單缸液壓壓力機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、單缸液壓壓力機(jī)單缸液壓壓力機(jī) single-cylinder hydraulic press 摘要 本次設(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：關(guān)鍵詞：液壓液壓壓力機(jī)，壓力機(jī)，液壓缸液壓缸，液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng) design of single-cylinder hydraulic press abstractabstract the main elements of this design are: finish the st

2、ructural 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 assembly drawing presses, hydraulic system

3、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，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好的開端。畢業(yè) 設(shè)計(jì)是作者對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢

4、驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析問題和解 決問題的能力，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)

5、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)立分析問題和解決問題 的能力，幫助我初步樹立了正確的實(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。 目錄目錄 摘要(中文) .i 摘要（英文） .ii 前 言 .iii 1 壓力機(jī)概述.3 1.1 壓力機(jī)發(fā)展的概況.3 1.2 壓力機(jī)工作原理.4 1.2.1 壓力機(jī)功能簡(jiǎn)介 .4 1.2.2 壓力機(jī)的工作原理簡(jiǎn)介 .6 2 液壓機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6、.8 2.1 壓力機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及要求.8 2.2 立柱的強(qiáng)度計(jì)算 .8 2.3 橫梁的強(qiáng)度計(jì)算 .9 2.4 油箱的設(shè)計(jì).9 3 壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).10 3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)和應(yīng)滿足的條件.10 3.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù) .10 3.1.2 設(shè)計(jì)要求分析 .10 3.2 工況分析并確定初步液壓缸直徑.10 3.2.1 負(fù)載分析初步確定各工況的負(fù)載和速度 .10 3.2.2 初步確定液壓缸的直徑 .11 3.3 液壓系統(tǒng)的擬定.12 3.4 液壓系統(tǒng)的工作原理.14 3.4.1 液壓缸的工作分析 .14 3.4.2 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) .15 3.5 液壓元件的計(jì)算和選擇.16 3.5.1 液壓缸的計(jì)

7、算和選擇 .16 3.5.2 液壓泵和電動(dòng)機(jī)的選擇 .16 3.5.3 油箱的選擇 .17 3.5.4 管路內(nèi)徑的選擇 .18 3.5.5 濾油器 .19 3.5.6 閥類元件的選擇 .20 3.6 液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算.21 4 液壓缸的設(shè)計(jì).23 4.1 基本參數(shù).23 4.2 缸筒的計(jì)算.23 4.2.1 材料的選擇 .23 4.2.2 缸筒厚度的計(jì)算 .23 4.2.3 油口直徑的選擇 .24 4.2.4 缸底厚度的計(jì)算與選擇 .25 4.2.5 中間法蘭的設(shè)計(jì) .25 4.2.6 缸體的技術(shù)要求 .27 4.3 活塞.27 4.3.1 活塞桿的計(jì)算 .27 4.3.2 活塞的材料及

8、要求 .29 4.4 活塞桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算.29 4.4.1 活塞桿設(shè)計(jì) .29 4.4.2 活塞桿材料及技術(shù)要求 .30 4.5 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算.31 4.6 油口的設(shè)計(jì)與計(jì)算.33 5 安裝使用與維修.35 結(jié)論 .36 參考文獻(xiàn) .37 致謝 .38 1 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)是伴隨著工業(yè)革命的的進(jìn)行而開始發(fā)展的， 蒸汽機(jī)的出現(xiàn)開創(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

9、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

10、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，沒有 獨(dú)立的工業(yè)體系，也根本沒有液壓機(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

11、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)

12、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

13、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

14、。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。 框架承受主要工作載荷。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 很大的壓力。推動(dòng)活塞桿。活動(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

15、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，取安全系數(shù) n=5 則 【】 = 600/5 = 1

16、20 mpa 每根立柱所受的軸向力為 f= 2*105/4 = 0.5*106 n 由 4f/ 2 d 得 62 4 0.5 103.14120admp 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

17、可能性，如可按板系組合結(jié) 構(gòu)來(lái)編制計(jì)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，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，吸油腔與回油腔用濾網(wǎng)隔開，過(guò)濾系統(tǒng)回油。油箱側(cè)管應(yīng)

