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前言300 液壓機是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自19世紀(jì)問世以來發(fā)展很快，液壓機在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(jīng)濟各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機的液壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機電液一體化，以充分合理利用機械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、智能化，實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個方面。 作為液壓機兩大組成部分的主機和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi)外液壓機都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計的周期也比較短。 近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從70年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從1970年開始對這種閥進(jìn)行研究和生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。 由于需要進(jìn)行多種工藝，液壓機具有如下的特點： （1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求； （2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （3） 液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便； （4） 液壓機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； （5） 液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 一、 設(shè)計題目------------------------------------------------------ 1 二、 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求--------------------------------------- 1 三、 工況分析------------------------------------------------------ 1 四、 擬定液壓系統(tǒng)原理------------------------------------------ 2 五、 確定液壓缸主要參數(shù)--------------------------------------- 5 六、 液壓元件選擇------------------------------------------------ 7 七、 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計--------------------------------------------- 12 總結(jié)-------------------------------------------------------------------- 17 參考文獻(xiàn)-------------------------------------------------------------- 18 一、 設(shè)計題目 小型液壓機液壓設(shè)計 二、 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求 設(shè)計一臺小型液壓壓力機的液壓系統(tǒng)，要求實現(xiàn)快速空程下行、慢速加壓、保壓、快速回程、停止的工作循環(huán)，快速往返速度為3m/min，加壓速度為40~250mm/min，壓制力為200000N，運動部件總重力為20000N，工作行程300mm，油缸垂直安裝，設(shè)計該壓力機的液壓傳動系統(tǒng)。 三、 工況分析 首先根據(jù)已知條件繪制運動部件的速度循環(huán)圖。 L（mm） V(m/min) 260 300 -3 3 0.04 圖3-1 計算各階段的外負(fù)載并繪制負(fù)載圖 1、工件的壓制力即為工件的負(fù)載力：Ft=20000N 2、摩擦負(fù)載 靜摩擦系數(shù)取0.2，動摩擦系數(shù)取0.1則 靜摩擦阻力 Ffs=0.2*20000=4000N 動摩擦阻力 Ffd=0.1*20000=2000N 3、慣性負(fù)載 Fm=m（△v/△t） △t為加速或減速的時間一般△t=0.01~0.5s，在這里取△t=0.2s Fm=（20000*3）/（9.8*0.2*60）=510N 自重 G=20000N 液壓缸在各工作階段的外負(fù)載 工作循環(huán) 外負(fù)載F（N） 啟動 F=G+Ffs 24000N 加速 F=G+Fm+Ffd 22510N 快進(jìn) F=G+Ffd 22000N 共進(jìn) F=G+Ft+Ffd 222000N 快退 F=G-Ffd 18000N 負(fù)載循環(huán)圖如下 L(mm) F(N) 24000 22510 22000 222000 300 18000 圖3-2 四、 擬定液壓系統(tǒng)原理 確定供油方式 考慮到該機床在工作進(jìn)給時需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現(xiàn)采用軸向柱塞泵63SCY14－1B，具有將32MPa壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機、液動機等液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)巨大的工作動力，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高，流量調(diào)節(jié)方便。 自動補油保壓回路的設(shè)計 保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或因工件變形而產(chǎn)生微小位移的工況下能保持穩(wěn)定不變的壓力?？紤]到設(shè)計要求，保壓時間要達(dá)到5s，壓力穩(wěn)定性好。選用液控單向閥保壓回路，則保壓時間較長，壓力穩(wěn)定性高，選用M型三位四通換向閥，利用其中位滑閥機能，使液壓缸兩腔封閉，系統(tǒng)不卸荷。設(shè)計了自動補油回路，且保壓時間由電氣元件時間繼電器控制。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機等。 自動補油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：按下起動按紐，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥6右位接入系統(tǒng)，油液一部分壓力油通過節(jié)流調(diào)速閥8進(jìn)入主缸上腔；另一部分油液將液控單向閥7打開，使主缸下腔回油，主缸活塞帶動上滑塊快速下行，主缸上腔壓力降低，其頂部充液箱的油經(jīng)液控單向閥14向主缸上腔補油。