凡爾座取出器的設(shè)計與應(yīng)用

--10-快速式凡爾座取出器的設(shè)計引言工作牢靠，沒有傳動間隙，運(yùn)動平穩(wěn)。因此，在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。依據(jù)我們的工作性質(zhì)、特點(diǎn)，液壓缸的構(gòu)造形式是特別的，區(qū)分于常用形式。現(xiàn)在井隊常用的閥而設(shè)計空心液壓缸，快速式凡爾座取出器。一、設(shè)計任務(wù)3NB-100031.5MPa；使用期限：開取出器使用次數(shù)少，可常年使用。二、設(shè)計過程凡爾座取出力的初估凡爾座的幾何尺寸凡爾座箱的幾何尺寸：30CNiMr o當(dāng)凡爾座進(jìn)入凡爾座箱最低極限位置時的擠壓量55mmφ143.8330.043，所以按圓軸與圓柱孔的過0.143盈方式計算：最在過盈量=〔D

—D1max

〕/22min2

0.46〔化工部〕d1=9cm被包涵件波松比1=0.28協(xié)作面公稱直徑d=13.98cm 〔錐形協(xié)作面為平均直徑〕gd1(1)21

d d 11)2d91( )29= 13.98 0.2891( )213.98=10.64420.2810.6442=2.139bd2=35cm包涵件波松比為

=0.282d1

1(d)2d2 d21(d)21(

213.98)2= 35 13.98 21 ( )235=10.39920.2810.3992=1.658c、協(xié)作的最大協(xié)作過盈Tmax

=0.46mm=460md、被包涵件的外外表不平度平均變度：Rz1被包涵件的內(nèi)外表不平度平均變度“Rz2

=6.3m=6.3m所以，最大計算過盈： =

-1.2

-R)max

Tmax

z1 z2=460-1.2(6.3-6.3)=444.88me、被包涵件和包涵件的彈性模數(shù)E=E=2.110-6kgf/cm21 2CE11CE22

2.1392.11.6582.1

1061.0191061060.79106所以，最大計算時的壓力強(qiáng)度：P Cd( E1

maxC 2)E2

104= 444.8813.98(1.0190.79)106

104=1759.126kgf/cm2f、凡爾座的壓出力：PdlfPc cmax壓出時的摩擦系數(shù)：f=1.5f=1.50.08=0.12c P= 13.985.50.121759.126=50991.54kg≈51t按實際初估凡爾座的取出力因凡爾座的上呂直徑為145mm，上部工作壓力很大，所以凡爾座受力F=PAP

d24=350

14.524=57795.48kgf≈57.8t因此，兩個取出力比較，圓整取最大值，即取出力為60t。方案的選擇參考機(jī)械閥座取出器1.螺釘，2.絲桿，3.螺母，4.扳手，5.墊片，6.擋板，7.圓扁銷，8.開口銷，9.擋塊它是擋板放在凡爾座箱上部的法蘭盤上，絲桿從中間的圓孔通入。擋板下放時，擋〔這是不快速的缺點(diǎn)之一。接觸上后，扳手通過螺母轉(zhuǎn)動，使絲桿〔費(fèi)力，缺點(diǎn)之二，而將凡爾座取出。的安裝形式和外形。液壓缸體的外形此空心液壓缸的液腔是環(huán)形液腔，可鑄造板焊接成內(nèi)缸壁，然后法蘭連接，同時，這樣用。外形見圖：盤的接觸面積增大，也增大了缸工作時的平穩(wěn)性。整體液缸的選擇力卸去，活塞受彈簧力的作用，而回落原位。活塞活塞管接頭缸蓋板彈簧提取凡爾座裝置的選擇絲桿中間打一圓孔，裝上一個彈簧，兩邊各一個當(dāng)塊，擋塊的伸出量受壓帽限兩塊擋扳受兩彈簧的作用向外伸出，此時壓帽限制它的最大伸出量。同時，壓肯定間隙，具備良好的粗糙度。液壓取出器的工作原理擋塊受壓，彈簧受壓擋塊向絲桿靠近，連續(xù)朝下走。當(dāng)擋塊通過內(nèi)孔時，不受阻力，彈簧然后將壓力源接在管接頭體上。油液經(jīng)a口進(jìn)入活塞下端環(huán)形A腔，將活塞頂起。因凡爾座與凡爾座箱體是錐形協(xié)作，只要行程幾個毫米，最多十個毫米就夠了。所以，活塞行程帶動絲桿的向上行程，而將凡爾座取出。卸去壓力源，活塞上的受壓彈簧受回復(fù)力的作用，而將活塞頂下，回復(fù)原位，以備下回用。整個使用過程完結(jié)。絲桿直徑估算選材料為35CrMo調(diào)質(zhì)處理查手冊得屈服強(qiáng)度 =550MP抗拉強(qiáng)度 750MP，S[S]=1.3—1.51.4。F利用公式

