電液執(zhí)行器畢業(yè)論文

第 頁 電液執(zhí)行器的設計 摘要 電液執(zhí)行器是一種智能型機、電、液一體化動力裝置，隨著閥門技術的不斷應用與發(fā)展，電液執(zhí)行器也得到了更廣泛的應用。本課題所設計的是一種快關閥上應用的電液執(zhí)行器，很大程上減小了閥門的開關時間，使得閥門的完全開啟和關閉的時間提高到了0.2s。通過對國外電液執(zhí)行器的借鑒，本課題對電液執(zhí)行器的液壓系統(tǒng)原理圖及執(zhí)行器的執(zhí)行機構進行了整體設計。本文介紹了電液執(zhí)行器的組成、液壓原理圖及其控制機構。設計的執(zhí)行機構采用撥叉式機構，以其獨特的扭矩曲線成為驅動大部分角行程閥最理想的機械，為大口徑閥門提供較大的 開啟扭矩。采用的液壓系統(tǒng)則由各液壓元件按邏輯原理組成，通過電氣信號的轉換從而實現功率的轉換，控制執(zhí)行機構動作，驅動閥門開啟和關閉。液壓系統(tǒng)采用內置小油缸一體化設計無需額外配置龐大的液壓站，減小了執(zhí)行器的整體體積。 關鍵詞 ： 電液執(zhí)行器、快關閥、撥叉式結構 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 The design of the electro-hydraulic actuator Abstract The design of operation structure of the electro-hydraulic actuators digest electro-hydraulic actuator is a kind of intelligent machine, with a integration of electricity, liquid and power installation.With the continuous application and development of valve technology, electro-hydraulic actuator has been more widely used. This topic is design of the quick closing valve on the application of electro-hydraulic actuator, largely reduced the switching time of the valve, the valve fully open and close time increased to 0.2 second. Based on the reference of foreign electro-hydraulic actuator, this topic is about the overall design of the electro-hydraulic actuator hydraulic system principle diagram and the structure of the actuator. This paper expounds the composition, hydraulic principle diagram and the control mechanism of the electro-hydraulic actuator. Actuator uses fork type, it is the most ideal driving mechanical of most of the quarter-turn valves cause of its unique torque curve , it can provide large diameter valves with a larger torque. Hydraulic system is composed of various hydraulic components, which combine in a logical way. The system realize the transformation of the power by the transformation of the electrical signals to control the actuator motion, driving valve opening and