【文章內(nèi)容簡介】 取活塞桿直徑的 至 倍。為保證最小導向長度可采用隔離套不僅能保證最小導向長度，而且還可以擴大導向套及活塞的通用性。 液壓缸 的強度及剛度校核 缸筒壁厚的校核及外徑計 算 缸筒相當于一個兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學知，其應力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值 ?D 的改變而變化的。因此在計算缸壁的合成應力和厚度時，必須考慮不同的比值 ?D 和材料，采用不同的強度計算公式。 壁厚和強度條件計算公式為 ]2[pDδ ?? ][2δpDσ ??? 式中 D—缸筒內(nèi)徑； p—液壓缸的最大工作壓力； σ缸筒內(nèi)應力； ][? 缸筒材料的許應力； 許應力 ][? 可用下式計算： nσ][ b?? 式中 bσ 缸體材料的抗拉強度； 王磊： ZQ100 型 鉆 桿動力鉗背鉗設計 18 n—安全系數(shù)，一般取 n=5； 總上：缸筒壁厚 16mm，符合強度要求。 液壓缸柱塞桿強度驗算 在液壓缸處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，既柱塞受到負載力小于穩(wěn) 定臨界力時，柱塞桿受到壓力、推力，但對于背鉗短行程液壓缸的柱塞桿來說，可不考慮彎曲，又因為 l/d? 10 時，柱塞桿強度計算： ][)d(d4πFσ212 ???? 21dπ[σ]4Fd ?? 0[σσπ 27 8984114 ???? 式中 d—柱塞桿外徑； 1d 空心桿內(nèi)徑，實心柱塞桿 1d =0； F—液壓缸最大推力； ?柱塞桿壓應力； ][? 材料許應力， ][? = ns? ，其中 s? 為材料屈服極限查表， n 為安全系數(shù)通常取 ?n ； 總上：柱塞桿滿足強度條件，符合設計要求。 液壓缸穩(wěn)定性驗算 液壓缸在工作過程中有受很大的力，液壓缸不僅要滿足受力強度 要求，還要滿足受壓狀態(tài)的穩(wěn)定性要求。 對于液壓鉗的短行程液壓缸，工作在受壓狀態(tài)時，在軸向力作用下仍保持原有直線狀態(tài)下的平衡，故可將其視為單純受壓的直桿。但實際上，液壓缸并非單一的直桿，而是缸筒、活塞和活塞桿等組合體。由于活塞與缸壁之間以及活塞桿畢業(yè)設計（論文） 19與導向套之間均有配合間隙，此外，液壓缸的自重及負載偏心的等因素，都將使液壓缸在軸向力壓縮狀態(tài)下產(chǎn)生縱向彎曲。 有理論分析和實驗得知，活塞桿的受壓桿件，會在軸向載荷所引起的壓縮應力遠未達到材料的屈服強度極限之前，就會發(fā)生斷齒或彎曲。所以先按穩(wěn)定性條件進行驗算，既在工作狀 態(tài)下，驗算液壓缸承受最大軸向力壓縮負載的穩(wěn)定性，再按強度條件對活塞桿進行計算。 液壓缸穩(wěn)定性驗算： 根據(jù)材料力學概念，一根受壓的直桿，在負載力超過臨界力時，既以不能維持原有軸線狀態(tài)下的平衡而喪失穩(wěn)定。液壓缸穩(wěn)定條件為： kknFF? 式中 F—最大負載力； kF kn 穩(wěn)定臨界力； kn 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 kn =2~4； 液壓缸穩(wěn)定臨界力 kF 的大小與活塞桿和缸筒的材料、長度、剛度及液壓缸兩端支撐有關等因素。因為活塞桿和缸筒的材料、長度、剛度是按標準規(guī)定，所以液壓缸符合穩(wěn)定條件。 