液壓壓磚機(jī)設(shè)計【含CAD高清圖紙和說明書】

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徐州工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機(jī)電工程學(xué)院 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 設(shè)計（論文）題目 液壓壓磚機(jī) 學(xué) 生 姓 名 付冬冬 班 級 04機(jī)本（4） 起 止 日 期 2008.02.25~2008.06.02 指 導(dǎo) 教 師 張元越 教研室主任 張元越 發(fā)任務(wù)書日期 08 年 02 月 25 日 1.畢業(yè)設(shè)計的背景： 中國現(xiàn)已是世界公認(rèn)的墻地磚生產(chǎn)大國，有著世界最大的壓磚機(jī)市場。但在壓磚 機(jī)上，卻一直依賴于進(jìn)口，其中主要來年自意大利和德國，自國家“七五”計劃以來，。 由國家建材局組織實施的墻地磚技術(shù)裝備現(xiàn)代化和國產(chǎn)化項目不斷取得進(jìn)步，在自主 開發(fā)與國外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，引進(jìn)技術(shù)與消化吸收相結(jié)合的方針指導(dǎo)下，國產(chǎn)液壓壓 磚機(jī)取得了從無到有、從小到大的重大發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并且產(chǎn)品 還開始出口到東南亞等國。 2.畢業(yè)設(shè)計(論文)的內(nèi)容和要求： 本文主要內(nèi)容就是了解液壓壓磚機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，對液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的主要部件進(jìn) 行強(qiáng)度核算，保證機(jī)器的運行安全。同時根據(jù)壓力和流量這兩個液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 來選擇液壓元、輔件和原動機(jī)的規(guī)格。最后對液壓機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)行估算，以便從幾 種設(shè)計方案中比較出最佳方案，或判斷其設(shè)計質(zhì)量。 本次畢業(yè)設(shè)計的要求主要有： 1．撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書一份(包括：封面、中文及外文摘要、目錄、正文、 參考文獻(xiàn)、附錄等內(nèi)容) 2. 畢業(yè)設(shè)計說明書按學(xué)校統(tǒng)一要求撰寫 3. 繪制一定數(shù)量的設(shè)計圖紙 3.主要參考文獻(xiàn)： [1] 俞新陸主編，液壓機(jī).北京：，1982 [2] 官忠范主編，液壓傳動系統(tǒng) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 [3] 王春行主編，液壓控制系統(tǒng) 第2版 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2000 [4] 林建亞，何存心主編 液壓元件 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1988 [5] 雷天覺主編，新編液壓工程手冊.北京：北京理工大學(xué)出版社 1998 4.畢業(yè)設(shè)計(論文)進(jìn)度計劃(以周為單位)： 起 止 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 1-2周 3-4周 5-6周 7-8周 9-10周 11-13周 14-15周 結(jié)合課題進(jìn)行相關(guān)實地考察，查詢相關(guān)文獻(xiàn)，收集資料。 綜合分析文獻(xiàn)資料，提出和論證壓磚機(jī)總體設(shè)計方案。對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，設(shè)計其本體設(shè)計。 完成液壓機(jī)的選型計算。 完成液壓泵的選型計算。 完成液壓元件的選型計算。 繪壓磚機(jī)的總裝圖及各零件圖。 在綜合設(shè)計的基礎(chǔ)上，校核和改正設(shè)計的不完善之處，撰寫畢業(yè)論文。 教研室審查意見： 室主任 年 月 日 學(xué)院審查意見： 教學(xué)院長 年 月 日 文檔包括: 說明書一份,48頁,22000字左右. . 開題報告一份. 任務(wù)書一份. 圖紙共8張: A0-總裝圖.dwg A1-法蘭.dwg A1-滑塊.dwg A1-機(jī)械鎖.dwg A1-上梁.dwg A2-液壓缸.dwg A2-油箱.dwg A2-主缸.dwg 徐州工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 課 題 名 稱： 液壓壓磚機(jī) 學(xué) 生 姓 名： 付冬冬 學(xué)號： 45 指 導(dǎo) 教 師： 張元越 職稱： 講師 所 在 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 徐州工程學(xué)院 2008年 03月 04日 說 明 1．根據(jù)《徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)管理規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告》，由指導(dǎo)教師簽署意見、教研室審查，學(xué)院教學(xué)院長批準(zhǔn)后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設(shè)計開題報告各項內(nèi)容要實事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學(xué)生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，沒有經(jīng)過整理歸納，缺乏個人見解僅僅從網(wǎng)上下載材料拼湊而成的開題報告按不合格論。 5. 課題類型填：工程設(shè)計類；理論研究類；應(yīng)用（實驗）研究類；軟件設(shè)計類；其它。 6、課題來源填：教師科研；社會生產(chǎn)實踐；教學(xué)；其它 課題 名稱 液壓壓磚機(jī) 課題來源 社會生產(chǎn)實踐 課題類型 工程設(shè)計類 選題的背景及意義 中國現(xiàn)已是世界公認(rèn)的墻地磚生產(chǎn)大國，有著世界最大的壓磚機(jī)市場。但在壓磚機(jī)上，卻一直依賴于進(jìn)口，其中主要來年自意大利和德國，自國家“七五”計劃以來，由國家建材局組織實施的墻地磚技術(shù)裝備現(xiàn)代化和國產(chǎn)化項目不斷取得進(jìn)步，在自主開發(fā)與國外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，引進(jìn)技術(shù)與消化吸收相結(jié)合的方針指導(dǎo)下，國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)取得了從無到有、從小到大的重大發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并且產(chǎn)品還開始出口到東南亞等國。目前國內(nèi)己生產(chǎn)出從百噸到萬噸等多種規(guī)格的液壓壓磚機(jī)，累計達(dá)近萬臺。國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)在主要技術(shù)參數(shù)、主要技術(shù)性能、主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)等方面己達(dá)到國外先進(jìn)水平，能在上線生產(chǎn)可靠運行，完全可替代進(jìn)口相同噸位壓磚機(jī)。 研究內(nèi)容擬解決的主要問題 國產(chǎn)壓磚機(jī)的技術(shù)參數(shù)、技術(shù)性能等己達(dá)到或部分超過國外先進(jìn)壓磚機(jī)的水平，但液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要借助于經(jīng)驗，而理論上的研究工作較少。因此，對自動壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)理論基礎(chǔ)僅進(jìn)行研究，為改進(jìn)、優(yōu)化液壓系統(tǒng)，提高壓制次數(shù)，縮短循環(huán)時間，提升壓磚機(jī)的產(chǎn)能提供理論支持有一定的積極意義。本文主要任務(wù)就是了解液壓壓磚機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，對液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的主要部件進(jìn)行強(qiáng)度核算，保證機(jī)器的運行安全。同時根據(jù)壓力和流量這兩個液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)來選擇液壓元、輔件和原動機(jī)的規(guī)格。最后對液壓機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)行估算，以便從幾種設(shè)計方案中比較出最佳方案，或判斷其設(shè)計質(zhì)量。 研究方法技術(shù)路線 液壓系統(tǒng)有液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)之分。前者以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善；后者以實施控制為主，追求控制特性的完善。但從結(jié)構(gòu)和組成原理看，二者無本質(zhì)的差別。本次設(shè)計，是液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。