畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-150T液壓機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(含全套圖紙）

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1、1 全套全套 CADCAD 圖紙，圖紙，QQ153893706QQ153893706 一一 緒論緒論 1.11.1 液壓傳動(dòng)與控制概述液壓傳動(dòng)與控制概述 液壓傳動(dòng)與控制是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種 機(jī)械量的輸出（力、位移或速度等）的。它與單純的機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng) 相比，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)小、響應(yīng)快等特點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備 及精密的自動(dòng)控制系統(tǒng)。液壓傳動(dòng)技術(shù)是一門新的學(xué)科技術(shù)，它的發(fā)展歷史雖然較短， 但是發(fā)展的速度卻非常之快。自從 1795 年制成了第一臺(tái)壓力機(jī)起，液壓技術(shù)進(jìn)入了工 程領(lǐng)域；1906 年開始應(yīng)用于國(guó)防戰(zhàn)備武器。 第二次世界大戰(zhàn)

2、期間，由于軍事工業(yè)迫切需要反應(yīng)快、精度高的自動(dòng)控制系統(tǒng)， 因而出現(xiàn)了液壓伺服控制系統(tǒng)。從 60 年代起，由于原子能、空間技術(shù)、大型船艦及電 子技術(shù)的發(fā)展，不斷地對(duì)液壓技術(shù)提出新的要求，從民用到國(guó)防，由一般的傳動(dòng)到精 確度很高的控制系統(tǒng)，這種技術(shù)得到更加廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 在國(guó)防工業(yè)中：海、陸、空各種戰(zhàn)備武器均采用液壓傳動(dòng)與控制。如飛機(jī)、坦克、 艦艇、雷達(dá)、火炮、導(dǎo)彈及火箭等。 在民用工業(yè)中：有機(jī)床工業(yè)、冶金工業(yè)、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)方面，汽車工業(yè)、輕紡 工業(yè)、船舶工業(yè)。 另外，近幾年又出現(xiàn)了太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)、海浪模擬裝置、飛機(jī)駕駛模擬、船舶駕駛 模擬器、地震再現(xiàn)、火箭助飛發(fā)射裝置、宇航環(huán)境模擬、高層建筑

3、防震系統(tǒng)及緊急剎 車裝置等，均采用了液壓技術(shù)。 總之，一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，均可采用液壓技術(shù)。它的發(fā)展如 此之快，應(yīng)用如此之廣，其原因就是液壓技術(shù)有著優(yōu)異的特點(diǎn)，歸納起來(lái)液壓動(dòng)力傳 動(dòng)方式具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出功率大；液壓傳動(dòng)裝 置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活，易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，便于與電氣控制相 配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)與保壓，安全可靠；元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、 通用化；液壓易與微機(jī)控制等新技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液-光”一體化便于實(shí)現(xiàn)數(shù) 字化。 1.21.2 液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點(diǎn)液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點(diǎn) 2 液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中

4、應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自 19 世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很快，液 壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機(jī) 的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控 制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利 用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的 自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露 和污染等四個(gè)方面。 作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī) 型無(wú)較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過(guò)濾、冷

5、卻 及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)都趨向 于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣 泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)的周 期也比較短。 近年來(lái)在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)， 它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú)需管件連接， 從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、 密封性能好、功率損失小、動(dòng)作速度快、易于集成的特點(diǎn)，從 70 年代初期開始出現(xiàn)， 至今已得到了很快的發(fā)展。我國(guó)從 1970 年

6、開始對(duì)這種閥進(jìn)行研究和生產(chǎn)，并已將其廣 泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 液壓機(jī)工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓 力機(jī)是一種用靜壓來(lái)加工產(chǎn)品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料， 如塑料、玻璃鋼、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工 藝。 由于需要進(jìn)行多種工藝，液壓機(jī)具有如下的特點(diǎn)： （1） 工作臺(tái)較大，滑塊行程較長(zhǎng)，以滿足多種工藝的要求； （2） 有頂出裝置，以便于頂出工件； （3） 液壓機(jī)具有點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)等工作方式，操作方便； （4） 液壓機(jī)具有保壓、延時(shí)和自動(dòng)回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定程成型的操

7、 作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制； （5） 液壓機(jī)的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 3 二二 150t150t 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工況分析液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工況分析 本機(jī)器(見圖 1.1)適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸 等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的 壓制成型。本機(jī)器具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、 手動(dòng)及半自動(dòng)三種操作方式。本機(jī)器的工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的 行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定 程兩種工藝動(dòng)作供選擇。定壓

