1、2011屆畢業設計說明書題 目木工用龍門銑床除塵及液壓系統改進設計系 部： 機械工程系 學生姓名：指導教師：職稱教授 專 業：機械設計制造及其自動化班 級： 機本0704 完成時間： 2011年5月 摘 要為了快速方便地驅動木工用龍門銑床工作臺使其往復直線運動。專門設計縱、橫式機床合用的液壓系統。通過液壓泵把驅動液壓泵的電動機的機械能轉換成油液的壓力能，經過各種控制閥送到作為執行器的液壓缸中，再轉換成機械動力去驅動負載。設計過程中根據工作臺的重量，行程等加工參數確定液壓系統的總體方案。選擇了壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥、管接頭等元器件；設計了油箱隔板、濾氣網等系列器件。在管路上，采用的是

2、精密無縫鋼管；液壓箱為自行設計。本系統操作靈活方便，自動化程度高；性能可靠，功能完善。液壓驅動工作臺，采用真空夾緊工件，不僅保證了加工尺寸，同時也解決了位置精度問題，還提高了加工效率，降低了工人的勞動強度。在除塵設計當中采用離心鼓風機作為除塵裝置的動力源。整個裝置經由安裝在刀具上的喇叭口將機床加工過程中產生的木屑吸入分管道,最后匯總進入總管道接入風機,由風機的出風口處將木屑排入布袋中。關鍵詞：銑床；液壓；性能；除塵；風機。AbstractIn order to actuates the workbench moving conveniently, the hydraulic system wh

3、ich can be used both in horizontal and vertical type is designed. Through the hydraulic pump, the hydraulic can actuates the mechanical energy of the electric motor to transform the pressure deliver energy of oil it to the liguor, pass through all kinds of control valve, hydraulic cylinder which is

4、used as execution valve and transform the mechanical power to actuate the load again. In the design process acts according to the weight, processing parameter of workbench hydraulic system overall plan determined. The pressure control valve, the flow control valve, the direction control valve, and t

5、he pipe joint primary device are chosed. The fuel tank partition board, the filter purify air net and so on by the series component are designed. On the pipeline, the precise seamless steel pipe is used , the hydraulic tank is designed independently. This system operation is convenient, the automati

6、clity is high; the performance is reliable, the function is perfect. Hydraulic drive table, vacuum clamping, not only to ensure that the processing size, but also solve the problem of positioning accuracy, but also improve the processing efficiency and reduce labor intensity. It is adopted the acent

7、ric fans as the drive in the design of dusting. The dust produced in the process of machining is soaked into the bell-mouthed which is fixed in the cutler to the pipeline, at last gathered in the pipeline which is bowed in fans, and pass through the exit of fans to the hop-pocket.Keywords: milling m

8、achine；hydraulic pressure；performance；fans；dust catcher目 錄1 緒論12 總體方案設計22.1本課題現有資料2 2.2 總體方案論證23 除塵設計總體規劃、確定除塵執行元件33.1 執行元件的確定33.2 確定除塵裝置系統原理圖33.3 確定總體結構形式44 設計計算54.1 風機的選型54.2 離心風機的安裝64.3 離心風機的運行64.4 離心風機的維護保養74.5 除塵管路的設計75液壓改進設計的總體規劃135.1 執行元件的確定135.2 液壓泵的初步確定135.3 液壓系統原理圖的改進135.4 確定主體結構形式156液壓系統改

9、進設計的校核計算設計計算166.1推動橫式工作臺液壓缸的計算166.2 推動縱式工作臺液壓缸的計算226.3 液壓泵的校核計算226.4驅動電機的選擇236.5 液壓元件的選擇24 6.6 液壓泵站零部件的改進設計266.7 液壓泵裝置266.8 管路266.9輔助元件中管接頭的改進選擇276.10 設計說明28結論29參考文獻30致謝31附件清單321 緒論龍門銑床是用于人造板加工的專用機床，它是無線電音箱、家具、輕工等行業提高產品質量，提高企業效益的理想設備。液壓系統用于傳遞動力使機床工作臺往復直線運動。縱、橫式機床合用。采用一個液壓泵帶動兩個液壓缸的結構，達到了經濟性的目的，降低了生產成

10、本；在液壓缸的結構上采用差動連接的方式使工作臺有急回特性，縮短了加工時間，提高了生產率。隨著科學技術、家具制造業的飛速發展，電子計算機的普及應用，新材料，新工藝、新技術、新的設計與理論方法的不斷出現，木工設備更新換代的周期日益縮短。在我國加入WTO之后，隨著全球市場的形成，以最短的時間內生產出高質量、高可靠性產品成為制造業企業競爭的焦點。由于高新技術的迅猛發展,極大地推動了銑床行業的技術進步,動力頭組件性能日趨完善。液壓傳動和真空定位系統開始在眾多領域得到了廣泛的應用，特別是出現高精度及快速響應的伺服控制系統后，經典的液壓系統從組件設計計算到紫銅的分析仿真，可以說走上了成熟。中南林學院的謝力生

