【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 柱組合機(jī)架 （圖 35）。由上、下橫梁與四根立柱用螺母 連接而成，立柱由拉桿及套在其外面的套筒組成。裝配時(shí)，拉桿兩端分別穿過上、下橫梁的通孔，再用專用千斤頂將拉桿拉長(zhǎng)（也可加熱使之伸長(zhǎng)），最后用螺母擰緊。這樣，拉桿受一個(gè)預(yù)拉力，全長(zhǎng)預(yù)緊。拉桿受拉而套筒受壓，使上下橫梁構(gòu)成一封閉的戒框架，整機(jī)的剛性好，強(qiáng)度大。工作時(shí)，機(jī)架承受的為脈動(dòng)載荷，循環(huán)特征 r=0。立柱施以預(yù)拉力后，脈動(dòng)載荷與預(yù)拉力疊加，改變了載荷的性質(zhì)。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，載荷的循環(huán)特征可大些，載荷性質(zhì)接近于靜載荷。這樣一 來，拉桿就可以材料的屈服極限而不用持久極限特征來進(jìn)行強(qiáng)度校核，材料的能力得到充分的利用， 拉桿截面可以做小一點(diǎn)。 3800 噸 磚壓機(jī) 是中等壓力的 磚壓機(jī) 用拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式完全能夠滿足要求。 梁柱組合機(jī)架 （圖 36），雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在制造和裝配都比 拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架簡(jiǎn)單，成本低，但是在壓制的時(shí)候產(chǎn)生較大的變形，強(qiáng)度和剛度都不夠，只適合噸位小的 磚壓機(jī) ，不適合 3800 噸 磚壓機(jī) 。 鋼絲纏繞機(jī)架 (圖 37)，是現(xiàn)在世界上大噸位 磚壓機(jī) 比較常用的一種機(jī)架形式，由上、下兩個(gè)半圓梁及兩立柱用預(yù)應(yīng)力絕緣纏繞而成。通過預(yù)緊鋼絲對(duì)梁柱施加足夠的預(yù)緊力，使梁柱上的拉應(yīng)力大部分轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，這樣就大大消除了由 于拉應(yīng)力引起的疲勞裂紋擴(kuò)展的隱患，提高了 磚壓機(jī) 機(jī)架的疲勞強(qiáng)度和剛度。在我們國內(nèi)這種形式的機(jī)架用的比較少，技術(shù)還不是很成熟，在制造和裝配有一定的難度，造價(jià)成本高，而且其主要用于大噸位的 磚壓機(jī) 3800 噸 磚壓機(jī) 是中等壓力的 磚壓機(jī) 用拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式完全能夠滿足要求。 全自動(dòng)墻體壓磚機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 圖 35 拉桿 套筒 梁柱組合機(jī)架 圖 36梁柱組合機(jī)架 1橫梁 2動(dòng)梁 3立柱 4套筒 5底座 1橫梁 2動(dòng)梁 3立柱 4底座 圖 37 鋼絲纏繞機(jī)架 1上梁 2動(dòng)梁 3導(dǎo)柱 4底座 5支腳 綜上所述，本設(shè)計(jì)將選擇 拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2021 13 4 磚壓機(jī) 各主要零部件的設(shè)計(jì) 各零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主機(jī)的結(jié)構(gòu) 從前面方案的選擇中我們選擇了現(xiàn)在比較常用的拉桿套筒式的梁柱式的結(jié)構(gòu)形式，如下圖（ 41）所示 圖 41 拉桿套筒式的結(jié)構(gòu) 上橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 我們才用梁柱式的結(jié)構(gòu)，上橫梁要開四個(gè)立柱孔 。為了結(jié)構(gòu)的美觀我們將把充液箱放在在上橫梁 做成一體 ，即上橫梁上表面要開一個(gè)孔， 做為充液箱 。活塞桿和上橫梁才用法蘭連接，連接處有一孔。螺母連接處要有 沉孔，和套筒、法蘭連接處都要有凸臺(tái)。為了節(jié)省材料，內(nèi)部可以適當(dāng)?shù)耐诳?。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖（ 42）所示 。 形狀尺寸要求 ① 立柱孔一般比插入端大 12mm。 ② 立柱螺母鎖緊的表面（沉孔表面）平面度≤ 0. ③ 與活塞接觸的表面平面度取 ，垂直度（相對(duì)于軸線） 全自動(dòng)墻體壓磚機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 42 上橫梁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于我們才用油缸倒置的形式，我們將去做成缸梁一體式的，活動(dòng)橫梁上也開 有四個(gè)立柱孔，由于活動(dòng)橫梁在運(yùn)動(dòng)中的精度要求比較高，為了套筒和上橫梁的接觸要加導(dǎo)套，橫梁還要放成導(dǎo)套的沉孔。下面還要有 T 型槽。如下圖（ 43） 形狀與尺寸的精度要求 ① 活動(dòng)橫梁的下表面的不平面度取 。對(duì)工作的平行度 ② 孔前后左右的中心距偏差取177。 ，孔對(duì)角方向上的公差由下面的公式 **xyR x yRR? ? ? ? ?（式中 R、 R? 對(duì)角上孔的間距及公差； x、 x? 左右方向上的間距及公差；y、 y? 前后方向的間距及公差。） ③ 立柱孔與導(dǎo)套的外圓的配合精度 76Hn 圖 43 活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 下橫梁（工作臺(tái)）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下橫梁是主機(jī)受力比較大的一橫梁，支撐著整臺(tái)機(jī)器的重量和沖力，另外還要固定下橫梁，安裝頂模裝置，還要連接布料裝置，我們?cè)O(shè)計(jì)是寬體 磚壓機(jī) ，下橫梁的工作臺(tái)面應(yīng)該比 較寬。為了保證下橫梁的壁厚，對(duì)取適當(dāng)?shù)耐诳?，具體結(jié)構(gòu)形式如（ 44）所示 。 形狀尺寸的精度要求 ① 工作臺(tái)面的平面度 ② 鎖緊螺母與之貼全的平面的平面度 ③ 立柱孔比立柱大 2mm 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2021 15 圖 44 下橫梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 立柱的導(dǎo)向?qū)自O(shè)計(jì) 活動(dòng)橫梁與立柱配合外的導(dǎo)套是 磚壓機(jī) 運(yùn)動(dòng)部分的導(dǎo)向裝置，它對(duì)子機(jī)器的運(yùn)動(dòng)精度，壓出來的磚的尺寸精度，模具壽命各機(jī)身受力等有很大的影響，因此導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)也是很重要的。 拉桿套筒式的導(dǎo)向精度比較難保證，主要是由于配合面多，累積定向誤差大，為了達(dá)到活動(dòng)橫梁的較高導(dǎo)向精度，我們?cè)谛袆?dòng)橫梁導(dǎo)向要加導(dǎo)套，導(dǎo)套的形式用圓柱式的。為了減小加工難度，將上下橫梁做成凸臺(tái)形式。上面我們?cè)谠O(shè)計(jì)上橫梁的時(shí)候已經(jīng)初步的設(shè)計(jì)了導(dǎo)套，厚度取 20,高取 。便于安裝我們把導(dǎo)套做成凸式的，然后用壓蓋將其固定，上面還有防塵圈和毛線。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 45所示 圖 45 拉桿套筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 各主要零部件的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 立柱拉桿初步設(shè)計(jì)計(jì)算 壓機(jī)在工作的時(shí)候，立 柱只承受拉力，套筒內(nèi)承受壓力?？偟念i緊力 Pj 一般為公稱壓力的 倍。這里取 倍，以防止套筒與上橫梁分離，使拉桿始終受全自動(dòng)墻體壓磚機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 拉套筒始終受壓。拉桿的設(shè)計(jì)我們可以參照螺栓的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算過程及說明 結(jié)果 受力分析 ① 拉桿的受力分析如下圖所示： ② 磚壓機(jī) 在工作的時(shí)候是受力情況是變化的，所以立柱受的接拉力是變化的。和螺栓受力變化一樣如下圖所示（《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P86） 其中： Q：每根立柱受的壓機(jī)工作時(shí) 所受所受力 Qp：立柱受的預(yù)緊力（ Qp＝ ） F：工作壓力（ F＝ p/4，其中 p是公稱壓力） QP: 工作過程中立柱受的預(yù)緊力 Q ：立柱受的總拉力 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2021 17 △ F: 應(yīng)力幅 C1 : 立柱拉桿的剛度 C2 : 上橫梁各套筒的剛度 △λ：拉桿加載后外伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度 上橫梁和套筒加載后被壓縮后的增量 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式得 Q ＝ Qp+ 112CCC?F Q/P = Qp 212CCC?F nn截面所受的圖如下圖 由 Q/P = Qp 212CCC? F == 由 Q ＝ Qp+ 112CCC? F＝ +＝ 由 F＝ P/4＝ 10? /4 N＝ 10? N得 Q＝ 10? N 相對(duì)剛度 112CCC?＝ 212CCC?＝ 立柱受的最大應(yīng)力Q ＝ 10? N 2 材料的選擇 本設(shè)計(jì)中的立柱的材料將選擇 35CrMo. 35CrMo 的特性系數(shù)及力學(xué)性能： 屈服極限 MPas 835?? 抗拉強(qiáng)度 MPab 980?? 彈性模量 MPaE ?? 泊松比 ?＝ 由于立柱比較大受力也比較大，使用鍛造方法對(duì)其進(jìn)行加工， 35CrMo 這種合金鋼具有良好的鍛造性能。 