100t四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計【含9張CAD圖紙和說明書】
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100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計
摘要：本論文論述的是100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)的設計。首先對液壓技術的發(fā)展作了概述，為了適應液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向，即系統(tǒng)重量輕，體積小，效率高，工作可靠，結構簡單，操作、維修、保養(yǎng)方便。在分析了液壓壓力機床液壓傳動的基礎上總結液壓傳動的優(yōu)缺點，提出了合理的設計方案。
根據設計要求，對液壓傳動系統(tǒng)進行工況分析，確定了系統(tǒng)的主要參數。在設計液壓傳動系統(tǒng)時，選用徑向柱塞泵作為系統(tǒng)的動力源，它對既要實現快進行程，又要實現工作進給的執(zhí)行元件是一種理想油源。
液壓裝置的總體布局設計是完成油箱的總體設計以及閥類零件和輔件的選擇后進行的，液壓裝置中各部分元件的布置要均勻，便于裝配、調整、維修和使用并要注意整體的整齊和美觀。采用集中式布置的液壓系統(tǒng)油源與控制及調節(jié)裝置置于主機之外構成一個液壓泵站，裝配維修方便，根本上消除了動力源的振動和油溫對主機的影響。
關鍵字： 100T四柱液壓機 液壓系統(tǒng)設計 液壓缸 GE系列閥
指導老師簽名：
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數據)及設計技術要求：
設計原始資料: 1.公稱力:1000KN;;
2.液體最大工作壓力25MPa。
設計技術要求：1.滑塊最大行程:600mm ;
2.滑塊行程速度:空程:27mm/s，工作:10-14mm/s，回程為80mm／s;
3.滑塊下平面至工作臺面最大距離為800mm， 工作臺720×580 mm；
4.采用GE系列液壓元件
5.英文資料翻譯忠實原文；；
6.圖設計規(guī)范，符合制圖標準
7.畢業(yè)設計論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內容及完成時間：
1.查閱資料，撰寫開題報告； (2周) 2月23日-3月8日
2.英文資料翻譯； (1周) 3月9日-3月15日
3.設計100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)原理圖； (2周) 3月16日-3月29日
4.設計100T四柱液壓機機液壓站裝配圖； (4周) 3月30日-4月26日
5.設計液壓油缸及主要零件； (3周) 4月27日-5月17日
6.編寫設計說明書（畢業(yè)論文）； (3周) 5月18日-6月7日
7.畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯。 （2周）6月8日-6月19日
Ⅳ 、主 要參考資料：
［1］.章宏甲,黃誼.液壓傳動.北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.9
［2］.路甬祥.液壓氣動技術手冊.北京: 機械工業(yè)出版社, 2003.
［3］.劉新德.袖珍液壓氣動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1
［4］.雷天覺.液壓工程手冊. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1990.4
［5］.成大先.機械設計手冊.北京:化學工業(yè)出版社，2004.1
［6］. Fitch E C. Hong I T. Contamination for the Fluid power. Industry HIAC/ROYCO 1990
［7］.大連第二液壓件廠.液壓元件疊加閥. 大連:第二液壓件廠，2000.10
［8］.廖念釗, 古瑩菴, 莫雨松等, 互換性與技術測量 北京：中國計量出版社,2002.1
航空與機械工程 學院 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 班
學生（簽名）：
日期： 自 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
機械制造工程 系（室）主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權使用授權書
本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
1
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計
專 業(yè) 名 稱
班 級 學 號
學 生 姓 名
指 導 教 師
年 12 月 25 日
說 明
開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據及課題的意義、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內容。以下填寫內容各專業(yè)可根據具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內容應保持一致。
一、選題的依據及意義：
畢業(yè)設計課題為100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計。液壓機具有獨立的動力機構和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實現調整、手動及半自動三種工作方式：機器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和范圍，均可根據工藝需要進行調整，并能完成頂出工藝，可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時及自動回程。液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術，它的歷史雖然并不長，但是作用在機械行業(yè)確是十分突出的，液壓壓力機是一種用靜壓來加工金屬、塑料、橡膠、粉末制品的機械，在許多工業(yè)部門得到了廣泛的應用。壓力機的類型很多，其中四柱式壓力機最為典型，應用也最為廣泛。
由于這個課題與我將來的工作息息相關，所以我選了這個課題，希望自己能更親身了解液壓系統(tǒng)設計的整個過程，讓自己學到更多知識，為今后的工作做好充分的準備。
二、國內外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
液壓傳動技術是機械設備中發(fā)展最快的技術之一。液壓技術是實現現代化傳動與控制的關鍵技術之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。據統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產值的2%~3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術使用率較低，努力擴大其應用領域，將有廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動技術具有獨特的優(yōu)點，如:液壓技術具有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動力，易實現直線運動等優(yōu)點；氣動傳動具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結構簡單等優(yōu)點，并易與微電子、電氣技術相結合，形成自動控制系統(tǒng)。因此，液壓氣動技術廣泛用于國民經濟各部門。但是近年來，液壓氣動技術面臨與機械傳動和電氣傳動的競爭，如：數控機床、中小型塑機已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術存在滲漏、維護性差等缺點。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術的優(yōu)點，克服缺點，注意和電子技術相結合，不斷擴大應用領域，同時降低能耗，提高效率，適應環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產品參與市場競爭是否取勝的關鍵。
當前，液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、伺服控制、數字控制等技術上也有許多成就。但是我覺得國內在液壓壓力機的系統(tǒng)設計上，與某些發(fā)達國家相比有些落后，特別是在液壓的元件上，我們的工藝以及一些技術要求都比不上別人，然而在科技發(fā)達的，發(fā)展行業(yè)迅猛增加的21世紀，對于一些機床的要求是非常的高，需求量也是非常大的。
國內對于液壓壓力機的需要是肯定的，但是國內生產的液壓壓力機的質量，精度，技術遠不如國外，在某些產品上，國內的生產技術還是不夠，很多的領域還是依靠進口，應加強國際同行間的交流與合作，實現雙贏。我們在發(fā)展本國液壓件過程中，仍需要向先進國家學習。同時，也應該歡迎國外企業(yè)來華進行技術交流，洽談合資合作，共同推進我國高新液壓件產業(yè)的發(fā)展。
三、研究內容及實驗方案：
課題主要是研究100T四柱液壓機它的系統(tǒng)的一個設計，主要讓它實現1個工作循環(huán)，即：快速下行→慢速加壓→保壓延時→快速返回→原位停止。
1. 課題的要求及主要參數：
1）、公稱力1000KN，液體最大工作壓力25MPa；
2）、滑塊行程：600mm；
3）、滑塊行程速度：空程為27mm/s，工作為10-14mm/s,回程為80mm/s；
4）、滑塊下平面至工作臺面最大距離為800 mm，工作臺600×480mm；
5）、采用GE系列閥液壓元件；
6）、要求英文資料翻譯忠實原文；
7）、要求圖設計規(guī)范，符合制圖標準；
8）、畢業(yè)設計論文敘述條理清楚，設計計算準確，論文格式規(guī)范。
2.研究內容：
1）、分析工況，設計100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)原理圖，選擇液壓元件，驗算液壓性能。
2）、設計100T四柱液壓機液壓站及繪制裝配圖。
3）、設計計算液壓缸的主要參數，并完成液壓油缸及主要零件圖。
四、目標、主要特色及工作進度
目標：完成100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計。
主要特色：
1、液壓站與液壓機單獨設計。
2、采用GE系列閥。
工作進度：
1、查閱資料，撰寫開題報告； (2周) 2月16日- 3月1日
2、英文資料翻譯； (1周) 3月 2日- 3月 8日
3、設計100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)原理圖； (2周) 3月 9日- 3月29日
4、設計100T四柱液壓機液壓站裝配圖； (4周) 3月30日-4月26日
5、設計液壓油缸及主要零件； (3周) 4月27日-5月17日
6、編寫設計說明書（畢業(yè)論文）； (3周) 5月18日- 6月7日
7、畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯。 (2周) 6月 8日- 6月19日
五、參考文獻
[1].章宏甲，黃誼.液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2000.9
[2].雷天覺.液壓工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990.4
[3].路甬祥.液壓氣動技術手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003.
