油缸清洗機設計【5張CAD圖紙+畢業論文+任務書+開題報告】
油缸清洗機設計【5張CAD圖紙+畢業論文+任務書+開題報告】,5張CAD圖紙+畢業論文+任務書+開題報告,清洗,設計,CAD,圖紙,畢業論文,任務書,開題,報告
附表1：
畢業設計任務書
學院 填寫時間：
課題名稱
油缸清洗機的設計
學生姓名
專業、學號
畢業設計基本要求、主要設計內容及需要解決的關鍵問題
基本要求：油缸清洗機；要求設計一架油缸清洗機其中待洗油缸長2m，直徑30cm，裝配圖0號圖紙一張以及所有非標準件的零件圖。
主要內容：根據要求選定油缸清洗機方案，確定清洗機的機構設計，確定機架移動系統，確定液體清洗組件，確定供液系統，液壓系統的計算。
解決問題：清洗機構的設計，驅動系統的選擇，進給系統的選擇。
計劃
進度
安排
00～01周 進一步熟悉有關章節的內容，繪制工件的零件圖
02～05周 根據清洗機方案確定各組件機構
06～07周 校核液壓系統的有關零件的強度和剛度
08～09周 繪制油缸清洗機的裝配圖和零件圖
10～11周 整理設計說明書
應收集的資料及主要參考文獻
機械設計手冊編委會．機械設計手冊．北京：機械工業出版社
濮良貴．紀名剛．機械設計（第八版）．北京：高等教育出版社
王積偉．章宏甲．黃誼．液壓與氣壓傳動．北京：機械工業出版社
指導老師（簽名）： 職稱：
系（教研室）主任（簽名）：
分管院長（簽章）：
本科畢業設計開題報告
設計題目： 油缸清洗機的設計
專業年級： 機械設計制造及其自動化
學 號：
姓 名：
指導教師、職稱：
一、 本設計課題的目的意義，主要及擬解決的關鍵性問題（附參考文獻）
1、 意義：油缸清洗機可以提高大量的人力和物力，降低勞動強度，提高油缸清洗的效率和清潔度。
2、 擬解決的關鍵性問題：1）油缸清洗機機構設計
2）噴淋系統的設計
3）烘干箱的設計
3、參考文獻
[1] 機械設計手冊編委會．機械設計手冊．北京：機械工業出版社，2007
[2] 濮良貴．紀名剛．機械設計（第八版）．北京：高等教育出版社，2006．5
[3] 王積偉．章宏甲．黃誼．液壓與氣壓傳動．北京：機械工業出版社，2005
[4] 孫桓．陳作模．葛文杰．機械原理（第七版）．北京：高等教育出版社，2006．5
[5] 劉俊，秦臻.《高壓水射流清洗作業中噴嘴的設計原理和選型依據》.2007年第5期.
二、本設計課題的主要設計、預期設計結果
油缸清洗機機構需要設計驅動裝置，機架，清洗裝置，輸送裝置和烘干裝置。驅動裝置使用液壓系統驅動，液壓系統相比與其他驅動裝置更平穩。待洗油缸通過液壓系統驅動左移，清洗刷在電機帶動下刷洗油缸內壁，上下噴頭裝置清洗油缸外壁。
三、設計方法和步驟
1、查閱資料設計油缸清洗機大體機構；
2、進行油缸清洗機方案選擇；
3、參考機械設計手冊，驅動裝置選型，機架設計和清洗裝置選型，輸送裝置選型；
4、用cad繪制裝配圖和零件圖并進行裝配校核。
四、設計工作的總體安排及進度
2015.3.1-3.9 查找 讀閱相關文獻資料，寫出開題報告；
2015.3.10-3.16 查閱相關文獻，設計工藝流程方案；
2015.3.17-4.30 設計及繪制機構、零件圖，繪制裝配圖，完成說明書
2015.5.1 - 答辯時間 修改說明書，打印相關材料，準備畢業答辯
五、指導教師審查意見：
簽字：
年 月 日
六、系(教研室)審查意見：
簽字：
年 月 日
七、學院審查意見：
分管院長簽章：
年 月 日
目錄
摘要 - 1 -
ABSTRACT - 2 -
1 引言 - 3 -
1.1課題的背景和意義 - 3 -
1.1.1課題的背景 - 3 -
1.1.2課題的意義 - 3 -
1.2國內外油缸清洗機的研究情況 - 3 -
2 油缸清洗機總體設計方案 - 6 -
2.1油缸清洗機方案 - 6 -
2.2清洗對象及要求 - 6 -
2.3清洗工藝流程的選定 - 7 -
2.3.1油缸清洗的必要性： - 7 -
2.3.2清洗工藝流程： - 7 -
2.4清洗方案的確定 - 8 -
2.4.1清洗劑的設選擇 - 8 -
2.4.2高壓水射流清洗 - 8 -
2.4.3清洗頭的確定 - 9 -
2.4.4工作臺設計 - 10 -
2.5 內壁清洗時的工作介紹 - 10 -
2.6 外壁清洗方案的確定 - 11 -
3.1液壓系統的設計 - 12 -
3.1.1總體設計 - 12 -
3.1.2液壓傳動原理 - 12 -
3.1.3各原件的作用 - 13 -
3.2油缸的設計 - 14 -
3.2.1油缸參數的確定 - 15 -
3.2.2液壓油缸工作壓力的確定 - 16 -
3.2.3 速比 （φ） - 16 -
