2016-200T液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)全

1、目錄摘 要 . I.Abstract.II1 緒 論 .11.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概況 .1.1.1.1 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與研究動(dòng)向 . 1.1.1.2 我國液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷程 .2.1.1.3 液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 .3.1.2 液壓機(jī)的概況 .3.1.3 液壓機(jī)的發(fā)展 .4.2 200T 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .6.2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 .6.2.1.1 液壓機(jī)負(fù)載確定 .6.2.1.2 液壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析 .6.2.1.3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) .6.2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .6.2.2.1 液壓機(jī)主缸工況分析 .6.2.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析 .9.2.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定 .1.

2、1.2.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇 .1.12.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇 . 1.22.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖 .1.22.3.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析 .1.32.3.5 液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作過程分析 . 1.42.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算 .1.62.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算 .1.62.4.2 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算 .1.82.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 .2.0.2.4.4 液壓元件的選擇 .2.22.5液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì) .2.3.2.5.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì) .2.32.5.2 液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì) .2.82.5.3 液壓油管選擇 . 3.0.2.5.4 液壓油箱設(shè)計(jì)

3、. 3.2.2.6液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定性驗(yàn)算 . 3.32.6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 .3.32.6.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算 .3.73 200T 液壓機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) .4.03.1電氣控制概述 .4.0.3.2液壓機(jī)電氣控制方案設(shè)計(jì) . 4.03.2.1 液壓機(jī)電氣控制方式選擇 .4.03.2.2 電氣控制要求與總體控制方案 .4.03.3液壓機(jī)電氣控制電路設(shè)計(jì) . 4.13.3.1 液壓機(jī)主電路設(shè)計(jì) .4.13.3.2 液壓機(jī)控制電路設(shè)計(jì) .4.13.3.3 電氣控制過程分析 .4.2結(jié) 論.4.4.參考文獻(xiàn) . 4.5.致 謝.4.6.附錄 A液壓機(jī)使用說明書 . 4.72 200T液壓機(jī)

4、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2.1.1液壓機(jī)負(fù)載確定液壓機(jī)的最大工作負(fù)載為 2000KN 工進(jìn)時(shí)液體最大壓力為 25Mpa2.1.2液壓機(jī)主機(jī)工藝過程分析壓制工件時(shí)主機(jī)的工藝過程：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。1) 主缸速度循環(huán)圖根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、參數(shù)中主缸滑塊行程為 700mm 可以得到主缸的速度循環(huán)圖如下：2.1.3液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)最大負(fù)載： 2000KN；主缸回程力： 400KN； 主缸滑塊快進(jìn)速度： 0.08m/s ； 主缸回程速度： 0.03m/s ； 頂出缸回程速度： 0.05m/s2.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1液壓機(jī)主缸工況分析工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)最大壓力： 25MPa頂出缸頂出力： 350KN 主缸最大工進(jìn)速度： 0.006m/s 頂出缸頂出速度： 0.02m/s圖 2.1 主缸速度循環(huán)圖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)

6、生正壓力，因而滑塊在運(yùn) 動(dòng)過程中所產(chǎn)生的摩擦力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作負(fù)載，計(jì)算最大負(fù)載時(shí)可以忽略不計(jì)。液壓機(jī) 的最大負(fù)載為工進(jìn)時(shí)的工作負(fù)載。通過各工況的負(fù)載分析，液壓機(jī)主缸所受外負(fù)載包括 工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦阻力負(fù)載，即：F = Fw+ Ff + Fa(2.1 )式中：F 液壓缸所受外負(fù)載；Fw 工作負(fù)載；Ff 滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸筒之間的摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載， 啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦力負(fù)載；Fa 運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載。慣性負(fù)載 Fa 計(jì)算計(jì)算公式：Fa=G?(2.2 )g t式中:G 運(yùn)動(dòng)部件重量；2g重力加速度 9.8m/S;vt時(shí)間內(nèi)的速度變化量;t加速或減速時(shí)間，一般情

7、況取t=0.010.5so查閱相同型號(hào)的四柱液壓機(jī)資料，初步估算橫梁滑塊的重量為30KN 由液壓機(jī)所給設(shè)計(jì)參數(shù)可及：v=0.08m/s，取t=0.05s，代入公式 2.2 中。即：30000N 0.08m/sFa =2?= 4898N9.8m/s0.05s(2)摩擦負(fù)載Ff 計(jì)算滑塊啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生靜摩擦負(fù)載，啟動(dòng)過后產(chǎn)生動(dòng)摩擦負(fù)載。通過所有作用在主缸上的 負(fù)載可以看出，工作負(fù)載遠(yuǎn)大于其它形式的負(fù)載。由于滑塊與導(dǎo)柱、活塞與缸體之間的摩擦力不是很大，因而在計(jì)算主缸最大負(fù)載時(shí)摩擦負(fù)載先忽略不計(jì)。(3)主缸負(fù)載 F 計(jì)算將上述參數(shù) Fa = 4898N、Fw = 2000000N 代入公式 2.1 中。即

8、:F = 2000000 + 4898 = 2004898N3)主缸負(fù)載循環(huán)圖(1)主缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表 2.1表 2.1 主缸工作循環(huán)負(fù)載工作循環(huán)夕卜負(fù)載啟動(dòng)F =f 靜 + Fa 25KN橫梁滑塊快速下行F = f 動(dòng)忽略不計(jì)工進(jìn)F =f 動(dòng) + Fw 2000KN快速回程F = f回+ F 背 400 KN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。主缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖 2.2III ICC二23000DCC6034力lxJ圖 2.2 主缸負(fù)載循環(huán)圖2.2.2 液壓機(jī)頂出缸工況分析1）頂出缸速度循環(huán)圖根據(jù)液壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)和表2.1 中頂出缸活塞行程為

