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礦用清車機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要礦用清車機(jī)在煤礦井下運(yùn)輸中占有十分重要的地位，煤矸粘結(jié)礦車車底是煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中存在的一個(gè)普遍問(wèn)題。經(jīng)常而及時(shí)地清掃礦車車箱是提高礦井軌道運(yùn)輸效率的重要因素。為了提高清車效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。礦用清車機(jī)為清理粘結(jié)在礦車車底煤矸起了尤其重要作用。本設(shè)計(jì)主要對(duì)礦用清車機(jī)液壓系統(tǒng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，由摩擦離合器控制行走部該為液壓控制，安裝了多路電磁換向閥，分別控制清車機(jī)前后，左右的移動(dòng)以及搖臂的運(yùn)動(dòng)，克服了摩擦離合控制因打滑無(wú)法清理礦車車底粘結(jié)物的弊端。關(guān)鍵詞： 清車機(jī)；礦車；液壓系統(tǒng)IAbstractMine car cleaning machine in coal mine transport occupies a very important position, the coal gangue mine car adhesion is a common problem existing in the process of coal production and transportation. Regular and timely cleaning mine car carriage is an important factor to improve the efficiency of the mine track transport.In order to improve the cleaning efficiency, reduce the labor intensity of workers. Cleaning machine for cleaning mine play very important role in the adhesion of coal gangue mine car.The design of the main hydraulic system design of cleaning car machine part of the mine, thefriction clutch control into the hydraulic control, installation of the multiway electromagnetic reversing valves, control the vehicle cleaning machine, and move left or right, and the motion of the rocker, overcome the friction clutch slip control due to defects to cleaning mine carbottom bonded fabric.Keywords:The car cleaning machine; harvester; hydraulic systemII目錄摘 要 ......................................................................................................................................................................IAbstract...............................................................................................................................................................II第一章 緒論 ..........................................................................................................................................................1第二章 礦車清理機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 ..........................................................................................................................2第三章 礦用清車機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................................................................................................................43.1 礦用清車機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的選擇 .................................................................................................................43.2 可行性和必要性分析 ..............................................................................................................................43.3 仰俯液壓缸的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................53.3.1 液壓缸工作壓力及主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 .................................................................................53.3.2 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 ........................................................................................................83.3.3 液壓缸缸蓋厚度的確定 ..........................................................................................................103.3.4 液壓缸缸體長(zhǎng)度的確定 ..........................................................................................................103.3.5 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................103.4 縱向行走驅(qū)動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................................................................................143.4.1 液壓缸的受力分析及計(jì)算 ........................................................................................................143.4.2 縱向移動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................................................................153.4.