2022年滚动轴承压装机设计方案说明书 .pdf

1 / 36 目录摘 要- 1 Abstract-2 第 1 章 绪论 -3 1.1概述 -3 1.2 WY滚动轴承压装机简介-3 第 2 章 设计内容及任务要求-5 21 设计内容及要求-5 22 液压系统的设计流程-6 第 3 章 液压系统的设计计算-7 3.1轴承压装机液压缸的设计及计算-7 3.1.1分析工况及设计要求，绘制液压系统草图-7 3.1.2计 算 液 压 缸 的 外 负 载 -9 3.1.2.1 压装缸-9 3.1.2.2夹紧缸 -9 3.1.2.3顶起定位缸 -9 3.1.2.4 确定系统的工作压力-9 3.2 确定液压缸的几何参数-9 3.2.1压装缸尺寸计算-9 3.2.1.1 液压缸工作压力的确定-9 3.2.1.2液压缸内径D 和活塞杆直径d 的确定 -9 3.2.1.3液压缸壁厚和外径的计算-10 3.2.1.4液压缸工作行程的确定-11 3.2.1.5 缸盖厚度的确定-11 3.2.1.6 最小导向长度的确定-13 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 36 页2 / 36 3.2.1.7 缸体长度的确定-14 3.2.1.8 活塞杆稳定性的验算-14 3.2.2定位缸及其主要尺寸的确定-14 3.2.2.1液压缸工作压力的确定-14 3.2.2.2 液压缸内径D和活塞杆直径d 的确定 -15 3.2.2.3 液压缸壁厚和外径的计算和选取-16 3.2.2.4 液压缸工作行程的确定-17 3.2.2.5缸盖厚度的确定-17 3.2.2.6 最小导向长度的确定-17 3.2.2.7缸体长度的确定-17 3.2.2.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度-17 3.2.3夹紧缸及其主要尺寸的确定-18 3.2.3.1液压缸工作压力的确定-18 3.2.3.2液压缸内径D和活塞杆直径d 的确定 -18 3.2.3.3 液压缸壁厚和外径的计算和选取-19 3.2.3.4 液压缸工作行程的确定-20 3.2.3.5缸盖厚度的确定-20 3.2.3.6 最小导向长度的确定-21 3.2.3.7缸体长度的确定-21 3.2.3.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度-21 3.3液压缸的结构设计-23 3.3.1压装液压缸的结构设计-23 3.3.1.1 缸体与缸盖的连接形式-23 3.3.1.2活塞杆与活塞的连接结构-23 3.3.1.3 活塞杆导向部分的结构-23 3.3.1.4 活塞及活塞杆处密封圈的选用-24 3.3.1.5 液压缸的缓冲装置-24 3.3.1.6 液压缸的排气装置-24 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 36 页3 / 36 3.3.2夹紧液压缸和定位液压缸的结构设计-24 3.4液压系统元件的分析和选择-24 3.4.1确定供油方式 -25 3.4.2调速方式的选择-25 3.4.3速度换接方式的选择-25 3.4.4夹紧回路的选择-26 3.4.5定位回路的选择-26 3.4.6传感器和调理器的选择-26 3.5液压站的结构-26 3.5.1压装机液压站元件的组成-26 3.5.2液压油的选择 -27 3.6液压缸的调整-28 3.6.1压装液压缸的调整-28 3.6.2顶起定位液压缸的调整-28 3.7压装机及其环境的布置-28 第 4 章 设计总结 -29 参考文献 -30 致谢 - -31精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 36 页4 / 36 【摘要】滚动轴承压装机机械的设计。设计主要是针对WY型轴承压装机的机械部分进行设计，设计时，从实际情况出发，发挥液压传动的优点，力求在达到设计要求的情况下设计出结构简单、成本低、操作简单、维修方便的液压传动系统。这次设计让我获益良多，首先是四年学习的系统复习，并在其基础上进一步理论联系实际，通过实践深化理论知识。其次就是学会查参考资料筛选有用信息和利用网络获得更多知识，培养自己的分析、解决实际问题的能力。最后是锻炼了合作能力，学会了坚持与妥协，培养了团队精神。关键词 ：滚动轴承；压装；机械；液压精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 36 页5 / 36 AbstractRolling bearings under the design of packaging machinery.Thedesign is primarily for bearing pressure wy type of packagingmachine of design, the design from the realities of the hydraulic transmission, trying to reach the case to workout simple structure and low cost, easy operation, maintenanceof the hydraulic transmission system.The design