100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【帶CAD圖紙、開(kāi)題報(bào)告、說(shuō)明書(shū)文檔】
100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【帶CAD圖紙、開(kāi)題報(bào)告、說(shuō)明書(shū)文檔】,帶CAD圖紙、開(kāi)題報(bào)告、說(shuō)明書(shū)文檔,液壓機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,圖紙,開(kāi)題,報(bào)告,講演,呈文,說(shuō)明書(shū),仿單,文檔
東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文
****大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
設(shè)計(jì)題目： 100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 生： *****
指導(dǎo)教師： *******教授
學(xué) 院： *******學(xué)院
專 業(yè)：*******************************************
2
*****大學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
設(shè)計(jì)題目 100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師 **************
專 業(yè) *********************************************
學(xué) 生 *************
題目名稱：100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)間安排、完成工作量與水平具體要求）
液壓壓力機(jī)又叫油壓機(jī)，是壓力機(jī)的一種，可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝，通過(guò)對(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來(lái)加工成零件。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。
液壓壓力機(jī)通常由上缸帶動(dòng)壓排（固定上模）向下運(yùn)行，進(jìn)行施壓、保壓等動(dòng)作，動(dòng)作完成后再由下缸把工件頂出。本課題設(shè)計(jì)要求：完成100噸四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、液壓缸的設(shè)計(jì)及電機(jī)、液壓元件的選擇等。設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
公稱壓力------------------------------------------------100T
液體最大工作壓力---------------------------------------25 MPa
有效工作臺(tái)面積-----------------------------------720×580 mm2
滑塊空程速度------------------------------------------27 mm/s
滑塊工作速度---------------------------------------10-14 mm/s
滑塊回程速度------------------------------------------80 mm/s
滑塊最大行程-------------------------------------------600 mm
進(jìn)度安排：
12月30日前，收集資料，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告；
3月30日前，進(jìn)行實(shí)習(xí)，收集資料；
4月20日前，完成液壓機(jī)結(jié)構(gòu)裝配圖合A0圖紙1張；
5月10日前，進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，選擇電機(jī)和液壓元件；完成液壓系統(tǒng)圖一張（A1圖紙）；
5月31日前，進(jìn)行液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算，完成液壓缸裝配圖一張（A1圖紙）,液壓缸零件圖合A1圖紙一張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。
6月10日至15日，導(dǎo)師評(píng)審，完善改進(jìn)圖紙和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
其中： 參考文獻(xiàn)篇數(shù)： 20篇以上（其中，外文文獻(xiàn)3篇以上）
圖 紙 張 數(shù)： 3張A0圖紙
說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)： 6000字以上
專業(yè)負(fù)責(zé)人意見(jiàn)
簽名：
年 月 日
100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)為四柱式液壓機(jī)，四柱液壓機(jī)的主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。其中主缸可完成快速下行、慢速加壓、保壓延時(shí)、釋壓換向、快速返回、原位停止的動(dòng)作；頂出缸可實(shí)現(xiàn)向上頂出、停留、向下退回、原位停止的動(dòng)作。本設(shè)計(jì)主機(jī)最大工作負(fù)載為1000KN。通過(guò)對(duì)液壓缸工況分析確定液壓缸負(fù)載的變化，擬定液壓系統(tǒng)圖和電磁鐵動(dòng)作順序。并設(shè)計(jì)主液壓缸，計(jì)算主液壓缸的尺寸和流量，主缸的速度換接與安全行程限制通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制。根據(jù)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)計(jì)算選擇液壓泵、GE系列電磁閥等液壓元件。通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足液壓機(jī)順序循環(huán)的動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)的四柱液壓機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。本液壓系統(tǒng)選用PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。液壓機(jī)采用集中式布置，液壓系統(tǒng)油源與控制調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外。
該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。
關(guān)鍵詞：四柱液壓機(jī)；液壓系統(tǒng)；PLC
100T Four-column hydraulic press hydraulic system design???
Abstract
The design for the Four-column hydraulic machine, four-column hydraulic machine is mainly composed of the host beam, pillar, table, moving beams, master cylinders, composed of the top of the cylinder.?The master cylinder can be completed quickly down, slow compression, security calendar, the release pressure for the rapid return of in situ to stop the action; the top of the cylinder can be achieved out of the top up, stay, down the back, stopped in situ?action.?The design maximum working load of the host 1000KN.?Conditions on the hydraulic cylinder hydraulic cylinder load analysis to determine changes in the hydraulic system developed action plans and the electromagnet order.?And the main hydraulic cylinder design to calculate the size of the main cylinder and the flow rate of master cylinder for access and security, travel limit switches to control through the stroke.?Calculated according to the technical requirements and design options hydraulic pump, GE series of solenoid valves and other hydraulic components.?The hydraulic system pressure loss and temperature rise of checking, hydraulic system design to meet the hydraulic requirements of the order cycle of action, designed to achieve four-column hydraulic press plastic material, forging, stamping, cold extrusion, straightening, bending and other forming processes.?The PLC control system, hydraulic system used by a variety of hydraulic pumps and cylinders and valves to achieve energy conversion, regulation and distribution, complete a variety of process action cycle.?Hydraulic press using a centralized arrangement, the hydraulic system and control of oil sources outside the regulating device in the host.?
