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前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行了實(shí)習(xí)之前對所學(xué)的各科課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。
我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)DZF三用閥，該三用閥主要用于煤礦液壓支柱系統(tǒng)。所以我們對該三用閥的閥筒、彈簧等零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，并進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算。經(jīng)過查閱資料等多方面行到了綜合訓(xùn)練，我們具有了初步結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合能力。
由于三用閥用在液壓系統(tǒng)中，因此也要對其閥筒進(jìn)行流體力學(xué)的強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)，用在煤礦液壓支柱上，難免要出現(xiàn)一些故障，將在此設(shè)計(jì)中一一的去解除和有效的進(jìn)行維護(hù)。以及在裝配過程中要注意的事項(xiàng)。三用閥可以說是個(gè)比較精密的零件，所以在加工當(dāng)中要特別要保證其精度，以防止出現(xiàn)泄露。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己的未來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能夠鍛煉自己的分析問題的能力、解決問題的能力，為自己今后參加祖國“四化”建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于我們所學(xué)的大多數(shù)是書面知識與實(shí)際運(yùn)用總有一定的差距，故在本設(shè)計(jì)中有差錯(cuò)和不足之處，墾請老師給予批評指正。在此感謝各位老師的指導(dǎo)和幫助，使我能夠順利完成本次設(shè)計(jì)。
第一章 零件的分析
一、零件的作用與組成：
本產(chǎn)品是液恒阻式單體液壓支柱，DJA、DJB、DFB型金屬配合使用供煤礦工作支護(hù)頂板用，用時(shí)可供綜合機(jī)械廠化采煤工作面端頭支護(hù)頂板用，也適合于綜采端頭支架鉚固點(diǎn)支柱或其他巷道內(nèi)的一般支護(hù)，金屬頂梁與各種類型的單體金屬頂梁與各種類型的單體金屬頊梁單體金屬支柱配合組成金屬支架供煤礦在水平及緩頃斜回采工作面支護(hù)的一種高強(qiáng)度頂梁中使用，三用閥是供液壓系統(tǒng)的零件，相當(dāng)于一個(gè)輪胎的一個(gè)閥門。
三用閥包括單項(xiàng)閥、安全閥、卸載閥，安全閥保證支柱具有恒阻特性，當(dāng)外載壓迫支柱使內(nèi)部液壓達(dá)到額定值后，安全閥啟，支柱溢流并下縮，將液壓降低后，安全閥關(guān)閉。安全閥的開啟與關(guān)閉壓力反映了支柱的恒阻特性DZF.00三用閥是DZ礦用單體液壓支柱上的一個(gè)主要部件，是支柱的心臟部分，它能完成支柱升柱，初撐和降柱工作，并能使支柱穩(wěn)定在任一高度上，保持額定工作阻力使之成為恒阻式支柱，它能保證采煤工作面上有一個(gè)較安全的工作環(huán)境。
該種用于煤礦井下單體液壓支柱的《具有節(jié)流卸載的三用閥》，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。三用閥由進(jìn)液單向閥、安全閥及卸載閥組成。$由于增設(shè)了過濾器，大大提高了閥的抗污能力，減輕了污物對三用閥本身及單體液壓支柱的磨損，同時(shí)過濾器拆裝簡便，便于清洗，可重復(fù)使用。此閥具有環(huán)形節(jié)流間隙，使卸載時(shí)流經(jīng)卸載閥閥墊的工作液沖刷力降低，從而延長了三用閥的使用壽命，同時(shí)減輕了卸載時(shí)的液壓沖擊，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。
二、零件的工藝分析：
本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)三用閥的右閥筒，從零件圖上可以看出，這是個(gè)加工難度很大的零件，因?yàn)榱慵蟮墓罘秶苄?，為了保證加工時(shí)的精度，同時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，我們在加工φ27孔時(shí)設(shè)計(jì)了專用的夾具，同時(shí)在加工內(nèi)外圓表面時(shí)所要求的精度很高，我要經(jīng)過粗加工、精加工，甚至半精加工才能保證加工精度，尤其是內(nèi)表面φ28H9、φ26.8、φ27.8的溝糟，因?yàn)槭怯迷谝簤合到y(tǒng)中，所以要保證其密封性，還要進(jìn)行光整加工，表面還要鍍青銅。