[4].劉德新.袖珍液壓氣動手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1
[5].成大先.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004.1
[6].Fitch E C.Hong IT.Contamination for the Fluid power.Industry HIAC/ROYCO 1990
[7].大連第二液壓件廠.液壓元件疊加閥.大連：第二液壓件廠.2000.10
[8].廖念釗，古瑩罨，莫雨松等， 互換性與技術測量 北京：中國計量出版社，2002.1
[9].左健民.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，1990.4
[10].王積偉.液壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2006.
[11].周士昌.液壓系統(tǒng)設計圖集.北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[12].官忠范.液壓傳動系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社，1997.
[13].李壽剛.液壓傳動.北京：北京理工大學出版社，1994.
目 錄
1 引言 1
2 100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 2
2.1 液壓系統(tǒng)的設計要求 2
2.1.1 主要結構及總體布局 2
2.1.2 液壓傳動系統(tǒng)的技術要求 2
2.1.3 對液壓系統(tǒng)工作性能等方面的要求 2
2.1.4 工作環(huán)境和工作條件 2
2.1.5 其它方面的要求 2
2.2 系統(tǒng)工況分析及確定系統(tǒng)參數 2
2.2.1 分析系統(tǒng)工況 3
2.2.2 負載圖和速度圖的繪制 3
2.2.3 確定主要參數 4
2.3 擬定液壓傳動系統(tǒng)草圖 5
2.3.1 確定液壓傳動系統(tǒng)的類型 5
2.3.2 選擇液壓回路 6
2.3.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 9
2.4 液壓元件的選擇及計算 10
2.4.1 液壓泵的選擇 10
2.4.2 疊加閥簡介及其選擇 11
2.4.3 輔助元件的選擇 12
2.4.4 管件的選擇及計算 13
2.5 液壓油缸的設計 14
2.5.1 選擇液壓缸的類型 14
2.5.2 液壓缸主要參數的確定 15
2.5.3 液壓缸結構設計 15
2.6 油箱的設計 23
2.6.1 油箱的容量設計 23
2.6.2 油箱的結構設計 24
2.7 液壓傳動裝置的總體設計 25
2.7.1 液壓傳動裝置的形式 25
2.7.2 液壓元件的配置方式 25
2.7.3 對液壓傳動裝置的一般要求 27
2.8 液壓系統(tǒng)性能的驗算 27
2.8.1 回路壓力損失的驗算 27
2.8.2 發(fā)熱溫升驗算 27
2.9 液壓傳動系統(tǒng)的安裝、配管 28
2.9.1 系統(tǒng)安裝前注意事項 28
2.9.2 系統(tǒng)安裝時注意事項 28
2.10 從各方面對整個設計進行檢查 29
2.11 100T四柱液壓機液壓元件的驗收標準 29
2.11.1 變量葉片泵的驗收標準 30
2.11.2 油缸的驗收標準 31
2.11.3 調速閥的驗收標準 32
結論 34
參考文獻 35
致謝 36
The design of hydraulic system of 100T Four-column Hydraulic Press
Abstract: This article introduced the design of the hydraulic system of 100T Four-column Hydraulic Press. At first the article introduced the hydraulic technology in short. In order to meet the development of the hydraulic pressure system, namely, its little weight, small volume, high efficiency, easy structure, convenient operation maintenance.On the base of analysis of the hydraulic system of machine tool, the author concluded the advantage and the shortcoming of the hydraulic technology, and then lodged the project to design.
The author did some analysis of the hydraulic system on the requestion of the design. And decided the main parameter of the system. When designing the hydraulic, the author selected many new type of hydraulic component. The author selected the viable vane type pump with limiting—pressure as the equipment of energy resource. The equipment is the best device table feed.
The design of layout is being done after hydraulic installation of the overall complete oil valve and the layout of supplementary installation and all valve kind of elements is being done, in hydraulic installation each partial elements arrange to want even, assemble and adjust easily , repair and use and want proper notice. Design to adopt concentration type arrange will the oil source of hydraulic system, control and regulating unit sets up besides main computer, form a hydraulic pump station, assembly maintenance is facilitated , on foundation, have eliminated oil and the vibration of power source to warm up the influence for main computer.
Key words: 100T Four-column Hydraulic Press Design of hydraulic system Hydraulic cylinder GE series valve
Signature of the Instructor:
1 引言
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。液壓傳動系統(tǒng)由液壓泵、閥、執(zhí)行器及輔助件等液壓元件組成。它是把液壓泵或原動機的機械能轉變?yōu)橐簤耗埽缓笸ㄟ^控制、調節(jié)閥和液壓執(zhí)行器，把液壓能轉變?yōu)闄C械能，以驅動工作機構完成所需求的各種動作。
?液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。1、動力元件（油泵）它的作用是把液體利用原動機的機械能轉換成液壓力能；是液壓傳動中的動力部分。2、執(zhí)行元件液壓馬達）它是將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，馬達做旋轉運動。3、控制元件包括壓力閥方向閥等。它們的作用是根據需要無級調節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進行調節(jié)控制。1、液壓傳動的優(yōu)點：（1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內平穩(wěn)的自動調節(jié)牽引速度，并可實現無極調速；（3）換向容易，在不改變電機旋轉方向的情況下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；（5）由于采用油液為工作介質，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；（6）操縱控制簡便，自動化程度高；（7）容易實現過載保護。
