液壓千斤頂畢業(yè)設(shè)計 - 完整版

液壓油缸的設(shè)計（一） 液壓油缸的機構(gòu)和組成1）液壓油缸的結(jié)構(gòu)圖圖1 液壓油缸設(shè)計方案示意圖液壓油缸結(jié)構(gòu)圖1所示，工作時通過上移6手柄使7小活塞向上運動從而形成局部真空，油液從郵箱通過單向閥9被吸入小油缸，然后下壓6手柄使7小活塞下壓，把小油缸內(nèi)的液壓油通過10單向閥壓入3大油缸內(nèi)，從而推動2大活塞上移，反復動作頂起重物。通過1調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)整液壓油缸的起始高度，使用完畢后扭轉(zhuǎn)4回油閥桿，連通3大油缸和郵箱，油液直接流回郵箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取決于回油閥桿的扭轉(zhuǎn)程度。2）液壓油缸的組成液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。1. 動力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。2. 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉(zhuǎn)運動。3. 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液壓動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調(diào)節(jié)控制。4. 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及郵箱等，它們同樣十分重要。5. 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。3）液壓傳動的優(yōu)缺點1、 液壓傳動的優(yōu)點（1） 體積小、重量輕，例如同等功率液壓馬達的重量只有電動機的10%20%，因此慣性力較小。（2） 能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無級調(diào)速，且速度范圍最大可達1:2000（一般為1:100）.（3） 轉(zhuǎn)向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復運動的轉(zhuǎn)換。（4） 液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制。（5） 由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。（6） 操縱控制簡便，自動化程度高。（7） 容易實現(xiàn)過載保護。（8） 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設(shè)計、制造和使用。2、 液壓傳動的缺點(1) 使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔。(2) 對液壓元件制造精度要求高，工藝復雜，成本較高。(3) 液壓元件維修較復雜，且需有較高的技術(shù)水平。(4) 液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性，因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-1560范圍內(nèi)較合適。(5) 液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，因此系統(tǒng)效率較低。（二） 液壓油缸的原理1）液壓油缸原理圖圖1-1液壓油缸的工作原理如圖1-1所示，大缸體3和大活塞4組成舉升缸；杠桿手柄6、小缸體8、活塞7、單向閥5和9組成手動液壓泵?；钊透左w之間保持良好的配合關(guān)系，又能實現(xiàn)可靠的密封。當抬起手柄6，使小活塞7向上移動，活塞下腔密封容積增大形成局部真空時，單向閥9打開，油箱中的油在大氣壓力的作用下通過吸油管進入活塞下腔，完成一次吸油動作。當用力壓下手柄時，活塞7下移，其下腔密封容積減小，油壓升高，單向閥9關(guān)閉，單向閥5打開，油液進入舉升缸下腔，驅(qū)動活塞4使重物G上升一段距離，完成一次壓油動作。反復地抬、壓手柄，就能使油液不斷地被壓入舉升缸，使重物不斷升高，達到起重的目的。如將放油閥2旋轉(zhuǎn)90°（在實物上放油閥旋轉(zhuǎn)角度是可以改變的），活塞4可以在自重和外力的作用下實現(xiàn)回程。這就是液壓油缸的工作過程。2）液壓油缸的特點液壓油缸是一種將密封在油缸中的液體作為介質(zhì)，把液壓能轉(zhuǎn)換為機械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、舉升力大，易于維修，但同時制造精度要求較高,若出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象將引起舉升汽車的下降,保險系數(shù)降低,使用其舉升時易受部位和地方的限制.傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調(diào)節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止液體的壓力以同樣大小各個方向傳遞的特性。優(yōu)點：輸出推力大。缺點：效率低。（三）液壓油缸結(jié)構(gòu)設(shè)計1）內(nèi)管設(shè)計已知油缸的額定載荷為19600N，初定額定壓力為15Mpa。油缸的最低使用高度為192mm,最高使用高度為277mm.