旋轉式壓實器設計[機械畢業(yè)論文-答辯通過]

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畢 業(yè) 設 計（說明書）2012 屆題 目 旋轉式壓實器設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化學生姓名 ╳╳╳ 學 號 指導教師 ╳╳╳ 論文字數(shù) 優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，咨詢 QQ：414951605 或 1304139763完成日期 2012 年 12 月 湖 州 師 范 學 院 教 務 處 印 制I原 創(chuàng) 性 聲 明本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導老師的指導下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究成果做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。論文作者簽名： 日 期： 湖州師范學院本科畢業(yè)論文2關于畢業(yè)論文使用授權的聲明本人在指導老師指導下所完成的論文及相關的資料（包括圖紙、試驗記錄、原始數(shù)據(jù)、實物照片、圖片、錄音帶、設計手稿等） ，知識產(chǎn)權歸屬湖州師范學院。本人完全了解湖州師范學院有關保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保存或向國家有關部門或機構送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權湖州師范學院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關成果，一定征得指導教師同意，且第一署名單位為湖州師范學院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關的學術論文或成果時，第一署名單位仍然為湖州師范學院。論文作者簽名： 日 期： 指導老師簽名： 日 期： 湖州師范學院本科畢業(yè)論文I摘 要秸稈壓實器是把秸稈等生物質(zhì)原料粉碎壓縮制成高效、環(huán)保燃料或飼料的設備。秸稈壓塊機壓出的產(chǎn)品是用來做飼料或燃料的。經(jīng)過實踐和不斷的改進，秸稈壓塊機已日臻完善。秸稈壓塊機具有自動化程度高、產(chǎn)量高、價格低、耗電少、操作簡單、環(huán)境無污染等優(yōu)點。因而秸稈壓塊機可廣泛應用壓制各種農(nóng)作物秸稈和小樹枝等生物質(zhì)原料。本文對一種外形為 200X400X100 的物料進行壓實器設計，其中旋轉的壓下，水平方向的 2 個壓面強度和旋轉壓頭的轉速要求計算，最后壓實的物塊體積要求，用氣壓傳動。關鍵詞：壓實器，旋轉壓實器，氣動設計湖州師范學院本科畢業(yè)論文IIAbstractStraw compactor is the biological materials such as straw crushing efficiency, environmental protection fuel or compressed into the feed device. Straw briquetting machine extruding products are used as feedstuff or fuel. After practice and continuous improvement, straw briquetting machine has been improving. Straw briquetting machine with a high degree of automation, high yield, low cost, less power consumption, simple operation, no environmental pollution and other advantages. So the straw briquetting machine can be widely used to suppress all kinds of straw and twigs and other biomass materials.In this paper a shape of 200X400X100 material compaction device design, wherein the rotary press, 2 horizontal pressing surface intensity and the rotary press head speed requirement calculation, the final compacted blocks with volume requirements, pneumatic transmission.Key words: compaction device, rotary compactor, aerodynamic designIII目 錄摘 要 ...............................................................................IAbstract............................................................................II目 錄 .............................................................................III第 1 章 緒論 ..........................................................................11.1 課題研究意義 ................................................................11.2 壓實目的及操作原理 ..........................................................11.3 壓實機的設計 ................................................................2第 2 章 總體設計方案 ..................................................................3第 3 章 旋轉壓頭的設計計算 ............................................................53.1 旋轉壓頭的轉速 ..............................................................53.2 氣缸安裝位置的確定 ...........................................................73.3 氣缸推力的計算及選型 .........................................................93.4 氣缸的選擇 ..................................................................103.5 初步確定氣缸參數(shù) ...........................................................153.6 活塞桿的設計與計算 .........................................................173.7 氣缸工作行程的確定 .........................................................183.8 活塞的設計 .................................................................183.9 導向套的設計與計算 .........................................................183.10 端蓋和缸底的設計與計算 ....................................................203.11 缸體長度的確定 ............................................................213.12 緩沖裝置的設計 ............................................................213.13 排氣裝置 ..................................................................213.14 密封件的選用 ..............................................................233.15 防塵圈 ....................................................................233.16 氣缸的安裝連接結構 ........................................................24第 4 章 氣缸材料及技術要求設計 .......................................................254.1 缸體 .......................................................................254.2 活塞 .......................................................................254.3 活塞桿 .....................................................................264.4 缸蓋 .......................................................................274.5 導向套 .....................................................................27第 5 章 水平氣缸的設計與選型 .........................................................29IV5.1 水平方向的 2 個壓面強度計算 .................................................295.2 氣缸的計算 ..................................................................295.2 氣缸的選型 ..................................................................32第 6 章 主要零部件強度校核 ..........................................................336.1 氣缸底架固定橫梁的強度校核 .................................................336.2 軸的強度校核 ...............................................................356.2.