【正文】 因?yàn)槲夷苷业降馁Y料有限，一些 具體的原始數(shù)據(jù)無(wú)法找到，所有只能做到此。改變裝置結(jié)構(gòu)，增加他的其他用途，將該裝置設(shè)計(jì)為一體式，方便移動(dòng)。本文根據(jù)液壓傳動(dòng)與控制設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)，該系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單，但涵蓋了液壓的基本知識(shí)，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常規(guī)步驟。 確定最終的液壓系統(tǒng)后用 AMESim對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 液壓元件的選定是液壓回路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)液壓馬達(dá)，液壓泵的回油路的設(shè)計(jì)是根據(jù)所選定的液壓元件來(lái)設(shè)計(jì)的。 下 面是仿真的結(jié)果截圖 圖 41仿真系統(tǒng)圖 圖 42電動(dòng)機(jī)的力矩 風(fēng)機(jī)外罩清洗裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 24 圖 43 系統(tǒng)流量圖 圖 44質(zhì)量塊的壓力 安徽工 程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 結(jié)論 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之中，我的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一款風(fēng)罩清洗裝置的液壓系統(tǒng)，并計(jì)算和畫(huà)出符合該系統(tǒng)的液壓缸零件圖和裝配圖，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，以其主要的的液壓元件為研究的對(duì)象，進(jìn)行計(jì)算和分析，然后又根據(jù)這些得出的結(jié)論對(duì)液壓元件分析，之后再對(duì)液壓系統(tǒng)中的液壓元件選型。 第二步，正確連接后，設(shè)定各元件的參數(shù)。 螺栓直徑計(jì)算公式： d? ??/ F? （ 38） F2=F1+F F1 是參與預(yù)緊力， 取 F1=， F 是工作載荷 ? 螺栓的許用應(yīng)力 螺釘材料用 45 鋼，淬火并回火，抗拉強(qiáng)度 640MPA，取安全系數(shù)為 ，則： ? =640/=457MPA 設(shè)用 8個(gè)螺栓固定端蓋，則 F=28200/8=3525N 則： F2== 則可求得 d約為 5mm 按標(biāo)準(zhǔn)選： M5 內(nèi)六 角花型圓柱頭螺釘 端蓋式導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 其內(nèi)徑由活塞桿的外徑?jīng)Q定，外徑由缸桶內(nèi)徑?jīng)Q定，其中一端設(shè)計(jì)為法蘭式，其上均布 10個(gè) M18 的螺紋孔，而其上的螺紋選用圓柱外螺紋，螺紋的尺寸代號(hào)為 6. 緩沖裝置的設(shè)置 因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度和工作壓力都比較小，不需要設(shè)置緩沖裝置。 油口的示意圖如右 36 油口結(jié)構(gòu) 油口的直徑可由下表直接查出 內(nèi)經(jīng) D 25 32 40 50 63 80 80 125 EC M14 M18 M22 M27 2 M27 2 EE 6 10 12 16 20 表 3 2油口直徑系列 很顯然，缸筒內(nèi)經(jīng)為 125， EC和 EE 分別是 M27 2和 16。其示意圖如下 油口的設(shè)計(jì) 油口包括油口孔和油口連接螺紋。因?yàn)? 液壓缸是液壓系統(tǒng)的最后執(zhí)行元件，會(huì)直接反映出殘留 空氣的危害。 圖 34 小螺栓頭 安徽工 程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 排氣閥的設(shè)置 排氣閥的設(shè)計(jì) 如果排氣閥設(shè)置不當(dāng)或者沒(méi)有 設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸 后，缸內(nèi)仍會(huì)存有空 氣。 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算： 活塞桿用 45鋼調(diào)質(zhì)處理。 單邊活塞桿液壓缸，其活塞桿直徑 d可以根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比φ來(lái)確定，具體的可以由下表查出 缸筒 內(nèi)經(jīng) 速比φ 2 d/mm 圖 3 3車氏組合密封 風(fēng)機(jī)外罩清洗裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 20 40 28 22 20 18 14 50 36 28 25 22 18 63 45 36 32 28 22 80 56 45 40 36 28 90 60 50 45 40 32 100 70 56 50 45 36 110 90 60 56 50 40 125 90 70 60 56 45 140 100 80 70 60 50 表 3 1活塞桿內(nèi)徑系列 很顯然，往復(fù)速比為 ，而缸筒內(nèi)經(jīng)為 125mm，所以活塞桿直徑為 80mm。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需要進(jìn)行鍍鉻處理，并進(jìn)行拋光或者磨削加工。 