一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置設(shè)計(jì)
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一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置總裝圖.dwg
一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置設(shè)計(jì)論文.doc
右頂桿支架A2.dwg
左頂桿支架A2.dwg
平臺(tái)支架A0.dwg
拉桿A3.dwg
推進(jìn)千斤頂A2.dwg
提升千斤頂A2.dwg
襯墊26A4.dwg
襯墊30A4.dwg
銷釘26A3.dwg
銷釘30A3.dwg
摘要
本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要是關(guān)于一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法中配重臂裝卸裝置的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過(guò)程。
目前在風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風(fēng)載，通過(guò)配重臂與輪轂的連接來(lái)進(jìn)行變槳回轉(zhuǎn)軸承的性能測(cè)試，但配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是每次只能裝配或拆卸一個(gè)配重臂，需要多人參與裝配，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平低、安全性差。因此開(kāi)發(fā)一種高效、安全的自動(dòng)化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問(wèn)題。
在科技飛速發(fā)展、自動(dòng)化程度高速發(fā)展的今天，提高風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸效率顯得尤為重要，本課題就如何提高這一工作效率作出了設(shè)計(jì)及論證，采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制平行四連桿機(jī)構(gòu)，其進(jìn)退控制閥組可實(shí)現(xiàn)進(jìn)退缸的位置保持及浮動(dòng)控制；升降控制閥組、同步馬達(dá)、升降缸閥組可實(shí)現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級(jí)壓力切換及同步升降控制，具有自動(dòng)化程度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承 配重臂設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng) 平行四連桿機(jī)構(gòu)
Abstract
This design guide is mainly about the pitch of a wind with a weight bearing test device and loading method for loading and unloading arm in arm with weight handling equipment design ideas and design process.
At present wind power performance test pitch bearings, using the blade counterweight arm simulation, simulation of the role of weight in the wind load on the blade, and arm weight through the connection hub for the performance of pitch bearings test However, the weight between the arm and wheel assembly and disassembly is to rely on the cable car to achieve, the drawback is you can only assembly or disassembly of a counterweight arm, people need to participate in assembly, production efficiency and the low level of automation, poor security. Therefore the development of an efficient and secure automated pitch is the counterweight arm handling device problems to be solved.
Rapid development in technology, the rapid development of automation today, to improve pitch bearings of wind power performance test weight between the arm and wheel assembly and disassembly Xiaoshuai is particularly important, the issue on how to improve the efficiency of the design Zuochu and demonstration, the use of hydraulic drive control system of parallel four-bar linkage, the advance and retreat retreat cylinder control valve position can be achieved to maintain and floating control; lift control valve, synchronous motor, a lifting cylinder valve position can be maintained to achieve lifting cylinder, lift cylinder pressure switch and synchronous lifting the secondary control, high automation, security and good benefits.
Key words: wind power pitch arm bearings dialog weight parallel four-bar linkage hydraulic system
目 錄
摘要 I
目 錄 I
第1章 概述 1
1.1本課題的研究背景 1
1.1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1
1.1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成及變漿軸承 2
1.2 課題來(lái)源及其意義 3
1.3 課題內(nèi)容 3
1.3.1 課題研究?jī)?nèi)容 3
1.3.2 具體內(nèi)容及設(shè)計(jì)思想 4
1.4技術(shù)路線與可行性分析 6
1.4.1技術(shù)路線 6
1.4.2可行性分析 6
1.4.3本實(shí)用新型裝卸裝備優(yōu)點(diǎn): 7
第2章配重臂裝卸裝置的總體方案設(shè)計(jì) 8
2.1 配重臂裝卸裝置概述 8
2.1.1 配重臂裝卸裝置簡(jiǎn)介 8
2.1.2配重臂裝卸裝置的工作原理 8
2.2 配重臂裝卸裝置部件的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)確定 9
2.2.1 設(shè)計(jì)要求 9
2.2.2 配重臂裝卸裝置的整體結(jié)構(gòu)尺寸確定 9
第3章 液壓支架主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
3.1整機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的選型 11
3.2 液壓千斤頂?shù)倪x擇 11
第4章 整機(jī)重要部件的受力校核 14
4.1 左側(cè)頂桿支架校核 14
4.2對(duì)拉桿2做強(qiáng)度校核 16
4.3右側(cè)頂桿支架校核 16
4.3銷釘校核 18
第6章 結(jié)論 20
參考文獻(xiàn) 21
致謝 22
第1章 概述
1.1本課題的研究背景
本課題主要是設(shè)計(jì)一款風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，目的是服務(wù)于現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。
