四柱萬能液壓機總體及液壓系統(tǒng)設計【公稱壓力為2500kN優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含2張CAD圖紙+帶開題報告】

四柱萬能液壓機總體及液壓系統(tǒng)設計【公稱壓力為2500kN優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含2張CAD圖紙+帶開題報告】

四柱萬能液壓機總體及液壓系統(tǒng)設計【公稱壓力為2500kN】

摘要

進入19世紀以來，隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，對機械加工設備的要求也越來越高，人們迫切需要一種通用性強，加工范圍廣，工作負載大的加工設備。盡管早在17世紀中期帕斯卡就發(fā)現(xiàn)了利用液體能產(chǎn)生很大力量的可能性，但直到19世紀，液壓技術才得到人們的廣泛重視。為了應對軍事、航空工業(yè)等領域的需求，德國、英國、蘇聯(lián)等國家先后制造了一批公稱壓力達到上萬噸的模鍛液壓機。這個時候液壓成型機械得到了充分的發(fā)展并具有了成熟的技術。液壓機廣泛應用于金屬薄板的沖壓拉深成形；金屬機械零件的壓力成形；粉末制品行業(yè)；非金屬材料的壓制成形；木制品的熱壓成形等領域。液壓機極強的通用性奠定了它在工業(yè)生產(chǎn)領域的重要地位，成為國民生產(chǎn)中一枚關鍵的“棋子”。

本文對液壓成型機械做了簡單的回顧和總結(jié)，并具體設計了一臺公稱壓力為2500kN的通用液壓機，重點在于液壓系統(tǒng)設計方面，詳細擬定了液壓系統(tǒng)壓力、方向控制等回路，繪制了液壓系統(tǒng)圖，并選擇了各液壓元件的具體型號等。

為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，促進國民經(jīng)濟發(fā)展，我國必須加大液壓成型機械的研發(fā)和設計制造，爭取早日達到國際先進水平，打破西方發(fā)達國家對液壓關鍵元件的技術壟斷。

關鍵詞：液壓機；液壓缸；液壓系統(tǒng)；橫梁；液壓閥

Abstract

In the 19 century, with the rapid development of manufacturing, machinery processing equipment requirements are also getting higher and higher, People urgently need a high universality, processing a wide range of the work load of processing equipment. Although as early as the mid-17th century Pascal discovered the use of liquid can produce the possibility of great power, It was not until the 19th century, hydraulic technology to receive widespread attention. In response to the military, aviation industry and other areas of demand, Germany, Britain, the Soviet Union and other countries has created a number of Nominal pressure reached 10,000 tons of forging hydraulic press. This time forming hydraulic machinery were fully developed and is a mature technology. Hydraulic press widely used in the sheet metal stamping drawing, metal machine parts pressure forming; powder products industry; non-metallic materials to suppress forming; wood products in areas such as the hot press forming. Hydraulic highly versatile for its industrial production in the area of the important status and become an indispensable national product of a "pawn."

In this paper, hydraulic molding machine to do a simple review and sum up, and specifically designed for a Nominal pressure of 2500 kN Hydraulic presses, focused on the design of the hydraulic system, the elaboration of the hydraulic pressure system, the direction of control loop, rendering The hydraulic system map, and select the various hydraulic components such as the specific models.

In order to meet the needs of industrial production, promote economic development, China must increase the hydraulic molding machinery design and manufacture of the research and development and to strive for an early reached the international advanced level, breaking the Western developed countries on key components of the hydraulic technology monopoly.

Key words: hydraulic machine; hydraulic cylinder; hydraulic system; beams; hydraulic valve

