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I 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 論文 系 別 機電信息學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 設(shè) 計 論 文 題 目 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計 起 迄 日 期 設(shè) 計 論 文 地 點 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師 專 業(yè) 教 研 室 負 責(zé) 人 2012 年 月 日 II 摘 要 本液壓系統(tǒng)以傳遞動力為主 保證足夠的動力是其基本要求 另外 還要考慮系 統(tǒng)的穩(wěn)定性 可靠性 可維護性 安全性及效率 其中穩(wěn)定是指系統(tǒng)工作時的運動平 穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性 如環(huán)境溫度對油液的影響等因素 可靠性是指系統(tǒng)不因意 外的原因而無法工作 如油管破裂 無電等情況 可維護性是指系統(tǒng)盡可能簡單 元 件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件 結(jié)構(gòu)上盡可能使維護方便 安全性是指不因液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致 天線架的倒塌或其它事故 如下降時失控 天線由于重力加速下落 效率是指液壓系 統(tǒng)的各種能量損失盡可能的小 上述要求中 除滿足系統(tǒng)的動力要求外 最重要的是 保證系統(tǒng)的安全性和可靠性 關(guān)鍵詞 液壓系統(tǒng) 車載 雷達天線 升降機構(gòu) III Abstract The hydraulic system to transfer power ensure adequate power is its basic requirement In addition consider the system stability reliability maintainability safety and efficiency The stabilizing means when the system works steady motion and system performance stability such as environmental temperature on the influence of oil etc Reliability refers to the system is not due to accident reason to work such as tubing rupture without electricity etc Maintainability is referred to the system as simple as possible element is chosen as far as possible standard parts structure as much as possible so that the maintenance is convenient Security is not due to the fault of the hydraulic system causes the antenna frame collapse or other accidents such as the drop out of control antenna due to gravity acceleration whereabouts Efficiency refers to the hydraulic system of the various energy loss as small as possible The above requirements in addition to meet the power requirements the most important thing is to ensure the safety and reliability of the system Keywords hydraulic system vehicle radar antenna lifting mechanism IV 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第 1 章 緒論 1 1 1 課題研究背景 1 1 2 雷達車的特點 1 1 3 國內(nèi)外機動雷達現(xiàn)狀分析 2 1 4 設(shè)計的目的及任務(wù) 3 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 4 2 1 天線升降裝置對液壓系統(tǒng)的要求 4 2 2 總體技術(shù)方案設(shè)計 4 2 3 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 7 2 4 舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計 8 2 5 設(shè)計特點分析 10 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 11 3 1 主液壓缸的設(shè)計 11 3 2 副液壓缸的設(shè)計 14 3 3 活塞的設(shè)計 15 3 4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 16 3 5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 17 3 6 缸體長度的確定 18 3 7 緩沖裝置的設(shè)計 18 3 8 排氣裝置 19 3 9 密封件的選用 20 3 10 防塵圈 21 3 11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 22 第 4 章 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 23 V 4 1 缸體 23 4 2 活塞 24 4 3 活塞桿 25 4 4 缸蓋 26 4 5 導(dǎo)向套 27 第 5 章 液壓泵的參數(shù)計算 28 第 6 章 電動機的選擇 28 第 7 章 液壓元件的選擇 29 7 1 液壓閥及過濾器的選擇 29 7 2 油管的選擇 31 7 3 油箱容積的確定 31 第 8 章 驗算液壓系統(tǒng)性能 31 8 1 壓力損失的驗算及泵壓力的調(diào)整 31 8 2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算 33 總結(jié) 35 參考文獻 36 致謝 37 1 第 1 章 緒論 1 1 課題研究背景 雷達總的來說有固定式和移動式兩種 早先為了適應(yīng)戰(zhàn)爭的需要 雷達要實現(xiàn)陣 地的轉(zhuǎn)移 人們對最初的機動性雷達只是理解為機械動力牽引移動型雷達 根據(jù)地面 雷達的不同 在幾小時到幾十小時內(nèi)能完成拆收或進入工作狀態(tài)的雷達稱為機動性雷 達 這種機動型地面雷達在二戰(zhàn)期間起了一定的作用 隨著國際形勢的動蕩 局部地 戰(zhàn)爭的不斷爆發(fā) 現(xiàn)代化武器裝備的不斷更新 現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經(jīng)進入了電子戰(zhàn) 