專用臥式鉆床液壓系統(tǒng)的課程設(shè)計

專用臥式鉆床液壓系統(tǒng)的課程設(shè)計《液壓與液力》題目：專用臥式鉆床液壓系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)院：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：2012?澳門緒論液壓技術(shù)是現(xiàn)代機械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素，是一門新的技術(shù)。上個世紀(jì)60年代以后，隨著原子能科學(xué)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域之中，在工程機械、冶金、軍工、農(nóng)機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空、和機床工業(yè)中，液壓技術(shù)也得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低消耗、經(jīng)久耐用、高度集成化等方向發(fā)展；同時，新型液壓元件的應(yīng)用，液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得日益取得了顯著的成果。應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。正確合理地設(shè)計與使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械及裝置的工作品質(zhì)和經(jīng)濟性能具有重要意義。我國的液壓工業(yè)開始于上個世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初應(yīng)用于機床和鍛壓設(shè)備，后來又用于拖拉機和工程機械。自1964年開始從國外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已形成系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。目前，我國機械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣從國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時，大力研制開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品（如中高壓齒輪泵、比例閥、疊加閥及新系列中高壓閥等），加強產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行新的國家標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差的不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品采取逐步淘汰的措施?？梢钥闯觯簤簜鲃蛹夹g(shù)在我國的應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的歷史階段。專用臥式鉆床的液壓系統(tǒng)就是利用液壓技術(shù)來控制動力滑臺，并完成工件的定位、夾緊等。采用液壓技術(shù)后，組合機床可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，具有良好的換向性能，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動工作循環(huán)，從而提高效率。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，它在機床上的應(yīng)用必將不斷地得到擴大和完善。目錄第1章方案分析及液壓原理圖的擬定 2 .1.1引言 2 1.2液壓系統(tǒng)的工作要求 21.3計算液壓缸外負(fù)載、繪制工作循環(huán)圖 31.4擬定液壓系統(tǒng)方案、繪制液壓系統(tǒng)原理圖 4 1.4.1選擇液壓回路 4 1.4.2繪制液壓系統(tǒng)圖 7第2章元件參數(shù)計算與選擇 7 2.1確定液壓缸的主要參數(shù) 82.1.1初選液壓缸的工作壓力 8 2.1.2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參率 8 2.2.1計算液壓缸的工作壓力 8 2.2.2計算液壓缸的輸入功率 9 2.3選擇液壓泵 92.4選擇液壓閥 102.5液壓閥調(diào)整參數(shù)的確定 10 2.5.1流量閥的調(diào)整 10 2.5.2選擇輔助元件 11 2.6液壓系統(tǒng)性能的驗算 12第3章液壓油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 