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1、宁西南科技大学毕业设计(论文)混凝土破碎液压钳设计液压系统设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日目 录目 录21、技术要求32、工况分析32.1 负载分析32.2 初步确定液压缸参数42.4 活塞杆的设计与计算52.5 液压缸工作行程的确定62.6 活塞的设计72.7 导向套的设计与计算72.8 端盖和缸底的设计与计算92.9 缸体长度的确定102.10 缓冲装置的设计102.11 排气装置102.12 密封件的选用122.13 防尘圈132.14 液压缸的安装连接结构133 液压缸主要零件的材料和技术要求153.1 缸体153.2 活塞163.3 活塞杆163.4 缸盖17
2、3.5 导向套184、电动泵站的参数计算195、电动机的选择206、液压元件的选择206.1 液压阀及过滤器的选择206.2 油管的选择206.3 油箱容积的确定217、验算液压系统性能217.1 压力损失的验算及泵压力的调整217.2 液压系统的发热和温升验算231、技术要求混泥土破碎钳液压系统的动作循环为：快进工进快退原位停止。液压钳最大破碎厚度450 mm,油缸最大油压80 MPa,最大破碎力560kN,钳体质量60 kg。(2)电动泵站的技术参数:油泵油压80 MPa,油泵流量2.6 L/min,油箱容量30 L,电机功率3 kW,电压380 V。动作要求：启动左右两压紧缸分别向外伸出
3、液压钳两钳口钳紧，破碎混凝土换向阀换向液压钳松开液压缸回到原始位置停机液压原理图分析与比较2、工况分析2.1 负载分析绘制工作循环图2.2 初步确定液压缸参数由题目要求可知，液压系统的最大负载约为560KN（最大破碎力560kN）油缸最大油压80 MPa，为了满足工作台快速进退速度相等，并减小液压泵的流量，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的回油背压，为暂取背压为0.5MPa并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程由于切削力有2个油缸共同提供，所以计算的一个油缸的时候取值
4、为总的一半故液压缸无杆腔的有效面积：液压缸直径 表1 液压缸内径系列GB/T2348-1980 mm810121620253240506380100125160200250320400500按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；1. 液压缸缸体厚度计算 缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为20、25、35、45号钢的无缝钢管。在这几种材料中45号钢的性能最为优良，所以这里选用45号钢作为缸体的材料。式中，实验压力，MPa。当液压缸额定压力Pn5.1 MPa时，Py=1.5Pn，当Pn16MPa时，Py=1.25Pn
5、。缸筒材料许用应力，N/mm。=，为材料的抗拉强度。注：1.额定压力Pn额定压力又称公称压力即系统压力，Pn=80MPa2.最高允许压力PmaxPmax1.5Pn=1.2580=100MPa液压缸缸筒材料采用45钢，则抗拉强度：b=600MPa安全系数n按液压传动与控制手册P243表210，取n=5。则许用应力=120MPa = =33.33mm液压缸厚度取35mm。则液压缸缸体外径为150mm。3.缸筒结构设计缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关6。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应
6、根据标准进行圆整。2.3 活塞杆的设计与计算活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取45钢。活塞杆直径的计算1查液压传动与控制手册根据杆径比d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取d/D=0.5-0.7。查液压传动与控制手册根据杆径比d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取d/D=0.5-0.7。因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56.56mm 取d=56（标准直径）表2 活塞杆直径系列45681
7、0121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400则液压缸有效面积为：2.活塞杆强度计算： 56mm 式中 许用应力；（45钢的抗拉强度为600MPa,为安全系数取5，即活塞杆的强度适中）3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。4.活塞杆的密封与防尘活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时，
8、防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。2.4 液压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表4-4选取标准值。液压缸活塞行程参数优先次序按表4-4中的a、b、c选用。表4-4（a）液压缸行程系列（GB 2349-80）62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表4-4（b） 液压缸行程系列（GB 2349-80）6 40 6390110140180220280360450550700900110014
9、001800220028003600表4-4（c） 液压缸形成系列（GB 2349-80）6240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800根据设计要求液压钳最大破碎厚度450 mm,两个油缸的行程之和要至少为450mm(即单独一个油缸的行程为225MM),可选取液压缸的工作行程为250mm。2.5 活塞的设计由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和
10、活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。活塞与缸体的密封形式分为：间隙密封（用于低压系统中的液压缸活塞的密封）、活塞环密封（适用于温度变化范围大、要求摩擦力小、寿命长的活塞密封）、密封圈密封三大类。其中密封圈密封又包括O形密封圈（密封性能好，摩擦因数小，安装空间小）、Y形密封圈（用在20Mpa压力下、往复运动速度较高的液压缸密封）、形密封圈（耐高压，耐磨性好，低温性能好，逐渐取代Y形密封圈）、V形密封圈（可用于50Mpa压力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。综合以上因素，考虑选用O型密封圈。2.6 导向套的设计与计算1.最小导向长度H的确定 当活
11、塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度1。如果导向长度过短，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。根据经验,当液压缸最大行程为L,缸筒直径为D时,最小导向长度为: （4-5）一般导向套滑动面的长度A，在缸径小于80mm时取A=(0.61.0)D，当缸径大于80mm时取A=(0.61.0)d.。活塞宽度B取B=(0.61.0)D。若导向长度H不够时,可在活塞杆上增加一个导向套K(见图4-1)来增加H值。隔套K的宽度。图4-1 液压缸最小导向长度1因此:最小导向长度，取H=9cm；导向套
12、滑动面长度A=活塞宽度B=2.导向套的结构 导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况适当选择。 1）普通导向套 这种导向套安装在支承座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用和张开密封圈唇边而起密封作用6。 2）易拆导向套 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损而需要更换时，不必拆卸端盖和活塞杆就能进行，维修十分方便。它适用于工作条件恶劣，需经常更换导向套和密封圈而又不允许拆卸液压缸的情况下。 3）球面导向套 这种导向套的外球面与端盖接触，当活塞杆受一偏心负载而引起方向倾斜时，导向套可以自动调位，使导向套轴线始终与运动方向一致，不产生“憋劲“现象。这样
13、，不仅保证了活塞杆的顺利工作，而且导向套的内孔磨损也比较均匀。 4）静压导向套 活塞杆往复运动频率高、速度快、振动大的液压缸，可以采用静压导向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜，它们之间不存在直接接触，而是在压力油中浮动，所以摩擦因数小、无磨损、刚性好、能吸收振动、同轴度高，但制造复杂，要有专用的静压系统。2.7 端盖和缸底的设计与计算 在单活塞液压缸中，有活塞杆通过的端盖叫端盖，无活塞杆通过的缸盖叫缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、密封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计的不好容易损坏。1.端盖的设计计算端盖厚h为：式中 D1螺钉孔分布直径，cm； P液压力，； 密封环形端面平均直径，cm； 材料的许用应力，。2.缸底的设计 缸底分平底缸，椭圆缸底，半球形缸底。3.端盖的结构 端盖在结构上除要解决与缸体的连接与密封外，还必须考虑活塞杆的导向，密封和防尘等问题6。缸体端部的连接形式有以下几种： A焊接 特点是结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内缸不易加工。
