壓力機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)單缸液壓壓力機(jī)SINGLE-CYLINDER HYDRAULIC PRESS學(xué)院(部): 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 機(jī)設(shè)07-8班 學(xué)生姓名: 奚 康 指導(dǎo)教師: 侯波副教授 2011 年 6 月 4日 單缸液壓壓力機(jī)淺談?wù)敬卧O(shè)計(jì)主要內(nèi)容有:做了液壓壓力機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì),選擇了液壓元件的型號(hào),分析了系統(tǒng)的工作原理,設(shè)計(jì)了液壓缸,完成了液壓缸的總體設(shè)計(jì),繪制了壓力機(jī)的總體裝配圖,液壓系統(tǒng)圖和液壓缸的裝配圖。關(guān)鍵詞:液壓壓力機(jī),液壓缸,液壓系統(tǒng) DESIGN OF SINGLE-CYLINDER HYDRAULIC PRESSABSTRACTThe main

2、elements of this design are: finish the structural design of the overall design and hydraulic system of the hydraulic press, and select models of hydraulic components, analysis the working principle, design a hydraulic cylinder and hydraulic cylinder completed overall design, rendering the overall a

3、ssembly drawing presses, hydraulic system and hydraulic cylinder map of the assembly drawing.KEYWORDS:Hydraulic Press,Hydraulic cylinder,Hydraulic System, 前 言畢業(yè)論文是對(duì)畢業(yè)生所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和研究能力、自學(xué)能力以及各種綜合能力的檢驗(yàn)。通過(guò)做畢業(yè)論文,可以使學(xué)生在綜合能力、治學(xué)方法等方面得到鍛煉,使之進(jìn)一步理解所學(xué)專業(yè)知識(shí),擴(kuò)大知識(shí)面。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié),它既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用,又為今后走向社

4、會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開(kāi)端。畢業(yè)設(shè)計(jì)是作者對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié),能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)和撰寫技術(shù)報(bào)告的基本方法。畢業(yè)論文具有學(xué)術(shù)論文性質(zhì),應(yīng)能表明作者在科學(xué)研究工作中取得的新成果或提出的新見(jiàn)解,是作者的科研能力與學(xué)術(shù)水平的標(biāo)志。畢業(yè)論文具有學(xué)術(shù)論文所共有的一般屬性,應(yīng)按照學(xué)術(shù)論文的格式寫作。在畢業(yè)論文的選題與寫作中,要注意適應(yīng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展需要,注意理論結(jié)合實(shí)際,特別強(qiáng)調(diào)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神科研能力水平。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面有液壓傳動(dòng),零件設(shè)計(jì),加工工藝,金屬材料,公差配合,CAD制圖等多方面知識(shí),設(shè)計(jì)過(guò)程中要

5、求具備清晰的設(shè)計(jì)思路,具體的設(shè)計(jì)方案和步驟,準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算分析。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì),提高、鞏固、擴(kuò)大了自己所學(xué)到的理論知識(shí)和技能,提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力,培養(yǎng)了我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,幫助我初步樹(shù)立了正確的實(shí)際思想,掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方法步驟和思路為以后的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作打下良好的基礎(chǔ)。由于本人水平有限,設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處,還望審閱老師給予批評(píng)和指正。目錄摘要(中文)I摘要(英文)II前 言III1壓力機(jī)概述31.1壓力機(jī)發(fā)展的概況31.2壓力機(jī)工作原理41.2.1壓力機(jī)功能簡(jiǎn)介41.2.2壓力機(jī)的工作原理簡(jiǎn)介62液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)82.1壓力機(jī)總體設(shè)

6、計(jì)結(jié)構(gòu)及要求82.2 立柱的強(qiáng)度計(jì)算82.3 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算92.4油箱的設(shè)計(jì)93壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)滿足的條件103.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)103.1.2設(shè)計(jì)要求分析103.2工況分析并確定初步液壓缸直徑103.2.1負(fù)載分析初步確定各工況的負(fù)載和速度103.2.2初步確定液壓缸的直徑113.3液壓系統(tǒng)的擬定123.4液壓系統(tǒng)的工作原理143.4.1液壓缸的工作分析143.4.2液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)153.5液壓元件的計(jì)算和選擇163.5.1液壓缸的計(jì)算和選擇163.5.2液壓泵和電動(dòng)機(jī)的選擇163.5.3油箱的選擇173.5.4管路內(nèi)徑的選擇183.5.5濾油器193.5.6閥類元

7、件的選擇203.6液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算214液壓缸的設(shè)計(jì)234.1基本參數(shù)234.2缸筒的計(jì)算234.2.1材料的選擇234.2.2缸筒厚度的計(jì)算234.2.3油口直徑的選擇244.2.4缸底厚度的計(jì)算與選擇254.2.5中間法蘭的設(shè)計(jì)254.2.6缸體的技術(shù)要求274.3活塞274.3.1活塞桿的計(jì)算274.3.2活塞的材料及要求294.4活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算294.4.1活塞桿設(shè)計(jì)294.4.2活塞桿材料及技術(shù)要求304.5導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算314.6油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算335安裝使用與維修35結(jié)論36參考文獻(xiàn)37致謝381壓力機(jī)概述1.1壓力機(jī)發(fā)展的概況壓力機(jī)的發(fā)展歷史只有100年。壓力機(jī)是

8、伴隨著工業(yè)革命的的進(jìn)行而開(kāi)始發(fā)展的,蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)革命的時(shí)代,傳統(tǒng)的鍛造工藝和設(shè)備逐漸不能滿足當(dāng)時(shí)的要求。因此在1839年,第一臺(tái)蒸汽錘出現(xiàn)了。此后伴隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展,鍛件的尺寸也越來(lái)越越大,鍛錘做到百噸以上,即笨重又不方便。在1859-1861年維也納鐵路工廠就有了第一批用于金屬加工的7000KN、10000KN和12000KN的液壓機(jī),1884年英國(guó)羅切斯特首先使用了鍛造鋼錘用的鍛造液壓機(jī),它與鍛錘相比具有很好的優(yōu)點(diǎn),因此發(fā)展很快,在1887-1888年制造了一系列鍛造液壓機(jī),其中包括一臺(tái)40000KN的大型水壓機(jī),1893年建造了當(dāng)時(shí)最大的12000KN的鍛造水壓機(jī)。在第

9、二次世界大戰(zhàn)后,為了迅速發(fā)展航空業(yè)。美國(guó)在1955年左右先后制造了兩臺(tái)31500KN和45000KN大型模鍛水壓機(jī)。近二十年來(lái),世界各國(guó)在鍛造操作機(jī)與鍛造液壓機(jī)聯(lián)動(dòng)機(jī)組,大型模鍛液壓機(jī),擠壓機(jī)等各種液壓機(jī)方面又有了許多新的發(fā)展,自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制的新技術(shù)在液壓機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用,機(jī)械化和自動(dòng)化程度有了很大的提高。再來(lái)看一下我國(guó)的情況,在解放前,我國(guó)屬于半殖民地半封建社會(huì)的國(guó)家,沒(méi)有獨(dú)立的工業(yè)體系,也根本沒(méi)有液壓機(jī)的制造工業(yè),只有一些修配用的小型液壓機(jī)。解放后我國(guó)迅速建立獨(dú)立自主的完整的工業(yè)體系,同時(shí)仿造并自行設(shè)計(jì)各種液壓機(jī),同時(shí)也建立了一批這方面的科研隊(duì)伍。到了六十年代,我國(guó)先后成套設(shè)計(jì)并制

