〔大学论文〕ZY1200全自动液压墙体砖压机设计（含word文档） .pdf

摘要摘要摘要摘要 通过对墙体砖压机的国内外研究现状的分析，确定了本课题的主要设计内 容。在确定了液压机初步设计方案后，决定采用传统理论方法对zy1200全自动液 压墙体砖压机机身结构进行设计、计算、强度校核，采用auto cad 设计软件对 上横梁、底座、上活动梁、下活动梁、主液压缸、立柱、总装图进行了工程绘图， 在参考了某公司生产的四梁四柱液压墙体砖液压机液压系统以及查阅了大量关 于液压系统设计的书籍后，确定全自动数字控制系统的设计方案，绘制了液压系 统图，给出了电气系统的工作说明书，并对其进行了可行性分析，最后对整个设 计进行系统分析，得出整个设计切实可行。 关键词关键词 砖压机 ；机身结构 ；液压系统 abstractabstractabstractabstract through to the wall brick presss domestic and foreign research present situations analysis, has determined this topic main design content. after having determined hydraulic press preliminary design plan, decided that uses the traditional theory method to carry on the design, the computation, the intensity examination to the zy1200 completely automatic hydraulic pressure wall brick press fuselage structure, used autocad design software to the main traverse, the foundation, on the portable beam, under the portable beam, the host hydraulic cylinder, the column, the final assembly drawing to carry on the project cartography, in referred to some company to have produced four girders four column hydraulic pressure wall brick hydraulic press hydraulic system which as well as has consulted massively after the hydraulic system design books, determined that the semiautomatic numerical control systems design proposal, has drawn up the hydraulic scheme, has given electrical systems working instructions, and has carried on the feasibility analysis to it, finally to entire the design carries on the system analysis, obtains the entire design to be practical and feasible. keykeykeykey wordwordwordwordbrick press; fuselage structure; hydraulic system 目目目目录录录录 1 绪论1 1.1 液压机工作原理.1 1.2 液压机的分类.3 1.3 液压机的基本参数.6 1.4 液压机发展概况.8 1.5 液压墙体砖压机概述.10 1.5.1 液压墙体砖压机生产的背景10 1.5.2 液压墙体砖压机的优势11 1.5.3 液压墙材砖压机的创新11 2 zy1200 全自动液压墙体砖压机机身结构设计.13 2.1 用途和特点.13 2.2 主要技术参数.13 2.3 结构概述.13 2.4 上梁的设计计算及校核.14 2.5 底座的设计计算及校核.18 2.6 活动梁的设计计算及校核.22 2.7 液压缸的设计、计算及校核.28 2.8 立柱部分强度计算、校核.32 2.9 机身的紧固.36 2.10 精度调整.38 3 zy1200 全自动液压墙体砖压机液压系统的设计.40 3.1 电气系统概述.40 3.2 电气原理说明 40 4 安装与试车42 4.1 安装.42 4.2 调试43 4.3 安全与维护.44 结论46 参考文献47 致 谢48 附录49 1 绪论 1.1 液压机工作原理 液压机是根据帕斯卡原理制成，是一种利用液体压力能来传递能量的机器。 液压机一般由本体(主机)、操纵系统及泵站三大部分组成,泵站为动力源，供给 液压机各执行机构及控制机构以高压工作液体。操纵系统属于控制机构，它通过 控制工作液体的流向来使各执行机构按照工艺要求完成应有的动作。 