【正文】 2）熟悉 AutoCAD 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具 和確定總體設(shè)計(jì)方案 4周；（ 3）制釘機(jī)液壓系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)方案詳細(xì)設(shè)計(jì)并完善 4 周； （ 4）完成外文翻譯、中期報(bào)告 1 周； 5）設(shè)計(jì)計(jì)算并完成 CAD 零件圖、裝配圖 3 周；（ 6）整理資料、撰寫(xiě)畢業(yè)論文、準(zhǔn)備答辯： 2 周。而作為其 “子彈 ” 的排釘，也就有了大量的需求。并根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量選擇了液壓閥、電機(jī)、泵。 The cut off hydraulic cylinder。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間，才開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。應(yīng)該指出 ,日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近 20 多年。 國(guó)內(nèi)外研究情況 由于液壓制釘機(jī)可將無(wú)用廢舊鐵絲等重新回收利用，制造成可以氣釘槍可打的釘子，不僅節(jié)省成本，而且環(huán)保節(jié)能。 動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。 執(zhí)行元件 (如液壓缸和液壓馬達(dá) )的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。壓力控制閥又分為溢流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。 制釘機(jī)液壓系統(tǒng) 主機(jī)的功能結(jié)構(gòu) 隨著射釘槍在包裝、廣告裝飾及家具制造、制鞋行業(yè)的廣泛運(yùn)用，作為其 “子彈 ”的排釘?shù)男枨蟠罅吭黾?。送?機(jī)構(gòu)將板料送到垂直液壓缸下方； 第二工序：切料夾緊。 第五工序：切斷退回。系統(tǒng)的執(zhí)行器為切斷液壓缸和鐓粗液壓缸，其中切斷液壓缸和鐓粗液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向均采用電磁換向閥作為導(dǎo)閥的液控順序閥控制。壓力表及其 開(kāi)關(guān)分別用于調(diào)整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器的動(dòng)作壓力時(shí)的顯示和觀測(cè)。鐓粗液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥 8 起背壓作用。此時(shí)換向閥 14 工作在左位。切斷時(shí)油壓繼續(xù)上升，繼電器 17 動(dòng)作，使換向閥 15右位得電，壓力油經(jīng)順序閥 10 進(jìn)入鐓粗液壓缸右腔，推動(dòng)活塞前進(jìn)，左腔油經(jīng)閥 8 回油箱。上升行程開(kāi)關(guān)和后退行程開(kāi)關(guān)分別使換向閥 1 15 回到中位，切斷液壓缸、鐓粗液壓缸停止動(dòng)作。 技術(shù)參數(shù) 該制釘機(jī)每分鐘循環(huán)次數(shù)為 86 次；加工板料規(guī)格為每排 140 根金屬線；每根金屬線的最大直徑 ；切斷剪力 ；鐓粗力 ；液壓系統(tǒng)工作壓力 816Mpa。針對(duì)切斷液壓缸與 鐓粗液壓缸的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制釘機(jī)工作的基礎(chǔ)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了切斷液壓缸與夾緊液壓缸的結(jié)構(gòu)、切斷夾緊裝置、機(jī)架。 選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)、快退速度相 等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用了三位四通換向閥。作為執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)滑塊及剪切、墩粗機(jī)構(gòu)對(duì)板料進(jìn)行剪切、墩粗。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為 fsF ，動(dòng)摩擦力為fdF ，則 NNFfF NNFfF Ndfd Nsfs 800800 160 0800 ???? ???? () 慣性負(fù)載是 運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，其平均值可按下式計(jì)算 tvgGFi ???? () 式中 g—重力加速度， 22 /,/ smgsm ? 。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到垂直液壓缸下行時(shí)，滑塊自重采用液壓方式平衡，則 可計(jì)算出垂直液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 222631m a x1 cmmmpFAcm ??????? ? () 垂直液壓缸 內(nèi)徑（活塞直徑） mmmmAD 1 ??????? () 按 GB/T23481993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 D=125mm=。為了防止在墩粗時(shí)滑臺(tái)突然前沖，在回油路 中裝有背壓閥，初選背壓 Papb 5108?? 。 表 11133為活塞桿直徑 d采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑 D和壓力 1p下液壓缸活塞上的推力 1P 及拉力 2P 數(shù)值。 兩個(gè)液壓缸均采用如圖固定 — 自由模式進(jìn)行安裝。 液壓缸的緩沖裝置可以設(shè)在液壓缸的內(nèi)部，也可以設(shè)在液壓缸外部回路中。 對(duì)于緩沖裝置的要求，最理 想的情況是使活塞的運(yùn)動(dòng)在整個(gè)緩沖過(guò)程中，能均勻的減速下來(lái)，不會(huì)出現(xiàn)尖峰的不能容許的緩沖制動(dòng)壓力，使液壓缸的負(fù)荷達(dá)到最小。本設(shè)計(jì)也采用此種節(jié)流緩沖方法。 關(guān)于液壓缸的安全系數(shù)，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)通常取 n=5。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已時(shí) 才 自行設(shè)計(jì)液壓元件。 d. 應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。同時(shí)還要考慮定量或變量、原動(dòng)機(jī)類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自 吸特性、噪聲等因素。 通過(guò)查資料，得知葉片泵的額定壓力是 16Mpa，中壓，排量 1~350mL/r，最高轉(zhuǎn)速 500~4000r/min，最大功率 320kW，容積效率 80~94%，總效率 75~90%，適用黏度 20~200mm2/s，自吸能力好，功率質(zhì)量比大，輸出壓力脈動(dòng)小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對(duì)效率的影響較小，噪聲小 ~中，價(jià)格中，適用于機(jī)床、液壓機(jī)、注塑機(jī)、工程機(jī)械 、飛機(jī)及要求噪聲較低的場(chǎng)合。 由于制釘機(jī)每分鐘循環(huán)次數(shù)為 86 次，故可知兩個(gè)液壓缸循環(huán)一次約為 ，初選垂直液壓缸和水平液壓缸前進(jìn)和后退的時(shí)間相同，故每次前進(jìn)或者后退的時(shí)間約為 。 關(guān)于泵的流量，在實(shí)際選擇中，由于產(chǎn)品樣本上通常給出泵的排量、轉(zhuǎn)速范圍及典型轉(zhuǎn)速下不同壓力下的輸出流量， 故在系統(tǒng)所需流量 qv 已知的情況下，泵的流量 Pq （ L/min）、轉(zhuǎn)速 n(r/min)與排量 V（ mL/r）應(yīng)綜合考慮。 p?ppp qpP? = 10202117 46 ???? b. 電動(dòng)機(jī)的選擇 固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 其他液壓元件的選擇 液壓閥及過(guò)濾器的選擇 根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 表 液壓元件明細(xì)表 序 號(hào) 元件名稱 最大通過(guò)流量/L根據(jù)內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。