带式输送机液压张紧装置设计（全套图纸）

1、原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 1 中国矿业大学毕业设计任务书 毕业设计题目：毕业设计题目： 带式输送机液压张紧装置设计带式输送机液压张紧装置设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 了解长距离带式输送机的工作过程、张紧装置的作用，了解各种张紧装置 的工作原理及特点，设计一台液压张紧装置。 设计参数：设计参数：张紧力 200kn、张紧行程 10m 设计内容：设计内容： 1.根据相关参数完成液压张紧装置的总体设计； 2.完成泵、阀等液压元件的选型设计及液压系统设计； 3.完成主要零、部件的工作图设计； 4.编写完成设计

2、计算说明书。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 2 摘 要 张紧装置是带式输送机不可缺少的部分，是影响输送带动张力的主要部件 之一，它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命，对于大运量、长距离 等大型带式输送机的正常运行而言尤为重要。 本带式输送机液压张紧装置的设计是在吸收国、内外输送机张紧技术的基 础上，根据国内带式输送机的运行特点及要求研制的一种新型液压张紧装置。 采用比例控制技术及可靠性较高的可编程控制技术，可以对张紧力进行多点控 制，根据不同工作情况随时调节张紧力的大小。自动实现在胶带机在启动时提 供较大张力（约为正常运行时张力的 1.5 倍） ，正常运行时较

3、小张力。使胶带在 工作过程中有科学合理的张力，即防止了胶带启动时打滑，又可使胶带机正常 运行不在过紧状态。利用该装置可以延长胶带的寿命，大大节约输送机的运行 成本。本设计中，利用滑轮机构增大了张紧行程，避免使用行程较长的液压缸， 减少了制造液压缸的难度。液压系统中采用蓄能器，可以最大限度的吸收液压 冲击，减小对负载变化对胶带的冲击，提高胶带的使用寿命。 关键词：带式输送机；液压张紧装置；自动控制; 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 3 abstract the stretching device is the belt conveyer essential part,

4、is affects the transportation to lead one of tensity major components, its direct relation belt type conveyers safe operation and the service life, speaking of the great transportation amount, the long distance and so on large-scale belt conveyers normal operation especially important. this belt con

5、veyer hydraulic pressure stretching devices design is in the absorption country, the inside and outside conveyers tighten in the technical foundation, according to domestic belt conveyers movement characteristic and request development one kind of new hydraulic pressure stretching device. uses the p

6、roportional control technology and the reliability high programmable control technology, may carry on the multi-spot control to the tensioning force, momentarily adjusts the tensioning force according to the different working condition the size. realizes automatically in the adhesive tape machine wh

7、en the start provides the big tensity (approximately for normal operation when tensity 1.5 times), when normal operation small tensity. enables the adhesive tape to have the science reasonable tensity in the work process, namely prevented the adhesive tape started when to slip, might also cause the

8、adhesive tape machine normal operation not at the tight condition. may lengthen adhesive tapes life using this equipment, saves conveyers run cost greatly. in this design, increased using the pulley organization has tightened the traveling schedule, avoided using the traveling schedule long hydrauli

9、c cylinder, reduced has made hydraulic cylinders difficulty. in the hydraulic system uses the accumulator, may the absorption line shock maximum limit, reduce to the variation of load to the adhesive tape the impact, enhances adhesive tapes service life. key words: belt-type conveyer, full automatic

10、 hydraulic tension station , proportional control, programmable control 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 4 目目 录录 1 概述概述 .1 1 1.1 带式输送机张紧装置的主要作用.1 1 1.2张紧装置的类型及发展现状.2 2 1.3 张紧装置发展趋势 .6 6 2 2 整体方案的设计整体方案的设计 .7 7 2.1 主要设计要求 .7 7 2.2 方案的选择 .7 7 2.3 方案对比及确定 .9 9 2.4 系统主要参数确定 .1212 3 3 液压缸设计液压缸设计 .1212 3.1 液压

11、缸主要零部件结构、材料和技术要求.1212 3.2 密封圈、防尘圈的选用 .2424 3.3 液压缸的类型和安装形式 .2424 3.4 耳轴的安装.2525 3.53.5 液压缸支架设计液压缸支架设计 .2727 4 4 确定液压泵及配套电机确定液压泵及配套电机 .2828 4.1 液压泵的选用.2828 4.2 电动机的选用 .3030 5 5 确定液压系统元件、辅件确定液压系统元件、辅件 .3131 51 液压系统中液压元件选取 .3131 5.2 确定液压辅件.3535 6 6 液压油路板的结构液压油路板的结构 .4343 7 7 液压泵站设计液压泵站设计 .4646 71 液压泵站分

