凡尔座取出器的设计与应用

--10-快速式凡尔座取出器的设计引言工作牢靠，没有传动间隙，运动平稳。因此，在各种机械的液压系统中广泛应用。依据我们的工作性质、特点，液压缸的构造形式是特别的，区分于常用形式。现在井队常用的阀而设计空心液压缸，快速式凡尔座取出器。一、设计任务3NB-100031.5MPa；使用期限：开取出器使用次数少，可常年使用。二、设计过程凡尔座取出力的初估凡尔座的几何尺寸凡尔座箱的几何尺寸：30CNiMr o当凡尔座进入凡尔座箱最低极限位置时的挤压量55mmφ143.8330.043，所以按圆轴与圆柱孔的过0.143盈方式计算：最在过盈量=〔D

—D1max

〕/22min2

0.46〔化工部〕d1=9cm被包涵件波松比1=0.28协作面公称直径d=13.98cm 〔锥形协作面为平均直径〕gd1(1)21

d d 11)2d91( )29= 13.98 0.2891( )213.98=10.64420.2810.6442=2.139bd2=35cm包涵件波松比为

=0.282d1

1(d)2d2 d21(d)21(

213.98)2= 35 13.98 21 ( )235=10.39920.2810.3992=1.658c、协作的最大协作过盈Tmax

=0.46mm=460md、被包涵件的外外表不平度平均变度：Rz1被包涵件的内外表不平度平均变度“Rz2

=6.3m=6.3m所以，最大计算过盈： =

-1.2

-R)max

Tmax

z1 z2=460-1.2(6.3-6.3)=444.88me、被包涵件和包涵件的弹性模数E=E=2.110-6kgf/cm21 2CE11CE22

2.1392.11.6582.1

1061.0191061060.79106所以，最大计算时的压力强度：P Cd( E1

maxC 2)E2

104= 444.8813.98(1.0190.79)106

104=1759.126kgf/cm2f、凡尔座的压出力：PdlfPc cmax压出时的摩擦系数：f=1.5f=1.50.08=0.12c P= 13.985.50.121759.126=50991.54kg≈51t按实际初估凡尔座的取出力因凡尔座的上吕直径为145mm，上部工作压力很大，所以凡尔座受力F=PAP

d24=350

14.524=57795.48kgf≈57.8t因此，两个取出力比较，圆整取最大值，即取出力为60t。方案的选择参考机械阀座取出器1.螺钉，2.丝杆，3.螺母，4.扳手，5.垫片，6.挡板，7.圆扁销，8.开口销，9.挡块它是挡板放在凡尔座箱上部的法兰盘上，丝杆从中间的圆孔通入。挡板下放时，挡〔这是不快速的缺点之一。接触上后，扳手通过螺母转动，使丝杆〔费力，缺点之二，而将凡尔座取出。的安装形式和外形。液压缸体的外形此空心液压缸的液腔是环形液腔，可铸造板焊接成内缸壁，然后法兰连接，同时，这样用。外形见图：盘的接触面积增大，也增大了缸工作时的平稳性。整体液缸的选择力卸去，活塞受弹簧力的作用，而回落原位。活塞活塞管接头缸盖板弹簧提取凡尔座装置的选择丝杆中间打一圆孔，装上一个弹簧，两边各一个当块，挡块的伸出量受压帽限两块挡扳受两弹簧的作用向外伸出，此时压帽限制它的最大伸出量。同时，压肯定间隙，具备良好的粗糙度。液压取出器的工作原理挡块受压，弹簧受压挡块向丝杆靠近，连续朝下走。当挡块通过内孔时，不受阻力，弹簧然后将压力源接在管接头体上。油液经a口进入活塞下端环形A腔，将活塞顶起。因凡尔座与凡尔座箱体是锥形协作，只要行程几个毫米，最多十个毫米就够了。所以，活塞行程带动丝杆的向上行程，而将凡尔座取出。卸去压力源，活塞上的受压弹簧受回复力的作用，而将活塞顶下，回复原位，以备下回用。整个使用过程完结。丝杆直径估算选材料为35CrMo调质处理查手册得屈服强度 =550MP抗拉强度 750MP，S[S]=1.3—1.51.4。F利用公式

