【導(dǎo)讀】尺寸參數(shù)的選擇······················································13. 4工作裝置的設(shè)計(jì)···························································14. 動臂機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇·····················&

　　

【正文】 MPa） ][? = ns? s? 為缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ MPa） N為安全系數(shù)，一般取 n=~ 在本題中，缸筒的材料選為 45鋼，其屈服強(qiáng)度為 600MPa,安全系數(shù) n取 ，代入公式 則 由結(jié)果可知在所假設(shè)的范圍內(nèi)。圓整，取為 30mm。 )( 105464 63 mD ???? ???)(????? ???? ??太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 24 所以液壓缸外徑 mmD 2201 ? 。 最小導(dǎo)向長度的確定 對于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： mmDLH ????? 取 160mm。 缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為有孔，厚度 ? 進(jìn)行近似的計(jì)算 mmdD DpD y 48)]([ ??? ?? 隔套長度 C 的確定 為保證最小導(dǎo)向長度 H，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套 K 來增加 H 的值。隔套的長度 C由需要的最小導(dǎo)向長度 H 決定，即 )(21 1 BlHC ??? 當(dāng) mmdlmmD 1 0 0~60)~(80 1 ??? 時，取 ，取 80mm。 活塞寬度 B 一般取 B=(~)D=96~160mm 取 B=130mm 則： mmC 55)13080(21160 ???? 。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20~30 倍。則 液壓缸的內(nèi)部長度 mml 17601301630 ??? 。 缸筒與缸蓋連接方式選擇螺紋連接 螺紋處的拉應(yīng)力 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 nDdkFdkDdKFsppn?????????????????許用應(yīng)力合應(yīng)力螺紋處的切應(yīng)力22331012213)()(4 k— 擰緊螺紋系數(shù)，不變載荷取 ~，變載荷取 ~4。 1k — 螺紋連接的因數(shù)，均取 。 螺紋底孔??1d mmDd 1 8 72 2 11 ???? M P )160187(225 ??????? M P aM P an 2222335????????? ????????? ）（ ? ?M P annnpsp~0??????? 安全系數(shù)，取 pn ?? ? 則螺紋連接符合要求。 缸筒厚度的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力 21221 )(D DDp sn ?? ? 而題目所給 ?? M P ap n Mpa，符合要求。 MP aPap n )10220( ])10160()10220[( 623 23236 ???? ?????? ? ??太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 26 額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以免塑性變形的發(fā)生，即rlNrlsrlrlNPM P aPM P aPM P aDDPPP)~(35~~160220)~(1?????????）（? 所以，滿足要求。 驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 所以，滿足要求。rbEPM P aDDP??????160 1? 液壓缸穩(wěn)定性的校核和活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 有公式 861028028045210692121??????????????則鋼為比例極限， M P aG P aEEppp 由于兩端鉸支， 1?? ，截面為圓形。 NlEIFildAIiK624392221264)10100()(15825395012541004?????????????????????????，所以用歐拉公式 KF 為液壓缸的穩(wěn)定臨界點(diǎn)力， kn 為穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 kn =2~4，取 kn =4。 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 則 KNFKNNnF kK 256 ??????? 所以，穩(wěn)定性滿足要求。 活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只承受軸向推力或拉力，可以近似用直桿承受拉力載荷的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 ][110~100][4102526?????????????? ?M P aM P adF而無縫鋼管許用應(yīng)力 所以，滿足要求。 