目錄

摘要 1

Abstract 2

目錄 3

0前言 5

1緒論 6

1.1液壓機的工作原理 6

1.2液壓機的特點及分類 6

1.2.1液壓機的特點 6

1.2.2液壓機的分類 7

1.3液壓機的選擇 7

1.4液壓機發(fā)展歷程 7

1.5國內(nèi)液壓機技術發(fā)展情況 8

2液壓機的本體結(jié)構(gòu)及設計 9

2.1四柱萬能液壓機的結(jié)構(gòu)及工作特點 9

2.1.1結(jié)構(gòu) 9

2.1.2工作特點 9

2.2四柱萬能液壓機的基本參數(shù) 9

2.3液壓缸設計 11

2.3.1液壓缸的結(jié)構(gòu) 11

2.3.2主缸設計 12

2.3.3 頂出缸設計 18

2.4四柱式組合機架設計 20

2.4.1立柱 21

2.4.2橫梁 24

3液壓機的液壓系統(tǒng)設計 27

3.1明確液壓系統(tǒng)的技術要求 27

3.2液壓系統(tǒng)的功能設計 27

3.2.1執(zhí)行器的配置 27

3.2.2動力分析和運動分析 28

3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 29

3.3.1液壓缸有效工作面積A 29

3.3.2液壓缸的最大流量Qmax 30

3.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖 30

3.4.1執(zhí)行元件類型的選擇 30

3.4.2方向控制回路 30

3.4.2.換向回路 30

3.4.3速度控制回路 31

3.4.4壓力控制回路 33

3.4.5液壓油源回路 36

3.4.6液壓系統(tǒng)的合成 36

3.5液壓元件的計算和選擇 39

3.5.1 液壓泵的選擇 39

3.5.2電機的選擇 41

3.5.3液壓閥的選擇 41

3.5.4油管的選擇 42

3.5.5油箱 44

4液壓機的振動及減振措施 47

4.1液壓機的振動 47

4.2液壓機的減振措施 47

3）產(chǎn)生液壓沖擊時的減振措施 48

5結(jié)論 49

致謝 50

參考文獻 51

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液壓原理圖-A2.dwg

液壓機總圖-A0.dwg

中文題目： 液壓機總體及液壓系統(tǒng) 設計 外文題目： F 業(yè)設計（論文）共 69 頁（其中：外文文獻及譯文 22 頁） 圖紙共 2 張 完成日期 2007 年 6 月 答辯日期 2007 年 6 月 1 摘要 進入 19 世紀以來，隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，對機械加工設備的要求也越來越高，人們迫切需要一種通用性強，加工范圍廣，工作負載大的加工設備。盡管早在 17 世紀中期帕斯卡就發(fā)現(xiàn)了利用液體能產(chǎn)生很大力量的可能性，但直到 19 世紀，液壓技術才得到人們的廣泛重視。為了應對軍事、航空工業(yè)等領域的需求，德國、英國、蘇聯(lián)等國家先后制造了一批公稱壓力達到上萬噸的模鍛液壓機。這個時候液壓成型機械得到了充分的發(fā)展并具有了成熟的技術。液壓機廣泛應用于 金屬薄板的沖壓拉深成形；金屬機械零件的壓力成形；粉末制品行業(yè)；非金屬材料的壓制成形； 木制品的熱壓成形等領域。 液壓機極強的通用性奠定了它在工業(yè)生產(chǎn)領域的重要地位，成為國民生產(chǎn)中一枚關鍵的“棋子”。 本文對液壓成型機械做了簡單的回顧和總結(jié)，并具體設計了一臺公稱壓力為 2500點在于液壓系統(tǒng)設計方面，詳細擬定了液壓系統(tǒng)壓力、方向控制等回路，繪制了液壓系統(tǒng)圖，并選擇了各液壓元件的具體型號等。 為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，促進國民經(jīng)濟發(fā)展，我國必須加大液壓成型機械的研發(fā)和設計制造，爭取早日達到國際先進水平，打破西方發(fā)達國家對液壓關鍵元件的技術壟斷。 關鍵詞：液壓機；液壓缸；液壓系統(tǒng)；橫 梁；液壓閥 2 n 9 of a a of of as as of of It 9th to In to of a 0,000 of is a in to in as in of an of a " In to do a a 500 on of of of he as In to of of to an on of 3 目錄 摘要 .....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................錄 ...................................................................................................................................................................... 前言 ................................................................................................................................................................... 緒論 ...................................................................................................................................................................壓機的工作原理 ...............................................................................................................................