200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)全

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1、緒論 摘要 錯誤！未定義書簽。 Abstract 錯誤！ 未定義書簽。 1緒論 錯誤！未定義書簽。 1.1 液壓傳動系統(tǒng)概況 錯誤！未定義書簽。 1.1.1 液壓傳動技術(shù)的發(fā)展與研究動向 錯誤！未定義書簽。 1.1.2 我國液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程 錯誤！未定義書簽。 1.1.3 液壓傳動技術(shù)的應(yīng)用 錯誤！未定義書簽。 1.2 液壓機(jī)的概況 錯誤！未定義書簽。 1.3 液壓機(jī)的發(fā)展 錯誤！未定義書簽。 2 200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3. 2.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 3. 2.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析 3 2.1.3 液

2、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 3. 2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3. 2.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析 3. 2.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析 .6. 2.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 8. 2.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇 8 2.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 9 2.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖 9. 2.3.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析 1.0 2.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動作過程分析 1.1 2.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 13 2.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算 13 2.4.2 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算 15 2.4.3 電動機(jī)的選擇 1.7 2.4.4 液壓元件的選

3、擇 19 2.5 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 20 2.5.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) 20 2.5.2 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) 25 2.5.3 液壓油管選擇 27 2.5.4 液壓油箱設(shè)計(jì) 29 2.6 液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定性驗(yàn)算 30 2.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .30 2.6.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 34 3 200T液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 3.1 電氣控制概述 .36 3.2 液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) 36 3.2.1 液壓機(jī)電氣控制方式選擇 .36 3.2.2 電氣控制要求與總體控制方案 36 3.3 液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) 37 3.3.1 液壓機(jī)主電

4、路設(shè)計(jì) 37 3.3.2 液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 37 3.3.3 電氣控制過程分析 38 結(jié)論 4.Q 參考文獻(xiàn) 41. 致謝 42 附錄A液壓機(jī)使用說明書 43 2 2液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 2.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為2000KN工進(jìn)時液體最大壓力為25Mpa 2.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析 壓制工件時主機(jī)的工藝過程：按下啟動按鈕后，主缸上腔進(jìn)油， 橫梁滑塊在自重作 用下快速下行，此時會出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對上缸進(jìn)行補(bǔ)油。 觸擊快進(jìn)轉(zhuǎn)為工 進(jìn)的行程開關(guān)后，橫梁滑

5、塊工進(jìn)，并對工件逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段， 讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進(jìn)油，滑塊快速回程，直到原位后停止。 橫梁滑塊停止運(yùn)動后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油， 快速退回。 2.1.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) 最大負(fù)載：2000KN 主缸回程力：400KN 主缸滑塊快進(jìn)速度：0.08m/s ; 主缸回程速度：0.03m/s ; 頂出缸回程速度：0.05m/s 工進(jìn)時系統(tǒng)最大壓力：25MPa 頂出缸頂出力：350KN 主缸最大工進(jìn)速度：0.006m/s 頂出缸頂出速度：0.02m/s 2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.2.1 液壓機(jī)主

6、缸工況分析 1）主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)中主缸滑塊行程為 700mm,可以得到主缸的速度循環(huán)圖 如下： 圖2.1 主缸速度循環(huán)圖 2)主缸負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動時，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。止匕外，還存在靜 摩擦力、動摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn) 動過程中所產(chǎn)生的摩擦力會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時可以忽略不計(jì)。液壓機(jī) 的最大負(fù)載為工進(jìn)時的工作負(fù)載。通過各工況的負(fù)載分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括 工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即： F = Fw + Ff + Fa ( 2.1) 式中： F 一液

7、壓缸所受外負(fù)載； Fw 一工作負(fù)載； Ff 一滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動時為靜摩擦阻力負(fù)載， 啟動后為動摩擦力負(fù)載； Fa 一運(yùn)動執(zhí)行部件速度變化時的慣性負(fù)載。 (1)慣性負(fù)載Fa計(jì)算 計(jì)算公式： Fa = G v ——■ g 寸 (2.2 ) 5 式中: G 一運(yùn)動部件重量； 2 g 一重力加速度9.8m/ S ; △v — &時間內(nèi)的速度變化量； & 一加速或減速時間，一般情況取 & =0.01?0.5s。 查閱相同型號的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為 30KN由液壓機(jī)所 ,取4=0.05s,代入公式2.

8、2中。 30000 N 0.08m/s 2 = 4898N 9.8m/s 0.05s 啟動過后產(chǎn)生動摩擦負(fù)載。通過所有作用在主缸上的 給設(shè)計(jì)參數(shù)可及：,v=0.08m/s 即： Fa = (2)摩擦負(fù)載Ff計(jì)算 滑塊啟動時產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載， 負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。由于滑塊與導(dǎo)柱、 活塞與缸體之間的 摩擦力不是很大，因而在計(jì)算主缸最大負(fù)載時摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。 (3)主缸負(fù)載F計(jì)算 將上述參數(shù)Fa = 4898N 、Fw = 2000000N代入公式2.1中。 即： F = 2000000 + 4898 = 2004898N 3)主缸負(fù)載循環(huán)圖

9、 (1)主缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表 2.1 表2.1 主缸工作循環(huán)負(fù)載 工作循環(huán) 夕卜負(fù)載 啟動 F = f 靜 + Fa = 25KN 橫梁滑塊快速下行 F = f動 忽略不計(jì) 工進(jìn) F = f 動 + Fw ?2000KN 快速回程 F = f回+ F背 ?400 KN 注：“f靜”表示啟動時的靜摩擦力， “f動”表示啟動后的動摩擦力。 ⑵主缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖2.2 2液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖2.2 主缸負(fù)載循環(huán)圖 2.2.2液壓機(jī)頂出缸工況分析 1）頂出缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)和表 2.1中頂出缸活塞行程為250

