上料機液壓系統(tǒng)設(shè)計Feeder hydraulic system design系 名： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱二○ 年 六月目 錄摘要 …………………………………………………………………………………………3引言 …………………………………………………………………………………………5 1第一章 上料機的液壓系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………61.1 設(shè)計要求…………………………………………………………………61.2 負(fù)載分析…………………………………………………………………………61.2.1 工作負(fù)載……………………………………………………………………61.2.2 摩擦負(fù)載……………………………………………………………………61.2.3 慣性負(fù)載……………………………………………………………………71.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制……………………………………………………81.4 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………91.4.1 初選液壓缸的工作壓力………………………………………………91.4.2 計算液壓缸的尺寸……………………………………………………91.4.3 活塞桿穩(wěn)定性校核………………………………………………………101.4.4 求液壓缸的最大流量………………………………………………………101.4.5 繪制工況圖………………………………………………………………111.5 液壓系統(tǒng)圖的擬定……………………………………………………………121.6 液壓元件的選用…………………………………………………………………131.6.1 確定液壓泵的型號及電動機功率…………………………………………131.6.2 選擇閥類元件及輔助元件…………………………………………………141.7 液壓系統(tǒng)的性能驗算…………………………………………………………151.7.1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定………………………………………………151.7.2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升…………………………………………………………17第二章 液壓缸…………………………………………………………………………182.1 液壓缸的介紹………………………………………………………………………182.2 液壓缸主要參數(shù)的確定……………………………………………………………202.2.1 液壓缸工作壓力……………………………………………………………202.2.2 液壓缸的長度和壁厚的確定………………………………………………202.2.3 液壓缸進出油口尺寸的計算………………………………………………212.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………212.3.1 液壓缸的連接………………………………………………………………212.3.2 活塞與缸體的密封形式……………………………………………………2222.3.3 液壓缸的輔助設(shè)置………………………………………………………22 2.4 液壓缸零件的技術(shù)要求……………………………………………………232.4.1 活塞桿……………………………………………………………………232.4.2 缸體……………………………………………………………………232.4.3 活塞……………………………………………………………………24結(jié)論…………………………………………………………………………………………25 致謝…………………………………………………………………………………26參考文獻……………………………………………………………………………273上料機液壓系統(tǒng)設(shè)計4摘要 液壓作為一個廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在未來更是有廣闊的前景。隨著計算機的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術(shù)、計算機控制的技術(shù)等技術(shù)結(jié)合起來，這樣就能夠在更多的場合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預(yù)期的控制任務(wù)。 液壓傳動是流體傳動的一種，其基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。液壓傳動的優(yōu)缺點 1、液壓傳動的優(yōu)點 （1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速； （3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制； （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長； （6）操縱控制簡便，自動化程度高； （7）容易實現(xiàn)過載保護。 2、液壓傳動的缺點 （1）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔； （2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高； （3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平； （4）用油做工作介質(zhì)，在工作面存在火災(zāi)隱患； （5）傳動效率低。