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【毕业论文】曲轴滚压强化机液压系统毕业设计说明书 【毕业论文】曲轴滚压强化机液压系统毕业设计说明书

格式:word 上传:2025-12-30 11:42:46
即表面越粗糙,疲劳强度和疲劳寿命降低就越严重。为了降低曲轴表面的应力集中,对曲轴主轴颈和连杆颈进行磨削加工后,它的表面粗糙度很容易达到,但圆角处由于加工困难很难保证要求的表面粗糙度,而恰恰它又是危险截面。曲轴圆角滚压加工相当于个低粗糙度的硬表面在另个高粗糙度的软表面上滚动。由于工具有极高的耐磨性,工具和零件的硬度相差悬殊,在滚压过程中工具基本不发生变形,而零件表面上的微凸体受到挤压后,凸峰两侧的金属被下压,而且还要从凸峰两侧的凹谷挤出这样可使微观不平度减小,从而获得小的表面粗糙度。曲轴经过圆角滚压可以使圆角表面粗糙度达到以下,这样就大大减少了圆角处的应力集中,大大提高了曲轴的疲劳强度。残余压应力机理早在上个世纪年代人们就发现延长疲劳寿命的有效途径可能通过引人残余压应力。实际上材料中残余压应力最明显的作用是对材料疲劳性能的影响。也是由于这点,残余压应力才受到人们越来越多的关注,成为过去段时间材料科学研究的热点之。目前主要通过以下两种不同的途径进行研究。应力强度因子方面材料表面的缺陷或裂纹只有当外加交变载荷达到界限时,即裂纹尖端的应力强度因子达到了材料本身的临界应力强度因子时,裂纹才开始扩展。当有平均应力存在条件下,界限应力强度因子幅为式中为交变载荷中的平均应力。由于残余压应力能够降低外加交变载荷中的平均应力的作用,因此可以减小零件实际承受的应力强度因子幅值。由公式可以看出,值的下降能够提高裂纹开始扩展的界限应力强度因子幅值。那么在定交变载荷条件下,原来可能发生扩展的类裂纹,在有残余压应力存在的情况下,由于值得到提高,要使裂纹扩展,则必须继续增大交变应力。这就是残余压应力在提高有裂纹材料疲劳强度中所起的作用。裂纹闭合的影响方面于上个世纪年代初提出了裂纹闭合的概念。曲轴圆角经过滚压后产生的残余压应力能够平衡曲轴加工和工作时的表面产生的拉应力,使零件的表面处于压应力状态,残余压应力的存在可以使裂纹的尖端闭合,同时还可以抑制裂纹尖端的继续扩展。因此可以提高曲轴的疲劳寿命。随后国内外对残余应力提高疲劳寿命作了些研究,但大多都是以个别应力分量作为疲劳失效准则的。在上个世纪年代根据等效应力假说建立了最佳残余应力计算方法,等效应力准则更全面地考虑了各个应力分量对疲劳失效的影响。该理论指出如果滚压后表面的残余应力状态使得等效应力在具体工况条件下为最小值,则该残余压应力为最佳的残余应力状态。在该残余应力状态下工件可以获得最佳的疲劳寿命。随着计算机和有限元理论的发展,应用有限元模拟的领域也越来越广泛。年美国的等人对曲轴在具体载荷下建立二维有限元模型,分析了圆角在非残余应力状态下的应力集中,以及曲轴圆角经过滚压后的应力分布。应用断裂机理研究了残余应力对曲轴疲劳寿命的影响。曲轴圆角滚压工艺曲轴圆角滚压属于表面塑性变形范畴,早在年美国就将滚压强化方法应用在铁路上。在年苏联开始对铁路车轴轴颈进行滚压强化试验。到了上个世纪年代发达国家开始研究曲轴表面的强化滚压技术,后来随着工业对曲轴疲劳性能要求越来越高,为了提高生产效率,开始对滚压设备进行研究,到上个世纪代发达国家发明了曲轴强化工艺的全自动滚压,大大提高了曲轴滚压强化的效率。