废纸打包机液压系统设计.doc

本 科 毕 业 设计题目废纸打包机设计废纸打包机液压系统设计作 者： 专 业： 指导教师： 完成日期： 原 创 性 声 明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名： 指导教师签名： 日期： 南 通 大 学毕业设计（论文）任务书题目废纸打包机设计废纸打包机液压系统设计 学 生 姓 名 学 院 专 业 班 级 学 号 起 讫 日 期 指导教师 职称 发任务书日期 年 月 日课题的内容和要求（研究内容、研究目标和解决的关键问题）研究内容：废纸再生利用符合国家可持续发展的战略，回收废纸既可以节约资源又可以保护环境，然而，废纸体积蓬松，废品收购站如果不经处理直接运输，转运成本太高，不利于废纸的再生利用。研究一种压缩包装设备，将松散纸张压时，以便提高运输效率。本子课题主要设计为压缩废纸提供动力的液压泵站，以及打包机的液压系统控制回路，研究应用变频调速技术降低打包机液压系统能耗的方法。研究目标：综合运用四年所学知识，根据设计要求，考虑经济性和可靠性因素，选择合适的液压系统，设计合理、高效、低耗的控制回路，培养学生具有良好的团队协作精神和初步解决实际工程问题的能力。关键问题：液压系统的节能控制。课题的研究方法和技术路线查阅资料 调研 开题报告 液压系统总体方案 液压系统回路分析 液压泵站设计 变频控制系统 模拟调试 修改完善 试验 撰写设计说明书基础条件 指导教师长期从事机电一体化产品的开发研究，设计了多款机电产品，具有一定的研发能力。学校图书馆拥有较齐全的图书资料，实验室拥有计算机、编程工具及必要的控制设备。参考文献1 牛庆民,江苏省废纸回收利用的现状和趋势及建议J.江苏造纸,2008,4.2 柳田明,日本废纸的回收和利用J.国际造纸,2008,6.3 王兆义,可编程控制器实用技术M.机械工业出版社,2007.4 顾民达.我国废纸回收利用现状及展望J.资源再生,2008,8.5 张琼,杨少辉.我国废纸回收利用与造纸工业可持续发展J.造纸科学与技术,2007, (02) .6 邵铁良,刘大力.MYD型木片压缩打包机电气系统的设计J.林业机械与木工设备, 1997,(08)7 钱湘群.秸秆切碎及压缩成型特性与设备研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士), 2003,(02)8 翁伟. HPB-型液压式生物质（秸秆）成型机的设计及试验研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士), 2007,(04)9 赵洪刚.木片打包机的模具及压实理论的研究D.中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (硕士),2002,(02)10 FX1SFX1NFX2N可编程控制器用户手册M.日本三菱电机株式会社.11 FR-F700 变频器使用手册M. 日本三菱电机株式会社.12 章宏甲等.液压传动M.机械工业出版社.本课题必须完成的任务1、 液压泵站设计；2、 恒压控制系统设计；3、 液压控制回路设计；4、 模拟调试。成果形式设计说明书、图纸进度计划起讫日期工作内容备 注3.93.28调研、收集、翻译资料3.294.4总体方案4.55.2机械结构设计5.35.23恒压控制系统设计5.246.6液压泵站及控制回路设计6.76.20整理毕业论文、准备答辩教研室审核意 见 教研室主任签名： _年_月_日学院意见 教学院长签名： _年_月_日注：此表为参考表格，学院可根据专业特点，对该表格进行适当的修改。 南 通 大 学 毕 业 设 计（论文）题目：废纸打包机设计废纸打包机液压系统设计 姓 名： 指导教师： 专 业：机械工程及自动化 南通大学机械工程学院 摘 要打包是一种以运输与储存为主要目的的压缩性工业包装。随着科学技术的进步和市场经济的深人发展, 对废纸的储存、运输、包装物耗的研究及废纸打包的经济性越来越受到人们的重视。废纸打包机是废纸回收利用中的一个重要的环节，对废纸等易压缩的可再生资源的利用具有非常重要的意义。本文主要是对废纸打包机液压系统部分进行初步研究，针对目前液压系统中，泵绝大多数是由电机拖动，电机在供电工频条件下按额定转速运行，执行元件所需的流量，靠改变泵的排量来实现，这种方式尽管避免了溢流损失，但存在着很多缺点，例如对液压元件特别是变量泵的制造精度要求高、制造成本高，同时系统相对故障率也较高。随着微电子技术和功率电子器件的发展，异步电机变频调速技术以其结构简单、坚固耐用、动态响应好等优点愈加受到人们的重视。