毕业设计（论文）-免烧砖的压制设备结构设计.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计本科学生毕业设计免烧砖的压制设备结构设计院系名称： 机电工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 09-13班 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院 二一三年六月2The Graduation Design for Bachelors DegreeExempts Bakeing Bricks the Suppression Structure of the Equipment Design Candidate： Specialty：Mechanical Design and Manufacture & AutomationClass：09-13Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology2013-06Harbin摘 要随着我国墙体材料改革进程的不断推进及人们对工业废渣综合利用的迫切需要，免烧砖变得越来越重要。免烧砖包括很多种，如煤矸石砖、灰砂砖、粉煤灰砖、煤渣砖等。最近国家己将大力推广使用免烧砖瓦列入重点扶持项目，研制新型高效能的免烧砖机正是基于此目的，其意义是深远的。在生产这些产品的工艺过程中，砖坯的成型是一个非常重要的环节。本文中研究的免烧砖机力求体积小、效率高，用于制造实心或空心的免烧砖，且砖可承受高压载荷。基于上述要求，提出了将上料、压砖、落砖等机构全部安排在同一部位的结构设计思想，且尽可能地将辅助操作时间全部或部分地重合于基本工作时间内。本文确定了免烧砖机执行机构的动力由液压泵站系统提供，而且具体研究了该液压系统的结构组成、工作原理及其控制过程。克服了行程受到约束外，抗冲击能力差、零部件需经常更换等缺陷。为了更好地体现结构设计理念及避免在装配和运动中出现失误，本文应用PRO/E技术完成了免烧砖机顶出机构的实体装配设计。免烧砖压制设备的压砖模可根据需要随意调换，实心与空心的都可以； 上料与落砖机构可与任何形式的传输设备配用；用液压泵站作为动力源可提高系统工作的平稳性，且容易实现过载保护；液压站控制技术使液压系统更加精确、灵活地完成预期控制任务；占地面积较小，且整机维护方便。关键词：免烧砖；免烧砖机；液压泵站；PRO/E；效率高IIABSTRACTWith the development of our countrys wall material,we have a requirment to the use of waste.bricks which dont need burn become more and more important. Bricks which dont need burn contain a lot of types:gangue,grit and so on. Therefore the significance of devejloping a new type of non-kiln brick machine machine with high performance is farreaching.In the process of producting these products bricks taking shape is very important.Non-kiln brick machine studied in this thesis has smaller volume and higher efficiency, can be used to produce the solid non-kiln brick or the hollow one which can support high pressure load. According to the requirements, in thesecond chapter of the thesis the structure design that make the appending part,the brick pressing part and the brick dropping part lay on the same area is proposed, and the time spending on the auxiliary action can be coincided with the basic action s partly or