MZ120全液壓旋轉(zhuǎn)推進(jìn)型土錨鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(可編輯)

1、MZ120全液壓旋轉(zhuǎn)推進(jìn)型土錨鉆機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（可編輯）（文檔可以直接使用，也可根據(jù)實(shí)際需要修改使用 ，可編輯推薦下載）摘要錨桿鉆機(jī)是錨桿支護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，它影響著錨桿支護(hù)的質(zhì)量錨桿孔的 方位、深度、孔徑的準(zhǔn)確性以及錨桿安裝質(zhì)量，又涉及操作者的人身安全、勞 動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)條件等。采用旋轉(zhuǎn)切削方式破巖的單體錨桿鉆機(jī)是目前鉆孔機(jī)具 的主導(dǎo)產(chǎn)品，但機(jī)體笨重、可靠性低，這些制約著它們進(jìn)一步推廣使用，迫切 需要研制高性能的錨桿鉆機(jī)機(jī)具。針對(duì)這一狀況，本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)全液壓旋 轉(zhuǎn)推進(jìn)型錨桿鉆機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。全液壓旋轉(zhuǎn)推進(jìn)型錨桿鉆機(jī)是一部具有很大應(yīng)用價(jià)值的工程機(jī)械，施工對(duì) 象主要是硬度較大的巖石。全液壓旋轉(zhuǎn)推

2、進(jìn)型錨桿鉆機(jī)因其工作壓力高、扭矩 大、動(dòng)力系統(tǒng)不受外界影響，在一些場(chǎng)合下是合理的機(jī)型。它的出產(chǎn)必將推動(dòng) 我國(guó)的社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的全面發(fā)展。本次設(shè)計(jì)主要涉及到以下幾個(gè)部分：1. 采用履帶式液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想， 對(duì)全液壓旋轉(zhuǎn)推進(jìn)型錨桿鉆 機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以滿足各種工況的要求；2. 對(duì)整機(jī)的制造、使用、驗(yàn)收等技術(shù)制定了相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵詞 ：全液壓旋轉(zhuǎn)推進(jìn)型錨桿鉆機(jī)，單斗液壓挖掘機(jī)AbstractBolt rig is the key equipment, which affects the quality of bolt hole location, depth, accur

3、acy and the bolt installation hole quality, it also involves the safety of the operator, labor strength and operating conditions. The monomer roofbolter by rotary cutting breaking rock has become the main trend of the production and development of drilling machines for bolt support. Heavy machine bo

4、dy and low reliability is one of the main common factors restricting them further sprdeading use. It is urgently necessary to develop a kind of roofbolter with high performance. According to the existing problem, the main aim of the design for the non-valve-hydraulic bolt rig design is as follows.Fu

5、ll hydraulic rotary propulsion type Roofbolter, is a great value of construction machinery, mainly for the large hardness of the rock. Full hydraulic rotary propulsion type Roofbolter, has its high working pressure, torque, power systems are not subject to outside influence, in some situations it is

6、 a reasonable to mode. It s produced in China will promote the comprehensive development of socialist construction.This design mainly involves the following parts:1. I used crawler excavator boom design, the impact of non-valve-type hydraulic bolters boom re-designed to meet the requirements of vari

7、ous working conditions.2. On the machines manufacture, use, inspection and other technical develop the relevant technical indicators.Key words : Full hydraulic rotary propulsion type Roofbolter,Single bucket hydraulic excavators目錄1 緒論 01.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 0國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 0發(fā)展趨勢(shì) 11.2 設(shè)計(jì)的意義和目的 2本次設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)及分析 2完成設(shè)計(jì)課題采

8、用的方法 31.3 方案的構(gòu)思與抉擇 3基本工作原理及主要工藝 3主要方案構(gòu)思 3各方案的特點(diǎn) 4各部分方案的選擇 42 方案的構(gòu)思和抉擇 52.1 基本工作原理及其主要工藝 5液壓系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)部分的方案構(gòu)思 52.2 系統(tǒng)液壓原理圖 63夾緊 液壓缸參數(shù)計(jì)算與選擇 73.1 夾緊液壓缸的尺寸的確定 7夾緊液壓缸的工作壓力的確定 7缸筒結(jié)構(gòu) 8缸筒材料8缸筒內(nèi)徑的確定9缸筒壁厚驗(yàn)算10缸筒制造加工要求：113.2活塞桿直徑的確定11液壓缸推力計(jì)算12活塞桿的強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性計(jì)算12活塞桿結(jié)構(gòu)的形式的選擇 14活塞桿中隔圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 15活塞桿和活塞的連接形式： 15活塞桿防塵圈的選擇15液壓缸

9、效率和液壓缸流量的確定163.3缸筒端蓋的計(jì)算17厚度t的計(jì)算17厚度強(qiáng)度驗(yàn)算173.4活塞的設(shè)計(jì)計(jì)算18活塞結(jié)構(gòu)形式的選取 19活塞密封裝置的選取19活塞的材料選取20活塞外徑的計(jì)算20活塞寬度的計(jì)算203.5連接螺栓強(qiáng)度的校核21主要受力螺栓的校核21其它非主要螺栓的設(shè)計(jì) 223.6 活塞桿導(dǎo)向套 23導(dǎo)向套長(zhǎng)度確定 23導(dǎo)向套的材料選取 23導(dǎo)向套的加工要求 23液壓油口直徑 d 的確定 233.7 端蓋的計(jì)算 243.8 液壓缸筒長(zhǎng)度 243.9 液壓缸缸頭的設(shè)計(jì) 24的連接形式 24缸頭的設(shè)計(jì)計(jì)算 25缸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26活塞桿長(zhǎng)度的確定 274主梁液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 284.1 夾緊

10、液壓缸的尺寸的確定 28夾緊液壓缸的工作壓力的確定 28缸筒結(jié)構(gòu) 29缸筒材料 294.2 缸筒內(nèi)徑的確定 29缸筒壁厚驗(yàn)算 30對(duì)缸筒壁厚的驗(yàn)算 30缸筒制造加工要求： 324.3活塞桿直徑的確定 32活塞桿工作行程的確定， 334.4液壓缸推力計(jì)算334.5活塞桿的強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性計(jì)算 33強(qiáng)度計(jì)算33穩(wěn)定性驗(yàn)算34活塞桿結(jié)構(gòu)的形式的選擇35活塞桿的材料和技術(shù)要求 354.6液壓缸效率和液壓缸流量的確定 364.7缸筒端蓋的計(jì)算 37厚度t的計(jì)算37厚度強(qiáng)度驗(yàn)算384.8活塞的設(shè)計(jì)計(jì)算38活塞結(jié)構(gòu)形式的選取 38活塞密封裝置的選取39活塞的材料選取39活塞外徑的計(jì)算39活塞中心孔直徑 39