當(dāng)主缸活塞帶動上滑塊接觸到被壓制工件時，主缸上腔壓力升高，液控單向閥14關(guān)閉，充液箱不再向主缸上腔供油，且液壓泵流量自動減少，滑塊下移速度降低，慢速加壓工作。當(dāng)主缸上腔油壓升高到壓力繼電器11的動作壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁閥1YA斷電，換向閥6切換成中位；這時液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥M型中位機能保壓。同時壓力繼電器還向時間繼電器發(fā)出信號，使時間繼電器開始延時。保壓時間由時間繼電器在0-24min調(diào)節(jié)。 釋壓回路的設(shè)計 釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲存的能量緩緩的釋放，以免它突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于25mm、壓力高于7Mpa時，其油腔在排油前就先須釋壓。 根據(jù)生產(chǎn)實際的需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：當(dāng)保壓延時結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁閥6YA通電，二位二通電磁換向閥10處于下位，從而使主缸上腔壓力油液通過節(jié)流閥9，電磁閥10，與油箱連通，從而使主缸上腔油卸壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。 圖4-1：液壓系統(tǒng)原理擬定圖 當(dāng)此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時，換向閥6切換至左位，液控單向閥7打開，使液壓缸上腔的油通過三位四通電磁閥6，二位二通電磁閥5，和順序閥4排到液壓缸頂部的充液箱13中去，此時主缸快速退回。使用這種釋壓回路無法在釋壓前完全保壓，釋壓前有保壓要求時的換向閥也可用Y型，并且配有其它的元件。 機器在工作的時候，如果出現(xiàn)機器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時候，輸出的壓力油隨著工作的時間而增大，而無法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個直動式溢流閥1，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時，溢流閥打開，液壓油流回油箱，起到安全保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時也可以增加液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性，提高加工零件的精度。 液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計 圖4-2：液壓系統(tǒng)總體設(shè)計圖 主缸運動工作循環(huán) （1） 快速下行。按下起動按鈕，電磁鐵1YA通電。這時的油路進(jìn)油路為： 變量泵1→換向閥6右位→節(jié)流閥8→壓力繼電器11和 液壓缸15上腔 回油路為： 液壓缸下腔15→已打開的液控單向閥7→換向閥6右位→電磁閥5→背壓閥4→油箱 油路分析：變量泵1的液壓油經(jīng)過換向閥6的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通過節(jié)流閥7流經(jīng)繼電器11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上腔加壓。液壓缸15下腔通過液控單向閥7經(jīng)過換向閥6的右位流經(jīng)背壓閥，再流到油箱。因為這是背壓閥產(chǎn)生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥7打開，使副油箱13的液壓油經(jīng)過副油箱旁邊的液控單向閥14給液壓缸15上腔補油。使液壓缸快速下行，另外背壓閥接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。 （2） 保壓時的油路情況： 油路分析：當(dāng)上腔快速下降到一定的時候，壓力繼電器11發(fā)出信號，使換向閥6的電磁鐵1YA斷電，換向閥回到中位，液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵1在中位時，直接通過背壓閥直接回到油箱。 （3） 回程時的油路情況： 液壓缸下腔回油路為： 變量泵1→換向閥6左位→液控單向閥7→液壓油箱15的下腔 液壓缸上腔回油路為： 液壓腔的上腔→液控單向閥14→副油箱13 液壓腔的上腔→節(jié)流閥8→換向閥6左位→電磁閥5→背壓閥4→油箱 油路分析： 當(dāng)保壓到一定時候，時間繼電器發(fā)出信號，使換向閥6的電磁鐵2YA通電，換向閥接到左位，變量泵1的液壓油通過換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸的下腔，而同時液壓缸上腔的液壓油通過節(jié)流閥9（電磁鐵6YA接通），上腔油通過換向閥10接到油箱，實現(xiàn)釋壓，另外一部分油通過主油路的節(jié)流閥流到換向閥6，再通過電磁閥19，背壓閥11流回油箱。實現(xiàn)釋壓。 頂出缸運動工作循環(huán) （1） 向上頂出 當(dāng)電磁鐵4YA通電，5YA失電，三位四通換向閥6處于中位時，此時頂出缸的進(jìn)油路為： 液壓泵→換向閥19左位→單向節(jié)流閥18→下液壓缸下腔 頂出缸的回油路為： 下液壓缸上腔→換向閥19左位→油箱 （2）停留 當(dāng)下滑塊上移動到其活塞碰到頂蓋時，便可停留在這個位置上。 （3）向下退回 當(dāng)停留結(jié)束時，即操作員取下工件時，啟動開關(guān)，使電磁閥3YA通電（4YA斷電），閥19換為右位。壓力油進(jìn)入頂出缸上腔，其下腔回油，下滑塊下移。進(jìn)油路： 液壓泵→換向閥19右位→單向節(jié)流閥17→下液壓缸上腔 回油路： 下液壓缸下腔換向→閥19右位→油箱 (4) 原位停止 當(dāng)下滑塊退到原位時，是在電磁鐵3YA，4YA都斷電，換向閥19處于中位時得到的。 五、 確定液壓缸主要參數(shù) 按液壓機床類型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M(jìn)時采用差動連接，并通過充液補油法來實現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足的關(guān)系。 快進(jìn)時，液壓缸回油路上必須具有背壓,防止上壓板由于自重而自動下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》表2-2中，可取=1Mpa，快進(jìn)時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計時可取,快退時，回油腔是有背壓的，這時亦按2Mpa來估算。 以單活塞桿液壓缸為例來說明其計算過程。 圖4-3：單活塞桿液壓缸計算示意圖 —— 液壓缸工作腔的壓力 Pa —— 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故：A1=(F/ηm)/(P1-P2/6)=(2.5*105 *9.8)/[(25-2/6)*0.9*106]=0.1104m2 D=(4*A1/π)0.5=0.375m d=(5/6)0.5D=(5/6)0.5*0.375=0.342m 當(dāng)按GB/T2348-93將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時得：D= 400mm，d=360mm。 