载重汽车翻转油缸的锁紧装置设计.docx

1、重庆大学本科学生毕业设计（论文） 目录目录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 背景11.2 研究的目的及意义113国内液压锁紧装置介绍21.3.1普通双向液压锁紧装置213 .2提高位置控制精度的液压锁紧装置3133内泄式集成液压锁紧装置414国外液压锁介绍5141滚珠式液压机械锁制动装置5142可将活塞杆固定在某点位置的机械锁装置6143弓形液压锁装置61.5 国内液压锁紧装置与国外液压锁紧装置的差距71.6本论文主要研究工作82 自锁式液压缸的原理和结构以及锁紧力计算92.1碟簧式自锁液压缸原理92.2 液压缸结构图102.3 自锁液压缸锁紧部分锁紧力的计算102.3.1 碟簧施

2、加在压套上的力113 液压缸锁紧装置的主要零件设计和计算133.1 碟形弹簧设计计算133.1.1 碟形弹簧的特点与应用133.1.2 弹簧的选型及计算133.2 导向套设计154 密封装置的设计174.1 密封装置的选择与设计174.1.1活塞杆与缸体的密封设计174.1.2 锁紧部分密封设计194.1.3防尘圈的选择194.3 排气装置设计205 液压控制回路及液压试验台设计225.1 液压缸实验的实验条件及项目225.2 液压控制回路及工作原理235.2.1 液压泵的选用245.3.2 油箱245.4 试验台结构设计245.5 电气控制设计255.5 测试系统设计265.5.1 硬件系统

3、设计265.5.2 软件系统设计276 结论30参考文献31 重庆大学本科学生毕业设计（论文） 摘要 摘 要在载重汽车中，翻转油缸的锁紧装置尤为重要，因此常利用到自锁液压缸，通常要求它在运动停止时能长时间稳定地承受外负载而无任何位移，即需要具有锁紧定位功能、无“软腿”现象。然而目前绝大多数载重汽车的翻转油缸的锁紧仅仅是依靠单向阀实现反向锁紧，防止翻转油缸在负重时回落，但在使用过程中，有时会出现单向阀失效的故障，造成严重的工程事故，所以十分有必要设计一种新的自锁机构，以避免工程中由于锁紧问题而造成的安全事故。本论文通过搜索自锁液压缸当前最新的相关资料并查阅了各种与自锁液压缸有关的文献，以自锁液压

4、缸为研究对象，经过分析、计算、绘图，设计了一种新型的锁紧液压缸，即碟簧式锁紧液压缸，这种液压缸即使单向阀发生损坏或液压回路发生故障，仍然能在外部负载下在任意位置长时间、稳定的定位，避免了安全事故的发生。本论文首先介绍了国内外液压缸的生产和发展水平，分析了国内外在液压缸锁紧研究上的差距，并提出了液压缸自锁的解决方案，然后分析了液压缸自锁的工作原理以及锁紧装置的结构，并对锁紧机构进行了受力分析和精确计算，接着阐述了自锁机构重要部件的设计并进行了必要的计算。除此之外，还对密封、排气孔等进行了设计。最后，为了验证本设计的性能是否可靠，论文还设计了液压试验台，对自锁液压缸各项性能经行了测试。关键词：载重

5、汽车，翻转油缸，自锁式，碟簧1重庆大学本科学生毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACT In the truck, the flip cylinder locking device is particularly important, so often use to self-locking hydraulic cylinder, which usually requires a long time when the movement stops stable to withstand external loads without any displacement, which re

6、quires a locking positioning function , no soft legs phenomenon. However, the vast majority of truck flip lock cylinder realize just rely on one-way valve reverse lock, to prevent flipping down in the cylinder weight, but in the course, and sometimes there will be a one-way valve failure malfunction

7、, causing serious engineering accidents, so very necessary to design a new self-locking mechanism to prevent accidents due to engineering problems caused by locking. In this paper, self-locking hydraulic cylinder by searching the most current information and access to a variety of literature and sel

8、f-locking hydraulic cylinder related to the self-locking hydraulic cylinder for the study, through the analysis, calculations, drawings, designs a new type of lock tight cylinder, i.e., the disc spring locking cylinder, the cylinder is damaged, or if the one-way valve the hydraulic circuit, a failur

