机械毕业设计（论文）试样剪切机设计【全套图纸】.doc

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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：试样剪切机学生姓名：学 号：0604103437专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机06-4班指导教师： 摘 要剪切机是伴随着锻压机械的发展而发展的，液压传动和液压机械传动剪切机应用越来越广泛，自动化程度越来越高，剪切机越来越趋向大众化和优质化，并且提高了剪切质量和剪切精度。试样剪是剪切机的一种，一般有三部分组成：机械系统、液压系统和电气系统。本次设计主要是机械系统，另外还有液压部分的设计。通过给定的已知条件和参数，计算、选择和校核了合适的电机；设计和校核了主要的零部件；确定了较合理的安装、润滑和密封方案。此外本设计还简单介绍了连铸连轧

2、技术的发展概况及其生产工艺。关键词：试样剪；液压系统；连铸连轧；生产工艺Abstract The development of shear is accompanied by the development of forging machinery. Hydraulic transmission and hydraulic - mechanical drive shearing machine is widely applied, and is more and more automatic. Increasingly popular trend of shear and high quali

3、ty, and improve the quality and cutting precision. Test piece shear is one of a shear, and consisted of there components: Mechanical systems, hydraulic systems and electrical systems. This design is mainly mechanical systems, and there is also the design of hydraulic part. I calculation, select and

4、check the appropriate motor by the given conditions and parameters. I also design and check the major components, and determine a more reasonable installation, lubrication and sealing program. In addition, I also introduce the casting and rolling technologys overview of development and its productio

5、n processesKey words: Test piece shear; Hydraulic system; Continuous casting and rolling; production processes目 录摘 要IAbstractII第一章 概 述11.1 剪切机的类型11.2 剪切机的发展趋势11.3 试样剪在薄板坯连铸连轧工艺中的地位和作用2第二章 剪切机部分设计32.1 剪切机的结构组成及工作原理32.1.1 结构剪切机组成32.1.2 剪切机工作原理32.2 斜刀片剪切机的主要参数32.3 侧向力的计算92.4 机架的设计计算102.4.1 机架的设计的一般要求10

6、2.4.2 初步确定机架的形状尺寸112.4.3 焊接机架与铸造机架特点比较122.4.4 焊接件设计中一般应注意的问题122.4.5 加强筋的布置142.5 液压系统概念142.5.1 液压系统的组成142.5.2 液压传动的优缺点152.6 液压系统的参数确定172.6.1 确定液压执行元件172.6.2 液压系统主要参数的确定172.7 液压缸的设计计算182.7.1 液压缸筒的主要结构尺寸的确定182.7.2 缸筒常用的技术要求：192.7.3 液压缸内径D192.7.4 液压缸厚度的计算202.7.5 液压缸缸筒厚度的验算202.8 法兰厚度的计算212.9 螺钉直径的确定212.1

7、0 密封件的选择222.11 液压泵和电动机的选择232.12 油箱的用途与分类242.13 轴的设计计算及校核262.13.1 运输辊轴的设计与校核262.14 轴承的选择及校核302.14.1 轴承的选择302.14.2 轴承的校核312.15 联轴器的选择312.16 选择制动器322.17 键的选择与校核33第三章 设备的安装、润滑与密封353.1 设备的安装353.2 设备的润滑353.2.1 润滑方式353.2.2 润滑系统的管路设计363.3 设备的密封363.3.1 密封件的作用和意义363.3.2 设备的密封方式383.3.3 密封材料40第四章 机械可靠性设计414.1 可

8、靠性的基本概念414.2 对运输辊轴进行机械的可靠性设计434.2.1 作轴的受力、弯矩、转矩图434.2.2 确定转轴的应力分布444.2.3 确定材料的疲劳强度464.2.4 确定转轴在计算截面处的疲劳极限474.2.5 确定轴在计算截面处的轴径48结 束 语49参考文献50第一章 概 述1.1 剪切机的类型用于将轧件剪切成规格尺寸的机械成为剪切机。根据剪切机刀片形状、配置、以及剪切机方式等特点，剪切机可分为四类：1.平行刀片剪切机。这种剪切机的两个刀片彼此平行，通常用于横向热剪切初轧和其他方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用两个成型刀片来冷剪管坯及小型圆钢等。2.斜刀片剪

