机车轮对轴承压装机液压系统设计（含全套CAD图纸）

1、 本科毕业设计(论文)题目：机车轮对轴承压装机液压系统设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 导 师 2013年05月 机车轮对轴承压装机液压系统设计摘 要轮对轴承压装机是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备，适用于铁路车辆新造及检修时压装轴承，被广泛应用于各个路局车辆维修、车辆制造厂生产，其对国民生产有着重要的意义。现如今的铁路速度越来越快，对轴承的要求越来越高，而轴承的压装是铁路安全的关键。为了达到使原有轮对轴承压装机能够获得更可靠更优秀的性能，本次设计主要针对轮对轴承压装机进行设计，通过对轮对轴承压装机原有技术的改进（主要是液压系统的改进），实现对轮对轴承压

2、装机轴承的准确压装，以便更进一步提高行车的安全性与平稳性。关键词： 滚动轴承；压装；液压系统II Loader hydraulic system design of locomotive wheelset bearing pressureAbstractWheel axle pressure installed special equipment for railway vehicles pressing the bearing press-fit bearings suitable for new-building and maintenance of railway vehicles. W

3、idely used in various railway administrations of its gross national product of great significance . It is widely used , and widely used in vehicle factories, vehicle sections, vehicle overhauling factories and mine railcar companies etc. In this thesis, it is aimed to design and improve the original

4、 while axle pressure installed (improve the original design of hydraulic pressure system)to get a new device has reliable and excellent property. To get a accurate push mounting with the wheel axle pressure installed, in order to further increase the security and smooth.Keywords: Taper rolling beari

5、ng；Push mounting；Hydraulic pressure system III 目 录 1 绪论11.1 背景及研究意义11.2 轴承简介21.3 研究现状21.4 本文研究内容32 轮对轴承压装机工作原理42.1 轮对轴承压装机的工作原理43 液压系统的设计63.1 液压回路设计和回路工作原理分析63.1.1 顶对回路63.1.2 送对回路73.1.3 锁紧回路73.1.4 伸套压装回路83.1.5 液压系统原理图93.1.6 该液压系统技术特点113.2 液压系统工作要求113.2.1 液压传动系统的型式113.2.3 轴承压装机的液压传动特点123.3 确定液压缸的几何参数

6、133.3.1 伸套压装缸尺寸计算133.3.2 压装缸壁厚和外径的计算143.3.3 辅助缸（顶对缸，送对缸，锁紧缸）壁厚和外径的计算153.3.4 计算在各阶段液压缸所需的流量153.4 液压系统的压力损失计算163.5 液压泵和电机的相关计算173.5.1 确定液压泵的流量173.5.2 选择液压泵的规格173.5.3 与液压泵匹配的电动机的选择183.6 液压阀的选择183.6 液压缸结构设计203.7 其他附件说明214 轮对轴承压装机结构设计22III4.1 轮对轴承压装机的布置224.2 床身设计224.2.1 底座设计224.2.2 支座设计235 油箱和其它液压辅助元件的设计

7、245.1 液压油箱有效容积的计算245.2 液压油箱的外形尺寸245.3 液压油255.3.1 液压油的品种255.3.2 液压油的粘度255.4 过滤器266 液压站的设计276.1 液压泵的安装方式276.2电动机与液压泵的连接方式276.3液压站结构设计的注意事项28总结29致谢30参考文献31毕业设计（论文）知识产权声明32毕业设计（论文）独创性声明33IV 1 绪论1 绪论1.1 背景及研究意义 在铁路高速发展的今天，铁路提速是当前技术进步的主题，制约提速的关键技术之一是走行部的制造和检修技术的滞后。而车辆轮对是走行部最为关键的部件，其质量的好坏和组装精度的高低直接影响提速安全，因

8、此对铁路车辆轮对的加工装配历来受到铁路行业的重视。铁路运输是国民经济的命脉，其安全有效的运输才能保证生产活动的正常执行，轮对轴承压装机是铁路车辆系统滚动轴承压装的专业设备, 对机车安全行驶起着关键作用。滚动轴承作为铁路货车走行部的关键部件，直接关系到车辆运行安全，始终是中国铁路部门关注的重点。轮对轴承压装机主要用途是采用冷压方式将滚动轴承压装到轮对轴颈上。滚动轴承与轮对轴颈的配合为过盈配合, 所以压装过程中压力较大。轮对轴承压装机是自动记录铁路车辆滚动轴承压装时产生的位移压力关系曲线及有关数据的新一代滚动轴承压装机。我国铁路车辆自六十年代开始安装无轴箱滚动轴承，在滚动轴承的压装工艺上，经历了七

