【導(dǎo)讀】攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)。院系機(jī)電工程學(xué)院。年級(jí)專業(yè)03機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。指導(dǎo)教師楊光春高級(jí)工程師。礦車車輪軸承外圈拆卸機(jī)是針對(duì)拆卸礦車車輪錐軸承外圈的專用機(jī)械設(shè)備。目前我國(guó)很多礦廠還采用原始的大錘敲擊的方法來拆卸軸承外圈隨著在我國(guó)礦。廠經(jīng)常因損壞的礦車不能及時(shí)被修好而影響生產(chǎn)因此設(shè)計(jì)礦車車輪軸承外圈拆。卸機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)同時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)拉推爪機(jī)架進(jìn)行了必要的校核進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了拆卸。件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓強(qiáng)5. 41技術(shù)要求及工況分析7. 主要尺寸的確定9. 活塞與活塞桿的連接21. 53主液壓缸活塞桿的設(shè)計(jì)22. 72液壓控制裝置方案的確定47. 要更換礦車輪必須先拆掉礦車輪對(duì)再拆掉礦車輪軸承外圈在該設(shè)計(jì)中就是。③廢品率高因大錘敲打很難掌握力度及平衡故損壞備件較多。根據(jù)對(duì)礦廠的調(diào)查一個(gè)中等規(guī)模的礦廠一年中因行走車輪部分報(bào)廢的車輛。就達(dá)500余輛之多而此時(shí)報(bào)廢的車輪輪對(duì)就達(dá)1000余對(duì)如購(gòu)置新輪對(duì)一個(gè)輪對(duì)。本一個(gè)輪對(duì)約需要100元需要費(fèi)用僅8萬元這樣就可以節(jié)約成

　　

【正文】 連接尺寸取吸油管內(nèi)徑 d 為15mm 的確定 管接頭是油管與油管油管與液壓元件間的連接件它應(yīng)滿足連接牢固密封可靠外形尺寸小通油能力大壓力損失小拆裝方便及工藝性好等要求 管接頭的種類很多按管接頭的通路數(shù)量和油流方向分為直 通直角三通和四通等型式按油管和管接頭的連接方式不同可分為擴(kuò)口式接頭焊接式接頭卡套式接頭可拆式接頭等現(xiàn)選用卡套式管接頭 管接頭與各元件的連接采用普通細(xì)牙螺紋連接同時(shí)采用組合密封墊熟鋁合金與耐油橡膠組合其密封性能好裝配方便但機(jī)體上應(yīng)加工出一個(gè)小平面其結(jié)構(gòu)如下圖 圖 51 管接頭外形圖 由文獻(xiàn) [5]表 61選用液壓缸進(jìn)出油管道連接螺紋為 M18X15選用液壓泵吸油管連接螺紋為 M22X15 62 蓄能器的設(shè)計(jì) 蓄能器是一種將儲(chǔ)存液體壓力能在需要時(shí)把它釋放出來的能量?jī)?chǔ)存裝置蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功能是存儲(chǔ)能量吸收脈沖壓力和沖 擊壓力同時(shí)也可作為輔助能源和應(yīng)急能源使用 的類型選擇 蓄能器按結(jié)構(gòu)不同分為彈簧式重錘式和充氣式等三類目前前兩種已很少采用充氣式蓄能器按構(gòu)造不同又分為氣液直接接觸式隔膜式氣囊式和活塞式等幾種機(jī)械工業(yè)主要應(yīng)用氣囊式和活塞式 根據(jù)設(shè)計(jì)選取氣囊式蓄能器其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖 62 氣囊 4用特殊耐油橡膠制成固定在殼體 3的上半部氣體一般是氮?dú)鈴臍忾T 1充入氣囊外部是壓縮油保護(hù)帽 2是用來保護(hù)氣門蓄能器下部有一受彈簧 6作用的提升閥 5 用于防止油液全部排除時(shí)氣囊脹出殼體 圖 62 氣囊式蓄能器 氣囊式蓄能器的優(yōu)點(diǎn)是膠囊慣性小反應(yīng)快 油氣嚴(yán)格分開結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小重量輕安裝和維護(hù)都很方便 蓄能器型號(hào)選擇 由文獻(xiàn) [2]表 2384 得以下公式計(jì)算蓄能器的容量 式 62 式中 m 管路中液體的總質(zhì)量 V 管中流速根據(jù)前面計(jì)算 V 7mms 系統(tǒng)工作壓力根據(jù)所選的系統(tǒng)壓力 63Mpa 充氣壓力 Pa 按系統(tǒng)工作壓力的 90 充氣所以 取所有管道總長(zhǎng)度 L 約為 7m 長(zhǎng)則管道總?cè)萘繛? 