DG型液壓缸設計

DG 型液壓缸設計說明書 摘 要 液 壓 缸 19 世 紀 問 世 以 來 發(fā) 展 很 快 在 工 作 中 的 廣 泛 適 應 性 使 其 在 國 民 經(jīng) 濟 各 部 門 獲 得 了 廣 泛 的 應 用 由 于 液 壓 缸 在 結(jié) 構 方 面 功 能 方 面 已 經(jīng) 比 較 成 熟 目 前 國 內(nèi) 外 液 壓 缸 的 發(fā) 展 不 僅 體 現(xiàn) 在 控 制 系 統(tǒng) 方 面 也 主 要 表 現(xiàn) 在 高 速 化 高 效 化 低 能 耗 機 電 液 一 體 化 以 充 分 合 理 利 用 機 械 和 電 子 的 先 進 技 術 促 進 整 個 液 壓 系 統(tǒng) 的 完 善 自 動 化 智 能 化 實 現(xiàn) 對 系 統(tǒng) 的 自 動 診 斷 和 調(diào) 整 具 有 故 障 預 處 理 功 能 液 壓 元 件 集 成 化 標 準 化 以 有 效 防 止 泄 露 和 污 染 等 四 個 方 面 作 為 液 壓 缸 兩 大 組 成 部 分 的 控 制 元 件 和 執(zhí) 行 元 件 由 于 技 術 發(fā) 展 趨 于 成 熟 國 無 較 大 差 距 主 要 差 別 在 于 加 工 工 藝 和 安 裝 方 面 良 好 的 工 藝 使 液 壓 缸 在 過 濾 冷 卻 及 防 止 沖 擊 和 振 動 方 面 有 較 明 顯 改 善 在 油 路 結(jié) 構 設 計 方 面 國 內(nèi) 外 液 壓 缸 都 趨 向 于 集 成 化 封 閉 式 設 計 插 裝 閥 疊 加 閥 和 復 合 化 元 件 及 其 本 身 在 液 壓 系 統(tǒng) 中 得 到 較 廣 泛 的 應 用 本次設計的 DG 型液壓缸是綜合運用所學的基本理論 基本知識和相關的液壓系 統(tǒng)專業(yè)知識 完成對 DG 型液壓缸的設計 并繪制必要的液壓缸裝配圖 液壓系統(tǒng)原 理圖 液壓系統(tǒng)的組成結(jié)構主要由動力元件 執(zhí)行元件 控制元件 輔助元件 工 作介質(zhì)等等組成 本文通過設計 DG 型液壓缸 分析液壓缸的工作原理和動作過程 確定液壓系統(tǒng) 工作原理圖 根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)要求設計液壓缸 完成液壓缸的裝配圖 并且能夠使大 家對液壓缸的具體結(jié)構構造和工作與原理有很好的認識和了解 關鍵詞 DG 型液壓缸 液壓系統(tǒng) 具體結(jié)構 II ABSTRACT The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order use the basic theory basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design and drawing the necessary assembly hydraulic system map PLC control system diagram Manipulator mechanical structure using tanks screw guide tubes and other mechanical device component In the hydraulic drive bodies manipulator arm stretching using telescopic tank rotating column of tanks used rack manipulator movements using tank movements the column takes the horizontal movement of tanks This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design and pneumatic design This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts it can move according to the due track on the movement of grabbing carrying and unloading The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop by controlling and regulating pressure flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work Keywords manipulator Drive Hydraulic manifold block Elements III 目 錄 第 一 章 緒 論 1 1 1 液 壓 傳 動 基 礎 知 識 2 1 2 液 壓 傳 動 在 機 械 行 業(yè) 中 的 應 用 3 1 3 液壓系統(tǒng)的基本組成 5 1 4 液壓傳動的優(yōu)缺點 6 1 5 液 壓 傳 動 技 術 的 發(fā) 展 及 應 用 7 第 二 章 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 9 2 1 液壓系統(tǒng)簡介 10 2 2 液壓系統(tǒng)控制回路 12 2 3 液壓元件選擇 12 2 4 液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件 13 2 4 1 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 14 2 4 2 液壓缸的類型及結(jié)構形式 16 2 4 3 液壓缸的組成 16 2 4 3 1 缸體組件 17 2 4 3 2 活塞組件 18 2 4 3 3 密封裝置 18 2 4 3 4 緩沖裝置 19 2 4 3 5 排氣裝置 20 第 三 章 DG 型 液 壓 缸 的 設 計 23 3 1 液壓缸的說明 23 3 2 DG 型液壓缸的設計 24 3 2 1 活塞桿穩(wěn)定性的校核 26 3 2 2 缸筒的計算 27 3 2 3 活塞桿的設計 29 IV 第 四 章 負 載 圖 和 速 度 圖 32 結(jié) 論 34 參 考 文 獻 35 致 謝 36 V 第 1 章 緒 論 1 1 液壓傳動的基礎知識 液 壓 傳 動 是 利 用 帕 斯 卡 原 理 帕 斯 卡 原 理 是 大 概 就 是 在 密 閉 環(huán) 境 中 向 液 體 施 加 一 個 