機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于 現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際 ，主要任務(wù)是 在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)調(diào)研的基礎(chǔ)上擬定出整個(gè)疏煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及各組成部分，并選擇液壓元件及電控元件，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文 設(shè)計(jì)的液壓疏煤系統(tǒng)主要包括兩大部分：液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。其中液壓部分是由液壓系統(tǒng)控制十個(gè)液壓缸伸縮，液壓缸帶動(dòng)埋在煤中的蒺藜棍運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤倉(cāng)的疏煤。電控部分采用 編程控制器控制：對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟閉、加熱器的開關(guān)、電磁換向閥的換向、液壓系統(tǒng)的卸荷等實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)與自動(dòng)控制。 本設(shè)計(jì)包括液壓缸設(shè)計(jì)和電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩 個(gè)專題部分。設(shè)計(jì)的液壓缸采用活塞缸 連桿傳動(dòng)方案；活塞采用組合式活塞；前端蓋為法蘭聯(lián)接；后端蓋采用焊接結(jié)構(gòu)；活塞與連桿用螺母固定。設(shè)計(jì)中對(duì)缸筒，活塞桿，端蓋等重要零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和力學(xué)計(jì)算。 設(shè)計(jì)的電控系統(tǒng)，采用 編程控制器作為主要控制元件，壓力繼電器作為 一個(gè)輸入端。這樣系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的需要來(lái)控制液壓缸的伸縮，即實(shí)現(xiàn)了每個(gè)液壓缸均可獨(dú)立自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，又實(shí)現(xiàn)每?jī)蓚€(gè)液壓缸自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行和手動(dòng)控制。 此外，還對(duì)系統(tǒng)中的各類液壓元件和電控元件進(jìn)行了選擇，選出合適的型號(hào)，并對(duì)電控操作臺(tái)作了初步設(shè) 計(jì)。 關(guān)鍵詞 ： 疏煤系統(tǒng) ； 液壓缸 ； 電控系統(tǒng) . 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 he of is to at on of up of a of In of is of of in in a to LC on to of so In of of is of In of a a of of In of s LC as as a to to 東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 of be to of In in of of a a 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 錄 摘 要 . 論 . 1 . 2 作原理 .求及資料 . 系 統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) . 系統(tǒng)的其他要求 . 總體規(guī)則 . 7 壓缸主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) . 液壓缸的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)原則 . 缸筒的設(shè)計(jì) . 活塞的結(jié)構(gòu)和選材 . 活塞桿的設(shè)計(jì) . 缸蓋的設(shè)計(jì) .它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 導(dǎo)向套 . 確定密封裝置 . 排氣裝置 . 緩沖裝置 . 防塵裝置 . 24 要液壓元件的選型 . 液壓泵的選擇 . 確定工作循環(huán)系統(tǒng)各參數(shù) . 換向閥的選擇 . 單向閥的選擇 .東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 V 流閥的選擇 . 濾油器的選擇 . 壓力表開關(guān)的選擇 . 壓力繼電器的選擇 . 電動(dòng)機(jī)的選擇 .它輔助元件的選擇 . 油箱的選擇 . 油 管的選擇 . 管接頭的選擇 . 加熱器的選擇 .算系統(tǒng)性能 . 電控系統(tǒng) . 53 序的編寫 . 液壓缸控制程序 . 電動(dòng)機(jī)控制程序 .控元件的選擇 . 熔斷器的選擇 . 接觸器的選擇 . 控制繼電器的選擇 . 控制按鈕的選擇 . 編程控制器的選用 . 電控系統(tǒng)圖 . 電控操作臺(tái) . 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝 和使用及維護(hù) . 