铁路货车轮对滚动轴承压装机设计【含CAD图纸、说明书】
本科毕业设计 (论文)开题报告学生姓名 学 号 专 业 机械设计制造及其自动 化指导教师 职 称 教 授 所在院系 机械工程系课题来源 自拟课题 课题性质 产品设计课题名称 铁路货车轮对滚动轴承压装机设计本课题研究的意义:由于当时技术水平的限制以及研制者对轴承压装过程的认识不足,经过十多年来的生产实践,滚动轴承在压装过程中记录的时间压力关系曲线的不足之处日趋明显。为了达到轴承压装曲线具有真实反映压装质量的目的,必须采用滚动轴承在压入轴颈过程中记录它的移动量与之对应的压力值组成的位移压力曲线。大中型滚动轴承压装机正式为了适应这种要求而研制生产的新一代滚动轴承压装机。毕业设计的意义和内容 毕业设计的内容梗概:大中型型滚动轴承压装机(以下简称压装机)是用于铁路车辆滚动轴承压装的专用设备。压装机由机体、液压站和控制台三部分组成。三部分相对独立,必要时可单独使用在不同场合。机体由床身、支座、主油缸、辅助油缸及轮对夹紧机构组成。本机床身、支座在强度和刚度上较以前有很大的提高,主油缸设计独特,具有良好的使用性能。液压站的结构和液控原理经过多年的考验,密封性能好,可靠。集成块主体采用锻刚制造,六面磨削加工。控制台为流行的计算机操作台结构,强弱电分柜安装,抗干扰能力强。压装机既能两头同时压装轴承,也可以单头压装轴承,通过更换压装缸前端的引导套和压装盖,并对控制系统的有关参数进行修改后,可以压装 197726 和 352226 两种轴承。本毕业设计任务简介及设计的基本思路本毕业设计任务简介本次设计主要是针对大中型轴承压装机的机械部分进行设计,而控制部分和液压站部分不需要进行设计,根据已有的资料和到现场进行观察,从而设计出达到要求和需要的轴承压装机。液压传动系统是液压机械的一个组成部分。液压传动系统的设计要同主机的文献综述总体设计同时进行。着手设计时,必须从实际情况出发,有机的结合各种传动形式,充分发挥液压传动的优点,力求设计出结构简单,工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。本毕业设计的基本思路 a明确液压系统设计要求b工况分析(动力分析、运动分析)c确定主要参数d编制液压元件工况图e拟订液压系统图f选择和设计液压元件g液压缸结构设计、运算h绘制正式工作图、编制设计说明书1.1 轴承压装机液压缸的设计及计算3.1.1 分析工况及设计要求,绘制液压系统草图以下是液压系统原理图:(图 6)3.1.2 计算液压缸的外负载3.1.2.1 压装缸已知压装力为 196 KN,最大压装力为 475 KN 并保压 5 s3.1.2.2 夹紧缸根据压装时的夹紧结构设计,初步确定夹紧力为 6000 N文献综述3.1.2.3 顶起定位缸因为是两个缸对称分布,而轮对重 1000 kg,所以每个缸的负载为500*9.8=4900 N3.1.2.4 确定系统的工作压力系统分别有高压和低压,高压处最高为 9.5/Mpa,低压处最高为 2.5/Mpa,不得超过此数值,具体请参考液压原理图3.2 确定液压缸的几何参数3.21 压装缸尺寸计算:3.2.1.1 液压缸工作压力的确定工进时为 9.5 Mpa,快进时为 2.5 Mpa3.2.1.2 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定由公式有 134R=cmp其中 R 为最大压装力 475 KN; 为机械效率 0.95; 为最大输出压力 9.5 cm1p; 为系统背压,在这取 0 计算,即无背压。则:paM312360,15,9dmd查1表 2-4(GB2348-80)取 .25D查1表 2-3 、2-5 取 。1 360,1,90mdm, 。1Ppq3.2.1.3 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚友液压缸的强度条件来计算。查公式有2ypD式中 液压缸壁厚(m); 文 献 综 述液压缸内径(m);D试验压力,一般取最大工作压力的(1.25 1.5)/倍( );yp :paM缸筒材料的许用应力。其值为:无缝钢管:10一级缸的内径计算查2 表 4-11 及 C 表 2-115采用外径为 160mm,壁厚为 18mm 的无缝钢管。同理取活塞杆材料为外径 90mm,壁厚 5mm 的无缝钢管。二级缸的内径计算查2 表 4-11 及 C 表 2-115采用外径为 325mm,壁厚为 38mm 的无缝钢管。3.2.1.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定,并参照1 表 2-6 中的尺寸系列来选取标准值。