毕业设计（论文）-20吨中型挖掘机液压系统设计.docx

本科生毕业设计（论文）论文题目20T中型挖掘机液压系统设计作者姓名专业指导教师2023年月本科生毕业设计（论文）20T中型挖掘机液压系统设计学专姓学指答院:业:名:号师:期:摘要目前，工程行业的发展是如此的迅速，工程淹工不断的发展，才能使得国家不断的进步，随着工程行业的飞速发展，那么工程施工的机械设备就会需求增多，工程施工中应用最广泛的就是挖掘机，挖掘机是一种中大型的工程施工挖掘的必备机器，那么展开对他的研究显得至关重要。本文就是针对20T中型挖掘机进行液压系统的设计，设计一种适合于工程施工的中型挖掘机系统，满足工程施工符合实际工况，同时还能节.约能源,集成化程度高，为r设计出一种满足各种功能的同时，能实现泵站系统集约化，实现控制自动化，实现高效稳定耐用的功能。本文为了达到以上目的针对性的对挖掘机进行研究,进行如下设计工作。分析现在市场上各类挖掘机的液压系统,了解挖掘机的各个动作原理，如：动泻升降、斗杆收放,铲斗装卸、底座网转与整机行走等功能油路.对于每个功能进行分析油路，同时对于负栽进行计算，受力分析，得出系统的工作压力，再根据工作压力计算出油缸的基本参数，同时针对油缸的动作速度所需流量进而评估整个系统的系统流最，根据系统所需压力流量进行泵的计算选型、马达的计莫选型、电机计算选型，油箱体积计算，各类液压控制元件的选型等工作.进行三维设计泵站，二维对于阀块、集成块、油箱和泵站进行设计。本文设计的20T中型挖掘机液JK系统仃显著的优势,设置了挖掘机多路阀集中控制，桀约化程度高，设置不同的传感器,对下整个系统的负数变化可以通过数字显示，实现智能化，同时对于液压系统的设计来说，设置了限压回路，缓冲回路，合流回路等回路，对于泵站设计来说，进行了优化设计，进一步集成化，减小了体积，节约了空间。这种20T挖掘机的液压系统设计,是一种全新的设计,新型设计,可以满足挖掘工作的各个动作需求，同时经过设置不同功能回路实现了功能的进一步优化，提高了工作效率，稳定了液用系统。关键词：20T挖掘机：液压系统：优势：工程：全新设计：新型:AbstractAtpresent,thedeve1.opmentofengineeringindustryissorapid,thecontinuousdeve1.opmentofengineeringconstruction,canmakethecountrj'continuousprogress,withtherapiddeve1.opmentofengineeringindustry,thentheconstructionofmachincrj,andequipmentwi1.1.increasedemand,excavatoristhemostwide1.yusedinengineeringconstruction,excavatorisa1.argeandmedium-sizedconstructionexcavationnecessarymachinery,soitisveryimportanttostarthisresearch.Thispaperisaimedatthedesignofhydrau1.icsystemof20Tn»Cdiumexcavator,anddesignsakindofmediumexcavatorsystemwhichissuitab1.eforengineeringCOnSIrUCtion,highdegreeOfintegration,inordertodesignameetavarietyoffunctionsatthesametime,toachievethePUmPstationsystemtoachieveintensivecontro1.automation,toachievehighefficiency,stabi1.ityanddurabi1.ityOfIhefunction.Inordertoachievetheaboveobjectivesoftheexcavatorforresearch,thefo1.1.owingdesignwork.AnaIyzethehydrau1.icsystemofvariousexcavatorsonthemarket,understandtheprincip1.eoftheexcavator,suchas:rm1.ifting,bucketrodretracting,bucket1.oadingandun1.oading,baserotationandmachinerunningandotherfunctionsofoi1.Ana1.yzetheoi1.circuitforeachfunction,ca1.cu1.atethe1.oadatthesametime,ana1.yzetheforce,gettheworkingpressureofthesystem,thenca1.cu1.atethebasicparametersoftheoi1.cy1.inderaccordingtotheworkingpressure,atthesametime,accordingtothespeedoftheoi1.cy1.inder,thef1.owra1.eofthewho1.esystemiseva1.uated,accordingtothepressuref1.owrateofthesystem,thepumpisse1.ected,themotorisse1.ected,themotorisse1.ected,oi1.tankvo1.umeca1.cu1.ation,ponentsse1.ectionandotherwork.Three-dimensiona1.PUmPstationdesign,two-dimensiona1.fortheva1.veb1.ock,integratedb1.ock,fue1.1.ankandpumpstationdesign.Thehydrau1.icsystemofthe2()Tmedium-sizedexcavatordesignedinhispaperhasobviousadvantages.Theexcavatormu1.ti-wayva1.vesaresetforcentra1.izedcontro1.,forthe1.oadchangeofthewho1.esystem,itcanberea1.izedbydigita1.disp1.ay,andforthedesignofhydrau1.icsystem,therearepressure1.imiting1.oop,buffer1.p.conf1.uent1.oopandsoon.Forthedesignofpumpstation,theoptimizeddesignisfurtherintegratedtoreducethe-!1.-vo1.umeandsavethespace.Thehydrau1.icsystemdesignofthe20Texcavatorisabrand-newdesign,anewdesign,whichcanmeeta1.1.theactionrequirementsoftheexcavatingwork.Atthesametime,i1.rea1.izesefurtheroptimizationofIhefunctionsthroughsettingdifferentfunctiona1.circuits,Iheuti1.itym<xie1.improvestheworkingefficiencyandstabi1.izesthehydrau1.icsystem.Keywords:2(excavator:hydrau1.icsystem：Advantage;engineering:newdesign:newtype:目录摘要IAbstractII目录IV第I章绪论11.1 课题研究背景11.2 国内外研究现状11.3 课题选题依据和意义21.4 课题研究内容和方法步骤错误!未定义书签.1.5 课题解决问题错误!未定义书筌.