【導(dǎo)讀】本機(jī)器適用于一般金屬拉伸、粉末冶金拉伸、可塑型材料的拉伸工藝。主機(jī)部分包括機(jī)身，主缸，頂出缸及充液裝置等組成。力機(jī)構(gòu)，上下限程裝置，管路及電氣箱等部分組成。其液壓系統(tǒng)由能源轉(zhuǎn)換。本機(jī)器的工作壓力，壓制速度，空載快速下行和減速。的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成頂出工藝，不帶頂出工藝，本機(jī)器主機(jī)呈長(zhǎng)方形，外型新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)。構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，并可實(shí)現(xiàn)調(diào)整，手動(dòng)及半自動(dòng)三種操作方式。下缸活塞頂出、退回或浮動(dòng)壓邊下行、停止、頂出。拉伸工藝實(shí)現(xiàn)金屬薄板拉神成型的工藝要求。

　　

【正文】 （ 5）頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案 的確定 頂出缸 活塞 選用灰鑄鐵 HT200。 頂出缸活塞外圓柱表面的粗糙度為 ～ m；外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不 大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度在直徑 100mm 上不大于 ；外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取 f7～ f9，內(nèi)孔與活塞桿的配合取 H8/f7。 計(jì)算活塞寬度時(shí)區(qū)寬度系數(shù)為 ，即活塞的寬度 B== 70mm =56mm。取活塞寬度 B=60mm。 查表 210[1],液壓機(jī)頂出缸工況時(shí)的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 用 O 形密封圈。 （ 6）頂出缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長(zhǎng)度 確定 活塞 桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用 35 鋼、 45 鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用 35 鋼、 45 鋼。頂出缸活塞 桿選用 35鋼。 活塞桿外圓柱面粗糙度為 ～ m；熱處理要求調(diào)質(zhì) 20～ 25HRC；外徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在 500mm 上不大于 ；活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用 H8/f7，與活塞連接的配合公差采用 H7/g6。 由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長(zhǎng)度 L 桿 =400mm。 （ 7）頂出缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸應(yīng)考慮兩端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長(zhǎng)度 L 不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D 的 20～ 30 倍，即： L≤（ 20～ 30） D 。 由缸行程為 250mm，活塞寬度為 60mm,缸蓋厚度為 13mm，通過(guò)計(jì)算可知，主缸的長(zhǎng)度取 L 缸 =323mm。 （ 8）活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)液壓缸的支承長(zhǎng)度 Lb≥ (10～ 15)d 時(shí)，應(yīng)該對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核 ,d 為活塞桿直徑。通過(guò)計(jì)算可知， Lb 的最大值不可能大于 L 桿 +L 缸=723mm，而 (10～ 15)d=500～ 650mm。 將參數(shù)代入 Lb≥ (10～ 15)d 中，比較后 Lb＜ (10～ 15)d，活塞桿滿足使用要求，工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。 液壓油管的設(shè)計(jì) （ 1）管道的種類(lèi)及用途 液壓系統(tǒng)常用油管有鋼 管、紫銅管、塑料管、尼龍管、橡膠軟管等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)液壓裝置工作條件和壓力大小來(lái)選擇油管。 。 常用管道的用途及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表 34。 表 34 管子材料及應(yīng)用場(chǎng)合 種類(lèi) 特點(diǎn)和適用場(chǎng)合 鋼管 耐油、 耐高壓、強(qiáng)度高，工作可靠， 但裝配時(shí)不易彎曲成形常在裝拆方便處做壓力管道。中壓以上用無(wú)縫鋼管，低壓用焊接鋼管 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 紫銅管 價(jià)高，承受能力低（ ~10MPa），抗沖擊和震動(dòng)能力差，易使油液氧化，但易彎曲成各種形狀，常用在儀表和液壓系統(tǒng)裝配不便處。 尼龍管 乳白色半透明，可觀察流動(dòng)情況。承 壓 能力因材料而異，其值為 ～ 8MPa 之間，最高耐壓可達(dá) 16Mpa， 有發(fā)展前途。 