火车主轴除锈系统设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言 作为现代化运输方式之一，铁路运输在世界许多国家中，对于国民经济发展和满足人民生活需要起着重要而积极的作用。它联接城市，深入乡村，密切联系着亿万旅客和货主，不仅对于社会经济生活，而且对于人民群众的生命、财产都具有最广泛、最直接、最迅速的影响。当某一干线铁路发生运输堵塞、中断，或当某一次旅客列车发生列车冲突、脱轨事故时，必然直接妨碍千百个企业的生产或引起千家万户的焦虑。正因为如此，铁路运输安全对于整个社会生活是具有重要意义和重大影响。任何在运输过程中发生的人员伤亡、货物破损、设备破坏等任何事故，都必然在造成生命财产的损失。铁路运输的安全在很大程度上决定于机车主轴的可靠性，机车在运行过程中，机车主轴承受着整个机车的重量，也是机车中损耗最大的部件之一。所以必须定期对车轴做探伤检测以及保养。而仅仅是探伤检测以及保养并不能够完全保证火车主轴的可靠性，因为机车在经过一定时间的运作之后，主轴表面难免会生锈，而生锈之后直接影响的就是检测的准确度和保养的全面性，因此在检测和保养之前须对火车主轴进行除锈工作。目前，各车辆段、大修厂及厂矿铁路运输单位大多采用抛丸除锈，抛丸除锈是一种对钢料进行除锈的较为先进的机械处理方法，其作用通常是进行表面除锈,和强化处理,以得到良好的物理性能.提高表面的强度和抗腐蚀性能，但是这种除锈方法设备庞大，功耗大。因此，为了简便高效除锈，欲设计生产火车主轴除锈系统，从而提高列车养护的效率，减少火车检修的整体费用，提高资源利用率。1 火车主轴除锈系统总体布置1.1 火车主轴结构参数车轮半径450mm轴长2145mm轴中部直径174mm轴两端直径150mm轨距1435mm车轮厚度145mm轮缘厚40mm轮缘高30mm图1-1 火车主轴结构图fig.1-1 the axle structure of the train1.2 方案设计建立物理关系的功能结构，技术系统的输入量和输出量，即材料、能和信号流程的输入量和输出量，都是物理量。设计任务的总功能如图所示。总功能是除锈。材料流程中，以锈轴为输入，无锈轴为输出。能量流程中，主要是位能变化和摩擦功损失等。把总功能分解为三个部分功能：运转、进给和除锈。经过方案评价最终方案为除锈机于火车主轴轴向往复运动，同时轴低速运转。图1-2 功能结构图fig.1-2 functional structure1.3 结构布局图1-3 总体布局fig.1-3 overall layout根据分析以及考虑火车主轴的结构特点，本除锈系统采用主轴与除锈机同方向转动机械除锈原理进行设计。通过分析火车主轴的结构尺寸，外形特点，确定除锈系统的整体结构，同时要实现除锈设备的准确走位。火车主轴除锈系统是通过两个支撑轮支撑车轮，支撑轮转动，带动车轮转动，从而使主轴旋转。除锈机通过电机施以动力，与主轴转动方向相反，机械除锈。整个系统以液压系统为主，分为三个除锈部位，即为主轴两边支撑部位和主轴中间部位。其中主轴两边支撑部位除锈机x、y轴进给均采用液压缸进给。主轴中间部位除锈机x轴采用螺旋传动进给，y轴采用液压缸进给。同时，要能实现多次重复除锈，可以采用人工控制，但费时费力。设计中央控制台，使系统自动定量除锈。各个部件受中央控制台控制，其中包括电机开闭，除锈机开闭，油泵开闭，水泵开闭，照明开闭，进给控制等功能，达到高效彻底除锈的目的。2 中部除锈系统设计2.1 除锈机电动机选择2.1.1确定传动方案除锈刷安装位于轴两端，采用皮带传动。2.1.2 选择电动机除锈机的摩擦力f=300n，直径160mm，线速度v=7.5m/s2.1.3 选择电动机系列载荷平稳，常温下连续运转，工作环境多尘，电源为三相交流，电压380v。选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380v，y系列。2.1.4 选择电动机功率除锈所需有效功率 （2-1） 传动总效率 （2-2）皮带传动效率0.95滚动轴承效率0.99除锈机效率0.96所需电动机功率 （2-3）可选y系列三相异步电动机y100l24型，额定功率，或选y系列三相异步电动y132s6型，额定功率。