11、先生發表在木工機床上的一篇文章寫道：“采用（液壓或氣壓）自動進料器，不僅操作安全，而且機床生產率可提高23倍。” ；“采用液壓或氣壓的自動進料器，客服了現有機械進料裝置的缺點，適應所有工件再平刨上的加工。操作人員不再需要進行人工進料，從根本上解決了木工平刨的安全問題。”文中首次提出了液壓自動進料裝置，并就其工作原理進行了理論分析；從根本上解決了木工平刨的安全問題。謝力生先生發表在木工機床上的另外一片文章液壓隨動系統在木工仿形機床中的應用一文中談到“液壓隨動系統具有重量輕、體積小、反應快、傳動剛性大以及一般液壓傳動所具有的各種優點” ；在應用一文中還提到了機械仿形的具體特點和國內外現狀：“機械仿

12、形由于受到升角的限制，車削（銑）效率低，工件形狀不能太復雜，克服了機械仿形的缺點，可以車（銑）復雜的工件，控制系統穩定，加工精度高。目前在各領域廣泛應用，國外木工仿形機床上也得到了廣泛應用。”因此根據總體設計的要求，確定木工用龍門銑床工作臺的驅動由液壓系統驅動，且兩臺機床合用一套液壓系統。為此經過對生產清洗及設計要求的分析，在液壓系統中要解決以下幾個問題:a、課題要求系統裝卸方便、便于維修、速度壓力可調；b、液壓系統要求兩臺機床合用，且可分別控制；c、液壓油的冷卻問題；本次設計通過查閱有關文獻，經過認真設計較好地解決了以上的問題。2 總體方案設計2.1 本課題現有資料2.1.1 設計內容本課題

13、主要針對液壓系統的計算和結構設計，敘述了液壓系統設計的全過程，對液壓缸、油路板、集成塊和液壓站的設計方法也作了詳細說明，液壓系統用于傳遞動力使機床工作臺作往復直線運動，采用縱、橫式機床合用。除塵裝置用于消除加工過程中產生的木屑。2.1.2設計依據工板材尺寸2500560，厚度為530，生產率為120件/小時，一次走刀可以完成板材寬度上形、型、型整邊作業。配備8個銑銷動力頭，由電機分別拖動，動力頭可進行0180旋轉，其刀軸的徑向跳動和軸向跳動均小于0.03。工作臺直線往復運動，其平面度、工作臺面相對于龍門架的縱向、橫向平行度均小于0.06/1000。液壓系統由縱、橫式機床合用。2.1.3技術要求

14、a對總體液壓系統要求工作可靠、運轉平穩；b液壓系統結構簡單，兩臺機床合用，可分別控制；c裝卸方便，便于維修、速度壓力可調；d盡量使用通用件，以便降低制造成本；2.2 方案論證2.2.1 總體方案論證本課題擬解決的問題a課題要求系統裝卸方便、便于維修、速度壓力可調；b液壓系統要求兩臺機床合用，且可分別控制；c液壓油的冷卻問題；d加工過程中的切屑和粉塵的除塵問題。解決方案及預期效果a液壓傳動系統盡量使用通用件和標準件，可以降低制造成本。速度壓力的調節可以通過對相應液壓控制閥的調節來實現。 b 用風機將切屑吸入放好的布袋進行除塵。c采用一個液壓泵帶動兩個液壓缸的結構，通過對液壓閥的應用和油箱的調整來

15、實現。d在油箱中相應位置裝上兩塊隔板，通過隔板來實現液壓油的冷卻。3 除塵設計總體規劃3.1 執行元件的確定：執行元件類型：離心排塵風機執行元件數量：1執行元件安裝位置：工作臺外側執行元件與機床連接關系：支架連接3.2 擬定除塵裝置系統原理圖 根據設計要求本設計需要的基本原理圖為：如圖3-1圖3-1除塵原理圖上面的為龍門銑床的縱式結構的除塵基本管道原理圖，下面的為橫式結構的除塵管道基本原理圖。原理：銑床加工過程中產生的木屑經喇叭口吸入進入分管道，最終匯總由風機的進風口接入風機，再經風機出風口排入布袋中。回路的特點：結構簡單，使用方便，價格低廉。注意事項：為防止在加工過程中產生的木屑飛濺，對機床

