液压上料机原理设设计与液压缸的设计论文

液压上料机原理设设计与液压缸的设计论文内容摘要：

10 通径 B 板式 9 单向调速阀 AQF3— E10B 通径 10 额定压力 16MPa 最高使用压力 20MPa 最小稳定流量 50cm/min 最大流量 50L/min 使用油温 1060 油液粘度 7— 320 最低工作压力 重量 10 压力表 Y— 100T Y 弹簧压力表 100 压力表直径 mm T 径向有边 生产厂：无锡雪浪仪表厂，沈阳仪表厂，宜昌仪 表厂，西安仪表厂 ，无锡市特种压力表厂 《液压系统设计元器件选型手册》 周恩涛 编 P809 P810 11 压力表开关 12 电动机 Y90S6 Y90S6 额定功 转速 电流 效率 功率因数 转动惯量 质量 无锡职业技术学院 毕业论文 第 16 页 共 44 页 率 0.75 kw 910r/min A 23kg 《机械设计通用手册》 张展 液压系统的性能验算 1 压力损失及调定压力的确定 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约 ,通过的流量 为,数值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算，因而必须以快进位依据来计算卸荷和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为 smmsmAqv p   此时油液在进油液在进油管的流速为 smsmAqpv 6 3     ⑴ 沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统采用 N32 液压油。 室温为20 度时， smm 所以有： 43  vvd ， 管中为层流，则阻力损失系数  ，若取进 回油管长度均为 2m，油液的密度为3890 mkg ，则其进油路上的沿程压力损失为 aaa ppPvdlp 221   ⑵ 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失无锡职业技术学院 毕业论文 第 17 页 共 44 页 的 10%；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的 额定流量和额定压力损失为nq 和 np ，则当通过阀的流量为 q 时的阀的压力损失 vp nnnv qqqqpp 因为 GE 系列 10mm 通经的阀的额定流量为 63L/min，叠加阀 10MM 通经系列的额定流量为 40L/min，而在本例中通过每一个阀的最大流量仅为 ，所以通过整个阀的压力损失很小，且可以忽略不计。 同理，快上时回油路上的流量   1212 LAAqq  ，则回油 路 油 管 中的 流 速smsmv 63   。 由 此 可 计算 出Re=vd/v=*8*(层流 )， ,  所以回油路上的沿程压力损失为MP aPavdlp   ⑶总压力损失 由上面的计算所得可求出   MP aMP apAAp )(   原设 MPap  ，这与计算结果略有差异，应用计算出的结果来确定系统中压力阀的 调定值。 ⑷压力阀的调定值 双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足快进的要求，保证双泵同向系统供油，因而卸荷阀的调定值应略大于快进时泵的供油压力   MP aMP apAFp p  所以卸荷阀的调压压力应取 为宜。 溢流阀的调定压力应大于卸荷阀调定压力 ，所以取溢流阀调定压力为 背压阀的调定压力以平衡滑台自重为根据，即 无锡职业技术学院 毕业论文 第 18 页 共 44 页 MP aPaPap 1000 54  ，取 p=。 根 据 以 上 的 计 算 可 知 ， 在 快 上 时 电 动 机 的 输 入 功 率 为WWqpP ppP 36  ； 慢上时的电动机输入功率为 WWqpP ppP 36111  ；而快上时其有用功率为 WWP 361  ；满上时的有用功率为；所以慢上时的功率损失为 略大于快上时的功率损失 ，现以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升。 设油箱的三个边长在 1： 1： 1— 1： 2： 3 范围内，则散热面积为223 23 2 mmVA  ， 假 设 通 风 良 好 ， 取 Cmkwh 231015 ，所以油液的温升为CChAHt  0 2 7 6 7 3  。 