CDH1 MP3 200 125 200A1X B1CGEMWW重載型液壓缸設(shè)計(jì)

CDH1 MP3 200 125 200A1X B1CGEMWW重載型液壓缸設(shè)計(jì),CDH1,MP3,200,125,200A1X,B1CGEMWW重載型液壓缸設(shè)計(jì),a1x,b1cgemww,重載,液壓缸,設(shè)計(jì) 寧XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)CDH1 MP3/200/125/200A1X/B1CGEMWW重載型液壓缸設(shè)計(jì)所在學(xué)院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 年 月 日摘 要 油缸是最常見的液壓元件，可靠性是指系統(tǒng)不因意外的原因而無法工作(如油管破裂、無電等情況)?？删S護(hù)性是指系統(tǒng)盡可能簡單，元件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)上盡可能使維護(hù)方便安全性是指不因液壓缸的故障導(dǎo)致后車廂蓋的其它事故效率是指液壓缸的各種能量損失盡可能的小。上述要求中，除滿足系統(tǒng)的動力要求外，最重要的是保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：液壓缸，油缸34AbstractThe hydraulic system to transfer power, ensure adequate power is its basic requirement. In addition, consider the system stability, reliability, maintainability, safety and efficiency. The stabilizing means when the system works steady motion and system performance stability (such as environmental temperature on the influence of oil etc). Reliability refers to the system is not due to accident reason to work ( such as tubing rupture without electricity, etc. ). Maintainability is referred to the system as simple as possible, element is chosen as far as possible standard parts, structure as much as possible so that the maintenance is convenient. Security is not due to the fault of the hydraulic system causes the antenna frame collapse or other accidents (such as the drop out of control, antenna due to gravity acceleration whereabouts ) . Efficiency refers to the hydraulic system of the various energy loss as small as possible. The above requirements, in addition to meet the power requirements, the most important thing is to ensure the safety and reliability of the system.Keywords: hydraulic system, 目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 概述61.1液壓傳動的工作原理61.2液壓傳動的組成部分71.3液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)71.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)8第2章 油缸設(shè)計(jì)計(jì)算92.1油缸主參數(shù)的確定92.2油缸主要部位的計(jì)算校核142.2.2 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算142.2.3缸筒壁厚的驗(yàn)算152.2.4 缸筒的加工要求172.2.5法蘭設(shè)計(jì)172.2.6 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算182.3 活塞的設(shè)計(jì)202.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算202.5 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算224.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì)232.8 排氣裝置242.9 密封件的選用262.10 防塵圈272.11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)28總 結(jié)31致 謝32參考文獻(xiàn)33第1章 概述1.1液壓傳動的工作原理驅(qū)動的液壓缸，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。工作臺的移動速度是由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進(jìn)入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經(jīng)開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時工作臺就停止運(yùn)動。從上面的例子中可以得到：1） 動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的。2）液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。1.2液壓傳動的組成部分液壓傳動裝置主要由以下四部分組成：1）能源裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓缸提供壓力油。2）執(zhí)行裝置把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。3)制調(diào)節(jié)裝置對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓缸。4)輔助裝置上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。1.3液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，因?yàn)橐簤焊字械膲毫梢员入姌写艌鲋械拇帕Υ蟪?040倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動機(jī)的12%左右。2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時可達(dá)500次/min，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動時可達(dá)1000次/min。3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。4） 液壓傳動易于自動化，這是因?yàn)樗鼘σ后w壓力、流量或流動方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動作，接受遠(yuǎn)程控制。5） 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機(jī)械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。6） 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓缸的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動性。7） 用液壓傳動來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動簡單。液壓傳動的缺點(diǎn)是：液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。液壓傳動要求有單獨(dú)的能源。液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)是突出的，它的一些缺點(diǎn)有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。1.4 液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸通常由后端蓋、缸筒、活塞桿、活塞組件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外泄漏或由高壓腔向低壓腔泄漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設(shè)置有密封裝置，在前端蓋外側(cè)，還裝有防塵裝置；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部還設(shè)置緩沖裝置；有時還需設(shè)置排氣裝置。上圖給出了雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主要由缸底 1、缸筒 6、缸蓋 10、活塞 4、活塞桿 7 和導(dǎo)向套 8 等組成；缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接，為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)位置設(shè)置了密封圈 3、5、9、11 和防塵圈 12。第2章 油缸設(shè)計(jì)計(jì)算基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)用途及結(jié)構(gòu)類型來確定的，它反映了工作能力及特點(diǎn)，也基本上上確定了輪廓尺寸及本體總質(zhì)量等。