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題 目 液壓剪板機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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液壓剪板機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要： 液壓技術(shù)是現(xiàn)代制造的基礎(chǔ)，它的廣泛應(yīng)用，很大程度上代替了普通成型加工，全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。因此，液壓技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。為適合這種行勢(shì)，需要大量設(shè)計(jì)一些液壓機(jī)的工作系統(tǒng)。本次就是要設(shè)計(jì)一款剪板機(jī)液壓系統(tǒng)。液壓技術(shù)已被世界各國(guó)列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為當(dāng)代國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。
這是機(jī)械類液壓設(shè)計(jì)說(shuō)明書，是根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)上的設(shè)計(jì)程序及步驟編寫的。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課題及有關(guān)參數(shù)；液壓缸工作壓力和流量的確定；液壓系統(tǒng)圖的擬定；驅(qū)動(dòng)電機(jī)及液壓元件的選擇；液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算。
關(guān)鍵詞：剪板機(jī) 液壓缸 液壓泵 系統(tǒng)壓力
Hydraulic plate shears hydraulic
system design
Author’s Name: Wang Peng Tutor: Li Cailian
ABSTRACT: Hydraulic technology is the foundation of modern manufacturing, and its wider application, to a large extent replaced the ordinary forming, the global manufacturing sector has undergone fundamental changes. Therefore, the hydraulic technology standards, possession and penetration, has become of a country's comprehensive national strength and an important indicator of the level of modernization. This trip is suitable for potential, a lot needs to design some hydraulic system of work.
The design for hydraulic machinery design specification is based on hydraulic design manual on the design of the procedures and steps to prepare. The main content of this book include: cutting plate machine hydraulic system design issues and related parameters; hydraulic cylinder pressure and flow of work to be confirmed; hydraulic system of the plan drawn up; drive motor and hydraulic components of choice; hydraulic system checking performance of the major design experience.
KEYWORDS: Cutting plate machine Hydraulic cylinder Hydraulic pump Press
目 錄
1 引言 1
1.1 液壓剪板機(jī)簡(jiǎn)介 1
1.2 液壓剪板機(jī)的最新發(fā)展 2
1.3 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況 3
2 任務(wù)分析 4
2.1 液壓剪板機(jī)工作參數(shù)要求 4
2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理 4
2.3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 5
2.4 主要機(jī)構(gòu)組成 5
2.5 制定液壓系統(tǒng)的基本方案 7
3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 7
3.1 系統(tǒng)原理圖 7
3.2 電磁鐵動(dòng)作順表 9
3.3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的工作過程 9
4 液壓系統(tǒng)的計(jì)算及液壓元件的選擇 10
4.1 液壓剪板機(jī)工作參數(shù)要求 10
4.2 液壓缸的設(shè)計(jì) 11
4.3 油箱的設(shè)計(jì) 17
4.4 管件的設(shè)計(jì) 19
4.5 液壓泵的選擇 19
4.6 閥的選擇 21
4.7 電機(jī)的選擇與計(jì)算 24
總結(jié)與致謝 26
參考文獻(xiàn) 28
附錄 29
1 引言
1.1 液壓剪板機(jī)簡(jiǎn)介
剪板機(jī)作為機(jī)械機(jī)床的一種形式，其主要應(yīng)用于各種板材的剪切作業(yè)中，由于我國(guó)近年來(lái)科技水平的提高，剪板機(jī)的種類也隨之增多。其中液壓擺式剪板機(jī)、液壓閘式剪板機(jī)都是較為明顯的應(yīng)用設(shè)備，它們具有一定的共同點(diǎn)，那就是這兩種剪板機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)都是液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于剪板機(jī)的生產(chǎn)效率具有一定程度的提升作用。
液壓擺式剪板機(jī)是目前市場(chǎng)中常用的一種剪板機(jī)設(shè)備，它能夠剪切不同厚度的鋼板材料，其性能也非常優(yōu)良，因此該種剪板機(jī)深受消費(fèi)者的青睞。據(jù)目前的液壓擺式剪板機(jī)市場(chǎng)分析，我們可以知道，常用的剪板機(jī)分為平剪、滾剪及震動(dòng)剪3種類型。平剪機(jī)是使用量最多的，剪切厚度小于10mm的剪板機(jī)多為機(jī)械傳動(dòng)，大于10mm的為液壓傳動(dòng)。一般用腳踏或按鈕操縱進(jìn)行單次或連續(xù)剪切金屬。
隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展剪板機(jī)工藝也發(fā)生了很大變化，已由傳統(tǒng)的手工操作發(fā)展到今天的全自動(dòng)機(jī)械化。液壓技術(shù)是現(xiàn)代制造的基礎(chǔ)，它的廣泛應(yīng)用，很大程度上代替了普通成型加工，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。液壓技術(shù)已被世界各國(guó)列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為當(dāng)代國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。因此，液壓技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。為適合這種行勢(shì)，需要大量設(shè)計(jì)一些液壓機(jī)的工作系統(tǒng)。本次就是要設(shè)計(jì)一款剪板機(jī)液壓系統(tǒng)。
