畢業(yè)論文定稿-臥式鏜床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)臥式鏜床的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，除了滿足主機(jī)在動(dòng)作和性能方面規(guī)定的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)已知的條件，來(lái)確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它相關(guān)元件的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)主要是將自己所學(xué)的知識(shí)結(jié)合輔助材料運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟和方法，正確合理的確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，能熟練的運(yùn)用液壓基本回路，組成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)。作為一種高效率的專用機(jī)床，組合機(jī)床在大批、大量機(jī)械加工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計(jì)將以臥式鏜床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟，其中包括液壓系統(tǒng)的工況分析、主要參數(shù)確定、液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、液壓元件的選擇、系統(tǒng)性能驗(yàn)算等。關(guān)鍵詞：臥式鏜床，液壓系統(tǒng)，工況，油缸原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763AbstractThe graduation project is designed for horizontal boring machine 's hydraulic system , in addition to meeting the requirements in the host action and performance requirements , but also must comply with the small size, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation , use and easy maintenance and some accepted universal design principles. The design of the hydraulic system is mainly based on known conditions , to determine the design of the hydraulic work program , hydraulic flow, pressure and hydraulic pumps and other related components.The design is mainly their learned knowledge combined with auxiliary materials applied to the design , to consolidate and deepen the knowledge already learned to master the general steps and methods of hydraulic system design calculations to determine the correct and reasonable actuators, hydraulic components selection criteria can skilled use of basic hydraulic circuit , consisting of a hydraulic system to meet the basic performance requirements .As a highly efficient machine tools, combination tools in large numbers , the production of a large number of machining a wide range of applications. The design will be horizontal boring machine hydraulic system design as an example, the hydraulic system design methods and design steps, including conditions of the hydraulic system analysis to determine the main parameters , select the hydraulic system schematic formulation, hydraulic components , system performance checking and so on.Keywords: Horizontal boring machine , Hydraulic system, Operating conditions , Cylinder原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 1Abstract.2第一章 緒論 51.1 鏜床的概述 .51.2 液壓系統(tǒng)概述 .51.3 選題背景 .61.4 課題研究現(xiàn)狀 .61.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .61.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 .7第二章 臥式鏜床工況分析 82.1 工作參數(shù)選定 .82.2 系統(tǒng)工況分析 .82.2.1 運(yùn)動(dòng)分析 82.2.2 負(fù)載分析 9第三章 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 113.1 確定主要參數(shù) .113.1.1 液壓缸的工作壓力的確定 .113.1.2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 .123.1.3 液壓缸工況圖的繪制 133.2 液壓系統(tǒng)方案選型與分析 .153.2.1 方案分析 .153.2.2 方案確定 .163.3 液壓回路選擇 .163.3.1 調(diào)速方式的選擇 .163.3.2 調(diào)速與速度換接回路 .163.3.3 換向回路 .183.3.4 組成液壓系統(tǒng)原理圖 .18第四章 液壓缸的設(shè)計(jì) 204.1 液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求 204.1.1 缸體 204.1.2 缸蓋 204.1.3 活塞 204.2 液壓缸主要尺寸的確定 .214.2.1 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 214.2.2 液壓缸工作行程的確定 22原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397634.2.3 缸蓋厚度的確定 234.2.4 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 234.2.5 缸體長(zhǎng)度的確定 244.2.6 固定螺栓得直徑 .24sd4.2.7 液壓缸強(qiáng)度校核 244.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 264.3.1 缸體與缸蓋的連接形式 264.3.