2.1油缸主參數(shù)的確定本課題設(shè)計(jì)的油缸CDH1 MP3/200/125/200A1X/B1CGEMWW重載型液壓缸設(shè)計(jì)，查表查得油缸的液壓缸的內(nèi)徑為200mm,活塞桿直徑為125mm,有效行程為200 mm 表4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm8101216202532405063801001251602002503204005001. 液壓缸缸體厚度計(jì)算 缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中45號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號鋼作為缸體的材料。式中，實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力Pn5.1MPa時，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn 16MPa時，Py=1.25Pn。缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。=，為材料的抗拉強(qiáng)度。注：1.額定壓力Pn額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=25MPa2.最高允許壓力PmaxPmax1.5Pn=1.2525=31.25MPa液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：b=600MPa安全系數(shù)n按液壓傳動與控制手冊P243表210，取n=5。則許用應(yīng)力=120MPa = =26.04mm滿足。取液壓缸厚度30mm。 取液壓缸缸體外徑為260mm。4.液壓缸長度的確定 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。表4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80）62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80）6 40 6390110140180220280360450550700900110014001800220028003600表4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80）6240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800液壓缸長度L根據(jù)工作部件的行程長度確定。 L=200mm 查油缸參數(shù)得到的5. 活塞桿直徑的設(shè)計(jì)查液壓傳動與控制手冊根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時，一般選取d/D=0.5-0.7。本設(shè)計(jì)我選擇d/D=0.6，即d=0.6D=0.6200=120mm。表4.2 活塞桿直徑系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400故取d=120mm。2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算：式中 許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）3活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。4.活塞桿的密封與防塵活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。表4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80）62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80）6 40 6390110140180220280360450550700900110014001800220028003600表4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80）62402603003403804204805306006507508509501050120013001500170019002100240026003000340038002.2油缸主要部位的計(jì)算校核2.2.2 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算A.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核式中，為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力，=,n一般取1.40。滿足要求B.液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長徑比且桿件承受壓負(fù)載時，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行式中，為安全系數(shù)，一般取=24。 a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時 b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時式中，為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表1；為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，；為柔性系數(shù)，其值見表3-2； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表1；為活塞桿材料的彈性模量，對鋼??；為活塞桿橫截面慣性矩；為活塞桿橫截面積；為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值見表3-3。表3-2液壓缸支承方式和末端系數(shù)的值支承方式支承說明末端系數(shù)一端自由一端固定1/4兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表3-3 、的值材料鑄鐵5.61/160080鍛鐵2.51/9000110鋼4.91/500085c.當(dāng)時,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。此設(shè)計(jì)安裝方式中間固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。2.2.3缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算： A液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全： 式（3-4）根據(jù)式（3-4）得到：B為了避免缸筒在工作時發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍： 式（3-5） 式（3-6）先根據(jù)式（3-6）得到：=41.21C耐壓試驗(yàn)壓力，是液壓缸在檢查質(zhì)量時需承受的試驗(yàn)壓力。在規(guī)定的時間內(nèi)，液壓缸在此壓力 下，全部零件不得有破壞或永久變形等異?，F(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定: 當(dāng)額定壓力時（MPa）D為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力： (MPa） 式（3-7）因?yàn)椴楸硪阎?596MPa，根據(jù)式（3-7）得到：至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為：因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中: 缸筒內(nèi)徑（）； 缸筒外徑（）； 液壓缸的額定壓力（） 液壓缸發(fā)生完全塑形變形的壓力（）； 液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力（）； 缸筒發(fā)生爆破時壓力（）； 缸筒材料抗拉強(qiáng)度（）； 缸筒材料的屈服強(qiáng)度（； 缸筒材料的彈性模量（）； 缸筒材料的泊桑系數(shù) 鋼材：=0.3 2.2.4 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑采用H7級配合，表面粗糙度為0.16，需要進(jìn)行研磨；熱處理：調(diào)制，HB240；缸筒內(nèi)徑的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；剛通直線度不大于0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。2.2.5法蘭設(shè)計(jì)液壓缸的端蓋形式有很多，較為常見的是法蘭式端蓋。本次設(shè)計(jì)選擇法蘭式端蓋（缸筒端部）法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： 式（3-8）式中， -法蘭厚度（m）；系統(tǒng)工作壓力（pa）；=25MPa附加密封力（Pa）；值取其材料屈服點(diǎn)353MPa；螺釘孔分布圓直徑（m）；=55mm密封環(huán)平均直徑（m）；=45mm法蘭材料的許用應(yīng)力（Pa）；=/n=353/5=70.6MPa法蘭受力總合力（m） 所以=13.2mm為了安全取=14mm2.2.6 (缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：圖3-1缸體端部法蘭用螺栓連接1-前端蓋；2-缸筒螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力:(MPa) 式（3-9）螺紋處的剪應(yīng)力(MPa) 式（3-10）合成應(yīng)力 (MPa) 式（3-11）式中, 液壓缸的最大負(fù)載，=A，單桿時，雙桿是螺紋預(yù)緊系數(shù)，不變載荷=1.251.5，變載荷=2.54；液壓缸內(nèi)徑；缸體螺紋外徑；螺紋內(nèi)經(jīng)；螺紋內(nèi)摩擦因數(shù)，一般取=0.12;變載荷取=2.54；材料許用應(yīng)力，,為材料的屈服極限，n為安全系數(shù)，一般取n=1.21.5；Z螺栓個數(shù)。