剪板機(jī)是一種用于剪切金屬板料的機(jī)床。大中型剪板機(jī)的主運(yùn)動(dòng)（剪刀上、下）多數(shù)采用液壓傳動(dòng)，即采用液壓缸帶動(dòng)剪刀（架）上下。為了防止板料翹起或移動(dòng)，剪切時(shí)必須用壓料腳將板材壓緊。而為了減少送料時(shí)摩擦力，送料時(shí)采用拖料球支承板料。這些輔助動(dòng)作用若干個(gè)小輔助缸完成。剪切時(shí)主缸的典型動(dòng)作循環(huán)為：空程下行-剪切-緩沖-快速回程。在下行過程中主缸可隨時(shí)停止運(yùn)動(dòng)并退回（點(diǎn)動(dòng)）。
剪板機(jī)剪切后應(yīng)能保證被剪板料剪切面的直線度和平行度要求，并盡量減少板材扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件。剪板機(jī)的上刀片固定在刀架上，下刀片固定在工作臺(tái)上。 工作臺(tái)上安裝有托料球，以便于板料的在上面滑動(dòng)時(shí)不被劃傷。 后擋料用于板料定位，位置由電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 壓料缸用于壓緊板料，以防止板料在剪切時(shí)移動(dòng)。 護(hù)欄是安全裝置，以防止發(fā)生工傷事故。
1.2 液壓剪板機(jī)的最新發(fā)展
金屬切削機(jī)床是應(yīng)用液壓技術(shù)較廣泛的領(lǐng)域之一。采用液壓傳動(dòng)技術(shù)與控制的機(jī)床，可在較寬范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，具有良好的換向及速度換接性能，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)，對(duì)提設(shè)計(jì)其高生產(chǎn)效率，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件，都起著十分重要的作用。
液壓系統(tǒng)的實(shí)就是液壓站的設(shè)計(jì)，它是獨(dú)立的液壓裝置，它按驅(qū)動(dòng)裝置要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量，它適合用于主機(jī)與液壓裝置分離的各種液壓機(jī)械下。在用的時(shí)候只要將液壓站與主機(jī)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸和油馬達(dá)）用油管相連，液壓機(jī)械即可實(shí)現(xiàn)各種規(guī)定的動(dòng)作。
液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)只有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。
20世紀(jì)60年代以來(lái)，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。液壓技術(shù)開始向高速、高壓、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，最初只應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來(lái)又用于拖拉機(jī)、剪板機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件隨著從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。盡管如此，我國(guó)的液壓元件與國(guó)外先進(jìn)的同類產(chǎn)品相比，在性能上，在種類上、在規(guī)格上仍存在著較大的差距。
我國(guó)已瞄準(zhǔn)世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，大力開展產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化工作。我國(guó)的液壓技術(shù)在21世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。
目前的情況可以分析看出，單一技術(shù)的傳動(dòng)方式構(gòu)成簡(jiǎn)單、傳動(dòng)可靠，適用于某些特定的場(chǎng)合和領(lǐng)域。而在大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，這些傳動(dòng)技術(shù)往往不是孤立存在的，彼此之間都存在著相互的滲透和結(jié)合，如液力、液壓和電力的傳動(dòng)裝置中都或多或少的包含有機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，而新型的機(jī)械和液力傳動(dòng)裝置中也設(shè)置了電氣和液壓控制系統(tǒng)。換句話說(shuō)，采用有針對(duì)性的復(fù)合集成的方式，可以充分發(fā)揮各種傳動(dòng)方式各自的優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而獲得最佳的綜合效益。值得注意的是，兼有調(diào)節(jié)與布局靈活性及高功率密度的液壓傳動(dòng)裝置在其中充當(dāng)著重要角色。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)向工程機(jī)械的滲透，工程機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)裝置提出的要求也越來(lái)越苛刻。近年來(lái)，液壓技術(shù)迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，液壓傳動(dòng)所具有的優(yōu)勢(shì)也日漸凸現(xiàn)?？梢韵嘈?，隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及傳感技術(shù)的緊密結(jié)合，液壓傳動(dòng)技術(shù)必將在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。
因此對(duì)于液壓系統(tǒng)的應(yīng)用于研究對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高工廠效益都有非常積極的作用。
1.3 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況
液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，是一門發(fā)展較晚的技術(shù)。自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)只有二三百年的歷史。直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。
在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)線，從而使它在機(jī)械制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。
20世紀(jì)60年代以來(lái)，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。液壓技術(shù)開始向高速、高壓、
大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國(guó)的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，最初只應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來(lái)又用于拖拉機(jī)、剪板機(jī)和工程機(jī)械?，F(xiàn)在，我國(guó)的液壓元件隨著從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。盡管如此，我國(guó)的液壓元件與國(guó)外先進(jìn)的同類產(chǎn)品相比，在性能上，在種類上、在規(guī)格上仍存在著較大的差距。