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
一、 確定毛坯的制造形式：
零件為鋼制零件，考慮到用在三用閥的液壓系統(tǒng)中，必須要承受很大的沖擊力，而且內(nèi)表面必須非常的光滑，不準(zhǔn)有任何一點(diǎn)的毛刺，所以不緊要求要精磨，還要表面鍍青銅，以便能增加表面光滑性，同時(shí)能使零件更好的密封性和耐磨性。因?yàn)榱慵榇笈可a(chǎn)，所以零件的毛坯制造形式選擇模鍛的方法來制造。零件的輪廓尺寸不太大，用這種方法能提高生產(chǎn)率，這樣也能更好的保證其加工精度，從而能提高了經(jīng)濟(jì)效益。
二、確定工藝線路：
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是零件的尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能夠妥善的得到保證。生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮用萬能性機(jī)床配以專用夾具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考試經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降，這樣才能提高生產(chǎn)效益。
1、工藝路線方案一：
工序Ⅰ：粗車φ36表面、粗車φ42、φ48表面
Ⅱ：精車φ36表面，并車削螺紋M36×1.5×6g
Ⅲ：精車φ42外圓表面、精車φ48外表面
Ⅳ：倒角1×45，2×45
Ⅴ：粗車3×φ34、粗車φ36溝糟
Ⅵ：精車3×φ34、精車φ36溝糟，并倒圓角R1、R0.1
Ⅶ：車內(nèi)角15度，
Ⅷ：鏜內(nèi)環(huán)φ28、鏜內(nèi)溝糟φ27，φ29、φ17內(nèi)表面，
Ⅸ：倒角落1×45度內(nèi)角
Ⅹ：鉆孔φ27
Ⅺ：精磨各個(gè)表面，去毛刺
Ⅻ：光整加工，表面鍍青銅
2、工藝路線方案二：
工序 Ⅰ：車內(nèi)倒角15度角，粗鏜并精鏜φ28內(nèi)表面
Ⅱ： 粗鏜并精鏜φ27的內(nèi)溝糟
Ⅲ ：粗鏜并精鏜φ29、φ17內(nèi)表面
Ⅳ ：倒角1×45度角
Ⅴ：粗車φ36表面，φ42、φ48外表面
Ⅵ：精車φ36、并車削螺紋M36
Ⅶ：粗車3×φ34的外溝糟
Ⅷ：精車φ36溝糟并倒圓角R1，R0.1
Ⅸ：鉆孔φ27
Ⅹ：精磨整個(gè)表面，去毛刺，達(dá)到預(yù)期的要求的精度
Ⅺ：光整加工，表面鍍青銅。
3、 工藝方案的比較與分析：
上述兩個(gè)工藝特點(diǎn)在于：方案一是先加工外表面的各個(gè)溝糟和螺紋等。后加工內(nèi)部位，而方案二與此恰好相反，是先加工內(nèi)表面，然后再加工外面。兩者晨鉆φ27孔時(shí)的順序是相同的，為了保證所有加工精度，把左端面看作定位基準(zhǔn)，車外端面可以在車床上實(shí)現(xiàn)。鏜內(nèi)表面要在鏜床上來實(shí)現(xiàn)，至于鉆φ27的孔，由于本次生產(chǎn)為批量生產(chǎn)，所以要鉆φ27孔時(shí)在要專用夾具的鉆床上來完成，這樣能保證加工時(shí)的精度，又能提高生產(chǎn)效率。為了減少加工工序，節(jié)約時(shí)間，具體的綜合上述兩種方案，具體的工序如下來實(shí)現(xiàn)：
工序 Ⅰ：車內(nèi)角15度斜坡
Ⅱ： 粗鏜并精鏜φ28
Ⅲ：鏜并精鏜φ27的內(nèi)溝糟，并倒圓角R0.2
Ⅳ：粗鏜并精鏜φ29內(nèi)表面
Ⅴ：鏜并精鏜φ17內(nèi)表面，并倒角1×45度的角
Ⅵ：車φ36、φ42、φ48外表面
Ⅶ：φ36，并車削螺紋M36
Ⅷ：車削3×φ34溝糟并倒圓角R1、R0.1
Ⅸ： 車削1.5×45度和2×45度外角
Ⅹ:鉆φ27孔
Ⅻ：去毛刺，精磨各個(gè)表面，達(dá)到一定的精度
ⅫⅠ：光整加工，表面鍍青銅
以上方案，從制定工藝的角度和技術(shù)生產(chǎn)上是比較合理的，但要在具體的操作加工上有一定的難度，其中包括零件所有要求的各個(gè)精度。為了更好地保證其精度，我們必須要經(jīng)過粗車，精車的過程才能達(dá)到所要求的精度，在整加工，φ27孔時(shí)，因?yàn)榫纫蟊容^高，要先用φ26的鉆頭鉆孔，然后要用φ27的鉸刀來鉸孔，這樣才能可以完成，并在具有專用的鉆模板的鉆床上來加以實(shí)現(xiàn)
三、機(jī)械加工余量的、工序尺寸以及毛坯尺寸的確定
三用閥的右閥筒零件材料是40Cr，其硬度是比較大的，毛坯的重量約1kg左右，生產(chǎn)類型為成批量生產(chǎn)，毛坯采用鍛造的方法來實(shí)現(xiàn)，
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面機(jī)械加工信余量，工序尺寸以及毛坯尺寸計(jì)算如下：