隨著應用了電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的發(fā)展和應用，液壓傳動技術也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動技術已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防尖端產品不可缺少的重要技術。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、100T四柱化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關鍵。本文從液壓現場總線技術、自動化控制軟件技術、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術等方面介紹液壓傳動技術發(fā)展動態(tài)。
本文研究內容是100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)設計，該文的設計過程基本上體現了一個典型的液壓傳動系統(tǒng)的設計思路。
2 100T四柱液壓壓力機液壓系統(tǒng)設計
2.1液壓系統(tǒng)的設計要求
2.1.1 主要結構及總體布局
100T四柱液壓機是一種用靜壓來加工金屬、塑料、橡膠、粉末制品的機械。在許多工業(yè)部門得到了廣泛的應用。課題所設計的液壓系統(tǒng)是100T四柱液壓機液壓系統(tǒng),主要是完成系統(tǒng)原理圖和該系統(tǒng)主要零件的結構及有關設計計算。液壓泵及GE系列液壓元件的選用，液壓缸采用單作用活塞液壓缸，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件安裝在機床的床身上，與液壓供油裝置分開布置，避免兩者之間形成振動干涉。
2.1.2 液壓傳動系統(tǒng)的技術要求
1) 公稱力：1000N；液體最大工作壓力25MP；
2) 滑塊行程：600mm；
3) 滑塊行程速度：空程為27mm/s，工作為10-24mm/s，回程為80mm/s；
4) 滑塊下平面至工作臺面最大距離為800mm，工作臺720×580mm；
5) 采用GE系列液壓元件 ；
2.1.3對液壓系統(tǒng)工作性能等方面的要求
液壓壓力機要求整個液壓系統(tǒng)在工作時必須平穩(wěn)可靠，各種位置精度的要求在系統(tǒng)安裝時確定。保證液壓系統(tǒng)的高效率和較高的自動化率。
2.1.4工作環(huán)境和工作條件
本課題所設計的液壓壓力機在普通車間使用，工作環(huán)境要求不高，對環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況沒有特殊的要求，液壓系統(tǒng)的安裝必須穩(wěn)定，避免對機床造成直接的沖擊振動。
2.1.5 其它方面的要求
本課題所設計的液壓系統(tǒng)對重量、外形尺寸、經濟性沒有特殊的要求 ，但必須符合一些公認的普遍設計原則：重量輕、體積小、成本低、效率高、結構簡單、工作可靠、使用維護方便。并且系統(tǒng)所有的連接閥均按疊加閥系列設計。
2.2系統(tǒng)工況分析及確定系統(tǒng)參數
本章在明確了液壓系統(tǒng)的設計要求后，針對設計系統(tǒng)在性能和動作方面的特性，確定了設計系統(tǒng)的工作壓力，以及液壓缸的行程，工作速度，回程速度等等的一些具體的系統(tǒng)主參數。
2.2.1分析系統(tǒng)工況
對液壓系統(tǒng)進行工況分析，就是要查明它的每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的運動速度和負載的變化規(guī)律。當用理論分析確定系統(tǒng)的實際負載時，就需要確定工作負載、慣性負載和阻力負載。
(1) 空程
上液壓缸的上滑塊在液壓力的作用下快速下行，承受了阻力負載、慣性負載。
由計算，其中=25、=12560、=0.5、=37994
求得F=62957000N
(2) 慢速加壓
液壓缸的活塞桿在液壓力的作用下快速靠近工作面，接觸后緩慢加壓。
由計算，求得F=94357000N
(3) 保壓延時
液壓缸的活塞桿在液壓力的作用接觸工作面后，增加液壓力，使之達到所需的數值，并保持一段時間，使加工零件表面的粗糙度達到要求。
(4) 快速返回
液壓缸的活塞桿在完成了工作任務后，需快速返回到指定的位置，有利于下一個工步的完成，為下一個工作零件做準備。
由計算，求得F=29500300N
(5) 原位停止
液壓缸的上、下活塞桿在完成了工作任務，返回到指定位置，并停止。操作者將工作面上的以加工好的零件取出，為下一個零件準備。
至此，液壓系統(tǒng)的一個工作循環(huán)就完成了，直到下一次開按鈕，第二個工作循環(huán)才開始。
2.2.2負載圖和速度圖的繪制
負載圖按上面數值繪制，如圖1所示。速度圖按已知數值v1=27、v2=12、、滑塊行程 =600mm等繪制。
如圖2-1 液壓壓力機液壓缸的負載和速度如下圖所示：
圖2-1 壓力機液壓缸的負載和速度圖所示
2.2.3確定主要參數
(1) 確定系統(tǒng)的工作壓力
系統(tǒng)工作壓力由設備類型、載荷大小、結構要求和技術水平而定。系統(tǒng)壓力高省材料、結構緊湊、重量輕、是液壓的發(fā)展方向，但要注意治漏，噪聲控制和可靠性問題的妥善處理，具體選擇參考《機械設計手冊》表20-2-11;
本畢業(yè)設計課題給出液壓系統(tǒng)的液體最大工作壓力為25Mpa。
(2)計算液壓缸主要尺寸
公稱力F=1000KN=1×106KN,液體最大工作壓力P=25MP=25×106，求得活塞面積==0.04，所以==0.04,即D=0.2257m=225.7mm。查表取D=220mm。
根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：
= d=179.07
按標準取d=。
由以上數據求出液壓缸實際有效面積如下：
無桿腔：= =37994
有桿腔：==12560
活塞桿面積：A=-=25434
(3) 確定液壓缸的運動速度
本課題給定了液壓缸的工作速度為：
空程速度：27
工作速度：12
回程速度：80
(4) 確定活塞桿的最大行程
本設計課題給定了活塞桿最大行程為600mm。
(5) 確定液壓缸的流量
液壓缸的流量通過工作速度和液壓缸的內徑來確定。液壓缸的空程速度為V1 =27，工作速度為V2 =12，回程速度為V3=80.
空程：Q1=V1×D2=0.027m/s××(0.22)2=0.001026m3/s=61.56L/min；
工作：Q2 = V2×D2=0.012m/s××(0.22)2=0.000456m3/s=27.36L/min；
回程：Q3=V3×（D2-d2）=0.08m/s××(0.222-0.182）=0.001m3/s
=60L/min。
針對不同零件的具體加工要求，系統(tǒng)的流量可以通過控制元件調速閥來調節(jié) 。
2.3擬定液壓傳動系統(tǒng)草圖
液壓傳動系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結構組成上來具體體現設計任務所提出的各項要求，它包括三項內容：確定液壓傳動系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定液壓傳動系統(tǒng)的類型就是在根據課題提供的要求下，參照100T四柱液壓機液壓系統(tǒng)的具體特點，選擇適合的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是在根據課題提供的要求和液壓傳動系統(tǒng)具體運動特點，選擇適合本課題的液壓回路。組成液壓系統(tǒng)就是在確定各個液壓回路的基礎上，將各個液壓回路綜合在一起，根據課題的實際要求，對液壓系統(tǒng)草圖進行適當的調整和改進，最終形成一個合理有效、符合課題設計要求的液壓傳動系統(tǒng)圖。
2.3.1確定液壓傳動系統(tǒng)的類型
