毕业设计（论文）液压金属压块机设计（全套图纸）

1、摘要 工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，而回收利用较少，废 金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变 和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的设备需求将越来越大。为了实现 对废金属的有效回收，以及再利用，对有效处理废金属的压块机研究已引起了 众多人的兴趣。 该液压废金属压块机用于常态下冷压各种厚度在 3mm 以下的废金属边角 料，废钢屑，废油箱，解体汽车壳等金属废料。冷压成块状，便于储运或投炉。 本机带有快送装置，大幅度提高工效。 该液压废金属压块机是集液压控制和电气控制为一体，液压缸在侧压板上 的按照均布对称布置，以此实现了液压缸推动压板做圆弧形轨迹的

2、运动。并且 整个压块机由液压缸顺序动作推动压板、压头，提升门，实现了动作的一贯连 续性。 该压块机的设计参数：料箱尺寸：2000*1000*500mm 压块尺寸：500*500*300 公称压力：1000kn 液压系统压力：25mpa 该液压废金属压块机体积小，操作方便，不但具备多种使用要求，而且大 大提高了废金属回收的效率。 关键词：液压，废金属，压块机，回收 全套全套 cad 图纸，加图纸，加 153893706 abstract since the early industrialization blind expansion of production, metal waste are

3、 serious and less recycling, scrap metal pollution to the environment become more and more serious. as chinas economic growth mode from extensive to intensive changes and the enhancement of environmental awareness among the people, the market for scrap metal processing equipment demand will grow. in

4、 order to achieve the effective recovery of scrap metal and re-use, effective handling of scrap metal on the press has aroused the interest of many people. the hydraulic press for scrap metal under the norm in the 3mm thickness of cold-pressing all kinds of the following bits and pieces of scrap met

5、al, steel scrap, waste oil tanks and the disintegration of the shell and other metal scrap car. cold into a massive, easy storage and transportation or to vote furnace. local delivery devices with a fast, substantial increase in work efficiency. hydraulic press scrap metal made metal-hydraulic contr

6、ol and electrical control as one. the hydraulic cylinder in the side clips on the uniform in accordance with the symmetrical layout, to achieve a hydraulic cylinder clips to promote the arc-shaped path of movement. and the entire sequence by the hydraulic cylinder action to promote clips, the pressu

7、re head, doors make the movements continuity. the press of the design parameters: feed box size: 2000*1000*500mm press size: 500*500*300nominal pressure: 1000kn hydraulic system pressure: 25mpa this hydraulic scrap metal press has small size, it is easy to operate, not only meets the requirements of

8、 multiple use, but also greatly improves the efficiency of recycling scrap metal. keywords：hydraulic，scrap metal，press，recycling 目录 摘 要 i abstract（英文摘要）. 目 录 第一章 引 言. 1 第二章 液压废金属压块机结构设计 3 2.1 压块机的工作原理设计 3 2.2 确定压块机的设计原则 3 2.3 压块机的总体结构 3 2.4 压块机的压板设计 3 2.5 压块机的机身设计 4 2.6 压块机各零部件设计 4 2.6.1 门的设计. 4 2.6

9、.2 机架设计的准则. 4 第三章 液压控制系统设计 5 3.1 根据压块机动作原理设计液压控制系统原理图. 5 3.1.1 设计思路 5 3.1.2 液压控制系统原理图 6 3.1.3 液压控制系统回路 . 7 3.2 根据给定的参数及使用要求选取液压元件的型号，规格. 8 3.3 液压泵的选择. 9 3.3.1 确定液压泵的最大工作压力. 9 3.3.2 确定液压泵的流量. 9 3.3.3 选择液压泵的规格 10 3.3.4 确定液压泵的驱动功率 11 3.4 电动机的选取 11 3.5 油箱的设计 12 3.6 联轴器的选取 13 3.7 液压阀，压力表的安装. 13 3.8 管子内径的

10、计算 13 3.9 液压泵站的设计. 15 第四章 液压缸的安装布局及设计. 16 4.1 四个通过支架联接在压板上测液压缸的设计及其计算 16 4.1.1 在压板上液压缸的布局设计. 16 4.1.2 压力 p 17 4.1.3 缸筒设计及计算. 17 4.1.4 缸筒壁厚的计算. 18 4.1.5 缸筒外径的计算. 1d 18 4.1.6 缸筒壁厚的验算. 18 4.1.7 活塞杆的设计及其计算. 19 4.1.8为最小导向长度的确定. 20h 4.1.9 支承环的选用. 21 4.1.10 活塞设计. 22 4.1.11 液压缸进出油口采用螺纹连接. 23 4.1.12 密封件的选用.