The hydraulic machine structure is compact, reliable sensitive action, speed, energy consumption, low noise, stress and travel can be adjusted within the limits prescribed, simple operation.?
Keywords: Four-column hydraulic press; hydraulic system; PLC
目 錄
摘要
Abstract
1 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 發(fā)展概況 2
2液壓系統(tǒng)工況分析 3
2.1 載荷的組成和計(jì)算 3
2.1.1 主液壓缸載荷的組成與計(jì)算 3
2.1.2 繪制負(fù)載圖和速度圖 4
2.1.3 初選系統(tǒng)工作壓力 4
2.2 液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì) 5
2.2.1 擬定液壓系統(tǒng)圖 5
2.2.2 電磁鐵動(dòng)作順序 6
3 液壓缸的設(shè)計(jì) 7
3.1 液壓缸基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1.1 液壓缸的類型 7
3.1.2 缸口部分結(jié)構(gòu) 7
3.1.3 缸底結(jié)構(gòu) 7
3.2 缸體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.2.1 液壓缸主要參數(shù)的確定 7
3.2.2 液壓缸動(dòng)作時(shí)的流量 8
3.2.3 缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.2.4 活塞的設(shè)計(jì) 12
3.2.5 活塞桿的設(shè)計(jì) 13
3.2.6 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì) 15
3.2.7 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 16
3.2.8 缸蓋的設(shè)計(jì) 16
4 液壓元件的選擇及性能驗(yàn)算 19
4.1 液壓元件的選擇 19
4.1.1 液壓泵的選擇 19
4.1.2 GE系列閥簡(jiǎn)介及選擇 20
4.1.3 輔助元件的選擇 20
4.1.4 管件的選擇及計(jì)算 21
4.1.5 油箱容量的確定 22
4.2液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 23
4.2.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 23
4.2.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 24
5 液壓系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì) 25
5.1 PLC概述 25
5.2 控制部分設(shè)計(jì) 25
6 結(jié)論 29
參考文獻(xiàn)
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)
四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1 緒論
1. 1 概述
液壓機(jī)是一種以液體為工作介質(zhì)，用來(lái)傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)器。液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)的許多領(lǐng)域。例如在鍛壓領(lǐng)域，液壓機(jī)被廣泛應(yīng)用于自由鍛造、模鍛、沖壓、擠壓、剪切、拉拔成型及超塑性等許多工藝中；在機(jī)械工業(yè)的其他領(lǐng)域，液壓機(jī)被應(yīng)用于粉末制品，塑料制品、磨料制品、金剛石成型、校正壓樁、壓磚、橡膠注塑成型等十分廣泛的不同工作領(lǐng)域。
液壓機(jī)一般是由本體、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)三部分組成。本體一般是由機(jī)架、液壓缸部件、運(yùn)動(dòng)部分及其導(dǎo)向裝置以及其他輔助裝置組成。工藝要求使影響液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)形式的最主要因素。由于在不同液壓機(jī)上完成的工藝是多種多樣的，因此液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)形式也是不同的。根據(jù)機(jī)架形式，液壓機(jī)可以分為立式和臥式；根據(jù)機(jī)架的組成形式，液壓機(jī)可分為梁柱式、單柱式、框架式、鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力牌坊式等。其中三梁四柱式是最為常見(jiàn)的類型，如圖1-1所示。其機(jī)身是由工作臺(tái)、滑塊、上橫梁、立柱、鎖母和調(diào)節(jié)螺母等組成。其執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間，因此適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型工件或較長(zhǎng)、較高的工件；由于執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以布置靈活，可以根據(jù)工藝要求來(lái)多方位布置；活動(dòng)橫梁的總行程和速度都可在一定范圍內(nèi)、相當(dāng)大程度上調(diào)節(jié)，適應(yīng)工藝過(guò)程對(duì)化快速度的不同要求；通過(guò)不同閥的組合實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的不同順序；安全性能好，不易超載，有利于保護(hù)模具；工作平穩(wěn)。撞擊、振動(dòng)、噪聲較小，對(duì)工人及廠房有很大好處。
圖1-1四柱液壓機(jī)
1.2發(fā)展趨勢(shì)
隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，種類繁多，發(fā)展迅速，成為機(jī)床行業(yè)的一個(gè)重要組成部分。但由于我國(guó)液壓起步晚，液壓機(jī)只有50年的發(fā)展歷史，80年代以后我國(guó)液壓機(jī)開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段。目前我國(guó)已建立了自己的液壓機(jī)設(shè)計(jì)和制造行業(yè)。