12、类及特点 .4646 72 油箱极其辅件 .4848 7.3 液压油箱的结构设计 .5151 8 8 液压工作介质的选用液压工作介质的选用 .5959 81 对液压工作介质的主要要求 .5959 82 对液压工作介质的选用 .6161 9 9 液压系统的安装、使用和维护液压系统的安装、使用和维护 .6161 9.1 液压系统的安装、试压和调试.6161 9.2 试压.6767 9.3 调试.6767 9.4 保养.6868 9.5 维护 .6969 9.6 液压系统常见故障诊断与排除 .7070 9.7 本装置的安装与使用操作 .7171 结论结论 .7373 参考文献参考文献 .7474 附

13、录附录 .7575 英文原文.7575 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 5 中文译文.8282 致致 谢谢 .9191 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 6 1 概述 带式输送机结构简单,工作平稳可靠,噪音小,能实现连续长距离大倾斜输送,设 备运行费用低,可在胶带的任意位置加料或卸料,具有生产效率高、输送量大、 能源消耗少的特点,被广泛应用于煤炭、冶金、矿山、化工、港口、电站、轻工、 建材、粮食等许多工业领域。经过近两个世纪的发展,带式输送机已经在技术上 具备了高强力、大运量、大功率的现代化散状物料输送设备的特征。张紧装置 是带式输送机的一个基

14、本组成部分,是保证带式输送机正常工作的重要部件。对 带式输送机的稳定运行有着至关重要的作用。它的性能好坏直接影响带式输送 机整机的工作性能。 1.1 带式输送机张紧装置的主要作用 带式输送机在启动、运行、制动等工作过程中,输送带会由于拉力和惯性的 作用发生蠕变,能够导致输送带变长松弛而无法工作。输送带张紧装置是保证输 送带具有一定张紧力、不发生打滑现象而正常工作的重要组件。概括起来,张紧 装置在带式输送机中具有以下一些作用: (1)保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力,防止输送带打滑,从而将驱 动装置传递的摩擦牵引力传递给输送带,以带动输送机的正常运转。 (2)保证承载分支最小张力点的必须张

15、力,限制输送带在托辊之间的垂度,防 止物料垂直跳动对托辊形成冲击而导致电机能量的损失及物料的洒落现象。 (3)补偿输送带过度工况时产生的塑性变形,吸收蠕变产生的伸长变化,维持 输送机正常运行所需的最小张紧力,从而保证带式输送机的正常运行。 (4) 减小启、制动时输送带中出现的动负荷; (5)带式输送机输送带有若干个接头,张紧装置为带式输送机储备了负荷以 外的运输带余量,当输送带接头出现问题时可以通过放松张紧装置重新接头排除 故障。为输送带重接接头提供必要的行程; (6) 在输送带、传动滚筒等部件维修时释放输送带中的张紧力。 1.2张紧装置的类型及发展现状 张紧装置直接影响带式输送机的整机性能。

16、目前带式输送机常用的张紧装 置主要分为固定张紧装置、重锤张紧装置和液压张紧装置3种。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 7 1.2.11.2.1固定张紧装置固定张紧装置 固定张紧装置的特点是张紧滚筒在运转过程中的位置保持不变,张紧力不能 自动进行调节,只有在停车状态,才能对张紧装置的张紧力和张紧行程进行调整。 固定张紧装置的优点是张紧滚筒位置固定,不需要人工操作或控制,结构简单紧 凑,操作维护方便,一般用于小型带式输送机。固定张紧装置又分为螺旋张紧装 置和固定绞车张紧装置。螺旋张紧装置见图1-1。 图1-1螺旋张紧装置 由图1-1可见,张紧滚筒的轴承座安装在活动架上,活

17、动架可在导轨上滑动。 旋转调节螺杆,螺母带动活动架一起前进和后退,达到张紧和放松输送带的目的。 固定绞车张紧装置由绞车、张紧钢丝绳、滑轮、张紧小车等组成,通过绞车卷进、 放出钢丝绳来调节输送带所需的张紧力。 1.2.21.2.2重锤张紧装置重锤张紧装置 重锤张紧装置是靠重锤的重力将输送带张紧,张紧力的大小依靠增加或减少 重锤重量来调节。重锤张紧装置又分为重载车式张紧装置和重锤式张紧装置。 重载车式张紧装置是将重物由钢丝绳通过定滑轮与滑动小车相连,将张紧滚筒固 定在滑动小车上,由重物拉动滑动小车对输送带产生张紧力(见图1-2) ;重锤张 紧装置是通过用钢丝绳悬挂起来的重锤使输送机的张紧车产生张紧

18、力。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 8 图1-2重锤车式张紧装置 重锤张紧装置的优点是可以通过重锤的位移迅速吸收输送带的弹性伸长,动 态响应快,结构简单,且重锤张紧力是基本恒定的,仅在输送机起动和停车时产生 很小的惯性力,因而安全可靠性比较高,在带式输送机中使用最为广泛。它的缺 点是: （1）张紧力始终保持不变,不能随带式输送机起动、稳定运行所需的不同 张力进行调节,在稳定运行过程中输送带始终处于过张紧状态,影响输送带的使 用寿命; （2）较为笨重,需要的工作空间大(特别是张紧力较大时) ,维修较为费工 费时。 1.2.31.2.3液压张紧装置液压张紧装置 （1）普

