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摘 要 液壓缸是實(shí)現(xiàn)液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置 它是用來做擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng) 或直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的執(zhí)行元件 擁有比較簡單的結(jié)構(gòu)并且工作 可靠 完成擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí) 無傳動(dòng)間隙且可以避免減速裝置的影響 使其平穩(wěn)運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)今在各機(jī)械的液壓領(lǐng)域 都得到了廣泛的實(shí)踐應(yīng) 用 液力與液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)都是液體 用此方式來進(jìn)行能量的 傳遞 液力傳動(dòng)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體動(dòng)能 再將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能的裝置 可以把能量進(jìn)行傳遞 也是液體傳遞的一種分支 它的組成主要是幾個(gè)葉輪的非剛性連接 而液壓傳動(dòng)不同 它的傳 遞方式是通過工作介質(zhì)來進(jìn)行控制與傳遞能量 它們均為流體傳動(dòng) 目前在各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛認(rèn)可和采用 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行系統(tǒng)的研究 通過對(duì)液壓缸建立 CAD 原型得出了以下研究成果 1 在分析液壓缸 的基本工作原理上 總結(jié)它的主要安裝以及工作形式 2 做出其裝 配圖 通過了解裝配圖的特征 來建立模型 3 結(jié)合液壓缸的裝配 CAD 系統(tǒng)模型 來開發(fā)其系統(tǒng) CAD 軟件原型系統(tǒng) 4 通過計(jì)算的方 法來選擇需要的液壓元件 5 最終對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn) 6 繪 制最終正式的系統(tǒng)圖與文件 關(guān)鍵詞 液壓缸 液壓傳動(dòng) 液力傳動(dòng) Abstract Hydraulic cylinder is a simple and reliable device that performs linear reciprocating motions and converts hydraulic energy to mechanical energy When hydraulic cylinder works Reduction gear can be avoided and there is no rotational clearance Due to its reliable property Hydraulic cylinder are widely applied in the mechanical hydraulic system Hydraulic cylinder output force is proportional to the effective area of piston and the pressure difference Hydraulic cylinder is primarily composed of cylinder cylinder head piston piston rod sealing device buffer device and exhaust buffer device and exhaust are applied on a case by case basis while other equipment are usually necessary Hydraulic transmission and hydraulic transmission both employ working liquids for energy conversion Hydraulic transmission is in fact a branch of liquid drive and consists of a non rigid connection drive device made up of several impellors This device converts mechanical energy to the kinetic energy of the working liquid and then converts to mechanical energy again for energy transportation hydraulic transmission employs working liquid to convert energy and perform control Hydraulic transmission and pneumatic drive are named fluid drive which is a new technology based on hydrostatic pressure transmission principle introduced by Pascal in the 1600 Therefore they have been widely used a wide array of fields This work performs systematic research into the hydraulic cylinder parametric design method to establish hydraulic cylinder CAD prototype software system The major results are 1 Analyzed the working conditions of hydraulic system and generalized the working and installing methods of hydraulic cylinder based on the analysis results 2 Drafted the schematic of the hydraulic system and developed a feature based product model for hydraulic cylinder We studied the modeling methods for the database of standard parts suitable for parametric designs of hydraulic cylinder and developed a database model for the hydraulic cylinder 3 Constructed a parametric CAD model and a prototype system for hydraulic cylinder 4 Calculated hydraulic system and selected hydraulic element 5 Validated the hydraulic system 6 Draw official graphs and compiled technology files Key words Hydraulic cylinder hydraulic transmission hydraulic transmission 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 2 目 錄 引言 1 第一章液壓傳動(dòng)的概述 2 1 1 簡介 2 1 2 應(yīng)用領(lǐng)域 2 1 3 傳動(dòng)原理 2 1 4 主要組成 3 1 4 1 動(dòng)力元件 油泵 3 1 4 2 執(zhí)行元件 油缸 液壓馬達(dá) 3 1 4 3 控制元件 3 1 4 4 輔助元件 3 1 4 5 工作介質(zhì) 3 1 5 表達(dá)符號(hào) 4 1 6 現(xiàn)狀及其展望 4 第二章液壓缸的結(jié)構(gòu) 6 2 1 液壓缸連接方式 6 2 1 1 法蘭型液壓缸 6 2 1 1 螺紋蓋型液壓缸 6 2 1 3 拉桿型液壓缸 6 2 1 4 液壓缸安裝方式 7 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 3 2 2 特殊液壓缸 9 2 2 1 特殊工質(zhì)液壓缸 9 2 2 2 多級(jí)液壓缸 9 2 2 3 組合液壓缸 10 2 2 4 電液伺服液壓缸 10 2 2 5 特殊結(jié)構(gòu)液壓缸 11 第三章液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 13 3 1 液壓缸種類 13 3 2 計(jì)算主要參數(shù) 13 3 2 1 液壓缸公稱壓力 13 3 2 2 液壓缸尺寸與面積比 13 3 2 3 活塞的理論推拉力 15 3 2 4 液壓缸效率 t 17 3 2 5 液壓缸負(fù)載率 18 3 2 6 活塞瞬間線速度 18v 3 2 7 活塞的作用力 F 20 3 2 8 活塞加速度 a 21 3 2 9 活塞加 減 速時(shí)間 