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................................................183.5 橫向行走驅(qū)動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................................................................................................213.5.1 液壓缸的受力分析及計(jì)算 ........................................................................................................213.5.2 橫向移動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................................................................223.6 液壓泵站的計(jì)算與設(shè)計(jì) ......................................................................................................................253.6.1 液壓泵參數(shù)的計(jì)算與選型 ......................................................................................................263.6.2 電動(dòng)機(jī)的選型 ..........................................................................................................................273.6.3 液壓控制閥的選擇 ..................................................................................................................28第四章 液壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng) ............................................................................................................................304.1 使用液壓系統(tǒng)的注意事項(xiàng) ..................................................................................................................304.2 液壓系統(tǒng)常見故障與處理方法 ..........................................................................................................304.3 液壓系統(tǒng)的清理 ..................................................................................................................................34結(jié) 論 ..................................................................................................................................................................35參考文獻(xiàn)： ..........................................................................................................................................................36致 謝 ..................................................................................................................................................................370第一章 緒論當(dāng)今，礦車在我國(guó)仍是重要的礦山生產(chǎn)設(shè)備。它在運(yùn)送物料的過(guò)程中，不論煤質(zhì)，粒度組成及含水量如何，由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境的惡劣，加之在運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)等原因，卸車之后總會(huì)有少量的煤炭、矸石巖粉等易粘結(jié)的物料粘結(jié)在礦車車箱底部及幫部，形成粘附層。若不將這些殘留煤、巖粉及時(shí)清除干凈，則會(huì)越積越厚，越積越結(jié)實(shí)，增加了礦車自重，使礦車的有效容積減少，不僅影響礦車的運(yùn)輸能力，造成運(yùn)輸系統(tǒng)的緊張狀況，而且增加了電力資源的浪費(fèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，煤礦粘底煤平均占礦車容積的 20%左右。這不但不能充分發(fā)揮礦車的裝載效能，而且造成人力、電力、設(shè)備的浪費(fèi)，降低了礦井運(yùn)輸能力及礦車?yán)寐?，影響礦井生產(chǎn)水平的提高，成為煤礦挖潛增產(chǎn)中帶有普遍性和急需解決的問(wèn)題。為了提高車輛的載重量，必須在礦井中進(jìn)行礦車清掃工作。用人工完成這一工序時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、清挖效果差，因此需要定期進(jìn)行清掃。清理車底的問(wèn)題，在煤礦就顯得尤為重要。清掃礦車車箱的主要要求是及時(shí)和干凈，否則日積月累形成的煤、巖粉粘結(jié)層厚而結(jié)實(shí)，使用現(xiàn)有的任何清掃方法均難以立刻完全見效。清理礦車粘結(jié)物，可分為人工和機(jī)械清理、高壓水射流清理等。采用機(jī)械清理，不僅可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度而且清車效果好，效率高；高壓水射流清理由于耗水量大，在推廣上受到限制。目前國(guó)內(nèi)礦車清理機(jī)械形式繁多，品種不一，而且造價(jià)較高。1第二章 礦車清理機(jī)結(jié)構(gòu)和原理本文設(shè)計(jì)的礦用清車機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、截割機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及操作機(jī)構(gòu)等四部分組成。各部關(guān)系如下圖所示。圖 1 礦用清車機(jī)組成圖框1、縱向行走機(jī)構(gòu)：由上車體、縱向行走輪軸、縱向行走液壓缸等組成。由于縱向行走液壓缸的缸體與縱向行走的軌道架連接，而活塞桿與上車架連接，因此通過(guò)操作換向閥，使液壓油進(jìn)入壓力缸，使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)清車機(jī)前進(jìn)或后退。 2、橫向行走機(jī)構(gòu)：由下車體、橫向行走輪軸、橫向行走油液壓缸等組成。橫向行走液壓缸的缸體鉸接在地面上，活塞桿與下車體底托盤連接。同理操作換向闊的手柄即可使清車機(jī)左、右行走。