因?yàn)閮梢簤河透椎膬?nèi)徑分別為 80mm 和 50mm 導(dǎo)程分別為 250mm 和 35mm 則 由文獻(xiàn) [2]查得 LHL32 液壓油的密度為 920 則總質(zhì)量為 所以 根據(jù)有效作用面積計(jì)算并考慮諸如結(jié)構(gòu)尺寸重量響應(yīng)快慢成本因 素即可確定蓄能器的類型及規(guī)格 由文獻(xiàn) [2]表 23 85確定選用公稱容積 4L總高度為 540mm殼體直徑為 152mm連接螺紋為 M42X2 重量 185kg 63 密封件的設(shè)計(jì) 密封件要求 液壓缸是依靠密封的工作容積變化來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的因此要求兩個(gè)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間形成的空間應(yīng)是密封的不使油液從進(jìn)油腔泄漏至回油腔同時(shí)更不允許泄漏到缸體外面若密封不良 不僅使液壓缸的性能和效率降低甚致失去工作能力因此對(duì)液壓缸的密封提出以下要求 ①在額定工作壓力下保證良好的密封使其減少泄漏 ②相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件間密封裝置引起的摩擦力要小不允許有卡死或爬行現(xiàn)象 ③密封元件的加工工藝和裝配簡(jiǎn)單即制造容易成本低適于組織集中生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) ④耐磨性好工作壽命長(zhǎng)磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償 類型選擇 選擇哪一種密封裝置要根據(jù)液壓缸的工作壓力運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)使用條件而定液壓缸中的密封裝置類型如下 ①間隙密封 間隙密封是依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件的配合表面間的微小縫隙來防止泄漏活塞上一般 做出環(huán)槽如下圖所示其目的是為了使徑向壓力平衡并改善密封性環(huán)形槽的形狀主要有矩形 V 形和半圓形 間隙密封應(yīng)用較廣特別在各種閥類中得到廣泛的應(yīng)用其密封性能與間隙大小壓力差配合表面的長(zhǎng)度和直徑尺寸以及加工質(zhì)量等有關(guān)其中間隙大小及均勻與否影響最大這種密封間隙密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單摩擦力小但它不能隨壓力的增大而提高其密封性能對(duì)于圓柱形表面制造精度較易保證但摩損后無法補(bǔ)償對(duì)平面配合制造較困難但摩損后可以采取自動(dòng)壓緊等措施進(jìn)行補(bǔ)償 對(duì)尺寸較大的液壓缸由于配合尺寸較大要達(dá)到間隙密封所要求的加工精度比較困難而且也不經(jīng)濟(jì)因此間隙 密封僅用于尺寸較小壓力較低運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸當(dāng)采用間隙密封時(shí)應(yīng)考慮零件材料的耐磨性通常采用耐磨鑄鐵制造活塞其結(jié)構(gòu)如下圖 63 圖 63 間隙密封 ② O 形密封圈密封 圖 64 O 型密封圈 上圖所示是一種斷面形狀為圓形的 O 形密封圈 O 形密封圈通常安裝在矩形的溝槽中用于固定件或往復(fù)運(yùn)動(dòng)件間的密封為了使密封圈保持良好的密封性能而又不致產(chǎn)生過大的摩擦力 O 形密封圈安裝在槽中應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)念A(yù)壓量預(yù)壓量的大小對(duì)密封性能影響很大過小密封性能不好易泄漏過大則壓縮形密封圈力增加摩擦力增大使密封圈容易在溝槽中產(chǎn)生扭曲加快磨損縮短壽命 O 形密封圈的預(yù)壓縮量大小及壓力分布如下圖 65 a 預(yù)壓縮量 b 壓縮后的壓力分布 c 通壓力油后壓力分布 圖 65 O 型密封圈預(yù)壓縮量及壓力分布 O 形密封圈具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單密封性能良好動(dòng)摩擦阻力小制造容易成本低安裝方便等優(yōu)點(diǎn)所以在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛可用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封也可用于無相對(duì)運(yùn)動(dòng)的靜密封可用于外徑密封也可用于內(nèi)徑密封等一般使用工作壓力小于 