2.1.5确定电动机转速除锈机转速 （2-4）现以同步转速为1500r/min及1000r/min两种方案进行比较表2-1 方案对比tab.2-1 contrast programme方案号电动机型号额定功率kw同步转速r/min满载转速r/min传动比1y100l243150014201.582y132s6310009601.07经过对比选用方案1，电动机中心高h=100mm，外伸轴段de=28mm60mm2.1.6 传动装置的运动和动力参数计算 0轴：0轴即电动机轴 （2-5） i轴：i轴即除锈机工作轴 （2-6） （2-7） （2-8）2.2 v带传动设计设计内容：确定v带型号、长度、根数、传动中心距、带轮直径、预紧力及压轴力。转速，确定计算功率根据工作情况，查表33工况系数=1.0 设计功率 （2-9）选择带型 根据=3kw和，从图39中选取z型a带确定小带轮基准直径 小带轮基准直径查表34和表35，=100mm 传动比i= /=1420/897=1.58 1.58100=158mm 按表35取标准值=160mm 实际转速=1420=887.5r/min验算带的速度 v= （2-10）带速在m/s范围内，符合要求。初定中心距 0.7 （2-11）0.7（100+160）2（100+160） 182520 取=350mm确定基准长度l l=2+ （2-12） =2从表37中选取相近的基准长度ld=1120mm确定实际中心距 （2-13）验算小带轮包角 （2-14）确定v带根数单根v带额定功率 查表32，得=1.31kw弯曲影响系数k 查表38，得k=1.0275传动比系数k 查表39，得k=1.1202额定功率增量=1.0275 （2-15）包角系数k 查表36，得k=0.98长度系数k 查表37，得k=1.08v带根数z= （2-16）z=2根确定单根v带的预紧力 v带每米长度质量q 查表310，得q=0.1kg/m f （2-17） =500确定压轴力f=2 （2-18）2.3 轴承选择轴颈d=30mm，转速n=887.5r/min选择一对6206轴承（gb/t27694）主要性能参数：额定动载荷c=15000n，额定静载荷c=10000n,寿命指数，对球轴承，=3。轴承的当量动载荷p=xr+ya查表512得x=1,y=0p=r=356n （2-19）l= 满足要求 （2-20）2.4 中部滑动螺旋副的设计计算基本要求：进给速度0.01m/s，径向力f=2000n，采用梯形螺纹，牙型角，材料45号钢，精度等级8级，抗拉强度极限，屈服极限。2.4.1耐磨性梯形螺纹 螺杆中径= （2-21）式中为螺母高径比，整体式螺母取 为许用压强，查表4.183取14mpa 根据整体结构并按gb5796.286选取公称直径d=20mm螺距p=4mm中径d=d=18mm大径d=20.5mm小径d=15.5mm小径d=16mm旋合长度h=1.2=21.6mm旋合圈数n=螺纹的工作高度h=0.5工作压强p= （2-22）2.4.2 验算自锁 螺纹升角 （2-23） 当量摩擦角 （2-24）式中为摩擦系数，查表4.184取0.13 为螺纹牙型角302.4.3 螺杆强度 当量应力=13.1mpa （2-25） 满足要求 式中t=ftan（2000 （2-26） 为螺杆材料的许用应力，查表4.185为120mpa2.4.4 螺牙强度 螺牙根部宽度b=0.65p=0.65 剪切强度 （2-27） 满足要求式中为材料的许用剪应力，查表4.185取72mpa 弯曲强度 （2-28） 满足要求式中为材料的许用弯曲应力，查表4.185取132mpa2.4.5 螺母体强度 螺母外径d （2-29）取d=40mm式中为材料的许用拉应力，查表4.185取30mpa凸缘外径d （2-30）取d=44mm式中为材料的许用挤压应力，查表4.185取70mpa凸缘厚度 （2-31）取=2mm式中为螺母材料的许用剪应力，查表4.185取40mpa2.4.6 螺杆的刚度 每米螺纹距离上的弹性变形量 为每米螺纹距离上弹性变形量的许用值，查表4.186为30。