10、造了一些重型液壓機(jī),其中有300000KN的有色金屬模鍛水壓機(jī),120000KN有色金屬擠壓水壓機(jī)等。特別是近十年來(lái),又有了一些新的發(fā)展。比如,設(shè)計(jì)并制造了一批較先進(jìn)的鍛造水壓機(jī),并已向國(guó)外出口,與此相應(yīng)的,我國(guó)也陸續(xù)制造了各種液壓機(jī)的系列及零部件標(biāo)準(zhǔn)。但是,我們也應(yīng)清楚地意識(shí)到我們與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距,還不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要。許多先進(jìn)的設(shè)備和大型機(jī)仍需進(jìn)口,目前應(yīng)充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)我國(guó)在這方面的競(jìng)爭(zhēng)力,這不僅是有助于我們從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變也是國(guó)家安全的需要。1.2壓力機(jī)工作原理1.2.1壓力機(jī)功能簡(jiǎn)介 壓力機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行壓力加工的設(shè)備,廣泛用于

11、金屬鍛壓、冷擠壓、粉末冶金以及金屬、橡膠和塑料等成型制品加工的壓力機(jī)械,也是最早應(yīng)用液壓技術(shù)的機(jī)械之一。與其他壓力機(jī)相比,它具有壓力和速度可在大范圍內(nèi)無(wú)極調(diào)整,可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力、結(jié)構(gòu)布置靈活,各執(zhí)行結(jié)構(gòu)可很方便地達(dá)到所希望的動(dòng)作配合等優(yōu)點(diǎn)。壓力機(jī)有多種型號(hào)規(guī)格,其壓制力從幾十噸到上萬(wàn)噸。按工作介質(zhì)可分為水壓機(jī)和油壓機(jī)兩種。用乳化液做介質(zhì)的液壓機(jī),稱為水壓機(jī),其壓制力很大,多用于重型機(jī)械廠和造船廠等。用礦物油型液壓有做介質(zhì)的液壓機(jī)成為油壓機(jī),產(chǎn)生的壓智力較水壓機(jī)小,在許多工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。圖1-1壓力機(jī) 圖12 壓力機(jī)基本結(jié)構(gòu)液壓機(jī)的類型很多,多為立式,其中四柱式液壓

12、機(jī)最為典型,應(yīng)用也最為廣泛。其基本結(jié)構(gòu)如圖1-1,圖12。1.2.2壓力機(jī)的工作原理簡(jiǎn)介該機(jī)的四根立柱上安裝有驅(qū)動(dòng)上滑塊的液壓缸。液壓機(jī)的壓制工藝要求液壓缸的工作循環(huán)為:快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速返回原位停止;并且壓力速度和保壓時(shí)間可調(diào)節(jié)。工藝循環(huán)圖如圖1-2所示。圖1-3 壓力機(jī)工藝循環(huán)圖2液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1壓力機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及要求液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下三個(gè)基本原則:1 盡可能地滿足工藝要求,便于操作。2 具有合理的強(qiáng)度與剛度,使用可靠,不易損壞。3 具有很好的經(jīng)濟(jì)性,重量輕,制造維修方便。其中,工藝要求是最主要的影響因素,由于在液壓機(jī)上進(jìn)行的工藝是多種多樣的,因此液壓機(jī)的本體

13、結(jié)構(gòu)型式也必然是看,有立柱式單臂式,和框架式,立柱式中又分四柱,雙柱,三柱及多柱等。從工作缸的數(shù)量看,有單缸,雙缸及多缸。 本液壓機(jī)采用的結(jié)果為三梁四柱式,它由上橫梁下橫梁 四個(gè)立柱和螺母組成的一個(gè)封閉起來(lái)框架??蚣艹惺苤饕ぷ鬏d荷。工作缸固定在上橫梁相連,活動(dòng)橫梁以四根立柱為導(dǎo)向,在上下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng),活動(dòng)橫梁下面固定有上工作臺(tái),下工作臺(tái)則固定于下橫梁上,立柱之間的距離可根據(jù)下橫梁的尺寸,和工作要求確定,活動(dòng)橫梁的上下移動(dòng)距離根據(jù)設(shè)計(jì)給定的工作行程確定,本次設(shè)計(jì)給定的工作行程為500mm,考慮到加工過(guò)程中需要安裝夾具等設(shè)備,因此確定為600mm。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后,對(duì)活塞桿施加很大的壓

14、力。推動(dòng)活塞桿?;顒?dòng)桿與活動(dòng)橫梁連接在一塊,因此在推動(dòng)活動(dòng)橫梁及工作臺(tái)向下運(yùn)動(dòng),使兩工作臺(tái)間的物體產(chǎn)生塑性變形或保持一定時(shí)間的壓力,達(dá)到工作要求,實(shí)現(xiàn)加工目的。2.2 立柱的強(qiáng)度計(jì)算 液壓機(jī)的立柱與上下橫梁組成一個(gè)封閉的受力框架,偏心加載時(shí),立柱不但受軸向拉力還承受橫向側(cè)推力和彎矩,使受力情況惡化,由于多次超靜定問(wèn)題,在有些液壓機(jī)中,如中小型鍛壓,液壓機(jī)由于經(jīng)常受多次快速反復(fù)加載及在缷載時(shí)能量的突然釋放,都會(huì)引起機(jī)架劇烈的推動(dòng),在立柱的強(qiáng)度計(jì)算時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮到這些因素,因此比較復(fù)雜,困難較多。本液壓機(jī)采用近似計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)立柱的尺寸及校核立柱的強(qiáng)度。 本立柱選用45號(hào)鋼。b = 600MPa,取安全

15、系數(shù) n=5 則【】 = 600/5 = 120 MPa 每根立柱所受的軸向力為 F= 2*105/4 = 0.5*106 N由4F/得D56.47mm因此考慮到有些地方需要加工螺紋,因此D=65mm。2.3 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算由于橫梁是三個(gè)方向上尺寸相差不太多的箱形另件。用材料力學(xué)的強(qiáng)度分析方法不能全面的反映它的應(yīng)力狀況,目前在進(jìn)行一般的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),而將許用應(yīng)力取得最低。按管支梁計(jì)算出的橫梁中間,截面的應(yīng)力值和該處實(shí)側(cè)值還比較低接近。因此,作為粗略計(jì)算,這種方法目前還是可行的,但無(wú)法精確計(jì)算應(yīng)力集中區(qū)的應(yīng)力??臻g有限單元法的發(fā)展提供了較精確地計(jì)算橫梁各部分應(yīng)力的可能性,如可按板系組合結(jié)構(gòu)來(lái)編制計(jì)