9、十年代的移动式油压机，八十年代的具有记录时间压力曲线及有关数据的固定式滚动轴承压装机，1989年以后采用以单片机记录压装力及保压时间的固定式悬臂双缸轴承压装机，九十年代微机控制与记录一体化固定式整体承载全钢结构双缸轴承压装机开始投入铁路制造与检修生产中。随着时代的不断进步，老产品的淘汰，新产品的涌现是历史的必然。七十年代的移动式油压机，解决了压装滚动轴承最基本的要求，但劳动强度大，工作效率低，压力计量采用人工测量，误差较大，有关数据靠手工填写容易产生差错，这些缺点很突出。八十年代出现的固定式滚动轴承压装机，能够自动测量和记录每条轮对轴承压装技术参数，包括自动测量、打印轴承压装力、终止压装力并且

10、自动给出压装力随时间变化的关系曲线，它的问世很快淘汰了移动式油压机。由于当时技术水平的限制以及研制者对轴承压装过程的认识不足，经过十多年来的生产实践，滚动轴承在压装过程中记录的时间压力关系曲线的不足之处日趋明显。过去多年来，轴承质量由于受到密封装置、轴承润滑脂、保持架质量的影响，不能满足铁路运输发展对货车的需求，每年均会发生几起滚动轴承热轴、切轴事故。轮对运行中会产生热轴，压装中偏载使轴端变形，热轴产生有两个原因：34 毕业设计（论文）一是轴承的加工过程造成的缺陷；二是轴承压装过程不合理，如轴向游隙不符合标准、组装不良、车轮偏重、长期惯性力的作用。热轴危害大，轻则车辆不能正常运行，造成数十万的

11、经济损失；重则发生车辆颠覆事故，危及乘客及乘务人员生命财产安全。压装过程对轴承的可靠性具有决定性的作用，压装缸的设计主要为了保证轴承正确安装，车轴正常工作，车辆性能发挥到最大。1.2 轴承简介 轴承是各种机械的旋转轴或可动部位的支承元件，也是依靠滚动体的滚动实现对主机旋转的支承元件。动轴承通常由外圈、内圈、滚动体、保持器四个主要部件组成。也有少数结构无内圈或无外圈或全无套圈，由三个部件或两个部件组成。套圈也称座圈，分内圈和外圈，推力轴承则为紧圈和活圈。球轴承的内圈外圆面和外圈内圆面上都有滚道(沟)起导轮作用，限制滚动体侧面移动，同时也起到了增大滚动体与圈的接触面，降低接触应力。滚动体是保证轴承

12、内外套圈之间具有滚动摩擦的零件，它的形状大小和数量直接影响滚动轴承的负荷能力和使用性能。保持架的作用，是保持相邻的滚动体不发生直接接触，保证轴承的转动灵活。各种结构的轴承为适应需要采用各种结构型式和材质的保持架。1.3 研究现状 通过几代人的努力，我国的轴承事业已取得了长足的进步，解决了一系列制约机车发展的因素，中国的铁路货车滚动轴承事业正飞速发展。我国铁路货车轴承发展主要分为四个方面：轴承结构形式、保持架形式、润滑脂、密封装置的变化。1978年以前，中国铁路开始着手使用滚动轴承替代滑动轴承，用滚动轴承代替滑动轴承是铁道部制定的一项重大技术政策，它可以减少列车的启动阻力和运行阻力,增加列车牵引

13、吨位，减少燃轴事故，保证行车安全，提高行车速度，减少列车起动阻力85%，运行阻力10%左右，加快车辆周转，节省油脂、白合金等材料，降低运营成本，延长车辆检修周期等。到1980年开始，滚动轴承开始大量装车使用，当时使用的滚动轴承型号主要有97720、197720、197726和97730 等,其中197726型无轴箱双列圆锥滚子轴承是我国引进日本技术、国内生产的轴承。通过试验，基本满足我国使用的环境条件和线路状况，1978年铁道部决定在我国铁路货车上装用197726型轴承，1980年开始在新造货车上大量装车使用，该型轴承成为我国货车的主型产品。1998年1月，铁道部车辆局对中外合资后的北京南口斯

