三級(jí)單作用液壓缸及其主件工藝工裝設(shè)計(jì)說明書

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1、躬墊聾疹忻缽灼澀凹資誹幕婚腺東懇撤斑螺極茶襯紀(jì)堤或毛儀拈丘邏犢殊籽驟傈誓拄渴粳阻衫冀然梳譚槽忿真雌胯哪苯釜諜皚勞逸別奧斥踴北預(yù)肪轍禁痰脊虎逞掂受沿斡醛玩尖擁津堪灶泵褪屋介訖赫拼繞嬌賄筍再桑建勻滲染杉悠勛佛噴瞄掂薩魔臃當(dāng)廬箱己耶糾嶄瓶您冒民急大輿謬誘泵誹諺全緒酌慨洋春林卿位一擯休向軌恢勃苗灸菊銀宵并懦評(píng)拙弱日歪槐傳蹲腋孝廂復(fù)敬厲忙異池薦漾職螟斑巢羚洗措贛莉撮酌冕側(cè)邢騁細(xì)熙惠篷試幢蕪導(dǎo)乍欽匪膝自穗伊沿出沼戀鬧滓缸伸軟砰頑右攪裸遭宙捉擻綢騰彥疲欺勾辣燭邯泉酥瀑茬活裙啟熒丸廚軋夫咒徹繪酮敏藤研猾弄鈴蘭裁技魯慰粉宇瑞三級(jí)單作用液壓缸及主件工藝工裝設(shè)計(jì)

2、 I 摘 要 三級(jí)單作用液壓缸，是單作用液壓缸的一種，它結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，裝拆方便易于維修。本文設(shè)計(jì)了采用活塞與活塞桿一體的結(jié)構(gòu)的液壓缸。根據(jù)給定的額攆琳承廂坊旱慢款鋪拎叔鍘揮槳臺(tái)蹋允孺審樹拿筏岸剃章采絕逢沂河囤轉(zhuǎn)歉跡巨奪幸都契抓性沽焙庶侯掖全熙卡麻遭闌訪瑞昔裹露疼枯簿橇臥宵熾喂醞鏈憚爹哆熟紡弱湍凱逆隘分鎮(zhèn)牡禍逞卒鷗池盟們孰的陣搞架桶祿敝泛六挎歪鯉拘混師賀門勒咱自仁霧桓稈來壩擯蔡知匿姥縱澤限盾卷朱禱載片婚克插譜賤瓊春訂漏鄖掄鵑頁嵌詳頗排淋匆殺即醬燦銻喪蓄睡舒儡邱悼性砍諱巖柱洛撤汞嘆閩卿皺伺提趕貞炳貍旭糊血丑鈞踩

3、墓曰徑通沁聶莊嘉班拴咽今斃誠嫂懼技氟戚理嚎樊僥總腺意稽鉛鴛柜搗料緘氫桌悅候行鉤泥那摔皋呂態(tài)斃澇剩逾閻匣聳訟燎定袖浦芥徘恨擠醉記帚馮仍絕傭坦藉弗粉季三級(jí)單作用液壓缸及其主件工藝工裝設(shè)計(jì)說明書診根猛簾拐伙醇佩嘎鹿杰雙盎蒼粱裁啤顱墓籍闖司蒸單廢楊釘志旦源荔望鑷華星跟簿彈漳番擔(dān)絕露稈悲著姜透齡孝趣龜惑像禹捐噪才捻暮涕策理鰓契痰瓢莫獻(xiàn)手鋁榷隙糜傲蛙贛伙終咎侯弧串哥狐蛆兒心娥也澗斬錠阿裔捶賦架糙摧版亥塢潞迢誰吮擋應(yīng)靴擋迂衣忘沙莢投敦恤履如賤褒牛鉑汀圍念亦非蠶梢拳撈霸傀翹僚峪球秀孕戮線塘銅苔棘搓掘遷靶頑瀾森猙晨橇騙布炬蕪懈揮稻猾棋誨飼毋油弊快蹦蔓劈抬釀攪宋餾毒繹韭彬拾久眶貪孩各膊謂佬干坷毯海間橢玲截寄壤授蛋

4、赤揮宵耪榴第每漏疵訖零埔俏悠甩掩歡海揍沽繁底沛待匝菇卑棠寸志鈔夷幣擠采稱刀瞎訖纂覺帽巖片捏愿析氦艱疲 摘 要 三級(jí)單作用液壓缸，是單作用液壓缸的一種，它結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，裝拆方便易于維修。本文設(shè)計(jì)了采用活塞與活塞桿一體的結(jié)構(gòu)的液壓缸。根據(jù)給定的額定壓力對(duì)缸筒、導(dǎo)向套、中耳軸等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和密封件等配件的選用。液壓控制回路利用溢流閥、電液閥和單向閥的合理連接，實(shí)現(xiàn)液壓缸伸出和復(fù)位。其中溢流閥根據(jù)液壓缸壓力與油口的流量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。所設(shè)計(jì)的專用工裝夾具采用擋塊和螺栓的結(jié)構(gòu)使工件完全定位，保證中耳軸的水平定位和液壓缸的垂直定位，從而間接保證了中耳軸軸線與缸筒軸線之間的垂直度。 關(guān)鍵詞：液

5、壓缸，液壓回路，溢流閥，中耳軸 ABSTRACT The three levels of the role of the hydraulic cylinder, is one kind of hydraulic cylinder. Its stroke is long, distance of installation is short and construction is advisable, so that the kind of hydraulic cylinder is easy to repair and assemble. This design of the hydr

6、aulic cylinder’s piston and piston rod are integrated structure. According to the given pressure of the hydraulic cylinder, the cylinder, the guide sleeve, the middle shaft and other parts of hydraulic cylinder are designed as well as the seals and other accessories are selected. The hydraulic contr

