【文章內(nèi)容簡介】 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 設(shè) 計 計 算 過 程式中 ——液壓缸壁厚(m)； D——液壓缸內(nèi)徑(m)； ——試驗壓力，一般取最大工作壓力的(~)倍； ——缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管：。 ==則在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進(jìn)行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為2) 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P12表26中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計算。無孔時 有孔時 式中 t——缸蓋有效厚度(m)； ——缸蓋止口內(nèi)徑(m)； ——缸蓋孔的直徑(m)。液壓缸：無孔時 取 t=65mm有孔時取 t’=50mm3)最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長度過小，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)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求：設(shè) 計 計 算 過 程 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。活塞的寬度B一般取B=(~10)D；缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng)D80mm時，?。划?dāng)D80mm時，取。為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即滑臺液壓缸：最小導(dǎo)向長度：取 H=200mm活塞寬度：B==192mm缸蓋滑動支承面長度：隔套長度： 所以無隔套。液壓缸缸體內(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。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。液壓缸：缸體內(nèi)部長度 當(dāng)液壓缸支承長度LB(1015)d時，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計算。本設(shè)計不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計時根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。設(shè) 計 計 算 過 程1) 缸體與缸蓋的連接形式缸體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)。本次設(shè)計中采用外半環(huán)連接，如下圖6所示：圖6：缸體與缸蓋的連接方式缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)較簡單(2) 加工裝配方便缺點(diǎn)：(1) 外型尺寸大(2) 缸筒開槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P15表28，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖7所示：圖7：活塞桿與活塞螺紋連接方式特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。2) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)(1)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、防塵和鎖緊裝置等。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)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(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，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P16表29，在本次設(shè)計中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。參閱液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊P17表210，在本次設(shè)計中采用O形密封圈。第五章 液壓集成油路的設(shè)計通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差， 互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計規(guī)律裝配成一個液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計生產(chǎn)周期短。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。本次設(shè)計采用系統(tǒng)由集成塊組成，由于本液壓系統(tǒng)的壓力比較大，所以調(diào)壓閥選擇DB/DBW型直動溢流閥，而換向閥等以及其他的閥采用廣州機(jī)床研究所的GE系列閥。液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。液壓油路板的結(jié)構(gòu)如圖8所示，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，,背面連接壓力油管（P）、回油管（T）、泄露油管（L）和工作油管（A﹑B）等。油管與液壓油路板通過管接頭用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋連接。液壓元件之間通過液壓油路板內(nèi)部的孔道連接，除正面外，～.圖8：液壓油路板的結(jié)構(gòu)此外液壓油路板的安裝固定也是很重要的。油路板一般采用框架固定，要求安裝﹑維修和檢測方便。它可安裝固定在機(jī)床或機(jī)床附屬設(shè)備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設(shè)計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計工作量，提高通用性。2）把各個液壓單元集成回路連接起來，組成液壓集成回路，一個完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計完成后，要和液壓回路進(jìn)行比較，分析工作原理是否相同，否則說明液壓集成回路出了差錯。YB32150型液壓壓力機(jī)由底板﹑換向集成塊﹑釋壓集成塊﹑頂蓋組成，由緊固螺栓把它們連接起來，再由四個螺釘將其緊固在液壓油箱上，液壓泵通過油箱與底板連接，組成液壓站（見第六章），液壓元件分別固定在各集成塊上，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設(shè)計。（1）底板及供油塊設(shè)計圖8為底板塊及供油塊，其作用是連接集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。（2）頂蓋設(shè)計圖9：頂蓋集成塊的設(shè)計，圖9是頂蓋。頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關(guān)及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。（3）集成塊設(shè)計集成塊的設(shè)計步驟：1）制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，按照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實物有出入，則以實物為準(zhǔn)。 若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板提供的尺寸來制作。若沒有底板，則要注意，有的樣本提供的是元件的俯視圖，做樣板時應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻成180176。 2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P﹑回油孔T﹑泄露孔L(有時不用)及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不小于壓力油孔。 直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。 與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。 3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。 電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前﹑后面上，要避免電磁閥兩端的電磁鐵與其它部分進(jìn)行相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。孔道相通的液壓元件盡可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。 設(shè)計專用集成塊時，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm,以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。 4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道﹑集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄露孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離。溢流閥的先導(dǎo)部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。 5）集成塊零件圖的繪制 集成塊的六個面都是加工面，其中有三個面要裝液壓元件，一個側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯，層次多，需要由多個視圖和2～3個剖視圖才能表達(dá)清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸﹑公差及表面粗糙度應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線表達(dá)。 為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號，列表說明各個孔的尺寸﹑深度以及與哪些孔相交等情況。 關(guān)于液壓集成塊，廣州機(jī)床研究所已推出了GM系列模塊，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計之后可選用，或者按其聯(lián)系尺寸設(shè)計專用集成塊。本集成塊的設(shè)計圖紙詳見CAD圖紙部分。第六章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。6．1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。（1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。（2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同時供油裝置的振動、液壓油的發(fā)熱都將對機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計采用集中式。6．2 液壓泵的安裝方式液壓站裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式和臥式兩種。1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機(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。但安裝維修不方便，散熱條件不好