單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 全套內(nèi)容 CAD圖紙和畢業(yè)論文 目 錄 主

2、要符號(hào)表 1 概述…………………………………………………………………1 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況……………………………………………1 1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分…………………………1 1.2.1液壓傳動(dòng)的工作原理……………………………………………1 1.2.2液壓傳動(dòng)的組成部分……………………………………………2 1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)……………………………………………3 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 5 2.1 明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案………………………………5 2.1.1設(shè)計(jì)要求………………………………………………………5

3、 2.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案…………………………………………5 2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定…………………………………6 2.2.1液壓介質(zhì)的選擇…………………………………………………6 2.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖…………………………………………………7 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算………………………………………9 2.3.1選系統(tǒng)工作壓力…………………………………………………9 2.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 …………………………………………9 2.3.3液壓缸強(qiáng)度校核………………………………………………10 2.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核…………………………………………

4、……12 2.3.5計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量………………………………………15 2.3.6繪制液壓缸工況圖………………………………………………15 2.4 液壓閥的選擇………………………………………………16 2.4.1 液壓閥的作用…………………………………………………16 2.4.2 液壓閥的基本要求……………………………………………16 2.4.3 液壓閥的選擇…………………………………………………16 3 液壓泵站及其輔助裝置……………………………………18 3.1液壓泵站………………………………………………………18 3.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn)

5、……………………18 3.1.2 各系列液壓泵站的簡(jiǎn)述………………………………………19 3.2 液壓泵………………………………………………………20 3.2.1 液壓泵的選擇…………………………………………………20 3.2.2 液壓泵裝置……………………………………………………21 3.3 電動(dòng)機(jī)功率的確定…………………………………………22 3.4 液壓管件的確定……………………………………………23 3.4.1油管內(nèi)徑確定…………………………………………………23 3.4.2 管接頭………………………………………………………23 3.5 濾油器的選擇 ……………………

6、…………………………23 3.5.1 濾油器的作用及過濾精度………………………………………23 3.5.2 選用和安裝……………………………………………………24 3.6 油箱及其輔件的確定………………………………………24 3.6.1 油箱…………………………………………………………24 3.6.2 空氣濾清器……………………………………………………26 3.6.3 油標(biāo)…………………………………………………………27 4 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………28 4.1液壓缸的基本參數(shù)的確定……………………………………28 4.2 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料

7、及技術(shù)要求…………………28 4.2.1 缸體…………………………………………………………28 4.3 缸蓋…………………………………………………………31 4.3.1 缸蓋的材料……………………………………………………31 4.3.2 缸蓋的技術(shù)要求………………………………………………31 4.4 活塞…………………………………………………………31 4.4.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式………………………………………31 4.4.2 活塞與缸體的密封……………………………………………32 4.4.3活塞的材料……………………………………………………32 4.4.4 活塞的技術(shù)

8、要求………………………………………………32 4.5 活塞桿………………………………………………………33 4.5.1 端部結(jié)構(gòu)………………………………………………………33 4.5.2 端部尺寸………………………………………………………33 4.5.3 活塞桿結(jié)構(gòu)……………………………………………………34 4.5.4 活塞桿材料………………………………………………………35 4.5.5 活塞桿的技術(shù)要求……………………………………………35 4.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵………………………………35 4.6.1 導(dǎo)向套…………………………………………………………35 4

9、.6.2 桿的密封與防塵………………………………………………36 4.7 液壓缸的緩沖裝置…………………………………………36 4.8 液壓缸的排氣裝置…………………………………………36 4.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式……………………………37 4.9.1 液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接………………………………………37 4.9.2 液壓缸的安裝方式……………………………………………37 5 結(jié)論……………………………………………………………………38 致謝………………………………………………………………………39 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………40

10、 附錄A…………………………………………………………………………41 附錄B…………………………………………………………………………53 1、概述 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新技術(shù)，但如從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。 本世紀(jì)的60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)