目前風(fēng)電技術(shù)及其設(shè)備研制剛剛處于起步階段，中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用相對(duì)落后于歐美，風(fēng)電設(shè)備在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)關(guān)注的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還沒(méi)有較好的評(píng)價(jià)和分析方法。技術(shù)來(lái)自實(shí)踐也應(yīng)用于實(shí)踐，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的調(diào)研和對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的分析和評(píng)價(jià)，來(lái)找到一種最合理的方案。本文正是通過(guò)上述分析，提出了風(fēng)電設(shè)備設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)的一種新型有效、實(shí)用簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)方法和分析途徑，并設(shè)計(jì)出了實(shí)際設(shè)備供實(shí)際生產(chǎn)參考使用。
1.1.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)由于環(huán)境和能源問(wèn)題日趨緊張，風(fēng)電作為一種可再生綠色能源越來(lái)越受到世界關(guān)注，尤其是近十年．全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的年均增長(zhǎng)率接近30％，到2009年底世界總的風(fēng)能發(fā)電容量將突破12億萬(wàn)Mw。據(jù)歐洲《風(fēng)力十二>的規(guī)劃和預(yù)測(cè)，到2020年全世界風(fēng)能裝機(jī)容量將達(dá)到123．1萬(wàn)Mw，這一水平是2005年的21倍，年平均增速高達(dá)20％，屆時(shí)風(fēng)電將占世界電力供應(yīng)的12％。國(guó)外液壓支架設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度總體較高。液壓支架的設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)步驟:首先，根據(jù)要開(kāi)采煤礦的地質(zhì)環(huán)境確定液壓支架的工作阻力，然后，根據(jù)工作阻力，在三維CAD軟件中修改己經(jīng)成型的液壓支架的參數(shù)，再在CAE軟件中對(duì)修改后的CAD模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，最后，在虛擬樣機(jī)軟件中對(duì)液壓支架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。
近十幾年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量迅猛增加，從1995年至今，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量年增長(zhǎng)率超過(guò)46％。按照國(guó)家《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃>提出的目標(biāo)到2010年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)O．5萬(wàn)Mw，到2015年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)1．5萬(wàn)Mw，到2020年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)3．0萬(wàn)Mw?，F(xiàn)在2010年的目標(biāo)已提前三年完成，按照目前發(fā)展速度，預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)8．O萬(wàn)MW，在2030年后風(fēng)電將成為我國(guó)繼煤炭、石油之后的第三大能源。
圖.1-1 我國(guó)西部的風(fēng)力發(fā)電群
風(fēng)電能源的需求拉動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)品大多依賴進(jìn)口，市場(chǎng)一直被丹麥、德國(guó)、美國(guó)、西班牙等歐美國(guó)家把持。近年來(lái)，在市場(chǎng)的誘導(dǎo)和政策的促進(jìn)下國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀企業(yè)，從市場(chǎng)份額看，國(guó)產(chǎn)機(jī)組比例也在上升，目前國(guó)內(nèi)葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等零部件已基本能實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，但軸承、控制系統(tǒng)等還是主要依賴進(jìn)口。
1.1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成及變漿軸承
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的軸承包括偏航系統(tǒng)軸承變槳距系統(tǒng)軸承和傳動(dòng)系統(tǒng)軸承 (圖 1)。變槳軸承安裝于葉片和輪轂之間,為保證不同風(fēng)速條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常工作,要保證葉片可以相對(duì)其軸線旋轉(zhuǎn)以達(dá)到變槳的目的。變槳軸承目前大
量采用四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承,依據(jù)風(fēng)機(jī)的功率級(jí)數(shù)差異,單排、 雙排的四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承目前均有采用。轉(zhuǎn)盤軸承工作時(shí)一般為低速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或間歇擺動(dòng),主要失效形式是溝道與鋼球失效連接螺栓或輪齒失效。
1.2 課題來(lái)源及其意義
目前在風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風(fēng)載，通過(guò)配重臂與輪轂的連接來(lái)進(jìn)行變槳回轉(zhuǎn)軸承的性能測(cè)試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個(gè)固定鞍座上，配重臂的數(shù)量根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)或三個(gè)不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是每次只能裝配或拆卸一個(gè)配重臂，需要多人參與裝配，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平低、安全性差。因此開(kāi)發(fā)一種高效、安全的自動(dòng)化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問(wèn)題。
本發(fā)明的一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制平行四連桿機(jī)構(gòu)，其進(jìn)退控制閥組可實(shí)現(xiàn)進(jìn)退缸的位置保持及浮動(dòng)控制；升降控制閥組、同步馬達(dá)、升降缸閥組可實(shí)現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級(jí)壓力切換及同步升降控制，具有自動(dòng)化程度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。
每個(gè)變槳配重臂的裝卸效率由原來(lái)的1小時(shí)減少到5分鐘，大大提高了試車效率和生產(chǎn)安全性，滿足了風(fēng)電批量化生產(chǎn)的要求。
1.3 課題內(nèi)容及設(shè)計(jì)思想
1.3.1 課題研究?jī)?nèi)容
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，課題內(nèi)容包括試驗(yàn)方案的選擇與確定，試驗(yàn)材料與結(jié)構(gòu)的選擇，結(jié)構(gòu)的校核等幾大具體內(nèi)容，目的是設(shè)計(jì)配重臂裝卸裝置的設(shè)計(jì)，按其原理要求在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下實(shí)現(xiàn)功能
第6章 結(jié)論
通過(guò)調(diào)查和分析以及現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置。本裝置利用四個(gè)液壓千斤頂作為主要?jiǎng)恿Γ瑏?lái)驅(qū)動(dòng)整機(jī)做豎直和水平運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)精確。豎直提升范圍在0~356mm，水平行程0~700mm。驅(qū)動(dòng)力也完全滿足設(shè)計(jì)使用要求。經(jīng)過(guò)本人的細(xì)心設(shè)計(jì)，使得該機(jī)構(gòu)性能出色，結(jié)構(gòu)緊湊，且加工制造成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