力 這 個 液 體 會 向 各 個 方 向 傳 遞 這 個 力 力 的 大 小 不 變 液 壓 傳 動 就 是 利 用 這 個 物 理 性 質(zhì) 向 一 個 物 體 施 加 一 個 力 利 用 帕 斯 卡 原 理 使 這 個 力 變 大 液 壓 傳 動 和 氣 壓 傳 動 稱 為 流 體 傳 動 是 根 據(jù) 17 世 紀 帕 斯 卡 提 出 的 液 體 靜 壓 力 傳 動 原 理 而 發(fā) 展 起 來 的 一 門 新 興 技 術 是 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 廣 為 應 用 的 一 門 技 術 如 今 流 體 傳 動 技 術 水 平 的 高 低 已 成 為 一 個 國 家 工 業(yè) 發(fā) 展 水 平 的 標 志 液 壓 傳 動 的 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 在 液 壓 傳 動 中 液 壓 油 缸 就 是 一 個 最 簡 單 而 又 比 較 完 整 的 液 壓 傳 動 系 統(tǒng) 分 析 它 的 工 作 過 程 可 以 清 楚 的 了 解 液 壓 傳 動 的 基 本 原 理 1 2 液壓傳動在機械行業(yè)中的應用 液 壓 技 術 從 1863 年 英 國 制 造 出 世 界 上 第 一 臺 水 壓 機 誕 生 算 起 已 經(jīng) 有 400 多 年 的 歷 史 了 然 而 在 液 壓 上 的 真 正 推 廣 使 用 卻 是 18 世 紀 中 葉 的 事 情 了 第 二 次 世 界 大 戰(zhàn) 期 間 在 一 些 武 器 裝 備 上 用 上 了 功 率 大 反 應 快 動 作 準 的 液 壓 傳 動 和 控 制 裝 置 大 大 的 提 高 了 武 器 裝 備 的 性 能 同 時 也 加 速 了 液 壓 技 術 本 身 的 發(fā) 展 戰(zhàn) 后 液 壓 技 術 迅 速 由 軍 事 轉(zhuǎn) 入 民 用 在 機 械 制 造 工 程 機 械 鍛 壓 機 械 冶 金 機 械 汽 車 船 舶 等 行 業(yè) 中 得 到 了 廣 泛 的 應 用 和 發(fā) 展 18 世 紀 50 年 代 以 后 原 子 能 技 術 空 間 技 術 電 子 技 術 等 的 迅 速 發(fā) 展 再 次 將 液 壓 技 術 向 前 推 進 使 其 在 各 個 液 壓 領 域 得 到 了 更 加 廣 泛 的 應 用 現(xiàn) 代 液 壓 技 術 與 微 電 子 技 術 計 算 機 技 術 傳 感 技 術 的 緊 密 結(jié) 合 已 經(jīng) 形 成 并 發(fā) 展 成 為 一 種 包 括 傳 動 控 制 檢 測 在 內(nèi) 的 自 動 化 技 術 當 前 液 壓 技 術 在 實 現(xiàn) 高 壓 高 速 大 功 率 經(jīng) 久 耐 用 高 度 集 成 化 等 各 項 要 求 方 面 都 取 得 了 重 大 的 進 展 在 完 善 發(fā) 展 比 例 控 制 和 伺 服 控 制 開 發(fā) 數(shù) 字 控 制 技 術 上 也 有 許 多 新 成 果 同 時 液 壓 元 件 和 液 壓 系 統(tǒng) 的 計 算 機 輔 助 設 計 CAD 和 測 試 CAT 微 機 控 制 機 電 一 體 化 液 電 一 體 化 可 靠 性 污 染 控 制 能 耗 控 制 小 型 微 型 化 方 面 也 是 液 壓 技 術 發(fā) 展 和 研 究 的 方 向 繼 續(xù) 擴 大 應 用 服 務 領 域 采 用 更 先 進 的 設 計 VI 和 制 造 技 術 將 使 液 壓 技 術 發(fā) 展 成 為 內(nèi) 涵 更 加 豐 富 完 整 的 綜 合 自 動 化 技 術 目 前 液 壓 技 術 已 廣 泛 應 用 于 各 個 液 壓 領 域 的 技 術 裝 備 上 例 如 機 械 制 造 工 程 建 筑 礦 山 冶 金 船 舶 等 機 械 上 至 航 空 航 天 液 壓 下 至 地 礦 海 洋 開 發(fā) 工 程 幾 乎 無 處 不 見 液 壓 技 術 的 蹤 跡 液 壓 技 術 的 應 用 領 域 大 致 上 可 以 歸 納 為 以 下 幾 個 主 要 方 面 1 各 種 舉 升 搬 運 作 業(yè) 尤 其 在 行 走 機 械 和 較 大 驅(qū) 動 功 率 的 場 合 液 壓 傳 動 已 經(jīng) 成 為 一 種 主 要 方 式 如 起 重 機 起 錨 機 等 2 各 種 需 要 作 用 力 大 的 推 擠 挖 掘 等 作 業(yè) 裝 置 例 如 各 種 液 壓 機 塑 料 注 射 成 型 機 等 3 高 響 應 高 精 度 的 控 制 飛 機 和 導 彈 的 姿 態(tài) 控 制 等 裝 置 4 多 種 工 作 程 序 組 合 的 自 動 操 作 與 控 制 如 組 合 機 床 機 械 加 工 自 動 線 5 特 殊 工 作 場 合 例 如 地 下 水 下 防 爆 等 1 3 液壓系統(tǒng)的基本組成 液 壓 傳 動 系 統(tǒng) 由 以 下 四 個 部 分 組 成 1 動 力 元 件 液 壓 泵 其 功 能 是 將 原 動 機 輸 出 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 換 成 液 體 的 壓 力 能 為 系 統(tǒng) 提 供 動 力 2 執(zhí) 行 元 件 液 壓 缸 液 壓 馬 達 它 們 的 功 能 是 將 液 體 的 壓 力 能 轉(zhuǎn) 換 成 機 械 能 以 帶 動 負 載 進 行 直 線 運 動 或 者 旋 轉(zhuǎn) 運 動 3 控 制 元 件 壓 力 流 量 和 方 向 控 制 閥 它 們 的 作 用 是 控 制 和 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 中 液 體 的 動 力 流 量 和 流 動 方 向 以 保 證 執(zhí) 行 元 件 達 到 所 要 求 的 輸 出 力 或 力 矩 運 動 速 度 和 運 動 方 向 4 輔 助 元 件 保 證 系 統(tǒng) 正 常 工 作 所 需 要 的 輔 助 裝 置 包 括 管 道 管 接 頭 油 箱 過 濾 器 和 指 示 儀 表 等 5 工 作 介 質(zhì) 工 作 介 質(zhì) 即 傳 動 液 體 通 常 稱 液 壓 油 液 壓 系 統(tǒng) 就 是 通 過 工 作 介 質(zhì) 實 現(xiàn) 運 動 和 動 力 傳 遞 的 1 4 液壓傳動優(yōu)缺點 優(yōu)點 1 體積小 重量輕 單位重量輸出的功率大 一般可達 32MPa 個別場合更高 VII 