礦車(chē)車(chē)輪軸承外圈拆卸機(jī)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 礦車(chē)車(chē)輪軸承外圈拆卸機(jī)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指

2、導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除

3、了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

4、 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要 礦車(chē)車(chē)輪軸承外圈拆卸機(jī)是針對(duì)拆卸礦車(chē)車(chē)輪錐軸承外圈的專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備。目前，我國(guó)很多礦廠還采用原始的大錘敲擊的方法來(lái)拆卸軸承外圈，隨著在我國(guó)礦業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，這種原始的拆卸方法已不能滿足我國(guó)礦廠實(shí)際生產(chǎn)的需要，各礦廠經(jīng)常因損壞的礦車(chē)不能及時(shí)被修好而影響生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì)礦車(chē)車(chē)輪軸承外圈拆卸機(jī)具有重要的意義。設(shè)計(jì)中著重進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、拉(推)爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、拆卸機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)、拉（推）爪、機(jī)架進(jìn)行了必要的校核，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了拆卸軸承外圈

5、的功能。 關(guān)鍵詞 拆卸機(jī)，結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng) ABSTRACT The mine car wheel bearing addendum circle disassemblage machine isaims at the disassemblage mine car wheel awl bearing addendum circlethe special-purpose mechanical device. At present, our country verymany mines

6、also use the method which the primitive sledgehammer rapsto disassemble the bearing addendum circle, along with in our countrymining industry modernization development, this primitivedisassemblage method has not been able to satisfy the our countrymine actual production the need, various mines frequ

7、ently becausedamage the mine car cannot promptly fix affects the production.Therefore, designs the mine car wheel bearing addendum circledisassemblage machines and tools to have the vital significance. Inthe design emphatically carried on the hydraulic system design, haspulled the fingernail the str

8、uctural design, the disassemblage machinerack design, simultaneously to the hydraulic system, pulled thefingernail, the rack has carried on the essential examination, thenhas realized the disassemblage bearing addendum circle function. Keywords disassemblage machine, structure, design, hydraulic

9、 system 目 錄 摘 要……………………………………………………………………………………………Ⅰ ABSTRACT…………………………………………………………………………………… Ⅱ 1 緒論……………………………………………………………………………………………1 1.1 現(xiàn)狀調(diào)查 …………………………………………………………………………………1 1.2 拆卸機(jī)設(shè)計(jì)的意義………………………………………………………………………1 2 方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………3

10、 2.1 裝配圖的分析………………………………………………………………………………3 2.2 方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………3 3 拆卸力的計(jì)算……………………………………………………………………5 3.1 計(jì)算最大過(guò)盈量…………………………………………………………………………5 3.2 計(jì)算拆卸力………………………………………………………………………………5 3.1.1計(jì)算零件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓強(qiáng)……………………………………5 3.1.2計(jì)算零件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過(guò)盈……………………………………5 3.1.3計(jì)算最大拆

11、卸力………………………………………………………………………6 4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………7 4.1 技術(shù)要求及工況分析……………………………………………………………………7 4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………………………………7 4.2.1選擇液壓回路………………………………………………………………………7 4.2.2組成液壓系統(tǒng)…………………………………………………………………………8 4.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件………………………………………………………9 4.3.1液壓缸主要尺寸的確定………………

12、………………………………………………9 4.3.2選擇液壓元件………………………………………………………………………11 4.3.3選擇液壓油液………………………………………………………………………11 4.4 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算…………………………………………………………………………12 4.4.1壓力損失的驗(yàn)算……………………………………………………………………12 4.4.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算……………………………………………………………………14 5 液壓缸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16 5.1 主液壓缸的總體設(shè)計(jì)……………………………………………

13、………………………16 5.1.1主液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………16 5.1.2主液壓缸的參數(shù)計(jì)算………………………………………………………………16 5.2 主液壓缸活塞的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………20 5.2.1活塞行程的確定……………………………………………………………………20 5.2.2活塞的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………………………20 5.2.3.活塞與活塞桿的連接………………………………………………………………21 5.2.4活塞材料…………………………………………………………………

14、…………22 5.2.5活塞尺寸及加工公差………………………………………………………………22 5.3 主液壓缸活塞桿的設(shè)計(jì)………………………………………………………………22 5.3.1活塞桿結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………22 5.3.2活塞桿的材料和技術(shù)要求…………………………………………………………22 5.3.3活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………23 5.3.4活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算…………………………………………………………………23 5.3.5活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵……………………………………………………23

15、 5.4 液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………………24 5.4.1緩沖裝置作用………………………………………………………………………24 5.4.2緩沖裝置結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………25 5.5 液壓缸排氣閥的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………25 5.5.1排氣閥作用…………………………………………………………………………25 5.5.2排氣閥結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………………26 5.6 拉（推）爪缸的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………26 5.

