高速数字多功能土槽试验台车的设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 高速数字多功能土槽试验台车的设计 摘要 ：传统的耕作试验需要单独进行松土、铲平、压实、旋耕等工序，各工序的间隔时间较长 ， 效率较低，而且要消耗大量的劳动力，为了解决这一问题，我们迫切的需要研制出一种新型的机械设备，用它来代替人力。高速数字多功能土槽试验台车正是要符合这些要求的一种机械设备，它能够将松土、铲平、压实、旋耕等各道工序连为一体，并且能够单独控制各道工序。台车中使用了液压系统来实现各工作部件的升降与推拉，非常的平稳。土槽试验台车必定有着很广阔的发展前景。但由于个人水平问题及相关资料缺乏，整个设计依然存在 着不足之处，需要经过实践的考证。 关键词： 框架 方管 焊接 槽钢 液压缸 The Design Of High-speed Digital Multifunctional Soil Bin Carriage Abstract:In the traditional experimentation of farming , we must do scarification,shoveling, pressing respectively.So the time between every two working procedure is long,the efficiency is low,and it will also expand a large number of the labour force.In order to work out this problem ,we should create a new kind of machine.It can take the place of men.High-speed digital multifunctional soil bin carriage is one equipment which can acord with these requirements.It can do scarfication,shoveling,pressing at the same time ,and it can control each working procedure exactly.It shortens the time between every two working procedure,and improve the efficiency. Hydraulic pressure system is used in carriage to achieve the fuction of lifting ,droping,pulling and pushing of every working component.It is very steady. There must be a wide developmental foreground of Soil bin carriage.Because of the limited of my ability and the lack of interrelated data,there still be same disadvantage. Key words: Frame Guagrate steel tube Jointing Grovy steel Hydraulic pressure urn 1 绪论 目前我国从中央到地方掀起了大抓农业、科教兴农的热潮，农业高科技示范园区像雨后春笋遍地开花。 九五 期间，国家科技部将工厂化高效农业示范工程列为国家重大科技产业工程，这是唯一的一项农业产业示范工程项 目，与电动汽车、小康住宅，高清晰度电视等高科技工业产业化项目并驾齐驱，这在我国还是第一次，说明了农业现代化的重要性。党的十五届三中全会做出了中共中央关于农业和农村工作若干重大问题的决定，其中谈到今后工作重点时，提到了 现代集约化种养技术 ，这里面的 种 ，它与人民生活水平与生活质量的提高关系极为密切。 因此加快农业科技创新，是适应农业发展新阶段、新形势的迫切需要。我国农业经过20 年来的改革与发展，目前已进入一个新的历史发展阶段。农产品供给短缺的局面已为供给相对过剩所取代，买方市场正在形成。农民面临着来 自自然和市场两个风险的压力；农业和农村经济的发展，随着体制转轨，由过去受资源约束转向来自资源和市场的双重约束，受到了极大的困扰；农业收入的增长也由过去依靠生产总量增加转向增产和市场双重依赖，而且市场条件日益突出起来。