3、截割機(jī)構(gòu)：由圓形截盤，升降臂和支承截盤的軸承等組成。截割盤是清車機(jī)的主要工作部件。每個(gè)截齒盤上裝有四個(gè)截齒。截齒的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)鏈條傳動(dòng)的。為適應(yīng)礦車清理的需要，升降臂靠液壓活塞可作上下擺動(dòng)，以達(dá)清理整個(gè)車底之目的。4、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：有氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。采用電位控制或機(jī)械擋塊定位時(shí)，有較高的重復(fù)定位精度。液動(dòng)式可實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，使工業(yè)機(jī)械的用途和通用性更廣，定位精度一般在 1mm 范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)采用液動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。5、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，如下圖所示行走機(jī)構(gòu) 截割機(jī)構(gòu) 礦車操作機(jī)構(gòu)2圖2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖1. 橫向行走液壓缸 2.電磁換向閥 3. 電磁溢流閥 4. 縱向行走液壓缸5.電磁換向閥 6. 電磁溢流閥 7. 仰俯液壓缸 8. 電磁換向閥 9. 電磁溢流閥 10. 液壓馬達(dá) 11. 電磁換向閥 12. 電動(dòng)機(jī)13. 齒輪泵 14. 濾清器 15. 空氣濾清器 16.液位液溫計(jì)17.壓力表清車機(jī)安裝在垂直于翻車機(jī)縱向中心線的專用硐室中，翻車機(jī)專用于安放待清礦車于水平位置。清掃過(guò)程是，載重礦車進(jìn)入翻車機(jī)，翻車機(jī)連同礦車朝清車機(jī)的相反方向旋轉(zhuǎn) 270 度完成卸載后開動(dòng)清車機(jī)，割盤由液壓馬達(dá)通過(guò)鏈條帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，操縱縱向液壓換向閥，壓力油進(jìn)入液壓缸，縱向液壓缸伸出，使機(jī)身縱向前進(jìn)，將割盤伸入到礦車內(nèi)，割盤旋轉(zhuǎn)，截割粘車底煤。然后操縱橫向換向閥，壓力油進(jìn)入液壓缸，橫向液壓缸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 使截盤沿礦車往復(fù)截割，并可配合仰俯換向閥，可使截盤上下擺動(dòng)，直到全部清理干凈為止。3第三章 礦用清車機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 礦用清車機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的選擇設(shè)計(jì)礦用清車機(jī)時(shí)，選擇哪一類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要根據(jù)礦用清車機(jī)的作業(yè)要求、礦用清車機(jī)的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)動(dòng)的功耗、性能與價(jià)格比以及現(xiàn)有條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合上述各因素，充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。工業(yè)機(jī)械較之其他用處機(jī)械（如教育、醫(yī)療或科研等），顯示出的主要特點(diǎn)就是輸出功率大，需承受載荷重。因此，在本次設(shè)計(jì)如此定位的情況下，選擇了液壓傳動(dòng)方式。相比較其他的傳動(dòng)方式，如電動(dòng)、氣動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)等，液壓傳動(dòng)方式有著自己獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)：　　　　　　　　　　　　　　　　　1）　液壓傳動(dòng)能在運(yùn)行中實(shí)線無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍比較大，可達(dá)100：1～2000：1。2）　在同等功率的情況下，液壓傳動(dòng)方式裝置的體積小，重量輕，慣性小，結(jié)構(gòu)緊湊（如液壓馬達(dá)的重量只有同功率電機(jī)重量的 10～20％），而且能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩；3）　液壓傳動(dòng)工作比較平穩(wěn)，反映快沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá) 500 次，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)可達(dá) 400～1000 次；4）　液壓傳動(dòng)裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，操縱比較方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，與電氣控制配合使用，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制；5）　液壓傳動(dòng)裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，系統(tǒng)超負(fù)載，油液經(jīng)溢流閥回油箱。由于采用油液做工作介質(zhì)，能自行潤(rùn)滑，所以壽命長(zhǎng)；6）　液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，易于設(shè)計(jì)，制造和推廣使用；7）　液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運(yùn)動(dòng)，且元件排列布置靈活。制約因素較少；8）　液壓傳動(dòng)中，由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動(dòng)著的油帶走，所以可避免在系統(tǒng)某些局部位置產(chǎn)生過(guò)度的溫升。當(dāng)然，相比其他傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)由于其工作方式的特殊性，也存在一些缺點(diǎn)：1）　液體為工作介質(zhì)，易泄漏，油液可壓縮，故不能用于傳動(dòng)比要求很高的場(chǎng)合。2）　液壓傳動(dòng)中有機(jī)械損失、壓力損失、泄漏損失，效率較低，所以不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。3）　液壓傳動(dòng)對(duì)油溫和負(fù)載變化比較敏感，不宜在低、高溫度條件下使用，對(duì)污染也很敏感。4）　液壓傳動(dòng)需要有單獨(dú)的能源（例如液壓泵站），液壓能不能像電能那樣從遠(yuǎn)處傳來(lái)。5）　液壓元件制造精度高，造假高，所以需要組織專業(yè)生產(chǎn)。6）　液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易追查原因，不易迅速排除。3.2 可行性和必要性分析4本次礦用清車機(jī)的設(shè)計(jì)，采用的是液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)核心問(wèn)題有如下幾個(gè)方面：1）　設(shè)計(jì)好礦用清車機(jī)的極限工作載荷（G），并當(dāng)之為一個(gè)重要的已知條件來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算后續(xù)的結(jié)構(gòu)尺寸；2）　確定驅(qū)動(dòng)液壓缸的參數(shù)(D、d)；3）　在設(shè)計(jì)臂部俯仰動(dòng)作時(shí)，首先確定臂部的俯仰行程角度( 、 )。