9、切机。这种剪切机两个刀片中有一个刀片相对于另一个刀片是成某一角度倾斜布置的。一般是上刀片倾斜，通常用来横向冷剪或热剪钢板、带钢、薄板坯，故又称为钢板剪切机。有时，也用来剪切成束的小型钢材。3圆盘式剪切机。这种剪切机有两个刀片均呈圆盘状。通常用来纵向剪切运动中的钢板的边，或将钢板剪成窄条，一般均匀布置在连续式钢板轧机的纵切机组的工作线上。4飞剪机。这种剪切机刀片在剪切轧件中跟随轧件一起运动，通常用来横向剪切运动中的轧件，一般安装在连续式轧机的轧制线上，或横切机组作业线上。1.2 剪切机的发展趋势剪切机是伴随着锻压机械的发展而发展的，液压传动和液压机械传动剪切机应用越来越广泛，自动化程度越来越高，

10、剪切机越来越趋向大众化和优质化，并且提高了剪切质量和剪切精度。其中液压传动的剪切机普遍采用变量泵和液压蓄能器及回程缸来提高回程速度，以提高行程速度，以提高行程次数。 总之，随着科学技术的发展，剪切机的将来会更好的实现自动化和智能话。图2-1 1-下刀台 2-上刀台 3-液压缸1.3 试样剪在薄板坯连铸连轧工艺中的地位和作用 薄板坯连铸连轧工艺具有流程短、生产简便且稳定，产品质量好、成本低, 有很强的市场竞争力等一系列突出特点。薄板坯连铸连轧工艺流程一般均为电炉钢包精炼炉薄板坯连铸机均热热连轧机层流冷却地下卷曲。在连铸连轧工艺的最后阶段中，连铸连轧出的薄板坯需进行板坯的质量检验，这时需试样剪进行

11、剪切样品。第二章 剪切机部分设计2.1 剪切机的结构组成及工作原理2.1.1 结构剪切机组成 剪切机由剪切机构、压料机构、传动装置组成。可分为两部分机械部分和液压部分。液压部分包括：液压部分包括：油缸和各种不同类型的液压阀。2.1.2 剪切机工作原理 把钢卷从卷曲机取出，运到取样剪，通过开卷机把钢卷打开，将端部的一部分剪切机切掉。取出钢卷中间的一块，拿去抽样化验。图2-1为采用液压缸同步的液压传动上切式斜刀片剪切机简图。2.2 斜刀片剪切机的主要参数 斜刀片剪切机主要用来剪切钢板。上切式斜刀片剪切机一般单独使用，或组成独立的剪切机组。一般是下刀片水平，上刀片具有一定的倾斜角。图2-2表示了上刀

12、片布置成一定倾角时的剪切过程。由图2-2可见，轧件在斜刀片剪切机上剪切时，刀片与轧件接触面的长度，不等于轧件整个断面宽度，而仅仅是一条斜线BC。在稳定剪切阶段，此接触长度BC是一个常数。当刀片刚切入轧件时，刀片与轧件的接触长度是变化的，由零逐渐增大至BC值。在剪切即将结束时，其接触长度则由BC值逐渐减少至零。由于刀片与轧件的接触长度BC远远小于轧件宽度，所以，斜刀片剪切机剪切面积小，使剪切力得以减小。显然，剪切力的大小与刀片倾斜角度有关。 斜刀片剪切机的基本参数包括俩大类：即刀片行程，刀片尺寸，刀片倾斜角和剪切次数；第二类为力能参数，即剪切力，剪切功等。（一）刀片倾斜角 剪切机的大小与刀片倾斜

