毕业论文终稿-4×φ120残极压脱清理机的设计(送全套CAD图纸  答辩通过)_第1页
毕业论文终稿-4×φ120残极压脱清理机的设计(送全套CAD图纸  答辩通过)_第2页
毕业论文终稿-4×φ120残极压脱清理机的设计(送全套CAD图纸  答辩通过)_第3页
毕业论文终稿-4×φ120残极压脱清理机的设计(送全套CAD图纸  答辩通过)_第4页
毕业论文终稿-4×φ120残极压脱清理机的设计(送全套CAD图纸  答辩通过)_第5页
已阅读5页,还剩51页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

下载论文就送你全套CAD图纸,Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸,Q咨询414951605或1304139763毕业设计说明书日I前言毕业设计是对我们大学学习的一次系统总结,对我们今后的学习和工作具有重大的意义。这次设计集中于残极压脱清理机总装图及机架零件图的设计,因而在设计中我们要认真思考,计算有理有据,培养独立设计的能力。我们的设计还是比较初级的模型,在实践中,只有经过不断的改进,才能达到高的生产效率,然而,基础的知识和原理是设计的源头,工具书的编者为我们提供了如此系统的、直观的资料,是难得的财富,要爱护藏书,让知识美化世界,让文明净化人类。就我个人而言,我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作、学习打下良好的基础。II目录摘要1ABSTRACT2第一章压脱机设计方案的选择3第一节概述3第二节压脱机设计结构与功能3一、方案设计和功能分析3二、设计结构及功能4第三节液压驱动方案设计6第二章液压缸的设计与选择7第一节液压缸的设计选用说明7一、液压缸设计中应注意的问题7二、液压缸主要参数的选定7三、使用工况及安装条件7四、缓冲机构的选用9五、工作介质的选用9第二节强度计算及校核10一、磷铁环的强度计算10二、校核承压钢板的抗压强度10第三节液压缸的设计及其参数的计算11一、液压缸推力F的选择11二、初选液压缸的工作压力12三、理论推力与理论拉力的确定12四、液压缸许用行程S的确定13五、缸筒材料的选择14六、缸筒壁厚的计算14七、缸筒壁厚的验算15八、缸筒底部厚度的计算16九、缸筒头部法兰厚度的计算17十、拉杆的选择与校核,17第三章辅助元件的设计与选择19第一节压脱机辅助元件的设计与选择19一、双耳环的安装尺寸的选择19二、柱销的选择20三、密封装置的选择20第二节机架工作轴的校核及轴的直径的选择21第四章液压泵与电动机的设计与选择及行走油缸的设计22第一节液压泵与电动机的选择22一、液压缸的最大流量的计算22二、液压泵与电动机的选择22第二节平移油缸的设计23一、阳极碳块、阳极钢爪、阳极铝导杆等相关参数的计算23III二、平移液压缸的选择25第五章液压系统设计28第一节液压传动与控制的优缺点28一、液压传动与控制的优点28二、液压传动与控制的缺点29第二节压脱机液压系统工作原理30第三节液压系统元、辅件的选择31一、阀的选择依据31二、选择控制阀应注意以下几个问题31第六章夹具的设计与选择32第一节定位装置的设计32第二节夹紧装置设计33一、夹紧装置的组成和基本要求33二、夹具体的选择与设计34结语36参考文献37中英文翻译资料38英文资料38中文翻译44致谢49太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书14120残极压脱清理机摘要针对我国生产自动化程度不高的中小型企业的实际需要,设计出了一种结构简单、实用性强的新型残极压脱清理机,用来脱落残极碳块。本设计简要介绍了残极压脱清理机的用途及特点,并详细的介绍了结构设计、液压驱动方案的确立和试用效果等方面。关键词残极压脱清理机恒压驱动压脱力太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书2PRESSUREDISENGAGINGCLEANINGMACHINEFOR4120RESIDUALANODEABSTRACTINVIEWOFTHEPRODUCTIONOFAHIGHDEGREEOFAUTOMATIONISNOTTHEACTUALNEEDSOFSMALLANDMEDIUMENTERPRISESTODESIGNASIMPLESTRUCTURE,ANEWTYPEOFPRACTICALPRESSUREDISENGAGINGCLEANINGMACHINEFORRESIDUALANODE,USEDTOBLOCKOFFTHERESIDUALCARBONPOLETHEDESIGNBRIEFTHEUSEOFPRESSUREDISENGAGINGCLEANINGMACHINEFORRESIDUALANODEANDTHECHARACTERISTICSOF,ANDINTRODUCETHESTRUCTURALDESIGN,THEESTABLISHMENTOFHYDRAULICDRIVENPROGRAMANDTRIALRESULTSINDETAILKEYWORDSPRESSUREDISENGAGINGCLEANINGMACHINEFORRESIDUALANODECONSTANTPRESSUREDRIVENTHEPRESSUREDISENGAGINGFORCE太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书3太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书4太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书5第一章压脱机设计方案的选择第一节概述随着国内电解铝工业技术的迅猛发展和生产规模的不断扩大,如何安全、高效地脱落残极已成为各生产厂家急待解决的问题。