一臺機(jī)器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據(jù)機(jī)器的工作要求，對機(jī)械、電力、液壓、和氣壓等各種傳動方案進(jìn)行全面的方案論證，正確估計液壓傳動的必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)確定采用液壓傳動。設(shè)計內(nèi)容和步驟如下：1.明確設(shè)計依據(jù)進(jìn)行工況分析；2.對立柱和三梁進(jìn)行強(qiáng)度核算；3.液壓缸的設(shè)計；4.液壓元件選擇和專用件設(shè)計；5.液壓系統(tǒng)性能估算；6.壓制油缸優(yōu)化設(shè)計 研究的總體安排和進(jìn)度計劃 1-2周：結(jié)合課題進(jìn)行相關(guān)實地考察，查詢相關(guān)文獻(xiàn)，收集資料。 3-4周：綜合分析文獻(xiàn)資料，提出和論證壓磚機(jī)的總體設(shè)計方案。 對液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，設(shè)計其本體結(jié)構(gòu)。 5-6周： 完成液壓機(jī)的選型計算。 7-8周： 完成液壓泵的選型計算。 9-10周： 完成液壓元件的選型計算。 11-13周：繪壓磚機(jī)的總裝圖及各零件圖。 14-15周：在綜合設(shè)計的基礎(chǔ)上，校核和改正設(shè)計的不完善之處，撰 寫畢業(yè)論文。 主要參考 文獻(xiàn) 1. 俞新陸主編，液壓機(jī).北京：，1982 2. 官忠范主編，液壓傳動系統(tǒng) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998 3. 林建亞，何存心主編 液壓元件 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1988 4. 雷天覺主編，新編液壓工程手冊.北京：北京理工大學(xué)出版社 1998 5. 路甬祥主編，液壓氣功技術(shù)手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2002 6. 鄭洪生主編，氣壓傳動與控制 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1996 7. 黃宜，章宏甲主編，液壓傳動 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1993 8. 李建啟等主編 液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)節(jié)能裝置 北京：工程機(jī)械 1991 9. SMC corporation. Vacuum Pad, CAT. E804_A. Tokyo: 1989：（265~269） 10. Jean U. Thoma. Modern Oilhydraulic Engineering. Trade Press. LTD. 1970（232~233） 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見 學(xué)院意見 教研室主任簽名： 年 月 日 教學(xué)院長簽名： 年 月 日 摘要 國產(chǎn)壓磚機(jī)的技術(shù)參數(shù)、技術(shù)性能等己達(dá)到或部分超過國外先進(jìn)壓磚機(jī)的水平，但液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要借助于經(jīng)驗，而理論上的研究工作較少。因此，對自動壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)理論基礎(chǔ)僅進(jìn)行研究，為改進(jìn)、優(yōu)化液壓系統(tǒng)，提高壓制次數(shù)，縮短循環(huán)時間，提升壓磚機(jī)的產(chǎn)能提供理論支持有一定的積極意義。本文主要任務(wù)就是了解液壓壓磚機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，對液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的主要部件進(jìn)行強(qiáng)度核算，保證機(jī)器的運行安全。同時根據(jù)壓力和流量這兩個液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)來選擇液壓元件、輔件和原動機(jī)的規(guī)格。最后對液壓機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)行估算，以便從幾種設(shè)計方案中比較出最佳方案，或判斷其設(shè)計質(zhì)量。本文中進(jìn)行了：系統(tǒng)壓力損失計算，系統(tǒng)效率計算，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算，液壓沖擊計算等。 關(guān)鍵詞：壓磚機(jī)；本體結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計 Abstract The design and manufacturing level of hydraulic automation tile press has taken remarkable achievement not only by introduction, duplication and digestion of oversea advanced equipment, but also by independent manufacturing of hydraulic automation tile press with knowledge authorization. Although the technological parameters and functions of domestic hydraulic automation tile press has been gained or exceeded partly oversea advanced technological level of hydraulic automation tile press, design on the hydraulic system is based on working experience with less theoretic research. Therefore, it is positive to do theoretic base research on hydraulic system to improve, optimize hydraulic system, shorten cycle time and increase production. Learn the whole construction of the hydraulic jewel press machine, and figure up the strength of the main components to ensure its safe running.?Pressure and flow capacity are the main parameter of hydraulic system, according to which we can calculate and choose the specifications of elements, auxiliaries and the prime motor. And last,estimate the technical data of hydraulic press to cull a best one from the several designed plans, or to judge its quality.? This paper contains: calculations of system pressure, system efficiency, system heat emitting and temperature raising, hydraulic shock and so on.? key words: brick press noumenon configuration optimum design 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 目錄 1 緒論…………………………………………………………………………………………..1 1.1液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢…………………………………………………………..1 1.1.1國內(nèi)液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………………………………………………….1 1.1.2國外液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………………………………………………….2 2 設(shè)計計算的內(nèi)容和步驟……………………………………………………………………..4 3 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算………………………………………………………………..5 3.1液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)的組成及功能……………………………………………………..5 3.2液壓壓磚機(jī)的液壓回路…………………………………………………………………..5 3.3本體結(jié)構(gòu)的選擇…………………………………………………………………………..5 3.4立柱的強(qiáng)度計算…………………………………………………………………………..6 3.5橫粱的強(qiáng)度與剛度計算…………………………………………………………………..7 4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)…………………………………………………………………..11 4.1 初選系統(tǒng)壓力…………………………………………………………………………….11 