)流調(diào)速回路來調(diào)節(jié)。該調(diào)速方式與普通的節(jié)流調(diào)速相比，既有回路無溢流損失、效率高和發(fā)熱少的長(zhǎng)處，比容積調(diào)速回路的速度穩(wěn)定性好，而且泵的供油量自動(dòng) 與液壓缸所需的流量相適應(yīng)，同時(shí)它的負(fù)載特性又非常符合壓脫的工藝要求。 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 第二章 液壓缸的設(shè)計(jì)與選擇 第一節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)選用說明 一、液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 液壓缸的設(shè)計(jì)和使用是否正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)的問題。所以在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)必須注意如下幾點(diǎn)： （一）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。 （二）考慮液壓缸行程終了的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖和排氣裝置，系統(tǒng)中需要有相應(yīng)的措施。但并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。 （三）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定位，只能在一端定位，為的是不阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。 （四）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)須根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。 二、液壓缸主要參數(shù)的選定 額定工作壓力 pn，一般取決于整個(gè)液壓系統(tǒng)，因此液壓缸的主要參數(shù)就是缸 筒內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d。此兩數(shù)值按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所示的方法確立后，最后必須選用符合太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB2348 80 的數(shù)值。這樣才便于選用標(biāo)準(zhǔn)密封件和附件。 三、使用工況及安裝條件 （一）工作中有劇烈沖擊時(shí)，液壓缸的缸筒、端蓋不能用脆性的材料，如鑄鐵。 （二）排氣閥須裝在液壓缸油液空腔的最高點(diǎn)，以便排除空氣。 （三）采用長(zhǎng)行程液壓缸時(shí)，須綜合考慮選用足夠剛度的活塞桿和安裝中隔圈。 （四）當(dāng)工作環(huán)境污染嚴(yán)重，有較多的灰塵、砂、水份等雜質(zhì)時(shí)，須采用活塞桿防護(hù)套。 （五）安裝方式與負(fù)載導(dǎo)向 1.耳環(huán)安裝 作用力處在一平面內(nèi)， 如耳環(huán)帶有球鉸，則可在 4。 圓錐角內(nèi)變向。 2.耳軸安裝 作用力處在一平面內(nèi)。通常較多采用的是前端耳軸和中間耳軸。后端耳軸只用于小型短行程液壓缸上，因它的支承長(zhǎng)度較大，影響活塞彎曲穩(wěn)定性。 3.法蘭安裝 作用力與支承中心處在同一軸線上。法蘭與支承座的鏈接應(yīng)使法蘭面承受作用力，而不應(yīng)使固定螺釘承受拉力。 4.底座安裝 前端底座須用定位螺釘或定位銷，后端底座則用較松螺孔，以允許液壓缸受熱時(shí)，缸筒能伸縮。 當(dāng)液壓缸的軸線較高，離開支承面的距離較大時(shí)，底座螺釘及底座剛性應(yīng)能承受傾覆力矩的作用。 5.負(fù)載導(dǎo)向 液壓缸 活塞不應(yīng)承受側(cè)向負(fù)載力，否則，必然使活塞桿直徑過大，導(dǎo)向套長(zhǎng)度過長(zhǎng)。因此通常對(duì)負(fù)載加裝導(dǎo)向裝置。 