液壓傳動系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調速方式和散熱要求。一般的設計，凡具備較大空間可以存放油箱且不另設置散熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調速或容積---節(jié)流調速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸送給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱。開式回路結構簡單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和臟物易進入回路；凡容許采用輔助泵進行補油并通過換油來達到冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點是雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡單，用油不多而且動作迅速，但閉式回路也有其缺點，就是回路的散熱條件較差，并且所用的雙向液壓泵比較復雜而且系統(tǒng)要增設補、排油裝置，成本較高，故應用還不普遍。
本課題設計的液壓系統(tǒng)，空間不受限制，不需另設置散熱裝置，且系統(tǒng)只需完成簡單的動作，從而系統(tǒng)的結構簡單。另外，控制油路可用節(jié)流閥調節(jié)液壓缸的運動，所以本課題設計的液壓傳動系統(tǒng)類型采用開式。
2.3.2選擇液壓回路
各種液壓回路是根據系統(tǒng)的設計要求和工況圖從各自的多種成熟結構方案中評比挑選出來的。選擇工作從對主機主要性能起決定性影響的回路開始。首先要確定基本回路，因為它是決定主機動作和性能的基礎，然后在此回路的基礎上再增設其它一些輔助回路及輔助元件，以便完整地實現技術要求。
1）調壓回路
調壓回路的功用在于調定和限制液壓源的最高工作壓力，使它不超過某一預先調定好的數值，或使工作機構在運動過程中的各個階段具有不同的工作壓力。這里選擇溢流閥單級調壓回路。溢流閥開啟壓力可通過調壓彈簧調定，如果調定溢流閥調壓彈簧的頂壓縮量，便可設定供油壓力的最高值。系統(tǒng)的實際工作壓力有負載決定，當外負載壓力小于溢流閥調定壓力時，溢流閥處無溢流流量，此時溢流閥起安全閥作用
為保證系統(tǒng)安全工作，除了在泵的出口并聯一個溢流閥，以限定系統(tǒng)壓力；還要在其遠程控制端連一個電磁換向閥，使系統(tǒng)卸荷，這樣變量泵可在空載下迅速啟動，還可減少油液發(fā)熱。
簡圖如下：
圖2-2 壓力控制回路
2）換向回路
往復直線運動換向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機運動部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準確地變換運動方向。簡單的換向回路只須采用標準的普通換向閥，但是在換向要求高的主機（例如，各類磨床）上換向回路中換向閥就須特殊設計。這類換向回路還可以按換向要求的不同而分成時間控制制動式和行程控制制動式兩種。
為了便于平臺在任意位置停止，使調整方便，故采用三位四通“O”型機能的電磁換向閥換向，同時用一個二位二通電磁閥實現快進與工進之間的轉換。
簡圖如下：
圖2-3 換向回路
3）調速回路和油路循環(huán)形式的確定
節(jié)流調速回路是通過改變流量控制閥的通流面積來控制和調節(jié)進入或流出執(zhí)行元件的流量，從而達到調速的目的。這種調速回路具有結構簡單、工作可靠、成本低、使用維護方便、調速范圍大等優(yōu)點；然而，由于它的能量損失大、效率低、發(fā)熱大，且負載特性較差，故一般多用于功率不大、負載變化不大的場合。
根據流量控制閥在回路中的位置，節(jié)流調速回路分為進油節(jié)流調速、回油節(jié)流調速、旁路節(jié)流調速和復合節(jié)流調速等幾種。
由上章工況分析可看出，本課題所設計的液壓系統(tǒng)在快進、快退階段，所需壓力較低、流量較大，且持續(xù)時間較短；而系統(tǒng)在工作進給階段，所需壓力較高、流量較小，持續(xù)時間較長。同時考慮到所設計的液壓系統(tǒng)功率不大，工作負載為阻力負載，且工作過程中變化不大，故選用出口節(jié)流調速回路。
本設計選用單向出口節(jié)流調速回路。用溢流閥和串聯在執(zhí)行元件出油路上的流量控制閥調節(jié)流出執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度。
由于系統(tǒng)采用節(jié)流調速方式，系統(tǒng)必為開式循環(huán)形式。
簡圖如下頁所示：
圖2-4 調速回路
4) 保壓回路
保壓回路的功用使是系統(tǒng)在液壓缸不動或僅有極微小的位移下穩(wěn)定的維持住壓力。最簡單的保壓回路就是使用密封性能較好的液控單向閥的回路，但閥類元件出的泄漏使這種回路的保壓時間不能維持很久。下圖是一種采用0型三位四通換向閥的保壓回路，其工作原理是利用三位四通換向閥的中位機能進行系統(tǒng)保壓。這時液壓泵卸荷。這種回路保壓時間長，壓力穩(wěn)定性高，適用于保壓性能較高的中壓系統(tǒng)等。
圖2-5 保壓回路
5）鎖緊回路
這種回路的功用在于通過切斷執(zhí)行元件的進油、出油通道來使它停在規(guī)定的位置上。鎖緊回路應能滿足可靠、迅速、平穩(wěn)、持久等要求。
簡圖如下：
圖2-6 鎖緊回路
2.3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖
一個液壓系統(tǒng)都是由許多的的回路組合而成，所以將上面的幾個回路的圖形進行拼搭，組合在一起.。再根據本設計課題的實際要求需采用疊加閥技術，故需要將所選液壓元件轉換成疊加閥系列元件，并對圖形進行必要的修改和整理；
(1) 將調速閥換成單向調速閥，添加一個單向閥，有利于實現對液壓缸的快進的調節(jié)。
(2) 為了有效的監(jiān)控液壓機的壓力變化，在溢流閥前加一個壓力表。
經過修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖便如圖2-5所示，它在各方面都比較合理、完善了，能夠基本達到本課題的設計要求。
原理圖如下：
圖2-7 液壓系統(tǒng)原理圖
2.4液壓元件的選擇及計算
2.4.1液壓泵的選擇
根據系統(tǒng)要求和設計方案，選擇合適的液壓元件，對液壓系統(tǒng)有很大的決定作用，所以對液壓元件一定要有合理的選擇。
1）液壓泵
液壓泵是系統(tǒng)的能源裝置，它給系統(tǒng)提供壓力油，在液壓系統(tǒng)中起心臟作用，液壓泵的選擇是否恰當，直接影響系統(tǒng)的工作性能。
由工況分析可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相對于快進、快退行程的低壓大流量和相應于工進行程的高壓小流量兩個階段所組成，其最大流量和最小流量之比很大，其相應的時間比有很小。這表明，系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中的絕大多數時間內處于高壓小流量工作。
從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，選用單定量泵油源顯然是不合理的，但是由于額定壓力（25Mpa）較大，所以這里選用柱塞泵供油。它和調速閥組成的容積——節(jié)流聯合調速回路，一方面可以保證運動的平穩(wěn)性及速度的穩(wěn)定，另一方面可實現流量適應，減小系統(tǒng)功率的損失和系統(tǒng)發(fā)熱。
因此液壓泵選用徑向柱塞泵。
a、確定液壓泵的最大工作壓力:
≥
式中：P1―――液壓缸的最大工作壓力25Mpa;
―――從液壓泵出口到液壓缸的入口之間總的管路損失?？梢园磳嶒灁祿x取，管路簡單，流速不大的取=（0.2～0.5）Mpa,管路復雜，進口有調速閥的取=（0.5～1.5）Mpa；
由工況分析一節(jié)可清楚看到，液壓缸的最大工作壓力出現在工進階段，
=25Mpa。
由于工進階段液壓缸輸入流量很小，進油路中元件較少，故泵至缸間的進油路壓力損失選取=0.4Mpa，所以，≥25+0.4=25.4Mpa；
b、 確定液壓泵的流量:
液壓缸的輸出流量為：≥
式中：k――系統(tǒng)泄漏系數,一般取k=1.1～1.3
――同時動作的液壓缸的最大總流量，對于在工作過程用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥最小溢流量，一般取,最大流量出現在快進階段，所以
Qp=1.2（60L/min+）＝75.6L/min
c、選擇液壓泵和電動機的規(guī)格:
根據以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵形式，從手冊中查得相應的液壓泵，不同類型和規(guī)格的液壓泵，其額定工作壓力也不同。選擇液壓泵的額定工作壓力時，選取的額定壓力要比最大工作壓力大25%左右，以便留出適當的壓力儲備。電動機的選擇要與泵相配合，以滿足泵的要求， 根據壓力和流量的不同選擇液壓泵和電動機。設計要求該系統(tǒng)工作效率高，發(fā)熱少，能耗低，結構簡單，因此該設計選擇JB-※型徑向柱塞泵（型號為JB-G73），根據《液壓工程手冊》查得。同時由產品樣本查的此泵驅動功率為10KW，此值完全能滿足系統(tǒng)需要。選擇驅動電機型號為JB-218-300型，其額定功率為55KW，轉速為1500r/min。
