带式输送机的液压自动张紧及检测装置设计.docx

毕业设计(论文)

液压皮带张紧和监测装置设计
THE DEVICE DESIGN OF THE HYDRAULIC TENSIONER AND THE DETECTION OF THE BELT CONVEYOR

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20**年
5月
27日

摘要
本论文是设计一种用于带式输送机的液压自动张紧及检测装置。首先，通过查阅资料，分析了现有的张紧装置的优缺点，并在此基础上设计了装置的总体布局。其次，通过对工况要求的分析，选择液压张紧的方式，并查阅资料设计了该装置的液压系统，主要部件液压缸以及对部分辅助液压元件进行了计算和选择。最后，通过与指导老师交流和查阅资料选择了用单片机控制的液压检测装置对皮带进行自动张紧。采用单片机具有反应快，实时监控等优点，达到生产使用的要求。该装置可作为大型带式输送机的张紧装置，例如煤矿上的带式输送机等。

关键词 带式输送机；液压系统；液压缸；单片机；绞车

Abstract
This paper is to design a hydraulic auto-tensioner and a detection device for the belt conveyor. First accessing to information, I analyzed the advantages and disadvantages of the existing tensioning device. And on this basis, I designed the overall layout of the device. Secondly I analyzed the working conditions and selected the hydraulic tensioning mean,

Keywords belt conveyor winch

目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1带式输送机简述 1
1.2带式输送机的工作原理 1
1.3带式输送机的构成及特点 1
1.3.1 带式输送机的构成 1
1.3.2带式输送机的特点 2
1.4 带式输送机张紧装置的作用和类型 3
1.5现有带式输送机张紧装置的原理及特点 3
1.5.1重锤式张紧装置 3
1.5.2螺旋式张紧装置 4
1.5.3钢绳绞车式张紧装置 4
1.5.4电控自动张紧装置 4
1.6带式输送机液压张紧装置 5
1.7液压式自动张紧装置的设计 7
2 皮带运输机液压自动张紧装置的总体结构 8
2.1总体结构各部件的确定 8
2.1.1执行部件的选择 8
2.1.2控制部件的选择 8
2.1.3动力及其它部件的选择 8
2.2系统结构布置简图绘制 8
2.2.1张紧装置总体组成及其作用 9
2.2.2系统结构布置简图 9
3 张紧装置的液压系统设计 10
3.1设计参数和拉紧装置应该满足要求分析 10
3.1.1设计参数 10
3.1.2设计要求分析 10
3.2工况分析并确定液压缸参数 11
3.1.1负载分析初步确定各工况的负载和速度 11
3.1.2初步确定液压缸参数 11
3.3液压缸的设计 12
3.3.1液压缸的类型确定 12
3.3.2液压缸的安装形式 13
3.3.3液压缸重要技术性能参数的计算 14
3.3.4缸筒的设计与计算 14
3.4活塞杆的设计与计算 17
3.4.1活塞杆尺寸的确定 17
3.4.2活塞杆的形式和材料及技术要求 17
3.4.3活塞杆的强度计算 18
3.4.4活塞杆的结构设计 18
3.5活塞的设计与计算 19
3.5.1活塞的结构形式 19
3.5.2活塞的材料及技术要求 19
3.5.3活塞的尺寸的确定 20
3.6导向套的设计与计算 20
3.7端盖和缸底的设计与计算 21
3.7.1端盖的设计 21
3.7.2端盖的材料和技术要求 22
3.8其他零件的设计与计算 22
3.8.1油口的设计与计算 22
3.8.2挡圈的设计选择 23
3.8.3轴套的设计与计算 24
3.9液压缸的密封防尘导向的选择 24
3.9.1端盖和活塞杆的密封防尘 24
3.9.2端盖和缸筒的密封 25
3.9.3活塞和活塞杆的密封 26
3.9.4活塞和缸筒的密封 26
3.10液压回路的分析及选择 26
3.10.1液压回路的选择 26
3.10.2液压回路的组合及其动作原理 28
3.11液压元件的选择 29
3.11.1液压泵的计算与选择 29
3.11.2驱动电机的计算和选择 30
3.11.3液压元件型号 30
3.11.4油管的计算和选择 30
3.11.5蓄能器，油箱的选择 31
4 外设的选用 33
4.1绞车的选型 33
4.2滑轮的设计与选用 33
5 张紧装置的控制系统设计 35
5.1控制功能分析 35
5.2硬件的选择 36
5.2.1单片机的选择 36
5.2.2压力传感器的选择 37
5.2.3模数转换器的选择 38
5.2.4变频器的选择 39
5.3程序流程图的设计 42
5.3.1单片机2控制变频器程序流程图 42
5.3.2单片机1的程序流程图 43
5.4电路图的绘制 44
结论 46
致谢 47
参考文献 48

