臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計含11張CAD圖
臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計含11張CAD圖,臥式,鉚壓機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計,11,十一,cad
XX設(shè)計（XX）中期報告
題目：臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
系 別
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
20 年 03 月 19 日
設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
一、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計
1、確定液壓泵的類型及調(diào)速方式
參考同類型液壓機(jī)械，選用單向變量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥。
2、選用執(zhí)行元件
因系統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進(jìn)，工作，反向快退，且在鉚壓的過程中，鉚壓桿觸頭伸出，撤收過程平穩(wěn)，可靠。因此液壓缸選用單活塞桿缸。
3、快速運(yùn)動回路和速度換接回路
根據(jù)運(yùn)動方式和要求，采用差動連接的快速運(yùn)動回路來實現(xiàn)快速運(yùn)動。即快進(jìn)時，液壓缸實現(xiàn)差動連接。
4、換向回路的選擇
本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實現(xiàn)差動連接，選用了三位四通換向閥。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點(diǎn)停止控制。
二、液壓系統(tǒng)及其工作原理
臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示，液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為空程快進(jìn)——工進(jìn)——快退——停止，每個循環(huán)3-4s,根據(jù)已知數(shù)據(jù)，系統(tǒng)工作壓力為26MPa。系統(tǒng)的油源為變量液壓泵（柱塞泵），其最高工作壓力由溢流閥3確定。
在鉚壓機(jī)工作的過程中，常常要求會液壓執(zhí)行元件在工進(jìn)行程終止時，保持壓力一段時間，故此時需要保壓回路，此次設(shè)計選擇液壓泵保壓回路，即在保壓過程中，液壓泵仍以較高的壓力工作，采用這種變量泵在保壓時壓力較高，但輸出流量幾乎等于零，在回油路上使用單向閥，以保證系統(tǒng)工作時的壓力恒定。
在本設(shè)計中，調(diào)速方案選用差動連接，在差動連接時液壓缸的推力比較小，速度比非差動連接大，可使在不加大油源流量的情況下得到較快的運(yùn)動速度。
換向回路，由于該液壓系統(tǒng)工作壓力高，換向沖擊大，因此選用電液換向閥，實現(xiàn)平穩(wěn)換向及自動控制。其原理如圖1所示。
圖1 臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
三、液壓系統(tǒng)設(shè)計計算
3.1系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)
（1）液壓缸缸桿快速前進(jìn)
（2）加壓，增壓
（3）液壓缸缸桿快退
（4）停止
3.2 液壓執(zhí)行元件的配置
在鉚壓機(jī)中，由于臥式鉚壓機(jī)要求行程較?。▋H50mm）液壓缸是，故選用缸筒固定的單出桿直動式柱塞缸，工作壓力 P=26MPa，因選用單向液壓泵故可設(shè)背壓為0，缸的機(jī)械效率.
表1系統(tǒng)要求
啟動時間(s)
負(fù)載力(N)
移動體重力(N)
0. 5
500000
1000
速度(m/ min)
行程(mm)
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
快進(jìn)
快退
5
1. 5
5
50
50
液壓缸所受的外負(fù)載F包括3種類型，即:
(3.1)
式中為工作負(fù)載，對于鉚接機(jī)即為活塞運(yùn)動的鉚接力，本設(shè)計中為500kN;為運(yùn)動部件速度變化時的慣性負(fù)載;為摩擦力由液壓缸的密封阻力與活塞運(yùn)動時的摩擦力組成，
其中 (3.2)
(3.3)
因輕載取小值
所以總負(fù)載力為:
3.3 確定液壓缸主要尺寸
（1）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
主要確定液壓缸內(nèi)外徑，活塞直徑，活塞桿直徑。
液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）
(3.4)
其中 (3.5)
故mm
按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值D=180mm=18.0cm。
又因為快進(jìn)快退速度相同，選取
所以 d=118.09mm
取標(biāo)準(zhǔn)值d=125mm=12.5cm
從而可算得垂直液壓缸無桿腔和有桿腔的實際有效面積為
四、元件選型和設(shè)計
液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專用元件。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已時才自行設(shè)計液壓元件。
（1）液壓泵及其驅(qū)動電動機(jī)的選擇
（2）其他液壓元件的選擇
①液壓閥及過濾器的選擇
②油管的選擇
③油箱容積的確定
存在問題及解決措施
本課題研究的重點(diǎn)在于該液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計。難點(diǎn)在于各種液壓平衡回路的計算與校核。
選擇液壓元件時一般應(yīng)考慮一下問題：