8、成型之工藝動(dòng)作在壓制后具有保壓、延時(shí)、自動(dòng)回程、 延時(shí)自動(dòng)退回等動(dòng)作。 本機(jī)器主機(jī)呈長(zhǎng)方形，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工藝動(dòng)作的循 環(huán)。 2.22.2 工況分析工況分析 本次設(shè)計(jì)在畢業(yè)實(shí)習(xí)調(diào)查的基礎(chǔ)上，用類比的方法初步確定了立式安裝的主液壓 缸活塞桿帶動(dòng)滑塊及動(dòng)橫梁在立柱上滑動(dòng)下行時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量為 500Kg。 1工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載： 36 150 109.81.47 10 t FN 4 2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力： 0.25009.8980 fs FN 動(dòng)摩擦阻力： 0.1 500 9.8490

9、fd FN 3. 慣性負(fù)載 0.3 ()500750 0.2 n v FmN t 6 0.5 100.02412000 b FN 自重： 4900GmgN 4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值： 其中： 液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97。0.9 m m m 工況負(fù)載組成 推力 F/ m 啟動(dòng)8080 bfs FFFGN8977.8N 加速8340 bfdm FFFFGN9266.7N 快進(jìn) 7590 bfd FFFGN8433.3N 工進(jìn) 1477590 fdtb FFFFGN1641766.67N 快退5390 fdb FGFFN5988.9N 2.32.3 負(fù)載圖和速度圖的繪制：負(fù)載

10、圖和速度圖的繪制： 負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖： 5 6 三三 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 3 31 1 自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì)自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì) 考慮到設(shè)計(jì)要求，保壓時(shí)間要達(dá)到 5s，壓力穩(wěn)定性好。若采用液壓?jiǎn)蜗蜷y回路保 壓時(shí)間長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定性高，設(shè)計(jì)中利用換向閥中位機(jī)能保壓，設(shè)計(jì)了自動(dòng)補(bǔ)油回路， 且保壓時(shí)間由電氣元件時(shí)間繼電器控制，在 0-20min 內(nèi)可調(diào)整。此回路完全適合于保 壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機(jī)等。 自動(dòng)補(bǔ)油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理： 按下起動(dòng)按紐，電磁鐵 1YA 通電，換向閥 6 接入回路時(shí)，液壓缸上腔成為壓力腔， 在壓力

11、到達(dá)預(yù)定上限值時(shí)壓力繼電器 11 發(fā)出信號(hào)，使換向閥切換成中位；這時(shí)液壓泵 卸荷，液壓缸由換向閥 M 型中位機(jī)能保壓。當(dāng)液壓缸上腔壓力下降到預(yù)定下限值時(shí)， 壓力繼電器又發(fā)出信號(hào)，使換向閥右位接人回路，這時(shí)液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油，使 其壓力回升?；爻虝r(shí)電磁閥 2YA 通電，換向閥左位接人回路，活塞快速向上退回。 3 32 2 釋壓回路設(shè)計(jì)：釋壓回路設(shè)計(jì)： 釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲(chǔ)存的能量緩緩的釋放，以免她突然 釋放時(shí)產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于 25mm、壓力高于 7Mpa 時(shí)，其油腔在 排油前就先須釋壓。 根據(jù)設(shè)計(jì)很實(shí)際的生產(chǎn)需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：

12、按下起動(dòng) 按鈕，換向閥 6 的右位接通，液壓泵輸出的油經(jīng)過(guò)換向閥 6 的右位流到液壓缸的上腔。 同時(shí)液壓油的壓力影響壓力繼電器。當(dāng)壓力達(dá)到一定壓力時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)， 使換向閥 5 回到中位，電磁換向閥 10 接通。液壓缸上腔的高壓油在換向閥 5 處于中位 7 （液壓泵卸荷）時(shí)通過(guò)節(jié)流閥 9、換向閥 10 回到油箱，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當(dāng)此 腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)，換向閥 6 切換至左位，液控單向閥 7 打開，使 液壓缸上腔的油通過(guò)該閥排到液壓缸頂部的副油箱 13 中去。使用這種釋壓回路無(wú)法在 釋壓前保壓，釋壓前有保壓要求時(shí)的換向閥也可用 M 型，并且配有其它的元件。 機(jī)器在工

13、作的時(shí)候，如果出現(xiàn)機(jī)器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時(shí)候， 輸出的壓力油隨著工作的時(shí)間而增大，而無(wú)法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓 泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個(gè)直動(dòng)式溢流閥 1，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓 力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時(shí)，溢流閥打開，液壓油流回油箱。起到保護(hù)作用。在液壓 系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時(shí)也可以增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使零 件的加工精度增高。 3 33 3 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖擬定 上液壓缸工作循環(huán)上液壓缸工作循環(huán) （1） 快速下行。按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵 1YA 通電，這時(shí)的油路為： 液壓缸上腔的供油的油路 變量泵 1換向

