三级单作用液压缸及其主件工艺工装设计说明书讲解学习.doc
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除摘 要三级单作用液压缸,是单作用液压缸的一种,它结构合理,工作可靠,装拆方便易于维修。本文设计了采用活塞与活塞杆一体的结构的液压缸。根据给定的额定压力对缸筒、导向套、中耳轴等部件进行了设计和密封件等配件的选用。液压控制回路利用溢流阀、电液阀和单向阀的合理连接,实现液压缸伸出和复位。其中溢流阀根据液压缸压力与油口的流量进行设计计算。所设计的专用工装夹具采用挡块和螺栓的结构使工件完全定位,保证中耳轴的水平定位和液压缸的垂直定位,从而间接保证了中耳轴轴线与缸筒轴线之间的垂直度。关键词:液压缸,液压回路,溢流阀,中耳轴 ABSTRACTThe three lev
2、els of the role of the hydraulic cylinder, is one kind of hydraulic cylinder. Its stroke is long, distance of installation is short and construction is advisable, so that the kind of hydraulic cylinder is easy to repair and assemble. This design of the hydraulic cylinders piston and piston rod are i
3、ntegrated structure. According to the given pressure of the hydraulic cylinder, the cylinder, the guide sleeve, the middle shaft and other parts of hydraulic cylinder are designed as well as the seals and other accessories are selected. The hydraulic control circuit use overflow valve, electro-hydra
4、ulic valve and check valve of a reasonable connection to make hydraulic cylinder turn out and reset, in which overflow valve is designed and calculated according to the pressure and the flow of the hydraulic cylinder. Special fixture designed using the structure of block and bolt to the workpiece po
5、sitioned perfectly to ensure the the middle shafts axis positioning and vertical positioning of hydraulic cylinder, thereby indirectly ensure the middle shaft axis cylinder axis vertical degree .Keywords: Hydraulic Cylinder, circuit, overflow valve, the middle shaft目 录1 绪论-12 多级单作用液压缸概述-23 三级单作用液压缸设
6、计与校核-43.1液压缸整体结构形设计-43.2缸筒结构设计与校核-43.3活塞结构设计-93.4活塞杆设计-103.5导向套设计-123.6油口设计-133.7中耳轴及头部耳环参数设计-143.8密封件防尘圈的选用-154 液压控制回路及阀的选用与设计-164.1液压控制回路设计-164.2单向阀与电液换向阀的选用-184.3溢流阀的设计-265 中耳轴工艺工装设计-345.1中耳轴工艺流程设计-345.2中耳轴焊接夹具设计-356结论-39参考文献-40致谢-41此文档仅供学习和交流1.绪 论三级液压缸即多级液压缸是液压缸的一种,它是液压系统中的执行元件,将液压能转换为机械能(执行元件),
7、用来驱动工作机构作直线运动(移动液压缸)或摆动运动(摆动液压缸、摆动液压马达)。它在实际工程中应用广泛,按照作用方式可分为单作用式和双作用式两种。多级液压缸的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、液压缸测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落
8、架的收放装置和方向舵控制装置等。本文中所提的三级单作用液压缸,是单作用液压缸的一种,行程大而且安装距小(行程可以大于安装距)。结构合理,工作可靠,装拆方便易于维修。广泛用于各种类型的自卸汽车完成自动倾泻工作,也可以用于其它液压装置。通过对课题的深入研究和设计能使我们综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习,培养运用已学过的专业知识,特别是对机械设计、机械原理、工艺分析、加工制造、液压传动、机械制图以及CAD软件等方面的知识独立解决实际问题的能力和查阅资料的能力。同时,通过对多级单作用液压缸的设计,能够了解其在实际生产、器具中的运用,其结果对于企业设备的技术改
9、造具有一定的实际意义1。本文的设计属液压执行元件的设计,以及液压回路和工艺工装方面的内容研究,这对我们综合运用所学的理论知识和技能方面有很大的帮助,并要求我们必须具备扎实的机械设计基础和液压原理,具有全方面的机械专业知识并且在设计过程中遇到的问题要及时反馈和查阅相关资料,对于那些计算的设计过程,更是要保证计算数据的准确,同时也要考虑设计的情况能否符合实际生产加工中的要求。2.多级单作用液压缸概述多级液压缸是液压缸的一种,它是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。可以很方便的获得很大的推力,克服外部负载,用它来实现往复运动时,可免去减速装置,并
10、且没有传动间隙,与一般的液压缸相比他的行程大运动平稳,因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。常用液压缸的结构形式,可将其分为四种类型:活塞式液压缸,柱塞式液压缸,伸缩式液压缸和摆动式液压缸。柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸,靠液压力只能实现一个方向的运动,柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重;柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触,这样缸套极易加工,故适于做长行程液压缸;工作时柱塞总受压,因而它必须有足够的刚度;柱塞重量往往较大,水平放置时容易因自重而下垂,造成密封件和导向 单边磨损,故其垂直使用更有利。伸缩式液压缸具有二级或多级活塞,伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小,而空载缩回的顺序则一般是从