and engineering, the first four years of study, and in its review system to further ties with the theory and in practice the theories of knowledge. next is to find the information helpful information and the use of network for more knowledge, training their analysis, solve practical problems. the exercise of the co-operation and to uphold and compromise, teamwork. keywords:The rolling bearing。 Push mounting 。 Machinery 。 Hydraulic 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 36 页6 / 36 第 1 章绪论11 概述WY型滚动轴承压装机是一台具有自动记录铁路车辆滚动轴承压装时产生的位移压力关系曲线及有关数据的新一代滚动轴承压装机。我国铁路车辆自七十年代采用滚动轴承以来，在滚动轴承的压装工艺上，经历了七十年代的移动式油压机，八十年代的具有记录时间压力曲线及有关数据的固定式滚动轴承压装机。随着时代的不断进步，老产品的淘汰，新产品的涌现是历史的必然。七十年代的移动式油压机，解决了滚动轴承最基本的要求，但劳动强度大，工作效率底，压力计量采用人工测量误差大，有关数据靠手工填写容易产生差错，这些缺点很突出。八十年代出现的固定式滚动轴承压装机，能够自动测量和记录每条轮对轴承压装技术参数，自动测量、打印轴承压装力、终止压装力并且自动给出压装力随时间变化的关系曲线，它的问世很快淘汰了移动式油压机。由于当时技术水平的限制以及研制者对轴承压装过程的认识不足，经过十多年来的生产实践，滚动轴承在压装过程中记录的时间压力关系曲线的不足之处日趋明显。为了达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的，必须采用滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移压力曲线。 WY型滚动轴承压装机正式为了适应这种要求而研制生产的新一代滚动轴承压装机。12WY 滚动轴承压装机简介WY型滚动轴承压装机 ( 以下简称压装机 是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备。压装机由机体、液压站和控制台三部分组成。三部分相对独立，必要时可单独使用在不同场合。机体由床身、支座、主油缸、辅助油缸及轮对夹紧机构组成。本机床身、支座在强度和刚度上较以前有很大的提高，主油缸设计独特，具有良好的使用性能。液压站的结构和液控原理经过多年的考验，密封性能好，可靠。集成块主体精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 36 页7 / 36 采用锻刚制造，六面磨削加工。控制台为流行的计算机操作台结构，强弱电分柜安装，抗干扰能力强。压装机既能两头同时压装轴承，也可以单头压装轴承，通过更换压装缸前端的引导套和压装盖，并对控制系统的有关参数进行修改后，可以压装197726 和352226 两种轴承。在压装开始时，操作人员可将轴号、轴型、轴承号及左右端分别输入控制系统，这些资料在打印机打印曲线图表时将给予打出，压装结束后，打印机将自动打印出具有位移- 压力曲线以及压装力、贴靠力和结果判断等有关数据记录。采用工业计算机控制系统，通用打印机做为输出终端，14 寸彩色显示器对话框提示，鼠标、键盘操作。由于计算机存储量极大，可以存储几百万根轴的压装数据，完全可以取代单位的书面资料保存，任何时间都可以调出所有需要的资料，并通过打印机打印出任一轴承压装曲线图表。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 36 页8 / 36 第 2 章设计内容及任务要求21 设计内容及要求本次设计主要是针对WY型轴承压装机的机械部分进行设计，而控制部分和液压站部分不需要进行设计，根据已有的资料和到现场进行观察，从而设计出达到要求和需要的轴承压装机。液压传动系统是液压机械的一个组成部分。液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机的结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单，工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。