小型單缸立式液壓機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　機(jī)械與車(chē)輛工程學(xué)院</b></p><p>　　二○一七年 五 月 二十四 日</p><p>　題目名稱(chēng)小型單缸立式液壓機(jī)</p><p>　專(zhuān)業(yè)班級(jí)</p><p>　學(xué)生姓名&l

2、t;/p><p>　學(xué) 號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　根據(jù)滑塊重量為20KN ，為了防止滑塊受重力下滑，可用液壓方式平衡滑塊重量。設(shè)計(jì)液壓缸的啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間為=0.02s 。液壓機(jī)滑塊上下為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且行程較小,故可選單桿液壓缸作執(zhí)行器,且液壓缸的

3、機(jī)械效率1。因?yàn)橐簤簷C(jī)的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓、保壓、快速回程四個(gè)階段。各個(gè)階段的轉(zhuǎn)換由一個(gè)三位四通的換向閥和一個(gè)二位二通的換向閥控制。當(dāng)三位四通換向閥工作在左位時(shí)實(shí)現(xiàn)快速回程。中位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的卸荷，亦即液壓機(jī)保壓。工作在右位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的快進(jìn)和工進(jìn)。其工進(jìn)速度由一個(gè)調(diào)速閥來(lái)控制。快進(jìn)和工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換由二位二通換向閥控制。液壓機(jī)快速下降時(shí)，要求其速度較快，減少空行程時(shí)間，液壓泵采用全壓式供油，且采用差動(dòng)連接。由于液壓機(jī)壓力比較大

4、，所以此時(shí)進(jìn)油腔的壓力比較大，所以在由保壓到快速回程階段須要一個(gè)節(jié)流閥，以防在高壓沖擊液壓元件，并可使油路卸荷平穩(wěn)。為了對(duì)油路壓力進(jìn)行監(jiān)控，在液壓泵出口安裝一個(gè)溢流閥，同時(shí)也對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用。因?yàn)榛瑝K受自身重力作用，滑塊要產(chǎn)生下滑運(yùn)動(dòng)。所以油路要設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥，以構(gòu)成一個(gè)平衡回路，產(chǎn)生一定大小的背壓力，同時(shí)也使工進(jìn)過(guò)程平穩(wěn)。在液壓力泵的出油口設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥</p><p><b>　　引 言<

5、;/b></p><p>　　液壓機(jī)作為一種通用的無(wú)削成型加工設(shè)備，其工作原理是利用液體的壓力傳遞能量以完成各種壓力加工的。其工作特點(diǎn)之一是動(dòng)力傳動(dòng)為“ 柔性”傳動(dòng), 不象機(jī)械加工設(shè)備一樣動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜, 這種驅(qū)動(dòng)原理避免了機(jī)器過(guò)載的情況。</p><p>　　一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，均可采用液壓技術(shù)，它的發(fā)展如此之快，應(yīng)用如此之廣，其原因是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點(diǎn)，歸納

6、起來(lái)液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：液壓機(jī)單位重量的輸出的功率和單位尺寸的輸出功率；液壓傳動(dòng)裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活，易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，便于與電氣控制相配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)和保壓，安全可靠；元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；液壓易與微機(jī)控制等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液-光”一體化便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析</p><p

7、>　　1.1 液壓系統(tǒng)的工作要求</p><p>　　某小型單杠立式液壓機(jī)的工作循環(huán)為快速空程下行—慢速加壓—保壓—快速回程—停止。滑塊的快速往返速度為3m/min，加壓速度為40-250mm/min，壓制力為200000N，運(yùn)動(dòng)部件總重為20000N，要求采用液壓方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的平衡；不考慮各種損失。下圖為動(dòng)作循環(huán)圖。</p><p>　　圖1-1 工作循環(huán)圖</p>

8、<p>　　1.2 負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　1.2.1 確定執(zhí)行元件的形式</p><p>　　液壓機(jī)為立式布置，滑塊做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，往返速度相同，故可以選缸筒固定的單桿雙作用活塞液壓缸（取缸的機(jī)械效率ηm=0.9），作為執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)滑塊進(jìn)行壓制作業(yè)。</p><p>　　1.2.2 負(fù)載分析</p><p>

9、;　　1、快速下降：?jiǎn)?dòng)加速 Fi1= </p><p>　　由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速下滑時(shí)為負(fù)載為0。</p><p>　　2、慢速加壓：壓制時(shí)壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個(gè)階段：初壓階段，負(fù)載力緩慢地增加，約達(dá)到最大壓制力的5%，其行程為15mm；終壓階段，負(fù)載力急劇增加大最大壓制力，上升規(guī)律近似于線性，其行程為5mm，則</p><p>　　初壓：Fε1=F

