四油缸驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含10張CAD圖-獨(dú)家.zip

四油缸驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含10張CAD圖-獨(dú)家.zip,四油缸,驅(qū)動(dòng),升降,平臺(tái),結(jié)構(gòu),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),10,CAD,獨(dú)家 四油缸驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 畢業(yè)設(shè)計(jì)是每一位在校生的必修畢業(yè)。本人這次所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)是四油缸驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在指導(dǎo)老師提供的任務(wù)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的分析及相應(yīng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 針對(duì)設(shè)計(jì)給定的題目對(duì)照設(shè)計(jì)的任務(wù)，本次設(shè)計(jì)的平臺(tái)要求：四個(gè)油缸同時(shí)工作，要保證工作平臺(tái)的水平，工作平臺(tái)上放的重物約2000kg，平臺(tái)上升距離約1000mm。設(shè)計(jì)之初查閱了相關(guān)資料及文獻(xiàn)，了解了四油缸驅(qū)動(dòng)升降平臺(tái)的工作原理、特點(diǎn)等，在了解了上述資料后，我們對(duì)液壓原理進(jìn)行了設(shè)計(jì)和論證，對(duì)液壓原理里面涉及到的液壓缸進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核，對(duì)關(guān)鍵元件進(jìn)行了選型。 完成了上面的設(shè)計(jì)之后，繪制出了液壓原理圖，編寫了本設(shè)計(jì)說明書，圓滿的完成了本次設(shè)計(jì)的所有任務(wù)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，還為自己步入社會(huì)夯實(shí)基礎(chǔ)。升降平臺(tái)對(duì)許多生產(chǎn)場(chǎng)合與起重運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。因此、本文的設(shè)計(jì)也顯得尤為有價(jià)值。 關(guān)鍵詞：油缸驅(qū)動(dòng)；升降平臺(tái)；結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì) Abstract Graduation design is a compulsory graduation for every student. My graduation design is the four-cylinder drive lifting platform structure and hydraulic system design, on the basis of the task provided by the instructor, we carried out the corresponding analysis and design. In view of the task of the given design topic, the platform requirements of this design: four cylinders work at the same time, to ensure the level of the work platform, the weight on the work platform is about 2000 kg, the platform rising distance is about 1000 mm. At the beginning of the design, we consulted the relevant information and literature, understood the working principle and characteristics of the four-cylinder-driven lifting platform. After understanding the above information, we designed and demonstrated the hydraulic principle, designed, calculated and checked the hydraulic cylinder involved in the hydraulic principle in detail, and carried out the key components. Type selection. After completing the above design, draw out the hydraulic schematic diagram, compile this design instruction, complete all the tasks of this design successfully, consolidate the knowledge of the university, but also for themselves into the society to lay a solid foundation. Lifting platform has a strong practical significance for many production occasions and lifting and transportation industries. Therefore, the design of this paper is also particularly valuable. Key words: cylinder drive; lifting platform; structure; hydraulic system; design 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 升降機(jī)在生產(chǎn)生活中的作用 1 1.2 國(guó)內(nèi)外升降機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 1.3 本課題設(shè)計(jì)的目的 3 第2章 總體方案及設(shè)計(jì)參數(shù)及要求的確定 4 2.1 總體方案的確定 4 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 5 2.3 設(shè)計(jì)要求的確定 5 2.4 平臺(tái)結(jié)構(gòu)的確定 5 第3章 主要零件及裝置的設(shè)計(jì) 6 3.1 液壓缸推力的確定 6 3.2 液壓缸工作壓力的確定 6 3.3 液壓缸工作速度和縮后速度的確定 7 3.4 缸筒的設(shè)計(jì) 7 3.4.1 缸筒材料的確定 7 3.4.2 缸筒內(nèi)徑D的確定 7 3.4.3 缸筒壁厚δ的確定 8 3.4.4 缸筒底部的確定 9 3.4.5 缸筒加工要求的確定 9 3.5 活塞桿的設(shè)計(jì) 9 3.5.1 活塞桿材料的確定 9 3.5.2 活塞桿結(jié)構(gòu)形式的確定 10 3.5.3 活塞桿直徑D的確定 10 3.5.4 活塞桿理論拉力和推力的確定 11 3.5.5 活塞桿加工要求的確定 11 3.5.6 活塞桿導(dǎo)向形式的確定 11 3.5.7 活塞桿防塵和密封形式的確定 11 3.6 活塞的設(shè)計(jì) 12 3.6.1 活塞材料的確定 12 3.6.2 活塞結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 12 3.6.3 活塞密封形式的確定 12 3.6.4 活塞加工要求的確定 13 3.6.5 活塞與活塞桿連接形式的確定 13 3.7 活塞導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì) 13 3.7.1 導(dǎo)向環(huán)形式的確定 13 3.7.2 導(dǎo)向環(huán)尺寸確定 14 3.8 進(jìn)、出油口尺寸的確定 14 3.9 