見表 1，按負(fù)載為重、中或輕型，推薦以下安裝方式和導(dǎo)向條件； 表 1 負(fù)載與安裝方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系 負(fù)載類型 推薦安裝方式 作用力承受情況 負(fù)載導(dǎo)向條件 法蘭安裝 作用力與支承中心在同一軸線上 導(dǎo)向 耳軸安裝 同上 導(dǎo)向 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 重型 底座安裝 作用力與支承中心不在同一軸線上 導(dǎo)向 后球鉸 作用力與支承中心在同一軸線上 不要求導(dǎo)向 中型 耳環(huán)安裝 作用力與支承中心在同一軸線上 導(dǎo)向 法蘭安裝 同上 導(dǎo)向 耳軸安裝 同上 導(dǎo)向 輕型 耳環(huán)安裝 同上 可不導(dǎo)向 四、緩沖機(jī)構(gòu)的選用 一般認(rèn)為普通液壓缸在工作壓力 10MPa、活塞速度 0.1m/s 時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用緩沖裝置或其他緩沖辦法。這只是一個(gè)參考條件，主要還是要看具體情況和液壓缸的用途等來決定。例如 :要求速度變化緩慢的液壓缸，當(dāng)活塞速度 0.05 0.12m/s 時(shí)，也得采用緩沖裝置。 缸外制動(dòng)機(jī)構(gòu)：當(dāng) smum /5.41時(shí)，缸內(nèi)緩沖機(jī)構(gòu)不可能吸收全部動(dòng)能，須在缸外加裝制動(dòng)機(jī)構(gòu) ，如： （一）外部安裝行程開關(guān)。當(dāng)開始進(jìn)入緩沖階段時(shí)，開關(guān)即切斷供油，使液壓能等于零，但仍可能形成壓力脈沖。 （二）在活塞桿與負(fù)載之間加裝減震器。 （三）在液壓缸出口加裝液控調(diào)速閥。 此外，可按工作過程對(duì)活塞線速度變化的要求，確定緩沖機(jī)構(gòu)的型式，如： （一）減速過渡過程要求十分柔和，如砂型操作，易碎物品托盤操作，精度磨床進(jìn)給等，宜選用近似恒減速型緩沖機(jī)構(gòu)如多孔缸筒或多孔柱塞型以及自調(diào)節(jié)流型。 （二）減速過程允許微量脈沖，如普通機(jī)床粗軋機(jī)等，可采用銑槽型、階梯型緩沖機(jī)構(gòu)。 （三）減速過程允許承受一定的脈沖，可 采用圓錐型或雙圓錐型甚至圓柱型的緩沖機(jī)構(gòu)。 五、工作介質(zhì)的選用 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 按照環(huán)境溫度可初步選定工作介質(zhì)品種： （一）在常溫（ -20 60）下工作的液壓缸，一般采用石油型液壓油。 （二）在高溫（ 60）下工作的液壓缸，須采用難燃液及特殊結(jié)構(gòu)液壓缸。 液壓缸按不同結(jié)構(gòu)對(duì)工作介質(zhì)的粘度和過濾精度有不同的要求 . （一）工作介質(zhì)粘度要求：大部分生產(chǎn)廠要求其生產(chǎn)的液壓缸所用的工作介質(zhì)粘度范圍為 12 28cSt，個(gè)別生產(chǎn)廠允許到 2.8 380cSt。 （二）工作介質(zhì)過濾精度要求：用一般彈性物密封件的液壓缸： 20 25 m ；伺服液壓缸： 10 m ；用活塞桿的液壓缸： 200 m 。 第二節(jié) 強(qiáng)度計(jì)算及校核 一、磷鐵環(huán)的強(qiáng)度計(jì)算 磷鐵環(huán)， 如圖 3 所示，取磷鐵環(huán)的理想斷面為 130 ，故磷鐵環(huán)的面積為 S= 130 100=40820 2=0.040820 。 圖 3 磷鐵環(huán) 方案一：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 3.1-6得： HT100 的抗拉強(qiáng)度 b 130MPa，由此可得破壞一個(gè)磷鐵環(huán)至少需要： F1= b S=130MPa 0.040820 =5.3066 106N 破壞四個(gè)磷鐵環(huán)至少需要： F= 4F1=4 b S=4 5.3066 106N =21.2264 106N 方案二：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 3.1-6得： HT200 的抗拉強(qiáng)度 b 220MPa，由此可得破壞一個(gè)磷鐵環(huán)至少需要： F2= b S=220MPa 0.040820 =8.9804 106N 破壞四個(gè)磷鐵環(huán)至少需要： F = 4F2=4 b S=4 8.9804 106N =35.9216 106N 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 考慮此設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和合理性，故選用 HT100 代替磷鐵環(huán)來進(jìn)行壓脫試驗(yàn)。由于磷鐵環(huán)的屈服強(qiáng)度比碳?jí)K的屈服強(qiáng)度大，又由于壓脫機(jī)的壓板在壓碳?jí)K的時(shí)候產(chǎn)生175mm 的偏心距，壓板沒有壓到磷鐵環(huán)上而壓到碳?jí)K上，所以，本設(shè)計(jì)所采用的是壓碳?jí)K的方法將碳?jí)K從陽(yáng)極鋼爪上掰裂，完成壓脫任務(wù)。 