活塞桿的外圓粗糙度一般為 ～ 。其圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。 活塞外徑配合選 f9. 確定活塞寬度 因?yàn)?B=（ ） D，所以取 B==100mm 設(shè)導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 A，因?yàn)?D? 80，所以 A=()d 取 A==64mm 導(dǎo)向套和活塞見(jiàn)可以裝一隔套，可以作為緩沖作用 其長(zhǎng)度 C=H(A+B)/2=13 最后確定缸桶最終總長(zhǎng)為： L=l+A+B+C+M=807mm （ 34） （一般缸桶的長(zhǎng)度不超過(guò)內(nèi)徑的 20倍） 活塞桿的設(shè)計(jì) 的技術(shù)要求 活塞桿的材料為 20。選定連接型式為焊接型，如圖所示 圖 3 1車氏環(huán)滑密封 圖 3 2焊接型 安徽工 程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 . 活塞的密封 密封型式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓 缸的不同作用和不同工作壓力來(lái)選擇。 整體活塞在活塞圓周上開(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單給活塞的加工帶來(lái)困難，密封圈安裝時(shí)也容易拉伸和扭曲；組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要是受密封形式?jīng)Q定，組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。 活塞結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)密封裝置型式來(lái)選弄活塞結(jié)構(gòu)形式。 液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)經(jīng)一致。 缸桶的螺紋設(shè)計(jì)： 選用 60176。 確定缸桶厚度 ??? 0+缸桶外徑公差余量 +腐蝕余量 （ ? 0為材料強(qiáng)度要求的最小值） 設(shè) D/? = 用公式計(jì)算： ? 0 ? PmaxD/(? 3Pmax) （ 31） 其中 p是缸桶最高工作壓力， ? 是材料許用應(yīng)力，計(jì)算結(jié)果得： 15mm 在考慮公差余量和腐蝕余量后，當(dāng)液壓缸內(nèi)徑 125mm 時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)選液壓缸外徑為155mm 計(jì)算缸桶底部厚度 : 設(shè)缸桶底部為平底，則 ? ? ?/p (DS 計(jì)算厚度的外直徑） （ 32） 計(jì)算結(jié)果： 13mm 考慮腐蝕等因素后，取底部厚度為： 20mm 液壓缸壁厚校核： 缸桶壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況，該缸 D/? ? 10，屬于厚壁，其強(qiáng)度校核公式如下： ?? D )()( PP ?? ?? /2 （ 33） D 缸桶內(nèi)徑 P 缸桶最高工作壓力，當(dāng)缸的額定壓力小于 16MPA 時(shí)，取 P= 風(fēng)機(jī)外罩清洗裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 18 ? 缸桶材料的許用 應(yīng)力 ? =? b ,? b 為材料的抗拉強(qiáng)度， n是安全系數(shù)，一般取 5 35 鋼的抗拉強(qiáng)度為 350 因此求的結(jié)果滿足強(qiáng)度要求。 d 需要焊接的缸筒還有球有良好的可焊性，一邊的焊上法蘭或者管接頭后不至于產(chǎn)生裂紋或過(guò)大的變形 . 普通鋼筒的一般選用 35號(hào)鋼。 缸筒材料的選定 對(duì)缸筒的要求有以下四點(diǎn)： a 有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài) 試驗(yàn)壓力而不至于產(chǎn)生永久性的變形 b 有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至于產(chǎn)生彎曲 c 內(nèi)表面與活塞密封件 及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長(zhǎng)期工作而磨損少。 計(jì)算結(jié)果系統(tǒng)溫升很小，符合要求。 風(fēng)機(jī)外罩清洗裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真 16 1) 計(jì)算回路效率公式： ? = pmqm/pb qb = （ 213） 2)計(jì)算液壓系統(tǒng)效率： 取葉片泵的效率為 ，液壓缸的效率為 ，則計(jì)算公式為： ? =? v? c? m= （ 214） 3)液壓系統(tǒng) 發(fā)熱和溫升計(jì)算： 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升計(jì)算域液壓系統(tǒng)效率計(jì)算相同，也用馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程代表整個(gè)工作循環(huán)。 1）判斷斷流 由以上計(jì)算結(jié)果知在快退時(shí)回油量 Q最大，由此可知，此時(shí)的雷諾數(shù)最大即： ?? ?dqR π/4e 820 （ 28） 因?yàn)槔字Z數(shù)小雨臨界雷諾數(shù) 2021，故可知，各工況下的進(jìn)回油路中的油液的流態(tài)均為層流。