9、e in a long time, a stable positioning in any position in the external load, to avoid accidents occur.This paper introduces the development of domestic production and the level of the hydraulic cylinder, the gap between domestic and analysis on the hydraulic cylinder lock studies and proposed self-l

10、ocking hydraulic cylinder solution, and then analyzes the self-locking hydraulic cylinder works and a locking device structures, and the locking mechanism force analysis and accurate calculation, and then describes the design of an important component of self-locking mechanism and the necessary calc

11、ulations. In addition, also on the seal, vent, etc. were designed. Finally, in order to verify the reliability of the performance of this design, the paper also designed a hydraulic test stand, self-locking hydraulic cylinder for the performance by the line tested. Key words：Truck，Flip cylinder，Self

12、-locking，Disc spring重庆大学本科学生毕业设计（论文） 绪论重庆大学本科学生毕业设计（论文） 绪论1 绪论1.1 背景随着我国国民经济的飞速发展、高等级公路的大量修建，公路货运的需求量也大幅增长，重型车市场需求急速膨胀，其中尤其10t以上重型车运用最为广泛，中国物流成本占国民经济生产总值的比例接近20%，比日本和美国多一倍左右【1】。载货车的需求与全社会固定资产投资规模增长速度有较大的联系。从长期来看推动载货车行业增长的因素仍然存在，主要是公路货运需求、基础设施建设和房地产开发投资。种种行业发展以及需求，重型车市场对高档车的需求趋势走强。承载能力强、大功率和驾驶舒适以及高安全

13、性的重型汽车已逐渐成为业内主力企业新产品的发展方向。 然而就安全性能而言，我国的重型汽车制造技术相对落后，目前绝大多数载重汽车的翻转油缸的锁紧仅仅是依靠单向阀实现反向锁紧，防止翻转缸在负重下回落；但在使用过程中，有时会出现单向阀失效的故障，造成严重的工程事故，国产运输车已满足不了日益发展的现代化物流运输的需要。与其它车种相比，国家基础建设、重点行业和部门对重型车需求量很大，要求很高，液压缸的应用就成了技术改进的关键，据有关资料统计，液压缸的产值约占液压元件总产值的20，占有很大比重。其中在工程机械、矿山机械上的用量最大，其次是会属切削机床、锻压机床、注塑机。此外，在船舶、飞机及其它自动化设备装

14、置中也大量应用。1.2 研究的目的及意义在载重汽车中，翻转油缸的锁紧装置尤为重要，目前运用最广泛的就是自锁液压缸， 液压缸是一种驱动并承受大载荷的执行元件，通常要求它在运动停止时能长时间稳定地承受外负载而无任何位移，即需要具有锁紧定位功能、无“软腿”现象2-4。例如，某机动雷达天线座车的自动调平系统，要求液压缸在4 t载荷下每24 h的下沉量小于2 mm。实现液压缸锁紧定位功能的方法有两个：一是采用液压锁定回路，即利用O型或M型三位换向阀、单向阀、液控单向阀、双向液压锁等组成液压锁紧回路，实现单向或双向锁紧定位功能；二是采用机械锁紧方法实现液压缸的锁紧定位功能。但是液压锁定回路因无法解决液压缸

15、不可避免存在的内泄漏而产生的活塞滑移和稳定性问题，所以只能用于锁紧定位要求不高的场合对于一些锁紧定位要求较高的场合，特别是要求在载荷作用下长期可靠锁定的场合，就必须采用机械式锁紧液压缸。这是一种特殊的液压缸，采用机械结构实现活塞在外部载荷下在任意位置的长时间、高精度的锁紧定位，即可避免因液压缸内部泄漏而产生的活塞滑移，并且有的锁定装置结构简单，无单独的锁定、解锁回路，简化了液压系统设计，降低了成本，得到了广泛应用目前液压缸机械式锁紧技术得到了长足发展。因此，液压锁紧新技术的开发更加重要。13国内液压锁紧装置介绍在冶金、煤矿等众多机械领域，液压设备为了使工作部件能在任意位置停留，以及在停止工作时