13、角有关，刀片的倾斜角越大剪切时的剪切力越小，但使刀片行程增加。最大允许倾斜角受钢板与刀片间的的摩擦条件的限制，当倾图2-2 斜刀片剪切机剪切扎件简图斜角大于最大倾斜角时，钢板就要从刀口中滑出而不能进行剪切。另外，倾斜角大小对剪切质量也有影响。当倾斜角很小时，在钢板剪切断面出现撕裂现象。为了改善剪切质量和扩大剪切机的使用范围，有的剪切机倾斜角做成可以调整的。 上刀片倾斜角与钢板厚度有一定的关系。在剪切薄钢板时，倾斜角用1o6o，而剪切厚钢板时为8o12o。根据上述原则和现有设备的情况：原取样剪剪刃倾斜角度是2，考虑到剪切厚度加厚可将倾斜角做成可调的。以12.7mm为分界线；12.7mm以下取倾斜

14、角度为2，12.720mm时取3。 (二)刀片尺寸 剪切时，刀片受到挤压、弯曲和摩擦作用。刀片尺寸主要由剪切力确定。一般按下式尺寸确定：L=B+（100300）mm式中：B被剪切板的最大宽度 L=450+150=600mm(三)刀片行程 由于刀片倾斜角的影响，斜刀片剪切机的刀片行程H,除了考虑平行剪剪切的各种因素外，还需要考虑由于剪刃的倾斜所引起的行程增加。斜刀片剪切机的刀片行程为：H=H1+j+q+s+H式中：H1=h+(5075)mmh被剪切钢坯断面的高度，mm；5075是为了保证钢坯有一些翘头时，仍能通过剪切机的必要储备量，此时h=50mm；s上下刀片的重叠量，取s=10mm；j为了避免

15、上刀片受钢坯的冲撞，而使棚板低于上刀片的距离，取j=105mm;q为了使轧件能够顺利通过剪切机，下刀刃不被轧件磨损，使下刀刃低于托架的距离，取q=3mm；H为刀片倾斜所引起的行程增加量；H= =450*tan3 =23.58mm30mmH=H1+j+q+s+H =100+105+3+10+30 =248mm(四)剪切次数剪切次数是表示剪切机生产能力的一个重要参数。剪切机有理论剪切次数和实际剪切次数，理论剪切次数是指每分钟内，剪切机能够不间断的上下运动的周期次数；实际剪切次数是指每分钟内，剪切机实际完成剪切轧机的次数，实际剪切次数总是小于理论剪切次数。该试样剪每分钟剪切6次。（五）剪切侧向间隙S

16、 刀刃的侧向间隙S是影响板材剪切质量的重要因素，同时也关系到剪切力的大小及其剪切的寿命。S太大会使剪切力增加，同时增加了刃口与板边的摩擦，加快了刃口的磨损；S太大会使塑性材料的板坯产生毛刺，脆性材料的板坯断口粗糙。S的取值同板材的机械性质及厚度有关。根据工厂的实际情况，推荐： S=（0.010.1）h式中：h板坯厚度，可取S=0.55mm之间的一个值。在h15mm时，取S=0.5mm,当时h=1550mm时，取S=5mm。则刀片侧向间隙S=5mm。（六）剪切力和剪切功的计算由于斜刃剪剪切机是用来剪切宽而薄的金属材料，故一个剪刃要有一定的倾斜角，随着剪切行程的增加，剪切力力也降低。 斜刀片剪切机

17、的剪切力由三部分组成：P=P1+P2+P3式中：P1纯剪切力 P2被剪掉部分的在剪切时被上刀片作用产生的弯曲力（可忽略） P3剪切区域内弯曲力。在此区域内由于上刀片的压力使金属形成局部的碗型变形。（可忽略）。纯剪切力P1为：在考虑P2和P3后，总的剪切力可根据B.B诺沙里建议公式计算：P=0.6b =式中：P总剪切力 P1纯剪切力Z系数，实验研究表明，此系数与被剪切部分的钢板厚度d，轧件材料延伸率以及倾斜角等因素有关，其变化规律如图2-3所示，系数Z的最大值为0.95；图2-3 系数Z与的变化关系Y刀片相对侧间隙，即为刀片侧间隙与钢板厚度h的比值：在时，取；当时，取；X压板相对距离，即为压板中