16、操作人員引起不必要的影響，需在機床工作臺的橫梁上安裝一個大的防護罩。3.3 確定主體結構形式3.3.1 總體結構原理圖的繪制根據除塵裝置系統原理圖繪制總體結構圖，如圖3-2圖3-2除塵總裝圖4 設計計算 4.1 風機的選型:風機類型的選擇：根據離心風機的選型方法可確定，空氣中含有木屑纖維或是塵土時，采用排塵風機。故在這里選用離心排塵風機。風機的傳動方式：離心風機有A、B、C、D、E、F6鐘傳動方式，A型電動機直接與風機直聯。B型、C型、E型都是帶傳動。D、F型是聯軸器傳動。在本裝置選用的方式為A型。風機型號的選擇計算：根據參考文獻12由Q=3600Fv得, Q=3600Fv； ( 4-1)Q為

17、風管內的風量；F為風管的面積；v為風管內平均速度；根據參考文獻1風機設計手冊表2-8可查得一般管道里含有木屑或是鋸末之類的雜質時的標準風速為v=15m/s,因此在這里v=v,所以Q =3600x(0.2/2)215=1696m3/h考慮到工作車間的具體情況:取大氣壓為98.07Kpa,車間正常的工作溫度T=30, 根據實際情況，管道阻力取定為700Pa；由于風管系統壓頭不太高,風壓也只好增加10%作為選用的依據。 Q=1.1Qmax (4-2) =1.11696 =1867 m3/h P=1.1Pmax (4-3)=1.1700 =770Pa由于使用地點大氣壓及輸送空氣溫度與樣本數據采用的標準

18、不同應予換算 換算公式 Po/P=(101.325/B)(T/To) (4-4) 其中下角標”o”表示標準狀態,B為大氣壓 Po =P101.325/98.07(273+30)/(273+20) =7701.033(303/293) =823Pa Qo=Q=1867 m3/h根據Po和Qo值,查參考文獻12的表6-2 , 4-68型離心風機性能表,選用4-68No5型風機，該風機轉速N=2900 r/min，性能序號5工況點參數Po=870Pa，Qo=1885 m3/h，傳動方式為A式傳動，內效率為86.1%配用電動機效率為2.2KW，型號為Y100L1-4。4.2 離心風機的安裝4.2.1準

19、備工作風機安裝前應檢查其基礎，消聲和減振裝置并應符合工程設計的有關要求。風機還應該對各機件進行全面檢查，看風機的零件，部件和配套件是否齊全；校對葉輪，機殼等的安裝尺寸是否與設計相符；葉輪與機殼的旋轉方向是否一致；各機件連接是否緊密，轉動部分是否靈活等。如發現問題逐個調整，修好，然后在一些結合面上涂一層潤滑脂或潤滑油，以防生銹造成拆卸困難。 安裝要求離心風機的安裝應注意以下幾點：a 風機與風管聯接時，要使空氣在進出風口盡可能均勻一致，不要有方向或速度的突然變化。更不允許將管道重量加在風機殼上。b 風機的進氣，排氣系統的管路，大型閥件，調度裝置等應有單獨的支撐，并與基礎或其它建筑物聯接牢固；與風機

20、進風口和排氣口相聯接直管道上，不得有阻礙熱脹冷縮的固定支架。c 風機進風口與葉輪之間的間隙對風機出風量影響很大；安裝時應嚴格按照圖樣要求進行校正，確保其軸向與徑向的間隙尺寸。d 對用帶輪傳動的風機，在安裝時要注意兩帶輪外側必須成一條直線。否則，應調整電動機的安裝位置。e 對用聯軸器直接傳動的風機，安裝時應特別注意主軸與電動機的同心度，同心度允許差為0.05mm, 聯軸器兩端面平行度允許為0.02 mm。f 風機傳動裝置的外露部分、直通大氣的進口，其防護罩應在試運轉前安裝好。g 風機安裝完畢，撥動葉輪，檢查是否有過緊或碰撞現象。待總檢查合格后，才能進行試運轉。4.3 離心風機的運行A. 啟動前的

21、準備與檢查 a 檢查潤滑油的名稱、型號、主要性能和加注量是否符合要求，并確認油路暢通無阻；b 通過聯軸器或傳動帶等盤動風機，以檢查風機葉輪是否有卡住和摩擦現象；c 檢查風機機殼內、還將聯軸器附近、帶罩等處是否有影響風機轉動的雜物，若有則應清除。同時檢查傳動帶的松緊程度是否合適；d 檢查通風機、軸承座、電動機的基礎地腳螺栓或風機減振器是否有松動、變形、傾斜、損壞現象，如有則應處理；e 確認電動機的轉向與風機的裝向是否相符，檢查風機的轉向是否正確；f 關閉作為風機負荷的風機人口閥或出口閥；g 如果驅動風機的電動機經過修理或更換時，則應檢查電動機轉速與風機是否匹配。B. 對于新裝的風機或經過大修過的