16、算行程。2.4油箱的設(shè)計(jì)油箱體一般用4mm左右的鋼板焊接而成,也可鑄造。本油箱由于要兼作液壓元件 安裝臺(tái),可將所用鋼板加厚。選箱底和側(cè)壁厚為10mm,蓋板厚為12mm根據(jù)容積的要求,及油面高度為箱體高度80%的條件并考慮到油箱散熱,沉淀雜質(zhì)的功能。油箱內(nèi)裝有隔板,將泵的吸油管和回油管隔開(kāi),側(cè)板裝有油位計(jì)和注油口,其中油位計(jì)和注油口應(yīng)距離較近。似便于注油者的觀察。油箱蓋板上裝有空氣濾消器。以防止泵在吸油時(shí),空氣中的雜質(zhì)微粒進(jìn)入油液中,泵和電機(jī)安裝在板上并固定。吸油管路和回油管路隔開(kāi),吸油腔與回油腔用濾網(wǎng)隔開(kāi),過(guò)濾系統(tǒng)回油。油箱側(cè)管應(yīng)設(shè)置清掃窗孔,在油箱清洗時(shí)打開(kāi),便于擦試,油箱內(nèi)部。油箱底部距地

17、面有一定距離,且有1:30的斜度,卸油口設(shè)在最底處,以便在換油時(shí)將舊油全部排出,隔板底部開(kāi)一缸口,以便在換舊油液時(shí),從缷油口排出。 油箱密封要好,防止油箱滲漏到箱外,避免外界粉塵物侵入箱內(nèi)。油箱內(nèi)壁涂耐油的防銹漆。3壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)是液壓壓力機(jī)的動(dòng)力控制系統(tǒng),液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、合理性是液壓壓力機(jī)技術(shù)先進(jìn)性的重要標(biāo)志,也是液壓壓力機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性的關(guān)鍵。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成,即能源裝置、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)控制元件、輔助元件和液壓油。1.能源裝置。它是將電機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能(壓力和流量)輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置,一般最常見(jiàn)的形式是液壓泵。2.執(zhí)行元件。它是將油液

18、的壓力能轉(zhuǎn)換成直線式或回轉(zhuǎn)式機(jī)械能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置,一般做直線運(yùn)動(dòng)的是液壓缸,做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的是液壓馬達(dá)。3.調(diào)節(jié)控制元件。它是控制液壓系統(tǒng)中油液的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置,包括方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥、比例閥和邏輯閥。這些元件是保證系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分。4.輔助元件。是除上述三項(xiàng)以外的其它裝置,如油箱、濾油器、蓄能器、油管等,這些元件對(duì)保證液壓系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定持久的工作,有重大作用。3.1設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)滿足的條件3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 壓力:F=200KN(2) 行程:500MM(3) 速度:工進(jìn) 10MM/S 快進(jìn) 100MM/S3.1.2設(shè)計(jì)要求分析結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,考慮

19、多方面原因,得出以下應(yīng)滿足的條件:(1) 要產(chǎn)生大的壓制力(200KN)。(2) 要有良好的密封性。壓力機(jī)在工作過(guò)程中有保壓延時(shí)的要求,要求不會(huì)因?yàn)樾孤抖档凸ぷ鞯膲褐屏?,達(dá)不到工作要求。(3) 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,合理選擇使成本盡量降低。(4) 盡量避免零件加工過(guò)程中及設(shè)備使用中污染環(huán)境的因素。3.2工況分析并確定初步液壓缸直徑3.2.1負(fù)載分析初步確定各工況的負(fù)載和速度液壓缸負(fù)載主要包括:壓制力摩擦阻力慣性阻力重力密封阻力和背壓阻力的等。(1) 壓制力:根據(jù)油缸和活塞桿的連接形式可知:F=200KN(2) 摩擦阻力重力:由于液壓缸的摩擦阻力和重力相對(duì)于壓制力很小,故可忽略不計(jì)。(3) 慣性阻力:

20、由于液壓缸工作運(yùn)動(dòng)時(shí)速度很小,不屬于快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)型,故慣性阻力可忽略不計(jì)(4) 密封阻力和背壓阻力:將密封阻力考慮在液壓缸的機(jī)械效率中去,取液壓缸的機(jī)械效率為0.9背壓阻力是液壓缸回油路上的阻力,初算時(shí)可不考慮,其數(shù)值在系統(tǒng)確定后才能定下來(lái)。(5) 由于液壓缸的工況階段在壓制階段,因此其快退時(shí)的速度的范圍沒(méi)有限制,所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮壓制階段。這里液壓缸的負(fù)載圖速度圖也不再列出。3.2.2初步確定液壓缸的直徑(1)液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的內(nèi)徑初選系統(tǒng)壓力P=20Mpa由于液壓缸的機(jī)械效率為n=0.9,所以FL =222KN由于FL =P1S得S=11.110-3(M3)因?yàn)楦椎臋M截面積S=所

21、以D=CM=11.89cm查機(jī)械手冊(cè)根據(jù)國(guó)標(biāo)GB2348-1993,取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=110MM根據(jù)下表3-1:表3-1公稱壓力/Mpa12.5-201.331.4622取速比=2查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知d=D=0.707D代入計(jì)算并取標(biāo)準(zhǔn)直得d=70mm根據(jù)已取得的缸徑和活塞桿直徑,計(jì)算液壓缸的實(shí)際有效面積,無(wú)桿腔面積A1和有桿腔的面積A2分別為:A1 =9498.5mm2,A2=5652mm23.3液壓系統(tǒng)的擬定(1)調(diào)壓回路: (2)液壓缸換向回路:綜合考慮各個(gè)支路的情況,設(shè)置了一個(gè)壓力繼電器1XJ,三個(gè)擋鐵行程開(kāi)關(guān)XK1、XK2、 XK3,其中壓力繼電器1XJ控制整個(gè)系統(tǒng)的壓力,當(dāng)液壓缸工作壓力

22、達(dá)到預(yù)定值時(shí),壓力繼電器1XJ發(fā)出電氣控制信號(hào),電磁鐵2DT斷電,電液換向閥6復(fù)中位,液壓缸進(jìn)回液腔封閉,液壓系統(tǒng)卸荷。合成后的液壓系統(tǒng)如圖3-2所示: 圖3-2 單缸液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖1主液壓泵 ; 2定量泵 ;3、4溢流閥 ;5遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 ;6電液換向閥 ;7壓力表 ;8電磁換向閥;9液控單向閥 ;10順序閥 ;11卸荷閥(帶阻尼孔) ;12壓力繼電器 ;13單向閥 ;14充液閥 ;15充液箱 ;16液壓缸; 17滑塊;18擋鐵。3.4液壓系統(tǒng)的工作原理3.4.1液壓缸的工作分析液壓缸的工作循環(huán)為:快速下行慢速加壓保壓延時(shí)快速返回原位停止,現(xiàn)對(duì)各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行分析。1)快速下行電磁鐵2D