塑料管 耐油，裝配方便，長(zhǎng)期使用會(huì)老化，只用作壓力低于 的回油管和泄油管。 橡膠軟管 用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的連接，分高壓和低壓兩種。 （ 2）內(nèi)徑 d 的確定 ○1 對(duì)于吸油管，按通徑取 d=50mm 流速 v=4qmax/(πd 2) 經(jīng)查閱合理 ○2 對(duì)于壓油管，按通徑取 d=32mm 流速 v=4qmax/(πd 2) 經(jīng)查閱合理 ○3 對(duì)于控制回路，由于通過(guò)流量較少，所以按通徑取 d=32mm ○4 對(duì)于回油路，按通徑取 d=32mm 流速 v=4qmax/(πd 2) 經(jīng)查閱不合理，取 d=80mm 流速 v=4qmax/(πd 2) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 ○5對(duì)于充液油箱到主缸的管件，取 d=50mm 流速 v=4qmax/(πd 2) 經(jīng)查閱合理 （ 3） .壁厚 δ 的計(jì)算 δ≥pd/(2σ p) 對(duì)于吸油管，取 p=25Mpa d=50mm σ p=σ b/s 安全系數(shù) s=4 因?yàn)殇摴懿牧蠟?20 鋼，所以 σ b=410N/mm 則 σ p=σ b/s=410/4 N/mm= N/mm δ≥pd/(2σ p) 取 δ=6mm 對(duì)于壓油管和控制回路 δ≥pd/(2σ p) 取 δ=6mm 對(duì)于回油管 δ≥pd/(2σ p) 取 δ=10mm 對(duì)于充液油箱到主缸的管件 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 δ≥pd/(2σ p) 取 δ=6mm . 油箱的設(shè)計(jì) 油箱 在液壓系統(tǒng)中主要功用是儲(chǔ)存液壓系統(tǒng)所需的足夠油液，散發(fā)油液中的熱量，分離油液中的氣體和沉淀污物。另外中小型液壓系統(tǒng)，往往把泵和一些控制元 件安裝在郵箱頂板上使液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊 。 設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1）油箱應(yīng)有足夠的容量（通常取液壓泵每分鐘流量的 3~12 倍進(jìn)行估算）。液壓系統(tǒng)工作時(shí)油面應(yīng)保持一定高度（一般不超過(guò)油箱高度的 80%）以防止液壓泵吸空。 （ 2）油箱中應(yīng)設(shè)吸油過(guò)濾器要有足夠的通流能力。因需經(jīng)常清洗過(guò)濾器，所以在油箱結(jié)構(gòu)上考慮拆卸方便。 （ 3）油箱底部做成適當(dāng)斜度，并設(shè)放油塞。大油箱為清洗方便應(yīng)在側(cè)面設(shè)計(jì)清洗窗孔。油箱箱蓋上應(yīng)安裝空氣過(guò)濾器，其通氣流量不小于泵流量的 倍，以保證具有較好的抗污能力。 （ 4）在油箱側(cè)壁安裝油位 指示器，以指示最低最高油位。 （ 5）油箱散熱條件要好，必要時(shí)安裝溫度計(jì)、溫控計(jì)和熱交換器。 （ 6）大、中型油箱應(yīng)設(shè)有吊鉤或孔。 本系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，按經(jīng)驗(yàn)公式，油箱容量為 V=（ 6～ 12） qp =（ 6～ 12） 6 /s =（ 6～ 12） 1 56L/min =936～ 1872L 取 V=1000L=1m 考慮到有關(guān)部件要裝于油箱之上，為安裝、檢修方便，設(shè)計(jì)油箱尺寸為12508001000mm （ 2）充液油箱的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 充液油箱的容量為 V≥q max = m 根據(jù)需要，取充液油箱的尺寸為 10008001130mm 液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯龋己玫恼硿靥匦?，良好的?rùn)滑性，能抗氧化，無(wú)毒，有一定的消泡能力。 選擇液壓油時(shí)，應(yīng)根據(jù)泵的種類(lèi)、工作溫度、系統(tǒng)壓力等，確定適用的粘度范圍，再選擇適合的液壓油品種。 考慮到工作壓力較高，選擇 40 號(hào)普通液壓油。 過(guò)濾器的主要功用是對(duì)液壓油進(jìn)行過(guò)濾，控制油的潔凈程度。 在液壓系統(tǒng)中，常見(jiàn)的過(guò)濾器按濾芯的材料和結(jié)構(gòu)形式的不同可分為網(wǎng)式、線隙式紙芯式、燒結(jié)式及磁性過(guò)濾器等；按過(guò)濾器的 連接方式可分為管式、法蘭式和板式等 。 由于網(wǎng)式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗方便、通油能力大，常用于吸油管路作吸濾器，對(duì)油液進(jìn)行粗濾，所以本液壓系統(tǒng)選用 WU2501 80F 型過(guò)濾器。 液壓系統(tǒng)的檢驗(yàn) 在確定了所用液壓件之后，要畫(huà)出液壓系統(tǒng)的裝配草圖（管路及閥件布置圖）。然后根據(jù)需要對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)性能：系統(tǒng)的壓力損失、發(fā)熱溫升、液壓沖擊、泄漏量等進(jìn)行必要的驗(yàn)算。 根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，或采取其他的必要措施 。 管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算 實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)管道會(huì)產(chǎn)生 阻力。