14、閥 6 右位節(jié)流閥 8壓力繼電器 11液壓缸 15 8 液壓缸下腔的回油路 液壓缸下腔 15液控單向閥 7換向閥 6 右位電磁閥 5背壓閥 4油箱 油路分析：變量泵 1 的液壓油經(jīng)過(guò)換向閥 6 的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通 過(guò)節(jié)流閥 7 流經(jīng)繼電器 11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上 腔加壓。液壓缸 15 下腔通過(guò)液控單向閥 7 經(jīng)過(guò)換向閥 6 的右位流經(jīng)背壓閥，再流到油 箱。因?yàn)檫@是背壓閥產(chǎn)生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥 7 打開，使副油箱 13 的 液壓油經(jīng)過(guò)副油箱旁邊的液控單向閥 14 給液壓缸 15 上腔補(bǔ)油。使液壓缸快速下行， 另外背壓閥接在系統(tǒng)回油

15、路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 （2） 保壓時(shí)的油路情況： 油路分析：當(dāng)上腔快速下降到一定的時(shí)候，壓力繼電器 11 發(fā)出信號(hào)，使換向閥 6 的電磁鐵 1YA 斷電，換向閥回到中位，利用變量泵的柱塞孔從吸油狀態(tài)過(guò)渡到排油狀 態(tài)，其容積的變化是由大變小，而在由增大到縮小的變化過(guò)程中，必有容積變化率為 零的一瞬間，這就是柱塞孔運(yùn)動(dòng)到自身的中心線與死點(diǎn)所在的面重合的這一瞬間，這 時(shí)柱塞孔的進(jìn)出油口在配油盤上所在的位置，稱為死點(diǎn)位置。柱塞在這個(gè)位置時(shí)，既 不吸油，也不排油，而是由吸轉(zhuǎn)為排的過(guò)渡狀態(tài)。液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵 1 在中位 時(shí)，直接通過(guò)背壓閥直接回到油箱。 （3） 回程

16、時(shí)的油路情況： 液壓缸下腔的供油的油路： 變量泵 1換向閥 6 左位液控單向閥 7液壓油箱 15 的下腔 液壓缸上腔的回油油路： 液壓腔的上腔液控單向閥 14副油箱 13 液壓腔的上腔節(jié)流閥 8換向閥 6 左位電磁閥 5背壓閥 4油箱 油路分析： 當(dāng)保壓到一定時(shí)候，時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)，使換向閥 6 的電磁鐵 2YA 通電，換向閥接到左位，變量泵 1 的液壓油通過(guò)換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸 的下腔，而同時(shí)液壓缸上腔的液壓油通過(guò)節(jié)流閥 9（電磁鐵 6YA 接通） ，上腔油通過(guò)換 向閥 10 接到油箱，實(shí)現(xiàn)釋壓，另外一部分油通過(guò)主油路的節(jié)流閥流到換向閥 6，再通 過(guò)電磁閥 19，背壓閥 11

17、流回油箱。實(shí)現(xiàn)釋壓。 下液壓缸的工作循環(huán)：下液壓缸的工作循環(huán)： 向上頂出時(shí)，電磁鐵 4YA 通電，5YA 失電。 進(jìn)油路： 液壓泵換向閥 19 左位單向節(jié)流閥 18下液壓缸下腔 回油路： 下液壓缸上腔換向閥 19 左位油箱 當(dāng)活塞碰到上缸蓋時(shí)，便停留在這個(gè)位置上。 向下退回是在 4YA 失電，3YA 通電時(shí)產(chǎn)生的， 進(jìn)油路： 液壓泵換向閥 19 右位單向節(jié)流閥 17下液壓缸上腔 9 回油路： 下液壓缸下腔換向閥 19 右位油箱 原位停止是在電磁鐵 3YA，4YA 都斷電，換向閥 19 處于中位時(shí)得到的。 四四 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 4 41 1 確定液壓缸主要參數(shù)：

18、確定液壓缸主要參數(shù)： 按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為 25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用 單桿活塞液壓缸。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓 缸無(wú)桿腔工作面積 1 A 應(yīng)為有桿腔工作面積 2 A 的 6 倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑D滿 足的關(guān)系。 5 6 dD 快進(jìn)時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓,防止上壓板由于自重而自動(dòng)下滑，根據(jù) 2 p 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 2-2 中，可取=1Mpa，快進(jìn)時(shí)，液壓缸是做差動(dòng)連接， 2 p 但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估計(jì)時(shí)可取,快p1pMPa 退時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí)亦按 2Mpa 來(lái)估算