18、心离下刀片侧边缘距离c（如图2-4）与钢板厚度h的比值： 图2-4 压板与刀片侧间隙示意图该试样剪所剪切的钢坯材料分别为低碳钢、高碳钢、耐侯钢、16Mn特例举各种代表材料的，即被剪切钢板的强度极限（MPa）和延伸率，见表2-1 表2-1剪切钢板的强度极限（MPa）和延伸率名称牌号普通碳素钢A33734612527A54906081921优质碳素钢40569194559816普通低合金钢16M49064021合金结构钢20Cr8341040Cr9819综合比较以上数据=640MPa，=21%来计算剪切机的最大剪切力B.B诺沙里公式中：，分别为被剪切钢板的强度极限和延伸率Y刀片相对侧间隙，即刀片侧

19、间隙与钢板厚度h的比值 Y= =5mm/50mm=0.1X压板相对距离，即压板中心离下刀片侧边缘距离c与钢板厚度h的比值X= =350mm/40mm=8.75所以剪切力为：P=10986.18KN因冷剪是剪切力要比热剪时大，又考虑到刀刃变钝时剪切力会增大，而由于导轨的摩擦负载和液压钢的负载和密封系统的阻力的存在，所以估算液压缸执行元件的外负载为F=11000KN。2.3 侧向力的计算由图2-5可知：Pa=Td图2-5 剪切时金属上的作用力假定，在沿x面上的单位压力均匀分布。则有：所以因有压板，则令近似取2.4 机架的设计计算2.4.1 机架的设计的一般要求在满足机架设计准则的前提下，必须根据机

20、架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要求，并有所偏重。1机架的重量轻，材料选择合适，成本低。2结构合理，便于制造。3结构应使机架上的零部件安装、调整、修理和更换都方便。4结构设计合理，工艺性好，还使机架本身的内应力小，有温度引起的变形应力小。5抗震性能好。6耐腐蚀，使机架在服务期限内尽量少修理。7有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性良好。2.4.2 初步确定机架的形状尺寸机架的结构形状及尺寸，取决于安装在它内部和外部的零件与部件的形状与尺寸，装配情况，安装与拆卸等要求。同时也取决于工艺，所承受的载荷，运动等情况。机架的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘尺寸以及肋板厚度等，对机架的工作能力，材料消耗，

21、质量和成本均有重大影响。因此在机架设计时，首先是根据机架的工况进行受力分析，再根据受力和其他要求，初步拟定机架的形状和尺寸如图2-6。图2-6 机架的结构图2.4.3 焊接机架与铸造机架特点比较铸，焊机架的特点比较见表2-2表2-2铸铁机架与焊接机架特点比较项目铸造机架焊接机架机架重量较重钢板焊接毛坯比铸件毛坯轻30%，比铸件毛坯轻20%。强度和刚度及抗震性铸造机架的刚度与强度较低，但内摩擦力大，阻尼作用大，故抗振性能好。强度高，刚度大，对于同一结构强度为铸铁的2.5倍，钢的疲劳强度为铸造的3倍。但抗振性能较差。材料价格铸造材料来源方便，价廉。价格高设计条件由于技术上的限制，铸造壁厚不能相差过

22、大，而为了取出芯沙，设计时只能用“开口”式结构，影响刚度。结构设计灵活，壁厚可以相差很大，并且可根据工况需要，不同部位选用不同性能的材料。根据以上分析试样剪的机架选用焊接机架。2.4.4 焊接件设计中一般应注意的问题 材料可焊性：焊接件钢材的选择要考虑可焊性，可焊性差的材料会造成焊接困难，使焊缝可靠性降低。一般含碳量25%的碳钢（A3、20及25号钢）和含碳量0.2%低合金钢（15Mn、16 Mn 、19 Mn、15MnTi及15MnSi等）可焊性良好。1合理布置焊缝：（1）焊缝应位于低应力区，以获得承载能力大，变形小的构件。（2）为减小焊缝应力集中和变形，焊缝布置尽可能的对称，最好至中性轴的

