單柱校正壓裝液壓機(jī)

單柱校正壓裝液壓機(jī),校正,校訂,液壓機(jī) 第1章 緒論 1.1　　課題背景 液壓傳動(dòng)開始應(yīng)用于十八世紀(jì)末，但在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用的時(shí)間比較短。有大幅度的發(fā)展也就在近50年。因此，與其它傳動(dòng)方式比還是一項(xiàng)年輕的技術(shù)。當(dāng)今液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、起重運(yùn)輸、冶金工業(yè)、農(nóng)用機(jī)械，輕工業(yè)和機(jī)床工業(yè)。 隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)也廣泛應(yīng)用在高科技高精度的行業(yè)，如機(jī)床行業(yè)。它能代替人們一部分頻繁而笨重的勞動(dòng)，能在條件惡劣的環(huán)境中工作。特別在數(shù)控機(jī)床這類要求精度較高的領(lǐng)域有著不可代替的作用，出現(xiàn)了液壓傳動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)床，組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線等。在國(guó)防工業(yè)中，如飛機(jī)，坦克、火炮等都普遍采用了液壓傳動(dòng)裝置和液壓控制裝置。 1.2 發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今研究的主要內(nèi)容是高壓粘性流體在密閉容器中流動(dòng)規(guī)律和系統(tǒng)中承受高壓的粘性流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 液壓系統(tǒng)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其有著體積小，重量輕，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作壽命長(zhǎng)，液壓元件易于通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的特點(diǎn)。基于以上優(yōu)點(diǎn)，處于新興技術(shù)的液壓系統(tǒng)在近些年得到了大幅度的發(fā)展，還有著廣泛的發(fā)展空間。它正向高壓化、高速花、集成化、大流量、大功率、高效率、長(zhǎng)壽命、低噪音的方向發(fā)展。 液壓傳動(dòng)可以用很小的功率控制速度、方向。使用適當(dāng)?shù)墓?jié)流技術(shù)可使執(zhí)行元件的精度達(dá)到最高。其布局安裝有很大的靈活性，同體積重量比卻比其他機(jī)械小的多。因此能構(gòu)成其他方法難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動(dòng)。采用適當(dāng)?shù)墓?jié)流技術(shù)可使運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度十分平穩(wěn)。 經(jīng)過(guò)五周的畢業(yè)實(shí)習(xí)，讓我們學(xué)到了很多以前沒有學(xué)到的知識(shí)，也讓以前學(xué)到的書本上的知識(shí)和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)相結(jié)合，讓我門的專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步提高。特別是對(duì)液壓系統(tǒng)有了更深的了解。在此基礎(chǔ)上我們進(jìn)一步分析Y41系列單柱校正壓裝液壓機(jī)。它是一種多功能的中小型液壓機(jī)床，適用于軸類零件、型材的校正和軸套類零件的壓裝。通過(guò)觀察測(cè)繪，進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我對(duì)設(shè)計(jì)多次改進(jìn)，通過(guò)查閱相關(guān)資料手冊(cè)，并多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教，對(duì)以前不懂的知識(shí)有了更好的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我把大學(xué)所學(xué)的知識(shí)穿了線，知道了各知識(shí)之間的聯(lián)系，對(duì)以后的工作有了很大的幫助。  第2章　方案論證 2.1 傳動(dòng)方案的論證 目前沖壓機(jī)床的傳動(dòng)方式主要有：液壓式、氣壓式、電動(dòng)式和機(jī)械傳動(dòng)方式等。傳動(dòng)裝置的選擇正確與否，直接決定著沖壓機(jī)的好壞。 1 .氣壓傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；氣體粘性小阻力損失小，流速快，防火防爆。但是空氣易于壓縮，負(fù)載對(duì)傳動(dòng)特性的影響大，不易在低溫環(huán)境下工作?？諝獠灰妆幻芊猓瑐鲃?dòng)功率小。 2. 電氣傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)方便，信號(hào)傳遞迅速，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，缺點(diǎn)是平穩(wěn)性差，易受到外界負(fù)載影響。慣性大，換向慢，電氣設(shè)備和元件要耗用大量的有色金屬。成本高，受溫度、濕度、震動(dòng)、腐蝕等環(huán)境的影響大。 3. 機(jī)械傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，操作簡(jiǎn)單，負(fù)載對(duì)傳動(dòng)特性幾乎沒有影響。傳動(dòng)效率高，制造容易和維護(hù)簡(jiǎn)單。但是，機(jī)械傳動(dòng)一般不能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，遠(yuǎn)距離操作困難，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜等。 4.液壓傳動(dòng)與以上幾種傳動(dòng)方式比較有以下優(yōu)點(diǎn)：獲得力和力矩很大，體積小，重量輕，能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，工作壽命長(zhǎng)，易于通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。它有很廣闊的發(fā)展空間。 從各方面考慮，液壓傳動(dòng)系列基本符合設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。所以，此次設(shè)計(jì)將采用液壓傳動(dòng)。  2.2 控制元件的分析 液壓傳動(dòng)中主要有以下幾種控制元件實(shí)現(xiàn)沖頭的下壓、保壓和返回的過(guò)程。 1.手動(dòng)換向閥 用人工操作控制閥芯的運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)換向閥又分為手動(dòng)和腳動(dòng)兩種。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、靈活、容易控制。 2.電磁換向閥 通過(guò)電磁鐵產(chǎn)生的電磁力來(lái)使閥芯運(yùn)動(dòng)，達(dá)到油路的轉(zhuǎn)換。但由于受電磁鐵吸引力的限制，電磁換向閥流量不能過(guò)大而且需要在回路中增加減速裝置。 3.插裝閥 是一種新型的開關(guān)式閥體，結(jié)構(gòu)以錐閥為基礎(chǔ)單位，配以不同的先導(dǎo)閥可實(shí)現(xiàn)對(duì)液流的方向、壓力和流量大小的控制。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作反應(yīng)快，適合高壓大流量的場(chǎng)合。 