机械毕业设计（论文）-带式输送机液压张紧装置设计5【全套图纸】.doc

第66页 中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第1章 概述全套图纸，加1538937061.1 张紧装置综述所有精心设计的带式输送机均需要使用某种型式的拉紧装置，因为：（1）保证在传动滚筒处具有适量的松边张力，以防止输送带打滑。(2)保证沿输送机的加料点和其他各点上具有适当的张力（必须防止输送带在托辊之间丧失槽形，从而避免物料从输送带上溢出）。（3）补偿输送带长度的变化。（4）为更换接头贮备输送带。若无贮备，则在更换接头时必须加许多小段新的输送带，同时每更换一个接头都需要有两个接头处。1.1.1 输送带的伸长或延伸任何输送机的输送带均可能有以下几种型式的伸长或延伸。弹性伸长: 这是在启动加速或制动减速时在输送带上出现的部分伸长。在施加的拉力或应力消除后，这种伸长几乎完全恢复原状。结构伸长 : 这种伸长大部分是由于织物编织型式而不是由于使用的织物原料而引起的。在普通的编织物中，弯曲的经线当施加负荷时就会被拉直，引起输送带的伸长，而其中部分伸长是不能恢复原状的。永久性长度变化 : 永久性长度变化包括由基本纤维结构的饿延伸率所引起的长度变化，还包括部分弹性伸长和不可恢复的部分结构伸长。1.1.2拉紧行程所需的拉紧行程取决于下列因素：启动或制动方式。直接启动和制动所需的拉紧行程比有控制的加速启动或减速制动的要大得多。满载输送带启动和停止的频率。是否有一个使用机械接头的使用期。如果有，在制作最终的硫化接头之前几能方便地消除任何不可恢复原状的长度变化。所有输送带的伸长和延伸特性。拉紧装置应有足够的行程，以适应加速或减速的波动，而不使拉紧装置碰到挡板上。拉紧装置还应有若干“可供使用的”贮备输送带，因而在发生故障时可不需要用两个接头来接入一段短输送带。此外，拉紧行程还应该适应输送带由于伸长或收缩引起的长度变化。1.1.3手动拉紧装置手动拉紧装置的优点是结构紧凑、费用低。但是，由于使用手动型式，输送带的拉紧最多也不过是定期的调节，故其所产生的输送带张力往往总是过高或过低的。因此，手动拉紧装置只推荐在空间限制而不能使用拉紧装置的地方，或者用于拉紧条件要求不高的较短的轻型带式输送机上。使用手动拉紧装置的主要问题是需要一个警惕性高的细心的操作人员来观察什么时候需要拉紧，然后将拉紧装置调整到恰好能提供一个合适的张力的位置上。这个问题很难解决，因为没有一种精确的指示器可用来判断需要多少张力或经过依次特定的调整呢功能提供多少张力。1.1.4自动拉紧装置自动拉紧装置由于任何带式输送机上都是较为理想的。它们可以水平、垂直或倾斜。自动拉紧装置用于任何带式输送机上都是较为理想的。它们可以水平、垂直或倾斜布置。自动拉紧装置既能靠重力来操作，也可以用液压、电动和气动设备操作。最常用的型式是重力式拉紧装置。液压自动张紧装置提供的张紧力大，而且结构紧凑，张紧过程平稳，易于控制。但其效率底，价格高。张紧行程短，满足不了较长皮带输送机的使用要求。电动方式虽然简单，价格低廉，但张紧过程不平稳。张紧力较小。不适用于较大张紧力的场合。随着技术的不断提高，一些新型的大型长距离输送机逐渐得到应用，这时拉紧行程较大，而且拉紧力也很大时，显然以上均不能满足要求。基于这种情况，我们设计一种机液联合张紧装置，目的是在起初的张紧力较小的阶段，采用电动绞车来张紧，而在张紧力较大时由液压装置来张紧。可以通过各种阀和电液装置来实现自动或手动控制。1.2 新型机液张紧装置新型机液张紧装置的主要技术特点：（）用绞车解决长行程的要求。由于在胶合接头和安装过程中都要求输送带有一定的松弛量，如用油缸直接张紧小车，则油缸行程太长。为此可以通过绞车拉住张紧小车。而液压缸仅需很小行程实现启动时较大力的张紧。（）设置蓄能器提高系统张力的稳定性。在输送机启动过程中，构成输送带动张紧力的弹性波有入射波、反射波和透射波三种。由于入射波与反射波的作用，输送带在传动滚筒奔离点的力忽大忽小，成不稳定状态，输送带承受着冲击载荷。为此在张紧装置的液压系统中设置若干个蓄能器，来抵消入射波与反射波对奔离点张紧力的影响。而且可以补偿缸体的油液的泄露。实现恒张力控制。（3）通过压力传感器及时监控液压缸的张紧状态，根据情况改变张紧力的大小。这样就可以大大改善皮带的工作条件，提高皮带的寿命。1.3 液压传动的特点1.3.1优点1）同其它传动方式比较，传动功率相同，液压传动装置的重量轻、体积紧凑。2）多级变速，调速范围大。3）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。