四柱液壓機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、四柱式液壓機(jī)設(shè)計(jì) 院專 學(xué)學(xué)生指導(dǎo)（系）： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 號(hào)： 姓名： 教師： 職稱：教 授2016 年 6月沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)為中型四柱式液壓機(jī)，主機(jī)最大工作負(fù)載設(shè)計(jì)為2000KN。主機(jī)主要由上梁、導(dǎo)柱、工作臺(tái)、移動(dòng)橫梁、主缸、頂出缸等組成。本文重點(diǎn)介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)具體的參數(shù)計(jì)算及工況分析，制定總體的控制方案。經(jīng)方案對(duì)比之后，擬定液壓控制系統(tǒng)原理圖。液壓系統(tǒng)選用插裝閥集成控制系統(tǒng)，插裝閥集成控制系統(tǒng)具有密封性好，通流能力大，壓力損失小等特點(diǎn)。為解決主缸快進(jìn)時(shí)供油不足的問(wèn)題，主機(jī)頂部設(shè)置補(bǔ)油油箱進(jìn)行補(bǔ)油。主缸的速度換接與安全

2、行程限制通過(guò)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制；為了保證工件的成型質(zhì)量，液壓系統(tǒng)中設(shè)置保壓回路，通過(guò)保壓使工件穩(wěn)定成型；為了防止產(chǎn)生液壓沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有泄壓回路，確保設(shè)備安全穩(wěn)定的工作。此外，本文對(duì)液壓站進(jìn)行了總體布局設(shè)計(jì)，對(duì)重要液壓元件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)、外形、工藝設(shè)計(jì)，對(duì)主機(jī)、電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)。通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算，本文液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以滿足液壓機(jī)順序循環(huán)的動(dòng)作要求，能夠?qū)崿F(xiàn)塑性材料的鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲等成型加工工藝。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；四柱液壓機(jī)；I沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)ABSTRACTThis paper design for the medium frame of hydra

3、ulic machines, the mainframes largest work load design for 2000KN. Mainframe mainly by the beam、guided、worktable、mobile beams、master cylinder、cylinder head out of components etc. This paper focuses on the hydraulic system design. Through specific parameters and hydraulic mechanic situation analyzes,

4、 formulation of a master control program. By contrast, developed hydraulic control system diagram.Hydraulic systems use cartridge valve integrated control system, integrated cartridge valve control system has good sealing, flow capacity, small pressure loss characteristics etc. To solve the master c

5、ylinder express entered the shortage of oil supply in the top of the mainframe installed oil tank. Master cylinder for the speed of access restrictions and security through the trip exchanging to control switches.To ensure the quality of the work-piece molding, in the hydraulic system installed pack

6、ing loop through packing work-piece stability molding; To prevent hydraulic shocks, pressure relief system with a loop to ensure that this equipment can be a safe and stable work. In addition, the paper hydraulic station on the overall layout of the key components of the hydraulic structure、shape、te

7、chnique for a specific design.By the loss of hydraulic system pressure and temperature checked. Hydraulic system is designed to meet the hydraulic action sequence and cycle requirements can be achieved by forging plastic materials, stamping, cold extrusion, straightening, bending, and other molding

8、processes.Keywords: Hydraulic System ；Hydraulic Pressure machine；II沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒論 ···································

9、;······································ 11.1 液壓機(jī)現(xiàn)狀概要 ·········

10、83;·················································

11、83;·············· 11.2 本文擬達(dá)到的要求 ·································

12、······································ 2第2章 四柱液壓機(jī)總體方案設(shè)計(jì) ·········

13、····································· 32.1 四柱液壓機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù) ··········

14、··················································

15、·· 32.2 四柱液壓機(jī)工作原理分析 ·············································

16、················· 32.2.1 四柱液壓機(jī)的基本組成 ······························

17、;····························· 32.2.2 四柱液壓機(jī)的工作原理 ·················

18、3;········································· 42.3 四柱液壓機(jī)工藝方案設(shè)計(jì) ·····

19、3;·················································

20、3;······ 62.4 四柱液壓機(jī)總體布局方案設(shè)計(jì) ········································&#

21、183;··············· 62.5 四柱液壓機(jī)零部件設(shè)計(jì) ·······························

22、83;································· 72.5.1 主機(jī)載荷分析 ··············

23、··················································

24、······· 72.5.2 主機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì) ········································&#