ta td 21 3 2 10 活塞加 減 速行程 Sa Sd 22 3 2 11 液壓缸流量 22 3 2 12 液壓缸功率 P 23 第四章液壓缸主要零部件設(shè)計(jì) 24 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 4 4 1 缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4 1 1 主要技術(shù)要求 24 4 1 2 缸筒結(jié)構(gòu) 24 4 1 3 缸筒計(jì)算 26 4 1 4 缸筒厚度計(jì)算 28 4 1 5 缸筒厚度驗(yàn)算 29 4 1 6 缸筒底部厚度計(jì)算 29 4 1 7 缸筒焊接連接計(jì)算 29 4 1 8 缸筒材料 31 4 1 9 缸筒內(nèi)壁表面加工公差和粗糙度 ISO4394 31 4 2 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 4 2 1 導(dǎo)向環(huán)主要優(yōu)點(diǎn) 32 4 2 2 導(dǎo)向環(huán)的型式 32 4 2 3 導(dǎo)向環(huán)的尺寸不同 34 4 3 活塞桿導(dǎo)向套 34 4 4 中隔圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 限位圈 35 4 5 輔件 36 結(jié)論 42 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 200 擠出機(jī)液壓缸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 1101 學(xué)生姓名 完永韜 指導(dǎo)教師 于 玲 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 1101 班 學(xué)生 完永韜 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 200 擠出機(jī)液壓缸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 內(nèi)容 1 文獻(xiàn)綜述一份 A4 紙 小四字 3000 字以上 2 圖紙折合成 A1 2 張 裝配圖及零件圖 3 計(jì)算說明書一份 A4 紙 小四字 20 頁以上 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 專題部分 液壓缸及其零部件的設(shè)計(jì) 起止時(shí)間 2015 年 3 月 16 日 2015 年 6 月 4 日 指導(dǎo)教師 簽字 2015 年 3 月 16 日 摘 要 液壓缸是實(shí)現(xiàn)液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置 它是用來做擺動(dòng)運(yùn) 動(dòng) 或直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的執(zhí)行元件 擁有比較簡單的結(jié)構(gòu)并且工作 可靠 完成擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí) 無傳動(dòng)間隙且可以避免減速裝置的影響 使其平穩(wěn)運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)今在各機(jī)械的液壓領(lǐng)域 都得到了廣泛的實(shí)踐應(yīng) 用 液力與液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)都是液體 用此方式來進(jìn)行能量的 傳遞 液力傳動(dòng)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體動(dòng)能 再將液體動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能的裝置 可以把能量進(jìn)行傳遞 也是液體傳遞的一種分支 它的組成主要是幾個(gè)葉輪的非剛性連接 而液壓傳動(dòng)不同 它的傳 遞方式是通過工作介質(zhì)來進(jìn)行控制與傳遞能量 它們均為流體傳動(dòng) 目前在各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛認(rèn)可和采用 本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法來進(jìn)行系統(tǒng)的研究 通過對(duì)液壓缸建立 CAD 原型得出了以下研究成果 1 在分析液壓缸 的基本工作原理上 總結(jié)它的主要安裝以及工作形式 2 做出其裝 配圖 通過了解裝配圖的特征 來建立模型 3 結(jié)合液壓缸的裝配 CAD 系統(tǒng)模型 來開發(fā)其系統(tǒng) CAD 軟件原型系統(tǒng) 4 通過計(jì)算的方 法來選擇需要的液壓元件 5 最終對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn) 6 繪 制最終正式的系統(tǒng)圖與文件 關(guān)鍵詞 液壓缸 液壓傳動(dòng) 液力傳動(dòng) Abstract Hydraulic cylinder is a simple and reliable device that performs linear reciprocating motions and converts hydraulic energy to mechanical energy When hydraulic cylinder works Reduction gear can be avoided and there is no rotational clearance Due to its reliable property Hydraulic cylinder are widely applied in the mechanical hydraulic system Hydraulic cylinder output force is proportional to the effective area of piston and the pressure difference Hydraulic cylinder is primarily composed of cylinder cylinder head piston piston rod sealing device buffer device and exhaust buffer device and exhaust are applied on a case by case basis while other equipment are usually necessary Hydraulic transmission and hydraulic transmission both employ working liquids for energy conversion Hydraulic transmission is in fact a branch of liquid drive and consists of a non rigid connection drive device made up of several impellors This device converts mechanical energy to the kinetic energy of the working liquid and then converts to mechanical energy again for energy transportation hydraulic transmission employs working liquid to convert energy and perform control Hydraulic transmission and pneumatic drive are named fluid drive which is a new technology based on hydrostatic pressure transmission principle introduced by Pascal in the 1600 Therefore they have been widely used a wide array of fields This work performs systematic research into the hydraulic cylinder parametric design method to establish hydraulic cylinder CAD prototype software system The major results are 1 Analyzed the working conditions of hydraulic system and generalized the working and installing methods of hydraulic cylinder based on the analysis results 2 Drafted the schematic of the hydraulic system and developed a feature based product model for hydraulic cylinder We studied the modeling methods for the database of standard parts suitable for parametric designs of