10、mm得到頂出缸的速度 循環(huán)圖如下： 2)頂出缸負(fù)載分析 主缸回程停止后，頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上行，這時會產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動摩 擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時的壓力遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊 小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時可以忽略不計(jì)；同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也 可不計(jì)；工件頂出時的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時可以近似等于頂 出力。將參數(shù)代入公式2.1計(jì)算頂出缸的最大負(fù)載。 即： F = Fw = 350000N 式中： Fw 一頂出力； 3)頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 (1)頂出缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表 2.2 表2.2 頂出缸工作循環(huán)負(fù)載

11、 工作循環(huán) 夕卜負(fù)載 啟動 F = F 靜 + Fa 忽略不計(jì) 頂出缸頂出 F = = f 動 + Fw = 1750 KN 快速退回 F = f動+ F背 =8 KN 注：“f靜”表示啟動時的靜摩擦力， “f動”表示啟動后的動摩擦力。 (2) 頂出缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖2.4 圖2.4 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 7 2液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3液壓系統(tǒng)原理圖擬定 2.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇 液壓機(jī)工進(jìn)時負(fù)載大，運(yùn)動速度慢，快進(jìn)、快退時的負(fù)載相對于工進(jìn)時要小很多， 但是速度卻比工進(jìn)時要快。為了提高液壓機(jī)的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供

12、油的 方式。綜合考慮，液壓機(jī)采用變量泵供油，基本油路如圖 2.5所示。 由于液壓機(jī)工況時的負(fù)載壓力會逐步增大， 為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)，調(diào) 速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小， 保 持壓力與流量的乘積包為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 2.6所示。 圖2.5 液壓機(jī)基本回路圖 1-液壓缸2-油箱3-過濾器4-變量泵5-三位四通電磁換向閥 14 I ? fic.x I I 圖2.6 恒功率曲線圖 2.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機(jī)加工零件的過程包括主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退和頂出缸的頂出、快速回程。 采用什么樣的方式

13、進(jìn)行速度的安全、 準(zhǔn)確換接是液壓機(jī)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。 為了達(dá)到控制 要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過行程開關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié) 構(gòu)簡單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易。 2.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損 失小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。液壓機(jī)系統(tǒng)控制原理如圖 2.7所示。 1、2、6、18、15、10、11―先導(dǎo)溢流閥1S、2S、3S--行程開關(guān) 3、7--緩沖閥14--單向閥4、 5、8、9、12、13、16、17、19、20--電磁換向閥 21--補(bǔ)油郵箱 22-- 充液閥 23、24--液

14、壓缸 25-- 壓力表 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10--插裝閥 26--變量泵 27--過濾器 28、29、 30、31--梭閥 圖2.7 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 2.3.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： F1 、F2組成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中F1為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵， F2的先導(dǎo)溢流閥2用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)溢流閥1用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩 沖閥3與電磁換向4用于液壓泵卸載和升壓緩沖； F3、F4組成主缸23油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥6是用于保證主缸的安全閥，緩沖 閥7

15、與電磁換向閥8用于主缸上腔卸壓緩沖; F5、F6組成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥11用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力， 先導(dǎo)溢流閥10為主缸下腔安全閥； F7、F8組成頂出缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 15為頂出缸上腔安全閥，單向 閥14用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補(bǔ)油； F9、F10組成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 18為頂出缸下腔安全閥。 除此之外，進(jìn)油主閥F3、F5、F7、F9的控制油路上都有一個壓力選擇梭閥，用于 保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開啟。 2.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動作過程分析 液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下： 1)主缸 (1) 啟動一一按下

16、啟動按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥4閥芯處 于中位。插裝閥F2控制腔經(jīng)閥3、閥4與油箱接通，主閥開啟。液壓泵輸出的油液經(jīng) 閥F2流回油箱，泵空載啟動。 (2) 主缸滑塊快速下行一一電磁鐵1Y、3Y、6Y得電，這時插裝閥F2關(guān)閉，F(xiàn)3、F6 開啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥F1、F3進(jìn)入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥 F6快速 流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時會因?yàn)橄滦兴俣忍欤玫妮敵隽髁縼聿?及填充上腔而在上腔形成負(fù)壓。充液閥 21打開，上部油箱對上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快 速下行。 (3) 滑塊減速下行一一當(dāng)滑塊行至一定位置觸動行程開關(guān) 2s后，電磁鐵6Y失電， 7

17、Y得電，插裝閥F6控制腔先導(dǎo)溢流閥11接通，閥F6在閥11的調(diào)定壓力下溢流，主 缸下腔會產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時會相應(yīng)升高，充液閥 21關(guān)閉。主缸上 腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。 (4) 進(jìn)進(jìn)一一當(dāng)滑塊減速行進(jìn)一段距離后接近工件， 主缸上腔的壓力由壓制負(fù)載決 定，主缸上腔的壓力會不斷升高，變量泵輸出流量會相應(yīng)自動減少。當(dāng)主缸上腔的壓力 達(dá)到先導(dǎo)溢流閥2的調(diào)定壓力時，泵的輸出流量全部經(jīng)閥F2溢流，此時滑塊停止運(yùn)動。 (5) 主壓一一當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到所需要求的工作壓力后， 電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電 信號，電磁鐵1Y、3Y、7Y全部失電，閥F3、F6關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)

18、保壓，同 時閥F2開啟，泵卸載。 (6) 主缸上腔泄壓一一主缸上腔此時的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時間后，時間繼電 器發(fā)出電信號，電磁鐵4Y得電，閥F4控制腔通過緩沖閥7及電磁換向閥8與油箱接通， 由于緩沖閥7的作用，閥F4緩慢開啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全 工作狀態(tài)。 (7) 主缸回程一一當(dāng)主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號， 電磁鐵2Y、5Y、4Y、12Y得電，插裝閥F2關(guān)閉，閥F4、F5開啟，充液閥21開啟，壓 力油經(jīng)閥F1、F5進(jìn)入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥 21和閥F4分別流回上部油箱 和主油箱，主缸完成回程。 (8) 主缸停止一一當(dāng)主缸