closing. Hydraulic system adopt the design of integration of built-in small oil cylinder , so there is no need of additional configuration large hydraulic station, so as to reduce the overall volume of the actuator. Key words: electro-hydraulic actuators,quick closing valves,fork type structure 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 目錄 第一章 緒論 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 電液執(zhí)行器的發(fā)展背景及優(yōu)勢 . 1 1.3 近些年電液執(zhí)行器在國內外的發(fā)展情況 . 2 1.4 課題研究的方法及意義 . 2 第二章 電液執(zhí)行器液壓系統(tǒng)原理設計 . 4 2.1 電液執(zhí)行器的基本結構和液壓系統(tǒng) . 4 2.1.1 電液執(zhí)行器的基本結構 . 4 2.1.2 電液執(zhí)行器的執(zhí)行機構 . 4 2.1.3 電液執(zhí)行器的液壓控制系統(tǒng) . 4 2.2 電液執(zhí)行器的液壓系統(tǒng)原理圖 . 5 2.2.1 液壓控制原理 . 5 2.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖 . 5 2.2.3 液壓系統(tǒng)主要元件 . 6 2.2.4 液壓系統(tǒng)結構圖 . 6 2.3 電液執(zhí)行器的設計參數 . 6 2.4 電液執(zhí)行器的工況分析 . 7 2.4.1 電液執(zhí)行器液壓缸工況分析 . 7 2.4.2 電液執(zhí)行器液壓缸負載和速度循環(huán)圖 . 8 第三章 電液執(zhí)行器液壓缸的計算 . 8 3.1 液壓缸的負載計算 . 8 3.2 液壓缸缸筒的確定 . 10 3.2.1 缸筒的的選擇 . 10 3.2.2 缸筒的計算 . 10 3.3 液壓缸活塞桿的確定 . 12 3.3.1 活塞的選擇 . 12 3.3.2 活塞桿的計算 . 13 3.3.3 活塞桿的導向套、密封裝置、和防塵圈 . 14 3.4 液壓缸流量的確定 . 16 第四章 液壓泵站及液壓閥的確定 . 17 4.1 液壓泵組的確定 . 18 4.2 液壓閥的確定 . 21 4.2.1 插裝閥的選擇 . 21 4.2.2 電磁換向閥的選擇 . 21 4.2.3 溢流閥的選擇 . 22 4.2.4 單向閥的選擇 . 22 4.2.5 液壓鎖的選擇 . 23 4.2.6 平衡閥的選擇 . 23 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 4.3 液壓油箱及其附件的確定 . 23 4.4 蓄能器的確定 . 25 4.5 管件及壓力表輔件的確定 . 27 第五章 液壓系統(tǒng)性能驗算 . 29 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算 . 29 5.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算 . 31 5.3 系統(tǒng)的散熱量計算 . 31 5.4 系統(tǒng)熱平衡時溫度的驗算 . 32 第六章 液壓系統(tǒng)閥塊的設計 . 33 第七章 液壓站的結構設計 . 34 結 論 . 35 致 謝 . 36 參 考文獻 . 36 第 1 頁 第一章 緒論 1.1 引言 執(zhí)行器作為一種動力裝置，是自動化技術工具中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置，綜合了氣動、液壓、控制、機電、計算機、通信等技術，可以快速、穩(wěn)定地對被控對象的位置進行精確控制，不僅應用于各種閥門的驅動、控制中，而且現已廣泛應用在電力、水利、冶金、造紙、航天、管線、石化、工業(yè)裝備、食品加工等領域眾多需要動力驅動的部位 1。