目錄引言1第1章緒論11旋挖鉆機(jī)簡(jiǎn)介412本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容5第2章液壓缸21液壓缸簡(jiǎn)介622液壓缸類(lèi)型623液壓缸工作原理824液壓缸的組成9第3章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)31液壓系統(tǒng)的確定1432液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1433液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算15第4章液壓系統(tǒng)保養(yǎng)41旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)32致謝35參考文獻(xiàn)36附錄37145T旋挖鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)液壓缸設(shè)計(jì)內(nèi)容摘要本文主要介紹了旋挖鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)液壓缸的設(shè)計(jì)。液壓缸的設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算、缸蓋厚度的確定、缸體長(zhǎng)度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算。本文結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，確定了液壓缸安裝方案，設(shè)計(jì)了液壓缸活塞及活塞桿尺寸參數(shù)，校核了匹配的連接螺栓，銷(xiāo)軸等；完成了變幅及變角度液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。然后利用AUTOCAD，PRO/ENGINEER輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)，完成了液壓缸所有零件的二維及三維建模。通過(guò)分析的數(shù)據(jù)校核了先前的設(shè)計(jì)，同時(shí)為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞變幅液壓缸，變角度液壓缸，AUTOCAD，PRO/ENGINEER45TSPIRALDRILLLUFFINGMECHANISMDESIGNOFHYDRAULICCYLINDERCONTENTABSTRACTTHISDESIGNISMAINLYINTRODUCEDTHEROTATINGDRILLLUFFINGMECHANISMDESIGNOFHYDRAULICCYLINDERTHEDESIGNOFHYDRAULICCYLINDERINCLUDINGENSUREPRESSURESYSTEMOFTHEHYDRAULICCYLINDERPISTON,PISTONRODDIAMETERANDTHEDIAMETERANDWALLTHICKNESSANDDIAMETEROFHYDRAULICCYLINDERCYLINDER,THETHICKNESSOFTHECALCULATIONOFTHELENGTH,ANDTHECYLINDERPISTONRODSTABILITYOFCALCULATIONINTHISTHESIS,BYTHEUSEOFTRADITIONALDESIGNANDCOMPUTERAIDEDENGINEERING（CAE）,FIRSTLYBASEDONEXPERIENCEOFTHEFORMULACALCULATIONTODETERMINEDTHEINSTALLATIONSCHEMEOFTHEHYDRAULICCYLINDER,DESIGNSIZEPARAMETERSOFHYDRAULICCYLINDERPISTONANDPISTON,CHECKTHEMATCHINGOFCONNECTINGBOLTS,PINSHAFT,ETCCOMPLETETHEDESIGNANDCALCULATIONOFTHERANGEANDANGLEOFHYDRAULICCYLINDERTHENBYTHEUSEOFAUTOCAD,PRO/MECHANICAPLATFORM,COMPLETEALLPARTSOFTHEHYDRAULICCYLINDER2DAND3DMODELINGTHEANALYSISDATAVERIFICATEDTHEPREVIOUSDESIGN,ATTHESAMETIME,APPLIEDREFERENCESFORFURTHEROPTIMALDESIGNANDSERIESDESIGNKEYWORDSTHELUFFINGHYDRAULICCYLINDER，VARIABLEANGLEOFHYDRAULICCYLINDER,AUTOCAD，PRO/ENGINEER2引言旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械。該類(lèi)鉆機(jī)一般采用液壓履帶式伸縮底盤(pán)、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等，整機(jī)操縱一般用液壓先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感，具有操作輕便、舒適等特點(diǎn)。主、副兩個(gè)卷?yè)P(yáng)可適用工地多種情況的需要。該類(lèi)鉆機(jī)配合不同鉆具，適用于干式或濕式及巖層的成孔作業(yè)，還可配掛長(zhǎng)螺旋鉆、振動(dòng)樁錘等，實(shí)現(xiàn)多種功能，是市政建設(shè)、鐵路、公路橋梁、地下連續(xù)墻、水利、防滲護(hù)坡等理想的基礎(chǔ)施工設(shè)備。旋挖鉆機(jī)的發(fā)展歷史旋挖鉆機(jī)是在回轉(zhuǎn)斗鉆機(jī)和全套管鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，第二次世界大戰(zhàn)前，美國(guó)CALWELD首先研制出回轉(zhuǎn)斗，短螺旋鉆機(jī)。二十世紀(jì)五十年代，法國(guó)BENOTO將全套管鉆機(jī)應(yīng)用于樁基礎(chǔ)施工，而后由歐洲各國(guó)將其組合并不斷完善，發(fā)展成為今天的多功能組合模式。意大利土力公司首先從美國(guó)將安裝在載重汽車(chē)上和附著在履帶起重機(jī)上的鉆機(jī)引入歐洲，動(dòng)力頭為固定式，不能自行安裝套管，難以適應(yīng)硬質(zhì)土層施工，1960年德國(guó)維爾特和蓋爾茨蓋特公司同時(shí)開(kāi)發(fā)了可動(dòng)式動(dòng)力頭。1975年德國(guó)寶峨公司研制了配有伸縮鉆桿的BG7型鉆機(jī)，該鉆機(jī)直接從底盤(pán)提供動(dòng)力，配置可鎖式鉆桿實(shí)現(xiàn)加壓鉆孔，鉆孔扭矩增大，可實(shí)現(xiàn)在緊密砂礫和巖層的鉆孔。日本于1960年從美國(guó)引進(jìn)CALWELD旋挖鉆機(jī)，同時(shí)加藤制作所開(kāi)發(fā)了15H型鉆機(jī)。以后開(kāi)發(fā)了可配套搖管裝置和抓斗的鉆機(jī)，1965年日立建機(jī)研制了利用挖掘機(jī)底盤(pán)裝有液壓加壓裝置的鉆機(jī)，1974年開(kāi)發(fā)了利用液壓履帶起重機(jī)底盤(pán)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)。1980年日立建機(jī)與土力公司合作開(kāi)發(fā)了為提高單樁承載力和擴(kuò)底灌注樁的施工領(lǐng)域。德國(guó)寶峨的加入和日立建機(jī)與住友建機(jī)的聯(lián)盟進(jìn)一步促進(jìn)了旋挖鉆機(jī)技術(shù)在日本的發(fā)展。日本的旋挖鉆機(jī)扭矩比歐洲的同類(lèi)產(chǎn)品小。目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為德國(guó)BAUER、LIEBHERR、DELMAG、WIRTH、MGF,意大利SOILMEC、MAIT、CMV、CASAGRANDE、IMT、ENTEGO；西班牙LLAMADA。日本日車(chē)車(chē)輛、HITACHI、住友、加藤；芬蘭JUNTTAN、TAMROCK；美國(guó)APE、INGERSOLLRAND；英國(guó)BSP等。1984年天津探礦機(jī)械廠首次從美國(guó)RDI公司引起車(chē)載式旋挖鉆機(jī)。1988年北京城建工程機(jī)械廠仿制了土力公司15M直徑附著式旋挖鉆機(jī)。1994年鄭州勘察機(jī)械廠引進(jìn)英國(guó)BSP公司附著式旋挖鉆機(jī)，1998年上海金泰股份有限公司與寶峨合作組裝BG15。