初設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式 vaQV? 3m () 式中 VQ —— 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 a —— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ,按下表取 a =5： 表 各系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 a 1～ 2 2～ 4 5～ 7 6～ 12 10 中壓系 統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的 5~7 倍，故油箱容積為 vaQV? =5? 120=600L 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 驗(yàn)算的目的在于了解執(zhí)行元件能否得到所需工作壓力。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑不易加 工。因 20 號(hào)鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用 HT200~HT350 之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。且均需衍磨。 e. 當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋應(yīng)取為 6 級(jí)精度的公制螺紋。 活塞的密封 活塞與缸體的密 封結(jié)構(gòu)，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。 g. 為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為 30~40 m? 的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。 c. 缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 10 或 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。 缸體技術(shù)條件 a. 缸體內(nèi) 徑采用 H 9 配合。一般情況下，均采用45 號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241~285HB。主要用于活塞式液壓缸。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 因此由公式可得沿程壓力損失 ?p?? = ??????2 22vdl ??（ Pa） b. 局部壓力損失 ?p?? 22vp ??? ???（ Pa） () 式中 ? —局部阻力系數(shù)，其具體數(shù)值與局部阻力裝置的類型和雷諾數(shù)有關(guān)，通常，當(dāng) Re＞ 510 時(shí)， 無(wú)關(guān)與 Re? ； ?—液體密度， 3/mKg ； v —液流平均速度， sm/ 。 綜上所述， 液壓缸進(jìn)、出油管直徑 d 按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為 15mm，外徑為 19mm的 10 號(hào)冷拔鋼管（ YB 23170）。對(duì)應(yīng)管子壁厚 16. mm?? 。這里 作者 們采用鋼管連接。過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。 根據(jù)《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用》 31P 的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min的 Y225M2 三相異步電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)上述計(jì)算公式，可知 Vg=Vvn q?11000 = ?? vq ???? mL/r 泵的輸出流量 m i n/9 5 1 0 0 04 2 33 LVnq vp ??????? ?? ? =20 410? m s/3 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 YB25 型單級(jí)葉片 泵。 液壓缸的工作行程根據(jù)公式 S= 221at = ?? = () 故液壓泵的最大流量 垂直液壓缸 1pq ?qv=K(A1A2) maxV = ??? ）（ m3/s 水平液壓缸 smVAAKqq vp /)()( 3m a x212 ???????? 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 取液壓泵的最大流量為 120 sm/3 選擇液壓泵的規(guī)格 按照液壓系統(tǒng)圖中擬訂的液壓泵的型式及上述計(jì)算得到的 pp 和 qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊(cè)選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。 故可知 pp ? 16? 106+ ? 106= ? 106Pa，即液壓泵的最大工作壓力為17Mpa。葉片泵也就是常說(shuō)的離心泵，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)下表 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 各執(zhí)行元件的特點(diǎn) 名 稱 特 點(diǎn) 適 用 場(chǎng) 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng) 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單向工作，靠重力或其他外力返回 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 葉 片泵 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞泵 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 注： A1——無(wú)桿腔的活塞面積 A2——有桿腔的活塞面積 常用液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等類型，各種泵間的特性有很大差異。 b. 系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動(dòng)情況等。 因此合理的安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用條件選取。 液壓缸壁厚計(jì)算 一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計(jì)算： cmpD][2?? ? () 式中， ? —缸壁厚度 ， m p—液壓缸內(nèi)工作壓力， Pa [σ]—?jiǎng)傮w材料的許用應(yīng)力 D—液壓缸內(nèi)徑， cm 當(dāng)額定壓力 Pn≤16MPA時(shí)， Pp=Pn150/100 當(dāng)額定壓力 Pn＞ 16MPA 時(shí)， Pp=Pn125/100 ? ? nb?? ? () b? —缸體材料的抗拉強(qiáng)度 ， Pa n—安全系數(shù)，一般可取 n=5 應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計(jì)算出的液壓缸壁較薄時(shí)，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。 恒節(jié)流面積緩沖裝置，在緩沖過(guò)程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作用，其緩沖效果，并不是很好。 緩沖裝置的原理及要求 盡管緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類型很多，然而它的緩沖原理則基本相同。 通常液壓缸在工作壓力 ≤100KN、活塞速度 ≤，可以不考慮緩沖裝置；否則，應(yīng)當(dāng)采用帶緩沖裝置的液壓缸或其他緩沖辦法。 表 11133為活塞桿直徑 d采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑 D和壓力 1p下液壓缸活塞上的推力 1P 及拉力 2P 數(shù)值。圓整后得 cmD 9?