25、183;························· 102.5.3 控制臺(tái)設(shè)計(jì) ······················

26、;··················································

27、; 10第3章 四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ··············································

28、3;······ 103.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)越性概述 ········································

29、3;······················ 113.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ·························

30、············································ 113.2.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 ···&

31、#183;·················································&

32、#183;············ 113.2.2 液壓機(jī)主缸工藝過(guò)程分析 ·································

33、3;···················· 123.2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) ··························

34、3;···································· 123.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ···········&#

35、183;·················································&#

36、183;············· 123.3.1 液壓機(jī)主缸工況分析 ·································&

37、#183;·························· 123.3.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析 ····················

38、;····································· 153.3.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 ·········

39、3;·················································

40、3; 163.3.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 ··············································&#

41、183;·········· 213.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) ····································

42、83;····························· 283.4.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) ·················

43、3;················································ 283.4.2 液

44、壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) ················································

45、3;·············· 323.4.3 液壓油管設(shè)計(jì) ·································

46、···································· 333.4.4 液壓油箱設(shè)計(jì) ···········&#

47、183;·················································&#

48、183;······· 353.5 液壓站布局設(shè)計(jì) ········································

49、;································ 36III沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3.5.1 液壓站設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題 ···········&#

50、183;······································· 363.5.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ·······&#

51、183;·················································&#

52、183;····· 363.6 液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定性驗(yàn)算 ·········································

53、················ 373.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 ······························

54、3;·························· 373.6.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 ····················

55、3;·········································· 41第4章 四柱液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ····

56、83;······································· 424.1 電氣控制概述 ········&

57、#183;·················································&

58、#183;················ 424.2 四柱液壓機(jī)電氣控制方案 ······························

59、······························ 424.2.1 四柱液壓機(jī)電氣控制方式選擇 ················&

60、#183;······························· 424.2.2 電氣控制要求與總體控制方案 ··············&#

61、183;································· 424.3 四柱液壓電氣控制電路設(shè)計(jì) ·············

62、············································ 434.3.1 四柱液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì) ··

63、3;·················································

64、3;···· 434.3.2 四柱液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì) ··········································&

65、#183;··········· 434.3.3 電氣控制過(guò)程分析 ···································&

66、#183;··························· 45第5章 四柱液壓機(jī)安裝調(diào)試和維護(hù) ···················

67、;······················ 465.1 四柱液壓機(jī)的安裝 ·························&

68、#183;··········································· 475.2 四柱液壓機(jī)的調(diào)試 ···

69、83;·················································

70、83;··············· 475.3 四柱液壓機(jī)的保養(yǎng)維護(hù) ·······························

71、83;······························· 47 結(jié)論 ·················&#

72、183;·················································&#

73、183;······························· 48 參考文獻(xiàn) ·················

74、;··················································

75、;························· 49 致謝 ·······················

76、3;·················································

77、3;························· 51 附錄1 ·······················&#

78、183;·················································&#

79、183;······················ 52IV沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒 論1.1液壓機(jī)現(xiàn)狀概要QQ:123536215 、870862708全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取48沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（1）擬設(shè)計(jì)的四柱液壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.1表2.1 液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)（2）四柱液壓機(jī)的主要功能通過(guò)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞動(dòng)力，完成零件的壓力成型加工。

80、 （3）四柱液壓機(jī)的適用范圍液壓機(jī)主要用于冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸、粉末冶金、翻邊、壓裝等成型工藝。2.2 四柱液壓機(jī)工作原理分析2.2.1 四柱液壓機(jī)的基本組成四柱液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三部分組成。 其中主機(jī)包括工作臺(tái)、導(dǎo)柱、滑塊、上缸、頂出缸等結(jié)構(gòu)；液壓系統(tǒng)由控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件、動(dòng)力裝置、工作介質(zhì)等組成；電氣控制控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電器控制柜等組成。2.2.2 四柱液壓機(jī)的工作原理（1）四柱液壓機(jī)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖2.149沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1-滑塊 2-導(dǎo)柱 3-工作臺(tái) 4-安裝地基5-頂出缸 6-主缸 7-上橫梁 8-輔

