矿车车箱整形机设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 矿车车箱整形机设计 学生姓名： 张 熊 学生学号： 200320623099 院 （系）： 机电工程学院 年级专业： 03机械设计制造及其自动化 指导教师： 杨光春 高级工程师 助理指导教师： 二七年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要 I 摘 要 本课题主要是设计矿车车箱整形机，主要由液压系统、专用小吊车、电动葫芦、工字钢、和支撑架等组成。由 于国内外现有的整形机功能还不够完善 ,工人不能灵活运用。通过市场调查分析及对整形机的认识，查阅资料和老师指导，分别对整形机的机构进行设计验算，包括对液压系统、液压站、管道及专用小吊车等主要部分的设计计算，最终设计出多功能、能灵活、方便使用的矿车车箱整形机。 利用先进的液压传动技术，采用新工艺、新材料研制出具有先进性、实用性的多功能矿车整形机。提高了矿车的维修质量与效率，减轻工人劳动强度，改善了作业环境，产生了良好经济效益和社会效益。 关键词 ：矿车车箱整形机、液压系统、专用小吊车、设计。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） I he of so In of of of of a be is of of of to an It of 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 1 目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 言 . 1 . 1 . 1 况分析 . 2 案设计 . 2 制应遵循的原则 . 2 案比较 . 3 案选择 . 4 2 整形机液压系统设计 . 6 . 6 . 6 压系统的类型和特点 . 6 压系统的优缺点 . 7 压系统的设计要求及 工况分析 . 7 压缸的设计 . 7 . 8 压缸的结构确定 . 14 压缸主要零部件设计 . 15 压系统原理图 . 31 . 31 . 32 择液压元件 . 33 压泵及其驱动电动机的选择 . 33 制阀的选择 . 33 压辅助件及液压站设计 . 35 . 35 能器选择 . 36 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 2 箱设计 . 37 算液压系统性能 . 38 统压力损失验算 . 38 算系统效率 . 39 统发热与温升计算 . 39 3 专用小吊车的设计 . 41 挂运输设备的选用 . 41 动葫芦的选择 . 41 . 41 压缸重量计算 . 42 动葫芦型号选择 . 42 道选择 . 42 吊车立柱选择 . 43 动轴承选择 . 44 述 . 44 承型号选择 . 44 筒设计 . 45 钩选择 . 46 吊车稳定性校核 . 47 . 47 臂轨道长度验算 . 49 道的弯曲应力强度校核 . 50 柱的稳定性 校核 . 53 4 结 论 . 55 参考文献 . 56 致 谢 . 58 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 3 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 4 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 5 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 6 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 7 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 1 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 1 绪论 言 内外煤矿矿车车体整形设备的发展概况 煤矿矿车是煤矿运输中必不可少的工具之一，是直接运载煤炭以完成运输任务的基本工具。矿车车体也经历了从钢木结构到全钢焊接结构的发展过程。在煤矿中必须经常保持数量足够和质量良好的车辆，才能满足我国煤矿生产的的需要。煤矿矿车车体的整形主要针对矿车，是煤矿矿车检修制度所决定的，是保证矿车完好无损的一道必备的检修工序。在车体调直和整形方面，国内目前大部分采用人工整形。部分矿车在维修时也有采 用综合调梁机或矿车调直机进行调直。但在站修所基本沿用人工调直。综合调梁机和矿车调直机虽然在车体调直方面效果较好。但由于它们的机体巨大，占地面积广，综合功能多，必须设专修位置，只能适用于较大规模的矿厂，一般要求在 5000辆矿车以上，如果规模没有那么大，车厢变形怎么办。据调查，二十世纪九十年代，山东矿务局曾出现过一种简易的车体整形设备，由于结构和系统的局限性，整形效果不佳，没有得到推广。在国外，东欧国家主要采用柜架式矿车调直机进行车体整修。它主要适用在厂修和段修过程中。而西欧和美国则采用车体互换修，主要在厂修时 进行。因此 ， 研究和设计一种功能专一、简单实用、效果良好的新型车体整形设备是十分必要的。 