CKJ61100數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙+文檔全套】

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Especially in recent years, but with microelectronics, computer technology to combine together, make hydraulic technology has entered a new stage of development. At present, has been widely used in the industrial fields. Because the recent years microelectronics, the development of computer technology, hydraulic components manufacturing technology of the further improved, and make hydraulic technology not only as a kind of basic in traditional form occupies an important position and with excellent static, dynamic performance becomes a kind of important means of control. Facing our country economy in recent years of rapid development, machinery manufacturing industry in the development of the national economy, which occupies an important position in the manufacturing sector to the healthy and rapid development. The improvement of manufacturing equipment, make as an important equipment manufacturing industry in the of all kinds of machining equipment also had many new changes, especially in the hole processing, its in today's hydraulic system is becoming more and more important. The hydraulic system design, in addition to meet the host in action and performance requirements outside, still must comply with small volume, light weight, low cost, high efficiency, simple structure, reliable operation, use and convenient maintenance and so on some of the common design principles recognized. Hydraulic system is designed according to the known condition, to determine the hydraulic pressure working scheme, hydraulic flow rate, pressure and hydraulic pump and other components of the design. To sum up, complete the whole design process needs a series of hard work. Designers should set up the correct design thought, trying hard to grasp the advanced scientific and technological knowledge and scientific dialectical way of thinking. to the workers engaged in production practice and workers learning, and constantly development and innovation, to better complete mechanical design task. Key words: Hydraulic system hydraulic cylinder hydraulic pump reversing valves 目 錄 引 言………………………………………………………………….2 第一章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………………2 1.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………2 1.2液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………2 1.2.1確定液壓泵類型及調(diào)速方式…………………………………………………………2 1.2.2選用執(zhí)行原件…………………………………………………………………………2 1.2.3換向回路和壓力回路的選擇…………………………………………………………2 1.2.4組成液壓系統(tǒng)繪原理圖………………………………………………………………2 1.3液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算……………………………………………………………………2 1.3.1液壓缸參數(shù)計(jì)算………………………………………………………………………2 1.3.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2 1.3.3液壓泵性能參數(shù)計(jì)算…………………………………………………………………2 1.4液壓元件的選擇…………………………………………………………………………2 1.4.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇………………………………………………………………2 1.4.2油管的選擇……………………………………………………………………………2 1.4.3油箱容積的確定………………………………………………………………………2 第二章 液壓站的設(shè)計(jì)…………………………………………………2 2.1液壓油箱的作用及外形尺寸……………………………………………………………2 2.1.1液壓油箱的作用………………………………………………………………………2 2.1.2液壓油箱的外形尺寸…………………………………………………………………2 2.2液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2 2.3液壓泵裝置………………………………………………………………………………2 2.3.1液壓泵的工作原理……………………………………………………………………2 2.3.2液壓控制裝置…………………………………………………………………………2 2.4液壓系統(tǒng)的安裝…………………………………………………………………………2 2.4.1液壓泵裝置的安裝要求………………………………………………………………2 2.4.2油箱裝置的安裝要求…………………………………………………………………2 