本科生畢業(yè)論文題 目 橫置飼草收獲機(jī)料倉設(shè)計(jì) 系 別 班 級 姓 名 學(xué) 號 答辯時間 年 月 學(xué)院目 錄1 緒論 .31.1 引言 .31.2 液壓傳動 32 料倉總體的設(shè)計(jì) .53 攪龍的設(shè)計(jì) .73.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.2 蛟龍的參數(shù)設(shè)計(jì) 83.3 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸 83.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸 93.4.1 液壓缸缸徑的計(jì)算 .93.4.2 活塞寬度 B的確定 .103.4.3 缸體長度的確定 .103.4.4 缸筒壁厚的計(jì)算 .103.4.5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 .113.4.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算 .133.4.7 缸筒的加工要求 .143.4.8 法蘭設(shè)計(jì) .153.4.9 缸筒端部法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 .153.4.10 密封件的選用 .174 液壓元件的選型 .194.1 液壓馬達(dá)的選型 .194.1.1 液壓馬達(dá)的工作原理 194.1.2 液壓馬達(dá)的計(jì)算與選用 .194.2 液壓泵的選擇 214.3 電動機(jī)的選擇 225 液壓泵站的設(shè)計(jì) .235.1 確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案 235.2 液壓控制裝置（液壓閥站的集成） 235.2.1 確定液壓控制裝置 245.2.2 油路板的安裝方式 245.3 液壓動力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì) .265.4 液壓油箱的設(shè)計(jì) 275.4.1 油箱的設(shè)計(jì)要求及分類 .275.4.2 油箱容量計(jì)算 285.4.3 箱底、支腳、放油塞、吊耳 .295.4.4 隔板、除氣網(wǎng) .295.4.5 管路的配置 305.4.6 過濾器 .305.4.7 油箱的工作圖樣、材料和表面處理 315.5 液壓閥類元件的選擇 .325.5.1 選用閥類介紹 325.5.2 閥類元件選擇依據(jù) 335.6 液壓油管的選擇 .345.6.1 管道的設(shè)計(jì) 345.6.2 油管的比較 356 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 .366.1 管路中的壓力損失 .366.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算 .377 料倉結(jié)構(gòu)件計(jì)算 .387.1 主梁危險載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 387.2 支腿危險載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 397.3 下橫梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 407.4 截面強(qiáng)度計(jì)算 437.5 截面剪切強(qiáng)度計(jì)算 44結(jié) 論 .46參 考 文 獻(xiàn) .47致 謝 .481橫置飼草收獲機(jī)料倉設(shè)計(jì)*** 指導(dǎo)教師：***摘 要:文章首先介紹了料倉的現(xiàn)狀及一些相關(guān)內(nèi)容，然后說明料倉的發(fā)展史以及目前國內(nèi)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向，并根據(jù)產(chǎn)品的性能等要求，說明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案由來。討論方案后覺得用液壓驅(qū)動來解決它，從斗倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到負(fù)載計(jì)算，到液壓系統(tǒng)分析，蛟龍裝置的選擇，根據(jù)負(fù)載選擇液壓馬達(dá)和液壓泵，及泵站的結(jié)構(gòu)選擇，還有閥類的選型等，最后定型油箱。設(shè)計(jì)過程中查閱了很多的專業(yè)資料，本設(shè)計(jì)運(yùn)用本專業(yè)所有專業(yè)課程。關(guān)鍵詞：料倉；液壓；設(shè)計(jì)2Horizontal Forage Harvester Hopper Designxxx Tutor：***Abstract：The article first introduces the status of silos and some related content, and then explain the history of the silo and the current domestic situation and the future direction of development, and in accordance with the performance requirements of the product, indicating the origin of the product design.Discussion of the program, I felt a hydraulic drive to deal with it, from the hopper to the structural design load calculations, to the hydraulic system analysis, selection means dragon, load selection structure selection hydraulic motors and pumps, pumping stations and under, as well as valves selection, and finally setting the tank.Now a lot of the design process of professional information, use this design all the professional courses.Keywords: silos; hydraulic; Design31 緒論1.1 引言料倉一般指貯存散裝物料的直立容器，常用于大量儲存糧食，炭，水泥，木片，糧食產(chǎn)品和鋸末等，可做為生產(chǎn)企業(yè)調(diào)節(jié)、運(yùn)轉(zhuǎn)和貯存物料的設(shè)施，也可作為貯存散料的倉庫。現(xiàn)在料倉已成為國家經(jīng)濟(jì)騰飛中一項(xiàng)必不可少的工業(yè)物。料倉結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下幾點(diǎn)：1、料倉容量方面就倉筒而言，五六十年代年代,貯倉直徑和單倉容量都比較??；到了八九十年代倉筒直徑可以達(dá)到 20 米，單倉容量可達(dá) 15kt；現(xiàn)在有的筒倉直徑達(dá) 40 米，單倉容量達(dá) 30kt，甚至更大的。2、料倉結(jié)構(gòu)發(fā)面大型筒倉的倉頂和倉上建筑結(jié)構(gòu)一般采用輕型材料、網(wǎng)殼及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，減少了自身載荷，從而對加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有很大作用。也有對配倉設(shè)備進(jìn)行改革，在倉頂露天布設(shè)配倉設(shè)備的情況下，可以不用倉頂及倉上建筑。3、料倉自動化方面歷經(jīng)多年的不斷發(fā)展，料倉設(shè)備的控制系統(tǒng)由最初的人控方式發(fā)展到現(xiàn)在的高水平自動化，在料倉內(nèi)設(shè)置自動監(jiān)控系統(tǒng)，從而自動消除倉內(nèi)貯料的貼幫、堵塞、積滯等現(xiàn)象，提高了工作效率。料倉設(shè)備控制系統(tǒng)的高低代表了整套設(shè)備的高低，并且操作方式向人性化發(fā)展，使操作和維修更加方便。1.2 液壓傳動廣泛使用的傳動方法主要有驅(qū)動傳動、電氣傳動、氣壓傳動、液壓傳動。每個人都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，通過機(jī)械傳動齒輪，齒條，蝸輪，蝸桿齒輪，皮帶，鏈條，齒輪桿和其他機(jī)械部件，它是最早和最常見的形式傳輸形式的發(fā)展。它具有驅(qū)動器準(zhǔn)確可靠，操作簡單，易于學(xué)習(xí)和直觀的組織，負(fù)載傳動比的變化影響小，受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。但是，在全自動控制的情況下，簡單地通過機(jī)械傳動來完成難以操作的遠(yuǎn)距離控制，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜和繁瑣，自由的安裝位置的微小變化等缺點(diǎn)，因此在許多情況下，其他傳輸方式正在逐漸被取代。本設(shè)計(jì)將采用液壓傳動。液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)是： 液壓傳動因?yàn)槭怯凸苓B接可以依據(jù)具體實(shí)際場所進(jìn)行布置，比機(jī)械裝置靈活，同時在裝置運(yùn)行過程中隨意調(diào)速、大范圍內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，4可以比較平穩(wěn)的傳遞載荷，不易磨損元件且噪音污染低，維護(hù)和使用十分便捷，液壓傳動系統(tǒng)借助于各種閥類很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作以及過載保護(hù)，又液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊且重量輕慣性?。ㄍ瑯庸β实挠婉R達(dá)比電馬達(dá)體積小得多） ，液壓元件已實(shí)現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于使用和后期維護(hù)。52 料倉總體的設(shè)計(jì)料倉的結(jié)構(gòu)主義有側(cè)板，前板、底板、后板、改變、方鋼、加強(qiáng)板經(jīng)過焊接或者緊固件進(jìn)行連接，通過具體的實(shí)際測量，繪制草圖如下圖：圖 2-1 繪制草圖圖 2-2 實(shí)物圖通過對現(xiàn)場實(shí)物圖進(jìn)行測繪，進(jìn)行三維建?？梢缘玫饺缦氯S模型,附圖：6圖 2-3 三維模型圖73 攪龍的設(shè)計(jì)3.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蛟龍推運(yùn)器由蛟龍葉片組成。圖 3-1 蛟龍推運(yùn)器1、傳動軸 2、傳動盤 3、滾筒 4、葉片 5、固定擋盤6、深溝球軸承 7、軸套 8、撥指 9、撥指座套 10、偏心銷軸11、檢視蓋 12、攪龍短軸 13、撥指調(diào)節(jié)板為了提高喂入均勻性，蛟龍 4 有一小部分伸入到撥指區(qū)域內(nèi)。工作時，軸 12 是固定不動的，傳動軸 1 帶動蛟龍推運(yùn)器旋轉(zhuǎn)時，滾筒帶動撥指 8 繞軸 10 旋轉(zhuǎn)，由于軸 10 配置在蛟龍推運(yùn)器的前下方，所以撥指除了旋轉(zhuǎn)外還沿滾筒外沿滑動；轉(zhuǎn)至前下方時從殼中伸出抓取谷物，而轉(zhuǎn)至后上方時縮回殼中。