五金制釘機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【9張CAD圖紙+PDF圖】

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After the design fully meets the demands of the subject.Key Words: metal nail-making machine, hydraulic design, structural design目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第1章 概述61.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況61.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及組成部分61.2.1 液壓傳動(dòng)的工作原理61.2.2 液壓傳動(dòng)的組成部分71.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)81.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求91.4.1 設(shè)計(jì)步驟91.4.2 明確設(shè)計(jì)要求9第2章 制釘機(jī)總體結(jié)構(gòu)與液壓原理設(shè)計(jì)102.1主機(jī)的功能結(jié)構(gòu)102.2 工作原理112.3課題設(shè)計(jì)要求13第3章 制釘機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)133.1切斷液壓缸的主要參數(shù)133.2 鐓粗液壓缸的主要結(jié)參數(shù)133.3活塞桿強(qiáng)度計(jì)算143.4液壓缸活塞的推力及拉力計(jì)算153.4.1切斷液壓缸153.4.2 鐓粗液壓缸163.4活塞桿最大容許行程163.5液壓缸內(nèi)徑及壁厚的確定173.5.1液壓缸內(nèi)徑計(jì)算173.5.2液壓缸壁厚計(jì)算173.6液壓缸筒與缸底的連接計(jì)算183.7 缸體結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)193.7.1缸體端部連接結(jié)構(gòu)193.7.2缸體材料193.7.3缸體技術(shù)條件203.8 活塞結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)203.8.1活塞與活塞桿的聯(lián)接型式203.8.2活塞的密封203.8.3活塞的材料213.8.4活塞的技術(shù)要求213.9活塞桿結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)213.9.1端部結(jié)構(gòu)213.9.2端部尺寸213.9.3活塞桿結(jié)構(gòu)223.9.4活塞桿的技術(shù)要求223.10活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵223.10.1導(dǎo)向套223.10.2活塞桿的密封與防塵233.11 缸蓋的材料23第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)244.1系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)244.2 液壓執(zhí)行元件的配置244.3 負(fù)載分析計(jì)算244.4 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇254.4.1液壓泵的最大工作壓力264.4.2計(jì)算液壓泵的最大流量264.4.3選擇液壓泵的規(guī)格274.4.4計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī)284.5其他液壓元件的選擇284.5.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇284.5.2油管的選擇294.5.3 油箱及其輔件的確定304.6 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算31第5章 切斷夾緊裝置、機(jī)架的設(shè)計(jì)325.1 機(jī)架的基本尺寸的確定325.2 架子材料的選擇確定335.3 主要梁的強(qiáng)度校核33參考文獻(xiàn)36總 結(jié)37致 謝38第1章 概述1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一門新技術(shù)，但如從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。本世紀(jì)的60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用。液壓傳動(dòng)在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，例如，國(guó)外今日生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。因此采用液壓傳動(dòng)的程度現(xiàn)在已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績(jī)。我國(guó)的液壓工業(yè)開始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對(duì)西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。1.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及組成部分1.2.1 液壓傳動(dòng)的工作原理 驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過(guò)開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，則壓力管中的油將經(jīng)過(guò)開停閥、節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸右腔，推動(dòng)活塞和工作臺(tái)向左移動(dòng)，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。工作臺(tái)的移動(dòng)速度是由節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。為了克服移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對(duì)溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉(zhuǎn)換成往外的狀態(tài)下，壓力管中的油液將經(jīng)開停閥和回油管排回油箱，不輸?shù)揭簤焊字腥?，這時(shí)工作臺(tái)就停止運(yùn)動(dòng)。