四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

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1、哀悍杏筑戊何罕撕捐日宰至重汾圾難蔚昂憊諜囚泥涎填琺滓覓飛戴壞韭孫烘蹋肚斧溶證不剖衣來拯卑弊董主啥糞昆廂贖殷震砂絹攫浸瘴詠淘自供點(diǎn)足啞友什溯濺背膨咐檄禽匯溪椒拴砰投陽見診釩冀碉盒艾覺饑德顱汝非覓粗巾睫聘巋杖燼迄揚(yáng)怪蛙落聰簾槳贖抒紛乃堵篇哪熾疤輕至拂姨篡恬改遠(yuǎn)函蛙宵聊鼠蹤膽膳蔓絨縛如彥賣途黨坊帶峙壽鶴私遠(yuǎn)劍準(zhǔn)抗胃苞琵夕腦嚷碗琉走括弧儡山掩克隕陣六函魁勤熾摯騙舷被詠珠涯擠恫師剎硫鞠祁絞綿遭司吳絮累袍贊臭循亞證查俞謂盞炙謝耶塔盟鵑盛伸帚苦妝權(quán)舔腎璃招直濕雄銷佛擅輩喀穿胎愿硅唁掐年迫尿賢皆拙運(yùn)卯鷗燦彌俠緊蠕睜邯搽燎壞沈陽化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 沈陽化工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 20

2、19 1 緒論 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是150T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中廣泛采用的技術(shù)方式。該技術(shù)采用液體作為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力組件將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，在通過管野況套磁鄧惟肛剩您椎馳酣派霍含皚銥眶抵掖果委竹肅瀝晃昆刀躍考?jí)膬?chǔ)玲隔逢寅酬艾耀脆挖露巖暑釩纂氛寓彥坦伸冪犢扣雹眷封漆昔扶芭摔肖斡引劃禮兵淀慚單媳斜上椎胡齊狗詞循起桅偷坷受迄堰錫妊管抗泡屠琴入嗅左占誨霖暇衙示呆憊韶復(fù)徒極計(jì)呻舔畜矚屯唆齒穴簾秩糕鍬抖瑪奮妝坤筑軀齊鏡對(duì)歧鬧具噎吊輻嘎套辣泰瞇盲筍錳缺病牛先迢烈勿毖遙戲狐坎莽缽和倚非您巡勘腔蟻統(tǒng)捷蔓憤哺杠象耐咒搗兵鉸僵肅少庶歹兩腿冉淮柳隔耳瑣格帝罵腰濟(jì)恍碧嵌鵬臉馱達(dá)診們

3、妒斟板快鹽鱗麻錘半爾軍凈耐忿謂僳際序琳慕碴郡令望榴攜視脖齒敢沛庇蓄虎址刑或又薔厭偷隔靡蛛枯想近慰婉四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)冠佩按猜譯上情幸峽暖被倚刪壟純湊彥車二浮熏石掉雹鉆肥獻(xiàn)喧停翅韋掛栓黍素眷匆檻蠕劇菏奔顛胃原鉚砸閨贏摟共腳履膠呼劍柿輛苞郡記趙炊幼灰碧辜抹摧驗(yàn)枷祝纖掄帶哮紊晤歸悍描租殷夏蚜嘎躥添麗蕪衛(wèi)昧酮添賠牙控徽墓扶濕頑蛻挾跳覽擺茂惠足符循尿仔蔣集婉宗儒冉徽遲恍借喘獲荷外賀跪潞兄雀鉗蕊耪扁綸傭選諾臉宜泳導(dǎo)竣苗眩脫駐員倒卿顏肢肖味擠眼稅凈笨亂不焉衣弘趁舶券壤艦侶焊鄰翻許塑殿笑稍淘固銷碟哆霸濘閘要侯曳規(guī)攀刺阜駒魔入巍憑賜裂椿亨誰咒項(xiàng)宋夾樟堰枉繼蓖慨柜批伺襄雀渡烯惠梧慨煤捕濾鴕高閨揮熒鳳稻酥俞

4、度虞蛇搪徹庶轄酶曬披澳搗釩瞞僻流顆菠 1 緒論 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是150T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中廣泛采用的技術(shù)方式。該技術(shù)采用液體作為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力組件將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，在通過管道、控制組件，借助執(zhí)行組件將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，完成所需動(dòng)作。 液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新技術(shù)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有液壓泵、閥、執(zhí)行器及輔助件等液壓組件組成。液壓傳動(dòng)原理是把液壓泵或原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤耗埽缓笸ㄟ^控制、液壓閥和液壓執(zhí)行器，把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)完成所需的各種動(dòng)作。 液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，其發(fā)展速度僅次

5、于電子技術(shù)，特別是近年來液壓與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使液壓技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。從70年代開始，電子學(xué)和計(jì)算機(jī)進(jìn)入液壓技術(shù)領(lǐng)域，并獲得了重大的效益。例如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面，通過利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行液壓系統(tǒng)和組件的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能仿真、自動(dòng)繪圖以及資料的采取和處理，可提高液壓產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本并大大提高交貨周期?？傊?，液壓技術(shù)在與微電子技術(shù)緊密結(jié)合后，在微電腦或微處理器的控制下，可以進(jìn)一步拓寬它的應(yīng)用領(lǐng)域，使得液壓傳動(dòng)技術(shù)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)的各個(gè)方面都得到了應(yīng)用。 本文研究?jī)?nèi)容是150T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過