3.2.4 液壓油缸內徑和活塞桿直徑的確定 - 16 -
3.2.5其它部位尺寸的確定 - 18 -
3.2.6液壓油缸壁厚的確定 - 18 -
3.2.7 缸筒長度L - 18 -
3.3輔助元件 - 19 -
3.3.1管道 - 19 -
3.3.2油管厚度 - 19 -
3.3.3油管厚度 - 21 -
4 清洗機的結構件設計 - 22 -
4.1內壁清洗部件選擇 - 22 -
4.2外壁清洗參數 - 23 -
4.3軸的力學分析 - 23 -
5 總結與體會 - 26 -
5.1總結 - 26 -
5.2設計體會 - 26 -
參考文獻 - 27 -
致謝 - 28 -
摘要
通過對當今油缸清洗機的行業的調查研究，研發出一種具有清洗液壓油缸的清洗機是很適應市場需求的。本說明書主要詳細介紹了油缸清洗機的結構組成、工作原理、工作流程以及控制系統等方面的相關內容，為油缸清洗機的產業化提供了理論依據。由于油缸清洗機的進給特點，有電力驅動和液壓驅動兩種驅動方式。本設計采用了兩種驅動，提高清洗效率。由于油缸清洗機具有節約大量的人力，物力和財力從而得到廣大客戶的青睞。本文主要研究的內容包括：一、油缸清洗機的總體方案設計；二、油缸清洗機液壓系統的設計；三、油缸清洗機外壁噴淋系統的設計；四、油缸清洗機進給系統的設計；五、油缸清洗機水循環處理系統方案。
關鍵詞：油缸清洗機：液壓系統：自動清洗
Abstract
Through the investigation and study on oil cylinder washing machine industry, a clean machine for the hydraulic oil cylinder washing machine is very adapt to the market demand. This manual mainly introduces the advantages of oil cylinder structure composition, working principle, working process and control system of the related content, for the oil cylinder of industrialization provides a theoretical basis. Due to the characteristics of cylinder washer, it has two drive modes: electric drive and hydraulic drive. This design adopts the two kinds of drive modes, which improve the efficiency of cleaning. Moreover, because the oil cylinder washing machine can save a lot of human resource, material and financial resources, it gets the majority of customers favors. This article mainly includes, First, the overall design of oil cylinder and its advantages; Second, the hydraulic system design ot the oil cylinder washing machine; Third, the design of the outside wall washing; Four, the design of feed system of the oil cylinder washing machine; Five, the water cycle processing system solutions of the oil cylinder washing mashine.
Key words：Cylinder washing machine: Hydraulic system: Automatic cleaning
1 引言
1.1課題的背景和意義
1.1.1課題的背景
由于液壓油缸在加工過程中含有大量的毛刺、切屑、灰塵、焊渣和油漆等污染物，這些污染物不利于油缸的安裝和使用。為了使油缸能夠更穩定的工作。所以就需要一種能沖洗清理油缸內外壁的裝置來清洗油缸內外壁，雖然現在有很多清洗機，但都比較單一。
1.1.2課題的意義