信息戰(zhàn) 時代 傳統(tǒng)的機動型雷達已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要 各國為了提高自己的防衛(wèi) 跟蹤 識別和反擊能力 高機動的地面雷達應(yīng)運而生 1 2 雷達車的特點 現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對雷達車的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求 以達 到戰(zhàn)時的快速組網(wǎng)及補充戰(zhàn)損的目的 高度的機動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達的必備 素質(zhì) 因此 對于雷達車的設(shè)計師來說 在考慮整機的機電性能指標(biāo) 可靠性 可維 護性 可保障性 安全性 可操作性 經(jīng)濟性及加工工藝性等因素的同時 還需要從 結(jié)構(gòu)上對其機動性做出精心的構(gòu)思 總的來說 雷達車的高機動性須保證雷達車具有這樣一種能力 即組成雷達的諸多 功能環(huán)節(jié)能夠共同形成一種良好的應(yīng)變能力 在保證性能可靠的前提下 使其在遭到 敵方打擊之前 能夠方便 快速地撤收 并且轉(zhuǎn)移到新的陣地上重新進入正常的工作 狀態(tài) 以達到保護自己 克敵制勝的目的 所以在結(jié)構(gòu)總體的設(shè)計上須重點考慮下列 問題 運輸行駛能力主要包括以下幾點 1 越野能力 戰(zhàn)時雷達整機將面臨復(fù)雜多變的惡劣的地理環(huán)境 如泥土路 泥 濘路等 此時仍然要求雷達能夠以一定的速度可靠地行駛 雷達載車的性能對整機的 行駛能力有直接影響 因此 載車的越野能力是選型時首先要考慮的問題 其基本車 型必須滿足 軍用越野汽車機動性要求 的各項規(guī)定 一般來說 機動型雷達車選型 的原則是優(yōu)先選用國產(chǎn)列裝的越野載重基型車輛 2 通過能力 即雷達整機各運輸單元外形尺寸在公路 鐵路運輸時須符合國家有 2 關(guān)的運輸界限要求 1 公路運輸 應(yīng)滿足公路運輸限界 2 鐵路運輸 應(yīng)滿足鐵路裝載荃本限界 3 雷達總重不超過小型橋梁的承重能力 3 雷達天線升降機構(gòu) 其升降機構(gòu)按照傳動形式的不同 可分為機電式和液壓 式 機電式升降機構(gòu)技術(shù)較為成熟 是一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 但是機電式升降機構(gòu)的 控制及傳動結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜 同時單位驅(qū)動負載的重量交大 在要求架設(shè)高度較高 負載較大時尤其如此 而液壓式傳動系統(tǒng)與機電式傳動系統(tǒng)相比 在輸出同樣的功率 條件下 體積和質(zhì)量可以減小很多 同時承載能力大 可以完成較大重量雷達天線的 高架 并且采用液壓傳動還可以大大簡化機械的結(jié)構(gòu) 從而減少機械零部件的數(shù)目 也便于實現(xiàn)自動控制和無級變速 另外 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 液壓元器件的生 產(chǎn)工藝逐步實現(xiàn)機械化和自動化 制造成本不斷下降 制造精度越來越高 因此液壓 式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達天線的升降機構(gòu)中被采用 中 大型雷達天線的舉升機構(gòu)不同于普通的升降機 普通的升降機負載通常都很 小 中 大型雷達天線的舉升機構(gòu)的負載較大 特別是機構(gòu)常常需要在較大的風(fēng)載的 條件下甚至需要在天線上覆蓋有冰層的時候正常工作 在舉升高度較高時 風(fēng)載所引 起的傾覆力矩直接威脅著設(shè)備的安全和工作的可靠性 此外風(fēng)向的不同引起的動力特 性在機構(gòu)的升降過程中又存在較大的差異 因此中 大型雷達天線的舉升機構(gòu)存在一 定的特殊性 塔架式雷達天線升降機構(gòu)的研究和設(shè)計正是本著上述的要求而擬定的 1 3 國內(nèi)外機動雷達現(xiàn)狀分析 冷戰(zhàn)時期 由于兩大軍事集團的長期的對峙 西方國家十分重視激動雷達尤其是高 機動雷達的發(fā)展與研制 現(xiàn)在隨著國際形勢的動蕩 局部戰(zhàn)爭的不斷爆發(fā) 現(xiàn)代武器 裝備的不斷更新 現(xiàn)代戰(zhàn)爭已進入了電子戰(zhàn) 信息站時代 傳統(tǒng)的機動型雷達已經(jīng)不 能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要 各國為了提高自己的防衛(wèi) 跟蹤 識別和反擊能力 高機動 地面雷達應(yīng)運而生 大批各種型號的機動雷達裝備部隊 并且將高機動雷達部署在戰(zhàn) 略要地 以提高雷達網(wǎng)的彈性和整個防空系統(tǒng)的穩(wěn)定性 下面是近三四十年來西方各 國裝備的集中主要的高機動雷達 3 表 1 1 各國裝備的高機動雷達 型號 工作波段 測距 架設(shè)時間 用途 技術(shù)體制 美國 AN TPS 61 2 9 3 1GHZ 140Km 3 分鐘 對空搜索 兩坐標(biāo)雷達 美國 LAADS L 波段 60Km 7 分鐘 低空警戒 兩坐標(biāo)雷達 英國 Gainfanen S 波段 140Km 1 分鐘 低空警戒 兩坐標(biāo)雷達 德國 TRMS S 波段 200Km 3 分鐘 防空預(yù)警 三坐標(biāo)雷達 日本 NPN 510 S 波段 135Km 3 分鐘 放空預(yù)警 三坐標(biāo)雷達 不難看出目前世界各國都把防空雷達網(wǎng)建設(shè)中如何發(fā)展機動作戰(zhàn)力量研和研制高 機動雷達當(dāng)作一件大事來抓 這就是高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的必然趨勢 獨聯(lián)體國家的 70000 部防空雷達中大部分是車載式機動雷達 且有相當(dāng)數(shù)量為高機動雷達 英國和法國的 雷達站幾乎不采用固定式 而采用可運輸單元 一旦需要 機動雷達可在較短時間內(nèi) 轉(zhuǎn)移到新的陣地展開工作 日本的機動雷達站與固定雷達站之比 近年來由原來的 1 14 升到 1 2 5 而且其雷達天線可以折疊運輸 雷達具有較好的探測性能 抗干 擾能力和自動化入網(wǎng)的能力 我國的周邊一些國家和地區(qū)也十分重視雷達的機動和隱 蔽 臺灣則大力發(fā)展機動雷達 其固定雷達天線除外 其余部分均可以進入坑道 軍 事力量最強的美國也是非常重視雷達機動性的國家 他們的艦載 機載和衛(wèi)星偵察雷 達可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的機動 并且其雷達情報網(wǎng)抗摧毀能力已達到完善的程度 1 4 設(shè)計的目的及任務(wù) 在車載雷達中 天線的快速 可靠地機動架設(shè)和撤收是其基本要求之一 雷達天 線升降機構(gòu)按傳動系統(tǒng)的不同 可以分為機電式和電液式 機電式升降機構(gòu)技術(shù)在國 內(nèi)外都很成熟 但是機電式的升降機構(gòu)的控制及傳動結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 同時單位驅(qū)動載 荷的重量較大 而電液系統(tǒng)與之相比就有一定的優(yōu)點 現(xiàn)代高技術(shù)對雷達的越野作戰(zhàn) 與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求 