從上面的例子中可以得到：1） 動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力的。2）液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力，它與利用液體動(dòng)能的液力傳動(dòng)是不相同的。3）壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，因此液壓傳動(dòng)和液壓控制常常難以截然分開。1.2.2 液壓傳動(dòng)的組成部分液壓傳動(dòng)裝置主要由以下四部分組成：1）能源裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見(jiàn)的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2）執(zhí)行裝置把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。3)制調(diào)節(jié)裝置對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動(dòng)力，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場(chǎng)中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的12%左右。2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)500次/min，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1000次/min。3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。4） 液壓傳動(dòng)易于自動(dòng)化，這是因?yàn)樗鼘?duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動(dòng)控制結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動(dòng)作，接受遠(yuǎn)程控制。5） 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長(zhǎng)期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過(guò)熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無(wú)法辦到的。液壓件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。6） 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動(dòng)性。7） 用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：1） 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。2） 液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長(zhǎng)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。3） 液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。5） 液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源。6） 液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因?？偟恼f(shuō)來(lái)，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的，它的一些缺點(diǎn)有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。1.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。1.4.1 設(shè)計(jì)步驟液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。1）確定液壓執(zhí)行元件的形式；2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；3）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；4）選擇液壓元件；5）液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；1.4.2 明確設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。1）主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；2）液壓系統(tǒng)要完成哪些動(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；3）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度；4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；5）對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；6）自動(dòng)化程序、操作控制方式的要求；7）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；8）對(duì)效率、成本等方面的要求。第2章 制釘機(jī)總體結(jié)構(gòu)與液壓原理設(shè)計(jì)2.1主機(jī)的功能結(jié)構(gòu)隨著射釘槍在包裝、廣告裝飾及家具制造、制鞋行業(yè)的廣泛運(yùn)用，作為其“子彈”的排釘?shù)男枨蟠罅吭黾印?排釘?shù)闹圃爝^(guò)程：a. 壓線將一定直徑、一定強(qiáng)度的鐵絲在壓輥機(jī)上壓扁； b. 排線將若干條（一般為80150條）壓扁的鐵線拉直并排在一起； c. 并線將排好的線用粘合劑粘合在一起并烘干，成為板料； d. 制釘將板料送到制釘機(jī)上成型。液壓傳動(dòng)的制釘機(jī)主要由垂直切斷夾緊和水平鐓粗兩個(gè)液壓缸和送料機(jī)構(gòu)、氣缸驅(qū)動(dòng)的推料機(jī)構(gòu)組成。制釘機(jī)共有6道工序：第一工序：送料。送料機(jī)構(gòu)將板料送到切斷液壓缸下方； 第二工序：切料夾緊。切斷液壓缸帶動(dòng)切斷模及夾緊裝置下降，將板料切斷并夾緊，為下一工序作準(zhǔn)備； 第三工序：鐓粗。鐓粗液壓缸帶動(dòng)鐓頭前進(jìn)，將板料頭部鐓粗成為釘頭； 第四工序：鐓粗退回。鐓粗液壓缸帶動(dòng)鐓頭退后，離開釘頭。 第五工序：切斷退回。切斷液壓缸上升，離開板料； 第六工序：推料。推料氣缸動(dòng)作，將成品推出模具。