毕业论文终稿-矿车车箱整形机设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763攀枝花学院本科毕业设计（论文）矿车车箱整形机设计学生姓名张熊学生学号200320623099院（系）机电工程学院年级专业03机械设计制造及其自动化指导教师杨光春高级工程师助理指导教师二七年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要I摘要本课题主要是设计矿车车箱整形机，主要由液压系统、专用小吊车、电动葫芦、工字钢、和支撑架等组成。由于国内外现有的整形机功能还不够完善,工人不能灵活运用。通过市场调查分析及对整形机的认识，查阅资料和老师指导，分别对整形机的机构进行设计验算，包括对液压系统、液压站、管道及专用小吊车等主要部分的设计计算，最终设计出多功能、能灵活、方便使用的矿车车箱整形机。利用先进的液压传动技术，采用新工艺、新材料研制出具有先进性、实用性的多功能矿车整形机。提高了矿车的维修质量与效率，减轻工人劳动强度，改善了作业环境，产生了良好经济效益和社会效益。关键词矿车车箱整形机、液压系统、专用小吊车、设计。攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTIIABSTRACTTHETHESISMAINLYDESIGNSTHEMINECARCARRIAGERESHAPINGMACHINE,WHICHCONSISTSOFTHEHYDRAULICSYSTEM,SPECIALIZEDSMALLCRANES,ELECTRICHOIST,ISTEEL,ANDTHECARRIAGEANDSOONINVIEWOFTHEINSUFFICIENCYOFTHEFUNCTIONOFTHEEXISTINGDOMESTICANDFOREIGNRESHAPINGMACHINE,ANDTHESKILLFULLYUTILIZATIONOFTHEWORKERS,AMINECARCARRIAGERESHAPINGMACHINEWHICHHASMANYFUNCTIONSANDCANBEUSEDCONVENIENTLYANDFLEXIBLYISFINALLYDESIGNEDTHROUGHTHEANALYSISOFTHEMARKETANDTHECOMMONKNOWLEDGEOFTHEMACHINE,ANDREADINGTHERELEVANTMATERIALSANDCONSULTINGWITHTHESUPERVISOR,ANDDESIGNINGANDCALCULATINGEVERYPARTOFTHEMACHINERESPECTIVELY,INCLUDINGTHEHYDRAULICSYSTEM,HYDRAULICSTATION,PIPELINEANDDEDICATEDSMALLCRANESTHEADVANCEDHYDRAULICDRIVETECHNOLOGY,ANDSOMENEWTECHNOLOGYANDMATERIALSAREUSEDTODEVELOPANADVANCEDANDMULTIFUNCTIONALMINECARCARRIAGERESHAPINGMACHINEITIMPROVESTHEMAINTENANCEQUALITYANDEFFICIENCYOFTHEMINECAR,ANDREDUCESTHELABORINTENSITYANDIMPROVESTHEOPERATINGENVIRONMENT,ANDPRODUCESGOODECONOMICANDSOCIALBENEFITSKEYWORDMINECARCARRIAGERESHAPINGMACHINE,HYDRAULICSYSTEM,SPECIALIZEDSMALLCRANE,DESIGN攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录1目录摘要IABSTRACTII1绪论111引言1111国内外煤矿矿车车体整形设备的发展概况1112设计矿车整形机的意义及前景1113状况分析212方案设计2121研制应遵循的原则2122方案比较3123方案选择42整形机液压系统设计621概述6211液压系统的组成6212液压系统的类型和特点6213液压系统的优缺点722液压系统的设计要求及工况分析723液压缸的设计7231液压缸主要参数确定8232液压缸的结构确定14233液压缸主要零部件设计1524液压系统原理图31241基本回路选择31242液压系统原理图组成3225选择液压元件33251液压泵及其驱动电动机的选择33252控制阀的选择3326液压辅助件及液压站设计35261油管及管接头的选择35262蓄能器选择36攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录2263油箱设计3727验算液压系统性能38271系统压力损失验算38272计算系统效率39273系统发热与温升计算393专用小吊车的设计4131悬挂运输设备的选用4132电动葫芦的选择41321电动葫芦概述41322液压缸重量计算42323电动葫芦型号选择4233轨道选择4234小吊车立柱选择4335滚动轴承选择44351概述44352轴承型号选择4436套筒设计4537吊钩选择4638小吊车稳定性校核47381简支直线轨道计算47382悬臂轨道长度验算49383轨道的弯曲应力强度校核50384立柱的稳定性校核534结论55参考文献56致谢57攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录3攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录4攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录5攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录6攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录7攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论1买文档送全套图纸扣扣4149516051绪论11引言111国内外煤矿矿车车体整形设备的发展概况煤矿矿车是煤矿运输中必不可少的工具之一，是直接运载煤炭以完成运输任务的基本工具。