以達到戰(zhàn)時快速組網(wǎng)及補充戰(zhàn)損的目的 高度 的機動能力已經(jīng)成為現(xiàn)代軍事雷達的必備素質(zhì) 因此 對于雷達設(shè)計師來說 在考慮 整機電性能指標(biāo) 可靠性 可維護性 可保障性 安全性 可操作性 經(jīng)濟性及加工 工藝性等因素的同時 還須從結(jié)構(gòu)上對其機動性作出精心構(gòu)思 該選題以車載雷達天 線升降機構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計對象 以車載雷達天線升降機構(gòu)系統(tǒng)為設(shè)計對象 緊密結(jié)合機 械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和專業(yè)技術(shù) 對于鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用液壓傳 4 動 機械制造工程 機械設(shè)計 機械CAD等基本專業(yè)知識解決工程實際問題的能力以及 獨立工作的能力具有積極的促進作用 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 2 1 天線升降裝置對液壓系統(tǒng)的要求 在天線升降裝置中液壓系統(tǒng)主要完成的功能是天線高架舉升和舉升到位后的位置 鎖定 作為一種野外作業(yè)的軍品 舉升的又是口徑大 透空率較小的天線 因此雷達 天線液壓升降裝置與一般液壓升降機相比有相似之處也有它的側(cè)重點 相似之處 為防止升降過程中機構(gòu)的卡死及控制天線陣面扭曲值在允許范匍內(nèi)須 保證 兩個驅(qū)動液壓缸的同步 天線陣面降落過程的負值負載平衡 環(huán)境適應(yīng)性 可 靠性 安全性 維修性等 側(cè)重點 1 為滿足雷達的機動性要求 天線舉升必須在3min內(nèi)完成 既要提高升 降的平均速度又要避免到位時形成較大沖擊 對天饋系統(tǒng)造成不良影響 2 風(fēng)向的不 同引起的動力特性在機構(gòu)的升降過程中存在較大的差異 如從運輸狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài) 液壓缸活塞桿伸出產(chǎn)生推力 當(dāng)車頭來風(fēng)時 液壓缸所受正負載增加 系統(tǒng)壓力將增 大 反之車尾來風(fēng)則壓力減小且有可能形成負值負載 從工作狀態(tài)轉(zhuǎn)為運輸狀態(tài) 液 壓缸活塞桿收縮產(chǎn)生拉力 當(dāng)車尾來風(fēng)時 液壓缸所受正負載最大 反之則減小 變 負載將導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定 在臨界位時特別不安全 3 當(dāng)雷達天線舉升高度較高且 風(fēng)速較大時 風(fēng)載荷引起的顛覆力矩直接威脅著設(shè)備的安全和工作的可靠性 此外天 線處于工作位置時對天線轉(zhuǎn)臺的水平度要求在 5 以內(nèi) 因此對舉升機構(gòu)的剛度及鎖 緊裝置的定位精度和定位可靠性都提出了嚴(yán)格的要求 4 要有冗余系統(tǒng)作為備份 2 2 總體技術(shù)方案設(shè)計 車載車載天線升降裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有曲臂式 垂直升降式和平行四連桿式 或 其變形結(jié)構(gòu) 對于舉升高度較高的中大型雷達天線多采用平行四連桿式 本方案擬將 6 m 4 m口徑的大型雷達天線舉升到離地7 m 經(jīng)綜合考慮 選用平行四連桿機構(gòu) 該 機構(gòu)主要由底座 主 輔舉升連桿 天線轉(zhuǎn)臺 液壓驅(qū)動系統(tǒng)自動鎖定機構(gòu) 圖中未畫 出 等組成 結(jié)構(gòu)示意見下圖 5 圖2 1 平行四連桿舉升機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 a 運輸狀態(tài) b 工作狀態(tài) 1 雷達車 2 電子方艙 3 底座 4 舉升液壓缸 5 主舉升連桿 6 輔舉升連桿 7 天線轉(zhuǎn)臺 8 天線 底座是整個舉升機構(gòu)的支承基礎(chǔ) 固定在雷達車底盤上 2根同等規(guī)格的主連桿與 底座和天線回轉(zhuǎn)臺鉸接 另外2根等長的連桿作為輔助支撐與主連桿一起構(gòu)成平行四連 桿機構(gòu) 整個平行四連桿機構(gòu)由2個同步液壓缸驅(qū)動 每個液壓缸分別通過鉸點與l主 連桿鉸接 平行四連桿機構(gòu)在液壓缸的驅(qū)動下 帶動天線回轉(zhuǎn)臺始終以水平狀態(tài)運動 舉升到位后 由液壓系統(tǒng)的鎖緊裝置鎖定舉升機構(gòu)以保障雷達的穩(wěn)定工作 對于平行 四連桿結(jié)構(gòu) 舉升高度與落位運輸時的長度是一致的 由于車身裝載空間有限 舉升 系統(tǒng)必須與雷達其他部分一體化設(shè)計 才能在滿足舉升高度的前提下 既優(yōu)化空間尺 寸 確保運輸狀態(tài)的通過能力 又保證各部件比例協(xié)調(diào) 外形美觀 為滿足通過性要求 對雷達車總體尺寸要求 整車長度 11 500 mm 整車寬度 2 500 mm 6 整車高度 3 300 mm 已知條件 舉升高度7 000 mm 天線長度6 000 mm 天線寬度4 000 mm 天線轉(zhuǎn)臺尺寸1 000 mm x 1 000 mm 1 000mm 載車底盤距地面高度1 100 mm 駕駛室及電子方艙所占長度4 160 mm 經(jīng)計算取底座長度方向尺寸為950 mm 主輔連 桿的長度為3 920 mm 由于天線口徑大 在運輸時需用機電控制方式進行折疊以保證 高度及寬度方向的通過性要求 在此不做詳述 液壓系統(tǒng)中負載一定的情況下 液壓 缸鉸點位置的確定 對缸結(jié)構(gòu)設(shè)計及系統(tǒng)中的相關(guān)器件均存在較大的影響 液壓缸能 產(chǎn)生有效推力的大小與液壓缸的支點位置 初始狀態(tài) 液壓缸與舉升機構(gòu)的相對位置 有關(guān)舊J 經(jīng)優(yōu)化 取主舉升連桿與底座鉸點 液壓缸與載車底盤鉸點之間的水平距離 為400 mm 豎直距離為630 mm 主舉升連桿與底座鉸點 主舉升連桿與液壓缸鉸點之 問的長度為2 250 mm 天線快速 可靠地機動架設(shè)和撤收是車載雷達的基本要求之一 按傳動系統(tǒng)的不 同 雷達天線升降機構(gòu)可分為機電式和液壓式 與機電式相比 在輸出同樣功率的條 件下 液壓式的體積和質(zhì)量小 承載能力大 可以完成較大重量雷達天線的架設(shè) 還 可大大簡化機械結(jié)構(gòu) 減少機械零部件的數(shù)目 也便于實現(xiàn)自動控制 隨著科技的發(fā) 展 液壓式傳動系統(tǒng)已逐漸在雷達天線升降機構(gòu)中被采用 本設(shè)計采用一種翻轉(zhuǎn)式液 壓舉升機構(gòu)及其液壓系統(tǒng) 可實現(xiàn)對較大型天線的高架 并且在天線的舉升過程中 天線的姿態(tài)不變 架撤收過程平穩(wěn) 可靠 快速 圖 2 1 雷達實現(xiàn)架設(shè)的方案 7 該舉升機構(gòu)的機械部分由天線座 主液壓缸和副缸等組成 如圖 2 1 a 所示 天線首先由副缸從圖 a 位置扶正至圖 b 所示位置 同時主缸通過同步結(jié)構(gòu)與支 承桿保持平行運動至垂直位置 再由主缸將天線舉升到一定的高度 回收時靠重力回 落 然后再由副缸回收到車座上 舉升過程中的特點是負載在不斷變化 且在舉升過 程中的某一時刻出現(xiàn)超越負載 風(fēng)載荷的影響是影響系統(tǒng)穩(wěn)定工作的不可忽視的因素 