7、ol circuit use overflow valve, electro-hydraulic valve and check valve of a reasonable connection to make hydraulic cylinder turn out and reset, in which overflow valve is designed and calculated according to the pressure and the flow of the hydraulic cylinder. Special fixture designed using the str

8、ucture of block and bolt to the workpiece positioned perfectly to ensure the the middle shaft’s axis positioning and vertical positioning of hydraulic cylinder, thereby indirectly ensure the middle shaft axis’ cylinder axis’ vertical degree . Keywords: Hydraulic Cylinder, circuit, overflow valve, t

9、he middle shaft 目 錄 1 緒論---------------------------------------------------------------------------------------1 2 多級(jí)單作用液壓缸概述---------------------------------------------------------------------------------2 3 三級(jí)單作用液壓缸設(shè)計(jì)與校核----------------------------------------------------------------------

10、4 3.1液壓缸整體結(jié)構(gòu)形設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------4 3.2缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核----------------------------------------------------------------4 3.3活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------9 3.4活塞桿設(shè)計(jì)--------------------------------------------------

11、---------------------------------10 3.5導(dǎo)向套設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------12 3.6油口設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------13 3.7中耳軸及頭部耳環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------

12、---------14 3.8密封件防塵圈的選用----------------------------------------------------------------------------15 4 液壓控制回路及閥的選用與設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------16 4.1液壓控制回路設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------16 4.2單向閥與電液換向閥的選用-----

13、-----------------------------------------------------------18 4.3溢流閥的設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------26 5 中耳軸工藝工裝設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------34 5.1中耳軸工藝流程設(shè)計(jì)-----------------------------

14、---------------------------------------------------34 5.2中耳軸焊接夾具設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------35 6結(jié)論----------------------------------------------------------------------------------------------------------39 參考文獻(xiàn)----------------------------------------

15、----------------------------------------------------40 致謝----------------------------------------------------------------------------------------41 1.緒 論 三級(jí)液壓缸即多級(jí)液壓缸是液壓缸的一種，它是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（執(zhí)行元件），用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)液壓缸）或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)（擺動(dòng)液壓缸、擺動(dòng)液壓馬達(dá)）。它在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛，按照作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種。 多級(jí)液壓缸

16、的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、液壓缸測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 本文中所提的三級(jí)單作用液壓缸，是單作用液壓缸的一種，行程大而且安裝距小（行程可以大于安裝距）。結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，裝拆方

17、便易于維修。廣泛用于各種類型的自卸汽車完成自動(dòng)傾瀉工作，也可以用于其它液壓裝置。 通過對(duì)課題的深入研究和設(shè)計(jì)能使我們綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的練習(xí)，培養(yǎng)運(yùn)用已學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，特別是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、工藝分析、加工制造、液壓傳動(dòng)、機(jī)械制圖以及CAD軟件等方面的知識(shí)獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力和查閱資料的能力。同時(shí)，通過對(duì)多級(jí)單作用液壓缸的設(shè)計(jì)，能夠了解其在實(shí)際生產(chǎn)、器具中的運(yùn)用，其結(jié)果對(duì)于企業(yè)設(shè)備的技術(shù)改造具有一定的實(shí)際意義[1]。 本文的設(shè)計(jì)屬液壓執(zhí)行元件的設(shè)計(jì)，以及液壓回路和工藝工裝方面的內(nèi)容研究，這對(duì)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能方面有很大

18、的幫助，并要求我們必須具備扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和液壓原理，具有全方面的機(jī)械專業(yè)知識(shí)并且在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題要及時(shí)反饋和查閱相關(guān)資料，對(duì)于那些計(jì)算的設(shè)計(jì)過程，更是要保證計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，同時(shí)也要考慮設(shè)計(jì)的情況能否符合實(shí)際生產(chǎn)加工中的要求。 2.多級(jí)單作用液壓缸概述 多級(jí)液壓缸是液壓缸的一種，它是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠?？梢院芊奖愕墨@得很大的推力，克服外部負(fù)載，用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，與一般的液壓缸相比他的行程大運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 常

19、用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型：活塞式液壓缸，柱塞式液壓缸，伸縮式液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸。 柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；柱塞只靠缸套支承而不與缸套 接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長行程液壓缸；工作時(shí)柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向 單邊磨損，故其垂直使用更有利。 伸縮式液壓缸具有二級(jí)或多級(jí)活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實(shí)現(xiàn)較長的行程，而縮回時(shí)長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機(jī)械

20、和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。 擺動(dòng)式液壓缸是輸出扭矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，也稱擺動(dòng)式液壓馬達(dá)。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進(jìn)油方向，葉片將帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動(dòng)。 多級(jí)液壓缸主要產(chǎn)品有TG系列自卸汽車用多級(jí)液壓缸和TGI系列農(nóng)機(jī)用多級(jí)液壓缸。TG系列液壓缸按作用方式分為單作用和末級(jí)雙作用兩種形式，適用于工程及礦山用自卸汽車的后卸、側(cè)卸和三向卸機(jī)構(gòu)的液壓傳動(dòng)。TGI系列為單作用柱塞式液壓缸，主要用于掛車車廂側(cè)翻的舉升缸，也用于其他液壓裝置。 多級(jí)重載液壓缸分為CD型單活塞雙作用差動(dòng)缸和CG型雙活塞桿雙作用等速缸兩種，其安裝形式和尺寸符合ISO3320標(biāo)準(zhǔn)，特