執(zhí)行器按其形式不同可分為電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器、電液執(zhí)行器。電液執(zhí)行器將控制模塊和液壓動力 模塊集成一體，分為直行程電液執(zhí)行器和角行程電液執(zhí)行器兩種，針對于電液執(zhí)行器目前市場上的使用情況，使用最多的有兩種：一種是電液伺服執(zhí)行器，采用開式液壓循環(huán)系統(tǒng)，通過伺服閥調節(jié)液壓油流動方向及流量大小，實現對被控對象的調節(jié)；另一種是電動機控制電液執(zhí)行器，采用閉式循環(huán)液壓系統(tǒng)，通過調節(jié)步進電動機或者伺服電動機的轉向和轉速來控制雙向泵壓力油輸出方向和流量，對被控對象進行精確控制 2。本文主要研究的則是電液執(zhí)行器。 1.2 電液執(zhí)行器的發(fā)展背景及優(yōu)勢 隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，對自動化控制系統(tǒng)中配套的執(zhí)行機構，提出了大力 矩、長行程、高精確度、多功能、快速切斷及快速調節(jié)等高難度的技術要求。智能型電液執(zhí)行器完全能滿足這些要求。目前，國內的氣動和電力執(zhí)行器大部分依靠進口，電液執(zhí)行器的智能控制需要進一步開發(fā)，以期滿足國內需求。 傳統(tǒng)電液伺服執(zhí)行器將油源站與電液伺服系統(tǒng)集成為一體，所有部件如電動機 -泵單元、伺服或比列控制閥、液壓缸、位置反饋組件、壓力表、液位和溫度報警傳感器、過濾器、溢流閥、單向閥等都安裝在容器內部。伺服閥為電液伺服執(zhí)行器的控制核心，既是電液轉換元件，又是功率放大元件，其功用是將小功率的電信號輸入轉換為大功率液壓能（ 壓力和流量）輸出，能夠對輸出流量和壓力進行連續(xù)雙向控制，從而實現對執(zhí)行器位移、速度、加速度和力的控制，高精度的電液伺服執(zhí)行器輸出推力大，全行程時間短，響應快，控制精度高，無超調，運行非常平穩(wěn)，適合于高壓差、高黏度介質等嚴酷 第 2 頁 工況條件 3。但其往往需要配套使用一個液壓站或者帶一套伺服控制系統(tǒng)，體積龐大，對液壓油清潔度要求高，往往存在等問題，而且生產成本、使用成本（能耗和維護費用）高。因而僅在少數需要大驅動力或高精度連續(xù)調節(jié)控制的時候才使用 。 電液執(zhí)行器集成了電控系統(tǒng)的簡易性、液控系統(tǒng)響應的快速性、電控系統(tǒng)的可 靠性和靈活性，具有響應速度快、控制精度高、輸出功率大、結構緊湊等優(yōu)點。電液執(zhí)行器克服了氣動執(zhí)行器的控制精度低、電動執(zhí)行器的可控性差等問題，在一定的應用場合和工作環(huán)境下，具有無可比擬的優(yōu)勢，因而廣泛應用在電廠、石化等相對比較特殊的場合。 1.3 近些年電液執(zhí)行器在國內外的發(fā)展情況 最近幾年，液壓技術、計算機技術、電子技術和控制技術 不斷 發(fā)展，傳統(tǒng)電控液壓系統(tǒng)已落伍，取而代之的是一體化的電液執(zhí)行機構。早期市場上電液執(zhí)行器多為德國產品，但隨著電子元器件技術、計算機技術和控制理論的發(fā)展，國內外執(zhí)行機構都跨入智能控制時代 。目前，羅托克（ ROTORK）、西博斯（ SIPOS SIEMENSPositioner 的縮寫）、瑞基 (RAGA)、奧馬（ AUMA）、 ABB、上儀 ROTORK、利米托克（ LIMITORQUE ）等各種電動執(zhí)行機構以及美國福斯，韓國 HKC,韓國 YTC,英國 FCT 等著名國際品牌的氣動執(zhí)行器。其中英國的羅托克已成為全球閥門自動化以及流體控制市場的領導者，在海洋石油平臺、污水處理、石油及石化、電廠等方面都有著廣泛的應用。 除了這些國外品牌的電液執(zhí)行器之外，國內優(yōu)秀廠家也在這幾年陸續(xù)開發(fā)出民族品牌的電液產品。比如國 內的天津市太平洋儀表有限公司 DYZT 電液執(zhí)行機構、武漢熱工儀表廠 DYJ(Z)、鞍山拜爾、麗水中德石化，雖然品質還有待提升，成本還很高昂（單價甚至超過了原裝進口的韓國產品），但畢竟我們的民族企業(yè)家走出了艱難的第一步，期待他們越走越好。國內市場上還有高仿國外的產品，對照原裝產品的結構與外形，很容易辨認，對此，我們也只能說借鑒是好的，但是要在借鑒的基礎上不斷改進才會更好。