【終稿全套】140噸懸掛懸掛提升機(jī)及傳感器的設(shè)計(jì)【16張CAD圖紙+文檔】

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In the moisture more mines of some nature of coal of our country, still cant accomplish complete unloading while fighting with dustpan, the dustpan cant be unloaded clean because of the seizing of coal while fighting. This reduce transportation efficiency on one hand, can cause, also overload seriously load, next time on the other hand. Mine actual production scene of lifting machine, because manual operation or unload netly or repeat a certain reason loading or others lead to the fact the dustpan to fight and overload often, no matter which kind of reason lead to the fact dustpan fight, overload, lifting machine serious threat of security all. This design carries on on the basis of this. It can be used in all kinds of mine lifting machines. Use the device can prevent from lifting machine whom dustpan fight overload and unload incompletely seriously in the course of transporting effectively, have dispelled the direct hidden danger of the accident of the lifting machine, thus improved the dependability of the lifting machine greatly, reduce the accident, prevent casualties, and improve the transportation efficiency of the lifting machine greatly.Keyword: Important apparatus Transportation efficiency Threaten seriously Direct hidden danger Employ the ring 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第一章 緒論1.1 本文主要內(nèi)容在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，本人主要完成的內(nèi)容有：1、測量總體方案設(shè)計(jì)。2、應(yīng)變式傳感器的設(shè)計(jì)。包括傳感器量程設(shè)計(jì)選擇、彈性敏感元件設(shè)計(jì)及其校核、應(yīng)變片選擇計(jì)算、電路設(shè)計(jì)、各種誤差分析及其補(bǔ)償、性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化、傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及傳感器動(dòng)態(tài)性能分析。3、聯(lián)接裝置的設(shè)計(jì)校核。包括液壓動(dòng)平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，各種聯(lián)接板件，叉件，銷軸的設(shè)計(jì)及其校核，緊固件（聯(lián)接塊，擋板）設(shè)計(jì)校核，傳感器的安裝。第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 提升機(jī)鋼絲繩張力檢測系統(tǒng)由三大部分組成。