【文章內(nèi)容簡介】 8() ( 25 ) 0. 9 106 6mFA m mPP? ??? ? ?? ? ? ? 1( 4 ) 0 .2 9 0 4ADm???? 55 0 . 2 9 0 4 0 . 2 6 566d D m? ? ? ? ? 當(dāng)按 GB234880將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時得： 320D mm? , 280d mm? 由此求得液壓缸面積的實際有效面積為： 22 21 0 . 3 2 0 . 0 8 0 344DAm?? ?? ? ? 2 2 2 2 22 ( ) ( 0 . 3 2 0 . 2 8 ) 0 . 0 1 8 8 444Dd??? ? ? ?? ? ? ① 工作快速空程時所需流量 111cvAVQ ?? 圖 ：單活塞桿液壓缸計算示意圖 cv?? 液壓缸的容積效率，取 ? ? 31 30 . 0 8 0 3 0 . 3 1 0 6 0 1 5 0 6 ( )m in0 . 9 6 1 0 LQ ? ? ???? ② 工作缸壓制時所需流量 3122 30 . 0 8 0 3 0 . 0 1 1 0 6 0 5 0 . 1 8 7 5 ( )m in0 . 9 6 1 0cvAV LQ ? ? ? ?? ? ?? ③ 工作缸回程時所需流量 3232 30 . 0 1 8 8 4 0 . 0 6 1 0 6 0 7 0 . 6 5 ( )m in0 . 9 6 1 0cvAV LQ ? ? ? ?? ? ?? 3． 2 液壓元件的選擇 3． 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(jī)功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為25MPa ，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為 1MPa （含回油路上的 壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 611 ( 2 5 1 ) 1 0 2 6pP P P M P a? ? ? ? ? ? ? 上述計算所得的 pP 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的 80%左右因此選泵的額定壓力 nP 應(yīng)滿足： / 26 / 31 .25npP P M pa? ? ? 液壓泵的最大流量應(yīng)為： max()pLq K q? ? 式中 pq? 液壓泵的最大流量 max()q ?? 同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量 2~3 minL 。 LK? 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ~ ? ，現(xiàn)取 ? 。 m a x( ) 1 . 1 ( 7 0 . 6 5 2 . 5 ) 8 0 . 4 6 5 m inpL Lq K q q? ? ? ? ? ? ??? 1．選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)： 1） 工作壓力高。因為柱塞與缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（ 200~400 ） 510Pa? ，最高可以達(dá)到 51000 10 Pa? 。 2） 流量范圍較大。因為只要適當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。 3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。 4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價格昂貴。 根據(jù)以上算得的 pq 和 pP 在查閱相關(guān)手冊《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先 P20195得：現(xiàn)選用 63 14 1YCY B? ，排量 63ml/r，額定壓力 32Mpa，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min，驅(qū)動功率 ，容積效率 92%? ，重量 71kg，容積效率達(dá) 92%。 2．與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定 由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時液壓泵的供油壓力值為 26Mpa，流量為已選定泵的流量值。 p?? 液壓泵的總效率。柱塞泵為 ~ ，取 p?? 。 選用 1000r/min的電動機(jī)，則驅(qū)動電機(jī)功率為：3 ( 1 8 . 3 5 0 ) 1 8 . 3 7( 6 0 0 . 8 2 )( 1 0 )ppp pPqN K W?? ?? ? ??? 選擇電動機(jī) 180 4YM? ，其額定功率為 。 閥類元件及輔助元件的選擇 1. 對液壓閥的基本要求 ： (1). 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。油液流過時壓力損失小。 (2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便 ，通用性大 2. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件型號和規(guī)格 主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過該閥的實際流量，其他還需考慮閥的動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 表 ：小型壓力機(jī)液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格 序號 元件名稱 估計通過流量()minL 型號 規(guī)格 1 斜盤式柱塞泵 63SCY14－ 1B 32Mpa，驅(qū)動功率 2 WU網(wǎng)式濾油器 160 WU160*180 40通徑，壓力損失? 3 直動式溢流閥 120 DBT1/315G24 10通徑， 32Mpa，板式聯(lián)接 4 背壓閥 80 YF310B 10通徑， 21Mpa，板式聯(lián)接 5 二位二通手動電磁閥 80 22EF3E10B 6 三位四通電磁閥 100 34DOB10HT 10通徑，壓力 7 液控單向閥 80 YAF3E610B 32通徑， 32MPa 8 節(jié)流閥 80 QFF3E10B 10通徑， 16MPa 9 節(jié)流閥 80 QFF3E10B 10通徑， 16MPa 10 二位二通電磁閥 30 22EF3BE10B 6通徑，壓力 20 MPa 11 壓力繼電器 － DP163B 8通徑， MPa 12 壓力表開關(guān) － KFL8－ 30E 32Mpa， 6測點(diǎn) 13 油箱 14 液控單向閥 YAF3E610B 32通徑， 32MPa 15 上液壓缸 16 下液壓缸 17 單向節(jié)流閥 48 ALF3－ E10B 10通徑， 16MPa 18 單向單向 48 ALF3－ E10B 10通徑， 16MPa 閥 19 三位四通電磁換向閥 25 34DOB10HT 20 減壓閥 40 JF310B 管道尺寸的確定 油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計中油管采用鋼管，因為本設(shè)計中所須的壓力是高壓， P=( )P MPa? ， 鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油， 抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計在彎曲的地方可以用管接頭來實現(xiàn)彎曲。