希望國內一些廠商能夠沿著 “第一臺仿制，第二臺改進，第三臺自產 ”的路走下去，不要只留在初級階段。 要創(chuàng)造出屬于我們自己的領先品牌。 1.4 課題研究 的方法及意義 執(zhí)行器控制技術在我國運用已經多年，但很多技術都還存在著一些不成熟，本課題 第 3 頁 采用的主要的研究方法是文獻研究法、 案例分析 法和模擬法進行研究。通過文獻研究，探究一種新型電液執(zhí)行機構，研究和設計電液執(zhí)行器的結構及工作原理；通過對現有電液執(zhí)行機構的 分析 ,創(chuàng)設一個相似的模型，然后通過模型來間接研究原有的電液執(zhí)行機構。所獲得資料來自于校閱覽室、圖書館、網上數據庫和對企業(yè)的走訪與調研。本課題研究的主要內容是電液執(zhí)行器的電液控制系統(tǒng)和液壓執(zhí)行機構。 1、本地 /遠程控制：可以在本地或遠程操作閥門開啟、關斷； 2、遠程部分行程測試功能：定期進行部分行程測試，可以防止閥門長期在全開狀態(tài)而 無法關閉。 3、保位功能：閥門不動作（閥 門開關到位或故障時），自動切斷油路保壓，保持閥門 處于原位。 4、自動保壓：在動力電源丟失的情況下，系統(tǒng)可以保持正常工作壓力 8HRS。 5、 ESD 關閥：當控制器接收 ESD（緊急關閥）信號后，閥門緊急關斷，該信號為優(yōu)先級 信號。 6、控制器輸出： 1) 報警及指示綜合報警指示燈輸出 :包括液位低、油溫高、壓力低、電源故障、閥位丟失。 2) 閥位反饋：具有開閥到位及關閥到位狀態(tài)指示 2SPDT。 3) ESD 指示：當有 ESD 信號時， ESD 指示燈亮。 4) 部分行程測試指示：當進行部分行程測試時，控制器輸 出 1SPDT 信號。 第 4 頁 第二章 電液執(zhí)行器液壓系統(tǒng)原理設計 2.1 電液執(zhí)行器的基本結構和液壓系統(tǒng) 2.1.1 電液執(zhí)行器的基本結構 電液執(zhí)行器由電機驅動機構、液壓執(zhí)行機構、閥門控制機構和蓄能器等基本機構組成，電液執(zhí)行器的的基本結構如圖所示： 2.1.2 電液執(zhí)行器的執(zhí)行機構 1、全密封全天候防護的碳鋼外殼，裝配式結構，堅固可靠； 2、撥叉式機構，以其獨特的扭矩曲線成為驅動大部分角行程閥最理想的機械，其特點是為大口徑閥門提供較大的開啟扭矩； 3、導向桿不但能吸收撥叉機構的橫向力，也校正了活塞桿的運動方向； 4、青銅的撥叉襯套和滑塊提供了極高的機械效率，并且可延長使用壽命； 5、外部的行程調整螺釘，使?jié)M行程在 90 100精確可調； 6、活塞桿和導向桿的表面鍍鉻并經過拋光處理，可有效的防腐和減少摩擦阻力； 7、燒結銅的導向塊襯套、活塞桿襯套、彈簧作用桿襯套、導向桿襯套上包有聚四氟乙烯，可有效地防腐和減少摩擦阻力； 8、無電鍍鎳和經拋光處理的活塞，可有效地防腐和減少摩擦阻力； 9、聚四氟乙烯的活塞和活塞桿密封圈，安裝在 O 型圈外面以降低滯后、提高靈敏度、防止粘連問題； 10、導向柱的表面鍍鉻并經過拋光處理， 可有效地防腐和減少摩擦阻力； 11、液壓缸最大壓力為 32.0MPa。 2.1.3 電液執(zhí)行器的液壓控制系統(tǒng) 1、本地 /遠程控制：可以在本地或遠程操作閥門開啟、關斷； 2、遠程部分行程測試功能：定期進行部分行程測試，可以防止閥門 長期在全開狀態(tài)而無法關閉。 3、保位功能：閥門不動作（閥門開關到位或故障時），自動切斷油路保壓，保持閥門處于原位。 4、自動保壓：在動力電源丟失的情況下，系統(tǒng)可以保持正常工作壓力 8HRS。 第 5 頁 5、 ESD 關閥：當控制器接收 ESD（緊急關閥）信號后，閥門緊急關斷，該信號為優(yōu)先級信號。 6、控制器輸出： 1) 綜合報警指示燈輸出 :包括液位低、油溫高、壓力低、電源故障、閥位丟失。 2) 閥位反饋：具有開閥到位及關閥到位狀態(tài)指示 2SPDT。 3) ESD 指示：當有 ESD 信號時， ESD 指示燈亮。 4) 部分行程測試指示：當進行部分行程測試時，控制器輸出 1SPDT 信號。 2.2 電液執(zhí)行器的液壓系統(tǒng)原理圖 2.2.1 液壓控制原理 液壓系統(tǒng)由各液壓元件按邏輯原理組成，通過電氣信號的轉換從而實現功率的轉換，控制執(zhí)行機構動作，驅動閥門開啟和關閉。 