81、助油箱圖2.1 四柱液壓機(jī)主機(jī)組成簡(jiǎn)圖（2）四柱液壓機(jī)工作原理分析四柱液壓機(jī)的動(dòng)作順序通過(guò)電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框圖如圖50沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2.2。圖2.2 四柱液壓機(jī)控制順序圖從上面的控制順序框圖可以看出，液壓機(jī)的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機(jī)工作，主機(jī)動(dòng)作觸及行程開(kāi)關(guān)，將信號(hào)反饋給電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。（3）四柱液壓機(jī)工作循環(huán)分析四柱液壓機(jī)工作循環(huán)如圖2.3所示。圖2.3 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)圖四柱液壓機(jī)工作51沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)QQ:123536215 、870862708全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取圖2.7 (a) 剪

82、力圖 (b) 彎矩圖由彎矩圖2.7(b)可知，橫梁C點(diǎn)11截面彎矩最大，該截面是危險(xiǎn)截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。正應(yīng)力計(jì)算公式為：max=Mmax (2.2) W52沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)式中：max最大彎曲正應(yīng)力；Mmax最大彎矩；W抗彎截面系數(shù)(m3)。矩形截面抗彎系數(shù)W計(jì)算公式為：bh2W= (2.3) 6式中：b矩形截面的寬；h矩形截面的高。即：1.0450.5752W=0.058m3 6max=475kN.m8.1MPa 0.058m345鋼的彎曲許用應(yīng)力=100MPa，而橫梁的最大彎曲應(yīng)力max=8.1MPa，遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)QQ:123536

83、215 、870862708全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取53沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)比較大；2）液壓傳動(dòng)壓力高時(shí)泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染；3）液壓介質(zhì)的泄漏和可壓縮性使系統(tǒng)沒(méi)有嚴(yán)格的傳動(dòng)比；4）液壓傳動(dòng)存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現(xiàn)象影響了設(shè)備的安全工作和使用壽命；5）液壓元件制造精度高，成本貴，系統(tǒng)故障不容易排除，維護(hù)技術(shù)成本高；6）液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3.2.1 液壓機(jī)負(fù)載確定參考四柱液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)表2.1可知，液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為3150KN，工進(jìn)時(shí)液體最大壓力為30MPa,由此確定液

84、壓機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載為3150KN型四柱液壓機(jī)。3.2.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過(guò)程分析壓制工件時(shí)主機(jī)的工藝過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕后，主缸上腔進(jìn)油，橫梁滑塊在自重作用下快速下行，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)供油不足的情況，補(bǔ)油箱對(duì)上缸進(jìn)行補(bǔ)油。觸擊快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的行程開(kāi)關(guān)后，橫梁滑塊工進(jìn)，并對(duì)工件逐漸加壓。工件壓制完成后進(jìn)入保壓階段，讓產(chǎn)品穩(wěn)定成型。保壓結(jié)束后，轉(zhuǎn)為主缸下腔進(jìn)油，滑塊快54沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)速回程，直到原位后停止。橫梁滑塊停止運(yùn)動(dòng)后，頂出缸下腔進(jìn)油，將工件頂出，工件頂出后，頂出缸上腔進(jìn)油，快速退回。3.2.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)可參考表2.1最大負(fù)載：3150KN； 工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓力：30

85、MPa主缸回程力：500KN； 頂出缸頂出力：400KN主缸滑塊快進(jìn)速度：0.08m/s； 主缸最大工進(jìn)速度：0.006m/s主缸回程速度：0.03m/s； 頂出缸頂出速度：0.02m/s頂出缸回程速度：0.05m/s3.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1 液壓機(jī)主缸工況分析3.3.1.1 主缸速度循環(huán)圖根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及表2.1中主缸滑塊行程為800mm，可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下：圖3.1 主缸速度循環(huán)圖3.3.1.2 主缸負(fù)載分析液壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主缸上腔充油主缸快速下行，慣性負(fù)載隨之產(chǎn)生。此外，還存在靜摩擦力、動(dòng)摩擦力負(fù)載。由于滑塊不是正壓在導(dǎo)柱上，不會(huì)產(chǎn)生正壓力，因而滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所5

86、5沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)QQ:123536215 、870862708全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取時(shí)可以忽略不計(jì)；同理摩擦負(fù)載與頂出力相比也很小，也可不計(jì)；工件頂出時(shí)的工作負(fù)載比較大，計(jì)算頂出缸的最大工作負(fù)載時(shí)可以近似等于頂出力。將參數(shù)代入公式3.1計(jì)算頂出缸的最大負(fù)載。即：F = Fw = 350000N式中：Fw 頂出力；3.3.2.3 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖56沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（1）頂出缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表3.2表3.2 頂出缸工作循環(huán)負(fù)載注：“f靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力，“f動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。（2）頂出缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖3.4圖3.4 頂出缸負(fù)載循環(huán)圖3