9、250mm 得到頂出缸的速度循環(huán)圖如下：圖 2.3頂出缸速度循環(huán)圖2）頂出缸負(fù)載分析3,2 rn/sILL.A7二/ 宀心I主缸回程停止后，頂出缸下腔進(jìn)油，活塞上行，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性、靜摩擦力、動(dòng)摩 擦力等負(fù)載。由于頂出缸工作時(shí)的壓力遠(yuǎn)小于主缸的工況壓力，而且質(zhì)量也比主缸滑塊 小很多，慣性負(fù)載很小，計(jì)算時(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2.1 計(jì)算頂出缸的最大負(fù)載。即:F = Fw = 350000N式中:頂出缸工作循環(huán)各階段外負(fù)載如表2.2表 2.2頂出缸工作循環(huán)負(fù)載工作循環(huán)夕卜

10、負(fù)載啟動(dòng)F = F 靜 + Fa忽略不計(jì)頂出缸頂出F = = f 動(dòng) + Fw1750 KN快速退回F = f 動(dòng)+ F 背 8 KNf 動(dòng)”表示啟動(dòng)后的動(dòng)摩擦力。注：“f 靜”表示啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力,頂出缸各階段負(fù)載循環(huán)如圖 2.4150圖 2.4頂出缸負(fù)載循環(huán)圖Fw 3) 頂出力；頂出缸負(fù)載循環(huán)圖2.3 液壓系統(tǒng)原理圖擬定2.3.1 液壓系統(tǒng)供油方式及調(diào)速回路選擇液壓機(jī)工進(jìn)時(shí)負(fù)載大，運(yùn)動(dòng)速度慢，快進(jìn)、快退時(shí)的負(fù)載相對(duì)于工進(jìn)時(shí)要小很多， 但是速度卻比工進(jìn)時(shí)要快。為了提高液壓機(jī)的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的 方式。綜合考慮，液壓機(jī)采用變量泵供油，基本油路如圖2.5 所示。由于液壓機(jī)工況時(shí)

11、的負(fù)載壓力會(huì)逐步增大， 為了使液壓機(jī)處于安全的工作狀態(tài)，調(diào) 速回路采用恒功率變量泵調(diào)速回路。當(dāng)負(fù)載壓力增大時(shí)，泵的排量會(huì)自動(dòng)跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 2.6 所示。圖 2.5液壓機(jī)基本回路圖1-液壓缸 2-油箱 3-過濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥失小、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。液壓機(jī)系統(tǒng)控制原理如圖2.7 所示I | n c xI I圖 2.6 恒功率曲線圖2.3.2 液壓系統(tǒng)速度換接方式的選擇液壓機(jī)加工零件的過程包括主缸的快進(jìn)、工進(jìn)、快退和頂出缸的頂出、快速回程。采用什么樣的方式進(jìn)行速度的安全、 準(zhǔn)確換接是液壓機(jī)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。為了達(dá)到控制要求，液壓系統(tǒng)的

12、速度換接通過行程開關(guān)控制。這種速度換接方式具有平穩(wěn)、可靠、結(jié) 構(gòu)簡單、行程調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，安裝也很容易。2.3.3 液壓控制系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損1、2、6、18、15、10、11-先導(dǎo)溢流閥 1S、2S、3S-行程開關(guān) 3、7-緩沖閥 14-單向閥 4、5、8、9、12、13、16、17、19、20-電磁換向閥 21-補(bǔ)油郵箱 22- 充液閥 23、24-液壓缸 25-壓力表 F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10-插裝閥 26-變量泵 27-過濾器 28、29、30、31-梭閥圖 2.7液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)

13、原理圖2.3.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析整個(gè)液壓控制系統(tǒng)包括五個(gè)插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下：F1 、F2 組成進(jìn)油調(diào)壓回路，其中 F1 為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2 的先導(dǎo)溢流閥 2 用于調(diào)整系統(tǒng)的壓力，先導(dǎo)溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩 沖閥 3與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖；F3、F4 組成主缸 23 油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，緩沖 閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖；F5、F6 組成主缸下腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 11 用于調(diào)整主缸下腔的平衡壓力， 先導(dǎo)溢流閥 10 為主缸下腔安全閥；F7、F8 組成頂出

14、缸上腔油液三通回路，先導(dǎo)溢流閥 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，防止反壓開啟。2.3.5液壓機(jī)執(zhí)行部件動(dòng)作過程分析液壓機(jī)主缸、頂出缸工作循環(huán)過程分析如下：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，主閥開啟。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

15、塊快速下行一一電磁鐵 1Y、3Y、6Y 得電，這時(shí)插裝閥 F2 關(guān)閉，F(xiàn)3、F6 開啟，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。滑塊在自重作用下快速下行，這時(shí)會(huì)因?yàn)橄滦兴俣忍欤?泵的輸出流量來不 及填充上腔而在上腔形成負(fù)壓。充液閥 21 打開，上部油箱對(duì)上腔進(jìn)行補(bǔ)油，滑塊的快 速下行。(3)滑塊減速下行一一當(dāng)滑塊行至一定位置觸動(dòng)行程開關(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)相應(yīng)升高，充液閥 21 關(guān)閉。主

