小型壓力機的液壓系統(tǒng)設計

1、畢業(yè)論文 題 目：小型壓力機的液壓系統(tǒng)設計 學生姓名： 趙偉楠 系 別： 機電工程系 指導教師： 陳峰 完成時間： 2013年12月 摘 要 作為現代機械設備實現傳動與控制的重要技術手段，液壓技術在國民經濟各領域得到了廣泛的應用。與其他傳動控制技術相比，液壓技術具有能量密度高配置靈活方便調速范圍大工作平穩(wěn)且快速性好易于控制并過載保護易于實現自動化和機電液一體化整合系統(tǒng)設計制造和使用維護方便等多種顯著的技術優(yōu)勢，因而使其成為現代機械工程的基本技術構成和現代控制工程的基本技術要素。 液壓壓力機是壓縮成型和壓注成型的主要設備，適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正

2、、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本文根據小型壓力機的用途特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數，然后按照這些參數來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結構設計。小型壓力機的液壓系統(tǒng)呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結構簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機并設有腳踏開關，可實現半自動工藝動作的循環(huán)。關鍵詞：液壓系統(tǒng); 過載保護; 機電液一體化ABSTRACT As one of the modern machinery equipment transmission and control import

3、ant technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be cont

4、rolled and overload protection, easily realized automation and electromechanical integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages in technology , which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the bas

5、ic technology of modern control engineering. The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, flanging, metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentati

6、on, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle

7、 of hydraulic transmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components and system structure of the specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure pre

8、ss Machine is rectangular arrangement .its' external appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable. This machine is equipped with the foot switch which can realize the

9、 semiautomatic craft movement circulation. Keywords: hydraulic system, overload protection, electromechanical integration目錄第一章 前言11.1液壓傳動的發(fā)展概況11.2液壓傳動在機械行業(yè)中的應用11.3 液壓機的發(fā)展及工藝特點21.4液壓系統(tǒng)的基本組成3第二章 小型壓力機的液壓系統(tǒng)原理設計42.1液壓壓力機的基本結構42.2 工況分析5負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制523擬定液壓系統(tǒng)原理圖6確定供油方式6自動補油保壓回路的設計62.3.3 釋壓回路的設計72.4液壓系統(tǒng)圖的

10、總體設計8主缸運動工作循環(huán)8頂出缸運動工作循環(huán)9第三章 液壓系統(tǒng)的計算和元件選型1031 確定液壓缸主要參數10液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定10液壓缸實際所需流量計算1132液壓元件的選擇1132.1確定液壓泵規(guī)格和驅動電機功率11閥類元件及輔助元件的選擇133.2.3 管道尺寸的確定143.3液壓系統(tǒng)的驗算16系統(tǒng)溫升的驗算16第四章 液壓缸的結構設計184.1 液壓缸主要尺寸的確定184.2 液壓缸的結構設計20第五章 液壓集成油路的設計225.1液壓油路板的結構設計225.2液壓集成塊結構與設計23液壓集成回路設計23液壓集成塊及其設計23第六章 液壓站結構設計2561 液壓站的結構

11、型式2562 液壓泵的安裝方式256.3液壓油箱的設計256.3.1 液壓油箱有效容積的確定256.3.2 液壓油箱的外形尺寸設計266.3.3 液壓油箱的結構設計266.4液壓站的結構設計286.4.1 電動機與液壓泵的聯(lián)接方式286.4.2 液壓泵結構設計的注意事項296.4.3 電動機的選擇29第七章 總結30參 考 文 獻31 第一章 前言1.1液壓傳動的發(fā)展概況液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農業(yè)生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 第一個使用液壓原理的是

12、1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年他又將工作介質水改為油,進一步得到改善。 我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取

13、得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產液壓件新產品，加強產品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。1.2液壓傳動在機械行業(yè)中的應用機床工業(yè)磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數控機床、加工中心等工程機械挖掘機、裝載機、推土機

14、等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農業(yè)機械聯(lián)合收割機的控制系統(tǒng)、拖拉機的懸掛裝置等輕工機械打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等冶金機械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機控制系統(tǒng)等起重運輸機械起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂等礦山機械開采機、提升機、液壓支架等建筑機械打樁機、平地機等船舶港口機械起貨機、錨機、舵機等鑄造機械砂型壓實機、加料機、壓鑄機等本機器適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本機器具有獨立的動力機構和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實現調整、手動及半自動三種操作方式。本機器的