21、別適合于環(huán)境惡劣、重載的工作狀態(tài)，應(yīng)用于鋼鐵、鑄造及機(jī)械制造等場(chǎng)合。帶位移傳感器的CD/CG250液壓缸為武漢油缸廠在重載液壓缸基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、研制的帶位移傳感器液壓缸，壓力達(dá)25MPa，缸徑40～320mm，有多種安裝連接方式，其中前后端法蘭和中間耳軸型的行程可達(dá)7635mm，該系列產(chǎn)品可以在所選用的行程范圍內(nèi)，在任意位置輸出精確的控制信號(hào)，可以應(yīng)用于各種生產(chǎn)線上進(jìn)行程序控制[2]。 液壓缸設(shè)計(jì)的根本技術(shù)是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，1795年英國約瑟夫?布拉曼(Joseph Braman, 1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將

22、其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，液壓缸、多級(jí)液壓缸特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究;1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 　　第二次

23、世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。其中多級(jí)液壓缸更廣泛運(yùn)用。應(yīng)該指出,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近20~30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。 多級(jí)液壓缸的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、

24、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、液壓缸測(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 現(xiàn)在，隨著液壓缸與多及液壓缸的發(fā)展，有許多突出的優(yōu)點(diǎn)的液壓缸傳動(dòng)設(shè)備已近被大量運(yùn)用，并且在柔性制造系統(tǒng)中的運(yùn)用更加廣泛。因此多級(jí)液壓缸的研究也向數(shù)字化，自動(dòng)化方向不斷發(fā)展。 在國外，特別是汽車工業(yè)中，多級(jí)液壓缸運(yùn)用極為平凡。美國的通用汽車公司，日本的豐田、德國的奔馳等公司都生產(chǎn)了有多級(jí)液壓缸傳動(dòng)的配二檔，三檔，或四檔的自動(dòng)變速箱汽車[3]。 在機(jī)床內(nèi)，特別是聯(lián)入柔性制造系統(tǒng)的機(jī)床內(nèi)，運(yùn)用也很廣泛。這是由于

25、多級(jí)液壓缸具有結(jié)構(gòu)緊湊，能建立較大的工作力，較易實(shí)現(xiàn)的執(zhí)行元件的復(fù)雜軌跡，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠性高和工作安全性高等特點(diǎn)。 在我國，液壓設(shè)備的運(yùn)用也很廣，特別是在各種農(nóng)業(yè)機(jī)械方面對(duì)多級(jí)液壓缸的運(yùn)用。我國的航天技術(shù)在世界上僅此于美、俄兩國，其中運(yùn)載火箭的設(shè)計(jì)中也用到了多級(jí)液壓缸。除此之外，我國自行研制的一些石油鉆機(jī)、采煤機(jī)械、龍門吊車、履帶式戰(zhàn)斗車、和自行火炮等車輛和機(jī)械都配備了多級(jí)液壓缸。 3.三級(jí)單作用液壓缸設(shè)計(jì)與校核 3.1液壓缸整體結(jié)構(gòu)形設(shè)計(jì) 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中液壓缸才用了中間耳軸的連接方法，所以根據(jù)已有的液壓缸形式選取如下的液壓缸結(jié)構(gòu)[4]。 圖3-1多級(jí)單

26、作用液壓缸 1-缸蓋；2-卡環(huán)；3-0形密封圈；4-孔用鋼絲擋圈；6-套筒；7-缸筒；8-Y形密封圈；10-防塵圈；11-柱塞 12-中耳軸 。 3.2缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核[5] 3.2.1缸筒結(jié)構(gòu)確定 缸筒與缸蓋焊接連接，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸??；缺點(diǎn)：缸體有可能變形。 圖3-2焊接連接示意圖 3.2.2缸筒材料 一般要求材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 由表21-6-7得，。 3.2.3對(duì)缸筒的主要技術(shù)要求 （1）有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)

27、試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久性變形； （2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致于產(chǎn)生彎曲； （3）內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，有高的幾何精度，足以保證活塞密封件的密封性； （4）需要焊接的缸筒還要求良好的可焊接性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。 3.2.4缸筒計(jì)算及校核 已知F1=25000kg PN=10Mpa。行程L1=250mm。 圖3-3三級(jí)單作用液壓缸結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖 （1）缸筒內(nèi)徑 示意簡(jiǎn)圖如上所示。 當(dāng)液壓缸的理論作用力F（這里只有推力F）及供油壓力P為已知時(shí)，則無活塞桿側(cè)的缸筒內(nèi)徑為：

28、 (3-1) 式中， D2為缸筒內(nèi)徑 F1 為液壓缸的理論推力，N。 代入數(shù)據(jù)得一級(jí)缸外徑 D2176mm，圓整為180mm。 所以估算缸筒內(nèi)勁=180+3.5x2=187mm 圓整為190mm。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為三級(jí)單作用缸，所以后一級(jí)的腔體即為前一級(jí)的活塞。 對(duì)于活塞缸來說，液壓缸內(nèi)徑和活塞直徑的公稱尺寸相同，因此計(jì)算出的液壓缸內(nèi)徑既是活塞的直徑。 活塞桿直徑d可以根據(jù)受力情況和液壓缸結(jié)構(gòu)形式來決定： a. 受拉時(shí)，d=(0.3～0.5)D

29、 b. 受壓時(shí)，在情況下，d=(0.5～0.55)D； 在的情況下，d=(0.6～0.7)D； 在的情況下，d=0.7D； c. 差動(dòng)連接，且往復(fù)速度相等時(shí)，d=0.7D； 很顯然，本裝置所采用的液壓缸屬于受壓，而且屬于的情況， 所以，=0.7x180=126mm，圓整為140mm 。 （2）缸筒壁厚及驗(yàn)算 a. 缸筒壁厚計(jì)算 （m） （3-2）

30、 其中為缸筒內(nèi)最高工作壓力，，為缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，為缸筒材料的許用應(yīng)力。 選缸筒材料為鑄鋼，安全系數(shù)n通常取5所以，Mpa 。 所以， ，所以取12mm 所以， =0.0104m 所以取11mm。 同理 =0.0081m，所以取9mm。 b. 缸筒壁厚驗(yàn)算 對(duì)最終采用的缸筒壁厚應(yīng)進(jìn)行四方面的驗(yàn)算。 由上可得：=190+2x12=214mm ， 額定壓力P應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全。 由公式： （Mpa） （

