线圈恒压装置的设计毕业设计(编辑修改稿)

线圈恒压装置的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

设置压力继电器是考虑到的对油泵的第二道保护措施，即一旦电磁溢流阀 10 的溢流安全功能失效，系统压力超过了数显压力表的上限而达到压力继电器的设定值（压力继电器的设定值应高出数显压力表上限设定值约 1～ 2Mpa），压力继电器的触点吸合，立即使电机停止转动，以免油泵受损 [10]。 济南大学毕业设计 9 4 压紧油 缸的 设计 油 缸是液压系统的执行元件， 油缸的设计是在对液压系统进行一系列分析，选定工作压力 之 后进行设计的。 线圈恒压装置中 采用的油缸是空心油缸， 油缸设计的创新之处是在活塞中间设置 了 导向套，从而使油缸中心形成一个空腔， 这便 解决了拉杆穿过油缸无杆腔时的密封问题。 油 缸主要尺寸的确定 油 缸工作压力的确定 液压 系统设备 的类型 决定油缸的工作压力 ， 因此针对 不同的液压设备， 由于 工作条件 的 不同， 所以 通常采用的压力范围也 是 不同 的。 由技术参数 可 知：系统最高压力为 25 MPa，由表 1可知该系统设备属于高压类型。 系统的压力高，可采用小体积的油缸， 能够 保证油缸的结构紧凑。 表 1 P(MPa) 0~ ~8 8~16 16~32 32 类型 低压 中压 中高压 高压 超高压 故 系统工作压力 Ps=25Mpa，单个油缸作用力 Fmax=400KN。 油 缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 由公式可求得油缸内径 D: 3 2m a x1 64 0 0 1 0 1602 5 1 0sFA cmP    () 21 4DA  14 4 1 6 0 1 4 2 . 8AD m m   () 油 缸内径 D 圆整到相 近的标准直径， 方便 采用标准的密封件， D=160mm，因为工作压力 Ps=25Mpa7Mpa,由下表得 d= 表 2 液压缸活塞杆直径推荐 表 活塞杆受力情况 受拉伸 受压缩，工作压力 1p /Mpa 1 5p 15 p 7 1p 7 活塞杆直径 （ ~） D (~)D (~)D 济南大学毕业设计 10 取： d===112mm () 将 活塞杆直径 d 圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封件： d=125mm。 油 缸壁厚的确定 油 缸的壁厚 是 由 油 缸的强度条件来 确定的 ， 油 缸的壁厚一般是指缸筒中最薄 处 的厚度。 一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 当 D 10 时为薄壁，当 D 10 时为厚壁。 起重运输机械和工程机械的液压缸中 ，一般 采 用无缝钢管材料， 这类材料的液压缸 大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按 照薄壁圆筒公式计算。  2yPD  () 式中，  —— 液压缸壁厚； D—— 为缸筒内径 ； yP —— 缸筒试验压力，当缸的额定压力 10nP MPa 时，取  ，而当 16nP MPa 时，取  ；  —— 为缸筒材料的许用应力。 其值为：锻钢：  =110~120Mpa；铸钢： =100~110Mpa；无缝钢管：  =100~110Mpa；高速度铸铁： =60Mpa； 因油缸 材料为无缝钢管，取  =100 Mpa。 1602 100   =25mm () 取  =25mm 液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径 1D 为 : 1D = 2D  =160+2x25=210mm () 油 缸工作行程的确定 济南大学毕业设计 11 油 缸 的 工作行程长度， 由技术参数可知 油 缸的最大行程 L=100mm。 活塞的宽度 B 的确定 活塞的宽度 B取 B=100mm。 上端盖厚度的确定 一般 油 缸多为平底缸盖，其有效长度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。 无孔时  0 .4 3 3 yZPtD  () 有孔时   0 yZZZPDtD Dd  () 式中 t— 缸盖有效厚度（ mm） ZD — 缸盖止口内径（ mm） 0d — 缸盖孔的直径（ mm） 上端盖厚度 t=80mm，材料为 HT200. 缸体长度的确定 油 缸缸体 的 内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和，为 L1=100+100=200mm () 缸体 的 外形长度包括 两端盖的厚度， 因此 缸体外形长度为： L2=200+80+120=400mm () 活塞杆稳定性的验算 油 缸的支撑长度 BL 是指活塞杆全部 伸向外侧时 ， 油 缸 的 支承点与活塞杆前端连接处之间的距离，活塞杆的长度 =行程 +余量 ,为： = 1 0 0 + 1 0 0 = 2 0 0 m mBL () 因此 当 油 缸 的 支撑长度   10 ~ 15BLd 时，需 要 考虑活塞杆弯曲 的 稳定性并进行验算。 