15、工作壓力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據工藝需要進行調整，并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定程兩種工藝動作供選擇。定壓成型之工藝動作在壓制后具有保壓、延時、自動回程、延時自動退回等動作。 本機器主機呈長方形，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結構簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機并設有腳踏開關，可實現半自動工藝動作的循環(huán)。1.3 液壓機的發(fā)展及工藝特點 液壓機是制品成型生產中應用最廣的設備之一，自19世紀問世以來發(fā)展很快，液壓機在工作中的廣泛適應性，使其在國民經濟各部門獲得了廣泛的應用。由于液壓機的液壓系統(tǒng)和整機結構方面，已經比較成熟，目前國內外液壓機的發(fā)展不僅體現在控制系

16、統(tǒng)方面，也主要表現在高速化、高效化、低能耗；機電液一體化，以充分合理利用機械和電子的先進技術促進整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、智能化，實現對系統(tǒng)的自動診斷和調整，具有故障預處理功能；液壓元件集成化、標準化，以有效防止泄露和污染等四個方面。作為液壓機兩大組成部分的主機和液壓系統(tǒng)，由于技術發(fā)展趨于成熟，國內外機型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結構設計方面，國內外液壓機都趨向于集成化、封閉式設計，插裝閥、疊加閥和復合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應用。特別是集成塊可以進行專業(yè)化的生產，其質量好、性能可靠而且設計的

17、周期也比較短。近年來在集成塊基礎上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件其結構更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動作速度快、易于集成的特點，從70年代初期開始出現，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從1970年開始對這種閥進行研究和生產，并已將其廣泛的應用于冶金、鍛壓等設備上，顯示了很大的優(yōu)越性。液壓機工藝用途廣泛，適用于彎曲、翻邊、拉伸、成型和冷擠壓等沖壓工藝，壓力機是一種用靜壓來加工產品。適用于金屬粉末制品的壓制成型工藝和非金屬材料，如塑料、玻璃鋼、

18、絕緣材料和磨料制品的壓制成型工藝，也可適用于校正和壓裝等工藝。 由于需要進行多種工藝，液壓機具有如下的特點：（1） 工作臺較大，滑塊行程較長，以滿足多種工藝的要求；（2） 有頂出裝置，以便于頂出工件；（3） 液壓機具有點動、手動和半自動等工作方式，操作方便；（4） 液壓機具有保壓、延時和自動回程的功能，并能進行定壓成型和定程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；（5） 液壓機的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調節(jié)，靈活性大。1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 1）能源裝置液壓泵。它將動力部分（電動機或其它遠動機）所輸出的機械能轉換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。2）執(zhí)行裝置液壓機（液壓缸、液

19、壓馬達）。通過它將液壓能轉換成機械能，推動負載做功。3）控制裝置液壓閥。通過它們的控制和調節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。4）輔助裝置油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關等.通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實現各種工作循環(huán)。5）工作介質液壓油。絕大

20、多數液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。第二章 小型壓力機的液壓系統(tǒng)原理設計2.1小型壓力機的基本結構小型壓力機機身屬于四立柱機身。機身由上橫梁、下橫梁和四根立柱組成。液壓機的各個部件都安裝在機身上，其中上橫梁的中間孔安裝工作缸，下橫梁的中間孔安裝頂出缸，工作臺面上開有開有T型槽，用來安裝模具?；顒訖M梁的四個角上的孔套裝在四立柱上，上方和工作缸活塞相連接，由其帶動橫梁上下運動。機身在液壓機工作中承受全部的工作載荷。 工作缸采用活塞式雙作用缸，當壓力油進入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運動，其速度慢，壓力大，當壓力油進入工作缸下腔，活塞向上運動，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快