我国的滚压技术在机械行业中的应用起始与上个世纪代至今在很多机械企业中有所应用。目前国内根据圆角和工序的不同,可把曲轴滚压分为切线滚压圆角沉割滚压。切线滚压在曲轴加工经过精磨后直接进行滚压。它的优点是工序简单,生产效率高。缺点是很容易在轴颈和轴颈侧表面挤出凸台,这需要在后续工艺中磨去除。这样很容易把滚压层磨去,因此削弱滚压的效果。圆角沉割槽滚压为了克服上述缺点,在切线滚压工序的基础上,在滚压之前先加工出个半径和滚轮样的凹槽进行滚压。这样在滚压后进行磨削就不至于磨到滚压强化层而削弱强化效果,同时沉割槽还可以分散应力集中但是要想加工出个如此精确的凹槽对于般车削来说很难,而需要专门的数控车削车床成本很大。目前国外发动机的曲轴大部分都使用沉割圆角滚压工艺。由于曲轴是典型的非对称结构形状复杂,圆角滚压后产生的残余压应力重新分布。使得曲轴弯曲,主轴颈跳动较大,超出允许误差。国外上个世纪代针对曲轴在滚压过程中由于塑性变形产生的轴颈跳动,实现了滚压矫直工艺。它首先对曲轴圆角进行滚压,然后测量曲轴的不直度,若不合格,再根据变形的实际情况,在曲轴的些部位用不同的压力继续进行滚压。实践证明这样能将曲轴重新滚压校直,而圆角处的压应力依然存在。目前将这种具有圆角滚压强化曲轴不直度测量和滚压校直三道工序合而为的专门设备称为曲轴圆角滚压智能加工设备。按照滚压时温度的不同可以把滚压分为冷滚压和温滚压。曲轴的温滚压加工就是把曲轴表面加热到室温以上再结晶温度以下约进行名称最大通过流量型号单作用叶片泵单向阀调速阀调速阀两位四通电磁阀三位四通电磁阀三位四通电磁阀溢流阀溢流阀溢流阀压力表开关过滤器的选择过滤精度应满足液压系统要求具有足够大的过滤能力,压力损失小有良好的抗腐蚀性,不会对油液造成化学或机械污染系统维护方便,更换滤芯容易结构简单紧凑价格低廉。由液压产品样本中的表选取过滤器型,流量,额定压力,过滤精度。油管的选择根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进出油管按输入排出的最大流量来计算。由于本系统送料工进中油管内痛油量最大,其实际流量为泵的额定流量,则液压缸进出油管直径按产品样本选用内径为,外径为的号冷拔钢管。油箱的设计油箱容积的确定高压系统的油箱容积般取液压泵额定流量的倍,在本系统中取倍,故油箱的容积为油箱的结构设计油箱用钢板焊接而成,形状可以依主机总体布局而定,为了在相同的容量下得到最大的散热面积,油箱的外形宜设计成立方体或长六面体,油箱设计应注意以下几个问题油箱内部吸油区与回油区要用隔板分离,以增大油液循环的路程,以减缓油液的循环速度,便于分离回油带来的空气和污物,提高散热效率。油箱般采用隔板并安装在油箱的中间位置,隔板高度不低于油面至箱底高度的。油箱底面应做成适当的斜度,并在最低位置装放油塞。油箱底面斜度可做成双斜面,放油口在中间隔板处也可做成向回油侧倾斜的单斜面,放油孔开在回油侧的最低处。为便于清洁,中间隔板下部应开有缺口,使吸油侧的油液沉淀物可以经此缺口至回油侧,然后经放油口排出。吸油管口与回油口应尽量远离。回油管口距箱底的距离应不小于管径的三倍,管端切成斜口,斜口面向与回油管相距最近的油箱,这样即有利于散热,又有利于杂质的沉淀。吸油管口要装设有足够流通能力的滤油器或滤网,它们距箱底和侧面要有定的距离以便四面进油,保证液压泵的吸入性能。系统中的泄漏油管应尽量单独接入油箱。其中各类控制阀的泄漏油管端部应在油面上,以免产生背压液压泵和马达的外泄漏油管应在油面之下,以免吸入空气。