液壓課程設(shè)計(jì)---集成塊設(shè)計(jì)

1、液 壓 傳 動(dòng)集成塊設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：韋建軍學(xué) 號(hào)：200900101007設(shè) 計(jì) 者：葉杰付目 錄一.液壓缸設(shè)計(jì)1. 液壓缸簡(jiǎn)介22. 液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題23. 工作臺(tái)液壓缸2二.液壓缸的主要尺寸參數(shù)確定1.液壓缸工作壓力的確定32.活塞式液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑確定33液壓缸的推力和流量計(jì)算 54.活塞桿直徑驗(yàn)算55.液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定66.液壓缸外徑的計(jì)算77.液壓缸底和缸蓋的計(jì)算78.液壓缸進(jìn)出油口尺寸的確定89.液壓缸參數(shù)的綜合8三.確定各類控制閥和集成塊連接裝置的設(shè)計(jì) 1.集成塊的設(shè)計(jì) 122.確定各類控制閥 13四、 確定管道和液壓油14總 結(jié) 液壓課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題1-3：某場(chǎng)

2、要設(shè)計(jì)專用彎管機(jī)，被加工零件的規(guī)格為直徑40毫米的管件，材料為10號(hào)鋼、不銹鋼、紫銅管等。要求完成的工作循環(huán)為：快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止，且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度保證在毫米以內(nèi)。根據(jù)實(shí)測(cè)確定最大推力為2.5噸，快進(jìn)及快退的速度為2.5米/分鐘，工進(jìn)速度為1.5米/分鐘，工進(jìn)行程為0.2米，快進(jìn)行程為0.3米，每班加工800件管件，試設(shè)計(jì)該液壓系統(tǒng) 指導(dǎo)老師：韋建軍本組組員：曾建鋒、甘繼壽、葉杰付、高松液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)目的 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完液壓傳動(dòng)課程之后進(jìn)行的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它是在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成的。學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)內(nèi)容能夠靈活掌握，融會(huì)貫通，并獲得綜合運(yùn)用所學(xué)知

3、識(shí)進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本能力。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目的：1. 鞏固和深化已學(xué)的液壓傳動(dòng)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟；2. 鍛煉機(jī)制制圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算的能力；3. 熟練液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及液壓元件的選擇方法；4. 學(xué)會(huì)使用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、液壓手冊(cè)及產(chǎn)品樣本等有關(guān)技術(shù)資料。二.設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求見(jiàn)任務(wù)書(shū)三.液壓系統(tǒng)工況及設(shè)計(jì)要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖。工作簡(jiǎn)圖 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖液壓缸設(shè)計(jì)一.液壓缸設(shè)計(jì)1. 液壓缸簡(jiǎn)介：液壓缸是工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)所需的機(jī)械能，大多數(shù)是以直線運(yùn)動(dòng)形式獲得力和位移的。液壓缸若按用途和結(jié)構(gòu)形式來(lái)分類，其種類繁多。若

4、按壓力等級(jí)來(lái)區(qū)分，工程機(jī)械上常用的僅為兩大類：即中低壓液壓缸和高壓液壓缸。液壓缸的壓力等級(jí)大小由密封機(jī)構(gòu)和液壓缸本身的材質(zhì)、壁厚及加工工藝等決定，這些已在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)最關(guān)注的是液壓缸的工作狀況，即有無(wú)內(nèi)外泄漏現(xiàn)象，能否達(dá)到最大容積效率及工作壽命等等。實(shí)際應(yīng)用中液壓缸失效形式往往表現(xiàn)為內(nèi)泄漏和外泄漏，而這些與液壓缸中的密封件及其裝配工藝等有關(guān)。2. 液壓缸設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問(wèn)題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必需注意以下幾點(diǎn)：（1） 盡量使

5、液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性。（2） 考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施，但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問(wèn)題。（3） 正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定位。只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮。定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。（4） 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。（5） 在保證能滿足運(yùn)動(dòng)行程和

6、負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺寸。（6） 要保證密封可靠，防塵良好。液壓缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏嚴(yán)重，不僅降低液壓缸的工作效率，甚至?xí)蛊洳荒苷９ぷ鳎ㄈ鐫M足不了負(fù)載力和運(yùn)動(dòng)速度的要求等）。良好的防塵措施，有助于提高液壓缸的工作壽命。 總之，液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容不是一成不變的，根據(jù)具體的情況有些設(shè)計(jì)內(nèi)容可不做或少做，也可增大一些新的內(nèi)容。設(shè)計(jì)步驟可能要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)修改，才能得到正確、合理的設(shè)計(jì)結(jié)果。在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，正確選擇液壓缸的類型是所有設(shè)計(jì)計(jì)算的前提。在選擇液壓缸的類型時(shí)，要從機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作特點(diǎn)、行程長(zhǎng)短、運(yùn)動(dòng)性能等要求出發(fā)，同時(shí)還要考慮到主機(jī)的結(jié)構(gòu)特征給液壓缸