2 可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速 3 操縱簡單 便于實現(xiàn)自動化 特別是和電氣控制聯(lián)合使用時 易于實現(xiàn)復雜的 自動工作循環(huán) 4 慣性小 響應速度快 起動 制動和換向迅速 液壓馬達起動只需 0 1s 5 易于實現(xiàn)過載保護 安全性好 采用礦物油作為工作介質(zhì) 自潤滑性好 6 液壓元件易于實現(xiàn)系列化 標準化和通用化 缺點 1 由于液壓傳動系統(tǒng)中存在的泄漏和油液的壓縮性 影響了傳動的準確性 不易 實現(xiàn)定比 傳動 2 不適應在溫度變化范圍較大的場合工作 3 由于受液體流動阻力和泄漏的影響 液壓傳動的效率還不是很高 不易遠距離 傳動 4 液壓傳動出現(xiàn)故障不易查找 1 5 液壓傳動技術的發(fā)展與應用 液 壓 技 術 從 年 英 國 制 造 出 世 界 上 第 一 臺 水 壓 機 誕 生 算 起 已 經(jīng) 有 多 年 的 歷 史 了 然 而 在 液 壓 上 的 真 正 推 廣 使 用 卻 是 世 紀 中 葉 的 事 情 了 第 二 次 世 界 大 戰(zhàn) 期 間 在 一 些 武 器 裝 備 上 用 上 了 功 率 大 反 應 快 動 作 準 的 液 壓 傳 動 和 控 制 裝 置 大 大 的 提 高 了 武 器 裝 備 的 性 能 同 時 也 加 速 了 液 壓 技 術 本 身 的 發(fā) 展 戰(zhàn) 后 液 壓 技 術 迅 速 由 軍 事 轉(zhuǎn) 入 民 用 在 機 械 制 造 工 程 機 械 鍛 壓 機 械 冶 金 機 械 汽 車 船 舶 等 行 業(yè) 中 得 到 了 廣 泛 的 應 用 和 發(fā) 展 世 紀 年 代 以 后 原 子 能 技 術 空 間 技 術 電 子 技 術 等 的 迅 速 發(fā) 展 再 次 將 液 壓 技 術 向 前 推 進 使 其 在 各 個 液 壓 領 域 得 到 了 更 加 廣 泛 的 應 用 現(xiàn) 代 液 壓 技 術 與 微 電 子 技 術 計 算 機 技 術 傳 感 技 術 的 緊 密 結(jié) 合 已 經(jīng) 形 成 并 發(fā) 展 成 為 一 種 包 括 傳 動 控 制 檢 測 在 內(nèi) 的 自 動 化 技 術 當 前 液 壓 技 術 在 實 現(xiàn) 高 壓 高 速 大 功 率 經(jīng) 久 耐 用 高 度 集 成 化 等 各 項 要 求 方 面 都 取 得 了 重 大 的 進 展 在 完 善 發(fā) 展 比 例 控 制 和 伺 服 控 制 開 發(fā) 數(shù) 字 控 制 技 術 上 也 有 許 多 新 成 果 同 時 液 壓 元 件 和 液 壓 系 統(tǒng) 的 計 算 機 輔 助 設 計 CAD 和 測 試 CAT 微 機 控 制 機 電 一 體 化 液 電 一 體 化 可 靠 性 污 染 控 制 能 耗 控 制 小 型 微 型 化 等 方 面 也 是 液 壓 技 術 發(fā) 展 和 研 究 的 方 向 繼 續(xù) 擴 大 應 用 服 務 領 域 采 用 更 先 進 的 設 計 和 制 造 技 術 將 使 液 壓 技 術 發(fā) 展 成 為 內(nèi) 涵 VIII 更 加 豐 富 完 整 的 綜 合 自 動 化 技 術 目 前 液 壓 技 術 已 廣 泛 應 用 于 各 個 液 壓 領 域 的 技 術 裝 備 上 例 如 機 械 制 造 工 程 建 筑 礦 山 冶 金 船 舶 等 機 械 上 至 航 空 航 天 液 壓 下 至 地 礦 海 洋 開 發(fā) 工 程 幾 乎 無 處 不 見 液 壓 技 術 的 蹤 跡 液 壓 技 術 的 應 用 領 域 大 致 上 可 以 歸 納 為 以 下 幾 個 主 要 方 面 1 各 種 舉 升 搬 運 作 業(yè) 尤 其 在 行 走 機 械 和 較 大 驅(qū) 動 功 率 的 場 合 液 壓 傳 動 已 經(jīng) 成 為 一 種 主 要 方 式 如 起 重 機 起 錨 機 等 2 各 種 需 要 作 用 力 大 的 推 擠 挖 掘 等 作 業(yè) 裝 置 例 如 各 種 液 壓 機 塑 料 注 射 成 型 機 等 3 高 響 應 高 精 度 的 控 制 飛 機 和 導 彈 的 姿 態(tài) 控 制 等 裝 置 4 多 種 工 作 程 序 組 合 的 自 動 操 作 與 控 制 如 組 合 機 床 機 械 加 工 自 動 線 5 特 殊 工 作 場 合 例 如 地 下 水 下 防 爆 等 第 二 章 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 2 1 液壓系統(tǒng)簡介 液 壓 系 統(tǒng) 是 一 種 以 油 液 作 為 工 作 介 質(zhì) 利 用 油 液 的 壓 力 能 并 通 過 控 制 閥 門 等 附 件 操 縱 液 壓 執(zhí) 行 機 構 工 作 的 整 套 裝 置 包 括 動 力 元 件 執(zhí) 行 元 件 控 制 元 件 輔 助 元 件 附 件 和 液 壓 油 原 動 機 的 輸 出 特 性 往 往 不 能 和 執(zhí) 行 機 構 的 要 求 力 速 度 位 移 理 想 匹 配 因 此 就 需 要 某 種 傳 動 裝 置 將 原 動 機 的 輸 出 量 進 行 適 當 變 換 使 其 滿 足 工 作 機 構 的 要 求 液 壓 系 統(tǒng) 就 是 用 液 壓 原 理 來 實 現(xiàn) 這 種 變 換 功 能 的 裝 置 2 2 液壓系統(tǒng)控制回路 2 2 1 壓力控制回路 調(diào) 壓 回 路 在 采 用 定 量 泵 的 液 壓 系 統(tǒng) 中 為 控 制 系 統(tǒng) 的 最 大 工 作 壓 力 一 般 都 在 油 泵 的 出 口 附 近 設 置 溢 流 閥 用 它 來 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 壓 力 并 將 多 余 的 油 液 溢 流 回 油 箱 卸 荷 回 路 在 缸 各 油 缸 不 工 作 時 油 泵 電 機 又 不 停 止 工 作 的 情 況 下 為 減 少 油 泵 的 功 率 損 耗 節(jié) 省 動 力 降 低 系 統(tǒng) 的 發(fā) 熱 使 油 泵 在 低 負 荷 下 工 作 所 以 采 用 卸 荷 回 路 此 缸 采 用 二 位 二 通 電 磁 閥 控 制 溢 流 閥 遙 控 口 卸 荷 回 路 IX 減 壓 回 路 為 了 是 缸 的 液 壓 系 統(tǒng) 局 部 壓 力 降 低 或 穩(wěn) 定 在 要 求 減 壓 的 支 路 