畢業(yè)論文終稿-成型力加載系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（送全套CAD圖紙 資料打包）

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買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯目 錄第 1 章 任務(wù)分析 ..................................................................................................................11.1 設(shè)計(jì)參數(shù)要求 ...........................................................................................................11.2 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成 ...............................................................................................1第 2 章 工況分析 ..................................................................................................................22.1 工作參數(shù)選定 ...........................................................................................................22.2 系統(tǒng)工況分析 ...........................................................................................................22.2.1 速度分析 .........................................................................................................22.2.2 負(fù)載分析 .........................................................................................................2第 3 章 液壓缸主要參數(shù)的確定 ..........................................................................................43.1 初選液壓缸的工作壓力 ..........................................................................................43.2 計(jì)算液壓缸的尺寸 ..................................................................................................43.3 活塞桿穩(wěn)定性校核 ..................................................................................................53.4 液壓缸工況分析 .......................................................................................................53.5 液壓缸其它參數(shù)的選擇 ...........................................................................................53.5.1 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 ............................................................................53.5.2 液壓缸工作行程的確定 ................................................................................73.5.3 缸蓋厚度的確定 ............................................................................................73.5.4 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 ....................................................................................83.5.5 缸體長(zhǎng)度的確定 ............................................................................................83.5.7 液壓缸強(qiáng)度校核 ............................................................................................93.6 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................103.6.1 缸體與缸蓋的連接形式 ..............................................................................103.6.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) ..........................................................................113.6.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) ..............................................................................123.6.4 密封裝置 ......................................................................................................123.6.5 緩沖裝置 ......................................................................................................133.6.6 排氣裝置 ......................................................................................................143.6.