87、.3.3 液壓系統(tǒng)原理圖QQ:123536215 、87086270857沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取15為頂出缸上腔安全閥，單向閥14用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動(dòng)時(shí)上腔補(bǔ)油；F9、F10組成頂出缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥18為頂出缸下腔安全閥。除此之外，進(jìn)油主閥F3、F5、F7、F9的控制油路上都有一個(gè)壓力選擇梭閥，用于保證錐閥關(guān)閉可靠，防止反壓開(kāi)啟。3.3.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作過(guò)程分析液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過(guò)程分析如下：（1）主缸1）啟動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕，所有電磁鐵處于失電狀態(tài)，三位四通電磁閥4閥芯處于中位。插裝閥F2控制腔經(jīng)閥3、閥4與油箱接通，

88、主閥開(kāi)啟。液壓泵輸出的油液經(jīng)閥F2流回油箱，泵空載啟動(dòng)。2）主缸滑塊快速下行電磁鐵1Y、3Y、6Y得電，這時(shí)插裝閥F2關(guān)閉，F(xiàn)3、F6開(kāi)啟，泵向系統(tǒng)供油，輸出油液經(jīng)閥F1、F3進(jìn)入主缸上腔。主缸下腔油液經(jīng)閥F6快速流回油箱?；瑝K在自重作用下快速下行，這時(shí)會(huì)因?yàn)橄滦兴俣忍欤玫妮敵隽髁縼?lái)不及填充上腔而在上腔形成負(fù)壓。充液閥21打開(kāi)，上部油箱對(duì)上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快速下行。58沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3）滑塊減速下行當(dāng)滑塊行至一定位置觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)2S后，電磁鐵6Y失電，7Y得電，插裝閥F6控制腔先導(dǎo)溢流閥11接通，閥F6在閥11的調(diào)定壓力下溢流，主缸下腔會(huì)產(chǎn)生一定的背壓。主缸上腔的壓力這時(shí)會(huì)

89、相應(yīng)升高，充液閥21關(guān)閉。主缸上腔進(jìn)油僅為泵的輸出流量，滑塊減速下行。4）工進(jìn)當(dāng)滑塊減速行進(jìn)一段距離后接近工件，主缸上腔的壓力由壓制負(fù)載決定，主缸上腔的壓力會(huì)不斷升高，變量泵輸出流量會(huì)相應(yīng)自動(dòng)減少。當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到先導(dǎo)溢流閥2的調(diào)定壓力時(shí)，泵的輸出流量全部經(jīng)閥F2溢流，此時(shí)滑塊停止運(yùn)動(dòng)。5）保壓當(dāng)主缸上腔的壓力達(dá)到所需要求的工作壓力后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵1Y 、3Y、7Y全部失電，閥F3、F6關(guān)閉。主缸上腔閉鎖，實(shí)現(xiàn)保壓，同時(shí)閥F2開(kāi)啟，泵卸載。6）主缸上腔泄壓主缸上腔此時(shí)的壓力已經(jīng)很高，保壓一段時(shí)間后，時(shí)間繼電器發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵4Y得電，閥F4控制腔通過(guò)緩沖閥7及電磁換向閥

90、8與油箱接通，由于緩沖閥7的作用，閥F4緩慢開(kāi)啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全工作狀態(tài)。7）主缸回程當(dāng)主缸上腔的壓力降到一安全值后，電接點(diǎn)壓力表發(fā)出電信號(hào)，電磁鐵2Y、5Y、4Y、12Y得電，插裝閥F2關(guān)閉，閥F4、F5開(kāi)啟，充液閥21開(kāi)啟，壓力油經(jīng)閥F1、F5進(jìn)入主缸下腔，主缸上腔油液經(jīng)充液閥21和閥F4分別流回上部油箱和主油箱，主缸完成回程。8）主缸停止當(dāng)主缸回程到達(dá)上端點(diǎn)，觸擊行程開(kāi)關(guān)1S，全部電磁鐵失電，閥F2開(kāi)啟，泵卸載。閥F5將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動(dòng)。（2）頂出缸1）工件頂出當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動(dòng)后，按下頂出按鈕，電磁鐵2Y、9Y、10Y得電，插裝閥F8、F9開(kāi)啟，液

