【《液压拉伸试验机机体拉伸设计与运行分析案例》3400字】

液压拉伸试验机机体拉伸设计与运行分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u11182液压拉伸试验机机体拉伸设计与运行分析案例 1277951.1液压缸设计 125451.1.1初选液压缸的工作压力 1322241.1.2对液压缸主要几何尺寸计算 1147001.1.3液压缸的性能计算 336981.1.4液压缸结构参数的计算 3203081.1.5液压缸的联接计算 420481.1.6缸体外部主要部件的构造、材料和制造技术要求 5313521.1.7活塞杆的导向、密封和防尘 6251581.1.8液压缸的排气装置 7284531.2液压泵的选择 71.1液压缸设计1.1.1初选液压缸的工作压力液压拉伸试验机的液压气缸选择设计，负载为100KN，第一次液压气缸的启动压力是p=6.5MPa。（1）液压缸的安装方式根据传统液压缸的实验数据再根据现阶段企业所选择的液压缸型号进行研究，能符合我设计要求的液压缸应为无缓冲式双作用液压缸。（2）液压缸的安装方式我所设计的液压气缸只需完成轴向位移就可完成实验，本次选择最符合要求的安装方式为尾部法兰型安装。（3）液压缸的设计计算方案1）根据系统所需要的参数，通过学习《机械设计手册——液压传动与控制分册》P22-153表22.1-26进行设计分析。而机制的设计部分对液压缸组装与注意事项是参照《机械设计手册——液压传动与控制分册》进行学习后完善。2）判断液压缸整体的运作根据动态仿真设计出合适性能参数和液压缸的整体大小具体数据包括完成工件的加工所需的压力、功率、承重、筒的内外径、杆的位移距离和活塞直径。3）液压缸的内部构造是按照工作额定压力与选用的材料所决定的。具体数据包括整体的构造、防尘密封方式、缸体的薄厚与散热排气和释压等。4）确认油压汽缸性能。1.1.2对液压缸主要几何尺寸计算本次计算包括缸筒内径D，杆的直径d及压动位移s。液压缸内径D的计算根据压动过程中速度的规定和设计的泵体流量可联立起来完成缸筒内径的计算问题。通过《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-19的公式代入数值来完成计算：式中：p——所承受的工作压力（MPa）；F——施加的推力（kN）；D——缸筒内径（m）。根据参数设定F=100KN，p=6.5MPa，因而算得D=143mm。根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-173表21.6-33选择液压缸内径尺寸D=160mm。活塞杆直径d的计算参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-191表21.6-58公式计算求解活塞杆直径d。式中:d——杆的直径；F——施加的推力（kN）；[]——杆材料需用应力；我所选用的活塞杆材料是碳钢；因为推力F=100kN，[]=100MPa。根据计算得出d=36mm。因为我设计的活塞杆不涉及到弯曲应力，所以不计算弯曲时的情况，参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》表P23-173表21.6-34得到杆的外径尺寸d=70mm。活塞杆推动位移的设计活塞的整体位移s是根据我所设计的机体给出的运行参数得到的。进行实验的工件规格符合（GB6397-86）。下表列出金属拉伸比例试件尺寸：