一部分是固定在箕斗上的隨著箕斗在井筒中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的前端無線采集收發(fā)系統(tǒng)，上下箕斗各一套，稱為采集發(fā)射系統(tǒng)，它包括傳感器、放大濾波電路、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)及無線收發(fā)電路；另一部分則是分別位于井筒中裝、卸載點(diǎn)處的進(jìn)行采集控制和對采集發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的無線收發(fā)控制系統(tǒng)，稱為接收控制系統(tǒng)，它包括無線收發(fā)電路、采集控制系統(tǒng)及與上位機(jī)的傳輸接口電路；第三部分是位于提升機(jī)房控制室中的對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、報(bào)警的工控機(jī)及專用控制軟件，稱為上位機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它主要包含一個(gè)專門設(shè)計(jì)的對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、處理、顯示和簡單控制及報(bào)警的軟件。系統(tǒng)工作流程是：各子系統(tǒng)復(fù)位后，采集發(fā)射系統(tǒng)處于接收待命狀態(tài)；接收控制系統(tǒng)則等待外部中斷信號和上位機(jī)信號的到來。當(dāng)采集信號到來（提升機(jī)減速信號或上位機(jī)采集命令）后，它便開始給采集發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送采集命令，采集發(fā)射系統(tǒng)收到命令后開始采集、發(fā)送并等待回應(yīng)，當(dāng)接收到校驗(yàn)無誤信號后開始下次采集。接收控制系統(tǒng)的無線接收電路直接將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)收到數(shù)據(jù)后負(fù)責(zé)校驗(yàn)等處理，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)通過接收控制系統(tǒng)給采集發(fā)射系統(tǒng)發(fā)送“重發(fā)”命令，否則回復(fù)校驗(yàn)無誤命令。接收控制系統(tǒng)在外部“打點(diǎn)”信號觸發(fā)中斷后延時(shí)約40s左右發(fā)送采集結(jié)束命令。采集發(fā)射系統(tǒng)在收到采集結(jié)束命令后停止采集、發(fā)送，重新回到待命狀態(tài)，直到下個(gè)采集開始命令的到來。第三章 傳感器設(shè)計(jì)3.1 傳感器設(shè)計(jì)3.1.1量程設(shè)計(jì) 針對任務(wù)書上某礦所給的技術(shù)參數(shù)，傳感器量程設(shè)計(jì)如下： 1）鋼絲繩最大張力的確定 已知相關(guān)數(shù)據(jù)：箕斗自重=17.811，主繩=18.28，尾繩=17.68，額定載荷=16表1-1 提升各階段運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)行階段 初加速等速主加速等速減速爬行運(yùn)行時(shí)間(s)2.816.610.667.51145.3終速度0.320.327.457.450.400.40加速度0.1100.670-0.640運(yùn)行距離(m)0.475.3241.34502.8843.2418.12由表可得，最大加速度為=0.67。由牛頓第二定律及尾繩平衡原理得：鋼絲繩張力最大的位置即傳感器承受載荷最大的位置有可能出現(xiàn)在以下兩個(gè)位置中的一個(gè)，加速度最大時(shí)和提升最高處卸載前。加速度最大時(shí)：由牛頓第二定律得，鋼絲繩張力為： 最高點(diǎn)卸載前：取，故在最高點(diǎn)卸載前鋼絲繩張力最大，為52t，四根主繩，則每根主繩的張力約為14t。2）傳感器量程選擇每根鋼絲繩額定載荷為14t，取最大過載量為150%，則最大量程為：故取傳感器的量程為20t，最大過載量為150%。3.1.2彈性體設(shè)計(jì) 彈性敏感元件應(yīng)用于傳感器中的作用,通常是將輸入到彈性元件的外部作用力或壓力，轉(zhuǎn)換成為位移(線位移或者角位移)或者應(yīng)變(應(yīng)力)，也就是說，彈性敏感元件起到了力或者壓力的變換作用，可變換為位移或者應(yīng)變,因而彈性敏感元件的變幻作用可分為”力-應(yīng)變”,和”力位移”的變換，在本設(shè)計(jì)中需要用到”力-應(yīng)變”。 1)形態(tài)選擇在力的測量中，彈性敏感元件的形式可以是實(shí)心或者空心圓柱，的到了廣泛的應(yīng)用，它的主要優(yōu)點(diǎn)是加工制造方便，很容易得到高精度的幾何尺寸及光潔的加工表面。這兩種形式的彈性體可以承受較大的負(fù)荷，受力簡圖如下： ( 實(shí)心圓柱 ) ( 空心圓柱 )（ 圖2-4 非平衡電橋 ）在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變稱正比關(guān)系 即: 式中:F-作用在彈性元件是的集中力。S-截面積。 由上式可知，若想提高變換靈敏度，必須減小橫截面積S，但橫截面積S的減小會使其抗彎能力減弱，對橫向干擾力敏感，為了解決這個(gè)矛盾，在集中力測量事多采用空心圓筒，空心圓筒在同樣的橫截面積情況下，橫向剛度大，橫向穩(wěn)定性好，所以彈性敏感元件采用空心圓柱式。 