液压千斤顶毕业设计-

. 液压油缸的设计液压油缸的设计 （一）（一） 液压油缸的机构和组成液压油缸的机构和组成 1 1）液压油缸的结构图）液压油缸的结构图 图图 1 1 液压油缸设计方案示意图液压油缸设计方案示意图 液压油缸结构图 1 所示， 工作时通过上移 6 手柄使 7 小活塞向上 运动从而形成局部真空，油液从邮箱通过单向阀 9 被吸入小油缸，然 后下压 6 手柄使 7 小活塞下压，把小油缸内的液压油通过 10 单向阀 压入 3 大油缸内，从而推动2 大活塞上移，反复动作顶起重物。通过 1 调节螺杆可以调整液压油缸的起始高度，使用完毕后扭转4 回油阀 杆，连通 3 大油缸和邮箱，油液直接流回邮箱，2 大活塞下落，大活 塞下落速度取决于回油阀杆的扭转程度。 2 2））液压 液压油缸的组成 油缸的组成 液压系统主要由：动力元件（油泵） 、执行元件（油缸或液压马 . . 达） 、控制元件（各种阀） 、辅助元件和工作介质等五部分组成。 1.动力元件（油泵）动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转 换成液压力能，是液压传动中的动力部分。 2.执行元件（油缸、液压马达）执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机 械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。 3.控制元件控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等，它们的作用是根 据需要无级调节液压动机的速度，并对液压系统中工作液体的压 力、流量和流向进行调节控制。 4.辅助元件辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油 器、蓄能装置、冷却器、管件及邮箱等，它们同样十分重要。 5.工作介质工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液， 它经过油泵和液动机实现能量转换。 3 3）液压传动的优缺点）液压传动的优缺点 1 1、、液压传动的优点液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，例如同等功率液压马达的重量只有电动机的 10%～20%，因此惯性力较小。 （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度， 并可实现无级调速， 且速度范围最大可达 1:2000（一般为 1:100）. （3）转向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实 现工作机构旋转和直线往复运动的转换。 （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严 . . 格限制。 （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑， 磨损小，使用寿命长。 （6）操纵控制简便，自动化程度高。 （7）容易实现过载保护。 （8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和 使用。 2 2、、液压传动的缺点液压传动的缺点 (1)使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁。 (2)对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高。 (3)液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平。 (4)液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性，因此 液压传动不宜在很高或很低的温度下工作，一般工作温度在 -15℃～60℃范围内较合适。 (5)液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其 压力大，流量损失大，因此系统效率较低。 . . （二）（二） 液压油缸的原理液压油缸的原理 1 1）液压油缸原理图）液压油缸原理图 图 1-1 液压油缸的工作原理如图 1-1 所示， 大缸体 3 和大活塞 4 组成举 升缸；杠杆手柄 6、小缸体 8、活塞 7、单向阀 5 和 9 组成手动液压 . . 泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系，又能实现可靠的密封。当 抬起手柄 6，使小活塞7 向上移动，活塞下腔密封容积增大形成局部 真空时，单向阀 9 打开，油箱中的油在大气压力的作用下通过吸油管 进入活塞下腔， 完成一次吸油动作。 当用力压下手柄时， 活塞 7 下移， 其下腔密封容积减小，油压升高，单向阀9 关闭，单向阀5 打开，油 液进入举升缸下腔，驱动活塞 4 使重物 G 上升一段距离，完成一次压 油动作。反复地抬、压手柄，就能使油液不断地被压入举升缸，使重 物不断升高，达到起重的目的。如将放油阀2 旋转 90°（在实物上 放油阀旋转角度是可以改变的） ，活塞 4 可以在自重和外力的作用下 实现回程。这就是液压油缸的工作过程。 2 2）液压油缸的特点）液压油缸的特点 液压油缸是一种将密封在油缸中的液体作为介质， 把液压能转换为机 械能从而将重物向上顶起的千斤顶。它结构简单、体积小、重量轻、 举升力大，易于维修，但同时制造精度要求较高,若出现泄漏现象将 引起举升汽车的下降,保险系数降低,使用其举升时易受部位和地方 的限制.传统液压千斤顶由于手柄、活塞、油缸、密封圈、调节螺杆、 底座和液压油组成。 它利用了密闭容器中静止液体的压力以同样大小 各个方向传递的特性。优点：输出推力大。缺点：效率低。 . . （三）液压油缸结构设计（三）液压油缸结构设计 1 1）内管设计）内管设计 已知油缸的额定载荷为 19600N，初定额定压力为 15Mpa。油缸的 最低使用高度为 192mm,最高使用高度为 277mm. 根据以上要求可以得到如下计算结果： F=P×A得到 A=19600/9.8/150=13.3cm2 所以内管的直径 D=42mm，长为 115mm,有效长度为 85mm 这里 F=外部作用力（kgf） A=内管的作用面积(cm2) P=被传递的压力（kgf/cm2） 内管的壁厚δ为 δ=δ 0+C1+C2 根据公式δ 0PmaxD/2δp(m) δ p=δb/N 查机械设计手册可知δ b=550（无缝钢管，牌号 20） N 为安全系数一般取 5 δ 015×0.042/(2×550/5)=0.002m=2mm δ=δ 0+C1+C2=3mm 上式中 C1 为缸筒外径公差余量 C2 为腐蚀余量 缸筒壁厚的验算 根据公式 PnV 内，完全满足要求. 3 3）活塞杆设计）活塞杆设计 活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受拉力，压力，弯力， 曲力和振动冲击等多种作用力， 所以必须有足够的强度和刚度， 由于 液压缸无速比要求，可以根据液压缸的推力和拉力确定。 参照机械设计手册表 17-6-16 可根椐内管的内径 D=42mm，初步确定活塞杆的外径为 d=30mm 活塞杆强度的计算 活塞杆在稳定的工况下，只受纵向推力，可按下式进行计算 . . δ=F×10-6/(nd2/4)= δ P MPa 可得δ=19600×10-6/(0.03×3.14/4)=27.7 查表可知δ P 的许用应力为 100-110MPa（无缝钢管） 所以δδ P 所以活塞杆的设计要求强度完全满足。 活塞杆弯曲稳定性验算 可以用实用验算法 活塞杆弯曲计算长度为 L f=KSm 具体可以根据机械设计手册表 17-6-16 中选取 4 4）导向套的设计）导向套的设计 活塞杆导向套装在内管的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导 行，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封， 导向套采用非耐磨材 料时，内圈可设导向环，用以作活塞杆的导向。 根据油缸的受力方式，可以作以下分析 . . 如上图所示，垂直安放的千斤顶，无负载导向装置，受偏心轴向载荷 9800N,L=0.1m 时 M 0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N 可得 M 0=98