最大推力為：使用4個螺栓緊固缸蓋，即：=4螺紋外徑和底徑的選擇：=10mm =8mm系數(shù)選擇：選取=1.3=0.12根據(jù)式（3-9）得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=根據(jù)式（3-10）得到螺紋處的剪應(yīng)力為：根據(jù)式（3-11）得到合成應(yīng)力為：=367.6MPa由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級為12.9級；查表的得：抗拉強(qiáng)度極限=1220MP;屈服極限強(qiáng)度=1100MP；不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應(yīng)力值：=/n=1100/2=550MP證明選用螺栓等級合適。2.3 活塞的設(shè)計(jì)活塞的寬度一般取=（0.6-1.0）即=（0.6-1.0）200=（120-200）mm取=128mm由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能?；钊c缸體的密封形式分為：間隙密封（用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封）、活塞環(huán)密封（適用于溫度變化范圍大、要求摩擦力小、壽命長的活塞密封）、密封圈密封三大類。其中密封圈密封又包括O形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間?。?、Y形密封圈（用在20Mpa壓力下、往復(fù)運(yùn)動速度較高的液壓缸密封）、形密封圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代Y形密封圈）、V形密封圈（可用于50Mpa壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。綜合以上因素，考慮選用O型密封圈。2.4 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.最小導(dǎo)向長度H的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度1。如果導(dǎo)向長度過短，將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)液壓缸最大行程為L,缸筒直徑為D時,最小導(dǎo)向長度為: （4-5）一般導(dǎo)向套滑動面的長度A，在缸徑小于80mm時取A=(0.61.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時取A=(0.61.0)d.?；钊麑挾菳取B=(0.61.0)D。若導(dǎo)向長度H不夠時,可在活塞桿上增加一個導(dǎo)向套K(見圖4-1)來增加H值。隔套K的寬度。圖4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長度1因此:最小導(dǎo)向長度，取H=9cm；導(dǎo)向套滑動面長度A=活塞寬度B=隔套K的寬度2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。 1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用和張開密封圈唇邊而起密封作用6。 2）易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進(jìn)行，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下。 3）球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心負(fù)載而引起方向傾斜時，導(dǎo)向套可以自動調(diào)位，使導(dǎo)向套軸線始終與運(yùn)動方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導(dǎo)向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。4）靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運(yùn)動頻率高、速度快、振動大的液壓缸，可以采用靜壓導(dǎo)向套。由于活塞桿與導(dǎo)向套之間有壓力油膜，它們之間不存在直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦因數(shù)小、無磨損、剛性好、能吸收振動、同軸度高，但制造復(fù)雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)。2.5 端蓋和缸底的設(shè)計(jì)與計(jì)算 在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受液壓力，而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。1.端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算端蓋厚h為：式中 D1螺釘孔分布直徑，cm； P液壓力，； 密封環(huán)形端面平均直徑，cm； 材料的許用應(yīng)力，。2.缸底的設(shè)計(jì) 缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。2.端蓋的結(jié)構(gòu) 端蓋在結(jié)構(gòu)上除要解決與缸體的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封和防塵等問題6。缸體端部的連接形式有以下幾種： A焊接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式液壓缸。 B螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋） 特點(diǎn)是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑需加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專用工具；安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。 C法蘭連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單，易加工、易裝卸，使用廣泛。徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的端部應(yīng)燉粗。 D拉桿連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用較廣。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。 E半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。外半環(huán)連接的特點(diǎn)是質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應(yīng)加厚。內(nèi)半環(huán)連接的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。安裝時端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油口邊緣擦傷。F鋼絲連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小。4.7 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 液壓缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動下運(yùn)動時具有很大的動量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會嚴(yán)重影響液壓缸和整個液壓缸的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動部件在運(yùn)動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 當(dāng)液壓缸中活塞活塞運(yùn)動速度在6m/min以下時，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動速度在12m/min以上時，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液壓缸中，動力滑臺的最大速度為4m/min,因此沒有必要設(shè)計(jì)緩沖裝置。2.8 排氣裝置 如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒有設(shè)置排氣裝置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會存在空氣6。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性,會造成液壓缸和整個液壓缸在工作中的顫振和爬行,影響液壓缸的正常工作。比如液壓導(dǎo)軌磨床在加工過程中，這不僅會影響被加工表面的光潔程度和精度，而且會損壞砂輪和磨頭等機(jī)構(gòu)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進(jìn)入液壓缸外，還必須在液壓缸上設(shè)置排氣裝置。配氣裝置的位置要合理，由于空氣比壓力油輕，總是向上浮動，因此水平安裝的液壓缸，其位置應(yīng)設(shè)在缸體兩腔端部的上方；垂直安裝的液壓缸，應(yīng)設(shè)在端蓋的上方。一般有整體排氣塞和組合排氣塞兩種。整體排氣塞如圖4-2（a）所示。表4-5 排氣閥（塞）尺寸6d閥座閥桿孔cDM16611619.29323117108.53484623M20x2814725.41143392213114594828 圖4-2 (a) 整體排氣孔 圖4-2（b） 組合排氣孔 圖4-2（c） 整體排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸由于螺紋與缸筒或端面連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面空隙中擠出來并經(jīng)過斜孔排除缸外。這種排氣裝置簡單、方便，但螺紋與錐面密封處同軸度要求較高，否則擰緊排氣塞后不能密封，造成外泄漏。組合排氣塞如圖4-2（b）所示，一般由絡(luò)螺塞和錐閥組成。螺塞擰松后，錐閥在壓力的推動下脫離密封面排出空氣。排氣裝置的零件圖及尺寸圖見4-2（c）以及表4-2（d）。圖4-2（d） 組合排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸2.9 密封件的選用1.對密封件的要求 液壓缸工作中要求達(dá)到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求。在設(shè)計(jì)時，正確地選擇密封件、導(dǎo)向套（支承環(huán)）和防塵圈的結(jié)構(gòu)形式和材料是很重要的。