壓機的特點及分類 ........................................................................................................................... 液壓機的特點 ........................................................................................................................... 液壓機的分類 ...........................................................................................................................壓機的選擇 .......................................................................................................................................壓機發(fā)展歷程 ...................................................................................................................................內(nèi)液壓機技術發(fā)展情況 ................................................................................................................... 液壓機的本體結(jié)構(gòu)及設計 ...............................................................................................................................柱萬能液壓機的結(jié)構(gòu)及工作特點 ................................................................................................... 結(jié)構(gòu) ........................................................................................................................................... 工作特點 ...................................................................................................................................柱萬能液壓機的基本參數(shù) ...............................................................................................................壓缸設計 .......................................................................................................................................... 11 壓缸的結(jié)構(gòu) .......................................................................................................................... 11 缸設計 ................................................................................................................................. 頂出缸設計 ............................................................................................................................柱式組合機架設計 ......................................................................................................................... 立柱 ......................................................................................................................................... 橫梁 ......................................................................................................................................... 液壓機的液壓系統(tǒng)設計 .................................................................................................................................確液壓系統(tǒng)的技術要求 .................................................................................................................壓系統(tǒng)的功能設計 ......................................................................................................................... 執(zhí)行器的配置 ......................................................................................................................... 動力分析和運動分析 .............................................................................................................壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 ................................................................................................................. 液壓缸有效工作面積 A ......................................................................................................... 液壓缸的最大流量 .......................................................................................................定液壓系統(tǒng)原理圖 ......................................................................................................................... 執(zhí)行元件類型的選擇 ............................................................................................................. 方向控制回路 ......................................................................................................................................................................................................................................................... 速度控制回路 ......................................................................................................................... 壓力控制回路 ......................................................................................................................... 液壓油源回路 ......................................................................................................................... 液壓系統(tǒng)的合成 .....................................................................................................................壓元件的計算和選擇 ..................................................................................................................... 液壓泵的選擇 ........................................................................................................................4 機的選擇 ............................................................................................................................. 液壓閥的選擇 ......................................................................................................................... 油管的選擇 ............................................................................................................................. 油箱 ......................................................................................................................................... 液壓機的振動及減振措施 .............................................................................................................................