hydraulic cylinder and developed a database model for the hydraulic cylinder 3 Constructed a parametric CAD model and a prototype system for hydraulic cylinder 4 Calculated hydraulic system and selected hydraulic element 5 Validated the hydraulic system 6 Draw official graphs and compiled technology files Key words Hydraulic cylinder hydraulic transmission hydraulic transmission 目 錄 引言 1 第一章液壓傳動(dòng)的概述 2 1 1 簡介 2 1 2 應(yīng)用領(lǐng)域 2 1 3 傳動(dòng)原理 2 1 4 主要組成 3 1 4 1 動(dòng)力元件 油泵 3 1 4 2 執(zhí)行元件 油缸 液壓馬達(dá) 3 1 4 3 控制元件 3 1 4 4 輔助元件 3 1 4 5 工作介質(zhì) 3 1 5 表達(dá)符號(hào) 4 1 6 現(xiàn)狀及其展望 4 第二章液壓缸的結(jié)構(gòu) 6 2 1 液壓缸連接方式 6 2 1 1 法蘭型液壓缸 6 2 1 1 螺紋蓋型液壓缸 6 2 1 3 拉桿型液壓缸 6 2 1 4 液壓缸安裝方式 7 2 2 特殊液壓缸 9 2 2 1 特殊工質(zhì)液壓缸 9 2 2 2 多級(jí)液壓缸 9 2 2 3 組合液壓缸 10 2 2 4 電液伺服液壓缸 10 2 2 5 特殊結(jié)構(gòu)液壓缸 11 第三章液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 13 3 1 液壓缸種類 13 3 2 計(jì)算主要參數(shù) 13 3 2 1 液壓缸公稱壓力 13 3 2 2 液壓缸尺寸與面積比 13 3 2 3 活塞的理論推拉力 15 3 2 4 液壓缸效率 t 17 3 2 5 液壓缸負(fù)載率 18 3 2 6 活塞瞬間線速度 18v 3 2 7 活塞的作用力 F 20 3 2 8 活塞加速度 a 21 3 2 9 活塞加 減 速時(shí)間 ta td 21 3 2 10 活塞加 減 速行程 Sa Sd 22 3 2 11 液壓缸流量 22 3 2 12 液壓缸功率 P 23 第四章液壓缸主要零部件設(shè)計(jì) 24 4 1 缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4 1 1 主要技術(shù)要求 24 4 1 2 缸筒結(jié)構(gòu) 24 4 1 3 缸筒計(jì)算 26 4 1 4 缸筒厚度計(jì)算 28 4 1 5 缸筒厚度驗(yàn)算 29 4 1 6 缸筒底部厚度計(jì)算 29 4 1 7 缸筒焊接連接計(jì)算 29 4 1 8 缸筒材料 31 4 1 9 缸筒內(nèi)壁表面加工公差和粗糙度 ISO4394 31 4 2 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 4 2 1 導(dǎo)向環(huán)主要優(yōu)點(diǎn) 32 4 2 2 導(dǎo)向環(huán)的型式 32 4 2 3 導(dǎo)向環(huán)的尺寸不同 34 4 3 活塞桿導(dǎo)向套 34 4 4 中隔圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 限位圈 35 4 5 輔件 36 結(jié)論 42 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 0 引 言 液壓傳動(dòng)元件有諸多的優(yōu)點(diǎn) 它操作簡便且易于受控 安裝簡便快捷 不 易于出現(xiàn)故障 方便后期維護(hù)保養(yǎng) 它還適用于各種工作惡劣 形態(tài)結(jié)構(gòu)多變的 條件下得到應(yīng)用 液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)法師是以液體液體作為工作介質(zhì) 從而進(jìn)行 能量的傳動(dòng)與控制 是根據(jù) 17 世紀(jì)法國物理學(xué)家提出的液體靜壓力原理而發(fā)展 起來的 如今已在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中得到了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用 液壓缸是一個(gè)比較簡單 但又擁有較完整傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓裝置 在對(duì)其分析的過程中 可以了解到整個(gè) 傳動(dòng)系統(tǒng)的基本原理 也可以方便的研究其所做的擺動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng) 因?yàn)橐簤?系統(tǒng)所需要的工作介質(zhì)是液體 所以更容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 它活用在了我們現(xiàn) 實(shí)生活中的各個(gè)領(lǐng)域 工業(yè)上 機(jī)床和壓力機(jī)械等方面 行走機(jī)械 工程建筑 汽車農(nóng)機(jī) 冶煉工業(yè) 冶金機(jī)械 提升裝置 還有起重機(jī)械 船舶減搖裝置 飛機(jī)起落架等軍事方面都離不開液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 液壓傳動(dòng)的概述 2 第一章 液壓傳動(dòng)的概述 1 1 簡介 液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是液體 用它來進(jìn)行控制與能量傳遞的傳動(dòng)方式 液壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng) 是目前發(fā)展較快的技術(shù)水平 如今也是在工業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng) 域都得到廣泛推廣的技術(shù) 流體傳動(dòng)技術(shù)也成為了衡量國家工業(yè)化水平高低的一項(xiàng) 重要標(biāo)準(zhǔn) 1 2 應(yīng)用領(lǐng)域 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有很多 所以它在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用與認(rèn)可 如一般工 業(yè)用的塑料加工機(jī)械 測(cè) 量 浮 標(biāo) 機(jī)床等 行走機(jī)械上 工程建筑 汽車農(nóng)機(jī) 冶 煉工業(yè)上 冶金機(jī)械 提升裝置 還有起重機(jī)械 船舶減搖裝置 飛機(jī)起落架等軍 事方面都離不開液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 此外它也在未來擁有良好的發(fā)展前景 此外 液壓 缸與它的傳動(dòng)系統(tǒng)都在做著進(jìn)一步的完善與改良 在高效濾材 高轉(zhuǎn)速組件 高壓 低噪聲等方面都采取一定的研究 1 3 傳動(dòng)原理 液壓傳動(dòng)的基本原理 液壓系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與液體壓力能的轉(zhuǎn)換 此過程利 用液壓泵完成 它傳遞能量主要是依靠通過液體壓力能的變化來實(shí)現(xiàn) 利用各種控 制閥和管路的傳遞 再借助液壓執(zhí)行元件 如液壓缸 將液體壓力能轉(zhuǎn)化為所需要 的機(jī)械能 實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu) 其中的工作介質(zhì)是 液體 一般為礦物油 其作用相似于機(jī)械傳動(dòng)中齒輪 皮帶等傳動(dòng)元件 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 液壓傳動(dòng)的概述 2 1 4 主要組成 液壓系統(tǒng)主要是由 動(dòng)力元件 油泵 執(zhí)行元件 油缸或液壓馬達(dá) 控制 元件 各種閥 輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成 1 4 1 動(dòng)力元件 油泵 它在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中起動(dòng)力作用 是動(dòng)力部分 將液體通過原動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能 向液壓力能的轉(zhuǎn)換 1 4 2 執(zhí)行元件 油缸 液壓馬達(dá) 它主要是將液體的液壓能向成機(jī)械能轉(zhuǎn)換 過程中 油缸做直線運(yùn)動(dòng) 馬達(dá)做 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1 4 3 控制元件 通常是壓力閥 流量閥和方向閥等 無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度是他們?cè)诠ぷ髦械闹?