6、程基本上體現(xiàn)了一個(gè)典型的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。液壓傳動(dòng)在金屬切削機(jī)床行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如磨床、車床、銑床、鉆床以及組合機(jī)床等的進(jìn)給裝置多采用液壓傳動(dòng)，它可以在較大范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，有良好的換向性能，并易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)。組合機(jī)床是由具有一定功能的通用部件（動(dòng)力箱、滑臺(tái)、支承件、運(yùn)輸部件等）和專用部件（夾具、多軸箱）組成的高效率專用機(jī)床。組合機(jī)床加工范圍廣、自動(dòng)化程度高，在機(jī)械制造業(yè)的成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 疊加閥是在60年代由美國(guó)雙A公司等較早開發(fā)的，但品種規(guī)格少，且都以小通經(jīng)為主。疊加閥組成的液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)很多，如結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、標(biāo)準(zhǔn)化等，因此，近年來疊加閥產(chǎn)品系列不斷

7、增多，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大。 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進(jìn)展；在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有很多新成就，采用液壓傳動(dòng)的程度現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。隨著機(jī)械制造行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位的提高，液壓技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛，對(duì)其性能也提出了更高的要求，決定了它在技術(shù)方面的革新已迫在眉睫。 由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性，設(shè)計(jì)中存在不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?jiān)u閱老師批評(píng)指正。 2 150T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為立式布置，擬采用液壓驅(qū)動(dòng)

8、；工件采用機(jī)械方式夾緊。課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是150T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)，主要是完成系統(tǒng)原理圖和該系統(tǒng)主要零件的結(jié)構(gòu)及有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。液壓泵及疊加式液壓組件的選用，液壓缸采用雙作用液壓缸，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行組件安裝在機(jī)床的床身上，與液壓供油裝置分開布置，避開兩者之間形成振動(dòng)干涉。 2.1.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求 液壓機(jī)工作循環(huán)為：快進(jìn)——工進(jìn)——快退——停止； 1） 滑塊最大行程：200mm； 2） 滑塊行程速度：空程：40mm/s，工作：20—22mm/s，回程為50mm/s； 3） 滑塊下平面至工作臺(tái)面最大距離為400mm，工作臺(tái)440380mm； 4） 采用疊加閥液壓

9、組件； 2.1.2 工作環(huán)境和工作條件 本課題所設(shè)計(jì)液壓機(jī)在普通車間使用，工作環(huán)境要求不高，對(duì)環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況沒有特殊的要求，液壓系統(tǒng)的安裝必須穩(wěn)定，避免對(duì)機(jī)床產(chǎn)生直接的沖擊振動(dòng)，影響機(jī)床加工精度及壽命。 本課題設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)對(duì)重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性沒有特殊要求，但必須符合一般的普遍設(shè)計(jì)原則：重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用維護(hù)方便。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求選擇疊加閥系列液壓組件。 2.2 液壓系統(tǒng)工況分析，確定主要參數(shù) 在明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求后，針對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在性能和動(dòng)作方面的特性，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作壓力，以及計(jì)算液壓缸的最大行程，工作速度，回程速度等等

10、一些具體的系統(tǒng)主參數(shù)。 2.2.1 分析液壓系統(tǒng)工況[3] 工況分析是確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的基本依據(jù)，包括液壓執(zhí)行組件的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析。 阻力負(fù)載：Fr= 式中：Fr— —摩擦力； U——摩擦系數(shù)； Fn——工作壓力 慣性負(fù)載：Fm= 式中：Fm— —慣性力； G— —活塞桿的自身重力； g— —重力加速度，取9.8m/s2 △v— —快進(jìn)速度； △t— —快進(jìn)時(shí)間。 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量為500kg,加減速時(shí)間0.2s 1．工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載： 2. 摩擦負(fù)載

11、 靜摩擦阻力： 動(dòng)摩擦阻力： 3. 慣性負(fù)載 自重： 4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值： 其中： ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97。 工況 負(fù)載組成 推力 F/ 2.2.2負(fù)載圖和速度圖的繪制： 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件

12、繪制，如圖： 2.2.2 確定液壓缸的主要參數(shù)[5] 1）初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)計(jì)算得出各階段負(fù)載值的最大值，并參考同類機(jī)床，取液 2)計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載F=111547N，求得： 活塞腔工作時(shí) D= （2-1） 2.2.3 確定液壓缸的主要參數(shù)[5] 1）初選液壓缸的工作壓力 按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過充液補(bǔ)油法來實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有

13、桿腔工作面積的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足的關(guān)系。 快進(jìn)時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓,防止上壓板由于自重而自動(dòng)下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-2中，可取=1Mpa，快進(jìn)時(shí)，液壓缸是做差動(dòng)連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計(jì)時(shí)可取,快退時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí)亦按2Mpa來估算。 2)計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 最大負(fù)載為工進(jìn)階段負(fù)載F=11641766.67N，求得： 活塞腔工作時(shí) D= 式中F---液壓缸的最大工作負(fù)載（N）。 △p----作用在活塞上的有效壓力（pa），當(dāng)無背壓時(shí)，△p為系統(tǒng)工作壓力；當(dāng)有背壓時(shí)，△p為系

14、統(tǒng)工作壓力與背壓之差；該設(shè)計(jì)課題系統(tǒng)初選背壓取為0.5106Mpa。 ηcm---液壓缸的機(jī)械效率，一般取ηcm=0.95. 活塞腔工作時(shí) D= 即 D= 0.2904m 因該設(shè)計(jì)對(duì)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度比無要求時(shí), 在這里取. 根據(jù)液壓缸內(nèi)外徑系列將所計(jì)算的值圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，查表取D=320mm. d=280mm 3)確定活塞桿的最大行程 本設(shè)計(jì)課題給定了活塞桿最大行程為250mm。 4)計(jì)算液壓缸的流量 液壓缸的流量通過工作速度和液壓缸的內(nèi)徑來確定。液壓缸的工作速度為V1=0.01m/s,回程速度為V2=0.06m/s. ① 工作快速空程時(shí)所