在風(fēng)力較大時尤其如此 2 3 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)的確定 設(shè)計指標(biāo)為 總舉升高度8 10 m 舉升時間小于3 min 8級風(fēng)下正常工作 無電 時能完成應(yīng)急撤收 根據(jù)結(jié)構(gòu) 主油缸設(shè)計為套缸 行程為3000mm 運行速度為 26m s 副油缸的總運行距離為600 mm 副油缸運行速度為10 mm s 液壓系統(tǒng)工作 在低速條件下 系統(tǒng)工作總重力負載4000kg 最大風(fēng)載荷2000kg 主油缸工作壓力為 5 1 MPa 副油缸的推力為15 3 MPa 系統(tǒng)工作在中 高壓方 式 且副油缸的工作壓力遠遠大于主油缸的工作壓力 主油缸所需流量為33 L min 副油缸所需流量為11 L min 本液壓系統(tǒng)以傳遞動力為主 保證足夠的動力是其基本要求 另外 還要考慮系 統(tǒng)的穩(wěn)定性 可靠性 可維護性 安全性及效率 其中穩(wěn)定是指系統(tǒng)工作時的運動平 穩(wěn)性及系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性 如環(huán)境溫度對油液的影響等因素 可靠性是指系統(tǒng)不因意 外的原因而無法工作 如油管破裂 無電等情況 可維護性是指系統(tǒng)盡可能簡單 元 件盡可能選標(biāo)準(zhǔn)件 結(jié)構(gòu)上盡可能使維護方便 安全性是指不因液壓系統(tǒng)的故障導(dǎo)致 天線架的倒塌或其它事故 如下降時失控 天線由于重力加速下落 效率是指液壓系 統(tǒng)的各種能量損失盡可能的小 上述要求中 除滿足系統(tǒng)的動力要求外 最重要的是 保證系統(tǒng)的安全性和可靠性 表 2 1 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 單位 系統(tǒng)工作總重力負載 4000 最大風(fēng)載荷 2000 kg 總行程 3 0 m 主缸 工作壓力 5 1 Mpa 8 流量 33 L min 總行程 0 6 m 工作壓力 15 3 Mpa 副缸 流量 11 L min 2 4 舉升機構(gòu)液壓系統(tǒng)及工作原理的設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求和工作需要 設(shè)計舉升液壓回路圖如下 1 油箱 2 齒輪泵 3 過濾器 4 9 17 電磁換向閥 5 6 15 單向閥 7 16 調(diào)速閥 8 溢流閥 10 18 手動換向閥 11 安全閥 12 單向調(diào)速閥 13 20 21 防爆閥 14 舉升天線套缸 19 平衡閥 22 23 副缸 24 手動泵 25 26 壓力繼電器 圖 2 2 車載雷達天線升降機構(gòu)液壓系統(tǒng)原理圖 液壓泵組 由定量齒輪泵 2 手動泵 24 單向閥 5 組成 定量齒輪泵在有電時向液 壓缸供油 手動泵在無電時向液壓缸供油 單向閥隔斷兩泵 防止手動泵供油時液壓油流 9 向齒輪泵 液壓缸組 由舉升天線的單作用套缸 14 扶正天線的副缸 22 副缸 23 防爆閥 13 20 和 21 組成 主升缸采用單作用式柱塞套缸 缸徑較大 能提供很大的舉升力 靠 自重回落和滿足舉升高度的要求 副缸采用雙作用缸 完成天線的扶正和回收 防爆閥用 于防止天線在舉升或回落時油管意外破裂而發(fā)生事故 舉升控制閥組 由單向閥 6 調(diào)速閥 7 溢流閥 8 三位四通電磁換向閥 9 二位四 通手動換向閥 10 安全閥 11 單向調(diào)速閥 12 組成 扶正控制閥組 由單向閥 15 調(diào)速閥 16 三位四通電磁換向閥 17 二位四通手動 換閥 18 平衡閥 19 單向調(diào)速閥 12 組成 結(jié)合系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表 2 2 對系統(tǒng)的工作過程說明如下 表 2 2 電磁鐵動作順序表 信號來源 電磁鐵 YA動作 點動 自動 4 9 左 9 右 17 左 17 右 1 起動 SB1 2 扶正 SB2 KP1 3 舉升 SB3 KP2 4 回落 SB4 5 回收 SB5 1 起動 齒輪泵起動 二位二通電磁換向閥 4 接通 系統(tǒng)卸載起動 2 扶正 二位二通電磁換向閥 4 斷電 三位四通電磁換向閥 17 左位接通 壓力油 通過平衡閥的單向閥進入副缸的下腔 到達預(yù)定的位置后 油壓上升 壓力繼電 器 KP1 發(fā)出信號 三位四通電磁換向閥 17 回中位 二位二通電磁換向閥 4 再次 接通 系統(tǒng)卸載運行 3 舉升 二位二通電磁換向閥 4 斷電 三位四通電磁換向閥 9 左位接通 壓力油通 過單向調(diào)速閥進入主缸的下腔 到達位置后 油壓上升 壓力繼電器 KP2 發(fā)出信 號 換向閥回中位 單向調(diào)速閥用于控制上升速度 10 4 回落 三位四通電磁換向閥 9 右位接通 主缸下腔油經(jīng)閥 12 換向閥 9 右位 由 單向閥 6 調(diào)速閥 7 及過濾器 3 回油箱 閥 11 用于換向閥 9 單向閥 6 調(diào)速 閥 7 及過濾器 3 等故障時應(yīng)急回收時使用 5 回收 齒輪泵起動 二位二通電磁換向閥 4 接通 系統(tǒng)卸載起動 當(dāng)三位四通電 磁換向閥 17 右位接通時 二位二通電磁換向閥 4 斷電 副缸上腔進油 下腔油 經(jīng)過平衡閥 19 三位四通電磁換向閥 17 右位 單向閥 15 調(diào)速閥 16 及過濾 器 3 回油箱 到達預(yù)定的位置后 油壓升高 壓力繼電器 KP1 發(fā)出信號 液壓泵 停機 三位四通電磁換向閥 17 回中位 2 5 設(shè)計特點分析 由上可知 該系統(tǒng)有以下特點 1 手動系統(tǒng)與電動系統(tǒng)可使液壓系統(tǒng)工作在有電和無電兩種條件下 提高了設(shè)備 的應(yīng)急能力和可靠性 主油缸回路與副油缸回路采用串聯(lián)方式 可避免誤動作 2 背壓閥6 調(diào)速閥7 單向調(diào)速閥12組成的調(diào)速回路 控制主升油缸回落時的速 度 防止天線因重力回落時的超速 并使速度平穩(wěn) 平衡閥19 調(diào)速閥16 背壓閥15 使副油缸在扶正和回收時 平衡變化的負載和克服負值負載 并使速度平穩(wěn) 由于主 升油缸油路的工作狀態(tài)與副主升油缸油路的工作狀態(tài)相差較大 采用了分別控制的調(diào) 速背壓閥 3 系統(tǒng)采用疊加閥使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊 動作平穩(wěn) 泄露少 使用安全可靠 維修 容易 也便于改進 換向閥采用截止式換向閥 密封性好 幾乎無泄露 天線可停留 在任意位置穩(wěn)定工作 采用安全閥 可防止舉升時由于過載引起的事故 11 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 基本參數(shù)是車載雷達天線的基本技術(shù)數(shù)據(jù) 是根據(jù)雷達的用途及結(jié)構(gòu)類型來確定 的 它反映了車載雷達工作能力及特點 也基本上上確定了雷達的輪廓尺寸及本體總 質(zhì)量等 3 1 主液壓缸的設(shè)計 由于按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)總舉升高度 8 10 m 舉升時間小于 3 min 8 級風(fēng)下正常工作 無電時能完成應(yīng)急撤收 故在此按照最大舉升高度來設(shè)計 由于主液壓缸的行程為 3m 主液壓缸采用單作用柱塞式套缸 缸徑較大 能提供很大載荷作用下的舉升力 同時 能夠滿足靠重力回落和撤收的要求 