1.3.2缺点1）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）系统内混入空气，会引起爬行、噪音和震动。，4）适用的环境温度比机械传动小。 第2章 主要设计要求及方案确定2.1 主要设计要求题目：机液联合张紧装置。设计参数：最大张紧力 160KN。 最大张紧行程 20m设计要求：了解长距离胶带输送机的启动和牵引的工作过程，张紧装置的作用。对比各种张紧装置的工作原理，设计一台机、液联合张紧装置。1）根据相关参数完成大行程机、液联合张紧装置与胶带输送机相互连接的总体设计；2）完成液压系统设计，泵、阀等液压元件的选择；3）完成主要传动组件、零件的工作图设计；4）完成油箱工作图设计；5）编写完成整机设计计算说明书。2.2 方案选择2.2.1方案一 1滑轨 2张紧装置框架 3滚筒安装平台 4滚筒滑槽5限位挡块6制动偏心轮 7销轴 8装运连杆9吊架 10传动连杆11缓冲器12胶带 13轴承支座 14张紧改向滚筒15配重图1-1重锤式张紧装置工作原理:重锤式张紧装置主要由张紧装置框架、张紧改向滚筒、弹簧缓冲器、偏心制动轮等部件组成。张紧装置框架本身包含一个能供滚筒上下滑动的滚筒滑槽，并在安装滚筒的钢结构上平面装有两个弹簧缓冲器，配重块重量不直接作用在滚筒轴上。偏心制动轮通过传动连杆与张紧滚筒的钢结构平台连接。胶带主要通过张紧改向滚筒来实现胶带张紧。张紧力的大小取决于配重块的重量、张紧装置框架重量以及滚筒的重量，根据胶带重载时的所需驱动力来选择。2.2.2方案二 1慢速绞车 2张紧小车 3输送带 4手动换向阀 5张紧油缸 6单向阀 7电磁换向阀 8油泵 9油箱 10，11溢流阀 J压力继电器图1-2张紧装置原理 工作原理：当司机合上开关后，电控箱开始工作。首先启动油泵8，压力油经过手动换向阀4及单向阀6进入油缸，拉动张紧小车2；然后启动慢速绞车，直接拉动张紧小车2。当达到输送机启动时所需的张紧力时，电动箱的压力继电器控制输送机启动。溢流阀10控制胶带的最大张紧力。正常运行阶段张紧力由压力继电器J1,J2和溢流阀调整。溢流阀10的调定压力比溢流阀11的调定压力高。通过这种控制就可以保证输送胶带的自动张紧，张紧力减小时，溢流阀11关闭，油泵向油缸补液，油缸拉动张紧小车提高张紧力；张紧力超出整定范围时，溢流阀11打开进行回油，油缸带动张紧小车减小张紧力。启动与正常运行这两个阶段由测速装置进行控制，将速度信号转换为开关信号，由电磁阀7进行切换。22.2.3方案三图1.3液压原理图1过滤器 2柱塞泵 3精过滤器 4单项阀 5、11溢流阀6三位四通电磁换向阀 7液控单向阀 8二位四通电磁换向阀9、10、12压力继电器 14液压缸 15截至阀1) 启动和张紧如图1.3所示，皮带输送机启动前张紧装置先启动，使三位四通电磁换向阀得电处于左位，此时液压泵的工作压力由溢流阀5调定，其压力由启动工况所需的较大张力决定，一般启动时的张紧力比正常运行时大1.41.5倍。张紧装置启动时，压力油经三位四通阀6的左位，液控单向阀7进入张紧油缸的有杆腔（此时二位四通阀8处于左位，本设计中二位四通阀的B、T油口不打通）。当张紧油缸的工作压力达到额定值的1.5倍时，溢流阀5开始溢流。这时接在进油路上的压力继电器12发出信号，皮带输送机开始启动。待启动一两分钟后，外部给信号使二位四通阀8打到右位，此时系统的工作压力由溢流阀11调定，转为正常工作压力。2) 保压（维持张力恒定）当系统压力达到额定工作压力的1.2倍时，压力继电器9发出信号，使三位四通阀6回中位，泵卸荷停转。液控单向阀7将张紧油缸有杆腔的油路封闭，由蓄能器13向其供油，弥补泄漏，维持张力基本不变。当由于泄漏、货载减少、输送带松弛等原因使张力降低到额定值的09倍时，压力继电器10发出信号，泵重新启动，三位四通阀6打到左位，继续向系统供液，使系统压力升至1.1P。3) 反向移动当由于转移、维修等原因需要放松输送带时，可使三位四通阀6打到右位，泵提供的压力油经该阀的右位进入张紧油缸无杆腔，并同时打开液控单向阀7，张紧油缸有杆腔的油液经液控单向阀7，三位四通阀4的右位回油箱，活塞杆伸出，放松输送带。2.3方案对比及确定 上面提出的三个方案各有特点，现表述如下。方案一的优点是，结构和原理都比较简单，就是利用物体自身的重力，来拉紧皮带 ，需要多大的张紧力，只要给它坠上同等重量的物体即可，它的制造也比较方便。但是，它的缺点也是比较明显的，其中最重要的缺点就是张紧力不能调节，皮带的张紧力只能固定在皮带机起动需要的最大数值上，即使以后不需要如此大的力，也不容易调节；它的另一个缺点是，体积比较庞大，占用地方大。方案二的优点是，它是靠油缸来张紧皮带的，需要多大的张紧力，只要选用对应大小的液压缸，即可达到规定的要求，结构设计比较紧凑。