機械專業(yè)切管機設計畢業(yè)論文

1、機械專業(yè)切管機設計畢業(yè)論文第一章緒論在機械制造、工程施工和建筑安裝工作中, 鋼管的傳統切割方法主要是依靠手工鋸割、鋸床鋸割、滾輪擠壓、砂輪切割和氣焊切割等。這些鋼管切割方法在不同程度上都存在著切割效率低、工人勞動強度大、工作環(huán)境差的缺點。而且, 有的方法還存在著錐形切口（ 如滾輪擠壓） 、切口粗糙、凹凸不平（ 如氣焊切割） 、切削噪聲大（ 如砂輪切割） 、不易在現場施工作業(yè)等缺陷。針對上述問題, 近年工廠來廣泛采用高效自動切割機，她效率高、操作簡便, 有的還能實現自動化，能夠對不同管徑、壁厚和材質的鋼管進行切割的鋼管切割機。包鋼的高效自動切管機是由重型機床廠生產的一種專用鋼管切斷機床，廣泛的應

2、用于工業(yè)領域。它是一種專用的切斷機床，適用于大批量、自動或半自動的切斷無縫鋼管的頭部和尾部，緊接著對切斷后的兩端進行倒角，機床的剛度大，功率大，自動化程度高，生產效率也高，是無縫鋼管廠的必要設備，在生產無縫鋼管的工藝中起著精整地作用。其年鋼管切頭量為40 萬噸，切斷后管子斷面可自動倒角外角或切大坡口。裝上鏜孔輔件后也可以鏜0、 3、 5、 7、 11、 14、五種角度及各種規(guī)格管徑的錐空口。機床有切頭自動定長檢測裝置，可以完成經冷鋸切斷后的管端平端面。倒角的工作分為手動、半自動、全自動。該切管機通過機電液一體化的設計與綜合，能夠實現自動化控制，而且在其生產過程中效率高，操作方便、快捷，該設備廣

3、泛應用于無縫鋼管的生產領域，因此對該設備的性能和生產工藝過程的掌握顯得無比重要。該設備是在原有的半自動切管機的基礎上改造而成。經改造后的切管機的執(zhí)行元件由液壓站提供動力源。在工作現場除了清理切削鐵屑的工人，整個過程可在電氣，液壓的控制下實現自動切割鋼管的動作。操作方便，快捷，大大提高了生產效率。如加工直徑為102mm勺鋼管，每小時可達130根;加工直徑245mm勺鋼管，每小時為68根。該切割機的特點是：該機床的執(zhí)行元件全部采用液壓傳動。由油缸順序動作來完成切割過程。分別為翻板油缸、托輥油缸、夾緊油缸、水平刀架油缸和倒角油缸。各個油缸依次動作，完成相應的控制動作。兩臺液壓泵循環(huán)工作為切管機提供壓

4、力，液壓泵的壓力油分兩路分別進入兩組控制油缸（每組控制油缸由以上介紹的五個油缸組成） 。這兩組控制油缸分別控制兩個切管機進行鋼管的切頭和切尾動作。每臺切管機的一個工作循環(huán)如下：1. 鋼管通過輸送軌道輸送到停料臺；2. 通過翻板將停料臺上的鋼管翻倒另一輸送軌道上去；3. 鋼管經軌道輸送到切割機的調配位置，伸出的多余費鋼將被切掉；4. 用滾子托架把鋼管支起，使鋼管能在托架上轉動，并避免鋼管和軌道的摩擦；5. 夾緊裝置把鋼管夾緊；6. 主軸旋轉；7. 刀臺快進工進，使刀頭接觸到鋼管處，然后進行切斷動作；8. 切斷后刀臺快速退回，同時另一自動刀架對鋼管進行倒角（倒角）；9. 主軸減速并停止轉動；10.

5、 夾緊裝置放松；11. 托架放下；12. 鋼管由輸送軌道退出切割機；13. 翻板把頭部切制好的鋼管對齊，然后再進行切尾工作（同切頭）；14. 切尾動作循環(huán)同切頭相同；15. 此時，即可放下另一根鋼管，從而實現一個工作循環(huán)。切割機的各個動作都是由液壓控制的，本次設計的就是切割機系統的液壓控制部.專業(yè) .專注 .第二章總體方案的設計2.1 畢設計任務及設計參數2.1.1 設計參數：翻板拉桿：速度V升= V降=13m/min行程450mm.專業(yè) .專注 .水平刀架：管徑180管長25m壁厚818mm主軸轉速150r/min主電機轉速825r/min進給量0.4mm/r快進速度V進= 90mm/s快退

6、速度V退= 90mm/s工進行程50mm快進行程160mm快退行程210mm刀具材料YT15刀具主偏角90°刀具副偏角10°刀具耐磨時間90min鋼種45#托 架：速度V升=V降 = 3.6m/min35mmV 夾=V 松= 3.6m/min170mm行程夾緊拉桿：速度行程2.1.2 設計任務：1、完成畢業(yè)實習并上交實習報告，實習報告要求全部計算機打印；2、完成專題外文資料翻譯5000以上印刷符號，要求計算機打??；3、完成與設計題目相關的專題小論文的撰寫工作，題目自定，不小于3000漢字，要求全部計算機打??；4、完成設計計算說明書，在2 萬字左右。要求文字通順、書寫工整、條