并且工作過程為快進 工進 快退三個過程的工 作循環(huán) 液壓缸的機械效率 95 0m 工進時候的負載是最大的 1 工作壓力 P 5 1Mpa 2 液壓缸內(nèi)徑的計算 D 10 3 PF4 10 395 018 0 101 5m 101 5mm 查 液壓傳動與控制手冊 經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理 D 100mm 表 4 1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 3 液壓缸缸體厚度計算 缸體是液壓缸中最重要的零件 當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時 必 須進行強度校核 缸體的常用材料為 20 25 35 45 號鋼的無縫鋼管 在這幾種材料 中 45 號鋼的性能最為優(yōu)良 所以這里選用 45 號鋼作為缸體的材料 12 2 DPy 式中 實驗壓力 MPa 當(dāng)液壓缸額定壓力 Pn 5 1MPa 時 Py 1 5Pn 當(dāng)Py Pn 16MPa 時 Py 1 25Pn 缸筒材料許用應(yīng)力 N mm 為材料的抗拉強度 2 nb 注 1 額定壓力 Pn 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力 Pn 5 1MPa 2 最高允許壓力 Pmax Pmax 1 5Pn 1 25 5 1 6 375MPa 液壓缸缸筒材料采用 45 鋼 則抗拉強度 b 600MPa 安全系數(shù) n 按 液壓傳動與控制手冊 P243 表 2 10 取 n 5 則許用應(yīng)力 120MPa b 2 DPy 10375 6 2 66mm 滿足 所以液壓缸厚度取 5mm 10 D10 則液壓缸缸體外徑為 110mm 4 液壓缸長度的確定 液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定 從制造上考慮 一般液壓缸的長度 L 不會大于液壓缸直徑的 20 到 30 倍 此次設(shè)計取 30 倍 L 30D 30 100 3000mm 5 活塞桿直徑的設(shè)計 查 液壓傳動與控制手冊 根據(jù)桿徑比 d D 一般的選取原則是 當(dāng)活塞桿受拉時 一般選取 d D 0 3 0 5 當(dāng)活塞桿受壓時 一般選取 d D 0 5 0 7 本設(shè)計我選擇 13 d D 0 7 即 d 0 7D 0 7 100 70mm 表 4 2 活塞桿直徑系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 故取 d 70mm 2 活塞桿強度計算 56mm 4 4 mF150 18374 d6 式中 許用應(yīng)力 Q235 鋼的抗拉強度為 375 MPa84n b 500MPa 取 400MPa 為位安全系數(shù)取 5 即活塞桿的強度適中 3 活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構(gòu)相連接 為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中 偏心負載力 適應(yīng)液壓缸的安裝要求 提高其作用效率 應(yīng)根據(jù)負載的具體情況 選 擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu) 4 活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈 U 形夾織物密封圈 O 形密封圈 V 形密封圈等 6 采用薄鋼片組合防塵圈時 防塵圈與活塞桿的配合可按 H9 f9 選取 薄鋼片厚度為 0 5mm 為方便設(shè)計和維護 本方案選擇 O 型密封圈 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程確定 并參照表 4 4 選取標(biāo)準(zhǔn)值 液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表 4 4 中的 a b c 選用 表 4 4 a 液壓缸行程系列 GB 2349 80 6 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 表 4 4 b 液壓缸行程系列 GB 2349 80 6 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 14 2200 2800 3600 表 4 4 c 液壓缸形成系列 GB 2349 80 6 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 3 2 副液壓缸的設(shè)計 4 工作壓力 P 15 3Mpa 5 液壓缸內(nèi)徑的計算 D 10 3 PF4 10 395 0318 0 586m 56 6mm 查 液壓傳動與控制手冊 經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理 D 63mm 表 4 1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 6 液壓缸缸體厚度計算 缸體是液壓缸中最重要的零件 當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時 必 須進行強度校核 缸體的常用材料為 20 25 35 45 號鋼的無縫鋼管 在這幾種材料 中 45 號鋼的性能最為優(yōu)良 所以這里選用 45 號鋼作為缸體的材料 2 DPy 式中 實驗壓力 MPa 當(dāng)液壓缸額定壓力 Pn 5 1MPa 時 Py 1 5Pn 當(dāng)Py Pn 16MPa 時 Py 1 25Pn 缸筒材料許用應(yīng)力 N mm 為材料的抗拉強度 2 nb 注 1 額定壓力 Pn 15 額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力 Pn 15 1MPa 2 最高允許壓力 Pmax Pmax 1 5Pn 1 25 15 3 19 125MPa 液壓缸缸筒材料采用 45 鋼 則抗拉強度 b 600MPa 安全系數(shù) n 按 液壓傳動與控制手冊 P243 表 2 10 取 n 5 則許用應(yīng)力 120MPa b 2 DPy 10375 6 2 66mm 滿足 所以液壓缸厚度取 5mm 10 D10 則液壓缸缸體外徑為 73mm 4 液壓缸長度的確定 液壓缸長度 L 根據(jù)工作部件的行程長度確定 從制造上考慮 一般液壓缸的長度 L 不 會大于液壓缸直徑的 20 到 30 倍 3 3 活塞的設(shè)計 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動 因此 它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng) 既 不能過緊 也不能間隙過大 配合過緊 不僅使最低啟動壓力增大 降低機械效率 而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面 間隙過大 會引起液壓缸內(nèi)部泄露 降低容積 效率 使液壓缸達不到要求的設(shè)計性能 活塞與缸體的密封形式分為 間隙密封 用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封 活塞環(huán)密封 適用于溫度變化范圍大 要求摩擦力小 壽命長的活塞密封 密封圈密 封三大類 其中密封圈密封又包括 O 形密封圈 密封性能好 摩擦因數(shù)小 安裝空間 小 Y 形密封圈 用在 20Mpa 壓力下 往復(fù)運動速度較高的液壓缸密封 