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強度校核 .........................................356.2.2 氣缸缸體尾部銷軸的強度校核 ...........................................366.2.3 氣缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核 .......................................36總結與展望 ..........................................................................38參考文獻 ............................................................................39致 謝 ...............................................................................40湖州師范學院本科畢業(yè)論文1第 1 章 緒論1.1 課題研究意義我國每年僅農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量就越有 7 億噸。同時由于經(jīng)濟發(fā)展迅速，電力供應非常緊張，因此秸稈發(fā)電在 我國的發(fā)展前景非常看好，現(xiàn)在大部分地區(qū)運行的發(fā)電項目都是采用的軟質(zhì)發(fā)電，也就是我們所說的黃色秸稈[4]些物料具有體積大、重量輕、密度小等特點，為滿足鍋爐燃燒發(fā)熱量，保證單位時間內(nèi)的上料量，需要打捆至規(guī)定體積和重量后輸送至爐膛內(nèi)燃燒。從國外經(jīng)驗來看，燃料的收集、儲存和運送是電廠運行的瓶頸。因此進行壓縮壓實是解決問題的關鍵所在，秸稈壓實機的使用便能解決這一問題。秸稈壓塊機是把秸稈等生物質(zhì)原料粉碎壓縮制成高效、環(huán)保燃料或飼料的設備。秸稈壓塊機壓出的產(chǎn)品是用來做飼料或燃料的。經(jīng)過實踐和不斷的改進，秸稈壓塊機已日臻完善。秸稈壓塊機具有自動化程度高、產(chǎn)量高、價格低、耗電少、操作簡單、環(huán)境無污染等優(yōu)點[5]。因而秸稈壓塊機可廣泛應用壓制各種農(nóng)作物秸稈和小樹枝等生物質(zhì)原料。秸稈壓實機具有以下特點：（1）秸稈壓塊機自動化程度高、產(chǎn)量高、價格低、耗電少、操作簡單。如無電力設備可用柴氣機代替。 （2）秸稈壓塊機物料適應性強: 適應于各種生物質(zhì)原料的成型，秸稈從粉狀至 50mm 長度之間，含水率 5--30%之間，秸稈壓塊機都能加工成型。 （3）秸稈壓塊機壓輪自動調(diào)節(jié)功能：利用推力軸承雙向旋轉的原理自動調(diào)節(jié)壓力角度，使物料不擠團、不悶機，保證出料成型的穩(wěn)定。 （4）秸稈壓塊機操作簡單使用方便：自動化程度高，用工少，使用人工上料或輸送機自動上料均可。1.2 壓實目的及操作原理壓實亦稱壓縮，即是利用機械的方法增加固體廢物的聚集程度，增大容重和減小體積，便于裝卸、運輸、貯存和填埋。固體廢物中適合壓實處理的主要是壓縮性能大而復原性小的物質(zhì)，如金屬加工出來的金屬細絲，金屬碎片、冰箱與洗衣機，以及紙箱、紙袋、纖維等，有些固體廢物、如木頭、玻璃、金屬、塑料塊等已經(jīng)很密實的固體，以及焦氣、污泥等液態(tài)廢物不宜作壓縮處理。固體廢物經(jīng)壓實處理后，體積減小的程度叫壓縮比。廢物壓縮比決定于廢物的種類及施加的壓力。一般壓縮比為 3-5。同時采用破碎與壓實二種技術可使壓縮比增加到 5-10。國外，生活垃圾的收集都采用壓實機械以減少垃圾體積、增加垃圾車的收集量。一般，生活垃圾壓實后，體積可減少 60-70%。城市垃圾經(jīng)家庭壓實器壓實后密度變?yōu)?320.4kg/m3，體積可減少69%。壓實的原理主要是減少空隙率，將空氣壓掉。如若采用高壓壓實，除減少空隙外，在分子之間可能產(chǎn)生晶格的破壞使物質(zhì)變性。例如，日本采用高壓壓實的現(xiàn)代化方法處理城市垃圾，壓力采用258kg/cm2，制成垃圾密度為 1125.4-1380kg/m3 壓實塊。由于高壓，在壓縮過程中擠壓及升溫使垃圾中 BOD 從 6000ppm 降到 200ppm，COD 從 8000ppm 降到 150ppm，垃圾塊已成為一種均勻的類塑料結構的惰性材料，自然暴露在空氣中三年，沒有任何明顯的降解痕跡。這與一般的壓實作用不湖州師范學院本科畢業(yè)論文2同。壓實工藝流程：1、垃圾—墊有鐵絲網(wǎng)容器—壓縮機壓縮—污水—泵—活性污泥處理系統(tǒng)—上清液滅菌消毒—排放。2、垃圾—墊有鐵絲網(wǎng)容器—壓縮機壓縮—瀝青浸漬池(180~200℃)—冷卻—皮帶輸送—垃圾填埋場。1.3 壓實機的設計壓實機有很多種類,下面就壓實機根據(jù)不同的屬性進行分類.按用途分:廢紙壓實機、金屬壓實機、秸稈壓實機、棉花壓實機、秸稈壓實機等.按性能分:自動壓實機、半自動壓實機、手動壓實機等.壓實機可包括:全自動壓實機、全自動無人化壓實機、水平式壓實機、穿劍式壓實機、加壓式壓實機、半自動壓實機、手提式壓實機等等 [11].水平式壓實機：水平式壓實機主要用于城市垃圾的處理。將廢物加入裝料室，依靠具有壓面的水平壓頭作用使垃圾致密和定形，然后將坯塊推出。三向聯(lián)合式壓實機：三向聯(lián)合式壓實機主要適用于金屬類廢物的壓實。他具有 3 個互相垂直的壓頭，依次啟動 3 個塔頭即可將料斗中的廢物壓成塊?；匦綁簩崣C：回旋式壓實機主要適用于壓實體積小，質(zhì)量輕的廢物。廢物裝進單元后，先按水平壓頭的方向壓縮，然后驅(qū)動旋動式壓頭是廢物致密化。最后將廢物壓至一定尺寸排出。 壓實機的選擇主要是懸著合適的壓縮比和使用壓力。此外對不同的廢物采用不同的壓實機械。同時還需考慮后續(xù)處理過程，如是否會出現(xiàn)水分等 [12]。（1）裝載面尺寸 裝載尺寸要足以容納需要壓縮的最大件廢物。如果壓實機的容器用垃圾車裝填，為了操作方便，時期容積至少能處理一垃圾車的廢物。垃圾壓實器的裝載面一般為 0.765~9.18m3（2）循環(huán)時間 循環(huán)時間是指壓頭的壓面從裝料箱吧廢物壓入容器，然后再回到原來完全縮回的位置，準備接收下一次裝載廢物所需要的時間。循環(huán)時間變化范圍在 20~60s。循環(huán)時間和一次壓實廢料的量有關，量小則循環(huán)時間短。（3）壓面壓力 [13] 固定式壓實器的一般為 103~3432kPa。由于壓實比和壓面壓力并不是線性關系，所以應根據(jù)廢物的壓縮特性來選擇。