【導讀】機械、汽車制造以及鍛壓等機械行業(yè)。而其在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪。技術(shù)在鍛壓機械中的一個典型應用——單柱液壓機的液壓系統(tǒng)進行了全面的設計計算。Ⅰ液壓傳動系統(tǒng)方案的分析、比較和確定；Ⅱ確定并繪制系統(tǒng)原理圖；Ⅳ液壓系統(tǒng)中各主要參數(shù)的計算、圓整及校核；Ⅴ各種液壓元件的選擇；Ⅵ設計并繪制以集成塊聯(lián)接方式而成的系統(tǒng)裝配圖；進行了詳細的結(jié)構(gòu)設計，并繪制了它們的零件圖及液壓油缸裝配圖。

　　

【正文】 缸間總的管路損失。由系統(tǒng)圖可見，從泵到液壓缸之間串接有一個單向調(diào)節(jié)器速閥和一個電磁換向閥，取 ???= 液壓泵工作壓力為： MPa 5 P P ??? (2) 液壓泵流量的確定 ? ?max ???? （ 32） 由工況圖看出，系統(tǒng)最大流量發(fā)生在快退工況，4max ????Qm3/s，泄漏系數(shù) K = 求得液壓泵流量 : sm /24?? ?? ( L/mm) 選用 YB140 型 雙聯(lián)葉片泵。 雙聯(lián)葉片泵是在一個泵體內(nèi)安裝兩個雙作用葉片泵，用同一個傳動軸驅(qū)動。安裝大小不同的單泵，可以得到兩種大小不同的流量，以適應液壓系統(tǒng)各種不同速度的要求。雙作用葉片泵的工作原理是泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋等件所組成。定子的內(nèi)表雙作用葉片泵的工作原理：面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子間便形成了一個 個密封的工作腔。在轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。 液壓泵裝置 液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗芩枰脑O備、元件及其輔助元件。具體而言，主要指電機、聯(lián)軸器、液壓泵、吸油管、排油管以及 吸油管口的濾油器。正確地設計尤其是正確地安裝液壓泵裝置，是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證，必須予以足夠的重視。 （ 1） 液壓泵的安裝方式 金屬切削機床的液壓站，多用定量或限壓式變量葉片泵。變量葉片泵僅能臥式安裝， 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 18 而定量葉片泵，無論是單泵還是雙聯(lián)泵，都可以有立式和臥式兩種安裝方式。齒輪泵與柱塞泵一般為臥式安裝。臥式安裝的液壓泵，其位置又可分為上置式與非上置式兩種。上置式指液壓泵裝置安裝在油箱上，立式安裝的液壓泵皆為上置式。 安裝液壓泵應注意的問題： 1） 為了防止振動與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固地緊固在箱 蓋或基礎上，注意經(jīng)常檢查連接螺釘是否松動。 2） 調(diào)整好液壓泵與電機的聯(lián)軸器，使二者同心，用手撥動聯(lián)軸器時不能有松緊不一致的現(xiàn)象。 3） 在有條件的情況下，盡量將液壓泵（齒輪泵、定量葉片泵、螺桿泵）安裝在油 液內(nèi)。 4） 液壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深度，以防止空氣被吸入液壓泵。 5） 安裝液壓泵時，應注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離。各類液壓泵的吸油高度見表 32： 表 32 各類油泵吸油高度 油泵類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 螺桿泵 吸油高度（ mm） 300~400 不大于 500 不大于 500 500~1000 （ 2） 液壓泵與電機的聯(lián)接 液壓泵與電機之間的聯(lián)軸器，一般用簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器或彈性圈柱銷聯(lián)軸器，其二者的共同特點是傳遞扭矩范圍較大，轉(zhuǎn)速較高，彈性好，能緩沖扭矩急劇變化引起的振動，能補償軸位移。但在使用中應定期檢查彈性圈，發(fā)現(xiàn)其損壞后及時更換。上述兩種聯(lián)軸器中，簡單型彈性圈柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，使用壽命較長，幫比彈性圈柱銷聯(lián)軸器用得多些。應用上述二種聯(lián)軸器時，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠。 安裝聯(lián)軸器的技術(shù)要求是： 1） 半聯(lián)軸 器 I盡量做主動件。 2） 半聯(lián)軸器與電動機軸配合時采用67RH配合，與其他軸端則采用低于67RH的配合，否則應驗算輪轂強度。 3） 最大同軸度偏差不大于 (上海機床廠經(jīng)驗數(shù)據(jù) )，軸線傾斜角不大于 40′。 電動機功率的確定 注射機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。 