19、。 2 p 1)1) 計(jì)算液壓缸的面積計(jì)算液壓缸的面積 可根據(jù)下列圖形來(lái)計(jì)算 1 1 1221 12 () 6 m A F APA PAPP 液壓缸工作腔的壓力 Pa 1 P 液壓缸回油腔的壓力 Pa 2 P 10 故： 3 22 1 26 1 () 150 109.8 0.0662 2 () (25)0.9 10 6 6 m F Amm P P 1 (4) 0.2904 A Dm 55 0.29040.265 66 dDm 當(dāng)按 GB2348-80 將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：,320Dmm280dmm 由此求得液壓缸面積的實(shí)際有效面積為： 22 2 1 0.32 0.0803 44 D

20、Am 2222 2 2 ()(0.320.28 ) 0.01884 44 Dd Am 2)2) 液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 工作快速空程時(shí)所需流量 1 1 1 cv AV Q 液壓缸的容積效率，取 cv 0.96 cv 3 1 3 0.0803 0.3 1060 1506() min 0.96 10 L Q 工作缸壓制時(shí)所需流量 3 12 2 3 0.0803 0.01 1060 50.1875() min 0.96 10 cv AV L Q 工作缸回程時(shí)所需流量 3 23 2 3 0.01884 0.06 1060 70.65() min 0.96 10 cv AV L Q

21、 4 42 2 液壓元件的選擇液壓元件的選擇 42.1 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為 ，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折25MPa1MPa 11 算到進(jìn)油腔） ，則液壓泵的最高工作壓力為 6 11 (25 1) 1026 p PPPMPa 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出 p P 現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其 正常工作壓力為泵的額定壓力的 80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足： n P /0.826/0.831.25 n

22、p PPMpa 液壓泵的最大流量應(yīng)為： max () pL qKq 式中液壓泵的最大流量 p q 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工 max ()q 作，尚須加溢流閥的最小溢流量。2 3minL 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。 L K 1.11.3 L K 1.1 L K max ()1.1 (70.652.5)80.465 min pL L qKqq 1選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變 量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)） ， 柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)： 1） 工作壓力高。

23、因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高 的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），200 400 5 10 Pa 最高可以達(dá)到。 5 1000 10 Pa 2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變?cè)龃蟆?3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。 4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重 量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。 根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先 P20-195 得：現(xiàn) p q p P 選用，排量 63ml/r，額定壓力 3

24、2Mpa，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率6314 1YCYB 59.2KN，容積效率，重量 71kg，容積效率達(dá) 92%。92% 2與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時(shí)液壓泵的供油 壓力值為 26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為 p ，取0.82。 0.80 0.85 p 選用 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為 3 (18.3 50) 18.37 (60 0.82) (10) pp p p Pq NKW 12 選擇電動(dòng)機(jī) ，其額定功率為 18.5KW。1804YM 4.2.2 閥類元件及輔助元件的選擇

25、 1.1. 對(duì)液壓閥的基本要求： (1). 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。 (2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大 2.2. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件及輔助元件型號(hào)和規(guī)格 主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還 需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條 件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 序號(hào)元件名稱 估計(jì)通過(guò)流 量() min L 型號(hào)規(guī)格 1斜盤式柱塞 泵 156.863SCY141B32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率 59.2KN 2WU 網(wǎng)式濾 油器 160WU-16

26、0*18040 通徑，壓力損失 0.01MPa 3直動(dòng)式溢流 閥 120DBT1/315G2410 通徑，32Mpa，板式 聯(lián)接 4背壓閥80YF3-10B10 通徑，21Mpa，板式 聯(lián)接 5二位二通手 動(dòng)電磁閥 8022EF3-E10B 6三位四通電 磁閥 10034DO-B10H-T10 通徑，壓力 31.5MPa 7液控單向閥80YAF3-E610B32 通徑，32MPa 8節(jié)流閥80QFF3-E10B10 通徑，16MPa 9節(jié)流閥80QFF3-E10B10 通徑，16MPa 10二位二通電 磁閥 3022EF3B-E10B6 通徑，壓力 20 MPa 11壓力繼電器DP1-63B8

27、 通徑，10.5-35 MPa 12壓力表開關(guān)KFL830E32Mpa，6 測(cè)點(diǎn) 13油箱 13 14液控單向閥YAF3-E610B32 通徑，32MPa 15上液壓缸 16下液壓缸 17單向節(jié)流閥48ALF3E10B10 通徑，16MPa 18單向單向閥48ALF3E10B10 通徑，16MPa 19三位四通電 磁換向閥 2534DO-B10H-T 20減壓閥40JF3-10B 4.2.3 管道尺寸的確定 油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等， 必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)?本設(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25

28、MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低(6.3)PMPa 廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道 一中、高壓用無(wú)縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。 膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是 鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管 是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困 難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。 1. 管接頭的選用： 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有

