敞口油桶搬运车—液压系统

1 绪论1.1引言现有油桶搬运机仅适用于搬运封闭油桶，他是通过卡钩卡住上盖和桶边进行吊装，这种吊装油桶搬运机对敞口油桶无法进行吊装运输。

敞口油桶是一种上口无盖的油桶，广泛用于化工、冶金等生产领域中。

其内通常都装有高温液体或腐蚀性液体，搬运困难，目前，敞口油桶的搬运通常是油桶置于小平板推车上进行搬运的，工作很不可靠，往往会造成内装物溅出而伤人及浪费原料等生产事故。

现根据生产实际的功能要求，采用液压技术，研制了一种结构简单，成本低廉的敞口油桶搬运机，，并已在江西星火化工厂投入使用，一年多生产应用实践证明，该机构操纵灵活、动作准确、性能可靠、生产效率高。

2 总体方案及工作原理总体方案确定的依据：完成敞口油桶的搬运，保证桶内的高温液体或腐蚀性液体不往外溅出。

既可以节约成本，而且不会造成桶内装物溅出而伤人及浪费原料等生产事故。

2.1总体设计条件（1）拟定油桶直径为Φ580mm，油桶高度1000mm;（2）油桶及胶渣重量为200kg；（3）胶渣温度为180°到200°；（4）运输距离为30m；（5）工作可靠，操作方便，节约成本。

2.2液压系统技术要求（1）拟定油桶夹紧后的直径为Φ574mm，上升行程H不低于300mm。

（2）液压缸活塞杆顶升力F=3000Ｎ.（3）夹杆座管液压缸内弹簧最大弹力产生的压强需要小于吊架对顶杆液压缸产生的压强，以确保当液压缸内压强升高时，先克服弹簧的弹力，再克服吊架的重力。

（4）最大脚踏力不超过300N。

2.3液压系统工作要求液压系统动作过程：脚踩踏板，使液压系统油压上升→在比较小的压强下，液压油驱动夹杆座管活塞杆，使弹簧受压，夹杆座管活塞杆水平移动→抱桶手臂在液压系统的作用下夹紧油桶→由于手臂被导向键挡住，达到手臂夹紧油桶的极限位置→夹杆座管活塞杆停止运动→液压系统的压强继续增大→当压强大到可以驱动活塞杆带动整个吊架时→活塞杆带动座管机架上升→使手臂上升直到碰到油桶的上边缘被挡住不能再上升→液压系统油压继续增大→当压力大到可以驱动活塞杆、吊架和油桶的总重量时→夹紧的油桶将提升，并到离地约250的高度→一定时长的保压，使油桶高度保持不变→踩放油杆，释放有压力的液压油→活塞杆缓慢下降，被夹紧的油桶缓慢达到地面→活塞杆继续下降，直到吊架落到支撑的筋板上→手臂在弹簧的作用下缓慢张开→松掉放油杆。

2.4负载分析（1）工作负载Fg工作负载为油桶及其内装物重量，按2500N计算，即：Fg=2500N（2）吊架、抱桶手臂、活塞杆重量吊架、抱桶手臂、活塞杆重量按Fq=250N计算，即：（3）摩擦阻力及其它因素阻力Ff阻力及其它因素阻力按Ff=250N计算。

（4）总工作负载 F=3000N2.5液压系统原理图的拟定1、油箱2、单向阀3、活塞缸4、液压缸5、杠杆6夹杆座管液压缸3 顶杆液压缸设计与计算3.1顶杆液压缸内缸的设计与计算液压缸内缸选用内径为Φ35mm，壁厚为 3.5mm，长度为474mm的45号钢的无缝液压钢管。

3.1.1顶杆液压缸内缸的校核校核内缸强度：缸内压力please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings所以液压缸内缸强度符合要求。

