自卸车液压缸设计与研究
自卸车液压缸设计与研究[202001062031]
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关键字:自卸车,液压缸
目 录
1绪 论 1
1.1 课题意义 1
1.2自卸车概述 1
1.3自卸车液压缸的发展现状 1
1.4液压缸结构 2
2 多级液压缸 3
2.1多级液压缸特点 3
2.2多级液压缸工作原理 3
3 液压缸的设计 4
3.1设计的一般原则 4
3.2液压缸工况分析 5
3.3液压缸主要尺寸的确定 6
3.4 液压缸的结构设计 11
4 AMESim仿真 15
4.1 AMESim仿真软件 15
4.2AMESim应用库 15
4.3 AMESim软件 15
5 结论与展望 18
致谢 19
参考文献 21
1 绪 论
1.1 课题意义
我国国内液压缸发展时间短，与国外存在差距，而国外液压缸企业也对我国进行技术上的封锁，虽然徐工、山东润光公司、济南液压公司以及天津工程机械研究所在液压缸发展上做出突破性发展，但还是难以在短时间内拉进差距。因此，共同的努力显得格外重要，本课题的设计也是一些意见。
1.2自卸车概述
随着我国高层建筑、大型水利工程、电力设施的开工及西部大开发,自卸车的市场前景越来越广阔。根据数据显示2013年我国销售重卡77.4万辆，其中自卸车销量约为25.8万辆。2014年重卡行业销量小幅下滑，全年呈现前高后低的趋势，牵引车上升了4.4%，载货车上升了0.4%，自卸车下降了14%。陕汽重卡集团表示，2015年整个重卡市场的容量预计将达到73万辆，牵引车预计将占到总市场量的45%;但自卸车市场将延续2014年的下滑趋势，份额将维持在30%左右。虽然自卸车销量减少，但其数量仍然占有重卡很大比重。因此自卸车的使用寿命就决定人们的选择倾向，其中自卸车液压缸的寿命也对自卸车的选择存在很大影响。
1.3自卸车液压缸的发展现状
自卸车液压缸属于工程车液压缸，而工程车液压缸的发展目前来说，我国的发展与国外存在一些差异，我国自卸车的使用坏境与国外不同，存在较大差异。
1.3.1国外发展现状
国外工程车液压缸发展较早，对液压缸的研究教国内也比较深入。21世纪初Hanchen公司（德国）设计生产了内置活塞杆行程检测系统的液压缸，Storz公司（德国）d 带活塞制动用端面装置的液压缸结构,而Nanbu Tclsukou公司(日本）也设计出可调节活塞杆工作行程的三级伸缩液压缸。德国RUHFUS（卢弗斯）公司在这一方面已经可以将多级液压缸做到8 级，行程达到十几米以上，广泛应用于大型机械，核电等特殊行业和场合。
而且国外工程机械液压技术领域对环保给予充分的重视,主要包括:在工作介质使用可生物分解的液压油,纯水,以减少对环境的污染;降低液压元件及系统由于高压、大流量产生的振动与噪声;不断提高元器件与系统效率,进而节约能源等。
1.3.2国内发展现状
国民经济建设速度逐步加快，促进了工程机械行业的发展，对液压件的数量，质量及技术水平都提出了更高的要求。徐工是我国液压缸领域一大领军企业，徐工先后为中联重科研制了37m、37caf、44m、44caf泵车全套液压缸,成功解决了长期困扰泵车液压缸的含油、活塞杆拉伤等问题,得到了用户的好评。同时为徐重配套的36m、37m、42m泵车液压缸,为广州精益配套的36m、42m泵车液压缸也获得了认可,紧接着山东鸿达、安徽星马等都又成为徐液的新用户,徐液研制的泵车液压缸各项性能指标完全满足主机的要求。东风自卸车是国内自卸车领域的领头羊之一，其发展在国内颇有影响，其液压缸的发展也十分迅速。如：东风解放自卸车油缸、东风大力神前顶举升油缸等。
今后,工程机械的液压控制技术将更加侧重于在电子控制和节能、可靠性和安全性以及环境适应性等方向的研究与相关技术的开发。在电子控制方面,由于电子控制化、自动化是提高工程机械附加值的重要方面,更需要设计者关注用户的需求,从用户角度进行设计。
1.4液压缸结构
液压油缸广泛用于酒楼楼层间的货物传输，由于最低高度仅150-300mm，最适用于不能开挖地坑的工业场合，同时无须上部吊点，动作平稳，操作简单可靠，液压、电器多种保护，让楼层间传输经济、轻松。
液压缸结构设计的参考图：
图1-1
1—缸底；2—缸筒；3—活塞；4、5、6、10—密封圈；
