機(jī)車減震彈簧拆裝用10噸四立柱壓力機(jī)的設(shè)計(jì)

1 緒論1.1 液壓機(jī)原理液壓機(jī)是一種利用液體壓力能來傳遞能量，以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)器。液壓機(jī)是一種可用于加工金屬、塑料、木材、皮革、橡膠等各種材料的壓力加工機(jī)械，能完成斷崖、沖壓、折邊、冷擠、校直、彎曲、成形、打包等多種工藝，具有壓力和速度可大范圍無級(jí)調(diào)整、可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力等優(yōu)點(diǎn)，因而用途十分廣泛。液壓機(jī)根據(jù)帕斯卡原理制成，其工作原理如圖1所示。兩個(gè)充滿工作液體的具有柱寒或活塞的容腔由管道相連接，當(dāng)小柱塞1上的作用力為F1時(shí)，液體的壓力為，A1為柱塞1的工作面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個(gè)方向上是相等的，則壓力p將傳遞到容腔的每一點(diǎn)，因此，在大柱塞2上特產(chǎn)生向上的作用力F2，迫使工件3變形，且式中：A2大柱塞2的工作面積。圖1-1液壓機(jī)工作原理1-小柱塞 2-大柱塞 3-工件液壓機(jī)的機(jī)構(gòu)形式很多，其中以四柱立式液壓機(jī)最為常見。液壓機(jī)一般由本體(主機(jī))及液壓系統(tǒng)兩部分組成。最常見的液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。它由上橫梁1、下橫梁3、四個(gè)立柱2和十六個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉框架，框架承受全部工作裁荷。工作缸9固定在上橫梁1上，工作缸內(nèi)接有工作柱塞8，它與活動(dòng)橫粱7相連接?；顒?dòng)橫梁以四鞘立柱為導(dǎo)向，在上、下橫哭之間接復(fù)運(yùn)動(dòng)。在活動(dòng)橫梁的下表面上，一般固定有上模(上砧)，而下模(下砧)則固定于下橫粱上的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)人工作缸后，在工作柱塞上產(chǎn)生很大的壓力，并推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上模向下運(yùn)動(dòng)，使工件5在上、下模之間產(chǎn)生塑性變形?；爻谈?固定在下橫梁上，其中有回程柱塞6，它與活動(dòng)橫梁相連接?；爻虝r(shí)，工作缸通低壓，高壓液體進(jìn)入回程缸，推動(dòng)回程柱塞6向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活動(dòng)攢粱回到原始位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。圖1-2液壓缸本體圖1上橫梁 2立柱 3下橫梁 4回程缸5工件 6回程柱塞 7活動(dòng)橫梁 8工作柱塞 9工作缸1.2 液壓機(jī)的特點(diǎn)液壓機(jī)與其他鍛壓設(shè)備相比具有以下特點(diǎn)：(1)基于液壓傳動(dòng)的原理，執(zhí)行元件(缸及柱塞或活塞)結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力、較大的工作空間和較長的工作行程，因此適應(yīng)性強(qiáng)，便于壓制大型工件或較長較高的工件。(2)在行程的任何位置均可產(chǎn)生壓力機(jī)額定的最大壓力。可以在下轉(zhuǎn)換點(diǎn)長時(shí)間保壓，這對許多工藝來說，都足十分需要的。 (3)可以用簡單的辦法(各種閥)在一個(gè)工作循環(huán)中調(diào)壓成限壓，不易超載，容易保護(hù)各種模具。 (4)沿塊的總行程可以在一定范圍內(nèi)任意地?zé)o級(jí)地改變，滑塊行程的下轉(zhuǎn)換點(diǎn)可以根據(jù)壓力或行程位置來控制或改變。 (5)沿塊速度可以在一定范圍內(nèi)在相當(dāng)大的程度上進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以適應(yīng)工藝過程時(shí)沿塊速度的不同要求。用泵直接傳動(dòng)時(shí)，滑塊速度的調(diào)節(jié)可以與壓力及行程無關(guān)。(6)與鍛錘相比，工作平穩(wěn)，撞擊、振動(dòng)和噪聲較小，對工人健康、廠房基礎(chǔ)、周期環(huán)境及設(shè)備本身都有很大好處。液壓機(jī)的缺點(diǎn)是：(1)用泵直接傳動(dòng)肘，安裝功率比相應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)大。(2)由于工作缸內(nèi)升壓及降壓都需要一定時(shí)間，閥的換向也需要一定時(shí)間，速度不夠高，因此在快速性方面不如機(jī)械壓力機(jī)。(3)由于液體有可壓縮性，在快速卸載時(shí)，可能會(huì)引起壓機(jī)本體或液壓系統(tǒng)的振動(dòng)，因此不太適合于沖裁、剪切等工藝。(4)工作液體有一定使用壽命，到一定時(shí)間應(yīng)更換。 32 總體方案的設(shè)計(jì)2.1 總體方案液壓機(jī)可以分解為兩大主要系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)。