《8000KN四柱式通用液压机结构设计及机身有限元分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8000KN四柱式通用液压机结构设计及机身有限元分析.docx（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学校代码 :学 号：Hefei University毕业设计论文BACH ELOR DISSERTATION论文题目： 8000KN 四柱万能压力机主机设计及机身有限元分析学科专业：机械设计制造及其自动化作者姓名： 导师姓名：完成时间：2023 年 5 月8000KN 四柱万能压力机主机设计及机身有限元分析中文摘要本文主要简洁地表达了液压机在现代社会进展中的重要价值，综合了国内外的各种液压机的进呈现状以及今后的进展态势。依据目前的压力机已经拥有的设计计算方案和毕业设计给定的技术要求 ,加上液压机生产时的参数数据,最终我完成了 8000KN 四立柱万能压力机总体的设计,并且对压力机的主要部件进展
2、了具体的构造设计以及它们的数据参数确实定 ,并且工作缸和上横梁也进展了强度与刚度的校核.本文所设计的压力机主要是用来做金属制品的压制、冲裁、弯曲、翻边、薄板拉深，同时能用来校正及小型金属器件的冷挤成型等。本机与其它种类的液压机相比，构造紧凑，工艺适应性强，造价低。本文通过有限元分析软件对液压机的机身进展了有限元分析 ,对液压机所受到的应力和位移都进展了校核。利用有限元分析可以得到液压机机身各局部的最大应力和最大位移量。从而觉察液压机较为薄弱的局部。关键词：通用液压机；横梁；强度；刚度；有限元分析8000KN Four-column Universal Hydraulic Structure D
3、esignAbstractsaefpacpothltonsxrfraeoeraltnwhtrursclubiugysymeseTATsiudsldnainlqirrshocsgmeaouaiicnau,ussuodnaloapdtaprtiainanchdrrvatptdotdaheipeimtndhwcaretcgdeosltbharihetsaimnciewatdsaslohiugpi.rehsehltisalseyTtnyeadaschcd,dehshcneareae,reiessndafabnremiteisimgrunefdaxtsuisenwlsbitnaitcl,sinerceo
4、tccdetothdieushwlcenapeltriohylocdgranaechfyle.eflesmiohysdnhdcwescyadredayetvhandredn.ensdeauedraetirruaclg.ksayaiouklnicunlitpglisc,hlianpanoicelmcgaryarpetadrbrpstatsnltoerhiearycsidsfeonehpisutsgfd,tiepuhsronsnasreioehfemtsentoacduybswidwaboftdsnoslaltluohrecdeod.mrarlnyuyeielumndloctalatoagrhad
5、ioestacfnleietpiuoamcdtrbbhrmlonriotaensmcahacjidtonehacpameurdnyhsrtdceseudicaisntrsorn.tigseIatpframdrieiufliynvniaplos”ineicsgcotmcfcnaectnpohlrmoatleeoemhylranmespaldenipntfcritsemiedanthine.osrogiweisctisnfsstiheae,hiaothfno.alencfyiandna,cdpltenacybhora8slaolsrev0rsautisme0snpclfr0ipkaoeivecsn
6、KailcfiuncimeciNctufgwetehihal,cseatFcbtaohetahrobitelfeusoieuonontcnmrdhdcnet-uyeioseanr,lnxfegdt,Keywords： UniversalHydraulicMachine； Beam； Intensity； Rigidity;Finiteelement analysis名目摘要IAbstractII第 1 章 绪论21.1 课题背景目的和意义21.2 液压机的进展概况错误！未定义书签。1.2.1 液压机在现代工业中的地位错误！未定义书签。1.2.2 我国液压机的现状及进展趋势错误！未定义书签。1.