16、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 4 丫得電，閥 F4 控制腔

17、通過緩沖閥 7 及電磁換向閥 8 與油箱接通， 由于緩沖閥 7 的作用，閥 F4 緩慢開啟，主缸上腔實(shí)現(xiàn)無沖擊泄壓，保證設(shè)備處于安全 工作狀態(tài)。注：+”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)， “一”表示電磁鐵處于失電狀態(tài)。(7)主缸回程一一當(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、12丫得電，插裝閥 F2 關(guān)閉，閥 F4、F5 開啟，充液閥 21 開啟，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)，觸擊行程開關(guān)1S，全部電磁鐵失電，閥 F2 開啟，泵卸載。

18、閥 F5 將主缸下腔封閉，上滑塊停止運(yùn)動(dòng)。2)頂出缸(1)工件頂出一一當(dāng)主缸回程停止運(yùn)動(dòng)后，按下頂出按鈕，電磁鐵 2丫9Y、10Y 得 電，插裝閥 F8、F9 開啟，液壓油經(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)頂出缸退回一一按下退回按鈕，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 2.3表 2.3液壓機(jī)液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表執(zhí)行部件工況1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9

19、Y10Y11Y12Y主缸快速下行+一+工進(jìn)、加壓+一+保壓泄壓+回程一+一+一一一一一一+停止頂出缸頂出一+一一一一一一+一一退回一+一一一一一+一一+一停止2.4 液壓系統(tǒng)基本參數(shù)計(jì)算2.4.1 液壓缸基本尺寸計(jì)算1）主缸工作壓力、內(nèi)徑、活塞桿直徑的確定因液壓機(jī)的工作負(fù)載比較大，取主缸的工作壓力為P=25MP。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=2000KN 查表 2-3 ，由主缸工作壓力為 25MPa 選取 d/D 為 0.7，取液壓缸的機(jī)械效率ncm = 0.95。液壓缸受力如圖 2.8 所示。由圖 2.8 可知2 2 2D R F (D d )P244(2

20、.3)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；ncm液壓缸機(jī)械效率，一般ncm = 0.90.95。圖 2.8液壓機(jī)主缸受力簡圖4FP2d2cm11 (J2PD將參數(shù)代入公式（2.3 ），P2 忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑即:42 106ND=6mmr 327mmV3.14 25 106Pa 0.95查表 2-4，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=0.7x327 229mm同理查表 2-5，將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=220mm經(jīng)過計(jì)算液壓機(jī)主缸的

21、內(nèi)徑、活塞桿直徑分別為：D=320mm d=220mm2）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，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2.4 可知最大負(fù)載 F=350KN 查表2-3，缸工作壓力為 12MPa 選取 d/D 為 0.7，取液壓缸的機(jī)械效率ncm = 0.95。液壓缸受力如圖 2.9 所示。圖 2.9 液壓機(jī)頂出缸缸受力簡圖將參數(shù)代入公式（2.3 ），P2 忽略不計(jì)，可求得液壓缸內(nèi)徑即：D=40.35嚴(yán)3.14 12 106Pa 0.95mmr198mm查表 2-4，將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列

22、直徑，取D=200mm 那么由 d/D=0.7可以求得活塞桿直徑4d=0.7D=0.7x198138mm同理查表 2-5，將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑，取 d=140mm經(jīng)過計(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 242 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算1)主缸所需流量計(jì)算由設(shè)計(jì)參數(shù)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?(2.4)快進(jìn)時(shí)：q快進(jìn)A?快進(jìn)=_4(0.32m)20.08m/ s 6.43

23、103m3/ s385.8L/min工進(jìn)時(shí)：q工進(jìn)A ?工進(jìn)=2(0.32m)0.006m/ s 0.483310 m /s28.8L/min4快退時(shí):q快退A?快退=一(0.32m)2(0.22m)2 0.03m/s 1.27 103m3/s76.2L/min42)頂出缸所需流量計(jì)算由設(shè)計(jì)參數(shù)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 0.02m/s，快退速度為 0.05m/s，頂出缸內(nèi)徑為 200mm 活塞桿直徑為 140mm 代入公式(2.4 )，即：頂出時(shí)：快退時(shí):即:q頂出2A?頂出=(0.2m)0.02m/s 0.63 103m3/s 37.8L/m

24、inq快退A?快退二一(0.2m)2(0.14m)2 0.05m/s 0.8 103m3/ s=48L/min43)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：PPP1P(2.5)式中：Pp 液壓泵最大工作壓力；P1 執(zhí)行部件的最大工作壓力；P進(jìn)油路中的壓力損失，對(duì)于簡單的系統(tǒng)，取0.20.5MPa,對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，取 0.5 1.5MPa本液壓機(jī)執(zhí)行部件的最大工作壓力 P 仁 25MPa 進(jìn)油路中的壓力損失，取P=0.5MPa。代入公式(2.5 )可求得泵的工作壓力。

25、即：PP25 0.525.5MPa通過計(jì)算，泵的工作壓力 Pp=25.5MPa 該壓力是系統(tǒng)的靜壓力，而系統(tǒng)在各種工礦 的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力有時(shí)會(huì)超過靜壓力。此外，為了延長設(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=1.25x25.5MPa 31.9MPa(2)液壓泵最大流量計(jì)算通過對(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(2.6)計(jì)算得到。qPKL(q)max(2.6)式中:qp液壓泵的最大流量；KL液壓系統(tǒng)

