【正文】 液壓缸的背壓負(fù)載 bF ＝25000N。本文根據(jù)小型壓力機(jī)的用途﹑特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與其他傳動控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。 液壓壓力機(jī)是壓縮成型和壓注成型的主要設(shè)備，適用于可塑性材料的壓制工藝。小型壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。則液壓系統(tǒng)工作循環(huán)各階段的外負(fù)載見表 11。因?yàn)橐簤簷C(jī)的工作循環(huán)為快速下降、慢速加壓、保壓、快速回程四個(gè)階段。工作在右位時(shí)實(shí)現(xiàn)液壓泵的快進(jìn)和工進(jìn)。由于液壓機(jī)壓力比較大，所以此時(shí)進(jìn)油腔的壓力比較大，所以在由保壓到快速回程階段須要一個(gè)節(jié)流閥，以防在高壓沖擊液壓元件，并可使油路卸荷平穩(wěn)。在液壓力泵的出油口設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥，可防止油壓對液壓泵的沖擊，對泵起 到保護(hù)作用。 變壓式節(jié)流調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速的工作原理，是通過改變回路中流量控制元件通流面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量來調(diào)節(jié)其速度。優(yōu)點(diǎn)：在主油箱內(nèi)，節(jié)流損失和發(fā)熱量都比較小，且效率較高。當(dāng)加大液壓缸的有效工作面積，減小泵的泄露，都可以提高回路的速度剛性。為滿足速度的有極變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油。 在三位四通電磁換向閥與液壓缸之間設(shè)置一個(gè)液控單向閥，其控油口與液壓缸的出油口管路相接，進(jìn)油口與三位四通電磁換向閥相接，出油口與液壓缸 進(jìn)油路相接，形成保壓回路，見圖 21。見圖 22。本系統(tǒng)采用蓄能器以實(shí)現(xiàn)降噪泄壓，其回路如圖 25 所示。 （ 2）為了滿足速度的有極變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油，即在快速下降的時(shí)候，液壓泵以全流量供油。停機(jī)時(shí)三位四通換向閥處于中位，使液壓泵卸荷。 （ 7）為了實(shí)現(xiàn)自動控制，在液壓缸的活塞桿運(yùn)動方向上安裝了三個(gè)接近開關(guān)，使液壓系統(tǒng)能夠自動切換工作狀態(tài)。 液壓系統(tǒng)的工作原理 快速下行 進(jìn)油路 : 油箱 3?過濾器 8?泵 1?單向閥 4? 三位四通電磁換向閥 5右側(cè)?調(diào)速閥 9?液壓缸 7 上 回油路： 液壓缸 7下 ?二位二通電磁換向閥 10右 ? 液壓缸 7上 慢速加壓 進(jìn)油路：油箱 3?過濾器 8?泵 1?單向閥 4? 三位四通電磁換向閥 5右側(cè)?調(diào)速閥 9?液壓缸 7 上 回油路： 液壓缸 7下 ?二位二通電磁換向閥 10右 ? 順序閥 6? 三位四通電磁換向閥 5 右側(cè) 保壓 油箱 3?過濾器 8?泵 1?單向閥 4?三位四通電磁換向閥 5中位 ? 油箱 3 快速回程 進(jìn)油路：油箱 3?過濾器 8?泵 1?單向閥 4? 三位四通電磁換向閥 5左側(cè)?單向閥 6?二位二通電磁換向閥 10 左側(cè) ?缸 7 下 回油路： 液壓缸 7上 ?調(diào)速閥 9?三位四通電磁換向閥 5左側(cè) ? 油箱 3 第 三 章 液壓缸主要參數(shù)的確定 液壓缸主要尺寸的確定 工作壓力 P 的確定 工作壓力 P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型，來初步確定由手冊查表取液壓缸蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì) 13 工作壓力為 25MPa。 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 由負(fù)載圖知最大負(fù)載 NF 310439? ，取 ?Dd ，則 013 310 43 961 ????? cmP FA ? mAD 131 1 ?? ? 按 GB/T23481993，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=150mm，則 d==98mm，由此求液壓缸的實(shí)際有效工作面積。 所 以 泵 的最 高 工作 壓 力 pP=+= 。 閥類元件及輔助元件 閥類元件 根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實(shí)際流量可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格，結(jié)果見表 41。 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì) 17 表 42 油管中的允許流速 油液流經(jīng)油管 吸油管 高壓管 回油管 短管及局部收縮處 允許流速 ～ ～ 5 ～ 5～ 7 表 43 安全系數(shù) 管內(nèi)最高工作壓力 /MPa 7～ 安全系數(shù) 8 6 4 (1)對高壓油管取內(nèi)徑 d=22mm，則： smv 2 ???? 符合油管中的允許流速。 （ 3）對回油管取內(nèi)徑 d=30mm，則： smv 00 115 2 ???? 符合油管中的允許流速。油口可布置在缸筒或缸蓋上，油口直徑 0d 應(yīng)根據(jù)活塞最大速度 max? 和油口最高流速 0? 確定，計(jì)算公式如下： 0max0 ???d 式中 D— 液壓缸內(nèi)經(jīng)， m； max? — 缸最大輸出流速， m/min； 0? — 油口流動速度， m/min，一般不大于 5m/s。 