帶式輸送機的液壓自動張緊及檢測裝置設計.doc

畢業(yè)設計(論文)液壓皮帶張緊和監(jiān)測裝置設計the device design of the hydraulic tensioner and the detection of the belt conveyor學生姓名學院名稱專業(yè)名稱指導教師20*年5月27日 摘要本論文是設計一種用于帶式輸送機的液壓自動張緊及檢測裝置。首先，通過查閱資料，分析了現有的張緊裝置的優(yōu)缺點，并在此基礎上設計了裝置的總體布局。其次，通過對工況要求的分析，選擇液壓張緊的方式，并查閱資料設計了該裝置的液壓系統(tǒng)，主要部件液壓缸以及對部分輔助液壓元件進行了計算和選擇。最后，通過與指導老師交流和查閱資料選擇了用單片機控制的液壓檢測裝置對皮帶進行自動張緊。采用單片機具有反應快，實時監(jiān)控等優(yōu)點，達到生產使用的要求。該裝置可作為大型帶式輸送機的張緊裝置，例如煤礦上的帶式輸送機等。關鍵詞 帶式輸送機；液壓系統(tǒng)；液壓缸；單片機；絞車abstractthis paper is to design a hydraulic auto-tensioner and a detection device for the belt conveyor. first accessing to information, i analyzed the advantages and disadvantages of the existing tensioning device. and on this basis, i designed the overall layout of the device. secondly i analyzed the working conditions and selected the hydraulic tensioning mean, then designed the hydraulic system of the device and the important hydraulic cylinder. i also calculated and chose the hydraulic components on the part of the auxiliaries. finally with the guidance of teacher and accessing to information i selected scms to control the hydraulic cylinder for the belt conveyor. i used scms, which have a quick reaction and a real-time monitoring, to achieve the requirements of the production and use. the device can be used as a large belt tensioning device, such as the coal conveyor and so on.keywords belt conveyor hydraulic system hydraulic cylinder scm winch徐州工程學院畢業(yè)設計(論文)目 錄摘要iabstractii1 緒論11.1帶式輸送機簡述11.2帶式輸送機的工作原理11.3帶式輸送機的構成及特點11.3.1 帶式輸送機的構成11.3.2帶式輸送機的特點21.4 帶式輸送機張緊裝置的作用和類型31.5現有帶式輸送機張緊裝置的原理及特點31.5.1重錘式張緊裝置31.5.2螺旋式張緊裝置41.5.3鋼繩絞車式張緊裝置41.5.4電控自動張緊裝置41.6帶式輸送機液壓張緊裝置51.7液壓式自動張緊裝置的設計72 皮帶運輸機液壓自動張緊裝置的總體結構82.1總體結構各部件的確定82.1.1執(zhí)行部件的選擇82.1.2控制部件的選擇82.1.3動力及其它部件的選擇82.2系統(tǒng)結構布置簡圖繪制82.2.1張緊裝置總體組成及其作用92.2.2系統(tǒng)結構布置簡圖93 