小型液壓機(jī)課程設(shè)計(jì).doc

前言300液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個(gè)方面。作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)的周期也比較短。近年來(lái)在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú)需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動(dòng)作速度快、易于集成的特點(diǎn)，從70年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國(guó)從1970年開始對(duì)這種閥進(jìn)行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。液壓機(jī)工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機(jī)是一種用靜壓來(lái)加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。 由于需要進(jìn)行多種工藝，液壓機(jī)具有如下的特點(diǎn)：（1） 工作臺(tái)較大，滑塊行程較長(zhǎng)，以滿足多種工藝的要求；（2） 有頂出裝置，以便于頂出工件；（3） 液壓機(jī)具有點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)等工作方式，操作方便；（4） 液壓機(jī)具有保壓、延時(shí)和自動(dòng)回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；（5） 液壓機(jī)的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。一、 設(shè)計(jì)題目- 1二、 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求- 1三、 工況分析- 1四、 擬定液壓系統(tǒng)原理- 2五、 確定液壓缸主要參數(shù)- 5六、 液壓元件選擇- 7七、 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 12 總結(jié)- 17參考文獻(xiàn)- 18一、 設(shè)計(jì)題目 小型液壓機(jī)液壓設(shè)計(jì)二、 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)小型液壓壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)快速空程下行、慢速加壓、保壓、快速回程、停止的工作循環(huán)，快速往返速度為3m/min，加壓速度為40250mm/min，壓制力為200000N，運(yùn)動(dòng)部件總重力為20000N，工作行程300mm，油缸垂直安裝，設(shè)計(jì)該壓力機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。三、 工況分析首先根據(jù)已知條件繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖。L（mm）V(m/min)260300-330.04圖3-1計(jì)算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖1、工件的壓制力即為工件的負(fù)載力：Ft=20000N2、摩擦負(fù)載 靜摩擦系數(shù)取0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)取0.1則 靜摩擦阻力 Ffs=0.2*20000=4000N 動(dòng)摩擦阻力 Ffd=0.1*20000=2000N3、慣性負(fù)載 Fm=m（v/t）t為加速或減速的時(shí)間一般t=0.010.5s，在這里取t=0.2sFm=（20000*3）/（9.8*0.2*60）=510N自重 G=20000N液壓缸在各工作階段的外負(fù)載工作循環(huán)外負(fù)載F（N）啟動(dòng)F=G+Ffs24000N加速F=G+Fm+Ffd22510N快進(jìn)F=G+Ffd22000N共進(jìn)F=G+Ft+Ffd222000N快退F=G-Ffd18000N負(fù)載循環(huán)圖如下L(mm)F(N)24000225102200022200030018000圖3-2四、 擬定液壓系統(tǒng)原理確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現(xiàn)采用軸向柱塞泵63SCY141B，具有將32MPa壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機(jī)、液動(dòng)機(jī)等液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)巨大的工作動(dòng)力，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高，流量調(diào)節(jié)方便。自動(dòng)補(bǔ)油保壓回路的設(shè)計(jì)保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或因工件變形而產(chǎn)生微小位移的工況下能保持穩(wěn)定不變的壓力?？紤]到設(shè)計(jì)要求，保壓時(shí)間要達(dá)到5s，壓力穩(wěn)定性好。選用液控單向閥保壓回路，則保壓時(shí)間較長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定性高，選用M型三位四通換向閥，利用其中位滑閥機(jī)能，使液壓缸兩腔封閉，系統(tǒng)不卸荷。設(shè)計(jì)了自動(dòng)補(bǔ)油回路，且保壓時(shí)間由電氣元件時(shí)間繼電器控制。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機(jī)等。自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：按下起動(dòng)按紐，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥6右位接入系統(tǒng)，油液一部分壓力油通過(guò)節(jié)流調(diào)速閥8進(jìn)入主缸上腔；另一部分油液將液控單向閥7打開，使主缸下腔回油，主缸活塞帶動(dòng)上滑塊快速下行，主缸上腔壓力降低，其頂部充液箱的油經(jīng)液控單向閥14向主缸上腔補(bǔ)油。當(dāng)主缸活塞帶動(dòng)上滑塊接觸到被壓制工件時(shí)，主缸上腔壓力升高，液控單向閥14關(guān)閉，充液箱不再向主缸上腔供油，且液壓泵流量自動(dòng)減少，滑塊下移速度降低，慢速加壓工作。當(dāng)主缸上腔油壓升高到壓力繼電器11的動(dòng)作壓力時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁閥1YA斷電，換向閥6切換成中位；這時(shí)液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥M型中位機(jī)能保壓。同時(shí)壓力繼電器還向時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使時(shí)間繼電器開始延時(shí)。保壓時(shí)間由時(shí)間繼電器在0-24min調(diào)節(jié)。釋壓回路的設(shè)計(jì)釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲(chǔ)存的能量緩緩的釋放，以免它突然釋放時(shí)產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于25mm、壓力高于7Mpa時(shí)，其油腔在排油前就先須釋壓。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：當(dāng)保壓延時(shí)結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使電磁閥6YA通電，二位二通電磁換向閥10處于下位，從而使主缸上腔壓力油液通過(guò)節(jié)流閥9，電磁閥10，與油箱連通，從而使主缸上腔油卸壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。圖4-1：液壓系統(tǒng)原理擬定圖當(dāng)此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，換向閥6切換至左位，液控單向閥7打開，使液壓缸上腔的油通過(guò)三位四通電磁閥6，二位二通電磁閥5，和順序閥4排到液壓缸頂部的充液箱13中去，此時(shí)主缸快速退回。使用這種釋壓回路無(wú)法在釋壓前完全保壓，釋壓前有保壓要求時(shí)的換向閥也可用Y型，并且配有其它的元件。