人造板多層熱壓機設計的畢業(yè)論文.doc

河海大學畢業(yè)論文 學號 * 年級 * 本科畢業(yè)設計 人造板多層熱壓機設計 專 業(yè) * 姓 名 * 指導教師 * 評 閱 人 * 2016 年 2 月 中國 南京 河海大學畢業(yè)論文 學術(shù)聲明： 鄭 重 聲 明 本人呈交的畢業(yè)設計，是在導師的指導下，獨立進行研究工 作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除 文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設計（論文）的研究成果不包含 他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本設計（論文）所涉及的研究工作做 出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本設 計（論文）的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 本人簽名： * 日期： 2016.2.15 河海大學畢業(yè)論文 摘 要 多層熱壓機是生產(chǎn)膠合板、刨花板、中密度纖維板等人造板的主要設備。 目前設備制造廠生產(chǎn)的熱壓機已基本定型，為了改進熱壓機的結(jié)構(gòu)性能和降 低制造成本，本文主要對五層側(cè)壓式熱壓機結(jié)構(gòu)進行了設計,并對熱壓機的重 要部件下托板的結(jié)構(gòu)、強度和剛度進行了設計分析和計算,使下托板在結(jié)構(gòu)上 更加合理,降低了材料和能源消耗,提高了生產(chǎn)率。設計主要結(jié)合現(xiàn)有的設計 理念，在符合設計要求的前提下，設計時熱壓機的機架整體上主要采用了鋼 板焊接閉式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)制造方便無需大型加工設備，并且，選材主要使 用了工字鋼、角鋼等常用材料，使用鋼板焊接的加工工藝，因而，生產(chǎn)工藝 性較好，一般機械廠均能制造。設計中主要使用了 CAD、ProE 等工程制圖軟 件，使用了 ProE 軟件進行受力分析。 關(guān)鍵詞： 側(cè)壓式， 熱壓機 ，結(jié)構(gòu)設計 ，受力分析 河海大學畢業(yè)論文 Abstract The multi-layered hot press is the production plywood, the shaving board, building board and so on density fiberboard major installations. At present the equipment factory productions hot press has finalized basically, to improve hot presss structure performance and reduce the production cost, this article mainly has carried on the design to five side thrust type hot press structure, and to hot presss important part under carriers structure, the intensity and the rigidity has carried on the project analysis and calculates, causes the carrier to be more reasonable in the structure, reduced the material and the energy consumption, raised the productivity. The design main union existing design idea, in conforms to under the design requirements premise, in the design in presss rack whole has mainly used the steel plate welding closed type rack, this kind of structure manufacture convenience does not need the large-scale processing equipment, and, the selection has mainly used the I-steel, the angle steel and so on commonly used material, uses processing craft which the steel plate welds, thus, the production technology capability is good, generally the machine shop can make. In the design has mainly used CAD, engineering drawing soft wares Pro E and so on, used the software Pro E to carry on the stress analysis. Key words: lateral pressure type, thermal-pressing machine, structural design, stress analysis 河海大學畢業(yè)論文 IV 目錄 1.