completely. In order to embody the structural design notions and escape the faults that are happened in assembling or acting, the whole structure of non-kiln brick machine is completed on the base of PRO/E and the kinematics simulation is also researched.Exempts bakeing bricks to suppress equipments pressure brick die to be possible according to need to exchange at will, the solid and hollow may; The high-quality goods with fall the brick organization to be possible to use for parts with any form transmission facility; May enhance the system work with the hydraulic pressure pumping station as the power supply the stability, and easy to realize the over-load protection; The hydraulic control technology complete the anticipated control task nimbly; The area is small, and the complete machine maintenance is convenient.Key words ：Non-kiln brick；Non-kiln brick machine；Hydraulic pump station；PRO/E； Efficient目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题背景11.2 本课题研究的目的和意义21.3本课题要求的主要技术指标及预期实现的功能41.3.1主要技术指标41.3.2预期实现的功能41.3.3系统特点4第2章 压制设备的设计62.1总体设计62.2液压缸的设计82.2.1 油缸的有效推力82.2.2缸体壁厚82.2.3 缸盖厚度82.2.4 活塞杆82.3 滑板的设计92.4 压头和压环的设计112.5本章小结11第3章 送料装置，激振装置，顶出装置的设计123.1送料装置的设计123.2 激振装置的设计133.2.1支撑弹簧的设计143.2.2 电机的选择163.2.3齿轮同步器的设计163.3 顶出装置的设计233.4 本章小结25第4章 免烧砖压制设备的计算机辅助设计264.1 Pro/E软件简介264.1.1 CAD技术的产生和发展264.1.2 Pro/E软件的特点264.2 Pro/E造型274.2.1 Pro/E零件图274.2.2 Pro/E装配304.3 本章小结30结论31参考文献32致谢33黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1 课题背景据国家有关资料显示在原料方面，我国固体废弃物的积存量和年排放量十分巨大，目前这类废料都以自然堆积法储存于人工库中，这些废料不仅要侵占大量土地，污染着周边地区的环境，而且每年需要投入大量并且是无法收回的废料处理资金，已成为企业的沉重包袱。我国目前有几千家大中型煤炭生产企业和火力发电企业，每年有上亿吨的工业废料，如粉煤灰、矿渣、炉渣、尾矿沙、矸石等需排放处理，企业为此耗资不菲，努力消化或转化工业废料。由此看出，利用工业废渣生产免烧砖就成为节地、省土、利废、环保和节能并造福于子孙后代的功德无量的事业。建筑行业提倡使用绿色建材已成为国际性的发展趋势，现在普遍认为绿色建材的定义含以下四大要素：a.生产所用的原材料是否利废，主要原材料使用的一次性资源是否最小，在原材料的采集过程中是否对环境或生态造成破坏；b.生产过程中所产生的废水、废渣、废气是否符合环境保护的要求，同时生产加工过程中的能耗尽可能少；c.使用过程中的功能应齐备(如隔热保温性能，隔声性能，使用性能等)，并应是健康、卫生、安全的，无有害气体、有害放射性等；d.在其使用寿命终结之后，亦既废弃时不能造成二次污染，并可能再利用的材料。基于上述要求，通常使用的烧结砖瓦将会逐渐成为历史，取而代之的将是免烧砖瓦得到广泛应用。