由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展體現(xiàn)在新的方向。隨著比例伺服技術(shù)的發(fā)展，液壓機(jī)的停位精度、速度控制精度越來(lái)越高，液壓機(jī)趨向高精度發(fā)展。高速化、高效化、低能耗提高了液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本；自動(dòng)化、智能化，微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理的功能；液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化，集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便。
在國(guó)際上來(lái)看，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)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(jī)器在過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，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(jì)的周期也比較短。
2 液壓系統(tǒng)工況分析
四柱液壓機(jī)的工作過(guò)程如下：上液壓缸驅(qū)動(dòng)上滑塊，實(shí)現(xiàn)“快速下行-慢速加壓-保壓延時(shí)-釋壓換向-快速返回-原位停止”的動(dòng)作循環(huán)；下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊，實(shí)現(xiàn)“向上頂出-停留-向下退回-原位停止”的動(dòng)作循環(huán)。如2-1圖所示。
圖2-1液壓機(jī)工作循環(huán)圖
2.1 載荷的組成和計(jì)算
2.1.1主液壓缸載荷的組成和計(jì)算
作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷，導(dǎo)軌的摩擦力和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。
（1） 工作載荷
工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：
（2） 導(dǎo)軌摩擦載荷
摩擦阻力是指運(yùn)動(dòng)部件與支撐面間的摩擦力。
(2-1) --外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）；
---摩擦系數(shù)，分為靜摩擦系數(shù)（）和動(dòng)摩擦系數(shù)（）
靜摩擦阻力：
動(dòng)摩擦阻力：
（3） 慣性載荷
(2-2)
式中g(shù)—重力加速度；g=9.81;
-速度變化量（m/s）；
-起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）。一般機(jī)械=0.1-0.5s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取=0.5-1.5。
以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷。工作載荷并非每個(gè)階段都在，如該階段沒(méi)有工作，則=0。由于液壓缸參數(shù)未定，估算背壓力Fb=12000N。
自重：
-液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90-0.95.
(2-3)
液壓缸各階段負(fù)載如表2-1所示。
表2-1 液壓缸各階段中的負(fù)載
工作狀態(tài)
負(fù)載組成
負(fù)載值F/N
推力F//N
啟動(dòng)
8080N
8977.8N
加速
8390N
9322.2N
快速下行
7590N
8433.3N
慢速加壓
988590N
1098433.3N
快速返回
5390N
5988.9N
2.1.2繪制負(fù)載圖和速度圖
由以上分析計(jì)算繪制主液壓缸負(fù)載圖和速度圖，如圖2-2。
圖2-2 壓力機(jī)液壓缸的負(fù)載和速度圖
2.1.3初選系統(tǒng)工作壓力
根據(jù)重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、使用維護(hù)方便的原則，針對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)在性能和動(dòng)作方面的特性，確定了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作壓力。如表2-2、表2-3所示。本設(shè)計(jì)工作壓力為25MPa。
表2-2 按載荷選擇工作壓力
載荷/KN
<5
5-10
10-20
20-30
30-50
>50
工作壓力/MPa
<0.8-1
1.5-2
2.5-3
3-4
4-5
≥5
表2-3 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力
機(jī) 床
機(jī)械類型
磨床
組合機(jī)床
龍門(mén)刨床
拉床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程建筑
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
工作壓力/MPa
0.8-2
3-5
2-8
8-10
10-18
20-32
2.2 液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì)
2.2.1擬定液壓系統(tǒng)圖
根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖，確定基本回路，擬定油路控制原理圖，如圖2-3。
圖2-3 油路控制原理圖
1.主油箱 2.徑向柱塞泵 3.順序閥 4.先導(dǎo)式溢流閥 5.三位四通電磁換向閥
6. 二位四通電磁換向閥 7.壓力繼電器 8.單向閥 9.壓力表 10.補(bǔ)油箱
11.液控單向閥 12.上缸 13.背壓閥 14.液控單向閥 15.行程開(kāi)關(guān) 16.下缸 17.節(jié)流閥 18.三位四通電液換向閥
圖2-3是油路控制原理系統(tǒng)圖，工作時(shí)，電液換向閥5通電，壓力油由泵2打出， 經(jīng)順序閥3，進(jìn)入電液換向閥5的右位，再通過(guò)單向閥8 ，進(jìn)入上缸12的上腔。同時(shí)，經(jīng)電磁閥6補(bǔ)油進(jìn)入油缸上腔?；赜蛷纳细椎南虑唤?jīng)過(guò)（單向順序閥）背壓閥13和液控單向閥14，通過(guò)電液換向閥6，流回到油箱。
與此同時(shí)， 上缸在自重的作用下， 加速了向下的快速運(yùn)動(dòng)，使上缸的上腔瞬時(shí)間形成了真空帶，補(bǔ)油箱10的油會(huì)通過(guò)液控單向閥11 ，被吸進(jìn)上缸的上腔， 以消除真空， 保持上缸的快速下移。