11、23 4.1.13 防尘圈的选用 . 25 4.2 通过压头进行推压的主液压缸的设计及其计算. 26 4.2.1 主液压缸的设计 . 26 4.2.2 压力 p 26 4.2.3 缸筒设计及其计算 . 26 4.2.4 缸筒壁厚的计算. 27 4.2.5 缸筒外径的计算. 271d 4.2.6 缸筒壁厚的验算. 27 4.2.7 活塞杆的设计及其计算. 28 4.2.8为最小导向长度的确定. 29h 4.2.9 支承环的选用. 30 4.2.10 活塞设计. 31 4.2.11 液压缸进出油口采用螺纹连接 31 4.2.12 密封件的选用. 31 4.2.13 防尘圈的选用 . 34 4.3

12、提升门的两个开门液压缸的设计及其计算 35 4.3.1 开门液压缸的设计 35 4.3.2 压力 p 35 4.3.3 缸筒设计及其计算 . 36 4.3.4 缸筒壁厚的计算. 36 4.3.5 缸筒外径的计算. 371d 4.3.6 缸筒壁厚的验算. 37 4.3.7 活塞杆的设计及其计算. 37 4.3.8为最小导向长度的确定. 38h 4.3.9 支承环选用. 39 4.3.10 活塞设计. 40 4.3.11 液压缸进出油口采用螺纹连接. 40 4.3.12 密封件的选用. 41 4.3.13 防尘圈的选用 . 44 第五章 电气控制系统设计. 45 5.1 选起动电路 45 5.2

13、压块机电气控制系统图 46 5.2.1 设计要点. 46 5.2.2 电气控制系统图. 46 5.3 电磁铁线圈的得电顺序. 47 5.4 电磁铁得失电，液压缸动作过程. 47 5.5 plc 语句表50 总结. 51 参考文献 53 致谢及声明. 54 第一章 引言 工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，金属回收利用较少， 废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转 变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的工艺及设备需求将越来越大。 因此，将废金属的有效回收和利用迫在眉睫。 从第一台压块机出现以来，已引起众多研究者的兴趣，并研究开发了许多 原型压块机和试验

14、装置，从而大大推动了液压废金属压块机的发展。但是，应 该清楚地认识到，研究开发液压废金属压块机的最终目的是克服传统压块机的 某些不足之处，进一步满足用户对提高机床动态性能.降低零件加工成本的需 求。液压废金属压块机设计的第一步就是认真分析市场需求和明确应用领域， 诸如待压零件的形状材料尺寸和精度，所采用的加工工艺以及批量和预期加工 成本等。 对压块机的研究现在已经达到一个很高的水平，但开始，人们还只是对这 种机构停留在理论分析上。这是因为液压压块机在理论和实践上有一系列的难 题，难以在短期内解决。 目前，国内外有许多公司和研究单位在研究液压废金属压块机。我国的液 压压块机研究起步较晚，但成果显

15、著。 由我国研制的 yjd1250 金属压块机，吸收了国内外同类机器的特点，大胆 采用了新结构，不仅具有国内外同类机器的功能，而且结构更加紧凑，运行良 好，成本比进口同类机低得多。 由南京工业学校研制的 yjy2500 液压金属压块机将金属废料压块成形，为 冶金企业提供合格的回炉料，该机是目前压块机中性能先进的一种。其中主要 参数公称压力（kn）主缸 2500侧缸 21250盖缸 1250辅助缸 400压 块密度（kg/m3）2000(对黑色金属)压缩室尺寸（mm）25001800900 压块尺寸（mm）(460-500460600)机器外形尺寸（mm） 800060004000机动循环时间（

16、s）240 中南工业大学机电学院机电所研制的铜铝屑压块机介绍了铜铝屑压块机液 压系统和电气系统设计, 以 plc 为核心的电气系统和“柔性”的液压设备相结 合,大大提高了工作效率。应用 plc 控制的压块机, 性能优良、工作可靠,企业 只投入区区几万元, 大大改善工作环境, 降低工人劳动强度, 而且便于贵金属 锯屑回收, 提高了生产效率, 降低产品成本。 但是，新设备除了要满足市场需求外，还要满足一般性的要求，例如： 1）低投资额和低运行成本； 2）效率和生产率； 3）工作可靠性。 将来还需要满足制造业信息化和新技术发展的要求。例如： 1）压块机的智能化和自优化。 2）压块机的自主管理。 第二

17、章 液压废金属压块机结构设计 2.1 压块机的工作原理设计 综合多方面的考虑，设计原理为两块侧压板先进行圆弧轨迹的压取方式， 首先将废金属挤压到一定的体积，再有主压头将废金属挤压到一定的宽度时， 在另一侧面通过门的提升到一定高度，最后由压头将挤压成块的废金属推出。 2.2 确定压块机的设计原则 压块机机体结构设计应考虑以下三个原则： 1） 尽可能地满足工艺要求，便于操作； 2） 有合理的强度与刚度，使用可靠，不易损伤； 3） 有很好的经济性，重量轻，制造维修方便。 2.3 压块机的总体结构 压块机主要结构可分为压板的设计，机身的设计，液压泵站的设计以及控 制柜的设计。 2.4 压块机的压板设计