11、活塞寬度一的計(jì)算40連接螺栓強(qiáng)度的校核404.9活塞桿導(dǎo)向套 41導(dǎo)向套長(zhǎng)度確定41導(dǎo)向套的材料選取42導(dǎo)向套的加工要求 424.10液壓油口直徑 D 的確定 424.11端蓋的計(jì)算 424.12 液壓缸筒長(zhǎng)度 434.13 缸頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 434.14 活塞桿長(zhǎng)度的確定 445 液壓馬達(dá)的選用 455.1 動(dòng)力頭液壓馬達(dá)的選擇 455.2 行走裝置的液壓馬達(dá)的選擇 45馬達(dá)的排量 45馬達(dá)的流量 465.3 鏈輪液壓馬達(dá)的選擇 46馬達(dá)的排量 466 液壓泵的選擇 476.1 液壓泵概述 476.2 確定泵的流量 476.3 選擇液壓泵。 477 液壓泵站設(shè)計(jì)及液壓附件的選取 487.1 液

12、壓閥的選取 49換向閥 49溢流閥 49單向閥 49液壓管路及其連接 497.2 液壓泵站的設(shè)計(jì) 51油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 51過(guò)濾器 53放油塞 53原動(dòng)機(jī)的選擇 53聯(lián)軸器 54液壓泵站總圖 548 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 548.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 55局部壓力損失 568.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱計(jì)算 56發(fā)熱計(jì)算 56散熱計(jì)算 579 液壓系統(tǒng)的安裝和維護(hù) 589.1 液壓元件的安裝 589.2 液壓元件的維護(hù) 6010總結(jié) 60參考文獻(xiàn) 61附錄：圖紙清單及編號(hào) 6263致謝1 緒論1.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備以錨桿鉆機(jī)為主體。 錨桿鉆機(jī)按結(jié)構(gòu)分為單體式、 鉆車(chē)式、 機(jī)載式；按動(dòng)

13、力分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式、液壓式；按破巖方式分為回轉(zhuǎn)式、沖擊 式、沖擊回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)沖擊式。與錨桿鉆機(jī)配套的鉆具，因破巖方式不同而不 同，總的來(lái)說(shuō)有回轉(zhuǎn)類(lèi)破巖鉆具、沖擊類(lèi)破巖鉆具以及回轉(zhuǎn)沖擊類(lèi)破巖鉆具。到目前為止，我國(guó)已開(kāi)發(fā)了 30 多種型號(hào)和不同種類(lèi)的錨桿鉆機(jī)?？偟膩?lái) 說(shuō)主要分為以下幾個(gè)大的類(lèi)型：（1）單體氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是錨桿鉆機(jī)產(chǎn)品的主流，在齒輪式、柱塞式 和葉片式三種類(lèi)型氣動(dòng)馬達(dá)中，葉片馬達(dá)是已基本淘汰，齒輪式馬達(dá)與柱塞式 馬達(dá)在扭矩-轉(zhuǎn)速特性、不同氣壓下的性能、 噪聲特性、機(jī)重、對(duì)潤(rùn)滑的要求與 抗污染等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，在不同使用條件下都有各自的市場(chǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó) 產(chǎn)氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)的水平逐步

14、提高，齒輪氣動(dòng)馬達(dá)式已基本能代替進(jìn)口產(chǎn)品，但 玻璃鋼支腿等部分的可靠性應(yīng)進(jìn)一步提高；柱塞馬達(dá)式錨桿鉆機(jī)尚處于小批量 生產(chǎn)階段，尚需進(jìn)一步考核。（2）液壓錨桿鉆機(jī)輸出的扭矩高于氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)， 在某些場(chǎng)合下應(yīng)用較好， 特別是與掘進(jìn)機(jī)配套是腳優(yōu)越的工作方式。從目前已正式使用的支腿式液壓錨 桿鉆機(jī)來(lái)看，鉆機(jī)輸出扭矩仍然偏低，液壓系統(tǒng)容易發(fā)熱。由于以礦物油為工 作介質(zhì)，在煤礦井下使用中存在安全隱患。（3）電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的輸出特性較差，實(shí)際鉆孔速度較低，電機(jī)可靠性及防 水性能存在嚴(yán)重問(wèn)題，尚無(wú)良好的推進(jìn)方式。因此，盡管以鑒定了多種電動(dòng)錨 桿鉆機(jī)，但近期尚難大量用于井下錨桿支護(hù)。（4）已開(kāi)發(fā)的鉆車(chē)式與機(jī)載式錨

15、桿鉆機(jī)都具有一定特點(diǎn)， 并取得一些效果， 但因煤礦井下具體條件以及經(jīng)濟(jì)上的原因，近期難以廣泛應(yīng)用。（5）氣動(dòng)沖擊式錨桿鉆機(jī)基本以雙極氣腿式為主，因其結(jié)構(gòu)較成熟，可以 在堅(jiān)硬巖石上鉆進(jìn)。盡管在某種巖石條件下的鑿巖速度低于回轉(zhuǎn)式，且噪聲頗 高，但仍被相當(dāng)多地應(yīng)用于錨桿支護(hù)。國(guó)外錨桿鉆進(jìn)設(shè)備的品種與功能多樣，技術(shù)性能優(yōu)越，可靠性高。美國(guó)大 量使用塔架鉆車(chē)式錨桿鉆機(jī)。班工作效率達(dá) 120140 根，并著手開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)控 制的全自動(dòng)錨桿鉆機(jī)。法國(guó)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)架式錨桿鉆機(jī)集鉆孔、安裝錨桿為一體， 并就有儲(chǔ)存錨桿桿體的錨桿倉(cāng)。 芬蘭生產(chǎn)具有樹(shù)脂注射系統(tǒng)的鉆車(chē)式錨桿鉆機(jī)， 是鉆孔、安裝錨桿桿體、注入粘結(jié)劑全由機(jī)械完

