　　　轮对轴承压装机是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备，适用于铁路车辆新造及检修时压装轴承，被广泛应用于各个路局车辆维修、车辆制造厂生产，其对国民生产有着重要的意义。现如今的铁路速度越来越快，对轴承的要求越来越高，而轴承的压装是铁路安全的关键。为了达到使原有轮对轴承压装机能够获得更可靠更优秀的性能，本次设计主要针对轮对轴承压装机进行设计，通过对轮对轴承压装机原有技术的改进（主要是液压系统的改进），实现对轮对轴承压装机轴承的准确压装，以便更进一步提高行车的安全性与平稳性。

关键词：滚动轴承；压装；液压系统

1 绪论1

1.1 背景及研究意义1

1.2 轴承简介2

1.3 研究现状2

1.4 本文研究内容3

2 轮对轴承压装机工作原理4

2.1 轮对轴承压装机的工作原理4

3 液压系统的设计6

3.1 液压回路设计和回路工作原理分析6

3.1.1 顶对回路6

3.1.2 送对回路7

3.1.3 锁紧回路7

3.1.4 伸套压装回路8

3.1.5 液压系统原理图9

3.1.6 该液压系统技术特点11

3.2 液压系统工作要求11

3.2.1 液压传动系统的型式11

3.2.3 轴承压装机的液压传动特点12

3.3 确定液压缸的几何参数13

3.3.1 伸套压装缸尺寸计算13

3.3.2 压装缸壁厚和外径的计算14

3.3.3 辅助缸（顶对缸，送对缸，锁紧缸）壁厚和外径的计算15

3.3.4 计算在各阶段液压缸所需的流量15

3.4 液压系统的压力损失计算16

3.5 液压泵和电机的相关计算17

3.5.1 确定液压泵的流量17

3.5.2 选择液压泵的规格17

3.5.3 与液压泵匹配的电动机的选择18

3.6 液压阀的选择18

3.6 液压缸结构设计20

3.7 其他附件说明21

4 轮对轴承压装机结构设计22

4.1 轮对轴承压装机的布置22

4.2 床身设计22

4.2.1 底座设计22

4.2.2 支座设计23

5 油箱和其它液压辅助元件的设计24

5.1 液压油箱有效容积的计算24

5.2 液压油箱的外形尺寸24

5.3 液压油25

5.3.1 液压油的品种25

5.3.2 液压油的粘度25

5.4 过滤器26

6 液压站的设计27

6.1 液压泵的安装方式27

6.2电动机与液压泵的连接方式27

6.3液压站结构设计的注意事项28

总结29

致谢30

参考文献31

　　　随着轴承的发展，轴承压装机随着铁路车辆轴承的发展，也不断的发展，以适应新的技术要求。在过去，我国最常见的的转向架轴承压装机是移动小车式的，但是随着车轴与轴承的发展，轴与轴承配合精度要求越来越高，移动小车式压装机工作进度差，失败率高，而且工人劳动强度大，逐渐被固定式压装机所取代。发展至今日，固定式压装机功能已经十分强大，在压装开始时，操作人员可将轴号、轴型、轴承号及左右端分别输入控制系统，依照修造工艺的标准，可采用轴承压装自动选配系统，利用主控机上的传感器和测具，获得轴承与轴颈的各项技术参数，然后经A/D转换后传至单片机中经计算，获得压装机配备数据。这些资料在打印机打印曲线图表时将给予打出，压装结束后，打印机将自动打印出具有位移－压力曲线以及压装力、贴靠力和结果判断等有关数据记录。为达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的，必须采用在滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移－压力曲线。新一代的压装机能实现自动压装、自动检测、自动调节，使轴承的压装精度大大提高，同时也降低了工人的工作强度。

1.4 本文研究内容

　　　本文主要针对于轮对轴承压装机的液压系统进行设计。包括轮对轴承压装机的压装缸、辅助缸（顶对、锁紧、送对）和整个液压系统的计算；轮对及其轴承、支撑架等关键功能装置的设计。

