組合專機(jī)-電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

組合專機(jī)-電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),組合,專機(jī),電磁,閥體,平面,加工,機(jī)床,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書 題 目 電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 溫 世 東 系 別 機(jī)電工程系 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化機(jī)械制造033 學(xué) 號(hào) 2003111004 指 導(dǎo) 教 師 高 一 知 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系： 機(jī)電工程系 專業(yè)： 機(jī) 制 班級(jí)： 033 學(xué)號(hào)： 2003111004 學(xué)生： 溫 世 東 指導(dǎo)教師： 高 一 知 接受任務(wù)時(shí)間 2007.03.05 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 (1)設(shè)計(jì)依據(jù):25公升電磁閥體零件圖,生產(chǎn)綱領(lǐng),5萬件/年.編制電磁閥體平面加工機(jī)械加工工序卡片;繪制電磁閥體平面加工組合機(jī)床加工示意圖;并確定其動(dòng)作循環(huán)。 （2）設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓系統(tǒng)；編寫其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；液壓元件明細(xì)表，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。 （3）繪制液壓缸裝配圖及其一零件圖。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 （1）《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 西南交通大學(xué)出版社 （2）《液壓傳動(dòng)》 機(jī)械工業(yè)出版社 （3）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社 （4）《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 收集準(zhǔn)備資料，查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告。 2007.03.05-2007.03.24 2 完成電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 2007.03.25-2007.04.22 3 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所有的設(shè)計(jì)圖紙 2007.04.25-2007.05.20 4 完成電磁閥體平面加工組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 2007.05.21-2007.06.05 5 畢業(yè)修改，答辯準(zhǔn)備，畢業(yè)答辯。 2007.06.06-2007.06.24 摘 要 我們?nèi)粘Ｋ姷降臋C(jī)器，如機(jī)床、起重機(jī)、汽車、拖拉機(jī)等，都裝有一個(gè)用來接受外界能源輸入的原動(dòng)機(jī)，如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等，并通過機(jī)器中的一系列傳動(dòng)裝置，把原動(dòng)機(jī)的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以完成機(jī)器工作任務(wù)。例如，車床主軸的旋轉(zhuǎn)、刀架的移動(dòng)、起重機(jī)吊鉤的升降等等。所以一部完整的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)三部分所組成。 傳動(dòng)裝置是一部機(jī)器的重要組成部分，它在很大程度上決定著機(jī)器的性能。傳動(dòng)裝置的主要類型有機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。 液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動(dòng)，是以液體的壓力能來工作的，而壓力傳動(dòng)除壓力能外，主要是靠液體的動(dòng)能進(jìn)行工作的。 【關(guān)鍵詞】 液壓傳動(dòng)、液壓泵、液壓缸、壓力、流向、流量、速度、方向控制閥、系統(tǒng)回路、有效工作壓力、有效工作流量。 ABSTRACT We daily saw the machine, like the engine bed, the hoist crane, the automobile, the tractor and so on, are loaded with one to use for to accept the outside energy input the prime mover, like the electric motor, the internal combustion engine and so on, and through machine's in a series of transmission device, transform prime mover's movement into the machine operating mechanism movement, completes the machine work mission. For example, lathe main axle's revolving, tool rest's migration, hoist crane lift hook's fluctuation and so on. Therefore a complete machine is by the prime mover, the transmission device and the operating mechanism three parts compose. The transmission device is a machine's important component, it is deciding machine's performance to a great extent. Transmission device’s predominant type has the mechanical drive, the electric drive and the fluid drive. The hydraulic transmission and the fluid drive are take the liquid as the actuating medium fluid drive, is works by the liquid pressure energy, but the pressure transmission besides the pressure energy, is mainly carries on the work depending on the liquid kinetic energy. Keywords: The hydraulic transmission, the hydraulic pump, the hydraulic cylinder, the pressure, flow to, the current capacity, the speed, the direction control valve, the system return route, the effective work pressure, the effective work current capacity. 