2.4.3液壓閥的安裝要求……………………………………………………………………2 2.4.4液壓缸的安裝要求……………………………………………………………………2 2.5電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式……………………………………………………………2 第三章 集成塊的設(shè)計(jì)………………………………………………… 2 3.1集成塊及其工作…………………………………………………………………………2 3.2集成塊的工作要求………………………………………………………………………2 3.2.1集成塊的工作要求……………………………………………………………………2 3.2.3集成塊的總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………2 3.2.4液壓閥位置的確定……………………………………………………………………2 3.2.5視圖及尺寸標(biāo)注………………………………………………………………………2 3.2.6加工精度的要求………………………………………………………………………2 3.2.7集成塊的設(shè)計(jì)結(jié)果……………………………………………………………………2 3.2.8集成塊裝配與調(diào)試……………………………………………………………………2 第四章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算及維護(hù)…………………………………2 4.1性能驗(yàn)算…………………………………………………………………………………2 4.1.1沿程壓力損失…………………………………………………………………………2 4.1.2局部壓力損失…………………………………………………………………………2 4.1.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算………………………………………………………………………2 4.1.3泵站調(diào)試………………………………………………………………………………2 4.1.4壓力調(diào)試………………………………………………………………………………2 4.1.5執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)速…………………………………………………………………………2 4.2液壓系統(tǒng)的維護(hù)…………………………………………………………………………2 結(jié) 論…………………………………………………………………2 致　 謝…………………………………………………………………2 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………2 引 言 液壓技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素，其應(yīng)用幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一，所以正確合理地提高設(shè)計(jì)與使用液壓系統(tǒng)，對(duì)于提高各類液壓機(jī)械及裝備的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。同時(shí)能讓我們學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，提高實(shí)踐能力,使我們的設(shè)計(jì)更具實(shí)用性。 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟一般是： （1）明確液壓系統(tǒng)使用要求，進(jìn)行負(fù)載特性分析； （2）設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案； （3）計(jì)算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)； （4）繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖； （5）選擇液壓元件； （6）驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； （7）液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （8）繪制工作圖，編制文件，并提出電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書。 一、課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義 主要研究CKJ61100數(shù)控車床液壓系統(tǒng)，包括：控制主軸的正車、反車和主軸箱潤(rùn)滑， 分為以下幾部分: （1）液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)； （2）液壓元件的選擇； （3）裝配圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算； （4）油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算； （5）集成塊的設(shè)計(jì)； 通過(guò)對(duì)CKJ61100數(shù)控車床的原有液壓系統(tǒng)的分析和了解，結(jié)合已學(xué)的液壓方面的知識(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)有深一步的認(rèn)識(shí)與提高。通過(guò)CKJ61100數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使現(xiàn)有的機(jī)床在原有的功能基礎(chǔ)上得到更大的改善，使加工生產(chǎn)步驟更直接簡(jiǎn)便，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高效率，節(jié)省能源。 液壓技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素，其應(yīng)用幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的重要標(biāo)志之一。所以正確合理地提高設(shè)計(jì)與使用液壓系統(tǒng)，對(duì)于降低各類液壓機(jī)械及裝備的勞動(dòng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。同時(shí)能將所學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐，提高實(shí)踐能力。 二、課題研究的現(xiàn)狀 1.國(guó)內(nèi)液壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)液壓產(chǎn)品有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的生產(chǎn)科研體系。尤其是近十年來(lái)基礎(chǔ)產(chǎn)品 工業(yè)得到國(guó)家支持，裝備水平有所提高，目前已能生產(chǎn)品種規(guī)格齊全的產(chǎn)品。近年來(lái)，我國(guó)液壓氣動(dòng)密封行業(yè)堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，取得良好成效，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。