主要技术参数：压装力；系统工作压力：；液压泵额定压力：。压装缸快进速度：；工进速度：；回程速度：。

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内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：机车轮对轴承压装机液压系统设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 3 月 15 日1. 目前进度机车轮对轴承压装机液压系统总体方案的初步设计,部分计算。2. 工艺过程推入轮对轮对顶升伸套定位轮对锁紧压装轴承伸套杆、压装杆退回，锁紧装置退回落对送对。3. 液压系统的初步方案设计（1）确定回路方式该液压系统采用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。（2）选用液压油液一般而言，柱塞泵选用HM油，含磷的液压油在各方面的性能都比较符合，因此我们可以选择磷酸酯液类液压油。（3）初定系统压力由于我们所要设计的液压系统服务于重型运输机械，根据各类机械的常用系统压力我们选定系统初定压力为20MPa。（4）选择执行元件在该系统中，要求所有的执行元件作直线运动，并且只要求一个方向工作、反向退回，所以选择单活塞杆液压缸。（5）确定液压泵类型在该系统中，我们根据系统初定压力20MPa选用柱塞泵，由于系统要求高效节能，应选用变量泵。（6）选择换向回路该系统液压设备自动化程度较高，应选用电动换向。执行元件较多，可选用多路换向阀。（7）选择调速方式该系统采用变量泵调速。4. 液压系统原理图图1 液压系统原理图1-变量柱塞泵；2、11-单向阀；3-先导式溢流阀；4、12-二位四通电磁换向阀；5、6、7、8-三位四通电磁换向阀；9、10-顺序阀；13-液压锁；14、15、16、17、18、19-压力继电器；20-顶对液压缸；21-送对液压缸；22-锁紧液压缸；23-伸套压装液压缸；24、25-节流阀图示为轴承压装机的液压系统原理图。系统的油源为变量柱塞泵1，其最高工作压力由先导式溢流阀3设定，卸荷由二位四通电磁换向阀4控制，单向阀2用于防止油液倒灌。系统有顶对液压缸20、送对液压缸21、锁紧液压缸22、伸套压装液压缸23等4个并联的执行器，分别采用三位四通电磁换向阀5、6、7、8控制其运动方向；锁紧缸22通过液压锁13实现轮对的锁紧；液压缸23的无杆腔油路设有顺序阀9和节流阀25，用于压装结束后换向前的释压控制，以减小压力冲击；顺序阀10用作缸23的背压阀。系统中的压力继电器14、15、16、17、18、19作为系统的发信装置，用于系统工作循环的自动控制。系统工作时，空载启动液压泵，然后电磁铁1YA通电使换向阀4切换至下位，系统升压。轮对推入后，电磁铁4YA通电使换向阀5切换至左位，液压泵1的压力油经单向阀2和换向阀5进入顶对缸20的无杆腔，活塞杆顶起轮对；延时后，电磁铁6YA通电使换向阀6切换至左位，泵1的压力油经阀2和换向阀6进入缸21的无杆腔，活塞杆顶出使V形道轨翻转；到位后压力继电器19发信，电磁铁4YA、6YA断电使换向阀5和换向阀6均复至中位，2YA、8YA通电使换向阀8和7切换至左位，泵1的压力油经阀2后，经换向阀8进入压装缸23的无杆腔，经换向阀7和液压锁13进入锁紧缸22的无杆腔，伸套杆伸出定位，因有阀10造成的回油背压，压装杆不动，此时在节流阀24作用下，锁紧缸22在伸套定位后将轮对锁紧，并由压力继电器16发信使8YA断电，换向阀7复至中位，由液压锁13锁紧；此后系统压力继续升高，克服背压，压装杆伸出实现压装。压装完成后，压力升高使继电器15发信，电磁铁10YA通电使换向阀12切换至上位，首先，液压缸23的无杆腔经阀9和25释压（释压时间由节流阀25的开度决定），然后，电磁铁2YA断电，3YA、9YA延时通电后使换向阀8和换向阀7均切换至右位，液压泵1的压力油经换向阀8和单向阀11进入缸23的有杆腔，经阀7和液压锁13进入缸22的有杆腔，伸套杆与压装杆一起退回，锁紧缸也退回。到位后，压力继电器14发信，电磁铁3YA、9YA断电使换向阀8和7均复至中位，5YA通电使换向阀5切换至右位，泵1的压力油进入缸20的有杆腔，实现落对且送对，10YA断电使换向阀12复位，恢复可压装状态。此后，压力继电器18发信，电磁铁7YA通电使送对缸复位。最后，压力继电器17发信使5YA、7YA、1YA断电而使系统复原。电磁铁动作表电磁铁轮对顶升伸套定位轮对锁紧压装轴承伸套杆压装杆落回落对送对复原1YA+2YA+3YA+4YA+5YA+6YA+7YA+8YA+9YA+10YA+5. 液压缸部分计算1 已知系统初定压力，液压缸最高工作压力，；根据上述已知条件，算得：； 2 该液压系统所有液压缸全为单活塞杆液压缸，分析得：其中顶对液压缸、送对液压缸、锁紧液压缸的最大工作压力都相同，由于上述三个液压缸回路无背压，视其背压都为，因此不考虑背压的影响；算得：根据国家标准GB/T2348-1993圆整、 3 其中伸套压装液压缸因有顺序阀10造成的背压，所以要考虑回油背压，假定初定背压值，（其中无杆腔有效面积等于有杆腔面积两倍，即），则：由，可知活塞杆直径：根据国家标准GB/T2348-1993圆整、按标准直径算出： 6. 存在问题及解决措施（1）电动机的选择和计算；根据液压系统的执行元件的工作过程来进行进一步计算，来求得所需电动机的功率P。（2）液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率的计算。根据液压缸的速度和负载图以及液压缸的有效面积，进而算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率。7. 后期工作安排（1）最终方案设计的确定改进；（2）完成整个液压系统的设计计算；（3）画出CAD图指导教师签字：年月日毕业设计(论文)开题报告题目：机车轮对轴承压装机液压系统设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012年 12 月 20 日机车轮对轴承压装机液压系统设计1.本课题综述1.1课题背景：在当今这个高速发展的社会，世界的格局不断在变革，技术在不断变革，我们身边的各种交通运输工具也一样不断的面临着更新变革。在这个社会里，如果要想得到长足的发展，拉近和发达国家、地区的差距，时刻处于领先位置，那么改革和发展那是必不可少的，当然也包括技术的改革和发展，否则我们就会被这个强权社会所淘汰，永远处于一个弱势的地位，不能与那些所谓的世界强国争锋。就拿铁道运输来说，铁道运输是国家运输的命脉，它分布广，运输量大，客货两运，对国民经济的发展起着非常重要的作用。世界各国都在不断的努力发展各自的铁道事业。尤其是近今年高铁的飞速发展，更进一步凸显出了铁道运输的巨大作用。为进一步提高铁道运营能力和效率、增强与航空、公路、水运的竞争力，提高行车速度是关键的一步，高铁的飞速发展就为这一点作了很好的注释。随着列车提速的实现，对机车运行的平稳性和安全性提出更高的要求，而对轴承压装质量也就显得尤为重要，它不仅关系到列车运行的平稳和舒适，更关系到列车安全。对于机车轮对来说，轮对压装机主要用于机车轮对的压装，轴承压装机的设计，尤其是轴承压装机液压系统的设计就更是尤为重要，液压传动与控制系统相当于压装机的神经中枢系统，液压传动的准确性与平稳性决定了机器性能的好坏。伴随着液压技术的发展，压装机也在不断的更新发展。压装机是对机械零部件进行安装以及拆除为目的的设备，在机械加工行业具有广泛的用途，在国民经济的各个领域都担负起了至关重要的作用。高效率、低能耗、低噪声是近代液压机的主要特点。除此外，还必须使液压系统的价值与成本之比要高，只有这样，才能在市场上具有竞争力。1.2机车轮对轴承压装机液压系统国内外相关研究情况目前关于轮对轴承压装机液压系统的研究、设计在国内外还是比较多的，主要集中在进行轴承压装机液压机系统的设计、研究开发和改进等方面的研究。刘胜荣等设计的铁路货车滚动轴承压装机液压系统并详细阐述了其工作过程，实现了21t轴重及25t轴重轮对轴承的压装任务，达到了预定的目的。其中压装机举升机构、引申定位机构及轴向锁定机构均采用液压驱动，压装过程较为平稳，且能提供合适的动力。压装采用双端同时动作的方式，能实现频繁作业，效率较高。