活塞杆不稳定是指 活塞 杆受轴向压力达到某一极限值时， 如果 再作用一横向干扰力使 活塞 杆发生微小 的 弯曲，当撤去横向力后， 活塞 杆不能自动恢复到原有 的 直线形济南大学毕业设计 12 状。 因为 BL 2 0 0 1 0mm d，所以活塞杆稳定性的验算 无需进行。 上端盖螺钉联接的校核 油缸的上端盖采用螺钉联结， 初步确定 采用 螺钉为力学性能等级 级 ， 螺纹中径为 M16 的六个均布螺钉。 （ 1） 螺钉受力分析 单个螺钉所受的轴向工作载荷为 262 5 0 0 . 1 1 04 3 2 . 7 16FF KNZ       () （ 2） 确定螺钉直径 选择螺钉材料为 Q235，性能等级为 的螺钉，查手册得材料屈服极限640s Mpa 。 通过 查 手册得 安全系 数 S=,故 螺钉材 料的许 用应力  640 4 2 6 .71 .5s M p aS   根据公式  4  求得螺钉危险截面的直径34 1 . 3 3 2 . 7 1 1 0 1 1 . 2 74 2 6 . 7d m m   按粗牙普通螺纹标准（ GB578386），选用螺纹公称直径 d=16mm。 油 缸的结构设计 油 缸是液压系统的执行元件， 主要功 能是将液压能转化为机械能。 油 缸的输入量是液体的流量和压力，输出的是 油缸的 直线 运动 速度和力。 油 缸的活塞能完成往复直线运动，输出不大于活塞行程直线位移。 油 缸的结构组成可以分为缸体与缸盖，活塞与 活塞杆，密封装置，缓冲装置和排气装置 等。 缸体与缸盖的连接形式 一般说，缸 体 和缸盖的结 构形式和其使用的材料有关。 缸筒和缸盖的结构形式有以下几种：法兰 连接 式 ，半环连接 式 ，螺纹连接 式 ，拉杆连接式 ，焊接连接式。 缸体与缸盖采用螺 纹 连接 式。 因为这种结构外形尺寸小，重量较轻。 活塞杆与活塞的连接结构 活塞杆与活塞的集中常用的连接形式，分整体式结构和组合式结构，组合式结构又分为螺纹连接，半环连接和锥销连接。 因该系统工作时振动小 ,所以选用螺纹连接即可 .装置中油缸设置为空心油缸，在济南大学毕业设计 13 活塞中间设置了导向套，从而使油缸中心形成一个空腔，解决了拉杆穿过油缸无杆腔时的密封问题。 油 缸的密封装置 油 缸常见的密封装置有间隙密封、摩擦环密封、密封圈密封。 在 线圈恒压 装置中 选用 密封圈密封，它 的主要功能是防 止漏油。 密封圈密封 是 利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在 动、 静 的 配合面 之间。 它 的 结构简单，制造方便，磨损后又 可以进行 自动补偿能力，性能可靠，在缸 体 和活塞之间，活塞和活塞杆之间，缸筒和端盖之间都可以使用。 因为 活塞杆 在工作是需要外伸， 伸出法兰盖， 这样在活塞做往复运动是容易导致把脏物带入 油 缸，使油液受污染，甚至 损坏密封件 ，因此在活塞杆密封处添加 一 防尘圈 是很有必要的 ，并 且 要注意 应该 设置在活塞杆外伸 的 一端。 油 缸的缓冲装置 工作部件运动时， 需要由油缸来带动， 因 此 运动中的负载较大，运动速度较高，在 到达行程终点时，会产生液压冲击，甚至可能使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞的现象发生 ，为防止这种现象的发生，在行程末端需要设置缓冲装置。 缓冲装置 的理想状态是使油缸在 整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变， 但是 实际中的缓冲装置 却做不到这一点。 一般采用的缓冲装置有多种方式：单孔口式，多孔口式，锥形凸台式，梯形凸台式，可变节流口式，环形缝隙式，在这些方式中，梯形凸台式和多孔式两种的缓冲效果比较好，根据本 油 缸的需要选用梯形凸台式的缓冲形式 . 油 缸的排气装置 排气装置需要设置在 对于运动速度稳定性要求较高的机床 液压缸和大型液压缸中 ，如排气阀等。 排气阀一般安装在 液压 缸两端 的 最高处，双作用液压缸需装设两个 排 气阀，当液压缸需要排气时，打开相应的 排 气阀，空气连同油液会经过锥部缝隙和小孔排出缸外，直至连续排油时（表现为不冒气），就将 排 气阀关闭。 此装置 液压系统对于运动速度稳定性要求不高， 因此 不需要设置排气装 置 [11]。 济南大学毕业设计 14 5 液压阀块 的设计 液压系统采用 液压阀 块装配，可以显著减少管路联接和接头，降低系统的复杂性，增加现场添加和更改回路的柔性，具有结构紧凑、安装维护方便、泄漏少、振动小、利于实现典型液压系统的集成化和标准化等优点，因此应用日益广泛。 在液压 阀块的设计 中，液压元件通常有板式和管式两种 连接 结构。 管式元件通过油管来实现各元件之间的连接。 板式元件固定在板件上，可分为液压油路板连接、集成块连接和叠加阀连接。 在此 阀块 设计 中采用的是液压油路板连接 [12]。 液压 阀块 的结构 采用液压油路板的阀块结构是将各液压元件按照液压系统原理图在油路板上找到合 适的位置。 液压油路板一般用灰铸铁来制造，要求材料致密，无缩孔。