從設(shè)計(jì)課題上考慮，手動(dòng)控制閥比較符合設(shè)計(jì)要求，完全可以滿足性能要求，而且經(jīng)濟(jì)。所以選用手動(dòng)換向閥。  第3章　液壓機(jī)的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇 當(dāng)決定采用液壓傳動(dòng)時(shí)，其設(shè)計(jì)步驟大體可分以下幾步： 1. 明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析。 2. 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。 3. 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖。 4. 液壓元件及液壓油的選擇。 5. 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。 6. 繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件。 設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓機(jī)，其工作循環(huán)為：快速下行，減速下壓，快速退回。 由設(shè)計(jì)題目及已知參數(shù)可確定： 沖壓力：100噸=100×1000×9.8=0.98×10N 生產(chǎn)率：4次/分=1次/15秒 工作行程：500mm=0.5m 最大沖壓厚度：20mm=0.02m 滑塊的重量：1.0×10N 根據(jù)工藝要求，快速下降所用的時(shí)間為9s，運(yùn)行的距離為0.48m。工進(jìn)所用的時(shí)間為1s，運(yùn)行的距離為0.02m?？焱朔祷氐臅r(shí)間為5s，其運(yùn)行的距離為0.50m。 得到各個(gè)工藝路線的速度參數(shù)如下： 快速下行： 行程：480mm 速度：53mm/s 減速下壓： 行程：20mm 速度：20mm/s 快 退： 行程：500mm 速度：100mm/s 單次循環(huán)的總時(shí)間是：9+1+5=15s 液壓缸采用Y型密封圈。其機(jī)械效率一般為0.9---0.95之間，本液壓缸的效率?。害?0.95。  第4章　工況分析 設(shè)計(jì)開始時(shí)，應(yīng)該首先明確以下幾個(gè)問(wèn)題： 1. 弄清主機(jī)結(jié)構(gòu)和總體布局 2. 明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求 3. 明確主機(jī)的工作條件 4. 明確液壓系統(tǒng)與其它傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的分工配合、布置和相應(yīng)的控制關(guān)系。 5. 了解搜集同類型機(jī)器的有關(guān)技術(shù)資料 4.1　　動(dòng)力（負(fù)載）分析及負(fù)載循環(huán)圖 動(dòng)力分析就是一部機(jī)器在工作過(guò)程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況。由于工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的外負(fù)載為： =++ （4—1） 式中 -----工作負(fù)載 -----摩擦負(fù)載 ------慣性負(fù)載 4.1.1摩擦負(fù)載 摩擦負(fù)載就是液壓缸驅(qū)動(dòng)工作時(shí)所需要克服的機(jī)械摩擦阻力。 由于詳細(xì)計(jì)算比較煩瑣，一般將它算入液壓缸的機(jī)械效率η中考慮。在這里不用考慮摩擦負(fù)載。 4.1.2慣性負(fù)載 慣性負(fù)載即運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力。 計(jì)算公式為： ==·（N） （4—2） 式中 ——運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量 （kg） ——運(yùn)動(dòng)部件的加速度 （m/s） ——運(yùn)動(dòng)部件的重量 （N） ——重力加速度 （m/s） ——速度變化值 （m/s） ——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，由經(jīng)驗(yàn)可得=0.5s 沖頭啟動(dòng)和制動(dòng)的加速或減速都在0.5秒內(nèi)完成。 則啟動(dòng)時(shí)： = =· =（1.0×10/9.8）×（0.053/0.5） =108（N） 制動(dòng)時(shí)： ==· =（1.0×10/9.8）×（0.1/0.5） = 204（N） 4.1.3工作負(fù)載 壓力機(jī)沖頭上負(fù)載分為兩個(gè)階段：第一階段負(fù)載力緩慢的線增加，在達(dá)到最大沖壓力5%左右。第二階段負(fù)載力急劇上升到最大沖壓力。因此工作負(fù)載為： 初壓階段上升到=×5%=9.8×10×5%=0.49×10N 終壓階段上升到=沖壓力=0.98×10N 4.1.4負(fù)載循環(huán)圖 圖4—1 壓力機(jī)的負(fù)載循環(huán)圖 4.2　 運(yùn)動(dòng)分析及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 運(yùn)動(dòng)分析，就是研究一臺(tái)機(jī)器按工藝要求以怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完成一個(gè)工作循環(huán)。 4.2.1位移循環(huán)圖 根據(jù)已知條件，快速下行時(shí)，行程為0.48m，速度0.053m/s ，時(shí)間9s。慢速下降時(shí)行程0.02m，速度 0.02m/s，時(shí)間1s?？焱耸切谐虨?.5m，速度0.1m/s，時(shí)間5s。 4.2.2速度循環(huán)圖 圖4—2 壓力機(jī)的速度循環(huán)圖  第５章　確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 5.1　　確定液壓缸幾何尺寸 在單活塞桿的液壓缸中 活塞工進(jìn)（受壓）時(shí)， =—=/η （5—1）=0.98×10/0.95 =1.032×10（N） 圖 5—1 活塞快退（受拉）時(shí)， =— = （5—2） =1.0×10/0.95 =1.053×10（N） 圖 5—2 式中 ——液壓缸的工作腔壓力（MPa） ——液壓缸的回油腔壓力（MPa） =/4——液壓缸無(wú)桿腔有效面積（m） =（—）/4——有桿腔的有效面積（m） ——活塞直徑（m） ——活塞桿直徑（m） ——液壓缸的工作效率 根據(jù)資料文獻(xiàn)查得，工作壓力=20——32MP。參考同類機(jī)械的設(shè)計(jì)和加工的經(jīng)驗(yàn)，這里工作壓力取32MPa。 背壓力=0.5---1.5MP。參考同類機(jī)械的設(shè)計(jì)和加工的經(jīng)驗(yàn)，這里背壓力取1MPa。 = （5—3） =100/53=1.9 活塞桿在快進(jìn)和快退中受力幾乎為零或是自重的大小。只在沖壓工件時(shí)受到的作用力較大，即液壓缸的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)在該工步中去計(jì)算。 由參考文獻(xiàn)[2]中查得下表： 表5—1 液壓缸常用往返速比 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2.0 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.7 由相近原理： =0.7 一般，液壓缸在工進(jìn)狀態(tài)下工作，其活塞面積為： =（+ ）/ （5—4） =/4 （5—5） =（—）/4 （5—6） 由公式（5—4）（5—5）（5—6）得 ={4/ [—（1—/）]} ={4×1.032×10/π[32×10—1×10（1—0.7）]} =0.204m =204mm 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表43.6—26和表43.6—27對(duì)D和d進(jìn)行調(diào)整得 =250mm=0.25m = 180mm=0.18m 所以 =0.049m =0.024m 5.2　　計(jì)算液壓缸所需流量 液壓缸的最大流量： =[] （m/s） （5—7） 式中 ——液壓缸的有效面積（m2） ——液壓缸的流速（m/s） 快進(jìn)所需流量= =0.049×0.053=0.0026 m/s =156L/min 工進(jìn)所需流量==0.049×0.02=0.00098 m/s =58 L/min 快退所需流量==0.024×0.1=0.0024 m/s =144 L/min 5.3　　計(jì)算系統(tǒng)所需的壓力 1.