引言.5 1.1 五層側(cè)壓式熱壓機的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 .5 1.2 熱壓機的特點 .6 1.3 熱壓機的發(fā)展帶來的機遇和挑戰(zhàn) .7 2.熱壓機的結(jié)構(gòu)設計.8 2.1 框架結(jié)構(gòu) .9 2.2 柱塞結(jié)構(gòu) .10 2.3 上托板結(jié)構(gòu) .10 2.4 下托板結(jié)構(gòu) .11 2.5 平衡機構(gòu)簡要設計 .12 2.5.1 工作原理.12 2.5.2 齒條的設計.14 2.6 軸承的選取 .15 2.7 側(cè)壓缸支架結(jié)構(gòu) .16 2.8 側(cè)壓缸螺栓設計校核 .17 3.熱壓機主要部件的受力分析.18 3.1 立柱的設計校核 .18 3.2 上托板的設計校核 .18 3.3 下托板的結(jié)構(gòu)設計 .25 3.4 下橫梁底板受力分析 .28 附錄.30 參考文獻.35 致 謝.36 河海大學畢業(yè)論文 1.引言 熱壓機是人造板生產(chǎn)線的主要設備之一 。熱壓機的生產(chǎn)能力決定了人造 板生產(chǎn)線的產(chǎn)量，而熱壓機的技術(shù)水平也在很大程度上決定了人造板產(chǎn)品的 質(zhì)量 。人造板生產(chǎn)的發(fā)展與熱壓機技術(shù)水平的進步息息相關(guān)。人造板行業(yè)的 發(fā)展對熱壓機生產(chǎn)提出了更高的要求，而更先進水平的熱壓機的出現(xiàn)則又極 大地促進了人造板行業(yè)的發(fā)展。 新的人造板國家標準對產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量,就 熱壓機而言,一方面：要求工藝上采取最佳熱壓工藝曲線和工藝參數(shù),控制產(chǎn) 品質(zhì)量；另一方面：熱壓機設備本身在結(jié)構(gòu)和性能上要滿足諸如制品的厚度 公差、傳熱的均勻度等要求,確保壓制品質(zhì)量。熱壓機的發(fā)展促進了人造板工 業(yè)的繁榮。而近年來我國人造板行業(yè)的超快速發(fā)展也為我國熱壓機技術(shù)的發(fā) 展提供了廣泛的發(fā)展空間。遺憾的是目前我國還不具備連續(xù)壓機的生產(chǎn)能力， 國內(nèi)需要的連續(xù)壓機還需要從國外進口,這嚴重影響了我國人造板機械行業(yè)整 體水平的提高。國內(nèi)的有關(guān)單位也在抓緊時間組織必要的人力、物力、技術(shù) 力量進行連續(xù)壓機的研制工作。相關(guān)的產(chǎn)品也有望在未來幾年問世。本次設 計在借鑒以往前人的實際設計經(jīng)驗和部分參數(shù)結(jié)構(gòu)的前提下重點對其下托板 的結(jié)構(gòu)進行了可行改進設計，使用了 CAD、Pro/e 等工程制圖軟件對該機器進 行結(jié)構(gòu)設計、繪制和分析。在指導教師的指導下以及同組同學的共同研討下 基本達到了預期目標。 1.1 五層側(cè)壓式熱壓機的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 最早在人造板行業(yè)出現(xiàn)的熱壓機就是多層壓機，它主要是借鑒并根據(jù)紡 織工業(yè)使用的壓機改造而來，用于以紙漿來生產(chǎn)最早的纖維板。最初的多層 熱壓機盡管還不完善，但已經(jīng)具有現(xiàn)代多層壓機的雛形。裝卸板系統(tǒng)、加熱 河海大學畢業(yè)論文 裝置、壓機閉合開啟裝置等都為人們所了解。這些多層壓機的制造商則是來 自人造板設備技術(shù)比較發(fā)達的德國,如辛北爾康普公司和貝克一馮赫倫公司, 前者至今仍然在世界人造板設備供應領(lǐng)域占據(jù)重要的地位而后者卻已于 20 世 紀 80 年代退出了市場的競爭行列。后來多層壓機在刨花板生產(chǎn)中獲得了極大 的成功,并推廣開來。多層壓機的使用在促進刨花板工業(yè)的發(fā)展的同時推動了 整個人造板工業(yè)的進步。而刨花板行業(yè)的發(fā)展又為多層熱壓機的不斷改進提 供了生產(chǎn)依據(jù)。最初人造板多層壓機的主要制造商主要集中在歐洲，包括比 松公司、辛北爾康普公司、貝克馮赫倫公司迪芬巴赫公司和順智公司等之 后隨著多層熱壓機制造技術(shù)的推廣,美洲以及包括中國在內(nèi)的一些亞洲國家也 加入到多層熱壓機設備供應商之列。近年來,隨著熱壓機技術(shù)的發(fā)展,歐洲的 主要熱壓機生產(chǎn)廠家已經(jīng)將主要的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)移到連續(xù)熱壓機的生產(chǎn)上,而我國 的上海人造板機器廠、美國的華盛頓鐵工廠則成為除歐洲廠商外的多層熱壓 機市場上較為重要的供應商。美國的華盛頓鐵工廠一直致力于多層熱壓機的 發(fā)展,產(chǎn)品的層數(shù)、壓機幅面也不斷加大。而我國的上海人造板機器廠則是多 層熱壓機市場的后期之秀，依靠國內(nèi)強大的市場支持,目前已向國內(nèi)外市場提 供了多套多層熱壓機設備。為了提高單機生產(chǎn)能力,多層熱壓機采用兩種途徑 提高產(chǎn)能,一是增加壓機層數(shù)，二是增大熱壓板的幅面。目前通常使用的熱壓 機層數(shù)為 10-15 層，最多可達 40 層，幅面主要有 4 英寸和 8 英尺。 1.2 熱壓機的特點 熱壓機除整個結(jié)構(gòu)布局合理、緊湊、外形美觀、精密度高外，還具有以 下特點：控制系統(tǒng)多樣化。此熱壓機的控制系統(tǒng)有光電管、無觸點開關(guān)和行 程開關(guān)。這些控制電器元件靈敏、耐用，而且大部分元件安裝在熱壓機頂部， 使得熱壓機結(jié)構(gòu)緊湊、整潔。熱壓機主體部分是由一定厚度的鋼板焊接成的 框架式，不易變形；梯形塊上設置倒角，便于找正。 熱壓機的低壓泵、高壓泵和電機全部安裝在油箱架下邊，占地面積小。 該熱壓機由于裝有蓄壓器，因此可起到緩沖作用， 以增加熱壓機的穩(wěn)定性。 河海大學畢業(yè)論文 當液壓系統(tǒng)達到一定壓力時，高、低壓泵可自動停止工作；當壓力不足時， 可自動開啟高、低壓泵補充到規(guī)定油壓，使液壓系統(tǒng)總保持在規(guī)定的油壓范 圍內(nèi)。 1.3 熱壓機的發(fā)展帶來的機遇和挑戰(zhàn) 隨著房地產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了裝修業(yè)的快速發(fā)展，從而帶動了集成 材業(yè)的發(fā)展。集成材保留了天然木材的材質(zhì)感，外表美觀，材質(zhì)均勻，克服 了木材易變形、開裂的缺點，利用短小料可獲得人造板和實木不能替代的方 材板，提高了木材的使用價值。它是室內(nèi)裝飾、木質(zhì)地板和中高檔家具生產(chǎn) 的理想材料。集成材的生產(chǎn)主要由拼板機來完成，使得拼板機的市場需求量 越來越大。 隨著板材生產(chǎn)廠家的需要的不斷提高，要求拼接出來的板材盡量平整， 木條之間的不平度較小，拼接的整板變形量小，沒有彎曲、扭曲、翹曲現(xiàn)象。 為此保證設備上下工作面的平面度、剛性、上下平面的平行度比較關(guān)鍵。另 外，必須改善拼接工藝，減少板材拼接受力不均，保證熱拼板機承載面內(nèi)受 熱均勻。但我國的拼接設備與德國、意大利等發(fā)達國家比還相對比較落后， 主要表現(xiàn)在設備的自動化程度低，配套使用的設備較少，還存在很多單機使 用現(xiàn)象。全自動拼板生產(chǎn)線在國內(nèi)尚還空白。另外，我國的拼接板精度不高， 后序加工量大，余料浪費較多。 隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，多層熱壓機的層數(shù)在不斷增多，幅面也在不 斷加大。然而多層熱壓機的缺點也越來越顯現(xiàn)出來： 1）熱壓輔助時間長，壓機有效生產(chǎn)率低。使用多層壓機，需要相應配置 附屬的裝板、卸板系統(tǒng)，這無形中增加了熱壓的輔助時間，再加上壓機自身 所需要的閉合開啟時間，導致熱壓周期長，生產(chǎn)效率低。而且壓機的層數(shù)越 多，輔助時間越長，輔助系統(tǒng)也越復雜。 2）隨著層數(shù)的增多，多層壓機對系統(tǒng)的同時閉合系統(tǒng)要求更高。而且由 于在熱壓過程中各層板坯受壓不同，造成成品板的產(chǎn)品厚度不均，產(chǎn)品穩(wěn)定 河海大學畢業(yè)論文 性差。 3）由于裝板以及熱壓板閉合后板坯在未加壓的情況下受熱，使產(chǎn)品產(chǎn)生 較厚的預固化層，砂光余量大。 4）熱壓板在熱壓過程中,直接受濕熱蒸汽的作用，熱壓板腐蝕嚴重，影 響使用壽命。 5）受壓機開檔和熱壓板的限制，多層壓機生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格具有一定的限 制，不能滿足人們對產(chǎn)品多規(guī)格的要求。 盡管多層壓機具有以上缺點，但是到目前為止，多層壓機仍然占據(jù)熱壓 機市場的大部分市場份額，成為人造板生產(chǎn)的主要壓機之一。 改善機架應力狀態(tài)的措施： （1）在同樣重量下減簿板厚,增加寬度，以提高機架抗彎剛度,減少應力。 （2）避免在機架內(nèi)側(cè)鉆孔、焊接零件，以免引起應力集中，可將零件布 置在立柱的外側(cè)。 （3）在機架上增加幾塊補板，以提高上、下橫梁的抗彎剛度和立柱的剛 度。 （4）減小拐角處的應力集中，可以采取圓弧過渡,或斜角過渡。 （5）正確選擇焊縫位置。機架板一般都是拼焊而成的，焊縫強度一般都 低于母材，而且有焊接應力，所以焊縫要選在應力較小的位置，而且要沿立 柱方向，不能沿橫梁方向。 2.熱壓機的結(jié)構(gòu)設計 五層側(cè)壓式熱壓機的整機設計采用了框架式結(jié)構(gòu)，整體使用工字鋼和鋼 板焊接而成，根據(jù)熱壓板的具體的參數(shù)，選擇成品壓板和側(cè)壓板。 整機結(jié)構(gòu)見下圖： 河海大學畢業(yè)論文 圖 2-1 五層側(cè)壓式熱壓機的結(jié)構(gòu) 其中熱壓機的主要技術(shù)參數(shù)為： 上下壓力：90 噸（將層層熱壓板向上頂起且保證壓機工作時板坯不發(fā)生 翹曲，泄壓時靠壓機自重下降） 側(cè)向壓力：10 噸（將板坯側(cè)向加緊） 熱壓板尺寸：2550*1370*42mm 兩熱壓板之間的間距為 100mm 詳細尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖：BYSJ-01。 