根據(jù)以上要求可以得到如下計算結(jié)果：F=P×A 得到A=19600/9.8/150=13.3cm2 所以內(nèi)管的直徑D=42mm，長為115mm,有效長度為85mm 這里 F=外部作用力（kgf） A=內(nèi)管的作用面積(cm2 ) P=被傳遞的壓力（kgf/cm2）內(nèi)管的壁厚為=0+C1+C2根據(jù)公式0>PmaxD/2p(m) p=b/N查機械設(shè)計手冊可知b=550（無縫鋼管，牌號20）N為安全系數(shù)一般取50>15×0.042/(2×550/5)=0.002m=2mm=0+C1+C2=3mm上式中C1為缸筒外徑公差余量C2為腐蝕余量缸筒壁厚的驗算根據(jù)公式Pn<=0.35s(D12-D2)/D12MPa0.35×550×0.00054/0.002304=50MPaPn=15MPa 所以缸筒的臂厚完足滿足設(shè)計需要的要求.2）外管設(shè)計油缸外管主要的作為是用來儲存多余的液壓油，在無電動源作用的情況下，外管起了一個油箱的作用。由上可知道內(nèi)管的內(nèi)徑為42mm可得V內(nèi)=AH=3.14×2.12×8.5=117.7cm2外管的外徑D=66mm可得V外=AH=3.14×3.32×10=341.94 cm2V=V外-V內(nèi)=341.94-117.7=224.24 cm2所以V>V內(nèi)，完全滿足要求.3）活塞桿設(shè)計活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力，彎力，曲力和振動沖擊等多種作用力，所以必須有足夠的強度和剛度，由于液壓缸無速比要求，可以根據(jù)液壓缸的推力和拉力確定。參照機械設(shè)計手冊表17-6-16可根椐內(nèi)管的內(nèi)徑D=42mm，初步確定活塞桿的外徑為d=30mm 活塞桿強度的計算活塞桿在穩(wěn)定的工況下，只受縱向推力，可按下式進行計算=F×10-6/(nd2/4)<= P MPa可得=19600×10-6/(0.03×3.14/4)=27.7查表可知P的許用應力為100-110MPa（無縫鋼管）所以<P 所以活塞桿的設(shè)計要求強度完全滿足?；钊麠U彎曲穩(wěn)定性驗算可以用實用驗算法活塞桿彎曲計算長度為Lf=KSm具體可以根據(jù)機械設(shè)計手冊表17-6-16中選取4）導向套的設(shè)計活塞桿導向套裝在內(nèi)管的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進行導行，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，導向套采用非耐磨材料時，內(nèi)圈可設(shè)導向環(huán)，用以作活塞桿的導向。根據(jù)油缸的受力方式，可以作以下分析如上圖所示，垂直安放的千斤頂，無負載導向裝置，受偏心軸向載荷9800N,L=0.1m時M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N可得M0=9800×0.1=9800NmFd=K1 M0/LG（N）可得Fd=1.5×9800/0.057=2.5×105N在上式中Fd-導向套承受的載荷，NM0- 外力作用于活塞上的力矩，N.mF1-作用于活塞上的偏心載荷，NL-載荷作用的偏心矩，mLG-活塞至導向套間距，m。D、d-分別為活塞及活塞桿外徑，m5）液壓油缸活塞部位的密封在大活塞與大油缸配合部位采用的尼龍碗形密封件與O形密封圈組合而成的組合密封裝置，由于橡膠具有良好的彈性，受力時迫使尼龍碗的唇邊與缸壁貼合，起良好的密封作用。缺點如圖：密封圈處在小孔口，缸中的超高壓工作油在限位孔處存在極大的壓力差，會使密封圈在此處遭受極大的撕拉作用。從而產(chǎn)生損傷，形成軸向溝痕。此溝痕隨著起重物的加重，限位孔直徑的增大以及超越限位孔次數(shù)的增多而變大加深，最終會破壞了密封圈的密封性能。致使活塞不能推動重物上升。為此。要求密封圈材質(zhì)的強度要高。由于面柱與面柱面的配合始終存在一定的誤差，為了避免因為油液單獨進入一邊空隙造成壓力不平衡而引起活塞卡死現(xiàn)象，可以在活塞與大油缸配合的活塞頭上適當開辟油溝，平衡各邊的壓力。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會，通過這次對液壓千斤頂理知識和實際設(shè)計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺，留下了些許遺憾，不過不足與遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新科技新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進知識。致謝大學X年即將結(jié)束，在這短短的X年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴謹教學相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導老師的精心指導，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝。首先，向本設(shè)計的指導老師老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導，時刻關(guān)心我們的進展狀況，督促我們抓緊學習。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計的全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導，不僅使我學會書本中的知識，更學會了學習操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)計過程中，他和我們在一起共同解決了設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文?？傊敬蔚脑O(shè)計是老師和同學共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，教會了大我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W表示感謝！參考文獻白柳 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