将变频调速技术引入液压系统中，通过改变异步电机的电源频率和电压来调节电机的转速，从而满足执行元件速度的要求，起到了很好的节能作用。关键词：废纸打包机，液压系统，变频调速，节能ABSTRACTPacking is a compression of industrial packaging for the main purpose of transport and storage. With the progress of science and technology and the deeply development of market economy, researches on waste storage, transport, packaging materials and economics of waste paper packing were received increasing attention. Paper balers was an important part in waste paper recycling. It was of great significance to the use of easy compression of renewable resources such as waste paper.This paper is a preliminary study for the hydraulic system of waste paper balers. At present, the vast majority of pump was dragged by motor in the hydraulic system. In the frequency power supply conditions, motor ran by rated speed. Flow requirement of implementation components was achieved by changing the pumps displacement. Although this approach avoided the run-off losses, it also had many shortcomings such as the high-precision manufacturing of components of the hydraulic pump in particular variable pump, the high costs of manufacturing and the higher system relatively failure rate. With the development of the micro-electronic technology and power electronic devices.Induction motor frequency control technology response even more attention , because of its simple structure, sturdiness and durability, and good dynamic. That technology would be used in frequency control hydraulic system, by changing the induction motor frequency and voltage of the power to regulate motor speed ,which meet the requirements of the speed of the implementation of components. It has played a good role in energy efficiency.Key words: Waste Paper Balers, Hydraulic System, Variable Frequency Speed Control, Energy Saving目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 废纸打包机现状与发展趋势11.2 课题的研究意义和价值11.3 课题研究内容2第二章 总体方案32.1废纸打包机简介32.2废纸打包机结构形式32.3废纸打包机传动方式32.4废纸打包机控制方式42.5 废纸打包机上料方式5第三章 