小型壓力機液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計-液壓機含9張CAD圖-獨家.zip

小型壓力機液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計-液壓機含9張CAD圖-獨家.zip,小型,壓力機,液壓,傳動系統(tǒng),設(shè)計,液壓機,CAD,獨家 一、題目： 小型壓力機液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 (課題號、圖號：zbxy14191) 設(shè)計的液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快速空程下行-慢速加壓-保壓-快速回程-停止?？焖偻邓俣葹?m/min，加壓速度為30~250mm/min，壓制力為100000N，運動部件重量為15000N，快進行程120mm，加壓行程40mm。靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)0.1。動力滑臺可隨時在中途停止運動。 二、具體要求： 1、工況分析，繪制液壓系統(tǒng)原理圖 2、執(zhí)行元件（液壓缸）的設(shè)計 三、應(yīng)完成的工作量： 總體要求：獨立完成設(shè)計任務(wù)，完成裝配圖和零件圖，折合成1號圖紙4張以上；設(shè)計計算說明書7000字以上；圖紙統(tǒng)一編號；圖紙上采用的所有標(biāo)準(zhǔn)必須是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)；圖紙必須用AutoCAD2007以上版本畫圖，說明書的文字一律用WORD 2003以上版本打印輸出。 具體任務(wù)：負(fù)載速度圖、工況圖、液壓系統(tǒng)原理圖、執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)裝配圖、執(zhí)行元件的主要零件圖、計算說明書 四、推薦參考資料： 《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》 楊培元主編 《液壓與氣動傳動》 左健民主編 《液壓系統(tǒng)的計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計》 張世偉主編 《液壓傳動設(shè)計手冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 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。 作為世界加工中心，我國機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)作用越來越明顯。液壓機技術(shù)水平的高低直接影響到國家機械工業(yè)的發(fā)展水平。擁有自主的液壓機設(shè)計技術(shù)是使國家機械工業(yè)能在世界競爭中取勝的重要保證，對其展開研究有重要的理論和實際意義。 本文完成了一款小型液壓機液壓原理圖的設(shè)計，并采用二維制圖軟件AutoCAD對其進行研究。論文提出了小型液壓機的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)其實際工礦擬定了液壓原理圖，然后根據(jù)設(shè)計參數(shù)完成液壓元件的選型和計算。最后利用AutoCAD軟件對小型液壓機液壓站、液壓缸及主要零部件進行了設(shè)計，完成了液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：液壓機 ，液壓原理圖 ，液壓缸，液壓站 ABSTRACT Nowadays, hydraulic transmission is a more mature technology, has been widely used in machinery manufacturing, engineering machinery, agricultural machinery, automobile and machinery industry, such as forging. And its in high pressure, high speed, high power, high efficiency, low noise, durable, highly integrated the requirements such as the significant advantage makes this technology has a more broad prospects for development. As the world's processing center, the basic role in China machinery industry in the national economy is more and more obvious. Hydraulic press technology level directly affect the development level of national mechanical industry. With independent hydraulic press design technology is to make the national machinery industry to the important guarantee of our competition in the world, the case for research has important theoretical and practical significance. This paper has completed a small hydraulic press hydraulic principle diagram design, and USES the two-dimensional drawing software AutoCAD to study. Paper puts forward the technical parameters of the small hydraulic press, according to its actual mining hydraulic principle diagram is worked out, then according to the design parameters to complete the selection and calculation of hydraulic components. Finally using AutoCAD software for small hydraulic press hydraulic station, hydraulic cylinder and main parts design, completed the design of hydraulic press hydraulic system. Key words: hydraulic press, hydraulic principle diagram, hydraulic cylinder, hydraulic station 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第1章 