液壓提升千斤頂及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

圖書(shū)分類(lèi)號(hào)： 密 級(jí)： 摘要 本課題設(shè)計(jì)了一種液壓千斤頂。主要包括液壓千斤頂?shù)尿?qū)動(dòng)部分和液壓缸的結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)。液壓千斤頂是一種小型起重機(jī)械，主要用來(lái)將重物頂起一定高度，以方便對(duì)重物 進(jìn)行加工，維修等工作。本課題要求千斤頂所能頂起的重量小于等于 20 噸，液壓缸的外 形尺寸為直徑高度=250mm400mm。與機(jī)械式千斤頂相比液壓千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)是反應(yīng)速 度快、準(zhǔn)、穩(wěn)；又能在大范圍內(nèi)方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，易實(shí)現(xiàn)功率放大，易進(jìn)行過(guò)載保 護(hù)，能自動(dòng)潤(rùn)滑。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 液壓千斤頂；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) ii abstract the topic designed a hydraulic jack. including the driver of the hydraulic jack and the structure of the hydraulic cylinder design. hydraulic jack is a small crane，mainly used to top a certain height, to facilitate the processing of heavy objects, maintenance and so on. this topic demands the jack to top of the equivalent weight less than 20 tons, the hydraulic cylinders for the dimension diameter height =250mm 400mm. compared with the mechanical jacks, hydraulic jacks are characterized by fast response, accurate and stability, but also in the fan easy to achieve because of the cvt; easy to achieve power amplification; easy to overload; automatically lubrication. keywords hydraulic jack driving system structure design 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) iii 目 錄 1 緒論 .1 1.1 液壓系統(tǒng)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、作用.1 1.2 液壓千斤頂?shù)姆诸?lèi)與應(yīng)用.1 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和設(shè)計(jì)步驟.2 1.3.1 設(shè)計(jì)步驟.2 1.3.2 明確設(shè)計(jì)要求.2 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).4 2.1 液壓缸的設(shè)計(jì) .4 2.1.1 液壓缸主要幾何參數(shù)的計(jì)算.4 2.1.2 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算.5 2.1.3 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求.11 2.2 液壓元件的選擇 .13 2.2.1 液壓泵的選擇.13 2.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇.14 2.2.3 其他元件的選擇.14 3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.21 3.1 基本方案 .21 3.1.1 調(diào)速方案.21 3.1.2 壓力控制方案.21 3.1.3 順序動(dòng)作方案.22 3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 .23 3.2.1 供油方式 卸荷回路.23 3.2.2 液壓系統(tǒng)圖繪制.24 3.3 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算.26 3.3.1 管路系統(tǒng)壓力損失的驗(yàn)算.26 3.3.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算.29 3.3.3 油箱的尺寸設(shè)計(jì).30 4 液壓系統(tǒng)的維護(hù)及注意事項(xiàng).31 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) ii 4.1 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 .31 4.2 液壓系統(tǒng)的維護(hù)及注意事項(xiàng).32 結(jié)論 .33 致謝 .34 參考文獻(xiàn) .35 附錄 .36 英文原文 .36 中文翻譯 .48 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 2 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 1 1 緒論 1.1 液壓系統(tǒng)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、作用 液壓設(shè)備能傳遞很大的力或力矩，單位功率重量輕，結(jié)構(gòu)尺寸小。