參考文獻(xiàn)
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致謝
四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開(kāi)始。本研究及學(xué)位論文是在我的老師XX教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，X老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。X教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向X老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
感謝所有教育過(guò)我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識(shí)是我不斷成長(zhǎng)的源泉，也是完成本論文的基礎(chǔ)。
感謝和我一起做設(shè)計(jì)的同學(xué)，因?yàn)檫@篇論文的實(shí)踐工作是我們大家一起完成的，同時(shí)也要感謝我的舍友，你們的支持與鼓勵(lì)給了我莫大的動(dòng)力，使我順利完成此次設(shè)計(jì)。
一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置 學(xué) 校： ____________ 院系專業(yè)： ____________ 指導(dǎo)教師： ____________ 姓 名： ____________ 業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要是關(guān)于一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法 中 配重臂裝卸裝置 的 設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過(guò)程。 目前在風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳 葉上的風(fēng)載，通過(guò)配重臂與輪轂的連接來(lái)進(jìn)行變槳回轉(zhuǎn)軸承的性能測(cè)試，但 配重臂與輪轂之 間的裝配和拆卸是依靠吊車實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是每次只能裝配或拆卸一個(gè)配重臂，需要多人參與裝配，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平低、安全性差。因此開(kāi)發(fā)一種高效、安全的自動(dòng)化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問(wèn)題。 在科技飛速發(fā)展、自動(dòng)化程度高速發(fā)展的今天，提高 風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試 中 配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸 效率顯得尤為重要，本課題就如何提高這一工作效率作出了設(shè)計(jì)及論證， 采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制平行四連桿機(jī)構(gòu)，其進(jìn)退控制閥組可實(shí)現(xiàn)進(jìn)退缸的位置保持及浮動(dòng)控制；升降控制閥組、同步馬達(dá)、升降缸閥組可實(shí)現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二 級(jí)壓力切換及同步升降控制，具有自動(dòng)化程度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承 配重臂 設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng) 平行四連桿機(jī)構(gòu) 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) is of a a in At of of in on of is to on to is or of a to in of of an is to be in of to of is on to of of of be to a be to 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘要 ................................................................................................................................................. I 目 錄 ............................................................................................................................................. I 第 1 章 概述 .............................................................................................................................. 1 課題的研究背景 ...................................................................................................... 1 力發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ......................................... 1 力發(fā)電機(jī)的組成及變漿軸承 .................................................................... 2 題來(lái)源及其意義 ..................................................................................................... 3 題內(nèi)容 ....................................................................................................................... 3 題 研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................... 3 體內(nèi)容及設(shè)計(jì)思想 ..................................................................................... 4 術(shù)路線與可行性分析 ............................................................................................. 6 術(shù)路線 ............................................................................................................. 6 行性分析 ......................................................................................................... 7 實(shí)用新型裝卸裝備優(yōu)點(diǎn) : ............................................................................ 7 第 2 章 配重臂裝卸裝置 的總體方案設(shè)計(jì) ............................................................................ 8 重臂裝卸裝置概述 ................................................................................................. 8 重臂裝卸裝置簡(jiǎn)介 ..................................................................................... 8 重臂裝卸裝置的工作原理 ......................................................................... 8 重臂裝卸裝置部件的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)確定 ................................................... 9 計(jì)要求 ............................................................................................................ 