7、提供的安裝空間和具體位置。 如：機(jī)器的往返直線運(yùn)動(dòng)直接采用液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)是最簡(jiǎn)單又方便的。有快速返回的要求，則宜用單活塞桿式液壓缸，并可考慮用差動(dòng)連接。行程較長(zhǎng)時(shí)，可采用柱塞缸，以減少加工的困難；行程較長(zhǎng)但負(fù)載不大時(shí)，也可采用一些傳動(dòng)裝置來(lái)擴(kuò)大行程。往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)既可用擺動(dòng)式液壓缸，也可用直線式液壓缸加連桿機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3. 工作臺(tái)液壓缸工況分析：專用彎管機(jī)往復(fù)遠(yuǎn)動(dòng)液壓系統(tǒng)，由于工作情況與最大最小速度，因采用無(wú)級(jí)調(diào)速在液壓泵出油口安排調(diào)速閥，節(jié)流閥放在回油路上實(shí)現(xiàn)回油背壓換向閥使用三位四通。二液壓缸的主要尺寸參數(shù)確定1.液壓缸工作壓力的確定（1）工作臺(tái)液壓缸負(fù)載的計(jì)算有效負(fù)載為 =25

8、000n慣性力 取 =0摩擦力有液壓缸的密封阻力與滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦組成。當(dāng)密封阻力按5%有效作用里估算，總的摩擦阻力=0.05=0.0525000=1250 n故總負(fù)載力 r= + = 25000+1250= 26250n式中，液壓缸軸線方向上的外作用力（n）； 液壓缸軸線方向上的重力（n）； 運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力（n）； 運(yùn)動(dòng)部件的慣性力（n）； r 液壓缸的工作負(fù)載（n）。（2）液壓缸工作壓力的確定 按工作負(fù)載選定工作壓力（表3-1）按其工作負(fù)載來(lái)選定系統(tǒng)壓力，如下圖 表3-1 按工作負(fù)載選定工作壓力液壓缸工作負(fù)載（n）50000液壓缸工作壓力（m pa）0.811.522.53344557初

9、選3.5mpa2.活塞式液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑確定（1）內(nèi)徑計(jì)算（a）本進(jìn)給液壓缸按無(wú)桿腔工作時(shí)計(jì)算本設(shè)計(jì)中=0.3mpa，故可按下面式子計(jì)算：d= 式中，d液壓缸內(nèi)徑（m）； r液壓缸工作負(fù)載（n）； 液壓缸工作系統(tǒng)壓力（pa）； 液壓缸回油腔壓力，即背壓力（pa）； 液壓缸機(jī)械效率，一般取=0.95。(2)活塞桿直徑的確定根據(jù)差動(dòng)連接，往返速度相同 d=0.7d=70mmd- 活塞直徑（m）d缸體內(nèi)徑（m）缸體內(nèi)徑算出后，應(yīng)按表3-4標(biāo)準(zhǔn)的液壓缸內(nèi)徑系列規(guī)定值圓整表3-4 液壓缸內(nèi)徑系列（jb2183-77）16202532405055637080901001101251401601802

10、00220250320400500630可取d= 100 mm ，d= 70 mm，表 3-8 活塞桿與液壓缸內(nèi)徑的關(guān)系缸體內(nèi)徑d（mm） 活塞桿直徑d（mm）缸體內(nèi)徑d（mm）活塞桿直徑d（mm） 速比速比21.461.331.251.1521.461.331.251.15402822201814125907060554550352825221814010080706050634535322822150105857565558055454035281601109080705590605045403218012510090806310070555045352001401101009070110

11、80605550403.確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)確定液壓泵規(guī)格 （1） 確定理論流量： 液壓缸的最大流量：q=v=0.01963m /min=19.63lmin (2) 確定液壓泵流量：考慮到泄露流量和溢流閥的溢流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大流量的1.1-1.3 倍；現(xiàn)取1.2倍值計(jì)算，則有=1.2 q = 1.219.63 = 23.56l /min采用yb葉片泵，則可選取yb-25葉片泵。其額定流量為25 l / min ,額定壓力為 6.3 mpa,額定轉(zhuǎn)速為96 rad/s , 94%(3) 確定電動(dòng)機(jī)功率機(jī)型號(hào)：n=pq/ 612帶入計(jì)算的 n =6.3256120.8=3