液压系统设计63.1 液压缸设计内容和设计步骤63.2 液压缸设计中应注意的问题63.3 主液压缸设计73.3.1缸筒与活塞杆73.3.2活塞组件的设计83.3.3密封装置103.3.4缸体的连接方式133.4标准液压油缸和马达的选用153.4.1剪切油缸153.4.2穿丝油缸163.4.3叶片马达163.4.4夹紧油缸173.5液压系统控制回路图173.6液压元件设计与选择183.6.1液压泵及其驱动电机183.6.2液压控制阀和液压辅助元件193.7 恒压控制263.8 油箱的设计283.8.1油箱的概念283.8.2油箱的选用283.8.3油箱吊环的设计29第四章总结30参考文献31致 谢32第一章 绪论1.1 废纸打包机现状与发展趋势近年来,随着经济的快速发展,我国造纸工业持续高速发展, 2004 年我国纸及纸板生产企业约有3500家,纸及纸板生产量4950万t,消费量5439万t,人均年消费量为42kg,产量和消费量分别占世界总量的10%和14% ,仅次于美国。造纸工业的发展不仅满足了人们日益增长的物质和文化生活需要,而且也是我国进出口贸易的重要组成部分。但是,在造纸工业发展的同时也消耗了大量的能源,引发了一系列的环境问题,资源日益短缺与环境日趋恶化已成为制约我国造纸工业发展的重要因素。废纸(waste paper ,WP,也称二次纤维) 是一种十分重要的可回用资源,对其充分利用,不仅可以节约大量植物纤维原料、能源和降低成本,还可以减少固体废物的排放,保护环境,既有良好的经济效益,同时又有很好的社会效益和环境效益,是造纸工业实施循环经济的一项重要内容1。废纸打包机是废纸回收利用中的一个重要环节，对废纸等易压缩性的可再生资源的利用具有重要意义。同时，我国的废纸回收利用率较低，有待进一步提高，这也说明废纸打包机的应用是十分必要的，也是需要进一步的推广和研究。在七十年代中期, 液压打包机开始批量生产并投入使用。八十年代, 大吨位的液压打包机也投产使用, 我国废纸加工工艺和技术产生了新的飞跃, 废纸的包装质量得到全面提高。经实践证明,液压打包机结构紧凑, 操作灵活, 自动化程度高使用寿命长, 压力吨位大, 废纸密度大大提高, 节约了包装物料, 减少了车辆运输的亏吨, 经济效益是可观的。但液压打包机存在着液压件质量低劣的问题, 同时对维修保养及操作者技术素质要求较高2。我国废纸打包机制造技术相对于世界先进水平还是有一定的差距。目前废纸打包机的生产厂商有：江苏省南通棉花机械有限公司，建华环保机械制造有限公司，东莞市永茂机械制造有限公司等。1.2 课题的研究意义和价值1废纸回收缓解造纸工业原料供应不足日本的造纸原料60% 是废纸，其回收率达到72%3。中国纸业正经历一个需求量高速增长的时期，要减少对进口原料的依赖，必须努力提高国内木浆产量以及废纸回收量和利用率。2有利于建设资源节约型、环境友好型社会利用废纸生产各种纸和纸板，可减少砍伐森林和废纸垃圾。废纸制浆的能耗、水耗、化学品消耗和废水污染负荷，也远低于原生纤维制浆，这是一项有利于节约资源、保护环境的绿色工程。3体现了现代纸业具备实现循环经济的优良功能废纸回收加工，以再生资源替代原生资源（木材、竹子、稻草、麦秸、芦苇等），在生产过程中循环使用，制成废纸浆，作为再生资源生产不同档次、不同品种的纸和纸板。由于废纸已经过蒸煮、洗选漂等工序处理，杂质含量少，污染程度轻，形成了低消耗、低废弃、低污染的节约型、环保型生产方式4。1.3 课题研究内容废纸再生利用符合国家可持续发展的战略，回收废纸既可以节约资源又可以保护环境，然而，废纸体积蓬松，废品收购站如果不经处理直接运输，转运成本太高，不利于废纸的再生利用。研究一种压缩包装设备，将松散纸张压时，以便提高运输效率。本子课题主要设计为压缩废纸提供动力的液压泵站，以及打包机的液压系统控制回路，研究应用变频调速技术降低打包机液压系统能耗的方法。第二章 总体方案2.1废纸打包机简介废纸打包机是机电一体化产品（机电一体化系统由五个子系统组成即机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统）主要由机械系统、控制系统、上料系统与动力系统等组成。整个打包过程由压包、回程、提箱、落箱、脱箱下行、脱箱上行、转箱、出包上行、出包下行、接包、穿丝搭扣等辅助时间组成5。2.2废纸打包机结构形式目前市场上废纸打包机主要分为卧式与立式两种，立式打包机它的体积较小，因而打包尺寸也小，而且效率不高。而卧式打包机相对于立式打包机体积庞大，但是它的压缩力也较立式打包机大，打包的尺寸相对也较大，出包的效率较高，而且容易自动化运作，因而本次设计的废纸打包机采用卧式的形式。 