计矿车整形机的意义及前景 在厂矿企业的生产过程中，矿车作为基本的运输工具，使用强度大、周转率高，相应地经常出现车 箱 变形等情况。单纯依靠锤打等人工方式维修很难达到理想效果，并且工人劳动强度大，劳动效率低，劳动成本较高。 煤矿正常运行的矿车从几百辆到千余辆，一年中由于各种原因，因矿车车体变形而报废的车辆，就达百分之二十左右，给煤矿带来巨大的经济损失。针对矿车变形问题设计制作矿车整形机，以减少报废车辆。这具有重大 而积极的意义。并且整形机在制造业中也起着重要的作用。 煤矿矿车是煤矿运输的重要装备，担负着保障安全，服务运输的双重责任。目前国内煤矿矿车车体一旦变形，主要靠人工配合简单的机械整修。一辆 1文） 1 绪论 2 市场价格约为 5000元， 200辆就为 100万元，有了整形机就能为公司减少 100万元的损失，效益显著。因此，研究和设计一种功能专一、简单实用、效果良好的新型车体整形设备是十分必要的。煤矿矿车车体整形机若研制成功，将为煤矿矿车车体的日常维修工作解放大量的人力和物力，减少 经济损失， 其应用前景将十分广阔 。 况分析 本课题主要针对装载量为 1 t 的矿车车箱，其主要结构参数见下图 1车车箱的变形部位主要在矿车的四角变形，以及各车箱表面的局部变形。 案设计 制应遵循的原则 (1)利用液压传动技术，采用新工艺、新材料，研制出符合现场实际情况矿车整形设备。 (2)整形机可以对矿车变形不超过 200 (3)整形结构最小长度为 200 大为 2300 (4)横梁在其使用寿命年限内 (十年 )不得有下垂现象。 (5)各部分应运转 灵活平稳。 (6)研制出样机需无整形盲区，适应用任何部位整形 (7)充分利用现有的设备，尽量减少费用投入； (8)制作后满足技术设计及计算要求； (9)技术可靠，经济合理。 图 1 - 1 - 3攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 3 案比较 经过反复比较，决定采用液压传动原理设计制作。因为液压传动系统具有运行平稳，操作简单，维修方便，安全等特点，较适合整形机的要求，通过控制各液压缸的伸缩，配备各种不同的模具，从而达到矿车整形的目的。现在我提出了三种方案并分别进行比较。 方案一：所设计的 整形机主要由龙门架，横梁、撑架和液压系统四个部分组成见图 1 (1)龙门架：由工字钢、两个升降油缸组成，龙门架用于支承主机机体和横梁的升降。 (2)横梁：由工字钢滑道、小跑车和推移油缸等部分组成，推移油缸主要用于使小跑车在横梁上水平移动。 (3)撑架：由钢板、转轴和两个工作油缸组成。钢板起支承油缸作用，转轴可使撑架旋转，工作油缸起整形作用。 (4)液压系统：泵站操作台和高压软管等组成。 图 1案二：所设计的多功能矿车整形机主要由外挤油缸 1，整形机构 2，横梁 3，升降油缸 4，移动油缸 5，立柱 6，内挤油缸 7，泵站及操作台组成，见 图 1 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 4 图 1 - 2 - 3图 1案三：所设计的矿车车箱整形机主要由支撑架 1，悬臂套筒 2，立柱 3，工字钢 4，电动葫芦 5，液压缸 6，泵站及操作台组成。见下图 1 方案选择 在三种方案中，方案一、方案二只能水平、垂直方向实现对矿车的整形，而且所涉及的液压缸多，液压系统较为复杂，方案三是方案一、方案二的综合，方案三利用电动葫芦起吊液压缸水平上下移动，悬臂吊车的转动，在液压缸端部装上整形块，这样利用液压使矿车车箱的任意部位都能够被整形，液压 活塞杆端部攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 5 在连接较长实心杆可整形尺寸更大的矿车车箱，并且使用方便、灵活。因此选择方案三。该机结构新颖，技术先进，操作方便，效率高，维修质量好，实现了一机多用，经应用证明，该机具有实用性，先进性，可靠性，尤其是对大变形矿车的修复效果更加明显，且对箱体无任何破坏，是较理想的矿车综合维修设备。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 6 2 整形机液压系统设计 述 压系统的组成 为实现某中规定功能，有液压元件构成的组合，叫做液压回路。液压回路按给定的用途和要求组成整体，叫做液压系统。液压系统有三个功能部分和辅助装置组成，见下表 1压系统按液流循环方式分，有开式和闭式两种。 表 1 液压系统的组成 动力部分 控制部分 执行部分 辅助装置 液压泵 用以将机械能转换成压力能 有时也将蓄能器作为紧急和辅助装置 各类压力、流量、方向等控制阀 用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制，也用于实现过载保护、程序控制等 液压缸、液压马达等 用以将液体压力能转换成机械能 管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等 压 系统的类型和特点 液压系统是为满足设备运动和动力控制调节的要求，以液体作为传递动力和运动介质，通过设计，按一定规律由基础元、器、辅、附件联结组成一体。运动控制体现在对静压力能为主的能量调节和控制上。因此可按控制调节方式或液体循环方式来划分类型。 靠液压控制阀来控制系统压力、流量，实现执行元件的运动方向和速度或转速的系统称为阀控制系统。故为开式阀控制液压系统。