16、成，機(jī)械化城垛頗高。澳大利 亞有 4 家錨桿鉆機(jī)生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)各種不同類(lèi)型的錨桿鉆機(jī)，尤以單體氣動(dòng)支 腿式錨桿鉆機(jī)使用居多，并有多家公司生產(chǎn)能與掘進(jìn)配套的單體支腿式液壓錨 桿鉆機(jī)。澳大利亞氣動(dòng)支腿式錨桿鉆機(jī)主要有柱塞馬達(dá)與齒輪馬達(dá)式兩種（早 起葉片式氣動(dòng)馬達(dá)已淘汰） ，采用玻璃鋼碳素纖維支腿。 澳大利亞液壓錨桿鉆機(jī) 可以以礦物油和難燃液為工作液，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由擺線液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，有的產(chǎn)品采 用玻璃鋼纖維支腿式集中減輕。錨桿鉆進(jìn)設(shè)備是土錨鉆機(jī)發(fā)展的客觀需要，它必然按一定規(guī)律向前發(fā)展， 土錨鉆機(jī)及其配套鉆具的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)與使用，都必須符合客觀規(guī)律。分 析國(guó)內(nèi)外有關(guān)信息， 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)， 注意煤礦錨桿

17、孔鉆進(jìn)設(shè)備發(fā)展的基本趨向， 有利于是產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不斷發(fā)展。展望未來(lái)，氣動(dòng)、液壓?jiǎn)误w回轉(zhuǎn)式錨桿 鉆機(jī)是一個(gè)時(shí)期的主流?？v觀國(guó)外錨桿鉆機(jī)發(fā)展歷程以及國(guó)內(nèi)多方面實(shí)踐，針對(duì)大多數(shù)工程的具體 特點(diǎn)，單體回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)是一個(gè)時(shí)期內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的主流。從目前技術(shù) 現(xiàn)狀看，在具有壓縮空氣源的條件下，氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)仍為首選產(chǎn)品。但 是，如何解決壓縮空氣工作壓力不足的問(wèn)題會(huì)逐步引起人們的重視。合理選擇 壓縮空氣管網(wǎng)系統(tǒng)，正確確定空壓機(jī)及其動(dòng)力系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，開(kāi)發(fā)新型的提 套壓縮空氣壓力的機(jī)械設(shè)備，將成為進(jìn)一步發(fā)揮氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)作用的關(guān)鍵。氣動(dòng)回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)中，采用柱塞式馬達(dá)與齒輪式馬達(dá)個(gè)有優(yōu)缺點(diǎn)。兩種 不

18、同類(lèi)型氣動(dòng)馬達(dá)錨桿鉆機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)核心，是如何是鉆速高、可靠性好、維修費(fèi) 低。產(chǎn)品進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)的核心將是采用合理技術(shù)參數(shù)、高科技、新材料、先 進(jìn)工藝。液壓回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)因其工作壓力高、 扭矩大、動(dòng)力系統(tǒng)可不受外界影響， 在一些場(chǎng)合下是合理的機(jī)型。一個(gè)時(shí)期內(nèi)，液壓錨桿鉆機(jī)主要用于與掘進(jìn)進(jìn)配 套，公用其液壓泵站。經(jīng)過(guò)一定時(shí)期以后，用戶會(huì)根據(jù)錨桿支護(hù)的需要與具體 條件，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，在適宜的場(chǎng)所確定采用液壓回轉(zhuǎn)是錨桿鉆機(jī)。 又有液壓錨桿鉆機(jī)使用量的增加，礦物油介質(zhì)的安全性問(wèn)題會(huì)日益突出，開(kāi)發(fā) 難燃液壓錨桿鉆機(jī)的問(wèn)題將適時(shí)提到日程上來(lái)。電動(dòng)錨桿鉆機(jī)的動(dòng)力單一，是人們理想的首先機(jī)型。但因目前技術(shù)水平

19、所 限，其支腿配套方式、扭矩 -轉(zhuǎn)速外特性和電機(jī)防水耐潮性能差等，都不利于其 更快地向前發(fā)展。在一定時(shí)期內(nèi)，電動(dòng)錨桿鉆機(jī)差評(píng)仍會(huì)以“技術(shù)攻關(guān)”為基 本特征。今后回轉(zhuǎn)式錨桿鉆機(jī)的發(fā)展前途將是如何擴(kuò)大鉆機(jī)巖石的范圍、提高 產(chǎn)品可靠性與減輕機(jī)重。研究錨桿鉆機(jī)扭矩與改革鉆頭是發(fā)展回轉(zhuǎn)式錨桿孔鉆機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵。回轉(zhuǎn) 是錨桿孔鉆進(jìn)方式有其一定的優(yōu)越性，但若更加廣泛地應(yīng)用，必須首先從提高 扭矩入手，配以合適的鉆頭，適用于鉆機(jī)具有較高磨蝕性的巖石。提高鉆頭的 水平，離不開(kāi)高新技術(shù)，盡量采用新材料和新工藝，特別是經(jīng)濟(jì)有效的表面強(qiáng) 化技術(shù)。硬質(zhì)合金仍是錨桿孔鉆進(jìn)的主要鉆具材料。采用高新技術(shù)，改進(jìn)硬質(zhì) 合金片的性能，

20、同時(shí)，研究合理的鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)，仍是小直徑回轉(zhuǎn)式巖石鉆頭 的主攻方向。高新技術(shù)的發(fā)展，有益于錨桿孔鉆進(jìn)技術(shù)的變革。幾十年來(lái)，錨桿孔鉆進(jìn) 設(shè)備已有了一定的提高，隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，錨桿鉆機(jī)及其配套鉆具會(huì)逐步 有所變革，預(yù)計(jì)在以下方面會(huì)引起產(chǎn)品的重大變化：（1）結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化以及高科技新材料的應(yīng)用， 是單體錨桿鉆機(jī)性能提高、 重量減輕。采用了高新技術(shù)的巖石鉆頭將是回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)方式擴(kuò)大應(yīng)用范圍。（2）高科技微電子技術(shù)在不通動(dòng)力、不同類(lèi)型錨桿鉆機(jī)上的應(yīng)用，可能會(huì) 使錨桿鉆機(jī)發(fā)生某些根本性的變革，例如改變鉆進(jìn)特性、改善操作性能、提高 可靠性等。國(guó)外已探討計(jì)算機(jī)控制的錨桿孔鉆進(jìn)與錨桿安裝的綜合性自動(dòng)化設(shè) 備。