29、裝拆方便、 連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。 管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M） 。錐螺 紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)； 細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 形圈進(jìn)行端面密封， 有時(shí)也采用紫銅墊圈。 液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對(duì)管材的選用， 接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、

30、防漏涂料的選用等） ，管系的設(shè) 計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的 運(yùn)輸、儲(chǔ)存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。 14 國(guó)外對(duì)管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種 用特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時(shí)消除 即把管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來(lái)迅速套裝在管端上，便可使它 在常溫下得到牢固、緊密的結(jié)合。這種“熱縮”式的連接已經(jīng)在航空和其它一些加工 行業(yè)中得到了應(yīng)用，它能保證在 4055Mpa 的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要， 選擇卡套式管接頭。要求采用冷

31、拔無(wú)縫鋼管。 2. 管道內(nèi)徑計(jì)算： （1） 4Q dm v 式中 Q通過(guò)管道內(nèi)的流量 3 m s v管內(nèi)允許流速 ，見表： m s 允許流速推薦值允許流速推薦值 油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s 液壓泵吸油管0.51.5: 液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取 v=4m/s 4Q dm v 3 44 50 10 16.3 60 3.14 4 Q dmmm v 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先 P20-641 查得：取 d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm; 管接頭聯(lián)接螺紋 M272。 (2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑： 取 v

32、=2.4m/s 4Q dm v 3 44 70.65 10 25 60 3.14 2.4 Q dmmm v 15 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先 P20-641 查得：取 d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm; 管接頭聯(lián)接螺紋 M332。 3. 管道壁厚的計(jì)算 2 pd m 式中： p管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d管道內(nèi)徑 m 管道材料的許用應(yīng)力 Pa， b n 管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa b n安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取 n=8；時(shí)，7pMPa17.5pMPa 取 n=6； 時(shí)，取 n=4。17.5pMPa 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我們選鋼管的材料為 45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度 b =600

33、MPa; 600MPa 150MPa 4 (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 63 31.25 1020 10 2.1 2 2 150 pd mmm MPa (2). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。 63 31.25 1025 10 2.6 2 2 150 pd mmm MPa 4. 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為 32mm,42mm。 但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無(wú)法驗(yàn)算。 4.2.4 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算， 主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損

34、失大引起發(fā)熱量較大， 所以只考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 當(dāng) V=10mm/s 時(shí)，即 v=600mm/min 223 0.320.6/min48 10/min 44 qD vmm 即 min/48Lq 此時(shí)泵的效率為 0.9，泵的出口壓力為 26MP，則有 16 26 48 23 60 0.9 PKWKW : 入 KWFvP 33 1010 60 600 1470000 輸出 即 KWP14.7 輸出 此時(shí)的功率損失為： 23 14.78.3PPPKWKW :入入 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取， CcmKWK 23 /1020 油箱的散熱面積 A 為 332222 0.0650.0

35、6516509.08AVmm 系統(tǒng)的溫升為 3 8.3 35.7 20 109.08 P tCC KA 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先 P20-767：油箱中溫度一般推薦 30-50C 所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 17 五五 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.15.1 液壓缸主要尺寸的確定液壓缸主要尺寸的確定 1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的 圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓 筒。 液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚的比值 10/D 的圓筒稱為薄壁

36、圓筒。工程機(jī)械的液 壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 2 Dpy 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 式中 液壓缸壁厚(m)； D液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍； y p a MP 缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管：。 a MP110100 =22.9 y p18.3 1.25 a MP 則在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液 (18.3 1.25) 0.32 0.33 2220 35 y p D m mm 入 壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形 等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作

37、計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式 進(jìn)行校核。 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為 1 D mmDD3903523202 1 2) 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參閱P12表 2-6 中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。 液壓缸工作行程選 500lmm 缸蓋厚度的確定 18 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。 無(wú)孔時(shí) y p Dt 2 433. 0 有孔時(shí) 02 2 2 433 . 0 dD Dp Dt y 式中 t缸蓋有效厚度(m)； 缸蓋止口內(nèi)徑(m)； 2 D 缸蓋孔的直徑(m)。 0 d 液壓缸： 無(wú)

38、孔時(shí) 3 22.9 0.433 320 1063 110 tmmm 取 t=65mm 有孔時(shí) 3 22.9 310 0.433 0.31 1049.6 100 270 tmmm 取 t=50mm 3)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)支承面中點(diǎn)的距離 H 稱為最 小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如下圖 2 所示） 。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起 的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 應(yīng)滿足以下要求： 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 220 DL H 式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內(nèi)徑。 活塞

