液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本文主要介紹了液壓缸拆裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。液壓缸拆裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主要包括底座、外柱、內(nèi)柱、頂板、耳座、油缸耳座、軸銷、銷釘?shù)炔考牧系倪x取、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸的確定。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求確定了內(nèi)、外柱直徑、高度以及壁厚，設(shè)計(jì)了銷釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸和直徑。結(jié)合設(shè)計(jì)的加載壓力和材料的力學(xué)性能，根據(jù)強(qiáng)度校核公式校核了內(nèi)、外柱壁的強(qiáng)度；依據(jù)剪切力校核公式校核了銷釘?shù)募羟袘?yīng)力。分析了液壓缸拆裝機(jī)研究的意義，并對(duì)液壓缸的分類和常見(jiàn)故障以及發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要的介紹，在此基礎(chǔ)上確定了液壓缸拆裝機(jī)的總體方案。然后對(duì)液壓缸拆裝機(jī)的使用 方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明。最后運(yùn)用CAXA設(shè)計(jì)軟件完成了液壓缸拆裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)、機(jī)架以及機(jī)架各部分的建模。 關(guān)鍵字： 液壓缸拆裝機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) II Abstract This design is mainly introduced the hydraulic cylinder disassembly mechanical system design. Hydraulic cylinder disassembly mechanical system includes the base, outside the columns, interior columns, roof, ear block, cylinder blocks ears, axle pin, pin and other parts of the selection of materials, structural design, size determination. Determined according to the requirements of the design inside and outside the column diameter, height and thickness, the design of the structure size and pin diameter. Loaded with the design pressure and the mechanical properties, strength check according to the formula check the inside and outside the column wall strength； check the formula based on checking the shear pins shear stress. Analysis of the hydraulic cylinder changer research significance, and classification of the hydraulic cylinder and common faults and the development trend of a brief introduction, on the basis of the hydraulic cylinder disassembly to determine the general scheme. Then the hydraulic cylinder disassembly machines use a brief description. Finally, the use of design software CAXA changer complete the overall structure of the hydraulic cylinder, rack and frame parts modeling. Key words: Hydraulic cylinder changer， Structural Design， Strength check 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 前 言 . 1 1概述 . 2 1.1研究的目的意義 . 2 1.2液壓缸的發(fā)展趨勢(shì) . 2 1.3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 . 3 2總體方案確定 . 4 2.1液壓缸的分類與故障 . 4 2.1.1液壓缸的分類 . 4 2.1.2液壓 缸的常見(jiàn)故障 . 6 2.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 7 2.2.1機(jī)架設(shè)計(jì) . 8 2.2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 10 3機(jī)架總成設(shè)計(jì) . 12 3.1底座的設(shè)計(jì) . 12 3.2耳座的設(shè)計(jì) . 13 3.3軸銷設(shè)計(jì) . 14 3.4外柱設(shè)計(jì) . 15 3.4.1外柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 15 3.4.2外柱強(qiáng)度校核 . 16 3.5內(nèi)柱設(shè)計(jì) . 18 3.5.1內(nèi)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 18 3.5.2內(nèi)柱強(qiáng)度校核 . 19 3.6頂板的設(shè)計(jì) . 21 3.7側(cè)壁插銷設(shè)計(jì) . 22 3.7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) . 22 3.7.2側(cè) 壁插銷強(qiáng)度校核 . 22 3.8油缸耳座設(shè)計(jì) . 24 4使用說(shuō)明 . 25 結(jié) 論 . 27 致 謝 . 28 參考文獻(xiàn) . 29 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前 言 隨著科技的發(fā)展，在現(xiàn)代化的社會(huì)生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率減輕人類的勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)械自動(dòng)化在社會(huì)生產(chǎn)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。液壓技術(shù)憑借其無(wú)級(jí)調(diào)速，工作平穩(wěn)，抗沖擊和振動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)間斷和連續(xù)運(yùn)動(dòng)頻繁換向的優(yōu)點(diǎn)在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)中得 到了廣泛的應(yīng)用。液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其身影在各種設(shè)備上隨處可見(jiàn)，同時(shí)在工作生產(chǎn)中由于液壓缸故障導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)的現(xiàn)象也屢見(jiàn)不鮮，通過(guò)分析液壓缸的常見(jiàn)故障及其原因后，我們了解到要解決液壓缸的常見(jiàn)故障以及對(duì)液壓缸進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)都會(huì)對(duì)液壓缸進(jìn)行拆卸和裝復(fù)。目前在維修液壓缸時(shí)絕大多數(shù)都是采用手工的方式對(duì)液壓缸進(jìn)行拆裝。手工拆裝液壓缸不僅工作效率低，而且要求維修人員要有一定的經(jīng)驗(yàn)積累。因此，液壓缸的拆裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化將是一種必然的趨勢(shì)。 