91、壓油經(jīng)閥F1、F9進(jìn)入頂出缸下腔，上腔油液經(jīng)閥F8流回油箱，工件頂出。2）頂出缸退回按下退回按鈕，電磁鐵9Y、10Y失電，電磁鐵2Y、8Y、11Y得電，插裝閥F7、F10開(kāi)啟，液壓油經(jīng)閥F1、F7進(jìn)入頂出缸上腔，下腔油液經(jīng)閥F10流回油箱，頂出缸回程。（3）液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表電磁鐵動(dòng)作順序如表3.3表3.3 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表59沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)注：“”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)。3.3.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算3.3.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算（1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定查表2-1 1并參考表2.1中設(shè)計(jì)參數(shù)，因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力

92、為P=25MPa。計(jì)算主缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由主缸負(fù)載圖3.2可知最大負(fù)載F=3150KN。查表2-3 1，由主缸工作壓力為30MPa選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率 cm = 0.95。液壓缸受力如圖3.8所示。圖3.8 液壓機(jī)主缸受力簡(jiǎn)圖由圖2.8可知4D2P1=F+4(D2-d2)P260沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)D=4F (3.3) P2dP1cm1-1-()2P1D式中：P1液壓缸工作壓力；P2液壓缸回路背壓，對(duì)于高壓系統(tǒng)初算時(shí)可以不計(jì)；F工作循環(huán)中最大負(fù)載；即：cm液壓缸機(jī)械效率，一般cm = 0.90.95。 將參數(shù)代入公式（3.3），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑mm

93、327mm查表2-4 1,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=320mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑。即：d=0.7D=0.7x327229mm同理查表2-5 1,將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=220mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算液壓機(jī)主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=320mm ；d=220mm。（2）頂出缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定頂出缸工作負(fù)載與主缸相比要小很多，查表2-1 1,取頂出缸的工作壓力P=12MPa,計(jì)算頂出缸內(nèi)徑和活塞桿直徑。由頂出缸負(fù)載圖3.4可知最大負(fù)載F=380KN。查表2-3 1，缸工作壓力為12MPa，選取d/D為0.7，取液壓缸的機(jī)械效率 cm =

94、 0.95。液壓缸受力如圖3.9所示。61沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.9 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡(jiǎn)圖將參數(shù)代入公式（3.3），P2忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑即：mm 198mm查表2-4 1,將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取D=200mm；那么由d/D=0.7可以求得活塞桿直徑。即：d=0.7D=0.7x198138mm同理查表2-5 1,將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取d=140mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算液壓機(jī)頂出缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=200mm ；d=140mm。3.3.4.2 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算（1）主缸所需流量計(jì)算參考表2.1及主缸的尺寸，對(duì)主缸各個(gè)工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知主缸的

95、快進(jìn)速度為0.08m/s，工進(jìn)速度為0.006m/s，快速回程速度為0.03m/s，主缸內(nèi)徑為320mm，活塞桿直徑為220mm。由流量計(jì)算公式：q=A （3.4）快進(jìn)時(shí)：q快進(jìn)=A快進(jìn)=工進(jìn)時(shí)： 4385.8L/min 2（0.32m）0.08m/s6.4310-3m3/s428.8L/min 2（0.32m）0.006m/s0.4810-3m3/s q工進(jìn)=A工進(jìn)=快退時(shí)：0.32m)2-(0.22m)20.03m/s1.2710-3m3/s q快退=A快退=（476.2L/min（2）頂出缸所需流量計(jì)算參考表2.1及頂出缸的尺寸，對(duì)頂出缸各工況所需流量進(jìn)行計(jì)算。已知頂出缸的頂出速度為0.