通过快速高效的农业技术创新能够实现资源的有效替代，开发出新产品，因而能够有效地缓解新阶段农业发展过程中的两个紧约束。农业技术创新就是实现充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 农业生产要素的重新组合，用较充足的资源替代更为稀缺的资源，从而将一项又一项的稀缺资源约束解除。农业发展与农民增收在新阶段出现徘徊局面，其中在很大程度上可以归因于农产品品质与市场需求不适应。产品创新和过程创新是农业技术创新的两个重要形式，通过产品创新能够不断改进农产品的品质，更新农产品，生产出更能满足消费者需要的农产品，通过过程创新还能够开拓市场空间，从而不断解除农业发展的市场约束，实现农业生产结构的调整，增加农民的收入 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 1.1 设计目的和意义 要开发出农业产品的新品种，就需要进行不断的试验，而在田里进行常规的试验会受到季节与气候的影响；试验周期较长；试验重复性差；很多因素多不能控制；对比性较差；试验精度较低，采集的数据不够 准确可靠。这使得我们迫切的需要一种特殊的，更有优势的试验环境。土槽正是在这种环境下诞生且被广泛运用的。 利用土槽试验是极其 优越 的研究手段，其特点是：试验可以不受季节与气候的影响；缩短试验周期；试验重复性好；可以控制有关因素；有较强的对比性；试验精度高，采集的数据准确可靠 。 传统的耕作试验需要单独进行松土、铲平、压实、旋耕等工序，各工序的间隔时间较长，效率较低，而且要消耗大量的劳动力，为了解决这一问题，我们迫切的需要研制出一种新型的机械设备，用它来代替人力。高速数字多功能土槽试验台车正是要符合这些要求的一种机 械设备，它能够将松土、铲平、压实、旋耕等各道工序连为一体，并且能够单独控制各道工序。 1.2 研究内容 (1) 高速数字多功能土槽试验台车框架设计； (2) 铲子、旋耕机、压实滚和试验台车框架的连接； (3) 铲子、旋耕机和压实滚子的驱动； 2 台车外部框架的设计 由于方管结构具有剪心、形心重合，抗扭性能好，抗弯刚度较大，组成的结构外形美观等优点，所以决定台车的外部框架采用方管结构。如图 1 所示为方形钢管的截面示意图。根据台车的整体结构，决定选择 160 160mm 的方形光管 图 1：方形钢管截面图 2.1 国内外钢管结构的研究现状 钢管结构的应用始于英国， Sheffield大学的 Eastwood与 Wood(1970年 )提出了非常重要的设计方法。 Steleo公司 (1971年 )出版了世界上第一本钢管连接设计手册， 1981年又出版充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 了该手册的第二版； 20世纪 70年代末 80年代初国际管结构和研究会 (CIDECT)也开始进行大量的研究工作；随后国际焊接协会 (IIW)在 1981年发表了一套新的极限状态设计方法，并于 1982年对这些方法作了修正。这些方法被认为是比较合理的钢管连接设计方法。随后在 20世纪 80年代人 们对钢管结构设计有了较深的认识，并有了一些有关钢管的正规出版物，如 “CIDECT Book”(CIDECT1984)； 1985年后 IIW又给出了焊接钢管连接的疲劳设计，对其静载焊接接设计方法进行了更新，出版了这一设计方法的第二版 (IIW 1989)新的设计方法得到国际上的广泛认可，被许多国际组织采用。如欧洲规范 Eurocode3、德国 DIN、美国 AWS、英国 BS、加拿大 CAN/CSAS16 1一 M89、日本 AIJ、 CIDECT钢管设计指导 “一、 CONSTRUCTIONAL STEEL DE-SIGN等规 范和著作中。 2.2 方管焊接要注意的问题 (1) 方管桁架的受力模型应根据节点连接形式及荷载情况综台确定，不能简单地认为是铰接。 (2) 与一般节点板桁架不同，焊接方管桁架的承载力不仅决定于杆件的承载力，而且取决于节点连接强度。而节点强度不仅依赖于焊缝的强度，而且取决于节点的连接方式和连接杆件的几何参数。 (3) 节点的失效模式与连接杆件的几何参数、连接方式有关，限定参数的取值范围，可以控制节点的失效模式。连接强度的计算公式是依据这些因素来确定的。 (4) 与一般节点板桁架结构相比，焊接方管桁架对材料的利用更充分、受力更合理、杆件数量少 、制造加工简单、结构形式美观，是一种很有前途的结构形式。 (5) 钢管结构的发展趋势为连接方式越来越简化。即：只要有可能就要取消节点板、加劲肋及其它加强措施。