10、max5%=2000005%=10000N</p><p>　　終壓：Fε2=Fmax=200000N</p><p>　　3、快速返回：?jiǎn)?dòng) Fi2= </p><p>　　F= Fi2+G=500+20000=20500N</p><p>　　等速 F=G=20000N</p><p>　　制動(dòng) F=G-Fi2=

11、20000-500=19500N</p><p>　　表1-1 工況負(fù)載表</p><p>　　1.2.3 運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　取快速下降行程為180mm，快速上升行程為200mm。已知加壓速度為40-250mm/min，取加壓速度為4mm/s。</p><p><b>　　1、快速下行：</b></p&

12、gt;<p>　　2、慢速加壓：慢速加壓分兩個(gè)階段：初壓階段行程為15mm；終壓階段行程為5mm。</p><p><b>　　初壓：</b></p><p><b>　　終壓：</b></p><p><b>　　3、快速回程：</b></p><p>　　表1

13、-2 運(yùn)動(dòng)時(shí)間表</p><p>　　1.2.4 液壓機(jī)液壓缸負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖</p><p>　　圖1-2 負(fù)載循環(huán)圖 圖1-3 時(shí)間循環(huán)圖</p><p>　　1.3 確定系統(tǒng)主要參數(shù)</p><p>　　預(yù)選液壓缸的工作壓力P1=8MPa，將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時(shí)用液壓方式平衡，則可

14、算出液壓缸無(wú)桿腔的有效面積：</p><p>　　液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）：</p><p>　　將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取D=200mm</p><p>　　根據(jù)快速上升與快速下降的速度相等，采用液壓缸差動(dòng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而確定活塞桿直徑，由，得</p><p>　　將活塞桿外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取d=140mm，從而算得液壓缸有桿腔與無(wú)桿腔的實(shí)

15、際有效面積為：</p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力流量計(jì)算：</p><p><b>　　快速下行：?jiǎn)?dòng)</b></p><p><b>　　恒速P=0</b></p><p><b>　　慢速加壓：初壓 </b></p><p><

16、;b>　　終壓 </b></p><p><b>　　q由到0</b></p><p><b>　　快速回程：?jiǎn)?dòng)</b></p><p><b>　　恒速</b></p><p><b>　　制動(dòng)</b></p><

17、p>　　表1-3 負(fù)載流量表</p><p>　　工作循環(huán)中各階段的功率計(jì)算如表：</p><p><b>　　表1-4 功率表</b></p><p>　　1.4 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　1.4.1 調(diào)速回路的選擇</p><p>　　1、進(jìn)油節(jié)流調(diào)速：進(jìn)油節(jié)流調(diào)

18、速回路在停車(chē)后啟動(dòng)的時(shí)候，由于進(jìn)油路上的節(jié)流閥控制流量，活塞前沖很小，甚至沒(méi)有沖擊；在實(shí)現(xiàn)壓力控制方面，進(jìn)油回油調(diào)速的進(jìn)油腔的壓力隨負(fù)載而變化，當(dāng)工作部件碰到死擋塊而停止后，其壓力將升到溢流閥的調(diào)定壓力，利用這一壓力變化來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制是很方便的。但是進(jìn)油回油調(diào)速回路中，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥發(fā)熱后的液壓由直接進(jìn)入液壓缸的進(jìn)油腔，故發(fā)熱和泄漏比較大；由于進(jìn)油回油調(diào)速回路中的回油路油液沒(méi)有節(jié)流閥阻尼作用，所以它的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差。</p>&

19、lt;p>　　2、回油節(jié)流調(diào)速回路：由于回油回油調(diào)速回路中的回油路油液有節(jié)流閥阻尼作用，同時(shí)空氣也不易進(jìn)入，所以可以獲得較好的的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；回油回油調(diào)速回路中，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥發(fā)熱后的液壓由直接回油箱冷卻，故發(fā)熱和泄漏比較小。但是由于回油節(jié)流調(diào)速回路的進(jìn)油路上沒(méi)有節(jié)流閥控制流量，在停車(chē)后啟動(dòng)的時(shí)候，即使回油路上節(jié)流閥關(guān)的很小，也會(huì)使活塞前沖；在回油節(jié)流調(diào)速回路中，只有回油腔的壓力才會(huì)隨負(fù)載變化，當(dāng)工件碰到死擋塊時(shí)，其壓力降至為零，利用這

