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陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計評閱書 題目： LG916四合一鏟斗開啟缸的設(shè)計 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　機電系　系　機械制造與自動化　專業(yè) 姓名　張文俊 　　 設(shè)計時間：2008 年3月17日——2008 年5月26日 評閱意見： 成績： 　　　　　　　　　　　　　　　 指導(dǎo)教師：　　　　　（簽字） 　　　　　　　　　　　　　 職　　務(wù)：　　　　　 200 年　月　日 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計答辯記錄卡 機電系 系　　機械制造與自動化　　專業(yè) 姓名 張文俊 答 辯 內(nèi) 容 問 題 摘 要 評 議 情 況 　　　　　　　　　 記錄員： （簽名） 成 績 評 定 指導(dǎo)教師評定成績 答辯組評定成績 綜合成績 注：評定成績?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。 專業(yè)答辯組組長：　　　　?。ê灻? 　　　　　　　　　 200 年　　月　　日 iii 前 言 業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)校完成的最后一個課程后。這個課程將對我們大學(xué)三年來所學(xué)知識的一次全面性、深入性、綜合性的總復(fù)習(xí)，對鞏固、深化和升華學(xué)生所學(xué)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、獨立工作能力、分析和解決問題能力起著重要作用,也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，更是對大學(xué)所學(xué)課程的檢驗。這次設(shè)計對我們今后的工作與學(xué)習(xí)有重要的影響，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。 本設(shè)計主要是對LG916 四合一鏟斗缸的設(shè)計, 雖然此液壓缸比較簡單,但正所謂麻雀雖小,五臟俱全,其中包含了許多液壓方面的知識以及機械設(shè)計的基本理論。 我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題和解決問題的能力，為今后的工作、學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計中會有許多不足之處，望各為老師和同學(xué)給予指教。 目 錄 摘要: 1 關(guān)鍵字： 1 1.概述 1 1.1裝載作業(yè) 1 1.2推土作業(yè) 1 1.3刮平作業(yè) 1 1.4裝夾作業(yè) 2 2.液壓缸的設(shè)計計算 2 2.1 液壓缸類型的選擇和安裝方式 2 2.1.1液壓缸的類型的選擇 2 2.1.2液壓缸的安裝形式的選擇 6 2.2液壓缸主要幾何尺寸的計算 9 2.2.1液壓缸內(nèi)徑D的計算 9 2.2.2活塞桿直徑d的計算 9 2.2.3活塞桿強度的計算 10 2.2.4活塞穩(wěn)定性驗算 10 2.3液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 11 2.3.1缸筒壁厚的計算 11 2.3.2缸筒壁厚的驗算 12 2.3.3缸體的外徑的計算 12 2.3.4液壓缸油口直徑的計算 12 2.3.5 缸底厚度計算 13 .2.3.6活塞長度的計算 13 2.3.7導(dǎo)向套的長度計算 13 2.4 液壓缸的聯(lián)接計算 14 2.4.1缸蓋的聯(lián)接計算 14 2.4.2活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 14 2.4.3 銷軸與耳環(huán)的聯(lián)接計算 15 3.液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 16 3.1 缸體 16 3.1.1缸體的材料 16 3.1.2缸體的技術(shù)要求 16 3.2 缸蓋 18 3.2.1 缸蓋的材料 18 3.2.2缸蓋的技術(shù)要求如下圖所示 18 3.3活塞 18 3.3.1活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 19 3.3.2活塞與缸體的密封 19 3.3.3 活塞的材料 19 3.3.4活塞的技術(shù)要求 19 3.4活塞桿 20 3.4.1端部的結(jié)構(gòu) 20 3.4.2活塞桿結(jié)構(gòu) 20 3.4.3活塞桿材料 20 3.5導(dǎo)向套、密封和防塵 20 3.5.1導(dǎo)向套 20 3.5.2活塞桿的密封與防塵結(jié)構(gòu) 21 3.6 液壓缸的緩沖裝置 21 3.7中隔圈 22 3.8 排氣、密封與導(dǎo)管 22 3.8.1排氣裝置 22 3.8.2 密封裝置 23 3.8.3 導(dǎo)管 24 4.