火車輪對(duì)軸承壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、火車輪對(duì)軸承壓裝機(jī)的設(shè)計(jì) 摘 要 轉(zhuǎn)向架圓錐滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)是用于鐵路車輛滾動(dòng)軸承壓裝的專用設(shè)備，適用于鐵路車輛新造及檢修時(shí)壓裝SKF197726、352226型軸承。廣泛應(yīng)用于各車輛廠、車輛段、車輛大修廠及煤礦鐵路運(yùn)輸單位。 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)25t軸重列車的資料和其工作現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)出達(dá)到壓裝要求的軸承壓裝機(jī)。壓裝機(jī)工作過程直接影響轉(zhuǎn)向架運(yùn)行情況，車軸是轉(zhuǎn)向架的重要零件，為提高行車速度，進(jìn)一步提高列車車輛的運(yùn)營能力和效率，增強(qiáng)與航空、公路、水運(yùn)的競(jìng)爭(zhēng)力，必須要確保輪對(duì)軸承壓裝質(zhì)量，提高行車的安全性與平穩(wěn)性。如果壓裝過程不合理，產(chǎn)生錯(cuò)誤，將會(huì)造成嚴(yán)重后果，車輛運(yùn)行時(shí)噪聲過大，起動(dòng)加速度

2、，制動(dòng)減速度減小，甚至?xí)l(fā)生軸溫過熱切軸等重大事故。為達(dá)到要求，必須使壓裝機(jī)輸出適當(dāng)且足夠大的壓裝力，提高軸承與軸頸的配合精度。因?yàn)閴貉b機(jī)工作過程輸出壓力大，速度慢，壓裝機(jī)采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 壓裝機(jī)是火車轉(zhuǎn)向架裝配設(shè)備的最重要組成部分，本文主要是針對(duì)圓錐滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承，壓裝，機(jī)械，轉(zhuǎn)向架  Train wheelset bearing pressing machine Design Abstract Bogie taper rolling bearing pressing machine is the appropriation equi

3、pment for railcar rolling bearing mounting. It is widely used for mounting the SKF197726 and 352226 moulds bearings in making and overhauling railcar, and widely used in vehicle factories, vehicle sections, vehicle overhauling factories and mine railcar companies etc. In this thesis, it is aimed t

4、o design a push mounting machine fulfilling the push mounting requirement, based on data of 25t axle load railcar and fieldwork. The process of the rolling bearing push mounting is of great importance to the bogie. To get higher speed, and become more competitive with aqueduct, air and highway trans

5、port. If mistakes be made in the push mounting process, it may result in big trouble, the railcar will make over volume noise in running period, the starting and breaking acceleration will reduce to a low and dangerous level. To up to the scratch, the machine has to output reasonable and big enough

6、push mounting force. For the work process needs enough power but low speed, the machine take advantage of hydraulic power transmission system. Pressing machine is the most important part of train bogie assembly equipment, this paper is to design the mechanical structure of rolling bearing press-mo

7、unting machine. Keywords: Rolling bearings，pressing，mechanical，bogie  目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 - 1 - 1.1引言 - 1 - 1.2 選題的背景與意義 - 1 - 1.3 研究現(xiàn)狀 - 2 - 1.3.1 鐵路滾動(dòng)軸承的發(fā)展及現(xiàn)狀 - 2 - 1.3.2 軸承壓裝機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀 - 3 - 第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)要求 - 4 - 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 - 4 - 2.2壓裝機(jī)的工作過程及原理 - 4 - 2.2.1壓裝機(jī)工作過程 - 5 - 2

8、.2.2 壓裝部分工作原理 - 6 - 2.3 確定壓裝機(jī)主要參數(shù) - 7 - 第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 8 - 3.1工況分析及設(shè)計(jì)要求 - 8 - 3.1.1二級(jí)壓裝缸工況分析 - 8 - 3.1.2 舉升定位缸工況分析 - 8 - 3.1.3 夾緊缸工況分析 - 8 - 3.2 二級(jí)壓裝缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 9 - 3.2.1 液壓缸工作壓力的確定 - 9 - 3.2.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 - 10 - 3.2.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 - 11 - 3.2.4 液壓缸工作行程的確定 - 12 - 3.2.5 缸蓋厚度的確定 - 12 - 3

9、.2.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 - 13 - 3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定 - 14 - 3.2.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度的驗(yàn)算 - 14 - 3.3 舉升定位缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 15 - 3.3.1 液壓缸工作壓力的確定 - 15 - 3.3.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 - 15 - 3.3.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算和選取 - 17 - 3.3.4 液壓缸工作行程的確定 - 17 - 3.3.5 缸蓋厚度的確定 - 17 - 3.3.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 - 18 - 3.3.7 缸體長(zhǎng)度的確定 - 19 - 3.3.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗(yàn)算 - 19 - 3

10、.4夾緊缸及其主要尺寸的確定 - 19 - 3.4.1 液壓缸工作壓力的確定 - 19 - 3.4.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 - 19 - 3.4.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算和選取 - 20 - 3.4.4 液壓缸工作行程的確定 - 21 - 3.4.5 缸蓋厚度的確定 - 21 - 3.4.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 - 21 - 3.4.7 缸體長(zhǎng)度的確定 - 22 - 3.4.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗(yàn)算 - 22 - 3.5 關(guān)鍵重載部位螺釘?shù)男：?- 22 - 3.5.1 二級(jí)壓裝缸后蓋板與缸體連接處螺釘?shù)牡男：?- 22 - 3.5.2 輪對(duì)頂板與輪對(duì)支

11、撐架連接處螺釘?shù)男：?- 23 - 第4章 關(guān)鍵零部件的受力分析 - 25 - 4.1 軸承推板受力分析 - 25 - 4.1.1 軸承推板結(jié)構(gòu)與受力情況 - 25 - 4.1.2 軸承推板受力評(píng)估分析 - 26 - 4.2 輪對(duì)舉升支架受力分析 - 28 - 4.2.1 輪對(duì)舉升支架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與受力情況 - 28 - 4.2.2 輪對(duì)舉升支架受力評(píng)估分析 - 29 - 第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 32 - 5.1 二級(jí)壓裝缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 32 - 5.1.1 缸體與缸蓋的連接形式 - 32 - 5.1.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) - 32 - 5.1.3 活塞桿導(dǎo)向