形密封xY 圈 耐高壓 耐磨性好 低溫性能好 逐漸取代 Y 形密封圈 V 形密封圈 可用于 50Mpa 壓力下 耐久性好 但摩擦阻力大 綜合以上因素 考慮選用 O 型密封圈 16 3 4 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 1 最小導(dǎo)向長度 H 的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時 從活塞支承面中點到到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小 導(dǎo)向長度 1 如果導(dǎo)向長度過短 將使液壓缸因間隙引起的初始撓度增大 影響液壓缸 工作性能和穩(wěn)定性 因此 在設(shè)計時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度 根據(jù)經(jīng) 驗 當(dāng)液壓缸最大行程為 L 缸筒直徑為 D 時 最小導(dǎo)向長度為 4 20LH 5 一般導(dǎo)向套滑動面的長度 A 在缸徑小于 80mm 時取 A 0 6 1 0 D 當(dāng)缸徑大于 80mm 時取 A 0 6 1 0 d 活塞寬度 B 取 B 0 6 1 0 D 若導(dǎo)向長度 H 不夠時 可在活 塞桿上增加一個導(dǎo)向套 K 見圖 4 1 來增加 H 值 隔套 K 的寬度 21BAC 圖 4 1 液壓缸最小導(dǎo)向長度 1 因此 最小導(dǎo)向長度 取 H 9cm 7cm2104 20 DLH 導(dǎo)向套滑動面長度 A c8 6 58 活塞寬度 B 7m9 隔套 K 的寬度 3c 1 2 74 19 21 BAC 2 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套 易拆導(dǎo)向套 球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等 可按工作情況 17 適當(dāng)選擇 1 普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上 油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用 和張開密封圈唇邊而起密封作用 6 2 易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上 當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損 而需要更換時 不必拆卸端蓋和活塞桿就能進行 維修十分方便 它適用于工作條件 惡劣 需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況下 3 球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸 當(dāng)活塞桿受一偏心負載而引起 方向傾斜時 導(dǎo)向套可以自動調(diào)位 使導(dǎo)向套軸線始終與運動方向一致 不產(chǎn)生 憋 勁 現(xiàn)象 這樣 不僅保證了活塞桿的順利工作 而且導(dǎo)向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻 4 靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運動頻率高 速度快 振動大的液壓缸 可以采用靜 壓導(dǎo)向套 由于活塞桿與導(dǎo)向套之間有壓力油膜 它們之間不存在直接接觸 而是在 壓力油中浮動 所以摩擦因數(shù)小 無磨損 剛性好 能吸收振動 同軸度高 但制造 復(fù)雜 要有專用的靜壓系統(tǒng) 3 5 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 在單活塞液壓缸中 有活塞桿通過的端蓋叫端蓋 無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或 缸底 端蓋 缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔 它不僅要有足夠的強度以承受液壓力 而且必須具有一定的連接強度 端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔 或裝導(dǎo)向套的孔 及防塵圈 密封圈槽 還有連接螺釘孔 受力情況比較復(fù)雜 設(shè)計的不好容易損壞 1 端蓋的設(shè)計計算 端蓋厚 h 為 3p 1 cpdD 式中 D1 螺釘孔分布直徑 cm P 液壓力 2kgf m 密封環(huán)形端面平均直徑 cm cpd 材料的許用應(yīng)力 2f c 2 缸底的設(shè)計 缸底分平底缸 橢圓缸底 半球形缸底 18 3 端蓋的結(jié)構(gòu) 端蓋在結(jié)構(gòu)上除要解決與缸體的連接與密封外 還必須考慮活塞桿的導(dǎo)向 密封 和防塵等問題 6 缸體端部的連接形式有以下幾種 A 焊接 特點是結(jié)構(gòu)簡單 尺寸小 質(zhì)量小 使用廣泛 缸體焊接后可能變形 且內(nèi)缸不易加工 主要用于柱塞式液壓缸 B 螺紋連接 外螺紋 內(nèi)螺紋 特點是徑向尺寸小 質(zhì)量較小 使用廣泛 缸 體外徑需加工 且應(yīng)與內(nèi)徑同軸 裝卸徐專用工具 安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲 C 法蘭連接 特點是結(jié)構(gòu)較簡單 易加工 易裝卸 使用廣泛 徑向尺寸較大 質(zhì)量比螺紋連接的大 非焊接式法蘭的端部應(yīng)燉粗 D 拉桿連接 特點是結(jié)構(gòu)通用性好 缸體加工容易 裝卸方便 使用較廣 外形 尺寸大 質(zhì)量大 用于載荷較大的雙作用缸 E 半球連接 它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種 外半環(huán)連接的特點是質(zhì)量比拉桿連 接小 缸體外徑需加工 半環(huán)槽消弱了缸體 為此缸體壁厚應(yīng)加厚 內(nèi)半環(huán)連接的特 點是結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量小 安裝時端部進入缸體較深 密封圈有可能被進油口邊緣擦傷 F 鋼絲連接 特點是結(jié)構(gòu)簡單 尺寸小 質(zhì)量小 3 6 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和 缸體外形長度還需要 考慮到兩端端蓋的厚度 1 一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的 20 30 倍 取系數(shù) 為 5 則液壓缸缸體長度 L 5 10cm 50cm 3 7 緩沖裝置的設(shè)計 液壓缸的活塞桿 或柱塞桿 具有一定的質(zhì)量 在液壓力的驅(qū)動下運動時具有很 大的動量 在它們的行程終端 當(dāng)桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時 會引起機械 碰撞 產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲 采用緩沖裝置 就是為了避免這種機械撞擊 但沖擊 壓力仍然存在 大約是額定工作壓力的兩倍 這就必然會嚴(yán)重影響液壓缸和整個液壓 系統(tǒng)的強度及正常工作 緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在 運動時對缸底或端蓋的沖擊 在它們的行程終端能實現(xiàn)速度的遞減 直至為零 當(dāng)液壓缸中活塞活塞運動速度在 