16、，防止在外力或自重(液压缸立放作用下发生移动，需要将液压缸锁紧。目前国内的锁紧液压缸结构比较简单，也很多，如采用O型或M型机能的三位换向阀实现锁紧的回路。在这种回路中的换向阀处于中位时，液压缸的进出油口均被封闭，故可将活塞杆锁住。这里就不一一列举，下面简单介绍两种国内常用液压锁。1.3.1普通双向液压锁紧装置 普通的双向液压锁结构如图1.1所示。A、B为液压缸的两个工作口，C、D为连接系统的两个工作口。当C口进液压油时，有压力的油推开锥阀进入A口，同时推动控制活塞向右，顶开右边的锥阀，使，使B口的油液从D口流出；当压力油从D端进入时上述动作相反。当C、D俩口都不进压力油时，则两侧锥阀关闭，封死

17、油缸两腔油液，活塞被锁紧，液压执行元件停留在固定位置。如：可使采煤机的摇臂保持在某一固定的高度，实现采煤机截煤、装煤。1调节堵头2弹簧3控制活塞4阀壳5锥阀6阀座图1.1 普通双向液压锁这种液压锁结构简单、容易实现。但是在一般情况下，油缸的进油腔会产生短时的“负压效应”，容易引起阀芯冲击阀体，动态性能差，控制位置的保持性能因泄露而变差。 如图1.2就是国内某液压厂生产的YS6型双向液压锁，常应用于汽车液压起重机和液压高空作业车液压系统中。在支腿下放时，这种液压锁能防止因油液泄露而造成的支腿自行收缩，但可靠性还不够高。图1.213 .2提高位置控制精度的液压锁紧装置 如图1.3结构所示，该液压锁

18、阀在反向逆止，液控流通的原理基本与液控单向阀相同。正向导通时，油液由正向油口b进入，同时压力油由阀体2通孔a流至压紧活塞5底部，由于压紧活塞的面积稍大于正向油口面积。再加上弹簧6的附加推力，球阀4能可靠地将正向液流封住。当正向开启时，接通液压油，由控制活塞3讲钢球顶开。因压紧活塞与正向油口面积差较小，正向液压阻力很小，控制活塞推力主要克服弹簧力，即可将阀芯开启。该液压锁阀的正反向开启和封锁都能可靠地实现。1衬套；2阀体；3控制活塞；4钢球；5压紧活塞：6弹簧图1.3 提高位置控制精度的液压锁该结构的特点是较普通液控单向阀增加了一个横向孔，其他增加的结构及安装本身都比较简单，应用压差原理实现可靠

19、密封，控镱简单。该锁阔的丌发与采用对位置精度要求很高的液压系统来说提供了较可靠的保障元件，可形成位置控制精度较高的液压锁。133内泄式集成液压锁紧装置内泄式集成液压锁如图1.45所示，假设左侧阀口P为进油口，在压力油的作用下，上面液压锁的单向阀6打开，压力油进入油缸的A腔，与此同时，油缸B腔回油还将作用于下面那个安全阀的内阀套8，并打开下面液压锁的安全阀，实现油缸的回油。当液压缸的活塞杆(通常和工作件连接)由于自重而加速下落时，油缸的进油腔A腔的压力也随之下降，这样一来，使下面安全阀开启的压力也降低了，阀的丌启量将缩小，起到节流作用，油缸回油速度减慢，当活塞杆下落速度变慢后，油缸的进油腔压力又

20、开始上升，导致下面的安全阀开启量增大，油缸进油。下面的安全阀的开启量是一个负反馈，它形成的短时变化的回油压力和进油压力与安全阀的调定压力始终在作比较运算，从而达到了一个随动的过程。 1内闽套；2外阀套；3阀体；4大弹簧5小弹簧；6单向阀；7单向阀；8内阀套图1.4 内泄式集成液压锁与普通液压锁比较，该液压锁既具有单向阀的作用，又具有安全阀的作用，是一个多功能集成液压锁。其性能相对更可靠、稳定，脉动和冲击也更小。但依然是靠封堵油口的方式来锁紧液压缸，没有从根本上改变锁紧方式，在油路出现故障时，不能从根本上解决问题，且结构比较复杂，维修不方便。14国外液压锁介绍近年来，国外设计人员对液压缸进行了广