19、通型液压张紧装置 通过液压油缸(或绞车)的快速位移来吸收输送带的弹性伸长,分为液压绞车 张紧、液压油缸张紧、液压油缸与固定绞车组合张紧3种。液压绞车张紧装置是 通过液压马达动作,使张紧绞车卷进和松开输送带来自动调节输送带的张紧力; 液压油缸张紧装置由蓄能站、液压泵站、张紧油缸、电控箱和附件五大部分组 成,通过液压站压力使油缸产生伸缩来调节带式输送机的张紧力。液压张紧装置 的优点是结构紧凑,易于实现远距离控制,可以根据输送机在启动和正常运行工 况下对输送带张力的不同要求调节输送带张紧力,控制响应速度快,能够在驱动 滚筒与输送带产生滑动时自动增加张紧力。缺点是不能随输送带上载荷的变化 自动进行张紧

20、力调节。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 9 图1-3液压张紧装置 1 张紧小车2 钢丝绳3 定滑轮4 动滑轮5 油缸支座6 张紧油缸 7 电 控箱8 液压泵站9 胶管10 蓄能站 11 轨道12 输送带 其工作原理如图1-3 所示,电动机驱动油泵2 ,压力油经由手动换向阀5 和 液控单向阀6 进入张紧油缸8 的活塞杆腔,张紧油缸作为执行机构直接对张紧小 车10 实施张紧。输送机起动阶段的张紧力由溢流阀3 调定,稳定运行阶段的张 紧力由溢流阀13 调定。这2 个阶段由测速装置控制, 并由隔爆电磁换向阀12 进行切换。由于溢流阀13 的调定压力比溢流阀3 的调定压力低,

21、所以通过电液 有序控制,满足输送机起动时张紧力比稳定运行时大的要求,即输送起动时张紧 力自动增加,输送机稳定运行后,其张紧力又自动降低到原定值。在输送机运行 过程中,输送带的张力随时发生变化,此时张紧站的张紧油缸和蓄能站能及时响 应,确保输送机在稳定运行时的张力恒定,从而实现了带式输送机输送带的自动 张紧。 （2）阶段式张紧装置 阶段式张紧装置的主要技术特点是: (1)可以根据输送机在启动和运行工况下对输送带张力的不同要求来调节皮 带张紧力(一般起动时的张紧力比稳定运行时大1. 41. 5倍) ,皮带不会始终 处于起动时的张紧状态,从而延长了输送带的使用寿命。 (2)带式输送机起动时,输送带的

22、松边会突然松驰伸长,此时张紧油缸在蓄能 站的作用下,能立刻收缩活塞杆,及时补偿输送带的伸长量,减少输送带松边对紧 边的冲击,起到保护输送带的作用,并保持输送机起动的可靠与平稳。 (3)可简单地实现直线运动和回转运动,其布置也具有很大的灵活性。 (4)由于其元件实现了系列化、标准化、通用化,容易设计制造和推广使用。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 10 图1-4 dyl 型输送带自控液压张紧站液压系统图 1 粗过滤器2 油泵3 溢流阀4 精过滤器5 手动换向阀6 液控单向阀 7 压 力表8 张紧油缸9 动滑轮10 张紧小车11 蓄能站12 隔爆电磁换向阀 13 溢流阀1

23、4 油箱 yj 1、yj 2、yj 3 压力继电器 (5)可以由流动着的油液带走因功率损失等原因产生的热量,避免局部温升 现象。虽然阶段式张紧装置可以在带式输送机启动与稳定运行两种工况间自动 调节张力,解决了输送带转为稳定运行后的过张力问题,但其缺点是不能对输送 机运行过程中皮带负载的变化进行动态调节。而在带式输送机的实际运行中,皮 带所需的张紧值相差甚大,张紧装置经常处于要么张紧力不足、要么过张紧的状 态。调查显示,阶段式液压张紧装置很难满足大型带式输送机的运行要求。 在带式输送机的总体布置时,选择合适的张紧装置,确定其合理的安装位置, 是保证输送机正常运转、启动和制动时输送带在传动滚筒上不

24、打滑的重要条件。 当输送机的结构,启、制动方式及张紧装置的安装位置确定后,张紧装置的特性 就取决于其自身的性能。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 11 1.3 张紧装置发展趋势 综上所述,按常规方式设计的各种张紧装置,其动态调节很难达到最佳张紧 效果。主要问题在于设计都是在静态特性的基础上,通过对起动、运行各阶段不 同张力的要求进行设计,未能考虑负载动态变化对胶带张力的影响,因此产生调 节的不合理性。在输送带张力过度时,输送带过张紧,应力疲劳加大,容易出现皮 带拉断故障;在输送带张力不足时,导致皮带打滑及断带、着火故障,而且还容易 出现皮带横向振动过大、功率消耗过大等

