报废汽车冷却液回收装置设计

报废汽车冷却液回收装置设计摘要：随着汽车保有量的持续上升，报废汽车的数量也在逐步增加，其中报废汽车冷却液回收成为一个比较突出的问题。中国报废汽车冷却液回收主要存在两方面问题：（1）拆解方式单一，拆解过程粗暴、危险，拆解结果低效；（2）拆解设备种类单一，不能达到高效拆解要求，人力消耗高。本课题主要致力于报废汽车冷却液回收装置设计，通过本课题方案，可以提高报废汽车冷却液回收的性能，降低人力输出，解决传统报废汽车冷却液回收不能满足现代报废汽车冷却液回收要求的问题，使用过程安全，方便，低污染。整个装置分为位置调节部分，钻孔部分和回收部分。在对报废汽车冷却水箱内的冷却液进行回收时，首先需要对水箱进行钻孔。钻孔部分主要包括电动钻头、电机以及升降装置三大部分，其中电机带动钻头进行旋转运动，对水箱壳体进行钻孔，而升降装置控制钻头的上下运动，以实现钻头的高度控制，辅助钻孔。冷却液回收部分主要由真空泵、真空泵驱动电机、回收水箱及回收水管四个部分组成。其中真空泵驱动电机用来控制真空泵的运转，通过驱动电机的转速来控制真空泵产生的真空度大小，从而确定真空泵的抽吸力度；真空泵由真空泵驱动电机带动，其一端连接在回收水管上，另一端连接在回收水箱上，实现冷却液的抽取与存放；回收水管一端连接在真空泵上，另一端连接到水箱中，实现冷却液的回收；回收水箱部分用于存放抽取出来的冷却液，在设计过程中需要确定回收水箱的容积。钻孔位置调整部分主要用于实现钻孔部分在水平方向上的转动，从而将钻头与冷却水箱钻孔位置相对应。关键词：报废汽车；冷却液；回收装置；设计

DesignofCoolantRecoveryDeviceforScrappedVehicleAbstract：Withthecontinuousincreaseofcarownership,thenumberofend-of-lifevehiclesisalsograduallyincreasing,amongwhichtherecoveryofcoolantfromscrappedvehicleshasbecomeamoreprominentproblem.TherearetwomainproblemsintherecoveryofcoolantfromscrappedcarsinChina:(1)thedismantlingmodeissingle,thedismantlingprocessisrough,thedismantlingprocessisdangerous,andthedismantlingresultsareinefficient;(2)thetypeofdisassemblyequipmentissingle,whichcannotmeettherequirementsofhighefficiencydismantlingandhighmanpowerconsumption.Thissubjectismainlydevotedtothedesignofwasteautomobilecoolantrecoverydevice.throughthisproject,theperformanceofscrapautomobilecoolantrecoverycanbeimprovedandthemanpoweroutputcanbereduced.Itissafe,convenientandlowpollutiontosolvetheproblemthattherecoveryofcoolantfromtraditionalend-of-lifeautomobilecannotmeettherequirementsofmoderncoolantrecovery.Thewholedeviceisdividedintopositionadjustmentpart,drillingpartandrecoverypart.Whenrecoveringthecoolantinthecoolingtankofthescrappedcar,thewatertankneedstobedrilledfirst.Thedrillingpartmainlyincludesthreeparts:electricbit,motorandliftingdevice,inwhichthemotordrivesthebittorotateanddrillsthewatertankshell,whiletheliftingdevicecontrolstheupperandlowermovementofthebitinordertorealizetheheightcontrolofthebit.Auxiliarydrilling.Thecoolantrecoverypartismainlycomposedofvacuumpump,vacuumpumpdrivingmotor,recoverywatertankandrecoverywaterpipe.Thevacuumpumpdrivesthemotortocontroltheoperationofthevacuumpump,throughthedriveThespeedofthemotorisusedtocontrolthevacuumdegreeproducedbythevacuumpump,soastodeterminethesuctionstrengthofthevacuumpump.Thevacuumpumpisdrivenbythevacuumpumpdrivemotor,oneendisconnectedtotherecoverywaterpipe,theotherendisconnectedtotherecoverywatertanktorealizetheextractionandstorageofcoolant.Oneendoftherecoverywaterpipeisconnectedtothevacuumpumpandtheotherendisconnectedtothewatertanktorealizetherecoveryofcoolant;therecoveredwatertankpartisusedtostoretheextractedcoolant,andthevolumeoftherecoveredwatertankneedstobedeterminedinthedesignprocess.Thedrillingpositionadjustmentpartismainlyusedtorealizethehorizontalrotationofthedrillingpart,sothatthedrillbitcorrespondstothedrillingpositionofthecoolingwatertank.Keywords:scrappedvehicle;coolant;recoverydevice;design

目录TOC\o"1-3"\h\u9591第一章绪论 VII页共26页第一章绪论1.1选题背景改革开放以来，中国制造业得到持续井喷发展，汽车作为国家工业支柱性产业得到大力发展，保有量也持续逐年增长，汽车在满足人们的生活要求的同时，也对自然资源开发带来了诸多的问题。随着汽车保有量的持续上升，我国报废汽车的数量也在逐步增加。据统计，2011年的时候我国报废汽车数量为239万辆，每年的报废汽车数量呈递增式增长，截止2018年，我国报废汽车数量达到907万辆，相比2011年增长了379%，按照这个趋势发展，预计到2020年报废汽车数量可以达到1800万辆，如图1-1所示为2011年至2018年中国报废汽车数量统计情况。图1-12011年至2018年中国报废汽车数量但是，作为最大的发展中国家报废汽车的处理存在很大问题。其中，报废汽车冷却液回收就是一个比较突出的问题。提高报废汽车冷却液回收技术不仅可以减少劳动力消耗，也是一种积极的环保态度，符合建设节约型社会与和谐社会的大方向。1.2冷却液概述汽车冷却液的类别有很多种，比如无机物类别里的氯化钙、有机物类别中的的甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、润滑油还有平常易见到的的砂糖、蜂蜜等等，都可以用来当做冷却液的母液，在加入适量纯净软水（不含或少量含有钙、镁离子的水，如蒸馏水、未受污染的雨水、雪水等，其水质的总硬度成分浓度在0-30ppm之间）后，就可以成为一般意义上的防冻液。除了防冻的功能以外，防冻液还具备下面几种优点：（1）防腐蚀功能。发动机还有其冷却系统是金属材料制成的的，有铜、有铁、有铝、有钢以及焊锡。上诉几种金属在较高温度的工况下与水接触，时间长了就会被水腐蚀，生锈。但是防冻液不但不会对发动机冷却系统造成腐蚀，还具备防腐和除锈等功能。