2)材料選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及彈性敏感元件自身的性能要求，對材料選擇應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面：彈性滯后和彈性后效較?。粡椥阅Ａ康臏囟认禂?shù)要??；線膨脹系數(shù)要小并且要穩(wěn)定；由良好的機(jī)械加工和熱處理性能；彈性極限和強(qiáng)度極限要高；具有良好的抗腐蝕性，高的絕緣性。目前，國內(nèi)外選用的彈性敏感元件材料種類繁多，但主要使用的是結(jié)構(gòu)合金鋼，我國通常使用合金鋼,亦有使用碳鋼，銅合金的，其中35CrMnSiA，40Cr是常用材料，尤其是35CrMnSiA，它彈性好，強(qiáng)度高，彈性滯后和蠕變小，抗磁性腐蝕性好，并且機(jī)械加工性能好，可用制作承受交變載荷的重要彈性敏感元件，也適用于制作高精度的彈性敏感元件，適合本設(shè)計(jì)要求。3)強(qiáng)度校核壓桿穩(wěn)定性校核：彈性敏感元件柔度為： 其中為柔度， 為等截面立柱的長度系數(shù)，由右圖簡化圖得=2 為立柱截面的最小慣性半徑.對橫截面積為圓環(huán)的柱體： 故查表得合金鋼的撓度極限因?yàn)?所以壓桿穩(wěn)定性校核按強(qiáng)度校核計(jì)算。強(qiáng)度校核：彈性敏感元件最大應(yīng)力，許用應(yīng)力 ， K為安全系數(shù)，取K=3，對彈性敏感元件35CrMnSiA，查表得=1620.故，符合強(qiáng)度要求。3.1.4傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 總體設(shè)計(jì)方案空心圓柱式傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，本設(shè)計(jì)傳感器由彈性體，承壓頭，抗彎膜片，應(yīng)變片，補(bǔ)償電阻及電阻板，導(dǎo)線，航空插頭，殼體構(gòu)成。彈性體和應(yīng)變片是傳感器的核心部件。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最重要的部分是解決使彈性體受壓均衡，并消除側(cè)向力對彈性體變形的影響。以及惡劣工況下傳感器的密封問題。本設(shè)計(jì)采用球形頭承壓頭安放在彈性體的上部，球形頭部和連接裝置上的承壓塊成球面接觸，即形成一個(gè)球面副。兩者接觸面積大，減小了集中力對應(yīng)力傳遞不均勻的誤差。使應(yīng)力均勻平穩(wěn)的傳遞給空心圓柱形彈性敏感元件。球面副為底副連接，當(dāng)有側(cè)向力產(chǎn)生時(shí)，球面相接的活性連接作微小運(yùn)動(dòng)，從而減小或消除側(cè)向力的影響。另外，在彈性敏感元件和下殼之間，安放一個(gè)橫向承彎膜片是一個(gè)很好的消除側(cè)向載荷的方法。膜片和彈性體及下殼之間的配合均使用過盈配合，同軸度要求高。傳感器工作在礦井之中，潮濕多塵，因此傳感器的密封問題也是一個(gè)重要的方面，設(shè)計(jì)中，剛性連接部分（底板和彈性體，底板和外殼，外殼和上蓋）采用密封性能較好的焊接密封，承壓頭和上殼之間采用O型圈密封。礦井中儀器還必須考慮的是防爆方面，在聯(lián)接裝置中設(shè)計(jì)安放傳感器時(shí)，采用一圓筒導(dǎo)向裝置，傳感器安放中間，上部為活塞桿及承壓頭，即傳感器處于一個(gè)密封容器中，防爆問題得以解決。2） 殼體尺寸初選查手冊得，箱體直徑在100-120mm時(shí)，合金鋼殼體厚度最佳為3-5mm，取3mm。3） 承彎膜片承彎膜片是橫向剛度大，縱向剛度小的薄鋼板。材料選用力學(xué)綜合性能較好的45號鋼。最大直徑為D=100mm，其厚度h應(yīng)為h0.04D4mm。4） 承壓頭設(shè)計(jì)材料選擇：承壓頭是放在彈性體上面的一個(gè)上部為球形，下部為短粗圓柱的金屬塊。要求強(qiáng)度高，剛度大韌性小，且抗腐蝕，抗氧化。滿足以上要求的材料可選擇：45CrNiMoVA. ( 圖2-18 承壓頭簡圖 )尺寸計(jì)算：根據(jù)彈性敏感元件的直徑為60mm，取承壓頭的直經(jīng)為66mm。承壓頭的上部球形半徑取100mm。承壓頭上部球頭和聯(lián)接裝置承壓板底副連接，承受均勻載荷q，對下部短粗圓柱，其受力情況相當(dāng)于周界鉸支，整個(gè)版面受均布載荷q，如下圖：查手冊得中心撓度最大為：偏角，則側(cè)向力，其中總壓力，取載荷最大時(shí)即N。對外殼，受側(cè)向力時(shí)，其徑向變形為： ；其中：壓力p（為承載膜片的厚度，取4mm）。則徑向變形和載荷的關(guān)系式為：。 ( 圖2-19 承壓頭受力簡圖 )則： 則承壓頭的高度h為：考慮到承壓頭和承壓塊球面接觸非完全性，應(yīng)留余量，取15mm。5） 其他電阻板是安放補(bǔ)償電阻的塑料板，所用補(bǔ)償電阻體型均小，取為10mm8mm。承壓頭和上殼結(jié)合處采用O密封型圈，根據(jù)尺寸大小選用JB/ZQ 4606-86。