前 串 聯(lián) 一 個 減 壓 閥 以 獲 得 比 系 統(tǒng) 壓 力 更 低 的 壓 力 平 衡 與 鎖 緊 回 路 在 機 械 液 壓 系 統(tǒng) 中 為 防 止 垂 直 機 構 因 自 重 而 任 意 下 降 可 采 用 平 衡 回 路 將 垂 直 機 構 的 自 重 給 以 平 衡 為 了 使 缸 手 臂 在 移 動 過 程 中 停 止 在 任 意 位 置 上 并 防 止 因 外 力 作 用 而 發(fā) 生 位 移 可 采 用 鎖 緊 回 路 即 將 油 缸 的 回 油 路 關 閉 使 活 塞 停 止 運 動 并 鎖 緊 本 缸 采 用 單 向 順 序 閥 做 平 衡 閥 實 現(xiàn) 任 意 位 置 鎖 緊 的 回 路 油 泵 出 口 處 接 單 向 閥 在 油 泵 出 口 處 接 單 向 閥 其 作 用 有 二 第 一 是 保 護 油 泵 液 壓 系 統(tǒng) 工 作 時 油 泵 向 系 統(tǒng) 供 應 高 壓 油 液 以 驅(qū) 動 油 缸 運 動 而 做 功 當 一 旦 電 機 停 止 轉(zhuǎn) 動 油 泵 不 再 向 外 供 油 系 統(tǒng) 中 原 有 的 高 壓 油 液 具 有 一 定 能 量 將 迫 使 油 泵 反 方 向 轉(zhuǎn) 動 結(jié) 果 產(chǎn) 生 噪 音 加 速 油 泵 的 磨 損 在 油 泵 出 油 口 處 加 設 單 向 閥 后 隔 斷 系 統(tǒng) 中 高 壓 油 液 和 油 泵 時 間 的 聯(lián) 系 從 而 起 到 保 護 油 缸 的 作 用 第 二 是 防 止 空 氣 混 入 系 統(tǒng) 在 停 機 時 單 向 閥 把 系 統(tǒng) 能 夠 和 油 泵 隔 斷 防 止 系 統(tǒng) 的 油 液 通 過 油 泵 流 回 油 箱 避 免 空 氣 混 入 以 保 證 啟 動 時 的 平 穩(wěn) 性 2 2 2 速度控制回路 液 壓 缸 各 種 運 動 速 度 的 控 制 主 要 是 改 變 進 入 油 缸 的 流 量 Q 其 控 制 方 法 有 兩 類 一 類 是 采 用 定 量 泵 即 利 用 調(diào) 節(jié) 節(jié) 流 閥 的 通 流 截 面 來 改 變 進 入 油 缸 或 油 馬 達 的 流 量 另 一 類 是 采 用 變 量 泵 改 變 油 泵 的 供 油 量 本 缸 采 用 定 量 油 泵 節(jié) 流 調(diào) 速 回 路 根 據(jù) 各 油 泵 的 運 動 速 度 要 求 可 分 別 采 用 LI 型 單 向 節(jié) 流 閥 LCI 型 單 向 節(jié) 流 閥 或 QI 型 單 向 調(diào) 速 閥 等 進 行 調(diào) 節(jié) 節(jié) 流 調(diào) 速 閥 的 優(yōu) 點 是 簡 單 可 靠 調(diào) 速 范 圍 較 大 價 格 便 宜 其 缺 點 是 有 壓 力 和 流 量 損 耗 在 低 速 負 荷 傳 動 時 效 率 低 發(fā) 熱 大 采 用 節(jié) 流 閥 進 行 節(jié) 流 調(diào) 速 時 負 荷 的 變 化 會 引 起 油 缸 速 度 的 變 化 使 速 度 穩(wěn) 定 性 差 其 原 因 是 負 荷 變 化 會 引 起 油 缸 速 度 的 變 化 使 速 度 穩(wěn) 定 性 差 其 原 因 是 負 荷 變 化 會 引 起 節(jié) 流 閥 進 出 油 口 的 壓 差 變 化 因 而 使 通 過 節(jié) 流 閥 的 流 量 以 至 油 缸 的 速 度 變 化 調(diào) 速 閥 能 夠 隨 負 荷 的 變 化 而 自 動 調(diào) 整 和 穩(wěn) 定 所 通 過 的 流 量 使 油 缸 的 運 動 速 度 不受負荷變化的影響 對速度的平穩(wěn)性要求高的場合 宜用調(diào)速閥實現(xiàn)節(jié)流調(diào) X 速 2 2 3 方向控制回路 在缸液壓系統(tǒng)中 為控制各油缸 馬達的運動方向和接通或關閉油路 通常采 用二位二通 二位三通 二位四通電磁閥和電液動滑閥 由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號 控制電磁鐵操縱閥芯換向 使油缸及油馬達的油路換向 實現(xiàn)直線往復運動和正反 向轉(zhuǎn)動 目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥 按其電源的不同 可分為交流電磁閥 D 型 和直流電磁閥 E 型 兩種 交流電磁閥的使用電壓一般為 220V 也有 380V 或 36V 直流電磁閥的使用電壓一般為 24V 或 110V 這里采用交流電磁閥 交 流電磁閥起動性能好 換向時間短 接線簡單 價廉 但是如吸不上時容易燒壞 可靠性差 換向時有沖擊 允許換向頻率底 壽命較短 2 3 液壓元件選擇 一 液壓缸 液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為1 62MPa 如果取進油路上的壓力 損失為0 8MPa 為使壓力繼電器能可靠工作 取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最高工作壓力 0 5MPa 則小流量液壓泵的最大工作壓力為 MPa92 5 0862 1p 大流量液壓泵在快進 快速運動時才向液壓缸輸油 如果取進油路上的壓力損失為 0 5MPa 則大流量閥的最高工作壓力為 aP25 01p2 則由工況圖可知 最大流量為17 64L min 因系統(tǒng)比較簡單 所以取泄露系數(shù)為 05 1Ki 則兩個液壓泵的實際流量為 min 52 1864 7 qLp 由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3L min 而工進時輸入液壓缸的流量為 0 5L min 由小流量液壓泵單獨供油 所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應為 3 5L min 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本 最后確定選取PV2R12 6 26型雙連葉 XI 片液壓泵 其小液壓泵和大液壓泵的排量分別為6ml r和26ml r 當液壓泵的轉(zhuǎn)速 時該液壓泵的理論流量為20 08L min 若取液壓泵的容積效率min 940nrp 由于液壓缸在工進時輸入功率最大 這是液壓泵工作壓力為2MPa 流量為 hv 27 1L min 按圖標去液壓泵的總效率為 則液壓泵驅(qū)動電動機所需的功率為 75 