7、理清晰， 說明透徹，計算準確、資料齊全、按統一規(guī)定格式、封面、裝訂成冊，要求全部計算 機打印。5、制圖：要求裝配圖和零部件圖符合工程制圖規(guī)，要求至少11#圖紙手工繪制，其它圖紙CA或CAX修制，本設計要求完成如下圖紙設計。 切管機總圖，0#； 液壓泵站，0#； 液壓原理圖，0#； 集成塊，5+1#；2.1.3 專題部分要求1、總體方案的設計總體方案的確定及有關說明。包括停料臺的位置，翻板的位置，托架的位置, 夾緊裝置的位置, 各種油缸的數量、位置，水平刀架的位置，液壓裝置的位置以及有關附屬設備的用途、安裝位置等。2、液壓系統的設計；3、液壓集成塊的設計；4、液壓泵站的設計；5、操作和設備維護；

8、6、結束語。2.1.4 本題目的重點和難點以及與同組其它學生所做題目的關系本題目的重點：液壓系統的設計；本題目的難點：液壓集成塊的設計。自己設計一個題目，與同組其他學生無關。2.1.5 可行方案的篩選方法提要各種設計方案比較、選擇、計算繪圖，要求學生自己確定可行方案并篩選。2.1.6 與本設計題目相關的理論知識提要與本設計題目相關的理論知識包括流體力學；金屬材料及熱處理；公差與配合；機械設計；液壓傳動；電液比例技術；液壓控制系統；機電控制等2.2 總體方案的確定及有關說明2.2.1 組成部分1. 鋼管輸送軌道2. 翻板機構3. 停料臺4. 托架5. 刀臺6. 夾緊裝置7. 機械傳動部分8. 液

9、壓控制回路9. 液壓泵10. 油箱11. 液壓缸12. 機架13. 其他輔助設備2.2.2 設備的安裝位置及有關說明整個系統的執(zhí)行元件由液壓站提供動力，液壓站的壓力油分兩路分別到兩臺切管機，兩臺切管機分別完成切頭、切尾和倒角的動作。兩臺切管機之間布置的是停料臺和翻板裝置，以及將管道送入切管機預定位置的輸送軌道。鋼管在完成了切頭的工序后被輸送到另一切管機完成切尾的動作。整個工作的過程是由控制部分發(fā)出控制信號來驅動執(zhí)行元件動作實現自動化的生產。本設備的布置如圖2.1 所示控制 部分液壓站水平刀架托架液壓管道切管機停料臺輸送軌道及翻板裝置停料臺 及翻板 裝置輸送軌道液壓管道切管機水平刀架托架圖2.1

10、設備的安裝位置2.2.3 各種油缸數量的初步確定水平刀架（倒角）油缸1個托架油缸4個翻板油缸1 個夾緊油缸1個2.3 確定液壓系統方案根據以上切割機的工作要求，設計相應的液壓系統，來控制切割機的動作循環(huán)， 現有以下兩個方案。2.3.1 方案一：此方案是在液壓回路中的液壓閥全部采用插裝閥。插裝閥在高壓大流量的液壓系統 中應用很廣，由于插裝元件以標準化、模塊化，將幾個插裝式元件組合一下便可以組成 復合閥。和普通液壓閥相比，它有如下優(yōu)點：1 .采用錐閥結構，阻小，響應快，密封好，泄露少。2 .機能多，集成度高，配置不同的先導控制級就能實現方向、壓力、流量的多 種控制。3 .通流能力大，特別適用于大流

11、量的場合，它的最大通徑可達200250mm通過的流量可達1000L/min。4 .結構簡單，易于實現標準化，系列化。當然插裝閥也有一些缺點:1 .現在插裝閥大多采用蓋板式的，蓋板有油路，容易堵塞，出現故障。2 .插裝閥多用二通插裝閥，多個二通插裝閥和各種先導閥組合，才能構成方向 控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。這就會使油路復雜，元件增多，也易出 現故障。3 .插裝閥的路路通問題：由于插裝閥回路都是有一個個獨立的控制液阻組合起 來的，因此它們動作的一致性不可能像傳統滑閥系統那樣可靠，如果先導油 路設計不當，有可能產生所謂的瞬間路路通現象，這不但對于一些要求保壓 的系統或蓄能器系統是不允許的，有時