23、距离相等。（3）尽量减少焊缝的数量和尺寸，且焊线要短。（4）焊缝不要布置在加工面和需要表面处理的部位上。（5）若条件允许应将工程焊缝变成联系焊缝。（6）避免焊缝汇交和密集，让次要焊缝中断，主要焊缝连续。2提高抗震能力 由于普通钢材的吸振能力低于铸铁，故对于抗振能力要求高的焊接件应采取抗振措施，例如：1.利用板材间的摩擦力来吸收振动；2利用填充物来吸振。3提高焊接接头抗疲劳和抗脆断能力。（1）减少应力集中，如尽量采用对接接头；当厚度不等的钢板对接时要以1：4至1：10的斜度预加工厚板；采用刻槽影响的接头；焊缝避开高应力区。（2）减少或消除焊接残余应力，如采用合理的焊接方法和工艺参数；焊厚热处理等

24、。（3）减少结构刚度，以降低应力集中和附和应力的影响。（4）调节残余应力场。4.坯料选择的经济性（1）尽可能选用标准型钢、板材、棒材、减少加工量。（2）拐角处用压弯（内侧半径为1.52.0倍的壁厚）可节省材料和焊接费用。（3）合理确定焊缝尺寸，角焊缝的焊角尺寸的增加将使角焊缝的面积和焊接量成平方关系增加。5.操作方便 （1）避免仰焊缝，减少立焊缝，尽量采用自动焊接，减少手工焊接和工地焊接。 （2） 要考虑可焊到性。当手工电弧焊时，可焊到性所要的空间为：当t145；当t1=t0时，=45；当t1t0，45 2.4.5 加强筋的布置 筋分为筋板和筋条两种，筋条只有有限的高度，它不连接整个的截面。（

25、一）筋的作用1.可以提高机架的强度，刚度和减轻机架的重量。2.在薄壁截面内设筋可以减少起截面畸形，在大面积的薄壁上布肋可缩小局部变形和防止薄壁振动。3.对于铸造机架，使铸件壁厚均匀，防止金属堆积而产生缩孔、裂纹等缺陷；作为补缩通道；扩大冒口的补缩范围；改善铸型的充满性，防止大平面铸件上夹砂等缺陷。4.散热，如电机外壳上的散热筋。（二）筋的合理布置筋的合理布置的一般原则：1. 为有效的提高机架弯曲刚度筋应布置在弯曲平面内。2. 应有利于将局部载荷传送给其他壁板使之均衡的承担载荷。3. 带孔筋板应避免布置在高粱主传力筋板的位置上。在下刀架体上，由于需要安装附属元件并且要符合机架的设计准则和要求，所

26、以下刀架体需要安装加强筋来增强机架的强度和刚度，其厚度为50mm分布在机架两侧。2.5 液压系统概念2.5.1 液压系统的组成为实现某种规定的功能，由液压元件构成的组合叫做液压回路。液压回路按给定的用途和要求组成的整体叫做液压系统。液压系统按液流循环方式有开式和闭式两种。液压系统通常由四部分组成：如表2-3表2-3 液压系统基本组成动力部分控制部分执行部分辅助部分把机械能转换成油液液压能的装置，为整个执行机构提供动力，最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如：溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等把油液的液压能转化成机械能的装置。它可以

27、是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等。2.5.2 液压传动的优缺点（一）优点1.传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸震能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动和撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向。2.质量体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此，惯性小、动作灵敏。3.承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机等。4.易于实现

28、无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可以实现无级调速，并且调速范围很大。5.易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。6.液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。7.容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如可以加工出不规则形状的零件。8.简化机构 采用液压传动可简化机构结构，从而减少了机械零部件数目。9.便于实现自动化 液压系统中，液体压力大、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。10.便于实现“三化” 液压元件易于实现系列化、

29、标准化和通用化，也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可以提高生产率、提高产品质量、降低成本。（二）缺点1.液压元件制造精度要求高 由于元件的设计要求高，加工和装配比较困难，使用维护比较严格。2.实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质的，在相对运动表面间不可避免的要有泄露，同时油液又不是绝对不可压缩的，因此不宜应用在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。3.油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。4.不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。5.油液中混入空气易影响工作性能 油液混入空气