22、離心風機，還要進行試運轉檢查，風機試運轉時應符合以下要求：a 點動電動機，各部位應無異常現象和摩擦聲才能進行運轉；b 風機啟動達到正常轉速后，應首先在調節閥門度為0-5間小負荷運轉，待達到軸承溫升穩定后連續運轉時間不小于20min；c 小負荷運轉正常后，應逐漸開大調節閥，但電動機電流不得超過其額定值，在規定符合下運轉時間不應小于2h；d 具有滑動軸承的大型離心風機,在負荷試運轉2h后應停機檢查軸承，軸承應無異常，當合金表面有局部研傷時應進行休整后，再連續運轉不小于6h；e 試運轉中，滾動軸承溫升不得超過環境溫度400C；滑動軸承溫度不得超過650C；軸承部位的振動速度有效值不應大于6.310-

23、3m/s。4.4離心風機的維護保養離心風機屬機械運轉設備，同其它機械設備一樣，需要正常的維護保養。所以為了使設備在壽命周期內安全、可靠、有效的使用，必須建立設備維護保養制度，使設備能得到及時前黨的潤滑、巡回檢查，保證安全文明生產，起維護保養主要內容是：A. 風機運行的正常維護風機的維護保養必須貫穿風機運行的始終，必須嚴格按照有關的技術文件規定和操作規程進行風機的運轉。并對風機運轉中出現的問題進行及時的維修。B. 風機的技術維護a 檢查軸承、聯軸器及風機的減振裝置是否完好。b 檢查風機外殼體，觀察轉輪、葉片、開關附件。c 檢查風機轉子和外殼間的間隙。d 檢查轉子的平衡，轉子是否平衡一般可根據外殼

24、振動和葉輪旋轉的均勻性評定。e 檢查風機的完整性，風管聯接的嚴密性有無襯墊。f 檢查傳動裝置有無潤滑油，并在必要時予以補充。4.5除塵管路的設計在此排塵裝置中，管道主要作為排塵途徑,即喇叭口在切削刀具上將木屑吸入，然后通過分管道進入總管道，再接入風機的進風口，最后由風機的出風口排到布袋中去。4.5.1管道的設計在木工用龍門銑床的除塵設計中，管道是主要的排塵元件。在此裝置中，管道的尺寸設計要求極為合理，尺寸大了會對機床的工作臺、刀具以及工件在加工過程中的位置均有很大的影響。尺寸若是小了，則又會對排塵中木屑的吸取有所不便，因此，在這個除塵裝置中管道的直徑取10cm。這樣既不會對機床的加工產生不必要

25、的影響又不會阻礙木屑的排除。管道可在外購買塑料制品，連接方便，并可伸縮，以變根據刀具的位置變化按需取用。在管道的拐彎處采用管接頭連接，再用扎袋扎緊，同時在外層再用帆布包裹一下以達到更好的密封。對于在機床上的防護罩之內的部分管道和喇叭口的，則采用分節聯接的方法，即根據具體的防護罩和工作臺位置將管路分為幾部分，每節之間，通過前面的方法將管道連接在一起。4.5.2喇叭口的設計為防止加工過程中產生的木屑到處飛濺，也利于更好的吸收木屑，將風機的喇叭口安裝在刀具邊緣的旋轉方向處。在喇叭口的尾架處的管道直徑略小于10cm，以便更加順利的與分管道相連接。喇叭口的直徑取30cm,喇叭口由一塊鐵皮卷制而成其小端直

26、徑為10cm，剛好與后面同直徑管道焊接在一起。鐵皮為扇形，根據 =360D/2R (4-5) 為扇形的角度；D為喇叭口直徑；R為扇形半徑； 將D=30，R=30帶入公式，得=180喇叭口如圖4-3圖4-3喇叭口4.5.3管接頭的設計 管接頭主要是為了連接除塵管道，在這個裝置中,由于管道的連接方式較多,因此設計中有二通接頭,三通接頭和四通接頭三種接頭。二通接頭的制作是有四塊鐵皮卷裹而成,在連接處用焊接的方式連接在一起。它是通過畫法幾何原理制作形成的。管接頭的直徑是20cm。二通接頭如圖4-4。而三通和四通接頭的做法則大致相同,都是用一直管與鐵皮焊接起來。管接頭制作中所有的焊接方式皆是型焊接.其優