7、2.3 国外液压机的进展状况错误！未定义书签。1.2.4 液压机的总体进展趋势错误！未定义书签。1.3 液压机的工作原理和构造特点31.3.1 液压机的工作原理31.3.2 液压机的特点31.4 液压机的分类41.5 液压机原理图41.6 本章小结6第 2 章 液压机的本体构造的设计72.1 液压机的构造特点及设计参数72.1.1 液压机本体构造特点72.1.2 液压机的设计参数82.2 上横梁构造的设计82.2.1 构造形式82.2.2 外形尺寸要求92.2.3 上横梁与工作缸的联接方式92.3 工作台构造的设计102.3.1 构造形式102.3.2 加工技术要求112.3.3 工作台与顶出
8、缸的联接方式122.3.4 固定模具的构造122.4 立柱132.4.1 构造形式142.4.2 外形尺寸要求142.5 充液阀152.5.1 充液阀工作原理152.5.2 充液阀的构造形式152.6 工作缸172.6.1 构造形式172.6.2 设计尺寸182.7 活动横梁构造的设计182.7.1 构造形式182.7.2 加工技术要求192.7.3 外形和尺寸要求192.8 本章小结20第 3 章 液压机的强度与刚度计算213.1 工作缸的强度计算213.1.1 缸体的强度计算213.1.2 缸口局部的强度计算263.1.3 活塞局部的强度计算283.2 上横梁构造的强度与刚度计算303.2
9、.1 受力分析303.2.2 主截面强度计算313.2.3 主截面强度计算333.3 本章小结34第 4 章 液压机机身的有限元分析354.1 有限元分析简介354.1.1 有限元分析原理354.1.2 有限元分析软件介绍354.2 模型建立354.3 液压机机身有限元分析384.3.1 上横梁有限元分析384.3.2 工作台有限元分析434.3.3 立柱有限元分析444.4 本章小结46结论47参考文献48致谢49绪论课题背景目的和意义当群众的生活水平越来越高的时候，金属压制和拉深制品的需求量也会同时增加；同样，人们对生产产品类型的需求也会增长，于是就导致产品的生产批次越来越少，为了能够与中
10、、小批量的生产模式相匹配，人们就会需要能够快速适应转变的加工设备，这就让液压机变成了适宜的成型生产加工机器。压力机其实能够利用液压能来传递能量,以此来完成各种各样的压力加工工艺的机器，尤其是当液压机系统具有能够完成拥有对压力、行程速度调整的机能之后，这就使得液压机不止可以完成简洁的产品和不完全对称工件的加工，并且同时也到达特别低的废品产生率。由于液压机拥有灵敏的动力、所需要的加工时间格外的短、可以依据工件的长度进展压力调整等优点，这使得压力机在国民的生产生活中的应用越来越多。通过此次的毕业设计，我了解到了压力机的机身构造与液压机的工作原理，并且把握利用 UG 软件完成液压机的有限元分析，在液压
11、机机身的有限元分析过程中，我也大致了解到了液压机各个局部受到的应力大小和位移大小。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(1)(2)(3) 液压机的工作原理和构造特点液压机的工作原理 液压机是利用帕斯卡原理所制造的,它的工作原理,如图 1-1 所示。当在小柱塞 1 上作用一个力 F 时,那么得到液体的压力为 P =F /A , 由帕斯卡原理得,在密封容器1011中,液体的压力在各个方向上是同样的,于是得:图 1-1 液压机原理图压力机通常是由操纵系统、本体及泵站所构成。通常见到的最多的液压机的主机由上下横梁所构成的,用四个立柱和螺母一起组成一个闭合的框,用来担当全部的工作负载。将工作缸在上
12、横梁上固定 ,让工作缸缸内的活塞和活动横梁连接在一起,在高压的液体到达工作缸的内部之后 ,在工作柱塞之上会消灭较大的动力,并且推动活塞和活动横梁,加上上模做向下运动，从而使工件位于上下模之间成型。在需要回程时 ,工作缸会被通入低压油,从而使高压油进入回程缸，以此来推动活塞向上运动并且带动活动横梁，使活动横梁回到之前的位置,这就是一个动作循环2。液压机的特点液压机是一种通过利用液压来进展压力制造的装置，我这次所设计的四柱式液压机是液压机最多的构造之一，它的最明显的优点就是工作空间较大，人们在操作过程中可以四周观看并且接近模具，而且四柱式液压机具有整体构造简洁，工艺性能良好等诸多优点。与此同时构成