我國(guó)已瞄準(zhǔn)世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外最先進(jìn)的液壓技術(shù)和產(chǎn)品，大力開展產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化工作。我國(guó)的液壓技術(shù)在21世紀(jì)必將獲得更快的發(fā)展。
自2O世紀(jì)9O年代以來(lái)，工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)向工程機(jī)械的滲透，工程機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)裝置提出的要求也越來(lái)越苛刻。近年來(lái)，液壓技術(shù)迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，液壓傳動(dòng)所具有的優(yōu)勢(shì)也日漸凸現(xiàn)。可以相信，隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及傳感技術(shù)的緊密結(jié)合，液壓傳動(dòng)技術(shù)必將在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。
2 任務(wù)分析
2.1 液壓剪板機(jī)工作參數(shù)要求
設(shè)計(jì)要求主機(jī)中能完成空載啟動(dòng)，剪切、和快速回程動(dòng)作。輔助動(dòng)作包括：剪切中途回程、點(diǎn)動(dòng)向上、點(diǎn)動(dòng)向下等動(dòng)作。設(shè)計(jì)過程中液壓元件所選用型號(hào)應(yīng)正確、有理有據(jù)；整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、規(guī)范、合理。
表2-1設(shè)計(jì)參數(shù)
項(xiàng)目
單位
數(shù)值
公稱力
KN
1200
最高工作壓力
MPa
32
單缸選用壓力
MPa
16
主液壓缸
推程
mm/s
40
回程
mm/s
80
夾緊液壓缸
頂出行程
mm/s
40
回程
mm/s
80
2.2 液壓系統(tǒng)的工作原理
從電機(jī)輸出的扭矩通過帶傳動(dòng)傳給液壓泵使之運(yùn)轉(zhuǎn)，之后機(jī)床的運(yùn)作應(yīng)分為送料、定位、裝夾、進(jìn)刀、退刀，現(xiàn)在來(lái)分別分析以上運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)過程。
1.送料
板料的傳送主要靠皮帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.定位
液壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)擋料缸，主要用于阻礙板料的繼續(xù)前進(jìn)。在送料過程，當(dāng)板料運(yùn)行到擋料缸的位置時(shí)，與擋料缸上的行程開關(guān)碰撞，此時(shí)工件也不再向前運(yùn)行，工件得到了定位。
3.裝夾
在完成板料的定位之后，由行程開關(guān)的作用，給電氣液壓聯(lián)合控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，使夾緊液壓缸進(jìn)入工作狀態(tài)從而夾緊工件。
4.進(jìn)刀
夾緊液壓缸夾緊工件之后，液壓系統(tǒng)的壓力急劇上升，達(dá)到某一設(shè)定值之后，通往主液壓缸的溢流閥打開，此時(shí)液壓系統(tǒng)便開始向主液壓缸供油。主液壓缸與剪切板料的道具相接，通過主液壓缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)板料的剪切。在此過程中選用兩個(gè)主液壓缸驅(qū)動(dòng)刀具剪切。兩個(gè)串聯(lián)的液壓缸不可能行程完全一致，這樣容易產(chǎn)生誤差使刀具傾斜，影響剪切的質(zhì)量等，因此液壓系統(tǒng)中應(yīng)包含同步回路，以使兩個(gè)主液壓缸在每個(gè)行程中都能保持同步，消除相應(yīng)的誤差。
5.退刀（同時(shí)松夾）
當(dāng)主液壓缸的活塞桿運(yùn)行到規(guī)定的行程時(shí)，由于行程開關(guān)擋塊的作用，不可能再向前運(yùn)行，此時(shí)便完成了剪切。行程開關(guān)會(huì)給電-液控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，通過電-液控制系統(tǒng)的作用，使主液壓缸反方向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行退刀，與此同時(shí)，主液壓缸的活塞退了一定的行程時(shí)，又與活塞桿的端部上的行程擋塊發(fā)生碰撞，此行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，使夾緊缸回油，板料被松開。當(dāng)夾緊缸回程時(shí)又與行程開關(guān)碰撞，行程開關(guān)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，使整個(gè)液壓系統(tǒng)回油，恢復(fù)到初始狀態(tài)，以便于進(jìn)行下一次剪切。
2.3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
剪板機(jī)液壓系統(tǒng)主要由插裝閥主閥、單向閥、電磁閥、梭閥、壓力繼電器等組成。它的工作流程：空載啟動(dòng)—空程下行—剪切—緩沖—刀架回程—輕壓對(duì)線—剪切中途回程—點(diǎn)動(dòng)上—點(diǎn)動(dòng)下.
液壓剪板機(jī)由主機(jī)及動(dòng)力機(jī)構(gòu)兩大部分組成。主機(jī)部分包括機(jī)身、主缸、頂出缸及充液裝置等。
動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、低壓控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)及各種壓力閥和方向閥等組成。電氣裝置按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作程序，選擇規(guī)定的工作方式，在發(fā)出訊號(hào)的指令下，完成規(guī)定的工藝動(dòng)作循環(huán)。
動(dòng)力機(jī)構(gòu)在電氣裝置的控制下，通過泵和油缸及各種液壓閥，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。
2.4 主要機(jī)構(gòu)組成
液壓傳動(dòng)控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動(dòng)是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動(dòng)控制的學(xué)科。液壓傳動(dòng)利用這種元件來(lái)組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。
從原理上來(lái)說(shuō)，液壓傳動(dòng)所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是說(shuō)，液體各處的壓強(qiáng)是一致的，這樣，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小，而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以得到不同端上的不同的壓力，這樣就可以達(dá)到一個(gè)變換的目的。我們所常見到的液壓千斤頂就是利用了這個(gè)原理來(lái)達(dá)到力的傳遞。
圖2-1液壓傳動(dòng)基本原理
液壓傳動(dòng)中所需要的元件主要有動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件等。其中液壓動(dòng)力元件是為液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)力的部件，主要包括各種液壓泵。液壓泵依靠容積變化原理來(lái)工作，所以一般也稱為容積液壓泵。齒輪泵是最常見的一種液壓泵，它通過兩個(gè)嚙合的齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使得液體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。其他的液壓泵還有葉片泵、柱塞泵，在選擇液壓泵的時(shí)候主要需要注意的問題包括消耗的能量、效率、降低噪音。
