【正文】 當(dāng)壓頭剛好降至與下模頂部平齊時停止下落，此時，安裝在主壓頭中的四個超聲波壓頭在油液推動下伸出并發(fā)射超聲波，一定頻率的超聲波振實成型模具里面的原料；原料初步密實后，超聲波壓頭收回，主壓頭繼續(xù)下壓使磚塊 達到設(shè)計的尺寸和密實度；壓制完成后，主壓頭收回，成型模具支腿收回以讓四個輪子接觸支撐面，電機驅(qū)動輪子將成型模具與磚塊一起送出主機進行脫模，至此完成一個工作循環(huán)。 （ 5）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究。隨著液壓技術(shù)應(yīng)用范圍的逐步拓展，其系統(tǒng)也越來越趨于復(fù)雜，因此要求液壓元件具有高可靠性、易維修、節(jié)省安裝空間，故必須發(fā)展上述類型的液壓元件。 （ 1）開發(fā)高效節(jié)能的元件。 （ 5）輔助元件 輔助元件包括油箱、濾油器、管道、管接頭、蓄能器等。 （ 2）工作介質(zhì) 液壓系統(tǒng)中的工作介質(zhì)通常為液壓油，它是能量的載體，是連接原動件和執(zhí)行動力元件 工作介質(zhì) 執(zhí)行原件 控制元件 輔助元件 7 件的橋梁。 盡管液壓系統(tǒng)目前仍存在一定的缺陷，但其優(yōu)點卻是十分明顯的，且隨著液壓技術(shù)的日益成熟，其某些缺點正得到逐步的彌補，故其依然得到快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。由于傳動介質(zhì)的可壓縮性和泄露的存在，液壓傳動無法保證嚴格的傳動比。 ⑤ 工作安全可靠，液壓閥的使用使液壓系統(tǒng)易于控制并能實現(xiàn)過載保護。 ③ 功率密度大，與機械傳動和電氣傳動相比，輸出同等的力或力矩，采用液壓傳動系統(tǒng)可大大地減輕設(shè)備的自重。 液壓傳動的特點及應(yīng)用 顧名思義，液壓傳動就是利用液體的壓力來傳遞動力和信息的傳動方式。免燒磚的誕生是這個觀點又一個有力的詮釋。而用免燒磚代替開采石塊可在極大程度上解決以上問題，液壓式砌塊制備機為一移動式設(shè)備，可隨工程車在任意河段進行作業(yè)，簡單便攜，靈活性強，隨制隨 用。因為泥沙正是免燒磚的主要原料之一，因此用免燒磚塊替代開采石塊用于丁壩的建設(shè)這項一舉兩得的工程便順理成章地被提了出來。它流經(jīng)我國的黃土高原地區(qū)，沿途攜帶了大量的泥沙，經(jīng)過長年累月的積淀，使得黃河下游河道的河床高于兩岸地面，形成“地上河”，防洪治理具有特殊的困難。人類在改造自然的同時已經(jīng)將自然破壞得體無完膚，并且越來越頻繁地受到來自自然的無情報復(fù)。 Chapter 2 of the hydraulic system of main equipment scheme design。 針對黃河泥沙資源化中大型備防石的制作問題，參考液壓免燒式成型磚設(shè)備，開發(fā)集機械、電氣和液壓于一體的自行走式砌塊制備機， 就地取材，就地治理， 為合理有效地利用黃河泥沙提供切實可行的手段。 本文在充分研究液壓式砌塊制備機的機械構(gòu)造、工作原理以及相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，側(cè)重液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)的設(shè)計，包括液壓回路的設(shè)計和液壓件的選型設(shè)計。 Chapter 3 is for the equipment construction design。因此，才有了節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等概念的提出。 河流堤防中最常見的一種構(gòu)筑物叫 做丁壩，其主要功能是防止河岸受流水的直接沖蝕而產(chǎn)生掏刷破壞。 本文設(shè)計的液壓式砌塊制備機就是這樣一種設(shè)備，它的整套設(shè)備都安裝在工程車上，可從黃河中就地取材， 在河堤上移動式作業(yè)，將黃河泥沙壓制成 600*600*600大小的磚塊，以供黃河堤防之用。在節(jié)省大量運輸費用的同時保護了山體的自然生態(tài)環(huán)境。免燒式液壓制磚機的原料來源廣泛，如爐渣、礦渣、沙子、尾砂礦、石粉、水渣、煤矸石、 粉煤灰等都是生產(chǎn)免燒磚的重要原材料。與機械傳動和電氣傳動相比，液壓傳動不僅具備其獨特的優(yōu)點同時也存在由其傳動特點所決定的缺陷。這對于大功率、響應(yīng)速度要求高同時需要減小設(shè)備體積、自重的場合意義重大。 （ 2）液壓傳動的缺點 ① 傳動效率較低。 ③ 對油液污 染敏感。 （ 3）液壓傳動的應(yīng)用 自從 1654 年帕斯卡提出液體的靜壓原理至今，液壓技術(shù)已經(jīng) 經(jīng)歷了從啟蒙、發(fā)展到成型、成熟等發(fā)展階段，且在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域最新成果的基礎(chǔ)上，不斷克服其自身存在的缺點，成為現(xiàn)代機械設(shè)備的重要組成部分。 （ 3）執(zhí)行元件 執(zhí)行原件與動力元件的作用相反，它是將油液的壓力能能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，一般指液壓缸和液壓馬達。