目前,国内大规模的铝厂如贵铝、平果铝等都是从国外引进包括从残极脱落到新阳极浇注的一整套全自动化的阳极组装线。该生产线功能完善、安全高效、自动化程度高,但成本极其昂贵,对于中小型铝厂来说难以接受。目前,我国中小型铝厂的残极脱落大都是采用原始的人工敲打方式,劳动强度大,安全隐患多,效率低,极大地制约了生产的发展和规模的扩大。为消除安全隐患、降低劳动强度、提高残极脱落效率,我们设计出了这么一种新型的残极脱落设备残极压脱清理机。残极压脱清理机是电解铝厂阳极组装车间、阳极生产线上的关键设备之一,主要用途是将残留在阳极钢爪上的残极碳块从钢爪上剥离下来,以便钢爪经清刷,涂石墨烘干后再次与新阳极块进行浇铸,制成新阳级机组,再由运输机械送到电解车间使用。此压脱机安全防范措施齐全、设备运行平稳,压脱后的导杆无豁口、断裂、变型等现象,使疤杆数量大减,减轻了工人的劳动强度,杜绝了因人工敲打引起的抨溅等伤人事故,效率高、见效快。所设计的残极压脱清理机为双阳极四爪,一根太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书6导杆可以一次压脱完成。效率比进口设备提高了许多,成本也比进口设备降低了许多。而后再设计一套设备专门负责用于清理附着在钢爪上的磷铁环以及少量的碳块残渣。第二节压脱机设计结构与功能一、方案设计和功能分析国外进口的同类产品尽管结构各异,但均是采用静压压脱方式,结构上的差异只是实现的方法不同,以及为适应全自动化生产线的要求而已。我们所设计的液压缸,其实现的形式是采用双缸驱动双压板方式。单缸可提高6T的压脱力,工作压力10MPA。机架对称布置,但为了方便残极的进入、垂直方向的固定以及脱极后残渣的清运,本方案采用左机架固定,右机架可以水平移动的结构形式,右机架的移动通过一平移油缸来驱动。不论是垂直方向的压脱油缸还是水平方向的平移油缸,它们的行程均通过限位开关双重控制。在考虑压脱机的结构、尺寸、操作的方便性以及操作工的安全性等问题时,均采取了人性化的设计方法。对于整个残极压脱清理机的设计主要应从以下两个方面来重点考虑,其一就是要保证残极碳块在压脱机上的定位与夹紧,这就要求必须设计一套合理的夹具来满足此项要求,既要起到定位夹紧作用,还要保证残极的铝导杆与钢爪不能分离;其二就是采用的执行机构是液压缸,由于液压驱动力大,实现相对容易,而且操作方便,因此,本机采用液压驱动。二、设计结构及功能(一)残极压脱清理机的结构及功能,见图11行走油缸,驱动行走机构左右运动。其极限位置由限位开关来控制。2行走机构,该机构向左运动,上下两块推移钢板将残极推到预订位置固定夹紧,压脱过程开始;压脱完成后该机构向右运动到位,天车起吊,压脱完成。3右机架(带上下两块推板)4压板(左右各一)5压脱油缸,两压脱油缸同时驱动左、右压板向下运动,靠静压压脱残极碳块,完成脱落。压脱后,油缸复位。6左机架(带承压钢板)太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书7图1残极压脱清理机(二)残极压脱清理机工艺流程残极压脱清理机工艺流程见图2太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书8图2残极压脱清理机工艺流程图第三节液压驱动方案设计确立液压驱动方案应充分考虑残极压脱的工艺要求,不论是普通液压油泵还是恒压泵,只要选型正确,均能满足要求的工作压力。但是,在工作时两者压力建立的过程是有区别的。如果以一恒值压力快速作用于残极碳块将会极大的提高压脱的成功率、减少压脱时间提高生产效率。因此,本方案采用恒压变量泵作为动力源。其压脱速度通过恒压泵与调速阀构成的容积节流调速回路来调节。该调速方式与普通的节流调速相比,既有回路无溢流损失、效率高和发热少的长处,比容积调速回路的速度稳定性好,而且泵的供油量自动与液压缸所需的流量相适应,同时它的负载特性又非常符合压脱的工艺要求。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书9第二章液压缸的设计与选择第一节液压缸的设计选用说明一、液压缸设计中应注意的问题液压缸的设计和使用是否正确与否,直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳的问题。所以在设计液压缸时必须注意如下几点(一)尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载,或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。(二)考虑液压缸行程终了的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲和排气装置,系统中需要有相应的措施。但并非所有的液压缸都要考虑这些问题。(三)正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接,要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位,只能在一端定位,为的是不阻碍它在受热时的膨胀。(四)液压缸各部分的结构须根据推荐的结构形式和设计标准进行设计,尽可能做到结构简单、紧凑,加工、装配和维修方便。二、液压缸主要参数的选定额定工作压力PN,一般取决于整个液压系统,因此液压缸的主要参数就是缸筒内径D和活塞杆直径D。此两数值按照国家标准所示的方法确立后,最后必须选用太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书10符合国家标准GB234880的数值。这样才便于选用标准密封件和附件。三、使用工况及安装条件(一)工作中有剧烈冲击时,液压缸的缸筒、端盖不能用脆性的材料,如铸铁。(二)排气阀须装在液压缸油液空腔的最高点,以便排除空气。(三)采用长行程液压缸时,须综合考虑选用足够刚度的活塞杆和安装中隔圈。