本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)查閱資料和社 會(huì)調(diào)研之后，設(shè)計(jì)了一款主要用于工程機(jī)械上液壓缸拆裝的機(jī)械 液壓缸拆裝機(jī)，完成了液壓缸拆裝機(jī)機(jī)械部分的研究設(shè)計(jì)。分析了目前市場(chǎng)上臥式和立式液壓缸拆裝機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)后，結(jié)合工程機(jī)械上液壓缸具有結(jié)構(gòu)尺寸大，壓力高的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的液壓缸拆裝采用立式結(jié)構(gòu)。本文主要完成了總體方案確定和機(jī)械系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)主要部件進(jìn)行了力學(xué)性能校核。 本文是液壓缸拆裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。在結(jié)合液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，廣泛聽(tīng)取老師的意見(jiàn)之后，經(jīng)過(guò)多次修改和驗(yàn)證編制而成。為了達(dá)到設(shè)計(jì)的規(guī)范化 ,標(biāo)準(zhǔn)化和合理性，筆者通過(guò)查閱多方面的資料文獻(xiàn) ，力求內(nèi)容簡(jiǎn)單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。文中配有大量的插圖，在附件中還配又各部分完整的結(jié)構(gòu)圖紙。 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 2 1 概述 1.1 研究的目的意義 液壓技術(shù)作為一門新興應(yīng)用學(xué)科，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但應(yīng)用，發(fā)展的速度卻非常驚人。特別是近 60年來(lái)，液壓傳動(dòng)設(shè)備的年增長(zhǎng)率一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他設(shè)備的年增長(zhǎng)率。 現(xiàn)代機(jī)械工程自動(dòng)化控制中，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)施要求愈益增多，這樣造成機(jī)械構(gòu)件傳動(dòng)及電力傳動(dòng)的困難。反之，液壓傳動(dòng)中通過(guò)液壓缸則可以便利，圓滿地得到實(shí)現(xiàn)，這也是液壓傳動(dòng)的重大特點(diǎn)之一。 液壓傳動(dòng)設(shè)備能在較大范圍內(nèi)方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào) 速，且低速性能好，工作平穩(wěn)，還易實(shí)現(xiàn)間斷和連續(xù)運(yùn)動(dòng)頻繁換向，沖擊及振動(dòng)現(xiàn)象可以很好地得到消減。 液壓缸是液壓系統(tǒng)中將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的重要執(zhí)行元件，應(yīng)用于工程機(jī)械的單桿雙作用活塞式液壓缸，按其缸頭與缸筒的聯(lián)接方式可分為卡鍵式和法蘭式兩種型式：卡鍵式液壓缸的端部采用卡鍵槽、卡鍵、導(dǎo)向套聯(lián)接，缸頭強(qiáng)度低，難以承受很大拉力，通常用在中高壓液壓系統(tǒng)。在實(shí)際修理中，由于缸頭端部有卡鍵槽，活塞油封在裝入時(shí)難以越過(guò)槽口，即使采用卡鍵槽“填料”或?qū)Ｓ霉ぱb導(dǎo)套也容易造成油封的局部損壞，返工率較高，維修質(zhì) 量不易保證；法蘭式液壓缸的端部采用法蘭螺栓聯(lián)接，強(qiáng)度高，能承受很大的拉力，多用于中高壓以上的液壓系統(tǒng)。 無(wú)論哪種液壓缸，在出現(xiàn)“內(nèi)漏”故障維修時(shí)，都要將其分解，更換活塞油封。由于液壓缸個(gè)大體沉，結(jié)構(gòu)配合緊密，分解時(shí)有許多困難，如：不容易搬遷移動(dòng)、活塞桿不容易從缸筒內(nèi)抽出和裝復(fù)以及液壓油噴灑過(guò)多等，造成勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。 為了確保液壓缸維修質(zhì)量，防止液壓油被“二次污染”和浪費(fèi)，減少裝配時(shí)密封件的損壞率與勞動(dòng)強(qiáng)度，精心設(shè)計(jì)制作了液壓缸拆裝專用機(jī)具 液壓缸拆裝機(jī)。 用于液壓缸的拆裝，提高液壓缸的維修效率和改 善液壓缸的拆裝質(zhì)量。 1.2 液壓缸的發(fā)展趨勢(shì) 隨著液壓技術(shù)的深入普及和應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，對(duì)液壓缸的工作性能、結(jié)構(gòu)、使用范圍、制造精度、外觀、材料、試驗(yàn)方法都不斷提出新的要求。在新的形勢(shì)下，液壓缸的發(fā)展趨勢(shì)為： （ 1） 高壓化、小型化 高壓化是減小液壓缸徑向尺寸和減輕重量，并縮小整套液壓裝置體積尺寸的有效途徑，目前超高壓泵的輸出壓力已經(jīng)高達(dá) 250MPa 以上，一臺(tái)工作壓力為 100MPa的 15t輕型壓力機(jī)，可以制造成手電筒一般大小。 （ 2） 新材質(zhì)、輕型化 不久前，日本采用新組份的鋁合金，從液態(tài)開(kāi)始進(jìn)行新的熱處理工藝，結(jié)果最終 成型鋁合金材料的抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能可達(dá)到 45 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼的水平。這將使現(xiàn)用的液山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 壓缸的重量減輕三分之二以上。此外，國(guó)外在航空航天工業(yè)中已采用高彈性纖維復(fù)合樹(shù)脂塑料制作液壓缸筒和活塞桿。據(jù)資料記載：該材料的比重僅為鋁的 1/2 左右，強(qiáng)度為碳素鋼的 2倍。隨著新型材料的社會(huì)需求總量的擴(kuò)大以及成形、加工方法的不斷更新，價(jià)格下降后，將會(huì)在其他機(jī)械結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用。 （ 3） 新型機(jī)構(gòu)復(fù)雜化 隨著社會(huì)分工的進(jìn)一步細(xì)化以及液壓缸在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的普及應(yīng)用。為了適應(yīng)液壓缸應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，各種新穎結(jié)構(gòu)的液壓缸不斷出現(xiàn)。 （ 4） 高性能、多品種化 高速 、低速性能以及密封件的壽命是評(píng)價(jià)液壓缸的重要指標(biāo)。國(guó)外，超高速性能的液壓桿在高速達(dá) 2000mm/s 的工況下能均勻運(yùn)動(dòng)，且換向平穩(wěn)。低速液壓缸能在 8mm/s至零的最易發(fā)生液壓振蕩的速度區(qū)間，要不存在爬行，別勁等現(xiàn)象，液壓缸的工作溫度擴(kuò)大到 -60 至 +200。因此，對(duì)新型密封件，密封件的材料與摩擦體間的匹配性，以及液壓缸的加工工藝均提出了相應(yīng)的要求 （ 5） 節(jié)能化與耐腐蝕 高水基工質(zhì)和水質(zhì)液壓缸，以及用于深海開(kāi)發(fā)的耐蝕海水用傳動(dòng)液壓缸也在不斷的完善、發(fā)展，在我國(guó)也已進(jìn)入適用和試制階段 1.3 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的主 要內(nèi)容是針對(duì)工程機(jī)械上常用的單杠活塞式液壓缸的拆裝設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置 液壓缸拆裝機(jī)。液壓缸拆裝機(jī)主要包括機(jī)械和液壓兩部分。本文主要針對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括了總體方案確定，底座、內(nèi)外柱、頂板、耳座以及油缸耳座等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)、外柱壁以及銷釘?shù)膹?qiáng)度和剪切力的校核。 