【正文】 業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 24 頁 圖 2 作用在曲面上的力 缸筒壁厚的校核 當(dāng)缸簡壁厚 10D?? 時，可按薄壁圓筒的計算公式校驗其強(qiáng)度。即： ? ?2YpDmm? ?? 式中 Yp —— 缸筒試驗壓力，比最大工作壓力大 20 一 30％； D—— 缸筒內(nèi)徑； [6]—— 缸筒材料許用應(yīng)力， ? ? bn?? ? ； b? 為材料抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，一般取 n＝ 3~5。 圖 3 缸體 當(dāng)缸筒壁厚 10D?? 時，按厚壁圓筒公式校驗，即： 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 24 頁 ? ?? ? 12 YYpD mmp????????????? 中低壓液壓缸的缸簡壁厚常根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝的需要來確定，其強(qiáng)度一般不是主要問題。 本裝置缸體材料用 45鋼，直徑 D 為 205mm，壁厚 ? 為 ， 屬于厚壁圓筒，料抗拉強(qiáng)度 b? 為 600MPa，帶入公式校核合格。 活塞的選用與校核 活塞外表面的粗糙度和精度是決定改液壓測力裝置精度和靈敏度的重要條件，它的密封首先用活塞圈，再用兩個 O型密封圈，經(jīng)檢驗，密封合格。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 24 頁 圖 3 活塞 用 45 鋼成型后，先淬火，然后滲碳，注意須放置時，要垂直放置，或懸掛 。 壓力表的選用 一般選擇壓力表的常用工作點在其全量程的 2／ 3左右時最為理 想。因此 P =Ps／ (2／ 3)=16／ (2／ 3)=24MPa 式中 Ps— — 油缸的常用工作壓力 20MPa Pp— — 所選壓力表的量程根據(jù)工廠的實際情況 所以決定選用 30MPa 的壓力表。 由于該液壓測力裝置是測量比較大的里，要求密封圈既能承受足夠大的壓強(qiáng)，又要盡量減少泄漏。 液壓缸的密封 液壓缸是依靠密封的工作容積變化來傳遞動力和運動的。因此要求兩個有相對運動的零件之間形成的空間應(yīng)是密封的。不使油液從進(jìn)油腔泄漏至回油腔，更不允許泄漏到缸體外面，若密封不良不僅使 液壓缸的性能和效率降低，甚致失去工作能蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 24 頁 力，因此，對液壓缸的密封提出以下要求： （ 1）在額定工作壓力下，保證良好的密封，使其減少泄漏。 （ 2）相對運動的零部件間，密封裝置引起的摩擦力要小，不允許有卡死或爬行現(xiàn)象。 （ 3）密封元件的加工工藝和裝配簡單。即制造容易，成本低，適于組織集中生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 （ 4）耐磨性好，工作壽命長，磨損后在一定程度上能自動補(bǔ)償。 本裝置選用的是 O 型密封圈，通常安裝在矩形的溝槽中，用于固定件或往復(fù)運動件間的密封。具有以下一些特點： （ 1） 密封性較好，壽命較長； （ 2） 用一個密封圈可起到雙向密封 的作用； （ 3） 懂摩擦阻力??； （ 4） 對油液的種類，溫度和壓力適應(yīng)性較強(qiáng)； （ 5） 體積小，重量輕，成本??； （ 6） 結(jié)構(gòu)簡單，拆卸簡單； （ 7） 既可做動密封，又可做靜密封； （ 8） 可在較大溫度范圍內(nèi)工作。 排氣閥的選用 如果沒有排氣閥的設(shè)置，壓力油進(jìn)入缸腔后，缸內(nèi)仍會有客氣，由于空氣具有壓縮性和滯后性，影響測力裝置的準(zhǔn)確性。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，出來阻止空氣進(jìn)入外，必須在缸體上安設(shè)排氣閥。排氣閥的位置要合理，一遍安裝后調(diào)試前排除缸體內(nèi)部的空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮動，不會讓空氣有積存的殘留死蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 24 頁 角 。 