第2克液压系统的设计与分析82.1 基本参数设定82.2 液压系统原理图分析8第3章液压元件的计算与选型113.1 系统参数确定H3.2 铲斗油缸的设计与计算113.2.1 铲斗油缸的受力分析113.2.2 铲斗油缸的参数计算133.2.3 油缸结构设计113.2.4 油缸工艺分析133.3 马达的选型233.4 液压泵的选型243.5 电机功率的确定263.6 油箱的设计273.6.1 油箱容积的计算I1.3.6.2 油箱外形尺寸的计算133.7 管路的设计283.8 液压元件的选择30第4堂液压系统的性能验算324.1 系统效率的估算324.2 发热温升估算及热交换器的选择324.2.1 发热温升估尊324.2.2 液压系统散热估算33第5章集成块的设计345.1 集成块孔道尺寸的确定345.2 集成块的装漱与调试355.2.1 集成阀组装配注意事项355.2.2 集成阀组装配与调试要求365.3 液压集成块设计要点及禁忌总结37第6章泵站常见故障诊断及消除方法346.1 液压系统常见故障诊断方法346.2 常见故障的消除方法3£结论40参考文献41致谢42第1章绪论1.1 课题研究背景现如今，工程施工行业不断的蓬勃发展，挖掘机已经被广泛的应用在各类的施工作业中，用来满足人们对于施工的需求，应用的越来越广泛，市场行情越来越好,销量也不断的提升，产量不断的增高，那么对于挖掘机展开理论的研究设计就显得至关重要。设计一种挖掘机需要满足在极其恶劣的环境中进行施工，满足各种功能需求，同时有若体积小、效率高、功能全的优势，这样才能在工程施工环境中开展作业。这种挖掘机的需求不断增加，那么相应的配套液压系统的研究的紧迫性就随之而来,设计这种新型的具有桎定液压系统的20T挖掘机液压系统是现在急需投入研究的。本文针对这种市场需求以及未来的前景，综合考虑本次毕设的内容为20T中型挖掘机的液压系统设计，通过对挖掘机的原理进行分析，工况分析，保压回路，卸荷同路，锁死回路等进行详细的设计，同时考虑到桀约型，节约型的特点，对挖掘机系统进行选择适配的液压元件,计算选型,通过此次挖掘机液用系统设计，不仅可以对挖掘机液压系统有更深的认识，同时对于理论研究也会参与其中。鉴于市场需要一种结构紧凑、操作简单、易于维修养护、功能齐全的这种20T挖掘机，需要一种能应对恶劣环境，在这种极其恶劣环境中能高效工作的挖掘机.所以本文针对这种20T挖掘机进行深入研究，对国内外研究现状进行分析，对市场多系列多参数的不同型号的挖掘机进行研究，对工程施工工况进行分析，对挖掘作业中需要达到的要求进行综合考虑，对于现在市场上的普遍挖掘机容易出现的问题进行重点研究,对于挖掘机小尺寸集约型进行优化设计液乐泵站，实现联凑而高效进行分析，同时结合现在市场需求和对于经济成本进行综合考虑等设计出这种工程满工用20T挖掘机液压系统。这种挖掘机液压系统可以很好的配合挖掘机工作，同时综合多种优点于一身。他的设计及推广使用是必要的，可以在现实生活中产生经济效益和社会效益。1.2 国内外研究现状欧洲的一些发达国家在20世纪40年代就开始应用液压技术在挖掘机上，开始研究液压挖掘机.从2()世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展，各国挖掘机制造厂和品种增加迅猛，产量也是猛增。1968至1970年间，液压挖掘机的产量已占挖掘机总产量的83%,目前已接近100%。工业发达国家的挖掘机生产比较早。法国、德国、美国、日本是斗容量3.5-4O113雎斗液压挖掘机的主要生产国。从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机.例如，美国马利昂公司生产的斗容最为50I50m3剥离用挖掘机.从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产方向开始转向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方面发展。第一，开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足市政建设和农田建设的需要，国外发展了斗容量在O25n以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m数量最多的中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备/多种工作装置，与此I可时，发展专门用途的特种挖掘机，如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用挖掘机等。第二，迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。