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1、十、按对策实施：经过与现场施工师傅的交流，以及向机械设备厂的相关专家请教，小 组各成员各抒己见，最终一致认为：新型压缩波纹管机构包括两大部 分，新型伸开波纹管机构也是包括两大部分。其中的组成部分的关系 见下图。1、新型压缩波纹管机构设计1.1模型确定从结构形式上，有3个方案，其支撑结构及需要液压机数量分别如下图所示：压缩波纹管机构一压缩波纹管机构二压缩波纹管机构三三种结构对比分析结构名称调查分析特点结论压缩波纹管机构一（1）使用4个千斤顶 从4个相隔90。的 角进行压缩波纹管（2）用时分析：现场 组装用时8min，压缩 时间9min，总时间 17min。（3）人员分析:需要 两个人同时操作（4
2、）成本分析：7920 元优点：可缩短压缩时间 缺点：（1）现场组装时间过长（2）使用4个千斤顶，需 要步调致才能实施，操作要 求较高（3）波纹管的四个角落比 较容易产生压缩偏差，导致法 兰面不平，影响安装（4）所需总时间最长。不采用压缩波纹管（1）使用1个千斤顶 在中间通过一条横跨优点：（1）现场组装时间短采用机构二直径的槽钢进行压缩 波纹管（2）用时分析：现场 组装用时3min，压缩 时间12min，总时间 15min（3）人员分析:需要 两个人同时操作（4）成本分析：2820 元（2）只使用一个千斤顶， 操作简单（3）波纹管的四个角落压 缩偏差比较小，法兰面较平 整，方便安装。（4）造价低
3、。缺点：因为只用了1个千斤 顶，压缩时间稍慢。压缩波纹管机构三（1）使用1个千斤顶 在中间通过一条横跨 直径的槽钢进行压缩 波纹管（2）用时分析：现场 组装用时5min，压缩 时间12min，总时间 17min（3）人员分析:需要 两个人同时操作（4）成本分析：3620 元优点：（1）只使用1个千斤顶，操 作简单（2）波纹管的四个角落压 缩偏差比较小，法兰面较平 整，方便安装。缺点：（1）造价也不是最低，（2）所需总时间最长。不采用综上所述：用压缩波纹管机构二压缩一个波纹管所需的总工作时 间最短，成本最低，所以选择压缩波纹管机构二为模型进行研发制作。2、材料选择机构材料的选择。制作材料的选择主
4、要从质量、安全性能考虑。 经小组的讨论，决定从合金钢、锰铁合金、硅铁合金三种材料中选择。各材料参数如下所示:材料项目合金钢锰铁合金硅铁合金自身质量13Kg9Kg8.1Kg承重能力2tV2t2t制造价格285元228元410元制作难易程度易中难是否采用是否否考虑到合金钢焊接容易、制作方便，制作价格也不算高，且承 重能力符合要求，所以选择合金钢。3、动力装置选择经小组全体成员讨论，动力机具由机械式千斤顶与电动液压泵两者之 中选择。动装置项目机械式千斤顶电动液压顶（带液压泵）装置样式是D承重能力W2TW10T起升高度W80mmW150mm升起60mm高度用时10min2.2min维护周期1年1年参考
5、价格39元1500 元是否采用否是由于机械千斤顶的起升速度较慢，起升用时比较长，且使用不方便， 所以我们最终决定采用电动液压顶。液压千斤顶中与液压油接触的传 动轴的直径为42mm，当液压泵输出的压力未70Mpa时，其输出压力 F= pXS（ p是压强（单位为帕斯卡）、F是压力（单位为牛顿）、 S是受力面积（单位是平方米），所以其输出压力是70X 106X3.14 X21X21：106=96932N4、结构受力分析与材料选择4.1结构受力分析4.1.1压缩波纹管机构受力分析机构如下图所示，由三种材料构成:工字钢、热镀锌水管、槽钢。此 三种材料都是由Q235钢制造而成的。查国标得Q235钢的各许用
6、应力 如下：许用弯曲应力。=158MPa许用剪切应力t =98MPa许用挤压应力。p=240MPa4.1.1.1工字钢受力分析及材料选择工字钢参数表型号尺寸/mm截面面积/cm2参考数值XXhbdtrr1Ix/cm4 Wx/cm3 ix/cm Ix:Sx10100684.57.66.53.414.345245494.148.5912.6126745.08.47.03.518.11848877.55.2010.814140805.59.17.53.821.5167121025.7612.016160886.09.98.04.026.13111301416.5813.818180946.510.7