免烧砖材料的来源主要是其他行业的“废料”，如采用矿渣、煤渣、粉煤灰等废料为主要原料，而不会再去大量地采挖自然土，使土地得到有效保护；由于采用了免烧工艺，避免了对环境的污染；免烧砖的抗压强度较好，可谓一举多得。利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥等（以上原料的一种或数种）作为主要原料，不经高温煅烧而制造的一种新型墙体材料称之为免烧砖。该产品符合中国“保护农田、节约能源、因地制宜、就地取材”的发展建材总方针，符合国务院曾转发“严格限制毁田烧砖积极推动墙体改革的意见”，符合国家财政部国家税务总局曾发布的财税字（1996）20号文件“关于继续对部分资源综合利用产品等实行增值税优惠政策的通知”，该产品是属于全免增值税的建材制品。免烧砖无需烧结，自然养护、常温蒸养均可。该设备所生产的成品免烧砖达到建材行业砖标准，是废渣综合治理利用、消除环境污染、节约土地资源、促进城乡劳动力就业、发家致富的理想设备。免烧砖生产线主要配套设备是免烧砖机，即俗称的压砖机或制砖机，是生产免烧砖的主要设备，主要分为转盘机、真空挤出机和全自动液压成型机。由于全自动液压成型机具有自动化程度高，压制力大，制品质量好，产量高等特点，早已成为免烧砖生产线的首选设备。此免烧砖机具有广泛的材料适用能力，能够利用多种材料制备免烧砖；这种设备具有结构紧凑、压制力大、刚性强、全密封防尘，循环润滑，操作简单，产量高，经久耐用的特点。喂料机构变速、回转盘转 动等部位采用最先进技术，传动力大，运转平稳，到位准确，维修率低等优点。主要用于压制粉煤灰、河沙、海沙、山沙、矿粉、炉渣等为主要原料的免烧砖、蒸养砂砖、耐火砖和空心砖的生产，是国家大力介导的环保型建材设备。目前，型式、功能各异的免烧砖机种类还是比较多的，例如：河南大方实业股份有限公司生产的MZJ型粉煤灰免烧砖机、郑州重型设备股份有限公司制造的MSZ型各规格免烧压砖机、上海中殷电子机械工程有限公司生产的HQY100型液压制砖机等，这些设备对推动墙体材料的改革，满足国家建设的需要，变废为宝、保护环境、保护耕地，造福后代都具有重大意义。但随着建筑行业不断发展的需要，上述各类免烧砖机己经逐渐显现出各自的缺陷来，主要体现在:效率低、免烧砖抗高载能力差、压制的砖型单一、设备运行精度低、自动化程度低、且占地面积较大等，这些是国内外同类设备普遍存在的问题。免烧砖机设备就是生产免烧砖的制砖机,生产的砖块不用烧就可以用了。免烧砖机设备结合当前国内外同类产品特点和市场需要设计制造的新型制砖设备。免烧砖机设备具有结构紧凑、压制力大、刚性强、全密封防尘，循环润滑，操作简单，产量高，经久耐用的特点。免烧砖机设备的喂料机变速、回转盘转动等部位采用最先进技术，传动力大，运转平稳，到位准确，维修率低等优点。 结合免烧砖机特点和市场需要设计制造的新型制砖设备。免烧砖机设备还具有结构紧凑、压制力大、刚性强、全密封防尘，循环润滑，操作简单，产量高，经久耐用的特点。喂料机构变速、回转盘转动等部位采用最先进技术，传动力大，运转平稳，到位准确，维修率低等优点。主要用于压制粉煤灰、河沙、海沙、山沙、矿粉、炉渣等为主要原料的免烧砖、蒸养砂砖、耐火砖和空心砖的生产，是国家大力介导的环保型建材设备。1.2 本课题研究的目的和意义我国的空心免烧砖生产也已经有近80年的历史。1923年我国从美国引入空心砌块生产技术，上世纪60年代，由于新中国水泥工业的快速发展，带动了混凝土免烧砖的生产，我国的砌块厂迅速增多，贵州省都匀市和水城市都建起了砌块厂。但我国空心砌块的真正大规模发展是在改革以后。为了保护土地，节约能源，实现建筑的轻型化节能化，国家把发展空心砌块列为基本国策，并成立了国家空心砌块协会，各级政府都设立了墙体材料改革办公室，推动空心砌块产业化的发展。免烧砖是由机械压制成型、不用烧结、也无需蒸养的一种新型建筑材料, 它的主要原料是劣质粘土、风化岩、煤矸石、砂子、炉渣、粉煤灰或建筑垃圾等工业废料。在这些原料中加入少量的水泥、石灰、化学添加剂作为粘结剂和胶固剂, 经过粉碎、过筛后, 以适当的比例混合、搅拌、轮碾, 然后用压砖机压制成型, 经自然养护后即成为符合建筑材料标准的墙体砖。1900年帕尔墨发明了世界上第一台空心免烧砖机，为空心砌块的工业化生产开辟了道路。此后，各种机械和手动的空心免烧砖机相继出现。美国各地开始建立大批空心砌块工厂，砌块建筑开始普及。到二战结束以后，美国的空心免烧砖产量已到5亿块。空心免烧砖在美国的成功生产和应用，带动了欧美、亚洲、澳洲、非洲等各国空心免烧砖的发展，并逐渐成为世界性新型墙体材料，得到普遍应用。 目前，混凝土空心免烧砖已成为世界各国的主导性墙体材料。在发达国家其应用比例已占墙体材料的70%。