（2）沸点高。水的沸点是100摄氏度，高质量的防冻冷却液的沸点一般都在零上110摄氏度，在这样的物质性质下，就算在夏季使用，防冻冷却液比水更难沸腾。（3）可以防垢。高质量的防冻冷却液使用的是蒸馏水制作而成，并且添加了防垢添加剂，这就解决了很常见的头疼问题——水垢问题，用水做防冻冷却液的话，水垢会生成在水套表面，水箱的金属外壳上，这样会使散热能力变弱，如果想清除的话，会很麻烦，并且困难。如果选用优质防冻冷却液的话，不光不会从新生成水垢，还会去除之前残留的水垢。当然，如果你的水箱已经水垢很厚了，当然还是先选用水箱清洗剂彻底清洗后再添加防冻液。在寒冷的冬天的工况下工作时，用水作为冷冻液的话，当周围的温度比零摄氏度低的时候，加注在里面的水就会凝结成固态，就是我们常说的冰，冷却系统的部件就会有因为膨胀而破坏，这时选用可以防冻，防腐，并且可以除垢的优质冷却液，一样可以起到水一样的散热功能，比热大的优点完美继承，在汽车发动机和火车内燃机等等部分都得到大部分应用。防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要使用与液冷式发动机冷却系统，防冻液的功能可以实现冬天的时候起到防冻的效果，夏天可以防止沸腾，全年防止水箱积攒水垢，防止金属机构被腐蚀等优良性能。乙二醇最突出的特点就是可以防冻，但是水却不能防冻，所以现在国内外绝大部分使用的都是以乙二醇为水基型的防冻液，其次，乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。因此，以乙二醇为水基型的防冻液是一种很适合，很理想的冷却液。日常生活中，有很多人都有这样的情况，寒冷的天气给车子使用防冻液，而天气热的时候就选用自来水来作为冷却液，认为这样的方法比较划算，可以省钱，其实根本不是这样，冷却液的主要功能是冷却，防止结冰冻裂机构，这只是功能的一部分，但是还有许多平常看不见但是长久使用影响很大的功能，比如可以防止沸腾，防止机构附着水垢，防止机构被腐蚀等等，都是他的功能的体现，一直使用防冻液的话可以有效的缓解车辆积攒水垢的情况，抑制车辆中各种金属的腐蚀，很多人都不关注水垢积蓄过多所带来的危害，水垢其实对于车辆的伤害是非常大的，水垢的导热系数完全比不上金属，只有铸铁的二十五分之一，甚至只有黄铜的五十分之一，如果水垢附着在金属的表面过多的话，就会影响到冷却液的热传导能力，热传导能力会变弱很多，如果导热能力不佳的话，车辆发动机的温度会升高，腐蚀就会变得严重，这往往又是水垢增加的条件，水垢又会随着增多，形成了无法解决的恶性循环。水垢同时还会堵塞住冷却系统的管道，形成无法逆转的重大事故。通过现今真实的数据得到结论，在常规汽车发动机的维修过程中，有百分之六的故障是发动机的冷却系统出现了故障而引起的，引起故障的一大部分因素就是部件附着水垢过多，和一部分的金属零件被腐蚀掉了，通过数据我们可以看到，水垢和金属腐蚀对于发动机水冷系统的危害之大，所以我们通过这些数据，应该清楚，长期使用优质的防冻液可以对汽车的冷却系统起到保护作用，这样才是真正的省钱。科技的发展给车辆带来的影响就是发动机的结构进步，现今的汽车发动机运行状态下，温度相比较以前高了许多，正常工况下，发动机的运行功率都超过了100摄氏度，举一些例子，上海大众桑塔纳车型，发动机运行温度在90~105摄氏度，一汽的捷达，发动机运行温度在85~115摄氏度，如果全部都是用水作为冷却液的话，当发动机正常工作时，发动机的温度达到100摄氏度，水就会沸腾。当然，还有上文说过的，水具有一定的腐蚀性，产生了水垢之后更会影响散热功能，所以更要使用特殊的冷却水，就是防冻液。乙二醇是现在市面上所售的防冻液的主要组成部分，他不光有防冻的功能，还可以防沸腾，防止泡沫的生成，还可以防止腐蚀的产生，那是因为其中还添加了添加剂，可以防止乙二醇的氧化。所以很多人认为防冻液是给北方城市而设计，为了防止北方冬天天气寒冷而冻裂部件，其实不然。这是一种错误的认识。现今的市场上面在售的冷却液，大多都是使用亚硝酸盐、磷酸盐等作为无机缓蚀剂，然后复合上一部分的有机缓蚀剂，比如苯甲酸钠。但是亚硝酸盐是一种阳极性的钝化模型缓冲剂，他可以使金属表面出现氧化膜，氧化膜的出现就显示出了他的缓蚀效果，但是亚硝酸盐很容易转变成亚硝酸铵，这是一种致癌物。我国的汽车保有量越来越高，排放冷却液的量也越来越大，冷却液随意排放的情况必须进行改进，也迫在眉睫。