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設計103.1設計參數和拉緊裝置應該滿足要求分析103.1.1設計參數103.1.2設計要求分析103.2工況分析并確定液壓缸參數113.1.1負載分析初步確定各工況的負載和速度113.1.2初步確定液壓缸參數113.3液壓缸的設計123.3.1液壓缸的類型確定123.3.2液壓缸的安裝形式133.3.3液壓缸重要技術性能參數的計算143.3.4缸筒的設計與計算143.4活塞桿的設計與計算173.4.1活塞桿尺寸的確定173.4.2活塞桿的形式和材料及技術要求173.4.3活塞桿的強度計算183.4.4活塞桿的結構設計183.5活塞的設計與計算193.5.1活塞的結構形式193.5.2活塞的材料及技術要求193.5.3活塞的尺寸的確定203.6導向套的設計與計算203.7端蓋和缸底的設計與計算213.7.1端蓋的設計213.7.2端蓋的材料和技術要求223.8其他零件的設計與計算223.8.1油口的設計與計算223.8.2擋圈的設計選擇233.8.3軸套的設計與計算243.9液壓缸的密封防塵導向的選擇243.9.1端蓋和活塞桿的密封防塵243.9.2端蓋和缸筒的密封253.9.3活塞和活塞桿的密封263.9.4活塞和缸筒的密封263.10液壓回路的分析及選擇263.10.1液壓回路的選擇263.10.2液壓回路的組合及其動作原理283.11液壓元件的選擇293.11.1液壓泵的計算與選擇293.11.2驅動電機的計算和選擇303.11.3液壓元件型號303.11.4油管的計算和選擇303.11.5蓄能器，油箱的選擇314 外設的選用334.1絞車的選型334.2滑輪的設計與選用335 張緊裝置的控制系統(tǒng)設計355.1控制功能分析355.2硬件的選擇365.2.1單片機的選擇365.2.2壓力傳感器的選擇375.2.3模數轉換器的選擇385.2.4變頻器的選擇395.3程序流程圖的設計425.3.1單片機2控制變頻器程序流程圖425.3.2單片機1的程序流程圖435.4電路圖的繪制44結論46致謝47參考文獻48501 緒論1.1帶式輸送機簡述帶式輸送機，又稱膠帶輸送機，現場俗稱“皮帶”。它是冶金，電力和化工等工礦企業(yè)常見的連續(xù)動作是運輸設備之一，尤其在煤炭工業(yè)中，使用更為廣泛。在煤礦上，帶式輸送機主要用于采區(qū)順槽，采區(qū)上（下）山，主要運輸平巷及斜井，較常用于地面生產和選煤廠中。1.2帶式輸送機的工作原理帶式輸送機的結構示意圖如圖1-1所示，輸送帶繞經驅動滾筒1和機尾換向滾筒5形成無機閉合帶。上下兩股輸送帶是由安裝在機架上的托輥3支撐著。拉緊裝置的作用是給輸送帶正常云狀所需要的張緊力。工作時，驅動滾筒通過它與輸送帶之間的摩擦力驅動輸送帶運行。圖1-1帶式運輸機工作原理圖1.驅動滾筒2.清掃裝置3.托輥4.輸送帶5.機尾換向滾筒6.拉緊裝置1.3帶式輸送機的構成及特點1.3.1 帶式輸送機的構成帶式輸送機主要有輸送帶，驅動裝置，托輥及支架，拉緊裝置，制動裝置，儲帶裝置和清掃裝置組成。如圖1-2為ssj系列可伸縮帶式輸送機；如圖1-3為td75型通用固定帶式輸送機。1.3.2帶式輸送機的特點帶式輸送機鋪設傾角一般為1618,一般向上運輸取較大值，向下運輸取較小值。帶式輸送機能力大，調度組織簡單，維護方便，因而運營費低。此外，結構簡單，運行平穩(wěn)可靠，運行阻力小，耗電量低，容易實現自動化也是它的特點。圖1-2 ssj系列可伸縮帶式輸送機圖1-3 td75型通用固定帶式輸送機輸送帶最初是由傳送帶發(fā)展而來的，隨著輸送機的用途不斷擴大和科學技術的發(fā)展，輸送帶為了滿足輸送機的要求，品種不斷擴大，但所有的輸送機在運行一段時間后都有可能使輸送帶變長，變形等，輸送帶的變長由彈性伸長和永久伸長組成。所以，需要采用張緊裝置來克服由于輸送帶變長而引起的缺陷。帶式輸送機裝置是礦用帶式輸送機不可缺少的重要組成部分，它直接關系到帶式輸送機的安全運行及使用壽命等。