美国的年产量已达45亿块、韩国27亿块，俄国9亿块、日本3亿块。美国的免烧砖品种已达2000多个，大部分建筑都使用空心免烧砖建造。从全世界发展趋势看，空心免烧砖将会得到更大规模的发展，其成为第一大墙材已是不争的事实。免烧砖机结合当前国内外同类特点和市场需要设计制造的新型制砖设备。 二十世纪八十年代，我国率先研制出挤压式八孔，开创了免烧制砖机的先河；但其圆盘转动，每次只能压一块砖，产量低，满足不了一般砖瓦厂的产量要求。为了提高产量，一些机械工程人员又研制出每次压两块砖、三块砖甚至四块砖的蜂窝煤机式制砖机。 虽然它制砖无需托板，直接码垛，但它不符合机械持续化工作原理，最终开发失败，一直以来，在我国没有用此设备正常生产的厂家，属非标设备。九十年代，在引进借鉴国外墙体机械的基础上，我国开发出空心砌块成型机，为我国新型墙材机械的发展奠定了基础。 二十一世纪，随着建材机械的发展，砌块成型机已是百花齐放，但我国农村地区还不认识空心砌块这种新型墙材，由此，多功能砖（砌块）机诞生了。到了2010年，随着国家墙改政策的不断深入，免烧砖机的迅猛发展势头如万马奔腾，全国各路厂家纷纷介入这个新型行业。 随着技术的不断改进与深入转化。产生了新型的全自动养护生产线，是目前国内自动化程度最高的免烧砖生产系统.由于传统的烧结砖不仅破坏了我国国土资源的完整性，同时燃烧后给大气环境造成了严重的污染，国家从2010年3月1日起禁止使用烧结粘土砖，取而代之的是新型环保免烧砖，因此发展免烧砖机具有广阔的市场前景。随着自然灾害和人为因素的影响，再加之随意的挖掘土地来进行砖瓦的烧结，我国农村的耕地面积正在逐渐减少，况且从环保的角度讲也是不利的，这些己经引起了国家有关部门的高度重视。因而国家已将大力推广使用免烧砖瓦列入重点扶持项目，研制新型高效能的免烧砖机正是基于此目的。免烧砖机的出现对推动墙体材料的改革，满足国家建设的需要，变废为宝、保护环境、保护耕地，造福后代都具有重大意义。但随着建筑行业不断发展的需要，己有的各类免烧砖机已经逐渐显现出各自的缺陷来，主要体现在:效率低、免烧砖抗高载能力差、压制的砖型单一、设备运行精度低、自动化程度低、且占地面积较大等，这些是国内外同类设备普遍存在的问题。为了解决以上问题，我们受哈尔滨市新型建材设备研究所的委托，拟研制一种效率高、砖坯承载大、砖型可调程度高、全自动控制的新型免烧砖机，此项研究意义重大，成型后可填补国内空白。1.3本课题要求的主要技术指标及预期实现的功能1.3.1主要技术指标设备的工作周期低于9秒；一个工作周期出砖4块；额定压力300吨，即每块砖平均承载60左右吨；全程自动控制。免烧砖机是多功能制砖机，更换模具可以生产多种免烧砖规格。具体常见的免烧砖尺寸如下：240*115*53mm(标准砖)；240*115*90mm(八孔砖)；390*190*190mm(空心砖)等多种规格。1.3.2预期实现的功能1、采用液压系统驱动，额定压力300吨，9秒内出砖4块；2、压砖模可根据需要随意调换，实心与空心的都可以；3、在保证承载50吨的前提下，砖的厚度可根据需要调整；4、上料与落砖机构可与任何形式的传输设备配用；5、占地面积较小，且整机维护方便。1.3.3系统特点1、砌块成型机采用液压和电气联合驱动和控制。在满足功能和可靠性前提下，液压部分大大简化，使设备的成本降低，控制变得更为简便。应用独立的液压集成站，避免了由于主机振动对液压系统的影响，从而保证了液压系统工作的可靠性。2、成型机具有模振和台振2种功能，其振幅可以根据原料的品种和配比进行调节，由于振动力功能的特殊效果，使产品的密度和强度均一。对模具采用夹紧技术，使振动效果更优化，另外，根据市场的需求，可更换不同的模具，从而可生产出多种型号尺寸和外形的制品，包括实心砌块、空心砌块和、及各种颜色的步道砖等。3、脱模过程采用同步随动处理的方式，保证成型砖完整的脱模，提高了成型砌块的成品率。4、原材料适应性好，可利用废渣生产出高质量的承重和非承重制品。如原材料配比为粉煤灰百分之五十六，石膏百分之二点四，高炉渣百分之八，砂百分之二十，添加激发剂，生产出的砌块抗冻性优良，干缩值及耐九性等指标均达到或超过国家标准要求。5、砌块成型机工作中的主要运动受力较大，但速度较低，而布料小车进退，上压头快退，底板下降时受力较小，速度快。34第2章 压制设备的设计2.1总体设计整个设备有进料装置、激振装置、压模装置、顶出装置等。其它主要零件有上模梁、滑杆、滑板、液压缸、料箱、料斗、底座以及把它们进行联结的螺栓和螺钉等。如图2.1所示。图2.1 压砖机的主视图对于压砖机，成型压力和静停时间对砖的质量有很大影响。例如成型压力对粉煤灰砖的物理力学性能的影响：粉煤灰砖成型压力是决定试件最终强度大小的主要因素之一。