35CrMo 全自動(dòng)墻體壓磚機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 2 拉桿直徑計(jì)算 d 初步的計(jì)算拉桿的直徑 d 取安全系數(shù) ns=3 []s?? s＝ n =8353 =278MPa 由2[]4FAAd??????得到 []4Qd ???＝ 對(duì)于螺紋型式一般對(duì) 小于 500 噸的選用公制細(xì)牙螺紋。對(duì)大于 500 噸的選用單線細(xì)牙鋸齒形螺紋 (按重型機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) Q／ ZBl73— 73 選用 )。查機(jī)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)》499 頁 選用大徑 d=300 螺距 P＝ 12 中徑 d2=291 小徑 d1= (螺母大徑 D＝ 300 中徑 D2＝ 291 小徑 D1＝ 282）。 由于 d1=272 可以滿足要求。 故取 d =300 d =300 3 螺母的設(shè)計(jì) 立柱螺母 立柱一般有整體式與對(duì)開式兩種。對(duì)于中小型液壓機(jī)采用整體式較多。大于 500 噸的用對(duì)開式較多。材料一般選用45鍛鋼件。 螺母高度一般?。? H=1— 螺母外徑一般?。? D＝ 1— 式中 d為螺紋直徑 設(shè)計(jì)中螺母的高度 H＝ ＝ ?300＝ 360 螺母的外徑D3＝ =450 由螺紋的設(shè)計(jì)中可得螺母的螺母大徑 D＝ 300 中徑 D2＝291 小徑 D1＝ 282 大徑 D＝300 中徑D2 ＝ 291 小徑 D1＝ 282 防松裝置的設(shè)計(jì) 由于立柱的螺紋連接是在變載荷的工作條件下工作，很容易松動(dòng)，壓磚工作是不 允許出現(xiàn)松動(dòng)，松支后不僅會(huì) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2021 19 存在危險(xiǎn) ，而且會(huì)影響到 磚壓機(jī) 的壓制效果，所以需進(jìn)行防松設(shè)計(jì)。參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》我們防松裝置將采用摩擦防松中的對(duì)頂螺母。兩螺母對(duì)頂后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用。工作載荷變動(dòng)的時(shí)候，該摩擦力仍然存在。由上面可知螺母高度為 360，故我們的兩個(gè)螺母高度和 大于 等于 360，故取每個(gè)螺母的高度為 180 。 受用對(duì)頂螺母防松 螺母的高度為 180 疲勞強(qiáng)度校核 由于 磚壓機(jī) 在工作時(shí)立柱受交變應(yīng)力，我們有必要對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由上面已知安全系數(shù) S=3。 立 柱 受 的 最 大 拉 力 Fmax== 10? N ，F(xiàn)min== ? N，應(yīng)力幅 10F? ? ? Ｎ 應(yīng)力保持不變 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 32? ? 機(jī) 械 零 件 的 疲 勞 強(qiáng) 度 計(jì) 算 m? = max min2FFA? =223MPa a? = FA? =38MPa 根據(jù)《材料力學(xué)》 359P 式（ 1116） 1amn K?? ???? ? ?????? 其中： n? —— 工作安全系數(shù)； 1?? —— 對(duì)稱循環(huán)的持久極限； a? —— 應(yīng)力幅； m? —— 平均應(yīng)力； K? —— 有效集中應(yīng)力系數(shù)； ?? —— 尺寸系數(shù)； ? —— 表面質(zhì)量系數(shù) 。 ?? —— 試件材料常數(shù)，對(duì)于合金鋼 ?? =— 。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷 11106P? 表 立柱受抗壓 ???? 1 ( )sb? ? ?? ?? (835 980)??= 0 417 .45 592 .779 M Pa? ? ? ? 我們選擇的材料是 35CrMo,查表得 ?? = 查表 螺紋連接的尺寸系數(shù) ?? = 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表 65得有效應(yīng)力集中系數(shù) k?≈ 2 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) —— 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)》表 32 得 []n? = 所以 4 1 7 .54 3 8 0 .2 8 2 2 3n? ? ? ? ?=≥ 所以立住是安全 立柱可滿足要求 全自動(dòng)墻體壓磚機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 套筒的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算過程及說明 結(jié)果 套筒厚度的設(shè)計(jì) 全自動(dòng)液壓 磚壓機(jī) 才用拉桿套筒形式，在工作過程中套筒始終受壓，由上面立柱的設(shè)計(jì)可知套筒始終受壓，最大壓力即為預(yù)緊力 Fmax== 104?? = ? N 最小壓力 Fmin== 104?? = 10? N 在這