畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書I、畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：設(shè)計技術(shù)要求：①液壓機公稱力 25 KN②液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 Mpa③滑塊行程 125 MM④壓頭下行速度 45 mm/s⑤壓頭上行速度 130 mm/sIII、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成 時間：1、收集有關(guān)資料，寫出開題報告 2 周(3.17-3.30)2、系統(tǒng)方案及液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計 2 周(4.6-4.20)3、油壓缸設(shè)計計算 4 周(4.21-5.18)4、系統(tǒng)元件選擇計算 3 周(5.19-6.8)5、撰寫論文 2 周(6.9-6.20)Ⅳ 、主 要參考資料：[1] 黎啟柏，液壓元件手冊，冶金工業(yè)出版社，2000[2] 成大光，機械設(shè)計手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，1993[3]姚永明主編 .非標準設(shè)備手冊.上交大版,99.12 第一版[4] 章宏甲、黃誼，液壓傳動，機械工業(yè)出版社，1993[5]雷天覺主編. 液壓設(shè)計手冊（第七版）. 機械工業(yè)出版社 , 2006 年 6 月，第七版[6] Theissen H. Simnlation Von，Hydraulischen Systement mit langen Rohrleitungen，O+P.30，Nr3.1986科 技 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 學(xué)生（簽名）： 日期： 自 2010 年 3 月 12 日至 2010 年 7 月 2 日指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負責(zé)的部分)：機械制造工程 系（室）主任（簽名）：附注:任 務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目： 小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 分 院： 科技學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 0681053 學(xué) 號： 0681053 19 姓 名： 劉朝陽 指導(dǎo)教師： 袁坤 填表日期： 2010 年 03 月 08 日一． 選題的依據(jù)及意義： 1.選題的依據(jù)液壓傳動相對于機械傳動是一門新技術(shù)，但隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展將液壓技術(shù)推向前進，而如今液壓傳動在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至占有壓倒性的優(yōu)勢，采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)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(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。2.課題的意義設(shè)計本系列液壓機的意義在于其不但具有較大的通用性，適用于塑性材料的成形如薄板件的落料、拉伸、壓印等；軸類件的校正；零部件的壓裝；粉末制品的壓制。還具有點動、手動和半自動等操作方式，可按工藝需要任選定時或定位控制，壓力和行程可調(diào)，操作靈便、工作可靠。通過本系列液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計使讀者可以對液壓系統(tǒng)的基本原理，對液壓系統(tǒng)的回路組成有一個比較全面的認識，同樣的，在本設(shè)計中也將對涉及到的所有的液壓元件的構(gòu)造以及其在各自回路中的作用做詳細的介紹以保證讀者能對液壓系統(tǒng)有更為深 刻的理解，為液壓技術(shù)的推廣和普及盡一份綿薄之力。我 所 選 的 畢 業(yè) 設(shè) 計 課 題 為 ： 單 注 液 壓 機 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計 。 指 導(dǎo) 教 師 ： 袁 坤工 程 師 ， 經(jīng) 過 學(xué) 院 及 老 師 分 析 研 究 ， 這 個 課 題 符 合 我 們 專 業(yè) 培 養(yǎng) 目 標 及 教 學(xué) 基本 要 求 ， 體 現(xiàn) 本 專 業(yè) 基 本 教 學(xué) 內(nèi) 容 ， 體 現(xiàn) 指 導(dǎo) 教 師 及 學(xué) 院 本 學(xué) 科 科 研 工 作 的 優(yōu)勢 和 特 色 。 也 符 合 社 會 發(fā) 展 和 經(jīng) 濟 建 設(shè) 的 需 要 ， 有 利 于 我 們 學(xué) 生 綜 合 運 用 所 學(xué)的 理 論 知 識 與 技 能 ， 有 利 于 實 踐 能 力 ， 創(chuàng) 新 思 維 和 創(chuàng) 業(yè) 素 質(zhì) 的 培 養(yǎng) ！二． 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：液壓技術(shù)是現(xiàn)代制造的基礎(chǔ)，他的廣泛應(yīng)用，很大程度上代替了普通成型加工，全球制造業(yè)發(fā)生了根本性變化。因此，液壓技術(shù)的水準、擁有和普及程度，已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和現(xiàn)代化水平的重要標志。為適合這種行勢，需要大量設(shè)計一些液壓機的工作系統(tǒng)。本次就是要設(shè)計一款液壓機液壓系統(tǒng)。液壓技術(shù)已被世界各國列為優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵工業(yè)技術(shù)，成為當(dāng)代國際間科技競爭的重點。早在 1662 年,帕斯卡就發(fā)現(xiàn)了利用液體產(chǎn)生很大的力量的可能性.1795 年,英國人 Bramah 取得了第一個手動液壓機的專利,但真正的液壓機的發(fā)展歷史不到 200年.隨著西方資本主義的發(fā)展,蒸汽機的發(fā)明,引發(fā)了工業(yè)生產(chǎn)革命,現(xiàn)代化的大工業(yè)逐步代替了工廠手工業(yè).具有悠久歷史的鍛造工藝也逐步由手工鍛造轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器鍛造.16世紀初,出現(xiàn)了第一批水力機械錘.1839 年,第一臺蒸汽機錘出現(xiàn).此后,伴隨著機械制造工業(yè)的迅速發(fā)展,鍛件尺寸越來越大,鍛錘已做到落下部分重量超過 100t,如此笨重的鍛錘,操作困難,振動十分巨大,帶來很多問題.1859-1861 年,在維也納鐵路工廠開始有了第一批用于金屬加工的 7000KN、10000KN 和 12000KN 的液壓機.1884 年,在英國曼切斯特首先使用了段在鋼錠用的鍛造水壓機.它與鍛錘相比具有很多優(yōu)點,運動部分不必那么重,振動又小,因此發(fā)展很快.在 1887-1888 年間,制造了一系列鍛造水壓機,其中包括一臺 40000KN 的大型水壓機.知道 1893 年,建造了當(dāng)時最大的120MN 的鍛造水壓機,大鋼錠的鍛造工作逐步由使用鍛錘,過渡到了使用鍛造水壓機,分分拆除了那些落下部分重量達幾十噸、上百噸的笨重鍛錘,只保留了 5t 及 5t以下的自由鍛錘.19 世紀末到 20 世紀初,資本主義發(fā)展到帝國主義階段,資本輸出、向外擴展、爭奪殖民地并瓜分世界成了帝國主義的主要內(nèi)容.由于軍備擴張的需要,鍛造和模鍛液壓機有了迅速的發(fā)展.1934 年,德國制造了 70000KN 模鍛水壓機;1938-1944 年間,為了發(fā)展第二次世界大戰(zhàn)的需要,德國又相繼建造了三臺 150MN 的鍛造水壓機和一臺 300MN 的大型模鍛水壓機.二次世界大戰(zhàn)之后,為了迅速發(fā)展航空工業(yè),以及后來發(fā)展宇航工業(yè)的需要,美國在 1955 年左右,先后制造了兩臺 315MN 及兩臺 450MN 的大型模鍛水壓機.蘇聯(lián)則在 20 世紀 50 年代中期到 60 年代初期,先后建造了幾臺 300MN 模鍛水壓機以及世界上最大的 750MN 模鍛水壓機.