【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小，磨損小，壽命長(zhǎng)，使用維修簡(jiǎn)單，易拆換，成本低，容易制造。在選擇密封材料時(shí)，應(yīng)考慮其性能，一般要求：在一定溫度使用范圍內(nèi)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，不容于工作介質(zhì)，與金屬接觸時(shí)不互相起作用（如腐蝕，拈著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易于壓制成型，價(jià)格低廉等。密封件有多種形式，在油缸中采用O型圈，軸用和孔用Y x 型密封圈。基于上述要求，對(duì)O型圈和軸用Y x 型密封圈用聚胺脂橡膠（它是廣泛運(yùn)用于各種液壓缸中的一種橡膠材料，具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度，彈性及耐油性均很好，還有極好的耐磨性。能耐高壓）。 自卸油缸檔圈立體圖 這里的自卸油缸后端采用耳軸安裝，前端采用單耳環(huán)安裝。液壓缸的后端耳軸安裝在固定支座內(nèi)，并與實(shí)驗(yàn)鋼架的端板相連，以實(shí)現(xiàn)油缸的尾部固定。在油缸對(duì)頂實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)固定裝置把兩油缸前耳環(huán)上的銷(xiāo)軸固定，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自卸油缸的連接以達(dá)到受力均衡的目的。應(yīng)努力提高安裝板的強(qiáng)度，液壓缸本身靠固定支座上的上的螺栓固定在端板上，容易有應(yīng)力集中產(chǎn)生，所以后面我們將對(duì)油缸和法蘭的安裝螺紋進(jìn)行強(qiáng)度校核。 自卸油缸連接立體圖 由于活塞在液體壓力的作用下往復(fù)運(yùn)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華東配合表面，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。根據(jù)密封裝置型式來(lái)選活塞結(jié)構(gòu)型式（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)_(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)困難，密封圈安裝時(shí)容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封圈型式?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)向環(huán)大量的使用，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向環(huán)聯(lián)合使用，大大降低了活塞的加工成本。這里活塞取45鋼，帶支承環(huán)。配合H8/f9[17]。 自卸油缸活塞立體圖 油缸零件的強(qiáng)度校核1. 缸筒壁厚m的校核對(duì)中低壓系統(tǒng), 缸筒壁厚m往往根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝的要求來(lái)確定,它的強(qiáng)度往往足夠,則必須對(duì)缸筒壁厚m進(jìn)行校核. 當(dāng)時(shí),可按薄壁筒公式來(lái)校核式中 m 缸筒壁厚最小處 D 筒壁內(nèi)直徑 P 實(shí)驗(yàn)壓力,當(dāng)缸的工作壓力p16Mpa時(shí),P1=。當(dāng)p16Mpa時(shí),P1= 筒壁材料的許用應(yīng)力, = \n, n為安全系數(shù),一般取5，45的強(qiáng)度極限是當(dāng)時(shí),按厚壁筒公式來(lái)校核 ( 33 )顯然符合要求。因缸筒材料大多選用無(wú)縫鋼管,外徑不需要精加工,計(jì)算出厚壁以后, 缸筒外徑應(yīng)向大尺寸方向圓整成標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫鋼管的外徑.2. 活塞桿直徑d的校核F 活塞桿上的作用力d1 空心活塞桿孔徑,實(shí)心桿的d1=0 活塞桿材料的許用應(yīng)力, =\n, 當(dāng)活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度時(shí),受到軸向壓縮負(fù)載超過(guò)某一臨界值時(shí),會(huì)失去穩(wěn)定性,所以要按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行穩(wěn)定性?；钊麠U主要承受拉壓應(yīng)力的作用,起校核公式為： ( 34 )工廠提供的自卸油缸的活塞桿直徑符合要求, 但是已經(jīng)接近極限的直徑尺寸，在實(shí)際使用中有拉斷的危險(xiǎn)，所以需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在以后的章節(jié)中將對(duì)自卸油缸的活塞桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3. 