一般采用的粉煤灰本身没有经过处理，粒径大小不均，活性也较低，成型压力可以将大颗粒表面强度较小的一层灰分剥落，使其反应更加充分，因此成型压力对粉煤灰颗粒起活化作用，另外，颗粒之间主要是以范德华力相结合，压力越高，孔隙越小，结构越致密，就越有利于原料的水热合成，试件强度也就越高。成型压力与体积密度的关系：增加成型压力，原料之间结合更加紧密，原料之间孔隙变小。因而增加成型压力有利于提高体积密度，但当压力超过一定数值时，体积密度、强度等指标提高不明显。成型压力与力学强度的关系：随着压力的增大，粉煤灰砖的抗折抗压强度均有不同强度的增加，这是因为增加成型压力有利于提高坯料间的密实度，促进水热合成反应，从而提高了制品的强度。但随着成型压力的继续增加，力学强度变化不大。成型压力与表面裂纹的关系：一般而言，成型压力的改变对粉煤灰砖表面裂纹的影响不大，但当粉煤灰砖多组分混合不均匀时，因应力集中，可能会导致表面裂纹的产生。静停时间对物理力学性能的影响：荷载静停的目的是尽量排出坯料间的大量空气，荷载静停时间过短或者不静停，由御批体间有大量空气不易排出，导致坯体结构疏散；而当载荷静停时间较长时，由于体积密度并不与时间呈线性变化关系，体积密度没有较大的增长。在压制成型过程中，无静停时间，材料内部受力是不均匀的，有的颗粒受力较大，发生变形，对于力的作用起延续作用。某些部分受力将小于设定值，只有经过一段时间，大量空气才能得以排出，材料内部变形才能稳定。（成型压力2025MPa,载荷静停2040秒）。压制成型工艺控制：成型压力：对于坯体高，要求致密，粉料的流动性小，要求压力大，但增大到一定值，再增大压力，坯体的致密度增加的已经不明显了。加压方式：加压可分为单面加压和两面加压两种。单面加压是从一个方向上施加压力。两面加压是在上下两面都加压。两面加压又有两种情况：一种是两面同时加压，这时粉料之间的空气易被挤压到模型的中部，另一种是两面先后加压，这样空气容易排出。我设计的坯体的厚度较小，所以选择单面加压，压力是300吨。进料装置采用“抽屉”的设计，左边与下边不通，右边是空的，目的是为了使料进入模箱。送料箱下面有轨道，以便使其运行自如。送料箱边缘有把手。为了避免送料箱在往复运动过程中脱落，两边安有挡头（根据其行程确定）。进料时，送料箱在左侧，料从储料箱进入送料箱。此时，前一批砖被顶出模箱，在送料箱向右运动时，一方面向模箱进料，一方面把前一批砖向右推出，同时完成加料和推砖工作。储料箱是固定的，通过两个支杆与底座的上板固定。为了使其受力平衡，用六个螺钉与上模梁固定。设计的顶出装置是用液压控制的。把油缸通过油缸底座固定在压砖机的底座上。通过顶杆和拖杆的运动把砖坯顶出。激振装置有电动机,齿轮同步器,两个轴，偏心块等组成.由于偏心块的旋转带动送料板及模箱的振动，达到振实的目的，为了防止弹簧的偏心，在模箱和出料板中有导杆,起导向作用。2.2液压缸的设计2.2.1 油缸的有效推力根据需要，选油压，油缸的内径为200mm。则活塞受压面积压力 则共有4个油缸，所以总压力,此压力是为了使砖密实，压力可靠。2.2.2缸体壁厚对于的中高压油缸要厚壁筒。根据油压，材料选用45号钢选式中 D1液压缸外径 D液压缸内径即2.2.3 缸盖厚度对于用螺栓联接的缸盖或整体缸盖，可近似地按边缘固定的圆板来计算强度。缸盖受油压作用时，最大应力发生在边缘上。按此得缸盖的厚度公式为： (2.1)式中 h缸盖厚度（厘米） D油缸内径（厘米） D=20 P油压（公斤/厘米2） P=240 许用应力（钢取400（公斤/厘米）2.2.4 活塞杆当活塞杆长度l小于15倍活塞杆直径d时，d值可按拉压强度 （2.2）式中 F活塞杆所受的拉伸或压缩载荷（公斤） F=71.6 许用应力（钢取400（公斤/厘米）2.3 滑板的设计滑板在滑杆上通过液压缸的运动上下运动，为了使其更好的运行，用铜套，并用螺钉将其固定在滑板上。整个装置采用液压传动。液压传动是以液体为工作介质进行能量转换、传递和分配的传动。液压传动相对于机械传动来说是一门新技术。近代液压传动在工业上的真正推广和使用只是二十中叶以后的事。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪音、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成就。我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。主视图和俯视图如图2.2所示，从下面往上看得视图如图2.3所示。 图2.2 滑板主俯视图图2.3 滑板从下往上看的视图2.4 压头和压环的设计压头与液压缸采用螺纹联接。在压头外面套上压环，压环与滑板采用螺钉固定。