密封裝置的確定 15 3.10 排氣裝置的確定 16 3.11 緩沖裝置的確定 17 第4章 液壓缸主要零件的校核 18 4.1 活塞桿的校核 18 4.1.1 活塞桿拉伸強(qiáng)度的校核 18 4.1.2 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 18 4.2 缸筒的校核 19 4.2.1 缸筒內(nèi)徑D的校核 19 4.2.2 缸筒壁厚δ的校核 19 4.2.3 缸筒底部的校核 20 4.3 連接零件的校核 21 4.3.1 缸筒和缸底焊縫的校核 21 4.3.2 缸蓋連接螺栓的校核 21 4.3.3 缸蓋連接螺紋的校核 22 第5章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 23 5.1 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 23 5.1.1 換向回路的選擇 23 5.1.2 壓力控制回路的選擇 23 5.1.3 液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序的確定 24 5.2 液壓元件的選取 25 5.2.1 液壓泵的選擇 25 5.2.2 液壓閥的選擇 26 5.2.3 電機(jī)的選擇 26 5.2.4 管件的選擇 27 5.2.5 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.2.6 液壓油的選擇 29 第6章 結(jié)論 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 I 第1章 緒論 1.1 升降機(jī)在生產(chǎn)生活中的作用 液壓升降機(jī)不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。升降機(jī)的功能特色是非常多的，在我們生活中我們?cè)诤芏嗟纳虅?wù)大廈都會(huì)用到電梯，升降機(jī)就如電梯的性能大同小異，我們?cè)谑褂蒙禉C(jī)的時(shí)候也可以針對(duì)自己的需求對(duì)升降機(jī)進(jìn)行設(shè)置。可見升降機(jī)作用是相當(dāng)?shù)拇蟆? 我們生產(chǎn)力的不斷加大，生活的不斷改善，對(duì)升降機(jī)的需求也就在不斷的增多，生活中的每個(gè)角落升降機(jī)的應(yīng)用都會(huì)給我們帶來客觀的利益。 液壓升降機(jī)在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)非常的普遍了，而且在我們生產(chǎn)中有著重要的作用，尤其是貨物高空操作。現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會(huì)的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以升降機(jī)在我們進(jìn)行高空操作的時(shí)候就給我們帶來的重要的作用。 液壓升降機(jī)就是上下操作，而且可以給我們提供一個(gè)安全穩(wěn)定的平臺(tái)。我們?cè)诟呖兆鳂I(yè)的時(shí)候可以給我們的安全提供保障。 液壓升降機(jī)不僅在生產(chǎn)中有著重要的作用，在我們生活中的應(yīng)用也是非常的重要的，而且非常的普及。在酒店、賓館、影院等等公共休閑娛樂場(chǎng)所我們都知道干凈舒適是第一，所以保持干凈是我們必須的。升降機(jī)在這里清潔、燈具維修換修、設(shè)備的調(diào)試安裝維護(hù)保養(yǎng)都是非常的重要的。 1.2 國(guó)內(nèi)外升降機(jī)的研究現(xiàn)狀 1、國(guó)內(nèi)發(fā)展情況： 改革開放三十年以來,我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，有利的帶動(dòng)了我國(guó)升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,升降機(jī)作為人們出行的垂直交通工具已經(jīng)隨處可見。 （1）引進(jìn)外資，合作辦廠 1978年，黨的十一屆三中全會(huì)做出了實(shí)行改革開放的重大決策。我們從獨(dú)立研發(fā)、生產(chǎn)、安裝升降機(jī)階段發(fā)展到引進(jìn)外資開辦升降機(jī)廠，大批合資升降機(jī)企業(yè)拔地而起。如：1980年7月4日創(chuàng)建的中國(guó)迅達(dá)升降機(jī)有限公司，是由中國(guó)建筑機(jī)械總公司、瑞士迅達(dá)股份有限公司、香港怡和迅達(dá)（遠(yuǎn)東）股份有限公司3方合資組建，這是我國(guó)改革開放以來機(jī)械行業(yè)第一家合資企業(yè)。該公司的建立在中國(guó)升降機(jī)行業(yè)相繼掀起了引進(jìn)外資的熱潮；1984年12月1日，天津市升降機(jī)公司、中國(guó)國(guó)際信托投資公司與美國(guó)奧的斯升降機(jī)公司合資組建的天津奧的斯升降機(jī)有限公司正式開業(yè)。 （2）穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新 改革開放后的第二個(gè)十年可以說是中國(guó)升降機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,不斷創(chuàng)新的十年。經(jīng)過改革開放第一個(gè)十年，我國(guó)升降機(jī)行業(yè)在吸收國(guó)際升降機(jī)新技術(shù)的同時(shí)，相關(guān)的管理體制也在不斷的完善。 改革開放政策實(shí)施以來，我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，更有利的帶動(dòng)了我國(guó)升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，1997年取得了升降機(jī)總產(chǎn)量與上年持平、總產(chǎn)值繼續(xù)增長(zhǎng)的好成績(jī)，由此證明我國(guó)升降機(jī)行業(yè)更加成熟，適應(yīng)市場(chǎng)變化和把握機(jī)遇的能力已大大提高。1998年，蘇州江南升降機(jī)有限公司民族品牌的升降機(jī)、自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道已銷售到馬來西亞、泰國(guó)、菲律賓、印度尼西亞、新加坡、孟加拉國(guó)、阿聯(lián)酋、埃及、敘利亞、土耳其、阿根廷、澳大利亞、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭、意大利、葡萄牙、希臘等近20個(gè)國(guó)家及臺(tái)灣、澳門地區(qū)，我國(guó)升降機(jī)產(chǎn)量突破3.02萬臺(tái)。 （3）迅猛發(fā)展，日新月異 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化建設(shè)的不斷完善，升降機(jī)已不只存在于高檔商務(wù)寫字樓、大酒店、商城普及到高層住宅樓，同時(shí)也走進(jìn)人們生活的多個(gè)角落，成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。 中國(guó)升降機(jī)行業(yè)之所以迅猛發(fā)展，日新月異，其根本的原因就是黨的十一屆三中全會(huì)推出的改革開放的大政方針，改革開放加快了中國(guó)發(fā)展的步伐。 2、世界升降機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和升降機(jī)發(fā)展趨向 近20年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化。RT(越野輪胎升降機(jī))和AT(全地面升降機(jī))產(chǎn)品的迅速發(fā)展，打破了原有產(chǎn)品與市場(chǎng)格局，在 經(jīng)濟(jì)發(fā)展及市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)沖擊下，導(dǎo)致世界工程升降機(jī)市場(chǎng)進(jìn)一步趨向一體化。目前世界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá)75億美元左右。主要生產(chǎn)國(guó)為美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利等，世界頂級(jí)公司有10多家，主要集中在北美、日本（亞洲）和歐洲。 