9 重臂裝卸裝置的整體結(jié)構(gòu)尺寸確定 ..................................................... 9 第 3 章 液壓支架主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................................... 11 機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的選型 ..................................................................................................... 11 壓千斤頂?shù)倪x擇 .................................................................................................... 11 第 4 章 整機(jī)重要部件的受力校核 ...................................................................................... 38 側(cè)頂桿支架校核 ................................................................................................... 38 拉桿 2 做強(qiáng)度校核 ................................................................................................ 40 側(cè)頂桿支架校核 .................................................................................................... 40 釘校核 ....................................................................................................................... 43 第 6 章 結(jié)論 .............................................................................................................................. 44 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 45 致謝 .............................................................................................................................................. 46 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 概述 課題的研究背景 本 課題主要是設(shè)計(jì)一款風(fēng)電變槳軸承 試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，目的是服務(wù)于現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展的風(fēng)力發(fā)電行業(yè)。 目前風(fēng)電技術(shù)及其設(shè)備研制剛剛處于起步階段， 中國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用相對(duì)落后于歐美，風(fēng)電設(shè)備 在設(shè)計(jì)選型時(shí) 應(yīng)關(guān)注的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還沒(méi)有較好的評(píng)價(jià)和分析方法。 技術(shù)來(lái)自實(shí)踐也應(yīng)用于實(shí)踐，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的 調(diào)研和對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的分析和評(píng)價(jià)，來(lái)找到一種最合理的方案。 本文正是通過(guò)上述分析，提出了風(fēng)電設(shè)備 設(shè)計(jì) 選型設(shè)計(jì)的一種新型有效、實(shí)用簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)方法和分析途徑 ，并設(shè)計(jì)出了實(shí)際設(shè)備供實(shí)際生產(chǎn)參考使用 。 力發(fā)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)由于環(huán)境和能源問(wèn)題日趨緊張，風(fēng)電作為一種可再生綠色能源越來(lái)越受到世界關(guān)注，尤其是近十年．全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的年均增長(zhǎng)率接近 30％，到 2009年底世界總的風(fēng)能發(fā)電容量將突破 12億萬(wàn) 歐洲《風(fēng)力十二 >的規(guī)劃和預(yù)測(cè)，到 2020 年全世界風(fēng)能裝機(jī)容量將達(dá)到 123． 1萬(wàn) 一水平是 2005年的 21倍，年平均增速高達(dá) 20％，屆時(shí)風(fēng)電將占世界電力供應(yīng)的 12％。 國(guó)外液壓支架設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度總體 較 高。液壓支架的設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)步驟 :首先，根據(jù)要開(kāi)采煤礦的地質(zhì)環(huán)境確定液壓支架的工作阻力，然后，根據(jù)工作阻力，在三維 件中修改己經(jīng)成型的液壓支架的參數(shù)，再在 件中對(duì)修改后的后，在虛擬樣機(jī)軟件中對(duì)液壓支架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 近十幾年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量迅猛增加，從 1995 年至今，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量年增長(zhǎng)率超過(guò) 46％。按照國(guó)家《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃 >提出的目標(biāo)到 2010年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá) O． 5萬(wàn) 2015 年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá) 1． 5萬(wàn) 2020年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá) 3． 0萬(wàn) 在 2010年的目標(biāo)已提前三年完成，按照目前發(fā)展速度，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá) 8． O 萬(wàn) 2030年后風(fēng)電將成為我國(guó)繼煤炭、石油之后的第三大能源。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 圖 國(guó)西部的風(fēng)力發(fā)電群 風(fēng)電能源的需求拉動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)品大多依賴進(jìn)口，市場(chǎng)一直被丹麥、德國(guó)、美國(guó)、西班牙等歐美國(guó)家把持。近年來(lái)，在市場(chǎng)的誘導(dǎo)和政策的促進(jìn)下國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了 一批優(yōu)秀企業(yè)，從市場(chǎng)份額看，國(guó)產(chǎn)機(jī)組比例也在上升，目前國(guó)內(nèi)葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等零部件已基本能實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，但軸承、控制系統(tǒng)等還是主要依賴進(jìn)口。 力發(fā)電機(jī)的組成及變漿軸承 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的軸承包括偏航系統(tǒng)軸承變槳距系統(tǒng)軸承和傳動(dòng)系統(tǒng)軸承 (圖 1)。變槳軸承安裝于葉片和輪轂之間 ,為保證不同風(fēng)速條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常工作 ,要保證葉片可以相對(duì)其軸線旋轉(zhuǎn)以達(dá)到變槳的目的。