66 壓系統(tǒng)安裝 . 液壓元件的安裝總要求 . 管路的安裝與清洗 .壓系統(tǒng)的使用 . 試壓 . 調(diào)整和試運(yùn)轉(zhuǎn) .壓系統(tǒng)的維護(hù) . 小 結(jié) . 69 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 . 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 . 70 參考文獻(xiàn) . 72 致 謝 . 73 附錄一 . 74 附錄二 . 80 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 緒 論 目前在電廠、礦山煤倉(cāng)中發(fā)生過(guò)積煤大面積突然冒落而導(dǎo)致人員傷亡的事故。究其原因，一方面在于環(huán)境的不安因素、人的不安全行為、管理上的漏洞，另一方面是設(shè)施不健全。因此從設(shè)施上確保安全，應(yīng)采用機(jī)械疏松煤倉(cāng)中的積煤減少事故發(fā)生已成為急待解決的問(wèn)題，而液壓自動(dòng)疏煤系統(tǒng)該系統(tǒng)的出現(xiàn)使這一問(wèn)題的解決成為可能，對(duì)此加以分析、研究具有重大意義。 本設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。其中液壓部分是由液壓系統(tǒng)控制十個(gè)液壓缸伸縮，液壓缸帶動(dòng)埋在煤中的蒺藜棍運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤倉(cāng)的疏煤。電控部分采用當(dāng) 今比較先進(jìn)的 編程控制器控制：對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟閉、加熱器的開關(guān)、電磁換向閥的換向、液壓系統(tǒng)的卸荷等實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)與自動(dòng)控制。 液壓疏煤系統(tǒng)解決了積煤自動(dòng)疏松問(wèn)題，是電廠及礦山生產(chǎn)安全得到了提高，在以人為本的概念必將得到廣泛應(yīng)用。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 作原理 本系統(tǒng)可分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)控制運(yùn)行。當(dāng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)工作原理如下： 當(dāng) 1 號(hào)液壓缸單獨(dú)工作時(shí)，人工啟動(dòng)一號(hào)缸啟動(dòng)按鈕 出啟動(dòng)控制指令 時(shí)如果壓力繼電器提供給 信號(hào) 高電平（即液壓泵啟動(dòng)系統(tǒng)壓力超過(guò)壓力繼電 器調(diào)定壓力），則 制輸出線圈 通電，液壓油液經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸有桿腔，千斤頂縮回。當(dāng)縮至終點(diǎn)時(shí)壓力升高，當(dāng)壓力超過(guò)壓力繼電器預(yù)調(diào)定壓力時(shí)，繼電器向 輸出信號(hào) 11 的上升沿便控制一號(hào)缸換向閥的左側(cè)電磁換向閥 1 斷電，右側(cè)電磁換向閥 2 通電，液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔，千斤頂伸出。伸至終點(diǎn)后，壓力繼電器又發(fā)出高電平信號(hào) 制電磁換向閥 2 斷電，電磁閥 1通電液壓缸又自動(dòng)回縮。這樣通過(guò) 制，一號(hào)液壓缸就能自 動(dòng)運(yùn)行。同理，當(dāng) 210 號(hào)液壓缸單獨(dú)作用時(shí)，控制過(guò)程與 1 號(hào)液壓缸控制過(guò)程類似。 當(dāng) 1 號(hào)、 2 號(hào)液壓缸共同作用時(shí)，人工同時(shí)啟動(dòng) 1號(hào) 2 號(hào)缸啟動(dòng)按鈕 時(shí)向 出啟動(dòng)指令 時(shí)控制電磁換向閥 1、 3 同時(shí)通電，液壓油同時(shí)進(jìn)入 1 號(hào)、 2 號(hào)液壓缸有桿腔。 1 號(hào)、 2 號(hào)液壓缸同時(shí)縮回，縮至終點(diǎn)是壓力升高，壓力繼電器向 出信號(hào) 制電磁換向閥 1、 3 同時(shí)斷電，電磁閥 2、 4 通電液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔， 1 號(hào)、 2 號(hào)千斤頂同時(shí)伸出，伸至終點(diǎn)時(shí)，壓力升高，壓力繼電器再向 出信號(hào) 、 4 斷電，電磁閥 1、 3 通電， 1、 2號(hào)液壓缸又自動(dòng)回縮。這樣在 控制下 1、 2號(hào)兩缸就能同時(shí)伸縮自動(dòng)運(yùn)行。同理，當(dāng) 3 號(hào)、 4號(hào)、 5 號(hào)、 6 號(hào)、 7 號(hào)、 8 號(hào)、 9 號(hào)、 10號(hào)液壓缸分別兩兩同時(shí)作用時(shí)，其控山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 制過(guò)程與 1 號(hào)、 2 號(hào)液壓缸共同作用時(shí)的控制過(guò)程類似。當(dāng)人工啟動(dòng)瀉荷按鈕 ， 接到瀉荷指令 是控制瀉荷電磁閥 通，瀉荷回路打開就實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)瀉荷。