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 4 2 總體方案確定 在設(shè)計(jì)制造任何一種機(jī)械時(shí)，都應(yīng)該對(duì)該機(jī)械的作用對(duì)象有一定的研究，只有對(duì)其作用對(duì)象有充分的認(rèn)識(shí)和了解，設(shè)計(jì)制造的機(jī)械才能更好地滿足使用要求。在設(shè)計(jì)液壓缸拆裝機(jī)之前，我們必須先對(duì)液壓缸進(jìn)行研究。 2.1 液壓 缸的分類與故障 2.1.1 液壓缸的分類 液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。壓缸的種類繁多，根據(jù)不同的分類方式有可以分為不同的類別。在此，只根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，將其分為四種類型。 （ 1）活塞式液壓缸 活塞缸分單桿活塞缸和雙桿活塞缸兩種結(jié)構(gòu)，其固定方式由缸體固定和活塞桿固定兩種，按液壓力的作用情況有單作用式和雙作用式。 單活塞桿液壓缸只有 一端有活塞桿。如圖 2.1 所示，它只在活塞的一側(cè)設(shè)有活塞桿，因而兩腔的有效作用面積不同，無(wú)活塞桿的一腔習(xí)慣上稱無(wú)桿腔（或大腔），帶活塞桿的一腔則稱有桿腔（或小腔）。 通常油液進(jìn)入活塞一側(cè)的無(wú)桿腔作為工作狀態(tài)，油液進(jìn)入有桿腔作為返回狀態(tài)，在供油量相同時(shí)，不同腔進(jìn)油活塞的運(yùn)動(dòng)速度不同；在需克服的負(fù)載力相同時(shí)，不同腔進(jìn)油所需要的供油壓力不同，或者說(shuō)在系統(tǒng)壓力調(diào)定后，液壓缸兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)所能克服的負(fù)載力不同。 圖 2.1 單桿雙作用活塞式液壓缸 Fig. 2.1 Single-pole double-acting hydraulic cylinder piston （ 2）柱塞式液壓缸 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 柱塞桿分徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。由于柱塞與導(dǎo)向套配合，以保證良好的導(dǎo)向，故可以不與缸筒接觸的場(chǎng)合。柱塞端面是受壓面，其面積的大小決定柱塞缸的輸出速度和推力，因而對(duì)缸筒內(nèi)壁的精度要求很低，甚至可以不加工，工藝性好，成本較低，特別適用于行程較長(zhǎng)定了柱塞缸的輸出速度和推力。柱塞工作時(shí)恒受壓，為保證壓桿的穩(wěn)定，柱塞必須有足夠的剛度，故柱塞直徑一般較大，重量也較大，水平安裝時(shí)易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞缸適宜于垂直安裝使用。水平安裝使用時(shí)，為了減輕重量 ，有時(shí)柱塞采用空心結(jié)構(gòu)。柱塞缸返回需借助外力作用，如垂直缸借助柱塞與運(yùn)動(dòng)部件的自重，彈簧力等，以獲得往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞式液壓缸常成對(duì)使用。柱塞式液壓缸的結(jié)構(gòu)如圖 2.2所示。 圖 2.2 柱塞式液壓缸 Fig. 2.2 Piston hydraulic cylinder （ 3）伸縮式 伸縮式液壓缸如圖 2.3所示，具有二級(jí)或多級(jí)活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。 圖 2.3 伸縮式液壓缸 Fig.2.3 Telescopic hydraulic cylinder 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 6 伸縮缸可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的行程，而縮回時(shí)長(zhǎng)度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上。其結(jié)構(gòu)如圖 2.3所示。 （ 4）擺動(dòng)式液壓缸 擺動(dòng)缸又稱擺動(dòng)液壓馬達(dá)，它能實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)。擺動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)比連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以葉片式擺動(dòng)缸應(yīng)用較多。擺動(dòng)液壓缸有單葉片式和雙葉片式兩種。其結(jié)構(gòu)如圖 2.4所示。 圖 2.4 擺動(dòng)式液壓缸 Fig.2.4 Swinging hydraulic cylinder 2.1.2 液壓缸的常見(jiàn)故障 液壓缸是液壓系統(tǒng)中將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件 ，其作為一種元件，一種工作裝置 ，與所有機(jī)械設(shè)備一樣，在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中不可避免地在其結(jié)構(gòu)零部件中會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損、疲勞、蠕變、腐蝕、松動(dòng)、剝落老化變質(zhì)甚至損壞等現(xiàn)象，使得液壓缸工作性能、技術(shù)狀況惡化，進(jìn)而直接造成整臺(tái)液壓設(shè)備的故障甚至失效，液壓缸保養(yǎng)維修的重要性和必要性由此可見(jiàn)。 其故障 及其原因 可基本歸納 為以下幾點(diǎn)： （ 1） 液壓缸誤動(dòng)作或動(dòng)作失靈 。 常見(jiàn)原因如下： 閥芯卡住或閥孔堵塞 ； 活塞桿與缸筒卡住或液壓缸堵塞 ； 液壓系統(tǒng)控制壓力太低 ； 液壓系統(tǒng)中進(jìn)入空氣 ； 液壓缸初始動(dòng)作緩慢。 （ 2） 液壓缸工作時(shí)不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載 。 常見(jiàn)原因如下： 液壓缸內(nèi)部泄漏 ； 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 液壓回路泄漏 ； 液壓油經(jīng)溢流閥旁通回油箱 。 （ 3） 液壓缸活塞滑移或爬行 。 常見(jiàn)原因如下： 液壓缸內(nèi)部澀滯。 潤(rùn)滑不良或液壓缸孔徑加工超差 液壓泵或液壓缸進(jìn)入空氣 密封件質(zhì)量與滑移或爬行有直接關(guān) 工作生產(chǎn)中由于液壓缸故障導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，通過(guò)分析液壓缸的常見(jiàn)故障及其原因后，我們了解到要解決液壓缸的常見(jiàn)故障以及對(duì)對(duì)液壓缸進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)都會(huì)對(duì)液壓缸進(jìn)行拆卸和裝復(fù)?，F(xiàn)在社會(huì)生活隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和普及，液壓技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上得到了大量的使用，尤其是工程機(jī) 械行業(yè)中，在機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)下，液壓缸在工程機(jī)械上得到廣泛的使用，一臺(tái)工程機(jī)械上都安裝不下一個(gè)液壓缸，像常用的 ZL50 裝載機(jī)上就使用了 3 個(gè)液壓缸。由此可見(jiàn)液壓缸拆裝機(jī)在實(shí)際生活中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前，人們對(duì)液壓缸拆裝機(jī)的研究開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)還處于初步階段。液壓缸拆裝的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)置功能，在行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有確定使用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)研究人員針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)液壓缸拆裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式都有自己的解決方案。目前市場(chǎng)上存在的液壓缸拆裝機(jī)主要由臥式和立時(shí)兩種類型。 