压环如图2.4所示，压头如图2.5所示。 图2.4 压环图2.5 压头2.5本章小结本章对设备的整体结构进行了设计，有进料装置、激振装置、压模装置、顶出装置等。对液压缸的选择和校核，滑板、压头、压环的尺寸设计，为以后更好的设计做好了准备。第3章送料装置，激振装置，顶出装置的设计3.1送料装置的设计常见的进料装置有很多种，它装设于料仓卸料口，将料仓内的物料连续均匀地进入到下道工序设备中去。对进料机的要求：1、具有确定而均匀的流量；2、进料最好采用自动化控制系统；3、结构合理，能适应物料性质和工艺要求，能满足整个装置相互间尺寸的要求；4、常见的进料机有：带式进料机、旋转进料机、滚轮进料机、叶轮进料机、圆盘进料机和振动进料机等。螺旋进料机，螺旋轴支撑在管外的两端轴承内。螺旋进料机有单管和双管两种。双头螺旋的进料机，它比单头螺旋能提供更为均匀的进料。滚筒进料机，当滚筒转动时，在存仓卸料口下面的部分物料受到摩擦力带动滚筒下落，有存仓卸料口均匀地出来。滚筒喂料适用各种类型的物料。对于流动性好的粒状物料采用光面滚筒。圆盘喂料机具有旋转的圆盘，在圆盘上方有着套在存仓的卸料口上面的伸缩套筒。活动套筒距圆盘的高度可以通过骡杆调节。物料从存仓落到圆盘上，堆积成一截锥形的料堆。传动装置经立轴带动水平圆盘回转时，物料被固定的刮板刮下，落到卸料管中，圆盘下面装有盘壳，盘壳有一圈高出盘面的盘边围在圆盘外周，以防物料由盘上撒落下来。当有物料颗粒掉落盘壳内时，随盘一起回转的刮灰板就能将这些物料刮入下料口，以防积料产生阻塞。根据设计装置的要求，设计了一种新的进料装置，如图3.1所示。进料装置采用“抽屉”的设计，左边与下边不通，右边是空的，目的是为了使料进入模箱，送料箱下面有轨道，以便使其运行自如。送料箱边缘有把手。为了避免送料箱在往复运动过程中脱落，两边安有挡头（根据其行程确定）。进料时，送料箱在左侧，料从储料箱进入送料箱。此时，前一批砖被顶出模箱，在送料箱向右运动时，一方面向模箱进料，一方面把前一批砖向右推出，同时完成加料和推砖工作。储料箱是固定的，通过两个支杆与底座的上板固定。为了使其受力平衡，用六个螺钉与上模梁固定。图3.1 送料装置3.2 激振装置的设计振动装置由电动机弹齿轮同步器同偏心块，支撑弹簧等组成弹齿轮同步器的作用是保证振台下的两个偏心块有相同的转速且转向相反，同时使两轴有足够的距离，以使宽台面能平稳的工作。振动频率和振幅是振动的两个基本参数。振幅和频率应该选得互相协调，使颗粒振动衰减小，并在振动过程中不致出现静止状态。振幅与混合料的颗粒大小有关，振幅过大或过小都会降低振动效果。如振动偏小，颗粒不起振，混合不足振实；振幅过大，则易使振动转化为跳跃运动，混合料内部产生涡流，这样不但使振动效率降低并延长了振动时间，而且使混合料产生分层现象，跳跃过程使混合料吸入大量空气，降低其密实性。我选择的振幅为1毫米。激振装置如图3.2所示。图3.2 激振装置3.2.1支撑弹簧的设计弹簧虽然不属于激振装置，可是它保证激振的正常进行。支撑弹簧选用圆柱螺旋弹簧。弹簧的节距为P，在自由状态下，各圈之间应有适当的间距a，a0.2mm弹簧的两个端面圈应与邻圈并紧且磨平，这种设计能保证两支撑弹簧端面与弹簧轴线垂直，从而使弹簧受压时不致歪斜。估计其承载的力为8000N，因用十个弹簧支撑，所以每个弹簧支撑力为800N。1.选定材料为硅锰弹簧钢（60Si2Mn,类弹簧）2.选择旋绕比c=5，按公式算出曲度系数k值, 3.根据安装空间初设弹簧中径D为20mm，查取弹簧的许用应力，许用应力=800MPa。4.试算弹簧丝直径d， （3.1） 式中 k 曲度系数，k=1.31C 旋绕比，C=5Fmax所受最大力，Fmax=800N _许用应力，=800MPa。选取标准值d=4.5mm5.根据变形条件，弹簧工作圈n=106. 外径：D2=D+d=20+4.5=24.5mm内径：D1=D-d=20-4.5=15.5mm节距：P=0.320=6mm高度：Ho=nd+np=105mm7.验算稳定性对于压缩弹簧，如长度较大时，则受力易失去稳定性。这时工作是不允许的。为了便于制造及避免失稳现象，考虑长细比b=Ho/D式中 Ho弹簧的高度 Ho=105mm D弹簧的中径 D=20mm所以两端固定。8.疲劳强度和静力强度的验算最大循环切应力 （3.2）式中 k曲度系数，k=1.31D弹簧中径，D=20mmd弹簧丝直径，d=4.5mmF2最大载荷，F2=800N最小循环切应力 式中 k曲度系数，k=1.31D弹簧中径，D=20mmd弹簧丝直径，d=4.5mmF1安装载荷，F1=100N 疲劳强度安全系数计算值 （3.3）所以疲劳强度符合条件。