此外,在英國、法國、聯(lián)邦德國也都先后建造過 200-300MN 的各種大型模鍛水壓機.1976 年,在法國投產(chǎn)了西歐最大的 650MN 大型模鍛液壓機.液壓機發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門,種類繁多,發(fā)展迅速,成為機床行業(yè)的一個重要組成部分.在我國,液壓行業(yè)的發(fā)展僅僅只有 50 年左右.1949 年以前,我國屬于半殖民地半封建的國家,備受列強欺凌,沒有自己獨立的工業(yè)體系,也根本沒有液壓機制造工業(yè),整個中國只有一些修配用的小型液壓機.1949 年以后,前三年屬于經(jīng)濟恢復(fù)時期,1952 年開始,實行第一個五年計劃,我國迅速建立起獨立自主的完整的工業(yè)體系,能夠逐步自行設(shè)計和制造國產(chǎn)汽車、機床、輪船、發(fā)電設(shè)備、冶煉軋鋼設(shè)備、飛機、火箭乃至精密的宇航設(shè)備.這些都被極大地促進并需要各種液壓機的迅速發(fā)展.1957-1958 年,我國開始自行設(shè)計、自行制造第一批 25000KN 的中型鍛造水壓機.以北京市為例,解放前,北平只是一個消費型城市,沒有自己的制造業(yè).為了徹底改變這種狀況,1957 年初,在北京市委工業(yè)部以及北京市機械局的領(lǐng)導(dǎo)組織下,開始以全市大協(xié)作的方式,建立一批關(guān)鍵技術(shù)裝備,其中重要項目之一就是一臺 25000KN鍛造水壓機.20 世紀 60 年代初期,在我國的上海和東北,又各自建立了一臺 120MN 級的大型鍛造水壓機,成為我國液壓機發(fā)展史上的重要標志與重大事件,體現(xiàn)了中國人民自力更生和艱苦奮斗的民族精神.20 世紀 60 年代中、后期,我國又先后成套設(shè)計并自行制造了一批技術(shù)要求更高的大型液壓機,其中包括 300MN 有色金屬模鍛造液壓機、120MN 有色金屬擠壓液壓機、80MN 黑色金屬模鍛造液壓機等.20 世紀 70 年代以后,我國已開始向國外出口了多臺各種噸位的鍛造液壓機,其中最大的一臺為 60MN 鍛造水壓機.至此,我國不但完全建立了自己的液壓機設(shè)計和制造行業(yè),而且已經(jīng)達到了相當(dāng)高的水平.20 世紀 80 年代以來,隨著我國的改革開放,國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展,液壓機的設(shè)計及制造水平也有很大發(fā)展. 目 前 我 國 液 壓 技 術(shù) 缺 少 技 術(shù) 交 流 ， 液 壓 產(chǎn) 品 大 部 分 都 是 用 國 外 的 液 壓 技 術(shù)加 工 回 來 的 。 其 實 不 然 ， 近 幾 年 國 內(nèi) 液 壓 技 術(shù) 有 很 大 的 提 高 ， 如 派 瑞 克 等 公 司都 有 很 強 的 實 力 。三． 本課題研究內(nèi)容:根據(jù)要求設(shè)計一臺符合設(shè)計要求的單柱液壓機液壓系統(tǒng)。① 液壓機公稱力 25 KN② 液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 MPa③ 滑塊行程 125 mm④ 壓頭下行速度 45 mm/s⑤ 壓頭上行速度 130 mm/s四． 本課題研究方案:① 采用開環(huán)控制② 采用閥空③ 執(zhí)行原件采用液壓缸④ 采用機液伺服五． 研究目標、主要特色及工作進度：畢業(yè)設(shè)計進度計劃① 文獻查閱、寫開題報告 2 周② 系統(tǒng)方案設(shè)計 2 周③ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要功能部件設(shè)計 3 周④ 繪制零件圖 2 周⑤ 撰寫論文 2 周六． 參考 文獻：［1］許洪基.雷光.現(xiàn)代機械傳動手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002 年 3 月［2］唐金松.簡明機械傳動手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000 年 8 月［3］王中發(fā).實用機械設(shè)計[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998 年 2 月［4］楊景蕙.機械設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996 年 7 月［5］章宏甲、黃誼，液壓傳動，機械工業(yè)出版社，1993［6］黎啟柏，液壓元件手冊，冶金工業(yè)出版社，2000七． 指導(dǎo)老師意見：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）引 言近 10 年來，液壓傳動在防漏、治污、降噪、減震、節(jié)能和材質(zhì)研究等各個方面都有長足的進步，它和電子技術(shù)的結(jié)合也由拼裝、混和到整合，步步深入。時至今日，在盡可能小的空間內(nèi)付出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上，液壓傳動已穩(wěn)居各種傳動方式之首，無可替代。這種情況使液壓傳動的元件類型、油路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計和制作工藝等都發(fā)生了深刻的變化，也改變了人們對它進行認識、分析和綜合的方式方法。本文所提出的課題正是液壓技術(shù)在鍛壓機械中的一個典型應(yīng)用——小型液壓機的液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算。本書由潘秦編寫，袁坤參加審定。由于時間和水平的限制，難免存在不少的缺點和錯誤，懇切希望廣大讀者批評指正。編 者2010 年 5 月南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 1 -小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：劉朝陽 學(xué)號：068105319指導(dǎo)老師：袁坤 摘 要：如今，液壓傳動是一門比較成熟的技術(shù) ，已廣泛 應(yīng)用于機械制造、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造以及鍛壓等機械行業(yè)。而其在 實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面的顯著優(yōu)勢使得這門技術(shù)有著更加廣闊的發(fā)展前景。本文在對液壓傳動發(fā)展和液壓傳動的工作原理作了一個簡要說明的同時，更對液壓技術(shù)在鍛壓機械中的一個典型應(yīng)用——單柱液壓機的液壓系統(tǒng)進行了全面的設(shè)計計算。其內(nèi)容主要包括：Ⅰ 液壓傳動系統(tǒng)方案的分析、比較和確定；Ⅱ 確定并繪制系統(tǒng)原理圖；Ⅲ 集成塊單元回路圖的繪制；Ⅳ 液壓系統(tǒng)中各主要參數(shù)的計算、圓整及校核；Ⅴ 各種液壓元件的選擇；Ⅵ 設(shè)計并繪制以集成塊聯(lián)接方式而成的系統(tǒng)裝配圖；在單柱液壓機液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件液壓缸的設(shè)計中，利用在前文系統(tǒng)設(shè)計中所校核過的如活塞直徑 D（ΦA(chǔ)L）、活塞桿直徑 d(ΦMM)等參數(shù)，我們對液壓油缸的各主要零部件進行了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制了它們的零件圖及液壓油缸裝配圖。在本設(shè)計中，所有圖紙均使用繪圖軟件 AutoCAD 繪制而成，使得圖紙更加清晰，一目了然。