1999年哈爾濱四海工程機(jī)械公司和徐州工程機(jī)械股份公司先后開(kāi)發(fā)了附著式旋挖鉆機(jī)和獨(dú)立式旋挖鉆機(jī)。2001年經(jīng)緯巨力第一臺(tái)旋挖鉆3機(jī)試制成功。2003年后三一、山河智能等多家生產(chǎn)廠家的旋挖鉆機(jī)陸續(xù)下線，產(chǎn)銷(xiāo)兩旺。目前，國(guó)內(nèi)的旋挖鉆機(jī)主要生產(chǎn)廠家為湖南山河智能、湖南三一、徐工、中聯(lián)重科、徐州東明、北京巨力、天津?qū)毝?、石家莊煤機(jī)、連云港黃海、哈爾濱四海、內(nèi)蒙古北方重汽、宇通重工、南車(chē)時(shí)代、山東鑫國(guó)、鄭州勘察等。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)旋挖鉆機(jī)產(chǎn)業(yè)起步晚，但發(fā)展較快。早在20世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)需求量少，市場(chǎng)基本被國(guó)外鉆機(jī)所壟斷。中國(guó)于1986年首次在基礎(chǔ)施工中使用進(jìn)口旋挖鉆機(jī)。中國(guó)最近幾年開(kāi)發(fā)的旋挖鉆機(jī)技術(shù)水平起點(diǎn)高，但品種少，還不能滿(mǎn)足不斷發(fā)展的基礎(chǔ)施工市場(chǎng)的需求。目前國(guó)內(nèi)旋挖鉆機(jī)生產(chǎn)廠家一般是在參考國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，有的甚至是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)，所選用關(guān)鍵件一般為進(jìn)口件，技術(shù)水平基本上達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。但品種較少，基本上屬于動(dòng)力頭扭矩在180220KNM之間，最大鉆孔直徑2M，最大鉆深60M的產(chǎn)品，有待進(jìn)一步向兩頭發(fā)展，開(kāi)發(fā)最大鉆孔直徑12M和3M左右的旋挖鉆機(jī)，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需要。國(guó)外產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀目前在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售旋挖鉆機(jī)的國(guó)外公司主要有德國(guó)寶峨公司、意大利士力公司、MAIT公司、IMT公司、CWV公司等。目前國(guó)外的旋挖鉆機(jī)一般都設(shè)有搖管裝置，由2個(gè)或3個(gè)液壓馬達(dá)的大扭矩動(dòng)力頭，液壓系統(tǒng)采用恒功變量自動(dòng)控制、自鎖互扣鉆桿、先進(jìn)的監(jiān)控儀表，同時(shí)配有各種保險(xiǎn)裝置等，但各家公司的旋挖鉆機(jī)都有自己的技術(shù)特點(diǎn)。4第1章緒論11旋挖鉆機(jī)簡(jiǎn)介旋挖鉆機(jī)是二戰(zhàn)以后意大利人發(fā)明的，因使用中的高效率和可靠的質(zhì)量，而為業(yè)主和建筑公司帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)，后歐州人、日本人等隨著各國(guó)恢復(fù)建設(shè)的全面展開(kāi)而大面積使用，使其更加完善，功能更多，目前己成為世界各國(guó)鐵路、公路、水利、工民建施工中的主要樁基成孔工具。旋挖鉆主要用來(lái)對(duì)地基基礎(chǔ)樁基成孔，其鉆頭有多種形式如回轉(zhuǎn)斗、短螺旋、巖芯鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，更換不同的鉆頭，以達(dá)到高速、高質(zhì)的成孔要求。旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械。廣泛用于市政建設(shè)、公路橋梁、高層建筑等地基礎(chǔ)施工工程，配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（短螺旋），或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，旋挖鉆機(jī)具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活，施工效率高及多功能特點(diǎn)。旋挖鉆機(jī)適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，使用范圍廣，基本可滿(mǎn)足橋梁建設(shè)，高層建筑地基礎(chǔ)等工程的使用。目前，旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。旋挖鉆機(jī)因具有施工速度快、成孔質(zhì)量好、環(huán)境污染小、操作靈活方便、安全性能高及適用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),已成為鉆孔灌注樁施工的主要成孔設(shè)備,不少重點(diǎn)工程的業(yè)主為確保工程進(jìn)度和質(zhì)量,均將其作為指定施工設(shè)備,從而替代了傳統(tǒng)的沖擊和回旋鉆機(jī)成孔設(shè)備。目前我國(guó)工程界的大多數(shù)旋挖鉆機(jī)均為德國(guó)和意大利的產(chǎn)品,并已占據(jù)主導(dǎo)地位。圖11旋挖鉆機(jī)示意圖512本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)旋挖鉆機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)裝置及變幅機(jī)構(gòu)上變幅液壓缸和變角度液壓缸的設(shè)計(jì)。液壓缸的設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)工作壓力的確定、液壓缸活塞直徑的確定和活塞桿直徑的確定、液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算、缸蓋厚度的確定、缸體長(zhǎng)度的確定以及活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算。6第2章液壓缸21液壓缸簡(jiǎn)介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。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場(chǎng)合而定，其他裝置則必不可少。22液壓缸的類(lèi)型根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類(lèi)型1活塞式單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進(jìn)出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)，故稱(chēng)為雙作用缸。圖21單桿活塞式液壓缸2柱塞式（）柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長(zhǎng)行程液壓缸；7（）工作時(shí)柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；（）柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其垂直使用更有利。圖22柱塞式液壓缸3伸縮式伸縮式液壓缸具有二級(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。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。此種液壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。圖23伸縮式液壓缸84擺動(dòng)式擺動(dòng)式液壓缸是輸出扭矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，也稱(chēng)擺動(dòng)式液壓馬達(dá)。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進(jìn)油方向，葉片將帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動(dòng)。