例如北京機(jī)床所的直動(dòng)式電液伺服閥、杭州精工液壓機(jī)電公司的低噪聲比例溢流閥（擁有專利）、寧波華液公司的電液比例壓力流量閥（已申請(qǐng)專利），均為機(jī)電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，并已投入批量生產(chǎn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 雖然取得上述成果，但和目前國(guó)內(nèi)的需求和國(guó)外先進(jìn)水平相比還有較大差距。包括產(chǎn)品趨同化、構(gòu)成不合理，性能低、可靠性差，創(chuàng)新和自我開發(fā)能力弱，自行設(shè)計(jì)水平低。 具體表現(xiàn)在產(chǎn)品水平、產(chǎn)品體系與市場(chǎng)需求存在較大的結(jié)構(gòu)性矛盾。因此，在眾多低檔產(chǎn)品壓價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，不得不讓出一塊巨大的市場(chǎng)給國(guó)外產(chǎn)品。這表明，在市場(chǎng)豐富多樣的需求面前，第一、國(guó)內(nèi)企業(yè)必須依靠科技進(jìn)步，不斷調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；第二、適應(yīng)國(guó)際傳動(dòng)技術(shù)產(chǎn)品工業(yè)向國(guó)際化發(fā)展趨向，對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行改組、合并，使企業(yè)開發(fā)能力，裝備能力、管理水平和服務(wù)水平不斷提高，以保持一定的競(jìng)爭(zhēng)能力；第三、不斷提高企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)能力和創(chuàng)新能力，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，充分利用高等院校的科研開發(fā)人力資源，發(fā)展有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)；第四、完善質(zhì)保體系，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性，計(jì)劃地進(jìn)行技術(shù)改造、設(shè)備更新，提高產(chǎn)品知名度，創(chuàng)立名牌。 2.液壓技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展方向： (1) 節(jié)省能耗，提高效率，采用液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù) (2) 機(jī)電一體化技術(shù)及IT技術(shù)的應(yīng)用高精度、高頻響電液、電氣伺服比例系統(tǒng)和元件，液粘調(diào)速器速度控制技術(shù)。數(shù)字液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)和元件，直動(dòng)型電液控制元件。用AC電機(jī)或變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵，發(fā)展機(jī)電一體化元件和系統(tǒng)。 (3) 發(fā)展內(nèi)置電子系統(tǒng)的電液伺服比例元件、電磁閥、液壓定位油缸等 (4) 重視環(huán)保。提高液壓系統(tǒng)及污染控制技術(shù)，采用無(wú)泄漏液壓系統(tǒng)和元件。 (5) 應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)，提高電液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能，開發(fā)水壓傳動(dòng)與控制技術(shù)，大力發(fā)展水壓系統(tǒng)和元件，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。 (6) 先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，仿真技術(shù)。 (7) 現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用研究，如表面處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù) 總之，液壓技術(shù)作為便捷和廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)，有著良好的發(fā)展前景。液壓產(chǎn)品不僅在機(jī)電、輕紡、家電等傳統(tǒng)領(lǐng)域有著很大的市場(chǎng)，而且在新興的產(chǎn)業(yè)如信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生物制品業(yè)、微納精細(xì)加工等領(lǐng)域都有廣闊的發(fā)展空間。腳踏實(shí)地，放眼未來(lái)，經(jīng)過(guò)行業(yè)的共同努力，我國(guó)的液壓工業(yè)一定能走進(jìn)一個(gè)新天地。 三、方案論證 １.機(jī)械系統(tǒng) 傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)如：齒輪傳動(dòng)，它的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大，傳動(dòng)中能量損耗相對(duì)較小。但如果齒輪加工粗糙導(dǎo)致齒輪間不能完整嚙合,就會(huì)發(fā)生震動(dòng),影響機(jī)械設(shè)備壽命。 ２.氣壓系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：能源經(jīng)濟(jì)，其工作介質(zhì)是空氣，取之不盡，用之不竭；能源損失小，容易實(shí)現(xiàn)集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送；適合于高速間歇運(yùn)動(dòng)；自保持能力強(qiáng)，即斷電后由于氣體的壓縮性機(jī)械裝置能在較長(zhǎng)的一段時(shí)間停留在原來(lái)的位置上；可靠性高，壽命長(zhǎng)；安全方便，氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，安裝維修方便；缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差；輸出功率小；噪聲大；潤(rùn)滑性差等。 ３.液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) ： （1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速； （3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制； （5）由于采用油液作為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng)； （6）操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高； （7）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) : （1）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔； （2）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高； （3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平； （4）用油做工作介質(zhì)，在工作面存在火災(zāi)隱患； （5）傳動(dòng)效率低 。 ４.方案比較 除此之外，液壓傳動(dòng)突出的優(yōu)點(diǎn)還有單位質(zhì)量輸出功率大。通過(guò)以上幾種方案的比較，可以得出在目前的技術(shù)水平下，液壓系統(tǒng)傳動(dòng)較之機(jī)械系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)人員往往在機(jī)床中選擇液壓系統(tǒng)。這樣可以使工作時(shí)操縱控制簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高，提高工作的效率。 第一章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本機(jī)床床身最大回轉(zhuǎn)直徑1000mm，刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑630mm，頂尖距1500/3000/5000mm，主軸轉(zhuǎn)速為3.15—315r/min。主軸箱內(nèi)由液壓控制正車、反車、剎車和潤(rùn)滑，其中正反車通過(guò)一個(gè)三位油缸控制，剎車由一個(gè)兩位油缸控制,剎車油缸直徑為40mm,所需最大剎車力為21Kg/c㎡。 1.2液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.2.1確定液壓泵類型及調(diào)速方式 由于本系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和切削力的變化沒有特殊要求，出于經(jīng)濟(jì)性價(jià)比考慮，選用單向定量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路。溢流閥作定壓閥，回油路上設(shè)置背壓閥，初定背壓值為0.8MPa。 1.2.2選用執(zhí)行原件 因液壓缸有正向和反向和剎車運(yùn)動(dòng)，因此正車和反車選用單活塞桿的二位液壓缸，剎車選用三位油缸。 1.2.3換向回路和壓力回路的選擇 本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。因此二位油缸選用三位四通換向閥,三位油缸選用兩位四通換向閥。將溢流閥旁接在油泵出口調(diào)定和限制剎車制動(dòng)的最高工作壓力。 1.2.4組成液壓系統(tǒng)繪原理圖 將上述所選定的液壓回路進(jìn)行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補(bǔ)充，即組成如圖1.1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。為便于觀察調(diào)整壓力，在回路中裝一個(gè)壓力表。液壓系統(tǒng)中各電磁鐵的動(dòng)作順序如表1.1所示。 圖1.1 液壓系統(tǒng)原理圖 表1.1 電磁鐵動(dòng)作順序表 液壓系統(tǒng)的原理說(shuō)明：液壓站集中控制，液壓泵為定量泵，主軸箱潤(rùn)滑與液壓系統(tǒng)分隔開，共用一個(gè)油箱；一個(gè)兩位油缸控制主軸正反車和一個(gè)三位油缸控制剎車和潤(rùn)滑. 1、液壓系統(tǒng)的功用 （1） 液壓缸的正反車和剎車； （2） 潤(rùn)滑（包括主軸箱的齒輪、軸承，見圖1.2 潤(rùn)滑圖）。 2、液壓系統(tǒng)的元件和作用（參見圖1.1 液壓系統(tǒng)原理圖） （1） 齒輪泵公稱流量為6 L/min，用于液壓缸的正反車同時(shí)用于主軸箱的潤(rùn)滑。 （2） 液壓閥: 由溢流閥 、壓力表 、兩個(gè)換向閥 以及二個(gè)節(jié)流閥組成。調(diào)節(jié)溢流閥使系統(tǒng)壓力為0.8-1.3MPa。兩個(gè)換向閥分別控制二位油缸和三位油缸。二個(gè)節(jié)流閥分別控制二個(gè)油缸的速度。 （3） 二位油缸：向前為正車，向后為反車。 （4） 三位油缸：向前為剎車，向后為潤(rùn)滑。 圖1.2 潤(rùn)滑圖 1.3液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 1.3.1液壓缸參數(shù)計(jì)算 1、液計(jì)算工作油缸面積： 計(jì)算油缸作用力：假設(shè)油缸作用力為R,則 R=PA=23kg/cm2×12.56cm2=288.88kg 液壓缸的主要幾何尺寸，包括液壓缸的內(nèi)徑，活塞桿的直徑，液壓缸行程等。液壓負(fù)載F，由公式： 查參考文獻(xiàn)[1]可知 （1-1） 式中：F——液壓缸負(fù)載； R——液壓缸外作用力； η——液壓缸總效率； 查參考文獻(xiàn)[1]可知液壓缸的總效率為 （1-2） 式中：——液壓缸的機(jī)械效率； ——液壓缸的容積效率； ——液壓缸的作用力效率； 由于此液壓缸采用的是彈性體密封圈，所以≈1.0；又因?yàn)榛赜椭苯尤?rùn)滑，所受回油壓力很小，所以≈1；液壓缸的機(jī)械效率=0.9～0.95，取=0.93。 所以代入公式（1-1）得： F==kg=310.6kg 計(jì)算所需流量Q：油缸無(wú)桿腔充滿油液時(shí)油缸容積V為 V==12.56×4.5=56.52=0.05652 由最大轉(zhuǎn)速n=300r/min，因此計(jì)算流量Q： Q=V×n=0.05652×300=16.956L/min 根據(jù)流量和壓力可選出液壓閥規(guī)格和型號(hào)，選用直徑為6通用液壓閥 , 流量為40L/min,壓力為20MPa。 2、液壓缸的壁厚δ： 液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。由《材料力學(xué)》可知，承受內(nèi)壓力的筒體，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸材料一般采用無(wú)縫鋼管，其結(jié)構(gòu)屬于薄壁圓筒。查閱參考文獻(xiàn)[2]表4-17，可知壁厚計(jì)算公式為： （1-7） 式中：δ——缸筒壁厚，m； ——試驗(yàn)壓力，工作壓力p≤16MPa時(shí)，=1.5p；工作壓力p≥16Mpa時(shí)，=1.25p D——液壓缸內(nèi)壁，m； [σ] ——缸體材料的許用應(yīng)力，MPa； 采用35#無(wú)縫鋼管，取[σ]=110Mpa，=1.5?×1.68Mpa=2.52Mpa，D=40mm把數(shù)據(jù)代入公式（1-7）可得液壓缸的壁厚： 可取壁厚δ=5mm，所以外徑=50mm。 對(duì)于最終采用的缸筒壁厚應(yīng)作相應(yīng)的驗(yàn)算： 額定壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證工作安全,查參考文獻(xiàn)[1]可知： （1-8） ，故滿足要求 式中：——液壓缸的額定壓力，MPa； ——液壓缸的外徑，mm； ——缸筒材料屈服強(qiáng)度，MPa； 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形壓力有一定得比例范圍，以避免塑性變形的發(fā)生，查參考文獻(xiàn)[1]可知： （0.35～0.42） （1-9） 故滿足要求。 式中：—缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力，MPa ； 2）缸筒壁厚的驗(yàn)算 液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值,保證工作安全。 （1-6） 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍。 （1-7） 式中 D-------- 缸筒內(nèi)徑（m）； -------- 缸筒外徑 (m) ,=D+2δ； -------- 液壓缸的額定壓力 (MPa)； -------- 缸筒發(fā)生完全塑性變形時(shí)的壓力 (MPa)； -------- 缸筒材料的屈服點(diǎn) (MPa)； 缸筒材料的屈服強(qiáng)度=285MPa，將代入公式（1-6），得；； 將代入公式（1-7）得； 取=0.42×82=34.4 MPa 液壓缸的額定壓力=4MPa，所以卡緊油缸筒厚度合格 3、液壓缸缸底厚度 查參考文獻(xiàn)[1]表17-6-8可知 （1-10） 將，[σ]=110Mpa代入公式（3-11）可得： 可取液壓缸缸底厚度為10mm。 4、活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算 活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力的作用，其受力如下圖所示： 圖1.3 活塞桿受力圖 -缸筒內(nèi)徑；d-活塞桿直徑;F-軸向推力; 查參考文獻(xiàn)[]，只受軸向推力的作用時(shí)，則可以近似地用直桿承受的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： （1-7） 式中:F——活塞桿的作用力（N）； d——活塞桿直徑（m）； σp——材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管σp=100～110MPa。 液壓缸受軸向推力的作用，F(xiàn)，d帶入公式，計(jì)算得：液壓缸F=283.6kg，d=20mm. 所以活塞桿強(qiáng)度滿足要求。 1.3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇 1、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)。常見的有法蘭連接、螺紋連接、卡環(huán)連接、拉桿連接、焊接連接。查相關(guān)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[3]， (1) 法蘭式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、連接可靠、易裝卸，但重量和外形尺寸較大；缸筒端部一般用鑄造、墩粗或焊接蘭盤，用螺釘與端蓋緊固。它是常見的一種連接形式。 (2) 螺紋式連接有外螺紋式和內(nèi)螺紋式兩種。其特點(diǎn)是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸時(shí)需用專門工具。一般用于要求外形尺寸、重量輕的場(chǎng)合。 (3) 卡環(huán)式連接分內(nèi)卡環(huán)式和外卡環(huán)式兩種。卡環(huán)式連接工藝性好、連接可靠結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、重量較輕、易裝卸，但缸筒開槽后消弱了缸壁強(qiáng)度，需加厚缸筒，常用于無(wú)縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。 (4) 拉桿式連接是前后端蓋裝飾在缸筒兩頭，用四根拉桿（螺栓）將其緊固。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、零件通用性好，但徑向尺寸和重量較大，拉桿受力后變大，影響密封效果，只適用于長(zhǎng)度短的中、低壓液壓缸。 (5) 焊接式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小，但缸筒焊接易產(chǎn)生變形，缸低內(nèi)徑不易加工。焊接連接只能用于缸筒的一端，另一端必須采用其他結(jié)構(gòu)。 2、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等構(gòu)成?；钊诟淄矁?nèi)受油壓作用實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，必須具有良好的耐磨性和一定的強(qiáng)度，一般用耐磨鑄鐵制造，有整體式和組合式兩種?；钊麠U是連接活塞和工作部件的傳力零件，必須有足夠的強(qiáng)度和剛性，通常都用鋼料制造，其外圓表面應(yīng)耐磨并有防銹能力，活塞桿外圓表面有時(shí)需鍍鉻。活塞桿頭部有耳環(huán)式、球頭式和螺環(huán)式等幾種 活塞和活塞桿的連接形式，整體式連接和焊接式連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，但損壞后需整體更換，常用于小直徑液壓缸。螺紋式聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便，一般需備有螺紋防松裝置，由于加工螺紋消弱了活塞桿的強(qiáng)度，因此不適用于高壓系統(tǒng)。 3、活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向變的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)，防止在高壓下工作時(shí)，密封固有足夠的油壓將唇邊張開，這樣提高了密封性能。其特點(diǎn)是：a） 端部與活塞桿直接觸導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后只能更換整個(gè)端蓋；b） 蓋與桿的密封常用O型、Y型密封圈；c） 防塵圈選用無(wú)骨架的防塵圈； 4、密封圈選用 密封的分類：可分為靜密封和動(dòng)密封兩種[3]。 1). 靜密封 在正常工作的時(shí)候，無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件的配合表面之間的密封叫靜密封。 2). 動(dòng)密封 在正常工作的時(shí)候，具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件配合表面之間的密封叫動(dòng)密封。 靜密封和動(dòng)密封都可以達(dá)到完全密封，但某些動(dòng)密封部位有一定的泄漏量，可以起到潤(rùn)滑作用，減小摩擦和磨損。 活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈，通過(guò)參考相關(guān)文獻(xiàn)，選用O型圈加擋圈的形式 1.3.3液壓泵性能參數(shù)計(jì)算 1、確定液壓泵的最大工作壓力 式中：——執(zhí)行元件的最高工作壓力； ——執(zhí)行元件進(jìn)油路的壓力損失，如對(duì)夾緊、壓制和定位等工況，在執(zhí)行元件到終點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)才出現(xiàn)最高壓力，則=0；其他工況，液壓元件的規(guī)格和管路長(zhǎng)度、直徑未確定時(shí)，可初定簡(jiǎn)單系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)。本系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以初選[10]。 執(zhí)行件最高工作壓力,即有 又由于初選的壓力損失值為最大，液壓泵的最大工作壓力會(huì)因此而變大，所以齒輪泵的額定壓力可選為，即2.5MPa。 2、確定液壓泵的最大流量 式中：——同時(shí)動(dòng)作各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； K——泄露系數(shù)，一般取，大流量取小值，反之取大值。 