3.1弓|言 12 3.2液壓缸的主要尺寸的設(shè)計計算13寸的設(shè)計計算133.2.1液壓缸主要尺寸的確定 123.2.2液壓缸壁厚和外徑的計算 12 3.2.3液壓缸工作行程的確定 133.2.4缸蓋厚度的確定 13 3.2.5最小導(dǎo)向長度的確定 143.2.6缸體長度的確定 14 3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 3.3.1缸筒與缸蓋的連接形式 15.3.3.2活塞 15 3.3.3缸筒 163.3.4緩沖裝置 16 3.3.5后缸蓋 16 3.3.6前缸蓋及與活塞桿的密封、防塵 17 3.3.7活塞桿 17結(jié)束語 19感謝詞 20參考文獻(xiàn) 21摘要組合機床是由通用部件和某些專用部件所組成的高效率和自動化程度較高的專用機床。它能完成鉆、鏜、銑、刮端面、倒角、攻螺紋、等加工和工件的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等動作。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。專用臥式鉆床的液壓系統(tǒng)是用來控制液壓動力滑臺的，通過動力滑臺來實現(xiàn)組合機床的各個動作從而完成工件的加工。液壓系統(tǒng)中有一個液壓缸。該系統(tǒng)中采用標(biāo)準(zhǔn)液壓動力滑臺(HY40A-1)，自動化程度高，定位、夾緊均有液壓系統(tǒng)實現(xiàn)，進(jìn)行工作進(jìn)給的左右滑臺也可同時實現(xiàn)工作循環(huán)。關(guān)鍵詞:組合機床、高效率、自動化、動力滑臺、液壓系統(tǒng)、閥門第1章方案分析及液壓原理圖的擬定1.1引言動力滑臺是組合機床用來實現(xiàn)進(jìn)給運動的通用部件，配置動力頭和主軸箱后可以對工件完成各種孔加工、端面加工等工序。液壓動力滑臺用液壓缸驅(qū)動，可實現(xiàn)多種進(jìn)給工作循環(huán)。對液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)的性能的主要要求是速度換接平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，功率利用合理，系統(tǒng)效率高，發(fā)熱少。1.2液壓系統(tǒng)的工作要求為了能夠使機床工作平穩(wěn)，便于實現(xiàn)自動化和簡化設(shè)計制造過程，可采用標(biāo)準(zhǔn)液壓動力滑臺。根據(jù)切削力與工作行程等情況，左右滑臺均選用HY40A-1型液壓動力滑臺，左右滑臺（包括主軸動力箱等部件在內(nèi)）重約32010N，滑臺的動作循環(huán)為:快速前進(jìn)接近工件，然后按工作進(jìn)給速度鉆，孑L，由于被加工上有不通孔，故加工到位碰擋鐵，以保證行程終點的精度，接著快速退回到原位，最后自動停止，左右滑臺的動作循環(huán)如圖1.1所示。圖1-1液壓滑臺動作循環(huán)圖為了便于機床自動化和產(chǎn)生足夠的夾緊力，工件的定位夾緊也用液壓實現(xiàn)。而工件的定位夾緊和動力滑臺的運動三者之間必須按照一定的順序進(jìn)行，也就是說，應(yīng)先定位，然后在夾緊，然后兩動力滑臺作自動循環(huán)，最后松開工件和退出定位銷，以便運輸帶裝入第二個工件。為了提高生產(chǎn)率，左右滑臺同時實現(xiàn)工作循環(huán)，這就要求系統(tǒng)能防止相互干擾。1.3計算液壓缸外負(fù)載、繪制工作循環(huán)圖液壓缸在工作過程各階段的負(fù)載為：3啟動階段:F=fG=0.21510=3000N，，S3Gv,20105/60，3,加速階段:F=fG+=0.11510+=2902.72903N,，，,dgt,9.80.23快進(jìn)階段:F=fG=0.11510=1500N，，d工進(jìn)階段:總負(fù)載=工作負(fù)載+切削力，所以F=1500+14000=15500N3Gv,20105/60，3,快退階段:F=fG+=0.11510+=2902.72903N,，，d,gt,9.80.2液壓缸在各運動階段的負(fù)載情況如表1.1所示表1-1液壓缸負(fù)載左滑臺液壓缸右滑臺液壓缸工況負(fù)載F(N)推力F/n(N)負(fù)載F(N)推力F/n(N)啟動3000333330003333加速2903322629033226快進(jìn)1500166715001667工進(jìn)15500172221550017222快退2903322629033226注:表中取液壓缸的機械效率n=0.9繪制液壓缸負(fù)載、速度循環(huán)圖(左滑臺)，如圖1.2所示。F<N>A 7^-5*Lm