當(dāng)上缸帶動(dòng)上模與下模合模后， 壓力油繼續(xù)輸入上油缸的上腔， 油缸上腔的壓力開(kāi)始升高，由于油壓的升高，補(bǔ)油箱處的液控單向閥被關(guān)閉， 切斷了補(bǔ)油箱的供油，使上缸12下行速度開(kāi)始放慢。油缸上腔壓力繼續(xù)升高， 當(dāng)壓力超過(guò)了壓力繼電器9的調(diào)定值時(shí)， 壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，控制電液換向閥5轉(zhuǎn)換到中位， 切斷油缸12上腔的供油， 上缸停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)開(kāi)始保壓。
保壓完后， 電液換向閥5的左位被接通， 泵2打出的壓力油， 經(jīng)過(guò)順序閥3， 通過(guò)電液換向閥5的左位，再經(jīng)過(guò)液控單向閥13 、（單向順序閥）背壓閥12 ， 進(jìn)入上油缸12的下腔， 推動(dòng)油缸向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)電磁閥6切換到左位，油箱補(bǔ)油加速回程。 油缸12上腔的回油通過(guò)液控單向閥11 ， 流回到補(bǔ)油箱10 。使得上缸能快速退回原位。
當(dāng)將電液換向閥5的中位和電液換向閥18的右位接通時(shí)， 泵2打出的壓力油，經(jīng)過(guò)電液換向閥18的左位， 進(jìn)入下缸16的下腔，回油從下缸16的上腔經(jīng)過(guò)電液換向閥18的左位，流入回油箱，下缸上行頂出工件。
在工件取出后， 電液換向閥18的右位開(kāi)始工作， 壓力油進(jìn)入下缸15的上腔， 下缸下腔的回油經(jīng)過(guò)閥的右位流入回油箱， 下缸向下運(yùn)動(dòng)， 恢復(fù)原位。
閥12在保壓時(shí)可防止上油缸12上腔的油液倒流，行程開(kāi)關(guān) 15用于控制上、下缸的極限位置，壓力表分別顯示上、下油缸和整個(gè)系統(tǒng)的壓力。
2.2.2電磁鐵動(dòng)作順序
圖2-3油路控制原理圖中電磁鐵動(dòng)作順序見(jiàn)表2-4。
表2-4 電磁鐵動(dòng)作順序表
動(dòng)作名稱
電磁換向閥
電動(dòng)機(jī)
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
1D
電機(jī)啟動(dòng)
+
快速下行
+
+
+
減速及壓制
+
+
+
保壓
+
+
+
卸壓
+
+
+
回程停止
+
頂出缸頂出
+
+
退回
+
+
靜止
3 液壓缸的設(shè)計(jì)
3.1 液壓缸基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。由于液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在鍛壓設(shè)備中應(yīng)用廣泛。
3.1.1 液壓缸的類型
液壓缸選用單作用活塞液壓缸，單作用活塞缸的活塞、活塞桿和導(dǎo)向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個(gè)互不相通的油管，當(dāng)活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時(shí)，可實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)程，當(dāng)從反方向進(jìn)油和回油是，可實(shí)現(xiàn)回程。
3.1.2缸口部分結(jié)構(gòu)
缸口部分采用了Y形密封圈、導(dǎo)向套、O形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來(lái)密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同。
3.1.3缸底結(jié)構(gòu)
缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。在本設(shè)計(jì)中采用平底結(jié)構(gòu)。
平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)。
3.1.4 緩沖裝置
緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向終端時(shí)在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或油縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和端蓋相撞擊的目的。在液壓缸中常見(jiàn)的裝置是節(jié)流口可調(diào)式，節(jié)流口變化式兩種。本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的液壓缸緩沖裝置是節(jié)流閥調(diào)節(jié)。
3.2缸體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1液壓缸主要參數(shù)的確定
（1） 主缸的內(nèi)徑:
公稱力F=1000KN=1×106KN，液體最大工作壓力P=25MPa=25×106。
求得活塞面積：
==0.04 (3-1)
所以
==0.04
即主缸內(nèi)徑D=0.2257m=225.7mm。查表取
D=220mm
根據(jù)快上和快下的速度比值來(lái)確定活塞桿的直徑：
=
得d=179.07
按標(biāo)準(zhǔn)取活塞桿直徑
d=
液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比，一般有2、1.46、1.33、1.25、1.15等幾種。表3-1給出了不同速度比是活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑D的關(guān)系。
由以上數(shù)據(jù)求出液壓缸實(shí)際有效面積如下：
無(wú)桿腔： = =3799 (3-2)
有桿腔： ==12560 (3-3)
活塞桿面積： A=-=25434 (3-4)
表3-1 d 和D的關(guān)系
φ
1.15
1.25
1.33
1.46
2
d
0.36D
0.45D
0.5D
0.56D
0.71D
(2) 確定液壓缸的運(yùn)動(dòng)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
(3) 確定活塞桿的最大行程
本設(shè)計(jì)課題給定了活塞桿最大行程為600mm。
3.2.2液壓缸動(dòng)作時(shí)的流量
液壓缸的流量通過(guò)工作速度和液壓缸的內(nèi)徑來(lái)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.