在各种桁架类型中以 Warren型最为经济，这种桁架的腹杆数量少，桁槊节点数量少，与 Pratt桁架相比 Warren桁架只有它一半数量的腹杆和节点，较长的受压杆发挥了钢管构件的有效受压特性，桁槊的制造费用和总费用都比较低，所以被普遍采用。 2.3 通过确定装配焊接顺序来合理地焊接 2.3.1局部焊接顺序 由于结构关系，工件施焊中无法自由收缩，因此装配焊接顺 序的选择以尽量减少收缩变形为目标。先将各件点固，如图 3所示槽钢内部形成了一个小范围的刚性夹持区，槽钢相当于一个小的刚性夹具，所以先进行槽钢内部三条焊缝的第一层焊接，完成后转到另一处重复上述过程直至各槽内部焊缝第一层焊完。然后重复以上过程完成槽钢内部焊缝其余层的焊接。 内部焊缝完成后再进行外部焊缝的焊接，其顺序及原则同上。 2.3.2总体焊接顺序 槽钢与角钢连接后， (如图 1所示 )沿尺寸 3300方向会有收缩变形，若焊接顺序由框架两端向框架中间焊接，则最后中部槽钢受拉，两端槽钢受压，角钢有内凹趋势，角钢 形状不对称会导致其短边出现下挠现象，造成挠曲变形量增大。因此决定焊接顺序改为从框架中间向两端焊接，其变形规律与上述情况相反，焊后整个封闭框架弯曲变形较小。 8910 3 台车运动部件的设计 由于台车需要横跨土槽运动工作，土壤脚软，用普通的轮胎结构运动不方便。另外，台车每次工作都是沿着同一线路，所以决定在土槽两端铺设铁轨，在台车使用滚子结构来实现它的运动。铁轨决定使用普通的轻轨。 3.1 滚子式台车的特点 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 滚子式台车与传统的铁路平车结构不同，主要利用滚子来传递，而不是传统的轮子。 滚子式台车的结构。主 要由滚子、滚子箱、箱盖、导向轮、主梁、聚四氟乙烯滑块、转向承压板和轨距控制杆等组成。滚子箱为焊接件，两组滚子通过连接板、销轴连成一体，装在两个滚子箱内，起行走和传递载荷给支承面 (钢轨或铺有钢板的地面 )的作用，导向轮装于滚子箱的两端，保持滚子式台车的运行方向，两根轨距控制杆装在箱体的内侧，与导向轮轴联结，使滚子式台车成为一体。箱盖扣装在滚子箱上，主梁与箱盖用螺栓联结，为减小摩擦力在主梁与转向承压板之间装有聚四氯乙烯滑块。 (1)载重量大。因用滚子代替了传统的轮子，滚子的数量多，减少了与钢轨的接触应力，从而提高 了承载能力。 (2)自重轻。由于滚子体积小重量轻，承载能力大。 (3)稳定性好。因滚子的直径小，降低了滚子式台车的高度，增加了行驶的稳定性。 (4)结构简单。滚子式台车装拆、调试方便。 1 4 梁的设计 由于槽钢抗弯能力强、重量轻、便于连接、能够降低成本。因此决定台车中的结构梁使用槽钢。如图 3 所示为槽钢的截面示意图。 结构中梁的总长度 2185L mm ，旋耕机的质量为 150m kg ，则旋耕机的重量为1 5 0 9 . 8 1 4 7 0G m g N N ，即梁承受的压力为 1470P G N 。当旋耕机出于梁的中点是梁的弯矩最大，则此时梁上的弯曲应力为最大弯曲应力。 对梁进行应力分析如图 2 所示。 由 maxmax MW ，槽钢的材料选用 45 号钢，则其许用应力为 100aMP 。 图 2：槽钢的弯曲应力图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 3：槽钢的截面图 符号意义： h高度 I惯性矩 b脚宽 W截面系数 d腰厚 i惯性半径 t平均脚厚 Z Y Y与边的距离 表 1 1 型号 尺寸 截面面积 理论重量 参考数值 h b d t X X Y Y Z Wx Ix ix WY IY iY （毫米） （厘米 2） 公斤 /米 （厘米 3） （厘米 4） （厘米） （厘米 3） （厘米 4） （厘米） （厘米） 8 80 43 5 8 10.24 8.04 25.3 101.3 3.15 5.79 16.6 1.27 1.43 10 100 48 5.3 8.5 12.74 10 39.7 198.3 3.95 7.8 25.6 1.41 1.52 12 120 53 5.5 9.0 15.36 12.06 57.7 346.3 4.75 10.17 37.4 1.556 1.62 14a 140 58 6 9.5 18.51 14.53 80.5 563.7 5.52 13.01 53.2 1.7 1.71 14b 140 60 8 9.5 21.31 16.73 87.1 60934 5.35 14.12 61.1 1.69 1.67 16a 160 63 6.5 10 21.95 17.23 108.3 866.2 6.28 16.3 73.3 1.83 1.8 16 160 65 8.5 10 25.15 19.74 116.8 934.5 6.1 17.55 83.4 1.82 1.75 要使梁的刚度满足要求则需： m a xm a x MW，即m a x2 . 