11、推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用。液壓傳動(dòng)在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，例如，國(guó)外今日生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。因此采用液壓傳動(dòng)的程度現(xiàn)在已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。 當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績(jī)。 我國(guó)的

12、液壓工業(yè)開始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對(duì)西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。 1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及組成部分 1.2.1 液壓傳動(dòng)的工作原理 驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元

13、件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。 如果將換向閥手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸右腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向左移動(dòng)，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。 工作臺(tái)的移動(dòng)速度是由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。 為了克服移動(dòng)

14、工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對(duì)溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。 如果將開停手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經(jīng)開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時(shí)工作臺(tái)就停止運(yùn)動(dòng)。 從上面的例子中可以得到： 1）

15、動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力的。 2）液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力，它與利用液體動(dòng)能的液力傳 動(dòng)是不相同的。 3）壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的， 因此液壓傳動(dòng)和液壓控制常常難以截然分開。 1.2.2 液壓傳動(dòng)的組成部分 液壓傳動(dòng)裝置主要由以下四部分組成： 1）能源裝置——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。 2）執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。 3)制調(diào)節(jié)裝置——對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例 如溢流

16、閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。 4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對(duì) 保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。 1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)： 1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動(dòng)力，因?yàn)? 液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場(chǎng)中的磁力大出30~40倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12%左右。 2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置 易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻

17、率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)500次/min，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1000次/min。 3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還 可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。 4） 液壓傳動(dòng)易于自動(dòng)化，這是因?yàn)樗鼘?duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易 于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動(dòng)作，接受遠(yuǎn)程控制。 5） 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀 態(tài)下工作而不會(huì)過熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無法辦到的。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。 6） 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、

18、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動(dòng)性。 7） 用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是： 1） 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄 漏等原因造成的。 2） 液壓傳動(dòng)在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失 等），長(zhǎng)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。 3） 液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影 響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià) 較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。 5） 液壓傳動(dòng)要

19、求有單獨(dú)的能源。 6） 液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。 總的說來，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的，它的一些缺點(diǎn)有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。 2、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案 2.1.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手進(jìn)行液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面的情況了解清楚。 ⑴單柱液壓機(jī)主機(jī)概況： ①液壓機(jī)公稱力 25 KN ②液壓系統(tǒng)最大工作壓力

20、 8 Mpa ③骨塊行程 125 MM ④壓頭下行速度 45 mm/s ⑤壓頭上行速度 130 mm/s ⑵ 液壓系統(tǒng)要完成以下動(dòng)作循環(huán)： 2.1.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案 2.1.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式 在本設(shè)計(jì)中,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭?/p>

21、塞缸的輸入為壓力和流量，輸出為推力和速度。 液壓缸除了單個(gè)地使用外，還可以組合起來或和其它機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)特殊的功能。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表37.5-1 我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見表2-1。 表2-1 名稱 特點(diǎn) 適用場(chǎng)合 單桿活塞液壓缸 有效工作面積大，雙向不對(duì)稱 往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)等 2.1.2.2 確定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路 1）為了實(shí)現(xiàn)液壓缸的進(jìn)和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。 電磁換向閥的基本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動(dòng)方向。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始

22、位置（脈沖式閥除外）。若推動(dòng)故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動(dòng)。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實(shí)現(xiàn)液壓油路的換向、順序動(dòng)作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。 2）為了實(shí)現(xiàn)其工進(jìn)，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。 節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便、準(zhǔn)確。在小流量調(diào)節(jié)時(shí)，如通流截面相對(duì)于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的大小。 而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進(jìn)口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負(fù)載決定。所以當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，調(diào)速閥進(jìn)出口壓差將將減小。 調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的

23、應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。 因此，在本設(shè)計(jì)中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。 2.1.2.3 液壓源系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們?cè)诒玫男】谘b上粗濾油器。（進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器或其他