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 274.3.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 274.3.4 密封裝置 284.3.5 緩沖裝置 294.3.6 排氣裝置 304.3.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) 31第五章 液壓元件的計(jì)算和選擇 325.1 確定液壓泵和電機(jī)的規(guī)格 .325.2 油箱的設(shè)計(jì) 325.2.1 液壓油箱有效容積的確定 .325.2.2 液壓油箱的外形尺寸 .325.2.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .335.2.4 油箱的制造工藝 .335.2.5 油箱各零件的作用 .335.3 閥類元件和輔助元件的選擇 .355.4 其它元件的選擇 .355.4.1 過(guò)濾器的選擇 .355.4.2 壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)的選擇 365.4.3 液位計(jì)的選擇 375.4.4 油管的選擇 .37第六章 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 386.1 壓力損失的驗(yàn)算 386.2 發(fā)熱溫升的驗(yàn)算 .40結(jié) 論 42致謝 43參考文獻(xiàn) 44附錄：英文文獻(xiàn)翻譯 45英文文獻(xiàn)翻譯原文 50原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒論1.1 鏜床的概述主要用鏜刀對(duì)工件已有的預(yù)制孔進(jìn)行鏜削的機(jī)床。通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件還可進(jìn)行鉆削、銑削、切它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。螺紋及加工外圓和端面等。由于制造武器的需要，在 15 世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn)了水力驅(qū)動(dòng)的炮筒鏜床。1769年 J.瓦特取得實(shí)用蒸汽機(jī)專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題。1774 年英國(guó)人 J.威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于為瓦特蒸汽機(jī)加工汽缸體。1776 年他又制造了一臺(tái)較為精確的汽缸鏜床。1880 年前后，在德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺(tái)的臥式鏜床。為適應(yīng)特大、特重工件的加工，20 世紀(jì) 30 年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50 年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。20 世紀(jì)初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標(biāo)鏜床。為了提高鏜床的定位精度，已廣泛采用光學(xué)讀數(shù)頭或數(shù)字顯示裝置。有些鏜床還采用數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)定位和加工過(guò)程自動(dòng)化。 鏜床分為臥式鏜床、落地鏜銑床、金剛鏜床和坐標(biāo)鏜床等類型(見(jiàn)彩圖)。①臥式鏜床：應(yīng)用最多、性能最廣的一種鏜床，適用于單件小批生產(chǎn)和修理車間。②落地鏜床和落地鏜銑床：特點(diǎn)是工件固定在落地平臺(tái)上，適宜于加工尺寸和重量較大的工件,用于重型機(jī)械制造廠。③金剛鏜床:使用金剛石或硬質(zhì)合金刀具，以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度鏜削精度較高、表面粗糙度較小的孔，主要用于大批量生產(chǎn)中。④坐標(biāo)鏜床：具有精密的坐標(biāo)定位裝置，適于加工形狀、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，還可用以進(jìn)行劃線、坐標(biāo)測(cè)量和刻度等工作，用于工具車間和中小批量生產(chǎn)中。其他類型的鏜床還有立式轉(zhuǎn)塔鏜銑床、深孔鏜床和汽車、拖拉機(jī)修理用鏜床等。1.2 液壓系統(tǒng)概述一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。 動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 控制元件(即各種液壓閥) 在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位油溫計(jì)等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。液壓系統(tǒng)由信號(hào)控制和液壓動(dòng)力兩部分組成，信號(hào)控制部分用于驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力部分中的控制閥動(dòng)作。 1.3 選題背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的壯大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進(jìn)，使得作為制造工業(yè)重要設(shè)備的各類機(jī)加工藝裝備也有了許多新的變化，尤其是孔加工，其在今天的液壓系統(tǒng)的地位越來(lái)越重要。近幾年，液壓傳動(dòng)由于應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、新材料等后取得了新發(fā)展，使液壓系統(tǒng)和元件正向高壓、高速、高精度、高效率的方向發(fā)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上取得新的成就。液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向是：創(chuàng)制新型技能、微型元件、高度的組合化、集成化和模塊化和微電子結(jié)合，走向智能化。總之，液壓工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用是很大的，它常常用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。與世界主要的工業(yè)國(guó)家相比，我國(guó)的液壓工業(yè)還有相當(dāng)差距，標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)化的工作有待于繼續(xù)做好，智能化的工作剛剛起步，為此必須急起直追，才能迎頭趕上。1.4 課題研究現(xiàn)狀1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀液壓技術(shù)自 18 世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，已有 300 多年的歷史了，但其真正的發(fā)展只在第二次世界大戰(zhàn)后 60 多年的時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速向民用工業(yè)轉(zhuǎn)移，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等行業(yè)中逐步推原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763廣。