23、T和3DT通電,電液換向閥6和電磁換向閥8均換至右工位,后者使液控單向閥9打開(kāi)。此時(shí)液壓缸進(jìn)回液路區(qū)暢通。進(jìn)油路:主液壓泵1 電液換向閥6 單向閥13 液壓缸18上(無(wú)桿)腔;回油路:液壓缸18下(有桿)腔 液控單向閥9 電液換向閥6 油箱。此時(shí)液壓缸滑塊16因自重而快速下降,主液壓泵1全部流量尚不能滿足快速要求的流量,液壓缸18上腔形成局部真空,呈泵工況,油箱(置于液壓缸頂部)中油液在大氣壓力下經(jīng)液控充液閥(液控單向閥)14充入,避免了上述不利現(xiàn)象產(chǎn)生。2)慢速接近工件和逐步加壓擋鐵17壓下行程開(kāi)關(guān)XK2時(shí),電磁鐵3DT斷電,電磁換向閥8處于常態(tài)(圖示位置),液控單向閥9關(guān)閉,閥芯緊閉。進(jìn)油

24、路:主液壓泵1 電液換向閥6 單向閥13 液壓缸18上腔;回油路:液壓缸18下腔 順序閥10 電液換向閥6 油箱。順序閥10使下腔建立起背壓,滑塊靠自重不能下降,主液壓泵1供給的壓力油使之下行。這時(shí)上腔壓力升高,充液閥(液控單向閥)14關(guān)閉,活塞速度降低。當(dāng)滑塊慢速接觸工件時(shí),阻力(負(fù)載)急劇增加,主液壓泵1工作壓力急劇升高,排量自動(dòng)減小,液壓缸活塞速度進(jìn)一步降低,以極慢的速度對(duì)工件加壓。3)保壓延時(shí)當(dāng)液壓缸18工作壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí),壓力繼電器12發(fā)出電氣控制信號(hào),電磁鐵2DT斷電,電液換向閥6復(fù)中位,液壓缸進(jìn)回液腔封閉,主液壓泵1經(jīng)電液換向閥6中位卸荷。保壓時(shí)間可由壓力繼電器12控制的時(shí)間繼

25、電器調(diào)節(jié)。4)快速回程保壓結(jié)束后,時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)使電磁鐵2DT斷電,1DT通電,電液換向閥6切至左位,同時(shí)進(jìn)油路控制油液使充液閥(液控單向閥)14打開(kāi),為液壓缸18退回做好準(zhǔn)備。這時(shí):進(jìn)油路:主液壓泵1 電液換向閥6 液控單向閥9 液壓缸18下腔;回油路:液壓缸18上腔 充液閥(液控單向閥)14 油箱。需要說(shuō)明的是,電液換向閥6切至左位時(shí),液壓缸18還未泄壓時(shí),上腔壓力很高,卸荷閥11(帶阻尼孔)呈開(kāi)放狀態(tài),主液壓泵1的輸出油液經(jīng)此閥阻尼孔回油箱,這時(shí)主液壓泵1工作壓力較低,不足以使液壓缸回程,但可使充液閥(液控單向閥)14開(kāi)啟,使液壓缸18上腔泄壓;當(dāng)液壓缸上腔壓力降到定值時(shí),卸荷閥11

26、關(guān)閉,此時(shí)主液壓泵1才開(kāi)始向液壓缸18下腔供液,液壓缸快速回程。5)停止液壓缸位于其反向行程末端時(shí),擋鐵下壓行程開(kāi)關(guān)XK1,電磁鐵1DT斷電,電液換向閥6處于中位,液壓缸被鎖而停止。主液壓泵1此時(shí)處于卸荷狀態(tài)。在使用中,可隨時(shí)手動(dòng)控制1DT斷電,使液壓缸隨時(shí)處于停止?fàn)顟B(tài)。其工作循環(huán)和電磁鐵動(dòng)作順序表如表3-1所示。表3-1單缸液壓壓力機(jī)工作循環(huán)和電磁鐵動(dòng)作順序表動(dòng)作名稱信號(hào)來(lái)源換向滑閥工作狀態(tài)電磁鐵動(dòng)態(tài)狀態(tài)電液換向閥6電磁換向閥81DT2DT3DT單缸液壓缸快速下行2DT和3DT通電右位右位+慢速加壓擋鐵行程開(kāi)關(guān)XK2,3DT斷電,4DT通電右位常態(tài)+保壓延時(shí)壓力繼電器12發(fā)出信號(hào),2DT斷電

27、中位快速回程壓力繼電器12發(fā)出信號(hào),1DT通電左位+停止行程開(kāi)關(guān)XK1發(fā)出信號(hào),1DT斷電中位3.4.2液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)液壓系統(tǒng)有如下特點(diǎn):(1)此液壓系統(tǒng)使用了高壓大流量恒功率變量泵供液,既符合工作要求,又能充分發(fā)揮機(jī)器的效益。(2)利用液壓缸活塞快速下降使液壓缸自動(dòng)充液,減少對(duì)液壓泵的流量要求。(3)液壓缸利用單向閥保壓,為減少工藝轉(zhuǎn)換過(guò)程的液壓沖擊,設(shè)置了泄壓回路。(4)采用專用液壓泵提供壓力控制油液。控制壓力大小由溢流閥3調(diào)定。3.5液壓元件的計(jì)算和選擇3.5.1液壓缸的計(jì)算和選擇前面已算出缸的活塞直徑D=110mm,活塞桿的直徑d=70mm3.5.2液壓泵和電動(dòng)機(jī)的選擇(1)選擇液壓泵

28、前面選擇液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力為20Mpa,因此根據(jù)機(jī)械手冊(cè)中提供的公式計(jì)算泵的額定壓力Pb=(1.251.6)P=(1.251.6)20Mpa=2532Mpa因此泵的額定壓力可取為Pb=31.5 Mpa(2)系統(tǒng)流量的計(jì)算液壓缸在工作時(shí)所需流量為Q= A1U=9498.5mm106010-6=5.7L/minA1無(wú)桿腔的面積U液壓缸的工進(jìn)速度取泄露系數(shù)為1.2Q=KQ=1.25.7 L/min=6.84 L/min(3)泵的選擇A.恒功率變量泵先取電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min則要求泵的幾何流量為qB=4.56ml/r又因?yàn)橄到y(tǒng)要求壓力高且可變流量,故選用柱塞式恒功率變量泵查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用泵

29、的型號(hào)為10YCY14-1B,斜盤式軸向柱塞泵,排量為10mL/r ,轉(zhuǎn)速1500r/minB.輔助泵輔助泵2為低壓小流量定量泵,提供壓力控制油液,一般的液壓泵均可滿足。選取泵的型號(hào)為YB1-2.5 ,YB1定量葉片泵,排量為2.5mL/r ,轉(zhuǎn)速1450r/min(4)電動(dòng)機(jī)的選擇泵的輸入功率為P= =9.844 + 0.476 = 10.32(KW)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4其輸出功率為11kw轉(zhuǎn)速為1460r/min3.5.3油箱的選擇油箱的作用是提供給液壓系統(tǒng)足夠的油液(儲(chǔ)存油液)此外還起著散發(fā)油中的雜質(zhì)等作用。有時(shí)候還兼作液壓元件的安裝臺(tái)。 按油箱內(nèi)液面是否和大氣相