1、 外圓面尺寸
考慮其長度為86mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工內(nèi)圓表面直徑為φ36，為了盡量減少加工的尺寸，在鑄造時(shí)制成一個(gè)階梯式的閥筒，其前面余量為2mm能夠瞧滿足要求，其毛坯尺寸應(yīng)為φ40后面部分也有3mm的余量也能夠滿足，其毛坯尺寸應(yīng)為φ52。
2、 軸線方向加工余量的確定
因?yàn)殚L度沒有要求公差，其余量有2mm就能夠滿足，其長度應(yīng)為88mm。
3、 內(nèi)孔尺寸的確定
前端為了保證精度，取2mm的余量，其內(nèi)徑尺寸為φ32，后端因?yàn)槭莻€(gè)小口要求φ17所以又沒有要求公差范圍。取其φ20就足夠了。
4、 鉆孔φ27的尺寸確定
沒有要求公差范圍，就用φ26的鉆頭先鉆孔，然后用φ27的鉸刀來鉸孔φ27。
5、 粗車、粗鏜的余量的確定
① 粗車φ36外圓時(shí)，留其余量為1mm.其尺寸為φ38；
② 粗車φ42外圓時(shí)，留其余量應(yīng)為0.7mm，其尺寸為φ43.4mm
③ 粗車φ48外圓面時(shí)，應(yīng)留其余量0.5mm。其整體尺寸為φ49
④ 粗車3×φ34溝糟時(shí)，留余為1mm;要倒內(nèi)倒角
⑤ 粗車φ36外表面時(shí)，應(yīng)留余量為1.5。因?yàn)橐M(jìn)行車削螺紋。
⑥ 粗鏜φ28內(nèi)表面時(shí)，留余量應(yīng)為1.5mm。因?yàn)橐缶缺容^高。
⑦ 粗鏜內(nèi)糟尺寸，留其余量應(yīng)為1.5
6、 精車、精鏜的余量的確定
根據(jù)零件圖可以看出，該零件的要求的精度比較高，尤其是內(nèi)表面，我們在這里將內(nèi)表面的余量設(shè)計(jì)為0.5mm，將外表面的余統(tǒng)一規(guī)定為0.35mm。
加工余量計(jì)算表
孔端面加工
工序及工步
余量組成（μm）
計(jì)算余量
Zmin(μm)
計(jì)算尺寸
（mm）
公差T
(μm)
極限尺寸
（mm）
余量尺寸
（mm）
RZ
T缺
ρ
ε
最大
最小
最大
最小
粗車外表面
粗鏜內(nèi)表面
精車表面
40
50
68
1385
2×3845
135.8
450
52
50
1.0
0.5
45
35
46
1246
2×2655
156．2
423
33
32
1.0
0.7
34
38
55
1562
2×2354
185.5
210
48
26
0.5
0.1
其中鍛造內(nèi)角6度，外角為4度。
鍛造內(nèi)圓倒角內(nèi)角R3mm。
四、確定切削用量與基本工時(shí)
㈠：工序、車削外圓表面及基本工時(shí)
1、加工條件z
工件材料：40Cr，σb=0.65GPa鑄造方法來加工
加工要求：粗車φ36、φ42、φ48，
機(jī)床 ： CA6140型普通機(jī)床
刀具 ：
端面刀具刀片材料YT5，刀桿尺寸為16×25平方毫米
Kr=90°,R0=15°，α0=0.5mm
外圓車刀：材料為YT5，刀桿尺寸16×25m㎡
R0=15°,kr=75°,rε=2mm.60°螺紋車刀刀片材料為W18Cr4v 。
㈡：工序鏜內(nèi)圓表面
Αf=0.41mm/r,v=0.93m/s (56m/min)
Ns=1000×v/πdw=1000×0.93/3.14×55=5.38r/s (323r/s)
按機(jī)床選取實(shí)際轉(zhuǎn)速為nw=5.36r/s (322r/min)
切削時(shí)，L=10mm,L1=2mm,(90°偏刀考慮順利切入的增加量)
tm=L+L1/nw×f=10+2/5.36×0.41=5.5s (0.1min)
㈢：工序鉆孔φ27
中心鉆直徑φ26
F=0..3m/r
計(jì)算轉(zhuǎn)速：
Ns=1000×v/πdw=1000×0.3/3.14×4=23.88r/s (1432r/min)
按機(jī)床選擇實(shí)際轉(zhuǎn)速為：nw=20r/s,(1200r/min)
基本工時(shí)：
Tm=L+L1/nw×f=7.5+1.5/20×0.03=15s (0.25min)
㈣：粗車端面切削用量
⑴ 若考慮鑄造斜度，端面余量Zmax=5.7mm Zmin=2.75mm,按最大余量計(jì)算，分兩次走刀，吃刀深度αp=2mm.
⑵ 走刀量取0.4mm/r
（3） 計(jì)算切削速度：
耐用度t=60min.
V=Cv/tmαpxyfyr×kv
=292/(60.0.8×3.50×0.4×0.8) ×0.86=130.95m/min (2.2m/s)
（4）：確定主軸轉(zhuǎn)速：
Ns=1000×v/πdw=1000×2.19/3.14×65=10.5r/s (640r/min)
按實(shí)際機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速取nw=10r/s (600r/min)
Nw—機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