工件标距长度L0；横截面积A0；圆件直径d0。本次实验工件符合国标长比例试件标准，如图圆件的直径d0=10mm,标距l0=100mm

图3-1工件活塞杆根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-173表21.6-35选定液压缸标准杆的推动位移s=100mm。1.1.3液压缸的性能计算缸体整体运转参数的设计与计算公式根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-189-2.4.2得出缸体的输出力单杆式液压缸可进行的的最大拉力为：F——拉力（kN）；p2——运行压力（MPa）；A2——液压缸内部实际作用面积（m2）,其中；这里p=6.5MPa，D=160mm，d=70mm。推理计算出F=105.68kN，当处于100kN以上时，适用于本次设计。液压缸的阻力式中：F1——杆工作时所受到阻力；F2——液压缸开机、强停、转向所受到的惯性电阻；F3——为夹紧所设计出的摩擦电阻；F4——夹取工件的重量；F5——活塞与杆所产生的密封摩擦阻力；F6——回油背压阻力；1.1.4液压缸结构参数的计算设计的液压缸内部构造数据例如缸桶的薄厚、低端机座的承重及液压缸定盖缸头的薄厚、进出油口的内外径等。缸筒壁厚的计算根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》P21.192表21.6-59常见的企业所用的液压缸外径是符合缸径D=160mm，p≤16MPa等参数来判断，最终选择液压缸外径=190mm。缸体厚度δ=17mm。液压缸油口直径的计算根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》得出进出油口直径的计算过程，通过液压缸活塞额定运动速度v和油口液体输送速度v0，可得出液压缸进出油口的直径式中d0——进出油口直径；D——缸筒内径；v——活塞额定运动速度；v0——油口液体输送速度（m/s)；根据《机械设计手册——液压传动与控制分册》P21.209表中选择出合适的油口直径为25mm。缸底厚度计算参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-192缸底厚度计算，为符合现阶段企业需求选择的缸底为平型缸底，缸底不单独设计油孔式中：[σ]——材料许用压力。此处液压缸内径D=160mm，试验压力py=1.5p，[σ]=100MPa。由此得出缸底厚度h=22mm。缸头厚度计算本设计在此采用螺钉联接式法兰，参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-193得到的法兰联结计算公式：此处密封环内径，密封环外径，系统工作压力，螺钉孔分布圆直径。由此算出法兰受力总和F=138987N，法兰厚度h=20mm。考虑到现有的缸缸头厚度可取大一点以方便设置油孔，取h=50mm。1.1.5液压缸的联接计算缸盖联接计算本次设计缸盖和缸体的连接紧固方式为螺栓联接，参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-194顶盖与缸体通过螺栓进行紧固时，应计算螺纹处的拉应力。K——螺纹拧紧系数Z——螺栓数——切应力——合成拉应力此种情况K=2.5活塞与活塞杆的联接计算活塞杆与活塞之间的连接方式选择为螺纹连接，参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-195连接计算公式具体是计算杆最大受力的危险截面（退刀槽）所受到的拉应力此处d1≈66mm，则可求出σ=71.07MPa，其σn=1.3σ=95MPa。1.1.6缸体外部主要部件的构造、材料和制造技术要求缸体缸体的材料选用35钢，粗加工以后需要进行调质处理。缸体的技术要求缸体内径公差选用H8和H9进行配合。粗糙度:因为活塞和缸体需要进行密封处理所以为了配合使用特定密封环，Ra设计为0.1～0.4μm，在活塞位置密封用活塞环时Ra设计为0.2～0.4μm，再加工后需要增加珩磨工序。缸筒内径D为符合圆柱度公差9、10两个等级精度的使用，公差值在8级下加以选用。垂直度公差值需要7级精度对液压缸缸体端面选取。油压缸缸体如果连接到缸头的话，螺纹需要用6级精密米级。加工时需要对缸体内部的表面外加30-40μm厚的铬层，并在镀铬后对其表面进行研磨或研磨，以保证不被外界特殊环境腐蚀。缸盖缸盖的材料选用45号锻钢材料。缸盖的技术要求直径d尺寸等同于总长度；D2为活塞杆的缓冲孔；D3尺寸等同于活塞杆密封圈外径；按9、10、11级精度选取圆柱度公差。D2、D3与d的同轴度公差值为0.03mm。端面A、B及直径d轴线的直角公差值将根据7级精确度选择。导向孔的表面粗糙度为Ra125μm。缸体端部联接形式缸体端部联接采用法兰连接。此种方法特点在于结构简易，便于加工，容易装卸，应用范围广。活塞活塞的材料选用铝合金活塞的技术要求内孔D1的活塞外径D径向跳动公差值根据7和8的等级选择。内孔D1的轴线端面T的垂直公差值将根据7级精确度选择。外径D的圆柱度公差值根据9、10或11的准确度选择。活塞与活塞杆的联接方式采用螺纹联接。活塞与缸体的密封结构密封为O密封条。这种密封方法有很好的性能，小的摩擦系数和小的安装空间。活塞杆活塞杆端部结构外螺纹结构参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-180表21.6-44选取。活塞杆结构选用实心活塞杆。活塞杆的材料选择45钢。1.1.7活塞杆的导向、密封和防尘导向套选择缸盖导向方式，用o型密封圈完成对内密封。活塞杆的密封与防尘选取o型密封圈。1.1.8液压缸的排气装置为了使液压缸稳定运行，在安装后将缸体安装时内部产生的气体排出。在液压缸上加装排气塞防止气体回流。参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-185表21.6-50规格用的M12排气塞。1.2液压泵的选择参看《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-60液压执行元件实际所需流量计算可以确定拉伸速度为v=2×10-2m/s，从而确定其流量qv。参考《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-52、2.4（1）可得公式qv=A2v其中按照《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-190单杆活塞式液压缸活塞缩入时的速度计算公式，由此得出qv=1.96L/min。（1）液压泵参数的选择根据本设计的具体参数，此处参考《机械设计手册——液压传动与控制分册》P23-64表21.5-3选择外啮合齿轮泵便可满足使用要求。我选取的外啮合齿轮泵 他的工作原理是在齿轮旋转时，A腔因为轮齿脱离啮合使得内部空间容积缓慢增大，通过真空效应把油液吸入，通过齿轮的旋转，把在齿槽内注满的油带入B腔。B