美國(guó)既是工程升降機(jī)的主 要生產(chǎn)國(guó)，又是最大的世界市場(chǎng)之一。但由于日本、德國(guó)升降機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及RT和AT產(chǎn)品的興起，美國(guó)廠商曾在20世紀(jì)60～70年代世界市場(chǎng)中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱，從而形成美國(guó)、日本和德國(guó)三足鼎立之勢(shì)。近幾年美國(guó)經(jīng)濟(jì)回升，市場(chǎng)活躍，外國(guó)廠商紛紛參與競(jìng)爭(zhēng)。 美國(guó)制造商的實(shí)力也有所增強(qiáng)，特雷克斯升降機(jī)公司的崛起即是例證。特雷克斯升降機(jī)公司前身是美國(guó)科林升降機(jī)廠。1995年以來，其通過一 系列的兼并活動(dòng)，已發(fā)展成為世界頂級(jí)公司之一。 1.3 本課題設(shè)計(jì)的目的 1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行液壓系統(tǒng)、液壓缸的設(shè)計(jì)工作，并結(jié)合設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)研究課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域。 2、培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計(jì)算、繪圖等基本技能。 3、培養(yǎng)學(xué)生掌握液壓產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)程序和方法，進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。 4、樹立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。 5、為將來立足社會(huì)夯實(shí)基礎(chǔ)。 32 第2章 總體方案及設(shè)計(jì)參數(shù)及要求的確定 2.1 總體方案的確定 1、機(jī)構(gòu)部分的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的升降平臺(tái)，采用四油缸驅(qū)動(dòng)，四油缸分別安裝在平臺(tái)的四個(gè)角上，液壓缸活塞桿外伸，平臺(tái)上升。液壓缸活塞桿回縮，平臺(tái)下降。具體結(jié)構(gòu)如下圖2.1升降平臺(tái)簡(jiǎn)圖。本次設(shè)計(jì)采用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)如下： (1)相對(duì)于電力拖動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)而言，在相同功率下，液壓執(zhí)行元件體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓傳動(dòng)一般使用的壓力在7Mpa左右，也可高達(dá)50Mpa。而液壓裝置的體積比同樣輸出壓力的電機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)裝置的體積小得多； (2)液壓傳動(dòng)的各個(gè)元件，可根據(jù)需要方便，靈活地來布置； (3)液壓裝置頻響高，壓力、流量可控性好，，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)等； (4)易于自動(dòng)化，液壓設(shè)備配上電磁閥，電氣元件，可編程控制器和計(jì)算機(jī)等，可裝配成各式自動(dòng)化機(jī)械； (5)速度調(diào)整容易，液壓裝置速度調(diào)整非常簡(jiǎn)單，只要調(diào)整流量控制閥即可輕易且可實(shí)行無級(jí)調(diào)速； (6)不會(huì)有過載的危險(xiǎn)，液壓系統(tǒng)中裝有溢流閥。 圖2.1 升降平臺(tái)簡(jiǎn)圖 2、控制部分的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)其控制部分采用，電磁換向閥、行程閥等控制元件對(duì)其進(jìn)行控制，下面選擇與確定，在下面章節(jié)有詳細(xì)講述。 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 1、四個(gè)油缸同時(shí)工作，要保證工作平臺(tái)的水平； 2、工作平臺(tái)上放的重物約2000kg； 3、平臺(tái)上升距離約1000mm（即液壓缸行程為1000mm）。 4、初定平臺(tái)的尺寸為2000mmX2000mm； 2.3 設(shè)計(jì)要求的確定 1、選擇合適的工作方案，使之能達(dá)到工作要求，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)作仿真。 2、平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制相關(guān)的零件圖和裝配圖； 3、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證四油缸在非同載荷下能同步工作。 4、對(duì)承載零件進(jìn)行必要的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核； 5、撰寫設(shè)計(jì)說明書。 2.4 平臺(tái)結(jié)構(gòu)的確定 通過對(duì)任務(wù)書的解讀，能夠知道平臺(tái)的主要作用是為物體提供放置和支承平臺(tái)。通過上面設(shè)計(jì)參數(shù)的假設(shè)初定平臺(tái)的尺寸為2000mmX2000mm，結(jié)合同類型產(chǎn)品。確定平臺(tái)的材料為45鋼，其厚度為80mm。具體結(jié)構(gòu)見機(jī)構(gòu)裝配圖。 平臺(tái)重量的確定： 1、通過資料的查閱，確定45鋼材料的密度為 2、平臺(tái)體積的計(jì)算： 3、平臺(tái)重量X的計(jì)算 ，即，推出 第3章 主要零件及裝置的設(shè)計(jì) 液壓缸主要由缸筒、缸底、活塞、活塞桿、密封件、連接件、緩沖和排氣裝置組成。在本次設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際工作的需求，在滿足具有足夠的驅(qū)動(dòng)力；較大的調(diào)速范圍和平穩(wěn)的動(dòng)作性能；可靠和全面的安全保護(hù)裝置；具有多機(jī)構(gòu)聯(lián)合動(dòng)作的能力以提高工作效率；機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊、“三化”程度高、操縱簡(jiǎn)便、易于調(diào)試、安裝和維護(hù)的前提下，對(duì)變幅液壓缸進(jìn)行如下設(shè)計(jì)和計(jì)算： 3.1 液壓缸推力的確定 液壓缸的推力包含：平臺(tái)自身的重量和平臺(tái)上放置重物的重量?jī)刹糠纸M成。 1、平臺(tái)自身的重量 上面已經(jīng)進(jìn)行了計(jì)算： 2、平臺(tái)上放置重物的重量 通過任務(wù)書，能夠知道平臺(tái)上放置的重物為2000kg（即19.6KN）。 3、液壓缸推力的計(jì)算 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的升降平臺(tái)，由四個(gè)液壓缸共同支承。 3.2 液壓缸工作壓力的確定 液壓缸公稱壓力也稱額定壓力，是液壓缸能以長(zhǎng)期工作壓力。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公稱壓力系列標(biāo)準(zhǔn)見下表3.1。 表3.1 液壓公稱壓力系列單位：MPa 0.63 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10.0 16.0 25.0 31.5 40.0 綜合考慮后選取公稱壓力 最高允許壓力是液壓缸在瞬間能承受最大的極限壓力。 國(guó)家規(guī)范規(guī)定為： 耐壓測(cè)試壓力是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需要承受的測(cè)試壓力。