液壓缸的調(diào)整與維護 24 4.1 液壓缸的調(diào)整 24 4.1.1 排氣裝置的調(diào)整 24 4.1.2 緩沖裝置的調(diào)整 25 4.1.3 注意事項 25 4.2 液壓缸的維護 25 4.2.1 液壓缸的拆卸要點和注意事項 25 4.2.2 檢查部位和判斷方法 26 4.2.3 液壓缸組裝時的注意事項 26 4.2.4 定期檢查 27 5.液壓缸故障排除 27 結(jié)束語 29 致 謝 30 參考文獻 31 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計說明書 摘要:本設(shè)計主要介紹了LG916 四合一鏟斗缸的設(shè)計。液壓缸的設(shè)計主要包括了液壓缸、活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚度和外徑的計算、缸蓋厚度的確定缸體長度的確定、活塞桿強度驗算、活塞桿穩(wěn)定性的驗算、活塞長計算、導(dǎo)向套長度的計算。 關(guān)鍵字：液壓缸、活塞、活塞桿 1.概述 “四合一”鏟斗是一種為增加其功能，提高對工況的適應(yīng)性，集裝載、推土、刮平、裝夾四種作業(yè)于一體的多功能工作機具。 該多功能工作機具主要由前斗、后斗、開啟缸和鉸接銷軸等四部分組成，其結(jié)構(gòu)簡圖如下所示。后斗與裝載機的動臂和拉桿連接，鉸接銷軸將前斗和后斗兩部分連接起來，通過開啟缸來控制前斗的開啟，并使其保持一定的位置，以完成特定工況的作業(yè)。 1.1裝載作業(yè) 使開啟缸活塞桿伸至最長位置，前斗回縮形成閉合鏟斗，完成裝載作業(yè)。作業(yè)時有兩種卸載方式：第一種，普通鏟斗一樣，舉升至最高位置，操縱轉(zhuǎn)斗油路使翻轉(zhuǎn)鏟斗整體翻轉(zhuǎn)卸料；第二種，舉升至最高位置，收縮開啟缸，打開前斗，物料從前、后斗之間落下，稍微前傾后斗，使物料能卸干凈。這種卸載方式的卸載高度比第一種的高近一米，雖卸載距離比前種方式略有減少，但可以滿足高卸載要求的特殊場合。 1.2推土作業(yè) 操縱開啟缸油路使活塞桿回縮，前后斗分離，前斗張開，后斗接地，調(diào)整好后斗推土板的切入角度，整機向前運動，由后斗完成推土作業(yè)。 1.3刮平作業(yè) 使開啟缸活塞桿回縮至一定位置，前斗張開至所需角度，調(diào)整后斗的高低位置和傾斜角度，使前斗接地，后斗推土板離開地面，由前斗完成刮平作業(yè)。 1.4裝夾作業(yè) 使開啟缸活塞桿運動，開啟的前斗回收，以前、后斗夾住物體，完成裝夾作業(yè)。利用前斗側(cè)板上的鋸齒狀豁口和后斗底板可有效地夾緊圓木，也可用前斗底板的后沿和后斗底板來夾持較大的石塊等物料。 液壓缸又稱油缸，是一種將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用來驅(qū)動工作機構(gòu)作直線或小于360度的回轉(zhuǎn)運動。液壓缸具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，制造容易和使用維護方便等優(yōu)點，是應(yīng)用最廣的液壓執(zhí)行元件。 本設(shè)計設(shè)計的液壓缸用于“四合一”鏟斗上。 2.液壓缸的設(shè)計計算 2.1 液壓缸類型的選擇和安裝方式 2.1.1液壓缸的類型的選擇 液壓缸的類型主要有單作用液壓缸，雙作用液壓缸，緩沖式液壓缸，多級液壓缸，組合液壓缸等類型。如下表所示： 液壓缸的類型 名稱 示意圖 符號 計算式 說明 單 作 用 液 壓 缸 活 塞 式 液 壓 缸 v—液壓缸輸出速度 F—液壓缸輸出力 D—活塞直徑 qv—流入液壓缸的流量 p—工作壓力 活塞僅能單向運動，其反向運動需由外力來完成。 柱 塞 式 液 壓 缸 D—柱塞直徑 同上，但其行程一般較活塞式液壓缸大。 伸 縮 式 液 壓 缸 vj—第j級活塞的運動速度 FJ—第j級活塞的推力 j=1、2、3、4…… 有多個依次運動的活塞，個活塞逐次運動時其輸出速度和輸出力均是變化的。 雙 作 用 液 壓 缸 單 活 塞 桿 無 緩 沖 式 d—活塞桿直徑 注：腳標1用于正向運動，腳標2反向運動。 活塞雙向運動生產(chǎn)推、拉力?；钊谛谐探K了時不減速。 不 可 調(diào) 緩 沖 式 活塞雙向運動生產(chǎn)推、拉力?；钊谛谐探K了時減速制動，減速值不變。 可 調(diào) 緩 沖 式 活塞雙向運動生產(chǎn)推、拉力?；钊谛谐探K了時減速，減速值可調(diào)節(jié)。 雙 活 塞 桿 差 動 式 注：腳標3用于差動聯(lián)接 活塞兩端面積差較大，是活塞往復(fù)運動時輸出速度及力差值較大。差動聯(lián)接用于快速 等 速 等 行 程 式 活塞兩端桿徑相同，活塞正反運動速度和推力均相等。 雙 向 式 兩活塞相反方向運動，其輸出速度和輸出力相等 伸縮 式套 筒液 壓缸 有多個可依次活動的活塞，其行程可變，活塞可雙向運動。 組 合 式 液 壓 缸 串 聯(lián) 式 A11、A12、A21、A22 當(dāng)液壓桿直徑受到限制而長度不受限制時，用以獲得較大的推力。 增 壓 式 PB=PAi i—增壓比 i=FA/FB 多 位 式 活塞A可有三個位置。 齒條 傳動 活塞 液壓 缸 p—工作壓力 ω—輸出軸角速度 T—輸出軸轉(zhuǎn)矩 qv—流入液壓缸的流量 D—活塞或柱塞的直徑 d—齒輪分度圓直徑 經(jīng)齒輪齒條傳動，將液壓缸的直線運動轉(zhuǎn)換成齒輪的回轉(zhuǎn)運動 齒條 傳動 柱塞 液壓 缸 注：1.