1.4 帶式輸送機張緊裝置的作用和類型為了保證輸送機能正常運轉，張緊裝置勢必不可少的裝置之一。張緊裝置有四個主要作用：1.保證帶式輸送機驅動滾筒分離點的足夠張力，從而保證驅動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機正常運轉。2.保證承載分置最囂張鋰電的必須張緊力，限制輸送帶在托輥之間的垂度，保證帶式輸送機的正常運行，不致因輸送帶松弛而導致打滑，跑偏等現象。3.補償塑性變形與過渡工況式輸送帶伸長量的變化。由于負載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現象也會造成輸送帶伸長，所以張緊力是變化的，必須經常調節(jié)拉緊滾筒的位置，才能保證帶式輸送機的正常工作。4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準備。每每部帶式輸送機都有若干個接頭，可能在某一時間街頭會出現問題，必須截頭重做，而這時可通過放松拉緊裝置重新接頭來解決?，F有張緊裝置大致五種，分別是：重錘車式張緊裝置，螺旋式張緊裝置，鋼繩絞車式張緊裝置，電控式自動張緊裝置和液壓式自動張緊裝置。1.5現有帶式輸送機張緊裝置的原理及特點1.5.1重錘式張緊裝置如圖1-4所示，機尾換向滾筒1固定在小車2上，垂直懸吊的重錘3和小車2相連，由于重錘3的重量可以為一定值，所以皮帶的張力，拉緊力恒定，同時重錘靠自重張緊，能自動補償皮帶的伸長，但其需要的空間大，占地面積大，往往受空間限制而無法使用，易于使用在固定式長距離運輸機上。圖1-4 重錘車式張緊裝置1.滾筒 2.小車 3.重錘1.5.2螺旋式張緊裝置如圖1-5所示，拉近滾筒的軸承座安裝在活動架上，活動架可以在導軌上滑動，旋轉螺旋桿使活動架上的螺母和活動架一起前進和后退，達到張金和放松的目的。其結構簡單，但行程太小，只適用于短距離的運輸機上，且當皮帶自行伸長時，不能自動張緊。圖1-5 螺旋式張緊裝置1.5.3鋼繩絞車式張緊裝置如圖1-6所示，這種張緊裝置是利用小型絞車張緊。絞車一般用蝸輪蝸桿減速器帶動卷筒來纏繞鋼繩從而張緊皮帶。這種張緊裝置的優(yōu)點是體積小，拉力大，所以被廣泛運用到井下帶式運輸機中，但其不能自行張緊。圖1-6 鋼繩絞車式張緊裝置1.5.4電控自動張緊裝置自動張緊裝置不僅能根據主動滾筒的牽引力來自動調節(jié)拉緊力，而且還能補償皮帶的伸長。如圖1-7所示，是電控自動張緊裝置的一種，此張緊裝置只能保持張緊力恒定，相當于重錘是拉緊裝置，不能根據其工況隨時改變張緊力。圖1-8 電控自動張緊裝置1.控制箱 2.永久磁鐵 3.控制桿 4.彈簧 5.緩沖器 6.電動機 7.減速器 8.鏈傳動 9.傳動齒輪 10.滾筒 11.鋼絲繩 12.拉緊滾筒及活動小車 13.皮帶電動機6啟動后，經過彈性連軸節(jié)帶動蝸輪減速器7，在經過傳動裝置8（鏈傳動）帶動下面的滾筒，下面的滾筒通過傳動比為1:1的齒輪9帶動上面的滾筒，兩個滾筒10旋轉方向相反，這樣通過鋼繩11可以移動小車12，是皮帶13存儲或放出，張緊或放松?？刂茥U2的一端通過鋼繩繞過兩個定滑輪組后與動滑輪相連，另一端連有兩根彈簧4，通過調節(jié)彈簧可以做到滿足所需要的拉力。在鋼繩拉力和彈簧拉力的共同作用下，控制桿處于中間位置。當膠帶張緊力小于調節(jié)好的數值時，彈簧對控制桿的作用力大于鋼繩對控制桿的作用力，原被拉伸的彈簧縮回，帶動控制桿向右偏斜。裝在控制桿上的磁鐵3接通安裝在控制箱1中的張緊繼電器，開動絞車使皮帶拉緊，鋼繩對控制桿的張緊力逐漸增加，彈簧又逐漸伸長。當皮帶的張緊力恢復到調節(jié)好的數值時，控制桿回到中間位置。這時永久磁鐵離開張緊繼電器，繼電器斷開，絞車停止轉動，從而張緊過程結束。反之，當膠帶張緊力大于調節(jié)好的數值時，可以開動絞車反轉，以放松皮帶。緩沖器5的作用是使張緊力的震蕩受到阻尼作用。此裝置中的張緊力調節(jié)可以通過調節(jié)彈簧實現。1.6帶式輸送機液壓張緊裝置zyl500j型帶式輸送機自控液壓拉緊裝置帶式輸送機自控液壓拉緊裝置是根據我國帶式輸送機的特點，吸取世界工業(yè)發(fā)達國家的先進技術，考慮大師輸送機在工作時所需拉緊力不同，經合理的張力模型分析研究而設計的。