【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 B 32 通徑， 32MPa 15 上 液壓缸 16 下 液壓缸 17 單向 節(jié)流閥 48 ALF3－ E10B 10 通徑 ， 16MPa 18 單向 單向閥 48 ALF3－ E10B 10 通徑， 16MPa 19 三位四通電磁換向閥 25 34DOB10HT 20 減壓閥 40 JF310B 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 14 管件的選擇及計(jì)算 1）管路、管接頭的選擇 管件包括管道和管接頭、液壓系統(tǒng)中元件與元件之間的連接，液壓能量的輸送是借助于硬管、軟管、油路塊及連接板中的流道來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用精密無(wú)縫鋼管，因其能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好：卡套式管接頭適用于油、氣及一般腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓系統(tǒng)中較為理想的管路連接件。因此鋼管的接頭采用卡套式錐螺紋直通管接頭按（ GB/） 選取，這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用，管道連接采用 55176。非密封管螺紋，液壓元件及其連接板油口主要使用米制螺紋中的普通細(xì)牙螺紋（ M） 和米制錐螺紋（ ZM）。細(xì)牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或 O 型密封圈進(jìn)行端面密封。 2） 確定油管的內(nèi)徑 油管的管徑不宜選得過(guò)大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過(guò)小，以免是管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大 或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響正常工作。在強(qiáng)度保證的情況下管壁可盡量選的薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管接頭數(shù)目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問(wèn)題。液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分出現(xiàn)在管系的接頭上，為此對(duì)接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)管道的安裝應(yīng)具體考慮。 管道的內(nèi)徑 d=VQ?4 式中： Q—— 通過(guò)管道的流量； m3/s V—— 管內(nèi)允許流速 ； m/s 表 32 允許流速的推薦值 液體流經(jīng)的管道 推薦速度 m/s 液壓泵吸油管道 ，一般常取 1m/s 液壓系統(tǒng)壓油管道 36，壓力高，管道短，粘性小，取最大值 液壓系統(tǒng)回油管道 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取 v=4m/s 4Qdmv?? 沈陽(yáng)化工大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 15 34 4 5 0 1 0 1 6 . 36 0 3 . 1 4 4Qd m m mv????? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先 P20641 查得：取 d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm。 管接頭聯(lián) 接螺紋 M27 2。 (2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑 ： 取 v= 4Qdmv?? 34 4 7 0 . 6 5 1 0 256 0 3 . 1 4 2 . 4Qd m m mv????? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先 P20641 查得：取 d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm。 管接頭聯(lián)接螺紋 M33 2。 3） 管道壁厚 ? 的計(jì)算 2[ ]pd m? ?? 式中： p—— 管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d—— 管道內(nèi)徑 m []? —— 管道材料的許用應(yīng)力 Pa， []bn?? ? b? —— 管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n—— 安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)， 7p MPa? 時(shí)，取 n=8； MPa? 時(shí)， 取 n=6； MPa? 時(shí)，取 n=4。 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我 們 選 鋼 管 的 材 料 為 45 鋼 ， 由 此 可 得 材 料 的 抗 拉 強(qiáng) 度 b? =600MPa。 6 0 0 M Pa[ ] 1 5 0 M Pa4? ?? (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 633 1 . 2 5 1 0 2 0 1 0 2 . 12 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ? ?? ? ?? ? ?? (2). 液壓泵回油管道的壁厚 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 16 633 1 . 2 5 1 0 2 5 1 0 2 . 62 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ? ?? ? ?? ? ?? 所以所選管道適用。 4 液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸在液壓系統(tǒng)中的 作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于 360176。的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 液壓缸常用類型 [9] 隨著液壓技術(shù)的飛速發(fā)展和普遍應(yīng)用，液壓缸的類型也逐漸繁多。液壓缸可分為推力液壓缸和擺動(dòng)液壓缸，推力液壓缸又可分為活塞缸、柱塞缸兩類，活塞缸和柱塞缸的輸入為 壓力和流量，輸出為推力和速度。本設(shè)計(jì)課題為組合機(jī)床液壓機(jī)，專門傳遞推力，屬于中壓缸。柱塞缸只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力。通常成對(duì)反向布置使用，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn) 動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且動(dòng)作不夠靈敏，不能滿足本設(shè)計(jì)的要求；雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造便宜，容易操作，安裝面積小，可以滿足力和運(yùn)動(dòng)的要求。綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。雙作用活塞桿液壓缸的活塞、活塞桿和導(dǎo)向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個(gè)互不相通的油管，當(dāng)活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時(shí)可實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)程，當(dāng)從反方向進(jìn)油和回油時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速回程。 