30、后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。6.油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。7.发生故障不容易检查与排除 2.6 液压系统的参数确定液压系统是液压设备的一个组成部分，他与主机的关系密切，两者的设计通常需要同时进行。其设计要求，一般必须从实际出发，重视调查研究，注意吸取国内外先进技术，力求做到设计出的系统重量轻、体积小、效率高、工作可靠、结构简单、操作和维护保养方便、经济性好。2.6.1 确定液压执行元件在本次设计中我所选择的液压系统执行元件采用液压缸，活塞固定不动，缸体作为上刀架。2.6.2 液压系统主要参数的确定（一）压力的初步确定液压系统中最主要的两个参数

31、是压力和流量。根据这两个参数来计算和选择液压元件、辅助元件和原动机的规格型号。系统压力选定以后，液压缸的主要尺寸的排量即可确定，排量一经确定，即可根据液压缸的速度确定其流量。液压系统按照工作压力的高低分成几个不同等级，如下表2-4 所示表2-4 液压系统工作压力的几个不同等级低压中低压中高压高压超高压02.52.58816163232以上（二）选择系统的工作压力应考虑以下几个因素：1.液压系统所传递的功率，它与压力和流量是密切相关的，功率大的可以取高压，功率小的可以取低压。2.提高系统的工作压力，可以减少液压装置的体积和重量。但对液压元件的加工精度、密封装置将提出更高的要求。元件的容积效率降低

32、，系统的发热增加，系统的可靠性和寿命将会降低。当压力过高时，反而会使系统的重量和外形尺寸增大，所以选取工作压力时，应该进行综合考虑。由于冶金设备大都采用中高压系统去工作，考虑各方面的因素以后，初步选定系统的工作压力P=26MPa。2.7 液压缸的设计计算液压缸是液压系统的执行机构，是将液压能转换成机械能的能量转换装置。根据剪切机的运动要求，查机械设计手册可以选择活塞式液压缸。设计液压缸的时候应考虑以下问题：1.保证液压缸往复运动的速度、行程和需要的牵引力。2.要尽量缩小液压缸的外形尺寸，是结构紧凑。3.保证每个零件有足够的强度、刚度和耐久性。4.尽量避免液压缸受侧向载荷。5.能消除活塞、活塞杆

33、和导轨之间的偏斜。6.根据液压缸的工作条件和具体情况，考虑缓冲排气和防尘措施。7.要有可靠的密封，防止泄漏。8.液压缸不能因温度变化时受限制而产生挠曲。特别是长液压缸更应注意这点。2.7.1 液压缸筒的主要结构尺寸的确定一般缸筒的选择要考虑以下几个方面：1.一般要有足够的强度和冲击韧性，对焊接缸筒还要有良好的焊接性能。2.对于工作温度太低的液压缸筒，必须用S35，S45号钢，且要进行调质处理。3.较厚壁的毛坯仍用铸件或锻件，焊接后退火，焊缝需用X光射线或磁力探伤检查。2.7.2 缸筒常用的技术要求：1.当活塞上采用橡胶密封圈时，一般推荐采用H9/f9配合；采用唇形密封圈时，表面粗糙度取0.2。

34、2.缸径的圆度和圆柱度不大于直径公差之半。当使用活塞环密封时，缸径的圆度和圆柱度不大于直径公差的1/3。3.液压缸轴线的直线度在500mm，长度上不大于0.03mm。4.液压缸端面对轴线的垂直度，按直径每100mm上不大于0.04mm。5.当缸体与端部采用螺纹联结时，螺纹采用2a级精度的公制螺纹。6.为了提高缸体的耐磨性和延长使用寿命，可以在缸体表面镀（3050）厚的硬铬，在进行研磨抛光，缸体外表面涂耐油漆。2.7.3 液压缸内径D按推力（即最大外负载）计算缸筒内径D（mm）即mm式中：F液压缸最大推力，N p液压缸油液的有效压力（Pa），当无背压时，p为系统的工作压力。当有背压时，p为系统的