在此壓力測(cè)試時(shí)間內(nèi)，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。 國(guó)家規(guī)范規(guī)定為： 3.3 液壓缸工作速度和縮后速度的確定 初步確定：液壓缸升時(shí)間為50s，液壓缸落時(shí)間為30s；又因?yàn)橛透仔谐虨?m 所以上升速度；下降速度 取工作速度，下降速度 3.4 缸筒的設(shè)計(jì) 3.4.1 缸筒材料的確定 部分材料的機(jī)械性能如下表3.2缸筒材料與機(jī)械性能對(duì)照表： 表3.2 缸筒材料與機(jī)械性能對(duì)照表 綜合考慮后，本文選取45號(hào)鋼作為缸筒的材料。 缸筒的加工要求如下： 1、缸筒內(nèi)徑D采用H7級(jí)配合，表面粗糙度 為0.16，需要進(jìn)行研磨； 2、熱處理：調(diào)制，HB 240； 3、缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半； 4、剛通直線度不大于0.03mm； 5、油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺； 6、在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆 3.4.2 缸筒內(nèi)徑D的確定 根據(jù)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以知道實(shí)際缸推力計(jì)算公式： ，其中F為1.11X104N，PN為6.3Mpa（上面已經(jīng)進(jìn)行了計(jì)算，在此不再累贅） 將數(shù)據(jù)代入上式可以得到，參見表3.3，取D=50mm。 表3.3 液壓缸徑尺寸系列單位（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 3.4.3 缸筒壁厚δ的確定 缸筒壁厚可按下列情況進(jìn)行計(jì)算： 缸筒壁厚可按薄壁缸的缸筒的實(shí)用計(jì)算式：進(jìn)行計(jì)算。 式中：D—缸筒內(nèi)徑50(mm)； —最高允許壓力9.45(MPa)； —缸筒材料許用應(yīng)力（MPa）； —缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MPa)； n—安全系數(shù)取2(一般取1.5～2.5)。 將公式轉(zhuǎn)換為 即 將公式轉(zhuǎn)換為 即 將上述數(shù)據(jù)代入公式，得到，取 查詢表3.4，缸筒材料選取20號(hào)鋼，其屈服強(qiáng)度 表3.4 高精度冷拔無縫鋼管機(jī)械性能 材料 抗拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 硬度（HV） 20 500 400 8 140 35 600 500 6 170 45 700 600 4 210 27SiMn 900 800 3.4.4 缸筒底部的確定 圖3.3 缸筒底部平面 圖3.3 缸筒底部平面 缸筒底部為平面時(shí)，其厚度可按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算： 式中：—缸筒底部厚度； —計(jì)算厚度處直徑暫取40mm； —液壓缸額定壓力6.3MPa； —缸筒底部材料為20號(hào)鋼，其許用應(yīng)力為115MPa。 。取 3.4.5 缸筒加工要求的確定 1、缸筒與前端蓋采用螺紋連接，選用6級(jí)精度細(xì)牙螺紋。參考GB/T197一2003， 選取缸筒內(nèi)螺紋代號(hào): M200×6?6H 旋合長(zhǎng)度L=100mm。 2、缸筒內(nèi)徑選用H8配合。內(nèi)徑表面粗糙度因活塞選用活塞環(huán)密封，內(nèi)徑表面粗糙度取0.2μm。且均需研磨。 3、缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度選取8級(jí)精度。 4、缸筒端面垂直度選擇7級(jí)精度。 5、為了防止腐蝕和磨損，缸筒內(nèi)表面鍍鉻，鉻層厚度為30-40μm，鍍后研磨或拋光。 3.5 活塞桿的設(shè)計(jì) 3.5.1 活塞桿材料的確定 在查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的基礎(chǔ)上，向初步選擇活塞桿的材料為20號(hào)鋼。 3.5.2 活塞桿結(jié)構(gòu)形式的確定 (1)活塞桿的桿體 活塞桿的桿體分為實(shí)心和空心兩種。本油缸采用實(shí)心。 (2)活塞桿的頭部結(jié)構(gòu) 活塞桿頭部直接與工作機(jī)構(gòu)連接，根據(jù)與負(fù)載連接的要求不同，活塞桿頭部主要有以下幾種結(jié)構(gòu)，見圖3.4。其中圖3.4a)、3.4c)為單耳環(huán)不帶襯套的結(jié)構(gòu)；圖3.4b)為單耳環(huán)帶襯套的結(jié)構(gòu)；圖3.4d)為雙耳環(huán)結(jié)構(gòu)；圖3.4e)為球頭結(jié)構(gòu)；圖3.4f)、3.4g)分別為外螺紋及內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。 圖3.4 活塞桿頭部結(jié)構(gòu)。 本文中選取f型外螺紋結(jié)構(gòu)。 3.5.3 活塞桿直徑D的確定 活塞桿的直徑可以根據(jù)速比來確定，公式如下： 參見表3.5，選??； 得出；參見表3.6，取d=28mm。 表3.5 速度比? 選擇 壓力MPa ≤10 12.5～20 ≥20 速度比? 1.33 1.46 2 表3.6 活塞桿直徑尺寸系列單位(mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 35 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 3.5.4 活塞桿理論拉力和推力的確定 圖3.5活塞受力分析圖 當(dāng)活塞桿伸出時(shí)理論推力： 當(dāng)活塞桿回縮時(shí)理論拉力： 式中和分別為無桿腔和有桿腔的受力面積；—系統(tǒng)額定壓力25MPa。 3.5.5 活塞桿加工要求的確定 1、活塞桿采用20號(hào)鋼，熱處理采用調(diào)質(zhì)，表面須鍍硬鉻，鉻層厚度15~ 25μm。 2、活塞桿外徑公差；直線度≤0.02mm/100mm；表面粗糙度Ra≤0.3-0.4μm。 3、活塞桿圓柱度公差按8級(jí)選取。 3.5.6 活塞桿導(dǎo)向形式的確定 前端蓋采用球墨鑄鐵（QT700—2）耐磨材料制成，用其內(nèi)孔對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向。 3.5.7 活塞桿防塵和密封形式的確定 1、活塞桿的防塵，采用O形密封圈進(jìn)行防塵。 2、活塞桿的密封 液壓缸的靜密封部位主要有活塞內(nèi)孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。但本油缸將采用專用密封圈進(jìn)行密封。 3.6 活塞的設(shè)計(jì) 3.6.1 活塞材料的確定 采用分體式有導(dǎo)向環(huán)的活塞，查詢《液壓工程手冊(cè)》,活塞采用45號(hào)鋼。 3.6.2 活塞結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定 活塞根據(jù)工作壓力、速度、溫度等工作條件來選擇密封件的工作形式，而選定的密封件的形式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)形式。 1—擋圈；2—密封件；3—導(dǎo)向環(huán) 圖3.6 活塞結(jié)構(gòu) 常用的活塞結(jié)構(gòu)形式有整體式和分體式，本油缸采用整體式活塞。結(jié)構(gòu)示意圖見，圖3.6，密封件導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán))分槽安裝。 活塞寬度B一般按下公式取： B=（1.0-2.0）D=（1.0-2.0）X50=50-100mm 式中：D—液壓缸缸徑50mm； 結(jié)合整體尺寸選取B=80mm。 3.6.3 活塞密封形式的確定 1、聚四氟乙烯 2、O形密封圈 圖3.7 活塞的組合式密封圈 活塞的密封件選用準(zhǔn)則取決于壓力、溫度、速度和工作介質(zhì)等因素。近年來主要選用O形密封圈和聚四氟乙烯（PTFE）主密封件組合在一起使用（如圖3.7)。