液壓缸主要零部件設(shè)計(jì) 通用液壓缸用途廣泛，適用與機(jī)床、車輛、重型機(jī)械、自動(dòng)控制等機(jī)械的液壓傳動(dòng)。已有國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其安裝尺寸。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、導(dǎo)向裝置和緩沖裝置等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)要求結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，并能實(shí)現(xiàn)工作要求的液壓缸。 1）缸筒的設(shè)計(jì) a． 缸筒結(jié)構(gòu)和材料 通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。缸筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。該設(shè)計(jì)液壓缸筒采用 45 號(hào)鋼，缸筒和缸蓋之 間連接用螺栓連接，雖然外形尺寸較大，重量大，但結(jié)構(gòu)通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設(shè)計(jì)要求。 b. 對(duì)缸筒的要求 缸筒要有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不至產(chǎn)生永久變形；缸筒要有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；缸筒內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力的作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，尺寸公差等級(jí)和沈陽(yáng)化工大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 17 形位公差等級(jí)足以活塞密封件的密封性；需要焊接的缸筒還要求有良好的 可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過(guò)大的變形。 c. 缸 筒的強(qiáng)度校驗(yàn) 在前一節(jié)中我們已經(jīng)確定了缸筒的外徑和內(nèi)徑，分別為 320mm 和 280mm，現(xiàn)在我們來(lái)校驗(yàn)它的強(qiáng)度。 額定工作壓力 Pn 應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全即： Pn≤ s(D2 1 D2)/ D2 1Mpa （ 41） 式中： Pn—— 液壓缸額定壓力 D 1—— 缸外徑 D—— 缸內(nèi)徑 δ s—— 材料的極限應(yīng)力 δ s =340Mpa 所以 Pn≤ （ 32022802） /3202 340 = 本設(shè)計(jì)課題給定的 Pn 為 Mpa，所以缸筒工作安全。 ds≥][ ??ZkF （ 42） 式中： Z—— 固定螺栓數(shù)，取 Z=6（均布）； F—— 液壓缸負(fù)載； K—— 螺紋擰緊系數(shù) k=，這里取 ； [σ ]—— σ s/(), σ s 為材料的屈服極限 因?yàn)椋?Z 取得較小的值時(shí)，螺栓的直徑將會(huì)變大，從而加大安裝空可能會(huì)發(fā)生安裝是干涉的情況；如果 Z 值取的較大，則勢(shì)必加大調(diào)整時(shí)的難度，經(jīng)過(guò)綜合考慮，這里取 Z=10. 所以： ds≥ ???? ?? 在該設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)值為 12mm。根據(jù)實(shí)際情況，選取 普通圓柱螺栓。由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查的該螺栓的規(guī)格為 M12 80。 e．缸筒制造加工要求 熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度為 HB≥ 241285。缸體內(nèi)表面鍍鉻，厚度為 3040um，鍍后需進(jìn)行研磨。 缸筒內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)該按照 8 級(jí)精度選取。 缸筒端面對(duì)內(nèi)徑的垂直度公差值可按照 7 級(jí)精度選取。 缸筒的零件圖如下圖所示： 沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 18 圖 41 缸筒 2) 缸蓋的設(shè)計(jì) 缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋。缸蓋的材料為鑄鐵 a. 缸蓋的尺寸的 確定 缸蓋的尺寸是有導(dǎo)向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來(lái)確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。缸蓋與缸筒的內(nèi)壁的接觸面為其定位基準(zhǔn)。缸蓋與缸體的內(nèi)壁接觸處采用了O 型密封圈進(jìn)行密封。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經(jīng)過(guò)磨削加工，且要保證柱面軸線與法蘭面的加工表面有一定的垂直度要求。左缸蓋的進(jìn)油口安置在上方，而右缸蓋的 出油口安排在側(cè)面，為了防止漏油，采用直角油管接出 . 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無(wú)孔時(shí) ? ??ypDt ? 有孔時(shí) ? ?? ?02224 3 dD DpDt y ?? ? 式中 t—— 缸蓋有效厚度 (m)； 2D —— 缸蓋止口內(nèi)徑 (m)； 0d —— 缸蓋孔的直徑 (m)。 液壓缸： 無(wú)孔時(shí) 3 2 2 . 90 . 4 3 3 3 2 0 1 0 6 3110t m m m?? ? ? ? ? 取 t=65mm 沈陽(yáng)化工大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 19 有孔時(shí) 39。3 2 2 . 9 3 1 00 . 4 3 3 0 . 3 1 1 0 4 9 . 61 0 0 2 7 0t m m m? ?? ? ? ?? 取 t’ =50mm b. 缸蓋的技術(shù)要求 缸蓋的內(nèi)孔和外圓的圓柱度公差值，應(yīng)該按 照 或者 11 級(jí)精度選取。缸蓋的零件圖具體如下： 圖 左端蓋 圖 右端蓋 3） 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)，既不沈陽(yáng)化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 20 能太緊，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；配合過(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。 根據(jù)密封裝置形式來(lái)選用活塞結(jié)構(gòu)形式。液壓缸的內(nèi)徑和其受力大小來(lái)決定?；钊牧嫌媚湍ヨT鐵，活塞與缸筒之間的密封圈用 O 型密封圈， O 型密封圈耐高壓，耐磨性好，低溫性能好。 活塞的寬度一般為活塞外徑的 倍。活塞的外徑稍小于缸筒的內(nèi)徑，活塞與缸筒之間是用密封圈連接起來(lái)的，因?yàn)楦淄驳膬?nèi)徑為 280mm，則取活塞的外徑為 280mm，其內(nèi)孔的大小是根據(jù)與之相配合的活塞桿的直徑來(lái)確定的。活塞外 徑的配合一般采用 f9，外