具體可以分解為5大組件：1） 底板組件2） 小車組件3） 液壓系統(tǒng)4） 立柱5） 上板組件液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)分解圖如圖2-1所示：圖2-1壓力機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分解圖以上5個(gè)部分共同組成了壓力機(jī)系統(tǒng)，共同協(xié)調(diào)完成所需的工藝。接下來的兩章將重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以上5個(gè)部分的設(shè)計(jì)過程及其校核。3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)對于整個(gè)壓力機(jī)的重要性是不言而喻的。常見的液壓系統(tǒng)由以下部分組成：圖3-1液壓系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)對工件進(jìn)行規(guī)定的動(dòng)作需要對液壓系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.1 明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求對以固定式機(jī)械來說，該壓力機(jī)對液壓系統(tǒng)的要求是：a) 有較大的空間，可以存放油箱且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)；b) 要求結(jié)構(gòu)盡可能簡單的系統(tǒng)；c) 采用節(jié)流調(diào)速，d) 精度要求很低，只需控制行程即可。e) 經(jīng)濟(jì)性好為了滿足對彈簧強(qiáng)壓處理的要求，壓力機(jī)需要實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)減速升壓保壓快速回程停止”的工作循環(huán)。系統(tǒng)要求低速，小功率驅(qū)動(dòng)。保壓時(shí)壓力為80kN，快退時(shí)取為2kN；工作行程為320mm?？爝M(jìn)快退速度約為v1=v3=10mm/s，工進(jìn)時(shí)v2=1mm/s所以，該系統(tǒng)適合用開式系統(tǒng)?；赜凸?jié)流調(diào)速回路3.2 工況分析3.2.1 負(fù)載分析經(jīng)過計(jì)算可得，將彈簧壓至并圈高度時(shí)，壓力機(jī)所受的力F=80kN，簡單的繪制其負(fù)載圖如圖3-2所示：圖3-2液壓系統(tǒng)的載荷圖3.2.2 運(yùn)動(dòng)分析由壓力機(jī)上的行程要求，得到液壓系統(tǒng)的行程在工作循環(huán)的變化圖如圖3-3所示。以下為位移循環(huán)圖。通過位移循環(huán)圖，可以清楚地看到該液壓執(zhí)行元件的工作循環(huán)。圖3-3液壓系統(tǒng)工作循環(huán)圖3.3 確定液壓缸主要參數(shù)3.3.1 確定液壓缸表3-1 按速比要求確定d/DV1/V21.150.1251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：v1無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； V2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度；簡單液壓系統(tǒng)液壓缸選用單桿式。依據(jù)表1，有桿腔與無桿腔的速比可取為1.46，所以活塞桿直徑d與缸筒直徑D的關(guān)系為。3.3.2 初選系統(tǒng)的工作壓力工程機(jī)械的選型表如下：表3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032表3-3執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型背壓力/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流閥調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路代調(diào)速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.81.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計(jì)根據(jù)表2中提供的各類設(shè)備的常用工作壓力，選定該壓力機(jī)的工作壓力為P=10MPa。因此，液壓缸無桿腔的壓力可取為P1=10MPa。在回油時(shí)，帶有調(diào)速閥，液壓缸上必須有一定得背壓P2。根據(jù)表3中的情況，取P2=0.5MPa。3.3.3 計(jì)算液壓缸的工作面積和流量1) 活塞直徑計(jì)算一般情況下，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為：亦可根據(jù)下面的公式計(jì)算：代入前面步驟中已知數(shù)值，可以求得依據(jù)下表4選擇相應(yīng)的直徑。表3-4活塞直徑d(mm)速比缸徑40506380901001101.462228354550556334550607080依據(jù)表4，計(jì)算圓整后得到 D=100mm，d=55mm由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為：2) 缸筒壁厚計(jì)算按照下列公式計(jì)算：對于45鋼，其屈服強(qiáng)度=360MPa 計(jì)算得到t=2.80mm 取為3mm根據(jù)國家的標(biāo)準(zhǔn)缸的外徑為127mm，加工成型后的外徑為124mm，故缸筒的壁厚應(yīng)選為12mm。