(四)当工作环境污染严重,有较多的灰尘、砂、水份等杂质时,须采用活塞杆防护套。(五)安装方式与负载导向1耳环安装作用力处在一平面内,如耳环带有球铰,则可在4。圆锥角内变向。2耳轴安装作用力处在一平面内。通常较多采用的是前端耳轴和中间耳轴。后端耳轴只用于小型短行程液压缸上,因它的支承长度较大,影响活塞弯曲稳定性。3法兰安装作用力与支承中心处在同一轴线上。法兰与支承座的链接应使法兰面承受作用力,而不应使固定螺钉承受拉力。4底座安装前端底座须用定位螺钉或定位销,后端底座则用较松螺孔,以允许液压缸受热时,缸筒能伸缩。当液压缸的轴线较高,离开支承面的距离较大时,底座螺钉及底座刚性应能承受倾覆力矩的作用。5负载导向液压缸活塞不应承受侧向负载力,否则,必然使活塞杆直径过大,导向套长度过长。因此通常对负载加装导向装置。见表1,按负载为重、中或轻型,推荐以下安装方式和导向条件;表1负载与安装方式的对应关系负载类型推荐安装方式作用力承受情况负载导向条件法兰安装作用力与支承中心在同一轴线上导向耳轴安装同上导向太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书11底座安装作用力与支承中心不在同一轴线上导向重型后球铰作用力与支承中心在同一轴线上不要求导向耳环安装作用力与支承中心在同一轴线上导向法兰安装同上导向中型耳轴安装同上导向轻型耳环安装同上可不导向四、缓冲机构的选用一般认为普通液压缸在工作压力10MPA、活塞速度01M/S时,应当采用缓冲装置或其他缓冲办法。这只是一个参考条件,主要还是要看具体情况和液压缸的用途等来决定。例如要求速度变化缓慢的液压缸,当活塞速度005012M/S时,也得采用缓冲装置。缸外制动机构当时,缸内缓冲机构不可能吸收全部动能,须SMU/541在缸外加装制动机构,如(一)外部安装行程开关。当开始进入缓冲阶段时,开关即切断供油,使液压能等于零,但仍可能形成压力脉冲。(二)在活塞杆与负载之间加装减震器。(三)在液压缸出口加装液控调速阀。此外,可按工作过程对活塞线速度变化的要求,确定缓冲机构的型式,如(一)减速过渡过程要求十分柔和,如砂型操作,易碎物品托盘操作,精度磨床进给等,宜选用近似恒减速型缓冲机构如多孔缸筒或多孔柱塞型以及自调节流型。(二)减速过程允许微量脉冲,如普通机床粗轧机等,可采用铣槽型、阶梯型缓冲机构。(三)减速过程允许承受一定的脉冲,可采用圆锥型或双圆锥型甚至圆柱型的缓冲机构。五、工作介质的选用太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书12按照环境温度可初步选定工作介质品种(一)在常温(2060)下工作的液压缸,一般采用石油型液压油。(二)在高温(60)下工作的液压缸,须采用难燃液及特殊结构液压缸。液压缸按不同结构对工作介质的粘度和过滤精度有不同的要求(一)工作介质粘度要求大部分生产厂要求其生产的液压缸所用的工作介质粘度范围为1228CST,个别生产厂允许到28380CST。(二)工作介质过滤精度要求用一般弹性物密封件的液压缸2025;伺服M液压缸10;用活塞杆的液压缸200。MM第二节强度计算及校核一、磷铁环的强度计算磷铁环,如图3所示,取磷铁环的理想断面为130,故磷铁环的面积为S1301004082020040820。图3磷铁环方案一查机械设计手册表316得HT100的抗拉强度B130MPA,由此可得破坏一个磷铁环至少需要F1BS130MPA004082053066106N破坏四个磷铁环至少需要F4F14BS453066106N212264106N方案二查机械设计手册表316得HT200的抗拉强度B220MPA,由此可得破坏一个磷铁环至少需要F2BS220MPA004082089804106N破坏四个磷铁环至少需要F4F24BS489804106N359216106N太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书13考虑此设备的经济性和合理性,故选用HT100代替磷铁环来进行压脱试验。由于磷铁环的屈服强度比碳块的屈服强度大,又由于压脱机的压板在压碳块的时候产生175MM的偏心距,压板没有压到磷铁环上而压到碳块上,所以,本设计所采用的是压碳块的方法将碳块从阳极钢爪上掰裂,完成压脱任务。二、校核承压钢板的抗压强度由于所设计的方案是只用左机架上伸出来的钢板来承受重压,故M1F/10212264106总质量MM1M22122641069212123552106M2为阳极电极总质量FM1021235520NSF/S21235520N/0446476MPAS250MPA0446为承压钢板的面积故100MM的承压钢板足以支承被压件的重量和压脱力。第三节液压缸的设计及其参数的计算一、液压缸推力F的选择选择碳块的危险截面如图4所示图4碳块的危险截面图WZBH2/6160132/60004507M3H013M为碳块电解后的厚度查阅矿山机械200301论文“500T残极破碎机参数计算”可知碳块的耐压强度值为32MPA;劈裂强度约为抗压强度的1/(810)。要使碳块像如图5所示,沿其横截面断裂,则至少需要的弯矩值为太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书14MWZ1/1032MPA0004507M3144224NM如图5所示压脱力的作用线偏离残极中心线L175MM。710NO图5受力分析图由力矩平衡方程可得F脱M/L144224NM/0175M824104N由图还可以看出活动压力板绕N点转动,由力偶矩平衡方程可得M(N)0,F油510F脱7100从而得出油缸推力和压脱力的关系F油139F脱若用单缸来破坏残极,则需要的油缸推力为F油139F脱139824104N115105N由于所选择的是用双缸来压脱残级碳块,故单缸所需的油缸的推力为F油F油/2573104N二、初选液压缸的工作压力液压缸工作压力的选择是否合理,直接影响到整个系统设计的合理性,确定时不能只考虑满足负载要求,应全面考虑液压装置的性能要求和经济性。