鐵道液壓撥道機(jī)
鐵道液壓撥道機(jī),鐵道,液壓,撥道機(jī)
摘要：
鐵路軌道，簡(jiǎn)稱路軌、鐵軌、軌道等。用于鐵路上，并與轉(zhuǎn)轍器合作，令火車無(wú)需轉(zhuǎn)向便能行走。軌道通常由兩條平行的鋼軌組成。鋼軌固定放在軌枕上，軌枕之下為路碴。以鋼鐵制成的路軌，可以比其它物料承受更大的重量。軌枕亦稱枕木，或路枕，功用是把鋼軌的重量分開(kāi)散布，和保持路軌固定，維持路軌的軌距。一般而言，軌道的底部為石礫鋪成的路碴。路碴亦稱道碴、碎石或道床，是為軌道提供彈性及排水功能。鐵軌也可以鋪在混凝土筑成的基座上 （在橋上就相當(dāng)常見(jiàn)） ，甚至嵌在混凝土里。
鐵路軌道必須經(jīng)常維修以維持良好運(yùn)作狀態(tài)。路軌維修是繁重的工作，以往要花費(fèi)很多人力來(lái)完成，現(xiàn)已逐漸以機(jī)器取代。鐵路軌道的主要保養(yǎng)維修工作包括有:
打磨鋼軌 ，改善鋼軌的平面及縱面。
更換部分或全部鋼軌。
更換軌枕。
搗固、清理、更換及補(bǔ)充道碴。
在繁忙的線路上因?yàn)榱熊囬g距很短，因此鐵路營(yíng)運(yùn)者多數(shù)會(huì)以自動(dòng)化的工程列車進(jìn)行部分的維護(hù)工作，以提高工作效率。
Abstract：
The railway track,?referred to as rails,?rail,?rail?etc..?For?the railway,?and in cooperation with the?switch,?so the train can?walk without turning.?Track?usually consists of?two?parallel rails.?Rail fixed on the?sleeper,?the sleeper?under the ballast for the road.?Made of iron and steel rails,?than other?materials?to carry greater weight.?Sleeper,?sleeper,?sleeper?or?road,?rail?weight?function is toseparate the distribution,?and keep track?of fixed,?maintain the track gauge.?In general,?Lu?ballasted track?is arranged at the bottom of the?gravel?paved.Road,?also known as ballast ballast,?gravel or?ballast,?is to provide?flexibility for the track and drainage functions.?The rails?can also?spread on the?base?of concrete.?(the bridge is quite common),?or even embedded in concrete.
Railway track?must often?repair?in order to maintain the?good operation?state.Rail?repair?is?hard work,?takes a lot of?manpower to complete?the past,?is nowgradually?replaced?by?machine.?The main?maintenance?of railway track?repairwork?includes:
Rail grinding,?improve the?plane and?vertical?rail.
The replacement of?part or all of?the rail.
Replacing sleeper.
Tamping,?cleaning,?replacement and?supplement ballast.
In the busy?line?because the?train?spacing is very?short,?so?operators?will bepart of the?maintenance work?in?automation?engineering train?most,?to improve the work efficiency
目錄：
摘要： 1
Abstract： 1
目錄： 3
一，撥道機(jī)的背景 3
1.1撥道機(jī)的現(xiàn)狀 3
1.2撥道機(jī)的意義 4
1.3撥道機(jī)現(xiàn)有的分類 5
二，設(shè)計(jì)方法 5
2.1撥道機(jī)設(shè)計(jì)思路 5
底座的選用及其設(shè)計(jì) 9
銷軸的選用及計(jì)算 9
液壓泵的選用及注意事項(xiàng) 10
液壓缸活塞桿螺紋型式和尺寸系列 12
液壓缸的選型依據(jù) 13
2.4.1 、油缸受力分析 15
2.4.2 舉升油缸受力分析 17
2.4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
2.4.4液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 19
2.4.5液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計(jì)算 21
2.4.6 液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算 22
2.4.7液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定 22
2.4.8 液壓缸的主要零件的材料和技術(shù)要求 23
2.4.9 泵的計(jì)算與選擇 24
聯(lián)軸器 27