24、型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定 2.2.1 液壓介質(zhì)的選擇 液壓介質(zhì)應(yīng)具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強(qiáng)度要高，具有較好的潤(rùn)滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對(duì)涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性；同時(shí)液壓介質(zhì)還應(yīng)具有一定的消泡能力。 選擇液壓介質(zhì)時(shí)，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。根據(jù)液壓系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。 其次，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中所用液壓泵的類型選用具有合適粘度的介質(zhì)。 最后，還應(yīng)考慮使用條件等因素，如環(huán)境溫度、工作壓力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度等。當(dāng)工作溫

25、度在60℃以下，載荷較輕時(shí)，可選用機(jī)械油；工作溫度超過60℃時(shí)，應(yīng)選用汽輪機(jī)油或普通液壓油。若設(shè)備在很低溫度下啟動(dòng)時(shí)須選用低凝液壓油。 據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表37.3-12 中各普通液壓油質(zhì)量指標(biāo)及應(yīng)用以及本設(shè)計(jì)中單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的要求選用N32號(hào)普通液壓油，其各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)見表2-2。 表2-2 名稱 N32號(hào)普通液壓油 代號(hào) / 原牌號(hào) YA-N32 / 20號(hào) 運(yùn)動(dòng)粘度 mm2/s (40℃) 28．8~35.2 運(yùn)動(dòng)粘度 mm2/s (50℃) 17~23 粘度指數(shù)≥ 90 抗氧化安定性(酸值達(dá)2mgKOH/g)≥ h 1000 凝點(diǎn)≤ ℃ -10

26、 閃點(diǎn)(開口)≥ ℃ 170 防銹性(蒸鎦水法) 無銹 臨界載荷≥ N 600 抗泡沫性(93℃)≤ ml 起泡 50 / 消泡 0 抗磨性（四球，DB） N 800 應(yīng)用 適用于環(huán)境溫度0~40℃的各類中高壓系統(tǒng)（適用工作壓力為6.3-2.1MPa 2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 在這種單柱液壓機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了“工進(jìn) → 快退 → 停止”的動(dòng)作循環(huán)（見圖2-1）?？梢赃M(jìn)行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表2- 3 示此單柱液壓機(jī)的動(dòng)作循環(huán)表，圖2-2則是這種液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。 圖2-1 單柱液壓機(jī)動(dòng)作循環(huán)圖

27、 圖2-2 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖 進(jìn)油路 液壓泵1 → 電磁換向閥2（左位）→ 單向調(diào)速閥3 → 液壓油缸4上腔 回油路 液壓油缸4下腔 → 單向順序閥5 → 電磁換向閥2（右位）→ 油箱7 表2-3 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)表 動(dòng)作名稱 信號(hào)來源 電磁換向閥2的工作狀態(tài) 滑塊 工進(jìn) 1YA通電 左位 快退 2YA通電 右位 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 2.3.1 選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元

28、件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。 公稱力為25KN的單柱液壓機(jī)屬小型液壓機(jī)類型，一般情況下，載荷不會(huì)太高，參考資料[2]表37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為4MPa。 2.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 2.3.2.1 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的的問題 液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓

29、缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意如下幾點(diǎn)： 1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。 2）考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。 3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè) 置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。 4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)

30、計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。 2.3.2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力P1=8Mpa>7Mpa由參考文獻(xiàn)[1]表5-2推薦初定d=0.7D 取液壓缸=0.9 則此時(shí)活塞所受推力 N 由式 （2-1） =69.45 cm2 （2-2） =9.38 cm 則d= 0.7D =6.07 cm 參考文獻(xiàn)[2]表37.5-8及表37.5-9對(duì)這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)

31、值時(shí) 得： D =100 mm d =70 mm 由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為： cm2 cm2 2.3.3 液壓缸強(qiáng)度校核 液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 ?。阂簤焊撞牧蠟?5#鋼，無縫鋼管 活塞桿材料45#鋼 2.3.3.1 壁厚強(qiáng)度校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表37.7-64及表37.7-65選擇液壓缸外徑為121mm即液壓缸壁厚δ=10.5mm 對(duì)于本系統(tǒng)： ＜ 10 為厚壁 按壁筒計(jì)算：