带式输送机简述
带式输送机，又称胶带输送机，现场俗称“皮带”。它是冶金，电力和化工等工矿企业常见的连续动作是运输设备之一，尤其在煤炭工业中，使用更为广泛。在煤矿上，带式输送机主要用于采区顺槽，采区上（下）山，主要运输平巷及斜井，较常用于地面生产和选煤厂中。
带式输送机的工作原理
带式输送机的结构示意图如图1-1所示，输送带绕经驱动滚筒1和机尾换向滚筒5形成无机闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊3支撑着。拉紧装置的作用是给输送带正常云状所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行。

图1-1带式运输机工作原理图
1.驱动滚筒2.清扫装置3.托辊4.输送带5.机尾换向滚筒6.拉紧装置带式输送机的构成及特点
1.3.1 带式输送机的构成
带式输送机主要有输送带，驱动装置，托辊及支架，拉紧装置，制动装置，储带装置和清扫装置组成。如图1-2为SSJ系列可伸缩带式输送机；如图1-3为TD75型通用固定带式输送机。
1.3.2带式输送机的特点
带式输送机铺设倾角一般为16°~18°,一般向上运输取较大值，向下运输取较小值。带式输送机能力大，调度组织简单，维护方便，因而运营费低。此外，结构简单，运行平稳可靠，运行阻力小，耗电量低，容易实现自动化也是它的特点。

图1-2 SSJ系列可伸缩带式输送机

图1-3 TD75型通用固定带式输送机输送带最初是由传送带发展而来的，随着输送机的用途不断扩大和科学技术的发展，输送带为了满足输送机的要求，品种不断扩大，但所有的输送机在运行一段时间后都有可能使输送带变长，变形等，输送带的变长由弹性伸长和永久伸长组成。所以，需要采用张紧装置来克服由于输送带变长而引起的缺陷。带式输送机装置是矿用带式输送机不可缺少的重要组成部分，它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命等。
1.4 带式输送机张紧装置的作用和类型
为了保证输送机能正常运转，张紧装置势必不可少的装置之一。张紧装置有四个主要作用：
1.保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。
2.保证承载分置最嚣张锂电的必须张紧力，限制输送带在托辊之间的垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑，跑偏等现象。
3.补偿塑性变形与过渡工况式输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，所以张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常工作。
4.为输送带重新接头作必要的行程准备。每每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间街头会出现问题，必须截头重做，而这时可通过放松拉紧装置重新接头来解决。
现有张紧装置大致五种，分别是：重锤车式张紧装置，螺旋式张紧装置，钢绳绞车式张紧装置，电控式自动张紧装置和液压式自动张紧装置。
1.5现有带式输送机张紧装置的原理及特点
1.5.1重锤式张紧装置
如图1-4所示，机尾换向滚筒1固定在小车2上，垂直悬吊的重锤3和小车2相连，由于重锤3的重量可以为一定值，所以皮带的张力，拉紧力恒定，同时重锤靠自重张紧，能自动补偿皮带的伸长，但其需要的空间大，占地面积大，往往受空间限制而无法使用，易于使用在固定式长距离运输机上。

图1-4 重锤车式张紧装置
1.滚筒 2.小车 3.重锤
1.5.2螺旋式张紧装置
如图1-5所示，拉近滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可以在导轨上滑动，旋转螺旋杆使活动架上的螺母和活动架一起前进和后退，达到张金和放松的目的。其结构简单，但行程太小，只适用于短距离的运输机上，且当皮带自行伸长时，不能自动张紧。

图1-5 螺旋式张紧装置
1.5.3钢绳绞车式张紧装置
如图1-6所示，这种张紧装置是利用小型绞车张紧。绞车一般用蜗轮蜗杆减速器带动卷筒来缠绕钢绳从而张紧皮带。这种张紧装置的优点是体积小，拉力大，所以被广泛运用到井下带式运输机中，但其不能自行张紧。