30、通,油箱可分為開(kāi)式油箱和加壓油箱開(kāi)式油箱中的液面與大氣相通,液面壓力等于大氣壓力。開(kāi)式油箱又可分為整體式和分離式不兩種。 整體式油箱與詩(shī)詞主機(jī)連作一體,結(jié)構(gòu)緊湊但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修不方便,散熱性不好,還會(huì)由于油溫過(guò)高使鄰近的構(gòu)件產(chǎn)生變形。而分離式油箱和主機(jī)分開(kāi),單獨(dú)設(shè)置一個(gè)油箱,克服了上述缺點(diǎn),因此得到了廣泛應(yīng)用,加力和壓縮氣體(以防止氣體溶解于油液中可用隔膜式將氣體與油隔開(kāi))或者用彈簧或重物使密封油箱液面上增加一定的壓力,以提高泵的吸油口壓力,防止泵產(chǎn)生吸空現(xiàn)象。 本系統(tǒng)中,由于油箱要作液壓元件的安裝臺(tái),故選用開(kāi)式油箱中的分離式。油箱容積的大小,要考慮液壓系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)保一定的油液量,而液壓系統(tǒng)不

31、工作時(shí),系統(tǒng)中的油箱主部油流回油箱中,應(yīng)不超過(guò)油箱高度的50%,并且能散發(fā)出一定的熱量,使油溫不超過(guò)允許值。 (1)上油箱的選擇上油箱是在壓力機(jī)快速下行時(shí)充液,因此其所需的容積最大為當(dāng)活塞桿完全伸出時(shí)所供的油液體積,雖然是由兩個(gè)油路同時(shí)供液,但由于由泵所提供的量比較少,可忽略不計(jì)。所以所需的油箱體積為V= A1L=9498.5mm2500mm=4.75LL為活塞桿的導(dǎo)程 A1同前(2)下油箱的選擇液壓箱的容積最小應(yīng)為泵的流量的一倍或更大些,一般為5-7倍,這比采用熱變換的實(shí)際效果更好。泵的排量為QB=nqB=1500r/min10ml/r1000=15L查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得油箱的計(jì)算公式為V=(5

32、7)QB=75100L此系統(tǒng)取V=100L由于壓力機(jī)為非長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)器。對(duì)于泵站電動(dòng)機(jī)的冷卻直接采用空冷。(3)油箱的設(shè)計(jì)由于前面計(jì)算出下油箱的容積為100L,因此長(zhǎng)、寬、高取為800mm400mm400mm。上油箱容積為6.3L,形狀為圓柱形,下面接一倒立圓臺(tái)形圓柱直徑取為200mm,高度為200mm,下面凸臺(tái)直徑為133mm,高度為40mm。3.5.4管路內(nèi)徑的選擇管道是連接液壓元件,輸出液壓油的裝置,管系元件選擇得當(dāng)與否,對(duì)液壓系統(tǒng)工作可靠性,安裝合理性,維修方便都有影響。油管和管接頭可選用標(biāo)準(zhǔn)件,其選擇原則是應(yīng)使管中流速不要太高(使之為層流)盡量使整個(gè)系統(tǒng)中的油管縮短,以便減小壓力損失

33、提高系統(tǒng)效率,管材的選擇應(yīng)根據(jù)壓力的高低,與泵閥等元件直接連接的管接頭,其管徑可根據(jù)所選泵閥來(lái)決定,選擇管道時(shí),應(yīng)盡可能使油流的能量損失小些,為此應(yīng)有足夠的通油面積光滑的管壁最短的長(zhǎng)度,及可能避免彎半徑過(guò)小,和截面密度。(1)油管的選用和計(jì)算 常用的油箱有鋼管銅管,尼龍管,塑料管,橡膠軟管等多種它們應(yīng)根據(jù)元件的安裝位置,使用環(huán)境和工作壓力進(jìn)行選擇。 鋼管能承受高壓,價(jià)格低廉,耐油,抗腐和剛性都較好,但裝配中不能任意彎曲,常用于裝配方便的壓力管道處,中高壓系統(tǒng)用無(wú)縫鋼管,低壓系統(tǒng)中用焊接鋼管。 尼龍管是一種新型的乳白色透明管,受壓能力因材料而異,自25*105 80*105Pa不等。目前大都在低

34、壓管路中使用。尼龍管加熱后便于彎曲成行,擴(kuò)口冷卻后又可固定成形有著廣泛用途。 橡膠管適用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接,分高壓和低壓兩種。高壓橡膠軟管由夾有幾幾層鋼絲編織的耐油橡膠制成,鋼絲層好越多耐壓越高。 本系統(tǒng)中,主機(jī)到油箱之間的管道選用鋼管(無(wú)縫鋼管)吸油管和回油管選用鋼管,泵輸出管道選用高壓橡膠軟管,目的是為了避負(fù)在液壓元件中存過(guò)多的管道彎曲和管接頭。(2)油管尺寸的計(jì)算正確選用管的規(guī)格尺寸,對(duì)確保高效率的傳動(dòng)具有重要的意義,壓力管路中流速應(yīng)控制在4.5m/s以下對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)部件的工作壓力能比6 m/s的流速有明顯的提高,發(fā)熱量也會(huì)下降。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得管路內(nèi)徑的計(jì)算公式為d1130V12

35、m/s;吸油管V36m/s;壓油管,壓力高時(shí)取大值V1.52.5m/s;回油路Q通過(guò)該油路的液體流量,單位為L(zhǎng)/s回油路和壓油路的油液來(lái)自泵的供液所以Q=1510-360=2.510-4所以其直徑為吸油管為:d1130=17.87mm壓油路為:d1130=7.99mm壓油路為:d1130=12.63mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表2082,取公稱通徑d=20mm,外徑28mm。3.5.5濾油器1 液壓油的過(guò)濾要求 在液壓系統(tǒng)中,由于工作油液中的雜質(zhì)(包括從系統(tǒng)外部進(jìn)入的臟物顆粒和系統(tǒng)中液元件的磨損微粒)進(jìn)入液壓系統(tǒng)。容易引起液壓件工作表面的破壞,而使液壓元件的壽命大大縮短。為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作,提

36、高液壓元件的壽命,進(jìn)入液壓系統(tǒng)中的工作液體必須濾油器過(guò)濾。濾油器的選取及安裝1) 濾油器的選取原則 過(guò)濾精度應(yīng)能滿足液壓系統(tǒng)的要求 過(guò)濾能力應(yīng)能滿足液壓系統(tǒng)的要求 濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度,不致固油的壓力而破壞有良好的抗腐蝕性容易清洗和更換濾芯對(duì)濾油器過(guò)濾能力的要求,應(yīng)結(jié)合濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置來(lái)考慮,如濾油器的安裝在液壓泵的吸油泵路上其過(guò)濾能力應(yīng)為泵流量的兩倍以上。 不同的液壓系統(tǒng),以濾油器過(guò)濾精度的要求不同。本系統(tǒng)選用為WU-40180 其工作壓力為31.5MPa流量40L/min.過(guò)濾精度為180um 由本液壓系統(tǒng)中泵的過(guò)濾精度要求所決定,把它安裝在油泵的吸油管上,這種安裝方式能保

