全自动墙体压砖机机械机构及液压系统设计
△F: 应力幅 C1 : 立柱拉杆的刚度 C2 : 上横梁各套筒的刚度 △λ：拉杆加载后外伸长的长度 上横梁和套筒加载后被压缩后的增量 由《机械设计》公式得 C1Q ＝Qp+F C1?C2C2Q/P = Qp - F C1?C2n-n截面所受的图如下图 相对刚度 C1C1?C2 C2F =1.5-0.8F=0.7F C1?C2C1由Q ＝Qp+F＝1.5F+0.2F＝1.7F C1?C276由F＝P/4＝3.8?10/4 N＝9.95?10 N得 7Q＝1.6915?10 N ＝0.2 C2C1?C2由QP = Qp - /＝0.8 立柱受的最大应力Q＝ 1.19?107 N 2材料的本设计中的立柱的材料将选择35CrMo. 35CrMo的特性系数及力学性能： 选择 屈服极限?s?835MPa 抗拉强度b?980MPa 弹性模量E?2.074?1011MPa 泊松比?＝0.3 由于立柱比较大受力也比较大，使用锻造方法对其进行加工，35CrMo这种合金钢具有良好的锻造性能。 35CrMo ? 16
2拉杆直初步的计算拉杆的直径d 取安全系数ns=3 径计算d ?835=278MPa [?]＝s=ns3 ??由A??F?[?]A得到 4d2d?Q?[?]4＝0.272m d =300 对于螺纹型式一般对小于500吨的选用公制细牙螺纹。对大于500吨的选用单线细牙锯齿形螺纹(按重型机床行业标准Q／ZBl73—73选用)。查机《机械零件设计手册上册》499页 选用大径d=300 螺距P＝12 中径d2=291 小径d1= 279.14(螺母大径D＝300 中径D2＝291 小径D1＝ 282）。 由于d1=279.14>272可以满足要求。 故取d =300 3螺母的立柱螺母 设计 立柱一般有整体式与对开式两种。对于中小型液压机采用整体式较多。大于500吨的用对开式较多。材料一般选用 45锻钢件。 螺母高度一般取： H=1—1.5d 螺母外径一般取： D＝1—1.8d 式中d为螺纹直径 设计中螺母的高度H＝1.2d＝1.2?300＝360螺母的外径 大径D＝D3＝1.5d=450 由螺纹的设计中可得螺母的螺母大径D＝300 中径D2＝300 中径D2＝291 291 小径D1＝282 小径D1＝282 防松装置由于立柱的螺纹连接是在变载荷的工作条件下工作， 的设计 很容易松动，压砖工作是不允许出现松动，松支后不仅会
17
全自动墙体压砖机机械机构及液压系统设计
存在危险，而且会影响到砖压机的压制效果，所以需进行受用对顶防松设计。参照《机械设计》我们防松装置将采用摩擦防松中的对顶螺母。两螺母对顶后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。工作载荷变动的时候，该摩擦力仍然存在。由上面可知螺母高度为360，故我们的两个螺母高度和大于等于360，故取每个螺母的高度为180 。 螺母防松 螺母的高度为180 疲劳强度由于砖压机在工作时立柱受交变应力，我们有必要对 校核 它进行强度校核。 由上面已知安全系数S=3。 7立柱受的最大拉力Fmax=1.7F=1.6915?10N， Fmin=1.5F=1.425?107N，应力幅?F?2.7?106Ｎ 应力保持不变 由《机械设计》?3?2机械零件的疲劳强度计算 F?Fmin?m=max=223MPa 2A?F?a==38MPa A根据《材料力学》P359式（11-16）n?? ??1K????其中：n?——工作安全系数； ??1——对称循环的持久极限； ?a ——应力幅；?m——平均应力； K?——有效集中应力系数； ?a????m ??——尺寸系数；?——表面质量系数; ??——试件材料常数，对于合金钢??=0.23—0.3。 查《机械设计手册》第二卷P11?106表11.6-4 立柱受抗压?0?1.42??1 ??1?0.23(?s??b)?0.23(835?980)=417.45 ?0?1.42?417.45?592.779MPa 我们选择的材料是35CrMo,查表得??=0.28 查表 螺纹连接的尺寸系数??=0.5 由《机械零件设计手册》查表6-5得有效应力集中系数k?≈2 立柱可满查《机械设计手册——疲劳强度设计》表3-2得[n?]=1.7 足要求 417.5所以n??=1.95≥1.7 4?38?0.28?223所以立住是安全 18
4.2.2 套筒的初步设计计算 计算项目 计算过程及说明 结果 在工作过程中套筒 套筒厚度全自动液压砖压机才用拉杆套筒形式，始终受压，由上面立柱的设计可知套筒始终受压，最大压的设计 1.5?3.8?107力即为预紧力Fmax=1.5F==1.425?107N 40.7?3.8?107最小压力Fmin=0.7F==6.65?106N 4在这里初步计算一下它的外径的大小，材料取和立柱的一样也是35CrMo,安全系数ns=3，则[?]＝278Mpa，由于套筒和立柱是部分接触，套筒内径d初取330 1.33?107?4由?? ?[?]得D?(0.3)?6?23.14?278?102(D?d)41.5F22得Ｄ?389,这里取Ｄ＝400 套筒的校①压杆稳定性的较核 由《材料力学》?9.5 压杆稳定的校核 核 由公式（9.8）求出 ①压杆稳?2E?2?(210?109)?50 定性的校 ?1???830p核 截面是圆环形，i=由于套筒是可简化成一端固定的，另一端铰支，?=0.7。 ?I=?A32(D4?d4)?(D2?d2)?D?d?0.1 822 4 ???li?10.7(初取l=1300)，???1 所以不能用欧拉公式计算临界压力。由分公式(9.11), a??s9807?980?2???1667 b5.296由于???2，所以上面我们杆用强度计算是可以满足要 求。 19