二、校核承壓鋼板的抗壓強(qiáng)度 由于所設(shè)計(jì)的方案是只用左機(jī)架上伸出來的鋼板來承受重壓，故 m1=F/10=2.12264 106 總質(zhì)量： m=m1+m2 =2.12264 106 +921 =2.123552 106 m2為陽(yáng)極電極總質(zhì)量 F= m 10=21235520N s=F/S=21235520N/0.446 =47.6 MPa s=250 Mpa 0.446 為承壓鋼板的面積 故 100mm 的承壓鋼板足以支承被壓件的重量和壓脫力。 第三節(jié) 液壓缸的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的計(jì)算 一、液壓缸推力 F 的選擇 選擇碳?jí)K的危險(xiǎn)截面如圖 4 所示 圖 4 碳?jí)K的危險(xiǎn)截面圖 Wz=bh2/6=1.6 0.132/6=0.004507m3 h=0.13m 為碳?jí)K電解后的厚度 查閱礦山機(jī)械 2003.01 論文“ 500t 殘極破碎機(jī)參數(shù)計(jì)算”可知： 碳?jí)K的耐壓強(qiáng)度值為 32MPa；劈裂強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的 1/（ 8 10）。 要使碳?jí)K像如圖 5所示，沿其橫截面斷裂，則至少需要的彎矩值為： 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 M= Wz=1/10 32 MPa 0.004507 m3=14422.4N m 如圖 5所示壓脫力的作用線偏離殘極中心線 l=175mm。 710510N O圖 5 受力分析圖 由力矩平衡方程可得： F 脫 =M/l=14422.4N m /0.175m=8.24 104N 由圖還可以看出活動(dòng)壓力板繞 N點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，由力偶矩平衡方程可得： M（ N） =0， F 油 510 F 脫 710=0 從而得出油缸推力和壓脫力的關(guān)系： F 油 =1.39F 脫 若用單缸來破壞殘極，則需要的油缸推力為： F 油 =1.39F 脫 =1.39 8.24 104N=1.15 105N 由于所選擇的是用雙缸來壓脫殘級(jí)碳?jí)K，故單缸所需的油缸的推力為 F 油 = F 油 /2=5.73 104N 二、初選液壓缸的工作壓力 液壓缸工作壓力的選擇是否合理，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，確定時(shí)不能只考慮滿足負(fù)載要求，應(yīng)全面考慮液壓裝置的性能要求和經(jīng)濟(jì)性。如果液壓缸的工作壓力選定較高，則泵、缸、閥和管道尺寸可選的小些，這樣結(jié)構(gòu)較為緊湊、輕巧，加速時(shí)慣性負(fù)載也小，易于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的要求。但工作壓力太高，對(duì)系統(tǒng)的密封性能要求也相應(yīng)提高了，制造較困難，同時(shí)縮短了液壓裝置的使用壽命。此外，高壓會(huì)使構(gòu)件彈性變形的影響增大，運(yùn)動(dòng)部件容易產(chǎn)生振動(dòng)。 對(duì)于各類液壓系統(tǒng)，由于各自特點(diǎn)和使用場(chǎng)合不同，其液壓 缸的工作壓力亦不相同，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-2-13 及表 19-6-3選擇額定工作壓力 Pn=10MPa。 三、理論推力與理論拉力的確定 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-4知 （一）當(dāng)活塞前進(jìn)時(shí)的理論推力： F1=A1 Pi 106（ N） 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 F1= /4 D2 Pi 106（ N） 式中： A1 活塞桿無桿側(cè)有效面積（）； Pi 供油壓力（ MPa）； D 活塞直徑（即液壓缸內(nèi)徑）（ m） F1=5.73 104N， Pi=10 MPa 則： 5.73 104N = /4 D2 10 106Pa 可得 D=0.085m=101mm，圓整得 D=85mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-3液壓缸內(nèi)徑系列，取 D=100mm 綜合考慮，選擇拉桿型液壓缸，因?yàn)檫@種液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝均較方便。