12、甚至使整個系統癱瘓。以翻板油缸的液壓原理圖為例圖2.2插裝閥控制的翻板油缸液壓原理圖2.3.2 方案二：此方案是在液壓回路中的液壓閥全部采用普通的液壓閥，此方案的優(yōu)點是:1 .普通液壓閥容易買到，不用組合使用，連接簡單2 .系統油路簡單、明了，出現故障時容易排查。3 .系統便于實現自動控制。此方案的缺點：1 .通流能力受到一些影響。2 .密封性不太好，有泄露。3 .集成度不高。以翻板油缸的液壓原理圖為例圖2.3普通閥控制的翻板油缸液壓原理圖2.3.3液壓系統方案的確定參照以上兩個液壓系統方案的優(yōu)缺點，本次設計的液壓系統應簡單、明了，不易出 現故障，穩(wěn)定性好。系統的流量要求不太大，系統元件也不多

13、不必高度集成，用方案二 就能很好的完成設計要求，普通液壓閥便于購買，維護、更換方便，組成的液壓回路簡 單，不易出現故障。所以選用方案二。2.3.3.1 執(zhí)行元件的確定.專業(yè).專注.翻板油缸：執(zhí)行的動作通過繞一軸的旋轉完成將鋼管從停料臺翻到輸送軌道上，此動作可由擺動油缸來完成。托輥油缸：托輥油缸完成的是直線運動，因而可選用單桿活塞雙作用液壓缸。它的特點是：有效的工作面積大，雙向不對稱。夾緊油缸：完成的是直線運動，選用單桿活塞雙作用液壓缸。水平刀架（ 倒角 ） 油缸：完成的是直線運動，選用的是單桿活塞雙作用液壓缸。2.3.3.2 方向控制回路的確定液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是

14、擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現的。本設計采用換向閥來實現。翻板油缸在360 度旋轉，完成180 度的旋轉后必須停住，等待下一動作的命令，因此選用三位四通換向法來完成動作。托輥油缸只有上升和下降兩個動作，因此可選用二位四通換向閥來完成換向動作。夾緊油缸只有快進，夾緊， 放松三個動作，可采用二位四通換向閥來完成控制動作。水平刀架（ 倒角 ） 油缸由快進、工進、快退和停止四個動作采用三位四通換向閥。2.3.3.3 制定調速方案速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出的流量或者利用密封空間的溶劑變化來實現。相應的調速方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合容積節(jié)流調速。節(jié)流

15、調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥來改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。這種調速方式結構簡單，由于這種系統必須用節(jié)流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。此設計中考慮的效率和節(jié)能等方面的因素不選用節(jié)流調速方案。容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的，其特點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵，此種調速方案適用于功率大、運動速度也高的液壓系統。但是對有活塞的運動速度不易控制，初步采用容積調速。容積節(jié)流調速一般用變兩泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量并使供油量和需油量相適應。故此系統采用容積節(jié)流調速。2.3.3.4

16、 制定順序動作方案主機執(zhí)行機構的順序動作，根據設備的類型的不同，有的按固定的程序運行，有的則是隨機或人為的。工程機械的操縱機構多為手動，一般用手動多路換向閥來實現，加.專業(yè) .專注 .工機械的各執(zhí)行元件的順序動作多采用行程開關當工作部件移動到一定位置時，氣行程開關發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。通過電本系統的執(zhí)行元件采用執(zhí)行元件來控制。另外還采用壓力控制，液壓泵無載啟動，經過一段時間，當泵正常運轉后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關閉，建立起正常的工作壓力。2.3.3.5 系統的安全措施為了使系統不因壓力過大而破壞，在液壓泵的壓油管路上安裝溢流閥，當系統的壓力超過調

17、定值的時候，溢流閥打開，液壓油通過溢流閥回油箱。2.3.3.6 系統的卸荷當系統短時間停止工作，為了不頻繁地開關電機和液壓泵，在回路中設置卸荷回路，使系統的油液直接流回油箱。2.3.3.7 系統的過濾冷卻回路為了防止油液中的雜質對液壓系統產生危害，在液壓系統中設置過濾系統；液壓系統的泵及油液在流過控制閥、彎管時有功率損失，損失的功率轉化為油液的熱能，使油液的溫度升高，當油溫過高時，就會使油液變質，從而使液壓系統發(fā)生故障，所以液壓系統要設置冷卻系統。2.3.3.8 系統能源裝置的選擇系統在整個工作過程中的流量變化很大，為了降低功率損耗，因此該系統采用變量泵向系統供油。同時系統中加蓄能器，作為系統

18、動力源的補充。在蓄能器的出口處接一控制裝置，當系統需要較大的流量時，控制裝置打開，蓄能器和泵同時向系統供油，滿足系統所需的流量。2.4 液壓工作原理草圖液壓工作原理草圖初步擬定如圖2.2 所示：倒角油缸水平刀架油缸翻板油缸托架油缸夾緊油缸圖2.4液壓原理草圖.專業(yè).專注.第三章液壓部分的設計計算3.1 油缸的設計計算油缸的材料：選用45號鋼 b 600Mpa, s 340Mpa, s 14%3.1.1 翻板油缸3.1.1.1 翻板油缸的負載的確定翻板油缸選用擺動式液壓缸，可將液壓能轉換為機械能，實現往復擺動，回轉角度 為360° ,它是帶齒輪齒條機構的液壓缸，齒條帶動齒輪正反向回轉并