從現(xiàn)在密封技術(shù)來分析，液壓缸的活塞和活塞桿及密封、導(dǎo)向套和防塵等應(yīng)作為一個綜合的密封系統(tǒng)來考慮，具有可靠的密封系統(tǒng)，才能式液壓缸具有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命。 在液壓元件中，對液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊材料液壓缸，如擺動液壓缸等。液壓缸中不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝卸，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補(bǔ)償磨損。 密封件一般以斷面形狀分類。有O形、U形、V形、J形、L形和Y形等。除O形外，其他都屬于唇形密封件。2.O形密封圈的選用 液壓缸的靜密封部位主要是活塞內(nèi)孔與活塞桿、支承座外圓與缸筒內(nèi)孔、缸蓋與缸體端面等處6。這些部位雖然是靜密封，但因工作由液壓力大，稍有意外，就會引起過量的內(nèi)漏和外漏。靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。O形密封圈雖小，確實(shí)一種精密的橡膠制品，在復(fù)雜使用條件下，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和保持自身的性能。在設(shè)計(jì)選用時，根據(jù)使用條件選擇適宜的材料和尺寸，并采取合理的安裝維護(hù)措施，才能達(dá)到較滿意的密封效果。 安裝O形圈的溝槽有多種形式，如矩形、三角形、V形、燕尾形、半圓形、斜底形等，可根據(jù)不同使用條件選擇，不能一概而論。使用最多的溝槽是矩形，其加工簡便，但容易引起密封圈咬邊、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。2.動密封部位密封圈的選用 液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支承座（導(dǎo)向套）的密封等。 形密封圈是我國液壓缸行業(yè)使用極其廣泛的往復(fù)運(yùn)動密封圈。它是一種軸、孔互不通用的密封圈。一般，使用壓力低于16MPa時，可不用擋圈而單獨(dú)使用。當(dāng)超過16MPa并用于活塞動密封裝置時，應(yīng)使用擋圈，以防止間隙“擠出”。2.10 防塵圈防塵圈設(shè)置與活塞桿或柱塞密封外側(cè)，用于防止外界塵埃、沙粒等異物侵入液壓缸，從而可以防止液壓油被污染導(dǎo)致元件磨損。1.防塵圈A型防塵圈 是一種單唇無骨架橡膠密封圈，適于在A型密封結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安裝，起防塵作用。B型防塵密封圈 是一種單唇帶骨架橡膠密封圈，適于在B型密封結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安裝，起防塵作用。C型防塵圈 是一種雙唇密封橡膠圈，適于在C型結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安裝，起防塵和輔助密封的作用。2.防塵罩 防塵罩采用橡膠或尼龍、帆布等材料制作。在高溫工作時，可用氯丁橡膠，可在130以下工作。如果溫度再高時，可用耐火石棉材料。當(dāng)選用防塵伸縮套時，要注意在高頻率動作時的耐久性，同時注意在高速運(yùn)動時伸縮套透氣孔是否能及時導(dǎo)入足夠的空氣。但是，安裝伸縮套給液壓缸的裝配調(diào)整會帶來一些困難。2.11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸近處有口的連接等。1.液壓缸的安裝形式 液壓缸的安裝形式很多，但大致可以分為以下兩類。 1）軸線固定類 這類安裝形式的液壓缸在工作時，軸線位置固定不變。機(jī)床上的液壓缸絕大多數(shù)是采用這種安裝形式。 A 通用拉桿式。在兩端缸蓋上鉆出通孔，用雙頭螺釘將缸和安裝座連接拉緊。一般短行程、壓力低的液壓缸。 B 法蘭式。用液壓缸上的法蘭將其固定在機(jī)器上。 C 支座式。將液壓缸頭尾兩端的凸緣與支座固定在一起。支座可置于液壓缸左右的徑向、切向，也可置于軸向底部的前后端。 2）周線擺動類 液壓缸在往復(fù)運(yùn)動時，由于機(jī)構(gòu)的相互作用使其軸線產(chǎn)生擺動，達(dá)到調(diào)整位置和方向的要求。安裝這類液壓缸，安裝形式也只能采用使其能擺動的鉸接方式。工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、翻斗汽車和船舶甲板機(jī)械等所用的液壓缸多用這類安裝形式。 A 耳軸式。將固定在液壓缸上的鉸軸安裝在機(jī)械的軸座內(nèi)，使液壓缸軸線能在某個平面內(nèi)自由擺動。 B 耳環(huán)式。將液壓缸的耳環(huán)與機(jī)械上的耳環(huán)用銷軸連接在一起，使液壓缸能在某個平面內(nèi)自由擺動。耳環(huán)在液壓缸的尾部，可以是單耳環(huán)，也可以是雙耳環(huán)，還可以做成帶關(guān)節(jié)軸承的單耳環(huán)或雙耳環(huán)。 C 球頭式。將液壓缸尾部的球頭與機(jī)械上的球座連接在一起，使液壓缸能在一定的空間錐角范圍內(nèi)任意擺動。2.液壓缸油口設(shè)計(jì) 油口孔是壓力油進(jìn)入液壓缸的直接通道，雖然只是一個孔，但不能輕視其作用6。如果孔小了，不僅造成進(jìn)油時流量供不應(yīng)求，影響液壓缸的活塞運(yùn)動速度，而且會造成回油時受阻，形成背壓，影響活塞的退回速度，減少液壓缸的負(fù)載能力。對液壓缸往復(fù)速度要求較嚴(yán)的設(shè)計(jì)，一定要計(jì)算孔徑的大小。液壓缸的進(jìn)出油口，可以布置在缸筒和前后端蓋上。對于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)出油口可以設(shè)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用排氣裝置，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。液壓缸進(jìn)出油口的鏈接形式有螺紋、方形法蘭和矩形法蘭等。B. O形密封圈的選用液壓缸的靜密封部位主要有活塞內(nèi)孔與活塞桿、支撐座外圓與缸筒內(nèi)孔、端蓋與缸體端面等處。靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。C.動密封部位密封圈的選用由于O型密封圈用于往復(fù)運(yùn)動存在起動阻力大的缺點(diǎn)，所以用于往復(fù)運(yùn)動的密封件一般不用O形圈，而使用唇形密封圈或金屬密封圈。液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支撐座（或?qū)蛱祝┑拿芊獾?。活塞環(huán)是具有彈性的金屬密封圈，摩擦阻力小，耐高溫，使用壽命長，但密封性能差，內(nèi)泄漏量大，而且工藝復(fù)雜，造價高。對內(nèi)泄漏量要求不嚴(yán)而要求耐高溫的液壓缸，使用這種密封圈較合適。V形圈的密封效果一般，密封壓力通過壓圈可以調(diào)節(jié)，但摩擦阻力大，溫升嚴(yán)重。因其是成組使用，模具多，也不經(jīng)濟(jì)。對于運(yùn)動速度不高、出力大的大直徑液壓缸，用這種密封圈較好。U形圈雖是唇形密封圈，但安裝時需用支撐環(huán)壓住，否則就容易卷唇，而且只能在工作壓力低于10MPa時使用，對壓力高的液壓缸不適用。比較而言，能保證密封效果，摩擦阻力小，安裝方便，制造簡單經(jīng)濟(jì)的密封圈就屬Yx型密封圈了。它屬于不等高雙唇自封壓緊式密封圈 ，分軸用和孔用兩種。綜上，所以本設(shè)計(jì)選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：a.降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；b.具有良好的動態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；c.安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖3-2 密封方式圖總 結(jié)在這不到一周的設(shè)計(jì)中，能學(xué)到的東西真的很有限，但是不能說一點(diǎn)收獲都沒有，我想我知道了一般機(jī)床液壓缸的設(shè)計(jì)框架而且我也掌握了設(shè)計(jì)一個液壓缸的步驟，我想本次課程設(shè)計(jì)是我們對所學(xué)知識運(yùn)用的一次嘗試，是我們在液壓知識學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。在本次設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立完成了自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，通過這次設(shè)計(jì)，弄懂了一些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學(xué)知識的鞏固。在設(shè)計(jì)中，通過老師的指導(dǎo)，使自己在設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技能等方面都得到了一次良好的訓(xùn)練。致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以圓滿的完成，離不開導(dǎo)師XXX的悉心指導(dǎo)。從課題的提出和論證到論文完成，X導(dǎo)師淵博的學(xué)識、先進(jìn)的學(xué)術(shù)思想、對待研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和無私的奉獻(xiàn)精神都是學(xué)生的楷模，使我受益匪淺，在論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的X導(dǎo)師致以崇高的敬意和由衷的感謝。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 ，我的感激之情無以言表，僅以此文獻(xiàn)給他們，感謝我的朋友們，大家這四年來無論深處何地，距離多遠(yuǎn)，我始終感受的到與你們大家在一起；感謝我的老師，四年來對我的關(guān)心幫助讓我在學(xué)校的生活和學(xué)習(xí)中都能有親人般的感覺；感謝我的同學(xué)們，大家雖然來自不同的地方，但是大家始終相親相愛，團(tuán)結(jié)一致。我很慶幸能有了你們大家陪我一路走過艱難的歷程?