轴向载荷使每一个导程产生的弹性变形 （2-32）转矩使每一个导程产生的弹性变形 （2-33）按危险情况考虑，取 （2-34）式中s为导程，单线即螺距；e为螺杆材料的弹性模量，e=206000mpa，g为材料的切变模量，g=83300mpa，转矩t=，查表4.186，=55=每米螺纹距离上的弹性变形量满足条件2.4.7 螺杆稳定性 （2-35）式中为螺杆的最大工作长度临界载荷fn （2-36） 式中螺杆危险截面的轴惯性矩 （2-37）螺杆危险截面的惯性半径 （2-38） （2-39）满足要求2.4.8 驱动力矩 t （2-40）式中 （2-41）为支撑面的摩擦力矩2.4.9 效率 （2-42）2.5 中部进给马达选择螺杆转速 （2-43）螺杆转矩t=选用yma19b叶片马达额定压力=6.3mpa转速=150r/min排量ml/r （2-44）基本参数计算 （2-45）功率 （2-46） 2.6 中部摆动液压缸计算2.6.1 液压缸基本参数的确定工作负载和工作压力液压缸最大工作负载r=1800n，工作压力取p=3mpa工作速度和速比工作速度=0.01m/s 速比查表得 缸筒内径和活塞杆直径 f=r= （2-47）由此可求出缸筒内径为: d= （2-48）求出d=28.3mm 式中 机械效率根据密封形式来确定，通常橡胶密封时取0.95系统背压p=0mpa系统最高压力p=3mpa根据查表gb/t23481993圆整得到d=32mm活塞杆直径为 d= （2-49）根据gb/t23481993规定的活塞杆尺寸圆整为d=16mm最大工作行程 （2-50）根据国家标准gb/t1980规定的液压缸行程系列圆整到s=160mm活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸，可查设计手册得 安装尺寸=+s=53+160=213mm当活塞杆全部伸出时，有效计算长度为： l=160+160+53=373mm液压缸的安装尺寸(查设计手册得到)最小导向长度 h （2-51） 取最小导向长度为29mm式中 l液压缸最大行程 d缸筒内径导向套长度a=（0.61.0）d=(0.61.0)32=(19.232)mm （2-52）导向套长度为30mm活塞宽度 b=（0.61.0）d=(0.61.0)=（19.232）mm （2-53）活塞杆宽度b=28mm式中d缸筒内径缸筒壁厚：材料的许用应力计算 （2-54）式中 缸体材料的抗拉强度，缸体材料为45号钢，=800mpan安全系数.一般取n=5 =0.26(mm) （2-55）查缸筒壁厚度表，取=3mm式中 p-系统最高压力,p=3mpa。缸筒外径 =32+23=38mm （2-56）2.6.3 油缸强度计算已知参数：缸径d=32 杆径d=16 行程s=160 缸筒壁厚=3 有效计算长度l=373 (参数单位：mm)油缸强度计算a.活塞杆应力校核= （2-57） 活塞杆材质为调质，经查表得强度极限为800mpa,材料的许用应力为： （n为安全系数）. （2-58）由此可见，应力完全满足要求。 式中 油缸最大闭锁压力 b.缸筒强度验算：由于缸筒壁厚与缸径之比，属于薄壁缸筒，其壁厚和强度条件计算公式为 （2-59） 由此可见,强度满足要求。式中 p系统最高压力,p=3mpa d缸筒内径缸筒材料的许用应力。油缸稳定性验算油缸在工作是承受的压应力最大，所以有必要校核活塞杆的压稳定性。因为l/d=373/16=23.310,所以其受力状态已不再属于单纯压缩，必须同时考虑纵向弯曲。a. 活塞杆断面最小惯性矩j= （2-60）b. 活塞杆横断面回转半经i= （2-61）c.活塞杆柔性系数= （2-62）式中 为长度折算系数，一般取1；l为有效计算长度d. 钢材柔度极限值 = （2-63）式中 45钢材比例极限；e材料弹性模量e. 从以上计算得知， ,即为大柔度压杆时，稳定力为： （2-64） f. 油缸最大闭锁力 = （2-65） 式中 油缸最大闭锁压力g. 稳定性安全系数 （2-66）由此可见，稳定性可以满足要求。2.7 导轨设计选用普通滑动导轨，导轨面直接接触，处于混合摩擦或边界摩擦状态。抗振性好，刚度高，结构简单，制造方便，成本低。