要作用 此外 還需要對(duì)液壓系統(tǒng)中壓力 流量和流向等因素進(jìn)行控制調(diào)節(jié) 1 4 4 輔助元件 除了以上三個(gè)部分 包括壓力表 濾油器 存儲(chǔ)設(shè)備 冷卻器 管接頭 擴(kuò)管 焊接 套筒式 高壓球閥 快換接頭 軟管總成 高壓接頭 管夾 油罐和其他 元素 也是很重要的 1 4 5 工作介質(zhì) 各類液壓傳動(dòng)中的液壓油 或乳化液 都是液壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì) 它可以通過 油泵和液動(dòng)機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 液壓傳動(dòng)的概述 3 1 5 表達(dá)符號(hào) 圖 1 液壓系統(tǒng)表達(dá)符號(hào) 1 油箱 7 油管 2 過濾器 8 油管 3 液壓泵 9 液壓缸 4 流量控制閥 10 工作臺(tái) 5 溢流閥 6 換向閥 1 6 現(xiàn)狀及其展望 目前的液壓缸有很大的廣泛性 以其可以進(jìn)行大范圍的無極調(diào)速 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 液壓傳動(dòng)的概述 4 化和過載保護(hù) 它具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn) 同時(shí)還具有系列化和通用化 這也使得它在 工程應(yīng)用領(lǐng)域的表現(xiàn)優(yōu)秀 它還具有體積小 重量輕的特點(diǎn) 其結(jié)構(gòu)緊湊 慣性小 這也是基于以密閉容器中的靜壓力傳遞力和功率這一原理實(shí)現(xiàn)工作目的 液壓缸正 在向著節(jié)能環(huán)保 且與微電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合 使其工作更穩(wěn)定 噪聲更小的方面發(fā) 展 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 5 第二章液壓缸的結(jié)構(gòu) 目前的生產(chǎn)實(shí)際生活中 最常用的是通用液壓缸 在自動(dòng)控制 各類型汽車以 及重工業(yè)機(jī)械均有了廣泛推廣 在國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定都對(duì)它的安裝尺寸有了 一定的規(guī)范 我們需要從端蓋與缸筒的連接方式和安裝方式兩方面對(duì)其進(jìn)行研究 2 1 液壓缸連接方式 2 1 1 法蘭型液壓缸 這種缸體的法蘭一般都存在于其兩端蓋 是將多個(gè)螺釘連接與法蘭相對(duì)應(yīng) 使 其存在于鋼筒 2 1 2 螺紋蓋型液壓缸 目前 多在礦業(yè) 海洋制造業(yè) 汽車等室外機(jī)械上常見這類液壓缸 這類缸體的結(jié)構(gòu) 后端蓋采取焊接的方式連接在缸筒后端 并且它的活塞桿側(cè) 的前端蓋制有螺紋 使其會(huì)以旋入的方式置于所對(duì)應(yīng)的缸筒螺紋內(nèi) 2 1 3 拉桿型液壓缸 這類液壓缸大多用四根拉桿拉緊兩端蓋 端蓋呈長方形或正方形 與缸筒的連 接方式采用多根拉桿連接的形式 圖 2 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 6 1 活塞桿 2 導(dǎo)向套 3 法蘭 4 前端蓋 5 缸筒 6 拉桿 7 導(dǎo)向環(huán) 支撐環(huán) 8 活塞密封件 9 后端蓋 10 活塞 11 緩沖套筒 12 活塞桿密封件 13 防塵圈 圖 2 拉桿式液壓缸 2 1 4 液壓缸安裝方式 國際標(biāo)準(zhǔn) ISO6099 1985 初步規(guī)定了 51 種安裝方式 分為七類 并用字母和數(shù) 字表示 字母為 M 表示安裝方式 后面為字母和數(shù)字 字母的定義如下 M 安裝 R 螺栓端 D 雙活塞桿 S 第腳 E 前端或后端 T 耳軸 F 法蘭 可拆的 X 雙頭螺栓或拉桿 P 圓柱銷 實(shí)用上多限于 6 12 種 如目前采用較廣泛的三項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)分別規(guī)定 7 12 種安 裝方式 見表 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 7 表 1 各類液壓缸的安裝方式代號(hào) 國際 標(biāo)準(zhǔn) 液壓缸類型 工作壓力 安裝方式代號(hào) 安裝方式 數(shù)目 ISO 6020 1 單活塞桿 中型系列 16 MF1 MF2 MF3 MF4 MP3 MP4 MP5 MP6 MT1 MT2 MT3 11 ISO 6020 2 單活塞桿 小型系列 16 ME5 ME6 MP1 MP3 MP5 MS2 MT1 MT2 MT4 MX1 MX2 MX3 12 ISO 6022 單活塞桿 25 MF3 MF4 MP3 MP4 MP5 MP6 MT4 7 表 1 中各種規(guī)定了 7 12 種安裝方式代號(hào)所代表的意義如下 端蓋類 ME5 前端矩形端蓋安裝 ME6 后端矩形端蓋安裝 法蘭類 MF1 前端矩形法蘭安裝 MF2 后端矩形法蘭安裝 MF3 前端圓形法蘭安裝 MF4 后端圓形法蘭安裝 耳環(huán)類 MP1 后端固定式雙耳環(huán)安裝 MP3 后端固定式單耳環(huán)安裝 MP4 后端可拆式單耳環(huán)安裝 MP5 后端固定式球鉸耳環(huán)安裝 MP3 后端可拆式球鉸耳環(huán)安裝 底座類 MS2 側(cè)底座安裝 耳軸類 MT1 前端整體式耳軸安裝 MT2 后端整體式耳軸安裝 MT3 中間固定或可移式耳軸安裝 MT4 中間固定或可拆式耳軸安裝 螺栓螺孔類 MX1 兩端四雙頭螺栓式安裝 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 8 MX2 后端四雙頭螺栓式安裝 MX3 前端四雙頭螺栓式安裝 在設(shè)計(jì)液壓缸的過程中 都需要查閱其標(biāo)注 從而找到對(duì)應(yīng)安裝尺寸 2 2 特殊液壓缸 為了某一種特殊的用途 而特別設(shè)計(jì)或制造的缸體稱之為專用液壓缸 其目的 是為了完成生產(chǎn)生活中的特殊用途 它的組合方式 材料等都比較特殊 目前 這 類缸體已形成專用系列 且批量投入生產(chǎn)生活 2 2 1 特殊工質(zhì)液壓缸 高水基液壓缸 此類液壓缸的工作介質(zhì)是高水基液 它容易在液壓缸截流處產(chǎn)生腐蝕 因其粘 度低 導(dǎo)致了更容易發(fā)生泄漏 它的液膜承載能力也很低 易于造成摩擦副磨損 這些因素所決定它的工作最高壓力只限于 7MPa 水質(zhì)液壓缸 此類液壓缸的工作介質(zhì)采用水 比高水基更惡劣的工作環(huán)境決定其最高壓力至 多只限在 3 5MPa 以內(nèi) 由于工作環(huán)境的原因 其主零件材料需更耐腐蝕 通常選用 青銅的活塞 與不銹鋼活塞桿 2 2 2 多級(jí)液壓缸 由不同直徑的多個(gè)相套套筒作為活塞的成為多級(jí)液壓缸 其中 最小的一級(jí)套 筒封底 優(yōu)點(diǎn) 每當(dāng)套筒全部內(nèi)縮時(shí) 長度變小 而當(dāng)全部外伸時(shí) 工作的行程是單級(jí)行程乘 幾數(shù)的積 借此可節(jié)省較多地位 缺點(diǎn) 空間布置的緣故 套筒不能有過大的壁厚 故決定其工作壓力不超過 10MPa 而行程較短且級(jí)數(shù)略少的缸的工作壓力可達(dá)到 25MPa 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 9 舉升多級(jí)液壓缸 在其工作供油時(shí) 各級(jí)套筒將會(huì)外伸 不供油時(shí) 在重力或者負(fù)載的因素下 各級(jí)套筒將會(huì)內(nèi)縮 故可用為作用缸 也會(huì)存在最小一級(jí)用雙作用用來加速內(nèi)縮速 度的情況 對(duì)于這種缸 需提供穩(wěn)定的舉升功率 全程中保持勻速 在供油軟管爆 裂時(shí) 各套筒的內(nèi)縮速度不會(huì)導(dǎo)致過大等 起重機(jī)伸縮臂多級(jí)液壓缸 這種缸體的工作方式需要在外伸和內(nèi)縮的情況下均可帶動(dòng)負(fù)載 其行程較長 所以要求擁有足夠韌性的鋼筒與套筒 避免發(fā)生中間彎曲 2 2 3 組合液壓缸 組合液壓缸的組成部件由液壓缸 電動(dòng)機(jī) 液壓泵 油箱 濾油器 蓄能器 控制液壓閥組成 因此擁有諸多優(yōu)點(diǎn) 首先其集成程度高且體積小 可方便的應(yīng)用于車間裝配和 調(diào)試 不用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行 這樣也可以保證污染小 還可保證安裝與調(diào)試質(zhì)量 同時(shí)節(jié) 省常規(guī)液壓系統(tǒng)管系 減小壓力損耗 對(duì)提高效率 節(jié)能環(huán)保帶來巨大優(yōu)勢(shì) 利于 保養(yǎng) 2 2 4 電液伺服液壓缸 需求較高的控制精度 通常會(huì)使用縮短連接油管道長度來得到所欲要的響應(yīng)頻 率的方法 在液壓缸中集成控制壓力油的壓力 或用流量的電液伺或比例閥和負(fù)載 反饋傳感器 根據(jù)不同的信號(hào)類型 結(jié)構(gòu)形式分為以下兩類 模擬式電液伺服液壓缸 負(fù)載反饋傳感器是一個(gè)較為常見的傳感器 其作用是為表示負(fù)載移動(dòng)量的位移 傳感器 它置于后端蓋外 其探測(cè)桿伸入活塞桿中心孔內(nèi) 技術(shù)要求 降低摩擦與內(nèi)外泄露 無爬行 