雙缸四柱式液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和PLC控制

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1、 摘要 雙缸四柱液壓機(jī)應(yīng)用廣泛，是在加工工藝過(guò)程中極為常用的一種機(jī)械設(shè)備。該液壓機(jī)的組成部分包括主機(jī)和一個(gè)控制機(jī)構(gòu)，其中主機(jī)部分包括機(jī)架、主缸、頂出缸和它的充液裝置等。控制機(jī)構(gòu)則包括動(dòng)力系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。其中動(dòng)力系統(tǒng)機(jī)構(gòu)是由油箱高壓泵和低壓控制系統(tǒng)以及這個(gè)電動(dòng)機(jī)和不同的壓力閥或者是方向閥來(lái)組成的。而液壓控制系統(tǒng)是液壓機(jī)工作運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部分，它直接關(guān)系到液壓機(jī)的性能。液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個(gè)部分組成。雙缸四柱液壓機(jī)在工作的過(guò)程中各個(gè)部分所起的作用也是各不相同。液壓機(jī)的主機(jī)的作用是提供主要結(jié)構(gòu)；動(dòng)力系統(tǒng)是提供動(dòng)力；而液壓控制系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制液壓的方

2、向和壓力，實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)的工作過(guò)程。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，采用電液聯(lián)合控制后，可以實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程遙控。由于液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是流體礦物油，有較大的沿程和局部阻力損失。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力比較高時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生比較大的泄漏，泄漏的礦物油將直接對(duì)環(huán)境造成污染，有時(shí)候還容易引起安全事故。油液受溫度的影響很大，因此液壓油不能在很高或很低的溫度條件下工作。由于液壓油的可壓縮性和泄漏，液壓傳動(dòng)不能保證恒定的傳動(dòng)比和很高的傳動(dòng)精度，這是液壓傳動(dòng)的最大不足之處。此外，液壓傳動(dòng)的故障排除不如機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)那樣容易，因而對(duì)使用和 維護(hù)人員有較高的技術(shù)水平要求。雖然液壓傳動(dòng)存在這些缺陷，但總體上優(yōu)點(diǎn)還

3、是蓋過(guò)了缺點(diǎn)，因而應(yīng)用還是很廣泛。 雙缸四柱液壓機(jī)是一類結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作輕快、耗能低下、操作易行的液壓機(jī)，受到廣泛的關(guān)注。在本次設(shè)計(jì)中通過(guò)查閱大量的文獻(xiàn)資料和動(dòng)態(tài)性能仿真軟件，利用液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)泵，油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和運(yùn)輸來(lái)完成各種工藝動(dòng)作，從而進(jìn)一步設(shè)計(jì)出液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該液壓機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)：公稱力6300KN,頂出力1000KN，滑塊行程900mm,頂出行程350mm，滑塊工作速度6-10mm/s,主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： （1）對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括系統(tǒng)的工作壓力、液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸、液壓元件的選擇、系統(tǒng)的制定

4、方案、液壓的工作原理圖。 （2）對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括PLC輸入輸出接線圖、PLC輸入輸出地址分配表、PLC程序編制、PLC控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)與調(diào)試。 關(guān)鍵詞: 雙缸四柱液壓機(jī)； 液壓系統(tǒng)； 可編程控制器（PLC） Abstract Widely used parallel bars four-column hydraulic press, are very commonly used in the process of machining process of a kind of mechani

5、cal equipment.Part of the hydraulic press, including host and a control mechanism, in which the host part includes frame, main cylinder and cylinder of pack out and the charging device, etc.Control mechanism includes power system and hydraulic control system.Including power system organization is ma

6、de up of tank of high pressure pump and low voltage control system and direction of the motor and the different pressure valve or valve to form.And hydraulic control system is an important part of hydraulic press work operation, it is directly related to the performance of the hydraulic press.Hydrau

7、lic system is mainly composed of power devices, actuators, control components and auxiliary components of four parts.Parallel bars four-column hydraulic press in the process of work the role of each part is also each are not identical.Hydraulic press for the host's role is to provide the main struct

8、ure;Power system is to provide the power;And hydraulic control system driven by power system, by controlling the direction of the hydraulic pressure and pressure. Hydraulic transmission is easy to realize automation using electrohydraulic combined control, can achieve a higher degree of automatic co

9、ntrol and remote control.Due to the working medium of hydraulic drive is a fluid mineral oil, the path and the local resistance loss has bigger.When the system pressure is higher, but also will produce larger leakage, leakage of mineral oil will direct damage to the environment, sometimes easy to ca

10、use accidents.Oil is affected by temperature is very large, so the hydraulic oil cannot work under high or low temperature conditions.In addition, the hydraulic transmission of troubleshooting not as easy as mechanical drive and electrical drive, and thus to use and maintenance personnel have a high

11、er level of technical requirements.Although the hydraulic drive these drawbacks, but overall benefits still outweigh the disadvantages, and application is very extensive.The parallel bars four-column hydraulic press is a kind of compact structure, action fast hydraulic press, low energy consumption,

12、 easy operation, widely attention.In this design by looking at a large number of literature data and dynamic performance simulation software, using the structure characteristics of the hydraulic press and PLC control system, through the pump, oil cylinder and various hydraulic valve to achieve energ