19、回程到達(dá)上端點(diǎn)，觸擊行程開關(guān) 1S,全部電磁鐵失電， 閥F2開啟，泵卸載。閥F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動。 2)頂出缸 (1) 工件頂出一一當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2Y、9Y、10Y得 電，插裝閥F8、F9開啟，液壓油經(jīng)閥F1、F9進(jìn)入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥 F8流回 油箱，工件頂出。 (2) 頂出缸退回一一按下退回按鈕，電磁鐵 9Y、10Y失電，電磁鐵2Y、8Y、11Y得 電，插裝閥F7、F10開啟，液壓油經(jīng)閥F1、F7進(jìn)入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥 F10流 回油箱，頂出缸回程。 3)液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 電磁鐵動作順序如表2.3 表2.3 液壓

20、機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 執(zhí)行部 件 工況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主缸 快速卜行 + 一 + 一 一 + 一 一 一 一 一 一 工進(jìn)、加壓 + 一 + 一 一 一 + 一 一 一 一 一 保壓 泄壓 一 一 一 + 一 一 一 一 一 一 一 一 回程 一 + 一 + + 一 一 一 一 一 一 + 停止

21、 頂出缸 頂出 一 + 一 一 一 一 一 一 + + 一 一 退回 一 + 一 一 一 一 一 + 一 一 + 一 停止 注：“+”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)， “一”表示電磁鐵處于失電狀態(tài)。 2.4液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 2.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算 1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為 P=25MPa 計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由主缸負(fù)載圖3.2可知最大負(fù)載F=2000KN查表2-3 [1] ,由主缸工作壓力為25MP睡取

22、d/D為0.7 ,取液壓缸的機(jī)械效率 “cm = 0.95 。液壓缸受力如圖2.8所示。 圖2.8 液壓機(jī)主缸受力簡圖 由圖2.8可知 -D2R = F -(D2 -d2)P2 4 4 D= ■二 P1 cm{1 - 4F P2 (2.3) 2]} 式中: P1—液壓缸工作壓力; P2—液壓缸回路背壓，對于高壓系統(tǒng)初算時可以不計(jì); F一工作循環(huán)中最大負(fù)載; c cm-液壓缸機(jī)械效率，一般 Y] cm = 0.9?0.95。 將參數(shù)代入公式（2.3）, P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑 即: D= 4 2 10 N mrm 327mm 3

23、.14 25 106 Pa 0.95 查表2-4 [1] ,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 D=320mm那么由d/D=0.7 可以求得活塞桿直徑。 即: d=0.7D=0.7x327 ?229mm 同理查表2-5 [1] ,將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=220mm 經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為： D=320mm，d=220mm 2）頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定 頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表 2-1 [1] ,取頂出缸的工作壓力P=12MPa, 計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負(fù)載圖 2.4可知最大負(fù)載F=350KN查表

24、 2-3 [1] ,缸工作壓力為12MPa選取d/D為0.7 ,取液壓缸的機(jī)械效率 “cm = 0.95 。液壓缸受力如圖2.9所示。 圖2.9 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡圖 將參數(shù)代入公式（2.3）, P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑 即： 4M0.35M106N D=七 6 mm= 198mm ,3.14 12 106 Pa 0.95 查表2-4 [1] ,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 D=200mm那么由d/D=0.7 可以求得活塞桿直徑 2液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即： d=0.7D=0.7x198= 138mm 同理查表2-5 [1] ,將活塞桿直徑圓

25、整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=140mm 經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為： D=200mn] d=140mm 2.4.2液壓系統(tǒng)流量計(jì)算 1)主缸所需流量計(jì)算 由設(shè)計(jì)參數(shù)及主缸的尺寸，對主缸各個工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知主缸的快進(jìn)速 度為0.08m/s ,工進(jìn)速度為0.006m/s，快速回程速度為 0.03m/s ,主缸內(nèi)徑為320mm 活塞桿直徑為220mm q=A?v (2.4) 快進(jìn)時： 2 3 3 . q快進(jìn)=a*v快進(jìn)二一黑(0.32m)黑 0.08m/s % 6.43乂 10 m / s = 385.8L/min 4 工進(jìn)時： 2 3 3.

26、 q工進(jìn)=A ?"工進(jìn)二一x(0.32m)M 0.006m/s 為 0.48父 10 m /s=28.8L/min 4 快退時： 一 二 _ 2 _ 2 _ 一一 . .一 一 =3 3 . q快退=A ?快退=一 M[(0.32m) - (0.22m) ] 父 0.03m/s 之 1.27 父 10 m /s^76.2L/min 4 2)頂出缸所需流量計(jì)算 由設(shè)計(jì)參數(shù)及頂出缸的尺寸，對頂出缸各工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。 已知頂出缸的頂 出速度為0.02m/s，快退速度為0.05m/s ,頂出缸內(nèi)徑為200mm活塞桿直徑為140mm 代入公式(2.4),即： 頂出時：

27、 2 .3 3 q頂出=A?v頂出=一x(0.2m)父0.02m/s 電 0.63父 10 m /s=37.8L/min 4 快退時： 一 2 2 一 一33 q 快退=A.v 快退=—x[(0.2m) —(0.14m) ] 父 0.05m/s = 0.8 父 10 m /s=48L/min 3)液壓泵額定壓力、流量計(jì)算及泵的規(guī)格選擇 (1)泵工作壓力確定 實(shí)際工作過程中，液壓油在進(jìn)油路中有一定的壓力損失，因此在計(jì)算泵的工作時必 須考慮壓力損失。泵的工作壓力計(jì)算公式為： PP=P1 + AP (2.5) 式中： Pp —液壓泵最大工作壓力； P1 一執(zhí)行部件的最大工作壓