接線插頭選用抗震性，密封性均良好的航空插頭，生產(chǎn)廠家很多，選擇慈溪市新浦鎮(zhèn)佳葉五金配件廠的AS16/12(4)芯型號的航空插頭。6） 安裝要求（一） 應(yīng)變片粘貼要求：a：應(yīng)變片的檢查（1）對應(yīng)變片的外觀檢查：箔柵的排列是否整齊均勻，是否有造成短路、斷路的部位或者銹蝕瘢痕，引出線是佛牢固；上下基底是否破損。（2）電阻值檢查：對外觀檢查合格的應(yīng)變片，進(jìn)行嚴(yán)格的電阻值測量，要求精確到0.05，選取電阻值盡量相同的應(yīng)變片。b：修正應(yīng)變片（1） 在應(yīng)變片的基底上標(biāo)出中心線。（2） 將基底尺寸進(jìn)行修正，使之為。c：彈性體表面處理為了使應(yīng)變片牢固的粘貼在彈性體表面上，使彈性體中間表面部分平整光潔，無油漆，灰塵及氧化層。d：劃定位線為了保證應(yīng)變片粘貼位置的準(zhǔn)確，用劃筆在彈性敏感元件表面劃出定位線，粘貼時(shí)時(shí)應(yīng)變片的中心線和定位線對準(zhǔn)。e：粘貼應(yīng)變片在處理好的粘貼位置上和應(yīng)變片的基底上，各涂一層薄薄的牌號為J-12的黏合劑，然后將應(yīng)變片粘貼在預(yù)定的位置上，在應(yīng)變片的上面放一層透明的塑料薄膜，然后用手滾壓出多余的粘合劑，是粘合劑層盡量減薄。f：粘合劑的固化處理對粘貼好的應(yīng)變片的彈性敏感元件，在200攝氏度溫度下保溫三個(gè)小時(shí)進(jìn)行固化處理。g：粘貼質(zhì)量檢查1：外觀檢查 用放大鏡檢查粘合層是否有氣泡，應(yīng)變片是否全部粘貼牢固，有無造成短路或斷路的危險(xiǎn)部位，位置是否正確。2：電阻值檢查 應(yīng)變片的電阻值在粘貼前后不得有較大變化。3：絕緣電阻的檢查 應(yīng)變片的箔片與彈性敏感元件之間的絕緣電阻應(yīng)大于200M，用于檢查的兆歐表，電壓不得超過250V，通電時(shí)間不得超過30秒。 以上三步任何一個(gè)有差錯(cuò)均要重新粘貼應(yīng)變片。（二） 電路補(bǔ)償（三） 保護(hù)處理引出線的固定保護(hù)將粘貼好的應(yīng)變片，補(bǔ)償電阻以及導(dǎo)線焊接在一起，外露接線為四根，分別取四種顏色，黑白線分別為供橋輸入電源正極負(fù)極接線；紅藍(lán)兩線分別為電橋輸出差分信號線。并用膠布將導(dǎo)線固定在彈性敏感元件表面。固定時(shí)應(yīng)留有彎曲變形的余量，并使導(dǎo)線與彈性體絕緣。應(yīng)變片的防潮處理在粘貼好的應(yīng)變片和補(bǔ)償電阻表面涂上溶化的石蠟和蜂蠟，厚度約為2mm。（四） 裝配前處理將各個(gè)零部件表面進(jìn)行處理，焊接部位不得有銹蝕，污漬，油漆，灰塵等。（五） 按總裝圖裝配（六） 裝配后處理去除焊熘及毛刺，使傳感器連接處光潔平整，檢查焊縫是否均勻合理，O型圈密封處是否嚴(yán)實(shí)。為了提高彈性敏感元件的彈性性能，和減小殼體對彈性元件的影響，消除殘余幾下顎應(yīng)力，必須進(jìn)行動(dòng)載和靜載處理。動(dòng)載處理是在1/3量程到滿量程下，以每秒四次的頻率加載一個(gè)兩個(gè)小時(shí)；靜載處理是在額定載荷的125下保持4-6小時(shí)，或者在110情況下保持18-20個(gè)小時(shí)。9第四章 傳感器安裝設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)方案提升鋼絲繩聯(lián)接裝置是經(jīng)驗(yàn)提升容器（箕斗或罐籠）與鋼絲繩的連接機(jī)構(gòu)。對于多繩提升來說，除了必須保證連接可靠外，還要求便于每根鋼絲繩的調(diào)繩長度和平衡張力。該裝置采用閉環(huán)無源液壓連通自動(dòng)調(diào)整平衡系統(tǒng)，能高精度地實(shí)現(xiàn)鋼絲繩在動(dòng)、靜狀態(tài)下的張力自動(dòng)平衡。對本設(shè)計(jì)來講，還要滿足對壓力傳感器的合理安裝問題。張力自動(dòng)平衡液壓平衡系統(tǒng)由內(nèi)側(cè)板、上連接叉、承壓板、外側(cè)板、連通油缸、銷換向叉、下連接叉組成。內(nèi)側(cè)板和外側(cè)板通過承壓塊、聯(lián)接塊、滑動(dòng)塊、調(diào)整墊片、銷軸和連通油缸組成抽拉扣環(huán)結(jié)構(gòu)，再通過上連接叉和換向叉和上部楔形繩環(huán)連接，通過換向叉、下連接銷叉和下部容器（箕斗）四角板相連，多個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)加上連接組件（軟管、閥門、通管）形成了張力自動(dòng)平衡懸掛裝置。這種聯(lián)接裝置的工作原理是:閉環(huán)無源液壓連接式。無論是處于運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)，只要各個(gè)鋼絲繩存在張力差，張力大的鋼絲繩通過內(nèi)側(cè)板、承壓塊、外側(cè)板、滑動(dòng)塊壓縮連通油缸及活塞桿壓縮，懸掛伸長，鋼絲繩的張力變小，油缸內(nèi)的油液通過連通管進(jìn)入張力小的油缸，使其活塞桿往外伸長，通過內(nèi)側(cè)板、承壓塊、外側(cè)板使懸掛縮短，鋼絲繩張力變大，直到每根鋼絲繩的張力均相等，連通油缸運(yùn)動(dòng)才相應(yīng)停止。