在同等功率下， 其重量的尺寸僅為直流電機(jī)的 l0%20%左右，反應(yīng)速度快、準(zhǔn)、穩(wěn)，又能在大范圍內(nèi)方 便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，易實(shí)現(xiàn)功率放大，易進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，能自動(dòng)潤(rùn)滑。壽命長(zhǎng)，制造成 本較低。因此，世界各國(guó)均已廣泛地應(yīng)用在鍛壓機(jī)械、工程機(jī)械、機(jī)床工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、 冶金工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶交通、鐵道車(chē)輛和飛機(jī)機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、火箭、雷達(dá)等國(guó)防 工業(yè)中。幾乎到了工程領(lǐng)域內(nèi)。凡有機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，都可采用液壓傳動(dòng)的地步。 液壓傳動(dòng)設(shè)備一般由四大元件組成，即動(dòng)力元件液壓泵；執(zhí)行元件液壓缸和液 壓馬達(dá)；控制元件各種液壓閥；輔助元件油箱、蓄能器等。 液壓閥的功用是控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的油流方向。壓力相流量，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的設(shè)計(jì) 動(dòng)作以控制、實(shí)施整個(gè)液壓系統(tǒng)及設(shè)備的全部工作功能。 1.2 液壓千斤頂?shù)姆诸?lèi)與應(yīng)用 液壓千斤頂有很多不同的類(lèi)型結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的有：立式液壓千斤頂，臥式液壓千斤頂， 分離式液壓千斤頂?shù)?。根?jù)控制方式不同還可分為電動(dòng)和手動(dòng)和氣動(dòng)三種。目前國(guó)內(nèi)的 液壓千斤頂種類(lèi)很所，多都是根據(jù)不同的需求設(shè)計(jì)的。它們各自有著自己的特點(diǎn)。比如 泰州力揚(yáng)機(jī)械工具有限公司生產(chǎn)的大噸位千斤頂、電動(dòng)千斤頂、空心千斤頂、薄型千斤 頂、自鎖式千斤頂這些產(chǎn)品中的大噸位千斤頂具有油壓回縮快，特別在大型工程中，是 易操作控制的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)有安全保壓裝置，內(nèi)置卸壓閥防止過(guò)載，以保護(hù)液壓頂以利于 安全操作。該裝置的連接，采用的是高壓膠管和螺紋接頭連接，具有使用快捷，并克服 快速傳統(tǒng)接頭漏油缺點(diǎn)主要用于電力、建筑、機(jī)械制造、礦山、鐵路橋梁、造船等多種 行業(yè)的設(shè)備安裝起頂拆卸作業(yè)；.dyg 超高壓電動(dòng)液壓頂（ dqf 、 fcd ）：具有輸出 力大、重量輕、遠(yuǎn)距離操作的特點(diǎn)，配以超高壓油泵站，可實(shí)現(xiàn)頂、推、拉、擠壓等多 種形式的作業(yè)，廣泛應(yīng)用于交通、鐵路、橋梁、造船等各行各業(yè)，近年來(lái)又在基礎(chǔ)沉降 試驗(yàn)及靜力壓樁中得到了廣泛的應(yīng)用 rch 系列空心頂:本頂不但具有普通液壓頂?shù)囊磺泄?能，而且具有拉伸功能，并供鋼纜、電纜、軸類(lèi)通過(guò)使用。rcs 薄型頂，體積更小，并 可產(chǎn)生更大的工作能力，特別在空間位置狹窄的地方使用，且具有輕便靈活、頂力大等 功能，本產(chǎn)品廣泛適用于電力、化工、鋼鐵、橋梁、機(jī)械等企業(yè)，并發(fā)揮其無(wú)窮動(dòng)力。 自鎖式千斤頂主要用于需長(zhǎng)時(shí)間支撐重物的地方，它可在除去油壓時(shí)仍可支持重物，而 且安全可靠。可用于水下，單作用，負(fù)載回縮，螺母自鎖使負(fù)載更安全，特別在大型工 程中，是易操作控制和液壓千斤頂，設(shè)計(jì)有安全保壓裝置，內(nèi)置卸壓閥防止過(guò)載，以保 護(hù)千斤頂以利于安全操作。該裝置的連接，采用的是高壓膠管和螺紋接頭連接，具有使 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 2 用快捷，并克服快速傳統(tǒng)接頭漏油缺點(diǎn)主要用于電力、建筑、機(jī)械制造、礦山、鐵路橋 梁、造船等多種行業(yè)的設(shè)備安裝起頂拆卸作業(yè)。 1.3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義和設(shè)計(jì)步驟 畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)畢業(yè)論文，綜合性 地運(yùn)用幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決一個(gè)問(wèn)題，在作畢業(yè)論文的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)得到 疏理和運(yùn)用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。