關(guān)鍵字：單柱液壓機；液壓系統(tǒng)設(shè)計；液壓油缸；AutoCAD指導(dǎo)老師簽名： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 2 -ABSTRACTStudent Name: liuzhaoyang Number: 068105319Supervisor: YuankunAbstract：Nowadays, hydraulic drive is a technique becoming mature, what has been applied in Manufacture, Engineering Machinery, Farm Machinery, Car Manufacturing, and Forging Presses etc. Moreover, it has a so salient advantage in actualize high pressure, high speed, hight-power, hight efficiency, low yawp, longevity and hight integration that it could develope much faster then others.After the phylogeny of the hydraulic drive and the working theory have been introduced in this paper, we have do a fully design for the system of the single column hydraulic presses which is a type application in Forging Presses.It includes:Ⅰ Analysing, comparing and confirming the project of hydraulic drive;Ⅱ Confirming and drawing the system blueprint;Ⅲ Drawing a blueprint of the cell loop of the integration block;Ⅳ Accounting, checking and normalizing the mainly parameter in the hydraulic systemⅤ Choosing the different kinds of hydraulic componentⅥ Designing how to rig out all the parts of the system and then draw a blueprint to reflect it.In the design of the working part of the hydraulic system, cylinder, we have do a particular frame design in using the parameter as the diameter of the piston D(ΦA(chǔ)L) and the diameter of the pole d(ΦMM).In this project, to make blueprint more clearly and even be clear at a glance, we draw the entire blueprint in software AutoCAD.Key words: Single Column Hydraulic Presses; The Design of Hydraulic System; Hydraulic cylinder; AutoCAD南昌航空大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 3 -Supervisor Signature: １摘 要如今，液壓傳動是一門比較成熟的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于機械制造、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車制造以及鍛壓等機械行業(yè)。而其在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用，高度集成化等各項要求方面的顯著優(yōu)勢使得這門技術(shù)有著更加廣闊的發(fā)展前景。本文在對液壓傳動發(fā)展和液壓傳動的工作原理作了一個簡要說明的同時，更對液壓技術(shù)在鍛壓機械中的一個典型應(yīng)用——單柱液壓機的液壓系統(tǒng)進行了全面的設(shè)計計算。其內(nèi)容主要包括：Ⅰ 液壓傳動系統(tǒng)方案的分析、比較和確定；Ⅱ 確定并繪制系統(tǒng)原理圖；Ⅲ 集成塊單元回路圖的繪制；Ⅳ 液壓系統(tǒng)中各主要參數(shù)的計算、圓整及校核；Ⅴ 各種液壓元件的選擇；Ⅵ 設(shè)計并繪制以集成塊聯(lián)接方式而成的系統(tǒng)裝配圖；在單柱液壓機液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件液壓缸的設(shè)計中，利用在前文系統(tǒng)設(shè)計中所校核過的如活塞直徑 D（ΦA(chǔ)L） 、活塞桿直徑 d(ΦMM)等參數(shù)，我們對液壓油缸的各主要零部件進行了詳細的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并繪制了它們的零件圖及液壓油缸裝配圖。在本設(shè)計中，所有圖紙均使用繪圖軟件 AutoCAD 繪制而成，使得圖紙更加清晰，一目了然。關(guān)鍵字：單柱液壓機；液壓系統(tǒng)設(shè)計；液壓油缸；AutoCAD指導(dǎo)老師簽名： 小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２ABSTRACTNowadays, hydraulic drive is a technique becoming mature, what has been applied in Manufacture, Engineering Machinery, Farm Machinery, Car Manufacturing, and Forging Presses etc. Moreover, it has a so salient advantage in actualize high pressure, high speed, hight-power, hight efficiency, low yawp, longevity and hight integration that it could develope much faster then others.After the phylogeny of the hydraulic drive and the working theory have been introduced in this paper, we have do a fully design for the system of the single column hydraulic presses which is a type application in Forging Presses.It includes:Ⅰ Analysing, comparing and confirming the project of hydraulic drive;Ⅱ Confirming and drawing the system blueprint;Ⅲ Drawing a blueprint of the cell loop of the integration block;Ⅳ Accounting, checking and normalizing the mainly parameter in the hydraulic systemⅤ Choosing the different kinds of hydraulic componentⅥ Designing how to rig out all the parts of the system and then draw a blueprint to reflect it.In the design of the working part of the hydraulic system, cylinder, we have do a particular frame design in using the parameter as the diameter of the piston D(ΦA(chǔ)L) and the diameter of the pole d(ΦMM).In this project, to make blueprint more clearly and even be clear at a glance, we draw the entire blueprint in software AutoCAD.Key words: Single Column Hydraulic Presses; The Design of Hydraulic System; Hydraulic cylinder; AutoCAD３Supervisor Signature: 目 錄摘 要 １ABSTRACT２目 錄 ３1、概述 ６1.1 液壓傳動發(fā)展概況 .６1.2 液壓傳動的工作原理及組成部分 .６1.2.1 液壓傳動的工作原理 .６1.2.2 液壓傳動的組成部分 .７1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 .８2、液壓系統(tǒng)設(shè)計 ９2.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案 .９2.1.1 設(shè)計要求 .