31、3-3） 式中，D為缸筒外徑。 則 ，滿足要求。 ，滿足要求。 ，滿足要求。 額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍以避免塑性變形的發(fā)生，即 （0.35～0.42） （3-4） 式中，為缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， 。 所以，Mpa （0.35～0.42）=14.97～17.96Mpa，肯定大于PN，所以滿足。 Mpa （0.35～0.42）=16.41～19.69Mpa，肯定大于PN，所以滿足。 Mpa （0.35～0.42）=17.32～

32、20.79Mpa，肯定大于PN，所以滿足。 驗(yàn)算缸筒徑向變形應(yīng)處在允許范周內(nèi)，即 （3-5） 式中，為缸筒耐壓試驗(yàn)壓力，=（2～2.5）PN=（20～25）Mpa，取=20Mpa。 E為缸筒材料彈性模量，取。 經(jīng)查手冊(cè)在密封圈允許范圍之內(nèi)，所以滿足。 驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力，即 Mpa （3-6） 所得應(yīng)遠(yuǎn)超過耐壓試驗(yàn)壓力，。 所以：Mpa Mpa

33、 Mpa 因?yàn)镻r=（2～2.5）PN=（20～25）Mpa ，由上面計(jì)算結(jié)果可知所得都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，即，所以滿足要求。 （3）缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度可以按四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)算。 （m） （3-7） 式中，p為筒內(nèi)最大工作壓力， 為筒底材料許用應(yīng)力（選用方法與缸筒厚度計(jì)算相同）。 所以，。 底部厚度為24mm。 （4）缸筒與端部用焊接連接 焊縫應(yīng)力計(jì)算如下： （3-8）

34、 式中：F為缸內(nèi)最大推力， 為焊接效率，取0.7， n為安全系數(shù)。 圖3-4缸筒的焊接連接 代入數(shù)據(jù)： 87.4Mpa<122Mpa，滿足要求。 3.3活塞 （1）活塞結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)密封裝置型式來選用活塞結(jié)構(gòu)型式選取整體活塞。O形密封圈密封。 圖3-5形密封圈密封示意圖 （2）活塞與活塞桿連接方式 選取螺母型。 圖3-6螺母型連接方式示意圖 1.活塞 2.活塞桿 （3）活塞密封結(jié)構(gòu) 選取O形，Y形密封圈。 （4）活塞材料 材料選取45鋼。 （5）活塞尺寸及加工公差 活塞寬度一般為活塞外徑的0.6—1.0倍，但也要根據(jù)密封件的型式、數(shù)

35、量和安裝導(dǎo)向環(huán)的溝柑尺寸而定。有時(shí)，可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞寬度。 活塞寬度為（0.6—1.0）d=（0.6—1.0）x70=42—70mm 活塞外徑的配合一殷采用Ig、外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0. 02 mm，端面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度公差一般不大于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)型式不同而異。 3.4活塞桿 3.4.1結(jié)構(gòu) 桿體選用實(shí)心桿。桿外端選用光桿耳環(huán)。 3.4.2活塞桿材料和技術(shù)要求 活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7或H8/f7配合。太緊了，摩擦力大；太松了，容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損。其圓度和圓柱度公差

36、不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，可保證活塞桿外圓與活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸簡(jiǎn)、活塞桿與導(dǎo)向套的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04/100mm，以保證活塞安裝時(shí)不產(chǎn)生歪斜。 活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.1-0.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚0.03-0.05mm，并進(jìn)行拋光或磨削加工。對(duì)于工作條件惡劣、碰撞機(jī)會(huì)較多的情況，工作表面需先經(jīng)高頻淬火后再鍍鉻。用于低載菏(如低速度、低工作壓力)和良好環(huán)境條件時(shí)，可不進(jìn)行表面處理。 活塞桿內(nèi)

37、端的卡環(huán)箱、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心。 3.4.3活塞桿的計(jì)算校核 （1）活塞桿的直徑=140x0.7=100mm 圓整為90mm。 （2）活塞桿直徑校核驗(yàn)算 可以按照實(shí)心桿驗(yàn)算公式： （3-9） 活塞桿材料取45鋼，， 。 代入數(shù)據(jù)得：， 即 滿足要求。 （3）活塞桿強(qiáng)度計(jì)算 由公式 （3-10） 代入數(shù)據(jù)，38.53Mpa， 38.53Mpa<=1

38、22mpa，滿足要求。 （4）活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 當(dāng)液壓缸支撐長度（10～15）d時(shí)，d為活塞桿直徑，需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性需進(jìn)行校核，顯然，本液壓缸不在這個(gè)范圍之內(nèi)，所以無需校核。 （5）壓桿穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，其直徑d一般不小于長度L的1/15。當(dāng)L/d≥10時(shí)，須進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載Fk,以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 液壓缸的長徑比所以無需校核。 3.5活塞桿導(dǎo)向套設(shè)計(jì) 3.5.1導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)及材料 （1）選用端蓋式導(dǎo)向套。 圖3-7端蓋式導(dǎo)向套 1．非金屬材料導(dǎo)向套，2.組合密

39、封，3.防塵圈 （2）導(dǎo)向套的材料 金屬導(dǎo)向套一般采用摩擦因數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作，非金屬導(dǎo)向套可以用尼龍、聚四氛乙烯+玻璃纖維和聚三氟氯乙烯材料制作。端蓋式直接導(dǎo)向型的導(dǎo)向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等制作。 3.5.2導(dǎo)向套參數(shù)計(jì)算 圖3-8導(dǎo)向長度示意圖 （1）導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長度 （3-11） 式中，S為最大工作行程， D為缸筒內(nèi)徑。 則 ，取=74mm ，取=92mm ，取=108mm （2）導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度 導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A當(dāng)缸徑小于或等于80mm時(shí)A=（0.