變槳軸承目前大 圖 力發(fā)電機(jī)上的一種 變漿軸 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 量采用四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承 ,依據(jù)風(fēng)機(jī)的功率級(jí)數(shù)差異 ,單排、 雙排的四點(diǎn)接觸球轉(zhuǎn)盤軸承目前均有采用。轉(zhuǎn)盤軸承工作時(shí)一般為低速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或間歇擺動(dòng) ,主要失效形式是溝道與鋼球失效連接螺栓或輪齒失效。 題來(lái)源及其意義 目前在風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風(fēng)載，通過(guò)配重臂與輪轂的連接來(lái)進(jìn)行變槳回轉(zhuǎn)軸承的性能測(cè)試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個(gè)固定鞍座上，配重臂的數(shù)量根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)或三個(gè)不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是每次只能裝配或拆卸一個(gè)配重臂，需要多 人參與裝配，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平低、安全性差。因此開(kāi)發(fā)一種高效、安全的自動(dòng)化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問(wèn)題。 本發(fā)明的一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制平行四連桿機(jī)構(gòu)，其進(jìn)退控制閥組可實(shí)現(xiàn)進(jìn)退缸的位置保持及浮動(dòng)控制；升降控制閥組、同步馬達(dá)、升降缸閥組可實(shí)現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級(jí)壓力切換及同步升降控制，具有自動(dòng)化程度高、安全性好的優(yōu)點(diǎn)。 每個(gè)變槳配重臂的裝卸效率由原來(lái)的 1 小時(shí)減少到 5分鐘，大大提高了試車效率和生產(chǎn)安全性，滿足了風(fēng)電批量化生產(chǎn)的要求。 題內(nèi)容 及 設(shè)計(jì)思想 題 研究?jī)?nèi)容 本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，課題內(nèi)容包括試驗(yàn)方案的選擇與確定，試驗(yàn)材料與結(jié)構(gòu)的選擇，結(jié)構(gòu)的校核等幾大具體內(nèi)容，目的是設(shè)計(jì)配重臂裝卸裝置的設(shè)計(jì)，按其原理要求在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下實(shí)現(xiàn)功能 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 體內(nèi)容及設(shè)計(jì)思想 本發(fā)明的目的是提供一種高效、安全的、自動(dòng)化的風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，包括配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng)，配 重臂裝卸裝置由底座和兩套對(duì)稱布置的走行輪、驅(qū)動(dòng)臂、升降液壓缸、拉桿、擺動(dòng)臂、進(jìn)退液壓缸等組成，其特征在于所述的走行輪、安裝在固定軌道上， 左邊 走行輪軸上裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂， 另一個(gè) 走行輪軸上裝有一個(gè)擺動(dòng)臂，驅(qū)動(dòng)臂、擺動(dòng)臂與車輪軸之間由滾動(dòng)軸承支撐，驅(qū)動(dòng)臂、擺動(dòng)臂的一端與底座相連，另一端與拉桿相連，驅(qū)動(dòng)臂、拉桿、擺動(dòng)臂組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，底座和驅(qū)動(dòng)臂之間裝有升降液壓缸，進(jìn)退液壓缸通過(guò)耳軸安裝在基礎(chǔ)上的固定支座上，液壓缸頭部與底座相聯(lián)；液壓控制系統(tǒng)由油箱組件、供油系統(tǒng)、進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)、升降油缸液壓系統(tǒng)組成，其特征在于 所述的油箱組件為供油系統(tǒng)提供油并接受進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)和升降油缸液壓系統(tǒng)的回油，供油系統(tǒng)為進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)和升降油缸液壓系統(tǒng)提供壓力油并組成系統(tǒng)保壓、卸荷回路，進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂的進(jìn)退并與二位四通電磁換向閥Ⅰ共同作用控制進(jìn)退液壓缸的浮動(dòng)，升降油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂裝卸裝置的升、降和保壓，保證兩升降液壓缸的同步動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)抬升過(guò)程中低壓和系統(tǒng)壓力的二次切換。 配重臂裝卸裝置的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如圖 11、底座， 2、 走行輪Ⅰ， 3、 驅(qū)動(dòng)臂， 4、 升降液壓缸， 5、 拉桿， 6、 走行輪Ⅱ， 7、 擺動(dòng)臂， 8. 進(jìn)退液壓缸 圖 配重臂裝卸裝置 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖 如附圖所示，風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法， 包括 配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng) ， 配重臂裝卸裝置由底座 1和兩套對(duì)稱布置的走行輪Ⅰ2、驅(qū)動(dòng)臂 3、升降液壓缸 4、拉桿 5、走行輪Ⅱ、擺動(dòng)臂 7、進(jìn)退液壓缸 8 等組大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 成，走行輪Ⅰ 2、 走行輪 Ⅱ 6安裝在固定軌道上，走行輪Ⅰ 2軸上裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂3，走行輪Ⅱ 6軸上裝有一個(gè)擺動(dòng)臂 6，驅(qū)動(dòng)臂 3、擺動(dòng)臂 7與車輪軸之間由滾動(dòng)軸承支撐，驅(qū)動(dòng)臂 3、擺動(dòng)臂 7的一端與底座 1相連，另一端與拉桿 5相連，驅(qū)動(dòng)臂 3、拉桿 5、擺動(dòng)臂 7 組成平行四邊形 機(jī)構(gòu)，能夠保證在配重臂升、降過(guò)程中始終保持平行移動(dòng)。底座 1和驅(qū)動(dòng)臂 3之間裝有升降液壓缸 4，該液壓缸用于實(shí)現(xiàn)底座的升降運(yùn)動(dòng)。進(jìn)退液壓缸 8通過(guò)耳軸安裝在基礎(chǔ)上的固定支座上，液壓缸頭部與底座 1相聯(lián)當(dāng)進(jìn)退液壓缸 8動(dòng)作時(shí)可實(shí)現(xiàn)底座的水平移動(dòng)，從而帶動(dòng)配重臂的進(jìn)退。由 走行輪 Ⅰ 2、驅(qū)動(dòng)臂 3、升降液壓缸 4、拉桿 5、 走行輪Ⅱ 6、擺動(dòng)臂 7組成的升降機(jī)構(gòu)共有前后兩套，對(duì)稱布置。在兩個(gè) 升降液壓缸 4的共同作用下完成變槳配重臂的抬升工作。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 術(shù)路線與可行性分析 術(shù)路線 圖 配重臂裝卸裝置 技術(shù)路線 分析 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 行性分析 目前在風(fēng)力發(fā)電變槳回轉(zhuǎn)軸承性能測(cè)試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風(fēng)載，通過(guò)配重臂與輪轂的連接來(lái)進(jìn)行變槳回轉(zhuǎn)軸承的性能測(cè)試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個(gè)固定鞍座上，配重臂的數(shù)量根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)有兩個(gè)或三個(gè)不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實(shí)現(xiàn)的，其缺點(diǎn)是每次只能裝配或拆卸一個(gè)配重臂，需要多人參與裝配，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平低、安全性差。 