实验台液压系统毕业设计

实验台液压系统毕业设计内容摘要：

缸内径： 4 4 1 2 0 0 3 9 .1 03 .1 4 1FD m mp    活塞杆外径 d的计算可以根据速度比的要求来计算。 活塞杆外径 d与活塞直径 D的关系，令杆径比  =d/D，其比值可按表 和表 进行 选取。 表 按工作压力选取 d/D 工作压力 MPa  ~  d/D ~ ~ 表 按速度比要求确定 d/D  （ 21/vv） 2 d/D 设计中，根据工作压力的大小，选用速度比  时可参考 表 进行 选取。 表 工作压力和速度比的关系 工作压力 p/Mpa 10 20 速度比 ,2 2 综上，可得活塞杆外径： d== 表 液压缸直径系列 表 活塞杆直径系列 根据标准，选取液压缸内径系列 D=40mm， d=20mm。 算得无杆腔有效工作面积 221 1 1 2 .5 64A D cm 有杆腔有效工作 22 cm 2) 刀具架液压缸 进刀缸工作行程 10mm，前进时间 1s。 最大工作负载 F=700N，根据参考文献，初步选定工作压力为 P=1MP，由此初步定出缸内径： 4 4 7 0 0 2 9 .8 63 .1 4 1FD m mp    活塞杆外径： d== 根据标准，选取液压缸内径系列 D=32mm， d=16mm。 算得无杆腔有效工作面积 221 1 8 .0 44A D cm 有杆腔有效工作 22 cm 3) 夹具液压缸 最大工作负载 F=1500N，初步选定工作压力 P=1MP，行程 80mm，前进时间 3s。 计算无杆腔内径： 4 4 1 5 0 0 4 3 .7 13 .1 4 1FD m mp    活塞杆外径 d== 按标准选取 D=50mm， d=25mm。 算得无杆腔有效工作面积为 221 1 1 9 .6 2 54A D cm 有杆腔有效工作 22 cm 刀具库旋转液压马达 的选择 刀具库旋转液压马达最大转矩为 20T N m ，初步选定工作压力为 1MP； 计算排量： 20 0 . 0 2 3 5 /0 . 8 5 1TV L rp   式中： n为液压马达转速  为液压马达总效率 由机械设计手册查得 YMA32BJL型叶片马达 满足要求，其技术规格如下： 压力： 6Mpa 公称排量： 32ml/r 转矩： 转速： 1002020r/min 生产厂家：榆次液压件厂 活塞杆的强度计算 和 稳定性校核 1）活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定情 况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行：  62104Fd （ ） 式中： F 活塞杆的推力 N d 活塞杆直径 m  材料的许用应力 MPa 活塞杆用 45 号钢   , 3 4 0 , 2 . 5ss M P a nn   代入数据： a) 刀具库运动液压缸 36321 .2 1 0 1 0 43 .1 4 ( 2 0 1 0 )   =  =136Mpa b) 刀具架液压缸 36320 .7 1 0 1 0 43 .1 4 (1 6 1 0 )   =  c) 夹具液压缸 36321 .5 1 0 1 0 43 .1 4 ( 2 5 1 0 )   =  故 活塞杆的强度 满足要求。 2）稳定性校核 液压缸承受轴向压缩载荷时，当活塞杆的计算长度 l 与活塞杆直径 d 之比大于 10时（即 10ld ） ,应该校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。 本设计中各液压缸活塞杆的 10ld ，故活塞杆的稳定性校核过程省略。 液压缸壁厚，最小导向长度计算 1） 液压缸壁厚 液压缸壁厚又结构和工艺要求 等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定：  2YPD  （ ） 式中： D— 液压缸内径 ；  — 缸体壁厚 ； YP — 液压缸最高工作压力 ， 一般取 YP =（ ） p；  — 缸体材料的许用应力 ， 钢材取   100 110MPa 。 代入数据 ，确定 刀具架 液压缸壁厚： 661 . 3 2 . 5 1 0 0 . 0 3 2 0 . 0 0 0 5 22 1 0 0 1 0 cm    考虑到液压缸的加工要求， 查机械设计手册 ，取壁厚 10mm 刀具库运动液压缸和 夹具 液压缸壁厚可参考表。 表 缸径 /mm 液压缸外径 /mm P16Mpa 20Mpa 25Mpa 40 50 50 50 54 50 60 60 60 63 76 76 76 83 80 95 95 95 102 90 108 108 108 114 100 121 121 121 127 110 133 133 133 140 125 146 146 146 152 140 168 168 168 168 160 194 194 194 194 180 219 219 219 219 200 245 245 245 245 2） 最小导向长度 导向套在油缸中的位置如下图 所示。 它的作用是支撑细长的活塞杆 作往复运动，有一个固定的滑动轨道。 有了导向套这个支撑点，也增加了活塞杆的工作强度。 1— 导向套； 2— 活塞杆； 3— 活塞； 4 一缸体； K— 隔套 图 导向套的位置及结构尺寸 导向套的结构尺寸，按经验数据确定如下。 L1=（ ～ 1)d B=(～ L)D 活 塞杆全部外伸时，从活塞支撑面重点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度 H，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为 S，缸筒内 径为 D 时 活塞杆运动时，伸出油缸最大长度时，要注意活塞与导向套两零件中点间距离 L 值的控制。 