活塞桿桿體的選擇 活塞桿的桿體分為實(shí)心桿和空心桿。實(shí)心桿加工簡單，采用較多?？招臈U多用于 d/D比值較大或桿體內(nèi)有位置傳感器等場合。本課題選用實(shí)心桿。 活塞桿的外端是液壓缸用以與負(fù)載連接的部位，可根據(jù)液壓缸的安裝連接形式有多種結(jié)構(gòu)形式。本課題因液壓缸垂直安裝且活塞桿下端要裝壓板，為方便連接，活塞桿外端采用外螺紋（帶肩）形式。 此次設(shè)計(jì)選用的是實(shí)心桿件，形式如下圖： 活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 活塞根據(jù)壓力、速度、溫度等工作條件來選用 密封件的型式，而選定的密封件型式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)型式。 常見的活塞結(jié)構(gòu)型式分為整體活塞和分體活塞。本課題因密封件的安裝要求不是很高，故采用分體活塞的結(jié)構(gòu)型式，其密封件和導(dǎo)向環(huán)分體安裝。 活塞的寬度一般由密封件、導(dǎo)向環(huán)的安裝溝槽尺寸來決定，本課題，依據(jù)結(jié)構(gòu)要求與密封件與導(dǎo)向件的結(jié)構(gòu)，取 B為 130mm. 太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 28 活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖： 此整體式活塞中，密封環(huán)和導(dǎo)向套是分槽安裝的。 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 導(dǎo)向環(huán) 在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對活塞桿導(dǎo)向的內(nèi)孔 ,在這對內(nèi)孔中裝導(dǎo)向環(huán)。活塞桿的導(dǎo)向有無導(dǎo)向套、金屬導(dǎo)向套和非金屬導(dǎo)向環(huán)三種結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)采用金屬導(dǎo)向環(huán)。在前蓋得內(nèi)孔壓入如青銅等耐磨材料制成的導(dǎo)向套，對活塞桿導(dǎo)向。 選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強(qiáng)度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。 密封 在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有對缸筒有桿側(cè)腔密封的密封件，里面裝有密封件。 以往活塞桿的密封多采用 O 形密封圈、窄端面 Y形密封圈及 V形密封圈。這些密封型式由于活塞桿與 密封件之間是干摩擦，摩擦阻力大，往往導(dǎo)致密封唇過早磨損。因此，近年來較多選用組合式密封圈。它具有低摩擦阻力、啟動時無爬行、極低的泄露量和抗磨損等特點(diǎn)。 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 圖 7. 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 在液壓缸的前端蓋內(nèi)，有活塞桿內(nèi)縮時刮除附著在表層的雜質(zhì)、灰塵和水分的防塵圈活塞桿的防塵。以往多采用無骨架防塵圈。目前多采用既可以防塵又可以密封的雙唇形防塵圈。其外唇起防塵作用，保持活塞桿表面干凈，內(nèi)唇相當(dāng)于密封唇口。當(dāng)活塞桿外伸時，通過主密封圈粘在活塞桿表層的油膜，即倍雙唇形防塵圈的內(nèi)唇（密封唇口）刮下，這樣就在主密封 圈與防塵圈之間保留一層油膜，起潤滑作用，提高了密封圈的使用壽命。 防塵 使用 DH 防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。 緩沖裝置和排氣閥 由于時間原因和課程的要求，這兩項(xiàng)酌情省略。設(shè)計(jì) 液壓缸的調(diào)整 1）排氣裝置調(diào)整。先將缸內(nèi)工作壓力降到（ ） MPa 左右，然后使活塞桿往復(fù)運(yùn)動，打開排氣塞進(jìn)行排氣。打開的方法是：當(dāng)活塞到達(dá)行程末端，壓力升高的瞬間打開排氣塞，而在開始返回之前立即關(guān)閉。排氣塞排氣時，可聽到噓噓的氣聲，隨后噴出白濁色的泡沫狀油液，空氣排盡時噴出的油呈澄清 色。可以用肉眼判別排氣是否徹底。 2）緩沖裝置調(diào)整。在裝有可調(diào)節(jié)緩沖裝置的情況下，而活塞又在運(yùn)動中，應(yīng)先將節(jié)流閥放在流量較小的位置上，然后逐漸調(diào)節(jié)節(jié)流口大小，直到滿足要求為止。 太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 30 3）液壓缸各部位的檢查。液壓缸除做上述調(diào)整工作外，還要檢查各個密封件的漏油情況，以及安裝聯(lián)結(jié)部件的螺栓有無松動等現(xiàn)象，防止意外事故的發(fā)生。 4）定期檢查。根據(jù)液壓缸的使用情況，安排定期檢查的時間，并做好檢查記錄。 2 鏟斗液壓缸的設(shè)計(jì) 缸筒內(nèi)徑（缸徑）計(jì)算 根據(jù)液壓缸的供油壓力和負(fù)載，缸筒內(nèi)徑 D可按下列公式初步計(jì)算： PFD ??4? 