由于它是采用压力继电器来控制系统，所以它容易实现自动化，这一点对产品的推广非常有利。它的缺点就是，对于张紧力不能达到实时控制，不容易实现张紧力的点动控制。方案三的优点是，实现对胶带张紧力的两点式控制，完全可以满足启动张紧力为正常运行张紧力1.41.5倍的要求；可根据输送机的实际运行状况，在一定范围内调整启动及正常运行张紧力大小；除具有上述普通型的特点外，还具有以下特点：实现对各张紧力控制点之间张紧力变化规律的控制，确保胶带在理想状态下运行，减小胶带的冲击，提高胶带使用寿命。它的缺点就是需手动操作。没有实现自动控制。比较以上几个方案后，在此选择第三个方案进行设计。 3 确定系统主要参数及系统设计 3.1绘制系统布置草图 图1-4 系统草图根据上面液压张紧装置的张紧行程、最大张紧力，以及张紧装置是通过两根钢丝绳绕过滑轮与液压钢的耳环连接等已知条件（如上图），可以知道液压缸的主要设计参数：液压缸负载作用力 F=80KN 液压缸行程 S=1000mm 绞车拉力为40KN查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，确定液压缸的工作压力为16Mpa。系统最高压力调定为25Mpa。根据经验，初定液压缸的速度0.3m/min。3.2液压缸设计3.2.1 液压缸主要零部件结构常用的缸筒结构有八类，分别是法兰连接、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。连接形式取决于额定工作压力、用途和使用环境等因素。本设计中选用外螺纹连接。优点是重量较轻、外径较小；缺点是端部结构复杂、装卸时要用专门的工具；拧端部时，有可能把密封圈拧扭。液压缸分为单作用液压缸、双作用液压缸和组合式液压缸三种形式。单作用液压缸又分为单作用活塞液压缸、单作用伸缩液压缸和单作用柱塞液压缸；双作用液压缸分为双作用无缓冲式液压缸、不可调单向缓冲式、不可调双向缓冲式液压缸、可调单向缓冲式、可调双向缓冲式、双活塞杆液压缸和双作用伸缩液压缸；组合液压缸分为单联式、多工位式和双向式。本设计中设计成双作用单活塞式液压缸。两油口分别朝上，如下图 3.2.2 液压缸材料及技术要求 液压缸的常用安装形式有耳环型、脚架型、法兰型和耳轴型安装，这次设计的液压缸,是用于张紧皮带小车运动,活塞杆的行程为1 m,牵引力为80KN,结合以上的介绍可以选择双作用活塞式液压缸,液压缸的安装选择耳轴型,液压缸的连接方式前端盖采用螺栓连接,后端盖采用焊接的方式。 一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。本设计中选用45号钢，毛坯采用退火的冷拔或热轧无缝钢管。材料机械性能如下表所示：材料b最小值s最小值s最小值4561036014表3-13.2.3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实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致产生弯曲。（3）内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力的作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。（4）需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰活管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。 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，同时它还是活塞活动的“轨道”。设计液压缸缸筒时，应该正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出能力、运动速度和有效行程，同时还必须有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和以外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。3.2.4 缸筒计算已经确定液压缸的主要设计参数： 液压缸负载作用力 F=80KN 液压缸行程 S=1000mm(1) 液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可用类比法来确定。查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，并考虑到液压系统压力，初步选取液压缸的公称压力系列为31.5Mpa。