本体为液压 机的执行机构。 最常见的液压机本体结构型式如图 1-1 所示，它由上横梁 3、下横梁 5、四 个立柱 4 和十六个内外螺母组成一个封闭框架，框架承受全部工作载荷。工作缸 1 固定在上横梁 3 上，工作缸内装有工作柱塞 2，与活动横梁 6 相连接。活动横 梁以四根立桂为导向，在上、下横梁之间往复运动。活动横梁下面固定有上砧 11，而下砧 12 则固定于下横梁上的工作台上。当高压液体进入工作缸后，对柱 塞产生很大的压力，推动柱塞、活动横梁及上砧向下运动，使 i 件在上、下砧间 产生塑性变形。上横梁的两侧还固定有回程缸 7，当高压液体进入回程缸时，推 动回程柱塞 8 向上，通过顶部小横梁 9 及拉杆 10，带动活动横梁实现回程运动。 此时，工作缸应通低压。 图 1-1 液压机本体图 1工作缸2 工作柱塞3-上横梁4 立柱5 下横梁 2-活动横梁7-回程缸8-回程柱塞9-小横梁 10-拉杆 11-上沾 12-下沾 图 1-2 液压机操纵系统的示意图 液压机操纵系统的示意图如图 1-2。液压机的工作循环一般包括停止、充液 行程、工作行程及回程，现分述如后。 1) 充液行程 操纵手把由 “停止” 位置移到 “充液位置， 分配器摇杆轴逆时针方向转动(左 视)，回程缸排水阀 2 打开，活动横梁靠自重下降，回程缸中液体排入充液罐或 水泵站的水箱。此时工作缸内液体压力下降，在工作缸和充液罐中液体压力差的 作用下，充液阀自动打开，充液罐内的低压液体大量流入工作缸内，实现动粱空 程向下的充液行程。 动梁下行到上砧接触工件时，动梁运动停止，工作缸和充液罐中液体压力差 消失，充液阀在弹簧作用下自动关闭。 为使充液行程平稳，在接近充液行程终点时，应降低排水阀 2 的开启高度， 使动梁减速，以减少撞击与振动。 2) 工作行程 充液行程结束后， 充液阀应完全关闭， 回程缸仍通低压。 操纵手把被移到 “工 作行程”位置，摇杆轴继续作逆时针转动，工作缸进水阀 3 打开，高压液体经充 液阀腔进入工作缸，作用于柱塞上，并通过动梁对工件进行压力加工。此时， 回 程缸排水阀 2 继续打开排液。 3) 回程 工作行程结束时，操纵手把被反向移到“回程”位置，摇杆轴反向作顺时针 方向转动，工作缸进水阀 3 先关闭，然后工作缸排水阀 4 打开，卸掉工作缸和管 道中高压液体的压力，接着回程缸进水阀 1 打开，使回程缸和充液阀接力器通高 压液体，强迫打开充液阀。动梁在回程缸高压液体作用下向上运动，迫使工作缸 中大量液体排入充渡罐或低压缓冲器。 4) 停止(悬空) 将操纵手把移到“停止”位置，工作缸排水阀 4 继续打开，工作缸通低压， 而此时回程缸进水阀 1 和排水阀 2 都关闭，液体被封闭在回程缸内，故动梁可停 在操作空间的任意位置。 液压机的动力装置(动力源)具有两种基本型式； 泵直接传动和泵蓄势器 传动。 泵直接传动是由泵将高压液体直接供给液压机的工作缸、 回程缸及其他辅助 装置。泵供给的液体压力随工件变形抗力而变化，是不恒定的。液压机动梁的行 程速度取决于泵的供液量，而与工件变形抗力无关。 泵-蓄势器传动中增设了蓄势器，蓄势器的主要作用在于储存高压液体， 平 衡泵的负荷。 当液压机工作时， 泵和蓄势器同时供给高压液， 因此在较短时问内， 可以供给液压机以大量高压液。当液压机耗液量较少或停止工作时，泵供给的高 压液可储于蓄势器内备用。 泵和蓄势器供给液体的压力保持在蓄势器压力波动值 范围内，可认为基本恒定。工作行程速度则随工件变形抗力的增加而减少。 有时为了供给液压机以更高压力的工作液体， 在工作缸与分配器问增设增压 器。增压器的低压缸由泵或泵蓄势器站供给一定压力的工作液体，经增压器增压 后，供给液压机工作缸使用。 液压机的工作介质主要有两种，采用乳化液的一般称为水压机，采用油的称 为油压机，两者统称为液压机。 乳化液由 2的乳化脂和 98的软水搅拌而成， 它应具有较好的防腐蚀和防 锈性能并有定的润滑作用。乳化液价格便宜，不燃烧，不易污染场地，故耗液 量大的以及热加工用的液压机多采用乳化液作为工作介质。 油压机中应用最广的是机械油，有利电采用透平油或其他类型液压油。油在 防腐蚀、防锈和润滑性能方面都比乳化液好，油的粘度比较大，也容易密封。 冈 此，近年来，采用油为工作介质的越来越多。但是油的成本高，易污染场地。 1.2 液压机的分类 液压机按照机架结构形式分为梁柱式、 组合框架式、 整体框架式、 单臂式等。 按照功能和用途可分为手动液压机、 锻造液压机、 冲压液压机， 一般用途液压机， 校正、包装液压机，层压液压机，挤压液压机，压制液压机，打包液压机，专用 液压机等10余种类型 液压机本体一般由机架、液压缸部件、运动部分及其导向装置组成，从机架 组成上分为梁柱组合式、单臂式和框架式。 下面介绍儿种典型的结构型式。 1) 梁柱组合式 梁柱组合式中最常见的是三梁四柱式即四柱式液压机， 它广泛应用于各种用 途的液压机中。 四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机 结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆锕或锻件. 