18、 1） 两块压板之间的连接工艺 在两块压板上分别焊接上套筒，将一轴穿入套筒，以此实现两压板在侧液 压缸的作用下实现相对的转动，达到挤压废金属的目的。 2） 此连接既要符合工艺性要求，也要满足使用要求。 2.5 压块机的机身设计 设计参数：料箱尺寸：2000 1000 500mm 压块尺寸：500 500 300mm 由于机身尺寸较大，压力较大，因此选择焊接方式制造机身。 选择焊接的优点： 1） 采用焊接结构可以减轻结构的重量，提高产品的质量。 2） 焊接结构多采用轧制钢板制造，它的过载能力，承受冲击在和能力较强。 3） 焊接结构可根据各部位在工作时的环境，所承受的载荷大小和特征，采用 不同的材

19、料制造 4） 节省制造工时，同时也就节约了设备工作场地的占用时间，可获得节约资 金的效果。 2.6 压块机各零部件设计 2.6.1 门的设计 在将废金属挤压成块之后，通过两个液压缸将门提升起来，门的设计要满 足一定的厚度，使主液压缸推动压头进行废金属挤压时，不至于将其顶开。 除此之外，要将门置于凹槽之中，使其能在液压缸的带动下灵活的升降。 并且要满足工艺性的要求。 2.6.2 机架设计的准则 1） 工况要求 任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。 2） 刚度要求 在保证特定外形条件下，要保证机架具有足够的刚度。 3） 强度要求 压块机属于重载设备，其强度要求必须引起足够的重视，准则是在

20、机器运 转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于允许应力。 第三章 液压控制系统设计 3.1 根据压块机动作原理绘制液压控制系统原理图 3.1.1 设计思路 1） 根据压块机的整个动作过程，选用单活塞双作用液压缸。当无杆腔进油时， 活塞杆推动压板和压头实现对金属的挤压，以及门的提升，便于把废金属块推 出料箱；当有杆腔进油时，压块机所有动作部件回到原位。 2） 要控制单活塞双作用液压缸的往返行走，就要通过三位四通电磁换向阀来 实现； 3） 在压块机的动作过程中，为了实现两个液压缸的同时动作，需用到分流 集流阀，使得两液压缸得到相同的流量，达到同步动作的目的； 4） 在控制主液压

21、缸动作的支路上，需用一个节流阀来随时控制液体流量的大 小； 5） 液压控制系统要用到压力表，便于掌握系统压力情况； 6） 一个完整的液压控制系统不能缺少溢流阀，它起到定压溢流和安全保护作 用； 7） 除上述元件外，还需要油箱，电动机，以及液压泵。 3.1.2 液压控制系统原理图 图 3-1 液压控制系统原理图 3.1.3 液压控制系统回路 一二板液压缸：一二板液压缸： （sb1）进给：）进给： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（左位）4 换向阀5 调速阀 38 分流集流阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔17 换向阀3 换向阀（左位）10 溢流阀油箱 (st7)退回：退回： 进油路：1 液压

22、泵2 单向阀3 换向阀（右位）7 换向阀16 调速阀 液压缸右腔 回油路：液压缸左腔38 分流集流阀6 单向阀3 换向阀（右位）10 溢流阀油箱 (sb2)快进：快进： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（左位）13 换向阀38 分流集 流阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔17 换向阀3 换向阀（左位）12 单向阀13 换 向阀38 分流集流阀液压缸左腔 (sb3)快退：快退： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（右位）17 换向阀液压缸右 腔 回油路：液压缸左腔38 分流集流阀13 换向阀3 换向阀（右位）14 单向阀17 换向阀液压缸右腔 一板液压缸：一板液压缸： (st1)进给：进

23、给： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（右位）8 调速阀9 换向阀 液压缸左腔 回油路：液压缸右腔39 分流集流阀20 换向阀3 换向阀（右位）10 溢流阀油箱 (sb4)退回：退回： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（左位）19 换向阀18 调速阀 39 分流集流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔11 单向阀3 换向阀（左位）10 溢流阀油箱 (st6)快进：快进： 进油路：1 液压泵2 单向阀3 换向阀（右位）15 换向阀液压缸左 腔 回油路：液压缸右腔39 分流集流阀20 换向阀3 换向阀（右位）14 单向阀15 换向阀液压缸左腔 (sb5)快退：快退： 进油路：1 液压泵2

24、单向阀3 换向阀（左位）20 换向阀39 分流集 流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔15 换向阀3 换向阀（左位）12 单向阀20 换 向阀液压缸右腔 主液压缸：主液压缸： (st2)第一次进给：第一次进给： 进油路：1 液压泵2 单向阀21 换向阀（左位）27 换向阀23 调速阀 液压缸左腔 回油路：液压缸右腔33 换向阀21 换向阀（左位）29 溢流阀油箱 (st4)第二次进给：第二次进给： 进油路：1 液压泵2 单向阀21 换向阀（左位）27 换向阀22 调速阀 24 换向阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔33 换向阀21 换向阀（左位）29 溢流阀油箱 （sb6）退回：）退回： 进油路：