三，設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證 28
3.1液壓傳動(dòng)的可行性分析 28
3.2液壓的優(yōu)點(diǎn)及其不足之處 28
四，總結(jié) 29
五，致謝 30
六，參考文獻(xiàn) 31
一，撥道機(jī)的背景
1.1撥道機(jī)的現(xiàn)狀
起撥道機(jī)克服了原來(lái)手提式小液壓起撥道器撥道力和撥道量小，操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，作業(yè)質(zhì)量難以保證等不足；在不需或不便于大型搗固車作業(yè)的場(chǎng)合，發(fā)揮了重要的作用?？勺詣?dòng)控制起道、撥道量，大大提高鐵道線路的水平、高低、方向抄平與定向的效率和精度，特別適合線路的大、中修，新建、改道工程施工。
它作業(yè)時(shí)起道量和撥道量是由工人憑經(jīng)驗(yàn)控制，作業(yè)效率和作業(yè)精度均不能滿足工作要求。而鐵路有關(guān)單位曾經(jīng)研發(fā)過(guò)的激光準(zhǔn)直液壓起撥道機(jī)，雖然著眼于應(yīng)用光電技術(shù)實(shí)現(xiàn)起撥道量的自動(dòng)控制，但由于其測(cè)量與控制系統(tǒng)不完善，測(cè)量誤差大，且在曲線上不能進(jìn)行測(cè)量控制，因此沒(méi)有得到廣泛的推廣
結(jié)構(gòu)
智能液壓起撥道機(jī)由動(dòng)力、液壓系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、作業(yè)機(jī)構(gòu)（夾軌、起道、撥道）、走行機(jī)構(gòu)和機(jī)架等部分組成
該機(jī)選用汽油機(jī)作為動(dòng)力源,液壓系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)；走行輪上安裝位移傳感器，機(jī)架上安裝傾角傳感器；在鋼軌外側(cè)加裝正矢測(cè)量機(jī)構(gòu)；用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理測(cè)量數(shù)據(jù)；并參照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)控制夾軌機(jī)構(gòu)、起道機(jī)構(gòu)、撥道機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。為適應(yīng)不同工況，該機(jī)還設(shè)有手動(dòng)控制模式。對(duì)于長(zhǎng)直路段，可采用激光準(zhǔn)直儀控制起、撥道量。
工作原理
起撥道機(jī)到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后，輸入該點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)里程，人工推行機(jī)器先進(jìn)行線路測(cè)量，測(cè)量完成后退回到作業(yè)起始點(diǎn)，啟動(dòng)汽油機(jī)，汽油機(jī)帶動(dòng)高速齒輪油泵產(chǎn)生高壓油進(jìn)入電磁閥,傾角傳感器1將作業(yè)點(diǎn)的橫平信號(hào)、傾角傳感器2將作業(yè)點(diǎn)的縱平信號(hào)、正矢測(cè)量裝置中的位移傳感器2將正矢數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后根據(jù)位移傳感器1的信號(hào)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)線路數(shù)據(jù)，進(jìn)行判斷決策，發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)各控制閥，使各機(jī)構(gòu)按規(guī)定程序和要求動(dòng)作。該點(diǎn)作業(yè)完成后,工控機(jī)控制鋼軌夾鉗松開(kāi)鋼軌，起撥道油缸收回，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)走行輪，整機(jī)走行，感應(yīng)開(kāi)關(guān)確定已走到下一工作位置時(shí)停機(jī)，開(kāi)始再次作業(yè)。在長(zhǎng)直線段，安裝激光準(zhǔn)直儀，起撥道機(jī)上的光電板與電流傳感器將起撥道機(jī)前端300~500m處激光光源轉(zhuǎn)變成電位差后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)處理后發(fā)出動(dòng)作指令，機(jī)器動(dòng)作。
為方便不同工況要求，還可通過(guò)控制柜上的動(dòng)作按鈕人工控制各個(gè)油缸的動(dòng)作。
1.2撥道機(jī)的意義
鐵路軌道，簡(jiǎn)稱路軌、鐵軌、軌道等。用于鐵路上，并與轉(zhuǎn)轍器合作，令火車無(wú)需轉(zhuǎn)向便能行走。軌道通常由兩條平行的鋼軌組成。鋼軌固定放在軌枕上，軌枕之下為路碴。以鋼鐵制成的路軌，可以比其它物料承受更大的重量。軌枕亦稱枕木，或路枕，功用是把鋼軌的重量分開(kāi)散布，和保持路軌固定，維持路軌的軌距。一般而言，軌道的底部為石礫鋪成的路碴。路碴亦稱道碴、碎石或道床，是為軌道提供彈性及排水功能。鐵軌也可以鋪在混凝土筑成的基座上 （在橋上就相當(dāng)常見(jiàn)） ，甚至嵌在混凝土里。
鐵路軌道必須經(jīng)常維修以維持良好運(yùn)作狀態(tài)。路軌維修是繁重的工作，以往要花費(fèi)很多人力來(lái)完成，現(xiàn)已逐漸以機(jī)器取代。鐵路軌道的主要保養(yǎng)維修工作包括有:
打磨鋼軌 ，改善鋼軌的平面及縱面。
更換部分或全部鋼軌。
更換軌枕。
搗固、清理、更換及補(bǔ)充道碴。