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu) ......................................................................................14第 4 章 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 ........................................................................................164.1 方案的擬定 ............................................................................................................164.11 供油方式 ........................................................................................................164.12 調(diào)速回路 ........................................................................................................16買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4.13 速度、換接回路 ............................................................................................164.14 平衡及鎖緊 ....................................................................................................164.2 方案的確定 .............................................................................................................16第 5 章 液壓元件的選擇 ....................................................................................................185.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率 ........................................................................185.2 選擇閥類元件及輔助元件 .....................................................................................185.3 油箱及油管的設(shè)計(jì) ................................................................................................195.3.1 油箱的設(shè)計(jì) ...................................................................................................195.3.2 油管的設(shè)計(jì) ...................................................................................................205.4 集成塊的設(shè)計(jì) .........................................................................................................205.4.1 集成塊的設(shè)計(jì)原則 .......................................................................................205.4.2 集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................215.4.3 集成塊的設(shè)計(jì)結(jié)果 .......................................................................................215.4.4 集成塊裝配與調(diào)試 .......................................................................................225.5 液壓站裝置的設(shè)計(jì) .................................................................................................225.5.1 電動(dòng)機(jī)和液壓泵組與油箱的安裝設(shè)計(jì) .......................................................225.5.2 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的裝配設(shè)計(jì) .......................................................................23第 6 章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 ............................................................................................256.1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定 .................................................................................256.1.1 沿程壓力損失 ...............................................................................................256.1.2 局部壓力損失 ...............................................................................................256.1.3 總的壓力損失 ...............................................................................................266.1.4 壓力閥的調(diào)定值 ...........................................................................................266.2 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 .................................................................................................26參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................27致 謝 ....................................................................................................................................28買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 1 章 任務(wù)分析1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)要求1) 加載系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)加載力：500N~28000N ±20N 范圍內(nèi)調(diào)速加載組數(shù)： 2 組加載力源： 液壓加載缸快速伸出（單缸） 1.26m/min加載缸回縮（單缸） 3.20m/min加載缸運(yùn)動(dòng)速度： 2~10mm/min 無(wú)級(jí)可調(diào)加載缸行程 650mm系統(tǒng)工作壓力 12~15MPa2）液壓動(dòng)力組（二組）流量： 〉10L/min壓力： 12~14MPa功率： 5.5KW電壓： ~380V（三相）1.2 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)成機(jī)構(gòu)不斷地將材料從低的位置運(yùn)到高的位置，然后又回到起始位置重復(fù)上一次的運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示，滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，滑臺(tái)與導(dǎo)軌的最大間隙為 2mm，工作臺(tái)和活塞桿連在一起，在活塞桿的作用下反復(fù)做上下運(yùn)動(dòng)。