頻率響應(yīng)需求較高 通常對(duì)其摩擦副作特殊處理如下 缸筒 內(nèi)摩擦面鍍硬鉻后拋光 活塞密封 用玻璃微珠填充的聚四氟乙烯制的 O 形或唇形密封圈 也有外圓帶 很小圓錐度的活塞靜動(dòng)壓密封 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 10 活塞桿密封 用丁腈橡膠制預(yù)加壓唇形密封圈 也有內(nèi)圓帶很小圓錐度的導(dǎo)向 套靜動(dòng)壓密封 活塞桿導(dǎo)向套 用高耐磨和高硬度的 FeN 鑄鐵 防塵圈 用雙金屬型 并預(yù)先磨成刃口形 油管 伺服閥與液壓缸之間的油管用過度塊內(nèi)直接鉆孔的通道和預(yù)裝的厚壁剛 性短管 電液伺服液壓缸用途較廣 飛機(jī)的起落架 薄鋼板軋機(jī) 材料疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī) 模 擬實(shí)驗(yàn)機(jī) 機(jī)械手等 作為力或位置速度伺服之用 數(shù)字式電液伺服液壓缸 這種液壓缸也稱脈沖液壓缸 能直接接收數(shù)字信號(hào)以轉(zhuǎn)換為精確的線性機(jī)械運(yùn) 動(dòng) 這類液壓缸的優(yōu)點(diǎn) 頻率響應(yīng)高 起動(dòng)頻率高 單位功率的成本低 容易達(dá)到很大輸出力 傳動(dòng)環(huán)節(jié)少 無游隙 精度高 只需要小功率的脈沖電源 動(dòng)態(tài)流量計(jì)量液壓缸 作為液壓元件或系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量動(dòng)態(tài)流量之用 這種液壓崗的技術(shù)要求是 能迅速對(duì)流量的變化作出反應(yīng) 因此對(duì)內(nèi)漏不必作 過分嚴(yán)格的的控制而運(yùn)動(dòng)件的摩擦力應(yīng)極小 無爬行 頻響高 慣量極小 這類液壓缸的動(dòng)態(tài)流量測(cè)量精度可達(dá) 0 5 頻率響應(yīng)達(dá) 1000Hz 2 2 5 特殊結(jié)構(gòu)液壓缸 1 重型液壓缸 在重工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)中如軋機(jī) 冶金工業(yè)等高溫度的工作環(huán)境以及多塵 蒸餾等 壞環(huán)境下工作 需承受巨大的沖擊負(fù)載 且連續(xù)作業(yè) 2 控速液壓缸 活塞為適應(yīng)再高速下工作 且可以減緩沖擊壓力 最后可以在行程末端進(jìn)入緩 沖區(qū) 須在加 減速過程中掌控活塞的速度和加 減速度 達(dá)到無級(jí)緩沖的效果 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 液壓缸的結(jié)構(gòu) 11 3 自鎖液壓缸 這類缸需要將活塞桿鎖定在指定的位置上 所以裝有自鎖機(jī)構(gòu) 自鎖機(jī)構(gòu)分兩種 液壓鎖 優(yōu)點(diǎn) 無級(jí)鎖定 任意調(diào)定鎖定位置且不會(huì)移位 操縱壓力油壓流向可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 程操控 即可鎖定或松鎖 機(jī)械鎖 在行程方向上的鎖定通常我們稱之為機(jī)械鎖 其中包含液壓缸外部對(duì)活塞桿的 機(jī)械鎖與液壓缸自帶機(jī)械鎖 4 鋼索液壓缸 為實(shí)現(xiàn)特長行程與節(jié)省液壓缸空間 所以帶動(dòng)的負(fù)載均為較輕的 因此也稱為 無桿液壓缸 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鋼索滑輪存在于兩端蓋外 活塞無活塞桿 兩側(cè)分別與兩端蓋外鋼 索滑輪相連 5 浸水液壓缸 這種液壓缸大部分都用于水下工作 所以必須防止工作有泄漏于外部 同時(shí)也 需要避免水滲入缸內(nèi) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 與普通液壓缸不同 它不僅要求活塞的密封件外 還需要擁有外向 密封圈 此外還需擁有防塵圈 在其內(nèi)外密封圈間由低壓腔 回油管將其與油箱相 連接 以防泄漏 6 開關(guān)式限位液壓缸 功能是對(duì)行程的極限位置的限制 活塞桿到達(dá)極限位置 驅(qū)動(dòng)滑塊使它發(fā)出電 子信號(hào) 控制液壓閥的方向 使活塞做反向運(yùn)動(dòng) 7 位置傳感液壓缸 它可以將活塞傳感到任意位置 并發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 此缸多是差動(dòng)式 活塞桿直徑相對(duì)較大 內(nèi)有長孔 所以目前采用 的位移傳感器基本屬于非接觸式 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 12 第三章液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的執(zhí)行元件 3 1 液壓缸 種類 液壓缸主要分單作用液壓缸 雙作用液壓缸 緩沖式液壓缸 多級(jí)液壓缸等 3 2 計(jì)算主要參數(shù) 3 2 1 液壓缸公稱壓力 1 額定壓力 Pn 也稱公稱壓力 是液壓缸能用以長期工作的壓力 國家標(biāo)準(zhǔn) GB2346 80 規(guī)定了液壓缸的公稱壓力系列如表 2 表 2 液壓缸公稱壓力 MPa 2 最高允許壓力 Pmax 也是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力 是液壓缸在瞬間所能承受的極限壓 力 各國規(guī)范通常規(guī)定為 P max 1 5P n MPa 3 1 3 耐壓試驗(yàn)壓力 Pt 是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需承受的壓力試驗(yàn) 在此壓力下不 出現(xiàn)變形或破裂 各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定為 P t 1 5Pn MPa 3 2 軍品規(guī)范為 P t 2 2 5 Pn MPa 3 3 3 2 2 液壓缸尺寸及面積比 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 13 1 缸內(nèi)徑 D 表 3 缸內(nèi)徑 D mm 2 活塞桿內(nèi)徑 d 表 4 活塞桿直徑 d mm 3 活塞行程 S 表 5 活塞桿行程 S 4 面積比 即速度比 3 4 22121 AvDd 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 14 A1 4 2D A2 4 d 式中 A 1 活塞無桿側(cè)有效面積 2m A2 活塞有桿側(cè)有效面積 活塞桿伸出速度 1v2 s 活塞桿退出速度 2 m D 活塞直徑 m 2 d 活塞桿直徑 m 2 值系列案 ISO7181 規(guī)定 如表 6 3 2 3 活塞的理論推拉力 以雙作用單活塞液壓缸為例 液壓油作用在活塞上 F1 3 5 6261 0 4 10 i iFAPDPN 當(dāng)活塞桿退回時(shí)的理論拉力 F2 3 6 6262 10 4 10 i iFAPDdPN 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 15 表 6 面積比 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí) 即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的液壓油 的理論推力 3 F 3 7 626312 0 4 10 iFAPidPN 以上三式中 D 活塞直徑 即液壓缸內(nèi)徑 m d 活塞桿直徑 m Pi 供油壓力 MPa 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 16 3 2 4 液壓缸效率 t 1 機(jī)械效率 由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成 在額定壓力下 通?？扇 0 9 m 2 容積效率 由各密封件泄露所造成 通常容積效率為 v 圖 3 液壓缸活塞受力示意圖 裝彈性體密封圈時(shí) 1 v 裝活塞環(huán)時(shí) 0 98 3 作用力效率 由排出口背壓所產(chǎn)生的反向作用力而造成 d 活塞外推時(shí) 3 8 121 dPA 活塞向內(nèi)拉時(shí) 3 9 212 d 式中 當(dāng)活塞外推時(shí) 為進(jìn)油壓力 當(dāng)活塞向內(nèi)拉時(shí) 為排油壓力1P MPa 當(dāng)活塞桿外推時(shí) 為排油壓力 當(dāng)活塞環(huán)內(nèi)拉時(shí) 為進(jìn)油壓2 力 MPa 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 17 同前 12A 當(dāng)排油直接回油箱時(shí) 1 d 4 總效率 t 3 10 tm vd 3 2 5 液壓缸負(fù)載率 為實(shí)際使用推力 或拉力 與理論額定推力 或拉力 的比值 實(shí)際使用推力 或拉力 理論額定推力 或拉力 3 11 這值是用以衡量液壓缸在工作時(shí)的負(fù)載 通常采用 0 5 0 7 但對(duì)有些用途 也可取 0 45 0 75 3 2 6 活塞瞬間線速度 v 活塞瞬間線速度 m s 3 12 v qA 式中 液壓缸瞬時(shí)體積流量 vq2 ms A 活塞的有效作用面積 當(dāng) 常數(shù)時(shí) v 