隨著科技是發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，自動(dòng)智能化得到了進(jìn)一步的發(fā)展，所示實(shí)現(xiàn) 風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及 裝卸方法 的自動(dòng)化已不是難題，通過(guò)本論文的設(shè)計(jì)， 每個(gè)變槳配重臂的裝卸效率由原來(lái)的 1小時(shí)減少到 5分鐘，大大提高了試車效率和生產(chǎn)安全性，滿足了風(fēng)電批量化生產(chǎn)的要求。 實(shí)用新型裝卸裝備 優(yōu)點(diǎn) : 1、配重臂裝卸過(guò)程的高效、安全； 2、可實(shí)現(xiàn)進(jìn)退缸的位置保持及浮動(dòng)控制，保證配重臂與輪轂間的螺栓把合力矩； 3、可實(shí)現(xiàn)升降缸的位置保持、二級(jí)壓力切換及同步升降控制； 4、可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動(dòng)補(bǔ)償及卸荷功能 。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第 2 章 配重臂裝卸裝置的總體方案設(shè)計(jì) 重臂裝卸裝置 概述 重臂裝卸裝置簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)的配重臂裝卸裝置為風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用的典型配套設(shè)備，主要特點(diǎn)是： （ 1）、專業(yè)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)的主要用途是為該實(shí)驗(yàn)用，別的場(chǎng)合用途很??； （ 2）、設(shè)計(jì)應(yīng)該在滿足要求的情況下盡量的簡(jiǎn)潔，降低成本； （ 3）、操作要方便、易于維護(hù)。 重臂裝卸裝置 的工作原理 a b A— 推進(jìn)千斤頂 、 B— 抬舉千斤頂 圖 重臂裝卸裝置工作原理 （ a 豎直提升、 b 水平推進(jìn)） 該風(fēng)電變槳軸承試驗(yàn)用配重臂裝卸裝置及裝卸方法， 包括 配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng) ， 走行輪安裝在固定軌道上， 其中一個(gè) 走行輪軸上裝有一個(gè)驅(qū)動(dòng)臂，另一個(gè) 走行輪軸上裝有一個(gè)擺動(dòng)臂，通過(guò)拉桿與底座組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，底座大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 和驅(qū)動(dòng)臂之間裝有升降液壓缸 B， 推進(jìn) 液壓缸 頭部與底座相聯(lián)；液壓控制系統(tǒng)由油箱組件、供油系統(tǒng)、進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)、升降油缸液壓系統(tǒng)組成，進(jìn)退油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂的進(jìn)退并實(shí)現(xiàn)裝卸裝置的浮動(dòng)，升降油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂裝卸裝置的升、降和保壓，保證兩 液壓 缸的同步動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)抬升過(guò)程中低壓和系統(tǒng)壓力的二次切換。本實(shí)用新型具有配重臂裝卸過(guò)程高效、安全、自動(dòng)的 優(yōu)點(diǎn) 。 重臂裝卸裝置 部 件的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)確定 計(jì)要求 本設(shè)計(jì)提供的初步設(shè)計(jì)要求為提升 1000物，豎直方向上的活動(dòng)范圍為0~300平方向上的活動(dòng)范圍為 0~700滿足給定的設(shè)計(jì)要求的情況下盡量做到用料最省，操作方便的目的 重臂裝卸裝置 的整體結(jié)構(gòu)尺寸確定 為本課題我們初期論證階段做了三 套設(shè)計(jì)方案 ，并對(duì)這三套方案做了周密的比較和權(quán)衡，最終得到了合理的選擇。 方案一： a 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 方案二： b 方案三： c 圖 期三種方案 對(duì)比 三種方案的初步比較： 方案 1：桿 7 于平臺(tái)連 接處的部分較長(zhǎng)（ 400轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小，力矩加大，需要液壓缸提供很大的推力，而且為保證強(qiáng)度各桿件的厚度也要加厚，不實(shí)用。 方案 2：縮短了方案一中桿 7 的長(zhǎng)度（ 200有利于節(jié)省材料，但要達(dá)到工作要求的提升高度需很大的轉(zhuǎn)動(dòng)角度（大約為 97 度），這就意味著對(duì)液壓缸的行程要求很大，一般難以滿足要求。 方案 3： 在對(duì)以上 2 種方案的比較和權(quán)衡中，選擇適當(dāng)?shù)母鳁U件的長(zhǎng)度，液壓缸滿足各項(xiàng)要求，同時(shí)可以達(dá)到用料最省的目的，所以有了方案 3。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 液壓支架主要零部件的 設(shè)計(jì)與計(jì)算 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)機(jī)械 部分的設(shè)計(jì)工作。其中最主要的設(shè)計(jì)計(jì)算為整體尺寸的設(shè)計(jì)和材料的選擇，以及液壓千斤頂?shù)倪x擇上 。 機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的 選型 本裝置根據(jù)具體的設(shè)計(jì)特點(diǎn)選擇了矩形冷彎空新型鋼料，符合 6728—2002。除拉桿外選擇 60格以外，其他均選擇 100格，截面如下圖所示： 圖 選用的兩種鋼材截面 壓千斤頂?shù)倪x擇 液壓千斤頂?shù)倪x擇 要考慮很多因素： 第一，考慮到物體重量不是很大，所以壓力可以采用 6~10中低壓力，這樣對(duì)于日后系統(tǒng)維護(hù)及安全 操作等有相當(dāng)大的好處。 第二，有了壓力就可以根據(jù) F=N（ P*S）來(lái)求液壓缸的缸徑桿徑了，這里默認(rèn)液壓缸無(wú)桿腔充油，物體被舉起 或被推進(jìn) ，這樣就可以選擇了，并且液壓缸的缸桿螺紋是設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，也可以讓油缸生產(chǎn)廠根據(jù) 設(shè)計(jì)要求制作 。 第三，由于 需要選擇的兩個(gè)液壓千斤頂均是 是 往復(fù) 運(yùn)動(dòng)， 所以 要在回路上加裝平衡閥，這一點(diǎn)相當(dāng)重要 初步選擇的兩個(gè)液壓千斤頂?shù)膮?shù)如下表所示： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 推力 （ 拉力 （ 工作壓力 （ 工作行程 （ 提升千斤頂 07 00 推進(jìn) 千斤頂 00 表 壓千斤頂技術(shù)參數(shù) 本裝置的液壓系統(tǒng)與采煤機(jī)械中的液壓支架基本類似，因此在技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上提升千斤頂選擇采煤液壓支架用 20如圖；推進(jìn)千斤頂選擇采煤液壓支架用 31如圖 a． 提升千斤頂 b. 推進(jìn)千斤頂 圖 選用的兩種液壓千斤頂 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 對(duì)選 好 的部件先進(jìn)行安裝得到 整機(jī)效果圖 如下 ： 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 1） 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，按表選擇液壓缸的類型。根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，按表選擇液壓缸的安裝方式。 2） 根據(jù)主 機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力、速度、作用時(shí)間、內(nèi)徑、行程和活塞桿直徑等。 3） 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如缸體壁厚、缸蓋結(jié)構(gòu)、密封形式、排氣與緩沖等。 4） 液壓缸性能的驗(yàn)算。 2）液壓缸類型及安裝方式的確定 工作時(shí)液壓缸要求可以雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推拉力。故此我們選用單活塞桿雙作用液壓缸 。 根據(jù)液壓缸工作壓力的大小，選用拉桿型液壓缸。安裝方式兩端鉸接，剛性導(dǎo)向。 3) 液壓缸的主要性能參數(shù) 液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和缸筒長(zhǎng)度等。 