（5）切削工時(shí)
L=(48-14)/2=17mm.L1=2mm,L2=0;L3=5mm,試切長度：
Tm=L+L1+L2+L3/nw×f ×i=25.4/10×4 ×2=12s (02.min)
（五）車削螺紋M36
（1）切削速度的計(jì)算：
刀具的耐用度， t=60min (3600s)]
螺距s=1mm,取αp=0.15mm
V =14.8/t0.1×s0.3×αp0.7=14.8/0.045=36m/min (0.6n/s)
(2) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
Ns=1000×v/πdw=1000×0.6/3.14×60=3.18r/s (191r/min)
按機(jī)床選取nw=3.18r/s (185r/min)
(3)切削工時(shí)
取粗行程次數(shù)3次，精行程次數(shù)2次，切入長度為L1=2mm;
Tm=L+L1/nw×f ×i=(15+3)/3.08×1 ×5=29s (0.5min)
第三章 夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，故在中批量生產(chǎn)制造中的特定工序需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過指導(dǎo)教師批準(zhǔn)，現(xiàn)設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序——鉆削沉孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z3025鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。
1、問題的提出：利用本夾具主要是用來加工φ27的兩個(gè)孔，（上一個(gè)，下一個(gè)），主要技術(shù)要求為：上下兩個(gè)孔的中心線必須重合。并在夾零件時(shí)也不能使零件發(fā)生形變，因?yàn)榇肆慵橐粋€(gè)管制零件，如果裝夾不當(dāng)?shù)脑挘赡軙?huì)導(dǎo)致零件的變形。為了既不使零件發(fā)生形變，又能保證加工是不會(huì)松動(dòng)，所以要設(shè)計(jì)此專用夾具來裝夾三用閥的右閥筒。同時(shí)，要保證φ27H12的公差要求。
2、夾具的設(shè)計(jì)：
1）定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
根據(jù)前面的技術(shù)要求，考慮到實(shí)際加工的可能性。對于φ27的孔，要求公差范圍比較小，先應(yīng)選擇φ26的鉆頭來鉆孔，然后用絞刀絞孔，這樣可以達(dá)到相應(yīng)的精度。通過此夾具可以限制了3個(gè)自由度，可以達(dá)到完全定位。
2）夾具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算：
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖（另附）可知，φ27有比較高的加工精度要求，它與端面A、B都是主要要保證加工精度的工藝內(nèi)容。零件的左端應(yīng)選擇夾具體套入法定位，配合端面用螺栓固緊另加V形塊夾緊外圓面限制6個(gè)自由度。該夾緊過程通過手動(dòng)完成，具體夾緊裝置見夾具總裝附圖。
（2）切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼錐柄麻花鉆。查資料2表2.32知：切削力：N,扭矩為：1252N
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表2.12，有夾緊力為：
2584N，其中K為安全系數(shù)約為2.88，K0=1.4：基本安全系數(shù)K1=1.3：加工性質(zhì)，K2=1.2：刀具鈍化程度，K3=1.2：切削特點(diǎn)
K4=1.1：夾緊力的穩(wěn)定性，K5：手動(dòng)夾緊的受柄位置，K6：工件與支承面的接觸情況。W:為一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出來的理論夾緊力4532（N）,WK為實(shí)際需要的夾緊力:Wr=K×Wr=13052.16N。
其中Q：切削力L=3514N：作用力臂，r’螺桿端部與工件間的摩擦半徑24.5（mm）,φ1: 螺桿端部與工件間的摩擦角，φ2’：螺旋副當(dāng)量摩擦角r2：螺紋中徑之差，α：螺紋升角。則由上述可知：實(shí)際夾緊力為：13052.16N
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》中表1-2-24知夾緊元件許用夾緊力[Q]=22563>13052.16N,許用扭矩[T]=54.838N·mm>35.03 N·mm,故整個(gè)夾具設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度,受力要求。