20、一變化來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制比較麻煩。</p><p>　　綜上，本設(shè)計(jì)采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，并在回油路上加背壓閥的回路，這樣可以綜合進(jìn)油回油調(diào)速回路和會(huì)有調(diào)速回路的優(yōu)點(diǎn)，提高回路的綜合性能。</p><p>　　1.4.2 三位四通電磁換向閥的選擇</p><p>　　液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用三位四通M型中位機(jī)能電液換向閥控制，停機(jī)時(shí)換向閥處于中位，使液壓泵卸荷，快速下降時(shí)換向閥

21、處于右位，快速上升時(shí)換向閥處于左位。</p><p>　　1.4.3 保壓回路的選擇</p><p>　　在三位四通電磁換向閥與液壓缸之間設(shè)置一個(gè)液控單向閥，其控油口與液壓缸的出油口管路相接，進(jìn)油口與三位四通電磁換向閥相接，出油口與液壓缸進(jìn)油路相接，形成保壓回路。</p><p>　　利用蓄能器的保壓回路：當(dāng)液壓缸工作壓力不足時(shí)，通過(guò)釋放蓄能器力的油液補(bǔ)充給液壓缸來(lái)

22、實(shí)現(xiàn)保壓。</p><p>　　第一種保壓回路可以自動(dòng)的補(bǔ)充液壓油，使液壓缸的的壓力能長(zhǎng)期的保持在所需的范圍內(nèi)，而利用蓄能器的保壓回路的保壓時(shí)間取決于蓄能器的容量，沒(méi)用第一種保壓方案的保壓時(shí)間長(zhǎng)和穩(wěn)定，故選用利用液控單向閥的自動(dòng)補(bǔ)油保壓回路。</p><p>　　在液壓缸的進(jìn)油路，液控單向閥出油路上連接一個(gè)電接點(diǎn)壓力表，設(shè)置電接點(diǎn)壓力表的上限、下限值，當(dāng)液壓缸的壓力達(dá)到限值時(shí)，利用電接點(diǎn)壓

23、力發(fā)出的電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換四通三位電磁換向閥，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保壓。</p><p>　　圖1-4 系統(tǒng)保壓圖</p><p>　　1.4.4 快速回路的選擇</p><p>　　1、差動(dòng)連接快速路：為實(shí)現(xiàn)壓頭的往返速度相等，需要有差動(dòng)回路，在液壓缸的進(jìn)、出油口及液壓缸出油口與換向閥之間分別連接兩一個(gè)二位二通電磁閥。液壓缸快速下降時(shí)差動(dòng)連接，快速上升時(shí)切斷差動(dòng)連接。<

24、/p><p>　　2、雙泵供油快速回路：雙泵供油快速回路中，泵1為大流量泵，泵2是小流量泵，泵1與泵2之間放一個(gè)單向閥，快進(jìn)時(shí)，油液由泵1經(jīng)單向閥與泵2同時(shí)供油；工進(jìn)時(shí)，控制泵1的液控順序閥時(shí)其卸荷，只有泵2供油。</p><p>　　差動(dòng)連接快速回路可以很好的控制其快進(jìn)和快退的速度，使其符合題目中的快進(jìn)和快退的速度相同；而雙泵供油的泄漏大，效率低，結(jié)果復(fù)雜，成本高，故選擇差動(dòng)連接快速回路。&

25、lt;/p><p>　　圖1-5 系統(tǒng)快速回路</p><p>　　1.4.5 平衡回路的選擇</p><p>　　防止壓頭在下降過(guò)程中由于自重而出現(xiàn)速度失控現(xiàn)象，在進(jìn)如液壓缸口處設(shè)置一個(gè)平衡回路來(lái)減輕這種現(xiàn)象。</p><p>　　1、減壓平衡回路：在回路中設(shè)置一個(gè)減壓閥和一個(gè)溢流閥，形成減壓平衡回路。其中溢流閥的調(diào)定壓力大于減壓閥的調(diào)定壓力。

26、</p><p>　　2、順序閥平衡回路：在液壓缸的出油口安裝單向順序閥來(lái)調(diào)定壓力。</p><p>　　由于順序閥的壓力調(diào)定后，若工作負(fù)載變化小，則系統(tǒng)功率損失大，且活塞不可長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)位置，不適合本設(shè)計(jì)保壓要求，故選用減壓平衡回路。</p><p><b>　　圖1-6 平衡回路</b></p><p>　　此外

27、在泵的出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥，用于系統(tǒng)的安全保護(hù)；泵出口并聯(lián)一個(gè)壓力表及其開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)壓；在液壓泵的出口串聯(lián)設(shè)置一個(gè)單向閥，以防止液壓油倒灌。</p><p>　　綜上，將各回路合并整理，檢查以后繪制的液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示：</p><p>　　圖1-7 系統(tǒng)回路圖</p><p>　　1-油箱；2-過(guò)濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-壓力表及其開(kāi)關(guān)；6-節(jié)流