壓機的振動 .....................................................................................................................................壓機的減振措施 .............................................................................................................................）產(chǎn)生液壓沖擊時的減振措施 ...................................................................................................................... 結(jié)論 .................................................................................................................................................................謝 ....................................................................................................................................................................考文獻 ............................................................................................................................................................5 0 前言 液壓機是利用液壓傳動技術進行壓力加工的設備，在制品成型生產(chǎn)中應用非常廣泛 。自 19 世紀以來發(fā)展迅速，已成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設備之一。液壓機幾乎適用于所有需要壓力加工的工藝，目前廣泛應用于金屬薄板的沖壓拉深成形；金屬機械零件的壓力成形；粉末制品行業(yè)；非金屬材料的壓制成形；木制品的熱壓成形等領域。液壓機是最早應用液壓傳動的機械之一，目前液壓傳動已成為壓力加工機械的主傳動形式，在重型機械制造業(yè)，航空工業(yè)，塑料及有色金屬加工工業(yè)等之中，液壓機已成為重要設備。 我國的液壓技術是隨著新中國的建立、發(fā)展而發(fā)展起來的，從 1952 年上海機床廠試制出我國第一臺液壓元件（齒輪泵）起，大致經(jīng)歷了創(chuàng)業(yè) 奠基、體系建立、成長發(fā)展、引進提高等幾個發(fā)展階段。而國內(nèi)的液壓機發(fā)展也十分迅速，在生產(chǎn)能力及市場方面，產(chǎn)量大幅度上升，國內(nèi)占有率高達 90﹪以上，不過在出口方面，產(chǎn)值還不到 5﹪。我國僅在生產(chǎn)臺數(shù)和總噸位上處于國際領先地位，在產(chǎn)值和銷售收入方面和國外發(fā)達國家比較不具有優(yōu)勢。技術水平上，國內(nèi)液壓機單機達到了國際中等或較先進的水平，但部分關鍵件，如液壓和電控部分，還得靠和國外合作甚至完全進口。目前國內(nèi)液壓機普遍存在質(zhì)量可靠性低，漏油問題嚴重，關鍵件加工質(zhì)量低，外觀和美學上還需提高，基本是以單機加工為主，多機聯(lián)合組成 的生產(chǎn)線普及率低。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，對機械加工設備的要求也越來越高，機械制造業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎行業(yè)，占有舉足輕重的地位。為了不使國民經(jīng)濟發(fā)展受到桎梏，我國必須加大機械制造業(yè)的研究與開發(fā)。 本文共分為三章：第一章緒論，主要介紹了液壓機的工作原理，發(fā)展歷程以及特點。第二章液壓機的本體結(jié)構(gòu)及設計計算，主要介紹了液壓機各個部件的結(jié)構(gòu)并進行了相應的參數(shù)選擇。第三章液壓系統(tǒng)設計，重點進行了液壓系統(tǒng)各主要回路的選擇，系統(tǒng)圖的合成繪制，以及各個液壓閥的型號選擇等。 由于本文編者的水平有限，本書一定存在不少缺點和 錯誤，敬請各位讀者給予提出指正意見。 6 1 緒論 壓機的工作原理 液壓機是一種利用液體壓力能來傳遞能量，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機器。 其主要是利用帕斯卡原理制造而成的。如圖 1— 1 所示： 1— 小柱塞 2— 大柱塞 3— 工件 4— 液體 圖 1— 1 液壓機工作原理圖 -1 個充滿液體的具有柱塞或活塞的容腔由管道相連接，當小柱塞 1 上的作用力為 體壓力為 P＝ 1， 柱塞 1 的工作面積，根據(jù)帕 斯卡原理，在密封容積中，液體壓力在各個方向上是相等的，則壓力 P 將傳到容腔中的每一點，因此大柱塞 2 上將產(chǎn)生向上的作用力 使工件 3 變形，且 2/ 壓機的特點及分類 壓機的特點 1） 基于液壓傳動的原理，執(zhí)行元件（缸及柱塞或活塞）結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)上易實現(xiàn)很大的工作壓力，較大的工作空間和較長的工作行程，適應性強，便于壓制大型工件或較長較高的工件。 2） 在行程的任何位置均可以產(chǎn)生壓力機額定的最大壓力，可以長時間保壓。 3） 可以利用閥在工作循環(huán)中調(diào)壓或限壓，不易超載，容易保護 模具。 7 4） 滑塊總行程可以在一定范圍內(nèi)任意改變，滑塊速度可以在一定范圍內(nèi)最大程度的調(diào)節(jié)。 5） 工作平穩(wěn)，撞擊，振動和噪聲小，對工人健康，廠房基礎，周圍環(huán)境及設備有很大好處。 