轴承压装机的主要性能和参数1）最大压装力 457/KN 2）压装缸行程 400/mm 3）外形尺寸 5000*850*1500/mm 4）许用压力高压 9.5/Mpa 低压 2.5/Mpa 5）总功率 11.3/Mpa 6）轮对最大直径 915/mm 轮对最小直径 760/mm 7）重量 8000/kg 8）压装端数单、双端9）压装方式自动、手动10）可输入并自动记录压装单位、时间轴型、轴号、轴承号等11）自动打印出轴承压装参数以及位移变化的压装力曲线，贴靠后保压5 秒，自动作出压装质量合格与否的判断，可重复打印12）系统资料存储： 3000000/根轴资料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 36 页9 / 36 c确定主要参数d编制液压元件工况图e拟订液压系统图f 选择和设计液压元件g液压缸结构设计、运算h绘制正式工作图、编制设计说明书精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 36 页10 / 36 第 3 章 液压系统的设计计算3.1 轴承压装机液压缸的设计及计算3.1.1 分析工况及设计要求，绘制液压系统草图压装机工况分析：压装缸： (图 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 36 页11 / 36 液压原理图以及动作顺序表请参见付图4，图 5：图 4）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 36 页12 / 36 图 5）3.1.2 计算液压缸的外负载3.1.2.1压装缸已知压装力为 196/KN，最大压装力为 475/KN 并保压 5/s 3.1.2.2夹紧缸根据压装时的夹紧结构设计，初步确定夹紧力为6000/N 3.1.2.3顶起定位缸因 为 是 两 个 缸 对 称 分 布 ， 而 轮 对 重1000/kg ， 所 以 每 个 缸 的 负 载 为500*9.8=4900/N 3.1.2.4 确定系统的工作压力系统分别有高压和低压，高压处最高为9.5/Mpa，低压处最高为2.5/Mpa，不得超过此数值，具体请参考液压原理图3.2 确定液压缸的几何参数3.2 1 压装缸尺寸计算：3.2.1.1 液压缸工作压力的确定工进时为 9.5/Mpa，快进时为 2.5/Mpa 3.2.1.2液压缸内径 D和活塞杆直径 d 的确定由下图可知：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 36 页13 / 36 p1p2p3Dd1d2d3图 6 134RD=cmpp其中R 为最大压装力475/KN。cm为机械效率0.95 。1p为最大输出压力9.5/paM。3p为系统背压，在这取0 计算，即无背压。则：123160,125,90dmm dmm dmm查1 表 2-4GB2348-80）取250Dmm. 查1 表 2-3 、2-5 取123160,125,90dmm dmm dmm。3.2.1.3液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚友液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径与其壁厚的比值/10D的圆筒称为薄壁圆筒。其计算公式为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 36 页14 / 36 2ypD式中液压缸壁。厚 m ）。D液压缸内径 m ）。yp实验压力，一般取最大工作压力的1.251.5 ）/ 倍paM）。缸筒材料的许用应力。其值为: 无缝钢管：100110Mpa. 一级缸的内径计算21.5 2.53.75ypMpaMpa，1160dmm，100 Mpa2212.632ypdmm查2 表 4-11 及 C 表 2-115 采用外径为 160mm, 壁厚为 18mm 的无缝钢管。同理取活塞杆材料为外径90mm, 壁厚 5mm 的无缝钢管。二级缸的内径计算11.59.514.25ypMpaMpa，250Dmm，100Mpa11182ypDmm查2 表 4-11 及 C 表 2-115 采用外径为 325mm, 壁厚为 38mm 的无缝钢管3.2.1.4液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参照1 表 2-6 中的尺寸系列来选取标准值。一级缸工作行程长度为200mm ；二级缸工作行程长度为400mm. 3.2.1.5 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t 按强度要求可用下面两式进行近似精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 36 页15 / 36 计算。无孔时20.433yptD有孔时2200.433()yptDDd式中t 缸盖有效厚度 mm ）。2D缸盖止口内径 mm ）。0d缸盖孔的直径 m ）. 一级缸缸盖厚度计算后缸盖120.43314.250.43325010040.86ypDmm前缸盖22120.4336.7ypttDmm取2t =15mm. 二级缸缸盖厚度计算后缸盖精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 36 页16 / 36 1320.43314.250.43325010040.86yptDmm取3t =45mm: 前缸盖242200.433()3.75 2500.433 250100250 13030.25yptDDdmm取4t =45/mm. 3.2.1.6 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点的距离H 称为最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H 应满足以下要求18012571.5202202LDHmm式中L液压缸的最大行程。