室温 为 C20 ，热平衡温度为CC   ，没有超出允许范围。 第三章 3． 1 液压缸的介绍 液压缸是液压传动系统中又一类执行元件，它也是把液压能转换成机械能的能量转换装置。 液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。 按照结构形式有活塞缸 柱塞缸 摆动缸三大类，活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸则实现往复摆动，输出角速度和转矩。 另外，按缸的特殊用途分，可分为串联缸 增压缸 增速缸 步进缸等。 ⑴缸体组件与活塞组件构成密封的容腔，承受油压。 因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度和可靠的密封性。 缸体组件指的是缸筒与缸盖，其使用材料，连接方式与工作压力有关，当工作压力 p10MPa 时使用铸铁缸筒，当工作 压力 M PapM Pa 2020  时使用无缝钢管， MPap 20 时使用铸铁或锻钢。 无锡职业技术学院 毕业论文 第 19 页 共 44 页 当采用法兰连接时，结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸筒部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入 螺钉。 缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径。 采用半环连接，工艺好 、连接可靠、 结构紧凑，但削弱了缸筒强度。 这种连接常用于无缝钢管缸筒与缸盖的连接中。 采用螺纹连接，体积小、重量轻 结构紧凑 但缸筒端部结构复杂，常用于无缝钢管或铸钢的缸筒上。 拉杆连接结构简单 工艺性好 通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会变形，影响密封效果，适用于长度较小的中低压缸。 焊接式连接强度高 制造简单 但焊接式易引起缸筒变形，无法拆卸。 由于本次设计中的要求工作压力 p10MPa，所以选用铸铁缸筒。 考虑到缸筒与缸盖 的连接方式，决定采用螺纹连接和法兰连接。 ⑵活塞组件 活塞组件由活塞，活塞杆和连接件等组成。 活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆无论空心的还是实心的，大多采用钢料制造。 活塞与活塞杆的连接方式很多，但采用哪种连接方式，都必须保证连接可靠。 整体式和焊接式结构简单 轴向尺寸紧凑，但损坏后需要整体更换。 锥销式连接加工简单 装配简单 但承载能力小，且需要有必要的防止脱落措施。 螺纹连接结构简单 装拆方便，但需备用螺母防松装置。 半环式连接强度高，但结构复杂，装拆不便。 介于综合考虑宜采用螺纹式防松。 ⑶密封装置 密封 装置的作用是用来阻止有压工作介质的泄漏；防止外界空气、灰尘、污垢与异物的侵入。 其中起密封作用的原件称密封件。 通常在液压系统与元件中，存在工作介质的内泄漏和外泄漏，内泄漏会降低系统的容积效率，恶化设备的性能指标，甚至无法正常工作。 外泄漏导致流量减少，不仅污染环境，有可能引起火灾，严重时嗨可能引起设备故障和人身事故。 系统中侵入空气，就会降低工作介质的弹性模量，产生空穴，有可能引起振动和噪声。 灰尘和异物即会堵塞小孔和缝隙 ，又会增加液压缸中相互运动件之间的摩擦磨损，降低使用寿命，并且加速了内外泄漏。 所以为了保障液 压设备工作的可靠性及提高工作寿命，密封装置与密封件不容忽视。 液压缸的密封主要指活塞 活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。 密封方式有间隙密封和密封圈密封。 间隙密封，这是依靠两运动件配合面之间保持一很小的间隙，使用其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种方法。 用该无锡职业技术学院 毕业论文 第 20 页 共 44 页 方法密封，只适合用于直径小的 压力较低的液压缸与活塞件密封。 间隙密封属于非接触式密封，它是靠相对运动件配合面之间的微小间隙来防止泄漏，实施密封，常用于柱塞式液压泵中柱塞和缸体配合 圆柱滑阀的摩擦副的配合中。 