本設(shè)計(jì)中，將傳感器安放在承壓塊和活塞桿之間，鋼絲繩拉力轉(zhuǎn)化為活塞桿壓力處，傳感器承受壓力?？梢詼p小傳感器的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，進(jìn)而減小彈性敏感元件的橫截面積，提高傳感器的靈敏度，其位置置于內(nèi)側(cè)板之間，較隱蔽，不易受到外部損傷，同時(shí)對傳感器起到了保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)之中，重要的是考慮各個(gè)零部件的安全性能，即使設(shè)計(jì)的聯(lián)接裝置能滿足煤礦安全規(guī)程，其次是結(jié)構(gòu)緊湊，減小振動(dòng)對零部件的損傷及聯(lián)接處的穩(wěn)固性，以及對測試性能的影響。4.2 油缸設(shè)計(jì)4.2.1 活塞桿設(shè)計(jì)1） 材料選擇活塞桿材料多為中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)及熱處理后性能基本都能滿足要求，設(shè)計(jì)中選擇35號鋼。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面淬火后進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚為。并進(jìn)行拋光加工。 2） 尺寸設(shè)計(jì)活塞桿的抗壓強(qiáng)度 ： ，安全系數(shù)為 ： ，則許用壓應(yīng)力：/ 31實(shí)際最大應(yīng)力: 其中： 為最大壓力 140000N則： 取壓桿穩(wěn)定性校核：撓度計(jì)算： 為穩(wěn)定性系數(shù)； 為最下慣性半徑； 0.035m為活塞桿長； 0.3m撓度極限撓度： ；則壓桿穩(wěn)定性校核按強(qiáng)度校核計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)已滿足。4.2.1 缸筒設(shè)計(jì)1)材料選擇缸筒是液壓缸的主要零件，本設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：1：足夠的強(qiáng)度，剛度和韌性；2：設(shè)計(jì)中，缸筒應(yīng)與承壓塊焊接，可焊性要求良好。目前常用的材料有：25，S35,S45;ZG200-400,ZG280-450;25CrMo，38CrMoAl，毛坯采用無縫鋼管，選擇S35，機(jī)械預(yù)加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。2）設(shè)計(jì)計(jì)算缸筒內(nèi)徑d：活塞桿直徑為60mm，初定d80mm d80mm，工作時(shí)最大油壓， 140000N，則， ，最小壁厚： 520MPa，式中 （為安全系數(shù)） 10， ，則 取10mm ， 10mm ，則缸筒大徑D D，油缸校核：首先，額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值：， ， 滿足要求；其次，最大工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定的比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生： 式中為了缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力 則 滿足塑性變形要求， 滿足要求此外，應(yīng)驗(yàn)算缸筒的爆破壓力： 則220 220滿足要求；最后，缸筒徑向變形應(yīng)在允許范圍內(nèi)（不超過密封圈允許范圍） 密封圈選擇 75GB3452-1-1992 =3.55mm即： 220式中：為泊松系數(shù) ， 0.3 為彈性模量 ， 則 0.088mm =0.088mm滿足最大變形量要求，綜合以上得缸筒滿足強(qiáng)度要求。缸筒底部最小厚度近似計(jì)算： 17.5MPa， 52MPa 25mm缸筒與端部焊接時(shí)焊縫的應(yīng)力大小為：F：缸內(nèi)最大工作推力； F140000N：焊接效率，取0.7； 0.7：焊條材料最大抗拉強(qiáng)度 （選碳鋼焊條E4320） =420MPa：安全系數(shù)，取10 10則： 42MPa故焊縫能滿足強(qiáng)度要求。4.2.3 活塞設(shè)計(jì)1） 結(jié)構(gòu)形式活塞密封型式可分為整體密封活塞和組合密封活塞，整體活活塞多采用活塞環(huán)，O型圈密封，唇形密封，迷宮密封等；組合活塞可采用組合密封圈，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工工作量大。設(shè)計(jì)中采用整體密封活塞，O型圈密封。