９2.1.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案 .９2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定 .１１2.2.1 液壓介質(zhì)的選擇 .１１2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 .１２2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 .１３2.3.1 選系統(tǒng)工作壓力 .１３2.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 .１４2.3.3 液壓缸強度校核 .１５2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 .１７2.3.5 計算液壓缸實際所需流量 .１９2.3.6 繪制液壓缸工況圖 .１９2.4 液壓閥的選擇 .２０2.4.1 液壓閥的作用 .２０2.4.2 液壓閥的基本要求 .２０2.4.3 液壓閥的選擇 .２０34DF30-E10B-D２１3 液壓泵站及其輔助裝置 ２１3.1 液壓泵站 .２２小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計４3.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標準 .２２3.1.2 各系列液壓泵站的簡述 .２３3.2 液壓泵 .２４3.2.1 液壓泵的選擇 .２４3.2.2 液壓泵裝置 .２５3.3 電動機功率的確定 .２６3.4 液壓管件的確定 ２７3.4.1 油管內(nèi)徑確定 .２７3.4.2 管接頭 .２７3.5 濾油器的選擇 .２８3.5.1 濾油器的作用及過濾精度 .２８3.5.2 選用和安裝 .２８3.6 油箱及其輔件的確定 .２９3.6.1 油箱 .２９3.6.2 空氣濾清器 .３１3.6.3 油標 .３１4 液壓缸的設(shè)計計算 ３２4.1 液壓缸的基本參數(shù)的確定 .３２4.2 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 .３２4.2.1 缸體 .３２4.3 缸蓋 .３５4.3.1 缸蓋的材料 .３５4.4 活塞 .３５4.4.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式 .３５4.4.2 活塞與缸體的密封 .３６4.4.3 活塞的材料 .３６4.4.4 活塞的技術(shù)要求 .３６4.5 活塞桿 .３７4.5.1 端部結(jié)構(gòu) .３７4.5.2 端部尺寸 .３７4.5.3 活塞桿結(jié)構(gòu) .３８4.5.4 活塞桿材料 .３９4.5.5 活塞桿的技術(shù)要求 .３９4.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 .３９4.6.1 導(dǎo)向套 .３９4.6.2 桿的密封與防塵 .４０4.7 液壓缸的緩沖裝置 .４０4.8 液壓缸的排氣裝置 .４０4.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式 .４１4.9.1 液壓缸進出油口的聯(lián)接 .４１4.9.2 液壓缸的安裝方式 .４１結(jié) 論 ４２致 謝 ４３５參 考 文 獻 ４４小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計６1、概述1.1 液壓傳動發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術(shù)，但如從 17世紀中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18 世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近 10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。本世紀的 60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，使它在國民經(jīng)濟的各方面都得到了應(yīng)用。液壓傳動在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢，例如，國外今日生產(chǎn)的 95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)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、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。我國的液壓工業(yè)開始于本世紀 50年代，其產(chǎn)品最初只用于機床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自 1964年從國外引進一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時進行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80 年代起更加速了對西方先進液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計劃引進、消化、吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。７1.2 液壓傳動的工作原理及組成部分1.2.1 液壓傳動的工作原理 驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機帶動旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經(jīng)過開停閥、節(jié)流閥和換向閥進入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。工作臺的移動速度是由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經(jīng)開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時工作臺就停止運動。從上面的例子中可以得到：1）動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的。2）液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計８1.2.2 液壓傳動的組成部分液壓傳動裝置主要由以下四部分組成：1）能源裝置——把機械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2）執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。3)制調(diào)節(jié)裝置——對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動有以下一些優(yōu)點：1）在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出 30~40倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的 12%左右。2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達 500次/min，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達 1000次/min。3）液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達 2000） ，它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。4）液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復(fù)雜的順序動作，接受遠程控制。5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。９6）由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機動性。7）用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。液壓傳動的缺點是：1）液壓傳動不能保證嚴格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。