；厥状髮W(xué)四年，往事歷歷在目，心緒難以平復(fù)，如此多的關(guān)心和幫助讓我感到莫大的幸運(yùn)，感覺充滿力量，無論是身邊的同學(xué)老師還是遠(yuǎn)方的親人朋友們，他們的支持是我可以努力和堅(jiān)持的最大動力，有了他們才真正讓我感受到這個世界是無與倫比的美麗，這些都將支持我走向新的崗位，為社會為他人貢獻(xiàn)我的綿薄之力。參考文獻(xiàn)1 李碩衛(wèi),張國賢.現(xiàn)代液壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀J. 機(jī)械工程師，2009(2):54572 郭麗穎.液壓自動換向回路及其應(yīng)用J. 煤礦機(jī)械，2005(3):90913 董傳軍,楊延水,劉艷霞.一種液壓增壓缸的應(yīng)用J. 制造技術(shù)與基礎(chǔ)，2009(7):1081094 王建軍.一種液壓增壓缸的介紹J. 液壓與氣動，1992(4):365 周曉君,袁輝.單井增注液壓增壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 液壓與氣動，2003(7):12146 隋文臣.自控式雙作用增壓器的研究J. 煤礦機(jī)械，2004(9):1061087 許福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動（第3版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1431448 李振軍，劉建英.液壓傳動與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1019Y.He,P.5.K.Chua,G.H.Lim.Fault Diagnosisof Loaded Water hydraulie Aetuators by Online Testing with LABVIEWJ. Journal of Testing and Evaluation,2003,31(5):37838710Bill Savela.Digital Control Aids hydraulie-Press ProduetivityJ. Metal Forming,2005,39(2):202211K.Heister，P.J.Kleingeld，U.5.Keijzer.A new laboratory set-up for measurements of electrical，hydraulic and osmotic fluxes in clays.Engineering Geology，2005，77（3/4）：295303The hydraulic pressure support development with first gazes Key word hydraulic pressure support; Control; Intellectualization1 hydraulic pressure supports developmentThe hydraulic pressure support is take the high-pressured liquid as a power, by certain hydraulic pressure part (cylinder, pipe accessory) one kind of strut and the control roof mining coal working surface equipment which becomes with some steel work combinations. Has the intensity high, the travelling speed quick, support the performance good, safe is reliable and so on the characteristic. Since the 20th century 50s, the hydraulic pressure support has gradually become the mining coal working surface core equipment, in the world mainly produced the coal country to invest the massive manpower physical resource and the financial resource carries on the research development to it. At present, support tends to take the hydraulic pressure support as the main body maturely, in the world has produced makes several hundred kind of frames and the up to ten thousand kind of models hydraulic pressure support, meets each kind of coal bed mining support need. On the century 60s, our country once has also developed 10 kind of hydraulic pressure supports, because all sorts of reasons have not obtained the promoted application, the hydraulic pressure support is in the development, the experimental stage; The 70s successively from England, Germany, Poland, former Soviet Union and so on mainly produce the coal country to introduce several 10 sets of hydraulic pressure supports. After the unceasing exploration, the use, the digestion and the summary, make each kind of type the support, it is the beginning which the domestically produced hydraulic pressure support develops; The 80s hydraulic pressure support research and development is in the innovation to enhance the stage, develops 30 kind of new frames one after another, makes the ZZ series, the XY series, the ZD series and so on the different specification, and widely uses in the state-owned large and middle scale coal mines, obtains the good economic efficiency; 90s special hydraulic pressure support development obtains the rapid development, the mechanized shop net support, the water granulated substance fills the support, the reason support, the force support, puts goes against the coal support and so on to be published one after another; This century along with the computer technology, the automated technology popularization and the application, the hydraulic pressure support control obtains unprecedentedness to progress, gradually to the procedure control, the numerical control, the remote control and the automated control makes great strides forward.2 domestic and foreign hydraulic pressure supports differenceThe domestically produced support in the manufacture technology, the material quality performance, the processing craft, the control system and in the sealing property compares with the overseas advanced countries has the very big disparity.2.1 processings manufactures aspectAccording to the related synthesis picks the engineers and technicians to reflect that, the domestically produced hydraulic pressure support craft technology, the service life, the operational performance, use the material quality so far not yet to achieve in 1979 introduced 100 sets of supports the technical levels. If structural material: Germany uses the ST52 material it yield strength is 500 MPa, but our country uses 16 Mn material yield strength is only 350 MPa; Valve class: Overseas always uses the copper alloy valve shell and the high strength stainless steel valve core, our country is the 45# steel adds surface heat processing; In processing craft: The overseas cylinder endophragm is duplicate plates, the domestic product for does not plate, causes the column premature to appear the spot in the