油缸清洗機清洗系統是現代社會一項先進技術，它減少了人力物力和財力的浪費，它是通過對清洗系統的控制，在規定時間內對油缸進行上料、內壁清洗機、外壁清洗、下料的機器，漂洗過程中不再需要大量的人力便可順利完成。液壓支架的油缸密封普遍采用高端組合密封，對組裝條件要求較高，同時支架普遍采用液控先導或電液先導控制技術，對缸體的清潔度要求更高，所以在油缸制造( 和大修) 組裝時，對缸體內壁附著的灰塵、鐵屑和油污進行專業清除成為必須解決的問題。目前由于沒有專用的清理設備，一直采用人工的方法進行清理，不止工人勞動強度大、工作效率低，并且清洗之后效果差，直接影響制造質量。
本設計主要詳細講述了油缸清洗概念、機構以及清洗辦法，油缸清洗機的基本機構及其設計方法。此設計除了解決油缸內外壁的清洗，完善噴淋系統的設計，還對油缸使用的可靠性和使用壽命有重要的意義。
1.2國內外油缸清洗機的研究情況
本課題國內外研究現狀述評 國內外油缸清洗機一般為機械步進通過式油缸缸筒自動刷洗機，主要是清洗那些大批量，清潔度要求高的液壓油缸缸筒。為了使清洗液、漂洗液順力的從缸筒中流出，缸筒與水平方向形成3°傾斜角，在清洗機的下方開通孔。多組氣缸帶通的噴管可以對油缸外表面進行噴洗。油缸內腔用采用旋轉刷頭進行刷洗，漂洗。設備通過PLC系統進行中心控制，除上下料需要人工進行，其余動作均由自動系統完成，自動化水平高。國內外這種設備相比較看，各有優勢。國外的設備比較昂貴，但技術先進，自動化程度高，不過維修費用較高；國內的設備價格便宜，但技術不夠完善，但可以滿足清洗的需求。
步進通過式油缸清洗機（圖1-1）由于探桿需要伸入缸筒的內腔，將尼龍刷頭安裝在探桿頭部處，噴水孔設置在清洗刷的刷頭上，從而使探桿帶動刷頭進入缸筒內腔進行刷洗。對于零件的缸徑不同的情況下，由于此設備裝配有探桿升降機構，可以市探桿和缸筒始終位于同一中心位置。缸筒外表面采用噴管噴淋清洗，待洗油缸輸送方式采用步進通過式，適用于油缸的大批量清洗。
圖1-1步進通過式油缸清洗機
往復式油缸清洗機（圖1-2）
圖1-2 往復式油缸清洗機
“超聲波清洗機工藝技術”是指物體表面上的污物在超聲波的空化作用下發生撞擊、剝離，進行清洗工件的目的。由于此清洗機具有清洗潔凈度高、清洗速度快和清洗劑無殘留等特點，而且在對無法看見的孔和各種奇特的幾何狀物體的清洗時，獨有奇特的清洗手段和清洗效果是其他清洗機器無法擁有的洗凈效果，所以該技術發展迅速。不過由于超聲波清洗機價格昂貴，維修復雜，從而不能在大部分的清洗機行業普及。(圖1-3)
圖1-3 超聲波清洗機
1.3研究的主要內容及方法
本課題主要是對油缸清洗機的主要結構和工作原理進行研究，詳細分析闡述了其功能和工作原理，詳細分析闡述了其功能及作用效果，同時提出油缸清洗機依然存在的問題，并通過案例分析和實驗觀察法解決油缸清洗機不足之處。
本課題通過對文獻分析和案例、實驗分析的方法進行研究。通過文獻研究，提出油缸清洗機明細等相關問題；并用過案例分析說明油缸清洗機功能，同時解決油缸清洗機依然存在的不合理之處。所取得的研究材料均來自于學校閱覽室的各期刊報紙、校圖書館、網上數據庫和社會、企業以及校園的調查研究。
2 油缸清洗機總體設計方案
2.1油缸清洗機方案
本設計的目的是提供一種清洗潔凈度好、清洗效率高的油缸清洗機方案。為完成上述目標，本設計采用的技術方案為：一種油缸清洗機，含有主架，在主架的滑動處連接有移動架，主架上固定裝配有清理組件電機，清理組件電機傳動連接著空心長軸，空心長軸的尾端安裝有清洗刷和清洗噴頭，清洗噴頭上開有徑向通孔。（圖2-1）設計的油缸清洗機空心長軸外面密閉安裝有清洗機配水裝置，配水裝置與空心長軸密閉相通，供水管路與而且配水裝置密閉連通。另外在移動架上固定安裝有固定托架，主架上安裝有移動托架，移動托架與固定托架相互對應。主架與移動架之間通過滑動連接，待洗油缸的一端固定安裝在主架上，待洗油缸的另一端固定安裝在移動架上，待洗油缸與壓力泵相連，通過壓力泵進行進給。由于清洗組件電機的轉速與空心長軸轉速不一樣，所以需要在清理組件電機與空心長軸之間傳動連接有減速器，減并且速器兩側通過第一聯軸節和第二聯軸節分別與清理組件電機和空心長軸相連。主架上面開有液箱回液口。本設計是一種油缸制造( 和大修) 組裝時對缸體進行除塵、除屑和清理油污的設備，替代了人工操作，清理效果好、工作效率高，能夠提高油缸組裝質量，滿足電液控系統對油缸高清潔度的要求。
圖2-1清洗機方案
2.2清洗對象及要求
清洗對象：液壓油缸缸筒
油缸缸筒長度含底蓋、油管：≤3米
缸筒外徑≤Φ300?mm
清洗效率：滿足每天（工作時間8小時）清洗100件?
工件清洗后應具有短期防銹功能?
清洗介質用電加熱?
清洗介質符合國家有關環保要求?