(2) 液压缸内径和活塞杆外径的确定当液压缸的理论作用力F（包括推力F1 及拉力F2）及供油压力P为已知时，根据公式： m （3.1）其中F液压缸的理论作用力。 F1液压缸的理论拉力； 负载率，一般取=0.50.7； 液压缸的总效率，这里取0.99 P供油压力，MPa；d活塞杆的直径；再将公式： （3.2）液压缸的速比，根据压力，在液压设计手册查取为1.46；将式（3.2）代人式（3.1）得 圆整D的标准值选110mm计算活塞杆外径将算出的D值带回（2）式得：d=61.74mm,圆整选63mm计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和要否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或者活塞杆太细，稳定性不好。验算张紧力验算油缸的最大回程张紧力， (3.3) 大于所要求的最大的张紧力80KN，达到要求。液压缸的缸筒内径D=110mm,活塞杆直径d=63mm。(3) 确定液压缸壁厚关于液压缸壁厚可以按照下式计算： m (3.4) Pmax液压缸筒内最高的工作压力；缸筒材料的许用应力，本设计中选用45#钢； 缸筒材料的抗拉强度； n安全系数，通常取5。 Mpa代入数据得： 考虑到缸筒的外径公差余量缸筒的壁厚定为20mm。(4) 壁厚验算 1)额定工作压力Pn 额定工作压力Pn应低于一定极限值，一保证工作安全： (3.5) 缸筒材料的屈服强度； 缸筒的外径。 315 MPa241285。(3)缸筒直线度公差在500mm长度上不大于0.03 mm。(4)缸筒端面T对内径的垂直度在直径100 mm上不大于0.04 mm。此外，还有通往油口、排气阀孔的内孔口必须倒角，不允许有飞边、毛刺，以免划伤密封件。为便于装配和不损坏密封件，缸筒内孔口应导15度角。如欲防止富士生锈和提高使用寿命，在缸筒内表面可以镀铬，再进行研磨和抛光，在缸筒外表面涂耐油油漆。3.3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，使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。所以，设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构型式。3.3.1活塞结构形式根据密封装置型式来选用活塞结构形式（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。整体活塞在活塞圆周上开沟槽，安装密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，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。随着耐磨的导向环大量的使用，多数密封圈与导向环联合使用，大大降低了活塞加工成本。综上所述同时考虑到工作条件的要求，本设计中采用组合式密封，选用车式C形滑环密封。3.3.2活塞的密封、活塞材料以及加工要求根据液压缸的作用和工作压力选用车式C型滑环密封。材料选用45#优质碳素钢。活塞宽度一般为活塞外径的0.61.0倍，这里选用0.7倍。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0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100,外表面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表明粗糙度视结构形式不同而异。3.4活塞杆3.4.1结构、材料及技术要求(1)活塞杆结构活塞杆有实心杆和空心杆两种，见图3-6。空心活塞杆的一端，要留出焊接和热处理时用的通气孔d2。 a)实心活塞杆 b)空心活塞杆图3-6活塞杆结构本设计中采用实心活塞杆，杆外端采用小螺栓头连接，用M56*2短型螺纹。(2)活塞杆材料材料一般用中碳钢（如45号钢），调质处理；但对只承受推力的单作用活塞杆和柱塞，则不必进行调质处理。对活塞杆通常要求淬火，淬火深度一般为0.51mm。或活塞杆直径每毫米淬深0.03mm。本设计中选用45号刚，调质处理。需淬火，活塞杆直径每毫米淬深0.03mm。机械性能见表3-7. 材料机械性能材料b最小值s最小值s最小值热处理4560034013调质 (3)活塞杆的技术要求活塞杆在导向套中滑动，采用H8/h7配合。