13、y conversion, control and transport to complete a variety of process action, thus further design of hydraulic press hydraulic system and PLC system design.The main technical indexes of the hydraulic press: nominal power 6300 kn, top 1000 kn, the output of the slider stroke 900 mm, ejection stroke 35

14、0 mm, the slider working speed 6-10 mm/s, the main design content is as follows: （1）TO carry on the design of hydraulic system.Mainly includes the structure of the system working pressure, the hydraulic cylinder size, selection of hydraulic components, constituting the system scheme, the working pr

15、inciple of hydraulic drawing. （2）TO PLC system design.Mainly includes the PLC input and output wiring diagram and PLC I/o address allocation table, PLC programming, trapezoidal diagram of PLC control system design and debugging. Key words: The parallel bars four-column hydraulic press; The

16、 hydraulicsystem; The programmable controller(PLC) 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1 液壓機(jī)的現(xiàn)狀概要 1 1.2 雙缸四柱液壓機(jī)的概述 1 第二章 雙缸四柱液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 2 2.1 雙缸四柱液壓機(jī)主要指標(biāo)參數(shù) 2 2.2 雙缸四柱液壓機(jī)工作原理分析 2 2.2.1 雙缸四柱液壓機(jī)的基本組成 2 2.2.2 雙缸四柱液壓機(jī)的工作原理 3 2.3 雙缸四柱液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) 4 2.4 雙缸四柱液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 5 2.5

17、雙缸四柱液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 5 2.5.1 主機(jī)載荷分析 5 2.5.2 主機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 9 2.5.3 控制臺(tái)設(shè)計(jì) 9 第三章 雙缸四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 10 3.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 10 3.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過(guò)程分析 10 3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 3.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析 10 3.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析 13 3.2.3 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 14 3.3 液壓元件的設(shè)計(jì) 17 3.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 18 3.4.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) 18

18、 3.4.2 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) 22 3.4.3 液壓油管設(shè)計(jì) 24 3.4.4 液壓油箱設(shè)計(jì) 26 3.5 液壓站布局設(shè)計(jì) 27 第四章 雙缸四柱液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)主要性能計(jì)算 29 4.1 液壓系統(tǒng)壓力損失計(jì)算 29 4.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 32 第五章 雙缸四柱液壓機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 5.1 控制系統(tǒng)概述 34 5.2 雙缸四柱液壓機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 34 5.2.1 雙缸四柱液壓機(jī)控制方案選擇 34 5.2.2 PLC控制要求與總體控制方案 34 5.3 雙缸四柱液壓機(jī)PLC控制電路設(shè)計(jì) 35 5.3.1 雙缸四柱

19、液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì) 35 5.3.2 雙缸四柱液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 35 5.3.3 PLC控制過(guò)程分析 36 5.4 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 5.4.1 PLC輸入輸出地址分配表 37 5.4.2 PLC輸入輸出接線圖 38 5.4.3 PLC控制框圖設(shè)計(jì) 40 5.4.4 PLC控制梯形圖設(shè)計(jì) 41 結(jié) 論 43 參考文獻(xiàn) 44 致 謝 45 第一章 緒 論 1.1 液壓機(jī)的現(xiàn)狀概要 液壓機(jī)自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機(jī)械設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月

20、異，電子技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷成熟，液壓機(jī)也得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。到目前為止，控制技術(shù)也由原來(lái)傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計(jì)算機(jī)控制，這使液壓機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同時(shí)生產(chǎn)效率得到了很大的提高。 液壓機(jī)加工與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比屬于無(wú)屑加工，應(yīng)用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。液壓機(jī)還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件和不對(duì)稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機(jī)根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。液壓機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，首先是由電氣系統(tǒng)來(lái)控制液壓系統(tǒng)，然后再由液壓系統(tǒng)控制主

21、機(jī)主缸和頂出缸的順序動(dòng)作。 綜上所述，液壓機(jī)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 1.2 雙缸四柱液壓機(jī)的概述 雙缸四柱液壓機(jī)的機(jī)械及液壓裝置為基礎(chǔ)，配以可編程控制器，根據(jù)液壓機(jī)的工作過(guò)程，按照生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行自動(dòng)控制。在以往我們的鉆機(jī)的自動(dòng)化程度不高，效率不高，體積大系統(tǒng)的抗干擾能力差。而且操作比較繁瑣，增大了工人的工作量。所以在以后的社發(fā)展進(jìn)程中機(jī)械相關(guān)設(shè)備與液壓系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合的方向會(huì)越來(lái)越多。 利用PLC最具優(yōu)勢(shì)的開(kāi)關(guān)量控制與自身具備的PTO控制及PID控制功能緊密結(jié)合，對(duì)液壓機(jī)的運(yùn)行速度及液壓油溫進(jìn)行控制。通過(guò)高精度比例溢流閥和PLC的模擬輸入輸出模塊對(duì)頂出缸的油壓進(jìn)行控制,并結(jié)合