一级缸工作行程长度为 200mm;二级缸工作行程长度为 400mm.3.2.1.5 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖,其有效厚度 t 按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 20.43yptD有孔时 2200.43()ypt d式中 缸盖有效厚度(mm);t缸盖止口内径(mm);2D缸盖孔的直径(m).0d得 =15mm.2t=45mm3=45 mm4t文 献 综 述3.2.1.6 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时,从活塞支承面中点的距离 H 称为最小导向长度。对一般的液压缸,最小导向长度 H 应满足以下要求1802571.2LDm式中 液压缸的最大行程;L液压缸内径。D3.2.1.7 缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形尺寸长度还要考虑到两端缸盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 /倍。203:一级缸缸体内部长度 13457246Lt m二级缸缸体内部长度 101572BC缸体外形尺寸为 134572462Lt m3.2.1.8 活塞杆稳定性的验算因两级液压缸支承长度 ,故无须考虑活塞杆弯曲稳定性。BL10d3.2.2 定位缸及其主要尺寸的确定3.2.2.1 液压缸工作压力的确定参见手册 1(液压系统设计简明手册) ,定位缸的压力取 20/Mpa。3.2.2.2 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定由公式: 可得:214pFf其中: D液压缸柱塞直径液压缸工作压力 ,初算时可取系统工作压力;1pF工作循环中的最大的外负载;液压缸密封处的摩擦力,它的精确值不容易求得,常用液压f缸的机械效率 进行估算。cm文 献 综 述液压缸的机械效率,一般 =0.9-0.97。cmcm由计算得到的数据,根据液压缸活塞杆直径系列(GB2348-80)再结合实际,圆整为 70mm。3.2.2.3 液压缸壁厚和外径的计算和选取其壁厚按下面的公式计算: 2ypD式中:- 液压缸的壁厚( m) ;D-液压缸的内径(m ) ;-试验压力,一般取最大工作压力的( 1.251.5)倍(Mpa) ;yp-缸筒材料的许用压力,其值为:锻钢: =110120/Mpa; 铸钢: =100110 /Mpa;无缝钢管: =100110 /Mpa;高强度铸铁: =60 /Mpa;灰铸铁: =25 /Mpa。D+21D式中 值应该按无缝钢管标准,选取 110 /mm。1D3.2.2.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定,在这里,柱塞缸的工作行程为 140/mm。属于活塞行程参数系列(GB2349-80)的第 2优先组。3.2.2.5 缸盖厚度的确定这里按经验选取缸盖厚度为 25/mm。3.2.2.6 最小导向长度的确定由于选取的是柱塞缸,导向长度相对来说要加长点,这里选取导向长度为 70/mm3.2.2.7 缸体长度的确定文 献 综 述缸体长度取 250/mm,没有超出规定的要求。3.2.2.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度由于柱塞直径 D 与其壁厚 的比值小于 10,所以这里用厚壁筒强度计算公式估计: 0.4132p代入数值,计算:=1.77/mm15.73.2.3 夹紧缸及其主要尺寸的确定3.2.3.1 液压缸工作压力的确定夹紧缸主要起到的是径向的推力,从而推动顶杆,使之夹紧轮对,这里夹紧缸的工作压力最大不超过 2.5/ Mpa。选取 2.0/Mpa 计算。3.2.3.2 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定由公式: 221()4fcpFpF根据液压缸内径尺寸系列(GB2348-80)将所得数值圆整为 80/mm。根据活塞杆直径可由 d/D 值计算所得,由计算所得的 D 根据工作压力和参考液压气动系统设计手册 ,结合活塞杆直径系列(GB2348-80) ,活塞杆直径可选取:d=45/mm。3.2.3.3 液压缸壁厚和外径的计算和选取按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算: 0.4132ypD按经验选取,在这里选取 10/mm。