4.2 計算液壓缸主要尺寸及其選擇………………………………………………………….11 4.3 計算液壓馬達(dá)排量……………………………………………………………………….15 4.4 計算液壓缸或液壓馬達(dá)流量…………………………………………………………….16 4.4.1液壓缸的最大流量…………………………………………………………………….16 4.4.2 液壓馬達(dá)的最大流量…………………………………………………………………16 4.5 液壓馬達(dá)的選用………………………………………………………………………….17 5 擬訂液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………………………..18 5.1 確定和選擇基本回路…………………………………………………………………….18 5.2 調(diào)速方式的選擇………………………………………………………………………….18 5.3 油路循環(huán)形式的選擇…………………………………………………………………….19 5.4 需要綜合考慮的其他問題……………………………………………………………….19 6 液壓元件的選用……………………………………………………………………………...21 6.1 液壓泵的選擇……………………………………………………………………………..21 6.1.1 確定液壓泵的工作壓力……………………………………………………………….23 6.1.2 確定液壓泵的流量…………………………………………………………………….23 6.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格…………………………………………………………………….24 6.1.4 確定驅(qū)動液壓泵的功率……………………………………………………………….24 6.2 控制閥的選擇…………………………………………………………………………….26 6.2.1 壓力控制閥的選擇原則……………………………………………………………….26 6.2.2 流量控制閥的選擇…………………………………………………………………….26 6.2.3 方向控制閥的選擇…………………………………………………………………….26 6.3 蓄能器的選擇…………………………………………………………………………….28 6.4 管道種類的選擇………………………………………………………………………….28 6.4.1 管道內(nèi)徑的確定……………………………………………………………………….29 6.4.2管道壁厚的確定………………………………………………………………………..30 6.4.3 管接頭的選擇………………………………………………………………………….31 6.5確定油箱容量……………………………………………………………………………..31 6.6 過濾器的選用…………………………………………………………………………….32 6.7 液壓油的選用…………………………………………………………………………….33 7 液壓系統(tǒng)性能估算…………………………………………………………………………...35 7.1 系統(tǒng)壓力損失計算………………………………………………………………………..35 7.2 系統(tǒng)效率估算……………………………………………………………………………..36 7.3 液壓沖擊估算……………………………………………………………………………..37 8 壓制油缸優(yōu)化設(shè)計…………………………………………………………………………...39 8.1前言………………………………………………………………………………………...39 8.2單層厚壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變分析………………………………………………………...39 8.3薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變分析……………………………………………………………...41 8.3.1油缸壓力為零時，薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變…………………………………………..42 8.3.2油缸應(yīng)力為P時，薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變…………………………………………..43 8.4薄壁油缸的優(yōu)化設(shè)計……………………………………………………………………...44 8.4.1優(yōu)化目標(biāo)的提出………………………………………………………………………..44 8.5總結(jié)………………………………………………………………………………………...45 結(jié)論……………………………………………………………………………………………...46 致謝……………………………………………………………………………………………...47 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………...48 附錄……………………………………………………………………………………………...49 附錄1………………………………………………………………………………………..49 附錄2……………………………………………………………………………………….58 - 3 - 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計 液壓壓磚機(jī) HYDRAULIC BRICK PRESS MECHANISM 學(xué)生姓名 付 冬 冬 學(xué)院名稱 徐州工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師 張 元 越 2008年 06月 02日 - 63 - 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 　　 　　日期： 　　 年 　月　 　日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 論文作者簽名： 　　 導(dǎo)師簽名： 　　 日期： 　　 年 　月　 　日 日期： 　　 年 　月　 　日 摘要 國產(chǎn)壓磚機(jī)的技術(shù)參數(shù)、技術(shù)性能等己達(dá)到或部分超過國外先進(jìn)壓磚機(jī)的水平，但液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要借助于經(jīng)驗，而理論上的研究工作較少。因此，對自動壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)理論基礎(chǔ)僅進(jìn)行研究，為改進(jìn)、優(yōu)化液壓系統(tǒng)，提高壓制次數(shù)，縮短循環(huán)時間，提升壓磚機(jī)的產(chǎn)能提供理論支持有一定的積極意義。本文主要任務(wù)就是了解液壓壓磚機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，對液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的主要部件進(jìn)行強(qiáng)度核算，保證機(jī)器的運行安全。同時根據(jù)壓力和流量這兩個液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)來選擇液壓元件、輔件和原動機(jī)的規(guī)格。最后對液壓機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)行估算，以便從幾種設(shè)計方案中比較出最佳方案，或判斷其設(shè)計質(zhì)量。本文中進(jìn)行了：系統(tǒng)壓力損失計算，系統(tǒng)效率計算，系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算，液壓沖擊計算等。 關(guān)鍵詞：壓磚機(jī)；本體結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計 Abstract The design and manufacturing level of hydraulic automation tile press has taken remarkable achievement not only by introduction, duplication and digestion of oversea advanced equipment, but also by independent manufacturing of hydraulic automation tile press with knowledge authorization. Although the technological parameters and functions of domestic hydraulic automation tile press has been gained or exceeded partly oversea advanced technological level of hydraulic automation tile press, design on the hydraulic system is based on working experience with less theoretic research. Therefore, it is positive to do theoretic base research on hydraulic system to improve, optimize hydraulic system, shorten cycle time and increase production. Learn the whole construction of the hydraulic jewel press machine, and figure up the strength of the main components to ensure its safe running.?Pressure and flow capacity are the main parameter of hydraulic