25、一系列问题。针对dyl 系列和其他常 规张紧装置存在的问题,基于输送机驱动电机电流与负载间呈现对应比例关系的 考虑,现在有科学家提出了一种基于电机电流输入控制的力反馈动态张紧装置的 设计方案。其基本原理是:通过识别驱动电机的电流变化来间接识别输送带上载 荷量的变化,以电机电流为闭环回路的控制信号,通过电流与负载的对应关系计 算出理论张紧力的值,然后与力传感器所测的实际张紧力的值进行比较,从而适 应负载的动态变化。 2 整体方案的设计 2.1 主要设计要求 了解长距离带式输送机的工作过程、张紧装置的作用，了解各种张紧装置 的工作原理及特点，设计一台液压张紧装置。 张紧力 200kn、张紧行程 1

26、0m 2.2 方案的选择 2.2.12.2.1 方案方案一一 （1）方案原理图见图 2-1： 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 12 图 2-1 张紧装置原理 1慢速绞车 2张紧小车 3输送带 4手动换向阀 5张紧油缸 6单向阀 7电磁换向阀 8油泵 9油箱 10，11溢流阀 j压力继电器 （2）工作原理 当司机合上开关后，电控箱开始工作。首先启动油泵 8，压力油经过手动 换向阀 4 及单向阀 6 进入油缸，拉动张紧小车 2；然后启动慢速绞车，直接拉 动张紧小车 2。当达到输送机启动时所需的张紧力时，电动箱的压力继电器控 制输送机启动。溢流阀 10 控制胶带的最大张紧力

27、。正常运行阶段张紧力由压力 继电器 j1,j2 和溢流阀调整。溢流阀 10 的调定压力比溢流阀 11 的调定压力高。 通过这种控制就可以保证输送胶带的自动张紧，张紧力减小时，溢流阀 11 关闭， 油泵向油缸补液，油缸拉动张紧小车提高张紧力；张紧力超出整定范围时，溢 流阀 11 打开进行回油，油缸带动张紧小车减小张紧力。启动与正常运行这两个 阶段由测速装置进行控制，将速度信号转换为开关信号，由电磁阀 7 进行切换。 2.1.32.1.3 方案方案二二 液压张紧装置 通过液压油缸的快速位移来吸收输送带的弹性伸长,分为液压绞车张紧、液 压油缸张紧、液压油缸与固定绞车组合张紧 3 种。液压绞车张紧装置

28、是通过液 压马达动作,使张紧绞车卷进和松开输送带来自动调节输送带的张紧力;液压油 缸张紧装置由蓄能站、液压泵站、张紧油缸、电控箱和附件五大部分组成,通过 液压站压力使油缸产生伸缩来调节带式输送机的张紧力。液压张紧装置的优点 是结构紧凑,易于实现远距离控制,可以根据输送机在启动和正常运行工况下对 输送带张力的不同要求调节输送带张紧力,控制响应速度快,能够在驱动滚筒与 输送带产生滑动时自动增加张紧力。缺点是不能随输送带上载荷的变化自动进 行张紧力调节。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 13 图 2-2 普通型液压张紧装置示意图 图 2-3 液压原理图 1液压泵 2过滤器

29、3单向阀 4电磁换向阀 5.9溢流阀 6压力表 7单向节流阀 8 液控单向阀 10截止阀 11蓄能器 12压力表 13压力传感器 14液压缸 液压原理图见图 2-3：张紧时，电控系统使电磁换向阀到左位；由液压 油泵排出的压力油先经过精过滤器-单向阀电磁换向阀单向节流阀 液控单向阀后进入液压缸的活塞杆腔。使液压缸达到预定张紧力。当张紧 油缸的工作压力达到额定值的 1.5 倍时，压力传感器发出信号，输送机启 动。平稳启动后，压力传感器发出信号，使三位四通阀打到右位，当系统 的工作压力调定为正常工作所需的压力后，压力传感器发出信号，使三位 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 1

30、4 四通阀回到中位。当负载过大时，高压溢流阀 9 开启卸载，保护系统。当 系统压力小于正常工作压力时，压力传感器发出信号，使三位四通阀打到 左位，补油。系统的工作压力到正常工作压力后，压力传感器发出信号， 使三位四通阀回到中位。 2.3 方案对比及确定 上面提出的两种方案各有特点，现表述如下。 方案一的优点是，它是靠油缸来张紧皮带的，需要多大的张紧力，只要选 用对应大小的液压缸，即可达到规定的要求，结构设计比较紧凑。由于它是采 用压力继电器来控制系统，所以它容易实现自动化，这一点对产品的推广非常 有利。它的缺点就是，对于张紧力不能达到实时控制，不容易实现张紧力的点 动控制。 方案二的主要技术特