26、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(2.6 )中，即：qP1.2 385.8L/min463L/min(3)液壓泵規(guī)格選擇查表 5-17，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：排量：250mm/r ;額定壓力：32MPa;額定轉(zhuǎn)速：1000r/mi n ；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/rx1000r/min=250L/min，而泵實(shí) 際所需的最大流量 q

27、p=463L/min，液壓機(jī)出現(xiàn)供油不足，快進(jìn)無法實(shí)現(xiàn)。為了滿足液壓 機(jī)的正常快進(jìn)，必須在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱。2.4.3 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 功率最大的工況來確定，因此要分別計(jì)算主缸、頂出缸各工況消耗的功率。功率計(jì)算公式如下：Pp?qpP= 匕(2.7)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；n-液壓泵的總效率，取n=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

28、輸出油量不能滿足滑 塊的快速下行?？爝M(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2.2 可及，工進(jìn)時(shí)主缸最大負(fù)載為2000KN 無桿腔面積A 二(0.32m)20.08 卅，進(jìn)油回路壓力損失取 P=0.5MPa 則液壓泵的壓力 Pp 由公4式(2.8 )計(jì)算。PPFP(2.8)A即：6PP-5 105Pa 25.5 106Pa0.08m將PP25.5 106Pa、qP=28.8L/min、n=0.7 代入公式(2.7 )中，求得工進(jìn)功率由圖 2.2 可知，快退負(fù)載為 400KN,A - (0.32m)2

29、(0.22m)0.054m2，取進(jìn)油4回路壓力損失取P=0.5MPa 代入公式(3.8 )，求得泵的壓力Pp。即：400 103N56PP25 10 Pa 6.9 10 Pa0.054m將PP6.9為：106Pa、qp=76.2L/min、n=0.7 代入公式(2.7 )中，求得快退功率即P 6.9肌76久/聞納12.5KW60 0.72)頂出缸各工況功率計(jì)算(1)頂出功率為：(3)快退功率25.5MPa28.8L/min60 0.7KW17.5KW由頂出缸負(fù)載循環(huán)圖2.4 可及，頂出時(shí)主缸最大負(fù)載為350KN 無桿腔面積A二（0.20m）20.032 叭 進(jìn)油回路壓力損失取P=0.5MPa

30、那么液壓泵的壓力 Pp 可4由公式（2.8 ）計(jì)算。即:將PP11.4 106Pa、qP=37.8L/min、n=0.7 代入公式（2.7 ）中，求得工進(jìn)功率即為:114MPa37L/minKW 10.3KW60 0.7（2）回程功率頂出缸回程時(shí)，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 12-12，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：丫180M-4其它技術(shù)參數(shù)

31、為：額定功率：18.5KW ;滿載轉(zhuǎn)速：1470r/mi n。2.4.4 液壓元件的選擇表 2.4 液壓兀件明細(xì)表序號(hào)液壓元件名稱元件型號(hào)額定流量（L/min ）1溢流閥YEF3-E25B1202溢流閥YEF3-E20B1204電磁換向閥34F3P-E16B805電磁換向閥24F3-E16B806溢流閥YEF3-E25B120PP0.35 106N20.032m565 10 Pa 11.4 10 Pa8電磁換向閥24F3-E16B809電磁換向閥24F3-E16B8010溢流閥YEF3-E25B12011溢流閥YEF3-E20B12012電磁換向閥34F3O-E16B8013電磁換向閥24F3

32、-E16B8014單向閥AF3-Eb20B10015溢流閥YEF3-E25B12016電磁換向閥24F3-E16B8017電磁換向閥24F3-E16B8018溢流閥YEF3-E25B12019電磁換向閥24F3-E16B8020電磁換向閥24F3-E16B8022充液閥YAF3-Ea20B15025壓力表KF3E6L24026變量泵250YCY14-1B25027過濾器WU-250X180F2502.5 液壓系統(tǒng)零部件設(shè)計(jì)2.5.1 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)通過 2.341 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

33、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S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縫鋼管制造， 主缸缸體材料選用無縫鋼管 45液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 Ra0.40.8 卩 m 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；缸體內(nèi)表面母線的直線度500m*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不大于 0.04mm 如果缸體與端蓋采用螺紋 連接，螺

34、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：PyD（2.9 ）式中：s液壓缸壁厚（m ；D 液壓缸內(nèi)徑（m）;Py實(shí)驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.251.5 ）倍；（T缸筒材料的許用應(yīng)力。鍛鋼：（T=110120MPa ;鑄鋼：（T=100110MPa ;高強(qiáng)度鑄鐵：（T =60MPa ;灰鑄鐵：（T =25MPa ;無縫鋼管：c=100110MPa。主缸壁厚S計(jì)算，將 D=0.32m ; c= 110MPa ; Py=1.4X25.5MPa=35.7MPB 弋入公式（2.9 ）中，即:液壓缸缸體的外徑 D 外計(jì)算公式如下:D 外D+2S將參數(shù)代入公式（2.10），即:D 夕