臥式液壓缸拆裝機(jī)，具有機(jī)構(gòu)尺寸 大，占用空間，搬遷困難，在拆裝大型液壓缸時(shí)時(shí)被拆液壓缸容易產(chǎn)生彎曲等缺點(diǎn)，因此臥式液壓缸拆裝機(jī)用于小型液壓缸的拆裝的。工程機(jī)械上的液壓缸往往都具有工作行程長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)潔，外形尺寸較大，工作壓力大等特點(diǎn)。對(duì)于不同用途的液壓缸在設(shè)計(jì)上有不同的要求，相應(yīng)地在結(jié)構(gòu)上也有不同的特點(diǎn)。結(jié)合工程機(jī)械上使用的液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此設(shè)計(jì)的液壓缸拆裝機(jī)采用立式結(jié)構(gòu)。 液壓缸拆裝機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 2.5所示，該液壓缸拆裝機(jī)主要有機(jī)械和液壓兩大操作系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)主要由 1、底板 2、外柱 3、耳座 4、夾緊架 5、軸銷 6、油缸耳座 7、內(nèi)柱9、頂板 等組成。液壓系統(tǒng)主要由 8、液壓缸 10、油箱總成 11、液壓泵 12、電動(dòng)機(jī) 13三位四通電磁換向閥等構(gòu)成。 該液壓缸拆裝機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、靈活方便、堅(jiān)固耐用、安全可靠的特點(diǎn)。最大加載力為 10T，機(jī)械架外柱高 1640mm，內(nèi)柱高 1565mm。適用于拆裝工程機(jī)械上行程在 200mm 1000mm液壓缸的拆卸與安裝。 考慮到工作環(huán)境、使用特點(diǎn)、成本要求以及工程機(jī)械液壓缸的特點(diǎn)結(jié)合機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，在滿足基本強(qiáng)度和剛度需要的前提下，整體結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)造型的美觀，底板、頂板以及兩側(cè)柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單實(shí)用、制造方便，工作裝置、 控制裝置、液壓系統(tǒng)、吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 8 動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)、選取應(yīng)合理、盡量選用國(guó)內(nèi)外知名品牌和常用標(biāo)準(zhǔn)，以確保整機(jī)的質(zhì)量可靠性和制造的方便性。 1 底板； 2 外柱； 3 耳座； 4夾緊架； 5 軸銷； 6 油缸耳座； 7 內(nèi)柱； 8 液壓缸； 9 頂板；10 油箱總成； 11 液壓泵； 12 電動(dòng)機(jī)； 13 三位四通電磁換向閥 圖 2.5 液壓缸拆裝機(jī)總圖 Fig.2.5 General Plan cylinder changer 2.2.1 機(jī)架設(shè)計(jì) 機(jī)架的基本結(jié)構(gòu)如圖 2.6 所示，主要由 1、耳座 2、底板 3、夾緊架 4、外柱 5、內(nèi)柱 6、頂板 7、油 缸耳座 9、軸銷等組成。機(jī)架主要用于固定被拆裝液壓缸，安裝液壓動(dòng)力系統(tǒng)的執(zhí)行元件（工作液壓油缸），為工作液壓缸和被拆裝液壓缸的移動(dòng)和安放提供空間位置，對(duì)拆裝機(jī)的工作范圍進(jìn)行粗調(diào)。并保證液壓缸拆裝機(jī)能拆裝行程在 200mm至1000mm的液壓缸，且在加載壓力為 10T時(shí)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。 底座主要用于機(jī)架的固定和安放以及外柱和耳座的安裝，由于機(jī)架的結(jié)構(gòu)尺寸較山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 大，尤其是在內(nèi)柱伸展到極限位置時(shí)機(jī)架高達(dá) 3.5m，為了保證機(jī)架的穩(wěn)定性，底座采用工字型結(jié)構(gòu)。 底座主要由腳板、橫板、加強(qiáng)筋以工字型的結(jié)構(gòu)焊接而成。橫板橋接 在兩腳板之上，外柱座板和耳座均通過(guò)螺釘和底座的橫板固定在一起。為了防止液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)橫板發(fā)生彎曲失效，在橫板下面焊接有加強(qiáng)筋。 側(cè)柱由外柱和內(nèi)柱組成，主要用于液壓缸拆裝機(jī)實(shí)際工作范圍的調(diào)節(jié)和頂板的安裝以及被拆裝液壓缸的固定。 外柱通過(guò)螺釘和底座連接在一起，內(nèi)柱通過(guò)螺釘和頂板連接在一起，內(nèi)柱套入外柱之中。在內(nèi)柱頂部安裝有頂板，頂板的中間位置安有液壓系統(tǒng)的液壓油缸。為了被拆裝液壓缸在機(jī)架上的安裝固定，在外柱下部焊接有腰板用于夾緊架的安裝。 外柱壁上距離外柱頂端 250mm 處開(kāi)有一個(gè) 35mm 的圓形通孔。內(nèi)柱壁 在距離內(nèi)柱座板 250mm處開(kāi)有第一個(gè) 32mm的圓形通孔，然后依次向下每間隔 175mm的距離進(jìn)行打孔，內(nèi)柱上總共打有八個(gè) 32mm的圓形通孔。內(nèi)外壁之間采用間隙配合，內(nèi)柱能在外柱內(nèi)上下移動(dòng)，兩者之間采用銷釘固定。 通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)柱在外柱里的相對(duì)位置，從而改變液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。液壓缸拆裝機(jī)不同的工作位，可以通過(guò)外柱通孔與內(nèi)柱不同通孔銷接的方式來(lái)進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)（調(diào)級(jí)方法是：在兩耳座之間加入相應(yīng)的支撐桿并固定好，然后啟動(dòng)液壓系統(tǒng)向工作液壓缸的無(wú)桿腔或有桿腔加壓從而調(diào)節(jié)內(nèi)柱的高度），然后通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行 液壓缸進(jìn)行細(xì)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸拆裝機(jī)工作范圍無(wú)間斷調(diào)節(jié)。 當(dāng)內(nèi)柱全部進(jìn)入外柱內(nèi)時(shí)是液壓缸拆裝機(jī)的最低工作位，此時(shí)機(jī)架高度為 2300mm左右，適用于拆裝行程為 200mm的液壓缸。當(dāng)內(nèi)柱最下端的圓形通孔和外柱上的通孔對(duì)齊并通過(guò)銷釘固定時(shí)，此時(shí)達(dá)到液壓缸拆裝機(jī)的最高工作位，機(jī)架高度為 3000mm左右，適用于拆裝行程為 1000mm 的液壓缸。拆裝機(jī)的其它工位可以根據(jù)被拆裝液壓缸的具體尺寸用同樣的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。 底板上用螺釘固定有一耳座，用于安裝固定被拆液壓缸缸筒上的耳環(huán)，在耳座側(cè)板上開(kāi)有 40mm的通孔，同軸銷和耳座 配合一起固定被拆液壓缸。耳座兩側(cè)板之間的距離根據(jù)可拆裝的最大液壓缸的耳環(huán)厚度確定。 為了使液壓缸拆裝機(jī)保持良好的工作狀態(tài)，應(yīng)該保證固定好的被拆液壓缸垂直于水平面且其活塞缸的軸線和工作液壓缸活塞桿的軸線相重合。只靠耳座是很難將被拆液壓缸固定到位的，因此為能更好的固定被拆液壓缸，在外柱的適當(dāng)位置裝有一夾緊架同耳座一起固定被拆液壓缸。夾緊架通過(guò)其上的抓手對(duì)被拆裝液壓缸進(jìn)行固定。 頂板中間裝有工作液壓缸，用于調(diào)級(jí)機(jī)架的高度和液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)提供動(dòng)力。并對(duì)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍進(jìn)行細(xì)調(diào)。 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 10 1 耳座； 2 底板 ； 3 加緊架； 4 外柱； 5 內(nèi)柱； 6 頂板； 7 虎爪； 8 軸銷 圖 2.6 機(jī)架 Fig.2.6 Rack 2.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 2.7所示，主要由 1、液壓缸 2、油箱總成 3、液壓泵 4、電動(dòng)機(jī) 5、插裝閥以及管路等組成。