27、點是填充均勻。三通接頭有直徑為20cm和卷制成直徑為10cm的管道相連,也有直徑為20cm和卷制成直徑為的20cm管道相連,其做法一樣。四通接頭則全部由直徑為20cm的管道和卷制成直徑10 cm的管道相連。三通和四通接頭的圖分別如4-5和4-6。圖4-4二通接頭圖4-5三通接頭圖4-6 四通接頭4.5.4除塵防護罩的設計安裝為了防止在操作過程中，飛濺出來的木屑容易對機床操作人員產生影響，需要在機床上安裝阻擋木屑的防護罩。由于本機床為龍門銑床，有橫式和縱式兩個總體結構，因此在安裝過程中需要使用兩個防護罩，一個固定在橫式結構的橫梁上，另一個在則固定在縱式結構的橫梁之上。具體的安裝需要根據工作臺的尺

28、寸來定，并且要根據工作臺上刀具的具體位置留有相應的空間。除塵裝置外殼罩考慮到只安裝了除塵喇叭口以及吸塵風管,這樣除塵裝置外殼罩的受力就不是很大,所以外殼就用不銹鋼鐵皮加工彎制而成,并在外殼上預留出了動力刀頭上下左右調節的位置。除塵外殼罩用六角螺栓固定在除塵罩的支架上,除塵罩支架又用螺栓固定到橫梁兩端上。并且匯總后的大風管是擺放在橫梁上面,這樣就減少了除塵外殼的受力。另外在除塵外殼的兩側都加上了固定板,板上開出供絲杠調節的槽位置,也有效的防止了外殼的變形。在喇叭口尾架處可以將其直接焊接在管道上。機床橫式和縱式結構的防護罩分別如圖4-7和4-8所示：圖4-7 橫式防護罩圖4-8 縱式防護罩5 液壓

29、改進設計總體規劃5.1 執行元件的確定執行元件類型：雙作用活塞缸執行元件數量：2執行元件安裝位置：工作臺正下方執行元件與主機連接關系：支架連接5.2 液壓泵的初步確定泵的類型：定量葉片泵泵的安裝位置：油箱的上方5.3 液壓系統原理圖的改進5.5.1 基本回路的確定根據設計要求本設計需要的基本回路為：速度控制回路差動連接快速運動回路。如圖5-1所示。圖5-1 液壓缸差動連接快速運動回路1-濾油器；2-定量泵；3-溢流閥；4-節流截止閥；5-行程節流閥；6-單向節流閥；7-液壓缸；8-行程節流閥。 原理：換向閥處于原位時，液壓缸有桿腔的回路合液壓泵共有合在一起進入液壓缸無桿腔，使活塞以V1的速度快

30、速向右運動。5.5.2 液壓系統原理圖根據設計要求,由一臺泵站控制兩臺液壓缸，兩臺液壓缸彼此工作互不影響,采取并聯連接的方式,如圖5-2所示。圖5-2 總體液壓回路1-濾油器；2-定量泵；3-溢流閥；4-節流截止閥；5-三位四通電磁換向閥；6-單向節流閥；7-液壓缸；8-行程節流閥； 9-壓力表開關； 10-壓力表。原理：當電磁鐵1Y得電2Y不得電時，液壓泵的供油經過溢流閥、節流截止閥、三位四通換向閥與液壓缸有桿腔的回油合在一起進入液壓缸的無桿腔使活塞以V1的速度向右運動；當2Y得電1Y不得電時，液壓泵的供油經過行程節流閥、二位三通換向閥后進入液壓缸有桿腔使活塞以V2的速度向左運動。此回路的特

31、點：使執行元件獲得盡可能大的工作速度，以提高生產率或充分利用功率。行程節流閥起緩沖保護作用。需要注意的地方：泵的流量和液壓缸有桿腔排出的流量合在一起流過的閥和管路應按合成流量來選擇其規格，否則會導致壓力損失過大，泵空載時供油壓力過高。5.4 確定主體結構形式5.4.1 總體結構圖的繪制 根據液壓系統原理圖繪制液壓系統總結構圖，如圖5-3圖3-3 龍門銑床液壓傳動系統結構6 液壓系統改進設計的校核計算6.1推動橫式工作臺液壓缸的校核計算根據總體設計要求，即工作臺的運動方式、行程壓力的要求，以及為了便于與工作臺的連接，液壓缸與工作臺的連接方式選取端部前后支架型安裝方式。下面是各零件的校核計算。6.