從系統(tǒng)所要求的功能和所給的參數(shù)可知，本系統(tǒng)為小流量所以取K=1.3。 車床工作時(shí)的流量為換向時(shí)的流量為3.3912L/min，約為4L/min，即 所以取最大流量為6L/min的齒輪泵，壓力為2.5MPa，型號(hào)為CB-B6齒輪泵。 1.3.4電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)壓力和流量確定液壓泵的規(guī)格型號(hào)后，驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率可按下式[10]計(jì)算： 式中 P——電動(dòng)機(jī)功率（W）； ——液壓泵最大工作壓力（Pa）； ——液壓泵的輸出流量（L/min）； ——液壓泵總效率。 可選出電動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)功率為550W轉(zhuǎn)速1400r/min型號(hào)為A02-8014-B3。 1.4 液壓元件的選擇 1.4.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇 根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。本系統(tǒng)中所有閥的額定壓力都為2.5MPa，額定流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，確定為6L/min，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于表1.2中。過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。 1.4.2油管的選擇 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算[8]。本系統(tǒng)最大流量為17.8035L/min,壓油管的允許流速取v=5m/s,則內(nèi)徑d為 d =4.6=8.68mm 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為9mm。 1.4.3油箱容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。液壓油箱的有效容量V可確定為： 在低壓系統(tǒng)中（P<2.5MPa） 可取：V=（2—4） 在中壓系統(tǒng)中（P<6.3MPa） 可取: V=(5—7) 在高壓系統(tǒng)中（P>6.3MPa） 可取:V=(6—12) 式中V—液壓油箱有效容積； —液壓泵額定流量。 本系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，所以油箱容積為： V=46=24L 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，考慮到散熱和漏油等因素，選取的油箱容積為30-50L。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,油箱里的油要滿足工作和潤(rùn)滑的需求，在設(shè)計(jì)油箱時(shí)，這兩部分共用一個(gè)油箱，但油箱中間用隔板完全隔開。隔板兩側(cè)各自有液位計(jì)，進(jìn)油口，出油口，清洗窗等。潤(rùn)滑部分用的泵和電機(jī)是齒輪泵組。 表1.2 液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱 型號(hào) 個(gè)數(shù) 1 溢流閥 MRV-02-P1-K-20 1 2 二位四通電磁換向閥 WE-2B3-02-G-D2-30 1 3 三位四通電磁換向閥 WE-3C4-02-G-D2-30 1 4 單向節(jié)流閥 MCT-02-P-20 2 5 過(guò)濾器 XU-16-80-J 1 6 電機(jī) A02-8014-B3 1 7 油泵 CB-B6 1 8 壓力表 YZT-60 1 第二章 液壓站的設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。 參考同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，本液壓站采用了集中式結(jié)構(gòu)。 2.1 液壓油箱的作用及外形尺寸 2.1.1 液壓油箱的作用 油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功能是： (1) 貯存供系統(tǒng)工作循環(huán)所需的油量。 (2) 散發(fā)系統(tǒng)工作過(guò)程中產(chǎn)生的一部分熱量。 (3) 促進(jìn)油液中的空氣分離及消泡作用。 (4) 為系統(tǒng)提供某些元件的安裝位置。 過(guò)去認(rèn)為，油箱還應(yīng)起到分離和沉積油液中污物的作用，但現(xiàn)在的液壓系統(tǒng)污染控制理論，要求油箱不再是一個(gè)容納污垢的場(chǎng)合，油箱中的油液是達(dá)到一定清潔度等級(jí)的油液，以這樣清潔的油液提供給液壓泵和整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作回路，因此對(duì)油箱的設(shè)計(jì)、制造、工作運(yùn)行和維護(hù)都應(yīng)按照以上這些功能的要求來(lái)實(shí)施。 油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱作用。 2.1.2 液壓油箱的外形尺寸 液壓油箱的有效容積確定以后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，這次采用的外型尺寸為：長(zhǎng)730mm；寬406mm；高295mm的外型尺寸[7]。 2.2 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 (1)油箱必須有足夠大的容量，以保證系統(tǒng)工作時(shí)能夠保持一定的液位高度；在油箱容積不能增大而又不能滿足散熱要求時(shí)，需要設(shè)冷卻裝置。 （2）設(shè)置過(guò)濾器：油箱的回油口一般都設(shè)置系統(tǒng)所要求的過(guò)濾精度的回油過(guò)濾器，以保證返回油箱的油液具有允許的污染等級(jí)。油箱的排油口（即泵的吸口）為了防止意外落入油箱中污染物，有時(shí)也裝吸油網(wǎng)式過(guò)濾器。由于這種過(guò)濾器侵入油箱的深處，不好清理，因此，即使設(shè)置，過(guò)濾網(wǎng)目也是很低的，一般為60目以下。 （3）設(shè)置油箱主要油口：油箱的排油口與回油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插入最低油面之下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口制成450的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流動(dòng)時(shí)速度變化不致過(guò)大。管口應(yīng)面向箱壁，吸油管離箱底距離(D為管徑)，距箱邊不小于3D，回油管離箱底距離。 （4）設(shè)置隔板將吸、回油管隔開，使液流循環(huán)，油流中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀，隔板結(jié)構(gòu)有溢流式標(biāo)準(zhǔn)型、回流式及溢流式等幾種。另外還可根據(jù)需要在隔板上安置濾網(wǎng)。 （5）在開式油箱上部的通氣孔上必須配置空氣濾清器，兼做注油口用，油箱的注油口一般不從油桶中將油液直接注入油箱，而是經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)從注油口注入，這樣可以保證注入油箱中的油液具有一定的污染等級(jí)。 （6）放油孔要設(shè)置在油箱底部最低的位置，使換油時(shí)油液和污物能順利地從放油孔流出，在設(shè)計(jì)油箱時(shí)，從結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮清洗換油的方便，設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)沉淀物的定期清理。 （7）當(dāng)液壓泵和電動(dòng)機(jī)安裝在油箱蓋板上時(shí)，必須設(shè)置安裝板，安裝板在油箱蓋板上通過(guò)螺栓加以固定。 （8）為了能夠觀察向油箱注油的液位上升情況和在系統(tǒng)過(guò)程中看見液位高度，必須設(shè)置液位計(jì)。 （9）按GB/T3766-1983中5、2、3a規(guī)定：“油箱的底部應(yīng)離地面150mm以上，以便于搬移、放油和散熱”。 （10）為了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上蓋附近四周設(shè)置油盤，油盤必須有排油口，以便于油盤的清潔. 2頂蓋及清洗孔 （1）頂蓋：在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)閥組、空氣濾清器時(shí)，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈以及液壓密封膠襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。同時(shí)，防止由閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油流回液壓油箱內(nèi)，電機(jī)和泵放在液壓油箱的的上面。 （2）清洗孔：液壓油箱上的清洗孔，最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個(gè)角落和取出箱內(nèi)的元件。 （3）雜質(zhì)和污油的排放：為了便于排放污油，液壓油箱底部做成了傾斜式箱底，并將放油塞安放在了最低處。 （4）液面指示：檢查液壓油箱內(nèi)的液面情況，在箱的側(cè)面安裝了液面指示計(jì)，指示最高、最低油位。 （5）液壓油箱的防銹：為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。 2.3 液壓泵裝置 2.3.1液壓泵的工作原理 1 工作原理及必備條件：柱塞靠彈簧緊壓在偏心輪上，偏心輪的轉(zhuǎn)運(yùn)使柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞向右移動(dòng)時(shí)，油腔（它是一個(gè)密封的工作腔）的容積由小變大，形成局部真空，大氣壓力迫使油箱中的油液通過(guò)吸油管頂開單向閥，進(jìn)入油腔中，這是泵的吸油過(guò)程。當(dāng)柱塞向左移動(dòng)時(shí)，油腔的容積由大變小，迫使其中的油液頂開單向閥流入系統(tǒng)，這就是泵的壓油過(guò)程。偏心輪不斷地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和壓油?？梢?，液壓泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，因此稱為容積式液壓泵它的工作原理過(guò)程就是吸油和壓油的過(guò)程。 由上述可知，液壓泵正常工作的必要條件是： （1） 應(yīng)具有一個(gè)或若干個(gè)能周期性變化的密封容積。 （2） 應(yīng)有配流裝置 保證在吸油過(guò)程中密封容積與油箱想通，同時(shí)關(guān)閉供油通路；壓油時(shí)，與供油管路相通而與油箱切斷。 （3） 吸油過(guò)程中，油箱必須與大氣相通。 2. 常見種類 液壓泵的種類很多，目前最常見的有齒輪泵、葉片泵及柱塞泵等。按泵的輸油方向能否改變，可分為單向泵和雙向泵；按其輸出的流量能否調(diào)節(jié)，可為定量泵和變量泵；按額定壓力的高低，又可分為低壓泵、中壓泵和高壓泵等三類。 2.3.2 液壓控制裝置 液壓控制閥的種類繁多，功能各異，根據(jù)其結(jié)構(gòu)、用途和操縱方式進(jìn)行分類，見表1.3 表1.3 液壓控制閥的分類 分類方法 種類 詳細(xì)分類 按用途 壓力控制閥 溢流閥、減壓閥、順序閥、比例壓力控制閥等 流量控制閥 節(jié)流閥、調(diào)節(jié)閥、分流閥、比例流量控制閥等 方向控制閥 單向閥、液控單向閥、換向閥等 按操縱方式 人力操縱閥 手把及手輪、踏板、杠桿 機(jī)械操縱閥 擋塊、彈簧、液壓氣動(dòng) 電動(dòng)操縱閥 電磁鐵控制、電——液聯(lián)合控制 按聯(lián)接方式 管式聯(lián)接 螺紋式聯(lián)接、法蘭式聯(lián)接 板式及疊加式聯(lián)接 單層聯(lián)接板式、雙層聯(lián)接板式、集成塊聯(lián)接、疊加閥 插裝式聯(lián)接 螺紋式插裝、法蘭式插裝 2.4液壓系統(tǒng)的安裝 2.4.1液壓泵裝置的安裝要求 （1）液壓泵與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)軸器的形式及安裝要求必須符合制造廠的規(guī)定。 （2）外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器必須安裝防護(hù)罩。 （3）液壓泵與電動(dòng)機(jī)的安裝底座必須有足夠的剛性，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)始終同軸。 （4）液壓泵的進(jìn)油管路應(yīng)短而直，避免拐彎增多，斷面突變。 （5）液壓泵的進(jìn)油管路密封必須可靠，不得吸入空氣。 2.4.2油箱裝置的安裝要求 （1）油箱應(yīng)仔細(xì)清洗，用壓縮空氣干燥后，再用煤油檢查焊縫質(zhì)量。 （2）油箱底部應(yīng)高于安裝面150mm以上，以便搬移，、放油和散熱。 （3）必須有足夠的支撐面積，以便去裝配和安裝時(shí)用墊片和楔塊等進(jìn)行調(diào)整。 2.4.3液壓閥的安裝要求 （1）為了保證安全，閥的安裝必須考慮重力、沖擊、振動(dòng)對(duì)閥內(nèi)主要零件的影響。 （2）閥用聯(lián)接螺釘?shù)男阅艿燃?jí)必須符合制造廠的要求，不得隨意代換。 （3）應(yīng)注意進(jìn)油口和回油口的方位，某些閥如將進(jìn)油口和出油口裝反，會(huì)造成事故。 （4）方向控制閥的安裝，一般應(yīng)使軸線安裝在水平位置。 2.4.4液壓缸的安裝要求 （1）安裝液壓缸時(shí)，如果結(jié)構(gòu)允許，進(jìn)出油口的位置應(yīng)在最上面，應(yīng)裝成使其能自動(dòng)放氣或裝有方便的放氣閥。 （2）配管連接不得松弛。 （3）液壓缸的安裝面和活塞桿的滑動(dòng)面，應(yīng)保持足夠的平行度和垂直度。 2.5 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 1、法蘭式：液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來(lái)保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。 2、液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。 3、法蘭支架式：電動(dòng)機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上，它的優(yōu)點(diǎn)是大底板不用加工，安裝方便，電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來(lái)保證。 