28、力； ZAP 一進(jìn)油路中的壓力損失，對于簡單的系統(tǒng)，取 0.2?0.5MPa,對于復(fù)雜系統(tǒng)， 取 0.5 ?1.5MPa 本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力P1=25MPa進(jìn)油路中的壓力損失，取 AP=0.5MPa代入公式(2.5)可求得泵的工作壓力。 即： Pp =25 0.5 = 25.5MPa 通過計(jì)算，泵的工作壓力Pp=25.5MPa該壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦 的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力有時會超過靜壓力。此外，為了延長設(shè)備的使用壽命，設(shè)備 在設(shè)計(jì)時必須有一定的壓力儲備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力 Pn時，應(yīng)滿足 Pn 至(1.25~1.6)Pp,取

29、Pp=1.25。 即： Pn = 1.25Pp=1.25x25.5MPa =31.9MPa (2)液壓泵最大流量計(jì)算 通過對液壓缸所需流量的計(jì)算，以及各自的運(yùn)動循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式 (2.6)計(jì)算得到。 qp -KlC q)max (2.6) 式中： qp —液壓泵的最大流量; KL—液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 KL=1.1?1.3,取KL=1.2; (q)max 一同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正處于 溢流狀態(tài)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量。 將參數(shù)代入公式(2.6)中，即： qP 至 1.2 M385.8L / min =463L/mi

30、n (3)液壓泵規(guī)格選擇 查表5-17[1],根據(jù)泵的額定壓力，選取液壓泵的型號為： 250YCY14-1B 基本參數(shù)如下： 排量：250mm/r ;額定壓力：32MPa ; 額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ;容積效率：92%。 (4)泵的流量驗(yàn)算： 由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量 q=160ml/r x 1000r/min=250L/min ,而泵實(shí) 際所需的最大流量qp=463L/min,液壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無法實(shí)現(xiàn)。為了滿足液壓 機(jī)的正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。 2.4.3電動機(jī)的選擇 液壓機(jī)的執(zhí)行件有兩個，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進(jìn)

31、、工進(jìn)、 回程速度又不盡相同，這樣對功率的消耗也不同。電動機(jī)額定功率的確定必須根據(jù)消耗 功率最大的工況來確定，因此要分別計(jì)算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。 功率計(jì)算公 式如下： Pp *qp P=-匕 (2.7) 式中： P-電動機(jī)額定功率； Pp-液壓泵的工作壓力； qP -液壓泵的流量； q-液壓泵的總效率，取“=0.7。 1)主缸各工況功率計(jì)算 (1)快進(jìn)功率 主缸滑塊快進(jìn)時，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時的輸出油量不能滿足滑 塊的快速下行?？爝M(jìn)時的負(fù)載很小，只有活塞與缸筒、導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦負(fù)載，這 樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會很大。 (2)工

32、進(jìn)功率 由主缸負(fù)載循環(huán)圖 2.2可及，工進(jìn)時主缸最大負(fù)載為 2000KN ,無桿腔面積 H 一 …一一一一一一一一 A= -x(0.32m)2 =0.08 % 進(jìn)油回路壓力損失取 AP=0.5MPa,則減壓泵的壓力Pp由公 4 式(2.8)計(jì)算 (2.8) PP =F .：P A 即: 2 106N 5 6 PP = 2 5 105 Pa=25.5 106Pa 0.08m 將Pp =25.5Ml06Pa、q「=28.8L/min、4=0.7代入公式(2.7)中，求得工進(jìn)功率 為： 25.5MPa 28.8L/min P 二 - 60 0.7 KW

33、： 17.5KW 38 即： 將 Pp =6.9 106Pa 6.9MPa 76.2L/min 60 0.7 KW ： 12.5KW (3)快退功率 由圖 2.2 可知，快退負(fù)載為 400KN,A= -x (0.32m)2-(0.22m) = 0.054m2 ,取進(jìn)油 4 回路壓力損失取AP=0.5MPa,代入公式(3.8),求得泵的壓力Pp。 一_ _ 3 _ _ c 400 10 N u * 6c PP = 二 5 10 Pa : 6.9 10 Pa 0.054m2 qp=76.2L/min、4=0.7代入公式(2.7)中，求得快退功率即 為:

34、2)頂出缸各工況功率計(jì)算 (1)頂出功率 由頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 2.4可及，頂出時主缸最大負(fù)載為 350KN,無桿腔面積 A= lx（0.20 m） 2=0.032 % 進(jìn)油回路壓力損失取 AP=0.5MPa,那么液壓泵的壓力 Pp 4 可由公式（2.8）計(jì)算。 即: 0.35 10 N 5 6 Pp =— 5 105 Pa =11.4 106 Pa 0.032m2 將Pp =11.4x106 Pa、qp=37.8L/min、4=0.7代入公式（2.7）中，求得工進(jìn)功率即 為: 60 0.7 P J.4MPa 37.8L/minKW「0.3KW （2）回程功率 頂出缸

35、回程時，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載。 負(fù)載大小應(yīng)該比頂出時的負(fù)載 要小很多，這樣回程消耗的功率也比頂出時消耗的功率要小， 因此，回程功率計(jì)算從略。 （3）電動機(jī)額定功率及型號的確定 電動機(jī)額定功率的確定，應(yīng)依據(jù)消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所 需要的功率，主缸工進(jìn)時的功率最大，為 17.5KW。 查表12-1 [2],選取電動機(jī)型號為：Y180M-4。 其它技術(shù)參數(shù)為：額定功率：18.5KW ;滿載轉(zhuǎn)速：1470r/min 。 2.4.4液壓元件的選擇 表2.4 液壓元件明細(xì)表 序號 液壓元件名稱 元件型號 額定流量（L/min ） 1 溢流閥 YE