第三，重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的挖掘机装有新型的发动机转速调节装置,，使挖掘机按股适合其作业要求的速度来工作；美国林肯贝尔特公司新C系列IS-58(X)型液压挖掘机安装/全自动控制液压系统,可白动调节流量，避免/驱动功率的浪贽。还安装/CAPS(计算机辅助功率系统)，提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液乐系统的功能：第四，更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。第五，进一步改进液压系统，中、小里液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论,以替代传统的无限寿命设汁理论和方法，并将疲劳损伤累枳理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用F液压挖掘机的强度研究方面，促进产品的优质而效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的的理论。日本制定了液压挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠;性处理系统。在上述基础理论的指导卜.，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压挖掘机更新换代的进程，井提高其可靠性和耐久性.例如，液压挖掘机的运转率达到85%95%,使用寿命超过1万小时。第六，迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用中、小型液用挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。第七，加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调的用性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。2.2国内研究动态我国对挖掘机的研究起步晚，从1954年抚顺挖掘机厂生产第一台斗容量为InV的机械式堆斗挖掘机至今，大体上经历了测绘仿制、自主研制开发和发展提高等二个阶段。FI前国内液压挖掘机的发展，在产品质M上有了明显的提升;产品系列化逐步完善，国内主耍的生产制造企业均从小到大进行全系列产品推出，小到不足1吨的小迷你机型，大到125吨的矿山型机型均有样机推出来，不仅有系列的履带式液压挖掘机而I1.有了进步完善的系列轮式液压挖掘机，蜘蛛式的全液压挖掘机也在现场有样机展现出来。另外工作装置的多样性，也形成了分门别类的:设计理念不断创新细化，从上述的产品质量提升和产品系列化的细化过程，可以看到国内企业在产品的研发设计上都在加大投入的力度。新的设计理念在不断深入，混合动力，欧I1.1.排放节能和减排的问题，自动控制技术，GPS技术等更加人性化的先进技术将在以后的几年内逐步发力;关键零部件正在突破，随着国内液压技术的发展，液压挖掘机的关键零部件，如液压主泵、主阀和马达，有不少的企业开始展出自己的样品，可以看出不久的将来配套关健件也将开始广泛应用IS内的配套产品了，这对今后液压挖掘机的全面国产化将是一个利好的前兆。现如今节能环保还是主题。但是，在繁荣发展的背后也隐藏着我国挖掘机行业发展的诸多不足。国产挖掘机整体生产和制造水平相对较低，产品协调性及可靠性不足等因素导致了国产挖掘机的销售大都同限在国内市场，海外市场的占有率极化.国内市场经过数十年井喷式地发展现己日趋饱和，2012-2013年在世界工程机械行业出现集体萎靡的大环境下，我国的挖掘机行业受到了巨大冲击,年产量和年了量相比20年均大幅下降;相比之下,美国的卡特彼勒、日本的小松等挖掘机生产制造企业的产品不仅在其本国市场畅储，在其他国家也备受欢迎W。因此，国产挖掘机要想在激烈的国际市场竞争中生存和发展,就必须不断进行自主研发，增强产品的竞争力。1.3 课题选题依据和意义液用挖掘机是一种多功能机械，被广泛应用于水利工程，交通运输，电力工程和矿山采掘等机械施工中，它在减轻繁重的体力劳动，保证工程质量，加快建设速度以及提高劳动生产率方面起着十分重要的作用。