12、部分的結(jié)構(gòu) - 32 - 5.1.4 密封圈的選用 - 32 - 5.2 夾緊液壓缸和定位液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 33 - 5.3 液壓缸的緩沖裝置 - 33 - 5.4 液壓缸的排氣裝置 - 33 - 第6章 液壓系統(tǒng)元件的簡(jiǎn)單分析和選擇 - 35 - 6.1 確定供油方式 - 35 - 6.2調(diào)速方式的選擇 - 35 - 6.3 速度換接方式的選擇 - 35 - 6.4 夾緊回路的選擇 - 35 - 6.5定位回路的選擇 - 35 - 6.6傳感器和調(diào)理器的選擇 - 36 - 6.7 液壓站的結(jié)構(gòu) - 36 - 6.7.1 壓裝機(jī)液壓站元件的組成 - 36 -

13、6.7.2 液壓油的選擇 - 36 - 第7章 壓裝機(jī)的裝配與調(diào)整 - 38 - 7.1壓裝機(jī)裝配與調(diào)整的原則 - 38 - 7.2裝配場(chǎng)地與環(huán)境 - 39 - 7.3裝配過程 - 39 - 第8章 結(jié) 論 - 41 - 8.1論文總結(jié) - 41 - 8.2感 想 - 41 - 參考文獻(xiàn) - 42 - 致謝 - 43 - V 第1章 緒論 1.1引言 軸承壓裝機(jī)是鐵路車輛系統(tǒng)滾動(dòng)軸承壓裝的專業(yè)設(shè)備, 其主要用途是采用冷壓方式將滾動(dòng)軸承壓裝到輪對(duì)軸頸上。滾動(dòng)軸承與輪對(duì)軸頸的配合為過盈配合, 所以壓裝過程中壓力較大。圓錐滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)是自動(dòng)記錄鐵路車輛滾動(dòng)

14、軸承壓裝時(shí)產(chǎn)生的位移－－壓力關(guān)系曲線及有關(guān)數(shù)據(jù)的新一代滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)。我國鐵路車輛自六十年代安裝無軸箱滾動(dòng)軸承，在滾動(dòng)軸承的壓裝工藝上，經(jīng)歷了七十年代的移動(dòng)式油壓機(jī)，八十年代的具有記錄時(shí)間－－壓力曲線及有關(guān)數(shù)據(jù)的固定式滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)，1989年以后采用以單片機(jī)記錄壓裝力及保壓時(shí)間的固定式懸臂雙缸軸承壓裝機(jī)，九十年代微機(jī)控制與記錄一體化固定式整體承載全鋼結(jié)構(gòu)雙缸軸承壓裝機(jī)開始投入鐵路制造與檢修生產(chǎn)中。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，老產(chǎn)品的淘汰，新產(chǎn)品的涌現(xiàn)是歷史的必然。七十年代的移動(dòng)式油壓機(jī)，解決了壓裝滾動(dòng)軸承最基本的要求，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率底，壓力計(jì)量采用人工測(cè)量誤差大，有關(guān)數(shù)據(jù)靠手工填寫容易產(chǎn)生差

15、錯(cuò)，這些缺點(diǎn)很突出。八十年代出現(xiàn)的固定式滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)，能夠自動(dòng)測(cè)量和記錄每條輪對(duì)軸承壓裝技術(shù)參數(shù)，自動(dòng)測(cè)量、打印軸承壓裝力、終止壓裝力并且自動(dòng)給出壓裝力隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，它的問世很快淘汰了移動(dòng)式油壓機(jī)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制以及研制者對(duì)軸承壓裝過程的認(rèn)識(shí)不足，經(jīng)過十多年來的生產(chǎn)實(shí)踐，滾動(dòng)軸承在壓裝過程中記錄的時(shí)間－壓力關(guān)系曲線的不足之處日趨明顯。 1.2 選題的背景與意義 滾動(dòng)軸承作為鐵路貨車走行部的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系到車輛運(yùn)行安全，始終是中國鐵路部門關(guān)注的重點(diǎn)。但過去多年來，軸承質(zhì)量由于受到密封裝置、軸承潤滑脂、保持架質(zhì)量的影響，不能滿足鐵路運(yùn)輸發(fā)展對(duì)貨車的需求，每年均會(huì)發(fā)生幾起滾

16、動(dòng)軸承熱軸、切軸事故。輪對(duì)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生熱軸，壓裝中偏載是軸端變形，熱軸產(chǎn)生有兩個(gè)原因：一是軸承的加工過程造成的缺陷，二是軸承壓裝過程不合理，如軸向游隙不符合標(biāo)準(zhǔn)，組裝不良，車輪偏重，長(zhǎng)期慣性力的作用。熱軸危害大，輕則使車輛不能正常運(yùn)行，造成數(shù)十萬的經(jīng)濟(jì)損失，重則發(fā)生車輛顛覆事故，危及乘客及乘務(wù)人員生命財(cái)產(chǎn)安全。壓裝過程對(duì)軸承的可靠性具有決定性的作用，壓裝缸的設(shè)計(jì)主要為了保證軸承正確安裝，車軸正常工作，車輛性能發(fā)揮到最大。 壓裝機(jī)機(jī)體由床身、壓裝裝置、舉升裝置、夾緊裝置等組成。本機(jī)床身、支座在強(qiáng)度和剛度上較以前有很大的提高，主油缸設(shè)計(jì)獨(dú)特，具有良好的使用性能。 1.3 研究現(xiàn)狀 目前的轉(zhuǎn)向

17、架滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)與老式的壓裝機(jī)相比，輸出壓裝力更大，壓裝精度有很大提高，隨著自動(dòng)化和信息技術(shù)的運(yùn)用，壓裝過程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不僅是確保壓裝質(zhì)量高，而且提高壓裝效率。 1.3.1 鐵路滾動(dòng)軸承的發(fā)展及現(xiàn)狀 在鐵道部有關(guān)部門的組織積極配合下，解決了一系列制約滾動(dòng)軸承發(fā)展的瓶頸問題。中國的鐵路貨車滾動(dòng)軸承事業(yè)正飛速發(fā)展，我國鐵路貨車軸承發(fā)展主要分為四個(gè)方面：軸承的結(jié)構(gòu)形式、保持架形式、潤滑脂、密封裝置的變化。1978年以前，中國鐵路開始著手使用滾動(dòng)軸承替代滑動(dòng)軸承，用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)軸承是鐵道部制定的一項(xiàng)重大技術(shù)政策，它可以減少列車的啟動(dòng)阻力和運(yùn)行阻力,增加列車牽引噸位，減少燃軸事故，保證行車