19、輸出轉矩。本系 統采用軸輸出轉矩，液壓缸的軸與翻板油缸相連，翻板油缸可在3600轉動，每旋轉180°完成一個鋼管的舉升動作，在 3600可以完成兩個舉升動作。然后空載的情況下反轉 3600后繼續(xù)以上的循環(huán)動作。取鋼管的長度為25ml取最大壁厚18mm用計算鋼管的重量查得鋼的密度為7.85t/m7.850.182 0.166225 八 0.95t4(3.6)考慮到一定的安全儲備取M管=2,取翻板白自重為1tM=M+M 托=2+1=3tG Mg 3 9.8 1 03 29400 N圖3.1翻板如圖所示的翻板取Li=L2=0.45m在如圖3.1所示的實線位置油缸的受力最大，則按實線位置進行

20、計算:設翻板油缸的扭矩為M缸M產G管 X （0.45-0.09 ） +M翻式（3.1 ）M2=M/M缸式（3.2）由力矩平衡即mi=m2IG管 X 0.36+M 翻=M 翻+M缸式（3.3）M缸=乂管>< gx 0.36 X 103=2X 9.8 X 0.36 乂 103=7056 N - m3.1.1.2翻板油缸的確定由轉矩計算公式經計算選用法蘭UBFZS140罷動式液壓缸，軸輸出、雙齒條結構、擺動角度360°。（根據4表 17-6-109）當在額定工作壓力P=6.3Mpa下工作時，轉矩驗算如下：M轉=2770（P-1.2）,（根據4表17-6-109 ）將額定工作壓力

21、 P=6.3Mpa代入上式得M轉=2770(P-1.2)=2770 (6.3-1.2 )=14127>7056,符合實際要求由 V#=V»=13m/min（3.4 ）得：該油缸的流量為：n D u 10001000u1000 13n 9.2r/ minD 3.14 450Q翻=0.04836 X 360X 9.2=160 L/min式(3.5 )0.04836為每度轉角用油量3 .1.2托架油缸3.1.2.1托架油缸負載的確定M管=2t,托輾的自重取為2 t(根據4表 17-6-109)貝U M=M 管+M軍®=4 tG=Mg=4X 9.8 X 103=39200N1

22、1.每個油缸的負載為 ： F鋼 1G 39200 9800N443.1.2.2托架油缸缸筒徑的確定對于無桿腔的徑式（3.7 ）4RP cm（根據5 P166 ）F1 液壓缸的理論推力N供油壓力 Mpa 此處取為工程壓力6.3Mpa （根據12表12.3-13 ）cm 液壓缸的機械效率，一般取為 0.954FiP cm4 9800, 3.14 6.3 0.95 10646mm式（3.8 ）（根據5 P166 ）考慮到液壓缸阻力和機械部分的摩擦力取公稱直徑D=50m mi機械零件設計手冊第二版下冊表31-5查得鋼筒的外徑為60mm對于有桿腔D4F21, P cmF 2為液壓缸的理論拉力F2 三 F

23、1二 D '三 D水平刀架油缸的徑取為 D1=50mm徑為D1=50mm由4 表17-6-37 ,初步選擇UY WF 5035-10型的液壓缸，活塞桿直徑為36mm3.1.2.3 缸筒壁厚的驗算 由上述選擇的液壓缸知壁厚為10mm由D/6 =50/10=510屬于厚壁，按下式進行校核式（3.9 ）,D防 0.仍12；防1.3PyD為鋼筒徑;Py為鋼筒試驗壓力，當鋼筒的額定壓力PnW 16M時取Py=1.5Pn, Pn=6.3Mpa；b為鋼筒材料的許用應力（t=（Tb/n=600/5=120Mpa（n為安全系數，通常取n=5）;（根據7 P81）,八 0.05120 0.4 1.5 6.

24、31010.0018m 1.8mm2. 120 1.3 1.5 6.3（驗算通過）3.1.2.4 活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.2.4.1 活塞桿直徑d的校核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為36mm式（3.10 ）（根據7 P81）d 36mm4 9800 R 10.2 103m 10.2mm,3.14 120 106（驗算通過）3.1.2.4.2 活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算圖3.2活塞桿彎曲示意圖LB（1015）d,因受力完全在軸線上，主要按下式驗算EiFi v Fk/n kFk2E1I *10622K Lb式（3.11 ）（根據5 P169 ）E5 1.8*10 Mpa（1

25、a）（1 b）式（3.12 ）d464_4-80.049d8.2 10式（3.13 ）K 液壓缸安裝及導向系數 K=1 （后端法蘭） nk安全系數，通常取nk=3.56,此處取為6Fk2EJ *1062 18 105 8.2 10 8 106K2Lb20.12 0.5258211074N式（3.14 ）式（3.15）Fk/n k =58211074/6=9701846 NF1<Fk/nk（驗算通過）3.1.2.5 托架油缸的確定由以上的校核可知UY WF 50 35-10型液壓缸符合設計要求，此液壓缸為冶金設備 用的，尾部法蘭連接，行程為35mm工作壓力在10Mpa時的推力為19.63K