31、点 (1) 可自动调节张紧力 液压张紧装置可以根据带式输送机的工况及对输送带张力的不同要求, 可 以任意调节输送机起动时和稳定运行时的张紧力(张紧力的调节范围由所选型号 确定) ,完全可以达到起动时的张紧力比稳定运行时的张紧力大 1. 41. 5 倍 的要求。待系统运行平稳后,将按预定程序自动工作,保证输送带在理想状态下 工作。在正常运行状态时能实时调控,使带式输送机在稳定运行状态时的张力降 低 30 %左右。电液系统一旦调定后,即按预定程序自动工作,保证胶带在理想状 态下工作,克服了其他类型张紧装置张紧力或大或小、难以控制的弊病。由于张 紧站的张紧力可以根据需要自动调节,所以使得输送机在稳定

32、运行时的张力明显 降低(一般可降低 1530 %) ,在输送机基本参数不变的情况下,该张紧站与其 他类型的张紧装置相比,可以降低胶带的强度等级,并能减小输送机的功率,因而 能减少设备的初期投资及运行费用。 (2) 响应快。 带式输送机起动时,胶带的松边会突然松弛伸长,此时张紧油缸在蓄能站的 作用下,能立刻收缩活塞杆,及时补偿胶带的伸长量,减小了胶带松边对紧边的冲 击,不但使得输送机起动平稳、可靠,而且较好地保护了胶带,可减少断带事故的 发生。正常运行时通过电液比例溢流阀控制液压系统压力,使张紧力始终维持在 理论值左右,减少输送带动张力的波动,大大提高了整机的动态稳定性。当发生 断带或输送带被异

33、物卡住等意外情况时,该装置能立即停止带式输送机的运行; 当输送带出现打滑现象时,能自动增加张紧力。这也是其他绞车系列张紧装置所 无法比拟的特点。 (3) 适应性强。 该张紧站现已系列化,适应范围较广,设计张紧小车最大张紧力为 400kn , 最大张紧行程为 24m ,所以一般可满足各种大型带式输送机对张紧系统的要求。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 15 由于张紧站仅由张紧油缸与输送机的张紧小车相连,所以可根据实际需要灵活地 布置张紧系统:当采用机头或中部张紧时,张紧油缸安装在输送机机身内;当采用 机尾张紧时,张紧油缸既可以安装在输送机的尾部,也可以借助于平面改向滑轮

34、 组将张紧油缸置于输送机机身外侧,因而给带式输送机的选型设计提供了方便。 (4) 当发生断带或胶带被异物卡住等意外情况时,该张紧站能立即终止带式 输送机的运行;当输送机胶带出现打滑现象时,张紧站能自动增加张紧力。 (5) 以往的绞车张紧装置或重锤张紧装置一般均采用多种滑轮组使张紧钢 丝绳多绳缠绕,不但使得张紧系统复杂化,而且使得张紧的动态响应特性差。液 压张紧站结构紧凑,张紧用的钢丝绳缠绕的布置形式极为简单,因而简化了带式 输送机的张紧系统,使得张紧的动态响应好,改善了带式输送机的运行特性。 (6) 该张紧装置还可以与输送机的集控装置连接,以实现对张紧站的远距离 控制。 (7)由于采用了液压传

35、动，所以同时还具有液压传动的优缺点： 与机械传动和电力拖动系统相比，液压传动具有以下优点： （1）液压元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接， 布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。 （2）可以在运行过程中实现大范围的无级调速，调速范围可达 2000：1。 （3）液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，易实现快速启动、制动和频 繁的换向。 （4）操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保 护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现工作循环和自动过载保护。 （5）液压元件属机械工业基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有 利、于机器的设计、制

36、造周期和降低制造成本。 除此之外，液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大。因为液压传动 的动力原件可采用很高的压力（一般可达 32mpa，个别场合更高），因此，在 同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。 液压传动还具有以下缺点 （1） 在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。 （2） 由于传动介质的可压缩性和泄露等因素的影响，不能严格保证定比 传动。 （3） 液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油基液 压油作传动介质时还需注意防火问题。 （4） 液压元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。 （5） 对油液污染敏感。 总的来说，液压传动的

37、优点是主要的，其缺点将随着科学技术的发展不断 得到克服。例如，将液压传动与气压传动、电力传动、机械传动合理的联合使 用，构成气液、电液（气）、机液（气）等联合传动，以进一步发挥个子的优 点，相互补充，弥补不足之处。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 16 液压张紧装置在输送机运行过程中能有效地改善带式输送机的起、制动性 能,提高整机运行的可靠性,在不同的使用条件下,可以保证输送带具有最合理的 张力;可以降低输送带的强度,节约输送带投资。与其他形式的张紧装置相比更 适用于长距离带式输送机 通过以上两种方案的比较，液压张紧自动张紧装置，性能完善、工作平稳、 可靠、张力的设定

38、和调解方便、操作简单、张紧行程和张力的调节范围大，适 应多种工况的需要、工作可靠，是一种先进理想的张紧装置。在此选择第二种 方案进行设计。 2.4 系统主要参数确定 查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，确定液压缸的工作压力为 20mpa。系统最高压力调定为 25mpa。根据经验，初定液压缸的速度 0.3m/min。 3 液压缸设计 3.1 液压缸主要零部件结构、材料和技术要求 3.1.13.1.1 缸筒的结构、类型及安装形式缸筒的结构、类型及安装形式 常用的缸筒结构有八类，分别是法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接、外 半环连接、内半环连接、拉杆连接、焊接、钢丝连接。连接形式取决于额定工 作