.50JOO150.-1667 : g? -3333■>LS■>LS冷圖1-2液壓缸負(fù)載、速度循環(huán)圖（左滑臺）1.4擬定液壓系統(tǒng)方案、繪制液壓系統(tǒng)原理圖1.4.1選擇液壓回路（1）調(diào)速與速度換接回路這臺機床的液壓滑臺工作進(jìn)給速度低，傳遞功率也較小，很適宜選用節(jié)流調(diào)速方式，由于鉆孔時切削力變化小，而且是正負(fù)載，同時為了保證切削過程速度穩(wěn)定，采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，為了增加液壓缸運行的穩(wěn)定性，在回油路設(shè)置背壓閥，分析液壓缸的V-L曲線可知，滑臺由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時，速度變化較大，選用行程閥換接速度，以減小壓力沖擊。如圖1-3所示。1JUJLLi1JUJLLilLi圖1-3調(diào)速與速度換接回路考慮到該機床在工作進(jìn)給時負(fù)載較大，速度較低，而在快進(jìn)、快退時負(fù)載較小，速度較高，從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油回路或變量泵供油回路。由于左右滑臺在工作時要采用互不干擾回路，所以只能選用雙泵供油回路。小流量泵提供高壓油，供兩滑臺工作進(jìn)給用（也供定位夾緊用），低壓大流量泵以實現(xiàn)兩滑臺快速運動。為兩系統(tǒng)（左滑臺系統(tǒng)與右滑臺系統(tǒng)）工作互不干擾，小泵高壓油分別經(jīng)一節(jié)流閥進(jìn)入各自系統(tǒng)，大泵低壓油分別經(jīng)一單向閥進(jìn)入各自系統(tǒng)。（2）換向回路此機床快進(jìn)時采用液壓缸差動連接方式，使其快速往返運動，即快進(jìn)、快退速度基本相等。滑臺在由停止轉(zhuǎn)快進(jìn)，工進(jìn)完畢轉(zhuǎn)快退等換向中，速度變化較大，為了保證換向平穩(wěn)，采用有電液換向閥的換向回路，由于液壓缸采用了差動連接，電液換向閥宜采用三位五通閥，為了保證機床調(diào)整時可停在任意位置上，現(xiàn)采用中位機能O型?？爝M(jìn)時，液壓缸的油路差動連接，進(jìn)油路與回油路串通，且又不允許經(jīng)背壓閥流回油箱。轉(zhuǎn)為工進(jìn)后進(jìn)油路與回油路則要隔開，回油則經(jīng)背壓閥流回油箱，故須在換向閥處、在進(jìn)、回路連通的油路上增加一單向閥，在背壓閥后增加一液控順序閥，其控制油與進(jìn)入換向閥的壓力油連通，于是快進(jìn)時液壓缸的回油被液控順序閥切斷（快進(jìn)空行程為低壓，此閥打不開），只有經(jīng)單向閥與進(jìn)油匯合，轉(zhuǎn)工進(jìn)后（行程閥斷路），由于調(diào)速閥的作用，系統(tǒng)壓力升高，液控順序閥打開，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，與此同時，單向閥將回油路切斷，確保液壓系統(tǒng)形成高壓，以便液壓缸正常工作。繪出該部分回路圖。如圖1-4所示。圖1-4換向回路(3)壓力控制回路高壓小流量泵與低壓大流量泵各設(shè)一溢流閥調(diào)壓，工進(jìn)時只有小流量泵供油，大流量泵則可卸荷，而小流量泵只是在工件加工完畢，輸送帶即將裝入第二個工件之瞬刻，才處于不工作狀態(tài)，其間斷時間甚短，故不必讓其卸荷，繪出雙泵油源及壓力控制回路圖。如圖1-5所示。圖1-5壓力控制回路(4)行程終點的控制由于機床需加工不通孔，工作部件對終點的位置精度有一定的要求，因此采用死擋鐵停留，并可通過壓力繼電器發(fā)出換向信號。..1.4.2繪制液壓系統(tǒng)圖將上述各回路組合在一起話一幅總體的系統(tǒng)圖，如附圖所示。第2章元件參數(shù)計算與選擇2.1確定液壓缸的主要參數(shù)2.1.1初選液壓缸的工作壓力已知液壓缸負(fù)載值最大為15500N,查參考文獻(xiàn)［1］表9-3、9-4并參考同類型組合機床，取液壓缸工作壓力為3.5MPa，為中低壓液壓系統(tǒng)。2.1.2確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)由第1分析章可知液壓缸最大推力為工進(jìn)階段時且為17222N，則4FD==79.2mm3.14*3.5*10"6查參考文獻(xiàn)［3］表2-4液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB/T2348-80)，將以上計算值圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，取D=80mm為了實現(xiàn)快進(jìn)速度與快退速度相等，采用差動連接，則d=0.7D。所以d=0.7D=0.7X80,56mm。同樣按參考文獻(xiàn)［3］表2-5活塞桿直徑系列(GB/T2348-80)圓整成標(biāo)準(zhǔn)系列活塞桿直徑。取2d=56mm。由D=80mm,d=56mm算出液壓缸無桿腔有效作用面積為A=50.25mm,12有桿腔有效作用面積為A2=25.7mm。