30MPa ③ Y 形密封圈密封 a 等高唇通用型 b 軸用型 c 孔用型 圖 66 Y 型密封圈 Y 形密封圈是一種斷面形狀為形的密封元件如圖 231 所示圖中尺寸 d 和 D是 Y 形密封圈的公稱外徑和內(nèi)徑形密封圈分為等高唇和不等高唇兩種 Y 形密封圈的應(yīng)用如圖 67 a 所示是依靠密封圈的兩唇邊和軸或孔的表面相接觸而起密封作用如圖 67 b 所示隨著工作油壓升高兩唇的張開力也增大使密封圈唇邊和軸或孔的表面貼得更緊密封效果好并能補(bǔ)償磨損的影響 a 在液壓缸中的應(yīng)用 b 工作原理 圖 67 Y 型密封圈的應(yīng)用 ④ V 型密封圈 V 形密封圈主要用于壓力較高如油壓機(jī)和更換密封圈較困難的場(chǎng)合在相 對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不太高的活塞桿處常常使用這種密封圈 圖 68 V 型密封圈 圖 69 V 型密封圈的應(yīng)用 使用 V 形密封圈的優(yōu)點(diǎn)有 1 適宜在工作壓力小于 50MPa 溫度在 4880℃條件下工作安裝時(shí)也應(yīng)注意方向即密封環(huán)的開口應(yīng)面向壓力 2 密封性能好壽命長(zhǎng)若有泄漏只要重新壓緊就可繼續(xù)使用 3 可用于活塞密封也可用于活塞桿密封 缺點(diǎn) 1 摩擦阻力大 2 調(diào)整困難如調(diào)整不當(dāng)可能會(huì)引起爬行因此安裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)調(diào)整不可使摩擦力過大 3 安裝尺寸大并有安裝方向要求 4 結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高 ⑤格來圈和斯特封 格來圈和斯特封在液壓行業(yè)已 經(jīng)使用多年主要用于液壓缸的滑動(dòng)密封系統(tǒng)無論是活塞還是活塞桿均獲得了良好的評(píng)價(jià)格來圈和斯特封均由 2 個(gè)元件組成格來圈屬于滑環(huán)式 O形密封圈組合密封裝置由 1個(gè)滑環(huán)和 1個(gè)提供彈性預(yù)壓力的O形密封圈組成斯特封屬于支持環(huán) 形密封幽組合密封裝置由 1個(gè)支持環(huán)和 1個(gè)提供彈性預(yù)壓力的 O 形密封幽組成格來圈和斯特封都有孔用密封圈和軸用密封圈 2 種類型 按照我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)格來幽屬于方形同軸密封稱作方形圈斯特封屬于階梯同軸密封稱作階梯形圈格來圈和斯特封的區(qū)別在于格來圈是雙作用密封圈而斯特封是單作用密封圈它的支持環(huán)與被密封件之間為線接觸密 封工作原理類似于唇形密封 格來幽的滑環(huán)和斯特封的支持環(huán)為滿足不同的使用要求有著不同的材料通常應(yīng)用的是填充聚四氟乙烯填充聚四氟乙烯就是在聚四氟乙烯中加人玻璃絲碳粉礦物纖維合成纖維石墨青銅粉或二硫化鉬等填充劑和添加劑后形成的不同性能的復(fù)合材料適用于不同的液壓介質(zhì)和不同的工作環(huán)境與工作條件滿足不同的工作要求格來圈和斯特封有著良好的密封性能在沒有任何一種密封圈可以達(dá)到完全密封的情況下格來圈和斯特封在低摩擦阻力的狀況下也可以使泄漏量控制到極佳狀態(tài)而且在應(yīng)用前后 2 組串聯(lián)斯特封的情況下幾乎可以達(dá)到完全密封的境界 除此之外 格來圈和斯特封還有著下列優(yōu)點(diǎn) 1 低摩擦阻力且動(dòng)靜摩擦力幾乎相等是 O 形密封圈的 1／ 2～ 1／ 4 可以消除低速低壓下的液壓缸爬行現(xiàn)象 2 動(dòng)靜態(tài)密封效果均相當(dāng)良好 3 在有無潤(rùn)滑的情況下密封性能均佳可以用作無油潤(rùn)滑密封 4 工作條件適應(yīng)性強(qiáng)耐高壓可達(dá) 300MPa 工作溫度范圍為一 60℃ ～ 300℃ 速度可達(dá) 15m／ s 5 工作壽命長(zhǎng)動(dòng)態(tài)密封壽命比常規(guī)橡膠密封幽制品最高可達(dá)數(shù)十倍在某些情況下可與密封基體同壽命 6 在惡劣的環(huán)境條件下保持密封狀態(tài)而不變形幾乎可以抵抗所有的化學(xué)物品吸水率僅為 0． 01％．