2）液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等） ，長距離傳動時更是如此。3）液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。4）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。5）液壓傳動要求有單獨的能源。6）液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進一步得到克服。2、液壓系統(tǒng)設(shè)計2.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案2.1.1 設(shè)計要求設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手進行液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面的情況了解清楚。⑴單柱液壓機主機概況：①液壓機公稱力 25 KN②液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 Mpa③骨塊行程 125 MM④壓頭下行速度 45 mm/s小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計１０⑤壓頭上行速度 130 mm/s⑵ 液壓系統(tǒng)要完成以下動作循環(huán)：2.1.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案2.1.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式在本設(shè)計中,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能以實現(xiàn)直線往復(fù)運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁浚敵鰹橥屏退俣?。液壓缸除了單個地使用外，還可以組合起來或和其它機構(gòu)相結(jié)合，以實現(xiàn)特殊的功能。根據(jù)參考文獻[2]表 37.5-1我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點及適用場合見表 2-1。表 2-1名稱 特點 適用場合單桿活塞液壓缸有效工作面積大，雙向不對稱往返不對稱的直線運動等2.1.2.2 確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路1）為了實現(xiàn)液壓缸的進和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。電磁換向閥的基本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動方向。當(dāng)電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除外） 。若推動故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。2）為了實現(xiàn)其工進，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便、準確。在小流量調(diào)節(jié)時，如通流截面相對于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的大小。１１而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負載決定。所以當(dāng)負載增大時，調(diào)速閥進出口壓差將將減小。調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。因此，在本設(shè)計中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。2.1.2.3 液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們在泵的小口裝上粗濾油器。 （進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器或其他型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定2.2.1 液壓介質(zhì)的選擇液壓介質(zhì)應(yīng)具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性；同時液壓介質(zhì)還應(yīng)具有一定的消泡能力。選擇液壓介質(zhì)時，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。根據(jù)液壓系統(tǒng)對介質(zhì)是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。其次，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中所用液壓泵的類型選用具有合適粘度的介質(zhì)。最后，還應(yīng)考慮使用條件等因素，如環(huán)境溫度、工作壓力、執(zhí)行機構(gòu)速度等。當(dāng)工作溫度在 60℃以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過60℃時，應(yīng)選用汽輪機油或普通液壓油。若設(shè)備在很低溫度下啟動時須選用低凝液壓油。據(jù)參考文獻[2]表 37.3-12 中各普通液壓油質(zhì)量指標及應(yīng)用以及本設(shè)計中單柱液壓機液壓系統(tǒng)的要求選用 N32號普通液壓油，其各項質(zhì)量指標見表 2-2。小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計１２表 2-2名稱 N32 號普通液壓油代號 / 原牌號 YA-N32 / 20 號運動粘度 mm2/s (40℃) 28．8~35.2運動粘度 mm2/s (50℃) 17~23粘度指數(shù)≥ 90抗氧化安定性(酸值達2mgKOH/g)≥ h1000凝點≤ ℃ -10閃點(開口)≥ ℃ 170防銹性(蒸鎦水法) 無銹臨界載荷≥ N 600抗泡沫性(93℃)≤ ml 起泡 50 / 消泡 0抗磨性（四球，DB） N 800應(yīng)用適用于環(huán)境溫度 0~40℃的各類中高壓系統(tǒng)（適用工作壓力為 6.3-2.1MPa2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖在這種單柱液壓機上，實現(xiàn)了“工進 → 快退 → 停止”的動作循環(huán)（見圖 2-1） ?？梢赃M行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表 2- 3 示此單柱液壓機的動作循環(huán)表，圖 2-2則是這種液壓機的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。 、、、、 、、 、、、、、、圖 2-1 單柱液壓機動作循環(huán)圖１３1YA 2YA7、 、1 YB1-40、 、 、25KN、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、6 YDF3-E10B-B、 、 、 、 、5 AXF3-E10B、 、 、 、 、3 AQF3-E10B、 、 、 、 、4 、 、2 34DF3O-E10B-D、 、 、 、 、圖 2-2 單柱液壓機液壓系統(tǒng)圖進油路 液壓泵 1 → 電磁換向閥 2（左位）→ 單向調(diào)速閥 3 → 液壓油缸 4上腔回油路 液壓油缸 4下腔 → 單向順序閥 5 → 電磁換向閥 2（右位）→ 油箱 7表 2-3 單柱液壓機液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表動作名稱 信號來源 電磁換向閥 2 的工作狀態(tài)工進 1YA 通電 左位滑塊快退 2YA 通電 右位2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算2.3.1 選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計１４消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機械重載設(shè)備壓力要選得高一些。公稱力為 2500KN的單柱液壓機屬小型液壓機類型，一般情況下，載荷不會太高，參考資料[2]表 37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為 4MPa。