16、6.1拉（推）爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………26 5.6.2拉（推）爪缸的主要參數(shù)計(jì)算………………………………………………………30 5.6.3拉（推）爪缸彈簧的設(shè)計(jì)……………………………………………………………32 5.6.4拉（推）爪缸總長(zhǎng)度的計(jì)算…………………………………………………………35 5.6.5 拉(推)爪強(qiáng)度校驗(yàn)…………………………………………………………………35 6 液壓輔助元件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………38 6.1 管道的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………38 6.1.1

17、油管類(lèi)型的選擇……………………………………………………………………38 6.1.2油管內(nèi)、外徑的確定………………………………………………………………38 6.1.3管接頭的確定………………………………………………………………………39 6.2 蓄能器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………39 6.2.1蓄能器的類(lèi)型選擇…………………………………………………………………39 6.2.2 蓄能器型號(hào)選擇……………………………………………………………………40 6.3 密封件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………41 6.3.1 密封

18、件要求…………………………………………………………………………41 6.3.2密封件類(lèi)型選擇……………………………………………………………………42 7 液壓站的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………47 7.1 液壓站方案的確定……………………………………………………………………47 7.2 液壓控制裝置方案的確定……………………………………………………………47 7.3 液壓集成塊的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………48 7.3.1繪制集成塊單元回路圖…………………………………………………………48 7.3.2集成塊的設(shè)計(jì)……………………

19、…………………………………………………49 7.4 液壓動(dòng)力源裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………50 7.5 液壓油箱的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………52 7.5.1液壓油箱的用途…………………………………………………………………52 7.5.2液壓油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)………………………………………………………………52 7.5.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………53 7.5.4確定液壓油箱容積………………………………………………………………53 7.6 電路自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)……………………………………

20、……………………………54 7.6.1電磁鐵動(dòng)作順序設(shè)計(jì)………………………………………………………………54 7.6.2 控制電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………54 7.7 液壓站總圖的設(shè)計(jì)和繪制………………………………………………………………55 8 拆卸機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………56 8.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………56 8.2焊縫強(qiáng)度的驗(yàn)算…………………………………………………………………………57 9 結(jié)論………………………………………………………………………………

21、59 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………60 致謝…………………………………………………………………………………61 1 緒論 1.1現(xiàn)狀調(diào)查 通過(guò)對(duì)我國(guó)礦車(chē)運(yùn)行情況的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，因礦車(chē)是礦井上下設(shè)備、物料運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?，故其載重大，使用頻繁高，再加上礦車(chē)運(yùn)行環(huán)境差，從而使礦車(chē)使用過(guò)程中故障頻繁，尤其是其行走車(chē)輪部分，占礦車(chē)故障總數(shù)的80％以上，直接影響到我國(guó)礦廠的日常生產(chǎn)。因此，更換及維修礦車(chē)行走輪部分已成為我國(guó)礦車(chē)維修工作中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。 要更換礦車(chē)輪必須先拆掉礦車(chē)輪對(duì)，再拆掉礦車(chē)輪軸承外圈。在該設(shè)計(jì)中，就是要設(shè)

22、計(jì)一套拆卸軸承外圈專(zhuān)用的機(jī)械設(shè)備。由于礦車(chē)輪軸承外圈與輪轂之間是過(guò)渡配合，同時(shí)軸承外圈和車(chē)輪之間還有銹跡，所以拆除并不是一件很容易的事。多年來(lái)，我國(guó)很多礦廠一直采用原始的大錘敲擊的方法，故一直存在著如下缺點(diǎn)： ①勞動(dòng)強(qiáng)度大，拆卸非常吃力； ②工作效率低； ③廢品率高，因大錘敲打很難掌握力度及平衡，故損壞備件較多。 1.2拆卸機(jī)設(shè)計(jì)的意義 在競(jìng)爭(zhēng)激烈的當(dāng)今社會(huì)，這種原始的拆卸方法已不能滿足我國(guó)礦廠實(shí)際生產(chǎn)的需要，特別是在我國(guó)礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展在背景下，為增加效益，各礦廠已加大了對(duì)產(chǎn)品規(guī)模的擴(kuò)大。在這種情況下，維修礦車(chē)行走輪部分越來(lái)越顯得力不從心，甚至經(jīng)常因?yàn)閾p壞的礦車(chē)不能及時(shí)被修好而影

23、響生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì)并加工一套礦車(chē)車(chē)輪軸承外實(shí)拆卸機(jī)具有重要的意義。 ①經(jīng)濟(jì)效益 根據(jù)對(duì)礦廠的調(diào)查，一個(gè)中等規(guī)模的礦廠，一年中，因行走車(chē)輪部分報(bào)廢的車(chē)輛，就達(dá)500余輛之多，而此時(shí)報(bào)廢的車(chē)輪輪對(duì)就達(dá)1000余對(duì)。如購(gòu)置新輪對(duì)，一個(gè)輪對(duì)800元，就需要費(fèi)用80萬(wàn)余元。而如果采用機(jī)械設(shè)備維修，加更換零部件和勞動(dòng)力成本，一個(gè)輪對(duì)約需要100元，需要費(fèi)用僅8萬(wàn)元，這樣就可以節(jié)約成本72萬(wàn)元。因此，采用機(jī)械設(shè)備維修，能給礦廠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 ②提高生產(chǎn)率 目前，隨著各礦廠規(guī)模的擴(kuò)大，因損壞的礦車(chē)不能及時(shí)被修好而影響生產(chǎn)的情況越來(lái)越多。據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，一個(gè)工人用大錘敲擊的方法拆卸一個(gè)車(chē)輪，至少需

24、要15分鐘，一個(gè)小時(shí)能拆卸4個(gè)車(chē)輪，一天8小時(shí)全工作也只能拆卸32個(gè)車(chē)輪，即拆卸16個(gè)輪對(duì)，顯然這種拆卸效率太低。但如果采用專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備拆卸，一個(gè)工人拆卸一個(gè)礦車(chē)車(chē)輪的軸承外圈，包括裝卸時(shí)間將會(huì)不超過(guò)3分鐘，至少是大錘敲擊效率的5倍。這樣不僅提高拆卸效率，同時(shí)還節(jié)約了大量的勞動(dòng)力成本。 ③減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 拆卸一個(gè)車(chē)輪軸承外圈，需要工人用力均勻敲打車(chē)輪好幾十下，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度之大，而且工人敲打技術(shù)要求還很高。而采用成套專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備，只需工人操作按鈕，大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，一般人均可操作。 ④保證質(zhì)量 采用大錘敲打，很多時(shí)候因工人掌握力度不均引起車(chē)輪受力不平衡而損壞，此時(shí)損壞的車(chē)輪，是徹底