液壓缸的安裝試驗與維護 液壓缸裝配完成后，通過安裝試驗達到符合要求，試驗包括以下方面（舉例說明）： ，在空載情況下，全程往復運動 5 次以上，要求運鉆正常。 ，向被試液壓缸無桿腔通入液壓油，逐漸生壓，記錄活塞桿啟動后最 低壓力，是否符合規(guī)定。 3. 液壓缸活塞固定，使液壓缸為額定壓力，測量另一出油口處泄露量，達到要求。 。 王磊： ZQ100 型 鉆 桿動力鉗背鉗設計 20 ，將液壓缸活塞桿停留在行程兩端不接觸缸蓋。使試驗腔壓力為額定壓力 倍，保壓 5 分鐘，零件無破壞、變形等現(xiàn)象為符合要求。 。 ，滿載情況下，向液壓缸通入 90 度的液油，連續(xù)運鉆小時以上，運鉆正常。 液壓缸常見故障分析與排除 故障現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 排除方法 爬行 ，局部磨損嚴重或 腐蝕 ，但不得泄露 ，重新磨缸內(nèi)孔 沖擊 2. 液壓缸停止走程 ，清除污物 液壓缸緩沖裝置 外泄露 1. 管接頭密封不嚴 2. 缸蓋處密封不良 1. 檢查密封圈及接觸面 2. 檢查修理 內(nèi)泄露 1. 安裝時，密封件未裝好 2. 偏載引起的密封件磨損 1. 裝好密封件，仔細檢查 2. 檢查密封件、活塞桿、活塞的變形、磨損及斷裂 其他 由于高壓引起 液壓缸變形 特別高的壓力容易引起液壓缸的歪斜，控制好壓力源 畢業(yè)設計（論文） 214 ZQ100 型桿動力鉗的 背鉗 傳動設計 背鉗傳動概述 ZQ100 型鉆桿 動力鉗的 背鉗的傳動系是由液壓缸帶動雙聯(lián)齒輪，通過介輪傳遞到開闊齒輪傳遞效率高、簡潔。在背鉗定軸輪系中，共有三對齒輪嚙合，分別為開闊齒輪與介輪、介輪與雙聯(lián)大齒輪，雙聯(lián)大齒輪與雙聯(lián)小齒輪共軸。經(jīng)傳動滾軸爬坡實現(xiàn)夾緊油管的目的。 背鉗傳動設計 系統(tǒng) 的效率 ηⅠ =1 ηⅡ = 1? ? 2? =? = η開口齒輪 = 1? ? 2? ? 3? =? ? = 式中 ηⅠ —柱塞效率； ηⅡ —雙聯(lián)齒輪效率； η—開闊齒輪效率； ： T1=T1? i 總 n1=n/ i 總 3. 各級傳動比的分配 根據(jù)傳動系統(tǒng)性質和 ZQ100 型液壓鉗背鉗輸出扭矩要大于等于 15KNm。主軸的變速范圍是 2250r/m，變速的基本規(guī)律是變速系統(tǒng)的變速級數(shù)、變速組的傳動比之間的關系、動力鉗總變速范圍與各變速組的變速范圍。在設計傳動系統(tǒng)時 ，往往首先比較和選擇個傳動比之間的相對關系。 根據(jù)傳動比分配原則：傳動副的設計 “前多后少 ”；傳動線的設計要 “前密后疏 ” ；降速比的設計要 “前緩后急 ”。傳動鏈要短，鉆速和要小，齒輪線速度要小，空鉆件要少。 王磊： ZQ100 型 鉆 桿動力鉗背鉗設計 22 總傳動比 i 總，以及各種機械傳動推薦的傳動比范圍傳動比分配如下： 初定各級傳動比為： 1i =1917 2i = 17191917? 3i = 601717191917 ?? 4. 各軸功率、鉆速和鉆矩的計算 Ⅰ ：齒條柱塞 T1=11nP? =T1? 1i =3947 Nm Ⅱ ：雙聯(lián)輪軸 T2=T2? i=39472i = Ⅲ ： 介輪軸 T3=T3? i= 39472i 3i = 圖 41 背鉗整體傳動示意圖 Figure 41 Back pliers overall transmission schematic drawing 畢業(yè)設計（論文） 231. 背鉗頭蓋板 4. 