39、压力、用途和使用环境等因素。本设计中选用外螺纹连接。优点是重量较轻、 外径较小；缺点是端部结构复杂、装卸时要用专门的工具；拧端部时，有可能 把密封圈拧扭。 液压缸分为单作用液压缸、双作用液压缸和组合式液压缸三种形式。单作 用液压缸又分为单作用活塞液压缸、单作用伸缩液压缸和单作用柱塞液压缸； 双作用液压缸分为双作用无缓冲式液压缸、不可调单向缓冲式、不可调双向缓 冲式液压缸、可调单向缓冲式、可调双向缓冲式、双活塞杆液压缸和双作用伸 缩液压缸；组合液压缸分为单联式、多工位式和双向式。本设计中设计成双作 用单活塞式液压缸。 液压缸的常用安装形式有耳环型、脚架型、法兰型和耳轴型安装，这里选择端 部耳环型

40、安装。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 17 图 3-1 安装图 3.1.23.1.2 缸筒的材料缸筒的材料 一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性 能。本设计中选用 45 号钢，毛坯采用退火的冷拔或热轧无缝钢管。材料机械性 能如下表所示： 表 3-1 3.1.33.1.3 对缸筒的要求对缸筒的要求 （1）有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致 产生永久变形。 （2）有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。 （3）内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力的作用下，能长期工作而磨损 少，尺寸公差等级和形位公

41、差等级足以保证活塞密封件的密封性。 （4）需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰活管接头后 不至于产生裂纹或过大的变形。 总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封 的容腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞活动的“轨道”。设计液压缸缸筒 时，应该正确确定各部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出能力、运动速度和 有效行程，同时还必须有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和以外的冲 击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差等级， 以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。 材料b 最小值s 最小值s 最小值 4561036014 原创通过答辩毕

42、业设计说明书论文 qq 194535455 18 3.1.43.1.4 缸筒计算缸筒计算 根据设计的主要要求，液压张紧装置的张紧行程、最大张紧力，以及张紧 装置是通过一根钢丝绳绕过定动滑轮装置与液压的耳环连接等已知条件可以知 道液压缸的主要设计参数： 液压缸负载作用力 f=600kn 液压缸行程 s=3400mm (1) 液压缸工作压力的确定 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压 设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。设计时，可用类比 法来确定。查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，并考虑到液压系 统压力，初步选取液压缸的公称压力系列为 31.5mpa。

43、 (2) 液压缸内径和活塞杆外径的确定 当液压缸的理论作用力 f（包括推力 f1 及拉力 f2）及供油压力 p 为已 知时，根据公式： m （3.1） 2 6 4 10 f dd p 其中 f液压缸的理论作用力。 1/t ff f1液压缸的理论拉力； 负载率 液压缸的总效率，这里取 1； t kn 600 666 0.9 1 f p供油压力，mp； d活塞杆的直径； 再将公式： (3.2) 1 dd 液压缸的速比，根据压力，在液压设计手册查取为 1.33； 将式（3.2）代人式（3.1）得 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 19 2 6 4 6661.33 1 20 1

44、01.33 dd mm206 圆整 d 的标准值选 220mm 计算活塞杆外径 将算出的 d 值带回式 3.2 得：d=103mm 圆整 d 的标准值选 100mm 计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和要否设置缓冲装置。速比不宜过大或 过小，以免产生过大的背压或者活塞杆太细，稳定性不好。 验算张紧力 验算油缸的最大回程张紧力， (3.3) f 4 )(*14159 . 3 22 pdd 226 3.14159 (0.220.1 ) 31.5 100.99 4 kn 600kn770 大于所要求的最大的张紧力 600kn，达到要求。 液压缸的缸筒内径 d=220mm,活塞杆直径 d=100mm。

45、 4液压缸壁厚 关于液压缸壁厚可以按照下式计算： m max max 2.33 p pd p pmax液压缸筒内最高的工作压力； 缸筒材料的许用应力，本设计中选用 45#钢； p b p n 缸筒材料的抗拉强度； b n安全系数，通常取 5。 mpa 610 122 5 p 代入数据得： mm 220.22 22.55 2.3122325 考虑到缸筒的外径公差余量 缸筒的壁厚定为 25mm。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 20 5 壁厚验算 a) 额定工作压力 pn 额定工作压力 pn应低于一定极限值，一保证工作安全： mpa 22 1 2 1 () 0.35 s

46、n dd p d 缸筒材料的屈服强度； s 缸筒的外径。 1 d mpa 22 2 360(0.270.22 ) 0.3542.35 0.27 n p 315map42.4 mpa ，满足要求。 b） 发生塑性变形的压力 同时额定工作压力也应与返券塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑 性变形的发生： (0.35 0.42)p nrl p 缸筒发生塑性变形的压力，mpa。prl 1 2.3 rls d plg d 缸筒材料的屈服强度，mpa。 s 缸筒的外径。 1 d 缸筒的内径。d mpa 0.27 2.336097.78 0.22 rl plg mpa，满足要求。0.439.1 nrl p