图1-6 钢绳绞车式张紧装置
1.5.4电控自动张紧装置
自动张紧装置不仅能根据主动滚筒的牵引力来自动调节拉紧力，而且还能补偿皮带的伸长。如图1-7所示，是电控自动张紧装置的一种，此张紧装置只能保持张紧力恒定，相当于重锤是拉紧装置，不能根据其工况随时改变张紧力。

图1-8 电控自动张紧装置
1.控制箱 2.永久磁铁 3.控制杆 4.弹簧 5.缓冲器 6.电动机 7.减速器 8.链传动 9.传动齿轮 10.滚筒 11.钢丝绳 12.拉紧滚筒及活动小车 13.皮带
电动机6启动后，经过弹性连轴节带动蜗轮减速器7，在经过传动装置8（链传动）带动下面的滚筒，下面的滚筒通过传动比为1:1的齿轮9带动上面的滚筒，两个滚筒10旋转方向相反，这样通过钢绳11可以移动小车12，是皮带13存储或放出，张紧或放松。控制杆2的一端通过钢绳绕过两个定滑轮组后与动滑轮相连，另一端连有两根弹簧4，通过调节弹簧可以做到满足所需要的拉力。在钢绳拉力和弹簧拉力的共同作用下，控制杆处于中间位置。当胶带张紧力小于调节好的数值时，弹簧对控制杆的作用力大于钢绳对控制杆的作用力，原被拉伸的弹簧缩回，带动控制杆向右偏斜。装在控制杆上的磁铁3接通安装在控制箱1中的张紧继电器，开动绞车使皮带拉紧，钢绳对控制杆的张紧力逐渐增加，弹簧又逐渐伸长。当皮带的张紧力恢复到调节好的数值时，控制杆回到中间位置。这时永久磁铁离开张紧继电器，继电器断开，绞车停止转动，从而张紧过程结束。反之，当胶带张紧力大于调节好的数值时，可以开动绞车反转，以放松皮带。缓冲器5的作用是使张紧力的震荡受到阻尼作用。此装置中的张紧力调节可以通过调节弹簧实现。
1.6带式输送机液压张紧装置
ZYL500J型带式输送机自控液压拉紧装置
带式输送机自控液压拉紧装置是根据我国带式输送机的特点，吸取世界工业发达国家的先进技术，考虑大师输送机在工作时所需拉紧力不同，经合理的张力模型分析研究而设计的。如图1-9所示，ZYL500J型自控液压拉紧装置适用于长距离歹势输送机的张紧，主要由拉紧油缸，液压泵站，蓄能站，电气控制开关，张紧小车和拉紧附件等五大部分组成。其中液压泵站，蓄能站和电气控制开关不需要做地基，仅要求安放地点不落物料和水即可。