如圖1-9所示，zyl500j型自控液壓拉緊裝置適用于長距離歹勢輸送機的張緊，主要由拉緊油缸，液壓泵站，蓄能站，電氣控制開關，張緊小車和拉緊附件等五大部分組成。其中液壓泵站，蓄能站和電氣控制開關不需要做地基，僅要求安放地點不落物料和水即可。圖1-9 zyl500j型帶式輸送機自控液壓拉緊裝置液壓原理圖1，13，15.吸油濾油器2.組電機泵組3，14.電磁溢流閥4.手動換向閥5.液控單向閥6，12.壓力表7.拉緊油缸8.蓄能器9.截止閥10.壓力繼電器11.溢流閥16.副電機泵組17.卸荷溢流閥18.電液電磁換向閥20.平衡閥21.制動器22.液壓馬達液壓系統(tǒng)的工作原理如下：將旋鈕開關調整到自動位置，按下啟動按鈕準備進入啟動過程自動狀態(tài)1.輸送機啟動控制開關得到啟動信號后，電磁鐵2dt,4dt及主電機得電啟動張緊絞車正轉，張緊力上升至啟動設定值，電磁鐵2dt，4dt及主電機失電張緊絞車停止正轉，并返回允許啟動信號，進入啟動過程。輸送機在啟動過程中張緊系統(tǒng)不允許參與任何動作。輸送機啟動完成后，并發(fā)出滿速信號或通過時間延時t秒。控制開關得到滿速信號或延時t秒后，電磁鐵2dt，3dt及主電機得電啟動張緊絞車反轉，張緊力下降至運行上限設定值。電磁鐵2dt，3dt及主電機失電張緊絞車停止反轉，進入正常運行階段。2.正常運行階段在正常運行期間，當系統(tǒng)張緊力低于測力裝置變送設定下限值時，電磁鐵2dt，4dt及主電機得電啟動張緊絞車正轉，張緊力上升至測力裝置變送設定上限值。電磁鐵2dt，4dt及電機失電張緊絞車停止正傳。在正常運行期間，當活塞桿伸出行程達到頭行程開關時，發(fā)出報警故障燈閃爍信號。通知值班司機輸送機停車后需要調整活塞桿伸出位置。在正常運行期間，當活塞桿縮回行程達到頭行程開關時，發(fā)出報警故障燈閃爍信號。通知值班司機輸送機停車后需要調整活塞桿伸出位置。若系統(tǒng)張緊力超過設定高限值時，電磁鐵2dt,3dt及主電機得電啟動張緊絞車反轉，張緊力下降至運行上限設定值。電磁鐵2dt，3dt及主電機失電張緊絞車停止反轉。3.停機階段與正常運行階段工況相同，等待再次啟動準備信號。1.7液壓式自動張緊裝置的設計液壓式自動張緊裝置有很多形式，其最終目的就是不僅能根據主動滾筒的牽引力來自動調節(jié)拉緊力，而且還能補償皮帶的伸長以及在輸送機皮帶調整時能方便操作等。本設計采用液壓缸和絞車結合的液壓式自動張緊裝置，一定程度上滿足了上述目的，定為生產實際帶來很大效益。通過上文分析，結合他們的優(yōu)點，下面將分三部分對液壓式自動張緊裝置的結構布置，液壓系統(tǒng)和液壓缸等進行設計，計算。2 皮帶運輸機液壓自動張緊裝置的總體結構2.1總體結構各部件的確定通過對整個張緊裝置的作用以及應滿足的要求的分析和選擇，確定裝置應具有的部件如下。2.1.1執(zhí)行部件的選擇由前文可知張緊裝置在其工作過程中的作用如下：1.保證帶式輸送機驅動滾筒分離點的足夠張力，從而保證驅動裝置依靠摩擦傳動所必須傳遞的摩擦牽引力，以帶動輸送機正常運轉。2.保證承載分支最小張力點的必須張力，限制輸送帶在托錕之間垂度，保證帶式輸送機的正常運行，不致因輸送帶松弛而導致打滑，跑偏等現象。3.補償塑性變形與過渡工況式輸送帶伸長量的變化。由于負載變化會引起輸送帶發(fā)生長度變化，蠕變現象也會造成輸送帶伸長，所以張緊力是變化的，必須經常調節(jié)拉緊滾筒的位置，才能保證帶式輸送機的正常工作。4.為輸送帶重新接頭作必要的行程準備。每每部帶式輸送機都有若干個接頭，可能在某一時間街頭會出現問題，必須截頭重做，而這時可通過放松拉緊裝置重新接頭來解決?？梢姡瑥埦o裝置因具有自動調節(jié)拉緊力，響應快，體積小，控制簡單等特點。根據設計要求，液壓自動張緊裝置的執(zhí)行元件可選擇工程液壓缸結合調度絞車的形式，以滿足皮帶機在正常工作，斷帶調整，重新接頭以及位置轉移時對張緊裝置的不同要求。2.1.2控制部件的選擇1.皮帶運輸機在煤礦生產中大多用在井下和地上選煤，在井下使用時應保證其工作過程中不產生電火花，所以張緊裝置應有防爆控制箱。