然后在計(jì)1?2算了俯仰各部的重量、軸銷處的摩擦阻力矩后適當(dāng)選擇驅(qū)動(dòng)液壓缸。俯仰液壓缸的行程如下圖所示。4）　各連接處的螺栓、螺釘或銷釘連接要嚴(yán)格按照連接強(qiáng)度要求。各液壓缸的各密封處的密封件也要嚴(yán)格按照密封條件選取。以上就是本次礦用清車機(jī)設(shè)計(jì)的可行性和必要性分析。可能在設(shè)計(jì)中，我還會(huì)遇到很多原理或是機(jī)構(gòu)的矛盾和問(wèn)題，我也會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的功能和強(qiáng)度要求一一糾正的。圖 3 俯仰液壓缸行程示意圖3.3 仰俯液壓缸的設(shè)計(jì)3.3.1 液壓缸工作壓力及主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算1.初選液壓缸的工作壓力初定液壓缸工作壓力 ：液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段中的最大總負(fù)載力來(lái)確定，此外，還需要考慮以下因素：(1)各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合。(2)考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重；壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。所以，液壓缸的工作壓力的選擇有兩種方式：一是根據(jù)機(jī)械類型選；二是根據(jù)切削負(fù)載5選。本設(shè)計(jì)主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定的，對(duì)于不同用途的液壓缸，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。參考同類設(shè)計(jì)，初定液壓缸的工作壓力為 =3.5 1pMPa。2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用單作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。設(shè)計(jì)取液壓缸缸體內(nèi)徑 等D于活塞桿的直徑 的兩倍，即 。取液壓缸回油腔背壓為 =0.4MPa。d2d?D?2p當(dāng)壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)，對(duì)活塞產(chǎn)生的推力 ：'F（3.1）21' pAF??= （3.2）' cmf??式中 —工作過(guò)程中最大的外負(fù)載，即活塞桿伸出時(shí)最大的推力；—液壓缸密封處的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率fcF來(lái)進(jìn)行估算；—液壓缸的機(jī)械效率，一般 =0.9～0.97cm?cm?設(shè)計(jì)取 =0.95；c將各數(shù)值代入公式（3.1）、（3.2），可計(jì)算液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ： =1A621 10)2.53(9.047)5.( ????pFcm?2=15.07則液壓缸的直徑 ：D= = =19.18 mm ?A407.15?取 D=80mm由 ，可求活塞桿的直徑 ：2dd= 40mm ， = 80mm D3．活塞桿彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，設(shè)定受力 完全作用在活塞桿軸線上1F設(shè)活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷為 kP取活塞桿的安全系數(shù)為 =3安n6根據(jù)保守的校核公式得: 124k0l.nd??P式中:n—末端條件系數(shù),把活塞桿兩端看作兩端絞支 ,查表得: =1nd--活塞桿桿徑l--活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度 ,故得:124k0l.nd??P= 1243.= N605?安全系數(shù)為 8.5394721.n?由此可見,活塞桿滿足穩(wěn)定性要求4.液壓缸的工作壓力的確定根據(jù)設(shè)計(jì)選取缸徑和活塞桿的直徑，計(jì)算出活塞桿伸出時(shí)所需液壓油的壓力 ：p??a25.140.0.8497231 MPAFp???? 5.液壓缸實(shí)際所需流量的確定液壓缸處于工作行程時(shí)：其活塞桿的行進(jìn)速度 v 為: 0.1msv???2d-4qD??式中：v—活塞桿的行進(jìn)速度q―進(jìn)入有桿腔的流量代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得： ????LD372.0m.4-08.41.d-422 ??????活塞桿的行進(jìn)速度 v 為:??/s9.40.8.437q223???A3.3.2 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算71.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，承受壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚不同而各異。一般設(shè)計(jì)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 與其壁厚 的比值 的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓D?10/??D缸一般用無(wú)縫鋼管材料，大多數(shù)屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算：(3.3)][2?py?式中 —液壓缸的壁厚，m；?—液壓缸的內(nèi)徑，m；D—試驗(yàn)壓力，MPa ,一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍，設(shè)計(jì)取 yp=1.5 1.25= 1.875MPa；?[ ]—缸筒的材料的許用應(yīng)力 , MPa, 缸筒的材料選用無(wú)縫鋼 [ ]=100～110 MPa,設(shè)? ?計(jì)取 [ ]=110 MPa。將各數(shù)據(jù)代入上式(3.3) ，計(jì)算出液壓缸的壁厚 為：?0.00068 m??設(shè)計(jì)取 =10 mm。則液壓缸缸體的外徑 ：?1Dmm 9021??D參照工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的外徑系列（JB1068—67）將液壓缸外徑進(jìn)行圓整得m951?2.液壓缸壁厚的驗(yàn)算液壓缸壁厚的驗(yàn)算應(yīng)包括以下四個(gè)方面：（1）額定工作壓力 應(yīng)低于一定的極限值，以保證工作安全：npMPa (3.4)21)(35.0Dsn???式中 —額定工作壓力，MPa；np—缸筒材料的屈服強(qiáng)度， MPa，設(shè)計(jì)選用缸筒材料為：45 鋼，則[ ]=335 s? s?MPa?！簤焊赘左w的外徑；1D—液壓缸缸體的內(nèi)徑；將各已知數(shù)據(jù)代入上式(3.4)，得：8=34.1 MPa ﹥ =1.25 MPa295)80(3.0??np計(jì)算知：額定工作壓力 遠(yuǎn)小于一定的極限值。np（2）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)n生：（0.35～0.42 ） ?nprLpMPa 5.7809lg35.2lg3.21???DSrL?（0.35～0.42） =（0.35～0.42）rLp.=（20.13 ～24.15 ）MPa ﹥ =1.25 MPa np式中 —缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，MPa ；rLp（3）驗(yàn)算缸筒徑向變形 應(yīng)處在允許的范圍內(nèi)：D?