背鉗前支座 軸的設計 ZQ100 型鉆桿動力鉗各傳動軸在工作時必須具有足夠的彎曲強度和扭鉆剛度。軸在彎矩作用下產(chǎn)生過大的彎曲變形，則裝在軸上的齒輪會因傾角過大而使齒面的強度分布不均勻，產(chǎn)生不均勻摩擦和加大噪聲，也會使?jié)L動 軸承內(nèi)、外圈產(chǎn)生相對傾斜，影響軸承使用壽命，因此設計時要保持各軸有足夠的強度和剛度 . 軸的結構設計 軸在載荷作用下若產(chǎn)生過大的彎曲變形，會影響軸上正常的工作。例如：安裝在齒輪上的軸，如軸的彎曲剛度不足而產(chǎn)生過大的撓度 y 和偏角 θ，會使齒輪嚙合發(fā)生偏載。對于軸承支承的軸，偏鉆角 θ 會使軸承內(nèi)、外圈互相傾斜，如偏鉆角超過滾動軸承的允許鉆角，就顯著降低軸承的使用壽命。因此，設計軸時，需要對其進行彎曲剛度的校核。 經(jīng)過演算分析，要采用軸有良好的制造工藝性，減小軸上的應力集中，提高軸的疲勞強度。簡單、耐用是 設計準則。 軸的強度計算 進行軸的強度計算時，根據(jù)軸具體受載和應力情況，采取計算方法。按扭矩強度計算，軸受傳遞扭矩或主要傳遞扭矩的傳動軸。 傳動軸強度計算 是標準的計算，在這里省略計算部分。 軸的剛度計算 Ⅰ 的彎曲剛度校核 軸上受力分析 王磊： ZQ100 型 鉆 桿動力鉗背鉗設計 24 (1) 軸上傳遞的扭矩： ＝T 41141 ?????? (2)求作用在齒輪上的力： 輸入軸上小輪分度圓直徑 8 5 m m175mZd 11 ???? 齒輪的圓周力： 11i1 ???? 齒輪的徑向力： 181 .9Nc os 20t g 20197 .23 18c os βtg αFF 。ni1r1 ???? （嚙合角為 20? ） 齒輪的法向力： 7 0 .1 9 0 2 N1t g 2 01 9 7 .2 3 1 8tg βFF 。i1α1 ???? 根據(jù)平衡條件，得到如下數(shù)據(jù)： Y 方向： ? ?0AM ， 0375750 1 ???? tBy FR NRBy ? ? ? ，合 0F 01 ??? rBZAZ FRR NRBy ? Z 方向： ? ?0AM ， 0375750 1 ???? tBy FR ? ? ? ，合 0F 01 ??? rBZAZ FRR ， ? 2. 彎矩圖 由于齒輪的作用力在水平平面的 m1 3 7 .6 5 N0 .3 7 53 6 7 .0 70 .3 7 5RM AyDy ?????? 由于齒輪的作用力在垂直的彎矩圖 畢業(yè)設計（論文） 25 0 .3 7 5 9 0 .9 5 0 .3 7 5 3 4 .1 2D Z A ZM R N m? ? ? ? ? ? 由于齒輪的作用力在 D 截面的最大合成彎矩 m14 1. 81 N34 .1 213 7. 65MMM 222Dz2DyD ?????? 圖 42 彎矩圖 Figure 42 Bendingmoment diagram 3. 安全系數(shù)計算： 根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖，對載面進行安全系數(shù)校核，由于軸 轉動，彎矩引起對稱循環(huán)的彎曲應力，其應力幅為： 2Da 1WMσ mmN??? 式中， W—抗彎截面系數(shù)， W 按照 171。機械設計工程學（ Ⅱ ） 187。表 4—3 選取 由軸上截面系數(shù)得： 330 .1 6 .4W d cm? ? ? ； 彎曲正應力的平均應力： 0?m? 王磊： ZQ100 型 鉆 桿動力鉗背鉗設計