①應(yīng)用要求，如主機(jī)的類型、原動機(jī)的特性、環(huán)境情況、安裝型式及外形連接尺寸、貨源情況及維修要求等。
②系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動情況等。
③經(jīng)濟(jì)性問題，如使用量，購置及更換成本，貨源情況。
④應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。
在設(shè)計過程中，由于找到的鉚壓機(jī)方向資料比較匱乏，導(dǎo)致在設(shè)計計算過程中常常會發(fā)生卡克現(xiàn)象，故在后期的設(shè)計過程中還需查閱參考更多的資料。
后期工作安排
接下來，我將繼續(xù)學(xué)習(xí)鉚壓機(jī)機(jī)械設(shè)計方面的知識，按計劃繼續(xù)完成鉚壓機(jī)及液壓系統(tǒng)主要部件的設(shè)計。根據(jù)設(shè)計需要設(shè)計液壓系統(tǒng)并撰寫論文，完成所需CAD零件圖。
本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容與相應(yīng)的時間安排如下：
第9周 進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第10～11周 選定液壓閥并根據(jù)壓力進(jìn)行調(diào)整
第12～14周 用AutoCAD畫出完成鉚壓機(jī)主體功能結(jié)構(gòu)總裝設(shè)計
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
XXX
XX設(shè)計（XX）任務(wù)書
2014年12月19日
學(xué) 生
姓 名
專業(yè)
班級
聯(lián)系方式
指 導(dǎo)
教 師
職稱
工作
單位
聯(lián)系方式：
電話及E-mail
設(shè)計（論文）題目：臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
任務(wù)、目的與要求：了解臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
[1] 參考資料： 楊爾莊. 中國液壓氣動技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J] .液壓與氣動. 1998.
[2] 楊爾莊. 液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[M]. 1998.
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[6] 張利平. 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2005.8.
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進(jìn)度安排：
自 2014年12月 19日起至2015年5月20日止，共計17周。具體安排如下：
1、調(diào)研、搜集資料，論文提綱或設(shè)計方案確定 2014年12月19日—2014年12月30日
2、完成論文初稿或初步設(shè)計，通過第二次檢查 2014年12月30日—2015年2月20日
3、修改并完善畢業(yè)設(shè)計（論文），通過第三次檢查，定稿、裝訂 2015年4月20日
4、通過畢業(yè)設(shè)計（論文）審核，準(zhǔn)備答辯 2015年5月10日
5、其他
教研室審核
系審核
XX設(shè)計(XX)開題報告
題目：臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
系 別 XXXXX
專 業(yè) XXXXXXXXXXXXXXX
班 級
姓 名
學(xué) 號
導(dǎo) 師
20XX年 12 月 17 日
一、 畢業(yè)設(shè)計綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1．目的和意義
液壓傳動技術(shù)是機(jī)械制造中發(fā)展最快的技術(shù)之一，其發(fā)展速度僅次于電子技術(shù)，特別是近年來與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,使液壓傳動技術(shù)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段[1]。
臥式鉚壓機(jī)是一種把機(jī)械、液壓和電氣控制技術(shù)結(jié)合在一起的鉚接機(jī)械，它可用于汽車、橋梁、鍋爐、建筑等行業(yè),特別是在汽車制造業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。它的特點(diǎn)是鉚接力大、工效高、振動小、噪聲低、鉚接質(zhì)量可靠,此外還減輕了工人的勞動強(qiáng)度[9]。臥式鉚壓機(jī)設(shè)計的最大鉚壓力500kN，可冷鉚直徑20mm及以下的鋼質(zhì)鉚釘,鉚壓速度15~20次/min，鉚接動作可實現(xiàn)點(diǎn)動、單次及自動。鉚壓機(jī)裝上相應(yīng)裝置可進(jìn)行沖孔作業(yè)；可單機(jī)使用，也可組成流水線作業(yè)[10]。
通過對本課題的設(shè)計，可以加深對所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能的理解與運(yùn)用，并逐步系統(tǒng)化；可培養(yǎng)獨(dú)立工作、解決問題的能力，從而達(dá)到培養(yǎng)獨(dú)立獲取新知識的能力；通過文獻(xiàn)檢索等基本技能的訓(xùn)練，掌握撰寫技術(shù)報告的能力；通過設(shè)計過程的訓(xùn)練，培養(yǎng)刻苦鉆研的科學(xué)態(tài)度及團(tuán)隊協(xié)作能力，為以后工作時的產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改進(jìn)打下堅實基礎(chǔ)，在將來的實際生產(chǎn)中更好的發(fā)揮自己的所學(xué)。
2．研究現(xiàn)狀