四柱式液压机最大的缺点是承受偏心载荷能力较差， 最大载荷下偏心距一般 为跨度(即左右方向的偏心距)的百分之三左右;由于立柱刚度较差，在偏载下活 动横梁与工作台问易产生倾斜和水平位移， 同时立柱导向面磨损后不能调整和补 偿。这些缺点在一定程度上限制了它的应用范围。 2) 单臂式 这种结构多用于冲压液压机或小型锻造液压机。 图 1-3 是一种柱塞不动而工 作缸运动的结构。柱塞 1 固定在用四根拉杆 9 与单臂机架 7 连接的横梁 2 上， 而 工作缸3可以在单臂机架的导向6中上下往复运动。 两个回程缸5固定在机架上， 回程柱塞 4 通过活动梁 s 与工作缸连接在一起。 单臂液压机机架为整体铸钢结构或钢板焊接结构，结构简单，工作时可以从 三个方向接近，操作方便。但整个机架刚性较差，为了保证机架有足够的强度和 刚度，有时机架显得比较笨重。 图 1-3 单臂锻造液压机简图 1-工作柱塞2-横梁 3-工作缸 4-回程柱塞 5-回程缸 6-导向装置 7-机架 8-活动小梁 9- 拉杆 3) 双柱下拉式 在过去传统的三梁四柱式结构中，液压机本体的重心高出地面很多，稳定性 较差。近年来，中小型锻造液压机每分钟锻造次数已可选 80100 次，如仍用上 述结构，快速锻造时，本体晃动很大。 60 年代开始，出现下拉式(下传动)结构，如图 1-4 所示，它由两根立柱及 上、下横桨组成一个可动的封闭式框架，工作缸安装在下横梁上，也随框架一起 运工作柱塞则固定在不动的固定梁上。固定梁上还装有立柱的导套和回程 图 1-4 双柱下拉式锻造液压机 下拉式结构的优点为： (1) 压机重心低，几乎与地面处于同一水平，因此稳定性好。从图 23 中 可以明显看出，在偏心载荷作用下，当下拉式结构机架变形很大时，重心 s 仍在 原位，而在上传动结构中在偏载作用下，重心 s 偏移很多，从而引起机架的严 重晃动。 (2) 工作缸在地面以下，地面上几乎没有什么管道，当用油为工作介质时， 不易着火，比较安全。管道连接处不受压机晃动或机架变形的影响，不易损坏。 (3) 上横梁宽度不决定于工作缸外径， 因此上横梁可设计得较窄， 便于操作。 (4) 立柱按对角线布置， 在纵横两个方向上可布置活动工作台及横向移砧装 置，操作工人有较宽广的工作视野，压机辅助工具也有较大的工作空间。 (5) 压机地面上高度小，可安装在高度较低的车间里(图 24)。 但其缺点为： (1) 地坑深度大大加深，地下工程量较大。 (2)运动部分质量较大，惯性大。 由于下拉式结构具有较多的优点，因此得到迅速推广，中小型锻造液压机中 近年逐渐采用此种结构。 4) 整体框架式 一般液压机机架采用螺纹联结将 e 下横粱及立柱联成一个刚性封闭框架， 但在长期反复载荷作用下，容易松动。且由螺纹到光滑部分往往有应力集中， 形 成强度设计中的薄弱环节。采用整体框架结构，消除了上述缺点。但这种整体框 架从上、下横梁到立柱的过渡区截面变化很大，也容易有应力集中，因此必须选 择合理的结构形状与过渡形线。一般可通过有限单元法计算及光弹试验，密栅云 纹试验等方法来比较不同的结构型式，确定较好的方案。 整体框架可以是整体焊接框架或整体铸钢框架，一般均为空心箱形结构， 抗 弯性能较好，立柱部分做成矩形截面，便于安装平面可调导向装置。立柱电可做 成“”字形，以便在两侧空间安装电气控制元件和液压元件. 1.3 液压机的基本参数 基本参数是液压机的基本技术数据， 是根据液压机的工艺用途及结构类型来确定 的，反映了液压机的工作能力及特点，也基本上定下了液压机的轮廓尺寸及本体 总重，为了使产品系列化、通用化和标准化，以尽可能少的规格和尺寸来充分满 足多种多样的工艺要求，从而大大简化设计工作及制造工艺，有利于组织专业化 生产，降低成本，提高质量和便于修配，应尽可能制订出各种液压机基本奎数的 标准系列。 确定基本参数时，应以在此液压机上进行的主要工艺要求为依据，结合有关工厂 的制造、使用条件，深入调查研究，并分析比较国内外同类型产品的参数及使用 效果来确定。 现以三梁四柱式液压机为例，介绍液压机的基本参数： 1) 公称压力(公称吨位)及其分级 公称压力一般是液压机的主参数，它反映了液压机的主要工作能力。公称压 力为液压机名义上能发出的最大力量， 在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总 工作面积的乘积(取整数)。 为了充分利用设备，节约高压液体并满足工艺要求，一般大中型液压机将公 称压力分为两级或三级。泵直接传动的液压机不需从结构上进行压力分级。 2) 最大净空距(开口高度)h 最大净空距 h 是指活动横梁停在上限位置时从工作台上表面到活动横梁下 表面的距离。 最大净空距反映液压机在高度方向上工作空间的大小， 它应根据模具(工具) 及相应垫板的高度，工作行程大小以及放入坯料、取出工件所需空间大小等工艺 因素来确定。最大净空距对液压机的总高、立柱长度、液压机稳定性以及安装厂 房高度都有很大影响。因此既要尽可能满足工艺要求，又要尽量减小压机高度。 单臂式液压机的最大净空距为工作缸底的下平面至工作台上表面的距离. 图 1-5 液压机本体主要参数示意图 3) 最大行程 h 最大行程 h 指活动横梁位于上限位置时活动横梁的立柱导套下平面到立柱 限程套上平面的距离，也郎活动横粱能移动的最大距离。 