2.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定2.3.2.1 液壓缸設(shè)計中應(yīng)注意的的問題液壓缸的設(shè)計和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計液壓缸時，必須注意如下幾點：1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。2）考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標準進行設(shè)計，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。2.3.2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力 P1=8Mpa7Mpa由參考文獻[1]表 5-2推薦初定 d=0.7D取液壓缸 =0.9 則此時活塞所受推力m?N 278905?.F由式 （2-1）1PA１５6104278???A=69.45 cm2（2-2）?)(D1=9.38 cm則 d= 0.7·D =6.07 cm參考文獻[2]表 37.5-8及表 37.5-9對這些直徑圓整成就近標準值時得： D =100 mmd =70 mm由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為：cm2578421.A??cm2022 .)dD(?2.3.3 液壓缸強度校核液壓缸的缸筒壁厚 δ 、活塞桿直徑 d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進行強度校核。?。阂簤焊撞牧蠟?45#鋼，無縫鋼管活塞桿材料 45#鋼2.3.3.1 壁厚強度校核根據(jù)參考文獻[2]表 37.7-64及表 37.7-65選擇液壓缸外徑為 121mm即液壓缸壁厚 δ =10.5mm對于本系統(tǒng)：＜ 10 為厚壁?D按壁筒計算：（2-3）???????????13402y.??式中， D為缸筒內(nèi)徑； Py為缸筒試驗壓力,當(dāng)缸的額定壓力Pn ≤ 16Mpa 時，取 Py=1.5 Pn ； 為缸筒材料的許用應(yīng)力， ， 為材料抗拉強度， n?????nb??b小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計１６為安全系數(shù)，一般取 n = 5 。所以:Py=1.5×4=6 Mpa（2-4）??nb??式中 N/mm260b?n = 5則 N/m2??6610250???b得 mm??342Dy??????????∴ mm＞1.故缸體壁厚強度滿足。2.3.3.2 液壓缸內(nèi)活塞桿直徑校核活塞桿的直徑 d按下式進行校核（2-5）????F4?式中，F(xiàn) 為活塞桿上的作用力； 為活塞桿材料的許用應(yīng)力, ?????41.b??則 ：mm ＜ d??19061432786F????故活塞桿強度滿足。2.3.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計算液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算：（2-6）??????F.ds25?式中， F為液壓缸負載；Z 為固定螺栓個數(shù)； K為螺紋擰緊系數(shù)；K=1.12~1.5，取 K=1.3；MPa??180236?s?則：mm??9108437526ZKF.ds ?????１７取 ds=10 mm2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負載 Fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進行：（2-7）kn?式中， nk為安全系數(shù)，一般取 nk = 2 ~ 4，這里取 nk = 4。當(dāng)活塞桿的細長比 ＞ 時rl1?（2-8）2lEJFK??當(dāng)活塞桿的細長比 ＞ 時，且kr21= 20 ~ 120 時，則21?（2-9）21????????krlafAF?式中， l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表 2-1， 為活塞桿橫截面最kr小回轉(zhuǎn)半徑， ； 為柔性系數(shù)，其值見表 2-2； 為由液壓缸支AJrk?1?2?承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表 2-4； E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E=2.06×1011N/M2； J為活塞桿橫截面慣性矩； A為活塞桿橫截面積， f為由材料強度決定的實驗值， 為系數(shù)，具體數(shù)值均見表 2-5。?表 2-4 液壓缸支承方式和末端系數(shù) ψ2的值支承方式 支承說明 末端系數(shù) ψ2llF 一端自由一端固定 1/4llF 兩端鉸接 1llF 一端鉸接一端固定 2小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計１８llF 兩端固定 4表 2-5 f、 a、 ψ1的值材料 f ×108 N/M2 ?ψ1鑄鐵 5.6 16080鍛鐵 2.5 9110軟鋼 3.4 750190硬鋼 4.9 85由此，根據(jù)實際設(shè)計的可得：;901??;412??N/M2 ； 8143?.f 250?（2-10）1746422.dldAJrk ???而 l＞125mm， 取 l=175mm＜ 10?kr45219021???則活塞桿穩(wěn)定性按式： 21???????krlfAF???進行校核。代入數(shù)據(jù)：１９N610974??.F?623.nk而 （2-11）1APmaxW??式中， FW為活塞所受最大推力Pmax為系統(tǒng)最大壓力為 8Mpa 。A1為液壓缸無活塞桿腔的截面積， A1 = 78.5 cm2 FW = 8×106×7.85×10-3 = 6.28×104 N顯然，F(xiàn) W ＜ kn?所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。2.3.5 計算液壓缸實際所需流量根據(jù)最終確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運動速度或轉(zhuǎn)速，計算出液壓缸實際所需流量，見表 2-6。表 2 – 6 液壓缸實際所需流量工況活塞下行(工進) 活塞上行(快退)運動速度 10-2 m/s = 4.5? = 13?結(jié)構(gòu)參數(shù) 10-3 m2 A1 = 7.85 A2 = 4.0 流量 10-4 m3/s Q1 = 3.53 Q2 = 5.21計算公式 Q = A小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２０2.3.6 繪制液壓缸工況圖Q10-4m3/s、、 、、 、、、、 、、 、、 t3.53 5.21圖 2-3液壓缸工況圖2.4 液壓閥的選擇2.4.1 液壓閥的作用液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因為作用機制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點。例如：1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥心動作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。2）在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。2.4.2 液壓閥的基本要求液壓系統(tǒng)中所用的液壓閥，應(yīng)滿足如下要求：1）動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。２１2）油液流過時壓力損失小。3）密封性能好。4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護方便，通用性大。2.4.3 液壓閥的選擇1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有 20%以內(nèi)的短時間過流量。2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。本系統(tǒng)工作壓力在 4MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號見表 2-7。