帶*者為GB/T786.1—1993末作規(guī)定的符號，僅使用時參考。 2.表中給出的計算式末考慮液壓缸的容積效率和機械效率。 根據(jù)主機運動要求，本設(shè)計選用雙作用單活塞桿式液壓缸，其特點是占有空間范圍小，結(jié)構(gòu)簡單，能承受高壓，應(yīng)用也較為普遍。 2.1.2液壓缸的安裝形式的選擇 液壓缸的安裝形式有：如下表所示 液壓缸的安裝方式 安裝方式 安裝簡圖 說明 法 蘭 型 頭部 法蘭 頭部法蘭型安裝時，安裝螺釘受拉力較大;尾部法蘭型安裝時；安裝螺釘受拉力較小。 尾部 法蘭 銷 軸 型 頭部 銷軸 液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動。頭部銷軸型安裝時，活塞桿受彎曲作用較??；中間銷軸型次之；尾部銷軸型之最大。 中間 銷軸 尾部 銷軸 耳 環(huán) 型 頭部 耳環(huán) 液壓缸在垂直面內(nèi)可擺動。頭部耳環(huán)型安裝時，活塞桿受彎曲作用較??；尾部耳環(huán)型之較大。 尾部 耳環(huán) 底 座 型 徑向 底座 徑向底座型安裝時，液壓缸受傾翻力矩較??；切向底座型和軸向底座型較大。 切向 底座 軸向 底座 球 頭 型 尾部 球頭 液壓缸可在一定空間內(nèi)擺動。 注：表中所列液壓缸皆為缸體固定，活塞桿運動。根據(jù)工作需要，也可采用活塞桿固定、缸體運動。 根據(jù)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，本設(shè)計中采用耳環(huán)型安裝形式 2.2液壓缸主要幾何尺寸的計算 液壓缸的主要幾何尺寸，包括液壓缸的內(nèi)徑D，活塞桿直徑d和液壓缸的行程S等。 2.2.1液壓缸內(nèi)徑D的計算 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內(nèi)徑 缸內(nèi)徑D圓整為80㎜ 式中 D —— 液壓缸直徑 (m)； F —— 液壓缸推力 (m)； P —— 公稱壓力 (MPa)； 2.2.2活塞桿直徑d的計算 根據(jù)強度要求來計算活塞桿直徑 當(dāng)活塞桿在穩(wěn)定狀態(tài)下只受軸向載荷時，活塞桿直徑按簡單拉力、壓強計算。此時 活塞桿直徑d圓整為45㎜ 式中 d —— 活塞桿直徑 （mm）； F —— 液壓缸輸出推力 (kN)； [σ] —— 活塞桿材料的許用應(yīng)力 （MPa） 2.2.3活塞桿強度的計算 本設(shè)計中活塞桿在穩(wěn)定工況下只受軸向的拉力或推力，所以用直桿承受拉壓負載的簡單強度計算公式 故活塞桿為45mm時可以保證工作是的安全 2.2.4活塞穩(wěn)定性驗算 由于該活塞桿是實心的， 故 ==46 由于該活塞桿的材料采用的是45鋼故為110，該設(shè)計采用兩端鉸接聯(lián)接為1 =110 故該活塞桿無偏心載荷，可以穩(wěn)定工作 式中 —— 安裝長度為680㎜ K —— 活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑 —— 柔性系數(shù)，查表為85 —— 末端條件系數(shù) 為1 活塞桿為實心桿，并用鋼鐵材料制造時 = N 式中 —— 活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷 —— 活塞桿直徑（m） n —— 安全系數(shù)，一般取n≥5。 2.3液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度等。 2.3.1缸筒壁厚的計算 1）標準液壓缸外徑 有工程機械用標準液壓缸的剛體外徑系列；重型機械用標準液壓缸的缸體外徑系列；運輸機械用標準液壓缸的缸體外徑系列壁厚的計算 2) 按厚壁筒計算 對于中高壓系統(tǒng),液壓缸厚度一般采用后壁筒計算。 液壓缸缸筒厚度取整值為15㎜ 式中 PY —— 試驗壓力 MPa。當(dāng)工作壓力P≤16MPa時， Py=1.5P;當(dāng)工作壓力P≥16MPa時Py=1.25P; 缸筒的材料是45鋼，其許應(yīng)力σS為600 MPa， —— 液壓缸缸筒厚度（m）; D —— 液壓缸內(nèi)徑 （m）; [] —— 缸體材料的許用應(yīng)力 （MPa）; [] = —— 缸體材料的抗拉強度 n —— 安全系數(shù)， n=3.5～5,一般取n=5。 對于： 鍛鋼 [] = 100～120 MPa 鑄鋼 [] = 100～110 MPa 鋼管 [] = 100～110 Mpa 鑄鐵 [] = 60 MPa 2.3.2缸筒壁厚的驗算 額定工作壓力P應(yīng)低于其極限值Pn，以保證工作安全 缸筒壁厚可以取到15mm 2.3.3缸體的外徑的計算 D1 = D + 2δ= 80 + 2×15= 110㎜ 缸體外徑取圓整為110㎜ 式中 D1 —— 缸體外徑（m）， —— 液壓缸缸筒厚度（m）; 2.3.4液壓缸油口直徑的計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運動速度和油口最高液流速度而定 =0.13D=0.13mm 液壓缸油口直徑取圓整為15㎜ 式中 d0 —— 液壓缸油口直徑 （m）, D —— 液壓缸內(nèi)徑 （m）, v —— 液壓缸最大輸出速度 (m/min), v0 —— 油口液流速度 （m/s）. 