且其缸筒是用內(nèi)徑經(jīng)過珩磨的無縫鋼管半成品，按行程長(zhǎng)度相應(yīng)的尺寸切割。端蓋與活塞均為通用件，因此制造成本較低。但這類液壓缸受到行程長(zhǎng)度、缸筒內(nèi)徑和額定工作壓力的限制。行程長(zhǎng)度即拉桿長(zhǎng)度過大時(shí)，安裝時(shí)容易偏歪致使缸筒端部泄漏。缸內(nèi)徑過大或額定工作壓力過高時(shí)，由于徑向布置尺寸和拆裝問題，拉桿直徑不能過大，致使拉桿的拉應(yīng)力可能超過屈服強(qiáng) 度。因而拉桿型液壓缸通常用于行程長(zhǎng)度 1.5m，缸內(nèi)徑 D 250mm，額定工作壓力 pn 20MPa 的場(chǎng)合。 液壓缸裝配如圖 6所示 圖 6 液壓缸裝配圖 （二）當(dāng)活塞退回時(shí)的理論拉力 F2： F2=A2 Pi 106（ N） = /4（ D2 d2） Pi 106（ N） 式中： A2 活塞桿有桿側(cè)有效面積（）； d 活塞桿直 徑（ m） （三）當(dāng)活塞差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的油液）的理論推力F3： 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 F3= /4 d2 Pi 106（ N） 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-5 常用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸理論推力和拉力可以知道 : d=45 ,F2=6.26 104N,A2=62.63 2,P2=10 MPa D=100 ,F1=7.85 104N,A1=78.54 2,P1=10 MPa 需要說明的是活塞桿直徑 d 在此處有三種不同的系列，可以試選符合所設(shè)計(jì)的要求，在此選 d=45 。 四、液壓缸許用行程 S 的確定 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 19-6-7 許用行程 S 與計(jì)算長(zhǎng)度 L 的關(guān)系，可知，根據(jù)需要選用一端剛性固定，一端自由的液壓缸， n=1/4 活塞桿的最大允許計(jì)算長(zhǎng)度，由歐拉公式確定的 Lk的值： Lk=192.4d2/（ D P ） 式中： Lk 最大計(jì)算長(zhǎng)度 ，； D 液壓缸內(nèi)徑，； d 活塞桿直徑，； P 工作壓力， MPa 由所選的缸可知 D=100 ， d=45 ， P=10 MPa 則 Lk=192.4d2/（ D P ） =192.4 452/（ 100 10 ） =1232 L與 Lk的關(guān)系式： L=Lk/2=1232/2=616 許用行程 S=L l1 根據(jù)缸徑 100 的液壓缸，查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-8 液壓缸固定部分的參考尺寸可知 l1=150 ,故 S=L l1=616 150=466 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-6-3，取 S=500 。 五、缸筒材料的選擇 缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封腔，用以容納壓力油液，同時(shí)它還是活塞的運(yùn)動(dòng)的“軌道”?？紤]到缸筒一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，并且還必須足以保證活 塞密封件的密封性，根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-11，、選擇 45 鋼作為缸筒的材料，由表知 b 600N/ 2, s 340N/ 2 六、缸筒壁厚的計(jì)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-12，可知缸筒壁厚 的計(jì)算公式為： 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 = 0 c1 c2 式中： 0 為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值， m； c1 為缸筒外徑公差余量， m； c2 腐蝕余量， m； 缸筒材料的許用應(yīng)力， N/ 2； Pmax 缸筒內(nèi)最高工作壓力， MPa； D 缸筒內(nèi)徑， m n 安全系數(shù)，通常取 n=5 = b/n=600 MPa/5=120 MPa 當(dāng) /D 0.08 時(shí)，可用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算式： 