清洗工藝流程簡單，易操作，
清洗要求：清洗液壓油缸的內外壁、活塞桿表面污漬、油漬，?以及清除掉各種焊接后油管組件油孔內的污漬，焊接產生的氧化物及加工產生毛刺、切屑。清洗后的活塞桿、缸筒及油管滿足油缸裝配所需求的清潔度標準（清潔度等級NAS1638，8級）
2.3清洗工藝流程的選定
2.3.1油缸清洗的必要性：
液壓油缸由于在加工過程中產生了毛刺、切屑、灰塵、焊渣以及油漆等污染物。為了使油缸能夠更穩定的工作。所以就需要一種能沖洗清理油缸內外壁的裝置來清洗油缸內外壁。采用清洗機清洗可以提高清洗效率，節約人力物力和財力，還能夠進一步的增加油缸的使用壽命。
2.3.2清洗工藝流程：
清洗機工作時，根據缸體長度控制油缸 推出移動架，調整移動托架至清洗頭 處的極限位置，將缸體放置在移動托架和固定托架上，對缸體進行定位并支撐?？刂朴透资湛s帶動移動架和其上的缸體向左移動使清洗頭進入缸體，并啟動清理組件電機和壓力泵。此時清理組件電機通過第一聯軸器、減速器、第二聯軸器帶動中空長軸和清洗頭低速旋轉，對缸體內壁上的油污等進行清理，壓力泵輸出的清洗液經由供水管路進入配水裝置，沿中空長軸輸送至清洗頭，并從清洗頭的徑向通孔噴出，清洗頭的旋轉運動和缸體的軸向運動實現了本設計對缸體內壁灰塵、油污的清洗；同時外部噴淋系統對外壁進行清洗；電磁吸盤隨著清洗裝置一起運動，可對機加工或磨損的鐵屑進行吸附清理。清理完成后移動架在油缸的作用下向右移動，使清洗頭離開清洗的缸體，從而完成一件缸體的一個工作循環。
2.4清洗方案的確定
2.4.1清洗劑的設選擇
由于液壓油缸內壁含有加工產生的各種污染物，例如油污，切屑等。直接靠水清洗無法清洗干凈，必須在配合清洗機才能清洗干凈。進過比較市面上的一些清洗劑，決定采用一種高PH的新型水處理清洗劑，此清洗機專門清除有機物，污泥以及其他油污，切屑等污染物。
這種高性能的工業清洗劑具有以下特點：
1、由高性能的聚合物配成
2、在室溫和較高溫度下均高效
3、除了醋酸纖維素膜以外，適合于所有的膜。
4、簡單的沖洗和重啟系統
5、pH 12±0.5可調
清洗劑：水基清洗液
清洗介質：水
一種高濃度、PH值溫和的部件清洗/防腐蝕劑，在溫和PH值條件下表現最先進的清潔性能，不留粉狀殘余物，在常規操作溫度下，用于清洗機噴淋時能保持低泡，能分離出油沫、使其浮于清潔槽表面、以利其液被移除，PH值溫和，清洗后能夠對油缸提供防腐除銹的功能，對油缸的安裝有顯著的效果。
2.4.2高壓水射流清洗
超高壓水射流技術是最近幾年發展迅速的一種高效技術，可用于多種途徑，比如清洗和切除。高壓水射流技術就是利用高壓水泵對普通水流進行加壓處理從而達到數百甚至數千大氣壓， 然后產生的高壓水射流通過噴嘴處的細小噴孔噴射出來一種能量高度集中的水流， 該水流由于流速極快，所以具有極大的沖擊力以及打擊力。由于在加工過程中會產生毛刺、污染物，這些污染物會對機械零件特別是精密零件產生不良的影響，利用超高壓水射流的強大打擊力可以去除毛刺和污染物，具備其他清除方法無法替代的優點，高壓水射流非常適合那些復雜的機械零件幾何孔、深孔的去刺以及清洗。高壓水射流清洗技術是一項具有廣闊前景、效率極高、經濟使用的清洗技術。
高壓水射流清洗具有以下有點：
1、清洗質量好
2、清洗速度快
3、對環境無污染
4、適用范圍廣泛
5、易于機械化、自動化
6、節能、節水、清洗成本低
7、在設備維修中能較好恢復設備性能、延長設備壽命
2.4.3清洗頭的確定
缸筒內的清洗不僅要求在軸向上反復刷洗，必須在徑向上也要旋轉刷洗，這樣菜能確保缸筒內孔的清潔質量。不同的缸徑，其中心高也要可調，保證刷頭與內孔的同軸度。探管旋轉由擺線針輪減速電機，萬向節連接帶動轉動。在空心長軸尾部安裝清洗尼龍刷，在清洗尼龍刷的中間處設有噴水孔，從而實現旋轉與刷洗同時進行的動作（如圖2-2）。
圖2-2 清洗頭結構
2.4.4工作臺設計
工作臺基本構造是由面板和支撐部分組合而成。工作臺材質大都采用優質冷軋鋼板制作而成，外表經過靜電噴涂處理，從而使工作桌框架牢固平穩，均勻承重大。而且由于水平臺的表面經過了特殊處理,具備防止腐蝕，增強沖擊力能力，不易使工作臺變形，提高工作臺的使用壽命。由于工作臺的組合形式不同，工作臺一般由桌式工作臺、柜式工作臺和平臺式工作臺這三種構成。由于平臺式工作臺具有構造簡單且敦實的特點，根據油缸清洗機的機構方案決定選用平臺式工作臺。由于油缸清洗機的工作流程是由右邊移動到左邊，所以工作臺采用x-y工作臺。
圖2-3 工作臺
2.5 內壁清洗時的工作介紹