（3）定位誤差的分析
①定位元件及尺寸公差的確定：夾具的主要定位元件為V形塊與夾具體凸臺，該兩定位元件所對應(yīng)的夾緊位置的尺寸及公差分別為外圓φ27H12(0+0.21)的孔。
②定位誤差的計(jì)算：該道工序?yàn)榧庸啥司植嫉某令^孔，從零件圖樣標(biāo)注要求來看，其各自自身及之間沒有位置精度要求，故加工時(shí)按一般要求來考慮。現(xiàn)分別予以誤差計(jì)算。對于夾具體可歸結(jié)為由圓柱銷引起的定位誤差。設(shè)夾具體（折合成圓柱銷）的制造公差為δd=0.145mm，則定位誤差為：0.290mm，對于V形塊夾持外圓加工φ27H12(0+0.21)沉頭孔所帶來的定位誤差為：0.325.綜上述，在最不理想的情況下，總的定位誤差的最大極限值為：0.47mm。
3、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡要說明：
該夾具用于立式鉆床，鉆削法來鉆三用閥右閥筒上的兩個(gè)對頭的孔。
工件以端面、止口和凸臺圓弧在夾具體和V形塊上定位。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，在彈簧的作用下使V形塊向右運(yùn)動(dòng)，起角向定位。擰緊螺母，通過開口墊圈將工件壓緊。當(dāng)一個(gè)孔鉆好后，拉動(dòng)手柄并旋轉(zhuǎn)1800，使V形塊脫離工件，再向上推動(dòng)手柄，對定爪脫離分度盤，轉(zhuǎn)動(dòng)夾具體至相應(yīng)位置時(shí)，對定爪在彈簧銷的作用下，插入分度盤的槽中分度對定，鉆削另一個(gè)孔。其余的孔按同樣的方法依次加工。
本夾具采用翻轉(zhuǎn)式鉸鏈鉆模板，以便于裝卸工件。
第四章 三用閥的密封形式及其分析
一、三用閥的密封形式
三用閥由單向閥、卸載閥和安全閥構(gòu)成，組裝在左右閥筒中，其特征是在原三用閥結(jié)構(gòu)中，通過縮小閥套和與其相配合的右閥筒的直徑Ｄ，便可以減小注油閥體、連接螺桿、閥套三零件的受力 ，從根本上提高了三用閥的強(qiáng)度；卸載閥墊的環(huán)形緣部 位嵌入注油閥體的相應(yīng)槽中，能防止卸載閥泄漏。具體方法如下：
1、往復(fù)用楔形密封裝置
1）．創(chuàng)新要點(diǎn)：使密封結(jié)構(gòu)和密封件斷面成倍縮小，更可靠，更長壽地適應(yīng)特別是高壓、超高壓狀態(tài)下的動(dòng)靜密封；能夠自動(dòng)補(bǔ)償磨損，降低運(yùn)動(dòng)阻力。
2）．適用于各種往復(fù)油缸及有較高要求的泵、間密封。
3）．生產(chǎn)效益：更新液壓技術(shù)，使設(shè)備更小巧、輕便，并具有高壽命和高使用性能，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
2、高壓三用閥
1）．創(chuàng)新要點(diǎn)：上述三用間采用“縫”或“孔”過密封圈而不損壞密封的結(jié)構(gòu)原理，產(chǎn)生的新結(jié)構(gòu)具有耐高壓力，安全可靠，并且具有制造成本低，使用性能優(yōu)良，壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
2）.適用范圍；煤礦用單體液壓支柱的控制，工程液壓機(jī)械控制。該三用閥屬于煤礦井下外注式液壓支柱控制用閥的 技術(shù)領(lǐng)域，由進(jìn)液閥、卸載閥及安全閥三者組合為一體，此三 用閥的進(jìn)液、卸載及安全三閥的密封副是由鋼質(zhì)閥體的密封面 與橡膠密封件組成，本實(shí)用新型的技術(shù)特征是：抗污染三用閥 的三種結(jié)構(gòu)的閥及鋼質(zhì)閥體上帶環(huán)形溝槽的密封平面與特質(zhì)的 平面橡膠密封件相接觸，在壓力作用下，自動(dòng)構(gòu)成多級密封面 的密封副。
二、三用閥的密封形式的分析
液壓支架中各種液壓閥的使用壽命很低，國外解決的途徑和辦法是提高系統(tǒng)的過濾精度和提高乳化液的質(zhì)量，但收效不大。本文分析了支架閥的密封副的發(fā)展過程，論述了密封副的材料與密封性能之間的關(guān)系。指出了密封技術(shù)是提高液壓支架中液壓閥使用壽命的關(guān)鍵。
? ?液壓支架是采煤機(jī)械中的支護(hù)設(shè)備，經(jīng)過大修在井下一般可使用五年，但是液壓支架中各種液壓閥的使用壽命卻很低，長的3個(gè)月，短的只有幾個(gè)星期，國外解決的途徑和辦法是增加系統(tǒng)的過濾精度和提高乳化液的質(zhì)量，但收效不大。以英國某液壓閥為例，雖然加工精度及整個(gè)液壓系統(tǒng)的過濾精度都比較高，但因使用壽命低，已在我國面臨淘汰。
?1?影響液壓閥密封性能的主要因素