當(dāng)系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)，所需壓力為： = + （5—8） 式子中 ——工作中的負(fù)載（N） ——活塞的橫截面積（m） ——背壓力（MPa） 該工藝中分勻速運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)兩部分構(gòu)成。 當(dāng)工藝處于啟動(dòng)的時(shí)候： = 108/0.049×10+1 =0.0022+1 =1.0022MPa 當(dāng)工藝處于勻速的時(shí)候： = 0/0.024×10+1 =1MPa 2.當(dāng)系統(tǒng)處于工進(jìn)時(shí)，所需的壓力為： = /+ /2 （5—9） 式子中 ——工作中的負(fù)載（N） ——活塞的橫截面積（m2） ——背壓力（MPa） =9.8× 10/ 0.049×10+ 0.5 =20+0.5 =20.5MPa 3.當(dāng)系統(tǒng)處于快退時(shí)，所需的壓力為： =/+ 2 （5—10） 式子中 ——工作中的負(fù)載（N） ——活塞的橫截面積（m2） ——背壓力（MPa） 該工藝中分為勻速運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)兩部分構(gòu)成。 當(dāng)工藝處于勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候： = 1.0×10/0.049×10+ 2 =0.2+2 =2. 2MPa 當(dāng)工藝處在制動(dòng)的時(shí)候： =204/ 0.049×10+2 =0.0042+2 =2.0042MPa 5.4 繪制沖壓機(jī)主缸工況圖 液壓缸的工況圖是指液壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、選擇液壓泵和閥的依據(jù)。 1.壓力循環(huán)圖 通過(guò)最后確定的液壓元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實(shí)際載荷的大小求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把他們繪制成P—t圖。 2.流量循環(huán)圖 根據(jù)已定的液壓缸有效面積或液壓馬達(dá)的排量，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度算出他在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制成 Q—t圖。若系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加起來(lái)繪制出總的流量循環(huán)圖。 3.功率循環(huán)圖 繪制壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，即可繪制出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。 由前面所設(shè)計(jì)的壓力，流量，可得出如下一個(gè)表格，以便繪制和分析工況圖。  表5—2 負(fù)載壓力流量明細(xì)表 工作負(fù)載（N） 工作壓力（MPa） 流量（m/s） 快 啟動(dòng) 進(jìn) 勻速 工 進(jìn) 快 勻速 退 制動(dòng) 108 0 9.8×10 1.0×10 204 1.0022 1 20.5 2. 2. 2.0042 0.0026 0.00098 0.0024 有前面所得的數(shù)據(jù)，可繪制出壓力循環(huán)圖（P—t）和流量循環(huán)圖 （Q—t）如下： 圖5—1 壓力循環(huán)圖（P—t） 圖5—2 流量循環(huán)圖（Q—t） 通過(guò)對(duì)壓力循環(huán)圖和流量循環(huán)圖分析得知： 最大流量值=156L/min=0.0026 m/s 最大壓力值=20.5MPa 5.5　　液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)要求 5.5.1液壓缸的基本參數(shù) 由以上設(shè)計(jì)得到液壓缸內(nèi)徑尺寸=0.250m，活塞桿直徑=0.18m。 液壓缸活塞的最大行程系數(shù)，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]查得=0.5m。 5.5.2液壓缸的類型和安裝方式 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本液壓缸活塞兩端面積差較大，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)輸出速度及差值較大。所以本液壓缸采用雙作用無(wú)緩沖式。 5.5.3液壓缸的主要零件及技術(shù)要求 1.缸體 液壓缸缸體的常用材料一般為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管，一般情況下均采用45號(hào)鋼，并調(diào)質(zhì)到241—285HB。鑄鐵可采用HT200—HT350間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用QT450—10。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。 由參考文獻(xiàn)[1]得缸體的技術(shù)要求： （1）缸體的內(nèi)徑因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用H8、H9配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為0.1—0.4μm，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra為0.2—0.4μm，且均需珩磨。 （2） 缸體內(nèi)徑的圓度公差值可按9、10、11級(jí)精度選取，圓柱度公差應(yīng)按8級(jí)精度選取。 （3） 缸體端面的垂直度公差可按7級(jí)精度選取。 （4） 缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用6級(jí)精度的米制螺紋。 （5）當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時(shí)，孔徑或軸徑的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線垂直公差值按9級(jí)精度選取。 此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝是應(yīng)防止密封圈扭曲。 2.缸蓋 本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用HT200鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。 3.活塞 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)冶壓缸活塞材料選用45號(hào)鋼，需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。 由參考文獻(xiàn)[1]得活塞的技術(shù)要求： （1）活塞外徑D對(duì)內(nèi)孔d的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。 （2）端面T對(duì)內(nèi)徑d軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。 （3）外徑D的圓柱度公差值，按9、10、11級(jí)精度選取。 （4）活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用Y型密封圈。 5.6　　液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算包括缸管厚度，油口直徑，缸底厚度等等。5.6.1計(jì)算液壓缸的厚度 首先利用薄壁筒公式計(jì)算液壓缸的壁厚： =/2[]=/（2/） （5—11） 式中 ——液壓缸壁厚度（m） ——實(shí)驗(yàn)壓力（MPa）。當(dāng)≤16MPa時(shí)，=1.5；當(dāng)≥16MPa時(shí)，=1.25P；所以在此=1.25=1.25×20.5=25.625MPa ——液壓缸的內(nèi)徑（m） []——材料的許用應(yīng)力（MPa） ——材料的抗拉強(qiáng)度，在此取600（MPa） ——安全系數(shù)，在此取=5 由公式（5—11）得： =/2[]=/（2/） =25.625×250/（2×600/5） =26.7mm 因?yàn)楫?dāng)/〉16時(shí)，薄壁公式才成立， 而在此/=250/26.7=9.4〈16。所以液壓缸不是薄壁。 故此式不成立。 再利用中壁計(jì)算公式計(jì)算： =[ /（2.3[]-）]+ （5—12） 式中 ——液壓缸壁厚度（m） ——實(shí)驗(yàn)壓力（MPa）。當(dāng)≤16MPa時(shí)，=1.5；當(dāng)≥16MPa時(shí)，=1.25；所以在此=1.25=1.25×20.5=25.625MPa ——液壓缸的內(nèi)徑（m） []——材料的許用應(yīng)力（MPa） ——強(qiáng)度系數(shù)，當(dāng)為無(wú)縫鋼管時(shí)=1 ——計(jì)入壁厚公差和腐蝕的附加厚度，通常圓整到標(biāo)準(zhǔn)厚度 由公式（5—12）得： =[/（2.3[]-）]+ =[25.625×250/（2.3×120-25.625）×1]+ =6406.25/250.375+ =25.6+ 由參考文獻(xiàn)[3]里 R5優(yōu)先系列查得： 把圓整到標(biāo)準(zhǔn)值=40mm； 缸體的外徑=+2=250+2×40=330mm=0.33m 5.6.2液壓缸油口的計(jì)算 液壓缸油口的直徑計(jì)算應(yīng)根據(jù)活塞最高的速度V和油口最高液流速度而定。 當(dāng)油口是進(jìn)油口時(shí)： =0.13（/） （5—13） 式中 ——液壓缸油口直徑（m） ——液壓缸內(nèi)徑（m） ——液壓缸最大輸出速度（m/s） ——油口的液流速度（m/s） 根據(jù)文獻(xiàn)[5]，液壓缸的進(jìn)油液流速度=2 m/s； 由公式（5—13）得： =0.13×250×（3.6/2） =43.6mm 取一整數(shù)=50mm=0.05m。 當(dāng)油口是出油口時(shí)： 根據(jù)文獻(xiàn)[5]，液壓缸的進(jìn)油液流速度=5 m/s； 由公式（5—14）得： =0.13×250×（3.6/5） = 27.6 取一整數(shù)=32mm=0.032m。 5.6.3缸底厚度的計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用缸底無(wú)油孔，所以采用公式： =0.433（/[]） （5—14） 式中 ——液壓缸內(nèi)徑（m） ——實(shí)驗(yàn)壓力（MPa） ——缸底厚度（m） []——缸底材料的許用應(yīng)力（m/s） 由公式（5—14）得： =0.433×0.25×（20.5/120） =45mm 參考同類液壓缸的制造經(jīng)驗(yàn)取=0.05m 5.7　　液壓缸的校合 5.7.1液壓缸中背壓力的校合 背壓力是用來(lái)平衡在液壓系統(tǒng)不工作時(shí)活塞桿自重的。 由牛頓第一定律： []= （5—15） 式中 []——系統(tǒng)需要的最少背壓力（MPa） ——活塞桿截面積（m2） ——滑塊重量（N） 如果[]〈=1MP，即背壓力滿足要求。 由公式（5—15）得： []=/=1.0×10/0.024=0.42MPa []=0.42MPa〈1MPa 所以，該液壓系統(tǒng)的背壓力滿足要求。 5.7.2活塞桿的校合 校合活塞桿可用公式： ≥（4/ []）。 （5—16） 式中 ——活塞桿的作用力（N） []——活塞桿材料的許用應(yīng)力（MPa） 由公式（5—17）得： =（4×0.98×10/×120） =0.102mm＜=0.18mm 所以活塞桿直徑滿足要求。  第6章 擬訂液壓原理圖 液壓系統(tǒng)循環(huán)圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣，他是以簡(jiǎn)圖的形式全面的具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的技術(shù)和其他方面的要求。要擬訂一個(gè)比較完善的液壓系統(tǒng)，就必須對(duì)各種基本回路、典型液壓系統(tǒng)有全面深刻的了解。 根據(jù)以上分析及參考同類設(shè)備的液壓原理圖，擬訂本設(shè)計(jì)的液壓原理圖如下： 圖6—3 液壓系統(tǒng)原理圖 注釋： 1——電動(dòng)機(jī) 2——過(guò)濾器 3——柱塞變量泵 4——調(diào)壓閥 5——溢流閥 6——換向閥 7——壓力表開關(guān) 8——壓力表 9——支撐閥 10——液壓缸 11——油箱 流量原理圖說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)柱塞變量泵3向主油路供油，可以通過(guò)溢流閥5和調(diào)壓閥4對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓，使壓力表8的值到系統(tǒng)需要的壓力，利用換向閥6進(jìn)行換向。如果處于中間位置，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)；如果左端通電，液壓缸將下降運(yùn)動(dòng)，完成工藝中的快進(jìn)和工進(jìn)兩種工藝；如果右端通電，液壓缸將上升動(dòng)作，完成工藝中的快退。  第7章 液壓元件和液壓油的選擇 7.1 液壓泵的選擇 液壓泵是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換元件。在設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)中，液壓泵作為動(dòng)力元件向液壓系統(tǒng)提供液壓能。 液壓泵工作的基礎(chǔ)條件是： 1. 必須具備一個(gè)密封油腔，而且密閉油腔的容積在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)不斷變化。 2. 泵的吸油是靠彈簧克服摩擦力的阻力、推力推動(dòng)活塞下移而實(shí)現(xiàn)的，這樣的泵具有自吸能力。 7.1.1.確定泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力，由下式確定： ≥+ （7—1） 式中 ——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力（MPa） ——由液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)進(jìn)口之間的管路沿程阻力損失和局部阻力損失之和。這些阻力損失只有在液壓元件選定后，并繪出管路布置圖才能計(jì)算。在初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，流速不大的取=0.2—0.5MPa；管路復(fù)雜，流速較大的取=0.5—1MPa。該系統(tǒng)取=0.5MPa 由公式（5—11）得：=20.5+0.5=21MPa； 7.1.2確定液壓泵的流量和排量； 當(dāng)多液壓缸（或馬達(dá)）同時(shí)動(dòng)作時(shí)，液壓泵的流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸（或馬達(dá)）所需的最大流量。并應(yīng)考慮到系統(tǒng)的漏損和液壓泵磨損后容積效率的下降。 即有下式計(jì)算液壓泵的流量公式： ≥（∑） （m/s） （7—2） 式中 ——系統(tǒng)泄漏系數(shù)。一般取1.1—1.3。大流量取小值，小流量取大值。