结果表明：该液压系统运行平稳，能驱动与控制各液压缸的有序动作，能实现21t轴重及25t轴重轮对轴承的压装任务。张谦对铁路货车通用轮对轴承压装装置也进行了设计研究。张谦认为，为保证压装精度，提高压装效率，压装时可以针对不同车型的轴承进行工作，因此将液压、自动化控制、计算机监控等先进技术引入压装机，对压装设备进行了一系列更新改造。张谦通过分析压装机的机械结构、液压系统及自动化控制方式，设计的轴承压装机采用框架式结构，由机体、液压站和控制台三部分组成。压装机采用液压驱动，两端支撑架上各安装一个伸套压装缸，其安装中心线高于轮对限位处的轮心高度12mm，以保证顶尖挑起轮对时能使轮对脱离顶出缸支撑。顶出缸安装时与两伸套压装缸同轴线，利用油缸活塞杆头上端连接的V形块举升轮对。轮对轴向锁紧器用于压装过程存在两端压力不平衡时，限制轮对的轴向游动，保证压装质量。压装机采用两套独立的液压机构，伸套定位、压装、顶轮、送轮、落轮等动作由控制台通过电磁阀控制液压缸来完成，可以实现轮对两端同时自动压装轴承、任一端单独自动压装轴承、分工步手动操作完成压装动作。万贤杞分析了原列车轮对轴承压装机液压系统设计中的不足之处，为了满足列车提速后运行的可靠性要求，对原设计方案进行技术性改造，设计了新型轮对轴承压装机液压系统。万贤杞认为原列车轮对轴承压装液压系统有一定的长处，比如：原来的设计采用2台压装机对称布置同时启动，液压系统由送轮对回路，托轮对回路，压装回路和压力控制回路等组成。利用锻模件组织结构致密，纤维呈线性分布的理想组织结构状态，选用中心孔定位压装轮对轴承的安装方式，显示了原来的设计者光辉的智慧亮点。但是其中也有一些缺点毛病可圈可点，如：原轴承压装采用2台压装机对称安装，设备重复复制；不经济的效益还体现在顶轮对压装轴承全过程同步精度不甚高，调速难度大，同步精度干扰因素甚多；过多地使用压力继电器而没有防止误动作的特效措施；系统从顶轮对增压的速度换接过程采用电磁阀，因电磁阀滞后造成动作不连续，又因高压腔无卸压回路而产生换向冲击，损坏元件和密封装置，造成液压元件频繁更换和维修，降低了工作效率。系统自动化程度有待提高，人机间不协调隐性心理因素存在等等缺陷。于是万贤杞对轴承压装机的液压系统进行了改造设计。它保留了原轴承压装机的结构设计优点，不改变原执行器的顶轮对缸和压装机的结构尺寸和送轮对、托轮对、顶轮对、压装轴承等工序，但是提高了液压系统的工作压力，可根据列车对轮对的结构要求，调节轴承压装力。新型轮对轴承压装机与原压装机比较，其优点有：（1）采用1台压装机取代2台压装机对称布置压装，由3个同步回路取代多缸动作的不协调，提高了同步运行精度，避免了人机间不协调心理隐性事故隐患，提高了可靠性、经济效益和操作环境布局；（2）选择合理的液压回路，避免了原压装机液压回路因换向冲击而产生的元件损坏和泄漏等问题，减少了设备维修和元件更换。柳波、聂宝安等也对铁道轮对轴承压装机进行了设计研究，他们分析了原压装机液压系统的设计不足，并提出优化改造措施。他们认为原来的压装机缺陷有以下五点：（1）压装力不足；（2）轮对窜动；（3）元件损坏严重，维护频繁，费用大，成本高；（4）定量泵供油时，在压装加压过程中，运动速度很慢，溢流损失大，发热严重，油液黏度降低，泄漏增大，影响检测准确度；（5）系统不能实现全过程自动化控制，存在人为因素，留下隐患。通过对原来的不足的分析，他们设计了自己的新型压装机液压系统，并作了以下的改进：（1）加大压装力，在原结构尺寸不变的条件下，增大系统工作压力。（2）在原来的设计基础上，增加了锁紧回路和释压回路，并将组合式伸套压装缸改为伸缩缸，同时增加压力继电器实现全过程自动控制。通过这一系列的改造之后，其优点就凸显无疑，比如：（1）系统实现了全过程自动控制，消除人为影响因素；（2）采用柱塞变量泵，提高了系统工作压力以满足增大压装力的要求，同时又消除溢流损失，也符合压装机快速低压、高压慢速的工作特点；（3）采用液压锁紧装置，使轮对锁紧，再压装，即使存在两端压力不平衡，仍可防止窜动，保证压装质量。同时落对时不脱轨，滚动方便，提高工效。锁紧装置安装在轮对内侧，且安装方便；（4）采用高压系列阀及压力继电器，元件不过载工作，延迟使用寿命，减少维护，降低成本。（5）采用释压回路，减少高压时换向的冲击影响，并保护压力传感器。1.3研究意义：随着国民经济的高速发展，运输行业也在不断地飞速发展，尤其是铁道运输，铁道运输是国家运输的命脉，它分布广，运输量大，为进一步发挥铁道运输的运输能力，就需要对铁道、铁路、列车不断进行技术革新，使得它能够完成更好的履行自己的职能。那么，要发展铁道技术，其中机车轮对轴承压装机的设计就显得尤为重要，压装机的液压系统更是其中的关键，不容忽视。本课题旨在前人的基础上，设计研究一套新型的机车轮对轴承压装机液压系统，为在这一方面的研究提供理论依据。2.本课题研究的主要内容和将要采用的研究方案、研究方法 2.1研究内容：本课题研究的主要内容有：（1）轮对轴承压装机液压系统的整体设计构思；（2）轮对轴承压装机液压系统的设计2.2研究方案：l 分析原有压装机的液压系统，查找设计中的缺陷和不足；l 分析原有压装机整体设计上的不足；并想办法改正；l 通过分析，形成一个自己的整体设计思路；l 设计压装机的液压系统；l 最后，仔细查找新设计的不足和缺陷，想办法更正3.本课题研究的重点和难点，前期已展开工作3.1研究的重点及难点：本课题研究的重点及难点：轴承压装机的液压系统部分的设计；3.2前期已展开的工作:4. 完成本课题的工作方案及进度计划：本课题的工作方案及进度计划如下：（1）上学期第16至第17周：利用互联网，图书馆书籍查阅国内外与本课题相关的文献资料，并且进行整理归类，准备开题报告；（2）上学期第18至第19周：确定初步本课题的研究方案，撰写开题报告；（3）下学期第1至第5周：改进相关研究方案，进行中期的设计计算；（4）下学期第7周：中期答辩；（5）下学期第8至第9周：基本完成设计任务，作最后的核对计算，确保无误；（6）下学期第11周：撰写最终15000字以上的论文，准备最终答辩；（7）下学期第15周：毕业答辩。5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日 6 所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献1 柳波、聂宝安.新型铁道轮对轴承压装机设计研究.湖南省长沙市长沙铁道学院机电学院工程机械研究室.2001年第1期；2 吴地勇.自动轮对压装机液压系统研究与开发.合肥工业大学硕士研究论文.2009.03；3 张谦.铁路货车通用轮对轴承压装装置的研究.湖南株洲.湖南铁路科技职业学院机电工程系.机械工程师.2012年第3期；4 万贤杞.谈新型列车轮对轴承压装机设计.湖南省.湖南建材高等专科学校.液压与气动.2001年第10期；5 胡国良、王雪军、王小明.25t轴重货车滚动轴承压装机电液控制系统设计.江西南昌.华东交通大学机电工程学院.液压与气动.2008年第4期；6 王小明、张海、邓建明.基于FluidSIM-H软件的列车轴承压装机液压传统系统设计. 江西南昌.华东交通大学机电工程学院.机床与液压.2012年3月第38卷第6期；7 刘胜荣、孙剑、杨咸启、赵磊.铁路货车滚动轴承压装机液压系统.安徽黄山.黄山学院信息工程学院.液压与气动.2012年第4期；8 齐志宏、聂欣然.铁路货车滚动轴承压装机与轴承压装质量J.铁道车辆.2001.39 （8）：33-35；9 曾祥荣.液压传动M.北京：国防工业出版社.1984；10 雷天觉.液压工程手册M.北京：机械工业出版社.1996；11 胡玉兴.液压传动M.北京：中国铁道出版社.2006；12 曹阳、孙明道.浅析中国铁路货车的重载化J.铁道车辆.2007,8,18(3)；13 尹珊波、胡军科.铁路货车轴承压装机液压同步控制措施.铁道车辆2005.9.10；14 彭少雄、肖定峰.货车滚动轴承压装机液压系统泄漏对压装质量的影响.