如果液压缸的工作压力选定较高,则泵、缸、阀和管道尺寸可选的小些,这样结构较为紧凑、轻巧,加速时惯性负载也小,易于实现高速运动的要求。但工作压力太高,对系统的密封性能要求也相应提高了,制造较困难,同时缩短了液压装置的使用寿命。此外,高压会使构件弹性变形的影响增大,运动部件容易产生振动。对于各类液压系统,由于各自特点和使用场合不同,其液压缸的工作压力亦不相同,根据机械设计手册表19213及表1963选择额定工作压力PN10MPA。三、理论推力与理论拉力的确定根据机械设计手册表1964知(一)当活塞前进时的理论推力F1A1PI106(N)太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书15F1/4D2PI106(N)式中A1活塞杆无杆侧有效面积();PI供油压力(MPA);D活塞直径(即液压缸内径)(M)F1573104N,PI10MPA则573104N/4D210106PA可得D0085M101MM,圆整得D85MM根据机械设计手册表1963液压缸内径系列,取D100MM综合考虑,选择拉杆型液压缸,因为这种液压缸结构简单,制造和安装均较方便。且其缸筒是用内径经过珩磨的无缝钢管半成品,按行程长度相应的尺寸切割。端盖与活塞均为通用件,因此制造成本较低。但这类液压缸受到行程长度、缸筒内径和额定工作压力的限制。行程长度即拉杆长度过大时,安装时容易偏歪致使缸筒端部泄漏。缸内径过大或额定工作压力过高时,由于径向布置尺寸和拆装问题,拉杆直径不能过大,致使拉杆的拉应力可能超过屈服强度。因而拉杆型液压缸通常用于行程长度15M,缸内径D250MM,额定工作压力PN20MPA的场合。液压缸装配如图6所示图6液压缸装配图(二)当活塞退回时的理论拉力F2F2A2PI106(N)/4(D2D2)PI106(N)式中A2活塞杆有杆侧有效面积();D活塞杆直径(M)(三)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F3太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书16F3/4D2PI106(N)由机械设计手册表1965常用标准液压缸理论推力和拉力可以知道D45,F2626104N,A262632,P210MPAD100,F1785104N,A178542,P110MPA需要说明的是活塞杆直径D在此处有三种不同的系列,可以试选符合所设计的要求,在此选D45。四、液压缸许用行程S的确定由机械设计手册1967许用行程S与计算长度L的关系,可知,根据需要选用一端刚性固定,一端自由的液压缸,N1/4活塞杆的最大允许计算长度,由欧拉公式确定的LK的值LK1924D2/(D)P式中LK最大计算长度,;D液压缸内径,;D活塞杆直径,;P工作压力,MPA由所选的缸可知D100,D45,P10MPA则LK1924D2/(D)1924452/(100)1232P10L与LK的关系式LLK/21232/2616许用行程SLL1根据缸径100的液压缸,查表机械设计手册表1968液压缸固定部分的参考尺寸可知L1150,故SLL1616150466,根据机械设计手册表1963,取S500。五、缸筒材料的选择缸筒是液压缸的主要零件,它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封腔,用以容纳压力油液,同时它还是活塞的运动的“轨道”。考虑到缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性,并且还必须足以保证活塞密封件的密封性,根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等,参考机械设计手册表19611,、选择45钢作为缸筒的材料,由表知B600N/2,S340N/2六、缸筒壁厚的计算参考机械设计手册表19612,可知缸筒壁厚的计算公式为太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书170C1C2式中0为缸筒材料强度要求的最小值,M;C1为缸筒外径公差余量,M;C2腐蚀余量,M;缸筒材料的许用应力,N/2;PMAX缸筒内最高工作压力,MPA;D缸筒内径,MN安全系数,通常取N5B/N600MPA/5120MPA当/D008时,可用薄壁缸筒的实用计算式0PMAXD/(2)10MPA01M/(2120MPA)42103M当/D00803时,可用实用公式0PMAXD/(233PMAX)10MPA01M/(23120MPA310MPA)41103M当/D03时,可用薄壁缸筒的实用计算式0D/2(1)MAXMAX34001M/2(1)MPA38103M02120D/2(1)MAX01M/2(1)MPA4103M30考虑缸筒外径公差余量和腐蚀余量C1C250103M选/D00803时的实用公式0C1C24110305103M91103M91因此可以初步确定缸筒的外径为118。七、缸筒壁厚的验算参考机械设计手册表19612,可知对最终采用的缸筒壁厚应作四方面的验算额定工作压力PN应低于一定极限值,以保证工作安全太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书18PN035S(D21D2)/D21MPA式中PN液压缸的额定工作压力,MPA;S缸筒材料屈服强度,N/2;D1缸筒外径,M;D缸筒内径,M;液压缸的额定工作压力为10MPA,缸筒材料屈服强度为340N/2,缸筒外径可以通过查机械设计手册表19613知其为121MM,符合我们计算所得的结果。