21、鑿巖機(jī)器人的成功應(yīng)用必將有力地促進(jìn)錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的進(jìn)步。（3）錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的發(fā)展，以錨桿支護(hù)技術(shù)與鑿巖技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)， 錨桿支護(hù)新類(lèi)型、新材料的出現(xiàn)會(huì)對(duì)錨桿鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、技術(shù)參數(shù)與功能提 出新的要求。錨桿孔鉆機(jī)的開(kāi)發(fā)必須隨錨桿支護(hù)的技術(shù)發(fā)展。同時(shí)，鑿巖技術(shù) 的發(fā)展會(huì)促進(jìn)錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的提高。不同鑿巖方式的研究以及通用鑿巖機(jī)具 的研究成果，都將會(huì)及時(shí)地移植到錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)上來(lái)。（4）錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備是錨桿支護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備，它影響著錨桿支護(hù)的質(zhì)量 錨桿孔的方位、深度、孔徑的準(zhǔn)確性以及錨桿安裝質(zhì)量，有涉及操作者的人身 安全、勞動(dòng)強(qiáng)度與作業(yè)條件。錨桿孔鉆進(jìn)設(shè)備的核心是高效與安全。發(fā)展煤礦 錨桿

22、孔鉆進(jìn)設(shè)備以高效、安全為核心，就會(huì)有強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力，這是產(chǎn)品具有發(fā) 展前途的根本。1.2 設(shè)計(jì)的意義和目的本次設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)就是對(duì)工作裝置中動(dòng)臂的設(shè)計(jì)，因?yàn)橐獙⑵湓械膹?fù)雜裝置簡(jiǎn)單化的同時(shí)滿足技術(shù)參數(shù)和技術(shù)條件，所以此部分的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì) 的關(guān)鍵之一，更是難點(diǎn)。我將此難點(diǎn)分為以下兩個(gè)部分：一、動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)分析 設(shè)計(jì)；二、動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)整機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析，我把工作臂的設(shè)計(jì)明確為 對(duì)動(dòng)臂和主梁的幾個(gè)工作鉸點(diǎn)的布置設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是我采用了履帶式挖掘機(jī)的動(dòng) 臂部分的設(shè)計(jì)方法，對(duì)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行合理的分析和計(jì)算，從而通過(guò)幾何方法 得到了這幾個(gè)鉸點(diǎn)的正確布置位置，克服了這一難題，至于要實(shí)現(xiàn)整機(jī)360 度全方位回轉(zhuǎn)

23、，實(shí)現(xiàn)全方位的鉆孔工作，我們借鑒了在液壓挖掘機(jī)中已經(jīng)相當(dāng)成 熟的回轉(zhuǎn)支承技術(shù)，做出了可回轉(zhuǎn)的行走履帶，解決了這一問(wèn)題。完成課題主要采用的手段包括：數(shù)學(xué)計(jì)算、幾何計(jì)算、計(jì)算機(jī)繪圖等；方 法包括比擬法、 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 首先對(duì)整機(jī)所要求的技術(shù)目標(biāo)分析， 再對(duì)機(jī)體中具有決定作用的重要部件進(jìn)行正確分析，最終解決問(wèn)題。1.3 方案的構(gòu)思與抉擇設(shè)計(jì)之初必須明確設(shè)計(jì)的基本工作原理，對(duì)于一般的工程機(jī)械來(lái)說(shuō)，其機(jī)械系統(tǒng)無(wú)疑包括動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)及行走系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)以及機(jī)械控制系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)主要采用柴油機(jī)、汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)；底盤(pán)及行走系統(tǒng)主要有輪式 底盤(pán)、步履式底盤(pán)和履帶式底盤(pán)；工作裝置的類(lèi)型比較多也比較復(fù)雜

24、；控制系 統(tǒng)對(duì)于工程機(jī)械一般都采用液壓控制系統(tǒng)。因此整個(gè)工程機(jī)械的設(shè)計(jì)最主要的是這四個(gè)部分的設(shè)計(jì)， 只要確定了它們， 就確定了基本的設(shè)計(jì)方案。方案一：根據(jù)芬蘭 Normet 公式的隧道施工系列產(chǎn)品，將其輪式底盤(pán)改為 履帶式底盤(pán)，將其工作裝置 -主梁及動(dòng)力頭連接在動(dòng)臂上；方案二： 在廣西玉柴公司的 WY3.5-2 型液壓挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上，將其橡膠履 帶改為鋼履帶，將其工作裝置的斗桿部分改為無(wú)閥沖擊型全液壓錨桿鉆機(jī)的主 梁及動(dòng)力頭裝置；方案三：仿照瑞典 Randvik 公司的錨桿臺(tái)車(chē)將其主梁該為無(wú)閥沖擊型全液 壓錨桿鉆機(jī)的主梁及動(dòng)力頭裝置采用方案一：因?yàn)榇朔桨缸罱K產(chǎn)品體積大，難以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的 360

25、度全方位 回轉(zhuǎn)，不適用于一般的基礎(chǔ)錨固，其適用性較差，故不采用；采用方案二： 在廣西玉柴公司的 WY3.5-2 型液壓挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造 具有以下優(yōu)點(diǎn)：鋼履帶對(duì)工作場(chǎng)地適應(yīng)性好，整機(jī)穩(wěn)定性好；采用小型的履帶 底盤(pán)，使用全液壓驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速和自動(dòng)剎車(chē)；采用液壓挖掘機(jī)的回轉(zhuǎn) 平臺(tái)中的回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)， 可以輕松實(shí)現(xiàn)錨桿鉆機(jī)工作時(shí) 360 度全方位回轉(zhuǎn)功能； 采用液壓挖掘機(jī)式的工作裝置，可以大大增強(qiáng)鉆機(jī)鉆孔工作的范圍，工作能力 得到了進(jìn)一步提高；液壓挖掘機(jī)的生產(chǎn)和制造工藝已經(jīng)十分完善，是我們?cè)O(shè)計(jì) 的產(chǎn)品更加容易投入生產(chǎn)實(shí)際，創(chuàng)造價(jià)值。因此這一方案比較切實(shí)可行，故采 用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用方案三

26、：其主梁可實(shí)現(xiàn) 360 度全方位回轉(zhuǎn)，但這一部分技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難 度比較大，而且履帶式底盤(pán)采用了回轉(zhuǎn)支承后就可實(shí)現(xiàn) 360 度全方位回轉(zhuǎn)，因 此主梁部分的 360 度全方位回轉(zhuǎn)沒(méi)有太大的必要，而且其工作臂的工作范圍會(huì) 因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)而受到限制，所以不能采用此方案。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，考慮到實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)工藝等各方面的因素，現(xiàn)采用第二套方案。各部分的方案確定如下：（一）動(dòng)力系統(tǒng)采用柴油機(jī)；（二）傳動(dòng)系統(tǒng)采用靜壓傳動(dòng)系統(tǒng)；（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有：機(jī)體、動(dòng)臂、主梁、動(dòng)力頭等；（四）控制系統(tǒng)主要是液壓控制系統(tǒng)；（五）底盤(pán)采用履帶式底盤(pán)；（六）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)2 方案的構(gòu)思和抉擇2.1 基本工作原理及其主要