14、凯孚铁路轴承有限公司在197726型轴承基础上第一次改进设计的轴承图样进行了批复，型号为SKF197726型。本次改进设计主要针对于轴承制造质量和内部微观几何尺寸，全部采用塑钢保持架，滚子素线采用圆弧全凸度。1998年1月1日起开始生产SKF197726型轴承并装车使用，同时该厂停止生产197726型轴承。关于层结构的详细描述请参阅文献2。随着轴承的发展，轴承压装机随着铁路车辆轴承的发展，也不断的发展，以适应新的技术要求。在过去，我国最常见的的转向架轴承压装机是移动小车式的，但是随着车轴与轴承的发展，轴与轴承配合精度要求越来越高，移动小车式压装机工作进度差，失败率高，而且工人劳动强度大，逐渐被

15、固定式压装机所取代。发展至今日，固定式压装机功能已经十分强大，在压装开始时，操作人员可将轴号、轴型、轴承号及左右端分别输入控制系统，依照修造工艺的标准，可采用轴承压装自动选配系统，利用主控机上的传感器和测具，获得轴承与轴颈的各项技术参数，然后经A/D转换后传至单片机中经计算，获得压装机配备数据。这些资料在打印机打印曲线图表时将给予打出，压装结束后，打印机将自动打印出具有位移压力曲线以及压装力、贴靠力和结果判断等有关数据记录。为达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的，必须采用在滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移压力曲线。新一代的压装机能实现自动压装、自动检测、自

16、动调节，使轴承的压装精度大大提高，同时也降低了工人的工作强度。1.4 本文研究内容 本文主要针对于轮对轴承压装机的液压系统进行设计。包括轮对轴承压装机的压装缸、辅助缸（顶对、锁紧、送对）和整个液压系统的计算；轮对及其轴承、支撑架等关键功能装置的设计。 主要技术参数：压装力；系统工作压力：；液压泵额定压力：。压装缸快进速度：；工进速度：；回程速度：。 2 轮对轴承压装机工作原理2 轮对轴承压装机工作原理2.1 轮对轴承压装机的工作原理轮对轴承压装机主要由压装部分（包括了轴承托架），轮对起落装置（包括夹紧装置）和机座构成。压装机主体的工作过程可以概括为：通过定位缸使压装部分相对于轮对占有一个正确位

17、置，完成定位和导向任务，接着夹紧缸开始工作，将轴夹紧，然后将轴承压装至轴颈上。其具体的工作过程如下：a.通过专业机械将轮对推入压装机；b.轮对起落装置的顶对缸将轮对托起到规定的高度，通过夹紧缸使轮对定位，使其离开起落装置，轮对起落装置退回原位；c.将选配好的两对轴承分别放在轮对两侧的轴承托架上；d.压装部分快进：在轴承摆放、轮对定位完成后，控制系统发出指令，通过油管供油，一级缸快进，由顶尖活塞推出，头套带动顶尖推出，行程为，顶尖顶住车轴中心处将顶尖定在轮轴中心，并把轴承后档套装在车轴两端轴颈上；e.压装部分工进：二级缸工进，活塞与轴承托架通过螺纹连接，活塞前移的同时带动轴承移动，同时通过导向套

18、推动套杯推出，控制系统记录贴紧压力值保压10秒，将轴承压入轴颈，并打印出具有位移-压力曲线以及压装力、贴靠力等有关数据记录。压装时，压力曲线应均匀平稳上升，曲线中部不允许存在陡吨（压力曲线不平滑）、降吨（压力曲线朝数值减小的方向变化）等缺陷；f.压装部分退回原位，确认压装过程合格后，夹紧装置松开，起落装置将轮对放开，推出轮对。轮对起落装置及轮对定位装置是轮对轴承压装机的重要组成部分，其作用是在轴承压装前，将轮对拖到规定高度，使之相对于压装机部分占有一个准确位置，对轮对进行粗定位。轴承组装完毕，起落装置下降，将轮对放到轨道上。夹紧部分则是保障轴承压装顺利稳定完成的一个保障设施。轴承托架是压装机的