2.1 框架結(jié)構(gòu) 最上部為上托板，為加強強度，上托板與第一個熱壓板間需焊接厚度為 10 mm 的鋼板。每個熱壓板間距離是 100mm。側(cè)壓缸在同一側(cè)，與側(cè)壓板連接。 止推板在另一側(cè)，厚度均為 10mm。熱壓板通過方形鋼管和階梯形擋塊定位。 為了方便熱壓機在工作時熱壓板上升過程中位置的找正，將梯形擋塊開有 45 度倒角，以便起到引導作用。為了使兩個側(cè)壓缸推力相同以及下托板在上升 過程中的平穩(wěn)，使用齒輪齒條機構(gòu)進行調(diào)節(jié)。第六塊熱壓板直接焊接于下托 板上，它與下托板之間同樣有一厚度為 10mm 鋼板加強其強度。柱塞缸與焊接 河海大學畢業(yè)論文 在底座上的法蘭通過螺栓連接在一起，使用厚度為 14mm 的鋼板。四個柱塞缸 通過兩組齒輪齒條控制同步壓力。立柱采用 H 鋼，型號為 28a。 2.2 柱塞結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)主要有兩部分組成柱塞和柱塞缸，兩者的結(jié)構(gòu)分別表示如下圖示： 圖 2.1 柱塞結(jié)構(gòu) 柱塞缸主要采用 14mm 的鋼板卷筒焊接而成，其結(jié)構(gòu)簡單制造方便。將該 結(jié)構(gòu)安裝在下橫梁上，并通過一塊 14mm 厚的鋼板與之焊接為一體。鋼板上安 裝法蘭以實現(xiàn)工作要求。 2.3 上托板結(jié)構(gòu) 為了考慮材料和該結(jié)構(gòu)的受力特點，通過對不同結(jié)構(gòu)形式的托板受力分 析，選擇受力最小且受力最為合理的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設計為兩邊帶有加強肋， 中部為正方形結(jié)構(gòu)且加強肋在其對角線上。 結(jié)構(gòu)示意圖如下所示： 河海大學畢業(yè)論文 圖 2.3 上托板結(jié)構(gòu) 詳細尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖 BYSJ-02。 2.4 下托板結(jié)構(gòu) 下托板是該機器的主要受力部件之一，為了使受力均勻和節(jié)省材料從而 降低生產(chǎn)成本，在參考了以往的設計經(jīng)驗并通過對不同結(jié)構(gòu)形式的托板進行 受力分析，最終選擇了受力最小且受力最為合理的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設計為將托 板均勻分成四部分，每部分的加強肋設計在其對角線上，連接柱塞法蘭的結(jié) 構(gòu)設計在該肋板的幾何中心上。 結(jié)構(gòu)如下圖所示： 河海大學畢業(yè)論文 圖 2.4 下托板結(jié)構(gòu) 詳細尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖：BYSJ-03。 2.5 平衡機構(gòu)簡要設計 2.5.1 工作原理 由于液壓系統(tǒng)在工作時，對柱塞缸的壓力油供應不均勻，而使下托板以 及側(cè)壓板在工作時不平衡。為了使液壓缸柱塞將下托板頂起工作時下托板平 衡的上升，及側(cè)壓板工作時平衡的對板坯進行加緊而設計了該平衡機構(gòu)。它 主要由齒輪齒條機構(gòu)來保證，將兩個相同的齒輪安裝在同一根軸上，將齒條 與下托板相連。在側(cè)壓板上的平衡機構(gòu)的結(jié)構(gòu)于此相同，在此僅以下托板處 的平衡機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為例加以說明。 具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 河海大學畢業(yè)論文 圖 2.5 平衡機構(gòu)（齒輪齒條機構(gòu)） 參考了機械設計齒輪設計例題分析，由于該壓機的工作壓力最大為 90 噸， 所以平衡機構(gòu)中齒輪轉(zhuǎn)速不高，受力不是太大的特點，可將齒輪精度等級確 定為 IT7(GB10095-88)。選擇其材料為 40Cr（ ）硬度為 280HBS，齒條2調(diào) 質(zhì) 的材料選為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS，符合了 設計的基本要求?，F(xiàn)將其主要的設計過程簡要敘述如下： 1)初選齒輪齒數(shù)為 =24，齒數(shù)比 u=4；1Z 2)主要公式：接觸疲勞許用應力 分度圓直徑： 2E3H2. =64.3mtdKulim5.HNaMPs T=Fd/2=11250 。 其中 F 為液壓缸工作參數(shù) 90t；d 為平衡軸直徑；有機械設計表 10-6 查 得材料的彈性影響系數(shù) =189.8 ,有圖 10-21d 按齒面硬度查齒輪的接EZ 12aP 河海大學畢業(yè)論文 觸疲勞強度極限 =600 ；HlimaMP 由圖 10-19 去接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95。HNK 3)按齒根彎曲強度設計時 =0.93mmFaS32d1YTZ 由圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞強度極限 =500 ,查圖 10-18 取彎FEaMP 曲疲勞壽命系數(shù) =0.85,取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，F(xiàn)NK 故而 =303.6 ，E=SaMP 載荷系數(shù) AV=1.52 查表 10-5 查得 FaSaY.68， 。