通過(guò)這次檢驗(yàn)，不但可以提高學(xué)生的綜 合訓(xùn)練設(shè)計(jì)能力、科研能力（包括實(shí)際動(dòng)手能力、查閱文獻(xiàn)能力，撰寫(xiě)論文能力） 、還是 一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)，并從下個(gè)方面得到訓(xùn)練： （1）學(xué)會(huì)進(jìn)行方案的比較和可行性的論證； （2）了解設(shè)計(jì)的一般步驟； （3）正確使用各種工具書(shū)和查閱各種資料； （4）培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 利用所學(xué)的液壓方面的知識(shí)，我選擇這個(gè)課題為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行大膽的嘗試。 設(shè)計(jì)中主要以課本和各種參考資料作為依據(jù)，從簡(jiǎn)單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計(jì)的 一般方法，把所學(xué)的知識(shí)形成一個(gè)整體，以適應(yīng)以后的工作需要。當(dāng)然，初次設(shè)計(jì)，知 識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，一些問(wèn)題考慮不周，也可能存在有某些錯(cuò)誤和遺漏，懇請(qǐng)各位老師 批評(píng)指正。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè) 計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修 方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 1.3.1 設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)， 在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。 （1）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； （2）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； （3）選擇液壓元件； （4）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； （5）繪制工作圖，設(shè)計(jì)液壓裝置 （6）液壓系統(tǒng)的維護(hù) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 3 1.3.2 明確設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部 分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。 （1）主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； （2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此連鎖關(guān)系如何； （3）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度； （4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； （5）對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； （6）自動(dòng)化程序、操作控制方式的要求； （7）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； （8）對(duì)效率、成本等方面的要求。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 4 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 液壓缸的設(shè)計(jì) 2.1.1 液壓缸主要幾何參數(shù)的計(jì)算 2.1.1.1 總負(fù)載力的計(jì)算 本設(shè)計(jì)中的液壓缸的工況較簡(jiǎn)單:只要上升、停止、下降即可。上升和停止時(shí)要最大 承重 20 噸的重物，下降時(shí)只要克服活塞與液壓缸內(nèi)壁間的摩擦力即可。由液壓缸的工況 可根據(jù)參考文獻(xiàn)11中表 30-102?？蛇x擇液壓缸的結(jié)構(gòu)為單活塞桿雙作用缸。 計(jì)算液 壓缸的最大負(fù)載力見(jiàn)式 2.1： 式 ltfa ffff （2.1） 式中：活塞的負(fù)載 l f 工作負(fù)載 t f 外摩擦負(fù)載 f f 慣性負(fù)載 a f 200009.8/196000 t fmgkgn kgn 需要頂起重物的質(zhì)量 m 1200 0.2240 f fn 式 a gv f gt a a （2.2） 式中 取 0.020 取 va/m sta0.5s 所以:： 1960000.02 80 9.80.5 a gv fn gt a a 19600024080196.32 l fnnnkn 2.1.1.2 確定液壓缸的主要尺寸和 dd 缸筒內(nèi)徑的確定由： 式 / cm ff （2.3） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 5 式中： 液壓缸的推力 f 為液壓缸的機(jī)械效率通常取為 0.9 cm 得 /196.32/0.9218.13 lcm ffknkn 又因?yàn)?1 ff 所以 液壓缸內(nèi)徑 d 可由式 2.4： 式 1 1 4f d p （2.4） 求得： 1 1 44 21830 0.167 3.14 10 a fn dm pmp 查參考文獻(xiàn)11 根據(jù)表 2-1 取=200 dmm 表 2-1 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 8101216202532405063 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 （280） 320 （360） 400 （450） 500 查參考文獻(xiàn)11 根據(jù)表 3-2 確定液壓缸的背壓為 =0.4 2 p a mp 表 2-2 液壓缸中的背壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 背壓力（mpa） 回油路上有節(jié)流閥 0.20.5 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥 0.51.0 采用輔助蹦泵補(bǔ)油的閉式回路 1.01.5 因此液壓缸對(duì)其速比無(wú)要求,故可根據(jù)液壓缸的推力和拉力要求取=。