《單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（22頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 全套內(nèi)容 CAD圖紙和畢業(yè)論文目 錄主要符號(hào)表1 概述11.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況11.2 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分11.2.1液壓傳動(dòng)的工作原理11.2.2液壓傳動(dòng)的組成部分21.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)32 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 52.1 明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案52.1.1設(shè)計(jì)要求52.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案52.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定62.2.1液壓介質(zhì)的選擇62.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖72.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算92.3.1選系統(tǒng)工作壓力92.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 92.3.3液壓缸強(qiáng)度校核102.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核122.3.5計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量152.3.6繪
2、制液壓缸工況圖152.4 液壓閥的選擇162.4.1 液壓閥的作用162.4.2 液壓閥的基本要求162.4.3 液壓閥的選擇163 液壓泵站及其輔助裝置183.1液壓泵站183.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn)183.1.2 各系列液壓泵站的簡(jiǎn)述193.2 液壓泵203.2.1 液壓泵的選擇203.2.2 液壓泵裝置213.3 電動(dòng)機(jī)功率的確定223.4 液壓管件的確定233.4.1油管內(nèi)徑確定233.4.2 管接頭233.5 濾油器的選擇 233.5.1 濾油器的作用及過濾精度233.5.2 選用和安裝243.6 油箱及其輔件的確定243.6.1 油箱243.6.2 空氣濾清
3、器263.6.3 油標(biāo)274 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算284.1液壓缸的基本參數(shù)的確定284.2 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求284.2.1 缸體284.3 缸蓋314.3.1 缸蓋的材料314.3.2 缸蓋的技術(shù)要求314.4 活塞314.4.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式314.4.2 活塞與缸體的密封324.4.3活塞的材料324.4.4 活塞的技術(shù)要求324.5 活塞桿334.5.1 端部結(jié)構(gòu)334.5.2 端部尺寸334.5.3 活塞桿結(jié)構(gòu)344.5.4 活塞桿材料354.5.5 活塞桿的技術(shù)要求354.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵354.6.1 導(dǎo)向套354.6.2 桿的密封與防塵36
4、4.7 液壓缸的緩沖裝置364.8 液壓缸的排氣裝置364.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式374.9.1 液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接374.9.2 液壓缸的安裝方式375 結(jié)論38致謝39參考文獻(xiàn)40附錄A41附錄B53 1、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)來說是一門新技術(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
5、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
6、發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績(jī)。我國的液壓工業(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，后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國外引進(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，我國的液壓件生產(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、吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(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)機(jī)床工作臺(tái)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
7、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
8、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)揭簤焊字腥ィ@時(shí)工作臺(tái)就停止運(yùn)動(dòng)。從上面的例子中可以得到
9、：1） 動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力的。2）液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來傳遞動(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
10、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/mi
11、n。3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過程中進(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)過載保護(hù)。液壓缸和液壓馬達(dá)都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會(huì)過熱，這是電氣傳動(dòng)裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。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)來實(shí)
12、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)在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動(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。總的說來，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。
13、2、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案2.1.1 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)一步著手進(jìn)行液壓系統(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)的其他方面的情況了解清楚。單柱液壓機(jī)主機(jī)概況：液壓機(jī)公稱力 25 KN液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 Mpa骨塊行程 125 MM壓頭下行速度 45 mm/s壓頭上行速度 130 mm/s 液壓系統(tǒng)要完成以下動(dòng)作循環(huán)：2.1.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案2.1.2.1 確定液壓執(zhí)行元件的形式在本設(shè)計(jì)中,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，