35、卜0.32m+ 0.104m= 0.426m外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D 外=430mm3）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35.7MPa 0.32m2 110MPa0.052m(2.10)料選用 35 鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式如下:t0.433D2J(2.11)式中:t 缸蓋的有效厚度（m）；D2缸蓋止口直徑；c缸蓋材料許用應(yīng)力即：圓整后取缸蓋厚度 t=60mm4）主缸最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo) 向長度，用 H 表示。如果導(dǎo)向長度太小，會(huì)因?yàn)?/p>

36、間隙引起的撓度而使液壓缸的初始撓度 增大，影響液壓缸的穩(wěn)定工作。一般而言，液壓缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)該滿足如下要求：20 2導(dǎo)向長度如圖 2.10 所示0.433 22035.7MPa100MPa0.057m(2.12)HL式中：L液壓缸的最大行程；D液壓缸的內(nèi)徑。由表 1.1 可知主缸的最大行程 H=700m，液壓缸內(nèi)徑 D=320mr 代入公式（2.12）中,求主缸的最小導(dǎo)向長度。即：700mm320mmH195mm20 2為了保證最小導(dǎo)向長度 H,不應(yīng)過分增大11和 B 的大小，必要時(shí)可以在缸蓋和活塞之間增加一個(gè)隔套來增加最小導(dǎo)向長度。隔套的長度C 可有公式（2.13）求得，即：式中：B活塞

37、的寬度，一般取 B= （0.61.0 ） D;C H1(l1B)2(2.13)圖 2.10 主缸導(dǎo)向長度簡圖HL11缸蓋滑動(dòng)支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的不同有不同的算法，當(dāng) D 80mn 時(shí)，取丨1= （0.6 1.0 ） d。5）主缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定活塞制造材料一般選用灰鑄鐵（HT150、HT200）、當(dāng)缸體內(nèi)徑較小時(shí)，整體式結(jié)構(gòu)的 活塞選用 35 鋼、 45 鋼。主缸活塞選用灰鑄鐵 HT200。活塞制造時(shí)外圓柱表面的粗糙度為 Ra0.81.6 卩 m 外徑圓度、圓柱度不大于外徑 公差的一半；外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半； 端面對(duì)軸線垂直度在直徑 1

38、00mm上不大于 0.04mm 外徑用橡膠密圭寸圈密圭寸的公差配合取 f7f9 ,內(nèi)孔與活塞桿 的配合取H8/f7 ?；钊麑挾认禂?shù)取 0.8，即活塞的寬度 B=0.8D=0.8x320mm=256mm 圓整后取活塞寬 度B=260mm。查表 2-1 01,液壓機(jī)主缸工況時(shí)的壓力大，泄漏量也會(huì)隨壓力成正比升高，因此密 封圈選用丫形密封圈，這種密封圈能承受的大的工作壓力，泄漏量小。6）主缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用 35 鋼、 45 鋼的無縫鋼管；實(shí) 心結(jié)構(gòu)選用 35 鋼、 45 鋼。主缸活塞桿選用 45 鋼?；钊麠U制造時(shí)外圓柱面粗糙度為 Ra0.

39、40.8 卩 m 熱處理要求調(diào)質(zhì) 2025HRC 外 徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在 500mm不大于 0.03mm 活塞桿與導(dǎo)向套之間的配合公差采用 H8/f7 ，與活塞連接的配合公差采用 H7/g6。由滑塊的行程，確定活塞桿的長度 L 桿=1250mm7）主缸長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。 缸體的外形尺寸還應(yīng)考慮 兩端端蓋的厚度，總體而言，液壓缸缸體的長度 L 不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030 倍， 即：L（ 2030） D。由主缸行程為 700mm 活塞寬度為 260mm 缸蓋厚度為 60mm 通過計(jì)算可知，主缸 的長度取 L 缸=

40、1080mm8）活塞桿穩(wěn)定性校核活塞桿工作中主要受壓，當(dāng)液壓缸的支承長度 Lb（1015）d 時(shí)，必須對(duì)活塞桿的 彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d 為活塞桿直徑。通過計(jì)算可知，Lb 的最大值不可能大于 L 桿+L 缸=2330mm 而（10 15）d=25003750mm將參數(shù)代入 Lb（1015）d 中，比較后 Lbv（1015）d，活塞桿滿足使用要求，工 作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。9）主缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）缸體與端蓋的連接形式查表 2-71，缸體與端蓋的連接形式通常有法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接等形式。由于液壓機(jī)工況時(shí)缸體內(nèi)的壓力很大, 用法蘭形式。所以缸體與端蓋的連接方式選(2)活塞桿與活塞的連接形

41、式查表 2-8，活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)有整體式結(jié)構(gòu)、螺紋連接、半環(huán)連接、錐銷 連接等連接形式。主缸活塞與活塞桿的連接選用螺紋連接形式。(3)活塞桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式活塞桿的導(dǎo)向部分包括端蓋、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 一般安裝在密圭寸圈的內(nèi)側(cè)，有利于導(dǎo)向套的潤滑。(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)，會(huì)產(chǎn)生液 壓沖擊，甚至活塞與缸筒端蓋會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生， 在行程末端 要設(shè)置緩沖裝置。一般緩沖裝置有環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置、可調(diào)節(jié)流緩沖裝置、三角槽式節(jié)流緩沖裝置。大型液壓缸需要有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度， 這樣需要設(shè)置排氣裝置