工進(jìn)時采用調(diào)速閥，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量=0.05l/min,qVminq502l/min,因最小工進(jìn)速度=0.051,則mm=9.8<A2<A1故能滿足低速Vminv51穩(wěn)定性要求。..2.2計算液壓缸的工作壓力、流量和功率2.2.1計算液壓缸的工作壓力根據(jù)參考文獻(xiàn)執(zhí)行元件背壓的估計值，本系統(tǒng)的背壓值估計可在0.5,0.8范圍內(nèi)選取，故暫定:工進(jìn)時，，0.8，快速運動時，MPaMPaPb,0.5，液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力即可按參考文獻(xiàn)計算：MPaPb差動快進(jìn)階段:FA2=1.204MPapp,，1bAAAA,,1212工作進(jìn)給階段：AF1722262p,，P,，0.256，10Pa,3.686MPab1AA0.00502511快速退回階段:AF2P,,P,1.52MPa1bAA212.2.2計算液壓缸的輸入功率5.56,4快進(jìn)階段：P,1.204,10，(50.25,25.7)，，10,0.271kw60O. 0516,4工進(jìn)階段：P,3.686,10，50.25，，10,0.047kw605.56,4快退階段：P,1.52,10，25.7，，10,0.36kw60將以上計算的壓力、流量和功率值列成表2-1。表2-1液壓缸在各階段的壓力、流量和功率輸入流量qvpp1工作壓力()工作階段)輸入功率(Mpkw,1al,min()快速前進(jìn)1.20413.5030.271..工作進(jìn)給3.6860.7550.047快速退回1.5214.1350.362.3選擇液壓泵6由上表可知工作進(jìn)給階段液壓缸最大工作壓力為3.75X10，進(jìn)油Pa555，10,15，10Pa路上的壓力損失一般為，現(xiàn)取進(jìn)油路總壓力損失為5,,，pPa810,則小流量泵最高工作壓力為：,1P, (3.686,0.5),4.186MPab因此,小泵的額定壓力可取(4.25186+4.186X25%)=5.2325。MPa確定液壓泵的最大供油量:q,kq,vpvmaxK-系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取k,1.11.3快退時泵的流量為：q,kq,1.1,14.135,15.548l/minvp1工進(jìn)時泵的流量為：q,kq,1.1,0.755,0.8305l/minvp1考慮到節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，尚須加上溢流閥穩(wěn)定工作的最小溢流量,一般取3l/min.所以小流量泵的流量為：q=(0.8305+3)=3.8305l/minvp1查產(chǎn)品樣本，選用小泵排量為V=4m的YB1型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速Lr/為n=1450l/min，則小泵的額定流量為：,3q,4，10，1450，0.9,5.22l/minvn1因此大流量泵的流量為：q,(15.5485,5.22),10.3685l/minvn2查產(chǎn)品樣本，選用大泵排量為V=16mLr/的YB1型雙聯(lián)葉片泵，額定轉(zhuǎn)速為n=960r/min,則大泵的額定流量為：,3q,16，10，960，0.9,13.824l/minvn2所以，滿足要求.故本系統(tǒng)采用一臺YB1-16/4型雙聯(lián)葉片泵。由前面分析可知,快退階段的功率最大，故按快退階段估算電動機功率.,,pMPa0.2,若快退時進(jìn)油路的壓力損失，液壓泵的總效率二0.7，則電，1p動機的功率為：6,3pq(1.77，0.2)，10，(5.18，，17.28)，10bvp,,780W,pb,60，0.7pr/min查電動機產(chǎn)品樣本，選用Y90L-6型異步電動機P=1.1kw,n=910。..2.4選擇液壓閥根據(jù)所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖,計算分析通過各液壓閥的最高壓力和最大流量,選擇個液壓閥的型號規(guī)格，下面列出各控制閥通過的實際流量，見表2-2。表2-2各閥通過的實際流量及型號規(guī)格通過流量序號元件名稱型號規(guī)格,1(min)L,2雙聯(lián)葉片泵19.044YB1-20/6溢流閥5.22EAZ63-25單向閥5.22AF3-Ea10B單向閥14.135AF3-Ea10B12壓力繼電器EYX63-65、6液控順序閥，0.5ECZ25-257三位五通電磁閥,1F22DH-2511行程閥13.824E22JH-63調(diào)速閥0.2EQL-38背壓閥，0.5EFZ10-251過濾器UX-40*100E35ZD-632.5液壓閥調(diào)整參數(shù)的確定2.5.1壓力閥的調(diào)整P溢流閥3的壓力調(diào)整值顯然的系統(tǒng)壓力最高值，y56P,P,4.25，10MpP。