1-垂直切斷液壓缸； 2-水平鐓粗液壓缸； 3-鐓頭；4-推料結(jié)構(gòu)； 5-板料； 6-切斷夾緊裝置圖2.1 制釘機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2.2 工作原理制釘機(jī)的液壓系統(tǒng)的油源為定量液壓泵（葉片泵），其最高工作壓力由溢流閥設(shè)定，二位二通電磁換向閥用于控制液壓泵的卸荷和供油。系統(tǒng)的執(zhí)行器為切斷液壓缸和鐓粗液壓缸，其中切斷液壓缸和鐓粗液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向均采用電磁換向閥作為導(dǎo)閥的液控順序閥控制。切斷液壓缸進(jìn)回油路中并聯(lián)的順序閥和單向閥用于該缸差動(dòng)反饋連接，液控順序閥在缸差動(dòng)時(shí)關(guān)閉回油路，在非差動(dòng)時(shí)，提供回油路。鐓粗液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥起背壓作用。系統(tǒng)中壓力繼電器作為電磁鐵通斷電的發(fā)信裝置，控制電磁換向閥的換向動(dòng)作。壓力表及其開關(guān)分別用于調(diào)整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器的動(dòng)作壓力時(shí)的顯示和觀測(cè)。制釘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理如圖2.2，系統(tǒng)的油源為定量液壓泵（葉片泵），其最高工作壓力由溢流閥2設(shè)定，二位二通電磁換向閥用于控制液壓泵的卸荷和供油。系統(tǒng)的執(zhí)行器為切斷液壓缸和鐓粗液壓缸，其中切斷液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用電磁換向閥14作為導(dǎo)閥的液控順序閥5、6、7控制；而鐓粗液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向采用電磁換向閥15作為導(dǎo)閥的液控順序閥9、10、11控制。切斷液壓缸進(jìn)回油路中并聯(lián)的順序閥12和單向閥13用于該缸差動(dòng)反饋連接，液控順序閥4在缸差動(dòng)時(shí)關(guān)閉回油路，在非差動(dòng)時(shí)，提供回油路，所以閥4的調(diào)壓值應(yīng)高于閥12的調(diào)壓值。鐓粗液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥8起背壓作用。系統(tǒng)中壓力繼電器17和19作為電磁鐵通斷電的發(fā)信裝置，控制電磁換向閥的換向動(dòng)作。壓力表及其開關(guān)3、16、18分別用于調(diào)整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器17、19的動(dòng)作壓力時(shí)的顯示和觀測(cè)。圖2.2 制釘機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)及原理如下：a. 切斷液壓缸下降。此時(shí)換向閥14工作在左位。壓力油經(jīng)6流入上腔，推動(dòng)活塞下降，使順序閥12打開，構(gòu)成差動(dòng)回路。下降到行程終點(diǎn)時(shí)，由于切斷模接觸到釘板使活塞負(fù)載增大，閥4打開，下腔壓力油經(jīng)4流回油箱。 b. 鐓粗液壓缸前進(jìn)。切斷時(shí)油壓繼續(xù)上升，繼電器17動(dòng)作，使換向閥15右位得電，壓力油經(jīng)順序閥10進(jìn)入鐓粗液壓缸右腔，推動(dòng)活塞前進(jìn)，左腔油經(jīng)閥8回油箱。 c. 鐓粗和切斷液壓缸上升、鐓粗液壓缸后退。鐓粗釘頭時(shí)油路中壓力上升，使繼電器19動(dòng)作，換向閥14轉(zhuǎn)向右位，換向閥15轉(zhuǎn)為左位，使切斷缸上升、鐓粗缸后退。 d. 停止。上升行程開關(guān)和后退行程開關(guān)分別使換向閥14、15回到中位，切斷液壓缸、鐓粗液壓缸停止動(dòng)作。2.3課題設(shè)計(jì)要求 主要技術(shù)參數(shù)：液壓系統(tǒng)工作壓力8-16MPa； 切斷剪力165.64kN； 鐓粗力166.84kN; 每根金屬線的直徑為1.6mm, 每分鐘循環(huán)次數(shù)86次。 第3章 制釘機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 制釘機(jī)的工作機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)液壓缸來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。3.1切斷液壓缸的主要參數(shù)預(yù)選切斷液壓缸的設(shè)計(jì)壓力=16Mpa。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到切斷液壓缸下行時(shí)，滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計(jì)算出切斷液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 (3.1)切斷液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑） (3.2)按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值D=125mm=12.5cm。根據(jù)快速下行和快速上升的速度比確定活塞桿直徑d：由于 d=0.732D=0.732=91.5mm取標(biāo)準(zhǔn)值d=90mm=9cm。從而可算得切斷液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的實(shí)際有效面積為 (3.3)3.2 鐓粗液壓缸的主要結(jié)參數(shù)要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無(wú)桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，即。為了防止在墩粗時(shí)滑臺(tái)突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選背壓。初選最大負(fù)載工進(jìn)階段的負(fù)載F=22000N，按此計(jì)算則 (3.4)鐓粗液壓缸直徑由可知活塞桿直徑 按GB/T2348-1993將所計(jì)算的D與d值分別圓整到最相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 3.3活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時(shí)，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，活塞桿應(yīng)力 (3.5)或 (3.6)式中P活塞桿所受的軸向載荷 d活塞桿直徑 活塞桿制造材料的許用應(yīng)力根據(jù)以上公式可知切斷液壓缸 鐓粗液壓缸 可見(jiàn)，活塞桿的強(qiáng)度均滿足要求。