图1-9 ZYL500J型带式输送机自控液压拉紧装置液压原理图
1，13，15.吸油滤油器2.组电机泵组3，14.电磁溢流阀4.手动换向阀5.液控单向阀6，12.压力表7.拉紧油缸8.蓄能器9.截止阀10.压力继电器11.溢流阀16.副电机泵组17.卸荷溢流阀18.电液电磁换向阀20.平衡阀21.制动器22.液压马达
液压系统的工作原理如下：
将旋钮开关调整到自动位置，按下启动按钮准备进入启动过程
自动状态
1.输送机启动
控制开关得到启动信号后，电磁铁2DT,4DT及主电机得电启动张紧绞车正转，张紧力上升至启动设定值，电磁铁2DT，4DT及主电机失电张紧绞车停止正转，并返回允许启动信号，进入启动过程。输送机在启动过程中张紧系统不允许参与任何动作。输送机启动完成后，并发出满速信号或通过时间延时t秒。控制开关得到满速信号或延时t秒后，电磁铁2DT，3DT及主电机得电启动张紧绞车反转，张紧力下降至运行上限设定值。电磁铁2DT，3DT及主电机失电张紧绞车停止反转，进入正常运行阶段。
2.正常运行阶段
在正常运行期间，当系统张紧力低于测力装置变送设定下限值时，电磁铁2DT，4DT及主电机得电启动张紧绞车正转，张紧力上升至测力装置变送设定上限值。电磁铁2DT，4DT及电机失电张紧绞车停止正传。
在正常运行期间，当活塞杆伸出行程达到头行程开关时，发出报警故障灯闪烁信号。通知值班司机输送机停车后需要调整活塞杆伸出位置。
在正常运行期间，当活塞杆缩回行程达到头行程开关时，发出报警故障灯闪烁信号。通知值班司机输送机停车后需要调整活塞杆伸出位置。
若系统张紧力超过设定高限值时，电磁铁2DT,3DT及主电机得电启动张紧绞车反转，张紧力下降至运行上限设定值。电磁铁2DT，3DT及主电机失电张紧绞车停止反转。
3.停机阶段与正常运行阶段工况相同，等待再次启动准备信号。
1.7液压式自动张紧装置的设计
液压式自动张紧装置有很多形式，其最终目的就是不仅能根据主动滚筒的牵引力来自动调节拉紧力，而且还能补偿皮带的伸长以及在输送机皮带调整时能方便操作等。
本设计采用液压缸和绞车结合的液压式自动张紧装置，一定程度上满足了上述目的，定为生产实际带来很大效益。
通过上文分析，结合他们的优点，下面将分三部分对液压式自动张紧装置的结构布置，液压系统和液压缸等进行设计，计算。

2 皮带运输机液压自动张紧装置的总体结构2.1总体结构各部件的确定
通过对整个张紧装置的作用以及应满足的要求的分析和选择，确定装置应具有的部件如下。
2.1.1执行部件的选择
由前文可知张紧装置在其工作过程中的作用如下：
1.保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。
2.保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托锟之间垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑，跑偏等现象。
3.补偿塑性变形与过渡工况式输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，所以张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常工作。
4.为输送带重新接头作必要的行程准备。每每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间街头会出现问题，必须截头重做，而这时可通过放松拉紧装置重新接头来解决。
可见，张紧装置因具有自动调节拉紧力，响应快，体积小，控制简单等特点。根据设计要求，液压自动张紧装置的执行元件可选择工程液压缸结合调度绞车的形式，以满足皮带机在正常工作，断带调整，重新接头以及位置转移时对张紧装置的不同要求。
2.1.2控制部件的选择
1.皮带运输机在煤矿生产中大多用在井下和地上选煤，在井下使用时应保证其工作过程中不产生电火花，所以张紧装置应有防爆控制箱。
2.张紧装置正常工作时，可采用泵断续的供油，利用蓄能器实现油缸的自动张紧和特殊情况下启动保护作用，以降低能耗。
3.在皮带运输机尾部拉紧小车的轨道上设置行程开关，来控制液压缸张紧系统快速动作，以防在断带时拉紧小车的快速后退和油缸中某一腔的液压急剧变化而造成很大的冲击对系统带来巨大的破坏。
2.1.3动力及其它部件的选择
1.设置液压泵站，为系统提供动力。
2.设置固定绳座，选择系统所用的钢绳以及其他附属元件。
2.2系统结构布置简图绘制2.2.1张紧装置总体组成及其作用
由上文分析，选择可知，张紧装置总体有以下几个部分组成：
1.油缸，正常工作时的执行元件。
2.慢速调度绞车，在皮带机断带调整，重新接头时工作。
3.防爆控制箱，皮皮带机在井下工作时起隔离，防爆作用。
4.液压泵站，提供压力油，提供系统动力。
5.蓄能器，在液压泵间隔空转是为系统提供动力，并在特殊情况下起保护作用。
6.行程开关，起断带保护的作用。
7.其他部件，为系统起固定，连接，传动等作用。
2.2.2系统结构布置简图