為了使谷物輸送工作在蛟龍輸送器、伸縮撥指機(jī)構(gòu)和輸送槽等三者銜接的地方交接好，蛟龍葉片應(yīng)延伸進(jìn)槽口約 30-50 毫米，否則會出現(xiàn)部分谷物掛在與輸送槽連接的轉(zhuǎn)角處，以致影響谷物連續(xù)輸送。由于輸送槽位置所限，攪龍以伸縮撥指為界，分成左右兩段。左右兩部分蛟龍方向相反。因右端部分很短，所以用兩塊導(dǎo)向葉片完成輸送工作。為了使攪龍順利輸送谷物，攪龍與框架應(yīng)有合理的配合關(guān)系。若底隙過大，則要等到谷物積得夠厚后蛟龍葉片才能把它推撥到，過小則會增加輸送阻力，嚴(yán)重時還會堵塞死攪龍，葉片與底板的最小間隙，打、中型機(jī)取 15-20 毫米，小型機(jī)取 8-10 毫米。攪龍葉片與后擋板的間隙過大會造成回草現(xiàn)象，過小也會塞死攪龍，通常后側(cè)間8隙，打、中型機(jī)取 25-30 毫米，小型機(jī)取 15-20 毫米。一般說這兩個間隙應(yīng)根據(jù)割幅大小不同而定，割幅大的，間隙要大，小的可以小些。收割的時候，情況是在不斷變化的，有時禾層的厚度會變化，禾層會突然增厚，為了適應(yīng)這一情況，攪龍通常做成浮動式，即靠近輸送槽一端做成浮動式，另一端則采用圓柱孔調(diào)心球軸承固定。3.2 蛟龍的參數(shù)設(shè)計(jì)蛟龍的主要參數(shù)有蛟龍角、內(nèi)徑、外徑、螺距和轉(zhuǎn)速等。3.2.1 蛟龍角 α在同樣條件下，蛟龍角大，生產(chǎn)率高，但工作費(fèi)力；蛟龍角小，則生產(chǎn)率低，但工作省力。若蛟龍角太大時甚至不能工作，一般取 α=20°。3.2.2 內(nèi)徑 d 外徑 D 轉(zhuǎn)速 n 螺距 S查詢《農(nóng)機(jī)手冊》 ，得到廣東農(nóng)林學(xué)院經(jīng)過多次對比試驗(yàn)得出的參考數(shù)據(jù)：內(nèi)徑 d = 230mm外徑 D = 340-350mm轉(zhuǎn)速 n = 170-220r/min螺距 s = 240-320mm又根據(jù)工作要求外徑盡量選大，因此選取外徑 D = 350mm；考慮到配套拖拉機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 540r/min，為使傳動機(jī)構(gòu)簡單設(shè)計(jì)攪龍轉(zhuǎn)速 180r/min；至于螺距的配置，以撥指為界，撥指左端螺距選擇 300mm， 右端距離較短，采用起點(diǎn)相隔 180 度的兩段導(dǎo)向葉片，螺距為 320mm。3.3 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸首先通過對料倉的計(jì)算，這里需要根據(jù)料倉的容積，然后加上一些鋼材的重量進(jìn)行一個大題的估算，計(jì)算也是做個樣子。油缸所受到的負(fù)載假設(shè)為 15600N液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑9表 3-1 按負(fù)載選擇工作壓力 [1]負(fù)載/ KN 50工作壓力/MPa 0.8~11.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5表 3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1]機(jī) 床機(jī)械類型 磨床 組合機(jī)床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32①初選系統(tǒng)壓力 P=16Mpa3.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸3.4.1 液壓缸缸徑的計(jì)算內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸的負(fù)載為推力 式（3-6 634415010107.14893.6.9FmP??? ???????1）式中 —液壓缸實(shí)際使用推力 15600（N） ；01—液壓缸的負(fù)載效率，一般取 0.5～07；?—液壓缸的總效率，一般取 =07～09；計(jì)算 =0.8；???—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）p本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =16MPa；p考慮到液壓機(jī)工作時可能會超載 1.2 倍，故根據(jù)實(shí)際需要，稍微取查缸筒內(nèi)徑系列/mm(GB/T 2348-1993) 可以取為 50mm。液壓氣動系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑 標(biāo)準(zhǔn)編號：GB/T 2348-1993表 GB/T 2348-1993 直徑系列直徑系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、11080、200、220、250、280、320、360④根據(jù)下表 3-1：表 3-1公稱壓力/Mpa 10?12.5-20 20??1.33 1.462 2取速比 =1.462④查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知 d=D =0.56214D?1?代入計(jì)算并取標(biāo)準(zhǔn)直得 d=28.107mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列，取 d=32mm3.4.2 活塞寬度 的確定B活塞的寬度 一般取 =（0.6-1.0） D即 =（0.6-1.0）×50=（30-50）mm取 =35mm3.4.3 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 的 20-30 倍。D即：缸體內(nèi)部長度快進(jìn)行程 L1=150mm，工進(jìn)行程 L2=50mm 3.4.4 缸筒壁厚的計(jì)算在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng) 時，稱為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式為0.8D??式（3-2） ??max2pD??式中， —缸筒內(nèi)最高壓力；maxp—缸筒材料的許用壓力。 = , 為材料的抗拉強(qiáng)度，n 為安?????/b全系數(shù)，當(dāng) 時，一般取 。0.8D?5n?11當(dāng) 時,按式（3-3）計(jì)算0.8.3D??(該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管) 式（3-3）??maxa2.p??根據(jù)缸徑查手冊預(yù)取 =30?此時 300.8.17.32D???最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據(jù)給定參數(shù) ，所以：16PMa?=16 1.5=24MPmaxP?[?]=100～110 M（無縫鋼管） ，取[ ?]=100 a，其壁厚按公式（3-3）計(jì)算為??axma10.55.62.323-24pDm??????滿足要求，就取壁厚為 6mm。3.4.5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑 按下式進(jìn)行校核d][4??Fd?式中， 為活塞桿上的作用力；][為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][?= ,n 一般取 1.40。/bn6415045283.98/.dmm????滿足要求B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 k的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長徑比且桿件承受壓負(fù)載時，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核/10ld?依下式進(jìn)行12knF?式中， 為安全系數(shù)，一般取 kn=2~4。a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/lrmi?2kiEJFl??b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/klri?21()kkfAalir?式中， l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表 1； kr為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見表 3-2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末mi端系數(shù)，其值見表 1； E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取 21/06.2mNE??；為活塞桿橫截面慣性矩； 為活塞桿橫截面積； f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， ?為系數(shù)，具體數(shù)值見表 3-3。表 3-2 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i支承方式 支承說明末端系數(shù) i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 3-3 f、 ?、 的值m13材料 28/10mNf??m鑄鐵 5.6 1/1600 80鍛鐵 2.5 1/9000 110鋼 4.9 1/5000 85c.當(dāng) 時 ,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。20lk?此設(shè)計(jì)安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.4.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A 液壓缸的額定壓力 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：np式（3-4）21()0.35snDp???(MPa根據(jù)式（3-4 ）得到： 22(.0.45)0.358.1()np pa??顯然，額定油壓 = =7MP，滿足條件；npB 為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 值應(yīng)與塑性變形壓np力有一定的比例范圍：式（3-5）(0.35~.42)nplp?式（3-6）1.oglsD?先根據(jù)式（3-6）得到：=41.2112.3lpls?()MPa再將得到結(jié)果帶入（3-5）得到： (0.35~.42).15.47~1.6na MPa???顯然，滿足條件；C 耐壓試驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在檢查質(zhì)量時需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的時間內(nèi)，TP液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 14當(dāng)額定壓力 時16npMPa?（MPa ）.5T?D 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力 應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力 ：EpTp(MPa） 12.3logEbDp??