双作用单杆活塞式液压缸毕业论文

目录设计题目---------------------------------------------------------------------------2液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径（缸径）计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2流量的计算------------------------------------------------------------------3底部厚度计算---------------------------------------------------------------4最小导向长度的确定------------------------------------------------------4主要零部件设计与校核缸筒的设计------------------------------------------------------------------5缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6活塞设计----------------------------------------------------------------------7活塞的密封-------------------------------------------------------------------8活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9致谢-----------------------------------------------------------------------------10参考文献-------------------------一.设计题目双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数：系统额定工作压力：p=25（Mpa）驱动的外负载：F=50（KN)液压缸的速度比：λ=1.33液压缸最大行程：L=640(mm)液压缸最大伸出速度：λ=4(m/min)液压缸最大退回速度：vt=5.32(m/min)缸盖连接方式：螺纹连接液压缸安装方式：底座安装缓冲型式：杆头缓冲二.液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能，实现直线往复运动或摆动往复-1-运动的执行元件。按本课题设计要求，选取主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压系统的双作用单杆活塞缸液压缸。三.主液压缸主要参数的计算1、液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。Pmax≤1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度1.3345.32tvv(m/min)2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算：液压缸负载为推力：14()FDmP式中：F为液压缸实际使用推力，单位为NP为液压缸的供油压力，一般为系统压力。根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式则又依据手册（GB2348-80)对其进行圆整，取D=400mm。3、缸壁壁厚的计算先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算max()2[]pDmm式中：D为缸筒内径（m）maxp为缸筒的最高允许压力（MPa）][为缸筒材料的许用应力（MPa）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有][=100--110MPa,取][=110MPa，代入上面公式则由结果可知在所假设的范围内圆整，取为60mm。活塞杆直径的计算322644600100.40.2536253.63.142510RdDmmmP回主364315101000400.6()2510Dmm37.50.457()2110mm-2-根据GB/T2346-1993，取标准d顶=250mm。1、顶出液压缸主要性能参数：额定压力：根据设计要求，其额定压力为25MPa，即P=25MPa。最高允许压力Pmax：也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。Pmax≤1.5P=37.5MPa活塞行程：根据设计要求，其行程为800mm.液压缸最大退回速度1.3345.32tvv(m/min)2、主液压缸缸筒内径（缸径）计算根据液压缸的供油压力和负载，缸筒内径D可按下列公式初步计算：液压缸负载为推力：14()FDmP式中：F为液压缸实际使用推力，单位为NP为液压缸的供油压力，一般为系统压力。根据题目要求，取F为30kN，为0.65，为0.8，P为16Mpa并代入公式则又依据手册（GB2348-80)对其进行圆整，取D=140mm。3、缸壁壁厚的计算先暂取/D=0.08--0.3,即(7.2,27)则可按下列公式计算max()2[]pDmm式中：D为缸筒内径（m）maxp为缸筒的最高允许压力（MPa）][为缸筒材料的许用应力（MPa）由于采用无缝钢管做缸筒（见结构设计部分），查手册有σ=100--110MPa,取σ364400101000143()2510Dmm-3-σ=110MPa，代入上面公式则由结果可知在所假设的范围内圆整，取为27mm。