13、液压机的液压元器件现在已高度的通用和标准，于是便使得液压机的设计和生产都较为便利2。液压机的分类 (1)(2)(3)(4) 液压机原理图图 1-2 液压把握原理系统图1.主油箱 2.电动机 3.轴向柱塞泵 4.挨次阀 5.溢流阀6三位四通电磁换向阀 7. 二位四通电磁换向阀 8.压力继电器 9. 单向阀 10.压力表11.补油箱 12.工作缸 13.背压阀 14.液控单向阀 15.行程开关 16.顶出缸 17.节流阀图 1-2 是液压系统的原理图，在液压机工作的时候，电磁换向阀 6 得电， 压力油被油泵 3 打出， 通过挨次阀 4，进入到电磁换向阀 6 的右位，之后经由单向阀 9 ，从而到达上
14、缸 12 的上腔。同一时刻，通过电磁换向阀 7 的补充油到达油缸的上腔。回油由工作缸下腔经由背压阀 13 和液控单向阀 14 ，经过电液换向阀 7，回油箱。在这同一时刻，工作缸会由于自身的重力，加速向下运行，这就会让工作缸的上腔瞬间变成真空，于是补油箱中的油就会自动地经由液控单向阀 ，在真空的作用下进入到工作缸的上腔，从而让真空带消逝，使上缸连续快速下行。在工作缸带着上模和下模完成合模之后，这就会使得压力油不连续地进入到上油缸的上腔，所以油缸的上方压力就会发生变高现象，由于工作缸中油的压力的增高，位于补油箱的液控单向阀就会被关闭，从而断开了补油箱中的供油，使得工作缸 12 向下运动的速度变慢。
15、工作缸上腔的压力会连续上升，只有工作缸中的压力高于压力继电器 10 的设定值的时候，压力继电器就会产生信号，从而使电液换向阀 6 的中位进入工作状态，从而断开油缸 12 上腔的液压油来源， 于是工作缸就会暂停工作，系统进入到保压阶段，保压设定的时长是40 秒。当保压阶段完成之后， 使得电磁换向阀 6 的左位开头工作， 从油泵 3 产生出来的压力油，就会通过挨次阀 4，到达电磁换向阀 6 的左位，再通过液控单向阀 14 和背压阀 13 ，到达工作缸 12 的下腔，使油缸作向上的运动，同一时刻电磁换向阀 7 的左位开头工作，使油箱中补油加快回程的速度。 油缸 12 上腔的回油流过液控单向阀 ，最终
16、到达补油箱 11 。这会使工作缸能够快速地回到原来的位子。当电磁换向阀 6 的中位和电磁换向阀的右位连通的时候，泵 3 就会打出液压油，会经由电磁换向阀的左位，到达下缸 16 的下腔，回油由下缸 16 的上腔通过电磁换向阀的左位，流进油箱，使得下缸作向上的运动从而使工件能被顶出。当工件被拿出之后， 电磁换向阀的右位就会被接通，使压力油到达顶出缸16 的上腔，顶出缸下腔的油经阀的右位流回油箱， 使下缸作向下的运动，让下缸回到开头的位置。阀 13 在保压时候可以避开上油缸 12 的上腔液压油回流，行程开关 15 的作用是保证上、下缸的极限位置在安全位置，压力表的作用是显示上、下油缸和整个液压系统的
17、压力。本章小结本章主要介绍一下液压机的进展概况、工作原理以及分类。并且介绍了我设计的液压机的工作原理。通过这一章我主要了解到液压机的一些相关学问， 这让我对液压机的一些大体学问有了确定的了解并且充分的了解到了我的液压机的工作原理以及知道了我所设计的液压机有哪些零件组成。液压机的本体构造的设计液压机的构造特点及设计参数液压机本体构造特点这次我所设计的液压机是四柱式通用液压机，这种液压机是液压机中消灭最多、使用最多的一种液压机。四柱式液压机的显著特点是它的加工工艺比别的种类的液压机更加简洁。图 2-1 是立式单缸四柱式液压机的最常见的构造。它的机身由上横梁、工作台和立柱组成。工作缸安装在上横梁内。