= (3.4))(21???Epr式中 —缸筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa，設(shè)計(jì)取 =3.5 MPa；rp rp—缸筒材料的彈性模數(shù)，MPa ，設(shè)計(jì)取 MPa；E 3102??E—缸筒材料的泊松比，鋼材： =0.3；??將已知各數(shù)據(jù)代入上式(3.4)，求得 ：D?=0.00823 mm )3.0895(210.382?????D查手冊(cè)，變形量 沒(méi)有超出密封圈的允許范圍。（4）驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 是否遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力 ：Eprp=2.36 Ep8095lg613.2lg1??Db?=104.7MPa﹥﹥ =3.5 MParp式中 —缸筒的爆裂壓力；Ep—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度，MPa，設(shè)計(jì)取 =610 MPa；b? b?9通過(guò)以上四方面的計(jì)算知：液壓缸壁厚滿足要求。3.3.3 液壓缸缸蓋厚度的確定液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度按強(qiáng)度要求進(jìn)行近似計(jì)算：無(wú)孔時(shí)： ][43.02?ypDt?有孔時(shí)： )]([.022dty?式中 —缸蓋的有效厚度，m；t—缸蓋止口內(nèi)徑， m；2D—缸蓋孔的直徑，m；0d—試驗(yàn)壓力，MPa ,設(shè)計(jì)取 =3.5 MPa；ypyp則液壓缸無(wú)孔后缸蓋的厚度 ：1t=6.18 mm 05.384.01??t液壓缸前缸蓋的厚度 ：2t=8.74 mm )408(15.304.2 ???t將計(jì)算的數(shù)據(jù)圓整設(shè)計(jì)取值：后缸蓋的厚度 =10 mm；前缸蓋的厚度 =10mm。1t 2t3.3.4 液壓缸缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 應(yīng)大于活塞的行程 、缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 與活塞的寬度1LLl之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮端蓋的厚度。B活塞的行程 等于活塞桿的行程為：320 mm；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 ：設(shè)計(jì)取 =60 mm；ll活塞的寬度 =48 mm。B則液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 ：1L320＋60＋48=428 mm ?考慮實(shí)際，取液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度 =428mm，缸體外形長(zhǎng)度 =471 mm。1 2L3.3.5 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能。液壓缸的分類：（1）按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸。 10（2）按作用方式分：?jiǎn)巫饔靡簤焊祝匆粋€(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；雙作用液壓缸，即兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)；復(fù)合式缸，即活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 12356487圖 4 液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1—活塞桿；2—法蘭蓋；3—缸蓋；4、7—密封圈；5—活塞；6—缸體；8—連接螺栓1.缸體與缸蓋的連結(jié)形式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)。設(shè)計(jì)選用缸體與缸蓋的連接形式：法蘭連接，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖如下圖所示。法蘭連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于加工、便于裝拆、強(qiáng)度較大、能承受高壓。圖 5 法蘭連接結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖 112. 活塞桿與活塞的連結(jié)形式活塞桿與活塞的連接形式分：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)；組合式結(jié)構(gòu) 又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。設(shè)計(jì)選用：螺紋連接形式。其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置、應(yīng)用較多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)采用：端蓋整體式直接導(dǎo)向。其特點(diǎn)：端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋。4. 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。選用密封圈密封的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低；（2）能自動(dòng)補(bǔ)償磨損；（3）密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠；（4）被密封的部位，表面不直接接觸，所以加 工精度可以放低（5）既可用于固定件，也可用于運(yùn)動(dòng)件。設(shè)計(jì)選用：O 型密封圈，其截面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示。圖 6 O 型密封圈截面簡(jiǎn)圖5. 液壓缸的安裝連結(jié)結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。1.液壓缸的安裝形式根據(jù)設(shè)計(jì)的工作要求和安裝位置，選用：尾部后耳環(huán)的安裝形式。即缸體固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)。其安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖12圖 7 耳環(huán)的安裝形式簡(jiǎn)圖2.液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸進(jìn)、出油口設(shè)計(jì)布置在缸體上，液壓缸設(shè)計(jì)無(wú)專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式選用：螺孔連接，安裝尺寸：M18×1.5。6. 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋的材料和技術(shù)要求如下：1.） 缸體材料：QT600-02 ；主要表面粗糙度：液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 ；aR=0.2-4μm技術(shù)要求：（1）內(nèi)徑用 H9 的配合；（2）內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（3）缸體與端蓋采用螺紋連接時(shí)，螺紋采用 H6 級(jí)精度；（ 4）為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可以鍍 0.03～0.04 mm 厚的硬鉻，再進(jìn)行拋光，缸體外涂耐腐蝕油漆。簡(jiǎn)圖如圖2.） 