2.張緊裝置正常工作時，可采用泵斷續(xù)的供油，利用蓄能器實現油缸的自動張緊和特殊情況下啟動保護作用，以降低能耗。3.在皮帶運輸機尾部拉緊小車的軌道上設置行程開關，來控制液壓缸張緊系統(tǒng)快速動作，以防在斷帶時拉緊小車的快速后退和油缸中某一腔的液壓急劇變化而造成很大的沖擊對系統(tǒng)帶來巨大的破壞。2.1.3動力及其它部件的選擇1.設置液壓泵站，為系統(tǒng)提供動力。2.設置固定繩座，選擇系統(tǒng)所用的鋼繩以及其他附屬元件。2.2系統(tǒng)結構布置簡圖繪制2.2.1張緊裝置總體組成及其作用由上文分析，選擇可知，張緊裝置總體有以下幾個部分組成：1.油缸，正常工作時的執(zhí)行元件。2.慢速調度絞車，在皮帶機斷帶調整，重新接頭時工作。3.防爆控制箱，皮皮帶機在井下工作時起隔離，防爆作用。4.液壓泵站，提供壓力油，提供系統(tǒng)動力。5.蓄能器，在液壓泵間隔空轉是為系統(tǒng)提供動力，并在特殊情況下起保護作用。6.行程開關，起斷帶保護的作用。7.其他部件，為系統(tǒng)起固定，連接，傳動等作用。2.2.2系統(tǒng)結構布置簡圖如圖2-1所示：圖2-1 皮帶機液壓自動漲緊裝置系統(tǒng)結構布置簡圖1.皮帶2.拉緊小車3.小車軌道4.鋼繩5 .行程開關6.液壓泵站7.滑輪組8.防爆控制箱9. 蓄能器10. 慢速調度小車11.壓力傳感器 12. 拉緊油缸13. 固定繩索系統(tǒng)結構布置圖說明：1.此圖為示意圖，詳見工程圖。2.拉緊油缸的中線位置，滑輪組，鋼繩的布置位于同一水平面內。3.防爆控制箱8，液壓泵站6為無地基放置件，可根據使用場合的不同靈活放置。4.滑輪組之間的垂直距離要盡可能大，以保證拉緊小車的穩(wěn)定性。3 張緊裝置的液壓系統(tǒng)設計3.1設計參數和拉緊裝置應該滿足要求分析3.1.1設計參數1.啟動張力是正常運行的1.3-1.5倍要求2.被拉緊皮帶寬1米3.最大拉緊力150kn4.張緊速度：v1=2m/min，快退速度為：v2=4m/min5.張緊行程：s=1000mm3.1.2設計要求分析結合生產實際，考慮多方面原因得出以下拉緊裝置應滿足的要求：1.如圖3-1所示，實現油缸的張緊，松開以及特殊時期的動作2.張緊系統(tǒng)能隨皮帶張力的大小的變化而動作，實現皮帶的張緊力在一范圍內保持不變，哲理取皮帶的張力f的范圍為： 0.95ffa穩(wěn)，所以能滿足最小穩(wěn)定速度的要求。2.計算進給液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率通過估計，工作時背壓p背=pa，快退時背壓p背=pa,同時根據上面計算出的液壓缸的直徑及活塞桿的直徑等，計算出液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率，如下表3-2。表3-2 液壓缸的壓力流量和功率工況負載f(kn)回油腔壓力p2(mp)進油腔壓力p1(mp)輸入油量q(l/min)輸入功率n(kw)計算公式啟動階段116.67 p2=p123.22變化值變化值張緊階段83.30.67.1524.532.92快速后退階段00.81.3528.970.653.3液壓缸的設計3.3.1液壓缸的類型確定根據設計要求，設計液壓系統(tǒng)為中高壓系統(tǒng)，根據不同類型液壓缸所需滿足的工況情況的不同，可選擇“雙作用單桿直線液壓缸”，根據機械設計手冊選擇焊接型液壓缸，因為這類液壓缸暴露在外面的零件較少，外表光潔，外形尺寸小，能承受一定的沖擊負載和惡劣的外界環(huán)境條件。但由于前端蓋螺紋強度和預緊時端蓋對操作的限制，因而不能用于過大的缸的內徑和較高的工作壓力，缸的內徑常用于d200mm,額定壓力p530mpa,則：材料的許用應力：=/n=530/3=176.67mpa2.缸筒的尺寸參數選擇（1）缸筒內徑的確定由前面計算得到：缸筒內徑d=125mm（2）缸筒壁厚的計算按薄壁筒計算，=10.27mm 式（3.10）式中 py試驗壓力，當工作壓力p16mpa時,py=1.25p；液壓缸的內徑；材料的許用應力。