【正文】 這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)是 走向工作崗位的一次最好的彩排練習(xí)， 也是在校期間最后 一次比較系統(tǒng)、綜合地運(yùn)用 已學(xué)過(guò)的知識(shí)在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，解決實(shí)際工程中的問(wèn)題， 是。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們開(kāi)拓了視野，運(yùn)用了我們四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步熟悉了專業(yè)軟件如 Pro/E, AutoCAD 等。另外對(duì)設(shè)計(jì)資料的信息提取，方案論證對(duì)比等，使設(shè)計(jì)方案不斷優(yōu)化，滿足生產(chǎn)要求，達(dá)到高效、性能穩(wěn)定，成本合理。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通 過(guò)分析、思考，不斷解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，使自己分析問(wèn)題，思考問(wèn)題的能力不斷提高。為增加電動(dòng)機(jī) 和 液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，現(xiàn)設(shè)計(jì)將液壓泵和電動(dòng)機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 （ 4）電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 本設(shè)計(jì)中采用法蘭式聯(lián)接，即液壓泵裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭的電 動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證同軸度。用于小功率的軸系。 （ 3）聯(lián)軸器 為補(bǔ)償液壓泵和電動(dòng)機(jī)在安裝時(shí)兩軸的同軸度誤差，采用彈性聯(lián)軸器 。 綜合考慮電動(dòng)機(jī)的功率，轉(zhuǎn)速和類型，現(xiàn)選用 Y132S6 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。 （ 2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與液壓泵的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。 泵組聯(lián)接 泵組由液壓泵，電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、管路附件組成。液壓泵的工作條件一般。這種結(jié)構(gòu)在中、小功率液壓泵站中廣泛采用。 圖 油路板在液壓站的布局簡(jiǎn)圖 1— 單向順序閥 2— 溢流閥 3— 二位二通電磁換向閥 3— 三位四通電磁換向閥 5— 壓力表開(kāi)關(guān) 6— 壓力表 7— 單向調(diào)速閥 43 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓泵的安裝方式 其分了立式和臥式安裝。 （ 3）壓力表開(kāi)關(guān)布置在最上方，如果需要在液壓元件之間布置，則應(yīng)留足壓力表安裝的空間。 （二） 液壓油路板上液壓元件的布局 繪出液壓油路板平面尺寸，把制作好的液壓元件樣板放在液壓油路板上進(jìn) 行布局，此時(shí)要注意： （ 1）液壓閥閥心應(yīng)處于水平方向，防止閥心自重影響液壓閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置。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。 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。 1— 壓入密封圈， 2— 密封圈， 3— 油管， 4— 油箱 圖 密封裝置示意 42 集成油路的選擇 （一） 方案選擇 通常使用的液壓元件有板式和 管式兩種結(jié)構(gòu)。換油時(shí)為了便于清洗油箱，在側(cè)壁設(shè)清洗窗， 圖 放油口與清洗窗的放置示意圖 (6)防污密封 油箱蓋板和窗口連接處加密封墊，各進(jìn)、出油管通過(guò)的孔需裝有密封墊。 液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)油面高度，其窗口尺寸滿足對(duì)最高和最低液位的觀察，現(xiàn)采用YWZ250 型液位計(jì)，（液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，表 670），最低和最高液位距離為 200，滿足要求。它的容量大小根據(jù)液壓泵輸出油量的大小 進(jìn)行選擇，當(dāng)油箱內(nèi)的油面發(fā)生劇烈變化時(shí)，可保證油箱內(nèi)不出現(xiàn)負(fù)壓情況。回油管在最底油面以下是以防止回油時(shí)帶入空氣，這樣可使大量油液返回 41 油箱時(shí)不會(huì)劇烈地?cái)_動(dòng)油面，從而可以防止氣泡混入油中，并能使高溫油迅速向易于散熱的油箱四壁。吸油管離箱壁有 3 倍管徑的距離，以便四面進(jìn)油。吸油管采用容易將過(guò)濾器從油箱內(nèi)取出的連接方式，所安裝過(guò)濾器的安裝位置在油面以下較深的部位，距油箱底面不得小于 50mm，因?yàn)橛拖涞撞坑谐恋砦?，安裝 太低時(shí)容易把雜質(zhì)吸入泵內(nèi)。這樣設(shè)計(jì)可以方便放油。