39、的寬度 B 一般取 B=(0.610)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑 D 1 l 而定； 當(dāng) D80mm 時(shí)，取。dl0 . 16 . 0 1 19 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H，若過(guò)分增大和 B 都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞 1 l 之間增加一隔套 K 來(lái)增加 H 的值。隔套的長(zhǎng)度 C 由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H 決定，即 BlHC 1 2 1 滑臺(tái)液壓缸： 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度： 500320 185 202 Hmm 取 H=200mm 活塞寬度：B=0.6D=192mm 缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度： 1 0.6168ldmm 隔套長(zhǎng)度： 所以無(wú)隔套。 1 240192 16860 2 Cmm 液

40、壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考 慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 2030 倍。 液壓缸： 缸體內(nèi)部長(zhǎng)度192500692LBlmmmm 當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度 LB(10-15)d 時(shí)，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算。本設(shè) 計(jì)不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 5.25.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及 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。 設(shè) 計(jì)

41、 計(jì) 算 過(guò) 程 1) 缸體與缸蓋的連接形式 缸體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)。 本次設(shè)計(jì)中采用外半環(huán)連接，如下圖 1 所示： 20 圖 1 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 (2)加工裝配方便 缺點(diǎn)： (1)外型尺寸大 (2)缸筒開槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚 2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 參閱P15表 2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下 圖 2 所示： 圖 2 活塞桿與活塞螺紋連接方式 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)， 必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。 2) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) (1)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)

42、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)向套的位置可安裝在 密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(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)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足 夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。 參閱P16表 2-9，在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié) 構(gòu)形式，其特點(diǎn)為： 導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。 蓋與桿的密封常采用 Y 形、V 形密封裝置。密封可靠適用于中高

43、壓液壓缸。 防塵方式常用 J 形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用 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。 參閱P17表 2-10，在本次設(shè)計(jì)中采用 O 形密封圈。 21 22 六六 液壓集成油路的設(shè)計(jì)液壓集成油路的設(shè)計(jì) 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)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(fù)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。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系 統(tǒng)。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把

44、一 個(gè)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(jìn)出 液壓油液通過(guò)管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由 液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修方便，壓力損失小， 外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差， 互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液 壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個(gè)液壓集成回路， 這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元 件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。 使用近年來(lái)在液壓油路板和

45、集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件疊加閥組成回路也 有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊， 體積更小，重量更輕，無(wú)管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪 聲。 本次設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)由集成塊組成，由于本液壓系統(tǒng)的壓力比較大，所以調(diào)壓閥選 擇 DB/DBW 型直動(dòng)溢流閥，而換向閥等以及其他的閥采用廣州機(jī)床研究所的 GE 系列閥。 液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 61 液壓集成回路設(shè)計(jì) 1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個(gè)單元回路一般由三個(gè)液壓元件組成，采 用通用的壓力油路 P 和回油路 T，這樣的單元回路稱液壓?jiǎn)卧苫芈?。設(shè)計(jì)液壓?jiǎn)卧?集成回路時(shí)，優(yōu)先選用

46、通用液壓?jiǎn)卧苫芈罚詼p少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用 性。 2）把各個(gè)液壓?jiǎn)卧苫芈愤B接起來(lái)，組成液壓集成回路，一個(gè)完整的液壓集成 23 回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測(cè)壓回路等單 元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計(jì)完成后，要和液壓回路進(jìn)行比較，分析工作 原理是否相同，否則說(shuō)明液壓集成回路出了差錯(cuò)。 底板及供油塊設(shè)計(jì)底板及供油塊設(shè)計(jì) 上圖為底板塊及供油塊，其作用是連接集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油 P 由底板 引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路 T 及泄漏油路 L 經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。 24 七七 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝

47、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。液壓站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。 7 71 1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式液壓站的結(jié)構(gòu)型式 機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。 （1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之 外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(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。 （2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的 各處。例如，利用機(jī)床或底座作

48、為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操 作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方 便。同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較 少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計(jì)采用集中式。 7 72 2 液壓泵的安裝方式：液壓泵的安裝方式： 液壓站裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立 式和臥式兩種。 1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接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(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油 箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。 2

49、. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件 好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 考慮到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計(jì)中采用臥式聯(lián)接。 7.37.3 液壓油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并 對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。 7.3.1 液壓油箱有效容積的確定 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可概略地確定為：V v VQ 3 m 系統(tǒng)類型 低壓系統(tǒng)（ ）2.5pMPa 中壓系統(tǒng)（ ）6.3pMPa 中高壓或大功率系 統(tǒng)（）6.3pMPa

50、 2457612 25 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，26pMPa(6.3)pMPa 所以?。?(6 12) v VQ 式中 液壓油箱有效容量；V 液壓泵額定流量。 v Q 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先 P20-767 鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取為每分鐘流量 的 6-12 倍。 即： 取 應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。 為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過(guò)液壓油箱 高度的 80%。 所以，實(shí)際油箱的體積為： 7.3.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì) 液壓油箱的有效面積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般設(shè)計(jì)尺寸比