1、 缸 筒的內(nèi)徑 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式為 式中 m） 根據(jù)求出的已知數(shù)據(jù) D=中 0m） m） m/ 0m/s） 已知： 00 . 0 8 ; 0 . 2 5 / ; 0 . 1 /D m v m s v m s? ? ?000 3 . 5 7 1 0 ???大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 0d=5、 缸底厚度的計(jì)算 平行缸底，當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí) 式中 m） m） ??? 已知： ? ?0 . 0 8 ; 3 1 . 4 ; 1 2 2yD m P M P a M P a?? ? ?按公式代入數(shù)據(jù)，求得 h=18) 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算 1、 缸蓋聯(lián)接計(jì)算 缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接： 液壓缸缸底采用對(duì)焊時(shí)，焊縫的拉應(yīng)力為 式中 N） m） 1m) 2m） ? 常取 ? =知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? = ?0 3 2212()4????121 5 7 . 8 ; 1 0 2 ; 8 5 ;0 . 7F k N D m m D? ? ? ??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 若缸頭采用角焊時(shí)，則焊縫應(yīng)力為 式中 m） 已知數(shù)據(jù)同上，按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? =、 螺栓聯(lián)接的計(jì)算 缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時(shí)，螺紋處拉應(yīng)力為 螺紋處的切應(yīng)力為 合成應(yīng)力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ?式中 已知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 合應(yīng)力為 6 5 ? 3、 活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為 12h? ??214???1014 ; 1 . 5 ; 0 . 1 2 ;9 2 ; 3 3 ; 3 0Z K N d m m d m m? ? ?? ? ?4 8 a?? ??1214??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 切應(yīng)力為 合成應(yīng)力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 1N） m） ??? 已知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 合應(yīng)力為 2 6 2 P a? ? 4、 活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力 已知： 129 2 ; 7 0 ; 5 2F k N A m m A m m? ? ?按公 式代入數(shù)據(jù)，求得 5 3 ? 5、 銷軸、耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算 銷軸的聯(lián)接計(jì)算： 1 1 F ?221 ()4F D d p???? ? ?1101 . 5 ; 9 2 ;0 . 0 3 ; 0 . 0 3 3K F K Nd m d m??1 9 5 1 a?? ??2212()4???大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 銷軸通常是雙面受剪，為此其直徑 式中 m） N） ??? 對(duì)于 45鋼， ??? =70 已知： F=??? =70公式代入數(shù)據(jù)，求得 d=39環(huán)的聯(lián)接計(jì)算： 耳環(huán)寬度為 式中 m） m） ? ?c?通常取 ? ?c?=（ b?b?已知： F=d=? ?c?=84公式代入數(shù)據(jù)，求得 8) 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑 d 與活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 l 之比大于 10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。 1、 無(wú)偏心載荷 由材料力學(xué)知，受壓細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)載荷力接近某一臨界值時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 對(duì)于沒(méi)有偏心載荷的細(xì)長(zhǎng) 桿，其縱向彎曲強(qiáng)度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計(jì)算。 等截面計(jì)算法： ? ??? ?d ??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 當(dāng)細(xì)長(zhǎng) 比時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載荷時(shí) 式中 N） 于鋼，取為 112 0E P a?? 4m ） 實(shí)心活塞桿 m） 活塞桿在最大伸出時(shí)，活塞桿端支點(diǎn)和液壓缸安裝點(diǎn)間的距離（ m） m） 實(shí)心活塞桿 2m ） I 實(shí)心活塞桿 若活塞桿為實(shí)心桿，并用鋼鐵材料制造時(shí)，上式可以簡(jiǎn)化為 已知： 1 1 6 41 ; 2 . 1 1 0 ; 1 . 2 1 0n E P a J m?? ? ? ? ?; 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 7) 液壓缸的主要性能參數(shù) 液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和缸筒長(zhǎng)度等。 1、 缸筒的內(nèi)徑 根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 計(jì)算公式為 22JP l??464?4244 1121 . 0 2 10l??0 7 52 9 5 N??23 . 5 7 1 0 ???l 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 式中 m） 根據(jù)求出的已知數(shù)據(jù) F= P=公式代入數(shù)據(jù)，求得 D=、 活塞桿的直徑 d 根據(jù)速度比的要求來(lái)計(jì)算活塞桿的直徑 d 式中 m） m） ? 液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有 2、 幾種。根據(jù)下表選取速度比。 表 3? 和 工作壓力 p/ ≦ 10 0 ≧ 20 速度比 ? 2 2 由于工作壓力 p=選取速度比 ? = 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 d=70據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓整 d=80、 液壓缸行程 液壓缸行程 s，主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定。但為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本，按標(biāo)準(zhǔn)系列值選取 s=400 8) 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。 1、 缸筒壁厚的計(jì)算 1??61036014%6101225 ??????? ? ?大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 缸筒的材料： 45號(hào)鋼 按厚壁筒計(jì)算 對(duì)于中高壓系統(tǒng)，液壓缸厚度一般按厚壁筒計(jì)算。 當(dāng)缸體材料由脆性材料制造時(shí)，缸筒厚度應(yīng)按第二強(qiáng)度理論計(jì)算 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? =4、 缸體外徑的計(jì)算 1 2?式中 1m） 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 1D=160標(biāo)準(zhǔn)圓整1D=168、 液壓缸油口直徑的計(jì)算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度 式中 0m） m） m/ 0m/s） 已知： 00 . 1 2 5 ; 0 . 2 5 / ; 0 . 1 /D m v m s v m s? ? ?按公式代入數(shù)據(jù)，求得 0d=9、 缸底厚度的計(jì)算 平行缸底，當(dāng)缸底無(wú)油孔時(shí) ? ?? ? 