由于液壓油缸在加工過程中含有大量的毛刺、切屑、灰塵、焊渣和油漆等污染物，為了使油缸能夠更穩定的工作，需要對油缸內壁進行清洗。由于待洗油缸的長度較長，要想清洗干凈，需要進行特殊清理。以水基清洗劑作為清洗液體，通過高壓水射流的沖擊力和尼龍刷頭進行刷洗，清洗缸筒內腔。（如圖2-4）。內壁清洗選用刷頭和噴淋結合清洗，刷頭可以保證把一些粘在內壁上的切屑、灰塵、等污染物洗刷干凈，然后用洗刷頭內的高壓水射流一邊刷一邊沖洗干凈。長缸筒內孔的清洗不僅要求在軸向上反復刷洗，必須在徑向上也要旋轉刷洗，這樣才能確保缸筒內孔的清潔質量。
圖2-4 內壁清洗
2.6 外壁清洗方案的確定
1、同內壁清洗一樣，使用刷頭加高壓水射流沖洗
2、直接使用高壓水射流清洗
因外壁不需要進行工作，防止刷頭的毛刷在刷洗外壁時損壞，從而增加成本，所以對外壁只進行高壓水射流沖洗。外壁清洗方案有高壓噴頭、基座和空心長軸等組成。（見圖2-5）
圖2-5 外壁清洗
3 液壓系統
3.1液壓系統的設計
3.1.1總體設計
因為本設計是了對液壓油缸進行清洗，而液壓油缸又由于是管狀物體，所以在清洗油缸內壁時需要由液壓油缸的管口進入管底，那么就需要有進給裝置讓液壓待洗油缸緩慢進給，這樣的進給裝置雖然可以由電機來控制但是由于電機存在著一定的不穩定性，它控制的進給過程中可能存在著速度的不均勻性和水平方向的上下震動這樣不利于油缸的清洗，和對液壓油缸清洗部件造成損壞。而液壓系統控制的進給裝置能很好的解決速度的不均勻性和水平方向的上下震動，因此本設計選擇液壓系統來實現進給，油缸清洗時清洗機的清洗頭進入待洗油缸清洗時的進給系統。
液壓系統的動力來源是由電機提供的電能，然后通過液壓泵的工作原理將機械能轉化為液壓油壓力推進的能量系統。液壓油的流動方向是由液壓油流量通過控制各種閥門而實現的，然后使液壓油缸產生運動，然后在不同的沖程中，以及不同的運動方向下，順利完成各種設備需要的動作。由于液壓系統的多樣性以及穩定性，高效性，所以越來越多的生產部門都有液壓系統的設備運行，而且先進的設備，其液壓系統所占的部分就越多。
3.1.2液壓傳動原理
1快速進給：當按下開關時二位四通電磁換向閥（4）通電泵（1）輸出的壓力油進入液壓油缸（7）左腔，右腔油液經行程節流閥（3）、二位四通電磁換向閥（4）左位流回郵箱，活塞向右快速運動。
2工作進給：當活塞右行到設計好的位置時與活塞相連的運動部件上的擋塊（6）壓下行程閥（3）的觸頭，使節流閥的開口減小，這樣就使油缸的回油速度變慢活塞速度變慢進行工作進給。
3 快速退回：當工作進給結束后活塞上的設計的擋塊壓上行程開關（8），此時開關（8）發信號使換向閥（4）電磁鐵斷電使（4）回到之前的位置而擋塊壓著節流閥（3）壓力油就經過單向閥（5）進入油缸（7）右腔?；钊焖傧蜃笸嘶亍?
圖3-1 行程節流閥的速度切換圖
1—泵；2—溢流閥；3—行程節流閥；4—二位四通換向閥；
5—單向閥；6—行程擋塊；7—液壓油缸；8—行程開關
3.1.3各原件的作用
1 動力元件：（液壓泵）是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能（表現為壓力、流量）的裝置，其作用是為液壓系統提供壓力油，是系統的能量來源，液壓系統的動力就是由動力元件提供。
2 節流閥：節流閥是由于節流截面或節流長度發生改變從而造成流體流量被控制的閥門。節流閥和單向閥并聯形成單向節流閥。并且節流閥沒有液體流量負反饋功能，負載變化所產生的速度不穩定是無法補償的，所以只能用于負載變動程度不大或者對速度穩定性要求不高的場合下使用。
3 普通單向閥：使液壓油液只能按照給定的特定方向流動，如果想進行反方向流動則被截止的方向閥。
圖3-2單向閥
4 換向閥：換向閥是利用閥芯在閥體孔內產生相對運動，從而使液壓油路接通或切斷而改變液壓油流動方向的閥。
5 溢流閥：在溢去系統中多余的油液的同時使液壓泵的供油壓力得到調整并保持基本穩定的閥。
溢流閥一般有兩種結構：1、直動型溢流閥 。2、先導式溢流閥。
液壓滑臺是由滑臺、滑座和油缸這三部分構成?；_如果需要在滑座上產生運動,是需要借助于壓力油通入固定在滑臺下的油缸前腔或后腔實現自動工作循環的。
1,滑臺:滑臺裝在滑座的矩形或山形導軌上。不論采用那一種導軌,滑臺都采用
這種結構經過實踐證明:去掉鑲條,改進了滑臺體的加工工藝性能,同時調整也較為簡便。
2.滑座:液壓滑臺用的滑座有兩種結構不同的導軌:一種是矩形導軌,另一種是
山形導軌。采用兩種導軌主要是為了改善導軌受力情況,滑臺設計如圖3-3
圖3-3滑臺示意圖
3.2油缸的設計