A [s]750

[]A

1.44

535.71MPa，F(xiàn)=60

938

1000=5.88

105N，F(xiàn)4[]5.88F4[]5.884105535.71?？招囊焊滓呵煌鈴匠豕纃=90mm，依據(jù)公式：FPAP 4(D2d2)4FPF60t5.88105NP324FPD0.0920.09245.881053.2106

0.18m液壓缸壁厚的初估利用公式t

P DP2PPn

32MPaPP

P125％=32125％=40MPan選鋼材為45#，調(diào)質(zhì)處理。b637MPa b S=3p s即 637242.3MPap 3PD

40180缸壁厚t

p 2

14.32mm取整，t=15mm空心活塞直徑的初估〔1〕查《液壓傳動》表4-1，當(dāng)工作壓力P>7MPaD’=0.7D，D’=0.7180=126mm〔2〕按公式：P[

] sP S45#鋼調(diào)質(zhì)，360s

360MPaS=1.4

] 257.14MPaP 1.4d24d24F[]P0.09240.092469.81042.57108所以，取整D’=110mm活塞的推力1FPA321061

(0.1820.092)4=6.11FF1

105N；推動力的效率0.95F6.111050.95=5.81105N液缸的儲油量V=AS面積Ａ4

(D2

d2 )腔內(nèi) (0.1820.092)40.0191m2行程S10mm0.01mmV0.01910.011.91104m3內(nèi)外缸壁組合件的焊接效核均承受角接接頭Ｖ型坡口，雙面焊。22-1δδ15,b22,K

4,e1.51.51.5422夾渣、氣孔、裂紋的消滅。查手冊，焊縫允許的抗拉應(yīng)力hL

1450kgf/cm2bS＝3.3～4，3.6，

1450

402.78kgf/cm2P s 3.6 F (D2d2) p4 1 2焊接效率，可取0.7 60103(10282)0.74353.15kgf/cm2p內(nèi)缸壁的焊接應(yīng)力足夠?，F(xiàn)校核外缸壁的焊縫。 F p(D24 1

d2)2F(2224

)0.7238.52kgf/cm2這里外缸壁的焊縫強(qiáng)度也夠。內(nèi)外缸壁的法蘭連接的螺栓計算利用公式：

kF n AZ ps其中：Z——螺栓數(shù)量Ask——螺紋預(yù)緊系數(shù)，k=1.35～1.6，k=1.35F——液壓缸推力：F=5.9105NA s 4

0.01622.5105N445#鋼，s

360MPa，安全系數(shù)[s]=1.25[

]

360

388MPap s 1.25Z kF 1.355.9105

8.34A[]s p

2.5105388為了構(gòu)造對稱，取整Z=10缸體與缸蓋螺栓連接計算同樣，利用

kF n AZ sk=1.35M6。用45#材料， 360MPa，安全系數(shù)[S]=1.25s 危急截面A d2S 4

0.00622.83105m24

360

176MPap S 1.25Z kF 1.359.82.5102

5.34As P

1.761082.83105M66個活塞上密封圈的選擇密封件的類型：P70MPa；UIP31.5MPa；YX

密封圈：I，P31.5MPa 橡膠制品技術(shù)條件〔按HG4-329-66〕經(jīng)條件選擇：膠料I-4，高硬度，耐油。——-20°—80°工作介質(zhì)液壓油該組膠料的物理機(jī)械性能：扯斷強(qiáng)度不小于10MPa 扯斷伸長率不大于150%扯斷永久變形不大于20% 脆性溫度不高于-25°老化系數(shù)不小于0.8由活塞的工作狀況，選擇活塞的的內(nèi)徑密封圈為軸用YX

密封圈，數(shù)量一個，尺寸為d 90D 102.3H14H 12.5 標(biāo)記如下圖：0 0 1Od90，Q/ZB249-77OP>10MPaO密封圈承壓面置擋圈。而當(dāng)固定用密封時，一般不設(shè)擋圈。擋圈材料：聚四氧乙烯，硬度HS90°OD=180，d=170，d5.70.1401805.7擋圈的選擇：D2擋圈內(nèi)徑d