查手冊取工程液壓缸的外徑的標準值為146mm,即缸筒壁厚為10.5mm，=10.271.2mm式中 fmax=116670n；l=d=0.46m；=0.6=。即一般焊接即可滿足要求。（2）結構形式鑒于此液壓缸用于皮帶運輸機張緊裝置中，主要為礦上所用，且內徑d200mm，額定壓力pn 600mpa,340mpa。顯然，活塞桿符合要求。3.4.4活塞桿的結構設計1.活塞桿和活塞的連接液壓系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)，本著滿足方便安裝，連接強度高等要求，選擇卡環(huán)式連接，如圖3-8所示。2.活塞桿端部和負載的拖動機構相連接，考慮到液壓缸工作時軸線固定不動，可采用螺栓連接。圖3-8 活塞桿和活塞的連接1.缸底2.缸壁3.活塞4.活塞桿5.軸套6.擋圈7.卡環(huán)3.5活塞的設計與計算3.5.1活塞的結構形式根據液壓缸使用的情況（密封，有無導向環(huán)等），選用有導向環(huán)形活塞，具體結構形式如圖3-9所示。圖3-9 活塞的密封和導向1.yx型密封圈2.導向環(huán)3.活塞4.缸壁3.5.2活塞的材料及技術要求查表可選“有導向環(huán)活塞”，材料為45號鋼，外加導向環(huán)。技術要求（如圖3-10）：1.活塞外徑d對內徑d1的徑向跳動公差值按7，8級精度選取。2.端面t對內徑d1軸線的垂直度公差值按7,8級精度選取。3.外徑d的援助度公差值按8,9或10級精度選取。圖3-10 活塞的技術參數3.5.3活塞的尺寸的確定根據以往經驗，可取活塞的寬度為活塞外徑的0.6-1.0倍，這里取活塞的寬度為活塞外徑的0.8倍，即h=0.8d=10cm。3.6導向套的設計與計算導向套在活塞往復運動中起導向支承作用，導向套的性能的好壞對液壓缸的性能有很大的影響。最小導向長度及中隔圈長度的確定當活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點到導向套活動面中點的距離稱為最小導向長度h，如圖3-11所示。圖3-11 最小導向長度一般情況下，最小導向長度應滿足下面的要求： 式（3.17）=0.1125m式中 l最大工作行程m；d缸筒的內徑m。因為缸徑大于80mm，所以導向套滑動面的長度a為：a=（0.6-1.0）d=0.8d=0.64m 式（3.18）式中 d活塞桿的直徑m。導向套的長度為：b=（2/3）d=(2/3)80=53.33mm,這里取b=60mm，以滿足要求。由于液壓缸的行程長度較長，一個導向套不能滿足要求，增加導向套會增加系統(tǒng)摩擦，降低效率，故可在導向套和活塞之間裝一個中隔圈，使活塞桿在全部外伸時仍有足夠的支承長度，通常支承長度應滿足：lg(d+d/2)m 式（3.19）lg0.125+0.08/2=0.165m一般情況下，當行程長度超過缸筒內徑的8倍時，可裝一個100mm的中隔圈；超過的部分每增加700mm，中隔圈的長度即增加100mm。由于此液壓缸的行程要求為1000mm，缸筒內徑為125mm為8倍，所以可選擇安裝一個長度為100mm的中隔圈。根據以上計算，同時考慮盡量減少設計零件，又因為液壓缸工作時相對滑動少，磨損也少，所以取端蓋結合導向支承環(huán)的方式導向，這里取端蓋的長度（圖3-12）h=80mm,導向支承長度為l=30mm，具體布置見工程圖。3.7端蓋和缸底的設計與計算3.7.1端蓋的設計在單活塞桿液壓缸中，有活塞桿通過的缸蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。缸蓋的設計主要考慮活塞桿的導向，密封，防塵等問題。圖3-12 端蓋3.7.2端蓋的材料和技術要求如圖3-12所示。1.端蓋的材料采用45號鋼。2.技術要求：（1）直徑d1,d2,d3的圓柱度公差值按9,10,11級精度選??；（2）d2，d3與d1的同軸度公差值為0.03mm；（3）端面a,b與直徑d1軸心線的垂直度公差值按7級精度選??；（4）導向孔的表面粗糙度ra=1.25um3.7.3液壓缸缸底尺寸的確定如圖3-5所示。