目 錄 中文摘要 ………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要 ………………………………………………………………………II 第1章 零件分析及明確設(shè)計(jì)要求 ………………………………………… 1 1.1 零件分析 ……………………………………………………………………… 1 1.2 明確設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………………………… 1 第2章 明確設(shè)計(jì)依據(jù)、工藝分析及負(fù)載分析 …………………………… 3 2.1 編制工序卡 …………………………………………………………………… 3 2.2 確定切削用量 ………………………………………………………………… 3 2.3 確定動(dòng)作循環(huán) ………………………………………………………………… 5 2.4 計(jì)算切削力 …………………………………………………………………… 5 2.5 負(fù)載計(jì)算 ……………………………………………………………………… 6 2.6 繪制負(fù)載圖及速度圖 ………………………………………………………… 7 第3章 液壓缸的主要參數(shù)的確定，計(jì)算和選擇 ………………………… 9 3.1 初選液壓缸的工作壓力 ……………………………………………………… 9 3.2 計(jì)算液壓缸尺寸 ……………………………………………………………… 10 3.3 繪制液壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖及功率循環(huán)圖 ……………………… 11 第4章 液壓系統(tǒng)圖的擬訂及繪制 ………………………………………… 13 4.1 選擇液壓回路 ………………………………………………………………… 13 4.2繪制液壓系統(tǒng)原理圖 ………………………………………………………… 16 4.3 編寫動(dòng)作表 …………………………………………………………………… 17 4.4 說明系統(tǒng)的動(dòng)作原理 ………………………………………………………… 17 第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………… 19 5.1 液壓缸的缸筒的壁厚計(jì)算 …………………………………………………… 19 5.2 液壓缸的缸體的外徑計(jì)算 …………………………………………………… 19 5.3 液壓缸的缸蓋的厚度計(jì)算 …………………………………………………… 19 5.4 液壓缸的缸底的厚度計(jì)算 …………………………………………………… 20 5.5 液壓缸的缸體的聯(lián)接計(jì)算 …………………………………………………… 20 5.6 液壓缸的缸筒的變形計(jì)算 …………………………………………………… 2 第6章 活塞桿及活塞的設(shè)計(jì) ……………………………………………… 22 6.1 活塞桿的計(jì)算及校核 …………………………………………………………… 22 6.2 活塞桿及活塞的材料選擇 …………………………………………………… 22 6.3 活塞桿的穩(wěn)定性計(jì)算 ……………………………………………………………… 22 第7章 液壓系統(tǒng)元件的計(jì)算和選擇 ……………………………………… 25 7.1 確定液壓泵的規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 …………………………………………… 25 7.2 閥類元件及輔助元件的選擇 …………………………………………………… 26 7.3 油管的選擇 ……………………………………………………………………… 27 7.4 確定油箱的容積 ………………………………………………………………… 28 7.5章液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 ………………………………………………………… 28 第8章 結(jié)論 ………………………………………………………………… 31 第9章 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 33 第10章 致謝 ………………………………………………………………… 34 附錄1 機(jī)械加工工藝過程卡 ……………………………………………… 35 附錄2 機(jī)械加工工序卡 …………………………………………………… 36 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 言 ? 液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門新技術(shù)。自1795年制成第一臺(tái)水壓機(jī)起，液壓技術(shù)就進(jìn)入了工程領(lǐng)域，1906年開始應(yīng)用于國防戰(zhàn)備武器。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)迫切需要發(fā)應(yīng)快和精度高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，因而出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代以后，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，不斷地對(duì)液壓技術(shù)提出新的要求，液壓技術(shù)相應(yīng)也得到了很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中。在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空、和機(jī)床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到普遍應(yīng)用。近年來液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震預(yù)測及各種電液伺服系統(tǒng)，使液壓技術(shù)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。目前，液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成話等方向發(fā)展；同時(shí)，減小元件的重量和體積，提高元件壽命，研制新的傳動(dòng)介質(zhì)以及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)防真和優(yōu)化設(shè)計(jì)、微機(jī)控制等工作，也日益取得顯著成果。 解放前，我國經(jīng)濟(jì)落后，液壓工業(yè)完全是空白。解放后，我國經(jīng)濟(jì)獲得迅速發(fā)展，液壓工業(yè)也和其它工業(yè)一樣，發(fā)展很快。20世紀(jì)50年代就開始生產(chǎn)各種通用液壓元件。