卧式废纸打包机易于实现自动化，能够提高打包的总效率,节约打包的人工费用。综合以上几点，首选卧式废纸打包机。2.3废纸打包机传动方式废纸打包机的动力系统现有三种方式：电机传动、液压传动和气压传动。由于气压传动有它的局限性，它的工作压力较小，并不适合高压环境下的运作。而废纸打包要求在高压的环境下工作，所以不能作为废纸打包机的动力源。与电机传动相比，液压传动具有结构紧凑、重量轻,可以完成复杂的机械运动,便于实现自动化,无惯性、反应灵敏等优点。液压传动系统驱动的设备庞大, 安全性要求高, 而且往往工作于环境恶劣的场合。液压传动方式可以方便实现设备运行自动化。同时,液压传动也具有一些难以克服的缺点:无法完全避免的泄漏以及液体的可压缩性, 不能完全保证压缩比和传动比;不能作长距离运动;对油温和负载变化敏感,不能在低温和高温下工作;液压系统元件制造精度要求高,造价高;故障不易发现和排除6。综合上述，选择液压驱动比较合理。2.4废纸打包机控制方式电气控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求迅速地发展的继电接触器控制和PLC控制以及单片机控制就是其中重要的三种电气控制技术。1、 电器接触器控制系统图 2-1继电接触器控制系统图2-1是一个简单的继电接触器控制系统，它是由接触器、继电器、按钮等电器元件用导线按一定的方式连接而成的控制线路，实现了对电动机的启动、停止等功能。通过更多的接触器、继电器、按钮、行程开关的连接组合，还可完成电力拖动系统的制动、调速、换向等控制功能，满足电气设备的运行需要。其优缺点如下：（1）电气控制回路结构简单、维护容易；（2）价格低廉、经济性好；（3）可靠性差；（4）接线固定，灵活性差；（5）专用系统通用性差。2、 PLC控制系统图2-2PLC控制系统图2-2是PLC控制系统复杂运行程序的其中一部分。它其实是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，同时PLC的输入、输出仍与低压电器密切相关，PLC控制技术是随着简单的控制设备到复杂的控制系统,从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统发展而来。PLC控制综合应用了计算机、自动控制、电子技术，精密测量等许多先进的科学技术成果。具有如下优缺点：(1)可靠性高、扰能力强；(2)适用性强、应用灵活；(3)编程方便，易于应用；(4)功能强大、扩展能力；(5)PLC控制系统设计、安装、调试方便；6)维修方便、作量少；(7)PLC体积小、重量轻、易于实现机电一体化；(8)价格高昂限制了PLC的一定发展；(9)应用PLC控制技术需要一定的电气专业知识和计算机知识，PLC控制技术还需要一定的突破7。3、单片机控制系统单片机实际上是把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、I/O接口电路等微型机的主要部件集成在一块芯片上，因此称作位单片微型机，简称单片机。(1)因为体积小而且廉价,所以单片机方案适合大批量重复生产的民用消费品,特别是仪器仪表以及小型控制系统。(2)PLC比单片机更适合于工作母机控制和工业过程控制。(3)对于单项工程或者重复数极少的项目采用PLC方案是明智、快捷的途径,成功率高、可靠性好,但成本较高。(4)对于量大的配套项目,采用单片机系统具有成本低、效益高的优点,但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。本课题研究的废纸打包机，其工作环境差，而安全性、可靠性要求又很高、系统工艺复杂、输入输出点数多，用常规继电器系统难以实现，工艺流程又要经常变动的机械和现场，PLC的接线只需将输入信号的设备(按钮、开关)等与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件与PLC输出端子相连接。接线简单，省去了传统的继电控制系统接线拆线的麻烦，减少了工作量。同时，由于PLC编程简单，使用方便，使生产线的自动化程度大大提高。而且PLC通用性强、灵活性好、接线简单、可靠性高、抗干扰能力强 。基于上述情况首选PLC控制。2.5 废纸打包机上料方式在废纸打包机中，上料系统是不可缺少的部分，上料形式主要有传送带上料，这里将变频器引入上料调速系统中，这样可以提高系统的可靠性，改善了起动及加减速控制的性能指标，显著节约电能。废纸打包机上料主要过程是，把各种废纸送入料车，经过、加速、匀速、减速、到达停车。