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用型號(hào)： 額定壓力 ， 最高工作壓力 7MPA，切換頻率 30 次 /min 11）選擇濾油器： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇 XU100?200B，該型號(hào)過(guò)濾器流量為 100L/min，額定壓力 ，過(guò)濾精度 200um，初始?jí)航? 12）選擇管道： 系統(tǒng)上一般的管道的通徑按所連接的元件的通徑來(lái)選取，先只計(jì)算系統(tǒng)泵出口處的管子。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇的順序閥型號(hào)為： DZ1013021M 最高調(diào)定壓力 21MPA，流量約為150L/min。 7）節(jié)流閥 返回時(shí)，液壓缸所需要的流量為 ，壓力為， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇的調(diào)速閥的型號(hào)為： SRCT0650，通徑 20mm 額定流量 85L/min 最小穩(wěn)定流量 ，最高工作壓力 25MPA。 確定油箱容量： 油箱的有效容量一般是泵的每分鐘流量的 37倍，取油箱容量是泵每分鐘流量的 4倍，所以初步確定油箱的容量為： V=4?81=324L 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇油箱型號(hào)： AB40010250AN13ES 4)選擇溢流閥： 因?yàn)橐缌鏖y是確定系統(tǒng)最高壓力，所以溢流閥 的調(diào)整壓力為： P=?= 取 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，溢流閥的型號(hào)選擇： BT0332 最大調(diào)整壓力 25MPA，最大流量 100L/min 5）選擇平衡閥： 平衡閥的調(diào)整壓力應(yīng)該能承受刷頭的重量，所以，調(diào)整壓力為： P=G/A2=?102MPA 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，平衡閥的型號(hào)選擇： FD16PA10/B00 6）選擇調(diào)速閥 2FRM 型調(diào)速閥是二通流量控制閥，有減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成，由于減壓閥對(duì)節(jié)流閥進(jìn)行了壓力補(bǔ)償，所以調(diào)速閥的流量不受負(fù)載變化的影響，保持穩(wěn)定，同事節(jié)流窗口設(shè)計(jì)成薄刃狀，流量受溫度變化很小，調(diào)速閥與單向閥并聯(lián)時(shí)，油流能反響回流。本系統(tǒng)采用 型空氣過(guò)濾器，因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)液壓油精度要求不高，過(guò)濾精度為 20 微米。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用 4WE10ME16BB 額定流量為 100L/min，工作壓力 2）確定油箱及其附件 為簡(jiǎn)便，降低成本，同事該系統(tǒng)對(duì)液壓油清潔的程度要求不是很高，所以采用開(kāi)式油箱，箱內(nèi)液體和大氣相通，為防止油液被污染，油箱頂部設(shè)置空氣濾清器，并兼做注油口用。 油路循環(huán)方式的選擇 結(jié)合調(diào)速方式的選擇和該裝置的造價(jià)考慮，因此該油路循環(huán)方式采用開(kāi)式系統(tǒng)。 7保壓回路 為了防止系統(tǒng)壓力過(guò)大，設(shè)置電磁閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保壓 供油方式的選擇 系統(tǒng)的工作壓力不大，屬于中低壓系統(tǒng)，所以選用葉片泵，葉片泵工作平穩(wěn)，噪聲小，流量脈動(dòng)小，工作性能良好，適合中低壓系統(tǒng)，而且簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜。 5速度換接回路 采用三位四通換向閥實(shí)現(xiàn)速度的換接，這種回路簡(jiǎn)單，實(shí)用。 3調(diào)速回路 在刷頭桿件上升和下降的過(guò)程速度是變化的，為了符合設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了調(diào)速回路控制桿件的升降速度，系統(tǒng)采用的是進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。 當(dāng)活塞不運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了不頻繁啟閉電動(dòng)機(jī)，而使液壓 泵在功率損耗接近 0的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，減少功率損耗，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電機(jī)壽命，采用換向閥卸荷回路。同時(shí)可以避免因壓力瞬時(shí)增大而損壞系統(tǒng)。為使泵工作在指定工作壓力下工作，不因負(fù)載的突然變大，而無(wú)限的變大。所以此階段 F=44172N。刷頭做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，選用單桿液壓缸做執(zhí)行缸， 根據(jù)技術(shù)要求和一直參數(shù)對(duì)液壓缸各工況外負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。刷頭轉(zhuǎn)動(dòng)1000r/min 安徽工 程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文