26、N,壁厚10mm 活塞桿直徑為36mm活塞面積為19.63cm2,活塞選用組合式活塞，車氏C形滑環(huán)密封。 該型液壓缸為冶金及重型機械專門設計，屬于重負載液壓缸，它工作可靠，耐沖擊，耐 污染，適用于高溫高壓、環(huán)境惡劣的場合。3.1.2.6 流量的計算托架油缸速度 V升=Vp=3.6m/minQ=uA=3.6X 3.14 X 0.052X 103/4=7.065L/min式（3.16）四個油缸的總的流量為 Q總=4X Q=4X 7.065=28.26L/min3.1.3水平刀架（倒角）油缸的設計計算3.1.3.1 切削力的計算切削及切槽過程中主切削力：Fz=GzapxFzfyFz&z式（3

27、.17）背吃刀力：Fy=GuapxFufyFuKFu式（3.18）（根據13 P16 ）其中Kfz ,Kfu為分力計算試中當時及加工條件和求經驗公式的條件不符時各種因素對修正系數的積。Oz ,C Fu決定于被加工材料和切削條件的系數XFz,XFu, yFz, yFu, nFz, nFu分別為分力公式中切削深度Hp,進2&量f和切削速度UC的指數九Dn u10003.14 108 150100084.78m/s式（3.19 ）查手冊機械加工工藝手冊p885表27-24確定以下參數切槽及切段時:Gz=3600, Xfz=0.72 , Z=0.8Gu=1390, Xfu=0.73, yFu=

28、0.67KF=KK oF&yfKx sfKy efKtf式（3.20 ）K MFnb650刀具的主偏角 K =90o,Kk fz=0.89 , Kk fu=0.50取刃傾角s0o ,K sfz 1.0 , K sfu 1.0前角o 10o, K OFZ 1.0 , K oFu 1.0刀具耐用度T=90min切斷刀Ktfz 0.92 ,Ktfu0.92由手冊b 600MpaKfz（600嚴 1.0 6501 F缸G0.89 1.0 0.87 0.920.671-41160 10290N4ap在切斷和車槽時為切削刃的長度B=3.5-16.5mm,取 B=4mm（根據12）主切削力：F z=

29、GzapxFzfyFzG3600 100.72 0.40.8 0.67 6082 N背吃刀力：Fy=GuapxFufyFuG1390 100.73 0.40.67 0.27 1091 N水平刀架油缸的負載為:缸=2X Fy=2X 1091=2181 (NJ)3.1.3.2 水平刀架油缸徑的確定D4片P cm0.021m4 2182 3.14 6.3 0.95 106考慮到系統的阻力及慣性力等因素的影響，取標準直徑為40mm由機械零件設計手冊第二版下冊 表31-5查得鋼筒的外徑為50mmUY WF 40X徑為D=40mm由機械設計手冊第四版第四卷表17-6-37 ,初步選擇210-10型的液壓缸

30、，活塞桿直徑為 28mm3.1.3.3 鋼筒壁厚的驗算由上述選擇的液壓缸知壁厚為10mm 由D/6 =40/10=410屬于厚壁，按下式進行校核D_5 0.4Py12； 1.3Py c 0.04102120 0.4 1.5 6.3,120 1.3 1.56.310.0014m1.4mm（驗算通過）3.1.3.4活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.3.4.1 活塞桿直徑d的校核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為 28mmd 28mm4 2182. 3.14 120 1064.8 10 3m 4.8mm（驗算通過）3.1.3.4.2活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算LB（1015）d,因受力完全在軸

31、線上，主要按下式驗算Fi< Fk/n kFk2E1I *10622K LbEi (1 a)(1 b)1.8*10 5 MpaI-d- 0.049d4643 10 8Fk2E1I *106k2Lb2K液壓缸安裝及導向系數 K=1 （后端法蘭） nk安全系數，通常取 叫=3.56,此處取為62 18 105 3 10 8 10622 2129670N10.5Fk/nk =2129670/6=354950 N F1<F/nk（驗算通過）1.1.1.5 水平刀架油缸的確定由以上的校核可知UY WF 40X210-10型液壓缸符合設計要求，此液壓缸為冶金設 備用的，尾部法蘭連接，行程為 21

32、0mm工作壓力在10Mpa時的推力為12.57KN,壁厚 10mm活塞桿直徑為28mm活塞面積為12.57cm2,活塞選用組合式活塞，車氏 C形滑 環(huán)密封。1.1.1.6 流量的計算水平刀架油缸快進（退）時的流量最大快進（退）速度 V=0.54m/min 3 Q=uA=0.54X 3.14 X 0. X 103/4=6.78L/min3.1.4 夾緊油缸3.1.4.1 夾緊油缸負載的確定：工件受主切削力Fz=6082N的力的作用，要保證被夾緊不動，夾緊力所產生的摩擦 力必須大于等于6082N,考慮到安全性取Fz=6090N工件和夾緊力之間的摩擦系數為：光滑表面=0.15 （根據14表6-2）所