21、速回程的工藝要求?；顒訖M梁是立柱式液壓機的運動部件，位于液壓機機身的中間，中間圓孔和上橫梁的工作活塞桿連接，四角孔在工作活塞的帶動下，靠立柱導向作上下運動，活動橫梁的底面也開有T型槽，用來安裝模具。 在機身下部設有頂出缸，通過頂桿可以將成型后的塑件頂出。 液壓機的動力部分是高壓泵，將機械能轉變?yōu)橐簤耗?，向液壓機的工作缸和頂出缸提供高壓液體。圖2.1：小型壓力機2.2 工況分析本次設計是在畢業(yè)實習時，根據浙江省瑞安市一家客戶的要求，根據客戶提供的工況條件，立式安裝的主液壓缸活塞桿帶動滑塊及動橫梁在立柱上滑行時，運動部件的質量為500Kg。1工作負載 工件的壓制抗力即為工作負載：2. 摩擦負載 靜

22、摩擦阻力： 動摩擦阻力： 3. 慣性負載 自重： 4. 液壓缸在各工作階段的負載值：其中： 液壓缸的機械效率，一般取=0.9-0.97。表1.1： 工作循環(huán)各階段的外負載工況負載組成推力 F/ 負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制負載圖按上面的數值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖2所示：圖2.1：速度負載循環(huán)圖23擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定供油方式考慮到該機床在工作進給時需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現采用軸向柱塞泵63SCY141B，具有將32MPa壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機、液動機等液壓系統(tǒng)中，以生產巨大的工作動力，該柱塞泵結構緊湊，效率高，工作壓力高，流量調節(jié)方便。自動補油保壓回路的

23、設計保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動或因工件變形而產生微小位移的工況下能保持穩(wěn)定不變的壓力。考慮到設計要求，保壓時間要達到5s，壓力穩(wěn)定性好。選用液控單向閥保壓回路，則保壓時間較長，壓力穩(wěn)定性高，選用M型三位四通換向閥，利用其中位滑閥機能，使液壓缸兩腔封閉，系統(tǒng)不卸荷。設計了自動補油回路，且保壓時間由電氣元件時間繼電器控制。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機等。自動補油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：按下起動按紐，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥6右位接入系統(tǒng)，油液一部分壓力油通過節(jié)流調速閥8進入主缸上腔；另一部分油液將液控單向閥7打開，使主缸下腔回油，主缸活塞帶動上滑塊快速下行，主缸

24、上腔壓力降低，其頂部充液箱的油經液控單向閥14向主缸上腔補油。當主缸活塞帶動上滑塊接觸到被壓制工件時，主缸上腔壓力升高，液控單向閥14關閉，充液箱不再向主缸上腔供油，且液壓泵流量自動減少，滑塊下移速度降低，慢速加壓工作。當主缸上腔油壓升高到壓力繼電器11的動作壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁閥1YA斷電，換向閥6切換成中位；這時液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥M型中位機能保壓。同時壓力繼電器還向時間繼電器發(fā)出信號，使時間繼電器開始延時。保壓時間由時間繼電器在0-24min調節(jié)。 釋壓回路的設計釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲存的能量緩緩的釋放，以免它突然釋放時產生很大的液壓沖擊。一般液壓缸

25、直徑大于25mm、壓力高于7Mpa時，其油腔在排油前就先須釋壓。根據生產實際的需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：當保壓延時結束后，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁閥6YA通電，二位二通電磁換向閥10處于下位，從而使主缸上腔壓力油液通過節(jié)流閥9，電磁閥10，與油箱連通，從而使主缸上腔油卸壓，釋壓快慢由節(jié)流閥調節(jié)。圖2.2：液壓系統(tǒng)原理擬定圖當此腔壓力降至壓力繼電器的調定壓力時，換向閥6切換至左位，液控單向閥7打開，使液壓缸上腔的油通過三位四通電磁閥6，二位二通電磁閥5，和順序閥4排到液壓缸頂部的充液箱13中去，此時主缸快速退回。使用這種釋壓回路無法在釋壓前完全保壓，釋壓前有保壓要求時的換向閥也

26、可用Y型，并且配有其它的元件。機器在工作的時候，如果出現機器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時候，輸出的壓力油隨著工作的時間而增大，而無法使液壓油到達液壓缸中，為了保護液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個直動式溢流閥1，起安全閥的作用，當泵的壓力達到溢流閥的導通壓力時，溢流閥打開，液壓油流回油箱，起到安全保護作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時也可以增加液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性，提高加工零件的精度。 2.4液壓系統(tǒng)圖的總體設計 圖2.3：液壓系統(tǒng)總體設計圖主缸運動工作循環(huán) （1） 快速下行。按下起動按鈕，電磁鐵1YA通電。這時的油路進油路為：變量泵1換向閥6右位節(jié)流閥8壓力繼