导轨材料选用耐磨铸铁，成本低，工艺性好，减振性好，广泛应用于一般机械。导轨结构选用双矩形导轨，承载能力大，制造简单。3 两侧除锈系统设计3.1 除锈机电动机选择3.1.1 确定传动方案使用联轴器将除锈机轴与电机轴联结。3.1.2 选择电动机 除锈机的摩擦力f=150n，直径160mm，线速度v=7.5m/s3.1.3 选择电动机系列载荷平稳，常温下连续运转，工作环境多尘，电源为三相交流，电压380v。选用三相异步电动机，封闭式结构，电压380v，y系列。3.1.4 选择电动机功率除锈所需有效功率 （3-1）传动总效率 （3-2）联轴器效率0.99除锈机效率0.96所需电动机功率 （3-3）可选y系列三相异步电动机y100l6型，额定功率。电动机中心高h=100mm，外伸轴段de=28mm60mm3.1.5 传动装置的运动和动力参数计算 0轴：0轴即电动机轴 （3-4）i轴：i轴即除锈机工作轴 （3-5）3.2 两侧轴向进给液压缸计算工作负载和工作压力液压缸最大工作负载r=1000n，工作压力取p=3mpa工作速度和速比工作速度=0.01m/s 速比查表得 缸筒内径和活塞杆直径 f=r= (3-6)由此可求出缸筒内径为: d= （3-7）求出d=21.1mm 式中 机械效率根据密封形式来确定，通常橡胶密封时取0.95系统背压p=0mpa 系统最高压力p=3mpa根据查表gb/t23481993圆整得到d=32mm活塞杆直径为 d= （3-8）根据gb/t23481993规定的活塞杆尺寸圆整为d=16mm最大工作行程 （3-9）根据国家标准gb/t1980规定的液压缸行程系列圆整到s=280mm活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸，可查设计手册得 安装尺寸=+s=53+280=333mm当活塞杆全部伸出时，有效计算长度为： l=280+280+53=613mm液压缸的安装尺寸(查设计手册得到)最小导向长度 h （3-10） 取最小导向长度为32mm式中 l液压缸最大行程 d缸筒内径导向套长度a=（0.61.0）d=(0.61.0)16=(19.232)mm （3-11）导向套长度为30mm活塞宽度 b=（0.61.0）d=(0.61.0)=（19.232）mm （3-12）活塞杆宽度b=28mm式中d缸筒内径缸筒壁厚：材料的许用应力计算 （3-13）式中 缸体材料的抗拉强度，缸体材料为45号钢，=800mpan安全系数.一般取n=5 =0.26mm （3-14）查缸筒壁厚度表，取=3mm式中 p-系统最高压力,p=3mpa。缸筒外径 =32+23=38mm油缸强度计算同中部液压缸设计。3.3 两侧摆动液压缸计算工作负载和工作压力液压缸最大工作负载r=1500n，工作压力取p=3mpa工作速度和速比工作速度=0.01m/s 速比查表得 缸筒内径和活塞杆直径 f=r= （3-15）由此可求出缸筒内径为: d= （3-16）求出d=25.9mm 式中 机械效率根据密封形式来确定，通常橡胶密封时取0.95系统背压p=0mpa 系统最高压力p=3mpa根据查表gb/t23481993圆整得到d=32mm活塞杆直径为 d= （3-17）根据gb/t23481993规定的活塞杆尺寸圆整为d=16mm最大工作行程 （3-18）根据国家标准gb/t1980规定的液压缸行程系列圆整到s=160mm活塞有效计算长度液压缸的安装尺寸，可查设计手册得 安装尺寸=+s=53+160=213mm当活塞杆全部伸出时，有效计算长度为： l=160+160+53=373mm液压缸的安装尺寸(查设计手册得到)最小导向长度 h （3-19） 取最小导向长度为29mm式中 l液压缸最大行程 d缸筒内径导向套长度a=（0.61.0）d=(0.61.0)32=(19.232)mm （3-20）导向套长度为30mm活塞宽度b=（0.61.0）d=(0.61.0)=（19.232）mm （3-23）活塞杆宽度b=28mm式中d缸筒内径缸筒壁厚：材料的许用应力计算 （3-24）式中 缸体材料的抗拉强度，缸体材料为，=800mpan安全系数.