2.3.5 缸底厚度計算 當(dāng)缸底無油口時，缸底的厚度為： 缸底厚度為20㎜ 式中 h —— 缸底厚度 (m), D —— 液壓缸內(nèi)徑 (m), Py —— 實驗壓力(MPa),工作壓力p≤MPa時, py =1.5p； 工作壓力p≥16MPa時，py =1.25p； [σ]—— 缸體材料的許應(yīng)用力（MPa） .2.3.6活塞長度的計算 查書的活塞長度一般為活塞外徑的0.6～1.0倍，但也要考慮密封件的形式、數(shù)量和安裝導(dǎo)向環(huán)的尺寸。有時可以結(jié)合中隔圈的布置確定活塞厚度。 L=80×0.6=48mm 活塞長度為48mm 2.3.7導(dǎo)向套的長度計算 導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計必需保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度，一般革囊的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足 導(dǎo)向套長為74mm S——液壓缸的行程㎜； D——活塞的直徑㎜。 2.4 液壓缸的聯(lián)接計算 2.4.1缸蓋的聯(lián)接計算 1）焊接聯(lián)接的計算 液壓缸采用對焊是，焊縫的拉應(yīng)力為 式中D2值為84㎜ 所以滿足要求. 式中 F —— 液壓缸輸出的最大推力 （N） N D —— 液壓缸直徑 （m）, —— 45鋼的拉應(yīng)力 (N/mm2) P —— 系統(tǒng)最大壓力 （MPa）, D1 —— 液壓缸外徑（m）, D2 —— 焊縫底徑（m）, η —— 焊接效率，通常取 η=0.7 2.4.2活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時，螺紋退刀槽處為活塞桿的危險截面，其拉應(yīng)力為 拉應(yīng)力為164.797MPa 切應(yīng)力為 切應(yīng)力為87.787MPa 合應(yīng)力為 故螺栓強度符合強度要求 式中 k —— 螺紋擰緊系數(shù)，靜載時，取k=1.25～1.5， 動載是取 k=2.5～4此設(shè)計中k為靜載荷所以取 1.3 k1 —— 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取k1=0.12； do—— 螺紋外徑（m）, d1 —— 螺紋內(nèi)徑（m），當(dāng)才用普通螺紋時;d1=do-1.0825t t —— 螺紋螺距（m）； d —— 活塞桿直徑（m）, F2 —— 液壓缸輸出拉力（N） = [σ1] —— 活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa）[1]= =340/1.5=226.6MPa σs ——缸筒材料的屈服極限340N/㎜2 n —— 安全系數(shù)，通常取1.5~2.5本式取1.5。 2） 活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力為 故活塞與活塞桿聯(lián)接的強度符合強度要求 式中 do —— 活塞上的孔徑(mm), c —— 活塞沙鍋孔的倒角尺寸(m), 0.002 —— 活塞桿上的倒角尺寸(m), [σ] —— 活塞（或活塞桿）材料的許用應(yīng)力(MPa) 2.4.3 銷軸與耳環(huán)的聯(lián)接計算 耳環(huán)的聯(lián)接計算 耳環(huán)寬度為 由于工作壓力為25 MPa，耳環(huán)寬度為 =1.4×34=48 耳環(huán)的寬度為48㎜ 3.液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 3.1 缸體 3.1.1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)機械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下均采用45鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241～285HBS。 缸體毛胚也可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200～HT350間的幾個牌號或球墨鑄鐵。 特殊情況下，可采用鋁合金等材料。此設(shè)計采用45鋼。 3.1.2缸體的技術(shù)要求 1）缸體內(nèi)徑采用H8、H9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈密封時，Ra為0.1～0.4μm，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時， Ra為0.2～0.4μm。且均需磨。如圖（1）所示 2）缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級精度選取。如圖（1）所示 3）缸體端面T的垂直度公差值可按7級精度選取。如圖（1）所示 4）當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時螺紋應(yīng)取6級精度的米制螺紋。 5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或者銷軸時，孔徑D1或軸徑d2的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直度公差值應(yīng)按9級精度選取。