由于瀉荷回路只受 制，所以系統(tǒng)可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)瀉荷，即急停。 求及資料 統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)見表 統(tǒng)參數(shù) 參數(shù)名稱 代號(hào) 數(shù)值 拉力 /N 102 推力 /N 103 缸體行程 / 800 伸出時(shí)間 /回時(shí)間 /體內(nèi)徑 / 160 統(tǒng)的其他要求 （ 1）液壓缸的伸出、回縮速度不能太快 （ 2）各元件的動(dòng)作要平穩(wěn)、安全、可靠 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 體規(guī)則 （ 1）確定液壓執(zhí)行元件 根據(jù)系統(tǒng)要求，液壓執(zhí)行可采用如下方案，其優(yōu)缺點(diǎn)如下表（見 表 根據(jù)上表中的優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終選擇 第 二種方案為液壓執(zhí)行元件，即為活塞缸 連桿傳動(dòng)。 （ 2）明確載荷 明確工藝循環(huán)作用與執(zhí)行元件的載荷，如表 列各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)中當(dāng)液壓缸縮回時(shí)，液壓缸有最大拉力 102 ,當(dāng)液壓缸外伸時(shí)，液壓缸有最大推力 t 103 。 常用方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 復(fù)合增速缸 件少 造難度大 的流量大，系統(tǒng)復(fù)雜 3 速度低效率低 活塞缸 連桿傳動(dòng) 3 泵的流量小，液壓系統(tǒng) 造難度大 的流量大，系統(tǒng)復(fù)雜 3 速度低效率低 不等徑雙出桿活塞缸一個(gè) 裝于螺桿后端直接推動(dòng)螺桿，結(jié)構(gòu)緊湊 影響螺桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的布置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大 等徑雙出桿活塞缸兩個(gè) 活塞桿置于螺桿兩端，同時(shí)作為注射座的承重、導(dǎo)向件，免用導(dǎo)軌 活塞桿粗、長(zhǎng)、費(fèi)材料，操作位置對(duì)操作稍有影響 表 壓缸方案 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 （ 3）繪制系統(tǒng)工況圖，見圖 統(tǒng)工況 圖 （ 4）確定系統(tǒng)工作壓力 根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)確定，本系統(tǒng)的工作壓力采用 16（ 5）草擬液壓系統(tǒng)原理圖 1）見圖紙 2）系統(tǒng)工作循環(huán)圖表 當(dāng)液壓缸 1 單獨(dú)作用時(shí)，工作循環(huán)如下表 表 作順序 動(dòng)作名稱 發(fā)訊元件 電磁鐵 電動(dòng)機(jī) 手動(dòng) 自動(dòng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 回縮 + + + 外伸 + + + 回縮 + + + 當(dāng)液壓缸 1、 2 共同作用時(shí)，工作循環(huán)如表 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 表 作順序 動(dòng)作名稱 發(fā)訊元件 電磁鐵 電動(dòng)機(jī) 手動(dòng) 自動(dòng) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 回縮 + + + + 外伸 + + + + 回縮 + + 注： 10 號(hào)單獨(dú)作用時(shí)，工作循環(huán)表與當(dāng)液壓缸 1 單獨(dú)作用時(shí)類似。即幾號(hào)液壓缸工作則與其對(duì)應(yīng)的電磁鐵既通電，其余電磁鐵則處于 斷電狀態(tài)。 2、當(dāng)液壓缸 310 號(hào)共同作用時(shí)，其工作循環(huán)與表 4， 1 號(hào)和 2 號(hào)液壓缸共同作用時(shí)的情況類似。即那兩個(gè)缸共同作用，則與其對(duì)應(yīng)的電磁鐵既共同通電，其余電磁鐵則處于斷電狀態(tài)。 3、該系統(tǒng)雖然有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，但通常情況下只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作，另一臺(tái)為備用電動(dòng)機(jī)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 壓缸主要結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì) 壓缸的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)原則 液壓缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它與主機(jī)和主機(jī)上的機(jī)構(gòu)有著直接的聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)種機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。