4×120残极压脱清理机的设计说明书

1、毕业设计说明书毕业生姓名：专业：机械设计制造及其自动化学号：指导教师：所属系（部）：机电系二九年六月ii 太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目： 4×120残极压脱清理机的设计 机电 系机械设计制造及其自动化专业 姓名 薛燕 设计时间：2009 年3月24日 2009年6月1日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡 机电 系 机械设计制造及其自动化 专业 姓名薛燕答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩

2、组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日50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，

3、为今后的工作、学习打下良好的基础。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

4、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23二、平移液压缸的选择25

5、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4×120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

6、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pressure-disengaging cleaning machine for 4×120residual anodeabstract in view of the production of a high degree of automation is not the actual needs of small and medium enterprises to design a simpl

7、e structure, a new type of practical pressure-disengaging cleaning machine for residual anode, used to block off the residual carbon pole. the design brief the use of pressure-disengaging cleaning machine for residual anode and the characteristics of , and introduce the structural design,the establi

8、shment of hydraulic-driven program and trial results in detail.keywords: pressure-disengaging cleaning machine for residual anode constant pressure-driven the pressure-disengaging force 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

9、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

10、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10mp

11、a。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

12、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1：1.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）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图2 残极压脱清理机工艺流程图第三节 液压

13、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。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

14、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

15、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

16、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

17、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重型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底座安装作用力与支承中心不在同一轴线上导向后球铰作用力与支承中心在同一轴线上不要求导向中型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>0.1m/s时，应当采用缓冲装置或

18、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0.050.12m/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

19、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2.8380cst。（二）工作介质过滤精度要求：用一般弹性物密封件

20、的液压缸：2025；伺服液压缸：10；用活塞杆的液压缸：200。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s=×130×100=408202=0.040820。图3 磷铁环方案一：查机械设计手册 表3.1-6得：ht100的抗拉强度b130mpa，由此可得破坏一个磷铁环至少需要：f1=b·s=130mpa×0.040820=5.3066×106n破坏四个磷铁环至少需要：f= 4f1=4b·s=4×5.3066×106n =21.2264×10

21、6n方案二：查机械设计手册 表3.1-6得：ht200的抗拉强度b220mpa，由此可得破坏一个磷铁环至少需要：f2=b·s=220mpa×0.040820=8.9804×106n破坏四个磷铁环至少需要：f= 4f2=4b·s=4×8.9804×106n =35.9216×106n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

22、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m1=f/10=2.12264×106总质量：m=m1+m2 =2.12264×106+921=2.123552×106m2为阳极电极总质量f= m×10=21235520ns=f/s=21235520n/0.446=47.6 mpa s=250 mpa0.446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wz=bh2/6

23、=1.6×0.132/6=0.004507m3h=0.13m为碳块电解后的厚度查阅矿山机械2003.01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：m=·wz=1/10×32 mpa×0.004507 m3=14422.4n·m如图5所示压脱力的作用线偏离残极中心线l=175mm。图5 受力分析图由力矩平衡方程可得：f脱=m/l=14422.4n·m /0.175m=8.24×104n由图还可以看出活动

24、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×710=0从而得出油缸推力和压脱力的关系：f油=1.39f脱若用单缸来破坏残极，则需要的油缸推力为：f油=1.39f脱=1.39×8.24×104n=1.15×105n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/2=5.73×104n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

25、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19-2-13及表19-6-3选择额定工作压力pn=10mpa。三、理论推力与理论拉力的确定根据机械设计手册表19-6-4知（一）当活塞前进时的理论推力：f1=a1·pi×106（n）f1=/4·d2·pi×106（n）式中

26、：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）f1=5.73×104n，pi=10 mpa则：5.73×104n =/4·d2·10×106pa可得d=0.085m=101mm，圆整得d=85mm根据机械设计手册表19-6-3液压缸内径系列，取d=100mm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

27、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1.5m，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f2：f2=a2·pi×106（n）=/4·（d2d2）·pi×106（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：f3=/4·d

28、2·pi×106（n）由机械设计手册表19-6-5常用标准液压缸理论推力和拉力可以知道:d=45,f2=6.26×104n,a2=62.632,p2=10 mpad=100,f1=7.85×104n,a1=78.542,p1=10 mpa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d=45。四、液压缸许用行程s的确定由机械设计手册19-6-7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，n=1/4活塞杆的最大允许计算长度，由欧拉公式确定的lk的值：lk=192.4d2/（d·