22、板材變壓邊力成形工藝,在單動(dòng)液壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)變壓邊力控制。在板材成形過(guò)程中通過(guò)可編程控制終端對(duì)成形力、壓邊力及凸模行程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。 44 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 雙缸四柱液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 第二章 雙缸四柱液壓機(jī)總體設(shè)計(jì) 2.1 雙缸四柱液壓機(jī)主要指標(biāo)參數(shù) （1）雙缸四柱液壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.1 表2.1 液壓機(jī)技術(shù)參數(shù) 參 數(shù) 項(xiàng) 參 數(shù) 公稱力（最大負(fù)載） 6300KN 工進(jìn)時(shí)液體最大工作壓力 25MPa 主缸回程力 400KN 頂出缸頂出

23、力 1000KN 主缸滑塊行程 900mm 頂出活塞行程 350mm 主缸滑塊距工作臺(tái)最大距離 1100mm 滑塊工作速度 6～10mm/s 工作臺(tái)的大小 Φ100mm 主缸快退速度 0.03m/s 頂出活塞頂出速度 0.02m/s 頂出活塞退回速度 0.05m/s 工作臺(tái)面大小 根據(jù)設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì) 2200×1600，1600×1600,3250×2000 （2）雙缸四柱液壓機(jī)的主要功能 通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)力，完成零件的壓力成型加工。 （3）雙缸四柱液壓機(jī)的適用范圍 液壓機(jī)主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊

24、、壓裝等成型工藝。 2.2 雙缸四柱液壓機(jī)工作原理分析 2.2.1 雙缸四柱液壓機(jī)的基本組成 四柱液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。其中主機(jī)包括工作臺(tái)、導(dǎo)柱、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動(dòng)力裝置、工作介質(zhì)等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電器控制柜等組成。 2.2.2 雙缸四柱液壓機(jī)的工作原理 （1）雙缸四柱液壓機(jī)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖2.1 1-滑塊 2-導(dǎo)柱 3-工作臺(tái) 4-安裝地基 5-頂出缸 6-主缸 7-上橫梁 8-輔助油箱 圖2.1 雙缸四柱液壓機(jī)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖 （2

25、）雙缸四柱液壓機(jī)工作原理分析 雙缸四柱液壓機(jī)的動(dòng)作順序通過(guò)電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖2.2。 圖2.2 雙缸四柱液壓機(jī)控制順序圖 從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機(jī)的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機(jī)工作，主機(jī)動(dòng)作觸及行程開(kāi)關(guān)，將信號(hào)反饋給電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。 （3） 雙缸四柱液壓機(jī)工作循環(huán)分析 雙缸四柱液壓機(jī)工作循環(huán)如圖2.3所示。 圖2.3 雙缸四柱液壓機(jī)工作循環(huán)圖 雙缸四柱液壓機(jī)工作循環(huán)如圖2.3（a），滑塊在自重的作用下快速下行，碰到行程開(kāi)關(guān)后由快進(jìn)變?yōu)楣みM(jìn)，隨后進(jìn)行加壓、保壓。保壓時(shí)間完成后，滑塊快速

26、回程，直到回到原來(lái)的位置，停止運(yùn)動(dòng)；圖2.3（b）表示頂出缸的工作循環(huán)過(guò)程，主缸快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、退回停止后，頂出缸才運(yùn)動(dòng)，將工件頂出。 2.3 雙缸四柱液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) （1）控制方式的選擇 采用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結(jié)合的控制方式。具有調(diào)整、手動(dòng)、半自動(dòng)三種工作方式，可實(shí)現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝； （2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對(duì)液壓機(jī)快進(jìn)時(shí)供油不足以及工進(jìn)時(shí)的高壓特性，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有補(bǔ)油和卸壓裝置； （3）電氣控制： 采用繼電器、行程開(kāi)關(guān)、接觸器、手動(dòng)按鈕等元件進(jìn)行手動(dòng)、半自動(dòng)控制； （4）主機(jī)： 主機(jī)結(jié)構(gòu)形

27、式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 2.4 雙缸四柱液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) 總體布局如圖2.4所示 1-主機(jī) 2-液壓油管 3-控制臺(tái) 4-插裝閥 5-液壓泵裝置 6-液壓油箱 7-電氣控制柜 圖2.4 四柱液壓機(jī)總體布局簡(jiǎn)圖 圖2.4為液壓機(jī)整體布局簡(jiǎn)圖，分為三個(gè)部分，即：主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的所有部件都集中安裝在液壓油箱上，使液壓站布局結(jié)構(gòu)變得緊湊。電氣控制元件集中設(shè)計(jì)在電氣柜中。啟動(dòng)、停止、快進(jìn)、頂出、調(diào)整、等控制按鈕設(shè)置在控制臺(tái)上，方便及時(shí)操作。 2.5 雙缸四柱液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) 2.5.1 主機(jī)載荷分析 參考表2.1