對溢流閥3的壓力調(diào)整值需作如下計算：yay45max,,P為液壓缸無桿腔的壓力，F(xiàn)為液壓缸有桿腔壓力，為液壓缸回油流經(jīng)P131電液換向閥時的壓力損失，F(xiàn)為左滑臺快速運動時的推力(3333N)。考慮到管道內(nèi)及通道體內(nèi)的壓力損失，溢流閥的損失可調(diào)為：6P10Pa=1.5，y4表2-3閥的矯正序號名稱型號額定流量下的壓力損失54單向閥AF3-EA10B2X10Pa59單向閥AF3-Ea10B2X10Pa511行程閥E22JH-631.5X10Pa2.5.2選擇輔助元件油管內(nèi)徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路允許流速進(jìn)行計算，本系統(tǒng)油管內(nèi)徑的選擇可參照所接元件接口尺寸確定。查參考文獻(xiàn)［1］油箱容量按下式確定：V,mq,(5~7)，14.135L,70.675L~98.945Lvp2.6液壓系統(tǒng)性能的驗算由于本液壓系統(tǒng)相對比較簡單，壓力損失驗算可以從略，又由于系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在液壓缸工進(jìn)階段，大流量泵卸荷，功率利用合理;同時油箱容量可以取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱溫升不大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗算。..第3章液壓油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1引言液壓缸有多種類型。按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類;按作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。在單作用式液壓缸中，壓力油只供入液壓缸的一腔，使缸實現(xiàn)單方向運動，反方向運動則依靠外力(彈簧力、自重或外部載荷等)來實現(xiàn)。由于該系統(tǒng)自身的特點，液壓缸采用單作用式。3.2液壓缸的主要尺寸的設(shè)計計算3.2.1液壓缸主要尺寸的確定由第2章元件參數(shù)計算與設(shè)計中液壓缸的內(nèi)徑D=80mm，活塞桿直徑d=56mm已確定。3.2.2液壓缸壁厚和外徑的計算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體結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從參考文獻(xiàn)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(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。當(dāng)缸體壁厚與內(nèi)徑之比小于0.1時，稱為薄壁缸體，薄壁缸體的壁厚按材料力學(xué)中計算公式：PD,,(m)2,,,,,式中:缸體壁厚(m),P液壓缸的最大工作壓力(Pa),。缸體內(nèi)徑(m),,Pa缸體材料的許用應(yīng)力()，，查參考文獻(xiàn)［5］可得常見缸體材料的許用應(yīng)力：5,10Pa鑄鋼：=(1000,1100)，，，5,Pa無縫鋼管:二(1000,1100)10，，，5,10Pa鍛鋼：=(1000,1200)，，，5,10Pa鑄鐵:二(600,700)，，，63.75100.1，，PD選用鑄鋼作為缸體材料：,,,,,0.00171.7mmm522110010，，,,,在中低壓機床液壓系統(tǒng)中，缸體壁厚的強度是次要的，缸體壁厚一般由結(jié)構(gòu)，工藝上的需要而定，只有在壓力較高和直徑較大時，才由必要校核缸體最薄處的壁厚強度。當(dāng)缸體壁厚與內(nèi)徑D之比值大于0.1時，稱為厚壁缸體，通常按參考文獻(xiàn)中第二強度理論計算厚壁缸體的壁厚：，，，，0.4P,,D1,,,,,21.3,P,,,,,，，56，，1100100.43.75100.1，，，，，，1,,,5621100101.33.7510，，，，，，，，,0.00149m,,1.49mm,因此缸體壁厚應(yīng)不小于1.7mm，又因為該系統(tǒng)為中低壓液壓系統(tǒng)，所以不必對缸體最薄處壁厚強度進(jìn)行校核。缸體的外徑為:80+2*1.7=83.4mm3.2.3液壓缸工作行程的確定液壓缸的工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程來確定。以液壓左滑臺為例，因為左滑臺的最大行程為150mm,由查參考文獻(xiàn)液壓缸活塞行程參數(shù)(GB2349-80)，選擇液壓缸的工作行程為160mm。