18、安全，提高運(yùn)行速度，減少列車起動(dòng)阻力85%，運(yùn)行阻力10%左右，加快車輛周轉(zhuǎn)，節(jié)省油脂、白合金等材料，降低運(yùn)營成本，延長(zhǎng)車輛檢修周期等，到1980年開始，滾動(dòng)軸承開始大量裝車使用，當(dāng)時(shí)滾動(dòng)軸承的型號(hào)主要有97720、197720、197726、197726 和97730 等,其中197726型無軸箱雙列圓錐滾子軸承是我國引進(jìn)日本技術(shù)、國內(nèi)生產(chǎn)的軸承。通過試驗(yàn)，基本滿足我國使用的環(huán)境條件和線路狀況，1978年鐵道部決定在我國鐵路貨車上裝用197726型軸承；1980年開始在新造貨車上大量裝車使用。該型軸承成為我國貨車的主型產(chǎn)品。鐵道部1992 年10 月5 日印發(fā)了《關(guān)于下發(fā)〈鐵路貨車19772

19、6 型滾動(dòng)軸承大修工作會(huì)議紀(jì)要〉和〈鐵路貨車197726 型滾動(dòng)軸承大修管理辦法〉的通知》(輛貨[1992]133號(hào)) ,規(guī)定國產(chǎn)圓柱滾子軸承大修時(shí)報(bào)廢,運(yùn)用中的無軸箱短圓柱滾子軸承允許在檢修中就地報(bào)廢。1998年1月，鐵道部車輛局對(duì)中外合資后的北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司在197726型軸承基礎(chǔ)上第一步改進(jìn)設(shè)計(jì)的軸承圖樣進(jìn)行了批復(fù)，型號(hào)為SKF197726型。本次改進(jìn)設(shè)計(jì)主要是軸承制造質(zhì)量和內(nèi)部微觀幾何尺寸，采用塑鋼保持架，滾子素線采用圓弧全凸度。1998年1月1日起開始生產(chǎn)SKF197726型軸承并裝車使用，同時(shí)該廠停止生產(chǎn)1977 26型軸承。 1.3.2 軸承壓裝機(jī)發(fā)展及現(xiàn)狀 壓

20、裝機(jī)隨著鐵路車輛軸承的發(fā)展，也經(jīng)歷了更新?lián)Q代。在過去數(shù)十年中，我國最常見的的轉(zhuǎn)向架軸承壓裝機(jī)是移動(dòng)小車式的，移動(dòng)小車式壓裝機(jī)優(yōu)點(diǎn)突出，移動(dòng)方便，操作過程簡(jiǎn)單，但是隨著車軸與軸承的發(fā)展，軸承與軸承配合精度要求越來越高，移動(dòng)小車式壓裝機(jī)工作進(jìn)度差，失敗率高，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，逐漸被固定式壓裝機(jī)所取代。發(fā)展至今日，固定式壓裝機(jī)功能已經(jīng)十分強(qiáng)大，在壓裝開始時(shí)，操作人員可將軸號(hào)、軸型、軸承號(hào)及左右端分別輸入控制系統(tǒng)，依照修造工藝的標(biāo)準(zhǔn)，可采用軸承壓裝自動(dòng)選配系統(tǒng)，利用主控機(jī)上的傳感器和測(cè)具，獲得軸承與軸頸的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳至單片機(jī)中經(jīng)計(jì)算，獲得壓裝機(jī)配備數(shù)據(jù)。這些資料在打印機(jī)打印曲線

21、圖表時(shí)將給予打出，壓裝結(jié)束后，打印機(jī)將自動(dòng)打印出具有位移－壓力曲線以及壓裝力、貼靠力和結(jié)果判斷等有關(guān)數(shù)據(jù)記錄。為達(dá)到軸承壓裝曲線具有真實(shí)反映壓裝質(zhì)量的目的，必須采用在滾動(dòng)軸承在壓入軸頸過程中記錄它的移動(dòng)量與之對(duì)應(yīng)的壓力值組成的位移－壓力曲線。圓錐滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)正是為了適應(yīng)這種要求而研制生產(chǎn)的新一代滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)。不僅大大提高壓裝質(zhì)量，也減少了工作量。 - 4 - 第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)要求 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 壓裝對(duì)象：SKF197726型軸承是北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司1998年生產(chǎn)并裝車使用的雙列圓錐滾動(dòng)軸承，

22、適用于RD2型車軸，采用密封罩與油封一體化結(jié)構(gòu)，潤滑脂在Ⅱ型潤滑脂基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，采用新型潤滑脂，大修周期為8年，設(shè)計(jì)壽命15年。下圖為SKF197726型軸承： 圖2.1 圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu) 1- 軸承密封組成； 2 - 圓錐滾子； 3- 軸承內(nèi)圈組成； 4 - 中隔圈； 5- 軸承外圈 該軸承內(nèi)徑為130mm，選配要求：軸承內(nèi)徑誤差不得大于0.0003mm；軸頸測(cè)量誤差不得大于0.0005mm。 本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)雙列圓錐軸承壓裝機(jī)的壓裝部分進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，控制部分和液壓站部分不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)已有的資料，從而設(shè)計(jì)出達(dá)到要求和需要的軸承壓

23、裝部分。 2.2壓裝機(jī)的工作過程及原理 RD2型輪對(duì)軸承及25t軸重以上輪對(duì)軸承的壓裝，壓裝工作節(jié)拍為3min，以適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展和鐵路運(yùn)輸高速重載發(fā)展的需要。壓裝機(jī)主要由壓裝部分（包括了軸承托架）、輪對(duì)起落裝置、夾緊裝置和機(jī)座構(gòu)成。壓裝部分是壓裝機(jī)主體，通過定心頂針使壓裝部分相對(duì)于輪對(duì)占有一個(gè)正確位置，完成定位和導(dǎo)向任務(wù)，繼而通過二級(jí)缸活塞，套杯將軸承壓裝至軸頸上。軸承托架是壓裝機(jī)的附屬機(jī)構(gòu)，它起著支撐軸承的作用，并使軸承中心線與壓裝部分中心線，輪對(duì)中心線基本重合。 圖2.2 火車輪對(duì)軸承壓裝機(jī) 輪對(duì)起落裝置是轉(zhuǎn)向架圓錐滾動(dòng)軸承壓裝機(jī)的重要組成部分，其