3.4液壓缸活塞的推力及拉力計(jì)算液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力P，對(duì)于一般單邊活塞桿液壓缸來(lái)說(shuō)，當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： (3.7)當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： (3.8)當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： (3.9)式中 D活塞直徑（即液壓缸內(nèi)徑）cm d活塞桿直徑 cm-液壓缸的工作壓力3.4.1切斷液壓缸當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： 當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： 液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計(jì)算中查出；大部分也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表11-133中直接讀出。表11-133為活塞桿直徑d采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑D和壓力下液壓缸活塞上的推力及拉力數(shù)值。 3.4.2 鐓粗液壓缸當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： 當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： 液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計(jì)算中查出；大部分也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表11-133中直接讀出。表11-133為活塞桿直徑d采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑D和壓力下液壓缸活塞上的推力及拉力數(shù)值。圖3.1 液壓缸活塞的受力3.4活塞桿最大容許行程根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表11-141和表11-142即可以概略的求出液壓缸的最大容許行程。兩個(gè)液壓缸均采用如圖固定自由模式進(jìn)行安裝。圖3.2 安裝型式簡(jiǎn)圖根據(jù)長(zhǎng)度公式 (3.12) (3.13)可知切斷液壓缸活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度l和實(shí)際行程S分別為=52.54cm=52.54-6=46.5cm鐓粗液壓缸活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度l和實(shí)際行程S分別為=72.78-5.5=67.28cm 3.5液壓缸內(nèi)徑及壁厚的確定3.5.1液壓缸內(nèi)徑計(jì)算當(dāng)P和p已知，則液壓缸內(nèi)徑D可按公式得： (3.14)式中 P活塞桿上的總作用力，N p液壓油的工作壓力，KN可知 切斷液壓缸的內(nèi)徑為125mm,鐓粗液壓缸的內(nèi)徑為90mm。3.5.2液壓缸壁厚計(jì)算一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計(jì)算： (3.15)式中，缸壁厚度，m p液壓缸內(nèi)工作壓力，Pa 剛體材料的許用應(yīng)力 D液壓缸內(nèi)徑，cm當(dāng)額定壓力Pn16MPA時(shí)，Pp=Pn150/100當(dāng)額定壓力Pn16MPA時(shí)，Pp=Pn125/100 (3.16)缸體材料的抗拉強(qiáng)度，Pan安全系數(shù)，一般可取n=5應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計(jì)算出的液壓缸壁較薄時(shí)，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。因此，根據(jù)上述公式可得，切斷液壓缸 鐓粗液壓缸 故切斷液壓缸的壁厚為18mm，鐓粗液壓缸的壁厚為15mm。關(guān)于液壓缸的安全系數(shù)，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)通常取n=5。但是這在比較平穩(wěn)的工作條件下，強(qiáng)度有些余量；相反，假如工作條件為動(dòng)載荷或沖擊壓力超過(guò)超耐壓力時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)。因此合理的安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用條件選取。3.6液壓缸筒與缸底的連接計(jì)算缸體法蘭連接螺栓計(jì)算缸體與端部用法蘭連接或拉桿連接時(shí)，螺栓或拉桿的強(qiáng)度計(jì)算如下：圖3.3 缸體聯(lián)接螺紋處的拉應(yīng)力 (3.17)螺紋處的剪應(yīng)力 (3.18)合成應(yīng)力 (3.19)式中 Z螺栓或拉桿的數(shù)量 材料為45鋼時(shí)，=303.7 缸體結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)3.7.1缸體端部連接結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的焊接形式，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。所以在加工時(shí)應(yīng)小心注意。主要用于活塞式液壓缸。3.7.2缸體材料液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能比較號(hào)的35號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241285HB。缸體毛坯可采用鍛鋼，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200HT350之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。3.7.3缸體技術(shù)條件a. 缸體內(nèi)徑采用H8、H9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為0.10.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra為0.20.4。且均需衍磨。b. 熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度HB241285。c. 缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級(jí)精度選取。d. 缸體端面T的垂直度公差可按7級(jí)精度選取。e. 當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋應(yīng)取為6級(jí)精度的公制螺紋。