嵇艳花设计论文-液压皮带张紧装置(改后)(编辑修改稿)

嵇艳花设计论文-液压皮带张紧装置(改后)(编辑修改稿)内容摘要：

分析 结合生产实际，考虑多方面原因得出以下拉紧装置应满足的要求： 31所示，实现油缸的张紧，松开以及特殊时期的动作 ，实现皮带的张紧力在一范围内保持不变，哲理取皮带的张力 F的范围为： F 式（ ） ，如：断带时的断 带保护，过载时的过载保护等 ，应保护系统启动时的工作压力值为正常工作时的 倍，满足油缸能正常启动而不至于产生皮带打滑等不良现象，同时要保证系统运行平稳，冲击较小。 图 31 油缸布置位置及连接油路图 5. 行程开关 6. 滑轮组 7. 拉紧油缸 8. 固定绳座 第二节 工况分析并确定液压缸参数 （ 1） 负载分析初步确定各工况的负载和速度 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 液压缸负载主要包括：张紧力，摩擦阻力，惯性阻力，重力，密封阻力和背压阻力等。 ：根 据油缸，钢绳的连接形式可知： F， 工 =150/2=75KN 式（ ） 同时应考虑油缸启动时的压力应为实际工作压力的 倍 (取 倍计算 )，所以油缸的 F， 启 在启动时应为 105KN。 ： 由于液压缸的摩擦阻力相对于张紧力很小，故可忽略不计。 ，重力： 由于液压缸水平布置，且其工作时运动量很小，不属于快速往复运动型，故惯性阻力，重力可不予考虑。 ： 将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸的机 械效率为。 背压阻力是液压缸回路上的阻力，初算时可不考虑，其数值在系统确定后才能定下来。 由上面计算可得表 31液压缸各工况负载 表 31 液压缸负载 工况 计算公式 液压缸负载（ KN） 启动阶段 启启 FF  F 启 max=105/= 正常工作阶段 工工 FF  F 工 =75/= 由于液压缸的工况阶段在张紧阶段，且其快退时的速度范围没有限制，所以 在设计过程中主要考虑正常工作阶段以及启动阶段。 （ 2）初步确定液压缸参数 由 F 启 max=， F 工 =，由《机械设计手册》表 1762 初取 P 工 =12MPa（设计的液压缸公称压力为 16MPa），为防止启动产生冲击，液压缸回油腔应有背压，设背压为。 为保证稳定的低速进给，用液压缸的无杆腔作为工作进给时的工作腔，由《液压与气压传动》式（ 315）和式（ 319）得： ])[(4]d)[(4 22222212211m a x  DPDPPPAPAF 启 式（ ） 22/412v  VV 式（ ） 故液压缸的直径 D为： ）（ 启 2/4 21 m axPPFD  =610)(  == 式（ ） 根据国标 GB/T23481993，可取 D=。 同时，由 2Dd ，故可取活塞杆直径 d为： 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51  Dd = 式（ ） 查表得，取标准值 d=8cm。 根据已取得缸径和活塞杆的直径，计算液压缸的实际有效面积，无杆腔面积 A1和有杆腔面积 A2分别为： A1=， A2=。 验算液压缸能否获得最小的稳定速度，如果验算后不能获得最小稳定速度时，还要相应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止，其计算方法如下； minminVQA 稳 =70/2=35cm2 式（ ） 式中 A 稳 —— 能保证最小稳定速度的最小有效面积； Qmin—— 调速阀最小稳定流量；从手册中差得 Q=25L/min，流量阀 Qmin=70cm3/min； Vmin—— 执行机构最小速度。 根据上面计算，由于液压缸有效面积 A1A 稳 ，所以能满足最小稳定速度的要求。 ，流量和功率 通过估计，工作时背压 P 背 = 5106 Pa，快退时背压 P 背 = 5108 Pa,同时根据上面计算出的液压缸的直径及活塞杆的直径等，计算出液压缸各运动阶段的压力，流量和功率，如下表 32。 表 32 液压缸的压力流量和功率 工况 负载F(KN) 回油腔压力 P2(Mp) 进油腔压力 P1(Mp) 输入油量Q(L/min) 输入功率N(KW) 计算公式 启动阶段 P2=P1 变化值 变化值 )( 211 AAFP  VAAQ  )( 21 QPN  1 张紧阶段 1221 /)( APAFP  11 VAQ  QPN  1 快速后退阶段 0 2211 /)( APAFP  22 VAQ  QPN  1 第三节 液压缸的设计 （ 1）液压缸的类型确定 根据设计要求，设计液压系统为中高压系统，根据不同类型液压缸所需满足的工况情况的不同，可选择“双作用单杆直线液压缸”，根据《机械设计手册》选择焊接型液 压缸，因为这类液压缸暴露在外面的零件较少，外表光洁，外形尺寸小，能承受一定的冲击负载和恶劣的外界环境条件。 但由于前端盖螺纹强度和预紧时端盖对操作的限制，因而不能用于过大的缸的内径和较高的工作压力，缸的内径常用于 D200mm,额定压力 P25MPa。 其示意图和符号如图 32。 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 液压缸示意图 符号图 图 32 液压缸示意图和符号图 （ 2）液压缸的安装形式 根据前面所作的分析，以及液压缸所要满足的要求，可设计液压缸的安装为法兰固定底座形式，如图 33所示，液压缸轴线水平，缸体固定。 