1 8 51 5 0 9 . 82 100aMPW 6 3 361 5 0 9 . 8 1 . 0 9 2 5 1 6 . 0 5 1 0 1 6 . 0 51 0 0 1 0W m c m 。此处的 W 即为表 1 1 中的 YW ，查表 1 1 可选用型号为 16a 的槽钢。 其 1 6 0 , 6 3 , 6 . 5 , 1 0h m m b m m d m m t m m ,截面 面积为 221.31cm ，理论重 量为充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 17.23 /kg m 5 升降与推拉系统设计 5.1 液压传动的优缺点 5.1.1 与机械传动和电力拖动系统相 比，液压传动具有以下优点 ： (1) 元件的布置不受严格的空间位置关系限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。 (2) 可以在运行过程中实现大范围的无级调速，调速范围可达 2000 1。 (3) 液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。 (4) 操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。 (5) 液压元件属机械工业基础件标准化、系列化和通用化程度较高 ，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低成本。 除此以外，液压传动突出优点还有单位质量输出功率大。因为液压传动的动力元件客采用很高的压力（一般可达 32，个别场合更高），因此，在同等输出功率下具有体积小、质量轻、运动惯性小、动态性能好的特点。 5.1.2 液压传动的缺点 ： (1) 在传动过程中，能量需经过两次转换，传动效率偏低。 (2) 由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响，不能严格保证定比传动。 (3) 液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油及液压油作传动介质时还需注意防火问题。 (4) 液压元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。 总的来说，液压传动的优点是主要的，其缺点将随着科学技术的发展会不断得到克服3 5.2 液压技术的应用和发展概况 液压相对机械传动来说是一门新兴技术。虽然从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理、18 世纪末在英国制造出世界上第一台水压机算起，已有近三百年的历史，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是在本世纪中期以后的事情 4 近代液压传动是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器，其后才在机床 上应用。第二次世界大战期间，由于军事工业和装备迫切需要反应迅速、动作准确、输出功率大的液压传动及控制装置，促使液压技术迅速发展。战后，液压技术很快转入民用工业、在机床工程机械、冶金机械、塑料机械、农林、汽车、船舶等行业得到了大幅度的应用和发展 5。 60 年代以后，随着原子能、空间技术、电子技术等方面的发展，液压技术向更广阔的领域渗透，发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的 95的工程机械、 90的数控加工中心 、 95以上的自动生产线都采用了液压传动。 随着液压机械自动化程度的不断提高，液压元件应用数量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。特别是近十年来，液压技术与传感技术、微电子技术密切结合。出现了许多诸如电液比例控制阀、数字阀、电液伺服液压缸等机（液）一体化元器件，使液充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 压技术在高压、高速、大功率、节能高效、低噪音、使用寿命长、高度集成化等方面取得了重大进展。无疑，液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机辅助试验和计算机实时控制也是当前液压技术的发展方向 6。 