use process, scratches and so on the seal leaks the fluid phenomenon, affects support the effect. The domestically produced hydraulic pressure support and the overseas production hydraulic pressure support compares the average to reduce 2 3 a service life.2.2 control systems aspectThe domestically produced hydraulic pressure support control system research and development is at backwardness condition, seriously restricted the support to move supposes the speed the enhancement and the synthesis picks the economic efficiency the display. In the world several mainly produce the coal great nation throughout to enhance the support control system achievement the synthesis to pick the economic efficiency the important method, the 20th century 60s use manually straight control the operating system; The 70s use the forerunner control system, along with it England first proposed the development electrohydraulic control system, the eightys tends to maturely; The 90s ladders company develops the entire working surface electrohydraulic control system, follows closely after that Wister to cut down the advantage Asia - shell Switzerland special company to develop more advanced P - M3, P - the M4 electrohydraulic control system. Presently country and so on US, Germany, England, Australia basically all is the programmable electrohydraulic control, but our country still used the hand control system.2.3 hydraulic pressure parts aspectThe hydraulic pressure part research and development speed lags by far to the hydraulic pressure support need to develop. The hydraulic pressure support reliability mainly relies on the hydraulic pressure part reliability, the hydraulic pressure support in the coal mine production applies whether succeeds, the key lies in the hydraulic pressure part the technical performance whether does meet the requirements. Overseas at present uses the great current capacity safety valve, the fluid much controls the cone-way valve, the cut-off valve, initially supports the strength maintenance valve and the column quickly returns at once the fluid valve. To the hydraulic pressure part structural style, the geometry size, the choice of material, the heat treatment method and the surface treatment and so on various aspects have conducted the thorough research and the development. Develops one batch of sealing property well, the sensitivity high, enters the row of fluid ability to be big, the anti- impact load strong each kind of hydraulic pressure part, adapts the hydraulic pressure support operating performance request. But our country kind of hydraulic pressure part research and development lags regarding this, at present still continued to use the century for 80s the product, has not formed the hydraulic pressure part universalization, the seriation, the standardization3 hydraulic pressure supports prospects for development forecastIn view of the fact that the science and technology high speed development, new technical, the new craft, the new method, the new material unceasing application and the computer technology unprecedented expansion, the hydraulic pressure support future development will have the extremely attractive prospect.3.1 designs ideas renewal, the hydraulic pressure support develops a revolutionMust consider the environment in the hydraulic pressure support design the attribute. Because the hydraulic pressure support working condition is bad, the person, machine the environment reciprocity question appears importantly. The green design is the choice of material, the product structure, the technique, the outward appearance modelling and the color matches according to the certain rule, adopts artistic the method to perform ingeniously to fuse, fully manifests the man-machine environment system the harmonious unification. The unwieldy hydraulic pressure support image safe, reliable, is been easy to service, lowly to consume energy, the high efficiency, the modelling artistic substitutes. This kind of green design, it not only Filters the environment and the resources both must meet the economical development needs, and must meet the human survival development needs, is the humanity sustainable developmental strategy in support design manifesting. For example: The hydraulic pressure support uses the multi- goals fuzzy design in the design process, requests to support the strength in a big way, moves a speed quickly, weight light, the timber wood are few and so on, each goal determined a function, namely many designs objective function, then the combination optimizes, determination preferred plan.3.2 will adopt the pure water hydraulic pressure technology, the hydraulic pressure support becomes the green machineryThe pure water hydraulic pressure technology is the hydraulic pressure domain development front. It not only has good anti- burns the nature, the radiation, moreover the price also cheaply, does not have the pollution, since the long-time hydraulic pressure