這種組合式密封顯著提高了密封性能，降低了摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象，具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)、安裝溝槽簡(jiǎn)單、拆裝方便。另一特點(diǎn)是允許活塞外圓與缸筒內(nèi)壁之間有較大的間隙。因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，這就降低了活塞與缸筒的加工要求。 3.6.4 活塞加工要求的確定 圖3.8 活塞加工要求 1、活塞外徑D對(duì)內(nèi)徑D1的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)和8級(jí)精度選取。 2、端面T對(duì)內(nèi)孔D1軸線的垂直度公差值按7級(jí)選取。 3、活塞D圓柱度公差按9級(jí)精度選取。 4、因?yàn)椴捎弥С协h(huán)，外徑D表面粗糙度和公差要求可降低。 3.6.5 活塞與活塞桿連接形式的確定 活塞與活塞桿的連接方式一般采用螺紋連接和卡環(huán)連接。螺紋連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，應(yīng)用較為普遍。當(dāng)工作機(jī)械振動(dòng)較大時(shí)螺紋易松動(dòng)，故必須采取防松措施。 卡環(huán)連接比較可靠，可以承受較大的工作壓力和機(jī)械振動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便，但不能拆換。 本文綜合權(quán)衡利弊后采用螺紋連接。 3.7 活塞導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì) 3.7.1 導(dǎo)向環(huán)形式的確定 安裝在活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)（支承環(huán)),具有精確的導(dǎo)向作用，并可吸收活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。帶導(dǎo)向環(huán)的活塞在液壓缸中運(yùn)動(dòng)是非金屬接觸的，因此摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)時(shí)無爬行。同時(shí)可以改善活塞桿與缸筒的同軸度，使間隙均勻，減少泄露。導(dǎo)向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，磨損后易于跟換。能刮掉雜質(zhì)防止雜質(zhì)嵌入密封圈。 圖3.9 采用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán) 用高強(qiáng)度塑料（聚四氟乙烯)制的導(dǎo)向環(huán)帶狀坯料，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙，導(dǎo)向環(huán)可以在溝槽了移動(dòng)。 3.7.2 導(dǎo)向環(huán)尺寸確定 活塞用導(dǎo)向環(huán)的寬度b 可按進(jìn)行計(jì)算 式中：b—導(dǎo)向環(huán)寬度； —活塞最大徑向力； 根據(jù)分析知道，活塞在液壓缸中主要承受軸向力，徑向力較小。查閱《設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可知其大小可以近似的取軸向里的15%-20%。軸向力為11.1KN，所以徑向力為1.665KN-2.22KN。取2KN D—活塞外圓直徑50mm； —材料允許的表面承壓力，聚四氟乙烯為15MPa； K—安全系數(shù)取2； 經(jīng)計(jì)算并圓整取b=100mm 3.8 進(jìn)、出油口尺寸的確定 圖3.11 進(jìn)、出油口尺寸 液壓缸的進(jìn)、出油口布置在缸筒和后端蓋上面，并且采用螺紋的連接方式如圖3.10。由系統(tǒng)工作壓力6.3MPa查《新編液壓工程手冊(cè)》，油缸的工作速度為0.02m/s(前面已進(jìn)行了計(jì)算，在此不再累贅)。 所以流量 所以根據(jù)公式A=q/V,經(jīng)計(jì)算A=11.8mm。取EC=M8。 3.9 密封裝置的確定 密封裝置主要用來防止液壓油的泄漏。液壓缸因?yàn)槭且揽棵荛]油液容積的變化來傳遞動(dòng)力和速度，故密封裝置的優(yōu)劣，將直接影響液壓缸的工作性能。根據(jù)兩個(gè)需要密封的偶合面間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把密封圈分為動(dòng)密封和靜密封兩類。設(shè)計(jì)或選用密封裝置的基本要求是：具有良好的密封性能，并隨著壓力的增加能自動(dòng)提高其密封性能，摩擦阻力小，密封件耐油性，抗腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)，使用的溫度范圍廣，制造簡(jiǎn)單，裝拆方便等。通常液壓缸的密封有間隙密封、活塞環(huán)密封、Ｏ型密封圈、Y型密封圈、V型密封圈等密封方式來防止漏油。此次密封的選擇在活塞桿設(shè)計(jì)中已經(jīng)介紹過，此處不再贅述。 圖3.12 密封裝置 (a)間隙密封(b)摩擦環(huán)密封(c)○形圈密封(d)V形圈密封 液壓缸中常見的密封裝置如上圖3.14所示。圖3.12(a)所示為間隙密封，它依靠運(yùn)動(dòng)間的微小間隙來防止泄漏。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過間隙時(shí)的阻力。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。圖3.12(b)所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán)(尼龍或其他高分子材料制成)在O形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。這種材料效果較好，摩擦阻力較小且穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但加工要求高，裝拆較不便，適用于缸筒和活塞之間的密封。圖3.12(c)、圖3.12(d)所示為 密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來防止泄漏。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、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。 對(duì)于活塞桿外伸部分來說，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向活塞桿外伸的一端。 3.10 排氣裝置的確定 液壓缸中如果有殘留空氣，將引起活塞低速運(yùn)動(dòng)時(shí)爬行和振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲和發(fā)熱，甚至使整個(gè)系統(tǒng)不能正常工。因此在設(shè)計(jì)和安裝液壓缸時(shí)，要保證能及時(shí)排出殘留在缸內(nèi)的空氣。一般利空氣密度小的特點(diǎn)，在液壓缸內(nèi)腔的最高部位設(shè)置進(jìn)、出油口；對(duì)于要求較高的液壓缸還要安裝排氣閥。 圖3.13 排氣裝置的形式 排氣裝置的形式和結(jié)構(gòu)見圖3.13，一般有整體排氣塞和組合排氣塞兩種。整體排氣塞（圖c、e）由螺紋與缸筒或端蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面空隙中擠出并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣裝置簡(jiǎn)單方便，但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣塞后不能密封，會(huì)造成外泄漏。組合排氣塞一般由螺塞和錐閥組成。螺塞擰松后，錐閥在壓力的推動(dòng)下脫離密封面而排出空氣。錐閥可以采用圖a所示的錐面密封，也可以采用圖b所示的錐面密封，還可以采用圖g所示的鋼珠密封。后兩種排氣密封形式對(duì)高壓缸比較適用。 3.11 緩沖裝置的確定 一般的液壓缸可不考慮緩沖裝置。