19、附属机构，它起着支撑轴承的作用，并使轴承中心线与压装部分中心线，轮对中心线基本重合。压装部分与轮对起落装置的动作都是由液压控制元件控制，液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，从实际情况出发，有机的结合各种传动形式，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。本设计中由于压装过程中压装机构分两步动作，输出的的压力值差距较大，采用二级液压缸结构，这样不仅满足压装过程中力的要求，同时根据工况，速度也有所提高，提 毕业设计（论文）高了压装效率。 3 液压系统的设计3 液压系统的设计 滚动轴承压装机(以下简称压

20、装机)是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备。压装机由机体、液压站和控制台三部分组成。三部分相对独立，必要时可单独使用在不同场合。整个机器的驱动是通过液压来实现的，相比传统驱动，液压具有稳定性好、传动结构简单、传动比大等优点。3.1 液压回路设计和回路工作原理分析3.1.1 顶对回路 系统工作时，空载启动液压泵，然后电磁铁1YA通电使换向阀4切换至下位，系统升压。轮对推入后，电磁铁4YA通电使换向阀4切换至左位，液压泵1的压力油经单向阀和换向阀4进入顶对缸19的无杆腔，活塞杆顶起轮对；其具体回路如图3.1所示。 图3.1 顶对缸工作回路 毕业设计（论文）3.1.2 送对回路延时后，电磁铁6YA通

21、电使换向阀5切换至左位，泵1的压力油经单向阀和换向阀5进入缸20的无杆腔，活塞杆顶出使V形道轨翻转；其液压控制回路如图3.2所示。 图3.2 送对缸工作回路3.1.3 锁紧回路到位后压力继电器18发信，电磁铁4YA、6YA断电使换向阀4和换向阀5均复至中位，2YA、8YA通电使换向阀7和6切换至左位，泵1的压力油经单向阀后，经换向阀7进入压装缸22的无杆腔，经换向阀6和液压锁12进入锁紧缸21的无杆腔，伸套杆伸出定位，因有阀9造成的回油背压，压装杆不动，此时在节流阀23的作用下，锁紧缸21在伸套定位后将轮对锁紧，并由压力继电器15发信使8YA断电，换向阀6复至中位，由液压锁12锁紧；其控制回路

22、如图3.3所示。 图3.3 锁紧缸工作回路 毕业设计（论文）3.1.4 伸套压装回路此后系统压力继续升高，克服背压，压装杆伸出实现压装。压装完成后，压力升高使继电器14发信，电磁铁10YA通电使换向阀11切换至上位，首先，液压缸22的无杆腔经阀8和24释压（释压时间由节流阀24的开度决定），然后，电磁铁2YA断电，3YA、9YA延时通电后使换向阀7和换向阀6均切换至右位，液压泵1的压力油经换向阀7和单向阀10进入缸22的有杆腔，经阀6和液压锁12进入缸21的有杆腔，伸套杆与压装杆一起退回，锁紧缸也退回。到位后，压力继电器13发信，电磁铁3YA、9YA断电使换向阀7和6均复至中位，5YA通电使换

23、向阀4切换至右位，泵1的压力油进入缸19的有杆腔，实现落对且送对，10YA断电使换向阀11复位，恢复可压装状态。此后，压力继电器17发信，电磁铁7YA通电使送对缸复位。最后，压力继电器16发信使5YA、7YA、1YA断电而使系统复原。其具体回路如图3.4所示。 图3.4 伸套压装缸工作回路3.1.5 液压系统原理图系统原理图如图3.5所示。1-变量柱塞泵；2-先导式溢流阀；3、11-二位四通电磁换向阀；4、5、6、7-三位四通电磁换向阀；8、9-顺序阀；10-单向阀；12-液压锁；13、14、15、16、17、18-压力继电器；19-顶对液压缸；20-送对液压缸；21-锁紧液压缸；22-伸套压

24、装液压缸；23、24-节流阀。 图3.5 液压系统回路图 图示为轴承压装机的液压系统原理图。系统的油源为变量柱塞泵1，其最高工作压力由先导式溢流阀2设定，卸荷由二位四通电磁换向阀3控制。系统有顶对液压缸19、送对液压缸20、锁紧液压缸21、伸套压装液压缸22等4个并联的执行器，分别采用三位四通电磁换向阀4、5、6、7控制其运动方向；锁紧缸21通过液压锁12实现轮对的锁紧；液压缸22的无杆腔油路设有顺序阀8和节流阀24，用于压装结束后换向前的释压控制，以减小压力冲击；顺序阀9用作缸22的背压阀。系统中的压力继电器13、14、15、16、17、18作为系统的发信装置，用于系统工作循环的自动控制。