（3-5）
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(duì)不同零件的具體加工要求，系統(tǒng)的流量可以通過(guò)控制元件調(diào)速閥來(lái)調(diào)節(jié)。
3.2.3缸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）缸筒的結(jié)構(gòu)和材料
一般情況下，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和使用材料有關(guān)。在此液壓缸筒用45號(hào)無(wú)縫鋼管。可保證結(jié)構(gòu)通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設(shè)計(jì)要求。缸筒所選材料性能如表3-2。
表3-2 缸筒所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45
600
355
16
（2）對(duì)缸筒的要求
a.內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向套的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少，
尺寸公差等級(jí)和形位公差等級(jí)足以活塞密封件的密封性。
b.有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力，而不至產(chǎn)生永久變形以及能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至產(chǎn)生彎曲。
缸筒內(nèi)壁厚度：
當(dāng)3.2≤＜16時(shí)，用使用公式:
= （3-6）
=0.028m
取 =0.02m
--試驗(yàn)壓力（MPa），工作壓力p≤16MPa時(shí)，=1.5p;工作壓力p≥16MPa時(shí)，=1.25p;
D --液壓缸內(nèi)徑（m）;
--缸體材料的許用應(yīng)力（MPa）:
--缸體材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）
--安全系數(shù)，n=3.5-5.一般取n=5.
--強(qiáng)度系數(shù)，一般取1。
--計(jì)入壁厚公差及腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度值。
—缸體內(nèi)最大工作壓力為25 MPa.
當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料.
（3）缸筒的強(qiáng)度校驗(yàn)
在前一節(jié)中已經(jīng)確定了缸筒的內(nèi)徑，為220mm，根據(jù)液壓缸標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)擬選缸
厚度為20mm，則外徑：
=D+2 (3-7)
，現(xiàn)在校驗(yàn)它的強(qiáng)度。
額定壓力必須要小于一個(gè)值，這樣缸筒才是符合強(qiáng)度要求的，即：
≤0.35× (3-8)
式中： --液壓缸額定壓力(MPa)
--液壓缸外徑(m)
--液壓缸內(nèi)徑(m)
--材料的極限應(yīng)力(MPa)
所以：
≤0.35××355
≤35.3
本設(shè)計(jì)課題給定的為25，所以缸筒工作安全。
（4）液壓缸缸底厚度計(jì)算
缸筒底部為平面時(shí):
（3-9）
取
式中：
--筒底厚度（m）
--液壓缸內(nèi)徑（m）
--試驗(yàn)壓力（MPa）
--缸底材料的許用應(yīng)力（MPa）
（5）液壓缸固定螺栓直徑校核
≥ (3-10)
式中： Z--固定螺栓數(shù)，取Z=8(均布) ；
F--液壓缸負(fù)載；
k--螺紋擰緊系數(shù)k=（1.12-1.5），這里取1.3；
[]-- /(1.2—2.5), 為材料的屈服極限
由于Z取得較小的值時(shí)，螺栓的直徑將會(huì)變大，從而加大安裝空間，可能會(huì)發(fā)生安裝是干涉的情況；如果Z值取得太大，則勢(shì)必加大調(diào)整時(shí)的難度，經(jīng)過(guò)綜合考慮，這里取Z=8。
所以：
≥=23.1mm
選取標(biāo)準(zhǔn)值為24mm。根據(jù)實(shí)際情況，選取普通圓柱螺栓。由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查的該螺栓的規(guī)格為24。
（6）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(jí)精度選取0.06mm。
b.缸筒內(nèi)徑的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取0.046mm，圓柱度公差值應(yīng)該按照8級(jí)精度選取0.02mm。
c.熱處理調(diào)質(zhì)，硬度為HB241—285.缸體內(nèi)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3-1圖所示：
圖3-1 缸筒
3.2.4活塞的設(shè)計(jì)
由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能有間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。
（1）活塞材料
查書(shū)《液壓工程手冊(cè)》，可知：
無(wú)導(dǎo)向環(huán)活塞：用高強(qiáng)度鑄鐵HT200～300或球墨鑄鐵。
有導(dǎo)向環(huán)活塞：用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號(hào)、35號(hào)及45號(hào)。
本設(shè)計(jì)采用有導(dǎo)向環(huán)的活塞，因此選用35號(hào)鋼。
（2）活塞結(jié)構(gòu)型式
根據(jù)密封裝置型式來(lái)選用活塞結(jié)構(gòu)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(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但給活塞的加工帶來(lái)困難，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。
依據(jù)以上知識(shí),本設(shè)計(jì)采用組合式活塞。
（3）活塞的尺寸確定
活塞的外徑應(yīng)略小于缸筒的內(nèi)徑，活塞與缸筒之間是用密封圈來(lái)連接的。其內(nèi)孔的大小是根據(jù)與之相配合的活塞桿的直徑來(lái)確定的。根據(jù)密封圈的大小來(lái)確定槽的深度和寬度。根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝要求，本設(shè)計(jì)活塞外徑取為220mm,寬度B=0.6D取得140mm。
（4）活塞的密封