27、電器11和 液壓缸15上腔 回油路為： 液壓缸下腔15已打開的液控單向閥7換向閥6右位電磁閥5背壓閥4油箱油路分析：變量泵1的液壓油經過換向閥6的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通過節(jié)流閥7流經繼電器11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上腔加壓。液壓缸15下腔通過液控單向閥7經過換向閥6的右位流經背壓閥，再流到油箱。因為這是背壓閥產生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥7打開，使副油箱13的液壓油經過副油箱旁邊的液控單向閥14給液壓缸15上腔補油。使液壓缸快速下行，另外背壓閥接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。（2） 保壓時的油路情況：油路分析：當上

28、腔快速下降到一定的時候，壓力繼電器11發(fā)出信號，使換向閥6的電磁鐵1YA斷電，換向閥回到中位，液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵1在中位時，直接通過背壓閥直接回到油箱。（3） 回程時的油路情況：液壓缸下腔回油路為：變量泵1換向閥6左位液控單向閥7液壓油箱15的下腔液壓缸上腔回油路為：液壓腔的上腔液控單向閥14副油箱13液壓腔的上腔節(jié)流閥8換向閥6左位電磁閥5背壓閥4油箱油路分析： 當保壓到一定時候，時間繼電器發(fā)出信號，使換向閥6的電磁鐵2YA通電，換向閥接到左位，變量泵1的液壓油通過換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸的下腔，而同時液壓缸上腔的液壓油通過節(jié)流閥9（電磁鐵6YA接通），上腔油通過換向閥10接到油

29、箱，實現釋壓，另外一部分油通過主油路的節(jié)流閥流到換向閥6，再通過電磁閥19，背壓閥11流回油箱。實現釋壓。頂出缸運動工作循環(huán) （1） 向上頂出 當電磁鐵4YA通電，5YA失電，三位四通換向閥6處于中位時，此時頂出缸的進油路為：液壓泵換向閥19左位單向節(jié)流閥18下液壓缸下腔頂出缸的回油路為：下液壓缸上腔換向閥19左位油箱 （2）停留 當下滑塊上移動到其活塞碰到頂蓋時，便可停留在這個位置上。 （3）向下退回 當停留結束時，即操作員取下工件時，啟動開關，使電磁閥3YA通電（4YA斷電），閥19換為右位。壓力油進入頂出缸上腔，其下腔回油，下滑塊下移。進油路：液壓泵換向閥19右位單向節(jié)流閥17下液壓缸上

30、腔回油路：下液壓缸下腔換向閥19右位油箱 (4) 原位停止 當下滑塊退到原位時，是在電磁鐵3YA，4YA都斷電，換向閥19處于中位時得到的。 第三章 液壓系統(tǒng)的計算和元件選型31 確定液壓缸主要參數 按液壓機床類型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa,根據快進和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M時采用差動連接，并通過充液補油法來實現，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積應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系?？爝M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，根據液壓系統(tǒng)設計簡明手冊表2-2中，可取=1Mpa，快進時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿

31、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。液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定以單活塞桿液壓缸為例來說明其計算過程。圖3.1：單活塞桿液壓缸計算示意圖 液壓缸工作腔的壓力 Pa 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故：當按GB2348-80將這些直徑圓整成進標準值時得：,由此求得液壓缸面積的實際有效面積為：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32液壓元件的選擇32.1確定液壓泵規(guī)格和驅動電機功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進出油路上閥和管道

32、的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折算到進油腔），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滿足：液壓泵的最大流量應為：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行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數，一般取，現取。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載大、功率大的機械設備（如龍門刨床、拉床、液壓機

33、），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，尺寸精度及表面質量可以達到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達到的工作壓力，一般是（），最高可以達到。 2） 流量范圍較大。因為只要適當加大柱塞直徑或增加柱塞數目，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構復雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價格昂貴。根據以上算得的和在查閱相關手冊機械設計手冊成大先P20-195得：現選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉速1500r/min，驅動