18、活动横梁和工作缸的活塞被连接在一起，在立柱的导向方向上上下运动，并且可以传导工作缸内的液压力，从而完成工件的制造过程。由于液压机的机身是一个整体，所以机身会担当全部的工作力气。图 2-1 四柱液压机的典型构造液压机的设计参数1公称力8000 kN；7液体工作压力25 MPa;（2） 滑块行程（3） 滑块开口高度900 mm；1400 mm；（8） 滑块快降速度（9） 顶出力150mm/s;2023kN；4滑块工作速度5-10 mm /s；10顶出行程350mm；5工作台尺寸32002200mm;11滑块回程速度100mm/s; (6)顶出速度30mm/s;(12)退回速度70mm/s;上横梁构
19、造的设计构造形式图 2-2 上横梁构造图液压机的上横梁位于立柱上方，通常将液压缸装于上面，并且担当工作缸给它的反作用力，上横梁的构造形式主要有：铸造和焊接两种形式。由于本液压机为批量生产，故承受铸造的方法制造。设计形式为：高度初设为 0.40.8 倍中心距，材料为 HT200；由于油缸孔的减弱，在承受铸造构造时，设计成等强度梁构造，即中部高度增加，以抵消油缸孔对断面的消弱作用。上横梁的构造设计为上、下两个封闭的箱体构造，这会使得其受力后应力分布更加合理， 它的构造如图 2-2 所示。外形尺寸要求上横梁和立柱相连接，从而形成机身的上半部，并且上横梁的可以用来安装工作缸，所以对它的外形尺寸有以下的
20、要求：(1) 主油缸之中的孔的轴线与油缸台肩贴合平面的不垂直度允许误差 0.06/1000 mm；(2) 调整螺母的接触平面和油缸台肩贴合平面的不平行度允许误差 0.05/1000 mm；(3) 锁紧螺母的接触面与调整螺母的接触面立柱穿过孔的上平面与下平面间的不平行度 0.06/1000 mm；(4) 油缸锁紧螺母平面与油缸台肩贴合平面间的不平行度允许的误差 0.12/1000 mm；(5) 油缸外圆协作公差为 D4/dc4 或者比次级高；(6) 立柱孔的尺寸通常比立柱进入处的直径大 12 mm。上横梁与工作缸的联接方式上横梁与工作缸承受圆螺母联接固定，图 2-3。图 2-3 用圆螺母固定的构
21、造在工作缸增加压力之后，油缸台肩会将反作用力作用于横梁，而连接件不会受到反作用力，只可能在工作缸处在工作状态的时候，回程的力才会作用于连接作用零件上。故联接零件只需符合回程力的要求就可以了。工作台构造的设计构造形式工作台是主机的安装根底。在工作台的台面上会安装有模具，在工作过程中工作台会担当自身的重量以及全部负载。也可以在工作台上安顶出缸，回程缸以及其它的装置。工作台的构造形式主要有：铸造和焊接两种。由于本液压机为批量生产，故承受铸造的方法制造。(1)外形尺寸ABH：32002200800 ；(2) 材料选用 HT200，通过铸造制成。图 2-4 工作台构造图加工技术要求(1) 为了能够节约工
22、作台使用金属和减轻自身的重量，通常将工作台做成箱形，将安装液压缸、活塞与立柱处做成圆筒状，在工作台的中间位置布置肋板，受力较高的部位肋板应当加的更多，用来提高工作台的刚度，降低其受到的应力；(2) 合理的筋板分布位置，能够让横梁的自重更轻，也能够拥有较好的强度和较为均匀的刚度；(3) 设计横梁的时候，应当让工作台的各处厚度没有太大的突变，从而可以避开由于冷却不均匀产生的内应力，在各个连接的过渡区应当拥有较大的圆角，如图 2-4 的构造所示。工作台与顶出缸的固联构造对于中小型通用压力机来说，一般的顶出力并不大。常承受的构造如图 2- 5 所示。工作台 1，顶出缸 2，螺母 3，顶出缸构造承受活塞
23、式。由于此构造简洁，安装便利，故承受它。图 2-5 工作台和顶出缸的固连构造固定模具的构造为了能够使模具在工作台上固定，通常在工作台面上开有 T 型槽。工作台的 T 型槽的个数和尺寸通常是依据压力机的回程吨位和顶出工件的最大重量来进展设计的。通常来说尺寸比较小的工作台， T 型槽承受的是穿插布置方式。而尺寸大的工作台的 T 型槽，通常承受的是平行布置的方式。由于我设计的工作台的尺寸比较大，所以 T 型槽设计成平行布置的方式图 2-6图 2-6T 型槽布置图立柱立柱它是四柱液压机的重要组件，通常的用途为受力和支撑。同时它也能够让活动横梁拥有竖直方向上的导向。所以，立柱应当拥有充分的强度与刚 度，