????密封元件損壞的主要因素是工作液中的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在密封元件間研磨，使閥產(chǎn)生泄漏。因此，國外曾提出相應(yīng)等級的液壓元件，應(yīng)采用相應(yīng)精度的過濾器。他們認(rèn)為5μM的油泵密封元件，如果采用過濾精度為3／μM的過濾器，壽命可比采用10μM的提高10倍。
?????但液壓支架用閥，工作環(huán)境十分惡劣。在采煤工作面，油管總長1000多米，接頭插口多達(dá)4000多個(gè)，液箱無特殊的防塵設(shè)施。乳化液中有大量的漂浮雜質(zhì)，在立柱缸底和閥腔，留有較多的煤粉、巖粒和鐵屑。進(jìn)液閥芯和閥座，由于開啟關(guān)閉比較頻繁，液體流速高，密封很快就會(huì)失效。實(shí)踐證明減少支架液壓系統(tǒng)液體的污染雜質(zhì)，是十分困難的，有人曾經(jīng)設(shè)想在乳化液泵站采用高壓過濾器，同時(shí)在每臺支架進(jìn)口處增加小型過濾器。但在工作中很快被堵塞，形成斷流。
??????另一方面，隨著液壓支架技術(shù)的發(fā)展。對閥的使用性能和閥的使用壽命提出了更高的要求。目前，在裝有120目時(shí)的過濾器和磁過濾裝置的條件下，用通過被測試閥的乳化液的總流量和閥的啟閉次數(shù)，來計(jì)量閥的壽命。但實(shí)際上室內(nèi)型式試驗(yàn)與井下實(shí)際工作結(jié)果相差很大。現(xiàn)在許多國家的形式實(shí)驗(yàn)，增加了抗污染要求，有的是在乳化液中摻入適當(dāng)?shù)拿悍?，有的是加入機(jī)械雜質(zhì)。
????為此，需要使用新型的、抗污染能力強(qiáng)的、適合于井下工作條件的密封副。
2?液壓閥密封材料的歷史及現(xiàn)狀
????閥芯和閥座接觸面的泄漏，是工作液體分子擠入的結(jié)果。影響密封效果的主要原因是閥芯和閥座的接觸比壓、不平度及壓差。當(dāng)閥芯與閥座的接合面以P力壓緊，工作液體分子以F力擠入，密封材料會(huì)產(chǎn)生彈性變形。如果密封副總抗力大于分子斥力，則密封有效，否則就會(huì)形成泄漏。
????早期的液壓支架，運(yùn)動(dòng)副之間沒有其他密封措施，是金屬直接接觸密封，即要求密封副接觸平面吻合，具有較高的加工精度，否則必須加大密封副的結(jié)合力，使接觸表面產(chǎn)生塑性變形，堵塞泄漏通道。
第五章 三用閥的裝卸及其維護(hù)
一、三用閥的裝配：
1、組裝前的準(zhǔn)備
合格的三用閥零件，在組裝前必須用壓力油沖洗干凈，任何毛刺、鐵屑和生銹的零件均不能裝配。
2、裝好所有的“O”型密封圈。
3、導(dǎo)向套的組裝
把安全閥墊裝入六角導(dǎo)向套中，要裝到底。裝配后檢查安全閥工作面是否平整。在閥座和六角導(dǎo)向套接觸時(shí)，閥墊壓縮量最好控制在0.15-0.25毫米。
4、注油閥體的組裝
將單向閥座，連同限位套一起裝入注油閥體中，并鋼球，再用一字型螺絲刀擰緊壓密螺套。（擰緊程度要適當(dāng)，以防單向閥座變形）。并把卸裝閥閥墊裝入注油閥體。
5、組裝：
將閥針裝入閥座中，閥針端面不應(yīng)露出閥夜工端面，并檢查運(yùn)動(dòng)是否靈活。然后將連按螺桿擰入閥套并擰緊。用鑷子將六角導(dǎo)向套裝入閥套內(nèi)， 檢查六角導(dǎo)向套軸向運(yùn)動(dòng)是否靈活，應(yīng)無卡阻，然后裝入鋼球，彈簧座，安全閥彈簧，用調(diào)壓工具擰緊調(diào)壓螺絲。
安全閥部分裝好以后，將閥套裝入配套筒中，（專用裝配工具），單向閥錐形彈簧裝在連接螺桿上，套上左閥筒并與裝配套筒擰緊，用套筒板手將注油閥體擰入連接螺桿，其擰緊力矩為3-4，然后擰下裝配閥筒換上右閥筒。組裝好的三用閥需要進(jìn)行調(diào)壓和試驗(yàn)。安全閥的開啟壓力調(diào)定是用調(diào)壓工具調(diào)整調(diào)壓螺絲的進(jìn)退來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)好的安全閥應(yīng)涂上防銹油密封。
三用閥包括單向閥、安全閥、卸載閥。安全閥保證支柱具有阻特性，當(dāng)外載壓迫支柱使用內(nèi)部液壓達(dá)到額定值后，安全閥啟，支柱溢流并下縮，液壓降低后，安全閥關(guān)閉。安全閥的開戶與關(guān)閉壓力反映了支柱的恒阻特性。
二、整體組裝結(jié)構(gòu)及原理
1、單體結(jié)構(gòu)
其結(jié)構(gòu)如圖所示，它由頂蓋、活柱體、三用閥、手把體、油缸、活塞、限位裝置、復(fù)位彈簧和底座等部件組成。
各部件的結(jié)構(gòu)和作用：（限于篇幅………略）。
2、工作原理
其工作原理分為升柱—初撐、承載、回柱三個(gè)過程。
?。?）、升柱—初撐
將注液槍插入三用閥的單向閥，卡好注液槍上的鎖緊套。然后操作注液槍手把，泵站來的高壓乳化液經(jīng)單向閥和閥筒上的徑向孔進(jìn)入單柱下腔，活柱上升。當(dāng)單柱頂蓋使金屬頂梁緊貼頂板，柱不再上升時(shí)，松開注液槍手把，切斷高壓液體的通路，使單柱給予頂板一定的初撐力，即完成升柱—初撐過程。
?。?）、承載