12、.2kw表5-4，查得驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為4kw. 4液壓缸的推力和流量計(jì)算（1）液壓缸的推力計(jì)算當(dāng)液壓缸的基本參確定后即可用下式算出實(shí)際工作推力： p=pa(n)式中，p液壓缸的工作壓力（pa）； a活塞有效工作面積； 可求出p=27489n（2）液壓缸的流量計(jì)算當(dāng)液壓缸基本尺寸確定后，即可用下式來(lái)計(jì)算其所需的工作流量： q=av式中，v液壓缸（活塞缸）工作速度； a-液壓缸有效工作面積。本設(shè)計(jì)中v=2.5m/min，a= ,d=100mm代人上式可求出：q=19.63lmin5.活塞桿直徑驗(yàn)算按強(qiáng)度條件驗(yàn)算活塞桿的直徑，（1） 活塞桿直徑校核。當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度l 10d時(shí)，按下式進(jìn)行驗(yàn)算：d（m），

13、式中，p活塞桿推力（n）； l活塞桿長(zhǎng)度（m）； 活塞桿材料的許用應(yīng)力；=n材料屈服極限（pa）；n安全系數(shù)，n1.4p=27489n，=355mpa，n=2，可解得：d ，故滿足要求。6.液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定（1）液壓缸的長(zhǎng)度一般由工作行程長(zhǎng)度來(lái)確定，但還要注意制造工藝性和經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)取l(2030)，l為液壓缸的長(zhǎng)度缸體外徑?？扇=557mm（2）缸體壁厚的計(jì)算（a）薄壁液壓缸（d1/10） 一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，缸壁可用下式計(jì)算： （m）式中，缸壁厚度（m） 試驗(yàn)壓力（pa）當(dāng)額定壓力16mpa時(shí)，=150%；在本設(shè)計(jì)中查表得= =6.3 mpad液壓缸內(nèi)徑（m）缸體

14、材料的許用應(yīng)力（pa），=n；材料的抗拉強(qiáng)度n安全系數(shù)，一般可取n=5 。在本設(shè)計(jì)中，查液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)得45號(hào)鋼=600mpa,代人上式可求得=2.5 mm。為了在設(shè)計(jì)和選材中方便，我們可以按表3-13工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（jb1068-67）選取=10.5 mm。7.液壓缸外徑的計(jì)算 液壓缸外徑按標(biāo)準(zhǔn)jb1068-67系列選取參考表3-13可得= 121 mm 表3-13 工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（jb1068-67）液壓缸內(nèi)徑d4050638090100110125140160180200液壓缸外徑20號(hào)鋼工作壓力（mpa）16506076951081211331461681942192

15、4545號(hào)鋼20506076951081211331461681942192452550608310210812113315216819421924531.55463.5831021141271408.液壓缸底和缸蓋的計(jì)算液壓缸底和液壓蓋，在中低壓系統(tǒng)中一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的，但在高壓系統(tǒng)中一般都要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算方法如下：（1） 缸底厚度計(jì)算選用平行缸底，按有油孔的缸底計(jì)算h=0.433， 其中，=84mm，=120mpa式中，p缸內(nèi)最大工作壓力（pa） h缸底的厚度（） 缸底止口內(nèi)徑（） 材料許用應(yīng)力 缸底開(kāi)口的直徑（）解得：h=21.7 mm，取h=21mm。（

16、2） 缸蓋厚度計(jì)算本液壓缸的蓋采用整體法蘭缸蓋 h=式中，螺釘孔分布圓直徑（cm）法蘭根部直徑（cm）許用應(yīng)力（pa）p液壓缸受力和（n）由前面計(jì)算可知：p=27489n，=195可取=155mm, =120mpa.代入上式可解得：h=21.19mm取整：h=22mm。（3） 缸體連接強(qiáng)度計(jì)算 采用螺栓連接方式，其強(qiáng)度計(jì)算如下：拉應(yīng)力：= (pa)；式中： p液壓缸最大推力；螺紋內(nèi)徑； z螺紋數(shù)目，為4；k擰緊螺紋系數(shù)，一般取k=1.251.5 由上面計(jì)算可知：p=27489n, =20mm，代入上式可得出=273.44mpa。合成應(yīng)力：1.3=355.47mpa許用應(yīng)力：=/n=355.56

17、mpa螺栓材料屈服極限；n安全系數(shù)，一般取n=1.22.5螺栓用8.8號(hào)鋼，=640mpa；n取1.8因?yàn)樗詽M足要求。9.液壓缸參數(shù)的綜合。缸筒（45鋼）活塞（45鋼）進(jìn)出油口連接內(nèi)徑外徑直徑公稱直徑接頭連接螺紋100mm121mm70mm20mmm272三.確定各類控制閥和集成塊連接裝置的設(shè)計(jì) 1、集成塊的設(shè)計(jì) 集成塊的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，因?yàn)樵?shù)量不多，壓力也不高。壓力小于6.3，采用集成塊組塊也是很合適的。它具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造方便 ，安裝與維修簡(jiǎn)單，投產(chǎn)快的特點(diǎn)，因此選用的是集成塊 集成塊由板式元件與通道體組成，元件可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求任意選擇，因此，集成塊連接裝置廣泛地應(yīng)用在機(jī)