3.1.2顶杆液压缸内缸的设计要求（1）缸体的材料液压缸内缸缸体用45号钢，并应调质到241~285HB，（2）缸体技术要求：R为1）缸体内径采用H9配合。

表面粗糙度：由于活塞采用橡胶密封圈密封，a0.1~0.4μm。

2）缸体内径D的公差值按10级精度选取，圆柱度公差按8精度选取。

3）缸体端面T的垂直度公差值按7级精度选取。

（3）为保护液压内缸，限制活塞杆的行程，当活塞杆达到极限行程后，压力不超过极限压力，在离内缸顶部部65mm的缸壁上挖一个Φ5的通孔，那么当活塞杆活塞运动到孔的上部时，液压油会从孔泄到外缸。

而且当活塞的密封圈有液压油泄漏时，液压油也可以随活塞杆的上升从小孔里流到外缸。

（4）为了更充分的是液压缸简单，所以在液压内缸上端车削螺纹，来连接缸盖，从而固定外缸的位置，又达到了装配简单，维修方便的作用。

（5）液压内缸车削出了阶梯形方便液压内缸的定位，液压缸内缸和底板采用角焊联接。

3.2顶杆液压缸活塞杆的设计与计算液压缸的活塞杆选用直径为Φ30mm ，长度为540mm 的45号钢实杆3.2.1顶杆液压缸活塞杆的校核（1）对活塞杆的进行强度校核：d 0.0059≥==mm 所选的直径符合要求。

（2）对活塞杆的稳定性校核活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过使他保持稳定工作所允许的临界负载K F 。

因为l >10d所以要对活塞杆进行稳定性校核由公式22cr EI F l π=得:其中4483.140.037.95103232D I π-⨯===⨯，4321l l l l l +++==20+30+396.5+513=959.5mm1l --底板支撑的高度2l --底板厚度3l --液压内缸的有效高度 4l 活塞杆升高高度()292985223.1421010 3.14210107.9510 1.79100.9595cr IF l -⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===⨯N 当F cr stF n ≤是活塞杆是稳定的 。

将式中的st n 取4 ，所有44750cr stF n =N ，又F=3000N 所以F cr st F n ≤,所以活塞杆稳定。

3.2.2顶杆液压缸活塞杆的设计要求（1）活塞杆端部采用销轴联接。

（2）活塞杆端部的销孔为Φ16。

（3）活塞杆采用实心杆。

（4）活塞杆材料采用45钢。

（5）活塞杆的技术要求1）活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229~285HB 。

2）活塞杆d 和d1的圆度公差值为10级精度。

3）活塞杆d 的圆柱度公差值为8级精度。

4）活塞杆d 对d1的径向跳动公差值为0.01mm 。

5）端面T 的垂直度公差值为7级精度。

6）活塞杆销孔按11级精度加工。

7）孔轴线与活塞杆轴线的垂直度公差值按6级精度选取。

8) 活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra0.63m μ。

9) 活塞杆和活塞采用H8/h7配合。

3.3顶杆液压缸活塞的设计与计算3.3.1顶杆液压缸活塞杆的校核活塞与活塞杆的连接计算：由于活塞杆不受拉应力，只受压应力，所以只需要计算活塞杆与活塞肩部表面的压应力[]2222(0.002)(2)c c pDd d C σσ=≤--+ 式中2d ——活塞上的孔径（m ）C ——活塞上的孔的倒角尺寸（m ）0.002——活塞杆的倒角尺寸（m ）[]c σ——活塞（或活塞杆）材料的许用压应力（Pa ），取72MPa 。

262622222 3.12100.03518.37510(0.002)(2)(0.030.002)(0.0220.002)c pD MPad d C σ⨯⨯===⨯--+--+⨯ []c c σσ≤所以强度是足够的。

