液壓油缸的設(shè)計(jì)-機(jī)械類論文

時(shí)間：2022-09-30 14:11:04 大專畢業(yè)論文我要投稿

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　　摘要：本文主要論述液壓油缸的設(shè)計(jì)方法及密封選用，裝配及試驗(yàn)，簡(jiǎn)單，方便易懂。

液壓油缸的設(shè)計(jì)-機(jī)械類論文

　　關(guān)鍵詞：油缸，法蘭;緩沖;活塞桿;密封

　　1 設(shè)計(jì)參數(shù)給定

　　首先給定油缸直徑、活塞桿直徑、缸外徑、油缸行程、液壓系統(tǒng)壓力、法蘭厚、缸筒壁厚、工作介質(zhì)普通液壓油。

　　油缸活塞面積A=πd2/4 m2、油缸推力F=PA N

　　(1)法蘭安裝方式：油缸安裝方式為前端法蘭固定。

　　(2)緩沖機(jī)構(gòu)選用：在承壓10MPa以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)工作壓力25MPa，因有鉆孔機(jī)構(gòu)，所以前端忽略，采用后緩沖。

　　(3)密封裝置的選用：選用Y型軸孔通用密封圈，材質(zhì)聚氨酯(PU)，因壓力超過(guò)16MPa，故Y形密封圈加擋圈。

　　2 液壓缸的裝配

　　裝配前先檢查各零件尺寸，然后對(duì)各零件去除飛邊，毛刺，然后用煤油清洗，清洗完后，放在干燥環(huán)境中自然風(fēng)干，或用氣泵風(fēng)吹干。裝配前各滑動(dòng)部位涂抹潤(rùn)滑油，裝配時(shí)要輕拿輕放，不允許劃傷和碰傷。

　　活塞與活塞桿裝配后，應(yīng)測(cè)量同軸度，圓度及圓柱度，直線度，不能超差。裝配完畢后各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間運(yùn)動(dòng)靈活，無(wú)卡滯發(fā)生。

　　3 液壓缸各部的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法

　　3.1 缸筒設(shè)計(jì)

　　①缸筒結(jié)構(gòu)的選擇：選取卡鍵式連接，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

　　②缸筒的要求：缸筒一般采用20#或35#，特殊要求及強(qiáng)度的采用特殊材質(zhì)，要求在動(dòng)態(tài)工作壓力下，長(zhǎng)時(shí)間工作不變形;活塞桿要有足夠剛度，在伸出中不允許有彎曲及扭動(dòng);缸筒內(nèi)表面光滑，并鍍鉻。

　�、鄹淄膊牧系倪x取及強(qiáng)度給定：材料的機(jī)械性能參照機(jī)械手冊(cè)，本次設(shè)計(jì)選20號(hào)鋼，從表中得到：缸筒材料的屈服強(qiáng)度=300MP;缸筒材料抗拉強(qiáng)度=480MP;進(jìn)而用屈服強(qiáng)度來(lái)計(jì)算得到，缸筒材料的許用應(yīng)力[]=/n=320/5=64MPa。安全系數(shù)取5，參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。

　�、芨淄驳挠�(jì)算。1)液壓缸的效率：油缸的效率由以下三種效率組成：(A)機(jī)械效率由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通常可取≈0.9。(B)容積效率由各密封件泄漏所造成，通常容積效率為：裝彈性體密封圈時(shí)： ≈1。裝活塞環(huán)時(shí)：≈0.98。(C)作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。

