【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)置壓力繼電器是考慮到的對油泵的第二道保護(hù)措施，即一旦電磁溢流閥 10 的溢流安全功能失效，系統(tǒng)壓力超過了數(shù)顯壓力表的上限而達(dá)到壓力繼電器的設(shè)定值（壓力繼電器的設(shè)定值應(yīng)高出數(shù)顯壓力表上限設(shè)定值約 1～ 2Mpa），壓力繼電器的觸點吸合，立即使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，以免油泵受損 [10]。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 4 壓緊油 缸的 設(shè)計 油 缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件， 油缸的設(shè)計是在對液壓系統(tǒng)進(jìn)行一系列分析，選定工作壓力 之 后進(jìn)行設(shè)計的 。 線圈恒壓裝置中 采用的油缸是空心油缸， 油缸設(shè)計的創(chuàng)新之處是在活塞中間設(shè)置 了 導(dǎo)向套，從而使油缸中心形成一個空腔， 這便 解決了拉桿穿過油缸無桿腔時的密封問題。 油 缸主要尺寸的確定 油 缸工作壓力的確定 液壓 系統(tǒng)設(shè)備 的類型 決定油缸的工作壓力 ， 因此針對 不同的液壓設(shè)備， 由于 工作條件 的 不同， 所以 通常采用的壓力范圍也 是 不同 的 。 由技術(shù)參數(shù) 可 知：系統(tǒng)最高壓力為 25 MPa，由表 1可知該系統(tǒng)設(shè)備屬于高壓類型。系統(tǒng)的壓力高，可采用小體積的油缸， 能夠 保證油缸的結(jié)構(gòu)緊湊。 表 1 P(MPa) 0~ ~8 8~16 16~32 32 類型 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 故 系統(tǒng)工作壓力 Ps=25Mpa，單個油缸作用力 Fmax=400KN。 油 缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 由公式可求得油缸內(nèi)徑 D: 3 2m a x1 64 0 0 1 0 1602 5 1 0sFA cmP ?? ? ?? () 21 4DA ?? 14 4 1 6 0 1 4 2 . 8AD m m???? ? ? () 油 缸內(nèi)徑 D 圓整到相 近的標(biāo)準(zhǔn)直徑， 方便 采用標(biāo)準(zhǔn)的密封件， D=160mm，因為工作壓力 Ps=25Mpa7Mpa,由下表得 d= 表 2 液壓缸活塞桿直徑推薦 表 活塞桿受力情況 受拉伸 受壓縮，工作壓力 1p /Mpa 1 5p? 15 p? 7 1p 7 活塞桿直徑 （ ~） D (~)D (~)D 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 ?。? d===112mm () 將 活塞桿直徑 d 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封件： d=125mm。 油 缸壁厚的確定 油 缸的壁厚 是 由 油 缸的強(qiáng)度條件來 確定的 ， 油 缸的壁厚一般是指缸筒中最薄 處 的厚度。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 當(dāng) D?? 10 時為薄壁，當(dāng) D? 10 時為厚壁。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸中 ，一般 采 用無縫鋼管材料， 這類材料的液壓缸 大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按 照薄壁圓筒公式計算。 ? ?2yPD? ?? () 式中， ? —— 液壓缸壁厚； D—— 為缸筒內(nèi)徑 ； yP —— 缸筒試驗壓力，當(dāng)缸的額定壓力 10nP MPa? 時，取 ? ，而當(dāng) 16nP MPa? 時，取 ? ； ??? —— 為缸筒材料的許用應(yīng)力 。其值為：鍛鋼： ??? =110~120Mpa；鑄鋼：??? =100~110Mpa；無縫鋼管： ??? =100~110Mpa；高速度鑄鐵：??? =60Mpa； 因油缸 材料為無縫鋼管，取 ??? =100 Mpa。 