（4）壓面的形成 壓面的行程是指壓頭壓入容器的深度。壓頭壓入容器中越深，壓實比越大。所以應先確定壓力實比，在選擇合適的壓面形成。（5）體積排率 體積排率即處理率，等于壓頭每次壓入容器的可壓縮廢物體積與每小時機器的循環(huán)次數(shù)之積。體積排率略大于廢物生產(chǎn)率。（6）其他 壓實器應與容器匹配。壓實器的場所要與壓實器相適應壓實器的選擇主要針對壓縮比，應當選擇合適的壓縮比和使用壓力。此外，應注意壓縮過程中的情況在城市垃圾的綜合利用中，垃圾壓實后產(chǎn)生水分，在風選分離紙時是不利的，因此，是否選用壓實裝置與后繼處理過程也有關、應當綜合考慮。湖州師范學院本科畢業(yè)論文3第 2 章 總體設計方案旋轉的壓下的不是垂直壓下的，水平方向的 2 個壓面強度和旋轉壓頭的轉速要求計算，最后壓實的物塊體積要求 20*40*10，用氣壓傳動，圖紙要 3 張 A0 紙，任務說明書要求 15000 字左右。圖 2-1 回轉式壓實器圖 2-2 三向聯(lián)合式壓實器1,2,3—壓頭湖州師范學院本科畢業(yè)論文4圖 2-3 水平式壓實器1— 破碎桿 2—裝料室 3—壓面旋轉壓頭設計圖如下圖圖 2-4 旋轉壓頭湖州師范學院本科畢業(yè)論文5第 3 章 旋轉壓頭的設計計算3.1 旋轉壓頭的轉速角速度 ?=45o/s(1)腔流量，公式得： SVQ?=200×π ×402=1004800mm3/s=0.1/102m3/s=1000ml/s(2)腔工作壓力，公式（4.8） 得：SFP?式中： F ——取工件重和手臂活動部件總重，估算 F =10+20=30kg， 摩F=1000N。所以代入公式（3.12）得： SFP摩??= 24018.93??=0.26Mpa升降部分的運動原理如圖所示湖州師范學院本科畢業(yè)論文6圖 3-4 運動原理圖湖州師范學院本科畢業(yè)論文73.2 氣缸安裝位置的確定由圖 3-4 可知 ...............................(3.21)?sinSh?則 maxmaxsin?Sh?mii所以， 567.018sin即 ?5.34max??而 0in?初選， ， , , ， 。l1ml02NG50?mP601.?f而液壓升降臺的有效垂直升降高度 為h?.....................(3.22))sin(iiaxinax ???L根據(jù) ，氣缸上下交接點 g、f 的距離 S（即氣缸的瞬時長度）為dgf?............................(3.23))co(211????llS可知，行程 S 是關于 的變量函數(shù)，代入數(shù)值則有如圖 3-5 所示曲線?湖州師范學院本科畢業(yè)論文8圖 3-5 S- 關系曲線?氣缸兩交接點之間的最大距離和最小距離分別為)cos(2max11max ?????llSinin設氣缸的有效行程為 ，為了使氣缸兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞不抵到氣缸缸底，?并考慮氣缸結構尺寸 和 （如圖 3-6 所示） ，一般應取1K2...............................(3.24)SKS???21min同樣，為了使氣缸兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離氣缸中的導向套，一般應取..............................(3.25)SS?21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根據(jù)氣缸的具體結構決定。K圖 3-6 氣缸結構尺寸湖州師范學院本科畢業(yè)論文9氣缸鉸接點 g 距離工作臺面的上下導軌的距離分別為 和 ，如圖 3-4 所示yx則有 .....................................(3.26)hyx??.................................(3.27))sin(1??l由式(3.21)、(3.26)和(3.27)得 ..............(3.28))si(1??lL由式(3.28)可看出， 是關于 的變量函數(shù)，代入數(shù)值則有如圖 3-7 所示曲線y圖 3-7 - 關系曲線y?3.3 氣缸推力的計算及選型將數(shù)值帶入式(3.12)中，得出 隨 值變化的曲線,如圖 3-8 所示T圖 3-8 隨 值變化的曲線T?可看出當 時，氣缸的推力最大。但由圖 3-7 可知，此時 為負值，故 不可取。同0??y0??時我們可看出當 時， 。?6?0y湖州師范學院本科畢業(yè)論文10那么，就取 ，此時，由式(3.12)得?6min??NT3158max?而 ，則5.34ax?NT18203in?若取安全系數(shù)為 1.5，則 .475.ax?參照參考文獻[5],選用缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式氣缸，其最小安裝連接尺寸 ZM+6?為 295mm+S，最大行程 800mm。當 時，由式(3.23)得?6min??mS295301min??又由式(3.23)，當 時，即工作臺升至最高點，氣缸的安裝尺寸達到最大，計算ax?得 ，故氣缸的行程和安裝尺寸都符合要求。S8017.4ax?綜上所述，選擇缸徑為 的桿端外螺紋桿頭耳環(huán)式氣缸。63?因此從最低到最高位置上升時，氣缸在此過程中所需要補充的氣量為 LmldV31.017.4221 ?????3.4 氣缸的選擇氣缸的選用要根據(jù)以下方面進行分析：1、類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿氣缸；要求制動精度高，應選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉，可選具有桿不回轉功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用無給氣或無氣潤滑氣缸等。 2、安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉時（如車床、磨床等） ，應選用回轉氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選擇相應的特殊氣缸。 