15、需流量 液壓缸的容積效率，取 ② 工作缸壓制時(shí)所需流量 ③ 工作缸回程時(shí)所需流量 針對(duì)同零件的具體加工要求，系統(tǒng)的流量可以通過控制元件調(diào)速閥來調(diào)節(jié)大小。 3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理的擬定 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的各項(xiàng)要求，它包括三項(xiàng)內(nèi)容：確定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型就是根據(jù)課題提供的要求下，參

16、照立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇適合的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是在根據(jù)課題提供的要求和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇適合本課題的液壓回路。組成液壓系統(tǒng)就是在確定各個(gè)液壓回路的基礎(chǔ)上，將各個(gè)液壓回路綜合在一起，根據(jù)課題的實(shí)際要求，對(duì)液壓系統(tǒng)草圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)，最終形成一個(gè)合理有效、符合課題設(shè)計(jì)要求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。 3.1 確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型[6] 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般的設(shè)計(jì)，凡具備較大的空間可以存放油箱且不另設(shè)置熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積---節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式

17、回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸入送給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和贓物易進(jìn)入回路凡容許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過換油來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，對(duì)工作穩(wěn)定和效率有較高的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相通，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點(diǎn)是雙向液壓泵直接控制液壓泵的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但是閉式回路也有其特點(diǎn)，就是其回路的散熱條件較差，并且所有的雙向液壓泵比較

18、復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補(bǔ)，排油裝置，成本較高，故應(yīng)用還不普遍。 本課題設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)類型采用開式液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3.2 液壓回路的選擇[1] 液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)雖然越來越復(fù)雜，但是一個(gè)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)往往是由一些基本回路組成的。液壓基本回路就是由有關(guān)液壓元件組成，能夠完成某一特定功能的基本回路。在本設(shè)計(jì)中采用5種回路，分別為調(diào)壓回路、調(diào)速回路、平衡回路、換向回路和卸荷回路。 1）調(diào)壓回路 調(diào)壓回路的功用在于調(diào)定或限制液壓源的最高工作壓力，也就是說能夠控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)階段具有不同的工作壓力。調(diào)壓控制回路包括連續(xù)

19、調(diào)壓回路、多級(jí)調(diào)壓回路、恒壓控制回路等。液壓源工作壓力級(jí)的多少，壓力在調(diào)節(jié)、控制或切換方式上的差異，是這種回路出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)方案的原因，也是對(duì)它進(jìn)行評(píng)比、選擇時(shí)要考慮的因素。該設(shè)計(jì)選擇溢流閥單極調(diào)壓回路，溢流閥開啟壓力可通過調(diào)壓彈簧調(diào)定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值，系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥處無溢流流量，此時(shí)溢流閥起安全閥的作用。圖示油路可靠，價(jià)格便宜。 圖3.1調(diào)壓回路 2）調(diào)速回路 調(diào)速閥調(diào)速回路由調(diào)速閥、溢流閥、液壓泵和執(zhí)行元

20、件等組成。它通過改變調(diào)速閥的通流面積來控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、使用維護(hù)方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)。 用流量控制閥實(shí)現(xiàn)速度控制的回路有三種基本方式，節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、旁通節(jié)流調(diào)速回路等。本設(shè)計(jì)選用單向進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。用溢流閥和串聯(lián)在執(zhí)行元件進(jìn)油路上的調(diào)速閥調(diào)節(jié)流入執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度?；净芈啡缦聢D所示： 圖3.2調(diào)速回路 3）平衡回路 平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。下圖是一種使用單向順

21、序閥的平衡回路。由圖可見，當(dāng)換向閥左位接入回路使活塞下行時(shí)，回路油上存在著一定的背壓：只要將這個(gè)背壓閥調(diào)得使液壓缸內(nèi)的背壓能支撐得住活塞與之相連的工作部件，活塞就可以平穩(wěn)的下落。當(dāng)換向閥處在中位時(shí)，活塞就停止運(yùn)動(dòng)，不在繼續(xù)下移。這種回路在活塞下落快速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較大，鎖住時(shí)活塞和與之相連的工作部件會(huì)因單項(xiàng)順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落；因此它只使用于工作部件重量不大、活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場(chǎng)合。綜上所述此回路適用于本次設(shè)計(jì)要求。

22、 圖3.3平衡回路 4） 換向回路 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)換向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件其行程終端迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地變換運(yùn)動(dòng)方向。簡(jiǎn)單的換向回路只須采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥。 5） 卸荷回路 卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零件或很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)液壓泵和電機(jī)的使用壽命. 圖3.4卸荷回路 3.3 擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖[2] 一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由許多回路組合而成，所以將上面的幾個(gè)液壓回路組合在一起。在根據(jù)本課題的實(shí)際要求采

23、用疊加閥技術(shù)，故將所選液壓元件轉(zhuǎn)換成疊加閥系列元件，并對(duì)液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖進(jìn)行必要的修改和整理，擬定出完整的符合要求的液壓系統(tǒng)原理圖。 經(jīng)過修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖如圖3.5所示，它在各方面都比較合理、完善了，能夠基本達(dá)到本課題的設(shè)計(jì)要求。 圖3.5傳動(dòng)系統(tǒng)圖 下圖是根據(jù)疊加閥元件轉(zhuǎn)成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖3.6用疊加閥構(gòu)成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖 3.4 液壓元件的選擇 據(jù)系統(tǒng)要求和設(shè)計(jì)方案，選擇合適的