式中： F 為液壓缸實(shí)際使用推力，單位為 N ? 為液壓缸的總效率，一般取 ? = P為液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力。 根據(jù)題目要求，取 F為 546KN， ? 為 ， P為 35Mpa并代入公式 則 又依據(jù)手冊對其進(jìn)行圓整，取 D=150mm。 依據(jù)活塞桿直徑 d的推薦值，取 d==105mm,根據(jù)任務(wù)書推薦值 d=95mm。 缸壁壁厚的計(jì)算 先暫取 ? /D=,即 )48,(?? 則可按下列公式計(jì)算 )(3][ mPDpyy ?? ?? 式中： D為缸筒內(nèi)徑（ m） yp 為缸筒的最高允許壓力（ MPa）， y p ==40MP ][? 為缸筒材料的許用應(yīng)力（ MPa） ][? = ns? )( 104804 63 mD ???? ???液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 s? 為缸筒材料的屈服強(qiáng)度（ MPa） N為安全系數(shù)，一般取 n=~ 在本題中，缸筒的材料選為 45鋼，其屈服強(qiáng)度為 600MPa,安全系數(shù) n取 ，代入公式 則 由結(jié)果可知在所假設(shè)的范圍內(nèi)。圓整，取為 30mm。 所以液壓缸外徑 mmD 2101 ? 。 最小導(dǎo)向長度的確定 對于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： mmDLH 1352150202102120 ????? 。 缸筒底部厚度計(jì)算 缸筒底部為有孔，厚度 ? 進(jìn)行近似的計(jì)算 mmdD DpD y 48)]([ ??? ?? 隔套長度 C 的確定 為保證最小導(dǎo)向長度 H，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套 K 來增加 H 的值。隔套的長度 C由需要的最小導(dǎo)向長度 H 決定，即 )(21 1 BlHC ??? 當(dāng) mmdlmmD 95~57)~(80 1 ??? 時，取 ，取 80mm。 活塞寬度 B 一般取 B=(~)D=90~150mm 取 B=130mm 則： mmC 45)13080(21150 ???? 。 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20~30 倍。則 )(????? ???? ??太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 32 液壓缸的內(nèi)部長度 mml 13001301200 ??? 。 缸筒與缸蓋連接方式選擇螺紋連接 螺紋處的拉應(yīng)力 nDdkFdkDdKFsppn?????????????????許用應(yīng)力合應(yīng)力螺紋處的切應(yīng)力22331012213)()(4 k— 擰緊螺紋系數(shù)，不變載荷取 ~，變載荷取 ~4。 1k — 螺紋連接的因數(shù)，均取 。 螺紋底孔??1d mmDd 11 ???? M P )(4 225 ??????? M P aM P an 2222335????????? ????????? ）（ ? ?M P annnpsp~0??????? 安全系數(shù)，取 pn ?? ? 則螺紋連接符合要求。 缸筒厚度的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力 21221 )(D DDp sn ?? ? 液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 而題目所給 ?? M P ap n Mpa，符合要求。 額定壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以免塑性變形的發(fā)生，即rlNrlsrlrlNPM P aPM P aPM P aDDPPP)~(35~~150210)~(1?????????）（? 所以，滿足要求。 驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 所以，滿足要求。rbEPM P aDDP??????150 1? ，壓缸穩(wěn)定性的校核和活塞桿強(qiáng)度驗(yàn)算 有公式 861028028045210692121??????????????則鋼為比例極限， M P aG P aEEppp 由于兩端鉸支， 1?? ，截面為圓形。 MP aPap n )10210( ])10150()10210[( 623 23236 ???? ?????? ? ??太原科技大學(xué) 生畢業(yè)設(shè)計(jì) (說明書 ) 34 NlEIFildAIiK624392221264)1095()(292014954?????????????????????????，所以用歐拉公式 KF 為液壓缸的穩(wěn)定臨界點(diǎn)力， kn 為穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 kn =2~4，取 kn =4。 則 KNFKNNnF kK 256 ??????? 所以，穩(wěn)定性滿足要求。 活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只承受軸向推力或拉力，可以近似用直桿承受拉力載荷的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 ][110~100][954