【正文】 圖 缸筒 （ 2） 缸筒的技術(shù) 要求 ① 缸筒內(nèi)徑 D 采用 H7 或 H8 級(jí)配合，表面粗糙度 Ra 值一般為 ~ m，需進(jìn)行研磨 ； ② 。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。 （ 1）缸筒的材料（如圖 所示） 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用 3 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。 ② 端面 T 對(duì)內(nèi)孔 D1 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 （ 1）活塞的材料 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（ HT300、 HT350）、鋼（有的在外徑上套有尼龍 6尼龍 1010 或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán)）及鋁合金等。 ③ 端面 A、 B 與直徑 d 軸心線的垂直公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。 （ 2）缸蓋的技術(shù)要求 ① 直徑 d（基本尺寸同缸徑）、 D3（基本尺寸同活塞桿密封圈外徑）的圓柱度公差，應(yīng)按 10 或 11 級(jí)精度選取。同時(shí)，應(yīng)在導(dǎo)向表面熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。 液壓缸的材料和技術(shù)要求 （ 1） 缸蓋的材料 液壓缸的缸蓋可選用 3 45 號(hào)鍛鋼或 ZG3 ZG45 鑄鋼或 HT200、 HT300、 HT350鑄鐵等材料。 圖 液壓缸示意圖 由公式，螺紋處的拉應(yīng)力為 = ZdKF214? （ ） 螺紋處的切應(yīng)力為 =ZdKFdK 31 （ ） 合成應(yīng)力為 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 = [ ] （ ） 式中： Z—螺栓數(shù)； K—螺紋擰緊系數(shù)，靜載時(shí)，取 K= ；動(dòng)載時(shí)， K= 4； K1—螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 K1=； d0—螺紋外徑 （ m）； d1—螺紋內(nèi)經(jīng) （ m），當(dāng)采用普通螺紋時(shí)： d1= ； [ ]—螺紋材料的許用應(yīng)力（ Pa） [ ]=ns?； s—螺紋材料的屈服點(diǎn)（ Pa）； n—安全系數(shù)，通常取 n= ； F—缸體螺絲處所受的拉力（ N）。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 當(dāng)液壓缸支撐長(zhǎng)度 LB (10 15)d 時(shí)，需驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性 Fk=2261 10BLKIE ?? （ ） 式中： Fk—活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮 力， N ； E1—實(shí)際彈性模數(shù)， E1= MPa ； I—活塞桿橫截面慣性矩，對(duì)于圓形截面 I=644d? ； K—液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，查表取為 K=1 ； LB—伸長(zhǎng)時(shí)總長(zhǎng)度， m ； 若 Fmax sKnF? ,式中 ns 為屈服極限安全系數(shù)， ns 6，則滿足要求。因活塞桿一般為細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng) Lk （ 10 15） d 時(shí)，由歐拉公式推導(dǎo)出 Lk= KFEI?2 (mm) （ ） 式中 ： Fk—活塞桿彎曲失 穩(wěn)臨界壓縮力， N ，（ Fk Fnk,即 Fk 5 7350=36750N）； F—活塞桿縱向壓縮力， N ； nk—安全系數(shù)，通常 nk= 6 ； E—材料的彈性模量，鋼材 E= 105MPa ； I—活塞桿橫截面慣性矩， mm4,圓截面 I=644d?= ； d—活塞桿直徑， mm 。 則 由 上述代入得： = 73504 2 ??? 5600?=120MPa 所以 ，強(qiáng)度滿足條件。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 桿強(qiáng)度校核 ssndF ??? ??239。 最后，還應(yīng)驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 DDlP gb ?? ? MPa （ ） 式中： —缸筒材料屈服點(diǎn)， MPa ； PN—缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， MPa ； Pr—缸筒耐壓試驗(yàn)壓力， MPa ； E—缸筒材料彈性模量， MPa ； —缸筒材料泊松比，鋼材 = ； D—缸筒外徑， m 。 代入上式得： d= 油口連接螺紋尺寸應(yīng)符合國(guó)標(biāo)規(guī)定，由 GB/T28781995 選取 M5 ， 精度為 6H。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 油口孔大多數(shù)屬于薄壁孔（指孔的長(zhǎng)度與直徑之比 l/d 的孔）。 的確定 油口包括油口孔和油口連接螺紋。其中較可靠的方法是在液壓缸上設(shè)置排氣塞（排氣閥），排氣塞的位置一般放在液壓缸的端部，雙作用液壓缸則應(yīng)設(shè)置兩個(gè)排氣塞。故本設(shè)計(jì)不需要緩沖裝置。