式（3-7 ）因?yàn)椴楸硪阎?=596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：b?89.72EPMa?至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為： 1.50.TP?因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中: —缸筒內(nèi)徑（ ） ；Dm—缸筒外徑（ ） ；1—液壓缸的額定壓力（ ）npMPa—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ） ；l a—液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（ ） ；T—缸筒發(fā)生爆破時壓力（ ） ；EpP—缸筒材料抗拉強(qiáng)度（ ） ；b?Ma—缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ ；s—缸筒材料的彈性模量（ ） ；EP—缸筒材料的泊桑系數(shù)?鋼材： =0.33.4.7 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑 采用 H7 級配合，表面粗糙度 為 0.16，需要進(jìn)行研磨；DaR熱處理：調(diào)制，HB 240；?缸筒內(nèi)徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；15剛通直線度不大于 0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。3.4.8 法蘭設(shè)計(jì)液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：式（3-8）??04(-) cpFDdh???式中， -法蘭厚度（m ） ；—密封環(huán)內(nèi)經(jīng) d=40mm（m） ；d密封環(huán)外徑（m） ； =50mmH?Hd系統(tǒng)工作壓力（pa） ； =7MPapp附加密封力（Pa） ； 值取其材料屈服點(diǎn) 353MPa；qq螺釘孔分布圓直徑（m） ； =55mm0D?0D密封環(huán)平均直徑（m） ； =45mmcpdcpd法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa） ；[ ]= /n=353/5=70.6MPa????s—法蘭受力總合力（ m）F22()98.564HFdpdqKN?????所以 =13.2mm??04(-) cpDdh???3689.5610.-7??為了安全取 =14mm3.4.9 缸筒端部法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：16圖 3-1 缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋； 2-缸筒螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力:(MPa) 式（ 3-9）6max2104kFdZ?????螺紋處的剪應(yīng)力(MPa) 式（3-10）61max03.2kd????合成應(yīng)力(MPa) 式（3-11）??2n?????式中, —液壓缸的最大負(fù)載， =A ，單桿時 ，雙桿是maxFmaxFaxp2/4AD??2()/4ADd???—螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷 =1.25~1.5，變載荷 =2.5~4；kkk—液壓缸內(nèi)徑；—缸體螺紋外徑；0d—螺紋內(nèi)經(jīng)；1—螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取 =0.12;變載荷取 =2.5~4；k1k1k—材料許用應(yīng)力， , 為材料的屈服極限，n 為安全系數(shù)，一般取?????/s??sn=1.2~1.5；Z—螺栓個數(shù)。17最大推力為： 41.50FApXN?使用 4 個螺栓緊固缸蓋，即： =4Z螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm0d1d系數(shù)選擇：選取 =1.3 =0.12K根據(jù)式（3-9 ）得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=6max2104kFdZ?????462.31501209.38MPa???根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為： 463050.2198.428Pa??????根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為：= =367.6MPan?2??由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級為 12.9 級；查表的得：抗拉強(qiáng)度極限 =1220MP;屈服極限強(qiáng)度 =1100MP；b?s?不妨取安全系數(shù) n=2可以得到許用應(yīng)力值：[ ]= /n=1100/2=550MPs證明選用螺栓等級合適。3.4.10 密封件的選用A.對密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度的適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補(bǔ)償磨損。密封件一般以斷面形狀分類，有 O 形、Y 形、U 形、V 形和Yx 形等。除 O 形外，其他都屬于唇形密封件。B. O 形密封圈的選用18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。C.動密封部位密封圈的選用由于 O 型密封圈用于往復(fù)運(yùn)動存在起動阻力大的缺點(diǎn)，所以用于往復(fù)運(yùn)動的密封件一般不用 O 形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾??；钊h(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長，但密封性能差，內(nèi)泄漏量大，而且工藝復(fù)雜，造價高。對內(nèi)泄漏量要求不嚴(yán)而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V 形圈的密封效果一般，密封壓力通過壓圈可以調(diào)節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴(yán)重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟(jì)。對于運(yùn)動速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。U 形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于 10MPa 時使用，對壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡單經(jīng)濟(jì)的密封圈就屬 Yx 型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設(shè)計(jì)選用 Yx 型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；c.安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖 3-2 密封方式圖19204 液壓元件的選型4.1 液壓馬達(dá)的選型4.1.1 液壓馬達(dá)的工作原理本設(shè)計(jì)采用徑向柱塞式液壓馬達(dá)。徑向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理：當(dāng)壓力油經(jīng)固定的配油軸的窗口進(jìn)入缸體內(nèi)柱塞的底部時，柱塞向外伸出，緊緊頂住定子的內(nèi)壁，由于定子與缸體存在一偏心距。在柱塞與定子接觸處，定子對柱塞的反作用力為 。力可分解為 和 兩個分力。當(dāng)作用在柱塞底部的油液壓力為ｐ，柱塞直徑為ｄ，力和之間的夾角為 X 時，力對缸體產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，使缸體旋轉(zhuǎn)。缸體再通過端面連接的傳動軸向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。以上分析的一個柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況，由于在壓油區(qū)作用有好幾個柱塞，在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都使缸體旋轉(zhuǎn)，并輸出轉(zhuǎn)矩。徑向柱塞液壓馬達(dá)多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況下。4.1.2 液壓馬達(dá)的計(jì)算與選用考慮到工況，斗倉的轉(zhuǎn)速我們選擇低速液壓馬達(dá)，其主要特點(diǎn)是排量大，可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。1、驅(qū)動料倉的液壓馬達(dá)㈠選型：馬達(dá)驅(qū)動齒輪從而帶動料倉，故料倉的驅(qū)動功率( =8.71 )即為馬達(dá)輸出功PKW率,取齒輪副的傳動效率 ，則需要的馬達(dá)輸出功率98.0??PM871?輸出轉(zhuǎn)矩 mNPTM????285607.91831??馬達(dá)排量（式MpTV???5.1）——馬達(dá)排量21——馬達(dá)進(jìn)出口壓差， = - 背p?p?背 ，馬達(dá)背壓，取 0.5 。 =16-0.5=15.5pMPaMPa—— 馬達(dá)機(jī)械效率，取 0.92?故 rmLVM/257.19.051286????為此，選擇徑向柱塞馬達(dá) 1JMD-80，見附錄 2，主要技術(shù)性能如下：排量 1.608 r/轉(zhuǎn)速 10～150 in額定壓力 16 MPa額定轉(zhuǎn)矩 3750 mN?根據(jù)驅(qū)動斗倉旋轉(zhuǎn)所需的功率和斗倉的轉(zhuǎn)速，再考慮到馬達(dá)的流量損失，選擇1JMD-80 徑向柱塞式液壓馬達(dá)。2、蛟龍的液壓馬達(dá)㈡選型：馬達(dá)直接帶動蛟龍，故蛟龍的驅(qū)動功率( =0.91 )即為馬達(dá)的輸出功率PKW=0.91PM?蛟龍的軸轉(zhuǎn)速 =60 ，則馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩 nmi/r=144.9 60219.31???TmN?馬達(dá)排量MpV???——馬達(dá)排量M——馬達(dá)進(jìn)出口壓差， = - 背p?背 ，馬達(dá)背壓，取 0.5 。 =12-0.5=11.5pPap?Pa—— 馬達(dá)機(jī)械效率，取 0.92M?故 rmLVm/086.29.0514????22為此，選擇徑向柱塞馬達(dá) 1JMD-40，見附錄 2，主要技術(shù)性能如下：排量 0.201 rmL/轉(zhuǎn)速 10～400 in額定壓力 16 MPa額定轉(zhuǎn)矩 470 N?根據(jù)驅(qū)動蛟龍旋轉(zhuǎn)所需的功率和蛟龍所需求的轉(zhuǎn)速，再考慮到馬達(dá)的流量損失，選擇 1JMD-40 徑向柱塞式液壓馬達(dá)。1-JMD 型徑向柱塞馬達(dá)是單作用曲軸連桿式馬達(dá)，該馬達(dá)具有轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單特點(diǎn)。