25、的報(bào)廢，只能更換新的車(chē)輪。而采用專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備維修，將使報(bào)廢率為零，因?yàn)閷?zhuān)用機(jī)械設(shè)備不可能因受力不均而損壞車(chē)輪。 2 方案設(shè)計(jì) 2.1裝配圖的分析 礦車(chē)車(chē)輪裝配圖是由礦廠提供，它主要由輪對(duì)、輪軸、錐軸承、輪蓋、氈圈等一些密封輔助元件共同裝配而成。該設(shè)計(jì)是針對(duì)拆卸廢舊車(chē)輪的軸承外圈，故在此只分析軸承外圈和車(chē)輪的裝配情況，其尺寸結(jié)構(gòu)如下圖2.1所示。 圖2.1 車(chē)輪與軸承外圈裝配圖 由上圖可知，軸承外圈與輪殼的裝配裝配尺寸為φ100K7/h7；軸承外

26、圈最小內(nèi)徑為88mm，最大內(nèi)徑為116mm；軸承檔圈的厚度和內(nèi)徑分別為20mm、100mm；車(chē)輪總厚度為118mm，最大外徑為350mm。 2.2方案設(shè)計(jì) 要拆卸掉如圖2.1所示的軸承外圈，有多種傳動(dòng)方案，常用的有機(jī)械傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等方案。 機(jī)械傳動(dòng)是通過(guò)齒輪、齒條、蝸桿、蝸輪、帶、鏈條、桿杠等機(jī)械零件進(jìn)行傳動(dòng)。它是發(fā)展最早而且應(yīng)用最普遍的一種傳動(dòng)形式。它具有傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，操作簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)直觀易掌握，負(fù)荷變化對(duì)傳動(dòng)比影響小及受環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)自動(dòng)控制的情況，單純靠機(jī)械傳動(dòng)來(lái)完成就顯得結(jié)構(gòu)復(fù)雜而笨重，而且遠(yuǎn)距離操作困難、操作力大、安裝位置變化的自由度小等缺點(diǎn)，因此在許多場(chǎng)

27、合逐步被其它傳動(dòng)方式所取代。 氣壓傳動(dòng)以壓縮空氣為傳動(dòng)介質(zhì)，可通過(guò)調(diào)節(jié)氣量很容易地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，同時(shí)有傳遞及變換信號(hào)方便、反應(yīng)快、構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。而且空氣取之于大氣，所以氣源價(jià)格低廉。泄漏也可以直接放入大氣，不會(huì)引起污染?？諝庹扯刃?，故管道壓力損失小，流速大，而且可獲高速運(yùn)動(dòng)。但氣壓傳動(dòng)的致命弱點(diǎn)是空氣壓縮大，無(wú)法獲得均勻的而穩(wěn)定的速度。此外，為減少泄漏，提高效率，氣動(dòng)系統(tǒng)的壓力不能太高，一般只有0.7~0.8MPa，這使其不能應(yīng)用于大功率場(chǎng)合。 液壓傳動(dòng)是用液體作為介質(zhì)來(lái)傳遞能量的，液壓傳動(dòng)與上述三種傳動(dòng)來(lái)比較有以下一些優(yōu)點(diǎn)： ①易于獲得較大的力或力矩。 ②功率重量比大。 ③易于實(shí)

28、現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 ④易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無(wú)級(jí)變速。 ⑤傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 ⑥可實(shí)現(xiàn)快速而且無(wú)沖擊的變速和換向。 ⑦與機(jī)械傳動(dòng)相比易于布局的操縱。 ⑧易于防止過(guò)載事故。 ⑨自動(dòng)潤(rùn)滑、元件壽命較長(zhǎng)。 ⑩易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。 缺點(diǎn)： ①易出現(xiàn)泄漏 ②油的粘度隨溫度變化，引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。 ③空氣滲入液壓油后會(huì)引起爬行、振動(dòng)、噪聲 ④用礦物油作液壓介質(zhì)時(shí)，有燃燒危險(xiǎn)應(yīng)注意防火。 ⑤礦物油與空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化，使油變質(zhì)必須定期換油。 ⑥液壓件的零件加工質(zhì)量要求較高。 通過(guò)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)考察，綜合以上各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)選用液壓傳動(dòng)。

29、 3 拆卸力的計(jì)算 3.1計(jì)算最大過(guò)盈量 根據(jù)軸承與車(chē)輪的裝配圖可知，軸承外圈與輪殼的配合是 ； 所以最大過(guò)盈量 3.2計(jì)算拆卸力 3.1.1計(jì)算零件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓強(qiáng) 由文獻(xiàn)[1]表6.4-2得計(jì)算允許的最大壓強(qiáng)的公式為 包容件： 式（3.1） 被包容件： 式（3.2） 式中：d—配合直徑；—被包容件內(nèi)徑；為包容件外徑 由文獻(xiàn)[11]可得鑄鋼ZG270—500的屈服強(qiáng)度

30、為為270Mpa 由文獻(xiàn)[11]可得軸承外圈軸承鋼的屈服強(qiáng)度為為1670Mpa 所以包容件： 被包容件： 3.1.2計(jì)算零件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過(guò)盈 由文獻(xiàn)[1]表6.4-2，按以下公式計(jì)算 式（3.3） 式中： —零件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大過(guò)盈； —零件不失效所允許的最大壓強(qiáng)，取上面二值中小者； E—材料的彈性模量；由文獻(xiàn)[1]表6 .4-4取鑄鋼和軸承鋼的彈性模 量為； C—為簡(jiǎn)化計(jì)算而引用的系數(shù)，由文獻(xiàn)[1]表6 .4-4取鑄鋼和軸承鋼的泊松比為，則