37、證液壓系統(tǒng)中的有設(shè)備不受雜質(zhì)的影響,但增大了吸油阻力。不過(guò)由于液壓機(jī)為非頻繁使用,且使用時(shí)間不長(zhǎng),再加上濾油器流量足夠大,所以不易使濾油器堵塞就不易使泵工作條件息化,濾油器安裝以后,可以定期取出清洗。3.5.6閥類元件的選擇根據(jù)系統(tǒng)的最高壓力和最大流量查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用各類閥型號(hào)如下表3-2液壓元件表序號(hào)元件名稱通過(guò)閥的最大流量Q(L/min)規(guī)格型號(hào)額定流量(L/min)額定壓力Mpa1斜盤式軸向柱塞泵10YCY14-1B15202葉片泵YB1-2.52.5203溢流閥2.5DBDA10P10/20120204先導(dǎo)式溢流閥15DBW10A200205遠(yuǎn)程調(diào)壓閥15YTF3-E10B40206

38、三位四通電液換向閥15WEH1040207壓力表K-10B8二位四通電磁換向閥2.524DF3B60169液控單向閥15SV10602010順序閥9HG03B122502011卸荷閥15HY-10d10402012壓力繼電器HED2013單向閥15S10P2302014充液閥56.52SV1060203.6液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算包括壓力損失驗(yàn)算、系統(tǒng)溫升驗(yàn)算等,但其都應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、管路的長(zhǎng)度及布置等進(jìn)行,由于系統(tǒng)以及整個(gè)裝置的整體布置未定,這里省略。(1)由于此處選用恒功率液壓泵,因此泵的輸入功率不變,近似為電動(dòng)機(jī)的輸出功率,電動(dòng)機(jī)的輸出功率為11kW。由于壓力機(jī)做功時(shí)只

39、有在下行和上行時(shí),且時(shí)間非常短,絕大多數(shù)時(shí)間處于保壓狀態(tài),而此時(shí)不做功,因此可認(rèn)為總的發(fā)熱功率即是泵的輸入功率。(2)計(jì)算散熱功率前面初步求的油箱的有效容積為130L,按V=0.8abh,求的求的油箱各邊之積: abh=0.1625m3油箱的散熱面積為:A=1.8h(a+b)+1.5ab=1.80.4(0.4+0.8)+1.50.80.4m2=1.344m2油箱的散熱功率為: 式中 油箱的散熱系數(shù),查表43.4-2,取16W/(m2) 油溫與環(huán)境之差,取=35=161.34435kW=0.75264可見(jiàn)油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求,管道散熱是極小的,需要另設(shè)冷卻器。(3)冷卻器所需冷卻

40、面積的計(jì)算冷卻面積為: A=式中 K傳熱系數(shù),用管式冷卻器時(shí),取K=116W/();平均溫升,=。進(jìn)油進(jìn)入冷卻器的溫度T1=60,油流出冷卻器的溫度T2=50,冷卻水入口溫度t1=25冷卻水出口的溫度t2=30。則:=27.5所需冷卻器的散熱面積為:A=m2=3.2 m2考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)設(shè)備腐蝕和油垢,水垢對(duì)傳熱的影響,冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30,實(shí)際選用冷卻器散熱面積為:A=1.33.2 m2=4.68 m2由于系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)尚未確定,因此系統(tǒng)的壓力損失和功率損失不便于驗(yàn)算,因此此處簡(jiǎn)略。4液壓缸的設(shè)計(jì)4.1基本參數(shù)工作載荷 F=200kN液壓缸內(nèi)徑D=110mm活塞桿的直徑d=70mm

41、工作壓力為 P=20MPa4.2缸筒的計(jì)算4.2.1材料的選擇根據(jù)工作要求選用45號(hào)鋼,其=610MPa,安全系數(shù)為n=5=122MPa4.2.2缸筒厚度的計(jì)算(1)根據(jù)材料的強(qiáng)度極限的下列計(jì)算公式代入數(shù)據(jù)的計(jì)算的=4.56mm由于因此必須滿足按薄壁筒計(jì)算的最小壁厚即=9.02mm所以 D 110+9.022mm 128.04mm取標(biāo)準(zhǔn)值的外徑AL=133mm(2)缸筒厚度驗(yàn)算 為避免發(fā)生塑性 變型額定壓力滿足 Pn (0.350.42)P P =2.3slg(D/D) 式中s = 600-650 MPaP = 109MPa P(0.350.42)*109 =38.15-45.78 MPa滿足

42、要求缸筒徑向變形量D 應(yīng)滿足D = D*PT(D21+D2/ D21- D2)-r/E 式中 PT - 缸筒耐壓試驗(yàn)壓力 PT = 31.25 MPaE 彈性模量 E = 2.06 *105 r 泊松比 為0.3 D = 250 *31.25/2.06*105(1332 +1102/1332-1102 +0.3) = 0.68 mm缸筒的爆裂壓力 PEPE = 2.3 b lg(D/D) = 2.3* 700 lg(133/110) = 132.7MpaPT = 31.25滿足要求圖3-1 缸筒4.2.3油口直徑的選擇油口直徑的選用按照油管的內(nèi)徑選取,前面已計(jì)算得出內(nèi)徑為20mm,因此油口的直

43、徑也為20mm。油口離最近一段的距離不可太近,以防止與導(dǎo)向套產(chǎn)生干涉,且在總體圖中與頂梁干涉,同時(shí)不可太遠(yuǎn),防止在活塞桿下行到最下端時(shí),活塞將油口堵住,阻礙油的進(jìn)出,因此L=60mm。4.2.4缸底厚度的計(jì)算與選擇(1)缸底厚度應(yīng)滿足的條件為:其中計(jì)算處的壁厚,此處取110mmPy 試驗(yàn)壓力,Py=1.2P=1.225MPa。所以=23.62mm(2)缸筒端都焊接處的強(qiáng)度計(jì)算。缸筒與后端蓋用焊接,其焊縫應(yīng)力為 = 4F/(D12-d12) * 10-6式中F液壓缸 最大推力 F= 200 * 103 ND1 缸筒的外徑 D1 = 133 mm d1焊縫底徑 取 d1 = 115 mm 焊縫效率