D液压缸内径。活塞的厚度B 一般取0.61.0BD；缸盖滑动支承面的长度1l，根据液压缸内径而定。当80Dmm时，取1(0.61.0)lD；当80Dmm时，取1(0.61.0)ld。对一级缸最小导向长度18012571.5202202LDHmm，活塞宽度及滑动支承面的长度1l10.70.79063ldmm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 36 页17 / 36 0.60.6 16096BDmm因163961592143lBmmHmm，故无需设计隔套。对二级缸最小导向长度400250145202202LDHmm活塞宽度及滑动支承面的长度1l10.70.6 160 96ldmm0.60.6250150BDmm为保证最小导向长度H，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3.2.1.7 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形尺寸长度还要考虑到两端缸盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030/倍。一级缸缸体内部长度1345724545662Lttmm118096276LLBmm因液压缸为伸缩缸，故其外形尺寸长度由二级缸的活塞杆长度而定。二级缸缸体内部长度140015022572LLBCmm缸体外形尺寸为1345724545662Lttmm3.2.1.8 活塞杆稳定性的验算因两级液压缸支承长度BL 10d，故无须考虑活塞杆弯曲稳定性。液压缸支承长度BL是指活塞杆全部外伸时，液压缸支承点与活塞杆前端连接处之间的距离： d 为活塞杆直径。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 36 页18 / 36 3.2.2 定位缸及其主要尺寸的确定3.2.2.1液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件的不同，通常采用的压力范围也不同。设计时用类比法来确定。由于轴承压装机属于工程机械，参见手册1液压系统设计简明手册），定位缸的压力取 20/Mpa。3.2.2.2 液压缸内径 D和活塞杆直径 d 的确定初步确定定位缸的结构形式为柱塞缸，如下图所示，成对布置，靠轮对的自重使其复位，而柱塞液压缸在回油路上无背压。图 7）由公式：214DpFFf可得: 其中: D液压缸柱塞直径1p液压缸工作压力 ,初算时可取系统工作压力。F工作循环中的最大的外负载；Ff液压缸密封处的摩擦力，它的精确值不容易求得，常用液压缸的机械效率cm进行估算。cm液压缸的机械效率，一般cm=0.9-0.97 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 36 页19 / 36 而由所知道的数据来看，工作外负载F=4900 KN ，参见手册2液压气动系统设计手册）可得，柱塞密封选取的是U型密封圈，在前缸盖处安装了FA型防尘圈，所以密封处的摩擦力约为工作负载的0.3倍。而机械效率这里选取的是0.9 ，则： D=643.142100.9F=64(49000.34900)3.142100.967.14/mm 由计算得到的数据，根据液压缸活塞杆直径系列GB2348-80）再结合实际，圆整为 70mm 。因为选取的是柱塞型液压缸，根据参考书3袖珍液压气动设计手册）柱塞缸的柱塞与缸壁之间的距离一般为3 到 10mm ，这里考虑到柱塞的直径很大，工作的时候需要的力比较大，所以选取液压缸的缸内径为80 mm，即柱塞与缸壁之间距离为 5 mm。3.2.2.3 液压缸壁厚和外径的计算和选取液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处，从材料力学可知，承受内压力的圆桶，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D 与其壁厚 的比值 D/10 的圆筒称为薄壁圆筒，起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按下面的公式计算：2ypD式中： - 液压缸的壁厚 m ）； D-液压缸的内径 m ）；yp- 实验压力，一般取最大工作压力的1.251.5 ）倍Mpa ）；- 缸筒材料的许用压力，其值为：锻钢：=110120/Mpa；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 36 页20 / 36 铸钢：=100110 /Mpa；无缝钢管：=100110 /Mpa；高强度铸铁：=60 /Mpa；灰铸铁：=25 /Mpa。在中低压液压系统中，按上式子计算出来的液压缸的壁厚往往比较小，使缸体的刚度往往很不够，因此按经验选取，在这里选取15/mm 。