35、工作压力与背压之差；此时p定为25MPa。j所采用的液压缸数目，j=1。丫丫个的机械效率，一般取=0.95。由液压缸内径系列参数表（GB238480）确定液压缸内径D=750mm由F= 得液压缸最大工作压力为：2.7.4 液压缸厚度的计算确定液压缸内径后，即可确定液压缸的外径。液压缸壁厚一般按薄壁筒公式计算，即式中：缸体材料的许用应力，Pa ；许用应力可按下式计算式中：缸体材料的许用应力，Pa；缸筒采用45号钢，故=600MPa 安全系数，一般取=5 查手册得取=165mm，所以液压缸的外径为1080mm。2.7.5 液压缸缸筒厚度的验算对最终采用的缸筒厚度应做四方面的验算：（1）额定工作压力

36、应低于一定的极限值，以保证工作安全（2）缸筒发生安全塑性变形的压力同时稳定工作压力与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生所以取额定压力=50MPa（3）验算缸筒的爆裂压力（4）验算缸筒径向变形D式中：变形量D不应超过密封圈的允许范围 E缸筒材料的弹性模数2.8 法兰厚度的计算如不考虑螺孔，则厚度公式为：P法兰在缸筒最大内压力所承受的轴向力为11000KN法兰外圆半径，0.1725mb设定为20m法兰材料的许用应力，=所以取h=50mm2.9 螺钉直径的确定该液压缸采用法兰连接，前后端盖各用8个螺钉，材料用35号钢，采用六角圆柱头螺钉由螺栓危险截面的拉伸强度条件确定螺钉直径活塞

37、杆最大推力为则每个螺钉的受力为缸盖与缸筒的连接有密封性要求，故剩余预紧力为则螺钉总拉力为由得，根据选用材料，又因要求控制预紧力所以要求s=2，则由手册可得螺钉规格为M40。2.10 密封件的选择O形密封圈是由耐油橡胶制成，具有结构简单，密封性能好，摩擦力小，沟槽尺寸小且易制造等优点。Y形密封圈主要用于往复运动的密封。（1）活塞密封采用1个Y形密封圈和4个活塞环的密封形式 活塞密封腔体用Y形橡胶密封圈的规格 Y108075016活塞环的材料为纤维增强酚醛树脂掺石墨活塞环厚度为4mm，宽度20mm 4个O型密封圈厚度为3mm，宽度为9mm，材料为纤维增强酚醛树脂掺石墨2.11 液压泵和电动机的选择

38、（一）液压泵的选择（1）确定液压泵的最大工作压力查得参考文献2公式（8-4），液压泵的最大工作压力按下式计算：式中 液压缸或液压马达的最大工作压力；从液压泵出口到液压执行元件入口处的总管路损失。出算是可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取=（0.20.5）MPa；管路复杂，进口有调速阀的，取=（0.51.5）MPa。是执行元件的最高工作压力，对于本系统，最高工作压力是=15.6MPa。是泵到执行元件之间总的管路损失，取=1.0MPa。故液压泵的最大工作压力为：（2）液压泵流量的确定查参考文献2公式（8-6）得：单个液压泵和多个液压执行元件的系统，液压泵的流量确定：式中 液压泵的流量；考虑系

39、统泄露和溢流阀保持最小流量的系数，通常取，取=1.2；多个执行元件同时工作时所需的最大流量。液压系统的最大流量为：=16.48L/min液压泵的流量：根据液压泵的最大工作压力选择液压泵的类型，根据液压泵的流量确定液压泵的规格。在参照产品样本或技术手册选取液压泵时，泵的额定压力应选的比上述工作压力高20%60%，以留有压力储备；额定流量则只须选的满足上述最大流量需要即可。查参考文献4表21-5-10，选用CB-型齿轮泵，流量20 L/min，理论排量20.19ml，额定压力20MPa，最高压力25MPa，额定转速2000r/min，最高转速3000r/min,最低转速600r/min，容积效率，