铁道车辆.1998.9.25；15 The LEE Company Technical Center.LEE Technical Hydraulic Handbook. Westbrook, Connecticut.1989；16 A.L.Hitchcox.Water Hydraulics Continues Steady Growth.Hydraulics &Pneumatics, DEC 1999:31；17 T.Vidar.From Finite Differences to Finite Elements：A Short History of NumericalAnalysis of Partial Differential Equations.Journal of Computational and Applied Mathematics.2001，128：154；18 K.K.Gupta，J.L.Meek.A Brief History of the Beginning of the Finite Element Method.International Journal for Numerical Method in Engineering.1996，39(22)37613774. 本科毕业设计(论文)题目：机车轮对轴承压装机液压系统设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级学号导师 2013年05月机车轮对轴承压装机液压系统设计摘要轮对轴承压装机是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备，适用于铁路车辆新造及检修时压装轴承，被广泛应用于各个路局车辆维修、车辆制造厂生产，其对国民生产有着重要的意义。现如今的铁路速度越来越快，对轴承的要求越来越高，而轴承的压装是铁路安全的关键。为了达到使原有轮对轴承压装机能够获得更可靠更优秀的性能，本次设计主要针对轮对轴承压装机进行设计，通过对轮对轴承压装机原有技术的改进（主要是液压系统的改进），实现对轮对轴承压装机轴承的准确压装，以便更进一步提高行车的安全性与平稳性。关键词：滚动轴承；压装；液压系统 Loader hydraulic system design of locomotive wheelset bearing pressureAbstractWheel axle pressure installed special equipment for railway vehicles pressing the bearing press-fit bearings suitable for new-building and maintenance of railway vehicles. Widely used in various railway administrations of its gross national product of great significance . It is widely used , and widely used in vehicle factories, vehicle sections, vehicle overhauling factories and mine railcar companies etc. In this thesis, it is aimed to design and improve the original while axle pressure installed (improve the original design of hydraulic pressure system)to get a new device has reliable and excellent property. To get a accurate push mounting with the wheel axle pressure installed, in order to further increase the security and smooth.Keywords: Taper rolling bearing；Push mounting；Hydraulic pressure system I 目录 1 绪论11.1 背景及研究意义11.2 轴承简介21.3 研究现状21.4 本文研究内容32 轮对轴承压装机工作原理42.1 轮对轴承压装机的工作原理43 液压系统的设计63.1 液压回路设计和回路工作原理分析63.1.1 顶对回路63.1.2 送对回路73.1.3 锁紧回路73.1.4 伸套压装回路83.1.5 液压系统原理图93.1.6 该液压系统技术特点113.2 液压系统工作要求113.2.1 液压传动系统的型式113.2.3 轴承压装机的液压传动特点123.3 确定液压缸的几何参数133.3.1 伸套压装缸尺寸计算133.3.2 压装缸壁厚和外径的计算143.3.3 辅助缸（顶对缸，送对缸，锁紧缸）壁厚和外径的计算153.3.4 计算在各阶段液压缸所需的流量153.4 液压系统的压力损失计算163.5 液压泵和电机的相关计算173.5.1 确定液压泵的流量173.5.2 选择液压泵的规格173.5.3 与液压泵匹配的电动机的选择183.6 液压阀的选择183.6 液压缸结构设计203.7 其他附件说明214 轮对轴承压装机结构设计224.1 轮对轴承压装机的布置224.2 床身设计224.2.1 底座设计224.2.2 支座设计235 油箱和其它液压辅助元件的设计245.1 液压油箱有效容积的计算245.2 液压油箱的外形尺寸245.3 液压油255.3.1 液压油的品种255.3.2 液压油的粘度255.4 过滤器266 液压站的设计276.1 液压泵的安装方式276.2电动机与液压泵的连接方式276.3液压站结构设计的注意事项28总结29致谢30参考文献31I 1 绪论1 绪论1.1 背景及研究意义在铁路高速发展的今天，铁路提速是当前技术进步的主题，制约提速的关键技术之一是走行部的制造和检修技术的滞后。而车辆轮对是走行部最为关键的部件，其质量的好坏和组装精度的高低直接影响提速安全，因此对铁路车辆轮对的加工装配历来受到铁路行业的重视。铁路运输是国民经济的命脉，其安全有效的运输才能保证生产活动的正常执行，轮对轴承压装机是铁路车辆系统滚动轴承压装的专业设备, 对机车安全行驶起着关键作用。滚动轴承作为铁路货车走行部的关键部件，直接关系到车辆运行安全，始终是中国铁路部门关注的重点。轮对轴承压装机主要用途是采用冷压方式将滚动轴承压装到轮对轴颈上。滚动轴承与轮对轴颈的配合为过盈配合, 所以压装过程中压力较大。轮对轴承压装机是自动记录铁路车辆滚动轴承压装时产生的位移压力关系曲线及有关数据的新一代滚动轴承压装机。我国铁路车辆自六十年代开始安装无轴箱滚动轴承，在滚动轴承的压装工艺上，经历了七十年代的移动式油压机，八十年代的具有记录时间压力曲线及有关数据的固定式滚动轴承压装机，1989年以后采用以单片机记录压装力及保压时间的固定式悬臂双缸轴承压装机，九十年代微机控制与记录一体化固定式整体承载全钢结构双缸轴承压装机开始投入铁路制造与检修生产中。随着时代的不断进步，老产品的淘汰，新产品的涌现是历史的必然。七十年代的移动式油压机，解决了压装滚动轴承最基本的要求，但劳动强度大，工作效率低，压力计量采用人工测量，误差较大，有关数据靠手工填写容易产生差错，这些缺点很突出。八十年代出现的固定式滚动轴承压装机，能够自动测量和记录每条轮对轴承压装技术参数，包括自动测量、打印轴承压装力、终止压装力并且自动给出压装力随时间变化的关系曲线，它的问世很快淘汰了移动式油压机。由于当时技术水平的限制以及研制者对轴承压装过程的认识不足，经过十多年来的生产实践，滚动轴承在压装过程中记录的时间压力关系曲线的不足之处日趋明显。过去多年来，轴承质量由于受到密封装置、轴承润滑脂、保持架质量的影响，不能满足铁路运输发展对货车的需求，每年均会发生几起滚动轴承热轴、切轴事故。轮对运行中会产生热轴，压装中偏载使轴端变形，热轴产生有两个原因：33 毕业设计（论文）一是轴承的加工过程造成的缺陷；二是轴承压装过程不合理，如轴向游隙不符合标准、组装不良、车轮偏重、长期惯性力的作用。热轴危害大，轻则车辆不能正常运行，造成数十万的经济损失；重则发生车辆颠覆事故，危及乘客及乘务人员生命财产安全。压装过程对轴承的可靠性具有决定性的作用，压装缸的设计主要为了保证轴承正确安装，车轴正常工作，车辆性能发挥到最大。1.2 轴承简介轴承是各种机械的旋转轴或可动部位的支承元件，也是依靠滚动体的滚动实现对主机旋转的支承元件。动轴承通常由外圈、内圈、滚动体、保持器四个主要部件组成。