3) 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算對于材料文調(diào)質(zhì)45鋼，=600MPa，代入上式驗(yàn)算得到。所以符合要求。再與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸對比后發(fā)現(xiàn)，基本吻合4) 流量校核當(dāng)工作速度很低時(shí)，還須按最低速度要求驗(yàn)算液壓缸的尺寸式中：A-液壓缸有效工作面積(m2); Qmin-系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量； Vmin-最小工作速度(m/s)代入其最小速度v2=1mm/s，可得Qmin=5.4810-6m3/s。3.3.4 繪制執(zhí)行元件工況圖液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)確定后，就應(yīng)繪制執(zhí)行元件的工況圖。工況圖是選擇液壓泵和電機(jī)功率的依據(jù)。利用工況圖可以驗(yàn)算各個(gè)工作階段所確定參數(shù)的合理性。根據(jù)D和d值，可以估算出液壓缸在各個(gè)工作階段的壓力、流量和功率，以此繪制出工況圖3-4。圖3-4工況圖3.3.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.4 液壓回路的選擇鐵路機(jī)車的減振彈簧是鐵路機(jī)車安全正常運(yùn)行的重要部件之一，工況差長期處于交變應(yīng)力的作用下，故必須對它進(jìn)行定期的檢測。減振彈簧是由一組復(fù)合彈簧、上下彈簧座和螺栓預(yù)壓緊組成，有關(guān)資料顯示彈簧的預(yù)壓緊力為8000KG左右。要對減振彈簧進(jìn)行檢測，必須先拆下上下彈簧座的連接螺桿，再將彈簧力緩慢施放，這樣就可將彈簧取出進(jìn)行檢測。檢測后的彈簧裝上上下彈簧座后，緩慢壓縮至預(yù)緊位置后裝上螺桿便可交付使用。我現(xiàn)在的工作就是設(shè)計(jì)一種裝置安全可靠并且操作方便、實(shí)用地將組合減振彈簧取出和裝上。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體思路為要滿足克服8000KG力的要求，也就是說液壓系統(tǒng)的壓力使油缸產(chǎn)生的推力P大于8000KG，我們?yōu)榱肆粲幸欢ǖ挠嗟毓蔬x擇壓力機(jī)油缸的推力為10000KG。缸徑和系統(tǒng)壓力的選擇，當(dāng)油缸推力一定時(shí)，缸徑與系統(tǒng)壓力是成反比的，也就是說缸徑越大時(shí)系統(tǒng)壓力就會(huì)??；反之亦然。缸徑與系統(tǒng)壓力必須匹配，如果缸太大，制作成本就會(huì)很高，設(shè)備整體也不協(xié)調(diào)；如果系統(tǒng)壓力太高，也會(huì)使系統(tǒng)元件的要求提高，制作成本也會(huì)提高，并且也會(huì)增加使用維護(hù)費(fèi)用，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的故障率是隨系統(tǒng)壓力的增高而增加的，故我們選擇缸徑為100（符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），系統(tǒng)壓力為127kg/。（系統(tǒng)壓力應(yīng)選160 kg/級(jí)的）壓力機(jī)在工作時(shí)要求油缸活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度是可調(diào)的，并可在行程中的任意停止。所以我們在系統(tǒng)中應(yīng)該選擇三位四通電磁換向閥且其滑閥機(jī)能為M型。這樣可以在油缸停止時(shí)，壓力油直接回油箱，這樣可以減少系統(tǒng)的壓力負(fù)擔(dān)，也可以減緩系統(tǒng)油溫的上升速度，我們還在換向閥下疊加一單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)油缸活塞桿的速度，并且采用回油節(jié)流，以利于活塞桿運(yùn)行平穩(wěn)。按設(shè)計(jì)規(guī)范我們我們要在油缸有桿腔油口處設(shè)置一平衡閥，以免系統(tǒng)出現(xiàn)故障（如油管破裂等）時(shí)，油缸活塞桿突然下滑造成工傷事故，但是由于我們的工件（減振彈簧）是由小車送入的，故我們沒有設(shè)計(jì)平衡閥，特此說明。元件的選擇。在滿足功能的前提下成本越合理越好，也就是性價(jià)比要合理符合我們的要求，我們通過查閱相關(guān)資料并調(diào)研后得知，國內(nèi)市場上液壓元件第一檔次為德國的力士樂、日本油研、美國威格士、等為代表，他們的元件質(zhì)量好價(jià)格高，其價(jià)格比國內(nèi)同類產(chǎn)品高35倍，有的甚至搞10倍；第二檔次是以北京華德、上海立新、臺(tái)灣朝田湧鎮(zhèn)等為代表的；第三檔次為山西榆次、四川長江、上海高行、臺(tái)灣力王等為代表的；第四檔次為江浙一帶仿制廠家等。油泵是系統(tǒng)的重要元件，我們應(yīng)該選額壓力為160 kg/，流量為16ml/r與國產(chǎn)榆次的為佳。換向閥、溢流閥、節(jié)流閥也是重要的控制元件，應(yīng)選臺(tái)灣型的元件為好。通徑為6mm。壓力表、壓力表開關(guān)、空濾器、吸濾器、油標(biāo)等附件應(yīng)選國產(chǎn)為好。3.4.1 選擇系統(tǒng)類型由于采用回油節(jié)流調(diào)速，故而選用開式系統(tǒng)。