28、閥；7-單向閥；8-背壓閥；9-三位四通電磁換向閥；10-液控單向閥；11-減壓閥；12-溢流閥；13-二位二通電磁換向閥；14-二位二通電磁換向閥；15-液壓缸</p><p>　　系統(tǒng)圖中個(gè)電磁閥的動(dòng)作順序見(jiàn)表：</p><p>　　表1-5 磁閥的動(dòng)作順序表</p><p>　　第2章 液壓元件參數(shù)計(jì)算與選擇</p><p>　　2.1

29、 確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　2.1.1 初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　已知液壓缸的最大工作負(fù)載為200000N，液壓缸工作壓力為：</p><p>　　2.1.2 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)1章1.3節(jié)的內(nèi)容，可知液壓缸內(nèi)徑D=200mm，活塞桿外徑d=140mm，液壓缸無(wú)桿腔有效面積為A1

30、= ，有桿腔有效面積為。</p><p>　　2.1.3 確定液壓缸的工作壓力、流量和功率</p><p>　　表2-1 工作壓力流量表</p><p><b>　　表2-2 功率表</b></p><p>　　2.2 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　液壓缸的工作壓力出現(xiàn)在終壓后即

31、保壓階段開(kāi)始時(shí)，。此時(shí)缸的輸入流量極小，且不考慮各種損失，故液壓缸至泵間的進(jìn)油路壓力損失取值。算得泵的最高工作壓力pp為：。</p><p>　　所需的液壓泵的最大供油量 按液壓缸的最大輸入流量（）進(jìn)行估算。取泄漏系數(shù)K=1.1，則：</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選限壓式變量液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=1500r/min，暫取容積效率，則可算得泵的排量參考值為：</p>

32、<p>　　根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近YB—D200單聯(lián)葉片泵，其額定壓力Pn=6.3MPa，排量V=200ml/r，額定轉(zhuǎn)速n=1500r/min，容積效率 。其額定流量為：</p><p>　　符合系統(tǒng)對(duì)流量的要求。</p><p>　　不計(jì)任何損失，液壓泵的最大理論功率即為液壓缸工作時(shí)所需的最大功率Pp=1139.02W。查手冊(cè)，選用規(guī)格相近的Y100L2—

33、4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)，其額定功率為3KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1420r/min。</p><p>　　按所選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，液壓泵的最大實(shí)際排量為：</p><p><b>　　滿足使用要求。</b></p><p>　　2.3 液壓控制閥的選擇</p><p>　　根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)

34、原理圖，計(jì)算分析通過(guò)各液壓閥的最高壓力和最大流量，由設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇液壓閥的規(guī)格，如下表：</p><p><b>　　2.4 選擇壓力表</b></p><p>　　表1-3 壓力表型號(hào)</p><p>　　表1-4 閥的規(guī)格表</p><p>　　2.5 選擇輔助元件</p><p>　　油管內(nèi)

35、徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　管道內(nèi)徑及壁厚液壓管道的兩個(gè)主要參數(shù)，計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中q—通過(guò)油管的最大流量，；</p><p>　　—油管中允許流速，（取值見(jiàn)表1-5），m/s；</p><p><b>　　d—油管內(nèi)徑，m；</b></

36、p><p><b>　　—油管厚度，m；</b></p><p>　　P—管內(nèi)最高工作壓力，MPa；</p><p>　　—管材抗拉強(qiáng)度，MPa；</p><p><b>　　n—安全系數(shù)</b></p><p>　　表1-5 油管流速表</p><p>

37、　　表1-6管內(nèi)安全系數(shù)表</p><p>　　1、高壓油管取內(nèi)徑d=25mm，則：</p><p>　　符合油管中的允許流速。</p><p>　　管材為45鋼，其壁厚為:</p><p><b>　　取壁厚=1mm。</b></p><p>　　2、對(duì)吸油管取內(nèi)徑d=60mm，則：</p

38、><p>　　符合油管中的允許流速。</p><p>　　管材為45鋼，其管內(nèi)壓力幾乎為零，取其壁厚=1mm。</p><p>　　3、對(duì)回油管取內(nèi)徑d=45mm，則：</p><p>　　符合油管中的允許流速。</p><p>　　管材為45鋼，其管內(nèi)壓力最大時(shí)為0.41MPa，接近于零，取其壁厚=1mm。</p&