44、 取 = 0.8 = 4*200*103/(0.1332-0.1152) = 179.2MPa 圖3-2焊條型號(hào)取E 5016 開(kāi)型 藥皮類型紙氫鉀型 b = 490 MPa 民、取安全系數(shù)n = 2 則 =b / n = 245 MPa故焊縫合格可靠4.2.5中間法蘭的設(shè)計(jì)筒的兩端分別和缸蓋和缸底相連,構(gòu)成密閉的壓力腔,為便于液壓缸安裝特在缸筒的外壁焊接一法蘭,以便于安裝。(1) 法蘭尺寸的計(jì)算中間法蘭的厚度的計(jì)算由于中間法蘭的受力比較復(fù)雜,必須借助計(jì)算機(jī)才可有效地求出,因此本次設(shè)計(jì)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一定值,選用厚度為35mm螺紋直徑的選擇由于液壓缸受力為200kn,因此根據(jù)螺紋的強(qiáng)度要求可知危

45、險(xiǎn)截面處的拉應(yīng)力為切應(yīng)力為合成應(yīng)力為:式中 F1液壓缸的工作載荷 d螺栓直徑 材料的需用應(yīng)力,選用Q235,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的 = n一般取2 =225MPa K螺紋的預(yù)緊力系數(shù)因此選用36mm的螺紋圖3-3 中間法蘭焊接強(qiáng)度的計(jì)算: 根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)發(fā)蘭焊接強(qiáng)度要滿足:其中:取整,即一般焊接即可滿足發(fā)蘭要求4.2.6缸體的技術(shù)要求 缸體的內(nèi)徑采用H8配合,由于活塞選用橡膠密封圈密封,因此,Ra 值為0.10.4,并經(jīng)過(guò)研磨。 缸筒的圓度公差等級(jí)選為按10級(jí)精度選取,圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)精度選取。 缸體斷面的垂直度公差應(yīng)按7級(jí)精度選取。 為防止腐蝕和提高壽命,缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為3040的

46、鎘層,鍍后經(jīng)行拋光。4.3活塞4.3.1活塞桿的計(jì)算(1) 活塞的寬度活塞的寬度一般為活塞外徑的0.61.0倍,但也要根據(jù)密封件的型式和數(shù)量及導(dǎo)向長(zhǎng)度確定。圖3-5 活塞(2) 密封圈的選擇圖3-4 孔用密封圈壓力機(jī)對(duì)于密封性的要求很高,由于系統(tǒng)的壓力較高,要求密封性能好,耐磨性好,使用時(shí)間較長(zhǎng),故選用孔用型密封圈。選用密封圈的規(guī)格為D=110mm,H=14mm,H1=12.5mm,材料:聚氨酯4.活塞內(nèi)側(cè)與活塞桿之間的密封屬于靜密封,查手冊(cè)(根據(jù)GB3452.192)取O形密封圈尺寸為:,密封圈材料為J晴橡膠。(3)具體尺寸的選擇由于缸體的內(nèi)徑D1為110mm,由于活塞與缸之間有一定的空隙,

47、應(yīng)控制在1mm左右此處取為1mm,所以活塞的外徑D=109mm。所以活塞寬度約為L(zhǎng)=65.4109mm,所以L取為80mm。d2,d1和L2的尺寸由密封圈確定,本次設(shè)計(jì)選用Yx型密封圈,因此查表的其尺寸d2=98mmd1=108mmL2=16mml1=5mmL114mmD的尺寸根據(jù)活塞桿確定。4.3.2活塞的材料及要求(1)液壓缸活塞的常用材料為灰鑄鐵、耐磨鑄鐵,此處選用HT300(2)活塞的技術(shù)要求活塞外徑對(duì)內(nèi)徑的徑向跳動(dòng)公差值按7級(jí)精度選取。外徑的圓柱度公差按10級(jí)精度公差選取。4.4活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.4.1活塞桿設(shè)計(jì)(1)由前面的計(jì)算可知,活塞桿的直徑為d=70mm(2)活塞桿的具體

48、長(zhǎng)度的確定根據(jù)裝配圖上零件的尺寸和行程,經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)畫(huà)圖,初步選取總長(zhǎng)度為800mm。d1處與活塞接觸,由于此處受力不大,但考慮到尺寸取太小時(shí)結(jié)構(gòu)不合理,可取為40mm,此時(shí)要檢驗(yàn)軸肩處能否承受工作載荷?;钊麠U與活塞肩部表面的壓應(yīng)力為P為系統(tǒng)最高壓力,取25Mpa。D為液壓缸的內(nèi)徑,為110mm。d為活塞桿與軸肩接觸處的直徑,為70mm。d1為活塞桿與活塞接觸處的直徑,為40mm。C為活塞與活塞桿接觸處的倒角,此處為1mm。為需用強(qiáng)度,為120Mpa。105.77Mpa經(jīng)檢驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。(3)活塞桿與活塞的連接形式有多種,一般用螺紋連接,如活塞設(shè)計(jì)圖中所示,但考慮到本設(shè)計(jì)中其受力較小,僅在返回行

49、程中受活塞桿和中間滑塊的重力,因此可用卡環(huán)固定,使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理,且可以增加滑塊的行程,現(xiàn)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖,其中具體尺寸為L(zhǎng)1=5mmL2的尺寸可根據(jù)卡環(huán)的寬度確定,卡環(huán)的寬度定為4mm,因此L2=4mm溝槽的深度同樣根據(jù)卡環(huán)和機(jī)械強(qiáng)度確定,因此溝槽處直徑為36mm。與活塞接觸處的長(zhǎng)度與活塞長(zhǎng)度相同以保證卡環(huán)能卡進(jìn)且卡環(huán)固定后不晃動(dòng),因此其長(zhǎng)度取為70mm活塞桿的右端為輸出端,為使中間滑塊受力更加均勻,此處選擇與球頭分離的結(jié)構(gòu)以便于連接一個(gè)大直徑的球頭,并通過(guò)螺紋把它們連接起來(lái),查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用M64的螺紋連接,配合長(zhǎng)度可取為25mm。螺紋退刀槽寬度取為3mm,直徑取為60mm。圖3-6

50、活塞桿4.4.2活塞桿材料及技術(shù)要求取活塞桿的形式為:實(shí)心活塞桿,材料為45號(hào)鋼?;钊麠U的技術(shù)要求:活塞桿的熱處理:措加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229285HB,活塞桿d和d1的圓度公差按10級(jí)精度選取?;钊麠U的圓柱度公差應(yīng)按8級(jí)精度選取?;钊麠Ud對(duì)d1的徑向跳動(dòng)公差值應(yīng)為0.01mm。 斷面T的垂直度公差,則應(yīng)按7級(jí)精度選取。活塞桿上的螺紋,一般應(yīng)按6級(jí)精度加工?;钊麠U上表面的粗糙度為Ra0.63m,并且鍍鉻,鍍層厚度約為0.05mm,鍍后拋 光。4.5導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算導(dǎo)向套在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中啟導(dǎo)向支承作用,導(dǎo)向套的性能的好壞對(duì)液壓缸的性能有很大的影響。(1)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度及中隔圈長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全