根據上面選定的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可綜合液壓缸在各工作階段的實際進、出流量，運動速度和持續(xù)時間，從而為選擇其他液壓元件及性能計算打下基礎。
2.4.2 GE系列閥簡介及其選擇
1) 概述
GE系列液壓閥包括壓力、流量、方向控制三大類，全系列共計70個品種，近3000種規(guī)格某些液壓閥是根據液壓系統(tǒng)發(fā)展的特殊需要而開發(fā)的，以滿足廣大用戶的需要。目前GE系列閥已在機床、造紙、注塑、等行業(yè)廣泛應用，主機單位反應使用情況良好。
3) GE系列閥的選用
根據液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過閥類元件和輔助元件的實際流量，結合本課題設計要求，選出液壓元件的具體型號和規(guī)格，如下：
(1) 三位四通電磁換向閥：3WE6-50/W110R
(2) 溢流閥： YF3-10L
(3) 電動單向調速閥： 2FRM-16
(4) 單向順序閥： DZ25DP-10
(5) 二位二通電磁換向閥：22B(E)-H6B
(6) 壓力表開關： KF-L8/20E
其中由于GE系列液壓閥規(guī)格限制，選用二位四通電磁閥代替原系統(tǒng)圖中的二位二通電磁閥，其具體操作為：堵A口，油路循環(huán)為P-B,T口回油。
2.4.3輔助元件的選擇
1）濾油器的選擇
濾油器在選擇中必須要考慮的主要因素：過濾液的性質及與過濾材料的相容性；通過濾油器的流量及流量的變化與波動程度；系統(tǒng)的工作壓力以及壓力壓力是穩(wěn)態(tài)的還是時變的；系統(tǒng)的工作溫度，以及系統(tǒng)要求的過濾精度等。
選擇濾油器應注意以下幾點：
(1) 安裝濾油器時要注意濾油器殼體上標明的液流方向，正確安裝在系統(tǒng)中；
(2) 當濾油器壓差指示器顯示紅色信號時，要及時清洗或更換濾芯；
(3) 在清洗或更換濾芯時，要防止外界污染侵入工作系統(tǒng)；
(4) 清洗金屬編織方孔網濾芯原件時，可用刷子在汽油等中刷洗；
(5) 濾芯元件在清洗時，應該堵住濾芯端口，防止清洗下的污物進入濾芯內腔造成內污染；
過濾器的工作能力，取決于濾芯的過濾面積，濾芯本身的性能、油的粘度與溫度、過濾前后的壓力差以及油中固體顆粒的含量。過濾出入口的壓差越大，阻力越小時，過濾的出油能力越大。
根據上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號: XU-50×200
2）空氣濾清器的選擇
一般應在油箱蓋上設置空氣過濾器，它包括空氣過濾器和注油過濾網。選擇：。技術參數：空氣阻力＜0.02Mpa，加油網孔0.5mm。
3）選擇壓力表
選擇： Y-150T
4）選擇液位儀
一般在油箱側壁上設置液位計，以指示液面位置。液位計應設置在加油時容易看到的地方。選擇： YWZ-125T
2.4.4管件的選擇及計算
1) 確定油管的內徑
液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設計及管道的安裝應具體考慮。
油管的管徑不宜選得過大，但也不能選得過小。過大，容易使液壓裝置的結構龐大；過小，容易使管內液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大或產生振動和噪音，影響正常工作。薄璧易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問題。因此在強度保證的情況下，管壁可盡量選的薄些。
管道的內徑
d=
式中：Q---通過管道的流量：
V---管內允許流速：
允許流速的推薦值如下表 表1
液體流經的管道
推薦速度
液壓泵吸油管道
0.6---1.5，一般常取1
液壓系統(tǒng)壓油管道
2.5---5，壓力高，管道短，粘性小，取最大值
液壓系統(tǒng)吸油管道
1.5---2
因此管道直徑計算如下：
液壓泵吸油管道：
==0.036m 取=40mm
液壓系統(tǒng)壓油管道：
==0.016m 取=20mm
液壓系統(tǒng)回油管道：
==0.029m 取=30mm
2) 管路、管接頭的選擇
管接頭是油管與油管，油管與液壓元件之間的可拆式連接件，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，工藝性好等各項要求。
管路旋入端用的連接螺紋采用國家標準米制錐螺紋（ZM）和普通細牙螺紋（M）。細牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或O型密封圈進行端面密封。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設計及管道的安裝應具體考慮。
這里選用卡套式端直通管接頭（GB3733.1-83）,這種管接頭具有結構簡單，性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接等一系列優(yōu)點，是液壓、氣動系統(tǒng)中較為理想的管路連接體。
2.5液壓油缸的設計
液壓油缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉換為機械能，以實現直線往復運動的能量轉換裝置。由于液壓缸結構簡單，工作可靠，在鍛壓設備中應用廣泛。
2.5.1選擇液壓缸的類型
隨著液壓技術的飛速發(fā)展和普遍應用，液壓缸的類型也逐漸繁多。機床上用的液壓缸大致可分為三類：活塞式液壓缸，柱塞式液壓缸，擺動式液壓缸。本設計課題為100T四柱液壓機，屬于高壓缸。本液壓缸需要來回直線運動，故不選用擺動式液壓缸；而柱塞缸只能實現一個方向的運動，反向運動要靠外力，通常成對反向布置使用，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運動時由缸蓋上的導向套來導向，不但結構復雜，而且動作不夠靈敏，不能滿足本課題的要求；綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。單作用活塞缸的活塞、活塞桿和導向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個互不相通的油管，當活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時，可實現工作進程，當從反方向進油和回油是，可實現回程。
2.5.2液壓缸主要參數的確定
由以上計算可知該液壓缸的最大驅動力約為1000KN，液體最大工作壓力為25Mpa，油缸行程最小行程應滿足600mm，油缸工作速度為12和空程速度為27、回程速度為80。
在確定液壓系統(tǒng)主要參數時已得出：
液壓缸內徑 D=220mm
活塞桿直徑 d=180mm
已取標準內徑。
2.5.3液壓缸結構設計
液壓缸基本上可以分為活塞和活塞桿，缸筒和缸蓋，密封裝置和緩沖裝置。在設計過程中，根據要求結合實際設計要求設計出結構合理，并能實現工作要求的液壓缸。
1）缸筒的設計
（1）缸筒的結構和材料
一般情況下，缸筒和缸蓋的結構形式和使用材料有關。在此液壓缸筒用45號鋼?？杀ＷC結構通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設計要求。
（2）對缸筒的要求
a.內表面與活塞密封件及導向套的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，
尺寸公差等級和形位公差等級足以活塞密封件的密封性。
b.有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力，而不至產生永久變形以及
能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不至產生彎曲。
（3）缸筒的強度校驗
在前一節(jié)中我們已經確定了缸筒的內徑，為180mm，擬選缸筒厚度為10mm,則外徑為200mm，現在校驗它的強度。
額定壓力必須要小于一個值，這樣缸筒才是符合強度要求的，即：
≤0.35×
式中：---液壓缸額定壓力
---液壓缸外徑
---液壓缸內徑
---材料的極限應力
所以：
≤0.35××400
≤26.6
本設計課題給定的為25.4，所以缸筒工作安全。
（4）液壓缸固定螺栓直徑校核
≥
式中： Z---固定螺栓數，取Z=8(均布) ；
F---液壓缸負載；
k---螺紋擰緊系數k=（1.12-1.5），這里取1.3；