最大行程应根据工件成形过程中所要求的最大工作行程来确定， 它直接影响 工作缸和回程缸及其柱塞的长度以及整个机架的高度。 4) 立柱中心距 lb 在四柱式液压机中，立柱宽边中心距和窄边中心距分别为工和 b。立柱中心 距反映液压机平面尺寸上工作空间的大小。立柱宽边中心距应根据工件及模具 (工具)的宽度来确定， 立柱窄边中心距应考虑更换及放入各种工具、 涂抹润滑剂、 观察工艺过程等操作上的要求 立柱中心距对三个横梁的平面尺寸和重量均有直 接影响，对液压机的使用性能及本体结构尺寸有着密切关系。单臂式液压机在平 面上三面敞开，影响平面尺寸上工作空间大小的参数是喉深，喉深为单臂液压机 工作缸中心线到机架内侧表面的距离。 5) 回程力 计算回程所需的力量时，要考虑活动部分的重量、回程时工艺上所需的力量 (如拔模力、提升剁刀等)、工作缸排液阻力、各缸密封处的摩擦力以及动梁导套 处的摩擦力等。 6) 允许最大偏心距 e 在液压机工作时，不可避免地要承受偏心载荷。偏心载荷在液压机的宽边与 窄边都会发生。 最大允许偏心距是指工件变形阻力接近公称压力时所能允许的最 大偏心值。在结构设计计算时，必需考虑此偏心值。 7) 活动横梁运动速度 活动横梁运动速度分为工作行程速度及空程(壳液及回程)速度两种。 应根据 不同的工艺要求来确定工作行程速度，它的变化范围很大。锻造液压机要求工作 速度较高，可达 50150mms，而在有些工艺中，液压机工作速度甚至低于 1mm s。空程速度一般较高，以提高生产率。但如速度太快，会在停止或换向时引 起水击及振动工作行程及空程的速度直接影响泵站供液量的计算。 8) 移动工作台尺寸及行程 在锻造、模锻及冲压液压机中往往设置移动工作台。工作台的尺寸(长宽) 取决于模具(工具)的平面尺寸及工艺过程的安排， 工作台移动的行程则和更换模 具(工具)及工艺操作方式有关。 移动工作台的尺寸及行程也是反映液压机工作能 力的参数。 9) 顶出器 有些液压机(如模锻和冲压液压机)往往在下横梁底部装有顶出器， 以顶出工 件或拉延时使用。顶出器的力量及行程完全由工艺要求来确定 1.4 液压机发展概况 液压机发展的历史只有一百多年。 随着西方资本主义的发展， 蒸汽机的出现， 引起了工业生产的革命。现代化的大工业逐步代替了工场手工业，具有悠久历史 的锻造_工艺也连步由手工锻造转变为机器锻造。十六世纪初，出现了第一批水 力机械锤。1839 年第一台蒸汽锤出现。此后，伴随着机械制造工业的迅速发展， 锻件尺寸越来越大，锻锤已做到百吨以上(落下部分重量)，既笨重，振动又大。 1859l861 年在维也纳铁路工场就有了第一批用于金属加工的 7000kn， 10000kn 和 12000kn 液压机。1804 年在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压 机，它与锻锤相比具有很多优点，因此发展很快。在 1 8871888 年制造了一系 列锻造水压机，其中包括一台 40000kn 的大型水压机。1893 年建造了当时最大 的 120000kn 锻造水压机。因而，大钢锭的锻造工作逐步就由使用锻锤过渡到使 用锻造水压机，大型自由锻锤逐渐被淘汰，目前只保留了 5 吨以卞的中小型自由 锻锤. 液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。目前，液压机的最大标称压 力以达 750mn，用于金属的成型。随着金属压制和拉伸制品的需求逐年提高，对 产品品种的需求依然日益增多，另一方面，产品的生产批量也逐渐缩小。为与中 小批量生产相适应，需要能快速调整的加工设备，这使液压机成为理想的成型工 艺设备。特别是当液压机系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后，不仅 能实现对复杂工件以及不对称工件的加工，而且，废品率非常低。与机械加工系 统相比，有极大的优越性。80 年代以来，随着微电子技术、液压技术等的发展， 液压机有了更进一步的发展、其高技术含量增多，众多机型已采用 cmc 或 pc 机 来控制，提高了产品加工质量和生产率。 由于液压机在工作中的广泛适用性，它还普遍应用于国民经济的各个部门， 如板材成形、粉末冶金、管线型材挤压、胶合板压制、打包、人造金刚石、耐火 砖压制、电缆包覆、碳极压制成形、轮轴压装、校直等等。各种类型的中小型液 压机发展十分迅速，有力地促进了各种工业的发展。 1949年以前，我国没有自己独立的工业体系，也根本没有液压机制造工业， 只有一些修配用的小型液压机。1949 年以后，我国迅速建立了独立自主的完整 工业体系。我国已能自行设计和制造汽车、机车、发电设备、轧钢设备、飞机、 火箭、 人造卫星等产品， 这些都促进了各种液压机的发展。 1957 年至1962 年间， 我国已开始自行设计、自行制造各种锻压设备，其中有近30台1000kn 到3150kn 的中型锻造水压机及二台125mn 的大型模锻水压机。 60 年代，我国先后成套设计并制造了一些大型液压机，其中有300mn 有色 金属模锻水压机、120mn 有色金属挤压机、80mn 黑色金属模锻水压机等。 70 年代以后，我国已向国外出口了多台各种吨位的液压机，其中最大的一 台为60mn，说明我国的液压机设计和制造已达到一定的先进水平。