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1、本科毕业论文液压弯轨机整机设计THE DESIGN OF HYDRAULIC BENDING MACHINE学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 机设09-10班 学生姓名： xxx 指导教师： xxx 2013年 6 月 10日液压弯轨机设计摘要 液压弯轨机具有结构紧凑、重量轻、密封性能好、使用方便、安全可靠， 可以在很大程度上降低工人的劳动强度，提高工作效率，改善轨道施工、维护质量。在设计中，缸体和端盖的连接方式采用整体车削成型。截止阀和调压阀都考虑了缸体的整体尺寸，为了达到精简尺寸的目的，都采用了比较简单的结构。设计大小缸的活塞杆和活塞密封时，都采用了Y型密封圈，而在选择缸体底部的密封
2、时采用了O型密封圈。液压缸的活塞杆与活塞的结构设计同平常的设计一样，在端盖上加了导向环,在活塞上都加了支承环，但活塞杆与活塞的连接采用的是过盈连接。在设计小缸时，采用了与螺栓相同的结构，通过螺栓的螺纹实现小缸与缸体的连接。关键字：调压阀，截止阀，泄露，动密封THE DESIGN OF HYDRAULIC BENDING MACHINEABSTRACTHydraulic bending machine has compact structure, light weight, good sealing performance, easy to use, safe and reliable, can
3、 greatly reduce labor intensity and improve work efficiency, improve rail construction, maintenance quality. The graduation design of the cylinder and end caps connection uses the whole turning molding. In designing the butterfly valves and regulator, I consider the overall size of the cylinder, in
4、order to achieve the purpose of streamlining the size, both adopt a relatively simple structure. In designing the piston and cylinder sealing, both adopt the Y-ring, but in the bottom of the cylinder seal, I choice the O-ring. The piston rod and piston of the hydraulic cylinder have the usual struct
5、ure, Increase the guide ring in the cover and the support ring in the piston, but Interference Fit is used to connect the piston rod and piston. In designing the small cylinder, I choice the same structure as the bolt, connecting the small cylinder and the cylinder with the bolt Whorl.KEYWORDS: valv
6、e, globe valve, leakage, dynamic seal II目录摘要（中文）I摘要（英文）II1液压系统介绍11.1液压传动的概念和原理11.1.1液压传动的概念11.1.2液压弯轨机的工作原理11.1.3液压系统的基本组成21.2 液压传动的特点和运用21.2.1液压传动的主要优点21.2.2液压传动的主要缺点31.2.3液压传动在机械行业中的应用31.3 液压技术的发展现状及趋势41.3.1 液压弯轨机的研究现状41.3.2液压技术的发展趋势42 液压系统的设计与计算62.1确定设计参数与设计要求62.2 确定38kg/m的轨道工字钢的最大弯轨力与尺寸分配62.3液压缸
7、主要零件的结构、材料及技术要求72.3.1 缸体72.3.2 活塞82.3.3 活塞杆82.3.4 活塞与活塞杆的密封、导向和防尘82.4 液压缸的设计计算82.4.1大液压缸的缸径设计计算82.4.2 小液压缸的缸径设计计算102.4.3 压杆的长度设计计算102.4.4液压缸的壁厚设计计算102.4.5 活塞杆的压杆稳定性和强度校核112.5 弹簧的设计计算122.5.1弹簧的分类122.5.2弹簧的材料132.5.3回程弹簧的选择与校核142.5.4调压阀弹簧的选择与校核152.5.5单向阀阀弹簧的选择162.5.6转动脚弹簧的选择162.6 活塞杆与活塞的过盈连接的设计计算172.6.