選擇缸底形狀為平面有油口型，材料為35號鋼，計算如下：=30.47mm 式（3.20）式中 py試驗壓力mpa，當工作壓力p16mpa時，py=1.25p；液壓缸的內徑m；d0油口的直徑m；材料的許用應力mpa。根據計算，同時考慮到油口在缸底的布置，取缸底尺寸h=65mm。3.8其他零件的設計與計算3.8.1油口的設計與計算1.液壓缸油口的連接形式采用螺紋連接。2.液壓缸油口直徑的計算（圖3-13）圖3-13 油口油口的計算根據活塞的最高運動速度和油口的最高液流速度計算如下：=16.25mm 式（3.21）式中 d0油口的直徑mm；缸筒的內徑m；v液壓缸的最大輸出速度，v=4m/min；v0油口液流速度m/s，通常取油口液流速度為2.5-5m/s。根據計算以及d=125mm，查機械設計手冊表17-6-25得ec=m272，ee=17mm，螺紋精度為6h。3.8.2擋圈的設計選擇根據設計要求，查表選用彈性擋圈a型(gb/t 894.1-1986),材料62mn，熱處理44-51hrc,表面氧化處理。如圖3-14所示，其尺寸如下：1.端蓋用擋圈：d0=125mm,d=105mm,s=3mm,b=12.6mm,d1=4mm，d2=121m=3.2mm,n6mm,重量為每1000個89.97kg。2.活塞用擋圈：d0=70mm,d=50mm,s=2.5mm,b=7.6mm,d1=3mm,d2=56.5mm，m=2.7mm,n5.3mm,重量為每1000個32.5kg。圖3-14擋圈以及和軸的配合圖3.8.3軸套的設計與計算軸套的尺寸由擋圈和卡環(huán)決定，一般取其截面的長，寬分別為卡環(huán)，擋圈的長，寬的二倍（卡環(huán)固定用）；端蓋用軸套的尺寸由卡環(huán)決定。3.9液壓缸的密封防塵導向的選擇3.9.1端蓋和活塞桿的密封防塵活塞桿在端蓋中作往復運動，其密封屬于動密封，且液壓缸工作壓力大于16mpa，所以可采用yx型密封圈，擋圈結合j形防塵圈的密封方式，如圖3-15,圖3-16,圖3-17,圖3-18所示。圖3-15 端蓋和活塞桿的密封和防塵1.擋圈2.yx密封圈3.j型防塵圈圖3-16 j型防塵圈圖3-17 軸用yx型密封圈圖3-18 孔用yx型密封圈查手冊（根據jb/zq4265-86）選擇，密封圈代號d80（d=80mm，h=14mm，h1=12.5mm）材料：聚氨酯3；擋圈規(guī)格：d=80mm,d=92mm，t=20.15mm，材料：聚四氟乙烯；防塵圈代號：j型防塵圈d80，d1=81.50.6mm，d2=75.50.6mm，d1=124.50.6mm,h=10mm(允許公差-0.5mm)，h=5mm（允許公差-0.5mm），材料：聚氨酯橡膠。查手冊（根據zb/zq4265-88）取擋圈的規(guī)格為：d=80mm；t=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。3.9.2端蓋和缸筒的密封圖3-19 端蓋和缸體的密封1.擋圈2.o型密封圈3.卡環(huán)缸蓋和缸筒連接在一起，其密封屬于靜密封，如圖3-19所示，這里采用o型密封圈加擋圈的密封方式，擋圈的作用是防止密封圈被擠壓損壞。查手冊（根據gb3452.1-92）取o型密封圈尺寸為：d=125mm，d2=70.15mm，b=9.3mm，d=75mm，d2=5.30.13mm,b=6.9mm,由于增加了擋圈，其密封槽分別為b=12.3mm，b=9mm，其密封圈材料為：耐油通用橡膠i-4。查手冊（根據zb/zq4265-88）取擋圈的規(guī)格為：d=75mm；t=1.35-4.35mm，材料為：聚四氟乙烯。3.9.3活塞和活塞桿的密封活塞和活塞桿連接在一起作往復運動，屬于靜密封，可采用0型密封圈結合擋圈的密封方式（如圖3-20）。圖3-20 o型密封圈的尺寸圖圖3-21 擋圈的尺寸3.9.4活塞和缸筒的密封活塞在缸筒中作往復運動，其密封屬于動密封，可選擇yx型密封圈如圖3-18所示。查手冊（根據jb/zq4264-86）得yx型密封圈d125（d=125mm，h=14mm，h1=12.5mm，溝槽長度為16mm，深度為10mm，材料為聚氨酯-4）。