42、，防止空氣在傳動(dòng)時(shí)對(duì) 系統(tǒng)傳動(dòng)精度有影響。排氣閥安裝在液壓缸兩端的最高處，雙作用液壓鋼需要設(shè)兩個(gè)排 氣閥。主缸如圖 2.11 所示：2.5.2液壓機(jī)頂出缸設(shè)計(jì)1）頂出缸缸體材料選擇及制造技術(shù)要求頂出缸工作時(shí)的最大工作壓力為 12.5MPa,比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工 作，缸體材料也選用無縫鋼管 45。缸體的制造要求應(yīng)該滿足液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra0.40.8 卩 m 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；缸體內(nèi)表面母線的直線度 500mm 長度之內(nèi)不大于 0.03mm 缸體端面對(duì)軸線的垂直度在直徑每 100mmh 不大于 0.04mm2）頂出缸壁厚的確定將

43、D=0.2m ; （T= 110MPa ; Py=1.3x12.5MPa=16.25MPa 代入公式（2.9 ）中， 即：將 D=0.2m ;取3=0.02m 代入公式（2.10 ）, 即:D 夕卜0.2m+ 0.04m= 0.24m外徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑系列后，取主缸缸體外徑D 外=240mm3）頂出缸缸蓋材料、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。頂出缸缸蓋材料選用 35 鋼，缸蓋厚度計(jì)算公式見（2.11 ）:即:取缸蓋厚度 t=25mm4）頂出缸最小導(dǎo)向長度的確定由表 2.1 可知頂出活塞行程 L=250mm 頂出缸內(nèi)徑 D=200mm 代入

44、公式（2.12），即:20圖 2.11 主缸16.25MPa0.2m2 110MPa0.015m0.433 14516.25MPa100MPa0.025m250mm200mm112.5mm5） 頂出缸活塞材料、技術(shù)要求、外形尺寸及密封方案的確定 頂出缸活塞選用灰鑄鐵HT200。頂出缸活塞外圓柱表面的粗糙度為 Ra0.81.6 卩 m 外徑圓度、圓柱度不大于外徑 公差的一半； 外徑對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)不大于外徑公差的一半； 端面對(duì)軸線垂直度在直徑 100mm上不大于 0.04mm 外徑用橡膠密圭寸圈密圭寸的公差配合取 f7f9 ,內(nèi)孔與活塞桿 的配合取H8/f7 。計(jì)算活塞寬度時(shí)區(qū)寬度系數(shù)為 0.8

45、，即活塞的寬度 B=0.8D=0.8x200mm=160mm 取 活塞寬度 B=160mm。查表 2-10,液壓機(jī)頂出缸工況時(shí)的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用O 形密圭圈。6）頂出缸活塞桿材料、技術(shù)要求及長度確定活塞桿有空心和實(shí)心兩種結(jié)構(gòu)形式?？招臅r(shí)一般選用35 鋼、 45 鋼的無縫鋼管；實(shí)心結(jié)構(gòu)選用 35 鋼、 45 鋼。頂出缸活塞桿選用 35 鋼。活塞桿外圓柱面粗糙度為 Ra0.40.8 卩 m 熱處理要求調(diào)質(zhì) 2025HRC 外徑圓度、 圓柱度不大于直徑公差的一半；外徑表面直線度在 500mm不大于 0.03mm 活塞桿與 導(dǎo)向套之間的配合公差采用 H8/f7，與活塞連接的配合公差采

46、用 H7/g6。由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長度L 桿=705mm7）頂出缸長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。 缸體的外形尺寸應(yīng)考慮兩 端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長度 L 不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030 倍，即：L （20 30） D。由主缸行程為 250mm 活塞寬度為 160mm 缸蓋厚度為 25mm 通過計(jì)算可知，主缸 的長度取 L 缸=650mm8）活塞桿穩(wěn)定性校核當(dāng)液壓缸的支承長度 Lb （1015）d 時(shí)，應(yīng)該對(duì)活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進(jìn)行校核,d 為活塞桿直徑。通過計(jì)算可知，Lb 的最大值不可能大于 L 桿+L 缸=1355mm 而（10 15）

47、d=2000 3000mm。將參數(shù)代入 Lb（1015）d 中，比較后 Lbv（1015）d，活塞桿滿足使用要求，工 作時(shí)不會(huì)失穩(wěn)。頂出缸如圖 2.12 所示：圖 2.12 頂出缸2.5.3液壓油管選擇液壓傳動(dòng)中裝置中，常用的液壓油管有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。鋼 管承受的壓力高，彎曲半徑不能太小，彎制時(shí)比較困難。對(duì)于高壓系統(tǒng)液壓油管一般選用無縫鋼管；紫銅管承受的工作壓力一般在6.310MPa 紫銅管加熱軟化后可進(jìn)行彎曲，比鋼管容易彎制，價(jià)格昂貴，抗振性較弱；尼龍管主要用于低壓系統(tǒng)；塑料管承受 的工作壓力比較小，一般用于液壓系統(tǒng)的回油路中；膠管有高壓管和低壓管兩種，而者的區(qū)別在于骨架

48、組成不同。高壓膠管是鋼絲編制體或鋼絲纏繞為骨架， 可用于較高的油 路中。低壓膠管的組成骨架是麻線或棉線編制體，多用于壓力較低的油路中。通過液壓機(jī)主缸、頂出缸工作壓力的計(jì)算可知，主缸的最大工作壓力約為 25.5MPa, 頂出缸的工作壓力約為 12.5MP&查表 6-1、6-5，主缸工作壓力較高，油管選用 無縫鋼管，頂出缸油路油管選用高壓膠管。油管的內(nèi)徑可由公式(2.14 )求得(2.14)式中:d油管內(nèi)徑(mm)；q 油路通過最大流量(L/min)；油管中允許流速 m/s1)主缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算進(jìn)油油管內(nèi)徑Di確定：主缸快進(jìn)所需流量q=385.8L/min，而泵的額定流量q=250L/m