圖 1.1 成型力加載裝置示意圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 2 章 工況分析2.1 工作參數(shù)選定參數(shù)如下：要求循環(huán)：快速伸出→慢速加載→停留→快速回縮加載力：500N~28000N ±20N 范圍內(nèi)調(diào)速加載缸快速伸出（單缸） 1.26m/min加載缸回縮（單缸） 3.20m/min加載缸運(yùn)動(dòng)速度： 2~10mm/min 無(wú)級(jí)可調(diào)加載缸行程 650mm系統(tǒng)工作壓力 12~15MPa摩擦系數(shù)：靜摩擦系數(shù) fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù) fa=0.1；起動(dòng)加速與減速時(shí)間：0.5s；液壓缸機(jī)械效率： ；91.0??2.2 系統(tǒng)工況分析2.2.1 速度分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該上料機(jī)的工作循環(huán)為：“快速上升→慢速上升→停留→快速下降”的自動(dòng)工作循環(huán)，且各工部速度如下：速度：V 快升 =1.26m/minV 慢升 =2~10mm/minV 快縮 =3.2m/min2.2.2 負(fù)載分析（1）工作負(fù)載油缸負(fù)載等于加載力即： =28000NLF（2）摩擦負(fù)載由于工件為垂直起升，摩擦力較小，可忽略不計(jì)。（3）慣性負(fù)載由于油缸加載前是空載啟動(dòng)并運(yùn)行，因此慣性負(fù)載可忽略不計(jì)。根據(jù)以上計(jì)算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路。因此在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺(tái) 2 的重量。則液壓缸各階段中的負(fù)載如以下表 2-1 所示。繪制出負(fù)載圖買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯及速度圖如下圖 2-2。表 2-1 液壓缸各階段負(fù)載工況 負(fù)載 F/N 缸推力 F/N啟動(dòng) 0 0快上 0 0慢上 500~28000 555.6~31111停留 28000 31111快下 0 0買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 3 章 液壓缸主要參數(shù)的確定3.1 初選液壓缸的工作壓力執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖中的最大負(fù)載來(lái)選取，也可以根據(jù)主機(jī)的類型了確定，本設(shè)計(jì)已知系統(tǒng)工作壓力：12~15MPa，計(jì)算時(shí)按照要求的最小工作壓力即 12Mpa 實(shí)施。3.2 計(jì)算液壓缸的尺寸 2426315.930FAmp????424..710Dm????d6.25.7??由計(jì)算所得的 D 與 d 的值分別按表 3-3 和表 3-4 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。表 3-3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348--1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值表 3-4 活塞桿直徑系列 (GB2348--1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 182 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400由 GB/T2348-1980 查得標(biāo)準(zhǔn)值為 D=63mm，d=40mm。由此計(jì)算出液壓缸的實(shí)際有效面積為:買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯2221 .3164cmDA????2222 6.80-d?）（）（?3.3 活塞桿穩(wěn)定性校核因?yàn)榛钊麠U行程 650 mm,而活塞桿直徑為 40 mm,l/d=650/40=16.25<10,無(wú)需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.4 液壓缸工況分析油缸各工況的壓力、流量、功率的計(jì)算如下：（1）計(jì)算各工作階段液壓缸所需的流量 min/93./1052.6/102.31 3634 LssmvAq ????????快 升 27.2慢 升 i/5./.9/356.8 36343 ssv ???快 降（2）計(jì)算各工作階段液壓缸壓力 MPaAFp7.~18.02.31~64????慢 升（3）計(jì)算各工作階段系統(tǒng)輸入功率 KWqP3.5.97?工 進(jìn)工 進(jìn)慢 升根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出液壓缸在一個(gè)工作循環(huán)各階段的壓力、流量和功率，如表 3-5 所示，并根據(jù)此繪制出其工況圖如圖 3-3 所示。表 3-5 液壓缸在不同階段所需壓力、流量和功率工況 壓力 p/MPa 流量 q/(L/min) 功率 P/KW快升 0 3.93 0慢升 0.18~9.97 0.32 5.3快降 0 5.95 0注：取液壓缸機(jī)械效率 91.?m?3.5 液壓缸其它參數(shù)的選擇買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3.5.1 液壓缸壁厚和外徑的計(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液壓缸中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可以知道，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分別規(guī)律因?yàn)楸诤竦牟煌鳟?。一般?jì)算時(shí)可以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 D/ ≥10 的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)?械和工程機(jī)械的液壓缸，一般采用無(wú)縫鋼管，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒壁厚公式計(jì)算≥ ???2ypD?式中 ——液壓缸壁厚（m） 。?D——液壓缸內(nèi)徑（m） ?！囼?yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍（MPa） 。額定yp壓力 ≤16Mpa,取 =1.5 MPa。nynp1.523??——缸筒材料的許用應(yīng)力。 = ，其中 為材料抗拉剛度，n 為??????bb?安全系數(shù)，一般取 n =2。 的值為：鍛鋼： = 110~120 MPa；鑄鋼： = bb b100~110 MPa；無(wú)縫鋼管： = 110~110 MPa；高強(qiáng)度鑄鐵： = 60MPa；灰鑄鐵：?b= 25MPa。b?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，使得液壓缸的剛度往往不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或者漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式公式進(jìn)行校核。對(duì)于 D/ ＜10 時(shí)，應(yīng)該按材料力學(xué)中的厚壁圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。?對(duì)于脆性材料以及塑性材料≥ ???0.4123ypD?????????式中的符號(hào)意思與前面相同。液壓缸壁厚算出后，即可以求出缸體的外徑 為1≥ +1D2?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯式中 值應(yīng)該按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或者按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。