20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了河大的發(fā)展，并滲透到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中去。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪音、高可靠性、搞度集成化的法相發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試、計(jì)算機(jī)直接控制、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。1.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)液壓工業(yè)的真正發(fā)展是在六十年代開(kāi)始起步的，而液壓控制技術(shù)的發(fā)展則更晚一些，目前，液壓控制技術(shù)已成為一種極為廣泛的基礎(chǔ)技術(shù)，盡管我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域也獲得了極為廣泛的應(yīng)用，單液壓及控制技術(shù)長(zhǎng)期落后于國(guó)外的現(xiàn)狀還是嚴(yán)重制約了我國(guó)主體水平的提高和工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。因而迅速提高我國(guó)液壓技術(shù)和控制技術(shù)的數(shù)字化，具有極為重要的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，我國(guó)液壓氣動(dòng)密封行業(yè)堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。如北京機(jī)床所的直動(dòng)式電液伺服閥、杭州精工液壓機(jī)電公司的低噪聲比例溢流閥、寧波華業(yè)公司的電液比例流量閥，均為機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品。為應(yīng)對(duì)我國(guó)加入 WTO 后的新形勢(shì)，我國(guó)液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地位國(guó)家重點(diǎn)工程和重點(diǎn)主機(jī)配套，取得較好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第二章 臥式鏜床工況分析2.1 工作參數(shù)選定選定臥式鏜床的要求參數(shù)如下：要求循環(huán)：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止；切削推力：25000N；行程：快進(jìn)行程 400mm，工進(jìn)行程 50mm；運(yùn)行速度：V 快進(jìn)=V 快退=6m/min 、V 工進(jìn)=0.05-0.10m/min；運(yùn)動(dòng)部件重 G=9800N；摩擦系數(shù)：靜摩擦系數(shù) fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù) fa=0.1；液壓缸機(jī)械效率： ；9.0??快速起動(dòng)時(shí)間不大于 0.2s。2.2 系統(tǒng)工況分析2.2.1 運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該銑床的工作循環(huán)為：“快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止”的自動(dòng)工作循環(huán)，且各工部速度如下：快進(jìn)、快退速度為：V 快進(jìn)=V 快退=6m/min工進(jìn)速度為：V 工進(jìn)=0.05-0.10m/min繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 速度循環(huán)圖原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632.2.2 負(fù)載分析液壓缸所受外載荷 F 包括三種類型，分別為工作負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載、慣性負(fù)載即：F = Fw+ Ff+ Fa1）工作負(fù)載 Fw對(duì)于金屬切削機(jī)床來(lái)說(shuō)，即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的切削力，在本設(shè)計(jì)中工進(jìn)工作負(fù)載即為切削推力故：Fw=25000N2）導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載 Ff啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力，對(duì)于平行導(dǎo)軌 Ff 可以由下式求的：Ff = f ( G + FRn )G ——運(yùn)動(dòng)部件重力 9800N；FRn ——垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，此設(shè)計(jì)中為零；f——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。求得Ffs = 0.2×9800N = 1960NFfa = 0.1×9800N = 980N上式中 Ffs 為靜摩擦力，F(xiàn)fa 為動(dòng)摩擦力。3）運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載 FaFa = Ggvt?式中 g——重力加速度；——加速或減速時(shí)間，本設(shè)計(jì)中要求不大于 0.2s，取 =0.1s；t? t?—— 時(shí)間內(nèi)的速度變化量。vt故：Fa = × N =1000N980.61?根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載（見(jiàn)表 2-1） ，并畫(huà)出如圖 2-2 所示的負(fù)載循環(huán)圖。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763表 2-1 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載序 工作循環(huán) 外負(fù)載 F(N)1 啟動(dòng)、加速 F = Ffs + Fa 29602 快進(jìn) F = Ffa 9803 工進(jìn) F = Fw+ Ffa 259804 快退啟動(dòng)加速 F = Ffs + Fa 29605 快退 F = Ffa 980圖 2-2 負(fù)載循環(huán)圖原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第三章 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1 確定主要參數(shù)3.1.1 液壓缸的工作壓力的確定執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖中的最大負(fù)載來(lái)選取，也可以根據(jù)主機(jī)的類型了確定（見(jiàn)表 3-1 和表 3-2） 。表 3-1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載 / KN 50工作壓力/MPa ）取背壓為 。MPap6.02?表 3-3 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值系 統(tǒng) 類 型 背壓 p1 （ MPa）簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2~0.