31、 式（3.4） 式（3.5） 所以 3.1.3計(jì)算最大拆卸力 由文獻(xiàn)[1]表6.4-2，按以下公式計(jì)算 式（3.6）式中：L—為配合長(zhǎng)度 最大過(guò)盈的配合面壓強(qiáng)為 式（3.7） 由文獻(xiàn)[1]表6.4-3取鋼與鑄鋼摩擦因數(shù)u為0.11 考慮到車(chē)輪運(yùn)行工作環(huán)境惡劣，同時(shí)生銹使拆卸力大大增加，故取 式（3.8） 4

32、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1技術(shù)要求及工況分析 根據(jù)前面的方案設(shè)計(jì)，礦車(chē)車(chē)輪軸承外圈拆卸機(jī)擬采用尾部固定的液壓缸驅(qū)動(dòng)拉（推）爪，同時(shí)拉（推）爪的收縮、伸展也采用液壓缸來(lái)控制，進(jìn)而完成拆卸的運(yùn)動(dòng)。拉（推）爪的運(yùn)動(dòng)由液壓和電氣配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，其循環(huán)要求為：快進(jìn)、拉爪伸展、工進(jìn)、工退、拉爪收縮。 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求分析取主液壓缸快進(jìn)速度為7mm/s，工進(jìn)和工退速度為1mm/s，拉（推）爪缸的活塞移動(dòng)速度為7mm/s。主液壓缸快進(jìn)時(shí)所受外負(fù)載即為拉爪自身的慣性力，在此相對(duì)較小可以忽略不計(jì)；快進(jìn)、工退的外負(fù)載即為拆卸力，在此根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果為9012.54N，拉（推）爪缸的外負(fù)載即為彈簧產(chǎn)生的彈簧力

33、。 4.2擬定液壓系統(tǒng)原理圖 4.2.1選擇液壓回路 ①主回路和動(dòng)力源 由工況分析可知，液壓系統(tǒng)在快進(jìn)階段，負(fù)載壓力低，流量較大，且持續(xù)時(shí)間較短；而系統(tǒng)在工進(jìn)、工退階段，負(fù)載壓力較高，流量較小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。同時(shí)考慮到在拉推的過(guò)程中負(fù)載變化所引起的運(yùn)動(dòng)波動(dòng)較大，為此，采用回油節(jié)流調(diào)速，并在油路中增設(shè)畜能器。這樣，可保證拆卸運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。為方便實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)，在此采用液壓缸差動(dòng)連接回路。這樣，所需的流量較小，從簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，此處選用單定量泵供油。 ②由于上已選節(jié)流調(diào)速回路，系統(tǒng)必然為開(kāi)式循環(huán)方式。 ③主液壓缸換向與速度換接回路 為盡量提高拆卸過(guò)程中的自動(dòng)化程度，拉（推）爪

34、的定位精度，同時(shí)考慮到系統(tǒng)壓力流量不是很大，拉（推）爪換向過(guò)渡位置不應(yīng)出現(xiàn)液壓沖擊等因素，選用三位四通“Y”型中位機(jī)能的電磁滑閥作為系統(tǒng)的主換向閥。選用二位三通的電磁換向閥實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。通過(guò)電氣行程開(kāi)關(guān)控制換向閥電磁鐵的的通斷電即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向和速度換接。 ④拉（推）爪缸控制回路與控制 由于拉（推）爪是用液壓力和彈簧力共同實(shí)現(xiàn)收縮和伸展運(yùn)動(dòng)，故采用一個(gè)二位二通的電磁換向閥即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)油回油。由于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的液壓力較小，所以在連接主油路時(shí)應(yīng)該加減壓閥以實(shí)現(xiàn)降壓。 ⑤壓力控制回路 在泵的出口并聯(lián)一先導(dǎo)式溢流閥，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定壓溢流，同時(shí)在該溢流閥的遠(yuǎn)程控制口連接一個(gè)二位二通的電磁換向閥，以便一個(gè)工

35、作循環(huán)結(jié)束后，等待裝卸工件時(shí)，液壓泵卸載，并便于液壓泵空載下迅速啟動(dòng)。 4.2.2組成液壓系統(tǒng) 在回路初步選定的基礎(chǔ)上，只要再添加一些必要的輔助回路便可組成完整的液壓系統(tǒng)了。例如：在液壓泵進(jìn)油口（吸油口）設(shè)置一過(guò)濾器；出口設(shè)一壓力表及壓力表開(kāi)關(guān)，以便觀測(cè)泵的壓力。經(jīng)整理的液壓系統(tǒng)如下圖3.1所示： 圖4.1 液壓系統(tǒng)圖 4.3液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 4.3.1液壓缸主要尺寸的確定 ①初選工作壓力P 工作壓力P可根據(jù)負(fù)載的大小及機(jī)器的類(lèi)型來(lái)初步確定，現(xiàn)參閱文獻(xiàn)[2]表23.4-2和表23.4-3，初選液壓缸工作壓力為2.5Mpa 。 ②計(jì)算主液壓缸內(nèi)徑