如果不加以治理，随意排放的话，后果不堪设想，肯定会对我国的环境造成很大的影响，大家都知道，如果土地中的亚硝酸盐含量超标的话，直接会导致动植物，乃至人类体内的亚硝酸盐含量升高，对于人类的健康有不可挽回的危害。不止如此，冷却液中还有另一种添加较多的缓蚀剂，磷酸盐和聚磷酸盐，当他在水中遇到溶解氧的时候，他就可以在车辆部件的表面形成一种叫的物质，与此同时，还与两价的金属离子形成了螯合物，附着于金属构件的表面，成为一层保护膜，抑制了腐蚀电池的阴极反应，增加了阴极极化，从而减缓了金属的腐蚀，但是海洋环境专家指出：当水中的磷酸盐超过了一定含量时，会使水藻因养分过足而迅速的生长繁殖，导致了“赤潮”，目前我国的冷却液每年的需求量在32万吨，并且每年以15%的速度递增，若以平均0.5%的磷盐酸含量计算，每年约有0.16万吨的磷化物排放到水中，而1g的磷化物就可以使藻类生物生长100g，据权威部门调查，因含磷过多，我国湖泊内藻类的生长速度过快，引起了国内湖泊的藻类覆盖率过高。所以冷却液的排放问题是一个当即就要解决的生态问题。1.3选题意义与许多比较发达的汽车工业国相比，中国报废汽车冷却液回收主要存在以下两个方面问题。第一，从从业人员专业水平较低，未接受过专业的报废汽车冷却液回收流程培训，拆解方式单一，拆解过程粗暴、危险，拆解结果低效、污染大。第二，拆解设备种类单一，不能达到高效拆解要求，人力消耗高，不能达到经济性要求。所以，设计高效紧凑方便满足要求的报废汽车冷却液回收设备已迫在眉睫。报废汽车冷却液回收装置的设计能够在很大程度上减轻工作人员的劳动强度，同时大大缩短了油液回收的时间，极大程度的提高了工作效率，解放生产力，提高安全性，这有百利而无一害。本课题的目的主要致力于报废汽车冷却液回收装置设计，通过本课题方案，可以提高报废汽车冷却液回收的性能，降低人力输出，解决传统报废汽车冷却液回收不能满足现代报废汽车冷却液回收要求的问题，使用安全，方便，低污染。

第二章方案设计2.1设计要求本文设计的报废汽车冷却液回收装置为自行设计，对于部分细节仍有瑕疵，整体满足的设计要求如下：（1）能够实现报废汽车冷却液回收的自行回收；（2）回收冷却液尽可能充分、彻底；（3）能够满足不同结构形式的冷却液回收回收；（4）操作方便、使用安全；（5）不产生任何环境污染；（6）装置结构尽可能简单，实用性强，无需操作人员进行长时间培训。2.2方案的确定通过本文的设计要求，有三个备选方案：1.整个装置分为移动部分，回收部分。（1）移动部分在对报废汽车冷却水箱内的冷却液进行回收时，要做到能够对准水箱的位置进行抽取，所以需要在回收机构上装设移动装置，可以方便移动，也方便了抽取。抽取部分在对报废汽车冷却水箱内的冷却液进行回收时，要进行抽取，配备真空泵，电机，水箱和水管组成。2.整个装置分为破坏装置，回收装置。为了快速的回收，除了选取抽取方式外，还可以采取的对于报废汽车的冷却液水箱的破坏，使冷却液快速的流出。（1）破坏部分在对报废汽车冷却水箱进行破坏时，可以使用液压钳进行对外壳的快速破坏，冷却液自然会留下来。（2）回收部分选取一个开口够大的蓄液池，放在冷却水箱的下面，等待破坏过后，废液自然会流入蓄液池当中。3.汽车电机冷却液回收系统，其特征在于包括：电机水路，包含电动机；电池水路，包含电池箱和正温度系数加热器；汽车电机冷却液回收系统和回收方法包括：电机水路，包含电动机；电池水路，包含电池箱和正温度系数(PTC)加热器；位于电机水路和电池水路之间的混水支管；位于电机水路和电池水路之间的回水支管；第一温度传感器，用于检测电机水路的温度；第二温度传感器，用于检测电池箱温度；第三温度传感器，用于检测PTC加热器入口的温度；第四温度传感器，用于检测PTC加热器出口的温度；布置在混水支管中的第一阀及布置在回水支管中的第二阀；其中混水支管与电机水路的连接点处的水压高于混水支管与电池水路的连接点处的水压，回水支管与电池水路的连接点处的水压高于回水支管与电机水路的连接点处的水压。4.冷却液过滤回收系统，包括过滤装置和回收装置其特征在于：所述回收装置包括位于上方用于收集从各冷却系统回收而来的冷却液的污水回收箱以及位于下方的清水收集箱，该清水收集箱的出水口与各冷却系统相通，在该清水收集箱的出口设置有水泵；所述过滤装置位于下方，所述过滤装置包括与污水回收箱相通的第一集液箱、与该第一集液箱相连的第二集液箱、与该第二集液箱相通的多个逐级过滤槽、溢流台以及与清水收集箱相通的溢流箱，所述第一集液箱和第二集液箱的下部呈锥形，所述溢流台的顶部开有第一溢流孔和第二溢流孔，所述第一溢流孔与所述多个逐级过滤槽的最后一个过滤槽顶部相通，所述第二溢流孔与溢流箱的顶部相通。