24、作用是在軸承壓裝前，將輪對(duì)托到規(guī)定高度，使之相對(duì)于壓裝機(jī)部分占有一個(gè)準(zhǔn)確位置，對(duì)輪對(duì)進(jìn)行定位。軸承組裝完畢，起落裝置下降，將輪對(duì)放到軌道上。夾緊部分則是保障軸承壓裝順利穩(wěn)定完成的一個(gè)保障設(shè)施。如上所述貨車滾動(dòng)軸承與輪對(duì)軸頸的配合為過盈配合，所以壓裝過程中壓力較大，在壓裝過程中為保障輪對(duì)的穩(wěn)定，需要夾緊裝置對(duì)輪對(duì)進(jìn)行夾緊。 壓裝部分、輪對(duì)起落裝置以及夾緊裝置的動(dòng)作都是由液壓控制元件控制。 2.2.1壓裝機(jī)工作過程 （1）通過專業(yè)機(jī)械將輪對(duì)推入壓裝機(jī)。 （2）按鈕控制，由輪對(duì)起落裝置將輪對(duì)托起到規(guī)定的高度（約低于壓裝機(jī)壓裝部分中心線1～2mm），之后壓裝部分一級(jí)缸工作，是頂尖進(jìn)入軸端錐孔，

25、確認(rèn)定位無誤，再通過夾緊缸使輪對(duì)穩(wěn)定。 （3）將選配好的兩個(gè)SKF197726型軸承分別放在輪對(duì)兩側(cè)的軸承托架上。 （4）把軸承后檔套裝在車軸兩端軸頸上。 （5）通過按鈕控制，壓裝部分工進(jìn)，打印出具有位移-壓力曲線以及壓裝力、貼靠力等有關(guān)數(shù)據(jù)記錄，壓裝時(shí)，壓力曲線應(yīng)均勻平穩(wěn)上升，曲線中部不允許存在陡噸（壓力曲線不平滑）、降噸（壓力曲線朝數(shù)值減小的方向變化）等缺陷。 （6）保壓5s后，壓裝部分退回原位，確認(rèn)壓裝過程合格后，夾緊裝置松開，起落裝置退回原位，推出輪對(duì)。 注意事項(xiàng)：對(duì)不符合冷壓裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的輪軸過盈配合組件，應(yīng)及時(shí)退承檢查配合面是否被擦傷，并進(jìn)行修復(fù)。未能及時(shí)退承的輪軸過盈配合

26、組件，其放置時(shí)間不允許超過12小時(shí)。對(duì)達(dá)到壓裝力要求的輪軸過盈配合組件，允許原承在原軸上重新壓裝一次；對(duì)壓裝力不足的輪軸過盈配合組件，不允許原承在原軸上重新壓裝，原因是：退承后，輪軸配合表面看起來粗糙度無變化，實(shí)際已經(jīng)朝粗糙度上升的方向變化了，在這種情況下，若進(jìn)行重新壓裝，容易出現(xiàn)假噸（記錄儀上顯示的壓裝力數(shù)值，比實(shí)際壓裝力數(shù)值大）。 2.2.2 壓裝部分工作原理 壓裝部分是壓裝機(jī)完成工作的最主要部分，由于壓裝過程要求壓裝力較大，速度要求不高，其傳動(dòng)系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)。 壓裝機(jī)壓裝部分結(jié)構(gòu)如圖： 圖2.3 壓裝機(jī)壓裝部分結(jié)構(gòu)圖 （1）在軸承擺放，輪對(duì)定位完成后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通

27、過油管供油，一級(jí)缸工作，由頂尖活塞推出，頂尖推出，行程為400mm，頂尖頂住車軸中心處。 （2）一級(jí)缸行程達(dá)到200mm時(shí)，二級(jí)缸活塞有一級(jí)缸帶動(dòng)，直至頂尖頂住車軸，此過程結(jié)束。之后二級(jí)缸工進(jìn)，進(jìn)行軸承壓裝。 （3）壓裝完成后，二級(jí)缸活塞由油液推動(dòng)退回，并帶動(dòng)一級(jí)缸活塞退回。 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)，從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)的結(jié)合各種傳動(dòng)形式，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)。本設(shè)計(jì)中由于壓裝過程中壓裝機(jī)構(gòu)分兩步動(dòng)作，輸出的的壓力值差距較大，采用二級(jí)液壓缸結(jié)構(gòu)，這樣不僅滿足壓

28、裝過程力的要求，同時(shí)根據(jù)工況，速度有所提高，提高了壓裝效率。 2.3 確定壓裝機(jī)主要參數(shù) 軸承壓裝機(jī)的主要性能和參數(shù)： （1）最大壓裝力 參照中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 1701- 2005表2：SKF197726軸承需要壓裝力不小于196KN，最大貼緊力，R為最大壓裝力，D為輪軸配合直徑，為130mm，最大貼緊力取475KN； （2）外形尺寸 40237451315.5mm； （3）許用壓力 高壓 10.5MPa； 低壓 2.5MPa； （4）輸出功率 壓裝缸最大輸出功率2.6kW； （

29、5）輪對(duì)直徑 915mm（客車標(biāo)準(zhǔn)輪徑）； （6）重量 8000kg； （7）壓裝端數(shù) 單、雙端； （8）壓裝方式 自動(dòng)、手動(dòng)； （9）可輸入并自動(dòng)記錄壓裝單位、時(shí)間軸型、軸號(hào)、軸承號(hào)等； （10）自動(dòng)打印出軸承壓裝參數(shù)以及位移變化的壓裝力曲線。 - 9 - 第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1工況分析及設(shè)計(jì)要求 3.1.1二級(jí)壓裝缸工況分析 壓裝力為196KN，最大壓裝力為475KN，保壓時(shí)間5s，一級(jí)缸快進(jìn)20mm/s，慢進(jìn)5mm/s，快退20mm/s，二級(jí)缸快進(jìn)20mm/s，工進(jìn)5mm/

30、s，快退20mm/s。 圖 3.1 二級(jí)壓裝缸工況圖 3.1.2 舉升定位缸工況分析 采用單缸支撐，輪對(duì)重1000kg，所以液壓缸的負(fù)載為10009.8=9800N，液壓缸快進(jìn)20mm/s，工進(jìn)10mm/s，快退20mm/s。 圖3.2 舉升定位缸工況圖 3.1.3 夾緊缸工況分析 根據(jù)壓裝時(shí)的夾緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步確定夾緊力為6000N，夾緊缸快進(jìn)10mm/s，慢進(jìn)5mm/s，快退10mm/s。 圖3.3 夾緊缸工況圖 3.1.4 壓裝機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