一般取n=5 =0.26mm （3-25）查缸筒壁厚度表，取=3mm式中 p-系统最高压力,p=3mpa。缸筒外径=32+23=38mm （3-26） 油缸强度计算同中部液压缸设计。3.4 确定除锈机与轴距离摆动液压缸活塞位于底部时计算长度为341mm，完成工作行程后计算长度为491mm。液压缸初始与竖直方向夹角为30。图5-5 摆动液压缸工作位置图fig.5-5 swing hydraulic cylinders work plans根据余弦定理得 （3-27）解之得旋转支撑点离液压缸起始工作点纵向距离须大于等于l/2，取100mm。考虑到控制除锈机与轴的接触程度，绘图分析主轴与除锈机之间垂直距离，取80mm。 4 底部马达计算转轮转速转矩t=选用yma19b叶片马达额定压力=6.3mpa转速=150r/min排量ml/r （4-1）基本参数计算 （4-2）功率 （4-3）5 火车主轴除锈系统液压系统设计5.1 火车主轴除锈系统液压系统设计要求5.1.1 设计要求用于火车主轴除锈系统，实现除锈机进给、定位等功能。5.1.2 主机完成的工艺过程两侧除锈机往复运动；中部除锈机通过螺旋传动进给，触及行程开关后反向进给。摆动液压缸控制除锈机与主轴的距离以及接触程度。5.2 系统工况分析确定系统设计参数表5-1 设计参数tab.5-1 design parameters参数名称代号数值两侧轴向力/nf1000两侧径向力/nf1500两侧轴向液压缸最大行程/mms255两侧径向液压缸最大行程/mms150两侧除锈机轴向速度/m/s0.01两侧除锈机径向速度/m/s0.01中部轴向力/nf2000中部径向力/nf1800中部除锈机轴向速度/m/s0.01中部除锈机径向速度/m/s0.01中部螺杆最大工作长度/mms693中部径向液压缸最大行程/mms150底部转轮转速r/minn150底部转矩/nt5000表5-2 计算结果tab.5-2 table of the results序号名称数量流量/ml/min压力/mp1两侧进给缸248232两侧压紧缸248233中部马达19456.34中部压紧缸148235底部马达17506.3绘制各执行机构流量-时间循环图图5-1 流量-时间循环图fig.5-1 flow - time cycle plans系统所需最大流量4105ml/min系统工作压力6.3mp5.3 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图是液压系统设计的重要步骤，它直接影响着系统性能，以及设计方案的经济合理性。拟定过程中首先依据设计任务中提出的动作和性能要求，综合运用液压系统的有关知识，选择和拟定回路和基本回路，将主回路和基本控制回路组合起来，就构成了液压系统。5.3.1 拟定主回路系统压力初选后，根据工作机械的负载及速度的性质和其他要求拟定主回路。执行元件包括5个液压缸，2个马达。回路调速方式采用容积调速。变量泵定量马达系统具有恒扭矩特性，适用于外负载变化不大的系统，它的调速范围大，调速方便，换向时不用换向阀。在变量泵定量马达系统中，若负载的变化较大，可采用带有恒功率调节机构的泵。当负载和速度变化都较大时，可选用变量泵变量马达系统，以兼有恒扭矩和恒功率特性。本系统中采用定量泵变量马达系统。5.3.2 拟定基本控制回路基本回路是由一个或几个液压元件组成、能够完成特定的单一功能的典型回路，它是液压系统的组成单元。火车主轴除锈系统的基本回路有调压回路、卸荷回路、节流回路、行走回路、闭锁回路、换向回路等。a调压回路 在压力调定回路中，溢流阀呈常开状态，起溢流和维持回路压力恒定的作用，有些调压回路还可实现多级压力的变换。调压回路的性能主要取决于溢流阀的压力流量特性。在定量泵系统中，溢流阀常和节流阀配合组成调压回路。图5-2 调压回路fig.5-2 surge loop系统中需要的流量为q，由节流阀2调节，一般q q,油液在节流阀前受阻，致使液压泵出口管道系统的压力增高，达到溢流阀3的调定压力时，溢流阀开启，有溢流量q流过。回路的压力靠溢流阀调定，并在不断溢流的过程中保持回路的压力基本稳定。