1、閥門開關操作 :該系統(tǒng)能夠驅動閥門打開或關閉 及 時 保持系統(tǒng)壓力維持在正常工作范圍內（ Mpa1614 ） ,給開閥信號時，電機 /雙向泵順時針旋轉，驅動閥門打開，給關 閥信號時，電機 /雙向泵逆時針旋轉，驅動閥門關閉。 2、蓄能器壓力控制 : 蓄能器的壓力由壓力開關控制 ，當蓄能器壓力低于低壓壓力設定值 Mpa14 時，電機啟泵，給蓄能器補壓，低壓壓力設置由壓力開關設定，當壓力升到高壓壓力設定值 Mpa16 時，電機停止，系統(tǒng)保壓，高壓壓力設置由壓力開關設定。 3、 ESD 關閥：當有 ESD 信號時，電磁閥得電，邏輯閥打開，蓄能器中的液壓油通過進入執(zhí)行機構的有桿腔，執(zhí)行機構無桿腔中的液壓油通過回油箱，從而驅動閥門快速關閉。 4、流量控制：由于執(zhí)行機構油缸兩腔的流量不同，通過平衡閥可以消除由于流量不平衡而引起的振蕩和噪音。 2.2.2 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示： 圖 2.2液壓系統(tǒng)原理圖 第 6 頁 2.2.3 液壓系統(tǒng)主要元件 1、電 機（ 21）：一臺電機，功 率為 1.5KW， 380VAC 50Hz，提供動力； 2、液壓泵（ 20）：一臺雙向液壓泵，驅動執(zhí)行機構開關動作及為蓄能器提供壓力油； 3、吸油過濾器（ 23）：粗過濾液壓油，保護液壓泵及液壓元件； 4、液位顯示器（ 25）：用于觀察油箱油液的液位，帶溫度顯示； 5、回油過濾器（ 22）：液壓系統(tǒng)回油過濾 ,保證油箱油液清潔； 6、溢流閥（ 18、 19）：保障系統(tǒng)油壓安全（出廠已經設定好，禁止隨意調整）； 7、壓力繼電器（ 7、 8）：系統(tǒng)間歇運行模式，設定系統(tǒng)高、低壓值； 8、壓力表及開關（ 9、 11）：可觀察系統(tǒng)的壓力； 9、 ESD 電磁閥（ 5）：控制邏輯閥通斷，使閥門在 ESD 情況下快速關斷； 10、液壓鎖（ 14）：閥門不動作或故障時，自動切斷油路保壓，使閥門保持原位。 11、呼吸閥（ 24）：空氣過濾作用，防止外界臟物對油箱內油液的污染及排氣；油箱加油可旋開上蓋后進行加油； 12、蓄能器（ 6）：儲存壓力油，提供足夠的壓力油用于快速關斷閥門； 13、單向閥（ 12-17）：系統(tǒng)壓力控制和隔離不同功能系統(tǒng)油路； 14、平衡閥（ 2） :平衡油缸兩腔進出口流量，消除流量不平衡而造成的管路振蕩和 噪音 2.2.4 液壓系統(tǒng)結構圖 2.3 電液執(zhí)行器的設計參數 撥桿設定回轉角度 1000 液壓缸最大壓力 32Mpa 最大輸出力矩 15000Nm 動作時間 ss. 120 死區(qū) 0.1% 7.0% 精度 0.15 7% 線性度 全行程的 0.05% 回差 全行程的 0.1% 輸入信號 模擬 4 20mA. DC 標準信號 電源電壓 AC 220V/380V10% 瞬時最大電流 12A/AC 連續(xù)平穩(wěn)電流 5.5A/AC 平均功率 1.2 千瓦 第 7 頁 2.4 電液執(zhí)行器的工況分析 2.4.1 電液執(zhí)行器液壓缸工況分析 1、液壓缸所受外負載 F 主要有三種類型，即： fdfsw FFFF 12. 式中： wF ：工作負載； KNFw 2.43 fF ：回轉油缸摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力， 啟動后為動摩擦阻力。 靜摩擦阻力： N392196020 .fFF Nfs 動摩擦阻力： N196196010 .fFF Nfd 式中： 20.f （靜摩擦阻力系數 ) 10.f (動摩擦阻力系數 ) NF ：運動部件及外負載對支承面的正壓力； N19608.9200 mgF N 液壓缸在各工作階段的負載值： 其中： 90.m m 液壓缸的機械效率，一般取 97090 .m 工作循環(huán)各階段的外負載 ： 表 2.1 液壓缸工況分析 工況 負載組成 推力（mF ） N 啟動 fsF=F 392 開閥 fdF=F wF 43396 關閥 fdF=F wF 43396 第 8 頁 2.4.2 電液執(zhí)行器液壓缸負載和速度循環(huán)圖 液壓缸的負載和速度循環(huán)圖如圖所示： 圖 2.4 液壓缸負載循環(huán)圖 圖 2.5 液壓缸速度循環(huán)圖 第三章 電液執(zhí)行器液壓缸的計算 3.1 液壓缸的負載計算 根據設計需要，液壓缸系統(tǒng)供油為 