隨著支護(hù)時(shí)間的延長，工作面頂板作用在支柱上的載荷增加，當(dāng)頂板壓力超過支柱的額定工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)腔的高壓乳化將三用閥的安全閥打開，然后從右閥筒和安全閥套之間的間隙溢出，支柱下縮，使頂板壓力形成新的平衡。若支柱所承受的載荷低于額定工作阻力時(shí)，支柱內(nèi)腔壓力降低，在安全閥的彈簧作用下，將安全閥關(guān)閉，停止外溢，使支柱對頂板的阻力始終保持一致，從而實(shí)現(xiàn)支柱的恒阻持性。
?。?）、回回柱時(shí)將卸載手把插入三用閥右閥筒卸載孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)卸載手把，使安全閥軸向移動(dòng)，打開卸載閥，支柱內(nèi)腔的高壓乳化液經(jīng)卸載閥右閥筒與注液閥體間隙噴到工作面采空區(qū)，活柱在復(fù)位彈簧和自重的作用下縮回復(fù)位，從而完成回柱過程。
三、整體組裝步驟
1、拆卸順序
?。?）、用卸載手把卸掉三用閥。
（2）、把單體放入拆柱機(jī)卡盤內(nèi)，把手把體掛在緊固器上，操作卡盤卡緊缸體，啟動(dòng)拆柱機(jī)，缷體轉(zhuǎn)動(dòng)，用鐵勾把連接鋼絲勾出，卸掉手把體。
?。?）、用卡盤卡緊單柱底座，用緊固器卡緊缸體，啟動(dòng)拆
柱機(jī)，底座轉(zhuǎn)動(dòng)，用鐵錐挑出連接鋼絲，再用鉗子把連接鋼絲拉 出。松開卡盤和緊固器，把推緊器上的圓柱體裝進(jìn)活柱體孔內(nèi)，用卡盤和緊固器卡緊單柱缸體，啟動(dòng)拆柱機(jī)，用推緊器推動(dòng)活柱把底座頂出。把掛在底座上的復(fù)位彈黃從掛環(huán)上取出。
(4）、把活柱體從缷體內(nèi)拉出，把掛在柱頭上的復(fù)位彈黃取掉，從活柱體內(nèi)拉出
(5)、把固定頂蓋的彈性圓柱銷用短圓柱和小錘打進(jìn)去，拆掉頂蓋。
(6)、用扁鏨和小錘把活塞從活柱喇叭口上取出。
(7)、用工具取掉O形和Y形密封圈以及防塵圈和導(dǎo)向環(huán)。
2、組裝步驟
（1）、將防塵圈和活柱導(dǎo)向環(huán)按次序(注意方向)裝在手把上，O形密圈Y形密封圈裝在活塞上。
(2)、將手把體套入活柱體；將活塞裝入活柱；把復(fù)位彈黃掛在活柱體中。
(3)、將裝好的活柱體整體裝入油缷中，并將手把體裝好,穿上連接鋼絲。
(4)、將頂蓋裝入活柱體，并用彈性圓柱銷聯(lián)接好。
(5)、將復(fù)位彈黃掛在底座彈黃掛環(huán)上，并將底座裝入油缸，穿好底座鋼絲。
(6)、裝上三用閥，并使三用閥卸載孔軸線垂直于支柱軸線。
(7)、組裝完畢后，水平放置支柱，用手將活柱向自油缷中拔出300mm～400mm，活柱應(yīng)在復(fù)位彈黃作用下自動(dòng)回縮，若不能全部回縮，應(yīng)拆開查找原因。
(8)、試驗(yàn)：進(jìn)行加壓支撐，壓力不低于10Mpa,支撐時(shí)間不低于4個(gè)小時(shí)。
四、檢修方法
???????檢查出的故障現(xiàn)象及處理方法如下表
故障現(xiàn)象
查找原因
處理方法
活柱降
柱速度慢或不降
1、復(fù)位彈黃松脫
2、油缸有局部凹坑
3、活柱表面損壞
4、防塵圈、Y型圈損壞
5、導(dǎo)向環(huán)、防擠圈膨脹過大
1、重新掛好復(fù)位彈黃
2、更換油缸
3、更換活柱
4、更換防塵圈、Y形圈
5、更換導(dǎo)向環(huán)或防擠圈
工作阻力低
1、安全閥調(diào)壓螺釘松動(dòng)
2、安全閥開啟或關(guān)閉壓力低
3、密封件失效
1、擰緊調(diào)壓螺釘
2、檢查安全閥
3、更失效的密封件
工作阻力高
1、安全閥開啟壓力高
2、安全閥墊擠入溢流間隙
1、重新調(diào)定
2、更換閥墊
乳化液從手把溢出
1、活塞與活柱間密封圈損壞
2、Y形圈損壞
3、油缷變形或鍍層脫落
1、更換損壞的密封圈
2、更換
3、更換或重新鍍鉻
乳化液從底座溢出
底座與油缷間O形密封圈損壞
更換O形密封圈
乳化液從單向閥、卸載閥溢出
單向閥、卸載閥密封面損壞或污染
清洗或更換三用閥
油缸彎曲
1、操作不當(dāng)
2、油缸硬度低而被壓壞
更換油缸
活柱彎曲
1、活柱硬度不夠被壓壞
2、突然來壓時(shí)安全閥來不及打開
3、操作不當(dāng)
1、更換活柱
?
手把斷裂
操作不當(dāng)
更換或焊上
頂蓋損壞
支設(shè)不當(dāng)
更換頂蓋
活柱從油卸中拔出
未裝限位裝置
裝設(shè)限位裝置
左閥筒卸載孔變形或安全閥套端面變形
不用專門工具回柱
更換變形零件或更換三用閥
活柱筒不嚴(yán)重彎曲
使用不當(dāng)
在壓力機(jī)或調(diào)直使機(jī)上調(diào)直，校直時(shí)應(yīng)防止活柱壓出明顯凹坑
活柱體長接管與柱頭或柱頭與活柱筒開焊漏液
使用不當(dāng)
車掉焊縫，重新焊接，焊接時(shí)應(yīng)注意活柱體的不直度
活柱筒喇叭口變形或活柱筒上生銹
使用不當(dāng)
更換活柱
?