28、，四柱液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為6300KN，主缸回程力為400KN，頂出缸頂出力為1000KN。由于工作時(shí)的負(fù)載遠(yuǎn)大于其它工況時(shí)的負(fù)載，因此在進(jìn)行載荷設(shè)計(jì)時(shí)，取負(fù)載6300KN對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行受力計(jì)算。 液壓機(jī)結(jié)構(gòu)形式為“三梁四柱”式，工進(jìn)加壓的負(fù)載作用在橫梁和導(dǎo)柱上，受載時(shí)橫梁受壓，導(dǎo)柱受拉，受力如圖2.5所示 F-負(fù)載 T-導(dǎo)柱拉力 圖2.5 橫梁、導(dǎo)柱受力圖 （1）導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 材料選擇： 導(dǎo)柱在工作過(guò)程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強(qiáng)度。導(dǎo)柱材料選擇45圓鋼，也可選用鍛件形式。 熱處理要求： 導(dǎo)柱除了承受拉力之外，外圓柱表面與滑塊之間還存在摩擦力。為了減少導(dǎo)柱

29、表面的磨損，通過(guò)表面熱處理提高表面硬度增加表面耐摩性?？偟臒崽幚砉に嚍檎{(diào)質(zhì)和表面淬火。 理論設(shè)計(jì)計(jì)算： 液壓機(jī)的最大負(fù)載約為6300kN，通過(guò)力傳遞后，最后由四根導(dǎo)柱承受6300kN的拉力，作用在每根導(dǎo)柱上的拉力為1575kN。由許用拉應(yīng)力公式(2.1)，可計(jì)算導(dǎo)柱的安全直徑D。 （2.1） 式中： —許用應(yīng)力；取45鋼 =80～100MPa； F—軸向拉力； A—橫截面積。 即： 圓整后取導(dǎo)柱直徑D=90mm，為

30、了防止四根導(dǎo)柱因瞬間的受力不均而被破壞，導(dǎo)柱直徑可適當(dāng)加大，取D=110mm。 （2） 橫梁設(shè)計(jì) 材料選擇：橫梁工作時(shí)的受力為彎曲力，材料應(yīng)具有一定的抗彎強(qiáng)度。選用45鋼，毛坯采用鍛件。 熱處理要求：橫梁進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 理論計(jì)算校核： 橫梁受力可以簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)直梁,中間受載的情形，如圖2.6所示。 圖2.6 橫梁滑塊受力簡(jiǎn)圖 初步確定橫梁的長(zhǎng)、寬、高尺寸分別為1310、1045、575mm，截面為矩形。即：在負(fù)載作用下的剪力和彎矩如圖2.7所示。 圖2.7 (a) 剪力圖 (b) 彎矩圖 由彎矩圖2.7(b)可知，橫梁C點(diǎn)1—1截面彎矩最大，該截面是危險(xiǎn)截面。為了保

31、證橫梁能夠正常工作，必須對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。正應(yīng)力計(jì)算公式為： (2.2) 式中： —最大彎曲正應(yīng)力； —最大彎矩； —抗彎截面系數(shù)()。 矩形截面抗彎系數(shù)W計(jì)算公式為： (2.3) 式中： —矩形截面的寬； —矩形截面的高。 即： 45鋼的彎曲許用

32、應(yīng)力[]=100MPa，而橫梁的最大彎曲應(yīng)力 = 8.1MPa，遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力，經(jīng)過(guò)校核，設(shè)計(jì)尺寸滿足要求。 2.5.2 主機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 液壓機(jī)工作臺(tái)主要受壓，由于工作臺(tái)不是很高，剛度要求可以滿足，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)只要進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的校核即可，校核過(guò)程從略。 材料選擇：工作臺(tái)主要受壓，材料選用鑄鋼45。 工藝要求： 機(jī)械加工時(shí)，工作臺(tái)表面做成T形槽，如圖2.8所示。 圖2.8 工作臺(tái)T形槽 2.5.3 控制臺(tái)設(shè)計(jì) 材料選擇：控制臺(tái)主要用于安裝控制按鈕，不承受動(dòng)載荷，強(qiáng)度要求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用Q235A。 加工工藝：控制臺(tái)的制作加工采用焊接方式完

33、成。 外形設(shè)計(jì)：控制臺(tái)外形尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮操作方便。外形簡(jiǎn)圖如圖2.9所示。 1-控制按鈕 2-控制面板 3-控制臺(tái)底座 圖2.9 液壓機(jī)控制臺(tái)外形簡(jiǎn)圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 雙缸四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 雙缸四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 3.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 參考四柱液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)表2.1可知，液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為6300KN，工進(jìn)時(shí)液體最大壓力為25MPa,由此確定液壓機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載為6300KN型四柱液壓機(jī)。 3.1.2 液壓機(jī)

34、主機(jī)工藝過(guò)程分析 壓制工件時(shí)主機(jī)的工藝過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后，主缸上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對(duì)上缸進(jìn)行補(bǔ)油。觸擊快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的行程開(kāi)關(guān)后，橫梁滑塊工進(jìn)，并對(duì)工件逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進(jìn)油，滑塊快速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運(yùn)動(dòng)后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油，快速退回。 3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析 （1）主缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及表2.1中主缸滑塊行程為900mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下： 圖3.1

35、 主缸速度循環(huán)圖 （2）主缸負(fù)載分析 液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。液壓機(jī)的最大負(fù)載為工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載。通過(guò)各工況的負(fù)載分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即： F = Fw + Ff + Fa ( 3.1 ) 式中： F —液壓缸所受外負(fù)載；