上诉三种方案都有漏洞，1方案中无法实现快速抽取的功能，只能缓慢进行，不适用于报废汽车的冷却液抽取，2方案虽然可以快速完成，但是水套中的冷却液无法抽取干净，同时整个装置分为钻孔部分，回收部分和钻孔位置调整部分。3方案中可以应用在多种汽车领域中，但是对于废旧汽车回收，结构复杂，制造成本相对较高，在废旧汽车领域用用范围相对有限。4方案将污水回收箱置于楼顶，利用回收装置实现对各系统产生的污染后冷却液进行回收，同时将过滤好的冷却液送回至各个系统，实现循环，置于地面上的过滤装置实现对冷却液的过滤作用，装备复杂，人工、物力成本较高，不利于废旧汽车冷却液回收的经济效益。5本课题设计方案（1）钻孔部分设计在对报废汽车冷却水箱内的冷却液进行回收时，首先需要对水箱进行钻孔。钻孔部分主要包括电动钻头、电机以及升降装置三大部分，其中电机带动钻头进行旋转运动，对水箱壳体进行钻孔，而升降装置控制钻头的上下运动，以实现钻头的高度控制，辅助钻孔。（2）冷却液回收部分设计冷却液回收部分主要由真空泵、真空泵驱动电机、回收水箱及回收水管四个部分组成。其中真空泵驱动电机用来控制真空泵的运转，通过驱动电机的转速来控制真空泵产生的真空度大小，从而确定真空泵的抽吸力度；真空泵由真空泵驱动电机带动，其一端连接在回收水管上，另一端连接在回收水箱上，实现冷却液的抽取与存放；回收水管一端连接在真空泵上，另一端连接到水箱中，实现冷却液的回收；回收水箱部分用于存放抽取出来的冷却液，在设计过程中需要确定回收水箱的容积。（3）钻孔位置调整部分设计钻孔位置调整部分主要用于实现钻孔部分在水平方向上的转动，从而将钻头与冷却水箱钻孔位置相对应。2.3主要设计内容及设计流程如图2.-1所示为本文设计的废旧汽车冷却液回收装置设计流程图。查阅废旧汽车冷却液回收装置查阅废旧汽车冷却液回收装置相关资料，得出废旧汽车冷却液回收装置的设计步骤确定废旧汽车冷却液回收装置的基本部件及其安装位置，并用CATIA绘制出主要部件安装废旧汽车冷却液回收装置升降部分设计真空泵选型和回收装置部分设计废旧汽车冷却液装置钻孔部分设计废旧汽车冷却液回收装置漏斗的尺寸设计废旧汽车冷却液回收装置部位的设计废旧汽车冷却液回收装置底座的设计废旧汽车冷却液回收装置功能的设计CATIA绘制废旧汽车冷却液回收装置设计总图图2-1设计流程图

第三章整体构造及功能原理3.1整体构造及装配对废旧汽车冷却水箱冷却液回收装置进行整装，如图4-1所示为整个装置的三维构造图。图3-1整体装置三维构造整体装置主要由回收水箱、管路、真空泵、真空泵驱动电机、支架、液压缸及电钻等部分组成。其具体装配如下：回收水箱安装在最底下，水箱成立方体状，回收水箱上平面安装有真空泵和真空泵驱动电机，真空泵通过水管与回收水箱连接在一起；真空泵与驱动电机之间以法兰连接在一起；真空泵与钻头之间通过管道连接，管道分为真空泵连接部分、中间管和橡胶软管三个部分，实现冷却液抽取；电钻升降液压缸安装在支架上，为倒置式，另一端连接电钻底板，实现电钻的上下运动；电钻随支架做左右摆动，调整横向的位置，同时可随升降液压缸做上下运动，调整纵向的位置，方便钻孔。3.2功能原理为描述本文设计的废旧汽车冷却液回收装置的工作原理，本节将从钻孔功能、位置调整功能和冷却液回收功能三个方面进行阐述：钻孔位置调整功能：在对冷却水箱进行打孔之前，必须对准相应的钻孔位置，本文设计的支架具有水平方向的旋转功能，通过转动支架可以对钻孔部位进行水平方向的位置调整，支架上设置有升降液压缸，升降液压缸另一端与专控部位相连接，可以用来控制电钻的上下运动；钻孔功能：钻孔功能主要由电钻实现，在调整好电钻位置之后，控制升降装置将电钻下放至冷却水箱壳体位置，开启电钻，继续将电钻下放，实现钻孔；冷却液回收功能：钻孔结束后，将回收水管放入孔内，通到冷却水箱内，启动真空泵驱动电机，从而带动真空泵工作，真空泵通过水管吸取冷却水箱内的冷却液，被抽取出来的冷却液通过管道流经真空泵并进入回收水箱内，从而实现整个冷却液回收装置的工作。3.3预期效果如图3-2、图3-3,所示为整个废旧汽车冷却液回收工作场所的工作情况示意图。两端围护栏，围护栏中间是冷却液回收装置，报废汽车在回收装置前的轨道上挨个经过，回收装置逐个进行冷却液的回收。图3-2废旧汽车冷却液回收工作场所（1）图3-3废旧汽车冷却液回收工作场所（2）