活塞材料：45 鋼；主要表面粗糙度：活塞外圓柱表面粗糙度為 Ra=0.8-1.6 ；μm技術(shù)要求：（1）外徑 D 的圓度、圓柱度不大于外徑公差之半；（ 2）活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取 f7-f9 配合，內(nèi)徑與活塞桿的配合可取 H8。3.） 活塞桿材料：45 鋼；主要表面粗糙度：桿外圓柱表面粗糙度為 Ra=0.4-0.8 ；μ技術(shù)要求：（1）材料熱處理：調(diào)質(zhì) 20-25HRC；（ 2）外徑表面直線度在 500mm 長(zhǎng)度不大于 0.03mm；（3）與活塞的連接可采用 H8/h8 配合。其簡(jiǎn)圖如圖d2(h8)0.13圖 8 活塞桿簡(jiǎn)圖4.） 缸蓋材料：HT200；主要表面粗糙度：配合表面粗糙度為 Ra=0.8-1.6 um；技術(shù)要求：（1）配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半；（2）端面 A、B 對(duì)孔軸線的垂直度在直徑 1000 mm 上不大于 0.04 mm；（3） 對(duì) D 的同軸度不大于 0.03 23d、mm3.4 縱向行走驅(qū)動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 液壓缸的受力分析及計(jì)算礦用清車機(jī)在移動(dòng)的過(guò)程中油缸主要克服啟動(dòng)時(shí)的慣性力，軌道的摩擦力，工作時(shí)滾筒的工作載荷等力。啟動(dòng)時(shí)的慣性力 Fa NGF105.2tug3a ?????工作載荷 FgT=525.25 m?NDT7.3501.022g??導(dǎo)軌摩擦系載荷 fF）（ NGF??ff ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，f=0.2——外載作用在導(dǎo)軌上的正壓力N NFGN 470.35012.0f4?????? ）（）（則礦車在縱向移動(dòng)時(shí)受到的工作阻力為 927.1gfaw取其機(jī)械效率為 9.0m??則液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為 NF4.129.0mw?3.4.2 縱向移動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 缸筒內(nèi)徑的確定1.初選液壓缸的工作壓力14液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定的，對(duì)于不同用途的液壓缸，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。初定液壓缸的工作壓力為 =6 MPa。1p2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用雙作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。設(shè)計(jì)取液壓缸缸體內(nèi)徑 等D于活塞桿的直徑 的兩倍，即 =2 。取液壓缸回油腔背壓為 =0.4MPa。dDd2p當(dāng)壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)，對(duì)活塞產(chǎn)生的推力 ：'F（5.1）21' pAF??= （5.2）' cmf??式中 —工作過(guò)程中最大的外負(fù)載，即活塞桿伸出時(shí)最大的推力；—液壓缸密封處的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率fcF來(lái)進(jìn)行估算；—液壓缸的機(jī)械效率，一般 =0.9～0.97，設(shè)計(jì)取 =0.95；cm?cm?cm?將各數(shù)值代入公式（5.1）、（5.2），可計(jì)算液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ：1A= m1A621 10)4.56(2)5.0( ???pFcm?2=17.62 cm則液壓缸的直徑 ：D= =4.73 cm=47.3 mm?A4按 GB2348－80 和 GB2348-80 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。 圓整后取 D=80mm 可求活塞桿的直徑 ：dd = 40mm計(jì)算壓力腔實(shí)際的工作壓力 pa7.2408.12AFp2wM???）（?計(jì)算執(zhí)行元件實(shí)際所需流量設(shè)理論流量為 q）（ 2v4qdD????15式中:v--活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 ( )ms取速度為 v = 0.1 s L37.0s4801.4q22 ???????）（）（ ??dD活塞桿彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，設(shè)定受力 完全作用在活塞桿軸線上，1F主要驗(yàn)算：設(shè)活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷為 kP取活塞桿的安全系數(shù)為 =3安n根據(jù)保守的校核公式得: 124k0l.nd??P式中:n—末端條件系數(shù),把活塞桿兩端看作兩端絞支 ,查表得: =1nd--活塞桿桿徑--活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度,l故得:124k0l.nd??P= 1245.= N8167安全系數(shù)為 34.6.0n?由此可見,活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算：液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸壁筒結(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)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。由于缸筒和后缸蓋采用焊接式連接所以缸筒的材料采用焊接性良好的液壓缸筒用精密內(nèi)徑無(wú)縫剛管，材料 45 鋼，內(nèi)徑 D=80mm，壁厚 h=10mm（GB/T3639）。 此時(shí)缸筒的外徑為：80+20=100mm 16液壓缸工作行程 L 的確定：液壓缸工作行程的長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，選取L=1250mm。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(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(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(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:20DL??式中：L—液壓缸的最大行程；D—液壓缸的內(nèi)徑。 m5.1028250＝＋＝H??活塞的寬度 B 一般取 B＝(0.6-1.0)D取 B=48mm缸蓋厚度的確定缸筒底部為平面時(shí)，可由下式計(jì)算厚度:（5.3）????pD43.0?式中：δ――缸筒底部的厚度；D――缸筒內(nèi)徑；—筒內(nèi)最大的工作壓力；p――筒底材料的許用應(yīng)力，其選用方法與缸筒壁厚計(jì)算相同。???代入式（5.3）數(shù)據(jù)計(jì)算，得：??m53.1067.28.40.???＝ ??pD設(shè)計(jì)根據(jù)的實(shí)際情況取 δ＝10mm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。一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20－30 倍。本次設(shè)計(jì)結(jié)果為:1250mm,約為 15.6 倍，滿足要求。17液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定液壓缸的進(jìn)，出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)出油口處的流速應(yīng)不大于 5m/s，油口的連接形式采用螺紋連接。