矿车车体也经历了从钢木结构到全钢焊接结构的发展过程。在煤矿中必须经常保持数量足够和质量良好的车辆，才能满足我国煤矿生产的的需要。煤矿矿车车体的整形主要针对矿车，是煤矿矿车检修制度所决定的，是保证矿车完好无损的一道必备的检修工序。在车体调直和整形方面，国内目前大部分采用人工整形。部分矿车在维修时也有采用综合调梁机或矿车调直机进行调直。但在站修所基本沿用人工调直。综合调梁机和矿车调直机虽然在车体调直方面效果较好。但由于它们的机体巨大，占地面积广，综合功能多，必须设专修位置，只能适用于较大规模的矿厂，一般要求在5000辆矿车以上，如果规模没有那么大，车厢变形怎么办。据调查，二十世纪九十年代，山东矿务局曾出现过一种简易的车体整形设备，由于结构和系统的局限性，整形效果不佳，没有得到推广。在国外，东欧国家主要采用柜架式矿车调直机进行车体整修。它主要适用在厂修和段修过程中。而西欧和美国则采用车体互换修，主要在厂修时进行。因此，研究和设计一种功能专一、简单实用、效果良好的新型车体整形设备是十分必要的。112设计矿车整形机的意义及前景在厂矿企业的生产过程中，矿车作为基本的运输工具，使用强度大、周转率高，相应地经常出现车箱变形等情况。单纯依靠锤打等人工方式维修很难达到理想效果，并且工人劳动强度大，劳动效率低，劳动成本较高。煤矿正常运行的矿车从几百辆到千余辆，一年中由于各种原因，因矿车车体变形而报废的车辆，就达百分之二十左右，给煤矿带来巨大的经济损失。针对矿车变形问题设计制作矿车整形机，以减少报废车辆。这具有重大而积极的意义。并且整形机在制造业中也起着重要的作用。煤矿矿车是煤矿运输的重要装备，担负着保障安全，服务运输的双重责任。攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论2目前国内煤矿矿车车体一旦变形，主要靠人工配合简单的机械整修。一辆1T矿车市场价格约为5000元，200辆就为100万元，有了整形机就能为公司减少100万元的损失，效益显著。因此，研究和设计一种功能专一、简单实用、效果良好的新型车体整形设备是十分必要的。煤矿矿车车体整形机若研制成功，将为煤矿矿车车体的日常维修工作解放大量的人力和物力，减少经济损失，其应用前景将十分广阔。113状况分析本课题主要针对装载量为1T的矿车车箱，其主要结构参数见下图113，矿车车箱的变形部位主要在矿车的四角变形，以及各车箱表面的局部变形。12方案设计121研制应遵循的原则1利用液压传动技术，采用新工艺、新材料，研制出符合现场实际情况矿车整形设备。2整形机可以对矿车变形不超过200MM范围内修复至标准规定的尺度。3整形结构最小长度为200MM，最大为2300MM。4横梁在其使用寿命年限内十年不得有下垂现象。5各部分应运转灵活平稳。6研制出样机需无整形盲区，适应用任何部位整形7充分利用现有的设备，尽量减少费用投入；8制作后满足技术设计及计算要求；图13攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论39技术可靠，经济合理。122方案比较经过反复比较，决定采用液压传动原理设计制作。因为液压传动系统具有运行平稳，操作简单，维修方便，安全等特点，较适合整形机的要求，通过控制各液压缸的伸缩，配备各种不同的模具，从而达到矿车整形的目的。现在我提出了三种方案并分别进行比较。方案一所设计的整形机主要由龙门架，横梁、撑架和液压系统四个部分组成见图121。1龙门架由工字钢、两个升降油缸组成，龙门架用于支承主机机体和横梁的升降。2横梁由工字钢滑道、小跑车和推移油缸等部分组成，推移油缸主要用于使小跑车在横梁上水平移动。3撑架由钢板、转轴和两个工作油缸组成。钢板起支承油缸作用，转轴可使撑架旋转，工作油缸起整形作用。4液压系统泵站操作台和高压软管等组成。图121方案二所设计的多功能矿车整形机主要由外挤油缸1，整形机构2，横梁攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论4图1233，升降油缸4，移动油缸5，立柱6，内挤油缸7，泵站及操作台组成，见图122。图122方案三所设计的矿车车箱整形机主要由支撑架1，悬臂套筒2，立柱3，工字钢4，电动葫芦5，液压缸6，泵站及操作台组成。见下图123。123方案选择在三种方案中，方案一、方案二只能水平、垂直方向实现对矿车的整形，而且所涉及的液压缸多，液压系统较为复杂，方案三是方案一、方案二的综合，攀枝花学院本科毕业设计（论文）1绪论5方案三利用电动葫芦起吊液压缸水平上下移动，悬臂吊车的转动，在液压缸端部装上整形块，这样利用液压使矿车车箱的任意部位都能够被整形，液压活塞杆端部在连接较长实心杆可整形尺寸更大的矿车车箱，并且使用方便、灵活。因此选择方案三。该机结构新颖，技术先进，操作方便，效率高，维修质量好，实现了一机多用，经应用证明，该机具有实用性，先进性，可靠性，尤其是对大变形矿车的修复效果更加明显，且对箱体无任何破坏，是较理想的矿车综合维修设备。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计62整形机液压系统设计21概述211液压系统的组成为实现某中规定功能，有液压元件构成的组合，叫做液压回路。