當(dāng)前，我國已生產(chǎn)出許多新型和自行設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液比例閥、電液伺服閥、電液脈沖馬達(dá)以及其它新型液壓元件等。但由于過去基礎(chǔ)薄弱，所生產(chǎn)的液壓液壓元件，在品種與質(zhì)量等方面和國外先進(jìn)水平相比，還存在一定差距，我國液壓技術(shù)也將獲得進(jìn)一步發(fā)展，它在各個(gè)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見，液壓技術(shù)也將獲得進(jìn)一步發(fā)展，它在各個(gè)工業(yè)部門中的用應(yīng)，也將會(huì)越來越廣泛。 ? ? 現(xiàn)代機(jī)械一般多是機(jī)械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系，結(jié)合的一個(gè)綜合體。液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)代機(jī)械的設(shè)計(jì)工作中占有重要的地位。因此，《液壓傳動(dòng)》課程是工科機(jī)械類各專業(yè)都開設(shè)的一門重要課程。它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實(shí)際有著密切的聯(lián)系。為了學(xué)好這樣一門重要課程，除了在教學(xué)中系統(tǒng)講授以外，還應(yīng)設(shè)置課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，掌握液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技能和方法。 37 第1章 零件分析及明確設(shè)計(jì)要求 1.1 零件分析 對(duì)生產(chǎn)綱領(lǐng)5萬件/年的電磁閥體加工屬于大量生產(chǎn)，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，采用高效專用機(jī)床及自動(dòng)化機(jī)床，按流水線或自動(dòng)線依據(jù)工序?qū)ぜM(jìn)行加工，為了實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化或建立自動(dòng)線，應(yīng)實(shí)行機(jī)床加工循環(huán)自動(dòng)化，一般可通過機(jī)械、電氣、液壓、氣壓等控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化循環(huán)。該機(jī)床用于加工25公升電磁閥體的55毫米的四個(gè)平面銑削部分。要求該機(jī)床動(dòng)作全部用電氣、液壓控制，操作人員只需要按電鈕即可進(jìn)行手動(dòng)操作和自動(dòng)循環(huán)工作。 電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓缸控制，所以就會(huì)用到電磁閥。 　　電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 電磁閥的作用： 電磁閥是利用電能流經(jīng)線圈產(chǎn)生電磁吸力將閥芯(克服彈簧或自重力)吸引。分常開與常閉兩類。通常用于切斷油、水、氣等物質(zhì)的流通。配合壓力，溫度傳感器等電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。它在液壓設(shè)備中用得較多，主要是控制油缸的動(dòng)作，用于自動(dòng)控制設(shè)備中的，也有氣動(dòng)的電磁閥，由空壓機(jī)來供氣。 1.2 明確設(shè)計(jì)要求 在開始設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)機(jī)械設(shè)備主機(jī)的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，明確主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求，具體包括： (1)主機(jī)的用途、主要結(jié)構(gòu)、總體布局；主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。 (2)主機(jī)的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方式(移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng))及其工作范圍。 (3)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍。 (4)主機(jī)各液壓執(zhí)行元件的動(dòng)作順序或互鎖要求。 (5)對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能(如工作平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等)、工作效率、自動(dòng)化程度等方面的要求。 (6)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況、外界沖擊振動(dòng)等。 (7)其它方面的要求，如液壓裝置在重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等方面的規(guī)定或限制。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求: (1)設(shè)計(jì)依據(jù):25公升電磁閥體零件圖,生產(chǎn)綱領(lǐng),5萬件/年.編制電磁閥體平面加工機(jī)械加工工序卡片;繪制電磁閥體平面加工組合機(jī)床加工示意圖;并確定其動(dòng)作循環(huán)。 （2）設(shè)計(jì)該機(jī)床的液壓系統(tǒng)；編寫其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；液壓元件明細(xì)表，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。 （3）繪制液壓缸裝配圖及其一零件圖。 第2章 明確設(shè)計(jì)依據(jù)、工藝分析及負(fù)載分析 2.1 編制工序卡 根據(jù)零件尺寸及加工條件編制出平面加工機(jī)械加工工序卡，具體如下表所示： 表2.1 平面加工機(jī)械加工工序卡 工序號(hào) 工程名稱 工序內(nèi)容 備注 1 鑄造 鑄造、清砂、退火。尺寸110x80x78。 2 畫線，打樣沖眼 在寬度的交叉中心線處打樣沖眼。 3 鉆中心孔 中心孔直徑11加工前保證直徑11而孔中心線對(duì)寬度方向上不得偏差1mm。 4 锪孔 锪中心孔兩端，直徑13mm，深5mm。 5 粗、半精銑工件左右平面 工件上下面粗銑3mm，留1mm半精銑。粗、半精銑加工同時(shí)完成，保證平行度0.05。 6 工件旋轉(zhuǎn) 工件旋轉(zhuǎn)90度，保證垂直度0.1。 7 粗、半精銑工件上下平面 工件上下面粗銑3mm，留1mm半精銑。粗、半精銑加工同時(shí)完成，保證平行度0.05。 2.2 確定切削用量 根據(jù)工件的特點(diǎn)和需要本機(jī)床由左、右兩端各二個(gè)銑削頭組成,分別進(jìn)行粗銑和精銑兩道工序如圖2.1所示。 工件穿入心軸后裝入夾具體內(nèi),本機(jī)床一次可裝三個(gè)工件,一次走刀完成兩平面的 粗、精加工工序。 