第四章冷却液回收装置具体部分设计4.1冷却液回收装置钻孔部分设计4.1.1钻头的设计要求冷却水箱都是密封的，在对冷却液进行回收时较为麻烦，由于是废旧汽车的冷却系统，因而在考虑冷却液回收时客户不用保持冷却系统及水箱的完整性，可以进行一定的破坏。为方便冷却液的回收，可以利用钻头在冷去水箱壳体上进行打孔，但由于冷却液回收装置中的油管直径较小，钻孔之后的金属碎屑如果体积太大的话容易造成管路堵塞；其次，如果钻孔留下的是长条的金属丝，在进入油管后可能会引起管路的磨损加剧，最终导致泄露现象而装置无法正常工作。因而在钻孔过程中需要注意的是，钻孔留下来的应该是金属碎屑，而不是长条的、大体积的金属丝，这样可以有效避免管路的堵塞和磨损。4.1.2钻头的材料选择近年来，加工材料的品种不断增多，除了多种多样的非金属材料意外，金属材料则日益向耐高温、耐低温、抗腐蚀、高强度以及其他特殊用途方向发展。如钻削含高合金元素的耐热合金钢等难加工的材料时，对刀具提出了很高的要求。近来，硬质合金钻头也已得到了广泛的应用，特别是在钻脆性材料（如铸铁、绝缘材料、玻璃和石质等），效果显著。根据材料的加工特性，要求钻头具有以下特点：钻头的硬度必须大于被加工工件的硬度；由于钻头在加工工件时承受着很大的扭转力和轴向力，因此必须具有足够的强度和韧性；由于被加工材料韧性好，要求切削时刀刃要足够锋利，因此刀具材料必须具有足够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化；由于该工件化学特性要高，因此要求刀具材料和钛合金亲和力要差，以免行程扩散而造成粘刀、断钻现象。目前，适用于做刀具的材料种类极其繁多，包括工具钢、硬质合金、超硬材料等。起初，尝试采用普通高速钢钻头进行涂层进行试验，普通高速钢钻头价格低廉，当采用涂层技术后，可以明显降低刀具与工件的摩擦系数，提高刀具寿命。但是由于机床转速较高，所使用钻头强度不够，加工过程中造成钻头折断，效果并不理想。硬质合金是最新发展起来的一种刀具材料，适用于大多数材料的粗精加工，包括钢、铸铁、特殊材料和塑料。为此，本文决定采用整体硬质合金钻头。4.1.3钻头结构参数为满足钻孔要求，对钻头需要进行特殊加工，本文在普通的麻花钻头的基础上进行改进，将普通麻花钻头改造成群钻，群钻在钻铸铁、镍铬合金钢时，能够切削成碎末，像研磨粉一样。对照普通麻花钻与基本型群钻的外观形状，基本群钻是在普通麻花钻的钻尖上，磨出两个堆成的月牙形圆弧槽，形成钻心尖降低，两侧尖并立的三尖：“W”刃形，再进一步修磨，减窄横刃，形成两条较为锋利的内刃。本文所选取的钻头直径较小，采用直径范围在15—40mm之间的中等基本群钻，其特征是主切削分成三段，并形成三个尖：外刃：是外刃后刀面与钻沟螺旋槽的交线，外刃长度约为钻头直径的或，即（，不磨分屑槽）（，磨分屑槽）圆弧刃：是月牙槽后刀面与刃沟螺旋槽的交线，近似可看做圆弧。圆弧半径约为钻头直径的，即内刃：是修磨的内刃前刀面与月牙槽后面的交线；三个尖：钻心尖和两边的刀尖。为方便进行油液的回收，本文选取的钻头为中等基本群钻，直径选取为20mm，磨分削槽。群钻类型主要可以分为钻铸铁群钻、钻不锈钢群钻、钻纯铜群钻、钻黄铜群钻、钻铝合金群钻、钻胶木和玻璃钢群钻、钻有机玻璃群钻、钻相交群钻等类型。本文的液压式减震器外壳的材料主要为铸铁和不锈钢，因而本文采用的群钻为钻铸铁群钻。3.1.4钻孔电钻的设计本设计直接采用电钻安装在升降液压缸上，将手动电钻改成自动电钻即可，如4-1图所示为电钻的结构示意图。图4-1电钻结构示意图它的组成有电动机、风扇、外壳、钻夹头、钻头。齿轮传动装置、电刷装置、电线和开关等。本文设计的电钻的电动机是单相串励电动机，接通电源电动机的转子上的绕线组经过转向器两边的电刷装置组成一个串联，电流经过会产生大量的磁力线和转子上产生的磁力线相互的作用，使得电钻的转子发展旋转，然后通过齿轮传动装置使得主轴开始转动，带动钻头的转动，对物体进行钻孔或者切削。手持式电钻就是用交流电源或者直流电源作为动力的钻孔工具。电钻的主要技术参数如表4-1所示。表4-1电钻的主要技术参数额定电压（v)输入功率（W)空载转速(r/min)额定输出功率（w)2203850-2700160电钻的传动装置采用一级齿轮传动。其传动装置简图如图4-2所示。