液壓動(dòng)力系統(tǒng)主要用于為工作液壓缸提供動(dòng)力，使工作液壓缸的活塞桿能夠在工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的移動(dòng)，在對(duì)拆裝機(jī)的工作范圍進(jìn)行細(xì)調(diào)，使油缸耳座上的軸銷能更好地與被拆裝液壓缸活塞上的耳環(huán)連接。 油箱總成包括空氣過(guò)濾器，吸油過(guò)濾器，回油過(guò)濾器和液位計(jì)組成，電動(dòng)機(jī)與液壓泵連接，吸油過(guò)濾 器與液壓泵之間通過(guò)鋼管連接起來(lái)，液壓泵的出油口與插裝閥組通過(guò)軟管連接，兩個(gè)三位四通電磁換向閥中的一個(gè)接待拆裝的液壓缸，另一個(gè)接機(jī)架上的液山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 壓缸。三位四通電磁換向閥的出油口與油箱上的回油過(guò)濾器連接。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，帶動(dòng)液壓泵工作，液壓泵吸油，液壓油經(jīng)過(guò)吸油過(guò)濾器到達(dá)液壓泵，液壓泵將液壓油送到插裝閥，當(dāng)壓力大于最大工作壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)啟，一部分液壓油通過(guò)回油管路，經(jīng)過(guò)回油過(guò)濾器回到油箱，達(dá)到卸荷的作用。另一部分液壓油則驅(qū)動(dòng)液壓缸工作。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，三位四通電磁換向閥不工作，液壓油直接回到油箱。并控制工 作液壓缸活塞桿的伸縮用于拆裝工作。 1 液壓缸； 2 油箱總成； 3 液壓泵； 4 電動(dòng)機(jī)； 5 三位四通閥 圖 2.7 液壓系統(tǒng) Fig.2.07 Hydraulic system 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 12 3 機(jī)架總成設(shè)計(jì) 壓缸拆裝機(jī)主要由機(jī)械和液壓兩大操作系統(tǒng)，本文主要對(duì)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖3.01 所示，機(jī)械系統(tǒng)主要由 1、耳座 2、底板 3、夾緊架 4、外柱 5、內(nèi)柱 6、頂板 7、油缸耳座 9、軸銷等組成。結(jié)合機(jī)械系統(tǒng)的功能結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和原則以及機(jī)械系統(tǒng)各部份的功用，下面對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的各部分進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.1 底座的設(shè)計(jì) 工程機(jī)械上使用的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸大、工作壓力高，在液壓缸拆裝時(shí)對(duì)拆裝機(jī)的強(qiáng)度要求高，同時(shí)液壓缸拆裝機(jī)的設(shè)計(jì)工作范圍為 200mm至 1000mm，設(shè)計(jì)加載載荷為 10T。因此拆裝機(jī)的結(jié)構(gòu)基本全采用鋼結(jié)構(gòu)并且結(jié)構(gòu)尺寸大，在液壓缸拆裝機(jī)伸展到極限尺寸時(shí)，高度可達(dá) 3.5m 以上。綜合考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和地面的承載能力以及美觀等各種因素后，采用了工字型結(jié)構(gòu)的底座設(shè)計(jì)。底座的結(jié)構(gòu)形式如圖 3.1 所示，主要由 1、腳板 2、橫板 3、加強(qiáng)筋組成。 底座由橫板和加強(qiáng)筋以及腳板焊接而成。為了保證底座的穩(wěn)定性，底座只采用腳板接地。腳板采用 900mm 80mm 40mm的長(zhǎng)條結(jié)構(gòu)形式。橫板通過(guò)焊接的方式橋搭在兩腳板的中間位置形成工字型結(jié)構(gòu)，工字型的底座結(jié)構(gòu)對(duì)高型機(jī)架具有很好的穩(wěn)定性?？紤]到 1000mm 行程液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸以及兩側(cè)柱的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，為了將操作的方便和更好的固定被拆裝液壓缸。橫板采用 1100mm 220mm 15mm的結(jié)構(gòu)形式。液壓缸拆裝機(jī)的最大加載力為 10T，為使液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)橫板不會(huì)產(chǎn)生過(guò)度的彎曲從而影響液壓缸拆裝機(jī)的正常工作。因此，為了加強(qiáng)橫板的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，橫板的下面焊接有兩塊940mm 15mm 37mm 的加強(qiáng)筋。 加強(qiáng)筋的下底面比腳板的下底面低 3mm，從而保證底板暗訪在地面上的平穩(wěn)性。 為了液壓缸拆裝機(jī)便于拆裝和裝運(yùn)，底座采用獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式。在長(zhǎng)途搬運(yùn)的時(shí)侯可將液壓缸拆裝機(jī)上的螺釘連接件拆下把液壓缸拆裝機(jī)拆卸成幾塊后再裝車，等運(yùn)送到目的地后在進(jìn)行組裝，如此可以減小液壓缸拆裝機(jī)在運(yùn)輸工程中的空間尺寸方便運(yùn)輸。 兩外柱位于底座橫板的兩端，橫板中間位置裝有耳座。外柱和耳座均通過(guò)螺釘與底座橫板進(jìn)行連接固定。橫板上車有 M12的螺栓，采用螺釘連接不僅考慮了整機(jī)的運(yùn)輸而且避免了螺栓連接的缺陷。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 1 腳板； 2 橫板； 3 加強(qiáng)筋 圖 3.1 底座 Fig.3.1 Base 3.2 耳座的設(shè)計(jì) 液壓缸拆裝機(jī)的耳座采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)形式如圖 3.2 所示，主要由 1、底板 2、側(cè)板組成。 耳座通過(guò)螺釘同底座連接在一起。工作時(shí)，耳座主要用于固定被拆液壓缸缸筒上的耳環(huán)。耳座固定在底座橫版上，為了方便兩者的連接固定，耳座底板長(zhǎng)度和橫板等寬為220mm。 液壓缸拆裝機(jī)可拆裝的最大油缸行程為 1000mm。因此，耳座在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求能固定行程 1000mm液壓缸缸筒耳環(huán)。結(jié)合 1000mm行程油缸缸筒的結(jié)構(gòu)形式，為了方便其在耳座上的安裝固，耳座側(cè)板采用如 圖 3.2的結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖 YCJ-010600。耳座兩側(cè)板之間的設(shè)計(jì)距離為 80mm。耳座需要和軸銷配合使用，因此在耳座側(cè)板上開(kāi)有通孔，通孔直徑對(duì)應(yīng)于軸銷的直徑設(shè)計(jì)為 40mm，在液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)耳座要承受工作壓力和拉力，為了使耳座在液壓缸拆裝機(jī)最大加載壓力下不會(huì)產(chǎn)生力學(xué)性能失效，底板和側(cè)板均采用材料為 Q235厚度為 15mm的鋼板焊接在耳座底板上。耳座底板通過(guò)四個(gè)M12 35 的螺釘和底座連接固定在一起。結(jié)合耳座各部分的結(jié)構(gòu)尺寸同時(shí)為了方便耳座的固定，耳座底板設(shè)計(jì)寬度確定為 200mm。工作時(shí)通過(guò)軸 銷同被拆裝液壓缸缸筒上的耳環(huán)銷接在一起，從而實(shí)現(xiàn)耳座與被拆裝液壓缸的固定。 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 14 1 底板； 2 側(cè)板 3.2 耳座 Fig.3.02 Ear Block 3.3 軸銷設(shè)計(jì) 液壓缸拆裝機(jī)上有兩個(gè)軸銷，分別位于底板耳座和油缸耳座上，其主要作用是在液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)將被拆液壓缸和機(jī)架固定在一起。底板耳座上的軸銷用于底板耳座與被拆液壓缸缸筒的固定，油缸耳座上的軸銷用于將被拆液壓缸活塞桿的耳環(huán)和油缸耳座的固定。