图2-1 皮带机液压自动涨紧装置系统结构布置简图
1.皮带2.拉紧小车3.小车轨道4.钢绳5 .行程开关6.液压泵站7.滑轮组8.防爆控制箱9. 蓄能器10. 慢速调度小车11.压力传感器 12. 拉紧油缸13. 固定绳索
系统结构布置图说明：
1.此图为示意图，详见工程图。
2.拉紧油缸的中线位置，滑轮组，钢绳的布置位于同一水平面内。
3.防爆控制箱8，液压泵站6为无地基放置件，可根据使用场合的不同灵活放置。
4.滑轮组之间的垂直距离要尽可能大，以保证拉紧小车的稳定性。
3 张紧装置的液压系统设计
3.1设计参数和拉紧装置应该满足要求分析
3.1.1设计参数
1.启动张力是正常运行的1.3-1.5倍要求
2.被拉紧皮带宽1米
3.最大拉紧力150KN
4.张紧速度：V1=2m/min，快退速度为：V2=4m/min
5.张紧行程：S=1000mm
3.1.2设计要求分析
结合生产实际，考虑多方面原因得出以下拉紧装置应满足的要求：
1.如图3-1所示，实现油缸的张紧，松开以及特殊时期的动作
2.张紧系统能随皮带张力的大小的变化而动作，实现皮带的张紧力在一范围内保持不变，哲理取皮带的张力F的范围为：
0.95F<F<1.05F 式（3.1）
3.能满足在特殊情况下对系统的保护，如：断带时的断带保护，过载时的过载保护等
4.由于启动时需要的压力很大，应保护系统启动时的工作压力值为正常工作时的1.3-1.5倍，满足油缸能正常启动而不至于产生皮带打滑等不良现象，同时要保证系统运行平稳，冲击较小。

图3-1 油缸布置位置及连接油路图
1.皮带2.拉紧小车3.小车轨道4.钢绳5. 行程开关 6. 滑轮组7. 拉紧油缸8. 固定绳座
负载分析初步确定各工况的负载和速度液压缸负载主要包括：张紧力，摩擦阻力，惯性阻力，重力，密封阻力和背压阻力等。
1.张紧力：根据油缸，钢绳的连接形式可知：
F，工=150/2=75KN 式（3.2）
同时应考虑油缸启动时的压力应为实际工作压力的1.3-1.5倍(取1.4倍计算)，所以油缸的F，启在启动时应为105KN。
2.摩擦阻力：
由于液压缸的摩擦阻力相对于张紧力很小，故可忽略不计。
3.惯性阻力，重力：
由于液压缸水平布置，且其工作时运动量很小，不属于快速往复运动型，故惯性阻力，重力可不予考虑。
4.密封阻力和背压阻力：
将密封阻力考虑在液压缸的机械效率中去，取液压缸的机械效率为0.9。
背压阻力是液压缸回路上的阻力，初算时可不考虑，其数值在系统确定后才能定下来。由上面计算可得表3-1液压缸各工况负载

工况
计算公式
液压缸负载（KN）
启动阶段

F启max=105/0.9=116.67KN
正常工作阶段

F工=75/0.9=83.3KN
由于液压缸的工况阶段在张紧阶段，且其快退时的速度范围没有限制，所以在设计过程中主要考虑正常工作阶段以及启动阶段。
3.1.2初步确定液压缸参数
1.液压缸的内径和活塞杆的内径
由F启max=116.67KN，F工=83.3KN，由《机械设计手册》表17-6-2初取P工=12MPa（设计的液压缸公称压力为16MPa），为防止启动产生冲击，液压缸回油腔应有背压，设背压为0.6MPa。为保证稳定的低速进给，用液压缸的无杆腔作为工作进给时的工作腔，由《液压与气压传动》式（3-15）和式（3-19）得：
式（3.3）
式（3.4）
故液压缸的直径D为：
==0.1127m=11.27cm 式（3.5）
根据国标GB/T2348-1993，可取D=12.5cm。
同时，由，故可取活塞杆直径d为：
=8.84cm 式（3.6）
查表得，取标准值d=8cm。
根据已取得缸径和活塞杆的直径，计算液压缸的实际有效面积，无杆腔面积A1和有杆腔面积A2分别为：A1=122.66cm2，A2=72.42cm2。
验算液压缸能否获得最小的稳定速度，如果验算后不能获得最小稳定速度时，还要相应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止，其计算方法如下；
=70/2=35cm2
式中 A稳——能保证最小稳定速度的最小有效面积；
Qmin——调速阀最小稳定流量；从手册中差得Q=25L/min，流量阀Qmin=70cm3/min；
Vmin——执行机构最小速度。
根据上面计算，由于液压缸有效面积A1>A稳，所以能满足最小稳定速度的要求。
2.计算进给液压缸各运动阶段的压力，流量和功率通过估计，工作时背压P背=Pa，快退时背压P背=Pa,同时根据上面计算出的液压缸的直径及活塞杆的直径等，计算出液压缸各运动阶段的压力，流量和功率，如下表3-2。