試用于礦山、冶金、起重、船舶和運(yùn)輸提升等機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)。4.2 液壓泵的選擇首先確定液壓泵的最大工作壓力。根據(jù)油泵的出油口處總的壓力損失 ΣΔp 和液壓馬達(dá)在運(yùn)行中所需的最大壓力，即????PB1ΣΔp 為油液流經(jīng)流量閥和其他元件的管路沿程損失、局部壓力損失等，一般管路的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng) ΣΔp 為 (2～5)×10 5Pa，對于管路及調(diào)速閥較為復(fù)雜的系統(tǒng) ΣΔp 一般取(5～15)×10 5Pa，管路系統(tǒng)的沿程損失可以忽略不計(jì)，從而只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失，ΣΔp 可以參照下表選取。表 4-1 常用中、低壓各類閥的壓力損失( )nP?由于采用泵故系統(tǒng)的最大壓力 。2BpM?確定液壓泵的驅(qū)動功率；（式5q/10BBP??5.2）為泵的最大壓力；為泵的理論流量；B閥名 (×105PanP?)閥名 (×105PanP?)閥名 (×105Pa)n閥名 (×105PanP?)單向閥 0.3～0.5 背壓閥 3～8 行程閥 1.5～2 轉(zhuǎn)閥 1.5～2換向閥 1.5～3 節(jié)流閥 2～3 順序閥 1.5～3 調(diào)速閥 3～523為機(jī)械效率，取 0.7；B?計(jì)算結(jié)果 =13 ；1PKW查看參考書得 選擇 2CB-Fa32 型液壓泵，該液壓泵的排量 32.41 ；驅(qū)動功rmL/率 13.6 ,同理 =4 。KW2P選擇 10C-FL，該液壓泵的排量 11.27 ；驅(qū)動功率為 4.73 ；rmL/ KCB-Fa 型齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小、工作可靠、維修方便、對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性好，適用于工程機(jī)械、起重機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及其他的液壓系統(tǒng)。它的外形尺寸參考]表 4-2 所示。表 4-2 齒輪泵技術(shù)規(guī)格4.3 電動機(jī)的選擇確定液壓泵的驅(qū)動功率:查電機(jī)產(chǎn)品目錄、工況圖,可知，最大功率出現(xiàn)在工進(jìn)階段，查資料，取泵的總效率 ，則泵的輸入功率：0.78p??63104.1.878pqNKW???選擇電機(jī)型號：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：Y160L2-4，功率 18.5 ,轉(zhuǎn)速為 3000KW。額定功率為 15 。效率為 0.89，電流 3505 ，最大轉(zhuǎn)矩 2.2 。min/rKAmkN?該電動機(jī)中心高為 160，機(jī)座為長型，極數(shù)為 4。壓力 Mp 轉(zhuǎn)速 r/min型號 額定最高額定最高排量mL/r驅(qū)動功率 kW（n=1800r/min）質(zhì)量kg2CB-Fa321417.51800240032.41 13.6 13.910C-FL1417.5145011.27 4.73 10.2245 液壓泵站的設(shè)計(jì)5.1 確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類型，而集中配置型即為通常所說的液壓站。1）分散配置型液壓裝置分散配置型液壓裝置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵及其驅(qū)動電機(jī)、執(zhí)行器、液壓控制閥相關(guān)輔助元件按照機(jī)器的布局、工作特性相操縱要求等分散安設(shè)在主機(jī)的適當(dāng)位置上，液壓系統(tǒng)各組成元件通過管道逐一連接起來。例如有的金屬加工機(jī)床采用此種配置時，可將機(jī)床的床身、立柱或底座等支撐件的空腔部分兼作液壓油箱，安放動力源，而把液壓控制閥等元件安設(shè)在機(jī)身上操作者便于接近和操縱調(diào)節(jié)的位置。分散配置型液壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間和占地面積；缺點(diǎn)是元件布置零亂，安裝維護(hù)較復(fù)雜，動力源的振動、發(fā)熱還會對機(jī)床類主機(jī)的精度產(chǎn)生不利影響。所以，此種結(jié)構(gòu)類型主要適宜結(jié)構(gòu)安裝空間受限的移動式機(jī)械設(shè)備采用。2）集中配置型液壓裝置集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓閥及其驅(qū)動電機(jī)、輔助元件等獨(dú)立安裝在主機(jī)之外集中設(shè)置即所謂的液壓站。液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀，便于安裝維護(hù)，便于采集和檢測電液信號得以自動化，可以隔離液壓系統(tǒng)振動、發(fā)熱等對主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)是占地面積大，特別是對于有強(qiáng)烈熱源和煙霧、粉塵污染的機(jī)械設(shè)備，有時還需為安放液壓站建立專門的隔離房間或地下室。對比以上兩種布局方式，采用第二種較合適，即集中配置型，再細(xì)分的話就是其中的整體式液壓站。5.2 液壓控制裝置（液壓閥站的集成）一個液壓系統(tǒng)中有很多控制閥,這些控制閥可用不同方式來連接或集成。顯然，集成方式合理與否，對液壓系統(tǒng)的工作性能及使用維護(hù)有著很大影響。液壓控制裝置可分為有管集成和無管集成兩大類集成方式。1）有管集成有管集成是用管件（管子和接頭管）將各管連接液壓控制閥集成在一起。其主要優(yōu)點(diǎn)是不需要設(shè)計(jì)制造油路塊或油路板，連接方式不復(fù)雜。缺點(diǎn)是當(dāng)組成系統(tǒng)的控制25元件較多時，此時有較多的管接頭和管子，結(jié)構(gòu)雜亂，占用空間加大，從而使得系統(tǒng)布置相當(dāng)不便，前期的安裝和后期故障診斷、維護(hù)非常不便，當(dāng)系統(tǒng)工作時，容易產(chǎn)生泄漏，壓力損失大，易混入空氣及產(chǎn)生振動噪聲等不良現(xiàn)象。此種集成方式僅用于較簡單的液壓系統(tǒng)及有些行走機(jī)械設(shè)備中。有管集成液壓控制裝置的設(shè)計(jì)較為簡單，只要按照液壓系統(tǒng)原理的油路要求，用與閥的油口尺寸規(guī)格相對應(yīng)的油管和管接頭將選定的管式液壓控制閥連接起來即可。2）無管集成無管集成是是借助輔助連接件及其通油孔道，實(shí)現(xiàn)液壓控制閥及其他元件和管路的集成連接個油路聯(lián)系，構(gòu)成所需的液壓控制裝置。按輔助連接件型式的不同，無管集成可分為：塊式、板式、鏈?zhǔn)?、疊加閥式和插裝閥式等 5 種主要形式。特點(diǎn)是：油路直接作在液壓閥閥體或輔助元件上，可以省去了大量管件；并且組裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，外形整齊美觀；安裝方式靈活；油路通道短，壓力損失較小，不易泄漏。5.2.1 確定液壓控制裝置通過分析擬選用疊加閥式連接。它是由疊加閥互相直接連接而成，疊加閥液壓裝置一般在最下面為底板，在底板上有進(jìn)油口、回油口以及通向液壓執(zhí)行元件的孔口，上面第一塊一般為壓力表開關(guān)，再向上依次疊加各種壓力閥和流量閥，最上層為換向閥，一個疊加閥組一般控制一個液壓執(zhí)行元件。疊加閥為標(biāo)準(zhǔn)元件，設(shè)計(jì)中僅需按工藝要求繪制出疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖，即可進(jìn)行組裝，因而設(shè)計(jì)工作量小，目前已被廣泛用于冶金、機(jī)械制造、工程機(jī)械等領(lǐng)域中。根據(jù)獲取內(nèi)部孔道方式的不同，油路板可分為整體式油路板和剖分式油路板兩種結(jié)構(gòu)形式。在此，選用整體式油路板。閥板的制造工藝較簡單，生產(chǎn)成本低，實(shí)用性強(qiáng)。5.2.2 油路板的安裝方式1）整體式安裝此種安裝方式，通過適當(dāng)增加油路板高度并加工成 L 形，用螺釘實(shí)現(xiàn)整個板式集成液壓控制裝置與油箱頂蓋或其他底座的連接安裝。此種安裝方式剛性好，但油路板加工要求較高，如圖 5-1 所示。26圖 5-1 整體式安裝2）支腳式安裝此種安裝方式需單獨(dú)制作 L 形支腳(可用型鋼經(jīng)簡單加工而成)，支腳緊固在油路板背面下角，再通過螺釘將油路板與主機(jī)附屬設(shè)備或油箱頂蓋連接起來。此安裝方式結(jié)構(gòu)簡單，但剛性較差，適合單塊油路板的裝置采用。3）框架式安裝此種安裝方式是將油路板固定在一個框架上(如下圖所示)，或固定在專門的底座上，框架可用鑄造或焊接等方法獲得。此方式結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。但一個框架上可同時安裝幾塊油路板，故特別適合較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)采用，如圖 5-2 所示。圖 5-2 框架式安裝本設(shè)計(jì)采用第三種，框架式安裝。275.3 液壓動力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì)表 5-1 液壓動力源各組件的作用組成部分 包含元器件 作用液壓泵 將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能原動機(jī)(電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī))驅(qū)動液壓泵聯(lián)軸器 連接原動機(jī)和液壓泵液壓泵組傳動底座 安裝和固定液壓泵及原動機(jī)油箱 儲存油液 散發(fā)油液熱量 逸出空氣分離水分沉淀雜質(zhì)和安裝元件液位計(jì) 顯示和觀測液面高度通氣過濾器 過濾空氣油箱組件放油塞 清洗油箱或更換油液時放油過濾器組件 各類過濾器 分離油液中的固體顆粒,防止堵塞小截面流道,保持油液油清潔度等液壓動力源(即液壓泵站)是多種元、附件組合而成的整體。是為一個或幾個系統(tǒng)存放一定清潔度的工作介質(zhì)，并輸出一定壓力、流量的液體動力，兼作整體式液壓站。液壓動力源裝置是整個液壓系統(tǒng)或液壓站的一個重要部件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，對液壓設(shè)備性能關(guān)系很大。泵組的布置方式分類：1）上置式液壓動力源。上置式液壓動力源占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于郵箱內(nèi)的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油，一般應(yīng)用于中小功率的液壓泵站。當(dāng)采用臥式動力源時，由于液壓泵置于郵箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵油口處產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。 2）非上置式液壓動力源。非上置式液壓動力源由于液壓泵置于郵箱面以下，故能能有效改善液壓泵的吸入能力，這種動力源裝置高度低，便于維護(hù)，但占地面積大，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率較大，而使用空間不受限制，以及開機(jī)率低，使用時又要求很快投入運(yùn)行的場合。