当前国内外液 压机产品控制系统分为以下3 种类型： 1) 以继电器为主控元件的传统型 其电路结构简单，技术要求不高，成本较低，相应控制功能简单，适应性不 强。主要用于单机工作，加工产品精度不高的大批量生产，也可组成简单的生产 线。现在，国内许多液压机厂还以该机型为主没，国外众多厂家只是保留了对该 机型的生产能力，而主要面向技术含量高的机型组织生产。 2) 采用可编程控制器（plc）控制系统 该系统是在继电器控制很计算机控制发展的基础上开发出来的， 并逐渐发展 成为以微处理器位核心，将自动化技术、计算机技术、通讯技术溶为一体的新型 工业自动控制装置。 目前， 该机型广泛应用于各种生产机械和自动化生产过程中。 早期的可编程控制器只能进行简单的逻辑控制，随着技术的不断发展，一些厂家 采用微电子处理器作为可编程序控制器的中央处理单元（cpu），不仅可以进行 逻辑控制，还可以对模拟量进行控制，扩大了控制起的功能。可编程控制起有较 高的稳定性和灵活性， 但还是介于继电器控制和工业控制机控制之间的一种控制 方式，于工业控制机相比还有很大的差距。当前，国内有部分厂家采用该控制系 统，如天津锻压机械厂有60%的产品采用pic 来提高控制性能和可靠性。国外厂 家如丹麦的stenhqj 公司采用stemens 的可编程控制器， 实现对压力和位移的控 制。 3) 应用高级微处理机（或工业控制计算机）的高性能控制系统 该控制方式划在计算机控制技术成熟发展的基础上采用一种高科技含量的 控制方式，以工业控制机或单片/单板机作为主控单元，通过外围借口器（如a/d 或d/a 等）或直接应用数字阀实现对液压系统的控制，同时利用各种传感器组成 闭环回路方式的主要特点为：具有友好的人机交互性，操作简单控制精度高； 生 产高速化，提高生产率；可顺利实现对工作参数（如压力、速度、行程等）的单 独调整，能进行复杂工件、不对称工件的加工；预存工作模式，缩短调整时间， 与柔性加工要求相适应；可通过软件来消除高速下的换向冲击，以降低噪声， 提 高系统的稳定性；在安全方面可利用软件进行故障预诊断，并自动修复故障和显 示错误。 现在， 国外众多液压机生产厂家都生产这种高性能的工业控制机控制方式的 液压机产品，如美国multipress、丹麦stenhqj和加拿大brown bog-gs 等公司， 而国内很少有该类产品。 液压机技术发展趋势： 1) 高速化、高效化、低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 2) 机电液一体化。充分利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统 的完善。 3) 自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提 供了充分的条件。自动化不仅仅体现在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调 整，具有故障处理的功能。 4) 液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了灌录连接，有效地防 止泄露和污染。标准化的元件为机器的维修带来了方面。 我目液压机制造工业虽然已有了较大发展，但与世界先进水平相比，还有较 大差距，还不能满足国民经济和国防建设迅速发展的需要。目前，除应当充分发 挥现有各种液压机的生产潜力，提高设备利用率，搞好锻造操作机及其他辅助设 备的配套工作，加强对设备的维修和设备本身的技术改造外，还应加强锻造液压 机和锻造操作机的联动、锻件尺寸自动显示和自动控制、锻造液压机组的程序控 制和自动控制的研究。应加强对现代化的大型模锻渡压机，大型挤压液压机以及 其他特种用选液压机的研究。 1.5 液压墙体砖压机概述 1.5.1 液压墙体砖压机生产的背景 全国每年生产粘土砖要耗用粘土资源达l3亿立方米，相当于毁田近60万亩， 加上产生各类工业固体废物达l亿t以上，这种毁田烧砖、破坏耕地、废渣成山、 污染环境的现状必须彻底改变。二十世纪九十年代初，在国发199266号文件指 导下，全国迈开实心砖改空心砖墙体材料革新步伐，并取得积极进展。到九十年 代末，在国办发199972号文件精神推动下，加快淘汰实心粘土砖和推广应用新 型墙体材料的进程，全国170个城市开始限时禁止使用实心粘土砖。2005年，国 办发200533号文件进一步明确提出要严格限制毁田烧砖， 第二批城市禁止使用 实心粘土砖工作开始启动，加快发展循环经济，建设节约型社会。随着“禁实” 工作深入展开，势必推动新型墙体材料的迅速发展；势必促进住宅产业化水平的 提高；势必给企业带来良好的经营商机；势必给全社会带来显著的经济效益和社 会效益。 1.5.2 液压墙体砖压机的优势 千吨自动液压墙材砖压机及配套生产线， 其工艺技术及装配与国内外现有压 砖机相比，具有明显技术经济优势。 1) 成型压力大：压砖机采用高吨位压力机，成型压力达到looot，制品成型 压强可达27mpa，而目前国内外现有压砖机压力均低于600t(周内仅为25ot，国外 仅为6000。 2) 生产效率高：压砖机每次可压制32块标砖(空心砖16块)，单机每小时产 量可达9000块标砖，其单机生产线年产规模可达5000万块标砖以上(空心砖8万 以上)，单机生产效率达到国际先进水平。 