18、設(shè)置 清掃窗孔，在油箱清洗時(shí)打開，便于擦試，油箱內(nèi)部。油箱底部距地面有一定距離， 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 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

19、壓力能（壓力和流量）輸出 的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般最常見的形式是液壓泵。 2.執(zhí)行元件。它是將油液的壓力能轉(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

20、（2） 行程：500mm （3） 速度：工進(jìn) 10mm/s 快進(jìn) 100mm/s 3.1.2 設(shè)計(jì)要求分析 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮多方面原因，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?露而降低工作的壓制力，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

21、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： 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 （

22、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 f 9 . 0 200 由于 fl =p1s 得 s=11.110-3（m3） 1 p fl mpa kn 20 222 因?yàn)楦椎臋M截面積 s= 2 4 d 所以 d=cm=11.89cm s4 2 3 10 14. 3 10 1 . 114 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： 表表 3-13-1 公稱壓力/mpa10 12.5-20 20 1.331.4622 取速比=2 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知 d=d=0.707d

23、1 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=5652mm2 3.3 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

24、 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 2dt 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。此時(shí)液壓缸進(jìn)回液路區(qū)暢通。 進(jìn)油路：主

25、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)油路：主液壓泵 1 電液換向閥 6 單向閥 13

26、 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

27、壓力繼電器 12 控制的時(shí)間繼電器調(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，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，

28、但可使充液閥（液控單向閥）14 開啟，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 關(guān)閉，此時(shí) 主液壓泵 1 才開始向液壓缸 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 換向滑閥工作 狀態(tài) 電磁鐵動(dòng)態(tài)狀態(tài) 動(dòng)作名稱 信號(hào)來(lái)源 電液換 向閥 6 電磁

29、換向 閥 8 1dt2dt3dt 快速下行2dt 和 3dt 通電右位右位 + 慢速加壓擋鐵行程開關(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 斷電中位 快速回程壓力繼電器 12 發(fā)出信號(hào)，1dt 通電左位 + 單 缸 液 壓 缸 停止行程開關(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

30、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?？刂茐毫Υ笮∮梢缌鏖y 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=70mm 3.5.2 液壓泵和電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）選擇液壓泵 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/

31、min a1無(wú)桿腔的面積 u液壓缸的工進(jìn)速度 取泄露系數(shù)為 1.2 q=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 1500 q 1500r/min 6.84l/min 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)選用泵的型號(hào)為 10ycy14-1b，斜盤式軸向柱塞泵，排量為 10ml/r ,轉(zhuǎn) 速 1500r/min b.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 ，

32、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 60 npq 8 . 060 1010103 . 61450 8 . 060 101010 5 . 311500 6666 = 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/min 3.5.3 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)液面是否和大氣相通，油箱可分為開式油箱和加壓油箱開式油箱中的液

33、 面與大氣相通，液面壓力等于大氣壓力。開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，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）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)不工作 時(shí)，系統(tǒng)中的油箱主部油流回油

34、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=4.75l l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

35、7）qb=75100ll15)75( 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

36、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

37、力因材料而異，自 25*105 80*105pa 不等。目前大都在低壓管路中使用。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

38、 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 d1130 v q v12m/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/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 sm smm /1 /105.2 4 壓油路為：d1130=7.99mm sm smm /5 /105 . 2 4 壓油路為：d1130=12.63mm sm smm /2 /105 . 2 4 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2082，取公稱通徑 d=

39、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

40、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

41、 液壓元件表 規(guī)格 序號(hào)元件名稱 通過(guò)閥的最大流量 q（l/min）型號(hào) 額定流量 （l/min） 額定壓力 mpa 1 斜盤式軸向柱塞泵 10ycy14-1b1520 2 葉片泵 yb1-2.52.520 3 溢流閥 2.5dbda10p10/2012020 4 先導(dǎo)式溢流閥 15dbw10a20020 5 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 15ytf3-e10b4020 6 三位四通電液換向閥 15weh104020 7 壓力表 k-10b 8 二位四通電磁換向閥 2.524df3b6016 9 液控單向閥 15sv106020 10 順序閥 9hg03b1225020 11 卸荷閥 15hy-10d10402

42、0 12 壓力繼電器 hed20 13 單向閥 15s10p23020 14 充液閥 56.52sv106020 3.6 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