本設(shè)計(jì)中，要求機(jī)器的占地面積小，且安裝空間有限，那么就對液壓站的動力源本科生畢業(yè)論文題 目 橫置飼草收獲機(jī)料倉設(shè)計(jì) 系 別 班 級 姓 名 學(xué) 號 答辯時間 年 月 學(xué)院目 錄1 緒論 .31.1 引言 .31.2 液壓傳動 32 料倉總體的設(shè)計(jì) .53 攪龍的設(shè)計(jì) .73.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 73.2 蛟龍的參數(shù)設(shè)計(jì) 83.3 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸 83.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸 93.4.1 液壓缸缸徑的計(jì)算 .93.4.2 活塞寬度 B的確定 .103.4.3 缸體長度的確定 .103.4.4 缸筒壁厚的計(jì)算 .103.4.5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 .113.4.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算 .133.4.7 缸筒的加工要求 .143.4.8 法蘭設(shè)計(jì) .153.4.9 缸筒端部法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 .153.4.10 密封件的選用 .174 液壓元件的選型 .194.1 液壓馬達(dá)的選型 .194.1.1 液壓馬達(dá)的工作原理 194.1.2 液壓馬達(dá)的計(jì)算與選用 .194.2 液壓泵的選擇 214.3 電動機(jī)的選擇 225 液壓泵站的設(shè)計(jì) .235.1 確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案 235.2 液壓控制裝置（液壓閥站的集成） 235.2.1 確定液壓控制裝置 245.2.2 油路板的安裝方式 245.3 液壓動力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì) .265.4 液壓油箱的設(shè)計(jì) 275.4.1 油箱的設(shè)計(jì)要求及分類 .275.4.2 油箱容量計(jì)算 285.4.3 箱底、支腳、放油塞、吊耳 .295.4.4 隔板、除氣網(wǎng) .295.4.5 管路的配置 305.4.6 過濾器 .305.4.7 油箱的工作圖樣、材料和表面處理 315.5 液壓閥類元件的選擇 .325.5.1 選用閥類介紹 325.5.2 閥類元件選擇依據(jù) 335.6 液壓油管的選擇 .345.6.1 管道的設(shè)計(jì) 345.6.2 油管的比較 356 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 .366.1 管路中的壓力損失 .366.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算 .377 料倉結(jié)構(gòu)件計(jì)算 .387.1 主梁危險載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 387.2 支腿危險載面的強(qiáng)度驗(yàn)算 397.3 下橫梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 407.4 截面強(qiáng)度計(jì)算 437.5 截面剪切強(qiáng)度計(jì)算 44結(jié) 論 .46參 考 文 獻(xiàn) .47致 謝 .481橫置飼草收獲機(jī)料倉設(shè)計(jì)*** 指導(dǎo)教師：***摘 要:文章首先介紹了料倉的現(xiàn)狀及一些相關(guān)內(nèi)容，然后說明料倉的發(fā)展史以及目前國內(nèi)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向，并根據(jù)產(chǎn)品的性能等要求，說明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案由來。討論方案后覺得用液壓驅(qū)動來解決它，從斗倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到負(fù)載計(jì)算，到液壓系統(tǒng)分析，蛟龍裝置的選擇，根據(jù)負(fù)載選擇液壓馬達(dá)和液壓泵，及泵站的結(jié)構(gòu)選擇，還有閥類的選型等，最后定型油箱。設(shè)計(jì)過程中查閱了很多的專業(yè)資料，本設(shè)計(jì)運(yùn)用本專業(yè)所有專業(yè)課程。關(guān)鍵詞：料倉；液壓；設(shè)計(jì)2Horizontal Forage Harvester Hopper Designxxx Tutor：***Abstract：The article first introduces the status of silos and some related content, and then explain the history of the silo and the current domestic situation and the future direction of development, and in accordance with the performance requirements of the product, indicating the origin of the product design.Discussion of the program, I felt a hydraulic drive to deal with it, from the hopper to the structural design load calculations, to the hydraulic system analysis, selection means dragon, load selection structure selection hydraulic motors and pumps, pumping stations and under, as well as valves selection, and finally setting the tank.Now a lot of the design process of professional information, use this design all the professional courses.Keywords: silos; hydraulic; Design31 緒論1.1 引言料倉一般指貯存散裝物料的直立容器，常用于大量儲存糧食，炭，水泥，木片，糧食產(chǎn)品和鋸末等，可做為生產(chǎn)企業(yè)調(diào)節(jié)、運(yùn)轉(zhuǎn)和貯存物料的設(shè)施，也可作為貯存散料的倉庫?，F(xiàn)在料倉已成為國家經(jīng)濟(jì)騰飛中一項(xiàng)必不可少的工業(yè)物。料倉結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下幾點(diǎn)：1、料倉容量方面就倉筒而言，五六十年代年代,貯倉直徑和單倉容量都比較?。坏搅税司攀甏鷤}筒直徑可以達(dá)到 20 米，單倉容量可達(dá) 15kt；現(xiàn)在有的筒倉直徑達(dá) 40 米，單倉容量達(dá) 30kt，甚至更大的。2、料倉結(jié)構(gòu)發(fā)面大型筒倉的倉頂和倉上建筑結(jié)構(gòu)一般采用輕型材料、網(wǎng)殼及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，減少了自身載荷，從而對加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定有很大作用。也有對配倉設(shè)備進(jìn)行改革，在倉頂露天布設(shè)配倉設(shè)備的情況下，可以不用倉頂及倉上建筑。3、料倉自動化方面歷經(jīng)多年的不斷發(fā)展，料倉設(shè)備的控制系統(tǒng)由最初的人控方式發(fā)展到現(xiàn)在的高水平自動化，在料倉內(nèi)設(shè)置自動監(jiān)控系統(tǒng)，從而自動消除倉內(nèi)貯料的貼幫、堵塞、積滯等現(xiàn)象，提高了工作效率。料倉設(shè)備控制系統(tǒng)的高低代表了整套設(shè)備的高低，并且操作方式向人性化發(fā)展，使操作和維修更加方便。1.2 液壓傳動廣泛使用的傳動方法主要有驅(qū)動傳動、電氣傳動、氣壓傳動、液壓傳動。每個人都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，通過機(jī)械傳動齒輪，齒條，蝸輪，蝸桿齒輪，皮帶，鏈條，齒輪桿和其他機(jī)械部件，它是最早和最常見的形式傳輸形式的發(fā)展。它具有驅(qū)動器準(zhǔn)確可靠，操作簡單，易于學(xué)習(xí)和直觀的組織，負(fù)載傳動比的變化影響小，受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。但是，在全自動控制的情況下，簡單地通過機(jī)械傳動來完成難以操作的遠(yuǎn)距離控制，結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜和繁瑣，自由的安裝位置的微小變化等缺點(diǎn)，因此在許多情況下，其他傳輸方式正在逐漸被取代。本設(shè)計(jì)將采用液壓傳動。液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)是： 液壓傳動因?yàn)槭怯凸苓B接可以依據(jù)具體實(shí)際場所進(jìn)行布置，比機(jī)械裝置靈活，同時在裝置運(yùn)行過程中隨意調(diào)速、大范圍內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，4可以比較平穩(wěn)的傳遞載荷，不易磨損元件且噪音污染低，維護(hù)和使用十分便捷，液壓傳動系統(tǒng)借助于各種閥類很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程操作以及過載保護(hù)，又液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊且重量輕慣性?。ㄍ瑯庸β实挠婉R達(dá)比電馬達(dá)體積小得多） ，液壓元件已實(shí)現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，便于使用和后期維護(hù)。52 料倉總體的設(shè)計(jì)料倉的結(jié)構(gòu)主義有側(cè)板，前板、底板、后板、改變、方鋼、加強(qiáng)板經(jīng)過焊接或者緊固件進(jìn)行連接，通過具體的實(shí)際測量，繪制草圖如下圖：圖 2-1 繪制草圖圖 2-2 實(shí)物圖通過對現(xiàn)場實(shí)物圖進(jìn)行測繪，進(jìn)行三維建?？梢缘玫饺缦氯S模型,附圖：6圖 2-3 三維模型圖73 攪龍的設(shè)計(jì)3.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)蛟龍推運(yùn)器由蛟龍葉片組成。圖 3-1 蛟龍推運(yùn)器1、傳動軸 2、傳動盤 3、滾筒 4、葉片 5、固定擋盤6、深溝球軸承 7、軸套 8、撥指 9、撥指座套 10、偏心銷軸11、檢視蓋 12、攪龍短軸 13、撥指調(diào)節(jié)板為了提高喂入均勻性，蛟龍 4 有一小部分伸入到撥指區(qū)域內(nèi)。工作時，軸 12 是固定不動的，傳動軸 1 帶動蛟龍推運(yùn)器旋轉(zhuǎn)時，滾筒帶動撥指 8 繞軸 10 旋轉(zhuǎn)，由于軸 10 配置在蛟龍推運(yùn)器的前下方，所以撥指除了旋轉(zhuǎn)外還沿滾筒外沿滑動；轉(zhuǎn)至前下方時從殼中伸出抓取谷物，而轉(zhuǎn)至后上方時縮回殼中。