3.2.4缸蓋厚度的確定缸筒底部(即缸蓋)有平面和拱形兩種形式，由于該系統(tǒng)中液壓缸工作場合的特點，缸蓋宜選用平底形式，查參考文獻(xiàn)可得其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算：PtDm,0.433()缸蓋有孔時：2,,,PD2tDm,0.433()缸蓋無孔時：2,()Dd,,,20,式中：t缸蓋有效厚度(m),PaP液壓缸的最大工作壓力()..,缸體材料的許用壓力(),Pa,,,缸底內(nèi)徑(m)D2,缸底孔的直徑(m)d0查參考文獻(xiàn)［5］缸蓋的材料選用鑄鐵，所以：P缸蓋有孔時:tDm,0.433()2,,,t=10.2mmPD2tDm,0.433()缸蓋無孔時：2,()Dd,,,20t=18.972mm缸蓋的寬度:110mm3.2.5最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離H稱為最小導(dǎo)向長度，如果最小導(dǎo)向長度過小將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求：LDH,，202=120mm式中:L-液壓缸的最大行程D-液壓缸的內(nèi)徑3.2.6缸體長度的確定液壓缸的缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體長度不大于內(nèi)徑的20,30倍，即在本系統(tǒng)中缸體長度不大于2000-3000mm,現(xiàn)取缸體長度為450mm。3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括:缸.筒與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。3.3.1缸筒與缸蓋的連接形式缸筒與缸蓋的連接形式有多種，如法蘭連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接、外螺紋連接、拉桿連接、焊接、鋼絲連接等。該系統(tǒng)為中低壓液壓系統(tǒng)，缸體材料為鑄鋼，液壓缸與缸蓋可采用拉桿式連接，該連接方式具有結(jié)構(gòu)簡單加工裝配方便等特點。3.3.2活塞活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此它于缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，即不能過緊，也不能間隙過大。設(shè)計活塞時，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式，其次還有活塞與活塞桿的連接、活塞材料、活塞尺寸及加工公差等?；钊慕Y(jié)構(gòu)形式活塞的結(jié)構(gòu)形式分為整體活塞和組合活塞，根據(jù)密封裝置形式來選用活塞結(jié)構(gòu)形式，查參考文獻(xiàn)活塞及活塞桿的密封圈使用參數(shù)，該系統(tǒng)液壓缸中可采用O形圈密封。所以，活塞的結(jié)構(gòu)形式可選用整體活塞，整體活塞在活塞四周上開溝槽，結(jié)構(gòu)簡單?；钊c活塞桿的連接查參考文獻(xiàn)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)，組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。該系統(tǒng)中采用螺紋連接，該連接方式結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置，多在組合機床上與工程機械的液壓缸上使用?；钊拿芊獠閰⒖嘉墨I(xiàn)活塞與缸筒的密封采用O形圈密封活塞與缸體的密封采用O形圈密封，O形圈的代號為：64.5X4GB/T3452.1-1992。查參考文獻(xiàn)活塞與活塞桿的密封采用O形圈密封，因該系統(tǒng)為中低壓液壓系統(tǒng)(P),所以活塞桿上的密封溝槽不設(shè)擋圈，其溝槽尺寸與公,32Mpa差由GB/T3452.3-98確定，O形圈代號為:48X7GGB/T3452.1-92,具體說明從略?；钊牧弦驗樵撓到y(tǒng)中活塞采用整體活塞，無導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)，參考文獻(xiàn)所以活塞材料可選用HT200,HT300或球墨鑄鐵，結(jié)合實際情況及毛坯材料的來源，..活塞材料選用HT200。活塞尺寸及加工公差查參考文獻(xiàn)活塞的寬度一般取B=(0.6,1.0)D,缸筒內(nèi)徑為80mm,現(xiàn)取B=0.6X80=48,活塞的外徑采用f9,外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm,活塞的內(nèi)孔直徑D設(shè)計為48mm，精度為H8，查參考文獻(xiàn)可知端面1T對內(nèi)孔D軸線的垂直度公差值按7級精度選取，活塞外徑的圓柱度公差1值按9級、10級或11級精度選取。外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)形式不同而各異?；钊脑敿?xì)結(jié)構(gòu)見附圖。