51、 （長(zhǎng)：寬：高）為 1：1：11：2：3。但有時(shí)為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制 時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大，本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方式 的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長(zhǎng)為 1.5m,寬為 1.1m，高為 1.0m。 7.3.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般的開式油箱是用鋼板焊接而成的，大型的油箱則是用型鋼作為骨架的，再在 外表焊接鋼板。油箱的形狀一般是正方形或長(zhǎng)方形，為了便于清洗油箱內(nèi)壁及箱內(nèi)濾 油器，油箱蓋板一般都是可拆裝的。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮的幾點(diǎn)要求： 1. 壁板：壁板厚度一般是 34mm；容量大的油箱一般取 46mm。本設(shè)計(jì)中取油箱 的壁厚為 6mm。對(duì)于大容

52、量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開較大的窗口， 并用側(cè)蓋板緊密封閉。 2. 底板與底腳：底板應(yīng)比側(cè)板稍厚一些，底板應(yīng)有適當(dāng)傾斜以便排凈存油和清洗， 液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。油箱的底部應(yīng)裝設(shè)底腳， 底腳高度一般為 150200mm，以利于通風(fēng)散熱及排出箱內(nèi)油液。一般采用型鋼來(lái)加工底 腳。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工的。 1 1320 min L V 6 156.8 12 156.8940.81881.6 minmin LL V 11320 1650 0.80.8min V L V 26 液壓油底部的構(gòu)造的幾種情況液壓油底部的構(gòu)造的幾種情況 這是一般液壓油箱底面的構(gòu)

53、造的五種情況，我們根據(jù)具體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的需要來(lái)確 定液壓油箱底面的構(gòu)造，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，選了（c）型構(gòu)造。 3. 頂板：頂板一般取得厚一些，為 610mm，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)把泵、閥和電動(dòng)機(jī)安裝 在油箱頂部上時(shí)，頂板厚度選最大值 10mm。頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)該經(jīng)過(guò)機(jī) 械加工，以保證安裝精度，同時(shí)為了減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用形狀和尺寸適 當(dāng)?shù)暮皲摪搴附印?4. 隔板：油箱內(nèi)一般設(shè)有隔板，隔板的作用是使回油區(qū)與泵的吸油區(qū)隔開，增 大油液循環(huán)的路徑，降低油液的循環(huán)速度，有利于降溫散熱、氣泡析出和雜質(zhì)沉淀。 隔板的安裝型式有多種，隔板一般沿油箱的縱向布置，其高度一般為最低液面高度的 2/33/

54、4。有時(shí)隔板可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過(guò)；在中部開有 較大的窗口并配上適當(dāng)面積的濾網(wǎng)，對(duì)油液進(jìn)行粗濾。 5. 側(cè)板：側(cè)板厚度一般為 3-4mm，側(cè)板四周頂部應(yīng)該加工成高出油箱頂板 34mm，為了使液壓元件的在工作等的情況下泄漏出來(lái)的油不至于灑落在地面上或操作 27 者的身上，同時(shí)可以防止液壓油箱的頂板在潮濕的氣候中腐蝕。 回油管及吸油管為了防止出現(xiàn)吸空和回油沖擊油面形成泡沫，油泵的吸油管和回 油管應(yīng)布置在油箱最低液面 50100mm 以下，管口與箱底距離不應(yīng)小于 2 倍的管徑，防 止吸入沉淀物。管口應(yīng)切成，切口面向箱壁，與箱壁之距離為 3 倍管徑?；赜凸艿?5 出口絕對(duì)不允許

55、放在液面以上。本設(shè)計(jì)的管口與箱底的距離為 160mm，切口與箱壁的距 離為 250mm。 6. 回油集管的考慮：?jiǎn)为?dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時(shí)則應(yīng)使用回油 集管。對(duì)溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)回油集管，不要人為地施以背壓。 7. 吸油管： 吸油管前一般應(yīng)該設(shè)置濾油器，其精度為 100200 目的網(wǎng)式或線式 隙式濾油器。濾油器要有足夠大的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不 小于 20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液 壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。 8. 泄油油管的配置： 管子直徑和長(zhǎng)度要適當(dāng)，管口應(yīng)該在液面之上，以避免 產(chǎn)生背壓。泄漏