3.4.2 選擇調(diào)速回路由工況圖可知，壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的功率不大，運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，效率和發(fā)熱并不突出，故可采用調(diào)速閥調(diào)速，因?yàn)榛芈饭?jié)流調(diào)速能獲得更低的穩(wěn)定速度，故本系統(tǒng)采用調(diào)速閥式回油節(jié)流調(diào)速回路。該型壓力機(jī)需要一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)廉，調(diào)速范圍大，效率較低的低速小了功率場合，故而采用回油節(jié)流調(diào)速方案。3.4.3 選擇液壓泵的類型依據(jù)工作壓力小于21MPa，而且系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路，選擇定量泵?；蛘啐X輪泵。3.4.4 選擇執(zhí)行元件選用單出桿活塞缸的液壓缸，它是一種廣泛適用于各類機(jī)械的液壓缸。3.4.5 選擇調(diào)壓方式利用彈簧加載式溢流閥。在換向閥處于中位時(shí)調(diào)壓亦可。為了保證夾緊力可奧而且單獨(dú)調(diào)節(jié)，在主路上串接單向閥。3.4.6 選擇換向回路該流量為小流量，故而選用電磁換向閥。當(dāng)壓力機(jī)壓頭運(yùn)動(dòng)間隔t后，電磁繼電器通電，開始換向。進(jìn)行下一步動(dòng)作。3.4.7 繪制原理圖綜合上述分析和所確定的方案，將各個(gè)回路合理的組合為該壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)，其原理如圖3-5所示。圖3-5 液壓系統(tǒng)原理1-過濾器 2油箱 3電機(jī) 4液壓泵 5溢流閥 6，7壓力表及壓力表開關(guān) 8三位四通電磁換向閥 9單向調(diào)速閥 10液壓缸其中：9由調(diào)速閥和單向閥組成3.5 計(jì)算和選擇液壓元件3.5.1 選擇液壓泵1) 確定液壓泵的最大工作壓力Pp式中：p1-液壓缸的最大工作壓力-從液壓泵出口到液壓缸入口之間的總的管路損失由上可知，p1為10MPa壓力損失取為0.5MPa，那么最大工作壓力Pp10.5MPa。2) 確定液壓泵的流量液壓缸工作時(shí)，液壓泵的輸出流量是：式中：K系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取K=1.11.3；-最大總流量，包括最小溢流量。由上式計(jì)算Qp=1.3*(0.5*10-4+5.48*10-5)=1.92*10-4m3/s。3) 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上的Pp和Qp值，從產(chǎn)品樣本中選取泵為小流量泵。4) 確定驅(qū)動(dòng)功率根據(jù)式子式中：-液壓系統(tǒng)的總效率。按照表5選取。表3-5液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800600.750.800.85以上計(jì)算得到驅(qū)動(dòng)功率P=2.88kW。選擇驅(qū)動(dòng)功率為5kW。3.5.2 選擇液壓控制閥1.電磁換向閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要在合理分配油路的原則基礎(chǔ)上，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇電磁換向閥型號(hào)為4WE6/AG24.4WE6/AG24型牌號(hào)的含義如下：4代表三位四通；WE代表電磁換向閥；6代表通徑6mm； A代表濕式標(biāo)準(zhǔn)電磁鐵；G24代表直流電24V。電磁換向閥的部分技術(shù)規(guī)格如下：介質(zhì)：礦物油；介質(zhì)溫度：-3080；介質(zhì)黏度：(2.8380);工作壓力：A、B、P腔小于等于25MPa，T腔小于等于6MPa；額定流量：15L/min；電源電壓：交流電50Hz，110V，220V；直流電12V、24V、110V消耗功率：26W；吸合功率：46VA；啟動(dòng)功率：130 VA；接通時(shí)間：40ms（直流）、25ms（交流）；斷開時(shí)間：30ms（直流）、20ms（交流）；最高環(huán)境溫度：50；最高線圈溫度：150； 2.溢流閥的選擇 DB/DBW型溢流閥具有壓力高，調(diào)節(jié)性能平穩(wěn)，最低調(diào)節(jié)壓力和調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。DB型閥組要用于控制系統(tǒng)壓力；DBW型電磁溢流閥也可以控制系統(tǒng)的壓力并能在任意時(shí)候使之卸荷。設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)泵的出口壓力為5MPa，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇溢流閥型號(hào)：直動(dòng)式溢流閥DBDA6P6。DBDA6P6型直動(dòng)式溢流閥部分參數(shù)如下：通徑：6mm；工作壓力：P口40MPa，T口31.5MPa；流量：50L/min；介質(zhì)：礦物油磷酸脂液壓油介質(zhì)溫度：-2070重量： 1.5kg表3-6 控制元件序號(hào)名稱實(shí)際流量(L/s)選用規(guī)格1單向閥0.74DF-B20K2溢流閥2YF-B20C3三位四通閥3.634DY-B10H-T4 調(diào)速閥0.7QF-B10C以上為選用的液壓控制閥的列表。