FaS=0.138 齒輪的接觸疲勞強度決定了承載能，它僅與齒輪的直徑有關(guān)，為同時考 慮制造及安裝方便，可將該齒輪的模數(shù)適當放大，取為 m=2.5，這樣設計的 齒輪齒條傳動既能滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并 做到了結(jié)構(gòu)緊湊便于生產(chǎn)制造。 齒輪的主要設計參數(shù)： 齒輪材質(zhì) 精度等級 模 數(shù) 壓 力 角 齒 槽 寬 40Cr（調(diào)質(zhì)） IT7 2.5 20 3.93 mm 齒 頂 高 齒 根 高 齒 高 齒 厚 齒 根 圓 半 徑 2.5 mm 68.76 mm 5.62 mm 3.93 mm 64.38 mm 具體尺寸參閱零件圖：BYSJ-04。 2.5.2 齒條的設計 根據(jù)齒條的特性及該機構(gòu)的特點，其設計參數(shù)有： 河海大學畢業(yè)論文 材質(zhì) 精度等級 模 數(shù) 齒 形 角 齒 槽 寬 45 鋼（調(diào)質(zhì)） IT7 2.5 20 3.93 mm 齒 頂 高 齒 根 高 齒 高 齒 厚 齒 根 圓 半 徑 2.5 mm 3.12 mm 5.62 mm 3.93 mm 26.88 mm 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 如 下 ： 圖 2.5.2 齒 條 結(jié) 構(gòu) 參考零件圖：BYSJ-05。 2.6 軸承的選取 分析軸承會將受到徑向力的影響，所以選取深溝球軸承，結(jié)構(gòu)代號為 60000，其性能和特點如下：主要承受徑向載荷，也可同時承受小的軸向載荷， 當量摩擦系數(shù)最小。在高轉(zhuǎn)速且輕量化要求的場合，可用來承受單向或雙向 的軸向載荷。 工作中允許內(nèi)、外圈軸線偏斜量 ，大量生產(chǎn)，價格低。168 2.6.1：軸承代號的確定： 確定寬度系列代號為 0； 確定直徑系列代號為 3； 確定內(nèi)徑系列代號為 09； 初選輸入軸的軸承代號為 6309，其基本尺寸為: , , ，md45D10mB25rs5.1in 河海大學畢業(yè)論文 基本額定動載荷為 ，基本額定靜載荷為 。kNCr8.52kNCr8.310 2.6.3：輸出軸的軸承代號的確定： 確定寬度系列代號為 0； 確定直徑系列代號為 4； 確定內(nèi)徑系列代號為 12； 初選輸入軸的軸承代號為 6412，其基本尺寸為: ， ， ，md60D150mB35rs1.2in 基本額定動載荷為 ，基本額定靜載荷為 。kNCr8kNCr07 2.6.2：輸入軸軸承的校核： （1）求軸承所受的徑向載荷 ；21rF和FNV67.452H931212NHr 03.49.67.452 求兩軸承的計算軸向力 ：21aF和 因為選用直齒輪，不會產(chǎn)生派生軸向力，且外自身沒有受到軸向力。所 以： 021aF0C （3）求軸承的當量動載荷 ：21P和 河海大學畢業(yè)論文 因 ,查得徑向載荷系數(shù)為 ,軸向載荷系數(shù) ； 021raF1X0Y 因軸承運轉(zhuǎn)中所受載荷基本平穩(wěn)， ，取 。2.0df .df 則： )(121ardYXfP N64.895 03 驗算軸承壽命： 因為 ，所以選取軸承 1 的受力大小驗算：21)(60PCnLh9.24.8513 式中 ，因為所用軸承為球軸承， 。 軸承工作條件為每天二班制，使用期限 10 年（每年工作日 300 天） ，hh LL540318 故所選軸承滿足壽命要求。 2.6.3：輸出軸軸承的校核： （1）求軸承所受的徑向載荷 ；21rF和 ，N.FNV8547N.V8932 ，H230H47041.309.5.2211 r NNV 7581893222 （2）求兩軸承的計算軸向力 ：21aF和 河海大學畢業(yè)論文 因為選用直齒輪，不會產(chǎn)生派生軸向力，且外自身沒有受到軸向力。所 以： 021aF0C （3）求軸承的當量動載荷 ：21P和 因 ,查得徑向載荷系數(shù)為 ,軸向載荷系數(shù) ；21 raF1X0Y 因軸承運轉(zhuǎn)中所受載荷基本平穩(wěn)， ，取 。2.0df .df 則： )(11ardYXfP N30.57 492)(2ardFf .18 驗算軸承壽命： 因為 ，所以選取軸承 1 的受力大小驗算：2P)(60CnLhh58.123713 式中 ，因為所用軸承為球軸承， 。 軸承工作條件為每天二班制，使用期限 10 年（每年工作日 300 天） ， 河海大學畢業(yè)論文 hh LL540318 故所選軸承滿足壽命要求。 根據(jù)前文中設計的軸的最小直徑 d=25mm 查機械設計手冊選取深溝球軸承 代號為：6000。 具體參數(shù)見下圖： 2.7 側(cè)壓缸支架結(jié)構(gòu) 由于該支架主要對側(cè)壓缸起固定作用，將其焊接在熱壓板上，工作時隨 熱壓板一起上下運動。經(jīng)受力計算該結(jié)構(gòu)主體部分可由 14mm 鋼板焊接；加 強肋部分由 10mm 鋼板焊接組成，這種結(jié)構(gòu)在受力方面比較理想。 結(jié)構(gòu)示意圖如下： 河海大學畢業(yè)論文 圖 2.7 側(cè)壓鋼支架三視圖 具體尺寸參閱零件圖：BYSJ-06。 