0 Pmax D/（ 2 ） =10 MPa 0.1m/（ 2 120 MPa） =4.2 10-3m 當(dāng) /D=0.08 0.3 時(shí)，可用實(shí)用公式： 0 Pmax D/（ 2.3 3 Pmax） =10 MPa 0.1m/（ 2.3 120 MPa 3 10 MPa） =4.1 10-3m 當(dāng) /D 0.3 時(shí)，可用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算式： 0D/2（ maxmax 3.14.0 1） =0.1m/2（ 103.11 2 0104.01 2 0 1） MPa=3.8 10-3m 0 D/2（ max3 1） =0.1m/2（ 1031 201 20 1） MPa=4 10-3m 考慮缸筒外徑公差余量和腐蝕余量： c1 c2=5.0 10-3m 選 /D=0.08 0.3 時(shí)的實(shí)用公式 = 0 c1 c2=4.1 10-3 +0.5 10-3 m =9.1 10-3m=9.1 因此可以初步確定缸筒的外徑為 118 。 七、缸筒壁厚的驗(yàn)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-12，可知對(duì)最終采用的缸筒壁厚 應(yīng)作四方面的驗(yàn)算 ： 額定工作壓力 Pn應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全： 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 Pn 0.35 s（ D21 D2） / D21 MPa 式中： Pn 液壓缸的額定工作壓力， MPa； s 缸筒材料屈服強(qiáng)度， N/ 2； D1 缸筒外徑， m； D 缸筒內(nèi)徑， m； 液壓缸的額定工作壓力為 10 MPa，缸筒材料屈服強(qiáng)度為 340N/ 2，缸筒外徑可以通過查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-13 知其為 121mm，符合我們計(jì)算所得的結(jié)果。 0.35 s（ D21 D2） / D21 =0.35 340（ 0.1212 0.12） / 0.1212 =37.72 MPa 很明顯 Pn 37.72 MPa 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： Pn （ 0.35 0.42） Prl 式中： Prl 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， MPa Prl=2.3 slog（ D1/D） =2.3 340 log（ 121/100） =64.7 MPa （ 0.35 0.42） Prl=（ 0.35 0.42） 64.7 MPa=（ 22.66 27.17） MPa 很明顯 Pn （ 22.66 27.17） MPa 此外，尚需驗(yàn)算缸筒徑向變形 D 應(yīng)處在允許范圍內(nèi) D=D Pr/E（ D21 D2） /（ D21 D2） ） m 式中： Pr 缸筒耐壓試驗(yàn)壓力， Pr =1.5Pn =1.5 10 MPa =15 MPa； E 缸筒材料彈性模量， 2.10 105N/ 2； 缸筒材料泊桑系數(shù)，對(duì)鋼材， =0.3 D =D Pr/E（ D21 D2） /（ D21 D2） ） =0.1 15/2.10 105（ 0.1212 0.12） /（ 0.1212 0.12） 0.3） =4.0 10-5m 易知變形量 D 不超過密封圈的允許范圍。 最后，還應(yīng)驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 PE： PE=2.3 blog（ D1/D） MPa=2.3 600 log（ 121/100） MPa=114.2 MPa 很明顯，計(jì)算的 PE值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過耐壓試驗(yàn)壓力 Pr 故所選擇的缸筒 符合條件，滿足要求。 