27、工藝錨桿鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)的主要功能如下： 動(dòng)力頭液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。由動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和動(dòng)力頭推拉系統(tǒng)兩部分組成。 負(fù)責(zé)鉆機(jī)作業(yè)過(guò)程中動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)。錨固定位系統(tǒng)。用于施工中轉(zhuǎn)機(jī)的定位，保證鉆機(jī)在施工過(guò)程中的位置穩(wěn) 定性。夾緊系統(tǒng)。用于鉆桿的添加和拆卸。行走系統(tǒng)。提高設(shè)備的機(jī)動(dòng)性。輔助系統(tǒng)。包括前后支腿、前后機(jī)架以及鉆桿自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。前后支腿、 前后機(jī)架均由液壓缸控制，前者用來(lái)保證機(jī)器作業(yè)時(shí)機(jī)身位置的平穩(wěn)，后者用 以調(diào)節(jié)合適的鉆進(jìn)角。鉆桿自動(dòng)潤(rùn)滑裝置由潤(rùn)滑脂自動(dòng)控制泵控制，對(duì)鉆桿進(jìn) 行潤(rùn)滑。2.2系統(tǒng)液壓原理圖圖2-1液壓原理圖液壓系統(tǒng)的的工作原理為：該液壓系統(tǒng)采用雙聯(lián)液壓泵變量液壓馬達(dá)開(kāi)式 系統(tǒng)。雙聯(lián)泵

28、的的A組成一天單獨(dú)的回路，他通過(guò)換向閥控制著左行走馬達(dá)， 支撐缸，動(dòng)力頭馬達(dá)。雙聯(lián)泵的B組成一條單獨(dú)的回路，它控制著右行走馬達(dá), 鏈輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，主梁調(diào)整油缸，夾緊油缸。該液壓系統(tǒng)采用兩個(gè)泵-兩個(gè)馬達(dá)閉式回路驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變量馬達(dá)排量的改 變，可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速小扭矩與低轉(zhuǎn)速大扭矩的作業(yè)方式，以滿足不同工況的需 要。當(dāng)鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，方向控制閥向左邊接通，動(dòng)力頭馬達(dá)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪驅(qū) 動(dòng)馬達(dá)通過(guò)鏈輪及鏈條使動(dòng)力頭前進(jìn)，鉆桿通過(guò)動(dòng)力頭馬達(dá)的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和鏈 輪馬達(dá)的推力實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)工作。鉆機(jī)鉆進(jìn)裝置后退時(shí)，方向控制閥右邊接通，動(dòng) 力頭反轉(zhuǎn)，鏈輪驅(qū)動(dòng)馬達(dá)也反轉(zhuǎn)，鉆桿通過(guò)動(dòng)力頭馬達(dá)的反轉(zhuǎn)和鏈輪驅(qū)動(dòng)的馬 達(dá)反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拉力

29、使鉆桿退出。行走系統(tǒng)，鉆機(jī)前進(jìn)時(shí)，兩個(gè)方向控制閥的的 左邊接通，分別控制左右兩個(gè)行走馬達(dá)正轉(zhuǎn)是鉆機(jī)前進(jìn)，鉆機(jī)后退時(shí)，兩個(gè)方 向控制閥的右邊接通，分別控制兩個(gè)行走馬達(dá)反轉(zhuǎn)使鉆機(jī)后退。鉆機(jī)停穩(wěn)后兩 個(gè)液壓鎖分別鎖定兩個(gè)行走馬達(dá)不在供油，使得在鉆進(jìn)過(guò)程中，整機(jī)不移動(dòng)。3 夾緊 液壓缸參數(shù)計(jì)算與選擇本章是針對(duì)參數(shù)計(jì)算與選擇，確定主要參數(shù)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作 壓力和最大流量。 執(zhí)行元件的工作壓力， 可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來(lái)選取， 也可以根據(jù)主機(jī)的類(lèi)型來(lái)選??；而最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度 計(jì)算出來(lái)。這兩者都與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（指液壓缸的有效工作面積 A或液壓 馬達(dá)的排量V）有關(guān)。一

30、般的做法是，先選定工作壓力P,再按最大負(fù)載和預(yù)估的 執(zhí)行元件機(jī)械效率求出 A或M經(jīng)過(guò)各種必要的驗(yàn)算修正和圓整后定下這些結(jié) 構(gòu)參數(shù),最后再算出最大流量q m.來(lái)。在機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，通常工作壓力選得 小些，有助于提高系統(tǒng)的可靠性、低速平穩(wěn)性和降低噪聲，但在結(jié)構(gòu)尺寸和造 價(jià)方面則須付出一定的代價(jià)。3.1 夾緊液壓缸的尺寸的確定液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類(lèi)型來(lái)確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)師可用類(lèi)比法來(lái)確疋表3-1液壓設(shè)備常用工作壓力:設(shè)備類(lèi)型精加工機(jī) 床組合機(jī)床拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程 機(jī)械、工程機(jī)械輔助 機(jī)構(gòu)液壓機(jī)、重 型機(jī)械，大 中型挖掘 機(jī)

31、、起重運(yùn) 輸機(jī)械工作壓力P/MPa0.8-23-55-101-1616-32初選的液壓系統(tǒng)工作壓力為：16MPa,則其額定壓力為20MPa缸筒結(jié)構(gòu)缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉的容腔，形成 內(nèi)壓，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)缸筒時(shí)，不僅要保證液壓缸的作用力、速度和有效 行程，而且必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便抵抗液壓力和其他外力的作用。根 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第4卷表17-6-6，常用的缸筒結(jié)構(gòu)有八類(lèi)，通常缸筒與缸 蓋、缸頭的連接型式取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。綜合考慮 上述因素缸筒與缸頭采用焊接形式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，工藝性好，使用 廣的優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是缸體有可能變形。缸筒