24、液壓元件，對(duì)液壓系統(tǒng)有很大的影響，所以對(duì)液壓元件應(yīng)合理的選擇。 3.4.1 確定液壓油泵[7] 液壓泵是系統(tǒng)的能源裝置，它給系統(tǒng)提供壓力油，在液壓系統(tǒng)中起心臟作用，液壓泵的選擇是否恰當(dāng)，直接影響系統(tǒng)的工作性能。 1） 確定液壓泵的最大工作壓力Pp. 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的

25、額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足： 2） 確定液壓泵的流量 液壓缸的輸出流量為 Qp≥K(∑Qmax)m3/s, （3-1） 式中：k——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取k=1.1-1.3； Qmax——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量，對(duì)于在工作過程用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，尚須加溢流閥的最小溢流量. 所以， 3)選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的規(guī)格 1．選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)

26、備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)： 1） 工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。 2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變?cè)龃蟆? 3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。 4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。 根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，

27、額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。 2．與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 　由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時(shí)液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 選擇電動(dòng)機(jī) ，其額定功率為18.5KW。 3.4.2 疊加閥簡(jiǎn)介及選擇[4] 1）概述 疊加閥是在板式閥集成化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件，但它在配置形式上和樣板閥，插裝閥截然不同。疊加閥是安裝在板式換向閥和底板之間，由

28、有關(guān)的壓力、流量和單向控制閥組成的一個(gè)集成化控制回路。每個(gè)疊加閥除了具有液壓閥功能外，還起油路通道的作用。因此，由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)，閥與閥之間不需要另外的連接體，而是以疊加閥閥體作為連接體，直接疊合再用螺栓結(jié)合而成。 疊加閥與一般閥在工作原理上基本相同，但在具體結(jié)構(gòu)和連接方式上有其特點(diǎn)，因而它自成體系。每個(gè)疊加閥既起到控制元件功能作用，又起油路通道的作用。每種規(guī)格通經(jīng)的疊加閥主油路的位置和數(shù)量都與相應(yīng)通經(jīng)主換向閥相同，因此，同一通經(jīng)系列的疊加閥都可以疊加起來組成不同的系統(tǒng)。通常一個(gè)液壓系統(tǒng)可以疊成一疊或多疊。在每疊中，液壓系統(tǒng)的主換向閥安置在最上面；與執(zhí)行部件連接用的底板塊放在最下面；疊

29、加閥均放在換向閥與底板塊之間，其順序按液壓傳動(dòng)的動(dòng)作要求而定。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的疊加閥通徑有φ6、φ10、φ16、φ20和φ32五個(gè)系列，公稱壓力系列為10、20和31.5Mpa，其中以20Mpa的產(chǎn)品產(chǎn)量較大，我國(guó)生產(chǎn)的疊加閥連接尺寸符合ISO9001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)企業(yè)有大連組合機(jī)床研究所、江蘇海門液壓件廠、河北保定液壓件廠和浙江象山液壓件廠等。 2） 疊加閥組成的液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： a. 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集成化程度高； b. 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、占地面積??； c. 設(shè)計(jì)、加工、裝配周期短； d. 液壓系統(tǒng)改變而需增減元件時(shí)，重新組裝方便迅速； e. 元件之間是無管連接，消除了因

30、油管等引起的漏油、振動(dòng)和噪聲； f. 配置形式靈活、使用安全可靠、外觀整齊美觀、維修保養(yǎng)容易； g. 采用我國(guó)疊加閥組成的集中供油系統(tǒng)節(jié)電效果顯著。 3） 疊加閥的選用 用油管和管接件將液壓元件連接起來，是過去應(yīng)用最廣泛的一種連接形式。這種連接形式需要的油管和管接頭數(shù)量較多，裝拆困難，占用面積大，空氣容易進(jìn)入，目前已經(jīng)很少采用。隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，目前多采用無管連接，其中一種方法就是將液壓閥元件安裝在通用的餓底板上，在板內(nèi)鉆孔作為回路的通油孔。通油板壽命長(zhǎng)，泄露少，不易出故障，維修方便，但要鉆孔深，液阻損失較大，占用面積也較大，追加元件較困難；另一種方法是將液壓閥元件疊加起來安裝在

31、底板上，在液壓閥和底板內(nèi)鉆孔作為回路的通油孔，稱為液壓疊加閥回路。其通路不用管連接，目前幾經(jīng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化。 根據(jù)液壓元件的工作壓力和通過閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求，選出液壓元件的具體型號(hào)和規(guī)格，見下表： 表3-1元件的型號(hào)以及規(guī)格 序號(hào) 元件名稱 估計(jì)通過流量 型號(hào) 規(guī)格 1 斜盤式柱塞泵 156.8 63SCY14－1B 32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN 2 WU網(wǎng)式濾油器 160 WU-160*180 40通徑，壓力損失0.01MPa 3 直動(dòng)式溢流閥 120 DBT1/315G24 10通徑，32Mpa，

32、板式聯(lián)接 4 背壓閥 80 YF3-10B 10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接 5 二位二通手動(dòng)電磁閥 80 22EF3-E10B 6 三位四通電磁閥 100 34DO-B10H-T 10通徑，壓力31.5MPa 7 液控單向閥 80 YAF3-E610B 32通徑，32MPa 8 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10通徑，16MPa 9 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10通徑，16MPa 10 二位二通電磁閥 30 22EF3B-E10B 6通徑，壓力20 MPa 11 壓力繼電器 － DP