太紧了，摩擦力太大，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0.01mm，是为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，这样就避免了活塞与缸筒、活塞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度公差不大于0.04mm/100mm，从而保证活塞安装不产生歪斜。活塞杆的外圆粗糙度值为0.2微米，这样活塞杆不是太光滑，表面可形成油膜，这样利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆的表面需进行镀铬处理，镀层厚度0.04微米，并进行抛光或磨削加工。1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB,必要时，再经高频淬火，硬度达4555HRC。2)活塞杆d和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取。3)活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选取。4)活塞杆d对d1的径向跳动公差值，应为0.01mm。5)端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。6)活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工；如载荷较小，机械振动较小时，允许按7级或8级精度制造。这里选择按6级精度加工。7)活塞杆上若有联接销孔时，该孔径按H11级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值，按6级精度选取。8)活塞杆上下工作表面的粗糙度为Ra0.63m，必要时，可以镀铬，镀层厚度约为0.05mm,镀后抛光。3.4.2活塞杆的计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单计算公式进行计算： MPa (3.15)F活塞杆的作用力，N；d活塞杆的直径，m；材料的许用应力，MPa.无缝钢管=100110 MPa合格。活塞杆一般都舍友螺纹、退刀曹等结构，这些部位往往是活塞杆上的危险截面，也要进行计算。活塞杆两端的螺纹M56处是危险截面，危险截面处的合成应力应满足： MPa (3.16)F2活塞杆的拉力，N。d2危险截面处的直径，m.材料的许用应力，对中碳钢（调质），=400 MPa。合格。3.4.3活塞杆的导向套、密封和防尘活塞杆导向套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侧的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘和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。本设计中导向套的结构采用端盖式。前端采用球墨铸铁或青铜制成，其内孔对活塞杆导向。端盖式直接导向型的导向套材料用灰铸铁、球墨铸铁、氧化铸铁等制成，这里选择球墨铸铁材料。设计中活塞杆和导向套的密封选用了车式组合密封、O型密封圈、高低唇Y型密封、Y型密封等。O形密封圈的特点:O形密封圈是一种横断面形状为圆形的耐油橡胶形（简称O形圈），是液压设备中使用得最多，最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。为减少或避免运动时O形圈发生扭曲和变形，用于动密封的O形圈的断面直径较用于静密封的断面直径大。一般用于动密封的O形圈也可以用于静密封。与其它的密封圈相比，O形圈具有以下优点：1)密封性能好，用量少，单圈即可对两个方向起密封作用；2)密封部位结构简单、占用空间小、拆装方便；3)对油液、压力和温度的适应性好；4)动摩擦阻力较小，既可做动密封，又可做静密封使用.其缺点是在作动密封时，启动摩擦阻力较大，使用寿命短。组合密封具有耐磨，耐温，耐压，线速度高，摩擦力低和使用寿命长等特点。导向套内孔与活塞杆外圆的配合多为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。导向长度过短，将使液压缸因配合间隙引起的初始绕度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证液压缸有一定的最小导向长度，一般液压缸的最小导向长度应满足： N (3.17) S液压缸的最大工作行程，m；. D液压缸的内径，m。数据式(3.17)得导向套滑动面的长度A，在缸径小于80 mm时，取 A=（0.61.0）D当缸径大于80 mm时，取 A=（0.61.0）d本次设计液压缸缸径为110 mm。