36、 Fw —工作負(fù)載； Ff —滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載； Fa —運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。 a. 慣性負(fù)載Fa計(jì)算 計(jì)算公式： ( 3.2 ) 式中： G —運(yùn)動(dòng)部件重量； g —重力加速度9.8m/； — 時(shí)間內(nèi)的速度變化量； —加速或減速時(shí)間，一般情況取 = 0.01～0.5s。 查閱相同型號(hào)的

37、四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為30KN。由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)可及：= 0.08m/s, 取 = 0.05s，代入公式3.2中。 即： b. 摩擦負(fù)載Ff計(jì)算 滑塊啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載，啟動(dòng)過(guò)后產(chǎn)生動(dòng)摩擦負(fù)載。通過(guò)所有作用在主缸上的負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。由于滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計(jì)算主缸最大負(fù)載時(shí)摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。 c. 主缸負(fù)載F計(jì)算 將上述參數(shù)Fa = 4898N ，F(xiàn)w = 6300000N代入公式3.1中。 即： F =6300000 + 4898 =6304898N

38、 （3）主缸負(fù)載循環(huán)圖 a. 主缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表3.1 表3.1 主缸工作循環(huán)負(fù)載 工 作 循 環(huán) 外 負(fù) 載 啟 動(dòng) F = f靜 + Fa ≈5 KN 橫梁滑塊快速下行 F = f動(dòng) 忽略不計(jì) 工 進(jìn) F = f動(dòng) + Fw ≈6300 KN 快速回程 F = f 回 + F背 ≈400 KN 注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。 b. 主缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖3.2 圖3.2 主缸負(fù)載循環(huán)圖 3.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析 （1）頂出缸速度循環(huán)圖 根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)和表2.1中

39、頂出缸活塞行程為250mm，得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下： 圖3.3 頂出缸速度循環(huán)圖 （2）頂出缸負(fù)載分析 主缸回程停止后，頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上行，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動(dòng)摩擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(shí)可以忽略不計(jì)；同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可不計(jì)；工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。將參數(shù)代入公式3.1計(jì)算頂出缸的最大負(fù)載。 即： F = Fw = 350000N 式中： Fw —頂出力； （3）頂出缸負(fù)載循環(huán)圖

40、a. 頂出缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表3.2 表3.2 頂出缸工作循環(huán)負(fù)載 工 作 循 環(huán) 外 負(fù) 載 啟 動(dòng) F = F靜 + Fa 忽略不計(jì) 頂出缸頂出 F = = f 動(dòng) + Fw ≈350 KN 快速退回 F = f 動(dòng) + F背 ≈8 KN 注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。 b. 頂出缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖3.4 圖3.4 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖 3.2.3 液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) a. 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路的選擇 液壓機(jī)工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢，快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多，但是速度卻比工進(jìn)

41、時(shí)要快。為了提高液壓機(jī)的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機(jī)采用變量泵供油，基本油路如圖3.5所示。 由于液壓機(jī)工況時(shí)的負(fù)載壓力會(huì)逐步增大，為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)，調(diào)速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖3.6所示。 1-液壓缸 2-油箱 3-過(guò)濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥 圖3.5 液壓機(jī)基本回路圖 圖3.6 恒功率曲線圖 b. 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 液壓機(jī)加工零件的過(guò)程包括主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退和頂出缸的頂出

42、、快速回程。采用什么樣的方式進(jìn)行速度的安全、準(zhǔn)確換接是液壓機(jī)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達(dá)到控制要求，液壓系統(tǒng)的速度換接通過(guò)行程開(kāi)關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易。 c. 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。液壓機(jī)系統(tǒng)控制原理如圖3.7所示。 1－恒功率變量泵2－定量泵 3、4－溢流閥 5－遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 6、21－電液換向閥 7－壓力表 8－電磁閥 9－液控單向閥 10－順序閥 11－卸荷閥(帶阻尼孔)

43、 12－壓力繼電器 13－單向閥 14－充液閥（卸荷閥芯） 15－充液閥 16－主缸 17－頂出缸 18－溢流閥 19－節(jié)流器 20－背壓閥 22－滑塊 23－檔鐵 圖3.7 雙缸四柱液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖 d. 液壓系統(tǒng)控制過(guò)程分析

44、 1　 快速下行 按下啟動(dòng)按鈕。電磁鐵1DT、5DT通電吸合。低壓控制油使電液閥6切換至右位，同時(shí)經(jīng)閥8使液控單向閥9打開(kāi)。泵1供油經(jīng)閥6右工位、單向閥13至主16上腔，而主缸下腔液壓油經(jīng)液控單向閥9、閥6右工位、閥21中位回油箱。實(shí)際上，此時(shí)主閥滑塊22在自重作用下快速下降， 泵1的全部流量還不足以補(bǔ)充主腔上腔空處的容積， 因而在上腔形成局部真空，置于液壓缸頂部的充液箱15內(nèi)的油液在大氣壓及油位作用下，經(jīng)液控單向閥14（充液閥）進(jìn)入主缸上腔。 2　 慢速接近 工件加壓當(dāng)主缸滑塊22上的擋鐵23壓下