36、F3-E25B 120 2 溢流閥 YEF3-E20B 120 4 電磁換向閥 34F3P-E16B 80 5 電磁換向閥 24F3-E16B 80 6 溢流閥 YEF3-E25B 120 8 電磁換向閥 24F3-E16B 80 9 電磁換向閥 24F3-E16B 80  10 溢流閥 YEF3-E25B 120 11 溢流閥 YEF3-E20B 120 12 電磁換向閥 34F3O-E16B 80 13 電磁換向閥 24F3-E16B 80 14 單向閥 AF3-Eb20B 100 15 溢流

37、閥 YEF3-E25B 120 16 電磁換向閥 24F3-E16B 80 17 電磁換向閥 24F3-E16B 80 18 溢流閥 YEF3-E25B 120 19 電磁換向閥 24F3-E16B 80 20 電磁換向閥 24F3-E16B 80 22 充液閥 YAF3-Ea20B 150 25 壓力表 KF3E6L 240 26 變量泵 250YCY14-1B 250 27 過濾器 WU-250X180F 250 2.5液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 2.5.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) 通過2.3.4.1液壓缸基本尺寸的計(jì)算

38、，可及主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑等參數(shù)。 下面 對主缸的其它參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 1）主缸缸體材料選擇及技術(shù)要求 液壓缸的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種形式，即：薄壁圓筒和厚壁圓筒。當(dāng)液壓缸的內(nèi)徑 D 與壁厚6的比值滿足D/5 >10的圓筒稱為薄壁圓筒。液壓缸的制造材料一般有鍛鋼、 鑄鋼（ZG25 ZG35、高強(qiáng)度鑄鐵、灰鑄鐵（HT20Q HT35Q、無縫鋼管（20、30、45） 等。對于負(fù)載大的機(jī)械設(shè)備缸體材料一般選用無縫鋼管制造， 主缸缸體材料選用無縫鋼 管45。 液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 Ra0.4?0.8pmi內(nèi)徑配合采用H8?H9;內(nèi)徑圓度、圓 柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的

39、直線度 500m水度之內(nèi)不大于0.03mm 缸體端面對軸線的垂直度在直徑每 100mm不大于0.04mm如果缸體與端蓋采用螺紋 連接，螺紋采用6H級精度。 2)主缸壁厚的確定 壁厚計(jì)算公式如下： (2.9) D 2［二］ 式中： 6 —液壓缸壁厚(m); D—液壓缸內(nèi)徑(m); Py—實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25?1.5)倍; ［b］一缸筒材料的許用應(yīng)力。鍛鋼：［(r］=110?120MPa ;鑄鋼：［(r］=100?110MPa ; 高強(qiáng)度鑄鐵：［(r］=60MPa ;灰鑄鐵：［(r］=25MPa ;無縫鋼管：［打=100?110MPa 。 主缸壁厚 6

40、計(jì)算，將 D=0.32m ; ［(t］= 110MPa ; Py=1.4X 25.5MPa=35.7MPa代入 公式(2.9)中，即: 35.7MPa 0.32m 2 110MPa =0.052m 液壓缸缸體的外徑D外計(jì)算公式如下： (2.10) D外方D+26 將參數(shù)代入公式(2.10),即： D 外方0.32m+0.104m= 0.426m 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑 D外=430mm。 3)主缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。缸 蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下： t

41、- 0.433D2 Py (2.11) 式中: t一缸蓋的有效厚度（m）; D2一缸蓋止口直徑； ［打一缸蓋材料許用應(yīng)力 即： t . 0.433 220 35.7MPa :0.057 m .100MPa 圓整后取缸蓋厚度t=60mm。 4）主缸最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo) 向長度，用H表示。如果導(dǎo)向長度太小，會因?yàn)殚g隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓 度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。一般而言，液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)該滿足如下要求: (2.12) L D >——+ — 20 2 導(dǎo)向長

42、度如圖2.10所示 圖2.10 主缸導(dǎo)向長度簡圖 式中: L一液壓缸的最大行程; D一液壓缸的內(nèi)徑。 由表1.1可知主缸的最大行程 H=700mm,液壓缸內(nèi)徑D=320mm代入公式（2.12） 中，求主缸的最小導(dǎo)向長度。 即： =195mm 一 700mm 320mm H 20 2 為了保證最小導(dǎo)向長度H,不應(yīng)過分增大11和B的大小，必要時可以在缸蓋和活塞 之間增加一個隔套來增加最小導(dǎo)向長度。隔套的長度 C可有公式（2.13）求得，即： (2.13) - 1 C = H (11 B) 2 式中: B—活塞的寬度，一般取 B= （0.6?1.0） D;

43、 11一缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的不同有不同的算法，當(dāng) D<80mm 時，取 1尸（0.6?1.0） D;當(dāng) D>80mm 時，取 11 = （0.6?1.0） d。 5）主缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定 活塞制造材料一般選用灰鑄鐵（HT150、HT200）、當(dāng)缸體內(nèi)徑較小時，整體式結(jié)構(gòu)的 活塞選用35鋼、45鋼。主缸活塞選用灰鑄鐵 HT20Q 活塞制造時外圓柱表面的粗糙度為 Ra0.8?1.6 pm；外徑圓度、圓柱度不大于外徑 公差的一半；外徑對內(nèi)孔的徑向跳動不大于外徑公差的一半； 端面對軸線垂直度在直徑 100mm不大于0.04mm外徑用橡膠密封圈密封的公