本系統(tǒng)采用支架式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難，為避免安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來(lái)的不良影響，該電機(jī)與液壓泵聯(lián)接時(shí)采用ML8梅花彈性柱塞聯(lián)軸器。為增加電機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，把液壓泵和電機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板再焊接到油箱上側(cè)。 第三章 集成塊的設(shè)計(jì) 3.1 集成塊及其工作 集成塊就是將若干元件組合在一起，省去連結(jié)用的管子而構(gòu)成液壓系統(tǒng)的部分回路。隨著液壓系統(tǒng)向高壓化、高精度方向發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也向著集成化方向發(fā)展，在這種趨勢(shì)下尤其顯出液壓集成化的優(yōu)越性。 集成塊內(nèi)的油通道，用來(lái)聯(lián)系各個(gè)控制元件，構(gòu)成單元回路及液壓控制系統(tǒng)。油液流經(jīng)塊體內(nèi)通道的壓力損失與塊體的油通孔的孔徑尺寸形狀及表面光滑程度有關(guān)。通道孔徑過(guò)小，拐彎過(guò)多，內(nèi)表面粗糙，工藝孔過(guò)多，會(huì)使壓力損失變大。而油道孔徑過(guò)大，壓力損失減小，但增大了集成塊尺寸。提高管道表面光潔度會(huì)使壓力損失降低，但又會(huì)增加制造成本。綜上所述，設(shè)計(jì)集成塊時(shí)，對(duì)以上各點(diǎn)應(yīng)多方面考慮。 3.2 集成塊的工作要求 3.2.1集成塊的工作要求 （1）通道體及疊加閥中工作介質(zhì)為N32#或N46#液壓油，固密封性要求較高，各個(gè)連接件之間必須加密封圈； （2）塊內(nèi)油道縱橫分布，比較復(fù)雜，故應(yīng)注意各個(gè)油路中間的距離，兩孔中間的壁厚不得小于5mm； （3）以底面為基準(zhǔn)，上表面與下表面的平行度公差不超過(guò)0.03mm，各個(gè)側(cè)面與底面垂直度公差不超過(guò)0.1mm。塊接合面光潔度0.8，其余面為3.2； （4）所有棱邊倒圓角，去毛刺； （5）表面鍍鉻處理； （6）鋼坯不得有影響使用的氣孔裂紋和雜質(zhì)等缺陷； （7）其余孔的定位尺寸公差為 0.2mm。 3.2.3集成塊的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，將液壓控制閥分為兩個(gè)部分，分別安裝在兩個(gè)集成塊上，集成塊安放在閥臺(tái)上。具體設(shè)計(jì)結(jié)果在后面有詳細(xì)論述。 3.2.4 液壓閥位置的確定 在認(rèn)真分析液壓系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)油口就近連通原則，應(yīng)將有互通關(guān)系的閥安裝在相鄰的表面。因集成塊多為六面體，且進(jìn)出油口一般布置在集成塊的底面，因此其余五面均可布置液壓閥。布置閥的位置時(shí)，除需保證閥的互通油口位于同一層，互不通的油道之間有足夠的壁厚外海必須考慮閥的上、下、左、右安裝空間，保證閥與閥之間，閥與安裝底板之間不得有相碰的情況。 3.2.5 視圖及尺寸標(biāo)注 集成塊加工圖一般用六個(gè)視圖表示，每個(gè)視圖表示一個(gè)面的安裝螺孔和油口的尺寸。在標(biāo)注尺寸時(shí)一般以主視圖的左下角為尺寸基準(zhǔn)（坐標(biāo)原點(diǎn)）標(biāo)注閥安裝螺孔的坐標(biāo)尺寸，再以螺孔為基準(zhǔn)標(biāo)注該閥其它孔口的位置尺寸。 3.2.6 加工精度的要求 集成塊采用35號(hào)鋼經(jīng)鍛打成形，然后機(jī)加工（铇、銑平面、鉗工劃線鉆孔、攻絲、精磨平面），去毛刺、清洗、裝配。一般加工精度要求為： ⑴. 裝閥或法蘭的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到3.2m，末端管接頭的密封面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到3.2m。 ⑵. 閥塊上所有安裝螺孔的精度要求為7H，一般流道的表面粗糙度為3.2m。 3.2.7 集成塊的設(shè)計(jì)結(jié)果 以彎輥控制系統(tǒng)為例，本系統(tǒng)中液壓控制閥比較多，分為兩部分安裝在集成塊上。下面說(shuō)明彎輥部分的系統(tǒng)原理圖1.4所示： 圖1.4 彎輥部分系統(tǒng)原理圖 這部分的管路在集成塊中的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖1.5所示： 圖1.5 彎輥部分集成塊 3.2.8 集成塊裝配與調(diào)試 加工完所有零件后，在潔凈的環(huán)境進(jìn)行集成塊系統(tǒng)的裝配，以防止元器件銹蝕或受環(huán)境污染；裝配后的集成塊進(jìn)出口用螺堵加組合密封墊進(jìn)行密封。 裝配后的產(chǎn)品要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和功能試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。試壓時(shí)間為5～10min，各接頭處不得有泄漏，不允許有其他異?，F(xiàn)象，功能試驗(yàn)依據(jù)不同的功能要求進(jìn)形。 第四章 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算及維護(hù) 4.1 性能驗(yàn)算 4.1.1沿程壓力損失 沿程壓力損失是指液體在等直徑圓管中流動(dòng)時(shí)因粘性摩擦而產(chǎn)生的壓力損失[4]。管道內(nèi)液體流動(dòng)最大速度為2.4m/min，最大流量為3L/min，則油液在管內(nèi)的流速為 （5-1） 由于本系統(tǒng)采用的工作介質(zhì)為H-HM-32礦物油，所以在400C時(shí)其粘度，故管道內(nèi)的流動(dòng)雷諾數(shù)為 Re<2300 （5-2） 可見液壓油在管道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) （5-3） 管道的沿程壓力損失 （5-4） 液壓缸工進(jìn)時(shí)工作阻力最大，壓降滿足壓力損失范圍要求，所以無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。 4.1.2局部壓力損失 局部壓力損失是指液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突然變化的截面以及閥口等處時(shí)，液體流速的大小和方向?qū)⒓眲“l(fā)生變化，因而會(huì)產(chǎn)生漩渦，并發(fā)生強(qiáng)烈的紊動(dòng)現(xiàn)象，于是產(chǎn)生流動(dòng)阻力，由此造成的壓力損失[4]。 查參考文獻(xiàn)[4]可知 圓滑彎管處局部壓力損失 （5-5） 節(jié)流閥處局部壓力損失 換向閥處局部壓力損失 所以整個(gè)液壓系統(tǒng)的總壓力損失為 ，（5-6） 由于實(shí)際壓力損失小于初定壓力損失0.3MPa，所以原設(shè)計(jì)不必修改。 4.1.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 由4.2.2可知，液壓泵的輸入功率為： 液壓缸的輸出功率：