也有少数结构无内圈或无外圈或全无套圈，由三个部件或两个部件组成。套圈也称座圈，分内圈和外圈，推力轴承则为紧圈和活圈。球轴承的内圈外圆面和外圈内圆面上都有滚道(沟)起导轮作用，限制滚动体侧面移动，同时也起到了增大滚动体与圈的接触面，降低接触应力。滚动体是保证轴承内外套圈之间具有滚动摩擦的零件，它的形状大小和数量直接影响滚动轴承的负荷能力和使用性能。保持架的作用，是保持相邻的滚动体不发生直接接触，保证轴承的转动灵活。各种结构的轴承为适应需要采用各种结构型式和材质的保持架。1.3 研究现状通过几代人的努力，我国的轴承事业已取得了长足的进步，解决了一系列制约机车发展的因素，中国的铁路货车滚动轴承事业正飞速发展。我国铁路货车轴承发展主要分为四个方面：轴承结构形式、保持架形式、润滑脂、密封装置的变化。1978年以前，中国铁路开始着手使用滚动轴承替代滑动轴承，用滚动轴承代替滑动轴承是铁道部制定的一项重大技术政策，它可以减少列车的启动阻力和运行阻力,增加列车牵引吨位，减少燃轴事故，保证行车安全，提高行车速度，减少列车起动阻力85%，运行阻力10%左右，加快车辆周转，节省油脂、白合金等材料，降低运营成本，延长车辆检修周期等。到1980年开始，滚动轴承开始大量装车使用，当时使用的滚动轴承型号主要有97720、197720、197726和97730 等,其中197726型无轴箱双列圆锥滚子轴承是我国引进日本技术、国内生产的轴承。通过试验，基本满足我国使用的环境条件和线路状况，1978年铁道部决定在我国铁路货车上装用197726型轴承，1980年开始在新造货车上大量装车使用，该型轴承成为我国货车的主型产品。1998年1月，铁道部车辆局对中外合资后的北京南口斯凯孚铁路轴承有限公司在197726型轴承基础上第一次改进设计的轴承图样进行了批复，型号为SKF197726型。本次改进设计主要针对于轴承制造质量和内部微观几何尺寸，全部采用塑钢保持架，滚子素线采用圆弧全凸度。1998年1月1日起开始生产SKF197726型轴承并装车使用，同时该厂停止生产197726型轴承。关于层结构的详细描述请参阅文献2。随着轴承的发展，轴承压装机随着铁路车辆轴承的发展，也不断的发展，以适应新的技术要求。在过去，我国最常见的的转向架轴承压装机是移动小车式的，但是随着车轴与轴承的发展，轴与轴承配合精度要求越来越高，移动小车式压装机工作进度差，失败率高，而且工人劳动强度大，逐渐被固定式压装机所取代。发展至今日，固定式压装机功能已经十分强大，在压装开始时，操作人员可将轴号、轴型、轴承号及左右端分别输入控制系统，依照修造工艺的标准，可采用轴承压装自动选配系统，利用主控机上的传感器和测具，获得轴承与轴颈的各项技术参数，然后经A/D转换后传至单片机中经计算，获得压装机配备数据。这些资料在打印机打印曲线图表时将给予打出，压装结束后，打印机将自动打印出具有位移压力曲线以及压装力、贴靠力和结果判断等有关数据记录。为达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的，必须采用在滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移压力曲线。新一代的压装机能实现自动压装、自动检测、自动调节，使轴承的压装精度大大提高，同时也降低了工人的工作强度。1.4 本文研究内容本文主要针对于轮对轴承压装机的液压系统进行设计。包括轮对轴承压装机的压装缸、辅助缸（顶对、锁紧、送对）和整个液压系统的计算；轮对及其轴承、支撑架等关键功能装置的设计。主要技术参数：压装力；系统工作压力：；液压泵额定压力：。压装缸快进速度：；工进速度：；回程速度：。 2 轮对轴承压装机工作原理2 轮对轴承压装机工作原理2.1 轮对轴承压装机的工作原理轮对轴承压装机主要由压装部分（包括了轴承托架），轮对起落装置（包括夹紧装置）和机座构成。压装机主体的工作过程可以概括为：通过定位缸使压装部分相对于轮对占有一个正确位置，完成定位和导向任务，接着夹紧缸开始工作，将轴夹紧，然后将轴承压装至轴颈上。其具体的工作过程如下：a.通过专业机械将轮对推入压装机；b.轮对起落装置的顶对缸将轮对托起到规定的高度，通过夹紧缸使轮对定位，使其离开起落装置，轮对起落装置退回原位；c.将选配好的两对轴承分别放在轮对两侧的轴承托架上；d.压装部分快进：在轴承摆放、轮对定位完成后，控制系统发出指令，通过油管供油，一级缸快进，由顶尖活塞推出，头套带动顶尖推出，行程为，顶尖顶住车轴中心处将顶尖定在轮轴中心，并把轴承后档套装在车轴两端轴颈上；e.压装部分工进：二级缸工进，活塞与轴承托架通过螺纹连接，活塞前移的同时带动轴承移动，同时通过导向套推动套杯推出，控制系统记录贴紧压力值保压10秒，将轴承压入轴颈，并打印出具有位移-压力曲线以及压装力、贴靠力等有关数据记录。压装时，压力曲线应均匀平稳上升，曲线中部不允许存在陡吨（压力曲线不平滑）、降吨（压力曲线朝数值减小的方向变化）等缺陷；f.压装部分退回原位，确认压装过程合格后，夹紧装置松开，起落装置将轮对放开，推出轮对。轮对起落装置及轮对定位装置是轮对轴承压装机的重要组成部分，其作用是在轴承压装前，将轮对拖到规定高度，使之相对于压装机部分占有一个准确位置，对轮对进行粗定位。轴承组装完毕，起落装置下降，将轮对放到轨道上。夹紧部分则是保障轴承压装顺利稳定完成的一个保障设施。轴承托架是压装机的附属机构，它起着支撑轴承的作用，并使轴承中心线与压装部分中心线，轮对中心线基本重合。压装部分与轮对起落装置的动作都是由液压控制元件控制，液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，从实际情况出发，有机的结合各种传动形式，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。本设计中由于压装过程中压装机构分两步动作，输出的的压力值差距较大，采用二级液压缸结构，这样不仅满足压装过程中力的要求，同时根据工况，速度也有所提高，提毕业设计（论文）高了压装效率。 3 液压系统的设计3 液压系统的设计滚动轴承压装机(以下简称压装机)是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备。压装机由机体、液压站和控制台三部分组成。三部分相对独立，必要时可单独使用在不同场合。整个机器的驱动是通过液压来实现的，相比传统驱动，液压具有稳定性好、传动结构简单、传动比大等优点。3.1 液压回路设计和回路工作原理分析3.1.1 顶对回路系统工作时，空载启动液压泵，然后电磁铁1YA通电使换向阀4切换至下位，系统升压。轮对推入后，电磁铁4YA通电使换向阀4切换至左位，液压泵1的压力油经单向阀和换向阀4进入顶对缸19的无杆腔，活塞杆顶起轮对；其具体回路如图3.1所示。图3.1 顶对缸工作回路毕业设计（论文）3.1.2 送对回路延时后，电磁铁6YA通电使换向阀5切换至左位，泵1的压力油经单向阀和换向阀5进入缸20的无杆腔，活塞杆顶出使V形道轨翻转；其液压控制回路如图3.2所示。图3.2 送对缸工作回路3.1.3 锁紧回路到位后压力继电器18发信，电磁铁4YA、6YA断电使换向阀4和换向阀5均复至中位，2YA、8YA通电使换向阀7和6切换至左位，泵1的压力油经单向阀后，经换向阀7进入压装缸22的无杆腔，经换向阀6和液压锁12进入锁紧缸21的无杆腔，伸套杆伸出定位，因有阀9造成的回油背压，压装杆不动，此时在节流阀23的作用下，锁紧缸21在伸套定位后将轮对锁紧，并由压力继电器15发信使8YA断电，换向阀6复至中位，由液压锁12锁紧；其控制回路如图3.3所示。图3.3 锁紧缸工作回路毕业设计（论文）3.1.4 伸套压装回路此后系统压力继续升高，克服背压，压装杆伸出实现压装。压装完成后，压力升高使继电器14发信，电磁铁10YA通电使换向阀11切换至上位，首先，液压缸22的无杆腔经阀8和24释压（释压时间由节流阀24的开度决定），然后，电磁铁2YA断电，3YA、9YA延时通电后使换向阀7和换向阀6均切换至右位，液压泵1的压力油经换向阀7和单向阀10进入缸22的有杆腔，经阀6和液压锁12进入缸21的有杆腔，伸套杆与压装杆一起退回，锁紧缸也退回。到位后，压力继电器13发信，电磁铁3YA、9YA断电使换向阀7和6均复至中位，5YA通电使换向阀4切换至右位，泵1的压力油进入缸19的有杆腔，实现落对且送对，10YA断电使换向阀11复位，恢复可压装状态。