本方案中把隔板設(shè)計(jì)成低于液壓油面，其高度為油面的 2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)。油箱設(shè)有吊耳，以便于吊裝和運(yùn)輸。 39 圖 液壓站簡(jiǎn)圖 底腳 油箱體 過(guò)濾器 管接頭 液壓泵吸油管 齒輪泵 法蘭盤(pán) 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī) 液壓缸進(jìn)油管 1 液壓缸回油管 1 液壓控制油路板 1 空氣濾清器 1 吊鉤 1 液位計(jì) 1 系統(tǒng)回油管 1 系統(tǒng)進(jìn)油管 1 清洗孔端蓋 1 放油嘴 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)基本結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)液壓站采用集中式，即將液壓系統(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(gè)液壓站。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們間的聯(lián)軸器。 六 液壓油站設(shè)計(jì) 機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式 液壓站由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。 根據(jù)散熱要求 計(jì)算油箱容量 如不考慮管路散熱，則 21 1 1 1 5 2 .3 8 2 .5 6 13 0 * 1 5hrPAmTK? ? ?? 取 1A = 2m 由 1A =(a+b)+,取 a:b:h=1::2 則 a=1012mm， b=674mm， c=506mm 則油箱體積 =345L 本液壓系統(tǒng)主要靠液壓油箱來(lái)散熱，而不使用散熱器且該液壓油箱的容積符合計(jì)算的有效容積 288L,所以選擇 a=1012mm， b=674mm， c=506mm。 沿程阻力系數(shù)： 6 4 6 4 0 .0 8 6 3 57 4 1 .1 7eR? ? ? ? 代入 式中： 22 61 2 84 86 35 91 8 10 10 222 22 2lvp m pad?? ?? ?? ? ? ? ? ?? 2） 局部壓力損失 根據(jù)系統(tǒng)圖可知壓力油經(jīng)過(guò)吸油口，單向閥，濾油器，兩個(gè)換向閥。 LHH46 號(hào)油運(yùn)動(dòng)粘度 ~ ? ? 取250 /mm s ， 油密度 3918 /kg m? ? 。 1 2 3p p p p? ? ? ?? ? ? 三個(gè)因數(shù)分別表示為：沿程壓力損失，管路局部壓力損失 ，閥類元件局部損失。由此得設(shè)計(jì) 油箱體積 192L/=240L= ? mm，現(xiàn)使 a:b:h=1::2， 則 abh? 由此得 a=862mm b=646mm h=430mm 郵箱的冷卻面積為 1 .8 ( ) 1 .5A h a b ab? ? ? = 2m 其中油箱底腳設(shè)計(jì)高為 200，則油箱的高為 630mm。p ,p ,取 n=4) n 取 8 ? ? ? ? ? ? 5 2 2 0 . 7 12 2 7 7 . 5p d M p a m m mm? ? ?? ? ?? 液壓油箱的容量設(shè)計(jì) 郵箱的有效容積 vV aQ? 式中 a —— 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； VQ —— 為液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 查液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（表 ）有對(duì)低壓系統(tǒng)（ MPaP ? ）， a=2~4， 由于考慮到散熱的情況， 現(xiàn)取 a =5，因此 36 LaQV V ???? 液壓油箱的有效容積確定后，液壓油箱的外型尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為 1： 1： 1~1： 2： 3。 d= 同理選取壓油管外徑為 22mm，壁厚為 回油管 ～ 取 v=2m/s。 所以選定電動(dòng)機(jī)額定功率為 4kw. 查手冊(cè) 5表 ，選用 Y132M16 型，功率 ， 960r/min,效率η =84%,額定電流為 ,功率因數(shù)為 ，重量為 76kg。 4）確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 整個(gè)工作循環(huán)的過(guò)程中，系統(tǒng)的壓力變化較大，功率變化也較大，取大功率時(shí)工作狀態(tài)來(lái)確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率。 在這里取 p?? =1Mpa，即： 1 3 . 9 4 8 1 4 . 9 4 8p p p m p a m p a m p a? ?? ? ? ? ?? 2）確定液壓泵的流量 vpq ? ?maxvp vq k q? ? K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)， k= 各油缸的最大流量如下： 如上 計(jì)算得： 對(duì)于送料油缸： m i n/??????? ??? 主油缸 （由于回退采用差動(dòng)連接，流量以進(jìn)給的來(lái)算） m i n/3 5 ??????? ?? 所以 : ? ?maxvp vq k q? ? 1 .2 2 7 .3 5 6 3 2 .8 2 7 2 / m i nL? ? ? 3）選擇液壓泵的規(guī)格 選用葉片泵 YB1 40 型，排量為 40mL/r(流量為 ),壓力：額定壓力， 驅(qū)動(dòng)功率 ， 轉(zhuǎn)速 960r/min；重量為 16kg。 