7—活塞杆；8—导向套；9—前端盖（法兰）；11—活塞铰连组件。
1.4.1二级液压缸
二级液压缸广泛应用于自卸车辆，挖掘机等车辆，也有广泛应用与不宜展开作业的工业园区。二级液压缸结构简单，易操作，动作平稳可靠。
二级液压缸结构设计的参考图：
图 1-2
1—后端盖，2，3，4，5，6，7—卡箍，内卡键，鼓型密封圈，导向环，
8—下活柱，9活塞，10—缸筒，11，12，13，14—导向环，导向衬套，蕾型密封圈，防尘圈，
15柱头，16底阀
2 多级液压缸
2.1多级液压缸特点
相比较与单活塞杆液压缸，多级液压缸行程长，结构紧凑，外形尺寸，对主机安装空间要求不大等优点。多级伸缩式液压缸是可以得到较长工作行程的具有多级套筒形活塞杆的液压缸，伸缩式液压缸又称多级液压缸。
多级伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。
当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，可获得很长的工作行程，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。因此，伸出速度由慢变快，相应的液压推力由大变小；这种推力、速度的变化规律，正适合各种自动装卸机械对推力和速度的要求。而缩回的顺序一般是由小到大依次缩回，缩回时的轴向长度较短，占用空间较小，结构紧凑。
2.2多级液压缸工作原理
它是由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。伸出时，由于前一级活塞的有效面积比后一级有效面积大，前一级活塞所受到的推力比后一级活塞受到的推力大，所以前一级活塞先被推动；当前一级活塞运动到行程终点的时候，前一级活塞不能再运动，后一级活塞在液压的推动下运动。
图2-1
3 液压缸的设计
3.1设计的一般原则
液压缸设计时应注意如下问题。
1) 保证液压缸的输出力推力、拉力(或转矩)、行程和往返运动速度满足要求。液压缸的工作压力（输出力的折算值）以液压泵的额定工作压力的 为宜。
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关键字:自卸车,液压缸
目 录
1绪 论 1
1.1 课题意义 1
1.2自卸车概述 1
1.3自卸车液压缸的发展现状 1
1.4液压缸结构 2
2 多级液压缸 3
2.1多级液压缸特点 3
2.2多级液压缸工作原理 3
3 液压缸的设计 4
3.1设计的一般原则 4
3.2液压缸工况分析 5
3.3液压缸主要尺寸的确定 6
3.4 液压缸的结构设计 11
4 AMESim仿真 15
4.1 AMESim仿真软件 15
4.2AMESim应用库 15
4.3 AMESim软件 15
5 结论与展望 18
致谢 19
参考文献 21
1 绪 论
1.1 课题意义
我国国内液压缸发展时间短，与国外存在差距，而国外液压缸企业也对我国进行技术上的封锁，虽然徐工、山东润光公司、济南液压公司以及天津工程机械研究所在液压缸发展上做出突破性发展，但还是难以在短时间内拉进差距。因此，共同的努力显得格外重要，本课题的设计也是一些意见。
1.2自卸车概述
随着我国高层建筑、大型水利工程、电力设施的开工及西部大开发,自卸车的市场前景越来越广阔。根据数据显示2013年我国销售重卡77.4万辆，其中自卸车销量约为25.8万辆。2014年重卡行业销量小幅下滑，全年呈现前高后低的趋势，牵引车上升了4.4%，载货车上升了0.4%，自卸车下降了14%。陕汽重卡集团表示，2015年整个重卡市场的容量预计将达到73万辆，牵引车预计将占到总市场量的45%;但自卸车市场将延续2014年的下滑趋势，份额将维持在30%左右。虽然自卸车销量减少，但其数量仍然占有重卡很大比重。因此自卸车的使用寿命就决定人们的选择倾向，其中自卸车液压缸的寿命也对自卸车的选择存在很大影响。
1.3自卸车液压缸的发展现状
自卸车液压缸属于工程车液压缸，而工程车液压缸的发展目前来说，我国的发展与国外存在一些差异，我国自卸车的使用坏境与国外不同，存在较大差异。
1.3.1国外发展现状