0hp KWhpq2 175 06P 根據(jù)此數(shù)值查閱電動機產(chǎn)品樣本選取Y100L 6型電動機 其額定功率為 額定轉(zhuǎn)速 kWn5 1p min 940nrp 圖3 11 活塞桿 缸體 活塞和活塞桿的材料 1 缸體 機床 多數(shù)采用高強度鑄鐵 HT200 當壓力超過8MPa時 采用無縫鋼管 工程機械 多數(shù)采用35鋼和45鋼無縫鋼管 壓力高時 可采用27SiMn無縫鋼管 或45鋼鍛造 2 活塞 整體式活塞 多數(shù)采用35鋼和45鋼 裝配式活塞 常采用灰鑄鐵 耐磨鑄鐵 鋁合金等 特殊需要的可在鋼活塞坯 外面裝上青銅 黃銅和尼龍耐磨套 3 活塞桿 一般采用35鋼和45鋼 當液壓缸的沖擊振動很大時 可使用55鋼或40Cr等合金材 料 XII 二 閥類原件及輔助原件 1 單向閥 單向閥分成兩類 有普通單向閥和液控單向閥 普通單向閥只允許液流向一個 方向通過 液控單向閥既有普通單向閥的功能 并且只要在遠程控制口通以一定壓 力的控制油液 液流反向也能通過 在工程應用中常用兩個液控單向閥組成液壓鎖 圖 2 11 單向閥 液控單向閥可作為單向閉鎖和保壓使用 它用于液壓系統(tǒng)中 阻止油液反向流動 起到普通單向閥作用 但可利用控制壓力油 通過控制活塞打開單向閥芯 使油液 實現(xiàn)反向流動 液控單向閥可用在需要嚴格封閉的油路中 進行單向閉鎖 起到保 壓作用 對單向閥的要求 1 對于正向開啟壓力為 0 04Mpa 的液控單向閥 使用時不允許閥芯錐面垂直向上方 安裝 2 管接頭連接處 禁止用油漆 麻絲 聚四氟乙烯密封帶 可用密封膠 3 對于外泄式結(jié)構的液控單向閥 控制活塞部分的泄漏油應從 L 口單獨接回油箱 XIII 2 溢流閥 圖示為球閥式直動型溢流閥 它也有一個阻尼活塞 但與錐閥式結(jié)構不同活塞 與球閥之間不是剛性連接 而是通過阻尼彈簧使活塞與球閥接觸 活塞兩端的液壓 力平衡 由于活塞的阻尼作用 可使始終與活塞相連接的球閥運動平穩(wěn) 當壓力油自進油口經(jīng)環(huán)形槽進入油腔時 同時液壓油經(jīng)油道進入閥芯右面腔 當油 口處壓力升高到作用在閥芯右側(cè)的力超過彈簧力的時候 閥芯左移 閥口處于某一 開度 油腔和回油環(huán)形槽接通 油液從回油口排出 這時壓力油作用在閥心上的力 就和開度下作用在閥芯上的彈簧力保持平衡 P A Fs k x0 x 由于閥芯位移量 x 遠小于 x0 所以 P A Fs k x0 x kx0 P F A k x0 x A kx0 A 常數(shù) 即壓力也就基本穩(wěn)定在 kx0 數(shù)值上 圖3 13 溢流閥 XIV 3 三位四通換向閥 由閥體和閥芯組成 閥體圓孔內(nèi)有5條環(huán)形槽 分別對應P A B T1四個油口 閥芯上有三個凸臺 圖3 14 三位四通換向閥 4 液壓壓泵 當齒輪旋轉(zhuǎn)時 在 A 腔 由于輪齒脫開使容積逐漸增大 形成真空從油箱吸 油 隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)充滿在齒槽內(nèi)的油被帶到 B 腔 在 B 腔 由于輪齒嚙合 容 積逐漸減小 把液壓油排出 利用齒和泵殼形成的封閉容積的變化 完成泵的功能 不需要配流裝置 不 能變量結(jié)構最簡單 價格低 徑向載荷大 XV 圖3 15 液壓泵 三 油管 各原件間連接軌道的規(guī)格按液壓原件接口處的尺寸決定 液壓缸進 出油管則按 輸入 排出的最大流量計算 由于液壓泵選定之后液壓缸在各個工作階段的進 出流量已與原定數(shù)值不同 所以需要重新計算 按照經(jīng)驗值推薦去油液在壓油管的流速v 3m s 則算得與液壓缸無桿腔及有 桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為 mpvq04 1352 2d6 pvq85 103 72d6 這兩根油管都選用內(nèi)徑 外徑 mm的冷拔無縫鋼管 mff 四 油箱 油箱容積按公式估計 取其經(jīng)驗數(shù)據(jù) 故其容積為7z 按GB T7938 1999規(guī)定 其標準值為V 250L 72 189 7pVqLz XVI 2 4 液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件 2 4 1 執(zhí)行元件的載荷計算及變化規(guī)律 執(zhí)行元件的載荷即為液壓缸的總阻力 油缸要運動必須克服其阻力才能運行 因此在次計算油缸的總阻力即可 油缸的總阻力包括 阻礙工作運動的切削力 切F 運動部件之間的摩擦阻力 密封裝置的摩擦阻力 起動制動或換向過程中的磨F密F 慣性力 回油腔因被壓作用而產(chǎn)生的阻力 即液壓缸的總阻力也就是它的最慣F背 大牽引力 背慣密磨切 FF 切 1 切削力 根據(jù)其概念 阻礙工作運動的力 在本設計中即為額定負載的重 力和支架以及上頂板的重力 其計算式為 上 頂 板支 架額 載切 2 摩擦力 各運動部件之間的相互摩擦力由于運動部件之間為無潤滑的鋼 鋼之間的接觸摩擦 取 0 15 其具體計算式為 額 載磨 GgmF 432 3 密封裝置的密封阻力 根據(jù)密封裝置的不同 分別采用下式計算 XVII O 形密封圈 其中 F 為液壓缸的推力F03 密 Y 形密封圈 dhfp 密 f 表示摩擦系數(shù) 取 f0 1 p 表示密封處的工作壓力 單位 Pa d 表示密封處的直徑 單位 m 表示密封圈有效高度 單位 m 1h 密封摩擦力也可以采用經(jīng)驗公式計算 一般取 F1 0 5 密 4 運動部件的慣性力 其計算式為 t vFtGF gma切慣 式中 G 表示運動部件的總重力 單位 N g 表示重力加速度 單位 2m s 表示啟動或制動時的速度變量 單位 m s v 表示起動制動所需要的時間 單位 st 對于行走機械 本設計中取值為 2 4 0s 5 背壓力 背壓力在此次計算中忽略 而將其計入液壓系統(tǒng)的效率之中 由上述說明可以計算出液壓缸的總阻力為 切切額 載額 載慣密磨切 FtvGGgFF 05 gmm3214321 204 8 316 120 188 2500 x9 8 0 15 204 8 316 120 x 9 8 204 8 316 120 188 2500 x0 4 204 8 316 120 188 2500 9 8 0 05 40KN 液壓缸的總負載為 40KN 該系統(tǒng)中共有 2 個液壓缸個液壓缸 故每個液壓缸 需要克服的阻力為 20KN 該升降臺的額定載荷為 100Kg 其負載變化范圍為 0 100Kg 在工作過程中 無沖擊負載的作用 負載在工作過程中無變化 也就是該升降臺受恒定負載的作用 2 4 2 