摘 要

中央回转接头是一种封闭的旋转装置，上下两部分具有相对回转运动且不发生干涉的作用，主要用于挖掘机，起重机等大型液压系统中。为保证回转接头在出厂后具有良好工作性能，在出厂前对回转体进行实验很有必要。在回转体实验时，一定要保证它的定位夹紧与传动设计，将不同类型回转接头一次安装让定位夹紧装置具有通用性。本设计在结合现有试验台结构基础上，针对定位与传动问题，改进其传动结构。利用双V型块的灵活方便定位保证定位精度，使用滚珠丝杠的传动优势，平稳传递动力，确保回转体在转动中轴线上。最后通过计算对设计方案中的电动机，转轴，丝杠进行相应选择，验证实验的合理性。通过设计，有效改善试验台，实现完全定位和传动稳定性，降低人工操作风险，提高回转体实验精度。

关键词：回转接头 试验台 V型块 滚珠丝杠副

ABSTRACT

Central rotary joint is a kind of closed rotary device. The upper and lower parts have relative rotary motion without interference. It is mainly used in excavators, cranes and other large hydraulic systems. In order to ensure that the rotary joint has good working performance after leaving the factory, it is necessary to carry out experiments on the rotary body before leaving the factory. In the rotating body experiment, we must ensure its positioning, clamping and transmission design. Installation of different types of rotary joints at one time makes the positioning clamping device universal. Based on the existing test bed structure, the design improves its transmission structure for positioning and transmission problems. Using the flexible and convenient positioning of double V-shaped blocks to ensure positioning accuracy, using the transmission advantages of ball screw to transfer power smoothly, to ensure that the rotating body is on the axis of rotation. Finally, by calculating the motor, shaft and screw in the design, the rationality of the experiment is verified. Through the design, the test-bed can be effectively improved, the complete positioning and transmission stability can be achieved, the risk of manual operation can be reduced, and the precision of rotary body experiment can be improved.