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 0.5~0.8回油路帶背壓閥 0.5~1.5中、低壓系統(tǒng)0~8MPa采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.8~1.5中高壓系統(tǒng)＞ 8~16MPa 同上比中低壓系高50%~100%原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763高壓系統(tǒng)＞ 16~32MPa 如鍛壓機(jī)等 出算可忽略3.1.2 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定為了節(jié)省能源宜選用較小流量的油源。利用單活塞缸差動(dòng)連接滿足快進(jìn)速度的要求，且往復(fù)快速運(yùn)動(dòng)速度相等，這樣就給液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d規(guī)定了 的關(guān)系。由此求得液壓缸無(wú)桿腔面積為:d2? 24-211 109.62.039.58mNpFAm ??????）（）（?D7.16.16441?md5.827.2??活塞桿直徑可以由 值算出，由計(jì)算所得的 D 與 d 的值分別按表 3-4 和/表 3-5 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。表 3-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348--1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值表 3-5 活塞桿直徑系列 (GB2348--1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400由 GB/T2348-1980 查得標(biāo)準(zhǔn)值為 D=125mm， d=90mm。由此計(jì)算出液壓缸的實(shí)際有效面積為: 2221 7.145cmA???原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632222 1.594014- cmdDA????）（）（ ??對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效工作面積 ，minA即A＞ min= iniqv式中 ——流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中minq查得?！簤焊椎淖畹退俣龋稍O(shè)計(jì)要求給定。inv如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A 不大于計(jì)算所得的最小有效工作面積，則說(shuō)明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時(shí)必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以minA滿足速度穩(wěn)定的要求。按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，由式（3-4）可得A = cm2 =10cm2?minqv30.51?式中 qmin 是由產(chǎn)品樣品查得 GE 系列調(diào)速閥 AQF3-E10B 的最小穩(wěn)定流量為 0.05L/min。調(diào)速閥安裝在進(jìn)油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)該選取液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際面積，即A = A1 = 122.7cm2可見(jiàn)上述不等式滿足，液壓缸能夠達(dá)到所需低速。3.1.3 液壓缸工況圖的繪制油缸各工況的壓力、流量、功率的計(jì)算如下：（1）計(jì)算各工作階段液壓缸所需的流量 min/2.3861.5972-121 LvAq?????）（）（快 進(jìn) ~0.0?）（工 進(jìn) in/36.5932Lv快 退原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（2）計(jì)算各工作階段液壓缸壓力快速進(jìn)給時(shí)液壓缸做差動(dòng)連接。由于管路中有壓力損失，取此項(xiàng)損失為△P= P2- P1=0.5MPa，同時(shí)假定快退時(shí)回油壓力損失為 0.5MPa。MPaApFpm 63.01.597120.8421 ?????????）（△快 進(jìn) ?m .20.04621 ?工 進(jìn) MPaApFpm .11.59.72.84621 ????????△快 退 ?（3）計(jì)算各工作階段系統(tǒng)輸入功率 KWqpP43.052.126.8.?????快 退快 退快 退 工 進(jìn)工 進(jìn)工 進(jìn) 快 進(jìn)快 進(jìn)快 進(jìn)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出液壓缸在一個(gè)工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率，如表 3-6 所示，并根據(jù)此繪制出其工況圖如圖 3-1 所示。表 3-6 液壓缸在不同階段所需壓力、流量和功率工作階段系統(tǒng)負(fù)載/NmF?/回油腔壓力 /MPa2p工作腔壓力 /MPa1p輸入流量 q/L/min 輸入功率 P/W快速前進(jìn) 1089 1.036 0.636 38.2 240工作進(jìn)給 28867 0.6 2.64 1.22 32快速退回 1089 0.5 1.22 35.5 430注：取液壓缸機(jī)械效率 9.0?m?原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-1 液壓缸的工況圖3.2 液壓系統(tǒng)方案選型與分析3.2.1 方案分析(1)以速度變換為主的液壓系統(tǒng)1）能實(shí)現(xiàn)工作部件的自動(dòng)工作循環(huán)，生產(chǎn)率高；2）快進(jìn)與工進(jìn)時(shí)，其速度與負(fù)載相差較大；3）要求進(jìn)給速度平穩(wěn)、剛性好，有較大的調(diào)速范圍；4）進(jìn)給行程終點(diǎn)的重復(fù)位置精度高，有嚴(yán)格的順序動(dòng)作。（2）以換向精度為主的液壓系統(tǒng)1）要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)姓高，有較低的穩(wěn)定速度；2）啟動(dòng)與制動(dòng)迅速平穩(wěn)、無(wú)沖擊，有較高的換向頻率（最高可達(dá) 150次/min ） ；3)換向精度高，換向前停留時(shí)間可調(diào)。（3）以壓力變換為主的液壓系統(tǒng)1）系統(tǒng)壓力要經(jīng)常變換調(diào)節(jié)，且能產(chǎn)生很大的推力；2）空程時(shí)速度大，加壓時(shí)推力大，功率利用合理；3）系統(tǒng)多采用高低壓泵組合或恒功率變量泵供油，以滿足空程與壓制原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763時(shí)，其速度與壓力的變化。（4）多個(gè)執(zhí)行元件配合工作的液壓系統(tǒng)1）在各執(zhí)行元件動(dòng)作頻繁換接，壓力急劇變化下，系統(tǒng)足夠可靠，避免誤動(dòng)作；2）能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的順序動(dòng)作，完成工作部件規(guī)定的工作循環(huán)；3）滿足各執(zhí)行元件對(duì)速度，壓力及換向精度的要求。3.2.2 方案確定臥式鏜床的主要部件是動(dòng)力滑臺(tái)。動(dòng)力滑臺(tái)其中的液壓滑臺(tái)是利用液壓缸將泵站所提供的液壓能轉(zhuǎn)變成滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)所需的機(jī)械能。