由此求得液壓缸面積的實際有效面積為： A1=πD2/4=0.1256m2 A2=π(D2-d2)/4=0.0239m2 液壓缸實際所需流量計算 ① 工作快速空程時所需流量 液壓缸的容積效率，取 Q1=0.1256*3/0.96=393(L/min) ② 工作缸壓制時所需流量 Q2=(A1*V2)/ηcv=0.1256*0.04/0.96=5(L/min) ③ 工作缸回程時所需流量 Q3=(A2*V3)/ ηcv=0.0239*3/0.96=393(L/min) 六、 液壓元件的選擇 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足： 液壓泵的最大流量應(yīng)為： 式中液壓泵的最大流量 同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。 qp=KL(∑q)max+∑△q=1.1*（393+2.5）=395.5L/min 1．選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機），柱塞式變量泵有以下的特點： 1） 工作壓力高。因為柱塞與缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。 2） 流量范圍較大。因為只要適當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。 3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。 4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強度得到充分利用，壽命長，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價格昂貴。 根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊《機械設(shè)計手冊》成大先P20-195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。 2．與液壓泵匹配的電動機的選定 　由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動機，則驅(qū)動電機功率為： 選擇電動機 ，其額定功率為18.5KW。 閥類元件及輔助元件的選擇 1. 對液壓閥的基本要求： (1). 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。油液流過時壓力損失小。 (2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大 2. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件型號和規(guī)格 主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過該閥的實際流量，其他還需考慮閥的動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 表3.1：小型壓力機液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格 序號 元件名稱 估計通過流量 型號 規(guī)格 1 斜盤式柱塞泵 156.8 63SCY14－1B 32Mpa，驅(qū)動功率59.2KN 2 WU網(wǎng)式濾油器 160 WU-160*180 40通徑，壓力損失0.01MPa 3 直動式溢流閥 120 DBT1/315G24 10通徑，32Mpa，板式聯(lián)接 4 背壓閥 80 YF3-10B 10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接 5 二位二通手動電磁閥 80 22EF3-E10B 6 三位四通電磁閥 100 34DO-B10H-T 10通徑，壓力31.5MPa 7 液控單向閥 80 YAF3-E610B 32通徑，32MPa 8 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10通徑，16MPa 9 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10通徑，16MPa 10 二位二通電磁閥 30 22EF3B-E10B 6通徑，壓力20 MPa 11 壓力繼電器 － DP1-63B 8通徑，10.5-35 MPa 12 壓力表開關(guān) － KFL8－30E 32Mpa，6測點 13 油箱 14 液控單向閥 YAF3-E610B 32通徑，32MPa 15 上液壓缸 16 下液壓缸 17 單向節(jié)流閥 48 ALF3－E10B 10通徑，16MPa 18 單向單向閥 48 ALF3－E10B 10通徑，16MPa 19 三位四通電磁換向閥 25 34DO-B10H-T 20 減壓閥 40 JF3-10B 管道尺寸的確定 油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計中油管采用鋼管，因為本設(shè)計中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計在彎曲的地方可以用管接頭來實現(xiàn)彎曲。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。 膠管用做聯(lián)接兩個相對運動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。 1. 管接頭的選用： 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。 2. 管道內(nèi)徑計算： （1） 式中 Q——通過管道內(nèi)的流量 v——管內(nèi)允許流速 ，見表： 表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 0.5～1.5 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～6，壓力高，管道短粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5～2.6 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取v=4m/s 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》成大先P20-641查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M272。 (2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑： 取v=2.4m/s d=19mm 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M332。 3. 管道壁厚的計算 式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d——管道內(nèi)徑 m ——管道材料的許用應(yīng)力 Pa， ——管道材料的抗拉強度 Pa n——安全系數(shù)，對鋼管來說，時，取n=8；時， 取n=6； 時，取n=4。 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強度=600MPa; (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 (2). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。 液壓系統(tǒng)的驗算 上面已經(jīng)計算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為20mm,25mm。 但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失無法驗算。 系統(tǒng)溫升的驗算 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 當(dāng)V=10mm/s時，即v=600mm/min 即 此時泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有 即 此時的功率損失為： 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取， 油箱的散熱面積A為 系統(tǒng)的溫升為 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-50 所以驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 七、 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸主要尺寸的確定 1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 設(shè) 計 計 算 過 程 式中 ——液壓缸壁厚(m)； D——液壓缸內(nèi)徑(m)； ——試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍； ——缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管：。 ==22.9 則=22.9*0.4/220=0.42mm取=0.45mm在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進(jìn)行校核。 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為 D1≥D+2=400+2*45=490mm 2) 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P12表2-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。 液壓缸工作行程選 l=300mm 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。 無孔時 有孔時 式中 t——缸蓋有效厚度(m)； ——缸蓋止口內(nèi)徑(m)； ——缸蓋孔的直徑(m)。 液壓缸： 無孔時 t≥79mm 取 t=80mm 有孔時t≥85mm 取 t’=85mm 3)最小導(dǎo)向長度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H稱為最小導(dǎo)向長度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求： 設(shè) 計 計 算 過 程 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。 活塞的寬度B一般取B=(0.6-10)D；缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定； 當(dāng)D<80mm時，??； 當(dāng)D>80mm時，取。 為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即 滑臺液壓缸： 最小導(dǎo)向長度：H≥300/20+400/2=215mm 取 H=220mm 活塞寬度：B=0.6D=240mm 缸蓋滑動支承面長度： l1=0.6d=216mm 隔套長度：C=220-0.5（216+240）=-8mm 所以無隔套。 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。 液壓缸： 缸體內(nèi)部長度L=B+l=240+300+=540mm 當(dāng)液壓缸支承長度LB(10-15)d時，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計算。本設(shè)計不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計時根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 設(shè) 計 計 算 過 程 1) 缸體與缸蓋的連接形式 缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。 本次設(shè)計中采用外半環(huán)連接，如下圖6所示： 圖4.1：缸體與缸蓋的連接方式 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點： (1) 結(jié)構(gòu)較簡單 (2) 加工裝配方便 缺點： (1) 外型尺寸大 (2) 缸筒開槽，削弱了強度，需增加缸筒壁厚2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P15表2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖7所示： 圖4.2：活塞桿與活塞螺紋連接方式 特點： 結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動， 必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機床與工程機械上的液壓缸。 2) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) (1)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機床和工程機械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P16表2-9，在本次設(shè)計中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點為： 導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。 蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。 防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。 參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P17表2-10，在本次設(shè)計中采用O形密封圈。 總結(jié) 經(jīng)過一周的努力喔終于完成了這次液壓課設(shè)，期間我有很多不懂的地方通過查找資料虛心地向同學(xué)請教我克服了這些困難，也能過完成基本簡單的項目了，這次課設(shè)于我來說收獲豐富，它不緊使我對液壓這門課的知識有了更深層次的認(rèn)識，也對我的將來有重大的影響，教會了我如何克服困難，我堅信這次課設(shè)對我以后的工作道路影響巨大。 參考文獻(xiàn) 1、成大先主編?！稒C械設(shè)計手冊》[M] 第四版第四卷 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 2、宋學(xué)義主編。《袖珍液壓氣動手冊》 機械工業(yè)出版社 1995 3、左建民主編?！兑簤号c氣壓傳動》 機械工業(yè)出版社 2007