system, according to which we can calculate and choose the specifications of elements, auxiliaries and the prime motor. And last,estimate the technical data of hydraulic press to cull a best one from the several designed plans, or to judge its quality.? This paper contains: calculations of system pressure, system efficiency, system heat emitting and temperature raising, hydraulic shock and so on.? key words: brick press noumenon configuration optimum design 目錄 1 緒論…………………………………………………………………………………………..1 1.1液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢…………………………………………………………..1 1.1.1國內(nèi)液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………………………………………………….1 1.1.2國外液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢………………………………………………….2 2 設(shè)計計算的內(nèi)容和步驟……………………………………………………………………..4 3 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算………………………………………………………………..5 3.1液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)的組成及功能……………………………………………………..5 3.2液壓壓磚機(jī)的液壓回路…………………………………………………………………..5 3.3本體結(jié)構(gòu)的選擇…………………………………………………………………………..5 3.4立柱的強(qiáng)度計算…………………………………………………………………………..6 3.5橫粱的強(qiáng)度與剛度計算…………………………………………………………………..7 4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)…………………………………………………………………..11 4.1 初選系統(tǒng)壓力…………………………………………………………………………….11 4.2 計算液壓缸主要尺寸及其選擇………………………………………………………….11 4.3 計算液壓馬達(dá)排量……………………………………………………………………….15 4.4 計算液壓缸或液壓馬達(dá)流量…………………………………………………………….16 4.4.1液壓缸的最大流量…………………………………………………………………….16 4.4.2 液壓馬達(dá)的最大流量…………………………………………………………………16 4.5 液壓馬達(dá)的選用………………………………………………………………………….17 5 擬訂液壓系統(tǒng)圖……………………………………………………………………………..18 5.1 確定和選擇基本回路…………………………………………………………………….18 5.2 調(diào)速方式的選擇………………………………………………………………………….18 5.3 油路循環(huán)形式的選擇…………………………………………………………………….19 5.4 需要綜合考慮的其他問題……………………………………………………………….19 6 液壓元件的選用……………………………………………………………………………...21 6.1 液壓泵的選擇……………………………………………………………………………..21 6.1.1 確定液壓泵的工作壓力……………………………………………………………….23 6.1.2 確定液壓泵的流量…………………………………………………………………….23 6.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格…………………………………………………………………….24 6.1.4 確定驅(qū)動液壓泵的功率……………………………………………………………….24 6.2 控制閥的選擇…………………………………………………………………………….26 6.2.1 壓力控制閥的選擇原則……………………………………………………………….26 6.2.2 流量控制閥的選擇…………………………………………………………………….26 6.2.3 方向控制閥的選擇…………………………………………………………………….26 6.3 蓄能器的選擇…………………………………………………………………………….28 6.4 管道種類的選擇………………………………………………………………………….28 6.4.1 管道內(nèi)徑的確定……………………………………………………………………….29 6.4.2管道壁厚的確定………………………………………………………………………..30 6.4.3 管接頭的選擇………………………………………………………………………….31 6.5確定油箱容量……………………………………………………………………………..31 6.6 過濾器的選用…………………………………………………………………………….32 6.7 液壓油的選用…………………………………………………………………………….33 7 液壓系統(tǒng)性能估算…………………………………………………………………………...35 7.1 系統(tǒng)壓力損失計算………………………………………………………………………..35 7.2 系統(tǒng)效率估算……………………………………………………………………………..36 7.3 液壓沖擊估算……………………………………………………………………………..37 8 壓制油缸優(yōu)化設(shè)計…………………………………………………………………………...39 8.1前言………………………………………………………………………………………...39 8.2單層厚壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變分析………………………………………………………...39 8.3薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變分析……………………………………………………………...41 8.3.1油缸壓力為零時，薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變…………………………………………..42 8.3.2油缸應(yīng)力為P時，薄壁油缸的應(yīng)力和應(yīng)變…………………………………………..43 8.4薄壁油缸的優(yōu)化設(shè)計……………………………………………………………………...44 8.4.1優(yōu)化目標(biāo)的提出………………………………………………………………………..44 8.5總結(jié)………………………………………………………………………………………...45 結(jié)論……………………………………………………………………………………………...46 致謝……………………………………………………………………………………………...47 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………...48 附錄……………………………………………………………………………………………...49 附錄1………………………………………………………………………………………..49 附錄2……………………………………………………………………………………….58 1 緒 論 全自動液壓壓磚機(jī)是集機(jī)、電、液、氣、計算機(jī)技術(shù)和陶瓷工藝技術(shù)高度一體化的高科技專用設(shè)備，也是當(dāng)代世界墻地磚生產(chǎn)線上最關(guān)鍵的裝備。說它專用，主要是出于它的加工原料為含少量水的噴霧干燥顆粒狀泥粉料，成形工藝技術(shù)是按照特定的升壓線實施多次加壓及排氣，有別于一般的液壓力機(jī)。說它關(guān)鍵，主要是在流水線上作業(yè)，前面連接著原料加工，后面連接著干燥燒成，壓磚機(jī)能否正常應(yīng)對前后的環(huán)節(jié)的生產(chǎn)，甚至對整條流水線的正常運轉(zhuǎn)都有著重大的意義。 1.1 液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.1.1 國內(nèi)液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 中國現(xiàn)已是世界公認(rèn)的墻地磚生產(chǎn)大國，有著世界最大的壓磚機(jī)市場。但在壓磚機(jī)上，卻一直依賴于進(jìn)口，其中主要來年自意大利和德國，自國家“七五”計劃以來，由國家建材局組織實施的墻地磚技術(shù)裝備現(xiàn)代化和國產(chǎn)化項目不斷取得進(jìn)步，在自主開發(fā)與國外先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，引進(jìn)技術(shù)與消化吸收相結(jié)合的方針指導(dǎo)下，國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)取得了從無到有、從小到大的重大發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并且產(chǎn)品還開始出口到東南亞等國。目前國內(nèi)己生產(chǎn)出從百噸到萬噸等多種規(guī)格的液壓壓磚機(jī)，累計達(dá)近萬臺。