035S(D21D2)/D21035340(01212012)/012123772MPA很明显PN3772MPA同时额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围,以避免塑性变形的发生PN(035042)PRL式中PRL缸筒发生完全塑性变形的压力,MPAPRL23SLOG(D1/D)23340LOG(121/100)647MPA(035042)PRL(035042)647MPA(22662717)MPA很明显PN(22662717)MPA此外,尚需验算缸筒径向变形D应处在允许范围内DDPR/E(D21D2)/(D21D2)M式中PR缸筒耐压试验压力,PR15PN1510MPA15MPA;E缸筒材料弹性模量,210105N/2;缸筒材料泊桑系数,对钢材,03DDPR/E(D21D2)/(D21D2)0115/210105(01212012)/(01212012)03)40105M易知变形量D不超过密封圈的允许范围。最后,还应验算缸筒的爆裂压力PEPE23BLOG(D1/D)MPA23600LOG(121/100)MPA1142MPA很明显,计算的PE值远远超过耐压试验压力PR故所选择的缸筒符合条件,满足要求。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书19八、缸筒底部厚度的计算参考机械设计手册表19612,可知缸筒底部为平面时,其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算04330DMP式中P筒内最大工作压力,10MPA;筒底材料许用应力,120N/2;D缸筒内径;则04330D04330010012MP105考虑缸筒底部的强度和刚度以及实际要求,取005M50九、缸筒头部法兰厚度的计算参考机械设计手册表19612,考虑螺孔,则法兰厚度M3104LADRFBH式中F法兰在缸筒最大内压下,所承受的轴向压力FPA110MPA7854210106PA7854104M278540N;RA法兰外圆半径,取其为014M;B取其为0018M;DL取其为001M;缸筒头部材料许用应力,120N/2;则1M0101204138753H同样也对其进行适当的加厚,取H20,缸筒头部取50。十、拉杆的选择与校核,为使结构简单,制造和安装均较方便,故用六根拉杆对两端盖和缸筒进行联接拉紧。参考机械设计可知受轴向载荷的螺栓组联接,每个螺栓所受的工作载荷为FF/Z式中F轴向载荷,573104N;太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书20Z螺栓拉杆的个数,6个则FF/Z573104N/69550N螺栓小径D1F4式中松螺栓联接许用应力,我们所选的螺栓材料为Q235,则S/SS螺栓材料屈服强度,MPA查表116,根据GB/T309812000和GB/T309822000可知,S的公称值为400MPA,安全系数取13则S/S400/13308MPA有D1M36013084956故我们取D18MM查吴宗泽主编的机械零件设计手册,由表417知选择公称直径D10MM的M10的粗牙六角头螺栓对两端盖和缸筒进行联接。参考机械设计手册表19612,知螺栓或拉杆的强度计算螺纹处的拉应力2621/N0ZD4KFM式中F缸筒端部承受的最大推力,573104N;D缸筒内径,01M;D1螺纹底径,0008M;K拧紧螺栓的系数,不变载荷取K12515,此处取125代入数据可得MPA238/N10680457312/N10ZD4KF2462MM许用应力S/NSMPAS缸筒材料的屈服极限,340MPA;NS安全系数,NS1225,取NS12太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书21则S/NS340/12283MPA由于,故拉杆满足强度要求,符合条件同理,也可以查表选用M16的粗牙六角头螺栓用来联接法兰与机体。第三章辅助元件的设计与选择第一节压脱机辅助元件的设计与选择一、双耳环的安装尺寸的选择参考液压工程手册由表7319,根据ISD/DIS8133标准,见图7,查得单位,图7双耳环型号30活塞杆直径45太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书22缸筒内径100公称力125000NKKM332CK(H9)30CM(A16)50ER(MAX)50CE(JS13)129AV(MIN)45LE(MIN)54CL(MAX)103二、柱销的选择见图8由表7323可知,且根据ISO8132标准,得图8柱销型号30公称力50000NEK(F8)30EL(H16)103三、密封装置的选择参考液压工程手册由表752知缸筒用静密封圈O型圈,见图9太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书23图9O型圈参考液压工程手册由表753可知,见图10活塞和活塞杆的密封圈O型圈图10O型圈第二节机架工作轴的校核及轴的直径的选择此处我们选择45钢作为圆轴的材料由公式M/WZWZD3/32知3M2D式中M轴上任意一点处所受的弯矩值,NM;WZ抗弯截面模量;45钢的许用应力值,640MPA;D圆轴的直径,MON5107图11受力分析图太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书24如图11所示,列力的平衡方程可得FY0,FF油F脱573104N412104N161104N以O点为中心,则N点相对O点的力偶矩为MFLON161104N051M8211NM则3M2DM5101643821D36故所选工作轴的最小直径为51,此处取D55第四章液压泵与电动机的设计与选择及行走油缸的设计第一节液压泵与电动机的选择一、液压缸的最大流量的计算参考机械设计手册表1964知,根据已知参数选择中型系列,则活塞杆最大运动线速度VMAX06M/S36M/MIN单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积,即流量QVAV/4D2103L/MIN36/4012103L/MIN02826103L/MIN471103M3/S二、液压泵与电动机的选择使用一恒值压力快速作用于残极块将会极大的提高压脱的成功率、减少压脱时间提高生产效率。