表 2-7 25KN 單柱液壓機液壓閥名細表名稱 選用規(guī)格單向調(diào)速閥 AQF3-E10B電磁溢流閥 YDF3-E10B-B電磁換向閥 34DF30-E10B-D單向順序閥 AXF3-E10B3 液壓泵站及其輔助裝置在本設(shè)計中，我們將采用集成塊的聯(lián)接方式來進行液壓系統(tǒng)的裝配。其集成塊單元回路圖見圖 3-1；小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２２9 Y-100、 、 、8 KF3-E3B、 、 、 、 、3 AQF3-E10B、 、 、 、 、5 AXF3-E10B、 、 、 、 、p1 4 、 、1YA 2YA2 34DF3O-E10B-D、 、 、 、 、6 YDF3-E10B-B、 、 、 、 、1 YB1-40、 、 、、 、 、 、+ -- +、 、--1YA2YA、 、、 、7、 、OPX p1圖 3-1 集成塊單元回路圖 3.1 液壓泵站3.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標準3.1.1.1 液壓泵站的概述目前我國生產(chǎn)液壓泵站的廠家很多，液壓泵站的種類也繁多，但多數(shù)廠家根據(jù)用戶的具體要求設(shè)計和制造，尚未完全系列化、標準化。現(xiàn)在只有液壓泵站的油箱公稱容量系列有國家標準。3.1.1.2 液壓泵站油箱公稱容量系列（GB 2876—81）表 3-1 油箱容量 GB 2876-81 L4 6.3 10 25 40 63 100 160250 315 400 500 630 800 1000 12501600 2000 3150 4000 5000 6300 ２３3.1.2 各系列液壓泵站的簡述詳細資料見參考文獻[2]37 篇第 10章。3.1.2.1 YZ 系列液壓泵站YZ系列液壓泵站，油箱容量有 25~6300L等 18種規(guī)格。選用各種不同的泵，得到各種不同流量、壓力的規(guī)格。外形結(jié)構(gòu)上有上置式（有立式及臥式）和非上置式。YZ系列液壓泵站生產(chǎn)廠有：上海高行液壓件廠、長沙液壓件廠、南京液壓件三廠等。3.1.2.2 YG型液壓柜YG型液壓柜規(guī)格性能為油箱容量 250~350L，壓力 6.3MPa，流量有 40、63和 100L/ min。上海液壓件一廠生產(chǎn)。3.1.2.3 YZS 型液壓站YZS型液壓泵站，油箱容量 100L，壓力 6.3MPa，流量 16L/min。常州液壓件廠生產(chǎn)。3.1.2.4 YGC 型液壓柜YGC型液壓柜油箱容量 160L，壓力 6.3MPa，流量有 12、25L/min，由北京椿樹機械廠生產(chǎn)。3.1.2.5 CJZ 型液壓站CJZ型液壓泵站油箱容量有 100L與 160L兩種，壓力為 5MPa，流量為20~63L/min范圍。有定量泵與變量泵兩種型式，成都液壓元件一廠生產(chǎn)。3.1.2.6 YH 型液壓站YH型液壓站油箱容量 120~2000L，壓力為 14 MPa，流量在 10~250L/min范圍，由沈陽重型機器廠生產(chǎn)。3.1.2.7 SE 型液壓泵站SE型液壓泵站油箱容量 1400L，壓力 7 MPa，流量 6.75m3/s，上海冶金設(shè)計院設(shè)計。3.1.2.8 上重型液壓站上海重型機器廠液壓站油箱容量 1200L與 2200L兩種，1200L 的工作壓力為 1.5 MPa，2200L 的為 5 MPa，流量均為 320L/min。小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２４3.2 液壓泵3.2.1 液壓泵的選擇液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動電機的機械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。液壓泵的工作壓力是指泵實際工作時的壓力。液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。液壓泵的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定必須保證的流量，亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出的流量。（1）液壓泵工作壓力的確定（3-1）??????1P1是液壓缸的工作壓力，對于本系統(tǒng)：MPa41.F?A?是泵到液壓缸間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見，從泵到液壓缸之間串接???有一個單向調(diào)節(jié)器速閥和一個電磁換向閥，取 = 0.6MPa???液壓泵工作壓力為：PP = 4.4 + 0.6 = 5 MPa(2) 液壓泵流量的確定（3-2）??maxQ????由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退工況， m3/s，41025???.Qmax?泄漏系數(shù) K = 1.2,求得液壓泵流量:m2/s (37.8 L/mm)41036???.Q?選用 YB1-40 型雙聯(lián)葉片泵。雙聯(lián)葉片泵是在一個泵體內(nèi)安裝兩個雙作用葉片泵，用同一個傳動軸驅(qū)動。安裝大小不同的單泵，可以得到兩種大小不同的流量，以適應(yīng)液壓系統(tǒng)各種不同速度的要求。雙作用葉片泵的工作原理是泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋等件所組成。定子的內(nèi)表雙作用葉片泵的工作原理：面是由兩段長半徑圓２５弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個個密封的工作腔。在轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。3.2.2 液壓泵裝置液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗芩枰脑O(shè)備、元件及其輔助元件。具體而言，主要指電機、聯(lián)軸器、液壓泵、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設(shè)計尤其是正確地安裝液壓泵裝置，是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證，必須予以足夠的重視。3.2.2.1 液壓泵的安裝方式金屬切削機床的液壓站，多用定量或限壓式變量葉片泵。變量葉片泵僅能臥式安裝，而定量葉片泵，無論是單泵還是雙聯(lián)泵，都可以有立式和臥式兩種安裝方式。齒輪泵與柱塞泵一般為臥式安裝。臥式安裝的液壓泵，其位置又可分為上置式與非上置式兩種。上置式指液壓泵裝置安裝在油箱上，立式安裝的液壓泵皆為上置式。安裝液壓泵應(yīng)注意的問題：⑴ 為了防止振動與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固地緊固在箱蓋或基礎(chǔ)上，注意經(jīng)常檢查連接螺釘是否松動。⑵ 調(diào)整好液壓泵與電機的聯(lián)軸器，使二者同心，用手撥動聯(lián)軸器時不能有松緊不一致的現(xiàn)象。⑶ 在有條件的情況下，盡量將液壓泵（齒輪泵、定量葉片泵、螺桿泵）安裝在油液內(nèi)。⑷ 液壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２６度，以防止空氣被吸入液壓泵。⑸ 安裝液壓泵時，應(yīng)注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離。各類液壓泵的吸油高度見表 3-2：表 3-2 各類油泵吸油高度油泵類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 螺桿泵吸油高度（mm ） 300~400 不大于 500 不大于 500 500~10003.2.2.2 液壓泵與電機的聯(lián)接液壓泵與電機之間的聯(lián)軸器，一般用簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器或彈性圈柱銷聯(lián)軸器，其二者的共同特點是傳遞扭矩范圍較大，轉(zhuǎn)速較高，彈性好，能緩沖扭矩急劇變化引起的振動，能補償軸位移。但在使用中應(yīng)定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后及時更換。上述兩種聯(lián)軸器中，簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，使用壽命較長，幫比彈性圈柱銷聯(lián)軸器用得多些。應(yīng)用上述二種聯(lián)軸器時，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠。安裝聯(lián)軸器的技術(shù)要求是：⑴ 半聯(lián)軸器 I盡量做主動件。