【正文】 由于設(shè)備停止運(yùn)行后，系統(tǒng)中的油液會(huì)在重力的作用下流回油箱，為防止油液溢出油箱，油箱的野味不能太高，一般不應(yīng)超過油箱高度的 80%，所以油箱的實(shí)際容積為 : LL。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法，液壓油箱的有效容量 V 可概略地確定為： vVQ?? () 其中 ? 取值如表 所示： 表 系統(tǒng)類型 ? 的取值 系統(tǒng)類型 低壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中高壓或大功率系統(tǒng)（ MPa? ） ? 2～ 4 5～ 7 6～ 12 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，液壓泵的最高輸出壓力為 MPap ? ，屬于中壓系統(tǒng)，因此取 7?? 。在小型液壓系統(tǒng)中，為了減少占地面積，常常液壓泵組和控制裝置安裝在油箱箱蓋上。油液中含有空氣或產(chǎn)生泡沫會(huì)引起噪聲和損壞液壓裝置 ，通過油箱可溢出大部分氣體，因此油箱的液面應(yīng)盡可能大，并使有也在油箱中逗留較長(zhǎng)時(shí)間。油液在每一個(gè)工作循環(huán)中都會(huì)由于系統(tǒng)的容積損失和 37 機(jī)械損失而造成發(fā)熱溫升，其熱量有很大一部分靠油箱箱壁散發(fā)出去。這是油箱最基本的功用，它必須提供足夠的空間以存儲(chǔ)液壓油以備系統(tǒng)工作之需，它是液壓油在液壓系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。 綜上所述，結(jié)合液壓式砌塊制備機(jī)的實(shí)際情況，考慮到制造的難易程度以及安裝場(chǎng)地的空間限制，本設(shè)計(jì)采用開式矩形油箱。 按油箱的形狀來分，可分為矩形油箱和圓罐形油箱。對(duì)于 開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器 ，其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便， 被廣泛應(yīng)用于 液壓系統(tǒng) 中 。保持穩(wěn)定的環(huán)境溫度和油液清潔度，適用于大型液壓系統(tǒng) 。 將一個(gè)或鍍鉻控制閥組安裝在一個(gè)或多個(gè)專用閥臺(tái)上，在于液壓泵組合執(zhí)行原件連接，適用于中等規(guī)模的液壓系統(tǒng)。 能夠有效地改善液壓泵的吸入能力，便于維修，適用于大功率系統(tǒng)。 選擇液壓泵站的類型 按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)液壓泵站進(jìn)行相應(yīng)的分類，如表 所示； 根據(jù)該款設(shè)備的實(shí)際工作要求，采用臥式連接。缺點(diǎn)是供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將影響主機(jī)的精度 用于移動(dòng)式液壓設(shè)備 本液壓式砌塊制備機(jī)工作于野外環(huán)境，工作環(huán)境較惡劣，并且安裝于工程車上，屬于移動(dòng)式設(shè)備，因此要求其結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小；另一方面，由于該設(shè)備的產(chǎn)品用于黃河堤防，屬于普通的建筑材料，其主要矛盾集中在磚塊的密實(shí)度上，對(duì)其尺寸精度沒有太高的要求。它是液壓系統(tǒng)中一個(gè)重要的部件，為整個(gè)系統(tǒng)提供 清潔的壓力油，并控制整個(gè)系統(tǒng)正常有序地進(jìn)行工作。此處選擇螺紋連接的油口，具體尺寸可查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》。 (3)油口設(shè)計(jì) 油口孔是油液進(jìn)出液壓缸的通道，若液壓缸沒有專門設(shè)置排氣口，則油口必須設(shè)置在液壓缸的最高處。此處選用 A 型橡膠動(dòng)密封圈。由于空氣比壓力油輕，所以液壓缸里的空氣總是向上浮動(dòng)，對(duì)于垂直安裝的液壓缸，其排氣裝置應(yīng)該設(shè)置端蓋的上方。 其他設(shè)計(jì)計(jì)算 由于液壓缸的速度 smu /? ，所以該液壓缸不需要設(shè)置緩沖裝置。一般情況下，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式要求： 220 DLH ?? （ ） 式中 L—— 最大工作行程， m D—— 缸筒內(nèi)徑， m 根據(jù)已 知條件， mmL 550? ， mmD 125? ，則最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為： mmDLH 90212520550220 ????? （ ） (2)導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 34 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)形式包括普通導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套等。 導(dǎo)向套的設(shè) 計(jì)與計(jì)算 (1)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度確定 由于主液壓缸的行程較長(zhǎng)（ 550mm），為防止工作過程中活塞桿產(chǎn)生過大的彎曲，必須在缸蓋內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)向套，以保證液壓缸的穩(wěn)定性。 ② 活塞的材料和尺寸精度 選用活塞材料為 HT300?；钊闹С泻蛯?dǎo)向可使用支承（導(dǎo)向）環(huán)，其可有效改善活塞在運(yùn)動(dòng)過程中與缸筒的同軸度誤差，減少泄露。根據(jù)活塞桿直徑和缸筒內(nèi)徑，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》 O型密封圈的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，分別選用型號(hào)為 O型圈NG ??? 和 NG???7125 。 該設(shè)計(jì)中，活塞與活塞桿、活塞與缸筒內(nèi)壁之間的密封形式均采用 O型圈密封?；钊拿芊庥谢钊h(huán)密封、間隙密封、 O型密封圈密封和唇形等密封圈密封。 (1)活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞的內(nèi)徑與活塞桿配合，外徑與缸筒內(nèi)壁配合，因此活塞分別與活塞桿及缸筒內(nèi)壁的連接和密封是活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。配合過緊會(huì)造成效率的降低并增大活塞材料的磨損；配合過松則 會(huì)引起缸筒內(nèi)部的油液泄露，降低容積效率，活塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是活塞與活塞桿的連接與密封。 故缸蓋的連接強(qiáng)度滿足要求。 液壓缸處于壓制工況時(shí)，其下行速度很慢，可近似看成靜載荷，則擰緊系數(shù)取為 ?k 。 圖 31 ② 缸蓋的厚度設(shè)計(jì) 缸蓋厚度的計(jì)算公式為： ][ )(3 ??D DdFh m ?? （ ） 式中 F —— 法蘭受力總和（按最大工作壓力計(jì)算）， N md —— 法蘭螺紋孔分布圓直徑， m D—— 法蘭根部直徑（即液壓缸外徑）， m ][? —— 材料許用應(yīng) 力， MPa 根據(jù)已知條件， NF 40000? ， mD ? ， ][ ?? ， mdm ? ，代入上式得缸蓋厚度為： mmmD DdFh m )(1043][ )(3 64 ???? ??????? ?? （ ） 由于缸蓋上開 有螺紋孔，在一定程度上會(huì)削弱其強(qiáng)度，因此其厚度宜取大些，取缸蓋厚度 mmh 30? 。 圖 缸底 (5)缸蓋的結(jié)構(gòu)形式及尺寸設(shè)計(jì) ① 缸蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸端蓋與缸筒連接的方式多種多樣，包括拉桿式連接、焊接和法蘭連接等。 (3)液壓缸工作行程的確定 根據(jù)主液壓缸的最大工作行程和液壓缸主要參數(shù)表（《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》234頁）確定液壓缸的行程為 mml 550? 。由直線公式求出臨界應(yīng)力為 : M P aM P abacr )( ?????? ?? () 臨界壓力為 kNNAF crcr 2 30 0 3 9 7 6 ????? ? () 活塞桿的工作安全因數(shù)為 stcr nFFn ???? () 所以該活塞桿滿足穩(wěn)定性要求?？捎弥本€公式對(duì)其進(jìn)行校核。已知 45 鋼的屈服極限為 MPas 353?? ，彈性極限為MPap 280?? ，彈性模量 GPaE 210? ，活塞桿 長(zhǎng)度為 mml 500? ，直徑為 mmd 63? ,壓制力 kNF 40? ，規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)為 10~8?stn 。 ② 活塞桿強(qiáng)度校核 已知活塞桿面積為 : 2222 mmdA ???? ? () 壓制力為 NF 40000? ， 45 鋼的屈服極限為 MPas 353?? ，取安全系數(shù)為 ?sn ，則活塞桿的許用應(yīng)力為 : MP an ss ][ ??? ?? () 慢速加壓時(shí)，對(duì)于活塞桿有： ][ 400006 ?? ????? MP aMP aAF () 所以，活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。 ① 活塞桿的材料及精度要求 選用活塞桿材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)后鍍鉻。 主液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) (1) 主液壓缸壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒壁厚計(jì)算公式如下： ][2?pDt? () 式中 t—— 缸筒壁厚 m； [? ]—— 需許 用應(yīng)力 MPa； P—— 缸筒試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的 ()倍 MPa； D—— 缸筒內(nèi)徑 m 無縫鋼管： ? ? aMP110~100?? MPap ??? ，則主液壓缸的缸筒壁厚為： mmpDt 101002 ][2 66 ??? ???? ? () 取壁厚為 mmt 5? ，則缸筒外徑 為 : mmtDD 1 3 5521 2 521 ?????? () (2)活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 由前文已知，活塞桿的直徑為 mmd 63? 。 （ 2）對(duì)液壓油的一般要求 雖然不同的液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油有著具體不同的要求，但對(duì)以液壓油為介質(zhì)的液壓系統(tǒng)，一般需要滿足以下的基本要求：適當(dāng)?shù)酿ざ群土己玫酿靥匦?