44、差配合取 f7?f9,內(nèi)孔與活塞桿 的配合取H8/f7。 活塞寬度系數(shù)取0.8,即活塞的寬度B=0.8D=0.8X320mm=256mm圓整后取活塞寬 度 B=260mm 查表2-10[1],液壓機(jī)主缸工況時的壓力大，泄漏量也會隨壓力成正比升高，因此密封 圈選用Y形密封圈，這種密封圈能承受的大的工作壓力，泄漏量小。 6）主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定 活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r一般選用 35鋼、45鋼的無縫鋼管；實(shí) 心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。主缸活塞桿選用45鋼。 活塞桿制造時外圓柱面粗糙度為 Ra0.4?0.8仙成熱處理要求調(diào)質(zhì)20?25HRC外 徑圓度、圓柱度不

45、大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在 500mm不大于0.03mm 活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用 H8/f7 ,與活塞連接的配合公差采用 H7/g6 由滑塊的行程，確定活塞桿的長度 L桿=1250mm 7)主缸長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。 缸體的外形尺寸還應(yīng)考慮 兩端端蓋的厚度，總體而言，液壓缸缸體的長度L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的20?30倍, 即：L< (20?30) D 。 由主缸行程為700mm,活塞寬度為260mm，缸蓋厚度為60mm,通過計(jì)算可知，主 缸的長度取L缸=1080mm。 8)活塞桿穩(wěn)定性校核 活塞桿工作中主要受壓，當(dāng)液壓

46、缸的支承長度Lb》(10?15)d時，必須對活塞桿的 彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核，d為活塞桿直徑。通過計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L 缸=2330mm,而(10 ?15)d=2500?3750mm 將參數(shù)代入Lb》(10?15)d中，比較后Lb<(10?15)d,活塞桿滿足使用要求，工 作時不會失穩(wěn)。 9)主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)缸體與端蓋的連接形式 查表2-7[1],缸體與端蓋的連接形式通常有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi) 半環(huán)連接等形式。由于液壓機(jī)工況時缸體內(nèi)的壓力很大， 所以缸體與端蓋的連接方式選 用法蘭形式。 (2)活塞桿與活塞的連接形式 查表2-8[1],活塞與活塞桿的

47、連接結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷 連接等連接形式。主缸活塞與活塞桿的連接選用螺紋連接形式。 (3)活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式 活塞桿的導(dǎo)向部分包括端蓋、導(dǎo)向套、密封、防塵和鎖緊結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械中導(dǎo)向套 一般安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。 (4)緩沖與排氣裝置 液壓機(jī)運(yùn)動時的質(zhì)量大，快進(jìn)時的速度快，這樣活塞在到達(dá)行程中點(diǎn)時，會產(chǎn)生液 壓沖擊，甚至活塞與缸筒端蓋會產(chǎn)生機(jī)械的碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生， 在行程末端 要設(shè)置緩沖裝置。一般緩沖裝置有環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置、可調(diào)節(jié)流緩沖裝置、 三角 槽式節(jié)流緩沖裝置。 大型液壓缸需要有穩(wěn)定的運(yùn)動速度， 這樣需要設(shè)置排氣裝置，防止空

48、氣在傳動時對系統(tǒng)傳動精度有影響。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設(shè)兩個排 氣閥。 主缸如圖2.11所示： 圖2.11 主缸 2.5.2液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) 1）頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求 頂出缸工作時的最大工作壓力為 12.5MPa,比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工 作，缸體材料也選用無縫鋼管45。 缸體的制造要求應(yīng)該滿足液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 Ra0.4?0.8pmi內(nèi)徑配合采 用H8?H9;內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的直線度500mm 長度之內(nèi)不大于0.03mm缸體端面對軸線的垂直度在直徑每 100mmh不大于

49、0.04mm 2）頂出缸壁厚的確定 將 D=0.2m ; [（t]= 110MPa ; Py=1.3X 12.5MPa=16.25MPa代入公式（2.9）中， 16.25MPa 0.2m 2 110MPa =0.015m 將 D=0.2m ;取 6=0.02m 代入公式（2.10）,即: D 外方0.2m+ 0.04m= 0.24m 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑 D外=240mm。 3）頂出缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。頂 出缸缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式見（2.11

50、）: 即： 16.25MPa t . 0.433 145 , ： 0.025m .100MPa 取缸蓋厚度t=25mm。 4）頂出缸最小導(dǎo)向長度的確定 由表2.1可知頂出活塞行程L=250mm,頂出缸內(nèi)徑D=200mm,代入公式（2.12）,即: =112.5mm 250mm 200mm > + 20 2 5）頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定 頂出缸活塞選用灰鑄鐵 HT20Q 頂出缸活塞外圓柱表面的粗糙度為 Ra0.8?1.6 pm；外徑圓度、圓柱度不大于外徑 公差的一半；外徑對內(nèi)孔的徑向跳動不大于外徑公差的一半； 端面對軸線垂直度在直徑 100m

51、m不大于0.04mm外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取 f7?f9,內(nèi)孔與活塞桿 的配合取H8/f7。 計(jì)算活塞寬度時區(qū)寬度系數(shù)為 0.8,即活塞的寬度B=0.8D=0.8X200mm=160mm取 活塞寬度B=160mm 查表2-10[1],液壓機(jī)頂出缸工況時的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用 O形密 封圈。 6）頂出缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定 活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r一般選用 35鋼、45鋼的無縫鋼管；實(shí) 心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。頂出缸活塞桿選用35鋼。 活塞桿外圓柱面粗糙度為 Ra0.4?0.8 pm；熱處理要求調(diào)質(zhì)20?25HRC外徑圓度、 圓柱度不