油缸即液壓油缸，液壓油缸是指活塞有效面積和輸出力與兩邊的壓力差形成正比的直線運動式執行元件。是一種將液壓能轉邊成機械能的運動機構。在液壓油缸的流體中流量和壓力的輸出，輸入具有一種直線方向的速度和力的運動機構。由于活塞是做直線往復運動，所以活塞的運動行程是有限的。液壓油缸是一種將液壓油的液壓能轉換成線性機械能的能量轉換機構。液壓油缸基本組成上都是由油缸蓋和油缸筒，活塞和活塞桿，緩沖裝置和密封裝置等機構組成。緩沖裝置與排氣裝置視詳細工作場合而定，其余裝置則必不可少，缸筒由于是液壓油缸的主要機構，所以其內孔的加工工藝一般采用鉸孔、鏜削、滾壓等精密工藝制造而成，要求表面粗糙度介于0.1~0.4um，為了活塞及其密封件、支承件能夠平滑的進行滑動，從而保證密封的效果，減少機構之間的損耗；缸筒因為承受的液壓力較大，為了保護缸筒不受破壞，所以缸筒必需具備足夠的強度和剛度，防止產生破壞的情況。缸筒一般采用圓通結構，如圖3-6所示
圖3-6 缸筒的結構
3.2.1油缸參數的確定
右眼液壓系統必須完成從工件加緊→工作臺快進→工進→工作臺換向快退到工件松開完整工作循環要求。根據工作要求自定義其工作臺工作時進給速度為v1=0.05m/s，快退時的速度為v2=0.08m/s。工作行程為2m，液壓系統換向時間為0.05s，通過水平導軌裝置滑動，摩擦系數f=0.1。待洗油缸500kg，材料用無縫鋼管。
3.2.2液壓油缸工作壓力的確定
液壓油缸需要承受的負載包含有效的工作壓力負載、摩擦阻力和慣性力等。液壓油缸工負載的大小決定其工作壓力。對于在不同用途的液壓設備，由于其設備存在不同的工作條件，所以采取的壓力范圍也不同。由于其工作時要帶動整個移動主架移動，清洗機的移動主架總重量大約為60KN，動摩擦系數大約為0.3，換向的工夫為0.05s，
根據油缸的設計要求可知其工作最大負載：
（3.1）
F工=6KN，用一個油缸來分擔， F=6KN。
3.2.3 速比 （φ）
速比是指活塞桿縮回v2與伸出的速度v1之比。
表3.1 速比φ
工作壓力/MPa
p≤10
10＜p＜20
p＞20
速比φ
1.33
1.46～2
2
由表3.1可知：10MPa＜p＜20MPa ，則取p=12MPa。
3.2.4 液壓油缸內徑和活塞桿直徑的確定
液壓油缸的內徑D根據液壓油缸的總負載了力F和工作壓力p來計算，
即：
查《液壓系統簡明設計手冊》中（GB2348-80）?。?
D=100mm
所以其活塞桿直徑可以根據以下公式計算，
即：查《液壓系統簡明設計手冊》中（GB2348-80）?。?
d=63mm
活塞桿直徑d的強度校核：
式中：F——液壓油缸的負載力；
——活塞桿材料的許應用力，
常用液壓油缸材料的許用應力[σ]:
無縫鋼管為100～110MPa，
鍛鋼為100～120MPa，
鑄鋼的為100～110MPa，
鑄鐵為60MPa。
===110MPa，抗拉強度=220MPa, n為安全系數所以取n=2.即適宜活塞桿的強度。
活塞桿大部分是采用35、45鋼加工而成。不過對于有些沖擊振動很大的活塞桿，為了保證安全性，也可以采用55鋼或40Cr鋼。方法加工可以采用冷拉棒材的處理方案，可以大大降低材料的加工余量，甚至不需要進行材料的加工。選用冷拉棒材式的耐蝕性不銹鋼活塞桿[15]。
3.2.5其它部位尺寸的確定
導向長度：H=+=20
2000
+2
100
=150mm（L為液壓油缸最大行程）
活塞寬度B=(0.6——1.6)D=（60——160，取活塞寬度B=mm。
有缸蓋滑動支承面長度A=(0.6——1.0)d=(37.8——63）（D＜150mm）取A=40mm
3.2.6液壓油缸壁厚的確定
液壓油缸的強度條件來決定了液壓油缸的壁厚，對于工程機械的液壓油缸，一般采用無縫鋼管加工而成，由于鋼管大多都是薄壁圓筒的結構，所以薄壁厚度的計算可以按照薄壁圓筒的公式來得出
式中： ——液壓油缸壁厚(m)；
——液壓油缸內徑(m)；
——試驗壓力，取1.5P（MPa）；
——缸筒材料的許用應力， 取110MPa；
，取=16㎜
所以液壓油缸外徑D1=232㎜。
3.2.7 缸筒長度L
缸筒長度L是根據工作最大行程長度加上各種構造需求的長度來確定，即：
L=l+B+A+M+C
式中：l為活塞的最大任務行程；B為活塞的寬度，大概為(0.6-1)D;A為活塞桿的導向長度，取(0.6-1.5)D;M為活塞桿的密封長度，由密封方案決定；C為其他長度。L=2000+150+100+M+C
由液壓油缸的最大行程、活塞寬度、活塞桿的導向套長度、活塞桿的密封長度和特殊要求的其余長度來進行確定，為了降低加工難度，一般液壓油缸缸體均為內徑的20-30倍。所以液壓油缸的缸體長度為2400mm。
對于選擇缸筒材料和毛坯，主要是對機械性能的考慮，此外還需要統籌它的工藝性和經濟性。液壓油缸筒常用的加工材料和毛坯有以下幾種：