25、1 液压泵2 单向阀21 换向阀（右位）28 换向阀32 调速阀 液压缸右腔 回油路：液压缸左腔30 换向阀21 换向阀（右位）29 溢流阀油箱 （st3）快退：）快退： 进油路：1 液压泵2 单向阀21 换向阀（右位）33 换向阀液压缸右 腔 回油路：液压缸左腔30 换向阀21 换向阀（右位）34 换向阀33 换 向阀液压缸右腔 门液压缸：门液压缸： (st5)进给：进给： 进油路：1 液压泵2 单向阀21 换向阀（右位）25 调速阀26 换向阀 液压缸左腔 回油路：液压缸右腔40 分流集流阀35 单向阀21 换向阀（右位） 29 溢流阀油箱 (sb7)退回：退回： 进油路：1 液压泵2 单

26、向阀21 换向阀（左位）36 换向阀37 调速阀 40 分流集流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔31 单向阀21 换向阀（左位）29 溢流阀油箱 3.2 根据给定的参数及使用要求选取液压元件的型号，规格 溢流阀 dbdh25p10/25 型直动式溢流阀 h-调节手柄 25-通径 mm p-板式 25-压力级mpa 三位五通电磁换向阀 4we10doaw220-50nz5lv 型 电磁铁类型-湿式 a 介质 种类-磷酸酯 v 黏度范围- smm / 2 3808 . 2 温度范围 - c o 7030 4-通路数 10-通径 d-滑阀机能 mm o-无定位器 n-有按钮 z5l-有指示灯 工作压

27、力 p,a,b 口-31.5 t 口-15 mpa 额定流量-100 电源电压 v-交流 110 min/l 极限条件 环境温度-50 c o 线圈温度-150 c o 开关频率（次/h）-7200 节流阀 管式 mg30g10/v 型 30-通径 g-管式 mm v-密封件氟橡胶 平衡阀 pd12pa10/b30 型 12-通径 p-板式 a -不带二次溢流阀mm 分流-集流阀 可调同步阀型号 3fjlk-l10-50h（三通） -流量 l/min 额定压力-215010mpa 同步精度%-1 主轴路连接螺纹-m33 2 分油路联接螺纹-m18 1.5 压力表 径向无边 y-100 公称直径

28、- 精度等级-1.5mmd100 测量范围-06 . 0 01 . 0 接头螺纹-m20 1.5 过滤器 高压板式过滤器 7pp 型号 额定压力 25mpa 北京承天倍达过滤技术公司 管接头 图 3-2 卡 套式焊接 管接头 gb- 3747.1- 1983 3.3 液压 泵的选 择 3.3.1 确定液压泵的最大工作压力 （3- pppp 1 1） -液压缸的最大工作压力 1 p -从液压泵出口到液压缸入口之间点的管路损失，管路简单，流速 p 不大，取；管路复杂，进口有调速阀的 mpap5 . 02 . 0 mpap5 . 15 . 0 即 mpapp 3 . 253 . 025 取 mpap

29、p26 3.3.2 确定液压泵的流量 （3-2） max qkqp sm / 3 -系统泄漏系数，k3 . 11 . 1k -同时动作的液压缸的最大总流量 max q 即 smqp/000672 . 0 60 1088.33642646 2 . 1 3 9 取 smqp/0007 . 0 3 3.3.3 选择液压泵的规格 为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力 大 2560%。 3.3.4 确定液压泵的驱动功率 （3- kw qp p p pp 3 10 3） -液压泵的最大工作压力 p p pa -液压泵的流量 p q sm / 3 -液压泵的总效率，柱塞泵 0.8

30、00.85 p mpap22 82 . 0 10 0007 . 0 1026 3 6 选轴向柱塞泵，型号，其参数为bmcy114 额定转速 1500r/min 驱动功率 24.6kw 排量 25ml/r 容积效率 额定压力 32mpa 最大理论转矩 %92mn 133 3.4 电动机的选取 电动机驱动功率 24.6 kw 选取 jo3-180l 型电动机，三相笼型异步电动机 技术数据： 功率为 30 同步转速 1500kwminr 起动/额定电流 7.0 起动/额定转矩 2.0 功率因数 0.86 安装尺寸 a b c d e f g h k 279 241-279 121 48 110 14

31、 51.2 180 16mm 外形尺寸 h l 极数b 1 b 2 b 341 270 170 430 690-730 2，4，6，8 3.5 油箱的设计 主液压缸不带活塞杆一端面积 （3- 2 22 1 5 . 49062 2 250 14 . 3 2 mm d a 4） 侧液压缸不带活塞杆一端面积 （3- 2 22 2 625.12265 2 125 14 . 3 2 mm d a 5） 开门液压缸不带活塞杆一端面积 （3- 2 22 3 7850 2 100 14 . 3 2 mm d a 6） 主液压缸排油体积 （3-mlalv117750 5 . 490622400 111 7） 一

32、个侧液压缸排油体积 （3-mlalv69.3679625.12265300 222 8） （3-75.1471869.367944 2 vml 9） 开门液压缸排油体积 （3-mlalv39257850500 333 10） （3-mlv7850392522 3 11） 即 （3-mlvvvv75.140318785075.1471811775024 321 总 12） （3-mlvv75.70159375.140318573 总邮箱 13） 油箱容量根据国标 gb2876-81,选取 1000l 的油箱 （3- 33 1075.7015938 . 0 x 14） mmx957 选用长宽高为