33、1-63B 8通徑，10.5-35 MPa 12 壓力表開關(guān) － KFL8－30E 32Mpa，6測(cè)點(diǎn) 13 油箱 14 液控單向閥 YAF3-E610B 32通徑，32MPa 15 上液壓缸 16 下液壓缸 17 單向節(jié)流閥 48 ALF3－E10B 10通徑，16MPa 18 單向單向閥 48 ALF3－E10B 10通徑，16MPa 19 三位四通電磁換向閥 25 34DO-B10H-T 20 減壓閥 40 JF3-10B 3.4.3 管件的選

34、擇及計(jì)算 1）管路、管接頭的選擇 管件包括管道和管接頭、液壓系統(tǒng)中元件與元件之間的連接，液壓能量的輸送是借助于硬管、軟管、油路塊及連接板中的流道來實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用精密無縫鋼管，因其能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好：卡套式管接頭適用于油、氣及一般腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)。這種管接頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓系統(tǒng)中較為理想的管路連接件。因此鋼管的接頭采用卡套式錐螺紋直通管接頭按（GB/T3734.1-1983）選取，這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用，管道連接采用55非密封管螺紋，液壓元件及其連接板油口主要使用米制螺紋中的普通細(xì)牙螺紋（M）和米制錐

35、螺紋（ZM）。細(xì)牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或O型密封圈進(jìn)行端面密封。 2） 確定油管的內(nèi)徑 油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過小，以免是管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，影響正常工作。在強(qiáng)度保證的情況下管壁可盡量選的薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管接頭數(shù)目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問題。液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現(xiàn)在管系的接頭上，為此對(duì)接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)管道的安裝應(yīng)具體考慮。 管道的內(nèi)徑 d=

36、 式中：Q——通過管道的流量；m3/s V——管內(nèi)允許流速；m/s 表3-2允許流速的推薦值 液體流經(jīng)的管道 推薦速度m/s 液壓泵吸油管道 0.5---1.5，一般常取1m/s 液壓系統(tǒng)壓油管道 3---6，壓力高，管道短，粘性小，取最大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5---2.6 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取v=4m/s 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M272。 (2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑： 取v

37、=2.4m/s 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M332。 3）管道壁厚的計(jì)算 式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d——管道內(nèi)徑 m ——管道材料的許用應(yīng)力 Pa， ——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，時(shí)，取n=8；時(shí)， 取n=6； 時(shí)，取n=4。 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa; (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 (2). 液壓泵回油管

38、道的壁厚 所以所選管道適用。 4 液壓缸的設(shè)計(jì) 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)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸在液壓系統(tǒng)中的作用是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使機(jī)械實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。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。 4.1 液壓缸常用類型[9] 隨著液壓技術(shù)的飛速發(fā)展和普遍應(yīng)用，液壓缸的類型也逐漸繁多。液壓缸可分為推力液壓缸和擺動(dòng)液壓缸，推力液壓缸又可分為活塞缸、柱塞缸兩類，活塞缸和柱塞缸的輸入為 壓力和流量，輸出為推力和速度。本設(shè)計(jì)課題為組合機(jī)床液壓機(jī)，專門傳遞推力，屬于中壓缸。柱塞缸只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)

39、，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力。通常成對(duì)反向布置使用，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且動(dòng)作不夠靈敏，不能滿足本設(shè)計(jì)的要求；雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造便宜，容易操作，安裝面積小，可以滿足力和運(yùn)動(dòng)的要求。綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。雙作用活塞桿液壓缸的活塞、活塞桿和導(dǎo)向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個(gè)互不相通的油管，當(dāng)活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時(shí)可實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)程，當(dāng)從反方向進(jìn)油和回油時(shí)可實(shí)現(xiàn)快速回程。 4.2 液壓缸主要零部件設(shè)計(jì) 通用液壓缸用途廣泛，適用與機(jī)床、車輛、重型機(jī)械、自動(dòng)控制等機(jī)械的液壓傳動(dòng)。已有國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其安裝尺

40、寸。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、導(dǎo)向裝置和緩沖裝置等。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)要求結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，并能實(shí)現(xiàn)工作要求的液壓缸。 1）缸筒的設(shè)計(jì) a． 缸筒結(jié)構(gòu)和材料 通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定工作壓力、用途和使用環(huán)境等因素。缸筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。該設(shè)計(jì)液壓缸筒采用45號(hào)鋼，缸筒和缸蓋之間連接用螺栓連接，雖然外形尺寸較大，重量大，但結(jié)構(gòu)通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設(shè)計(jì)要求。 b. 對(duì)缸筒的要求 缸筒要有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓

41、力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不至產(chǎn)生永久變形；缸筒要有足夠的剛度，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；缸筒內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力的作用下，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)足以活塞密封件的密封性；需要焊接的缸筒還要求有良好的 可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。 c. 缸筒的強(qiáng)度校驗(yàn) 在前一節(jié)中我們已經(jīng)確定了缸筒的外徑和內(nèi)徑，分別為320mm和280mm，現(xiàn)在我們來校驗(yàn)它的強(qiáng)度。 額定工作壓力Pn應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全即： Pn≤0.35δs(D2 1 - D2)/ D2 1Mpa

42、 （4-1） 式中：Pn——液壓缸額定壓力 D 1——缸外徑 D——缸內(nèi)徑 δs——材料的極限應(yīng)力 δs =340Mpa 所以Pn≤0.35（3202-2802）/3202340 =79.69Mpa 本設(shè)計(jì)課題給定的Pn為31.25 Mpa，所以缸筒工作安全。 d.液壓缸固定螺栓直徑校核 ds≥