① 無縫鋼管 無縫鋼管作缸筒毛胚由于具有加工余量小，工藝性能好，產品準備周期短等優點，一般在大批量的加工中采用。大部分的標準液壓油缸均使用無縫鋼管作為缸筒毛胚?；旧鲜褂谜{質的45號鋼。在焊接使用時，需要考慮焊接性能，所以一般選用焊接性能較好的鋼材。
② 卷焊管 卷焊管主要用于薄壁低壓液壓油缸的加工，一般使用20~35號鋼。不過這種管道由于需要它具備較高的焊接技術以及擁有完善的探傷、質量鑒定措施從而不是被大批量的采用。
③ 鑄件 對于形狀復雜的缸筒毛坯需要采用鑄造才能獲得，鑄件具有機械加工工藝性好，生產率高等優點。不過由于子啊鑄造過程中容易出現氣孔、疏松、偏析、砂眼等鑄造缺陷，所以是鑄造的廢品率較高。
針對本設計，本設計運用于行程較遠對缸筒壓性能要求高，材料選用45鋼，并調質到241～285HB,缸體為避免產生腐蝕和提高工件使用壽命，所以在內徑的表面鍍一層0.03至0.04mm左右厚度的硬鉻，再對缸體進行拋光處理，缸體外涂耐蝕油漆。
3.3輔助元件
3.3.1管道
在液壓傳動裝置中，一般有以下幾種管道可供選擇，例如鋼管、銅管、膠管、尼龍管、以及塑料管等。管道材料的選擇不僅用根據液壓系統的工作的安全可靠性、流暢性還有安裝合理性、維修方便性等方面也有重要的影響。由于本液壓要求的選用管道不僅需要承受高壓，而且需要價格相比其他材料較低并且耐油、抗腐蝕和剛性都較好，因此管道選用無縫鋼管。無縫鋼管的一般8～16MPa，在本設計中選10MPa。
3.3.2油管厚度
油管計算公式為:
(m) （3.1）
式中，
q——通過油管的流量m3/s；
v——流速。
對于吸油管，v＜1～2(m/s),對于壓油管， ≤3～6（m/s）,壓力高、管道或油的黏度小時取達值，反之取小。局部或特殊情況可取≤10（m/s）；對回油管，≤1.5～2.5（m/s）。吸油管d：計算其最大值取
v管=1m/s
D=200mm，v2=0.08m/s。
（3.2）
（3.3）
q=A1*v1=A2*v管==0.002512
算出： d=56mm，由表2-2選d=65
壓油管d：計算其最大值
v管=3m/s
（3.4）
（3.5）
q=A1*v1=A2*v管==0.002512
d=29mm，由表2-2選d=32
回油管：計算其最大值
v管=2m/s
（3.6）
（3.7）
q=A1*v1=A2*v管==0.002512
d=40mm，由表2-2選d=40
3.3.3油管厚度
通過計算出管道的內徑后可查表得到其他相應的數據，查表3.2可知
表3.2 鋼管外徑、外徑、公稱壓力、推薦流量表
鋼管外徑（mm）
公稱壓力
（MPa）
推薦管路通過流量
L/min
≤2.5
≤8
≤16
≤25
≤31.5
管子厚度
（mm）
3
1
1
1
1
1.4
0.63
32
2
2.5
4
5
6
250
40
2.5
3
4.5
5.5
7
400
65
3.5
4.5
6
8
10
1000
由上表可知吸油管厚6mm，壓油管4.5mm，回油管4mm
4 清洗機的結構件設計
4.1內壁清洗部件選擇
油缸清洗機內壁清洗采用清洗頭進行清洗，該清洗頭運行穩定，其流速、壓降、打擊力等參數非常穩定，去刺質量與清除效率大幅提高，現就該清洗頭的基本性能做一介紹。
1）流速與打擊力
目前，清洗頭的壓力為 50 MPa，流量 16 L ／ min，噴 嘴直徑 0．5 mm（有時候需要調整噴嘴直徑），分別依據 速度、打擊力公式有：
vj =10Q/Ao
其中：Ao= π 4 z Σi=1 d2 i
式中：vj——水射流的噴速，m/s；
Q——通過噴頭的流體總流量，L/s；
Ao——噴嘴出口的橫截面積，cm2 ；
di——噴嘴的直徑，cm。
代入數據，可得 vj=1 375 m/s。 Fj = ρQ2 100Ao
式中：Fj——水射流沖擊力，kN；
ρ——流體密度，g/cm3 。
代入數據得 Fj=370 N， 該清洗頭擁有很快的水流 速度與較大的打擊力。
2）清洗效率
清除效率與機床導軌的線速度、零件大小、裝夾方式、工作臺大小、清洗方式等條件有關。
4.2外壁清洗參數
由于液壓油缸在加工過程中，外壁上存在一些毛刺、切屑、灰塵、焊渣和油漆等污染物。所以就需要對外壁進行清洗，經過清洗方案分析，決定對外壁采用高壓水射流噴淋系統清洗。如圖所示，外壁清洗裝置有箱體、空心管、噴頭等部分組成。其中箱體提供清洗劑，流經空心管，在噴頭處噴出對待洗油缸外壁進行清洗。(圖4-1)
4-1外壁清洗機構
4.3軸的力學分析
空性長軸的工作長度為2.1m外徑R65mm，內徑為30mm，并與清洗頭相連。當工作時空心長軸轉速設為300r/min。傳動功率為60kw。
軸的傳動方程：
（N·m） (4.1)
式中：