液壓執(zhí)行元件是用來(lái)執(zhí)行將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置，主要包括液壓缸和液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)是與液壓泵做相反的工作的裝置，也就是把液壓的能量轉(zhuǎn)換稱為機(jī)械能，從而對(duì)外做功。
液壓控制元件用來(lái)控制液體流動(dòng)的方向、壓力的高低以及對(duì)流量的大小進(jìn)行預(yù)期的控制，以滿足特定的工作要求。正是因?yàn)橐簤嚎刂圃骷撵`活性，使得液壓控制系統(tǒng)能夠完成不同的活動(dòng)。液壓控制元件按照用途可以分成壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按照操作方式可以分成人力操縱閥、機(jī)械操縱法、電動(dòng)操縱閥等。
除了上述的元件以外，液壓控制系統(tǒng)還需要液壓輔助元件。這些元件包括管路和管接頭、油箱、過濾器、蓄能器和密封裝置。通過以上的各個(gè)器件，我們就能夠建設(shè)出一個(gè)液壓回路。所謂液壓回路就是通過各種液壓器件構(gòu)成的相應(yīng)的控制回路。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，我們能夠設(shè)計(jì)不同的回路，比如壓力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。
根據(jù)液壓傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先要進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后擬定系統(tǒng)的原理圖，其中這個(gè)原理圖是用液壓機(jī)械符號(hào)來(lái)表示的。之后通過計(jì)算選擇液壓器件，進(jìn)而再完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。這個(gè)過程中，原理圖的繪制是最關(guān)鍵的。它決定了一個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)劣。
液壓傳動(dòng)的應(yīng)用性是很強(qiáng)的，比如裝卸堆碼機(jī)液壓系統(tǒng)，它作為一種倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械，在現(xiàn)代化的倉(cāng)庫(kù)里利用它實(shí)現(xiàn)紡織品包、油桶、木桶等貨物的裝卸機(jī)械化工作。也可以應(yīng)用在萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)等生產(chǎn)實(shí)踐中。這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是功率比較大，生產(chǎn)的效率比較高，平穩(wěn)性比較好。
液壓作為一個(gè)廣泛應(yīng)用的技術(shù)，在未來(lái)更是有廣闊的前景。隨著計(jì)算機(jī)的深入發(fā)展，液壓控制系統(tǒng)可以和智能控制的技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，這樣就能夠在更多的場(chǎng)合中發(fā)揮作用，也可以更加精巧的、更加靈活地完成預(yù)期的控制任務(wù)。
2.5 制定液壓系統(tǒng)的基本方案
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)對(duì)剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的各個(gè)功能的要求，擋料缸能對(duì)把板料進(jìn)行定位，以控制板料的長(zhǎng)度。液壓泵首先向頂出缸供油，使板料被夾緊，以便于剪切。當(dāng)板料夾緊之后，系統(tǒng)的壓力自然上升，液壓泵轉(zhuǎn)而向與剪切刀具相連的主液壓缸供油，從而驅(qū)動(dòng)刀具下降，對(duì)板料進(jìn)行剪切。剪切完畢之后，主液壓缸上升，隨后頂出缸的壓力下降，從而進(jìn)行下一次的剪切。該系統(tǒng)應(yīng)用幾個(gè)行程開關(guān)，從而根據(jù)動(dòng)作要求完成系統(tǒng)的各個(gè)動(dòng)作要求，并且可以對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。
由于剪刀有一定寬度，剪切刀架用兩個(gè)主缸驅(qū)動(dòng)。一般將兩個(gè)活塞桿直接和剪切刀架固定連接，液壓系統(tǒng)中采用保證兩缸運(yùn)動(dòng)保持同步的回路，以保證剪切時(shí)刀具正常切割不出現(xiàn)誤差。液壓系統(tǒng)中有三個(gè)壓料缸和三個(gè)托料缸，這樣能增大板料被夾緊的面積，能使剪切質(zhì)量提高。這些缸都是單作用缸，即都利用彈簧實(shí)現(xiàn)回程。
3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
3.1 系統(tǒng)原理圖
圖3-1剪板機(jī)液壓原理圖
液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)：
1.本系統(tǒng)僅采用了六個(gè)插裝閥，系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。這特別使用于大流量系統(tǒng)。
2.閥1（及其蓋板上控制閥8.9.10等）和閥6（及其控制閥16）是典型的插裝式力控制閥。前者用于實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓力控制，后者則用作順序閥。
3.閥2.3.4.5（及其控制閥）用于實(shí)現(xiàn)主缸換向。其中閥5兼作背壓閥，用于在剪切刀架空稱下行時(shí)平衡其直重。
3.2 電磁鐵動(dòng)作順表
表3-1電磁鐵動(dòng)作順表
電磁鐵
動(dòng)作
1DT
2DT
3DT
4DT
5DT
啟動(dòng)
空載啟動(dòng)
-
-
-
-
-
下
行
空程
-
+
+
-
-
剪切
-
+
+
+
-
緩沖
-
+
+
-
-
回程
快速回程
-
+
-
-
+
輔
助
動(dòng)
作
輕壓對(duì)線
+
-
+
-
-
剪切中途回程
-
+
-
-
+
點(diǎn)動(dòng)上
-
+
-
-
+
點(diǎn)動(dòng)下
-
+
+
-
-
注：“-”表示斷電，“+”表示通電。
由于剪刀有一定寬度,剪切刀架用兩個(gè)主缸驅(qū)動(dòng).一般將兩個(gè)活塞桿直接和剪切架固定連接,液壓系統(tǒng)中不再用保證兩缸運(yùn)動(dòng)保持同步的回路.圖中有三個(gè)壓料缸個(gè)三個(gè)托料缸,這些都是單作用缸,即都利用彈簧實(shí)現(xiàn)回路.
3.3 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)的工作過程
1.空載啟動(dòng)
泵啟動(dòng)時(shí)電磁閥10處于中位,插裝閥主閥1的彈簧腔直接通回油,泵卸荷.
2.空程下行
按下循環(huán)開始按鈕時(shí),電磁鐵2DT.3DT通電.2DT通電時(shí)閥1的彈簧腔
和回油路斷開,閥1的開啟壓力亦即系統(tǒng)的最高壓力由閥8調(diào)定.3DT通電使閥2關(guān)閉,閥3開啟,泵輸出的壓力油經(jīng)閥3進(jìn)入壓料缸和托料缸,使板材壓緊和托料球縮回.當(dāng)泵的供油壓力回升至由主閥6和先導(dǎo)閥16組成的順序閥的調(diào)定壓力時(shí),油液進(jìn)入主缸上腔,這保證了只有在具有足夠的壓緊力時(shí),剪刀刀架才能開始
下行.同時(shí)主缸下腔的壓力必須達(dá)到由主閥5和先導(dǎo)閥15組成的壓力閥調(diào)定壓力時(shí)油液才能排出.主缸下腔形成背壓,此背壓起平衡剪切刀架自重的作用,使主缸空程下行的速度僅與泵的供油量有關(guān)。
3.剪切