因此,在设计中采用恒压变量泵(柱塞泵)作为动力源,其压脱速度通过恒压泵与调速阀构成的容积节流调速回路来调节。参考机械设计手册表1954,由部分液压泵和液压马达产品主要技术性能,在此首先试选ZBP型号的柱塞泵试选供油压力P10MPA,转速N2880R/MIN由于单个液压缸单独工作时所需的最大流量为Q02826103L/MIN471103M3/S故单液压泵供给多个执行元件同时工作时,泵的流量QMAX要大于液压执行元件所需最大流量的总和,则QMAX2Q05652103L/MIN则其排量Q0QMAX/N05652103L/MIN/2880R/MIN196ML/R太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书25故选ZBP227型号的柱塞泵计算液压泵的驱动功率参考机械设计手册,按液压泵的实际使用情况,计算其驱动功率PPNQN/103PKW式中PN液压泵的额定压力,14MPA;QN液压泵的额定流量,11102M3/S;P液压泵的总效率,参考机床液压传动与控制,由表810,各种泵在工程压力下的总效率取P090;转换系数,04将数据代入上面公式,整理可得PPNQN/103P0414106PA11102M3/S/1030906222KW由机械零件设计手册表198知,Y系列(IP23)电动机的技术数据,可以选择Y225M2型号的额定功率为75KW,同步转速为3000R/MIN的异步电动机。第二节平移油缸的设计一、阳极碳块、阳极钢爪、阳极铝导杆等相关参数的计算在未消耗前的整个阳极碳块的质量为M1V其中V碳块的体积,3;碳块的密度,15G/3碳块,见图12可知太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书26图12碳块VV1V2其中V1未铣碳块前的体积,3;V2铣出的四个圆柱孔的体积,3;V1505016041053V2470211036769843则VV1V2410536769843393230163故M1V39323016315G/358984524G590阳极钢爪,见图13图13阳极钢爪太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书27阳极钢爪的质量M2M2M2其中M2四个圆柱钢爪头的质量,;M2钢爪座的质量,;M2V2钢M2V2钢M2M2M2V2钢V2钢(V2V2)钢(46024106021020)378G/3(1853856311530083)78G/33006864378G/3234535392235钢铝过渡头及铝导杆见图14图14钢铝过渡头及铝导杆钢铝过渡头的质量M3V钢钢V铝铝15015020MM378G/315015020MM327G/33510G1215G4725G47255铝导杆的质量太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书28M4V铝铝1301302000327G/33380027912691阳极电极的总质量为MM1M2M3M4590235591921故可以这样设想,压脱机上的承压钢板至少应该可以承受1T重的物体。二、平移液压缸的选择首先对右机架的质量进行估算,右机架,见图15图15右机架机架下侧外伸出来的质量M120810050103378G/38112G8112机体两侧翼的质量为M2890151654103378G/3685550268G685机体后侧直板的质量为M3654200860103378G/38774064G877机体上侧弯曲板按照直板约算为M4578845200103378G/37619196G762机体上的加强筋约算为太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书29M5236598860103378G/32168770G2169338压板的质量约算为M6143438760103378G/3260下端推移钢板的质量约算为M7126021580103378G/31690416G169上端推移钢板的质量约算为M8157314570103378G/3125液压缸的质量约算为M9602592103378G/352夹具体的质量根据所选所设计的粗略估计M102100200故估算总的质量为MM1M2M3M4M5M6M7M8M9M108112685877762338260169125522003476112由于是估算,适当地对其进行放大,则有MM1134761121138237239T故设计中仍就选择拉杆型液压缸,与前面所选一样,只不过是此次的液压缸是卧式的液压缸,也是用M16的双头螺柱将其固定到地面上的。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书30第五章液压系统设计第一节液压传动与控制的优缺点一、液压传动与控制的优点液压传动系统中的传动介质是油,油本身的物理特性,使液压传动与机械传动、电气传动、气压传动相比,具有以下优点(一)能方便地实现无级调速,调速范围大。在液压传动中,可以在工作时进行无级调速,调速方便且调速范围大,可达10012001。(二)运动传动平稳、均匀。液压传动中的工作介质为液体,是无间隙传动且有吸振的能力,使液压传动工作平稳、均匀。不像机械传动装置,由于加工和装配误差总会存在传动间隙,从而会引起振动和冲击。(三)易于获得很大的力或力矩。液压传动的工作压力较高(可达350105PA甚至更高),液压缸或液压马达的有效承压面积亦可取得较大,因此可获得很大的力或力矩。(四)单位功率的重量轻,体积小,结构紧凑,反应灵敏。在同等功率的情况下,液压泵或液压马达的重量为一般电机的1020,外形尺寸为电机的15左右。