全自动墙体压砖机机械机构及液压系统设计

3 总体方案的论证和选择

全自动液压砖压机主机部分（又称机械部分）主要由机架、压制油缸、增压缸、顶模装置、布料装置及排气、安全装置等组成。本设计主要研究机架和压制油缸的选择。

3.1 压制油缸的选择

本设计将先择活塞式的油缸，油缸倒置并将其和活动横梁做成一体，即倒置式组合主油缸。改善了活动梁的受力状态, 使压制力更加均匀, 有利于坯体成形。

现在砖压机的油缸主要有两种形式一种是活塞式油缸（图3-1（a）），另一种是柱塞式(图3-1(b))。下面我们将通过比较。确定选择哪一种油缸更符合本设计的要求。

（a） (b)

图3-1 液压砖压机压制油缸示意图 1活动横梁 2 活塞 3 柱塞

塞式油缸被活塞分隔为两个腔，因此可以获得正反两个方面的运动。当活塞腔通入高压油，活塞杆腔回油时，即为工作行程；当活塞杆腔进油，活塞腔回油时，则可实现回程，故不需单独设置回程缸。它属于双作用油缸。由于活塞式油缸不需另设回程缸，所以结构紧凑，零件少，安装空间小。活塞在运动时，除了活塞杆有导向作用外，活塞沿缸壁滑动，也具有导向作用，且导向长度较长，所以活塞式油缸导向性能好。活塞缸密封件的寿命较长，原因是高压端的密封填充件的微小渗漏属内泄漏，只要不影响使用性能，密封件产生的一些微小泄漏可继续使用，不必更换。柱塞式油缸是一种单作用油缸，只能从一个方向加压，所以要靠另外的油缸实现回程。柱塞在油缸中上下移动时是在导向套（环）中滑动的。一般导向套长度较短，为了加长导向距离，以便承受较大的偏心力矩，可在柱塞的两端安装导向套。此外回程缸的另一个作用是用于导向作用。柱塞缸的密封的寿命较短，原因是柱塞缸一端通高压油腔，另一端直接与大气相通，密封件两端的压力差较大，而且有微

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小的渗漏，都会污染环境和坯体，均影响使用，必须进行更换。柱塞在导向钢套中作往复运动，偏心载荷断还会发生倾斜，因此校塞表面必须具有足够的硬度及光洁度，以免过早磨危或因表酣拉毛，拉成沟潜而导致损坏。校寒表四拉坏后，会直接影响密封寿命，引起高压液体的漏损，甚至每隔半月就必须换一次密封，严重影响生产。通过上面的比较我们将选择活塞式的油缸。

油缸的装也有两种形式一种是正常安装与上梁做一体（图1-5），一个是倒置安装下梁做成一体（图1-6）。

图3-2 主油缸与上横梁合一结构 图3-3 主油缸与动梁合一结构 1横梁 2缸盖 3活塞 4缸体 5法兰 1横梁 2活塞 3缸盖 4缸体 5动梁

一般情况下，油缸安装在上横梁上，活塞杆与活动横梁相连。大吨液压砖压机采用将活塞式油缸倒置的结构，即将活塞杆与上横梁固连，活塞杆固定不动，而将油缸与活动横梁做成一体，让缸体活动横梁作上下运动。工作原理同普通活塞式油缸一样，但具有如下优点：

①增加了活动横梁受力面积，大大改善了活动横梁的受力状态，相对提高了活动横梁的刚性，使其受力变形小，使砖坯压制力更加均匀，有利于砖坯的压制成形，提高砖坯压制质量。

②压制油缸倒置可使上横梁的结构大为简化，从而大大减少其加工难度，同时不需在上横梁加工出油缸，因而使上横梁的强度得以大大提高，并可减小主机尺寸。由于倒置式有以上显著的优点，本设计将选择倒置式的。

