【正文】 （ 1）缸或管道內(nèi)存有空氣，處理方法：設(shè)置排氣裝置；若無排氣裝置，可開動液壓系統(tǒng)以最大行程。 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計 28 4 液壓系統(tǒng)常見故障分析及處理 液壓缸常見故障分析及處理 液壓缸是把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件。在設(shè)計前，通過網(wǎng)絡(luò)搜索 ，找到不少的液壓缸資料，從而對液壓缸有了全面性的了解。 某一材質(zhì)的密封對被密封的某一工作介質(zhì)表現(xiàn)較好的密封性能，而對另一介質(zhì)卻表現(xiàn)極差，這就是密封材料與液壓油的相容性。 6）密封用材質(zhì)及其性能 密 封材料 主要使用橡膠和合成樹脂，由于各種材質(zhì)性能特點不同，其用途也就有所不同。 圖 O 形圈示意圖 5）旋轉(zhuǎn)密封 安裝在液壓泵與液壓馬達(dá)軸上，防止工作介質(zhì)沿軸泄漏到殼體之外和外部塵埃反響侵入機(jī)體內(nèi)部。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 它們都是液壓缸內(nèi)的靜密封圈，端蓋靜密封是防止液壓油從端蓋 和缸筒間的間隙漏出，單面承壓，要求在防擠出能力強(qiáng)，密封效果好等；活塞靜密封是雙向承壓，防止液壓油從活塞和活塞桿之間漏出，要求防擠出能力強(qiáng)，密封效果好等。 導(dǎo)向帶和支撐環(huán)的形式有很多種，也有與與主密封組合使用的（ OTH/K09）。 導(dǎo)向 帶 安裝在活塞上，主要作用是引導(dǎo)活塞做直線運(yùn)動，防止活塞因受力不均造成的走偏導(dǎo)致內(nèi)漏和減少密封件使用壽命等現(xiàn)象。 常用的為材料為聚氨酯的 V 型密封圈。要求靜止?fàn)顟B(tài)下保壓性能好，運(yùn)動中承壓要高，密封性能要好，摩擦因數(shù)小，抗擠出能力強(qiáng)等。使用材料一般為丁晴橡膠或聚氨脂橡膠。 優(yōu)點：耐磨性特好、抗擠出、耐沖擊、壓縮變形小、適應(yīng)范圍廣、易于安裝。 1）防塵密封 安裝在液壓缸端蓋的內(nèi)側(cè)，主密封唇暴露在空氣中，密 封介質(zhì)為所附著的塵土、萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計 26 灰砂、雨水及冰霜等污物，防止外部灰塵、雨水進(jìn)入密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部，影響液壓油的粘度和劃傷內(nèi)部密封件密封唇的作用。密封件的好壞在一定程度上已制約著液壓元件和液壓系統(tǒng)性能和可靠性能的提高，使用壽命的長短，以及影響到液壓設(shè)備上檔次和上水平以及參與國際競爭的關(guān)鍵所在，這也是國內(nèi)外液壓原件質(zhì)量差異的主要因素之一。裝置如下圖： 圖 液壓缸緩沖裝置圖 液壓缸的密封設(shè)計 密封 是防止工作介 質(zhì)的泄漏（內(nèi)泄和外泄）和防止外界異物（如空氣、灰塵和水等）進(jìn)入液壓元件和液壓系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)。 將所選得數(shù)據(jù)代入式 3式 36得： 螺紋拉應(yīng)力 ： 2214 4 3 2 3 9 4 0 4 3 . 5 34 5 . 8 3 5KF M p adZ? ?? ??? ? ?? 螺紋剪應(yīng)力 ： 10331 0 . 1 2 3 2 3 9 4 0 4 8 2 1 . 4 80 . 2 0 . 2 4 5 . 8 3 5K K F d M p adZ? ? ? ?? ? ?? 合成應(yīng)力： 2 2 2 33 4 3 .5 3 3 2 1 .4 8 5 6 .5 9n M p a? ? ?? ? ? ? ? ? 而 200n Mpa? ? ，故滿足強(qiáng)度要求。 合成應(yīng)力： 2 2 2 33 9 9 .6 0 3 4 9 .8 9 1 2 9 .4 8n M p a? ? ?? ? ? ? ? ? 而 600 4001 .5n Mpa? ??，滿足強(qiáng)度要求。 11）缸筒法蘭連接螺栓計算 缸筒與端部用法蘭連接時，螺栓的強(qiáng)度計算如下： 螺紋處的拉應(yīng)力： 214KFdZ? ?? （ 35） 螺紋處的剪應(yīng)力： 10? ? （ 36） 式中： F— 缸筒端部承受的最大推力； 0d — 螺紋外徑，因螺栓為 M36，則為 36mm； 1d — 螺紋底徑 ，因螺栓為 M36，則為 ； K— 擰緊螺紋的系數(shù)，因為變載荷，可取為 3； 1K — 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取為 ； ??? — 螺紋材料的許用應(yīng)力，而 ? ? ssn?? ? 