33、1：1：1 的油箱。 3.6 联轴器的选取 根据联轴器所联的液压泵和电动机轴，选用 zl 型带制动轮弹性柱销齿式 联轴器。 zl3 联轴器 gb5015-85 11048 8230 jd yb 3.7 液压阀，压力表的安装 将液压阀及压力表通过铁块安装在油箱上。 3.8 管子内径的计算 管子内径 d（单位：） ，按流速选取mm （3- v q d v 1130 15） -液体流量 v qsm / 3 -流速，对吸油管（一般取以下） ；对压油管vsm/smv/21sm/1 ；对回油管smv/63smv/5 . 25 . 1 由于主液压缸的行程是 2400，令主液压缸完成挤压动作需 3.5 分钟，

34、mm 则其每分钟的行程为 （3-min/71.685 5 . 3 2400 / mml 16） 因主液压缸不带活塞杆一端面积 （3- 2 22 1 5 . 49062 2 250 14 . 3 2 mm d a 17） 则 （3-sm t al qv/00056071 . 0 60 10 5 . 4906271.685 3 9 1 / 18） 吸油管： （3-mm v q d v 20.28 9 . 0 00056071 . 0 11301130 19） 取mmd30 压油管： （3-mm v q d v 92.18 2 00056071 . 0 11301130 20）取mmd20 回油管：

35、 （3-mm v q d v 85.21 5 . 1 00056071 . 0 11301130 21）取mmd24 金属管壁厚 的计算mm单位： （3- 2 pd 22） mpap工作压力 mpa许用应力 mmd管子内径 对于钢管 （3- s b 23） mpa b 抗拉强度4 5 . 1725,smpampaps时，安全系数 吸油管： （3- mm pd 6 . 4 4 650 3025 2 24） 压油管： （3- mm pd 1 . 3 4 650 2025 2 25） 回油管： （3- mm pd 7 . 3 4 650 2425 2 26） 取吸油管、压油管、回油管壁厚mm6 3.

36、9 液压泵站的设计 选用 yz 非上置卧式液压站型式，采用旁置式油箱。 第四章 液压缸的安装布局及设计 根据压块机动作顺序，液压缸选用单活塞双作用液压缸 图 4-1 单活塞双作用液压缸示意图 -缸筒内径d -活塞杆直径 d -无活塞杆端活塞面积 1 a -有活塞杆端活塞面积 2 a -活塞的理论推力 1 f -活塞的理论拉力 2 f 4.1 四个通过支架联接在压板上侧液压缸的设计及其计算 4.1.1 在压板上液压缸的布局设计 由于采用圆弧轨迹，液压缸采取对称排列的方式，即活塞杆的一段为下上 下上的排列，两个缸先动作进行压，在压板一二同时转过一直角后，另两个缸 继续压，这样就能保证两块压板的连续

37、动作，支起液压缸的支架设计要满足压 板转过 90角时的工艺性要求，在与液压缸的联接上采用圆柱销连接。 活塞杆端部采用钻孔设计，缸筒底部采用耳环设计，与其联接的直接是焊 在一体的耳环式，两块压板之间的设计采用套筒分别均布焊在板端，然后用轴 连接起来的形式实现两块板之间的相对转动，起到铰链的作用。 在侧面进行推压的主液压缸起到的作用是将废金属挤压成块后，在门提升 后再将压块推出门外，因此缸的连接与固定很重要，此主液压缸的设计是在缸 的顶端作一个套，钻上螺纹孔（通孔） ，以使其连接在料箱的一侧（用螺钉） 在活塞杆的顶端焊上一个套，以使其固定在压板上。 4.1.2 压力 p 1)公称压力 n p 公称

38、压力也称额定压力即在正常工作条件下，液压缸能用以长期工作的 n p 最高压力 gb/ 79381987 25mpa 2)最高允许压力液压缸在超过额定压力后允许短暂运行的最高压力 max p 1.5pn=37.5mpa max p 3)耐压试验压力是液压缸在检查质量时须承受的试验压力 t p 在规定的时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变 形等异常现象出现=25mpa 16mpa 时=1.25pn=1.25 25=31.25mpa n p t p 4.1.3 缸筒设计及其计算 1） 单活塞杆液压缸缸筒内径 d 的计算 （4- 0 0 0 1 2 4 pp pd pp f d m

39、 1） -单活塞杆液压缸实际推力1f -液压缸工作压力p -液压缸回油被压0p -液压缸机械效率m -液压缸活塞杆径d 即 mmd115 95 . 0 102514 . 3 102504 6 3 经圆整后取 d 为 125mm 2） 缸筒的材料 45 抗拉强度/ 700 伸长率/% 4 p mpa 硬度 hv210220 屈服强度/mpa600650 s 3） 技术要求 1、缸筒内径选 h9 配合，内径的表面粗糙度，ra 为 0.40.2m，需衍磨。 2、缸筒内径的圆度和圆柱度公差选 8 级精度。 3、缸筒端部用螺纹连接，螺纹用 6 级精度的细牙螺纹。 4.1.4 缸筒壁厚的计算 采用洪格尔公