圖24擺動(dòng)式液壓缸23液壓缸工作原理液壓傳動(dòng)原理以油液作為工作介質(zhì)，通過(guò)密封容積的變化來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，通過(guò)油液內(nèi)部的壓力來(lái)傳遞動(dòng)力。1、動(dòng)力部分將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（液壓能）。例如液壓泵。2、執(zhí)行部分將液壓泵輸入的油液壓力能轉(zhuǎn)換為帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的機(jī)械能。例如液壓缸、液壓馬達(dá)。3、控制部分用來(lái)控制和調(diào)節(jié)油液的壓力、流量和流動(dòng)方向。例如壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。4、輔助部分將前面三部分連接在一起，組成一個(gè)系統(tǒng)，起貯油、過(guò)濾、測(cè)量和密封等作用。例如管路和接頭、油箱、過(guò)濾器、蓄能器、密封件和控制儀表等。在一定體積的液體上的任意一點(diǎn)施加的壓力,能夠大小相等地向各個(gè)方向傳遞這意味著當(dāng)使用多個(gè)液壓缸時(shí),每個(gè)液壓缸將按各自的速度拉或推,而這些速度取決于移動(dòng)負(fù)載所需的壓力。在液壓缸承載能力范圍相同的情況下,承載最小載荷的液壓缸會(huì)首先移動(dòng),承載最大載荷的液壓缸最后移動(dòng)。9為使液壓缸同步運(yùn)動(dòng),以達(dá)到載荷在任一點(diǎn)以同一速度被頂升,一定要在系統(tǒng)中使用控制閥或同步頂升系統(tǒng)元件。24液壓缸的組成從上面所述的液壓缸典型結(jié)構(gòu)中可以看到，液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)部分，分述如下。1缸筒和缸蓋。一般來(lái)說(shuō)，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力P10MPA時(shí)，使用鑄鐵；P20MPA時(shí)，使用無(wú)縫鋼管；P20MPA時(shí)，使用鑄鋼或鍛鋼。圖25所示為缸筒和缸蓋的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式。圖25A所示為法蘭連接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，也容易裝拆，但外形尺寸和重量都較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖25B所示為半環(huán)連接式，它的缸筒壁部因開(kāi)了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無(wú)縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖25C所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專(zhuān)用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無(wú)縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖25D所示為拉桿連接式，結(jié)構(gòu)的通用性大，容易加工和裝拆，但外形尺寸較大，且較重。圖25E所示為焊接連接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，但缸底處內(nèi)徑不易加工，且可能引起變形。圖25缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)A法蘭連接式B半環(huán)連接式C螺紋連接式D拉桿連接式E焊接連接式1缸蓋2缸筒3壓板4半環(huán)5防松螺帽6拉桿102活塞與活塞桿?？梢园讯绦谐痰囊簤焊椎幕钊麠U與活塞做成一體，這是最簡(jiǎn)單的形式。但當(dāng)行程較長(zhǎng)時(shí)，這種整體式活塞組件的加工較費(fèi)事，所以常把活塞與活塞桿分開(kāi)制造，然后再連接成一體。圖26所示為幾種常見(jiàn)的活塞與活塞桿的連接形式。圖26A所示為活塞與活塞桿之間采用螺母連接，它適用負(fù)載較小，受力無(wú)沖擊的液壓缸中。螺紋連接雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便可靠，但在活塞桿上車(chē)螺紋將削弱其強(qiáng)度。圖26B和C所示為卡環(huán)式連接方式。圖26B中活塞桿5上開(kāi)有一個(gè)環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有兩個(gè)半圓環(huán)3以?shī)A緊活塞4，半環(huán)3由軸套2套住，而軸套2的軸向位置用彈簧卡圈1來(lái)固定。圖26C中的活塞桿，使用了兩個(gè)半圓環(huán)4，它們分別由兩個(gè)密封圈座2套住，半圓形的活塞3安放在密封圈座的中間。圖26D所示是一種徑向銷(xiāo)式連接結(jié)構(gòu)，用錐銷(xiāo)1把活塞2固連在活塞桿3上。這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞。圖26常見(jiàn)的活塞組件結(jié)構(gòu)形式3密封裝置。液壓缸中常見(jiàn)的密封裝置如圖27所示。圖27A所示為間隙密封，它依靠運(yùn)動(dòng)間的微小間隙來(lái)防止泄漏。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。圖27B所示為摩擦環(huán)密封，它依靠套在活塞上的摩擦環(huán)尼龍或其他高分子材料制成在O形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。這種材料效果較好，摩11擦阻力較小且穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但加工要求高，裝拆較不便，適用于缸筒和活塞之間的密封。圖27C、圖27D所示為密封圈O形圈、V形圈等密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端。圖27密封裝置A間隙密封B摩擦環(huán)密封CO形圈密封DV形圈密封4緩沖裝置。液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對(duì)大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點(diǎn)時(shí)和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置。緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。12如圖28A所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，孔中的液壓油只能通過(guò)間隙排出，使活塞速度降低。由于配合間隙不變，故隨著活塞運(yùn)動(dòng)速度的降低，起緩沖作用。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入配合孔之后，油腔中的油只能經(jīng)節(jié)流閥1排出，如圖28B所示。由于節(jié)流閥1是可調(diào)的，因此緩沖作用也可調(diào)節(jié)，但仍不能解決速度減低后緩沖作用減弱的缺點(diǎn)。如圖28C所示，在緩沖柱塞上開(kāi)有三角槽，隨著柱塞逐漸進(jìn)入配合孔中，其節(jié)流面積越來(lái)越小，解決了在行程最后階段緩沖作用過(guò)弱的問(wèn)題。圖28液壓缸的緩沖裝置1節(jié)流閥5放氣裝置。液壓缸在安裝過(guò)程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走，也可在最高處設(shè)置如圖29A所示的放氣孔或?qū)ｉT(mén)的放氣閥見(jiàn)圖29B、C。13圖29放氣裝置1缸蓋2放氣小孔3缸體4活塞桿14第3章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31液壓系統(tǒng)的確定按照液體流動(dòng)的循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可以分為開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)兩種。