但當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)質(zhì)量較大的工作機(jī)構(gòu)作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防比活塞在行程終點(diǎn)處與缸蓋或缸底碰撞產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至造成液壓缸、油管和閥類元件損壞，常在液壓缸內(nèi)設(shè)有緩沖裝置。 液壓缸緩沖都是利用油液的節(jié)流作用實(shí)現(xiàn)的，形式很多，常用的有間隙緩沖裝置和閥式緩沖裝置。圖3.14所示為利用間隙緩沖裝置的液壓缸。當(dāng)活塞將近行程終點(diǎn)時(shí)，活塞桿端部的排油只能通過柱塞與導(dǎo)向孔形成的環(huán)形間隙流出。由于環(huán)形間隙的節(jié)流作用使回油腔的壓力迅速升高，從而對(duì)活塞產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力，減緩活塞的運(yùn)動(dòng)速度以免活塞撞擊缸底。 間隙緩沖裝置的緩沖作用與徑向間隙的大小有關(guān)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。通常取(d＝0.5~0.8mm)。徑向間隙過大，不起緩沖作用，過小則緩沖效果不理想。 圖3.14 液壓缸間隙緩沖裝置 本油缸采用環(huán)形縫隙節(jié)流的緩沖裝置。當(dāng)柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，孔中的液壓油只能通過間隙排出，使活塞速度降低。由于配合間隙不變，故隨著活塞運(yùn)動(dòng)速度的降低，起緩沖作用。緩沖圈厚度為30mm。 第4章 液壓缸主要零件的校核 4.1 活塞桿的校核 4.1.1 活塞桿拉伸強(qiáng)度的校核 驗(yàn)算活塞桿的壓縮拉伸強(qiáng)度公式為 式中：d—活塞桿直徑，前面已確定28mm； F—液壓缸最大推力； —為活塞材料的許用應(yīng)力， —活塞桿材料的屈服強(qiáng)度； n—安全系數(shù)，取2； 活塞桿材料選用20號(hào)鋼，=400Mpa； 所以 顯然活塞桿直徑滿足要求。 4.1.2 活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的軸向力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。表4-1液壓缸支承方式和末端系數(shù)ψ2的值，表4-2 f、a、ψ1的值，對(duì)支承方式的不同其末端系數(shù)的取值也將不同。 表4-1液壓缸支承方式和末端系數(shù)ψ2的值 支承方式 末端系數(shù)ψ2 一端自由，一端固定 1/4 兩端鉸接 1 一端鉸接，一端固定 2 兩端固定 4 表4-2 、α、ψ1的值 材料 ×108N/m2 α ψ1 鑄鐵 5.6 1/1600 80 鍛鋼 2.5 1/9000 110 軟鋼 3.4 1/7500 90 硬鋼 4.9 1/5000 85 活塞通常是細(xì)長(zhǎng)桿體，因此活塞桿的彎曲計(jì)算可按“歐拉公式”進(jìn)行。 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界負(fù)荷KF，可按下式計(jì)算: 式中：E—活塞桿彈性模量，碳素鋼一般取200GPa； J—活塞桿橫截面慣性矩 K—安裝及導(dǎo)向系數(shù)K=1； —安裝距； 在彎曲失穩(wěn)臨界負(fù)荷時(shí)，活塞桿將縱向彎曲。因此活塞桿最大工作負(fù)荷F應(yīng)按下式驗(yàn)證： 式中：F—活塞桿的最大推力； —安全系數(shù)取3.5； 顯然選取的活塞桿徑和材料滿足要求。 4.2 缸筒的校核 4.2.1 缸筒內(nèi)徑D的校核 液壓缸負(fù)載率為實(shí)際使用推力與理論額定推力的比值： 值是以衡量液壓缸在工作時(shí)負(fù)載，其取值范圍在中，故選取的缸徑和液壓缸額定壓力合格。 4.2.2 缸筒壁厚δ的校核 計(jì)算求得的壁厚δ值后，應(yīng)滿足以下四點(diǎn)要求，以保證液壓缸的安全的工作： （1）液壓缸額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全: 式中：—液壓缸額定壓力6.3MPa； —缸筒材料的屈服強(qiáng)度400MPa； —液壓缸筒直徑為50mm； —液壓缸活塞桿直徑28mm。 （2）為了避免缸筒在移動(dòng)時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形有一定的比例范圍： 式中：—缸筒發(fā)生完全塑性變形時(shí)的壓力（MPa）； 將數(shù)值代入上式得： 缸筒壁厚δ顯然滿足。 （3）缸筒徑向變形值應(yīng)在允許范圍內(nèi)，而不應(yīng)超出密封件允許范圍： 式中：—液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力7.88MPa； V—缸筒材料的泊桑系數(shù)，鋼材ν=0.3； E—缸筒材料彈性模數(shù)，碳素20號(hào)鋼取200GPa。 （4）為了確保液壓缸的安全使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力： 式中：—缸筒發(fā)生爆裂時(shí)的壓力（MPa）； —缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，20號(hào)鋼。 計(jì)算求得，可以保證液壓缸的安全。 4.2.3 缸筒底部的校核 缸筒底部的強(qiáng)度可按公式計(jì)算 其中缸筒底部承受的最大作用力（前面已進(jìn)行計(jì)算，在此不再累贅）；缸筒底部面積 所以缸筒底部的強(qiáng)度滿足要求 4.3 連接零件的校核 4.3.1 缸筒和缸底焊縫的校核 對(duì)接焊縫的應(yīng)力為： 式中F—液壓缸最大推力（N）；—焊接效率，取=0.7；—焊縫的許用應(yīng)力（Pa）； ，當(dāng)采用T422焊條時(shí)，，取安全系數(shù)n=3.3~4。 所以缸筒和缸底焊縫強(qiáng)度滿足要求。 4.3.2 缸蓋連接螺栓的校核 缸蓋與缸筒采用法蘭和固定螺栓連接時(shí)，其螺栓螺紋處的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為， 其合成應(yīng)力和強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 缸蓋連接螺栓的強(qiáng)度滿足要求。 4.3.3 缸蓋連接螺紋的校核 缸筒和缸蓋采用螺紋連接時(shí)，其強(qiáng)度計(jì)算如下： 螺紋處的拉力和剪應(yīng)力分別為： 、 其合成應(yīng)力和強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 式中: —螺紋外徑；—螺紋內(nèi)徑。 采用普通螺紋尺寸時(shí)，可近似地按下式計(jì)算: （t為螺距）； —螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)（），一般??； —螺紋預(yù)緊力系數(shù)，??； —缸筒材料的許用應(yīng)力（Pa），，安全系數(shù)，為缸筒材料的屈服極限400（MPa）； —液壓缸最大推力（N）； —缸筒內(nèi)徑（m）。 第5章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 5.1 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5.1.1 換向回路的選擇 液壓系統(tǒng)對(duì)換向平穩(wěn)性的要求不高，流量不大，壓力不高，所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥控制換向回路即可，本次液壓系統(tǒng)，其換向回路采用滑閥機(jī)能為O型的三位四通換向閥。 選用電磁閥時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：閥的工作機(jī)能要符合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，據(jù)此確定采用閥的型式；閥的孔徑是否允許通過額定流量；閥的工作壓力等級(jí)；電磁線圈采用交流或直流，以及電壓等級(jí)等都要與控制電路一致，并應(yīng)考慮通電持續(xù)力。 5.1.2 壓力控制回路的選擇 系統(tǒng)的調(diào)壓?jiǎn)栴}和卸荷問題已在油源中解決，就不需再設(shè)置專用的元件或油路。為保證平臺(tái)動(dòng)作的穩(wěn)定性、保護(hù)泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）。