33、需的最小夾緊力3 0.156090 13533NN1=N2=N3=13533N(根據14 P275 )圖3.3夾緊裝置工作示意圖按照夾緊力的計算公式Fk=FX KFk實際所需夾緊力，F按靜力平衡原理計算出的理論夾緊力K安全系數，通常取1.52.5,精加工和連續(xù)切削時取小值，粗工和斷續(xù)切削時取大值，此處取 K=2.5（根據14 P276 ）FK1=FK2=FK3=KN=2.5 X 13533=20299.5N夾=20299.5 X3=60898.5N4 60898.53.14 6.3 0.95 1063.1.4.2 夾緊油缸的徑113.9mm( 根據5P166)考慮到液壓缸阻力和機械部分的摩擦力

34、取公稱直徑D=125mm由機械零件設計手冊第二版下冊 表31-5查得鋼筒的外徑為146mmUY WF 125徑為D1=125mm由機械設計手冊第四版第四卷表17-6-37,初步選擇X 170-10型的液壓缸，活塞桿直徑為 90mm3.1.4.3 鋼筒壁厚的驗算由上述選擇的液壓缸知壁厚為 21mm由D/6 =125/21=5.9510屬于厚壁，按下式進行校核D b0.4Py012； b1.3Py210.0045m 4.5mm0.125120 0.4 1.5 6.32 120 1.3 1.5 6.3（驗算通過）3.1.4.4 活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.4.4.1 活塞桿直徑d的校

35、核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為90mm4F“”4 60898.53d 28mm . 625.4 10 m 25.4mm1-3.14 120 10（驗算通過）3.1.4.4.2 活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算LB>（1015）d,因受力完全在軸線上，主要按下式驗算F1< Fk/n kFk2E1I *106K2Lb2（根據5P169 )_E5 一E1 1.8*10 5 Mpa(1 a)(1 b)d 446I0.049d4 3.2 10 664K 液壓缸安裝及導向系數 K=1 （后端法蘭）nk安全系數，通常取nk=3.56,此處取為6262566Fk_102.52 10 NE1I *10

36、18 103.2 10102 22 Z2K2LB20.52 0.302Fk/n k =2.52 X 106/6=4.2 X 109 N1<Fk/n k(驗算通過)3.1.4.5 夾緊油缸的確定由以上的校核可知UY WF 125 170-10型液壓缸符合設計要求，此液壓缸為冶金設 備用的，尾部法蘭連接，行程為170mm工作壓力在10Mpa寸的推力為127.72KN,壁厚 21mm活塞桿直徑為90mm活塞面積為127.72cm：活塞選用組合式活塞，車氏 C形滑 環(huán)密封。3.1.4.6 流量的計算夾緊拉桿速度V夾=7才&=3.6m/min3Q=uA=3.6X 3.14 X 0.125

37、X 103/4=44.2L/min3.1.5 油缸參數的總結表表3.1油缸相關的參數工況習行兀件名稱L /外徑(mm)F/(N)時問(s)無桿腔 面 積D2A= ' (m2)有桿腔面積A=(D d)2 4(m2)工作 壓力 (Mpa)活塞 桿直 徑 d(m)速度 u (m/ min)Q=uA(L/m in)升降翻板油缸-6.5-0.02513160升托輾油缸50/609800/0.95=103160.581.96 X10-31.54 義10-45.30.0363.67.07夾緊夾緊油缸125/14660898.5/0.95=641042.831.2310-2X1.1 X10-25.21

38、0.093.644.2快進水平力架40/5010000.31.2610-3X1.06 X10-30.790.0.546.78工進油缸倒角2182/0.95+1000=3297502.620.076快退油缸10000.390.795.7松開夾緊油缸125/14602.831.2310-2X1.1 X10-200.093.639.6下 降托輾油缸50/60103160.581.9610-3X1.54 義10-45.30.0363.65.53.2液壓泵的確定：3.2.1 供油液壓泵的確定3.2.1.1 液壓泵的壓力的確定液壓泵的最大工作壓力PpPp P p式（3.21 ）式中Pt 液壓缸或液壓馬達最

39、大工作壓力p進油路上的總壓力損失。p的準確計算要在待選元件選定并繪出管路圖時才能確定，在管路簡單，流速不大時， p?。?.20.5） Mpa在管路復雜進口有高速閥的p取（0.51.5）。此處 p取為0.7Mpa。（根據7 表9.3）Pp>6.3+0.7=7Mpa3.2.1.2 液壓泵流量的計算多液壓缸或液壓馬達同時工作時液壓泵的流量為：Qp K（ Qmax）式中K 泄漏系數一般取K=1.11.3,回路中的泄露量可按總流量最大值的10%-30%古算。（根據7 P184 ）Qmax 同時工作的液壓泵或液壓馬達的總流量。該系統中液壓缸依次動作，沒有同時工作的液壓缸，所以Qmax = Q 翻 =