通常是通過(guò)節(jié)流作 用，使液壓缸運(yùn)動(dòng)到端點(diǎn)附近時(shí)形成足夠的內(nèi)壓，降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，以減少?zèng)_擊。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 表 p 的關(guān)系 工作壓力 p/MPa 10 20 20 速度比 ； 2 2 （ 2）活塞桿結(jié)構(gòu)的確定 活塞桿有實(shí)心桿和空心桿兩種，如圖 所示，本試驗(yàn)臺(tái)液壓缸活塞桿采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，一端經(jīng)螺母與活塞相聯(lián)接，另一端由螺釘與法蘭盤聯(lián)接。 計(jì)算速比主要是為了確定活塞桿的直徑和是否需要設(shè)置緩沖裝置。本試驗(yàn)采用 O 形密封圈加擋圈結(jié)構(gòu)。 表 液壓缸活塞行程第一系列 （ mm） 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 20xx 2500 3200 4000 故由 H + = , B=70mm , H=60mm ,則 C=60 (50+70)=0 10．液壓缸活塞（如圖 所示） ： 圖 活塞 （ 1） 活塞與活塞桿的聯(lián)接方式 本試驗(yàn)液壓缸活塞與活塞桿的聯(lián)接選用螺紋聯(lián)接。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式有軸套式和端蓋是兩種。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小將使液壓缸的初始撓度增大（間隙引起的撓度），影響液壓缸的穩(wěn)定性，一般滿足 H + 。 導(dǎo)向套長(zhǎng)度 LA=（ ） D=48 120 mm ,這里取 LA=50mm 。 表 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 （摘自 GB/T23481993） (mm) 8 40 125 （ 280） 10 50 （ 140） 320 12 63 160 （ 360） 16 80 （ 180） 400 20 （ 90） 200 （ 450） 25 100 （ 220） 500 32 （ 110） 250 4．液壓缸壁厚和外徑的確定 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 工程機(jī)械用液壓缸外徑系列 缸徑 /mm 液壓缸外徑 /mm p 16MPa 20 25 40 50 50 50 54 50 60 60 60 63 76 76 83 83 80 95 95 102 102 90 108 108 108 114 100 121 121 121 127 110 133 133 133 140 125 146 146 152 152 由上表確定外徑 D=95mm,則壁厚 ???2 8090? 5．液壓缸缸底厚度確定 選擇缸底為平面型，則厚度 1 可以按照四周鑲住的圓盤強(qiáng)度進(jìn)行近似計(jì)算 ,則 1 () 式 中 ： D2 近似認(rèn)為為液壓缸內(nèi)徑 D ， m ； P—筒內(nèi)最大工作壓力， MPa ,取 P ； p—筒底材料許用壓力， MPa ,取npp ?? ?； b—缸筒材料的抗拉強(qiáng)度， MPa ； n—安全系數(shù)，取 n=5 ； 即代入 10 8 ?????mm ,取 1=9mm 。 由于高度差及作用面積相差不大，故加載面積可近似看作 224 DS ??,則 ?PFD ?? （ ） 式中： —系統(tǒng)壓力差 P0，其中 P0 為回油背壓，按一般執(zhí)行元件背壓力推薦取 P0=，故 P0 ； —液壓缸效率，對(duì)于橡膠密封圈 =。 1． 加載的最大載荷 由所查資料常用轎車輪胎的承載指數(shù)范圍多為 450kg~540kg，其中奔馳 A 級(jí)高達(dá)750kg，即 F mg 750kg 2．確定系統(tǒng)的工作壓力 表 液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系 負(fù)載 F/KN 5 5 10 10 20 20 30 30 50 50 工作壓力P/MPa 5 10 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 根據(jù)表 液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系及負(fù)載 F=7350N，取本設(shè)計(jì)的液壓缸工作壓力 P=。確定上述尺寸的原始依據(jù)是液壓缸的負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度、行程長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)形式等。 ③ 試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造公益性好，成本低；自動(dòng)化程度高，運(yùn)行能耗低，測(cè)量精度較高。 技術(shù)特點(diǎn) ① 加載液壓系統(tǒng)采用定量泵供油，復(fù)合缸加載，通過(guò)液壓缸的面積變化實(shí)現(xiàn)快慢速自動(dòng)轉(zhuǎn)換，減小了液壓泵的流量規(guī)格，減小了試驗(yàn)期間的 能耗。圖 是微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的原理方塊圖。因此，根據(jù)載荷 油壓 電壓的模擬關(guān)系：載荷 =油壓 ? 活塞面積 =電壓 ? 模擬系數(shù) ? 活塞面積，間接測(cè)力。系統(tǒng)的電磁鐵動(dòng)作順序如表 所列。試驗(yàn)完成后，電磁鐵 2YA 通電使換向閥 5 切換至右位，液壓泵 9經(jīng)閥 4 向大腔 c供油，同時(shí)， 3YA 斷電使換向閥 3復(fù)至左位，腔 b與 c 連通為差動(dòng)回路，因此，活塞（桿）及壓頭快速上升（回程）。 