51、部伸出時(shí),從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H ,如圖所示圖3-7 導(dǎo)向長(zhǎng)度一般情況, 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下面要求:式中:L 最大工作行程 D 缸筒內(nèi)徑H導(dǎo)向長(zhǎng)度即 因此導(dǎo)向套的長(zhǎng)度為A=802-80=80mm。所以選用A為100mm。(2)密封圈的選擇導(dǎo)向套與活塞桿的配合為動(dòng)配合,為防止油液的泄露,選用密封性能好一點(diǎn)的密封圈,因此選用軸用Yx型密封圈由于活塞桿的直徑為70mm,因此查手冊(cè)(根據(jù)JB/ZQ4265圖3-8 軸用密封圈86)選擇,密封圈 代號(hào):Yx形密封圈d70(d =70、H =14、H1 =12.5)材料:聚氨酯3; (3)防塵圈的選擇為防止外界塵埃進(jìn)入

52、系統(tǒng)選用一定的防塵圈,本次選用J型圈,防塵圈代號(hào):J形防塵圈=56,d1 =710.6、D1 =780.6mm、H =10mm(允許公差-0.5)、h=5mm(允許公差-0.3),材料:聚氨酯橡膠。圖3-9 防塵圈(4)導(dǎo)向套的具體設(shè)計(jì) 3-10 導(dǎo)向套 總體長(zhǎng)度L=100mmD處于液壓缸的內(nèi)徑接觸,因此D=110mm。D2處安裝Yx型密封圈,因此根據(jù)密封圈的要求D2=82mmD1處的尺寸不能大于110mm不能比密封圈的尺寸小,因此D1可取為90mmL3的尺寸根據(jù)密封圈確定,因此L3=16mm。L1的尺寸根據(jù)總長(zhǎng)度確定,L1=35mm。d處于活塞桿配合,活塞桿的直徑為70mm,他與活塞桿的直徑

53、距離為接近1mm,此處取0.8mm,因此d=71.6mm。d1處安裝支撐環(huán),因此d1=80mm。L4為支撐環(huán)的長(zhǎng)度,L4=15mm。導(dǎo)向套安裝兩個(gè)支撐環(huán),為了便于設(shè)計(jì)和制造,兩處選用相同的尺寸。D3的尺寸根據(jù)J型防塵圈的尺寸確定,由于安裝防塵圈的空的直徑為93mm,故D3=100mm。4.6油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)油口的主要尺寸在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都有明確的規(guī)定,由前面計(jì)算可知,油路的直徑選用20mm,因此查機(jī)械手冊(cè)可取d處的螺紋直徑為20mm,加工的螺紋為201.5,螺紋精度等級(jí)為6H。其他尺寸如下D=32.0mm,此處的厚度b為2mm,表面粗糙度為3.2。k=2.4mm,傾斜角度為15度l處的厚

54、度為1mm,角度為45度。圖3-11 油口整個(gè)油口的直徑L可取為50mm。(2)技術(shù)要求:B與k相交處的圓中心線相對(duì)于螺紋d的中心線的垂直度為為0.2,同心度為0.1。D圓底部的表面粗糙度應(yīng)為3.2k處斜面的表面粗糙度為3.2錐面上,不得有縱向的或螺紋形的刀痕,允許有小于1.6環(huán)形刀痕。5安裝使用與維修 主機(jī)的四根立柱安裝在下橫梁上固定起來(lái),下橫梁用地腳螺栓固定在混凝土上,安裝時(shí),要注意思使立柱的軸線相對(duì)于水平面的垂直度不低于0.08mm(見(jiàn)第一巻)立柱上安裝有橫梁,安裝時(shí)要注意,用水平儀來(lái)測(cè)量是否處于水平位置,棟梁為板狀 液壓機(jī)安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上,環(huán)境應(yīng)干燥,空氣中無(wú)腐蝕性氣體,機(jī)器應(yīng)有足夠

55、的空間,便于操作和維修保養(yǎng)。 主體安裝時(shí)一般采用精度為0.1/1000 mm 的水平儀度在油缸的側(cè)面或油缸的端面上,水平儀找到1格即可,不符時(shí),加墊鐵片調(diào)正。 壓力機(jī)采用優(yōu)質(zhì)中等精度的粘度的礦物油,油內(nèi)不要含雜質(zhì)以免進(jìn)入油缸后損壞油缸及油塞,影響壓力機(jī)的準(zhǔn)確性。 壓制前,可根據(jù)工件的最大屈服強(qiáng)度,合理的選擇壓制范圍。 壓制過(guò)程中,如油泵突然停止工作,應(yīng)立即將所加之負(fù)載缷掉。使油壓降低,檢查后重新開(kāi)動(dòng)油泵,進(jìn)行壓制,不要在高壓下起動(dòng)油泵或檢查事故原因。壓制暫停時(shí),應(yīng)停轉(zhuǎn)油泵,以避免無(wú)故磨損和耗電。壓制時(shí),如果電器發(fā)生故障,啟動(dòng)或停止按鈕不起作用時(shí),應(yīng)立即切斷電源,使壓力機(jī)停止工作。要經(jīng)常保持機(jī)器

56、的清洗衛(wèi)生,壓制后要用棉紗擦試干凈。以防生銹,腐蝕。定期更換液壓用油,所用油應(yīng)選過(guò)慮,再灌入機(jī)器油箱中,在灌入液壓油之前,應(yīng)通過(guò)清掃窗口,把油箱底部排出沉淀雜質(zhì)清洗干凈。結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)生所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用與檢驗(yàn),是對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程師基本訓(xùn)練的重要一節(jié),具有很重要的意義與地位。它是大學(xué)生走向工作崗位的最后一課,也是非常重要的一課。它不僅是四年來(lái)的所學(xué)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用,而且提高和培養(yǎng)了個(gè)人的創(chuàng)造力,我們從中獲得的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),為今后走向社會(huì)發(fā)揮專業(yè)知識(shí)提供了可靠的保障。同時(shí)它是鍛煉自己檢測(cè)自身能力的最好方法。本次設(shè)計(jì)題目是單缸液壓壓力機(jī),是基于四年所學(xué)知識(shí),并在侯老師精心指導(dǎo)下完成的,通過(guò)

57、這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我對(duì)四年所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的整理,實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合,并在實(shí)踐中加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。同時(shí)再次提高自己獨(dú)立思考問(wèn)題,分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,掌握了查閱各種資料手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。這期間侯老師傾注了極大熱情和精力,使我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題得到了及時(shí)解決。兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了,在理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的同時(shí)認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)結(jié)構(gòu)的缺陷,這使我更加堅(jiān)定了終身學(xué)習(xí)的決心,由于缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤與不足,希望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn)1 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版第二、三卷)北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.12 徐灝機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四、五卷)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.9.3 成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本液壓傳動(dòng).化學(xué)工業(yè)出版社,2004.2.4 姜繼海.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:高等教育出版社.2002.1.5 許賢良,王傳禮.液壓與氣壓傳動(dòng).北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2002.1.6 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)6版.北京:高等教育出版社,1996.7陸玉. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社.2006.12.8 徐灝機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版第五卷)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.9.9江洪.sorlidWorks 2006 基礎(chǔ)教程-2版

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