為了使谷物輸送工作在蛟龍輸送器、伸縮撥指機(jī)構(gòu)和輸送槽等三者銜接的地方交接好，蛟龍葉片應(yīng)延伸進(jìn)槽口約 30-50 毫米，否則會出現(xiàn)部分谷物掛在與輸送槽連接的轉(zhuǎn)角處，以致影響谷物連續(xù)輸送。由于輸送槽位置所限，攪龍以伸縮撥指為界，分成左右兩段。左右兩部分蛟龍方向相反。因右端部分很短，所以用兩塊導(dǎo)向葉片完成輸送工作。為了使攪龍順利輸送谷物，攪龍與框架應(yīng)有合理的配合關(guān)系。若底隙過大，則要等到谷物積得夠厚后蛟龍葉片才能把它推撥到，過小則會增加輸送阻力，嚴(yán)重時還會堵塞死攪龍，葉片與底板的最小間隙，打、中型機(jī)取 15-20 毫米，小型機(jī)取 8-10 毫米。攪龍葉片與后擋板的間隙過大會造成回草現(xiàn)象，過小也會塞死攪龍，通常后側(cè)間8隙，打、中型機(jī)取 25-30 毫米，小型機(jī)取 15-20 毫米。一般說這兩個間隙應(yīng)根據(jù)割幅大小不同而定，割幅大的，間隙要大，小的可以小些。收割的時候，情況是在不斷變化的，有時禾層的厚度會變化，禾層會突然增厚，為了適應(yīng)這一情況，攪龍通常做成浮動式，即靠近輸送槽一端做成浮動式，另一端則采用圓柱孔調(diào)心球軸承固定。3.2 蛟龍的參數(shù)設(shè)計(jì)蛟龍的主要參數(shù)有蛟龍角、內(nèi)徑、外徑、螺距和轉(zhuǎn)速等。3.2.1 蛟龍角 α在同樣條件下，蛟龍角大，生產(chǎn)率高，但工作費(fèi)力；蛟龍角小，則生產(chǎn)率低，但工作省力。若蛟龍角太大時甚至不能工作，一般取 α=20°。3.2.2 內(nèi)徑 d 外徑 D 轉(zhuǎn)速 n 螺距 S查詢《農(nóng)機(jī)手冊》 ，得到廣東農(nóng)林學(xué)院經(jīng)過多次對比試驗(yàn)得出的參考數(shù)據(jù)：內(nèi)徑 d = 230mm外徑 D = 340-350mm轉(zhuǎn)速 n = 170-220r/min螺距 s = 240-320mm又根據(jù)工作要求外徑盡量選大，因此選取外徑 D = 350mm；考慮到配套拖拉機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 540r/min，為使傳動機(jī)構(gòu)簡單設(shè)計(jì)攪龍轉(zhuǎn)速 180r/min；至于螺距的配置，以撥指為界，撥指左端螺距選擇 300mm， 右端距離較短，采用起點(diǎn)相隔 180 度的兩段導(dǎo)向葉片，螺距為 320mm。3.3 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸首先通過對料倉的計(jì)算，這里需要根據(jù)料倉的容積，然后加上一些鋼材的重量進(jìn)行一個大題的估算，計(jì)算也是做個樣子。油缸所受到的負(fù)載假設(shè)為 15600N液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑9表 3-1 按負(fù)載選擇工作壓力 [1]負(fù)載/ KN 50工作壓力/MPa 0.8~11.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5表 3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1]機(jī) 床機(jī)械類型 磨床 組合機(jī)床龍門刨床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32①初選系統(tǒng)壓力 P=16Mpa3.4 計(jì)算和確定液壓缸的主要尺寸3.4.1 液壓缸缸徑的計(jì)算內(nèi)徑 D 可按下列公式初步計(jì)算：液壓缸的負(fù)載為推力 式（3-6 634415010107.14893.6.9FmP??? ???????1）式中 —液壓缸實(shí)際使用推力 15600（N） ；01—液壓缸的負(fù)載效率，一般取 0.5～07；?—液壓缸的總效率，一般取 =07～09；計(jì)算 =0.8；???—液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa）p本次設(shè)計(jì)中液壓缸已知系統(tǒng)壓力 =16MPa；p考慮到液壓機(jī)工作時可能會超載 1.2 倍，故根據(jù)實(shí)際需要，稍微取查缸筒內(nèi)徑系列/mm(GB/T 2348-1993) 可以取為 50mm。液壓氣動系統(tǒng)及元件 缸內(nèi)徑及活塞桿外徑 標(biāo)準(zhǔn)編號：GB/T 2348-1993表 GB/T 2348-1993 直徑系列直徑系列/mm(GB/T 2348-1993)4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、11080、200、220、250、280、320、360④根據(jù)下表 3-1：表 3-1公稱壓力/Mpa 10?12.5-20 20??1.33 1.462 2取速比 =1.462④查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知 d=D =0.56214D?1?代入計(jì)算并取標(biāo)準(zhǔn)直得 d=28.107mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列，取 d=32mm3.4.2 活塞寬度 的確定B活塞的寬度 一般取 =（0.6-1.0） D即 =（0.6-1.0）×50=（30-50）mm取 =35mm3.4.3 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 的 20-30 倍。D即：缸體內(nèi)部長度快進(jìn)行程 L1=150mm，工進(jìn)行程 L2=50mm 3.4.4 缸筒壁厚的計(jì)算在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng) 時，稱為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式為0.8D??式（3-2） ??max2pD??式中， —缸筒內(nèi)最高壓力；maxp—缸筒材料的許用壓力。 = , 為材料的抗拉強(qiáng)度，n 為安?????/b全系數(shù)，當(dāng) 時，一般取 。0.8D?5n?11當(dāng) 時,按式（3-3）計(jì)算0.8.3D??(該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管) 式（3-3）??maxa2.p??根據(jù)缸徑查手冊預(yù)取 =30?此時 300.8.17.32D???最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據(jù)給定參數(shù) ，所以：16PMa?=16 1.5=24MPmaxP?[?]=100～110 M（無縫鋼管） ，取[ ?]=100 a，其壁厚按公式（3-3）計(jì)算為??axma10.55.62.323-24pDm??????滿足要求，就取壁厚為 6mm。3.4.5 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑 按下式進(jìn)行校核d][4??Fd?式中， 為活塞桿上的作用力；][為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][?= ,n 一般取 1.40。/bn6415045283.98/.dmm????滿足要求B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 k的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長徑比且桿件承受壓負(fù)載時，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核/10ld?依下式進(jìn)行12knF?式中， 為安全系數(shù)，一般取 kn=2~4。a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/lrmi?2kiEJFl??b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/klri?21()kkfAalir?式中， l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表 1； kr為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見表 3-2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末mi端系數(shù)，其值見表 1； E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取 21/06.2mNE??；為活塞桿橫截面慣性矩； 為活塞桿橫截面積； f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， ?為系數(shù)，具體數(shù)值見表 3-3。表 3-2 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i支承方式 支承說明末端系數(shù) i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 3-3 f、 ?、 的值m13材料 28/10mNf??m鑄鐵 5.6 1/1600 80鍛鐵 2.5 1/9000 110鋼 4.9 1/5000 85c.當(dāng) 時 ,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。20lk?此設(shè)計(jì)安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.4.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A 液壓缸的額定壓力 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：np式（3-4）21()0.35snDp???(MPa根據(jù)式（3-4 ）得到： 22(.0.45)0.358.1()np pa??顯然，額定油壓 = =7MP，滿足條件；npB 為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力 值應(yīng)與塑性變形壓np力有一定的比例范圍：式（3-5）(0.35~.42)nplp?式（3-6）1.oglsD?先根據(jù)式（3-6）得到：=41.2112.3lpls?()MPa再將得到結(jié)果帶入（3-5）得到： (0.35~.42).15.47~1.6na MPa???顯然，滿足條件；C 耐壓試驗(yàn)壓力 ，是液壓缸在檢查質(zhì)量時需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的時間內(nèi)，TP液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異常現(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 14當(dāng)額定壓力 時16npMPa?（MPa ）.5T?D 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力 應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力 ：EpTp(MPa） 12.3logEbDp??式（3-7 ）因?yàn)椴楸硪阎?