油箱上部设加油口,加油口应带有滤油网,平时用盖子封闭。为了保证油箱的油面升降时始终与大气相通油箱上盖应设有通气孔,通气口上设空气滤清器防止空气中的灰尘进入油箱。由于目前生产的空气滤清器同时有加油和通气的作用,因此加油口和通气孔可以合二为,空气滤清器的规格根据液压泵的每分钟流量选取。般油箱可以通过拆卸上盖进行清洗,但对大容量的油箱,多采用在油箱侧壁设清洗窗口的方法。清洗窗口平时用侧板密封,清洗时在取下。油箱应有足够的强度和刚度,特别是大容量和较高的油箱,因此般采用骨架式结构。当油箱结构容量较小时,可采用钢板直接焊接而成。为了检测油面,油箱侧壁应装设油面指示计为了检测油温,般在油箱上装设有温度计,温度计直接插入油液如果系统需要电加热器,也可以安装在油箱的侧壁,其位置必须保证电加热器始终浸入油中。为防止污染,油箱内壁装有耐油防锈的保护层。液压阀配置形式的选择对于固定式液压设备,常将液压系统的动力控制与调节装置集中安装成的液压站,可使装配与维修方便,隔开动力源的的振动,并减少油温的变化对主机工作精度的影响。液压元件在液压站上的配置形式有多种形式可以选择。配置形式不同,则液压系统的压力损失和元件类型不同。液压元件的配置形式目前采用集成化配置,具体有下面三种。集成油路板式集成油路板是块较厚的液压元件安装板,板式连接的液压元件由螺钉安装在板的正面,管接头安装在板的反面,元件之间的油路全部由板内加工的孔道形成。集成块式集成块是个通用化的六面体,四周除面安装通向执行元件的管接头外,其余三面都可以安装板式液压阀。元件之间的连接油路由集成块内部的孔道形成。个液压系统往往由多块集成块组成。进油口和回油口在底板上,通过集成块的公共孔直通顶盖。叠加阀式叠加阀是自成系列的元件,每个叠加阀既起控制阀作用,又起通道体的作用,因此它不需要另外的连接块,只需用长螺栓直接将各叠加阀安装在底板上,即可组成所需要的液压系统,这种配置形式的优点是结构紧凑油管少体积小质量小,不需设计专用的油路连接块。液压集成块是安装各种液压元器件,并在其内部按液压原理图实现元件间孔道连通的复杂功能阀块,由于其结构紧凑,元件密度高,占据空间小,变化灵活,易标准化等特点,因而本系统采用集成块式。验算液压系统性能压力损失的验算及泵压力的调整工进时管路中的流量仅为,因此流速很小,所以沿程压力损失和局部压力损失都非常小,可以忽略不计。这时进油路上只考虑调速阀的压力损失,泵的调整压力应该等于工进时液压缸的工作压力加上进油路压差,并考虑压力继电器的动作需要,则即主溢流阀应按此压力调整。液压系统的发热和温升验算液压系统工作时,液压泵和执行元件存在着容积损失和机械损失,管路和各种阀类元件通过液流时要产生压力损失和泄露。所有的这样损失所消耗的能量均转变成热能,使油温升高。连续工作段时间后,系统所产生的能量与散发到空气中的热量相等达到热平衡状态,此后温度不再升高。不同的主机,因工作条件与工况不同,最高允许油温是不同的,系统发热温升的计算,就是计算系统的实际油温,如果实际油温小于最高允许油温则系统满足要求。系统中散发热量的元件主要是油箱。在整个工作循环中工进阶段所占用的时间最长,所以系统的发热主要是工进阶段造成的,故按工进工况验算系统温升。工进时液压泵的输入功率如前面计算工进时液压缸的输出功率系统总的发热功率为已知油箱容积,则按照邮箱近似散热面积为假
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