49、in,取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即：圓整后，查表 6-1，取D140mm，壁厚 t=5mm回油油管內(nèi)徑d1確定：主缸快退所需流量 q=76.2L/min，取油管允許流速 =4m/s，代入公式(2.14)，即:圓整后，查表 6-1，取d125mm，壁厚 t=4.5mmo2)頂出缸液壓油管內(nèi)徑計(jì)算進(jìn)油油管內(nèi)徑D2確定：頂出缸頂出所需流量q=37.8L/min，取油管允許流速=4m/s，代入公式(2.14)，即:圓整后，查表 16.5-13，取D216mm回油油管內(nèi)徑d2確定：頂出缸回程所需流量 q=48L/min，取油管允許流速 =4m/s，代入公式(2.14)，即:d24.

50、648L/min16mm；4m/ s圓整后，查表 16.5-1，取d216mm。Di4.6250L/m4m/ s36.3mm4.676.2L/min4m / s20.1mmD24.637.8L/mA 4m/s14.2mm2.5.4液壓油箱設(shè)計(jì)液壓油箱主要作用是貯存液壓油、 分離液壓油中的空氣和雜質(zhì)，同時(shí)還起到散熱的作用1) 油箱有效容積的確定 液壓油箱根據(jù)系統(tǒng)壓力的不同， 有效容積的確定也不一樣。 為了防止液壓油從油箱 中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)該超過液壓油箱高度的80%。低壓、中壓、高壓系統(tǒng)油箱的有效容積 V 確定算法如下：低壓系統(tǒng)(P 2.5MPa)：v=(24)qP(2.

51、15)中壓系統(tǒng)(P 6.3MPa)：v=(6 12)qP(2.17)式中：v液壓油箱有效容積；qP液壓泵額定流量。液壓機(jī)屬于高壓系統(tǒng)，油箱的有效容積可由公式 (2.17) 求出，即：V=9qP=7X250L =1750L2) 油箱外形尺寸確定油箱的有效容積確定后，液壓油箱外形尺寸長、寬、高的比值一般為：1:1:11:2:3。為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時(shí)，可適當(dāng)增大油箱的容積。 液壓油箱的外形尺 寸為：長x寬x高=1000 x760 x690(mm)b3) 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓油箱材料一般選用 Q235Affl板，通過焊接的方式連接。油箱的結(jié)構(gòu)組成一般包 括隔板、吸油管、回油管、頂蓋、清洗

52、孔、油面指示、吊鉤、加熱與冷卻裝置等。隔板主要是為了增加液壓油的流動(dòng)時(shí)間， 除去沉淀的雜質(zhì)，分離清除水和空氣， 調(diào) 節(jié)溫度，吸收液壓油壓力波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。吸油管前應(yīng)設(shè)有過濾器， 過濾器與箱底間的距離應(yīng)不小于 20mm 吸油管應(yīng)插入液 面以下，防止吸油時(shí)吸入空氣， 使空氣混入系統(tǒng)； 回油管出口有直口、 斜口、彎管直口、 帶擴(kuò)散器的出口等形式，一般采用 45斜口。為防止液面波動(dòng)，可在出口設(shè)擴(kuò)散器或?qū)⒒赜凸懿迦胍好嬉韵拢话憔嚯x 油箱底面的距離大于 300mm 為了不讓進(jìn)油、回油相互影響，用隔板將其隔開，兩管的 斜口方向還應(yīng)一致，而不是相對(duì)。頂蓋用于安裝液壓泵、閥組、動(dòng)力裝置、空氣濾清器。泵和

53、動(dòng)力裝置安裝時(shí)底座應(yīng) 該與頂蓋分開，另外制做。頂蓋與油箱要有好的密封性，防止泄漏的油液直接進(jìn)入油箱而污染油液；清洗孔用于清洗油箱內(nèi)的角落和取出油箱內(nèi)的元件；油面指示用于油箱內(nèi)最高、最低油位；吊鉤方便裝配和搬運(yùn)。2.6 液壓系統(tǒng)安全穩(wěn)定性驗(yàn)算2.6.1液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算四柱液壓機(jī)執(zhí)行部件有主缸和頂出缸， 主缸的進(jìn)、回油管直徑分別為：40mm 25mm頂出缸的進(jìn)、回油管直徑分別為 16mm 16mm 液壓油選用 L-HL32 液壓油，15C時(shí)該油3液的運(yùn)動(dòng)粘度150cst 1-5cm2/s,油液密度92kg/m。1)主缸各工況時(shí)的壓力損失驗(yàn)算(1)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路、回油路的壓力損失工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件最大

54、速度為 0.006m/s，工進(jìn)時(shí)最大流量為 28.8L/min，則液壓油在油管中的流速v為:管道流動(dòng)雷諾數(shù)Re1為V|d38.2 4.0101.9V1qd2434 28.8 103.14 4.02cm / min2293cm/min38.2cm/sRe1v230市.736。進(jìn)75v1.5油管長度為 8m 沿程壓力損失R為:R0.736824.0 10920 0.38222Pa0.01 106Pa閥的壓力損失 P閥0.05 106Pa ;那么進(jìn)油路總的壓力損失Pa為:6P進(jìn)=P1+P閥=(0.01100.05 10 )Pa 0.06 10 Pa工進(jìn)時(shí)回油管的最大流量q回為:回油管中液壓油的流速V