液压回路按给定的用途和要求组成整体，叫做液压系统。液压系统有三个功能部分和辅助装置组成，见下表111，液压系统按液流循环方式分，有开式和闭式两种。表111液压系统的组成动力部分控制部分执行部分辅助装置液压泵用以将机械能转换成压力能有时也将蓄能器作为紧急和辅助装置各类压力、流量、方向等控制阀用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制，也用于实现过载保护、程序控制等液压缸、液压马达等用以将液体压力能转换成机械能管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等212液压系统的类型和特点液压系统是为满足设备运动和动力控制调节的要求，以液体作为传递动力和运动介质，通过设计，按一定规律由基础元、器、辅、附件联结组成一体。运动控制体现在对静压力能为主的能量调节和控制上。因此可按控制调节方式或液体循环方式来划分类型。靠液压控制阀来控制系统压力、流量，实现执行元件的运动方向和速度或转速的系统称为阀控制系统。故为开式阀控制液压系统。开式是指介质循环过程中，都要经过油箱的冷却、沉淀获再过滤。如果突出流量调节方式，称为节流调速系统。这种系统无功能耗较大，为防止系统温升过高，故都采用开式系统。靠用变量泵来控制系统执行元件的运动方向和速度或转速的系统，称为泵控制系统。这时介质多系直接连续循环，仅需作必要的少量补充，故称闭式系统。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计7流量的变化主要是有变量泵或变量马达实现，又称为容积调速系统。213液压系统的优缺点1优点1）同其他传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑。2）可实现无级变速，调速范围大。3）运动件的的惯性小，能够频繁迅速换向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。4）与电气配合，容易实现动作的操作自动化；与微电子技术和计算机配合，能实现各种自动控制5）元件已基本上系列化，通用化和标准化，利用CAD技术的应用，提高工效，降低成本。2缺点1）容易产生泄漏，污染环境。2）因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动。3）系统混入空气，会引起爬行、噪声和振动。4）故障诊断与排除要求较高技22液压系统的设计要求及工况分析矿车车箱整形机主要靠液压系统，通过在液压缸两端面安装整形块，利用液压力来实现对矿车车箱的整形。设计专用小吊车，选用电动葫芦来实现对液压的移动。设计步骤如下1）液压系统设计在设计液压系统中，需要设计液压缸、液压元件、控制回路、液压站以及管道计算。在设计中，需要对选择的参数进行校核验算，最后才能确定所设计的液压系统。2）专用小吊车的设计根据液压缸的重量选择电动葫芦，根据电动葫芦型号选择工字钢，选择立柱和套筒材料以及轴承的选择，最后从疲劳强度、刚度、挠度进行验算，条件符合标准后确定设计的小吊车满足实际需要。根据实际生产效率需求分析取液压缸快进速度为01M/S，工进和工退速度为0001M/S,液压缸的整形力为N510攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计823液压缸的设计攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计8231液压缸主要参数确定1、压力P1）公称压力NP公称压力也称额定压力，即在正常工作条件下，液压缸能用以长期工作的最高压力。国家标准GB/T79381987，由资料3表4245。结合题目要求，选取16MPA。N2）最高允许压力MAXP液压缸在超过额定压力后允许短暂运行的最高压力。由资料3第198页151624MPA（式21）15N3）耐压实验压力T耐压实验压力是液压缸在检查质量时刻承受的实验压力。在规定时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象出现。由资料3第198页当额定压力16MPA时NP12520MPA（式22）T4）最低起动压力0液压缸在空载工况下，通入液压油压力逐渐升高，活塞杆在刚起动时的压力值，称为液压缸的最低起动压力。2、缸筒内径D1）液压缸的尺寸由资料5第167页AFP3297510MDM（式2401934A3）F作用在活塞上的载荷F15N5A液压缸面积在液压系统中，为便于选择液压元件和管路设计，将压力分为下列等级，下表231表231液压缸压力分级/MPA攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计9级别压力范围低压025中压258中高压816高压1632超高压322）活塞杆的尺寸根据资料1表2062，取D100MM根据资料3第199页当活塞杆只受拉力时，可取小值。035DD当活塞杆只受压力时，可取。7因为本课题所涉及的活塞杆拉力和压力同时存在，则取。