2.8 側(cè)壓缸螺栓設計校核 根據(jù)熱壓機的側(cè)壓力 10 噸以及部件的連接需要，初選公稱直徑為 13mm 的螺栓，為保證其正常工作現(xiàn)對其進行校核。 受軸向載荷的緊螺栓（靜載荷）連接的校核計算結(jié)果： 工作載荷 Fc = 3.125 kN 殘余預緊力系數(shù) K = 1.6 總載荷 F0 = 8.13 kN 相對剛度 = 0.25 預緊力 Fp = 7.34 kN 螺栓機械性能等級 = 6.8 螺栓屈服強度 s = 480 MPa 安全系數(shù) Ss1 = 2 河海大學畢業(yè)論文 螺栓許用應力 = 160.00 MPa 選擇材料為：45 鋼 螺栓公稱直徑 Md = M13 螺栓小徑 d1 = 10.106 mm 螺栓計算應力 = 132.1 MPa 校核計算結(jié)果： 滿足強度要求 受軸向載荷的緊螺栓（動載荷）連接校核計算結(jié)果： 工作載荷 Fc = 3.125 kN 相對剛度 = 0.25 螺栓材料：Q235A 螺栓抗拉強度 = 440 MPab 螺栓屈服強度 = 240 MPas 抗壓疲勞強度 = 140 MPa1t 尺寸因數(shù) = 1 制造工藝因數(shù) = 1tK 受力不均勻因數(shù) = 1u 缺口應力集中因數(shù) = 3.9 安全系數(shù) = 21aS 螺栓許用應力幅 = 17.95 MPaa 螺栓公稱直徑 = M12dM 螺栓小徑 = 10.106 mm1 螺栓計算應力幅 = 4.89 MPaa 校核計算結(jié)果： 滿足 故選擇公稱直徑為 13 的螺栓，材料為 Q235A， 處理。3回 火 河海大學畢業(yè)論文 3.熱壓機主要部件的受力分析 3.1 立柱的設計校核 立柱采用工字鋼，根據(jù)熱壓機的對稱結(jié)構(gòu)，立柱僅受拉力作用，沒 有附加的彎矩和扭矩。由計算公式： 式中: 所選材料的彈性極限，這里選取Q235A， =210MPa。 A工字鋼的橫截面積 S設計計算安全系數(shù)，取S=2. F工字鋼受力 將數(shù)據(jù)代入公式得： A=61.4c 據(jù)此選取型號：熱軋工字鋼28a（GB706-88） ，詳細尺寸見零件圖。 3.2 上托板的設計校核 上托板與熱壓板間附有 10mm 厚鋼板來加強其強度。上托板由厚度為 14mm 高為 300mm 的鋼板焊接而成。由于其復雜的交叉結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的材料力學 分析解決問題的方法十分繁瑣，此處借用 WildfirePro/E 5.0 里面的有限元 分析工具進行校核計算。 首先建立三維模型如圖： FSA 河海大學畢業(yè)論文 圖 3.2.1 上托板三維模型 三維模型建成后進行受力分析的準備工作： 先進行模型設置材料選擇材料的分配施加位移約束定義位移約 束定義載荷性質(zhì)（第一塊熱壓板受到均勻的壓力載荷，將 90t 壓力均勻分 配到熱壓板上）建立模型分析定義結(jié)果定義。 圖 3.2.2 上托板受力模型 系統(tǒng)開始運行，隨后便可運行出想要得到的結(jié)果。如圖所示： 河海大學畢業(yè)論文 圖 3.2.2 整體受力 系統(tǒng)開始運行，隨后便可運行出想要得到的結(jié)果。如圖所示： 圖 3.2.3 運行結(jié)果 圖 3.2.5 受力結(jié)果 從圖 3.2.5 中看出，該結(jié)構(gòu)最大應力處應力為 79.9Mpa，該結(jié)構(gòu)用 45 號 鋼，其抗拉強度為 353MP，由于 90t 為該熱壓機極限壓力，熱壓機在工作是 幾乎不會達到該力，此設計結(jié)構(gòu)是偏安全的，符合設計要求。 河海大學畢業(yè)論文 3.3 下托板的結(jié)構(gòu)設計 結(jié)合該部件的結(jié)構(gòu)特點利用三維 ProE 建立立體模型如下圖所示： 圖 3.3.1 加力后的三維立體模型 按照以上方法進行加力、加約束、建立靜態(tài)分析模型。運行結(jié)果如圖： 河海大學畢業(yè)論文 圖 3.3.2 運行結(jié)果 圖 3.3.3 運行結(jié)果 河海大學畢業(yè)論文 圖 3.3.4 運行結(jié)果 從圖中可以看出該結(jié)構(gòu)受到的最大壓應力為70Mpa，材料為45號鋼（抗壓 強度為353Mpa）的結(jié)構(gòu)，該壓機的額定工作壓力為90噸，在工作壓力極少達 到所設壓力的情況下，這種設計是偏于安全的，因而符合設計要求。 河海大學畢業(yè)論文 3.4 下橫梁底板受力分析 由于該機械工作時推力最大只有 90 噸，而在正常工作情況下是很少達到 此壓力的。所以按照設計要求，在比較了幾種設計方案后，確定了下橫梁的 結(jié)構(gòu)?？紤]到其復雜的結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)的力學方法很難實現(xiàn)對它的受力分析。 為了便于受力校核，此處使用了 Pro/E 里的有限元分析工具對其進行受力分 析和校核，并根據(jù)該機械的工作特點以及其受力特點人為地模擬施加力。 建立如下三維模型： 圖 3.4.1 加力后的三維模型 設定相應的約束后，運行出結(jié)果如圖： 河海大學畢業(yè)論文 圖 3.4.2 整體受力運行結(jié)果 圖 3.4.3 運行結(jié)果 從圖中可以看出該結(jié)構(gòu)所受最大壓強為 25.7MPa，對 45 號鋼（抗壓強度 為 353Mpa）來說是非常安全。