關(guān)鍵詞 液壓缸 活塞桿 驗算 供油 調(diào)速5Feeder hydraulic system designAbstract The modern machinery general many is mechanical, electrical, hydraulic three closely and combination of a complex structure. Hydraulic drive and mechanical transmission, electrical transmission and classified as three traditional form, hydraulic transmission system design in the modern mechanical design work occupies an important position. So, choose hydraulic transmission subject topics as the graduation design issue is of engineering machinery of various kinds of common choice. Hydraulic transmission technology is not only a theoretical very strong technology, and with the actual production has the close relation. In order to learn such an important technology, in addition to teaching system in teaching, but also can be used as the graduation design teaching, through the theory with practice, to grasp the hydraulic transmission system design skills and methods. Hydraulic transmission of graduation design goal mainly have the following: 1 and comprehensive application of hydraulic drive course and other relevant courses theoretical knowledge and practical knowledge production, hydraulic transmission design practice, is the theoretical knowledge and production practice in close integration with, so that this knowledge to further consolidate, deepen improve and expand. 2 in the design practice, learn and master general hydraulic components, especially the of all kinds of standard component selection principle and method of the loop combination, training design skills, improve the student analysis and the actual production of grafting question ability, the design work for the future lay a good foundation. 3, through the design, further familiar with design data (including design manual, product samples, standards and specification) apply, and improve the calculation, drawing (CAD), and experience the ability to estimate. 4, cultivating their own autonomous learning, practical and team cooperation ability. Key words hydraulic cylinder piston energy supply speed 6引 言液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機組合成為完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。從原理上來說，液壓傳動所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說，液體各處的壓強是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達到一個變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個原理來達到力的傳遞。 液壓傳動中所需要的元件主要有動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動使得液體進行運動。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。 液壓執(zhí)行元件是用來執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變成機械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達。