此時(shí)，可d 2 5 d 以由 和 的值求得液壓缸的實(shí)際工作壓力：dd 由式 2.5 式 式 11122 / cm fp ap a （2.5） 得： 2 1/1122122 4 cm d fp ap app a 2 221 1 2 1 2 () 218130 5 0.4 / 40.9 7.783 /4 cm a d p af pmp ad 2.1.2 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 2.1.2.1 確定液壓缸的壁厚 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 6 缸筒材料 常用 30、35、45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的無(wú)縫鋼管，也可以用合金結(jié)構(gòu)鋼 30crm、35crmo、38crmoala 等，或用鑄鋼 zg270500、zg310570，不銹鋼 0cr18ni9； 鋁合金 5a03、5a06，青銅 zcual10fe3、zcual10fe3mn2 等。 由于 45 優(yōu)質(zhì)碳素鋼價(jià)格便宜，綜合力學(xué)性能好，故而本設(shè)計(jì)選用 45 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 鋼的無(wú)縫鋼管。 缸筒壁厚的計(jì)算 當(dāng)鋼壁厚度與內(nèi)徑之比時(shí)，可按薄壁筒公式校核其強(qiáng)度：/0.08d 式 max 2 pd （2.6） 當(dāng)時(shí)，可用下式校核強(qiáng)度：/0.080.3d 式 max max 2.33 pd p （2.7） 當(dāng)時(shí)，可用下式校核強(qiáng)度：/0.3d max max 0.4 0.31 21.3 pd p 式中： pmax缸內(nèi)最高工作壓力； 缸筒材料許用應(yīng)力，； b s 表 2-3 缸筒常用無(wú)縫鋼管材料力學(xué)性能 材料力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn) 類(lèi)別類(lèi)別牌號(hào)/ b mpa/ s mpa 5 (%) hp136022521 hp149031021 hp355045017 hp445038010 hp555044010 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) iso4394/1 精加工內(nèi)孔 的鋼管 hp664054010 碳素鋼管3050029018 同上3552031017 同上4560034014 錳鋼鋼管15mn42025026 錳釩鋼鋼管15mnv75050011 錳鉬鋼鋼管30crmo95080012 中 國(guó) 同上35crmo100085012 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 7 同上38crmoala100085015 鑄鋼鋼管zg23045045024020 同上zg27050050028016 同上zg31057058832012 鑄造鋁合金zalsi5cu1mg160-2306.5 防銹鋁合金5ao31808013 標(biāo) 準(zhǔn) 同上5ao632016015 缸筒材料的的抗拉強(qiáng)度； b s 安全系數(shù)，通常 s=3。 由表 2-3 查得 45 鋼的=600 b mpa 所以： 600 200 3 mpa 初選=20，則所以按下式計(jì)算厚度：mm/0.1d max max 2.33 pd p 20200 2 200 a mpmm mp 10mm 所以符合強(qiáng)度要求。25mm 2.1.2.2 缸筒底部厚度的計(jì)算： 式 1max 0.433/p （2.8） 1 0.433 20/200 aa mpmp 1 0.137m 1 13.7mm 所以，取 1 30mm 2.1.2.3 液壓缸缸體端部聯(lián)接結(jié)構(gòu) 參考文獻(xiàn)11表 30-113 給出了 10 種采用較多的缸體端部聯(lián)接結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)選取法 蘭聯(lián)接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工、易安置。缺點(diǎn)是比螺紋聯(lián)接重、外形較大。 2.1.2.4 對(duì)液壓缸的技術(shù)要求 缸筒內(nèi)表面粗糙度在采用橡膠圈時(shí)為 0.1-0.4m，采用活塞環(huán)時(shí)為 0.2-0.4m。本 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 8 設(shè)計(jì)取為 0.2m。液壓缸內(nèi)徑的錐度、橢圓度誤差應(yīng)小于或等于直徑公差的一半。完全 度在 500mm 長(zhǎng)度上應(yīng)不大于 0.03mm，端面的不垂直度在直徑 100mm 上不大于 0.04mm。缸 體的內(nèi)孔與螺紋或卡環(huán)的不同心度允差為 0.02-0.05mm。一般調(diào)質(zhì)處理，241-285hbs。 