7、8.54.330.75616601857.3615.4符号意义：h高度；r1腿端圆弓瓜半径；b一腿宽度；l一惯性矩；d一腰厚度；W一抗弯截面系数；t一平均腿厚度;i一惯性半径；C一形心；r 一内圆弧半径；S一半截面的静力矩。工字钢受力图如下所示:F1丰F21F22F1是液压千斤顶对工字钢施加的压力，也是液压千斤顶的输出压力，所以F1=96932N。F21及F22是热镀锌钢管对工字钢的拉力，因为液压千斤顶的受 力点在工字钢的中间，所以F21二F22=1/2XF1=48466N.则工字钢的剪切应力t =竺（其中Sx是工字钢的横截面积），工字钢的剪切应力T须少 X于或等于Q235钢的许用剪切应力T
8、，即T =竺 竺=48466 =494.6 x10-6m2 = 4.946cm2Sxx T 98 x106由以上的工字钢参数表可知，#10工字钢的横截面积为14.345cm2,符合要求.若选择#10工字钢，则工字钢的挤压应力。=F1 =96932= i.53Mpa Q = 240Mpa,符合要求。 p hL 630 x 100 x10-6由上图可知，当x=1/2L时，弯曲力矩M工字钢的弯曲力矩如下图所示（X）最大，Mmax=1/2LF21=0.5X0.63X48466=15266.79N.m.因为。=。bmax W15266.79N.m 八,/ =96.6如3158 Mpa 由工字钢参数表可查
9、得#10工字钢的弯曲模量W=49cm396.6cm3.所 以#10工字钢不合适，需要选择#14工字钢，其弯曲模量W=102cm3 96.6cm3,符合要求。综上所述，压缩波纹管机构的工字钢需要选择#14工字钢。4.1.1.2热镀锌钢管受力分析及材料选择普通热镀锌钢管参数表（GB3091、3092-2001）公称口径外径普通钢管毫米英寸公称尺寸（毫米）壁厚（毫米）+12.5%理论重量 （千克/米）截面积（mm2）-12.5%61/810.02.002.251.750.3950.2481/413.52.252.531.970.6292.82625103/817.02.252.531.970.821
10、48.365151/221.32.753.092.411.26179.52165203/426.82.753.092.411.63249.818425133.53.253.662.842.42390.341253211/442.33.253.662.843.13600.752654011/248.03.503.943.063.84552.6450260.03.503.943.064.83863.56521/275.53.754.223.286.641158.0712580388.54.004.503.508.341124.316251004114.04.004.503.5010.852351.
11、861255140.04.505.063.9415.043120.3751506165.04.505.063.9417.813709.125热镀锌钢管只受到挤压应力，受力图如下所示:F21钢管挤压应力o = 竺 竺=48466 =201mm2p S p y 0 240 x106F3 （Sy为钢管的横截面积）由普通热镀锌钢管参数表可知3/4英寸钢管的横截面积S=249.8184mm2N201mm2,符合要求。综上所述，压缩波纹管机构的热镀锌钢管需选择3/4英寸的普通热镀锌钢管。4.1.1.3槽钢受力分析及材料选择槽钢参数表型号尺寸/mm截面面积hbdtrr1/cm2550374.5773.56.
12、9286.363404.87.57.53.758.45188043588410.24810100485.38.58.54.2512.74812.6126535.5994.515.69214a1405869.59.54.7518.51614b1406089.59.54.7521.31616a160636.51010521.96216160658.51010525.162h-禺度；n-腿端圆弧半径；b-腿宽度；I-惯性矩；日-腰厚度；V一截面系数;L-平均腿厚度；-惯性半径；r-内圆弧半径；槽钢挤压应力、剪切应力，受力图如下所示:ZoY-YS与丫厂Y袖间距离F3由受力平衡可知F3=F4=48466N槽钢受到挤压应力的面积S =Lh（L为槽钢的长度，h为槽钢高度），则 1 F 4 F 4F 448466槽钢的挤压应力。=耳-=方4 V。,所以h L = 0 1x240x106 = -002m1参数表中所有槽钢都符合要求。槽钢的剪切应力作用于横截面积S2,而槽钢的剪切应力T =竺 竺=48466 = 494.6x 10一6m2=494.6mm2S22 T 98 x16参数表中所有槽钢都符合要求。考虑到现场的仓库有#10槽钢库存，我们选择了#10槽钢。