液壓馬達是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉(zhuǎn)換稱為機械能，從而對外做功。 液壓控制元件用來控制液體流動的方向、壓力的高低以及對流量的大小進行預(yù)期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因為液壓控制元器件的靈活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機械操縱法、電動操縱閥等。 除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個器件，我們就能夠建設(shè)出一個液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的控制回路。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。 7根據(jù)液壓傳動的結(jié)構(gòu)及其特點，在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，首先要進行系統(tǒng)分析，然后擬定系統(tǒng)的原理圖，其中這個原理圖是用液壓機械符號來表示的。之后通過計算選擇液壓器件，進而再完成系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試。這個過程中，原理圖的繪制是最關(guān)鍵的。它決定了一個設(shè)計系統(tǒng)的優(yōu)劣。 液壓傳動的應(yīng)用性是很強的，比如裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)，它作為一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它實現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機械化工作。也可以應(yīng)用在萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產(chǎn)實踐中。這些系統(tǒng)的特點是功率比較大，生產(chǎn)的效率比較高，平穩(wěn)性比較好。 第一章 上料機的液壓系統(tǒng)設(shè)計1.1 設(shè)計要求：上料機液壓系統(tǒng)，驅(qū)動它的液壓傳動系統(tǒng)完成快速上升→慢速上升→停留→快速下降的工作循環(huán)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1 所示。其垂直上升工作的重力為 ，滑臺N50的重量為 ，快速上升的行程為 ，其最小速度為 ；慢速上升行N10m350sm/4?程為 ，其最小速度為 ；快速下降行程為 ，速度要求 。ms/850s/滑臺采用 V 型導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌面的夾角為 ，滑臺與導(dǎo)軌的最大間隙為 ，啟動加?92速與減速時間均為 ，液壓缸的機械效率（考慮密封阻力）為 0.91。s5.0上料機示意圖如下：8圖 1 上料機的結(jié)構(gòu)示意圖1.2 負(fù)載分析1.2.1 工作負(fù)載 ??NFGL 60150???1.2.2 摩擦負(fù)載2sin?Nf?由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導(dǎo)軌的載荷可由其間隙和機構(gòu)尺寸求得,取 ，則有FN1201.0,.fds靜摩擦負(fù)載 ??N94.35in2????動摩擦負(fù)載 f 7.6s.1.2.3 慣性負(fù)載加速 NtvgGFa 054081.961 ????9減速 NtvgGFa 26.45.084581.962 ?????制動 ta 79.53反向加速 NtvgGFa 28.6.081.964 ????反向制動 Na2.745根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路。因此，在對快速向下運動的負(fù)載分析時，就不考慮滑臺的重量。則液壓缸各階段中的負(fù)載如表 1 所示（ ）91.0??m表 1 液壓缸各階段中的負(fù)載工 況 計算公式 總負(fù)載 F/N 缸推力 F/N啟 動 FLfs??6033.94 6630.70加 速 afdL16072.02 6672.55快 上 Lf 6016.97 6612.05減 速 afdLF2???5971.71 6562.32慢 上 f6016.97 6612.05制 動 afdL36007.18 6601.30反向加速 fF4??84.25 92.58快 下 fd16.97 18.65制 動 afd5??-50.31 -55.291.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制10按照前面的負(fù)載分析結(jié)果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負(fù)載圖及速度圖。如圖 2 所示：圖 2 液壓缸的負(fù)載圖及速度圖1.4 液壓缸主要參數(shù)的確定1.4.1 初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0MPa。1.4.2 計算液壓缸的尺寸11mmADPF24 2425105.619.30644 3.25.67 ???????按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：mdD86.2452??按標(biāo)準(zhǔn)取 。md25?則液壓缸的有效作用面積為：無桿腔面積 2221 17.3.64ccA????