如圖（2）所示 6）為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)應(yīng)表面鍍以厚度為30～40μm的鉻層，鍍后進行磨或拋光 3.2 缸蓋 3.2.1 缸蓋的材料 液壓缸的缸蓋可選用35、45號鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鋼或HT300、HT200、HT350鑄鐵等材料。 當(dāng)缸蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套時，缸蓋最好選用鑄鐵。同時，應(yīng)在導(dǎo)向表面上熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。如果采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)向套材料則應(yīng)為耐磨鑄鐵、青銅或黃銅等。 3.2.2缸蓋的技術(shù)要求如下圖所示 1）直徑D（基礎(chǔ)尺寸同缸徑）、D2（活塞桿的緩沖孔）、D3 (基礎(chǔ)尺寸同活塞桿密封圈外徑)的圓柱度公差值,應(yīng)按9、10或11級精度選取. 2) D2、D3與d的同軸度公差值為0.03㎜ 3) 端面A、B與直徑軸心線的垂直度公差值,應(yīng)按7級精度選取. 4) 導(dǎo)向孔的表面粗糙度為Ra1.25μm 3.3活塞 活塞結(jié)構(gòu)如下圖所示： (a)間隙密封(b)摩擦環(huán)密封(c)○形圈密封(d)V形圈密封 3.3.1活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 聯(lián)接型式有整體聯(lián)接、螺紋聯(lián)接、半環(huán)聯(lián)接 3.3.2活塞與缸體的密封 活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同，常用的密封結(jié)構(gòu)有間隙密封、活塞環(huán)密封、密封圈密封，其中密封圈密封又分為O型密封圈、Y型密封圈、YX型密封圈、V型密封圈、U型密封圈等 3.3.3 活塞的材料 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵(HT300、HT350)、鋼(有的在外徑上套有尼龍66、尼龍1010或夾布酚醛料的耐磨環(huán))及鋁合金等。 3.3.4活塞的技術(shù)要求 1）活塞外徑D對內(nèi)徑D1的徑向跳動公差值，按7、8級精度選取。 2）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。 3）外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級精度選取。 3.4活塞桿 3.4.1端部的結(jié)構(gòu) 活塞桿端部的結(jié)構(gòu)有外螺紋、內(nèi)螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、半球鉸單耳環(huán)、球頭、銷軸、拄銷、錐銷、法蘭。 3.4.2活塞桿結(jié)構(gòu) 活塞桿有實心和空心兩中，空心活塞桿的一端，要留出焊接和熱處理時用的通氣孔d2 3.4.3活塞桿材料 實心活塞桿的材料為35、45號鋼；空心桿的材料為35、45號無縫鋼管。 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)高率淬火，硬度達45～55HRC。 2）活塞桿d和d1的圓度公差值，按9、10或11級精度選取。 3）活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級精度選取。 4）活塞桿d對d1的徑向跳動公差值，應(yīng)為0.01㎜。 5）端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級精度選取。 6）活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級精度加工；如載荷較小，機械振動也較小時，允許按7級或8級精度制造。 7）活塞桿上若有聯(lián)接銷孔時，該孔徑應(yīng)按H11級加工。該孔軸線與活塞桿軸線的垂直度公差值，按6級精度選取。 8）活塞桿上工作表面餓粗糙度為Ra0.63μm，必要時，可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.05㎜，鍍后拋光。 3.5導(dǎo)向套、密封和防塵 3.5.1導(dǎo)向套 1）導(dǎo)向套結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)有：缸蓋導(dǎo)向和導(dǎo)向套導(dǎo)向，其中導(dǎo)向套導(dǎo)向有可分為：普通導(dǎo)向套、可拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套。 2）導(dǎo)向套材料 導(dǎo)向套材料常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。 