此后，压力继电器17发信，电磁铁7YA通电使送对缸复位。最后，压力继电器16发信使5YA、7YA、1YA断电而使系统复原。其具体回路如图3.4所示。图3.4 伸套压装缸工作回路3.1.5 液压系统原理图系统原理图如图3.5所示。1-变量柱塞泵；2-先导式溢流阀；3、11-二位四通电磁换向阀；4、5、6、7-三位四通电磁换向阀；8、9-顺序阀；10-单向阀；12-液压锁；13、14、15、16、17、18-压力继电器；19-顶对液压缸；20-送对液压缸；21-锁紧液压缸；22-伸套压装液压缸；23、24-节流阀。图3.5 液压系统回路图图示为轴承压装机的液压系统原理图。系统的油源为变量柱塞泵1，其最高工作压力由先导式溢流阀2设定，卸荷由二位四通电磁换向阀3控制。系统有顶对液压缸19、送对液压缸20、锁紧液压缸21、伸套压装液压缸22等4个并联的执行器，分别采用三位四通电磁换向阀4、5、6、7控制其运动方向；锁紧缸21通过液压锁12实现轮对的锁紧；液压缸22的无杆腔油路设有顺序阀8和节流阀24，用于压装结束后换向前的释压控制，以减小压力冲击；顺序阀9用作缸22的背压阀。系统中的压力继电器13、14、15、16、17、18作为系统的发信装置，用于系统工作循环的自动控制。表3.1 电磁铁动作顺序表电磁铁轮对顶升伸套定位轮对锁紧压装轴承伸套杆压装杆落回落对送对复原1YA+2YA+3YA+4YA+5YA+6YA+7YA+8YA+9YA+10YA+ （1）确定回路方式该液压系统采用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。（2）选用液压油液一般而言，柱塞泵选用HM油，含磷的液压油在各方面的性能都比较符合，因此我们可以选择磷酸酯液类液压油。（3）初定系统压力由于我们所要设计的液压系统服务于重型运输机械，根据各类机械的常用系统压力，我们选定系统初定压力为。（4）选择执行元件在该系统中，要求所有的执行元件作直线运动，并且只要求一个方向工作、反向退回，所以选择单活塞杆液压缸。（5）确定液压泵类型在该系统中，我们根据系统初定压力选用柱塞泵，由于系统要求高效节能，应选用变量泵。（6）选择换向回路本系统采用多个压力继电器发信和电磁换向阀换向，实现了循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。（7）选择调速方式该系统采用变量泵调速。3.1.6 该液压系统技术特点（1）压装机的压装系统采用柱塞变量泵供油和恒功率控制，在不增大电机驱动功率条件下，消除了溢流损失，也符合压装机快速低压、高速慢压的工作特点。（2）通过液压缸实现轮对锁紧，锁紧后再压装，即使两端压力不平衡，仍可防止窜动，保证压装质量，同时落对时不脱轨，滚动方便，提高了工效。锁紧装置设在轮对内侧，安装方便。（3）通过顺序阀和节流阀实现压装完毕后的释压，减小了换向冲击和振动噪声，并保护了压力传感器。（4）通过多个压力继电器发信，实现循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。3.2 液压系统工作要求3.2.1 液压传动系统的型式根据液压循环方式的不同，液压传动方式可分为开式和闭式两种。开式系统中，油泵从油箱吸油，供入液压机后，再排回油箱。其结构简单，散热良好，油液能在油箱内澄清，因而应用较普遍。但油箱较大，空气与油液的接触机会较多，容易渗入。在闭式系统中，油泵进油管直接与液动机的排油管相通，形成一个闭合循环。为了补偿系统的泄漏损失，因而常需附设一只小型辅助油泵和油箱。闭式系统结构较复杂，散热条件较差，要求有较高的过滤精度，因此应用较少。但油箱体积很小，结构紧凑；空气进入油液的机会少，工作较平稳：同时油泵能直接控制液流方向，并允许能量回馈。轴承压装机是用于机车轮对轴承压装的设备。其功能是通过顶对、定位、锁紧、压装、送对、落对等动作，将轴承经高压压装在轮对上。在本次设计中，液压传动方式采用的是开式液压系统。3.2.2 液压传动系统的主要组成（1）液压缸。（2）油泵。（3）控制调节装置。包括各种压力、流量及方向控制阀，用于控制和调节液流的压力、速度和方向，以满足机器的工作性能要求和实现各种不同的工作循环。（4）辅助装置。本次设计中采用的是变量柱塞泵，采用恒功率控制供能。辅助缸回路中顶对缸、送对缸、锁紧缸的负载都很小，本设计中取辅助缸负载基本相同，并采用同一型液压缸；工作缸回路中负载缸的负载较大，采用满足其负载的液压缸。3.2.3 轴承压装机的液压传动特点机车轮对轴承压装机的液压传动系统特点包括：（1）压装机液压系统属于多执行器系统，为了防止因负载、速度的不同产生压力和流量的相互干扰，按负载性质和工作特点，将执行器分为辅助缸和工作缸多个回路。（2）锁紧缸采用进油节流调速，压装缸释压回路采用回油节流调速。其它液压缸采用外径内径不同的液阻调整有关液压缸的速度，液阻旋入集成块内，减少了液压组件数量，减少了制造成本。（3）液压系统的动作顺序信号由布置在各液压缸进退行程中的各个压力继电器发出，并由电磁换向阀执行，以控制各缸动作，使机器按工艺要求完成工作；为了保证压装准确、换向准确并保护有关机械部件，该设备采用循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。（4）锁紧机构的保压通过液控单向阀实现，为了保证液控单向阀可靠复位和锁紧，设置液控单向阀的回路采用了Y型中位机能的三位四通电磁换向阀。（5）三个辅助缸为同一内径，伸套压装缸采用另一内径，以节省制造费用和密封的使用和更换。但各液压缸的外形结构及安装形式多样化，以满足主机的结构特点和工作需要。（6）释压回路由顺序阀和节流阀串联实现，保护了阀和油箱，减小了换向冲击和振动噪声。（7）液压站独立于主机，另行放置，便于安装调试及使用维护。（8）该液压传动的轴承压装机采用液压自动控制，结构紧凑、振动噪声较小、工作安全可靠，使用维护简便，生产效率和产品质量较高。3.3 确定液压缸的几何参数3.3.1 伸套压装缸尺寸计算（1）液压缸工作压力的确定根据要求，系统最高工作压力为。（2）液压缸内径和活塞杆直径的确定 (3.1) 其中为最大压装力；为机械效率；为系统最大工作压力；高压系统初步计算可以忽略背压。则：取则活塞直径： (3.2) 表3.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的关系(mm) 按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取d/D机床类型d/D工作压力P/(MPa)d/D磨床、磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58钻、镗、车、铣床0.7570.620.70 表3.3 液压缸内径尺寸系列(GB2348-80)(mm)810121620253240506380(90)100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630 表3.4 活塞杆内径尺寸系列(GB2348-80)(mm) 0 2 4 6 80 2 5 8 2 6 0 5 06 3 0 0 0 00 10 25 4060 80 00 20 50 80 20 60 00因为锁紧缸由液压锁锁紧，且压装时为两端同时压装，液压锁的作用是为防止两端压力不平衡时轮对窜动而设计，也就是说在理想情况下轮对所受合力为零，无需锁紧，故液压缸所受压力不会很大，其缸径可小一些。同理，顶对缸和送对缸也可估算，经估算取锁紧缸、顶对缸、送对缸的液压缸内径为，活塞杆内径为。3.3.2 压装缸壁厚和外径的计算已知压装缸内径为，其活塞杆内径为。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。液压缸壁厚是缸筒最薄处的厚度，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。其计算公式为：式中液压缸壁厚（）；液压缸内径（）；试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）/倍（）；缸筒材料的许用应力。其值为:无缝钢管：。液压缸外径：， (3.3)查机械设计手册表23.66-59压装缸采用外径为，壁厚为无缝钢管。