96、02m/s，快退速度為0.05m/s，頂出缸內(nèi)徑為200mm，活塞桿62沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)直徑為140mm，代入公式（3.4），即：頂出時(shí)：2（0.2m）0.02m/s0.6310-3m3/s q頂出=A頂出=437.8L/min快退時(shí)：20.2m）-（0.14m)20.05m/s0.810-3m3/s q快退=A快退=（4=48L/min（3）液壓泵額定壓力、流量計(jì)算及泵的規(guī)格選擇1）泵工作壓力確定實(shí)際工作過(guò)程中，液壓油在進(jìn)油路中有一定的壓力損失，因此在計(jì)算泵的工作時(shí)必須考慮壓力損失。泵的工作壓力計(jì)算公式為：PP=P1+P （3.5）式中：Pp液壓泵最大工作壓力；P1執(zhí)行部件的最大

97、工作壓力；P進(jìn)油路中的壓力損失，對(duì)于簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，取0.20.5MPa，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，取0.51.5MPa。本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力P1=25MPa，進(jìn)油路中的壓力損失，取P=0.5MPa。代入公式（3.5）可求得泵的工作壓力。即：PP=30+0.5=30.5MPa通過(guò)計(jì)算，泵的工作壓力Pp=30.5MPa。該壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力有時(shí)會(huì)超過(guò)靜壓力。此外，為了延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)必須有一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此在選取泵的額定工作壓力Pn時(shí)，應(yīng)滿足Pn(1.251.6)Pp，取Pp=1.25。即：Pn = 1.25Pp=1.25x

98、30.5MPa38MPa2）液壓泵最大流量計(jì)算通過(guò)對(duì)液壓缸所需流量的計(jì)算，以及各自的運(yùn)動(dòng)循環(huán)原理，泵的最大流量可由公式(3.6)計(jì)算得到。qPKL(q)max (3.6)式中：63沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)qP液壓泵的最大流量；KL液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL=1.11.3，取KL=1.2；(q)max同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正處于溢流狀態(tài)，還應(yīng)加上溢流閥的最小溢流量。將參數(shù)代入公式（3.6）中，即：qP1.2385.8L/min463L/min3）液壓泵規(guī)格選擇查表5-17 1，根據(jù)泵的額定壓力，選取液壓泵的型號(hào)為：250YCY14-1B。 基本參數(shù)如下：排

99、量：250mm/r ； 額定壓力：38MPa ；額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ； 容積效率：92% ；4）泵的流量驗(yàn)算：由液壓泵的基本參數(shù)可知泵每分鐘排量q=160ml/r×1000r/min=250L/min，而泵實(shí)際所需的最大流量qp=463L/min，液壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了滿足液壓機(jī)的正?？爝M(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。3.3.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇液壓機(jī)的執(zhí)行件有兩個(gè)，即：主缸和頂出缸。主缸和頂出缸各自工況的快進(jìn)、工進(jìn)、回程速度又不盡相同，這樣對(duì)功率的消耗也不同。電動(dòng)機(jī)額定功率的確定必須根據(jù)消耗功率最大的工況來(lái)確定，因此要分別計(jì)算主缸、頂出缸各工況消耗的功率

100、。功率計(jì)算公式如下： P=PPqp (3.7)式中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率；Pp-液壓泵的工作壓力；qP-液壓泵的流量；-液壓泵的總效率，取=0.7。（1）主缸各工況功率計(jì)算1）快進(jìn)功率主缸滑塊快進(jìn)時(shí)，在自重作用下速度比較快，而液壓泵此時(shí)的輸出油量不能滿足滑塊的快速下行。快進(jìn)時(shí)的負(fù)載很小，只有活塞與缸筒、導(dǎo)柱與滑塊之間的摩擦負(fù)載，這樣泵的出口壓力也很小，消耗的功率不會(huì)很大。2）工進(jìn)功率由主缸負(fù)載循環(huán)圖3.2可及，工進(jìn)時(shí)主缸最大負(fù)載為3150KN，無(wú)桿腔面積64沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)A=4由公式（3.8）計(jì)算。 2（0.32m）0.08，進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa，則液壓泵的壓力PpP

101、P=F+P （3.8） A即：3.15106NPP=+5105Pa=30.5106Pa 20.08m將PP=30.5106Pa、qP=28.8L/min、=0.7代入公式（3.7）中，求得工進(jìn)功率為：P=30.5MPa28.8L/minKW17.5KW 600.73）快退功率由圖3.2可知，快退負(fù)載為400KN,A=42（0.32m）-（0.22m）=0.054m2，取進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa，代入公式（3.8），求得泵的壓力PP。即：400103N56PP=+510Pa6.910Pa 20.054m將PP=6.9106Pa、qP=76.2L/min、=0.7代入公式（3.7）中，求

