【正文】 ?v 320672?? papaP 6221 . ??????? 3 8..?蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為：24D—25P 的壓力損失=106Pa35X—25B 的壓力損失=106Pa據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力 pp 為： ? ?pa paAFpppcm6 462123121059. ..32?? ?????? ??????????? ?快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。（2）系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時(shí)，效率相差極大，所以分別計(jì)算最大、最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。當(dāng) v=10cm/min 時(shí) min/??????此時(shí)泵的效率為 ，泵的出口壓力為 ，則有： ..5332????輸 出輸 入此時(shí)的功率損失為： p25.).8.(??輸 出輸 入當(dāng) v=120cm/min 時(shí)，q=，總效率 η=. 則 ???輸 入 KWFvp ???輸 出 ??.??輸 出輸 入可見(jiàn)在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為 ，發(fā)熱量最大。假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 k=10103kw/(cm2℃)，郵箱的散熱面積 A 為： . mVA??系統(tǒng)的溫升為： CKpt 003..18???驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）183 液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于 360176。擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還必須對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與校核，確定液壓缸的材料，并對(duì)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 液壓缸的主要零件及技術(shù)要求 缸體液壓缸缸體的常用材料一般為 345 號(hào)無(wú)縫鋼管，一般情況下均采用 45 號(hào)鋼，并調(diào)質(zhì)到 241—285HB。鑄鐵可采用 HT200—HT350 間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用 QT450—10。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。1．缸體的內(nèi)徑因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用HH9 配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra 為 —，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra 為 —，且均需珩磨。 2．缸體內(nèi)徑 的圓度公差值可按 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差應(yīng)按 8 級(jí)精度D選取。3．缸體端面的垂直度公差可按 7 級(jí)精度選取。4．缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用 6 級(jí)精度的米制螺紋。5．當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時(shí)，孔徑 或軸徑 的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線垂直公差值Dd按 9 級(jí)精度選取。此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝是應(yīng)防止密封圈扭曲。 缸蓋本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。 活塞液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)冶壓缸活塞材料選用 45 號(hào)鋼，需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）191．活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)孔 d 的徑向跳動(dòng)公差值，按 8 級(jí)精度選取。2．端面 T 對(duì)內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。3．外徑 D 的圓柱度公差值，按 11 級(jí)精度選取。4．活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 Y 型密封圈。 液壓缸主要尺寸的確定. 液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)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，設(shè)計(jì)時(shí)，可用類比法來(lái)確定。參照參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 2 章表 21 列出的數(shù)據(jù)，可供選定工作壓力時(shí)參考。在此選取工作壓力 P=2Mpa。 液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定該液壓缸為單活塞桿，由圖 3—1 可知： ??22121144fcfcPFPFDDd?????式中 。1 pp是 可 取 系 統(tǒng) 工 作 壓 力液 壓 缸 工 作 壓 力 ， 初 算 初 算 時(shí) 無(wú) 法 準(zhǔn) 確 計(jì) 算 ；液 壓 缸 回 油 腔 背 壓 力 ，2 選 取 ；表徑 之 比 ， 可 按 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè)活 三 桿 直 徑 與 液 壓 缸 內(nèi)—32d 載 ；工 作 循 環(huán) 中 最 大 的 外 負(fù)F 液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不以求的，常用液壓缸的機(jī)械效率fc進(jìn)行估算。cm? cm?Ff??式中 液壓缸的機(jī)械效率，一般為 ~ 將 ηcm 代入式（—） ，可求得 D 為： ??????????????????????21214dpFDcm?? ?????????? ?蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20活塞桿直徑可由值算出，D=93mm，d=68mm。由計(jì)算所得的 D 與 d 值分別按簡(jiǎn)明手冊(cè)表 24 與 25 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。由此取D=100mm，d=70mm。 AFv圖 31 單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin，即 A Amin。? minivq?式中 qmin—流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得； Vmin—液壓缸的最低速度，由設(shè)計(jì)要求給定。A=，Amin=，因?yàn)?A Amin，所以滿足速度穩(wěn)定的要求。? 