31、 圖3.4 壓裝機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 3.2 二級(jí)壓裝缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 液壓缸工作壓力的確定 工進(jìn)時(shí)為9.5MPa，快進(jìn)、快退時(shí)為2.5MPa。 3.2.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 由下圖可知： 圖3.5 二級(jí)缸簡(jiǎn)圖 D——二級(jí)缸缸體內(nèi)徑，單位mm； ——二級(jí)缸活塞桿外徑，單位mm； ——一級(jí)缸內(nèi)徑，單位mm； ——一級(jí)缸活塞桿外徑，單位mm。 由公式： π4d2P1ηcm=F+Ff （3-1） 式中：D－－液壓缸內(nèi)徑(mm)； －－液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)

32、工作壓力(MPa)； F－－工作循環(huán)中的最大的外負(fù)載(N)； －－液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不容易求得，常用液 缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算； F+Ffc=Fηcm （3-2） －－液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97。 由此可得D： D=4FπP1ηCM=44570003.149.50.9=260.9mm 查[7]表2-4（GB2348-80）取D=250mm，由于缸徑取值偏小，故液壓油輸出最大壓力做適當(dāng)提高，為10.5MPa，經(jīng)驗(yàn)算: 10π(2502)2ηcm=489.6KN>475KN 滿足壓裝要

33、求。 查[7]表2-3 、2-5取d1=180mm， d2=125mm， d3=90mm。 3.2.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒、中等壁厚圓通和厚壁圓筒。 當(dāng)壁厚δ與液壓缸內(nèi)徑D的比值小于0.08時(shí)，壁厚按下式計(jì)算： δ≥PyD2σ （3-3） 當(dāng)壁厚δ與液壓缸內(nèi)徑D的比值在0.08-0.3之間時(shí)，壁厚按下式計(jì)算：

34、 δ≥PyD2.3σ-3Py （3-4） 當(dāng)壁厚δ與液壓缸內(nèi)徑D的比值大于0.3時(shí)，按下式計(jì)算： δ≥D2[σ+0.4Pσ-1.3p-1] （3-5） 式中：——液壓缸壁厚（mm）； ——液壓缸內(nèi)徑 (mm)； ——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25-1.5）/倍（MPa）； [σ]——缸筒材料的許用應(yīng)力，其值為: 鍛鋼： [σ]=110～120MPa； 鑄鋼： [σ]=100～110MPa；無縫鋼管：[σ]=100～110MPa。 一級(jí)缸的壁厚按壁厚δ與液壓缸內(nèi)徑D的比值小于0.08來計(jì)算：

35、 ，D=d2=125mm， δ2≥py2d22σ=3.751252100=2.34mm 查[8] 表4-11，采用外徑為180mm,壁厚為27.5mm的無縫鋼管。同理取活塞桿為外徑90mm,壁厚10mm的無縫鋼管。 二級(jí)缸的壁厚按壁厚δ與液壓缸內(nèi)徑D的比值小于0.08來計(jì)算： ，， δ≥Py1D2σ=18mm 查[8] 表4-11，采用外徑為325mm,壁厚為37.5mm的無縫鋼管。 3.2.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照[7] 表2-6中的尺寸系列來選取標(biāo)準(zhǔn)值。 一級(jí)缸工作行程長(zhǎng)度為300mm； 二級(jí)缸工作

36、行程長(zhǎng)度為300mm。 3.2.5 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無孔時(shí) t≥0.433D2Pyσ （3-6） 有孔時(shí) t≥0.433D2PyD2σD2-d0 （3-7） 式中：——缸蓋有效厚度（mm）； ——缸蓋止口內(nèi)徑（mm）； ——油孔的直徑（mm）。 由于此二級(jí)液壓缸的獨(dú)特設(shè)計(jì)，一級(jí)缸前腔無液壓油工作，缸蓋厚度無需計(jì)算，一級(jí)缸后缸蓋為二級(jí)缸活塞，故能滿足要求，也無需計(jì)算。 二級(jí)缸

37、缸蓋厚度計(jì)算： 前缸蓋 t1≥0.433D2Pyσ =0.4332503.75100=20.9mm 取厚度為30mm。 后缸蓋 t2≥0.433D2PyD2σD2-d0 =0.43325014.25250100250-33=43.8mm 取厚度為45mm。 3.2.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向支撐面中點(diǎn)的距離H 稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 應(yīng)滿足以下要求 H≥L20+D2 （3-8） 式中：——液壓缸的最大行程（mm）； ——液壓缸內(nèi)徑(mm)。 活塞的厚度B 一般取

38、；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑而定。 當(dāng)時(shí)，??； 當(dāng)時(shí)，取。 對(duì)一級(jí)缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： ， 滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度及活塞寬度B： 因，故無需設(shè)計(jì)隔套。 對(duì)二級(jí)缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： 滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 及活塞寬度B: l1=0.6D=0.6250=150mm 因l1+B=150+150=300mm>2H=290mm,故無需設(shè)置隔套。 3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形尺寸長(zhǎng)度還要考慮到兩端缸蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。 一級(jí)缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 L1≥L+B（一級(jí)缸活塞寬度）=4

39、00+96=496mm 考慮活塞與缸壁的間隙設(shè)置，取缸體長(zhǎng)度為530mm。 因液壓缸為伸縮缸，故其外形尺寸長(zhǎng)度由二級(jí)缸的活塞桿長(zhǎng)度而定。 二級(jí)缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 L2≥L+B（二級(jí)缸活塞寬度）=400+150=550mm 考慮油口和間隙設(shè)置，取缸體內(nèi)部長(zhǎng)度600mm 缸體外形尺寸為： L2+t1+k導(dǎo)向套長(zhǎng)度+?一級(jí)缸較二級(jí)缸多余尺寸=600+45+150+50=845mm 3.2.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度的驗(yàn)算 因兩級(jí)液壓缸支承長(zhǎng)度，故無須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性。 液壓缸支承長(zhǎng)度是指活塞桿全部外伸時(shí)，液壓缸支承點(diǎn)與活塞桿前端連接處之間的距離，d為活塞桿直徑。 活塞桿強(qiáng)度校核：