21、泛的理论和试验研究，并在此基础上推出了具有良好性能的新结构液压缸，如带行程测量的液压缸，可承受高压的液压缸，能在固定位置锁紧活塞杆的液压缸等等。下面介绍几种国外最近推出的新结构液压缸液压机械锁紧装置6-9。141滚珠式液压机械锁制动装置如图1.5所示滚珠式液压机械锁制动装置，Miller Fluid Power Corp公司(美国)已获得专利，其可靠性较高。在活塞杆12的尾部固定有活塞10和台阶形套筒9。套筒内有止口8和径向锥形槽6，以及置于其内的滚珠7。当活塞左移时，套筒开始进入盖2的止口5内，而弹簧压紧的制动器3的凸肩则进入套筒的止口8内，直至接触突出的滚珠7。进而制动器和套筒一起位移，并

22、压缩弹簧1，直至滚珠进入槽4内，从而将活塞杆12固定。当压力油供入液压缸的活塞腔内时，制动器3便脱开活塞10，并压缩弹簧1将滚珠7松开。 1、11弹簧 2盖 3制动器 4 槽 5、8止口6径向锥形槽 7滚珠 9台阶形套筒 10活塞 12活塞杆图1.5 滚珠式液压机械锁制动装置142可将活塞杆固定在某点位置的机械锁装置如图1.6所示装置(法国)，结构简单，工作可靠。它可用于将液压缸活塞杆固定在行程长度的某点位置，并保持在此位置上。在带间隙的活塞1的活塞杆13上，装有聚合物材料制的衬套8和带切口的薄壁金属套6。沿衬套8的蹲端设置垫圈3、4和l l、12，且其锥端面彼此相对，并设有弹性材料制的密封圈

23、5和10。压力油或空气可通过活塞杆13内的通道14和9供入腔7内。此时，带切口的薄壁衬套6将压向缸体2的内壁，并将活塞杆可靠固定。1活塞 2缸体 3、4、11、12垫圈 5、10密封圈 6薄壁金属套 7腔8衬套9、14内通道13活塞杆1 图1.6 可将活塞杆固定在某点位置的机械锁装置143弓形液压锁装置如图1.7所示弓形液压机械制动装置，可用于可靠固定完全伸出液压缸的活塞杆。在活塞杆5上做有环形槽，而在液压缸的盖l内做有止口，其内部顺次安弓形件2、组合式定位套筒3和弹簧4.在活塞行程终了时，活塞杆5伸出时弹簧4将套筒3左移，并压紧弓形件，从而保证活塞杆的可靠制动。当压力油供入液压缸的活塞杆腔内

24、时，套筒3将客服弹簧力而右移至顶部，从而将弓形件和活塞杆松开。1液压缸盖 2弓形件3定位套筒4弹簧5活塞杆 图1.7 弓形液压锁装置1.5 国内液压锁紧装置与国外液压锁紧装置的差距液压锁在国外已经有了相当丰富的产品，应用的方法也各有不同，从国外产品的的产品介绍可以看到这些产品的部分结构原理，但相关的研究资料却非常少。国内也有部分公司生产液压锁，但应用的原理却和国外差距非常大，精度、可靠性登性能也相差很远，这可能与国内的需求和技术现状有很大关系。如图所示CLL自锁液压缸是国内某公司引进技术仿国外产品的一种自锁液压缸。这种液压缸性能和特点如下：a单作用，负载回缩b.螺母自锁c.特别符合材料涂层使耐

25、腐蚀能力更强，而且使得操作摩擦力更小d可经受的偏载荷达液压缸额定承受能力的5%从上面介绍的国内外液压锁的对比来看，我们能明显的感觉到，技术含量和解决问题的方式存在很大的差别。除了上面讲到的原因以外，这跟液压锁应用的场合也有关，在某些地方，对精度要求不是很高，通过普通液压锁(靠压力油锁紧的方式)就能解决问题，但在军用和航空等高精度、可靠性的特殊领域，国内产品的表现是如此的苍白，需求都是从国外进口，受限制于别人。具体差距体现在：1锁紧方式国内液压锁主要是依靠封堵压力油的方式束锁紧液压缸，易泄漏，发生“负压效应”和“软腿现象”，虽然有很多改进的产品，但都没有从根本上解决问题，国外液压锁采用自身的锁紧