[]--- /(1.2—2.5), 為材料的屈服極限
因為：Z取得較小的值時，螺栓的直徑將會變大，從而加大安裝空間，可能會發(fā)生安裝是干涉的情況；如果Z值取得太大，則勢必加大調整時的難度，經過綜合考慮，這里取Z=8。
所以：
≥=23.1mm
選取標準值為24mm。根據實際情況，選取普通圓柱螺栓。由《機械設計指導》查的該螺栓的規(guī)格為24。
（5）缸筒制造加工要求
a.缸筒端面的垂直度公差值可按照7級精度選取。
b.缸筒內徑的圓度公差值可按9、10、11級精度選取，圓柱度公差值應該按照8級精度選取。
c.熱處理調質，硬度為HB241—285.缸體內表面鍍鉻，厚度為30-40微米,鍍后研磨或者拋光。
缸筒的零件圖如下圖所示：
圖2-9 缸筒
2）活塞的設計
由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不能過緊，也不能有間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內部泄露，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。
（1）活塞材料
查書《液壓工程手冊》，可知：
無導向環(huán)活塞：用高強度鑄鐵HT200～300或球墨鑄鐵。
有導向環(huán)活塞：用優(yōu)質碳素鋼20號、35號及45號。
本設計采用有導向環(huán)的活塞，因此選用35號鋼。
（2）活塞結構型式
根據密封裝置型式來選用活塞結構型式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞四周上開溝槽，安置密封圈，結構簡單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結構多樣，主要受密封型式決定。組合式活塞大多可以多次拆裝，密封件使用壽命長。
依據以上知識,本設計采用整體式活塞。
（3）活塞的尺寸確定
活塞的外徑應略小于缸筒的內徑，活塞與缸筒之間是用密封圈來連接的。其內孔的大小是根據與之相配合的活塞桿的直徑來確定的。根據密封圈的大小來確定槽的深度和寬度。
（4）活塞的密封
密封形式與活塞的結構有關，可根據液壓缸的不同作用和不同工作壓力來選擇,一般有密封圈密封、活塞環(huán)密封、間隙密封。這里采用O形加擋圈密封。密封圈的選定根據《液壓工程手冊》GB3452.3-88選定尺寸和類型。
（5）活塞的技術要求
a.外徑的圓柱度公差值，按9、10或者11級精度選取。
b.端面對內孔軸線的垂直度公差值，應該按照7級精度選取。
c.活塞外徑對內孔的徑向跳動公差值，按7、8級精度選取。
圖2-10 活塞
3）活塞桿的設計
(1) 活塞桿的結構與材料
活塞桿的材料為45號鋼，采用實心結構。其兩個端部均采用螺紋連接，當活塞桿的端部為螺紋連接時，其尺寸可依據GB2350-80液壓缸、氣缸活塞桿螺紋尺寸系列查表求得。
(2) 活塞桿尺寸的確定
活塞桿的總長要根據油缸的行程來確定，本課題的工作臺行程為600㎜，再綜合其它方面的要求，我選取活塞桿的總長為800mm。
(3) 活塞桿的技術要求
a 安裝活塞的軸肩端面與活塞桿的軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。
b 活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.1～0.3。
c 活塞桿在導向套中滑動，一般采用H8/h7或H8/f7配合。
d 圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。
e 安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm。
f 活塞桿的熱處理：粗加工后調質到硬度為229-285HB，必要時，再經高頻淬火，硬度達到HRC45-55。
g 為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需鍍鉻處理，并進行拋光或磨削加工。
h 活塞桿內端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心，特別是緩沖柱塞，最好與活塞桿做成一體。
(4) 活塞與活塞桿的連接
活塞與活塞桿連接有多種型式，所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時由于往復運動而松開,它分為卡環(huán)型，軸套型，螺母型等幾種型式。同時在活塞與活塞桿之間設置靜密封。
本設計采用螺母型連接；其圖如下：
圖2-11 活塞桿圖
4) 導向環(huán)的設計
導向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內或活塞桿導向套內圓的溝槽內，以保持活塞與缸筒或活塞桿與其導向套同軸度，并用以承受活塞或活塞桿的側向力。
(1) 導向環(huán)的型式
有嵌入型和浮動型。
嵌入型導向環(huán)：在活塞外圓加工出燕尾型截面溝槽，用QAL9-4或紫銅制的銅帶，表面加工成略帶拱形，用木槌鉚入溝槽內，最后加工導向環(huán)外圓。導向環(huán)圓周切出一個45度斜口。
浮動型導向環(huán)：用高強度塑料等制的帶，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內，側向保持有間隙，導向環(huán)可在溝槽內移動，并有一個45度斜開口。也可在溝槽底用粘合劑固定導向環(huán)。
本設計采用浮動型導向環(huán)。
(2) 導向環(huán)的尺寸
采用不同的材料，導向環(huán)的尺寸也不同。
聚四氟乙烯（也有摻青銅粉）導向環(huán)：根據活塞外圓直徑或導向套內圓直徑，導向環(huán)厚度可為1.5～2.5mm,寬度可為5.6～25mm。
纖維增強酚醛樹脂摻石墨導向環(huán)，厚度可為3～5mm，寬度可為2.5～25mm。
基于此，本設計采用聚四氟乙烯導向環(huán)，其厚度為2.5mm，寬度為10mm。
5）導向套的設計
導向套是用以對活塞桿進行導向，內裝有密封裝置以保證密封效果，導向套的典型結構形式是采用了軸套式。
（1）導向套的材料
導向套要求磨損系數小,因此，采用了青銅。
（2）導向套長度的確定
導向套長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大。影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設計必須保證缸有一定的最小導向長度，一般缸的最小導向長度應滿足：
H≥
式中：S---為液壓缸的最大行程，S=600mm;
D---為液壓缸筒內徑,D=180mm;
H---為導向套最小導向長度；
所以：
H≥
H≥30+90=120mm
本設計中導向套采用兩個導向段，每段寬度為d/3，兩段中線間距離2d/3。
最終根據設計要求的需要，選擇導向套的長度為150mm。
(3) 導向套的密封
導向套與活塞桿之間的密封采用O形密封圈。
并且采用防塵圈以防止活塞在后退時把雜質、灰塵及水份帶到密封裝置處。
(4) 導向套的加工技術要求
a、導向套外圓與端蓋的配合為H8/f7。
b、內孔與活塞桿外圓的配合為H8/h7。
c、外圓與內孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑之半。
d、內孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤滑。
導向套的零件圖如下圖所示：
圖2-12 導向套
5）缸蓋的設計
(1) 缸蓋的材料和結構
缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋，其中一個油口位于左缸蓋之上。缸蓋的材料選擇45號鋼。
(2) 缸蓋的尺寸的確定
缸蓋與缸筒內壁的接觸面為其定位基準。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經過磨削加工。缸蓋的尺寸是由導向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。
(3) 缸蓋的技術要求
a、導向孔的表面粗糙度應不超過Ra=1.6μm。
b、與缸筒內徑配合的直徑采用h8，與活塞桿上的緩沖柱塞的配合的直徑采用H9。這三個尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑公差的一半，三個直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。
c、與缸筒接觸的端面和與活塞接觸的端面對軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不大于0.04mm。
缸蓋的具體圖形如下：
圖2-13 左端蓋
圖2-14 右端蓋
6）緩沖裝置的設計
緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向終端時在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強迫它從小孔或油縫中擠出，以產生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和端蓋相撞擊的目的。在液壓缸中常見的裝置是節(jié)流口可調式，節(jié)流口變化式兩種。本設計中所設計的液壓缸緩沖裝置是節(jié)流閥調節(jié)。
液壓缸的活塞桿具有一定的質量，在液壓力的驅動下運動時具有很大的動量。在它們的行程終端，當桿頭進入液壓缸的終端和缸底部分時，會引起機械碰撞，產生很大的沖擊力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機械碰撞，但沖擊力仍在，這就必然會嚴重影響液壓缸和整個液壓系統(tǒng)的強度及正常的工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實現速度的遞減，直至為零。即：當活塞將行至終端時，被封在活塞和缸蓋之間的油液經過節(jié)流閥流出。節(jié)流口可根據負載情況進行調節(jié)，回程時壓力油通過單向閥先向活塞加快啟動速度，這種緩沖起始緩沖效果大，但隨著活塞行進，緩沖效果逐漸減弱，所以制動行程長。
液壓缸的裝配圖如下：
圖2-15 油缸裝配圖
2.6油箱的設計
2.6.1油箱的容量設計
油箱的作用主要是儲備油，此外，因為油箱有一定的表面積，能夠散發(fā)油液工作時產生的熱量；同時還具有沉淀油液中的污物，使?jié)B入油液中的空氣逸出，分離水分的作用；有時它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺等功能。本課題設計的油箱為分離式油箱，單獨設計，與主機分開，減少油箱的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)振動對主機工作精度的影響。
油箱的有效容積及尺寸的確定
油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的3～7倍。對于行走機械，冷卻效果比較好的設備，油箱的容量可選擇小些；對于固定設備，空間、面積不受限制的設備，則應采用較大的容量。油箱中油液溫度一般推薦30～50℃。液壓油箱有效容積V的確定，其主要依據就是保證泵有足夠的流量。又因為設備停止后，設備中的那部分油液會因為重力作用而流回油箱，為防止液壓油液從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應超過液壓油箱高度的80%。
計算公式：
V=αQV
式中：V--油箱的有效容積（m3）
α-經驗系數，見表2
Qp-液壓泵的流量（m3/min）
表2 經驗系數α
系數類型
行走機械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓機械
冶金機械
α
1～2
2～4
5～7
6～12
10
已由以上數據可知： Qp =75L/min
取 經驗系數α＝10
所以： V=αQp
＝10×75L/min
＝750L
因此圓整后油箱的有效容積選取V＝800L，根據《機械設計手冊單行本液壓傳動》中查得油箱的外形尺寸長、寬、高分別為1300mm、1000mm、970mm。分離式油箱一般用2.5～4mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快，大尺寸油箱要增加焊角板、筋條，以增加剛性。油箱頂蓋要稍微加厚些。因此在這里油箱壁厚選取6mm, 箱底厚度應大于箱壁的厚度，選取 10mm ， 箱蓋厚度為10mm。
2.6.2油箱的結構設計
油箱的結構應能使油箱實現存油、散熱和分離污物及防止污染的作用。
結構設計應注意以下幾個問題：
1) 開式油箱液面應和大氣連通。為防止空氣中的污物進入油箱，油箱上部的通氣孔上必須配置空氣過濾器。一般通氣孔兼作注油孔用。
2) 在液壓泵的吸油管路上，必須安裝網式過濾器，以清除較大的顆粒雜質，保護液壓泵。過濾器的安裝方式應能便于取出過濾器。
3) 液壓泵的吸入油管和回油管的距離應盡可能遠些，管口都應插入最低液面以下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產生氣泡，管口制成45o斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流動速度變化不致過大，斜口應面向箱壁。兩管件之間要用隔板隔開，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜質分離和沉淀。為了充分發(fā)揮隔板的作用，要設計兩塊隔板，上面一塊隔板隔氣泡，下面一塊隔板隔雜質。管端與箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍；粗濾油器距箱底不應小于20mm。
4) 為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。選擇合理的密封方式進行有效密封。為了易于散熱和便于對油箱進行搬移及維護保養(yǎng)，按GB3766-83規(guī)定，箱底離地至少在150mm以上。箱底應適當傾斜，在最低部位處設置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱蓋上焊接四個吊鉤，油箱上焊兩個提手，以便于油箱的搬移。為了防止油箱內部生銹，應在油箱內壁涂上耐油防銹的涂料。
油箱結構設計后應布置好箱蓋上電機、泵、疊加閥的位置，疊加閥應放在一端， 這樣不僅有利于回油，而且有利于給液壓缸供油，電機和泵的位置的確定要考慮為其他輔助元件留下合理的空間。其次，布置其他輔助元件的位置，為保證箱蓋的強度，要加厚箱蓋的尺寸，確定采用10mm厚的箱蓋鋼板。
2.7液壓傳動裝置的總體設計
2.7.1液壓傳動裝置的形式
液壓傳動裝置一般的布置方式有兩種，即分散式和集中式，其各有優(yōu)缺點。
1) 集中式
將液壓傳動系統(tǒng)、液壓控制元件、電動機及油泵獨立于機床之外，單獨設立一個液壓傳動裝置。
優(yōu)點：液壓系統(tǒng)安裝維修方便，液壓傳動裝置的發(fā)熱振動都與機床隔開。
缺點：液壓傳動系統(tǒng)增加了占地面積。
2) 分散式
將液壓傳動系統(tǒng)、液壓控制元件、電動機及油泵分散在機床各處。
優(yōu)點：結構緊湊，泄漏的油液容易回收，節(jié)省占地面積。
缺點：液壓傳動裝置的振動，液壓油的發(fā)熱都對機床的工作精度產生不良影響；安裝維護不方便。
綜合上述分析，針對本課題的液壓傳動系統(tǒng)設計要求，選用集中式較好。因為本系統(tǒng)對選用的各液壓元件有較高的要求，且零件的使用壽命有限，從而需持續(xù)的維修、更換；又考慮到機床床身的體積較大，裝配時不易拆卸，所以將液壓傳動系統(tǒng)獨立設置與安裝，使其振動與機床振動隔開，從而不會形成共振，影響系統(tǒng)的性能。
2.7.2液壓元件的配置方式
目前機床液壓系統(tǒng)中液壓元件的配置方式主要有三種：控制板式、液壓站式和集成化式。
1) 控制板式
控制板式又稱操縱箱式。這種配置方式的特點是將液壓元件集中地配置于一個或幾個箱體上，并在箱體上鉆很多孔，作為連接管路。這種方式的優(yōu)點是結構緊湊、管路少、占地面積?。蝗秉c是箱體上鉆孔很多，容易出廢品，而且系統(tǒng)出現故障后，不易排除，元件損壞后更換也不夠方便。為了避免這些缺點，可以采用由標準元件組成的控制板。
2) 液壓站式
標準化的液壓元件及其底板用螺釘固定在垂直的立板上，底板之間用管路連接。這種方式的優(yōu)點是靈活性大，可以根據工作需要組成最合理的系統(tǒng)，裝配、維修也比較方便。同時，采用標準化元件對提高元件的生產率、降低元件的成本、保證元件的質量都有很大的意義。所以這種方式目前在國內外應用較廣。這種方式的缺點是需要單獨的油箱，占地面積大，同時，當系統(tǒng)較復雜、管路較多時，油管的連接不夠方便。
3) 集成化式
集成化式的特點是采用標準化的或通用化的液壓元件，通過一定的連接形式將這些元件組合在一起，以實現一定的控制、調節(jié)作用。
集成化主要有以下幾種型式：
集成塊式——這種型式的特點是采用通用化的集成塊，在集成塊上實現壓力回路、回油路、控制油路和泄油路的連接。這種型式一般用于由基本回路所組成的液壓系統(tǒng)。
疊加式——這種型式的特點是采用標準化的液壓元件或零件，通過螺釘將閥體連接起來，組成一個比較完整的回路或系統(tǒng)。
集成化式主要有以下優(yōu)點：
（1）采用標準化的元件，便于制造，性能可靠；
（2） 通過在閥體內鉆的孔來實現油路的連接，節(jié)省了大量的油管和管接頭，并為裝配和拆卸提供了很大的方便；
（3） 結構緊湊，體積?。?