3、作用力的大小即缸徑的選擇。根據(jù)負載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設計時，應盡量采用擴力機構，以減小氣缸的外形尺寸。 4、活塞行程湖州師范學院本科畢業(yè)論文11與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構等，應按計算所需的行程增加 10～20㎜的余量。5、活塞的運動速度主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進排氣口大小及導管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應取大值。氣缸運動速度一般為 50～800㎜/s。對高速運動氣缸，應選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應選用帶緩沖裝置的氣缸。圖 3.1 氣缸實物圖 6、氣缸的選型步驟及其類型介紹程序 1：根據(jù)操作形式選定氣缸類型：氣缸操作方式有雙動，單動彈簧壓入及單動彈簧壓出等三種方式程序 2：選定其它參數(shù)：1、選定氣缸缸徑大小 根據(jù)有關負載、使用空氣壓力及作用方向確定2、選定氣缸行程 工件移動距離3、選定氣缸系列4、選定氣缸安裝型式 不同系列有不同安裝方式，主要有基本型、腳座型、法蘭型、U 型鉤、軸耳型5、選定緩沖器 無緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、氣壓吸震器6、選定磁感開關 主要是作位置檢測用，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)7、選定氣缸配件 包括相關接頭（一）單作用氣缸湖州師范學院本科畢業(yè)論文12單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。其原理及結構見下圖：圖 3.2 單作用氣缸1—缸體；2—活塞；3—彈簧；4—活塞桿；單作用氣缸的特點是：1）僅一端進（排）氣，結構簡單，耗氣量小。2）用彈簧力或膜片力等復位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。4）氣缸復位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。（二） 雙作用氣缸雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實現(xiàn)雙向運動的氣缸。其結構可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。1） 雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。2） 缸體固定時，其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進入氣缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣） ，活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程 s 的 3 倍。安裝所占空間大，一般用于小型設備上。湖州師范學院本科畢業(yè)論文13活塞桿固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運動，工作臺的運動范圍為其有效行程 s 的 2 倍。適用于中、大型設備。 圖 3.3 雙活塞桿雙作用氣缸a）缸體固定；b）活塞桿固定1—缸體；2—工作臺；3—活塞；4—活塞桿；5—機架雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側受力面積相等。當輸入壓力、流量相同時，其往返運動力及速度均相等。(三) 緩沖氣缸緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸，不采取必要措施，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機件。為了使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。在氣缸兩端加設緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見下圖，主要由活塞桿 1、活塞 2、緩沖柱塞3、單向閥 5、節(jié)流閥 6、端蓋 7 等組成。其工作原理是：當活塞在壓縮空氣推動下向右運動時，缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔 4 及缸蓋上的氣孔 8 排出。在活塞運動接近行程末端時，活塞右側的緩沖柱塞 3 將柱塞孔 4 堵死、活塞繼續(xù)向右運動時，封在氣缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過節(jié)流閥 6 及氣孔 8 排出，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓力能如果與活塞運動所具有的全部能量相平衡，即會取得緩沖效果，使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)節(jié)流閥 6 閥口開度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓力的大小，以調(diào)節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運動時，從氣孔 8 輸入壓縮空氣，可直接頂開單向閥 5，推動活塞向左運動。如節(jié)流閥 6 閥口開度固定，不可調(diào)節(jié)，即稱為不可調(diào)緩沖氣缸。