1416Mpa，按要求選 Mpa16P ； 液壓缸最大推力的確定： 根據設計和結構 尺寸 的需要， 初步 確定閥桿中心線與液壓桿中心線的距離，取 ： mmlOC 100 設定撥桿的轉動范圍是 1000 ，設計要求最大扭矩為： mN15000 T ,當撥桿處于中心位置時，即： 35 時，此時扭矩為給定值： mN4320 T ， 如圖 3.1 所示 ： KN2.431.04320DTF 1 第 9 頁 當撥桿轉動到最大角度時：即： 100 時， mN15000 T ，如圖 3.1 所示 mm6226365c o s100c o s .ll OCOB KN81.56264015000B3 .lTF O 此時液壓桿所受推力 為： KN01.2465c o s81.56c o s3 FF 當撥桿轉動到最大角度時：即： 0 時，此時扭矩為給定值： mN11000 T ， 如圖 3.1 所示 mm07.1 2235c os1 00c osA ll OCOKN16.90122011000A2 .lTF O 此時液壓桿所受 推力為： KN85.7335c o s16.90c o s2 FF 液壓桿所受推力范圍是： KN85.734 . 0 1 K N2 F 確定液壓缸的液壓缸的最大推力為： KN85.73F 所以 當撥桿在 1000 范圍內轉動時，液壓桿的行程為： mm027035t a n100t a n .ll OCAC mm4521465t a n100t a n .ll OCBC mm47284452140270 .lll BCACAB 取 ： mm300L 第 10 頁 圖 3.1 液壓缸受力分析 3.2 液壓缸 缸筒的確定 3.2.1 缸筒的的選擇 1、 連接型式的選擇： 設計參數給出液壓缸的額定壓力為 16Mpa,考慮到液壓缸的用途和使用環(huán)境因素，查機械設計手冊選取液壓缸筒的連接型式為法蘭連接，其優(yōu)點是：結構簡單、易加工、易裝卸。 2、 材料的選擇： 液壓缸筒材料的選擇應有足夠的強度和沖擊韌性，根據設計所給出的液壓缸參數和用途，材料選擇 45 鋼，液壓缸缸筒選用無縫鋼管，則材料的力學性能為： Mpa610b ； Mpa350s 。 3.2.2 缸筒的計算 1、 液壓缸 缸筒 內徑 D 的確定： 根據 3.1 計算可知， 液壓缸 工作最大負載 KN85.73F ，工作壓力 Mpa16P 。 第 11 頁 可得： mm67.7610167 3 8 5 044 6 PFD由文獻 821-312 表 21-6-38 可知 ： mm80D 2、 缸筒壁厚的確定： 液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結構中最薄處的厚度。從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 本設計按照薄壁 缸筒 設計， 材料為無縫鋼管， 其壁厚按薄壁 缸筒 公式計算為： pDP 2max 23. 最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據給定參數 P=16Mpa pp pppp 5.1)5.125.1( m a xm a x ，??； M Papy 24165.1 ； n bp； p 為缸筒材料的許用應力， n 為安全系數，通常取 n=5. M p a1255610 n bp； 代入式 23. 則 mm12.51252 8016 ， 為保證選取的壁厚安全，所以選取壁厚： mm8 。 3、 缸筒壁厚驗算 對于液壓缸 缸筒 的 壁厚 要進行驗算，液壓缸缸筒的壁厚為： mm8 ，則液壓缸 缸筒外徑 為 ： mmDD 96828021 ； 為保證工作安全， 額定壓力 PN 應低于一定極限值， 所以： M p a.D DD.PN s 7.371 1 6 80963 6 035035022221221 顯然 工作 壓力 Mpa16P ，工作壓力低于極限壓力，所以壁厚 mm8 滿足條件 。 第 12 頁 4、 缸筒底部厚度的確定： 缸筒底部為平面時，其厚度 1 可以按照四周嵌住的圓盤強度公式進行近似的計算： m015012516096043304330 11 .ppD. ， p 筒內最大工作壓力， Mpa p 筒底材料許用應力， Mpa ，其選用方法與上述缸筒厚度計算相同 1D 計算厚度外直徑， m 所以： mm151 5、 缸體長度的確定 液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑 D 的 20-30 倍。 