7噸液壓挖掘機斗桿、鏟斗總成及油缸畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 先根據第二個公式得到：=再將得到結果帶入前一個公式，得到：顯然，額定油壓P=25MP，滿足這一條件；c) 為了確保液壓缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應大于耐壓試驗壓力：因為=1000MP已經在選擇缸筒材料的時候給出，根據上述公式可求得：=至于耐壓試驗壓力應為：==依據為：耐壓試驗壓力是液壓缸在檢查質量時所需承受的試驗壓力。在規定時間內，液壓缸在此壓力下，全部零件不得有破壞或永久性變形等異常現象。各國規范多數規定為：=因為爆裂壓力遠大于耐壓試驗壓力。以上所用公式中各量的意義解釋如下：——缸筒內徑（）；——缸筒外徑（）；——液壓缸的額定壓力（MP）；——缸筒發生完全塑性變形的壓力（MP）；——液壓缸耐壓試驗壓力（MP）；——缸筒發生爆裂時的壓力（MP）；——缸筒材料的抗拉強度（MP）；——缸筒材料的屈服強度（MP）；——缸筒材料的彈性模數；——缸筒材料的泊桑系數 鋼材：=C. 缸筒的材料缸筒材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。根據液壓缸的參數、用途和毛坯的來源等，來確定選用：缸筒毛坯普遍采用冷拔或熱軋無縫鋼管，國際市場上已有內圓珩磨，外圓精加工，只需要按所要求的長度切割的無縫鋼管供應，此外，較厚壁毛坯仍用鑄件或鍛件，或用厚鋼板卷成筒形，焊接后退火，焊縫須用X光或磁力探傷。D. 缸筒的加工要求缸筒內徑D采用H7級配合，需要進行研磨；熱處理：調制，HB240；缸筒內徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內徑公差之半；；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。（1）缸筒焊接連接，在計算缸筒與端部用焊接連接時，其焊縫應力計算如下：式中——缸內最大推力（）；——缸筒外徑（）；——焊縫底徑（）；——焊接效率，取 =；——焊條材料的抗拉強度（）；——安全系數（參照缸筒壁的安全系數選取）。=5F=212812 =105mm =420由下表查出。帶入公式求得=，=表33常用碳鋼焊條型號焊條型號焊條牌號抗拉強度屈服點E4303J422420330E5003J502490400E5015J507490400E5016J506490400選用J422焊條（2）缸筒螺紋連接部分強度計算螺紋處的拉應力 ：螺紋處的剪應力：合成應力：許用應力：式中F——缸筒端部承受的最大推力（N）；D——缸筒內徑（m）；d0——螺紋外徑（m）；d1——螺紋底徑（m）；K——擰緊螺紋的系數。不變載荷取K=，變載荷取K1=；K1——螺紋連接的摩擦系數，K1=，平均取K1=；σs——缸筒材料的屈服極限（MPa）；ns——安全系數，取ns=。將F=212812N；d0=93。d1=90代入公式求得σ=；τ=；σn=[σ]=。（1） 活塞結構的設計活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖：1是擋圈，2是密封件，3是導向環（支撐環） 圖32活塞結構此整體式活塞中，密封環和導向套是分槽安裝的。（2） 活塞的密封選用Yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：A. 降低摩擦阻力，無爬行現象；B. 具有良好的動態和靜態密封性，耐磨損，使用壽命長；C. 安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內壁有較大間隙，因為組合式密封的密封圈能防止擠入間隙內，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖33活塞的密封（3） 活塞的材料選用高強度球墨鑄鐵QT6003。（4） 活塞的尺寸及加工公差，前面的計算中已得到缸筒內徑為85mm， ，所以取活塞厚度為56活塞的配合因為使用了組合形式的密封器件，所以要求不高，這里不加敘述。，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。 （1）活塞桿桿體的選擇此次設計選用的是實心桿件活塞桿與活塞的密封件此次設計采用的是O型密封圈加擋圈，連接形式采用螺紋連接并用緊定螺栓固型連接，如下圖：圖34活塞的密封件（2）活塞桿材料和技術要求因為沒有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設計中活塞桿只承受壓應力，所以不用調制處理，但進行淬火處理是必要的，—1mm左右。