52、大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在 500mm不大于0.03mm活塞桿與 導(dǎo)向套之間的配合公差采用 H8/f7 ,與活塞連接的配合公差采用 H7/g6。 由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長度 L桿=705mm 7)頂出缸長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。 缸體的外形尺寸應(yīng)考慮兩 端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長度 L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的20?30倍，即: L< (20?30) D 。 由主缸行程為250mm,活塞寬度為160mm，缸蓋厚度為25mm,通過計(jì)算可知，主 缸的長度取L缸=650mm。 8)活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)液壓缸的支承長度 Lb> (1

53、0?15)d時，應(yīng)該對活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核，d 為活塞桿直徑。通過計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=1355mm,而(10? 15)d=2000 ?3000mm 將參數(shù)代入Lb》(10?15)d中，比較后Lb<(10?15)d,活塞桿滿足使用要求，工 作時不會失穩(wěn)。 頂出缸如圖2.12所示： H 11 12 13 M 15 圖2.12 頂出缸 2.5.3液壓油管選擇 液壓傳動中裝置中，常用的液壓油管有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。鋼 管承受的壓力高，彎曲半徑不能太小，彎制時比較困難。 對于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選 用無縫鋼管；紫銅管承受的工作壓力一般在

54、 6.3?10MPa。紫銅管加熱軟化后可進(jìn)行彎 曲，比鋼管容易彎制，價格昂貴，抗振性較弱；尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受 的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中；膠管有高壓管和低壓管兩種， 而者 可用于較高的油 的區(qū)別在于骨架組成不同。高壓膠管是鋼絲編制體或鋼絲纏繞為骨架， 路中。低壓膠管的組成骨架是麻線或棉線編制體，多用于壓力較低的油路中。 通過液壓機(jī)主缸、頂出缸工作壓力的計(jì)算可知，主缸的最大工作壓力約為25.5MPa, 頂出缸的工作壓力約為12.5MPa。查表6-1[1]、6-5[1],主缸工作壓力較高，油管選用 無縫鋼管，頂出缸油路油管選用高壓膠管。 油管的內(nèi)徑可由

55、公式（2.14）求得 (2.14) 式中: d —油管內(nèi)徑（mm）; q—油路通過最大流量（L/min）； v —油管中允許流速 m/s 1）主缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算 進(jìn)油油 管內(nèi)徑D1確定：主缸快進(jìn)所需流 量q =385.8L/min ,而泵的額 定流量 q=250L/min,取油管允許流速v =4m/s,代入公式（2.14）,即： :36.3mm c AC 250L/min D1 =4.6. 4m/s 圓整后，查表6-1[1],取D1 =40mm,壁厚t=5mm 回油油管內(nèi)徑d1確定：主缸快退所需流量q =76.2L/min ,取油管允許流速v =4m/s, 代入公式

56、（2.14）,即： d1 =4.6 76.2L/min 4m / s :20.1mm 圓整后，查表6-1[1],取d1 =25mm,壁厚t=4.5mm。 2）頂出缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算 進(jìn)油油管內(nèi)徑 D2確定：頂出缸頂出所需流量 q =37.8L/min ,取油管允許流速 v=4m/s,代入公式（2.14）,即： 37.8L/min … D2 =4.6, 14.2mm 4m/ s 圓整后，查表 16.5-1[3] , WD2=16mm。 回油油管內(nèi)徑d2確定：頂出缸回程所需流量q=48L/min,取油管允許流速v =4m/s, 代入公式(2.14),即： 48L

57、/min d2 = 4.6. ： 16mm - 4m/s 圓整后，查表 16.5-1[3],取 d2 =16mm。 2.5.4液壓油箱設(shè)計(jì) 液壓油箱主要作用是貯存液壓油、 分離液壓油中的空氣和雜質(zhì)，同時還起到散熱的 作用。 1)油箱有效容積的確定 液壓油箱根據(jù)系統(tǒng)壓力的不同，有效容積的確定也不一樣。為了防止液壓油從油箱 中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)該超過液壓油箱高度的 80%。低壓、中 壓、高壓系統(tǒng)油箱的有效容積V確定算法如下： 低壓系統(tǒng)(P02.5MPa): V=(2 ?4)qp (2.15) 中壓系統(tǒng)(P06.3MPa): V=(5 ?7)qP (2.1

58、6) 中高壓或高壓系統(tǒng)(P>6.3MPa): V=(6?12)qP (2.17) 式中： V一液壓油箱有效容積； qP—液壓泵額定流量。 液壓機(jī)屬于高壓系統(tǒng)，油箱的有效容積可由公式 (2.17)求出，即： V=9qP=7X250L =1750L 2)油箱外形尺寸確定 油箱的有效容積確定后，液壓油箱外形尺寸長、寬、高的比值一般為：1:1:1?1:2:3。 為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時，可適當(dāng)增大油箱的容積。 液壓油箱的外形尺寸為：長X寬X高=1000X760X690(mm)。 3)油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱材料一般選用 Q235A鋼板，通過焊接的方式連接。油箱的結(jié)構(gòu)組

59、成一般 包括隔板、吸油管、回油管、頂蓋、清洗孔、油面指示、吊鉤、加熱與冷卻裝置等。 隔板主要是為了增加液壓油的流動時間， 除去沉淀的雜質(zhì)，分離清除水和空氣， 調(diào) 節(jié)溫度，吸收液壓油壓力波動及防止液面的波動。 吸油管前應(yīng)設(shè)有過濾器，過濾器與箱底間的距離應(yīng)不小于 20mm。吸油管應(yīng)插入液 面以下，防止吸油時吸入空氣，使空氣混入系統(tǒng)；回油管出口有直口、斜口、彎管直口、 帶擴(kuò)散器的出口等形式，一般采用 45。斜口。為防止液面波動，可在出口設(shè)擴(kuò)散器或 將回油管插入液面以下，一般距離油箱底面的距離大于 300mm。為了不讓進(jìn)油、回油 相互影響，用隔板將其隔開，兩管的斜口方向還應(yīng)一致，而不是相對。