3.10液壓回路的分析及選擇3.10.1液壓回路的選擇1.選擇蓄能供能回路和過載保護回路（如圖3-22）設置蓄能器6可在一定時間內保持系統(tǒng)壓力動態(tài)平衡，同時其采用二位二通電磁閥5可起到斷帶保護的作用。圖示壓力油流動方向為啟動后壓力油流動方向，此時，蓄能器蓄能。啟動階段，由于系統(tǒng)壓力較高，此時二位二通電磁閥7應斷開，4ya得電，啟動完畢后接通。圖3-22 蓄能，供能，斷帶保護回路2.選擇斷帶保護回路（如圖3-22）實際工作中，當意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時，會對液壓缸產生很大的沖擊，此時若對系統(tǒng)不加以保護，定會造成嚴重的損失。為防止類似事情的發(fā)生，在小車軌道上設置行程開關，斷帶時，小車快速右移，觸動行程開關，行程開關通過給單片機信號控制二位二通電磁換向閥5，使5ya得電，左位工作，油液壓力下降，通過二位二通電磁換向閥5流回油箱，從而保護系統(tǒng)。3.過載保護回路（如圖3-23）實際工作過程中，若皮帶機突然過載，即油缸無桿腔壓力突然增大，此時可以通過設置壓力溢流閥，設置溢流閥壓力為某一定值，當油缸中的壓力達到此值時即通過溢流閥8卸荷，活塞桿左移，過載消除，液壓缸恢復原位，保持皮帶拉壓力在一個很小范圍內變化。同理，油缸無桿腔壓力突然減小時（皮帶輕載），活塞桿右移拉緊皮帶。圖3-23 過載和快退保護回路3.10.2液壓回路的組合及其動作原理根據以上選擇的液壓回路，考慮各個回路及元件之間的先后動作組合成符合設計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)圖（如圖3-24）。其基本動作原理簡要如下：1.啟動階段：啟動系統(tǒng)，泵12開始工作，油液通過二位四通電磁閥2，調速閥3，液控單向閥4，進入液壓缸無桿腔，油液壓力達到一定值后，活塞，活塞桿帶動滑輪組以及拉緊小車右移，進而拉緊皮帶，液壓缸有桿腔油液經二位三通閥10，經二位四通電磁閥2回油箱。2.張緊階段：控制二位二通電磁閥7,4ya失電，油路同上。但油液進入液壓缸無桿腔的同時經二位二通電磁閥7進入蓄能器6，蓄能器6蓄能；當液壓缸的壓力達到一定值（系統(tǒng)工作時的壓力值），單片機控制電磁溢流閥1,1ya得電，使電磁溢流閥1的二位二通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉（停止工作）。3.保壓階段：由蓄能器為液壓缸補充由于油液損失而造成的壓力不足等，以維持液壓缸的正常的工作壓力；由于油液損失的繼續(xù)，以致蓄能器的補充也難以維持時（系統(tǒng)壓力小于規(guī)定值時），單片機控制電磁溢流閥1,1ya失電，使電磁溢流閥1的二位二通閥斷開，油液重新向液壓缸無桿腔，蓄能器供油；到蓄能器的壓力達到一定值（系統(tǒng)工作時的壓力值），單片機控制電磁溢流閥1,1ya得電，使電磁溢流閥1的二位二通閥接通，油液從泵源直接回油箱，泵空轉（停止工作）。這樣系統(tǒng)反復此過程，保證液壓缸工作的正常壓力。4.快退階段：系統(tǒng)要停止工作時，控制二位四通電磁閥2,2ya得電，油液通過二位三四通電磁閥10進入液壓缸有桿腔，無桿腔油液通過液控單向閥4和調速閥3回油箱，同時二位二通電磁閥5，5ya得電，二位二通電磁閥5接通，蓄能器6卸荷。當液壓缸碰到障礙物或油路堵塞（液控單向閥壞了）油液可通過溢流閥8回油箱，從而保護系統(tǒng)。5.實際工作中，當意外的事情（如突然斷帶等）發(fā)生時，會對液壓缸產生很大沖擊，此時若對系統(tǒng)不加以保護，定定會造成嚴重損失。為防止類似事情發(fā)生，在小車軌道上設置行程開關。斷帶時，小車快速右移，觸動行程開關，行程開關通過給單片機信號控制二位二通電磁換向閥5，使5ya得電，左位工作，油液壓力下降，通過二位二通電磁換向閥5流回油箱，從而保護系統(tǒng)。6.實際工作過程中，若皮帶機突然過載，即油缸無桿腔壓力突然增大，此時可以通過設置壓力溢流閥壓力為某一定值，當油缸中的壓力達到此值即通過溢流閥8卸荷，活塞桿左