但液壓機由于其設計安裝的原因，也就有如下缺點： 1） 用泵直接傳動時，安裝功率比相應的機械壓力機大。 2） 由于工作缸升壓及降壓，閥換向需要一定時間，空程速度不夠高，在快速性方面不如機械壓力機。 3） 由于液體的可壓縮性，在快速卸載時，容易加大本機和液壓系統(tǒng)的振動。 4） 工作液體有一定使用壽命，一段時間后得更換，增加了工作量和復雜度。 壓機的分類 按照機架結(jié)構(gòu)形式液壓機可分為梁柱式組合框架型、整體框架式、單臂式等。按照功能用途液壓機可分為手動液壓機、鍛造液壓機、沖壓液壓機、一般用途液壓機、校正、壓裝液壓機、層壓液壓機、擠壓液壓機、壓制液壓機、打包壓塊液壓機、專用液壓機等十組類型。 壓機的選擇 液壓機本體一般由機架、液壓缸部件、運動部分、及導向裝置組成。由于加工工藝的多樣性，液壓機的結(jié)構(gòu)型式也是多種多樣的。 根據(jù)設計要求：液壓機可用于塑性材料的壓制及沖裁、彎曲、彎邊、淺拉伸等，也可用于從事校正、壓裝、砂輪成形、磨料制品成形等工 作，具備獨立的動力機構(gòu)和電器系統(tǒng)，可實現(xiàn)調(diào)整，手動等操作方式；公稱壓力為 2500選擇 列小型四柱萬能液壓機，機身為三梁四柱式，單缸體。 壓機發(fā)展歷程 1653 年，帕斯卡發(fā)現(xiàn)了利用液體能產(chǎn)生很大力量的可能性，并首次提 出了帕斯卡定律。 1795 年，英國人 明了第一個手動液壓機。 1859～ 1861 年，維也納鐵路工場生產(chǎn)了第一批用于金屬加工的液壓機，公稱壓力分別達到了 70000000 12000 1884 年，在英國曼切斯特首先使用了鍛造鋼錠用的鍛造水壓機，于 1893 年建造了當時世界最大的 120鍛造水壓機。 8 第二次世界大戰(zhàn)前后，德國，美國，英國，蘇聯(lián)等先后制造了 315750大型模鍛水壓機。 進入二十世紀以來，隨著制造業(yè)的發(fā)展，將流體技術與數(shù)控，計算機控制和微電子技術相結(jié)合，液壓機進入了一個新的發(fā)展階段，逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設備，在國民經(jīng)濟各部門得到了廣泛應用。 內(nèi)液壓機技術發(fā)展情況 1949 年新中國成立以后，我國建立了獨立自主的完整工業(yè)體系，液壓機的研發(fā)也逐漸受到重視。 1957～ 1962 年，我國開始自行設計，自行制造各種鍛壓設備，期 間生產(chǎn)了將近30 臺 10000 31500型鍛造水壓機及兩臺 120 125大型鍛造水壓機，初步建立了一支設計和制造液壓機的隊伍。 60 年代，我國先后成套設計制造了一些大型液壓機，如 300有色金屬模鍛水壓機， 120色金屬擠壓水壓機， 80色金屬模鍛水壓機等。進入 70 年代，我國已具備向國外出口多噸位液壓機的能力，其設計制造已達到了一定的先進水平。 進入 21 世紀以來，我國的液壓機技術及生產(chǎn)能力已趨于成熟，國內(nèi)市場占有率高達90﹪以上。 2005 年，國內(nèi)液壓機銷售額就達到了 13 億元 人民幣左右。在生產(chǎn)臺數(shù)和總噸位上，我國液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于國際領先地位。但我國的液壓機在技術水平上與國外還存在較大差距，部分關鍵件，如高檔的液壓元件和電控元件還得依靠國外進口。國產(chǎn)液壓機普偏存在 質(zhì)量可靠性低，漏油問題嚴重，關鍵件加工質(zhì)量低等問題。在今后的發(fā)展中，國產(chǎn)液壓機還得在自動上下料，多工位，快速高速，依托電液比例技術，傳感器，電子，計算機，網(wǎng)絡等以及環(huán)保方面加大研發(fā)力度。 9 2 液壓機的本體結(jié)構(gòu)及設計 柱萬能液壓機的結(jié)構(gòu)及工作特點 構(gòu) 四柱液壓機一般由機身、主缸、頂出缸、油箱、液壓動力 機構(gòu)及電控裝置等組成，用液壓管道及電線等連接。 機身為三梁四柱式，利用四根立柱及緊鎖螺母將上橫梁和下橫梁（工作臺）組成一個封閉的剛性框架，主缸裝于上橫梁上，主缸活塞與活動橫梁緊固連接，活動橫梁靠四根立柱導向，可上下運動，活動橫梁和工作臺表面都開有 T 形槽，便于安裝模具。工作臺下部安裝有頂出缸，用于頂出工件。在液壓機的頂部設有油箱，在活動橫梁快速下行時，可及時向主缸上腔補油，以減少主缸建壓時間，提高快速性。 作特點 四柱萬能液壓機可實現(xiàn)活動橫梁的空程快速下降、減速下降、工作壓制、保壓延時、快速回程及 停止等動作，其工作壓力，壓制速度，空程下降的行程范圍及減速的行程范圍均可以根據(jù)工藝要求進行調(diào)整。工作壓制分為定壓成形和定程成形兩種方式。定壓成形是液壓機工作壓力達到調(diào)定壓力時可進行保壓，延時及自動回程，延時時間可根據(jù)需要進行調(diào)整。定程成形是活動橫梁達到調(diào)定壓力的行程位置后，可進行保壓，延時及自動回程。 四柱液壓機一般采用按鈕集中控制，操作方式有調(diào)整、手動和半自動三種。 柱萬能液壓機的基本參數(shù) 基本參數(shù)是液壓機的基本技術數(shù)據(jù)，根據(jù)液壓機的工藝用途及結(jié)構(gòu)類型來確定，而用戶的具體要求也是設計液壓機基本尺寸 的一大依據(jù)。為了更有利于專業(yè)化生產(chǎn)，降低成本，提高質(zhì)量和便于維修，應盡量選用系列化，通用化和標準化的尺寸。如圖 2— 1 所示： 1) 公稱壓力 液壓機名義上能產(chǎn)生的最大力量 F。 F＝ P×S （ 2 式中 F— 公稱壓力； P— 工作液體壓力； S— 工作柱塞總工作面積。 設計要求已給出： F＝ 2500 10 圖 2— 1 液壓機基本參數(shù)示意圖 -1 ) 最大凈空距（開口高度 ） H 即活動橫梁停在上限位置時，從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離。查《鍛壓手冊》第 3 卷表 1－ 8－ 2 四柱液壓機基本內(nèi)參數(shù)可知， H 取 1120 3） 最大行程 S 活動橫梁位于上限位置時，活動橫梁的立柱導套下表面到立柱限程套上表面的距離，即活動橫梁能移動的最大距離。 