③主油缸与动梁合一结构是大型砖压机的结构形式（如图1-6）。主油缸采用筒形无缸底结构，利用动梁的上平面作为油缸底部，通过柔性联接和独特的密封结构将主油缸和动梁联成一体。除具有油缸倒置结构的优点外，另外与带缸底倒置油缸结构相比，运动部分的重量大大减轻，有利于提高砖压机的运动速度及工作频率；油缸的重量减轻50%以上，主机高度可适当降低，并彻底解决了带底油缸的缸体与缸底连接部位的应力集中难题。

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综上所述，本油缸将使用活塞式油缸，而且倒置，油缸做成一体。 3.2 机架结构形式的选择

机架是承受压制成形时的全部载荷，因此机架的强度和刚度对整机的性能影响较大。 目前，在陶瓷墙地砖的生产过程中，砖压机是陶瓷粉料干压成型的关键设备，因而砖压机框架刚性的好坏在一定程度上影响了陶瓷墙地砖坯体的质量及成坯率的高低。具体说来就是砖压机框架的刚性好，框架变形极小，所压制的坯体致密度、机械强度及成坯率等都较高;反之，坯体致密度、机械强度及成坯率等都较低，严重时，甚至成不了型，压不成坯体。所以说研究和探讨砖压机框架的设计计算，合理地提高框架的刚性，有效地减少框架的变形，能极大限度地提高陶瓷墙地砖坯体的质量及成坯率。

目前常用的机架的结构形式有梁柱组合机架、拉杆－套筒梁柱组合机架、钢丝缠绕机架，通过下面的比较选出最佳的机架方案是拉杆－套筒梁柱组合机架。

拉杆－套筒梁柱组合机架（图3-5）。由上、下横梁与四根立柱用螺母连接而成，立柱由拉杆及套在其外面的套筒组成。装配时，拉杆两端分别穿过上、下横梁的通孔，再用专用千斤顶将拉杆拉长（也可加热使之伸长），最后用螺母拧紧。这样，拉杆受一个预拉力，全长预紧。拉杆受拉而套筒受压，使上下横梁构成一封闭的戒框架，整机的刚性好，强度大。工作时，机架承受的为脉动载荷，循环特征r=0。立柱施以预拉力后，脉动载荷与预拉力叠加，改变了载荷的性质。如果设计得当，载荷的循环特征可大些，载荷性质接近于静载荷。这样一 来，拉杆就可以材料的屈服极限而不用持久极限特征来进行强度校核，材料的能力得到充分的利用，拉杆截面可以做小一点。3800吨砖压机是中等压力的砖压机用拉杆－套筒梁柱组合机架的结构形式完全能够满足要求。

梁柱组合机架（图3-6），虽然结构简单，在制造和装配都比拉杆－套筒梁柱组合机架简单，成本低，但是在压制的时候产生较大的变形，强度和刚度都不够，只适合吨位小的砖压机，不适合3800吨砖压机。

钢丝缠绕机架(图3-7)，是现在世界上大吨位砖压机比较常用的一种机架形式，由上、下两个半圆梁及两立柱用预应力绝缘缠绕而成。通过预紧钢丝对梁柱施加足够的预紧力，使梁柱上的拉应力大部分转化为压应力，这样就大大消除了由于拉应力引起的疲劳裂纹扩展的隐患，提高了砖压机机架的疲劳强度和刚度。在我们国内这种形式的机架用的比较少，技术还不是很成熟，在制造和装配有一定的难度，造价成本高，而且其主要用于大吨位的砖压机3800吨砖压机是中等压力的砖压机用拉杆－套筒梁柱组合机架的结构形式完全能够满足要求。

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图3-5 拉杆-套筒 梁柱组合机架 图3-6梁柱组合机架 1横梁 2动梁 3立柱 4套筒 5底座 1横梁 2动梁 3立柱 4底座

图3-7 钢丝缠绕机架

1上梁 2动梁 3导柱 4底座 5支脚

综上所述，本设计将选择拉杆－套筒梁柱组合机架。

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