25、表3.1 电磁铁动作顺序表电磁铁轮对顶升伸套定位轮对锁紧压装轴承伸套杆压装杆落回落对送对复原1YA+2YA+3YA+4YA+5YA+6YA+7YA+8YA+9YA+10YA+ （1） 确定回路方式该液压系统采用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。 （2） 选用液压油液一般而言，柱塞泵选用HM油，含磷的液压油在各方面的性能都比较符合，因此我们可以选择磷酸酯液类液压油。 （3） 初定系统压力由于我们所要设计的液压系统服务于重型运输机械，根据各类机械的常用系统压力，我们选定系统初定压力为。 （4） 选择执行元件在该系统中，要求所有的执行元件作直线运动，并且只要求

26、一个方向工作、反向退回，所以选择单活塞杆液压缸。 （5） 确定液压泵类型在该系统中，我们根据系统初定压力选用柱塞泵，由于系统要求高效节能，应选用变量泵。 （6） 选择换向回路本系统采用多个压力继电器发信和电磁换向阀换向，实现了循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。 （7） 选择调速方式该系统采用变量泵调速。3.1.6 该液压系统技术特点 （1） 压装机的压装系统采用柱塞变量泵供油和恒功率控制，在不增大电机驱动功率条件下，消除了溢流损失，也符合压装机快速低压、高速慢压的工作特点。 （2） 通过液压缸实现轮对锁紧，锁紧后再压装，即使两端压力不平衡，仍可防止窜动，保证压装质量，同时落对时不脱轨，

27、滚动方便，提高了工效。锁紧装置设在轮对内侧，安装方便。 （3） 通过顺序阀和节流阀实现压装完毕后的释压，减小了换向冲击和振动噪声，并保护了压力传感器。 （4） 通过多个压力继电器发信，实现循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。3.2 液压系统工作要求3.2.1 液压传动系统的型式 根据液压循环方式的不同，液压传动方式可分为开式和闭式两种。开式系统中，油泵从油箱吸油，供入液压机后，再排回油箱。其结构简单，散热良好，油液能在油箱内澄清，因而应用较普遍。但油箱较大，空气与油液的接触机会较多，容易渗入。在闭式系统中，油泵进油管直接与液动机的排油管相通，形成一个闭合循环。为了补偿系统的泄漏损失，因而

28、常需附设一只小型辅助油泵和油箱。闭式系统结构较复杂，散热条件较差，要求有较高的过滤精度，因此应用较少。但油箱体积很小，结构紧凑；空气进入油液的机会少，工作较平稳：同时油泵能直接控制液流方向，并允许能量回馈。轴承压装机是用于机车轮对轴承压装的设备。其功能是通过顶对、定位、锁紧、压装、送对、落对等动作，将轴承经高压压装在轮对上。在本次设计中，液压传动方式采用的是开式液压系统。3.2.2 液压传动系统的主要组成 （1） 液压缸。 （2） 油泵。 （3） 控制调节装置。包括各种压力、流量及方向控制阀，用于控制和调节液流的压力、速度和方向，以满足机器的工作性能要求和实现各种不同的工作循环。 （4） 辅助

29、装置。 本次设计中采用的是变量柱塞泵，采用恒功率控制供能。辅助缸回路中顶对缸、送对缸、锁紧缸的负载都很小，本设计中取辅助缸负载基本相同，并采用同一型液压缸；工作缸回路中负载缸的负载较大，采用满足其负载的液压缸。3.2.3 轴承压装机的液压传动特点机车轮对轴承压装机的液压传动系统特点包括： （1） 压装机液压系统属于多执行器系统，为了防止因负载、速度的不同产生压力和流量的相互干扰，按负载性质和工作特点，将执行器分为辅助缸和工作缸多个回路。 （2） 锁紧缸采用进油节流调速，压装缸释压回路采用回油节流调速。其它液压缸采用外径内径不同的液阻调整有关液压缸的速度，液阻旋入集成块内，减少了液压组件数量，减