查如上手冊，取 s=710 4） 工作臺尺寸 （長 B×寬 T） 工作臺尺寸指工作臺 面可以利用的有效尺寸，其取決于模具（工具）的平面尺寸及工藝過程的安排。查如上表，取 B 等于 1000 取 1000 5) 活動橫梁運動速度 按液壓機的工作過程分為空載下行速度 作行程速度 程速度 《鍛 11 壓手冊》第 3 卷表 1－ 8－ 2，取 0s, 12s， 0s。 6） 頂出器公稱壓力 行程 出器的力量及行程由工藝要求來確定。查《鍛壓手冊》第 3 卷表 1－ 8－ 2，取 于 400于 250 壓缸設計 液壓缸（油缸）是液壓傳動 系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是一種將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的轉(zhuǎn)換裝置 。 它可以做直線往復運動和小于 360°的擺動。做直線運動的液壓缸稱為推力液壓缸，做擺動的液壓缸稱為擺動液壓缸。液壓缸具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，使用維護方便，易于實現(xiàn)遠控和自控等優(yōu)點，因此，液壓缸廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)等部門。 該液壓機包含了主缸和頂出缸兩個液壓缸。主缸的作用在于高壓液體進入主缸后，作用活塞上，經(jīng)過活動橫梁將力傳給工件，使工件產(chǎn)生塑性變形。主缸是液壓機的主要部件之一。頂出缸主要用于工件的浮動壓邊和頂出。 壓缸的結(jié)構(gòu) 壓缸 類型的選擇 液壓缸的類型多種多樣，液壓機最常用的主缸型式有柱塞式和活塞式兩種。如圖 2— 2所示： 柱塞式 活塞式 圖 2— 2 主缸類型簡圖 -2 自的特點及應用范圍： 1）柱塞式液壓缸：它在水壓機中應用最多，廣泛應用于工作缸、回程缸、工作臺移動缸及平衡缸等處。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但只能單方向移動，反向移動需要回程缸實現(xiàn)。 2）活塞式液壓缸：此結(jié)構(gòu)在中小型油壓機中應用廣泛?？梢詫崿F(xiàn)雙向作用，既能完成工作行程，又可以實現(xiàn)回程，所以簡化了液壓機結(jié)構(gòu)。但是活塞在兩個方向上都要求密封，因此缸的內(nèi)表面在全長上均需加工，精度要求較高，粗糙度要求低，部件結(jié)構(gòu)比較復 12 雜。 根據(jù)設計要求，公稱壓力為 2500中小型油壓機，故選用結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)工作行程和回程雙向運動的活塞式液壓缸。 壓缸支承型式的選擇 1）法蘭支承：液壓缸以法蘭支撐并安裝在橫梁內(nèi)，由缸外壁的兩個環(huán)行面積與橫梁相配合。缸內(nèi)進入高壓液體時，通過法蘭與橫梁的接觸面將反作用力傳給橫梁，液壓缸本身靠法蘭上的一圈螺栓固定在橫梁上。法蘭也可以嵌入上橫梁內(nèi)，采用壓環(huán)固定。 2）缸底支承：液壓缸直接靠缸底固定在上橫梁上。這種連接不用法蘭，消除了法蘭過渡區(qū)的應力集中，并減小了缸體毛坯尺寸。但這種支承形式增加了液壓機的高度，缸底與橫梁的接觸情況不易檢查。 本液壓機主缸和頂出缸均采用法蘭支承，通過法蘭分別將其固定在上橫梁和下橫梁上。 缸設計 該液壓 機主缸采用活塞式結(jié)構(gòu)，為單活塞桿式雙作用液壓缸，主要由缸體、活塞、導向套等組成。缸筒與缸底焊接成一體。如圖 2— 3 所示，缸體 1 的上端設有兩個進油孔，側(cè)壁安有一個進有孔，分別為液壓機空載下行和工作行程和回程時提高油壓。缸體與上橫梁用法蘭固定，用緊鎖螺母 5鎖緊。法蘭與缸筒的連接形式通常有整體、焊接、螺紋等連接形式，該液壓缸選用整體形式。但液壓機空載下行或工作時，高壓液體進入缸內(nèi)，為防止缸筒向下或向上移動，可通過法蘭與上橫梁的接觸面將反作用力傳給法蘭，迫使缸筒固定在原位置。活塞為組裝件，由活塞桿 6和活塞頭 4組成，由 螺釘固緊?；钊麠U由導向套7 導向。缸內(nèi)兩腔間的密封靠活塞內(nèi)孔與活塞桿配合處的密封圈以及反方向安裝在活塞外緣上的密封圈來保證。為防止油液外泄，導向套 7 的外緣安裝有密封圈，內(nèi)孔由密封圈和擋圈進行密封?；钊麠U可通過壓環(huán) 9 與動橫梁固定。 13 1— 缸體 2、 3— 螺母 4— 活塞頭 5— 緊鎖螺母 6— 活塞 7— 導向套 8— 壓緊環(huán) 9— 壓環(huán) 圖 2缸示意圖 of 缸主要零部件的結(jié)構(gòu)和材料 1） 缸筒 該液壓缸 需要固定在上橫梁上，所以如前面所述，在缸筒上設計有法蘭，通過法蘭固定。缸筒的材料常用 35 號， 45 號無縫鋼。在承受負荷很大的情況下，也可以采用高強度合金無縫鋼管作缸筒。該液壓缸采用 45 號鋼，并調(diào)質(zhì)到 285，以改善其加工性能和強度。 2） 活塞和活塞桿 活塞與活塞桿的結(jié)構(gòu)主要包括活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿端部的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿及缸筒的密封結(jié)構(gòu)等。 活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)可分為整體式和裝配式。裝配式又有螺紋連接、半環(huán)連接、彈簧擋圈連接和推銷連接等類型。液壓缸在一般工 作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接，其結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便。該液壓缸采用的螺釘連接，為了防止工作機械振動較大時螺釘松動，在螺釘上還裝有一螺母，如圖 2— 3標號 2 所示。 14 活塞桿主體有實心和空心兩種。一般情況下多采用實心桿；為了減輕大型液壓缸的重量或桿固定而缸筒帶動工作機構(gòu)運動等情況，則采用空心桿。該主缸采用實心桿。 活塞桿端部與工作機械的連接結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同的使用要求來定。