33 圖 油路方案設(shè)計(jì) 液壓元件的選擇與專用元件設(shè)計(jì) 液壓泵的選擇 1）確定液壓泵的最大工作壓力 主油缸 1p p p? ???? 1p —— 液壓缸最大工作壓力 241 1 1 1 2 2 0 1 5 1 04p A P ?? ? ? ? 1 Mpa? p?? —— 從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間的總管路損失。 本案中，設(shè)有 一 個(gè) 電磁 溢流閥， 在它的非工作狀態(tài)下起溢流閥作用， 調(diào)定壓力為 5MPa， 保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的工作安全起卸荷作用 ；工作狀態(tài)下起泄壓作用 。由 于送料油缸所需壓力比主油缸小很多，送料油缸采用減壓閥，使對(duì)送料油缸的工作強(qiáng)度的要求下降，降低成本和保障安全工作。對(duì)于兩個(gè)油缸，進(jìn)給和回退的轉(zhuǎn)換的情況，送料缸應(yīng)用三位四通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，主油缸應(yīng)用三位 五 通電液換向閥，因?yàn)殡娨簱Q向閥的精度較高，泄漏情況十分微小。 計(jì)算各液壓缸所需要的流量 主油缸流量計(jì)算： 主油缸只有工進(jìn)鉚合和快退兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程： 工進(jìn)時(shí)且速度為 ： 32 m i n/3 5 ??????? ?? 快退 的 速度為 )(41)41 221222 ?????? ?? vdDvAq （快退退 sm / 34??? min/ L? 送料油缸流量計(jì)算 送料缸上料時(shí)： m i n/1 8 4 /105 3 )0 2 (41)(41 34222223LsmsmvdDq????????? ??? 送料缸下料時(shí) : m i n/??????? ??? 基本方案、液壓系統(tǒng)圖確定 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于本系統(tǒng)，屬于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。 5）缸頭厚度計(jì)算 : ? ?03 ( )cpcpF D dh d???? H— 法蘭厚度（ m） , 0D — 螺釘孔分布圓直徑 (m), cpd — 密封環(huán)平均直徑（ m） ,??? — 法蘭材料 的許用應(yīng)力（ pa） ? ?03 ( )cpcpF D dh d???? 3 63 1 5 0 1 0 (0 . 2 6 2 5 0 . 2 2 2 ) 0 . 0 1 5 3 83 . 1 4 0 . 2 2 2 1 1 0 1 0 m? ? ???? ? ?= 送料油缸主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 對(duì)于擺桿油缸的結(jié)構(gòu)尺寸，同樣安以上公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)程與下所示： 由于經(jīng)過(guò)了減壓閥，根據(jù)表 4，所以壓力 1P 為 。 4）缸底厚度計(jì)算 ? ? ()ypDhD Dd ?? ? py －試驗(yàn)壓力（ Mpa） 工作壓力≤ 16Mpa 時(shí)， py = 顯然要先確定缸底油孔的直徑 d， 0 vdDv? d0 －液壓缸油口直徑（ m） D －液壓缸內(nèi)徑（ m） v －液壓缸最大輸出速度（ m/min） v0 －油口液流速度（ m/s） ??? — 法蘭材料的許用應(yīng)力（ pa） 根據(jù)先前求得的流量，以及速度要求，代入數(shù)據(jù)得： 0 0 0 . 1 7 5 2 6 00 . 1 3 0 . 1 3 0 . 2 2 0 . 0 1 4 6 6 1 4 . 6 64vd D m m mv ?? ? ? ? ? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四部分 23186 頁(yè)表 ，選取管接頭 螺母為 M22 31 。 螺紋處的拉應(yīng)力 為： 214KFdz? ?? 螺紋處的剪應(yīng)力 為： 1031 0 .4 70 .2K KFddz???? 合成應(yīng)力為 ： ? ?223 1 .3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中， K—— 擰 緊螺紋系數(shù)，不變載荷取 K=~，變載荷取 K=~4； F—— 油缸最大推力（ N）； 1d —— 螺紋內(nèi)徑（ m）； Z—— 拉桿或螺栓數(shù)量； 30 1K —— 螺紋連接的摩擦系數(shù)， 1K =~，一般取 1K =； 0d —— 螺紋直徑 (m)。這里采用法蘭（使用內(nèi)六角圓柱頭螺釘）連接，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠。 2）結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 缸筒壁厚的計(jì)算： mmpD 2205][2 ????? ?? ? 為薄壁筒壁厚 ,p 為工作壓力； p 缸筒內(nèi)液體的工作壓力； ][? 為缸筒材料的許用應(yīng)力， nb?? ?][ ， b? =600Mpa 抗拉強(qiáng)度， n 為安全系數(shù)，當(dāng) 10??D 時(shí)一般取 n=5。 28 ?? 1?? Dd。 計(jì)算液壓油缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 主油缸主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 1）缸體設(shè)計(jì) 缸體材料： 45鋼 ； 毛坯：鑄鋼； 缸體技術(shù)要求