2.1.2.5 缸頭與法蘭的聯(lián)結(jié)計(jì)算 （1）聯(lián)結(jié)方式：螺栓聯(lián)結(jié) （2）螺栓的設(shè)計(jì) （3）計(jì)算每個(gè)螺栓的總拉力 f 選用8個(gè)螺栓均布在缸頭上，則 1 196000 24500 88 q fnn （4）計(jì)算直徑 d 螺栓連接缸頭和法蘭，主要受到變載荷的作用，而影響零件疲勞強(qiáng)度的主要因素為 應(yīng)力幅，故應(yīng)滿足疲勞強(qiáng)度條件： 式（2.9） 11 12 2 aa cf ccd 查機(jī)械原理與設(shè)計(jì)表15-3公式，設(shè)螺栓直徑20mm，取=1， 1 ks k a m a =1，=3.5，=4.5， m k a s k 求得 1 ks k a m a =mpa240 5 . 45 . 3 11 mpa23.15 螺栓和被聯(lián)結(jié)件均為鋼制，采用金屬墊片，故取相對(duì)剛度系數(shù) 3 . 0 21 1 cc c 即有0.3 1 2 2 0.313.58 f mpa d 1 6 0.3 2 15.23 10 f d 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 9 6 0.3 2 24500 17.53 3.14159 15.23 10 mm 由設(shè)計(jì)手冊(cè)，選m22，與原設(shè)相符。 2.1.2.6 缸頭厚度 h 的計(jì)算 本液壓缸選用螺釘聯(lián)結(jié)法蘭，其計(jì)算方法如下： 式（2.10 0 3() lop op f dd h d ） 式中 h法蘭厚度 mm fl法蘭受力總和 n d密封環(huán)內(nèi)徑 mm 密封環(huán)外徑 mm h d 螺釘孔分布圓直徑 mm 0 d 密封環(huán)平均半徑 mm op d 法蘭材料的許用應(yīng)力 mpa 均壓槽一般寬為0.4mm，深為0.8mm，o型密封圈的壓縮率為w=（，缸頭和 00 / ) dhd 法蘭的聯(lián)結(jié)是固定的，其密封也是固定的，取w=20%，即=0.2得=1，為 00 / )8 . 0(dd 0 d 0 d 密封圈直徑。 f=196000n，=200mm，=200-/2=199.5mm， h d op d 0 d 0 222 h dddl 間螺 =200mm+225+262+2 7=316mm =mpampa n b 120 5 600 3 196000 (316 199.5) 22.62 3.14159 199.5 120 hmmmm 取為25mm 2.1.2.7 法蘭直徑和厚度的確定 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 10 法蘭與缸頭聯(lián)結(jié)取法蘭直徑取缸頭直徑相同，即405 g ddmm 法 法蘭厚度取24hmm 法 2.1.2.8 缸蓋的聯(lián)結(jié)計(jì)算 聯(lián)接方式：螺栓聯(lián)接 缸體螺紋處的拉應(yīng)力為： zd fk 2 1 4 切應(yīng)力： zd dfkk 3 1 01 2 . 0 合成應(yīng)力為： 式（2.11）3 . 13 22 n 式中 k螺紋擰緊系數(shù)，動(dòng)載荷，取k=1.5 f-缸體螺紋處所受的拉力 n，f=196000n -螺紋內(nèi)徑 mm 1 d z-螺栓個(gè)數(shù)，取z=8 螺紋處的拉應(yīng)力 pa 螺紋材料的許用應(yīng)力，=mpampa n b 400 5 . 1 600 n安全系數(shù)，一般取1.5-2.5 2 1 1.5 196000 1.31.3400 8 4 mpa d 1 21.86dmm 由設(shè)計(jì)手冊(cè)，取m22。 2.1.2.9 缸頭直徑和缸蓋直徑 g d g d 取兩者相同，即 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 11 =+ g d g d 0 d 螺 d 間 d =（200+50+2 74.5）mm =405mm 2.1.2.10 液壓缸主要尺寸的確定 （1）活塞最小導(dǎo)向長(zhǎng)度h l為活塞的行程 hl/20+d/2 =200/20+200/2 =110mm。 （2）活塞的寬度b b=0.57d =0.54 200mm =108mm。 取為120mm 2.1.3 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 2.1.3.1 活塞的設(shè)計(jì) 活塞有整體式和組合式兩大類(lèi)。整體式活塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，但加工比較復(fù)雜，適用 于活塞尺寸小，活塞桿較短的場(chǎng)合。組合式活塞的典型結(jié)構(gòu)有焊接式，螺紋聯(lián)接，卡環(huán) 聯(lián)接，雙螺母聯(lián)接。本設(shè)計(jì)采用雙螺母聯(lián)接。 活塞桿的設(shè)計(jì) （1）活塞桿的直徑取為 d=2/5d=80mm （2）活塞桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 液壓缸支承點(diǎn)和活塞桿端點(diǎn)的最大長(zhǎng)度液壓缸屬于短行程，600 b lmm10d800mm 按軸向拉伸或壓縮計(jì)算強(qiáng)度。 2 4f d 2 4 196 39.313113.33 80 kn mp mm 所以 符合強(qiáng)度要求 （3）活塞桿頭部取平頭圓柱形 活塞桿采用表面硬化處理，如 45 鋼表面高頻淬火，硬化層深度 0.051 毫米(或直 徑的 3%)，硬度 4555hrc，表面應(yīng)鍍硬鉻，厚度 1525 微米，防腐要求特別高時(shí)，則 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 12 要先鍍一層軟鉻或鎳，后鍍硬鉻，鍍后拋光，用于低負(fù)載、低速或良好環(huán)境時(shí)，活塞桿 表面可以不處理。 活塞桿外徑公差取，直線度誤差小于等于 0.02 毫米每一百毫米,表面粗糙度 7 f 9 f 0.30.4m，精度要求高時(shí)取 0.10.2m。 a r 2.1.3.2 導(dǎo)向環(huán) 導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞的外圓溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi)，以保持活塞與缸筒 或活塞桿與其導(dǎo)向套的同軸度，并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。