常數(shù) 但實(shí)際上 活塞在行程兩端各有一個(gè)加速階段或一個(gè)vq 減速階段 見圖 4 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 18 圖 4 活塞線速度隨時(shí)間的變化 2 活塞最高時(shí)線速度 maxV 當(dāng)流量 保持不變時(shí) 活塞在行程的中間大部分保持恒速 在活塞桿外推時(shí) vq 活塞的最高線速度為 Vmax為 3 13 max11 vqAs 式中 桿外推時(shí)的體積流量 1v 2 ms 活塞桿內(nèi)拉時(shí) 3 14 max22 vVqAs 式中 桿內(nèi)拉時(shí)的體積流量 2vq2 ms 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 19 3 活塞平均線速度 mV 3 15 mST s 式中 S 活塞行程 m T 活塞在單一方向的全行程時(shí)間 s 活塞最高線速度與平均線速度可按下式計(jì)算 3 16 maxVvK s 式中 活塞線速度系數(shù) v 活塞最高線速度 受活塞和活塞桿密封圈以及行程末端緩沖機(jī)構(gòu)所能承受的maxV 動(dòng)能所限制 過低的最大線速度可能造成爬行 不利于正常工作 故 應(yīng)大于 0 1 0 2maxV 2 ms 3 2 7 活塞作用力 F 液壓缸在工作適 活塞的作用力 F 必須克服各項(xiàng)阻力 F 的大小為 F N 3 17 EFfI 式中 外負(fù)載阻力 包括外摩擦阻力在內(nèi) N E 回油阻力 N 當(dāng)油流會(huì)郵箱時(shí) 可以近似取 0 如F F 果回油存在背壓 則當(dāng)桿外推時(shí) 可按式 3 6 計(jì)算當(dāng)桿內(nèi)拉時(shí) 可按式 3 5 計(jì)算 當(dāng)活塞差動(dòng)前進(jìn)時(shí) 在推力 中已考慮了 在內(nèi) 故此不必計(jì)算 3FF 密封圈摩擦阻力 N fF 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 20 活塞在啟動(dòng) 制動(dòng)或換向時(shí)的慣性力 N 在加速時(shí) IF 取 在減速時(shí) 取 在恒速時(shí) 取 0 111F 密封圈摩擦阻力 為活塞密封和活塞桿密封摩擦阻力之和 即f N 3 18 6 10f DdFpbk 式中 密封圈摩擦系數(shù) 按不同潤滑條件 f 可以取 0 05 0 2 f 密封圈兩側(cè)壓力差 Mpa p 分別為活塞及活塞桿密封圈寬度 m Dbk 分別為活塞和活塞桿密封圈摩擦修正系數(shù) d O 型密封圈 0 15dk 壓緊型密封圈 0 2 唇型密封圈 0 25dk 3 2 8 活塞加速度 a 活塞加速度或減速度 a 為 3 19 2 IaFms 式中 m 為活塞及負(fù)載重量 kg 為活塞及負(fù)載慣性力 N IF 活塞加速度 a 的符號(hào)為 減速度為 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 21 3 2 9 活塞加 減 速時(shí)間 ta td 如圖 2 作為活塞簡化運(yùn)動(dòng)規(guī)律 則活塞的加速度和減速度時(shí)間分別為 s 3 20 max tv s 3 21 d 3 2 10 活塞加 減 速行程 Sa Sd 如仍以圖 2 作為活塞簡化運(yùn)動(dòng)規(guī)律 活塞的加速及減速行程分別為 m 3 22 2 aSt m 3 23 2 dt 裝有緩沖裝置的液壓缸的活塞加速或減速行程與緩沖裝置節(jié)流行程有關(guān) 見 3 23 3 2 11 液壓缸流量 vq 當(dāng)活塞桿外推時(shí) 3 24 1 vmvqA 2 s 當(dāng)活塞桿內(nèi)拉時(shí) 3 25 2 vmvqA 2 s 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 液壓缸的主要參數(shù)計(jì)算 22 對(duì)于彈性物密封圈 對(duì)于金屬活塞壞 1 v 0 98 v 3 2 12 液壓缸功率 P 當(dāng)活塞桿外推時(shí) w 3 26 1mPFv 當(dāng)活塞桿內(nèi)拉時(shí) w 3 27 2mv 以上各式中凡未加說明的代號(hào) 其意義和單位均與前相同 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 23 第四章液壓缸主要零部件設(shè)計(jì) 4 1 缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 1 主要技術(shù)要求 1 達(dá)到所要求的強(qiáng)度 在實(shí)際的生產(chǎn)工作中 會(huì)長期受到最高工作壓力以及短 期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力 足夠的強(qiáng)度不會(huì)導(dǎo)致永久性變形 2 達(dá)到所要求的剛度 在實(shí)際的生產(chǎn)工作中 活塞側(cè)向力和安裝會(huì)產(chǎn)生巨大的 反作用力 剛度需達(dá)到要求 使其可以承受 從而不會(huì)導(dǎo)致彎曲 3 活塞的密封件與內(nèi)表面及導(dǎo)向環(huán)會(huì)產(chǎn)生摩擦損耗 能在長期工作中降低磨損 保持較高的幾何精度 可以保持密封件的密封性 4 具備良好的可焊性 有幾種缸體所需要的性質(zhì) 可為法蘭或管接頭焊接時(shí)不 易于發(fā)生裂紋與過大變形 4 1 2 缸筒結(jié)構(gòu) 現(xiàn)今 我們較為常見的缸筒結(jié)構(gòu)有八大類 具體見圖表 8 選用結(jié)構(gòu)時(shí) 會(huì)優(yōu) 先考慮缸筒與端蓋的連續(xù)型式 連續(xù)型式又被額定工作壓力 用途 使用環(huán)境等因 素所限制 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 24 表 7 常用的缸筒與缸蓋的連接型式 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 25 4 1 3 缸筒計(jì)算 缸筒內(nèi)徑計(jì)算 a 當(dāng)液壓缸的理論作用力 F 及供油壓力 為已知時(shí) 則缸筒內(nèi)徑 D 按下式計(jì)算ip 無活塞桿側(cè) 得 4 1 3140FDpi 有活塞桿側(cè) 4 2 226410FDdpi 式中 d 活塞桿直徑 m 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 26 供油壓力 MPa ip 分別為液壓缸的理論推力和拉力 N 1F2 液壓缸的理論作用力 F 按下式確定 N 4 3 01F 式中 活塞桿上的實(shí)際作用力 N 0F 負(fù)載率 一般取 0 5 0 7 液壓缸的總效率 1 b 當(dāng)活塞差動(dòng)前進(jìn)的理論推力 3F 4 4 312AP 我們知道液壓系統(tǒng)的最大推力為 47 124N 25MPa 液壓缸的無腔工作面積1 為有腔工作面積 的兩倍 即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 的關(guān)系為 d 0 543D 背1A2A 壓 25MPa 2P 3F12A 12P 得 314 16c312FA 14650 82m D 0 0198m 4 5 1 按 GB T2348 1980 將直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值是得 D 0 02m 200mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 27 4 1 4 缸筒厚度計(jì)算 缸筒厚度 為 4 6 01c2 式中 為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值 m 0 為缸筒外徑公差余量 m 1c 腐蝕余量 m 2 關(guān)于 的值 可按下列情況分別進(jìn)行計(jì)算 0 當(dāng) D 0 008 時(shí) 可用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算式 m 4 7 ax02pD 我們?nèi)?0 0384 這時(shí)候 D 0 16 在 0 08 0 3 之間 所以選用實(shí)用公式 m 4 8 0ax2 3 pD 其中 p 1 5MPa 我們選用 45 號(hào)鋼 它的許用應(yīng)力 n 600 2 300N b2m 0 00201 m 0 50 24 3138 式中 D 缸筒內(nèi)徑 m 缸筒內(nèi)最高工作壓力 MPa axp 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 28 缸筒材料的許用應(yīng)力 MPa 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度 MPa B n 安全系數(shù) 通常 n 5 4 1 5 缸筒厚度驗(yàn)算 對(duì)最終采用的缸筒厚度應(yīng)作四方面的驗(yàn)算 基于安全為第一要素的前提下 工作壓力會(huì)存在一個(gè)極限值 使額定的工作壓 力 不能超出這一值 D 0 02m 查表得出 0 0245m 時(shí) 額定工作壓力 的極np 1Dnp 限值 42 32 MPa 4 9 21 0 35snpD 式中 缸筒材料屈服強(qiáng)度 MPa s 因?yàn)?5 小于 43 32 所以缸筒厚度符合要求 