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(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)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 δ 的比值 D/δ 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其薄壁按薄壁圓筒公式計(jì)算 ][2??py?式中 δ—液壓缸壁厚（m） ； D—液壓缸內(nèi)經(jīng)（m） ； Pp—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（~）倍（Mpa） ； ［σ］—缸筒的材料許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼［σ］=110~120Mpa；鑄鋼：［σ］=100~110Mpa；無(wú)縫鋼管：［σ］=100~110Mpa；高強(qiáng)度鑄鐵：［σ］=60Mpa；灰鑄鐵：［σ］=25Mpa。蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或者漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于，應(yīng)按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。對(duì)脆性及塑性材料 )13.][40(2???ypD??取 δ=10mm。式中符號(hào)意同前。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑 D1 為： =120mm?21??D式中 D1 值應(yīng)按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定。參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2—6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值，現(xiàn)取行程 L=400mm。 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按照強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無(wú)孔時(shí) ?????取 t=13mm。 有孔時(shí) ????????取 t=15mm。式中 t—缸蓋有效厚度（m） ； D2—缸蓋止口內(nèi)徑（m） ； d0—缸蓋孔的直徑（m） 。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22點(diǎn)的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)該滿足以下要求： 20DL??mH751204??即式中 L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑?；钊膶挾?B 一般取 B=（~）D=60mm；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度 l1，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D 而定：當(dāng) D80mm 時(shí)，取 l1=(~)D；當(dāng) D80mm 時(shí)，取 l1=(~)d；因?yàn)?D=100mm80mm，所以 ??~601?為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，若過(guò)分增大 l1 和 B 都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋和活塞之間增加一隔套 K 來(lái)增加 H 的值。隔套的長(zhǎng)度 C 由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 決定，即 C=H—。??mBl721?? 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20~30 倍，即不應(yīng)大于200~300mm。 活塞桿穩(wěn)定性的計(jì)算由于本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，活塞桿穩(wěn)定性須校核?；钊麠U的強(qiáng)度校核如下：為了確保拉壓桿正常安全的工作，必須使桿內(nèi)的最大工作應(yīng)力不超過(guò)材料的拉伸或壓縮許用應(yīng)力，即 ][maxax????AN已知活塞桿的直徑 d=63mm,受到最大拉壓力 Nmax=9000N 2max4/1d?263190MPa.?對(duì)脆性材料而言， （強(qiáng)度極限，其值為 530MPa） ，且 n=~??0則 n][所以 ，即活塞桿的強(qiáng)度足夠。max??蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選取。 缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。由《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2—7 選擇螺紋連接方式。螺紋連接的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1）外形尺寸??；2）重量較輕。缺點(diǎn)：1）端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2）裝拆時(shí)需用裝用工具；3）擰端蓋時(shí)易損壞密封圈。其中右端蓋與鋼體的連接采用螺母連接（GB/T57821986 M1050） 。其中左端蓋與鋼體的連接考慮到法蘭盤的安裝，采用螺釘連接（GB/T681985 M830） 。 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞桿與活塞有幾種常用的連接形式。分整體結(jié)構(gòu)和組合結(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。本設(shè)計(jì)中選用整體式連接，整體式連接的特點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于外徑較小的液壓缸。 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用比較方便。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開(kāi)，以提高密封性能?；钊麠U處的密封形式有 O 形、V 形、Y 形、Yx 形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾浮的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無(wú)骨架防塵圈和形橡膠密封圈，也可用毛氈圈防塵。此處活塞桿的導(dǎo)向與密封及防塵裝置選用的結(jié)蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24構(gòu)形式為端蓋直接導(dǎo)向，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。該種形式有以下幾種特點(diǎn)：⑴端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋；⑵蓋與桿的密封常用O 型、Y 型、Yx 型密封圈；⑶防塵圈用無(wú)骨架的防塵圈。圖 活塞桿的導(dǎo)向與密封及防塵裝置 活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、適用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。在設(shè)計(jì)該密封圈時(shí)選用 O 形圈，其使用參數(shù)如下表所示。表 活塞及活塞桿的 O 形密封圈使用參數(shù)密封部位類型活塞用 活塞桿用材料 壓力范圍