（4） 管路短，壓力損失??；
（5） 可以根據工作需要配置于最方便的位置；
（6） 避免了外界干擾（如振動）對液壓系統(tǒng)工作的影響。
由于上述優(yōu)點，集成化式在液壓傳動中得到了越來越廣泛的應用，國內外已經設計了通用化部件，并形成了系列。因此本次設計采用集成化中的集成塊式。
2.7.3對液壓傳動裝置的一般要求
(1) 在液壓傳動裝置中各種閥的配置應便于裝配、調整和使用時的觀察。如電磁換向閥與其他閥之間的距離不應過小，以便于電磁鐵的安裝和手動操縱；壓力表和壓力表開關應安裝在立板的上部，以便于觀察和調整等。對于需要用扳手調整的閥，應留有足夠的空間。
(2) 液壓傳動裝置應是一個獨立的部件，在傳動裝置上應設置與外界相連的油口等，這樣既便于傳動裝置的測試，又便于傳動裝置與所控制的部件的連接。
(3) 應防止塵土、鐵屑及其他臟物進入油箱。油箱上應設置空氣濾清器。
(4) 為了便于油泵的裝配、拆卸以及油泵的進油口濾油器的清洗，油箱的側壁或上端蓋應設計一個較大的窗口，平時用蓋子密封。
(5) 管子的彎曲應橫平、豎直，彎曲處的交角不小于90O。考慮到外觀的整齊、美觀，油管、電線等應安裝于立板的背面。
2.8液壓系統(tǒng)性能的驗算
一般的液壓系統(tǒng)設計，都需對液壓系統(tǒng)的性能進行驗算，驗算的項目很多，常見的有回路損失驗算和發(fā)熱溫升驗算。
2.8.1 回路壓力損失的驗算
壓力損失包括管道內的沿程壓力損失和局部壓力損失以及閥類元件處的局部損失三項。液體在流動時產生的壓力損失有兩種：一種是液體在等徑直管中流動時因摩擦而產生的壓力損失，稱為沿程壓力損失；另一種是由于管道的截面突然變化，液流方向改變或其他形式的液流阻力（如控制閥閥口）而引起的壓力損失，成為局部壓力損失。閥類元件處的局部損失只是系統(tǒng)壓力損失一小部分。總之，這些損失對于整個液壓系統(tǒng)而言，其總量是很小的，所以不需要進行仔細的驗算，它對系統(tǒng)的正常工作不會產生太大的影響。
2.8.2 發(fā)熱溫升驗算
發(fā)熱溫升驗算是用熱平衡原理對油液的溫升值進行估計。單位時間內進入液壓系統(tǒng)的熱量(以KW計)是液壓泵輸入功率和液壓執(zhí)行元件有效功率之差。 熱量大都通過油箱來散發(fā)出去，不考慮系統(tǒng)其他部分的散熱效能，則油液溫升的估算公式可以根據不同的條件從有關的設計手冊中找出來。根據手冊的要求，油箱的三個邊的尺寸比例在1：1：1到1：2：3之間，油面高度是油箱高度的80%、且油箱的通風情況良好，油液溫升（以℃計）的計算式可以用單位時間內輸入的熱量和油箱的有效容積（以L計）近似的表示成
=
液壓執(zhí)行元件的有效功率：=
==
=0.036KW
由于整個系統(tǒng)的工作是間斷的。雖然在工作階段，伴隨著壓力的變化，油液的溫度會上升，由于系統(tǒng)工作的間斷性，給油液的提供了必要的降溫時間，且其工作時間較短，所以溫升也不會很大，所以本課題設計的液壓系統(tǒng)不需要做溫升驗算。
2.9液壓傳動系統(tǒng)的安裝、配管
2.9.1 系統(tǒng)安裝前注意事項
1）便于馬達或電動機執(zhí)行工作。
2）安裝場所宜在灰塵少，通風條件好，受其他機器工作影響小的地方。
3）對系統(tǒng)外部的各個零部件、油箱、油管和過濾器等安置于最佳散熱位置。
4）過濾器、蓄能器等需經常維護、檢修的元件，需安裝在易于維修的位置。
2.9.2 系統(tǒng)安裝時注意事項
1）清潔度
(1) 軟管、油管、接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝之前要清洗。
(2) 盡量避免油變質，也就是說，過濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的密封。
2) 配管
(1) 配管時需注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔一般為2m。
(2) 橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不容許與其它機械及管道接觸，否則會在短時間內損壞。
(3) 管子或軟管損壞的要立即更換，硬管選用無縫鋼管。
(4) 鋼管與金屬管接頭在安裝前必須絕對清潔、不得有污垢、銹皮、焊渣和切屑等。可以用鋼絲刷、洗管器清理或酸洗。酸洗前的管子要進行脫脂處理，酸洗之后要徹底漂洗。
(5) 如果導管要存放一段時間，應該堵住管口以防止異物進入。但不得用破布或其他東西堵住管口。
3) 加油
(1) 油桶要臥式存放，并盡可能在室內或棚內存放。
(2) 只準用清潔的容器、軟管等從油桶向油箱輸送油液。
4) 沖洗
(1) 沖洗之前應取下精密的系統(tǒng)元件，而在其位置上安裝短接件或空心件。
(2) 沖洗流量應為系統(tǒng)預期流量的2～2.5倍。
(3) 不能用系統(tǒng)泵作為沖洗泵，同時沖洗油箱以避免污染物滯留在系統(tǒng)油箱中。
(4) 用盡可能大的流速進行沖洗，以便清除管接頭處的污染物，沖洗壓力一般為1～3Mpa。清洗結束后要清除管道和油箱壁上附著的清洗液。
(5) 在系統(tǒng)進行清洗時，在排油回路中設置過濾器，以檢測清洗的效果，直至基本上不再有污染物排出時，清洗結束。
(6) 清洗油應采用與工作液體相同性質的油液，加入加強溶解力及防腐蝕等的添加劑。
2.10從各方面對整個設計進行檢查
設計的檢查是必須做的，它不一定要在整個液壓傳動裝置設計完成之后進行，許多工作可以在液壓系統(tǒng)原理圖完成之后進行，檢查一定要認真仔細。
設計檢查的內容一般為：
1) 所要求的速度、工作壓力是否滿足要求，功率是否合適；
2) 工作循環(huán)是否正確，元件的規(guī)格選得是否合適，系統(tǒng)能否再簡化；
3) 系統(tǒng)是否有過載保護；
4) 功率利用率是否正常，整個系統(tǒng)的溫升是否過高；
5) 元件的配置是否便于調整、維修；
6) 多回路系統(tǒng)的動作是否會相互干擾；
7) 元件的供應情況和經濟性。
2.11 100T四柱液壓機液壓元件的驗收標準
2.11.1柱塞泵的驗收標準
圖2-20 試驗系統(tǒng)圖
1）泵的流量、效率及外泄漏檢查
先進行預運轉實驗。起動油泵電機，調松油泵上的流量調節(jié)螺釘，使流量最大；調松壓力調節(jié)螺釘，使油泵輸出壓力為2—3公斤力/厘米2，反復起動、停止電機10次以上，油泵應供油正常。將壓力調節(jié)螺釘調緊；調節(jié)節(jié)流閥使油泵壓力逐漸上升的最大，再降至零，反復10次，流量隨壓力變化應正常。在壓力p2（圖20）下進行10分鐘以上的運轉，泵不得有振動、噪音、泄漏及吸入空氣等現象。
圖2-21
2）耐壓強度檢查
將泵壓力升高的額定壓力的1.5倍，運轉5分鐘。泵的工作應正常，各油塞、接合面、密封處等不得有滲油、泄漏等異?，F象。試驗結束后，拆檢油泵各零件，不得有破壞與永久變形。
3） 壓力脈動與噪音檢查
試驗中不得突然出現“掉壓”現象，不得出現異常的振動和噪音。調節(jié)節(jié)流閥，將泵的壓力升高。在額定壓力范圍內，壓力脈動值不得大于±3公斤力/厘米２。
4) 油泵壽命試驗
用溢流閥2將泵壓力調至額定壓力，長期運轉。每隔一段時間進行一次容積效率的測定，一直到不能保持油泵的技術性能指標為止。油泵的使用壽命不得低于3000小時。
2.11.2 油缸的驗收標準
圖2-22 試驗系統(tǒng)圖
1）活塞的漏油檢驗
將溢流閥的壓力調至額定壓力。向無活塞桿腔輸入壓力油。將另一腔的油管或油塞打開，然后測量經活塞泄漏至有活塞桿腔的油量。檢驗時應使活塞停在如下兩個位置上進行：第一個位置是活塞處于油缸的中部；第二個位置是活塞處于距有活塞桿腔端蓋60毫米處。每次測量均應在活塞移動至預定位置或的第二分鐘開始進行。根據《機械設計手冊》查得，其泄漏量不得超過7。
2）耐壓強度檢查
向油缸無活塞桿腔輸入壓力油?；钊苿拥蕉它c后，調節(jié)溢流閥使壓力升至最大，保持10分鐘。油缸各零件應正常，各連接面密封應良好，無漏油現象。調節(jié)溢流閥使壓力下降，然后使換向閥換向，油缸活塞移動至另一端，重復上述試驗。
3）活塞桿與油缸蓋密封處的漏油檢查
使油缸以3m/min的速度往復移動。當行程長度為600mm時，在50個往復中，活塞桿以油膜形式所帶出的油量不得超過0.5。
4）活塞移動平穩(wěn)性檢查
向無活塞桿腔輸入壓力油。調整背壓閥，使有活塞桿腔保持3-5公斤力/厘米3的背壓，使活塞桿以一定速度向外移動，不應有顫動或爬行現象。用百分表檢查活塞桿的移動時，表針應平穩(wěn)轉動。
5）活塞移動阻力檢驗
在活塞桿不承受載荷的情況下向油缸無活塞桿腔輸入壓力油，使活塞桿以一定速度
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