39、gt;<p>　　2.6 過(guò)濾器的選擇</p><p>　　表1-7過(guò)濾器型號(hào)表</p><p>　　2.7 液壓系統(tǒng)驗(yàn)算</p><p>　　前述液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的。當(dāng)系統(tǒng)原理圖、組成原件及連接管路等設(shè)計(jì)完成以后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析計(jì)算。其目的在于對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量做出評(píng)價(jià)和評(píng)判，若出現(xiàn)問(wèn)題，則應(yīng)對(duì)液壓系統(tǒng)某

40、些不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行修正或重新調(diào)整，或重新采取必要的措施。性能驗(yàn)算內(nèi)容一般包括壓力損失、效率、發(fā)熱和升溫、液壓沖擊等，對(duì)于重要的系統(tǒng)，還應(yīng)對(duì)其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行驗(yàn)算或計(jì)算機(jī)仿真。計(jì)算時(shí)只采用一些簡(jiǎn)化的公式以求得概略的結(jié)果。</p><p>　　由于系統(tǒng)不考慮各種損失，且液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，因此不必進(jìn)行液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。</p><p>　　第3章 液壓油缸的設(shè)計(jì)</p><p&g

41、t;<b>　　3.1 引言</b></p><p>　　液壓缸有多種類(lèi)型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和組合式三大類(lèi)；按作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種。在雙作用式液壓缸中，壓力油可供入液壓缸的兩腔，使缸實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)。由于該系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，液壓缸采用雙作用式活塞式液壓缸。</p><p>　　3.2 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>

42、　　3.2.1 缸筒和缸蓋組件</p><p>　　1、確定液壓缸油口尺寸</p><p>　　液壓缸的油口包括油口孔及連接螺紋。油口可布置在缸筒或缸蓋上，油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最大速度和油口最高流速確定，計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中D—液壓缸內(nèi)經(jīng)，m；</p><p>　　—液壓缸最大輸出流速，m/min；</p>&

43、lt;p>　　—油口流動(dòng)速度，m/min，一般不大于5m/s。</p><p>　　對(duì)于無(wú)桿腔部位油口：</p><p>　　選取M221.5的鏈接螺紋尺寸。</p><p>　　對(duì)于有桿腔部位油口：</p><p>　　選取M221.5的螺紋連接尺寸。</p><p>　　2、確定缸筒和缸蓋的連接形式</

44、p><p>　　居于本設(shè)計(jì)，缸筒和缸蓋的連接形式選用法蘭連接。</p><p>　　3、選擇缸筒和缸蓋材料</p><p>　　缸筒選材：鑄鋼45

45、 </p><p>　　前缸蓋選材：鑄鋼45</p><p>　　后缸蓋選材：鑄鋼45</p><p>　　4、計(jì)算缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p><b>　?、俑淄脖?/p>

46、厚的計(jì)算</b></p><p>　　式中p—液壓缸工作壓力，MPa；</p><p>　　—試驗(yàn)壓力，MPa，工作壓力p≤16MPa時(shí)，=1.5p；工作壓力≥16MPa時(shí)，=1.5p；</p><p>　　D—液壓缸內(nèi)徑，m；</p><p>　　—缸體材料許用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　取鑄鋼=

47、120Pa；</p><p><b>　?、诟淄餐鈴降挠?jì)算</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的缸筒外徑系列D1=220mm</p><p><b>　?、鄹椎缀穸萮的計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)于平型缸底當(dāng)缸底無(wú)油口時(shí)</p><p><b>　　當(dāng)缸

48、底有油口時(shí)</b></p><p>　?、芤簤焊最^部法蘭厚度h的計(jì)算</p><p>　　因?yàn)樵诟淄差^部有活塞桿導(dǎo)向孔，故其厚度的計(jì)算方法與缸底有所不同。對(duì)于常用的法蘭式缸頭，其厚度的計(jì)算方法如下。</p><p>　　式中 F—法蘭受力總和這里取F=200000N</p><p>　　—螺釘孔分布圓直徑，m；</p>

49、<p>　　—密封環(huán)平均直徑，m；</p><p>　　[]—法蘭材料許用應(yīng)力，Pa；</p><p>　　4、缸筒與缸蓋的配合</p><p>　　缸蓋與缸筒的配合采用H9/f9的間隙配合；缸筒與導(dǎo)向套采用H7/g9配合；缸底與缸筒采用H7/g6配合。</p><p>　　3.2.2 排氣裝置</p><p