26、装置来锁紧活塞杆。2精度和可靠性国内液压锁在长时间保持某个位置时，由于压力油泄漏等问题，精度往往达不到要求，在发生油路故障时，精度和可靠性就更没有保证了。但国外液压锁通过自身的锁紧装置来锁紧活塞杆，压力油在这方面对其影响不大，故能保证高精度和高的可靠性。3油路简化国内液压锁往往都需要单向阀、换向阀等多个辅助元件配合来实现锁紧回路，这些元件的使用使整个装置占用空间大，同时，油路多了，容易泄漏，且维修不便。自锁式液压缸则较好的解决这方面的问题，易于简化系统。4。应用场合这是本文设计自锁式液压缸的关键，上面已经提到，在军事、航空等特殊领域，国内液压缸的精度和安全性达不到其性能要求，只能从国外进口。自

27、锁式液压缸正是参照这些领域的要求来设计。同时，在其他地方使用则可以简化液压系统，提高系统可靠性。1.6本论文主要研究工作 基于上述的分析、研究，本论文设计一种新型的自锁式液压缸，即锥环碟簧式自锁液压缸，这种液压缸依靠自身的锁紧装置来锁紧活塞杆，能达到高的工作位置精度，长时间停机而无任何位移变化，适用于重型运输工业，也可以用在军用、航空等特殊领域。同时也可以应用在其他的工程领域，如道路清扫车、采煤机等，在这些场合使用可以简化液压系统，提高系统可靠性。本论文主要研究工作： 1.详细了解国内的液压缸生产和发展水平，国外在这方面的先进技术及发展趋势，提出了液压缸自锁的解决方案。 2.研究了液压缸的各种

28、锁紧装置及密封特性，对液压缸的锁紧装置进行了创新性设计，即锥环碟簧式自锁液压缸。该缸在漏油或单向阀损坏的情况下，都能通过自身锁块卡死活塞杆，防止了载重汽车中安全事故的发生。 3.根据载荷和工作条件，通过受力分析，确定了该锁紧装置的锁紧力，并通过计算选型选择了碟簧的种类，组合方式以及片数。 4.运用CAD绘制了全套锥环碟簧式自锁液压缸的图纸。 5.为了提高液压缸的性能和精度，还仔细研究了各部位密封装置进行了设计，同时还设置了排气孔，以防止杂质进入缸内。40重庆大学本科学生毕业设计（论文） 原理及计算2 自锁式液压缸的原理和结构以及锁紧力计算锥环碟簧式锁紧液压缸是一种新型的锁紧液压缸，该缸利用了机

29、械锁紧与液压锁紧相结合，当液压元件单向阀损坏或液压回路发生故障，碟簧式液压缸依然能够利用碟簧部分通过一系列的力传递，死死的卡紧活塞，从而实现长时间精确的定位，而锁紧力是其关键的参数之一，锁紧力的大小直接影响到液压缸的工作性能，因此需要综合考虑各种因素，对锁紧力进行计算。2.1碟簧式自锁液压缸原理原理简图如图所示。1锁紧器活塞2压套3开口锁紧套4碟型弹簧5调整垫片 6油口7活塞杆8高压油孔 图2.1自锁液压缸原理图工作原理：锥面碟簧式锁紧缸如图所示。当高压油孔未通人高压油时，在碟簧4弹簧压力作用下，压套2向左移动，通过锥面紧紧将开口锁紧套3压紧在活塞杆7上，从而锁紧活塞杆；当高压油孔通人高压油时