湖州師范學院本科畢業(yè)論文14圖 3.4 緩沖氣缸1—活塞桿；2—活塞；3—緩沖柱塞；4—柱塞孔；5—單向閥6—節(jié)流閥；7—端蓋；8—氣孔7、氣缸結構氣 缸 是 由 缸 筒 、 端 蓋 、 活 塞 、 活 塞 桿 和 密 封 件 組 成 ， 其 內(nèi) 部 結 構 如 圖 所 示 ： 1） 缸 筒 缸 筒 的 內(nèi) 徑 大 小 代 表 了 氣 缸 輸 出 力 的 大 小 。 活 塞 要 在 缸 筒 內(nèi) 做 平 穩(wěn) 的 往 復 滑 動 ， 缸 筒 內(nèi) 表面 的 表 面 粗 糙 度 應 達 到 Ra0.8um。 對 鋼 管 缸 筒 ， 內(nèi) 表 面 還 應 鍍 硬 鉻 ， 以 減 小 摩 擦 阻 力 和 磨 損 ，并 能 防 止 銹 蝕 。 缸 筒 材 質(zhì) 除 使 用 高 碳 鋼 管 外 ， 還 是 用 高 強 度 鋁 合 金 和 黃 銅 。 小 型 氣 缸 有 使 用 不銹 鋼 管 的 。 帶 磁 性 開 關 的 氣 缸 或 在 耐 腐 蝕 環(huán) 境 中 使 用 的 氣 缸 ， 缸 筒 應 使 用 不 銹 鋼 、 鋁 合 金 或 黃銅 等 材 質(zhì) 。 SMC CM2 氣 缸 活 塞 上 采 用 組 合 密 封 圈 實 現(xiàn) 雙 向 密 封 ， 活 塞 與 活 塞 桿 用 壓 鉚 鏈 接 ， 不 用 螺母 。 2） 端 蓋 湖州師范學院本科畢業(yè)論文15端 蓋 上 設 有 進 排 氣 通 口 ， 有 的 還 在 端 蓋 內(nèi) 設 有 緩 沖 機 構 。 桿 側 端 蓋 上 設 有 密 封 圈 和 防 塵 圈 ，以 防 止 從 活 塞 桿 處 向 外 漏 氣 和 防 止 外 部 灰 塵 混 入 缸 內(nèi) 。 桿 側 端 蓋 上 設 有 導 向 套 ， 以 提 高 氣 缸 的導 向 精 度 ， 承 受 活 塞 桿 上 少 量 的 橫 向 負 載 ， 減 小 活 塞 桿 伸 出 時 的 下 彎 量 ， 延 長 氣 缸 使 用 壽 命 。導 向 套 通 常 使 用 燒 結 含 氣 合 金 、 前 傾 銅 鑄 件 。 端 蓋 過 去 常 用 可 鍛 鑄 鐵 ， 現(xiàn) 在 為 減 輕 重 量 并 防銹 ， 常 使 用 鋁 合 金 壓 鑄 ， 微 型 缸 有 使 用 黃 銅 材 料 的 。 3） 活 塞 活 塞 是 氣 缸 中 的 受 壓 力 零 件 。 為 防 止 活 塞 左 右 兩 腔 相 互 竄 氣 ， 設 有 活 塞 密 封 圈 。 活 塞 上的 耐 磨 環(huán) 可 提 高 氣 缸 的 導 向 性 ， 減 少 活 塞 密 封 圈 的 磨 耗 ， 減 少 摩 擦 阻 力 。 耐 磨 環(huán) 長 使 用 聚 氨 酯 、聚 四 氟 乙 烯 、 夾 布 合 成 樹 脂 等 材 料 。 活 塞 的 寬 度 由 密 封 圈 尺 寸 和 必 要 的 滑 動 部 分 長 度 來 決 定 ?；?動 部 分 太 短 ， 易 引 起 早 期 磨 損 和 卡 死 。 活 塞 的 材 質(zhì) 常 用 鋁 合 金 和 鑄 鐵 ， 小 型 缸 的 活 塞 有 黃銅 制 成 的 。 　 　 4） 活 塞 桿 活 塞 桿 是 氣 缸 中 最 重 要 的 受 力 零 件 。 通 常 使 用 高 碳 鋼 ， 表 面 經(jīng) 鍍 硬 鉻 處理 ， 或 使 用 不 銹 鋼 ， 以 防 腐 蝕 ， 并 提 高 密 封 圈 的 耐 磨 性 。 5） 密 封 圈 回 轉 或 往 復 運 動 處 的 部 件 密 封 稱 為 動 密 封 ， 靜 止 件 部 分 的 密 封 稱 為 靜 密封 。 缸 筒 與 端 蓋 的 連 接 方 法 主 要 有 以 下 幾 種 ： 整 體 型 、 鉚 接 型 、 螺 紋 聯(lián) 接 型 、 法 蘭 型 、 拉 桿 型 。 6） 氣 缸 工 作 時 要 靠 壓 縮 空 氣 中 的 氣 霧 對 活 塞 進 行 潤 滑 。 也 有 小 部 分 免 潤 滑 氣 缸 。 8、工作原理根 據(jù) 工 作 所 需 力 的 大 小 來 確 定 活 塞 桿 上 的 推 力 和 拉 力 。 由 此 來 選 擇 氣 缸 時 應 使 氣 缸 的 輸 出力 稍 有 余 量 。 若 缸 徑 選 小 了 ， 輸 出 力 不 夠 ， 氣 缸 不 能 正 常 工 作 ； 但 缸 徑 過 大 ， 不 僅 使 設 備 笨 重 、成 本 高 ， 同 時 耗 氣 量 增 大 ， 造 成 能 源 浪 費 。 在 夾 具 設 計 時 ， 應 盡 量 采 用 增 力 機 構 ， 以 減 少 氣 缸的 尺 寸 。 氣 缸 下 面 是 氣 缸 理 論 出 力 的 計 算 公 式 ： F： 氣 缸 理 論 輸 出 力 (kgf) F′ ： 效 率 為 85％ 時 的 輸 出 力 (kgf)－ － (F′ ＝ F×85％ ） D： 氣 缸 缸 徑 (mm) P： 工 作 壓 力 (kgf／ cm2) 例 ： 直 徑 340mm 的 氣 缸 ， 工 作 壓 力 為 3kgf／ cm2 時 ， 其 理 論 輸 出 力 為 多 少 ?芽 輸 出 力 是多 少 ? 將 P、 D 連 接 ， 找 出 F、 F′ 上 的 點 ， 得 ： F＝ 2800kgf； F′ ＝ 2300kgf 在 工 程 設 計 時 選 擇 氣 缸 缸 徑 ， 可 根 據(jù) 其 使 用 壓 力 和 理 論 推 力 或 拉 力 的 大 小 ， 從 經(jīng) 驗 表1－ 1 中 查 出 。 3.5 初步確定氣缸參數(shù)湖州師范學院本科畢業(yè)論文16表 2-1 按負載選擇工作壓力 [1]負載/ KN 50工作壓力/MPa 1.25 ，滿足最低速度的要求。12c22.活塞桿強度計算：80mm 時, 可取A=(0.61.0)d。所以 A=25mm最小導向的長度 H：根據(jù)經(jīng)驗，當氣缸最大的行程為 L，缸筒的直徑為 D，最小導向的長度為：H代入數(shù)據(jù) 即最小導向長度 H + =80 mm活塞桿的長度 l=L+B+A+80=800+56+25+40=961mm（6）氣缸筒的壁厚的確定湖州師范學院本科畢業(yè)論文31由《液壓氣動技術手冊》可查得氣缸筒的壁厚能根據(jù)薄避筒計算公式進行計算：式中：缸筒的壁厚（m） ，缸筒的內(nèi)徑（m） ，缸筒承受的最大工作壓力（MPa） ，缸筒材料許用應力（MPa） 。