在繁忙的線路上因?yàn)榱熊囬g距很短，因此鐵路營(yíng)運(yùn)者多數(shù)會(huì)以自動(dòng)化的工程列車進(jìn)行部分的維護(hù)工作，以提高工作效率。
1.3撥道機(jī)現(xiàn)有的分類
(1)測(cè)量與控制系統(tǒng)采用充電電池供電，測(cè)量時(shí)不啟動(dòng)汽油機(jī)，有效地避免了機(jī)器振動(dòng)對(duì)測(cè)量誤差的影響。
(2)測(cè)量完成后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行決策，發(fā)出動(dòng)作指令，控制精確。
(3)起撥道均采用雙油缸，起撥道力大和起撥道量大，平穩(wěn)。
(4)勾軌時(shí)采用抱軌的方式，起撥道時(shí)不打滑，安全可靠。
(5)勾軌油缸通過(guò)楔形塊抵緊軌鉤滾輪，在撥道時(shí)軌鉤所受作用力通過(guò)楔形塊直接作用于機(jī)架上，從而避免了勾軌油缸受力，減小了對(duì)勾軌油缸的損壞。
(6)收放油缸油路安裝溢流閥，有效地減輕抬道現(xiàn)象。
該機(jī)在封鎖線路狀態(tài)下作業(yè),50kg/m及以上鋼軌均可適用,操作簡(jiǎn)單,上下道方便,下道后不侵入撓藿鐢。
二，設(shè)計(jì)方法
2.1撥道機(jī)設(shè)計(jì)思路
2.1.1、技術(shù)參數(shù)
1、最大起道力 200KN
2、最大起道量 125mm
3、最大撥道力 200KN
4、最大撥道量 80mm／次
5、起撥油缸 Φ100×800mm
6、額定油壓 48Mpa
7、系統(tǒng)壓力 16MPa
8、手底泵手柄操作力 ≤260N
9、整機(jī)質(zhì)量 24Kg
10、外形尺寸 550×180×240mm
2.1.2、工作原理
以汽油機(jī)為動(dòng)力，直驅(qū)齒輪泵，由多路閥控制各工作缸動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)架就位、勾軌、傾斜起撥油缸、伸出缸腳座，進(jìn)行起撥道。
2.1.3、操作規(guī)程
1、作業(yè)前的準(zhǔn)備：按油標(biāo)線加足L-HM32（或N32液壓油）；按汽油機(jī)使用說(shuō)明書(shū)加好燃油和專用機(jī)油；用500兆歐表分別檢查機(jī)架與鋼軌，軌勾與機(jī)架問(wèn)絕緣電阻，其值不得小于0.5兆歐。并檢查整機(jī)是否完好，啟動(dòng)汽油機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘，各部分空載動(dòng)作2~3次，沒(méi)有問(wèn)題即可上道。
2、上道：操縱換向閥，使各工作油缸活塞桿收回。將下道導(dǎo)桿插入下道架擺正在鋼軌上，推機(jī)上道，落下行走輪，升高機(jī)哭拉走下道架取出導(dǎo)桿，再動(dòng)作行走輪，機(jī)器下降就位。
3、作業(yè)：起道時(shí)，首先操縱換向閥動(dòng)作勾軌油缸，使軌勾勾住雙軌，在兩起撥油缸垂直，放好橫擔(dān)的情況下，操縱換向閥，伸出油缸底腳，即可起道；撥道時(shí)，在收回雙腳，取下橫擔(dān)的情況下，再根據(jù)撥道方向旋開(kāi)一個(gè)針閥，操縱換向閥動(dòng)作傾斜油缸，使一個(gè)起撥油缸傾斜到一定位置，操縱換向閥伸起撥缸底腳，即可撥動(dòng)雙軌。先收回底腳，再撥直油缸放好橫擔(dān)，完成作業(yè)
4、 下道：其操作過(guò)程和上道時(shí)相似。
2.1.4、安全規(guī)程
1、起道時(shí)、兩起撥油缸必須處于垂直狀態(tài)，應(yīng)放好橫擔(dān)、兩針閥關(guān)閉、兩腳避開(kāi)軌枕，否則有損壞機(jī)器的可能。
2、撥道時(shí)兩針閥有一閥開(kāi)啟，起撥油缸傾斜到位后，傾斜油缸必須處于游動(dòng)狀態(tài)（即換向操縱桿在中間位置），否則損壞機(jī)器。
3、油壓系統(tǒng)壓力己調(diào)定，不可隨意調(diào)高（大于16MPa）。
2.1.5、維護(hù)與保養(yǎng)
1、應(yīng)經(jīng)常保持整機(jī)干凈、整潔，每次作業(yè)完畢后，活塞桿應(yīng)全部縮回，個(gè)防止銹蝕及碰傷；
2、經(jīng)常檢查油箱液面高度，如不足應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充加油；
3、定期檢查發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油液面，如不足應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充加油；
4、換季時(shí)，按發(fā)動(dòng)機(jī)說(shuō)明書(shū)，更換汽油及汽油機(jī)用潤(rùn)滑油牌號(hào)；
5、經(jīng)常檢查液壓系統(tǒng)是否漏油，如有漏油應(yīng)及時(shí)維修或更換；
6、一年更換一次起撥道機(jī)油箱的機(jī)械油并清洗油箱；
7、起撥道機(jī)作業(yè)完畢下道后，應(yīng)加蓋防雨罩。
2.1.6、常見(jiàn)故障及排除方法
序號(hào)
故障
可能發(fā)生的原因
排除方法
1
發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)
油箱沒(méi)油或開(kāi)關(guān)沒(méi)打開(kāi)
加油或打開(kāi)開(kāi)關(guān)
2
液壓系統(tǒng)漏油
接頭沒(méi)擰緊或密封件損壞
擰緊接頭或
更換密封件
3
油缸動(dòng)作有阻滯現(xiàn)象
油缸內(nèi)有空氣
操縱換向閥使油缸
動(dòng)作2-3次全行程
4
發(fā)動(dòng)機(jī)突然滅火
發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作