36、D和活塞桿的直徑d 由工況分析得液壓缸最大負(fù)載為9012.54N，由文獻(xiàn)[2]表23.4-4取背壓力=0.5Mpa，按表23.4-6和24.4-5取，按文獻(xiàn)[2]公式23.4-18 得 式(4.1) 由文獻(xiàn)[2]表23.4-7，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=80mm。 由文獻(xiàn)[2]表23.4-8，將液壓缸活塞缸直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑d=45mm。 ③計(jì)算拉（推）爪缸的內(nèi)徑 因?yàn)榈V車(chē)車(chē)輪軸承為圓錐滾子軸承，軸承代號(hào)為7300，其外圈內(nèi)直徑約為88cm，考慮到拆卸的剛度、拉（

37、推）爪缸壁的厚度、拉（推）爪缸的裝配等問(wèn)題， 現(xiàn)根據(jù)文獻(xiàn)[2]表23.4-7液壓缸內(nèi)徑系列，選取內(nèi)徑D=50mm ④按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度 由文獻(xiàn)[5]公式2-4可得 式(4.2) 式中 是由產(chǎn)品樣本查得GE系列節(jié)流閥的最小穩(wěn)定速度為0.05L/min。 本設(shè)計(jì)中節(jié)流閥安裝在回油路上，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選液壓有桿腔的實(shí)際面積，即 可見(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需的低速。 ⑤計(jì)算在各工作階段液壓缸所需要的流量

38、 ⑥確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 1）泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 式(4.3) 式中：—液壓泵最大工作壓力 —執(zhí)行元件最大工作壓力 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2 0.5Mpa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5 1.5Mpa，本設(shè)計(jì)取0.5Mpa 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另

39、外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足。中低系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本設(shè)計(jì)中取 2）泵流量的確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為 式(4.4) 式中： —液壓泵的最大流量； —同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流 閥正進(jìn)行工作，尚需加溢流閥的最小流量23L/min —系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1 1.3，現(xiàn)取=1.2 所以 3）選擇液壓泵的的規(guī)格 根據(jù)以上算得的和，再查閱有關(guān)手冊(cè)，現(xiàn)選用型齒輪泵，該泵的基本參數(shù)為：

40、每轉(zhuǎn)排量，泵的額定壓力，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)功率為0.21KW，總效率為0.7，重量為2.8Kg 4）選擇與液壓相匹配的電動(dòng)機(jī) 首先分別算出快進(jìn)工進(jìn)等各階段的的功率，取最大者作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。因?yàn)榭爝M(jìn)時(shí)的外負(fù)載約為零，拉爪缸的負(fù)載也遠(yuǎn)小于工進(jìn)、工退，所以其功率也都小于工進(jìn)、工退時(shí)的功率。因此，現(xiàn)只需計(jì)算工進(jìn)、工退的功率即可。 工進(jìn)、工退時(shí)外負(fù)載都為9012.54N，進(jìn)油路的壓力損失定為0.3Mpa，由文獻(xiàn)[5]公式1-4可得 式(4.5) 式(4.6) 由文獻(xiàn)[5]公式1-6得

41、 式(4.7) 式中 為液壓泵的效率為0.7 查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，現(xiàn)選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min 。 4.3.2選擇液壓元件 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取。對(duì)于節(jié)流閥，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?，F(xiàn)查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號(hào)規(guī)格如下表4.1所列： 4.3.3確定液壓油液 根據(jù)所選用的液壓泵類(lèi)型，由文獻(xiàn)[4]表1-17，選用牌號(hào)為L(zhǎng)-HL32的油液，考慮到油的最低溫度為15，查得15時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度為1

42、50cst=1.5，油的密度為920。 表4.1 液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格 額定流量L/min 額定壓力Mpa 1 濾油器 XU-A1680J 12 1 2 液壓泵 6.3 3 壓力表開(kāi)關(guān) K-3B — 6.3 4 壓力表 Y-60 — 測(cè)壓范圍 (010) 5 溢流閥 Y-25B 25 6.3 6 二位二通電磁閥 22D-10BH 6.3 6.3 7 單向閥 I-25B 6.3 25 8 三位四通電磁閥 34D-25B 6.3 25 9 節(jié)流閥 L-D6B 9.4

43、 10 10 二位三通電磁閥 23D-25B 6.3 25 12 蓄能器 — 10 13 減壓閥 J-D6B 10 調(diào)壓范圍 (0.69) 14 二位二通電磁閥 22D-10BH 6.3 6.3 4.4液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 已知該液壓系統(tǒng)中吸油管內(nèi)徑為15mm，其余管道為6mm，各段長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m，AC=1.7m，AD=1.7m，DE=2m。 4.4.1 壓力損失的驗(yàn)算 ①工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路壓力損失 運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)最大速度為0.42m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為，則液壓油在管內(nèi)的流速為： 式(

44、4.8) 管道雷諾數(shù)為： 式(4.9) 由于<2300，可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流。 所以其沿程阻力系數(shù) 式(4.10)進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失為 式(4.11)式中 —液壓油管的內(nèi)徑，根據(jù)說(shuō)明書(shū)液壓輔助元件的設(shè)計(jì)可知d為6mm； —液壓油的密度。 查產(chǎn)品樣本可知換向閥34D-25B的壓力損失 忽略油液通過(guò)管接頭、油路拐彎等處的局部壓力損失，則進(jìn)油口的總壓力損失為 式(4.12) ②工進(jìn)時(shí)回油路的壓力損失 由于選用的是單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積約為無(wú)桿腔

45、的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則 回油管道的沿程壓力損失為： 式(4.13) 查產(chǎn)品樣本知換向閥23D-25B的壓力損失，換向閥34D-25的壓力損失，節(jié)流閥L-D6B的壓力損失為 。 回油路的總壓力損失為： ③變量泵出口處的壓力 式(4.14) 式中：—液壓缸的效率，取0.95； —為無(wú)桿腔的面積； —為有桿腔的面積。 所以