XXXXXX 本科畢業(yè)設計 說明書 19 由前面的計算已知泵的供油壓力應為 PP = 5MPa，取泵的總效 率 η P = ，泵的總驅(qū)動功率為 ?????? ?Q （ 33） 346 ? ???? ? ? 驗算其他工況時，液壓泵的驅(qū)動功率均小于此值。查產(chǎn)品樣本，選用 的電動機。 液壓管件的確定 油管內(nèi)徑確定 由于本系統(tǒng)并未對油管內(nèi)油液的流速作出規(guī)定，因此在整個系統(tǒng)中只需保證各處的流量滿足要求即可 。初定泵吸油管處流速為 1m/s， 則由式 VQd ?4? 計算得 d = 8mm，由于油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；但也不能選得過小，以免使管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失增加或產(chǎn)生振動和噪聲，影響正常工作。在強度保證的情況下，管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數(shù)目，有助于解決系統(tǒng)泄漏問題?？紤]到與各液壓閥的連接，也為了盡量減少管路中油壓的損失，故統(tǒng)一取油管內(nèi)徑為10mm。 管接頭 管接頭是油管與油管、油管與 液壓件之間的可拆式連接件，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、工藝性好等各項條件。 液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設計、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設計（包括彎管設計、管道支承點和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運輸、儲存、清洗、組裝等）都要慎審從事，以免影響整個液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。 濾油器的選擇 濾油器的作用及過濾精度 濾油器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)，使液壓油保持清潔，延長液壓元件使用壽命，保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性。一般認為 75%以上液壓系統(tǒng)故障是由于液壓油的污染所造成的。因此濾油器對液壓系統(tǒng)來說，是不可少的重要組成部分。 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 20 濾油器的過濾精度用從液壓油中過濾掉的雜質(zhì)的顆粒大小表示，一般可分為粗濾油器、普通濾油器、精密濾油器和特精濾油器四種，它們分別能濾去大于 100181。m、 10~100181。m、 5~10181。m和 1~5181。m 大小的雜質(zhì)。液壓系統(tǒng)壓力越高，要求液壓元件的滑動間隙越小，因些系統(tǒng)壓力越高，要求的過濾精度也越高，其關系見表 33： 表 33 過濾精度與液壓系統(tǒng)壓力的關系 系統(tǒng)類別 一般液壓系統(tǒng) 伺服系統(tǒng) 壓力 MPa ＜ 7 ＞ 7 35 21 顆粒大小 181。m ≤ 25~50 ＜ 25 ＜ 10 ＜ 5 濾油器按其濾心材料的過濾機制來分，有表面型濾油器、深度型濾油器和吸附型濾油器三種。 選用和安裝 選用濾 I 油器時，要考慮下列幾點： 1） 過濾精度應滿足預定要求。 2） 能在較長時間內(nèi)保持足夠的通流能力。 3） 濾心具有足夠的強度，不因液壓的作用而損壞。 4） 濾心抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作。 5） 濾心清洗或更換簡便。 因此，濾 油器應根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求，按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件來選定其型號。 在本設計中，選用網(wǎng)式濾油器，它具有結(jié)構(gòu)簡單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點。網(wǎng)式濾油器屬于粗濾油器，一般安裝在液壓泵的吸油路上， 這種安裝方式主要作用是保護液壓泵。 油箱及其輔件的確定 油箱 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲存油液外，還起著散發(fā)油液中的熱量（在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量）、分離油液中的氣泡、沉淀固體雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如空氣濾清器及液位計等。 （ 1） 油箱的設計要點 設計油箱時應考慮如下幾點： XXXXXX 本科畢業(yè)設計 說明書 21 a .油箱必須有足夠大的容積。以滿足散熱要求，停車時能容納液壓系統(tǒng)中所有的油；而工作時又保持適當?shù)挠臀灰蟮取? b. 