工件材料:HT21-40 工件硬度:HB170-241 表2.2 主要切削規(guī)范表 被加工零件 零件名稱 25公升電磁閥體 毛胚種類 鑄鐵 毛胚重量 材料 HT21--40 硬度 HB170--240 工序名稱 銑四面 工序號(hào) 序號(hào) 工步名稱 銑刀直徑 加工長度 行程 切削速度 轉(zhuǎn)速 進(jìn)刀量 1 裝工件 2 工件夾緊 30 3 銑頭主軸寸進(jìn) 10 4 銑頭主軸夾緊 10 5 工作臺(tái)快進(jìn) 45 6.5 6 工作臺(tái)工進(jìn) 840 1165 53 187 2.14 300 7 銑頭主軸松開 10 8 銑頭主軸寸退 10 9 工作臺(tái)快退 1210 6.5 10 卸工件 刀具:直徑90mm鑲硬質(zhì)合金端面銑刀 被加工閥體面單向余量:<3.5mm 主孔直徑16D加工前保證直徑11,面孔中心線對(duì)72mm邊不得偏差1mm。 2.3確定動(dòng)作循環(huán) 因電磁閥平面加工簡單,總體要求不高,所以電磁閥題平面加工的加工總共加工工步有：工件夾緊、銑頭寸進(jìn)、主軸抱緊、工作臺(tái)快進(jìn)、工作臺(tái)工進(jìn)、主軸松開、銑頭寸退、工作臺(tái)快退、工件松開和停止共10步，如2.2所示。 3XK 停止 工件松開 工件 加緊 銑頭寸進(jìn) 主軸抱緊 工作臺(tái)快進(jìn) 主軸松開 工作臺(tái)快退 銑頭寸退 1XK 圖2.2動(dòng)作循環(huán)圖 4YJ 1YT 2XK 2YJ 3YJ 工作臺(tái)工進(jìn) 3YT 1YT 2.4 計(jì)算切削力 電磁閥體加工自動(dòng)線上要求設(shè)計(jì)一臺(tái)專用銑平面的組合機(jī)床，機(jī)床有主軸2根，銑電磁閥體4個(gè)平面。要求的動(dòng)作循環(huán)如動(dòng)作循環(huán)圖所示。加工完畢后快速退回到初始位置，最后自動(dòng)停止。 已知（由上表所知）：工件材料為HT，硬度為HB=241，銑削寬度，銑削深度，進(jìn)給量（查《機(jī)械設(shè)計(jì)工藝手冊》表3-28）， 銑刀直徑，銑刀齒數(shù)。 工件的體積: (2-1) 材料密度： (2-2) 工件質(zhì)量: (2-3) 工件體重: (2-4) 工件的快進(jìn)快退速度為。工進(jìn)速度為。 由《理論力學(xué)》課程可知，工件的靜摩擦系數(shù)；動(dòng)摩擦系數(shù)。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)加速度時(shí)，減速時(shí)間為快進(jìn)的行程。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)工藝手冊》表3-24可知，硬質(zhì)合金端銑刀在銑灰鑄鐵時(shí)的切削力計(jì)算公式為： (2-5) 將已知條件代入上式得： 2.5 負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載： (2-6) 阻力負(fù)載： 靜摩擦阻力： (2-7) 動(dòng)摩擦阻力： (2-8) 其中 ----平均加速度 表2.3 工作臺(tái)液壓缸外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況 計(jì)算公式 外負(fù)載（N） 推力負(fù)載（N） 啟動(dòng) 7606 8451 加速 6666 7406 快進(jìn) 4564 5072 工進(jìn) 8664 9626 反向啟動(dòng) 7606 8451 加速 6666 7406 快退 4560 5072 注：1.液壓缸的機(jī)械效率。 2.不考慮動(dòng)力滑臺(tái)上顛覆力矩的作用。 2.6 繪制負(fù)載圖、速度圖及工況圖 工況分析，就是分析主機(jī)在工作過程中各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的變化規(guī)律。對(duì)于動(dòng)作較復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，根據(jù)工藝要求及表2.3中的數(shù)據(jù)，將各執(zhí)行元件在各階段所需克服的負(fù)載用圖2.2--a所示的負(fù)載-位移(F-t)曲線表示，稱為負(fù)載圖。將各執(zhí)行元件在各階段的速度用圖2.2--b所示的速度-位移(v-l)曲線表示，稱為速度圖。設(shè)計(jì)簡單的液壓系統(tǒng)時(shí)，這兩種圖可省略不畫。 圖2.2 （a）負(fù)載圖 （b）速度圖 圖2.3 執(zhí)行元件的工況圖 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工況圖是在執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)確定之后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，算出不同階段中的實(shí)際工作壓力、流量和功率之后作出的(見圖2.3)。工況圖顯示液壓系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作循環(huán)時(shí)這三個(gè)參數(shù)的變化情況。當(dāng)系統(tǒng)中包含多個(gè)執(zhí)行元件時(shí)，其工況圖是各個(gè)執(zhí)行元件工況圖的綜合。 液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇系統(tǒng)中其它液壓元件和液壓基本回路的依據(jù)，也是擬訂液壓系統(tǒng)方案的依據(jù)，這是因?yàn)椋? (1)、液壓泵和各種控制閥的規(guī)格是根據(jù)工況圖中的最大壓力和最大流量選定的。 (2)、各種液壓回路及其油源形成都是按工況圖中不同階段內(nèi)的壓力和流量變化情況初選后，再通過比較確定的。 (3)、將工況圖所反映的情況與調(diào)研得來的參考方案進(jìn)行對(duì)比，可以對(duì)原來設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性作出鑒別，或進(jìn)行調(diào)整。例如，在工藝情況允許的條件下，調(diào)整有關(guān)工作階段的時(shí)間或速度，可以減少所需的功率；當(dāng)功率分布很不均勻時(shí)，適當(dāng)修改參數(shù)，可以避開(或削減) 。 第3章 液壓缸的主要參數(shù)的確定、計(jì)算和選擇 3.1 初選液壓缸的工作壓力 這里是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。 執(zhí)行元件的工作壓力，可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來選?。ㄒ姟兑簤簜鲃?dòng)及控制》P185頁表9-1，詳見表3.1所示），也可以根據(jù)主機(jī)的類型來選取(《液壓傳動(dòng)及控制》表9-2，詳見表3.2所示)；而最大流量則由執(zhí)行元件速度圖中的最大速度計(jì)算出來。這兩者都與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)(指液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達(dá)的排量VM)有關(guān)。一般的做法是，先選定工作壓力p，再按最大負(fù)載和預(yù)估的執(zhí)行元件機(jī)械效率求出A或VM，經(jīng)過各種必要的驗(yàn)算、修正和圓整后定下這些結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后再算出最大流量qmax來。 