它的液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)功率一般屬于中小功率，速度變化范圍大，附在變化也大。為了保證加工元件的表面質(zhì)量，要求液壓系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性要好，所以選擇以速度變換為主的液壓系統(tǒng)作為臥式鏜床的液壓系統(tǒng)。根據(jù)工況分析，所設(shè)計(jì)鏜床對(duì)調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性有一定要求，因此速度控制是該機(jī)床要解決的主要問(wèn)題。速度的換接、穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)是該機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。3.3 液壓回路選擇3.3.1 調(diào)速方式的選擇由于機(jī)床液壓系統(tǒng)調(diào)速是關(guān)鍵問(wèn)題，因此首選調(diào)速回路。有工況圖可知：所設(shè)計(jì)的機(jī)床液壓系統(tǒng)功率小，為了防止孔被鉆通時(shí)負(fù)載突然消失而產(chǎn)生的鉆頭前沖，液壓缸回油腔應(yīng)有一定的背壓，故可采用回油路調(diào)速閥調(diào)速回路。3.3.2 調(diào)速與速度換接回路這臺(tái)機(jī)床的液壓滑臺(tái)工作進(jìn)給速度低，傳遞功率也較小，很適宜選用節(jié)流調(diào)速方式，由于鉆孔時(shí)切削力變化小，而且是正負(fù)載，同時(shí)為了保證切削過(guò)程速度穩(wěn)定，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了增加液壓缸運(yùn)行的穩(wěn)定性，在回油路設(shè)置背壓閥，分析液壓缸的 V-L 曲線可知，滑臺(tái)由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，速度變化較大，選用行程閥換接速度，以減小壓力沖擊。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-2 調(diào)速與速度換接回路從工況圖上可以清楚地看到：整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，液壓缸要求交替提供快行程的低壓大流量和慢行程的高壓小流量油液。最大流量與最小流量之比約為 24。而快進(jìn)、快退所需時(shí)間為： svLt 5.81064031 ?????工進(jìn)時(shí)間為： svLt 01605.2???則有： 8.05612???t因此該液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中 88%的時(shí)間處于小流量工進(jìn)狀態(tài)，從降低成本的角度出發(fā)，不宜選用雙聯(lián)泵，只需用單個(gè)定量泵就可以?，F(xiàn)確定定量泵方案如圖 3-3 所示。圖 3-3 泵供油油源原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397633.3.3 換向回路此鏜床快進(jìn)時(shí)采用液壓缸差動(dòng)連接方式，使其快速往返運(yùn)動(dòng)，即快進(jìn)、快退速度基本相等。滑臺(tái)在由停止轉(zhuǎn)快進(jìn)，工進(jìn)完畢轉(zhuǎn)快退等換向中，速度變化較大，為了保證換向平穩(wěn)，采用有電液換向閥的換向回路，由于液壓缸采用了差動(dòng)連接，電液換向閥宜采用三位四通閥，為了保證機(jī)床調(diào)整時(shí)可停在任意位置上，現(xiàn)采用中位機(jī)能 O 型?？爝M(jìn)時(shí)，液壓缸的油路差動(dòng)連接，進(jìn)油路與回油路串通，且又不允許經(jīng)背壓閥流回油箱。轉(zhuǎn)為工進(jìn)后進(jìn)油路與回油路則要隔開(kāi)，回油則經(jīng)背壓閥流回油箱，故須在換向閥處、在進(jìn)、回路連通的油路上增加一單向閥，在背壓閥后增加一液控順序閥，其控制油與進(jìn)入換向閥的壓力油連通，于是快進(jìn)時(shí)液壓缸的回油被液控順序閥切斷（快進(jìn)空行程為低壓，此閥打不開(kāi)） ，只有經(jīng)單向閥與進(jìn)油匯合，轉(zhuǎn)工進(jìn)后（行程閥斷路） ，由于調(diào)速閥的作用，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥打開(kāi)，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時(shí)，單向閥將回油路切斷，確保液壓系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。繪出該部分回路圖。為了控制軸向加工尺寸，提高換向位置精度，采用行程開(kāi)關(guān)做終點(diǎn)轉(zhuǎn)換控制。圖 3-4 換向回路3.3.4 組成液壓系統(tǒng)原理圖根據(jù)上面選定的基本回路，在綜合考慮設(shè)計(jì)要求，便可組成完整的液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 3-5 所示。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-5 鏜床液壓系統(tǒng)圖原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第四章 液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于 360°擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置?；钊捉Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還必須對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與校核，確定液壓缸的材料，并對(duì)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。4.1 液壓缸的主要零件確定及其技術(shù)要求4.1.1 缸體液壓缸缸體的常用材料一般為 20、35、45 號(hào)無(wú)縫鋼管，鑄鐵可采用HT200—HT350 間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用 Q235。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1）缸體的內(nèi)徑因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用 H8、H9 配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra 為 0.1～0.4μm ，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra 為 0.2～0.4μm，且均需研磨。 2）缸體內(nèi)徑 的圓度公差值可按 9、10、11 級(jí)精度選取，圓柱度公差應(yīng)按D8 級(jí)精度選取。3）缸體端面的垂直度公差可按 7 級(jí)精度選取。4）缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用 6 級(jí)精度的米制螺紋。5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時(shí)，孔徑 或軸徑 的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線垂Dd直公差值按 9 級(jí)精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝時(shí)應(yīng)防止密封圈扭曲。