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 八、缸筒底部厚度的計(jì)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-12，可知缸筒底部為平面時(shí)，其厚度 可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)算： 0.4330D P m 式中： P 筒內(nèi)最大工作壓力， 10MPa； 筒底材料許用應(yīng)力， 120N/ 2； D 缸筒內(nèi)徑； 則 0.4330D P =0.4330 0.1 12012.5 =0.012m 考慮缸筒底部的強(qiáng)度和剛度以及實(shí)際要求，取 =0.05m=50 九、缸筒頭部法蘭厚度的計(jì)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-12，考慮螺孔，則法蘭厚度 3104 La dr Fbhm 式中： F 法蘭在缸筒最大內(nèi)壓下，所承受的軸向壓力 F=PA1=10 MPa 78.54 2=10 106Pa 78.54 10-4 m2=78540N； ra 法蘭外圓半徑，取其為 0.14 m； b 取其為 0.018 m； dL 取其為 0.01 m； 缸筒頭部材料許用應(yīng)力， 120N/ 2； 則 11m mm101.11012001.014.014.3 018.0785 404 23 mh同樣也對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)募雍?，?h=20 ，缸筒頭部取 50 。 十、拉桿的選擇與校核， 為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝均較方便，故用六根拉桿對(duì)兩端蓋和缸筒進(jìn)行聯(lián)接拉緊。 參考機(jī)械設(shè)計(jì)可知 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接，每個(gè)螺栓所受的工作載荷為： F=F /z 式中： F 軸向載荷， 5.73 104N； 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 z 螺栓拉桿的個(gè) 數(shù)， 6 個(gè) 則 F=F /z=5.73 104N /6=9550N 螺栓小徑： d1F4式中： 松螺栓聯(lián)接許用應(yīng)力，我們所選的螺栓材料為 Q235，則 = s/s s 螺栓材料屈服強(qiáng)度， MPa 查表 11-6，根據(jù) GB/T3098.1-2000 和 GB/T3098.2-2000 可知， s的公稱值為 400 MPa，安全系數(shù)取 1.3 則 = s/s=400/1.3=308 MPa 有 d1 mm3.6m0 0 6 3.01030814.39 5 5 046 m 故我們?nèi)?d1=8mm 查吳宗澤主編的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，由表 4-17 知 選擇公稱直徑 d=10mm 的 M10 的粗牙六角頭螺栓對(duì)兩端蓋和缸筒進(jìn)行聯(lián)接。 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-12，知螺栓或拉桿的強(qiáng)度計(jì)算： 螺紋處的拉應(yīng)力： 2621 /N10zd4KF mm 式中 :F 缸筒端部承受的最大推力， 5.73 104N； D 缸筒內(nèi)徑， 0.1m； d1 螺紋底徑， 0.008m； k 擰緊螺栓的系數(shù)，不變載荷取 k=1.25 1.5，此處取 1.25 代入數(shù)據(jù)可得：M P a238/N106008.04105 . 7 31 . 2 5/N10zd4KF 26242621 mmmm 許用應(yīng)力 = s/ns MPa s 缸筒材料的屈服極限， 340 MPa； ns 安全系數(shù)， ns=1.2 2.5，取 ns=1.2 則 = s/ns=340/1.2=283 MPa 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 由于 ，故拉桿滿足強(qiáng)度要求，符合條件 同理，也可以查表選用 M16 的粗牙六角頭螺栓用來聯(lián)接法蘭與機(jī)體。 第三章 輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 第一節(jié) 壓脫機(jī)輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 一、雙耳環(huán)的安裝尺寸的選擇 參考液壓工程手 冊(cè)由表 7.3-19，根據(jù) ISD/DIS8133 標(biāo)準(zhǔn)，見圖 7，查得 : 單位， 圖 7 雙耳環(huán) 型號(hào)： 30 活塞桿直徑： 45 缸筒內(nèi)徑： 100 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 公稱力： 125000N KK： M33 2 CK（ H9）： 30 CM（ A16） :50 ER（ max） :50 CE（ Js13） :129 AV（ min） :45 LE（ min）： 54 CL（ max） :103 二、柱銷的選擇 見圖 8由表 7.3-23 可知，且根據(jù) ISO 8132 標(biāo)準(zhǔn)，得 