國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)在主要技術(shù)參數(shù)、主要技術(shù)性能、主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電路系統(tǒng)等方面己達(dá)到國外先進(jìn)水平，能在上線生產(chǎn)可靠運行，完全可替代進(jìn)口相同噸位壓磚機(jī)。國內(nèi)已掌握液壓壓磚機(jī)的設(shè)計和制造技術(shù)，具有設(shè)計、制造各種結(jié)構(gòu)和各種噸位壓磚機(jī)的能力和經(jīng)驗。隨著壓磚機(jī)的種類越來越齊全，噸位越來越大，技術(shù)越來越成熟，一批批擁有豐富理論知識和實際經(jīng)驗的專業(yè)科研隊伍逐步形成。相信在不久以后，在世界的舞臺上，中國將會成為壓磚機(jī)強(qiáng)國，國產(chǎn)壓磚機(jī)將會起著舉足輕重的作用，也必將為社會發(fā)展作出重大貢獻(xiàn)。 與國外的液壓壓磚機(jī)相比，雖說國產(chǎn)壓磚機(jī)在主要技術(shù)參數(shù)、主機(jī)結(jié)構(gòu)型式以及液壓元件、密封件、電氣元件的選用上，它們已無多大區(qū)別，但在壓磚機(jī)的性能、質(zhì)量、可靠性、工藝水平、外觀等方面尚有一定的差距。要盡快趕上或超過國外液壓壓磚機(jī)的水平，還應(yīng)該做好幾點工作: 1)繼續(xù)研究和完善液壓壓磚機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控部分，使之特點化，國外產(chǎn)品的共同點都是以液壓機(jī)構(gòu)為工作機(jī)構(gòu)，引入當(dāng)代的科技成果，逐步完善，最終走向機(jī)電液一體化的高技術(shù)裝備，但他們又都保持著企業(yè)的特點，如在液壓油路的設(shè)計、控制顯示手段、機(jī)架結(jié)構(gòu)、布料系統(tǒng)設(shè)計等。因此，行業(yè)人士看壓磚機(jī)，一看就知道是什么壓磚機(jī)，又都知道是哪個公司生產(chǎn)的壓磚機(jī)，也能評論這些壓磚機(jī)的優(yōu)點與劣勢。 2)時刻關(guān)注國外液壓壓磚機(jī)的最新技術(shù)，及時消化吸收并創(chuàng)新體現(xiàn)在國內(nèi)的液壓壓磚機(jī)上，使國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)能跟隨科技進(jìn)步和市場需求的變化不斷改進(jìn)產(chǎn)品，開發(fā)新產(chǎn)品。國外的壓磚機(jī)企業(yè)緊跟行業(yè)終端產(chǎn)品而開發(fā)，緊跟社會的新科技不斷提高，在這一點上值得國內(nèi)同行借鑒。 3)成本意識有待提高，在保證液壓壓磚機(jī)的可靠性、先進(jìn)性和精品的前提下，應(yīng)注意降低制造成本，使國產(chǎn)液壓壓磚機(jī)價格低于國外液壓壓磚機(jī)，增強(qiáng)市場競爭力。 1.1.2 國外液壓壓磚機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 從20世紀(jì)70年代至今，國內(nèi)外墻地磚壓制成形機(jī)械設(shè)備有了很大的發(fā)展，取得了長足的進(jìn)步。意大利、德國、日本、中國等國家的一些陶瓷機(jī)械制造公司不斷推出了一大批結(jié)構(gòu)日益完善、生產(chǎn)效率高、自動化程度高的全自動液壓壓磚機(jī)。這些全自動液壓壓磚機(jī)總的特點是壓制力大，主機(jī)結(jié)構(gòu)剛度大，壓制制度(壓力、壓制速度、壓制時間)靈活可調(diào)，各種參數(shù)數(shù)字顯示，壓制過程監(jiān)控，故障跟蹤顯示，程序存儲方便，自動化程度高，高效節(jié)能，性能可靠，操作維護(hù)簡單，并且可以滿足不同墻地磚壓制成形工藝的要求。 意大利是墻地磚壓制成形機(jī)械設(shè)備主要生產(chǎn)國，有薩克米(Sacmi )、西蒂(SiTi),娜塞提(Nassetti )、唯高(Welko )四家公司。德國生產(chǎn)全自動液壓壓磚機(jī)的公司有萊斯·布赫(LAEIS BUCHER)公司、道爾斯特(DORST)公司、內(nèi)奇(Netzsch )公司，但目前國內(nèi)使用的德國墻地磚成形液壓壓磚機(jī)主要是萊斯.布赫公司制造。 綜觀國外全自動液壓壓磚機(jī)近幾年的發(fā)展，結(jié)合國內(nèi)外等多家液壓壓磚機(jī)產(chǎn)商的產(chǎn)品特點，不難概括出今后全自動液壓壓磚機(jī)的發(fā)展趨勢: 1)朝大噸位發(fā)展 3000, 4000, 5000, 7200噸等系列大噸位液壓壓磚機(jī)已于數(shù)年前進(jìn)入市場，有消息稱，10000噸以上液壓壓磚機(jī)也己投入生產(chǎn)。 2)推出寬臺面的液壓壓磚機(jī) 不少公司推出了一些寬臺面的液壓壓磚機(jī)，增加磚坯的壓制塊數(shù)，以提高生產(chǎn)率。 3)液壓系統(tǒng)趨于簡化，注重系統(tǒng)的節(jié)能 最典型的是國外液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)動力源己從傳統(tǒng)的定量泵驅(qū)動發(fā)展為新型的高效變量泵驅(qū)動。增加了一些壓力能回收油路，盡量減少能量消耗。 4)注重液壓系統(tǒng)的清潔和過濾 因為液壓系統(tǒng)的故障75%均由于是液壓油的不潔而造成的，故各公司都十分注重液壓系統(tǒng)的清潔和液壓油的過濾，普遍采用全過濾方式(即在主泵的進(jìn)、出口均設(shè)置過濾器)，提高過濾精度。 5)增加機(jī)架的整體剛性，減少壓制時機(jī)架的彈性變形 6)大量采用電液比例控制技術(shù) 電液比例技術(shù)是作為連接現(xiàn)代電子技術(shù)和大功率液壓設(shè)備之間的橋梁，已經(jīng)成為現(xiàn)代控制工程技術(shù)的基本構(gòu)成之一，在近15年中得到了廣泛應(yīng)用。它具有節(jié)能、可靠、簡化系統(tǒng)、調(diào)節(jié)方便和價格較低等優(yōu)點。國外液壓壓磚機(jī)首先在料車的速度控制上應(yīng)用了電液比例控制技術(shù)，其后應(yīng)用到活動橫梁的速度控制上，近年來又有應(yīng)用到頂模裝置的速度控制上。采用電液比例控制技術(shù)和先進(jìn)的檢測元件，可使料車速度、活動橫梁速度、頂模裝置的速度在任意行程任意位置實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換，且轉(zhuǎn)換位置準(zhǔn)確，重復(fù)精度高，調(diào)節(jié)方便、易實現(xiàn)。 7)采用先進(jìn)的PLC控制系統(tǒng) 可實現(xiàn)各種參數(shù)的自動顯示，壓制程序的修改，過程的監(jiān)控，故障診斷的實時幫助和隨機(jī)教學(xué)等功能。 8)全新概念的布料系統(tǒng) 為滿足人們對磚坯裝飾的要求越來越高，使生產(chǎn)的磚達(dá)到天然石材的效果，因此近兩年來在布料系統(tǒng)上做了許多的研究和改進(jìn)，如二次布料裝置、自由布料技術(shù)等。 2 設(shè)計計算的內(nèi)容和步驟 液壓系統(tǒng)有液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)之分。前者以傳遞動力為主，追求傳動特性的完善；后者以實施控制為主，追求控制特性的完善。但從結(jié)構(gòu)和組成原理看，二者無本質(zhì)的差別。本次設(shè)計，是液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。一臺機(jī)器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據(jù)機(jī)器的工作要求，對機(jī)械、電力、液壓、和氣壓等各種傳動方案進(jìn)行全面的方案論證，正確估計液壓傳動的必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)確定采用液壓傳動。設(shè)計內(nèi)容和步驟如圖2-1所示。 液壓系統(tǒng)性能估算 是否符合要求 全自動液壓壓磚機(jī)壓制油缸優(yōu)化設(shè)計 明確設(shè)計依據(jù)進(jìn)行工況分析 對立柱和三梁進(jìn)行強(qiáng)度核算 液壓缸的設(shè)計 液壓元件選擇和專用件設(shè)計 圖2-1 設(shè)計流程圖 3 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)及設(shè)計計算 3.1 液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)的組成及功能 所有的液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)都是由動力部分、控制部分、執(zhí)行部分及輔助部分四大部分組成。 1)動力部分。動力部分主要由電動機(jī)和柱塞泵(或葉片泵)組成，向液壓系統(tǒng)提供壓力油。 2)控制部分?？刂撇糠忠话阌蓧毫刂崎y、方向控制閥、流量控制閥三大類的閥件組成。液壓壓磚機(jī)的液壓系統(tǒng)一般將這些閥件組成三大集成塊，即頂模、布料集成塊，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)集成塊和壓制循環(huán)集成塊。控制部分的作用是在限位開關(guān)(包括行程開關(guān)和接近開關(guān))和延時器的配合下，按照壓制成形的工藝要求，控制液壓壓磚機(jī)各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作的先后次序，以實現(xiàn)運動循環(huán)的同步化。 3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，主要包括油缸和液壓馬達(dá)。油缸的作用是實現(xiàn)直線往復(fù)運動，將壓力直接傳遞給坯體;液壓馬達(dá)是作回轉(zhuǎn)運動。一般是液壓馬達(dá)通過一個帶移動導(dǎo)桿的曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(曲拐)將液壓馬達(dá)的回轉(zhuǎn)運動變換為料車的往復(fù)直線運動。 4)輔助部分。輔助部分主要由油箱、冷卻器(加熱器)、管路與接頭、濾油器、蓄能器等組成。