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)軸銷選用 45 鋼作為原材料，其結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。為了使用的方便，操作的簡(jiǎn)單，兩個(gè)軸銷采用相同 的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。軸銷在使用的過(guò)程中需要和耳座配合使用且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求軸銷與耳座之間采用間隙配合。因此，在滿足強(qiáng)度要求和使用要求以及材料性能的前提下，兩耳座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了軸銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。由底板耳座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，底板耳座兩側(cè)板的厚度為 15mm，兩側(cè)板之間的距離為 80mm，在耳座側(cè)板上開(kāi)有 40mm的通孔。在綜合考慮各種因素的情況下結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定軸銷的中間軸采用 40mm長(zhǎng) 120mm的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 軸銷除了用于耳座上同被拆液壓缸固定以外。在調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)實(shí)際工作范圍時(shí)，還起到固定支撐桿的作用。結(jié)合 支撐桿的結(jié)構(gòu)形式，在軸銷中間軸的兩端各設(shè)計(jì)有直徑為 30mm長(zhǎng)為 55mm的臺(tái)階軸。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 在臺(tái)階軸外端面 5mm 處開(kāi)有 3.5mm 的通孔用于插開(kāi)口銷，從而保證軸銷同支撐桿配合工作時(shí)的可靠性和安全性。 圖 3.3 軸銷 Fig.3.3 Shaft 3.4 外柱設(shè)計(jì) 一臺(tái)液壓缸拆裝機(jī)有一對(duì)外柱，其主要作用是在工作時(shí)，支撐液壓缸拆裝機(jī)內(nèi)柱、頂板、工作油缸以及承載工作壓力與拉力的作用。 3.4.1 外柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 外柱是液壓缸拆裝機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件，主要起支撐作用，在工作時(shí)受到壓力和拉力兩種作用力。其基本結(jié)構(gòu)如圖 3.4所示，主要由 1、圓筒 2、腰板 3、座板、 4、支撐板組成。 外柱通過(guò)螺釘和底座連接在一起，立于底座橫板的兩端。為了能使外柱能更好的同底座固定在一起以及液壓缸拆裝機(jī)拆裝和裝配的方便在外柱下端焊接有外柱座板 3，結(jié)合外柱和底座橫版的尺寸，外柱座板使用 220mm 220mm 15mm 的方形結(jié)構(gòu)并采用 Q235號(hào)鋼為材料。參照用于連接固定外柱底座和底座橫板的螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)在外柱座板的四個(gè)角的適當(dāng)位置開(kāi)有 14mm 的通孔。 由于外柱的的軸向尺寸較長(zhǎng)，為了保證外柱在座板上焊接的穩(wěn)定性，在座板和外柱之間設(shè)計(jì)焊接有四塊支撐板 4，將 座板和外柱固定在一起。液壓缸拆裝機(jī)夾緊架間接固定在外柱上，考慮拆裝機(jī)拆裝范圍內(nèi)各種型號(hào)的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸為了方便被拆裝液壓缸的固定在外柱的下部距離外柱座板 385mm 處焊接有固定加緊架的第一塊腰板 2，兩腰板之間的距離根據(jù)加緊架的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)為 75mm。由于液壓缸拆裝機(jī)的工作范圍為 200mm至 1000mm。因此，要求液壓缸拆裝的機(jī)架的高度具有伸縮性。根據(jù)功能要求，結(jié)構(gòu)上采用內(nèi)柱位于外柱上部并套接于外柱里邊，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外柱之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)、外柱之間采用銷釘固定的方式來(lái)控制內(nèi)外柱的相對(duì)位置，外柱上銷釘孔大小為 35mm開(kāi)在距離外柱頂端 250mm處的柱壁上。當(dāng)內(nèi)柱全部縮進(jìn)外柱里邊時(shí)液壓缸拆裝機(jī)能拆裝行程為吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 16 200mm的液壓缸，為了保證液壓拆裝機(jī)的下限拆裝范圍，外柱的高度確定為 1640mm。 根據(jù)被拆液壓缸的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸、液壓缸拆裝機(jī)設(shè)計(jì)的工作范圍、材料的結(jié)構(gòu)性能和尺寸、外形的簡(jiǎn)潔美觀、操作使用的方便等多種因素。采用 Q235號(hào)鋼外徑為 121mm的空心圓筒外柱結(jié)構(gòu)形式。工作時(shí)外柱承載的最大加載壓力為液壓缸拆裝機(jī)的設(shè)計(jì)載荷10T，初步確定鋼壁厚度為 6mm。以此為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并對(duì)外柱進(jìn)行力學(xué)性能分析。 1 圓筒； 2 腰板； 3 座板； 4 支撐板 圖 3.4 外柱 Fig.3.4 External columns 3.4.2 外柱強(qiáng)度校核 外柱屬于直桿，主要受到內(nèi)柱和底座的壓力和拉力，對(duì)外柱進(jìn)行力學(xué)性能分析時(shí)，只需校核外柱的強(qiáng)度，當(dāng)強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，外柱的其它力學(xué)性能均可滿足使用要求，故其它力學(xué)性能可以不用校核。 液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)，當(dāng)活塞桿上行時(shí)，活塞壁受到向下的壓力，上頂板兩端受到向上的支撐力NF，故機(jī)架內(nèi)、外柱均受到向下的壓力 F。根據(jù)外柱壁的實(shí)際受力情況畫出外柱側(cè)壁的受力模 型如 3.5所示，以此受力模型為依據(jù)對(duì)外柱進(jìn)行強(qiáng)度分析。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 3.5 外柱力學(xué)原理圖 Fig.3.5 Mechanical schematic exterior columns 由強(qiáng)度校核公式 NFA （ 3.1） 根據(jù)以上公式對(duì)外柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由圖可得 R=60.5mm， r=54.5mm， d=35mm故有 外柱壁的受力面積為： 22 2 ( )d R r A= R r 3 2 3 2 3 33 . 1 4 ( 6 0 . 5 1 0 ) 3 . 1 4 ( 5 4 . 5 1 0 ) 2 3 5 1 0 ( 6 0 . 5 5 4 . 5 ) 1 0 m m m 621 1 4 6 . 6 1 0 m 外柱壁的壓力為 41 5 1 02 NF F F N 根據(jù)強(qiáng)度校核公式（ 3.1），外柱壁所受到的應(yīng)力為 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 18 FA = 4625 1 01 1 4 6 .6 1 0Nm= 64 3 .6 1 1 0 Pa 43.61MPa 通過(guò)查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 Q235號(hào)鋼的許用屈服力為 = 2 3 5 M P as 因?yàn)?4 3 . 6 1 = 2 3 5 M P asM P a 由以上結(jié)論可知外柱壁厚滿足強(qiáng)度要求，外柱的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)合理。 3.5 內(nèi)柱設(shè)計(jì) 內(nèi)柱同外柱一樣是液壓缸拆裝機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件，其除起支撐作用外，還是調(diào)節(jié)內(nèi)、外柱先對(duì)位置的重要構(gòu)件。