b锁紧回路火车主轴除锈系统中，需要摆动缸控制除锈机与轴的接触程度，平且能保持在同一个工作循环内接触程度相同，从而达到除锈由粗到细并且均匀的效果。这就要求摆动液压缸能长时间位于同一位置。最简单的办法可用“m”型或“o”型中位机能的换向阀实现液压锁紧，但这种方法由于换向阀密封性能差，锁紧效果不好，只能用在锁紧精度要求较低的场合。锁紧回路是利用液压控制单向阀实现双向锁紧的回路，它能在液压缸不工作时使活塞迅速、平稳、准确、可靠且长时间地停止在所需要的位置上。图5-3 锁紧回路fig.5-3 lock-loop锁紧回路的功用是在液压执行元件不工作时切断其进、出油液通道，确切地使它保持在既定位置上。如图所示，当换向阀处于1位时，压力油经液控单向阀i进入液压缸左腔，同时压力油也进入液控单向阀ii的控制油口k，打开阀ii，使液压缸右腔的回路油经阀ii及换向阀回油箱，活塞向右运动。当换向阀处于中位时，液压泵排出的压力油利用电磁换向阀的中位机能（h）实现卸荷。由于控制压力油的压力卸除，阀i及阀ii即关闭，将活塞锁紧。c连续往复运动回路两侧除锈机要实现连续往复除锈，采用电磁动三位四通阀控制液压缸的行进方向，当液压缸向右行进到终点时，油缸进口压力升高使压力继电器i工作，从而使电磁铁2接通，电磁铁1切断，换向阀换向。当液压缸向左行进到终点时，油缸进口压力升高使压力继电器ii工作，从而使电磁铁1接通，电磁铁2切断，换向阀换向。当需要除锈机停于某一固定位置工作时，在中央控制台切断电磁铁电路，阀芯在弹簧力的作用下，自动恢复到中间位置，使除锈机停止在学要的位置，并能保持系统压力，液压泵卸荷运转。图5-4 连续往复运动回路fig.5-4 for reciprocating loopd中部马达换向回路中部螺杆与马达输出轴通过联轴器相联，除锈机要实现连续往复除锈，采用电磁动三位四通换向阀控制马达的转向，当除锈机运行触及行程开关时，行程开关接通电磁铁1，关闭电磁铁2，利用电磁铁的吸引力，驱动阀芯向左侧运动，使马达改变转动方向。当需要除锈机停于某一固定位置工作时，在中央控制台切断电磁铁电路，阀芯在弹簧力的作用下，自动恢复到中间位置，使除锈机停止在学要的位置，并能保持系统压力，液压泵卸荷运转。图5-5 马达换向回路fig.5-5 for the motor circuite底部马达控制回路底部驱动轮与马达输出轴通过联轴器相联，通过电磁动二位四通阀控制马达运转，电磁铁接通时，马达工作，当切断电磁铁时马达停止。图5-6 马达控制回路fig.5-6 motor control loop5.3.3 液压系统的合成把主回路及基本控制回路组合起来，就构成了液压系统。合成时应注意以下几点：a力求系统结构简单，将作用相同或相近的元件进行合并。b系统必须安全可靠，如用一个液压泵供给两个以上执行元件运动时，应防止相互干扰；某些部件运动要求互锁时，则系统应有互锁回路以防止误操作而造成事故；系统中合理配置滤油器是长期可靠工作的保证等等。c尽量提高系统效率，减少发热。如在一个工作循环总需要流量差别较大的系统，可采用蓄能器回路或双泵供油回路；功率较大的系统应选用容积调速等。d尽量采用标准、通用液压元件，减少自行设计的非标准件。e系统应经济合理，工作平稳，冲击小。5.4 液压元件的计算和选择5.4.1 液压泵的选择1）计算液压泵的工作压力泵的工作压力按下式确定=6.3+0.5=6.8mp （5-1） 式中 p执行元件最大工作压力； 系统进油压力损失对于管路简单采用节流调速的系统，取=（）10p。准确计算需在管路布置图画出后才能进行。2）计算泵的流量=1.3 （5-2） 式中 k系统泄露系数，取1.3； 执行元件流量之后的最大值4105ml/min选用外啮合齿轮泵，型号cb-e1.54.0。公称流量4ml/r，额定压力16mp，额定转速2000r/min。这种泵具有结构简单，工艺性好，体积小，重量轻，维护方便，使用寿命长等优点。3）确定液压泵电机功率 （5-3）选择电机型号y90s4，额定功率1.1kw，同步转速1500r/min，满载转速1400r/min。5.4.2 液压阀的选择依据系统的最高压力和通过阀的最大流量来选取控制阀，按产品样本或手册选取标准元件。