即 20 2SDL （ ） 式中 ： S— 活塞杆行程； D— 缸体内径。 代入数据： a) 刀具库运动液压缸 8 0 4 0 242 0 2H m m   b) 刀具架 液压缸 1 0 3 2 1 6 .52 0 2H m m   c) 夹具 液压缸 8 0 5 0 292 0 2H m m   L 值过小时会影响油缸工作的稳定性，同时还会削弱油缸和活塞杆的弯曲强度。 从安全方面考虑，为了保证活塞杆运行时不小于 L 值，通常在活塞与导向套之间加一个隔套（见图 )。 隔套的长度由最小导向长度 H 确定。 导向套一般多用耐磨铸铁或青铜合金等材料铸造，也可用耐磨系、数较小的尼龙或 聚四氟乙烯材料制造。 液压缸的流量 计算 计算液压缸工作速度及流量，根据有关资料，系统的液压缸速度比21 vv。 1) 刀具库运动液压缸 前进时： 1 0 .0 8 0 .0 2 6 7 /3sv m st   41 1 1 1 2 .5 6 1 0 0 .0 2 6 7 2 .0 1 / m inq A v L     退回时： 2 /v m s 21 / m inq q L 2) 刀具架液压缸 前进时： 1 0 .0 1 0 .0 1 /1sv m st   1 1 1 0 .4 8 2 / m inq A v L 退回时： 2 /v m s 21 2 / m inq q L 3) 夹具液压缸 前进时： 1 0 .0 8 0 .0 2 6 7 /3sv m st   41 1 1 19 .6 25 10 0. 02 67 3. 15 / m inq A v L     退回时： 2 /v m s 21 / m inq q L 即 三个 液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为 /minL。 夹具液压缸的结构设计 液压缸是将液压系统的压力能转化为机械能的装置，在该 系统中，液压缸将活塞杆的伸缩运动通过一系列的机械结构组合转化为 夹具的夹紧松开。 液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞与活塞杆、缓冲装置、排气装置和密封装置五个部分，分述如下。 [11] 缸筒与缸 盖 缸筒与前后缸盖的连接形式 均 采用法兰连接，结构简单，加工和拆装都方便，但外形尺寸和质量都大。 缸筒底部为平面时， 可由下式计算厚度：   pD  （ ） 式中： — 缸筒底部厚度 ； D— 缸筒内径 ； p — 筒内最大工作压力 ；  — 缸筒材料的许用应力。 代入数据： 2 .50 .4 3 3 0 .0 5100 = 缸筒底部厚度应根据工艺要求适当加厚，如在缸筒上设置油口或排气阀，均应增大缸筒底部厚度。 缸筒材料通常选用 3 45 号钢，当缸筒、缸盖、挂街头等焊接在一起时，采用焊接性能较好的 35 号钢 ，在粗加工之后调质。 另外缸筒也可以采用铸铁、铸钢、不锈钢、青铜和铝合金等材料加工。 缸筒与活塞采用橡胶密封圈时，其配合推荐采用 H9/f8 ，缸筒内径表面粗糙度取aR m ，若采用活塞环密封时，推荐采用 H7/g6 配合，缸筒内径表面粗糙度取 aR m。 缸筒内径应进行研磨。 为防止腐蚀，提高寿命，缸筒内表面应进行渡鉻，渡鉻层厚度应在 3040 m ，渡鉻后缸筒内表面进行抛光。 缸筒内径的圆度及圆柱度误差不大于直径公差的一半，缸体内表面的公差度误差在 500mm上不大于。 缸盖材料可以用 35， 45 号钢，或 ZG270500，以及 HT250， HT350 等材料。 当缸盖自身作为活塞杆导向套时，最好用铸铁，并在导向表面堆镕黄铜，青铜和其他耐磨材料。 当单独设置导向套时，导向材料为耐磨铸铁，青铜或黄铜等，导向套压入缸盖。 缸盖的技术要求：与缸筒内径配合的直径采用 h8 ，与活塞杆上的缓冲柱塞配合的直径取 H9 ，与活塞密封圈外径配合的直径采用 h9 ，这三个尺寸的圆度和圆柱度误差不大于各自直径的公差的一半，三个直径的同轴度误差不大于。 [1] 活塞与活塞杆 活塞和活塞杆的结构形式很多：有整体活塞和分体活塞；有实心活塞杆和空心活塞杆。 活塞与活塞杆的连接有螺纹式和半环式等，前者结构简单，但需要螺母防松装置；后者结构复杂，但工作较可靠。 此外也有用 锥销 连接。 本设计中采用螺纹式。 活塞材料及加工要求： 有导向环的活塞用 20， 35 或 45 号钢制成。 活塞外径公差 f8 ，与活塞杆的配合一般为 H8/h8 ，外径粗糙度 aR m ，外径对活塞孔的跳动不大于外径公差的一半，外径的圆度和圆柱度不大于外径公差的一半。 活塞两端面对活塞轴线的垂直度误差在 100mm上不大于。 活塞的结构形式应根据密封装置的形式来选择，本设计中选用形式 如下： 1 231 导向 环 2 密封圈 3 活塞 图 活塞杆及加工要求 ： 活塞杆常用材料为 3 45 号钢。 活塞杆的工作部分公差等级可以取 f7f9 ，表面粗糙度不大于 aR m ，工作表面的直线度误差在 500mm上不大于。 活塞杆在粗加工后调质，硬度为 229285HB ，必要时可以进行高频淬火，厚度，硬度为 4555HRC。 活塞杆导向套装在液压缸有杆腔一侧的端盖内，用来对活塞杆导向，其内侧装有密封装置，保证缸筒有杆腔的密封性，外侧装有防尘圈，以防止活塞杆内缩时把杂质，灰尘及水分带到密封装置，损坏密封装置。 导向套的结构有端盖式和插件式两种，插件式导向套装拆方便，拆卸时不需要拆端盖，故应用较多。 结构见装配图。 导向套尺寸主要是指支撑长度，通常根据活塞杆直径，导向套形式，导向套材料的承压能力，可能遇到的最大侧向负载等因素确。