45、行程開(kāi)關(guān)XW2時(shí)，電磁鐵5DT斷電，閥 8處于常態(tài)位，閥9關(guān)閉。主缸回油經(jīng)背壓（平衡）閥10、閥6右位、閥21中位至油箱。由于回油路上有背壓力，滑塊單靠自重就不能下降，油泵1供給的壓力油使之下行，下行速度減慢。這時(shí)主缸上腔壓力升高，充液閥14關(guān)閉。主泵1的壓力油推動(dòng)活塞使滑塊慢速接近工件，當(dāng)主缸活塞的滑塊22抵住工件后，阻力急劇增加，上腔油壓進(jìn)一步提高，變量泵1的排油量自動(dòng)減小，主缸活塞的速度變得更慢，以極慢的速度對(duì)工件加壓。 3　 保壓 當(dāng)主缸上腔的油壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，壓力繼電器12發(fā)出信號(hào)，）使電磁鐵1DT斷電，閥6回復(fù)中位，將主缸上、下油腔封閉。同時(shí)泵1經(jīng)閥6、閥21的中位卸荷。單向

46、閥13保證了主缸上腔良好的密封性，主缸上腔保持高壓。保壓時(shí)間可由壓力繼電器 12控制的時(shí)間繼電器調(diào)整。 4　 泄壓、快速回程 保壓過(guò)程結(jié)束，時(shí)間繼電器12發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵2DT通電（當(dāng)定程壓制成型時(shí)，可由行程開(kāi)關(guān)XW3發(fā)出信號(hào)），主缸處于回程狀態(tài)。為了防止液壓沖擊，保壓后必須先泄壓然后再回程。但由于液壓機(jī)油壓高，而主缸的直徑大，行程長(zhǎng)，缸內(nèi)液體在加壓過(guò)程中受到壓縮而儲(chǔ)存相當(dāng)大的能量。如果此時(shí)上腔立即與回油相通，則系統(tǒng)內(nèi)液體積蓄的彈性能突然釋放出來(lái)，產(chǎn)生液壓沖擊，造成機(jī)器和管路的劇烈振動(dòng)，發(fā)出很大的噪聲，為此，保壓后必須先泄壓后再回程。當(dāng)電液換向閥6切換至左位后，主缸上腔還未泄壓，壓力很高

47、，卸荷閥 11（帶阻尼孔）呈開(kāi)啟狀態(tài)，主泵 1 的油經(jīng)閥6的左工位,閥11的回油。這時(shí)主泵1在較低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，此壓力不足以使主缸活塞回程，但能夠打開(kāi)液控單向閥14的卸荷閥芯，主缸上腔的高壓油經(jīng)此卸荷閥芯的開(kāi)口而泄回充液箱15，這是泄壓過(guò)程。這一過(guò)程持續(xù)到主缸上腔壓力降低到較低時(shí)，卸荷閥11關(guān)閉為止。主泵1的供油壓力升高,推開(kāi)充液閥14的主閥芯。此時(shí)泵1的壓力油經(jīng)閥6的左位,液控單向閥9進(jìn)入主缸下腔,而主缸上腔油液經(jīng)閥14回油到充液箱15實(shí)現(xiàn)主缸開(kāi)始快速回程。 3. 3 液壓元件的設(shè)計(jì) 通過(guò)液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算查閱液壓手冊(cè)，液壓元件選擇如表3.3所示： 表3.3 液壓元件明細(xì)表 序

48、 號(hào) 液 壓 元 件 名 稱 元 件 型 號(hào) 額定流量（L/min） 1 恒功率變量泵 250YCY14-1B 250 2 定量泵 PUQ20-B2R-SS1S-21-C21-12 140 3 溢流閥 YEF3-E25B 120 4 溢流閥 YEF3-E20B 120 5 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 YF-L8H 20 6 電液換向閥 D4-04-3C-AC 120 7 壓力表 YAF3-Ea20B 150 8 電磁閥 ZBSF-DN10-50 120 9 液控單向閥 SV32P 90 10 順序閥 XD2F-B10H 12

49、0 11 卸荷閥（帶阻尼孔） YXF-L10 40 12 壓力繼電器 MJCS-02WL 80 13 單向閥 AF3-Eb20B 100 14 充液閥（帶卸荷閥芯） SVF 90 15 充液箱 16 主缸 HSGK01-80/40E-5210 100 17 頂出缸 HSGK01-80/40E-5210 100 18 溢流閥 YEF3-E25B 120 19 節(jié)流器 GXGL-30 30 20 背壓閥 24F3-E16B 80 21 電液換向閥 D4-04-3C-AC 120 22 滑塊 2

50、3 擋鐵 3.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) 3.4.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) 通過(guò)表液壓缸基本尺寸的計(jì)算，可及主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑等參數(shù)。下面對(duì)主缸的其它參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 （1）主缸缸體材料選擇及技術(shù)要求 液壓缸的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種形式，即：薄壁圓筒和厚壁圓筒。當(dāng)液壓缸的內(nèi)徑D與壁厚δ的比值滿足D/δ≥10的圓筒稱為薄壁圓筒。液壓缸的制造材料一般有鍛鋼、鑄鋼（ZG25、ZG35）、高強(qiáng)度鑄鐵、灰鑄鐵（HT200、HT350）、無(wú)縫鋼管（20、30、45）等。對(duì)于負(fù)載大的機(jī)械設(shè)備缸體材料一般選用無(wú)縫鋼管制造，主缸缸體材料選用無(wú)縫鋼管45。 液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為R