47、p c） 缸筒的爆裂压力 pr 最后，还应验算缸筒的爆裂压力 1 p2.3 rb d lg d 270 2.3610 220 lg mpa 125 满足要求。 6缸筒底部厚度确定 缸底底部为平面时，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计 算： 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 21 m 2 0.433 p p d d2计算厚度外直径。 p缸内最大工作压力，map。 缸底材料的需用应力，map，这里选用 45#钢。 p 带入数据得： m 31.5 0.4330.070.0165 122 设计中壁厚取 63mm。 7活塞与活塞杆联接处外半卡环的宽度及厚度的校核 半

48、环截面上的切应力： 25000000 0.075 50110 44 0.015 pd mpampa l 半环截面上的挤压应力： 8前缸盖与缸筒联接处内半卡环的宽度及厚度的校核 25000000 0.22 93110 44 0.008 pd mpampa l 半环截面上的挤压应力： 2 2 250000000.22 156183 20.008 2 0.220.008 c pd mpampa hdh 3.1.53.1.5 活塞杆活塞杆 活塞杆的端部结构形式选择外螺纹 结构简图： 图 3-2 安装图 (1)活塞杆结构 活塞杆有实心杆和空心杆两种，见下图。空心活塞杆的一端，要留出焊接 和热处理时用的通

49、气孔 d2。 选择其中的实心活塞杆结构。 (2)活塞杆材料 实心活塞杆材料为 35、45 钢；空心活塞杆材料为 35、45 无缝钢管。本设 计选择 45 钢作为活塞杆材料。 (3)活塞杆的技术要求 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 22 1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为 229285hb,必要时，再经高频 淬火，硬度达 4555hrc。 2)活塞杆 d 和 d1的圆度公差值，按 9、10 或 11 级精度选取。我选取 10 级精 度。 图 3-3 活塞杆 a)实心活塞杆 b)空心活塞杆 3)活塞杆 d 的圆柱度公差值，应按 8 级精度选取。 4)活塞杆 d 对

50、d1的径向跳动公差值，应为 0.01mm。 5)端面 t 的垂直度公差值，则应按 7 级精度选取。 6)活塞杆上的螺纹，一般应按 6 级精度加工；如载荷较小，机械振动也较小 时，允许按 7 级或 8 级精度制造。这里选择按 6 级精度加工。 7)活塞杆上若有联接销孔时，该孔径按 h11 级加工。该孔轴线与活塞杆轴线 的垂直公差值，按 6 级精度选取。 8)活塞杆上下工作表面的粗糙度为 ra0.63m，必要时，可以镀铬，镀层厚度 约为 0.05mm,镀后抛光。 3.1.63.1.6 活塞杆的计算活塞杆的计算 活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受 拉压载荷的简单计算公式

51、进行计算： map 6 2 10 4 p f d f活塞杆的作用力，n； d活塞杆的直径，m； 材料的许用应力，map.无缝钢管=100110map p p 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 23 36 2 6001010 76.43 0.1 4 p 满足要求。 活塞杆一般都设有螺纹、退刀槽等结构，这些部位往往是活塞杆上的危险 截面，也要进行计算。活塞杆两端的螺纹 m72 处是危险截面，危险截面处的合 成应力应满足： map 2 2 2 1.8 np f d f2活塞杆的拉力，n。 d2危险截面处的直径，m. 材料的许用应力，对中碳钢（调质），=400map。 p p

52、3 2 600 10 1.8192 0.075 np mpa 满足要求。 3.1.73.1.7 活塞杆的导向套、密封和防尘活塞杆的导向套、密封和防尘 活塞杆导向套在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有 密封装置以保证缸筒有杆侧的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时 把杂质、灰尘和水分带到密封装置处，损坏密封装置。当导向套采用非耐磨材 料时，其内圈还可装设导向环，用作活塞杆的导向。导向套的结构采用轴套式。 导向套的材料采用摩擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作。 导向套长度的确定：通常采用两段导向段，每段宽度为 d/3，两段中线距 离为 2d/3。 受力分析：分析导向套的受力情况

53、。本次设计的液压缸受力主要为拉力， 与活塞杆轴线重合，所以外力作用在活塞上的力矩主要为由安装形式决定的重 力产生的力矩。即导向套受到的支撑压应力非常小。远远小于材料的许用压应 力，可以不进行验算。所以设计时满足结构及运动要求即可。 导向长度的确定：导向长度过短，将使液压缸因配合间隙引起的初始挠度 增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小 导向长度，一般缸的最小导向长度应满足： 即 202 sd hm 3400220 280 202 hmmm 导向套滑动面的长度 a，在缸径小于 80mm 时，取 a=（0.61.0）d 当缸径大于 80mm 时，取 a=（0.61.0