閉式循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，油路封閉，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱條件差，為補(bǔ)償油液泄露和進(jìn)行油液更新及冷卻必須設(shè)置完整的補(bǔ)油系統(tǒng)，油液過(guò)濾精度要求也較高。開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以很好的再油缸中進(jìn)行冷卻和沉淀雜質(zhì)，散熱條件好。適用于多個(gè)液動(dòng)機(jī)進(jìn)行并聯(lián)的情況，也適用與定量油泵、節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示圖31液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。32液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1）對(duì)正反循環(huán)鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的要求液壓系統(tǒng)傳動(dòng)時(shí)液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)的結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分的發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、15維護(hù)方便的液壓系統(tǒng)。1）在變幅的過(guò)程中要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但對(duì)速度沒(méi)有精確要求。2）支腿油缸在鉆進(jìn)作業(yè)的過(guò)程中要求可以承受很大的支撐力。3）在系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題壓力不足的情況下，制動(dòng)器可以自動(dòng)抱死電動(dòng)機(jī)。2）初選系統(tǒng)的工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備的類(lèi)型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，反之壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高成本。對(duì)一般對(duì)于礦山機(jī)械，限制空間尺寸、壓力要求較高。就是說(shuō)液壓系統(tǒng)，必須結(jié)合機(jī)器在特定的使用條件下其性能穩(wěn)定，安全可靠，調(diào)速方便、便于拆裝、造價(jià)便宜，要全面做到這些也絕非易舉，是要有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)同類(lèi)鉆機(jī)具有全面的了解然后參考下表表31各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類(lèi)型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械液壓機(jī)磨床組合機(jī)床龍門(mén)刨床拉床小型機(jī)械重型機(jī)械工作壓力/MPA082352881010182032選取旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)的工作壓力為16MPA。33液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟1）根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表選擇液壓缸的類(lèi)型。根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按表選擇液壓缸的安裝方式。2）根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力、速度、作用時(shí)間、內(nèi)徑、行程和活塞桿直徑等。3）根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如缸體壁厚、缸蓋結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣與緩沖等。4）液壓缸性能的驗(yàn)算。2）液壓缸類(lèi)型及安裝方式的確定工作時(shí)液壓缸要求可以雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推拉力。故此我們選用單活塞桿雙作用液壓缸。根據(jù)液壓缸工作壓力的大小，選用拉桿型液壓缸。安裝方式兩端鉸接，剛性導(dǎo)向。163液壓缸的主要性能參數(shù)旋挖鉆機(jī)變角度液壓缸設(shè)計(jì)液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和缸筒長(zhǎng)度等。1、缸筒的內(nèi)徑D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為式中D液壓缸內(nèi)徑（M）F液壓缸推力（KN）P選定的工作壓力（MPA）根據(jù)求出的已知數(shù)據(jù)F1565KNP16MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得D0112M根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整D125MM2、活塞桿的直徑D根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算活塞桿的直徑D式中D活塞桿直徑（M）D液壓缸直徑（M）J速度比液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有2、146、133、125和115等幾種。根據(jù)下表選取速度比。表32J和P的關(guān)系工作壓力P/MPA101252020速度比J133146；22由于工作壓力P16MPA，故選取速度比J146。按公式代入數(shù)據(jù)，求得D702MM根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整D70MM235710FDP1DDJJ173、液壓缸行程S的確定液壓缸行程S，主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。但為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本，按標(biāo)準(zhǔn)系列值選取S1250MM。4液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。1、缸筒壁厚的計(jì)算缸筒的材料45號(hào)鋼按厚壁筒計(jì)算對(duì)于中高壓系統(tǒng)，液壓缸厚度一般按厚壁筒計(jì)算。當(dāng)缸體材料由脆性材料制造時(shí)，缸筒厚度應(yīng)按第二強(qiáng)度理論計(jì)算按公式代入數(shù)據(jù)，求得D125MM2、缸體外徑的計(jì)算12DDD式中1D缸體外徑（M）按公式代入數(shù)據(jù)，求得1D150MM按標(biāo)準(zhǔn)圓整1D152MM3、液壓缸油口直徑的計(jì)算液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度V和油口最高液流速度0V而定式中0D液壓缸油口直徑（M）610360146101225BSSBPMPAMPAMPANSSSSS041213YYPDPSDS00013VDDV18D液壓缸內(nèi)徑（M）V液壓缸最大輸出速度（M/MIN）0V油口液流速度（M/S）已知00125025/01/DMVMSVMS按公式代入數(shù)據(jù)，求得0D0026M26MM4、缸底厚度的計(jì)算平行缸底，當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí)式中H缸底厚度（M）D液壓缸內(nèi)徑（M）YP試驗(yàn)壓力（MPA）S缸底材料的許用應(yīng)力（MPA）已知012524122YDMPMPAMPAS按公式代入數(shù)據(jù)，求得H24MM5、缸頭厚度的計(jì)算由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同。