該系統(tǒng)取=1.1 （∑）——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸（或馬達(dá)）的最大流量（m/s）；可以從Q—t圖上查得。對(duì)于工作過(guò)程始終用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，在確定流量時(shí)，尚需加上溢流閥的最小流量，一般取0.05×10 m/s 由Q—t圖得到液壓缸所需最大流量 ∑156L/min； 由公式（7—2）得： ≥1.1×156=172L/min； 此液壓系統(tǒng)采用液壓變 轉(zhuǎn)速為1500r/min； 排量公式： =/1500 （7—3） 由公式（7—3）得： =172/1500=0.115L/min=115ml/r； 7.1.3選擇液壓泵的規(guī)格 按已算出的最大工作壓力和流量，得出液壓泵的額定壓力=（1+25%）=26.25MPa。查閱文獻(xiàn)[9]，選則液壓泵的型號(hào)為SCY14—1B；排量160ml/r；轉(zhuǎn)速1500r；額定壓力32MP； 額定流量得：160×1500/1000=240L/min，這里選250 L/min； 7.1.4確定驅(qū)動(dòng)液壓缸的功率 由于本機(jī)器采用閉合式液壓系統(tǒng)，壓力損失很小，可以忽略不記。這一點(diǎn)可以在后邊的系統(tǒng)驗(yàn)算中得到準(zhǔn)確的驗(yàn)證。所以液壓泵的輸出功率用下式計(jì)算： = （7—4） 式中 ——液壓泵的輸出功率（kw） ——液壓缸壓力（MPa） ——液壓泵的流量（m/s） 一、液壓缸處于啟動(dòng)時(shí) 由160SCY14-1B型號(hào)液壓泵的壓力、流量曲線圖可得：=0.002m3/s, 所以由公式（7—4），得： =（） =（1.0×10/0.049）×0.002=408.2（w） 二、液壓缸壓力達(dá)到最大值時(shí)（即到達(dá)系統(tǒng)最高壓力時(shí)） 由160SCY14-1B型號(hào)液壓泵的壓力、流量曲線圖可得：=0.0003m3/s, 所以由公式（7—4），得： =32×10×0.3×10=9.6kw 三、液壓缸處于快退時(shí) 由160SCY14-1B型號(hào)液壓泵的壓力、流量曲線圖可得: =0.0008 m3/s, 所以由公式（7—4），得： =2.2×10×0.8×10=1.76kw 因此，選出液壓泵的最大輸出功率=9.6kw。 7.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種，如無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，一般選擇交流。選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形成應(yīng)根據(jù)電源種類（交流或直流），工作條件（環(huán)境、溫度、空間、位置等，載荷的大小和性質(zhì)的變化，過(guò)載情況等），啟動(dòng)性能和啟動(dòng)、制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的頻率程度等條件來(lái)選擇。Y系列三相籠式異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的的全封閉式鼠籠三相異步電動(dòng)機(jī)。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，因此本設(shè)計(jì)選用此電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)所求得到的液壓泵的功率，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選擇，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]本設(shè)計(jì)可選電動(dòng)機(jī)Y160M—4，其額定功率為11kw，轉(zhuǎn)速為1460r/min。 7.3 控制閥的選擇 選擇控制閥應(yīng)按額定壓力、最大流量、動(dòng)作方式、安裝固定方式、壓力損失數(shù)值、工作性能參數(shù)和工作壽命來(lái)選擇。 1. 應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，一般不使用自行設(shè)計(jì)專用的控制閥。 2. 一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過(guò)的流量大一些。必要時(shí)允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)其額定流量的20%。 3. 應(yīng)注意差動(dòng)液壓缸由于面積差形成不同回油量對(duì)控制閥正常工作的影響。 方向控制閥主要有手動(dòng)換向閥，機(jī)動(dòng)換向閥，電磁換向閥等幾種形式。由前面所分析，本課題設(shè)計(jì)的機(jī)器所用的換向閥為手動(dòng)換向閥。 手動(dòng)換向閥是利用手動(dòng)桿來(lái)操控的方向控制閥。該閥根據(jù)定位方式的不同，有彈簧復(fù)位式和鋼球定位式兩種結(jié)構(gòu)。 對(duì)手動(dòng)控制閥的操作是通過(guò)桿機(jī)構(gòu)在遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)的。由于以上分析可得選用三位四通手動(dòng)換向閥。液壓機(jī)在不同工作狀態(tài)下要求換向閥處于中位。主要參數(shù)如下：閥芯的最大位移量是36mm，取中間為中位，那么-6＜＜6時(shí)閥芯處于中位，當(dāng)＞6時(shí)，閥芯處于閥體左端，換向閥處于左端，液壓缸下降運(yùn)動(dòng)，完成快進(jìn)和工進(jìn)工藝。當(dāng)＜-6時(shí)，閥芯處于閥體右端，換向閥處于右端，液壓缸上升運(yùn)動(dòng)，完成快退工藝。即閥芯的左右位置為±18mm。 由于本液壓系統(tǒng)中要的是三個(gè)位置的換向閥，在這里簡(jiǎn)單介紹下三位四通換向閥的功能。 1. 三位四通換向閥處于中位，各油口封閉，該液壓泵處于卸荷狀態(tài)。 2. 三位四通換向閥處于左端，油口P與A之間相連，B與O之間相連，液壓缸下降動(dòng)作，完成快進(jìn)和工進(jìn)兩種工藝。 3. 三位四通換向閥處于右端，油口P與B之間相連，A與O之間相連，液壓缸上升動(dòng)作，完成快退工藝。如圖7—1。 圖7—1 三位四通手動(dòng)換向閥 參考同類機(jī)械的選擇，查閱參考文獻(xiàn)[9]，選擇換向閥的型號(hào)為： 4S—H。 7.4 管道（導(dǎo)管）的選擇 選擇管道的主要內(nèi)容是根據(jù)壓力損失，發(fā)熱量和液壓沖擊，合理確定管道內(nèi)徑、壁厚和材料。 在液壓傳動(dòng)中常用的管子有鋼管、鐵管、膠管、尼龍管和塑料管等，該設(shè)計(jì)管道選擇45號(hào)無(wú)縫鋼管。 7.4.1 管道內(nèi)徑的確定 由流體力學(xué)可知，當(dāng)通過(guò)管道的油液流量Q一定時(shí)，管道內(nèi)徑?jīng)Q定管道截面的油液平均流速v； 即： ≥1130 （7—5） 式中 ——液體最大流量 m/s ——管道內(nèi)液流平均流速m/s； 慣用流速：對(duì)吸油管≤1—2m/s（一般取1m/s以下）；對(duì)于壓油管≤3—6m/s；對(duì)于回流管≤1.5—2.5m/s 當(dāng)對(duì)吸油管道時(shí)，吸油管平均流速在此取=1.5m/s； 由公式（7—5）得： d=1130=41mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表14.2—12取=50mm； 當(dāng)對(duì)壓油管道時(shí)，吸油管平均流速在此取=4m/s； 由公式（7—5）得： =1130=29mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表14.2—12取=32mm； 當(dāng)對(duì)回油管道時(shí)，吸油管平均流速在此取=2m/s； 油管平均流量在此取=/2； 由公式（7—5）得： =1130=29mm 根據(jù)文獻(xiàn)[4]表14.2—12取=32mm； 7.4.2 管道壁厚的計(jì)算 管壁厚度計(jì)算公式： ≥/2[]= （7—6） 式中 ——管道壁厚（m） ——管道承受的最高工作壓力（MPa） ——管道內(nèi)徑（m） []——管道材料的抗拉許用應(yīng)力（MPa） ——材料的抗拉強(qiáng)度（MPa），在此取=600MPa ——安全系數(shù)，它需要考慮管道徑向尺寸的誤差與形變，管道內(nèi)徑的壓力脈動(dòng)，液壓沖擊，管道的材料質(zhì)量及工作壓力的周期變化等不安全因素。