在機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，工作壓力選得小些，對(duì)系統(tǒng)的可靠性、低速平穩(wěn)性和降低噪聲都是有利的，但在結(jié)構(gòu)尺寸和造價(jià)方面則須付出一定的代價(jià)。 在本步驟的驗(yàn)算中，必須使執(zhí)行元件的最低工作速度或符合下述要求: 液壓缸的液壓馬達(dá) (3-1) 式中，血為節(jié)流閥或調(diào)速閥、變量泵的最小穩(wěn)定流量，由產(chǎn)品性能表查出。 此外，有時(shí)還須對(duì)液壓缸的活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，驗(yàn)算工作常常和這里的參數(shù)確定工作交叉進(jìn)行。 當(dāng)負(fù)載推力為9626N時(shí)，工作壓力可選為1.5-2.0Mpa（見《液壓傳動(dòng)及控制》P185頁表9-1，詳見表3.1所示）。 初選液壓缸的工作壓力（設(shè)計(jì)壓力）為5 Mpa（見《液壓傳動(dòng)及控制》表9-2，詳見表3.1所示）。 以上的一些驗(yàn)算結(jié)果如不能滿足有關(guān)的規(guī)定要求時(shí)，A或VM的量值就必須進(jìn)行修改。這些執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)最后還必須圓整成標(biāo)準(zhǔn)值(見國標(biāo)GB2347—80和GB／T2348—93)。 表3.1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力 (《液壓傳動(dòng)及控制》表9-1) 負(fù)載F/N <5000 50001000 1000020000 2000030000 300005000 >50000 工作壓力N <0.81 1.52 2.53 34 45 >5 表3.2 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力 (《液壓傳動(dòng)及控制》表9-2) 主機(jī)類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu) 液壓機(jī)，中、大型挖掘機(jī)，重型機(jī)械、其重運(yùn)輸機(jī) 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力N 2 35 8 810 1016 2032 3.2 計(jì)算液壓缸尺寸 銑削時(shí)，平面將被銑削玩時(shí)，銑刀會(huì)產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，為了防止這一現(xiàn)象，回油路上應(yīng)有一定的背壓。根據(jù)《液壓傳動(dòng)及控制》表9-3，詳見表3.2所示，選其背壓為。 為了滿足工作臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減小液壓迸泵的流量，現(xiàn)將液壓缸的無桿腔作為主工作腔；并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸的無桿腔的有效面積與液壓缸的有桿腔的有效面積應(yīng)滿足（即液壓缸內(nèi)經(jīng)D與活塞桿的直徑d之間應(yīng)滿足）。 表3.2液壓缸中的背壓（《液壓傳動(dòng)及控制》表9-3） 系統(tǒng)類型 背壓力 回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng) 2-5 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng) 5-15 采用輔助泵補(bǔ)油的閉式回油系統(tǒng) 10-15 取液壓缸的機(jī)械效率為，則可計(jì)算出液壓缸無桿腔的有效面積: (3-2) 液壓缸的內(nèi)徑： (3-3) 按GB/T 2348-1993取標(biāo)準(zhǔn)值D=90mm。 因，故活塞桿直徑： mm(取的標(biāo)準(zhǔn)直徑) (3-4) 則液壓缸無桿腔的實(shí)際有效面積： (3-5) 液壓缸的有桿腔的有效面積： (3-6) 液壓缸的其它的總面積： (3-7) 差動(dòng)連接快進(jìn)時(shí)，液壓缸有桿腔壓力必須大于液壓缸無桿腔壓力。其差值估取，并注意到啟動(dòng)瞬間液壓缸尚未移動(dòng)，此時(shí)；另外，取快退時(shí)的回油壓力損失為1.2M。 根據(jù)上述假定條件計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中個(gè)階段的壓力、流量和功率如表3.3。 3.3 繪制液壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖及功率循環(huán)圖 根據(jù)表3.3繪制出液壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖及功率循環(huán)圖如圖3.1所示. 表3.3 液壓缸工作循環(huán)中個(gè)階段的壓力、流量和功率表 工 作 階 段 計(jì) 算 公 式 負(fù)載F/N 回油腔壓力 工作腔壓力 輸入流量 輸入功率 快 進(jìn) 啟動(dòng) 7606 - 2.65 - - 加速 6666 2.82 2.32 - - 恒速 4546 2.09 1.59 20.8 33100 工 進(jìn) 8664 1 15 23.68 35522 快 退 啟動(dòng) 7606 - 2.66 - - 加速 6666 1.2 2.34 - - 恒速 4546 1.2 1.61 20.8 33488 圖3.1 液壓缸壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖及功率循環(huán)圖 第4章 液壓系統(tǒng)圖的擬訂及繪制 4.1 選擇液壓回路 1．差動(dòng)聯(lián)接快速運(yùn)動(dòng)回路 當(dāng)油缸前進(jìn)時(shí)，從油缸有活塞桿側(cè)出來的油與油泵流量合流，進(jìn)入油缸無活塞桿側(cè)。這種回路可以增加前進(jìn)的速度，但承受載荷也要相應(yīng)的減少。缸的活塞右行時(shí)，將排油口在接回進(jìn)油口，此種連接方式叫差動(dòng)聯(lián)接，可使活塞快速右行。本回路結(jié)構(gòu)簡單，只能實(shí)現(xiàn)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上的增速，增速時(shí)缸的推力減?。ㄈ鐖D4.1所示）。 圖4.1 差動(dòng)聯(lián)接快速運(yùn)動(dòng)回路 圖4.2 出口容積調(diào)速回路 2．采用調(diào)速閥出口容積節(jié)流調(diào)速回路 根據(jù)油液的循環(huán)方式，容積調(diào)速可以聯(lián)接成開式回路和閉式回路兩種。在開式回路中泵從油箱吸油后輸入執(zhí)行元件，執(zhí)行元件的回油直接回油箱，因此油液能得到充分冷卻，但油箱尺寸較大，空氣和贓物易進(jìn)入回路，影響其正常工作。在閉式回路中，執(zhí)行元件的回油直接與泵的吸油腔相接，結(jié)構(gòu)緊湊，只需很小的補(bǔ)油箱，空氣和贓物不易進(jìn)入回路，但油的冷卻條件，需設(shè)輔助泵補(bǔ)油、冷卻和換油。 采用調(diào)速閥出口容積節(jié)流調(diào)速回路適用于操作缸產(chǎn)生負(fù)載的負(fù)荷或負(fù)荷排油側(cè)，油泵的輸出壓力為溢流閥的油液（如圖4.2所示）。 3．采用行程開關(guān)和電磁換向閥控制的速度變換回路 由于銑削加工時(shí)對(duì)位置精度及動(dòng)作平穩(wěn)性要求不高，故選用三位五通電磁換向閥和行程開關(guān)控制的速度變換回路。（如圖4.3所示）。 