大于80 mm。所以代入第二个公式，即A=(0.61.0)d。选择A=0.8 d=0.863=50.4 mm。为了保证最小导向长度，过多的增加导向长度和活塞的宽度是不合适的，较好的办法是在导向套和活塞之间装一个中隔套，中隔套长度由所需的最小导向长度决定。采用中隔套不仅能保证最小导向长度，还可以提高导向套和货代的通用性。3.5 耳轴的安装液压缸耳轴的主要安装尺寸 (mm)：如下图表所示：图3-6耳轴结构图直径D销 轴 结 构 尺 寸20MPaTDTL33080701、缸体上耳轴的校核 液压缸缸体上设计有两个直径为80mm,长为70mm的耳轴，耳轴主要受挤压力和剪切力作用。由下式3.13校核耳轴所受的挤压应力： F耳轴所受的挤压力，N； Abs挤压面积； 许用挤压应力，这里选用45钢，=183Mpa 将数据代人式3.13得：由3.14式校核耳轴所受的剪切应力： Fs剪切力，N； A剪切面积； 许用剪切应力，MPa。 将数据代人式3.14得：耳轴经挤压、剪切校核满足要求。3.6 中隔圈长度的确定在长行程液压缸内，由于安装方式及负载的导向条件，可能使活塞杆导向套受到过大的侧向力而导致严重磨损，因此在长行程液压缸内需在活塞与有杆侧端盖之间安装一个中隔圈（也称限位圈），使活塞杆在全部外伸时仍能有足够的支承长度，活塞杆在缸内支承长度LC的最小值应满足下式： D-缸筒内径 d-活塞杆直径 3.7液压缸支架设计 图3-8液压缸支架液压缸支架采用厚为20 mm的45钢制成，底部由6个直径是30 mm的地脚螺栓固定。由下式(3.18)校核地脚螺栓： (3.18)螺栓的许用拉应力，查表得 MPa；螺栓所受的总拉力，N。 N螺栓预紧力，N；螺纹材料的屈服点，这里选用性能等级是3.6级的地脚螺栓屈服极限是190 MPa；A螺栓公称应力截面积。 NF螺栓工作力， N；螺栓的响度刚度系数，取0.2.将数据代人式(3.18)得地脚螺栓合格。第4章 液压泵及电机的确定4.1液压泵的选用4.1.1液压泵在系统中的作用液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩T和角速度w）转换为压力能（压力P和流量q）输出，为执行元件提供压力油。液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有极其重要的地位。4.1.2液压泵的分类液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质被挤压排出。根据构件不同，液压泵分为齿轮式，螺杆式，叶片式和柱塞式。一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵的理论排量。理论排量取决于液压泵的结构尺寸，与其工作压力无关。按理论排量是否可变，液压泵又分为定量型和变量型两种。液压泵按进、出口的方向是否可变分为单向泵和双向泵。4.1.3选用液压泵的原则和根据(1)是否要求变量，要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作压力较低，仅适用机床系统。(2)工作压力，目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱塞泵的额定压力最高。(3)工作环境，齿轮泵的抗污染能力最好，因此特别适用于工作环境较差的场合。(4)噪声指标，属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。(5)效率，按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液压泵，排量大的总效率高；同一排量的液压泵，在额定工况（额定压力、额定转速、最大排量）时总效率最高，若工作压力低于额定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将会下降，甚至下降很多。因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况的条件下工作。综上所述，本设计中选用柱塞泵10SCY14-1B 。4.1.4液压泵的主要性能参数(1)额定压力，在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高压力，10SCY14-1B的额定压力是31.5 MPa；泵的工作压力是泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。