所以選取流速為 m/s1??由油泵的供油量:Q/07.334??＝所以油口截面積： 244m107.3107. ??????QA再由 9.9.2.3424??????D再結(jié)合前述的油管的選取和管接頭的選取由 GB2878－81 可?。河涂谶B接螺紋尺寸為 2M3.4.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行個(gè)部分得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋得連接結(jié)構(gòu),活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)，活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)，密封裝置，緩沖裝置，排氣裝置，及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。缸體與缸蓋的連接形式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)。本設(shè)計(jì)缸筒與前缸蓋采用螺紋連接，缸筒與后缸蓋采用焊接。這類液壓缸適用于中型液壓缸，能承受較大的沖擊載荷和惡劣的外界環(huán)境條件。缸筒的設(shè)計(jì)：缸筒的材料：一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，缸筒的材料采用焊接性良好的液壓缸筒用精密內(nèi)徑無(wú)縫剛管，材料 45 鋼。根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果：主要滿足缸筒的外徑為 100mm, 內(nèi)徑為 80mm。缸筒的底端開有油口，其油口的連接。缸筒的技術(shù)要求：缸筒內(nèi)徑表面的粗糙度取 。m8.0?＝aR缸筒內(nèi)徑應(yīng)進(jìn)行研磨不得有縱向和橫向刀痕?；钊c活塞桿的連接活塞與活塞桿連接有多種型式，所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開。同時(shí)在活塞和活塞桿之間設(shè)置靜密封。密封型式根據(jù)工作條件來(lái)定?；钊慕Y(jié)構(gòu)有整體和組合活塞兩類。整體活塞可采用活塞環(huán)，O 形密封圈，唇形密封圈及迷宮密封等。組合活塞可采用組合密封，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工作量大。本設(shè)計(jì)采用 O 形密封的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的活塞密封圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。18當(dāng)活塞和缸筒密封時(shí)采用組合密封的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的活塞密封圈密封性好，耐磨性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作位置穩(wěn)定。內(nèi)部活塞桿和活塞之間的 O 形密封圈，由于活塞桿和活塞連接配合處的活塞內(nèi)徑為m40?d查表選取: 名稱＝O 形橡膠密封圈的尺寸與公差標(biāo)準(zhǔn)=摘自 GB/T 3452.1-1992 參照 ISO3601/1-1988內(nèi)徑 d1=40.0內(nèi)徑極限偏差=±0.30截面直徑\d2=1.80 ±0.08截面直徑\d2=2.65 ±0.09截面直徑\d2=3.55 ±0.10截面直徑\d2=5.30 ±0.13截面直徑\d2=7.00 ±0.15活塞的技術(shù)要求：設(shè)計(jì)的活塞選用 35 號(hào)鋼?；钊c活塞桿的配合為: 9/fH活塞與缸筒的配合為: 外徑粗糙度為： m8.0?＝aR活塞桿的設(shè)計(jì)活塞桿的技術(shù)要求：設(shè)計(jì)的活塞桿選用 45 號(hào)鋼?；钊麠U和前端蓋配合為： ； /Hh活塞桿表面的粗糙度 ；8.0?＝aR強(qiáng)度驗(yàn)算：活塞桿的直徑通常是按照液壓缸的速度或速比的要求來(lái)確定的，然后再校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。先前計(jì)算中按照速比確定了活塞桿的直徑為 。m40?d按強(qiáng)度條件校核 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度 時(shí)，應(yīng)按強(qiáng)度條件校核活塞桿直徑：dl10?（5.4）????14F?式中：F --活塞桿推力1――活塞桿材料的許用應(yīng)力 ?????sn/??式中 材 料 屈 服 極 限?s1924.1???ss nn屈 服 安 全 系 數(shù) ， 一 般 取代入式（5.4）數(shù)據(jù)計(jì)算得： ?? mFd 408.108.1064.3.231 ??????????滿足強(qiáng)度條件。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)，包括活塞桿與缸蓋、導(dǎo)向環(huán)的結(jié)構(gòu)、密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向環(huán)的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可以做成與端蓋分開的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向環(huán)的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)。本設(shè)計(jì)采用做成與端蓋分開的結(jié)構(gòu)。液壓缸的緩沖裝置當(dāng)工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)的速度較高時(shí)即運(yùn)動(dòng)的速度大于 0.2m/s 時(shí)，液壓缸有較大的動(dòng)量。為減小液壓缸在行程終端由于大的動(dòng)量造成的液壓沖擊和噪聲，必須采取緩沖措施。當(dāng)停止位置不要求十分準(zhǔn)確時(shí)，可在回路中設(shè)置減速閥或制動(dòng)閥。當(dāng)要求準(zhǔn)確停止在兩端時(shí)，可在缸的末端設(shè)置緩沖裝置。設(shè)置在液壓缸行程末端的緩沖裝置可分為恒節(jié)流型緩沖和變節(jié)流型緩沖兩類。此種緩沖裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。便于設(shè)計(jì)制造，但緩沖效果差。液壓缸處于工作行程時(shí)：其活塞桿的行進(jìn)速度 v 為: AQ?式中：v—活塞桿的行進(jìn)速度Q―進(jìn)入有桿腔的流量A—活塞面積代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得： m/s075.8.417324?????v同上當(dāng)液壓缸處于回程時(shí)：其活塞桿的行進(jìn)速度 v 為:??/s1.04.08.47322?????AQv其特點(diǎn)說(shuō)明：當(dāng)活塞在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸蓋形成兩腔封住一部分油液強(qiáng)迫其從細(xì)逢中擠出，產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。兩個(gè)缸蓋的設(shè)計(jì):20后缸蓋的設(shè)計(jì)：其具體結(jié)構(gòu)見下圖，后缸蓋上開有進(jìn)油口、密封槽。前缸蓋的設(shè)計(jì)：內(nèi)側(cè)開有密封圈的溝槽，伸入缸筒內(nèi)的缸蓋部分也開有密封溝槽。圖 9 液壓缸后缸蓋設(shè)計(jì)缸筒和前缸蓋連接處的螺紋選用 M90×3。