support in Surface under has worked, because the use actuating medium is the emulsion, and has many chemical additives (emulsifier, guards against rust medicinal preparation, antiseptic, partner mixture and so on), the micro environmental pollution is extremely serious to the surface below, therefore, the hydraulic pressure support use pure water hydraulic pressure technology, to reduces the coal mine the production cost, protects the environment is beneficial, and may greatly improve the mine pit the work and the security condition. Unceasingly progresses along with the society, the people had a higher request to the dependent survival environment, hoped has a security, the environmental protection, the highly civilized green environment. The time request summoned the hydraulic pressure transmission (to origin in 1605 discovered the Pascals law) this ancient brand-new technology resurfaced, and received the world the attention. At present, the western nation concentrates the strength to study this technology, and makes the unprecedented progress. For example: The lubrication attrition question, reasonably selects rubs the vice- material, has the engineering plastics, the structure ceramics, the high polymer material, guards against rust anticorrosion coating and so on. The structure ceramics have the resistance to wear, the anti- cavitation performance is good, the good chemical stability, characteristic and so on lower friction factor, prepares is favoured. Replaces the partial metals material in the hydraulic pressure part with the structure ceramics, big improvement its performance. In brief, the new material success develops and applies, precisely processes technical the unceasing progress, as well as each kind of new structure hydraulic pressure part making, all will become the hydraulic pressure support to use the pure water hydraulic pressure technology to enter the strict non- pollution domain, will provide the extremely attractive application prospects for development.3.3 high tech applications, the hydraulic pressure support tends to the intellectualizationThe advanced science and technology application is mutually seeps each kind of technology, mutually unifies in the foundation mutually assists, mutually promotes and the enhancement, fully uses each kind of related technical the superiority, enhances strong points and avoid weaknesses, after causes the combination the overall function to be bigger than the composition whole sum of each part of function comprehensive interdisciplinary studies. The many kinds of technologies unceasingly seep to the mechanical parent substance - hydraulic pressure support, including technical and so on machine, electricity, fluid, light, magnetism servosystem. Specifically said that, is the strength, the speed which outputs by the hydraulic pressure support are a goal, constituted from has output to the input closed-loop system, was involves sensing the technology, the computer control technology, the signal processing technology, the mechanical drive technology, the hydraulic transmission technology and so on. Because fast operating speed, formidable memory function and keen logical judgement function, thus has realized the man-machine dialogue, causes it operation maintenance conveniently, the entire machine function to be strong. The hydraulic pressure support application function unceasingly expands, unceasingly strengthens to the mine pit coal bed geology condition compatibility, production benefit to equipment dependent degree increasingly big, the operational reliability is more important. The breakdown diagnosis technology (including signal examination, breakdown judgement, failure detection, content and so on fault analysis) along with the high tech development theory (for example wavelet technology, nerve network, artificial intelligence and so on) will enter the hydraulic pressure support the early diagnosis, the prevention and the reduced accident occurrence, service blindness and the maintenance time, will lengthen the support service life, will enhance the production efficiency.4 concluding remarkIn summary, the hydraulic pressure support at present develops the main tendency is: Two columns shields type, enhances the hydraulic pressure support intensity, the design factor, moves a speed, the improvement individual part structure (overall top-beam, width center distance and so on), hydraulic pressure pipe accessory seriation, standardization, universalization, high working resistance, redundant reliability, with micro electron technology realization machine electrohydraulic integration digital gathering, operating mode monitor, breakdown diagnosis and automatic control.液壓支架的發(fā)展與前瞻關(guān)鍵詞 液壓支架; 控制; 智能化1液壓支架發(fā)展概述液壓支架是以高壓液體為動力,由若干個液壓元件(油缸、閥件)與一些金屬構(gòu)件組合而成的一種支撐和控制頂板的采煤工作面設(shè)備。具有強(qiáng)度高、移動速度快、支護(hù)性能好、安全可靠等特性。自20世紀(jì)50年代以來,液壓支架已逐步成為采煤工作面核心設(shè)備,世界上主要產(chǎn)煤國家投入了大量的人力物力和財力對其進(jìn)行研究開發(fā)。