54、）d 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 24 本次设计液压缸缸径为 220mm。大于 80mm。所以代入第二个公式，即 a=（0.61.0）d。选择 a=0.8 d=0.870=56mm。 加工要求： 导向套外圆与端盖内孔的配合多为 h8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合多为 h9/f9。外圆与内孔的同轴度公差不大于 0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直 径公差之半，内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。 3.1.83.1.8 缸筒与缸盖缸筒与缸盖 (1) 结构 缸筒的结构与端盖的连接形式,液压缸的用途,工作压力,环境以及安装要 求等因素有关.端盖分为前端盖

55、和后端盖.前端盖将液压缸的活塞杆腔封闭,并 起着为活塞杆导向,防尘和密封的作用.后端盖将缸筒底腔封闭,并常常起着将 液压缸与其它机件连接的作用.常用的缸筒与缸盖的连接有拉杆,法兰,焊接,内 外螺纹,内外卡环及挡圈等连接方式,其中焊接连接型式只能用于缸筒与后端盖 的连接. (2) 材料 1、缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性,能够长期承受较高的 工作压力及短期动态试验压力而不致产生永久变形,有足够的刚度,能承受活塞 侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲.需要焊接的缸筒,还要求有良好的焊 接性能.目前,普遍采用的缸筒材料是热轧或冷拔无缝钢管.市场已经能够供应 内圆经过珩磨,外圆已精加工的高精

56、度冷拔无缝钢管.按需要的长度切割下料, 再根据与端盖连接形式的要求,在两端进行加工,即可清洗装配.选用 45。毛坯 采用退火的冷拔或热轧无缝钢管。 这里前端盖与缸筒采用内卡环及挡圈连接,如下图 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 25 图 3-4 材料机械性能如下表所示： 表 3-2 (3) 缸筒 计算： 1.缸筒壁厚及验算： 参考机械设计手册液压传动表 20-6-9（293 页）选择合适的产品系列。确 定缸筒外径及其壁厚。 2.缸筒底部厚度计算 因为本次设计为单作用液压缸，在无杆侧没有压力油，而且缸筒联结形式 选用前端法兰。所以设计主要考虑及工艺要求形状，而不考虑受力。

57、 后端盖与缸筒采用焊接,如下图 材料b最小值s最小值s最小值 4561036014 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 26 图 3-5 安装图 3.缸筒与端部焊接应力计算： 因为本次设计为单作用液压缸，在无杆侧没有压力油，而且缸筒联结形式 选用前端法兰。所以没有必要计算。采用一般焊接即可。 缸筒制造加工要求： 缸筒内径 d 采用 h7 级配合，表面粗糙度值为 0.20 微米。需进行研磨。 热处理采用调质，硬度 hb 不小于 241。 缸筒内径 d 的圆度、锥度、圆柱度不 大于内径公差之半。 缸筒直线度公差在 500mm 长度上不大于 0.03mm。缸筒 端面 t 对内径

58、的垂直度在 100mm 上不大于 0.04mm。 3.1.93.1.9 活塞活塞 (1)活塞结构型式： 选用组合活塞。组合式活塞结构多样，主要受密封型式决定。组合式活塞 大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环的大量使用，多 数密封圈与导向环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 27 1 活塞杆 2 活塞 3 套筒 4 弹性挡圈 5 外半卡环 图 3-6 活塞联接图 (2)活塞与活塞杆的连接： 选用卡环式，用锁紧机构防止工作时由于往复运动而松开。同时采用静密 封。如上图。 (3)活塞的密封： 采用车氏组合密封角形滑环式。

59、(4)活塞尺寸与加工公差： 活塞宽度取值为活塞外径的 0.8 倍。活塞外径的配合采用 f9，外径对内孔 的同轴度公差不大于 0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm，外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差之半，表面粗糙度 (5) 活塞的材料 液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁、灰铸铁(ht300、ht350)、钢(有的在外 径上套有尼龙 66、尼龙 1010 或夹布酚醛塑料的耐磨环)及铝合金等。选择 45 作 为液压缸活塞的材料。 3.2 密封圈、防尘圈的选用 o 形密封圈的特点: o 形密封圈是一种横断面形状为圆形的耐油橡胶形（简称 o 形圈） ，是液压 设备中使用得最多

60、，最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。为减少或 避免运动时 o 形圈发生扭曲和变形，用于动密封的 o 形圈的断面直径较用于静 原创通过答辩毕业设计说明书论文 qq 194535455 28 密封的断面直径大。一般用于动密封的 o 形圈也可以用于静密封。与其它的密 封圈相比，o 形圈具有以下优点： 1)密封性能好，用量少，单圈即可对两个方向起密封作用; 2)密封部位结构简单、占用空间小、拆装方便; 3)对油液、压力和温度的适应性好; 4)动摩擦阻力较小，既可做动密封，又可做静密封使用.其缺点是在作动密 封时，启动摩擦阻力较大，使用寿命短。 3.3 液压缸的类型和安装形式 液压缸分为单作用液