液壓缸連接螺栓的直徑校核當(dāng)缸筒和缸蓋用螺栓連接時(shí),螺栓在油缸檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中主要承受壓力,按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行校核油缸尾部的耳軸以八個(gè)M24的螺釘來(lái)與固定支座部分連接的。螺釘所承受的主要拉力來(lái)自于油缸加載時(shí)所產(chǎn)生的拉力，下面我們將對(duì)螺釘?shù)膹?qiáng)度進(jìn)行校核。八個(gè)螺釘?shù)慕孛婷娣e總和為：A＝8πr＝8144＝3619（mm）拉力 F=723822N ( 35 )該類(lèi)螺釘?shù)闹睆椒秶?6～40內(nèi)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得Q235A的屈服強(qiáng)度為：安全系數(shù) 所以螺釘?shù)膹?qiáng)度足夠高，故連接部分安全。下面我們將會(huì)對(duì)螺釘進(jìn)行安全校核計(jì)算：八個(gè)螺釘?shù)慕孛婷娣e：A＝8πr＝8144＝3619（mm）拉力 F=723822N該類(lèi)螺釘?shù)闹睆椒秶?6～40內(nèi)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得Q235A的抗拉強(qiáng)度為：σ＝375～460 Mpa由σσ，方形法蘭處螺釘?shù)目估瓘?qiáng)度足夠，故即使由于意外的原因?qū)е率Э匾膊恢劣谑褂透椎涞焦ぷ髋_(tái)上而失效，使用更加安全。液壓缸底采用對(duì)焊的圓周焊，材料是45鋼，它的，而焊接應(yīng)力為 ( 36 )顯然符合要求。F液壓缸輸出的最大推力（N） F=D液壓缸直徑（m）p系統(tǒng)最大工作壓力（Pa）D液壓缸外徑（m）D焊縫底徑（m）焊接效率，通常取= 對(duì)油缸活塞桿的穩(wěn)定性進(jìn)行校核對(duì)各種柔度的壓桿，總可以用歐拉公式或經(jīng)驗(yàn)公式求出相應(yīng)的臨界壓力，乘上橫截面積便為臨界壓力，臨界壓力與工作壓力之比值即為壓桿的工作安全系數(shù)n，它應(yīng)大于規(guī)定的穩(wěn)定安全系數(shù)n1。該液壓系統(tǒng)的各油缸的活塞桿的材料均為45鋼，材料的屈服極限為 Mpa，材料的強(qiáng)度極限為 Mpa。E=210Gpa活塞桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng), 活塞桿 的直徑為d,最大工作壓力為P，規(guī)定安全系數(shù)為8。按材料力學(xué)中壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行校核。所用校核公式如下： ( 37 )材料的屈服極限為 Mpa，材料的強(qiáng)度極限為 Mpa?；钊麠U的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1227mm, 活塞桿的直徑為d=110mm,最大工作壓力為p=723822N，規(guī)定安全系數(shù)為8。 由公式求出 ( 38 )活塞桿可簡(jiǎn)化成一端固定，一端自由， ,活塞桿截面為圓型， 柔度: ( 39 ) 所以可用歐拉公式來(lái)計(jì)算臨界壓力。 ( 310 ) ( 311 ) 所以該活塞桿不會(huì)失穩(wěn)。 液壓閥的選擇液壓閥是控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中壓力、流量和方向的。液壓閥性能的優(yōu)劣，工作是否可靠對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常工作將產(chǎn)生直接影響。液壓閥根據(jù)用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。這三類(lèi)閥可以互相組合成為復(fù)合閥，以減少管路連接，使結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高系統(tǒng)效率。對(duì)液壓閥的共同要求是：(1)動(dòng)作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊震動(dòng)小。(2)油液通過(guò)閥時(shí)，液壓損失要小。(3)密封性能好。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊體積小，安裝調(diào)試維護(hù)保養(yǎng)方便，成本低廉，通用性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。選擇液壓閥時(shí)，要考慮的因素主要是流量和壓力。