名稱＝普通螺紋的基本牙型及基本尺寸標(biāo)準(zhǔn)=摘自 GB/T 192-1981，單位=(mm)公稱直徑 D、d\第一系列=90螺距 p=3中徑 D2 或 d2=88.051小徑 D1 或 d1=86.7523.5 橫向行走驅(qū)動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 液壓缸的受力分析及計(jì)算確定橫向移動(dòng)液壓缸的活塞及活塞桿的直徑，缸的載荷力。礦用清車機(jī)在移動(dòng)的過(guò)程中油缸主要克服啟動(dòng)時(shí)的慣性力，軌道的摩擦力。啟動(dòng)時(shí)的慣性力 Fa NGF105.2tug3a ?????導(dǎo)軌摩擦系載荷 fF）（ N???ff ——導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，f=0.2——外載作用在導(dǎo)軌上的正壓力NF NGN 470.35012.0f4?????? ）（）（則礦車在縱向移動(dòng)時(shí)受到的工作阻力為 NF71faw21取其機(jī)械效率為 9.0m??則液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為 NF3.69.057mw?3.5.2 橫向移動(dòng)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 缸筒內(nèi)徑的確定1.初選液壓缸的工作壓力液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定的，對(duì)于不同用途的液壓缸，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。初定液壓缸的工作壓力為 =6 MPa。1p2.確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用雙作用、液壓缸固定的單桿式液壓缸。設(shè)計(jì)取液壓缸缸體內(nèi)徑 等D于活塞桿的直徑 的兩倍，即 =2 。取液壓缸回油腔背壓為 =0.4MPa。dDd2p當(dāng)壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)，對(duì)活塞產(chǎn)生的推力 ：'F（5.1）21' pAF??= （5.2）' cmf??式中 —工作過(guò)程中最大的外負(fù)載，即活塞桿伸出時(shí)最大的推力；—液壓缸密封處的摩擦力它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率fcF來(lái)進(jìn)行估算；—液壓缸的機(jī)械效率，一般 =0.9～0.97，設(shè)計(jì)取 =0.95；cm?cm?cm?將各數(shù)值代入公式（5.1）、（5.2），可計(jì)算液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 ：1A= m1A 0192.1)4.056(9.07)5.( 2621 ??????pFcm?則液壓缸的直徑 ：D= =37.3 mmm.4?按 GB2348－80 和 GB2348-80 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。 圓整后取 D=80mm 由 =2d，可求活塞桿的直徑 d：Dd=0.5D=40mm D =80mm22d = 40mm計(jì)算壓力腔實(shí)際的工作壓力 pa43.1a0527.3.147AFp62w M????計(jì)算執(zhí)行元件實(shí)際所需流量設(shè)理論流量為 q）（ 2v4qdD????式中:v--活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 ( )ms取速度為 v = 0.1 s L37.0s4801.4q22 ???????）（）（ ??dD活塞桿彎曲穩(wěn)定性的驗(yàn)算活塞桿完全伸出時(shí)需考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性，設(shè)定受力 完全作用在活塞桿軸線上，1F主要驗(yàn)算：設(shè)活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷為 kP取活塞桿的安全系數(shù)為 =3安n根據(jù)保守的校核公式得: 124k0l.nd??P式中:n—末端條件系數(shù),把活塞桿兩端看作兩端絞支 ,查表得: =1nd--活塞桿桿徑--活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度,l故得:124k0l.nd??P= 1246.= N10安全系數(shù)為 89.75n?由此可見,活塞桿滿足穩(wěn)定性要求：23液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算：液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸壁筒結(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)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。由于缸筒和后缸蓋采用焊接式連接所以缸筒的材料采用焊接性良好的液壓缸筒用精密內(nèi)徑無(wú)縫剛管，材料 45 鋼，內(nèi)徑 D=80mm，壁厚 h=10mm（GB/T3639）。 此時(shí)缸筒的外徑為：80+20=100mm 液壓缸工作行程 L 的確定：液壓缸工作行程的長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，選取L=1600mm。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 的確定：當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(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(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(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：:20DL??式中：L—液壓缸的最大行程；D—液壓缸的內(nèi)徑； m1208620＝＋＝H??活塞的寬度 B 一般取 B＝(0.6-1.0)D取 B=48mm缸蓋厚度的確定缸筒底部為平面時(shí)，可由下式計(jì)算厚度：（5.3）????pD43.0?式中：δ――缸筒底部的厚度；D――缸筒內(nèi)徑；—筒內(nèi)最大的工作壓力；p――筒底材料的許用應(yīng)力，其選用方法與缸筒壁厚計(jì)算相同。???代入式（5.3）數(shù)據(jù)計(jì)算，得：24??m027.410643.8.3.???＝ ??pD設(shè)計(jì)根據(jù)的實(shí)際情況取 δ＝10mm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。一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20－30 倍。本次設(shè)計(jì)結(jié)果為:1600mm,約為 20 倍，滿足要求。液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定液壓缸的進(jìn)，出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)出油口處的流速應(yīng)不大于 5m/s，油口的連接形式采用螺紋連接。所以選取流速為 m/s1??由油泵的供油量:Q/07.334??＝所以油口截面積： 244m107.3107. ??????QA再由 9.9.2.3424??????D再結(jié)合前述的油管的選取和管接頭的選取由 GB2878－81 可?。河涂谶B接螺紋尺寸為 2M3.6 液壓泵站的計(jì)算與設(shè)計(jì)3.6.1 液壓泵參數(shù)的計(jì)算與選型液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能輸出，為執(zhí)行元件提供壓力油。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性。選擇液壓泵主要根據(jù)系統(tǒng)最高工作壓力與最大流量。1.液壓泵最高工作壓力的計(jì)