32、與缸蓋采用外螺紋連接具有重量輕， 外徑較小的優(yōu)點(diǎn)，而且便于拆卸和檢修。缸筒材料缸筒要有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受較高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)工作壓力而不 至產(chǎn)生永久變形；還要有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而 不至產(chǎn)生彎曲；在內(nèi)表面密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力的作用下，能長(zhǎng)期工作而磨 損減少，尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)是以保證活塞密封件的密封性；需要焊 接的缸筒還要求有良好的可焊接性，以便在焊上管接頭或缸頭后不至于產(chǎn)生裂 紋或過(guò)大變形。液壓缸的常用材料有20鋼、35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管。缸筒與缸底采用焊接方式，故采用焊接性能較好的35鋼的冷拔無(wú)縫鋼管，粗加工后調(diào)制，由手冊(cè)中查得45鋼的抗拉強(qiáng)度

33、b 610Mpa，屈服極限s 360Mpa為得到所需要的加緊力，油缸的有效工作面積和加緊力應(yīng)該滿足下面的等式 由同組同學(xué)計(jì)算得此處夾緊力Fn 60.11kN .(3-1)Fn AP式中：A-液壓缸的有效工作面積；對(duì)無(wú)桿腔,A= d 4 (m2)；對(duì)有桿腔，A=P 作用在活塞桿上的有效壓力(MPa)；液壓缸的機(jī)械效率，一般取09 0.95，這里取 0.95FnD2 d2 p4D2p(3-2)式中：-液壓缸往返速度比,D2(3-3)(3-4)70.9mm4Fn4 60110P 16000000 0.95按照GB2348-8液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及兀件-桿徑及活塞桿外徑系列圓整為:D=80mm見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第

34、四版第17章第4頁(yè)。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第20篇液壓傳動(dòng)表20-6-9表3-2液壓缸內(nèi)徑和外徑的選擇產(chǎn)品額定內(nèi)徑系列壓力506380100125140160180代號(hào)p/MPa外徑A型20607695121146168194219通過(guò)表得缸的外徑為-95mm，內(nèi)徑D為80mm則缸的壁厚D1 D-7.5mm2缸筒壁厚驗(yàn)算對(duì)于最終采用的缸筒壁厚采用四方面的驗(yàn)算： 額定工作壓力應(yīng)小于一定的極限值，以保證工作安全：s(D； D2) Pn 0.35D12 2360(9580 )36.65MpaPn0.35952(3-5)Pn=16MPaC36.65MPa (符合要求)同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力

35、有一定比例范圍，以避免塑性 變形的發(fā)生：P (0.35 0.42) P(3-6)式中:Prl缸筒發(fā)生塑性變形的壓力MPa ；Pn缸的額定工作壓力MPa；Prl2.3 sigg61.79Mpa缸筒材料的屈服強(qiáng)度s 360MPa；Pn(0.35 0.42)巳 0.42 61.79 25.95Mpa (符合要求)此外,0.4D2 1.3D； P式中:DD1D12油缸內(nèi)經(jīng),油缸外徑，mm；mm；(3-7)Pn額定壓力，MPa；6105122Mpa0.4D2D22 20.4 801.3 9595280220 108.8 Mpa見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷第三章第 61頁(yè)表3-1-86?？梢圆榈靡簤焊淄驳膮?shù)如表

36、4-8所示.表3-3液壓缸筒參數(shù)內(nèi)徑公稱(chēng)尺寸/mm公差帶/m外徑/mm允許偏差/mmH8H9H1080+46+74+120950.3000缸筒直徑D采用H7或H8級(jí)配合，表面粗糙度Ra值一般為0.16 一一一 一 . 都需進(jìn)行研磨；熱處理，調(diào)制，硬度力 缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度、 圓柱度不大于內(nèi)徑公差的一半；缸筒的直線度公差在500伽長(zhǎng)度上不大于0.03 ; 缸筒端面對(duì)內(nèi)徑的垂直度在直徑 100 mm上不大于0.04伽。此外，還有通往油口、 排氣閥孔的內(nèi)孔口必須有倒角，不允許有飛邊、毛刺，以免劃傷密封件。為便 于裝配和不損壞密封件，缸筒內(nèi)孔應(yīng)倒15度角。需要在缸筒上焊接油口、排氣 閥座時(shí)都必須在

37、半精加工以前進(jìn)行。以免精加工后焊接而引起內(nèi)孔變形。如欲 防止腐蝕和提高使用壽命，在缸筒內(nèi)表面可以鍍鉻，再進(jìn)行研磨或拋光，在缸 筒內(nèi)表面涂耐油油漆。3.2活塞桿直徑的確定對(duì)于雙作用單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑d可根據(jù)往復(fù)速比來(lái)確定根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)卷4, P17-259,表17-6-3。表3-4 活塞速比系數(shù) 與壓力P的關(guān)系公稱(chēng)壓力（Mpa）P 10P =12.5 20P 20式中:行程速比取1.8速比系數(shù)（）1.331.46 22當(dāng)系統(tǒng)壓力確定后，查出速比系數(shù)并按下式計(jì)算:(3-8)144.9mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷表17-6-2可取表3-5 活塞桿直徑系列表（GB2348-80）活塞桿直徑

38、系列(GB/T 2348-1993/mm)4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360通過(guò)上表可選活塞桿直徑d=45mm活塞桿工作行程的確定，經(jīng)工況分析并結(jié)合轉(zhuǎn)體油缸的各種運(yùn)動(dòng)情況，再結(jié)合力學(xué)分析的結(jié)果可以 求得油缸的最大工作行程為50mm.當(dāng)液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，作用在活塞上的理論推力為：2Fi（n）D P cm（3-9）4當(dāng)液壓缸的有桿腔進(jìn)油時(shí)，作用在活塞上的有用推力為：F1(N)嚴(yán)2 d2)P cm式中：P工作

39、壓力 （Pa）；D活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑）(m);d活塞桿直徑（m）；cm-液壓缸的機(jī)械效率，取cm=0.9；所以得：F1(N)0.082 16 106 0.972.38kNF2(N)2 2 64 (0.80.45 ) 16 100.949.48kN活塞桿的強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算4F(3-10)式中：Fmax 油缸的最大外載荷，N ；活塞桿材料的許用應(yīng)力， Mpa ；b材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa ；現(xiàn)采用45鋼b 600Mpan 晉 122Mpa ；夾緊液壓缸活塞桿最大作用力Fmax=60.11KN；d 4F4 6011025.1mm3.14 122則活塞桿的強(qiáng)度合格。穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)活塞行程較大