導(dǎo)向套一般用低摩 擦系數(shù)的材料制成，如聚四氟乙烯和細(xì)纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂摻石墨。導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)多采用浮 動(dòng)型，用聚四氟乙烯等制成帶，裝在活塞外圓或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圈的溝槽內(nèi)，側(cè)向保持 有間隙。 2.1.3.3 液壓缸的排氣 液壓缸內(nèi)最高部位常常會(huì)聚集空氣,空氣使液壓缸運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，壓力增大時(shí)還會(huì)產(chǎn)生 絕熱壓縮而造成局部高溫。因此液壓缸上應(yīng)設(shè)置排氣裝置。排氣裝置通常有兩種形式： 一種是在液壓缸的頂部開(kāi)排氣孔，用長(zhǎng)管道通向排氣閥排氣。另一種是在液壓缸的最高 部位裝排氣閥。雖然前一種的液壓缸結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但需要長(zhǎng)管道，安裝比較費(fèi)時(shí)，又增 加成本，故而本設(shè)計(jì)選用第二種即在液壓缸的頂部安裝排氣閥。 2.1.3.4 液壓缸的緩沖 活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度較快，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量較大時(shí)，為了防止運(yùn)動(dòng)部件到終端時(shí)與缸的 端蓋產(chǎn)生撞擊，液壓缸應(yīng)該有緩沖裝置。緩沖裝置利用油液的節(jié)流原理實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。常見(jiàn) 的緩沖裝置有環(huán)形間隙式（圖 2-4a） 、節(jié)流可變式（圖 2-4b）和節(jié)流口可調(diào)式。每種還 有多種結(jié)構(gòu)形式。環(huán)形間隙緩沖裝置由活塞上的圓形凸臺(tái)和液壓缸端蓋上的凹形腔組成. 當(dāng)活塞移動(dòng)接近端蓋時(shí),凸臺(tái)進(jìn)入凹孔,將封閉在活塞與端蓋間的油液從環(huán)狀間隙中擠出。 活塞速度被減慢，形成緩沖。這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)始作用時(shí)緩沖效果很大，但效果逐 漸減弱，緩沖作用還受油溫的影響。形成環(huán)狀間隙的凸臺(tái)可以做成圓錐形階梯形和拋物 線形等，可以改進(jìn)其緩沖效果。 圖 2-1 在系列化的成品液壓缸中，由于事先無(wú)法知道液壓缸的實(shí)際速度和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量， 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 13 為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，多采用環(huán)形間隙式緩沖。 節(jié)流可變式緩沖裝置在活塞上開(kāi)有軸向的三角形節(jié)流槽，活塞與端蓋間的油液須經(jīng) 三角槽流出，而使活塞制動(dòng)。緩沖均勻，制動(dòng)精確。出油口須裝單向閥，用于反向啟動(dòng)。 節(jié)流口可調(diào)緩沖裝置也有凸臺(tái)和凹孔結(jié)構(gòu)，還在液壓缸的端蓋上裝有節(jié)流閥和單向 閥，活塞與端蓋間的油液經(jīng)針形節(jié)流閥開(kāi)口，可改變吸收能量的大小。單向閥用于反向 啟動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣泛。 考慮到本液壓缸的結(jié)構(gòu)和所承受的重力和沖擊不大，本設(shè)計(jì)所采用的是節(jié)流可 變式緩沖裝置。 2.1.3.5 活塞桿導(dǎo)向和密封結(jié)構(gòu) 在液壓缸有桿側(cè)的端蓋內(nèi)，裝有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和密封裝置。在密封裝置外側(cè)，常裝有防 塵圈以防止灰塵和雜物進(jìn)入液壓缸。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)分為兩種：一種是端蓋式，另一種是插件 式。本液壓系統(tǒng)所采用的是插件式的。因?yàn)?2.1.3.6 油口尺寸 查參考文獻(xiàn)11表 32120 得： 16mp 中型單桿液壓缸 表 24 液壓缸油口尺寸表 缸徑 通徑 油口尺寸 200 25mm 422 2.2 液壓元件的選擇 2.2.1 液壓泵的選擇 液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為 7.783mp，由于該系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以取其 壓力損失p=0.8 mp，所以液壓泵的工作壓力為: 7.7830.88.583 1 pa pppmp 執(zhí)行元件的最大流量： 27 maxmax 6363 314.1620 10 628.32 10/37.699 10/min 37.7 /min qavcm msm l 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 14 式中 -無(wú)桿腔面積 a -活塞桿上升最大速度取為 20 max v /mm s max 1.2 37.7 /min p qkql 45.24 /min p ql 50 p vml 式中 ： -考慮系統(tǒng)中有泄露等因素的修正吸收，取為 1.2 k 根據(jù)前面設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中的和值，即可從產(chǎn)品樣本中選擇為了使液壓泵工作安 p p p q 全可靠,液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量,通常泵的額定壓力可比高 25%60%。