根据资料3表4294，液压缸杆径比与速比关系，取146表4294工称压力/MPA101252020133146，22则D05D50MM初步确定液压缸尺寸液压缸内径D100MM活塞杆外径D50MM3、液压缸的有效作用面积无杆腔作用面积A1（式2221078544D2CM4）有杆腔作用面积（式22220891AD2C5）4、流量单位时间内油液通过缸筒有效截面积，称流量由资料1第20283页（式2VQTMINL6）由于VVAT310L工作过程中，工进时取V0001M/S攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计10快进时取V快01M/S快退时取V退01M/SV快V退工进时0001M/S9375（式23104QAD3102M27）0157MINL对于单杆活塞杆液压缸当活塞伸出时（式28）1Q23104DV1308L/MIN23/10MS当活塞杆缩回时981L/MIN（式29）234QDDVV2（当活塞杆差动伸出时197L/MIN（式2233104DV10）V液压缸活塞第一次行程中所消耗的油液体积，LT液压缸活塞第一次行程所需的时间，MIND液压缸内径，MD活塞杆直径，MV活塞杆运动速度，M/MIN液压缸容积效率，当活塞密封为弹性密封材料时，1V5、活塞的速度由资料1第20283页，当活塞伸出时00028M/S（式213240QVD2418011）当活塞杆缩回时攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计1100021M/S（式2232410QVVDD2498105（12）当Q常数时，V常数。但实际上，活塞行程两端各有一个加、减速阶段，如下图232。6、速比液压缸活塞往复运动时的速度之比（式213）21VA224DD1342015计算速比主要是为了确定活塞杆的直径是否要缓冲装置。速比不要过大或过小，以免发生过大的背压或造成因活塞杆太细导致稳定性不好。可参照下表232选定。表232公称压力/MPA101252020133146，22取146。活塞的伸出速度，M/MIN1V活塞的缩回速度，M/MIN2图攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计12D液压缸的活塞直径，MD活塞直径，M7、活塞的理论推力和拉力油液作用在活塞上的液压力，对于双作用单活塞缸来说，活塞受力如下图233。图活塞伸出时的理论推力为610FAP2614D125600N（式23M14）活塞杆缩回时的理论拉力为6210FAP26104DDP94200N（式215）235当活塞差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的油液）的理论推力为62800N（式216）63120FAP活塞无杆腔侧有效面积，1A2M活塞有杆腔册有效面积，2P供油压力（工作油压），MPAD活塞直径（即液压缸内径），MD活塞杆直径，M攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计138、活塞的最大允许行程活塞行程S，在初步确定时，主要是按实际工作需要的长度来考虑，但这一工作行程并不一定是液压缸的稳定性所允许行程。为了计算行程，应首先计算出活塞杆的最大允许长度。因此活塞杆一般为细长杆，当，由KL105KLD欧拉公式推导出MM（式217）2KEIF将数据代入并简化后320DLK（式218）441535210FPNN所以032451LKM根据实际矿车整形过程应中，液压缸所需的最大长度，既L1800MM（式219）608279取600MM，满足最大允许行程。LK液压缸计算长度LNLK3560123M因此可初步确定活塞杆的长度L11800MM600MM1200MM（式220）取L11200MM活塞杆弯曲失稳临界压缩力FK（式2KFPN21）F活塞杆纵向压缩力，N安全系数，取35KNKNE材料的弹性模数。钢材的E52102/NMI活塞杆横截面惯性矩，4MD活塞杆直径，MM攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计149、液压缸的功率液压缸所做的功为，由资料120284页WFS功率则为（式24150690MKJWFSNVT22）由于，代入上式则FPAVQ4187W（式2N61057/MINL23）F液压缸的载荷（推力或拉力），NS活塞行程，MT活塞运动时间，SV活塞运动速度，M/SP工作压力，PAQ输入流量，3/S10、液压缸的总效率液压缸的总效率由以下效率组成（1）机械效率，由活塞及活塞密封处的摩擦阻力所造成的摩擦损失，M在额定压力下，由资料1第20285页取09095（式224）取092M（2）容积效率，由个密封件泄漏所造成的，如前所述，通常取活塞密V封为弹性密封1（3）作用力效率，由排出口背压所产生的反向作用力造成。当排油直D接回油箱时1（4）液压缸的总效率T0921110092（式2TMVD25）11、活塞作用力液压缸工作时，由资料1第20285页，活塞作用力F计算如下N（式2ABCDFF26）4615026012502150攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计15N43710外载荷阻力AF回油阻力，当油无阻碍回油箱时0。取0BBFB密封圈摩擦阻力CNC61DDFPBK42活塞在启动、制动是的惯性力，取0DFDF密封件的摩擦因数，取02密封件两侧的压力差，MPAP活塞及活塞杆密封件厚度，MDDB、活塞和活塞杆密封件的摩擦修正系数，O型密封圈,K、015K带唇边密封圈，压紧型密封圈025K02K232液压缸的结构确定焊接型液压缸，这类液压缸暴露在外面的零件较少，外表光洁，外形尺寸小，能承受一定的冲击负载和恶劣的外界环境条件。但由于前端盖螺纹强度和预紧时端盖对操作的限制，因此不能用于过大的内径和较高的工作压力。多用于车辆、船舶和矿业等机械上。法兰型液压缸，这类缸外型尺寸较大，适用于大、中型液压缸，缸内径通常大于100MM额定工作压力，能承受较大的冲击负载和恶劣的2540NPMA外界环境条件，属于重型缸，多用于机械，冶金机械等。根据比较和设计的要求，选用拉杆型液压缸适用。拉杆型液压缸结构简单，制造和安装均方便，缸筒是用内径经过衍磨的无逢钢管半成品，按行程要求的长度切割。端盖与活塞均为通用件。缸内径250MM，额定工作压力。