當(dāng)空程下行至剪刀與被剪板料接觸時(shí),主缸上腔的壓力進(jìn)一步升高,壓力繼電器18發(fā)出信號(hào)，使4DT通電。此時(shí)主閥5的彈簧腔通過單向閥19和電磁閥12的左位和回油連接,主缸下腔又恢復(fù)背壓，以避免剪切刀架的運(yùn)動(dòng)速度失控。
4.緩沖
板料剪斷后主缸上負(fù)載突然消失，主缸上腔壓力降低，壓力繼電器18復(fù)位，4DT斷電主缸下腔恢復(fù)背壓，以避免剪切刀架的運(yùn)動(dòng)速度失控。
5.刀架回程
刀架下行到終點(diǎn)時(shí)行程開關(guān)使3DT斷電，2DT，5DT通電。此時(shí)閥1開啟
壓力閥經(jīng)閥4進(jìn)入主缸下腔，而上腔則經(jīng)單向閥7,主閥2回油,刀架回程運(yùn)動(dòng)。
同時(shí)壓料缸和托料缸（閥17右側(cè)節(jié)門打開）進(jìn)油腔也經(jīng)閥2通回油，在彈簧作用下退回。當(dāng)主卸~~~退到原位時(shí)，原位行程開關(guān)全部電磁鐵斷電，油路恢復(fù)啟動(dòng)前狀態(tài)，油泵卸荷。
6.輕壓對(duì)線
按下對(duì)刀按鈕，電磁鐵1DT.3DT通電。此時(shí)除閥1開啟壓力（亦即系統(tǒng)的最高壓力）由先導(dǎo)閥11調(diào)定外，其他情況和下行想同。由于將先導(dǎo)閥11的壓力調(diào)整得較低，當(dāng)剪刀接觸工件，壓力上升后，起剪切力不足以將板料剪斷，故可以用來(lái)觀察并調(diào)整板料。
4 液壓系統(tǒng)的計(jì)算及液壓元件的選擇
4.1 液壓剪板機(jī)工作參數(shù)要求
設(shè)計(jì)要求主機(jī)中能完成空載啟動(dòng)，剪切、和快速回程動(dòng)作。輔助動(dòng)作包括：剪切中途回程、點(diǎn)動(dòng)向上、點(diǎn)動(dòng)向下等動(dòng)作。設(shè)計(jì)過程中液壓元件所選用型號(hào)應(yīng)正確、有理有據(jù)；整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、規(guī)范、合理。
表4-1設(shè)計(jì)參數(shù)
項(xiàng)目
單位
數(shù)值
公稱力
KN
1200
最高工作壓力
MPa
32
單缸選用壓力
MPa
16
主液壓缸
推程
mm/s
40
回程
mm/s
80
夾緊液壓缸
頂出行程
mm/s
40
回程
mm/s
80
4.2 液壓缸的設(shè)計(jì)
4.2.1 主液壓缸、夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算
液壓缸是液壓系統(tǒng)最為常用的執(zhí)行件，本系統(tǒng)使用活塞缸。液壓缸由于活塞兩端的有效面積不一樣，如果以同樣的流量的壓力油分別進(jìn)入液壓缸的左右腔，活塞移動(dòng)的速度與僅有強(qiáng)的有效面積成反比，即油液進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)有效面積大，速度慢，進(jìn)入有桿腔的有效面積小，速度快；而活塞上產(chǎn)生的推力則與進(jìn)油腔的有效面積成正比。
1. 主液壓缸參數(shù)設(shè)計(jì)：
（1）主液壓缸內(nèi)徑D
(4-1)
根據(jù)GB/T2346-1993，取標(biāo)準(zhǔn)值D=250 mm
根據(jù)內(nèi)徑D=250 mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表20-6-9可選用B型缸筒外徑 mm
表4-2 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（摘自GB/T 2348-93）mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
（220）
250
（280）
320
（360）
400
（450）
500
(2)主液壓缸活塞桿外徑
（4-2)
（4-3)
根據(jù)GB/T2346－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=165mm
表4-3 活塞外徑尺寸系列（GB/T 2348-93）mm
4
16
36
80
180
5
18
40
90
200
6
20
45
100
220
8
22
50
110
250
10
25
56
125
280
12
28
63
140
320
14
32
70
165
360
(3）主液壓缸有效面積：
（4-4）
（4-5）
（4-6）
（4) 主液壓缸的推力：
(4-7)
（5)液壓缸的拉力：
由已知條件得：
（6)主液壓缸的工作力：
（4-8）
2.夾緊液壓缸參數(shù)設(shè)計(jì)
（1)夾緊液壓缸內(nèi)徑：
（4-9）
根據(jù)GB/T2346－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 110mm
（2)夾緊液壓缸活塞桿徑
（4-10）
（4-11）
根據(jù)GB/T2346－1993，取標(biāo)準(zhǔn)值 80mm
（3)夾緊液壓缸有效面積：
（4-12）
（4-13）
（4-14）
（4)夾緊液壓缸實(shí)際頂出力和回程力：
16MPa×9.50×mm=152KN （4-15）
3.液壓缸運(yùn)動(dòng)中的供油量
（1）主液壓缸的進(jìn)出油量
主液壓缸下行的進(jìn)出油量：
（4-16） （4-17）
主液壓缸回程進(jìn)出油量：
（4-18）
（4-19）
（2）夾緊液壓缸的進(jìn)出油量
夾緊液壓缸頂出行程的進(jìn)出油量：
（4-20）
（4-21）
夾緊液壓缸退回行程的進(jìn)出油量：
（4-22）
（4-23）
4.2.2 液壓缸主要零部件的設(shè)計(jì)
1. 缸筒結(jié)構(gòu)
（1）缸筒分類
缸筒的結(jié)構(gòu)和端蓋的連接形式、液壓缸的用途、工作壓力、使用環(huán)境以及安裝要求等因素有關(guān)。端蓋分為前端蓋和后端蓋。前端蓋將液壓缸的活塞桿腔封閉，并起著為活塞桿導(dǎo)向，防塵和密封的作用。后端蓋將缸筒內(nèi)腔一端封閉，并常常起著將液壓缸與其它機(jī)件連接的作用。常用的缸筒與端蓋的連接有多種形式。本設(shè)計(jì)采用法蘭式連接。
缸筒材料
一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊任性，根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯的來(lái)源等可選45鋼。缸筒毛坯可采用退火的冷拔或熱軋無(wú)逢鋼管。
（2）對(duì)缸筒的要求
1）有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。
2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。
3）內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足夠保證活塞密封的密封性。
總之，缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油液，同時(shí)它還是活塞的運(yùn)動(dòng)“軌跡”。設(shè)計(jì)液壓缸缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分的尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)還必須具有一定的強(qiáng)度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和意外的沖擊力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的配合公差等級(jí)、表面粗糙度和形位公差等級(jí)，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性。
（3）對(duì)缸筒制造加工的要求
1）缸筒內(nèi)徑D采用H7或H8級(jí)配合，表面粗糙度R值一般為0.16～0.32um，都需要進(jìn)行研磨。
2）熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度HB≥241～285。
3）缸筒內(nèi)徑D的圓度、錐度、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半。
4）缸筒直線度公差在500 mm長(zhǎng)度上不大于0.03 mm。