(四)、相關(guān)工藝
1、裝O形圈、Y形圈、防塵圈和導(dǎo)向環(huán)的位置用鋼據(jù)條除掉渣質(zhì)，并用毛刷刷干凈。
2、用壓力油清洗各組裝零件，不允許有鐵屑和污物。
3、在手把體內(nèi)表面、底痤與油缸配合面及活塞與活柱配合面涂防銹油。
4、正確裝配各部O形和Y形密封圈以及防塵圈和導(dǎo)向環(huán)。
5、拆卸活塞時(shí)，可用撞塊沖擊數(shù)次，剪斷O形密封圈用卸活塞工具即可取出活塞。
(五)、安全注意事項(xiàng)
1、正確采用升柱、回柱的操作方法，使用卸載手把卸載。 。
2、抱單柱時(shí)必須抓穩(wěn)，不能摔砸單柱。
3、拆柱時(shí)必須按順序拆柱，卡穩(wěn)柱體后再開機(jī)，停機(jī)后再動(dòng)手。
4、拆下的單體零件應(yīng)按順序放好。
5、不能用工具砸壞單體。
6、必須按要求裝配好單柱，按要求試驗(yàn)單柱。
7、必須遵守勞動(dòng)紀(jì)律，操作要規(guī)范。
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要結(jié)束了，伴隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束。美好的三年大學(xué)生活也要宣布結(jié)束了。在此，我首先要感謝各位老師在三年大學(xué)學(xué)習(xí)生活中給予的幫助與關(guān)心，特別要感謝各位老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予鐵幫助。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)了許多以前學(xué)習(xí)中存在的問題和對知識掌握的欠缺，比如說，在切削用量、進(jìn)給量、加工工時(shí)等計(jì)算時(shí)，遇到了許多的困難，通過重新的學(xué)習(xí)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》的機(jī)關(guān)內(nèi)容才得到了很好的解決，從而才能完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在繪制零件圖時(shí)，因?yàn)橐玫紺AD輔助設(shè)計(jì)來繪圖，在繪圖過程發(fā)現(xiàn)了不少的問題，這一點(diǎn)上說明我在以前學(xué)習(xí)CAD輔助設(shè)計(jì)課程中，掌握的不夠全面，不夠透徹，從而在繪圖過程中帶來了不少的麻煩，經(jīng)過復(fù)習(xí)課本和別人的指點(diǎn)，才完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，除了了解到自身的缺點(diǎn)之外，也總結(jié)了幾條畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得體會(huì)：
第一條：查找資料與創(chuàng)新的關(guān)系
任何設(shè)計(jì)都江堰市不可能是設(shè)計(jì)者獨(dú)出心裁，憑空設(shè)想而不依靠任何資料所能實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)是一項(xiàng)從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，復(fù)雜細(xì)致的工作，設(shè)計(jì)質(zhì)量是要有長期經(jīng)驗(yàn)積累而逐漸提高的，所以，熟悉和利用已有的資料，既可減少重復(fù)的工作加快設(shè)計(jì)的進(jìn)度，也是繼續(xù)和發(fā)展這些經(jīng)驗(yàn)和成果，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，正是設(shè)計(jì)工作能力的體現(xiàn)，另一方面，任何新的設(shè)計(jì)任務(wù)都是根據(jù)特定設(shè)計(jì)要求和具體工作條件提高的，因此，必須具體分析，創(chuàng)新性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不能盲目地、機(jī)械地抄襲資料，所以，參考已有的資料二者不可偏談，而要很好地結(jié)合起來，這樣才能不斷地提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
第二條：正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
設(shè)計(jì)中正確運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，有利于零件的互換性和加工工藝性，從而收到良好的經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)，也可減少設(shè)計(jì)工作量。節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，對于國家標(biāo)準(zhǔn)或本部門的規(guī)范一般都要嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。在設(shè)計(jì)中是否采用了標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范與設(shè)計(jì)要求有矛盾時(shí)，經(jīng)過必要的手續(xù)也可以放棄而服從設(shè)計(jì)要求。
第三條：強(qiáng)度計(jì)算與結(jié)構(gòu)和工藝等要求的關(guān)系
任何機(jī)械零件的尺寸，都不可能完全由理論計(jì)算確定，而應(yīng)該綜合考慮對零件本身及整個(gè)部位結(jié)構(gòu)方面的要求，例如：加工和裝配工藝，經(jīng)濟(jì)性和使用條件等。因此，不能把設(shè)計(jì)片面理解為理論計(jì)算，或者把這些計(jì)算結(jié)果看成是不可更改的，而應(yīng)認(rèn)為這種計(jì)算只是為確定零件尺寸才是提供一方面的依據(jù)。在設(shè)計(jì)中，還可以根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝的要求確定尺寸，然后校核強(qiáng)度。而在某些場合，則利用一些經(jīng)驗(yàn)公式得出的?？傊?，確定零件尺寸時(shí)，必須全面考慮強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)、和工藝的要求。
總之，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給了一次重新學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使我從中得到了鍛煉。同時(shí)也提高了我和自學(xué)能力，但由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，希望各位老師給予指點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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8.朱龍英《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2001
10.楊黎明《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》.國防工業(yè)出版社，2000
25
目 錄
前 言……………………………………………………………..1
第一章 零件的分析 …………………………………………..2
1.1 零件的作用與組成………………………………………..2
1.2 零件的工藝分析…………………………………………..3
第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………….3
2.1 毛坯的制造形式…………………………………………..3
2.2 確定工藝路線…………………………………………….3
2.3 加工余量與尺寸的確定………………………………….5
2.4 確定切削用量與基本工時(shí)……………………………….7
第三章 夾具的設(shè)計(jì)……………………………………………..10
3.1 問題的提出……………………………………………….10
3.2 夾具設(shè)計(jì)………………………………………………….10
3.3 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與說明…………………………………….11
第四章 三用閥的密封形式及其分析…………………….…….12
4.1 三用閥的密封形式……………………………………….12
4.2 三用閥的密封形式的分析……………………………….13
第五章 三用閥的裝卸及其維護(hù)………………………………..14
5.1 三用閥的裝配…………………………………………….14
5.2 整體組裝結(jié)構(gòu)及原理…………………………………….16
5.3 整體組裝步驟…………………………………………….17
5.4 檢修方法………………………………………………….19
5.5 相關(guān)工藝……………………………………...........21
5.6 安全注意事項(xiàng)……………………………...........22
畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………….23
綜合工藝卡片…………………………………………………….25
三用閥總裝圖…………………………………………………….26
三用閥右閥筒圖………………………………………………….27
右閥筒鉆模圖…………………………………………………….28
參考文獻(xiàn)………………………………………………………….29