如下图20NPA攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计16根据最终比较确定选用拉杆型液压缸233液压缸主要零部件设计1、缸筒1）缸筒结构常用的缸筒结构有八类，有法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接、外半环连接、内半环连接、拉杆连接、焊接、钢丝连接。（1）法兰连接图A图B图C优点结构简单；易加工，易装卸缺点重量比螺纹连接的大，但比拉杆的小；外径较大图A缸体为钢管，断部焊法兰图B缸体为锻件或铸件图C缸体为钢管，端部镦粗（2）螺纹连接图A图B图C螺纹连接结构的外径尺寸小，但端部结构复杂，而且内、外径有同轴度要求，装配困难，要使用专门工具；应注意拧端盖时有可能把密封圈拧扭。优点重量较轻；外径较小缺点端部结构复杂；装卸时要用专用的工具（3）外半环连接攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计17外半环连接结构液压缸的重量比拉杆连接的轻，连接方式和装配都很方便，但缸体开槽后，削弱了强度，需要加大缸体壁厚。优点重量比拉杆轻，缺点缸体外径要加工；半环槽削弱了缸体相应地要加厚缸体厚度。（4）内半环连接优点结构紧凑、重量轻缺点安装时，端部进入缸体较深，密封圈有可能被进油孔边缘擦伤（5）拉杆连接优点缸体最易加工；易装卸；结构通用性大缺点重量较重，外形尺寸大（6）焊接连接优点结构简单，尺寸小缺点缸体有可能变形根据比较分析，确定选用拉杆型连接最符合设计要求。2）缸筒材料材料的选择一般要求有足够的强度和韧性，根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等可选用以下各种材料25，35，45等；25CRMO,35CRMO,38CRMOAL等；缸筒毛坯；普通采用退火的冷扎无缝钢管。选用45钢。根据资料1表2067可查出540BMPA320SPA17S3）对缸筒的要求（1）有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不致产生永久变形。（2）有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不永久变形。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计18（3）内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级以保证活塞密封件的密封性。总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油液，同时运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力、负载力意外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和行位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。4）缸筒壁厚由资料1第20290页，缸筒壁厚公式为（式2012C27）关于的值，可按下列情况分别进行计算0取83D因为MAX02P54018PMPA经过计算得8MM0取12C缸筒壁厚012810CM则缸筒外径为1001010120MM5）缸筒壁厚验算额定工作压力应低于一定极限值，以保证工作安全，由资料1第20290NP页（式221035SNDPMPA28）或214053SNPA34MPA21SND22035210MPM条件成立，确定液压缸外径120MM1为缸筒材料强度要求的最小值，M0攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计19为缸筒外径公差余量，M1C腐蚀余量，M2D缸筒内径，M缸筒内最高工作压力,MPAAXP缸筒材料的许用应力，MPAPBN缸筒材料的抗拉强度，MPABN安全系数，取N5缸筒材料屈服强度，MPAS6）缸筒底部厚度缸筒底部厚度为平面时，其厚度可以按照四周嵌入的圆盘强度公式1计算,由资料1第20291页M（式212043PD29）61043907554取10MM1筒底厚度1P筒内最大工作压力，MPA筒底材料的许用应力，MPA计算厚度外直径2D7）缸筒头部法兰厚度由资料1第20291页（式23140APFBHRD30）攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计204315010928M2活塞由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。1）液压缸的结构形式根据密封装置型式来选用活塞的结构形式（密封装置则按工作条件选定）。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞周围上下开沟槽，安装密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来难度，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合式活塞结构多样，主要受密封型式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向套环的大量使用，多数密封圈与导向套环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。确定选用整体活塞。2）活塞与活塞杆的连接液压缸的活塞与活塞杆的连接方式有很多型式，所有型式均需要采用锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞与活塞杆之间需要设置静密封。活塞压缸多采用此种结构，该结构不仅应用在机床上，工程机械也广泛采用。