maxpnp 4 1 6 缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為平面時(shí) 其厚度 可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì) 算 0 4330 0 0599 m 4 10 0 43 p 5 30 式中 缸底厚 m D 缸筒內(nèi)徑 m P 筒內(nèi)最大工作壓力 MPa 筒底材料許用應(yīng)力 MPa 4 1 7 缸筒焊接連接計(jì)算 缸筒與端部用焊接連接時(shí) 圖 5 其焊縫應(yīng)力計(jì)算如下 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 29 MPa 4 11 6210 4FDd bn 式中 F 缸內(nèi)最大推力 N D1 缸筒外徑 m d1 焊縫底徑 m 焊接效率 取 0 7 焊條材料的抗拉強(qiáng)度 MPa b n 安全系數(shù) 參照缸筒壁的安全系數(shù)選取 其合成應(yīng)力 630 15460 2810 792 MPa 4 12 23 n 許用應(yīng)力 MPa 4 13 sn 式中 缸筒端部承受的最大推力 N F 缸筒內(nèi)徑 m D 螺紋外徑 m 0d 螺紋底徑 m 1 擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷取 K 1 25 1 5K 螺紋連接的摩擦系數(shù)1 缸筒材料的屈服極限 MPa s 安全系數(shù) 取 1 2 2 5 sn 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 30 圖 5 缸筒平面底部 4 1 8 缸筒材料 在選取缸筒材料時(shí) 通常都會(huì)考慮兩個(gè)常見因素 即擁有足夠的強(qiáng)度與沖擊韌 性 市面的 45 號(hào)碳素鋼一般使我們的首要選擇 它完全具備以上特點(diǎn) 并且較為廉 價(jià) 見表 9 表 8 缸筒常用無縫鋼管材料機(jī)械性能 4 1 9 缸筒內(nèi)壁表面加工公差和粗糙度 ISO4394 缸筒內(nèi)徑 一般選用缸筒配合 其內(nèi)徑的表面粗糙度 當(dāng)活塞選用橡膠密封時(shí) 通常取為 0 40 1 當(dāng)活塞選用活塞環(huán)密封時(shí) 通常取為 0 40 2 且均須珩磨 缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度可選取 8 級(jí)或 9 級(jí)精度 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 31 缸筒端面 T 的垂直度可用 7 級(jí)精度 缸筒端部用螺紋連接時(shí) 螺紋應(yīng)選用 6 級(jí)精度的細(xì)牙螺紋 圖 6 缸筒的加工要求 4 2 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 為了保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套擁有相同的軸度 并且擁有良好的承 受能力 一般會(huì)將導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓懂得溝槽內(nèi) 4 2 1 導(dǎo)向環(huán)主要優(yōu)點(diǎn) a 低泄露 因其圓周間隙均勻且由于摩擦副同軸度好 故泄露少 b 導(dǎo)向環(huán)可用耐磨損材料 磨損后更換方便 c 低摩擦系數(shù) d 能刮掉雜質(zhì) 防止雜質(zhì)嵌入密封圈 e 有良好承載能力 因加工簡便 可采用材料多樣 所以 目前的現(xiàn)實(shí)加工中 浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)的使 用還是較為普遍 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 32 4 2 2 導(dǎo)向環(huán)的型式 導(dǎo)向環(huán)型式可分為兩大類 嵌入型與浮動(dòng)型 嵌入型導(dǎo)向環(huán) 在活塞的外圓加工出燕尾型的截面溝槽時(shí) 通常會(huì)用青銅 QAL9 4 或紫銅的銅帶 將表面的形狀加工 使其略帶拱形 再使用木槌柳入溝槽 內(nèi) 最后加工導(dǎo)向環(huán)外圓 將導(dǎo)向環(huán)圓周切出一個(gè) 斜開口 圖 7 45 嵌入型導(dǎo)向環(huán) 支撐環(huán) 1 活塞 2 導(dǎo)向環(huán) 支撐環(huán) 圖 7 嵌入型導(dǎo)向環(huán) 浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán) 用高強(qiáng)度塑料制的帶 裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi) 它的 側(cè)向會(huì)保持一定間隙 使導(dǎo)向環(huán)可在其移動(dòng) 此外會(huì)擁有一個(gè) 斜開口 這樣也使45 得可在溝槽底 用粘合劑來固定導(dǎo)向環(huán) 圖 8 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 33 浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán) 支撐環(huán) 1 活塞 2 導(dǎo)向環(huán) 支撐環(huán) 圖 8 浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán) 4 2 3 導(dǎo)向環(huán)的尺寸不同 各廠都擁有不同的活塞或活塞桿直徑所匹配的厚度 寬度不同的帶坯 而浮動(dòng) 性導(dǎo)向環(huán)是用各個(gè)廠所提供帶狀半成品來截制的 4 3 活塞桿導(dǎo)向套 通常情況下 活塞桿導(dǎo)向套安裝于液壓缸有桿側(cè)端蓋內(nèi) 用來導(dǎo)向活塞桿 內(nèi) 部缸筒桿側(cè)腔的密封性有密封裝置進(jìn)行保證 外側(cè)會(huì)裝有防塵圈 用來避免活塞桿 內(nèi)縮的情況下將外界雜質(zhì)帶入密封裝置區(qū) 使密封裝置遭到破壞 當(dāng)用耐磨材料制 成導(dǎo)向套時(shí) 在其內(nèi)圓還可加入導(dǎo)向環(huán) 也可用來對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向 見圖 9 1 導(dǎo)向環(huán) 2 組合式密封圈 3 雙唇防塵圈 圖 9 活塞桿導(dǎo)向 密封和防塵 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 34 4 3 1 結(jié)構(gòu)式 活塞桿導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)式一般分為兩大類 即端蓋式和插件式 目前較為常見的 是插件式導(dǎo)向套 它通常會(huì)用耐磨材料制成 也會(huì)有鋼制并內(nèi)裝裝耐磨套或采用導(dǎo) 向環(huán) 它的拆裝方便且不需要拆除端蓋 而端蓋式導(dǎo)向套都是采用端蓋直接導(dǎo)向的 方法 4 3 2 材料 直接導(dǎo)向型的導(dǎo)向套用 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 氧化鑄鐵 二乙醇樹酯 聚四氟 乙烯 夾布酚醛樹酯等 4 3 3 尺寸配置 支承長度是導(dǎo)向套的主要尺寸 會(huì)考慮到導(dǎo)向套型式 材料的承受能力 活塞 桿的直徑 還有可能遇到的遇到的最大側(cè)向負(fù)載等種種因素 一般會(huì)采用兩段導(dǎo)向 段 每段的寬度約為 d 3 兩段中線間距離約取 2d 3 導(dǎo)向套會(huì)有不同的受力情況 這取決于液壓缸的安裝方式 負(fù)載導(dǎo)向的有無和 結(jié)構(gòu) 需要做一些具體的分析才可以確定 4 3 4 加工要求 導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸 公差 粗糙度按導(dǎo)向環(huán)帶材供應(yīng)廠要求 4 4 中隔圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 限位圈 4 4 1 結(jié)構(gòu) 圖 10 1 a 型用于無緩沖液壓缸 2 b 型用于有緩沖液壓缸 3 c 型用于特長行程液壓缸 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 35 1 中隔圈 限位圈 2 第二活塞 圖 10 中隔圈的結(jié)構(gòu)型式 4 4 2 中隔圈長度 LT 的確定方法 各生產(chǎn)廠都會(huì)按照各自生產(chǎn)的液壓缸結(jié)構(gòu) 在考慮間隙等因素和實(shí)驗(yàn)結(jié)果等條 件下 再來確定中隔圈長度 LT 4 5 輔件 4 5 1 耳環(huán) 根據(jù)現(xiàn)實(shí)工業(yè)的生產(chǎn)情況 會(huì)使用不同部位的耳環(huán) 一般常見的耳環(huán)分為兩種 即桿用耳環(huán)和筒用耳環(huán) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 36 桿用耳環(huán) 一般桿用耳環(huán)安裝是安裝在活塞桿外端 用螺紋進(jìn)行連接 如圖 16 筒用耳環(huán) 一般筒用耳環(huán)安裝是安裝在缸筒后部 它的機(jī)構(gòu)與桿用耳環(huán)相同 