因此，在設(shè)計(jì)前要作好調(diào)查研究，備 齊必要的原始資料和設(shè)計(jì)依據(jù)，如表 示： 表 系統(tǒng)參數(shù) 參數(shù)名稱 代號(hào) 數(shù)值 拉力 /N 102 推力 /N 103 缸體行程 / 800 伸出時(shí)間 /S 36 縮回時(shí)間 /S 作壓力 / 16 （ 1)保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、行程和液壓缸推力； （ 2)保證液壓缸每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性； （ 3)在合理選擇液壓泵供油壓力和流量的條件下，盡量減小液壓缸的尺寸； （ 4)活塞桿工作時(shí)最好承受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 （ 5)液壓缸盡量避免承受側(cè)向載荷； （ 6)液壓缸的軸線應(yīng)與被拖動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向方向平行； （ 7)長(zhǎng)行程液壓缸活塞桿伸出時(shí)應(yīng)盡量避免下垂； （ 8)液壓缸各部密封可靠、泄漏小、摩擦力小、壽命長(zhǎng)； （ 9)液壓缸因溫度變化膨脹伸長(zhǎng)時(shí)，不能因受限制而產(chǎn)生撓 曲； （ 10)根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況考慮緩沖、排氣和防塵措施； （ 11)液壓缸各結(jié)構(gòu)要素應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選擇經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)件； （ 12)液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修簡(jiǎn)單。 液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟大致如下： (1)根據(jù)負(fù)載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求選擇液壓缸適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式、安裝方式以及密封、緩沖、排氣、防塵裝置等； (2)根據(jù)液壓缸所承受的外部載荷作用力確定液壓缸在行程各階段上負(fù)載的變化規(guī)律以及必須提供的動(dòng)力數(shù)值； (3)根據(jù)液壓缸的工作負(fù)載和選定的油液工作壓力，確定活塞及活塞桿的直徑 (4)根據(jù)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度、活塞及活塞桿的直徑，確定液壓泵的流量； (5)選擇缸筒材料，計(jì)算 (6)繪制液壓缸裝配圖和零件圖； (7)審定全部設(shè)計(jì)計(jì)算資料、圖紙及其他技術(shù)文件。 筒的設(shè)計(jì) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 常用的缸筒結(jié)構(gòu)有八類，通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定工作壓力，用途和使用環(huán)境等因素。綜合考慮本系統(tǒng)各種因素選用：缸體為鋼管，一端焊接法蘭與缸頭連接，一端與缸底焊接。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易加工 ,易裝卸。 缺點(diǎn)：重量比螺紋連接的大，但比連桿連接的小，外徑較大。 選擇缸筒材料和毛坯時(shí)，不僅要考慮它的機(jī)械性能、工藝性能，還要考慮它的經(jīng)濟(jì)性。一般要求有足夠的強(qiáng)度和耐沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要有良好的焊接性能。 缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或熱軋無(wú)縫鋼管。 根據(jù)缸體材料的要求，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓傳動(dòng)部分表 21合考慮選 30 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼無(wú)縫鋼管作為缸體材料，它的，。 (1）有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 (2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。 (3）內(nèi)表面在活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。 (4）要焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過(guò)大變形。 (1）缸筒內(nèi)徑 當(dāng)液壓缸的理論作用力為 F（推力或拉力）及供油壓力 P 為已知時(shí)，則無(wú)桿腔側(cè)缸筒內(nèi)徑為： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 0344 51 式（ 1 P g 缸筒內(nèi)徑應(yīng)按上式計(jì)算后取較大的一個(gè)在取整，根據(jù) D 查第五版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 21標(biāo)準(zhǔn)值得液壓缸的缸內(nèi)徑 60 。 (2）缸筒的壁厚 缸筒在液壓力的作用下，有一種沿圓周方向破壞的趨勢(shì)，為了防止這種破壞，缸筒壁厚必須有一定的厚度。 缸筒的壁厚 為：210 式中：01缸筒外徑公差余量 2蝕余量 關(guān)于0的值，可按下列情況分別計(jì)算： 當(dāng) D 時(shí)，可用薄壁缸筒的實(shí)用公式計(jì)算： )(2 其中 液壓缸的最大工作壓力； D 缸筒內(nèi)徑； 缸筒材料的許用拉應(yīng)力 86 式（ b 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度極限； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 n 安全系數(shù)，一般取 n=5 60162 m a ， ,恰好為條件臨界點(diǎn)。 當(dāng) D 時(shí)： 6 01633.2 m a xm a p 缸筒材料的許用壓力， 005500 ,剛好滿足條件。 當(dāng) D 時(shí)： 160) m a xm a ，不滿足條件 綜合比較取 合理。 (3）缸筒外徑的確定： 9 417216 021 式（ D 缸筒內(nèi)徑 (4）缸筒壁厚的驗(yàn)算 對(duì)最終采用的缸筒壁厚 ，應(yīng)做以下三方面的驗(yàn)算，以保證液壓缸安全工作。 液壓缸的額定壓力 低于一定的極限值來(lái)保證工作安全： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 s 立 式中： 液壓缸額定壓力； D 缸筒內(nèi)徑； 1D 缸筒外徑； s 材料的屈服強(qiáng)度極限。 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生，即 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力， , 滿足條件。此外，尚須驗(yàn)算缸筒徑向變形 D 應(yīng)處在允許范圍內(nèi)： )(變形量 D 不應(yīng)超過(guò)密封圈允許范圍 式中： 缸筒耐壓試驗(yàn)壓力 , 缸筒材料彈性模量， 缸筒材料泊松比，鋼材 最后還應(yīng)驗(yàn)算缸筒的爆裂壓力 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 式中： 缸筒爆裂壓力； 系統(tǒng)工作壓力； b 缸筒材料抗拉極限； nE 滿足條件 綜合以上三個(gè)驗(yàn)算公式均成立，故缸筒壁厚符合要求可保證液壓缸安全工作。 塞的結(jié)構(gòu)和選材 活塞（如圖 液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的主要元件，它在缸筒內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)，所以配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低動(dòng)作壓力增高，降低液壓系統(tǒng)的機(jī)械效率，而且容易損壞缸 筒和活塞滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低液壓系統(tǒng)的容積效率。 (1)活塞結(jié)構(gòu)型式 由于本系統(tǒng)中，活塞受壓為中低壓受力不大。綜合考慮選擇拆裝方便，加工成本低，使用壽命長(zhǎng)的組合式活塞。 (2)活塞與活塞桿連接型式 連接型式需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開，同時(shí)還需在活塞與活塞桿之間設(shè)置靜密封。綜合考慮該系統(tǒng)選用螺母型連接。 (3)活塞密封結(jié)構(gòu) 根據(jù)本液壓缸的疏通作用和工作壓力選用 V 型密封圈。 (4)活塞材料 無(wú)導(dǎo)向環(huán)活塞：選用高強(qiáng)度鑄鐵 300 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 (5)活塞尺寸及加工公差 活塞寬度： H 活塞寬度， D 活塞外徑（缸筒內(nèi)徑） 取 活塞外徑的配合采用 徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于 面與軸線的垂直度公差不大于 00mm m ，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半。 圖 塞的結(jié)構(gòu) 塞桿的設(shè)計(jì) 活塞桿是液壓缸傳遞動(dòng)力的重要元件，它要承受拉力、壓力、彎曲力、振動(dòng)沖擊等載荷的作用必須有足夠的強(qiáng)度。 1活 塞桿的結(jié)構(gòu)和材料 活塞桿（如圖 實(shí)心桿和空心桿。空心活塞桿一般用于缸筒運(yùn)動(dòng)液壓缸，空心部分可以用來(lái)導(dǎo)通油路。大型液壓機(jī)的活塞桿或柱塞也采用空心結(jié)構(gòu)，用以減輕重量。綜合考慮該液壓缸活塞桿為實(shí)心桿，材料選用 45 號(hào)鋼（ 340,600 ）調(diào)質(zhì)處理。 一端與活塞螺栓連接，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 21B/15 選取活塞桿螺紋尺寸 75256 M 圖 塞桿的結(jié)構(gòu) 2活塞桿的計(jì)算 (1)活塞桿直徑計(jì)算 對(duì)于雙作用單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑 d 可由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速比 確定。