连接方式分为（1）卡环型攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计21两半环卡入环槽后回松脱，需要套上卡环帽，再装上弹性挡圈。装拆方便，低速时使用广泛。（2）螺母型使用螺母型连接，装卸方便，采用双螺母连接可预紧。（3）锁紧螺母型根据本课题的情况及使用特点，选用螺母型连接方式，比较合适本设计要求。3）活塞的密封液压缸是依靠密封的工作容积变化来传递动力和运动的。因此要求两个有相对运动的零件之间形成的空间应是密封的。不使油液从进油腔泄漏至回油腔，更不允许泄漏到缸体外面，若密封不良不仅使液压缸的性能和效率降低，甚致失去工作能力，因此，对液压缸的密封提出以下要求（1）在额定工作压力下，保证良好的密封，使其减少泄漏。（2）相对运动的零部件间，密封装置引起的摩擦力要小，不允许有卡死或爬行现象。（3）密封元件的加工工艺和装配简单。即制造容易，成本低，适于组织集中生产和标准化生产。（4）耐磨性好，工作寿命长，磨损后在一定程度上能自动补偿。这些要求往往是有矛盾的，选择哪一种密封装置，要根据液压缸的工作压力、运动特点、使用条件而定，液压缸中的密封装置类型很多攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计22（1）间隙密封间隙密封是依靠相对运动的零件的配合表面间的微小缝隙来防止泄漏，活塞上一般做出环槽，如下图所示。其目的是为了使径向压力平衡，并改善密封性，环形槽的形状主要有矩形，V形和半圆形。间隙密封应用较广，特别在各种阀类中得到广泛的应用，其密封性能与间隙大小、压力差、配合表面的长度和直径尺寸以及加工质量等有关，其中间隙大小及均匀与否影响最大。这种密封间隙密封装置结构简单，摩擦力小，但它不能随压力的增大而提高其密封性能。对于圆柱形表面，制造精度较易保证，但摩损后无法补偿。对平面配合，制造较困难，但摩损后可以采取自动压紧等措施进行补偿。对尺寸较大的液压缸，由于配合尺寸较大，要达到间隙密封所要求的加工精度比较困难，而且也不经济。因此，间隙密封仅用于尺寸较小，压力较低，运动速度较高的液压缸。当采用间隙密封时，应考虑零件材料的耐磨性，通常采用耐磨铸铁制造活塞。间隙密封（2）O形密封圈密封O型密封圈上图所示是一种断面形状为圆形的O形密封圈。O形密封圈通常安装在矩形的沟槽中，用于固定件或往复运动件间的密封为了使密封圈保持良好的密封性能而又不致产生过大的摩擦力，O形密封圈安装在槽中应当有适当的预压量。预压量的大小，对密封性能影响很大。过小，密封性能不好，易泄漏；过大，则压缩形密封圈力增加，摩擦力增大，使密封圈容易在沟槽中产生扭曲，加快磨损，缩短寿命。O形密封圈的预压缩量大小及压力分布，如下图所示。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计23O型密封圈预压缩量及压力分布O形密封圈具有结构简单，密封性能良好，动摩擦阻力小，制造容易，成本低，安装方便等优点，所以在液压系统中应用十分广泛。可用于直线往复运动和回转运动的动密封，也可用于无相对运动的静密封，可用于外径密封，也可用于内径密封等。一般使用工作压力小于30MPA（3）Y形密封圈密封图234Y型密封圈Y形密封圈是一种断面形状为形的密封元件，如图234所示，图中尺寸D和D是Y形密封圈的公称外径和内径。形密封圈分为等高唇和不等高唇两种。Y形密封圈的应用如图235A所示。是依靠密封圈的两唇边和轴或孔的表面相接触而起密封作用如图235B所示，随着工作油压升高，两唇的张开力也增大，使密封圈唇边和轴或孔的表面贴得更紧，密封效果好，并能补偿磨损的影响。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计24235Y型密封圈的应用（4）V型密封圈V形密封圈主要用于压力较高（如油压机）和更换密封圈较困难的场合。在相对运动速度。不太高的活塞杆处常常使用这种密封圈。V型密封圈V型密封圈的结构使用V形密封圈的优点是（1）适宜在工作压力小于50MPA，温度在4880条件下工作，安装时也应注意方向，即密封环的开口，应面向压力。（2）密封性能好，寿命长。若有泄漏，只要重新压紧就可继续使用。（3）可用于活塞密封，也可用于活塞杆密封。缺点是（1）摩擦阻力大（2）调整困难。如调整不当，可能会引起爬行，因此，安装时应仔细调整，不可使摩擦力过大。（3）安装尺寸大，并有安装方向要求。（4）结构复杂，成本较高。通过比较，活塞与活塞杆的密封选用O型密封圈密封。根据资料3表42756选,资料3表42758查得，沟槽219708DM宽度B38MM，R103MM，H197MM。4）活塞材料无导向套环活塞用高强度铸铁HT200300或墨铸铁。有导向套环活塞用优质碳素钢20号、35号及45号。选用45号钢。5）活塞尺寸及加工公差攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计25M352M42图236活塞杆结构图活塞宽度一般为活塞外径的0610倍，根据设计要求取10010BD活塞MM活塞外径的配合一般采用F9，外径对内孔的同轴度公差不大于002MM，端面与轴线的垂直度公差不大于004MM/100MM，外表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之差，表面粗糙度结构型式不同而异。取100F7MM活塞3、活塞杆1）结构活塞杆要连接整形块，需要整形力，选用实心活塞杆，活塞杆的外端头部与载荷的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高作用效率，应该根据载荷的具体情况，选择适当的杆头连接型式。设计活塞杆结构草图如下图236活塞杆螺纹根据设计要求和资料1表2064分别选（从图左到右）M352和M4222）活塞杆的材料和技术要求根据资料1表20615选用45号钢，需要淬火，淬火深度为051MM。