【正文】 工件的尺寸，根據(jù)標準行程系列，選取送料油缸行程為 400mm。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。就我們研究的這臺設備而言，尺寸大小受到一定的限制，成本要求也有一定的局限。標準表如下： 表 4 按載荷選擇工作壓力 載荷 /kN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 27 工作壓力 /mpa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5～ 7 通過對尺寸限制，閥、泵等元件的壓力要求限制，以及成本等因素的考慮，結(jié)合上表的標準，現(xiàn)選取系統(tǒng)工作壓力為 P = 5 Mpa。 圖 單活塞桿 差動 液壓缸計算示意圖 根據(jù)教材《液壓與氣壓傳動》缸的設計， 由圖可知 2122211 )( 4 pp pdpp FD ???? ? 式中 1P —— 液壓缸工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力 5Mpa 2P —— 液壓缸回油背壓，根據(jù)經(jīng)驗值取 D —— 油缸內(nèi)徑 d —— 油桿外徑 F —— 工作循環(huán)中最大的外負載 綜合考慮排液腔對活塞產(chǎn)生的背壓、活塞和活塞桿處密封及導套產(chǎn)生的摩擦力，以及運動件質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力等因素的影響，一般取機械效率 ~?cm? 。根據(jù)工 作壓力 20，取往復速度比 ? =2，即 Dd 22? 根據(jù)上式可以求得 D為： 212221 )(???? ? 12121 )(???? ? mmM pa M paM paM paM paD 85 )( ????? ?? ? 根據(jù)標準系列選取 D=220mm 對應的油桿外徑 d為： 1 1 . 4 6 12 2 0 1 2 3 . 4 81 . 4 6d D m m m m? ???? ? ? 根據(jù)標準值，選取油缸外徑為 d=125mm。 根據(jù)機械設計手冊可知，取工程液壓缸外徑 1D =273mm 活塞寬度： 活塞寬度 B 一般取 ? ? ~ ? mmB ??? 29 缸蓋結(jié)構(gòu)設計： 圖 缸蓋結(jié)構(gòu)示意圖 最小導向長度 H 5 0 2 2 0 1 1 2 . 52 0 2 2 0 2LDH m m? ? ? ? ? 取 H=115mm 缸蓋滑動支承面長度 A 80D mm? 時，取 ? ? ~ ? 0 .6 1 2 5 7 5A mm? ? ? 隔套長度 C ? ? ? ?111 1 1 5 7 5 1 3 2 1 1 . 522C H l B m m? ? ? ? ? ? ? 3)缸體與缸蓋的連接形式 缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。其中拉桿按強度核算進行選擇。 ??? —— 螺紋材料的許用應力（ pa ） 這里取 K=， F= 3150 10XN， z=4； 螺釘材料為 45 鋼，其屈服強度 s? =355MPa , 取安全系數(shù) n=~,現(xiàn)取 n=2,則許用應力 M P ans 7 723 5 5][ ??? ?? 因此，由 ? ?223 1 .3n? ? ? ? ?? ? ? ?，得 ][4.121?? ?zdKF ， 即： mmmz KFd ][ 6 31 ????? ??????? ??? 由此選用 M24 螺釘，其滿足螺釘?shù)膹姸纫?。代?d0 ，算得缸底厚度 h 25 . 57 m m0. 02 55 7m110)( ???? ????h 出于安全考慮確定缸底厚度為 h=35mm。 表 4 按載荷選擇工作壓力 載荷 /kN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50 工作壓力 /mpa ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5～ 7 mmmPFD 1 1 2 8044 61???? ??? ?? 根據(jù)標準取經(jīng)驗值 mmD 402 ? ,類型頭部圓法蘭型，由于回程無特殊要求，根據(jù)經(jīng)驗值去速度比 2 ? ? （ 見手冊 4， 23191 頁表 ）對應油桿公式為： 22 1 1 . 3 3 14 0 2 01 . 3 3d D m m? ???? ? ? 根據(jù)《機械設計手冊》 第四部 23199 表 d2 =25mm 以上所求得尺寸均已符合設計標準的參數(shù)。根據(jù)鉚裝要求，鉚合過程中主油缸速度可調(diào)，油路中串調(diào) 單向調(diào)速閥 。 主油缸回退采用差動連接，實現(xiàn)快退。