即：缸體內部長度 mm37070300 缸體長度 mm2 4 0 01 6 0 08 0 030203020 D mm 即取缸體長度為 500mm 3.3 液壓缸 活塞桿的確定 3.3.1 活塞的選擇 活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復滑動，它與缸的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要 求的設計性能。 1、活塞的結構型式 根據活塞密封裝置型式來選用活塞結構型式（密封裝置則按工作條件選定）。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。 整體活塞在活塞圓周上開溝槽，安置密封圈，結構簡單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。組合活塞結構多樣，主要由密封型式決定。組合活塞大多數可以多次拆裝，密封件使用壽命長。隨著耐磨的導向環(huán)的大量使用，多數密封圈 第 13 頁 與導向環(huán)聯合使用，大大降低了活塞的加工成本。 根據設計需要，活塞桿的結構型式采用整體活塞，同時采用 O 型密封圈密封。 2、活塞與活塞桿的連接型式 活塞 與活塞桿連接有多種型式，所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時由于往復運動而松開。同時在活塞與活塞之間需設置靜密封。 根據設計的需要， 本設計采用軸套型的連接方式。 3、活塞的密封結構 通過設計需要以及對結構的分析，活塞的密封方式采用 O 型密封圈 ，具有以下優(yōu)點： 1）密封部位結構簡單，安裝部位緊湊，重量較輕； 2）有自密封作用，往往只用 一個 密封件 便能完成密封； 3）密封性能較好，用作靜密封時幾乎可以做到沒有泄露； 4）運動摩擦阻力很小，對于壓力交變的場合也能適應； 5）尺寸和 溝槽 已標準化，成本低，便于使用和外購。 4、活塞材料 活塞桿為 無 導向環(huán)活塞，所以材料采用 45 鋼。 3.3.2 活塞桿的計算 1、 活塞桿結構 活塞桿的桿體選擇實心桿，活塞桿的外端頭部與載荷的拖動 機構相連接，為了避免活塞桿在工作中產生偏心承載力，適應液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，根據液壓缸的具體工作要求，確定活塞桿的桿頭連接型式為大螺栓頭連接。 2、 活塞桿材料的選擇 一般用中碳鋼（ 45 鋼）調制處理，對活塞桿通常要求淬火，淬火深度一般要求0.51mm,或活塞桿直徑每毫米淬深 0.03mm。 3、 活塞桿直徑的計算 根據設計要求液壓缸伸出和退回的時間相同，液壓桿從零位運動到最大行程位置所需時間為和從最大行程運動到零位所需時間均為 10s,則 : s.tLv m03.010 30 對于雙作用單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑 d 可根據往復運動速比 （即面積比）來確定：查機械設計手冊 21-290 表 21-6-16 可知速比 2 ，可得： 第 14 頁 mm562 12801 Dd 查 參考文獻 8,21-312 表 21-6-38： 可得 mm56d 4、 活塞桿強度的計算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受軸向推力或拉力，可以近似地用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行計算： )M p a(41026pdF - 33. 式中： F 活塞桿作用力， N d 活塞桿直徑， m p 材料的許用應力，無縫鋼管 M pa110100 p 代入式 33. 中： p.dF - M p a98290560410738504102626 3.3.3 活塞桿的導向套、密封裝置、和防塵圈 活塞桿的導向套裝在液壓缸的有桿側端蓋內，用以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，外側裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。當導向套采用非常耐磨材料時，其內圈還可裝設導向環(huán)，用作活塞桿的導向