如下圖5.1所示。 ?圖5.1?液壓系統(tǒng)圖 5.1.3 液壓系統(tǒng)動(dòng)作順序的確定 通過上面對(duì)液壓系統(tǒng)原理圖的解讀，結(jié)合任務(wù)書。確定本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)需要對(duì)工作平臺(tái)完成：平臺(tái)原位、平臺(tái)上升、平臺(tái)上升保持、平臺(tái)下降、平臺(tái)下降保持、停止這6個(gè)動(dòng)作。下面將對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的講述： 1、平臺(tái)原位 平臺(tái)原位的時(shí)候，所有電磁換向閥、行程閥等均處于停止的狀態(tài)。 2、平臺(tái)上升 進(jìn)油路：過濾器—油泵—單向閥—各支路上的單向閥—四個(gè)三位四通電磁換向閥（左位）—四個(gè)行程閥（常態(tài)）—四個(gè)液壓缸的無桿腔。 回油路：四個(gè)液壓缸的有桿腔—四個(gè)行程閥（常態(tài)）—四個(gè)三位四通電磁換向閥（左位）—油箱。 3、平臺(tái)上升保持 四個(gè)三位四通電磁換向閥處于斷電的狀態(tài)，四個(gè)行程閥處于通電的狀態(tài)。液壓缸處于保持的狀態(tài)。又因?yàn)橛鸵菏遣豢蓧嚎s的。因此，液壓缸處于保持的狀態(tài)并且不發(fā)生位移。 4、平臺(tái)下降 進(jìn)油路：過濾器—油泵—單向閥—各支路上的單向閥—四個(gè)三位四通電磁換向閥（右位）—四個(gè)行程閥（常態(tài)）—四個(gè)液壓缸的有桿腔。 回油路：四個(gè)液壓缸的無桿腔—四個(gè)行程閥（常態(tài)）—四個(gè)三位四通電磁換向閥（右位）—油箱。 5、平臺(tái)下降保持 四個(gè)三位四通電磁換向閥處于斷電的狀態(tài)，四個(gè)行程閥處于通電的狀態(tài)。液壓缸處于保持的狀態(tài)。又因?yàn)橛鸵菏遣豢蓧嚎s的。因此，液壓缸處于保持的狀態(tài)并且不發(fā)生位移。 6、停止 液壓泵處于不工作的狀態(tài)，所有的電磁換向閥、行程閥等均處于停止的狀態(tài)。 具體動(dòng)作表如下表5.1動(dòng)作順序表： 表5.1動(dòng)作順序表 5.2 液壓元件的選取 液壓元件主要包括有：油泵，電機(jī)，各種控制閥等。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)主機(jī)的要求進(jìn)行液壓元件的選擇計(jì)算。 5.2.1 液壓泵的選擇 泵選型依據(jù)，應(yīng)根據(jù)工藝流程，給排水要求，從五個(gè)方面加以考慮，即液體輸送量、裝置揚(yáng)程等。使所選泵的型式和性能符合裝置流量、揚(yáng)程等工藝參數(shù)的要求。機(jī)械方面可靠性高、噪聲低、振動(dòng)小。經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮到設(shè)備費(fèi)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低。 1）確定泵壓力 式中：—泵的工作壓力；—執(zhí)行元件的最高工作壓力； —進(jìn)油路和回油路總的壓力損失。 初算時(shí)，油路可以取。 代入數(shù)據(jù)： 在泵的最高工作壓力上再考慮加上25%的壓力儲(chǔ)備，所以泵的額定壓力應(yīng)為： 考慮到液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時(shí)，其額定壓力比工作壓力大25%-60% ，即泵的額定壓力為10Mpa。 2）確定液壓泵的流量 式中：—泵的輸出流量；K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K= 1.1-1.3； —液壓缸實(shí)際需要的最大流量；n—執(zhí)行元件個(gè)數(shù)。 代入數(shù)據(jù)： 考慮溢流閥穩(wěn)定工作的最小流量，一般為3L/min。 綜上，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得CB-B16型變量泵滿足要求，其技術(shù)規(guī)格如下： 型號(hào)：CB-B16；排量：16mL/r；轉(zhuǎn)速：1450r/min；額定壓力：10MPa,生產(chǎn)廠家：榆次液壓件廠 5.2.2 液壓閥的選擇 根據(jù)所畫液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算分析通過各液壓閥的最高油壓和最大流量，選擇各液壓閥的規(guī)格型號(hào)。 行程閥：實(shí)現(xiàn)中途等待過程； 三位四通換向閥：實(shí)現(xiàn)正反向運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； 單向閥：防止反向運(yùn)行功能； 溢流閥：調(diào)速穩(wěn)壓； 生產(chǎn)廠家：武漢液壓件廠； 表4.1 閥類元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱 數(shù)量 規(guī)格型號(hào) 1 三位四通換向閥 4 WE5 2 行程閥 8 ZC-T-03 3 單向閥 5 CIT-02-16-50 5 溢流閥 1 YF3-10B 5.2.3 電機(jī)的選擇 1）液壓系統(tǒng)實(shí)際需要的輸入功率是選擇電機(jī)的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機(jī)械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于它的輸出功率，液壓泵實(shí)際需要的輸入功率為： 式中：P—液壓泵的實(shí)際最高工作壓力；q—液壓泵的實(shí)際流量； —液壓泵的輸入功率；—液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量； —液壓泵的總效率，見下表；—液壓泵的機(jī)械效率； 換算系數(shù)。代入數(shù)據(jù)： 表4.2液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 螺桿泵 總效率 0.6-0.7 0.6-0.75 0.8-0.85 0.65-0.8 2）電機(jī)的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊(cè)找，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版，可以查得電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功1.1KW，本設(shè)計(jì)以技術(shù)手冊(cè)的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，取電機(jī)的功率為5.5kw。 根據(jù)上述計(jì)算過程，現(xiàn)在可以進(jìn)行電機(jī)的選取，本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng)，通常選取三相異步電動(dòng)機(jī)就能夠滿足要求，初步確定電機(jī)的功率和相關(guān)參數(shù)如下： 型號(hào)：；額定功率：5.5kw；滿載時(shí)轉(zhuǎn)速：； 5.2.4 管件的選擇 管件包括管道和管接頭，它的主要功用是連接液壓/氣壓元件和輸送流體。對(duì)它的主要要求是：有足夠的強(qiáng)度，密封性小，壓力損失小和拆裝方便。 1）管道 在液壓系統(tǒng)中，主要使用的是硬管，它比軟管可靠安全，而且經(jīng)濟(jì)。硬管一般分為兩類：一類是以通徑定寸-導(dǎo)管，一類是以外徑定寸-筒管。本液壓系統(tǒng)中使用的主要是導(dǎo)管。液壓系統(tǒng)中的油管也可用橡膠軟管和尼龍管作為管道，橡膠軟管裝配方便，能吸收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動(dòng)，尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，用于低壓系統(tǒng)。本液壓系統(tǒng)中可考慮使用鋼管。 管道的規(guī)格尺寸指內(nèi)徑和壁厚，其中內(nèi)徑可依下式計(jì)算： 式中：—管道內(nèi)徑；—管內(nèi)流量； — 管中油液的流速，吸油管取0.5~1.5m/s,壓油管取2.5~5m/s，回油管取1.5~2.5m/s，短管及局部收縮處取5~7m/s。 