液壓缸的類型及結(jié)構形式 XVIII 液壓缸有多種類型 按作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種 按結(jié)構形式 可分為活塞式 柱塞式 組合式和擺動式四大類 其中 單作用液壓缸分為 單活塞桿液壓缸 雙活塞桿液壓缸 柱塞式液壓缸 差動液壓缸和伸縮液壓缸 但是 差動式液壓缸和柱塞式液壓缸只能單作用而不能 雙作用 組合液壓缸包括 彈簧復位式 齒條式 串聯(lián)式和增壓式四種 擺動液壓 缸又分為 單葉片式和雙葉片式兩種 下面以一種典型液壓缸為例 說明液壓缸的 基本組成 雙作用單活塞桿液壓缸如上圖所示 它由缸筒 10 活塞 11 活塞桿 18 缸蓋 9 密封圈 7 14 導向套 9 耳環(huán) 1 彈簧擋圈 4 17 等主要零件組成 這種液壓 缸缸筒固定 活塞桿帶動工作臺作往復運動 活塞用錐銷 9 22 與空心活塞桿連接 并用堵頭 2 堵死活塞桿的一頭 缸筒兩端外圓上套有鋼絲卡套 6 15 用于阻止壓 板 11 20 向外移動 從而通過螺栓將缸蓋 9 與壓板相連 圖中沒有畫出 并把缸 蓋壓緊在缸筒的兩端 為了減少泄漏 在液壓缸中可能發(fā)生泄漏的結(jié)合面安放了密 封圈和紙墊 空心活塞桿和其上的油口 A B 提供了液壓缸的進 出油口 當缸筒 移動到左 右終端時 油口 A B 的開度逐漸減小 造成回油阻力逐漸增大 對運 動部件起到制動緩沖作用 在缸蓋上設有與排氣閥 圖中沒有畫出 相連的排氣孔 5 14 可以排出液壓缸中的空氣 使運動更加平穩(wěn) 表 2 1 液壓缸的類型和特點 類型 速度 作用力 特點 XIX 雙活塞桿液壓 缸 U q A3 F p1A1 活塞的兩側(cè)都裝有活 塞桿 只能向活塞一 側(cè)供給壓力油 由外 力使活塞反向運動 單活塞桿液壓 缸 U q A3 F1 p1A1 活塞僅單向運動 返 回行程利用自重或負 荷將活塞推回 柱塞式液壓缸 U q A3 F1 p1A1 柱塞僅單向運動 由 外力使柱塞反向運動 差動液壓缸 U3 q A3 F3 p1A1 可使速度加快 但作 用力相應減小 單 作 用 液 壓 缸 伸縮液壓缸 以短缸獲得長行程 缸由大到小逐節(jié)推出 靠外力由小到大逐節(jié) 縮回 雙活塞桿液壓 缸 U1 q A3 U2 q A2 F1 p1 p2 A1 F2 p2 p1 A2 雙邊有桿 雙向液壓 驅(qū)動 雙向推力和速 度均相等 單活塞桿液壓 缸 U1 q A3 U2 q A2 F1 p1 p2 A1 F2 p2 p1 A2 單邊有桿 雙向液壓 驅(qū)動 u1 V U2 F1 F2 雙 作 用 液 壓 缸 伸縮液壓缸 雙向液壓驅(qū)動 由大 到小逐節(jié)推出 由小 到大逐節(jié)縮回 組 合 彈簧復位液壓 缸 單向由液壓驅(qū)動 回 程彈簧復位 XX 串聯(lián)液壓缸 U1 q A1 A2 U2 q2A2 F1 p1 A1 A2 2qA2 F1 2p2A2 A2 q1 A1 A2 用于缸的直徑受限制 而長度不受限制處 可獲得在的推力 增 壓 缸 由活塞缸和柱塞缸組 合而成 低壓油送入 A 腔 B 腔輸出高壓油 液 壓 缸 齒條液壓缸 活塞的移動通過傳動 機構變成齒輪的往復 回轉(zhuǎn)運動 單葉片液壓缸 W 8q b D2 d2 T p D 2 d 2 b 8 把液壓能變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的 機械能 輸出軸擺動 角 300 度 擺 動 液 壓 缸 雙葉片液壓缸 W 4q b D2 d2 T p D 2 d 2 b 4 把液壓能變?yōu)榛剞D(zhuǎn)的 機械能 輸出軸擺動 角 150 度 注 b 葉片寬度 D 葉片的底端 頂端直徑 w 葉片軸的角速度 T 理論轉(zhuǎn) 矩 2 4 3 液壓缸的組成 從以上液壓缸的結(jié)構形式上可知 液壓缸可以分為缸體組件 活塞組件 密封 裝置 緩沖裝置和排氣裝置五大部分 2 4 3 1 缸體組件 缸筒組件有缸筒和缸蓋組成 缸筒和缸蓋的連接形式與其工作壓力有關 當工 作壓力 p 10MPa 時 缸筒使用鑄鐵 工作壓力 p20MPa 時 使用鑄鋼或鍛鋼 以下是幾種常見的缸筒與缸蓋的聯(lián)接形式 圖 2 21 a 所示為法蘭連接式 結(jié)構簡單 容易加工 也容易裝拆 但外形尺 寸和重量都較大 常用于鑄鐵制的缸筒上 圖 2 21 b 所示為半環(huán)連接式 它的缸 筒壁部因開了環(huán)形槽而削弱了強度 為此有時要加厚缸壁 它容易加工和裝拆 重 XXI 量較輕 常用于無縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上 圖 2 21 c 所示為螺紋連接式 它的 缸筒端部結(jié)構復雜 外徑加工時要求保證內(nèi)外徑同心 裝拆要使用專用工具 它的 外形尺寸和重量都較小 常用于無縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上 圖 2 21 d 所示為拉 桿連接式 結(jié)構的通用性大 容易加工和裝拆 但外形尺寸較大 且較重 圖 2 21 e 所示為焊接連接式 結(jié)構簡單 尺寸小 但缸底處內(nèi)徑不易加工 且可能引起 變形 圖 2 21 缸筒和缸蓋結(jié)構 a 法蘭連接式 b 半環(huán)連接式 c 螺紋連接式 d 拉桿連接式 e 焊接連接式 由此可見 缸筒的材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性 對焊接的缸筒 還 要求有良好的焊接性能 為了能夠最大限度的滿足用戶對產(chǎn)品性能的需求和產(chǎn)品設計的經(jīng)濟合理以及保 證工人人身和設備安全 改善操作者工作環(huán)境 洛陽強力液壓股份有限公司所生產(chǎn) 的液壓缸缸筒毛坯件選擇由專業(yè)廠方提供內(nèi)圓已經(jīng)過衍磨和外圓已加工的高精度冷 拔無縫鋼管 能滿足以下要求 a 缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度可選取 8 級 b 缸筒端面的垂直度選取 7 級精度 c 缸筒端部用螺紋連接時 螺紋應選取 6 級精度的細牙螺紋 2 4 3 2 活塞組件 XXII 活塞組件有活塞 活塞桿和連接件等組成 活塞與活塞桿連接形式?jīng)Q定于工作 壓力 安裝形式 工作條件等 由于活塞在缸筒內(nèi)作往復運動 必須選用優(yōu)質(zhì)材料 對于整體式活塞 一般 采用 號鋼或 號鋼 裝配式的活塞采用灰口鑄鐵 耐磨鑄鐵或鋁合金等材料 有特殊要求時可在鋼活塞坯外面裝上青銅 黃銅和尼龍等耐磨套 以延長活塞的使 用壽命 