=596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：b?89.72EPMa?至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為： 1.50.TP?因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中: —缸筒內(nèi)徑（ ） ；Dm—缸筒外徑（ ） ；1—液壓缸的額定壓力（ ）npMPa—液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（ ） ；l a—液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（ ） ；T—缸筒發(fā)生爆破時壓力（ ） ；EpP—缸筒材料抗拉強(qiáng)度（ ） ；b?Ma—缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ ；s—缸筒材料的彈性模量（ ） ；EP—缸筒材料的泊桑系數(shù)?鋼材： =0.33.4.7 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑 采用 H7 級配合，表面粗糙度 為 0.16，需要進(jìn)行研磨；DaR熱處理：調(diào)制，HB 240；?缸筒內(nèi)徑 的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；15剛通直線度不大于 0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。3.4.8 法蘭設(shè)計(jì)液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：式（3-8）??04(-) cpFDdh???式中， -法蘭厚度（m ） ；—密封環(huán)內(nèi)經(jīng) d=40mm（m） ；d密封環(huán)外徑（m） ； =50mmH?Hd系統(tǒng)工作壓力（pa） ； =7MPapp附加密封力（Pa） ； 值取其材料屈服點(diǎn) 353MPa；qq螺釘孔分布圓直徑（m） ； =55mm0D?0D密封環(huán)平均直徑（m） ； =45mmcpdcpd法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa） ；[ ]= /n=353/5=70.6MPa????s—法蘭受力總合力（ m）F22()98.564HFdpdqKN?????所以 =13.2mm??04(-) cpDdh???3689.5610.-7??為了安全取 =14mm3.4.9 缸筒端部法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：16圖 3-1 缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋； 2-缸筒螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力:(MPa) 式（ 3-9）6max2104kFdZ?????螺紋處的剪應(yīng)力(MPa) 式（3-10）61max03.2kd????合成應(yīng)力(MPa) 式（3-11）??2n?????式中, —液壓缸的最大負(fù)載， =A ，單桿時 ，雙桿是maxFmaxFaxp2/4AD??2()/4ADd???—螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷 =1.25~1.5，變載荷 =2.5~4；kkk—液壓缸內(nèi)徑；—缸體螺紋外徑；0d—螺紋內(nèi)經(jīng)；1—螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取 =0.12;變載荷取 =2.5~4；k1k1k—材料許用應(yīng)力， , 為材料的屈服極限，n 為安全系數(shù)，一般取?????/s??sn=1.2~1.5；Z—螺栓個數(shù)。17最大推力為： 41.50FApXN?使用 4 個螺栓緊固缸蓋，即： =4Z螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm0d1d系數(shù)選擇：選取 =1.3 =0.12K根據(jù)式（3-9 ）得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=6max2104kFdZ?????462.31501209.38MPa???根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為： 463050.2198.428Pa??????根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為：= =367.6MPan?2??由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級為 12.9 級；查表的得：抗拉強(qiáng)度極限 =1220MP;屈服極限強(qiáng)度 =1100MP；b?s?不妨取安全系數(shù) n=2可以得到許用應(yīng)力值：[ ]= /n=1100/2=550MPs證明選用螺栓等級合適。3.4.10 密封件的選用A.對密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度的適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝拆，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補(bǔ)償磨損。密封件一般以斷面形狀分類，有 O 形、Y 形、U 形、V 形和Yx 形等。除 O 形外，其他都屬于唇形密封件。B. O 形密封圈的選用18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。C.動密封部位密封圈的選用由于 O 型密封圈用于往復(fù)運(yùn)動存在起動阻力大的缺點(diǎn)，所以用于往復(fù)運(yùn)動的密封件一般不用 O 形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾取；钊h(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長，但密封性能差，內(nèi)泄漏量大，而且工藝復(fù)雜，造價高。對內(nèi)泄漏量要求不嚴(yán)而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V 形圈的密封效果一般，密封壓力通過壓圈可以調(diào)節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴(yán)重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟(jì)。對于運(yùn)動速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。U 形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于 10MPa 時使用，對壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡單經(jīng)濟(jì)的密封圈就屬 Yx 型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設(shè)計(jì)選用 Yx 型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；c.安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖 3-2 密封方式圖19204 液壓元件的選型4.1 液壓馬達(dá)的選型4.1.1 液壓馬達(dá)的工作原理本設(shè)計(jì)采用徑向柱塞式液壓馬達(dá)。徑向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理：當(dāng)壓力油經(jīng)固定的配油軸的窗口進(jìn)入缸體內(nèi)柱塞的底部時，柱塞向外伸出，緊緊頂住定子的內(nèi)壁，由于定子與缸體存在一偏心距。在柱塞與定子接觸處，定子對柱塞的反作用力為 。力可分解為 和 兩個分力。當(dāng)作用在柱塞底部的油液壓力為ｐ，柱塞直徑為ｄ，力和之間的夾角為 X 時，力對缸體產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，使缸體旋轉(zhuǎn)。缸體再通過端面連接的傳動軸向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。以上分析的一個柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況，由于在壓油區(qū)作用有好幾個柱塞，在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都使缸體旋轉(zhuǎn)，并輸出轉(zhuǎn)矩。徑向柱塞液壓馬達(dá)多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況下。4.1.2 液壓馬達(dá)的計(jì)算與選用考慮到工況，斗倉的轉(zhuǎn)速我們選擇低速液壓馬達(dá)，其主要特點(diǎn)是排量大，可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使傳動機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。1、驅(qū)動料倉的液壓馬達(dá)㈠選型：馬達(dá)驅(qū)動齒輪從而帶動料倉，故料倉的驅(qū)動功率( =8.71 )即為馬達(dá)輸出功PKW率,取齒輪副的傳動效率 ，則需要的馬達(dá)輸出功率98.0??PM871?輸出轉(zhuǎn)矩 mNPTM????285607.91831??馬達(dá)排量（式MpTV???5.1）——馬達(dá)排量21——馬達(dá)進(jìn)出口壓差， = - 背p?p?背 ，馬達(dá)背壓，取 0.5 。 =16-0.5=15.5pMPaMPa—— 馬達(dá)機(jī)械效率，取 0.92?故 rmLVM/257.19.051286????為此，選擇徑向柱塞馬達(dá) 1JMD-80，見附錄 2，主要技術(shù)性能如下：排量 1.608 r/轉(zhuǎn)速 10～150 in額定壓力 16 MPa額定轉(zhuǎn)矩 3750 mN?根據(jù)驅(qū)動斗倉旋轉(zhuǎn)所需的功率和斗倉的轉(zhuǎn)速，再考慮到馬達(dá)的流量損失，選擇1JMD-80 徑向柱塞式液壓馬達(dá)。2、蛟龍的液壓馬達(dá)㈡選型：馬達(dá)直接帶動蛟龍，故蛟龍的驅(qū)動功率( =0.91 )即為馬達(dá)的輸出功率PKW=0.91PM?蛟龍的軸轉(zhuǎn)速 =60 ，則馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩 nmi/r=144.9 60219.31???TmN?馬達(dá)排量MpV???——馬達(dá)排量M——馬達(dá)進(jìn)出口壓差， = - 背p?背 ，馬達(dá)背壓，取 0.5 。 =12-0.5=11.5pPap?Pa—— 馬達(dá)機(jī)械效率，取 0.92M?故 rmLVm/086.29.0514????22為此，選擇徑向柱塞馬達(dá) 1JMD-40，見附錄 2，主要技術(shù)性能如下：排量 0.201 rmL/轉(zhuǎn)速 10～400 in額定壓力 16 MPa額定轉(zhuǎn)矩 470 N?根據(jù)驅(qū)動蛟龍旋轉(zhuǎn)所需的功率和蛟龍所需求的轉(zhuǎn)速，再考慮到馬達(dá)的流量損失，選擇 1JMD-40 徑向柱塞式液壓馬達(dá)。