18000.251700.252 0擋圈厚度T20.12標(biāo)記：擋圈A180X2聚四氧乙烯GB1235-76孔與軸的公差協(xié)作為D3D

H8f8c3螺旋圓柱壓縮彈簧計算D，D，t，螺旋角，自由高度，總?cè)?shù)及旋內(nèi)。活塞回程彈簧的計算：Pn

10kgP1

4公斤，工作行程n10mm端部形式：端部并緊并磨平，支承圈為1圈2彈簧材料：碳素彈簧鋼絲II依據(jù)查表9-11：d=2mm,D=16mm,t=6.28mm,Pn

11.49kg,fn

3.057kg,P”3.906kg/mmdL50.2mm,0.012101n 1P”Pn 1

1040.6h 10P” 3.906有效圈數(shù)：n dP”

0.6

6.5P” 3.906彈簧實際剛度：P” d 0.6，接近n1

n 6.5n26.228.5H0

nt1.5d6.56.281.5243.8245度t

H01.5d451.526.46n 6.5F

Pj14.925

24.9j P 0.6F

Pj

10

16.7n P 0.6D最小工作負(fù)荷下的變形：F 1 4 6.7D1 P” 0.6Hn

H F0

4516.728.3工作極限負(fù)荷下的高度：H H F 4524.920.1j 0 jLl.n50.28.5H瘦長比：b 0HD2

452.85.3165個。擋塊使用彈簧的計算PnP1

4kg2kd工作行程n10mmIIII依據(jù)查表9-11：d1mm,D2

8mm,t3.44mm,Pn

3.4kg,fn

1.94kg,Pd

1.953kg/mm,L25.12mm,Q0.0015101PP 42彈簧要求剛度：P”n 1 0.2h 10P” 1.953ndp”

9.765，為標(biāo)準(zhǔn)值0.3P”彈簧要求剛度：P” dn

1.9330.5

0.204n1

n29.5211.5H0

nt1.5d9.53.441.5134.18圓整取標(biāo)準(zhǔn)值35t

H01.5d35(1.51)3.53n 9.5F

j

Pj同取 1.25[]，根表據(jù)9-2[] ，故等于同樣規(guī)格彈簧的j m 2 j mIII9-11，Pj

4.25kg.PF J 4.2521.25mmPJ P 0.2PF n 4 20mmPn P” 0.2PF 1 2 10mmP1 P” 0.2H H Fn 0

352015mmH1

H F0

351025mmHj

H F0

3521.313.7mmLln1

2.511.5288.9mmb

H 354.385.3D 82所以說彈簧是穩(wěn)定的．活塞上管接頭體的選擇〔JB1966-72〕的局部主要尺寸：G31.5MPa管子外徑：D 6,dM101,d0

16,d7

8.5,d8

2

M141.5d 5

2

6,r1

2,S12材料Ｙ20，YB191-63零件外表氧化處理GB196-63GB197-633GB3-58，54零件不允許有裂縫切口，外表不應(yīng)有影響使用的凹痕、毛刺、飛邊、刮傷等缺陷。凡爾座擋塊與凡爾座的接觸應(yīng)力計算計算接觸面積，利用弓形公式：A[rLc(rh)]/2,L0.01745r其中：r-半徑，-夾角，ｈ-弓形高度，ｃ-弓形寬度〔1〕BED弓形面積sin

BH200.43478OB2BHOB2BH246220252,h1

OB

46

4.60.01745r0.01745465241.74cBD40面積BCD為A1

[rlc(rh)]/2[4641.7440(464.6)]/2152mm22.弓形AFC的面積cos

OG200.382 OA 53 135.7,h2

FOOG532033L0.01745r0.0174553135.7125.5OA2OGOA2OG2面積AFC為A2

2532202[rlc(r532202

98.2[53125.598.2(5333)]/22345.75mm2陰影局部面積A OA22As 4 2

2A1

2BDOH 10624

22345.7521522404.68824733043313.82368585.36mm2F依據(jù)公式：AsF=30000kg

[]40Cr，調(diào)質(zhì)處理[b]750MPaFA s

39.8104585.36106

b度擋塊與壓帽的接觸應(yīng)力足夠。三、完畢語人的勞動強(qiáng)度，在機(jī)械的液壓系統(tǒng)中可以得到廣泛的推廣和應(yīng)用。-15--15-致謝詞：由于專業(yè)學(xué)問和閱