圖4.3速度變換回路 圖4.4 定壓回路 4．采用減壓閥和液控單向閥的定壓回路 液壓缸的回油靠液控單向閥和簡壓閥串聯(lián)閉瑣。 本回路閉瑣嚴(yán)密?；钊谌我馕恢蒙峡勺鲩L期停留?；钊滦袝r(shí)，有不大的功率損失（如圖4.4所示）。 5．采用溢流閥和二位二通電磁換向閥的卸荷回路 系統(tǒng)工作壓力決定于缸所帶動(dòng)的負(fù)載。最大工作壓力油起安全作用的溢流閥來限定。本回路功率損失小，可無級(jí)調(diào)速，適用于功率大的場合，二位二通電 磁換向閥位于右位時(shí)，溢流閥遙控口直通油箱，溢流閥 圖4.5卸荷回路 全開，泵經(jīng)溢流閥排出的油，以很低的壓力流回油箱。本回路適用于卸荷時(shí)間較短或多缸并聯(lián)系統(tǒng)的卸荷（如圖4.5所示）。 6．采用壓力繼電器控制的多缸順卸荷回路 泵出口壓力高到一定程度時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，使泵停機(jī)，從而使泵卸荷。本回路適用于需長時(shí)間卸荷的情況。 在多缸回路中，當(dāng)全部換向閥都處于左位時(shí)，溢流閥遙控口接油箱，泵卸荷。本回路工作可靠，但換向閥數(shù)目較多時(shí)，控制油路過長影響卸荷效果（如圖4.6所示）。 圖4.6 多缸卸荷回路 圖4.7 二級(jí)減壓回路 圖4.8 保壓回路 7．采用減壓閥的二級(jí)減壓回路 由兩個(gè)減壓閥和油泵并聯(lián)，減壓后的壓力到達(dá)液壓缸，形成兩個(gè)液壓支路。二者毫無關(guān)聯(lián)。泵出口處的壓力最大，決定于溢流閥（如圖4.7所示）。 8．采用液控單向閥的保壓回路 報(bào)壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有極微小的位移小穩(wěn)定地維持住壓力。最簡單的報(bào)壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路，但是閥類元件處的泄漏使這種回路的報(bào)壓時(shí)間不能維持很久（如圖4.8所示）。 4.2. 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中最主要的步驟，它對(duì)系統(tǒng)的性能以及設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性具有決定性的影響。其一般方法是，根據(jù)動(dòng)作和性能的要求先分別 圖4.9 液壓系統(tǒng)原理圖 選擇和擬定基本回路，然后將各個(gè)回路組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 選擇液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖從眾多的成熟方案中評(píng)比挑選出來的。選擇時(shí)，既要考慮調(diào)速、調(diào)壓、換向、順序動(dòng)作、動(dòng)作互鎖等要求，也要考慮節(jié)省能源、減少發(fā)熱、減少?zèng)_擊、保證動(dòng)作精度等問題。 組合液壓系統(tǒng)是把挑選出來的各種液壓回路綜合在一起，進(jìn)行歸并整理，增添必要的元件或輔助油路，使之成為完整的系統(tǒng)(如圖4.9所示)。 4.3 編寫動(dòng)作表 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖及其動(dòng)作循環(huán)編出液壓動(dòng)作表,如表4.1所示： 表4.1 液壓動(dòng)作循環(huán)表 序號(hào) 動(dòng)作名稱 訊 號(hào) 來 源 電 磁 鐵 編 號(hào) 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 1 工件夾緊 啟動(dòng)按紐K1 + 2 銑頭寸進(jìn) 1YT + + 3 主軸抱緊 2YT + + + 4 工作臺(tái)快進(jìn) 3YT + + + + + 5 工作臺(tái)工進(jìn) 2XK + - + + + 6 主軸松開 3XK + + + - 7 銑頭寸退 4YT + + - 8 工作臺(tái)快退 2YT - + + 9 工件松開 1XK + - 10 工作停止 1YT - 4.4 說明系統(tǒng)的動(dòng)作原理 一. 左、右銑削頭的端銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是有主軸箱上的電機(jī)經(jīng)過變速箱交換齒輪變換主軸變速實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)銑頭都帶有微調(diào)受柄。而且銑頭下滑臺(tái)用絲桿螺母可調(diào)大距180mm左右。每次調(diào)動(dòng)下滑臺(tái)后,要把銑頭上的鑲條用螺釘鎖死,同時(shí)也把絲桿用背帽鎖死,以防銑削時(shí)振動(dòng)。 二．銑削工作循環(huán)是：首先將工件穿入心軸后裝入夾具內(nèi)，工件夾緊，左右銑頭銑刀軸各寸進(jìn)10mm，夾緊立軸，工作臺(tái)快進(jìn)45mm，工進(jìn)1165mm到終點(diǎn)。再使左右銑頭立軸松開，立軸寸進(jìn)，工作臺(tái)快退回原位，工件松開即可卸下工件（參看動(dòng)作循環(huán)圖）。 三．實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)是液壓傳動(dòng)原理圖和液壓循環(huán)動(dòng)作表，具體敘述如下： 工件夾緊----電磁鐵4DT通電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥24E-25B進(jìn)入工件夾緊液壓缸的上腔，工件夾緊；并由1YT壓力繼電器DP-63B發(fā)出電訊號(hào)，使5DT電磁鐵5DT通電。 銑頭寸進(jìn)----電磁鐵5DT通電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥24E-25B進(jìn)入銑頭寸進(jìn)液壓缸的無桿腔，銑頭寸進(jìn)10mm后由2YT壓力繼電器DP-63B發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵6DT通電。 主軸抱緊----電磁鐵6DT通電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥24E-25B進(jìn)入主軸抱緊液壓缸的無桿腔，主軸抱緊后3YT壓力繼電器DP-63B發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵1DT和電磁鐵3DT通電。 工作臺(tái)快進(jìn)----電磁鐵1DT和電磁鐵3DT通電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥35E-25B進(jìn)入工作臺(tái)移動(dòng)液壓缸的無桿腔，工作臺(tái)快進(jìn)到擋鐵碰到行程開關(guān)2XK后發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵3DT斷電。 工作臺(tái)工進(jìn)----電磁鐵3DT斷電，壓力油經(jīng)過調(diào)速閥QT-10B流回油箱，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)工作進(jìn)給，當(dāng)擋鐵碰到行程開關(guān)3XK后，后發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵6DT斷電。 