Key words: Rotary joint Test-bed Short V block Ball screw pair

目录

1. 绪论

1.1研究背景及意义……………………………………………………………1

1.2国内外研究现状……………………………………………………………2

1.2.1国外研究现状……………………………………………………..3

1.2.2国内研究现状…………………………………………………… .4

2.中央回转接头出产试验台整体方案设计……………………………………….5

3.传动结构的设计与计算………………………………………………………….6

3.1电动机的选择……………………………………………………………..7

3.1.1电动机选择的注意事项……………………………………………8

3.1.2电动机选型计算……………………………………………………9

3.2轴的设计与校核………………………………………………………… 10

3.2.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度……………….11

3.2.2确定轴上圆角和倒角尺寸……………………………………….12

3.2.3轴的扭转强度条件校核………………………………………….13

3.2.4轴承寿命的计算………………………………………………….14

4.定位元件的设计………………………………………………………………….15

4.1定位方法的选择………………………………………………………….16

4.1.1分析回转件共同特点…………………………………………….17

4.1.2定位方式的确定………………………………………………….18

4.2定位元件的设计………………………………………………………….19

4.2.1V型块的设计……………………………………………………..20

4.2.2定位误差的分析………………………………………………….21

5.夹紧机构的设计………………………………………………………………..22

5.1夹紧装置的动力装置…………………………………………………….23

5.1.1夹紧力作用点的选择…………………………………………….24

5.1.2动力装置的设计………………………………………………….25

5.1.3确定滚珠丝杠副所用轴承……………………………………….26

5.1.4直线导轨的设计………………………………………………….27

5.1.5滚珠丝杠及滑轨的保养………………………………………….28

5.2夹紧元件的设计…………………………………………………………..29

6.回转体上下方向夹紧…………………………………………………………..30

6.1夹具的选择………………………………………………………………..31

6.2夹具的水平位移…………………………………………………………..32

6.3夹具的上下移动…………………………………………………………..33

6.4回转接头的转动…………………………………………………………..34

7.试验台其它重要配件…………………………………………………………… 35

7.1PXD 142-120行星减速机…………………………………………………36

7.2HK-711扭矩传感器(500N.m)……………………………………………..37

7.3联轴器的设计与校核……………………………………………………..38

7.3.1行星减速机与扭矩传感器处联轴器…………………………..39

7.3.2扭矩传感器与轴处联轴器………………………………………40

• • • 1. 绪论

1.1研究的背景及意义

液压传动是利用液体压力能进行能量转换的传动方式。在机械上采用液压传动技术，可以简化机器的结构，减轻机器质量，减少材料消耗，降低制造成本，减轻劳动强度，提高工作效率和工作的可靠性。随着社会需求的增加，液压技术对液压元件的要求越来越高，我国对于一般的液压元件能基本满足需求，但是对应的液压元件例如减速泵，变量马达液压油缸等重要元件，我国主要依赖于进口。

在“十二五”规划中，我国对发展工程机械与提高配件质量非常看重。液压元件检验是为了证明产品质量符合产品标准的全部要求，但是由于液压元件检验国家标准出台时间较晚，再加上国外对核心技术的封锁，大量的液压元件质量评价方法相对滞后，实验方法并不完善。中央回转接头作为工程机械中的一个重要结构部件，在各个领域均有涉及。例如液压挖掘机；中央回转接头在挖掘机中的作用是连接整个液压系统中固定件与回转件间液压油路，使液压系统中上下两部分油路一一对应且相对运动360º不发生干涉。由于其特殊的安装位置，导致回转接头维护更换时，需要对挖掘机整机进行拆卸，将耗费极大的人力物力。因此为保证中央回转接头质量，避免产品频繁的维护更换，也需要对回转接头性能进行一系列试验评估。因此完善并发展中央回转接头出产实验台对提高产品质量和促进国家液压元件技术发展有重要意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

随着科学的进步发展，在工程作业中，工程机械对液压元件提出了更高的要求，因此对液压元件的产品检验得到了更多的注意。随着我国对液压元件的研究不断进步，液压元件的检验标准也在进一步提升，2003年出台了GB/T56523-2003《电液伺服阀实验方法》，在GB/T56523-1995基础上对电液伺服阀实验供压时间增加了明确定义；我国到2010年才由江阴市长龄机械制造有限公司与天津工程院共同起草GB/T256299-2010《液压挖掘机中央回转接头》，按照标准要求对中央回转接头进行出厂检验与型式检验。中央回转接头型式检验方法研究方向：对不同工况的回转接头的使用进行调研，并总结出回转接头的实验环境；对回转接头的密封失效引起的泄露和窜油现象进行研究，提出中央回转接头窜油的重要性；利用降压法代替国际中的直接测量法。国内制造回转接头的企业主要有江苏腾旋、福建闽旋、滕州天旋、滕州亚东、台湾杨桄等公司

表1GB/T25629-2010中央回转接头检验项目

1.2.2国外研究现状

国际中制造旋转接头的发达国家主要有美国，德国，意大利，日本和法国韩国等。旋转接头1931年由美国Johnson公司研发成功并生产。最早的旋转接头采用填料式密封，用麻绳或石棉绳类的填充物缠绕在旋转轴上，然后用调节压紧填料的压盖来阻止烘缸内的流通介质外泄，达到密封的目的。此种密封结构要定期压紧和不断更换填料，导致设备启停频繁，生产效率不高。后来旋转接头出现，开始用合成树脂做密封件。美国Deublin产品系列通用性好，密封结构采用硬密封材质及双密封组合设计，抗摩擦磨损性能好，使用寿命长。高速系列产品最大转速可达46000r/min，适用于空气、水等介质；高温系列产品最高温度可达450℃；高压系列产品压力可达450bar。德国Maier主要生产高温导热油类高端产品，其旋转接头构造复杂，加工精度高，使用寿命长，其中典型的 DQ 系列导热油最高温度可达400℃，旋转速度可达2000r/min的工况。