再利用可調(diào)節(jié)流閥降低送料油缸的流量，控制速度在 。系統(tǒng)對油液的清潔度有較大的要求，管道上設有管道濾油器。 p?? 的精確計算要待選定并繪制管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選??；管路簡單、流速不大的，取 p?? =（ ） Mpa，管路復雜，進口有調(diào)速閥的，取 p?? =（ ） 34 Mpa。詳細參數(shù)見手冊 頁表 。 Kwwmpaqpppvpp m i n/ 336 ??? ????? ?? 因為電動機允許在短時間超載一般為 25%。 油管尺寸的確定 1）主油缸進油管內(nèi)徑： 35 4 vqd v?? v—— 管內(nèi)允許流速 ( / )ms vq －管道內(nèi)流量 3( / )ms vq 為液壓泵的流量 ,即 smqv / 34??? 吸油管取 v=0 . 8d m m m????? ? ?? 根據(jù) 23583 表 選取鋼管外徑為 42mm，壁厚為 2mm 壓油管 3～ 6 取 v=4m/s。 d＝ 同理選取回油管的外徑為 34mm,壁厚為 2mm 2）管道壁厚δ ? ?2pd? ?? 油管材料采用 20 號鋼（ 20 號冷拔無縫鋼管） nb?? ?][ 管道材料的抗拉強度 MPab 610?? n為安全系數(shù) (對鋼管來說 ,p7Mpa時 ,取 n=8。為防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不超過液壓油箱高度的 80%。 五 液壓系統(tǒng)的性能驗算 系統(tǒng)壓力損失計算 泵的最大工作壓力： 1p p p? ???? 所選的額定壓力一般要比最大工作壓力大 20％～ 60％。 21 2lvp d??? ? 管長 2m，管徑 ， Q＝ 。 實際流速： 322 4 10 845 /vqv m sd????? ? ??， 雷諾數(shù) 230050 10e vdR ? ??? ? ? ?? 37 明顯為層流。通過查手冊得出各液壓元件 的額定流量，額定壓力損失，算出實際流量，代入公式算出局部壓力損失為： 223 . 1 3 8 . 4 3 8 . 4 2 7 . 3 5 60 . 6 0 . 1 0 . 6 6 0 . 0 9 5 81 5 0 6 3 1 6 0p m p a? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? M P aM P appp 11 0 6 0 9 5 1 0 2 ?????? ??? 系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 發(fā)熱功率計算 （ 1）液壓泵的功率損失： ? ?1 1 1zh ri pi itp P tT ???? 代入數(shù)據(jù)求得： ? ?1 1 4 . 0 1 0 . 7 5 2 5 . 8 4 9 1 0 0 02 5 . 8 4 9hpw? ? ? ? ? （ 2）執(zhí)行元件的功率損失： ? ?2 11 1zh rj pj jjtp P tT ????? 代入數(shù)據(jù)求得： 2 ? （ 3）溢流閥的功率損失 63 0 . 3 1 0 2 7 . 3 5 6 1 0 0 0 6 0 1 3 6 . 7 8h y yp p q w? ? ? ? ? ? ? 即可以算出總的發(fā)熱功率為： 1 0 0 0 1 5 . 6 1 3 6 . 7 8 1 1 5 2 . 3 8hrpw? ? ? ? 散熱功率計算 ? ?1 1 2 2hcP k A k A T??? 2211 AKAKPT hc??? 其中， 1K —— 油箱的散熱系數(shù)，取 15 見機械設計手冊表 － 12； 38 2K —— 管路的散熱系數(shù)，取 8 見機械設計手冊表 － 13 1A 2A —— 分別為油箱、 管道的散熱面積 ，取 1A ＝ 2m 2A ＝ 1 2m 代入公式算得： 001 1 5 2 . 3 8 2 7 . 4 3 3 01 5 2 . 2 6 7 8 1wT C C? ? ? ?? ? ? 明顯油液溫升 并沒有超出 標準控制范圍內(nèi)。 為提高冷卻效率，可將液壓油箱的容量予以適當?shù)脑龃?，以 滿足設計要求 ， 其中油箱底腳設計高為 200mm。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等 。液壓控制裝置則包括組成液壓系統(tǒng)的各種閥類元件及其連接體。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是安裝維修方便，液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機床隔開。 