课题主要考虑设计为打包机传送废纸的上料系统，设计上料系统的机械结构图，控制电路图，并能适应打包机生产节拍的调整与控制，完成废纸均匀上料。第三章 液压系统设计3.1 液压缸设计内容和设计步骤液压缸是液压传动的执行元件，它和主机工作机构直接相关，根据机械设备及其工作机构的不同，液压缸具有不同的用途和工作要求，因此在进行液压缸设计之前，必须对整个液压系统进行工况分析，选定系统的工作压力。液压缸设计的主要内容和步骤如下：1） 选择液压缸的类型和各部分结构形式。2） 确定液压缸的工作参数和结构尺寸。3） 结构强度、刚度的计算和校核。4） 导向、密封、防尘、等装置的设计。5） 绘制装配图、部件图。3.2 液压缸设计中应注意的问题液压缸在使用过程中经常会遇到液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题，在液压缸设计过程中应注意一下几点，以减少使用中故障的发生，提高液压缸的性能。1） 尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的稳定性。2） 正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接；液压缸不能在两端用键或销定位，只能在一段定位，为了不阻碍它在受热时的膨胀；如冲击载荷使活塞杆压缩，定位件须设置在活塞杆端，如冲击载荷使活塞杆拉伸，定位件则应设置在缸盖端。3） 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配、和维修方便。4） 在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸。要保证密封可靠，防尘良好。3.3 主液压缸设计3.3.1缸筒与活塞杆液压缸常用的缸筒结构有八大类，通常根据缸筒与端盖的连接形式选用，而连接形式又取决于额定压力、用途和使用环境等因素。本次设计采用法兰连接。优点：结构较简单；易于加工，易装卸。缺点：重量比螺纹连接的大，但比拉杆连接的小；外径较大。此次设计的缸，缸体为钢管，端部焊法兰。1、缸筒内径和活塞杆直径的确定液压缸的工作负载是指工作机构在满载情况下，以一定加速度启动时对液压缸产生的总阻力，一般的废止打包机的公称力为1000KN，液压缸的推力应等于或大于其工作时的力。根据废止打包机的压缩力需求，预设液压缸的设计压力=20Mpa，由已知的废纸打包机的公称压力1000KN计算。公式如下： （3-1）由式（3-1）得到：D=0.25235m ，按GB/T 2348-1993 取标准值D=0.25m活塞杆外径d=0.7D=0.18m（推荐）2、液压缸结构的计算与校核对于液压缸的钢筒壁厚活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径，在高压系统中必须进行强度校核。1）液压缸壁厚的计算已知，P=20MPa D=0.25m 无缝钢管许用应力=（100110）MPa 取=100MPa 图3-1 缸筒应力分析图X方向：= =PD/() 100MPaY方向：= =PLD/2L100MPa可见Y方向受到的力是X方向上的两倍，因此只要考虑Y方向上是否满足要求即可。通过计算得出：26.25mm因此取壁厚为30mm当0.30.08时，可用实用公式 （3-2）式中，为缸筒内最高工作压力，为缸筒材料许用应力经计算满足要求。2）活塞杆直径比较大，力学性能能很好的满足要求，所以本节就不再计算。3）缸盖固定螺栓的选用与校核根据缸盖与缸体的大致比例选用六角头螺栓GB/T 5783-2000 M20×125。缸盖固定螺栓的校核： （3-3）式中：F为液压缸负载；K：螺纹拧紧系数，k=1.121.5；Z：固定螺栓个数；：螺栓材料许用应力，这里取600MPa经计算得到18.57mm，所取用的直径为20mm符合要求。3.3.2活塞组件的设计活塞组件主要包括活塞、活塞杆、连接件等零件。活塞组件在高压油的作用下相对于缸筒和导向套做往复直线运动，它与缸筒之间的配合间隙应适当，不能过紧也不能过松。过紧会降低机械效率，过松会降低容积效率。活塞组件必须具备较高的强度和耐磨性。活塞一般用耐磨的铸铁制造，比如HT200300、球墨铸铁、优质碳素钢等，有时也采用铝合金作为活塞的材料，活塞通常有整体式和组合式两种。而活塞杆大多数用钢料制造，比如45钢等，一般要求调质处理，有时为了提高耐磨性和防锈能力，需要在杆外圆表面镀铬并进行抛光或磨削加工。活塞与活塞杆的连接方式有多种，有整体式连接，这种连接方式的特点是结构简单、紧凑，但是损坏后需要整体更换。有卡环式连接，这种连接方式的特点是装拆方便，低速时使用较多。