1D在設(shè)計(jì)中，取試驗(yàn)壓力為最大工作壓力的 1.5 倍，即 = 1.5×9.97MPa yp=14.95MPa。而缸筒材料許用應(yīng)力取為 = 110 MPa。b?應(yīng)用公式 ≥ 得， ≥ ???2yp??14.9638.520/m??下面確定缸體的外徑，缸體的外徑 ≥ + =63+2×8.5mm =80mm。在液壓傳1D2?動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得選取標(biāo)準(zhǔn)值 =80mm。13.5.2 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可以根據(jù)執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并且參照表 3-6 中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。表 3-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）25 50 80 100 125 160 200 250320 400 500 630 800 1000 1250 1600Ⅰ2000 2500 3200 400040 63 90 110 140 180 220 280360 450 550 700 900 1100 1400 1800Ⅱ2200 2800 3900240 260 300 340 380 420 480 530600 650 750 850 950 1050 1200 1300Ⅲ1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注：液壓缸活塞行程參數(shù)依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ次序優(yōu)先選用。由已知條件工作行程為 650mm,參考上表系列Ⅱ，取液壓缸工作行程為650mm。3.5.3 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效的厚度 t 按強(qiáng)度要求可以用下面兩式進(jìn)行進(jìn)似計(jì)算。無(wú)孔時(shí)： ??20.43yptD??買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯有孔時(shí)： ????200.43ypDtd???式中 ——缸蓋有效厚度（m） 。t——缸蓋止口內(nèi)徑（m） 。2D——缸蓋孔的直徑（m） 。0d在此次設(shè)計(jì)中，利用上式計(jì)算可取 t=30mm3.5.4 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面的距離 H 稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（圖 3-4） 。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，從而影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定得最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求 20LD??式中 ——液壓缸的最大行程。L——液壓缸的內(nèi)徑。D為了保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，如果過(guò)分增大 和 B 都是不適宜的，必要時(shí)可以在1l缸蓋和活塞之間增加一個(gè)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 ??12Cl???在此設(shè)計(jì)中，液壓缸的最大行程為 650mm，液壓缸的內(nèi)徑為 63mm，所以應(yīng)用公式 的 = mm =64mm。20LD??20L??653活塞的寬度 B 一般取得 B =（0.6~1.0）D；缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度 ，根據(jù)液壓1l缸內(nèi)徑 D 而定。當(dāng) D＜80mm 時(shí)，取 ；1(0.6~) l?當(dāng) D＞80mm 時(shí)，取 。d活塞的寬度 B =（0.6~1.0）D =37.8~63mm，取 50mm3.5.5 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(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)度還要買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)該大于內(nèi)徑的 20~30 倍。缸體長(zhǎng)度 L = 650+50mm=700mm。3.5.6 固定螺栓得直徑 sd液壓缸固定螺栓直徑 按照下式計(jì)算s ??5.2skFdZ???式中 F——液壓缸最大負(fù)載。Z——固定螺栓個(gè)數(shù)。k——螺紋擰緊系數(shù)，k = 1.12 1.5。~根據(jù)上式求得= =10.6mm 取 M12??5.2skFdZ???.13460?3.5.7 液壓缸強(qiáng)度校核1）缸筒壁厚校核：。ypDD(0)δδ2[]???當(dāng) 時(shí) ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足。y0.4(1) 1[]3p???當(dāng) 時(shí) ， 壁 厚 應(yīng) 滿 足前面已經(jīng)通過(guò)計(jì)算得：D = 63mm, =8.5mm。則有 小于 10，所以壁厚：?D8δ?y[]0.4pD6310.496δ8.5 15.322mm????????可見缸筒壁厚滿足強(qiáng)度要求。2）活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算：活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的軸向力 F 不能超過(guò)使它穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 ，以免發(fā)生縱向彎曲，從而破壞液壓缸的正常工作。 的值與活塞桿kF kF材料性質(zhì)、截面的形狀、直徑和長(zhǎng)度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)?；钊麠U的穩(wěn)定性的校核依照下式（穩(wěn)定條件）進(jìn)行 kFn?買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯式中 ——安全系數(shù)，一般取 =2 4。knkn~當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ＞ 時(shí)klr12?= kF2EJl?當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 ≤ 時(shí)，且 = 20 120 時(shí)，則klr12?12?~= kF2kfAlr????????式中 ——安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)。l——活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑， = 。kr krJA——柔性系數(shù)。1?——由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)。2E——活塞桿材料的彈性模量，對(duì)剛?cè)?E = 。122.06/Nm?J——活塞桿橫截面慣性矩，A 為活塞桿橫截面積。f——由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值。根據(jù)驗(yàn)算，液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。3.6 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：液壓缸缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、以及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件的不同，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。