有桿腔面積 ???22222 6.5.cmdD??1.4.3 活塞桿穩(wěn)定性校核因為活塞桿總行程為 ，而活塞桿直徑為 ， ,需m450210825/4/??dl進行穩(wěn)定性校核，由材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)該液壓缸一端支承一端鉸接取末端系數(shù) ，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強度實驗值 ，系數(shù)2?? Paf8109.??，柔性系數(shù) ， ，因為 501?851?25.64?dAJrk，所以有其臨界載荷 207221??krl kFNkrlfF15.974325.64019.46282????????????????????取其安全系數(shù) 時4?kn12NNnFk 5.6729.4351.97???所以，滿足穩(wěn)定性條件。1.4.4 求液壓缸的最大流量 min42.81027.4104517.3A3631 Lssmvq ????????快 上快 上 5.9.8.慢 上慢 上 in67.81043.10526. 36342 Lssv ????????快 下快 下1.4.5 繪制工況圖 工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表 2 所示。表 2 液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工 況 壓力 MPap流量 1min??Lq功率 WP快 上 1.93 8.42 270.84慢 上 1.93 1.50 48.25快 下 0.0065 8.67 0.94由表 2 可繪制出液壓缸的工況圖，如圖 3 所示13圖 3 液壓缸的工況圖1.5 液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面的問題：(1) 供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需的流量較大，且比較接近，在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油方式顯然是不適合的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。(2) 調(diào)速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。(3) 速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接到位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。(4) 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位14置，特在液壓缸的下腔(無桿腔)進油路上設(shè)置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通 Y 型中位機能的電磁換向閥，下圖 4 為擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。圖 4 液壓系統(tǒng)原理圖1.6 液壓元件的選用1.6.1 確定液壓泵的型號及電動機功率液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為 ，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以 Mpa93.1其壓力損失 ，所以液壓泵的工作壓力為Mpa4.0???15??MPapP3.24.0931?????兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中泄漏按 10％計算，則兩個泵的總流量應(yīng)為 ，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為 ，而工 min/57.in/67.81LLqp?? min3L進時液壓缸所需流量為 ，所以，高壓泵的輸出流量不得少于 。.1 /5.4根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用 型的雙聯(lián)葉片泵，其額定6/3.1?YB壓力為 ，容積效率 ，總效率 ，所以驅(qū)動該泵的電動機Mpa3.685.0??PV750?P的功率可由泵的工作壓力（ ）和輸出流量（當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速為 ）Mpa3.2 min/910r求出min/7.9in/185.09.2LqP????Wqp83.504.0613.23????查電動機產(chǎn)品目錄，擬定選用電動機的型號為 Y90S-6,功率為 750W，額定轉(zhuǎn)速為910r/min。1.6.2 選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型 號及規(guī)格如下表 3 液壓元件型號與規(guī)格（GE 系列）序 號 名 稱 通過流量 )min./(1ax?Lq型號及規(guī)格1 濾油器 11.47 XLX-06-802 雙聯(lián)葉片泵 9.75 YB1-6.3/6.33 單向閥 4.875 I-10B4 外控順序閥 4.875 XY-B10B5 溢流閥 3.375 PB-10B6 三位四通電磁換向閥 9.75 BD1034?7 單向順序閥 11.57 XI-B10B168 液控單向閥 11.57 IY-25B9 二位二通電磁換向閥 8.21 BD102?10 單向調(diào)速閥 9.75 QI-10B11 壓力表 Y—100T12 壓力表開關(guān) K-3B13 電動機 Y90S-6油管：油管內(nèi)徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算。