它們的功能是貯存油液、控制油溫、輸送油液、對油液進(jìn)行過濾、清除油液中的雜質(zhì)，儲存能量等。 3.2液壓壓磚機(jī)的液壓回路 液壓壓磚機(jī)的工作原理一般是用一張液壓原理圖(或稱為液壓系統(tǒng)圖)來表示的，它表示液壓壓磚機(jī)液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件能實現(xiàn)的動作循環(huán)及控制方式，一般還配有一張壓制曲線圖，即表示電磁鐵得失電的工作循環(huán)圖。通過液壓原理圖可以分析構(gòu)成液壓壓磚機(jī)的液壓回路由哪些基本回路構(gòu)成，回路的特點和基本性能等;可以分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)每一個動作時的液壓油走向，從中找出各液壓元件的作用，各液壓元件的相互影響。因此熟悉掌握液壓壓磚機(jī)的液壓原理圖是從事液壓壓磚機(jī)設(shè)計、使用、調(diào)整、維修及排除設(shè)備液壓故障等方面工作的工程技術(shù)人員和技術(shù)工人的基本功，也是排除液壓壓磚機(jī)液壓故障的基礎(chǔ)，是查找液壓故障的一種最基本的方法。 3.3本體結(jié)構(gòu)的選擇 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮以下三個基本原則： 1)盡可能好地滿足工藝要求，便于操作； 2)具有合理的強(qiáng)度與剛度，使用可靠，不易損壞； 3)具有很好的經(jīng)濟(jì)性，重量輕，制造維修方便。 其中，工藝要求是最主要的影響因素。由于在液壓機(jī)上進(jìn)行的工藝是多種多樣的，因此液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)型式也必然是多種多樣的。從機(jī)架型式看，有立式與臥式。從機(jī)架組成方式民有立拄式、單臂式和框架式，立往式中又分四柱、雙注、三住及多住等。從工作缸的數(shù)量看，有單缸，三缸或多缸。 雙柱下拉式 在過去傳統(tǒng)的三梁四柱式結(jié)構(gòu)中，液壓機(jī)本體的重心高出地面很多，穩(wěn)定性控差。 60年代開始，出現(xiàn)下拉式(下傳動)結(jié)構(gòu)，如圖所示，它由兩根立柱及上、下橫梁組成一個可動的封閉式框架，工作缸安裝在下橫梁上，也隨框架一起運動，而工作柱塞則固定在不動的固定梁上。固定梁上還裝有立校的導(dǎo)套和回程缸，立柱按對角線布置。 下拉式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點為： 1)壓機(jī)重心低幾乎與地面處于同一水噸因此穩(wěn)定性好。在偏心載荷作用T，當(dāng)下拉式結(jié)構(gòu)機(jī)架變形很大冰重心S仍在原位，而在上傳動結(jié)構(gòu)中。在偏線作用下，重心S偏移很多，從而引起機(jī)架的嚴(yán)重晃動。 2)工作缸在地面以下，地面上幾乎沒有什么管道，當(dāng)用油為工作介質(zhì)時，不易著火，比較安全。管道連接處不受壓機(jī)晃動或機(jī)架變形的影響，不易損壞。 3)上橫梁寬度不決定于工作缸外徑，因此上橫梁可設(shè)計得較窄，便于操作。 4)立柱按對角線布置，立縱橫兩個方向上可布置活動工作臺及橫向移砧裝置，操作工人右較寬廣的工作視野，壓機(jī)輔助工具也有較大的工作空間。 5)壓機(jī)地面上高度小，可安裝在高度較低的車間里。 但其缺點為： 1)地坑深度大大加深，地下工程量較大。 2)運動部分質(zhì)量較大，慣性大。 由于下拉式結(jié)構(gòu)具有較多的優(yōu)點，因此得到迅速推廣。中小型鍛造液壓機(jī)中近年逐漸采用此種結(jié)構(gòu)。 由以上優(yōu)缺點比較，故HF1100全自動液壓機(jī)采用本機(jī)架結(jié)構(gòu)。 3.4 立柱的強(qiáng)度計算 本液壓機(jī)立柱的初步設(shè)計尺寸為 d=23.4cm(立柱光滑部分直徑) 退刀槽處過渡圓角半徑r為3 cm。立柱材料為45#鋼正火處理。則立柱下端上螺紋到光滑部分過渡區(qū)局部結(jié)溝尺寸的最小直徑為20.4cm。 由于是小型液壓機(jī)，應(yīng)將立柱考慮為插入端的懸臂梁，m=0.25。 e為載荷作用點相對液壓機(jī)中心線的偏心距，此處取e=2 式（3-1） 4F= = ×=1.31× 式（3-2） 0.1 =0.1×=8.49× 式（3-3） = ＜=2000× 疲勞強(qiáng)度核算 由于已設(shè)計退刀槽處過渡圓角半徑r為30mm 式（3-4） 式（3-5） 從有關(guān)資料[14]中查出理論應(yīng)力集中系數(shù)值為1.46，對于45#鋼，正火狀態(tài)，q值可取 為0.70，則有效應(yīng)力集中系數(shù)為： =1+q(－1)=1+0.7(1.46－1)=1.32 式（3-6） 則=1.321487=1962× 而〔〕為2000×，因此該機(jī)架結(jié)構(gòu)是安全的。 3.5橫粱的強(qiáng)度與剛度計算 (1)概述 三個橫梁(上橫梁、活動橫梁及下橫梁)外形輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般做成箱形，在安裝各種缸、柱塞及立柱的地方做成圓筒形，中間加設(shè)筋板，承載大的地方筋板較密，以提高剛度，降低局部應(yīng)力。合理地布置筋板，可以使橫梁重量輕，又有足夠的強(qiáng)度和均勻的剛度。筋板一般按方格形或輻射形布置。 橫梁由鑄造或焊接制成，目前以鑄造為多，一般采用ZG35B鑄鋼，2000KN以小液壓機(jī)也有用鑄鐵的。在設(shè)計鑄造橫梁時，應(yīng)注意使各部分厚度沒有突然的變化，以避免不均勻冷卻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在各處連接過渡區(qū)應(yīng)有較大的圓角。 隨著軋制板材和焊接技術(shù)的發(fā)展，鋼板焊接橫梁也日益增多，其特點為加工周期短結(jié)構(gòu)重量輕、強(qiáng)度高及外形美觀。一般采用A3或16Mn板材。但大型焊接橫梁要求焊接技術(shù)較高，焊后整體退火往往要求大型熱處理設(shè)備，特別是由于焊接應(yīng)力及變形規(guī)律不易掌握，使用時易產(chǎn)生裂紋，因此受到一定限制。 (2)上橫梁的強(qiáng)度及剛度計算方法 由于上橫梁的剛度遠(yuǎn)大于立拄的剛度，因此可以將上橫梁簡化為簡支梁，支點間距離為寬邊立柱中心距。工作缸壓力簡化為作用于法藍(lán)半圓環(huán)重心上的兩個集中力。圖3-1為經(jīng)過以上簡化的單缸液壓柱上橫粱受力圖。 最大彎矩在梁的中點 圖3-1 單缸液壓機(jī)上梁受力簡圖 式中 P--液壓機(jī)公稱壓力(N)； D--缸法藍(lán)的環(huán)形接觸面平均直徑(cm)； --立柱寬邊中心距(cm)。 最大剪力為 最大撓度在梁的中點，由于梁的跨度與高度相比不是很大，因此應(yīng)考慮剪力對撓度的影響，梁中點的撓度為 式（3-7） 式中 E——梁的彈性模量； J——梁的截面慣性矩； G——梁的剪切彈性模量； F——梁的截面積， K僅與截面形狀及尺寸有關(guān)，矩形截面K＝1.2 本液壓機(jī)的設(shè)計中， P=1.1N D==17.83cm t=166cm Q==5.5N 將以上數(shù)據(jù)代入最大撓度計算公式得 =0.336mm 相對撓度 =mm/M＞0.15mm/M 式（3-8） 比允許值大，所以剛度適中，強(qiáng)度方面是安全的。 (3)活動梁的強(qiáng)度 對單缸液壓機(jī)，一般只校核活動橫梁承壓面上的擠壓應(yīng)力，如材料為ZG35，則許用擠壓應(yīng)力為（800~1200）。對三缸液壓機(jī)，在兩側(cè)缸加壓時，活動橫梁承受彎矩。對于大型液壓機(jī)，尚需考慮活動橫梁的自重G。 活動橫梁很少因為強(qiáng)度不夠而損壞，但生產(chǎn)中曾出現(xiàn)過違章操作將活動橫梁壓在限程套上加壓而引起破壞。 再此，關(guān)于活動橫梁的強(qiáng)度校核就不做過多闡述。 （4）下橫梁的強(qiáng)度及剛度計算 本設(shè)計中液壓機(jī)下橫梁的載荷為均布載荷分布，受力簡圖如圖3-2 圖3-2 最大彎矩為 式中 q為均布力 q= 式（3-9） = =8333.33 為均布力分布寬度，若設(shè)= 最大彎矩為 = 式（3-10） 最大撓度為 式（3-11） 本設(shè)計中，=166cm K=1.2 由上已知條件得 mm =＞0.15mm/M 式（3-12） 比允許值大，所以剛度適中，強(qiáng)度方面是安全的。 4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 壓力和流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。根據(jù)這兩個參數(shù)來計算和選擇液壓元、輔件和原動機(jī)的規(guī)格。當(dāng)系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸的主要尺寸或馬達(dá)排量即可確定，接著就可根據(jù)液壓缸的速度或液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速確定其流量。 4.1 初選系統(tǒng)壓力 以下表4-1是目前我國幾類機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力，他反映了這些系統(tǒng)繁榮特點和選用工作壓力的經(jīng)驗。 表4-1機(jī)械常用的系統(tǒng)壓力 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)用機(jī)械、小型工程機(jī)械及輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī)、中大型挖掘機(jī)重型機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 系統(tǒng)壓力 （MPA） 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～16 20～32 系統(tǒng)壓力選定得是否合理，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定的情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，系統(tǒng)造價也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得過高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價會相應(yīng)降低。