5）缸筒端面T對(duì)內(nèi)徑的垂直度在直徑100 mm
6）當(dāng)缸筒為尾部和中部耳軸型時(shí)
此外，還有通往油口、排氣閥孔的內(nèi)徑口必須倒角，不允許有毛邊、毛刺、以免劃傷密封件。為便于裝配和不損壞密封件，缸筒內(nèi)孔口應(yīng)倒角。需要在缸筒上焊接法蘭、油口、排氣閥座時(shí)，都必須在半精加工以前進(jìn)行，以免精加工后焊接而引起內(nèi)孔變形。如欲防止腐蝕生銹和提高使用壽命，在缸筒表面可以鍍鉻，再進(jìn)行研磨拋光，在缸筒外表面涂耐油漆。
（4）缸筒的計(jì)算
缸筒壁厚計(jì)算：根據(jù)缸筒內(nèi)徑D和額定工作壓力初選缸筒壁厚
缸筒壁厚驗(yàn)算：液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：
（4-24）
故缸筒壁厚合適。
（5）缸筒底部厚度計(jì)算：缸筒底部為平面時(shí)，其厚度可以按照四周嵌柱的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似的計(jì)算。
（4-25）
取25mm。
2. 活塞的設(shè)計(jì)
（1）活塞的結(jié)構(gòu)形式
活塞根據(jù)壓力、速度、溫度等工作調(diào)節(jié)來(lái)選擇密封件的型式，而選定的密封件型式?jīng)Q定了活塞的結(jié)構(gòu)型式。常用的活塞的結(jié)構(gòu)型式分為整體活塞和分體活塞，本機(jī)器采用前者?；钊膶挾纫话阌忻芊饧?、導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的安裝溝槽尺寸來(lái)決定。
（2）活塞的密封
活塞的的密封選用準(zhǔn)則取決于壓力、速度、溫度和工作介質(zhì)等因素。以往活塞常用的密封有間隙密封、活塞環(huán)，O型密封圈、Y型密封圈、U型密封圈和V型密封圈等橡膠密封件。近年來(lái)選用較多的是以O(shè)型密封圈或特殊的外形輪廓橡膠密封件作為副密封件和聚四乙烯（PTFE）主密封件組合在一起使用?；钊拿芊饧?、導(dǎo)向環(huán)安裝溝槽尺寸以及公差應(yīng)根據(jù)密封件、導(dǎo)向環(huán)對(duì)溝槽的加工要求來(lái)設(shè)計(jì)。
(3) 活塞的材料
無(wú)導(dǎo)向環(huán)的活塞選用高強(qiáng)度鑄鐵HT200-300球墨鑄鐵和青銅QAL9-4等材料。有導(dǎo)向環(huán)的的活塞選用碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)，由于本機(jī)器有導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)，因此活塞選用的材料為45號(hào)碳素鋼。
活塞的加工要求：
1)活塞外徑D對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)或8級(jí)精度選取。
2)端面T對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值按7級(jí)精度選取。
3)活塞D的圓柱度公差按9級(jí)、10級(jí)或11級(jí)精度選取。
4)如活塞有導(dǎo)向環(huán)是，則活塞外徑D的公差、表面粗糙度等加工要求則較低。
活塞桿：
活塞桿的結(jié)構(gòu)：活塞桿的桿體分為實(shí)心桿和空心桿兩種，本機(jī)器采用前者。本機(jī)器的活塞桿外端結(jié)構(gòu)采用外螺紋型。
活塞桿的材料：本機(jī)器活塞桿材料為45號(hào)碳素鋼，
熱處理方法為調(diào)質(zhì)，表面處理方法為鍍鉻活塞桿的加工要求：
活塞桿的表面須鍍硬鉻，鍍層厚度15~5，也有的要求鍍層厚度30~0。防腐要求特別高的則要求先鍍一層軟鉻或鎳，鍍后再鍍硬鉻拋光?；钊麠U外徑公差；直線度；表面粗糙度，精度要求高時(shí)則。活塞桿外徑d的圓柱度公差值，按8級(jí)精度選取。
活塞的導(dǎo)向環(huán)
安裝在活塞外圓的導(dǎo)向環(huán)，具有精確的導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。
導(dǎo)向環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)
在缸筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)且?guī)в袑?dǎo)向環(huán)的活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)是非金屬接觸，因此摩擦系數(shù)小，起動(dòng)時(shí)無(wú)爬行。
活塞安裝了導(dǎo)向環(huán)后，能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，故減少了泄漏。
導(dǎo)向環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，磨損后易于更換。
能刮掉雜質(zhì)，防止雜質(zhì)嵌入密封圈。
導(dǎo)向環(huán)用填充聚四乙烯或纖維復(fù)合材料制成，具有良好的承載能力。
活塞的導(dǎo)向環(huán)型式：其型式有嵌入式、浮動(dòng)式和組合式三種型式。
3. 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵
在液壓缸的前端蓋內(nèi)有對(duì)活塞桿導(dǎo)向的內(nèi)孔，有對(duì)缸筒有桿側(cè)腔密封的密封件；有活塞桿內(nèi)縮時(shí)刮除附著在表層的雜質(zhì)，灰塵和水份的防塵圈
活塞桿的導(dǎo)向：活塞桿的導(dǎo)向有無(wú)導(dǎo)向套（環(huán)）、金屬導(dǎo)向套和非金屬導(dǎo)向套的三種結(jié)構(gòu)型式。
活塞桿的密封和防塵：近年來(lái)活塞桿的密封件多選用組合式密封圈，一個(gè)是用聚四氯乙烯加青銅填料制造的階梯型密封圈，另一個(gè)是O型密封圈。
活塞桿的防塵，目前多采用既可以防塵又可以密封的雙唇行防塵圈。
4. 緩沖裝置
緩沖裝置的工作原理是當(dāng)活塞在到達(dá)行程終端之前的一定距離內(nèi)，設(shè)法把排油腔內(nèi)的油液的一部分或全部密封起來(lái)，使其通過節(jié)流小孔排出，從而使被密封的油液，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)木彌_壓力作用在活塞的排油側(cè)上，與活塞的慣性力相對(duì)抗，以達(dá)到減速制動(dòng)的目的。緩沖裝置的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)節(jié)流小孔的流通面積，在緩沖過程中能否自動(dòng)改變來(lái)分類，通?？煞譃楹愎?jié)流型和變節(jié)流型。
5. 密封件、防塵圈的選用
液壓缸工作中要達(dá)到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求，本機(jī)器選用的密封件為O型密封圈加弧型擋圈，而防塵圈選用的是A型橡膠防塵圈。
濾油器及濾油裝置
濾油器是液壓系統(tǒng)中對(duì)油液進(jìn)行過濾凈化的重要元件。過濾是目前應(yīng)用最廣泛的油液凈化方法。過濾是利用多孔隙可透性介質(zhì)濾除懸浮在油液中的固體顆粒污染物，其主要機(jī)制可歸納為直接阻截和吸附作用。按照結(jié)構(gòu)和過濾原理，過濾介質(zhì)可分為表面和深度型兩類。濾油器的主要組成部分有殼體和過濾元件，有的濾油器帶旁通閥和堵塞指示或發(fā)訊裝置，濾芯是濾油器的關(guān)鍵元件，濾油器的性能主要取決于濾芯的結(jié)構(gòu)參數(shù)和過濾材料的特性，液壓系統(tǒng)用的濾芯有線隙式、片式、燒結(jié)式和折疊圓筒式等結(jié)構(gòu)形式，其中最廣泛應(yīng)用的是折疊圓筒式濾芯，本機(jī)選用即網(wǎng)式，名義流量過濾精度為100。
4.2.3 液壓缸的裝配簡(jiǎn)圖
圖4-1液壓缸裝配圖
4.3 油箱的設(shè)計(jì)
4.3.1 油箱結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
油箱的主要用途是貯存油液，同時(shí)也起到散熱的作用，參考相關(guān)文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)資料，油箱的設(shè)計(jì)可先根據(jù)液壓泵的額定流量按照經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法計(jì)算油箱的體積，然后再根據(jù)散熱要求對(duì)油箱的容積進(jìn)行校核。