40、司 thh 型液压缸，产品系列代号 f 液压缸的额定压力为 25npmpa 缸筒内径 d 为 125mm 查 42.4-58，缸筒壁厚为 13mm 4.1.5 缸筒外径的计算1d =d+2d=125+132=151 （4-1dmm 2） 4.1.6 缸筒壁厚的验算 液压缸的额定压力值应低于一定的极限值，保证工作安全np （4- 2 1 22 1 35 . 0 d dd p s n 3） mpapmpa n 2560.71 151 125151650 35 . 0 2 22 经验算缸筒壁厚符合要求 4.1.7 活塞杆的设计及其计算 1） 活塞杆选用实心杆 2） 液压缸运动无速度比要求，因此 活塞

41、杆直径 （4-mmdd 5 . 621255 . 070 . 0 45 . 0 4） 经圆整后 d=63mm 3） 活塞杆按照强度校核 经过理论分析，侧液压缸上活塞杆的长度应为 300mm 当活塞杆长度 时 （4-mmmmdmml630631010300 5） 按照公式 （4- 3 1 10 4 f d 6） s s n （4-7） -活塞杆材料的许用应力 mpa -活塞杆推力 n1f -材料屈服强度smpa -屈服安全系数， sn24 . 1sn 进行活塞杆直径的校核 即mmmmd 3 . 31 2 650 14 . 3 102504 63 3 经校核得知活塞杆的直径达到使用要求 4.1.8

42、为最小导向长度的确定h 图 4-2 最小导向长度 （4-mm dl h 5 . 77 2 125 20 300 220 8） 取为 90hmm 因为，即mmmmd80125 （4-mmda63 8 . 3763)0 . 16 . 0()0 . 16 . 0( 9） 取为 50amm （4-mmdb12575125)0 . 16 . 0(0 . 16 . 0 10） 取为 100 bmm （4-mmbahc157590 2 1 11） l-液压缸的最大行程 b-活塞的宽度 a-导向套滑动面的长度 c-隔套的长度 d-缸筒内径 4.1.9 支承环的选用 1） 导向支承环由抗磨的填充聚四氟乙烯（pt

43、fe）材料制成。常与同轴密封圈， y 型密封圈等组合使用，在液压缸活塞和活塞杆动密封装置中起导向和支 撑作用，导向支承环具有精确的导向作用，可吸收随时产生的径向力，承 载能力大，摩擦阻力小，耐磨性号，能抑制机械振动，避免液压缸内滑动 部件的金属接触。使用温度为，往复运动速度，工作55225 c 3/m s 介质为液压油、水等。 2） 结构形式如下： 活塞杆用支承环 gb/t15242.31994 规格 0400b，如图 4-3 z=3 b=9.5 d1=45 =2.5 图 4-3 活塞杆用支承环 活塞用支承环 gb/15242.31994 规格 0800c，如图 4-4 d=125 d1=15

44、1 b =10 =2.5 z=3 图 4-4 活塞用支承环 4.1.10 活塞设计 有导向环（支承环）的活塞：碳素钢 45 号 4.1.11 液压缸进出油口采用螺纹连接 图 3-5 液压缸进出油口采用螺纹连接图 25mpa 系列单杆液压缸油口安装尺寸（摘自 iso 81371986） 由缸径 d=125mm 得 ec m33 2 20mm min ee 4.1.12 密封件的选用 1） 活塞杆密封腔体 l1 用 y 型橡胶圈 gb/t 10708.11989 根据活塞杆直径 d= 63mm 选取 y 型等高唇密封圈是液压缸中最常用的一种。具有耐磨，使用寿命长，使 用于工作压力小于 25mpa，

45、运动速度小于 1m/s，工作温度在，4080 c 工作介质为矿物油，选用 d400 聚氨酯-3.其结构尺寸见图 4-6 图 4-6 y 型橡胶圈 2） 孔用型密封圈 x y 活塞与钢筒部位选用不等高唇，孔用型密封圈 x y 不等高唇密封圈也是液压缸中常用的一种。具有耐磨，使用寿命长，使用 于工作压力小于 31.5mpa，运动速度小于 0.5m/s，工作温度在，4080 c 工作介质为矿物油，选用 d400 聚氨酯-3.其结构尺寸见图 4-7 图 4-7 孔用型密封圈 x y d=125 d=65 l2=12.5 d3=81.50.35 d4=79.20.35 s3=90.15 s4=6.7 0

46、.15 l1=11.50.20 3） o 型密封圈 gb/t3452.31988 缸盖与钢筒接触部位及活塞与活塞杆部位选用 o 型密封圈 o 型密封圈是一种可靠的密封结构。这种密封在下列压力和温度范围内可 以可靠的工作，压力可达 35mpa，温度由，o 型密封圈一般用60200 c 于固定部分的密封（静密封） ，如图 4-8 缸头与钢筒接触部位选用 o 型密封圈 （4- 2 3.550.10d 12） （4- 1 40d 13） 活塞与活塞杆接触部位选用 o 型密封圈 （4- 2 5.30.13d 14） 1 80d （4-15） 图 4-8 o 型密封圈 4.1.13 防尘圈的选用 gp1