24、而立柱的导向外表应当拥有良好的精度、光滑度和确定的硬度。常用构造形式有四种如图 2-7 所示：（1） 两梁全部使用立柱的台肩支承，上下处使用锁紧螺母来锁紧。（2） 两梁都使用调整螺母支承，用锁紧螺母上下锁紧。（3） 上梁利用的是立柱的台肩支承，调整使用的螺母安装在工作台面上，两端用锁紧螺母锁紧。（4） 上横梁利用立柱台的调整螺母来支承，立柱肩支在承载工作台面上，两端利用锁紧螺母固定好。构造形式图 2-7 立柱构造形式通常选取立柱的构造时，应当考虑立柱和上横梁、工作台应当利用预紧来使安装更加便捷并且在调整精度时应当简洁。故我们选择构造型式如图 27（d） 所示。上横梁利用的是立柱台调整螺母支撑住
25、立柱台肩支撑在工作台面上，两端再利用锁紧螺母固定。外形尺寸要求(1) 立柱导向面粗糙度为 Ra0.63Ra1.25；(2) 立柱导向面的锥度和椭圆度不能够超过公差的二分之一；(3) 立柱导向曲面的轴线直线度允许误差不能够高于 0.05/1000 mm； (4)毛坯应当正火处理，从而去除掉锻造中产生的内部应力；(5)立柱导向面在允许的条件下应当热处理，立柱导向面的硬度不能够低于HRc45，或者进展立柱外表镀铬处理，镀层的厚度大约为 0.020.04 mm。充液阀充液阀工作原理充液阀的作用有两个，如图 2-8。1. 由于活动横梁由于自身重量向下运动时，油缸的上腔会消灭真空，所以会使充液阀翻开，油箱
26、中的油会经过充液阀进入到油缸的上腔；2. 活动横梁处在回程过程中的时候，会使油缸上腔中的油经过充液阀快速进入到油箱。图 2-8 充液阀原理图充液阀的构造形式充液阀其实也是一种可控单向阀，液压机为了能够提高生产率或者在热压成型时候削减工件的温降，通常需要有比较快速的空程速度和回程速度，这个速度通常要比压制速度大几十倍。在不增加关心油泵的条件下，同时使功率损耗降低，利用充液系统这种方法比较有效。依据液压机的工作原理进展划分，充液阀分为常开式和常闭式。由于我这次设计的液压机属于中小型液压，所以承受的是常闭式构造图 2-9。特点：常闭式充液阀是常闭的，它可以自动开启，它的阀直径很大，常闭式充液阀承受的
27、构造为上弹簧构造，具有质量小，惯性小，动作灵敏并且牢靠的特点。通常将这种充液阀安装于缸底，并且它会完全浸入到箱体的液压油之中。图 2-9 立式充液阀构造工作缸构造形式压力机主要执行工作部件是工作缸，工作缸通常作来回运动，并且能够把高压液体的压力能转变为让工件形变或成型的机械功。液压缸的形式通常有三种，我这次设计的液压机承受的是活塞式的液压 缸，这是由于活塞式的液压缸能够完成两个方向的作用，活塞式液压缸不仅能够实现工作进程，而且也能够完成回程，所以可以让液压机的构造形式变简 单，从而让液压机的构造更加紧凑，零件的数量更少，需要的布置空间更小。由于本液压机为 8000KN，故液压缸缸体材料选用 3
28、5。油缸缸底可用锻造方法制造，缸底为平底构造，缸底设回程缓冲，如图 2-10 所示。图 2-10 活塞式液压缸油缸的设计参数：(1)油刚内直径: 600 mm(3)活塞行程:900 mm(2)活塞杆直径: 450 mm4)液体工作压力:25 Mpa加工技术要求(1) 保证油缸内圆柱面与前端环面垂直，垂直度应小于 0.03mm；(2) 前端面用环形件安装，其肩面的两个成压平面要相互平行，其平形度应小于 0.03 mm；(3) 保证装配后，用压力 0.3 MPa 的液压油试验，应能抑制阻力作往复运动。它的运动方向应当和油缸的轴线相平行、和油缸的前法兰的安装肩面和活塞杆顶端面垂直，垂直度应当小于 0
29、.03 mm。设计尺寸主压力：P=0.785D2P(105Pa)(2-1)回程压力：P=0.785(D2-d2)P(105Pa)(2-2)式中：D油缸外径，D =67cm；D油缸内经，D =50cm；d活塞杆直径，d =45cm；P液体工作压力，P =25 MPa。依据构造尺寸得实际工作压力： P=0.785502250=4906250NP=0.785(502-452)250=32187.5N。活动横梁构造的设计构造形式(1)外形尺寸ABH：20231500800 ；(2) 材料选用 HT200，通过铸造制成，如图 2-11 所示。图 2-11 活动横梁构造图加工技术要求(1) 为了能够节约金