液压马达的运动惯量不超过同等功率电机的10,启动中等功率的一般电动机需要12S,而启动同功率的液压马达时间不超过01S。液压传动反应灵敏,易于平稳地实现频率的启、停、换向或变速。(五)易于实现过载保护,工作可靠。在液压传动中,作为工作介质的油液压力很容易由压力控制元件来控制。只要设法控制油液压力在规定限度就可达到防止过载及避免事故的目的,使工作可靠。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书31(六)易实现自动化。液压传动的控制、调节比较简单,操作比较方便、省力,易于实现自动化。当与电气或气压传动相配合使用时,更能实现远距离操纵和自动控制。(七)自动润滑,元件寿命长。液压元件相对运动的表面因有液压油,能自行润滑,所以使用寿命较长。(八)液压元件易于实现通用化、标准化、系列化,便于设计、制造和推广使用。二、液压传动与控制的缺点液压传动的主要缺点(一)液压传动以液体作为工作介质,在相对运动的表面间无法避免泄漏,再加上液体具有微小的压缩性及油管产生弹性变形等原因,使液压传动不能实现严格的定比传动。泄漏使液压系统能量损失增加,效率降低;泄漏造成油液的浪费,污染周围环境。(二)温度对液压系统的工作性能影响较大。液体的黏度和温度有密切关系,当黏度因温度的变化而变化时,将直接影响液压系统的泄漏、液压损失和通过节流元件的流量等。故一般的液压系统不宜用于高温或低温的条件下。(三)传动效率较低。液压传动在能量转换及传递过程中存在着机械摩擦损失、压力损失和谐了损失,传动效率往往较低。这一缺点,使液压传动在大功率系统中的使用受到限制,也不宜作远距离传动。(四)空气混入液压系统后引起工作不良,如发生振动、爬行、噪声等,因此,必须采取措施防止空气渗入。(五)为了防止泄漏以及满足某些性能上的要求,液压元件的制造精度要求高,使成本增加。(六)液压设备故障原因不易查找。液压传动的大部分故障都是由于油液不洁所造成的,因此要求工作液体清洁、无杂质。液压传动中的工作液体一般为各种矿物油,经过一段时间的使用后会变质,并可能混入铁屑、尘埃等杂物,油液在压力状况下通过液压泵及控制阀的缝隙,分子链被剪切,黏度会逐步下降,因此必须定期换油。液压传动中的各种元件和工作液体都在封闭的油路内工作,故障原因一般较难查找。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书32总的来说,液压传动的优点较多,随着生产的发展,缺点正在逐步加以克服,因此液压传动有着广阔的发展前途。第二节压脱机液压系统工作原理压脱机液压系统的工作原理,见图161压下油缸;2行走油缸;3、4换向阀;5减压阀;6溢流阀;7单向调速阀;8恒压变量泵图16压脱机液压系统原理图如上图所示,系统通过恒压变量泵8将液压油从油箱经过滤器吸出;首先行走油缸先动作,用减压阀5调整行走油缸压力,之后将电磁换向阀3动作至右位,液压油经电磁换向阀打开右边的液控单向阀,而后流向右边的单向调速阀7进入液压太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书33缸2的右腔,与此同时压力油进入左边液控单向阀的控制油口,将左边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸2左腔的油液经左边的单向调速阀、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下运动。当行走油缸达到固定的工作行程后,动作电磁换向阀3处于中位,此时液压缸2处于自锁状态。然后再动作电磁换向阀4至左位,这时液压油经电磁换向阀打开左边的液控单向阀,而后流向左边的单向调速阀7进入两个液压缸1的上腔,与此同时压力油进入右边液控单向阀的控制油口,将右边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸1下腔的油液经右边的单向调速阀、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下会平稳地运动。当压脱油缸达到固定的工作行程后,动作电磁换向阀4处于中位,此时液压缸1处于自锁状态。当工作结束后,先动作电磁换向阀4至右位,液压油经电磁换向阀右位经液控单向阀、单向调速阀7流向压脱油缸的下腔,压力油进入左边液控单向阀的控制油口,将左边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸1上腔的油液经左边的单向调速阀、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下会平稳地运动并将压脱油缸的活塞杆收回。而后再动作电磁换向阀4处于中位,此时液压缸1处于自锁状态。最后动作电磁换向阀3动作至左位,液压油经电磁换向阀打开左边的液控单向阀,而后流向左边的单向调速阀7进入液压缸2的左腔,与此同时压力油进入右边液控单向阀的控制油口,将右边液控单向阀的阀芯顶开。液压缸2右腔的油液经右边的单向调速阀、液控单向阀与油箱连通。此时活塞在压力油的作用下运动。当行走油缸达到固定的工作行程后,动作电磁换向阀3处于中位,此时液压缸2处于自锁状态。第三节液压系统元、辅件的选择一、阀的选择依据阀的选择依据。主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量,其他还需要考虑阀的动作方式、安装固定方式、压力损失数值、工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格。二、选择控制阀应注意以下几个问题(一)应尽量选择标准定型产品,要求非标准元件尽量少,不得已时,才自行设计制造专用阀或其他液压元件。(二)选择溢流阀是,按泵的最大流量选取,使泵的全部流量能回油箱,选择太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书34节流阀和调速阀时,要考虑其最小稳定流量满足压脱机执行机构低速性能的要求。