本液壓系統(tǒng)采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，用厚度為 4mm 的鋼板焊接，頂蓋加厚并用螺釘通過焊在箱體上的角鋼加以固定。 40 圖 郵箱示意圖 (2)隔板的設置 在油箱中設置隔板的目的是將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動 ，分離回油帶進來的氣泡與雜質(zhì)，利于散熱和沉淀。油箱底面設置有傾斜度，并在最低處設置放油塞。 圖 郵箱隔板放置示意圖 (3)吸油管和回油管的設置 泵的吸油管與系統(tǒng)的回油管之間距離盡可能遠，并且都應在最低油面之下。本設計中過濾器距油箱底面為 60mm。 回油管口加工成 45 度斜口形狀，以增大通流截面，并面向箱壁，以利于散熱和沉淀雜質(zhì)。 (4)空氣濾清器與液位計的設置 空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物，兼作加油口用。（從液壓系統(tǒng)設計手冊，表668）選用 QUQ1 型， 其基本參數(shù)為空氣過濾精度 40 m? ，空氣流量為 1 3/minm 。 (5)放油口與清洗窗的設置 油箱底面做成傾斜，在最低處設放油口，平時用螺塞 堵住，換油時將其打開放走污油。 在設計過程中采用 O 型橡膠密封圈。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。把一個液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。綜合考慮現(xiàn)采用板式結(jié)構(gòu)，又考慮系統(tǒng)液壓元件的數(shù) 量不多，系統(tǒng)不會太復雜，集成塊連接和疊加閥連接不需用到，故采用的液壓油路板結(jié)構(gòu)。 （ 2）與液壓油路板上主液壓油路相通的液壓元件，其相應油口應盡量沿同一坐標軸線布置，以減少加工孔道。 （ 4）液壓元件之間的距離 應大于 5mm，換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導閥以及壓力表等可適當伸到液壓油路板的輪廓線外，以減小油路板尺寸。立式安裝將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好 ，漏油可以直接回液壓油箱，另外，液壓泵置于油箱內(nèi)，噪音低，并節(jié)省站地面積。 臥式安裝，電動機與液壓泵的同軸度不易保證，同時要考慮液壓泵的吸油高度，吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴格。 表 方案對比 項目 立式安裝 臥式安裝 液壓泵工作條件 液壓泵浸在油中，工作條件好 一般 對液壓泵安裝要求 泵與電動機有同軸度要求 泵與電動機有同軸度要求 慮液壓泵的吸油高度 吸油管與泵的聯(lián)接處密封要求嚴格 綜合考慮對比，現(xiàn)采用立式安裝。 （ 1）電動機的類型選擇 由于液壓泵通常在空載下啟動，故對電動機的起動轉(zhuǎn)矩沒有過高要求，負荷變化比較平穩(wěn)，起動次數(shù)不多，因此采用 Y 系列籠型異步電動機。電動機與液壓泵之間采用聯(lián)軸器連接，電動機的轉(zhuǎn)速在液壓泵的最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。其參數(shù)為：額定功率 ，同步轉(zhuǎn)速 960r/min，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min,滿載電流 7A，滿載效率 81%，滿載功率因數(shù) 。 現(xiàn)采用梅花型彈性聯(lián)軸器（ HTLA4）其結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，有緩沖減振性能，安全可靠，耐磨，對加工精度要求不高，使用范圍廣。其基本參數(shù)如下： 44 半聯(lián)軸器與電動機軸及齒輪泵的配合采用 H7/k6，在實際安裝時，應使電動機軸與液壓泵軸的同軸度誤差不大于 ,軸線的傾角不大于 40’。這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。 圖 電動機與液壓泵的聯(lián)接示意圖 1— 電動機 2— 底板 3— 墊板 4— 油箱蓋 5— 法蘭盤 6— 齒輪泵 七 總結(jié) 本次畢業(yè)設計是本人第一次有系統(tǒng)地獨立地設計一個題目，因此得到了極大的鍛煉和提高。同時對所學知識得到綜合的運用，在液壓系統(tǒng)的設計計算、液壓站的設計及其裝配圖的繪制等工作中，積累了設計的方法和經(jīng)驗。 本次畢業(yè)設計也為自己今后從事設計工作打下了良好的基礎 。 在 這段時間的不斷 磨練下，我學到了 很多東西， 彌補了以前的不足，如零件圖與裝配圖的最佳表達、各形位公差與粗糙度的選取