綜上所述，該設計在結(jié)構(gòu)和受力方面都符合設 計要求。 河海大學畢業(yè)論文 附錄 【1】型鋼結(jié)構(gòu)表： 【2】調(diào)質(zhì)：淬火后又高溫回火的雙重熱處理。其 目 的 是 ： 提高了強度，又保持了材料的韌性，還改善了材料的切削加工性。 【3】回火：淬 硬 后 加 熱 到 AC1 以 下 的 某 一 溫 度 ， 保 溫 一 定 時 間 ， 然 后 冷 卻 到 室 溫 的 熱 處 理 工 藝 。 其 目 的 是 ： (a)消 除 工 件 淬 火 時 產(chǎn) 生 的 殘留應力， 防 止 變 形 和 開 裂 ； (b)調(diào) 整 工 件 的 硬度、 強 度 、 塑性和 韌 性 ， 達 到 使 用 性 能 要 求 ； (c)穩(wěn) 定 組 織 與 尺 寸 ， 保 證 精 度 ； (d)改 善 和 提 高 加 工 性 能 。 【4】附零件圖：軸承座，圖號 BYSJ-07。 河海大學畢業(yè)論文 【5】受力分析程序如下： - Mechanica Structure Version L-03-38:spg 設計研究 "Analysis1" 的摘要 Sat Jun 8, 2011 22:46:54 運行設置 塊求解器的內(nèi)存分配: 128.0 并行處理狀態(tài) 當前運行的并行任務限制: 2 當前平臺的并行任務限制: 64 自動檢測到的處理器數(shù): 2 創(chuàng)建元素前正在檢查模型. 這些檢查考慮到了以下事實: AutoGEM 會自動在具有材料屬性的 體積塊中、具有殼屬性的曲面上和 具有梁截面屬性的曲線上創(chuàng)建元素。 自動生成元素。 創(chuàng)建元素后正在檢查模型. 未在模型中發(fā)現(xiàn)錯誤。 Mechanica 結(jié)構(gòu)模型匯總 主單位制: millimeter Newton Second (mmNs) 長度: mm 力: N 時間: sec 溫度: C 模型類型: 三維 點: 2486 邊: 12685 面: 18003 彈簧: 0 質(zhì)量: 0 梁: 0 殼: 0 實體: 7803 元素: 7803 標準設計研究 河海大學畢業(yè)論文 靜態(tài)分析 "Analysis1": 收斂方法: 單通道自適應 繪制柵格: 4 收斂環(huán)日志: (22:47:32) >> 通道 1 <> 通道 2 << 計算元素方程 (22:48:16) 方程總數(shù): 153891 最大邊階數(shù): 6 解方程 (22:48:24) 后處理解 (22:48:55) 檢查收斂 (22:49:01) 計算位移和應力結(jié)果 (22:49:07) RMS 應力誤差估計: 載荷集 應力誤差 占最大主應力的百分比 - - - LoadSet1 8.66e+00 8.2% of 1.06e+02 資源檢查 (22:49:27) 過去的時間 (秒): 153.27 CPU 時間 (秒): 138.64 內(nèi)存使用量 (kb): 355804 工作目錄磁盤使用量 (kb): 619520 模型的總質(zhì)量: 1.088271e+00 模型的總成本: 0.000000e+00 WCS 原點的質(zhì)量慣性矩: Ixx: 7.44852e+05 Ixy: -1.54093e+05 Iyy: 3.17051e+06 Ixz: -9.50469e+05 Iyz: -8.27875e+04 Izz: 2.47457e+06 河海大學畢業(yè)論文 相對于 WCS 原點的主 MMOI 和主軸: 最大主應力 中間主應力 最小主應力 3.18179e+06 2.89414e+06 3.14004e+05 WCS X: -3.68288e-02 -4.06791e-01 9.12779e-01 WCS Y: 9.97058e-01 4.64826e-02 6.09449e-02 WCS Z: -6.72202e-02 9.12338e-01 4.03882e-01 相對于 WCS 原點的質(zhì)心位置: ( 1.27500e+03, 1.11055e+02, 6.85000e+02) 質(zhì)心的質(zhì)量慣性矩: Ixx: 2.20786e+05 Ixy: 9.89530e-10 Iyy: 8.90748e+05 Ixz: 2.44472e-09 Iyz: 2.91038e-10 Izz: 6.92026e+05 相對于 COM 的主 MMOI 和主軸: 最大主應力 中間主應力 最小主應力 8.90748e+05 6.92026e+05 2.20786e+05 WCS X: 0.00000e+00 0.00000e+00 1.00000e+00 WCS Y: 1.00000e+00 0.00000e+00 0.00000e+00 WCS Z: 0.00000e+00 1.00000e+00 0.00000e+00 約束集: ConstraintSet1: PRT0001 載荷集: LoadSet1: PRT0001 模型上的合成載荷: 在全局 X 方向: -7.205480e-08 在全局 Y 方向: 8.803620e+05 在全局 Z 方向: 6.876427e-09 測量: max_beam_bending: 0.000000e+00 max_beam_tensile: 0.000000e+00 max_beam_torsion: 0.000000e+00 max_beam_total: 0.000000e+00 