静应力强度验算静应力强度安全系数计算值3.2.2 电机的选择振动装置中的电动机选用型号为，同步转速3000(r/min)，满载转速2900(r/min)，额定功率7.5KW。3.2.3齿轮同步器的设计齿轮同步器的作用是保证振台下的两轴有相同的转速，而且转向相反。同时使两轴有足够的距离，以使较宽台面能平稳的工作。为了清楚的看到齿轮同步器，下面是齿轮同步器的视图。图3.3所示。图3.3 齿轮同步器1.初选齿轮(1）选择直齿圆柱齿轮传动。(2）选用7级精度。(3）选择材料为45钢，硬度为240HBS。(4）选用与电动机相联的齿轮1齿数Z1=42。与之相啮合的齿轮Z2=20，依次Z3=42，Z4 =42。齿轮1与齿轮2的传动比（3.4） 2.按齿面接触疲劳强度设计：（3.5）(1)确定公式内的各计算1）试选载荷系数值2）计算齿轮1传递的转矩3）齿宽系数4）材料的弹性影响系数 5）按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限6）应力循环次数7)查接触疲劳寿命系数S=1（3.6）(2)计算1）试计算齿轮1分度圆直径 （3.7）2）计算圆周速度3）计算齿宽 4）计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5）计算载荷系数根据，7级精度，查得动载系数因是直齿轮，假设查得齿间载荷分配系数 使用系数 7级精度，齿轮相对支撑非对称分布时 由查齿向载荷系数故载荷系数式中 使用系数 =1动载系数 =1.5齿间载荷分配系数，=1.2齿向载荷系数，=1.4496）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数3.按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为（3.8）确定公式内的各计算数值（1）弯曲疲劳强度极限（2）弯曲疲劳寿命系数S=1.4 =0.85500/1.5Mpa=303.57Mpa （3.9） （3）计算载荷系数（4）查取齿形系数（5）查取应力校正系数（6）计算大小齿轮的并加以比较 （3.10） 齿轮1的数值大（7）设计计算对比计算选m=24.几何尺寸计算(1）分度圆直径 d1=z1m1=422=84mm D2=z2m2=202=40mm(2)中心距(3）计算齿轮宽度b1=45mm同理，计算另外的两个齿轮得 d3=z3m3=84mm d4=z4m4=84mm、轴的设计：按扭转强度条件计算这种方法只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，在做轴的结构设计时，这种方法估算轴的直径。轴的扭转强度条件为 （3.11） 式中 扭转切应力单位为Mpa轴所受的扭矩，单位为N .mm轴的抗扭截面系数，单位为mm轴的转速，单位为r/min轴传递的功率，单位为kw计算截面处轴的直径，单位为mm许用扭转切应力，单位为MPa由上式得轴的直径式中 当截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径大于100毫米的轴，有一个键槽时轴径增大百分之三，有两个键槽时，应增大百分之七。对于直径小于100毫米的轴，有一个键槽时轴径增大百分之五到百分之七，有两个键槽时应增大百分之十到百分之十五，然后将轴径圆整为标准直径。应当注意的是这样求出的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。齿轮同步器中轴的设计：1.求作用在齿轮上的力齿轮1的分度圆直径为d1=84mm T1=95.51000007.5/3000Nmm=23875 Nmm 其中 圆周力，径向力，轴向力。2.初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理。取 选直径为30mm校核此轴在模箱下的强度。此轴用联轴器与电动机的伸出轴联接。联轴器的计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（GB5843-86）。选用YL型凸缘联轴器YL5。其许用转矩为,符合条件。3.轴的结构设计1）根据需要确定轴的各段直径和长度（1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，其旁边需要制出轴肩。（2）初步选择滚动轴承，选择角接触轴承，根据轴的直径确定轴承的各部分尺寸。（3）安装偏心块处的轴段：偏心块的左端与左轴承之间采用套筒定位。根据尺寸需要，要让套筒端面可靠的压紧偏心块，偏心块的右端采用轴肩定位，轴肩高度大于0.07倍的直径尺寸。 （4）偏心块与轴的周向定位采用平键联接。