密封、形式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸的不同作用和不同工作壓力來(lái)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(jù)《液壓工程手冊(cè)》GB3452.3-88選定。
（5）活塞的技術(shù)要求
a.外徑的圓柱度公差值，按10級(jí)精度選取，公差值為0.04mm
b.端面對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)該按照7級(jí)精度選取,公差值0.04mm。
圖3-2 活塞
3.2.5活塞桿的設(shè)計(jì)
(1) 活塞桿的材料
活塞桿的材料為45號(hào)鋼，采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。其兩個(gè)端部均采用螺紋連接?；钊麠U所選材料如表3-3所示。
表3-3 活塞桿所選材料
型號(hào)
≥／MPa
≥／MPa
≥／%
45MnB
1030
835
9
(2) 活塞桿尺寸的確定
活塞桿的總長(zhǎng)要根據(jù)油缸的行程來(lái)確定，本課題的工作臺(tái)行程為600㎜，綜合其技術(shù)要求，選取活塞桿的總長(zhǎng)為800mm。
由于L≥A+B+L-1/2B
L≥100+140+30+600-70=800mm
A— 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度；
B— 活塞寬度；
L— 液壓缸的最大行程；數(shù)值在后面3.3.6導(dǎo)向環(huán)設(shè)計(jì)中具體計(jì)算。
(3) 活塞桿的技術(shù)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(dǎo)向套中滑動(dòng)，采用H8/h7配合。
d 安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm。
e 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229-285HB，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到HRC45-55。
f 為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需鍍鉻處理，并進(jìn)行拋光或磨削加工。
g 活塞桿內(nèi)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）活塞桿直徑d的校核：
（3-11）
取d=0.18m, 滿足要求。
式中： F--活塞桿上的作用力；
--活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4。
(5) 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(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開(kāi),它分為卡環(huán)型，軸套型，螺母型等幾種型式。
本設(shè)計(jì)采用螺母型連接；如圖3-3所示：
圖3-3 活塞桿
3.2.6 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi)，以保持活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套同軸度，并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。
(1) 導(dǎo)向環(huán)的型式
導(dǎo)向環(huán)有嵌入型和浮動(dòng)型
嵌入型導(dǎo)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(nèi)，最后加工導(dǎo)向環(huán)外圓。導(dǎo)向環(huán)圓周切出一個(gè)45度斜口。
浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)：用高強(qiáng)度塑料等制的帶，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙，導(dǎo)向環(huán)可在溝槽內(nèi)移動(dòng)，并有一個(gè)45度斜開(kāi)口。也可在溝槽底用粘合劑固定導(dǎo)向環(huán)。
本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)。
(2) 導(dǎo)向環(huán)的尺寸
采用不同的材料，導(dǎo)向環(huán)的尺寸也不同。
聚四氟乙烯（也有摻青銅粉）導(dǎo)向環(huán)：根據(jù)活塞外圓直徑或?qū)蛱變?nèi)圓直徑，導(dǎo)向環(huán)厚度可為1.5～2.5mm,寬度可為5.6～25mm。
纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂摻石墨導(dǎo)向環(huán)，厚度可為3～5mm，寬度可為2.5～25mm。
基于此，本設(shè)計(jì)采用聚四氟乙烯導(dǎo)向環(huán)，其厚度為2.5mm，寬度為10mm。
3.2.7導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向套是用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證密封效果，導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式是采用了軸套式。
（1）導(dǎo)向套的材料
導(dǎo)向套要求磨損系數(shù)小，因此，采用了青銅。
（2）導(dǎo)向套長(zhǎng)度的確定
導(dǎo)向套長(zhǎng)度過(guò)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(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足：
H≥ （3-12）
式中：L--為液壓缸的最大行程，L=600mm；
D--為液壓缸筒內(nèi)徑，D=220mm；
H--為導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長(zhǎng)度；
所以：
H≥
H≥30+110=140mm
根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要，選擇導(dǎo)向套的長(zhǎng)度為150mm。
活塞寬度B=0.6D=132mm.取B=140mm。
導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A,在根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；
當(dāng)D<80mm時(shí)，取；
當(dāng)D>80mm時(shí)，取。
A=0.6d=108mm.