60、 頂蓋用于安裝液壓泵、閥組、動力裝置、空氣濾清器。泵和動力裝置安裝時底座應(yīng) 該與頂蓋分開，另外制做。頂蓋與油箱要有好的密封性， 防止泄漏的油液直接進(jìn)入油箱 而污染油液；清洗孔用于清洗油箱內(nèi)的角落和取出油箱內(nèi)的元件； 油面指示用于油箱內(nèi) 最高、最低油位；吊鉤方便裝配和搬運(yùn)。 2.6液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定性驗(yàn)算 2.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 四柱液壓機(jī)執(zhí)行部件有主缸和頂出缸，主缸的進(jìn)、回油管直徑分別為：40mm、25mm； 頂出缸的進(jìn)、回油管直徑分別為 16mm、16mm。液壓油選用L-HL32液壓油，15c時 3 該油液的運(yùn)動粘度v =150cst =「5cm / s，油液密度f

61、 = 920kg /m 。 1)主缸各工況時的壓力損失驗(yàn)算 (1)工進(jìn)時進(jìn)油路、回油路的壓力損失 工進(jìn)時運(yùn)動部件最大速度為 0.006m/s,工進(jìn)時最大流量為28.8L/min,則液壓油在 油管中的流速v1為： q Vi = T- ji -d 4 4 28.8 103 _ _2 2 3.14 4.0 cm/ min ： 2293cm/min : 38.2cm/s 管道流動雷諾數(shù)Ri為 火,里 4.0 ：, 101.9 1.5 Ri <2300,油液在管道內(nèi)流動為層流, 沿程阻力系數(shù) 75 Re1 101.9 75-比 0.736。進(jìn)

62、油管長度為8m,沿程壓力損失AP為: =0.736 2 4.0 10 2 920 0.382 x 一 一… 一6 一 Pa : 0.01 10 Pa 閥的壓力損失=0.05x106Pa；那么進(jìn)油路總的壓力損失△噓為: H = .R+.：P閥=(0.01 106 0.05 106)Pa -0.06 106Pa 工進(jìn)時回油管的最大流量q回為: : 2 2 28.8L/min ： 15.2L/min -(0.322 -0.222) 二 2 —0.322 4 回油管中液壓油的流速 V2為: _ _ 3 4 15.2 10 V2 二72

63、3.14 2.52 -d 4 cm/min = 1891cm/min ： 31.5cm/s 管道流動雷諾數(shù)Re2為 v2d 31.5 2.5 1.5 :52.5 Re2<2300,油液在管道內(nèi)流動為層流, 沿程阻力系數(shù) 2 75 Re2 75 .. ——上1.4。進(jìn)油 52.5 管長度為6m,沿程壓力損失 標(biāo)2為: l % P2 = 1 2 — * = 1.4 d 2 _ _ 2 920 0.315 Pa =0.02 106Pa 2.5 10 閥的壓力損失△?閥=0.05M106Pa；調(diào)速閥壓力損失AP調(diào)=0.5M10

64、6Pa；那么回油路 總的壓力損失AP回為: . = .R+ R + P調(diào)=(0.02 106 0.05 106 0.5 106)Pa 6 _ = 0.57 10 Pa 泵的出口壓力PP為: —A2」P回 Pp )-^m- ? P進(jìn) A1 2 106 6 0.054 0.57 106 -095 +0.06M106Pa=20.9MPa 0.1024 (2)快進(jìn)、快退時的壓力損失 主缸快進(jìn)時由于供油不足，泵口的壓力很??；快退時的負(fù)載為 400kN,與工進(jìn)時的 負(fù)載2000kN相比要小，這樣回路中的壓力損失比工進(jìn)時要小，泵的出口壓力也比工進(jìn) 時小，具體驗(yàn)算過程從略。

65、2)頂出缸各工況時的壓力損失驗(yàn)算 (1)工件頂出時進(jìn)油路、回油路的壓力損失 頂出缸頂出速度為0.02m/s,需要的最大流量為37.8L/min,進(jìn)油管直徑D=16mm, 則液壓油在油管中的流速Vi為： Vi = -d2 4 3 4 37.8 10 3.14 1.62 cm/min =18810cm/min ： 313.5cm/s 管道流動雷諾數(shù)Ra為 v1d Re1 =— V 313.5 1.6 1.5 :334.4 Qi<2300,油液在管道內(nèi)流動為層流，沿程阻力系數(shù) ——= 定0.23。進(jìn) Re1 334.4 油管長度為6m,沿程壓力損

66、失 %為: l Pi " i 二 d = 0.23 6 -2 1.6 10 920 3.1352 2 Pa =0.39 106 Pa 閥的壓力損失=0.05M106Pa；那么進(jìn)油路總的壓力損失 國進(jìn)為: . ：% = .R+：品= (0.39 106 0.05 106)Pa= 0.44 106 Pa 回油管直徑D=16mm,工進(jìn)時回油管的最大流量q回為: q回= Aq 2 2 -(0.22 -0.142) 4 37.8L/min =19.3L/min 冗 —0.2 回油管中液壓油的流速V2為: q 回 4x38.76 x103 v2 = = 2—cm/ min : 37.8cm/ min ： 160cm/s 二= 3.14 1.6 —d 4 管道流動雷諾數(shù)Re2為 160 1.6 75 75 一 . K2 = = & 0.44 o 進(jìn)油 Re2 171 1.5 Re2 < 2300,油液在管道內(nèi)流動為層流，沿程阻力系數(shù) 管長度為5m,沿程壓力損失AP2為: 汜二