單耳環(huán) 單耳環(huán)銷孔通常是 H8 配合 球鉸耳環(huán) 球鉸耳環(huán)的軸套外圓是球面 可以作 的擺動(dòng) 球面需用 m6 配合 4 球面淬通常硬到 HRC50 雙耳環(huán) 雙耳環(huán)的銷孔一般用過度配合 使拄銷不能在其中轉(zhuǎn)動(dòng) a 單耳環(huán)式 不帶軸套 b 單耳環(huán)式 帶軸套 c 單耳環(huán)式 帶球鉸軸套 d 單耳環(huán)式 帶關(guān)節(jié)軸承 e 雙耳環(huán)式 圖 11 桿用耳環(huán)結(jié)構(gòu) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 37 尺寸計(jì)算 耳環(huán)軸孔支承壓力為 MPa 4 13 601dbFpp 式中 F 耳環(huán)承受的最大推力或拉力 N d 銷軸孔直徑 m b 耳環(huán)寬度 m 材料的許用應(yīng)力 MPa 一般取 0p 0 2 0 25 MPa 0bp 材料的抗拉強(qiáng)度 MPa 耳環(huán)的有關(guān)尺寸 按照不同情況 推薦選取以下數(shù)值 尺寸 b 當(dāng)壓力為 6 3 16MPa 時(shí) b 1 2d 當(dāng)壓力為 16 32MPa 時(shí) b 1 4d 尺寸 R 當(dāng)耳環(huán)不帶軸套時(shí) R d 當(dāng)耳環(huán)不帶軸套時(shí) R 1 2d 當(dāng)耳環(huán)不帶球鉸時(shí) R 1 4d 尺寸 L L 1 2d 4 5 2 耳環(huán)軸套 耳環(huán)軸套的主要作用是保存潤滑劑 通常我們所用的青銅套都是以過度配合壓 入的方法壓入耳環(huán)軸孔內(nèi) 軸套內(nèi)圓也需在精加工前 壓成多個(gè)梭形凹穴 并且錯(cuò) 開排列 高負(fù)載軸套一般使用薄軸瓦 即是鍍青銅雙金屬鋼帶 它具有漸開線形狀的開 口 在耳環(huán)的軸孔采用薄楔板 嵌入到開口 目的是使鋼外圓與軸孔貼緊 低負(fù)載軸套一般使用塑料制 它可以將軸與套對(duì)中不良的缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償 且可 以無油工作 摩擦系數(shù)也相對(duì)較低 0 2 無潤滑 有潤滑 0 15f 0 1f 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 38 目前最常見的尼龍 66 的許用壓應(yīng)力為 5MPa 而用玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍 11 的0bp 許用壓力為 12 5MPa 軸套與銷軸的工作間隙一般為 0 5 0 7 d 受潮后 0bp 尼龍制的軸套會(huì)膨脹以致間隙減小 4 5 3 耳環(huán)支座國際標(biāo)準(zhǔn)安裝尺寸 用以支承液壓缸筒用耳環(huán)的固定支座 表 9 型耳環(huán)支座安裝 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 39 2 柱銷 4 5 4 耳軸支座國際標(biāo)準(zhǔn)安裝尺寸 1 油嘴 2 內(nèi)側(cè)面 3 軸套 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 液壓缸的主要零部件設(shè)計(jì) 40 表 10 耳軸支座安裝尺寸 4 5 5 防護(hù)套 在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)加工中 需要對(duì)活塞桿外露的精密摩擦表面進(jìn)行保護(hù) 在外界的 條件影響 如水分 粉塵 外物碰撞 下 就可以采用防護(hù)套 但在長時(shí)間的生產(chǎn) 加工后 也可能造成防護(hù)套積聚粉塵 這樣也會(huì)使活塞桿遭到磨損 這時(shí) 就應(yīng)采取壓縮空氣的方法 將空氣充入防護(hù)套內(nèi) 使其內(nèi)部氣壓略高于 外部大氣氣壓 防止外界粉塵等雜物的滲入 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 41 結(jié) 論 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我學(xué)會(huì)了許多關(guān)于液壓系統(tǒng)的知識(shí) 也更加了解了液壓傳動(dòng) 系統(tǒng)和液壓缸的基本知識(shí) 了解了液壓缸的結(jié)構(gòu)等知識(shí) 正是這些知識(shí)使我順利 合理的完成了此次對(duì)液壓缸的畢業(yè)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)通過最初的調(diào)研 數(shù)值計(jì)算 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 以及零件的選擇 順利的 完成了設(shè)計(jì) 也把自己使用 AutoCAD 軟件的能力進(jìn)行了進(jìn)一步的強(qiáng)化 通過對(duì) CAD 的掌握 幫助我了解了液壓缸裝置的設(shè)計(jì)具體過程 目前 它的應(yīng)用非常廣泛 如在工業(yè)中 各個(gè)車間所使用的機(jī)床 塑料加工機(jī) 械等 它也在未來擁有良好的發(fā)展前景 此外 液壓缸與它的傳動(dòng)系統(tǒng)都在做著進(jìn) 一步的完善與改良 在高效濾材 高轉(zhuǎn)速組件 高壓 低噪聲等方面都采取一定的 研究 通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我也學(xué)會(huì)了許多實(shí)質(zhì)性的東西 了解了液壓缸的優(yōu)點(diǎn)以 及缺陷 明白了其中的道理 我也會(huì)繼續(xù)的對(duì)它進(jìn)行學(xué)習(xí) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 42 參考文獻(xiàn) 1 王春行 液壓伺服控制系統(tǒng) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1981 2 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 3 吳宗澤 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 4 張利平 液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì) M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 5 黃如林等 金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 6 楊培元 朱福元 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 7 何存興 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng) 武漢 華中科技大學(xué)出版社 2006 8 王章忠 機(jī)械工程材料 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 9 何慶 機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 10 雷天覺 新編液壓工程手冊(cè) M 北京 北京理工大學(xué)出版社 1998 11 李益民 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 12 劉延俊 液壓系統(tǒng)使用與維修 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 13 戴亞春 機(jī)械制造工藝實(shí)習(xí)指導(dǎo)書 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 43 致 謝 可以順利的完成這次對(duì)液壓缸的畢業(yè)設(shè)計(jì) 首先要感謝我的指導(dǎo)老師 感謝她 對(duì)我的耐心指導(dǎo)和幫助 才使我對(duì)液壓缸的一切有了新的認(rèn)知 在我查閱資料的過 程中 也通過了與老師的交流和溝通 學(xué)到了很多知識(shí) 雖然過程艱辛 但是受益 匪淺 感謝我的學(xué)校 給我們一次可以自主完成設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì) 讓我們可以鍛煉自主動(dòng) 手與實(shí)踐能力 挺高了自己的動(dòng)手應(yīng)用能力 與獨(dú)立思考能力 以及對(duì)于四年所學(xué) 習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了靈活運(yùn)用 讓我們更好的擁有理論結(jié)合實(shí)踐的能力 感謝我的同學(xué) 有了他們的幫助 才可以把一個(gè)龐大的 陌生的課題 圓滿地 完成 這也使我們明白了團(tuán)結(jié)的重要性 一起解決了許多設(shè)計(jì)上的難題 最后 感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 給過我?guī)椭娜?正是有了你們的幫助 才讓我完成了大學(xué)的最后一課 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 44