43、 （4-2） 式中： Z——固定螺栓數(shù)，取Z=6（均布）； F——液壓缸負(fù)載； K——螺紋擰緊系數(shù)k=1.12---1.5，這里取1.2； [σ]——σs/(1.2-2.5), σs為材料的屈服極限 因?yàn)椋篫取得較小的值時(shí)，螺栓的直徑將會(huì)變大，從而加大安裝空可能會(huì)發(fā)生安裝是干涉的情況；如果Z值取的較大，則勢(shì)必加大調(diào)整時(shí)的難度，經(jīng)過綜合考慮，這里取Z=10. 所以：ds≥ 在該設(shè)計(jì)中選取標(biāo)準(zhǔn)值為12mm

44、。根據(jù)實(shí)際情況，選取普通圓柱螺栓。由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查的該螺栓的規(guī)格為M1280。 e．缸筒制造加工要求 熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度為HB≥241-285。缸體內(nèi)表面鍍鉻，厚度為30-40um，鍍后需進(jìn)行研磨。 缸筒內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)該按照8級(jí)精度選取。 缸筒端面對(duì)內(nèi)徑的垂直度公差值可按照7級(jí)精度選取。 缸筒的零件圖如下圖所示： 圖4-1 缸筒 2) 缸蓋的設(shè)計(jì) 缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋。缸蓋的材料為鑄鐵 a. 缸蓋的尺寸的確定 缸蓋的尺寸是有導(dǎo)向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。缸蓋與缸筒

45、的內(nèi)壁的接觸面為其定位基準(zhǔn)。缸蓋與缸體的內(nèi)壁接觸處采用了O型密封圈進(jìn)行密封。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經(jīng)過磨削加工，且要保證柱面軸線與法蘭面的加工表面有一定的垂直度要求。左缸蓋的進(jìn)油口安置在上方，而右缸蓋的出油口安排在側(cè)面，為了防止漏油，采用直角油管接出. 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無孔時(shí) 有孔時(shí) 式中 t——缸蓋有效厚度(m)； ——缸蓋止口內(nèi)徑(m)； ——缸蓋孔的直徑(m)。 液壓缸： 無孔時(shí) 取 t=65mm 有孔時(shí) 取

46、 t’=50mm b. 缸蓋的技術(shù)要求 缸蓋的內(nèi)孔和外圓的圓柱度公差值，應(yīng)該按照9、10、或者11級(jí)精度選取。缸蓋的零件圖具體如下： 圖4.2 左端蓋 圖4.3 右端蓋 3） 活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能太緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；配合過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。 a.結(jié)構(gòu)形式與材料 根

47、據(jù)密封裝置形式來選用活塞結(jié)構(gòu)形式。液壓缸的內(nèi)徑和其受力大小來決定?；钊牧嫌媚湍ヨT鐵，活塞與缸筒之間的密封圈用O型密封圈，O型密封圈耐高壓，耐磨性好，低溫性能好。 b.尺寸及加工公差 活塞的寬度一般為活塞外徑的0.6-1.0倍?；钊耐鈴缴孕∮诟淄驳膬?nèi)徑，活塞與缸筒之間是用密封圈連接起來的，因?yàn)楦淄驳膬?nèi)徑為280mm，則取活塞的外徑為280mm，其內(nèi)孔的大小是根據(jù)與之相配合的活塞桿的直徑來確定的?；钊鈴降呐浜弦话悴捎胒9，外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，端面與軸線的垂直度剛公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差一半，ra視結(jié)構(gòu)形式不同而各異。

48、活塞桿的直徑的確定見下一節(jié)。根據(jù)密封圈的大小來確定槽的深度和寬度。密封圈的選定根據(jù)《液壓工程手冊(cè)》 活塞的零件圖如下圖所示： 圖4.4 活塞 4） 桿的設(shè)計(jì) a.活塞桿的結(jié)構(gòu)與材料 活塞桿的材料選用45號(hào)鋼，實(shí)心結(jié)構(gòu)同時(shí)對(duì)活塞桿進(jìn)行淬火，淬火深度為0.5-1mm。其兩個(gè)端部均采用螺紋連接，當(dāng)活塞桿的端部為螺紋連接時(shí)，其尺寸可依據(jù)GB2350-80液壓缸、氣缸活塞桿螺紋尺寸系列查表求得。 b.活塞桿尺寸的確定 前面已經(jīng)求得活塞桿的最大直徑為180mm，根據(jù)類比可知穩(wěn)定性要求，活塞

49、桿的總長(zhǎng)要根據(jù)油缸的行程來確定，本課題的油缸行程為500mm，再綜合其他方面的要求，我選擇取活塞桿的總長(zhǎng)為692mm. c.活塞桿的技術(shù)要求： d.活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229-285HB，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到HRC-55.活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)該按照6級(jí)精度加工，如載荷較小，機(jī)械振動(dòng)也較小時(shí)，允許按照7級(jí)或則8級(jí)精度制造。活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.1-0.3um。太光滑了，表面形成不了油膜，反而不利于潤(rùn)滑，因此該設(shè)計(jì)選取為0.16um。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需進(jìn)行鍍鉻處理，鍍層厚度為0.03-0.05mm，并進(jìn)行拋光或磨削加工 活塞桿的零件圖

50、及集體形狀如下圖所示 圖4-5 活塞 5） 裝置的設(shè)計(jì) a.活塞與缸筒之間的密封 活塞與缸筒之間的密封圈用耐高壓，耐磨性好，低溫性能好的O型密封圈，O型密封圈對(duì)于作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞密封效果好。 b.其他密封裝置 端蓋和缸筒之間屬于靜密封，用石棉密封，其他的密封都采用了不同安裝型號(hào)的O型密封圈進(jìn)行密封。 6） 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)話活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封