緒論 5 1.1前言 5 1.2 題目背景 5 1.3 研究意義 6 1.4 液壓技術(shù)國內(nèi)外研究近況 6 1.5 我國液壓機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 7 1.5.1 我國液壓機的現(xiàn)狀 7 1.5.2 國外液壓機的發(fā)展?fàn)顩r 8 1.5.3 液壓機的總體發(fā)展趨勢 8 1.6 本文主要研究的內(nèi)容 9 第2章 液壓機本體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 2.1 小型液壓機的設(shè)計參數(shù) 10 2.2 工況分析 10 2.2.1負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 11 2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 12 2.3.1確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 13 2.3.2 液壓源系統(tǒng) 13 2.3.3確定液壓系統(tǒng)圖 14 第3章 液壓機液壓系統(tǒng)計算 16 3.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 16 3.1.1 選系統(tǒng)工作壓力 16 3.1.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 16 3.1.3 液壓缸強度校核 17 3.1.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 19 3.2 液壓閥的選擇 22 3.2.1 液壓閥的作用 22 3.2.2 液壓閥的基本要求 22 3.2.3 液壓閥的選擇 22 3.3 液壓泵的選擇 23 3.4 電動機功率的確定 24 3.5 液壓管件的確定 25 3.5.1 油管內(nèi)徑確定 25 3.5.2 管接頭 25 第4章 液壓機液壓系統(tǒng)性能的運算 26 4.1壓力損失和調(diào)定壓力的確定 26 4.2 油液溫升的計算 28 4.3 散熱量的計算 29 結(jié) 論 30 致 謝 31 參考文獻 32 33 第1章 緒論 1.1前言 液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機床、工程機械、冶金機械、塑料機械、農(nóng)林機械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。現(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達國家生產(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技術(shù)。 液壓傳動由于其具有傳動功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點，使得其在各類機械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。 本文闡述了小型液壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對油箱進行選擇，然后來計算液壓站的動力裝置，確定電機與泵的安裝方式，最后在根據(jù)原理圖以及各項參數(shù)來進行管路與管接頭的選擇，從而完成整個設(shè)計。 論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點從原理設(shè)計、即從各回路的功能分析與選擇入手，在選擇液壓元件，計算其性能好壞，最后在校核溫升等指標(biāo)。 1.2 題目背景 液壓傳動產(chǎn)品等在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中的地位和作用十分重要。它的發(fā)展決定了機電產(chǎn)品性能的提高。它不僅能最大限度滿足機電產(chǎn)品實現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機電產(chǎn)品和重大工程項目和裝備可靠性的保證。所以說液壓傳動產(chǎn)品的發(fā)展是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化、尤其是工業(yè)自動化不可缺少的重要手段。 本課題主要是設(shè)計一個小型液壓機液壓系統(tǒng)，而液壓機原理圖是組成液壓基本回路中最常見的，熟悉和掌握它的組成、工作原理以及應(yīng)用，是分析、設(shè)計和使用液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過這個設(shè)計，能更好的掌握基本回路并且對液壓系統(tǒng)的設(shè)計的方法和步驟有了初步的理解和應(yīng)用。 1.3 研究意義 通過對這個題目的原理圖的設(shè)計，可以讓我們熟悉液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，了解并掌握液壓傳動這門技術(shù)。通過液壓傳動裝置的設(shè)計，可以掌握機械設(shè)計的一般程序和基本方法?？傊?，通過本題目的設(shè)計，可以使我們四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實踐鍛煉。 1.4 液壓技術(shù)國內(nèi)外研究近況 液壓技術(shù)近幾年發(fā)展的速度是非常迅猛的，尤其在電子技術(shù)微機控制日益發(fā)展的今天，液壓技術(shù)已迅速滲入到各個學(xué)科領(lǐng)域確切地說，液壓是電子和機械技術(shù)之間的一種技術(shù)，把傳動和控制結(jié)合起來是液壓技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果液壓技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視世界液壓元件的總銷售額為350億美元據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機械工業(yè)產(chǎn)值的2%～3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。但是近年來，液壓氣動技術(shù)面臨與機械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機床中小型塑機已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏維護性差等缺點為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術(shù)的優(yōu)點，克服缺點，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴大應(yīng)用領(lǐng)域，同時降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。