A [s]750

[]A

1.44

535.71MPa，F=60

938

1000=5.88

105N，F4[]5.88F4[]5.884105535.71。空心液缸液腔外径初估d=90mm，依据公式：FPAP 4(D2d2)4FPF60t5.88105NP324FPD0.0920.09245.881053.2106

0.18m液压缸壁厚的初估利用公式t

P DP2PPn

32MPaPP

P125％=32125％=40MPan选钢材为45#，调质处理。b637MPa b S=3p s即 637242.3MPap 3PD

40180缸壁厚t

p 2

14.32mm取整，t=15mm空心活塞直径的初估〔1〕查《液压传动》表4-1，当工作压力P>7MPaD’=0.7D，D’=0.7180=126mm〔2〕按公式：P[

] sP S45#钢调质，360s

360MPaS=1.4

] 257.14MPaP 1.4d24d24F[]P0.09240.092469.81042.57108所以，取整D’=110mm活塞的推力1FPA321061

(0.1820.092)4=6.11FF1

105N；推动力的效率0.95F6.111050.95=5.81105N液缸的储油量V=AS面积Ａ4

(D2

d2 )腔内 (0.1820.092)40.0191m2行程S10mm0.01mmV0.01910.011.91104m3内外缸壁组合件的焊接效核均承受角接接头Ｖ型坡口，双面焊。22-1δδ15,b22,K

4,e1.51.51.5422夹渣、气孔、裂纹的消灭。查手册，焊缝允许的抗拉应力hL

1450kgf/cm2bS＝3.3～4，3.6，

1450

402.78kgf/cm2P s 3.6 F (D2d2) p4 1 2焊接效率，可取0.7 60103(10282)0.74353.15kgf/cm2p内缸壁的焊接应力足够。现校核外缸壁的焊缝。 F p(D24 1

d2)2F(2224

)0.7238.52kgf/cm2这里外缸壁的焊缝强度也够。内外缸壁的法兰连接的螺栓计算利用公式：

kF n AZ ps其中：Z——螺栓数量Ask——螺纹预紧系数，k=1.35～1.6，k=1.35F——液压缸推力：F=5.9105NA s 4

0.01622.5105N445#钢，s

360MPa，安全系数[s]=1.25[

]

360

388MPap s 1.25Z kF 1.355.9105

8.34A[]s p

2.5105388为了构造对称，取整Z=10缸体与缸盖螺栓连接计算同样，利用

kF n AZ sk=1.35M6。用45#材料， 360MPa，安全系数[S]=1.25s 危急截面A d2S 4

0.00622.83105m24

360

176MPap S 1.25Z kF 1.359.82.5102

5.34As P

1.761082.83105M66个活塞上密封圈的选择密封件的类型：P70MPa；UIP31.5MPa；YX

密封圈：I，P31.5MPa 橡胶制品技术条件〔按HG4-329-66〕经条件选择：胶料I-4，高硬度，耐油。——-20°—80°工作介质液压油该组胶料的物理机械性能：扯断强度不小于10MPa 扯断伸长率不大于150%扯断永久变形不大于20% 脆性温度不高于-25°老化系数不小于0.8由活塞的工作状况，选择活塞的的内径密封圈为轴用YX

密封圈，数量一个，尺寸为d 90D 102.3H14H 12.5 标记如下图：0 0 1Od90，Q/ZB249-77OP>10MPaO密封圈承压面置挡圈。而当固定用密封时，一般不设挡圈。挡圈材料：聚四氧乙烯，硬度HS90°OD=180，d=170，d5.70.1401805.7挡圈的选择：D2挡圈内径d