51、a0.4～0.8μm；內(nèi)徑配合采用H8～H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的直線度500mm長(zhǎng)度之內(nèi)不大于0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm；如果缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用6H級(jí)精度。 （2）主缸壁厚的確定 壁厚計(jì)算公式如下： （3.9） 式中： δ—液壓缸壁厚（m）； D—液壓缸內(nèi)徑（m）； —實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍； [σ]—缸筒材料的許用應(yīng)

52、力。鍛鋼：[σ]=110～120MPa ；鑄鋼：[σ]=100～110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵：[σ]=60MPa ；灰鑄鐵：[σ]=25MPa ；無(wú)縫鋼管：[σ]=100～110MPa 。 主缸壁厚δ計(jì)算，將D=0.32m ；[σ] = 110MPa ； = 1.4×25.5MPa=35.7MPa代入公式（3.9）中，即： 液壓缸缸體的外徑D外計(jì)算公式如下： D外≥D＋2δ (3.10) 將參數(shù)代入公式（3.10），即： D外≥0.32m＋0.10

53、4m＝0.426m 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D外＝430mm。 （3）主缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下： （3.11） 式中： t—缸蓋的有效厚度(m)； D2—缸蓋止口直徑； [σ]—缸蓋材料許用應(yīng)力。 即： 圓整后取缸蓋厚度t=60mm。 （4）主缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中

54、點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，用H表示。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，會(huì)因?yàn)殚g隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。一般而言，液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)該滿足如下要求： (3.12) 導(dǎo)向長(zhǎng)度如圖3.10所示 圖3.10 主缸導(dǎo)向長(zhǎng)度簡(jiǎn)圖 式中： L—液壓缸的最大行程； D—液壓缸的內(nèi)徑。 由表1.1可知主缸的最大行程H=700mm，液壓缸內(nèi)徑D=320mm代入公式（3.12）中，求主缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 即： 為了保證

55、最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，不應(yīng)過(guò)分增大 和B的大小，必要時(shí)可以在缸蓋和活塞之間增加一個(gè)隔套來(lái)增加最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。隔套的長(zhǎng)度C可有公式（3.13）求得，即： (3.13) 式中： B—活塞的寬度，一般取B =（0.6～1.0）D； —缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的不同有不同的算法，當(dāng)D＜80mm時(shí)，取 =（0.6～1.0）D；當(dāng)D＞80mm時(shí)，取 =（0.6～1.0）d。 （5）主缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定 活塞制造材料一般

56、選用灰鑄鐵(HT150、HT200)、當(dāng)缸體內(nèi)徑較小時(shí)，整體式結(jié)構(gòu)的活塞選用35鋼、45鋼。主缸活塞選用灰鑄鐵HT200。 活塞制造時(shí)外圓柱表面的粗糙度為Ra0.8～1.6μm；外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm；外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取f7～f9，內(nèi)孔與活塞桿的配合取H8/f7。 活塞寬度系數(shù)取0.8，即活塞的寬度B=0.8D=0.8×320mm =256mm。圓整后取活塞寬度B=260mm。 查表2-10[1],液壓機(jī)主缸工況時(shí)的壓力大，泄漏量也會(huì)隨壓力成正比升高，因此密

57、封圈選用Y形密封圈，這種密封圈能承受的大的工作壓力，泄漏量小。 （6）主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長(zhǎng)度確定 活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。主缸活塞桿選用45鋼。 活塞桿制造時(shí)外圓柱面粗糙度為Ra0.4～0.8μm；熱處理要求調(diào)質(zhì)20～25HRC；外徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在500mm上不大于0.03mm；活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用H8/f7，與活塞連接的配合公差采用H7/g6。 由滑塊的行程，確定活塞桿的長(zhǎng)度L桿=1250mm。 （7）主缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活

58、塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸還應(yīng)考慮兩端端蓋的厚度，總體而言，液壓缸缸體的長(zhǎng)度L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。 由主缸行程為700mm，活塞寬度為260mm,缸蓋厚度為60mm，通過(guò)計(jì)算可知，主缸的長(zhǎng)度取L缸=1080mm。 （8）活塞桿穩(wěn)定性校核 活塞桿工作中主要受壓，當(dāng)液壓缸的支承長(zhǎng)度Lb≥(10～15)d時(shí)，必須對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d為活塞桿直徑。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=2330mm，而(10～15)d=2500～3750mm。 將參數(shù)代入Lb≥(10～15)d中，比較后Lb＜(10～15)d

59、，活塞桿滿足使用要求，工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。 （9）主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a. 缸體與端蓋的連接形式 缸體與端蓋的連接形式通常有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接等形式。由于液壓機(jī)工況時(shí)缸體內(nèi)的壓力很大，所以缸體與端蓋的連接方式選用法蘭形式。 b. 活塞桿與活塞的連接形式 活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷連接等連接形式。主缸活塞與活塞桿的連接選用螺紋連接形式。 c. 活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式 活塞桿的導(dǎo)向部分包括端蓋、導(dǎo)向套、密封、防塵和鎖緊結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械中導(dǎo)向套一般安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑。 d. 緩沖與排氣裝置 液壓機(jī)