通過(guò)內(nèi)柱在外柱內(nèi)移動(dòng)的方式改變與外柱孔銷接的內(nèi)柱孔，從而調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。 3.5.1 內(nèi)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 一臺(tái)液壓缸拆裝機(jī)有一對(duì)內(nèi)柱，其結(jié)構(gòu)如圖 3.6 所示，主要由 1、圓筒 2、座板組成。內(nèi)柱主要有三個(gè)作用，首先是調(diào)節(jié)液壓缸拆 裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)柱和外柱銷接的位置來(lái)改變液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。其次是液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)承受壓力和拉力。為了更好的保證兩內(nèi)柱在加載壓力為 10T時(shí)能正常工作，兩內(nèi)柱采用了許用屈服壓力為 235MPa的 Q235號(hào)鋼為材料。最后是安裝機(jī)架的頂板。 在結(jié)構(gòu)上內(nèi)柱套接在外柱里，因此內(nèi)柱同外柱一樣在結(jié)構(gòu)上采用圓筒型的設(shè)計(jì)。工作的時(shí)候需要通過(guò)內(nèi)、外柱的相互配合來(lái)調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。依據(jù)外柱已知的結(jié)構(gòu)形式，確定出內(nèi)柱采用外徑為 106mm 厚 6mm 的空心圓形鋼管，結(jié)合液壓缸拆裝機(jī)設(shè)計(jì)的上限工作范圍 1000mm 以及外柱的已知機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)內(nèi)柱的高度為1550mm。工作是通過(guò)內(nèi)柱在外柱里的移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍，因此，內(nèi)柱在距離內(nèi)柱座板 250mm 出開(kāi)有第一個(gè) 32mm 的通孔，以此為基準(zhǔn)，以 175mm為間隔依次向下聯(lián)系開(kāi)孔，一個(gè)內(nèi)柱上開(kāi)有 8同樣的通孔。為了方便頂板和內(nèi)柱的連接與固定以及液壓缸拆裝機(jī)的拆卸和運(yùn)輸，在內(nèi)柱的結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)有一內(nèi)柱座板。內(nèi)柱座板的結(jié)構(gòu)形式參照外柱座板的設(shè)計(jì)方原則，結(jié)合頂板的結(jié)構(gòu)形式確定內(nèi)柱座板的結(jié)構(gòu)為 220mm220mm 15mm。內(nèi)柱和內(nèi)柱座板之間通過(guò)焊接的形式固定在 一起。為了將內(nèi)柱和內(nèi)柱底座焊接的方便和牢固，在內(nèi)柱底座的中心開(kāi)有 107mm深為 5mm的圓槽。 根據(jù)被拆液壓缸的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸、液壓缸拆裝機(jī)設(shè)計(jì)的工作范圍、材料的結(jié)構(gòu)性能和尺寸、外形的簡(jiǎn)潔美觀、操作使用的方便以及內(nèi)柱同外柱的配合等因素，內(nèi)柱采用 Q235號(hào)鋼的空心圓筒的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)合液壓缸拆裝機(jī)的許用加載壓力 10T，初步確定鋼壁厚度為 6mm。以此為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并對(duì)內(nèi)柱進(jìn)行力學(xué)性能分析。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 1 圓筒； 2 座板 圖 3.6 內(nèi)柱 Fig.3.6 Interior columns 3.5.2 內(nèi)柱強(qiáng)度校核 內(nèi)柱同屬于直 桿，在工作時(shí)主要受到來(lái)自頂板和外柱的壓力和拉力，在進(jìn)行力學(xué)性能校核時(shí)，只需校核其強(qiáng)度即可。 該液壓缸拆裝機(jī)以 10T為理論設(shè)計(jì)載荷，當(dāng)液壓油缸的活塞桿像下運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油缸的缸筒和機(jī)架頂板受向上的拉力，根據(jù)力的傳遞性，兩內(nèi)柱同時(shí)受到向上的拉力，當(dāng)液壓油缸的活塞桿像上運(yùn)動(dòng)時(shí)，同理可推出兩內(nèi)柱受到向下的壓力。以內(nèi)柱受到壓力時(shí)的實(shí)際受力情況畫出內(nèi)柱的受力模型如圖 3.7 所示，以此受力模型為依據(jù)對(duì)內(nèi)柱進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 20 圖 3.7內(nèi)柱受力模型圖 Fig.3.7 Mechanical schematic of cylindrical 根據(jù)強(qiáng)度校核公式 3.1對(duì)內(nèi)柱進(jìn)行強(qiáng)度校核 由圖可得 R=53.5mm， r=47.5mm， d=32mm故有 內(nèi)柱壁的受力面積為： 22 2 ( )d R r A= R r 3 2 3 2 3 33 . 1 4 ( 5 3 . 5 1 0 ) 3 . 1 4 ( 4 7 . 5 1 0 ) 2 3 2 1 0 ( 5 3 . 5 4 7 . 5 ) 1 0 m m m 621 5 1 8 . 8 4 1 0 m 內(nèi)柱壁的壓力為 41 5 1 02 NF F F N 根據(jù)強(qiáng)度校核公式（ 1.01），上側(cè)壁所受到的應(yīng)力為 NFA = 4625 1 01 5 1 8 .8 4 1 0Nm= 63 2 .9 2 1 0 Pa 32.92MPa 通過(guò)查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 Q235號(hào)鋼的許用屈服力為 = 2 3 5 M P as 因?yàn)?3 2 . 9 2 = 2 3 5 M P asM P a 由以上結(jié)論可知外柱壁厚滿足強(qiáng)度要求，外柱的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)合理。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 3.6 頂板的設(shè)計(jì) 頂板是機(jī)架的主要部件之一，其結(jié)構(gòu)如圖 3.8 所示，主要有 1、 橫板 2 側(cè)板組成，側(cè)板通過(guò)焊接的方式固定在橫板的兩側(cè)。 頂板的主要功能是固定并支撐壓缸拆裝機(jī)的液壓油缸，液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)承載加載壓力。頂板的兩端由螺釘與內(nèi)柱的座板固定在一起，液壓油缸通過(guò)螺釘連接固定在頂板橫板的中間位置。 頂板的結(jié)構(gòu)形式由其功能和與之配合的各部件決定。頂板的的中間位置需要安裝液壓油缸。因此，在頂板橫板的中間位置開(kāi)有通孔，通孔的結(jié)構(gòu)形式安裝在其上的液壓油缸的結(jié)構(gòu)尺寸確定為 122mm。 液壓油缸固定在頂板橫板上，液壓缸拆裝機(jī)工作時(shí)頂板將承擔(dān)液壓缸拆裝機(jī)的工作加載力。因此對(duì)頂板的力學(xué)性能有一定要 求，為了保證頂板在液壓缸拆裝機(jī)加載最大加載壓力 10T時(shí)，橫板不會(huì)產(chǎn)生過(guò)度的彎曲變形，繼而影響液壓缸拆裝機(jī)的正常工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上頂板橫板兩側(cè)焊接有結(jié)構(gòu)為 1110mm 15mm 50mm 的側(cè)板用于加強(qiáng)頂板底板的力學(xué)性能，從而在結(jié)構(gòu)上保證頂板的力學(xué)性能。 頂板橫板的結(jié)構(gòu)和功用同底座橫板類似，橫版的其他形狀結(jié)構(gòu)形式依照底板橫板的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定出頂板橫板最終的結(jié)構(gòu)形式采用 1110mm 220mm 15mm。頂板橫板上在需要同內(nèi)柱座板和液壓缸進(jìn)行螺釘連接的部位均車有 M12的螺紋孔。 1 底板； 2 側(cè) 板 圖 3.8 頂板 Fig.3.8 Roof 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 22 3.7 側(cè)壁插銷設(shè)計(jì) 3.7.