3.5.3 計(jì)算泵的驅(qū)動(dòng)功率，選擇電機(jī)Y系列的電動(dòng)機(jī)為全封閉自扇冷或水冷式籠型三相異步電機(jī)，用于空氣中有易燃、易爆或腐蝕性氣體的場合。它適用于電壓為380V且無特殊要求的機(jī)械上，如泵、馬達(dá)和機(jī)床等。根據(jù)給定參數(shù)的計(jì)算所得液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為2.2kw，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用電機(jī)型號(hào)：Y100L1-4。該電機(jī)可防水滴、鐵屑及其他物件沿垂直方向掉入電機(jī)內(nèi)部，它可作為泵，機(jī)床等的動(dòng)力源使用。該電機(jī)性能如下：額定功率：2.2kw；同步轉(zhuǎn)速：1500r/min；滿載轉(zhuǎn)速：1440r/min；額定轉(zhuǎn)矩：2.2N電壓：380V。3.5.4 輔助元件1) 油箱郵箱儲(chǔ)油按下式計(jì)算：式中：a經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按照表3-7選取表3-7經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a系統(tǒng)類型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中亞系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機(jī)械a12245761210根據(jù)表格所示，取a為7。計(jì)算：V=5.48*7*60*10-5=0.023m3/min。由此設(shè)計(jì)得到油箱圖。圖3-6 油箱結(jié)構(gòu)圖3.5.5 聯(lián)軸器的選擇選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償兩軸線相對偏移能力和緩沖減震能力。結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。適用于對減震要求不高、底座剛性好、對中精度較高場合，不宜用于高速或低速重載場合，是應(yīng)用廣泛的一種聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 式中 T -理論轉(zhuǎn)矩，N -驅(qū)動(dòng)功率，kw； n-工作轉(zhuǎn)速，r/min； -動(dòng)力機(jī)的系數(shù)，查表取1.0； K-工況系數(shù)，查表取1.5； -啟動(dòng)系數(shù)，查表取1.0； -溫度系數(shù)，查表取1.5； -公稱轉(zhuǎn)矩，；將數(shù)據(jù)代入上式計(jì)算得：經(jīng)計(jì)算選取聯(lián)軸器的型號(hào)為：LT5ZC3582/J1B3260GB/T4323-1984,其參數(shù)如下：主動(dòng)端：Z型軸孔、C型鍵槽，； 從動(dòng)端：J1型軸孔、B型鍵槽，；3.5.6 液壓介質(zhì)的選擇液壓工作介質(zhì)的選擇應(yīng)該是根據(jù)液壓系統(tǒng)中重要元件的油膜承載能力確定的，故應(yīng)在保證承載能力的條件下，選擇適合的介質(zhì)粘度。工作介質(zhì)粘度太大，系統(tǒng)的壓力損失大，效率降低，而且泵的稀有狀況惡化，容易產(chǎn)生空穴和氣蝕作用，是泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難，粘度太小，則系統(tǒng)泄露太多，容積損失增加，系統(tǒng)效率亦低，并使系統(tǒng)的剛性變差。因此，為了使液壓系統(tǒng)能夠正常和穩(wěn)定地工作，要求工作介質(zhì)的粘度隨溫度的變化要小。工作介質(zhì)對液壓系統(tǒng)各運(yùn)動(dòng)部件起潤化作用，以降低摩擦和磨損，保證系統(tǒng)能夠長時(shí)間正常工作，故要求液壓系統(tǒng)的介質(zhì)要具有很好的潤滑作用。另外液壓介質(zhì)還要有抗氧化性，防銹和不腐蝕金屬，同密封材料相容，消泡和抗泡沫性，抗乳化性，潔凈度高等要求。液壓介質(zhì)的分類查液壓與氣壓傳動(dòng)表1-3可知。根據(jù)系統(tǒng)要求選擇液壓介質(zhì)如下： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊齒輪泵工作溫度：540 ；推薦選用運(yùn)動(dòng)黏度（）：3070葉片泵工作溫度：540推薦選用運(yùn)動(dòng)黏度（）：3049.綜合考慮以上情況選用：L-HM32礦物油型液壓油。L-HM32礦物油型液壓油，運(yùn)動(dòng)黏度時(shí)不大于420.，40時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度范圍是28.835.5，是防銹抗氧制礦物油，可改善液壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的抗磨性，保證實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)真實(shí)可靠，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保持性能安全可靠。其部分質(zhì)量指標(biāo)如下：運(yùn)動(dòng)黏度：28.8；黏度指數(shù)：不小于95；抗磨性試驗(yàn)：不小于10（FZG齒輪機(jī)試驗(yàn)），不小于100（葉片泵試驗(yàn)）；機(jī)械雜質(zhì)：無；空氣釋放值：6/min（50）；泡沫性：150/10（24）。