為了克服阻力，流動(dòng)的液體需要損耗一部分能量，這種能量損失可歸為 ΔP。 ΔP 具有壓力的量綱，通常稱為壓力損失。 選定系統(tǒng)的液壓元件、安裝形式、油管和管接頭后，畫(huà)出管路的安裝圖，然后對(duì)系統(tǒng)總的壓力損失進(jìn)行驗(yàn)算，壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失以及閥類(lèi)元件的局部損失三項(xiàng)。由裝配草圖可知各管段長(zhǎng)度、管直徑、彎頭數(shù)為表 35。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 表 35 液壓系統(tǒng)各管段長(zhǎng)度、管徑、彎頭 管 段 管 長(zhǎng) m 管外徑 壁厚mm 彎頭數(shù) 由泵至單向閥 326 90o 彎頭一個(gè) 由單向閥至插裝閥 326 90o 彎頭一個(gè) 由插裝閥至單向閥 326 90o 彎頭一個(gè) 由單向閥至缸 326 90o 彎頭一個(gè) 流動(dòng)類(lèi)型 層流和紊流是兩種不同的流態(tài)。層流時(shí)，液體的流速低，液體質(zhì)點(diǎn)受粘性約束，不能隨意運(yùn)動(dòng)，粘性力起主導(dǎo)作用，液體的能量主要是消耗在液體之間的摩擦損失上；紊流時(shí)，液體的流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主導(dǎo)作用，液體的能量主要是消耗在動(dòng)能損失上。 雷諾數(shù)是液體在管道中流動(dòng)狀態(tài)的 判斷數(shù)。對(duì)于不同情況下的液體流動(dòng)狀態(tài)，如果液體流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù) Re相同，它的流動(dòng)狀態(tài)也就 相同?？?按最大工作流 量 q=,判斷流動(dòng)類(lèi)型。系統(tǒng)使用 40號(hào)液壓油，其運(yùn)動(dòng)粘度 ν= Re為： Re =104 Re=104＞ [Re]=2021 根據(jù)查閱為紊流 局部壓力損失 液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)等局部裝置 時(shí)，液流方向和流速發(fā)生變化，在這些地方形成旋渦、氣穴，并發(fā)生強(qiáng)烈的撞 擊現(xiàn)象，由此而造成的壓力損失稱為局部壓力損失 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 局部壓力損失的計(jì)算見(jiàn)表 36 表 36 局部壓力損失的計(jì)算 項(xiàng)目 計(jì) 算 公 式 結(jié) 果 說(shuō) 明 使用公式 γ=900/m g=泵出口管道入口處 ΔPr1 由表 2916[1]入口處為圓角= = 時(shí) ζ= v=900彎頭處ΔPr2 7050 Pa 900彎頭 4 個(gè)由表 2917 a=900 ζ= 流入油缸管道出口 ΔPr3 900 1574 Pa 由表 2914[1]直管流出 ζ=1（紊流） 單向閥 ΔPr4 4105 Pa 由表 2920[1]在額定流量下工作的壓力損失為2105 Pa，單向閥2 個(gè) 總局部損失 ΔPr ΔPr=ΔPr1+ΔPr2+ΔPr3+ΔPr4+ΔPr5 =+7050+1574 +4105+3105 105 Pa 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 沿程壓力損失 液體在等直徑管中流 動(dòng)是因摩擦和質(zhì)點(diǎn)的相互干擾而產(chǎn)生的壓力損失被稱為沿程壓力損失 。 本系統(tǒng)的沿程壓力損失的計(jì)算見(jiàn)表 37。 表 37 沿程壓力損失的計(jì)算 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 結(jié) 果 說(shuō) 明 使用公式 γ=900/m g=泵至單向閥管段 10Pa l= d=32103m =λ=5 = (104) = 單向閥至插裝閥管段 10Pa l= d=32103m v=λ= 插裝閥至單向閥管段 10Pa l= d=32103m v=λ= 單向閥至缸管段 10Pa l= d=32103m v=λ= 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 總沿程壓力損失 ΔPL=ΔPL1+ΔPL2+ΔPL3 +ΔPL4 =10+10 +10+10 10Pa 這里兩缸不同時(shí)動(dòng)作，故只計(jì)一個(gè)即可 注：本液壓機(jī)采用倒罐吸油，油面在泵的吸油口上，故吸油管的沿程壓力損失及過(guò)濾器的局部損失可不計(jì) 管道總壓力損失 管道總壓力損失 ΣΔP=ΔPL+ΔPr =10+105 =105 Pa＜ ΣΔP 取 = 滿足要求 系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵和執(zhí)行元件存在著容積損失和機(jī)械損失，管路和各種閥類(lèi)元件通過(guò)液流時(shí)要產(chǎn)生壓力損失和泄漏。不同的主機(jī)，因工作條件與工況的不同，最高允許油溫是不同的，系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算，就是計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際油溫，如果實(shí)際油溫小于最高允許溫度，則系統(tǒng)滿足要求。系統(tǒng)中散發(fā)熱量的元件主要是油箱。 發(fā)熱溫升的計(jì)算見(jiàn)表 38 表 38發(fā)熱溫升的計(jì)算 項(xiàng) 目 計(jì) 算 公 式 結(jié) 果 說(shuō)