O型圈密封是借介質(zhì)本身的壓力來改變其接觸狀態(tài)使之實(shí)現(xiàn)密封的，也稱為“自封作用”，密封部位結(jié)構(gòu)簡單，安裝部位緊湊，密封性能較好，運(yùn)動(dòng)摩擦阻力小，動(dòng)密封壓力可達(dá)35MPa，工作溫度范圍大，為。壽命長（大于兩年）。2） 材料選擇 活塞材料多用優(yōu)質(zhì)碳鋼，設(shè)計(jì)中選用35號鋼。3） 尺寸設(shè)計(jì)簡圖如下：密封圈為75GB3452-1-1992查表得：密封溝槽寬度b4.8 mm b4.8mm溝槽深度 t2.96mm t2.96mm （ 圖3-1 活塞 ）槽底圓角半徑0.4mm 0.4mm槽棱圓角半徑 溝槽底最大直徑：油缸直徑，為80mm 80mm則 取74mm活塞桿密封溝槽底的最小直徑 取38mm4.2.4膠管參數(shù)計(jì)算液壓自動(dòng)平衡系統(tǒng)中，隨著鋼絲繩張力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，及調(diào)整墊片的數(shù)量調(diào)整，油缸和板件之間存在一定相對運(yùn)動(dòng)，另外，為了使液壓系統(tǒng)安裝簡便，油缸聯(lián)接部采用鋼管，而采用具有較好柔度的高壓膠管。1） 內(nèi)徑計(jì)算當(dāng)液壓缸行程最大時(shí)，管內(nèi)流量Q Q S：油缸內(nèi)截面積， L：最大行程， t：調(diào)整時(shí)間，取1s t1s則：Q0.0012 Q0.0012則膠管面積A：A,( 為流速 ) 1m/s 則半徑5.6mm 取公稱尺寸6.3mm 6.3mm2） 膠管接頭根據(jù)膠管半徑選擇膠管接頭6.3 -1000 JB/EQ4427-86安裝時(shí)，膠管最小彎曲半徑為100mm，膠管接頭和膠管聯(lián)接處應(yīng)留有一端不小于15mm的直線段。4.2.4 液壓泵及連通閥的選擇液壓泵選用密封性能較好，工作壓力高的的柱塞泵。其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，效率高等特點(diǎn)。介于本系統(tǒng)中液壓泵只提供供油作用，對其功率要求不高，可選用功率較小而重量輕的型號。選?。?.5MCY14-1B，其性能指標(biāo)為：排量為：2.5vml/r額定工作壓力：32MPa額定轉(zhuǎn)速：3000r/min驅(qū)動(dòng)功率：6kW重量：4.5Kg連通閥為四路或六路閥，采用上海華光工具廠的產(chǎn)品，系統(tǒng)應(yīng)用前可與該廠聯(lián)系購買。4.3 板件設(shè)計(jì)3.3.1外側(cè)板設(shè)計(jì)外側(cè)板上端通過銷軸和滑動(dòng)塊聯(lián)接在一起，下端通過下連接叉和換向叉與箕斗聯(lián)接在一起，重要尺寸為板件最小橫截面積，兩端銷軸處與端部距離。設(shè)計(jì)如下：材料選擇：常用材料：35號鋼， 35號鋼得抗拉強(qiáng)度， 535MPa確定最小橫截面積：最大拉應(yīng)力， 7t （n為安全系數(shù)） n10則 取板厚為20mm則內(nèi)側(cè)板截面最小處長度，取余量得 。外側(cè)板與滑動(dòng)塊聯(lián)接處銷軸2及其軸套半徑分別為80，90mm（見銷軸設(shè)計(jì)）則內(nèi)側(cè)板寬度b：b+80mm 170mm （取余量） 得b180mm。外側(cè)板與滑動(dòng)塊聯(lián)接處銷軸2聯(lián)接處（受力如下）圓孔圓心與端部的最短距離：圓孔直徑為90mm ， D90mm，易知中間S處為彎矩危險(xiǎn)截面抗彎系數(shù)W：， 20mm （ 圖3-2 銷軸1處受力圖 ）極限彎矩為 310MPaf：抗彎系數(shù) f1.5實(shí)際彎矩M： 帶入得1281N.M由（n為安全系數(shù)） n10得d 取即57.5+4595mm 102.5mm剪切校核：受力圖如上，可知在a,b處受剪切力 F=剪切應(yīng)力 =20MPa， 則則強(qiáng)度滿足要求。 （ 圖3-2 下端受力圖 ）外側(cè)板下端與下連接叉相連處銷軸圓孔圓心到端部的最小距離（受力圖如上）圓孔直徑為80mm ， D80mm，易知中間S處為彎矩危險(xiǎn)截面抗彎系數(shù)W：， 20mm極限彎矩為 310MPaf：抗彎系數(shù) f1.5實(shí)際彎矩M： 帶入得2450N.M由（n為安全系數(shù)） n10得d 取即55+4095mm 95mm剪切校核：受力圖如上，可知在a,b處受剪切力 F=剪切應(yīng)力 =20MPa， 則則強(qiáng)度滿足要求。其余尺寸見零件圖。4.3.2 內(nèi)側(cè)板設(shè)計(jì)內(nèi)側(cè)板承受拉力，其值等于鋼絲繩張力。兩個(gè)內(nèi)側(cè)板之間固定承壓塊，液壓缸及滑動(dòng)塊，兩者之間的間距用聯(lián)接塊保證。設(shè)計(jì)步驟如下：材料選擇：常用材料：35號鋼， 35號鋼得抗拉強(qiáng)度， 535MPa確定最小橫截面積：最大拉應(yīng)力， 14t （n為安全系數(shù)） n10則 取板厚為20mm則內(nèi)側(cè)板截面最小處長度，取余量得 。