3) 工序自动化：主机采用机电液一体化及智能控制技术，实现了原料、配 料、搅拌、成型、养护等关键工序的自动准确控制，保证了产品质量优质稳定， 具备有较好原材料体系适应性，工艺参数可随意调整。 4) 运行安全可靠：主机设备的液压件、密封件、电控件均采用国外最先进 部件，使用寿命长，运行安全可靠且费用低。 5) 产品多元化：可根据不同资源条件，不同工艺配方，工业废渣综合利用， 生产满足市场需求，且符合建筑节能标准要求的产品，实现产品多元化，达到变 废为宝、保护环境、保护土地、节约能源的目的。 1.5.3 液压墙材砖压机的创新 千吨全自动液压墙材砖压机是高科技产品，拥有压力机液压放大装置、制砖 机布料机构、夹砖器、自动制砖机的布料夹砖机构、卸砖机、砖的自动生产线、 码垛机等。 1) 压力机液压放大装置采用内置多功能液压放大器，可实现增压、增速及 快速充液的功能，有效提高了压制的速度；同时，内置增压既解决了高压成型的 压力又使外接管路系统仅工作在中压范围内，提高了设备的可靠性。 2) 实现分级加压，多次自动排气采用分级加压、多次自动排气等新工艺， 产品完全没有分层微裂的现象，解决了因粉煤灰原料粉粒太细，级配不合理， 导 致混合料中含气量较高，在压制过程中因排气困难而产生的水平层裂的难题。 3) 双向压制、产品质量好采用模框浮动式结构，通过调整压制活塞同模框 运动的速度差实现双向加压，产品密度均匀、质量好，解决了单向压制因物料受 力传递不均造成的坯体密度不均匀的问题。同时具备脱模功能，结构简单。 4) 半干粉压制、高压自动成型采用半干粉千吨全自动液压压制，成型压制 力最高可达24mpa，可一次压制标砖。32块，使制品生产周期短，坯体初始强度 高，利于自动化生产，使得生产效率及制品强度远远高于其它设备。 5) 布料均匀，适用于不同物料使用专利技术的粉料强制搅拌机构及控制自 动布料器的运动，布料速度无级调速，布料速度加快且均匀，适用于多种粉料， 粉煤灰等废渣掺量高达90 。 、 6) 布料出砖一体化，效率高自动布料器和自动出砖一体系统，结构简单， 生产效率高。 7) 自动出砖，简单可靠专利技术的气动出砖机构，采用薄膜气缸的原理设 计，结构简单，实用可靠，即以软性薄膜直接夹取砖坯，通过调整气压来调节夹 持力。 8) 自动检测砖厚， 自动调整填料深度液压比例技术控制模框的速度和位置， 通过直线位移传感器可自动检测砖厚尺寸，并能自动调整料深度，实现砖厚的自 动调整，解决其它设备制砖尺寸误差大等问题。 9) 全自动码坯，成品率高配备全自动码坯装置，每次可夹取64块标砖，实 现自动夹取、自动码放。自动化程度高，清除了人工码坯造成破损率高的缺点， 解决了行业目前码坯难题或半自动水平等落后局面。 1o) 自动控制，触模式操作plc自动控制压制、排气、码坯等动作，具有多 个菜单显示，触模式操作，方便调整压力、排气、布料的参数，操作简便。 11) 快速换模，实现产品多元化主机行程大，方便更换模具，并配备快速换 模机构，客户可快速更换模具生产各种规格的多孔砖、砌块、路面砖等产品。 12) 配方优化， 整线工艺科学粉煤灰、 电石渣、 砂、 少量石膏等经搅拌混合、 消化、二次搅拌后，经压机压制成型(布料一双向高压压制一多次自动排气一出 砖一码坯，全程自动化控制)后，进入蒸压釜蒸压(钙硅化合反应)，粉煤灰在蒸 压工艺条件下与电石渣、石膏反应生成了强度较高、结晶较稳定的水化硅酸钙系 列矿物，主要以托勃莫来石晶相存在，并生成了抗碳化性能较好的水石榴石， 而 使制品具有高的强度、低的干燥收缩值，具有很强的抗冻性和耐久性。强度可达 到20mpa甚至30mpa，其他性能要求也能达到甚至超过标准要求。 2 zy1200 全自动液压墙体砖压机机身结构设计 2.1 用途和特点 zy1200 全自动液压墙体砖压机（以下简称“砖压机”）是由可编程序控制 器控制的，集机，电，液一体化的压砖机，它能自动完成压制过程中的压制， 脱 模，夹砖及布料等工作。 zy1200 压砖机能够生产各种规格的粉煤灰砖和灰沙砖等。 2.2 主要技术参数 表 2-1 压砖机参数表 参数名参数值 最大压制力12000kn 最大顶出力1000kn 最大填料深度400mm 活动梁行程800mm 柱间净空距1700mm 主机功率150kw 每循环周期（标砖）1316s 液压系统油量1000l 冷却水量30t/h 外形尺寸（主机）123029906740 设备净重(主机)55t 2.3 结构概述 本机主要由主机(包括机架，主液压缸，充气油箱，脱模装置，增压缸，机 械锁等)，送料装置，液压站，液压控制阀块以及电器控制系统等组成。 1) 机架 本机架采用梁柱结构， 四根立柱靠预紧力将上梁和下梁连接成一个封闭的框 架，有效提高了整机的刚度。活动梁以四根立柱为导向，由主液压缸带动做上下 往复运动。下活动梁以四根立柱为导向，两端提升液压缸带动下活动梁和模具中 框做上下往复运动，导向精度高。 2) 主液压缸 主液压缸在上梁内，由主活塞，缸套，端盖以及优质的密封圈等组成。主液 压缸靠液压系统控制最终实现压砖机的（快下，慢下，加压以及压制保压）压制 动作。 3) 充气油箱 充气油箱位于上梁的顶部，油箱内油液的上方充以 0.15-0.18mpa 的压缩空 气，油箱的顶部还有 2 个气动安全阀。