　　=0.9、=1、=0.9 所以η=，所以總效率為0.8。

　　2)流量計(jì)算。液壓缸流量根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算。設(shè)計(jì)要求中給定了活塞的平均速度：初定油缸進(jìn)給量1-10 mm/s，所以=0.1m/s。容積效率：=1。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到活塞桿外推時(shí)的流量：=AV=1.54*10-2m2x1*10-2*6*104=9.24L/min，因只使用推力，回程方向的流量忽略。3)缸筒壁厚的計(jì)算。缸筒壁厚可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)按薄壁缸筒進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取=11，此時(shí)/D=11/140=0.10.789，滿足使用薄壁缸筒計(jì)算式的要求，缸筒最高允許使用壓力取額定壓力的1.5倍，根據(jù)給定參數(shù)P=25MP，所以：=251.5=37.5MPa許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出：[]=/n=320/2.5=128MP，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到壁厚：=13.1mm，取壁厚為15mm。缸筒的加工要求：缸筒的內(nèi)表面先粗車，然后衍磨，表面粗糙度為0.16，最后進(jìn)行研磨;缸筒內(nèi)徑D的圓度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半;缸筒直線度不大于0.03mm。

　　3.2 法蘭設(shè)計(jì)

　　采用前法蘭，并鉆6-18孔，用來(lái)與部件連接法蘭厚度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算：法蘭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力F==369600N。

　　接下來(lái)選取其它參數(shù)：=135mm、=22mm、b=51mm。許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出：[]=/n=320/2.5=128MP，根據(jù)以上各量可以得到：h=40.7mm，為保證安全，取法蘭厚度為42mm。

　　3.3 活塞設(shè)計(jì)

　�、倩钊Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：采用分體式活塞，密封圈和導(dǎo)向環(huán)安裝后，兩端壓蓋夾緊。

　�、诨钊拿芊猓哼x用進(jìn)口U形密封圈，材質(zhì)為橡塑復(fù)合材料和PTFE，優(yōu)質(zhì)的密封材質(zhì)，克服了缸筒，缸頭及活塞桿裝配的誤差，能有效減少摩擦及提高運(yùn)性能。

　�、刍钊牟牧希哼x用HT200。

　�、芑钊某叽缂凹庸す睿哼x擇活塞厚度為活塞桿直徑的0.8-1倍，所以計(jì)算活塞厚度近似為100mm�；钊芊馊讖郊庸ぞ�0.8�；钊鈴綄�(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與活塞孔軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。

　　3.4 活塞桿的設(shè)計(jì)

　　為了加強(qiáng)桿的強(qiáng)度，采用空心桿，設(shè)計(jì)形式為空心兩端加堵，焊接后，先粗車，再精車，最后磨�；钊麠U與活塞采用卡鍵連接固定，最后用外用軸用彈性擋圈鎖緊，端部加鎖緊螺母鎖死。

　　活塞桿的材料選用40Cr調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后回火，保證其性能，本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受推力，磨削后電鍍，鍍層深度為表面0.03，鍍后做拋光處理�；钊麠U表面粗糙度選擇為0.3。

　　1)活塞桿的計(jì)算�；钊麠U直徑的計(jì)算：活塞桿的直徑根據(jù)速比及具體工況而定，具體計(jì)算公式參見(jiàn)機(jī)械手冊(cè)，所以計(jì)算得出：d=74.83mm，也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的表格中直接查取，但此油缸為非標(biāo)，所以計(jì)算得出。缸筒內(nèi)徑為140mm，選取活塞桿直徑是80mm;活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算�；钊麠U端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為，因活塞桿10d，不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，參見(jiàn)機(jī)械手冊(cè)計(jì)算活塞桿強(qiáng)度。根據(jù)最大推力F，得到活塞桿的直徑：d72mm，強(qiáng)度完全符合要求。

　　2)活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵的選用。導(dǎo)向環(huán)選用聚四氟乙烯，優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐側(cè)壓，強(qiáng)度高，耐用、且溝槽不需要高精度，拆換方便。密封：選用進(jìn)口U形密封圈，材質(zhì)為橡塑復(fù)合材料和PTFE，使摩擦阻力小，密封性能好，抗沖擊。防塵：使用J形加四氟防塵圈，材料是聚氨酯+PTFE。

　　3.5 緩沖裝置

　　由于油缸緩沖裝置要求不高，利用間隙困油即可，前端下行為慢速，無(wú)需緩沖裝置。

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