34、功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達92%。2與液壓泵匹配的電動機的選定 由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現在工作缸壓制階段，這時液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動機，則驅動電機功率為：選擇電動機 ，其額定功率為18.5KW。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。結構緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性大2. 根據液壓系統(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)格主要依據是根

35、據該閥在系統(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，壓力損失數值，工作性能參數和工作壽命等條件來選擇標準閥類的規(guī)格： 表3.1：小型壓力機液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格序號元件名稱估計通過流量型號規(guī)格1斜盤式柱塞泵156.863SCY141B32Mpa，驅動功率59.2KN2WU網式濾油器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

36、-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，壓力20 MPa11壓力繼電器DP1-63B8通徑，10.5-35 MPa12壓力表開關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-

37、B10H-T20減壓閥40JF3-10B 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。本設計中油管采用鋼管，因為本設計中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 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。本設計在彎曲的地方可以用管接頭來實現彎曲。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

38、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準米制錐螺紋（ZM）和普通細牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)

39、，但要求采用組合墊圈或O形圈進行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。2. 管道內徑計算： （1）式中 Q通過管道內的流量 v管內允許流速 ，見表：表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管0.51.5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徑： 取v=4m/s根據機械設計手冊成大先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徑：取v=2.4m/s根據機械設計手冊成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=3

40、4mm; 管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。3. 管道壁厚的計算式中： p管道內最高工作壓力 Pa d管道內徑 m管道材料的許用應力 Pa，管道材料的抗拉強度 Pan安全系數，對鋼管來說，時，取n=8；時，取n=6； 時，取n=4。根據上述的參數可以得到：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。3.3液壓系統(tǒng)的驗算上面已經計算出該液壓系統(tǒng)中進，回油管的內徑分別為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。系統(tǒng)溫升的驗算在整個工作循環(huán)中，工進階段所

41、占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱量。一般情況下，工進時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進時的發(fā)熱量，然后取其值進行分析。當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)的溫升為根據機械設計手冊成大先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。第四章 液壓缸的結構設計4.1 液壓缸主要尺寸的確定1) 液壓缸壁厚和外經的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結構中最薄處的厚度

42、。從材料力學可知，承受內壓力的圓筒，其內應力分布規(guī)律應壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結構，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 設 計 計 算 過 程式中 液壓缸壁厚(m)； D液壓缸內徑(m)； 試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍； 缸筒材料的許用應力。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，按經驗選取，必要時按上式進

43、行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經為2) 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據執(zhí)行機構實際工作的最大行程來確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設計簡明手冊>>P12表2-6中的系列尺寸來選取標準值。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按強度要求可用下面兩式進行近似計算。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)最小導向長度的確定當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到缸蓋滑動支承面中點的距離H稱為最小導向長度（如下圖2所示）。如果

44、導向長度過小，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，因此設計時必須保證有一定的最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求：設 計 計 算 過 程式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內徑?；钊膶挾菳一般取B=(0.6-10)D；缸蓋滑動支承面的長度，根據液壓缸內徑D而定；當D<80mm時，??；當D>80mm時，取。為保證最小導向長度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由需要的最小導向長度H決定，即滑臺液壓缸：最小導向長度：取 H=200mm活塞寬度：B=0.6D=192mm缸蓋滑動

45、支承面長度：隔套長度： 所以無隔套。液壓缸缸體內部長度應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大于內徑的20-30倍。液壓缸：缸體內部長度 當液壓缸支承長度LB(10-15)d時，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進行計算。本設計不需進行穩(wěn)定性驗算。4.2 液壓缸的結構設計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結構設計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結構、活塞與活塞桿的連接結構、活塞桿導向部分結構、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結構等。由于工作條件不同，結構形式也各不相同。設計時根據具體情況進行選擇。設 計 計 算 過 程1) 缸體與缸蓋的連接形式

46、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。本次設計中采用外半環(huán)連接，如下圖6所示：圖4.1：缸體與缸蓋的連接方式缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點：(1) 結構較簡單(2) 加工裝配方便缺點：(1) 外型尺寸大(2) 缸筒開槽，削弱了強度，需增加缸筒壁厚2)活塞桿與活塞的連接結構參閱<<液壓系統(tǒng)設計簡明手冊>>P15表2-8，采用組合式結構中的螺紋連接。如下圖7所示：圖4.2：活塞桿與活塞螺紋連接方式特點：結構簡單，在振動的工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應用較多，如組合機床與工程機械上的液壓缸。2) 活塞桿導向部分的結構(1)活塞桿導向部分的結構，包括