3.3.3 辅助缸（顶对缸、送对缸、锁紧缸）壁厚和外径的计算同理，已知辅助缸内径为，其活塞杆内径为。， (3.4)查机械设计手册表23.66-59辅助缸采用外径为，壁厚为的无缝钢管。3.3.4 计算在各阶段液压缸所需的流量（1）伸套压装缸伸套定位时所需的流量为： (3.5) （2）伸套压装缸压装时所需流量为： (3.6) （3）伸套压装缸回程时所需流量为： (3.7) 油管的内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。管路直径计算由式得到。式中流体流量；流速，推荐流速：对于吸油管（一般取以下）；对于压油管（压力高、管道短或粘度小的情况下取大值，反之取小值）；对于回油管。现取压油管的允许流速为，本系统主油路最大流量， (3.8)若系统主油路流量按回程时取，则可算得油管内径为，综合诸多因素，现取油管的内径。吸油管同样按上式计算，取。3.4 液压系统的压力损失计算在液压系统中，进油管内径为，回油管内径为。进油管长度取，回油管长度取。选用油液，运动粘度，油的密度，此时液压缸的前进速度为，流量为。则油液在管内流速为： (3.9)则管道内雷诺数为： (3.10)可见油液在管道内为层流，沿程阻力损失系数则沿程阻力损失为： (3.11)液控单向阀的压力损失为，换向阀的压力损失为：，通过管接头，集成块等处的局部压力损失，则： (3.12)辅助回路的压力损失：此时液压缸的前进速度为，流量为。则油液在管内流速为： (3.13)则管道内雷诺数为： (3.14)可见油液在管道内为层流，沿程阻力损失系数则沿程阻力损失为： (3.15)液控单向阀的压力损失为，换向阀的压力损失为。通过管接头，集成块等处的局部压力损失，则： (3.16)实际证明：压力损失在范围之内。3.5 液压泵和电机的相关计算3.5.1 确定液压泵的流量液压泵的最大流量应为：式中：液压泵的最大流量；同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这是溢流阀正进行工作，尚需加溢流阀的最小溢流量2-3L/min；系统泄漏系数，一般取，现取。 (3.17)3.5.2 选择液压泵的规格根据上述计算结果查阅相关手册，现选用CCY141B柱塞泵，该泵的基本参数：每转排量；电动机转速；容积效率；总效率。3.5.3 与液压泵匹配的电动机的选择压装机在整个动作循环过程中，系统所需的压力和流量都在变化，所需功率也在变化。为满足整个工作循环的需要，按较大功率来确定电动机功率。 (3.18) 查阅电动机产品样本，选用Y255M-6型异步电动机。3.6 液压阀的选择控制阀的选择要素如下： 1.阀体类型选择；2.流量特性选择；3.口径选择；4：阀体与密封材料的选择；5.执行结构与附件选择。主要步骤：根据工艺条件选择合适的控制阀结构与材质；根据工艺对象的特点选择合适的流量特性；根据工艺参数选择合适的阀门尺寸；根据现场及工艺要求选择合适的执行机构；根据工艺过程自动化的要求选择合适的阀门附件。 a. 方向控制阀的选择首先，根据阀的使用场合和工作要求（控制单作用缸还是双作用缸，油缸是否要求在工作行程中停留在任何位置，对滑阀机能有无特殊要求等）确定阀的工作位置数、通路数及滑阀机能，然后，根据主机对系统自动化程度的要求确定阀的操纵形式。最后，根据阀的油液压力、流量及对阀的压力损失和泄漏量的要求，参考液压手册选择阀的具体型号和规格。选择单向阀时，应根据阀的具体用途，按压力、流量、压力损失等要求来选择。 b. 压力控制阀的选择主要根据系统对阀的具体要求，如调压范围、通过阀的最大流量、工作平稳性和灵敏度以及阀的安装形式来选取。但选择溢流阀时，应按油泵的最大流量来选取。 c. 流量控制阀的选择首先，根据系统对流量控制阀的具体要求，如阀的流量-压力特性，调节性能及温度补偿情况的要求，对过滤精度的要求及操纵方式等，确定阀的类型。然后，根据主机对低速性能的要求，算出最小稳定流量。最后，根据压力、最大流量、最小稳定流量等参数选择阀的型号和规格。此外，选择液压阀时还应注意以下两点：（1）一般选择的液压阀的额定流量应比系统管路实际通过的最大流量大一些，但必要时允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。（2）应当注意油缸差动连接时，由于面积差形成不同回油量对液压阀正常工作的影响。选择液压阀主要是根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在左右，所以液压阀都选用中、高压阀。所选定的液压元件如下表所示。表3.5 液压元件表序号元件名称型号通径调节压力（MPa）可通过流量（L/min)1柱塞泵CCY14-1B-32-2先导式溢流阀DBW20-5X2031.52003二位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1204三位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1205三位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1206三位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1207顺序阀HG0310-808单向顺序阀HCG0310-809节流阀DVP-1010-8010液压缸-11液压缸-12压力继电器HED20A10-13液控单向阀MPW-0310-12014单向阀S10A1031.51203.6 液压缸结构设计在轮对轴承压装机中，由于送对、顶对、夹紧缸形式一样，因此以压装缸为例，对其进行说明：缸体与缸盖的连接形式：压装缸的缸体与缸盖的连接形式都为螺纹连接。这种连接方式具有以下优点：a.外形尺寸小；b.重量较轻。缺点：a.端部结构复杂，工艺要求较高；b.拆装时需用专用工具；c.拧端盖时易损坏密封圈。活塞杆与活塞的连接结构：一级缸工作压力大，活塞直径较小，活塞杆与活塞的连接结构采用整体式结构；二级缸活塞杆与活塞的连接结构采用螺纹连接。活塞杆导向部分的结构：一级缸活塞杆导向结构为导向套导向；二级缸活塞杆导向结构为端盖直接导向。图3.6 油缸结构图活塞及活塞杆处密封圈的选用：一级缸密封圈选用高低唇Y型密封圈，型号：Y 1109016 GB10708.1-89以及Y 18516020 GB10708.1-89，材料都是耐油橡胶。二级缸活塞与缸体的密封圈选用V型密封圈，型号：V 25022049.5 GB10708-89，摩擦阻力大，耐久性好。液压缸的缓冲装置：液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，在到达行程终点时，由于具有较大动量，会产生液压冲击和噪音，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞，严重影响工作精度并损坏整个系统。为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。液压缸的排气装置：液压缸第一次使用，或者长时间停止工作，液压系统中的介质会因为自身重力作用或其他原因流出，致使系统中进入空气。如果压装缸或油液中混入空气，将会使压装缸动作不平稳，严重影响压装质量，因此在压装机工作之前要确保将系统种的空气排尽，排气装置最常见是在缸体最高位置设置排气装置，因为气体往往聚集在这里。排气装置通常有2种，一种是在缸体最高处开排气孔，并用管道连接排气阀进行排气；还有一种是直接在液压缸最高位置安装排气阀。两种排气装置都是在液压缸排气时打开，排气完成后关闭。通过活塞全行程往返移动数次排出气体。液压系统不在设计范围内，图上不予体现。传感器和调理器的选用：本机选用压阻式压力传感器，型号为CYG-300。量程为，该传感器芯片采用特殊工艺封装，可靠性高、密封性好、频响高、精度高、稳定性好。适用于多种非蚀性气体，内部线路相当于一个电桥，只是有一个桥壁是可变，当压力发生变化时，可变桥壁的阻值发生变化，从而取得压力变化信号，为了传感器正常工作，必须提供其工作电流，该电流由信号调理器提供。活塞杆稳定性的验算：两级压装缸承受轴向压缩载荷，参考设计手册，若支承长度与活塞杆直径之比小于，则无须考虑活塞杆弯曲稳定性。