47、型防尘圈 选用型号 gp10630 gp1 型防尘圈机构简单，截面小，安装方便，成本低。广泛用于液压缸中， 防止污物混入液压系统和密封系统。材料为丁腈橡胶（nbr） 、橡塑符合材料 rp 和氟橡胶（fkm） 。工作温度为，往复速度，工作介质为液35200 c 1m 压油，乳化液或水。其结构形式见图 4-9 d=125 d=40 h=6 d1=44 n=2.5 s1=3 图 4-9 gp1 型防尘圈 4.2 通过压头进行推压的主液压缸的设计及其计算 4.2.1 主液压缸的设计 对主液压缸的活塞杆端部做成圆环结构，以使其固定在压头上，主液压缸 的缸筒端部也采用此方式，与料箱的侧壁通过螺钉相连接。而

48、液压缸的缸底则 通过设计支架与料箱的底架相连接，以此实现主液压缸通过压头进行对废金属 的挤压。 4.2.2 压力 p 1） 公称压力 n p 公称压力也称额定压力即在正常工作条件下，液压缸能用以长期工作的 n p 最高压力 gb/ 79381987 25mpa 2） 最高允许压力液压缸在超过额定压力后允许短暂运行的最高压力 max p 1.5pn=37.5mpa max p 3） 耐压试验压力是液压缸在检查质量时须承受的试验压力 t p 在规定的时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变 形等异常现象出现=25mpa 16mpa 时=1.25pn=1.25 25=31.25mpa

49、 n p t p 4.2.3 缸筒设计及其计算 1） 单活塞杆液压缸缸筒内径 d 的计算 （4- 0 0 0 1 2 4 pp pd pp f d m 16） -单活塞杆液压缸实际推力 1 f - 液压缸工作压力p - 液压缸回油被压0p -液压缸机械效率m -液压缸活塞杆径d 即 mmd232 95 . 0 102514 . 3 1010004 6 3 经圆整后取 d 为 250mm 2） 缸筒的材料 45 抗拉强度/ 700 伸长率/% 4 p mpa 硬度 hv210220 屈服强度 /mpa600650 s 3） 技术要求： 1、缸筒内径选 h9 配合，内径的表面粗糙度，ra 为 0.

50、40.2m，需衍磨。 2、缸筒内径的圆度和圆柱度公差选 8 级精度。 3、缸筒端部用螺纹连接，螺纹用 6 级精度的细牙螺纹。 4.2.4 缸筒壁厚的计算 采用洪格尔公司 thh 型液压缸，产品系列代号 f 液压缸的额定压力为 25 npmpa 缸筒内径 d 为 250mm 查 42.4-58，缸筒壁厚为 26mm 4.2.5 缸筒外径的计算 1d =d+2d=250+262=302 （4-1dmm 17） 4.2.6 缸筒壁厚的验算 液压缸的额定压力值应低于一定的极限值，保证工作安全np （4- 2 1 22 1 35 . 0 d dd p s n 18） mpapmpa n 2560.71

51、302 250302650 35 . 0 2 22 经验算缸筒壁厚符合要求 4.2.7 活塞杆的设计及其计算 1） 活塞杆选用实心杆 2） 液压缸运动无速度比要求，因此 活塞杆直径 （4-mmdd1252505 . 070 . 0 45 . 0 19） 经圆整后 d=125mm 3） 活塞杆按照强度校核 经过理论分析，侧液压缸上活塞杆的长度应为 2400mm 时 （4-mmmmdmml125012510102400 20） 当活塞杆全部伸出后，活塞杆外端到缸的支承点之间的距离时，应dl10 进行稳定性校核。 按照材料力学理论，一根受压直杆，在其轴向载荷 f 超过稳定临界力时， k f 即失去原

52、有直线平衡状态，称为失稳。 对液压缸，其稳定条件为 （4- n n f f k k 21） -液压缸的最大推力f n -液压缸的稳定临界力 k f k f n -安全系数，一般取，与活塞杆和缸体的材料，长度，刚度 k n42 k n 和两端支承状况等因素有关。 （4- n k l n fa fnm k l k 2 6 2 1 10 时，当细长比 22） （4-170485 8 . 76 03125 . 0 4 . 2 nm k l 23） nfk 6 2 6 2 1036.20 03125 . 0 4 . 2 4 2 1 10 2 125 . 0 14 . 3 590 即 （4-n n f n

53、f k k 6 6 6 1009 . 5 4 1036.20 10 24） -活塞杆的计算长度l m -活塞杆横截面回转半径k 对实心活塞杆 4 , d a j km -活塞杆横截面积a 2 m -柔性系数，对钢取85mm -端点安装形式系数，两端固定，即=4nn -材料强度实验值fmpafmpa490,对钢 经校核得知活塞杆的直径达到使用要求 4.2.8 为最小导向长度的确定h 图 4-10 最小导向长度 ，取为 250 （4-mm dl h245 2 250 20 2400 220 hmm 25） 因为即 mmmmd80250 （4-mmda12575125)0 . 16 . 0()0 .

