【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 mm。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求 （34）式中，——液壓缸的最大行程； ——液壓缸的內(nèi)徑?；钊膶挾菳一般取，即 =48mm 缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng)D＜80mm時(shí)，取當(dāng)D80mm時(shí)，取本設(shè)計(jì) D=80mm，所以。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可以在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即 （35）由公式（35）得 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞寬度與活塞行程之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端的端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20～30倍，即選取液壓缸缸體長(zhǎng)度為460mm。由于本設(shè)計(jì)為低壓系統(tǒng)，活塞桿穩(wěn)定性須校核?；钊麠U的強(qiáng)度校核如下： （36）式中 d活塞桿直徑； F液壓缸的最大推力（或拉力）； 缸筒屈服安全系數(shù)，為2～； 缸筒材料的屈服極限( 本次設(shè)計(jì)采用35鋼，取）。由式（36）得 因活塞桿的直徑，故強(qiáng)度足夠。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。本設(shè)計(jì)選用螺紋連接。螺紋連接的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：（1）外形尺寸?。唬?）重量較輕。缺點(diǎn)：（1）端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜；（2）裝拆時(shí)需用裝用工具；（3）擰端蓋時(shí)易損壞密封圈。端蓋與鋼體的連接考慮到法蘭盤(pán)的安裝，采用螺釘連接（GB/T681985 M1030）。 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞桿與活塞有幾種常用的連接形式。分整體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。本設(shè)計(jì)中選用半環(huán)連接，半環(huán)連接的特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，不易松動(dòng)，但會(huì)出現(xiàn)軸向間隙。多用在壓力高、負(fù)荷大，有振動(dòng)的場(chǎng)合。 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和所緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可安裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑：而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開(kāi)，以提高密封性能?；钊麠U處的密封有O 形、Y形、V形、密封圈。為了清除活塞桿處外露部分粘附的灰塵，保證油液清潔以及減少磨損，在端蓋外側(cè)增加防塵圈，也可用毛氈圈防塵。 法蘭盤(pán)與鋼體連接法蘭盤(pán)與缸體連接采用焊接方式，其特點(diǎn)有：不易松動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但缺點(diǎn)是不能拆卸。 活塞桿與工作臺(tái)的連接本次設(shè)計(jì)考慮到工作時(shí)拉力較大，采用螺紋連接，其特點(diǎn)有優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易拆卸；缺點(diǎn)是：螺紋不易加工。 本章小結(jié)本章內(nèi)容主要介紹了液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括了：缸體、缸蓋、活塞桿的設(shè)計(jì)，液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定以及液壓缸工作行程的確定，缸蓋厚度的確定等。4驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，所以只能估算系統(tǒng)壓力損失。估算時(shí)，首先確定管道內(nèi)液體的流動(dòng)狀態(tài)，然后計(jì)算各種工況下總的壓力損失?，F(xiàn)取進(jìn)、回油管道長(zhǎng)為l=2m，油液的運(yùn)動(dòng)粘度取 =1180。104m2/s，油液的密度取r=180。103kg/m3。在快進(jìn)、工進(jìn)和快退三種工況下，進(jìn)、回油管路中所通過(guò)的流量以快進(jìn)時(shí)回油流量q1=，此時(shí)，油液流動(dòng)的雷諾數(shù)也為最大。因?yàn)樽畲蟮睦字Z數(shù)小于臨界雷諾數(shù)（2000），故可推出：各工況下的進(jìn)、回油路中的油液的流動(dòng)狀態(tài)全為層流。將層流流動(dòng)狀態(tài)沿程阻力系數(shù)和油液在管道內(nèi)流速同時(shí)代入沿程壓力損失計(jì)算公式，并將已知數(shù)據(jù)代入后，得可見(jiàn)，沿程壓力損失的大小與流量成正比，這是由層流流動(dòng)所決定的。在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，管道的局部壓力損失?pζ常按下式作經(jīng)驗(yàn)計(jì)算各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據(jù)下式計(jì)算其中的Dpn由產(chǎn)品樣本查出，qn和q數(shù)值由表42和表45列出。滑臺(tái)在快進(jìn)、工進(jìn)和快退工況下的壓力損失計(jì)算如下：1．快進(jìn)滑臺(tái)快進(jìn)時(shí)，液壓缸通過(guò)電液換向閥差動(dòng)連接。由表8和表9可知，進(jìn)油路上油液通過(guò)單向閥10的流量是22L/min，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合。由此進(jìn)油路上的總壓降為：此值不大，不會(huì)使壓力閥開(kāi)啟，幫能確保兩個(gè)泵的流量全部進(jìn)入液壓缸。在回油路上，然后與液壓泵的供油合并，經(jīng)行程閥3流入無(wú)桿腔。由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力與無(wú)桿腔壓力之差。，所以是安全的。2．