故一般規(guī)定=4—8。液壓震動(dòng)，壓力沖擊大取大值；液壓震動(dòng)，壓力沖擊小取小值。本設(shè)計(jì)取=4。 []=/ （7—7） =600/4=150MPa； 當(dāng)對(duì)吸油管時(shí)由公式（7—6）得： =（21×50）（2×150） =3.5mm 計(jì)算出值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)系列值，查文獻(xiàn)[4]表14.2—12得=6.5mm。 外徑管=50+2×6.5=63mm; 查閱文獻(xiàn)[4]得管=63mm; 當(dāng)對(duì)壓油管時(shí)由公式（7—6）得： =（21×32）（2×150） =2.24mm 計(jì)算出的值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)系列值，查文獻(xiàn)[4]表14.2—12得=5mm。 外徑管=32+2×5=42vmm ; 查閱文獻(xiàn)[4]得管=42mm; 當(dāng)對(duì)回油管時(shí)由公式（7—6）得 ： =（20.5×32）（2×150） =2.24mm 計(jì)算出的值應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)系列值，查文獻(xiàn)[4]表14.2—12得=5mm。 外徑管=32+2×5=42mm ; 查閱文獻(xiàn)[4]得管=42mm; 7.5 確定油箱的容量 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油外，還起著散熱分離油液中的氣泡，沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過(guò)濾器及液位計(jì)等。 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1. 油箱必須有足夠大的容積。 2. 吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。 3. 吸油管和回油管之間的距離要盡可能遠(yuǎn)些。 4. 為保持清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上有空氣過(guò)濾器。 5. 油箱底部應(yīng)距地面150mm以上，以便于搬運(yùn)，散熱，放油等。 6. 對(duì)油箱內(nèi)表面要做好防腐處理。 本設(shè)計(jì)初選油箱體積為0.3m。其散熱情況將在性能演算中討論。 7.5.1液壓油的選擇 液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼场獪靥匦裕湍?qiáng)度要高，具有較好的潤(rùn)滑性能，能抗氧化穩(wěn)定性好，腐蝕作用少，對(duì)涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性。同時(shí)液壓油還應(yīng)具有一定的消泡能力。液壓系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行，很大程度取決于系統(tǒng)所選的液壓油。 選擇液壓油，首先是介質(zhì)種類的選擇；然后考慮合適的粘度；最后還要考慮使用條件等因素。本設(shè)計(jì)選用抗磨液壓油，可選用型號(hào)YB—N32。密度為900kg/m，比熱容=1.88kJ/kg.C；40C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度值為32mm/s； 7.5.2過(guò)濾器的選擇 過(guò)濾器的功能是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持干凈，延長(zhǎng)元器件的使用壽命。它是液壓系統(tǒng)里不可缺少的重要輔件。 所選的過(guò)濾器，應(yīng)具有足夠大的通油能力，并且壓力損失要小，過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔要求。有足夠的強(qiáng)度，濾芯要便于更換和清洗。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表43.8—18，可選擇過(guò)濾器的型號(hào)WU—160×80；其最大流量為160L/min，過(guò)濾精度為80m。 7.6 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 聯(lián)軸器所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在著某種程度的相對(duì)位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采用各種不同的措施，使之具有一定的相對(duì)位移的性能。 彈性聯(lián)軸器利用彈簧元件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸之間的相對(duì)位移，而可動(dòng)元件之間的間隙小，特別是那些需要經(jīng)常啟動(dòng)和逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)。于是電動(dòng)機(jī)出來(lái)后直接相連的就是液壓泵，它們之間就必須是彈性聯(lián)結(jié)，使用一個(gè)有彈性元件的聯(lián)軸器。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表41.5—29，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號(hào)為HL5型。 第8章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)在初步設(shè)計(jì)時(shí)，各種參數(shù)都是靠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)出來(lái)的，當(dāng)回路形式，液壓元件及連接等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析，對(duì)于一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是進(jìn)一步確切的計(jì)算液壓回路的各段壓力損失、壓力沖擊和發(fā)熱升溫等方面。以便使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加完善與可靠。 8.1 管路系統(tǒng)壓力損失 當(dāng)系統(tǒng)元件，輔件規(guī)格，系統(tǒng)管路尺寸確定后，即可進(jìn)行系統(tǒng)壓力損失計(jì)算。它包括管路的沿程壓力損失△P，局部壓力損失△P及閥類元件的局部損失△P。 即 =++ （8—1） 式中 = /×/2 （8—2） =/2 （8—3） =（/） （8—4） 式中 ——管道長(zhǎng)度（m） ——管道內(nèi)徑（m） ——液流的平均速度（m/s） ——液壓油的密度（kg/m） ——沿程阻力系數(shù) ——局部阻力系數(shù) ——閥的額定流量（m/s） ——通過(guò)閥的實(shí)際流量（m/s） ——閥的額定壓力損失（MPa） 8.1.1沿程壓力損失的計(jì)算 在整個(gè)系統(tǒng)中有兩段沿程壓力損失：一段發(fā)生在液壓泵到液壓缸這個(gè)沿程上，沿程為=1.7 m，管道內(nèi)徑為0.032m，第三段發(fā)生在液壓缸到油箱這個(gè)沿程上，L=2.3m，管道內(nèi)徑為0.032m。 