挖掘机液压传动紧密地联系在一起，其发展主要以液压技术的应用为基础。其结构主要是由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成，由于挖掘机的工作条件恶劣，要求实现的动作很爱杂，于是它对液压系统的设计提出了很高的要求，其液压系统也是工程机械液压系统中最为更杂的。因此，对挖掘机液压系统的分析设计己经成为推动挖掘机的重要一环。挖掘机工作装置由斗杆、动臂、铲斗、动一油缸、斗杆油缸、铲斗油缸等部件构成，属于大、中型挖掘机。斗容员殷在3以上，它的工作条件十分恶劣.斗齿上的作用力大，铲斗磨损剧烈。其工作机构的设计台理与否直接影响整机的技术性晶和生产效率，采用优化设计方法确定工作机构主要参数，对不同设计方案进行分析比较,从而获得撮优的设计方案，能够极大地提淘设计效率，缩短设计周期，提高设计质量，对r液压挖掘机的研制和开发具有深远的理论意义和实际意义。随着电子计算机的应用,在机械设计领域内，己经可以用现代化的设计方法和手段进行设计，来满足对机械产品提出的要求。利用优化设计方法，人们就可以从众多的设计方案中寻找出好佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。可靠性是我国工程机械的致命弱点，我们要正视差距，增强科研开发力度，提高技术水平，更多地发展具有自主知识产权的高质量产品，进一步促进工程机械的发展。鉴于此,最终确定r本次毕业设计的课题：20T挖掘机液压系统设计,从而把以上依据作为此次课题的选题和设计依据.本课题研究的这种新型的20T沱热机液压系统.可以解决现在市场上现有的些产品共性问题，同时结合智能化控制模块实现智能控制，解决了精度低、误差大、效率低等问题，对整个液压系统进行优化设计，实现了集中控制、集约型体积小、成本低、性能高的功能特点。同时考虑实际工况，结合挖掘机的动转升降、斗杆收放、铲斗装卸、底座回转与整机行走等功能.对了这种20T挖掘机及其液压系统的全新设计、全新优化是市场急需的，因为这种新型的液压系统的研窕可以解决以上诸多问题。市场需求的增加、技术研发的迫切需求都是这种20T挖掘机及其液压系统研窕设计的意义所在。1.4 课题研究内容和方法步骤本课题针对20T挖掘机液压系统设计等进行研究，首先进行工况的分析，受力分析，通过计算出受力情况以及根据实际工况确定系统压力后，计算出油缸的具体参数，同时确定系统的流员，进而确定整个系统执行元件的选型以及参数，接着计算出整个液压系统中液压泵相关参数，选定液压泵后进行功率计算确定发动机参数与型号，在计算出油箱的容枳，根据得出的参数选择液压系统的各个元件，再进行原理图的设计，最后进行校核。完成一套完整的挖掘机液压系统设计。主要内容如下：（1）根据任务书，搜集本课题的研究内容的背景、发展现状以及研究的主要目的和内容，市场洞研，查阅文献，整理收集资料，明确课题任务：（2）根据任务书给定的具体参数:挖掘机整车市地约20T：铲斗挖掘力-145KN：行走速度3.552Kmh:最大臂展白9m：工作压力37MPa等为依据计算液压系统参数，同时实现所需动作。（3）对20T挖掘机液片系统原理进行分析与模块化划分，收集不同规格系统参数：设计模块化组合结构：确定所需实现的基本动作，确定液压系统原理、液压系统相关参数、实现各个操作步骤的方法和要求，初步设计20T挖掘机液压系统原理图。（4）液压系统的设计、集成阀组的设计、液阀块的设计、阀孔及流道参数的设计计算、各类控制阀的选型设计、集成块阳组的组装装配、系统参数的计算和系统性能的验证等设计。（5）绘制液压系统原理图、阀组装配图、阀块加工图、泵站图等二维图：研究的步骤及方法（1）查阅相关的资料，了解市场现有的20T挖掘机及其液压系统的不同的类型、结构和参数等。（2）详细J'解挖掘机所需实现的基本动作、基本原理、性能和参数。（3）详细学习挖掘机在工作过程中所需的基本动作与逻辑关系，具体的动作中需要注意的事项，需要实现的辅助功能等，从而根据要求选用具体型号具体功能的执行元件，实现整个系统的动作要求。（4）初步拟定液压系统原理图，然后根据原理图计算系统各项参数.根据系统参数确定相关的液压元件的参数，然后进行液压元件选型。（5）各项参数确定后，绘制液压泵站及附属元部件二维图。