国外工程车液压缸发展较早，对液压缸的研究教国内也比较深入。21世纪初Hanchen公司（德国）设计生产了内置活塞杆行程检测系统的液压缸，Storz公司（德国）d 带活塞制动用端面装置的液压缸结构,而Nanbu Tclsukou公司(日本）也设计出可调节活塞杆工作行程的三级伸缩液压缸。德国RUHFUS（卢弗斯）公司在这一方面已经可以将多级液压缸做到8 级，行程达到十几米以上，广泛应用于大型机械，核电等特殊行业和场合。
而且国外工程机械液压技术领域对环保给予充分的重视,主要包括:在工作介质使用可生物分解的液压油,纯水,以减少对环境的污染;降低液压元件及系统由于高压、大流量产生的振动与噪声;不断提高元器件与系统效率,进而节约能源等。
1.3.2国内发展现状
国民经济建设速度逐步加快，促进了工程机械行业的发展，对液压件的数量，质量及技术水平都提出了更高的要求。徐工是我国液压缸领域一大领军企业，徐工先后为中联重科研制了37m、37caf、44m、44caf泵车全套液压缸,成功解决了长期困扰泵车液压缸的含油、活塞杆拉伤等问题,得到了用户的好评。同时为徐重配套的36m、37m、42m泵车液压缸,为广州精益配套的36m、42m泵车液压缸也获得了认可,紧接着山东鸿达、安徽星马等都又成为徐液的新用户,徐液研制的泵车液压缸各项性能指标完全满足主机的要求。东风自卸车是国内自卸车领域的领头羊之一，其发展在国内颇有影响，其液压缸的发展也十分迅速。如：东风解放自卸车油缸、东风大力神前顶举升油缸等。
今后,工程机械的液压控制技术将更加侧重于在电子控制和节能、可靠性和安全性以及环境适应性等方向的研究与相关技术的开发。在电子控制方面,由于电子控制化、自动化是提高工程机械附加值的重要方面,更需要设计者关注用户的需求,从用户角度进行设计。
1.4液压缸结构
液压油缸广泛用于酒楼楼层间的货物传输，由于最低高度仅150-300mm，最适用于不能开挖地坑的工业场合，同时无须上部吊点，动作平稳，操作简单可靠，液压、电器多种保护，让楼层间传输经济、轻松。
液压缸结构设计的参考图：
图1-1
1—缸底；2—缸筒；3—活塞；4、5、6、10—密封圈；
7—活塞杆；8—导向套；9—前端盖（法兰）；11—活塞铰连组件。
1.4.1二级液压缸
二级液压缸广泛应用于自卸车辆，挖掘机等车辆，也有广泛应用与不宜展开作业的工业园区。二级液压缸结构简单，易操作，动作平稳可靠。
二级液压缸结构设计的参考图：
图 1-2
1—后端盖，2，3，4，5，6，7—卡箍，内卡键，鼓型密封圈，导向环，
8—下活柱，9活塞，10—缸筒，11，12，13，14—导向环，导向衬套，蕾型密封圈，防尘圈，
15柱头，16底阀
2 多级液压缸
2.1多级液压缸特点
相比较与单活塞杆液压缸，多级液压缸行程长，结构紧凑，外形尺寸，对主机安装空间要求不大等优点。多级伸缩式液压缸是可以得到较长工作行程的具有多级套筒形活塞杆的液压缸，伸缩式液压缸又称多级液压缸。
多级伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。
当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，可获得很长的工作行程，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。因此，伸出速度由慢变快，相应的液压推力由大变小；这种推力、速度的变化规律，正适合各种自动装卸机械对推力和速度的要求。而缩回的顺序一般是由小到大依次缩回，缩回时的轴向长度较短，占用空间较小，结构紧凑。
2.2多级液压缸工作原理
它是由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。伸出时，由于前一级活塞的有效面积比后一级有效面积大，前一级活塞所受到的推力比后一级活塞受到的推力大，所以前一级活塞先被推动；当前一级活塞运动到行程终点的时候，前一级活塞不能再运动，后一级活塞在液压的推动下运动。
图2-1
3 液压缸的设计
3.1设计的一般原则
液压缸设计时应注意如下问题。
1) 保证液压缸的输出力推力、拉力(或转矩)、行程和往返运动速度满足要求。液压缸的工作压力（输出力的折算值）以液压泵的额定工作压力的 为宜。
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