60、運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量大，快進(jìn)時(shí)的速度快，這樣活塞在到達(dá)行程中點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至活塞與缸筒端蓋會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端要設(shè)置緩沖裝置。一般緩沖裝置有環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置、可調(diào)節(jié)流緩沖裝置、三角槽式節(jié)流緩沖裝置。 大型液壓缸需要有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度，這樣需要設(shè)置排氣裝置，防止空氣在傳動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)傳動(dòng)精度有影響。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設(shè)兩個(gè)排氣閥。 3.4.2 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) （1）頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求 頂出缸工作時(shí)的最大工作壓力為12.5MPa，比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工作，缸體材料也選用無(wú)縫鋼管45。 缸體的

61、制造要求應(yīng)該滿足液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.4～0.8μm；內(nèi)徑配合采用H8～H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內(nèi)表面母線的直線度500mm長(zhǎng)度之內(nèi)不大于0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm。 （2）頂出缸壁厚的確定 將D=0.2m ；[σ]= 110MPa ； = 1.3×12.5MPa=16.25MPa代入公式（3.9）中，即： 將D=0.2m ；取δ=0.02m代入公式（3.10），即： D外≥0.2m＋0.04m＝0.24m 外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D外＝240mm。 （3）頂出

62、缸缸蓋材料、厚度的確定 缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。頂出缸缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式見(jiàn)（3.11）： 即： 取缸蓋厚度t=25mm。 （4）頂出缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 由表2.1可知頂出活塞行程L=350mm，頂出缸內(nèi)徑D=200mm，代入公式(3.12)， 即： （5） 頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定 頂出缸活塞外圓柱表面的粗糙度為Ra0.8～1.6μm；外徑圓度、圓柱度不大于外徑公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半；端面對(duì)軸線垂直度在直徑100mm上不大

63、于0.04mm；外徑用橡膠密封圈密封的公差配合取f7～f9，內(nèi)孔與活塞桿的配合取H8/f7。 計(jì)算活塞寬度時(shí)區(qū)寬度系數(shù)為0.8，即活塞的寬度B=0.8D=0.8×200mm =160mm。取活塞寬度B=160mm。 液壓機(jī)頂出缸工況時(shí)的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用O形密封圈。頂出缸活塞選用灰鑄鐵HT200。 （6）頂出缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長(zhǎng)度確定 活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用35鋼、45鋼的無(wú)縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用35鋼、45鋼。頂出缸活塞桿選用35鋼。 活塞桿外圓柱面粗糙度為Ra0.4～0.8μm；熱處理要求調(diào)質(zhì)20～25HRC；外

64、徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在500mm上不大于0.03mm；活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用H8/f7，與活塞連接的配合公差采用H7/g6。由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長(zhǎng)度L桿=705mm。 （7）頂出缸長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸應(yīng)考慮兩端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長(zhǎng)度L不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。 由主缸行程為250mm，活塞寬度為160mm,缸蓋厚度為25mm，通過(guò)計(jì)算可知，主缸的長(zhǎng)度取L缸=650mm。 （8）活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)液壓缸的支

65、承長(zhǎng)度Lb≥(10～15)d時(shí)，應(yīng)該對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d為活塞桿直徑。通過(guò)計(jì)算可知，Lb的最大值不可能大于L桿+L缸=1355mm，而(10～15)d=2000～3000mm。 將參數(shù)代入Lb≥(10～15)d中，比較后Lb＜(10～15)d，活塞桿滿足使用要求，工作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。 3.4.3 液壓油管設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)裝置中，常用的液壓油管有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。鋼管承受的壓力高，彎曲半徑不能太小，彎制時(shí)比較困難。對(duì)于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選用無(wú)縫鋼管；紫銅管承受的工作壓力一般在6.3～10MPa。紫銅管加熱軟化后可進(jìn)行彎曲，比鋼管容易彎制，價(jià)格昂貴，

66、抗振性較弱；尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中；膠管有高壓管和低壓管兩種，而者的區(qū)別在于骨架組成不同。高壓膠管是鋼絲編制體或鋼絲纏繞為骨架，可用于較高的油路中。低壓膠管的組成骨架是麻線或棉線編制體，多用于壓力較低的油路中。 通過(guò)液壓機(jī)主缸、頂出缸工作壓力的計(jì)算可知，主缸的最大工作壓力約為25.5MPa,頂出缸的工作壓力約為12.5MPa。主缸工作壓力較高，油管選用無(wú)縫鋼管，頂出缸油路油管選用高壓膠管。 油管的內(nèi)徑可由公式（3.14）求得 (3.14) 式中： —油管內(nèi)徑(mm)； —油路通過(guò)最大流量(L/min)； —油管中允許流速m/s。 （1）主缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算 進(jìn)油油管內(nèi)徑 確定：主缸快進(jìn)所需流量 = 385.8L/min，而泵的額定流量q=250L/min,取油管允許流速 = 4m/s，代入公式(3.14), 即： 圓整后，取 ;