工况
负载F(KN)
回油腔压力P2(Mp)
进油腔压力P1(Mp)
输入油量Q(L/min)
输入功率N(KW)
计算公式
启动阶段
116.67

23.22
变化值
变化值

张紧阶段
83.3
0.6
7.15
24.53
2.92

快速后退阶段
0
0.8
1.35
28.97
0.65

3.3液压缸的设计
3.3.1液压缸的类型确定
根据设计要求，设计液压系统为中高压系统，根据不同类型液压缸所需满足的工况情况的不同，可选择“双作用单杆直线液压缸”，根据《机械设计手册》选择焊接型液压缸，因为这类液压缸暴露在外面的零件较少，外表光洁，外形尺寸小，能承受一定的冲击负载和恶劣的外界环境条件。但由于前端盖螺纹强度和预紧时端盖对操作的限制，因而不能用于过大的缸的内径和较高的工作压力，缸的内径常用于D<200mm,额定压力P<25MPa。其示意图和符号如图3-2。

液压缸示意图

符号图
图3-2 液压缸示意图和符号图
3.3.2液压缸的安装形式
根据前面所作的分析，以及液压缸所要满足的要求，可设计液压缸的安装为法兰固定底座形式，如图3-3所示，液压缸轴线水平，缸体固定。图3-4为液压缸径向安装示意图。

图3-3 液压缸安装结构示意图
1.安装法兰2.缸体

图3-4 液压缸径向底座安装示意图
3.3.3液压缸重要技术性能参数的计算
1.工作负载
液压缸张紧阶段的工作负载：
F张= 75/0.9=83.3KN 式（3.8）
液压缸启动阶段的工作负载：
Fmax=105/0.9=116.67KN 式（3.9）
2.流量 Q=24.53-28.97L/min
3.运动速度 V=2-4m/min
4.行程长度：L=1000mm
3.3.4缸筒的设计与计算
缸筒是液压缸的主要零件，它与端盖，缸底，油口等零件构成密封的容腔，用以容纳压力油，同时它是活塞的运动“轨道”。
1.缸筒的技术参数选择(如图3-5)
（1）缸体的材料：采用35号钢，并应调制到241-285HB。

图3-5 缸筒图
（2）技术要求：
缸体采用H9配合。表面粗糙度Ra为0.1-0.4um，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.2-0.4um；
缸体内径D的圆度，圆锥度，圆柱度公差不大于内径公差之半；
缸体端面T的垂直度公差值可按7级精度选取；
当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6级精度的米制螺纹；
为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内应镀以厚度为30-40um的铬层，镀后进行珩磨或抛光；
（3）安全系数：
查表取安全系数:n=3,查表得35号钢的材料的抗拉强度
3.缸体的结构设计与连接强度计算
缸筒的两端分别和缸盖和缸底相连，构成密闭的压力腔，因而它的机构形式和缸盖及缸底密切相关。缸筒是液压缸的主体，其余零件装配其上，它的结构形式对加工和装配有很大影响，因此其结构应尽量便于装配，拆卸和维修。
（1）本着上面的观点，为便于液压缸安装特在缸筒的外壁焊接两法兰，以便于安装，其大小尺寸可根据具体安装尺寸而定，具体尺寸见装配图。如图3-3所示。
焊接强度的计算：根据《机械零件设计手册》焊接强度要满足
式（3.11）

a >1.2mm
式中 Fmax=116670N；
L=D==0.46m；
[]=0.6[]=。
即一般焊接即可满足要求。
（2）结构形式
鉴于此液压缸用于皮带运输机张紧装置中，主要为矿上所用，且内径D<200mm，额定压力PN <25MPa,所以采用缸筒和缸底及端盖的连接方式为：缸筒和缸底采用焊接，缸筒和缸盖采用内卡环连接。这样，液压缸的零件较少的暴露在外面，外形尺寸相对较小，能满足环境恶劣时的使用要求。
(3)连接强度计算
焊接强度的计算（如图3-6）
==3.73MPa 式（3.12）
式中 P——液压缸的最大压力（KN）；
D1——缸筒的外径（cm）；
D2——缸筒的内径（cm）；
——焊接效率，一般取=0.7。
显然，,满足条件;—缸体材料的抗拉强度530MPa，n—材料的安全系数取3。