3.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算3.6.1 壓力損失 壓力損失估計(jì)，=1MPa。主要是管路泄露等等損失。3.6.2 發(fā)熱計(jì)算 采用相關(guān)文獻(xiàn)公式估算，本系統(tǒng)對散熱要求不高 3.7 液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.7.1 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式 采用單機(jī)，臥式液壓泵布置。這樣簡單，實(shí)用。3.7.2 液壓泵的類型 采用箱體式，占地小。4 機(jī)械系統(tǒng)總圖的設(shè)計(jì)及其各零件的設(shè)計(jì)壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以按照功能分為四個(gè)部分：1) 底板組件2) 小車組件3) 上板組件4) 立柱液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)的設(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、剛度及運(yùn)動(dòng)部分的導(dǎo)向精度，使用可韶，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，工藝要求是最主要肋影響因素。出于在液壓機(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)型式也必然是多種多樣的。從機(jī)架型式看，有立式與臥式；從機(jī)架組成方式看，有梁柱組合式、單臂式和板架式；從：工作缸數(shù)量看，有單位、三位或多缸。對于小型、中型多采用最為常見的立式結(jié)構(gòu)，梁柱組合式單缸結(jié)構(gòu)。整個(gè)壓力機(jī)是單件小批量生產(chǎn)，用于實(shí)現(xiàn)彈簧強(qiáng)壓工藝中的一個(gè)步驟，故而考慮盡量采用焊接結(jié)構(gòu)。下面就四個(gè)方面系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以下是參考簡圖：圖4-1 壓力機(jī)簡圖4.1 橫梁設(shè)計(jì)4.1.1 橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫梁包括上橫粱、下橫梁(或工作臺(tái))和活動(dòng)橫梁(或稱滑塊)。橫梁通常都設(shè)計(jì)成上、下封閉的箱形結(jié)構(gòu)件，在安裝各種缸、柱塞及立柱處一般做成圓筒形并用筋扳與橫梁面板相連(參閱圖248)。在承載較大處，筋扳較密，以提高橫梁剛度，降低局部應(yīng)力筋板多布置成網(wǎng)格形式輻射形。中小型液壓機(jī)橫梁有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種。生產(chǎn)批量較大的小型液壓機(jī)，義撈梁多為鑄鐵件HT 200或鑄鋼件ZG270500；單件小批生產(chǎn)時(shí)，采用A3或16Mn板材焊接而成。焊接件的焊縫質(zhì)量要可靠。為防止橫梁構(gòu)件變形，不論采用鑄造結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)部必需進(jìn)行熱處理，以消除其內(nèi)應(yīng)力。中小型液壓機(jī)掇梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機(jī)橫梁由于受制造和運(yùn)輸能力的限制往往設(shè)計(jì)成組合式，并利用控和拉緊螺栓聯(lián)接。綜合以上考慮，上橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-2所示：圖4-2上橫梁結(jié)構(gòu)圖根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式而確定下的尺寸如圖所示。而下橫梁是為下滑動(dòng)機(jī)構(gòu)提供支撐平臺(tái)，因而必須有導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)。采用焊接結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式如下：圖4-3 下橫梁(工作臺(tái))結(jié)構(gòu)圖4.1.2橫梁強(qiáng)度和剛度校核1 上橫梁強(qiáng)度校核根據(jù)上橫梁的受力情況，對其強(qiáng)度做初步校核。主要的承力件為上板體、螺栓。分別對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。A. 上板體強(qiáng)度校核上板體采用45鋼加工而成，主要承受來自壓力油缸的反作用力。其尺寸如下圖所示：圖4-4上板體尺寸上料板的有效面積Acm=S矩形4S小圓S大圓4S四角=0.2314m2而由上板的材料：45鋼 。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以上板體的強(qiáng)度符合要求。B. 螺栓強(qiáng)度校核油缸座套上采用了4個(gè)M16的螺栓連接。聯(lián)接螺栓的材料：45鋼 。