它們雖然稱為輔助元件，但卻是液壓系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。世界能源日益緊缺，高效節(jié)能已經(jīng)成為液壓系統(tǒng)乃至整個制造業(yè)的重要課題之一。繼疊加閥、集成塊、插裝閥等油路集成方式之后，近幾年又出現(xiàn)了動力元件上附加控制元件的一體化復(fù)合液壓裝置。標(biāo)準(zhǔn)化是許多行業(yè)尤其是制造業(yè)極其重要的發(fā)展基礎(chǔ)，它可以極大地提高 生產(chǎn)效率，促使行業(yè)的快速發(fā)展。 工況分析 （ 1）技術(shù)要求和已知條件 ① 主液壓缸 該液壓式砌塊制備機主壓頭的工作負載（即壓制阻力）為 40000N，主壓頭（上模）的尺寸為 mmmmmm 35590590 ?? ，材料為 45 鋼（ 3/ cmg?? ），則自重為G= ，工作過程為：快速下降 慢速加壓 快速回程。 圖 主液壓頭 其伸出后發(fā)射一定頻率的超聲波對成型模具里的原料進行振實，而液壓部分只負責(zé)控制其伸出與收回，除了壓頭自重外，幾乎不承受其他外加負載，因此這部分的液壓回路設(shè)計相對簡單，壓力與流量相對較小。壓頭直徑為 120mm，厚度為 35mm，則壓頭自重為 31kg。3 ? 。39。39。39。 勻速 0 慢速加壓 maxFFe? 40000 快速 回程 啟動 GtvgGGFi ?????? 22 勻速 GF? 11 制動 tvgGGFGi ?????? 22 ②NtvgGFi 322????????? 根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸各工況持續(xù)時間計算結(jié)果如表 所示： 表 主液壓缸工況持續(xù)時間 工況 計算公式 時間 /s 說明 快速下降 25/500/ 111 ?? vLt 20 壓制過程分為兩個步驟，先進行超聲波振壓使砂面下降 3mm，再由主壓頭進行終壓。39。39。139。39。2??????? 勻速 39。139。139。39。239。因為齒輪泵具有以下幾大特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本較低、重量輕、外形尺寸小、自吸性能 好、對油液污染的敏感性差以及工作可靠等。 針對液壓式砌塊制備機，為防止主液壓缸和下模箱支腿液壓缸分別由于壓頭和下模箱的自重而下滑所可能產(chǎn)生的誤操作和事故，必須在這兩個支路中設(shè)計鎖緊回路，以 確保設(shè)備安全可靠地工作。 圖 液壓鎖緊回路 1— 液壓泵； 2— 溢流閥； 3— K型三位四通換向閥； 4— 液控單向閥； 5— 液壓缸 該回路的工作原理為：當(dāng)電磁鐵 1ＹＡ得電時，三位四通電磁換向閥處于左工位，油液進入液壓缸無桿腔，同時有部分油液進入液控單向閥的液控口使液控單向閥反向?qū)?，有桿腔油液由液控單向閥、三位四通電磁換向閥流回油箱，活塞向下運動。 該液壓式砌塊制備機的下模箱的模型如圖 ，它是承載原料和成型磚塊的容器，由于它是同時肩負運輸和成型兩個任務(wù)，所以在其下方設(shè)計了車輪用于運送原料和成型磚，同時安裝了液壓缸驅(qū)動四個支腿在壓制過程中使下模箱穩(wěn)固地放 14 置于壓頭正下方。其中，采用流量閥控制的同步動作回路又包括并聯(lián)調(diào)速閥的同步動作回路、液壓缸雙側(cè)節(jié)流同步回路和分流集流閥的同步回路。其中，分流集流閥可同時用作流閥和集流閥。 圖 四液壓缸同步動作回路 1— 液壓泵； 2— 溢流閥； 3— K型三 位四通電磁換向閥； 6— 分流集流閥； 7— 液控單向閥； 8— 四缸支腿機構(gòu) ④ 液壓系統(tǒng)原理圖的總體設(shè)計 液壓系統(tǒng)原理圖的總體設(shè)計如圖 。 ， 4YA 斷電、 8YA 通電，換向閥 18 處于右工位，振壓液壓缸 19 收回。系統(tǒng)工作過程各電磁換向閥的通、斷電情況見表 。 （ 1）主液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 的確定 單桿活塞液壓缸示意圖如圖 所示。 LK? 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ~ ? ，現(xiàn)取 ? 。其技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 CB32型齒輪 泵技術(shù)參數(shù) 型號 排量（ mL/r) 壓力（ MPa) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 效率（ %） 驅(qū)動功率（ kW) 質(zhì)量（ kg) 額定 最高 額定 最高 容積效率 額定工況 CB32 32 10 1450 1650 ② 與液壓泵相匹配的電機的選擇 由前面的分析可知，液壓缸的最大壓力出現(xiàn)在壓制階段，此時液壓泵的供油壓力為 ，流量為已選定的液壓泵的流量值。 液壓元件 的選型 閥類元件用于控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量及油液的流動方向，從而控制執(zhí)行原件的啟停、速度、壓力、方向、工作順序等，以滿足機械設(shè)備的工作條件。