开式是指介质循环过程中，都要经过油箱的冷却、沉淀获再过滤。如果突出流量调节方式，称为节流调速系统。这种系统无功能耗较大，为防止系统温升过高，故都 采用开式系统。 靠用变量泵来控制系统执行元件的运动方向和速度或转速的系统，称为泵控制系统。这时介质多系直接连续循环，仅需作必要的少量补充，故称闭式系统。流量的变化主要是有变量泵或变量马达实现，又称为容积调速系统。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 7 压系统的优缺点 1优点： 1）同其他传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑。 2）可实现无级变速，调速范围大。 3）运动件的的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。 4）与电气配合，容易实现动作的操作自动化；与微电子技 术和计算机配合，能实现各种自动控制 5）元件已基本上系列化，通用化和标准化，利用 术的应用，提高工效，降低成本 。 2 缺点： 1）容易产生泄漏，污染环境。 2）因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。 3）系统混入空气，会引起爬行、噪声和振动。 4）故障诊断与排除要求较高技 压系统的设计要求及工况分析 矿车车箱整形机主要靠液压系统，通过在液压缸两端面安装整形块，利用液压力来实现对矿车车箱的整形。设计专用小吊车，选用电动葫芦来实现对液压的移动。设计步骤如下： 1） 液压系统设计 在设计液 压系统中，需要设计液压缸、液压元件、控制回路、液压站以及管道计算。在设计中，需要对选择的参数进行校核验算，最后才能确定所设计的液压系统。 2） 专用小吊车的设计 根据液压缸的重量选择电动葫芦，根据电动葫芦型号选择工字钢，选择立柱和套筒材料以及轴承的选择，最后从疲劳强度、刚度、挠度进行验算，条件符合 标准后确定设计的小吊车满足实际需要。 根据实际生产效率需求分析取液压缸快进速度为 0.1 m/s，m/s,液压缸的整形力为 0 N 压缸的设计 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 8 压缸主要参数确定 1、压力 P 1）公称压力 公称压力 称额定压力，即在正常工作条件下，液压缸能用以长期工作的最高压力。国家标准 7938资料 3表 结合题目要求，选取 16 2）最高允许压力 液压缸在 超过额定压力后允许短暂运行的最高压力。由资料 3第 198 页 m .5 =16=24 （式 2 3）耐压实验压力 耐压实验压力是液压缸在检查质量时刻承受的实验压力。在规定时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象出现。由资料3第 198 页 当额定压力 16 20 （式 2 4）最低起动压力 0p 液压缸在空载工况下，通入液压油压力逐渐升高，活塞杆在刚起动时的压力值，称为液压缸的最低起动压力。 2、缸筒内径 D 1）液压缸的尺寸 由资料 5第 167 页 A=329 5 1 0 m D= 324 4 9 . 3 7 5 1 0 0 . 1 0 9 33 . 1 4 1 5 9 m （式 2 F 作用在活塞上的载荷 F= 510 N A 液压缸面积 在液压系统中，为便于选择液压元件和管路设计，将压力分为下列等级，下表 2 2压缸压力分级 /别 压力范围 低压 0枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 9 中压 中高压 816 高压 1632 超高压 32 2）活塞杆的尺寸 根据资料 1表 20 D=100 据资料 3 第 199 页 当活塞杆只受拉力时，可取小值 0 d 。 当活塞杆只受压力时，可取 0 d 。 因为本课题所涉及的活塞杆拉力和压力同时存在，则取 。 根据资料 3表 压缸杆径比与速比关系，取 = 称压力 / 10 20 20 2 2 则 d=0 步确定液压缸尺寸： 液压缸内径 D=100 活塞杆外径 d=50 、液压缸的有效作用面积 无杆腔作用面积： 221 1 0 7 8 . 5 444D 2 （式 2 有杆腔作用面积： 2 2 2 22 1 ( ) ( 1 0 0 5 0 ) 5 8 . 9 144A D d 2 （式 2 4、流量 单位时间内油液通过缸筒有效截面积，称流量 由资料 1第 20 2 由于 V=10L 工作过程中，工进时取 v=m/s 快进 时取 v 快 =0.1 m/s 快退时取 v 退 =0.1 m/s v 快 =v 退 工进时： 23104Q v A D v =s 310 310 2m （式 2 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 10 =对于单杆活塞杆液压缸 当活塞伸出时： 1Q= 23104 （式 2 = 233 . 1 4 ( 0 . 1 ) 0 . 