1—齿轮；2—轴齿轮；3—风扇；4—电动机图4-2电钻传动装置简图电钻的主要组成零件之一就是电动机，因为电动机是整个电钻的核心，一个好的电动机可以使得电钻的转速远高于其他的电钻产品。在对电钻一类电动工具产品的电动机比较和选择上主要有3类电动机：单向串励电动机、三相工频电动机和三相中频电动机。通过网上的查阅，对上述3类电动机产品的优势分析比较，单向串励电动机明显远比其他两种电动机更适合用于电钻产品，所以这次的研究设计，选择用单向串励电动机来作为手持式电钻的电动机类型。单向串励电动机的性能数据表，如表4-2所示。定子冲片D输出功率P电压V频率f电流I转矩M转速n效率功率因素71385220502.710.27813200680.955表4-2电动机性能数据4.2钻头升降液压缸的设计1.液压缸结构设计在钻孔过程中，不仅需要实现钻头的旋转钻孔功能，为了方便进行定位，还需要实现钻头的上下运动。用来实现整个电钻上下运动的部件是升降液压缸部分，如图所示为升降液压缸的安装位置。液压缸一端安装在支架上，可随着支架左右摆动，调整钻孔位置，另一端与电钻上端，控制电钻的上下运动。图4-3升降液压缸安装升降液压缸用于控制钻孔钻头的升降运动，如图4-4所示为液压缸内部结构。液压缸主要包含把能量变成油液液压能的能源部分；把能量变成机械能的执行部分；控制油的压力大小，方向，流量的控制部分；辅助部分。活塞杆；2、防尘圈；3、导向套；5、法兰盘；7、前缸盖；9、缸筒法；10、缸筒；11、缓冲套筒；13、活塞；15、后端盖；16、螺帽；4、6、8、12、14、密封圈图4-4液压缸结构以产生有效的工作效果的液压系统，有油箱、液压缸及过滤器、液压泵、溢流阀、换向阀和连接所用软管或硬管等，电动机驱动之后经由联轴器带动液压泵转动，油进入液压泵，由液压泵进入工作油路，从泵的输出端可以通过换向阀，换向阀阀芯的位置是控制液压油流向的条件，油经过换向阀流入液压缸的一侧腔后，另一腔的油液受到压力作用回油。节流阀的存在的作用是可以控制活塞杆的工作速度，带动工作台的运动速度相应改变。液压泵输出的液压油作为传动介质，必须安装溢流阀，通过溢流阀和回流阀的溢流阀的压力管可以控制超载，在溢流阀的开启后可以将油通过溢流阀流回油箱。设计升降最大高度为950至1050mm之间，可取=1000mm左右，而升降台最小高度设计为=435mm；试选上端整体高度=50mm，整体厚度=60mm，固定铰支中心与底座固定铰支中心的距离为：处于最大高度时，=-（t++）=1000-(200++)=745mm处于最小高度时，=-（t++）=435-(200++)=180mm若设液压缸作用点中心与平台底部距离为=10mm,则底座固定铰支中心至液压缸作用点中心的垂直距离为：g=--=180-10-=145mm。由升降平台尺寸为1010520mm,则可设升降台处于最低高度时，底座固定铰支中心与活动铰支中心两点距离为d=850mm。2.应力分析首先注意到这是一个个弹性力学轴对称问题，几何形状、外载荷与约束条件都是关于液压缸的中心轴对称，因而在建立几何模型时，可以选取通过中心轴的纵截面的二分之一作为计算模型，如图1所示：图1液压缸计算模型网格划分用四边形单元，使用facemapping划分方式以尽量使划分出的网格规则而均匀，同时我们需要注意保持一定的网格密度，而且需要在倒角处适当增大网格密度，因为那里一般是应力集中点，需要着重关注。图2显示网格划分情况，图3与图4显示两个倒角处的网格划分情况。约束主要体现的是结构体与外界的相互关系，在本次仿真实验中，液压缸主要与固定横梁接触，假定固定横梁是刚体，则与其接触的面上的垂直方向上位移为0。因此约束条件为：在计算模型中最右侧的竖直方向上边的X方向的位移为0；在模型中与横梁水平面接触的边上的Y方向的位移也为0。载荷定义：液压缸主要受到来自高压液体产生的压力，本次仿真中需要load两项压力，一项垂直作用于模型最上方部分内侧边，大小为20MPa；另一项项垂直作用于模型最左边的边上，但注意到这是一个分段函数，所以需要将这条边分成两部分，一部分的压力大小为常数20MPa，另一部分的压力大小用y(mm)/25Mpa来计算。载荷分布如图5所示。