油缸伸到頭或縮到底后換向閥操縱手柄
要立即松開(kāi)
5
油缸活塞桿
伸出緩慢
供油不足皮帶變形伸長(zhǎng)
調(diào)整皮帶輪間距
或更換皮帶
2.1.7、易損件明細(xì)表
序號(hào)
圖號(hào)
名稱
規(guī)格
1
“O”形環(huán)
16×2.4
2
“O”形環(huán)
22×2.4
3
“O”形環(huán)
28×3.5
4
“O”形環(huán)
40×3.l
5
“O”形環(huán)
50×3.5
6
“O”形環(huán)
48×3.1
7
“O”形環(huán)
70×5.3
8
“O”形環(huán)
100×5.7
9
JB982-77
墊圈
10
10
墊圈
14
11
墊圈
18
2.7.8、隨機(jī)工具
內(nèi)六角扳手：5、6、8mm各一把
開(kāi)口扳手：22~24mm一把
底座的選用及其設(shè)計(jì)
綜合機(jī)械化采煤是指采煤工作面全部生產(chǎn)過(guò)程，包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、采空區(qū)處理及回采巷道運(yùn)輸、掘進(jìn)等全部機(jī)械化。
1、綜合機(jī)械化采煤的設(shè)備：
綜采工作面的主要設(shè)備有：采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、自移式液壓支架。簡(jiǎn)稱“三機(jī)”
刮板輸送機(jī)是綜合機(jī)械化采煤工作面的主要運(yùn)輸設(shè)備。除了運(yùn)送煤之外，還可作為采煤機(jī)械的運(yùn)行軌道，液壓支架移動(dòng)的支點(diǎn)。
固定采煤機(jī)有鏈牽引的拉緊裝置或無(wú)鏈牽引的齒軌，并有清理工作面浮煤，放置電纜、水管、乳化液膠管等功能。
2、綜合機(jī)械化采煤的設(shè)備的安裝：
1）刮板輸送機(jī)的安裝順序：無(wú)論采用哪一種安裝方法，輸送機(jī)都應(yīng)由機(jī)頭向機(jī)尾依次進(jìn)行安裝，將機(jī)頭部布置在卸煤地點(diǎn)的合適位置，擺好放正，然后裝中部槽及刮板鏈的下鏈；最后裝接機(jī)尾部，再裝上刮板鏈下鏈以上工序經(jīng)檢查無(wú)誤后，即可緊鏈試車，最后可裝上擋煤板，電纜槽和鏟煤板等附件，投入整機(jī)試運(yùn)行。
銷軸的選用及計(jì)算
銷軸是一類標(biāo)準(zhǔn)化的緊固件，既可靜態(tài)固定連接，亦可與被連接件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，主要用于兩零件的鉸接處，構(gòu)成鉸鏈連接。銷軸通常用開(kāi)口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。銷軸的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為ISO 2341:1986。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T882-2008
銷軸選用345材料，其許用應(yīng)力為345Mpa
σ=200kn/（2*3.14*0.015*0.015）=14105Mpa＜345mpa
銷軸的強(qiáng)度合格
液壓泵的選用及注意事項(xiàng)
液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，是靠發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，從液壓油箱中吸入油液，形成壓力油排出，送到執(zhí)行元件的一種元件。液壓泵按結(jié)構(gòu)分為齒輪泵、柱塞泵、葉片泵和螺桿泵。[1]
為液壓傳動(dòng)提供加壓液體的一種液壓元件，是泵的一種。它的功能是把動(dòng)力機(jī)（如電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。影響液壓泵的使用壽命因素很多，除了泵自身設(shè)計(jì)、制造因素外和一些與泵使用相關(guān)元（如聯(lián)軸器、濾油器等）的選用、試車運(yùn)行過(guò)程中的操作等也有關(guān)。
液壓泵的工作原理是運(yùn)動(dòng)帶來(lái)泵腔容積的變化，從而壓縮流體使流體具有壓力能。
必須具備的條件就是泵腔有密封容積變化。
鋁合金制造、強(qiáng)度高、耐腐蝕、重量輕、適合各種環(huán)境下作業(yè)。
雙速特性減少了打壓次數(shù)，在低壓室快速處于負(fù)載用功狀態(tài)，立刻轉(zhuǎn)換成高壓，縮短每次作業(yè)周期。
配有壓力調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)控制及設(shè)定工作壓力。
液壓缸活塞桿螺紋型式和尺寸系列
液壓缸活塞有如下形式
1. 活塞桿螺紋形式（內(nèi)螺紋）
2. 活塞桿螺紋形式（外螺紋 帶肩）
3. 活塞桿螺紋形式（外螺紋 無(wú)肩）
液壓缸的選型依據(jù)
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)液壓油缸的一般設(shè)計(jì)步驟：
1）掌握原始資料和設(shè)計(jì)依據(jù)，主要包括：主機(jī)的用途和工作條件；工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、負(fù)載狀況、行程大小和動(dòng)作要求；液壓系統(tǒng)所選定的工作壓力和流量；材料、配件和加工工藝的現(xiàn)實(shí)狀況；有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等。
2）根據(jù)主機(jī)的動(dòng)作要求選擇液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式。