图 34 为液压缸径向安 装示意图。 图 33 液压缸安装结构示意图 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 图 34 液压缸径向底座安装示意图 （ 3）液压缸重要技术性能参数的计算 液压缸张紧阶段的工作负载： F 张 = 75/= 式（ ） 液压缸启动阶段的工作负载： Fmax=105/= 式（ ） Q= V=24m/min ： L=1000mm （ 4）缸筒的设计与计算 缸筒是液压缸的主要零件，它与端盖，缸底，油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油，同时它是活塞的运动“轨道”。 (如图 35) （ 1）缸体的材料：采用 35 号钢，并应调制到 241285HB。 图 35 缸筒图 （ 2）技术要求： ○1缸体采用 H9 配合。 表面粗糙度 Ra 为 ，当活塞用活塞环密封时， Ra 为中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 ； ○2缸体内径 D的圆度，圆锥度，圆柱度公差 不大于内径公差之半； ○3缸体端面 T的垂直度公差值可按 7 级精度选取； ○4当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为 6级精度的米制螺纹； ○5为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内应镀以厚度为 3040um 的铬层，镀后进行珩磨或抛光； （ 3）安全系数： 查表取安全系数 :n=3,查表得 35 号钢的材料的抗拉强度 b 530MPa,则：材料的许用应力： [ ]= b /n=530/3= （ 1）缸筒内径的确定 由前面计算得到：缸筒内径 D=125mm （ 2）缸筒壁厚的计算 按薄壁筒计算， ][2   ALPy=35302  = 式（ ） 式中 Py—— 试验压力，当工作压力 P16MPa 时， Py=。 当 P16MPa 时 ,Py=； AL —— 液压缸的内径； [ ]—— 材料的许用应力。 查手册取工程液压缸的外径的标准值为 146mm,即缸筒壁厚为 ， = 满足要求。 由于缸筒壁厚由强度公式计算而来，所以缸体壁厚无需校核。 缸筒的两端分别和缸盖和缸底相连，构成密闭的压力腔，因而它的机构形式和缸盖及缸底密切相关。 缸筒是液压缸的主体，其余零件装配其上，它的结构形式对加工和装配有很大影响，因此其结构应尽量便于装配，拆卸和维修。 （ 1）本着上面的观点，为便于液压缸安装特在缸筒的外壁焊接两法兰，以便于安装，其大小尺寸可根据具体安装尺寸而定，具体尺寸见装配图。 如图 33 所示。 焊接强度的计算：根据《机械零件设计手册》焊接强度要满足 ][2max   alF 式（ ） 11 667 0  a a 式中 Fmax=116670N； 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 L= D=  =； [ ]=[ ]= 。 即一般焊接即可满足要求。 （ 2）结构形式 鉴于此液压缸用于皮带运输机张紧装置中，主要为矿上所用，且内径 D200mm，额定压力 PN 25MPa,所以采用缸筒和缸底及端盖的连接方式为：缸筒和缸底采用焊接，缸筒和缸盖采用内卡环连接。 这样，液压缸的零件较少的暴露在外面，外形尺寸相对较小，能满足环境恶劣时的使用要求。 (3)连接强度计算 焊接强度的计算（如图 36）  )(4 2221 DDP=)(22 = 式（ ） 式中 P—— 液压缸的最大压力（ KN）； D1—— 缸筒的外径（ cm）； D2—— 缸筒的内径（ cm）；  —— 焊接效率，一般取  =。 显然， nb / ,满足条件。 b — 缸体材料的抗拉强度 530MPa， n— 材料的安全系数取3。 图 36 缸底焊接及尺寸图 卡环连接强度计算（如图 37） 卡环 a— a截面上的剪应力为： LPD4 = 3 33    = 式（ ） 卡环 a— b侧面的挤压应力为： 中国矿业大学成人教育学院 20xx届毕业设计 : 51 )2(2hDh PD=)( )10125( 6233  = 式（ ） 由上可知，显然满足强度要求。 缸筒危险截面（ a— a）的拉应力为： 2212)( hDD PD =62233310)()10146(  = 式（ ） 式中 P—— 液压缸的最大负载（ N）； D1—— 缸筒的外径 m； D—— 缸筒的内径 m； H—— 卡环厚度 m，取 h= （缸壁的厚度）； L—— 卡环的宽度 m，取 L=h。 由上可知，显然满足强度要求。 图 37 端盖内卡环连接图 第四节 活塞杆的设计与计算 （ 1）活塞杆尺寸的确定 ，已确定活塞杆直径为 d=80mm。 l=1337mm。 （ 2）活塞杆的形式和材料及技术要求 取活塞杆的形式为：实心活塞杆，材料为 45 号钢。 活塞杆的技术要求为： ：初加工后调质到硬度为 229285HB；淬 火处理，淬火深度 ； d和 d1的圆度公差值按 8,9 或 10级精度选取； d的圆柱度公差值按 8 级精度选取； d对 d1的径向跳动公差值。