充气油箱主要用来供给压砖机液压系统所 需液压油，并且当活动梁快速下行时，靠充气油箱内油液上方的气压对主液压缸 的无杆腔快速大量补油。 4) 增压缸 增压缸装在上梁的顶部， 位于充气油箱内， 它主要由大活塞， 小活塞， 缸筒， 缸盖及导套等组成。增压缸的增压腔于主液压缸的无杆腔相通，通过增压缸的增 压，使主液压缸的无杆腔达到压砖机所需的压制力。 5) 机械锁 它位于上梁，插销可以相对移动，当压砖机不工作时，应将插销插入活动梁 的插销座，将活动梁挂住，使活动梁不会下降。 这一部分有两个传感器， 当机械锁插销离开后限位置传感器或靠近前限位置 传感器时，压砖机将不能完成自动循环压制。 6) 送料及夹砖装置 送料装置连接在下活动梁上，主要由布料斗，送料小车（料车） ，液压缸以 及夹砖装置等组成，布料斗在料车的上方，汽缸控制料斗闸门的开关，配合压制 的节拍，将料车上的粉料均匀的撒落在送料小车的料框中。送料小车则由液压缸 带动作往复运动，向前运动由夹砖装置将砖胚夹出压砖机，接着将粉料喂入模腔 内， 返回时将模框上粉料刮平。 料框中的搅拌装置可使粉料均匀快速落入模框内。 7) 脱模装置 脱模装置主要由两个脱模液压缸和下活动梁组成。 下活动梁以及四根立柱为 导向，两端液压缸带动下活动梁和模具中框做上下往复运动，导向精度高。 2.4 上梁的设计计算及校核 1) 截面受力情况 受力图(p) b b ii ii i i p 2 p 2 上横梁受力简图 弯矩图(m) 剪力图(q) 图 2-1 上梁受力情况 在主截面（ii）所收弯距： 1166 11200000 194(1)48300000 4242 194 b mpbkgf b = 式（2.1） 其中： p公称压力（kgf）p=1200000kgf b油缸内径尺寸(cm)b=66cm b立柱中心距(cm)b=194cm 最大剪切应力为： 1 600000 2 qpkgf= 2) 截面拉压强度计算： 主截面（ii）可以简化为：如图所示 450900 100 280 1200 1100 1100 360 760 上横梁i-i截面及简化截面 (b)i-i等量简化截面 340 440 340 (a)i-i截面 h2h1 740 （a）-截面（b）-等量简化截面 图 2-2 上横梁 i-i 截面及简化截面 表 2-2 上横梁截面 i 序 号 截面 高度 bi (cm) 截面宽 度hi (cm) 截面积 fi=bi*h i (cm2 ) 面积中 心至x轴 距离yi (cm) 截面对x 轴静面距 si=fi*yi (cm3 ) 截面与面 积中心至x 轴距离乘 积si*yi (cm4) 各截面积的惯性 距j= = bihi/12 (cm4) 17428207215932944852382232135370.7 234103401404760066640002833.333 34490396090356400320760002673000 43445153022.534425774562.5258187.5 总 计 1737902767873918967953069392 重心至x 轴距离： 1 767900 97.2 7900 si hcm fi = 式（2.2） 21 17397.275.8hhhcm=式（2.3） 截面对x 轴的惯性距： 4 30669009189700 94963900 jijsiyi cm =+=+ = 式（2.4） 截面对x 轴(形心轴)的惯性距： 22 1 9496390097.27900 20326000 jjihfi cm = = 式（2.5） 在受拉截面上的弯曲应力： 22 2 48300000 75.8 180/350/ 20326000 mh kgfcmkgfcm j = 拉 式（2.6） 在受压截面上的弯曲应力： 22 1 48300000 97.2 231/350/ 20326000 mh kgfcmkgfcm j = 压 式（2.7） 算得在主截面（ii）上的弯曲应力小于许用应力350kgf/cm2 3) 截面剪切强度计算： 根据材料力学可知断面抗剪切力主要由立板承受， 故可按简化截面矩形 计算。其最大应力t max在中心截面。 2 max 1.5 200/ q kgfcm bh =式（2.8） 其中： q-截面剪切力（kgf） 1 600000 2 qpkgf= b-简化截面宽度（cm） b=82cm h-简化截面高度（cm） h=90cm 22 max 1.5 600000 122/200/ 82 90 kgfcmkgfcm = 4) 刚度计算 223 111 642464 pb fbbb ej =+ 弯 式（2.9） 2 0 1 9 22 1.21.2 1.21.2 48 1.21 () 42 b b p x fdx gfgf pbpb gfgf p bb gf = = = 剪 式（2.10） 公式中： p公称压力（kgf） p=1200000kgf b油缸内径尺寸(cm) b=66cm b立柱中心距(cm) b=194cm j上横梁截面惯性矩（cm4） 4 20326000jcm= f上横梁立板面积（cm2） 2 82 907380fcm= e材料弹性模数（kgf/cm2） 用于铸铁 62 1.05 10/ekgfcm= g剪切弹性模数 用于铸铁 52 6 10/gkgfcm= 代人上式得： 223 6 1200000194 111 1946666 6 1.05 102032600042464 0.0081 f cm =+ = 弯 5 1.2 12000001 (19466) 4 6 1073802 0.0122 f cm = = 剪 2 0.0081 0.0120.020fffcm=+=+= 剪弯 允许下横梁弯曲变形量为： 194 (0.120.20)(0.120.20)0.0230.038 10001000 b fcm=式（2.11） 故下横梁刚度满足要求。 