29、）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d=100，d=45，p=10 mpa则lk=192.4d2/（d·）=192.4×452/（100×）=1232l与lk的关系式：l=lk/2=1232/2=616许用行程s=ll1根据缸径100的液压缸，查表机械设计手册表19-6-8液压缸固定部分的参考尺寸可知l1=150,故s=ll1=616150=466，根据机械设计手册表19-6-3，取s=500。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

30、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19-6-11，、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19-6-12，可知缸筒壁厚的计算公式为：=0c1c2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n=5= b/n=600 mpa/5=120 mpa当/d0.08时，可用薄壁缸筒的实用计算式：

31、0pmax·d/（2）=10 mpa×0.1m/（2×120 mpa）=4.2×10-3m当/d=0.080.3时，可用实用公式：0pmax·d/（2.33 pmax）=10 mpa×0.1m/（2.3×120 mpa3×10 mpa）=4.1×10-3m当/d0.3时，可用薄壁缸筒的实用计算式：0d/2·（1）=0.1m/2×（1） mpa=3.8×10-3m0d/2·（1）=0.1m/2×（1） mpa=4×10-3m考虑缸筒外径公差余量和腐

32、蚀余量：c1c2=5.0×10-3m 选/d=0.080.3时的实用公式=0c1c2=4.1×10-3 +0.5×10-3 m =9.1×10-3m=9.1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19-6-12，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：pn0.35s（d21d2）/ d21 mpa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10 mpa，缸筒材料屈服强度为340n/2，缸筒外

33、径可以通过查机械设计手册表19-6-13知其为121mm，符合我们计算所得的结果。0.35s（d21d2）/ d21 =0.35×340×（0.12120.12）/ 0.1212 =37.72 mpa很明显pn37.72 mpa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（0.350.42）prl式中：prl缸筒发生完全塑性变形的压力，mpaprl=2.3slog（d1/d）=2.3×340×log（121/100）=64.7 mpa（0.350.42）prl=（0.350.42）×64.7 mpa=（22

34、.6627.17）mpa很明显pn（22.6627.17）mpa此外，尚需验算缸筒径向变形d应处在允许范围内d=d·pr/e·（d21d2）/（d21d2） m式中：pr缸筒耐压试验压力，pr =1.5pn =1.5×10 mpa =15 mpa；e缸筒材料弹性模量，2.10×105n/2；缸筒材料泊桑系数，对钢材，=0.3d =d·pr/e·（d21d2）/（d21d2）=0.1×15/2.10×105×（0.12120.12）/（0.12120.12）0.3）=4.0×10-5m易知变形量d

35、不超过密封圈的允许范围。最后，还应验算缸筒的爆裂压力pe：pe=2.3blog（d1/d）mpa=2.3×600×log（121/100）mpa=114.2 mpa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。八、缸筒底部厚度的计算参考机械设计手册表19-6-12，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：0.4330dm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0.4330d=0.4330×0.1×=0.012m考虑缸筒底部的强度和刚度以及实际要求

36、，取=0.05m=50九、缸筒头部法兰厚度的计算参考机械设计手册表19-6-12，考虑螺孔，则法兰厚度 m式中：f法兰在缸筒最大内压下，所承受的轴向压力f=pa1=10 mpa×78.542=10×106pa×78.54×10-4 m2=78540n；ra法兰外圆半径，取其为0.14 m；b 取其为0.018 m；dl取其为0.01 m；缸筒头部材料许用应力，120n/2；则同样也对其进行适当的加厚，取h=20，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

37、组联接，每个螺栓所受的工作载荷为：f=f/z式中：f轴向载荷，5.73×104n；z 螺栓拉杆的个数，6个则f=f/z=5.73×104n /6=9550n螺栓小径：d1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11-6，根据gb/t3098.1-2000和gb/t3098.2-2000可知，s的公称值为400 mpa，安全系数取1.3则=s/s=400/1.3=308 mpa有d1故我们取d1=8mm查吴宗泽主编的机械零件设计手册，由表4-17知选择公称直径d=10mm的m10的粗牙六角头螺栓对两端盖和缸筒进行联接。

38、参考机械设计手册表19-6-12，知螺栓或拉杆的强度计算：螺纹处的拉应力：式中:f缸筒端部承受的最大推力，5.73×104n；d缸筒内径，0.1m；d1螺纹底径，0.008m；k拧紧螺栓的系数，不变载荷取k=1.251.5，此处取1.25代入数据可得：许用应力=s/ns mpas缸筒材料的屈服极限，340 mpa；ns安全系数，ns=1.22.5，取ns=1.2则=s/ns=340/1.2=283 mpa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