具體的輔助元件的選型應(yīng)根據(jù)具體的液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求和工作條件綜合分析再做出合理的選型 決策。 根據(jù)材質(zhì)的不同分類，油管包括有縫鋼管、無縫鋼管、紫銅管、尼龍管、塑料管和耐油橡膠軟管等 。紫銅管容易彎曲成所需的形狀，安裝方便，管壁摩擦阻力小，但由于銅會加速液壓油的氧化，且銅資源并不豐富，因此在工程中應(yīng)用并不廣泛。而對于下模箱部分，由于在每個工作循環(huán)中它都要從主機下面進出一次，則該部分的管道與主機之間存在相對運動，因此要求油管必須具備一定的彎曲能力，所以這部分只能選用橡膠軟管。此系統(tǒng)的管路連接選用錐螺紋連接。 ③ 管壁厚度的確定 鋼管或銅管的壁厚 ? 的計算公式： ][2?? pd? （ ） 25 式中 p —— 油管內(nèi)最高工作壓力 Pa d —— 油管內(nèi)徑 m []? —— 油管材料的許用應(yīng)力 Pa ， nb?? ?][ b? —— 油管材料的抗拉強度 Pa n—— 安全系數(shù)，當(dāng) 7p MPa? 時，取 n=8； MPa? 時， 取 n=6； MPa? 時，取 n=4。在完成油路裝配草圖后，便可以對液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)參數(shù)進行驗算，從而得到相應(yīng)的改進措施以改善系統(tǒng)的局部或整體性能。由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以 壓力損失暫無法驗算。 在整個液壓系統(tǒng)中，發(fā)熱最為嚴重的是壓制階段。 3 ??????? ? （ ） 此溫升很小，不會影響油液的品質(zhì)。因此，液壓油的正確選擇對保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全地運行起著至關(guān)重要的作用。 （ 2）對液壓油的一般要求 雖然不同的液壓系統(tǒng)對液壓油有著具體不同的要求，但對以液壓油為介質(zhì)的液壓系統(tǒng)，一般需要滿足以下的基本要求：適當(dāng)?shù)酿ざ群土己玫酿靥匦?；良好的抗氧化性；良好的抗泡沫性；良好的抗乳化性；良好的抗磨性；良好的相容性? ① 活塞桿的材料及精度要求 選用活塞桿材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)后鍍鉻。已知 45 鋼的屈服極限為 MPas 353?? ，彈性極限為MPap 280?? ，彈性模量 GPaE 210? ，活塞桿 長度為 mml 500? ，直徑為 mmd 63? ,壓制力 kNF 40? ，規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)為 10~8?stn 。由直線公式求出臨界應(yīng)力為 : M P aM P abacr )( ?????? ?? () 臨界壓力為 kNNAF crcr 2 30 0 3 9 7 6 ????? ? () 活塞桿的工作安全因數(shù)為 stcr nFFn ???? () 所以該活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 圖 缸底 (5)缸蓋的結(jié)構(gòu)形式及尺寸設(shè)計 ① 缸蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸端蓋與缸筒連接的方式多種多樣，包括拉桿式連接、焊接和法蘭連接等。 液壓缸處于壓制工況時，其下行速度很慢，可近似看成靜載荷，則擰緊系數(shù)取為 ?k 。配合過緊會造成效率的降低并增大活塞材料的磨損；配合過松則 會引起缸筒內(nèi)部的油液泄露，降低容積效率，活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要內(nèi)容是活塞與活塞桿的連接與密封。活塞的密封有活塞環(huán)密封、間隙密封、 O型密封圈密封和唇形等密封圈密封。根據(jù)活塞桿直徑和缸筒內(nèi)徑，查《機械設(shè)計實用手冊》 O型密封圈的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，分別選用型號為 O型圈NG ??? 和 NG???7125 。 ② 活塞的材料和尺寸精度 選用活塞材料為 HT300。一般情況下，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足下式要求： 220 DLH ?? （ ） 式中 L—— 最大工作行程， m D—— 缸筒內(nèi)徑， m 根據(jù)已 知條件， mmL 550? ， mmD 125? ，則最小導(dǎo)向長度為： mmDLH 90212520550220 ????? （ ） (2)導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 34 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)形式包括普通導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套等。由于空氣比壓力油輕，所以液