圖 8 柱銷 型號(hào)： 30 公稱力： 50000N EK（ f8）： 30 EL（ H16）： 103 三、密封裝置的選擇 參考液壓工程手冊(cè)由表 7.5-2 知 缸筒用靜密封圈 O 型圈，見圖 9 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 9 O 型圈 參考液壓工程手冊(cè)由表 7.5-3 可知，見圖 10 活塞和活塞桿的密封圈 O 型圈 圖 10 O 型圈 第二節(jié) 機(jī)架工作軸的校核及軸的直徑的選擇 此處我們選擇 45 鋼作為圓軸的材料 由公式 =M/Wz Wz= d3/32 知 3 M32d 式中： M 軸上任意一點(diǎn)處所受的彎矩值， N m； Wz 抗彎截面模量； 45 鋼的許用應(yīng)力值 ,640MPa； d 圓軸的直徑， m ON510710圖 11 受力分析圖 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 如圖 11 所示，列力的平衡方程可得： Fy=0, F=F 油 F 脫 =5.73 104N 4.12 104N =1.61 104N 以 O 點(diǎn)為中心，則 N點(diǎn)相對(duì) O點(diǎn)的力偶矩為 M= FlON=1.61 104N 0.51m=8211N m 則 3 M32d = mm51m051.01064014.3821132d 3 6 故所選工作軸的最小直徑為 51 ，此處取 d=55 第四章 液壓泵與電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與選擇及行走油缸的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 液壓泵與電動(dòng)機(jī)的選擇 一、液壓缸的最大流量的計(jì)算 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-6-4 知，根據(jù)已知參數(shù)選擇中型系列，則活塞桿 最大運(yùn)動(dòng)線速度 vmax=0.6m/s=36m/min 單位時(shí)間內(nèi)油液通過缸筒有效截面的體積，即流量 Q=vA= v /4 D2 103 L/min =36 /4 0.12 103 L/min =0.2826 103 L/min=4.71 10-3m3/s 二、液壓泵與電動(dòng)機(jī)的選擇 使用一恒值壓力快速作用于殘極塊將會(huì)極大的提高壓脫的成功率、減少壓脫時(shí)間提高生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計(jì)中采用恒壓變量泵（柱塞泵）作為動(dòng)力源，其壓脫速度通過恒壓泵與 調(diào)速閥 構(gòu)成的容積節(jié)流調(diào)速回路來調(diào)節(jié)。 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 19-5-4，由部分液壓泵和液壓馬達(dá)產(chǎn)品主要技術(shù)性能，在此首先試選 ZBP 型號(hào)的柱塞泵 試選供油壓力 P=10MPa，轉(zhuǎn)速 n=2880r/min 由于單個(gè)液壓缸單獨(dú)工作時(shí)所需的最大流量為 Q=0.2826 103 L/min=4.71 10-3m3/s 故單液壓泵供給多個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)工作時(shí)，泵的流量 Qmax要大于液壓執(zhí)行元件所需最大流量的總和，則 Qmax=2Q=0.5652 103 L/min 則其排量 q0=Qmax/n=0.5652 103 L/min /2880r/min 196ml/r 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 -畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 故選 ZBP227 型號(hào)的柱塞泵 計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按液壓泵的實(shí)際使用情況，計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率： P= PNQN/103 p kw 式中： PN 液壓泵的額定壓力， 14MPa； QN 液壓泵的額定流量， 1.1 10-2m3/s； p 液壓泵的總效率，參考機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制，由表 8-10，各種泵在工程壓力下的總效率：取 p=0.90； 轉(zhuǎn)換系數(shù)， =0.4 將數(shù)據(jù)代入上面公式，整理可得 P= PNQN/103 p =0.4