键槽用键槽铣刀加工，为了保证偏心块与轴有良好的配合。（5）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径R=2（4）求轴上的载荷偏心块的最大直径为45毫米根据经验中间的受的剪力最大，弯矩最大。抗弯截面系数 抗扭截面系数 水平面弯矩 垂直面弯矩 总弯矩截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。抗拉强度极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限取 有效应力集中系数 表面质量系数为 钢的特性系数为 计算安全系数值 （3.12）3.3 顶出装置的设计顶出装置位于压机的最下方,沉入于机坑里。压机的底座位于地面,底座的上面进行压制砖坯工作,底座的下面则是顶出砖坯工作,工作时底座的上面与下面都是处于一个震动的状态。把底座紧紧牢固于地面上,无论是上面工作还是下面工作都会达到很好的防震效果,从而使压机更加平稳地工作,提高整台压机的工作性能。 顶出装置安装于底座的正下方,由三条连接杆呈等边三角形的结构连接于底座下平面和支承梁上,并且用螺栓和螺母上紧。三角形有很好的稳定性,三条连接杆和呈三角形的支承梁连接,这样的结构形成了牢固而又平稳的三角框架,从而使顶出装置可以更加平稳地工作。顶出装置的结构图如图3.4所示。图3.4 顶出装置3.3.1 托板的选择 托板是标准件，从网上查得托板的尺寸为：85045040mm。3.3.2液压缸的选择液压缸用于顶起脱模装置，将免烧砖从腔体中顶出，由于每次压制四块砖，并且考虑到脱模装置和免烧砖的重量，选取与压制液压缸相同的型号，可满足工作要求。3.3.3拖杆的选择 免烧砖的标准尺寸为：240*115*53mm(标准砖)；240*115*90mm(八孔砖)；390*190*190mm(空心砖)，由于脱模装置有起减震作用的弹簧，选择拖杆的长度为200mm。 3.3.4顶板的选择由于生产多为标准砖，故这里根据标准砖选择顶板的尺寸，为240*115*53mm。顶块起支撑作用，长和宽比顶板小即可，为保证安全应尽量厚一些。3.4 本章小结 本章主要对送料装置、激振装置、顶出装置进行了设计，并对激振装置的齿轮同步器中的齿轮和轴进行了设计和校核，对脱模装置的弹簧进行了选择。第4章免烧砖压制设备的计算机辅助设计4.1 Pro/E软件简介4.1.1 CAD技术的产生和发展CAD(Computer Aided Design)指利用计算机系统进行设计的全过程，包括资料检索、方案构思、零件造型、工程分析、工程制图、文档编制、模拟仿真等。在设计的各个阶段设计着充分发挥计算机的辅助作用，充分发挥“人机协同效应”。因此CAD概念一提出，就引起了工程界的关注和支持。随着CAD技术应用的不断深入、计算机软硬件技术的快速发展，CAD概念发生了较大的变化和拓宽，CAD的内涵也得到了充实，CAD系统得到了迅速的发展和完善1 。目前，CAD技术日益完善，许多发达国家相继推出成熟的CAD/CAE/CAM集成化商品软件，在设计理论、设计方法、设计环境、设计工具等各个方面出现许多成熟的现代CAD技术。当今CAD技术是计算机在工程中最有影响的应用技术，她作为现代工程制造技术的重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，促进传统产业和科学的更新与改造，实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上的竞争力，加强国民经济发展的一项关键性高新技术。4.1.2 Pro/E软件的特点Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E软件各个功能模块功能的实现是以建立三维模型为基础的，在建模的操作、管理、开发和适用性等方面，Pro/E软件具有很多优势。1参数化设计 相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。2基于特征建模 Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。3单一数据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。4.2 Pro/E造型4.2.1 Pro/E零件图图4.1 液压缸底座图4.2 托盘图4.3 液压缸图4.4 托板图4.5 拖杆图4.6 导向套图4.7 螺母4.2.2 Pro/E装配图4.8 顶出装置4.3 本章小结 本章主要是对压制设备的顶出装置的零件的三维设计，同时对三维零件进