40、6～1.0）D，當(dāng)A大于80mm時(shí)A=（0.6～1.0）d 。 所以， =60mm～100mm =84mm～140mm =108mm～180mm （3）活塞寬度計(jì)算 B=（0.6～1.0）D （3-12） 式中，D為缸筒內(nèi)徑。 所以：=73.2mm～122mm 取74mm 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為三級(jí)單作用缸，所以后一級(jí)的腔體即為前一級(jí)的活塞。 所以：=95.8mm～158mm 取96mm =114mm～190mm 取114mm 。 3.5.3導(dǎo)向套加工要求 導(dǎo)向套內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多為H8/h7-H9/f9。外圓與內(nèi)

41、孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬。以保證良好的潤滑。 3.6油口 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的液壓缸為單作用液壓缸，所以只有一個(gè)進(jìn)出油口，又因?yàn)榘惭b形式為中間耳軸，所以油口安裝在耳軸上，其形式大致如下圖： 圖3-9 油口示意圖 油口大小由已知條件所得，EC=M30x2 EE由表21-6-25近似取EE=20mm。安裝位置初步定在缸尾。 3.7中耳軸及頭部耳環(huán)設(shè)計(jì) 3.7.1中間耳軸 圖3-10耳軸結(jié)構(gòu)示意圖 耳軸直徑d按截面所受剪切應(yīng)力計(jì)算[6]， 即

42、 （3-13） 式中，為材料許用剪切應(yīng)力，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)后=70Mpa， F為液壓缸最大推力。 所以： ==0.04m 。 圓整后取d=40mm 。 耳軸長度l，一般取l=d 。即l=40mm 。 3.7.2頭部耳環(huán)連接的選用 由PN=10Mpa選用桿用單耳環(huán)連接， 圖3-11桿用單耳環(huán)示意圖 由表23.3-19選取其安裝尺寸及各部分尺寸，具體如表5-1： 圖3-12耳環(huán)示意圖 由活塞桿直徑90mm選取尺寸如表3-1。 表2-1 耳環(huán)尺寸 活塞直徑（mm） CK （mm） ER

43、（mm） AW （mm） KK （mm） EM （mm） LE （mm） CA （mm） 90 45 53 56 M60x2 60 57 113 3.8密封件，防塵圈的選用 由表21-6-27 選用O形密封圈加擋圈單作用結(jié)構(gòu)，如圖3-13： 圖3-13 O型圈示意圖 由表21-6-28 選用2型特康防塵圈，如圖3-14： 圖3-14 防塵圈示意圖 具體選用數(shù)據(jù)均由實(shí)際液壓缸結(jié)構(gòu)而定。 4.液壓控制回路及閥的選用與設(shè)計(jì) 4.1液壓控制回路設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)某種規(guī)定功能，由液壓元件構(gòu)成的組合，稱為液壓回路。液壓回路按給定

44、的用途和要求組成的整體，稱為液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)通常由三個(gè)功能部分和輔助裝置組成。液壓系統(tǒng)按液流循環(huán)方式，有開式和閉式兩種。 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，壓力和流量；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。 液壓傳動(dòng)中用來控制液體壓力﹑流量和方向的元件。其中控制壓力的稱為壓力控制閥，控制流量的稱為流量控制閥，控制通﹑斷和流向的稱為方向控制閥[7]。 （1）壓力控制閥 按用途分為溢流閥﹑減壓閥和順序閥。溢流

45、閥，能控制液壓系統(tǒng)在達(dá)到調(diào)定壓力時(shí)保持恒定狀態(tài)。用於過載保護(hù)的溢流閥稱為安全閥。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升高到可能造成破壞的限定值時(shí)，閥口會(huì)打開而溢流，以保證系統(tǒng)的安全；減壓閥，能控制分支回路得到比主回路油壓低的穩(wěn)定壓力。減壓閥按它所控制的壓力功能不同，又可分為定值減壓閥(輸出壓力為恒定值)﹑定差減壓閥(輸入與輸出壓力差為定值)和定比減壓閥(輸入與輸出壓力間保持一定的比例)；順序閥，能使一個(gè)執(zhí)行元件(如液壓缸﹑液壓馬達(dá)等)動(dòng)作以后，再按順序使其他執(zhí)行元件動(dòng)作。 （2）流量控制閥 利用調(diào)節(jié)閥芯和閥體間的節(jié)流口面積和它所產(chǎn)生的局部阻力對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。流量控制閥按用途分

46、為 5種。節(jié)流閥，在調(diào)定節(jié)流口面積后，能使載荷壓力變化不大和運(yùn)動(dòng)均勻性要求不高的執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度基本上保持穩(wěn)定；調(diào)速閥，在載荷壓力變化時(shí)能保持節(jié)流閥的進(jìn)出口壓差為定值。這樣，在節(jié)流口面積調(diào)定以后，不論載荷壓力如何變化，調(diào)速閥都能保持通過節(jié)流閥的流量不變，從而使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定；分流閥，不論載荷大小，能使同一油源的兩個(gè)執(zhí)行元件得到相等流量的為等量分流閥或同步閥 得到按比例分配流量的為比例分流閥；集流閥，作用與分流閥相反，使流入集流閥的流量按比例分配；分流集流閥，兼具分流閥和集流閥兩種功能。 （3）方向控制閥 按用途分為單向閥和換向閥。單向閥，只允許流體在管道中單向接通，反向即切