通常在阀芯的外表面开几条等距离的均压槽，其作 用是对中性好，减小液压卡紧力，增大密封能力，减轻磨损。 均压槽宽度为 到 ，深 到 1mm，其间隙值可取。 这种密封摩擦阻力小，结构简单，但磨损后不能自动补偿。 密封圈密封 1， O型圈 O型密封圈是由耐油橡胶制成的截面为圆形的圆环，它具有良好的密封性能，且机构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜，故在液压系统中广泛应用。 2， V 型密封圈的形状，它是由纯耐油橡胶或多层夹织物橡胶压制而成，通常由支撑环 密封环和压环组成。 当压环压紧密封环是支 撑环是密封环产生变形而起密封作用。 3 Y 型密封圈 属于唇形密封圈，其截面为 Y 型，主要用于往复运动的密封。 是一种密封性 稳定性 和耐压性较好 摩擦阻力小 寿命较长的密封圈，故应用也很普遍。 Y 型圈的密封作用依赖于它的唇边与对偶合面的紧密接触，并在压力油作用下产生较大的接触压力，达到密封目的。 当液压力升高时，唇边与偶合面贴的更紧，接触压力更高，密封性更好。 液压缸设计的细节 一般液压缸的工作压力大于 10MPa，活塞速度大于 ，应采用缓冲装置或其它缓冲方式。 当活塞速度大于 时，缸内缓冲结构不可能吸收全部动能，须在缸外加装制动结构，主要方式是在油路中增加切断功能或吸收能量功能。 而在本次设计课题中最高速是如下： smsmsmm 3   所以不需要加缓冲装置。 参见《液压系统设计元器件选型手册》 P276, 《液压传动与控制手册》 P244 内径 D=63mm d=25mm 符合液压缸直径 和活塞杆直径。 参见《新编实用液压技术手册》张岗主编 P234 表 52 活塞杆 d=25mm 活塞杆结构设计。 参见《新编实用液压技术手册》张 岗主编 P236 液压缸工作行程 由设计要求快上 350mm 慢上 100 行程 450mm 查 P234 同上 液压缸行程系列（ GB/T23491980） 第 2 系列，取 450。 活塞与液压缸采用 Y 形密封。 参见《新编实用液压技术手册》张岗主编 P240。 活塞与活塞杆采用螺纹连接，参见《新编实用液压技术手册》张岗主编 P241。 无锡职业技术学院 毕业论文 第 21 页 共 44 页 缸筒与缸底连接是法兰连接 螺钉是内六角圆柱头螺钉 M3（ GB/T ）参见《机械设计基础 课程设计指导用书》（第三版） P114 附表 54 缸头与缸盖的连接是用 螺钉是内六角圆柱头螺钉 M5（ GB/T ）参见《机械设计基础 课程设计指导用书》（第三版） P114 附表 54 液压缸油口设计 油口孔是压力油进出液压缸的直接通道，虽然只是一个孔，但不能轻视其作用。 如果孔小，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的活塞运动速度。 对液压缸往复速度要求较严的设计，一定要计算孔径的大小。 液压缸的进出油口，可以布置在液压缸的缸筒和前后端 盖，进出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。 液压缸进出油口的连接形式有螺纹 方形防兰 矩形法兰等。 国家标准 GB/T2878— 93 规定了液压缸进出油口螺纹连接的油口尺寸系列 M 液压缸零件的技术要求 活塞杆 1． 实心活塞杆材料为 35 45 钢；空心活塞杆材料为 35 45 钢的无缝钢管。 在这次液压缸的设计中选用 45 钢，做实心活塞杆。 2． 主要表面粗糙度 杆外圆柱面粗糙度 Ra 为 —。 3. 活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为 229— 285HB，必要时，在经高频淬火，硬度达 45— 55HRC。 4. 活塞杆 d 和 d2 的圆度公差值，按 9 10 11 级精度选用；活塞杆 d 的圆柱度公差值，应按 8 级精度选用。 5. 外径表面直线度在 500 长度上不大于。 6. 端面 T 的垂直度公差值，则应按 7 级精度选用。 7. 活塞杆与导向套采用 H8/f7 配合，与活塞的连接可采用 H8/h8 配合。 8. 活塞杆上的螺纹一般按 6 级精度加工；如载荷较小，机械震动也较小时，也允许按 7 ， 8 级精度制造。 9. 活塞杆上下表面必要时可以镀铬，镀层厚度约为 ，镀。