56、油管以單獨(dú)配管為最好，盡量避免與回油管集流配管的方法。 9. 過(guò)濾網(wǎng)的配置：過(guò)濾網(wǎng)可以設(shè)計(jì)成液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油 管隔開，這樣液壓油可以經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾。過(guò)濾網(wǎng)通常使用 50100 目左右的金屬網(wǎng)。 10. 濾油器： 濾油器的作用及過(guò)濾精度 液壓系統(tǒng)中的液壓油經(jīng)?；煊须s質(zhì)， 如空氣中的塵埃、氧化皮、鐵屑、金屬粉末。密封材料碎片、油漆皮和 紗纖維。這些 雜質(zhì)是造成液壓元件故障的額重要原因，它們會(huì)造成油泵、油馬達(dá)及閥類元件內(nèi)運(yùn)動(dòng) 件和密封件的磨損和劃傷，閥芯卡死，小孔堵塞等故障，影響液壓系統(tǒng)的可靠性和使 用壽命。近年來(lái)對(duì)液壓油的污染控制已經(jīng)開始引起人們的極大重視。 為了便于隨時(shí)檢查和觀

57、察箱內(nèi)液體液位的情況，應(yīng)該在油箱壁板的側(cè)面安裝液面 指示器，指示最高、最低油位。液面指示器一般選用帶有溫度計(jì)的液面指示器。 油箱頂板需要裝設(shè)空氣濾清器，對(duì)進(jìn)入油箱的空氣進(jìn)行過(guò)濾，防止大氣中的雜質(zhì) 污染液壓油。空氣濾清器的過(guò)濾能力一般為油泵流量的兩倍，其過(guò)濾精度應(yīng)與液壓系 統(tǒng)中最細(xì)的濾油器的精度相同。 油箱內(nèi)部應(yīng)刷淺色的耐油油漆。以防止銹蝕。 7.47.4 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.4.1 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。 1. 法蘭式 液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動(dòng)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。

58、這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。 2. 支架式 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)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難（電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸 度） 。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動(dòng)，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。0.05mm 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 28 法蘭盤上的止口來(lái)保證。 本設(shè)計(jì)采用法蘭支架式聯(lián)接。同時(shí)考慮本設(shè)計(jì)中的電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接在安裝 時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來(lái)的不良影響，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。為了增加電動(dòng)機(jī)與液壓 泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振

59、，本設(shè)計(jì)把液壓泵和電動(dòng)機(jī)先裝在剛性較好的底板上使 其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 7.4.2 液壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： 1. 液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并 且要適當(dāng)?shù)刈⒁馔庥^的整齊和美觀。 2. 考慮液壓油箱的大小與剛度，液壓泵與電動(dòng)機(jī)裝在液壓油箱的蓋子上或裝在 液壓油箱之外。 3. 在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運(yùn)動(dòng)部件。手動(dòng)換向閥的 位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或裝 拆電磁鐵。壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。 4. 壓泵與機(jī)床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機(jī)床的中間接頭上，

60、然后再分別通 向不同部件 的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修。 5. 硬管應(yīng)貼地或沿著機(jī)床外形壁面敷設(shè)。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔， 并用管夾固定。隨工作部件運(yùn)動(dòng)的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時(shí)應(yīng) 避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，影響使用壽命。 7.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇： 電動(dòng)機(jī)的選擇范圍包括：電動(dòng)機(jī)的種類、類型，容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其 各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等。而且對(duì)這些參數(shù)要綜合進(jìn)行考慮。 選擇電動(dòng)機(jī)的容量是電力傳動(dòng)系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行的重要問(wèn)題。如果電動(dòng)機(jī) 容量大小，長(zhǎng)期處于過(guò)載運(yùn)行。造成電動(dòng)機(jī)絕緣過(guò)早地?fù)p壞；如果容量過(guò)大，不僅造 成設(shè)備上的浪費(fèi)，而且運(yùn)行效率低，對(duì)電能的利用不

61、經(jīng)濟(jì)。因此，選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，首 先應(yīng)是在各種工作方式下選擇電動(dòng)機(jī)的容量。 根據(jù)前面求出來(lái)的電動(dòng)機(jī)的功率可以得出液壓泵需要 37.29KW 以上功率的電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)一般設(shè)計(jì)的需要，一般采用 Y 系列小型籠型異步電動(dòng)機(jī)，Y 系列電動(dòng)機(jī)是按國(guó) 際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新系列產(chǎn)品，適用于傳動(dòng)無(wú)特殊性能要求的 各種機(jī)械設(shè)備。 電動(dòng)機(jī)采用 B 級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)為。冷卻方式為 IC0141 即全封閉自扇冷 44 IP 式。 電動(dòng)機(jī)的基本安裝、結(jié)構(gòu)型式： B3 型。 機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣； B5 型。 機(jī)座不帶底腳，端蓋有絕緣。 B35 型。機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣。 電動(dòng)機(jī)額定電壓為 380V，額定頻率為 50Hz。 29 根據(jù)查表查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，其額定功率為 18.5KW。1804YM 30