3.6.1 缸體與缸蓋的連接形式缸體與缸蓋常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式 、螺紋連接式 、拉桿連接式 、焊接式連接等。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 3-5 常見的缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)圖 3-5 所示為常見的缸蓋和缸筒連接形式。圖 3-5a 為法蘭式連接結(jié)構(gòu)，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，容易加工，便于裝卸，強(qiáng)度較大，能夠承受高壓。但是外形尺寸較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖 3-5b 為半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)，這種連接分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩者形式。它們的缸筒壁部由于開了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要增加壁厚。它容易加工和裝卸、重量較輕，半環(huán)連接是一種應(yīng)用較為普遍的連接結(jié)構(gòu)，常用于無(wú)縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 3-5c、f 為螺紋連接形式，這種連接分為外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩者形式。它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工必須要求同時(shí)保證內(nèi)外徑同心，裝卸要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都比較小，結(jié)構(gòu)緊湊，常常用于無(wú)縫鋼管和鍛鋼制的缸筒上。圖 3-5d 為拉桿式連接形式，這種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好、通用性強(qiáng)、易于裝拆，但是端蓋的體積和重量都非常大，拉桿在受力后容易拉伸變長(zhǎng)，從而影響密封效果，僅適用于長(zhǎng)度不大的中低壓缸。圖 3-5d 為焊接式連接，這種連接形式強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但是焊接時(shí)容易引起缸筒的變形。缸體端部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)。通過(guò)綜合考慮，在此設(shè)計(jì)中，缸體端部與缸蓋采取法蘭連接的形式。3.6.2 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式有很多，常見的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種形式，如圖 3-6 所示。半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸不便，但是工作可靠。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 3-6 活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu)此外，活塞和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的，但是它只能適應(yīng)于尺寸較小的場(chǎng)合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿則不論是空心的還是實(shí)心的，大多用鋼料制造。經(jīng)過(guò)綜合考慮，在此設(shè)計(jì)中，活塞桿與活塞的連接采取螺紋連接的形式，如圖4-3 所示。圖 3-7 活塞桿與活塞的連接形式這種連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于拆卸，成本低廉，但是在震動(dòng)的過(guò)程中容易松動(dòng)，所以加了防松裝置，應(yīng)用范圍較廣。3.6.3 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)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)果可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可以做成與端蓋分開的導(dǎo)向套導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用比較普遍。導(dǎo)向套的位置可以安裝于密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以安裝于密封圈的外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)測(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而壓油機(jī)常采用裝在外測(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使得密封圈由足夠的油壓將唇邊張開，以提高系統(tǒng)的密封性能?；钊麠U處的密封形式由 O 型、V 型、Y 型和 型密封圈。為了清除活塞桿處外x漏部分粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈。此設(shè)計(jì)買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯經(jīng)過(guò)綜合考慮，采取端蓋直接導(dǎo)向。3.6.4 密封裝置液壓缸中常見的密封裝置有間隙密封，摩擦環(huán)密封，密封圈密封等。間隙密封依靠運(yùn)動(dòng)件間的微笑間隙來(lái)防止泄露。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面制造出幾條微小的環(huán)形槽，用以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可以耐高溫，但是泄露大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。摩擦環(huán)密封依靠活塞上的摩擦環(huán)（尼龍或者其他高分子材料制成）在“O”形圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄露。這種材料密封效果好，摩擦阻力較小并且穩(wěn)定，可以耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但是加工要求高，裝拆不方便，適用于缸筒和活塞之間的密封。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有 O 形、V 形、Y 形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。它利用橡膠或者塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄露。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。（1）O 形密封圈（如圖 3-8）O 形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動(dòng)阻力較大，作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動(dòng)密封。圖 3-8 O 形密封圈（2）V 形密封圈（如圖 3-9）V 形圈的截面為 V 形，如圖所示，V 形密封裝置是由壓環(huán)、V 形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于 10MPa 時(shí)，可增加 V 形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 3-9 V 形密封圈（3）Y 形密封圈（如圖 3-10）Y 形密封圈的截面為 Y 形，屬唇形密封圈(Lip Seal)。它是一種摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，應(yīng)用普遍。