油箱中能夠容納的油液容積按JB/T7938-1999標(biāo)準(zhǔn)估算，取時(shí)，求得其容積為
（4-26）
查表4-4，取標(biāo)準(zhǔn)值V=1600L。
表4-4 油箱容積（JB/T7938-1999）
4
6.3
10
25
40
63
100
180
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
3150
4000
5000
6300
可取油箱的長(zhǎng)度，寬度，高度。
油箱采用普通鋼板焊接即可，鋼板的厚度分別為：油箱箱壁厚3mm，箱底厚度5mm，因?yàn)橄渖w上需要安裝其他液壓元件，因此箱蓋厚度取為10mm。為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，取箱底離地的距離為160mm。為了更好的清洗油箱，取油箱底面傾斜角度為2
o
。
4.3.2 油箱油液溫升驗(yàn)算
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在工作時(shí)，有壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)、機(jī)器零件變形等，影響正常工作。為此，必須控制溫升ΔT在允許的范圍內(nèi)，如一般機(jī)床?= 25 ~ 30 ℃；數(shù)控機(jī)床?≤ 25 ℃；粗加工機(jī)械、工程機(jī)械和機(jī)車車輛?= 35 ～ 40 ℃。
液壓系統(tǒng)的功率損失使系統(tǒng)發(fā)熱，單位時(shí)間的發(fā)熱量f（kW）可表示為
（4-27）
式中 -- 系統(tǒng)的輸入功率（即泵的輸入功率）（kW）；
-- 系統(tǒng)的輸出功率（即液壓缸的輸出功率）（kW）。
若在一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床液壓系統(tǒng)，其工進(jìn)過程在整個(gè)工作循環(huán)中所占時(shí)間比例為
（4-28）
因此系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱情況來(lái)計(jì)算。
工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）為
（4-29）
這時(shí)大流量泵通過順序閥10卸荷，小流量泵在高壓下供油，所以兩泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為：
（4-30）
由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為
（4-31）
溫升小于普通機(jī)床允許的溫升范圍，因此液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。
4.4 管件的設(shè)計(jì)
管路在液壓系統(tǒng)中主要用來(lái)把各種元件及裝置連接起來(lái)傳輸能量。用于液壓系統(tǒng)中的管路，主要有金屬硬管和耐壓軟管。對(duì)管路的基本要求是要有足夠的強(qiáng)度，能承受系統(tǒng)的最高沖擊壓力和工作壓力。管路與各元件及裝置的各連接處要密封可靠，不泄漏，決不能松動(dòng)。管路在安裝前必須清洗干凈，管內(nèi)不允許有銹蝕、雜質(zhì)和粉塵等。在液壓系統(tǒng)中，主要使用硬管，它比用軟管安全可靠，而且經(jīng)濟(jì)。
管內(nèi)油液的推薦流速：
對(duì)吸油管道?。ㄒ话闳∫韵拢?
對(duì)壓油管道取 （壓力高時(shí)取最大值，反之取最小值；管道較長(zhǎng)時(shí)取小值；油液粘度大時(shí)取小值，反之去大值）
對(duì)矩管道及局部收縮處，可取
對(duì)回油管道可取
4.5 液壓泵的選擇
液壓泵是液壓系統(tǒng)中主要的能量轉(zhuǎn)換元件，液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能。
液壓泵的主要參數(shù)：
1.排量或）
理論排量--液壓泵每轉(zhuǎn)一周排出的液體體積，也叫幾何排量。
容載排量--在規(guī)定最低工作壓力下，泵每轉(zhuǎn)一周排出的液體容積。
有效排量--在規(guī)定工況下泵每轉(zhuǎn)一周實(shí)際排出的液體體積。
2.流量
理論流量--液壓泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積，其值等于理論排量和泵的轉(zhuǎn)速之乘積。
有效流量--在某種壓力和溫度下泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積，也叫實(shí)際流量。
瞬間流量--液壓泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，在某一時(shí)間點(diǎn)排出的液體體積。
平均流量--根據(jù)在某一時(shí)間段內(nèi)泵排出的液體體積計(jì)算出的，單位時(shí)間內(nèi)泵排出的液體體積，其值為在該時(shí)間段內(nèi)各瞬間流量的平均值。
額定流量--泵在額定工況下的流量。
3.壓力
額定壓力--液壓泵在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。
最高壓力--液壓泵能按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許短暫運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。
工作壓力--液壓泵實(shí)際工作時(shí)的壓力。
4.轉(zhuǎn)速或角速度
額定轉(zhuǎn)速--在額定工況下，液壓泵能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。
最大轉(zhuǎn)速--在額定工況下，液壓泵能超過額定轉(zhuǎn)速允許短暫運(yùn)轉(zhuǎn)的最高速度。
最低轉(zhuǎn)速--液壓泵在正常工作條件下，能運(yùn)轉(zhuǎn)的最小轉(zhuǎn)速。
5.功率P
輸入功率--驅(qū)動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械功率。
輸出功率--液壓泵輸出液壓功率，其值為工作壓力與有效流量之乘積。
6.效率
溶劑效率--液壓泵輸出的有效流量與理論流量的比值。
液壓機(jī)械效率--液壓泵的液壓轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的比值。
總效率--液壓泵輸出的液壓功率與輸入的機(jī)械功率的比值。
設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)最高工作壓力主液壓缸工作行程，主液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油量為：
主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為：
設(shè)選主液壓缸工作行程工作壓力最高（）工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程（即壓制）流量為73.5L/min,主液壓缸工作回程流量為16.5L/min。
本機(jī)選用定量式葉片泵。
液壓泵的流量是根據(jù)液壓缸的最大體積流量和液控順序閥的流量損失和三位四通M型電磁還向閥的流量損失三者之和算出來(lái)的。
本機(jī)選用的液壓泵的型號(hào)為：
排量：10-200mL/r
壓力：16MPa
轉(zhuǎn)速：600-2000r/min
4.6 閥的選擇
4.6.1 流量控制閥簡(jiǎn)介
對(duì)流量控制閥的主要性能要求是：
1.當(dāng)閥前后的壓力差發(fā)生變化時(shí)，通過閥的流量變化要??；
2.當(dāng)油溫發(fā)生變化時(shí)，通過節(jié)流閥的流量變化要??；
3.要有較大的流量調(diào)節(jié)范圍，在小流量時(shí)不易堵塞，這樣使節(jié)流閥能得到很小的穩(wěn)定流量，不會(huì)在連續(xù)工作一段時(shí)閥后因節(jié)流口堵塞而使流量減小，甚至斷流；
4.當(dāng)閥全開時(shí)，液流通過節(jié)流閥的壓力損失要?。?