選用螺釘連接法蘭型缸頭式中H法蘭厚度（M）F法蘭受力總和（N）0433YPHDS03CPCPFDDHDPS22244HFDPDDQPP19D密封環(huán)內(nèi)徑（M）HD密封環(huán)外徑（M）P系統(tǒng)工作壓力（PA）Q附加密封力（PA）0D螺釘孔分布圓直徑（M）CPD密封環(huán)平均直徑（M）S法蘭材料的許用應(yīng)力（PA）已知采用Y型密封圈按公式代入數(shù)據(jù)，求得F42KNH0016M16MM5液壓缸的聯(lián)接計(jì)算1、缸蓋聯(lián)接計(jì)算缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接液壓缸缸底采用對(duì)焊時(shí)，焊縫的拉應(yīng)力為式中F液壓缸輸出的最大推力（N）D液壓缸直徑（M）P系統(tǒng)最大工作壓力（PA）1D液壓缸外徑M2D焊縫底徑（M）H焊接效率，通常取H07已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得005058541689100HCPDMMDMMDMMDMMDMMPAS22124FDDSPH121565150015013507FKNDMMDMH20S666MPA若缸頭采用角焊時(shí)，則焊縫應(yīng)力為式中H焊角寬度（M）已知數(shù)據(jù)同上，按公式代入數(shù)據(jù)，求得S336MPA2、螺栓聯(lián)接的計(jì)算缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時(shí)，螺紋處拉應(yīng)力為螺紋處的切應(yīng)力為合成應(yīng)力為22313NSSTSS式中Z螺栓數(shù)已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得合應(yīng)力為656NMPAS3、活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為12FXDHSH214KFDZSP103102KKFDDZT10141501292330ZKKFKNDMMDMM488253MPAMPAST21切應(yīng)力為合成應(yīng)力為22313NSSTSS式中1F液壓缸輸出拉力（N）D活塞桿直徑（M）S活塞桿材料的許用應(yīng)力（PA）已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得合應(yīng)力為2624NMPAS4、活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力已知12927052FKNAMMAMM按公式代入數(shù)據(jù)，求得534CMPAS1214KFDSP1103102KKFDDT2214FDDPPSNSS11015920030033KFKNDMDM19531013MPAMPAST22124CFAASP225、銷(xiāo)軸、耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算銷(xiāo)軸的聯(lián)接計(jì)算銷(xiāo)軸通常是雙面受剪，為此其直徑D應(yīng)按下式計(jì)算式中D銷(xiāo)軸直徑（M）F液壓缸輸出的最大推力（N）T銷(xiāo)軸材料的許用切應(yīng)力（PA），對(duì)于45鋼，T70MPA。已知F1565KNT70MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得D39MM耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算耳環(huán)寬度為式中D銷(xiāo)軸直徑（M）EW耳環(huán)寬度（M）CS耳環(huán)材料的許用壓應(yīng)力（PA），通常取CS（02025）BSBS耳環(huán)材料的抗拉強(qiáng)度PA已知F1565KND0039M；CS84MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得EW48MM6活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑D與活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度L之比大于10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。1、無(wú)偏心載荷由材料力學(xué)知，受壓細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)載荷力接近某一臨界值時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。064FDTCFEWDS23對(duì)于沒(méi)有偏心載荷的細(xì)長(zhǎng)桿，其縱向彎曲強(qiáng)度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計(jì)算。等截面計(jì)算法當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載荷KP。此時(shí)式中KP活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N）N末端條件系數(shù)E活塞桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼，取為112110EPAJ活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（4M）實(shí)心活塞桿D活塞桿直徑（M）L活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，即活塞桿在最大伸出時(shí)，活塞桿端支點(diǎn)和液壓缸安裝點(diǎn)間的距離（M）K活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑（M）實(shí)心活塞桿A活塞桿截面積（2M）I實(shí)心活塞桿M柔性系數(shù)若活塞桿為實(shí)心桿，并用鋼鐵材料制造時(shí)，上式可以簡(jiǎn)化為已知164121101210NEPAJM29LM按公式代入數(shù)據(jù)，求得7液壓缸的主要性能參數(shù)旋挖鉆機(jī)變幅液壓缸設(shè)計(jì)液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和缸筒長(zhǎng)度等。22KNEJPLP464DJP4JDKA24ADP411210210KNDPL001752954KKMPKNLMNK241、缸筒的內(nèi)徑D的計(jì)算根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為式中D液壓缸內(nèi)徑（M）F液壓缸推力（KN）P選定的工作壓力（MPA）根據(jù)求出的已知數(shù)據(jù)F2425KNP16MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得D0139M根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整D140MM2、活塞桿的直徑D根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算活塞桿的直徑D式中D活塞桿直徑（M）D液壓缸直徑（M）J速度比液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有2、146、133、125和115等幾種。根據(jù)下表選取速度比。表33J和P的關(guān)系工作壓力P/MPA101252020速度比J133146；22由于工作壓力P16MPA，故選取速度比J146。按公式代入數(shù)據(jù)，求得D79MM根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整D80MM3、液壓缸行程S的確定液壓缸行程S，主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。但為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本，235710FDP1DDJJ25按標(biāo)準(zhǔn)系列值選取S1250MM。8液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。1、缸筒壁厚的計(jì)算缸筒的材料45號(hào)鋼按厚壁筒計(jì)算對(duì)于中高壓系統(tǒng)，液壓缸厚度一般按厚壁筒計(jì)算。