46、=2.94Mpa 由于快進(jìn)和拉爪伸縮兩個(gè)階段的外負(fù)載較小，故其損失驗(yàn)算從略。 上述驗(yàn)算表明，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。 4.4.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)在整個(gè)循環(huán)中，快進(jìn)、拉爪伸縮的過(guò)程時(shí)間很短，工進(jìn)、工退的速度一樣，時(shí)間較長(zhǎng)，占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的%90以上，所以系統(tǒng)溫升可概略用工進(jìn)時(shí)的數(shù)值來(lái)代表。 工進(jìn)時(shí)，v=6cm/min則 此時(shí)泵的效率為0.1，泵的出口壓力為2.94Mpa，則有 式(4.15) 式(4.16) 此時(shí)的功率損失為： 可見(jiàn)在工進(jìn)時(shí)，功率損失為0.057

47、Kw。 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為： 式(4.17)式中 V—液壓油箱的容量，根據(jù)說(shuō)明書(shū)液壓油箱的設(shè)計(jì)可得V=40L 系統(tǒng)溫升為： 此溫升滿足了許用溫升的要求。 5 液壓缸的設(shè)計(jì) 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算，如缸體壁厚，缸蓋結(jié)構(gòu)，密封形式，排氣與緩沖裝置等。 5.1主液壓缸的總體設(shè)計(jì) 5.1.1主液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ①根據(jù)主缸的總體設(shè)計(jì)要求，按文獻(xiàn)[2]表23.6-39選擇液壓缸類(lèi)型為：雙

48、作用液壓缸緩沖式；根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按文獻(xiàn)[2]表23.6-40選擇液壓缸的安裝方式為：尾部法蘭型。 ②液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸前面已確定。 5.1.2主液壓缸的參數(shù)計(jì)算 ①缸筒壁厚的計(jì)算 由于該系統(tǒng)為中低壓系統(tǒng)，按公式計(jì)算所得的液壓缸厚度往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作公式計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，然后按以下公式進(jìn)行校核 。 式(5.1) 式中 —液壓缸缸筒的厚度； —試驗(yàn)壓力（Mpa），當(dāng)工作壓力時(shí)，；

49、工作壓力時(shí)，； D—液壓缸內(nèi)徑（m）； —缸體的許用應(yīng)力（Mpa）； 式(5.2) 式中：—缸體材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa） — 安全系數(shù)，，一般取n=5 由文獻(xiàn)[2]表23.6-59工程機(jī)械液壓缸外徑系列，根據(jù)內(nèi)徑為80mm，取外徑為95mm，則厚度=7.5mm，同時(shí)按表備注選取液壓缸體為無(wú)縫鋼管材料為20鋼。 由文獻(xiàn)[10]表1-4得20鋼的抗拉強(qiáng)度為=420Mpa 所以

50、 式(5.3) 由于上不等式成立，故所選壁厚滿足要求。 （2）、液壓缸油口直徑的計(jì)算 由文獻(xiàn)[2]公式23.6-26 得 式(5.4) 式中 —液壓缸油口直徑（m）； —液壓缸內(nèi)徑（m）； —液壓缸最大輸出速度（m/min）； —油口液流速度（m/s）。 所以 以上結(jié)果，現(xiàn)圓整取=11mm 根據(jù)油缸的整體設(shè)計(jì)，將液壓缸進(jìn)、出油口分別設(shè)計(jì)在缸底和缸頭上，同時(shí)進(jìn)、出口連接形式采用螺孔聯(lián)接，由文獻(xiàn)[

51、5]表6-1，選取油口安裝尺寸為M18X1.5。 ③缸底、缸蓋厚度計(jì)算 一般液壓缸為平底缸，當(dāng)缸底要設(shè)計(jì)油孔時(shí)，由文獻(xiàn)[2]公式23.6-28得 式(5.5) 式中 h—缸底厚度（m）； D—液壓缸內(nèi)徑（m）； —試驗(yàn)壓力，當(dāng)工作壓力時(shí)，； —缸底材料的許用應(yīng)力（Mpa）； —缸底孔直徑（m）。 根據(jù)文獻(xiàn)[2]第二十三篇第六章2.3.2敘述，選取缸底材料為鑄鋼 ZG230-450。 由文獻(xiàn)[10]表1-4得鑄鋼ZG230-450的抗

52、拉強(qiáng)度為=450Mpa ，再根據(jù)手冊(cè)取安全系數(shù)n為5，故其 考慮到缸底還設(shè)有緩沖裝置、進(jìn)油口、排氣閥、連接螺栓孔，所以設(shè)計(jì)缸頭法蘭厚度為70mm。 由于在液壓缸缸蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底略有所不同。但考慮到缸蓋在缸頭之后，只起到固定導(dǎo)向套、密封圈、防塵圈的作用，其所受的壓力比缸底的小得多，在此為了簡(jiǎn)化計(jì)算，與缸底有計(jì)算方法一致，同時(shí)考慮到密封圈、防塵圈的尺寸，取缸頭法蘭的厚度H=20mm。 ④缸頭厚度計(jì)算 對(duì)于缸頭，選用螺栓連接式法蘭，同時(shí)選用材料鑄鋼ZG230-450。 由

53、文獻(xiàn)[2]公式23.6-28 得 式(5.6) 式中 h—法蘭厚度（m）； —缸底材料的許用應(yīng)力（Mpa），由文獻(xiàn)[10]表1-4得鑄鋼ZG230-450的抗拉強(qiáng)度為=450Mpa，再根據(jù)手冊(cè)取安全系數(shù)n為5，故其 ； —螺栓孔分布圓直徑（m），根據(jù)液壓缸外徑為95mm和選用的M10螺栓的螺帽最大半徑為9mm，現(xiàn)取螺栓孔分布圓直徑為=115mm。 —密封環(huán)平均直徑， ； F—法蘭受力總和（N）； 式(5.7)