102、得快退功率即為：P=6.9MPa76.2L/minKW12.5KW 600.7（2）頂出缸各工況功率計(jì)算1）頂出功率由頂出缸負(fù)載循環(huán)圖3.4可及，頂出時(shí)主缸最大負(fù)載為400KN，無(wú)桿腔面積A=4力Pp可由公式（3.8）計(jì)算。即： 2（0.20m）0.032，進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa，那么液壓泵的壓0.4106NPP=+5105Pa=11.4106Pa 20.032m將PP=11.4106Pa、qP=37.8L/min、=0.7代入公式（3.7）中，求得工進(jìn)功率即為：P=11.4MPa37.8L/minKW10.3KW 600.765沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)2）回程功率頂出缸回程時(shí)

103、，負(fù)載只有活塞與缸筒間的摩擦負(fù)載。負(fù)載大小應(yīng)該比頂出時(shí)的負(fù)載要小很多，這樣回程消耗的功率也比頂出時(shí)消耗的功率要小，因此，回程功率計(jì)算從略。（3）電動(dòng)機(jī)額定功率及型號(hào)的確定電動(dòng)機(jī)額定功率的確定，應(yīng)依據(jù)消耗功率最大的工況。比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，主缸工進(jìn)時(shí)的功率最大，為17.5KW。查表12-1 2，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y180M-4。其它技術(shù)參數(shù)為：額定功率：18.5KW ； 滿載轉(zhuǎn)速：1470r/min 。3.3.4.4 液壓元件的選擇通過(guò)液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算查閱液壓手冊(cè)，液壓元件選擇如表3.4所示：表3.4 液壓元件明細(xì)表66沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)3.4 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)3.

104、4.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)通過(guò)3.3.4.1 液壓缸基本尺寸的計(jì)算，可及主缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑等參數(shù)。下面對(duì)主缸的其它參數(shù)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。（1）主缸缸體材料選擇及技術(shù)要求液壓缸的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種形式，即：薄壁圓筒和厚壁圓筒。當(dāng)液壓缸的內(nèi)徑D與壁厚的比值滿足D/10的圓筒稱為薄壁圓筒。液壓缸的制造材料一般有鍛鋼、鑄鋼（ZG25、ZG35）、高強(qiáng)度鑄鐵、灰鑄鐵（HT200、HT350）、無(wú)縫鋼管（20、30、45）等。對(duì)于負(fù)載大的機(jī)械設(shè)備缸體材料一般選用無(wú)縫鋼管制造，主缸缸體材料選用無(wú)縫鋼管45。液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.40.8m；內(nèi)徑配合采用H8H9；內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸

105、體內(nèi)表面母線的直線度500mm長(zhǎng)度之內(nèi)不大于0.03mm；缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm；如果缸體與端蓋采用螺紋連接，螺紋采用6H級(jí)精度。（2）主缸壁厚的確定壁厚計(jì)算公式如下：式中：液壓缸壁厚（m）；D液壓缸內(nèi)徑（m）； pyD2 （3.9）Py實(shí)驗(yàn)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。鍛鋼：=110120MPa ；鑄鋼：=100110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵：=60MPa ；灰鑄鐵：=25MPa ；無(wú)縫鋼管：=100110MPa 。主缸壁厚計(jì)算，將D=0.32m ；= 110MPa ；Py=1.4×25.5MPa=35.7MP

106、a代入公式（2.9）中，即：35.7MPa0.32m=0.052m 2110MPa67沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓缸缸體的外徑D外計(jì)算公式如下：D外D2 (3.10)將參數(shù)代入公式（3.10），即：D外0.32m0.104m0.426m外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D外430mm。（3）主缸缸蓋材料、厚度的確定缸蓋常用制造材料有35鋼、45鋼、鑄鋼，做導(dǎo)向作用時(shí)常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。缸蓋材料選用35鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下：t0.433DPy2式中：t缸蓋的有效厚度(m)；D2缸蓋止口直徑；缸蓋材料許用應(yīng)力。即：t0.43322035.7MPa100MPa0.057m圓整后取缸蓋厚度t=60mm。（4）主缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活QQ:123536215 、870862708全套圖紙及說(shuō)明書(shū)，英文翻譯可獲取683.11） （沈陽(yáng)航天航空大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)向套、密封、防塵和鎖緊結(jié)構(gòu)。工程機(jī)械中導(dǎo)向套一般安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑。4）緩沖與排氣裝置液壓機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量大，快進(jìn)時(shí)的速度快，這樣活塞在到達(dá)行程中點(diǎn)時(shí)，