在本題中采用內(nèi)徑為 8mm，外徑為 10mm 的紫銅管郵箱：郵箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積 ,即 V=70L。qVP)7~5(?1.7 液壓系統(tǒng)的性能驗算1.7.1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約為 0.5m/s，通過的流量為 ,數(shù)min/5.1L值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進位依據(jù)來計算卸荷和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為 smsAqvp 5201.7365.91 ???此時油液在進油液在進油管的流速為ssqpv 23.60145.93?????（1）沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用 N32 液壓油。室溫為20 度時， ，所以有：sm240.???2304.5810.83.Re3??????vd管中為層流，則阻力損失系數(shù) ，若取進、回油管長度9.7Re?17均為 2m，油液的密度為 ，則其進油路上的沿程壓力損失為：3890mkg?? aaapPvdlp 37.0372.12.21 ????????（2） 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為 和 ，nq?則當(dāng)通過閥的流量為 q 時的閥的壓力損失 式為vp?2????????nvp因為 GE 系列 10mm 通經(jīng)的閥的額定流量為 63L/min，疊加閥 10mm 通經(jīng)系列的額定流量為 40L/min，而在本例中通過每一個閥的最大流量僅為 9.75L/min，所以通過整個閥的壓力損失很小，且可以忽略不計。同理，快上時回油路上的流量 ??min17.32675.9122 LAq??則回油路油管中的流速 ssv 2.10460.8623?????由此可計算出 (層流)， 6.17.87./Re 43??vd ,345.0Re7??所以回油路上的沿程壓力損失為 MPaPavdlp 287.08.2.29031845.02 ?????????⑶總壓力損失 由上面的計算所得可求出 ?? apAp 637.0)0287(173260.37.21 ??????? ??????原設(shè) ，這與計算結(jié)果略有差異，應(yīng)用計算出的結(jié)果來確定系統(tǒng)中壓MPa4.0?18力閥的調(diào)定值。⑷壓力閥的調(diào)定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足快進的要求，保證雙泵同向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)略大于快進時泵的供油壓力 ??MPapAFp 567.2637.0911 ?????所以卸荷閥的調(diào)壓壓力應(yīng)取 2.6Mpa 為宜。溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)大于卸荷閥調(diào)定壓力 0.3-0.5Mpa，所以取溢流閥調(diào)定壓力為3.0Mpa。背壓閥的調(diào)定壓力以平衡滑臺自重為根據(jù)，即，取 。MPaPap32.012.3107.354????? pa4.0?背1.7.2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升根據(jù)以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為 WWqpP 3.567.0175.906.275.063???????慢上時的電動機輸入功率為 pP 2.8.4.3. 3611 ?而快上時其有用功率為 .109.6?慢上時的有效功率為 48.25W，所以慢上時的功率損失為 276.75W，略大于快上時的功率損失 249.7W，現(xiàn)以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。設(shè)油箱的三個邊長在 1：1：1~1：2：3 范圍內(nèi)，則散熱面積為 2314.765.0. mVA??假設(shè)通風(fēng)良好，取 ，所以油液的溫升為Ckwh????03Ht?.14.523?室溫為 ，熱平衡溫度為 ，沒有超出允許范圍。C?0C?657.?19第二章 液壓缸2.1 液壓缸的介紹液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。液壓缸按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸三類,按運動形式可分為直線運動和擺動。本系統(tǒng)采用單作用活塞缸，活塞運動、缸體固定。⑴缸體組件缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封的容腔，承受油壓。因此缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度和可靠的密封性。缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料，連接方式與工作壓力有關(guān)，當(dāng)工作壓力 p10MPa 時使用鑄鐵缸筒，當(dāng)工作壓力時使用無縫鋼管， 時使用鑄鐵或鍛鋼。MPapa2010??MPap20?當(dāng)采用法蘭連接時，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，但要求缸筒部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑。采用半環(huán)連接，工藝好 、連接可靠、 結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強度。這種連接常用于無縫鋼管缸筒與缸蓋的連接中。采用螺紋連接，體積小、重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于無縫鋼管或鑄鋼的缸筒上。拉桿連接結(jié)構(gòu)簡單 工藝性好 通用性強，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會變形，影響密封效果，適用于長度較小的中低壓缸。焊接式連接強度高 制造簡單 但焊接式易引起缸筒變形，無法拆卸。由于本次設(shè)計中的要求工作壓力 p10MPa，所以選用鑄鐵缸筒。考慮到缸筒與缸蓋的連接方式，決定采用螺紋連接和法蘭連接。 （2）活塞組件活塞組件由活塞，活塞桿和連接件等組成。活塞一般用耐磨鑄鐵制造，活塞桿無20論空心的還是實心的，大多采用鋼料制造?；钊c活塞桿的連接方式很多，但采用哪種連接方式，都必須保證連接可靠。整體式和焊接式結(jié)構(gòu)簡單 軸向尺寸緊湊，但損壞后需要整體更換。錐銷式連接加工簡單 裝配簡單 但承載能力小，且需要有必要的防止脫落措施。螺紋連接結(jié)構(gòu)簡單 裝拆方便，但需備用螺母防松裝置。半環(huán)式連接強度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便。介于綜合考慮宜采用螺紋式防松。（3）密封裝置密封裝置的作用是用來阻止有壓工作介質(zhì)的泄漏；防止外界空氣、灰塵、污垢與異物的侵入。其中起密封作用的原件稱密封件。通常在液壓系統(tǒng)與元件中，存在工作介質(zhì)的內(nèi)泄漏和外泄漏，內(nèi)泄漏會降低系統(tǒng)的容積效率，惡化設(shè)備的性能指標(biāo)，甚至無法正常工作。外泄漏導(dǎo)致流量減少，不僅污染環(huán)境，有可能引起火災(zāi)。系統(tǒng)中侵入空氣，就會降低工作介質(zhì)的彈性模量，產(chǎn)生空穴，有可能引起振動和噪聲?；覊m和異物即會堵塞小孔和縫隙，又會增加液壓缸中相互運動件之間的摩擦磨損，降低使用壽命，并且加速了內(nèi)外泄漏。所以為了保障液壓設(shè)備工作的可靠性及提高工作壽命，密封裝置與密封件不容忽視。液壓缸的密封主要指活塞 活塞桿處的動密封和缸蓋等處的靜密封。密封方式有間隙密封和密封圈密封。間隙密封：這是依靠兩運動件配合面之間保持很小的間隙，使用其產(chǎn)生液體摩擦阻力來防止泄漏的一種方法，用該方法密封，只適合用于直徑小的 壓力較低的液壓缸與活塞件密封。間隙密封屬于非接觸式密封，它是靠相對運動件配合面之間的微小間隙來防止泄漏，實施密封，這種密封摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后不能自動補償。密封圈密封： O 型圈：O 型密封圈是由耐油橡膠制成的截面為圓形的圓環(huán)，它具有良好的密封性能，且機構(gòu)緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜，故在液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。V 型密封圈：它是由純耐油橡膠或多層夾織物橡膠壓制而成，通常由支撐環(huán) 密封環(huán)和壓環(huán)組成。當(dāng)壓環(huán)壓緊密封環(huán)是支撐環(huán)是密封環(huán)產(chǎn)生變形而起密封作用。Y 型密封圈：屬于唇形密封圈，其截面為 Y 型，主要用于往復(fù)運動的密封。是一種密封性 穩(wěn)定性 和耐壓性較好 摩擦阻力小 壽命較長的密封圈，故應(yīng)用也很普遍。Y 型圈的密封作用依賴于它的唇邊與對偶合面的緊密接觸，并在壓力油作用下產(chǎn)生較21大的接觸壓力，達到密封目的。當(dāng)液壓力升高時，唇邊與偶合面貼的更緊，接觸壓力更高，密封性更好。2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定2.2.1 液壓缸工作壓力（1（ 工作負(fù)載的計算由前面的計算可知道需要的缸的最大作用力為 6672.52N, 內(nèi)徑 D=63mm d=25mm （2（ 液壓缸工作壓力的選定由前面的計算可以知道，液壓缸在整個過程中的需要的最大的壓力為 ，Mpa93.1液壓缸工作負(fù)載在 5000~1000N 的，液壓缸工作壓力應(yīng)當(dāng)選為 1.5~2符合要求。 由前面的計算可知，液壓缸的工作壓力為 2Mpa，液壓缸的內(nèi)徑為 D=63mm，活塞桿的直徑 d=25mm，并由前面的驗算可知，活塞桿的直徑、強度和穩(wěn)定性都符合要求。2.2.2 液壓缸的長度和壁厚的確定（1） 液壓缸的長度由工作滑臺的運動行程來確定。本液壓系統(tǒng)、工作滑臺的運動行程為快進 350mm，慢進行程為 100mm，則工作臺的總行程為 350mm+100mm=450mm，考慮到缸體的制造工藝性和經(jīng)濟性，一般應(yīng)為 ，缸體的長度故取0,)3~2(Dl?L=530mm。（2） 液壓缸壁厚的計算本液壓系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)，一般低壓系統(tǒng)用的都要薄壁缸，液壓缸的壁厚用下式確定：（m） ][2/?DPp?式中 σ—缸壁壁厚（m） ；—試驗壓力( )；pa當(dāng)額定壓力 %15016???npnM時 ，當(dāng)額定壓力 2?時 ，D—液壓缸的內(nèi)徑（m） ；[σ]—缸體材料的許用應(yīng)力（pa） ；22；nb??][—材料的抗拉強度，n：安全系數(shù)，一般取 n=5；由于本系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，額定壓力 ，所以Mpan16?。pn45.913.6%50???