40、當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度時(shí)，按強(qiáng)度條件校核活塞桿直徑d。 由于一級(jí)缸作用力量很小，這里只對(duì)二級(jí)活塞桿進(jìn)行強(qiáng)度校核。按下式： Fπ4（d12-d22)≤[σ] （3-9） 式中： F---活塞桿推力（N）； d1-二級(jí)活塞桿直徑(mm)； d2-一級(jí)缸內(nèi)徑(mm)； ---活塞桿材料的許用應(yīng)力（MPa）。 代入數(shù)值，計(jì)算： 44570003.14（1802-1252）=34.7MPa<100MPa 所以符合活塞桿的強(qiáng)度要求。 3.3 舉升定位缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.3.1 液壓缸工作壓力的確定 液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)

41、備的類型來確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件的不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)用類比法來確定。由于軸承壓裝機(jī)屬于工程機(jī)械，參見文獻(xiàn)[7]（《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)）》，定位缸的壓力取2.0MPa。 3.3.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 初步確定定位缸的結(jié)構(gòu)形式為柱塞缸，如下圖所示，靠輪對(duì)和舉臂的自重使其復(fù)位，而柱塞液壓缸在回油路上無背壓。 圖3.6 柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 由公式： π4d2P1ηcm=F+Ff F+Ffc=Fηcm 式中：d－－液壓缸柱塞直徑(mm)； －－液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力(MPa)； F－－工

42、作循環(huán)中的最大的外負(fù)載（N）； －－液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不容易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算； －－液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97。 而由所知道的數(shù)據(jù)來看，工作外負(fù)載F=9800N，機(jī)械效率這里選取的是0.9，則: d=4FπP1ηCM=498003.1420.9=83.3mm 由計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，根據(jù)液壓缸活塞桿直徑系列（GB2348-80）再結(jié)合實(shí)際，圓整為90mm。 因?yàn)檫x取的是柱塞型液壓缸，根據(jù)文獻(xiàn)[9]《袖珍液壓氣動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》柱塞缸的柱塞與缸壁之間的距離一般為3到10mm，這里考慮到柱塞的直徑很大，工作的時(shí)候需要

43、的力比較大，所以選取液壓缸的缸內(nèi)徑為100 mm，即柱塞與缸壁之間距離為5 mm。 3.3.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算和選取 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。這里初步按夾緊缸壁厚δ與缸徑D的比值在0.08-0.3之間來計(jì)算，所以應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算： δ≥PyD2.3σ-3Py 式中：δ---液壓缸的壁厚（m）； D---液壓缸的內(nèi)徑（m）； ---試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍（MPa）； [σ]---缸筒材料的許用壓力，其值為：鍛鋼：[σ]=110～120MPa； 鑄鋼：

44、 [σ]=100～110MPa；無縫鋼管： [σ]=100～110MPa。 δ≥3.01002.3100-33.0=1.36mm 但是在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式子計(jì)算出來的液壓缸的壁厚往往比較小，使缸體的剛度往往很不夠，因此按經(jīng)驗(yàn)選取，在這里選取15mm。 液壓缸壁厚算出后，即可以求得缸體的外徑D1為： D1≥D+2δ （3-10） 式中值應(yīng)該按無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，選取130 mm。 3.3.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，在這里，柱塞缸的工作行程為160mm。屬于活塞行程參數(shù)系列（GB234

45、9-80）的第1優(yōu)先組。 3.3.5 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無孔時(shí)： t≥0.433D2Pyσ 有孔時(shí)： t2≥0.433D2PyD2σD2-d0 式中：t---缸蓋的有效厚度（mm）； D1---缸蓋上口內(nèi)徑（mm）； ---缸蓋孔的直徑（mm）。 底板厚度： t3≥0.433D2Pyσ=0.4331003.0100=7.5mm 這里按經(jīng)驗(yàn)選取缸蓋和底板厚度都為15mm。 3.3.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞的支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的

46、距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H滿足： H≥L20+D2 其中:L為液壓缸行程(mm) D為液壓缸內(nèi)徑 H≥16020+1002=58mm 液壓缸工進(jìn)極限位置柱塞底面距支撐面底面距離B為60，由： B2+l2≥H （3-11） 其中l(wèi)為支撐面導(dǎo)向長(zhǎng)度。 得l≧56，這里選取導(dǎo)向長(zhǎng)度為60mm。 3.3.7 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)該等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸的缸體長(zhǎng)度不應(yīng)當(dāng)大于內(nèi)徑的20～30倍

47、。這里，缸體長(zhǎng)度為310mm，沒有超出規(guī)定的要求。 3.3.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗(yàn)算 活塞桿強(qiáng)度校核：當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度時(shí)，按強(qiáng)度條件校核活塞桿直徑d d≥4F1π[σ] （3-12） 式中： ---活塞桿推力（N）； ---活塞桿材料的許用應(yīng)力（MPa）。 代入數(shù)值，計(jì)算： 498003.14100=11.2mm 而柱塞的直徑為90mm，所以符合活塞桿的強(qiáng)度要求。 3.4夾緊缸及其主要尺寸的確定 3.4.1 液壓缸工作壓力的確定 夾緊缸主要起到的是軸向的推力，使輪對(duì)夾緊，這里夾緊缸的工作壓力最大不超過2.5MPa。選取

48、2.0MPa計(jì)算。 3.4.2 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 夾緊缸選取的結(jié)構(gòu)形式為單活塞桿式液壓缸。 夾緊缸在回油路上沒有背壓，可不考慮背壓的影響。 由公式： π4d2P1ηcm=F+Ff 式中：D－－液壓缸內(nèi)徑； －－液壓缸工作壓力,初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力； F－－工作循環(huán)中的最大的外負(fù)載； －－液壓缸密封處的摩擦力，它的精確值不容易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。 F+Ffc=Fηcm －－液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9-0.97。 而由此可得D： D=4FπP1ηCM=460003.1420.

49、9=65.2mm 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80）將所得數(shù)值圓整為80mm。 由計(jì)算所得的D根據(jù)工作壓力和參考《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，結(jié)合活塞桿直徑系列（GB2348-80），活塞桿直徑可選?。篸=45/mm。 3.4.3 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算和選取 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。這里初步按夾緊缸壁厚δ與缸徑D的比值在0.08-0.3之間來計(jì)算，所以應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算： δ≥PyD2.3σ-3Py 式中：δ---液壓缸的壁厚（m）； D---液壓缸的內(nèi)徑（m）； ---試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.