吸油管及回油管應插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空氣；回油管飛濺產(chǎn)生氣泡。管口一般與油箱底、箱壁的距離不小于管徑的 3 倍。吸油管應安裝 80或 100181。m 的網(wǎng)式或線隙式濾油器，安裝位置要便于裝卸或清洗濾油器?；赜凸芸谛鼻?45176。角并面向箱壁，以防回油沖擊油箱底部的沉積物。 c. 吸油管和回油管的距離盡可能遠一點，中間要設置隔板，使油液在油箱中流動速度緩慢一點，時間長一些，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。 d. 為了保持油液清潔，油箱應有密封的頂蓋，頂蓋上應沒有帶濾油網(wǎng)的注油口及帶空氣濾清器的通氣孔，注油及通氣一般都由一個空氣濾清器來完成。為了便于放掉油，油箱底應有一定傾斜度，最低處設放油閥。 e. 箱壁上應考慮安裝液面指示器、冷卻器。加熱器及溫度計等位置。 ，用以改善液壓的吸油狀況。一般充氣壓力為~。 根據(jù)以上六點設計要點以及對照本設計的需要，繪制油箱簡圖如下： 2 9 8 7654311 — — 吸 油 管 ； 2 — — 網(wǎng) 式 濾 油 器 ； 3 — — 空 氣 濾 清 器 ；4 — — 回 油 管 ； 5 — — 油 箱 蓋 ；6 — — 油 位 指 示 器 ；7 、 9 — — 隔 板 ； 8 — — 放 油 塞 圖 31 油箱簡圖 （ 2） 油箱容量的確定 初始設計時，先按經(jīng)驗確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 經(jīng)驗公式為： VQV ?? m3 （ 34） 式中， VQ —— 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 m3 ? —— 經(jīng)驗系數(shù)，見表 34 表 34 經(jīng)驗系數(shù) ? 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 ? 1 ~ 2 2 ~ 4 5 ~ 7 6 ~ 12 10 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 22 在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。 初始設計時，先按經(jīng)驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 由此初定油箱容積取為 200L，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 35： 表 35 油箱結(jié)構(gòu)參數(shù) 長 mm 80 箱蓋厚度 mm 15 寬 mm 50 箱底厚度 mm 4 高 mm 50 箱底傾角 mm 15176。 (3)確定油箱的有效容積 按經(jīng)驗公式（ 34）來初步確定油箱的有效容積： VQV ?? 已知所選泵的總流量 L/min，這樣，液壓泵每分鐘排出壓力油的體積 。參照表33，取 ? = 5，算得有效容積為： V = 5 =189 L 空 氣濾清器 一般在油箱蓋上應設置空氣濾清器，它包括空氣濾清裝置和注油過濾網(wǎng)。在此，我們選擇EF232 型空氣濾清器，其技術(shù)性能見表 36： 表 36 EF232 型空氣濾清器技術(shù)性能表 規(guī)格 EF232 加油流量 L/min 14 空氣流量 L/min 100 油過濾面積 cm2 120 螺釘（四只均布） mm M4 10 空氣過濾精度 mm 0． 279 油過濾精度 125181。m （ 120目 /英寸） 油標 在油箱側(cè)壁上一般應設置油標，以此作為油箱中油位的指示器?？紤]到控制油箱溫度的重要性 ，選擇 YWZ 型帶溫度計的液位指示器。 XXXXXX 本科畢業(yè)設計 說明書 23 第 4 章 液壓缸的設計計算 液壓缸的基本參數(shù)的確定 在 23節(jié)中，我們已經(jīng)對液壓執(zhí)行元件即液壓缸的基本參數(shù)作過計算并校核，其各參數(shù)見表 41： 表 41 液壓缸的基本參數(shù) 缸徑 D mm 100 活塞桿直徑 d mm 70 最大行程 L mm 125 缸體壁厚δ mm 公稱力 F KN 125 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 缸體 （ 1） 缸體端部聯(lián)接結(jié)構(gòu) 缸體端部的聯(lián)接結(jié)構(gòu)見表 42： 表 42 缸體端部聯(lián)接型 式 連接方式 特點 焊接 結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使廣泛 ； 缸體焊后可能變形，且內(nèi)徑不易加工 ； 主要用于柱塞式液壓缸 螺紋聯(lián)接 徑向尺寸小，重量較輕，使用廣泛 ； 缸體外徑需加工，且應與內(nèi)徑同軸；裝卸需專用工具；安裝時應防止密封圈扭曲 法蘭聯(lián)接 結(jié)構(gòu)較簡單，易加工，易裝卸，使用廣泛 ； 徑向尺寸較大，重量比螺紋聯(lián)接的大 ； 非焊接式法蘭的缸體端部鐓粗 拉桿聯(lián)接 結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，應用較廣 拉桿聯(lián)接 外形尺寸大，重量大。用于載荷較大的雙作用缸