max_disp_mag: 3.651136e-01 max_disp_x: -5.989933e-02 max_disp_y: 3.651109e-01 max_disp_z: 4.774524e-02 max_prin_mag*: -1.058371e+02 max_rot_mag: 0.000000e+00 max_rot_x: 0.000000e+00 max_rot_y: 0.000000e+00 max_rot_z: 0.000000e+00 max_stress_prin*: 8.868574e+01 max_stress_vm*: 8.874455e+01 max_stress_xx*: 7.934842e+01 河海大學畢業(yè)論文 max_stress_xy*: 4.213737e+01 max_stress_xz*: -2.307811e+01 max_stress_yy*: -6.292490e+01 max_stress_yz*: 2.411726e+01 max_stress_zz*: 4.270502e+01 min_stress_prin*: -1.058371e+02 strain_energy: 2.373799e+04 * 警告: 在結(jié)果奇點 (或接近位置) 計算 由星號 (*) 標記的測量。這些測量的值 可能不準確，在對它們進行解釋時， 必須使用工程評價。 分析 "Analysis1" 已完成 (22:49:27) 內(nèi)存和磁盤使用情況: 機器類型: Windows NT/x86 求解器的 RAM 分配 (兆字節(jié)): 128.0 總過去的時間 (秒): 154.09 總 CPU 時間 (秒): 139.13 最大內(nèi)存使用量 (千字節(jié)): 355804 工作目錄磁盤使用量 (千字節(jié)): 619520 結(jié)果目錄大小 (kilobytes): 71392 .Analysis1 最大數(shù)據(jù)庫工作文件大小 (kilobytes): 427008 .Analysis1.tmpkblk1.bas 158720 .Analysis1.tmpkel1.bas 33792 .Analysis1.tmpoel1.bas 河海大學畢業(yè)論文 參考文獻 1 胡廣斌.人造板熱壓機的發(fā)展歷程.中圖分類號：TS653 文獻標識碼:A 文章編 號 1001-5299(2005)01-0050 -04. 2 秦少芳.框架熱壓機主要受力件設計的探討.木材工業(yè),1996(3):16 一 20. 3 多層熱壓機設計.沈陽重機廠吳新泉.中國學術(shù)期刊電子出版設,1994-2001. 4 袁東.世界人造板機械發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢J.世界林業(yè)研究 2007 C 20 ) 60-67. 5 李紹昆,姜仁龍.中密度纖維板多層熱壓機的熱壓過程分析J.中國人造板 2 008 . 6:20-23. 6 種奇軍,熊鍵國,種鳳軍.人造板熱壓機框架、油缸等的簡易設計計算J.中 國人造板,2006 C 1)31-33. 7 李沿海.日本 KU 一 IHPD 1515 型熱壓機設計特點J.林業(yè)機械與木工設備 2 001 1: 33-34. 8 路健,張偉.國際人造板機械發(fā)展狀況與技術(shù)特點.木材加工機械,2003 (5) : 1-7,20. 9 川哀華,柯尊忠,郭世英.熱壓機框板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計J.合肥工業(yè)大學學報怕 然料學版,1990 13(222-27. 10 林秀安.大型多向模鍛液壓機關(guān)鍵技術(shù)的試驗研究.中國機械工程學會第 二次鍛壓學術(shù)年會論文,1979. 11 張劍峰,楊一匕.我國人造板機械工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及展望J,2000 C 4 ) 27-32. 10 蘇陽,崔學紅,邵林波.熱壓機框架板的受禮分析及其改進J.昆明冶金高等 ?？茖W校學報,2003 19(2):18-21. 11 穆國君.密排缸壓機框式機架強度的簡單計算J.木材加工機械 1990 (4) : 5-8. 12 東北重型機械學院.650 噸板框式結(jié)構(gòu)模鍛液壓機一試驗研究.機械工業(yè)部 8022235 科研課題 河海大學畢業(yè)論文 致謝 經(jīng)過為期一個多月的畢業(yè)設計，使我對人造板多層熱壓機的主要性能和 設計要點有了一個更加全面的認識與了解，對書本上的理論知識也有了更加 深刻的理解與記憶，同時也學習到了很多知識，拓展了知識面，開闊了眼界。 在此我要特別感謝我的指導教師*老師，本次設計從選題、構(gòu)思、設計、畫 圖到最后成型都是在*老師的悉心指導和監(jiān)督下進行的。在設計的這段時間里， *老師給予了我正確的指導，及時糾正了論文及圖紙中的錯誤，使我能及時順 利的完成設計任務，他一絲不茍的工作作風，對學生認真負責的態(tài)度，令我 受益非淺。 此外，本次設計也得到了很多同學在設計過程中的探討和幫助，特此表 示感謝！正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝河海大學四年來對我的大力栽培。 由于本人水平有限，在設計過程中一定存在許多疏漏和不夠合理之處， 衷心希望各位老師和同學批評指正。