32、 （2-3） 式中，D為缸筒內(nèi)徑；Py為缸筒試驗(yàn)壓力,當(dāng)缸的額定壓力 Pn ≤ 16Mpa時(shí)， 取Py=1.5 Pn ；為缸筒材料的許用應(yīng)力，，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n = 5 。 所以: Py=1.54=6 Mpa （2-4） 式中 N/mm2 n = 5 則 N/m2 得 mm ∴ mm＞ 故缸體壁厚強(qiáng)度滿足。 2.

33、3.3.2 液壓缸內(nèi)活塞桿直徑校核 活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核 （2-5） 式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力, 則 ： mm ＜ d 故活塞桿強(qiáng)度滿足。 2.3.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計(jì)算 液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算： （2-6） 式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)；K為螺紋擰緊系數(shù)； K=1.12~1.5，取K=1.3； MPa 則： mm 取 ds=10 mm

34、 2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載Fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行： （2-7） 式中，nk為安全系數(shù)，一般取nk = 2 ~ 4，這里取nk = 4。 當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí) （2-8） 當(dāng)

35、活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí)，且 = 20 ~ 120 時(shí)，則 （2-9） 式中，l為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，見表2-1，為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ；為柔性系數(shù)，其值見表2-2；為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表2-4；E為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼取E=2.061011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿橫截面積，f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值均見表2-5。 表2-4 液壓缸支承方式和末端系數(shù)ψ2的值 支承方式 支承說明 末端系數(shù)ψ2 一端自由一端固定

36、 1/4 兩端鉸接 1 一端鉸接一端固定 2 兩端固定 4 表2-5 f、a、ψ1的值 材料 f 108 N/M2 ψ1 鑄鐵 5.6 80 鍛鐵 2.5 110 軟鋼 3.4 90 硬鋼 4.9 85 由此，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的可得： N/M2 ； （2-10） 而l＞125mm， 取l=175mm ＜ 則活塞桿穩(wěn)定性按式： 進(jìn)行校核。 代入數(shù)據(jù)： N 而

37、 （2-11） 式中，F(xiàn)W為活塞所受最大推力 Pmax為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa 。 A1為液壓缸無活塞桿腔的截面積，A1 = 78.5 cm2 FW = 81067.8510-3 = 6.28104 N 顯然，F(xiàn)W ＜ 所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。 2.3.5 計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量 根據(jù)最終確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運(yùn)動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速，計(jì)算出液壓缸實(shí)際所需流量，見表2-6。 表2 – 6 液壓缸實(shí)際所需流量 工況 活塞下行(工進(jìn)) 活塞上行(快退) 運(yùn)動(dòng)速度10-2

38、 m/s = 4.5 = 13 結(jié)構(gòu)參數(shù) 10-3 m2 A1 = 7.85 A2 = 4.0 流量 10-4 m3/s Q1 = 3.53 Q2 = 5.21 計(jì)算公式 Q = A 2.3.6 繪制液壓缸工況圖 圖2-3液壓缸工況圖 2.4 液壓閥的選擇 2.4.1 液壓閥的作用 液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的

39、流動(dòng)方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點(diǎn)。例如： 1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥心動(dòng)作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。 2）在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。 2.4.2 液壓閥的基本要求 液壓系統(tǒng)中所用的液壓閥，應(yīng)滿足如下要求： 1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。 2）油液流過時(shí)壓力損失小。 3）密封性能好。 4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。 2.4.3 液壓閥的選擇

40、1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過流量。 2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 本系統(tǒng)工作壓力在4MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號(hào)見表2-7。 表2-7 25KN單柱液壓機(jī)液壓閥名細(xì)表 名稱 選用規(guī)格 單向調(diào)速閥 AQF3-E10B 電磁溢流閥 YDF3-E10B-B 電磁換向閥 34DF30-E10B-D 單向順序閥 AXF3-E10B -２２-