【正文】 ① 液壓泵的選擇 由于該系統(tǒng)的工作壓力不大，負(fù)載較小，流量小，作業(yè)環(huán)境相對(duì)惡劣，因此選擇外嚙合齒輪泵。 根據(jù)上面計(jì)算所得的最大壓力和最大流量，查《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》液壓 21 泵選型的相關(guān)表格，選擇 CB32型齒輪泵。 p?? 液壓泵的總效率。 則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率為： kWWWqpPpppp 36 ??? ?????? ?? （ ） 由于 CB32 型齒輪泵的驅(qū)動(dòng)功率為 ,據(jù)此查《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)表，選擇一般用途的單速三相異步電動(dòng)機(jī) Y160M4，其技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 三相異步電 動(dòng)機(jī) Y160M4技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定功率 /kW 滿載時(shí) 轉(zhuǎn)速 /（ r/min) 電流 /A 效率（ %） 功率因數(shù) ?cos Y160M4 11 1460 88 根據(jù)所選的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，計(jì)算得液壓泵的最大實(shí)際流量為： m i n/1 2 i n/0 4 i n/ 4 6 0 LLmLnVq vt ?????? ? （ ） 則該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)選擇滿足要求。閥類元件無論是品種和數(shù)量在任何一類液壓系統(tǒng)中都占有相當(dāng)大的比列，在液壓系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。 22 輔助元件在液壓系統(tǒng)中主要用于保證系統(tǒng)完成相應(yīng)的傳動(dòng)任務(wù)，其對(duì)系統(tǒng)的工作效率和使用壽命影響巨大，應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中予以足夠的重視。 （ 1）對(duì)液壓閥的基本要求： ① 結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)靈敏、工作可靠； ② 密封性好，壓力損失小； ③ 互換性好，便于安裝維護(hù)。對(duì)管道的基本要求是：無泄漏、壓力損失小、強(qiáng)度足夠、安裝方便。油管的材料取決于液壓系統(tǒng)各部位的實(shí)際工作狀況（包括工作壓力、工作環(huán)境、各部分的位置關(guān)系等）。橡膠軟管用于系統(tǒng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件間的連接，裝配方便，但制造成本較高且壽命較短。耐油塑料管價(jià)格便宜、安裝方便，但耐壓能力低，其使用壓力一般不得超過 。 針對(duì)該款液壓式砌塊制備機(jī)的具體情況，系統(tǒng)壓力屬于中壓范圍內(nèi)（ ～8MPa），對(duì)于主液壓缸（即壓制液壓缸）可用冷拔的無縫鋼管，因?yàn)槠浔话惭b于機(jī)架橫梁上，管道可與機(jī)架保持相對(duì)靜止；同時(shí)考慮到主液壓缸的工作壓力以及成本，轉(zhuǎn)彎處可用管接頭實(shí)現(xiàn)彎曲。 ① 管接頭的選用 管接頭是油 管與油管、油管與液壓元件之間的可拆裝連接件，它必須滿足拆裝方便、密封可靠、抗振動(dòng)、具有足夠的強(qiáng)度、壓力損失小、連接牢固等要求。管路旋入用的連接螺紋采用國標(biāo)米制錐螺紋（ ZM）和普通細(xì)牙螺紋（ M)，前者靠自身錐體旋緊并用聚四氟乙烯密封，在中低壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛；后者密封性能好，常用于高壓系統(tǒng)。 ② 油管內(nèi)徑的確定 油管的內(nèi)徑可根據(jù)通過油管的 流量和允許的流速來確定： uQd ?2? （ ） 式中 Q —— 通過油管的流量， sm/3 ； u —— 油管中的允許流速， sm/ 。 取 smu /? mmmmuQd 32 ???? ????? （ ） 查《液壓傳動(dòng)》 P160161 得鋼管的公稱通徑 mmd 202 ? ，鋼管外徑 mmD 282 ? ，管接頭連接螺紋 227?M 。 根據(jù)系統(tǒng)的壓力大小，取安全系數(shù)為 n=4，油管材料為 10 號(hào)無縫鋼管，其 抗拉強(qiáng)度為 b? =410MPa，則 MP aMP anb ][ ??? ?? 。 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 由于液壓系統(tǒng)的許多參數(shù)是通過估計(jì)或經(jīng)驗(yàn)確定的，其設(shè)計(jì)的合理性需要進(jìn)行必要的驗(yàn)證。驗(yàn)算內(nèi)容主要包括壓力損失、液壓沖擊和發(fā)熱溫升等。主要包括控制元件的壓力損失、液壓管道的沿程壓力損失和管件局部損失（如彎管處的壓力損失 )。 驗(yàn)算系統(tǒng)發(fā)熱溫升 液壓系統(tǒng)工作過程中，由于泄露、摩擦等現(xiàn)象的存在，造成了系統(tǒng)的容積損失 26 和機(jī)械損失，這些損失所消耗的能量大部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)發(fā)熱，從而導(dǎo)致系統(tǒng)溫度的上升。