液壓缸的材料選用 QT600-02。其抗拉強度 Mab?Mpanb1205/6][??考慮缸體上開槽，會削弱缸體的強度，故缸體的壁厚應(yīng)取大一些，加上缸體較長，所以取得 。m5.6??液壓缸外徑 。mDb 765.263???2.2.3 液壓缸進出油口尺寸的計算液壓缸進出油口的尺寸的大小是根據(jù)油管內(nèi)的平均流速來確定的。要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在 內(nèi)。s/5~4∵最大流速 min37.916.8Lq??sv/∴ A3601.54/).(??油管的內(nèi)徑 d86/4??為了減少壓力損失，提高回路效率，防止氣濁、噪音和振動等，油管的內(nèi)徑應(yīng)取大值。綜合考慮取油管的內(nèi)徑 。md8?2.3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1 液壓缸的連接（1） 液壓缸體和缸蓋的連接結(jié)構(gòu)23本次設(shè)計的液壓缸體和前缸蓋的連接采用螺釘連接。在前缸蓋和缸體上用六個螺釘進行固定，采用這種連接方法、結(jié)構(gòu)簡單，缺點是還要在缸體上打孔，削弱了缸體的強度，缸體的壁厚需要加厚。缸體和后缸蓋的連接與前缸蓋和缸體的連接一樣采用螺釘連接，不同的是后缸蓋需要作為整體的定位。（2） 活塞與活塞桿的連接本次設(shè)計的液壓缸活塞與活塞桿之間的連接采用圓螺母連接方式。這種連接方式結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，穩(wěn)定性好。2.3.2 活塞與缸體的密封形式活塞和缸體之間有相對運動，它們之間的配合選用間隙配合。由于它們之間的間隙，缸體內(nèi)的油液可能泄漏，故活塞和缸體之間要有密封裝置以防止油液的泄漏。密封形式選用 O 形密封圈，該種密封形式結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝，空間小，適用范圍廣，屬于擠壓密封。2.3.3 液壓缸的輔助裝置（1） 活塞桿的導(dǎo)向裝置活塞桿的導(dǎo)向長度指活塞桿全部外伸時以活塞平面中點到缸蓋滑動支撐重點的距離。如導(dǎo)向長度過小將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小撓度。對于一般的液壓缸最小撓度應(yīng)滿足以下要求：（m） 20DLH??式中 H: 最小導(dǎo)向長度（m） ；L：液壓缸的最大行程（m） ；D：液壓缸的內(nèi)徑（m） 。mDLH542/630/452/0/ ?????（2） 防塵裝置活塞桿上應(yīng)加防塵裝置以防止外部灰塵的進入，保護活塞桿，多采用三角形和組合形等專業(yè)防塵圈，本液壓系統(tǒng)采用三角形防塵圈。（3） 液壓缸的緩沖裝置當(dāng)一般液壓缸的工作壓力大于 10MPa，活塞速度大于 0.1m/s 時，應(yīng)采用緩沖裝置或其它緩沖方式。當(dāng)活塞速度大于 時，缸內(nèi)緩沖結(jié)構(gòu)不可能吸收全部動能，須在缸sm0.1外加裝制動結(jié)構(gòu)，主要方式是在油路中增加切斷功能或吸收能量功能。而在本次設(shè)計課題中最高速24是如下： smssm05.10553????所以不需要加緩沖裝置。（4） 液壓缸的排氣裝置液壓系統(tǒng)由于長期停止工作，會有空氣滲入。油中混有空氣，便使得液壓缸在重新工作時產(chǎn)生爬行、噪音和發(fā)熱等不利現(xiàn)象。為防止這些不正常現(xiàn)象的產(chǎn)生，一般在液壓缸的最高位置設(shè)置排氣閥。2.4 液壓缸零件的技術(shù)要求2.4.1 活塞桿（1） 實心活塞桿材料為 35 45 鋼；空心活塞桿材料為 35 45 鋼的無縫鋼管。在這次液壓缸的設(shè)計中選用 45 鋼，做實心活塞桿。（2） 主要表面粗糙度活塞桿外圓柱面粗糙度 Ra 為 0.4—0.8um。（1） 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為 229—285HB，必要時，再經(jīng)高頻淬火，硬度達 45—55HRC。（2） 活塞桿 d 和 d2 的圓度公差值，按 9 10 11 級精度選用；活塞桿 d 的圓柱度公差值，應(yīng)按 8 級精度選用。（3） 外徑表面直線度在 500 長度上不大于 0.03mm。（4） 端面 T 的垂直度公差值，則應(yīng)按 7 級精度選用。（5） 活塞桿與導(dǎo)向套采用 H8/f7 配合，與活塞的連接可采用 H8/h8 配合。（6） 活塞桿上的螺紋一般按 6 級精度加工；如載荷較小，機械震動也較小時，也允許按 7 ， 8 級精度制造。（7） 活塞桿上下表面必要時可以鍍鉻，鍍層厚度約為 0.05mm，鍍后拋光。2.4.2 缸體（1） 缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料為 20，35，45 號無縫鋼管。因 20 號鋼的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底，缸頭，管接頭或耳軸等件焊接時，應(yīng)采用焊接性能好的 35 號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下均采用 45 號鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241—285HB。缸體毛坯也采用鍛鋼，鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼一般采用 ZG25 ZG35 和ZG45 等。鑄鐵可采用 HT200—HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵 QT500-05 25QT600-02 等。