例如，飛機(jī)液壓系統(tǒng)的壓力從21MPa到28MPa，則其重量下降約5％，所以以及減小13％。然而，若系統(tǒng)壓力選得過高，由于對制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大液壓設(shè)備的尺寸、重量和造價，其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應(yīng)下降，因此不能一味追求高壓。就目前的技術(shù)和材質(zhì)情況，一般認(rèn)為選取壓力為35MPa左右為最經(jīng)濟(jì)。 根據(jù)此表，本次設(shè)計選系統(tǒng)壓力為32MPa。 4.2 計算液壓缸主要尺寸及其選擇 如何從現(xiàn)有國產(chǎn)液壓缸四大系列若干種規(guī)格中，選用所需要的液壓缸，應(yīng)綜合考慮以下兩個方面： 1)應(yīng)從占用空間的大小、重量、剛度、成本和密封性等方面，比較各種液壓缸的缸筒、缸蓋、缸底、活塞、活塞桿等零部件的結(jié)構(gòu)形式、各零部件的連接方式，已經(jīng)油口連接方式，密封結(jié)構(gòu)、排氣和緩沖裝置等。 2)應(yīng)根據(jù)負(fù)載特性和運動方式綜合考慮液壓缸的安裝方式，使液壓缸只受運動方向的負(fù)載而不受徑向負(fù)載。液壓缸的安裝方式有法蘭型、銷軸型、耳環(huán)型、拉桿型等安裝方式，在選定時，應(yīng)使液壓缸不受復(fù)合力的作用并應(yīng)考慮易找正性、剛度、成本和可維護(hù)性等。綜合考慮液壓缸的結(jié)構(gòu)和安裝方式后，即可確定所需液壓竿的規(guī)格 液壓缸由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋和密封件等主要部件構(gòu)成。液壓缸可作成缸筒固定活塞桿運動形式和活塞桿固定缸筒運動形式。本設(shè)計所采用的是缸筒固定活塞桿運動形式。為滿足各種機(jī)械的不同用途，液壓缸種類繁多，其分類根據(jù)結(jié)構(gòu)作用特點，活塞桿形式、用途和安裝支撐形式來確定。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只往缸的一側(cè)輸入壓力油，活塞僅作單向出力運動，靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓力油，活塞的正反向運動均靠液壓力來完成。由《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》得知，工程液壓缸為雙作用單活塞桿液壓缸，安裝方式多采用耳環(huán)型。 所以本液壓系統(tǒng)選用雙作用單活塞桿液壓缸 如圖4-1 液壓執(zhí)行元件實質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，液壓缸把輸入液體的液壓能轉(zhuǎn)換成活塞直線移動或葉片回轉(zhuǎn)擺動的機(jī)械能予以輸出。所謂輸入的液壓能是指輸入工作液體所具有的流量Q和液力P，輸出的機(jī)械能對活塞桿缸是指葉片軸擺動時所具有的速度V和扭矩M。這些所有參數(shù)都是靠工作容積的變化來實現(xiàn)的，所以說，液壓缸也是一種容積式的執(zhí)行元件，它具有容積液壓元件的共性。 圖4-1 液壓缸計算簡圖 本設(shè)計采用雙作用單活塞桿油缸， 當(dāng)無桿腔為工作腔時 式（4-13） 有桿腔為工作腔時 式（4-14） 式中 當(dāng)用以上公式確定液壓缸尺寸時，需要先選取回油腔壓力，即背壓P2和桿徑比d/D.表4-2所列為根據(jù)回路特點選取背壓的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 表4-2 背壓經(jīng)驗數(shù)據(jù) 回路特點 背壓（MPA） 回路特點 背壓（MPA） 回油路上設(shè)有節(jié)流閥 0.2~0.5 采用補(bǔ)油泵的閉式回路 1~1.5 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥 0.5~1.5 根據(jù)上表選P2為0.5 桿徑比d/D一般下述原則選取： 當(dāng)活塞桿受拉時，一般取d/D=0.3~0.5,當(dāng)活塞桿受壓時，為保證活塞桿的穩(wěn)定性，一般取d/D=0.5~0.7。桿徑比d/D還常常用液壓缸的往返速比i=v2/v1（其中v1,v2分別為液壓缸的正反行程速度）的要求來選取，其經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表4-3所列。 表4-3 液壓缸常用往返速比 i 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2 d∕D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.7 一般工作機(jī)械返回行程不工作，其速度可以大一些，但也不宜過大，以免產(chǎn)生沖擊。一般認(rèn)為i≤1.61較為合適。如采用差動連接，并要求往返速度一致時，應(yīng)取=，即d=0.7D.即d/D=0.7,即i=2。 由此可求出液壓缸的內(nèi)徑為：D=138， 表4-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 根據(jù)上表，將所得液壓缸尺寸圓整到標(biāo)準(zhǔn)值為D=140 計算得活塞桿直徑d=80 表4-5 活塞桿直徑系列 4 5 6 7 8 10 12 14 16 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 以上兩表分別選自（GB2348-80），圓整到此標(biāo)準(zhǔn)值，是為制造時采用標(biāo)準(zhǔn)的密封件。此外，也可已確定的D值在下表中直接查出d值： 表4-6 不同缸內(nèi)徑和往返速比的活塞桿直徑 缸內(nèi)徑 D 往返速比 2 1.46 1.33 1.25 1.15 40 28 22 20 18 14 50 35 28 25 22 18 63 45 35 32 28 22 80 55 45 40 35 28 90 60 50 45 40 32 100 70 55 50 45 35 110 80 60 55 50 40 125 90 70 60 55 45 140 100 80 70 60 50 160 110 90 80 70 55 180 125 100 90 80 63 200 140 110 100 90 70 由此，液壓缸內(nèi)徑與活塞桿直徑變?yōu)橐阎?，所以又可求出液壓缸無桿有效面積分別為32400、23300。 根據(jù)以上分析及《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》本設(shè)計選取的液壓缸的型號為。其缸徑為140mm,活塞桿直徑為80mm，速比為1.46，推力為246.3KN，拉力為165.88KN，最大行程為4000mm。 4.3 計算液壓馬達(dá)排量 液壓馬達(dá)是用來拖動外負(fù)載做功的，它將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械能。按照其工作職能，屬于執(zhí)行元件。 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)包括排量、流量和容積效率。排量是指在沒有泄露的情況下，馬達(dá)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要的液壓油的體積。排量恒定不變的馬達(dá)叫做定量馬達(dá)，排量可以調(diào)節(jié)的馬達(dá)叫變量馬達(dá)。 流量是指馬達(dá)在單位時間內(nèi)所需要的液壓油的體積。與液壓泵一樣，液壓馬達(dá)的流量也有理論流量和實際流量之分。如果液壓馬達(dá)的排量為Q，欲使馬達(dá)以轉(zhuǎn)速q旋轉(zhuǎn)，則所需要的理論流量Q=nq.但泄漏不可避免。 液壓馬達(dá)的排量 式（4-15） 式中 根據(jù)上式可求得液壓馬達(dá)排量為450m/r 4.4 計算液壓缸或液壓馬達(dá)流量 4.4.1 液壓缸的最大流量 式（4-16） 式中 A— 液壓缸的有效面積（） 則4. 4.4.2 液壓馬達(dá)的最大流量 式（4-17） 式中 則456L/min 4.5 液壓馬達(dá)的選用 以已確定的液壓馬達(dá)的基本參數(shù)、排量、轉(zhuǎn)拒、轉(zhuǎn)速、工作壓力，作為依據(jù)，再從滿足基本參數(shù)的若干中液壓馬達(dá)中挑選轉(zhuǎn)速范圍、滑差特性、總效率、容積效率等符合系統(tǒng)要求，并從占用空間、安裝條件以及在工作機(jī)構(gòu)上的布置等方面綜合考慮后，擇優(yōu)選定。 由于本設(shè)計為小型液壓機(jī)，所以選用柱塞馬達(dá)。其技術(shù)參數(shù)為：型號為A6V，最大排量為28.1~500mL/r,最高壓力為40Mpa，最大理論轉(zhuǎn)矩為143~2543N.m。 5 擬訂液壓系統(tǒng)圖 擬訂液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要步驟。這一步要做的工作：一是選擇基本回路，二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)。