【正文】 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 23 第 4 章 液壓缸的設(shè)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(yīng)與內(nèi)徑同軸； 裝卸需專用工具；安裝時應(yīng)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。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(yīng)設(shè)置空氣濾清器，它包括空氣濾清裝置和注油過濾網(wǎng)。 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(shè)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。加熱器及溫度計等位置。 c. 吸油管和回油管的距離盡可能遠一點，中間要設(shè)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。吸油管應(yīng)安裝 80或 100181。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?。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。 4） 濾心抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下持久地工作。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。m、 5~10181。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?？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。 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。 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′。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。 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。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。 （ 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。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。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。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，4m ax ????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。 液壓泵的工作壓力是指泵實際工作時的壓力。 （ 6） YH 型液壓站 YH 型液壓站油箱容量 120~2020L，壓力為 14 MPa，流量在 10~250L/min 范圍，由沈陽重型機器廠生產(chǎn)。常州液壓件廠生產(chǎn)。 YZ 系列液壓泵站生產(chǎn)廠有：上海高行液壓件廠、長沙液壓件廠、南京液壓件三廠等。 （ 2）液壓泵站油箱公稱容量系列（ GB 2876— 81） 表 31 油箱容量 GB 287681 L 4 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2020 3150 4000 5000 6300 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 16 各系列液壓泵站的簡述 詳細資料見參考文獻 [2]37 篇第 10 章。所選閥的規(guī)格型號見表 27。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 2）油液流過時壓力損失小。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點。 計算液壓缸實際所需流量 根據(jù)最終確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運動速度或轉(zhuǎn)速，計算出液壓缸實際所需流量 ，見表 26。901?? 。 Fk 的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。 ?。阂簤焊撞牧蠟?45鋼，無縫鋼管 活塞桿材料 45鋼 （ 1）壁厚強度校核 根據(jù)參考文獻 [2]表 及表 選擇液壓缸外徑為 121mm 即液壓缸壁厚 δ= 對于本系統(tǒng)： ?D ＜ 10 為厚壁 按壁筒計算： ? ?? ? ???????? ??? ??? yyD ??? （ 23） 式中 ， D為缸筒內(nèi)徑； Py為缸筒試驗壓力 ,當缸的額定壓力 Pn ≤ 16Mpa 時， 取 Py= Pn ； ??? 為缸筒材料的許用應(yīng)力， ? ? nb?? ? ， b? 為材料抗拉強度， n 為安全系數(shù)，一般取 n = 5 。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè) 置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本?？梢赃M行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。當工作溫度在 60℃ 以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過 60℃時，應(yīng)選用汽輪機油或普通液壓油。 選擇液壓介質(zhì)時，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。在無其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的 作用。所以當負載增大時，調(diào)速閥進出口壓差將將減小。在小流量調(diào)節(jié)時，如通流截面相對于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。 表 21 名稱 特點 適用場合 單桿活塞液壓缸 有效工作面積大，雙向不對稱 往返不對稱的直線運動等 （ 2） 確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 1）為了實現(xiàn)液壓缸的進和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類。 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計 4 第 2 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 明確設(shè)計要求并制定基本方案 設(shè)計要求 設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。 4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。 7） 用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀 態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。 xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達 2020），它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的 12%左右。 4) 輔助裝置 —— 上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。 3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不 一樣大。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油 液增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。油液經(jīng)濾油器進入液壓泵，當它從泵中輸出進入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。自 1964 年從國外引進一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時進行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。因此采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。 Hydraulic cylinder xxxxxxx 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 III 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................................................II 第 1 章 概述 ........................................................................................................................... 1 液壓傳動發(fā)展概況 ................................................................................................. 1 液壓傳動的工作原理及組成部分 ............................................................................ 1 液壓傳動的工作原理 .................................................................................... 1 液壓傳動的組成部分 .................................................................................... 2 液壓傳動的優(yōu)缺點 ................................................................................................. 2 第 2 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................................................................... 4 明確設(shè)計要求并制定基本方案 .............................................................................. 4 設(shè)計要求 ....................................................................................................... 4 制定液壓系統(tǒng)基本方案 .................................................................