55、2為:管長度為 6m,沿程壓力損失P2為:閥的壓力損失P閥0.05 106Pa ;調(diào)速閥壓力損失 P調(diào)0.5 106Pa ;那么回油路 總的壓力損失P回為:6 6 6P回=P2+P閥+P調(diào)=(0.02 100.05 100.5 10 )Pa=0.57 10 Pa泵的出口壓力PP為:AAq(0.3220.222)4-0.3224q回28.8L/min15.2L/minV2帶234 15.2 10/ .廠cm/min3.14 2.521891cm/ min31.5cm/s管道流動(dòng)雷諾數(shù)Re2為RV2dRe231.51.5藥52.5Re2V2300,油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流,沿程阻力系數(shù)75Re 27

56、51.4。進(jìn)油52.52V2F22丄？1.4d 282.5 102920 0.315Pa 0.02 106Pa(2)快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失主缸快進(jìn)時(shí)由于供油不足，泵口的壓力很??；快退時(shí)的負(fù)載為400kN,與工進(jìn)時(shí)的 負(fù)載 2000kN 相比要小，這樣回路中的壓力損失比工進(jìn)時(shí)要小，泵的出口壓力也比工進(jìn) 時(shí)小，具體驗(yàn)算過程從略。PPcmA12 1060.950.054 0.57 1060.10240.06106Pa42)頂出缸各工況時(shí)的壓力損失驗(yàn)算(1) 工件頂出時(shí)進(jìn)油路、回油路的壓力損失頂出缸頂出速度為 0.02m/s， 需要的最大流量為 37.8L/min ,進(jìn)油管直徑 D=16mm 則液壓油

57、在油管中的流速v,為：q 4 37.8 103v,廠cm/min 18810cm/min.23.14 1.64 5d4管道流動(dòng)雷諾數(shù) Re1為3q回4 38.76 10,.v22cm / m in313.5cm/sRe1v1dv型 3334.41.5Re1v2300,油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流,沿程阻力系數(shù)75Re175一0.23。進(jìn)334.44油管長度為 6m,沿程壓力損失 R 為:閥的壓力損失 R閥0.05 106Pa ;那么進(jìn)油路總的壓力損失P進(jìn)為:6 6 6P=R+ R閥=(0.39 100.05 10 )Pa 0.44 10 Pa回油管直徑 D=16mm 工進(jìn)時(shí)回油管的最大流量q回為：_

58、d23.14 1.62V1丄？-0.23d 21.6 106_ 920 3.135226Pa 0.39 10 Pa4回油管中液壓油的流速v2為:Aq-(0.220.142)40.22437.8L/ min19.3L/min37.8cm/min 160cm/s管長度為 5m 沿程壓力損失P2為:閥的壓力損失 P閥0.05 106Pa ;調(diào)速閥壓力損失 P調(diào)0.5 106Pa ;那么回油路 總的壓力損失P回為：P回=P2+P閥+P調(diào)=(0.16 1060.05 1060.5 106)Pa 0.71 106Pa泵的出口壓力PP為: 9.6MPa(2) 快進(jìn)、快退時(shí)的壓力損失壓力比頂出時(shí)要小，具體驗(yàn)算

59、過程從略。通過對(duì)主缸、頂出缸各工況的壓力損失驗(yàn)算可知， 液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)及元件參數(shù) 選擇滿足要求2.6.2 液壓系統(tǒng)溫升驗(yàn)算對(duì)液壓壓力機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)溫升驗(yàn)算，只要驗(yàn)算發(fā)熱量最大的那個(gè)工況就可行。液壓缸 各工況輸入功率 P輸入前面計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)已經(jīng)計(jì)算出，現(xiàn)在只要計(jì)算液壓缸各工況的 輸出功率P輸出。主缸工進(jìn)時(shí)輸入、輸出功率分別為：管道流動(dòng)雷諾數(shù) Re2為RV2dRe2 -V160 1.61.5171Re2V2300,油液在管道內(nèi)流動(dòng)為層流，沿程阻力系數(shù)75751710.44。進(jìn)油0.441.6 1022920 1.62Pa0.16 106PaPP60.35100.950.02040.711060

60、.040.44 106Pa頂出缸回程時(shí)只有摩擦負(fù)載存在,比頂出負(fù)載 350kN 要小，因此回程時(shí)液壓泵口的P22V22A1P輸入=17.5kwP輸出=Fv=2000kNX 0.006m/s=12kw工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率 = F輸入-P輸出=17.5-12=5.5kw主缸快退時(shí)輸入、輸出功率分別為：P輸入=12.5kwP輸出=Fv=400kNX 0.03m/s=12kw快退時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱功率 = F輸入-P輸出=12.5-12=0.5kw頂出缸的工況壓力比主缸小，系統(tǒng)的溫升功率不會(huì)超過主缸的溫升功率，這里就不對(duì)頂出缸溫升功率進(jìn)行具體計(jì)算了。通過計(jì)算可知，主缸的最大發(fā)熱功率為5.5kw。系統(tǒng)溫升 T計(jì)算公式如下