[1] 我國液壓產(chǎn)品有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的生產(chǎn)科研體系。尤其是近十年來基礎(chǔ)產(chǎn)品工業(yè)得到國家支持，裝備水平有所提高，目前已能生產(chǎn)品種規(guī)格齊全的產(chǎn)品，已能為汽車、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、機床、塑機、冶金礦山、發(fā)電設(shè)備、石油化工、鐵路、船舶、港口、輕工、電子、醫(yī)藥以及國防工業(yè)提供品種基本齊全的產(chǎn)品。通過科研攻關(guān)和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，在液壓伺服比例系統(tǒng)和元件等成果已用于生產(chǎn)。在產(chǎn)品CAD和CAT等方面已取得可喜的進展，并得到廣泛應(yīng)用。并且在國內(nèi)建立了不少獨資、合資企業(yè)，在提高我國行業(yè)技術(shù)水平的同時，為主機提供了急需的高性能和高水平產(chǎn)品，填補了國內(nèi)空白。 雖然取得上述成果，但和目前國內(nèi)的需求和國外先進水平相比還有較大差距。包括產(chǎn)品趨同化、構(gòu)成不合理，性能低、可靠性差，創(chuàng)新和自我開發(fā)能力弱，自行設(shè)計水平低。 具體表現(xiàn)在產(chǎn)品水平、產(chǎn)品體系與市場需求存在較大的結(jié)構(gòu)性矛盾。中國的液壓市場很大，用戶對產(chǎn)品的要求各異，各種高品質(zhì)、高性能的液壓元件市場需求量很大。而大部分國內(nèi)企業(yè)所能提供的產(chǎn)品,無論在檔次上還是種類上，都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這些需求。因此，在眾多低檔產(chǎn)品壓價競爭的同時，不得不讓出一塊巨大的市場給國外產(chǎn)品。這表明，在市場豐富多樣的需求面前，國內(nèi)液壓行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品體系的結(jié)構(gòu)性過剩與結(jié)構(gòu)性短缺兩個矛盾同時并存；也表明我們在產(chǎn)品的多樣性、層次分布性和市場適應(yīng)性等方面亟待調(diào)整和改善。企業(yè)在產(chǎn)品更新、裝備改造等方面的投入能力不足。目前，我國大部份氣動企業(yè)缺乏對產(chǎn)品及裝備進行較大更新改造的能力，在高技術(shù)產(chǎn)品及專用生產(chǎn)檢測裝備的系統(tǒng)開發(fā)和投入能力上尤為缺乏，因而也限制了企業(yè)在高技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展上取得大的突破，對縮短與國際先進水平的差距帶來影響。當(dāng)然，投入資金只是個基礎(chǔ)條件 ，還必須有技術(shù)、人才等多方面的保障才行。 1.5 我國液壓機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.5.1 我國液壓機的現(xiàn)狀 我國金屬塑性成型設(shè)備經(jīng)半個多世紀(jì)的發(fā)展，已經(jīng)從只能生產(chǎn)單機（諸如各種普通、專用壓力機、液壓機、鍛錘）發(fā)展到能夠生產(chǎn)裝備機械化、半自動化和自動化鍛壓生產(chǎn)線，大中型鍛壓機和具有各種特殊功能的先進特種金屬塑性成型設(shè)備。在引進國際先進技術(shù)和合作生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，極大地提高了金屬塑性成型設(shè)備的設(shè)計開發(fā)能力和制造水平。近年來，隨著我國以汽車為龍頭的制造業(yè)的飛速發(fā)展，大大刺激了塑性加工的技術(shù)進步，新興的金屬塑性成型裝備可確保通用產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。國產(chǎn)大型精密高效的成套設(shè)備、自動化生產(chǎn)線、FMC、FMS等高新技術(shù)、高附加值的金屬塑性成型生產(chǎn)設(shè)備正在裝配著我國的制造業(yè)。到目前為止，國產(chǎn)金屬塑性成型設(shè)備產(chǎn)品已有一千多種。 1.5.2 國外液壓機的發(fā)展?fàn)顩r 美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達，得益于其塑性加工技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界塑性加工技術(shù)及裝備向以下幾個方面發(fā)展： 1.金屬塑性成型設(shè)備及自動化 （1）冷沖壓設(shè)備 ①單機聯(lián)線自動化；②大型多工位壓力機 （2）鍛造設(shè)備 2.高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高設(shè)備加工效率 在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。在數(shù)控壓機上配備伺服電機驅(qū)動的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實現(xiàn)高效板材加工。 3.設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)、互動操作性、分散功能模塊、開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線技術(shù)，是壓力機控制技術(shù)的發(fā)展方向，對實現(xiàn)自動化具有明顯的推動作用。 4.注重環(huán)境保是當(dāng)今世界性的潮流 許多國外技術(shù)塑性成型設(shè)備愈來愈重視環(huán)保問題，如在數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機上，工作臺普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機實現(xiàn)快速下降，慢速沖裁工件，快速回程，使振動和噪聲大大降低。特別是歐洲市場，已基本貫徹ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)，金屬塑性成型設(shè)備必須通過CE認(rèn)證。 1.5.3 液壓機的總體發(fā)展趨勢 液壓機是材料成型設(shè)備中的重要一員，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位，其發(fā)展趨勢也倍受關(guān)注。 20世紀(jì)60年代以后，金屬塑性成型設(shè)備改變了從19世紀(jì)開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動、精密、專用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。各種機械控制的、數(shù)字控制的和計算機控制的自動鍛壓機械以及與之配套的操作機、機械手和工業(yè)機器人也相繼研制成功?，F(xiàn)代化的金屬塑性成型機械科產(chǎn)生精確制品，有良好的勞動條件，對環(huán)境污染很小。 