主要有焊接式單耳環(huán)、整體式單耳環(huán)、光滑端部、雙耳環(huán)、球頭、外螺紋連接、內(nèi)螺紋連接等形式。該主缸采用外螺紋連接 形式，并通過壓環(huán)與活動橫梁固接。 活塞的材料通常采用鋼，耐磨鑄鐵，灰鐵 33， 40 和鋁合金等。實心活塞桿的材料通常為 35 號， 45 號鋼，活塞桿粗加工后要調(diào)質(zhì)到硬度 229～ 285要時再經(jīng)高頻淬火，硬度達到 45～ 55 3） 導套及密封圈的選用 導套在活塞桿往復運動中起導向作用，如圖 2— 3 所示，標號 7 即為導向套。該導套為軸套式，材料選用抗壓耐磨的 銅鑄造。導套的長度可查相關 手冊，原機械部已擬定了柱塞式液壓缸的導套標準 套過短將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響缸的工作性能和穩(wěn)定性。因此在設計時必須保證缸有一定的最小導向長度。一般液壓缸的最小導向長度應滿足： 220 ? （ 2 式中 H— 為最小導向套長度； L— 為液壓缸最大行程； D— 為缸筒內(nèi)徑。 密封件的作用是用來防止高壓液體的泄露。它是易損件，如質(zhì)量不好，會嚴重影響液壓機的正常工作。因此要求 密封件密封性好，能隨液體壓力增高而提高其密封性能，摩擦阻力小、磨損小、壽命長、使用維護簡單、易拆換、成本低、容易制造。在選擇密封件的材料時，要求在一定范圍內(nèi)有較好的化學穩(wěn)定性，不溶于工作介質(zhì)，與金屬材料接觸時不相互作用（如腐蝕、粘著等），不軟化或硬化，彈性好，永久變形小，有適當?shù)臋C械強度，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，易壓制成型等。 密封圈的材料通常選用聚胺酯橡膠，在各種液壓缸中應用較為廣泛。密封圈有 V 型、U 型、 Y 型 、 O 型等型式。液壓機的密封可分為相對運動件表面之間的動密封和固定件表 15 面之間的靜密封。如圖 2— 3 所示， 活塞內(nèi)孔與活塞桿配合處的密封圈選用 O 型，活塞頭外緣上的密封圈選用 ，導向套 7 的外緣安裝 O 型密封圈，其內(nèi)孔的密封圈選用 缸基本參數(shù) 1) 工作負載和工作壓力 液壓機的工作負載是指工作機構(gòu)在滿負荷的情況下，以一定的加速度起動時，對液壓缸產(chǎn)生的總阻力。根據(jù)設計要求，該液壓缸的工作負載為 2500 液壓缸的工作壓力是指作用在活塞上克服最大工作負載所需的液體壓力?？筛鶕?jù)主機類型參照下表來選?。? 表 2主機類型選擇液壓缸工作壓力 -1 by of on of 機類型 機床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 工程機械輔助機械 液壓機 中大型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 工作壓力∕ 2 3～ 5 ≤ 8 8～ 10 10～ 16 20～ 32 根據(jù)設計要求，液壓缸工作壓力可選用 25 2） 工作速度和速比 液壓缸的工作速度與供液流量和活塞的有效作用面積相關?？筛鶕?jù)選定的液壓泵流量、液壓缸缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑來確定。 活塞桿 的伸出速度 1v 和縮回速度 2v 分別為： 21 4 D ?? （ 2 )( 4 222 dD ? ? ? （ 2 式中 Q— 進液流量； v? — 容積效率； D— 缸筒內(nèi)徑； d— 活塞桿直徑。 16 液壓缸的速比與缸筒內(nèi)徑和活 塞桿直徑有關。速比一般不宜過大，否則無桿腔回液流速過高而形成很大的背壓。但也不宜過小，否則活塞桿直徑相對于缸筒內(nèi)徑太細，穩(wěn)定性差。 22221 ??? (2— 5) 可按下表選?。? 表 2同工作壓力時推薦的速比 -2 by 作壓力∕ 0? 20 >20 速比 ? 2 2 該主缸工作壓力為 25以選 ? 等于 2。 3） 缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑 對于雙作用單活塞桿式液壓缸，液壓缸是以推力驅(qū)動工作負載，由推力 1F 等于工作負載 得 R= 1F =? 24（ 2— 6） 由此可求出缸筒內(nèi)徑為 D= 14 （ 2 式中 p — 液壓缸進油壓力； m? — 機械效率； 機械效率 m? 可根據(jù)密封圈形式來確定，通常橡膠密封時取 m? = 代數(shù)據(jù)入上式得： D=??? D=由式 2 17 1?? （ 2 代入數(shù)據(jù)得： ?d =缸筒內(nèi)徑按 80規(guī)定的液壓缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整得 D=40 活塞桿直徑按 80規(guī)定的活塞桿直徑系列尺寸圓整得 d=32 4） 最大工作行程和最小導向長度 最大工作行程 s 指活動橫梁位于上限位置時，活動橫梁的立柱導套下表面到立柱限程套上平面的距離。前面已選出， s=710 主缸的最小導向長度是指活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到導向套滑動面中點的距離。對于一般液壓缸，其最小導向長度 H 應滿足下式要求： 220 ? （ 2 式中 L— 液壓缸的最大行程； D— 缸筒內(nèi)徑。 則 ?= 5） 缸筒壁厚和外徑 缸筒相當于一個兩端封閉的圓筒形受壓容器，由材料力學知，其應力狀態(tài)是隨著缸筒內(nèi)徑和壁厚的比值 D/? 的改變而變化的。因此在計算缸壁的合成應力和厚度時，必須考慮不同的比值 D/? 和 材質(zhì)，采用不同的計算公式。 根據(jù)目前工程機械和重型機械的實際情況，用得最多的是中厚壁液壓缸，因此先按該種公式計算，再修正。 ? ?? ? ???? （ 2 式中 0?— 強度系數(shù)，當采用無縫鋼管時，0?=1； c— 計入筒壁公差及腐蝕時的附加厚度，一般可以略去； ??? — 缸筒材料的 許用應力，缸筒材料選用 45號鋼，故 ??? 常取 110～ 150 對于工程機械和重型機械用的液壓缸的缸筒，一般都采用無縫鋼管，當忽略 nts