(2)10SCY14-1B的排量是10 mL/r，这是液压泵每转一转理论上应排出的油液体积，排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。(3)10SCY14-1B的额定转速是1440 r/min。(4)液压泵的流量分为理论流量、实际流量、瞬时流量。1)理论流量,液压泵在单位时间内理论上排出的油液体积，它正比于泵的排量和转速。 (4.1)n泵的额定转速，r/min。V泵的排量，ml/min。2)实际流量q，液压泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力不等于零时，因存在泄漏流量，因此实际流量小于理论流量。 (4.2)液压泵的容积效率。 3)瞬时理论流量qsh,液压泵任一瞬时流量输出的流量，一般液压泵的瞬时理论流量是波动的，既瞬时流量不等于理论流量。4)额定流量是液压泵在额定压力、额定转速下允许连续运行的流量。(5) 10SCY14-1B的驱动功率10 KW。(6)液压泵的输出的液压功率，既平均实际流量q和工作压力p的乘积。 (4.3)P工作压力，Pa。q液压泵的实际流量，m3/s。 4.2电机的选用在泵的规格表中，一般同时给出额定工况（额定压力、转速、排量或流量）下的驱动功率，可按此直接选择电动机，也可按液压泵的实际使用情况，用下式计算液压泵的驱动功率： (4.4)液压泵的额定压力，Pa.液压泵的理论流量，m3/s.液压泵的总效率，从规格表查出；转换系数，一般液压泵， 。 液压泵实际中使用的最大工作压力。 根据以上计算的数据这里选用电机Y132S-4；额定功率7.5 KW；满载转速1440 r/min；额定转矩2.2 N m；最大转矩2.2 N m；同步转速150 r/min。第5章 确定液压系统元件、辅件及液压油路块5.1液压系统中液压元件选取根据泵的流量和系统的压力来选取各类阀。(1) 溢流阀系统中用到两个溢流阀都选用型号DBDH6P10的溢流阀。通径6 mm，P口工作压力40 Mpa，T口的工作压力31.5 Mpa，流量50 L/min，介质矿物油或磷酸酯液压液，介质温度-2070度。溢流阀按结构分可分为是直动型和先导型两种，它接在液压泵的出口保证系统压力恒定或限制其最高压力，有时也接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。本设计中选用的是直动型溢流阀。直动型溢流阀当系统中压力低于弹簧调定压力时，阀不起作用，当系统中压力超过弹簧所调整的压力时，锥阀被打开，油经溢流口回油箱。其压力可以进行一定程度的调节。溢流阀的主要用途有：作定压阀，保持系统压力的恒定；做安全阀，保证系统安全；使系统卸荷，节省能量消耗；远程调压阀用于系统高、低压力的多级控制。本设计中的两个溢流阀都是起到保持系统压力恒定，在定量泵系统中，与节流元件及负载并联，此时阀是常开的，常溢流，随着工作机构需油量的不同，阀门的溢流量时大时小，以调解及平衡进入液压系统中的油量，使液压系统中的压力保持恒定。但由于溢流部分损耗功率，故一般只应用于小功率带定量泵的系统中。溢流阀的调整压力，应等于系统的工作压力。(2)三位四通电磁换向阀设计中选用型号是4WE6H/W220-50型换向阀的通径是6 mm，A、B、P腔的工作压力是31.5 Mpa，额定流量60 L/min，工作介质是矿物油或磷酸酯，介质温度-3080摄氏度。图5-1滑阀阀芯图5-1中所示为滑阀阀芯，它借助于电磁铁吸力直接被推动到不同的工作位置上。还有以钢球作为阀芯的，电磁铁通过杠杆推动球阀，使其推力放大34倍，以适应高的工作压力，允许背压也高，适宜在高压、高水基介质的系统中使用。电磁换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷的液压控制阀，是通过电气系统的按钮开关、限位开关、压力继电器、可编程控制器以及其他元件发出的电信号控制的。电磁换向阀的电磁铁有交流、直流和交流本整型三种，又分为干式和湿式。直流电磁换向阀的优点是换向频率高，换向特性好，工作可靠性高，对低压电、短时超电压、超载和机械卡住反应不敏感。交流电磁换向阀（非本整型）的优点是动作时间短，电气控制线路简单，不需特殊的触头保护；缺点是换向冲击大，启动电流大，线圈比直流的易损坏。湿式电磁铁具有良好的散热性能，工作噪声也小。无论干式或湿式电磁铁，直流的使用寿命总是比交流的长。电磁换向阀电源电压有多种等级，直流的常用24 V、交流的常220 V。对电源的要求如下：1) 直流电磁铁对电源的要求a) 稳压源、蓄电池或桥式全波整流装置等电源装置只要容量满足要求都能使直流电磁铁可靠的工作。b) 在桥式全波整流装置的输出端，不需并联滤波电容。