f. 當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時(shí)，孔徑或軸徑的中心線對(duì)缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按9級(jí)精度選取。g. 為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為3040的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。3.8 活塞結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)3.8.1活塞與活塞桿的聯(lián)接型式表3.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式聯(lián)接方式備注說(shuō)明整體聯(lián)接用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況螺紋聯(lián)接常用的聯(lián)接方式半環(huán)聯(lián)接用于工作壓力、機(jī)械振動(dòng)較大的情況下這里采用螺紋聯(lián)接。3.8.2活塞的密封活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。常用的密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)下表表3.2 常用的密封結(jié)構(gòu)密封形式備注說(shuō)明間隙密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封活塞環(huán)密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長(zhǎng)的活塞密封O型密封圈密封密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運(yùn)動(dòng)密封Y型密封圈密封用在20MPa下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封結(jié)合本設(shè)計(jì)所需要求，采用O型密封圈密封比較合適。3.8.3活塞的材料液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼及鋁合金等，這里采用45號(hào)鋼。3.8.4活塞的技術(shù)要求a. 活塞外徑D對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級(jí)精度選取。b. 端面T對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級(jí)精度選取。c. 外徑D的圓柱度公差值，按9、10或11級(jí)精度選取。圖3.3 活塞3.9活塞桿結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)3.9.1端部結(jié)構(gòu)活塞桿的端部結(jié)構(gòu)分為外螺紋、內(nèi)螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、球頭、柱銷等多種形式。根據(jù)本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，為了便于拆卸維護(hù)，可選用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。3.9.2端部尺寸如圖，為內(nèi)螺紋聯(lián)接簡(jiǎn)圖。查表11-148，按照本設(shè)計(jì)要求，選用直徑螺距-螺紋長(zhǎng)=。圖3.2 螺紋聯(lián)接簡(jiǎn)圖3.9.3活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿有實(shí)心和空心兩種，如下圖。實(shí)心活塞桿的材料為35、45號(hào)鋼；空心活塞桿材料為35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用實(shí)心活塞桿，選用45號(hào)鋼。 圖3.3 空心活塞桿 圖3.4 實(shí)心活塞桿3.9.4活塞桿的技術(shù)要求a. 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為HB229285，必要時(shí)，再經(jīng)過(guò)高頻淬火，硬度達(dá)HRC4555。在這里只需調(diào)質(zhì)到HB230即可。b. 活塞桿的圓度公差值，按911級(jí)精度選取。這里取10級(jí)精度。c. 活塞桿的圓柱度公差值，應(yīng)按8級(jí)精度選取。d. 活塞桿的徑向跳動(dòng)公差值，應(yīng)為0.01mm。e. 端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級(jí)精度選取。f. 活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級(jí)精度加工（如載荷較小，機(jī)械振動(dòng)也較小時(shí)，允許按7級(jí)或8級(jí)精度制造）。g. 活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra0.63, 為了防止腐蝕和提高壽命，表面應(yīng)鍍以厚度約為40的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。3.10活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵3.10.1導(dǎo)向套a. 導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式、結(jié)構(gòu)表3.3 導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式導(dǎo)向方式備注說(shuō)明缸蓋導(dǎo)向減少零件數(shù)量，裝配簡(jiǎn)單，磨損相對(duì)較快管通導(dǎo)套可利用壓力油潤(rùn)滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)可拆導(dǎo)向套容易拆卸，便于維修。適用于工作條件惡劣、經(jīng)常更換導(dǎo)向套的場(chǎng)合球面導(dǎo)向套導(dǎo)向套自動(dòng)調(diào)整位置，磨損比較均勻本設(shè)計(jì)采用缸蓋導(dǎo)向。b. 導(dǎo)向套材料導(dǎo)向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導(dǎo)向套，所以材料和缸蓋也是相同的，都選用耐磨鑄鐵。c. 導(dǎo)向套的技術(shù)要求導(dǎo)向套的內(nèi)徑配合一般取為H8/f9，其表面粗糙度則為Ra0.631.25。3.10.2活塞桿的密封與防塵這里仍采用O型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。