工進(jìn)滑臺(tái)工進(jìn)時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)電液換向閥調(diào)速閥4進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔。在回油路上，油液通過(guò)電液換向閥背壓閥8和大流量泵的卸荷油液一起經(jīng)液控順序閥7返回油箱。通過(guò)順序閥7的流量為（+22）=，因此這時(shí)液壓缸回油腔的壓力為：可見(jiàn)。故可按表25中公式重新計(jì)算工進(jìn)時(shí)液壓缸進(jìn)油腔壓力，即 考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差Dpe=，故溢流閥9的調(diào)壓應(yīng)為：3．快退滑臺(tái)快退時(shí)，在進(jìn)油路上，油液通過(guò)單向閥10為22L/。在回油路上，油液通過(guò)單向閥電液換向閥2和單向閥13返回油箱，此值遠(yuǎn)小于估計(jì)值，因此液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率是足夠的。在回油路上總的壓降為此值與表25的數(shù)值基本相符，故不必重算。所以，快退時(shí)液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)為此值是調(diào)整液控順序閥7的調(diào)整壓力的主要參考數(shù)據(jù)。由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中占95%，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來(lái)計(jì)算。液壓系統(tǒng)的總輸入功率即為液壓泵的輸入功率由此可計(jì)算出系統(tǒng)的發(fā)熱功率為按式計(jì)算工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)中的油液溫升，即 油溫在允許范圍內(nèi)，油箱散熱面積符合要求，不必設(shè)置冷卻器。通過(guò)驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失再次確認(rèn)液壓系統(tǒng)個(gè)性能是否達(dá)到所要求的的指標(biāo)，從而確定方案的可行性。通過(guò)計(jì)算溫升來(lái)檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的油箱容積是否滿總要求，是否需要冷卻裝置，為整個(gè)方案做反饋調(diào)節(jié)。5 液壓站的設(shè)計(jì)液壓站是現(xiàn)代液壓技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形態(tài),既是各類液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的歸宿,又是保證主機(jī)完成其工藝目的和長(zhǎng)期可靠工作的重要裝置。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓站，對(duì)于提高液壓系統(tǒng)乃至整個(gè)液壓設(shè)備的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，具有重要意義。其基本設(shè)計(jì)框圖如圖51。 液壓站油箱油管電動(dòng)機(jī)過(guò)濾器液壓泵聯(lián)軸器圖51 液壓站設(shè)計(jì)框圖 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的是，液壓裝置中各部件、元件布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。液壓泵與電動(dòng)機(jī)可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之外，主要考慮液壓油箱的大小與剛度。在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運(yùn)動(dòng)部件。手動(dòng)換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開(kāi)關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。液壓泵與機(jī)床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機(jī)床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修。硬管應(yīng)貼地或沿著機(jī)床外形壁面敷設(shè)。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運(yùn)動(dòng)的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時(shí)應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，以免影響使用壽命。 液壓泵組的安裝方式液壓泵組是指液壓泵及驅(qū)動(dòng)泵（電動(dòng)機(jī)）和聯(lián)軸器及傳動(dòng)底座組件等。（1）軸間的連接方式其在確定液壓泵與原動(dòng)機(jī)的軸間連接和安裝方式時(shí)，首先要考慮液壓泵軸的徑向和軸向負(fù)載的消除或防止問(wèn)題。① 直接驅(qū)動(dòng)型連接 直接驅(qū)動(dòng)型連接可采用聯(lián)軸器或花鍵實(shí)現(xiàn)。由于液壓泵的傳動(dòng)軸在結(jié)構(gòu)上一般不能承受額外的徑向和軸向載荷，因此液壓泵最好由原動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)，并且使泵軸與驅(qū)動(dòng)軸之間嚴(yán)格對(duì)中。原動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬?gòu)椥栽膿闲月?lián)軸器。② 間接驅(qū)動(dòng)型連接 如果液壓泵不能經(jīng)聯(lián)軸器由原動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，而需要通過(guò)齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或帶傳動(dòng)間接驅(qū)動(dòng)時(shí)，液壓泵的傳動(dòng)軸所受的徑向載荷不得超過(guò)泵制造廠的規(guī)定值，否則帶動(dòng)泵軸的齒輪、鏈輪或帶輪應(yīng)架在另外設(shè)置的軸承上。此種連接方式也應(yīng)滿足規(guī)定的同軸度要求。基于此，在本次設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)與液壓泵之間的聯(lián)軸器我們選用LX7彈性柱銷聯(lián)軸器。（2）軸間的安裝方式安裝方式分為臥式和立式兩種。