图5载荷分布计算结果：将计算结果导入APDL进行分析，得到液压缸的变形情况及应力分布情况（计算等效应力）4.3回收部分的设计4.3.1真空泵的计算选型真空泵的作用是从真空室中抽取气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度，本文所设计的冷却系统冷却液回收装置中，真空泵是必不可少的，主要是将回收水箱内的气体抽掉，从而使回收水箱与冷却水箱之间产生一定的真空度，从而将冷却水箱内的油液抽取出来，最终流到回收水箱内。一般要求：真空度、真空容积、主要介质、温度、主要容积类设备；真空流入介质及流量、压力、温度、规律；抽气量、抽出气体介质、温度；真空设备的占地面积、自动化程度、真空管道规格。本文设计的减震器油液回收装是靠真空泵将油箱内的空气抽出，从而使减震器与油箱之间产生一个很大的压力差，利用压力差将冷却水箱内的冷却液抽取出来。由于抽取的是减震器内的油液，油液的粘度高、质量大，因而需要足够的吸力，对真空度的要求较高，但由于各个废旧汽车回收站点每天所接纳的废旧汽车数量并不多，所以多油液抽取过程所用的时间要求并不高，即对油液的抽取速率要求不高。如图4-5所示为真空泵的形状。图4-5真空泵的形状结构 真空泵的选型计算方法如下：其中：S——真空泵抽气速率；V——真空室容积；t——达到要求真空度所需时间；P1——初始真空度；P2——要求真空度。如表5所示为真空泵一览表，本文选取H型滑阀真空泵。表5真空泵一览表。名称型号抽气速率L/s极限真空Pa配用功率KW旋片真空泵2X(Z)型0.5—706*1020.37—15XD、X单级2.8—1502*1020.37—15X型单级别30—15064—11往复真空泵W型32—30020004—30罗茨真空泵ZJ型30—50005*1020.75—55滑阀真空泵H型8—60011.1—552H型8—1504—15环真空泵2BE1、CBF水环型2—4503.3*1037.5—7102BE1双级型5—32011—3802BV型0.3—8.30.81—152SK双级型0.4—303.5*1032.2—55SZ、SK水环型0.67—25(3.5—4）*1031.5—55SK、2YK水环型0.4—120(8～15)*1031.1—185FSK水环型1.5—27(5～14)*1035.5—75YL液环型5—280(5～14)*1037.5—22

4.3.2真空泵电机的选型真空泵安装在冷却液回收水箱上方，一端通过真空管与钻头部分相连接，另一端通过高压回水管与冷却液回收水箱相连接。真空泵的运转由电机带动，如图4-6所示为真空泵驱动电机示意图。图4-6真空泵驱动电机示意图为实现真空泵在工作过程中，尽可能将冷却水箱内的液体充分回收，必须产生足够的真空度，因而要求真空泵驱动电机有足够的转速；但是由于整个安装尺寸的限制，应要求尺寸尽可能小；当水箱内产生的真空度越大，真空泵工作越困难，因而在足够的转速下还必须保证足够的工作扭矩。本文选取的真空泵驱动电机为品牌较好的安川伺服电机，安川伺服电机总长可以分为：16cm、25cm、30cm、40cm、45cm、58cm等，而本文为了尽可能减小空间，只在16cm和25cm长度的电机中进行选择。如表6所示为安川伺服电机的型号及基本参数。

表6安川伺服电机的型号及基本参数系列型号功率转速扭矩法兰边长−IISGMAHA3A0.0330000.095540A5A0.050.159SGMPH01A0.10.31860−IISGMASA5A0.050.1594001A0.10.318C2A0.150.477SGMPS01A0.10.31860−VSGMJVA5A0.050.1594001A0.10.318C2A0.150.477SGMAVA5A0.050.1594001A0.10.318C2A0.150.477−7SMG7JA5A0.050.1594001A0.10.318C2A0.150.477SMG7AA5A0.050.1594001A0.10.318C2A0.150.477SMG7P01A0.10.31860 此装置要选择扭矩最大的，所以选择SGMJV系列的C2A型号的电机，电机功率为0.15KW，转速为3000r/min，扭矩为0.477N.m，其后端法兰边长为60mm。

4.3.3回收水箱设计冷却液回收装置的入口处通过高压水管与真空泵连接在一起，从冷却水箱内抽取的油液存放在回收油箱内，为方便真空泵和真空泵驱动电机的安装，冷却液回收水箱设计成立方体形。如图4-7所示，为回收水箱结构形状。图4-7回收水箱的安装假设报废汽车站只配备一台冷却液回收装置，每天需要对20辆废旧汽车的冷却液进行回收，每天对回收