其中 ： s? — 螺栓材料的屈服強(qiáng)度，因為 45 號鋼，則為 600Mpa， sn — 安全系數(shù)，取為 ； Z— 螺栓數(shù)量，為 8個。如下圖所示 圖 缸體與缸蓋的連接方式 圖 活塞桿與活塞螺紋連接方式 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計 24 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。 本次設(shè)計中采用外半環(huán)連接，如下圖所示： 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點： (1) 結(jié)構(gòu)較簡 單 ； (2) 加工裝配方便 。 其結(jié)構(gòu)如下圖： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 油缸進(jìn)出油口尺寸圖 則由《機(jī)械設(shè)計手冊》 [10]表 ： 進(jìn)、出油口的尺寸為 ?M ，連接方式為螺紋連接。 則 雷天覺《液壓工程手冊》 [16]表 64取缸體長度為 726mm。 7）缸體長度的確定 缸體內(nèi)部長度 ： 1 250 75 325 m mL L B? ? ? ? ? 式中 ： L— 活塞的行程 ； B— 活塞寬度 。 圖 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： 2 5 0 1 2 5 7 5 m m2 0 2 2 0 2LDH ? ? ? ? ? 式中 ： L— 液壓缸的最大行程 ； D— 液壓缸內(nèi)徑 。 5）最小導(dǎo)向長度的確定 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計 22 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承 面中點到缸蓋滑動支承面中點距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長度。 將取得數(shù)據(jù)代入式 33得： 210h 0 .4 3 3 1 2 5 3 0 .0 2 m m600? ? ? ? 4）缸蓋厚度的計算 一般液壓缸多為平底缸蓋，則其有效厚度 ： ? ??? ? （ 34） 式中 ： D— 缸蓋止口內(nèi)徑，為 125mm； ?P — 試驗壓力 ； ??? — 缸蓋材料的許用應(yīng)力，材料為 45號 鋼，為 600MPa。 將所得數(shù)據(jù)代入式 32得： 55d 0 .1 3 1 2 5 1 1 .4 9 m m110? ? ? ?。 2）液壓缸油口直徑的計算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動速度 v和油口最高液流速度 ?v 而定 。 2）液壓缸行程 S的確定 依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求，且為了簡化工藝和降 低成本，由《機(jī)械設(shè)計手冊》 [10]，選取標(biāo)準(zhǔn)值： S=250mm。 液壓缸主要尺寸的計算 1）活塞桿直徑 d的穩(wěn)定性校核 ? ?? ??? （ 31） 式中 ： ??? — 材料的許用應(yīng)力，因活塞桿為 45號 鋼，取為 600MPa； F— 活塞桿所受外載荷 。 小結(jié) 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng)及主油缸的設(shè)計 20 本章首先是根據(jù)所給的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行工況分析，確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)；接著，根據(jù)已知條件和上述所得的參數(shù)，制定液壓系統(tǒng)的基本方案，并繪制液壓系統(tǒng)圖；緊接著根據(jù)已知參數(shù)和要求，查相關(guān)手冊，選得液壓系統(tǒng)所需的液壓元件；最后，根據(jù)所需和資料手冊，對液壓泵站進(jìn)行設(shè)計，得到合適的泵站結(jié)構(gòu)。隨工作部件運(yùn)動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。 5） 硬管應(yīng)貼地或沿著機(jī)床外形壁面敷設(shè)。壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置 在便于觀察和調(diào)整的地方。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。 