30、，高压油推动锁紧器活塞右移，推动压套2右移，碟簧4被压缩，压套2施加在开口锁紧套3的压力被解除，锁紧套3夹紧活塞杆的力也被解除，这时活塞杆处于解锁状态，在从油口6或活塞右侧油口进人压力油的作用下，活塞杆可以向右或向左自由移动。锁紧力的大小可以通过改变调整垫片5的厚度来调节。这种结构形式，活塞所受锁紧力比较均匀，夹紧可靠，但结构略显复杂。显然，自锁式液压缸在工作的端位能依靠自身锁紧装置锁紧缸的活塞杆，而且在断油或漏油的情况下，依然能保持活塞杆位置不变，可靠性好。通过良好的设计，精度也能达到很高的要求。2.2 液压缸结构图 该自锁式液压缸不同于普通液压缸，缸筒内部构造比较复杂，缸筒内壁有台阶，即内

31、径是变化的，液压缸的左腔大于右腔，这是由于缸筒的左腔装有定位筒、内套筒和弹簧等元件，缸筒内的定位筒起定位锁块的作用，锁杆活塞和带杆活塞都可以左右运动。带杆活塞的圆锥形和阶梯形结构，以及右缸盖的倒锥角结构，起缓冲作用。根据应用要求设计，可使得液压缸通过自身锁块完成锁紧活塞杆的功能，保持位置精度不变。液压缸结构图如图2.2所示：1调整垫片2压紧密封3支承套4U型密封5缸体6活塞7缸底座8缸盖9导向套10锁紧器活塞11填料密封12开口锁紧套13压套14碟簧图2.2 装配图经过合理的设计，本装置采用了碟簧式的锁紧方式，缸盖与锁紧装置采用螺纹连接的方式装配，组成了碟簧式自锁液压缸，即使在单向阀损坏或液压

32、回路失效的情况下依然能够精确的长时间定位锁紧，以避免安全事故的发生。2.3 自锁液压缸锁紧部分锁紧力的计算锥环碟簧式液压缸是一种新型的锁紧液压缸。锁紧力是其关键参数之一，该力的大小影响液压缸的工作性能，因此必须综合考虑弹簧、锁紧套、活塞杆的材料、尺寸、锁紧套与活塞杆的间隙、碟簧的压缩量等因素对液压缸的自锁锁紧力进行细致研究。本自锁液压缸的参数如下：翻转油缸工作参数：由翻转油缸（包括缸体、底座，支座）和手动泵组成。油缸规格：5035480浮动行程：80mm（总行程480）额定压力：25MPa；举升次数：3000次；手动泵最大压力31.5MPa流量：5mL/次；要求：制动力F1.2T锥环碟簧式锁紧

33、缸锁紧力学模型如图所示，其锁紧力计算分析10如下。图2.3 锥环碟簧式锁紧缸锁紧力学模型2.3.1 碟簧施加在压套上的力 当碟簧处于压缩状态时，碟簧施加在给压套的力 F1 = kx式中，k为碟簧的弹性系数，x为碟簧压缩形变量。由上述公式可得设弹簧弹力：F1 压套施加给开口锁紧套的力：F3=0.5F1sin(2)开口锁紧套锥形角，约25度压套施加给开口锁紧套垂直活塞杆轴线方向的正压力：P2=D开口锁紧套平均外径，65mmL1锁紧开口锁紧套长度，30mm液压缸锁紧力：P1=F0设计锁紧力，12kNd活塞杆公称外径，35mmL2锁紧活塞杆长度，30mmf 开口锁紧套与活塞杆的摩擦系数，0.2考虑到加

34、工误差，环境变化和摩擦特性等不稳定因素，需加入一个锁紧安全系数：n=1.52.5所以 F=nF0=1.512kN=18kN（n=1.5）P1=P2=由以上两式，得：F3=167.1kN所以F1=436.37kN然后根据此力就能对碟形弹簧进行选型计算，下一章将会提到。重庆大学本科学生毕业设计（论文） 零件的设计及计算3 液压缸锁紧装置的主要零件设计和计算3.1 碟形弹簧设计计算3.1.1 碟形弹簧的特点与应用碟形弹簧是用钢板、钢带或者刚才锻造胚料加工成碟状的弹簧，简称碟簧。碟形弹簧的特点是11：1）刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，适合于轴向空间要求小的场合。2）具有变刚度特性，可通