當(dāng)缸體材料由脆性材料制造時(shí)，缸筒厚度應(yīng)按第二強(qiáng)度理論計(jì)算按公式代入數(shù)據(jù)，求得D0014M14MM2、缸體外徑的計(jì)算12DDD式中1D缸體外徑（M）按公式代入數(shù)據(jù)，求得1D160MM按標(biāo)準(zhǔn)圓整1D168MM3、液壓缸油口直徑的計(jì)算液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度V和油口最高液流速度0V而定式中0D液壓缸油口直徑（M）D液壓缸內(nèi)徑（M）V液壓缸最大輸出速度（M/MIN）0V油口液流速度（M/S）已知00125025/01/DMVMSVMS610360146101225BSSBPMPAMPAMPANSSSSS041213YYPDPSDS00013VDDV26按公式代入數(shù)據(jù)，求得0D0029M29MM4、缸底厚度的計(jì)算平行缸底，當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí)式中H缸底厚度（M）D液壓缸內(nèi)徑（M）YP試驗(yàn)壓力（MPA）S缸底材料的許用應(yīng)力（MPA）已知012524122YDMPMPAMPAS按公式代入數(shù)據(jù)，求得H27MM5、缸頭厚度的計(jì)算由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同。選用螺釘連接法蘭型缸頭式中H法蘭厚度（M）F法蘭受力總和（N）D密封環(huán)內(nèi)徑（M）HD密封環(huán)外徑（M）P系統(tǒng)工作壓力（PA）Q附加密封力（PA）0D螺釘孔分布圓直徑（M）CPD密封環(huán)平均直徑（M）0433YPHDS03CPCPFDDHDPS22244HFDPDDQPP27S法蘭材料的許用應(yīng)力（PA）已知采用Y型密封圈按公式代入數(shù)據(jù)，求得F65KNH0019M19MM9液壓缸的聯(lián)接計(jì)算1、缸蓋聯(lián)接計(jì)算缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接液壓缸缸底采用對(duì)焊時(shí)，焊縫的拉應(yīng)力為式中F液壓缸輸出的最大推力（N）D液壓缸直徑（M）P系統(tǒng)最大工作壓力（PA）1D液壓缸外徑M2D焊縫底徑（M）H焊接效率，通常取H07已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得S77MPA若缸頭采用角焊時(shí)，則焊縫應(yīng)力為式中H焊角寬度（M）已知數(shù)據(jù)同上，按公式代入數(shù)據(jù)，求得0060726616104100HCPDMMDMMDMMDMMDMMPAS22124FDDSPH122425168016801507FKNDMMDMH12FXDHSH28S464MPA2、螺栓聯(lián)接的計(jì)算缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時(shí)，螺紋處拉應(yīng)力為螺紋處的切應(yīng)力為合成應(yīng)力為22313NSSTSS式中Z螺栓數(shù)已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得合應(yīng)力為381NMPAS3、活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為切應(yīng)力為合成應(yīng)力為22313NSSTSS式中1F液壓缸輸出拉力（N）214KFDZSP103102KKFDDZT1014150128554238ZKKFKNDMMDMM283147MPAMPAST1214KFDSP1103102KKFDDT29D活塞桿直徑（M）S活塞桿材料的許用應(yīng)力（PA）已知按公式代入數(shù)據(jù)，求得合應(yīng)力為1523NMPAS4、活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力已知128558062FKNAMMAMM按公式代入數(shù)據(jù)，求得426CMPAS5、銷(xiāo)軸、耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算銷(xiāo)軸的聯(lián)接計(jì)算銷(xiāo)軸通常是雙面受剪，為此其直徑D應(yīng)按下式計(jì)算式中D銷(xiāo)軸直徑（M）F液壓缸輸出的最大推力（N）T銷(xiāo)軸材料的許用切應(yīng)力（PA），對(duì)于45鋼，T70MPA。已知2214FDDPPSNSS1101585500380042KFKNDMDM1131589MPAMPAST22124CFAASP064FDT30F2425KNT70MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得D47MM耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算耳環(huán)寬度為式中D銷(xiāo)軸直徑（M）EW耳環(huán)寬度（M）CS耳環(huán)材料的許用壓應(yīng)力（PA），通常取CS（02025）BSBS耳環(huán)材料的抗拉強(qiáng)度PA已知F2425KND0047MCS70MPA按公式代入數(shù)據(jù)，求得EW61MM10活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑D與活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度L之比大于10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。1、無(wú)偏心載荷由材料力學(xué)知，受壓細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)載荷力接近某一臨界值時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。對(duì)于沒(méi)有偏心載荷的細(xì)長(zhǎng)桿，其縱向彎曲強(qiáng)度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計(jì)算。等截面計(jì)算法當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載荷KP。此時(shí)式中KP活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N）N末端條件系數(shù)E活塞桿材料的彈性模量，對(duì)于鋼，取為112110EPAJ活塞桿截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（4M）CFEWDSLMNK22KNEJPLP31實(shí)心活塞桿D活塞桿直徑（M）L活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度，即活塞桿在最大伸出時(shí)，活塞桿端支點(diǎn)和液壓缸安裝點(diǎn)間的距離（M）K活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑（M）實(shí)心活塞桿A活塞桿截面積（2M）I實(shí)心活塞桿M柔性系數(shù)若活塞桿為實(shí)心桿，并用鋼鐵材料制造時(shí)，上式可以簡(jiǎn)化為已知16412110210NEPAJM3LM按公式代入數(shù)據(jù)，求得464DJP4JDKA24ADP411210210KNDPL0024642KKMPKN32第4章液壓系統(tǒng)保養(yǎng)41旋挖鉆機(jī)液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)1、液壓系統(tǒng)的清潔度控制旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)十分復(fù)雜，液壓元件零件精度較高，運(yùn)動(dòng)副的配合間隙非常小，液壓系統(tǒng)中有許多變量機(jī)構(gòu)和比例控制閥，因此對(duì)液壓油的清潔度要求很高，清潔度要求在NAS9級(jí)以下。若油液清潔度差，會(huì)加快液壓元件的磨損，使閥芯出現(xiàn)卡滯，阻尼孔堵塞等液壓故障。要保證液壓系統(tǒng)的油液清潔度，要做到以下幾點(diǎn)（1）加油錢(qián)包中液壓油箱內(nèi)部清潔干凈。（2）加油時(shí)，將加油口周?chē)聊ǜ蓛?，用高精度濾油機(jī)往油箱加油，不加油時(shí)要及時(shí)蓋好加油蓋，保證油箱密封。（3）雖然在液壓系統(tǒng)的裝配中進(jìn)行了嚴(yán)格的去毛刺清洗工序，但是也不能徹底消除閥塊孔中的毛刺和油管中的污物，工作一段時(shí)間后，毛刺污物會(huì)進(jìn)入濾油器，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作，濾油器的濾芯有可能堵塞，此時(shí)液壓油就會(huì)通過(guò)濾油器上的旁通溢流閥進(jìn)入油箱。