3）根據(jù)液壓缸所承受的外部載荷作用力，如重力、外部機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)磨擦力、慣性力和工作載荷，確定液壓缸在行程各階段上負(fù)載的變化規(guī)律以及必須提供的動(dòng)力數(shù)值。
4）根據(jù)液壓缸的工作負(fù)載和選定的油液工作壓力，確定活塞和活塞桿的直徑。
5）根據(jù)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度、活塞和活塞桿的直徑，確定液壓泵的流量。
6）選擇缸筒材料，計(jì)算外徑。
7）選擇缸蓋的結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算缸蓋與缸筒的連接強(qiáng)度。
8）根據(jù)工作行程要求，確定液壓缸的最大工作長(zhǎng)度L，通常L>=D，D為活塞桿直徑。由于活塞桿細(xì)長(zhǎng)，應(yīng)進(jìn)行縱向彎曲強(qiáng)度校核和液壓缸的穩(wěn)定性計(jì)算。
9）必要時(shí)設(shè)計(jì)緩沖、排氣和防塵等裝置。
10）繪制液壓缸裝配圖和零件圖。
11）整理設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，審定圖樣及其它技術(shù)文件。
設(shè)計(jì)液壓缸要考慮的問(wèn)題
1）保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度、行程需要的牽引力。
2）要盡量縮小液壓缸的外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊。
3）活塞桿最好受拉不受壓，以免產(chǎn)生彎曲變形。
4）保證每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。
5）盡量避免液壓缸受側(cè)向載荷。
6）長(zhǎng)行程液壓缸活塞桿伸出時(shí)，應(yīng)盡量避免下垂。
7）能消除活塞、活塞桿和導(dǎo)軌之間的偏斜。
8）根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況，考慮緩沖、排氣和防塵措施。
9）要有可能的密封，防止泄漏。
10）液壓缸不能因溫度變化時(shí)，受限制而產(chǎn)生撓曲。特別是長(zhǎng)液壓缸更應(yīng)注意。
11）液壓缸的結(jié)構(gòu)要素應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選擇經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)件。
12）盡量做到成本低，制造容易，維修方便。
2.4.1 、油缸受力分析
油缸是一主動(dòng)油缸,在上行過(guò)程中對(duì)產(chǎn)生擠壓力。最大擠壓力是衡量式清障車能力的一個(gè)重要指標(biāo),它的大小受到車箱容積、裝載量、密度以及專用裝置結(jié)構(gòu)等方面的影響。油缸對(duì)產(chǎn)生的擠壓力反過(guò)來(lái)會(huì)通過(guò)機(jī)構(gòu)作用于油缸,設(shè)計(jì)中應(yīng)保證油缸的最大承受力大于擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的反作用力。
A. 機(jī)構(gòu)受力分析
以整個(gè)機(jī)構(gòu)為受力對(duì)象作受力分析,
取整個(gè)機(jī)構(gòu)(包括、和油缸等液壓件) 重量G收集= 24kg ,與水平面之間夾角α= 47°,滑塊(尼龍材料) 與滑軌(鋼) 之間摩擦系數(shù)f = 0. 3 。
油缸最大推力：
F=（πD） （3-20）
=（3.1490）=101788N
根據(jù)受力分析可有以下關(guān)系式：
N=N+Gg
2F=
對(duì)N作用點(diǎn)中心取矩則有（重力力臂較小，忽略重力矩）：
348F=（1170
綜合可以算出：
N70030N，N75043N，F(xiàn)=154700N
所以，受到的最大擠壓力即為154700N。
B. 機(jī)構(gòu)受力分析
油缸受力來(lái)自于油缸擠壓過(guò)程中的反作用力。由圖可以得出(忽略重力影響)：
F==141705N
油缸背壓：
P==14.9MPa
通過(guò)計(jì)算油缸背壓不大于16 MPa ,滿足使用要求。
2.4.2 舉升油缸受力分析
重量G =1950kg ,最大舉升角。計(jì)算舉升時(shí)的作用力矩。
A.總成作用力矩
B. 舉升油缸作用力矩
C. 舉升油缸
作用力臂
=1.324
=
作用力矩
當(dāng)時(shí)，
2.4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)推板液壓缸的工況和用途以及工作條件，選擇單桿液壓缸作為缸型。根據(jù)文獻(xiàn)[4]所示液壓缸體與缸蓋的聯(lián)接結(jié)構(gòu)選用外半環(huán)連接，此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是重量比拉桿連接的小。
活塞與活塞桿的接結(jié)構(gòu)采用螺紋連接，這種結(jié)構(gòu)連接穩(wěn)固，活塞與活塞桿之間無(wú)公差要求。
根據(jù)密封的部位、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍，活塞與缸體的密封形式選用高低唇Y(jié)形圈，這種密封圈的內(nèi)外兩唇邊長(zhǎng)不同，直接密封用較短唇邊，這樣就不易翻轉(zhuǎn)，一般不要支承。