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。 膠管用做聯(lián)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。 1. 管接頭的選用： 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式 聯(lián)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、工藝性好等各種條件。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ ZM）和普通細(xì)牙螺紋（ M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 形圈進(jìn)行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。 2. 管道內(nèi)徑計算： 4Qdmv?? （ 1） 式中 Q—— 通過管道內(nèi)的流量 3ms v—— 管內(nèi)允許流速 ms ，見表： 表 ：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 ～ 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 ～ (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取 v=4m/s 4Qdmv?? 34 4 5 0 1 0 1 6 . 36 0 3 . 1 4 4Qd m m mv????? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先 P20641查得：取 d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm。 管接頭聯(lián)接螺紋 M27 2。 (2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑 ： 取 v= 4Qdmv?? 34 4 7 0 . 6 5 1 0 256 0 3 . 1 4 2 . 4Qd m m mv????? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先 P20641查得：取 d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm。 管接頭聯(lián)接螺 紋 M33 2。 3. 管道壁厚 ? 的計算 2[ ]pd m? ?? 式中： p—— 管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d—— 管道內(nèi)徑 m []? —— 管道材料的許用應(yīng)力 Pa， []bn?? ? b? —— 管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n—— 安全系數(shù)，對鋼管來說， 7p MPa? 時，取 n=8； MPa? 時， 取 n=6； MPa? 時，取 n=4。 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我 們 選 鋼 管 的 材 料 為 45 鋼 ， 由 此 可 得 材 料 的 抗 拉 強(qiáng) 度 b? =600MPa。 6 0 0 M Pa[ ] 1 5 0 M Pa4? ?? (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 633 1 . 2 5 1 0 2 0 1 0 2 . 12 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ??? ? ?? ? ?? (2). 液壓泵回油管道的壁厚 633 1 . 2 5 1 0 2 5 1 0 2 . 62 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ??? ? ?? ? ?? 所以所選管道適用。 液壓系統(tǒng)的驗算 上面已經(jīng)計算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為 32mm,42mm。 但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失無法驗算。 系統(tǒng)溫升的驗算 在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 當(dāng) V=10mm/s時，即 v=600mm/min 2 2 30 . 3 2 0 . 6 / m in 4 8 1 0 / m in44q D v m m?? ?? ? ? ? ? ? 即 min/48Lq? 此時泵的效率為 ，泵的出口壓力為 26MP，則有 2 6 4 8 236 0 0 .9P K W K W????入 KWFvP 33 101060600147000 0 ?? ?????輸出 即 KWP ?輸出 此時的功率損失為： ? ?2 3 1 4 .7 8 .3P P P KW KW? ? ? ? ? ?入 出 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 ? ?CcmKWK ???? ? 23 /1020 ， 油箱的散熱面積 A 為 332 2 2 20. 06 5 0. 06 5 16 50 9. 08A V m m? ? ? ? ? 系統(tǒng)的溫升為 38 . 3 3 5 . 72 0 1 0 9 . 0 8Pt C CKA ??? ? ? ??? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先 P20767：油箱中溫度一般推薦 3050C 所以驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 第四章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓缸主要尺寸的確定 1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒 。 液壓缸的內(nèi)徑 D與其壁厚 ? 的比值 10/ ??D 的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 ? ??? 2 Dpy? 設(shè)