4.1.2 缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。4.1.3 活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)液壓缸活塞材料選用 45 號(hào)鋼，需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397631）活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)孔 d 的徑向跳動(dòng)公差值，按 7、8 級(jí)精度選取。2）端面 T 對(duì)內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。3）外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10、11 級(jí)精度選取。4）活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 O 型密封圈。4.2 液壓缸主要尺寸的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。所以設(shè)計(jì)時(shí)，可用類比法來(lái)確定。液壓缸的工作壓力 MPa，缸筒內(nèi)徑 D=125mm，活塞桿外徑3P?d=90mm。4.2.1 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(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分別規(guī)律因?yàn)楸诤竦牟煌鳟?。一般?jì)算時(shí)可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 的比值 D/ ≥10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)?輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般采用無(wú)縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計(jì)算≥ ???2ypD?式中 ——液壓缸壁厚（m） 。?D——液壓缸內(nèi)徑（m） ?！囼?yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa ） 。yp額定壓力 ≤16Mpa,取 =1.5 MPa。nypn1.534.??——缸筒材料的許用應(yīng)力。 = ，其中 為材料抗拉剛度，??????bnb?n 為安全系數(shù)，一般取 n = 5。 的值為：鍛鋼： = 110~120 MPa；鑄鋼： bb b?= 100~110 MPa；無(wú)縫鋼管： = 110~110 MPa；高強(qiáng)度鑄鐵： = 60MPa；b灰鑄鐵： = 25MPa。b?在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使得液壓原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763缸的剛度往往不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或者漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式公式進(jìn)行校核。對(duì)于 D/ ＜10 時(shí)，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。?對(duì)于脆性材料以及塑性材料≥ ???0.4123ypD?????????式中的符號(hào)意思與前面相同。液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑 為1≥ +1D2?式中 值應(yīng)該按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或者按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。1D在設(shè)計(jì)中，取試驗(yàn)壓力為最大工作壓力的 1.5 倍，即 = 1.5×3MPa yp=4.5MPa。而缸筒材料許用應(yīng)力取為 = 100 MPa。b?應(yīng)用公式 ≥ 得， ≥ ???2yp??4.512.06/m??下面確定缸體的外徑，缸體的外徑 ≥ + = 125+2×14.06mm = 1D?153.12mm。在液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得選取標(biāo)準(zhǔn)值 = 155mm。在根據(jù)內(nèi)徑1D 和外徑 重新計(jì)算壁厚， = = mm = 15mm。1?12?524.2.2 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可以根據(jù)執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并且參照表 4-1 中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。表 4-1 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）25 50 80 100 125 160 200 250320 400 500 630 800 1000 1250 1600Ⅰ2000 2500 3200 400040 63 90 110 140 180 220 280360 450 550 700 900 1100 1400 1800Ⅱ2200 2800 3900Ⅲ 240 260 300 340 380 420 480 530原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763600 650 750 850 950 1050 1200 13001500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注：液壓缸活塞行程參數(shù)依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序優(yōu)先選用。由已知條件知道最大工作行程為 450mm,參考上表系列Ⅱ，取液壓缸工作行程為 450mm。4.2.3 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效的厚度 t 按強(qiáng)度要求可以用下面兩式進(jìn)行進(jìn)似計(jì)算。無(wú)孔時(shí)： ??20.43yptD??有孔時(shí)： ??20.ytd?式中 ——缸蓋有效厚度（m） 。t——缸蓋止口內(nèi)徑（m） 。2D——缸蓋孔的直徑（m） 。0d在此次設(shè)計(jì)中，利用上式計(jì)算可取 t=40mm4.2.4 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（圖 3-2） 。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定得最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求20LDH??式中 ——液壓缸的最大行程。——液壓缸的內(nèi)徑。為了保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，如果過(guò)分增大 和 B 都是不適宜的，必要時(shí)可1l以在缸蓋和活塞之間增加一個(gè)隔套 K 來(lái)增加 H 的值。隔套的長(zhǎng)度 C 由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 決定，即??12ClB???