活塞桿無論是空心的還是實心的其材料常采用 號鋼或 號鋼等材料 當沖擊振動很大時 也可采用 號鋼或 Cr 鋼 圖 2 22 所示為幾種常見的活塞 與活塞桿的連接形式 圖 2 22 a 所示為活塞與活塞桿之間采用螺母連接 它適用負載較小 受力無 沖擊的液壓缸中 螺紋連接雖然結(jié)構簡單 安裝方便可靠 但在活塞桿上車螺紋將 削弱其強度 圖圖 2 22 b 和 c 所示為卡環(huán)式連接方式 圖 2 22 b 中活塞桿 5 上開有一個環(huán)形槽 槽內(nèi)裝有兩個半圓環(huán) 3 以夾緊活塞 4 半環(huán) 3 由軸套 2 套住 而軸套 2 的軸向位置用彈簧卡圈 1 來固定 圖 2 22 c 中的活塞桿 使用了兩個半 圓環(huán) 4 它們分別由兩個密封圈座 2 套住 半圓形的活塞 3 安放在密封圈座的中間 圖 2 22 d 所示是一種徑向銷式連接結(jié)構 用錐銷 1 把活塞 2 固連在活塞桿 3 上 這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞 XXIII 圖 2 22 常見的活塞組件結(jié)構形式 2 4 3 3 密封裝置 密封裝置主要用來防止液壓油的泄漏 液壓缸因為是依靠密閉油液容積的變化 來傳遞動力和速度 故密封裝置的優(yōu)劣 將直接影響液壓缸的工作性能 根據(jù)兩個 需要密封的偶合面間有無相對運動 可把密封圈分為動密封和靜密封兩類 設計或 選用密封裝置的基本要求是 具有良好的密封性能 并隨著壓力的增加能自動提高 其密封性能 摩擦阻力小 密封件耐油性 抗腐蝕性好 使用壽命長 使用的溫度 范圍廣 制造簡單 裝拆方便等 通常液壓缸的密封有間隙密封 活塞環(huán)密封 型密封圈 Y 型密封圈 V 型密封圈等密封方式來防止漏油 圖 2 23 密封裝置 a 間隙密封 b 摩擦環(huán)密封 c 形圈密封 d V 形圈密封 液壓缸中常見的密封裝置如上圖 2 23 所示 圖 2 23 a 所示為間隙密封 它 依靠運動間的微小間隙來防止泄漏 為了提高這種裝置的密封能力 常在活塞的表 面上制出幾條細小的環(huán)形槽 以增大油液通過間隙時的阻力 它的結(jié)構簡單 摩擦 阻力小 可耐高溫 但泄漏大 加工要求高 磨損后無法恢復原有能力 只有在尺 寸較小 壓力較低 相對運動速度較高的缸筒和活塞間使用 圖 2 23 b 所示為摩 擦環(huán)密封 它依靠套在活塞上的摩擦環(huán) 尼龍或其他高分子材料制成 在 O 形密封圈 XXIV 彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏 這種材料效果較好 摩擦阻力較小且穩(wěn)定 可耐 高溫 磨損后有自動補償能力 但加工要求高 裝拆較不便 適用于缸筒和活塞之 間的密封 圖 2 23 c 圖 2 23 d 所示為密封圈 O 形圈 V 形圈等 密封 它利 用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜 動配合面之間來防止泄漏 它 結(jié)構簡單 制造方便 磨損后有自動補償能力 性能可靠 在缸筒和活塞之間 缸 蓋和活塞桿之間 活塞和活塞桿之間 缸筒和缸蓋之間都能使用 對于活塞桿外伸部分來說 由于它很容易把臟物帶入液壓缸 使油液受污染 使密封件磨損 因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈 并放在向著活塞桿外伸的一 端 2 4 3 4 緩沖裝置 當運動部件拖動質(zhì)量較大的部件作往復運動時 運動速度較高時 v 12m min 運動部件慣性力較大 活塞運動到終端會與缸蓋發(fā)生機械碰撞 產(chǎn)生沖擊 噪聲 嚴重時影響加工精度 甚至引起破壞性事故 因此 在液壓缸內(nèi)兩端部應設置緩沖 裝置 一般緩沖裝置由緩沖柱塞 緩沖油腔 三角節(jié)流槽 單向閥 節(jié)流閥組成 組 合的緩沖形有圓柱形環(huán)隙式 圓錐形環(huán)隙式 節(jié)流口可變式節(jié)流口可調(diào)式 緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其 走向行程終端時封住活塞和缸蓋之間的部分油液 強迫它從小孔或細縫中擠出 以 產(chǎn)生很大的阻力 使工作部件受到制動 逐漸減慢運動速度 達到避免活塞和缸蓋 相互撞擊的目的 如下圖 2 24 a 所示 當緩沖柱塞進入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時 孔中的液 壓油只能通過間隙 排出 使活塞速度降低 由于配合間隙不變 故隨著活塞運動 速度的降低 起緩沖作用 當緩沖柱塞進入配合孔之后 油腔中的油只能經(jīng)節(jié)流閥 1 排出 如圖 2 24 b 所示 由于節(jié)流閥 1 是可調(diào)的 因此緩沖作用也可調(diào)節(jié) 但 仍不能解決速度減低后緩沖作用減弱的缺點 如圖 2 24 c 所示 在緩沖柱塞上開 有三角槽 隨著柱塞逐漸進入配合孔中 其節(jié)流面積越來越小 解決了在行程最后 階段緩沖作用過弱的問題 XXV 圖 2 24 液壓缸的緩沖裝置 1 節(jié)流閥 2 4 3 5 排氣裝置 液壓缸在安裝過程中或長時間停放重新工作時 液壓缸里和管道系統(tǒng)中會滲入 空氣 為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行 噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象 需把缸中和系統(tǒng)中 的空氣排出 對于要求不高的液壓缸往往不設專門的排氣裝置 而是將油口布置在 缸茼兩端的最高處 這樣也能使空氣隨油液排往油箱 在從油面逸出 對于速度穩(wěn) 定性要求較高的液壓缸或大型液壓缸 常在液壓缸的最高處設置進出油口把氣帶走 也可在最高處設置放氣孔或?qū)ｉT的放氣閥 XXVI 圖 2 25 放氣裝置 1 缸蓋 2 放氣小孔 3 缸體 4 活塞桿 第 3 章 DG 型 液 壓 缸 的 設 計 3 1 液壓缸的說明 DG 型液壓缸是液壓系統(tǒng)中活塞桿作往復運動的工作機構 其結(jié)構形式均為單活 塞桿雙作用耳環(huán)安裝式 主要用于工程機械 運輸機械 礦山機械及車輛等 3 2 DG 型液壓缸的設計 液壓缸的設計計算 由于液壓執(zhí)行元件與主機結(jié)構有著直接關系 因此 XXVII 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D 活塞桿直徑 d 和缸筒長度 L 根據(jù)負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積 