3.3.2顶杆液压缸活塞的设计要求（1） 活塞的材料活塞用耐磨铸铁，MT-4。

（2） 活塞的技术要求1） 活塞外径D 对内孔D 1的径向跳动公差值，按8级精度选取。

2） D d 断面T 对内孔D 1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。

3） 外径D 的圆柱度公差值，按10级精度选取。

（3） 活塞和活塞杆的联接方式用轴用弹性挡圈固定，轴用弹性挡圈为GB894.2-86,轴径d 0=20mm 。

因为活塞只受到向上的液压油的作用，这时轴用弹性挡圈几乎没有受力，而活塞杆向下运动是靠吊架和活塞杆的自重下降的，所以轴用弹性挡圈还是几乎没受力。

那么用轴用弹性挡圈来联接活塞和活塞杆就没有问题了。

（4） 为了防止液压油从活塞和活塞杆之间的孔轴配合处泄漏，所以在活塞杆下部装活塞的轴上开一个小槽用来放O 型圈。

这样液压油就不会泄露。

装配的时候由于放了O 型圈所以会突出来，为了不损坏O 型圈，在活塞孔内涂些黄油，这样就能很顺利的装上了。

（5） 活塞与缸体之间有相对运动，又需要时液压缸两腔之间不漏油，所以采用Y X 型密封圈进行密封。

Y X 型密封圈的型号为： Y X 型密封圈D50聚氨酯-4 JB/ZQ4264-86。

3.4顶杆液压缸导向套的设计（1）导向套选用ZG45铸钢。

（2）导向套内径配合取H8/f9。

表面粗糙度为Ra0.63m μ~1.25m μ.（3）活塞杆的防尘结构中，采用J 型防尘圈，型号：53830⨯⨯的A 型防尘圈。

3.5顶杆液压缸小柱塞缸的设计与计算选用内径为Φ40mm 的棒料，材料为45钢。

底部车削出M24×1.5,长为12的螺纹。

紧接着螺纹的地方做一个六角螺母的外形，方便用扳手拧上螺纹。

其余外径为Φ30mm 。

小活塞缸内径为Φ16mm 外径为Φ30mm 。

3.5.1顶杆液压缸小柱塞缸的校核校核小活塞缸的强度缸内压力和液压缸外缸的压力相同所以 3.12a P MP =计算最小处的应力，最危险处在螺纹的退刀槽处673.12100.016 1.1510a 12.5a 2h 220.002P S P D P MP σϕϕ⨯⨯⨯⨯====⨯=⨯⨯ 查表[]σ=100~110MPa[]σσ≤所以液压缸内缸强度符合要求。

3.5.2顶杆液压缸内缸的设计要求（1）缸体的材料液压缸内缸缸体用45号钢，并应调质到241~285HB ，（2）缸体技术要求：1）缸体内径采用H9配合。

表面粗糙度：由于活塞采用橡胶密封圈密封，a R 为0.1~0.4μm 。

2）缸体内径D 的公差值按10级精度选取，圆柱度公差按8精度选取。

3）缸体端面T 的垂直度公差值按7级精度选取。

3.6 顶杆液压缸小柱塞杆小活塞杆选用直径为Φ16mm ，长度为120mm 的45号钢棒料。

3.6.1顶杆液压缸小柱塞杆的校核对活塞杆的进行强度校核：受力F1=621 3.1210(0.008)627F P S N π=⨯=⨯⨯⨯=d 0.0027≥==mm 所选直径符合要求。

对活塞杆的稳定性校核：活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力不能超过使他保持稳定工作所允许的临界负载K F 。

因为l <10d所以不要对小活塞进行稳定性校核，小活塞是稳定的。

3.6.2顶杆液压缸小柱塞杆的设计要求（1）外径D 的圆柱度公差值，按10级精度选取。

（2）活塞外径D 对内孔D 1的径向跳动公差值，按8级精度选取。

3.7销轴、耳环的联接计算3.7.1活塞杆端部的连接计算1）销轴的联接计算：销轴通常是受双面受剪，其直径d 应按下式计算d =式中d ——销轴直径（m ）F ——液压缸输出最大推力（N ）[]τ——取[]τ=70MPa0.0052d ===mm 远大于销轴的直径，所以符合要求。

2）耳环的联接计算：耳环宽度为EW=[]c Fd σ式中d ——销轴的直径（m ）EW ——耳环的宽度[]c σ——耳环材料的需用压应力（Pa ），通常取[]c σ=0.25b σ b σ——耳环材料的抗拉强度。