在我國，液壓行業(yè)已形成了門類齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。目前全國約有近300家企業(yè)，還有液壓研究室（所），國家級液壓元件質(zhì)量監(jiān)督檢測中心以及國家重點(diǎn)實驗室。我國液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合作，近年來先后從國外引進(jìn)了很多液壓元件和液壓系統(tǒng)等制造技術(shù)，為提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起了重要作用。目前已和美國、日本、德國共同建立了某些合資企業(yè)，這些企業(yè)將推動我國液壓工業(yè)的發(fā)展。
在國外，液壓工業(yè)的發(fā)展速度高于機(jī)械工業(yè)。為了滿足用戶的需要，主機(jī)品種日益增多，產(chǎn)品更新速度加快，相應(yīng)要求液壓元件增加品種，實現(xiàn)多樣化，因而液壓件屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品相對減少，大部分屬于成批或小批生產(chǎn)。為適應(yīng)這種動向，國外生產(chǎn)方式也有所變化。
目前國內(nèi)所使用鉚壓機(jī)多為人工手動操作或半自動操作，鉚壓的一致性不好，即同一批次組裝件的鉚壓力不同，造成超頻質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率不高，另外，較高的人工成本及較低的生產(chǎn)效率，不利于產(chǎn)品的市場競爭。
二、 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1、 本課題研究的主要內(nèi)容
本設(shè)計完成臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計，以及工作原理的分析說明。選擇AutoCAD為設(shè)計開發(fā)工具，完成臥式鉚壓機(jī)主機(jī)功能結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計。完成臥式鉚壓機(jī)的液壓站、鉚壓缸、鉚接裝置等的設(shè)計。
2、擬采用的研究方案、研究方法或措施
（1）鉚壓機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計：收集、查閱典型的鉚壓機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，到工廠進(jìn)行參觀記錄，根據(jù)現(xiàn)有的鉚壓機(jī)尺寸進(jìn)行類比設(shè)計。
（2）鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計：通過收集資料、查閱熟悉通用柳芽機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)設(shè)計參數(shù)及技術(shù)要求初步擬定設(shè)計方案，確定液壓泵的類型及調(diào)速方式，通過使用相關(guān)設(shè)計手冊來計算液壓系統(tǒng)各項參數(shù)和選擇執(zhí)行元件與液壓元件，通過對常用液壓基本回路的比較分析后確定液壓系統(tǒng)原理圖[5]。
三、 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)以壓力控制為主，壓力高，流量大，且壓力、流量變化大。既要滿足系統(tǒng)對壓力的要求，又要注意提高系統(tǒng)效率和防止產(chǎn)生液壓沖擊，更重要的是系統(tǒng)要安全可靠，防止誤操作、突然停電和元件意外損壞因素所導(dǎo)致的安全隱患。故本次課題研究的重點(diǎn)在于設(shè)計合理機(jī)械結(jié)構(gòu)和符合系統(tǒng)壓力要求的液壓系統(tǒng)，難點(diǎn)在于如何提高鉚壓機(jī)的工作效率及保證鉚壓機(jī)工作的安全可靠[7]。
前期除已查閱各類資料對臥式鉚壓機(jī)及其液壓系統(tǒng)有了初步的認(rèn)知和了解，還加強(qiáng)了對機(jī)械制圖和AUTO-CAD的訓(xùn)練，即便后期制圖的順利進(jìn)行。
四、 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）
第1～2周 調(diào)研、收集資料，熟悉課題內(nèi)容，完成開題報告
第3周 借助資料了解鉚壓機(jī)對液壓系統(tǒng)的相關(guān)要求
第4周 擬定液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計
第5～6周 選定液壓泵、壓缸的相關(guān)計算
第7周 進(jìn)行液壓泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第8周 中期檢查，填寫中期檢查表
第9周 進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第10～11周 選定液壓閥并根據(jù)壓力進(jìn)行調(diào)整
第12～14周 用AutoCAD畫出完成鉚壓機(jī)主體功能結(jié)構(gòu)總裝設(shè)計
第15周 提交初稿、修改、定稿及打印、答辯前準(zhǔn)備
第16周 畢業(yè)答辯
五、 指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師： 年 月 日
六、 所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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[3] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第五版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2008
[4] 濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計（第八版）[M]．北京：高等教育出版社.2006
[5] 周世昌.液壓系統(tǒng)設(shè)計圖集[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003，8-52