活塞杆直径的计算322644250100.140.083833.142510RdDmmmP回主根据GB/T2346-1993，取标准d顶=80mm4、流量的计算液压缸流量根据下式计算：设计要求中给定了活塞的平均速度：当活塞杆外推时mv=2.4m/min而活塞的面积：1A=2×/4D20.1256m容积效率：取v=1根据公式得到活塞杆外推时的流量：1q=130.12562.460100.3011VAV快L/min因为只使用外推方向，所以回程方向的流量从略。5、最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求H≥L/20＋D/2式中L———液压缸的最大行程；D———液压缸的内径。故确定液压缸的导向长度H=800400240202mm活塞的宽度B一般取B＝（0．6～1．0）D37.50.1424()2110mm-4-故确定活塞宽度B=0.7X400=280mm缸盖滑动支承面的长度1l当D＞80mm时，取1l＝（0.6～1．0）d。故确定缸盖滑动支承面的长度1l=0.6X50=30mm为保证最小导向长度H，若过分增大1l和B都是不适宜的，在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由最小导向长度H决定，即C＝H－（1l＋B）/2=35mm四、主要零部件设计与校核1、缸筒的设计缸筒的结构与端盖的连接形式、液压缸的用途、工作压力、使用环境以及安装要求等因素有关。端盖分为前端盖和后端盖。前端盖将液压缸的活塞杠（柱塞）腔封闭，并起这位活塞杆导向、防尘和密封的作用。后端盖将缸筒内腔一端封闭，并常常起着将液压缸与其他机构件连接的作用。缸筒与端盖的连接选用内螺纹形式，该形式体积小，重量轻，结构紧凑。缸筒材料缸筒的材料，一般要求有足够的强度和冲击韧性。目前，普遍采用的缸筒的材料是热轧或冷拔无缝钢管。由于缸壁较薄，钢筒直径较小，故采用冷拔无缝钢管，采用通用材料为45钢。查表可以得到：缸筒材料的屈服强度s=484MP；缸筒材料的抗拉强度b=610MP；现在利用屈服强度来引申出：选取安全系数n=3.6，则缸筒材料的许用应力[]=s/n=484/4=121MPa。缸筒壁厚验算液压缸的额定压力22121()()DDpMPaD式中：D1为缸筒外径且：D1=D+2δ（mm）D为缸筒内径（mm）D为400mm，D1为454mm，将数值代入公式可得而题目所给2527pMPaMPa，符合要求。2、活塞设计活塞的材料由于缸径较小，故选用45钢。活塞结构的设计6226212110[454400]2710454pPa-5-活塞根据压力、速度、温度等工作条件来选用密封件的型式，而选定的密封件型式决定了活塞的结构型式。常见的活塞结构型式分活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，又因密封件的安装要求不是很高，而且缸径较小，故采用整体式活塞的结构型式，其密封件和导向环分槽安装。形式如下图：活塞的宽度一般由密封件、导向环的安装沟槽尺寸来决定，本课题，依据结构要求与密封件与导向件的结构，取活塞宽度B为280mm5、活塞的密封活塞的密封选用准则取决于压力、速度、温度和工作介质等因素。选用应用广泛的O型密封圈，由于工作压力大于10MPa，为防止密封圈被挤入间隙而损坏，故选用为副密封件为聚四氟乙烯（PTFE）的挡圈与主密封件组合在一起使用。这种组合式密封圈显著地提高了密封性能，降低了摩擦阻力，无爬行现象，具有良好的动态及静态密封性，耐磨损，使用寿命长、安装沟槽简单、装坼方便。活塞杆的设计6、活塞杆杆体的选择活塞杆的杆体分为实心杆和空心杆。空心杆多用于d/D比值较大或杆体内有位置传感器等场合。而实心杆加工简单，采用较多，故选用实心杆。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位，可根据液压缸的安装连接形式有多种结构形式。本课题因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压板，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带肩）形式。其外螺纹根据国家标准GB2350-80可选取M451.5。活塞杆材料1、因为没有特殊要求，所以选用45号钢作为活塞杆的材料，本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度可以在0.5—1mm左右。2、安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01mm，保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保证活塞安装不产生歪斜。-6-3、活塞杆外圆粗糙度aR选择为0.3m4、因为是运行在低载荷情况下，所以省去了表面处理。7、活塞杆强度的校核由设计要求有液压缸最大行程L=640mm已设计活塞杆直径为d=50mm查手册有校核公式为4Fd则249025/442.9110mm而活塞杆的最小直径为45mm所以活塞杆满足强度要求8、液压缸稳定性校核：假设液压缸只承受轴向载荷，则它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载kF,以免发生纵向弯曲，破坏