1.6 本文主要研究的內(nèi)容 設(shè)計內(nèi)容有： a.液壓系統(tǒng)的原理圖 (1)采用何種形式的供油方式。 (2)確定調(diào)速方案和速度換接方法。 (3)如何完成執(zhí)行機構(gòu)的自動循環(huán)和順序動作。 (4)系統(tǒng)的調(diào)壓、卸荷及執(zhí)行機構(gòu)的換向等要求。 b.液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 (1)計算液壓缸的主要尺寸以及所需要的壓力和流量。 (2)計算液壓泵的工作壓力、流量和傳動功率。 (3)選擇液壓泵和電動機的類型和規(guī)格。 (4)選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格。 第2章 液壓機本體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 小型液壓機的設(shè)計參數(shù) 設(shè)計的液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：快速空程下行-慢速加壓-保壓-快速回程-停止?？焖偻邓俣葹?m/min，加速度為0.02S加壓速度為30~250mm/min，壓制力為100000N，運動部件重量為15000N，快進行程120mm，加壓行程40mm。靜摩擦系數(shù)0.2，動摩擦系數(shù)0.1。動力滑臺可隨時在中途停止運動。 2.2 工況分析 1．工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載： 2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力： 動摩擦阻力： 3. 慣性負(fù)載 背壓負(fù)載（估算)： 自重： 4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值： 其中： ——液壓缸的機械效率，一般取=0.9-0.97。 表2.1： 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載 工況 負(fù)載組成 推力 F/ 2.2.1負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖2-1所示： 圖2-1負(fù)載速度循環(huán)圖 2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖 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?，輸出為推力和速度。 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2-2。 表2-2 運用場合 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 2.3.1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(zhǔn)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。 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(fù)載決定。所以當(dāng)負(fù)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(fù)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。 2.3.2 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。 2.3.3確定液壓系統(tǒng)圖 （1）考慮到液壓機工作時所需功率較大，固采用變量泵的容積調(diào)速方式。 （2）為了滿足速度的有極變化，采用壓力補償變量液壓泵供油，即在快速下降的時候，液壓泵以全流量供油。當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時，泵的流量減小，最后流量為0。 （3）當(dāng)液壓缸反向回程時，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運動方向采用三位四通M型電磁換向閥和二位二通電磁換向閥控制。停機時三位四通換向閥處于中位，使液壓泵卸荷。 （4）為了防止壓力頭在工作過程中因自重而出現(xiàn)自動下降的現(xiàn)象，在液壓缸有桿腔回路上設(shè)置一個單向閥。 （5）為了實現(xiàn)快速空程下行和慢速加壓，此液壓機液壓系統(tǒng)采用單向調(diào)速閥調(diào)速回路。 （6）為了使液壓缸下降過程中壓力頭由于自重使下降速度越來越快，在三位四通換向閥處于左位時，回油路口應(yīng)設(shè)置一個順序閥作背壓閥使回油路有壓力而不至于使速度失控。 （7）為了實現(xiàn)自動控制，在液壓缸的活塞桿運動方向上安裝了三個接近開關(guān)，使液壓系統(tǒng)能夠自動切換工作狀態(tài)。 （8）為了使系統(tǒng)工作時壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個溢流閥，來調(diào)定系統(tǒng)壓力。 最重確定的液壓原理圖如下圖2-2所示。 圖3-2 小型液壓機液壓系統(tǒng)圖 快進油路 液壓泵1 → 電磁換向閥5（左位）→ 二位二通電磁閥8（左位） → 液壓油缸9上腔 工進油路 液壓泵1 → 電磁換向閥5（左位）→ 單向調(diào)速閥7 → 液壓油缸9上腔 回油路 液壓油缸8下腔 → 單向順序閥6 → 電磁換向閥5（右位）→ 油箱 第3章 液壓機液壓系統(tǒng)計算 3.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 3.1.1 選系統(tǒng)工作壓力 公稱力為的小型液壓機屬小型液壓機類型，一般情況下，載荷不會太高。系統(tǒng)給定整個系統(tǒng)的最大壓力為13MPA，參考資料[2]表37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為10MPa。 3.1.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 3.1.2.1 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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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。 3.1.2.2 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=8Mpa>7Mpa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 N 由式 （3-1） =0.018m2 （3-2） =14.1cm 則d= 0.6·D =8.4cm 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(biāo)準(zhǔn)值時 得： D =140mm d =80 mm 由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： cm2 cm2 3.1.3 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。 