因直流电磁铁的线圈本身就带有电感性质，而容量不足的滤波器反而会造成电磁铁输入电压的下降。c) 电磁铁通断的开关应安装在直流输出端，以免切断电源时整流电路成为电磁铁线圈的放电回路，延长电磁铁的释放时间。d) 为保护开关触点，用户往往在直流电磁铁线圈两端并接放电二极管，此法会延长电磁铁释放时间，在要求释放时间短的场合，可并接与输入电压相匹配的压敏电阻。2) 交流电磁铁对电源的要求：a) 电源电压要求尽量稳定。由于交流电磁铁的吸力与电源电压的平方成正比，电压增高10%，吸力增大21%。电压下降10%吸力减小19%。b) 由于交流电磁铁的吸力和电源频率的平方成正比，而涡流损耗又与电源频率的平方成正比，因此50 Hz、60 Hz的阀用电磁铁尽管额定电压一致，也不能互换使用。c) 由于交流电磁铁启动电流大于吸持电流，在选择电源容量、特别是在选择控制变压器容量时，必须考虑这一因素换向阀主要应用于起重运输车辆、工程机械及其他行走机械。用于进行多个工作机构的集中控制。换向滑阀在中间位置或原始位置时阀中各油口的连通形式称为滑阀机能。滑阀机能有很多种，常见的三位四通换向阀机能有O、H、Y、K、M、X、P、J、C、N、U等。采用不同的滑阀机能会直接影响执行元件的工作状态，正确选择滑阀机能是十分重要的。本设计中选用的是H型，中位可卸荷。(3)二位四通换向阀 选用型号4WE6C/W220-50。(4)单向阀 选用型号S10A320，工作压力31.5 MPa，最大流量18 L/min，温度范围-3080摄氏度。 如图5-2是单向阀的结构图，单向阀有直通式和直角式两种。直通式结构简单，成本低，体积小，但容易产生震动，噪声大 ，在同样流量下，它的阻抗比直角式大，更换弹簧不方便。 图5-2单向阀结构图普通单向阀是一种只允许液流沿一个方向通过，而反向液流则被截止的方向阀。要求其正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性好。单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，另一方面在泵不工作的时候防止系统的油液倒流经泵回油箱。(5)液控单向阀选用型号SVP10，工作压力31.5 MPa，控制压力0.5-31.5 MPa，液压油是矿物油或磷酸酯液，温度范围-3070摄氏度。 图5-3液控单向阀结构图如图5-3所示，液控单向阀是由上部锥型阀和下部活塞所组成，在正常油液的通路时，不接通控制油，与一般直角式单向阀一样。当需要油液反向流动时，活塞下部接通控制油，使阀杆上升，打开锥型阀，油液即可反向流动。(6)压力继电器设计中所用的3个压力继电器都选用HED4OH/35，最高工作压力 35 Mpa。压力继电器一般分为滑阀式（柱塞式）、弹簧管式、膜片式和波纹管式四种结构形式。如图5-4所示为单触点柱塞式。当压力油作用在压力继电器底部的柱塞上，当液压系统中的压力升高到预调数值时，液压力克服弹簧力，推动柱塞上移，此时柱塞顶部压下微动开关的控制电路的触头，将液压信号转换为电气信号，使电气元件（如电磁阀、电机、电磁溢流阀、和时间继电器等）动作，从而实现自动程序控制和安全作用。 图5-4压力继电器压力继电器的应用有如下几方面：1) 在压力达到设定值时，使右路自动释压或反向运动（通过电磁阀控制）；2) 在规定范围内若大于调定压力，则启动或停止液压泵电动机；3) 在规定压力下，使电磁阀顺序动作；4) 作为压力的警号或信号、安全装置或用以停止机器；5) 油压机中启动增压器；6) 启动时间继电器；7) 在主油路压力降落时，停止其辅助装置；8) PF型压力继电器可作为两个高低压力间的差压控制装置。在本设计中压力继电器主要起到上述的前3个作用。(7)截止阀 选用型号YJZQ-J15N，公称通径15 mm。5.2液压系统中液压辅件选取5.2.1蓄能器(1)蓄能器的种类及特点蓄能器是液压系统中的一种能量储存和释放油液压力能的装置，它利用力的平衡原理使工作液体的体积发生变化，从而达到储存或释放液压能的作用。按其储存能量的方式不同，蓄能器一般分为重力加载式（重锤式）、弹簧加载式（弹簧式）和气体加载式三类。气体加载式又可分为非隔离式（气瓶式）和隔离式。1)力加载式（简称重力式）重力式蓄能器是利用重锤的重量加载，通过柱塞作用在油液上而产生压力能，以位能的形式存储能量，其压力的大小取决于重锤的重量和柱塞作用面积的大小。图5-5为结构图。 图5-5重力式蓄能器重力蓄能器的特点：在输出液体的整个过程中，无论输出量的大小和输出速度的快慢，均可得到恒定的液体压力；结构简单，容量大，压力高，压力恒定，但体积大不适用于行走机械；惯性大，反应不灵敏，不宜消除脉动和吸收液压冲击；密封处易泄漏，有摩擦损失。一般在固定设备中作蓄能