1.5 课题解决问题（I）号虑到普通挖掘机会出现液压系统中的因工作载荷大、耗能大、环境恶劣、系统功率损耗过大、系统发热较多容易破坏整机及元件的问题.系统采用伺服变量泵供油，传感器反馈，可以自动适应负载的变化而变化，减少不必要的能量浪费，同时对整个液压系统进行优化设计，采取铸造流道的多路阀控制整个系统，采用合潦方式，减小r整个泵站的体积大、能耗高、效率低问题：设置冷却器，这样可以减少系统发热较多损坏元件的问题；系统采用和荷回路，降低功率损耗问即。(2)多数挖掘机液压系统控制精度不高、不精准，造成能量浪费等问题。本课题设计的这种挖掘机液压系统采用P1.c控制液压系统的方式进行，利用PI-C的计算机技术、半导体技术、伺服控制技术、数字控制技术和网络控制技术从而实现r参数动态管理，动态设置，伺服反馈，精确高效，从而解决了上述问题。(3)针对保压、过我和卸荷等问题。系统采用保乐回路、卸荷回路、流量调节.阀和液压锁死I可路等，保证整个油路的动作平稳、过我保护和减少冲击等问题.同时设置传感器，端口连接P1.C进行控制反馈，可以保证整个动作过程平稔商效精准。第2章液压系统的设计与分析2.1 基本参数设定系统额定压力：30MPa系统最大压力：37MP系统流量：601.min弓达潦量：3OInin最大挖掘力：I45KN.取150KN2.2 液压系统原理图分析图2-1液压系统原理图木设计此回路由两组泵提供动力油源，其中一组为双泵提供系统两个多路阀主系统的油液，另外组是提供冷却系统的动力油源。两组多路阀分别控制着铲斗油缸、斗杆油缸、动臂油缸、左右行走马达、底座旋转.控制形式采用两个四联手动控制手柄阀和两个两联手动控制手柄，通过不同的手柄操作配合，可以实现9种不同的作业配合方式，从而实现了整个挖掘系统的功能.挖掘作业时，操纵动臂油缸使动曾下降至铲斗接触挖掘而，然后操纵斗杆油缸和铲斗油缸，使斗进行挖掘和装载工作。铲斗装满后，操纵动背油缸，使那斗升高离开挖掘面，在回转马达的驱动下，使铲斗回转到卸载地点，然后操纵斗杆和G斗油缸使铲斗转动至合适位置，再向缩开斗油缸转动铲斗，使斗前、斗后分开卸载物料。卸载后，开斗油缸伸长使斗前、斗后闭合，招工作装巴转到挖掘地点进行第二次循环挖掘工作。转移工作场地时，操纵行走马达，驱动行走机构完成移动工作。在实际挖掘作业中，由于土质情况、挖掘面条件以及挖掘机液压系统的不同，反铲装置一:种液压缸在挖掘循环中的动作配合可以是多样的、随机的.第3章液压元件的计算与选型3.1 系统参数确定本文设计为挖掘机液压系统设计，最主要的是挖掘部分，挖掘部分的系统参数可以认为是整个系统参数，已知最大挖掘力为F=145000N.系统工作压力由设备类型、载荷大小、结构要求和技术水平而定，还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设符来说，尺寸耍受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之,压力选得太高,对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。股来说,对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低些，行走机械重载设备压力要选得高一些。系统工作压力高，省材料，结构紧凑，重量轻，是液压的发展方向，但要注意治漏、噪声控制和可靠性问题的妥善处理。具体选择参考表3-1,3-2O表3-1按载荷选择工作压力蚊荷/kN<551010-2020-3030-50>50工作压力/MPa<0.8-11.5-22.53344-5»5表3-2各类设备,常用的工作压力设备英型压力鼠HIZMPa压力等姒说明设备类型压力瑟IH/MPto压力等缎说明机床、乐铸机、汽车<7低压抵噪声、rt可施性系统油质机、冶金机械.检Ia机.IR型机械21-31.5AS空间有限*响(iSA.大功率卜降低成本农业机械'I矿车辆、注蹙机、船用机械、Je运机械、工程机减.冶金机械7-212中压一般系统金刚石JK机、耐压试验O1.31.液压机具>31.5超高压追求火作用力、减轻小城综上可知，考虑到挖掘机实际，系统最大压力为37MPa.3.2 铲斗油缸的设计与计算3.2.1 铲斗油缸的受力分析图3-1铲斗油缸受力图已知：”=箍&2其中：/“、/?