內(nèi)側(cè)板與上聯(lián)接叉聯(lián)接處銷軸1及其軸套半徑分別為70，80mm（見銷軸設(shè)計(jì)）取內(nèi)側(cè)板寬度與外側(cè)板相同為180mm。 （ 圖3-3 銷軸2處受力圖 ）內(nèi)側(cè)板與上聯(lián)接叉聯(lián)接處圓孔圓心到端部的最小距離（受力圖如上）圓孔直徑為80mm ， D80mm，易知中間S處為彎矩危險(xiǎn)截面抗彎系數(shù)W：， 20mm極限彎矩為 310MPaf：抗彎系數(shù) f1.5實(shí)際彎矩M： 帶入得2450N.M由（n為安全系數(shù)） n10得d 取即55+4095mm 95mm剪切校核：受力圖如上，可知在a,b處受剪切力 F=剪切應(yīng)力 =20MPa， 則則強(qiáng)度滿足要求?；瑒?dòng)塊行程定為500mm油缸初始位置總長： 其余尺寸見零件圖。4.4 支承塊設(shè)計(jì)支承塊是支承傳感器及液壓缸，將張力轉(zhuǎn)化為壓力的重要零件。由底座和套筒兩部分構(gòu)成，前者主要起支承定位作用，后者起導(dǎo)向和保護(hù)作用。由于鋼絲繩拉力較大，支承塊中心受載荷，產(chǎn)生中心變形，對兩側(cè)支承點(diǎn)產(chǎn)生橫向力，使兩個(gè)內(nèi)側(cè)板產(chǎn)生橫向位移的趨勢。聯(lián)接固定內(nèi)側(cè)板的方法是在內(nèi)側(cè)板之間設(shè)置聯(lián)接塊，其兩端靠螺母或螺釘和內(nèi)側(cè)板固定在一起。設(shè)計(jì)中，選擇合理的厚度，使支承塊變形產(chǎn)生的橫向力足夠小，控制在螺母螺釘預(yù)緊力范圍之內(nèi)，確保內(nèi)側(cè)板的配合緊湊。尺寸設(shè)計(jì)校核如下： （ 圖3-4 支撐塊簡圖 ）大致圖形如上：材料選擇： 常用材料35號鋼 傳感器的直徑為100mm，套筒外徑為130mm，取寬度： b130+220170mm.長度： l180mm厚度h設(shè)計(jì)：螺釘（螺母）最大拉伸應(yīng)力和計(jì)算：螺母選擇，螺釘 等級為4.8級 預(yù)緊力） 3.14 6.4 承受軸向力時(shí)，強(qiáng)度條件： 預(yù)緊力作用時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，其扭轉(zhuǎn)剪切力，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，危險(xiǎn)斷面的當(dāng)量應(yīng)力( * )產(chǎn)生側(cè)向力時(shí)，預(yù)緊力由降至，總的工作拉力+為保證聯(lián)接緊密性，要求，即2.5,帶入( * )得：2053N(*)承壓板中心受力簡化為中間受力，兩端鉸支的模型，圖為： （ 圖3-5 支撐塊受力簡圖 ）中心撓度為： 端點(diǎn)偏轉(zhuǎn)角： 最大載荷時(shí)橫向力：聯(lián)立(*)式得：帶入數(shù)據(jù)解得：留取余量， 箕斗裝載情況是交變的，則側(cè)向力也是交變的，故應(yīng)對螺栓進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核;螺栓尺寸系數(shù)：（查表） 0.8材料疲勞極限： 204MPa應(yīng)力幅安全系數(shù)：10 10 應(yīng)力集中系數(shù)：（查表） 4則：許用應(yīng)力幅： 實(shí)際應(yīng)力幅計(jì)算：最大應(yīng)力6.5MPa最小應(yīng)力3.6 MPa則2.7 MPa 2.7 MPa 所以：滿足疲勞強(qiáng)度要求。（螺釘和螺母尺寸相同,強(qiáng)度及疲勞校核同螺母）4.5 叉件設(shè)計(jì)聯(lián)接裝置中和上部楔型繩卡，下部箕斗的聯(lián)接要靠叉件來完成，包括上連接叉，下聯(lián)接叉以及換向叉。3.5.1換向叉1） 材料選擇：根據(jù)常用材料，選擇35號鋼。2） 尺寸設(shè)計(jì)材料選擇與板件相同，受力相似，均只承受拉力，根據(jù)內(nèi)側(cè)板尺寸設(shè)計(jì)，可選換向叉兩側(cè)板厚度與內(nèi)側(cè)板相同，即20mm。最小橫截面積和內(nèi)側(cè)板頁相同，最小截面處最小長度不小于70mm。銷軸聯(lián)接處直徑80mm，則可取換向叉寬度70+80150mm。 中間板厚度的d設(shè)計(jì)：最小截面處截面長度為：拉伸應(yīng)力， 14t （n為安全系數(shù)） n10則d 取d38mm換向叉下端與上連接叉相連處銷軸圓孔圓心到端部的最小距離圓孔直徑為80mm ， D80mm，易知中間S處為彎矩危險(xiǎn)截面抗彎系數(shù)W：， 38mm極限彎矩為 310MPaf：抗彎系數(shù) f1.5實(shí)際彎矩M： 帶入得2450N.M由（n為安全系數(shù)） n10得d 取即55+4095mm 95mm剪切校核：受力圖如上，可知在a,b處受剪切力 F=剪切應(yīng)力 =20MPa， 則則強(qiáng)度滿足要求。