在本套液壓系統(tǒng)中，調(diào)壓回路用到的液壓閥有先導(dǎo)溢流閥；在進(jìn)出口節(jié)流回路中，用到的液壓閥有電液換向閥、單向節(jié)流閥；在背壓回路中，用到的液壓閥有電液換向閥、先導(dǎo)型溢流閥；在流量計(jì)選擇回路中用到的液壓閥有電液換向閥。下面對(duì)各類(lèi)液壓閥作以簡(jiǎn)單介紹[8]。1. 普通單向閥亦稱止回閥，其作尼是油流從一個(gè)方向通過(guò)它，反向則不通。主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：(1)將單向閥安置在液壓泵的出口處，可以防止系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。(2)將單向閥安置在回由路上，可以作備壓閥用。 普通單向閥2. 電磁換向閥，它是借助電磁鐵的吸力推動(dòng)悶芯動(dòng)作進(jìn)行換向的，電磁換向閥受到磁鐵吸力太小的限制，其流最一般在63L/min以下，故對(duì)于流量要求較大、行程較長(zhǎng)、移動(dòng)閥芯阻力較大或要求換向時(shí)間能夠調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，宜采用液動(dòng)或電液式換向閥。 電磁換向閥3. 電液操縱式換向閥，簡(jiǎn)稱電液換向閥，是由一個(gè)普通的電磁閥和液動(dòng)換向閥組合而成。其中電磁換向閥為先導(dǎo)閥，是改變控制油液流向的，液動(dòng)閥是主閥，它在控制油液的作用下，改變閥芯的位置，使油路換向。山于控制油液的流景不必很大，因而可實(shí)現(xiàn)以小容量的電磁閥來(lái)控制大通徑的液動(dòng)換向閥。 電液操縱式換向閥4. 溢流閥的作用是在溢流的同時(shí)定閥的入口壓力，并將該壓力穩(wěn)定為常值，簡(jiǎn)稱為定壓、穩(wěn)壓。先導(dǎo)式溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成，其先導(dǎo)閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸一般都很小，調(diào)壓彈簧不必很強(qiáng)，工作壓力和流量的提高對(duì)調(diào)壓彈簧的影響不大，故先導(dǎo)式溢流閥適用高壓大流量系統(tǒng)。 溢流閥5. 節(jié)流閥的主要作用是通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流口過(guò)流斷面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。節(jié)流閥的流量不僅受其過(guò)流斷面的影響，也手其前后壓差的影響。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因外界負(fù)載的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負(fù)載變化將直接影響節(jié)流閥即系統(tǒng)速度的穩(wěn)定性。節(jié)流閥的主要作用是在定量泵的液壓系統(tǒng)中與溢流閥配合，組成節(jié)流調(diào)速回路。根據(jù)各回路的流錄和系統(tǒng)壓力選擇液壓閥。 節(jié)流閥液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)主要回路液壓閥清單[8]： 主要回路液壓閥清單回路名稱型號(hào)壓力（MPa）調(diào)壓回路先導(dǎo)溢流閥DBW10BDC2410Mpa、32MPa進(jìn)出口節(jié)流回路電液換向閥WEH16E50/G24單向節(jié)流閥LDFB20H背壓回路電液換向閥WEH16E50/G24先導(dǎo)型溢流閥YFB20H10Mpa流量計(jì)選擇回路電液換向閥4WEH16G50/G24 液壓輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 油管在液壓系統(tǒng)中,常用的油管有鋼管,銅管,尼龍管,橡膠管和塑料管等。 無(wú)縫鋼管能承受高壓,價(jià)格低廉,但是裝配時(shí)彎曲困難,通常用于高壓系統(tǒng)中。銅管不易生銹,易于彎曲,但價(jià)格昂貴,耐壓較低,抗震能力差,用于壓力小于10Mpa的系統(tǒng)中裝配不便之處。橡膠管常用于執(zhí)行元件同油管一起運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合和很難裝配的地方。但是價(jià)格高且又容易老化。低壓膠管是以麻線或棉織品為骨架。高壓膠管以鋼絲編織品或鋼絲纏繞體為骨架,按承受壓力不同分別有一層,二層或三層鋼絲骨架。尼龍管加熱后可以隨意彎曲成型,擴(kuò)口,冷卻后保持形狀不變,視材質(zhì)不同,。目前僅用于低壓系統(tǒng)。塑料管可隨意彎曲,也可與液壓元件一起運(yùn)動(dòng),裝配容易。維修方便,價(jià)格便宜,但是耐壓低,易老化,僅適合低壓系統(tǒng)。由于此統(tǒng)要求可靠性及壓力較高,故采用鋼管油管 管接頭管接頭是連接液壓元件與管道或管道之間的可拆式元件。常用管接頭有卡套式，擴(kuò)口式和焊接式，還有軟管接頭和快速接頭等。