54、 d—密封環(huán)內(nèi)徑（m），由于只采用了一個(gè)O型密封圈密封，故取密封環(huán)內(nèi)徑為 液壓缸內(nèi)徑d=80mm； —密封環(huán)外徑（m），取缸頭外徑為135mm； P—系統(tǒng)工作壓力； q—附加密封力（pa），由于采用的是金屬材料密封，故取q值為其材料屈服點(diǎn)，為230M pa。 所以 綜合考慮到缸頭還設(shè)有排氣閥、緩沖裝置和導(dǎo)向套，根據(jù)后面的設(shè)計(jì)可得緩沖裝置長(zhǎng)度C為20mm，導(dǎo)向套長(zhǎng)度為48mm，所以設(shè)計(jì)缸頭法蘭厚度為70mm。 ⑤最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的計(jì)算 當(dāng)活

55、塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)到的距離H稱(chēng)為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的的穩(wěn)定性。因此 ，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求 式(5.8) 式中 L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。 所以 活塞的寬度B一般取，根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)取 圓整取B=65mm； 導(dǎo)向套支承面長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D和液壓缸蓋孔來(lái)共同確定。 當(dāng)時(shí)，

56、取； 當(dāng)時(shí)，取 根據(jù)實(shí)際需要，現(xiàn)取 另外考慮到該液壓缸端蓋處還采用了緩沖裝置，從而增加了導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)緩沖裝置的設(shè)計(jì)可知緩沖裝置長(zhǎng)度C為10mm。 根據(jù)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的定義得 式(5.9)所以完全能滿足最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的要求。 ⑥缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體的內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程和活塞寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端蓋的厚度，同時(shí)液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。 所以缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為： 缸體外形長(zhǎng)度為： 式(5.10) 液

57、壓缸長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于缸體內(nèi)徑的2030倍，因此滿足設(shè)計(jì)要求。 5.2主液壓缸活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。 5.2.1活塞行程的確定 因?yàn)樗鹦兜能?chē)輪總厚度為118mm，再考慮到拉（推）爪缸長(zhǎng)度、機(jī)械結(jié)構(gòu)中容腔縫隙、鋼板厚度等因素，現(xiàn)由文獻(xiàn)[2]23．6-35液壓缸活塞第一行程系列選取活塞行程為250mm。 5.2.2活塞的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)密封裝

58、置的形式來(lái)選用活塞的結(jié)構(gòu)形式（密封裝置則按工作條件選 定）。通常分為整體活塞和組合活塞兩類(lèi)。整體活塞在活塞周?chē)舷麻_(kāi)溝槽，安裝密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)難度，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。隨著耐磨的導(dǎo)向套環(huán)的大量使用，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向套環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞的加工成本。 所以在該設(shè)計(jì)中選用組合式活塞。 5.2.3.活塞與活塞桿的連接 液壓缸的活塞與活塞桿的連接方式有很多種型式，所有型式均需要鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)，同時(shí)在活塞與活塞桿之間需要設(shè)置靜密封。油缸在一般的工作

59、條件下，活塞與活塞桿的連接采用螺紋連接，但當(dāng)油缸工作壓力較大、工作機(jī)械振動(dòng)較大時(shí)，采用半環(huán)連接。根據(jù)具體情況，也有把活塞與活塞桿做成一個(gè)整體。 所以根據(jù)系統(tǒng)工作條件選用采用螺母型螺紋連接方式，同時(shí)采用銷(xiāo)釘鎖緊方式，如下圖5.1所示： 圖5.1 活塞與活塞桿的連接圖 根據(jù)后面液壓元件的設(shè)計(jì)中密封件的設(shè)計(jì)，活塞與活塞桿的密封選用O型密封圈密封。見(jiàn)圖5.2 圖5.2 O型密封圈 由文獻(xiàn)[2]表23.8-110至表23.8-113選，根據(jù)表23.8-111查得，溝槽寬度b=4.8mm，槽底圓角半徑R1=0.6mm，溝槽深度h=2.85mm

60、。 5.2.4活塞材料 無(wú)導(dǎo)向套環(huán)活塞：用高強(qiáng)度鑄鐵HT200~300或墨鑄鐵。 有導(dǎo)向套環(huán)活塞：用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)。 因在設(shè)計(jì)為有導(dǎo)向環(huán)活塞，故選用45號(hào)鋼。 5.2.5活塞尺寸及加工公差 活塞寬度一般為活塞外徑的0.6~1.0倍，根據(jù)設(shè)計(jì)要求 取=64mm 活塞外徑的配合一般采用f9，外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之差，表面粗糙度結(jié)構(gòu)型式不同而異。 圓整取=65f9mm 5.3主液壓缸活塞桿的設(shè)計(jì) 5.3.1活塞桿結(jié)構(gòu) 活塞桿要通過(guò)螺紋

61、連接拉(推)爪缸，且其傳遞的拉(推)力也較大，所以選用實(shí)心活塞桿。 活塞桿的外端頭部與拉(推)爪缸螺紋連接，同時(shí)活塞桿的外端頭部還要設(shè)計(jì)拉(推)爪缸進(jìn)出油口和行程開(kāi)關(guān)用螺釘，為了適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高作用效率，根據(jù)載荷的具體情況，設(shè)計(jì)活塞桿結(jié)構(gòu)草圖如下圖5.3 圖5.3 活塞桿結(jié)構(gòu)圖 活塞桿兩頭螺紋根據(jù)設(shè)計(jì)要求和由文獻(xiàn)[12]附表2.5分別選用M25和M32。 5.3.2活塞桿的材料和技術(shù)要求 由文獻(xiàn)[2]23-181敘述選用45號(hào)鋼，需要淬火，淬火深度為0.5~1mm。 活塞桿要在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7