具體尺寸見零件圖。3.5.2 連接叉 聯(lián)接叉分為上連接叉和下聯(lián)接叉，形狀及受力和換向叉和板件相似，材料選擇35號鋼，由板件設(shè)計(jì)和換向叉設(shè)計(jì)易得其尺寸，見零件圖。強(qiáng)度校核校核在板件設(shè)計(jì)已完成，不再贅述。4.6 銷軸設(shè)計(jì)銷軸是聯(lián)接裝置中用來聯(lián)接并緊固板件和板件，叉件和板件，叉件和叉件的零件，裝置中共有五個(gè)銷軸，下面按從上往下的順序依次說明：4.6.1銷軸1 銷軸1用來聯(lián)接換向叉和上聯(lián)接叉。受力簡圖及彎矩圖如下（ 圖3-6 銷軸1受力及彎矩圖 ）材料選擇：軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 直徑D設(shè)計(jì)：由圖易知，力，彎矩： 時(shí) 30.5mm時(shí)當(dāng)x30.5時(shí)，最大彎矩： 最大彎矩處應(yīng)力： n10 65MPa 則：（ 取d70mm ） d70mm疲勞強(qiáng)度校核：易知中間點(diǎn)為危險(xiǎn)截面，彎曲應(yīng)力 61MPa彎曲應(yīng)力幅61MPa 61MPa最小應(yīng)力 彎曲平均應(yīng)力查表得疲勞極限300MPa 300MPa危險(xiǎn)截面處應(yīng)力集中系數(shù)2.32 2.32材料的彎曲特性系數(shù)碳鋼為0.1 0.1則疲勞應(yīng)力安全系數(shù) 滿足要求剪切強(qiáng)度校核：在兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，存在剪切力，應(yīng)對其進(jìn)行校核，最大剪切應(yīng)力 n為安全系數(shù)，取10 n10 則 為最大剪切力， 70000N為銷軸截面積， =則故滿足剪切強(qiáng)度要求；擠壓強(qiáng)度校核：因?yàn)橹虚g板受力為兩側(cè)板的兩倍，而其橫截面積為70mm38mm，略小于兩側(cè)板橫截面積70mm20mm的兩倍，故擠壓危險(xiǎn)截面為銷軸與中間塊之間的應(yīng)力接觸部分。擠壓應(yīng)力：（許用擠壓強(qiáng)度） 為最大擠壓力， 為銷軸直徑， 70mm 為中間塊厚度， 38mm則，故滿足擠壓強(qiáng)度要求。最后，銷軸受載撓度應(yīng)不得大于一極限值，查手冊得許用撓度 則m， m對受均布載荷的桿件，其最大撓度為： 式中：(慣性矩) 為彈性模量，對鋼材， 帶入解得：故滿足彎曲剛度要求。綜合以上得，銷軸1直徑取70mm滿足各種強(qiáng)度要求，具體尺寸件零件圖。4.6.2 銷軸2 銷軸2是聯(lián)接上連接叉和內(nèi)側(cè)板的零件。其受力及簡圖及彎矩圖如下：材料選擇軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 （ 圖3-7 銷軸2受力及彎矩圖 ）直徑D設(shè)計(jì)：由圖易知，力最大彎矩700000.021=1470NM將其受力與銷軸1比較，可取直徑同為70mm強(qiáng)度校核：最大彎矩處應(yīng)力： d70mm許用應(yīng)力： 65MPa 滿足強(qiáng)度要求疲勞強(qiáng)度校核：易知中間點(diǎn)為危險(xiǎn)截面，彎曲應(yīng)力 36.6MPa彎曲應(yīng)力幅36.6MPa 36.6MPa最小應(yīng)力 彎曲平均應(yīng)力查表得疲勞極限300MPa 300MPa危險(xiǎn)截面處應(yīng)力集中系數(shù)2.32 2.32材料的彎曲特性系數(shù)碳鋼為0.1 0.1則疲勞應(yīng)力安全系數(shù) 滿足要求剪切強(qiáng)度校核：在兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，存在剪切力，應(yīng)對其進(jìn)行校核，最大剪切應(yīng)力 n為安全系數(shù)，取10 n10 則 為最大剪切力， 70000N為銷軸截面積， =則故滿足剪切強(qiáng)度要求；擠壓強(qiáng)度校核：因?yàn)槁?lián)接叉的側(cè)板受力與兩內(nèi)側(cè)板的相同，而其橫截面積也相同，且為70mm20mm，故擠壓危險(xiǎn)截面為銷軸與內(nèi)側(cè)板和上聯(lián)接叉之間的應(yīng)力接觸部分。擠壓應(yīng)力：（許用擠壓強(qiáng)度） 為最大擠壓力， 為銷軸直徑， 70mm 為板件厚度， 20mm則，故滿足擠壓強(qiáng)度要求。最后，銷軸受載撓度應(yīng)不得大于一極限值，查手冊得許用撓度 則， m對受均布載荷的桿件，其最大撓度為： 式中：(慣性矩) 為彈性模量，對鋼材， a 為受力點(diǎn)到端點(diǎn)間距， a0.021mm帶入解得： 故滿足彎曲剛度要求。其余尺寸見零件圖。4.6.3銷軸3 銷軸3聯(lián)接滑動(dòng)塊和外側(cè)板，受力簡圖和彎矩圖如下：材料選擇軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理