液压缸设计说明书

目录

一、设计要求——————————————————————-1

1、目的—————————————————————————1

2、题目—————————————————————————1

二、总述————————————————————————-2

1、作者的话——————————————————————--2

2、设计提要———————————————————————3

三、各零部件的设计及验算————————————————-5

1、缸筒设计———————————————————————5

2、法兰设计———————————————————————14

3、活塞设计———————————————————————19

4、活塞杆设计——————————————————————21

5、缓冲装置和排气阀设计—————————————————26

四、外接线路和程序———————————————————-27

1、液压设配外接线路———————————————————27

2、操作板————————————————————————28

3、程序地址分配—————————————————————29

4、芯片接线图——————————————————————31

5、PLC程序指令—————————————————————-33

五、参考文献———————————————————————38

一、设计要求

1、目的

①、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统的初步设计工作，并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

②、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。

③、培养学生掌握机电产品的一般程序和方法，进行工程师基本素质的训练。

④、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。

2、题目

液压油缸的压力和速度控制

①、执行元件：液压油缸；

②、传动方式：电液比例控制；

③、控制方式：单片微机控制、PLC控制；

④、控制要求：速度控制、推力控制；

⑤、主要设计参数：

油缸工作行程————600、400mm；

额定工作油压————4MP；

移动负载质量————1000、2000kg；

负载移动阻力————5000、10000N；

移动速度控制————3、6m/min。

二、总述

1、作者的话

液压油缸在现代工程中的使用十分频繁，其工作性能和可靠性直接影响工程的质量和进度；

利用数控电液伺服阀来控制液压油缸，可以实现输出的线性和实时控制，在很大程度上改善工程油缸的使用性能；

本次设计中使用的电液比例换向阀可以实现电——机械转换，配合放大器件同时使用，能够对油缸进行良好的控制；

实施控制的器件为可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），选用德国西门子STEP7-200进行编程，接口简单易懂。

因为说明书比较长，为了方便阅读，在下面的“设计提要”中会先给出液压油缸设计的主要参数和一些部件的选用，在后续的“各零部件设计及验算”中再加以具体的说明和验证。

2、设计提要

①、液压油缸主要参数给定

在设计要求中已经提到的参数这里就不再赘述，下面只给出此次设计中液压油缸主要部件的其他参数：

缸内径：D=80mm；

缸外径：

D=90mm；

1

壁厚：δ=5mm；

极限推力：

F=30162N；

max

速比：ϕ=2；

活塞杆直径：

d=56mm；

活塞外推流量：

q=0.5L/s

1

法兰厚：h=8mm；

②、法兰安装方式

选择后端法兰安装方式，因为是推力，所以选用如下方式：

③、缓冲机构的选用

一般承压在10MP以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为4MP，因此缓冲机构从略。

④、密封装置选用

选用Yx型密封圈，聚氨酯（PU）和聚四氟乙烯（PTFE）材料联合使用，达到良好的密封效果。

⑤、工作介质的选用

因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。

⑥、液压缸的装配

装配前必须对各零件仔细清洗；

要正确安装各处的密封装置：安装形密封圈时，要注意其安装方向，避免因装反而漏油，其唇边应对着有压力的油腔。此外，因为是Yx形密封圈，所以还要注意区分是轴用还是孔用，不要装错；

由于密封装置与滑动表面配合，装配时应涂以适量的液压油；

螺纹联接件拧紧时应使用专用扳手，扭力矩应符合标准要求；

活塞与活塞杆装配后，须设法测量其同轴度和在全长上的直线度是否超差；

装配完毕后活塞组件移动时应无阻滞感和阻力大小不匀等现象。

三、各零部件的设计及验算

1、缸筒设计

①、缸筒结构的选择

连接方式如下图：

选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。

其优点是结构简单，易选取、易装卸；

缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大。

②、缸筒的要求

有足够强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形；有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲；内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期使用；缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。