8、1 过盈连接的特点及其运用172.6.2过盈连接的工作原理及装配方法172.6.3过盈连接的设计计算182.6.4 确定包容件加热及被包容件冷却温度193 螺旋传动设计计算203.1螺旋传动的类型和应用203.2滑动螺旋的结构和材料203.2.1滑动螺旋的结构203.2.2螺杆和螺母的材料213.3滑动螺旋传动的设计计算21总结24致谢26ii1液压系统介绍1.1液压传动的概念和原理1.1.1液压传动的概念 流体传动可以分为气压传动液液体传动。按工作原理不同，流体传动又可以分为液力传动和液压传动，前者是利用流体的动能传递动力的，后者是利用液体的静压力进行能量的转换和传递动力的，因而称之为静压传
9、动。液力传动又称液压传动,是以液体为工作介质，靠叶轮与液体之间的液体动力作用来传递能量的流体传动。叶轮将动力机(内燃机、电动机、涡轮机等)输入的转速、力矩加以转换，经输出轴带动机器的工作部分。液体与装在输入轴、输出轴、壳体上的各叶轮相互作用，产生动量矩的变化，从而达到传递能量的目的。液力传动与靠液体压力能来传递能量的液压传动在原理、结构和性能上都有很大差别。液力传动的输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系，构件间不直接接触，是一种非刚性传动。1.1.2液压弯轨机的工作原理 液压弯轨机原理如图1-1：图1-1 在液压弯轨机工作时，当压下压杆时，小活塞缸4的油腔形成局部真空，油箱3中的油液在大气
10、压的作用下，顶开单向阀7，经吸油管进入小缸的油腔，此时单向阀1处于关闭状态。当提上压杆时，小缸4的油腔受到挤压，压力升高，迫使单向阀7关闭，单向阀1被打开而向工作腔输送压力油，推动工作缸的活塞杆向上运动，当压杆停止运动时，此时工作腔内为高压油，迫使单向阀1关闭，而截止阀2始终处于关闭状态，即可以一直在工作缸5内形成高压油腔，推动活塞杆一直向上运动，完成弯轨的工作过程，当弯轨结束时，打开截止阀2，高压油通过截止阀流会油箱。因为铁轨弯曲是不可恢复弯曲，即当高压缸的油液回流部分后，工作腔的油压会立即下降，由于油液有一定黏性，油液不能完全流回油箱，此时工作腔内的回程弹簧有初始压缩量，可以提供回油力，即
11、完成油液的全部流回油箱。1.1.3液压系统的基本组成由若干液压元件和管路组成以完成一定动作的整体称为液压系统。分析一般液压系统的原理图，可以看出液压系统是由以下几部分组成的：(1) 动力元件：把机械能转换成液压能的装置，由泵和泵的其它附件组成，最常见的是液压泵，它给液压系统提供压力油。(2) 执行元件：把液压能转换成机械能带动工作机构做功的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达、(3) 控制元件：对液压系统中油液压力、流量、运动方向进行控制的装置，主要是指各种阀。(4) 辅助元件：由各种液压附件组成，包括油箱、油管、管接头、滤油器、压力表蓄能器、加热器、冷却器等。(5)
12、 工作介质：液压系统中工作介质为液体，通常是液压油，它是能量的载体，也是液压传动系统最本质的组成部分。系统没有工作介质也就不能构成液压传动系统，其重要性不言而喻。考虑到液压弯轨机为小型工程机械，其液压系统的组成部分可以以其他方式出现，如用手摇液压缸代替液压泵为工作缸供应高压油等。1.2 液压传动的特点和运用1.2.1液压传动的主要优点 液压传动的优点如下：(1)在同等的体积下，液压装置可以比电气装置产生出更多的动力，由于液压系统中的压力能比电枢磁场力大出3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。(2)液压装置工作比较平稳，由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启
13、动、制动和频繁的转向。(3)液压装置能在大范围内实现无极调速，还可以在运行的过程中进行调整。(4)液压传动容易实现自动化，这是因为它对液体压力、流量或方向易于进行调整的缘故。(5)液压装置易于实现过载保护，液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。(6)由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。(7)用液压传动来实现直线运动比用机械传动简单。(8)液压系统一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。 1.2.2液压传动的主要缺点 液压传动也有其缺点，
14、主要表现在以下几个方面：(1)液压传动不能保证严格的传动比，这是由液压油液的可缩性和泄露性等原因造成的。(2)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等)，长距离传动时更是如此。(3)液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很容易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。(4)为了减少泄露，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它额造价较贵，而且对油液的污染性比较敏感。(5)由于液体流动的泄露较大，所以效率较低。(6)液压传动要求有单独的能源。(7)液压传动出现故障时不易找出原因。1.2.3液压传动在机械行业中的应用 驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多
15、种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在1930年以后才开始采用。特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。 在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中：1）进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2）往复主体运动传