为力臂，见图3-1Fg为铲斗缸作用力FmaX为最大挖掘力，150KN查阅相关资料可知：&=2h则：G=CmA=5Ox=XX)KN2所以，铲斗油缸受到最大力为300KN-IO-322铲斗油缸的参数计算(1)液压缸的缸径设计计算液用缸的缸径般指的是油缸的缸简的内径，它的大小决定了受用的截面积的大小，同时决定了液压油缸的运行的速度.油缸一般工作的时候回油的油路公和油箱接通的，接通后回油管的油压就是和油箱的油压是一样的，此时回油的油液压力般为Po=0,已知俨斗油缸受到最大力为300KY,油缸系统最大工作压力P=37Mpa.则缸筒内径：P=耳、|一呼二0即=1N用7GX37XIoeX().95参照标准系列表，取D=120间其中：D缸筒的内径F1.一一液压缸最大推力P液压缸最高工作压力一一液压缸总效率，通常取n=951<2)液压缸壁厚设计计算2D当壁厚6>1。油缸内径的时候，即S>m时，按厚壁筒公式计算：&=2阿+。"_|2Y一1.31当壁厚小于或等于油缸的缸径D的历时,按薄壁筒公式计算，KPD=21.式中：P一一液压缸最大工作压力(MPa)o许用应力(Mpa),o=n,其中，Ob为材料强度极限，n为安-I1.-全系数：通常取n=3.55,6缸筒的壁厚<11w）查阅相关资料可得，45号钢的。b-600Mpa,中大型的工况，所以它的安全系数取6,对应的=1.(X).Wo6薄壁公式计并:1.,I)2T1=3()×I2OdOO用薄壁筒公式正确。考虑留有加工余量，取§=20缸体外径尺寸：D1.=D+2=120+2X20=160mm（3）活塞杆设计计算首先根据速比的表选定速比表3-3速比与压力表公称压力1012.5'20220速比1.331.462因为油缸的公称压力为30MPa,选取速比为2通常是由速比U得出计鸵出的，速比的定义是液压油缸收缩的速度与液压油缸伸出的速度之比，即：D2U=；T>D-d2速比通常都是大于I的，如果速度比越大，那么油缸的活塞杆杆径就会越大越大，这样就会越有利于活塞FF的稳定性，股情况下，U在1.252范围内变化.考虑到活塞杆的稳定性和强度以及上表中的压力，取u=2.式中：d一活塞杆外径D缸筒内径U速度比圆整并参考缸杆尺寸标准，取：d-90m;3.2.3油缸结构设计1、缸筒结构一般对于活塞油缸缸筒、端盖采用的连接形式与用途、工作压力等因素有关。端盖：前端盆.与后端盖，前端盖密封活塞腔，同时为活塞杆导向。后端盖起若连接固定座的作用.常用的缸简与端或连接有拉杆、法兰、焊接、外螺纹、外卡环、内螺纹、内卡环和挡圈等八种连接形式。其中焊接连接型只用于缸筒与后端盖的连接。2、缸筒材料缸筒承受高压及冲击,材料需要满足足够的强度和冲击韧性,对焊接的缸筒，还要求同时具有良好的焊接性能。目前，采用圾多的缸筒材料是热轧或冷拔无缝钢管。具体材料性能见表3-3：表3-3缸筒材料性能材料抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（）酸度（HV）20500400-4508140-15035600S-S506170-18045700600-6504210-22027SiMn9008003、缸筒加工缸筒内径采用的公差配合有：H8、H9、H1.O.内径的粗横度：采用橡胶密封件密封时，取Ra为0.4-0.1,：当选用活塞环密封时，取0.4-0.2,。同时需要所磨加工。缸筒内径形位公差：圆柱度、圆度取8级或9级精度。缸筒端面垂直度：取7级精度。缸筒端部螺纹连接：6级精度细牙螺纹.为了防止腐蚀以及其他使用的特殊要求，缸筒的内表而镀信，镀层厚度为30-40m,镀后斫磨或抛光。缸筒内径圆柱度一般为0.02-0.05,粗糙度一般为0.4,表面的形位公差和粗糙度都保证后，这样才能保证整个油缸的安全高效的运行，不会发生漏油和卡顿等现象，提高油缸的运动效率。4、活塞杆的结构A活塞杆的杆体活塞杆的杆体有两种：实心杆、空心杆。实心杆加工简玳，广泛应用。空心杆多用于WD比值较大或者杆体内部有位置传感器等场合.两种结构见图3-2<«).<*)523.3-irKgH<a)*4MR*ff<>图3-2实心与空心杆结构B活塞杆的外端结构活塞杆的外端是油缸与负载装置连接的位置，一般有多种连接结构，具体见下如4-4.02<«»<»<r>JD54HS»»1-116K06MWK"4IU)，”<<)外04M<J>4”。ft>.