(三)一般选择控制阀的公称流量比管路系统实际通过的流量大一些。必要时允许通过阀的流量超过公称流量的20。(四)应注意差动液压缸由于面积差形成不同回油量对控制阀的影响。此外还要根据实际情况来对滤油器、蓄能器等辅助元件进行选择。第六章夹具的设计与选择第一节定位装置的设计(一)六点定位原理工件定位的实质,就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。这一确定的位置可以通过定位支承限制相应的自由度来获得。一个物体在空间直角坐标系中具有六个自由度。即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度,以及绕三个坐标轴的转动自由度,在定位分析中,习惯上用、分别表示沿X轴、Y轴和Z轴的移动XYZ自由度;用、分别表示绕X轴、Y轴和Z轴的转动自由度。由此可见,要XYZ使工件在夹具中占有确定的位置,就是要在空间直角坐标系中,通过定位元件的上述六个自由度。分析时可将具体的定位元件抽象化,转化为相应的定位支承点,用这些定位支承点来限制工件的自由度。(二)完全定位与不完全定位工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置,称为完全定位。如果根据该工序加工要求只需限制部分自由度,而其他自由度无需限制时,工件虽然不占有确定的唯一位置,但不影响该工序的加工要求,此时称为不完全定位。应该采用完全定位还是不完全定位,主要有该工序的加工要求来决定。(三)欠定位与过定位欠定位,是指工件实际定位所限制的自由度数目,少于按该工序加工要求所必太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书35须限制的自由度数目。因此,欠定位的结果,将导致出现应该限制的自由度而未予限制的不合理现象,从而无法保证该工序所规定的加工要求。所以,在确定工件在夹具中的定位方案时,不允许出现欠定位这样的原则性错误。两个或两个以上的定位支承点重复限制同一个自由度,这种重复定位的现象叫做过定位。出现过定位时,将使工件位置不确定。同时,在夹紧情况下,重复限制同一自由度的定位支承间所产生的矛盾、干涉和冲突必将造成工件或定位元件的变形,其结果都将破坏工件定位的要求,从而严重影响工件的定位精度。因此,在设计夹具时,一般情况下应避免出现过定位现象。如因某些结构上的原因,无法避免过定位时,应采取必要的相应措施,以减小由于过定位所造成的影响。(四)定位支承点的配置在六点定位中,定位支承的配置情况,对定位精度及稳定性的影响很大。工件上选作主要定位面的表面,应该力求其面积尽可能的大,定位支承点的分布也尽量分散(切不可放置在一条直线上),这样即可提高定位的稳定性。工件上选作导向定位面的表面,应该力求面积狭而长,两个定位支承点的分布也应尽量远离。止推定位基准面的选择也应与其他两定位基准面相距较远为好。(五)组合表面定位以工件上两个或两个以上表面作为定位基准时,称为组合表面定位。采用组合表面定位时,如果各定位基准之间无紧密尺寸联系(即没有尺寸精度要求)时,是把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合。如果各定位基准之间有紧密尺寸联系(即有一定尺寸精度要求)时,需要设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系,以克服过定位现象。“一面两孔”就是最典型的例子。第二节夹紧装置设计一、夹紧装置的组成和基本要求在机械加工过程中,工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下,工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置,而不致发生振动或位移,一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置,将工件可靠地夹紧。(一)夹紧装置的组成太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书36典型的夹紧装置,由以下几个部分组成。1力源装置。力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液动、电动等动力装置。2中间递力机构。中间递力机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构。它把力源装置的夹紧作用力传递给夹紧元件,然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般递力机构可以在传递夹紧作用力过程中,改变夹紧作用力的方向和大小,并根据需要亦可具有一定的自锁性能。3夹紧元件与夹紧机构。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。对于手动夹紧装置来说,夹紧机构是由中间递力机构和夹紧元件所组成的。(二)夹紧装置的基本要求1在夹紧过程中,工件应能保持在既定位置,即在夹紧力的作用下,工件不应离开定位支承。2夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动,由不使工件产生不允许的变形和损伤。3夹紧装置应操作安全、方便、省力。4夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量相适应。二、夹具体的选择与设计(一)问题的提出根据对压脱机的工作原理的分析可知,当碳块被压下时将会产生向上的力,这个力会影响阳极钢爪的使用寿命,为了将向上的缓冲力减少,必须设计夹具将阳极钢爪夹紧,阳极钢爪的定位基准为钢爪

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论