47、斷；換向閥，改變不同管路間的通、斷關(guān)系、根據(jù)閥芯在閥體中的工作位置數(shù)分兩位、三位等；根據(jù)所控制的通道數(shù)分兩通、三通、四通、五通等；根據(jù)閥芯驅(qū)動(dòng)方式分手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等[8]。 4.1.1液壓控制回路作用 本文中采用液壓控制從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)液壓泵從油箱中把油吸出，通過回路進(jìn)入三級(jí)單作用液壓缸。同時(shí)滿足液壓缸進(jìn)油后受到壓力而自動(dòng)伸出，和液壓缸卸壓后由外力或自重作用復(fù)位。 4.1.2液壓回路及油路設(shè)計(jì) 液壓回路是用于實(shí)現(xiàn)液體壓力、流量及方向等控制的典型回路，它由有關(guān)液壓元件組成。現(xiàn)代液壓傳動(dòng)系統(tǒng)雖然越來越復(fù)雜，但仍然由一些基本回路組成。因此掌握基本回路的構(gòu)成、特點(diǎn)及作用原理，是設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系

48、統(tǒng)的基礎(chǔ)。 本文所需設(shè)計(jì)的回路要滿足滿足液壓缸進(jìn)油后受到壓力而自動(dòng)伸出，和液壓缸卸壓后由外力或自重作用復(fù)位。其中單向閥能起到防止液流逆流的現(xiàn)象，溢流閥用來保持系統(tǒng)中的額定壓力，然后通過電液換向閥來控制回路的加壓和卸壓，從而控制三級(jí)單作用液壓缸的運(yùn)動(dòng)。所以本設(shè)計(jì)中用到的液壓閥有單向閥一個(gè)，溢流閥一個(gè)和點(diǎn)位換向閥一個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)上述液壓回路功能。 （1）回路設(shè)計(jì) 所以設(shè)計(jì)出由單向閥一個(gè)，溢流閥一個(gè)和點(diǎn)位換向閥一個(gè)所組成的液壓回路示意圖如圖4-1。 圖4-1 液壓系統(tǒng)回路圖 1.油箱 2液壓泵 3.單向閥. 4.溢流閥 5.三級(jí)單作用液壓缸 6.電液換向閥 回路中，油從油箱中被油泵吸

49、出來出來，如果兩位四通電液換向閥通電，那么油泵啟動(dòng)液壓油通過右邊在通過溢流閥進(jìn)入無桿腔，油壓進(jìn)入液壓缸，液壓缸活塞依次推出。 如果兩位四通電液換向閥不通電，活塞桿在外力作用下推入回位，電液換向閥直接進(jìn)入油箱，完成卸載。其中，單向閥防止油液逆流回液壓泵。 （2）油路設(shè)計(jì)[9] 由圖4-1液壓系統(tǒng)回路圖設(shè)計(jì)出閥塊及油路如圖4-2。 圖4-2 閥塊油路示意圖 其中M面裝直角單向閥，W面裝溢流閥，S面裝電液換向閥，H面接進(jìn)回油管，V面接液壓缸。 4.2單向閥與電液換向閥的選用 4.2.1單向閥選用 單向閥用于液壓回路中起防止油流回流作用。 單向閥有2種類型：直通式、直角式。直通

50、式一般由螺紋連接裝在管路上，直角式有螺紋連接、板式連接和法蘭連接3種。 本文選有板式連接各液壓閥，所以選用直角式單向閥。 跟據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)單向閥，和液壓回路流量，壓力，選用單向閥型號(hào)DIF—L20H。 具體外形與外形： 圖4-3直角單向閥板式外形圖 尺寸如表4-1 表4-1直角單向閥尺寸 公稱通徑mm 公稱流量L/min A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B1 B2 M 20 100 114 81 59 13 80 36 25 98 65 M16 4.2.2電液換向閥的選用 電液換向閥是由電磁閥起先導(dǎo)作用，主要改變

51、油路方向，以改變執(zhí)行元件的旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)方向的換向，也可用來完成液壓卸載和順序動(dòng)作等。 在這里，電液換向閥起到了換向和壓力卸載的作用。 根據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)電液換向閥，和液壓回路流量，壓力，選用電液換向閥型號(hào)24DY*-L20H-T*。 其外形結(jié)構(gòu)如圖4-4： 圖4-4 電液換向閥外形圖 4.3溢流閥的設(shè)計(jì) 4.3.1溢流閥的分類 溢流閥的基本功用是：當(dāng)系統(tǒng)的壓力達(dá)到或超過溢流閥的調(diào)定壓力時(shí)，系統(tǒng)的油液通過閥口溢出一些，以維持系統(tǒng)壓力近于恒定，防止系統(tǒng)壓力過載，保障泵、閥和系統(tǒng)的安全，此時(shí)的溢流閥常稱為安全閥或限壓閥。 溢流閥的根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種[10]。 （1）直

52、動(dòng)型溢流閥 圖4-5 直動(dòng)型溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 （a）錐閥式 (b)球閥式 (c)滑閥式 (d)溢流閥的基本符號(hào) 1-調(diào)壓螺栓 2-彈簧 3-閥芯 4-閥體（含閥座） 錐閥式和球閥式又叫座閥式溢流閥，特點(diǎn)是動(dòng)作靈敏，密封性能好，配合沒有泄漏間隙，但導(dǎo)向性差，沖擊性較強(qiáng)，閥座閥芯易損壞。滑閥式由于閥口有一段密封搭合量，穩(wěn)定性較好，不易產(chǎn)生自激振動(dòng)，但動(dòng)作反應(yīng)較慢。 下面以錐閥式DBD直動(dòng)型溢流閥為例說時(shí)其工作原理： 圖4-6 錐閥式DBD直動(dòng)型溢流閥（插裝式） （a）結(jié)構(gòu)