35、过适当选择碟形弹簧的压平时变形量h和厚度t之比，得到不同的特性曲线。其特性曲线可以呈直线形、渐增形、渐减形或是它们的组合，这种弹簧具有很广范围的非线性特性。3）用同样的碟形弹簧采用不同的组合方式，能使弹簧特性在很大范围内变化。可采用对合、叠合的组合方式，也可采用复合不同厚度、不同片数等的组合方式。当叠合时，相对于同一变形，弹簧数越多则载荷越大。当对合时，对于同一载荷，弹簧数越多则变形越大。碟形弹簧在机械产品中的应用越来越广，在很大范围内，碟形弹簧正在取代圆柱螺旋弹簧。常用于重型机械(如压力机)和大炮、飞机等武器中，作为强力缓冲和减振弹簧，用作于汽车和拖拉机离合器及安全阀或减压阀中的压紧弹簧，以

36、及用作机动器的储能元件，讲机械能转换成变形能储存起来。但是，碟形弹簧的高度和板厚在制造中如出现即使不大的误差，其特性也会有较大的偏差。因此这种弹簧需要由高的制造精度来保证载荷偏差在允许范围内。和其他弹簧相比，这是它的缺点。3.1.2 弹簧的选型及计算碟形弹簧的材料应具有高的弹性极限、屈服极限、耐冲击性能和足够大的塑性变形性能。目前我国常用60Si2Mn和50Cr或则力学性能符合要求的弹簧钢热轧钢板盒锻造胚料制造，本论文采用的材料为60Si2Mn。使用单片碟形弹簧时，由于变形和载荷值往往不能满足要求，故常用若干碟形弹簧以不同形式组合，以满足不同的使用要求。碟形弹簧典型的组合形式如下表。表3.1

37、组合碟形弹簧型式与计算公式根据以上分析，进行弹簧的选型计算：表3.2 选择碟簧系列及组合形式尺寸D(mm)d(mm)t(mm)h0(mm)H0(mm)P/Nf/mmII/MPaf=0.75h0A系列1125762.58.5438001.88-1130B系列1125743.27.2178002.41090C系列1125733.96.9105002.931220压平碟簧时的载荷：A系列D=112mm，Pc=式中 E=2.06105MPa=0.3K4=1，无支撑面C=1.96，则K1=0.686t=5mm，h0=2mm代入公式得Pc=56.82kN同理：算得B系列的Pc=21.55kN，C系列的Pc

38、=11.08kN，因此才用BC系列将使用的碟簧数量比A系列多很多，所以采用A系列。采用叠合组合，P=55kN=55/56.82=0.97查单片碟簧特性线图知，=0.4，=0.97时，=0.97f=0.95h0=0.972.5mm=2.425mm由8个碟簧叠合组合，未受载荷时的自由高度：Hz= H0+(n-1)t=8.5+(8-1)6=50.5mm受440kN载荷作用时高度：H1= Hz-f=50.5-2.425mm=48.075mm碟簧压平时，OM点的应力：OM=-f=h0=2.5mmOM=-1508.02MPa，符合60Si2MnA的屈服点要求。3.2 导向套设计导向套卡在液压缸的左缸筒内，

39、与做缸筒一起配合使用，用以对锁杆活塞起导向、支承作用。同时，导向套的凹槽对锁杆活塞起定位的作用，解锁时，锁杆活塞在液压油的作用下，往左收缩，当到达导向套的时候，锁杆活塞上的凸环部分卡在凹槽内，阻止其进一步往左收缩，避免锁块从内套筒中被扯出来。导向套常用铸造青铜及类似的铜合金材料制造，当导向套用非耐磨材料制成时，其内圆可装聚四氟乙烯、尼龙增强玻纤等制成的导向环（或叫耐磨环）用以改善对活塞杆的导向工作性能。导向组件包括导向套座、导向环和密封等，它要求配合精度高，摩擦阻力小，能承受柱塞杆的压力和冲击。本导向套筒采用铸铁，与活塞杆间的密封用0型密封圈实现。在左缸盖内应设置了防尘圈，以避免异物随锁杆活塞