所选元件的额定压力和流量尽可能与其计算所需值相近，必要时，通过元件的最大流量可大于它的额定流量，但一般不超过20%，以免压力损失过大，引起油液发热，噪声和其他性能的恶化。流量阀按系统中流量调节范围选取，其最小稳定流量应满足机器性能要求。1） 溢流阀.溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定。安装在泵的出油口处，用来恒定系统压力，防止超压，保护系统安全运行，选用dbda6g10。2） 单向阀.系统中多处要用到单向阀，也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流，从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。选用s6a12。3） 换向阀.换向阀是利用阀芯与阀体之间的相对位置变化，来变换阀体上各阀体上各阀口间的联通关系，以达到接通、断开夜路，控制液体流动方向的目的。要求对各阀口之间的连通关系控制可靠，工作准确无误；阀芯运动平稳、迅速，无振动和噪声；工作液体通过各阀口时的压力损失要尽可能小；阀运动副的间隙密封性要好，泄露量要尽可能小。5.4.3 油管接头的选择、油箱的设计、滤油器的选择1）油管根据工作环境和工作压力选用尼龙管。吸油管内径 （5-4） 压油管内径回油管内径式中q液体流量 流速2）管接头管接头是油管与油管、油管与液压元件间可拆装的连接间。它应满足拆装方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小以及工艺性好等要求。根据工作要求选用扩口管接头。3）油箱对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按泵的额定流量估算。 （5-5） 式中 v油箱的有效容积；与系统压力有关的经验值，取=2。吸油管和回油管两者间用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液够有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消耗热量。隔板高度为箱内油面高度的3/4。吸油管入口装粗滤油器。精滤油器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中，防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端斜切45，增大出油口截面积，减慢出油口处油流速度。回油管斜切口面对箱壁，以利用油液散热。管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的3倍。粗滤油器距离箱底不应小于20mm。为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤油网。防止油箱出现负压而设置的通气孔上必须安装空气滤清器。空气滤清器的容量至少应为液压泵额定流量的2倍。油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒。箱底离地面至少应在150mm以上。箱底应适当倾斜，在最底部位处设置堵塞，以便排放油污。箱体上注油口的近旁必须设置液位计。滤油器的安装位置应便于装拆。箱内各处偏于清洗。油箱内壁涂上耐油防锈的涂料。4）滤油器.在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加，从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死，小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏，造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质，将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化。因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准。