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 一臺(tái)液壓缸拆裝機(jī)上有兩個(gè)側(cè)壁插銷，其主要作用是將內(nèi)柱和外柱銷接在一起，使內(nèi)柱不能在外柱里產(chǎn)生相對(duì)位移，從而確定液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍，分別位于兩內(nèi)、外柱的銷接處。外柱和內(nèi)柱的銷接口在結(jié)構(gòu)上均設(shè)計(jì)為圓形。其圓形銷口分別為 35mm和 32mm。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，側(cè)壁插銷和內(nèi)柱的銷孔采用的間隙配合。由此可以確定側(cè)壁插銷工作部件的結(jié)構(gòu)尺寸為 32mm，長(zhǎng)度根據(jù)外柱的外徑尺寸確定為 135mm?？紤]到銷釘外形的簡(jiǎn)潔美觀 和使用的方便性，設(shè)計(jì)側(cè)壁插銷蓋的直徑為 45mm。側(cè)壁插銷的總長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 150mm。為了保證側(cè)壁銷釘工作時(shí)安全性，側(cè)壁銷釘?shù)墓ぷ鞑课痪嚯x端面 7mm處開(kāi)有 3.5mm 的開(kāi)口銷孔，用于插開(kāi)口銷。側(cè)壁插銷的結(jié)構(gòu)如圖 3.9示。 圖 3.9 側(cè)壁插銷 Fig.3.9 Wall plug 3.7.2 側(cè)壁插銷強(qiáng)度校核 側(cè)壁插銷位于內(nèi)、外柱的銷接處，主要受到內(nèi)、外柱的剪切力 F 。對(duì)側(cè)壁插銷進(jìn)行力學(xué)性能分析時(shí)，只需要考慮其受到的剪切力。在液壓缸拆裝機(jī)加載壓力為 10T時(shí)，要求校核側(cè)壁插銷在內(nèi)、外柱剪切力下滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)側(cè)壁插銷應(yīng)選用以 45 號(hào)鋼為材料。 根據(jù)側(cè)壁插銷的實(shí)際受力情況畫出側(cè)壁插銷的受力模型如圖 3.10 所示，以此受力模型為依據(jù)進(jìn)行切應(yīng)力分析并進(jìn)行強(qiáng)度校核。 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 3.10 側(cè)壁插銷受力圖 Fig.3.10 Wall by trying to pin 由許用應(yīng)力校核公式 sFA （ 3.2） 根據(jù)以上公式對(duì)側(cè)壁插銷進(jìn)行切應(yīng)力校核。 由平衡方程容易求出 41 2 . 5 1 04sF F F N 由圖可 知 R=16mm 則側(cè)壁插銷橫截面為 2 3 2 6 23 . 1 4 (1 6 1 0 ) 8 0 3 . 8 4 1 0mm A= R 根據(jù)剪切力校核公式（ 3.2），側(cè)壁插銷受的切應(yīng)力為 4 6622 . 5 1 0 3 1 . 1 0 1 0 3 1 . 1 08 0 3 . 8 4 1 0sF N P a M P aAm 通過(guò)查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 Q235號(hào)鋼的許用屈服為 =282M Pa 因?yàn)?3 1 . 1 0 = 2 8 2 M P aM P a 吳濤：液壓缸拆裝機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì) 24 由以上結(jié)論可知側(cè)壁插銷滿足材料的剪切力要求，側(cè)壁插銷的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)合理。 3.8 油缸耳座設(shè)計(jì) 油缸耳座在液壓缸拆裝機(jī)上同工作液壓缸的活塞桿通過(guò)螺紋 連接在一起，其主要作用是配合軸銷共同固定被拆液壓缸活塞桿耳環(huán)。 油缸耳座的結(jié)構(gòu)如圖 3.11所示，主要由 1、圓柱 2、隔板 3、側(cè)板等組成。油缸耳座圓柱主要用于同油缸螺栓聯(lián)接。根據(jù)設(shè)計(jì)的最大加載壓力通過(guò)查表確定采用缸徑100mm的液壓缸，由液壓缸活塞桿端部的螺紋尺寸確定出使用 80mm高 80的圓柱結(jié)構(gòu)，并在圓柱內(nèi)部車有 M42 2.5的內(nèi)螺紋，用于同活塞桿的聯(lián)接。 側(cè)板是油缸耳座的的重要構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)形式主要由軸銷和可拆裝的最大液壓缸活塞耳環(huán)決定。軸銷和油缸耳座在設(shè)計(jì)上要求采用間隙配合，通過(guò)肩梯銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已 知道軸銷中軸的外形尺寸為 40mm。由此確定出兩側(cè)板上的通孔尺寸為 40mm 且兩側(cè)板內(nèi)壁相距 80mm。結(jié)合可拆裝的最大液壓缸活塞桿耳環(huán)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和考慮到結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單美觀以及使用的方便性等因素。有缸耳座側(cè)板在結(jié)構(gòu)尺寸上采用下方上圓的結(jié)構(gòu)形式，具體的形狀位置尺寸見(jiàn)圖紙 YCJ-010503。 為了便于圓柱和側(cè)板更好的聯(lián)接固定。在兩者之間焊接有 110mm 110mm 的隔板。圓柱立于隔板中心焊接在隔板的一面同時(shí)兩側(cè)板以齊邊的方式焊接在隔板的另一面。 1 圓柱； 2 隔板； 3 側(cè)板 圖 3.11有缸耳座 Fig.3.11 Cylinder Block ear 山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 4 使用說(shuō)明 （ 1）調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍 根據(jù)被拆裝的液壓缸的實(shí)際尺寸，判斷液壓缸拆裝機(jī)實(shí)際工作范圍是否適合，若能滿足使用要求，繼續(xù)使用，若不能滿足要求則需調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍。具體調(diào)節(jié)方法如下：?jiǎn)?dòng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸拆裝機(jī)的液壓缸活塞將油缸耳座移動(dòng)到合適的位置。用調(diào)節(jié)桿將兩耳座上的軸銷連接在一起并固定好。再次啟動(dòng)液壓動(dòng)力系統(tǒng)并控制液壓缸拆裝機(jī)活塞桿動(dòng)作將機(jī)架上部稍微頂起，然后將液壓動(dòng)力系統(tǒng)切換到保持位置。取下內(nèi)、外柱上的側(cè)壁插銷 。根據(jù)被拆裝液壓缸的實(shí)際尺寸通過(guò)液壓動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)內(nèi)柱在外柱內(nèi)移動(dòng)，從而改變內(nèi)柱與外柱對(duì)齊的通孔。以此來(lái)調(diào)節(jié)液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍至方便液壓缸的拆裝，實(shí)際工作范圍調(diào)節(jié)完成后，將側(cè)壁插銷插入將內(nèi)外、柱固定。取下調(diào)節(jié)桿，液壓缸拆裝機(jī)的實(shí)際工作范圍調(diào)節(jié)完畢。 （ 2）安裝固定液壓被拆裝液壓缸 將被拆裝液壓缸以活塞桿向上的姿勢(shì)，從上方裝入液壓缸拆裝機(jī)的兩外柱和加緊架之間，并且將被拆裝液壓缸缸筒上的耳環(huán)裝入耳座的兩側(cè)板之間。通過(guò)軸銷將被拆裝液壓缸缸筒上的耳環(huán)和液壓缸拆裝機(jī)的耳座固定在一起。旋轉(zhuǎn)夾緊 架上的固定抓手將被拆裝液壓缸的上部缸壁夾緊固定。正確固定好的被拆裝液壓缸應(yīng)該滿足以下兩點(diǎn)。一是，被拆裝液壓缸活塞桿的軸線垂直于水平面；二是，被拆裝液壓缸活塞桿的軸線和液壓缸拆裝機(jī)液壓油缸活塞桿的軸線應(yīng)該在同一直線上。 （ 3）檢查被檢修液壓油缸的好壞 啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，平緩地加載相應(yīng)的工作壓力，保持工作壓力一段時(shí)間，查看被檢修液壓缸的工作狀況，并通過(guò)被檢修液壓缸的工作狀態(tài)從而判斷被檢修油缸的好壞。 若被檢修油缸工作壓力正常，則被檢修油缸正?？梢圆挥脵z修，送回機(jī)械安裝繼續(xù)使用。如果被檢修油缸已壞。根據(jù)液壓缸的工作狀 態(tài)和故障現(xiàn)象對(duì)故障原因和部位進(jìn)行初步判斷，為液壓缸的下一步檢修工作做好準(zhǔn)備。如果事先知道被檢修的液壓