取100mm。
(3) 導(dǎo)向套的密封
導(dǎo)向套與活塞桿之間的密封采用O形橡膠密封圈，根據(jù)GB/T3452.1-1992查閱，選取，密封環(huán)內(nèi)徑180mm，線徑7mm。選自《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2卷表10.1-40通用型O型密封圈尺寸系列與公差。
并且采用防塵圈以防止活塞在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水份帶到密封裝置處.尺寸Φ68×5。
(4) 導(dǎo)向套的加工技術(shù)要求
a、導(dǎo)向套外圓與端蓋的配合為H8/f7。
b、內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合為H8/h7。
c、外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm。
d、內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤(rùn)滑。
導(dǎo)向套的零件圖如圖3-4所示：
圖3-4 導(dǎo)向套
3.2.8缸蓋的設(shè)計(jì)
(1) 缸蓋的材料和結(jié)構(gòu)
缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋，其中一個(gè)油口位于左缸蓋之上。缸蓋的材料選擇45鋼。
(2) 缸蓋的尺寸的確定
缸蓋與缸筒內(nèi)壁的接觸面為其定位基準(zhǔn)。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經(jīng)過(guò)磨削加工。缸蓋的尺寸是由導(dǎo)向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來(lái)確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。其中直徑d1與缸徑相同220mm,基本尺寸D3取與密封圈外徑相同200mm。
(3) 缸蓋的技術(shù)要求
a、導(dǎo)向孔的表面粗糙度應(yīng)為Ra=1.25μm。
b、與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用h9，與活塞桿上的緩沖柱塞的配合的直徑采用H9。偏差值為0.115mm。這三個(gè)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(gè)直徑的同軸度誤差按7級(jí)選取0.03mm。
c、與缸筒接觸的端面和與活塞接觸的端面對(duì)軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不大于0.04mm，按7級(jí)精度選取。
前后端蓋如圖3-5、圖3-6所示：
圖3-5 前端蓋
圖3-6 后端蓋
4 液壓元件的選擇及性能驗(yàn)算
4.1 液壓元件的選擇
根據(jù)系統(tǒng)要求和設(shè)計(jì)方案，選擇合適的液壓元件，對(duì)液壓系統(tǒng)有很大的決定作用，所以對(duì)液壓元件一定要有合理的選擇。
4.1.1 液壓泵的選擇
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。由工況分析可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相對(duì)于快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和相應(yīng)于工進(jìn)行程的高壓小流量?jī)蓚€(gè)階段所組成，其最大流量和最小流量之比很大，其相應(yīng)的時(shí)間比有很小。這表明，系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)處于高壓小流量工作。
從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，由于額定壓力（25Mpa）較大，所以這里選用柱塞泵供油。它和調(diào)速閥組成的容積——節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路，一方面可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及速度的穩(wěn)定，另一方面可實(shí)現(xiàn)流量適應(yīng)，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:
（4-1）
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?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，管路簡(jiǎn)單，流速不大的取=（0.2～0.5）Mpa；管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的取=（0.5～1.5）Mpa；
由工況分析一節(jié)可知，液壓缸的最大工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，=25Mpa。
由于工進(jìn)階段液壓缸輸入流量很小，進(jìn)油路中元件較少，故泵至缸間的進(jìn)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(shù),一般取k=1.1～1.3；
--同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量，對(duì)于在工作過(guò)程用節(jié)流調(diào)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(xiàn)在快進(jìn)階段，所以 =1.2（60L/min+）＝75.6L/min
c、選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的規(guī)格:
根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵形式，從手冊(cè)中查得相應(yīng)的液壓泵，為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%-60%。電動(dòng)機(jī)的選擇要與泵相配合，以滿足泵的要求， 根據(jù)壓力和流量的不同選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)要求該系統(tǒng)工作效率高，發(fā)熱少，能耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此該設(shè)計(jì)選擇JB-※型徑向柱塞泵（型號(hào)為JB-G73），根據(jù)《液壓工程手冊(cè)》查得。同時(shí)由產(chǎn)品樣本查的此泵驅(qū)動(dòng)功率為10KW，此值完全能滿足系統(tǒng)需要。選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為JB-218-300型，其額定功率為55KW，轉(zhuǎn)速為1500r/min。
4.1.2 GE系列閥簡(jiǎn)介及選擇
（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(jì)70個(gè)品種，近3000種規(guī)格某些液壓閥是根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)展的特殊需要而開(kāi)發(fā)的，以滿足廣大用戶的需要。目前GE系列閥已在機(jī)床、造紙、注塑、等行業(yè)廣泛應(yīng)用，主機(jī)單位反應(yīng)使用情況良好。
（2） GE系列閥的選用
根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求，選出液壓元件的具體型號(hào)和規(guī)格，如下：
名稱 型號(hào) 額定壓力 最大流量
1) 三位四通電磁換向閥：3WE6-50/W110R 16MPa 25L/min
2) 溢流閥： YF3-10L 6.3MPa 63L/min
3) 順序閥： XF3-10B 6.3MPa 63L/min
4) 二位四通電磁換向閥：22B(E)-H6B 16MPa 25L/min