選擇缸筒和缸蓋材料 缸筒選材：鑄鋼 45 前缸蓋選材：鑄鋼 45 后缸蓋選材：鑄鋼 45 計(jì)算缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)參數(shù) （ 1）缸筒壁厚 ? 的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，因此按厚壁缸筒計(jì)算 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì) 19 ? ?? ? mpDy ????????? ????????????? ??? ? ?? 式中 p— 液壓缸工作壓力， MPa； yp — 試驗(yàn)壓力， MPa，工作壓力 p≤ 16MPa 時(shí)， yp =；工作壓力≥ 16MPa時(shí)， yp =； D— 液壓缸內(nèi)徑， m； ][? — 缸體材料許用應(yīng)力， MPa；取鑄鋼 ][? =120Pa； （ 2）缸筒外徑 1D 的計(jì)算 mmDD 20215215021 ?????? ? 見參考文獻(xiàn) [5]表 47 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸的缸筒外徑系列，選取的液壓缸信息如下表 。 d— 密封環(huán)內(nèi)徑， m； hd — 密封環(huán)外徑， m； q— 附加密封壓力， Pa； 0D — 螺釘孔分布圓直徑， m； cpd — 密封環(huán)平均直徑， m； [? ]— 法蘭材料許用應(yīng)力， Pa； 缸筒和缸蓋的連接計(jì)算 缸筒和缸蓋采用螺栓連接時(shí)，缸筒螺紋處的拉應(yīng)力為： PaZdKF 1 4 4 1 9 9 6120 1 3 8 3 42 0 0 0 0 0 4 221??? ??? ??? 螺紋處的切應(yīng)力： PaZdKF dK 78 546 31201 383 000 331 01 ??? ?????? 合成應(yīng)力為： Pan 1 8 7 4 5 9 22 ???? ???? ? ? Pan s 66 10355 ????? ?? 式中 K— 螺紋擰緊系數(shù)，靜載時(shí) K=～ 5；動載時(shí) K=； 1K — 螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 1K =； 0d — 螺紋外徑， m； 1d — 螺紋內(nèi)經(jīng)， m，一般采用普通螺紋時(shí)， 1d = 0d D— 液壓缸內(nèi)經(jīng)， m； [? ]— 螺紋材料許用應(yīng)力， Pa； s? — 螺紋材料屈服點(diǎn)， Pa； n— 安全系數(shù)，通常取 n=～ 5； F— 缸筒螺紋處所受的拉力， N； Z— 螺栓數(shù)； 蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì) 21 缸筒與缸蓋的配合 本設(shè)計(jì)以參考文獻(xiàn) [5]，液壓缸液壓機(jī)（單桿雙作用活塞缸）裝配圖及零件圖為參照，進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 活塞及活塞桿組件 確定活塞及活塞桿的連接形式 活塞機(jī)及活塞桿的常用連接形式見文獻(xiàn) [5],下表，根據(jù)工作壓力及活塞直徑、機(jī)械振動的大小，選用螺紋連接。見文獻(xiàn) [5]，表 849孔用 Y形密封圈尺寸，表 850Y 形孔用密封圈溝槽形式與尺寸；表 852 軸用 Y形密封圈尺寸，表 853 軸用 Y 形密封圈溝槽尺寸。參見文獻(xiàn) [5]，常用活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式，選用法蘭結(jié)構(gòu)形式。 導(dǎo)向套過短將使缸應(yīng)配合間隙引起初始撓度增大，影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的導(dǎo)向長度，一般液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足： mmDLH 90215020300220 ????? L— 液壓缸最大行程， mm； D— 缸筒內(nèi)經(jīng)， mm； 其他尺寸見參考文獻(xiàn) [5]，表 419 導(dǎo)向套的尺寸配置與最小導(dǎo)向長度。 導(dǎo)向套外圓與端蓋內(nèi)孔的配合采用 H7/g6。 活塞 活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此它于缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，即不能過緊，也不能間隙過大。 緩沖裝置 液壓缸的行程終端緩沖裝置可使帶著負(fù)載的活塞，在到達(dá)行程終端減速到零，目的是消除因活塞的慣性力和液壓力所造成的活塞與端蓋的機(jī)械撞擊，同時(shí)也為了降低活塞在改變運(yùn)動方向時(shí)液體發(fā)出的噪聲，使液壓系統(tǒng)速度換接平穩(wěn)，速度穩(wěn)定。 缸體長度的確定 液壓缸的缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度，導(dǎo)向套寬度，一般液壓缸缸體長度不大于內(nèi)徑的20～ 30 倍 ,即在本系統(tǒng)中缸體長度不大于 72021～ 10800mm。 油箱的類型 按油箱的結(jié)構(gòu)和用途分，通常分為整體式油箱、兩用油箱和獨(dú)立郵箱三種類型。 油箱的容量 油箱的容量是油箱的基本參數(shù)。 容量 V (單位為 L)計(jì)算按教材式 (78) : pqV ?? ，由于液壓機(jī)是高壓系統(tǒng)，蚌埠學(xué)院 液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì) 26 7?? 。 則進(jìn)油路上的壓力總損失為： 1p?? ＝ ++＝ （ 2）回油管路上的壓力損失： 快進(jìn)時(shí)回油路上的流量 1212 AAqq ? ＝ ， 則回油管路中的速度 v= 623 ??? ?????Aq =， 由此可以計(jì)算出 43 ??? ???? ?? vdR=2492320,