40、的运动带入柱塞与导向套间，引起不良后果。现存，人们常将导向套的结构型式分为缸盖式和插件式。缸盖式特点：(1)摩擦极小。摩擦系数几乎为10-6级：(2)利用液压平衡支承刚性好、还能起到吸收振动的效果；(3)导向套几乎没有磨损；(4)适当调整进油口节流量，可使活塞杆偏心率在理论上为零：(4)制造复杂，需用专用的静压油路系统、用油清洁度高。插件式特点：(1)采用较为广泛；(2)它多采用耐牌材料和钢材制成：(3)装导向耐磨环的，装拆方便： (4)结构较复杂、轴向尺寸、径向尺寸比较大。比较两种片案，考虑自锁式液压缸的结构特点，因此设计成插件式导向套，但此导为非标准件，结构如图3.1所示：图3.1 导向环

41、导向环是在导向套的沟槽内套上一个活数个尼龙或聚四氟乙烯等合成树脂材料的开口环、以保持柱塞与缸筒的同轴度，并以承受柱塞的侧向力。导向环主要起导向、支承作用、锁杆活塞的密封主要由左缸盖中的密封圈起作用。使用导向环的优点：（1）不拉缸、低泄漏，导向环将活塞外缘与缸筒内壁完全隔开，无论“别劲”现象多么严重，也不会发生“拉缸”，而且由于摩擦副同轴度较高，圆周四边间隙比较均匀，故泄漏少；（2）低摩擦系数导向环的材料不同，对钢制缸筒的摩擦系数也不同，但导向环均由低摩擦系数的材料制成，例如增强纤维掺石墨合成树脂f=0.020.04；（3）抛光细化缸壁，保护密封件缸筒与活塞，因此，表面粗糙度越用越细，越用越好，

42、被抛光下来的微小铁屑嵌在导向环的软表面内，能保护密封件且可方便地清除；（4）更换方便，导向环均用耐磨材料制成，且为开口状，磨损后更换十分方便。在带杆活塞和缸筒的密封中也用到了导向环。重庆大学本科学生毕业设计（论文） 密封的设计4 密封装置的设计密封装置的作用是用来阻止工作介质的泄漏和阻止外界尘埃、污垢和异物的侵入。液压系统或元件中，工作介质的内泄漏，会迅速降低容积效率，恶化设备的技术性能，甚至使设备被迫停止工作；工作介质的外泄漏，导致工作介质的浪费，污染环境，造成不安全因素，严重时可引起机械操作失灵及车间、设备、人身事故等。污染异物入侵系统中，会加剧运动副的磨损，会增加系统中的内、外泄漏。有资

43、料显示，40左右的机械设备故障是由于密封失效引起的。因此合理设计液压缸的密封结构是至关重要的。4.1 密封装置的选择与设计一般情况下对液压缸的密封要求主要有12-16：1)在一定的压力作用下有良好的密封性能，并能适应一定程度的压力变化，其性能和泄漏量不受很大影响。2)密封元件结构简单，其造成的摩擦阻力小并且阻力系数稳定，以避免相对运动的部件出现运动不均匀或产生卡死、爬行现象。3)密封件抗腐蚀、不易老化、工作寿命长、耐磨性好并能够在一定程度上自动补偿。本课题设计的自锁式液压缸密封部位主要有带杆活塞与缸筒的密封、缸筒与缓冲缸盖的密封等组成。4.1.1活塞杆与缸体的密封设计根据相关资料，本人细致分析

44、了解了有关活塞杆失效的问题，其中一个很关键的问题就是“背压”的产生。在活塞往复运动的情况下16-20，密封依靠活塞杆和密封的接触表面之间的流体膜中的弹性流体动压作用。此时，由于弹性流体动力润滑的存在，密封件或多或少会带一些油膜出去，粘附在活塞杆表面。从密封效果角度来看，油膜越薄，密封效果会越好。但从密封件的摩擦磨损及使用寿命角度来看，一定厚度的油膜润滑，能降低摩擦力和减少磨损，提高密封件的使用寿命。所以，活塞杆密封问题，实际上是密封和摩擦磨损及润滑的矛盾，仅使用一个密封元件，很难同时达到零泄漏和低摩擦的要求。将两个密封件串联起来使用是解决这一矛盾的最常用方法。如图所示： 图4.1密封件受到的背压 当两个密封件前