图3-6 缸底焊接及尺寸图
1.缸壁2.缸底
卡环连接强度计算（如图3-7）
卡环a—a截面上的剪应力为：
==0.35MPa 式（3.13）
卡环a—b侧面的挤压应力为：
==0.72MPa 式（3.14）
由上可知，显然满足强度要求。
缸筒危险截面（a—a）的拉应力为：
==4.93MPa 式（3.15）式中 P——液压缸的最大负载（N）；
D1——缸筒的外径m；
D——缸筒的内径m；
H——卡环厚度m，取h=（缸壁的厚度）；
L——卡环的宽度m，取L=h。
由上可知，显然满足强度要求。

图3-7 端盖内卡环连接图
1.缸体2.卡环3.轴套4.端盖5.挡圈
3.4活塞杆的设计与计算
3.4.1活塞杆尺寸的确定
1.由前文计算可知，已确定活塞杆直径为d=80mm。
2.活塞杆的长度3.4.2活塞杆的形式和材料及技术要求
取活塞杆的形式为：实心活塞杆，材料为45号钢。
活塞杆的技术要求为：
1.活塞杆的热处理：初加工后调质到硬度为229-285HB；淬火处理，淬火深度0.5-1mm；
2.活塞杆d和d1的圆度公差值按8,9或10级精度选取；
3.活塞杆d的圆柱度公差值按8级精度选取；
4.活塞杆d对d1的径向跳动公差值为0.01mm；
5.端面T的垂直度公差值按7级精度选取；
6.活塞杆上有联接销孔时，该孔径按H11级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值按6级精度选取；
7.活塞杆上下工作表面的粗糙度为Ra=0.63um，表面镀铬，镀层厚度约为0.05mm，镀后抛光以提高耐磨性和防锈性。
3.4.3活塞杆的强度计算
根据设计要求以及实际工作情况，此活塞杆只受轴向压力和拉力，可近似用直杆承受拉压负载的简单强度计算公式进行计算，即
式（3.16）
=23.22MPa
式中 F——活塞杆的作用力，N；
D——活塞杆的直径，m；
[]——材料的许用应力，MPa；45号钢，>600MPa,>340MPa。
显然，活塞杆符合要求。
3.4.4活塞杆的结构设计
1.活塞杆和活塞的连接
液压系统为中压系统，本着满足方便安装，连接强度高等要求，选择卡环式连接，如图3-8所示。
2.活塞杆端部和负载的拖动机构相连接，考虑到液压缸工作时轴线固定不动，

mm张紧装置的控制系统设计
5.1控制功能分析
单片机控制二位二通电磁阀7,4YA得电，张紧阶段：单片机控制二位二通电磁阀7,4YA失电，当液压缸内的压力达到正常工作的压力时，单片机控制电磁溢流阀1,1YA得电，
序
号
工
况

三个月的毕业设计终于结束了，在此过程中我学到了很多，通过这次毕业设计使我对大学四年所学的知识进行了系统的总结。在本设计中，我主要做了以下三方面的工作：
1.对装置的机械部分进行了设计。首先，通过查资料，确定了装置的布局。其次，由设计要求，对主要部件液压缸进行了设计计算，并根据系统特性选择了端盖和缸筒，缸底和缸筒的连接形式。最后，对液压元件进行了计算选择。
2.对装置的液压系统部分进行了设计。根据工况要求，设计了和由于本人水平有限，难免有错误之处，希望大家不吝指正。

时间过得很快，转眼大学生活即将结束。通过毕业设计我学到了很多，将大学四年所学的知识进行了总结。
在本次设计中，首先要感谢我的指导老师陈跃老师，感谢他在毕业设计中给予我的帮助，对我在毕业设计中的疑问进行了详细的解答，并且每周还检查一次，督促我按进度完成毕业设计。其次要感谢我的舍友王鑫同学，感谢他在机械制图方面对我的帮助。最后要感谢我的母亲，是她的勤俭节约和无私关爱使我完成了大学学业。

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