在此設(shè)計(jì)中，液壓缸的最大行程為 450mm，液壓缸的內(nèi)徑為 125mm，所原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763以應(yīng)用公式 的 = mm =85mm。20LDH??20L??4512活塞的寬度 B 一般取得 B =（0.6~1.0）D；缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度 ，根據(jù)1l液壓缸內(nèi)徑 D 而定。當(dāng) D＜80mm 時(shí)，取 ；1(0.6~) l?當(dāng) D＞80mm 時(shí)，取 。d活塞的寬度 B = （0.6~1.0）d =54~90mm ，取 70mm4.2.5 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。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)該大于內(nèi)徑的 20~30 倍。缸體長(zhǎng)度 L = 400+100mm=500mm。4.2.6 固定螺栓得直徑 sd液壓缸固定螺栓直徑 按照下式計(jì)算s ??5.2skFdZ???式中 F——液壓缸最大負(fù)載。Z——固定螺栓個(gè)數(shù)。k——螺紋擰緊系數(shù)，k = 1.12 1.5。~根據(jù)上式求得= = 10.3mm??5.2skFdZ???.13286740?4.2.7 液壓缸強(qiáng)度校核1）缸筒壁厚校核：。ypDD(0)δδ2[]???當(dāng) 時(shí) ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足。y0.4(1) 1[]3p???當(dāng) 時(shí) ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足前面已經(jīng)通過(guò)計(jì)算得：D = 125mm, = 15mm。則有 ＜10，?D8.3δ?所以為厚壁缸。原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763= 15mm≥ = = 11.12mm，?y[]0.4pD123???250.4513???可見(jiàn)缸筒壁厚滿足強(qiáng)度要求。2）活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算：活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的軸向力 F 不能超過(guò)使它穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 ，以免發(fā)生縱向彎曲，從而破壞液壓缸的正常工作。 的值kF kF與活塞桿材料性質(zhì)、截面的形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿的穩(wěn)定性的校核依照下式（穩(wěn)定條件）進(jìn)行 kFn?式中 ——安全系數(shù)，一般取 =2 4。knk~當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí)klr12?= kF2EJl?當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ≤ 時(shí)，且 = 20 120 時(shí)，則klr12?12?~= kF2kfAlr????????式中 ——安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)。l——活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑， = 。kr krJA——柔性系數(shù)。1?——由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。2E——活塞桿材料的彈性模量，對(duì)剛?cè)?E = 。122.06/Nm?J——活塞桿橫截面慣性矩，A 為活塞桿橫截面積。f——由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值。根據(jù)驗(yàn)算，液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。4.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：液壓缸缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、以及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件的不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。4.3.1 缸體與缸蓋的連接形式缸體與缸蓋常見(jiàn)連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式 、螺紋連接式 、拉桿連接式 、焊接式連接等。圖 4-1 常見(jiàn)的缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)圖 4-1 所示為常見(jiàn)的缸蓋和缸筒連接形式。圖 4-1a 為法蘭式連接結(jié)構(gòu)，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，容易加工，便于裝卸，強(qiáng)度較大，能夠承受高壓。但是外形尺寸較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖 4-1b 為半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)，這種連接分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩者形式。它們的缸筒壁部由于開(kāi)了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要增加壁厚。它容易加工和裝卸、重量較輕，半環(huán)連接是一種應(yīng)用較為普遍的連接結(jié)構(gòu)，常用于無(wú)縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 4-1c、f 為螺紋連接形式，這種連接分為外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩者形式。它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工必須要求同時(shí)保證內(nèi)外徑同心，裝卸要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，常常用于無(wú)縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 4-1d 為拉桿式連接形式，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好、通用性強(qiáng)、易于裝拆，但是端蓋的體積和重量都非常大，拉桿在受力后容易拉伸變長(zhǎng)，從而影響密封效果，僅適用于長(zhǎng)度不大的中低壓缸。圖 4-1d 為焊接式連接，這種連接形式強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但是焊接時(shí)容易引起缸筒的變形。缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。通原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763過(guò)綜合考慮，在此設(shè)計(jì)中，缸體端部與缸蓋采取法蘭連接的形式。4.3.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有很多，常見(jiàn)的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種形式，如圖 4-2 所示。