11、小到大。伸缩缸可实现较长的行程,而缩回时长度较短,结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件,也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上,而叶片和转子连接在一起。根据进油方向,叶片将带动转子作往复摆动。多级液压缸主要产品有TG系列自卸汽车用多级液压缸和TGI系列农机用多级液压缸。TG系列液压缸按作用方式分为单作用和末级双作用两种形式,适用于工程及矿山用自卸汽车的后卸、侧卸和三向卸机构的液压传动。TGI系列为单作用柱塞式液压缸,主要用于挂车车厢侧翻的举升缸,也用于其他液压装置。多级重载液压缸分为CD型单活塞双作用差动缸
12、和CG型双活塞杆双作用等速缸两种,其安装形式和尺寸符合ISO3320标准,特别适合于环境恶劣、重载的工作状态,应用于钢铁、铸造及机械制造等场合。带位移传感器的CD/CG250液压缸为武汉油缸厂在重载液压缸基础上设计、研制的带位移传感器液压缸,压力达25MPa,缸径40320mm,有多种安装连接方式,其中前后端法兰和中间耳轴型的行程可达7635mm,该系列产品可以在所选用的行程范围内,在任意位置输出精确的控制信号,可以应用于各种生产线上进行程序控制2。液压缸设计的根本技术是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术,1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,
13、 1749-1814),在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,液压缸、多级液压缸特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器
14、等)方面的贡献,使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。其中多级液压缸更广泛运用。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后,日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近2030 年间,日本液压传动发展之快,居世界领先地位。多级液压缸的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置、核
15、发电厂等等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、液压缸测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。现在,随着液压缸与多及液压缸的发展,有许多突出的优点的液压缸传动设备已近被大量运用,并且在柔性制造系统中的运用更加广泛。因此多级液压缸的研究也向数字化,自动化方向不断发展。在国外,特别是汽车工业中,多级液压缸运用极为平凡。美国的通用汽车公司,日本的丰田、德国的奔驰等公司都生产了有多级液压缸传动的配二档,三档,或四档的自动变速箱汽车3。在机床内,特别是联入柔性制造系统的机床
16、内,运用也很广泛。这是由于多级液压缸具有结构紧凑,能建立较大的工作力,较易实现的执行元件的复杂轨迹,结构相对简单,可靠性高和工作安全性高等特点。在我国,液压设备的运用也很广,特别是在各种农业机械方面对多级液压缸的运用。我国的航天技术在世界上仅此于美、俄两国,其中运载火箭的设计中也用到了多级液压缸。除此之外,我国自行研制的一些石油钻机、采煤机械、龙门吊车、履带式战斗车、和自行火炮等车辆和机械都配备了多级液压缸。3.三级单作用液压缸设计与校核3.1液压缸整体结构形设计因为本设计中液压缸才用了中间耳轴的连接方法,所以根据已有的液压缸形式选取如下的液压缸结构4。图3-1多级单作用液压缸 1-缸盖;2-
17、卡环;3-0形密封圈;4-孔用钢丝挡圈;6-套筒;7-缸筒;8-Y形密封圈;10-防尘圈;11-柱塞 12-中耳轴 。3.2缸筒结构设计与校核53.2.1缸筒结构确定缸筒与缸盖焊接连接,优点:结构简单,尺寸小;缺点:缸体有可能变形。图3-2焊接连接示意图3.2.2缸筒材料一般要求材料应有足够的强度与冲击韧性,对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。根据液压缸的参数、用途和毛坯的来源等选用45钢,调质处理。由表21-6-7得,。3.2.3对缸筒的主要技术要求(1)有足够的强度,能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不致产生永久性变形;(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于产
18、生弯曲;(3)内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下,能长期工作而磨损少,有高的几何精度,足以保证活塞密封件的密封性;(4)需要焊接的缸筒还要求良好的可焊接性,以便在焊上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大的变形。3.2.4缸筒计算及校核已知F1=25000kg PN=10Mpa。行程L1=250mm。图3-3三级单作用液压缸结构示意简图(1)缸筒内径示意简图如上所示。当液压缸的理论作用力F(这里只有推力F)及供油压力P为已知时,则无活塞杆侧的缸筒内径为: (3-1)式中, D2为缸筒内径F1 为液压缸的理论推力,N。代入数据得一级缸外径D2176mm,圆整为180mm。所以估算缸筒内劲=18
19、0+3.5x2=187mm 圆整为190mm。因为本设计为三级单作用缸,所以后一级的腔体即为前一级的活塞。对于活塞缸来说,液压缸内径和活塞直径的公称尺寸相同,因此计算出的液压缸内径既是活塞的直径。活塞杆直径d可以根据受力情况和液压缸结构形式来决定:a. 受拉时,d=(0.30.5)D b. 受压时,在情况下,d=(0.50.55)D; 在的情况下,d=(0.60.7)D; 在的情况下,d=0.7D; c. 差动连接,且往复速度相等时,d=0.7D;很显然,本装置所采用的液压缸属于受压,而且属于的情况,所以,=0.7x180=126mm,圆整为140mm 。(2)缸筒壁厚及验算a. 缸筒壁厚计算
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