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?；钊麠U處的密封形式用Yx形密封圈。為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈，本系統(tǒng)選用無(wú)骨架防塵圈。
液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。
常用的緩沖結(jié)構(gòu)有：
A. 環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置
適用于運(yùn)動(dòng)慣性不大、運(yùn)動(dòng)速度不高的液壓系統(tǒng)。
B. 三角槽節(jié)流緩沖裝置
三角槽節(jié)流緩沖裝置是利用被封閉液體的節(jié)流產(chǎn)生餓液壓阻力來(lái)緩沖的。
C．可調(diào)節(jié)流緩沖裝置
這種節(jié)流閥不緊有圓柱形的緩沖柱塞和凹腔等結(jié)構(gòu)，而且在液壓缸端蓋上還裝有針形節(jié)流閥和單向閥。
液壓系統(tǒng)如果長(zhǎng)期停止工作，或油中混有空氣，液壓缸重新工作時(shí)產(chǎn)生爬行、噪聲和發(fā)熱等現(xiàn)象。為防止這些不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生，一般在液壓缸的最高位置設(shè)置放氣閥。
2.4.4液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定
A．現(xiàn)在選用的為單活塞桿液壓缸。由力平衡方程可得
（3-21）
+F = （3-22）
式中：
—— 液壓缸工作壓力，初算時(shí)取系統(tǒng)工作壓力；
—— 液壓缸回油腔背壓力；
d/D —— 活塞桿與液壓缸內(nèi)徑之比，液壓缸采用差動(dòng)連接；
F —— 工作循環(huán)中最大的外負(fù)載；
ηcm —— 液壓缸的機(jī)械效率，一般ηcm=0.9～0.97；
—— 液壓缸密封處摩擦力
由式3-21和式3-22可求得D為：
（3-23）
這里選取外負(fù)載較大的機(jī)構(gòu)液壓缸進(jìn)行計(jì)算。最大負(fù)載F為16599N（工進(jìn)），取P1=2.5MP估算=0.5MPa,因?yàn)椴顒?dòng)聯(lián)結(jié)可獲得較大的推力，所以取D= d，即d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入式（3-22）可得：
=0.093 m
查文獻(xiàn)[3]，按標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸直徑系列圓整為D=100 mm。根據(jù)：液壓缸快進(jìn)、快退速度相等，采用差動(dòng)連接，取d=0.7D d = 0.7×100 = 70 mm
計(jì)算的結(jié)果在活塞桿尺寸系列之中，所以?。篸 = 70 mm
根據(jù)已取的缸徑和活塞桿直徑，計(jì)算液壓缸實(shí)際有效工作面積，無(wú)桿腔面積A1，有桿腔面積A2分別為：
B. 出口調(diào)速，通過(guò)估計(jì)，如果取差動(dòng)聯(lián)接，工進(jìn)時(shí)背壓力估計(jì)為：
C. 按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度，計(jì)算公式有
A >
由于調(diào)速閥裝在進(jìn)油路上，故液壓缸有效工作面積應(yīng)選取液壓缸無(wú)桿腔的實(shí)際面積，即取上式的結(jié)果，可見(jiàn)上述不等式能滿足，液壓缸能達(dá)到所需最低速。
2.4.5液壓缸壁厚、外徑及工作行程的計(jì)算
A. 低壓液壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚一般不做計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，則缸筒外徑
D0 = D + 2
查文獻(xiàn)[5]，按標(biāo)準(zhǔn)JB1068-67系列選取液壓缸的外徑為121mm,實(shí)際計(jì)算繪圖時(shí)可取120mm。
缸筒壁厚的校核，液壓缸的內(nèi)徑(D=100mm)與其壁厚（=0.5×20=10mm）的比值=10，故可用薄壁圓筒的壁厚計(jì)算公式進(jìn)行校核
（3-24）
式中：
—— 液壓缸壁厚（mm）；
—— 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍（MPa）；
—— 缸筒材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管=100～110MPa。
==2.4mm≤10mm
所以所選壁厚滿足要求。
B. 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，所選的執(zhí)行機(jī)構(gòu)即推板機(jī)構(gòu)的工作行程為125mm，結(jié)合液壓缸活塞行程參數(shù)系列確定液壓缸的工作行程為125mm。
2.4.6 液壓缸缸底和缸蓋的計(jì)算
在中低壓系統(tǒng)中，液壓缸的缸底和缸蓋一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
2.4.7液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定
液壓缸的進(jìn)出油口尺寸，是根據(jù)油管內(nèi)的平均速度來(lái)確定的，要求壓力管路內(nèi)的最大平均流速控制在4～5m/s以內(nèi)，過(guò)大會(huì)造成壓力損失劇增，而使回路效率下降，并會(huì)引起氣蝕、噪音、振動(dòng)等，因此油口不宜過(guò)小，一般可按文獻(xiàn)[3]選用，本系統(tǒng)選用進(jìn)出油口M27×2的螺紋接頭。
根據(jù)以上計(jì)算及選用的參數(shù)綜合為表3-1。