⑵ 半聯(lián)驗算其他工況時，液壓泵的驅(qū)動功率均小于此值。查產(chǎn)品樣本，選用 5.5KW 的電動機。注射機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。由前面的計算已知泵的供油壓力應(yīng)為 P P = 5MPa，取泵的總效率η P = 0.65，泵的總驅(qū)動功率為 轂強度。⑶ 最大同軸度偏差不大于 0.1mm(上海機床廠經(jīng)驗數(shù)據(jù))，軸線傾斜角不大于 40′。軸器與電動機軸配合時采用 配合，與其他軸端則采用低于 的配合，67RH67RH否則應(yīng)驗算輪轂強度。⑶ 最大同軸度偏差不大于 0.1mm(上海機床廠經(jīng)驗數(shù)據(jù))，軸線傾斜角不大于 40′。3.3 電動機功率的確定注射機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化２７較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。由前面的計算已知泵的供油壓力應(yīng)為 P P = 5MPa，取泵的總效率η P = 0.65，泵的總驅(qū)動功率為 （3-3）??Q?346105??.KW84?驗算其他工況時，液壓泵的驅(qū)動功率均小于此值。查產(chǎn)品樣本，選用5.5KW 的電動機。3.4 液壓管件的確定3.4.1 油管內(nèi)徑確定由于本系統(tǒng)并未對油管內(nèi)油液的流速作出規(guī)定，因此在整個系統(tǒng)中只需保證各處的流量滿足要求即可。初定泵吸油管處流速為 1m/s，則由式 計VQd?4?算得 d = 8mm，由于油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過小，以免使管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失增加或產(chǎn)生振動和噪聲，影響正常工作。在強度保證的情況下，管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數(shù)目，有助于解決系統(tǒng)泄漏問題。考慮到與各液壓閥的連接，也為了盡量減少管路中油壓的損失，故統(tǒng)一取油管內(nèi)徑為 10mm。3.4.2 管接頭管接頭是油管與油管、油管與液壓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、工藝性好等各項條件。液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等） ，管系的設(shè)計（包括彎管設(shè)計、管道支承點和支承形式的選取等）以及管小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計２８道的安裝（包括正確的運輸、儲存、清洗、組裝等）都要慎審從事，以免影響整個液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。3.5 濾油器的選擇3.5.1 濾油器的作用及過濾精度濾油器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)，使液壓油保持清潔，延長液壓元件使用壽命，保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性。一般認為 75%以上液壓系統(tǒng)故障是由于液壓油的污染所造成的。因此濾油器對液壓系統(tǒng)來說，是不可少的重要組成部分。濾油器的過濾精度用從液壓油中過濾掉的雜質(zhì)的顆粒大小表示，一般可分為粗濾油器、普通濾油器、精密濾油器和特精濾油器四種，它們分別能濾去大于 100μm、10~100μm、5~10μm 和 1~5μm大小的雜質(zhì)。液壓系統(tǒng)壓力越高，要求液壓元件的滑動間隙越小，因些系統(tǒng)壓力越高，要求的過濾精度也越高，其關(guān)系見表 3-3：表 3-3 過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系系統(tǒng)類別 一般液壓系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)壓力 MPa ＜ 7 ＞7 35 21顆粒大小 μm ≤25~50 ＜25 ＜10 ＜5濾油器按其濾心材料的過濾機制來分，有表面型濾油器、深度型濾油器和吸附型濾油器三種。3.5.2 選用和安裝選用濾 I油器時，要考慮下列幾點：1）過濾精度應(yīng)滿足預(yù)定要求。2）能在較長時間內(nèi)保持足夠的通流能力。3）濾心具有足夠的強度，不因液壓的作用而損壞。4）濾心抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作。5）濾心清洗或更換簡便。２９因此，濾油器應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件來選定其型號。在本設(shè)計中，選用網(wǎng)式濾油器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點。網(wǎng)式濾油器屬于粗濾油器，一般安裝在液壓泵的吸油路上，這種安裝方式主要作用是保護液壓泵。3.6 油箱及其輔件的確定3.6.1 油箱油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲存油液外，還起著散發(fā)油液中的熱量（在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量） 、分離油液中的氣泡、沉淀固體雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如空氣濾清器及液位計等。3.6.1.1 油箱的設(shè)計要點設(shè)計油箱時應(yīng)考慮如下幾點：a .油箱必須有足夠大的容積。以滿足散熱要求，停車時能容納液壓系統(tǒng)中所有的油；而工作時又保持適當(dāng)?shù)挠臀灰蟮?。b. 吸油管及回油管應(yīng)插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空氣；回油管飛濺產(chǎn)生氣泡。管口一般與油箱底、箱壁的距離不小于管徑的 3倍。吸油管應(yīng)安裝 80或 100μm的網(wǎng)式或線隙式濾油器，安裝位置要便于裝卸或清洗濾油器?；赜凸芸谛鼻?45°角并面向箱壁，以防回油沖擊油箱底部的沉積物。c. 吸油管和回油管的距離盡可能遠一點，中間要設(shè)置隔板，使油液在油箱中流動速度緩慢一點，時間長一些，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。d. 為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有密封的頂蓋，頂蓋上應(yīng)沒有帶濾油網(wǎng)的注油口及帶空氣濾清器的通氣孔，注油及通氣一般都由一個空氣濾清器來完成。為了便于放掉油，油箱底應(yīng)有一定傾斜度，最低處設(shè)放油閥。e. 箱壁上應(yīng)考慮安裝液面指示器、冷卻器。加熱器及溫度計等位置。f.油箱也可以設(shè)計成完全密封的充壓式油箱，用以改善液壓的吸油狀況。一般充氣壓力為 0.07~0.1MPa。根據(jù)以上六點設(shè)計要點以及對照本設(shè)計的需要，繪制油箱簡圖如下：小型液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計３０2 9 8 7654311——、、、、 2——、、、、、、3——、、、、、、4——、、、、5——、、、、 6——、、、、、、7、 9——、、、 8——、、、圖 3-1 油箱簡圖3.6.1.2 油箱容量的確定初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。經(jīng)驗公式為：m3 （3-4 ）VQ??式中， —— 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 m 3VQ—— 經(jīng)驗系數(shù)，見表 3-4?表 3-4 經(jīng)驗系數(shù) ?系統(tǒng)類型行走機械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓 機械冶金機械?1 ~ 2 2 ~ 4 5 ~ 7 6 ~ 12 10在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。由此初定油箱容積取為 200L，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3-5：表 3-5 油箱結(jié)構(gòu)參數(shù)長 mm 80 箱蓋厚度 mm 15