Y 形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y 形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖所示為寬斷面 Y 形密封圈。圖 3-11 Y 形密封圈對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受到污染，使密封件磨損，因此常需要在活塞桿密封處增添防塵圈，并且放在向著活塞桿外伸的一段。3.6.5 緩沖裝置液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會(huì)與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會(huì)引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開始插入缸端的緩沖孔時(shí)，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運(yùn)動(dòng)柱塞降速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緩沖。 液壓缸中常用的緩沖裝置有節(jié)流口可調(diào)式（如圖 4-7）和節(jié)流口變化式（如圖4-8）兩種。圖 3-12 節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置 圖 3-13 節(jié)流口變化式緩沖裝置在此設(shè)計(jì)中，為了適當(dāng)?shù)臏p輕加工難度，決定采取如圖 3-12 所示的緩沖裝置。這種緩沖裝置可以調(diào)節(jié)。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯3.6.6 排氣裝置排氣裝置在液壓缸中是十分必要的，這是因?yàn)橛鸵褐谢烊氲目諝饣蛘咭簤焊组L(zhǎng)期不使用，外界侵入的空氣都積聚在液壓缸內(nèi)的最高部位處，影響液壓缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，低速時(shí)引起爬行現(xiàn)象、啟動(dòng)時(shí)造成沖擊、換向時(shí)降低精度等。液壓缸中的排氣裝置通常有兩種形式：一種是在缸蓋的最高部位處開排氣孔，用長(zhǎng)管道接向遠(yuǎn)處排氣；另外一種是在液壓缸缸蓋最高部位安裝排氣塞。兩種排氣裝置都是在液壓缸排氣時(shí)打開（讓它全行程往復(fù)移動(dòng)多次） ，排氣完畢后關(guān)閉。圖 3-14 常見排氣裝置3.6.7 液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸的進(jìn)、出油口的連接等。1）液壓缸的安裝形式液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求得不同可以有長(zhǎng)螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。2）液壓缸進(jìn)、出油口形式以及大小的確定液壓缸進(jìn)、出油口，可以布置在端蓋或者缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，液壓缸進(jìn)、出油口可以設(shè)在活塞桿的端部。如果液壓缸沒有專用得排氣裝置，液壓缸進(jìn)、出油口應(yīng)該設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。液壓缸進(jìn)、出油口得形式一般選用螺孔或者法蘭連接。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 4 章 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定4.1 方案的擬定4.11 供油方式 從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時(shí)流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。4.12 調(diào)速回路 由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調(diào)速回路或雙泵供油回路。4.13 速度、換接回路 由于系統(tǒng)各階段對(duì)換接的位置要求高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的換接。4.14 平衡及鎖緊 為了克服滑臺(tái)自重在快下過(guò)程中的影響和防止在上端停留時(shí)重物下落，必需設(shè)置平衡及鎖緊回路。根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（1）用變量泵供油和容積調(diào)速回路調(diào)速，速度換接用二位二通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價(jià)格較貴。（2）用雙泵供油，調(diào)速回路選節(jié)流調(diào)速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟(jì)性很好，系統(tǒng)效率高。4.2 方案的確定綜上所述，考慮到系統(tǒng)的流量很大，變量泵不好選，第二種方案的經(jīng)濟(jì)性好，系統(tǒng)效率高，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個(gè)定量泵的、供油方式不太適，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源，所以選第二種方案。從以上液壓缸工況圖可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時(shí)流量變化確實(shí)很大，因此可以選用雙泵供油是正確的。該系統(tǒng)在慢速和快下時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，由于系統(tǒng)功率和速度變化大，但系統(tǒng)的工作負(fù)載變化小，調(diào)速特性要求不高，是可行的。此外，為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位置，在液壓缸的無(wú)桿腔進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥。另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快下過(guò)程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥?？焐?、快下和慢上之間速度換接采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜上所述擬定液壓系統(tǒng)原理圖如圖 4-1。系統(tǒng)工作過(guò)程：快上時(shí)，電磁閥 2 有電，兩泵同時(shí)工作，液壓油經(jīng)過(guò)電換向閥 6、液控單向閥7、單向背壓閥 8，流入無(wú)桿腔，再經(jīng)過(guò)調(diào)速閥 9、換向閥 2 回油箱。慢上時(shí)，活塞走到 300mm 處，壓下行程閥 9，使電磁閥 3 有電，大流量泵經(jīng)過(guò)它卸荷，只有小流量泵供油，工作太速度下降。快下時(shí)，電磁閥 3 復(fù)位，電磁閥 1 有電，雙泵同時(shí)供油，經(jīng)過(guò)換向閥 6、調(diào)速閥 9、單向背壓閥 8、液控單向閥 7、換向閥 6 回到油箱。買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖 4-1 系統(tǒng)原理圖第 5 章 液壓元件的選擇5.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為 9.97Mpa.由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失 ，所以液壓泵的工作壓力為0.5pMPa???(9.70.5)10.47pMPaa?????兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按 10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯量應(yīng)為 ，由于液壓缸慢升時(shí)所需的流量為 0.32L/min，1.596./minpqL??