A. ，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導向的卡滯現象。，保證活塞安裝不產生歪斜。B. 。C. 因為是運行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。（3）活塞桿的計算根據經驗，參照下表可得出活塞桿的直徑d表34工作壓力與活塞桿直徑的關系工作壓力（）的關系70隨著工作壓力的增大，即工作強度的增加，為了增強機械強度，活塞桿的直徑會越來越接近油缸的內徑。在此，我們選用=，由此得出，,查閱液壓缸活塞桿外徑尺寸系列（GB/T23481993）,我們最終確定活塞桿的直徑為。通常以液壓缸前后鉸接作為基本情況考慮，并令LB=活塞桿全部伸出時、活塞桿頂端連接點與液壓缸支撐點之間的距離。主要須驗算活塞桿壓縮或拉伸強度：表35活塞桿壓縮或拉伸強度代入數據得 顯然活塞桿直徑滿足要求。1. 活塞桿彎曲穩定性驗算表36活塞桿彎曲穩定性驗算主要是按下式驗證：代入數據得： 滿足要求。（4）活塞前進與后退的速度比計算 液壓缸左右兩個腔的有效面積和不相等，因此，當進油腔和回油腔的流量都是Q時（簡便起見，一個進油時，另一個回油壓力可以忽略），左右兩個方向的推力、拉力和速度不同。則 帶入數據：，得出，此結果在可接受范圍內。（5）活塞桿的表面處理活塞桿的表面須鍍硬鉻，厚為15～25，也有的要求鍍鉻厚度為30～50。防腐的要求特別高的則要求先鍍一層軟鉻或鎳，后鍍硬鉻，鍍后拋光。用于低負載（如低活塞速度，低工作壓力）和良好環境條件的液壓缸，活塞桿可不做表面處理。（6）活塞桿的加工要求活塞桿外徑的公差f7～f9。直線度≤表面粗糙度：一般為Ra ≤～，精度要求高時Ra ≤～。（7）活塞桿的導向、密封和防塵A. 導向環選擇非金屬導向環，用高強度塑料制成，這種導向環的優點是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導向環的溝槽加工簡單，并且磨損后導向環易于更換。B. 密封Yx型軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用，這樣比起單獨密封，可以減小摩擦，減少泄漏量，增加壽命。C. 防塵使用DH防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。由一般認為普通液壓缸在工作壓力﹥10MPa、活塞速度﹥，應當采用緩沖裝置或其他緩沖辦法。這只是一個參考條件，主要還是要看具體情況和液壓缸的用途等來決定。例如：要求速度變化緩慢的液壓缸，當活塞速度≥～，也得用緩沖裝置。缸外緩沖機構：當V≥1～，缸內緩沖機構不可能吸收全部動能，須在缸外加裝制動機構，如：①外部加裝行程開關。當開始進入緩沖階段時，開關即切斷供油，使液壓能等于零，但人有可能形成壓力脈沖。②在活塞桿與負載之間加裝減震器。此外，可按工作工程對活塞線速度變化的要求，確定緩沖機構的型式，如①減速過渡過程要求十分柔和，如砂型操作，易碎物品托盤操作，精密磨床進給等，宜選用近似恒減速型緩沖機構如多孔缸筒或多孔柱塞型以及自調節流型。②減速過程允許微量脈沖，如普通機床粗軋機等，可采用銑槽型、階梯型緩沖機構。③減速過程允許承受一定的脈沖，可采用圓錐型或雙圓錐型甚至圓柱型柱塞的緩沖機構。概述1）密封件的作用及重要意義在液壓元件及其系統中，密封裝置用來防止工作介質的泄漏及外界塵土和異物的侵入。其中氣密封作用的元件，即密封件。外露會造成工作介質的浪費，污染機器和環境，甚至引起機械操作失靈及設備人身事故。內漏會引起液壓系統容積效率的急劇下降，達不到所需的工作壓力，甚至不能進行工作。侵入系統中的微小灰塵顆粒，會引起或加劇液壓元件摩擦副的摩擦，進一步導致泄漏。因此密封件及密封裝置是液壓設備的一個重要的組成部分。它的工作的可靠性和使用壽命，是衡量液壓系統好壞的一個重要指標。近年來隨著尖端科學技術的迅速發展和工業，交通運輸的部門機械化、自動化水平的不斷提高，對密封件的性能和質量要求也越來越高。2）密封的分類被密封的部位是在兩個需要密封的偶合面之間。通常根據此偶合面在機器運轉時有無相對運動，可把密封分為動密封和靜密封兩大類。再按照密封件的制造材料，安裝方式，結構形式等進一步分成不同的小類。3）密封件及密封裝置的設計或選用原則① 基本要求設計或選用密封件及其裝置的基本要求是：A． 在工作壓力下，應具有良好的密封性能，并隨著壓力的增加自動提高其密封性能，并隨著壓力的增加自動提高其密封性能，即泄漏在高壓下沒有明顯的增加。B． 密封件長期在流體介質中工作，必須保證其材料物理性的穩定。C． 密封裝置的動、靜摩擦阻力要小，摩擦系數要穩定，不能出現運動偶件卡主或運動不均勻等現象。