因此，必須對(duì)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升進(jìn)行驗(yàn)算，并采取適當(dāng)措施加以干預(yù)，將系統(tǒng)溫升控制在正常合理的范圍內(nèi)。為了簡化計(jì)算，發(fā)熱溫升驗(yàn)算時(shí)主要考慮壓制階段的溫升情況。則 kWP 36 ?????? ?輸入 （ ） kWFvP ????輸出 （ ） 則功率損失為： kWPPP 0 9 9 ?????? 輸出輸入 () 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，查表取油箱散熱系數(shù) ? ?CcmKWK ???? ? 23 /1015 ,當(dāng)油箱的尺寸比（長：寬：高）為 1:（ 12):(13),油面高度達(dá)油箱高度的 ，油箱靠自然冷卻使系統(tǒng)保持在最高允許溫度以下時(shí)，油箱散熱面積 A為： 223 23 2 mmVA ???? （ ） 系統(tǒng)的溫升為： CCKAPt 。 液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的選擇 液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)即指液壓油，它是液壓系統(tǒng)中必不可少的組成部分，其重要性猶如血液之于人體，它對(duì)液壓系統(tǒng)的性能、壽命和可靠性有著重要影響。在液壓系統(tǒng)中，液壓油除了傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力外，還起到潤滑和散熱等作用。不同的液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的要求各不相同，這是選擇液壓油的主要依據(jù)。這些特性不僅是液壓油性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)，也是選擇液壓油的主要參考內(nèi)容。 （ 3)系統(tǒng)液壓油的選型 根據(jù)該款 液壓式砌塊制備機(jī)的技術(shù)條件和工作環(huán)境，充分分析比較不同類型液壓油的特性和適用范圍，選擇 HR32 液壓油作為該設(shè)備主機(jī)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)。主液壓缸的活塞桿在工作過程中既承 28 受拉力也承受壓力，因此必須同時(shí)對(duì)其強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核，以保證其能滿足實(shí)際工作條件?；钊?缸與導(dǎo)向套的配合采用 7/8hH ，活塞桿與活塞安裝軸段的同軸度公差為 ，活塞桿的表面粗糙度為 mRa ?? 。 ③ 活塞桿穩(wěn)定性校核 由于主液壓缸的活塞桿長度較長，在壓制過程中可能因擾度過大而失穩(wěn)，因此需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核。則 8610280 69221 ?? ???? pE??? () 活塞桿簡化為一端固定一 端自由支桿，長度因數(shù) 2?? ，截面為圓形，截面慣性半徑4dAIi ??，柔度為 ???? ?????? d lil () 所以不能用歐拉公式計(jì)算臨界壓力，由公式 3534612 ????? ba s?? () 29 可見活塞桿的柔度介于 21 ??和 之間，是中等柔度壓桿。查表得優(yōu)質(zhì)碳鋼的直線公式的系數(shù) b和a 分別是 MPaa 461? ， MPab ? 。 ④ 活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在主液壓缸中，活塞桿一端與活塞連接，另外一端與壓頭連接，為保證活塞桿外端與壓頭安全緊固連接，根據(jù)圖 （主壓頭的結(jié)構(gòu)），選 擇活塞桿外端頭部與壓頭的連接形式為法蘭連接。 (4)缸底結(jié)構(gòu)及厚度計(jì)算 如圖 ，單活塞桿液壓缸的缸底與缸筒多采用焊接結(jié)構(gòu)，為滿足強(qiáng)度要求，對(duì)于缸底厚度有 ]/[ ?pdh ? （ ） 式中 d —— 缸底止口內(nèi)徑， mm p —— 工作壓力， MPa ][? —— 材料許用應(yīng)力（安全系數(shù) 3?n ）， MPa 止口內(nèi)徑為 mmd 115? ，許用應(yīng)力為： MP an s ][ ??? ?? （ ） 則缸底厚度為： mmpdh 1 7/41 1 54 3 ]/[4 3 ????? ? （ ） 由于缸底需要鉆法蘭的孔和開油口孔，這會(huì)在很大程度上削弱缸底的強(qiáng)度，為 30 了給油口預(yù)留足夠的位置并且提高其強(qiáng)度以保證液壓缸能夠安全地工作，缸底厚度應(yīng)取得大些，擬取缸底厚度為 mmh 50? 。對(duì)于單活塞桿液壓缸，缸筒頭部焊接螺紋凸臺(tái)結(jié)合面的法蘭式連接結(jié)構(gòu)是比較常見的，此主液壓缸便選用這種結(jié)構(gòu)形式，如圖 所示。 ③ 缸蓋連接強(qiáng)度校核 此液壓缸的缸蓋采用法蘭式結(jié)構(gòu)，其校核公式為： zdkF214??? （ ） zdkFdk 21201?? （ ） ][3 22 ???? ???n （ ） 式中 F —— 螺栓總作用力， N k —— 螺栓擰緊系數(shù)，靜載時(shí) ~?k ，動(dòng)載時(shí) 4~?k 1d —— 螺栓內(nèi)徑， m Z—— 螺栓數(shù)，設(shè)計(jì)為 4?z 0d —— 螺栓外徑， m 1k —— 內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 ?k ][? —— 螺栓材料許用應(yīng)力，ns?? ?][， n 為安全系數(shù)，一般取 ~?n 32 s? —— 螺栓材料的屈服極限， MPa 由于 4個(gè)螺栓呈圓形均布在缸蓋上，因此每個(gè)螺栓受力相同，為液壓缸最大工作壓力的 1/4，即 NF 10000? ；選擇螺栓材料為 Q235，性能等級(jí)為 的螺栓，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P86 表 58 得材料屈服極限 MPas 240?? ，取安全系數(shù) ?n ，故螺栓的許用應(yīng)力為： MP aMP an s ][ ??? ?? （ ） 則螺栓的危險(xiǎn)截面直徑為： mmmmFd ][ ??????? ?? （ ） 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)選擇螺紋的公稱直徑為mmd 160 ? ，螺紋小徑 mmmmd ?? 