30、少了制造成本。 （3） 液压系统的动作顺序信号由布置在各液压缸进退行程中的各个压力继电器发出，并由电磁换向阀执行，以控制各缸动作，使机器按工艺要求完成工作；为了保证压装准确、换向准确并保护有关机械部件，该设备采用循环过程的自动控制，消除了人为因素的影响。 （4） 锁紧机构的保压通过液控单向阀实现，为了保证液控单向阀可靠复位和锁紧，设置液控单向阀的回路采用了Y型中位机能的三位四通电磁换向阀。 （5） 三个辅助缸为同一内径，伸套压装缸采用另一内径，以节省制造费用和密封的使用和更换。但各液压缸的外形结构及安装形式多样化，以满足主机的结构特点和工作需要。 （6） 释压回路由顺序阀和节流阀串联实现，保护

31、了阀和油箱，减小了换向冲击和振动噪声。 （7） 液压站独立于主机，另行放置，便于安装调试及使用维护。 （8） 该液压传动的轴承压装机采用液压自动控制，结构紧凑、振动噪声较小、工作安全可靠，使用维护简便，生产效率和产品质量较高。3.3 确定液压缸的几何参数3.3.1 伸套压装缸尺寸计算 （1） 液压缸工作压力的确定根据要求，系统最高工作压力为。 （2） 液压缸内径和活塞杆直径的确定 (3.1) 其中为最大压装力；为机械效率；为系统最大工作压力；高压系统初步计算可以忽略背压。则：取则活塞直径： (3.2) 表3.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的关系(mm) 按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取

32、d/D机床类型d/D工作压力P/(MPa)d/D磨床、磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5>250.50.58钻、镗、车、铣床0.7>570.620.70 表3.3 液压缸内径尺寸系列(GB2348-80)(mm)810121620253240506380(90)100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630 表3.4 活塞杆内径尺寸系列(GB2348-80)(mm) 0 2 4 6 80 2 5 8 2 6 0 5 06 3 0 0 0 00 10 25 4060 80 00 20 50 80 20 60 0

33、0因为锁紧缸由液压锁锁紧，且压装时为两端同时压装，液压锁的作用是为防止两端压力不平衡时轮对窜动而设计，也就是说在理想情况下轮对所受合力为零，无需锁紧，故液压缸所受压力不会很大，其缸径可小一些。同理，顶对缸和送对缸也可估算，经估算取锁紧缸、顶对缸、送对缸的液压缸内径为，活塞杆内径为。3.3.2 压装缸壁厚和外径的计算已知压装缸内径为，其活塞杆内径为。 从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。液压缸壁厚是缸筒最薄处的厚度，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 液压缸的内径与其壁厚的比值的圆筒称为薄壁圆筒。其计算公式为： 式中 液压缸壁厚（）； 液压缸内径（）；试验压力

34、，一般取最大工作压力的（1.251.5）/倍（）； 缸筒材料的许用应力。其值为:无缝钢管：。液压缸外径：， (3.3)查机械设计手册表23.66-59压装缸采用外径为，壁厚为无缝钢管。3.3.3 辅助缸（顶对缸、送对缸、锁紧缸）壁厚和外径的计算同理，已知辅助缸内径为，其活塞杆内径为。 ， (3.4)查机械设计手册表23.66-59辅助缸采用外径为，壁厚为的无缝钢管。3.3.4 计算在各阶段液压缸所需的流量 （1） 伸套压装缸伸套定位时所需的流量为： (3.5) （2） 伸套压装缸压装时所需流量为： (3.6) （3） 伸套压装缸回程时所需流量为： (3.7) 油管的内径尺寸一般可参照选用的液压

35、元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。管路直径计算由式得到。式中 流体流量； 流速，推荐流速：对于吸油管（一般取以下）； 对于压油管（压力高、管道短或粘度小的情况下取大值，反之取小值）；对于回油管。现取压油管的允许流速为，本系统主油路最大流量， (3.8)若系统主油路流量按回程时取，则可算得油管内径为，综合诸多因素，现取油管的内径。吸油管同样按上式计算，取。3.4 液压系统的压力损失计算在液压系统中，进油管内径为，回油管内径为。进油管长度取，回油管长度取。选用油液，运动粘度，油的密度，此时液压缸的前进速度为，流量为。则油液在管内流速为： (3.9)则管道内雷诺数为： (3.10)<