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N按照受預(yù)緊力F0和工作載荷F共同作用的緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算可得：螺栓所受的總拉力F1不等于預(yù)緊力F0和工作拉力F之和，而等于殘余預(yù)緊力F2與工作拉力F之和，即F1=F2+F對于一般連接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，取F2=0.2F=0.2X58875N=11775N。所以，F(xiàn)1=F2+F=70650N。危險(xiǎn)剖面的拉伸強(qiáng)度條件為：=114.2MPa=240MPa由上可得聯(lián)接螺栓的強(qiáng)度足夠C. 油缸座套強(qiáng)度校核油缸座套的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖4-5 油缸座套油缸座套的有效面積Acm= S大圓S小圓=0.0157m2而由座套的材料：45鋼 。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以座套的強(qiáng)度亦符合要求。2 下橫梁強(qiáng)度校核根據(jù)下橫梁的受力情況，對其強(qiáng)度做初步校核。下橫梁主要是對提供一個(gè)工作平臺(tái)，亦稱為工作臺(tái)。對地支撐和對小車提供導(dǎo)軌支撐作用。主要的承力零件為底板支座和支柱套。分別對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。A. 底板支座強(qiáng)度校核底板支座的結(jié)構(gòu)尺寸如下：圖4-6 底板支座底板支座與地面靠鋼板角支撐。底板支座的材料為A3鋼。底板支座的有效面積Acm=t*L周長=0.0236m2而由支座的材料：45鋼 。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：=/S=360/1.5=156.7(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以支座的強(qiáng)度亦符合要求。B. 支柱套強(qiáng)度校核支柱套的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：圖4-7 支柱套支柱套的有效面積Acm= S大圓S小圓=0.00251m2而由支柱套的材料：45鋼。屈服極限。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：=/S=360/1.5=240(S=1.5)軸向載荷 F= PS=P(Dd)/4=58875N=240MPa所以支柱套的強(qiáng)度亦符合要求。4.1.3 橫梁的固定：防松的根本問題是防止螺旋副的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，防松的措施很多，按工作原理分為以下三類：（一） 摩擦放松：這類放松措施是使擰緊的螺母之間不因外載荷變化而失去壓力，始終有摩擦阻力防止連接松脫。這種方法不十分可靠，故多用于振動(dòng)和沖擊不劇烈的場合。常用的有以下幾種：（1） 對頂螺母 采用對頂螺母通過兩螺母對頂擰緊而產(chǎn)生的對頂壓力，使兩螺的螺紋分別與螺栓在旋合段內(nèi)的螺紋相互壓緊，防止連接松脫。（2） 彈簧墊圈 這種墊圈通常由65Mn鋼制成，經(jīng)熱處理富有彈性。螺母擰緊后，因墊圈的彈性反力，使螺母與螺栓的螺紋之間產(chǎn)生一定的附加彈性壓力，此壓力不隨外載荷的變化而消失，故產(chǎn)生的摩擦力始終存在，能防止螺母松脫。；另外，墊圈斜口的尖端低著螺母與被連接件的支持面，也有助于放松。（3） 自鎖螺母 常用形式有利用螺母末端橢圓口的彈性變形箍緊螺栓，橫向壓緊螺紋。（二） 機(jī)械防松（1） 槽形螺母和開口銷 開口銷穿過螺母上的槽和螺栓末端的孔后，尾端分開，使螺母與螺栓不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到放松的目的。這種放松常用于有振動(dòng)的高速機(jī)械中的聯(lián)接。（2） 圓螺母和帶翹墊圈 將帶翹墊圈的內(nèi)翹嵌入外螺紋零件端部的軸向槽內(nèi)，擰緊圓螺母后，將墊圈的一個(gè)外翹彎入螺母的一個(gè)槽內(nèi)鎖住螺母，常用于滾動(dòng)軸承等與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的零件的軸向固定。（3） 止動(dòng)墊圈 止動(dòng)墊圈的一邊彎貼在螺母的側(cè)面上，另一邊彎入被連接件的槽中，從而約束螺母松動(dòng)。這種方法較麻煩，多用于較重要或受力較大的場合。（4） 串連鋼絲 將低碳鋼絲穿入各螺栓頭部的孔內(nèi)，使其相互制約，但必須注意鋼絲的穿繞方向，要促使螺釘擰緊。此法防松可靠。但裝拆不便，僅適用于螺栓組連接。（三） 對于不經(jīng)常裝拆和不拆的連接，可采用破壞螺紋副的關(guān)系來防松。本設(shè)計(jì)中就使用了對頂螺母的防松形式，通過兩螺母對頂擰緊而產(chǎn)生的對頂壓力，使兩螺的螺紋分別與螺栓在旋合段內(nèi)的螺紋相互壓緊，防止連接松脫。4.2 立柱設(shè)計(jì)4.2.1 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1立柱結(jié)構(gòu)及其與橫梁連接的型式由于采用立式結(jié)構(gòu)的四立柱設(shè)計(jì)，故而每個(gè)立柱承受相同的力。立柱要求能夠支撐起液壓系統(tǒng)及其其他部件。對于小型壓力機(jī)系統(tǒng)，圖a為雙螺母式(內(nèi)外螺母式)，每根立柱取四個(gè)內(nèi)外螺母與上、下橫粱緊固連接在一起，該種結(jié)構(gòu)型式的立柱加工、安裝與維修都較為方便，因此采用較普遍。