2.5 底座的设计计算及校核 1) 截面受力情况 p 2 p 2 下底座受力简图 受力图(p) 弯矩图(m) 剪力图(q) ii ii i i b b 图 2-3 下底座受力情况 在主截面（ii）所收弯距 11152 11200000 194(1)35400000 4242 194 b mpbkgf b = 式（2.12） 其中： p公称压力（kgf）p=1200000kgf b工作台尺寸(cm)b=152cm b立柱中心距(cm)b=194cm 最大剪切应力为： 1 600000 2 qpkgf= 2) 截面拉压强度计算： 主截面（ii）可以简化为：如图所示 底座i-i截面及简化截面 (b)i-i等量简化截面 (a)i-i截面 h1h2 380 820 850 90030020 600 980 820 850 （a）-截面(b) -等量简化截面 图 2-4 底座 i-i 截面及简化截面 表 2-3 底座截面 i 序 号 截面高 度 bi (cm) 截面宽 度 hi (cm) 截面积 fi=bi hi (cm2 ) 面积中 心至 x 轴 距离 yi (cm) 截面对 x 轴静面距 si=fixyi (cm3 ) 截面与面 积中心至 x 轴距离乘 积 sixyi (cm4) 各截面积 的惯性距 joi = bihi/12 (cm4) 185217012120570248897056.66667 28230246010525830027121500184500 3389034204515390069255002308500 总 计1226050432770365359702493057 重心至x 轴距离： 1 4 3 2 7 7 0 7 1 .5 6 0 5 0 s i hc m f i = 21 12271.550.5hhhcm= 截面对x 轴的惯性距： 4 365359702493100 39029100 jijsiyi cm =+=+ = 截面对x 轴(形心轴)的惯性距： 22 1 4 3902910071.56050 8100000 jjihfi cm = = 在受拉截面上的弯曲应力： 22 1 35400000 71.5 312/350/ 8100000 mh kgfcmkgfcm j = 拉 在受压截面上的弯曲应力： 22 2 35400000 50.5 221/350/ 8100000 mh kgfcmkgfcm j = 压 算得在主截面（ii）上的弯曲应力小于许用应力 2 350/kgfcm= 3) 截面剪切强度计算： 根据材料力学可知断面抗剪切力主要由立板承受， 故可按简化截面矩形 计算。其最大应力t max在中心截面。 2 max 1.5 200/ q kgfcm bh = 其中： q-截面剪切力（kgf） 1 600000 2 qpkgf= b-简化截面宽度（cm） b=38cm h-简化截面高度（cm） h=122cm 22 max 1.5 600000 194/200/ 38 122 kgfcmkgfcm = 4) 刚度计算 223 111 642464 pb fbbb ej =+ 弯 式（2.13） 2 0 1 9 22 1.21.2 1.21.2 48 1.21 () 42 b b p x fdx gfgf pbpb gfgf p bb gf = = = 剪 式（2.14） 公式中： p公称压力（kgf） p=1200000kgf b工作台尺寸(cm) b=152cm b立柱中心距(cm) b=194cm j下横梁截面惯性矩（cm4） 4 8100000jcm= f下横梁立板面积（cm2） 2 38 1224636fcm= e材料弹性模数（kgf/cm2） 用于铸铁 62 1.05 10/ekgfcm= g剪切弹性模数 用于铸铁g 52 6 10/gkgfcm= 代人上式得： 223 6 1200000194 111 194152152 6 1.05 10810000042464 0.0162 f cm =+ = 弯 5 1.2 12000001 (194152) 4 6 1046362 0.0153 f cm = = 剪 2 0.01620.01530.0315fffcm=+=+= 剪弯 允许下横梁弯曲变形量为： 194 (0.120.20)(0.120.20)0.0230.038 10001000 b fcm= 故下横梁刚度满足要求。 2.6 活动梁的设计计算及校核 1) 截面受力情况 活 动 梁 受 力 简 图 b 受 力 图 (p) 弯 矩 图 (m) 剪 力 图 (q)