管接頭按路數(shù)又分直通，直角通，三通，四通等。本設(shè)計(jì)要求連接可靠，拆裝方便，密封性好。 濾油器工作介質(zhì)污染是液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的主要因素?；煸诠ぷ鹘橘|(zhì)中的顆粒污染物，加速液壓元件的磨損，堵塞接流小孔，甚至使液壓滑閥卡死。有統(tǒng)計(jì)資料表明，液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由于油液污染造成的。過(guò)濾是控制污染的最有效的方法之一，過(guò)濾就是從油液中分離非溶性固體微粒的過(guò)程。在液壓系統(tǒng)中一般采用濾油器進(jìn)行過(guò)濾。濾油器按濾芯的過(guò)濾機(jī)理可分為：表面型濾油器，深度型濾油器和磁性濾油器。表面濾油器，過(guò)濾是有由一個(gè)多孔的面實(shí)現(xiàn)的。具有均勻標(biāo)定小孔的濾芯，能將大于小孔的圓形雜質(zhì)顆粒截流在濾芯的一側(cè)。由于污染粒子積聚在濾芯表面，小孔易于堵塞。該類(lèi)型濾油器有網(wǎng)式，線隙式和片式等。網(wǎng)式濾油器是將銅絲網(wǎng)包在周?chē)_(kāi)有窗孔的塑料或金屬筒形骨架上，多為無(wú)殼體結(jié)構(gòu)，安裝在液壓泵吸油口。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清洗方便，通油能力大，但過(guò)濾精度低隙式濾油器，濾芯是用銅線或鋁線密繞在筒形芯架上，利用線間縫隙進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾精度為30100μm。該濾油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油能力大，濾芯材料強(qiáng)度低，不易清洗，常用于低壓系統(tǒng)或泵吸油口。度型濾油器深度型濾油器的濾芯為多孔可透性材料。內(nèi)部有曲折迂回的通道，雜質(zhì)粒子不但可被攔截在表面，而且在材料內(nèi)部也逐步吸附，攔截。這種濾油器過(guò)濾效果好，清洗困難，有不銹鋼燒結(jié)纖維氈，燒結(jié)金屬和陶瓷，紙類(lèi)和纖維氈類(lèi)等。紙芯濾油器，采用酚醛樹(shù)脂或木漿微孔濾紙作濾芯。為增大過(guò)濾面積，紙芯常制成折疊式。它的過(guò)濾精度為530μm，制造簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐沖擊，抗腐蝕。金屬顆粒有時(shí)脫落，堵塞后不易清洗。金屬纖維燒結(jié)氈是由長(zhǎng)1520mm，絲徑為430μm，強(qiáng)度好，耐腐蝕，抗沖擊。目前被世界各國(guó)廣泛運(yùn)用。磁性濾油器：磁性濾油器是采用永磁材料，將油液中的磁性雜質(zhì)微粒不斷吸附到上面。它常用于其他形式的濾芯一起制成復(fù)合式濾油器，對(duì)加工鋼鐵件的機(jī)床壓系統(tǒng)特別適用。濾油器的主要參數(shù)有過(guò)濾精度，壓力損失，額定流量和額定壓力。一般按系統(tǒng)的類(lèi)型與壓力選擇。本設(shè)計(jì)進(jìn)口采用網(wǎng)式濾油器,型號(hào)WU160X180J。密封圈，防塵圈等根據(jù)配套元件選用。 液壓油的選擇及使用液壓介質(zhì)的選擇原則：1) 液壓系統(tǒng)所處的環(huán)境 即液壓是在室內(nèi)或戶外作業(yè)，還是寒區(qū)或溫暖的地帶工作，周?chē)袩o(wú)明火或高溫?zé)嵩矗瑢?duì)防火安全，保持環(huán)境清潔，防止污染等有無(wú)特殊要求。2) 液壓系統(tǒng)的工況 如液壓泵的類(lèi)型，系統(tǒng)的工作溫度和工作壓力，設(shè)備結(jié)構(gòu)或動(dòng)作的精密程度，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，工作特點(diǎn)，元件使用的金屬，密封件和涂料的性質(zhì)等3) 液壓工作介質(zhì)方面 如質(zhì)量，理化指標(biāo)，性能，使用特點(diǎn)，適用范圍，以及對(duì)系統(tǒng)和元件材料的相容性。4) 經(jīng)濟(jì)性 考慮液壓工作介質(zhì)的價(jià)格，更換周期，維護(hù)使用是否方便，對(duì)設(shè)備壽命的影響等?，F(xiàn)查相關(guān)手冊(cè)選用YAN32號(hào)液壓油，環(huán)境溫度低于5℃10℃時(shí)采用YAN15號(hào)液壓油；環(huán)境溫度高于30℃35℃時(shí)采用YAN46號(hào)液壓油。還有液壓油應(yīng)保持清潔，無(wú)污物，無(wú)水分，應(yīng)定期進(jìn)行檢查和更換。新機(jī)的液壓油在使用半年后要更換，同時(shí)清洗油箱，管道及濾油器。此外以后半年或一年，更換新油一次。還有新油也必須過(guò)濾后才能用，這些要根據(jù)使用環(huán)境來(lái)定，可延長(zhǎng)可縮短使用周期。該液壓系統(tǒng)選則的是2LQU型冷卻器。液壓介質(zhì)的管