18000.251700.252 0挡圈厚度T20.12标记：挡圈A180X2聚四氧乙烯GB1235-76孔与轴的公差协作为D3D

H8f8c3螺旋圆柱压缩弹簧计算D，D，t，螺旋角，自由高度，总圈数及旋内。活塞回程弹簧的计算：Pn

10kgP1

4公斤，工作行程n10mm端部形式：端部并紧并磨平，支承圈为1圈2弹簧材料：碳素弹簧钢丝II依据查表9-11：d=2mm,D=16mm,t=6.28mm,Pn

11.49kg,fn

3.057kg,P”3.906kg/mmdL50.2mm,0.012101n 1P”Pn 1

1040.6h 10P” 3.906有效圈数：n dP”

0.6

6.5P” 3.906弹簧实际刚度：P” d 0.6，接近n1

n 6.5n26.228.5H0

nt1.5d6.56.281.5243.8245度t

H01.5d451.526.46n 6.5F

Pj14.925

24.9j P 0.6F

Pj

10

16.7n P 0.6D最小工作负荷下的变形：F 1 4 6.7D1 P” 0.6Hn

H F0

4516.728.3工作极限负荷下的高度：H H F 4524.920.1j 0 jLl.n50.28.5H瘦长比：b 0HD2

452.85.3165个。挡块使用弹簧的计算PnP1

4kg2kd工作行程n10mmIIII依据查表9-11：d1mm,D2

8mm,t3.44mm,Pn

3.4kg,fn

1.94kg,Pd

1.953kg/mm,L25.12mm,Q0.0015101PP 42弹簧要求刚度：P”n 1 0.2h 10P” 1.953ndp”

9.765，为标准值0.3P”弹簧要求刚度：P” dn

1.9330.5

0.204n1

n29.5211.5H0

nt1.5d9.53.441.5134.18圆整取标准值35t

H01.5d35(1.51)3.53n 9.5F

j

Pj同取 1.25[]，根表据9-2[] ，故等于同样规格弹簧的j m 2 j mIII9-11，Pj

4.25kg.PF J 4.2521.25mmPJ P 0.2PF n 4 20mmPn P” 0.2PF 1 2 10mmP1 P” 0.2H H Fn 0

352015mmH1

H F0

351025mmHj

H F0

3521.313.7mmLln1

2.511.5288.9mmb

H 354.385.3D 82所以说弹簧是稳定的．活塞上管接头体的选择〔JB1966-72〕的局部主要尺寸：G31.5MPa管子外径：D 6,dM101,d0

16,d7

8.5,d8

2

M141.5d 5

2

6,r1

2,S12材料Ｙ20，YB191-63零件外表氧化处理GB196-63GB197-633GB3-58，54零件不允许有裂缝切口，外表不应有影响使用的凹痕、毛刺、飞边、刮伤等缺陷。凡尔座挡块与凡尔座的接触应力计算计算接触面积，利用弓形公式：A[rLc(rh)]/2,L0.01745r其中：r-半径，-夹角，ｈ-弓形高度，ｃ-弓形宽度〔1〕BED弓形面积sin

BH200.43478OB2BHOB2BH246220252,h1

OB

46

4.60.01745r0.01745465241.74cBD40面积BCD为A1

[rlc(rh)]/2[4641.7440(464.6)]/2152mm22.弓形AFC的面积cos

OG200.382 OA 53 135.7,h2

FOOG532033L0.01745r0.0174553135.7125.5OA2OGOA2OG2面积AFC为A2

2532202[rlc(r532202

98.2[53125.598.2(5333)]/22345.75mm2阴影局部面积A OA22As 4 2

2A1

2BDOH 10624

22345.7521522404.68824733043313.82368585.36mm2F依据公式：AsF=30000kg

[]40Cr，调质处理[b]750MPaFA s

39.8104585.36106

b度挡块与压帽的接触应力足够。三、完毕语人的劳动强度，在机械的液压系统中可以得到广泛的推广和应用。-15--15-致谢词：由于专业学问和阅