5.3 液压缸 液压缸按结构组成分 为刚缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等 8。 5.3.1 缸体组件 缸体组件包括缸筒、缸盖、缸底等零件，缸筒与缸盖和缸底常见底连接方式有： (1) 螺栓和螺钉连接，其优点是结构简单，加工与拆卸方便，缺点是外径尺寸较大时，重量比较大； (2) 内半环连接，具有结构紧凑，加工简单，拆卸方便等优点，缺点时缸筒内壁因开有环形槽而消弱了强度，为此要相应加厚缸筒； (3) 螺栓连接，适用于缸径较小端底缸筒，对缸径较大的缸筒，螺栓尺寸较大，内径要求同心，装拆需要专用工具，优点是螺纹对缸筒强度消弱较小； (4) 焊接连接，其结构简单，轴向尺寸小，工艺性好，但易产生焊后变形； (5) 钢丝挡圈连接，适于缸筒内径小且工作压力不高的场合，其结构简单，紧凑，拆装方便。工作压力较低时，缸筒可采用铸件；工作压力较高时，应采用无缝钢管或铸钢和锻钢。 5.3.2 活塞组件 活塞和活塞杆的连接形式有： (1) 螺纹连接，用开口销或双螺母锁紧，连接牢固可靠； (2) 焊接连接，轴向尺寸小，加工容易，但不易拆卸； (3) 半环连接，为弹簧挡圈连接，这两种方式装拆方便，并可承受较大的负载和振动，缺点是活塞与活塞杆的装配要有轴向公 差，否则轴向间隙会造成活塞杆与活塞的轴向窜动。 5.3.3 缓冲装置 当液压缸所驱动的质量较大，工作部件运动速度较快时，为避免因动量大在行程终点产生活塞与端盖（或缸底）的撞击，影响工作精度或损坏液压缸，一般在液压缸的两端设置有缓冲装置，几种常见的形式有： (1) 缓冲装置的原理是在活塞运动接近终点位置时，增大液压缸的排油阻力，使活塞运动速度降低，此排油阻力友称为缓冲压力。 (2) 可调节缓冲装置，当活塞上的凸台进入端盖凹腔后，排油只能从针形节流阀流出，调节节流阀开口可改变缓冲压力的大小。 (3) 可变节流缓 冲装置，其活塞上开有端面为变截面三角形的轴向巨额流沟槽，当活塞运动接近缸盖时，活塞与缸盖之间的液油只能从轴向节流沟槽流出，于是形成缓冲压力使活塞制动。因活塞制动时，轴向节流沟槽的通流截面逐渐减小，阻力作用增强，因此缓冲均匀，冲击力小制动位置精度高。 (4) 间隙缓冲装置，当活塞运动接近缸盖时，活塞上的圆柱凸台（或圆锥凸台）进入端盖凹腔，封闭在活塞与端盖间的油液只能从环形间隙（或锥形间隙）挤压出去，于是排油腔压力升高形成缓冲压力，使活塞运动速度减慢。此种结构简单，具有可调节流缓冲装置同样的性能特点，使用于运 动部件惯性不大，运动速度不高的场合。 5.3.4 排气装置 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 由于液压油中混入空气，以及液压缸在安装过程中或长时间停止使用渗入空气，液压缸在运行过程中，会因气体压缩性而使执行部件出现低速爬行，噪声等不正常现象，所以液压缸应有排除缸内空气的措施。 对于要求速度稳定性不高的液压缸，一般不设置专门的排气装置，而是将油门设置在缸筒两端最高处，这样空气随油排出油箱溢出。对于速度稳定性要求较高的液压缸，可在液压缸的最高处设置排气装置，如排气阀和排气塞等。拧开排气塞，使活塞全行程往返数次，使缸内空气排出后， 拧紧排气塞，液压缸便可正常工作。 5.3.5 液压缸设计中应注意的问题 液压缸的结构尺寸与主机的工作结构有直接关系。在对主机液压系统进行工况分析，编制负载图，确定各工况压力之后，根据工作机构负载，运动速度，工作行程等确定液压缸的尺寸和结构，对主要零件进行验算，最后进行液压缸的机构设计，具体设计时还需要采考有关设计手册。 其中液压缸设计中应注意的问题： （ 1）在保证所获得速度和推力的前提下，应尽可能使液压缸各部分结构按有关标准来设计，尽量做到液压缸结构紧凑、加工、装配和维修方便。 （ 2）尽量使 活塞杆在承受最大负载时处于受拉状态，若受压具有良好的纵向稳定状态。长时间行程的活塞杆伸出时，还应加辅助支承，避免活塞杆下垂。 （ 3）液压缸热胀冷缩时应不受阻碍，所以液压缸在安装、固定时，液压缸只能一端定位。根据液压缸具体工作条件，考虑是否有缓冲、排气和防尘等装置。 5.4 液压缸的结构设计 5.4.1 初选液压缸的工作压力 参考各类机床，初定液压缸的工作压力为 26.3 /N mm 5.4.2 确定液压缸的主要结构尺寸 （ 1）确定垂直方向上液压缸的结构尺寸 槽钢梁的重量为1 2 . 3 0 0 1 7 . 2 3 9 . 8 3 9 . 6 3 9 . 8 3 8 8 . 3 6 3 8 8G m g N N 取压实滚的重量为2 8 0 0 9 . 8 7 8 4 0G N2212()4DdP G G 220 . 