43、，按 v=0.8abh，求的求的油箱各邊之積： abh=0.1625m3 8 . 0 10130 3 油箱的散熱面積為： a=1.8h（a+b）+1.5ab=1.8 0.4 （0.4+0.8）+1.5 0.8 0.4m2=1.344m2 油箱的散熱功率為： takp tthc 式中 油箱的散熱系數(shù)，查表 43.4-2，取 16w/(m2) t k t kc 油溫與環(huán)境之差，取=35ttc =161.34435kw=0.75264 hc p 可見油箱的散熱遠(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)冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算 冷卻面積為： a= m hc t k pp

44、式中 k傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，取 k=116w/()；c 2 m 平均溫升，=。 m t m t 2 tt 2 2121 tt 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cc t1=25冷卻水出口的溫度 t2=30。則：cc =27.5 m t 2 3025 2 5060 cc 所需冷卻器的散熱面積為： a=m2=3.2 m2 5 . 27116 10)75 . 0 11( 3 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

45、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 工作壓力為 p=20mpa 4.2 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 b =122mpa p n b 5 610mpa 4.2.2 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 fdd p 2 2 4 代入數(shù)據(jù)的 362 2 102001012211. 0211 . 0 4 計(jì)算的=4.56mm 由于08 . 0 04 . 0 d 因此

46、必須滿足按薄壁筒計(jì)算的最小壁厚即 =9.02mm p maxd p 2 6 6 101222 1101020 所以 d 110+9.02 2mm 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 mpa p = 109mpa p(0.350.42)*109 =38.15-45.78 mpa 滿足要求 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 mpa e

47、 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 pe pe = 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

48、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： p z py d 433 . 0 1 其中計(jì)算處的壁厚，此處取 110mm z d py 試驗(yàn)壓力，py=1.2p=1.2 25mpa。 所以 =23.62mm 6 6 1 10122 1030 110433 . 0 （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 n d1 缸筒的外徑 d1 = 133 mm d1焊縫底徑 取 d1 = 115 mm

49、焊縫效率 取 = 0.8 = 4*200*103/(0.1332-0.1152) = 179.2mpa d1/2 圖 3-2 焊條型號(hào)取 e 5016 開型 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

50、液壓缸受力為 200kn，因此根據(jù)螺紋的強(qiáng)度要求可知 危險(xiǎn)截面處的拉應(yīng)力為 2 1 4 6d kf 切應(yīng)力為 3 11 2 . 0d dkfk 合成應(yīng)力為： 3 . 13 22 n 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 n s =225mpa n s 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： max 2 f al max 3 6 2 66.7 10 0.6 520 10 20.38 0.28 f al a amm 0.28 amm 其中

51、： 3 max 66.7 10fn 3.14 0.1210.38ldmm 6 0.60.6 520 10 取整,即一般焊接即可滿足發(fā)蘭要求0.3amm 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。m 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的鎘層，鍍后經(jīng)行拋m 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

52、，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 x y 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。mm5.62mm70 2 dd， （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，應(yīng)控制在 1mm 左 右此處

53、取為 1mm，所以活塞的外徑 d=109mm。 所以活塞寬度約為 l=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=98mm d1=108mm l2=16mm l1=5mm l114mm d 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

54、可知，活塞桿的直徑為 d=70mm （2）活塞桿的具體長(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。 活塞桿與活塞肩部表面的壓應(yīng)力為 2 c22 d0.002d12 pd c 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。 1

55、05.77mpa 62 c22 25 10110 700.02400.02 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 l1=5mm l2 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

56、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 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。 活塞桿的技術(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。 活塞桿的圓柱度公差應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。 活塞桿 d 對(duì) d1 的徑向跳動(dòng)公差值應(yīng)為 0.01mm。 斷面 t 的垂

57、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。 活塞桿上表面的粗糙度為 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： 202 ld h 式中：l 最大工作行程 d 缸筒內(nèi)徑 h導(dǎo)向長(zhǎng)度 即 500110 80 202 hmm 因此導(dǎo)

58、向套的長(zhǎng)度為 a=80 2-80=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）

59、、 1 d 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=100mm d 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=82mm d1 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 90mm l3 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