所以高壓泵的輸出流量不得少于 0.321.5minqL??根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用 PV2R16 型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為 15Mpa，小泵和大泵的排量分別為 2ml/r,15ml/r；容積效率 ，總0.9pV??效率 ，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（10.47MPa）和輸0.8p??出流量（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 960 r/min） 312096.173/minpqL????52.96????6312.47.04.208ppP KW????????查電機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y132M-6，功率為 5.51KW，額定轉(zhuǎn)速為 960 r/min。5.2 選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格如下表 7.1。表 7.1 液壓元件及規(guī)格序號(hào) 名稱估計(jì)流量 /（ L/min）maxq額定流量/（L/min）maxq型號(hào)及規(guī)格1 濾油器 232.22 400 403XUAFS?2 雙聯(lián)葉片泵 —— 44 PV2R163 單向閥 174.60 230 AF3-Ea10B4 電磁溢流閥 174.60 500 2150aYDIHF5 溢流閥 221.17 350 DBDS25K10/2526 三位四通電 液換向閥 221.17 300 H-4WEH買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯7 液控單向閥 221.17 284 4CT1-10C8 單向背壓閥 221.17 300 AXF3-E20B9 行程閥 —— —— 22C-100BH10 單向調(diào)速閥 169.2 250 MSA30EF25011 電動(dòng)機(jī) —— —— Y80L-45.3 油箱及油管的設(shè)計(jì)5.3.1 油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。（1）液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積 ：(24)pVq???。?31.96pq?取 V=44L式中，V —液壓油箱的有效容積pq—液壓泵的額定流量（2）液壓油箱的外形尺寸油箱長(zhǎng)、寬、高的確定：根據(jù)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)必須在 1：1：1—1：2：3 的范圍內(nèi)，又有油箱的容積為 V=44L,所以油箱的長(zhǎng)（L ） 、寬（D ） 、高（H ）可以設(shè)計(jì)為L(zhǎng)=220mm,D=220mm,H=100mm。（3）液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓油箱簡(jiǎn)稱油箱，它往往是一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲(chǔ)液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。在一般設(shè)計(jì)中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。因此，在此設(shè)計(jì)中采用了焊接的方式獲得油箱。油箱的工作圖樣是油箱加工和安裝的依據(jù)。通常油箱應(yīng)包括箱頂、箱壁、隔板、買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯放油螺塞、吊耳、支腳等零件。為了增加油液的循環(huán)距離，使油液有足夠的時(shí)間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量，所以吸油管和回油管相距較遠(yuǎn)，并且中間用隔板隔開，油箱底應(yīng)微微傾斜以便清洗。5.3.2 油管的設(shè)計(jì)油管的內(nèi)徑可按照所連接元件的接口尺寸確定，也可以按照管路中允許的流速來(lái)計(jì)算。本例中，由表 5-3 推薦取油液在壓油管的流速 v=3m/s,按式 4.1 算得液壓缸無(wú)桿強(qiáng)及有桿腔相連的油管的內(nèi)徑為 mvqd29.6.30195.13. ???式中 q—通過(guò)油管的流量；v—推薦管道中油液的流速，可按表 5-3 數(shù)值選取。取 d=8mm。5.4 集成塊的設(shè)計(jì)集成塊就是將若干元件組合在一起，省去連結(jié)用的管子而構(gòu)成液壓系統(tǒng)的部分回路。隨著液壓系統(tǒng)向高壓化、高精度方向發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也向著集成化方向發(fā)展，在這種趨勢(shì)下尤其顯出液壓集成化的優(yōu)越性。 集成塊內(nèi)的油通道，用來(lái)聯(lián)系各個(gè)控制元件，構(gòu)成單元回路及液壓控制系統(tǒng)。油液流經(jīng)塊體內(nèi)通道的壓力損失與塊體的油通孔的孔徑尺寸形狀及表面光滑程度有關(guān)。通道孔徑過(guò)小，拐彎過(guò)多，內(nèi)表面粗糙，工藝孔過(guò)多，會(huì)使壓力損失變大。而油道孔徑過(guò)大，壓力損失減小，但增大了集成塊尺寸。提高管道表面光潔度會(huì)使壓力損失降低，但又會(huì)增加制造成本。綜上所述，設(shè)計(jì)集成塊時(shí)，對(duì)以上各點(diǎn)應(yīng)多方面考慮。5.4.1 集成塊的設(shè)計(jì)原則集成塊加工質(zhì)量的好壞直接影響到系統(tǒng)和設(shè)備的工作性能。集成塊在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理布置油道，盡可能節(jié)省工藝孔，以減少加工與成本。 集成塊的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）合理選擇集成塊的個(gè)數(shù)，若集成的塊太多，會(huì)使閥塊的體積過(guò)大，設(shè)計(jì)、加工困難；集成的閥太少，集成的意義又不大。（2）在閥塊設(shè)計(jì)時(shí)，塊內(nèi)的油路應(yīng)盡量的簡(jiǎn)捷，盡量減少深孔、斜孔，閥塊中的孔徑要與通過(guò)的流量相匹配，特別要注意相貫通的孔必須有足夠的通流面積。 （3）閥塊設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意進(jìn)出油口的方向和位置，應(yīng)與系統(tǒng)的總體布置及管道連接形式匹配，并考慮安裝便利。（4）閥塊設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮有水平或垂直安裝要求的閥，必須符合要求。需要調(diào)買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯節(jié)的閥應(yīng)放在便于操作的位置，需要經(jīng)常檢修的閥應(yīng)安裝在閥塊的上方或外測(cè)。（5）集成塊設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)計(jì)足夠數(shù)量的測(cè)壓點(diǎn)，以供集成塊調(diào)試用。（7）重量較大的集成塊，應(yīng)設(shè)置起吊螺釘孔。5.4.2 集成塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）集成塊的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，將液壓控制閥分為兩個(gè)部分，分別安裝在兩個(gè)集成塊上，集成塊安放在閥臺(tái)上。具體設(shè)計(jì)結(jié)果在后面有詳細(xì)論述。（2）液壓閥位置的確定 在認(rèn)真分析液壓系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)油口就近連通原則，應(yīng)將有互通關(guān)系的閥安裝在相鄰的表面。因集成塊多為六面體，且進(jìn)出油口一般布置在集成塊的底面，因此其余五面均可布置液壓閥。布置閥的位置時(shí)，除需保證閥的互通油口位于同一層，互不通的油道之間有足夠的壁厚外海