14、工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁?，輸出為推力和速度。液壓缸除了單個(gè)地使用外，還可以組合起來或和其它機(jī)構(gòu)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)特殊的功能。根據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.5-1我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見表2-1。表2-1名稱特點(diǎn)適用場(chǎng)合單桿活塞液壓缸有效工作面積大，雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)等2.1.2.2 確定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路1）為了實(shí)現(xiàn)液壓缸的進(jìn)和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。電磁換向閥的基本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動(dòng)方向。當(dāng)電磁鐵
15、斷電時(shí)，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除外）。若推動(dòng)故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動(dòng)。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實(shí)現(xiàn)液壓油路的換向、順序動(dòng)作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。2）為了實(shí)現(xiàn)其工進(jìn)，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應(yīng)該輕便、準(zhǔn)確。在小流量調(diào)節(jié)時(shí)，如通流截面相對(duì)于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的大小。而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進(jìn)口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負(fù)載決定。所以當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，調(diào)速閥進(jìn)出口壓差將將減小
16、。調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。因此，在本設(shè)計(jì)中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。2.1.2.3 液壓源系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱， 溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們?cè)诒玫男】谘b上粗濾油器。（進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁過濾器或其
17、他型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定2.2.1 液壓介質(zhì)的選擇液壓介質(zhì)應(yīng)具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強(qiáng)度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對(duì)涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性；同時(shí)液壓介質(zhì)還應(yīng)具有一定的消泡能力。選擇液壓介質(zhì)時(shí)，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。根據(jù)液壓系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。其次，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中所用液壓泵的類型選用具有合適粘度的介質(zhì)。最后，還應(yīng)考慮使用條件等因素，如環(huán)境溫度、工作壓力、執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度等。當(dāng)工作溫度在60以下，載荷較輕時(shí)
18、，可選用機(jī)械油；工作溫度超過60時(shí)，應(yīng)選用汽輪機(jī)油或普通液壓油。若設(shè)備在很低溫度下啟動(dòng)時(shí)須選用低凝液壓油。據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.3-12 中各普通液壓油質(zhì)量指標(biāo)及應(yīng)用以及本設(shè)計(jì)中單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的要求選用N32號(hào)普通液壓油，其各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)見表2-2。表2-2名稱N32號(hào)普通液壓油代號(hào) / 原牌號(hào)YA-N32 / 20號(hào)運(yùn)動(dòng)粘度 mm2/s (40)28835.2運(yùn)動(dòng)粘度 mm2/s (50)1723粘度指數(shù)90抗氧化安定性(酸值達(dá)2mgKOH/g) h1000凝點(diǎn) -10閃點(diǎn)(開口) 170防銹性(蒸鎦水法)無銹臨界載荷 N600抗泡沫性(93) ml起泡 50 / 消泡 0抗磨性（四球，DB
19、） N800應(yīng)用適用于環(huán)境溫度040的各類中高壓系統(tǒng)（適用工作壓力為6.3-2.1MPa2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖在這種單柱液壓機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了“工進(jìn) 快退 停止”的動(dòng)作循環(huán)（見圖2-1）。可以進(jìn)行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表2- 3 示此單柱液壓機(jī)的動(dòng)作循環(huán)表，圖2-2則是這種液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。圖2-1 單柱液壓機(jī)動(dòng)作循環(huán)圖圖2-2 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖進(jìn)油路 液壓泵1 電磁換向閥2（左位） 單向調(diào)速閥3 液壓油缸4上腔回油路 液壓油缸4下腔 單向順序閥5 電磁換向閥2（右位） 油箱7表2-3 單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作循環(huán)表動(dòng)作名稱信號(hào)來源電磁
20、換向閥2的工作狀態(tài)滑塊工進(jìn)1YA通電左位快退2YA通電右位2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算2.3.1 選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。公稱力為25KN的單柱液壓機(jī)屬小型液壓機(jī)類型，一般情況下，載荷不會(huì)太高，參考資料2表
21、37.5-3，初步確定系統(tǒng)工作壓力為4MPa。2.3.2 液壓缸主要參數(shù)的確定2.3.2.1 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的的問題液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意如下幾點(diǎn)：1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。2）考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。3）正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺
22、紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。4) 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，加工、裝配和維修方便。2.3.2.2 液壓缸主要參數(shù)的確定鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力P1=8Mpa7Mpa由參考文獻(xiàn)1表5-2推薦初定d=0.7D取液壓缸=0.9 則此時(shí)活塞所受推力 N 由式 （2-1）=69.45 cm2 （2-2）=9.38 cm則d= 0.7D =6.07 cm參考文獻(xiàn)2表37.5-8及表37.5-9對(duì)這些直徑圓
23、整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得： D =100 mm d =70 mm由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為： cm2 cm22.3.3 液壓缸強(qiáng)度校核液壓缸的缸筒壁厚、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 取：液壓缸材料為45#鋼，無縫鋼管活塞桿材料45#鋼2.3.3.1 壁厚強(qiáng)度校核根據(jù)參考文獻(xiàn)2表37.7-64及表37.7-65選擇液壓缸外徑為121mm即液壓缸壁厚=10.5mm對(duì)于本系統(tǒng)： 10 為厚壁按壁筒計(jì)算： （2-3）式中，D為缸筒內(nèi)徑；Py為缸筒試驗(yàn)壓力,當(dāng)缸的額定壓力Pn 16Mpa時(shí)，取Py=1.5 Pn ；為缸筒材料的許用應(yīng)力，為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一
24、般取n = 5 。 所以:Py=1.54=6 Mpa （2-4）式中 N/mm2n = 5則 N/m2得 mm mm故缸體壁厚強(qiáng)度滿足。2.3.3.2 液壓缸內(nèi)活塞桿直徑校核 活塞桿的直徑d按下式進(jìn)行校核 （2-5）式中，F(xiàn)為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應(yīng)力, 則 ：mm d故活塞桿強(qiáng)度滿足。2.3.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計(jì)算液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算： （2-6）式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)；K為螺紋擰緊系數(shù)；K=1.121.5，取K=1.3；MPa則：mm取 ds=10 mm2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時(shí)，它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工
25、作所允許的臨界負(fù)載Fk，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。活塞桿穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行： （2-7）式中，nk為安全系數(shù)，一般取nk = 2 4，這里取nk = 4。當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時(shí) （2-8）當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時(shí)，且= 20 120 時(shí)，則 （2-9）式中，l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)，見表2-1，為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑， ；為柔性系數(shù)，其值見表2-2；為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，其值見表2-4；E為活塞桿材料的彈性模量，對(duì)鋼取E=2.061011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿
26、橫截面積，f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值，為系數(shù)，具體數(shù)值均見表2-5。表2-4 液壓缸支承方式和末端系數(shù)2的值支承方式支承說明末端系數(shù)2一端自由一端固定1/4兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表2-5 f、a、1的值材料f 108 N/M21鑄鐵5.680鍛鐵2.5110軟鋼3.490硬鋼4.985由此，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)的可得： N/M2 ； （2-10）而l125mm， 取l=175mm 則活塞桿穩(wěn)定性按式：進(jìn)行校核。代入數(shù)據(jù)： N而 （2-11）式中，F(xiàn)W為活塞所受最大推力 Pmax為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa 。 A1為液壓缸無活塞桿腔的截面積，A1 = 78.5 cm2 FW = 81067
27、.8510-3 = 6.28104 N顯然，F(xiàn)W 所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。2.3.5 計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量根據(jù)最終確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運(yùn)動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速，計(jì)算出液壓缸實(shí)際所需流量，見表2-6。表2 6 液壓缸實(shí)際所需流量工況活塞下行(工進(jìn))活塞上行(快退)運(yùn)動(dòng)速度10-2 m/s = 4.5 = 13結(jié)構(gòu)參數(shù) 10-3 m2A1 = 7.85A2 = 4.0 流量 10-4 m3/sQ1 = 3.53 Q2 = 5.21計(jì)算公式Q = A2.3.6 繪制液壓缸工況圖圖2-3液壓缸工況圖2.4 液壓閥的選擇2.4.1 液壓閥的作用液壓閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，
28、因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個(gè)形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動(dòng)方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些基本共同之點(diǎn)。例如：1）在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥心動(dòng)作的元、部件（如彈簧、電磁鐵）組成。2）在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數(shù)各不相同而已。2.4.2 液壓閥的基本要求液壓系統(tǒng)中所用的液壓閥，應(yīng)滿足如下要求
29、：1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。2）油液流過時(shí)壓力損失小。3）密封性能好。4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。2.4.3 液壓閥的選擇1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過流量。2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。本系統(tǒng)工作壓力在4MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規(guī)格型號(hào)見表2-7。表2-7 25KN單柱液壓機(jī)液壓閥名細(xì)表名稱選用規(guī)格單向調(diào)速閥AQF3-E10B電磁溢流閥YDF3-E10B-B電磁換向閥34DF30-E10B-D單向順序閥AXF3-E10B-
單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