9 5 6 . 3 3 8 8 7 8 4 04 D d N N 得 22 1 7 6 3 .4 3Dd 速度比 21222A DA D d 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1A活塞无杆端有效面积 2A活塞有杆端面积 D 活塞直径 d 活塞杆直径 根据不同压力选用得速度比表 表 4 2 速度比 压力（ kgf/cm2） 100 125-200 200 速度比 1.33 1.46 2 2 联立 222221 7 6 3 . 4 31 . 3 3DdDDd 所以得出 48.42D mm 27.14d mm 按 2 3 4 8 8 0GB 将所计算得 D 与 d 值分别圆整到向近得标准直径，以便采用标准得密封元件，圆整得到： 50D mm 30d mm 又由旋耕机的耕作深度为1 1 0 1 6h cm :13PF P， 土壤表面与土槽上表面的距离为2 20h cm可得到：液压缸的行程为12 3 0 3 6L h h c m :可取为 36L cm （ 2）确定水平方向上液压缸的结构尺寸 选择旋耕机的质量为 150m kg ，耕 幅为 1200L mm耕 旋耕机连接套与梁之间的静摩擦系数选为 0.2sf 旋耕机连接套与梁之间的动摩擦系数选为 0.2df 则旋耕机移动所需克服的静摩擦力为 0 . 4 1 5 0 9 . 8 5 8 8sFN 旋耕机移动所需克服的静摩擦力为 0 . 2 1 5 0 9 . 8 2 9 4d 22()4 sdDdP F F 220 . 9 5 6 . 3 5 8 8 2 9 44 D d N N 得 221 8 7 .8 3Dd 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 速度比 21222A DA D d 联立 222221 8 7 . 8 31 . 3 3DdDDd 所以得出 15.8D mm 7.8d mm 按 2 3 4 8 8 0GB 将所计算得 D 与 d 值分别圆整到向近得标准直径，以便采用标准得密封元件，圆整得到： 20D mm 10d mm 由旋耕机的耕幅为 1200L mm耕 ,则液压缸的行程确定为 1200L mm= 5.5 液压缸的排列方式的确定 图 7为串联三缸同步提升炉盖示意图 当从液压站出来的高压油 (压力 P1)进入第一个液压缸的下腔，第一个缸带动炉盖提升，与此同时第一个缸的出油进入第 二个缸的下腔，第二个缸同时也带动炉盖提升，同时第二个缸的出油进入第三个缸的下腔，第三个缸同时也带动炉盖提升。由于三个缸的活塞缸直径和活塞杆直径完全相同，因而每个缸的进油流量和出油流量相等，每个缸的提升速度也相等，从而实现同步提升的目的。 7 由于压实滚、铲子、旋耕机的升降是靠两端的两个液压缸同步工作的，所以同一梁上的两个液压缸之间选用串联的排列方式。 由图 7串联同步虹传动图可得 312 3 11 2 1131313PF PP P F PP P F P式中：1P、2P、3P分别是进入第一、第二、第三液压缸的油压， 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3F为活塞受力面积， P 为炉盖的重量。 得 1 1 .( 1 )PF P如果是非串联缸提升传动，如图 8所示则可得 13P PF式中：巴为液压站来的油压， F为活塞受力 面积 c 由上式可得 1 .( 2 )3PF P1 式和 2 式比较可得 1 3FF 由此得出结论：串联缸设计要按三倍大的受力面积设计缸径。 7 所以结合前面的计算，垂直方向上液压缸的缸径确定为 5 0 3 1 5 0D m m 缸即活塞的直径确定为 5 0 3 1 5 0D m m 活塞杆直径确定为 50d mm 行程确定为 36L mm 5.6 液压缸的连接方式的确定 由于缸筒的螺栓连接，适用于缸径较小端底缸筒，对缸径较大的缸筒，螺栓尺寸较大，内径要求同心，装拆需要专用工具，优点是螺纹对缸筒强度消弱较小；根据前面的计算这比较适合本机构中的液压缸缸筒的连接方式。则液压钢采用矩形后盖式连接。 由于活塞杆的螺纹连接，是用开口销或双螺母锁紧，连接牢固可靠；所以决定选用这种连接方式。 5.7 油箱的的设计 油箱的用途主要是储油，散热和分离油中的泡沫，杂物等，因此设计中应考虑： （ 1）油箱应设置吸油过滤器，滤油器要有足够的容量。以免阻力太大。一般设计中的滤油充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 器过滤能力应为油泵的吸入量的两倍以上。 （ 2）油箱侧壁应设置与壁等高的油位指示标。