主軸松開----電磁鐵6DT斷電，主軸抱緊緊液壓缸中的壓力油在彈簧的作用下流回油箱，3YT壓力繼電器DP-63B復(fù)位發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵5DT斷電。 銑頭寸退----電磁鐵5DT斷電，壓力油進(jìn)入到銑頭寸進(jìn)液壓缸的有桿腔，實(shí)現(xiàn)銑頭寸退后，4YT壓力繼電器DP-63B發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵2DT通電。 工作臺(tái)快退----電磁鐵2DT通電，壓力油進(jìn)入到工作臺(tái)移動(dòng)液壓缸的有桿腔，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)快回到原位，行程開關(guān)1XK發(fā)出電訊號(hào)，使電磁鐵4DT斷電。 工件松開----電磁鐵4DT斷電，壓力油進(jìn)入到工件夾緊液壓缸的無桿腔，工件松開，1YT壓力繼電器DP-63B發(fā)出復(fù)位電訊號(hào)，使電磁鐵2DT斷電。 停止----電磁鐵2DT斷電，液壓系統(tǒng)停止工作。 第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 液壓缸的缸筒的壁厚計(jì)算 由缸的強(qiáng)度條件來確定,根據(jù)《材料力學(xué)》可知，受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)有薄壁筒和厚壁筒之分。 薄壁圓形壁厚的計(jì)算公式為： （5-1） 厚壁圓形壁厚的計(jì)算公式為： （5-2） 式中：--試驗(yàn)壓力，當(dāng)液壓缸的額定壓力6時(shí)，；當(dāng)液壓缸的額定壓力6時(shí)，。 --缸筒材料許用應(yīng)力，，對(duì)無縫鋼管，液壓缸材料的許用應(yīng)力 =110。 n -- 安全系數(shù)，對(duì)無縫鋼管n=5。 -- 剛缸筒材料抗拉強(qiáng)度極限。 （5-3） 5.2 液壓缸的缸體的外徑計(jì)算 液壓缸的缸體的外徑： （5-4） 查標(biāo)準(zhǔn)取146mm。 5.3 液壓缸的缸蓋的厚度計(jì)算 當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到最前端時(shí),全部推力由端蓋承受,由教材《液壓傳動(dòng)》可知其其計(jì)算公式為： (mm)（5-5） 式中： D—缸筒內(nèi)徑，單位mm； --螺釘圓周直徑，單位mm； --作用力圓周直徑，，單位mm； --螺釘直徑，單位mm； d--活塞桿直徑，單位mm； p—工作壓力，單位（）； --材料的御用應(yīng)力，單位（）； 以知：D=90mm; =110/5=22; p=15; =200mm;173mm;d=15mm; d=115mm;=125mm;d=70mm; =120mm。（5-6） 將以知條件代入公式5.5得： （5-7） 5.4 液壓缸的缸底的厚度計(jì)算 由教材《液壓傳動(dòng)》知當(dāng)缸底無孔時(shí)的計(jì)算公式為： （m） （5-8） 由教材《液壓傳動(dòng)》知當(dāng)缸底有孔時(shí)的計(jì)算公式為 （m） （5-9） 由于本次設(shè)計(jì)選用的是無孔缸底，則有式5.8得： （5-10） 5.5 液壓缸的缸體的聯(lián)接計(jì)算 為了保證連接的可靠性，對(duì)于工作壓力較高的液壓缸。應(yīng)對(duì)缸體的連接進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 本次設(shè)計(jì)選用缸體法蘭螺栓連接。則由教材《液壓傳動(dòng)》知液壓缸的缸體的聯(lián)接時(shí)的螺栓的強(qiáng)度計(jì)算如下： 螺栓處的拉應(yīng)力： （5-11） 螺栓處的剪切應(yīng)力： （5-12） 則起合成應(yīng)力為： （5-13） 式中：z—螺栓的個(gè)數(shù)； k—擰緊螺紋的系數(shù)，k=1.5； --液壓缸的最大推力，單位N； --螺紋內(nèi)徑，單位m； 5.6 液壓缸的缸筒的變形計(jì)算 由教材《液壓傳動(dòng)》知液壓缸的缸筒的變形計(jì)算公式為: (5-14) 式中: --缸筒內(nèi)徑的伸長量,單位cm; D—缸筒的內(nèi)徑, 單位cm; p—缸筒內(nèi)油壓力,單位; E—材料的彈性模數(shù),對(duì)于鋼取E=2.1; --泊松系數(shù),對(duì)鋼取=0.3. 第6章 活塞桿及活塞的設(shè)計(jì) 6.1 活塞桿的計(jì)算及校核 活塞和活塞桿的聯(lián)接形式有很多，這里所用的聯(lián)接是螺紋式連接，它結(jié)構(gòu)簡單，裝折方便，但在高壓大負(fù)載下需備有螺帽防松裝置?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿是采用空心的，用鋼料制造。 由教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知活塞桿的直徑計(jì)算公式為： （6-1） 其中： --液壓缸的負(fù)載N； d—活塞桿的直徑m； --活塞桿材料的許用應(yīng)力M； （6-2） n -- 安全系數(shù)，對(duì)活塞桿一般??； --材料抗拉強(qiáng)度極限。 （6-3） 經(jīng)校驗(yàn)后合格。 6.2 活塞桿及活塞的材料選擇 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》選擇活塞桿的材料為45鋼。 選擇活塞時(shí)有兩種，一是整體式活塞桿；二是裝配式活塞桿。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》初步選定使用整體式活塞桿，則其材料為45鋼。 6.3 活塞桿的穩(wěn)定性計(jì)算 為了保證活塞桿不產(chǎn)生縱向彎曲,就需要計(jì)算活塞桿的穩(wěn)定性。由教材《液壓傳動(dòng)與控制》可知活塞桿的縱向允許的壓縮載荷P與極限力的關(guān)系:, 為安全系數(shù),一般取=2-4。 由歐拉公式得： （6-4） 由此可得活塞桿的最大條件計(jì)算長度為： （6-5） 式中 d--活塞桿直徑cm； p—活塞桿的縱向壓縮載荷（N），p=4100N； --安全系數(shù)，通常取； n—末端條件系數(shù)，取n=1/4。 活塞桿所能承受的負(fù)載，應(yīng)該小于事它保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載。 的值與活塞桿材料的性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度，以及獷的安裝方式等因素有關(guān)，可按材料力學(xué)中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，即 （6-6） 式中 —安全系數(shù)，一般取=2～4。 當(dāng)活塞桿細(xì)長比時(shí) （6-7） 當(dāng)活塞桿細(xì)長比時(shí)，而=20～120時(shí) （6-8） 式中 —安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)； —活塞桿橫截面積的最小回轉(zhuǎn)直徑， （6-9）； —活塞桿橫截慣性矩。對(duì)實(shí)心桿，對(duì)空心桿 （6-10）； —活塞桿橫截面積； —柔性系數(shù)，對(duì)鋼=85； —末端系數(shù)； —材料的彈性模量，鋼=2.06×N/㎡ （6-11）； —材料強(qiáng)度試驗(yàn)值，鋼N/㎡ （6-12） —試驗(yàn)常數(shù)，鋼=1/5000。 