Nk——為輸出功率，單位kW；
N——為傳動軸的轉速，單位r/min；
M——為作用于傳動軸的力偶距，單位N·m。
由式（4-1）有
=1910(N·m)
軸的扭矩為：
T（x）=m=1910（N·m）
軸的橫截面積的切應力為：
（x，r）=T（x）r/Ip (4.2)
式中，
Ip = ——稱為極慣性矩，
T（x）——為扭矩，r半徑。
（x，r）——為切應力。
圓周截面由于有實心和空心兩種：
Ip=πD4/32 （實心圓軸） (4.3)
Ip=πD4/[32 (1-α4)]（空心圓軸） (4.4)
式中，
D——是圓軸的外徑，
α=d/D——是空心長軸內外徑之比。
由于本設計是用空心長軸所以用式(4.4)
Ip=420557.378mm4
Wp稱為抗扭截面系數
Wp=πD4/32 （實心圓軸） (4.5)
WpπD4/[32 (1-α4)]（空心圓軸） (4.6)
則
（x，r）=| T（x）/Wp（x）| (4.7)
由式(4.6)得
Wp=40954.89mm3
由式(4.7)算的max=46.3Mpa
2圓軸扭轉時即不伸長也不縮短，只是橫截面繞軸線彼此之間產生相對轉動，相對轉動的角度就是圓軸的變形。
則圓軸的兩端相對轉角為：
（4-8）
式中，l是圓軸的長度。GIp稱為圓軸的抗扭剛度。材料相對切變模量如表4.2
序號
材料名稱
彈性模量/E/pa
切變模量/ G/ Gpa
1
合金鋼
260
79.38
2
碳鋼
196~206
79
3
鑄鋼
172~202
~
4
球墨鑄鐵
140~154
73~76
5
灰鑄鐵、白口鑄鐵
113~157
44
6
冷拔純銅
127
48
7
8
軋制純銅
軋制錳青銅
108
108
39
39
表4.2材料對應的彈性模量
根據要求可知空心長軸材料為碳鋼，由表4-2可知其切變模量為79Gpa由此可由以下公式計算得，
單位長度的扭轉角度來度量圓軸的扭轉變形程度，
≤[?](。/m) (4.9)
由式(4-9)算得
=0.329。/m
其變化范圍在（0～2）。之間滿足設計要求。
5 總結與體會
5.1總結
通過對油缸清洗機的大體介紹,我想各位對我的設計方案有了相對系統的理解,本清洗機結合了現有的同類清洗機的一些設計要點,在設計上主要從清洗機的構造上進行改造,對現有的清洗機類型進行分析,機構決定采用臥式清洗機構,液壓系統帶動待洗油缸左右運動,電機驅動清洗刷旋轉清洗以增大清洗的清潔度。由于采用液壓系統的進給方式,可以提高待洗油缸進入的穩定性以提高清洗效率,使得操作性更好。不過由于對設計的經驗不足,免不了在有些設計參數的選擇上不夠合理,計算不夠準確,但是最重要的是可以通過這次的畢業設計,了解到一個完整的設計所需要經歷的過程。雖然畢業設計過程較為艱難,但是在導師和同學的鼎力幫忙指導下還是克服了重重難關,最終在規定的時間內完成了這次的畢業設計,這就是我這次畢業設計收獲最大的方面。
5.2設計體會
通過這三個多月的努力,總算是規定的時間內完成了這次的畢業設計,順利的完成了大學生涯的最后一次設計,為本人的大學四年生涯畫上了一個圓滿的句號。這個畢業設計的完成,是對大學四年所學專業知識的一次綜合運用,也是為結業之后走上工作崗位,順利適應未來工作任務的一次重要試練。經過這次的畢業設計,我理解到了一個完整的設計進程中所必需的經過的幾個階段以及每個階段必須經歷什么樣的工作過程,一個產品的設計從最初的課題選擇到最后面論文的發表都不是那么容易的一件事。
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致謝
畢業設計終于在緊張的備戰中完成了，心中感慨萬千?；厥状髮W的四年，有成功的喜悅，也有失敗的無奈，一路走來，感謝身邊一直有那么多的師長，親人，同學的幫助和鼓舞，沒有他們我不能完成那么多是事情，希望在此表示我深深的感恩之情。
本畢業設計是在導師的悉心指導下順利完成的，不管是從最初的論文的課題的選擇到論文框架的設計，還是最后面修正定稿，老師都為我花了大量的心血。導師豐富的理論修養，深厚的實踐知識，開拓了我的視野，使我的實踐得到打打的提高。導師對我的畢業設計提出了許多寶貴的意見，在我迷茫的時候為了指引方向，使我在完成畢業設計有了目標和方向。在這里表示我感謝。
此外，在這四年學習生涯中，我還得到了學院里許許多多老師的幫助，在生活和學習上也得到了各位同學的關心和幫助，在這里向曾經給予過我幫助的人致以誠摯的謝意。
在此特別感謝我的父母和親朋好友，是他們給予我大力關懷以及支持使我能夠順利完成四年學業的動力。
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