泵的額定 p p 流量則宜與相當(dāng)，不要超過(guò)太多，以免造成過(guò)大的功率損失。 p q 查參考文獻(xiàn)11選取 cbf-e50 型齒輪泵其各項(xiàng)參數(shù)為： 表2-5 cbf-e50型齒輪泵各項(xiàng)參數(shù)表 型號(hào) 理論排量 /ml 1 r 額定壓 力mpa 最大壓力 mpa 額定轉(zhuǎn)速 /minr 最高或最 低轉(zhuǎn)速 /minr 容積效 率 pv cbf-e505016202000 250091 2.2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 因?yàn)?50/ p vml r 所以 = p q50 146073 p v nl 63 8.583 1073 10 12.75 0.819 60 pp p p pq pkw 查參考文獻(xiàn)表 31-22，擬定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 y160l-4，功率為 15kw，額定轉(zhuǎn)速為 1460 /minr 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 15 2.2.3 其他元件的選擇 2.2.3.1 液壓閥的作用 液壓閥用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量，可以分為方向閥， 壓力閥和流量閥三大類(lèi)。形狀相同的閥，可以因作用機(jī)制的不同，而具備不同的功能。 壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制系統(tǒng)的壓力和流量，方向控制閥則利用過(guò) 流通道的更換控制油液的流動(dòng)方向。所有閥都由閥芯、閥體和驅(qū)動(dòng)閥芯動(dòng)作的元、部件 組成。 2.2.3.2 對(duì)液壓閥的要求 液壓系統(tǒng)中所使用的液壓閥，應(yīng)滿足以下要求： (1)動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)振動(dòng)和沖擊小； (2)油液流過(guò)時(shí)壓力損失小； (3)密封性能好； (4)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。 2.2.3.3 方向控制閥 主要用來(lái)通斷油路或改變油液的流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止或改變 其運(yùn)動(dòng)方向。按照用途可分為單向閥和換向閥兩大類(lèi)。 （1）單向閥 普通單向閥的作用是只允許油液沿一個(gè)方向流動(dòng)，不允許其反向流動(dòng)。 普通單向閥按連接方式可分為管式和板式等，按進(jìn)出口油流方向可分為通式和直角 式的。 根據(jù)需要這里的單向閥選用的是sdn15a1型單向閥其通徑為15mm流量為65工作/minl 壓力為31.5。 a mp （2）換向閥 換向閥概述 換向閥利用閥芯相當(dāng)閥體運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)閉或改變油流的方向，從而使液壓 執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向。 對(duì)換向閥的主要要求： 1） 油業(yè)流經(jīng)時(shí)的壓力損失要??； 2） 互不相通的油口間的泄露要??； 3) 換向要平穩(wěn)、迅速、可靠。 換向閥的典型結(jié)構(gòu) 主體部分 滑閥式換向閥的主體部分由閥體和閥芯組成?；y閥芯是一個(gè)具有多 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 16 個(gè)臺(tái)肩的圓柱體，與之相配的閥體有若干個(gè)沉割槽。 滑閥機(jī)能 換向閥處于中間位置或原始位置時(shí)，閥中各油口的連通方式即為它的 滑閥機(jī)能。 采用不同滑閥機(jī)能的換向閥會(huì)直接影響執(zhí)行元件的工作狀態(tài)，正確選擇換向閥的滑 閥機(jī)能是十分重要的。 控制部分 換向閥的控制部分主要是提供外力，是閥芯在閥體內(nèi)做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從 而使油路換向。換向閥的控制方式有很多，常用的有以下幾種：電磁換向閥、液控?fù)Q向 閥、電液換向閥、手動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥。 由于本系統(tǒng)需要保壓回路，所以要選擇一個(gè)滑閥機(jī)能為型的三位四通手動(dòng)換向閥。 這種閥依靠手動(dòng)杠桿的作用力驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)油路的通斷或切換。手動(dòng)換向閥有彈 簧復(fù)位式和定位器結(jié)構(gòu)，二者的差別僅在定位部分。彈簧復(fù)位式的特點(diǎn)是一旦去除作用 在手柄上的外力，閥芯立即返回初始位置。要使閥芯維持在換向位置，必須始終保持作 用在手柄上的外力。這種閥適用于動(dòng)作頻繁、工作持續(xù)時(shí)間短的場(chǎng)合，操作比較安全。 機(jī)構(gòu)定位式的特點(diǎn)是，當(dāng)手柄推動(dòng)閥芯左右移動(dòng)時(shí)，閥芯的位置依靠定位器定位，去除 施加在手柄上的外力后，閥芯仍能停留在該工作位置上。根據(jù)需要本系統(tǒng)選用機(jī)構(gòu)定位 式定位的34sof-b20-w型換向閥。 2.2.3.4 壓力控制閥 溢流閥 溢流閥的功能及應(yīng)用 溢流閥的主要作用是保持系統(tǒng)的壓力恒定，防止系統(tǒng)過(guò)載， 保護(hù)泵和油路系統(tǒng)的安全。