【正文】 ........ 6 密封設(shè)計(jì) ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 三 、結(jié)論 ............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 致謝 .................................................................................................................................... 11 參考文獻(xiàn) ： ....................................................................................................................... 11 第 4 頁 共 13 頁 前言 液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自 19 世紀(jì)問世以來發(fā)展很快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、智能化，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個方面。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液 伺服閥、電 液 數(shù)字控制閥等。我國機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。 本設(shè)計(jì)是針對小型壓力機(jī) 的液壓缸。 第 5 頁 共 13 頁 一、 液壓缸 設(shè)計(jì)概要 設(shè)計(jì)題目 ： 壓力機(jī)液壓缸設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的 ： 本課程設(shè)計(jì)的目的主要有 以下幾點(diǎn)： 1） 綜合運(yùn)用液壓傳動課程及其他有關(guān)先修課程的理論知識和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識，進(jìn)行液壓傳動設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進(jìn)一步地鞏固，加深、提高和擴(kuò)展。 2） 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用液壓元件，尤其是各類標(biāo)準(zhǔn)元件的選用原則和回路的組合方式，培養(yǎng)設(shè)計(jì)技能，提高學(xué)生分析和嫁接生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，為今后的設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。 3） 通過設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用和熟悉設(shè)計(jì)資料（包括設(shè)計(jì)手冊，產(chǎn)品樣本，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行估算方面得到實(shí)際訓(xùn)練。 小型 壓力機(jī) 床 身屬于四立柱 床 身。 床 身由上橫梁、下橫梁和四根立柱組成。壓 力機(jī)的各個部件都安裝在 床 身上，其中 液壓缸 安裝 在上橫梁上 ，下橫梁 為工作臺 ，工作臺面上開有開有 V型槽，用來安裝 工件 。 液壓缸由軸承帶動可在上橫梁上左右移動，工作臺用銷軸 固定在立柱上，可上下移動。 工作缸采用活塞式雙作用缸，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運(yùn)動，其速度慢，壓力大，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸下腔，活塞向上運(yùn)動，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求。 液壓機(jī)的動力部分是高壓泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，?液壓機(jī)的工作缸和頂出缸提供高壓液體。 第 6 頁 共 13 頁 圖 1小型壓力機(jī) 液壓缸主要零件有：缸體、活塞桿、活塞、活塞桿導(dǎo)向套、 封裝置等 固定 裝置、導(dǎo)向裝置等。 圖 2液壓缸分解圖 二 、 壓力機(jī)液壓缸設(shè)計(jì) A、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）液壓缸 主要尺寸的 確定 及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； （ 2） 液壓缸密封的設(shè)計(jì) ； （ 3） 液壓缸導(dǎo)向的設(shè)計(jì) ； 第 7 頁 共 13 頁 B、 設(shè)計(jì)參數(shù) 液壓缸系統(tǒng)供油 P=； 液壓缸最大推力 Fmax=5KN； 缸的最大行程 L=100mm； 及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A、液壓缸工作壓力的確定 液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對于不 同 用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不 同，通常采用的壓力范圍也不同。根據(jù)負(fù)載 F=5KN， 表 1 可知液壓缸的工作壓力為 ~2Mpa,從而 確定液壓缸的工作壓力 P=。 表 1 按載荷選擇壓力 載荷 /KN 5 510 1020 2030 3050 50 工作壓力/MPa 34 45 5 B、液壓缸缸筒內(nèi)徑 D 的計(jì)算 根據(jù)已知條件，工作最大負(fù)載 F=1500N，工作壓力 P= 可得液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 的確定： 已知 : F=1500N, P =， PFD ?4?= 15004 ????= mmmmDd 2 9 . 6 2 59 . ???? 查表得： D=40mm ， d=32mm 則 222 12564 mmDA ???? ? 故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積 A 必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin 又： 2336m i n/m i nm i nm i nm i n 2500m i n/ m i n/ 2 mmmmmmLVqAm ?????? 式中： qmin— 流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出。 Vmin — 液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出。 故查表取 D=63mm 當(dāng) D=63mm 的時 222 mmDA ???? ? ，保證了 A minA 第 8 頁 共 13 頁 C、液壓缸活塞桿直徑 d 的確定 由已知條件可查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第 4卷 表 — 33（ GB/T23481993），取 d=45mm。 