由于系統(tǒng)在快進(jìn)的時(shí)候得到最大值=156L/min=0.0026m/s； 本設(shè)計(jì)選擇的液壓油運(yùn)動(dòng)粘度為32mm/s，密度為900kg/m； 當(dāng)是回油管時(shí)，管道里的流量為最大值的一半即0.0013m3/s 實(shí)際流速為：=4/==1.62m/s =/ ==1620＜2300 式中 ------液壓油運(yùn)動(dòng)粘度 所以油路在管路中是呈層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)： =75/=75/1620=0.046 當(dāng)是壓油管時(shí)，管道里的流量為0.0016m3/s 實(shí)際流速為：=4/==1.99m/s =/ ==1990＜2300 式中 ------液壓油運(yùn)動(dòng)粘度（mm/s） 所以油路在管路中是呈層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)： =75/=75/1990=0.038 由公式（8—2）得： =/×/2+/×/2； =（0.038×1.7）/0.032×（900×1.99）/2+ （0.046×2.3）/0.032×（900×1.62）/2 =2.01875×1782.045+3.30625×1180.98 =7502 Pa 8.1.2管路內(nèi)的局部壓力損失 管道內(nèi)的局部壓力損失是通過(guò)管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過(guò)控制閥的局部壓力損失之和。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的管路沒有多少折管和管接頭。這一部分的壓力損失很小，幾乎為零。 8.1.3閥類元件的局部壓力損失 由于該液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，控制閥中有壓力損失的就只有手動(dòng)換向閥。因此在這里計(jì)算手動(dòng)換向閥導(dǎo)致的局部壓力損失，該系統(tǒng)選擇的手動(dòng)換向閥的幾個(gè)參數(shù)。 =0.001㎡ =0.02MPa 由流體力學(xué)知識(shí)得實(shí)際流量的計(jì)算公式： = （8—5） 式中 ——小孔流量系數(shù)，參考文獻(xiàn)[10]，一般取C=0.61 ——換向閥的額定壓力損失（MPa）。從換向閥的技術(shù)參數(shù)里面查得=0.02MPa ——液壓油的密度（kg/m） 由公式（8—5）得： =0.61×0.001× = 0.0041 m3/s 由公式（8—4）得： =0.02×10×（0.0041/0.0042） =0.019MPa 所以系統(tǒng)總的壓力損失由公式（5—13）得： =++ =7502+19000 =0.026502 MPa 可見本系統(tǒng)壓力損失很小。 即液壓泵的出口壓力為=21+0.026502=21.026502＜32MPa 由計(jì)算出來(lái)的結(jié)果可以知道，液壓泵打出來(lái)的壓力低于其額定壓力，所以泵的選擇是合理的。 8.2 液壓沖擊的計(jì)算 在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)迅速的換向或關(guān)閉油路突然使流速改變時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生壓力的劇烈變化，這就是液壓沖擊現(xiàn)象，液壓沖擊大的系統(tǒng)要安裝液壓緩沖裝置。 通過(guò)分析本液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)的最大沖擊發(fā)生在液壓系統(tǒng)突出關(guān)閉的時(shí)候，當(dāng)液壓系統(tǒng)瞬時(shí)關(guān)閉液流時(shí)，管道內(nèi)最大的液壓沖擊按下式計(jì)算： △= （8—6） 式中 ——液流發(fā)生變化前的流速（m/s） ——液壓油的密度（kg/m） ——油的容積的彈性系數(shù) =1.67×10MPa； ——管道內(nèi)材料的彈性系數(shù) =2.1×10MPa； ——管道內(nèi)徑（m） ——管道的壁厚（m） 當(dāng)是吸油管時(shí)，由公式（8—6）得： = =3.877×10/2.7 =1.436MPa 當(dāng)是壓油管時(shí)，由公式（8—6）得： = =3.877×10×10/2.26 =1.72MPa 當(dāng)是回油管時(shí)，由公式（8—6）得： = =3.877×10×10/2.26 =1.72MPa 液壓沖擊在本系統(tǒng)中不是很明顯，因此可以不安裝液壓緩沖裝置。 8.3 液壓系統(tǒng)熱分析及其計(jì)算 液壓系統(tǒng)的壓力，容積和機(jī)械三方面的損失構(gòu)成總的能量損失。這些能量損失將轉(zhuǎn)化成熱能，使液壓系統(tǒng)油溫升高，系統(tǒng)油溫過(guò)高會(huì)產(chǎn)生下列不良影響： 1.使液壓油的粘度大大降低，泄露增大，溶劑效率下降，并使油液節(jié)流元件的節(jié)流特性變化，造成速度不穩(wěn)。 2.引起熱膨脹，使運(yùn)動(dòng)副之間間隙發(fā)生變化，變小的時(shí)候可能造成元件的“卡死” ，失去工作能力，變大的時(shí)候會(huì)造成泄露增大。 3.密封軟管和過(guò)濾器等輔助元件，有一定的溫度限制。如果溫度超過(guò)這個(gè)限制，他們就不能正常工作。 4.引起機(jī)器構(gòu)件的熱變形，而破壞其應(yīng)有的精度。 8.3.1液壓泵功率損失產(chǎn)生的熱流量（熱量） 由計(jì)算公式： =（1-） （8—7） 式中 ——液壓泵的輸入功率（kw） ——液壓泵的效率，=0.8 由公式（8—7）得： =9.6（1-0.8） =1.92kw 液壓油通過(guò)閥（孔）時(shí)產(chǎn)生的熱量： =△ （8—8） 式中 ——通過(guò)閥（孔）的壓力降，一般換向閥取=0.05MPa ——通過(guò)閥（孔）實(shí)際流量（L/s） 由公式（8—8）得： =0.05×10×172×10/60 =143w=0.143kw 所以系統(tǒng)產(chǎn)生總的熱量： = +=1.92+0.143=2.063kw； 8.3.2液壓系統(tǒng)的散熱計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，一般油面高度為油箱高的0.8倍。 如圖8—1。因?yàn)榍懊娉醪降糜拖涞挠行莘e為0.3m，所以0.8=。 即=1.25×0.8=1 m； 取=0.5m， =1m， =0.48m， H=0.6m 一般，取與油箱相接觸的油箱表面積和油面以上的表面和之半作為油箱的有效散熱表面積。 根據(jù)文獻(xiàn)[2]可得油箱的散熱面積計(jì)算公式： =（+2+2）+1/2[+2（-）+2（-）] =1.94+0.43 =2.37m 圖8—1 計(jì)算油箱的散熱功率： = （8—9） 式中 ——油箱散熱系數(shù)w/m.C，由于本設(shè)計(jì)的油箱尺寸比較大，所以采用外置油箱，通風(fēng)良好。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]， K=50w/m·C ——油箱的散熱面積（m2） ——油溫與環(huán)境溫度之差C，=35C 由公式（8—9）得： =50×2.37×35=3360w=4.1475kw； 因?yàn)椋?，?.1475 kw＞2.063 kw 所以油箱的散熱已滿足該系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量要求，故不需要另加冷卻器。 第9章 限程裝置的設(shè)計(jì) 為了活塞運(yùn)動(dòng)到底部時(shí)能方便返回，需要設(shè)計(jì)一個(gè)限程裝置。限程裝置是實(shí)現(xiàn)擋板對(duì)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)距離的限制。到盡頭后實(shí)現(xiàn)換向閥的換向。又因?yàn)楸疽簤簷C(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)工作和人工單次行程工作，所以限程裝置的下檔板應(yīng)該是可調(diào)的。一個(gè)位置是通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)控制換向閥回到中位。另一位置是通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)控制換向閥，換到上次相反的位置（右位）。