半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸不便，但是工作可靠。圖 4-2 活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu)此外，活塞和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的，但是它只能適應(yīng)于尺寸較小的場(chǎng)合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿則不論是空心的還是實(shí)心的，大多用鋼料制造。經(jīng)過(guò)綜合考慮，在此設(shè)計(jì)中，活塞桿與活塞的連接采取螺紋連接的形式，如圖 4-3 所示。圖 4-3 活塞桿與活塞的連接形式這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸，成本低廉，但是在震動(dòng)的過(guò)程中容易松動(dòng)，所以加了防松裝置，應(yīng)用范圍較廣。4.3.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)果可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可以做成原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用比較普遍。導(dǎo)向套的位置可以安裝于密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以安裝于密封圈的外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)測(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而壓油機(jī)常采用裝在外測(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使得密封圈由足夠的油壓將唇邊張開(kāi)，以提高系統(tǒng)的密封性能?；钊麠U處的密封形式由 O 型、V 型、Y 型和 型密封圈。為了清除活塞桿x處外漏部分粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。此設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)綜合考慮，采取端蓋直接導(dǎo)向。4.3.4 密封裝置液壓缸中常見(jiàn)的密封裝置有間隙密封，摩擦環(huán)密封，密封圈密封等。間隙密封依靠運(yùn)動(dòng)件間的微笑間隙來(lái)防止泄露。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面制造出幾條微小的環(huán)形槽，用以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可以耐高溫，但是泄露大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。摩擦環(huán)密封依靠活塞上的摩擦環(huán)（尼龍或者其他高分子材料制成）在“O”形圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄露。這種材料密封效果好，摩擦阻力較小并且穩(wěn)定，可以耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但是加工要求高，裝拆不方便，適用于缸筒和活塞之間的密封。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有 O 形、V 形、Y 形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。它利用橡膠或者塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。（1）O 形密封圈（如圖 4-4）O 形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動(dòng)阻力較大，作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動(dòng)密封。圖 4-4 O 形密封圈原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763（2）V 形密封圈（如圖 4-5）V 形圈的截面為 V 形，如圖所示，V 形密封裝置是由壓環(huán)、V 形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于 10MPa 時(shí)，可增加 V 形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V 形圈的開(kāi)口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。圖 4-5 V 形密封圈（3）Y 形密封圈（如圖 4-6）Y 形密封圈的截面為 Y 形，屬唇形密封圈(Lip Seal)。它是一種摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，應(yīng)用普遍。Y 形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y 形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖所示為寬斷面 Y 形密封圈。圖 4-6 Y 形密封圈對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受到污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并且放在向著活塞桿外伸的一段。4.3.5 緩沖裝置液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會(huì)與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會(huì)引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開(kāi)始插入缸端的緩沖孔時(shí)，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運(yùn)動(dòng)柱塞降速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緩沖。 液壓缸中常用的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式（如圖 4-7）和節(jié)流口變化式（如原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 4-8）兩種。圖 4-7 節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置圖 4-8 節(jié)流口變化式緩沖裝置在此設(shè)計(jì)中，為了適當(dāng)?shù)臏p輕加工難度，決定采取如圖 4-8 所示的緩沖裝置。這種緩沖裝置可以調(diào)節(jié)。4.3.6 排氣裝置排氣裝置在液壓缸中是十分必要的，這是因?yàn)橛鸵褐谢烊氲目諝饣蛘咭簤焊组L(zhǎng)期不使用，外界侵入的空氣都積聚在液壓缸內(nèi)的最高部位處，影響液壓缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，低速時(shí)引起爬行現(xiàn)象、啟動(dòng)時(shí)造成沖擊、換向時(shí)降低精度等。液壓缸中的排氣裝置通常有兩種形式：一種是在缸蓋的最高部位處開(kāi)排氣孔，用長(zhǎng)管道接向遠(yuǎn)處排氣；另外一種是在液壓缸缸蓋最高部位安裝排氣塞。兩種排氣裝置都是在液壓缸排氣時(shí)打開(kāi)（讓它全行程往復(fù)移動(dòng)多次） ，排氣完畢后關(guān)閉。圖 4-9 常見(jiàn)排氣裝置