使油箱里的油液受到污染，所以在首次開(kāi)機(jī)工作500小時(shí)后，要清洗或更換濾油器濾芯，過(guò)濾油箱里的液壓油。以后可每隔工作20003000小時(shí)時(shí)，要清洗或更換濾油器濾芯和液壓油。若鉆機(jī)停放一年以上時(shí)間不工作，也要更換或過(guò)濾液壓油。（4）若鉆機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間不工作，外面帶有水分的空氣通過(guò)空氣濾清器進(jìn)入油箱，將水分帶入液壓油，使液壓油乳化變質(zhì)，所以要隔一段時(shí)間開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，是油溫升高，消除液壓油中的水分。過(guò)濾或更換液壓油時(shí)，應(yīng)將液壓油從油箱抽出。往油箱加油時(shí)，無(wú)論新液壓油還是用過(guò)的液壓油，必須用濾油機(jī)過(guò)濾加入，注意新液壓油并非是潔凈的。2、液壓油的溫度控制在鉆機(jī)工作時(shí)，油溫一般不超過(guò)80度，最高不得超過(guò)90度。當(dāng)油溫太高時(shí)，油液粘度變得很小，有的潤(rùn)滑作用變差，加快液壓元件的磨損，內(nèi)泄露增大，縮短液壓元件的使用壽命。同時(shí)加速密封件的老化，油液容易變質(zhì)。當(dāng)油液溫度過(guò)低時(shí)，油液粘度變得很大，壓力損失加大，油液流動(dòng)性很差，影響阻尼孔流量，延長(zhǎng)緩沖動(dòng)作時(shí)間是鉆機(jī)反應(yīng)遲緩，嚴(yán)重時(shí)不能工作。因此要控制油液的溫度。當(dāng)油液的溫度超過(guò)80度時(shí)應(yīng)停止工作，讓動(dòng)力頭空載轉(zhuǎn)動(dòng)降溫。當(dāng)油液溫度在20度以下啟動(dòng)鉆機(jī)時(shí)，最好先開(kāi)機(jī)使動(dòng)力頭空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，等油溫回升后再使鉆機(jī)工作。3、液壓缸上各液壓元件的壓力、流量參數(shù)在出公司前均已調(diào)好，嚴(yán)禁隨意調(diào)動(dòng)，特別是壓力閥中的調(diào)壓參數(shù)，調(diào)高時(shí)危害液壓系統(tǒng)的安全，會(huì)對(duì)機(jī)器產(chǎn)生損壞。33調(diào)低時(shí)鉆機(jī)的輸出力和扭矩達(dá)不到要求，影響性能質(zhì)量，確需調(diào)整，須有專(zhuān)業(yè)人員指導(dǎo)下才能調(diào)節(jié)。4、首次開(kāi)機(jī)或拆卸維修后，液壓管路中存有空氣，要開(kāi)機(jī)空載運(yùn)行，油缸在工作允許的最大行程內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，排出管路中的氣體，必要時(shí)松開(kāi)管路接頭排氣。特別是馬達(dá)的補(bǔ)油口，松開(kāi)補(bǔ)油口處的接頭，開(kāi)機(jī)使補(bǔ)油管中的氣體排出，流出油后再擰緊接頭。首次開(kāi)機(jī)后液壓系統(tǒng)中有氣存在容易產(chǎn)生氣蝕和振動(dòng)爬行。5、主卷?yè)P(yáng)浮動(dòng)是在動(dòng)力頭打鉆情況下使用，可使主卷?yè)P(yáng)隨鉆桿自由下放，嚴(yán)禁在其它工況中進(jìn)行主卷?yè)P(yáng)浮動(dòng)操作，否則會(huì)使鉆桿自由落體或掉落，出現(xiàn)機(jī)件損壞的嚴(yán)重故障。6、鉆機(jī)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用了馬達(dá)與減速機(jī)，減速機(jī)的制動(dòng)用于停車(chē)制動(dòng)，利用摩擦片牢靠的鎖定機(jī)械裝置。在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的制動(dòng)用平衡閥進(jìn)行制動(dòng)，不能用減速機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。否則會(huì)使減速機(jī)摩擦片燒壞，損壞減速機(jī)，還會(huì)因慣性過(guò)大停轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，讓減速機(jī)來(lái)制動(dòng)，損壞減速機(jī)。要經(jīng)常檢查主卷?yè)P(yáng)減速機(jī)制動(dòng)口壓力，正常壓力在20至25BAR之間，低于20BAR時(shí)，要在減速機(jī)減壓閥的彈簧上加051MM墊片或其它辦法提高壓力，此處壓力太低時(shí)容易燒壞減速機(jī)。7、鉆機(jī)上液壓膠管分為高壓膠管和低壓膠管。高壓膠管鋼絲層數(shù)較多，可承受高壓，低壓膠管鋼絲層數(shù)均為一層，承受壓力較低。所以在更換膠管時(shí)，要弄清楚原膠管的型號(hào)和承壓情況，不要用低壓膠管代替高壓膠管，防止膠管爆裂。值得注意的是主卷?yè)P(yáng)的兩個(gè)浮動(dòng)油管可輔控制閥上的LS油管為高壓6通徑油管，是二層鋼絲的，容易與一層膠管混淆。主油管用于傳送一定流量的液壓油，膠管通徑較大，不要用小通徑膠管代替大通徑膠管，否則會(huì)加大管路的壓力損失，降低鉆機(jī)的工作效率。8、旋挖鉆機(jī)上的油缸、主卷?yè)P(yáng)承受負(fù)載，維修或更換時(shí)一定要注意安全。油缸上的平衡閥維修或更換時(shí)，要將油缸活塞桿收縮到底時(shí)才能拆換。主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)減速機(jī)維修或更換時(shí)，要拆卸鉆桿等負(fù)載，在不讓主卷?yè)P(yáng)承受任何外力時(shí)，方可拆換馬達(dá)減速機(jī)。9、泵油異常噪聲多是吸油管密封不嚴(yán)實(shí)或吸油阻力太大造成的，此時(shí)常伴有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)爬行現(xiàn)象。應(yīng)檢查吸油管卡箍是否松動(dòng)，吸油濾芯是否堵塞。若存在問(wèn)題要進(jìn)行處理。10、油缸運(yùn)動(dòng)爬行與缸內(nèi)存在空氣和平衡閥出現(xiàn)故障有關(guān)，油缸按最大行程動(dòng)作幾次可以排出油缸內(nèi)的氣體。平衡閥的故障多是閥芯上有贓物使閥芯運(yùn)動(dòng)不靈活造成的，應(yīng)拆下平衡閥清洗或更換平衡閥。11、一般油缸沉降有兩個(gè)原因，一是油缸內(nèi)部的密封損壞產(chǎn)生的內(nèi)泄露，二是平衡閥有內(nèi)泄露。判斷是何種情況漏油的辦法是，拆掉主閥與平衡閥相連的油管，34觀察接頭處有無(wú)漏油，若漏油為平衡閥問(wèn)題，應(yīng)更換平衡閥。不漏油，則為油缸有內(nèi)泄露，應(yīng)維修或更換油缸。12、主卷?yè)P(yáng)承受較重的負(fù)荷，操作時(shí)應(yīng)勻速扳動(dòng)手柄，從上升轉(zhuǎn)到下降或下降轉(zhuǎn)到上升，應(yīng)使手柄在中位稍作停留再扳到位，不允許快速扳到位或反復(fù)快扳，這樣會(huì)損壞馬達(dá)減速機(jī)和發(fā)生掉鉆桿問(wèn)題。35致謝衷心感謝學(xué)校這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)鍛煉機(jī)會(huì)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲頗多，知識(shí)面有了很大的提高，綜合運(yùn)用能力得到加強(qiáng)，可以說(shuō)經(jīng)過(guò)這樣一次設(shè)計(jì)，我們才真正達(dá)到了畢業(yè)的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)分析，解決實(shí)際問(wèn)題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)三年所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅可以鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運(yùn)用工具書(shū)的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們較系統(tǒng)地了解了液壓缸的工作原理及基礎(chǔ)知識(shí)，努力做到理論聯(lián)系實(shí)際，使所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化，條理化，使我們很好地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。