1-JMD 型徑向柱塞馬達(dá)是單作用曲軸連桿式馬達(dá)，該馬達(dá)具有轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單特點(diǎn)。試用于礦山、冶金、起重、船舶和運(yùn)輸提升等機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)。4.2 液壓泵的選擇首先確定液壓泵的最大工作壓力。根據(jù)油泵的出油口處總的壓力損失 ΣΔp 和液壓馬達(dá)在運(yùn)行中所需的最大壓力，即????PB1ΣΔp 為油液流經(jīng)流量閥和其他元件的管路沿程損失、局部壓力損失等，一般管路的節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng) ΣΔp 為 (2～5)×10 5Pa，對于管路及調(diào)速閥較為復(fù)雜的系統(tǒng) ΣΔp 一般取(5～15)×10 5Pa，管路系統(tǒng)的沿程損失可以忽略不計(jì)，從而只考慮流經(jīng)各控制閥的壓力損失，ΣΔp 可以參照下表選取。表 4-1 常用中、低壓各類閥的壓力損失( )nP?由于采用泵故系統(tǒng)的最大壓力 。2BpM?確定液壓泵的驅(qū)動功率；（式5q/10BBP??5.2）為泵的最大壓力；為泵的理論流量；B閥名 (×105PanP?)閥名 (×105PanP?)閥名 (×105Pa)n閥名 (×105PanP?)單向閥 0.3～0.5 背壓閥 3～8 行程閥 1.5～2 轉(zhuǎn)閥 1.5～2換向閥 1.5～3 節(jié)流閥 2～3 順序閥 1.5～3 調(diào)速閥 3～523為機(jī)械效率，取 0.7；B?計(jì)算結(jié)果 =13 ；1PKW查看參考書得 選擇 2CB-Fa32 型液壓泵，該液壓泵的排量 32.41 ；驅(qū)動功rmL/率 13.6 ,同理 =4 。KW2P選擇 10C-FL，該液壓泵的排量 11.27 ；驅(qū)動功率為 4.73 ；rmL/ KCB-Fa 型齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小、工作可靠、維修方便、對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性好，適用于工程機(jī)械、起重機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及其他的液壓系統(tǒng)。它的外形尺寸參考]表 4-2 所示。表 4-2 齒輪泵技術(shù)規(guī)格4.3 電動機(jī)的選擇確定液壓泵的驅(qū)動功率:查電機(jī)產(chǎn)品目錄、工況圖,可知，最大功率出現(xiàn)在工進(jìn)階段，查資料，取泵的總效率 ，則泵的輸入功率：0.78p??63104.1.878pqNKW???選擇電機(jī)型號：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：Y160L2-4，功率 18.5 ,轉(zhuǎn)速為 3000KW。額定功率為 15 。效率為 0.89，電流 3505 ，最大轉(zhuǎn)矩 2.2 。min/rKAmkN?該電動機(jī)中心高為 160，機(jī)座為長型，極數(shù)為 4。壓力 Mp 轉(zhuǎn)速 r/min型號 額定最高額定最高排量mL/r驅(qū)動功率 kW（n=1800r/min）質(zhì)量kg2CB-Fa321417.51800240032.41 13.6 13.910C-FL1417.5145011.27 4.73 10.2245 液壓泵站的設(shè)計(jì)5.1 確定液壓站的結(jié)構(gòu)類型方案液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類型，而集中配置型即為通常所說的液壓站。1）分散配置型液壓裝置分散配置型液壓裝置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵及其驅(qū)動電機(jī)、執(zhí)行器、液壓控制閥相關(guān)輔助元件按照機(jī)器的布局、工作特性相操縱要求等分散安設(shè)在主機(jī)的適當(dāng)位置上，液壓系統(tǒng)各組成元件通過管道逐一連接起來。例如有的金屬加工機(jī)床采用此種配置時，可將機(jī)床的床身、立柱或底座等支撐件的空腔部分兼作液壓油箱，安放動力源，而把液壓控制閥等元件安設(shè)在機(jī)身上操作者便于接近和操縱調(diào)節(jié)的位置。分散配置型液壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間和占地面積；缺點(diǎn)是元件布置零亂，安裝維護(hù)較復(fù)雜，動力源的振動、發(fā)熱還會對機(jī)床類主機(jī)的精度產(chǎn)生不利影響。所以，此種結(jié)構(gòu)類型主要適宜結(jié)構(gòu)安裝空間受限的移動式機(jī)械設(shè)備采用。2）集中配置型液壓裝置集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓閥及其驅(qū)動電機(jī)、輔助元件等獨(dú)立安裝在主機(jī)之外集中設(shè)置即所謂的液壓站。液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀，便于安裝維護(hù)，便于采集和檢測電液信號得以自動化，可以隔離液壓系統(tǒng)振動、發(fā)熱等對主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)是占地面積大，特別是對于有強(qiáng)烈熱源和煙霧、粉塵污染的機(jī)械設(shè)備，有時還需為安放液壓站建立專門的隔離房間或地下室。對比以上兩種布局方式，采用第二種較合適，即集中配置型，再細(xì)分的話就是其中的整體式液壓站。5.2 液壓控制裝置（液壓閥站的集成）一個液壓系統(tǒng)中有很多控制閥,這些控制閥可用不同方式來連接或集成。顯然，集成方式合理與否，對液壓系統(tǒng)的工作性能及使用維護(hù)有著很大影響。液壓控制裝置可分為有管集成和無管集成兩大類集成方式。1）有管集成有管集成是用管件（管子和接頭管）將各管連接液壓控制閥集成在一起。其主要優(yōu)點(diǎn)是不需要設(shè)計(jì)制造油路塊或油路板，連接方式不復(fù)雜。缺點(diǎn)是當(dāng)組成系統(tǒng)的控制25元件較多時，此時有較多的管接頭和管子，結(jié)構(gòu)雜亂，占用空間加大，從而使得系統(tǒng)布置相當(dāng)不便，前期的安裝和后期故障診斷、維護(hù)非常不便，當(dāng)系統(tǒng)工作時，容易產(chǎn)生泄漏，壓力損失大，易混入空氣及產(chǎn)生振動噪聲等不良現(xiàn)象。此種集成方式僅用于較簡單的液壓系統(tǒng)及有些行走機(jī)械設(shè)備中。有管集成液壓控制裝置的設(shè)計(jì)較為簡單，只要按照液壓系統(tǒng)原理的油路要求，用與閥的油口尺寸規(guī)格相對應(yīng)的油管和管接頭將選定的管式液壓控制閥連接起來即可。2）無管集成無管集成是是借助輔助連接件及其通油孔道，實(shí)現(xiàn)液壓控制閥及其他元件和管路的集成連接個油路聯(lián)系，構(gòu)成所需的液壓控制裝置。按輔助連接件型式的不同，無管集成可分為：塊式、板式、鏈?zhǔn)?、疊加閥式和插裝閥式等 5 種主要形式。特點(diǎn)是：油路直接作在液壓閥閥體或輔助元件上，可以省去了大量管件；并且組裝方便，結(jié)構(gòu)緊湊，外形整齊美觀；安裝方式靈活；油路通道短，壓力損失較小，不易泄漏。5.2.1 確定液壓控制裝置通過分析擬選用疊加閥式連接。它是由疊加閥互相直接連接而成，疊加閥液壓裝置一般在最下面為底板，在底板上有進(jìn)油口、回油口以及通向液壓執(zhí)行元件的孔口，上面第一塊一般為壓力表開關(guān)，再向上依次疊加各種壓力閥和流量閥，最上層為換向閥，一個疊加閥組一般控制一個液壓執(zhí)行元件。疊加閥為標(biāo)準(zhǔn)元件，設(shè)計(jì)中僅需按工藝要求繪制出疊加閥式液壓系統(tǒng)原理圖，即可進(jìn)行組裝，因而設(shè)計(jì)工作量小，目前已被廣泛用于冶金、機(jī)械制造、工程機(jī)械等領(lǐng)域中。根據(jù)獲取內(nèi)部孔道方式的不同，油路板可分為整體式油路板和剖分式油路板兩種結(jié)構(gòu)形式。在此，選用整體式油路板。閥板的制造工藝較簡單，生產(chǎn)成本低，實(shí)用性強(qiáng)。5.2.2 油路板的安裝方式1）整體式安裝此種安裝方式，通過適當(dāng)增加油路板高度并加工成 L 形，用螺釘實(shí)現(xiàn)整個板式集成液壓控制裝置與油箱頂蓋或其他底座的連接安裝。此種安裝方式剛性好，但油路板加工要求較高，如圖 5-1 所示。26圖 5-1 整體式安裝2）支腳式安裝此種安裝方式需單獨(dú)制作 L 形支腳(可用型鋼經(jīng)簡單加工而成)，支腳緊固在油路板背面下角，再通過螺釘將油路板與主機(jī)附屬設(shè)備或油箱頂蓋連接起來。此安裝方式結(jié)構(gòu)簡單，但剛性較差，適合單塊油路板的裝置采用。3）框架式安裝此種安裝方式是將油路板固定在一個框架上(如下圖所示)，或固定在專門的底座上，框架可用鑄造或焊接等方法獲得。此方式結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜。但一個框架上可同時安裝幾塊油路板，故特別適合較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)采用，如圖 5-2 所示。圖 5-2 框架式安裝本設(shè)計(jì)采用第三種，框架式安裝。275.3 液壓動力源裝置（液壓泵站）的設(shè)計(jì)表 5-1 液壓動力源各組件的作用組成部分 包含元器件 作用液壓泵 將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能原動機(jī)(電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī))驅(qū)動液壓泵聯(lián)軸器 連接原動機(jī)和液壓泵液壓泵組傳動底座 安裝和固定液壓泵及原動機(jī)油箱 儲存油液 散發(fā)油液熱量 逸出空氣分離水分沉淀雜質(zhì)和安裝元件液位計(jì) 顯示和觀測液面高度通氣過濾器 過濾空氣油箱組件放油塞 清洗油箱或更換油液時放油過濾器組件 各類過濾器 分離油液中的固體顆粒,防止堵塞小截面流道,保持油液油清潔度等液壓動力源(即液壓泵站)是多種元、附件組合而成的整體。是為一個或幾個系統(tǒng)存放一定清潔度的工作介質(zhì)，并輸出一定壓力、流量的液體動力，兼作整體式液壓站。液壓動力源裝置是整個液壓系統(tǒng)或液壓站的一個重要部件，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，對液壓設(shè)備性能關(guān)系很大。泵組的布置方式分類：1）上置式液壓動力源。上置式液壓動力源占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓泵置于郵箱內(nèi)的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油，一般應(yīng)用于中小功率的液壓泵站。當(dāng)采用臥式動力源時，由于液壓泵置于郵箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵油口處產(chǎn)生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。 2）非上置式液壓動力源。非上置式液壓動力源由于液壓泵置于郵箱面以下，故能能有效改善液壓泵的吸入能力，這種動力源裝置高度低，便于維護(hù)，但占地面積大，適用于泵的吸入允許高度受限制，傳動功率較大，而使用空間不受限制，以及開機(jī)率低，使用時又要求很快投入運(yùn)行的場合。本設(shè)計(jì)中，要求機(jī)器的占地面積小，且安裝空間有限，那么就對液壓站的動力源