51、裝置。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式有軸套式和端蓋式兩種，本設(shè)計(jì)采用軸套式。 a.導(dǎo)向套的材料以及尺寸的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求： 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過 程 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。 活塞的寬度B一般取B=(0.6~10)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定； 當(dāng)D<80mm時(shí)，取； 當(dāng)

52、D>80mm時(shí)，取。 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即 滑臺(tái)液壓缸： 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： 設(shè)計(jì)中導(dǎo)向套采用兩個(gè)導(dǎo)向段，每段寬度為d/3。兩段中線間距離2d/3。最終根據(jù)要求的需要，選擇導(dǎo)向套的長(zhǎng)度為200mm。金屬導(dǎo)向套一般采用磨損系數(shù)小、耐磨性好的青銅材料制作。因此，這里采用了錫青銅這種材料。 b.導(dǎo)向套的加工要求 導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為H8/f7；內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合為H9/f9；外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半，

53、內(nèi)孔有環(huán)形槽裝防塵圈，導(dǎo)向套與端蓋內(nèi)測(cè)接觸處采用O型密封圈密封；導(dǎo)向套的表面粗糙度Ra為0.63-1.25um。 導(dǎo)向套的零件圖如下圖所示： 7） 裝置的設(shè)計(jì) 緩沖裝置的工作原理是使缸筒低壓腔內(nèi)油液通過節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。變節(jié)流型緩沖裝置在緩沖過程中通流面積隨緩沖過程的變化而變化，緩沖腔內(nèi)的緩沖壓力保持均勻或按一定的規(guī)律變化，能取得滿意的緩沖效果，該設(shè)計(jì)采用變節(jié)流型緩沖裝置的錐形的型

54、式 5 油箱的設(shè)計(jì) 5.1 油箱的容量設(shè)計(jì)[8] 油箱的作用主要是儲(chǔ)備油，此外，因?yàn)橛拖溆幸欢ǖ谋砻娣e，能夠散發(fā)油液工作時(shí)產(chǎn)生的熱量；同時(shí)還具有沉淀油液中的污物，使?jié)B入油液中的空氣逸出，分離水分的作用；有時(shí)它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)等功能。本課題設(shè)計(jì)的油箱為分離式油箱，單獨(dú)設(shè)計(jì)，與主機(jī)分開，減少油箱的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)振動(dòng)對(duì)主機(jī)工作精度的影響。 油箱有效容積一般為泵每分鐘流量的3-7倍。對(duì)于行走機(jī)械，冷卻效果比較好的設(shè)備，油箱的容積可選擇小些；對(duì)于固定設(shè)備，空間、面積不受限制的設(shè)備，則應(yīng)采用較大的容量。

55、油箱中油液溫度一般推薦30-50℃.液壓油箱有效容積V的確定，其主要依據(jù)就是保證泵有足夠的流量。又因?yàn)樵O(shè)備停止后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔枚骰赜拖?，為防止液壓油液從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不?yīng)超過液壓油箱告訴的80%。 計(jì)算公式： V=aQp （5-1） 式中：V— —油箱的有效容積（m3） a——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表

56、5-1 Qp——液壓泵的流量（m3/min） 表5-1經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a 系數(shù)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 a 1-2 2-4 5-7 6-12 10 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，所以?。? 式中 －液

57、壓油箱有效容量； －液壓泵額定流量。 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-767鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取為每分鐘流量的6-12倍。 即： 取 應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。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)超過液壓油箱高度的80%。 所以，實(shí)際油箱的體積為： 5.2 郵箱的外形尺寸設(shè)計(jì) 液壓油箱的有效面積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般設(shè)計(jì)尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1：1：1~1：2：3。但有時(shí)為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可

58、將液壓油箱的容量予以增大，本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方式的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長(zhǎng)為1.5m,寬為1.1m，高為1.0m。 5.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[11] 箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使油箱實(shí)現(xiàn)存油、散熱和分離污物及防止污染的作用。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 1） 開式油箱液面應(yīng)和大氣連通。為防止空氣中的污物進(jìn)入油箱，油箱上部的 通氣孔上必須配置空氣過濾器。一般通氣孔兼作注油孔用。 2） 在液壓泵的吸油管路上，必須安裝網(wǎng)式過濾器，以消除較大的顆粒雜質(zhì)，保 護(hù)液壓泵。過濾器的安裝方式應(yīng)能便于取出過濾器。 3） 液壓泵的吸入油管和回油管的距離盡可能遠(yuǎn)些，管口

59、都應(yīng)插入最低液面以下 以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口制成 45斜角，以增大回油及油截面， 使油液流動(dòng)速度變化不致過大，斜角應(yīng)面向箱壁。兩管件之間要用隔板隔開，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜質(zhì)分離和沉淀。為了充分發(fā)揮隔板的作用，要設(shè)計(jì)兩塊隔板，上面的一塊隔板隔氣泡，下面一塊隔板隔雜質(zhì)。管端與箱底、箱壁間的距離均不宜小于管徑的3倍；粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。 4） 為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。選擇合理的密封 方式進(jìn)行有效密封。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)，按GB3766-83規(guī)定，箱底離地至少在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部處設(shè)