0 0 1 / 1 041 m m s =： 2 2 3) 1 04Q D d 2 （=（式 2 当活塞杆差动伸出时： 233 104Q d =（式 2 V 液压缸活塞第一次行程中所消耗的油液体积， L t 液压缸活塞第一次行程所需的时间， 液压缸内径， m d 活塞杆直径， m v 活塞杆运动速度， m/v 液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时，v=1 5、活塞的速度 由资料 1第 20，当活塞伸出时： 1 31 24 10Q =24 00 =m/s （式 2 当活塞杆缩回时： 2 32 224 10()Q = 224 9 13 1 0 0 5 0 )（ =m/s （式 2 当 Q=常数时， V=常数。但实际上，活塞行程两端各有一个加、减速阶段，如 下图 2 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 11 6、速比 液压缸活塞往复运动时的速度之比 2112 2222224()4D （式 2 = 222100100 50 = 计算速比主要是为了确定活塞杆的直径是否要缓冲装置。速比不要过大或过小，以免发生过大的背压或造成因活塞杆太细导致稳定性不好。可参照下表 2 表 2称压力 / 10 20 20 2 2 取 = 1v 活 塞的伸出速度， m/v 活塞的缩回速度， m/ 液压缸的活塞直径， m d 活塞直径， m 7、活塞的理论推力和拉力 油液作用在活塞上的液压力，对于双作用单活塞缸来说，活塞受力如下图2 图 - 文） 2 整形机液压系统设计 12 图 - 61110F A p= 26104 D = 263 . 1 4 ( 0 . 1 ) 1 6 1 04 m =125600 N （式 2 活塞杆缩回时的理论拉力为 62210F A p= 22 6( ) 1 04 D d p = 2 2 63 . 1 4 ( 0 . 1 0 . 5 ) 1 6 1 04 =94200 N （式 2 当活塞差动前进时（即活塞的两侧同时 进压力相同的油液）的理论推力为： 63 1 2( ) 1 0F A A p =62800 N （式 2 1A 活塞无杆腔侧有效面积， 2m 2A 活塞有杆腔册有效面积， 2m P 供油压力（工作油压）， 活塞直径（即液压缸内径）， m d 活 塞杆直径， m 8、活塞的最大允许行程 活塞行程 S，在初步确定时，主要是按实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许行程。为了计算行程，应首先计算出活塞杆的最大允许长度因此活塞杆一般为细长杆，当 (1 0 1 5 )由欧拉公式推导出 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 13 2k （式 2 将数据代入并简化后 2320 k441 5 1 0 3 . 5 5 2 . 5 1 0F p N （式 2 所以 2503 2 0 1 1 0 3 . 445 2 . 5 1 0L k 根据实际矿车整形过程应中，液压缸所需的最大长度 221 6 0 0 8 2 0 1 7 9 8L 既 L=1800 （式 2 取 00足最大允许行程。 液压缸计算长度 L= 3 . 5 6 0 0 1 1 2 3 因此可初步确定活塞杆的长度 1800200 （式 2 取 200 k 活塞杆弯曲失稳临界压缩力 式 2 F 活塞杆纵向压缩力， N 安全系数，取 材料的弹性模数。钢材的 E= 0 2/N I 活塞杆横截面惯性矩， 4d 活塞杆直径， 、液压缸的功率 液压缸所做的功为，由资料 120 W= 41 5 1 0 6 0 0 9 0 功率则为 W F （式 2 由于 F ， v ，代入上式则 v p A p = 61 6 1 0 0 . 1 5 7 / m i =W （式 2 F 液压缸的载荷（推力或拉力）， N S 活塞行程， m 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 整形机液压系统设计 14 t 活塞运动时间， s V 活塞运动速度， m/s P 工作压力， 输入流量， 3/0、液压缸的总效率 液压缸的总效率由以下效率组成： （ 1） 机械效率 m，由活塞及活塞密封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失，在额定压力下，由资料 1第 20取 m= （式 2 取m=（ 2） 容积效率 v，由个密封件泄漏所造成的，如前所述，通常取活塞密封为弹性密封v=1 （ 3） 作用力效率d，由排出口背压所产生的反向作用力造成。当排油直接回油箱时 d=1 （ 4） 液压缸的总效率tt=m v d=1 1 100%=92% （式 2 11、活塞作用力 液压缸工作时，由资料 1第 20，活塞作用力 F 计算如下： a b c F F F N （式 2 = 461 . 5 1 0 0 . 2 6 ( 0 . 1 2 . 6 0 . 1 5 0 . 0 5 2 . 6 0 . 1 5 ) 1 0 = 0 N 外载荷阻力 回油阻力，当油无阻碍回油箱时0。取 密封圈摩擦阻力 6( ) 1 0D D d df p D b K d b K = 0 N 活塞在启动、制动是的惯性力，取 f 密封件的摩擦因数，取 0.2 p 密封件两侧的压力差， 活塞及活塞杆密封件厚度， m 活塞和活塞杆密封件的摩擦修正系数， O 型密封圈 ,带唇边密封圈 ，压紧型密封圈 压缸的结构确定 焊接型液压缸， 这类液压缸暴露在外面的零件较少，外表光洁，外