2） 考慮液壓油箱的大小與剛度，液壓泵與電動機(jī)裝在液壓油箱的蓋子上或裝在液壓油箱之外。同時考慮本設(shè)計中的電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接在安裝時產(chǎn)生同軸度誤差帶來的不良影響，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。它的優(yōu)點是大底板不用加工，安裝方便，電動機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。 2） 支架式 液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動機(jī)相聯(lián)。 1） 法蘭式 液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動機(jī)聯(lián)接，電動 機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。以防止銹蝕。空氣濾清器的過濾能力一般為油泵流量的兩倍，其過濾精度應(yīng)與液壓系統(tǒng)中最細(xì)的濾油器的精度相同。液面指示器一般選用帶有溫度計的液面指示器。近年來對液壓油的污染控制已經(jīng)開始引起人們的極大重視。密封材料碎片、油漆皮和 紗纖維。過濾網(wǎng)通常使用 50～ 100目左右的金屬網(wǎng)。泄漏油管以單獨配管為最好，盡量避免與回油管集流配管的方法。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。濾油器要有足夠大的容量，避免阻力太大。對溢流閥、順 序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計回油集管，不要人為地施以背壓。本設(shè)計的管口與箱底的距離為 160mm，切口與箱壁的距離為 250mm。管口應(yīng)切成 45? ，切口面向箱壁，與箱壁之距離為 3倍管徑。 5. 側(cè)板：側(cè)板厚度一般為 34mm，側(cè)板四周頂部應(yīng)該加工成高出油箱頂板 3～ 4mm，為了使液壓元件的在工作等的情況下泄漏出來的油不至于灑落在地面上或操作者的身上，同 時可以防止液壓油箱的頂板在潮濕的氣候中腐蝕。隔板的安裝型式有多種，隔板一般沿油箱的縱向布置，其高度一般為最低液面高度的 2/3～ 3/4。頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)該經(jīng)過機(jī)械加工，以保證安裝精度，同時為了減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用形狀和尺寸適當(dāng)?shù)暮皲摪搴附印? 圖 所示為一般液壓油箱底面的構(gòu)造的五種情況，我們根據(jù)具體設(shè)計和生產(chǎn)的需要來確定液壓油箱底面的構(gòu)造，根據(jù)本設(shè)計的需要，選了（ c）型構(gòu)造。一般采用型鋼來加工底腳。 2. 底板與底腳：底板應(yīng)比側(cè)板稍厚一些，底板應(yīng)有適當(dāng)傾斜以便排凈存油和清洗，液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。本設(shè)計中取油箱的壁厚為 6mm。油箱的形狀一般是正方形或長方形，為了便于清洗油箱內(nèi)壁及箱內(nèi)濾油器，油箱蓋板一般都是可拆裝的。 C） 冷卻器所需冷卻面積的計算 冷卻面積為： mhchr t??? K PPA （ 216） 式中 ： K— 傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時，取為 )m/w116 2 C??（ ； mt? — 平均溫 升，為 ? ； 將以上數(shù)據(jù)代入式 216 得： 23 ?? ??? ）（A 考慮到冷卻器長期使用時，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計算大機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 30%，實際選用冷卻器散熱面積為： 22 ???A 。 有效的散熱面積為： 2t h a b a b 9 mA ? ? ? ?（ ） 油箱的散熱功率為： TAKP ?? tthc （ 215） 式中 ： tK — 油箱散熱系數(shù)，可由《機(jī)械設(shè)計手冊》 [10]查表 16； T? 油溫與環(huán)境溫度之差，取為 C?35 。 a） 計算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)為熱量： crhr PPP ?? （ 214） 式中 ： hrP 計算發(fā)熱功率 ；