圖4-8 常見立柱結(jié)構(gòu)形式由以上的結(jié)構(gòu)圖，參考a的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合立柱的高度要求而設(shè)計(jì)得到立柱的結(jié)構(gòu)如下：圖4-9 立柱結(jié)構(gòu)及尺寸圖2 立柱受力由以上立柱的結(jié)構(gòu)圖，得到立柱的受力為拉應(yīng)力力彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。4.2.2立柱強(qiáng)度校核按最簡單的受力狀態(tài)計(jì)算，假設(shè)上下橫梁的剛度很大，忽略上下橫梁的變形而施加于立柱的附加彎曲應(yīng)力，則立柱只承受簡單的軸向拉力，其拉應(yīng)力為：式中： F-液壓機(jī)的公稱壓力； A-每根立柱的截面積； n-立柱根數(shù)； -許用應(yīng)力對于材料為40Cr的立柱來說，=800MPa；軸向載荷為F= PS=P(Dd)/4=58875N所以，立柱強(qiáng)度符合要求4.2.3立柱裝配配合立柱在加工時(shí)，有著較高的精度和配合要求，兩端配合圓柱需要保持較高同軸度，端面與圓柱面需保持較高的垂直度，圓柱面上有較高的粗糙度要求。對于配合，一般采用基軸制配合。如K6/h7。4.2.4立柱預(yù)緊立柱的預(yù)緊方法：對小型液壓機(jī)可使用扳手旋緊螺母，但其所能達(dá)到的預(yù)緊力是有限的。一般液壓機(jī)可采用“超張預(yù)緊”、“加熱預(yù)緊“以及“液壓拉緊”。超張預(yù)緊適用于內(nèi)外螺母式立柱結(jié)構(gòu)的液壓機(jī)；超張后，用扳手旋緊上、下橫梁處的內(nèi)螺母即可，但旋緊時(shí)需注意保證上橫梁下表面與下橫梁上表面之間的平行度。采用加熱預(yù)緊，通常需在立柱端部鉆一直徑為4060mm的孔，其深度需大于橫梁高度，孔內(nèi)可通熱蒸汽、插入燒紅的鋼棒或插入電熱棒加熱，加熱時(shí)應(yīng)注意兩對角立柱同時(shí)加熱。對加熱溫度的計(jì)算以及螺母旋轉(zhuǎn)角度的外算，詳見參考文獻(xiàn)。采用液壓拉緊裝置對螺栓進(jìn)行冷拉，所需時(shí)間短，效率高，但需一套專門裝置。4.3 滑動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)(小車)4.3.1 小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小車的主要作用是給彈簧提供一個(gè)支撐環(huán)境，待彈簧完成強(qiáng)壓處理的工藝后，退出，取走彈簧，開始處理下一個(gè)彈簧。故而小車在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，車體上有下模座，為彈簧提供支撐。按照此要求，初步確定小車的結(jié)構(gòu)形式如下：圖4-10 小車組件4.3.2 小車關(guān)鍵部件強(qiáng)度校核由于小車中主要的承力零件為導(dǎo)軌、橡膠彈簧和小車下模座。而導(dǎo)軌為角鋼焊接結(jié)構(gòu)，顯然滿足強(qiáng)度要求，下模座同上模座，強(qiáng)度符合要求。重點(diǎn)校核橡膠彈簧的強(qiáng)度。要求其形變量不能超過規(guī)定值。橡膠彈簧的結(jié)構(gòu)如下：圖4-11 橡膠彈簧圓柱橡膠彈簧的壓縮形變?yōu)槠渲校?取HS=50，d=25mm，h=28mm，代入計(jì)算可知f=14.7mm18mm，因此，此橡膠彈簧是滿足設(shè)計(jì)要求的。4.3.3 其他零件設(shè)計(jì)圖及小車裝配要求1 其他零件設(shè)計(jì)圖小車中由小車框軌，基座，軸座，彈簧，下模座，小車軸，小車支桿小車軸座蓋組成。按照小車的設(shè)計(jì)要求，其余部分的主要結(jié)構(gòu)如下：圖4-12小車下模座圖4-13 小車基座圖4-14 小車軸圖4-15 小車軸座蓋圖4-16 小車支桿圖4-17 小車框軌2 小車裝配要求小車軸與軸承裝配為基孔制。其余為過渡配合。結(jié) 論“鍥而不舍，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤?！苯?jīng)過三個(gè)多月的馬拉松式的緊張?jiān)O(shè)計(jì)，隨著這份設(shè)計(jì)說明書的收筆也即將告捷?；叵肫鹪O(shè)計(jì)的過程，酸甜酸苦辣一言難盡。雖然時(shí)間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計(jì)的過程中，但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞。非常慶幸能在畢業(yè)之際交上一份令自己滿意的答卷。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)課程的最后一次課，也是四年來最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它涉及四年來所學(xué)的各科知識(shí)，將它們?nèi)诤显谝黄?。在畢業(yè)設(shè)計(jì)這門課程中讓我們體會(huì)到知識(shí)的重要，每門課程都有它的可取之處，所有的事物都是相聯(lián)通的，缺少其中任何一門知識(shí)，我們的設(shè)計(jì)將會(huì)停滯，所以我們要學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，綜合運(yùn)用。經(jīng)過三個(gè)多月的馬拉松式的緊張?jiān)O(shè)計(jì)，隨著這份設(shè)計(jì)說明書的收筆也即將告捷?；叵肫鹪O(shè)計(jì)的過程，酸甜酸苦辣一