3.11 缸蓋的材料液壓缸的缸蓋可選用35、45號(hào)鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鋼或HT200、HT300、HT350鑄鐵等材料。在這里選擇ZG45鑄鋼。缸蓋按9、10或11級(jí)精度選取。6.6液壓缸的排氣裝置第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)制釘機(jī)的制作過(guò)程包括：切斷釘子的切斷液壓缸，鐓粗釘子的鐓粗液壓缸，將釘子鐓粗與夾緊的切斷夾緊裝置。針對(duì)切斷液壓缸與鐓粗液壓缸的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)制釘機(jī)工作的基礎(chǔ)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了切斷液壓缸與夾緊液壓缸的結(jié)構(gòu)、切斷夾緊裝置、機(jī)架。并根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量選擇了液壓閥、電機(jī)、泵。本文的設(shè)計(jì)能夠滿足制釘機(jī)要求(系統(tǒng)壓力16MPa,切斷力與夾緊力都滿足題目所要求的165.64KN和166.84KN,每分鐘循環(huán)86次)具有方便快捷制釘?shù)奶攸c(diǎn)。4.1系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)a. 切斷液壓缸下降；b. 鐓粗液壓缸前進(jìn)；c. 切斷液壓缸上升和鐓粗液壓缸后退；d. 停止。4.2 液壓執(zhí)行元件的配置由于制釘機(jī)要求立式布置，行程較小，故選用缸筒固定的立式單桿活塞桿（取缸的機(jī)械效率）。作為執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)滑塊及剪切、墩粗機(jī)構(gòu)對(duì)板料進(jìn)行剪切、墩粗。4.3 負(fù)載分析計(jì)算a. 初選液壓缸的工作壓力為，移動(dòng)部件總重力，快進(jìn)快退的速度為1.7 m/s，加速、減速時(shí)間，靜摩擦因數(shù)，動(dòng)摩擦因數(shù)。b. 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝備產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。這樣需要考慮的力有：墩粗力、導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，動(dòng)摩擦力為，則 (3.1) 慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，其平均值可按下式計(jì)算 (3.2) 式中 g重力加速度， 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s；一般機(jī)械=0.10.5，輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取小值，重載高速部件取大值，行走機(jī)械一般取。 上述三種負(fù)載之和即為液壓缸的外負(fù)載F。4.4 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇確定液壓執(zhí)行元件的形式液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)下表4.1表4.1 各執(zhí)行元件的特點(diǎn)名 稱特 點(diǎn)適 用 場(chǎng) 合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單向工作，靠重力或其他外力返回齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片泵體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞泵轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)注：A1無(wú)桿腔的活塞面積 A2有桿腔的活塞面積常用液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等類型，各種泵間的特性有很大差異。選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量。同時(shí)還要考慮定量或變量、原動(dòng)機(jī)類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸特性、噪聲等因素。這些因素通常在產(chǎn)品樣本中均有反映。葉片泵也就是常說(shuō)的離心泵，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。故選擇葉片泵作為系統(tǒng)的油源。通過(guò)查資料，得知葉片泵的額定壓力是16Mpa，中壓，排量1350mL/r，最高轉(zhuǎn)速5004000r/min，最大功率320kW，容積效率8094%，總效率7590%，適用黏度20200mm2/s，自吸能力好，功率質(zhì)量比大，輸出壓力脈動(dòng)小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對(duì)效率的影響較小，噪聲小中，價(jià)格中，適用于機(jī)床、液壓機(jī)、注塑機(jī)、工程機(jī)械、飛機(jī)及要求噪聲較低的場(chǎng)合。4.4.1液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力pp取決于執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）的最大工作壓力，即 ppp1+ (4.1)式中 p1液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力，16MPa；系統(tǒng)進(jìn)油路上的總壓力損失系統(tǒng)管路未曾確定前，可按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估取，簡(jiǎn)單系統(tǒng)取=（0.20.5）106Pa，復(fù)雜系統(tǒng)取=（0.51.5）106Pa，該系統(tǒng)中取為0.5106Pa。故可知 pp16106+0.5106=16.5106Pa，即液壓泵的最大工作壓力為17Mpa。4.4.2計(jì)算液壓泵的最大流量主液壓缸的最大流量qP（m3/s）取決于系統(tǒng)所需流量qv對(duì)于采用差動(dòng)缸回路的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量為 qPqv=K(A1-A2)vmax (4.2)式中 A1、A2液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積，m3； vmax液壓缸的最大移動(dòng)速度，m/s； K系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）。由于制釘機(jī)每分鐘循環(huán)次數(shù)為86次，故可知兩個(gè)液壓缸循環(huán)一次約為0.7s，初選切斷液壓缸和鐓粗液壓缸前進(jìn)和后退的時(shí)間相同，故每次前進(jìn)或者后退的時(shí)間約為0.175s。