目前,以液壓支架為主體的支護(hù)趨于成熟,世界上已生產(chǎn)制造出數(shù)百種架型和上萬種型號的液壓支架,以適應(yīng)各類煤層開采支護(hù)需要。上世紀(jì)60年代,我國也曾開發(fā)了10余種液壓支架,由于種種原因未得到推廣應(yīng)用,液壓支架處于研制、實(shí)驗(yàn)階段;70年代先后從英國、德國、波蘭、前蘇聯(lián)等主要產(chǎn)煤國家引進(jìn)數(shù)10余套液壓支架。經(jīng)不斷的探索、使用、消化和總結(jié),制造出各種類型的支架,它是國產(chǎn)液壓支架發(fā)展的起點(diǎn); 80年代液壓支架研發(fā)處于創(chuàng)新提高階段,相繼開發(fā)出30余種新架型,制造出ZZ系列、XY系列、ZD系列等不同規(guī)格,并廣泛用于國有大中型煤礦,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益; 90年代特種液壓支架的研制獲得迅速發(fā)展,機(jī)械化鋪網(wǎng)支架、水砂充填支架、端頭支架、強(qiáng)力支架、放頂煤支架等相繼問世;本世紀(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)的普及與應(yīng)用,液壓支架的控制獲得突破性進(jìn)展,逐步向程序控制、數(shù)字控制、遙控和自動化控制邁進(jìn)。2國內(nèi)外液壓支架差異國產(chǎn)支架在制造技術(shù)、材質(zhì)性能、加工工藝、控制系統(tǒng)及密封性能上與國外先進(jìn)國家相比有很大差距。2.1 加工制造方面據(jù)有關(guān)綜采工程技術(shù)人員反映,國產(chǎn)液壓支架的工藝技術(shù)、服務(wù)年限、使用性能、所用材質(zhì)到目前為止尚未達(dá)到。1979年引進(jìn)100套支架的技術(shù)水平。如結(jié)構(gòu)材料:德國采用ST52材料其屈服極限為500 MPa,而我國使用16 Mn材料屈服極限僅為350 MPa;閥類:國外一直使用銅合金閥殼和高強(qiáng)度不銹鋼閥芯,我國則是45#鋼加表面熱處理;在加工工藝上:國外油缸內(nèi)壁是復(fù)鍍,國產(chǎn)則為不鍍,導(dǎo)致立柱在使用過程中過早出現(xiàn)斑點(diǎn),劃傷等密封漏液現(xiàn)象,影響支護(hù)效果。國產(chǎn)液壓支架與國外生產(chǎn)的液壓支架相比平均縮短23 a服務(wù)年限。2.2控制系統(tǒng)方面國產(chǎn)液壓支架控制系統(tǒng)的研發(fā)處于落后狀態(tài),嚴(yán)重制約了支架的移設(shè)速度的提高和綜采經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。世界上幾個主要產(chǎn)煤大國始終把支架控制系統(tǒng)作為提高綜采經(jīng)濟(jì)效益的重要手段, 20世紀(jì)60年代采用手動直控操作系統(tǒng);70年代采用先導(dǎo)控制系統(tǒng),隨之英國首先提出研制電液控制系統(tǒng), 80年代趨于成熟; 90年代道梯公司研制出全工作面電液控制系統(tǒng),緊隨其后威斯特伐利亞- 貝瑞特公司研制出更為先進(jìn)的P- M3、P-M4電液控制系統(tǒng)?，F(xiàn)美國、德國、英國、澳大利亞等國家基本上全是可編程電液控制,而我國仍多采用手動控制系統(tǒng)。2.3液壓元件方面液壓元件的研發(fā)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于液壓支架發(fā)展的需要。液壓支架的可靠性主要依賴于液壓元件的可靠性,液壓支架在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用是否成功,關(guān)鍵在于液壓元件的技術(shù)性能是否達(dá)到要求。國外目前多采用大流量安全閥、液控單向閥、截止閥、初撐力保持閥及立柱快速回液閥。對液壓元件的結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸、材料選擇、熱處理方法和表面處理等各方面進(jìn)行了深入的研究與開發(fā)。研制出一批密封性能好、靈敏度高、進(jìn)排液能力大、抗沖擊載荷強(qiáng)的各類液壓元件,以適應(yīng)液壓支架工作性能的要求。而我國對此類液壓元件研發(fā)較為滯后,目前仍沿用上個世紀(jì)80年代的產(chǎn)品,沒有形成液壓元件通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。3液壓支架發(fā)展前景展望鑒于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,新技術(shù)、新工藝、新方法、新材料的不斷應(yīng)用及計(jì)算機(jī)技術(shù)的空前擴(kuò)展,液壓支架的未來發(fā)展具有十分誘人的前景。3.1 設(shè)計(jì)理念的更新,液壓支架發(fā)展的一場革命在液壓支架設(shè)計(jì)中必須考慮環(huán)境的屬性。由于液壓支架的工作條件惡劣,人、機(jī)環(huán)境的相互關(guān)系問題顯得更加重要。綠色設(shè)計(jì)是將材料選擇、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝方法、外觀造型和色彩搭配按照一定規(guī)律,采取藝術(shù)的方法加以巧妙融合,充分體現(xiàn)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的和諧統(tǒng)一。笨重的液壓支架形象將被安全、可靠、易維修、低耗能、高效率、造型美觀所取代。這種綠色設(shè)計(jì),它不僅可慮環(huán)境和資源既要滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要,又要滿足人類生存發(fā)展需要,是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在支架設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)。如:液壓支架在設(shè)計(jì)過程中采用多目標(biāo)模糊化設(shè)計(jì),要求支撐力大,移架速度快,重量輕,用材少等,每個目標(biāo)確定一個函數(shù),即得多個設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù),然后組合優(yōu)化,確定最佳方案。3.2采取純水液壓技術(shù),液壓支架將成為綠色機(jī)械純水液壓技術(shù)是液壓領(lǐng)域的發(fā)展前沿。它不僅有良好的抗燃性、散熱性、而且價格也便宜,無污染,長久以來液壓支架在地表層下工作,由于使用工作介質(zhì)是乳化液,并有許多添加劑(乳化劑、防銹劑、防霉劑、偶合劑等) ,對地表以下微環(huán)境污染十分嚴(yán)重,所以,液壓支架使用純水液壓技術(shù),對降低煤礦的生產(chǎn)成本,保護(hù)環(huán)境是有益的,并可大大改善礦井的工作和安全條件。隨著社會不斷進(jìn)步,人們對依賴生存的環(huán)境有了更高的要求,希望有一個安全、環(huán)保、高度文明的綠色環(huán)境。時代的要求呼喚著水壓傳動(起源于1605年發(fā)現(xiàn)帕斯卡定律)這一古老又嶄新的技術(shù)復(fù)出,并受到世界的關(guān)注。目前,西方國家集中力量研究該項(xiàng)技術(shù),并取得突破性進(jìn)展。如:潤滑磨損問題,合理選用摩擦副材料,有工程塑料、結(jié)構(gòu)陶瓷、高分子材料、防銹防腐鍍層等。結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐磨性,抗氣蝕性能好,良好的化學(xué)穩(wěn)定性,較低的磨擦系數(shù)等特征,備受青睞。在液壓元件中用結(jié)構(gòu)陶瓷代替部分金屬材料,大大的改善了其性能?？傊?新材料的成功研制與應(yīng)用,精密加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及各種新結(jié)構(gòu)液壓元件的制成,都將成為液壓支架采用純水液壓技術(shù)進(jìn)入嚴(yán)格的無污染領(lǐng)域,提供十分誘人的應(yīng)用發(fā)展前景。3.3高科技的應(yīng)用,液壓支架趨于智能化先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用是將各種技術(shù)相互滲透,相互結(jié)合的基礎(chǔ)上相互輔助,相互促進(jìn)和提高,充分利用各種相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢,揚(yáng)長避短,使組合后的整體功能大于組成整體的各個部分功能之和的綜合性交叉學(xué)科。多種技術(shù)向“機(jī)械母體- 液壓支架”不斷滲透,包括機(jī)、電、液、光、磁等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。具體說,是以液壓支架輸出的力、速度為目的,構(gòu)成了從輸出到輸入的閉環(huán)系統(tǒng),是涉及傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信號處理技術(shù)、機(jī)械傳動技術(shù)、液壓傳動技術(shù)等。由于快速運(yùn)算速度,強(qiáng)大的記憶功能和靈敏的邏輯判斷功能,從而實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對話,使之操作維護(hù)方便,整機(jī)功能強(qiáng)。液壓支架應(yīng)用功能不斷擴(kuò)大,對礦井煤層地質(zhì)條件適應(yīng)性不斷增強(qiáng),生產(chǎn)效益對設(shè)備的依賴性程度愈來愈大,工作可靠性更加重要。故障診斷技術(shù)(包括信號檢測,故障判斷,故障檢測,故障分析等內(nèi)容)將隨著高科技的發(fā)展理論(如小波技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),人工智能等)進(jìn)入液壓支架的早期診斷,預(yù)防和減少事故的發(fā)生、維修的盲目性和維修時間,延長支架服務(wù)年限,提高生產(chǎn)效率。4結(jié)束語綜上所述,液壓支架目前發(fā)展主要趨勢是:二柱掩護(hù)式架型,提高液壓支架強(qiáng)度、設(shè)計(jì)系數(shù)、移架速度,改進(jìn)個別部件的結(jié)構(gòu)(整體頂梁、寬中心距等) ,液壓閥件系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化,高工作阻力,高可靠性,用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電液一體化的數(shù)字采集、工況監(jiān)測、故障診斷和自動控制。10