32、1.1 缸筒的校核A. 缸筒結構由于缸筒的工作壓力屬于低壓力級,以及用途和使用環境等因素,選擇缸筒結構為圓柱型鋼管。 B. 缸筒材料 一般缸筒要求有足夠的強度和沖擊韌性，根據液壓缸的參數、用途和毛坯的來源選擇調質的45號鋼。 C. 對缸筒的要求 a 有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態試驗壓力而不至于產生永久變形。 b 有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不至于產生彎曲。c 內表面與活塞密封件及導向環的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構成密封的容腔，用以容納壓力

33、油液，同時它還是活塞的運動“軌道”。所以設計時，必須正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運動速度和有效行程，同時還必須具有一定的強度，能足以承受液壓力、負載力和意外的沖擊力；缸筒的表面應具有合適的配合公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運動平穩性和耐用性。D. 缸筒的校核計算a 缸筒內徑原有數據,缸筒內徑為80mm.以下是校核計算:據參考文獻2 表4-21液壓缸的牽引力應能克服所受到的縱阻力。總阻力包括：運動部件與導軌間的摩族阻力；密封裝置的摩擦阻力；啟動、制動或換向時的慣性力；回油腔因背壓作用產生的阻力等，即液壓缸的最大牽引力：F=F導+F慣+F背+F密 （

34、6-1）其中：F慣相對其他力非常小，所以在本次設計中可以忽略。因為本設計為直接回油，所以F背0。即 F= F導+ F密 （6-2）已知：工作臺重量：9946.87N；工作臺與導軌摩擦系數：f0.16F導f=0.169946.87 N1591.4922 N因為本設計采用O型密封圈，所以 F密=0.03F所以： F= F導+ F密1592.4922+0.03F得 F=1622.6 N根據參考文獻1 液壓缸內徑： D=(4F/P) 1/2 （6-3）其中：P為本液壓系統的工作壓力 已知： P0.5Mpa所以： D=63.9(mm)根據參考文獻1 表1-12 取整D=80(mm)F-推動橫式工作臺所需

35、的力P- 缸的工作壓力 D-缸的內徑b 缸筒壁厚 缸筒壁厚為：=0+C1+C2 （6-4）關于0的值， 0=/D=0.02/0.08=0.25即0.08/D3，可用公式：0PmaxD/（2.3p-3Pmax）=0.50.08/（2.3122-30.5）=0.14m0為 缸筒材料強度的最小值，mm C1為缸筒外徑公差余量，mm即 C1=0.02mmC2為磨損余量，根據設計要求（略）P缸筒材料的許用應力，MpaP=b/n (6-5)b缸筒材料的抗拉強度，Mpa，45缸 取610MPan安全系數,通常取n=5經校核計算得出的尺寸與原有尺寸基本一致。6.1.2活塞的設計由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒

36、往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，回引起液壓缸內部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關，活塞直徑應與缸筒內徑一致。設計活塞時，主要任務就是確定活塞的結構型式。 A. 活塞結構型式根據密封裝置型式來選用活塞結構型式（密封裝置則按工作條件選定）。通常分整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞圓周上開溝槽，安置密封圈，結構簡單,但給活塞的加工帶來困難,密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結構多樣，主要受密封型式決定。組合式活

37、塞大多數可以多次拆裝，密封件使用壽命長。隨著耐磨的導向環大量的使用，多數密封圈與導向環聯合使用，可大大降低活塞的加工成本。根據本次設計的要求，液壓缸的結構，選擇整體式活塞結構的型式。B. 活塞與活塞桿的連接 活塞與活塞桿的連接型式有多種，有螺紋連接，用開口銷或雙螺母鎖緊，連接牢固可靠；有焊接連接，軸向尺寸小，加工容易，但不易拆卸；有半環連接，有彈簧擋圈連接，這兩種方式裝卸方便，并可承受較大的負載和振動，缺點是活塞是活塞桿的裝配要有軸向公差，否則軸向間隙會造成活塞桿與活塞的軸向竄動。所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時由于往復運動而松開。同時在活塞與活塞桿之間需設置靜密封。比較活塞與活塞桿的連接

38、方式，在本設計中，采用焊接連接型式。C. 活塞的密封密封型式與活塞的結構有關，可根據液壓缸的不同作用和不同工作壓力來選擇。在設計中考慮活塞與缸筒的配合的密封性，采用了O型密封圈，在活塞與活塞桿處也用Y型密封圈。D. 活塞材料無導向環活塞：用高強度鑄鐵HT200300或鑄缸。有導向環活塞：用優質碳素鋼20號、35號及45號，有的在外徑套尼龍（PA）或聚四氟乙烯PTFE+玻璃纖維和聚三氟氯乙烯材料制成的支承環。裝配活塞外環可用錫青銅。在設計中采用了無導向環的活塞，材料為高強度的HT200。E. 活塞尺寸及加工公差活塞外徑的配合一般采用f9，外徑對內孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的垂直