用螺纹连接，螺纹连接的特点是结构简单，安装方便可靠，缺点是活塞杆上车螺纹，其强度削弱，因此，采用两个锁紧螺母进行锁紧。如图所示：图3-2 活塞杆与活塞的连接1）导向套活塞杆导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内部装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封。外侧装有防尘圈。当导向套采用非耐磨材料时，其内圈还可装设导向环，用作活塞杆的导向。导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式两种。端盖式直接导向套材料用灰铸铁、球墨铸铁、氧化铸铁等制作。本次设计中选用的就是灰铸铁。导向套内孔与活塞杆外圆的配合多为H8/f7H9/f9.外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差的一半，内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。2）防尘圈安装在前端缸盖内，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置，根据要求选用的A型防尘圈，直径范围在6390mm，工作范围-30110°C,材料为丁腈橡胶，在外表面上具有梳子形截面的密封表面，保证了它在沟槽中的可靠定位。具体如图3-3所示：图3-3 防尘圈的安装3.3.3密封装置密封是保证液压系统正常工作的最基本也是最重要的装置。密封装置主要用来防止液体的泄漏。良好的密封装置是液压系统能够传递动力、正常工作的保证。如果密封不好，将会造成系统和元件的泄漏加大，使系统压力和容积效率降低，浪费能量，严重时将导致系统不能正常工作。对于液压系统，密封不良导致油液外泄污染环境，因此正确地使用密封装置是非常重要的。根据两个需要密封的耦合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。设计或选用密封装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高密封性，摩擦阻力要小，抗腐蚀，耐磨，寿命长，制造简单，拆装方便。对密封装置的要求：1）具有良好的密封件，即有适宜的弹性，能补偿所密封表面在制造上的误差与工作中的磨损，并随压力的增大自动地提高密封程度。2）具有良好的安定性，即油液浸泡对其形状尺寸的变化影响要小，温度对其弹性和硬度的变化影响也要小。3）摩擦力小，运动灵活，工作寿命长。4）结构简单，制造、使用、维修简便。密封件的材料：常用的液压系统密封材料有以下几种：1）丁腈橡胶。这是一种最常用的耐油橡胶，具有良好的弹性和耐磨性，工作温度一般为-20100，有一定的强度，摩擦系数较大。2）聚氨酯。它的耐油性能比丁腈橡胶好，既具有高强度又具有高弹性。拉断强度比一般橡胶高。它有很好的耐磨性，目前被广泛用作动密封的密封材料，适应温度范围为-3090.常见的密封方法：1）间隙密封是一种常用的密封方法，它依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏。由圆环缝隙流量公式可知泄漏量与间隙的三次方成正比，因此可用减小间隙的办法来减小泄漏。一般间隙为0.010.05mm，这就要求配合面加工有很高的精度。2）密封圈密封 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封。密封圈有O形、V形、Y形及组合式等几种，其材料为耐油橡胶、尼龙等。密封件的类型：O形密封圈O形密封圈的截面是圆形，具有结构简单，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系数小，容易制造等特点，主要用于静密封和滑动密封（转动密封用得较少）。其结构简单紧凑，摩擦力较其他密封圈小，安装方便，价格便宜，可在-40120°C.温度范围内工作。但与Y形密封圈相比，其寿命较短，密封装置机械部分的精度要求高，启动阻力较大。O形圈的使用速度范围为0.0050.3m/s。表3-1 标准O型圈根据要求，从表3-1中选用w=7mm的O形密封圈，其沟槽宽度是密封圈截面直径的1.31.5倍。取用沟槽宽度=10mm。O形圈装入密封槽后，其截面受到压缩后变形。在无压力时，靠O形圈的弹性对接触面产生预接触压力，实现初始密封；当密封腔充入压力工作介质后，在压力的作用下，O形圈挤向沟槽一侧，密封面上的接触压力上升，提高了密封效果。因为此处所承受的载荷是静载荷所以没有增加挡圈。