車輪放好后，電磁鐵 1YA 通電使換向閥 5 切換至左位，液壓泵 9 的壓力油經(jīng)閥 5進(jìn)入液壓缸 1 的小腔 a，同時(shí)導(dǎo)通液壓控單向閥 4，壓力油的作用面積 Aa較小，因而活塞（桿）及壓頭快速下行接近試件，缸的大腔 c在經(jīng)閥 4 和 3 向中腔 b中補(bǔ)油的同時(shí)，將少量油液通過(guò)閥 5 和 6 排回油箱。液控單向閥 4 用以防止立置缸在系統(tǒng)卸荷 及不工作時(shí)活塞（桿）及壓頭因自重而自行下落。系統(tǒng)的油源為定量液壓泵 9，其最高工作壓力由先導(dǎo)式溢流閥 8 設(shè)定，試驗(yàn)時(shí)的加載荷速度（實(shí)質(zhì)為升壓速度）由電液比例溢流閥 10進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控調(diào)節(jié)。這里主要對(duì)電液比例加載系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析。 表 傳感器外形及安裝尺寸 型號(hào) 額定轉(zhuǎn)矩 A B D G L H h I S K NJ2 1000 170 200 46 14 490 340 110 106 18 圖 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器安裝尺寸 圖 NJ2 軸端視圖 本章小結(jié) 本章介紹了交流變頻調(diào)速電機(jī)的原理，然后通過(guò)運(yùn)算對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型、容量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了估算，從而確定了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，并 選擇了一個(gè)合適的傳感器用來(lái)測(cè)驅(qū)動(dòng)輪胎的轉(zhuǎn)矩和作用于轉(zhuǎn)鼓的制動(dòng)力矩，并介紹了所選傳感器的工作原理。 NJ*D 型低速轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的解決方法是增加了套筒測(cè)速頭及安裝在套筒上的測(cè)速齒輪，其測(cè)速頭的信號(hào)送入NC 系列扭矩測(cè)量?jī)x進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不論套筒是否轉(zhuǎn)動(dòng)，其輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)始終是彈性軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速，即使轉(zhuǎn)速為零也是如此。解決的辦法是建議用戶另外增加轉(zhuǎn)速傳感器（如 NJ0、 NJ1D、 NJ2等）或者在傳感器上 增加一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器（如NJ NJ4 等），因?yàn)槭谴烹娛絺鞲衅?，在轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)仍然不能保證轉(zhuǎn)速的正確測(cè)量。套筒的作用是當(dāng)彈性軸的轉(zhuǎn)速較低或者不轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)傳感器頂部的小電動(dòng)機(jī)及齒輪或皮帶傳動(dòng)鏈帶動(dòng)套筒，使內(nèi)齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了內(nèi)、外齒輪之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，保證了轉(zhuǎn)矩測(cè)量精度。其結(jié)構(gòu)與圖一的工作原理圖差 別是很大的，其中，為了提高測(cè)量精度及信號(hào)幅值， 兩端的信號(hào)發(fā)生器是由安裝在彈性軸上的外齒輪、安裝在套筒內(nèi)的內(nèi)齒輪、固定在機(jī)座內(nèi)的導(dǎo)磁環(huán)、磁鋼、線圈及導(dǎo)磁支架組成封閉的磁路。把這兩組交流電信號(hào)用專用屏蔽電纜線送入 NC型扭矩測(cè)量?jī)x或具有其功能的扭矩卡送入計(jì)算機(jī)，即可得到轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率的精確值。當(dāng)彈性軸不受扭時(shí)，兩 組交流電信號(hào)之間的相位差只與信號(hào)線圈及齒輪的安裝相對(duì)位置有關(guān)，這一相位差一般稱為初始相位差，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，使其相差半個(gè)齒距左右，即兩組交流電信號(hào)之間的初始相位差在 180 度左右。這兩組交流電信號(hào)的頻率相同且與軸的轉(zhuǎn)速成正比，因此可以用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速。 NJ 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理如圖 ,在彈性軸的兩端安裝有兩只信號(hào)齒輪，在兩齒輪的上方各裝有一組信號(hào)線圈，在信號(hào)線圈內(nèi)均裝有磁鋼，與信號(hào)齒輪組成磁電信號(hào)發(fā)生器。 傳感器的選擇 根據(jù)試驗(yàn)的條件這里選擇 NJ2 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，如表 所示，電動(dòng)機(jī)的安裝及外形黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 尺寸，如圖 及表 所示。 則 T