50、>　　排氣裝置用于排除液壓缸內(nèi)的空氣，使其工作穩(wěn)定，一般把排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高位置與壓力腔相通，以便安裝后、調(diào)試前排除液壓缸內(nèi)的空氣，對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性要求較高的機(jī)床和大型液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置，如排氣閥等。排氣閥的結(jié)構(gòu)有多種形式常用排氣閥為整體型排氣閥，其閥體與閥芯合為一體，材料為不銹鋼3Cr13，錐面熱處理硬度HRC38～44。</p><p>　　3.3 活塞及活塞桿組件</p>

51、;<p>　　3.3.1 確定活塞及活塞桿的連接形式</p><p>　　根據(jù)工作壓力及活塞直徑、機(jī)械振動(dòng)的大小，選用螺紋連接。</p><p>　　3.3.2 選擇活塞及活塞桿的材料</p><p>　　活塞選擇ZQSn6-6-3為材料；</p><p>　　活塞桿選擇45鋼；粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229～285HB，必要時(shí)高頻

52、淬火達(dá)到45～55HRC。</p><p>　　3.3.3 活塞與缸筒的密封結(jié)構(gòu)</p><p>　　活塞與缸筒之間既有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有需要使液壓缸兩腔之間不漏油。根據(jù)液壓缸的工作壓力及作用選擇Yx型密封圈進(jìn)行密封。根據(jù)公稱(chēng)直徑進(jìn)行選取溝槽的公差選取為h9或H9。</p><p>　　3.3.4 活塞桿的結(jié)構(gòu)</p><p>　　液壓缸通常通過(guò)活

53、塞桿的端部與其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接。常用活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式，選用法蘭結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　3.3.5 活塞桿的強(qiáng)度校核</p><p>　　活塞桿只承受軸向力的作用，因此只進(jìn)行拉壓強(qiáng)度校核，此時(shí)</p><p>　　3.3.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵</p><p>　　活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有

54、密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)時(shí)把雜質(zhì)、灰塵和水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置。</p><p>　　1、導(dǎo)向套的尺寸配置與最小導(dǎo)向長(zhǎng)度</p><p>　　導(dǎo)向套的主要尺寸時(shí)支承長(zhǎng)度，通常按活塞桿直徑、導(dǎo)向套的形式、導(dǎo)向套材料承受能力、可能遇到的最大側(cè)向負(fù)載等因素來(lái)考慮。</p><p>　　導(dǎo)向套過(guò)短將使缸應(yīng)配合間隙引起初始

55、撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足：</p><p>　　L—液壓缸最大行程，mm；</p><p>　　D—缸筒內(nèi)經(jīng)，mm；</p><p>　　導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合采用H7/g6。導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合一般多為H8/f9（或H9/f9），其表面粗糙度為0.63～1.25。外圓與內(nèi)孔的同軸度不

56、大于0.03mm，圓度與同柱度公差不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽要淺而寬，以保證良好潤(rùn)滑。</p><p>　　2、活塞桿的密封和防塵</p><p>　　活塞桿常用密封與防塵結(jié)構(gòu)，選用J型防塵圈。</p><p><b>　　3.3.7 活塞</b></p><p>　　活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此

57、它于缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，即不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大。設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式，其次還有活塞與活塞桿的連接、活塞材料、活塞尺寸及加工公差等。</p><p>　　活塞的結(jié)構(gòu)形式分為整體活塞和組合活塞，根據(jù)密封裝置形式來(lái)選用活塞結(jié)構(gòu)形式，該系統(tǒng)液壓缸中可采用Yx形圈密封。所以，活塞的結(jié)構(gòu)形式可選用組合活塞。</p><p>　　3.3.8 緩沖裝置</p><

58、;p>　　液壓缸的行程終端緩沖裝置可使帶著負(fù)載的活塞，在到達(dá)行程終端減速到零，目的是消除因活塞的慣性力和液壓力所造成的活塞與端蓋的機(jī)械撞擊，同時(shí)也為了降低活塞在改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)液體發(fā)出的噪聲，使液壓系統(tǒng)速度換接平穩(wěn)，速度穩(wěn)定。</p><p>　　緩沖裝置的工作原理時(shí)使缸筒低壓油腔內(nèi)油液（全部或部分）通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。</p><p>　　液壓缸

59、的活塞速度在0.1m/s時(shí)，一般不采用緩沖裝置；在0.2m/s時(shí)，則必須采用緩沖裝置。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)最大速度為3m/min，即0.05m/s小于0.1m/s，但是活塞較大，所以不設(shè)置緩沖裝置。</p><p>　　3.4 缸體長(zhǎng)度的確定</p><p>　　液壓缸的缸體內(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