在陽(yáng)光曝曬和臭氧條 件下幾乎不影響壽命 通過對(duì)比比較綜合考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用等各方面因素主液壓缸活塞與活塞桿之間的連接選用 O 型密封圈密封活塞與缸筒之間選用格來圈密封活塞桿與缸蓋之間的采用 3個(gè) Y型密封圈來密封缸底缸頭缸蓋與缸內(nèi)腔的密封均采用 O型密封圈密封拉推爪缸的活塞與缸筒的采用格來圈密封缸底缸蓋采用 O 型密封圈密封 7 液壓站的設(shè)計(jì) 71725 種主要形式特點(diǎn)是油路直接作在輔助元件或液壓閥閥體上省去了大量管件結(jié)構(gòu)緊湊組裝方便外形整齊美觀安裝位置靈活油路通道短壓力損失較小不易泄漏 在設(shè)計(jì)中考慮到閥的數(shù)量不多液壓系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單通過分析擬選用無管集成裝置中的塊式集成塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路做成通用化的六面體油路塊集成塊通常其四周除一面安裝通向液壓執(zhí)行器液壓缸或液壓馬達(dá)的管接頭外 其余三面安裝標(biāo)準(zhǔn)的板式的液壓閥及少量的疊加閥或插裝閥這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi)部的通道孔實(shí)現(xiàn)塊的上下兩面為塊式疊積結(jié)合面布有上下公用壓力油孔及塊間連接螺栓孔塊與塊之間螺栓緊固后通過公用油孔即能實(shí)現(xiàn)其功能 73 液壓集成塊的設(shè)計(jì) 成塊單元回路圖 集成塊單元回路圖實(shí)質(zhì)上是液壓系統(tǒng)原理圖的一個(gè)等效轉(zhuǎn)換它是設(shè)計(jì)塊式集成液壓控制裝置的基礎(chǔ)也是設(shè)計(jì)集成塊的依據(jù) 首先將液壓系統(tǒng)原理圖的公用油路集中引至系統(tǒng)圖的一邊如公用進(jìn)油路公用回油路然后根據(jù)執(zhí)行器動(dòng)作功能及需要將系統(tǒng)分解為 3 個(gè)若干單元回路最后 將油路按集成塊的要求聯(lián)系起來如下圖 71 圖 71 集成塊單元回路圖 的設(shè)計(jì) 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)現(xiàn)在設(shè)計(jì)三個(gè)集成塊和一個(gè)底塊并將其用四個(gè)螺釘緊固在液壓油箱上再根據(jù)上面的集成塊油路圖將各液壓元件分別固定在各集成塊上具體分布為在第一個(gè)集成塊上固定單向閥和卸載回路的先導(dǎo)式溢流閥二位二通的電磁閥在第二個(gè)集成塊上固定主液壓缸進(jìn)油路回油路上的三位四通電磁閥二位三通電磁閥和節(jié)流閥在第三個(gè)集成塊上固定拉推爪缸油路上的減壓閥和二位二通電磁閥同時(shí)在頂端固定液壓表其分布如下圖 72 72 液壓元件分布圖 74 液壓動(dòng)力源裝置的設(shè)計(jì) 液壓動(dòng)力源一般由液壓泵組油箱組件控溫組件過濾器組件和蓄能器組件等5 個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分組成各組件的作用見下表 71 表 7172 表 72 上置式與非上置式液壓動(dòng)力源裝置的綜合比較 項(xiàng)目 上置立式 上置臥式 非上置式 振動(dòng) 較大 較大 小 占地面積 小 小 較大 清洗油箱 較麻煩 較麻煩 容易 漏洞收集 方便 需另調(diào)滴油盤 需另調(diào)滴油盤 液 壓 泵工 作條 件 泵浸在油中工作條件好 一般 好 液壓泵安裝要求 泵與電機(jī)有同軸度要求 泵與電機(jī)有同軸度要求需考慮液壓泵的吸油高度吸油管秘泵的連接 處密封要求嚴(yán)格 泵與電動(dòng)機(jī)有同軸度要求吸油管與泵的連接處密封要求嚴(yán)格 應(yīng)用 中小型液壓站 中小型液壓站 較大型液壓站 在設(shè)計(jì)中考慮到拆卸機(jī)工作環(huán)境較差等各方面要求綜合上面的比較敘述選用立式動(dòng)力源 75 液壓油箱的設(shè)計(jì) 箱的用途 油箱在液壓系統(tǒng)中是輔助元件之一它的主要用途有 ①儲(chǔ)存必要數(shù)量的油液以滿足液壓系統(tǒng)正常工作所需要的流量 ②散發(fā)熱量油液經(jīng)過一個(gè)工作循環(huán)后由于摩擦生熱油溫升高油液可回到油箱中進(jìn)行冷卻使油液溫度控制在適當(dāng)范圍內(nèi) ③可逸出油中空氣清潔油液油液經(jīng)過一個(gè)循環(huán)后不但油溫升高還會(huì)產(chǎn)生 氣泡污物因此可在油箱中溢出氣體及沉淀雜質(zhì) 箱設(shè)計(jì)要點(diǎn) 設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn) ①油箱必須有足夠大的容積一方面盡可能地滿足散熱的要求另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)而工