18、床及組合機(jī)床自動(dòng)線中。集成塊與其它連接方式相比有以下特點(diǎn)：(1) 可以采用現(xiàn)有的板式標(biāo)準(zhǔn)元件，很方便地組成各種功能的單元集成回路，且回路的更換很方便，只須更換或增、減單元回路塊就能實(shí)現(xiàn)，因而極大的靈活性。(2) 由于是在小塊體上加工各種孔道，故制造簡(jiǎn)單，工藝孔大為減少，便于檢查和及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛病。(3) 系統(tǒng)中的管道和管接頭可以減少到最少程度，使系統(tǒng)的泄漏大為減少，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，裝配與維修方便。(4) 由于裝在通道體測(cè)面的各液壓元件間距離很近，油道孔短，而且通油孔徑還可選擇大一些，因而系統(tǒng)中管路壓力損失小，系統(tǒng)發(fā)熱量也小。(5) 有利于現(xiàn)實(shí)液壓裝置的標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，

19、系列化，能組織成批生產(chǎn)。由于組成裝置的靈活性大，故設(shè)計(jì)和制造周期大為縮短，生產(chǎn)成本降低，為在機(jī)床上廣泛應(yīng)用液壓技術(shù)提供了方便。 集成塊的設(shè)計(jì)步驟（1） 公用油道孔的選定。集成塊上一般有壓力油孔p，回油孔o(hù)及泄露油孔l，它們是由下往上貫穿通道體的。集成塊通道體，有二孔式，三孔式，四孔式等多種設(shè)計(jì)方案，目前廣泛應(yīng)用的為二孔式和三孔式.我們采用的是三孔式，三孔式通道體具有p、o和l 公用油孔各一個(gè)。（2） 油孔直徑的確定。油孔直徑可按下式確定: d=4.6（3-1） 式中，q流經(jīng)油孔的流量（l/min）；v孔徑允許的流速（m/s）公用泄漏油孔的孔徑一般按經(jīng)驗(yàn)確定，當(dāng)q=25l/min時(shí)，取6；當(dāng)q=

20、63l/min時(shí)，取11。本設(shè)計(jì)取進(jìn)油孔和公用泄油孔孔徑為6。因?yàn)橛涂妆容^多，所以其他油孔計(jì)算在說(shuō)明書(shū)就不做詳細(xì)的說(shuō)明，結(jié)果標(biāo)注在集成塊繪制圖里。（3）、油孔最小間隙的確定。一般來(lái)說(shuō)，與閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。對(duì)于中低壓系統(tǒng)，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。（4）、通道體高度h的確定。確定通道體的高度主要考慮所安裝元件的高度。各個(gè)單元回路的高度可以相等，也可以不等。本設(shè)計(jì)單元回路的高度相等。（5）、通道體外形尺寸的確定。確定通道體外形尺寸時(shí)，應(yīng)首先布置好公用通道孔。通道體

21、的長(zhǎng)度與寬度除了考慮安放最大尺寸的元件外，還必須留出足夠的調(diào)整尺寸，以利于在設(shè)計(jì)通道體內(nèi)油孔時(shí)調(diào)整閥的位置。調(diào)整尺寸大致為：長(zhǎng)度方向?yàn)?050mm，寬度方向?yàn)?030mm。如果調(diào)整尺寸取得較大，對(duì)設(shè)計(jì)通道體來(lái)說(shuō)，布置孔道的困難會(huì)少些，但通道體的外形尺寸較大，重量增加。若調(diào)整尺寸小些，雖具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但布置孔道困難，工藝孔會(huì)增加。本設(shè)計(jì)選用通道體的外形尺寸根據(jù)所選用的閥塊的外形尺寸確定為長(zhǎng)155mm，寬100mm和高200mm。具體的情況，看圖紙，集成塊的設(shè)計(jì)都在圖紙上了。 集成塊的材料選擇 集成塊的材料采用強(qiáng)度較好的鑄鐵，例如ht2040,每塊集成塊的厚度不小于300mm,否則剛度不足。2確定各類控制閥系統(tǒng)的工作壓為4mpa，油泵額定最高壓力為6.3mpa.，所以選取或等于6.3mpa的各種元件，氣流量按實(shí)際情況分別選取。目前中低壓的液壓元件，多按6.3mpa系列的元件選取，系統(tǒng)的差動(dòng)連接回路部分最大流量為35l / min，其余系統(tǒng)的最大流量25l / min所以選?。阂缌鏖y的型號(hào)：三位四通換向閥：二位三通換向閥：?jiǎn)蜗蛘{(diào)速閥：過(guò)濾器：wu-25180j的網(wǎng)式濾油器，過(guò)濾粗度為180