60、厚度，導(dǎo)向套寬度，一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不大于內(nèi)徑的20～30倍,即在本系統(tǒng)中缸體長(zhǎng)度不大于4000～6000mm。</p><p><b>　　本系統(tǒng)中：</b></p><p>　　活塞行程L=200mm；</p><p>　　活塞寬度B=（0.6～1）D=120～200mm，其中D為液壓缸內(nèi)經(jīng)；</p><p>　　導(dǎo)

61、向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A=（0.6～1）D=120～200mm；</p><p>　　取活塞寬度B=120mm，導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A=120mm，液壓缸缸底厚度H=20mm，液壓缸缸蓋厚度H=20mm。</p><p>　　液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度為液壓缸行程長(zhǎng)度、中隔圈寬度與活塞寬度之和，即：</p><p>　　液壓缸缸體外形長(zhǎng)度為液壓缸內(nèi)部長(zhǎng)度、導(dǎo)向套寬度與缸蓋厚度之和，

62、即：</p><p>　　第4章 液壓油箱設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 引言</b></p><p>　　液壓油箱簡(jiǎn)稱(chēng)油箱，它往往時(shí)一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中主要用于儲(chǔ)存液壓油、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。</p><p>　　按新近的液壓系統(tǒng)污染控制理論的要求，油箱不應(yīng)該時(shí)一個(gè)容納污垢的場(chǎng)

63、合，而要求在油箱中油液本身時(shí)達(dá)到一定清潔度等級(jí)的油液，并以這樣清潔的油液提供給液壓泵及整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作油路。</p><p><b>　　4.2 油箱的類(lèi)型</b></p><p>　　按油箱的結(jié)構(gòu)和用途分，通常分為整體式油箱、兩用油箱和獨(dú)立郵箱三種類(lèi)型。整體式郵箱是指在液壓系統(tǒng)或機(jī)器內(nèi)部的構(gòu)件內(nèi)形成的油箱；兩用油箱是指液壓油與機(jī)器中的其他目的的用油的公用油箱，獨(dú)立

64、油箱是應(yīng)用最應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)油箱，其熱量主要通過(guò)油箱壁靠輻射和對(duì)流作用散發(fā)，因此油箱是盡可能窄而高的形狀。</p><p>　　根據(jù)油箱液面與大氣是否相通，又可分為開(kāi)式油箱和閉式油箱。</p><p>　　因此本系統(tǒng)選用開(kāi)式油箱。</p><p><b>　　4.3 油箱的容量</b></p><p>　　油箱的容量是油

65、箱的基本參數(shù)。油箱的容量包括油液的容量和空氣的容量。</p><p>　　油箱的容量可用經(jīng)驗(yàn)法或根據(jù)散熱加以確定，本符合JB/T 7938—1999 《液壓泵站油箱公稱(chēng)容量系列》的規(guī)定。</p><p>　　用經(jīng)驗(yàn)法確定油箱的容量注意一下三種情況：</p><p>　　油箱的容量通常為液壓泵每分鐘排出體積額定值的3～5倍；</p><p>　

66、　采用定量泵或非壓力補(bǔ)償變量泵的液壓系統(tǒng)，油箱容量的要大于泵流量的3倍以上；</p><p>　　采用壓力補(bǔ)償壓力油泵時(shí)，應(yīng)盡量提供至少為系統(tǒng)每分鐘所需油液體積的平均值（以升記）3倍的油箱容積。</p><p>　　本系統(tǒng)液壓泵為單聯(lián)葉片泵，其每分鐘輸出油液的流量為300L/min，根據(jù)情況，選用公稱(chēng)油箱容積為1000L的油箱。油箱的外形長(zhǎng)、寬、高分別為2340mm，860mm，815mm

67、。此油箱為不帶支腳油箱，取油箱的壁厚為8mm。</p><p><b>　　4.4 油箱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.4.1 箱頂、通氣器、注油口</p><p>　　油箱的頂部結(jié)構(gòu)取決于它上面安裝的元件。當(dāng)箱頂上安裝泵組時(shí)，頂板厚度為側(cè)板的四倍，以免產(chǎn)生振動(dòng)。</p><p>　　箱頂上一般要設(shè)置通氣器、注油口

68、，通氣器常為附帶注油口的結(jié)構(gòu)。取下通氣帽可以注油，放回通氣帽即成通氣過(guò)濾器。通氣過(guò)濾器的網(wǎng)眼應(yīng)小于250，過(guò)流量應(yīng)大于20L/min，過(guò)濾精度不小于40，其容量應(yīng)為液壓泵容量?jī)杀丁?lt;/p><p>　　油箱箱頂上的螺紋孔應(yīng)該用盲孔（不通孔），以防止污染物落入油箱內(nèi)。</p><p>　　4.4.2 箱壁、清洗孔、吊耳（環(huán)）、液位計(jì)</p><p>　　當(dāng)箱頂與箱壁之