臥式安裝 常見(jiàn)的臥式安裝有角形支架臥式安裝、腳架鐘形罩臥式安裝以及支架鐘形罩臥式，這幾種安裝液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，散熱條件好，適合于管路連接的油路，且便于安裝和拆卸。立式安裝 立式安裝為鐘罩形立式安裝，通過(guò)液壓泵上的軸端法蘭實(shí)現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶法蘭的立式電動(dòng)機(jī)連接，依靠鐘形罩的止口保證液壓泵與電動(dòng)機(jī)的同軸度。這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。綜上所述，為了保證電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度，便于安裝和拆卸，節(jié)省占地面積，本設(shè)計(jì)中選用臥式角行架安裝安裝。 油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。（1）液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。液壓油箱的有效容量v可概略的確定為：已知該系統(tǒng)為中壓系統(tǒng)（p=3MP）取：V=(5～7)=150L～230L取V=200L式中，V —液壓油箱的有效容積 —液壓泵的額定流量（2）液壓油箱的外形尺寸液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸為（長(zhǎng)：寬：高）1：1：1～1：2：3，為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。(3) 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱簡(jiǎn)稱油箱，它往往是一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲(chǔ)液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。在一般設(shè)計(jì)中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。因此，在此設(shè)計(jì)中采用了焊接的方式獲得油箱。油箱的工作圖樣是油箱加工和安裝的依據(jù)。通常油箱應(yīng)包括箱頂、箱壁、隔板、放油螺塞、吊耳、支腳等零件。(4)油箱的制造工藝 通常油箱的箱頂、箱壁、箱底和隔板的常用材料為Q235A鋼板，伺服系統(tǒng)的油箱宜采用不銹鋼板，箱壁和箱頂所采用板材的平直度應(yīng)符合GB/T1184—1996中的12級(jí)，且應(yīng)無(wú)嚴(yán)重銹蝕。清洗孔法蘭蓋板可采用HT200經(jīng)切削加工后用螺釘聯(lián)接在油箱側(cè)壁上，吊耳常用材料為25鋼。箱頂和箱壁常用可拆連接。 油箱焊接前，板邊要加工出坡口。焊接時(shí)，板間應(yīng)留有適量的縫隙。焊接前，必須清楚板材焊接部位及周圍的氧化層和鐵銹。如果是分層焊接，沒(méi)焊完一層，必須用鋼絲刷刷凈焊層，進(jìn)行檢查，有無(wú)夾渣、氣孔、咬邊等現(xiàn)象。如果有，可用氣動(dòng)工具等挖去后補(bǔ)焊，然后再焊另一層。箱體焊接時(shí)應(yīng)盡量用夾具將板材定位、固定并檢查其幾何尺寸與形位公差。、切削、毛刺和氧化皮。輕度銹蝕可用鋼絲刷或砂輪機(jī)清理，嚴(yán)重銹蝕和氧化的表面應(yīng)噴丸處理。（5）油箱各零件的作用1）隔板①作用 增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和雜質(zhì)，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。②安裝型式 把隔板設(shè)置成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板的上方流過(guò)。2）吸油管與回油管① 回油管出口 回油管出口型式，有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種形式，斜口應(yīng)用的較多，一般為斜口。為了防止液面波動(dòng)，可將回油管出口設(shè)計(jì)為斜口?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嚯x液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對(duì)不允許放在液面以上。② 吸油管 吸油管前設(shè)置了濾油器，其精度為100～200目的線隙式濾油器。濾油器應(yīng)有足夠的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷入空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。③ 吸油管與回油管的方向 為了使油液流動(dòng)具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開(kāi)。為了不使回油管的壓力波動(dòng)波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對(duì)著。3）防止雜質(zhì)進(jìn)入為了防止液壓油被污染，液壓油箱應(yīng)做成完全密封性的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①不要將配置管簡(jiǎn)單的插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會(huì)從其周圍的間隙浸入。同時(shí)應(yīng)盡量避免將液壓泵直接裝在液壓油箱頂蓋上。②在結(jié)合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的密封性。如在液壓油箱的上蓋可直接焊上。③為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配置空氣濾清器?？諝鉃V清器通常設(shè)計(jì)成既能過(guò)濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。4）頂蓋及清洗孔① 頂蓋 在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)電動(dòng)機(jī)、閥組、空氣濾清器時(shí)，必須十分牢固。液壓油箱同它們的結(jié)合面要平整光滑。同時(shí)，不允許有閥和管道泄露在油箱蓋上的液壓油流回油箱內(nèi)。② 清洗孔 液壓油箱的清洗孔，應(yīng)最大限度的易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個(gè)角落和取出油箱內(nèi)的元件。5）液面指示為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在油箱的側(cè)面安裝液面指示計(jì)，液位計(jì)通常帶有溫度計(jì)且刻有上、下液面限位線。液位計(jì)的下刻線至少應(yīng)比吸