缸筒內(nèi)徑（mm）
缸筒外徑(mm)
活塞桿直徑(mm)
進(jìn)出油口連接
公稱直徑
螺紋連接
110
120
63
20
M27×2
A. 系統(tǒng)工作壓力p和流量Q
系統(tǒng)工作壓力根據(jù)裝載性能和整機(jī)制造成本確定，以不超過(guò)25為宜，這樣可以選擇價(jià)格合理的液壓系統(tǒng)元件。
B. 液壓系統(tǒng)功率
清障車工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，功率應(yīng)能夠充分滿足裝載機(jī)構(gòu)工作過(guò)程中的動(dòng)力需求，并考慮冷卻系統(tǒng)和管路等輔助設(shè)備的動(dòng)力消耗，發(fā)動(dòng)機(jī)功率可取為：
=(1.0～1.1) （3-25）
= （3-26）
式中：
——液壓系統(tǒng)功率，KW；
P——液壓系統(tǒng)工作壓力，P=19600KPa;
Q——液壓系統(tǒng), Q=80～100L/min;
η——液壓系統(tǒng),η=0.85～0.90
工作機(jī)構(gòu)所需的液壓系統(tǒng)功率為25～30kw，也就是取力器要從發(fā)動(dòng)機(jī)上取出25～30kw的功率.
2.4.8液壓缸的主要零件的材料和技術(shù)要求
A. 缸體
材料選用45鋼。
內(nèi)徑用H9配合，粗糙度Ra0.3,內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，內(nèi)表面直線度在500mm長(zhǎng)度不大于0.03mm，端面與缸蓋固定時(shí)，端面跳動(dòng)量在直徑100mm上不大于0.04mm,為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)表面可鍍鉻，層厚0.03～0.04mm，在進(jìn)行拋光，缸體外涂外耐腐蝕油漆。
B. 缸蓋
常用材料有：35鋼、45鋼或鑄鋼；做導(dǎo)向時(shí)選用鑄鐵、耐磨鑄鐵。故可選取前缸蓋HT200、后缸蓋為35鋼。
配合表面的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，端面在對(duì)孔軸線的垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm.
C. 活塞
材料選用HT200。
外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差之半，端面對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm，活塞外徑用橡膠密封圈密封時(shí)可取f9配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合取H8。
D. 活塞桿
本設(shè)計(jì)中是空心活塞桿，選用的材料為45鋼的無(wú)縫鋼管。
桿外圓柱面粗糙度為Ra0.8,材料進(jìn)行熱處理，調(diào)質(zhì)52～58HRC，外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半，外徑表面直線度在500mm長(zhǎng)度不大于0.03mm，活塞桿與前端蓋采用H9/f9配合，與活塞的連接可采用H9/h8配合。
2.4.9 泵的計(jì)算與選擇
A. 計(jì)算液壓缸的流量和壓力
由2.4.13節(jié)中計(jì)算得出油缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。
快速運(yùn)動(dòng)所需的流量：
工進(jìn)時(shí)液壓缸的壓力，取外負(fù)載較大的右滑臺(tái)缸進(jìn)行計(jì)算：
式中A1、A2同上節(jié)，約取A1=2A2；p1為液壓缸進(jìn)油腔壓力；p2為液壓缸回油腔壓力（由背壓閥調(diào)整決定，一般為0.5～1.5MPa）,現(xiàn)取p2 =0.6MPa,代入式
，則液壓缸的壓力：
工進(jìn)時(shí)的流量：
B. 確定小流量泵的壓力
小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油（只部分供油），液壓缸的最大工作壓力為p1=2.4MPa,在調(diào)速閥進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油路上的壓力損失一般為0.5～1.5MPa,現(xiàn)取0.8MPa。則小流量泵的最高工作壓力：
C. 液壓泵流量計(jì)算
液壓泵向液壓缸輸入的最大流量為：2×19.2=38.4L/min,若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則泵的流量：q=1.1×38.4=42.4L/min 。
由于工進(jìn)的工作流量取大值時(shí)q=2×0.79=1.85L/min,溢流閥的最小穩(wěn)定流量為2～3L/min,加之減壓閥工作時(shí)的正常泄出（一般為0.5～0.8L/min），故小流量泵的流量不應(yīng)小于5L/min 。故得出液壓泵的流量范圍：5L/min～42.4L/min
D. 選擇液壓泵規(guī)格型號(hào)
根據(jù)計(jì)算出的泵的流量和壓力值，并查閱文獻(xiàn)[3]，選用YB-6/40型雙聯(lián)葉片泵，壓力流量均能滿足要求。
E. 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率
根據(jù)對(duì)工況的分析畫(huà)出工況圖：
由上圖可知，液壓缸最大輸入功率在快退階段，可以按此階段
估算電機(jī)功率P
（3-27）
式中：
p —— 快退時(shí)液壓泵的出口壓力（Pa），其值等于快退時(shí)液壓缸的進(jìn)口壓力與泵到液壓缸這段管路壓力損失之和，壓力損失?。?