否则，应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。液压缸支承长度是指活塞杆全部外伸时，液压缸支承点与活塞杆前端连接处之间的距离；为活塞杆直径。本设计中明显小于，故可以不考虑活塞杆的稳定性。3.7 其他附件说明液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。除了上述元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的系统，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成各个系统的回路设计。 4 轮对轴承压装机结构设计4 轮对轴承压装机结构设计压装机由机体、液压站和控制台三部分组成，其主要结构由床身、液压缸等组成。本章将从结构方面来分析说明。4.1 轮对轴承压装机的布置轮对轴承压装机的液压站和控制台相对主机应该就近布置，压装机结构设计成对称性压装缸，其效率高，且对称结构具有良好的稳定性，能抵消一部分内力，其具体结构如图4.1所示。图4.1 压装机结构图4.2 床身设计轮对轴承压装机的床身分两部分：底座部分；支座部分。4.2.1 底座设计底座的作用是将轴承压装机固定在地面上，起着连接作用，床身承受很大的拉力和弯矩，因此机座应具有良好的吸震性，能有效的抵抗外来的干扰，保证压装机的精度，如果床身不能有效的吸收外来震动，那么压装机将会移位，其精度肯定会下降很多。底座的材料我们选择含有锰、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使毕业设计（论文）用寿命。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种高量合金元素，以获得某种特殊性能。例如，含锰11%14%的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。底座的底部有地脚螺栓，地脚螺栓为受力件，一定要埋牢固，以防止在工作中松动从而引起床身变形，影响压装检测精度。压装机大多采用可拆卸联接，保证相互联接的零件拆卸时不受任何损坏，而且拆卸后还能重新装在一起，如缸体与端盖采用外螺纹联接，压装部分与支架，支架与底座之间都通过六角螺钉联接。底座结构设计如图4.2所示。图4.2 底座设计图4.2.2 支座设计支座是用来安放液压缸的，它安装在底座上，与底座的连接为螺栓连接，由于油缸运动时带有震动，支座能很好的吸收震动，支座的结构为封闭的箱体结构，具有良好的稳定性。其材料为HT200，为较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好，需要进行人工时效处理。其具体结构图4.3所示。图4.3 支座设计图 5 油箱和其它液压辅助元件的设计5 油箱和其它液压辅助元件的设计液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热的作用。5.1 液压油箱有效容积的计算液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量V可概略的确定为：在低压系统中（)可取：在中压系统中（）可取：在高压系统中（）可取：式中：液压油箱有效容积；液压泵额定流量。在本次设计中，系统的额定压力为，可确定为高压系统，则：本设计取油箱容积为。5.2 液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为或。为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容积予以增大。如果所设计的液压油箱能满足现有尺寸系列的要求，则可以从中选取。本次设计中油箱选用BEX-800型油箱。毕业设计（论文）5.3 液压油5.3.1 液压油的品种各种液压油都有其特性，选用液压油主要是依据液压系统的工作环境、工作条件及液压油的特性，选择合适的液压油品种和黏度。1. 根据油泵的类型选油一般而言，齿轮泵对液压油的抗磨要求比叶片泵、柱塞泵低，因此齿轮泵可选用或油，而叶片泵、柱塞泵一般则选用油。2. 根据液压油的特性及液压元件的材质选油含锌油在钢-钢摩擦体上性能很好，但由于含有硫对铜、银敏感，因此在含有铜、银材质部件的系统不能应用，水易侵入的系统也尽量少用。无灰抗磨油系具有优良的水解安定性、破乳化性和可滤性，使用范围较广，因含有硫，对铜，银材质部件系统不适用。仅含磷的液压油是具有中负荷水平的抗磨液压油，其水解安定性、破乳化性、可滤性也不错，由于不含硫所以对银系统无伤害。液压系统中有铝元件，则不能选用碱性液压油。3. 根据液压系统的环境和工况条件选择液压油如下表所示。表6.1 压力油的选择压力范围7.0MPa以下7.0-14.0MPa7.0-14.0MPa14.0MPa以上使用温度500C以下500C以下50-800C80-1000C室内固定液压设备HLHL或HMHMHM露天、寒冷和严寒区HRHV或HSHV或HSHV或HS地下、水上HLHL或HMHL或HMHM高温热源或明火附近HFAE，HFASHFB，HFCHFDRHFDR5.3.2 液压油的粘度在选择完品种后，需要确定其使用粘度级别。粘度选择太大，液压传动损失大，系统效率低，油泵吸油困难。粘度太小，油泵内渗漏量大，容积损失增加，毕业设计（论文）同样会使系统效率降低。因此必须针对系统、环境选择一个适宜的粘度，使系统在容积效率和机械效率间求得最佳的平衡。液压油的粘度选择主要取决于启动、系统工作温度和所用泵的类型。一般中、低压室内固定液压系统的工作温度比环境温度高。在此温度下，液压油应具有较好的粘度，粘度过低会增大磨损。一般要求粘度指数在以上。而在户外高压机械的液压系统中（大于）工作温度要比环境温度高出，为减少渗漏，工作粘度最好在。同时，考虑到户外温差变化大，因此要求液压油有较好的粘温特性，粘度指数一般应在以上。为了防止泵的磨损，还需要限制最低粘度。5.4 过滤器过滤器是除去液体中少量固体颗粒的小型设备，可保护设备的正常工作，当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洁时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。在选择过滤器的时候，考虑过滤器的过滤精度，过滤精度是指过滤器滤除杂杂质颗粒直径的公称尺寸，过滤器按过滤精度不同可分为四个等级：粗过滤器（）；普通过滤器（）；精密过滤器（）；特精过滤器（）。在选择过滤器的同时，还应考虑到过滤器的过滤能力。过滤能力是指在一定压降下允许通过过滤器的最大流量。过滤器的过滤能力应大于通过它的最大流量，允许的压力降一般为。按滤芯材料和结构形式的不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式过滤器及磁性过滤器等。根据以上选用过滤器的基本要求选用洗油过滤器。 6 液压站的设计6 液压站的设计复合型液压站是将系统中液压泵及其驱动电机、油箱及附件、液压控制装置及其他辅助元器件等安装在主机之上，系统的执行器仍然安装在主机上。复合型液压站不仅具有向执行器提供液压动力的功能，同时还兼具控制调节功能。按照液压控制装置是否安装在液压站上，此种液压站又可分为整体式液压站和分离式液压站。整体式液压站是将液压控制阀组及蓄能器等均安装在液压泵站上。分离式液压站是将液压泵及电动机和油箱及附件、液压控制装置和蓄能器等分散装成液压泵站、液压阀组和蓄能器等几部分，各部分之间按照液压系统原理图中确定的油路连接起来。液压站的优点是外形美观，便利安装维护，便利检测。本次设计采用复合型液压站。6.1 液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式包括立式和卧式两种。（1）立式安装：将液压泵和与之相连的油管放在液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。（2）卧式安装：液压泵及管道都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度

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