注油器应带有过滤网，油箱上应设温度计。 （ 3）为防锈、放水，油箱内壁应用好的耐油涂料，油箱底部应作适当的斜度。并设置放油塞和气孔，便于清洗换油。在油箱的结构上需考虑拆卸，安装的方便。 （ 4）吸油侧和回油侧要用隔板隔开，使油液按一定方向流动，分离回油带来的气泡与脏 物。隔板高度不低于油面到箱底高度的 34。 （ 5）吸油管及回油管应尽量远远的离开，吸油管离箱底距离 2D 和边部 3D ，回油管插入最低油面之下，以防止回油时带入空气。油的排口面向箱壁，管端斜切。 （ 6）为防止吸空，提高油泵转速，可设计充压油箱，特别对于吸入性能较差的油泵而不用辅助泵时，改善了其吸油工况。 油箱的容量应满足以下要求： （ 1）设备停止运转时，由于重力作用， 油能返回油箱。 （ 2）操作时，油面保持适当高度。 （ 3）能散发操作产生的热量。 （ 4）分离出油中的空气和杂物。 对于固定式的油箱，在一般情况下，其有效容量 V 应为泵每分钟流量的三倍以上。 5.8 密封装置 液压传动是以液体作为传动介质，依靠容积变化来传递力和速度的，而密封装置则用来防止液压系统油液的内外泄漏以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。密封装置的性能直接影响液压系统的工作性能和效率，是衡量液压系统的一个重要指标。 对密封装置的要求： （ 1） 一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能。 （ 2）密封装置与运动件之间摩擦系数小，并且摩擦力稳定。 （ 3）耐磨性好，寿命长，不易老化，抗腐蚀能力强，不损坏被密封零件表面，磨损后在一定程度上能自动补偿。 （ 4）制造容易，维护、使用方便，价格低廉。 常用的密封装置有间隙密封型密封圈，唇型密封圈，组合密封圈装置等。因橡塑组合密封综合了橡胶与塑料的各自优点，不仅密封可靠、磨擦力低而稳定，而且使用寿命比普通橡胶密封高百倍，因此在工程上，特别是液压缸，应用日益广泛。 5.9 液压油 液体是液压传动的工作介质，因此 ，了解液体的基本性质，掌握液体平衡和运动的主要力学规律，对于正确理解液压传动原理以及合理设计和使用液压系统都是十分重要的。 液压系统中的工作油液具有双重作用，一是作为传递能量的介质，二是作为润滑剂润滑运动零件的工作表面，因此油液的性能会直接影响液压传动的性能：如工作的可靠性，灵敏性，工况的稳定性，系统的效率及零件的寿命等。一般在选择油液的时候应该满足下列几项要求： （ 1）粘稳特性好。在使用温度范围内，油液粘度随温度的变化愈小愈好。 （ 2）具有良好的润滑性。即油液润滑时产生的油膜强度高 （ 3）成分要纯净，不应 含有腐蚀性物质，以免侵蚀机体和密封元件。 （ 4）具有良好的化学稳定性。油液不易氧化，不易变质，以防产生粘度 作，防止氧化后油液变为酸性，对金属表面起腐蚀作用。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 （ 5）抗泡沫性好，抗乳化性好，对金属和密封件有良好的相容性。 （ 6）体积膨胀系数低，比热容和传热系数高：流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （ 7）无毒性，价格便宜。 6 结论与分析 6.1 存在的问题 由于本人的知识水平有限，另外国内外相关研究较少，与之相关的资料也较少，所以设计中存在着一些不足之处，还需要进一步的改进。其主要体现在以下几个方面： （ 1）直方向上矩形梁的尺寸难以确定。由于竖直方向上的梁的受力情况难以把握，不能对其进行受力分析，从而确定尺寸。 （ 2）滑动梁套与梁之间的摩擦力难以确定。竖直方向上滑动梁套与竖直梁之间，水平方向上连接旋耕机的滑动梁套与水平梁之间是钢与钢的直接接触，所以其摩擦系数很难确定，故而其间的摩擦力也难以确定。 （ 3）实际工作能力与质量难以保证。整个机构的设计过程都是在理想状态下进行的理论设计，机构没有经过试验来收集各项试验数据，所以难以保证其实际工作能力和质量。所以整个机构还需经过实践的考验。 6.2 几点改进建议 由于台 车的设计中存在着一些不足之处，所以在此提出几点改进建议： （ 1）据土壤的质地的不同，可以适当改变铁轨的垫基的宽度。 （ 2）滑动梁套与梁之间是钢与钢的直接接触，这必然会增加彼此的损坏几率。因此建议可以在滑动梁套与梁之间添加一些非金属材料来降低这种损坏度，也可以在滑动梁套与梁之间加一些滚珠，用滚动摩擦力来代替滑动摩擦力。 参考文献 1潘耀忠 .80 吨轨道滚子式台车设计研究，石家庄铁道学院学报， 1995 年 9 月，第 8 卷，第 3 期。 2宋清勇，唐银生，烧结机台