液压缸壁厚算出后，即可以求得缸体的外径1D为：1DD+2 式中1D值应该按无缝钢管标准，选取110 /mm。3.2.2.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，在这里，柱塞缸的工作行程为140/mm 。属于活塞行程参数系列 GB2349-80 ）的第 2 优先组。3.2.2.5缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时：20.433yptD有孔时：22200.433Yp DDdtD式中： t-缸盖的有效厚度 m ）；2D- 缸盖上口内径 m ）；0d - 缸盖孔的直径 m ）。这里按经验选取缸盖厚度为25/mm 。3.2.2.6 最小导向长度的确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 36 页21 / 36 当活塞杆全部外伸时，从活塞的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增大，影响液压缸的稳定性。由于选取的是柱塞缸，导向长度相对来说要加长点，这里选取导向长度为70/mm 。3.2.2.7缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应该等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸的缸体长度不应当大于内径的2030/ 倍。这里，缸体长度取 250/mm ，没有超出规定的要求。3.2.2.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度由于柱塞直径D 与其壁厚 的比值小于 10，所以这里用厚壁筒强度计算公式估计：0.411.32ppD代入数值，计算：1050.421.511051.321.5702=1.77/mm 所以壁厚完全符合要求。活塞杆强度校核：当活塞杆长度10ld时，按强度条件校核活塞杆直径d 14 Fd式中：1F - 活塞杆推力 N ）；- 活塞杆材料的许用应力 Mpa ）；代入数值，计算：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 36 页22 / 36 44900105=59.4/mm 而柱塞的直径为 70/mm ，所以符合活塞杆的强度要求。3.2.3 夹紧缸及其主要尺寸的确定3.2.3.1液压缸工作压力的确定夹紧缸主要起到的是径向的推力，从而推动顶杆，使之夹紧轮对，这里夹紧缸的工作压力最大不超过2.5/ Mpa 。选取 2.0/Mpa 计算。3.2.3.2液压缸内径 D和活塞杆直径 d 的确定夹紧缸选取的结构形式为单活塞杆式液压缸，采取头部法兰连接。夹紧缸在回油路上没有背压，可不考虑背压的影响。由公式：22212()44fcDpFDdpF式中： D液压缸柱塞直径1p液压缸工作压力 , 初算时可取系统工作压力。 F工作循环中的最大的外负载；fcF液压缸密封处的摩擦力，它的精确值不容易求得，常用液压缸的机械效率cm进行估算。cmfcFFFcm液压缸的机械效率，一般cm=0.9-0.97 。而由所知道的数据来看，夹紧液压缸的密封是采取使用U 型密封圈结合O 型密封圈的形式，考虑到工作过程中的摩擦力影响，其大小应该是夹紧力的0.03/ 倍，而精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 36 页23 / 36 由此可得 D：64(60000.26000)71.383.142100.9mm根据液压缸内径尺寸系列 GB2348-80 ）将所得数值圆整为80/mm 。根据活塞杆直径可由d/D 值计算所得，由计算所得的D根据工作压力和参考 液压气动系统设计手册，结合活塞杆直径系列GB2348-80 ），活塞杆直径可选取：d=45/mm 。3.2.3.3液压缸壁厚和外径的计算和选取液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。由于选取的夹紧缸内径D 和壁厚 的比值小于 10，所以应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算：0.411.32yyppD式中： - 液压缸的壁厚 m ）； D-液压缸的内径 m ）；yp- 实验压力，一般取最大工作压力的1.251.5 ）倍Mpa ）；- 缸筒材料的许用压力，其值为：锻钢：=110120/Mpa；铸钢：=100110/ Mpa；无缝钢管：=100110/ Mpa；高强度铸铁：=60/ Mpa；灰铸铁：=25/ Mpa。但是在中低压液压系统中，按上式子计算出来的液压缸的壁厚往往比较小，使缸体的刚度往往很不够，因此按经验选取，在这里选取10/mm 。液压缸壁厚算出后，即可以求得缸体的外径1D为：1DD+2 式中1D值按经验选取 100 /mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 36 页24 / 36 3.2.3.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，在这里，夹紧缸的工作行程为112/mm 。属于活塞行程参数系列 GB2349-80 ）的第 2 优先组。