36、;可见油液在管道内为层流，沿程阻力损失系数则沿程阻力损失为： (3.11)液控单向阀的压力损失为，换向阀的压力损失为：，通过管接头，集成块等处的局部压力损失，则： (3.12)辅助回路的压力损失：此时液压缸的前进速度为，流量为。则油液在管内流速为： (3.13)则管道内雷诺数为： (3.14)<可见油液在管道内为层流，沿程阻力损失系数则沿程阻力损失为： (3.15)液控单向阀的压力损失为，换向阀的压力损失为。通过管接头，集成块等处的局部压力损失，则： (3.16)实际证明：压力损失在范围之内。3.5 液压泵和电机的相关计算3.5.1 确定液压泵的流量液压泵的最大流量应为： 式中：液压泵的

37、最大流量； 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这是溢 流阀正进行工作，尚需加溢流阀的最小溢流量2-3L/min； 系统泄漏系数，一般取，现取。 (3.17)3.5.2 选择液压泵的规格根据上述计算结果查阅相关手册，现选用CCY141B柱塞泵，该泵的基本参数：每转排量；电动机转速；容积效率；总效率。3.5.3 与液压泵匹配的电动机的选择压装机在整个动作循环过程中，系统所需的压力和流量都在变化，所需功率也在变化。为满足整个工作循环的需要，按较大功率来确定电动机功率。 (3.18) 查阅电动机产品样本，选用Y255M-6型异步电动机。3.6 液压阀的选择控制阀的选择要素如下： 1.阀体类

38、型选择；2.流量特性选择；3.口径选择；4：阀体与密封材料的选择；5.执行结构与附件选择。主要步骤： 根据工艺条件选择合适的控制阀结构与材质；根据工艺对象的特点选择合适的流量特性；根据工艺参数选择合适的阀门尺寸；根据现场及工艺要求选择合适的执行机构；根据工艺过程自动化的要求选择合适的阀门附件。 a. 方向控制阀的选择 首先，根据阀的使用场合和工作要求（控制单作用缸还是双作用缸，油缸是否要求在工作行程中停留在任何位置，对滑阀机能有无特殊要求等）确定阀的工作位置数、通路数及滑阀机能，然后，根据主机对系统自动化程度的要求确定阀的操纵形式。最后，根据阀的油液压力、流量及对阀的压力损失和泄漏量的要求，参

39、考液压手册选择阀的具体型号和规格。 选择单向阀时，应根据阀的具体用途，按压力、流量、压力损失等要求来选择。 b. 压力控制阀的选择 主要根据系统对阀的具体要求，如调压范围、通过阀的最大流量、工作平稳性和灵敏度以及阀的安装形式来选取。但选择溢流阀时，应按油泵的最大流量来选取。 c. 流量控制阀的选择 首先，根据系统对流量控制阀的具体要求，如阀的流量-压力特性，调节性能及温度补偿情况的要求，对过滤精度的要求及操纵方式等，确定阀的类型。然后，根据主机对低速性能的要求，算出最小稳定流量。最后，根据压力、最大流量、最小稳定流量等参数选择阀的型号和规格。 此外，选择液压阀时还应注意以下两点： （1） 一般

40、选择的液压阀的额定流量应比系统管路实际通过的最大流量大一些，但必要时允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。 （2） 应当注意油缸差动连接时，由于面积差形成不同回油量对液压阀正常工作的影响。 选择液压阀主要是根据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统工作压力在左右，所以液压阀都选用中、高压阀。所选定的液压元件如下表所示。 表3.5 液压元件表序号元件名称型号通径调节压力（MPa）可通过流量（L/min)1柱塞泵CCY14-1B-32-2先导式溢流阀DBW20-5X2031.52003二位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1204三位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1205三位四通

41、电磁换向阀4WE10D30/A10-1206三位四通电磁换向阀4WE10D30/A10-1207顺序阀HG0310-808单向顺序阀HCG0310-809节流阀DVP-1010-8010液压缸-11液压缸-12压力继电器HED20A10-13液控单向阀MPW-0310-12014单向阀S10A1031.51203.6 液压缸结构设计在轮对轴承压装机中，由于送对、顶对、夹紧缸形式一样，因此以压装缸为例，对其进行说明： 缸体与缸盖的连接形式：压装缸的缸体与缸盖的连接形式都为螺纹连接。这种连接方式具有以下优点：a.外形尺寸小；b.重量较轻。缺点：a.端部结构复杂，工艺要求较高；b.拆装时需用专用工具