6m min 以下時 一般不設(shè)緩沖裝置 而運動速度 19 在 12m min 以上時 不需設(shè)置緩沖裝置 在該組合機床液壓系統(tǒng)中 動力滑臺的最大 速度為 4m min 因此沒有必要設(shè)計緩沖裝置 3 8 排氣裝置 如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒有設(shè)置排氣裝置 壓力油進入液壓缸后 缸內(nèi)仍會 存在空氣 6 由于空氣具有壓縮性和滯后擴張性 會造成液壓缸和整個液壓系統(tǒng)在工作 中的顫振和爬行 影響液壓缸的正常工作 比如液壓導(dǎo)軌磨床在加工過程中 這不僅會 影響被加工表面的光潔程度和精度 而且會損壞砂輪和磨頭等機構(gòu) 為了避免這種現(xiàn) 象的發(fā)生 除了防止空氣進入液壓系統(tǒng)外 還必須在液壓缸上設(shè)置排氣裝置 配氣裝 置的位置要合理 由于空氣比壓力油輕 總是向上浮動 因此水平安裝的液壓缸 其 位置應(yīng)設(shè)在缸體兩腔端部的上方 垂直安裝的液壓缸 應(yīng)設(shè)在端蓋的上方 一般有整體排氣塞和組合排氣塞兩種 整體排氣塞如圖 4 2 a 所示 表 4 5 排氣閥 塞 尺寸 6 閥座 閥桿 孔 d c 12dD 1l23l1Ls4dl52L3d4 M16 6 11 6 19 2 9 3 2 31 17 10 8 5 3 48 4 6 23 M20 x2 8 14 7 25 4 11 4 3 39 22 13 11 4 59 4 8 28 圖 4 2 a 整體排氣孔 圖 4 2 b 組合排氣孔 20 圖 4 2 c 整體排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸 由于螺紋與缸筒或端面連接 靠頭部錐面起密封作用 排氣時 擰松螺紋 缸內(nèi) 空氣從錐面空隙中擠出來并經(jīng)過斜孔排除缸外 這種排氣裝置簡單 方便 但螺紋與 錐面密封處同軸度要求較高 否則擰緊排氣塞后不能密封 造成外泄漏 組合排氣塞 如圖 4 2 b 所示 一般由絡(luò)螺塞和錐閥組成 螺塞擰松后 錐閥在壓力的推動下脫 離密封面排出空氣 排氣裝置的零件圖及尺寸圖見 4 2 c 以及表 4 2 d 圖 4 2 d 組合排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸 3 9 密封件的選用 1 對密封件的要求 液壓缸工作中要求達到零泄漏 摩擦小和耐磨損的要求 在設(shè)計時 正確地選擇 密封件 導(dǎo)向套 支承環(huán) 和防塵圈的結(jié)構(gòu)形式和材料是很重要的 從現(xiàn)在密封技術(shù) 來分析 液壓缸的活塞和活塞桿及密封 導(dǎo)向套和防塵等應(yīng)作為一個綜合的密封系統(tǒng) 來考慮 具有可靠的密封系統(tǒng) 才能式液壓缸具有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命 21 在液壓元件中 對液壓缸的密封要求是比較高的 特別是一些特殊材料液壓缸 如擺動液壓缸等 液壓缸中不僅有靜密封 更多的部位是動密封 而且工作壓力高 這就要求密封件的密封性能要好 耐磨損 對溫度適應(yīng)范圍大 要求彈性好 永久變 形小 有適當(dāng)?shù)臋C械強度 摩擦阻力小 容易制造和裝卸 能隨壓力的升高而提高密 封能力和利于自動補償磨損 密封件一般以斷面形狀分類 有 O 形 U 形 V 形 J 形 L 形和 Y 形等 除 O 形 外 其他都屬于唇形密封件 2 O 形密封圈的選用 液壓缸的靜密封部位主要是活塞內(nèi)孔與活塞桿 支承座外圓與缸筒內(nèi)孔 缸蓋與 缸體端面等處 6 這些部位雖然是靜密封 但因工作由液壓力大 稍有意外 就會引起 過量的內(nèi)漏和外漏 靜密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈 O 形密封圈雖小 確實一種精密 的橡膠制品 在復(fù)雜使用條件下 具有較好的尺寸穩(wěn)定性和保持自身的性能 在設(shè)計 選用時 根據(jù)使用條件選擇適宜的材料和尺寸 并采取合理的安裝維護措施 才能達 到較滿意的密封效果 安裝 O 形圈的溝槽有多種形式 如矩形 三角形 V 形 燕尾形 半圓形 斜底形 等 可根據(jù)不同使用條件選擇 不能一概而論 使用最多的溝槽是矩形 其加工簡便 但容易引起密封圈咬邊 扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象 3 動密封部位密封圈的選用 液壓缸動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封 活塞桿與支承座 導(dǎo)向套 的 密封等 形密封圈是我國液壓缸行業(yè)使用極其廣泛的往復(fù)運動密封圈 它是一種軸 孔xY 互不通用的密封圈 一般 使用壓力低于 16MPa 時 可不用擋圈而單獨使用 當(dāng)超過 16MPa 并用于活塞動密封裝置時 應(yīng)使用擋圈 以防止間隙 擠出 3 10 防塵圈 防塵圈設(shè)置與活塞桿或柱塞密封外側(cè) 用于防止外界塵埃 沙粒等異物侵入液壓 缸 從而可以防止液壓油被污染導(dǎo)致元件磨損 1 防塵圈 22 A 型防塵圈 是一種單唇無骨架橡膠密封圈 適于在 A 型密封結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安 裝 起防塵作用 B 型防塵密封圈 是一種單唇帶骨架橡膠密封圈 適于在 B 型密封結(jié)構(gòu)形式 內(nèi)安裝 起防塵作用 C 型防塵圈 是一種雙唇密封橡膠圈 適于在 C 型結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安裝 起防塵 和輔助密封的作用 2 防塵罩 防塵罩采用橡膠或尼龍 帆布等材料制作 在高溫工作時 可用氯丁橡膠 可在 130 以下工作 如果溫度再高時 可用耐火石棉材料 當(dāng)選用防塵伸縮套時 要注意 在高頻率動作時的耐久性 同時注意在高速運動時伸縮套透氣孔是否能及時導(dǎo)入足夠 的空氣 但是 安裝伸縮套給液壓缸的裝配調(diào)整會帶來一些困難 3 11 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) 液壓缸近處有口的連接等 1 液 壓缸的安裝形式 液壓缸的安裝形式很多 但大致可以分為以下兩類 1 軸線固定類 這類安裝形式的液壓缸在工作時 軸線位置固定不變 機床上的 液壓缸絕大多數(shù)是采用這種安裝形式 A 通用拉桿式 在兩端缸蓋上鉆出通孔 用雙頭螺釘將缸和安裝座連接拉緊 一 般短行程 壓力低的液壓缸 B 法蘭式 用液壓缸上的法蘭將其固定在機器上 C 支座式 將液壓缸頭尾兩端的凸緣與支座固定在一起 支座可置于液壓缸左右 的徑向 切向 也可置于軸向底部的前后端 2 周線擺動類 液壓缸在往復(fù)運動時 由于機構(gòu)的相互作用使其軸線產(chǎn)生擺動 達到調(diào)整位置和方向的要求 安裝這類液壓缸 安裝形式也只能采用使其能擺動的鉸 接方式 工程機械 農(nóng)用機械 翻斗汽車和船舶甲板機械等所用的液壓缸多用這類安 裝形式 A 耳軸式 將固定在液壓缸上的鉸軸安裝在機械的軸座內(nèi) 使液壓缸軸線能在某 個平面內(nèi)自由擺動 B 耳環(huán)式 將液壓缸的耳環(huán)與機械上的耳環(huán)用銷軸連接在一起 使液壓缸能在某 23 個平面內(nèi)自由擺動 耳環(huán)在液壓缸的尾部 可以是單耳環(huán) 也可以是雙耳環(huán) 還可以 做成帶關(guān)節(jié)軸承的單耳環(huán)或雙耳環(huán) C 球頭式 將液壓缸尾部的球頭與機械上的球座連接在一起 使液壓缸能在一定 的空間錐角范圍內(nèi)任意擺動 2 液壓缸油口設(shè)計 油口孔是壓力油進入液壓缸的直接通道 