40、总效率，驱动功率15.5KW。（二）电机功率的确定液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可以直接从产品样本或技术手册中查到，但其数值在实际使用中往往偏大。因此，当液压执行元件的工况比较平稳时，电机功率可查参考文献5式（8-9）：式中液压泵的进、出口压力差，对于开式系统即为液压泵的最大工作压力； 液压泵的实际流量； 液压泵的总效率，齿轮泵的总效率为0.60.7，此处为=0.65。将CB-型齿轮泵的压力与流量代入上式得：查13选用Y160M1-2型电机，额定功率11KW。2.12 油箱的用途与分类油箱在系统中的功能主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀物的作用。根据系统的

41、具体条件，合理选用油箱的容积、形式和附件，以使油箱充分发挥作用。（一）油箱有开式和闭式两种。1.开式油箱开式油箱应用广泛，箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼做注油口作用。2.闭式油箱闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气连通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体连接，充气压力可达0.05MPa（二）设计油箱时应注意以下问题1.油箱应有足够的容量，液压系统工作时，油面应保持一定高度，以防液压泵吸空。但为了防止系统中油液全部流回油箱时溢出油箱，油面又不能太高，一般不应超过油箱高度的80%。2.吸油管路与回油管路之间的距离应尽量远，分别安装在油箱的两端，以增加油液的循

42、环距离，并使它有充分的时间沉淀污物，排出气泡，同时也有利于油液冷却。为此一般在油箱中设置隔板，使油液曲折迂回流动。3.吸油管必须插在油液中，并在它的底端安装过滤器，以使液压泵吸入清洁的油液。吸油管与回油管端部制成45。距箱底应大于两倍管径，距箱壁应大于3倍管径。4.为使漏到盖板上的油液不致流到地面上，油箱侧壁应高出盖板(1015)mm。5.为了排净存油和清洗油箱，油箱底板应有适当斜度；放油阀也应安装在箱底的最低处。6.油箱底部应设底脚，底脚高度一般为（150200）mm，以利通风散热和排除油箱内油液。7.为了防止油液污染，注油孔上要加装滤网；通气孔上须装空气过滤器。8.应避免电动机转动时的振动

43、，油箱上盖应有一定的强度和刚度，上盖的厚度应比油箱侧壁厚度厚（34）倍。9.油箱中如需要加热器或冷却器，必须考虑它在油箱中的安装位置。10.油箱内壁应涂耐油防锈涂料，以防生锈。2.13 轴的设计计算及校核2.13.1 运输辊轴的设计与校核选择轴的材料该轴无特殊，选用45钢调质处理，由6表12-2知初步估算轴径d（实心轴）由6式12-2的轴的最小直径：根据6表12-4得：45钢，取C=110传递功率（电机额定功率为75KW，联轴器、制动器的效率，取=0.94）轴的转速有前面计算得到则 由于安装联轴器处有键槽，轴径应增加一定的值，通常为5%，为使所选轴径与联轴器的孔径相适应，取轴上所传递的最大扭矩

44、：轴的结构设计根据轴上零件的布置和初步估算出的轴径，进行轴的结构设计，轴上零件布置如图2-7所示：图2-7 轴上主要零件的布置图联轴器的连接、周向固定采用平键连接，而轴承的周向固定是采用基孔制的过盈配合，周向固定后还要进行轴向定位。轴承靠近联轴器的一端用端盖或轴端挡圈与套筒进行固定，远离联轴器端的轴承用端盖或轴承挡圈与轴肩配合完成，对联轴器采用轴肩与压板进行轴向固定，其结构形式如下图2-8：图2-8 轴上零件的装配方案轴的基本尺寸和形状如图2-9所示：图2-9 轴的结构尺寸轴的受力简图如下：水平面的支反力：由得：得：qt 为薄板重量，按每根辊受薄板压力5000N计算又图2-10 轴的受力简图则可得： =1579N=7371N=972N 在B处的弯矩：=2457N此轴属于单向回转轴，视转矩为脉动循环，则，则截面B处的当量弯矩为：轴的校核按弯扭合成校核轴的强度截面B的当量弯矩最大，故B截面可能为最危险截面，已知 ，查6表122得：=60MPa （d：截面B处的直径 d=56mm）所以轴的强度满足要求。按疲劳强度校核轴的安全系数由弯矩图可知，由于截面B的计算弯矩最大，所以有可能是危