3）導(dǎo)向套的技術(shù)要求 導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合，一般為H8/f9，其表面粗糙度則為Ra0.63~1.25μm。 3.5.2活塞桿的密封與防塵結(jié)構(gòu) 活塞桿的密封與防塵有：Y形密封圈（J形防塵圈、骨架式防塵圈、三角形防塵圈）、U形夾織物密封圈（毛氈圈、滑架式防塵圈、）、O形密封圈（三角形防塵圈、O形密封圈、薄鋼片組合防塵圈）、V型密封圈（J形防塵圈、毛氈橡膠組合防塵圈、骨架式防塵圈、折疊式橡膠或帆布防塵圈）。 3.6 液壓缸的緩沖裝置 緩沖裝置是為了防止或減小液壓缸活塞在運動到兩個端點是因慣性力造成的沖撞。通常是通過節(jié)流作用，使液壓缸運動到端點附近時形成足夠的內(nèi)壓，降低液壓缸的運動速度，以減小沖擊。其結(jié)構(gòu)如圖所示： 液壓缸的緩沖裝置 常用的液壓缸的緩沖裝置有可調(diào)型恒節(jié)流面積的緩沖裝置中設(shè)有緩沖調(diào)節(jié)閥，為了使反向進油時不受節(jié)流阻力影響，液壓缸中可設(shè)置單向閥與緩沖調(diào)節(jié)閥一同使用。 3.7中隔圈 在長行程液壓缸內(nèi)，由于安裝方式及負載的導(dǎo)向條件可能使活塞桿導(dǎo)向套受到過大的側(cè)向力而導(dǎo)致嚴重磨損，因此在大行程液壓缸內(nèi)須活塞有桿側(cè)端蓋之間安裝一個中隔圈（也稱限位圈）使活塞桿全部外伸時仍能有足夠的支撐長度?；钊麠U缸內(nèi)支撐長度LG的 最小值應(yīng)滿足下式 LG≥D+d/2 LG—活塞至導(dǎo)向套間距， 3.8 排氣、密封與導(dǎo)管 3.8.1排氣裝置 液壓系統(tǒng)在安裝或停止工作以后會滲入空氣，這樣就會使運動部件的運動速度不均勻，產(chǎn)生低速爬行以及機床工作臺的換向精度下降，嚴重的在開車時還會產(chǎn)生運動部件突然沖擊的現(xiàn)象，因此在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，必須考慮排氣裝置，一般是在流速最慢、容積最大的油缸中設(shè)置排氣孔，因為液壓系統(tǒng)中的空氣容易集中在這里，油缸中的排氣孔一般開在油缸安裝后兩端的最高處，通過管路和排氣閥相連接，在液壓缸常工作以前，必須打開排氣閥，將液壓系統(tǒng)中的空氣排除。其結(jié)構(gòu)如圖所示： 放氣裝置 1—缸蓋 —放氣小孔 3—缸體 4—活塞桿 此處就選為高處設(shè)置排氣裝置，可在液壓缸的最高處設(shè)置排氣裝置把氣帶走。 3.8.2 密封裝置 密封裝置是液壓缸和其他元件不可缺少的部分，其作用是防止泄漏（包括內(nèi)泄和外泄），防止灰塵，雜質(zhì)，水分等污染物從外部侵入。通常液壓缸和其他液壓元件及系統(tǒng)的工作性能，效率和可靠性都與密封裝置的結(jié)構(gòu)和性能有關(guān)。因此，正確選擇密封元件和確定其合理的結(jié)構(gòu)是很重要的。對密封裝置的基本要求是：在工作壓力下密封效果好，且摩擦阻力和泄露少；在使用范圍內(nèi)的耐磨性，耐油性和抗腐蝕性能好，密封元件表面不易損壞且壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，使用安裝維修方便。 根據(jù)運行狀況，密封裝置分為靜密封和動密封，動密封又有往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動密封，而根據(jù)密封 原理，密封裝置分為間隙密封和接觸密封兩大類。 1 間隙密封 間隙密封是依靠相對運動的元件的微小間隙實現(xiàn)密封的，本身并沒有專門的密封元件，如閥芯與閥 套，柱塞與柱塞缸，配流盤及斜盤的平面間隙密封等。密封性能與間隙大小，壓力差，配合長度，寬度或直徑大小和加工精度有關(guān)。其間隙可根據(jù)允許泄漏量計算，通常則按經(jīng)驗植選取，即每25mm直徑上有1vm的間隙。間隙密封的特點是結(jié)構(gòu)簡單，摩擦力小，但存在著泄漏，且長期工作會使摩擦加大，降低密封性能。 2 接觸密封 在密封配合表面間加入表面加入彈性元件而實現(xiàn)的密封稱為接觸密封。這種密封效果好，能在較大的壓力和溫度范圍內(nèi)可靠的工作，是使用最廣泛的密封裝置，通常有O形密封圈和各鐘唇形密封圈以及活塞環(huán)等，此外還有液壓支架液壓缸中使用的鼓形密封圈。 密封元件的材料對工作介質(zhì)的適應(yīng)性影響很大，它包括非金屬和金屬材料兩類。非金屬材料包括皮革、天然橡膠、合成橡膠和合成樹脂等，其中合成橡膠使用最廣。根據(jù)不同的使用條件，合理的選擇密封材料是非常重要的。 當(dāng)不允許使用合成橡膠時，可采用合成樹脂，如聚四氟乙烯和尼龍等。上述密封材料具有化學(xué)穩(wěn)定性好，機械強度高和耐壓、耐磨、耐沖擊以及摩擦系數(shù)小的優(yōu)點，但其硬度隨溫度變化較大，彈性和柔性不如橡膠。 在高速和高溫條件工作時，可使用金屬密封材料，如銅和鋁等。其中鑄鐵可制成活塞環(huán)用于動密封，鋁和銅和制成墊片用于靜密封。 O形密封圈為斷面呈圓形的橡膠形，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的優(yōu)點，應(yīng)用范圍最廣。當(dāng)沒有液壓力作用時，O形圈依靠安裝時產(chǎn)生的預(yù)壓縮變形來實現(xiàn)密封。