此部分設(shè)計(jì)和原樣機(jī)設(shè)計(jì)相同，可引用原樣機(jī)的機(jī)構(gòu)，在這里也不做詳細(xì)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)限程裝置運(yùn)動(dòng)循環(huán)示意圖如圖9—1。 圖9—1 系統(tǒng)限程裝置運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖  第10章 機(jī)架的設(shè)計(jì) 在機(jī)械或儀器中，支撐或容納部件的零件稱為機(jī)架。故機(jī)架是底座、機(jī)身、殼體以及基礎(chǔ)臺(tái)等零件的統(tǒng)稱。 機(jī)架分類按機(jī)構(gòu)形式分，可分為梁式刀架框架、平板式機(jī)架，箱殼式機(jī)架。按制造方法和機(jī)架材料分為鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架、非金屬機(jī)架等。 機(jī)架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。此外，對(duì)于機(jī)床儀器等精密機(jī)械，還應(yīng)該考慮變形問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)的變形盡量小，機(jī)架的剛度和強(qiáng)度都應(yīng)從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面進(jìn)行考慮。提高靜剛度和固有頻率的途徑是：合理設(shè)計(jì)機(jī)架的截面面積和尺寸。合理選擇壁厚和布肋。注意機(jī)架的整體和布局剛度及結(jié)合面的剛度匹配等。 機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求： 1. 在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的自重應(yīng)該要求盡量輕，減少成本。 2. 抗腐性好，把受迫震動(dòng)副減小到最小 3. 機(jī)械在工作時(shí)，噪聲應(yīng)盡量小。 4. 溫度場(chǎng)合分布合理，熱變形對(duì)溫度的影響小。 5. 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造，焊接和機(jī)械加工。 6. 結(jié)構(gòu)應(yīng)便于安裝和調(diào)試，方便修理和更換零件。 7. 有導(dǎo)軌的機(jī)架，要求軌道面受力合理，耐磨性好。 8. 造型美觀，使之即經(jīng)濟(jì)又美觀。 根據(jù)以上條件和液壓機(jī)的具體工作情況，選擇框架式機(jī)架。 10.1 機(jī)架材料的選擇 由于多數(shù)機(jī)架形狀比較復(fù)雜，一般采用鑄鐵。由于鑄造性好，價(jià)格低，吸震性好，主要的重型機(jī)架常采用鑄鋼。當(dāng)要求重量輕時(shí)，可以用鑄造或鍛壓鋁合金等輕金屬制造。焊接機(jī)架具有制造周期短，重量輕，成本低等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)架制造中，焊接機(jī)架日益增多。焊接機(jī)架主要有鋼板，型鋼和鑄鋼等焊接而成。還有的機(jī)架則益采用非金屬材料。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和查閱相關(guān)資料，液壓機(jī)本設(shè)計(jì)的材料選用鑄鐵。查表得鑄鐵牌號(hào)為HT300。他的流動(dòng)性好，體收縮和線收縮小，容易獲得復(fù)雜的形狀。在鑄鋼中添加少量的金屬元素，可提高耐磨性能。鑄鋼的內(nèi)摩擦大，阻尼作用強(qiáng)，故動(dòng)態(tài)剛度好，鑄鋼還具有切削性好，便宜和使用方便易，于大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。鑄鐵廣泛應(yīng)用于軋鋼機(jī)械，重型機(jī)床的床身等場(chǎng)合。所以本設(shè)計(jì)采用HT300。 10.2 肋的作用 肋分為肋板和肋條。肋條只有有限的高度，他不連接整個(gè)截面，主要作用如下： 1) 可以提高機(jī)架的強(qiáng)度、剛度和減輕機(jī)架的質(zhì)量。 2) 在薄壁截面內(nèi)設(shè)利可以減少其截面畸形。在大面積的薄壁上布肋可以縮小局部變形和防止薄壁震動(dòng)及降低噪音。 3) 對(duì)于鑄造機(jī)架，使鑄件壁后厚均勻，防止金屬堆積而產(chǎn)生縮孔裂紋等。缺陷作為補(bǔ)縮通道，擴(kuò)大冒口的補(bǔ)縮通道，擴(kuò)大冒口的補(bǔ)縮范圍，改善鑄型的充滿性，防止大平面鑄件上夾砂等缺陷。  第11章 液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 11.1 液壓系統(tǒng)的安裝 11.1.1安裝前的準(zhǔn)備工作 液壓系統(tǒng)安裝質(zhì)量的好壞是關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否可靠工作的關(guān)鍵。必須科學(xué)、正確合理完成安裝過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，才能使液壓系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，充分發(fā)揮其效能。 1. 明確安裝現(xiàn)場(chǎng)施工程序及施工進(jìn)度方案。 2. 熟悉安裝圖樣，掌握設(shè)備分布及設(shè)備基礎(chǔ)情況。 3. 落實(shí)好安裝所需人員，機(jī)械，物資材料的準(zhǔn)備工作。 4. 做好液壓設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)交貨驗(yàn)收工作，根據(jù)設(shè)備清單進(jìn)行驗(yàn)收，通過(guò)通收掌握設(shè)備名稱，數(shù)量，隨機(jī)備件，外觀質(zhì)量等情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。 5. 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)和預(yù)埋件進(jìn)行檢查，對(duì)液壓設(shè)備地腳尺寸進(jìn)行復(fù)核，對(duì)不符合要求的地方進(jìn)行處理，防止影響施工進(jìn)度。 11.1.2管子加工 管子加工的好壞對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)影響大，并關(guān)系到液壓系統(tǒng)能否可靠的運(yùn)行。因此必須用可靠，科學(xué)的加工方法，才能保證加工質(zhì)量。管子的加工包括切割，打坡口，彎管等內(nèi)容。 1.管子的切割 管子的切割原則上采用機(jī)械方法切割，如切割機(jī)，鋸床，專用機(jī)床等。嚴(yán)禁用手工電焊，氧氣切割方法。無(wú)條件時(shí)可以用手鋸切割。切割后管子的端面應(yīng)盡量和管子的中心線保證垂直。誤差控制在90±0.5之間。切割后需將銳邊倒鈍，并清除鐵屑。 2.管子的彎曲 管子的彎曲最好在機(jī)械式液壓管上進(jìn)行，用彎管機(jī)在冷狀態(tài)下彎管，可避免氧化皮而影響管子的質(zhì)量。如無(wú)冷彎管設(shè)備也可采用熱彎曲方法。熱彎曲時(shí)容易產(chǎn)生變形，管壁減薄及產(chǎn)生氧化皮等現(xiàn)象，熱彎曲前，應(yīng)將管內(nèi)注滿干燥河砂，用木塞封閉管口，用氣焊或高頻感應(yīng)加熱法對(duì)彎曲部位加熱。加熱長(zhǎng)度取決于彎曲角度。 3.管子的敷設(shè) 管路架設(shè)前，應(yīng)認(rèn)真熟悉管圖，明確各管路排列順序，間距與走向。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)照配管圖，確定閥門，接頭，法蘭及管夾的位置，并劃出線，定位。管夾一般固定在預(yù)埋件上，管夾之間的距離應(yīng)適當(dāng)，過(guò)小會(huì)造成浪費(fèi)，過(guò)大將發(fā)生震動(dòng)。 11.2 液壓