(2) 主要表面粗糙度當(dāng)活塞采用橡膠密封圈密封時，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度 Ra 為 0.1-0.4um，當(dāng)活塞采用活塞環(huán)密封時，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度 Ra 為 0.2-0.4um。(3)技術(shù)要求①內(nèi)徑用 H8-H9 的配合。②缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 9 10 11 級精度選用，圓柱度公差值可按8 級精度選用。③缸體端面 T 的垂直度公差值按 7 級精度選用。④內(nèi)表面母線直線度在 500mm 長度上不大于 0.03mm。⑤缸體與端蓋采用螺紋連接時，螺紋采用 6H 級精度。⑥為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可鍍 0.03-0.04mm 厚的硬鉻，鍍后在進行拋光，缸體外圖耐蝕油漆。 2.4.3 活塞(1) 活塞的材料缸徑較小的整體式活塞一般用 35、45 缸；其他常用耐磨鑄鐵、 灰鑄鐵 HT300 HT350 、鋼（有的在外徑上套上尼龍 66、尼龍 1010 等）以及鋁合金等。 1. 活塞外圓柱表面粗糙度 Ra 為 0.8-1.6um。2. 技術(shù)要求① 外徑 D 的圓度 圓柱度公差值，按 9,10 或 11 級精度選取。② 外徑 D 對內(nèi)徑 D1 的徑向跳動公差值，按 7 8 級精度選取。③ 端面 T 對內(nèi)徑 D1 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。④ 活塞外徑用橡膠密封時可取 f7-f9 配合，內(nèi)孔與活塞的配合可取 H8。26結(jié) 論通過這次液壓畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多，因為我們現(xiàn)在正在走的路，是老師已經(jīng)走過的路。他們會給我們指導(dǎo)與建議，會讓我們的人生少那么點坎坷，多那么點平坦。我們從他們那里學(xué)習(xí)知識，學(xué)習(xí)掌握知識，學(xué)習(xí)如何自己獲取知識，好為自己以后的人生鋪路。請懂得：老師，只是我們?nèi)松闹该鳠簦麄儾豢赡芙虝覀兯行枰闹R與道理。但，他們會教給我們自己去探索的勇氣與方法。我們師從于他們，只是為了站在巨人的肩上，讓自己看的更高，走的更遠。剛開始總覺得這有點太簡單了，但等具體動手做了之后，事實證明之前的想法是完全錯誤的，它不僅要求計算還要畫圖并且還要兼帶查表等各項工作，對于這些方面的要求都很高，既考驗?zāi)托挠挚简灱?xì)心，同時還要有信心，還好在戴老師的幫助下讓我所困惑的問題都順利解決了。我們參考了許多資料，通過指導(dǎo)老師給予的一些資料，讓我們的視角伸向了書本之外，而在其中找尋查閱資料的同時，我們對過去不足的地方進行了彌補。在CAD、 Pro/E 等設(shè)計軟件的使用上，我們共同學(xué)習(xí)，共同努力。在設(shè)計計算的過程中，我們雖然有的步驟發(fā)生了點錯誤，但通過一個小組同學(xué)的檢查，我們不斷的修補改正。經(jīng)過液壓畢業(yè)設(shè)計練習(xí)，對學(xué)習(xí)的液壓傳動知識比較系統(tǒng)的歸納總結(jié)，用學(xué)到的理論知識去解決實際問題，加深了基礎(chǔ)知識的掌握，對液壓傳動這門課程有了更清晰的認(rèn)識。對我而言，一個人，從小學(xué)、初中、高中，再到大學(xué)、研究生、博士生，要學(xué)習(xí)很多東西。但不要認(rèn)為學(xué)完了這些就懂得了很多知識——因為世界上還有很多問題等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，去解決。要擁有解決能力的問題首先要學(xué)會學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)是什么？學(xué)習(xí)就是生趣盎然的生活方式，而研究學(xué)問、學(xué)習(xí)技能、積累知識應(yīng)該是一種正面的人生態(tài)度。我認(rèn)為，我們應(yīng)該本著“學(xué)無止境” 、 “敏而好學(xué)，不恥下問”的態(tài)度去學(xué)習(xí)。27致 謝在五年的學(xué)習(xí)期間，本設(shè)計的完成是在我們的導(dǎo)師戴老師的細(xì)心指導(dǎo)下進行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了戴老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！還要感謝和我同一設(shè)計小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時設(shè)計中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進行下去，沒有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意總之，感謝在五年里所有幫助過我的師長和同學(xué)們！由于時間和個人能力有限，本設(shè)計難免存在缺點和錯誤，懇請老師批評指正。28參考文獻：[1]：《液壓與氣壓傳動》 游有鵬主編 科學(xué)出版社[2]：《液壓傳動》 丁樹模主編 機械工業(yè)出版社[3]：《液壓與氣動技術(shù)》 張宏友主編 大連理工大學(xué)出版社[4]：《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》 楊培元、朱福元主編 機械工業(yè)出版社[5]：《液壓系統(tǒng)設(shè)計指南》 張利平主編 化學(xué)工業(yè)出版社 [6]：《液壓與氣壓傳動》 左健民主編 機械工業(yè)出版社