1602 100? ?? ? =25mm () 取 ? =25mm 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑 1D 為 : 1D = 2D ?? =160+2x25=210mm () 油 缸工作行程的確定 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 油 缸 的 工作行程長度， 由技術(shù)參數(shù)可知 油 缸的最大行程 L=100mm。 活塞的寬度 B 的確定 活塞的寬度 B取 B=100mm。 上端蓋厚度的確定 一般 油 缸多為平底缸蓋，其有效長度 t 按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。 無孔時 ? ?0 .4 3 3 yZPtD ?? () 有孔時 ? ?? ?0 yZZZPDtD Dd?? ? () 式中 t— 缸蓋有效厚度（ mm） ZD — 缸蓋止口內(nèi)徑（ mm） 0d — 缸蓋孔的直徑（ mm） 上端蓋厚度 t=80mm，材料為 HT200. 缸體長度的確定 油 缸缸體 的 內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，為 L1=100+100=200mm () 缸體 的 外形長度包括 兩端蓋的厚度， 因此 缸體外形長度為： L2=200+80+120=400mm () 活塞桿穩(wěn)定性的驗算 油 缸的支撐長度 BL 是指活塞桿全部 伸向外側(cè)時 ， 油 缸 的 支承點與活塞桿前端連接處之間的距離，活塞桿的長度 =行程 +余量 ,為： = 1 0 0 + 1 0 0 = 2 0 0 m mBL () 因此 當(dāng) 油 缸 的 支撐長度 ? ? 10 ~ 15BLd? 時，需 要 考慮活塞桿彎曲 的 穩(wěn)定性并進(jìn)行驗算。 活塞桿不穩(wěn)定是指 活塞 桿受軸向壓力達(dá)到某一極限值時， 如果 再作用一橫向干擾力使 活塞 桿發(fā)生微小 的 彎曲，當(dāng)撤去橫向力后， 活塞 桿不能自動恢復(fù)到原有 的 直線形濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 狀。因為 BL 2 0 0 1 0mm d??，所以活塞桿穩(wěn)定性的驗算 無需進(jìn)行 。 上端蓋螺釘聯(lián)接的校核 油缸的上端蓋采用螺釘聯(lián)結(jié)， 初步確定 采用 螺釘為力學(xué)性能等級 級 ， 螺紋中徑為 M16 的六個均布螺釘。 （ 1） 螺釘受力分析 單個螺釘所受的軸向工作載荷為 262 5 0 0 . 1 1 04 3 2 . 7 16FF KNZ ?? ? ? ?? ? ? () （ 2） 確定螺釘直徑 選擇螺釘材料為 Q235，性能等級為 的螺釘，查手冊得材料屈服極限640s Mpa? ? 。 通過 查 手冊得 安全系 數(shù) S=,故 螺釘材 料的許 用應(yīng)力? ? 640 4 2 6 .71 .5s M p aS?? ? ? ?根據(jù)公式 ? ?4 ???? 求得螺釘危險截面的直徑34 1 . 3 3 2 . 7 1 1 0 1 1 . 2 74 2 6 . 7d m m?? ? ???? 按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（ GB578386），選用螺紋公稱直徑 d=16mm。 油 缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 油 缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件， 主要功 能是將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 油 缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出的是 油缸的 直線 運(yùn)動 速度和力。 油 缸的活塞能完成往復(fù)直線運(yùn)動，輸出不大于活塞行程直線位移。 油 缸的結(jié)構(gòu)組成可以分為缸體與缸蓋，活塞與 活塞桿，密封裝置，緩沖裝置和排氣裝置 等 。 缸體與缸蓋的連接形式 一般說，缸 體 和缸蓋的結(jié) 構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：法蘭 連接 式 ，半環(huán)連接 式 ，螺紋連接 式 ，拉桿連接式 ，焊接連接式 。 缸體與缸蓋采用螺 紋 連接 式 。 因為這種結(jié)構(gòu)外形尺寸小，重量較輕。 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞桿與活塞的集中常用的連接形式，分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)，組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接，半環(huán)連接和錐銷連接。 