首先，我感覺(jué)這次設(shè)計(jì)提高了我們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在一個(gè)實(shí)際題目當(dāng)前，怎樣才能解決問(wèn)題呢這不是哪本書(shū)上能說(shuō)清楚的。這就要求我們根據(jù)實(shí)際情況，分析實(shí)際問(wèn)題，想出解決方案，這就是一個(gè)能力的問(wèn)題了。平時(shí)我們很少有這樣的機(jī)會(huì)，能把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，但這次設(shè)計(jì)就給予了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。其次，這次設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我的自學(xué)能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多知識(shí)都不是我以前所學(xué)過(guò)的，特別是軟件的應(yīng)用方面。因此這讓我意識(shí)到學(xué)習(xí)能力的重要性，活學(xué)活用，才能立于不敗之地。再次，這次設(shè)計(jì)鍛煉了我的綜合運(yùn)用知識(shí)能力。在設(shè)計(jì)時(shí)，我不但要用到機(jī)械方面的知識(shí)，還要用到許多計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)。如何把握許多方面的知識(shí)，綜合運(yùn)用這些知識(shí)，這就要求我們掌握重點(diǎn)，靈活運(yùn)用，不然是難以解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了指導(dǎo)老師周友行副教授的精心指點(diǎn)。由于時(shí)間較緊，任務(wù)重、經(jīng)驗(yàn)不足，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，希望老師們能給以批評(píng)指正，為我們以后在工作崗位上完成工作任務(wù)，打下良好的基礎(chǔ)。36參考文獻(xiàn)（資料）1孔德文等液壓挖掘機(jī)M北京化學(xué)工業(yè)出版社200712現(xiàn)代工程圖學(xué)M湖南科學(xué)技術(shù)出版社200223濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）M北京西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室，高等教育出版社，20004孫恒，陳作模機(jī)械原理（第六版）M北京高等教育出版社，20015朱張校工程材料（第三版）M北京清華大學(xué)出版社，20016朱冬梅畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖第五版M北京高等教育出版社，2000127同濟(jì)大學(xué)液壓挖掘機(jī)M北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19868哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室理論力學(xué)M北京高等教育出版，20029朱龍根簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)M北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005610陸望龍典型液壓元件結(jié)構(gòu)M北京化學(xué)工業(yè)出版社，2009537附錄有限元素分析與設(shè)計(jì)42（2006）298313大型軸承螺栓接頭數(shù)值模式的發(fā)展作者奧里安韋迪納，迪米特里尼瑞巴，讓癸樂(lè)特布加拿大H3C公司3A7,魁北克，蒙特利爾，沙田，車(chē)站中心，蒙特利爾ECOLE理工學(xué)院，機(jī)械工程系，PO6079信箱摘要螺栓接頭的傳統(tǒng)理論并沒(méi)有考慮到外部負(fù)載的復(fù)雜性，既沒(méi)有其相關(guān)連接的不靈活性，也沒(méi)有接觸的非線性。本文論述了可以快速，精確的計(jì)算直徑軸承上承受很大傾覆力矩的緊固螺栓的二維數(shù)值模型。該模型的獨(dú)特性是在于一個(gè)特殊的有限元素的使用，像一環(huán)，除了在軸向方向。其軸向剛度是控制螺栓組裝方式的局部剛度。該模型調(diào)整為三維有限元的模擬，并在幾種類(lèi)型的軸承中表現(xiàn)了優(yōu)異效果。關(guān)鍵詞螺栓接頭數(shù)值模式轉(zhuǎn)盤(pán)軸承有限元分析1、介紹提供快捷，準(zhǔn)確的結(jié)果，是對(duì)實(shí)際工程的挑戰(zhàn)之一，主要是在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期階段。涉及不同的螺栓接頭的機(jī)械系統(tǒng)的制造商需要合適的計(jì)算模型，該計(jì)算模型需要考慮整體解決方案。大量的模型近似的部件和螺栓剛度使用錐體，球體，相當(dāng)于瓶裝或其他分析模型14。根據(jù)傳統(tǒng)理論，最初是為那些居中或稍微偏離中心的負(fù)荷發(fā)展，該負(fù)荷的剛度為常數(shù)。然而，有限元模擬以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示出強(qiáng)勁的非線性由于接觸面積的變化57與外部負(fù)載。剛度非線性特性進(jìn)行了研究格洛斯8和吉洛9，他們提出了一個(gè)非線性模型，但只有板樣的配置。另一個(gè)傳統(tǒng)理論的弱點(diǎn)在于所謂的負(fù)載系數(shù)的計(jì)算方法。負(fù)荷因素試圖測(cè)量傳送到螺栓上面的外在的力量。在外部力量的成員上應(yīng)用所在地管轄的負(fù)載因子和剛度成員的方式分配。張10開(kāi)發(fā)了一種新的螺栓接頭分析模型，并考慮到剛性還原會(huì)與殘余力量有關(guān)，壓縮變形和尺寸變化的外力是因?yàn)槌蓡T輪換造成的。這種模式有它的局限性，并不適用于螺栓裝配時(shí)的成員有不同的幾何形狀，或在外部勢(shì)力不是在成員接口對(duì)稱(chēng)的。對(duì)于具體模型，我們提出對(duì)大型軸承可以看作為一個(gè)圓形法蘭盤(pán)，考慮到不同的非線性特性以及不同的配置或通過(guò)適當(dāng)?shù)膸缀蝿偠确植嫉耐ㄓ媚Ｐ偷幕A(chǔ)。2、回轉(zhuǎn)支承本文提出的模型是對(duì)特定的大直徑螺栓軸承合適。這些大型軸承（高達(dá)13米（43英尺）也被稱(chēng)為“回轉(zhuǎn)支承”，是用起重機(jī)，雷達(dá)菜，隧道掘進(jìn)機(jī)，軸承套圈等。二是夾在主框架由高強(qiáng)度的螺栓預(yù)裝。一個(gè)或兩個(gè)環(huán)是提供齒，使擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。連接就像大量的一個(gè)個(gè)又厚又狹小的螺栓固定一個(gè)非常嚴(yán)格的框架圓柱法蘭。該系統(tǒng)的另一個(gè)特殊性是重要的和可變的傾覆力矩。軸承是遭受同樣重要徑向和軸向38負(fù)荷。軸承所研究的三個(gè)類(lèi)型，球軸承，交叉滾子軸承和三排滾子軸承，如圖1所示。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和特殊性，螺栓聯(lián)合負(fù)荷，既不是傳統(tǒng)的模式也不是非線性模型是合適的。圖1回轉(zhuǎn)軸承因此，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的模式，同時(shí)考慮到在與框架單元的軸向方向，并與管狀分子徑向方向的彎曲剛度。此外，管內(nèi)容進(jìn)行了修改，涉及螺栓裝配的預(yù)裝行為特征。此外，在建模過(guò)程是一個(gè)原始的“混合”有限元素的定義。這個(gè)元素有一個(gè)除了在其軸向剛度有關(guān)，局部剛度，支配行為的螺栓裝配環(huán)的一般行為。嚙合同幾個(gè)元素的環(huán)狀物可以考慮到非線性剛度分布，特別是對(duì)高負(fù)荷的應(yīng)用效果。不斷演變的接觸面積是仿照通過(guò)接觸彈簧和使用迭代求解的技術(shù)。3、建模和假設(shè)對(duì)這些系統(tǒng)的具體負(fù)荷是一個(gè)偏離中心的軸向載荷（正常起重機(jī)載荷型）在一個(gè)大的傾覆力矩造成的。這將建立在