由表 表 壓缸速比 公稱壓力 /0 20 20 = 根據(jù)液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度之比： 222122221244A D 得公式： 式（ 式中 d 活塞桿直徑； D 缸筒內(nèi)徑； 液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比 查第五版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 21照 77 中所制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的活塞桿外徑尺寸圓整取 0 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 (2)活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿工況穩(wěn)定，只受推力和拉力近似的用直桿承受 拉壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 41026 ， 式中 ： d 活塞桿直徑 ; F 活塞桿的最大推力； p 活塞材料的許用應(yīng)力，中碳鋼（調(diào)質(zhì)） 01034265 活塞桿一般都設(shè)有螺紋退刀槽等結(jié)構(gòu)，這些部位往往是活塞桿上的危險(xiǎn)截面也要進(jìn)行計(jì)算。危險(xiǎn)截面處的合成應(yīng)力應(yīng)滿足： pn 危險(xiǎn)截面合成應(yīng)力 2F 活塞桿的拉力 2d 危險(xiǎn)截面的直徑 p 材料的許用應(yīng)力，中碳鋼調(diào)質(zhì)則：P (3)活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算 液壓缸的支撐長(zhǎng)度 )13 5090 0()1510(16 002 需驗(yàn)算活山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 塞桿彎曲穩(wěn)定性 式中： 液壓缸支撐長(zhǎng)度； S 缸體行程； d 活塞桿直徑； 假設(shè)活塞桿受力完全在軸線上，主要是按下式驗(yàn)證： 12612 10 51 1 . 8 1 011EE 46444 式中： 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力， N； 安全系數(shù)，通常取 65.3里取 ； K 液 壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，見表 21 實(shí)際彈性模量， a 材料組織缺陷系數(shù)，鋼材 a 一般取 12/1a ； b 活塞桿截面不均勻系數(shù)，一般取 13/1b ； E 材料的彈性模量，鋼材 E , I 活塞桿截面慣性矩， 液壓缸支撐長(zhǎng)度； 則： 226652 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 166 5 5517 2 . 5 1 0 1 4 . 5 6 1 0 2 1 05 滿足彎曲穩(wěn)定性條件。 (4)確定活塞桿長(zhǎng)度： 54321 1L 活塞行程； 2L 活塞寬度； 3L 活塞前端蓋寬度； 4L 后端螺紋長(zhǎng)度； 5L 附加長(zhǎng)度； )173457013012880054321 蓋的設(shè)計(jì) （ 1）缸蓋的結(jié)構(gòu)和材料 缸蓋（如圖 在液壓缸的兩側(cè)，與缸筒構(gòu)成密閉的壓力油腔。因此它不僅有足夠的強(qiáng)度承受液壓力，而且還必須具有一定的連接強(qiáng)度。綜合考慮選該缸蓋為螺釘連接，這種連接方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配容易，缸蓋材料選用 45 號(hào)鋼。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 頭端蓋的結(jié)構(gòu) 圖 2.底端蓋的結(jié)構(gòu) （ 2）缸筒端蓋厚度的計(jì)算 端蓋厚度 )(3 1 式（ 式中 h 端蓋厚度； 螺釘孔分布直徑 (m)； P 液壓力 ( 密封壞形端面平均直徑（ m） 材料的許用應(yīng)力（ 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 缸底為平底，由材料力學(xué)中圓盤計(jì)算公式，得 缸底端蓋厚度： 1 式（ = 16004=150 2D 缸底內(nèi)徑 ; 1n 安全系數(shù) ; b 缸底材料的抗拉強(qiáng)度極限 則 它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 向套 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 1導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)與材料： 查第五版機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 21得該液壓疏通系統(tǒng)的液壓缸選用軸套式導(dǎo)向套，其特點(diǎn)為摩擦 阻力大，一般采用青銅材料制作，適用于重載低速的液壓缸中。 導(dǎo)向套的材料一般采用摩擦因數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作。 2導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式要求： 220 式（ 式中： H 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，是從活