62、。太緊了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滯現(xiàn)象和單邊磨損，其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm，取0.01mm。 活塞桿的外圓粗糙度Ra取1.6，活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線同心。 5.3.3活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 由文獻(xiàn)[2]2.4.6驗(yàn)算活塞桿直徑： 式(5.11) 式中 d—活塞桿直徑； F—液壓缸負(fù)載； —空心活塞桿孔徑，實(shí)心桿取=0； []—活塞桿材料的許用應(yīng)力，由文獻(xiàn)[10]表1-4，45鋼為 610Mpa ,取n=5，[]=Mpa。 所以 = =15.7mm

63、 前面計(jì)算得活塞桿直徑d=45>15.7mm，滿足設(shè)計(jì)要求。 5.3.4活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度，即活塞桿桿直徑d與活塞桿長(zhǎng)度L之比大于10（L/d>10）時(shí)，需要驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性。 活塞桿長(zhǎng)度大約為行程約為液壓缸外形長(zhǎng)度，即取L=435mm 則 所以活塞桿穩(wěn)定性不需要驗(yàn)算。 5.3.5活塞桿的導(dǎo)向套、密封和防塵 ①結(jié)構(gòu) 活塞導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)缸頭內(nèi)，用以對(duì)活塞進(jìn)行導(dǎo)向，同時(shí)導(dǎo)向套旁還應(yīng)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。內(nèi)應(yīng)裝密封圈，以防泄漏，外側(cè)應(yīng)裝防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。當(dāng)導(dǎo)向套采用非耐磨材料時(shí)，

64、其內(nèi)圈還可以裝設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用作活塞的導(dǎo)向。 導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)型式有軸套式和端蓋式。選用軸套式導(dǎo)向套，如下圖5.4。②導(dǎo)向套的材料 根據(jù)文獻(xiàn)[2]采用金屬導(dǎo)向套，選用摩擦系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作。 ③導(dǎo)向套的長(zhǎng)度的確定 圖5.4 活塞桿的導(dǎo)向、密封、防塵結(jié)構(gòu)圖 1）導(dǎo)向套的尺寸配置 導(dǎo)向套的主要尺寸是支承長(zhǎng)度，按活塞桿直徑、導(dǎo)向套的型式、導(dǎo)向套材料的承壓能力、可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素來(lái)考慮。導(dǎo)向套的長(zhǎng)度已由前面算出為L(zhǎng)1=48mm. 2）加工要求 導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)徑的配合取H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合取H9/f9。外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，取

65、0.02mm。圓度和圓柱度公不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤(rùn)滑。 5.4液壓缸緩沖裝置的設(shè)計(jì) 5.4.1緩沖裝置作用 當(dāng)液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量較大，并作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所具有的動(dòng)量很大。由于慣性往往會(huì)使活塞到達(dá)終點(diǎn)時(shí)與端蓋發(fā)生機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪音，嚴(yán)重影響機(jī)械精度，甚至引起破壞性事故，為此在高速、高精度及大型的液壓設(shè)備中常常需要采取緩沖措施。 緩沖裝置一般是利用對(duì)油液的節(jié)流原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用活塞將要達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，使回油腔的回油阻力增大，活塞在回油腔受到較大的反壓力，從而減緩了活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，達(dá)到避免撞擊缸蓋的目的。 5.4.2緩

66、沖裝置結(jié)構(gòu) 緩沖裝置的形式很多，常用的有間隙緩沖和閥式緩沖兩種。 ①間隙緩沖 　間隙緩沖裝置是利用活塞頂端的凸臺(tái)和缸蓋上的凹槽夠成的，其縫隙大小和緩沖力是不可調(diào)節(jié)的。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到靠近缸蓋時(shí)，凸合逐漸進(jìn)入凹槽，將存于凹槽中的油液經(jīng)凸臺(tái)與凹槽間的間隙逐漸擠出，凹槽由于內(nèi)部油液受到擠壓，產(chǎn)生反壓力，活塞受到這個(gè)壓力的作用，使運(yùn)動(dòng)速度減慢下來(lái)。 間隙緩沖裝置的緩沖效果與間隙的大小有關(guān)，間隙過(guò)大起不到緩沖作用；間隙過(guò)小則緩沖時(shí)間太長(zhǎng)，效果也不好。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，通常取間隙 ②閥式緩沖 這種緩沖裝置的特點(diǎn)是在液壓缸的兩端裝上單向閥和節(jié)流閥。如圖5.5所示。當(dāng)活塞運(yùn)行到行程末端接近缸蓋時(shí)，將缸蓋的回油道堵死，這時(shí)活塞凸臺(tái)與缸蓋間的油液只有經(jīng)缸蓋上的節(jié)流閥流回油箱，由于節(jié)流閥的阻尼作用，使活塞緩慢地接近缸蓋，避免了撞擊。并且改變節(jié)流閥開(kāi)口大小就可改變緩沖作用的大小。 圖5.5 閥式緩沖緩沖裝置結(jié)構(gòu)原理圖 在該設(shè)計(jì)中，活塞的運(yùn)動(dòng)速度不大，動(dòng)力部件的質(zhì)量較小，慣性就小，且液壓系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了蓄能器吸