3.2.3.5缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，无孔时，其有效厚度t 按强度要求可用下式计算：20.433yptD式中： t-缸盖的有效厚度 m ）；2D- 缸盖上口内径 m ）；0d - 缸盖孔的直径 m ）。这里按经验选取缸盖厚度为22mm 。3.2.3.6 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞的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增大，影响液压缸的稳定性。活塞的宽度 B 一般取 B=0.6-1.0 ）D；这里选取活塞的宽度为35/mm 。缸盖滑动支撑面的长度1l ，根据液压缸内径D而定，；当 DD 。当 D80/mm 时, 取1l =0.6-1.0 ）d。为保证最小导向长度H，若过分增大1l 和 B 都是不适合的，必要时可以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 由需要的最小导向长度H来确定，即：112CHlB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 36 页25 / 36 液压缸内径为80/mm ，所以1l =0.6-1.0 ）D，计算所得1l =4880/mm ，参考液压缸结构设计工具书，将夹紧缸的最小导向长度定为40/mm 。3.2.3.7缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应该等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸的缸体长度不应当大于内径的2030/倍。这里，缸体长度取212/mm ，没有超出规定的要求，符合条件。3.2.3.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度由于柱塞直径D 与其壁厚 的比值小于 10，所以这里用厚壁筒强度计算公式估计：0.411.32ppD代入数值，取无缝钢管的计算，即105Mpa ，而压力 p 是工作压力的1.5/ 倍，则：801050.421.5121051.321.5 =2.02/mm 由上计算多得的壁厚比实际小的多，因此按经验选取的壁厚10/mm 完全符合要求。活塞杆校核：当活塞杆长度10ld时，按弯曲稳定性校核活塞杆直径d 按材料力学理论，一根受压直杆，在其轴向负荷rF超过稳定临界力kF时，即失去原有直线状态的平衡，称为失稳。对液压缸，其稳定条件为：kkFnF式中： F- 液压缸的最大推力 F），F=rF；kF- 液压缸的稳定临界力 N）；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 36 页26 / 36 kn - 稳定安全系数，一般取kn =13。液压缸的稳定临界力kFN ）与活塞杆和缸体的材料、长度、刚度和两端支撑状况等因素有关。当细长比lmnk时，22KnEJFl当细长比lm nk时，221KfAFlnk式中：l- 活塞杆的计算长度m ），其取法见参考书2液压气动系统设计手册） 78 页表 3-6； K-活塞杆横截面的回转半径m ），4JdKAm ）对实心活塞杆） j-活塞杆横截面转动惯量 4m），464dJ； A-活塞杆横截面积 2m）； m-柔性系数，对钢取m=85 ； n-端点安装形式系数，参见书目2液压气动系统设计手册）78 页表3-6，这里使用的是一端固定，一端铰接，所以n 取 2； E-材料弹性摸量 Pa），对钢 E=2.6/GPa； f-材料强度实验值 Pa），对钢 f=490/Mpa。计算细长比：lk=1121045/ 4/mm ，而 m n =340，所以选后面的公式计算，则：263233490 1022.5 107441.682 112 10145 1024KF/N 稳定安全系数kn 取 1.1 ，则7441.686765.451.1kkFNnF，因为 F=6000/N。所以精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 36 页27 / 36 符合稳定性要求，设计合适。3.3 液压缸的结构设计3.3.1 压装液压缸的结构设计3.3.1.1缸体与缸盖的连接形式压装液压缸的缸体与缸盖的连接形式都为螺纹连接。这种连接方式具有以下优点：1）外形尺寸小 端部结构复杂，工艺要求较高2）拆装时需用专用工具3）拧端盖时易损坏密封圈3.3.1.2活塞杆与活塞的连接结构一级缸活塞杆与活塞的连接结构为整体式结构：二级缸活塞杆与活塞的连接结构为螺纹连接。3.3.1.3活塞杆导向部分的结构一级缸活塞杆导向结构为导向套导向： 二级缸活塞杆导向结构为端盖直接导向。3.3.1.4活塞及活塞杆处密封圈的选用一级缸密封圈的选用 : 选用高低唇Y 型密封圈，型号 :Y 110 9016 GB10708.1-89 以及 Y 18516020 GB10708.1-89，材料都是耐油橡胶。