在系統(tǒng)壓力建立以后，在壓力油作用下，O形圈被擠到槽口的一側(cè)并緊貼在槽壁和密封面上，這就增加了密封面的接觸壓力，提高了密封效果。由于O形橡膠環(huán)的摩擦系數(shù)小，安裝空間小，故已被廣泛使用于固定密封和運動密封。在運動密封中，主要用于工作條件好且運動平穩(wěn)的中低液壓缸。 設(shè)計的此液壓缸密封裝置均選用Y形密封圈。 油缸的安裝形式有：通用外形、徑向底座、切向底座、軸向底座、頭部外法蘭、頭部內(nèi)法蘭、尾部外法蘭、頭部軸銷、中部軸銷、尾部軸銷、尾部耳環(huán)、尾部球頭。 3.8.3 導(dǎo)管 在液壓傳動、氣動和潤滑系統(tǒng)中常用的導(dǎo)管有鋼管、銅管、橡膠管、尼龍管及塑料管等。 銅管能承受的工作壓力較高，通常壓力導(dǎo)管推薦用15、20號無縫鋼管（YB231-70)。對卡套式管接頭用管，采用高精度的冷拔鋼管；焊接式管接頭用管，采用普通精度的冷拔鋼管。 紫銅管承受的工作壓力較底，并對抗震能力較弱，也易使油氧化，應(yīng)盡量少用。黃銅管承受的工作壓力較高 4.液壓缸的調(diào)整與維護 4.1 液壓缸的調(diào)整 4.1.1 排氣裝置的調(diào)整 排氣裝置一般的調(diào)整方法是：先將動作壓力降低到0.5～1Mpa左右，以便于原來溶解在油口的空氣分離出來，然后，在使活塞交替運動的同時，一手用紗布蓋住空氣的噴出口，另一手開、閉排氣閥（塞）。當(dāng)活塞到達向右的行程末端，在壓力升高的瞬間，應(yīng)打開右腔的排氣閥（塞），而在向左行程開始前的瞬間，應(yīng)關(guān)閉右腔的排氣閥（塞）。這樣反復(fù)幾次，就能將液壓缸右腔的空氣排除干凈；然后可用相應(yīng)的辦法排除左腔的空氣。 4.1.2 緩沖裝置的調(diào)整 在液壓裝置作運轉(zhuǎn)實驗時，如應(yīng)用緩沖液壓缸，就需要調(diào)整緩沖調(diào)節(jié)閥。開始先把緩沖調(diào)節(jié)閥放在流量較小的位置，然后漸漸地增大節(jié)流口，直到滿意為止。對于連續(xù)順序動作的回路，如對循環(huán)時間有特別要求時，應(yīng)預(yù)先對設(shè)計參數(shù)進行充分的考慮，并在運轉(zhuǎn)試驗中調(diào)整得符合要求。 4.1.3 注意事項 在液壓裝置的運轉(zhuǎn)試驗中，還要檢查進、出油口配管部分和活塞桿伸出部分有無漏油，以及活塞桿頭部與被驅(qū)動體的結(jié)合部分和液壓缸的安裝螺栓等有無松脫現(xiàn)象。還要注意對耳軸和鉸軸等軸承部分加油。 4.2 液壓缸的維護 液壓缸的一般維護是指更換密封元件、防塵元件，排除油管接頭處的漏油及消除連接部位螺紋的松動現(xiàn)象等。 在液壓的維修工作中，有時需要拆卸液壓缸。以下重點介紹拆卸、檢查液壓缸的順序以及檢查部位和判斷方法等。 4.2.1 液壓缸的拆卸要點和注意事項 ①在拆卸液壓缸前，先松開溢流閥，將系統(tǒng)壓力將為零，再切斷電源，系統(tǒng)停止工作。 ②若要從設(shè)備上拆卸下液壓缸，就需松開進、出油口配管，活塞桿端的連接頭和安裝螺栓等。拆卸時，不能損傷活塞桿頭部的螺紋，進、出油口螺紋和活塞桿表面。 ③拆卸液壓缸時，一般應(yīng)先松開端蓋的緊固螺栓，然后按順序拆卸。缸體、端蓋和活塞桿拆卸前，應(yīng)利用液壓力先將活塞移動到缸體拆卸最方便的一端。立式液壓缸應(yīng)將活塞下降帶最低位置，以便于拆卸。 4.2.2 檢查部位和判斷方法 ①缸體內(nèi)表面 缸體內(nèi)表面產(chǎn)生縱向的較深拉傷痕紋時，應(yīng)更換新的缸體。若拉傷痕跡較淺，可用極細的砂紙或油石修復(fù)。 ②活塞桿的滑動表面 活塞桿的滑動表面產(chǎn)生縱向拉傷或撞痕時，判斷和處理辦法與缸體內(nèi)表面的情況相同?；钊麠U的滑動表面是鍍硬鉻的，如果鍍層產(chǎn)生剝落而形成傷痕，應(yīng)重新鍍鉻或重做新活塞桿。 ③密封 在拆卸檢查時，首先看密封件的唇邊有無受傷以及密封摩擦面的磨損情況，然后判定是否可以繼續(xù)使用；還要檢查O形密封圈是否被擠出而破碎等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)密封件有些磨損和輕微傷痕時，最好予以更換。 ④活塞桿導(dǎo)向套的內(nèi)表面 活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)表面的不均勻磨損深度在～0.3㎜時，就應(yīng)更換導(dǎo)向套。當(dāng)檢查活塞密封槽時，若槽部的表面粗糙度值為就會漏油，可用極細砂紙修正。 ⑤活塞表面 活塞表面上的不均勻磨損深度在0.2～0.3㎜時，應(yīng)更換新活塞，還要檢查活塞是否有裂紋，活塞的密封槽是否受傷。 ⑥其它部分的檢查 有時還要檢查耳環(huán)軸和鉸軸等部位有無裂縫，連接處的螺紋有無異常等。 4.2.3 液壓缸組裝時的注意事項 ① 安裝密封元件的一般注意事項 1）毛刺和銳角的清除。為了保護密封圈的唇邊，常常在密封元件的插入處做成導(dǎo)向錐角和大倒角。在自由狀態(tài)下壓入密封圈時，要設(shè)置較大的導(dǎo)向錐面，當(dāng)缸壁上開有小孔時應(yīng)做出大倒角；活塞孔上有了導(dǎo)向錐面～30，就能保護O形密封圈不受損壞；活塞頂端頭部螺紋和臺肩通過密封圈時，為了保護密封圈唇邊，所采取的措施是：在臺肩處做成R倒角，螺紋直徑應(yīng)比活塞桿直徑稍小。如螺紋部分有可能與密封件相碰時，可在螺紋上卷一層聚四氟乙烯密封帶，并涂上潤滑脂后再插入；在插入處做成～的導(dǎo)向錐面，目的在于保護密封圈。 