0 . 4( 1 )2 1 . 3?????000 ?0 3 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 式中 m） m） ??? 已知： ? ?0 . 1 2 5 ; 2 4 ; 1 2 2yD m P M P a M P a?? ? ?按公式代入數(shù)據(jù)，求得 h=27、 缸頭厚度的計(jì)算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同。 選用螺釘連接法蘭型缸頭： 式中 m） N） m） m） 0m） m） ??? 已知：采用 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 F= ?03 ( ) dh d????2 2 2()44 HF d p d d q??? ? ?? ?006 0 ; 7 2 ; 6 6 ;1 6 ; 1 0 4 ; 1 0 0H c pd m m d m m d m md m m D m m M P a?? ? ?? ? ?大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 h=9) 液壓缸的聯(lián)接計(jì)算 1、 缸蓋聯(lián)接計(jì)算 缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接： 液壓缸缸底采用對(duì)焊時(shí)，焊縫的拉應(yīng)力為 式中 N） m） 1m) 2m） ? 常取 ? =知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? =缸頭采用角焊時(shí)，則焊縫應(yīng)力為 式中 m） 已知數(shù)據(jù)同上，按公式代入數(shù)據(jù)，求得 ? =、 螺栓聯(lián)接的計(jì)算 缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時(shí)，螺紋處拉應(yīng)力為 螺紋處的切應(yīng)力 為 2212()4????122 4 2 . 5 ; 1 6 8 0 . 1 6 8 ; 0 . 1 5 ;0 . 7F k N D m m m D m? ? ? ? ??12h? ??214??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 合成應(yīng)力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ?式中 已知： 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 合應(yīng)力為 3 8 ? 3、 活塞與活塞桿的聯(lián)接計(jì)算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時(shí)，活塞桿危險(xiǎn)截面（螺紋退刀槽）處的拉應(yīng)力為 切應(yīng)力為 合成應(yīng)力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 1N） m） ??? 已知： ?1014 ; 1 . 5 ; 0 . 1 2 ;8 5 . 5 ; 4 2 ; 3 8Z K KF k N d m m d m m? ? ?? ? ?2 8 a?? ??1214??1 1 F ?221 ()4F D d p???? ? ?大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 合應(yīng)力為 1 5 2 P a? ? 4、 活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力 已知： 128 5 . 5 ; 8 0 ; 6 2F K N A m m A m m? ? ?按公式代入數(shù)據(jù)，求得 4 2 ? 5、 銷軸、耳環(huán)的聯(lián)接計(jì)算 銷軸的聯(lián)接計(jì)算 ： 銷軸通常是雙面受剪，為此其直徑 式中 m） N） ??? 對(duì)于 45鋼， ??? =70 已知： F=??? =70公式代入數(shù)據(jù)，求得 d=47環(huán)的聯(lián)接計(jì)算： 耳環(huán)寬度為 式中 m） 1101 . 5 ; 8 5 . 5 ;0 . 0 3 8 ; 0 . 0 4 2K F K Nd m d m??1 1 3 a?? ??2212()4???? ??? ?d ??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 m） ? ?c?通常取 ? ?c?=（ b?b?已知： F=d=? ?c?=70公式代入數(shù)據(jù)，求得 10) 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑 d 與活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 l 之比大于 10時(shí)，應(yīng)校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。 1、 無(wú)偏心載荷 由材料力學(xué)知，受壓細(xì)長(zhǎng)桿，當(dāng)載荷力接近某一臨界值時(shí)，桿將產(chǎn)生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 對(duì)于沒(méi)有偏心載荷的細(xì)長(zhǎng)桿，其縱向彎曲強(qiáng)度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計(jì)算。 等截面計(jì)算法： 當(dāng)細(xì)長(zhǎng) 比 時(shí)，可按歐拉公式計(jì)算臨界載 荷時(shí) 式中 N） 于鋼，取為 112 0E P a?? 4m ） 實(shí)心活塞 桿 m） 活塞桿在最大伸出時(shí)，活塞桿端支點(diǎn)和液壓缸安裝點(diǎn)間的距離（ m） m） 實(shí)心活塞桿 l 22JP l??464?4大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 2m ） I 實(shí)心活塞桿 若活塞桿為實(shí)心桿，并用鋼鐵材料制造時(shí)，上式可以簡(jiǎn)化為 已知： 1 1 6 41 ; 2 . 1 1 0 ; 2 1 0n E P a J m?? ? ? ? ?;3 按公式代入數(shù)據(jù)，求得 對(duì)選好的部件先進(jìn)行安裝得到整機(jī)效果圖如下： 圖 3整機(jī)效果 1、液壓缸工作壓力的確定 液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小由附表 7確定，也可按液壓設(shè)備類型參考附表 10 來(lái)確定。 244 1121 . 0 2 10l??0 4 6 4 N??大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 2、 缸筒內(nèi)徑 對(duì)于負(fù)載較大的工程、礦山機(jī)械用的油缸，在系統(tǒng)給定的工作壓力情況下，常以保證油缸有足夠的牽引力，能驅(qū)動(dòng)工 作負(fù)載為確定缸筒內(nèi)徑的重要條件，如果尚有運(yùn)動(dòng)速度要求時(shí)，則往往在校核時(shí)通過(guò)選擇適當(dāng)流量油泵的辦法來(lái)解決。 但是當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力尚未確定的時(shí)候，必須首先根據(jù)負(fù)載的大小合理地選擇油缸的工作壓力（見(jiàn)附表 7），選定的工作壓力應(yīng)符合 見(jiàn)附表 1） 當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)壓力油驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，液壓缸的直徑 、工作壓力 m ???? ?? ])[(4 2020 由此得缸筒內(nèi)徑 0200 )(4??? ?? （ m） 式中 P —— 工作壓力（ 0P—— 回油背壓（ 若回油直接通油箱，可取0P≈ 0； m?—— 機(jī)械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取 92.0?m?； d —— 活塞桿直徑（ m），通常 。 由上式計(jì)算所得的缸筒內(nèi)徑，需 按 見(jiàn)附表 2） 3、活塞桿直徑 油缸內(nèi)徑確定后，若單桿活塞缸的雙向運(yùn)動(dòng)有一定速比要求時(shí)，可按速比 ?的關(guān)系式求出活塞桿的直徑為 1?? (m) 式中的 ? 值可根據(jù)附表 11的推薦值選取。 對(duì)于一般無(wú)速比要求的油缸，也可按下式初步定出活塞桿直徑 51~31(? （ m） 以上計(jì)算所得的活塞桿直徑，均需按 29 圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。（見(jiàn)附表 3） 4、液壓缸壁厚 計(jì)算公 式： t=00S t=管壁厚（最小厚度） =最大壓力， kg/=管內(nèi)徑， m S=δ /5安全系數(shù)δ =抗拉強(qiáng)度最低值 5、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如圖 4 所示），若導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，將使油缸