40、時(shí)(和活塞桿伸出時(shí)，油缸的計(jì)算長(zhǎng)度大于活塞桿直徑的 十倍以上)活塞桿承受的壓力超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，油缸的總體將沿著軸向方向呈 現(xiàn)出彎曲的現(xiàn)象，只是華東表面產(chǎn)生偏磨，甚至活塞桿折斷。為消除這種弊端， 除要滿足強(qiáng)度外，還根據(jù)油缸的支撐形式進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。通過(guò)查w機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得當(dāng)液壓缸支撐長(zhǎng)度 :192 4d 2 LB l92.4-1217.5mmdJp需驗(yàn)算活塞桿彎曲穩(wěn)定性，因本次設(shè)計(jì)支撐長(zhǎng)度 1885.52mm(1015) 50mm所以需要算穩(wěn)定性，因?yàn)槭芰ν耆谳S線上，所以按下式驗(yàn)算:Fk2Ei 106K lB(N)FiFknK(3-11)式中:Fk 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力（N）Ei實(shí)際彈性模

41、數(shù)，EiI 活塞桿橫截面慣性矩 Id2640.049d2 ；K 液壓缸安裝及向?qū)禂?shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可取 K=1.5Lb液壓缸支撐長(zhǎng)度m；nK 安全系數(shù)，這里取4:2 6 2 6528.5kN1.80 100.049 0.045102 21.51217.5F1Fknk528.54207.48kN所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求活塞桿必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便承受拉力、彎曲應(yīng)力、振動(dòng)和沖擊 載荷的作用。同時(shí)還要注意他對(duì)活塞有效面積的影響，保證液壓缸達(dá)到所要缺 的作用力和運(yùn)動(dòng)速度，活塞桿應(yīng)有一定的耐磨性，具有較高的尺寸精度和表面 光潔度。采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，端部選用單耳環(huán)通過(guò)螺紋與活塞桿連接?；钊麠U的材料和

42、技術(shù)要求材料：選用45鋼技術(shù)要求：淬火.淬火深度0.5 1mm，表面鍍鉻20 30mm ；活塞桿在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，采用 H8 h7配合，太緊了，摩擦大，太松了，容 易引起卡滯現(xiàn)象；圓度的圓柱公差不大于直徑公差一半；安裝活塞的軸肩端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于，以保證安裝不產(chǎn)生偏斜；安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于 0.01mm ；活塞桿的外圓粗糙度Ra 0.10.3m，太光了，表面形不成油膜，不利于潤(rùn)滑;活塞桿表面進(jìn)行鍍鉻處理，并進(jìn)行拋光和磨削加工；活塞桿內(nèi)端的卡鍵和緩沖裝置也要保證與軸線同心，特別是緩沖柱，最好 是與活塞做成一體。（1）在長(zhǎng)行程液壓缸中，由于安裝方式及負(fù)載的導(dǎo)向條件，

43、可能使活塞桿導(dǎo) 向套收到過(guò)大的側(cè)向力而導(dǎo)致嚴(yán)重的磨損，因此在長(zhǎng)行程液壓缸內(nèi)需在活塞與 有桿側(cè)端蓋之間安裝一個(gè)中隔圈，使活塞桿在全部外伸時(shí)仍 有足夠的支撐長(zhǎng)度。因?yàn)槭切谐潭趟圆恍枰懈羧Α；钊c活塞桿的連接形式有很多，各種形式內(nèi)部均有鎖緊措施，以防工作 時(shí)由于反復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)，并且活塞和活塞桿之間還設(shè)有靜密封。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)的，一般工程用液壓缸的活塞和活塞桿之間多采用卡環(huán)連接，結(jié)構(gòu)圖如下:屮11 _Blrir-i.口圖3-1活塞與活塞桿的連接形式根據(jù)w機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-38本設(shè)計(jì)材料為丁青橡膠，在外表面上具有數(shù) 字形截面的密封表面，保證它在溝槽中可靠的定位。表3-6 防塵圈的選用名稱(chēng)作用直徑

44、范圍/mm工作范圍溫度0c/速度%A型防塵圈防塵6 390-30 110 1a液壓缸效率nc的計(jì)算已知c cm CV(3-12)式中:cm液壓缸機(jī)械效率，取cm= 0.9；CV液壓缸的容積效率;當(dāng)活塞密封為彈性材料時(shí)，cv=1 ；當(dāng)活塞密封為金屬環(huán)時(shí)，CV =0.98;本次設(shè)計(jì)密封裝置均為彈性密封圈，故CV =1。c= cm X CV =0.9 x 1=0.9液壓缸的流量Q的確定(3-13)Q型CV式中：A液壓缸有效作用面積；無(wú)桿腔時(shí)的面積A2;有桿腔時(shí)4的面積A2V 2 2(D d )4活塞運(yùn)動(dòng)速度，取V=1.5 m min ;所以n cv活塞容積效率;QiAVcv2.01252 1.57.

45、53L/min4Q2 A(0.12520.072) 1.55.15L/minCV 43.3缸筒端蓋的計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用焊接型液壓缸，及前端蓋浴缸同之間采用內(nèi)外螺紋連接，而 后端蓋與缸筒則采用焊接連接。后端蓋與缸筒的連接形式：無(wú)孔時(shí):t 0.433D2圖3-2端蓋與缸筒的連接形式設(shè)計(jì)為平底端蓋，根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)可知(3-15)式中：t剛改有效厚度 此屈缸蓋止口內(nèi)徑-缸蓋孔直徑取 Py 20Mpaj兔系統(tǒng)最高工作壓力其中:；同前 122 Mpa nn故：t0.433D2(D? do)0.433 8014.02取 t=15mm缸筒與端蓋用焊接時(shí)，焊縫應(yīng)力強(qiáng)度應(yīng)作如下校核:F(Di2 D2)41

46、0(3-17)式中:723803.14(952802) 0.7(符合要求)12.53MpaF 缸內(nèi)最大推力，N;D1缸筒外徑，mm；D焊縫底徑，mm；焊接效率，=0.7；焊條材料的抗拉強(qiáng)度，MPa；n安全系數(shù)，參照缸筒安全系數(shù)選取。一般 n=5;610122Mpa，取值為 122Mpa3.4活塞的設(shè)計(jì)計(jì)算活塞在崗內(nèi)徑作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因此配合不應(yīng)過(guò)緊；但活塞應(yīng)保證有桿腔 和無(wú)桿腔兩端油液不相通，故配合又不應(yīng)過(guò)松；活塞設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響 液壓系統(tǒng)效率的高低?；钊Y(jié)構(gòu)形式多種多樣，通常分為整體活塞和組合活塞兩類(lèi)。整體活塞在 活塞圓周上開(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)困難，密封 安