30、属并且减小自身的重量，把活动横梁设计成箱体，把装配的各式缸、活塞以及立柱处设计为圆筒形，在中间部位分布肋板，并且在承重大的地方布置的筋板更加的密集，这样可以加强活动横梁的刚度，降低活动横梁的局部应力；(2) 合理地分布活动横梁内部的肋板，能够让横梁的自身重量更轻，同时也有较强的强度和适宜的刚度；(3) 在设计横梁的时候，需要留意的是让各局部的厚度没有突变，这样可以防止冷却不均造成的内应力，在联接的过渡局部应当有较大的圆角，如图 211 所示。(4) 活动横梁和柱塞连接地方，开着环形的集油槽，从而可以贮存油缸缸口部漏出的液压油。外形和尺寸要求(1) 联接活塞杆的孔的轴线应当和四立柱的孔轴线相互平
31、行，它的平行度0.1/1000mm；(2) 活动横梁下平面的直线度，按 JB1293-73 的标准公差0.05/1000mm；(3) 连接活塞杆的孔轴线和四立柱的孔轴线与下平面之间的垂直度允许误差0.060.10/1000mm；(4) 下平面与上平面之间的平行度允许误差0.06/1000mm；(5) 四立柱的孔与导套外圆之间的协作度公差为 D /g 。中心孔和活塞杆的3d外圆之间的协作精度通常是 D /d 。4c本章小结本章主要对液压机的本体构造进展了具体的设计，其中包括上横梁、工作台、立柱、活动横梁、充液阀和工作缸等的设计。设计包括构造设计、外形和尺寸设计。最终对液压机的各部件的构造有了较为
32、准确的数据。液压机的强度与刚度计算工作缸的强度计算缸体的强度计算1. 缸体的中段强度计算油缸筒部的强度的分析如图 3-1 所示。tmaxZtminrrtZ图 3-1 工作缸筒部受力状态由第四强度理论1知1 (s - s )2 + (s2tz-s )2 + (s-s )2zrrzs =(3-1)式中：s作用在缸筒内任一点 K 处的切应力，且有tP r 2r 22s11 +2 tr 22- r 21r 2 式中：sr作用在缸筒内任一点 K 处的径向应力，且有P r 2r 22s rr 222- r 211 -2r 2 式中：sz作用于缸筒的轴向应力，且有sP r 222zr 22- r 21式中：
33、r 工作缸内半径；1r 工作缸外半径；2r所求应力点位置的半径； p油缸最大工作压力。当 r=r 时：1s；s r 2 + r 2 P ；s P r 22rtr 221- r 21zr 222- r 21即油缸筒内壁的合成力到达了最大值。将此处的 、 、分别代入式rtz3-1中，可得油缸筒部内壁的合成应力为：3s r 22 P 2(3-2)m a x r 2 - r 221smax 7423742 - 502 250=79.68(105Pa)2. 缸体的支承台肩处强度计算（1） 支承台肩处挤压应力：支承台肩构造如图 32s =P2 s (3-3)0.785 (D2- 2S )2- (D3+ 2
34、S )2式中：P主压力，P=496025(105Pa)；D 缸体支承台肩处外径，D 74cm；22D 缸体支承台肩阶梯处外径，D 69；33S倒角尺寸，S0.2cms 许用挤压应力， s s=( 1200105Pa。4906250.78574 - 0.4)2 - (69 + 0.4)2=1040.6(105Pa) s （2） 支承台肩断面强度计算：从图 3-2 可知，台肩处断面上的合成应力应当是弯曲应力和拉伸应力的和。即:s(P) 6Ma 2 =+0.785 D 2 - D 2h2 s= 1200 (105Pa)(3-4)311式中：P主压力，P=4960250N；D 缸体支承台肩处外径，D
35、60cm；22D 缸体支承台肩阶梯处外径，D 69cm。332Ma D- D 1=T221 bh2 h 3D(3-5)1 + ln22bhhD 11式中：T=P 2=p D14906253.14 60=26042N/cm；h=20cm，h= 1 (D23- D )2=4.5cm；1(b = 3 1 - m 2 D 2)2(3-6)1 h2 2 1式中：m 材料泊松比系数，钢m =0.3、铸铁m =0.25。43(1 - 0.32 ) 60 2 2 4.52得：b =0.111代入求 Ma 式内： 74 - 60 12Ma=2604.2 0.11 202 20 374 1 +2+ 0.11 ln