40、160 L/minQP>160X 1.3=208 L/min3.2.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格液壓泵的選擇依據Qp和Pt的值選擇，為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的工作壓力一般要比最大工作壓力大 25%-60%即（25%- 60% X 7=1.754.2 Mpa（ 根 據 7 P184）該系統選用2 臺同規(guī)格的液壓泵，一臺工作，另一臺備用。由機械設計手冊第四版第四卷表17-8-170查得在工作壓力為10Mpa時選用變量葉片泵，額定工作壓力16Mpa。型號： 1pv2v410/50RA1MCO16N。 1電動機型號：Y160L-4,功率15Kw,轉速1460 r/min ,公稱排量50ml

41、/r。一臺液壓泵工作時的流量為：Q泵=qn=1460X 0.05=73 L/min73L/min<160L/min ，不足的流量由蓄能器來補足3.2.2 自循環(huán)過濾系統液壓泵的確定自循環(huán)系統的系統壓力初步定為 0.5Mpa,選用外嚙合的齒輪泵，型號：CB-B,排量 2.5125 ml/r ,額定壓力2.5Mpa,額定*$速為1450r/min ,容積效率（7090） % 取 排量 q=50ml/r ,則液壓泵的流量為： Q=qX n=0.05 x 1450=72.5L/min。( 根 據 4 表17-5-6）3.3 液壓閥的選擇3.3.1 水平刀架（倒角）油缸液壓系統的閥的選擇三位四通電

42、磁換向閥由水平刀架系統回路的壓力0 6.3Mpa及流量選用4WE56.0/G24型電磁換向閥，通 徑：6mm額定壓力：25Mpa通過的流量為14L/min。二位三通電磁換向閥選用3WE56.0/G24型電磁換向閥，通徑：5mm額定壓力：25Mpa,通過的流量為14L/min 。（根據 6 表 4.164）兩個單向節(jié)流閥選用LDF-B10C型單向節(jié)流閥，通徑10mm流量調節(jié)圍1.215 L/min ,最大壓力31.5Mpa 。（液壓元件產品樣表P562）3.3.2 托架油缸液壓系統閥的選擇二位四通電磁換向閥由托架油缸系統回路的壓力0 6.3Mpa及流量28.28 L/min ,選用4WE650/

43、G24®二 位四通電磁換向閥，通徑為 6mm通過的額定流量為80L/min ,額定壓力壓力為16Mpa 雙單向節(jié)流閥（根據 6 表 4.164）選用Z2FS6型疊加式雙單向式節(jié)流閥，通徑為 6mm流量為80L/min ,工作壓力 31.5Mpa。（ 根 據 6 表4.107 ）3.3.3 夾緊油缸液壓系統閥的選擇二位四通電磁換向閥選用4WE650/G2強電磁換向|彳通徑為6mm通過的額定流量為80L/min ,額定壓力壓力為16Mpa。（根據 6 表 4.164）雙向節(jié)流閥選用Z2FS6型疊加式雙單向式節(jié)流閥，同上選用。減壓閥選用RG-06-C-22型的減壓閥，管式連接，最高使用壓力

44、21.0MPq設定壓力1.520.5MPq 最大流量 125L/min,泄油量 0.8 1.1L/min。（ 根據 4 表 17-7-44）3.3.4 翻板液壓系統的閥的選擇 三位四通電液換向閥選用（S）DSHG-04-3C-50型電液換向閥，最大流量300L/min ,最大工作壓力31.5Mpa, 最高先導壓力25Mpa,最低先導壓力0.8Mpa。（根據6 表4.181 ）雙單向節(jié)流閥選用Z2FS10型疊加式雙單向式節(jié)流閥，流量為 160L/min,工作壓力31.5Mpa。（ 根 據 6 表 4.107） 3.3.5 泵站回路上液壓閥的選擇溢流閥選用BG-10-32型電磁溢流閥，板式，通徑1

45、0mm最大流量200L/min ,壓力10Mpa（ 根 據 6 表4.5）與蓄能器相連的溢流閥選YF-L10B， 通徑10 mm， 額定流量為40 L/min ， 壓力7 Mpa。單向閥選用S-20A型單向閥，管式連接，通經10mm最大流量為200L/min,重量2.5kg。（根據6 ） 二位三通電磁換向閥選用3WE卵電磁換向|彳?|,通徑：10mm額定壓力：10Mpa通過的流量為80L/min。（根據6 ）3.4 蓄能器蓄能器是將壓力液體的液壓能轉換為勢能貯存起來，當系統需要時再將勢能轉換為液壓能做功的容器。蓄能器在液壓系統中的應用按用途可以分為：作為輔助動力源、維.專業(yè).專注.持系統壓力、