雖然只是一個孔 但不能輕視其作用 6 如果孔小了 不僅造成進油時流量供不應(yīng)求 影響液壓缸的活塞運動速度 而且會造 成回油時受阻 形成背壓 影響活塞的退回速度 減少液壓缸的負載能力 對液壓缸 往復(fù)速度要求較嚴(yán)的設(shè)計 一定要計算孔徑的大小 液壓缸的進出油口 可以布置在缸筒和前后端蓋上 對于活塞桿固定的液壓缸 進出油口可以設(shè)在活塞桿端部 如果液壓缸無專用排氣裝置 進出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸 的最高處 以便空氣能首先從液壓缸排出 液壓缸進出油口的鏈接形式有螺紋 方形 法蘭和矩形法蘭等 第 4 章 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 4 1 缸體 1 缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料為 20 鋼 35 鋼 45 鋼的無縫鋼管 6 因 20 鋼的力學(xué)性能 略低 且不能調(diào)質(zhì) 應(yīng)用較少 當(dāng)缸筒與缸底 缸頭 管接頭或耳軸等件焊接時 則 應(yīng)采用焊接性能較好的 35 鋼 粗加工后調(diào)質(zhì) 一般情況下均采用 45 鋼 并調(diào)質(zhì)到 241 285HB 缸體的毛坯也可采用鍛鋼 鑄鋼或鑄鐵件 鑄鋼一般采用 ZG25 ZG35 ZG45 等 鑄鐵可采用 HT200 HT350 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵 QT500 05 QY600 02 等 特殊情 況下 可采用鋁合金等材料 2 主要表面粗糙度 液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 m4 0 2a R 3 技術(shù)要求 參見圖 4 3 24 圖 4 3 缸筒的技術(shù)要求 6 1 內(nèi)徑用 H8 H9 的配合 2 內(nèi)徑圓度 圓柱度不大于直徑公差之半 3 內(nèi)表面母線直線度在 500mm 長度上不大于 0 03mm 4 缸體端面對軸線的垂直度在直徑每 100mm 上不大于 0 04mm 5 缸體與端蓋采用螺紋連接時 螺紋采用 6H 級精度 7 為防止腐蝕和提高壽命 內(nèi)徑表面可以鍍 0 03 0 04mm 厚的硬鉻 在進行拋光 剛體外涂耐蝕油漆 4 2 活塞 1 活塞的材料 缸徑較小的整體式活塞一般采用 35 鋼 45 鋼 其他常用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 HT300 HT350 有外徑上套有尼龍 66 尼龍 1010 或加布酚醛塑料的耐磨環(huán) 以及鋁合 金等 2 主要表面粗糙度 活塞外圓柱表面粗糙度為 m1 6 80a R 3 技術(shù)要求 參見圖 4 4 25 圖 4 4 活塞的技術(shù)要求 6 1 外徑的圓度 圓柱度不大于外徑公差之半 2 外徑 D 對內(nèi)徑 d1 的徑向圓跳動不大于外徑公差之半 3 端面 T 對軸線垂直度在直徑 100mm 上不大于 0 04mm 4 活塞外徑用橡膠密封時可取 f7 f9 配合 內(nèi)孔與活塞的配合可取 H8 4 3 活塞桿 1 材料 實心活塞桿材料為 35 鋼 45 鋼 空心活塞桿材料為 35 鋼 45 鋼的無縫鋼管 2 主要表面粗糙度 桿外圓柱粗糙度為 m0 8 4a R 3 技術(shù)要求 參見圖 4 5 圖 4 5 活塞桿的技術(shù)要求 6 1 活塞桿的熱處理 粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為 229 285HB 必要時 再經(jīng)高頻淬火 26 硬度達 45 55HRC 2 外徑 d 和 d2 的圓度 圓柱度不大于直徑公差之半 3 外徑表面直線度在 500mm 長度上不大于 0 03mm 4 d2 對 d 的徑向跳動不大于 0 01mm 5 活塞桿上與導(dǎo)向套采用 H8 f7 配合 與活塞的鏈接可采用 H8 h8 配合 6 活塞桿上若有連接銷孔時 該孔徑應(yīng)按 H11 級加工 該孔軸線與活塞桿軸線的 垂直度公差值 按 6 級精度選取 7 活塞桿上的螺紋一般按 6 級精度加工 如載荷較小 機械振動也較小時 允許 按 7 級或 8 級精度制造 4 4 缸蓋 1 缸蓋的材料 常用 35 45 鍛鋼或 ZG35 ZG45 鑄鋼或 HT200 HT300 HT350 鑄鐵等材料 當(dāng)缸 蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套 缸蓋最好選用鑄鐵 同時 應(yīng)在導(dǎo)向表面上熔堆黃銅 青銅或其他耐磨材料 2 主要表面粗糙度 配合表面粗糙度為 m1 6 80a R 3 技術(shù)要求 參見圖 4 6 圖 4 6 缸蓋的技術(shù)要求 6 1 配合表面的圓度 圓柱度不大于直徑公差之半 27 2 d2 d3 對 D 的同軸度不大于 0 03mm 3 端面 A B 對孔軸線的垂直度在直徑 100mm 上不大于 0 04mm 4 5 導(dǎo)向套 1 導(dǎo)向套材料 常用青銅 耐磨鑄鐵 球墨鑄鐵 聚四氟乙烯 2 主要表面粗糙度 導(dǎo)向表面粗糙度為 m8 0a R 3 技術(shù)要求 參見圖 4 7 圖 4 7 導(dǎo)向套的技術(shù)要求 6 1 導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的 60 100 2 外徑與內(nèi)徑的同軸度不大于內(nèi)控公差之半 28 第 5 章 液壓泵的參數(shù)計算 由表 4 6 可知工進階段液壓缸壓力最大 若取進油路總壓力損失 510pPa 壓力 繼電器可靠動作需要壓力差為 則液壓泵 最高工作壓力可按式算出 jp 510Pa aapP 4 6 4 36 10551 因此泵的額定壓力可取 1 25 46 3 Pa 58 Pa rp 10 由表 4 6 可知 工進時所需要流量最小是 0 24L min 設(shè)溢流閥最小溢流量為 2 5L min 則小流量泵的流量應(yīng)為 快進快退min 76 2in 5 24 1 Lqp 時液壓缸所需的最大流量是 20 1L min 則泵的總流量為 min 2in 1 20Lqp 即大流量泵的流量 in 35 19min 76 21 Lqpp 根據(jù)上面計算的壓力和流量 查產(chǎn)品樣本 選用 YB A26B 型的雙聯(lián)葉片泵 該泵 額定壓力為 7MPa 額定轉(zhuǎn)速 1000r min 第 6 章 電動機的選擇 系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng) 差動快進 快退時兩個泵同時向系統(tǒng)供油 工進時 小泵 向系統(tǒng)供油 大泵卸載 1 小泵流量 smsmqp 1067 60 14 333 大泵流量 52 55 下面分別計算三個階段所需要的電動機功率 P 1 差動快進 差動快進時 大泵 3 的出口壓力油經(jīng)單向閥 6 后與小泵 4 匯合 然后經(jīng)三位五通 閥 15 進入液壓缸大腔 大腔的壓力 查樣本可知 小泵的出口apj511092 4 壓力損失 大泵出口到小泵出口的壓力損失 于是計514 0pPa 521 0pPa 算可得小泵的出口壓力 總效率 0 5 大泵出口壓力Pap51042 9 1 總效率 0 5 p529 0 29 電動機功率 WqpPp 945 5 013792 15 067142 9 33211 2 工進 考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差 壓力繼電器可靠動作需要壓力差51pPa 5210pPa 因此工進時小泵的出口壓力為 而大泵的卸載壓力取 小泵