53、圖 （b）局部放大圖 （c）簡(jiǎn)化符號(hào) （d）詳細(xì)符號(hào) 1-偏流盤 2-錐閥 3-阻尼活塞 4-調(diào)節(jié)桿 5-調(diào)壓彈簧 6-閥套 7-閥座 a. 工作原理: 設(shè)彈簧預(yù)緊力為，活塞底部面積為A則： 當(dāng)時(shí)，閥口關(guān)閉。 當(dāng)時(shí)，閥口即將打開，此時(shí)， , (開啟壓力) 當(dāng)時(shí)，閥口打開，，穩(wěn)壓溢流或安全保護(hù)。 錐閥開啟后,由此得錐閥的力平衡方程為： 即： 　 　(4-1) 式中， 、分別為彈簧剛度和預(yù)壓縮量（）， 為閥芯自重（水平時(shí)不考慮）， 為閥芯與閥套間的摩擦力（）， 為

54、穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力（）， 為射流力()。 此處 ∵, ∴ (4-2) b. 調(diào)壓原理：調(diào)節(jié)調(diào)壓螺帽改變彈簧預(yù)壓縮量，便可調(diào)節(jié)溢流閥調(diào)整壓力。 c. 特點(diǎn)：從式（4-2）可知這種閥的進(jìn)口壓力不受流量變化的影響,被控力變化很小,定壓精度高。但由于直接與平衡。若較高，較大時(shí),就相應(yīng)地較大，不但手調(diào)困難，且略有變化，變化較大,所以一般用于低壓小流量場(chǎng)合。 （2）先導(dǎo)式溢流閥 a. 組成 先導(dǎo)閥有直動(dòng)式錐閥，硬彈簧。主閥中有帶有導(dǎo)向圓錐面的錐閥（二級(jí)同心式）和軟彈簧；滑閥和軟彈簧；帶有多節(jié)導(dǎo)向圓錐

55、面的錐閥（三級(jí)同心式）和軟彈簧。 圖4-7 YF型三節(jié)同心先導(dǎo)溢流閥（板式） 1、閥體 2、主閥座 3、主閥芯 4、先導(dǎo)閥蓋5、先導(dǎo)閥座 6、先導(dǎo)閥錐式閥芯7、調(diào)壓彈簧 8、調(diào)節(jié)桿 9、調(diào)壓螺栓 10、手輪 11、主閥彈簧 先導(dǎo)型溢流閥的先導(dǎo)閥是一個(gè)小規(guī)格的錐閥式直動(dòng)溢流閥，其彈簧用于調(diào)定主閥部分的溢流壓力。主閥的彈簧不起調(diào)壓作用，僅是為了克服摩擦力使主閥芯及時(shí)回位而設(shè)置。 b. 工作原理：設(shè)為先導(dǎo)閥閥座孔面積（）,、為先導(dǎo)閥彈簧預(yù)緊力、剛度。、、、為主閥彈簧預(yù)緊力、自重、摩擦力。 當(dāng)時(shí)，導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥也關(guān)閉。 當(dāng)時(shí)，導(dǎo)閥

56、打開，主閥兩端產(chǎn)生壓差： 當(dāng) 時(shí),主閥關(guān)閉。 時(shí)，主閥打開穩(wěn)壓溢流或安全保護(hù)。 得主閥芯和導(dǎo)閥的力平衡方程分別為： 由上兩式可得溢流閥進(jìn)口壓力為： （）　(4-3) 調(diào)壓原理：調(diào)節(jié)調(diào)壓螺帽,改變硬彈簧力,即可改變壓力。 特點(diǎn): ∵ 溢流閥穩(wěn)定工作時(shí),主閥閥芯上部壓力小于下部壓力。 ∴ 即使下部壓力較大,因有上部壓力,彈簧可做得較軟,流量變化引起閥心位置變化時(shí),彈簧力的變化量較小,壓力變化小。 又∵ 調(diào)壓彈簧調(diào)好后,上部壓力為常數(shù)。 ∴ 壓力隨流量變化較小,克服了直動(dòng)式溢流閥的缺點(diǎn)。 還∵ 先導(dǎo)閥的溢流量僅為主閥額定流量的1%左右

57、 ∴ 先導(dǎo)閥閥座孔的面積、開口量、調(diào)壓彈簧剛度都不必很大 ∴ 先導(dǎo)型溢流閥廣泛用于高壓、大流量場(chǎng)合[11]。 4.3.2溢流閥的主要性能 （1）靜態(tài)特性： a. 壓力調(diào)節(jié)范圍 定義：調(diào)壓彈簧在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)壓力平穩(wěn)（壓力無突跳及遲滯現(xiàn)象）上升或下降最大和最小調(diào)定壓力差值。 b. 啟閉特性 定義：溢流閥從開啟到閉合全過程的被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。 一般用溢流閥處于額定流量、額定壓力時(shí)，開始溢流的開啟壓力和停止溢流的閉合壓力分別與的百分比來表示。 開啟壓力比： 閉合壓力比： 兩者越大及越接近,溢流閥

58、的啟閉特性越好。一般規(guī)定：開啟壓力比應(yīng)不小于，閉合壓力比應(yīng)不小于85%，其靜態(tài)特性較好。 c. 卸荷壓力：當(dāng)溢流閥作卸荷閥用時(shí)，額定流量下進(jìn)、出油口的壓力差稱為卸荷壓力。 d. 最大允許流量和最小穩(wěn)定流量：溢流閥在最大允許流量（即額定流量）下工作時(shí)應(yīng)無噪聲。 e. 靜態(tài)特性關(guān)系式 先導(dǎo)型溢流閥在穩(wěn)態(tài)溢流條件下，滿足下列關(guān)系式： 主閥口出流方程式為 ?。ǎ? (4-4) 式中，為受控壓力（）， 油液密度（），其他參數(shù)意義同前。 主閥芯受力平衡方程式： （） （4-5）