實際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計算值的 7 倍；重型氣缸約取計算值的 20 倍，再圓整到標準管材尺碼。參考《液壓與氣壓傳動》缸筒壁厚強度計算及校核,我們的缸體的材料選擇 45 鋼，=600 MPa， ==120 MPan 為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強度(Pa)P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa） 。當工作壓力 p≤16 MPa 時，P=1.5p；當工作壓力 p＞16 MPa 時，P=1.25p由此可知工作壓力 0.6 MPa 小于 16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa=0.3mm參照下表 氣缸筒的壁厚圓整取 = 7 mm表 5.6 氣缸筒的壁厚 （mm）氣缸直徑50 80 100 125 160 200 250 320材 料壁 厚鑄鐵 HT15~33 7 8 10 10 12 14 16 16鋼 A3.45 5 7 8 8 9 9 11 12鋁合金 8~12 12~14 14~17（7）氣缸進排氣口直徑 d0v—空氣流經(jīng)進排氣口的速度，可取 v=1015 選取 v = 12 m/s 由公式 d0 = 2 代入數(shù)據(jù)得：d0 = 14.014 mm。表 5.7 氣缸進排氣口直徑 （mm）汽缸內(nèi)徑 D 氣缸進排氣口直徑 d040 850 63 1080 100 125 15140 160 180 20所以取氣缸排氣口直徑為 15 mmQ——工作壓力下輸入氣缸的空氣流量（）V——空氣流經(jīng)進排氣口的速度，可取 v=1025）（8）活塞桿的校核由于所選活塞桿的長度 L10d，所以不但要校核強度校核，還要進行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活湖州師范學院本科畢業(yè)論文32塞桿的材料選擇 45 鋼。參考《機械設計手冊單行本》 ，由《液壓氣動技術手冊》式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（N） ；FP0=1633NFK — 縱向彎曲極限力（N） ；nK — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 1.54。綜合考慮選取 2K—活塞桿橫截面回轉半徑，對于實心桿 K=d/4代入數(shù)據(jù) K =25/4=6.25mmE— 材料彈性模量，鋼材 E = 2.1 10 11 Pa ；J— 活塞桿橫截面慣性矩（m 4） ；d— 活塞桿的直徑（m） ；L— 氣缸的安裝長度為活塞桿的長度為 961mm代入數(shù)據(jù)得 F K =2.685 N因為 FP0 = 1.34 所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件；強度校核：由公式 d ≥n 為安全系數(shù) 一般取 n=5；缸筒材料的抗拉強度(Pa)代入數(shù)據(jù)得 NFK685.2?因為 FP0= 1.34 所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件；45 鋼的抗拉強度=600 MPa 則 4.16 mm ＜ d ，所以強度滿足要求；綜上所述：活塞桿的穩(wěn)定性和強度滿足要求。5.2 氣缸的選型參照（ISO6432 標準） ，結合上節(jié)計算氣缸選用缸徑為 10mm，行程為 80mm 的亞德客筆型氣缸，代號為 PB-10 80。?湖州師范學院本科畢業(yè)論文33第 6 章 主要零部件強度校核6.1 氣缸底架固定橫梁的強度校核氣缸底架固定橫梁（如圖 7-4 所示）選擇的是 60 號方鋼，其受力情況如圖 7-5 所示；已知 60號鋼的邊長為 60mm，氣缸推力 作用點到坐標系 O 的距離為 65mm， ， 分別為推力 在TxTyTX，Y 軸上的分力，且 ， 。?cosx?siny?當氣缸在最小角度，即工作臺在最低位置時，氣缸推力最大，雖然此時 最小，即?, ，分力 最大，所以由式(3.19) 可得 ，則NT3158max??6?x ?85.17??。57.04cosa?當氣缸在最大角度，即工作臺在最高位置時，雖然氣缸推力最大，此時 最大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則62.18min ?.3?yT?5.39。NTy 590sax?圖 7-4 氣缸與底架連接的橫梁湖州師范學院本科畢業(yè)論文34圖 7-5 氣缸與底架連接的橫梁截面圖把它們平移到 O 點后，有（1） 對于 X 軸方向，其受力如圖 7-6 所示圖 7-6 橫梁 X 軸方向的受力圖因為梁的抗彎截面系數(shù) ，3639310610mhW?????所以 MPaMx 5103684.9?????（2）對于 Y 軸方向，氣缸固定橫梁受力如圖 7-7湖州師范學院本科畢業(yè)論文35圖 7-7 橫梁 Y 軸方向的受力圖又梁的抗彎截面系數(shù) ，3610mW???則 MPaMy 24.736.2????（3）當 作用點平移到 O 點時，會產(chǎn)生一個扭矩，該扭矩的大小為xT又 ，其中 ， 此zsIhF82ma? 4941233 060612mbhIz ?????? NTFxs57.3064?時，該扭矩對橫梁截面產(chǎn)生的剪切力為 MPamNIzsxy 58.37036857.04492622ma ?????參照參考文獻[7]，又由第四強度理論 )(])()()[(21 22222 zxyxxzzyyxe ????? ???帶入并化簡： MPae 72.9)058.37(])90()24.73().95[( 22?????又選材料為 ，參照參考文獻 [7]，23QMPas5??取安全系數(shù)為 2，則 ，所以是安全的。es???.1/][湖州師范學院本科畢業(yè)論文366.2 軸的強度校核由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為 g 點和 d 點，所以只需校核該兩處的銷軸即可。