則計(jì)算過程如下： （6-13） 其中 ，（實(shí)心桿） （6-14） （6-15） （6-16） （6-17） （6-18） （6-19） （6-20） （6-21） 所以滿足活塞桿穩(wěn)定性的要求。 第7章 液壓系統(tǒng)元件的計(jì)算和選擇 7.1 確定液壓泵的規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的湍的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。 液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進(jìn)油路上總壓力損失這兩者之和。液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力可以從工況圖中找到；進(jìn)油路上的總壓力損失可以通過估算求得，也可以按經(jīng)驗(yàn)資料估計(jì)(見表7.1)。 表7.1 進(jìn)油路壓力損失經(jīng)驗(yàn)值（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表9-3） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況 總壓力損失 一般節(jié)流閥調(diào)速及管路簡單的系統(tǒng) 0.20.5 進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng) 0.51.5 液壓泵的流量必須等于或超過幾個(gè)同時(shí)工作的液壓執(zhí)行元件總流量的最大值以及回路中泄漏量這兩者之和。液壓執(zhí)行元件總流量的最大值可以從工況圖中找到(當(dāng)系統(tǒng)中備有蓄能器時(shí)此值應(yīng)為一個(gè)工作循環(huán)中液壓執(zhí)行元件的平均流量)；而回路中的泄漏量則可按總流量最大值的10％—30％估算。 在參照產(chǎn)品樣本選取液壓泵時(shí)，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20％—60％，以便留有壓力儲(chǔ)備；額定流量則只須選得能滿足上述最大流量需要即可。 液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時(shí)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到。電機(jī)功率也可以根據(jù)具體工況計(jì)算出來，有關(guān)的算式和數(shù)據(jù)見液壓工程手冊。 閥類元件的規(guī)格按液壓系統(tǒng)的最大壓力和通過該閥的實(shí)際流量從產(chǎn)品樣本上選定。選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，還要考慮它的最小穩(wěn)定流量是否符合設(shè)計(jì)要求。各類閥都須選得使其實(shí)際通過流量最多不超過其公稱流量的120％，以免引起發(fā)熱、噪聲和過大的壓力損失。對(duì)于可靠性要求特別高的系統(tǒng)來說，閥類元件的額定壓力應(yīng)高出其工作壓力較多。 液壓泵在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力15MPa，如取進(jìn)油路上壓力損失為0.8MPa,則流量泵的最大工作壓力為：15＋0.8＝15.8MPa。供油時(shí)最大輸入流量為23.68L／min若回路中的泄漏按10%的輸入流量估計(jì)，則溢流閥的最小穩(wěn)定流量為20.8L／min，而工進(jìn)時(shí)輸入的流量為23.68L／min所以考慮到不可預(yù)計(jì)的漏油將此流量放大1.05倍以流量泵的最小規(guī)格為24.864L／min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取雙作用葉片泵主要技術(shù)規(guī)格為： 型號(hào)：pv-2R12型; 工作壓力：63（公斤／平方厘米）;轉(zhuǎn)速960轉(zhuǎn)／分;容積效率（ηV）≥0.9; 重量：15公斤生產(chǎn)廠：北京液壓元件廠生產(chǎn)。 取單級(jí)齒輪的總效率取ηP＝0.8 則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功率為： （7-1） 代入數(shù)據(jù)算得： （7-2） 根據(jù)此查閱電機(jī)產(chǎn)品目錄最后選定Y 160L-6型電動(dòng)機(jī)。 其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為： 額定功率：11Kw; 滿載：970r/s; 額定轉(zhuǎn)矩：2.0 r/min; 質(zhì)量：147Kg 同步轉(zhuǎn)速：1000r/min。 7.2 閥類元件及輔助元件的選擇 液壓閥的作用:液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液系統(tǒng)中的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用截面的節(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的更換控制著湍流的流動(dòng)方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣的不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點(diǎn)的。 表 7.1元件表 序號(hào) 元件名稱 估計(jì)通過流量 型號(hào) 規(guī)格 生產(chǎn)廠家 1 雙作用葉片泵 -- Pv 2R-12 16Mpa,10通徑 上海機(jī)床廠 2 濾油器 35 YYL-105-10 新鄉(xiāng)116廠 3 三位五通電磁閥 75 35E-25B 高行液壓元件廠 4 二位二通電磁閥 75 22B-638 5 二位三通電磁閥 75 23E-25B 6 二位四通電磁閥 75 24E-25B 7 調(diào)速閥 QT-10B 8 溢流閥 4.5 YFD-B20H 9 減壓閥 35 J-25B 10 單向閥 75 I-25B 16MPa，20通徑 在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)動(dòng)心動(dòng)的元、部件組成。 在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)、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。 輔助裝置的功用:液壓系統(tǒng)中的輔助裝置，如蓄能器、濾油器、油箱、熱交換器、管件等，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、工作穩(wěn)定性、工作壽命、溫升等都有直接影響，必須予以重視。其中油箱須根據(jù)系統(tǒng)要求自行設(shè)計(jì)，其它輔助裝置則做成標(biāo)準(zhǔn)件，供設(shè)計(jì)時(shí)選用。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量可從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中選出這些元件的型號(hào)和規(guī)格，如表7.1所示： 7.3 油管的選擇 各元件間的連接管道的規(guī)格按接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)出口油管則按輸入排出的最大流量計(jì)算。 油管的內(nèi)徑按下列公式計(jì)算：