活塞杆要在导向套中滑动，一般采用H8/H7。太紧了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损，其圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于001MM，取001MM。活塞杆的外圆粗糙度RA取16活塞杆内端的卡环槽、螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线同心。3）活塞杆的强度计算由资料5第75页验算活塞杆直径（式2214FD31）攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计26235MM4216150D前面计算活塞杆直径D50,50235。满足设计要求。D活塞杆直径F液压缸负载空心活塞杆孔径，实心杆取011D活塞杆材料的许用应力，/N，N5B4）活塞杆弯曲稳定性验算当液压缸支承长度时，取1800MM。需要验算活塞杆弯曲05BLBL稳定性。若受力F1完全作用在轴线上，由资料1第20298页主要按下式验算，N（式232）1/KFN612KBEIKL式中5180EMPAAB4449126DIM671N2541238010KFN强度足够，满足设计要求。活塞杆弯曲失稳临界压缩力，NK安全系数，取4NKNK液压缸安装及导向系数。E1实际弹性模数。A材料组织缺陷系数B活塞杆截面不均匀系数E材料的弹性模数，MPA，E210510I活塞杆的横截面惯性矩，4M4、活塞杆的导向套、密封和防尘活塞导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。当导向套采用非耐磨材料时，攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计27图237其内圈还可以装设导向环，用作活塞的导向。导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式。1）结构选用轴套式导向套。2）导向套的材料采用金属导向套，采用摩擦系数小，耐磨性好的青铜材料制作。3）导向套的长度的确定（1）导向套的尺寸配置导向套的主要尺寸是支承长度，按活塞杆直径、导向套的型式、导向套材料的承压能力、可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。导向套的宽度BD/350/3167MM。（2）受力分析导向套的受力情况，根据液压缸的安装凡是、结构、有无负载导向装置以及负载作用情况的不同作具体的分析。如下图237所示的最简单情况，垂直安装的液压缸、无导向负载装置、受偏心轴向载荷F1时，由资料1第20300页（式201MFL4350150NM33）（式233017571105DGKL34）导向套的支承压应力为45MPA（式2610DFPMPAB3675102/MPAM攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计2835）图238所示结构B2/3DM支承压应力在导向套材料允许范围内，导向套的总长度不应过大，特别是高速缸，以免摩擦力过大B图2381）最小导向套长度导向套长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度，由资料1第20300页，最小导向长度应满足80MM（式220SDH610236）导向套滑动面的长度A，在缸径小于80MM，取A0610D当缸径大于80MM时，取A0610D因为D100MM80MM取A10D50MM活塞宽度B0610D取B10D100MM导向套承受的载荷，NDF外力作用于活塞的力矩,0MML载荷作用的偏心矩，M活塞至导向套间距，M。当活塞向上推，取DD/2GGLD、D分别为活塞及活塞杆外径，M安全系数，取151K1KB导向套宽度，M支承压应力，通常取青铜05的孔）。由资料1第20304页12QCAPCAP3/MS260610480023（式237）3/MS式中C流量系数，接头处大孔与小孔之比大于7时，C06062，取C06图B整体式排气阀攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计32图A油孔的截面积，2M油液密度，8003/KG油孔前腔压力，PA1P油孔后腔压力，PA2油孔前后腔压力差，PA从式中可见，C、是常量，对流量影响最大的因素是油孔的面积A。根据上式可求出孔的直径，以满足流量的需要，从而保证液压缸正常工作的运动速度。液压缸油口连接螺纹尺寸应符合资料1表20624的规定。根据资料1表20625可确定油口尺寸如下图2313。ECM332，EE20MM24液压系统原理图241基本回路选择首先选择调速回路。所设计的整形机液压系统功率较小，工作负载为阻力负载且变化小，故可采用调速阀的回油节流调速回路，由于系统选用了节流调速形式，系统必然为一开式循环系统。液压系统的工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，而且工进流量是快进流量的24，工进时间是快进时间的75。显然，如选用单定量泵作为液压源，功率损失较大，系统效率低，必须选用双泵或限压式变量泵。双泵液压源的特点是流量突变时，液压冲击较小、噪声小、结构较简单、寿命长、成本低。但是小泵有溢流损失，降低了系统效率。限压式变量泵的特点是输出流量与调速阀的通过流量是一致的，无溢流损失。但输出流量较小时，泵攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计33103YA9284YA快退3YA停止快进工进动作快退停止保持反向1243YA工进动作保持工进快进正向12快退停止4保持图417YA5163快进效率很低。