50、25～1.5）倍（MPa）； [σ]---缸筒材料的許用壓力，其值為：鍛鋼： [σ]=110～120MPa； 鑄鋼： [σ]=100～110MPa；無縫鋼管： [σ]=100～110MPa。 δ≥3.0802.3100-33.0=1.01mm 但是在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式子計(jì)算出來的液壓缸的壁厚往往比較小，使缸體的剛度往往很不夠，因此按經(jīng)驗(yàn)選取，在這里選取10mm。 液壓缸壁厚算出后，即可以求得缸體的外徑D1為： D1≥D+2δ 式中D1值按經(jīng)驗(yàn)選取100 mm。 3.4.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行

51、程來確定，在這里，夾緊缸的工作行程為25 mm。屬于活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）的第1優(yōu)先組。 3.4.5 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，無孔時(shí)，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下式計(jì)算： t≥0.433D2Pyσ 式中：t---缸蓋的有效厚度（mm）； D2---缸蓋上口內(nèi)徑（mm）； t≥0.433D2Pyσ=0.433803.0100=6.0mm 這里按經(jīng)驗(yàn)選取缸蓋厚度為22mm。 3.4.6 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞的支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響

52、液壓缸的穩(wěn)定性。 活塞的寬度B一般取B=（0.6-1.0）D；這里選取活塞的寬度為48mm。缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定，； 當(dāng)D≦80/mm時(shí),取=(0.6-1.0)D； 當(dāng)D>80/mm時(shí),取=（0.6-1.0）d。 這里選取=50mm。 這樣有：H=/2+B/2=49mm>L/20+D/2=41.25mm 滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的要求，不需加隔套。 3.4.7 缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)該等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸的缸體長(zhǎng)度不應(yīng)當(dāng)大于內(nèi)徑的20～30倍。這里，缸體長(zhǎng)度取190mm，沒有超出規(guī)定的要求，

53、符合條件。 3.4.8 活塞桿穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗(yàn)算 活塞桿強(qiáng)度校核：當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度時(shí)，按強(qiáng)度條件校核活塞桿直徑d d≥4F1π[σ] 式中： ---活塞桿推力（N）； ---活塞桿材料的許用應(yīng)力（MPa）。 代入數(shù)值，計(jì)算： 460003.14100=8.7mm 而活塞桿的直徑為45mm，所以符合活塞桿的強(qiáng)度要求。 3.5 關(guān)鍵重載部位螺釘?shù)男：? 3.5.1 二級(jí)壓裝缸后蓋板與缸體連接處螺釘?shù)牡男：? 如圖3.7所示，二級(jí)壓裝缸后蓋板與缸體采用邊緣12個(gè)螺釘均勻布置的連接方式。已知二級(jí)缸工作壓力P為9.5Mpa，缸體內(nèi)徑為250mm，選用M22的螺釘進(jìn)行連接?，F(xiàn)對(duì)其

54、進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由公式： F∑=PA （3-13） 式中：F∑---螺釘所受總載荷（N）； P---系統(tǒng)工作壓力（Mpa）； A---液壓缸缸體內(nèi)部橫截面積(mm2)。 得： F∑=PA=9.5π25022=466.3KN 圖3.7 螺釘布置簡(jiǎn)圖 從而得單個(gè)螺釘所受載荷F為： F=F∑Z=466.312=38.9KN 查閱文獻(xiàn)[12]，確定螺釘剩余預(yù)緊力QP=1.7F，從而單個(gè)螺釘所受總拉力： Q=QP+F （3-14） =2.7

55、F=2.738.9=105.0KN 得： d≥41.3Qπσ （3-15） 式中：d---螺釘小徑（mm）； [σ]---螺釘需用應(yīng)力，查閱文獻(xiàn)[12]，取[σ]=448MPa。 帶入數(shù)值，得： d≥41.3Qπσ=41.31050003.14448=19.7mm 所選螺釘為M22，故滿足使用要求。 3.5.2 輪對(duì)頂板與輪對(duì)支撐架連接處螺釘?shù)男：? 如圖3.8所示，頂板與支撐架連接處用8個(gè)M8的螺釘，頂板所受推力F等效集中于一點(diǎn)，F(xiàn)=9800N 。頂板受F的作用，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，推板為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，單邊所受彎矩

56、 M=F219021000=465.5N?m 如圖3.9所示。 由公式： Fmax=MLmaxi=1zLi2 （3-16） 式中：Fmax---單個(gè)螺釘所受的最大載荷（N） L---螺釘與彎矩中心的距離（mm） Z---螺釘個(gè)數(shù) 圖3.9 輪對(duì)頂板受彎矩圖 圖3.8 螺釘布局簡(jiǎn)圖 帶入數(shù)據(jù)得： Fmax=MLmaxi=1zLi2=465.54610-32462+218210-6=4388N 查閱文獻(xiàn)[12]，取剩余預(yù)緊力QP=0

57、.8Fmax，得單個(gè)螺釘所受最大拉力： Q=QP+Fmax=1.8Fmax=1.84388=7898N 從而得螺釘直徑d： d≥41.3Qπσ=41.378983.14448=5.4mm 所選取螺釘為M8，故滿足使用要求。 - 30 - 第4章 關(guān)鍵零部件的受力分析 4.1 軸承推板受力分析 4.1.1 軸承推板結(jié)構(gòu)與受力情況 軸承推板的結(jié)構(gòu)與受力情況如圖4-1及圖4-2所示。液壓缸的推力為475KN，推板受力面兩個(gè)，分別是與軸承接觸面（圖4-2左），與液壓缸活塞桿接觸面（圖4-2右）。軸承推板使用的材料為35SiMn，其各項(xiàng)參數(shù)如表4-1所示。

58、 圖4.1 軸承推板結(jié)構(gòu)圖及主要尺寸 圖4.2 軸承推板受力情況 表4.1 35SiMn各項(xiàng)參數(shù) 屬性名稱 數(shù)值 單位 數(shù)值類型 彈性模量 2.1e+011 N/m^2 恒定 泊松比 0.28 NA 恒定 抗剪模量 7.9e+010 N/m^2 恒定 質(zhì)量密度 7700 kg/m^3 恒定 張力強(qiáng)度 9.3e+008 N/m^2 恒定 屈服強(qiáng)度 7.85e+008 N/m^2 恒定 熱擴(kuò)張系數(shù) 1.3e+005 /Kelvin 恒定 熱導(dǎo)率 50 W/(m.