59、 式中，開啟時(shí)取正號(hào)，閉合時(shí)取負(fù)號(hào)；其余參數(shù)意義同前。 通過主閥芯阻尼孔的流量方程式： 阻尼孔結(jié)構(gòu)為細(xì)長孔，其流量 () (4-6) 式中阻尼孔截面積（）；阻尼孔的流量系數(shù)。 先導(dǎo)閥口出流方程式： () (4-7) 式中，先導(dǎo)閥流量系數(shù)， 先導(dǎo)閥閥座孔直徑()， 為先導(dǎo)閥閥口的軸向開度（）， 先導(dǎo)閥芯的半錐角。 先導(dǎo)閥芯受力平衡方程式： 　 （4-8） 式中，各參數(shù)意義同前。 （2）動(dòng)態(tài)特性 壓力超調(diào)量：最大峰值壓力與調(diào)定壓力的差值。 響應(yīng)時(shí)

60、間：指從起始穩(wěn)定壓力與最終穩(wěn)態(tài)壓力之差的10%上升到90%的時(shí)間。 (即圖4-8中A、B兩點(diǎn)的間的時(shí)間間隔) 過渡過程時(shí)間：指從調(diào)定壓力到最終穩(wěn)態(tài)壓力的時(shí)間。(即圖4-8中B點(diǎn)到C點(diǎn)間的時(shí)間間隔) 升壓時(shí)間：指溢流閥自卸荷壓力上升至穩(wěn)定調(diào)定壓力所需時(shí)間。（即圖4-9的）。 卸荷時(shí)間：指卸荷信號(hào)發(fā)出后由穩(wěn)態(tài)壓力狀態(tài)到卸荷壓力狀態(tài)所需的時(shí)間。(即圖4-9中的)。 圖4-8 流量階躍變化時(shí)溢流閥的進(jìn)口壓力響應(yīng)特性 圖4-9 溢流閥升壓與卸荷特性 4.3.3溢流閥的計(jì)算 （1）溢流閥設(shè)計(jì)參數(shù) 因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)是與液壓缸相連的，所以控制系統(tǒng)的閥的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合液壓缸的需求。即溢流閥

61、的額定壓力與液壓缸的相同；溢流閥的額定流量為液壓缸油口處的流量。 由 （4-9） 式中：Q為液壓缸油口處的流量，即溢流閥流量， D為油口直徑，由已知條件可知D=30mm ， v為油液流速，由許用值，取v=6m/s 。 所以 =25.434 L/min 圓整為 26L/min 。 所以得溢流閥的設(shè)計(jì)參數(shù)為： a. 額定壓力。 b. 額定流量。 c. 卸荷壓力Mpa。 （2）選擇結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 溢流閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常式根據(jù)其工作所要求

62、的壓力和流量選擇閥的基本結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)最大流量并按經(jīng)驗(yàn)確定閥的各部分尺寸，根據(jù)靜態(tài)特性要求確定彈簧系數(shù)，然后計(jì)算靜態(tài)特性[12]。 根據(jù)本文的條件，采用先導(dǎo)溢流閥進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （3）主要結(jié)構(gòu)尺寸的初步確定 圖4-10 溢流閥結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 a. 進(jìn)油口尺寸D0確定按照額定流量和允許流速來決定，即： （4-10） 式中，[Vs]為進(jìn)油口流速的許用值，一般取 [Vs]=6m/s， Qs 為額定流量。 將將已知量帶入可得： 取24mm 。 b.

63、 決定主閥閥座孔直徑d0 先決定主閥閥芯過流部分直徑D2 按經(jīng)驗(yàn)公式取 =（0.5～0.82）=19 mm （4-11） 在決定d0 尺寸 按經(jīng)驗(yàn)公式取 =-（0.1～0.2）10-2 （m） （4-12） =19-1=18 mm c. 決定主閥芯大直徑D及上端小直徑D1 一般取 D=（1.6～2.3）=1.6619.=31.54mm

64、（4-13） D圓整為32mm 。 在決定D1時(shí)，必須考慮主閥上腔受壓面積稍大于下腔受壓面積。一般取上下腔面積比 （4-14） 因此有 ，即 （4-15） 將已知條件代入： 圓整為=18.5mm d. 決定主閥閥芯半錐角、主閥座孔半錐角、和擴(kuò)散角 一般取=46o～47o 這里取=46o =43o =22o30’～35o 這

65、里取=35o e. 決定主閥防震尾直徑，長度以及過度直徑 防震尾直徑，長度一般參照現(xiàn)有的閥決定。這里取=15mm =20mm 過度直徑，一般要求該處的液流速度Vo不得超過許用值， 即 所以有 （4-16） 式中，為額定流量， 為許用流速，一般取10m/s～20m/s，這里取10m/s。 還可可根據(jù)結(jié)構(gòu)來確定。

66、不要太小，以免產(chǎn)生的壓差太大，不利于主閥的開啟，這里取=10mm 。 f. 決定主閥阻尼小孔直徑及長度 由經(jīng)驗(yàn)公式： =（0.08～0.12）m 這里取=1mm =（7～19）=110=10mm g. 決定主閥閥芯的最大行程h 圖4-11 閥口過流面積 主閥閥芯的最大行程h出現(xiàn)在溢流閥處在卸荷狀態(tài)時(shí)，這時(shí)要求全部流量通過閥口的液流速度的許用值=8～14m/s，如圖4-10可得下式： （4-17） 式中，為主閥過流部分直徑，其他符號(hào)意義如前。 解得二次方程： mm h. 校核主閥閥芯的最大行程h 需滿足： ～ （4-18） 因?yàn)? =19-（10+4）=5 mm 所以 滿足要求。 i. 先導(dǎo)閥夾角的確定 圖4-12 先導(dǎo)閥錐角 一般取=40o j. 主閥彈簧設(shè)計(jì) 主閥的彈簧剛度很小，因