当流量突变时，定子动作有滞后，液压冲击较大。结构复杂、寿命短、成本高。在整个工作循环中，该系统在快进、快退时所需要流量较小，因此从提高系统效率，节省能量的角度出发，宜选用限压形式变量泵作为油源，而不宜选用单个定量泵。现确定双联泵方案。其次是选择快速运动和换向回路。本系统已选定差动连接作为快速回路，考虑到快退运动时液压缸有杆腔进油，则无干腔回油量较大为57L/MIN，31VA故选用电液换向阀。为了方便于组成液压缸的差动连接，换向阀应选为四通式的。再次是选择速度换节回路。由于快进转为工进时，速度变化大，故选用行程阀来实现速度的平稳转换。现采用二位二通电磁阀将与调速阀并联的直通油路切断，使快进转换为工进。与行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，管道较简单。另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换节回路是采用行程与压力联合控制的方式。最后选择平衡和锁紧回路，在矿车车箱整形时，需要保压一段时间再快退，需要设置一单向背压阀。242液压系统原理图组成根据上面选定的液压回路的液压回路，再考虑以下因素，便可合并组成完整的所设计的液压系统原理图，如图241所示。（1）为了保持进入系统油液的清洁，在泵的吸油口设置滤油器1。（2）为了便于调整系统压力，应设压力表及压力表开关12。攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计3425选择液压元件251液压泵及其驱动电动机的选择首先确定液压泵的最大工作压力。小流量泵、在快进和工进时都向系统供油。由工况图可知，在整个工作循环中液压缸的最大工作压力为16，若选AMP取进油路上的总压力损失为08，则小流量泵的最大工作压力约为AMP（1608）168大流量泵只在快速运动时向系统供油，由工作原1PPAMPA理可知，快退时缸的工作压力较大，选取总压力损失为03。A1）确定液压泵的工作压力1682188MPA（式21P38）式中执行元件的最大工作压力，MPA1经验数据，取2MPAP2）确定液压泵的流量，由资料5第169页得PQ（式212MAXPQKAV39）2230105014M/S15L/MINK系统泄漏系数，取13液压缸无杆腔，有杆腔面积，12A2最后根据以上数据查阅产品样本，确定选择规格相近的YBD32/4型双联叶片泵。3）确定驱动液压泵的功率工作循环中，液压泵的压力与流量比较恒定，由资料5第169页，则所需电机功率为18324/60092796KW（式2PP/PQ610310340）根据此数据值查阅电动机产品目录，选择Y160L4型异步电动机，转速为攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计351460R/MIN，功率为10KW。252控制阀的选择根据各控制阀所在油路的最大工作压力和通过该阀的最大流量来选择其型号，见表252。其中选用的调速阀的最小稳定流量为005L/MIN，小于本系统工进时所需的流量0157L/MIN。表252液压元件的型号和规格序号元件名称最大流量/L1MIN型号几规格1滤油器1147XU631002双联叶片泵32/4YBD32/43外控顺序阀4875XF3EA10B4单向阀4875AF3_10B5溢流阀3375YF310B6三位四通电磁换向阀97534EF3YE10B7液控单向阀1157YAF3EA10B8二位二通电磁换向阀82122EF3E10B9单向调速阀975AQF3E10B10二位二通电磁换向阀82122EF3E10B11单向调速阀975AQF3E10B攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计3612压力表Y10T13压力表开关YF3E3B14电动机Y160L426液压辅助件及液压站设计261油管及管接头的选择油管常称为管道，它在液压系统中将各个液压元件连接起来，以保证液压系统的能量传递。因此要求油液通过管道的压力损失要小，要能承受系统油压作用，油管强度要高，泄漏要小。1、油管的分类及应用根据油管的用途和系统压力的不同，液压系统中常用的油管有钢管、铜管、塑料管、尼龙管、橡胶软管等。各种管材及应用场合见表361表261种类用途优缺点钢管常在拆卸方便处用作压力管道能承受高压、油液不易氧化，价格低，装配弯曲难紫铜管在中、低压系统中采用，机床中应用较多，常配以扩口管接头装配弯曲方便，抗振弱，易使液压油氧化尼龙管在中、低压系统中使用，耐压可达258MPA能代替部分紫铜管，价格低，弯曲方便，寿命短橡胶软管适用于中、高压的动连接装配方便，价格贵、寿命短根据设计产品的使用要求，确定选用橡胶软管比较合适。2、油管内径的确定通常选择油管的尺寸应考虑能承受系统压力作用，并尽量减小压力损失，合理地选择油管材料和流速。油管内径D根据通过的流量和允许的流速来确定，根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、出管道按输入、排出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管内通油攀枝花学院本科毕业设计（论文）2整形机液压系统设计37量最大，其实际流量为泵的额定流量的两倍达30L/MIN，则液压缸进、出油管直径D按产品样本，选用内直径为15MM，外直径为19MM的10号冷拔钢管。3、管接头管接头是油管与油管，油管与液压元件间的连接件。它应满足连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小、拆装方便及工艺性好等要求。管接头的种类很多，按管接头的通路数量和油流方向分为直通、直角、三通和四通等型式；按油管和管接头的连接方式不同可分为管端扩口式、焊接