取：液壓缸材料為45#鋼，無縫鋼管 活塞桿材料45#鋼 3.1.3.1 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194mm即液壓缸壁厚δ=27.5mm 對于本系統(tǒng)： ＜ 10 為厚壁 按壁筒計算： （3-3） 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為安全系數(shù)，一般取n = 5 。 所以: Py=1.5×4=6 Mpa （3-4） 式中 N/mm2 n = 5 則 N/m2 得 ∴ mm＞ 故缸體壁厚強度滿足。 3.1.3.2 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 （3-5） 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， 則 ： mm ＜ d 故活塞桿強度滿足。 3.1.3.3 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： （3-6） 式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)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 則： mm 取 ds=10 mm 3.1.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮負(fù)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(fù)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)?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進行： （3-7） 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(xì)長比 ＞ 時 （3-8） 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 ＞ 時，且 = 20 ~ 120 時，則 （3-9） 式中，l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ；為柔性系數(shù)；為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表3-1；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3-2。 表3-1 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)ψ2 一端自由一端固定 1/4 兩端鉸接 1 一端鉸接一端固定 2 兩端固定 4 表3-2 f、a、ψ1的值 材料 f ×108 N/M2 ψ1 鑄鐵 5.6 80 鍛鐵 2.5 110 軟鋼 3.4 90 硬鋼 4.9 85 由此，根據(jù)實際設(shè)計的可得： N/M2 ； （3-10） 而l＞125mm， 取l=175mm ＜ 則活塞桿穩(wěn)定性按式： 進行校核。 代入數(shù)據(jù)： N 而 （3-11） 式中，F(xiàn)W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 ＜ 所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。 3.2 液壓閥的選擇 3.2.1 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。 3.2.2 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。 2）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。 3.2.3 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取；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。 控制閥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10MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號見表3-3。 表3-3 小型液壓機液壓閥名細(xì)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 電磁換向閥 22DF30-E10B-D 單向順序閥 AXF3-E10B 3.3 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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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 （3-12） P1是液壓缸的工作壓力，對于本系統(tǒng)： MPa 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 =12MPa (2) 液壓泵流量的確定 （3-13） 由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退工況，m3/s，泄漏系數(shù) K = 1.2， 求得液壓泵流量: m2/s (37.8 L/mm) 選用YB1-40 型葉片泵。 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。 3.4 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 PP = 5MPa，取泵的總效率 ηP = 0.65，泵的總驅(qū)動功率為 （3-14） KW 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。 3.5 液壓管件的確定 3.5.1 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 計算得d = 10mm，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?？紤]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12mm。 3.5.2 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。 第4章 液壓機液壓系統(tǒng)性能的運算 4.1壓力損失和調(diào)定壓力的確定 （1）進油管中的壓力損失 由上述計算可知，工進時油液流動速度較小，通過的流量為1.24L/min,主要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計?？