所处的位置在连接块和端盖之间。如图3-4所示：图3-4 连接块和缸盖之间的密封形式任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当的预压缩量，过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏。因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。在动密封中，当压力大于10MPa时，O形圈就会被挤入间隙中而损坏，为此需要在O形圈低压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈，其厚度为1.252.5mm。双向受高压时，两侧都要加挡圈。此处用于活塞与活塞杆之间的密封，用两个O形密封圈来密封。形状如下图3-5： （a） （b） 图3-5 活塞与活塞杆之间的密封形式格莱圈格莱圈截面形状改善了泄漏控制且具有更好的抗挤出性。摩擦力小，无爬行，启动力小以及耐磨性好，其密封部位在活塞、活塞杆，密封功能为双作用，在本次设计中装在活塞上。直径范围82500mm，工作压力范围80MPa 温度在-54200，速度2m/s。具体安装如图3-6： 图3-6 格莱圈的安装尺寸Y形密封圈Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是一种密封性、稳定性和耐压性较好、摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，故应用普遍。Y形密封圈主要用于往复运动的密封，如液压缸活塞杆和活塞处的动密封。根据活塞杆的直径选用Y形密封圈的尺寸为180×200×16mm图3-7 Y形密封圈的安装3.3.4缸体的连接方式1、端盖与法兰的连接两头端盖与法兰都采用螺栓连接 选用螺纹规格M20、公称长度l =125mm 性能等级为4.6级、不经表面处理、C级的六角头螺栓：螺栓 GB578086 M20×125，如图3-8所示： 图3-8 六角头螺栓由GB578086得： B=20mm l=125mm s=29.5mm k=12.5mm e=33.52mm 螺母选用C级1型六角螺母，螺纹规格为M20。其外形如图3-9： 图3-9 螺母尺寸图由GB/T 6172.1-2000 得： e =32.95mm s =29.16mm m =17mm 性能等级（钢）：4.5mm 表面处理：不经处理 镀锌钝化垫圈选用规格20mm、材料为65Mn、表面氧化的标准型弹簧垫圈，其标记为：GB/T 93 20。2、连接块与端盖的连接采用螺钉连接 选用螺纹规格d=M20、公称长度l =42mm 性能等级为4.6级 不经表面处理、C级的内六角头螺栓：螺钉 GB/T70.12000 如图3-10所示：图3-10 内六角头螺钉由GB/T70.12000 得：k=10mm b=37mm l=42mm e=9.15mm s=8mm3、方形法兰块与缸体的连接液压缸的其中一个油口处在缸体上，采用螺钉连接。大致位置如图：图3-11 方形法兰连接图查阅机械设计手册8第五版P21-298页 选用的尺寸如下：缸径D=250mm EE=44mm EA=82mm ED=12mm3.4标准液压油缸和马达的选用3.4.1剪切油缸剪切油缸的设计根据要求选用标准单活塞杆SD基本型如图3-12：其行程设定为30mm，时间t=1s缸径50mm,活塞杆直径22mm推力在7MPa的情况下，13.72KN拉力在7MPa的情况下，10.92KN根据公式q= （3-4）计算出它的流量q=3.5325L/min图3-12 剪丝油缸外观图查阅机械设计手册8得：M=M20×1.5 A=30mm C=22mm L=220mm B=50mm3.4.2穿丝油缸穿丝油缸的设计根据要求也选用标准单活塞杆SD基本型如图3-13：其行程设定为1500mm， 时间t=10s缸径80mm,活塞杆直径35mm推力在7MPa的情况下，35.14KN拉力在7MPa的情况下，28.21KN根据公式（3-4）计算出它的流量q=45.216 L/min图3-13 穿丝油缸外观图查阅机械设计手册8 得：M=M30×1.5 A=45mm C=35mm L=1450mm3.4.3叶片马达马达的设计标准型号：YM-A28B额定压力：6.3MPa额定转速：500r/min排量：24.5ml/r输出转矩：16.1Nm有q=nv （3-5）式中n为额定转速，v为额定排量计算得q=12.25 L/min查阅机械设计手册8选用马达如图3-14所示： 图3-14 YM-A28B马达3.4.4夹紧油缸夹紧