47、裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要有密封形式?jīng)Q定。組合 式活塞大多可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。隨著耐磨導(dǎo)向環(huán)大量的使用， 多數(shù)密封圈與導(dǎo)向套聯(lián)合使用，大大降低了活塞加工成本。因此，經(jīng)比較選擇 組合式活塞。根據(jù)w機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得選用車(chē)氏 C型滑環(huán)密封組合式活塞。具 體結(jié)構(gòu)如下：圖3-3活塞的結(jié)構(gòu)形式活塞的結(jié)構(gòu)形式主要由密封形式?jīng)Q定。本系統(tǒng)采用車(chē)氏組合密封。該密封 材料的特點(diǎn)：聚氯橡膠材料制作的滑環(huán)及 0型圈組合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩摖阻力小, 密封性能好，多次拆卸可重復(fù)使用等。活塞的密封形式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸的不同作用力和不同工作壓力選擇本次設(shè)計(jì)采用導(dǎo)向環(huán)的活塞：優(yōu)質(zhì)碳素鋼 4

48、5鋼，在外徑套氯乙烯 PTFE+ 玻璃纖維和聚三氯乙烯材料制成的支撐環(huán)。的計(jì)算活塞外徑的大小與活塞的缸徑 D和活塞表面的支撐形式有關(guān)，根據(jù)上面的 活塞結(jié)構(gòu)形式的選取，知D 2式中：D 缸筒的內(nèi)徑； S 支撐環(huán)材料的厚度；一般（=24mm,缸徑較小時(shí)取值較小，在此取 S =4mmD 280 2 4 72mm活塞中心孔直徑=D-2 -=80-2X 3=76mm(3-18)式中：Py 系統(tǒng)工作時(shí)最高壓力;活塞材料許用應(yīng)力，c =0.75 s ；s0.082 20360活塞材料的屈服極限，選用 45號(hào)鋼;40.8mm取 2 40mms 360Mpa的計(jì)算活塞寬度一般是活塞外徑的0.61.0倍，具體設(shè)計(jì)

49、時(shí)還需考慮密封件的形 式，本次設(shè)計(jì)取活塞寬度為外徑的0.6倍。-=D-6=80-6=74B =0.6 X 74=44.4mm?。築 =45mm活塞的配合要求及加工公差活塞外徑的配合一般采用f8 ,外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于 0.02mm端 面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm外表面圓度和圓柱度一般不大于 外徑公差的一半，表面粗糙度根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同而定。本次設(shè)計(jì)表面粗糙度選 用0.16卩m圖3-2活塞的裝配方式圖3.5連接螺栓強(qiáng)度的校核螺紋處的拉應(yīng)力：4K(3-19)dsi螺紋處的剪應(yīng)力：KKlFds0(3-20)0.2dZ合成應(yīng)力：23 21.3(3-21 )Sns(3-22)

50、式中F液壓缸負(fù)載（N）K螺紋擰緊系數(shù)，一般取 心 -一-Ki 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 陶 -dso 螺紋直徑，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)緊固螺紋，取 dsodsi 1.224t , t為螺紋螺距；Z螺栓個(gè)數(shù)；s 材料屈服極限，對(duì)45鋼，取S 3 108N/mns 安全系數(shù)，一般取12 1.5.4 1.5 6011020.0852.1 106N /m1.5 0.12 60110 0.1230.2 0.08560.987 10 N /m2.73N/m則此處的螺栓強(qiáng)度合格sns這些螺栓只起到外殼連接作用：a連接結(jié)合面的幾何形狀合理，考慮到盡可能成軸對(duì)稱(chēng)，結(jié)合接觸面合理， 便于加工制造。b螺栓組的形心與結(jié)合面形心基本重

51、合。c螺栓靠近結(jié)合面邊緣，減少受力。d同一組螺栓的規(guī)格都一樣，便于選用裝配?？紤]其受力用途，本設(shè)計(jì)選用小六角頭鉸制孔用螺栓：GB/T27- 1998-M160X 215此螺栓的特點(diǎn)是：能夠精確的固定被連接件的相互位置，并且能夠承受有橫向力產(chǎn)生的剪切 和擠壓。由于其為非主要受力件，故不需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.6活塞桿導(dǎo)向套L 8020 2508020 2故導(dǎo)向套的長(zhǎng)度 H=43mm一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A,在缸筒內(nèi)徑D 80mm時(shí)，取A=(0.61.0)d ;所以本次設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 A=0.6 x 80=48mm金屬導(dǎo)向套一般采用摩摖系數(shù)小，耐磨材料好的青銅制作，非金屬導(dǎo)向套 可以用塑料、聚四氟乙

52、烯或聚三氟氯乙烯材料制作端蓋式直接導(dǎo)向性型的導(dǎo)向 材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等。本設(shè)計(jì)采用青銅材料制作導(dǎo)向套。導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為 H 8 /n7，內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多位 公差的一半，內(nèi)空中的環(huán)形油槽要淺而寬要保證良好的潤(rùn)滑。油口包括有口孔和油口連接螺紋，液壓缸的進(jìn)、出油口可布置在缸蓋或缸 筒上。Qd 4.63 Q(3-23)式中:QV液壓缸取大流里；液壓油流速，取v=1.5m/min ；所以：d 4.63 Q 4.63 7.5310.37mmV 1.5油口連接尺寸為：M27 -3.7端蓋的計(jì)算裝配長(zhǎng)度：_ - ： _L其值與缸徑大小有關(guān)，缸徑較小時(shí)，取值較小，本次設(shè)計(jì)Lg 5mm ；缸頭內(nèi)孔尺寸：i式中；活塞桿緊固位置的最大外徑； S 緊固裝置孔壁間的最大間隙：一般取S =210mm本次設(shè)計(jì)取S =7mm因此：145 7 52mm；前端蓋的材料一般要有足夠的強(qiáng)度和足夠的韌性，所以本次設(shè)計(jì)采用45號(hào)鋼。3.8液壓缸筒長(zhǎng)度-_.- _(3-24)式中：J裝配長(zhǎng)度，L4 =5mmSx 活塞行程系數(shù)，一般取Sx=23mm；本次取S=3mm；B活塞寬度，取B=45mm；L油缸行程，L=25mm ；端蓋配合臺(tái)階長(zhǎng)度，本次設(shè)計(jì)取-=5mm所以L=5+3+45+25+5=80mm3.9液壓缸缸頭的設(shè)計(jì)的連接形式連接形式如圖3-3所