q —— 液壓泵輸出流量()，q=2×19.2L/min=38.4L/min=0.64×10-3m3/s；
—— 液壓泵的總效率，查文獻(xiàn)[4]?。ǜ鞅玫男蕿?.8）。所以：
聯(lián)軸器
1、聯(lián)軸器的選用
液壓泵傳動(dòng)軸不能承受徑向力和軸向力，因此不允許在軸端直接安裝帶輪、齒輪、鏈輪，
通常用聯(lián)軸器聯(lián)接驅(qū)動(dòng)軸和泵傳動(dòng)軸。如因制造原因，泵與聯(lián)軸器同軸度超標(biāo)，裝配時(shí)又存在偏差，則隨著泵的轉(zhuǎn)速提高離心力加大聯(lián)軸器變形，變形大又使離心力加大。造成惡性循環(huán)，其結(jié)果產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，從而影響泵的使用壽命。此外，還有如聯(lián)軸器柱銷松動(dòng)未及時(shí)緊固、橡膠圈磨損未及時(shí)更換等影響因素。
2、聯(lián)軸器的裝配要求
剛性聯(lián)軸器兩軸的同軸度誤差≤0.05mm
彈性聯(lián)軸器兩軸的同軸度誤差≤0.1mm
兩軸的角度誤差<1°；
驅(qū)動(dòng)軸與泵端應(yīng)保持5～10mm距離；
三，設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證
3.1液壓傳動(dòng)的可行性分析
液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。
液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。
在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。
3.2液壓的優(yōu)點(diǎn)及其不足之處
該機(jī)在線路大中修中均可應(yīng)用，尤其是在不具備大型養(yǎng)路機(jī)械整修作業(yè)的情況下，對(duì)于線路幾何尺寸的整正具有不可替代的作用。而且由于該機(jī)自帶測(cè)量系統(tǒng)，大大減少了人工測(cè)量的工作量，既提高了勞動(dòng)效率，也提高了作業(yè)精度。該機(jī)與小液壓搗固機(jī)、收碴機(jī)配套，進(jìn)行小機(jī)群作業(yè)，可高效率地提高線路質(zhì)量。且隨著鐵路行車速度的提高和對(duì)小型養(yǎng)路機(jī)械使用熟練程度的提高，智能型液壓起撥道機(jī)在機(jī)械化養(yǎng)路中的作用會(huì)越來(lái)越顯著。
四，總結(jié)
經(jīng)過(guò)了兩個(gè)多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了《##########》的論文。從開(kāi)始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì)課題一無(wú)所知，對(duì)行業(yè)技術(shù)很不了解的狀態(tài)，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書(shū)籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了博客這一新興的出版方式給我們生活帶來(lái)的樂(lè)趣，在屬于自己的網(wǎng)絡(luò)空間上，盡情宣泄自己的情感，表達(dá)自己的感受，并且把自己的想法與他人分享，我也有了一個(gè)屬于自己的博客空間。
然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，這里面的每一段代碼，都有我的勞動(dòng)。當(dāng)看著自己的程序，自己成天相伴的系統(tǒng)能夠健康的運(yùn)行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。
這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒(méi)有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。
五，致謝
踉踉蹌蹌地忙碌了兩個(gè)月，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題也終將告一段落。點(diǎn)擊運(yùn)行，也基本達(dá)到預(yù)期的效果，虛榮的成就感在沒(méi)人的時(shí)候也總會(huì)冒上心頭。但由于能力和時(shí)間的關(guān)系，總是覺(jué)得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙、不合理……數(shù)不勝數(shù)?？墒?，我又會(huì)有點(diǎn)自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過(guò)于在乎最終的結(jié)果，可貴的是過(guò)程中的收獲。以此語(yǔ)言來(lái)安撫我尚沒(méi)平復(fù)的心。
畢業(yè)設(shè)計(jì)，也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想籍次機(jī)會(huì)感謝四年以來(lái)給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財(cái)富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師###老師，雖然我們是在開(kāi)始畢設(shè)時(shí)才認(rèn)識(shí)，但她卻能以一位長(zhǎng)輩的風(fēng)范來(lái)容諒我的無(wú)知和沖動(dòng)，給我不厭其煩的指導(dǎo)。在此，特向她道聲謝謝。
大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過(guò)去，但我卻能無(wú)悔地說(shuō)：“我曾經(jīng)來(lái)過(guò)?！贝髮W(xué)四年，但它給我的影響卻不能用時(shí)間來(lái)衡量，這四年以來(lái)，經(jīng)歷過(guò)的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開(kāi)學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個(gè)起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來(lái)總會(huì)是絢爛繽紛。
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