6.2.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強度校核因為銷軸較短，所以只受切應力。依圖 7-2 可知，剪叉臂固定端（即 d 點）銷軸所受的力為。當升降臺面處于最低位置，即 時，銷軸受到的剪力最大，根據(jù)式(7.7)得1dF?6??。N4.8?又銷軸的直徑為 ，導氣孔直徑為 ，則其橫截面積為25?4?26262103.7810)()( mDA ????????又銷軸受力情況見圖 7-8，從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻[7]， MPaFd .41059.324861max????銷軸的材料為 35 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻[7]，35 鋼的許用應力 。MPa10][??取安全系數(shù)為 2，則有 ，所以滿足要求。][36.98.2????6.2.2 氣缸缸體尾部銷軸的強度校核氣缸尾部銷軸的受的力即為氣缸的推力 ，如圖 7-8 所示，因為銷軸較短，所以只受切應力。T又銷軸的直徑為 ，導氣孔的直徑為 ，則銷軸的橫截面積為5?4?262622 103.7810)(4)( mdDA ????????圖 7-8 尾部銷軸的受力圖參照 3.2.2 節(jié)，有MPaAT02.313.478256max ?????選擇銷軸材料為 35，又 35 鋼的許用應力 ，取安全系數(shù)為 2，則有1][??，所以設計的銷軸滿足要求。0..32max ??PaM6.2.3 氣缸活塞桿頭部支撐軸的強度校核依圖 7-2 可知，氣缸頭部支撐軸（即 g 點）所受的力為 。當升降臺面處于最低位置，即T時，氣缸受到的推力最大，即 。又銷軸的直徑為 ，導氣孔直徑為?6??NT3158?m50?湖州師范學院本科畢業(yè)論文37，則其抗彎截面系數(shù)為m4? 363933 1027.21052mdW???????又銷軸受力情況見圖 7-9，參照參考文獻 [7]，校核軸的彎曲強度為圖 7-9 頭部支承軸的受力圖 MPaWlTMAC2067.12430582??????軸的材料為 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻 [7]， 鋼的許用應力Q235Q。所以滿足要求。Pa5][湖州師范學院本科畢業(yè)論文38總結與展望本文對一種外形為 200X400X100 的物料進行壓實器設計，其中旋轉的壓下，水平方向的 2 個壓面強度和旋轉壓頭的轉速要求計算，最后壓實的物塊體積要求，用氣壓傳動。湖州師范學院本科畢業(yè)論文39參考文獻[01]蒲明輝等. 物料壓縮實驗裝置的研制[J] 實驗室科學, 2011,14 （2）.[02]楊莉等.自帶傳動動力恒頻方草捆撿拾壓捆機設計 [J].農(nóng)業(yè)機械學報，2011（11）[03]孫振鈞等.中國物質(zhì)產(chǎn)業(yè)及法杖取向 [J].農(nóng)業(yè)工程學報 .2004,20（5）[04]王鋒德等.大方捆打捆機設計與實驗 [J].農(nóng)業(yè)機械學報 . 2009,11[05]黃陽等.秸稈草芯成型機的研制 [J].機械設計與制造2007.1 （1）[06]李倩等.秸稈打包機的分層疊壓技術研究 [J].包裝工程 . 2008[07]譚繼秋等. 稻草秸稈壓縮研究及制粒機械設計[J], 湖南工程學院學報 , 2012（3）[08] 周一屆.對秸稈打包機的稻草壓縮影響元素分析[J], 農(nóng)業(yè)開發(fā)研究 , 2008[09]李文廣. 壓實機的設計與試驗[J], 農(nóng)業(yè)機械學報, 2009.11 （42）[10] 高祥照等. 中國農(nóng)作物秸稈資源利用現(xiàn)狀分析[J], 華中農(nóng)業(yè)大學學報 , 2006.21（3）[11] 馬永貴等. 秸稈發(fā)電綜述[J], 沈陽工程學院學報, 2007.7 （3）[12]周逸俊. 環(huán)境工程設備設計手冊[M], 壓實機的選擇 [13]R N Singh;P R Bhoi Modification of commercial briquetting machine to produce 35mm diameter湖州師范學院本科畢業(yè)論文40致 謝大學的艱苦跋涉，幾個月的精心準備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時候，心頭照例該如釋重負，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉反側和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并不輕松，工作的壓力時時襲擾，知識的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一篇具有一定學術價值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。敲完最后一個字符，重新從頭細細閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒有什么值得特別炫耀的成果，但對我而言，是寶貴的。它是無數(shù)教誨、關愛和幫助的結果。我要感謝我的指導教師 XX 老師。老師雖身負教學、科研重任，仍抽出時間，不時召集我和同門以督責課業(yè)，從初稿到定稿，不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學院的各位工作人員，他細致的工作使我和同學們的學習和生活井然有序。謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。讓我依依不舍的還有各位學友、同門和室友。在我需要幫助的時候他們伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。本論文的完成遠非終點，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個新的起點。我將繼續(xù)前行！