47、活塞桿與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的結構可以做成端蓋整體式直接導向，也可做成與端蓋分開的導向套結構。后者導向套磨損后便于更換，所以應用較普遍。導向套的位置可安裝在密封圈的內側，也可以裝在外側。機床和工程機械中一般采用裝在內側的結構，有利于導向套的潤滑；而油壓機常采用裝在外側的結構，在高壓下工作時，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開，以提高密封性能。參閱<<液壓系統(tǒng)設計簡明手冊>>P16表2-9，在本次設計中，采用導向套導向的結構形式，其特點為：導向套與活塞桿接觸支承導向，磨損后便于更換，導向套也可用耐磨材料。蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。

48、密封可靠適用于中高壓液壓缸。防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應根據密封的部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。參閱<<液壓系統(tǒng)設計簡明手冊>>P17表2-10，在本次設計中采用O形密封圈。第五章 液壓集成油路的設計通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結構。管式元件通過油管來實現相互之間的連接，液壓元件的數量越多，連接的管件越多，結構越復雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結構簡單的系統(tǒng)。板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊

49、加閥連接。把一個液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結構標準化程度差， 互換性不好，結構不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設計規(guī)律裝配成一個液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標準化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進行專業(yè)化生產，其質量好、性能可靠而且設計生產周期短。使用近年來在液壓油路板和集成

50、塊基礎上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨特的優(yōu)點，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結構更為緊湊，體積更小，重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。本次設計采用系統(tǒng)由集成塊組成，由于本液壓系統(tǒng)的壓力比較大，所以調壓閥選擇DB/DBW型直動溢流閥，而換向閥等以及其他的閥采用廣州機床研究所的GE系列閥。5.1液壓油路板的結構設計液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。液壓油路板的結構如圖8所示，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，表面粗糙度值為Ra0.8um,背面連接壓力油管（P）、回油管（T）、泄露油管（L）和工作油管（AB

51、）等。油管與液壓油路板通過管接頭用米制細牙螺紋或英制管螺紋連接。液壓元件之間通過液壓油路板內部的孔道連接，除正面外，其它加工面和孔道的表面粗糙度值為Ra6.312.5um.圖5.1：液壓油路板的結構此外液壓油路板的安裝固定也是很重要的。油路板一般采用框架固定，要求安裝維修和檢測方便。它可安裝固定在機床或機床附屬設備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。5.2液壓集成塊結構與設計液壓集成回路設計1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設計液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設計工

52、作量，提高通用性。2）把各個液壓單元集成回路連接起來，組成液壓集成回路，一個完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調速回路、頂蓋及測壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設計完成后，要和液壓回路進行比較，分析工作原理是否相同，否則說明液壓集成回路出了差錯。液壓集成塊及其設計YB32-150型液壓壓力機由底板換向集成塊釋壓集成塊頂蓋組成，由緊固螺栓把它們連接起來，再由四個螺釘將其緊固在液壓油箱上，液壓泵通過油箱與底板連接，組成液壓站（見第六章），液壓元件分別固定在各集成塊上，組成一個完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設計。（1）底板及供油塊設計圖8為底板塊及供油塊，其作用是

53、連接集成塊組。液壓泵供應的壓力油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經底板引入液壓油箱冷卻沉淀。（2）頂蓋設計圖5.2：頂蓋集成塊的設計，圖9是頂蓋。頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。（3）集成塊設計集成塊的設計步驟：1）制作液壓元件樣板。根據產品樣本，對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，按照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。若產品樣本與實物有出入，則以實物為準。 若產品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板提供的尺寸來制作。若沒有底板，則要注意，有的樣本提供的是元件的俯視圖，做樣板時應把產

54、品樣本中的圖翻成180°。 2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P回油孔T泄露孔L(有時不用)及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不小于壓力油孔。 直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。 與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細牙螺紋或英制管螺紋。 3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應以連接板為準。 電磁閥應布置在集成塊的前后面上，要避免電磁閥兩端的電磁鐵與其它部分進行相碰。液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為好?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核。 液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應互相垂直，不然也要鉆中間孔道。 設計專用集