69、間不可拆連接時(shí)，應(yīng)在箱壁上至少設(shè)置一個(gè)清洗孔。清洗孔的數(shù)量與位置應(yīng)便于用手清洗油箱所有內(nèi)表面。清洗口蓋板應(yīng)能由一個(gè)人拆裝。清洗孔蓋板應(yīng)配有可重復(fù)使用的彈性密封圈。</p><p>　　為了便于油箱搬運(yùn)，應(yīng)在油箱四角上方焊接吊耳，對(duì)于無(wú)支腳油箱應(yīng)設(shè)置起吊用孔。液位計(jì)一般設(shè)置在油箱外壁上，并靠近注油口，以便于注油時(shí)觀測(cè)液面。液位計(jì)的下刻線至少比吸油過(guò)濾器或吸油管上緣高出75mm，以防止吸入空氣。</p>

70、<p>　　4.4.3 箱底、放油塞、支腳</p><p>　　應(yīng)在箱底設(shè)置放油塞（≥M18×1.5），以便于油箱清洗和油液更換。為此箱底應(yīng)朝清洗孔和放油塞傾斜，傾斜坡度通常為1/25～1/20，這樣就可以使沉積物（油泥和水）聚集到油箱中的最低點(diǎn)。</p><p>　　為了便于放油和搬運(yùn)，應(yīng)把油箱架起來(lái)，油箱至少離地150mm。但本設(shè)計(jì)選用無(wú)支腳油箱，因此不設(shè)置支腳。

71、</p><p>　　4.4.4 隔板和除氣網(wǎng)</p><p>　　油箱中，尤其是在油液容量超過(guò)100L的油箱中應(yīng)設(shè)置隔板。隔板要把系統(tǒng)吸油區(qū)和回油區(qū)隔開(kāi)，并盡可能使油液在油箱內(nèi)沿油箱壁環(huán)流。 隔板缺口處要有足夠大的過(guò)流面積，使環(huán)流速度為0.3～0.6m/s。溢流式隔板的高度不應(yīng)低于液面高度的2/3；隔板下應(yīng)有缺口，使吸油側(cè)的沉淀物經(jīng)此缺口以至回油側(cè)，并經(jīng)放油口排出。為了有助于油液中的氣泡

72、浮出液面，可在油箱設(shè)置除氣網(wǎng)。除氣網(wǎng)用網(wǎng)眼直徑為0.5mm的金屬網(wǎng)制作，并傾斜～布置。如果隔板與油箱內(nèi)表面之間采用焊接方式連接，則焊縫應(yīng)焊滿。</p><p>　　4.4.5 管路的配置</p><p>　　1、吸油管和回油管 液壓泵的吸油管和回油管要分別進(jìn)入由隔板隔開(kāi)的吸油區(qū)和回油區(qū)，管端應(yīng)加工成朝向箱壁的斜口。管口上緣至少至少應(yīng)低于最低液面75mm，管口下緣至少離箱底最高點(diǎn)50m

73、m。</p><p>　　2、穿孔的密封 油管常從箱頂或箱壁穿過(guò)進(jìn)入油箱，穿孔處要妥為密封。最好在接口處焊接高出箱頂20mm的凸臺(tái)，以免維修時(shí)污物落入油箱。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我非常感謝學(xué)校給我們的這次機(jī)會(huì)，讓我們把在校的理論知識(shí)在實(shí)踐上很好的結(jié)合起來(lái)；提高了我們

74、的動(dòng)手能力，拓寬了我們的有關(guān)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)。</p><p>　　首先感謝我們的指導(dǎo)老師，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下才完成了課程設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和深厚的理論水平都使本人受益匪淺，指導(dǎo)老師無(wú)論在課程設(shè)計(jì)上還是在實(shí)踐中，都給予了本人很大的幫助，對(duì)我們的課程設(shè)計(jì)任務(wù)和說(shuō)明書(shū)寫(xiě)提出了許多建設(shè)性建議，特別是在我們的課題遇到困難時(shí)，他給了我們極大的鼓勵(lì)和幫助。</p><p>

75、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周士昌主編．液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003。</p><p>　　[2] 雷天覺(jué)主編．新編液壓工程手冊(cè)[M]，上下冊(cè)．北京：北京理工大學(xué)出版社，2005。</p><p>　　[3] 機(jī)械工業(yè)部編．液壓元件產(chǎn)品樣本[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985。<