代入數(shù)據(jù)： a) 進(jìn)油管 b) 回油管 c) 壓油管 2）管接頭 是管道之間，管道與元件之間的可拆式連接件。管接頭在滿足強(qiáng)度足夠的前提下，應(yīng)當(dāng)拆裝方便，連接牢固，密封性好，外形尺寸小，壓力損失小以及公益性好。 管接頭的種類很多，其規(guī)格品種可查閱有關(guān)手冊(cè)。液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)中常用的管接頭有，焊接式管接頭，卡套式管接頭等。本液壓系統(tǒng)可采用卡套式管接頭，利用管子變形卡住管子并進(jìn)行密封，重量輕，體積小，使用方便。 管接頭的連接螺紋采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)錐螺紋和普通細(xì)牙螺紋。錐螺紋可依靠自身的錐體旋緊和采用四氟乙烯生料帶進(jìn)密封，廣泛應(yīng)用于中、低壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋常在采用組合墊圈或O形圈，有時(shí)也采用紫銅墊圈進(jìn)行端面密封后用于高壓液壓系統(tǒng)。 5.2.5 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 油箱的作用主要是儲(chǔ)油；此外，油箱有一定的表面積，能夠散發(fā)油液工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，沉淀油液中的污物，逸出滲入油液中的空氣，有時(shí)它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)。 1）油箱容積計(jì)算 初始設(shè)計(jì)時(shí)，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積： 式中：—油箱的容積；—液壓泵的流量；—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見下表。 表4.3 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 1—2 2—4 5—7 6—12 10 油箱容量定為： 2）散熱量計(jì)算 油箱中油液的溫度一般推薦為30-50，最高不超過65，最低不低于15，對(duì)于工具機(jī)及其它裝置，工作溫度允許在40-55。液壓系統(tǒng)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力損失，機(jī)械損失和容積損失。所有各類消耗的能量最終都會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，是油溫升高，從而導(dǎo)致使油的粘度降低，油液變質(zhì)。油溫升高還使機(jī)器零部件產(chǎn)生熱變形，從而影響機(jī)器的正常工作，所以油的溫升必須控制在允許的范圍內(nèi)。對(duì)于本套設(shè)備，應(yīng)小于。 由于功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，所以單位時(shí)間的發(fā)熱量為： 式中：P1—系統(tǒng)的輸入功率；P2—系統(tǒng)的輸出功率。 本系統(tǒng)的工作循環(huán)分為多個(gè)階段，按 式中：T—工作循環(huán)周期；t—各個(gè)階段時(shí)間。 式中：h—散熱系數(shù)，??； A—油箱散熱面積，取。 經(jīng)計(jì)算，< 5.2.6 液壓油的選擇 液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)，又是液壓元件的潤(rùn)滑劑。液壓油分為礦油型、乳化型和合成型三大類。 液體流動(dòng)時(shí)，流層之間的內(nèi)部摩擦力稱為液體的粘性。表示粘性大小的量稱為粘度。它是選擇用油的主要指標(biāo)。常用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度及相對(duì)粘度來表示。目前我國(guó)主要采用運(yùn)動(dòng)粘度。 液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯?，良好的粘溫特性，良好的?rùn)滑性，能抗氧化、無腐蝕作用，抗燃燒，不易乳化，不破壞密封材料，無毒，有一定的消泡能力。 選擇液壓油時(shí)，應(yīng)根據(jù)泵的種類、工作溫度、系統(tǒng)壓力等，確定適用粘度范圍，再選擇合適的液壓油品種。 本系統(tǒng)選用L-HL46液壓油。要綜合考慮液壓油的價(jià)格、使用壽命、以及液壓系統(tǒng)和維護(hù)、安全運(yùn)行周期等情況，著眼于經(jīng)濟(jì)效益好的。 第6章 結(jié)論 通過本次設(shè)計(jì)我完成了課題的整體設(shè)計(jì)和零件的設(shè)計(jì)。包括液壓缸筒、活塞桿、活塞、缸頭、液壓系統(tǒng)等設(shè)計(jì)和繪圖，取得了一定的成果，但在本次設(shè)計(jì)中我也存在著一些不足。先將本次論文做如下總結(jié)： 1、對(duì)液壓傳動(dòng)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、公差配合、AUTOcad、Word等辦公軟件有更深的了解和更熟練的掌握。 2、對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)得到更進(jìn)一步的了解。掌握了油缸設(shè)計(jì)的步驟和方法。 3、通過查閱資料，我學(xué)會(huì)了如何利用工具書上的公式，對(duì)主要零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的校核。 4、因本次設(shè)計(jì)所有的資料都來源于圖書館和累積下來的手稿。來自網(wǎng)絡(luò)粗糙的的知識(shí)，可直接利用的卻不夠詳盡，不夠本原。所以油缸是設(shè)計(jì)出來了，但并沒有通過制造發(fā)現(xiàn)隱藏在設(shè)計(jì)中得問題。 5、沒有通過分析軟件對(duì)油缸進(jìn)行干涉、變形及穩(wěn)定性的分析，這也是本次設(shè)計(jì)的不足之處。我將通過在今后的工作中來彌補(bǔ)這一不足，使得設(shè)計(jì)更加完美。 本次設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)完成，但我的課題研究仍沒結(jié)束，希望在將來的學(xué)習(xí)與工作中為機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)的理學(xué)與美學(xué)的融合出出一份力。 致謝 在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)我，在論文的寫作和措辭等方面他也總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求我，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤(rùn)色，指導(dǎo)老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是老師的無私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的說明書才能夠得以順利完成。 還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對(duì)我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對(duì)他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位師長(zhǎng)表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》編寫委員會(huì)編 重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn) 第四卷.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社1995 [2] 雷天覺主編 新編液壓工程手冊(cè).第二冊(cè).北京：北京理工大學(xué)出版社 1998 [3] 吳銳主編 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