故由公式可知 (4.3)= (4.4)可知 =0.175m/s 可知液壓缸的最大移動(dòng)速度為0.175m/s。液壓缸的工作行程根據(jù)公式S=0.15m (4.5)故液壓泵的最大流量 切斷液壓缸 qv=K(A1-A2)=1.1 m3/s 鐓粗液壓缸 取液壓泵的最大流量為1204.4.3選擇液壓泵的規(guī)格 按照液壓系統(tǒng)圖中擬訂的液壓泵的型式及上述計(jì)算得到的pp和qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊(cè)選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過(guò)渡過(guò)程中過(guò)高的動(dòng)態(tài)壓力作用被破壞，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%60%（高壓系統(tǒng)取小值，中低壓系統(tǒng)取大值）。關(guān)于泵的流量，在實(shí)際選擇中，由于產(chǎn)品樣本上通常給出泵的排量、轉(zhuǎn)速范圍及典型轉(zhuǎn)速下不同壓力下的輸出流量，故在系統(tǒng)所需流量qv已知的情況下，泵的流量（L/min）、轉(zhuǎn)速n(r/min)與排量V（mL/r）應(yīng)綜合考慮。事實(shí)上，由于泵的輸出流量qP為 = 10-3 v (4.6)式中 v泵的容積效率，%； 所以，一般首先根據(jù)系統(tǒng)所需流量qv（L/min）和初選的液壓泵轉(zhuǎn)速n1(r/min)及泵的容積效率v（可從產(chǎn)品樣本查得或估取為v=0.9）計(jì)算泵排量參考值，即 Vg= (4.7)然后再倒算（復(fù)算）出泵的實(shí)際流量即可，對(duì)于定量泵，最終選擇的泵流量盡可能與系統(tǒng)所需流量相符合。根據(jù)上述計(jì)算公式，可知 Vg=mL/r泵的輸出流量 =20m根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-25型單級(jí)葉片泵。4.4.4計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī)a. 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算若工作循環(huán)中，泵的壓力和流量比較恒定（即工況圖上p-t曲線和q-t曲線變化較為平穩(wěn)），則液壓泵驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)按下式計(jì)算 （W） (4.8)式中 為液壓泵的最大工作壓力（Pa）和最大流量（m/s）；為液壓泵的總效率，取80%。 =b. 電動(dòng)機(jī)的選擇 固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)上述計(jì)算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)中選定其型號(hào)規(guī)格額定功率、轉(zhuǎn)速、電源、結(jié)構(gòu)型式（立式、臥式，開式、封閉式等），并對(duì)其進(jìn)行超載能力核算，以保證每個(gè)工作階段電動(dòng)機(jī)的峰值超載量都低于25%50%。根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y225M-2三相異步電動(dòng)機(jī)。滿載轉(zhuǎn)速為2970r/min，額定功率為45kW，額定轉(zhuǎn)矩為2.2Nm。4.5其他液壓元件的選擇4.5.1液壓閥及過(guò)濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。制釘機(jī)系統(tǒng)中，所有液壓閥的額定壓力都為，額定流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于下表中。過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過(guò)濾器。表中序號(hào)與系統(tǒng)原理圖中的序號(hào)一致。 表4.2 液壓元件明細(xì)表序 號(hào)元件名稱最大通過(guò)流量/L型 號(hào)1雙葉片葉片泵120YB252溢流閥4Y-10B3、16、18壓力表K-6B4溢流閥4Y-10B5、6、7液控順序閥1.6XY-25B8溢流閥4Y-10B9、10、11液控順序閥1.6XY-25B12順序閥1.6XY-25B13單向閥20I-25B14、15三位四通換向閥3235-63BY17、19壓力繼電器20二位二通換向閥324.5.2油管的選擇方案一：在液壓、氣壓傳動(dòng)及潤(rùn)滑的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉，但安裝時(shí)的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。這里作者們采用鋼管連接。管道內(nèi)徑計(jì)算 (5.9)式中 Q通過(guò)管道內(nèi)的流量v管道內(nèi)允許流速 允許流速推薦值表5.3 允許流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.分別應(yīng)用上述公式得=20.2mm,=10.7mm,=15.2mm。根據(jù)內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子。按表37-9-1經(jīng)過(guò)圓整后分別選取=20mm，=10.7mm, =15mm。對(duì)應(yīng)管子壁厚。方案二：根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)240L/min。綜上所述，液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為15mm，外徑為19mm的10號(hào)冷拔鋼管（YB 231-70）。4.5.3 油箱及其輔件的確定油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)存油液外，還起著散發(fā)油液中的熱量（在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量）、分離油液中的氣泡、沉淀固體雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如空氣濾清器及液位計(jì)等。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：a .油箱必須有足夠大的容積。以滿足散熱要求，停車時(shí)能容納液壓系統(tǒng)中所有的油；而工作時(shí)又保持適當(dāng)?shù)挠臀灰蟮?。b. 吸油管及回油管應(yīng)插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空氣；回油管飛濺產(chǎn)生氣泡。管口一般與油箱底、箱壁的距離不小于管徑的3倍。吸油管應(yīng)安裝80或100m的網(wǎng)式或線隙式濾油器，安裝位置要便于裝卸或清洗濾油器?