36、20 4.5 60 =40321Ncm(490625s=0.785 692 - 602+ 6 2604.2)4.52=550(105Pa) s 图 3-2 缸体支承台肩处尺寸3. 缸底的强度计算本工作缸由锻造方法制造，其缸底构造为平底缸，侧边开有进油口，按圆形平板弯曲计算如图 3-3。s = 0.1875PD2 3j B 2 1000(105Pa)(3-7)式中 P油缸最大工作压力,P=250； 工作缸内直径，50cm； B缸底厚度，B12.5cm；j 系数，与进油孔有关，取为 0.70.8。代入上式得：s = 0.1875937.51(105Pa) 250 5020.812.52s 图 3-
37、3 平底缸的构造简图缸口局部的强度计算1. 作用在缸口导局部零件强度的计算=P0.785 (D2 - d 2 )P3(3-8)11公式当中的符号如图 3-4 所示， D =60cm，d=45cm1P =0.785 (602 - 452 ) 250 =1910348.7N。1图 3-4 缸口构造简图2. 螺栓强度计算螺栓选用 16 个 M36 双头螺栓，材料为 45，M36 螺纹内径 d应力为：=31.2cm。螺栓内Ps = 1nF13 s (3-9)式中：n螺栓数目，n=16 个；F 螺栓面积cm2，F =0.785 31.22=7.64 cm211s 许用拉伸应力， s 1200(105Pa
38、)。s =191034.8716 7.64=1140.9(105Pa) s 3. 缸口导套处的挤压强度计算缸口导套材料为 HT200，导套挤压应力为：(Ps =1)0.785 D 2 - D 23 s=1000(105Pa)(3-10)12式中符号见图 3-4 所示，尺寸为 D =60cm，D =53cm12s( P) 代入上式得：=10.785 602 - 532=214.61(105Pa) s活塞局部的强度计算1. 活塞杆低强度计算活塞杆的材料是 45，活塞直径是 20cm，长度 50cm，长度与直径比值大约是 2.5，在加压过程中活塞反受压面积较大，故其挤压及稳定性可略去不计。2. 活塞
39、头部导向套计算导套材料为 HT200,活塞头部构造见图 3-5 所示，导套及压应力为：()32s0.785 D 2 - d 2 250 s= 0.785(d - 2s) -1(d1+ 2s2)2 (3-11)式中符号见 图 3 5 ，尺寸为 d=45cm， D=50cm ， s=0.2cm， s =0.3cm ，2d =37cm s1许用挤压应力， s=1000(105Pa)。代入式中得：s0.785 502 - 372 250 ()22= 0.785(45 - 0.4) - (37+ 0.6) =478.9(105Pa) s图 3-5 活塞头部构造见图3. 活塞杆与活动横梁断面之间的挤压应力
40、计算活动横梁材料选用 45，许用挤压应力s=1000 kgf/cm2。s =P 3 s (3-12)0.785 (d - 2s)2- (d4+ 2s )24式中符号见图 3-6 所示，尺寸为 d=45cm，d =20cm，s=0.2cm，s =0.2cm.44代入上式得：s490625 =0.785(45 - 0.4)2- (20 + 0.4)2=397.33(105Pa) s图 3-6 活塞与活动横梁连接图上横梁构造的强度与刚度计算受力分析上横梁用来装配工作缸，液压机在加压时候，上横梁会受到它的反作用力，在计算上横梁的强度时，可以把上横梁假定是放在两个支点上受两集中力、两端支撑的弯曲梁。如图 3-7 所示。图 3-7 上横梁受力图其中：P公称压力，P8000KN； D油缸台肩尺寸，D =74cm； B立柱中心距，B =160cm。在主截面所受弯矩：M= 14PB1 -2D2B =p1 5000 1601 -42 743.14 160 (3-13)=