5.閥的泄漏量要小。對(duì)于高壓閥來(lái)說(shuō)，還希望其調(diào)節(jié)力矩要小。
插裝閥（邏輯閥），是一種較新型的液壓元件，它的特點(diǎn)是通流能力大，密封性能好，動(dòng)作靈敏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而主要用于流量較大系統(tǒng)或?qū)γ芊庑阅芤筝^高的系統(tǒng)。
根據(jù)計(jì)算，選用YF3-E20B型閥，流量1.8L/min。
圖4-2 插裝閥邏輯單元
(a)結(jié)構(gòu)原理圖；(b)圖形符號(hào)
圖4-3插裝閥的組成
（1）先導(dǎo)控制閥 （2）控制蓋板 （3）邏輯單元 （4）閥塊體
4.6.2 插裝閥的工作原理
插裝閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖4-2所示。它由控制蓋板、插裝單元（由閥套、彈簧、閥芯及密封件組成）、插裝塊體和先導(dǎo)控制閥（如先導(dǎo)閥為二位三通電磁換向閥，見圖4-3）組成。由于這種閥的插裝單元在回路中主要起通、斷作用，故又稱二通插裝閥。二通插裝閥的工作原理相當(dāng)于一個(gè)液控單向閥。圖中A和B為主油路僅有的兩個(gè)工作油口，K為控制油口（與先導(dǎo)閥相接）。當(dāng)K口無(wú)液壓力作用時(shí)，閥芯受到的向上的液壓力大于彈簧力，閥芯開啟，A與B相通，至于液流的方向，視A、B口的壓力大小而定。反之，當(dāng)K口有液壓力作用時(shí)，且K口的油液壓力大于A和B口的油液壓力，才能保證A與B之間關(guān)閉。
插裝閥與各種先導(dǎo)閥組合，便可組成方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。
4.6.3 方向控制插裝閥
圖4-4插裝閥用作方向控制閥
（a）單向閥；(b)二位二通閥；(c)二位三通閥;(d)二位四通閥
圖4-5插裝閥用作壓力控制閥
（a）溢流閥；(b)電磁溢流閥
插裝閥組成各種方向控制閥如圖4-4所示。圖 4-4（a）為單向閥，當(dāng)PA＞ PB時(shí)，閥芯關(guān)閉，A與B不通；而當(dāng) PB＞ PA時(shí)，閥芯開啟，油液從 B流向 A。圖4-4（b）為二位二通閥，當(dāng)二位三通電磁閥斷電時(shí)，閥芯開啟，A與B接通；電磁閥通電時(shí)，閥心關(guān)閉，A與B不通。圖4-4（c）為二位三通閥，當(dāng)二位四通電磁閥斷電時(shí)，A與T接通；電磁閥通電時(shí)，A與P接通。圖4-4（d）為二位四通閥，電磁閥斷電時(shí)，P與B接通，A與T接通；電磁閥通電時(shí)，P與A接通，B與T接通。
根據(jù)計(jì)算，插裝閥主閥1選用Z2A-HQ164，實(shí)際流量73.5L/min。 插裝閥主閥2選用Z2A-HQ164，實(shí)際流量73.5L/min。插裝閥主閥3選用Z1A-HQ16，實(shí)際流量73.5L/min。插裝閥主閥4選用Z1A-HQ164，實(shí)際流量73.5L/min。插裝閥主閥5選用Z2A-HQ164，實(shí)際流量73.5L/min。插裝閥主閥6選用Z2A-HQ164，實(shí)際流量16.5L/min。
4.7 電機(jī)的選擇與計(jì)算
目前，電動(dòng)機(jī)的種類繁多，價(jià)格、性能差別比較大，本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的指導(dǎo)思想對(duì)電動(dòng)機(jī)類型及型號(hào)進(jìn)行優(yōu)化選擇是十分重要的。選擇電動(dòng)機(jī)種類應(yīng)在滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)性能的要求下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格便宜的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)種類選擇時(shí)應(yīng)考慮的主要內(nèi)容有：
1.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)與所拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性相匹配；
2.電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能（調(diào)速范圍、調(diào)速的平滑性、經(jīng)濟(jì)性）應(yīng)該滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。對(duì)調(diào)速性能的要求在很大程度上決定了電動(dòng)機(jī)的種類、調(diào)速方法以及相應(yīng)的控制方法；
3.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的要求，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能主要是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，同時(shí)還應(yīng)注意電網(wǎng)容量對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的限制；
4.電源種類 在滿足性能的前提下應(yīng)優(yōu)先采用交流電動(dòng)機(jī)；
5.經(jīng)濟(jì)性 一是電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)設(shè)備（如：?jiǎn)?dòng)設(shè)備、調(diào)速設(shè)備等）的經(jīng)濟(jì)性；二是電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，主要是要效率高，節(jié)省電能。
根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求