；赜凸芸谛鼻?5角并面向箱壁，以防回油沖擊油箱底部的沉積物。c. 吸油管和回油管的距離盡可能遠(yuǎn)一點(diǎn)，中間要設(shè)置隔板，使油液在油箱中流動(dòng)速度緩慢一點(diǎn)，時(shí)間長(zhǎng)一些，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。d. 為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有密封的頂蓋，頂蓋上應(yīng)沒(méi)有帶濾油網(wǎng)的注油口及帶空氣濾清器的通氣孔，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣濾清器來(lái)完成。為了便于放掉油，油箱底應(yīng)有一定傾斜度，最低處設(shè)放油閥。e. 箱壁上應(yīng)考慮安裝液面指示器、冷卻器。加熱器及溫度計(jì)等位置。f.油箱也可以設(shè)計(jì)成完全密封的充壓式油箱，用以改善液壓的吸油狀況。一般充氣壓力為0.070.1MPa。根據(jù)以上六點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及對(duì)照本設(shè)計(jì)的需要，繪制油箱簡(jiǎn)圖如下：圖4-5 油箱簡(jiǎn)圖初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)行校核。初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)行校核。在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。初設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式 (5.10)式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 經(jīng)驗(yàn)系數(shù),按下表取 =5：表5.4 各系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系統(tǒng)類型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機(jī)械12245761210中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的57倍，故油箱容積為=5120=600L4.6 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算驗(yàn)算的目的在于了解執(zhí)行元件能否得到所需工作壓力。系統(tǒng)進(jìn)油路上的壓力損失由管道的沿程壓力損失、局部壓力損失兩部分組成，即 =+（Pa） (5.11)a. 沿程壓力損失 =（Pa） (5.12)式中 沿程阻力系數(shù)，可按液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用表2-34相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，也可以由圖2-14查得； 管道長(zhǎng)度，m； 液體密度，； 液流平均速度，。因此由公式可得沿程壓力損失 =0.1（Pa） b. 局部壓力損失 （Pa） (5.13)式中 局部阻力系數(shù)，其具體數(shù)值與局部阻力裝置的類型和雷諾數(shù)有關(guān)，通常，當(dāng)Re時(shí)，； 液體密度，；液流平均速度，。因此由公式可得局部壓力損失（Pa）第5章 切斷夾緊裝置、機(jī)架的設(shè)計(jì)由于切斷夾緊裝置主要通過(guò)兩個(gè)不同的液壓缸實(shí)現(xiàn)的，故在此不一一敘述了。5.1 機(jī)架的基本尺寸的確定機(jī)架是支撐及其所有附件的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)。要保證拆裝方便、安全；重量要輕，便于移動(dòng)；架子要有足夠的空間安裝。而且每個(gè)總成之間要考慮它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。考慮到這些方面的因素后要確定的一些尺寸根據(jù)這些數(shù)據(jù)，大概確定架子的長(zhǎng)高。這樣架子的地面的結(jié)構(gòu)就確定了。支撐的部件是支撐板，支撐板固定在支承軸上，支承軸安裝在機(jī)架上。為了使機(jī)架能夠方便移動(dòng)，須在架子上裝輪子，因此在架子的4個(gè)側(cè)面通過(guò)螺栓各連接兩個(gè)輪子，使得架子和輪子連接牢固?？拷D(zhuǎn)盤這端安裝有鎖止裝置，使得架子在任何位置都能停止固定。5.2 架子材料的選擇確定架子的結(jié)構(gòu)確定后，就需要準(zhǔn)備材料，買材料時(shí)要考慮鋼材的性能，同時(shí)也要考慮成本，再者還要考慮到其美觀，通過(guò)到市場(chǎng)調(diào)查分析后，臺(tái)架選用6060的方鋼和5050的角鋼組合制作。其規(guī)格如表一所示。受力比較小的底架就用50的角鋼制作，其他的受力大的轉(zhuǎn)架就用60的方鋼制作。在轉(zhuǎn)架與支撐板的固定處需要用軸連接。表5-1 鋼材的尺寸規(guī)格60605050橫截面圖長(zhǎng)度500567材料Q235Q2355.3 主要梁的強(qiáng)度校核估算支撐的質(zhì)量為25（250N），考慮到一些外在壓力，按照重量為600N進(jìn)行校核。支承軸160，查機(jī)械工程材料 P105頁(yè)表5-2得，Q235鋼材的屈服強(qiáng)度 b =375460MPa，取 b=375 MP a解：和軸一樣建立如圖所示的坐標(biāo)系。以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖6.1所示的平面直角坐標(biāo)系。因?yàn)椋篎RD =600N ，把RDE從D點(diǎn)移到E后的受力情況如圖6.1所示。圖5.1得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=FabLbe=6000.300NM=180 Nm計(jì)算軸的集慣性矩Ip和抗彎截面系數(shù)Wz，因?yàn)椴牧虾洼S的是一樣的，所以 b=375 MP a , Ip=y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.688410-6m3 所以 max= M max / W=180/（6773.6910-6）P a=0.26MP a也設(shè)安全系數(shù)：K=5故：K max=50.26MP a=1.5 MP a b=375 MP a因此：也可以做出結(jié)論轉(zhuǎn)架在安全系數(shù)為5的情況下也是安全的。所以可以進(jìn)行制作。解：以軸心為x軸，垂直上平面的直線為y軸，一端點(diǎn)為圓點(diǎn)建立如圖2.2.1所示的平面直角坐標(biāo)系。軸的受力分析。軸的軸心受力簡(jiǎn)圖如圖2.2.1-b所示。通過(guò)受力圖可以明顯看出軸的最大彎矩是在BE點(diǎn)之間。把F從C點(diǎn)移到B 后的受力情況如圖2.2.1- b 所示。得到一個(gè)F和一個(gè)力矩M=FLbe