。 由以上數(shù)據(jù)可得 MP aMP azdkF 221 ??? ???? ?? （ ） ][ 222 ???? ?????? M P aM P an （ ） 由于螺栓只承受軸向的拉應(yīng)力，在安裝良好的情況下徑向切應(yīng)力 ? 可忽略不計(jì)。 活塞的設(shè)計(jì) 活塞在油液壓力作用下沿缸筒內(nèi)壁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此兩者應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)呐浜稀＿@兩種情況都無法使液壓缸發(fā)揮其應(yīng)有的性能。本設(shè)計(jì)中，活塞采用分體式結(jié)構(gòu)。采用密 33 封圈可有效降低磨損、改善密封效果、防止爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生。因?yàn)?O型圈的密封性能好，摩擦系數(shù)小，安裝空間小。 活塞與活塞桿采用螺紋連接。 (2)活塞基本尺寸及精度的確定 ① 活塞的寬度 活塞的寬度可用下式計(jì)算 mmmmmmDB 125~75125)~()~( ???? （ ） 取活塞寬度為 mmB 100? ?；钊鈴焦顬?f9，端面對(duì)軸線的垂直 ，外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度 。最小導(dǎo)向長度是指當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的軸向距離。此液壓缸選用普通導(dǎo)向套，它可利用壓力油進(jìn) 行潤滑，使其處于密封狀態(tài)。 (1)排氣裝置設(shè)計(jì) 液壓缸混入空氣后，會(huì)引起液壓系統(tǒng)的震顫和爬行現(xiàn)象，嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的性能發(fā)揮，因此需要在液壓缸的適當(dāng)位置上設(shè)置排氣裝置。 (2)防塵圈的選擇 防塵圈一般用于液壓缸活塞缸導(dǎo)向套上，可防止 外界塵埃侵入液壓缸而污染油液，從而防止滑動(dòng)元件的過度磨損。具體尺寸可查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》。液壓缸油口的連接方式包括螺紋連接、方形法蘭和矩形法蘭等。 35 第三章 液壓泵站的設(shè)計(jì) 液壓泵站是集液壓泵裝置、油箱、控制裝置為一體的設(shè)備。 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式主要包括集中配置和分散配置，詳見表 ： 表 液壓裝置結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式 配置形式 構(gòu)成方式 特點(diǎn) 應(yīng)用場合 集中配置 將系統(tǒng)的三大裝置組成液壓泵站，并安裝于主機(jī)處 優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積 用于固定式液壓設(shè)備 分散配置 將系統(tǒng)的動(dòng)力源、控制裝置和油箱分散安裝 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積。綜上分析，該設(shè)備的液壓裝置宜選擇分散配置形式。 36 表 液壓泵站的類型 類型 按液壓泵是否置于油 箱之上分 按液壓站規(guī)模大小分 上置式 非上置式 單機(jī)型 機(jī)組型 中央型 立式 臥式 整體式 分離式 旁置 下置 特點(diǎn)及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，適用于中小功率的液壓系統(tǒng)。 控制閥組被安裝在郵箱面板上，規(guī)模小，應(yīng)用廣。 常安裝在地下室內(nèi)，有利于安裝配管、降低噪聲。 液壓油箱的設(shè)計(jì) 油箱的類型 按照油箱液面是否與大氣相通，液壓油箱分為開式油箱和閉式油箱。閉式油箱內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá) ， 一般用于壓力油箱。矩形油箱 容易制造 ，箱上可安裝 液壓 元件 ， 能節(jié)約液壓泵站的占地空間， 所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備 中經(jīng)常采用。 油箱的功用 油箱在液壓系統(tǒng)重大主要作用包括： （ 1） 存儲(chǔ)液壓油。 （ 2） 調(diào)節(jié)系統(tǒng)油液溫度。 （ 3） 溢出空氣和消除泡沫。 （ 4） 安裝元件。 油箱容量的確定 油箱的容量是油箱最基本設(shè)計(jì)內(nèi)容，油箱的大小與液壓系統(tǒng)工作過程的油液溫升、液位變動(dòng)油液壽命等因素有關(guān)。則 LQV V 8 7 9 61 2 ???? 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