溢流閥的主要用途有： （1）做溢流閥，使系統(tǒng)壓力恒定； （2）作安全閥，起過(guò)載保護(hù)作用； （3）與電磁閥組成電磁溢流閥，使系統(tǒng)卸荷； （4）作遠(yuǎn)程調(diào)壓用； （5）多級(jí)調(diào)壓； （6）作加載閥或背壓閥； （7）作制動(dòng)閥，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行緩沖，制動(dòng)。 本系統(tǒng)中的溢流閥用作安全閥，起過(guò)載保護(hù)作用。查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)下選取 dbdh20g10/dn6型直動(dòng)式溢流閥。這種溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但靜態(tài)調(diào)壓偏差較大， 動(dòng)特性與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。不適合在高壓、大流量下工作，常用作安全閥或用于調(diào)壓精度 要求不高的場(chǎng)合。 2.2.3.5 液壓管件 （1）管路 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 17 液壓系統(tǒng)中常見(jiàn)的管子有鋼管、銅管、膠管以及尼龍管等。 金屬管分類(lèi)及應(yīng)用 無(wú)縫鋼管耐壓高、變形小、耐油、抗腐蝕，雖然裝配是不易變 曲，但裝配后能長(zhǎng)期保持原形。焊接式管接頭一般采用普通無(wú)縫鋼管（yb231-1970） ，卡 套式管接頭必須采用精密無(wú)縫鋼管（gb3639-1983） 。材料采用10號(hào)或15號(hào)鋼。有縫鋼管 即焊接鋼管，主油路的吸油管和回油管可采用焊接管。其價(jià)格便宜，最高工作壓力不大 于1.6mpa。紫銅管用于壓力較低(p6.510mpa)的管路，裝配時(shí)可按需要來(lái)彎曲，但抗 振能力較低，且易使油氧化，價(jià)格昂貴。黃銅管比紫銅管可承受更高壓力（p25mpa） ， 但不如紫銅管容易彎曲?？紤]本設(shè)計(jì)中液壓系統(tǒng)的最高壓力達(dá)到16mpa，屬于中壓系統(tǒng)， 所以不能用紫銅和有縫鋼管，黃銅又不容易彎曲所以本系統(tǒng)采用材料為15mnv的無(wú)縫鋼管。 （2）管路旋入端用聯(lián)接螺紋 在液壓系統(tǒng)中，管路旋入端用的聯(lián)接螺紋采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（gb/t1415 1992）和普通細(xì)牙螺紋。米制螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用麻、聚四氟乙烯、塑料填 料進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓系統(tǒng)；普通細(xì)牙螺紋用組合墊圈或“o”形圈進(jìn)行兩端密 封，其密封性能好，廣泛應(yīng)用于高壓系統(tǒng)。 （3）管接頭 表30-298列出了各類(lèi)管接頭的特點(diǎn)與應(yīng)用。根據(jù)需要，選用擴(kuò)口式管接頭。其特點(diǎn) 是利用管子端部進(jìn)行密封，不需其他密封件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于薄壁管件聯(lián)接。允許使 用壓力碳鋼管在516mpa，紫銅管在3.516mpa。適用于油氣及為介質(zhì)的壓力較低的管 路系統(tǒng)。 （4）管道尺寸 1）油管的內(nèi)徑 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類(lèi)及管內(nèi)的流速。油管內(nèi)徑d(mm)由下式確定： 式（2.12） 0 4 1000 q d 式中 流經(jīng)油管的流量。q 3 /ms 油管內(nèi)的允許流速 0 /m s 對(duì)吸油管可?。ㄒ话愠Ｈ∫韵拢?，回油管可取。 0 (1 2)/m s1/m s 0 (1.5 2.5)/m s 壓力油管，當(dāng)時(shí)，取；時(shí)，取2.5pmpa 0 2/m s(2.5 16)pmpa ；時(shí)， ；在工程機(jī)械和行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，當(dāng)時(shí)， 0 (3 4)/m s14pmpa21pmpa 取。管道較長(zhǎng)或油液粘度較大時(shí)，取較小值。 0 (5 6)/m s 0 所以，回油管內(nèi)徑為： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 ) 18 3 0 44 0.882 10 10001000 3.14 2 24 q d mm 上式計(jì)算的結(jié)果，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)整為標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)橡膠軟管，流速都不能超過(guò) 。(3 5)/m s 2）金屬油管的壁厚: 式（2.13） 2 pd 式中 油管壁厚（） ；mm 油管內(nèi)液體的最大壓力（） ；pmpa 油管內(nèi)徑（） ；dmm 許用應(yīng)力（） ； mpa 對(duì)鋼管（ 為抗拉強(qiáng)度（） ，可在各種材料手冊(cè)中查得，為安全 / b n b mpan 因數(shù)） ；當(dāng)時(shí)，??；當(dāng)時(shí)，?。划?dāng)時(shí)，取7pmpa8n 17.5pmpa6n 17.5pmpa 。鋼管取許用應(yīng)力。 4n 25mpa b管道材料的抗拉強(qiáng)度（pa） ； 取為 750mpa. n安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，p7mpa時(shí)，取n=8；p17.5mpa時(shí)，取n=6；本例 中取n=6 則： 2 16 24 2 750/6 1.536 pd 取為2mm 2.2.3.6 油箱及其附件 （1） 油箱容量的確定 油箱容量的確