機(jī)器在工作的時(shí)候，如果出現(xiàn)機(jī)器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時(shí)候，輸出的壓力油隨著工作的時(shí)間而增大，而無(wú)法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個(gè)直動(dòng)式溢流閥1，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時(shí)，溢流閥打開，液壓油流回油箱，起到安全保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時(shí)也可以增加液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性，提高加工零件的精度。液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì) 圖4-2：液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖主缸運(yùn)動(dòng)工作循環(huán) （1） 快速下行。按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電。這時(shí)的油路進(jìn)油路為：變量泵1換向閥6右位節(jié)流閥8壓力繼電器11和 液壓缸15上腔 回油路為： 液壓缸下腔15已打開的液控單向閥7換向閥6右位電磁閥5背壓閥4油箱油路分析：變量泵1的液壓油經(jīng)過(guò)換向閥6的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通過(guò)節(jié)流閥7流經(jīng)繼電器11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上腔加壓。液壓缸15下腔通過(guò)液控單向閥7經(jīng)過(guò)換向閥6的右位流經(jīng)背壓閥，再流到油箱。因?yàn)檫@是背壓閥產(chǎn)生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥7打開，使副油箱13的液壓油經(jīng)過(guò)副油箱旁邊的液控單向閥14給液壓缸15上腔補(bǔ)油。使液壓缸快速下行，另外背壓閥接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。（2） 保壓時(shí)的油路情況：油路分析：當(dāng)上腔快速下降到一定的時(shí)候，壓力繼電器11發(fā)出信號(hào)，使換向閥6的電磁鐵1YA斷電，換向閥回到中位，液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵1在中位時(shí)，直接通過(guò)背壓閥直接回到油箱。（3） 回程時(shí)的油路情況：液壓缸下腔回油路為：變量泵1換向閥6左位液控單向閥7液壓油箱15的下腔液壓缸上腔回油路為：液壓腔的上腔液控單向閥14副油箱13液壓腔的上腔節(jié)流閥8換向閥6左位電磁閥5背壓閥4油箱油路分析： 當(dāng)保壓到一定時(shí)候，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使換向閥6的電磁鐵2YA通電，換向閥接到左位，變量泵1的液壓油通過(guò)換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸的下腔，而同時(shí)液壓缸上腔的液壓油通過(guò)節(jié)流閥9（電磁鐵6YA接通），上腔油通過(guò)換向閥10接到油箱，實(shí)現(xiàn)釋壓，另外一部分油通過(guò)主油路的節(jié)流閥流到換向閥6，再通過(guò)電磁閥19，背壓閥11流回油箱。實(shí)現(xiàn)釋壓。頂出缸運(yùn)動(dòng)工作循環(huán)（1） 向上頂出 當(dāng)電磁鐵4YA通電，5YA失電，三位四通換向閥6處于中位時(shí)，此時(shí)頂出缸的進(jìn)油路為：液壓泵換向閥19左位單向節(jié)流閥18下液壓缸下腔頂出缸的回油路為：下液壓缸上腔換向閥19左位油箱（2）停留 當(dāng)下滑塊上移動(dòng)到其活塞碰到頂蓋時(shí)，便可停留在這個(gè)位置上。（3）向下退回 當(dāng)停留結(jié)束時(shí)，即操作員取下工件時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)，使電磁閥3YA通電（4YA斷電），閥19換為右位。壓力油進(jìn)入頂出缸上腔，其下腔回油，下滑塊下移。進(jìn)油路：液壓泵換向閥19右位單向節(jié)流閥17下液壓缸上腔回油路：下液壓缸下腔換向閥19右位油箱(4) 原位停止 當(dāng)下滑塊退到原位時(shí)，是在電磁鐵3YA，4YA都斷電，換向閥19處于中位時(shí)得到的。五、 確定液壓缸主要參數(shù)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(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無(wú)桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足的關(guān)系?？爝M(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(wú)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(lái)估算。以單活塞桿液壓缸為例來(lái)說(shuō)明其計(jì)算過(guò)程。圖4-3：?jiǎn)位钊麠U液壓缸計(jì)算示意圖 液壓缸工作腔的壓力 Pa 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故：A1=(F/m)/(P1-P2/6)=(2.5*105 *9.8)/(25-2/6)*0.9*106=0.1104m2D=(4*A1/)0.5=0.375md=(5/6)0.5D=(5/6)0.5*0.375=0.342m當(dāng)按GB/T2348-93將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D= 400mm，d=360mm。由此求得液壓缸面積的實(shí)際有效面積為：A1=D2/4=0.1256m2A2=(D2-d2)/4=0.0239m2液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 工作快速空程時(shí)所需流量液壓缸的容積效率，取Q1=0.1256*3/0.96=393(L/min) 工作缸壓制時(shí)所需流量Q2=(A1*V2)/cv=0.1256*0.04/0.96=5(L/min) 工作缸回程時(shí)所需流量Q3=(A2*V3)/ cv=0.0239*3/0.96=393(L/min)六、 液壓元件的選擇確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 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(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)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額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足：液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中液壓泵的最大流量同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。qp=KL(q)max+q=1.1*（393+2.5）=395.5L/min1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)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，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。閥類元件及輔助元件的選擇1. 對(duì)液壓閥的基本要求：(1). 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。(2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大2. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件及輔助元件型號(hào)和規(guī)格主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 表3.1：小型壓力機(jī)液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號(hào)規(guī)格序號(hào)元件名稱估計(jì)通過(guò)流量型號(hào)規(guī)格1斜盤式柱塞泵156.863SCY141B32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN2WU網(wǎng)式濾油器160WU-160*18040通徑，壓力損失0.01MPa3直動(dòng)式溢流閥120DBT1/315G2410通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4背壓閥80YF3-10B10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5二位二通手動(dòng)電磁閥8022EF3-E10B6三位四通電磁閥10034DO-B10H-T10通徑，壓力31.5MPa7液控單向閥80YAF3-E610B32通徑，32MPa8節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa9節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa10二位二通電磁閥3022EF3B-E10B6通徑，壓力20 MPa11壓力繼電器DP1-63B8通徑，10.5-35 MPa12壓力表開關(guān)KFL830E32Mpa，6測(cè)點(diǎn)13油箱14液控單向閥YAF3-E610B32通徑，32MPa15上液壓缸16下液壓缸17單向節(jié)流閥48ALF3E10B10通徑，16MPa18單向單向閥48ALF3E10B10通徑，16MPa19三位四通電磁換向閥2534DO-B10H-T20減壓閥40JF3-10B 管道尺寸的確定油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無(wú)縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。1. 管接頭的選用：管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。2. 管道內(nèi)徑計(jì)算： （1）式中 Q通過(guò)管道內(nèi)的流量 v管內(nèi)允許流速 ，見表：表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管0.51.5液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6 (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=2.4m/sd=19mm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 Pan安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，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). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為20mm,25mm。但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無(wú)法驗(yàn)算。系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。當(dāng)V=10mm/s時(shí)，即v=600mm/min即 此時(shí)泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有即此時(shí)的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為系統(tǒng)的溫升為根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-50所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。七、 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸的確定1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程式中 液壓缸壁厚(m)； D液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍； 缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管：。 =22.9則=22.9*0.4/220=0.42mm取=0.45mm在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為D1D+2=400+2*45=490mm2) 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P12表2-6中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選 l=300mm缸蓋厚度的確定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(wú)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(wú)孔時(shí) t79mm 取 t=80mm有孔時(shí)t85mm取 t=85mm3)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(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(guò)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(guò) 程 式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內(nèi)徑?；钊膶挾菳一般取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)D>80mm時(shí)，取。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過(guò)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(lái)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：H300/20+400/2=215mm 取 H=220mm活塞寬度：B=0.6D=240mm缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度：l1=0.6d=216mm隔套長(zhǎng)度：C=220-0.5（216+240）=-8mm 所以無(wú)隔套。液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。液壓缸：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度L=B+l=240+300+=540mm 當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度LB(10-15)d時(shí)，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程1) 缸體與缸蓋的連接形式缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中采用外半環(huán)連接，如下圖6所示：圖4.1：缸體與缸蓋的連接方式缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單(2) 加工裝配方便缺點(diǎn)：(1) 外型尺寸大(2) 缸筒開槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P15表2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖7所示：圖4.2：活塞桿與活塞螺紋連接方式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。2) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)(1)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P16表2-9，在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P17表2-10，在本次設(shè)計(jì)中采用O形密封圈?？偨Y(jié)經(jīng)過(guò)一周的努力喔終于完成了這次液壓課設(shè)，期間我有很多不懂的地方通過(guò)查找資料虛心地向同學(xué)請(qǐng)教我克服了這些困難，也能過(guò)完成基本簡(jiǎn)單的項(xiàng)目了，這次課設(shè)于我來(lái)說(shuō)收獲豐富，它不緊使我對(duì)液壓這門課的知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，也對(duì)我的將來(lái)有重大的影響，教會(huì)了我如何克服困難，我堅(jiān)信這次課設(shè)對(duì)我以后的工作道路影響巨大。參考文獻(xiàn)1、成大先主編。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M 第四版第四卷 化學(xué)工業(yè)出版社 20022、宋學(xué)義主編。袖珍液壓氣動(dòng)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 19953、左建民主編。液壓與氣壓傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 2007