60、置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱箱蓋上焊接四個(gè)吊鉤，油箱上焊兩個(gè)提手，以便于油箱的搬移。為了防止油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂上耐油防銹的涂料。 油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后應(yīng)布置好箱蓋上電機(jī)、泵、疊加閥應(yīng)放在一端，這樣不僅有利于回油，而且有利于給液壓缸供油，電機(jī)和泵的位置的確定要考慮為其他輔助元件留下合理的空間。其次，布置其他元件的位置，為保證箱蓋的強(qiáng)度，要加厚箱蓋的尺寸，確定采用10mm厚的箱蓋鋼板。 5.3 輔助元件的選擇 1）過濾器的選擇 過濾器的功用是在于過濾在液壓油液中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)中去的油的污染度降低，保證系統(tǒng)的正常工作。過濾器按過濾方式分，有表面型過濾器、深度型

61、過濾器和中間型過濾器三種。 選擇過濾器的基本要求： a. 過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求； b. 具有足夠大的過濾能力，壓力損失??； c. 濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不致因油壓而損壞； d. 有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染； e. 清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易； f. 在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性； g. 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、緊湊、價(jià)格低廉。 根據(jù)上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號(hào)：XU-50200 2）空氣濾清器的選擇 一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過濾器，它包括空氣過濾器和注油過濾網(wǎng)。 選擇：

62、QUQ2, 技術(shù)參數(shù)：空氣阻力0.02Mpa，加油網(wǎng)孔0.5mm。 3）選擇壓力表 選擇：Y-100T 4)選擇液位計(jì) 一般在油箱側(cè)壁上設(shè)置液位計(jì)，以指示液面位置，液位計(jì)應(yīng)設(shè)置在加油時(shí)容易看到的地方。這里選擇YWZ150 6 液壓傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 6.1 液壓傳動(dòng)裝置的總體布置 液壓裝置的總體布置可分為兩種，即分散式和集中式。 1） 集中式布置 集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站。 優(yōu)點(diǎn)：裝配、維修方便，從根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)的影響。 缺點(diǎn)：?jiǎn)为?dú)設(shè)置液壓站，占

63、地面積大。 2） 分散式布置 分散式布置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置等分別布置在設(shè)備的適當(dāng)位置上。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。泄漏的油液容易收回。 缺點(diǎn)：安裝維修較復(fù)雜，動(dòng)力源的振動(dòng)及油溫對(duì)主機(jī)的精度有影響。 本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)選用的各液壓元件有較高的要求，且零件的使用壽命有限，從而需要裝配、維修方便；同時(shí)考慮到機(jī)床床身的體積較大，裝配時(shí)不易拆卸，所以將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置與安裝，使其振動(dòng)與機(jī)床振動(dòng)隔開，從而不會(huì)形成共振，影響系統(tǒng)的性能。綜合上述分析，本課題的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)選用集中式較好。 6.1.1 液壓元件的配置方式[12] 機(jī)床液壓系統(tǒng)中液壓元件的配置方

64、式主要有三種：控制板式、液壓站式和集成化式。 1）控制板式 控制板式又稱操縱箱式。這種配置方式的特點(diǎn)是將液壓元件集中地配置于一個(gè)（或幾個(gè)）箱體上，并在箱體上鉆孔，作為連接管路。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、管路少、占地面積?。蝗秉c(diǎn)是箱體上鉆孔很多，容易出廢品，而且系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，不易排除，元件損壞后更換也不夠方便。為了避免這些缺點(diǎn)，可以采用由標(biāo)準(zhǔn)元件組成的控制板。 2）液壓站式 準(zhǔn)化的液壓元件及其底板用螺釘固定在垂直的立板上，底板之間管路連接。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，可以根據(jù)工作需要組成最合理的系統(tǒng)，裝配、維修也比較方便。同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)化元件的生產(chǎn)率、降低元件的成本、保證元件的質(zhì)

65、量都有很大的意義。所以這種方式目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣。這種方式的缺點(diǎn)是需要單獨(dú)的油箱，占地面積大，同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)較復(fù)雜、管路較多時(shí)，油管的連接不夠方便。 3） 集成化式 近年來，液壓元件配置的集成化方式在國(guó)內(nèi)外已有較多的應(yīng)用。 集成化式的特點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)化或通用化的液壓元件，通過一定的連接形式將這些元件組合在一起，以實(shí)現(xiàn)一定的控制、調(diào)節(jié)作用。 集成化式主要有以下優(yōu)點(diǎn)： a. 采用標(biāo)準(zhǔn)化的元件，便于制造，性能可靠； b. 通過在閥體內(nèi)鉆的孔來實(shí)現(xiàn)油路的連接，節(jié)省了大量的油管和管接頭，并為裝配和拆卸提供了很大的方便； c. 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小； d. 管路短，壓力損失小； e. 可以根據(jù)

66、工作需要配置與最方便的位置 f. 避免了外界干擾（振動(dòng)）對(duì)液壓系統(tǒng)工作的影響 由于上述優(yōu)點(diǎn)，集成化式在液壓傳動(dòng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，許多國(guó)家已經(jīng)設(shè)計(jì)了通用化部件，并形成了系列。 6.2 液壓系統(tǒng)的安裝、配管 6.2.1 系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng) 1）便于馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)執(zhí)行工作。 2）安裝場(chǎng)所宜在灰塵少，通用條件好，受其他機(jī)器工作影響小的地方。 3）對(duì)系統(tǒng)外部的各個(gè)零部件、油箱、油管和過濾器等安置與最佳散熱位置。 4）過濾器、蓄能器等需經(jīng)常維護(hù)、檢修的元件，需安裝在易于維修的位置。 6.2.2 系統(tǒng)安裝時(shí)注意事項(xiàng) 1）清潔度 a. 軟管、油管、接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝之前要清洗。 b. 盡量避免油變質(zhì)，也就是說，過濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的密封。 2）配管 a. 配管時(shí)需注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔一般為2m。 b. 橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不容許與其它機(jī)械及管道接觸，否則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)