«»»<.cruh(/»w*><A)err<.«</«图4-4活塞杆外端部连接结构形式5、活塞杆的材料活塞杆的材料及相关特性详见下表3-4。表3-4活塞杆材料性能材料抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)伸长率()热处理352520231015调质452600>34013调质502>640238014谢质35CrMo21000285012调质Cr1.8Ni9云50020045泮火6、活塞杆的加工要求活塞杆表面处理：皱硬铭,厚度I5-25um.在恶劣的、腐蚀性极强的工作环境中，需要新型的防腐要求。活塞杆外径公差f7f9,宜线度O.02三100niin,表面粗糙度0.30.5in,活塞杆外径d的圆柱度公差：8级精度.活塞杆材料：无健钢管45。本文采用的是实心的缸杆，活塞杆外径公差是f9。7、液压缸活塞活塞结构形式：螺纹或卡键与活塞杆相连形式。本文设计的液压缸的活塞采用螺纹连接形式，通过活塞与活塞杆配合，然后通过螺母进行固定。活塞与活塞杆之间采用间隙配合，配合面之间的密封为固定密封，通常采用O形圈密封的形式进行卷封，密封槽在活塞杆上，加工比较方便。8、液压缸导向套导向套材料选择球晶铸铁或45号钢加支承环。导向套不仅要起到密封作用，同时还要考虑与活塞杆的密封和防尘问题，好的选用可以避免产生“拉缸”现象。导向套滑动支承面的长度一般是0.6-1.0倍的活塞杆直径3.2.4油缸工艺分析一、缸筒工艺路线及工序实施I、工艺路线卜.科调质（热处理）+校直车（端面，管接头内孔）-磨端面镣底座安装内孔（粗、精）-焊接（缸筒、底座、管接头）-镣孔或布磨缸筒内孔（粗锋、精镣、用磨）-车端盖内螺纹-磨端面（端盖）-清理-检验2、工序实施（I）下料：采用无缝钢管45号，毛坯钢管，截断，（2）调质:热处理,硬度达到HRC35-45。（3）校直：上校直机，进行校直，直线度保证小于0.04,（4）车端面：粗车+精车两端端面和管接头内孔。（5）磨端面：精磨两端端面，保证垂直度0.0Smm,粗糙度小于等于Ra0.8（6）镇底座安装内孔：粗镣内孔达到要求.（7）焊接：缸筒与底座进行焊接，管接头与缸筒进行焊接，焊后去焊渣。（8）镣缸筒内孔：粗镯内孔，精镣内孔，留余量O2O.5mm.（9）布磨缸筒内孔：布磨内孔，粗糙度Ra0.4（IO）车端盖内螺纹：粗车、精车湍盖内螺纹，公差等级达到7级“（三）磨端盖端面：焊前已粗磨端面，为了保证尺寸，焊后会产生变形，焊后精磨端面至垂直度0.05mm,粗糙度Ra（）.8nm.二、活塞工艺路线及工序实施I、工艺路线下料-租车-调粉（热处理）+校直-粗镇内孔-精车-精磨-精镣内孔-抛光-清理-检验2、工序实施（1）下料：采用无缝钢管45号，毛坯钢管，截断。（2）粗车：外一粗车,端面粗车.（3）调质：热处理,硬度达到HRC35-45。（4）校直：上校直机，进行校直，直线度保证小于0.04。（5）粗镣内孔：粗锂内孔（6）精车外圆、密封槽与车端面：精车两端端面、外圆和沟槽“（7）精磨外圆与端面：精磨两端端面，保证垂直度0.05mm,粗糙度WRao.8,精磨外例，粗糙度WRaO.4。（8）精镣内孔：精镶内孔达到耍求。（9）抛光：对外圆进行抛光.（10）清理：去毛刺，清理孔道。三、导向套工艺路线及工序实施I、工艺路线下料-租车-调痂（热处理）+校直-粗憧内孔-精车-精磨-精镣内孔-抛光-清理-检验（I）下料：采用无缝钢管45号，截断。（2）粗车：外圆粗车，端面粗车。（3）调质:热处理,硬度达到HRC35-45。（4）校直：上校直机，进行校直.直线度保证小ro.o4.（5）粗镣内孔：粗镇内孔（6）精车外圆、密封槽与车端面：精车两端端面、外ISi和沟槽。（7）精磨外圆与端面：精磨两端端面，保证垂直度005mm,粗糙度WRaOS精磨外圆，粗糙度WRaO.4.（8）精镣内孔：精镣内孔达到要求。（9）抛光:对外圆进行抛光。（IO）清理：去毛刺，清理孔道。3.3马达的选型（1）回转马达：已知工作马达参数：工作油压：37MPa.流量：30!min,回转平台转速I3.2rmin则：nm=np×i其中：物为液压马达转速即为平台转速，I3.2rmini传动比，取100所以：马达转速nm=13.2×1=132（）rmin因为吗达排量为：q="取容积效率Z=°9q="=迎出”=20.45,Mrn1