頂頭的 設(shè)計 由于該液壓測力裝置在各種不同的環(huán)境條件下使用，有著不同的測量條件需要滿足，所以塞給出兩個成套的頂頭，以便在不同的環(huán)境中，可以很好的和被測量物體貼合緊切，可以是測量更加準(zhǔn)確。 如下圖。 圖 4 頂頭 1 頂頭 2 液壓油的和選用 液壓油的性能直接關(guān)系到改液壓測力機(jī)的準(zhǔn)確性和精度，本文對此做了較為細(xì)致的討論分析。 液壓油的主 要 物理性質(zhì) 密度 密度 ? 定義為單位體積的質(zhì)量，即 3( / )m kg mV? ? 式中 m—— 液體的質(zhì)量， V—— 液體的體積 。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 24 頁 壓縮性和膨脹性 油液的密度是隨著溫度、壓力的變化而變化的，即密度是溫度和壓力的函數(shù)其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ? ?0 ,pt??? 液體的密度隨壓力和溫度的變化量很小，因此常取臺勞級數(shù)一階展開式來近似表達(dá)，即 ? ? ? ?0 00 0 0p tt t p ptp???? ??????? ? ? ? ??????? ?? 式中 ? ?0 0 0,pt??? ，即是液體在壓力為 0p ，溫度為 0t 時的密度。 ? 是液體在壓力為p、溫度為 t時的密度。 令 0000011。 ptk pt???????????? ? ??? ?????? 上式為線性化了的狀態(tài)方程。式中 k為液體的壓縮率， 0? 為液體的熱膨服率。當(dāng)壓力增加時，密度增加；溫度增加時密度減小。根據(jù)密度定義， mV?? ，將 m對 ? 微分，因 /0dm d?? 既 VV?? ?? ? ? 在 0t 時 0VV? ， 0k??? 的表達(dá)式可改寫為01tVk Vp????? ????? V—— 液體的體積 0V —— 液體的初始體 積。 壓縮率 k 的物理意義是：當(dāng)液體的壓力增加單位增量時，體積的相對變化率。壓縮率的倒數(shù)稱為液體的體積彈性模量 K，即001 tKVkV????? ? ? ????? 純液壓油的體積彈性模量 K 值在 9 9 21. 4 *1 0 ~ 2 *1 0 /Nm，當(dāng)液體中混入有不溶解的氣體時，液體的體積彈性模量 k會大大降低?？紤]到一般液壓系統(tǒng)中很難避免混入氣體，所以計算時常取 f＝ 7XlcpN／ m2，其計算結(jié)果與實際比較接近。 由于液壓油的可壓縮性很小，所以一般可以 忽略 。但在高壓以及研究系統(tǒng)動態(tài)性能時，則不能忽 略。 粘度 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 24 頁 當(dāng)油液在外力作用下流動時，由于油液分子之間的內(nèi)聚力和油液分子與固體壁面的附著力，會導(dǎo)致油液分子之間產(chǎn)生相對運動從而在油液中產(chǎn)生內(nèi)摩擦力。油液在流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性稱為粘性。只有在流動時，油 液 的粘性才顯示出來，靜止液體則不顯示拈性。 粘度的單位 粘性的大小可用粘度來衡量。粘度是液體最重要的特性之一，對液壓系統(tǒng)中所用的液壓油的粘度常有 較 嚴(yán)格的要求。粘度一 般 可用下面幾種不同的單位來表示。 （ 1）動力粘度 ? 如圖所示，兩 塊平 行 平 板 間 充滿著 油液 ，上平板以速度 v向右運動，下平板固定不動。緊貼在上平板的油液粘附在上平板上與上平板一起以速度 v運動。緊貼在下 平 板的油液則粘在于下平板而保持靜止。當(dāng)兩平板之間距離h較小時，油液速度呈線性規(guī)律分布。因而這時的流動可看作為許多薄體層的運動。由于各層的流動速度不同，流速高的流層會帶動流速低的流層，而流速低的沉層又會阻滯流速高的流層。這樣在流層之間就產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力。根據(jù)試驗研究，其液層間的內(nèi)摩擦力 F 與接觸面積Ａ和兩液層的相對速度 du 正比，與兩液層間的距離 dｚ成反比。即 duFAdz?? 或 dudz??? 圖 5 液體粘性示意圖