因該系統(tǒng)工作時振動小 ,所以選用螺紋連接即可 .裝置中油缸設(shè)置為空心油缸，在濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 活塞中間設(shè)置了導(dǎo)向套，從而使油缸中心形成一個空腔，解決了拉桿穿過油缸無桿腔時的密封問題。 油 缸的密封裝置 油 缸常見的密封裝置有間隙密封、摩擦環(huán)密封、密封圈密封 。 在 線圈恒壓 裝置中 選用 密封圈密封，它 的主要功能是防 止漏油。密封圈密封 是 利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在 動、 靜 的 配合面 之間 。它 的 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后又 可以進(jìn)行 自動補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸 體 和活塞之間，活塞和活塞桿之間，缸筒和端蓋之間都可以使用。 因為 活塞桿 在工作是需要外伸， 伸出法蘭蓋， 這樣在活塞做往復(fù)運(yùn)動是容易導(dǎo)致把臟物帶入 油 缸，使油液受污染，甚至 損壞密封件 ，因此在活塞桿密封處添加 一 防塵圈 是很有必要的 ，并 且 要注意 應(yīng)該 設(shè)置在活塞桿外伸 的 一端。 油 缸的緩沖裝置 工作部件運(yùn)動時， 需要由油缸來帶動， 因 此 運(yùn)動中的負(fù)載較大，運(yùn)動速度較高，在 到達(dá)行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至可能使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞的現(xiàn)象發(fā)生 ，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端需要設(shè)置緩沖裝置。 緩沖裝置 的理想狀態(tài)是使油缸在 整個工作過程中保持緩沖壓力恒定不變， 但是 實際中的緩沖裝置 卻做不到這一點。 一般采用的緩沖裝置有多種方式：單孔口式，多孔口式，錐形凸臺式，梯形凸臺式，可變節(jié)流口式，環(huán)形縫隙式，在這些方式中，梯形凸臺式和多孔式兩種的緩沖效果比較好，根據(jù)本 油 缸的需要選用梯形凸臺式的緩沖形式 . 油 缸的排氣裝置 排氣裝置需要設(shè)置在 對于運(yùn)動速度穩(wěn)定性要求較高的機(jī)床 液壓缸和大型液壓缸中 ，如排氣閥等。 排氣閥一般安裝在 液壓 缸兩端 的 最高處，雙作用液壓缸需裝設(shè)兩個 排 氣閥，當(dāng)液壓缸需要排氣時，打開相應(yīng)的 排 氣閥，空氣連同油液會經(jīng)過錐部縫隙和小孔排出缸外，直至連續(xù)排油時（表現(xiàn)為不冒氣），就將 排 氣閥關(guān)閉。 此裝置 液壓系統(tǒng)對于運(yùn)動速度穩(wěn)定性要求不高， 因此 不需要設(shè)置排氣裝 置 [11]。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 5 液壓閥塊 的設(shè)計 液壓系統(tǒng)采用 液壓閥 塊裝配，可以顯著減少管路聯(lián)接和接頭，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加現(xiàn)場添加和更改回路的柔性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維護(hù)方便、泄漏少、振動小、利于實現(xiàn)典型液壓系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，因此應(yīng)用日益廣泛。 在液壓 閥塊的設(shè)計 中，液壓元件通常有板式和管式兩種 連接 結(jié)構(gòu)。 管式元件通過油管來實現(xiàn)各元件之間的連接。板式元件固定在板件上，可分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。在此 閥塊 設(shè)計 中采用的是液壓油路板連接 [12]。 液壓 閥塊 的結(jié)構(gòu) 采用液壓油路板的閥塊結(jié)構(gòu)是將各液壓元件按照液壓系統(tǒng)原理圖在油路板上找到合 適的位置。 液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