54、 16 . 0( 26） 取为 100amm （4-mmdb250150250)0 . 16 . 0(0 . 16 . 0 27） 取为 200bmm （4-mmbahc100200100 2 1 250 2 1 28） l-液压缸的最大行程 b-活塞的宽度 a-导向套滑动面的长度 c-隔套的长度 d-缸筒内径 4.2.9 支承环的选用 1） 导向支承环由抗磨的填充聚四氟乙烯（ptfe）材料制成。常与同轴密封圈， y 型密封圈等组合使用，在液压缸活塞和活塞杆动密封装置中起导向和支 撑作用，导向支承环具有精确的导向作用，可吸收随时产生的径向力，承 载能力大，摩擦阻力小，耐磨性号，能抑制机械振动，

55、避免液压缸内滑动 部件的金属接触。使用温度为，往复运动速度，工作55225 c 3/m s 介质为液压油、水等。 2） 结构形式如下： 活塞杆用支承环 gb/t15242.31994 规格 0400b，如图 4-11 z=2 b=9.5 d1=40 =2.5 图 4-11 活塞杆用支承环 活塞用支承环 gb/15242.31994 规格 0800c，如图 4-12 d=250 d1=80 b =9.5 =3 z=3 图 4-12 活塞用支承环 4.2.10 活塞设计 有导向环（支承环）的活塞：碳素钢 45 号 4.2.11 液压缸进出油口采用螺纹连接 图 4-13 液压缸进出油口采用螺纹连接图

56、 25mpa 系列单杆液压缸油口安装尺寸（摘自 iso 81371986） 由缸径 d=250得 mm ec m50 2 32 min eemm 4.2.12 密封件的选用 1） 活塞杆密封腔体 l1 用 y 型橡胶圈 活塞杆与缸头接触部位选用 y 型橡胶密封圈 gb/t 10708.11989 根据活塞杆直径 d= 125选取。mm y 型等高唇密封圈是液压缸中最常用的一种。具有耐磨，使用寿命长，使 用于工作压力小于 25mpa，运动速度小于 1m/s，工作温度在，4080 c 工作介质为矿物油，选用 d400 聚氨酯-3.其结构尺寸见图 4-14 图 4-14 y 型橡胶圈 2） 孔用型密

57、封圈 x y 活塞与钢筒部位选用不等高唇，孔用型密封圈 x y 不等高唇密封圈也是液压缸中常用的一种。具有耐磨，使用寿命长，使用 于工作压力小于 31.5mpa，运动速度小于 0.5m/s，工作温度在，4080 c 工作介质为矿物油，选用 d400 聚氨酯-3.其结构尺寸见图 4-15 d=150 d=65 l2=12.5 d3=81.50.35 d4=79.20.35 s3=90.15 s4=6.70.15 l1=11.50.20 图 4-15 孔用型密封圈 x y 3） o 型密封圈 gb/t3452.31988. 缸盖与钢筒接触部位及活塞与活塞杆部位选用 o 型密封圈 o 型密封圈是一种

58、可靠的密封结构。这种密封在下列压力和温度范围内可 以可靠的工作，压力可达 35mpa，温度由，o 型密封圈一般用60200 c 于固定部分的密封（静密封） ，如图 4-16 缸头与钢筒接触部位选用 o 型密封圈 （4- 2 3.550.10d 29） 1 40d （4-30） 活塞与活塞杆接触部位选用 o 型密封圈 （4- 2 5.30.13d 31） （4- 1 80d 32） 图 4-16 o 型密封圈 4.2.13 防尘圈的选用 gp1 型防尘圈 选用型号 gp11250 活塞缸外露部分选用 gp1 型防尘圈 gp1 型防尘圈机构简单，截面小，安装方便，成本低。广泛用于液压缸中， 防止污

59、物混入液压系统和密封系统。材料为丁腈橡胶（nbr） 、橡塑符合材料 rp 和氟橡胶（fkm） 。工作温度为，往复速度，工作介质为液35200 c 1m 压油，乳化液或水。其结构形式见图 4-17 d=250 d=40 h=6 d1=44 n=2.5 s1=3 图 4-17 gp1 型防尘圈 4.3 提升门的两个开门液压缸的设计及其计算 4.3.1 开门液压缸的设计 开门的两个液压缸设计，主要是活塞杆外的设计。液压缸通过活塞杆的端 部用圆柱销与一轴连接，将轴焊接在门上，由此来实现液压缸将门的提起，由 此废金属块可由此推出。 4.3.2 压力 p 1） 公称压力 n p 公称压力也称额定压力即在正

60、常工作条件下，液压缸能用以长期工作的 n p 最高压力 gb/ 79381987 25mpa 2） 最高允许压力液压缸在超过额定压力后允许短暂运行的最高压力 max p 1.5pn=37.5mpa max p 3） 耐压试验压力是液压缸在检查质量时须承受的试验压力 t p 在规定的时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变 形等异常现象出现=25mpa 16mpa 时=1.25pn=1.25 25=31.25mpa n p t p 4.3.3 缸筒设计及其计算 1） 单活塞杆液压缸缸筒内径 d 的计算 （4- 0 0 0 1 2 4 pp pd pp f d m 33） -单活塞