液压缸壁厚算出后,即可以求得缸体的外径 为:1DD+21式中 值按经验选取 100 /mm。13.2.3.4 液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度,可根据执行机构实际工作的最大行程来确定,在这里,夹紧缸的工作行程为 112 /mm。属于活塞行程参数系列(GB2349-80)的第2 优先组。3.2.3.5 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖,无孔时,其有效厚度 t 按强度要求可用下式计算: 20.43yptD这里按经验选取缸盖厚度为 22mm。3.2.3.6 最小导向长度的确定参考液压缸结构设计工具书,将夹紧缸的最小导向长度定为 40/mm。 3.2.3.7 缸体长度的确定缸体长度取 212/mm,没有超出规定的要求,符合条件。3.2.3.8 计算液压缸主要零件的强度和刚度这里用厚壁筒强度计算公式估计: 0.4132pD按经验选取的壁厚 10/mm 完全符合要求。经校核符合要求。3.4 液压系统元件的分析和选择3.4.1 确定供油方式本设计中,采用的是 YB-E32/63 双联叶片泵3.4.2 调速方式的选择减少油口在液压原理上实质是利用压力变化的作用,也就是说,大中型滚动轴承压装机在压装过程中,会出现两个油缸不同的情况时(可通过观察两个压装油缸上的压力表) ,而两缸仍能继续同时进行压装。分流阀调节示意图如图 8:(图 9)3.4.3 速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路。3.4.4 夹紧回路的选择这里采用失电夹紧方式。3.4.5 定位回路的选择这里采用失电夹紧方式。3.4.6 传感器和调理器的选择本机选用压阻式压力传感器,型号为 CYG-30。调理器是一台高精度,低漂移的直流放大器,本机配用 TKF-1 型信号调理器。3.7 压装机及其环境的布置压装机由机体、液压站和控制台三部分组成,液压站和控制台相对主机应该就近布置,现场的钢轨与机体上的导轨应该联结平整。压装机工作时,床身承受很大的拉力和弯矩,因此基础应该捣实摸平,按照基础图的要求完成。机体就位时下部应该垫平,特别是全部地脚螺栓处要垫实。地脚螺栓为受力件,一定要埋牢固,以防止在工作中松动从而引起床身变形,影响压装检测精度。设计提纲分析工况及设计要求,绘制液压系统草图计算液压缸的外负载确定液压缸的几何参数压装缸尺寸计算定位缸及其主要尺寸的确定夹紧缸及其主要尺寸的确定液压缸的结构设计夹紧液压缸和定位液压缸的结构设计液压系统元件的分析和选择液压站的结构液压缸的调整压装机及其环境的布置设计总结鸣谢参考文献设计进度安排及主要参考文献设计进度安排:2011.3.12011.3.15 开题报告,广泛收集设计相关资料2011.3.172011.5.20 根据收集好的资料认真做好设计,并定期向指导老师汇报进度。2011.5.212011.5.23 定稿2011.5.252011.6.02 准备答辩主要参考文献:1 杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册.北京:机械工业出版社,1999.122张利平.液压气动系统设计手册.北京:机械工业出版社,1997.6 3刘新德.袖珍液压气动手册.2 版.北京:机械工业出版社,2004.14吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.2 版.北京:高等教育出版社,19995严金申,张培生.液压传动.北京:国防工业出版社,1979.126中国石油物资公司.轴承手册.北京:石油出版社,19917张云电.薄壁缸套生产技术.北京:国防工业出版社,2001.118王成焘,倪剑勇,倪学海.滚动轴承的配合与装拆工艺.北京:机械工业出版社,1993.39叶君.实用紧固件手册.北京:机械工业出版社,2002.910成大先.机械设计手册,液压传动篇.北京:化学工业出版社,2004.111成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社,2004.112成大先.机械设计手册,联结与紧固篇.北京:化学工业出版社,2004.113赵应樾.常用液压缸与其修理.上海:上海交通大学出版社,1996指导教师批阅意见指导教师(签名): 年 月 日
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