再根據(jù)液壓缸的不 同結(jié)構形式計算出缸筒的內(nèi)徑 活塞桿直徑是按受力情況決定的 可按表 3 1 初步 選取 缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程 活塞厚度 導向和密封所需長度等因 素 通常情況 L 20 30 d 計算結(jié)果要圓整成國家標準中的推薦值 主要尺寸初 步確定后 還要按速度要求進行驗證 同時滿足力和速度的要求后才可以確定下來 表 3 1 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑 液壓缸工作壓力 p MPa 7 推薦活塞桿直徑 d 0 5 0 55 D 0 6 0 7 D 0 7D 強度校核的項目包括缸筒壁厚 活塞桿直徑 d 和缸蓋固定螺栓的直徑 ds 當 D 10 時為薄壁 按下式校核 式中 D 缸筒內(nèi)徑 缸筒材料的許用應力 b n b 是材料的抗拉強度 一般取安全系數(shù) n 5 py 試驗壓力 當缸的額定壓力 pn 16Mpa 時 p y 1 5pn p n 16Mpa 時 p y 1 25pn 當 D 10 時為厚壁 按下式校核 2 活塞桿直徑 d 式中 F 活塞桿上的作用力 活塞桿材料的許用應力 b 1 4 3 缸蓋固定螺栓直徑 ds 式中 F 活塞桿上的作用力 k 螺紋擰緊定螺栓個數(shù) 螺栓材料的許用應力 s 1 22 2 5 s 為材料的屈服點 XXVIII 活塞桿材料的許用應力 b 1 4 3 2 1 活塞桿穩(wěn)定性校核 當活塞桿受軸向壓縮負載時有壓桿穩(wěn)定性問題 即 壓縮力 F 超過某一臨界 Fk 值時活塞桿就會失去穩(wěn)定性 活塞桿穩(wěn)定性按下式進行校核 式中 nk 安全系數(shù) 一般取 nk 2 4 當活塞桿的細長比 時 當活 塞桿的細長比 且 時 安裝長度 rk 活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑 1 柔性系數(shù) 2 由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù) E 活塞桿材料的彈性模量 鋼材 J 活塞桿橫截面慣性矩 A 活塞桿橫 f 由材料強度決定 的試驗值 系數(shù) 3 2 缸筒的設計 1 缸筒材料的選擇及加工工藝 參閱 鄭州強盛液壓制造有限公司產(chǎn)品樣本 以下簡稱 產(chǎn)品樣本 第 15 頁可知 DG 型液壓缸的最大推力和拉力為 16MPa 即 工作壓力 p 20MPa 所以 缸筒材料可選用無縫鋼管 結(jié)合本公司生產(chǎn)車間的實際加工水平 在選購缸筒原材 料時 一般都是直接從鋼材廠訂購經(jīng)過冷拔后的 20 號鋼的缸筒毛坯件 即 內(nèi)圓已 經(jīng)過衍磨 外圓已加工的高精度冷拔無縫鋼管 2 確定缸筒的總體尺寸 a 缸筒內(nèi)徑的大小及厚度 查 產(chǎn)品樣本 第 16 頁圖表可得 DG 型液壓缸缸筒的內(nèi)徑為 90mm 外徑為 108mm 即 厚度為 18mm b 缸筒的總長度的確立 參考 產(chǎn)品樣本 第 17 頁圖表可得 缸筒總長度 L 由活塞桿兩端活塞寬度 導 向筒的寬度以及在滿足本液壓缸的行程后來確定 在整個液壓缸的設計中 缸筒的 長度屬于不確定因素 在此 先不予考慮 XXIX 3 3 活塞桿的設計 下面是整體式活塞桿的幾種聯(lián)接結(jié)構如下圖 XXX 1 耳 環(huán)連接 2 端部 鉸軸連接 3 中部 鉸軸連接 4 端部 法蘭連接 XXXI 5 中部法蘭 連接 6 底部法蘭 連接 第 四 章 負 載 圖 和 速 度 圖 取液壓缸的機械效率 0 9 計算液壓缸各工作階段的負載情況 啟動 F Ffj 880N F F 1160 0 9 N 1289 N 加速 F F fd Fg 580 493 20 1073 20 N F F 1073 20 0 9 1193 N 快進 F F fd 290 N F F 580 0 9 645 N 工進 F F fd Fw 580 3183 3763 N F F 3763 0 9 4182 N 快退 F F fd 290N F F 580 0 9 645 N 液壓缸各階段負載情況 階段 負載計算公式 液壓缸負載 F N 液壓缸推力 F N 啟動 F Ffj 1160 1289 XXXII 加速 F Ffd Fg 1073 20 1193 快進 F Ffd 580 645 工進 F Ffd Fw 3763 4182 快退 F Ffd 580 1193 根據(jù)工況負載 F 及行程 S 繪制負載圖 根據(jù)工進速度 V1 快進速度 V2 確定下圖 XXXIII 總 結(jié) 經(jīng)過幾個星期的學習和努力 我終于完成了本次畢業(yè)設計任務 在此期間我查 找各方面的書籍并上網(wǎng)搜索資料 鍛煉了自己和獨立解決問題的能力 在整個畢業(yè)設計過程中 使我對 AUTOCAD Word 等辦公軟件有更深的了解 學會如何應用及合理的規(guī)劃布局 從中 學到不少有關機械方面的知識 同時對機 械設計和液壓傳動得到更進一步的了解 這是第一次如此重視的液壓缸設計 在這 次設計即將結(jié)束時自己才發(fā)現(xiàn)所有的有價值的資料都來源于圖書館和累積下來的手 稿 來自網(wǎng)絡的知識都是粗糙的 可直接利用的卻不夠詳盡不夠本原 是自己對這 次畢業(yè)設計的最大體會 但由于自己學歷不精 認識不足 在本次設計中存在一定地失誤和欠缺 希望 老師給予批評和幫助 使本次設計更加完美 讓我在大學所學到的知識綜合運用起 來 會對我以后工作有很大的幫助 在今后的學習和工作中更努力 認真負責 妥 善地完成本職工作 XXXIV 參考文獻 1 鄧星鐘 機電傳動控制 M 華中科技大學出版社 2002 2 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機械設計 M 東北大學出版社 2003 3 徐灝 機械設計手冊 M 第 5 卷 機械液壓出版社 1992 4 吳宗澤 機械設計師手冊 M 機械液壓出版社 2002 5 成大先 機械設計圖冊 M 化學液壓出版社 2002 年 6 羅洪量 機械原理課程設計指導書 M 第二版 高等教育出版社 1986 7 JJ 杰克 美 機械與機構的設計原理 M 第一版 機械液壓出版社 1985 8 王玉新 機構創(chuàng)新設計方法學 M 第一版 天津大學出版社 1996 9 張建民 液壓缸 B M 北京理工大學出版社 1992 10 馬香峰 缸結(jié)構學 B M 機械液壓出版社 1991 11 俄 IO M 索羅門采夫 液