39、装尺寸的选择参考液压工程手册由表7.3-19，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缸筒内径：100公称力：125000nkk：m33×2ck（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7.3-23可知，且根据iso 8132标准，得图8 柱销型号：30公称力：50000n ek（f8）：30el（h16）：103三、密封装置的选择参考液压工程手册由表7.5-2知缸筒用静密封圈o型圈，见图9 图9 o型圈参考液压

40、工程手册由表7.5-3可知，见图10活塞和活塞杆的密封圈o型圈 图10 o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/wz wz=d3/32知式中：m轴上任意一点处所受的弯矩值，n·m；wz抗弯截面模量；45钢的许用应力值,640mpa；d圆轴的直径，m图11 受力分析图如图11所示，列力的平衡方程可得：fy=0, f=f油f脱=5.73×104n4.12×104n =1.61×104n以o点为中心，则n点相对o点的力偶矩为m= flon=1.61×104n×0.51m=8211n·

41、;m则=故所选工作轴的最小直径为51，此处取d=55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19-6-4知，根据已知参数选择中型系列，则活塞杆最大运动线速度vmax=0.6m/s=36m/min单位时间内油液通过缸筒有效截面的体积，即流量 q=va= v/4·d2×103 l/min =36×/4×0.12×103 l/min =0.2826×103 l/min=4.71×10-3m3/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

42、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19-5-4，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p=10mpa，转速n=2880r/min由于单个液压缸单独工作时所需的最大流量为q=0.2826×103 l/min=4.71×10-3m3/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qmax=2q=0.5652×103 l/min 则其排

43、量q0=qmax/n=0.5652×103 l/min /2880r/min196ml/r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： p=pnqn/103p kw式中：pn液压泵的额定压力，14mpa； qn液压泵的额定流量，1.1×10-2m3/s；p液压泵的总效率，参考机床液压传动与控制，由表8-10，各种泵在工程压力下的总效率：取p=0.90； 转换系数，=0.4将数据代入上面公式，整理可得p=pnqn/103p =0.4×14 ×106 pa×1.1×10-2 m

44、3/s /103×0.90=62.22 kw由机械零件设计手册表19-8知，y系列（ip23）电动机的技术数据，可以选择y225m-2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：m1=v其中 v碳块的体积，3；碳块的密度，1.5g/3碳块，见图12可知图12 碳块v=v1v2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；v1=50×50×160=4×1053v2=4××702×

45、1103=6769.843则v=v1v2=4×10536769.843=393230.163故m1=v=393230.163×1.5g/3=589845.24g590阳极钢爪，见图13图13阳极钢爪阳极钢爪的质量m2= m2m2其中 m2四个圆柱钢爪头的质量，；m2 钢爪座的质量，；m2= v2钢 m2= v2钢m2= m2m2= v2钢v2钢=（v2v2）钢=（4××602×410×602×1020）3×7.8 g/3=（18538.56311530.083）×7.8 g/3=30068.643

46、5;7.8 g/3=234535.392235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m3=v钢钢v铝铝=150×150×20mm3×7.8 g/3150×150×20 mm3×2.7 g/3=3510g1215g=4725g=4.7255铝导杆的质量m4=v铝铝=130×130×20003×2.7 g/3=33800×2.7=91.2691阳极电极的总质量为m=m1m2m3m4=590235591=921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

47、。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m1=208×100×50×10-33×7.8g/3=8112g=8.112机体两侧翼的质量为m2=890×151×654×10-33×7.8g/3=685550.268g=685机体后侧直板的质量为m3=654×200×860×10-33×7.8g/3=877406.4g=877机体上侧弯曲板按照直板约算为m4=578×845×200×10-33

48、×7.8g/3=761919.6g=762机体上的加强筋约算为m5=2×365×988×60×10-33×7.8g/3=2×168770g=2×169=338压板的质量约算为m6=1434×387×60×10-33×7.8g/3=260下端推移钢板的质量约算为m7=1260×215×80×10-33×7.8g/3=169041.6g=169上端推移钢板的质量约算为m8=1573×145×70×10-33&#

49、215;7.8g/3=125液压缸的质量约算为m9=×602×592×10-33×7.8g/3=52夹具体的质量根据所选所设计的粗略估计m10= 2×100=200故估算总的质量为m= m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 =8.11268587776233826016912552200=3476.112由于是估算，适当地对其进行放大，则有m=m×1.1=3476.112×1.1=3823.723.9t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

50、螺柱将其固定到地面上的。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100：1200：1。（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350×105

51、pa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10%20%，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0.1s。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。（六）易实

52、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

53、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

54、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。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