39、度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差之半，表面粗糙度視結構型式不同而各異。按照設計的結構在符合機械性能的情況下，同軸度公差為0.02mm，端面與軸線的垂直度公差為0.04mm，外表面的圓柱度0.04mm。6.1.3 活塞桿的設計校核 A. 結構 因為活塞桿是用于缸筒運動的液壓缸，用來導通油路，同時，考慮到減輕活塞桿的重量和增強活塞桿的抗彎能力，設計過程中采用了空心桿的桿體。由于缸工作時軸線固定不動，所以采用螺栓頭的桿外端。活塞桿的螺紋尺寸為M602。 B. 活塞桿的材料和技術要求 活塞桿在導向套中滑動，采用材料為高強度的HT200,H8/h7配合,太緊則

40、摩擦力大，太松則容易引起卡滯現象和單邊磨損。其圓柱度和圓度公差不大于直徑公差之半。安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差為0.01mm，是為了保證活塞桿外圓與活塞外圓的同軸度，以避免活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋的卡滯現象。安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差為0.04mm，以保證活塞安裝不產生歪斜。 活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.10.3um。因為太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤滑。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需進行鍍鉻處理，鍍層厚0.030.05um，并進行拋光或磨削加工。 C. 活塞桿的校核計算 a 活塞桿直徑計算原有數據,活塞桿的直徑為56mm根據參考文獻1 表20-8-

41、12公式得： d=D/21/2 =55mm （6-6）b 活塞桿的強度計算，只受軸向推力活塞桿在穩定的工況下和拉力，所以可以近似地用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行計算得：即 =F10-6/（/4）d2P Mpa （6-7）150.85610Mpa=P 所以活塞桿的強度滿足使用要求F活塞桿的作用力，ND活塞桿的直徑，mP材料的許用應力，Mpa經校核計算得出的數據與原有數據基本一致。6.1.4 導向套的校核計算導向套在液壓缸的有桿側端，用以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證缸筒有肛腔的密封。外側裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時把雜質、灰塵及水分帶到密封裝置相處，損壞密封裝置。導向套的典

42、型結構型式有軸套式和端蓋式兩種。A. 結構 根據設計結構的整體性考慮及機械性能要求，在設計時采用了端蓋式結構。B. 導向套的材料金屬導向套一般采用磨擦系數小、耐磨性好的青銅材料制作，非金屬導向套可以用塑料（PA）、聚四乙烯（PTEE+玻璃纖維）或聚三氟氯乙烯材料制作。在設計中采用了金屬制作的導向套。C. 導向套長度的計算a 導向套尺寸配置 導向套的主要尺寸是支承長度，通常按活塞桿直徑、法蘭的型式、導向套材料的承壓能力、可能遇到的最大側向負載等因素來考慮。b 導向套長度的校核導向套長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩定性，因此，在設計時必須保證缸有一定的最小導向

43、長度 A，在本設計中缸徑為D80mm得:A=（0.61.0）D (6-8) 即 A=（0.61.0）80=4880mm,取A=50mm。經校核A的長度與原有數據相同。D. 加工要求導向套外圓與端蓋內孔的配合為H8/f7，內孔與活塞桿外圓的配合為H9/f9。外圓與內孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，內孔中的環行油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤滑。6.1.5緩沖裝置液壓缸的活塞桿具有一定的質量，在液壓力的驅動下運動時具有很大的動量。在它們的行程終端，當桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，產生很大的沖擊壓力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機

44、械碰撞，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的2倍，這就必然會嚴重影響液壓缸和整個液壓系統的強度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實現速度的遞減，直至為零。一種利用緩沖柱塞和節流閥配合使用的可調固定節流液壓油缸，當緩沖柱塞進入緩沖腔后，腔內油液被迫經節流口流出，由于節流口液阻較大，在緩沖腔內形成較高緩沖壓力而實現油缸活塞減速緩沖。調節節流口的開度大小可改變活塞的緩沖速度，子(與單向閥相連)為活塞向右運動時單向進油口，單向閥為緩沖腔內最高壓力限制閥。對固定節流式緩沖裝置，開始時沖擊壓力很大，設計時應考慮緩沖裝置的最高耐壓，