D． 磨損小，使用壽命長。E． 制造簡單，拆裝方便，成本低廉。②影響密封性能的因素影響密封件性能的因素很多，在設計或選用密封件及其裝置時，必須予以考慮，例如：A． 工作介質的種類。B． 使用油溫（以密封部的溫度為基準）。C． 使用壓力的大小和波形。D． 密封耦合面的滑移速度。E． “擠出”間隙的大小。F． 密封件和耦合面的偏心程度。G． 密封耦合面的粗糙度、密封件和安裝槽的形式、結構，尺寸，位置 等。4）設計選用原則密封件的選擇方法，首先根據密封設備的使用條件和要求，例如負載情況、工作壓力及速度大小和變化情況、使用環境以及密封性能的具體要求等，正確選擇與之相匹配的密封件結構型式。然后再根據所有工作介質的種類和使用溫度、合理選擇密封件材料。在具有塵埃和雜質的環境中使用密封裝置時，還必須根據污染情況和對防塵的要求，選用合理的防塵圈。在選用或設計時，應盡可能按照國家標準。按照環境溫度可初步選定工作介質品種：①在常溫（20～60C）下工作的液壓缸，一般采用石油型液壓油。②在高溫（≥60C）下工作的液壓缸，須采用難燃液及特殊結構液壓缸。液壓缸按不同結構對工作介質的粘度和過濾精度有不同要求。工作介質粘度要求：大部分生產廠要求其生產的液壓缸所選用的工作介質粘度范圍為12～28cSt,～380cSt。工作介質過濾精度要求：用一般彈性物密封件的液壓缸20～25；伺服液壓缸：10；用活塞環的液壓缸200。液壓缸工作介質的選用：因為液壓挖掘機是工作在常溫下，所以選用HL液壓油即可。HL液壓油加有改善防銹性和抗氧化安定性的添加劑，并輔以抗泡劑等，故又稱防銹抗氧化液壓油。具有良好的防銹性和抗氧化安定性，其空氣釋放能力、抗泡性、分水性和對橡膠密封材料的適應性也較好。HL油是我國當前液壓系統工作介質中使用面最廣，供需量最大的液壓油主品種。HL液壓油常用于低壓液壓系統，也適用于要求換油期較長的輕負荷機械的油浴式非循環潤滑系統。 工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分之一。因用途不同，工作裝置的種類繁多，其中最主要的有反鏟裝置、正鏟裝置、挖掘裝載裝置、起重裝置和抓斗裝置等，本設計方案中采用反鏟裝置。反鏟裝置是中小型液壓挖掘機的主要工作裝置，也是建筑型挖掘機的主要工作裝置。反鏟裝置的結構方案有很多，此設計采用如下結構形式和布置方案。下圖為液壓挖掘機工作裝置的構成：1斗桿油缸；2 動臂； 3油管； 4動臂油缸； 5鏟斗； 6斗齒； 7側板；8連桿； 9曲柄： 10鏟斗油缸； 11斗桿。圖41 工作裝置組成圖圖41為液壓挖掘機工作裝置基本組成及傳動示意圖，如圖所示反鏟工作裝置由鏟斗連桿斗桿1動臂相應的三組液壓缸1, 4,10等組成。動臂下鉸點鉸接在轉臺上，通過動臂缸的伸縮，使動臂連同整個工作裝置繞動臂下鉸點轉動。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點轉動，而鏟斗鉸接于斗桿前端，通過鏟斗缸和連桿則使鏟斗繞斗桿前鉸點轉動。挖掘作業時，接通回轉馬達、轉動轉臺，使工作裝置轉到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮，動臂下降至鏟斗觸地后再操縱斗桿缸或鏟斗缸，液壓缸大腔進油而伸長，使鏟斗進行挖掘和裝載工作。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操縱動臂缸大腔進油，使動臂抬起，隨即接通回轉馬達，使工作裝置轉到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉進行卸土。卸完后，工作裝置再轉至挖掘位置進行第二次挖掘循環。在實際挖掘作業中，由于土質情況、挖掘面條件以及挖掘機液壓系統的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環中的動作配合可以是多樣的、隨機的。上述過程僅為一般的理想過程。挖掘機工作裝置的大臂與斗桿是變截面的箱梁結構，鏟斗是由厚度很薄的鋼板焊接而成。各油缸可看作是只承受拉壓載荷的桿。根據以上特征，可以對工作裝置進行適當簡化處理。則可知單斗液壓挖掘機的工作裝置可以看成是由動臂、斗桿、鏟斗、動臂油缸、斗桿油缸、鏟斗油缸及連桿機構組成的具有三自由度的六桿機構，處理的具體簡圖如32所示。圖42 工作裝置結構簡圖 鏟斗結構與布置方式1）動臂采用整體式彎動臂，這種結構形式在中型挖掘機中應用較為廣泛。其結構簡單、價廉，剛度相同時結構重量較組合式動臂輕，且有利于得到較大的挖掘深度。動臂油缸裝在動臂的前下方，動臂的下支承點（即動臂與轉臺的鉸點）設在轉臺回轉中心之前并稍高于轉臺平面，這樣的布置有利于反鏟的挖掘深度。油缸活塞桿端部與動臂的鉸點設