46、減小液壓沖擊或壓力脈動在此系統中一個工作循環(huán)中速度差別很大，要求瞬間補充大量的液壓油，故蓄能器 用作輔助動力源。3.4.1 蓄能器的初選擇該系統選用囊式蓄能器，優(yōu)點：空氣與油隔離，油不易氧化，尺寸小重量輕，反應 靈敏，充氣方便，最高工作壓力 200Mpa，充氮氣。3.4.2 充氣壓力從保護氣囊的延長使用壽命的角度出發(fā)，對于波紋形氣囊5=(0.8 0.85)P2P0蓄能器的充氣壓力PaP2 為液壓系統的最高工作壓力此處P2=7.0X106 Papo=(0.8 0.85)P2=(0.8 0.85) X7X 106 =(5.6 5.95) X 106pa 取 R=5.6X106 pa作為輔助動力源，

47、為使其在輸出有效工作容積過程中液壓機構的壓力下相對穩(wěn)定些，蓄能器的最低推薦工作壓力為：pi=(0.6 0.85)p 2=(0.6 0.85) 乂 7.0 X 106=(4.2 5.95) X 106 pa取 pi=5 Mpa(根據4 表 17-8-94)3.4.3 蓄能器容積的計算3.4.3.1 繪制工況循環(huán)圖根據各執(zhí)行元件的載荷變化情況，作出耗油量與時間的工況循環(huán)圖?！比眨?圖3.4耗油量與時間的循環(huán)圖根據工況循環(huán)圖，求出一個工作循環(huán)系統所需的平均流量Qcp （L/min）八 Qiti式（3.22 ）Qcp 一60 Kp TEQiti一個工作周期中各液壓機構耗油量總和.專業(yè).專注.機組工作周

48、期Qti=160 X 6.5+28.28 X 0.58+44.2 X 2.83+2 X （6.78 X 0.3+0.076 X 50+5.7 X0.39）+39.6 X 2.83+22 乂 0.58/60=22 LT=6.5+（0.3+50+0.39+2.83+0.58） 義 2=114.7 sQp=22/114.7 x 60=11.5 L/min所以液壓泵的平均流量為Qcp =11.5L/min在一個工作循環(huán)，各瞬間所需的瞬時流量Qi中，超出平均流量Qcp的部分，就是蓄能器提供的流量，小于或等于Qcp的部分是油泵供給的流量。3.4.3.2 蓄能器的有效工作容積的計算蓄能的有效工作容積為式（3

49、.23 ）VViQtVi 液壓系統最大耗油量時，各工作點的總耗油量。i表示液壓系統最大耗油量時的工作點數；此系統翻板油缸工作時耗油量最大，M =160X 3.25/60=8.6 L考慮整個液壓系統泄漏的泄漏系數，可取 =1.2Q液壓泵的總耗油量（L/min ）此處為73L/mint 最大耗油量時的泵的工作時間（s）（根據4表 17-8-94）8.6 1.273 3.25606.3L系統中設置兩個蓄能器，則每個蓄能器的有效容積為6.3/2=3.15L3.4.3.3 蓄能器總容積的計算由波義耳定律:PoV0n = PlVin=P2V2n = C式（3.24 ）當系統的氣體壓縮或膨脹的時間在 imi

50、n以的，由于來不及和外界進行熱交換，故 可以近似認為是絕熱過程，絕熱指數 n=1.4 （對氮氣或空氣）。絕熱過程蓄能器的總容積為V0V0.7151 0.71510.715P0（）（一）P1P2式（3.25 ）（根據4 表17-8-94）A V=3.15L, p 0=5.6Mpa, p 1=5Mpa, p 2=7Mpa3.150.7150.71515.6p10.7151p214L3.4. 4 蓄能器的選擇系統選用兩個囊式NXQ-L25/蓄能器，公稱容積16L,公稱通經40mm A=900mm B=740mm,C=90mm,D=219mm量 63kg,公稱壓力 10Mpa（根據4 表 17-8-9

51、9）3.5過濾器的選擇過濾器是液壓系統的重要元件，它可以消除液壓系統的污染物，保持液壓油的清潔 度，確保液壓元件工作的可靠性。它的工作能力取決于濾芯的有效過濾面積、濾芯本身 的性能、油的粘度和油溫、過濾前后油的壓力差、以及油中固體顆粒的含量。選系統液 壓泵入口處和自循環(huán)過濾系統的過濾器進行計算和選擇。3.5.1 泵的入口處的過濾器的計算和選擇3.5.1.1 過濾器的選擇系統的流量為 73L/min ,壓力為7Mpa,據此由機械設計手冊第四版第四卷表17-8-131選用吸油口用線隙式過濾器，型號XU-100X 80J,通徑32mm流量為100L/min, 過濾精度80 m ,原始壓力損失為0 0.02Mpa。額定壓力為6.18 Mpa。3.5.1.2 濾芯有效工作面積 A （m 2）式（3.26 ）10 4 （m2）式中Q 過濾器的額定流量，L/min油的動力粘度Pa s濾芯材料的單位過濾能力,L/cm2,由試驗測定;在20c時，線隙式濾芯=10（根據4 表 P17-717）Q