3.3.3缸筒缸筒材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸體還要求有良好的焊接性能，結(jié)合該系統(tǒng)中液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來源等，缸筒的材料可選用鑄鋼。在液壓缸主要尺寸設(shè)計與計算中已設(shè)計出液壓缸體壁厚最小厚度應(yīng)不小于1.7mm，缸體的材料選用鑄鋼，查參考文獻(xiàn)，缸體內(nèi)徑可選用H8、H9或H10配合，現(xiàn)選用H9配合，內(nèi)徑的表面粗糙度因為活塞選用O形圈密封取R為0.3,m，且需珩磨，缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度a可選取8級或9級精度具體結(jié)構(gòu)見附圖。缸筒與缸蓋之間的密封采用O形圈密封，O形圈的代號為804G,GB/T3452.1-1992,密封溝槽及其公差可按GB/T3452.3-1988確定。見所附零件圖。、3.3.4緩沖裝置液壓缸的行程終端緩沖裝置可使帶著負(fù)載的活塞，在到達(dá)行程終端減速到零，目的是消除因活塞的慣性力和液壓力所造成的活塞與端蓋的機械撞擊，同時也為了降低活塞在改變運動方向時液體發(fā)出的噪聲。因為該系統(tǒng)為液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)速度換接平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，且工進(jìn)完畢采用死擋鐵停留，所以液壓缸上可不設(shè)置緩沖裝置。3.3.5后缸蓋查參考文獻(xiàn)并參考同類型液壓缸，后缸蓋的材料選用HT200O缸蓋與缸體采用拉桿式連接，選用的螺栓的代號為:GB/T5782-86M12140。查參，考文獻(xiàn)參照液壓缸螺紋連接的油口系列(GB/T2878-93)，液壓缸的進(jìn)油口..螺紋選用M121.5，出油口螺紋選用M122。具體結(jié)構(gòu)尺寸見所附零件圖。，，3.3.6前缸蓋及與活塞桿的密封、防塵查參考文獻(xiàn)并參考同類型的液壓缸，前缸蓋的材料選用35鋼，缸蓋與缸筒采用的連接方式和后缸蓋與缸筒的連接方式一致。在缸蓋的頂部加工進(jìn)油孔道，其孔道的的結(jié)構(gòu)與形式參照后缸蓋上的而定。查參考文獻(xiàn)油管與缸蓋接口處的尺寸配合確定為618H9/g9，具體結(jié)構(gòu)見附圖。為了清除活塞桿處外露部分粘附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈?；钊麠U的防塵采用往復(fù)運動橡膠防塵密封圈(GB/T10708.3-89)A型液壓缸活塞桿防塵圈。3.3.7活塞桿活塞桿結(jié)構(gòu)尺寸的確定活塞桿桿體分為實心桿和空心桿兩種，實心桿加工簡單，采用較多，該系統(tǒng)中采用實心桿。已知活塞桿的直徑為56mm,查參考文獻(xiàn)活塞桿的材料選用45鋼，根據(jù)液壓缸的實際結(jié)構(gòu)尺寸,活塞桿的總長度設(shè)計確定為670mm,軸徑為56mm的長度為405mm，查參考文獻(xiàn)活塞桿上安裝活塞的部分即軸徑為40mm的部分精度采用h8,活塞桿與活塞的密封采用O形圈密封，代號為48X7GGB/T3452.1-92?；钊麠U與活塞的密封前面已設(shè)計說明?；钊麠U與活塞的連接結(jié)構(gòu)采用螺紋連接，該連接方式結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須采用鎖緊裝置，該系統(tǒng)中采用墊圈鎖緊。因為該液壓系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)液壓動力滑臺(HY40A-1)，查參考文獻(xiàn)液壓滑臺的聯(lián)系尺寸，活塞桿與液壓滑臺連接處螺紋采用M12X2,螺紋長度60(GB2350-80)。(2)活塞桿強度的計算活塞桿在穩(wěn)定的工況下，如果只是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(jìn)行計算：,6F，10,,,,()MPap2(/4)d,MPa,6.81<,p所以活塞桿滿足強度要求。,式中:F活塞桿作用力(N),d活塞桿直徑(m),,,MPa材料許用應(yīng)力(對中碳鋼)=400pp..活塞桿上一般都設(shè)有螺紋、退刀槽結(jié)構(gòu)，這些部位往往使活塞桿上的危險截面，也要進(jìn)行計算，危險截面處的合成應(yīng)力應(yīng)滿足：F2,,,,1.8()MPanp2d2式中:危險截面的直徑(m)d,2活塞桿的拉力(N)F,2，材料許用應(yīng)力(對中碳鋼)=400,,MPapp因為活塞桿上螺紋、退刀槽中直徑最小的為，此處的截面為危險,27.8截面，所以：F2,,1.8n2d226222,,1.8n20.0278,,61072925.83Pan,,,,61.07MPanp活塞桿危險截面處