59、K) 恒定 比熱 460 J/(kg.K) 恒定 4.1.2 軸承推板受力評(píng)估分析 （1） 軸承推板受力變形后各部分應(yīng)力情況分析 圖4.3 軸承推板受力變形后各部分應(yīng)力情況 續(xù)圖4.3 軸承推板受力變形后各部分應(yīng)力情況 結(jié)論：由受力分析結(jié)果可知，軸承推板所受最大應(yīng)力為338.2Mpa，而材料屈服極限為785Mpa，故軸承推板所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和選用的材料滿足使用要求。 （2） 軸承推板受力變形后各部分位移情況分析 圖4.4 軸承推板受力變形后各部分位移情況 續(xù)圖4.4 軸承推板受力變形后各部分位移情況 結(jié)論：由分析得，零件最大變形位移為0.027mm，由系

60、統(tǒng)設(shè)計(jì)可知，零件允許變形量為0.2mm，故滿足要求。 4.2 輪對(duì)舉升支架受力分析 4.2.1 輪對(duì)舉升支架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與受力情況 輪對(duì)舉升支架的結(jié)構(gòu)與受力情況如圖4-5及圖4-6所示。支架所受壓力為9800N，支架受力面兩個(gè)，分別是與輪對(duì)軸接觸面（圖4-6上），與液壓缸活塞桿接觸面（圖4-6下）。支架使用的材料為灰鑄鐵（HT200），其各項(xiàng)參數(shù)如表4-4所示。 表4.2 灰鑄鐵各項(xiàng)參數(shù) 屬性名稱 數(shù)值 單位 數(shù)值類型 彈性模量 6.6178e+010 N/m^2 恒定 泊松比 0.27 NA 恒定 抗剪模量 5e+010 N/m^2 恒定 質(zhì)量密度 7

61、200 kg/m^3 恒定 張力強(qiáng)度 1.5166e+008 N/m^2 恒定 壓縮強(qiáng)度 5.7217e+008 N/m^2 恒定 圖4.5 輪對(duì)支架結(jié)構(gòu)圖及主要尺寸 圖4.6 輪對(duì)舉升支架受力情況 4.2.2 輪對(duì)舉升支架受力評(píng)估分析 (1) 輪對(duì)舉升支架受力變形后各部分應(yīng)力情況分析 圖4.7 輪對(duì)舉升支架受力變形后應(yīng)力分布情況 結(jié)論：由分析可知，輪對(duì)舉升支架所受最大應(yīng)力為11.9Mpa，遠(yuǎn)小于材料強(qiáng)度極限，故輪對(duì)舉升支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選用符合使用要求。

62、 (2) 輪對(duì)舉升支架受力變形后各部分位移情況分析 結(jié)論：由分析得，輪對(duì)舉升支架最大變形位移為0.218mm，而由系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求可知，零件最大允許變形位移為1.5mm，故滿足要求。 圖4.8 輪對(duì)舉升支架受力變形后位移分布情況 - 39 - 第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 二級(jí)壓裝缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 缸體與缸蓋的連接形式 壓裝液壓缸的缸體與缸蓋的連接形式都為螺紋連接。 這種連接方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）外形尺寸小 （2）重量較輕 同樣其也具有以下缺點(diǎn)： （1）端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求較高

63、 （2）拆裝時(shí)需用專用工具 （3）擰端蓋時(shí)易損壞密封圈 5.1.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 一級(jí)缸活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)為整體式結(jié)構(gòu)： 二級(jí)缸活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)為螺紋連接。 5.1.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 一級(jí)缸活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為缸體、端蓋導(dǎo)向：` 二級(jí)缸活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向套導(dǎo)向。 5.1.4 密封圈的選用 一級(jí)缸密封圈的選用: 孔用Yx型密封圈，型號(hào):D125聚氨酯-4，JB/ZQ 4264-2006,數(shù)量1； 通用徑向O形密封圈，型號(hào)：1405.3 G G

64、B 3452.2005，數(shù)量1； 軸用J形防塵圈，型號(hào)：J形防塵圈75，聚氨酯橡膠，數(shù)量1。 二級(jí)缸活塞與缸體的密封圈的選用： 孔用Yx型密封圈，型號(hào):D250聚氨酯-4，JB/ZQ 4264-2006；數(shù)量2； 軸用Yx型密封圈，型號(hào):d180聚氨酯-3，JB/ZQ 4265-2006；數(shù)量1； 軸用Yx型密封圈，型號(hào):d90聚氨酯-3，JB/ZQ 4265-2006；數(shù)量2； 通用徑向O形密封圈，型號(hào)：2405.3 G GB 3452.2005數(shù)量2； 通用徑向O形密封圈，型號(hào)：1805.3 G GB 3452.2005數(shù)量1； 通用軸向O形密封圈，型號(hào)：955.3 G

65、 GB 3452.2005數(shù)量1； 通用軸向O形密封圈，型號(hào)：1325.3 G GB 3452.2005數(shù)量1； 軸用J形防塵圈，型號(hào)：J形防塵圈180，聚氨酯橡膠，數(shù)量1。 5.2 夾緊液壓缸和定位液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 舉升定位缸與夾緊缸均采用單油口，導(dǎo)向套導(dǎo)向，單邊端蓋螺紋連接，一體式活塞的結(jié)構(gòu)形式。 密封圈的選用如下： 舉升定位缸密封的選?。? 軸用Yx型密封圈，型號(hào):d90聚氨酯-3，JB/ZQ 4265-2006；數(shù)量1； 通用軸向O形密封圈，型號(hào)：505.3 G GB 3452.2005，數(shù)量2； 軸用J形防塵圈，型號(hào)：J形防塵圈90：聚氨酯橡膠，數(shù)量1； 軸用J形

66、防塵圈，型號(hào)：J形防塵圈34：聚氨酯橡膠，數(shù)量2。 夾緊缸密封的選用： 孔用Yx型密封圈，型號(hào):D80聚氨酯-4，JB/ZQ 4264-2006,數(shù)量1； 通用徑向O形密封圈，型號(hào)：805.3 G GB 3452.2005，數(shù)量1； 軸用J形防塵圈，型號(hào)：J形防塵圈45：聚氨酯橡膠，數(shù)量1。 由于行程比較短，運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小，速度也不大，故不必考慮設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)，排氣螺塞也可以由油管接頭來代替。 5.3 液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。 但是在這里，所需設(shè)計(jì)的壓裝缸運(yùn)動(dòng)速度很慢，基本上不需要設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)。 5.4 液壓缸的排氣裝置 液壓缸第一次使用，或者長(zhǎng)時(shí)間停止工作，液壓系統(tǒng)中的介質(zhì)會(huì)因?yàn)樽陨碇亓ψ饔没蚱渌蛄鞒觯率瓜到y(tǒng)中進(jìn)入空氣。如果壓裝缸或油液中混