因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过0.04mpa，结构简单，流通能力大，可以满足泵的流量，清洗方便。5.4.4 液压装置结构形式和液压元件配置形式的选择1）液压装置的结构形式液压装置的结构形式有集中式和分散式两种。采用集中式，将液压系统的油源和控制调节元件集中设置，形成一个独立于主机之外的液压泵站。其优点是安装维修方便，油泵振动、发热对主机影响小。缺点是增加了占地面积。2）液压元件的配置形式液压元件的配置形式分板式和集中式两种。采用板式配置，在竖立的平板上用螺钉固定标准元件及其地板，地板上的油路用油管接通。这种配置方式，液压元件集中、整齐排列、便于检修。缺点是，当液压系统复杂，管路较多时，油管连接工作很不方便。5.5 液压缸主要零部件设计5.5.1 缸筒缸筒结构选用外螺纹连接，重量轻，外径小，拧端部时注意不要拧扭密封圈。缸筒材料选用调质45号钢。5.5.2 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露，降低容积效率，使液压缸达不到设计性能。活塞结构形式采用组合式活塞，车氏脚形滑环组合密封。活塞与活塞杆采用卡环型连接。活塞材料选用优质碳素钢45号。活塞外径的配合采用f9，外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的园度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构型式不同而各异。5.5.3 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，提高其作用效率。轴向进给液压缸杆外端采用小螺栓头，液压缸选用光杆耳环。活塞杆的材料用45号钢，调质处理，淬火深度mm。活塞杆要在导向套中滑动，采用h8/h7配合。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0.01mm，是为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直公差不大于0.04mm/100mm，以保证活塞安装不产生歪斜。活塞杆的外圆粗糙度值一般为，并进行抛光和磨削加工。5.5.4 活塞杆的导向套、密封和防尘活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，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，其内圈还可装设导向环，用作活塞杆的导向。选用端盖式导向套，金属导向套一般采用摩擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作。导向套外圆与端盖内孔的配合为h8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合为h9/f9。外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半，内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。5.5.5 排气阀如果排气阀设置不当或者没有设置，压力油进入液压缸后，缸内仍会存有空气。由于空气具有压缩性和滞后扩张性，会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行，影响液压缸的正常工作。水平安装的液压缸，其位置应设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方，均应与压力腔相通，以便安装后调试前排除液压缸内的空气。由于空气比油轻，总是向上浮动，不会让空气有积存的残留死角。选用整体排气阀，阀的材料用45号碳素钢，锥部热处理硬度hrc。5.5.6 油口油口包括油口孔和油口连接螺纹。液压缸的进、出油口可布置在端盖和缸筒上。查表20-6-25得进、出油口ec为m14，ee=