沖剪機(jī)設(shè)計部分計算

1、.一 液壓系統(tǒng)的計算和元件選型11 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?？爝M(jìn)時采用差動連接，并通過充液補(bǔ)油法來實現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足的關(guān)系。快進(jìn)時，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下滑，根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊表2-2中，可取=1Mpa，快進(jìn)時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計時可取,快退時，回油腔是有背壓的，這時亦按2Mpa來估算。1) 計算液壓缸的面積可根據(jù)下列圖形來計算 液壓缸工作腔

2、的壓力 Pa 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故：當(dāng)按GB2348-80將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時得：,由此求得液壓缸面積的實際有效面積為：2) 液壓缸實際所需流量計算 工作快速空程時所需流量液壓缸的容積效率，取 工作缸壓制時所需流量 工作缸回程時所需流量12液壓元件的選擇12.1確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(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算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并

3、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：液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中液壓泵的最大流量同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。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：1） 工作壓力高。因為柱塞與缸孔加工容易，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（），最高可以達(dá)到。 2） 流量范圍較大

4、。因為只要適當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。 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，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，價格昂貴。根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊機(jī)械設(shè)計手冊成大先P20-195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。2與液壓泵匹配的電動機(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，這時液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量

5、值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動機(jī)，則驅(qū)動電機(jī)功率為選擇電動機(jī) ，其額定功率為18.5KW。1.2.2閥類元件及輔助元件的選擇1. 對液壓閥的基本要求：(1). 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。油液流過時壓力損失小。(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. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件型號和規(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該閥的實際流量，其他還需考慮閥的動作方式，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選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 序號元件名稱估計通過流量型號規(guī)格

6、1斜盤式柱塞泵156.863SCY141B32Mpa，驅(qū)動功率59.2KN2WU網(wǎng)式濾油器160WU-160*18040通徑，壓力損失0.01MPa3直動式溢流閥120DBT1/315G2410通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4背壓閥80YF3-10B10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5二位二通手動電磁閥8022EF3-E10B6三位四通電磁閥10034DO-B10H-T10通徑，壓力31.5MPa7液控單向閥80YAF3-E610B32通徑，32MPa8節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa9節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa10二位二通電磁閥3022EF3B-E10B6通徑，

7、壓力20 MPa11壓力繼電器DP1-63B8通徑，10.5-35 MPa12壓力表開關(guān)KFL830E32Mpa，6測點13油箱14液控單向閥YAF3-E610B32通徑，32MPa15上液壓缸16下液壓缸17單向節(jié)流閥48ALF3E10B10通徑，16MPa18單向單向閥48ALF3E10B10通徑，16MPa19三位四通電磁換向閥2534DO-B10H-T20減壓閥40JF3-10B1.2.3 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)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計中油管采用鋼管，因為本設(shè)計中所須的壓力是高壓，P=31.25

8、MPa ， 鋼管能承受高壓，價格低廉，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、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計在彎曲的地方可以用管接頭來實現(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)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。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，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺

9、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，有時也采用紫銅墊圈。液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設(shè)計（包括彎管設(shè)計、管道支承點和支

10、承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。國外對管子的材質(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)計根據(jù)需要，選擇卡套式管接頭。要求采用冷拔無縫鋼管。2. 管道內(nèi)徑計算： （1）式中 Q通過管道內(nèi)的流量 v管內(nèi)允許流速 ，見表

11、：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 根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊成大先P20-641查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=2.4m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。3. 管道壁厚的計算 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，管道材料的抗拉強(qiáng)度 P

12、an安全系數(shù)，對鋼管來說，時，取n=8；時，取n=6； 時，取n=4。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=600MPa; (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 (2). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。4. 液壓系統(tǒng)的驗算上面已經(jīng)計算出該液壓系統(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度尚未確定，所以壓力損失無法驗算。4.2.4系統(tǒng)溫升的驗算在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量，然后取其值

13、進(jìn)行分析。當(dāng)V=10mm/s時，即v=600mm/min即 此時泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有即此時的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為系統(tǒng)的溫升為根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-50所以驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。二 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 液壓缸主要尺寸的確定1) 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計算。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。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。

14、工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 設(shè) 計 計 算 過 程式中 液壓缸壁厚(m)； D液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍； 缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管：。 =22.9則在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計算，按經(jīng)驗選取，必要時按上式進(jìn)行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為2) 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實際工作的最大行程來確定，并參閱<<液壓

15、系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P12表2-6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選 缸蓋厚度的確定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)行近似計算。無孔時 有孔時 式中 t缸蓋有效厚度(m)； 缸蓋止口內(nèi)徑(m)； 缸蓋孔的直徑(m)。液壓缸：無孔時 取 t=65mm有孔時取 t=50mm3)最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H稱為最小導(dǎo)向長度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長度過小，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)計時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下

16、要求：設(shè) 計 計 算 過 程 式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內(nèi)徑。活塞的寬度B一般取B=(0.610)D；缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng)D<80mm時，??；當(dāng)D>80mm時，取。為保證最小導(dǎo)向長度H，若過分增大和B都是不適宜的，必要時可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來增加H的值。隔套的長度C由需要的最小導(dǎo)向長度H決定，即滑臺液壓缸：最小導(dǎo)向長度：取 H=200mm活塞寬度：B=0.6D=192mm缸蓋滑動支承面長度：隔套長度： 所以無隔套。液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的

17、2030倍。液壓缸：缸體內(nèi)部長度 當(dāng)液壓缸支承長度LB(10-15)d時，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計算。本設(shè)計不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。2.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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。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)計時根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。設(shè) 計 計 算 過 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)計中采用外半環(huán)連接，如下圖1所示：圖1 缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式優(yōu)點：(1) 結(jié)構(gòu)較簡單(2)

18、加工裝配方便缺點：(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<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>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：結(jié)構(gòu)簡單，在振動的工作條件下容易松動，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)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，