42、；c.拧端盖时易损坏密封圈。 活塞杆与活塞的连接结构：一级缸工作压力大，活塞直径较小，活塞杆与活塞的连接结构采用整体式结构；二级缸活塞杆与活塞的连接结构采用螺纹连接。活塞杆导向部分的结构：一级缸活塞杆导向结构为导向套导向；二级缸活塞杆导向结构为端盖直接导向。图3.6 油缸结构图 活塞及活塞杆处密封圈的选用：一级缸密封圈选用高低唇Y型密封圈，型号：Y 110×90×16 GB10708.1-89以及Y 185×160×20 GB10708.1-89，材料都是耐油橡胶。二级缸活塞与缸体的密封圈选用V型密封圈，型号：V 250×220×49

43、.5 GB10708-89，摩擦阻力大，耐久性好。液压缸的缓冲装置：液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，在到达行程终点时，由于具有较大动量，会产生液压冲击和噪音，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞，严重影响工作精度并损坏整个系统。为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。液压缸的排气装置：液压缸第一次使用，或者长时间停止工作，液压系统中的介质会因为自身重力作用或其他原因流出，致使系统中进入空气。如果压装缸或油液中混入空气，将会使压装缸动作不平稳，严重影响压装质量，因此在压装机工作之前要确保将系统种的空气排尽，排气装置最常见是在缸体最高位置设置排气装置，因为气体往往

44、聚集在这里。排气装置通常有2种，一种是在缸体最高处开排气孔，并用管道连接排气阀进行排气；还有一种是直接在液压缸最高位置安装排气阀。两种排气装置都是在液压缸排气时打开，排气完成后关闭。通过活塞全行程往返移动数次排出气体。液压系统不在设计范围内，图上不予体现。传感器和调理器的选用：本机选用压阻式压力传感器，型号为CYG-300。量程为，该传感器芯片采用特殊工艺封装，可靠性高、密封性好、频响高、精度高、稳定性好。适用于多种非蚀性气体，内部线路相当于一个电桥，只是有一个桥壁是可变，当压力发生变化时，可变桥壁的阻值发生变化，从而取得压力变化信号，为了传感器正常工作，必须提供其工作电流，该电流由信号调理器

45、提供。活塞杆稳定性的验算：两级压装缸承受轴向压缩载荷，参考设计手册，若支承长度与活塞杆直径之比小于，则无须考虑活塞杆弯曲稳定性。否则，应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。液压缸支承长度是指活塞杆全部外伸时，液压缸支承点与活塞杆前端连接处之间的距离；为活塞杆直径。本设计中明显小于，故可以不考虑活塞杆的稳定性。3.7 其他附件说明 液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控制，以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性，使得液压控制系统能够完成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操

46、纵法、电动操纵阀等。 除了上述元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的系统，然后拟定系统的原理图，其中这个原理图是用液压机械符号来表示的。之后通过计算选择液压器件，进而再完成各个系统的回路设计。 4 轮对轴承压装机结构设计4 轮对轴承压装机结构设计 压装机由机体、液压站和控制台三部分组成，其主要结构由床身、液压缸等组成。本章将从结构方面来分析说明。4.1 轮对轴承压装机的布置 轮对轴承压装机的液压

47、站和控制台相对主机应该就近布置，压装机结构设计成对称性压装缸，其效率高，且对称结构具有良好的稳定性，能抵消一部分内力，其具体结构如图4.1所示。 图4.1 压装机结构图4.2 床身设计 轮对轴承压装机的床身分两部分：底座部分；支座部分。4.2.1 底座设计 底座的作用是将轴承压装机固定在地面上，起着连接作用，床身承受很大的拉力和弯矩，因此机座应具有良好的吸震性，能有效的抵抗外来的干扰，保证压装机的精度，如果床身不能有效的吸收外来震动，那么压装机将会移位，其精度肯定会下降很多。底座的材料我们选择含有锰 、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好

48、的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使 毕业设计（论文）用寿命。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种高量合金元素，以获得某种特殊性能。例如 ，含锰11%14%的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。底座的底部有地脚螺栓，地脚螺栓为受力件，一定要埋牢固，以防止在工作中松动从而引起床身变形，影响压装检测精度。压装机大多采用可拆卸联接，保证相互联接的零件拆卸时不受任何损坏，而且拆卸后还能重新装在一起，如缸体与端盖采用外螺纹联接，压装部分与支架，支架与底座之间都通过六角螺钉联接。底座结构设计如图4.2所示。 图4