；良好的抗氧化性；良好的抗泡沫性；良好的抗乳化性；良好的抗磨性；良好的相容性? 27 （ 1）液壓油 的主要特性 液壓油的主要特性包括：黏度、比熱容、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、中和值、可壓縮性、體積膨脹性、剪切安定性、含水量和含灰量、抗泡沫性、抗磨性、抗乳化性、水解穩(wěn)定性等。因此，液壓油的正確選擇對(duì)保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。液壓油在流動(dòng)過程中產(chǎn)生的壓力能是液壓傳動(dòng)的根本動(dòng)力來源。 3 ??????? ? （ ） 此溫升很小，不會(huì)影響油液的品質(zhì)。 慢速加壓時(shí)， smmv /102 ? ，則 600mm/min 此時(shí)，有 m i n/ i n/ i n/ 3322 Lmmvdq ?????? ? （ ） 液壓泵的效率為 ，出口壓力為 。 在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，發(fā)熱最為嚴(yán)重的是壓制階段。若系統(tǒng)的溫度上升到一定的界限，可能會(huì)影響液壓油的品質(zhì)，使系統(tǒng)無法正常工作。由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以 壓力損失暫無法驗(yàn)算。 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 由于任何液壓元件都會(huì)在不同程度上存在泄漏現(xiàn)象，這直接導(dǎo)致了系統(tǒng)壓力的損失。在完成油路裝配草圖后，便可以對(duì)液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，從而得到相應(yīng)的改進(jìn)措施以改善系統(tǒng)的局部或整體性能。 mmmpd ][2 63611 ??? ???????? （ ） mmmpd ][2 63622 ??? ???????? （ ） 查表統(tǒng)一選擇管道壁厚推薦值 ?? 。 ③ 管壁厚度的確定 鋼管或銅管的壁厚 ? 的計(jì)算公式： ][2?? pd? （ ） 25 式中 p —— 油管內(nèi)最高工作壓力 Pa d —— 油管內(nèi)徑 m []? —— 油管材料的許用應(yīng)力 Pa ， nb?? ?][ b? —— 油管材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n—— 安全系數(shù)，當(dāng) 7p MPa? 時(shí)，取 n=8； MPa? 時(shí)， 取 n=6； MPa? 時(shí)，取 n=4。推薦值見表 表 液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 ～ 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 ～ 根據(jù)表 推薦值并結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況，取 smu /4? mmmmuQd 31 ???? ????? （ ） 查《液壓傳動(dòng)》 P160161 得鋼管的公稱通徑 mmd 121 ? ，鋼管外徑 mmD 181 ? ，管接頭連接螺紋 ?M 。此系統(tǒng)的管路連接選用錐螺紋連接。管接頭的結(jié)構(gòu)形式多樣，有用于硬管連接的焊接式、擴(kuò)口式和卡套式，有用于軟管連接 24 的扣壓式。而對(duì)于下模箱部分，由于在每個(gè)工作循環(huán)中它都要從主機(jī)下面進(jìn)出一次，則該部分的管道與主機(jī)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此要求油管必須具備一定的彎曲能力，所以這部分只能選用橡膠軟管。尼龍管用于中低壓系統(tǒng)中，能在 40℃ — +120℃溫度范圍內(nèi)保持柔性、正常工 作。紫銅管容易彎曲成所需的形狀，安裝方便，管壁摩擦阻力小，但由于銅會(huì)加速液壓油的氧化，且銅資源并不豐富，因此在工程中應(yīng)用并不廣泛。 無縫鋼管裝配后能較長(zhǎng)久地保持原形，一般用于中高壓系統(tǒng)中。 根據(jù)材質(zhì)的不同分類，油管包括有縫鋼管、無縫鋼管、紫銅管、尼龍管、塑料管和耐油橡膠軟管等 。 （ 2）閥類元件及輔助元件的選型 根據(jù)液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行原件的實(shí)際工作需要，同時(shí)考慮系統(tǒng)各部分的流量泄露和壓力損失、安裝方式和工作壽命，查《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》和《液壓閥使用手冊(cè)》，對(duì)系 統(tǒng)中所需的液壓元件進(jìn)行選型，結(jié)果如表 所示： 表 閥類元件和輔助元件的選型 序號(hào) 元件名稱 估計(jì)通過流量()minL 型號(hào) 規(guī)格 1 外嚙合齒輪泵 32?CB 10MPa，驅(qū)動(dòng)功率 2 WU 吸油過濾器 29 JWU ??? 4040 33 通 徑 ， 壓 力 損 失? 3 直動(dòng)式溢流閥 25 40106 ????? GSD B D 6通徑， 40Mpa，管式聯(lián)接 4 二位三通電磁換向閥 AVDG 2234 ?? 3通徑， 21Mpa 5 分流集流閥 14 SHBFJL ?? 10 10通徑 ,，分流比3:1 6 分流集流閥 SHBFJL ?