2）使用潤滑脂的效果。 在裝拆液壓缸中，首先將各部分用汽油洗凈涼干，然后在缸體內(nèi)表面、既將裝入的密封圈表面，都涂上高熔點的潤滑脂，這樣密封圈易裝入，效果較好。 3）密封圈的方向性。 有些密封元件必須具有正確的方向，安裝時應(yīng)特別注意。 4）注意密封圈的擠出和擰扭。為防止密封圈的擠出現(xiàn)象，密封槽的倒角半徑不宜太大，一般應(yīng)控制在0.1～0.2毫米范圍內(nèi)。安裝密封圈時，不能一邊搓動O形圈一邊裝入，不能用一字旋具之類的工具將密封件局部拉長后裝入。若選用大于規(guī)定尺寸的O型圈，則易產(chǎn)生擰扭現(xiàn)象。 安裝V形密封圈時，若采用一字旋具之類的工具來安裝密封圈，就會發(fā)生擰扭現(xiàn)象；若采用安裝胎具或利用導(dǎo)向套安裝，則不會發(fā)生擰扭現(xiàn)象。 ②耐壓試驗后應(yīng)再次緊固有關(guān)螺栓（螺釘）在耐壓試驗后，應(yīng)再度扳緊拉桿和壓蓋餓緊固螺栓等。 4.2.4 定期檢查 根據(jù)使用條件，應(yīng)確定定期檢查結(jié)果作詳細記錄，入設(shè)備技術(shù)檔案備查。 5.液壓缸故障排除 液壓缸的常見故障有爬行、沖擊、振動及推力不足、工作速度下降幾個方面，究竟原因及故障排除方法為以下方案。 液壓缸的故障和排除方法 現(xiàn)象 原因 措施 爬行 混入空氣 增加排氣裝置，或使液缸以最大行程快速往復(fù)運排除空氣 運動密封件裝配過緊 調(diào)整密封圈，使之松緊適當(dāng) 活塞桿與活塞不同心 修正調(diào)整 導(dǎo)向套與缸套不不同心 修正調(diào)整 活塞端面或活塞桿軸肩與軸線偏擺過大 修正活塞端面或活塞桿軸肩 活塞桿彎曲 校直活塞桿 液壓缸安裝不良，軸線與前進方向一致 重新安裝 缸筒內(nèi)徑直線性不良缸筒銹蝕，拉毛 鏜磨修復(fù)，重配活塞或密封件除去銹蝕、毛刺或重新鏜磨 雙活塞桿兩端螺帽擰得過緊，使其同心不良 略松螺帽，使活塞桿處于自然狀態(tài) 活塞桿剛性差 加大活塞桿直徑 液壓缸運動零件之間間隙過大 減小配合間隙 沖擊 緩沖間隙過大 減小緩沖間隙 緩沖裝置單向閥失靈 修理單向閥 速度下降 運動密封過緊 調(diào)整密閉件 液壓缸相互運動零件制造裝配不良 修理不合精度要求的零件重新裝配 泄 漏 活塞配合間隙過大，或活塞密封件損壞，造成內(nèi)泄漏 減小配合間隙，更換密封件 部件磨損 活塞配合間隙過小，密封過緊，增大運動阻力 增加配合間隙，調(diào)整密封件，的壓緊程度 推力 不足 運動零件制造存在誤差和裝配不良，引起不同心或單面劇烈摩檫 修理誤差較大的零件重新裝裝配 活塞桿彎曲，引起劇烈摩檫 校直活塞桿 缸筒拉傷，或缸筒加工不良 鏜磨修復(fù)缸筒 結(jié)束語 通過畢業(yè)設(shè)計不僅可以鞏固專業(yè)知識，為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)，而且還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運用工具書的能力。 在畢業(yè)設(shè)計過程中，我們較系統(tǒng)地了解了液壓缸的工作原理及基礎(chǔ)知識，努力做到理論聯(lián)系實際，使所學(xué)知識系統(tǒng)化，條理化，使我們很好地完成了設(shè)計任務(wù)。 在設(shè)計過程中，得到了指導(dǎo)老師的精心指點。由于時間較緊，任務(wù)重、經(jīng)驗不足，缺點和錯誤在所難免，希望老師們能給以批評指正，為我們以后在工作崗位上完成工作任務(wù)，打下良好的基礎(chǔ)。 致 謝 論文完成的前提是老師給我提供了舒適的工作、學(xué)習(xí)環(huán)境，并給予我悉心的關(guān)懷與指導(dǎo)。在本次設(shè)計期間，趙老師給予了我們?nèi)?、細心、具體的指導(dǎo)，讓我們能夠順利按時完成設(shè)計任務(wù)，趙老師知識淵博思維敏捷、作風(fēng)嚴謹，是我們學(xué)習(xí)的榜樣。在此表示衷心地感謝。老師認真負責(zé)的工作態(tài)度、嚴謹?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，使我深受啟發(fā)；開發(fā)的同時，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。半年時間內(nèi)，我除基本學(xué)會液壓缸基礎(chǔ)知識外更重要的是學(xué)到了兢兢業(yè)業(yè)，奮發(fā)向上的精神，這種精神是我今后人生前進道路上的一種力量。所以我再次感謝老師和我的同學(xué)們。 參考文獻 何存興 主編.液壓元件.北京:機械工業(yè)出版社，1982.03 雷天覺 主編.液壓工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990.07 姚云英 主編.公差配合與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2005.06 煤炭科學(xué)研究院、上海研究所煤炭工業(yè)部 主編.液壓傳動傳動設(shè)計手冊，上海.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981.04 成大先 主編.機械設(shè)計手冊第四卷.北京：機械工業(yè)出版社，2001.04 31