下面概要的介紹一下: 5.1 確定和選擇基本回路 表5-1 液壓馬達(dá)的應(yīng)用范圍 馬達(dá)類型 適用工況 應(yīng)用實例 馬達(dá)類型 適用工況 應(yīng)用實例 齒輪馬達(dá) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大，速度平穩(wěn)性要求不高 鉆床、風(fēng)扇 軸向柱塞馬達(dá) 負(fù)載速度大，有變速要求，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，低速平穩(wěn)性要求高 起重機(jī)、鏟車、鉸車、內(nèi)然機(jī)車、數(shù)控機(jī)床 葉片馬達(dá) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大，要求燥聲較小 磨床回轉(zhuǎn)工作臺，機(jī)床操縱系統(tǒng) 球塞馬達(dá) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，速度中等 塑料機(jī)械、行走機(jī)械等 擺線馬達(dá) 負(fù)載速度中等，要求體積較小 塑料機(jī)械、煤礦機(jī)械、挖掘機(jī)、行走機(jī)械 內(nèi)曲線徑向馬達(dá) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性要求高 挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、起重機(jī)、采煤機(jī)牽引部件 它是決定主機(jī)動作和性能的基礎(chǔ)，是構(gòu)成系統(tǒng)的骨架。這就要抓住各類機(jī)器液壓系統(tǒng)的主要矛盾。如對速度的調(diào)節(jié)、變換和穩(wěn)定要求較高的機(jī)器，則調(diào)速換接回路往往是組成這類機(jī)器液壓系統(tǒng)的基本回路；對輸出力、力矩或功率調(diào)節(jié)有主要要求而對速度要求無嚴(yán)格要求的機(jī)器，如本挖掘機(jī)，其功率的調(diào)節(jié)和分配是系統(tǒng)設(shè)計的核心，其系統(tǒng)特點是采用復(fù)合油路、功能調(diào)節(jié)回路等。為了說明本設(shè)計液壓系統(tǒng)的動作過程，以后將介紹動臂提升回路和行走回路。 5.2 調(diào)速方式的選擇 由于驅(qū)動液壓泵的原動機(jī)有電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種，所以液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式也相應(yīng)有減壓調(diào)速和油門調(diào)速兩種方式。如液壓機(jī)等，一般用電動機(jī)做原動機(jī)，其液壓系統(tǒng)一般只能用液壓調(diào)速；而象本設(shè)計所設(shè)計的工程機(jī)械等多用內(nèi)燃機(jī)做原動機(jī)，其液壓系統(tǒng)既可采用油門調(diào)速又可采用液壓調(diào)速，經(jīng)比較，選用液壓調(diào)速。 油門調(diào)速，就是通過調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)油門的大小來改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速（即改變液壓泵的轉(zhuǎn)速），從而改變液壓泵的流量，以達(dá)到對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求，實質(zhì)上是一種容積調(diào)速。油門調(diào)速無溢流損失，可減少系統(tǒng)發(fā)熱，但調(diào)速范圍受到發(fā)動機(jī)最低轉(zhuǎn)速的限制，因此還往往配以液壓調(diào)速。 液壓調(diào)速分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和容積節(jié)流調(diào)速三大類。主要根據(jù)工況圖上壓力，流量和功率的大小，以及系統(tǒng)對溫升、工作平穩(wěn)性的要求來選擇調(diào)速回路。例如，壓力較低、功率較小、負(fù)載變化不大、工作平穩(wěn)性要求不高的場合，宜選用節(jié)流閥調(diào)速回路；功率較小、負(fù)載變化較大、速度平穩(wěn)性要求較高的場合，宜采用調(diào)速閥調(diào)速回路；功率中等，要求溫升小時，可采用容積調(diào)速；即要溫升小又要工作平穩(wěn)性較好時。宜采用容積節(jié)流調(diào)速；功率較大（25KW）以上，要求溫升小而穩(wěn)定性，要求不高的情況，宜采用容積調(diào)速回路。如本設(shè)計。 5.3 油路循環(huán)形式的選擇 液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)形式有開式和閉式兩種。這主要取決于系統(tǒng)的調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流只能采用開式系統(tǒng)；而容積調(diào)速多 采用閉式系統(tǒng)。開式與閉式系統(tǒng)的比較下表5-2。根據(jù)分析，本系統(tǒng)采用開式油路循環(huán)形式，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口。 5.4 需要綜合考慮的其他問題 1)要注意防止回路間可能存在的相互干擾 2)提高系統(tǒng)效率，防止系統(tǒng)過熱 這就要求在選擇回路以及整個設(shè)計過程中，力求減少系統(tǒng)的壓力和容積損失。 3)防止液壓沖擊 由于工作機(jī)構(gòu)運動速度的變換（啟動、變速、制動）工作負(fù)載突然消失以及沖擊性負(fù)載等原因，往往會產(chǎn)生液壓沖擊，影響系統(tǒng)的正常工作。這需要采取相應(yīng)的防止措施。對液壓缸到達(dá)行程終點因慣性引起的沖擊，可在液壓缸端部設(shè)緩沖裝置或采用行程節(jié)流閥回路；對負(fù)載突然變化時產(chǎn)生的沖擊，可在回路上加背壓閥；如為沖擊性負(fù)載，可在執(zhí)行元件的進(jìn)出口處設(shè)置動作敏捷的超載安全閥；為防止由于換向閥換向過快而引起的沖擊，可采用換向速度可調(diào)的電液換向閥等；對于大型液壓機(jī)，由于困在液壓缸內(nèi)的大量高壓油突然釋壓而引起的沖擊，可采用節(jié)流閥以及帶卸壓閥的液控單向閥等元件控制高壓油逐漸卸壓的方法，來防止沖擊。 表5-2 開式與閉式系統(tǒng)的比較 循環(huán)形式 開式 閉式 適應(yīng)工況 一般均能適應(yīng)，一臺液壓泵可向多個執(zhí)行元件供油 限于要求換向平穩(wěn)、換向速度高的一部分容積調(diào)速系統(tǒng)。一般一臺液壓泵只能向一個執(zhí)行元件供油 結(jié)構(gòu)特點和造價 結(jié)構(gòu)簡單，造價低 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高 散熱 散熱好，但油箱大 散熱差，常用輔助液壓系統(tǒng)泵換向冷卻 抗污染能力 較差，可采用壓力油箱來改善 較好，但油液過濾要求較高 管路損失及功率 管路損失大，用節(jié)流調(diào)速時，效率低 管路損失較小，用容積調(diào)速時，效率較高 4)確保系統(tǒng)安全可靠 液壓系統(tǒng)運行中的不穩(wěn)定因素是多樣的，例如異常的負(fù)載、停電、外部環(huán)境條件的急劇變化，操作人員的誤操作等，都必須有相應(yīng)的安全回路或措施，確保人身和設(shè)備安全。例如，為了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，應(yīng)有鎖緊、平衡、限速等回路；為了防止操作者的誤操作，或由于液壓元件失靈而產(chǎn)生誤操作，應(yīng)有誤動作防止回路等。 5)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化元件，這可縮短制造周期便于互換和維修。 6 液壓元件的選用 6.1 液壓泵的選擇，參照下表6-1選擇： 表6-1 液壓泵的性能和應(yīng)用范圍 類型 性能 參數(shù) 齒輪泵 葉片泵 螺 桿 泵 柱塞泵 內(nèi)嚙合 外 嚙 合 單 作 用 雙 作 用 軸向 徑 向 軸 配 流 直 軸 端 面 配 流 斜 軸 端 面 配 流 閥 配 流 楔 塊 式 擺 線 轉(zhuǎn) 子 壓力范圍 小 于30 1.6 ~ 16 小 于25 小 于6.3 6.3 ~ 32 2.5 ~ 10 小 于 40 小 于 40 小 于70 10 ~ 20 排量范圍 0.8 ~ 300 2.5 ~ 150 0.3 ~ 650 1 ~ 320 0.5 ~ 480 1 ~ 9200 0.2 ~ 560 0.2 ~ 3600 小 于420 20 ~ 720 續(xù)表6－1 類型 性能 參數(shù) 齒輪泵 葉片泵 螺 桿 泵 柱塞泵 內(nèi)嚙合 外 嚙 合 單 作 用 雙 作 用 軸向 徑 向 軸 配 流 楔 塊 式 擺 線 轉(zhuǎn) 子 直 軸 端 面 配 流 斜 軸 端 面 配 流 閥 配 流 流量脈動 1 ~ 3 小 于 等 于 3 11 ~ 27 小 于 1 1 ~ 5 1 ~ 5 小 于 等 于 14 小 于 2 小 于 等 于14 應(yīng)用范圍 機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、航空、船舶、一般機(jī)械 機(jī)床、注塑機(jī)、液壓機(jī)、起重機(jī)、工程機(jī)械、飛機(jī) 精密機(jī)床食品化工 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械、運輸機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、船舶、飛機(jī)等 根據(jù)此表，可選擇單作用葉片泵，又經(jīng)查表得，型號CY14—1B，排量為2.5~25.mL/r,轉(zhuǎn)數(shù)為1000~1500r/min，工作壓力為32MPa。 6.1.1 確定液壓泵的工作壓力 液壓泵的最大工作壓力為 式（6-1） —執(zhí)行元件的最大工作壓力 —液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取：管路簡單、流速不大的取;管路復(fù)雜、流速較大的取。而見下表： 表6-2 泵工作時的最高壓力 工況 缸工作壓力 進(jìn)油管道損失 泵最高壓力 說明 快進(jìn) 9.7 5.4 15.1 工進(jìn) 36.5 7.0 43.5 快退 16 3.5 19.5 有計算查表已知，執(zhí)行元件的最大工作壓力為40，壓力損失選取1.0，則液壓泵的最大工作壓力為：2 =36.5+1.0=37.5MPa 式（6-2） 6.1.2 確定液壓泵的流量 多液壓缸同時動作時，液壓泵的流量要大于同時動作的幾個液壓缸所需的最大流量，并要考慮系統(tǒng)的漏損和液壓泵磨損后容積效率的下降，由于本設(shè)計 采用差動液壓缸回路時，液壓泵所需流量為： 式