爝M時液壓桿的速度=5.6m/min，此時油液在進油管的速度 V==4.34m/s 1）沿程壓力損失： 沿程壓力損失首先要判斷管中的流動狀態(tài)，此系統(tǒng)采用N32號液壓油，室溫為20度時，所以有 =954.8<2320 油液在管中的流動狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù) =0.079，若取進油和回油的管路長均為4m，油液的密度為=900，則進油路上的沿程壓力損失為 =0.122MPa. 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液壓閥的局部壓力損失，由于管道安裝和管接頭的壓力損失一般取沿程壓力損失的10%，而通過液壓閥的局部壓力損失則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失分別為，則當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失，由算得=0.19MPa小于原估算值0.5MPa,所以是安全的。 則進油路上的壓力總損失為：＝0.122+0.0122+0.19＝0.3242MPa （2）回油管路上的壓力損失： 快進時回油路上的流量＝50.47L/min，則回油管路中的速度 v==1.2m/s， 由此可以計算出 =360<2320， 油液在管中的流動狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù) ＝0.208, 所以回油路上的沿程壓力損失為 ＝0.02MPa。 而通過液壓閥的局部壓力損失：＝0.05MPa 則回油路上的壓力總損失為：＝0.02+0.002+0.05=0.072MPa 由上面的計算所得求出總的壓力損失： =0.36MPa 這與估算值相符。 4.2 油液溫升的計算 在整個工作循環(huán)中，工進和快進快退所占的時間相差不大，所以，系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升可用一個循環(huán)的情況來計算。 （1）快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 快進時液壓缸的有效功率為：＝374W 泵的輸出功率為：=524W 因此快進液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為: =150W （2） 快退時液壓缸的發(fā)熱量 快退時液壓缸的有效功率為：=374W 泵的輸出功率為：==485W 快退時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：=111W （3）壓制時液壓缸的發(fā)熱量 壓制時液壓缸的有效功率為：=378W 泵的輸出功率==481W 因此壓制時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：=103W 總的發(fā)熱量為:H=150+111+103=364W 則求出油液溫升近似值為： =6.7 溫升沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。 4.3 散熱量的計算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式為 式中 A—油箱的散熱面積（） H—油箱需要的散熱功率（W） —油溫（一般以考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差 K—散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時K=8～9，良好時K=15～17.5；風(fēng)扇強行冷卻時K=20～23；強迫水冷時K=110～175。 這里取自然良好的通風(fēng)散熱，所以油箱散熱面積A為： ＝3.2 結(jié) 論 本設(shè)計為小型液壓機，可廣泛用于塑性材料的壓制加工工藝，如壓制、沖裁、彎曲、翻邊、薄板拉伸等；也可用于校正、砂輪成型、金屬零件的冷擠成型等工藝。通過本設(shè)計者對該機所進行結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，得出如下結(jié)論： 1.根據(jù)本文對工作缸的強度進行計算及校核，其結(jié)果完全滿足設(shè)計要求；此外還對上橫梁強度和剛度進行計算，其強度和剛度均滿足設(shè)計要求。 2.本液壓機采用活塞式液壓缸，因為活塞式液壓缸可以兩個方向作用，即能完成工作行程，又可實現(xiàn)回程，因此簡化了液壓機的結(jié)構(gòu)，使液壓機結(jié)構(gòu)緊湊，零件減少，所需安裝空間小。 致 謝 在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)借此機會，向所有關(guān)心、支持我的老師、同學(xué)和朋友致以最誠摯的謝意！ 首先，忠心感謝我的指導(dǎo)教師XXX老師。X老師淵博的知識、嚴(yán)緊的治學(xué)態(tài)度、敏銳的洞察力和獨到的見解使我受益非淺，并對論文工作的完成產(chǎn)生了直接的影響。X老師在學(xué)術(shù)上孜孜以求、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的態(tài)度以及生活上平易近人的作風(fēng)都讓我受益終身。值此論文將結(jié)束之際，特向X老師致以崇高的敬意。 此外還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能。 大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，在上海電機學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂地成長，我永遠(yuǎn)不會忘記可親可敬的老師和互幫互助的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。 最后，衷心感謝在百忙中抽出寶貴時間對論文進行評審的各位專家。 參考文獻 [1] 陳維民.金屬塑性成型設(shè)備.校內(nèi)教材.2010年 [2] 天津鍛壓機床廠編.中小型液壓機設(shè)計計算.天津人出版社， [3] 俞新陸.液壓機.機械工業(yè)出版社，1990年 [4] 中國機械工程學(xué)會塑性工程學(xué)會編.鍛壓手冊第三卷（鍛壓車間設(shè)備）第三版.機械工業(yè)出版社.2008 [5] 王春香.基礎(chǔ)材料力學(xué)．北京．科學(xué)出版社，2007 [6] 劉立軍.材料成型設(shè)備控制基礎(chǔ)．北京．北京大學(xué)出版社，2008 [7] 葛正浩，楊立軍. 材料成型機械．化學(xué)工業(yè)出版社，2007 [8] 黃誼.液壓與氣壓傳動．機械工業(yè)出版社，2000 [9] 朱龍根編.簡明機械零部件設(shè)計.機械工業(yè)出版社， 2000 [10] 王連明．機械設(shè)計與課程設(shè)計．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008 [11] 閻亞林．液壓設(shè)備設(shè)計手冊．北京工業(yè)大學(xué)出版社，2006