5) 單向閥 AF3-Eb10B 16MPa 40L/min
6) 背壓閥 FBF3-6B 6.3MPa 25L/min
7) 液控單向閥 YAF3-Eb10B 16MPa
8) 節(jié)流閥 LF3-E6B 16MPa 25L/min
4.1.3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(guò)濾液的性質(zhì)及與過(guò)濾材料的相容性；通過(guò)濾油器的流量及流量的變化與波動(dòng)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(shí)變的；系統(tǒng)的工作溫度，以及系統(tǒng)要求的過(guò)濾精度等。
選擇濾油器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1) 安裝濾油器時(shí)要注意濾油器殼體上標(biāo)明的液流方向，正確安裝在系統(tǒng)中；
2) 當(dāng)濾油器壓差指示器顯示紅色信號(hào)時(shí)，要及時(shí)清洗或更換濾芯；
3) 在清洗或更換濾芯時(shí)，要防止外界污染侵入工作系統(tǒng)；
4) 清洗金屬編織方孔網(wǎng)濾芯原件時(shí)，可用刷子在汽油等中刷洗；
5) 濾芯元件在清洗時(shí)，應(yīng)該堵住濾芯端口，防止清洗下的污物進(jìn)入濾芯內(nèi)腔造成內(nèi)污染；
6) 過(guò)濾器的工作能力，取決于濾芯的過(guò)濾面積，濾芯本身的性能、油的粘度與溫度、過(guò)濾前后的壓力差以及油中固體顆粒的含量。過(guò)濾出入口的壓差越大，阻力越小時(shí)，過(guò)濾的出油能力越大。
根據(jù)上述要求，本課題選擇濾油器型號(hào): XU-50×200
（2） 空氣濾清器的選擇
一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過(guò)濾器，它包括空氣過(guò)濾器和注油過(guò)濾網(wǎng)。
選擇：。技術(shù)參數(shù)：空氣阻力＜0.02Mpa，加油網(wǎng)孔0.5mm。
（3） 選擇壓力表 選擇： Y-150T。
（4） 選擇液位儀 在油箱側(cè)壁上設(shè)置液位計(jì)，以指示液面位置。選擇： YWZ-125T。
4.1.4管件的選擇及計(jì)算
（1） 確定油管的內(nèi)徑
液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對(duì)接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)具體考慮。
油管的管徑不宜選得過(guò)大，但也不能選得過(guò)小。過(guò)大，容易使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；過(guò)小，容易使管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大或產(chǎn)生振動(dòng)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(shù)目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問(wèn)題。因此在強(qiáng)度保證的情況下，管壁可盡量選的薄些。
管道的內(nèi)徑：
d= （4-2）
式中：--通過(guò)管道的流量 （）
--管內(nèi)允許流速 （）
允許流速的推薦值如表4-1 。
表4-1 允許流速推薦值
液體流經(jīng)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(jì)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(xiàng)要求。
管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。細(xì)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(jìn)行端面密封。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對(duì)接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中較為理想的管路連接體。
4.1.5油箱容量的確定
初始設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量。
經(jīng)驗(yàn)公式為
（4-3）
=10×75.6L/min
=756L
式中： --液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（L/min）
--經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表4-2。
表4-2 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a
系統(tǒng)類型
行走機(jī)械
低壓機(jī)械
中壓系統(tǒng)
鍛壓系統(tǒng)
冶金機(jī)械
a
1-2
2-4
5-7
6-12
10
因此圓整后油箱的有效容積選取V＝800L，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng)》中查得油箱的外形尺寸長(zhǎng)、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(yīng)大于箱壁的厚度，選取 10mm ， 箱蓋厚度為10mm。
4.2液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
液壓系統(tǒng)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)回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所涉及的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。主要包括計(jì)算液壓回路各段壓力損失、統(tǒng)計(jì)損失及系統(tǒng)效率、壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。
4.2.1液壓系統(tǒng)壓力損失
壓力損失包括管路的沿程損失，管路的局部壓力損失和閥類元件的局部損失，總的壓力損失為
（4-4）
由于供油流量的變化，其快上是液壓缸的速度為27mm/s
此時(shí)油液在進(jìn)油管中的流速為：
(1) 沿程壓力損失
設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度=1.0，
所以有：＜2300。液壓油在金屬管中為層流流動(dòng)，則阻力損失系數(shù)。若取進(jìn)，回油管長(zhǎng)度均為0.5m,油液的密度為，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為：
（4-5）
=
=1056.875Pa
=0.00157
=0.00157MPa
(2) 局部壓力損失
局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過(guò)液壓閥的局部壓力損失，前者視管道的具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過(guò)閥流量大小有關(guān)。本設(shè)計(jì)中通過(guò)整個(gè)閥的壓力損失很小，一般忽略不計(jì)。
同理：快上時(shí)的回油路上的流量
則回油路油管中的實(shí)際流速
由此可以計(jì)算出5307(湍流)
則，按=0.086MPa
(3) 總的壓力損失 由上面的計(jì)算所得可求得
（4-6）
=
=0.0599MPa
4.2.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算
在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)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(shí)的
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