【導(dǎo)讀】總裝圖和零件工作圖等方面的基本訓(xùn)練及基本技能。整個(gè)設(shè)計(jì)主要完成了七個(gè)部分：參數(shù)。的選擇、方案的制定、圖卡的編制、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC的設(shè)計(jì)以及最后有關(guān)的驗(yàn)算。后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。Keywords：hydraulic；designautomatic；millingmachine；

　　

【正文】 失無(wú)法計(jì)算，但是閥類零件的局部壓力損失是可以估算出來(lái)的，它在總壓力損失中占了很大的份額?，F(xiàn)已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為 12mm，各段管道的長(zhǎng)度分別為： AB=， AC=，AD=， DE=2m。選用 L— HL32 液壓油，考慮到油的最低溫度為 15℃，查得 15℃時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度 v=150cst=，油的密度ρ =920kg/m3。 （ 1）壓力損失的計(jì)算 1）工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為 1m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為 ，則液壓缸在管內(nèi)流速為： 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 scmcmcmdqV /74m i n/ i n/ 4321??????? ? 式中 q— 進(jìn)給時(shí)的最大流量； d— 回油管的內(nèi)徑。 管道流動(dòng)雷諾數(shù) 1eR 為： 11 ???? vdv 式中 1eR — 管道流動(dòng)雷諾數(shù)； v1— 液壓缸在管內(nèi)流速； d— 管道內(nèi)徑； v— 15℃時(shí)液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度 。 2300Re1? ，可見(jiàn)油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) 11 ??。 進(jìn)油管道 BC的沿程壓力損失 11p?? 為： ? ? pavdl2 2 02p22211???????????? 6?? 式中 11p?? — 進(jìn)油管道 BC的沿程壓力損失； λ — 沿程阻力系數(shù)； l— 管道 BC 的長(zhǎng)度； d— 管道內(nèi)徑； ρ — 油的密度； v — 液壓油在管內(nèi)流速。 查得換向閥 24D— 25P 的壓力損失為 P1— 2=179。 106 Pa 忽略油液通過(guò) 管頭、油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失 P1為 ? ? papapp 66621111 100 5 2 2 ??????????? ?? 2）工作進(jìn)給時(shí)回油路的壓力損失。 由于選用但活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管道的二分之一，則 scmscmvv /37/275212 ??? 2222????????vdv 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 回油管道的沿程壓力損失 12??p 為： papavdlp 62212 100 2 3 7 2 ????????? ?? ?? 查產(chǎn)品樣本知行程閥 35X— 25B的壓力損失 ?? ?22p 179。 106pa，換向閥 24D— 25P的壓力損失為 ?? ?32p 179。 106 Pa，調(diào)速閥 AQF3— 25B的壓力損失 42??p =179。 106pa。 回油路總壓力損失為： ? ? papappppp 66323222122 105 6 4 1 2 ???????????????? ???? 3）變量泵出口處的壓力 Pp papapApAFp cmp664641122 0 6 1 1?????????? ???????????????? 快進(jìn)時(shí)的壓力損失。 快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，自會(huì)流點(diǎn) A 至液壓缸進(jìn)油口 C 之間的管路 AC 中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即 34L/min， AC 段管路的沿程壓力損失 11??p 為： 1 5 4 7 275Re754 7 2 9 0Re/5 9 0/10404411112321????????????????vdvscmscmdqv papavdlp 622211 0 5 ????????? ?? ?? 同樣可求管道 AB段及 AD 段的沿程壓力損失 21??p 和 31??p 為： scmscmdqv /295/1020442322??? ???? ? 12 ???? vdv 23675Re75 22 ???? papaP 62221 100 3 2 ???????? ?? papaP 62231 101 8 2 ???????? ? 查產(chǎn)品樣本知，流經(jīng)各閥的局部壓力損失為： 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 24D— 25P 的壓力損失 =179。 106Pa 35X— 25B 的壓力損失 =179。 106Pa 據(jù)分析在差動(dòng)連接中，泵的出口壓力 pp為： ? ?papaAFppppppcmp64622212312111105 2 6 1 8 3 2??????????????????????????????????? ? 快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。上述驗(yàn)算表明，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。 （ 2）系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮 工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同 時(shí)，效率相差極大，所以分別計(jì)算最大、最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。 當(dāng) v=10cm/min 時(shí) m i n/105 0 i n/ 3332 mmvDq ??????? ?? 此時(shí)泵的效率為 ，泵的出口壓力為 ，則有： KWKWFvpKWKWp01 61 126 50 32 ????????????輸出輸入 此時(shí)的功率損失為： KWKWppp )( ?????? 輸出輸入 當(dāng) v=120cm/min時(shí)， q=，總效率η =. 則 KWKWp ????輸入 KWKWFvp 32 ?????? ??輸出 ? ? KWKWPPp ?????? 輸出輸入 可見(jiàn)在工進(jìn)速度低時(shí)，功率損失為 ，發(fā)熱量最大。 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 k=10179。 103kw/(cm2178?！?)，郵箱的 散熱面積 A 為： 223 23 2 6 00 6 6 mmVA ??? 系統(tǒng)的溫升為： CCKApt 003 ??????? ? 驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 3 液壓缸的設(shè)計(jì) 液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于 360176。擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，因此在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。在完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，還必須對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 與校核，確定液壓缸的材料，并對(duì)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 液壓缸的主要零件及技術(shù)要求 缸體 液壓缸缸體的常用材料一般為 3 45 號(hào)無(wú)縫鋼管，一般情況下均采用 45 號(hào)鋼，并調(diào)質(zhì)到 241— 285HB。鑄鐵可采用 HT200— HT350 間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵具有較高的抗拉強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，也具有良好的塑性和韌性，其屈服度比鋼高。因此，球墨鑄鐵制造承受靜載荷的構(gòu)件比鑄鋼節(jié)省材料，重量也輕。所以本設(shè)計(jì)的液壓缸采用 QT450— 10。鑄件需進(jìn)行正火消除內(nèi)應(yīng)力處理。 1．缸體的內(nèi)徑 因?yàn)轫毰c活塞配合，防止漏油，所以要盡量減少表面粗糙度，可采用H H9配合。當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)， Ra為 — m，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)， Ra為 — m，且均需珩磨。 2．缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。 3．缸體端面的垂直度公差可按 7 級(jí)精度選取。 4．缸體與缸頭采用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)用 6級(jí)精度的米制螺紋。 5．當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或軸銷時(shí)，孔徑 D 或軸徑 d 的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線垂直公差值按 9 級(jí)精度選取。 此液壓缸體的外徑需要與機(jī)架配合，應(yīng)進(jìn)行加工，且與中心線同軸度的要求。裝卸時(shí)需把吊環(huán)螺栓吊起。所以缸體端部選用螺紋連接，螺紋連接徑向尺寸小，質(zhì)量輕，使用廣泛。裝卸需用專用工具，安裝是應(yīng)防止密封圈扭曲。 缸蓋 本液壓缸采用在缸蓋中壓入導(dǎo)向套，缸蓋選用 HT200 鑄鐵，導(dǎo)向套選用鑄鐵 HT200，以使導(dǎo)向套更加耐用。 活塞 液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵，灰鑄鐵，鋼及鋁合金等。本設(shè)計(jì)冶壓缸活塞材蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 料選用 45 號(hào)鋼 ，需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。 1．活塞外徑 D對(duì)內(nèi)孔 d 的徑向跳動(dòng)公差值，按 8 級(jí)精度選取。 2．端面 T對(duì)內(nèi)徑 d 軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7級(jí)精度選取。 3．外徑 D的圓柱度公差值，按 11 級(jí)精度選取。 4．活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)由前可以選用 Y 型密封圈。 液壓缸主要尺寸的確定 . 液壓缸工作壓力的確定 液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同，設(shè)計(jì)時(shí)，可用類比法來(lái)確定。參照參照《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 2章表 21列出的數(shù)據(jù)，可供 選定工作壓力時(shí)參考。在此選取工作壓力 P=2Mpa。 液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 的確定 該液壓缸為單活塞桿，由圖 3— 1 可知： ? ?? ? ? ?2 2 2122 2 2 211444fcfcD P F D d P FFF PD D dPP???? ? ? ??? ? ? 式中 。1 ppp 是可取系統(tǒng)工作壓力液壓缸工作壓力，初算— 初算時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算；液壓缸回油腔背壓力，—2p 選??；表徑之比，可按簡(jiǎn)明手冊(cè)活三桿直徑與液壓缸內(nèi)— 32Dd 載；工作循環(huán)中最大的外負(fù)—F —fcF 液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不以求的，常用液壓缸的機(jī)械效率cm? 進(jìn)行估算。 cm?FFF fc ?? 式中 —cm? 液壓缸的機(jī)械效率，一般為 ~ 將η cm 代入式（ — ），可求得 D 為： ?????????????????? ????????? 2121 114DdpppFDcm?? 蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 ? ?? ?????????????25 28198044 mm93? 活塞桿直徑可由值算出， D=93mm， d=68mm。由計(jì)算所得的 D與 d值分別按簡(jiǎn)明手冊(cè)表24 與 25 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。由此取 D=100mm，d=70mm。 AFv 圖 31 單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖 對(duì)選定后的液壓缸內(nèi)徑 D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積 A，必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin，即 A? Amin。 minminmin vqA ? 式中 qmin— 流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得； Vmin— 液壓缸的最低速度，由設(shè)計(jì)要求給定。 A=， Amin=，因?yàn)?A? Amin，所以滿足速度穩(wěn)定的要求。 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般是指 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)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑 D與其壁厚δ的比值 D/δ的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其薄壁按薄壁圓筒公式計(jì)算 ][2??Dpy? 式中 δ — 液壓缸壁厚（ m）； D— 液壓缸內(nèi)經(jīng)（ m）； 蘭州工業(yè)高