二级缸活塞与缸体的密封圈的选用：选用 V型密封圈，型号： V 25022049.5 GB10708-89 3.3.1.5液压缸的缓冲装置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 36 页28 / 36 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，则在到达行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。但是在这里，所需设计的压装缸运动速度很慢，基本上不需要设计缓冲结构。3.3.1.6液压缸的排气装置对于运动速度稳定性要求较高的机床液压缸和大型液压缸，则需要设置排气装置，压装缸将油口设置在上方，有利于压力油中的气体排出。3.3.2 夹紧液压缸和定位液压缸的结构设计定位与夹紧液压缸均采用单出杆、缸体固定形式；为减少缸体与活塞体积，简化结构，采用 U 型密封圈结合O 型密封圈的结构，夹紧液压缸的U 型密封圈的型号为：4565 HG-336-66，材料是橡胶； O型密封圈的型号为： 715.3G GB3452.1-92；11.8 3.55G GB3452.1-82 ，材料是 NBR 。定位液压缸的U 型密封圈型号为：45 65 HG4-336-66， 材 料是 ： 橡 胶 ； 防 尘 圈 型 号 为： FA100 115 9.5 D GB10708.3-89，材料为丁睛橡胶。由于行程比较短，运动部件质量很小，速度也不大，故不必考虑设置缓冲结构，排气螺塞也可以由油管接头来代替。3.4 液压系统元件的分析和选择3.4.1 确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，从节省能量、减少发热考虑，泵源系统应该选用双泵，本设计中，采用的是YB-E32/63 双联叶片泵。3.4.2 调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者是调速阀。根据压装机对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用双联叶片泵加调速阀的结构，而且在高压的供油线路上，接入一个分流阀，分流阀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 36 页29 / 36 的两个出口分别通向两只压装油缸。分流阀的主要作用就是使两个缸同步，如果左端油缸因负载减少速度加快，分流阀将减小左边的出油口，同时加大右边的出油口，尽力保持两边速度相同。减少油口在液压原理上实质是利用压力变化的作用，也就是说， WY型滚动轴承压装机在压装过程中，会出现两个油缸不同的情况时可通过观察两个压装油缸上的压力表），而两缸仍能继续同时进行压装。流阀调节示意图如图 8：图 9）3.4.3 速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单，调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但是速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。3.4.4 夹紧回路的选择用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作，为了避免工作时突然失电而松开，应该采用失电夹紧方式，考虑到夹紧时，当进油路压力瞬时下降时，仍能保持夹紧力，所以接入单向阀保压。3.4.5 定位回路的选择用三位四通电磁阀来控制顶起定位和降下复位动作，同夹紧回路一样，为了避免精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 36 页30 / 36 工作时突然失电而松开，应该采用失电夹紧方式，考虑到夹紧时，当进油路压力瞬时下降时，仍能保持夹紧力，所以接入单向阀保压。在该回路中还装有调速阀，在降下的过程中可以保持轮对的缓慢降下。从而使轮对不至于撞坏。3.4.6 传感器和调理器的选择本机选用压阻式压力传感器，型号为CYG-30 。量程为 16/Mpa，该传感器内部线路相当于一个电桥，只是有一个桥壁是可变，当压力发生变化时，可变桥壁的阻值发生变化，从而取得压力变化信号，为了传感器正常工作，必须提供其工作电流，该电流由信号调理器提供。调理器是一台高精度，低漂移的直流放大器，本机配用TKF-1 型信号调理器，为双通道，正面布置两个通道的各3 只调整旋钮；背面布置电源开关，两个输入，一个输出五芯插座。3.5液压站的结构3.5.1压装机液压站元件的组成系统工作压力：高压管路为9.5/Mpa，而低压管路为2.5/Mpa，所以选择的液压阀的工作压力要根据系统管路的压力正确的进行选择。压装机液压站有 6 个集成块，液压元件的选择如下：（1）油泵电机： Y160-6-B5 电机；（2）双联叶片泵： YB-E32/63；（3）高压压力表一块： Y-60；（4）网式滤油器： WU-250X180F-J ；（5）集成块底版；（6）集成块1：22E-10BH 电磁阀二个， Y-63B 中压溢流阀一个， Y2-HB10 高压溢流阀一个；（7）集成块2：FL-B10-S 分流阀一个， 22E0-H10B 电磁阀一个， Q-10H 高速阀一个， AJ-Ha10B 单向阀一个；（8）集成块 3：FL-B15-S 分流阀一个， 34E-63B电磁阀一个；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 36 页31