查 金屬材料標(biāo)準(zhǔn)手冊 表 2知， 45 鋼的屈服強(qiáng)度 MPas 355?? 按強(qiáng)度條件校核： ? ? ? ? 3331 1031023 5 51 2 0 04104 ??? ???????? ??? Fd 所以符合要求。 D、液壓缸壁厚的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為： ][2?? DPy? (該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管 ) pypy pppp )~( ?? ，取 M Pap y ??? [? ]=100～ 110MPa （無縫鋼管），取 [? ]=100MPa ????? 加工過程 中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚：δ =8mm 由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠 。 E、缸體外徑尺寸的計(jì)算 缸體外徑 mmDD ?????? ? 查機(jī)械手冊表 ：外徑 1D 取 76mm F、液壓缸工作行程的確定 由于在液壓缸工作時要完成如下動作 快 進(jìn) 150 ┏━━━━→┓工 進(jìn) 50 ┃ ┗┓工 進(jìn) 50 ┃快 退 ┗━━━━→┓ ┗━━━━━━━←━━━━━━━━━━┛ 即可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大長度確定。由上述動作可知工作行程為 250mm。 第 9 頁 共 13 頁 G、缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算： mmPDt ~][ 100 ~ ????? ? ? 式中： D— 缸蓋止口內(nèi)徑 (mm) T— 缸蓋有效厚度 (mm) T≥ H、最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)滿足： mmmmDLH 4426320250220 ????? 式中： L— 液壓缸的最大行程 (mm) D— 液壓缸內(nèi)徑 (mm) 取 H=65mm I、活塞寬度 B 的確定 活塞的寬度 B 一般取 B=（ ） D 即 B=（ ） 63=（ ） mm 取 B=60mm J、缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 D的 2030倍。 即：缸體內(nèi)部長度 250+55=305mm 缸體長度≤（ 2030） D=（ 12601890） mm 即取缸體長度為 510mm K、液壓缸進(jìn)、出油口尺寸的確定 液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在端蓋或缸筒上，進(jìn)、出油口處的流速 不大于 5m/s，油口的連接形式為螺紋連接或法蘭連接。 自（ GB/T287893）及 16MPa 小型系列的單桿液壓缸油口安裝尺寸（ ISO81381986）確定 :進(jìn)出油口的尺寸為 。連接方式為螺紋連接。 3：液壓缸的密封設(shè)計(jì) 液壓缸要求低摩擦，無外漏，無爬行，無滯澀，高響應(yīng)，長壽命，要滿足伺服系統(tǒng)靜態(tài)精度，動態(tài)品質(zhì)的要求，所以它的密封與支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)極為重要， 不能簡單的延用普通液壓缸的密封和支承導(dǎo)向。因此設(shè)計(jì)密封時應(yīng)考慮的因素： 第 10 頁 共 13 頁 1)用于微速運(yùn)動（ 35mm/s）的場合時，不得有爬行，粘著滯澀現(xiàn)象。 2)工作在高頻振動的場合的，密封摩擦力應(yīng)該很小且為恒值。要低摩擦，長壽命。 3)對于高速輸出的伺服液壓缸，要確保局部過熱不會引起密封失效，密封件要耐高溫，要有良好的耐磨性。 4)工作在高溫、熱輻射場合的伺服液壓缸，其密封件的材料要有長期耐高溫的特性。 5)工作介質(zhì)為磷酸酯或抗燃油的，不能用礦物油的密封風(fēng)材料，要考慮他們的相容性。 6)伺服液壓缸的密封設(shè)計(jì)不能單獨(dú)進(jìn)行 ，要和支承導(dǎo)向設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行統(tǒng)籌安排。 A 靜密封的設(shè)計(jì) 靜密封的設(shè)計(jì)要確保固定密封處在正常工作壓力的 倍工作壓力下均無外 泄露 。 靜密封通常選用 O形橡膠密封圈。 根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)，查通用 O形密封圈系列（代號 G）的內(nèi)徑、截面及公差。 由液壓缸裝配草圖確定： 選用 63 G 一個 36 G 一個 B 動密封的設(shè)計(jì) 動密封的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著伺服液壓缸性能的優(yōu)劣，其設(shè)計(jì)必須結(jié)合支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì)統(tǒng)籌進(jìn)行。 活塞與缸筒之間用 Y 型 密封圈。 根據(jù)《液壓傳動與控制手冊》表 1323，查得用 226 編號的 O 型密封圈 ,其尺寸為 . 活塞桿與端蓋之間用 Y 型密封圈 ,它使雙作用元件具有良好的性能 ,抗擠壓性好 ,尺寸穩(wěn)定 ,摩擦力小 ,耐磨、耐腐蝕性強(qiáng) . 支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì) 伺服液壓缸的支承導(dǎo)向裝置就是為了防止活塞與缸筒、活塞活塞桿與端蓋之間的直接接觸 ， 相互摩擦 ， 產(chǎn)生磨損 ， 從而達(dá)到降低摩擦 ， 減少磨損 ， 延長壽命 ， 起到導(dǎo)向和支承側(cè)向力的作用 。 導(dǎo)向環(huán)的特點(diǎn) : 1) 避免了金屬之間的接觸 ； 2) 具有高的徑向交荷承觸力 ； 3) 能補(bǔ)償邊界力 ； 第 11 頁 共 13 頁 4) 具有強(qiáng)耐磨性和 高壽命 ； 5) 摩擦力小 ； 6) 能抑制機(jī)械振動 ； 7) 有良好的防塵效果 ,不允許外界異物嵌入 ； 8) 保護(hù)密封件不受過分?jǐn)D壓 ； 9) 導(dǎo)向時即使無潤滑也沒有液動力方面的問題 ； 10) 結(jié)構(gòu)簡單 ,安裝方便 ； 11) 維修費(fèi)用小 。 導(dǎo)向環(huán)的作用 ： 導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圈的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi) ，以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套的同軸度 ， 并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力 ， 用來對活塞桿導(dǎo)向 。 根據(jù) 新編液壓工程手冊 (下冊 )表 GST59080630 的導(dǎo)向環(huán) 。 導(dǎo)向套的選用為其導(dǎo)向長度 A=()D=()mm， 取 A=40mm 三