45、進入緩沖后緩沖效果衰減很快，適于活塞速度較低、負載(慣性)質量較小的場合，其優點是結構緊湊簡單，在液壓油缸上應用較多。緩沖原理：設柱塞進入緩沖位置相對于剛開始緩沖位置為“(左為正，右為負)，運動速度為”，當其繼續向左移動dx微小位移時，液壓油缸運動部件的機械能變化值dE2經緩沖后將全部轉換為緩腔內油液的液壓能變化值dE1(能量守恒原理)。一般技術要求a 緩沖裝置應能以較短的緩沖行程L吸收最大的動能。b 緩沖過程中盡量避免出現壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰值，使壓力的變化為漸變過程。c 緩沖腔內峰值壓力應為pcmax 1.5pi （pi 為供油壓力）d 動能轉變為熱能使油液溫度上升時，油液的最高溫

46、度不應超過密封件的允許極限。6.1.6 密封裝置液壓傳動是以液體為傳動介質，依靠密封容積變化來傳遞力和速度的，而密封裝置則用來防止液壓系統油液的內外泄漏以及外界灰塵和異物的侵入，保證系統建立必要壓力。密封裝置的性能直接影響液壓系統的工作性能和效率，是衡量液壓系統性能的一個重要指標。密封裝置的基本要求a 要有良好的密封性，隨油壓的增加，能自動提高密封性。b 密封裝置對運動零件的摩擦阻力要小。c 耐磨性好，工作壽命長。d 抗腐蝕性好，制造簡單，便于安裝和維修。本設計的液壓系統采用的密封方式有: A.O型密封圈 主要應用于活塞與缸桶，管接頭處的密封。 B唇型密封圈 主要用于活塞缸體內的密封。6.1.

47、7排 氣 閥液壓裝置在停機和在吸油管處吸油時，常有空氣進入油管。混有空氣的液壓油常會影響活塞的平穩運行，出現爬行現象。如果排氣塞設置不當或者沒有設置，壓力油進入液壓缸后，缸內仍會有空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性，會造成液壓缸整個液壓系統在工作中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。同時，還會加快液壓油的氧化、損壞液壓系統中各種零部件。為了避免這種現象的發生，除了防止空氣進入液壓系統外，必須在液壓缸上安置排氣閥。液壓竿是液壓系統的最后執行元件，會直接反映出殘留空氣的危害，所以排氣閥的位置要合理，水平安裝的液壓缸，其位置應設在缸體兩腔端部的上方；垂直安裝的液壓缸，應設在端蓋的上方，均應與壓力腔

48、相通，以便安裝后調試，前排除液壓缸內之空氣。由于空氣比油輕，總是向上浮動，不會讓空氣有積存的殘留死角。排氣閥的使用：在油泵啟動后、液壓傳動工作開始前，先打開排氣閥門，讓活塞往復運行幾次，液壓油中的空氣即能排出。當看到有液壓油噴出時，立即關閉排氣閥，然后再正常開車生產。由于本設計是采用垂直安裝的液壓缸，所以排氣閥應設在缸筒的前端部。結構為整體式排氣閥。6.1.8 液壓缸的行程時間校核 原來的行程時間為27 s。以下是校核過程：A 行程時間據參考文獻1 表20-6-3 當活塞桿伸出時： (6-9) 其中：D=0.8m；S=2m；Q=35L/min；d0.55m=17.6 s 當活塞桿縮回時： (6

49、-10)9.4 s 其中：S活塞行程，m Q流量，L/min d缸筒內徑，mD活塞桿直徑，m活塞在缸體內部完成全部行程所需的時間T=17.69.427 s經過校核得出的行程時間與原有一致。6.2推動縱式工作臺液壓缸的校核計算（過程與推動橫式工作臺液壓缸相同）6.3 液壓泵的校核計算A 液壓泵流量的校核a 推動橫式工作臺液壓缸油液流量的校核：原來橫式工作臺液壓缸的油液流量為14.24 L/min。據參考文獻1 表20-6-3公式當活塞桿伸出時：Q = (D 2 /4)v103 (4-11)=3.14(0.08) 2/46103=30.14L/min當活塞桿縮回時：Q =(D 2 -d 2 )/4

50、v103 (6-12)=3.14(0.082-0.0552)/412103= 31.79 L/min當活塞桿差動伸出時：Q = (d 2 /4)v103 (6-13)=3.14(0.055) 2/46103 =14.24 L/minb 推動縱式工作臺液壓缸所需的油液流量：原來縱式工作臺液壓缸的油液流量為16.9 L/min。據參考文獻1 表20-6-3公式當活塞桿伸出時：Q =(D 2 /4)v103 (6-14)=3.14(0.09) 2/46103=38.15 L/min當活塞桿縮回時：Q =(D 2 -d 2 )/4v103 (6-15)=3.14(0.092-0.062)/412103= 42.39 L/min當活塞桿差動伸出時：Q = (d 2 /4)v103 (6-16)=3.14(0.06) 2/46103= 16.95 L/min考慮系統的泄露 Q