[6] 俞新陸.液壓機(jī)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1982
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XXXXXX
XX開題報告書
20XX——20XX學(xué)年
XXX
學(xué) 號
姓 名
專 業(yè)
指導(dǎo)教師
開題日期 20XX年12月20日
填表日期 20XX年12月20日
畢業(yè)論文題目
臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容和要求
1、文字簡練，通暢，分析清楚，邏輯性強(qiáng)。
2、論據(jù)充分，計算準(zhǔn)確，使用公式正確，有據(jù)可查。
3、詳略關(guān)系處理得當(dāng)。設(shè)計所依據(jù)的原理可以略寫，理論方面不作進(jìn)一步發(fā)揮，但涉及的具體工藝，技術(shù)方面的問題須詳細(xì)敘述清楚。
4、書寫工整，層次清楚，圖樣規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)。
5、論文撰寫的頁數(shù)一般要求不少于25頁，并附相關(guān)的圖紙。
6、要注明數(shù)據(jù)、結(jié)論的出處及參考文獻(xiàn)，并列出參考文獻(xiàn)目錄。
臥式鉚壓機(jī)是一種機(jī)械，液壓和電氣控制技術(shù)相結(jié)合的鉚接機(jī)，它可以在汽車，橋梁，鍋爐，建筑和其它工業(yè)中使用，尤其是在汽車工業(yè)中已被廣泛使用。它設(shè)有一個鉚力，高效率，低振動，低噪音，可靠的質(zhì)量鉚接，除了降低了勞動強(qiáng)度。本文分析了鉚接過程輕松快捷的工作，必須對鉚接良好的市場前景的大量需求。專為液壓缸正在努力實現(xiàn)全鉚接機(jī)的基礎(chǔ)上，著眼于橫向液壓機(jī)鉚接，鉚壓缸，鉚接設(shè)備和機(jī)架的設(shè)計。并根據(jù)系統(tǒng)的壓力，液壓流選擇閥，電機(jī)，泵等。專為滿足水平鉚壓機(jī)指甲的要求紙張有方便的特點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計
摘要
臥式鉚壓機(jī)是一種把機(jī)械、液壓和電氣控制技術(shù)結(jié)合在一起的鉚接機(jī)械，它可用于汽車、橋梁、鍋爐、建筑等行業(yè),特別是在汽車制造業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。它的特點(diǎn)是鉚接力大、工效高、振動小、噪聲低、鉚接質(zhì)量可靠,此外還減輕了工人的勞動強(qiáng)度。本文分析了鉚接的方便快捷的工作過程，及鉚接的大量需求必定有著好的市場前景。針對液壓缸的設(shè)計是實現(xiàn)整個鉚接機(jī)工作的基礎(chǔ)，重點(diǎn)設(shè)計了臥式鉚壓機(jī)的液壓站、鉚壓缸、鉚接裝置和機(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)計能夠滿足臥式鉚壓機(jī)要求具有方便快捷制釘?shù)奶攸c(diǎn)。
關(guān)鍵字：臥式鉚壓機(jī)；液壓元件；液壓缸；機(jī)架
The design of the horizontal pressure riveting machine hydraulic system
Abstract
Horizontal riveting pressure machine is a mechanical, hydraulic and electrical control technology in combination of riveting machines, it can be used in car, bridge, boiler, construction and other industries, especially in the automobile manufacturing industry has been widely used. It is characterized by large riveting force, high efficiency, little vibration, low noise, reliable riveting quality, in addition to reduce the labor intensity of the workers. Riveting convenient working process are analyzed in this paper, and the riveting of the huge demand must have a good market prospect. According to the design of the hydraulic cylinder is to implement the riveting machine work, the basis of the key design of horizontal pressure riveting machine, riveting pressure cylinder of the hydraulic pressure station and riveting devices and chassis. And according to the system pressure and flow rate hydraulic valve, motor, pump. This design can meet the requirements of horizontal riveting pressure machine has the characteristics of convenient and quick nail.
Key Words: Horizontal riveting pressure machine; Hydraulic components; The hydraulic cylinder; The chassis
主要符號表
D 活塞直徑
d 活塞桿直徑
A1 無桿腔的有效面積
A2 有桿腔的有效面積
F1 液壓缸的工作壓力
[σ] 剛體材料的許用應(yīng)力
vmax 液壓缸的最大移動速度
III
目 錄
1 緒 論 1
1.1題目背景及研究意義 1
1.2國內(nèi)外研究情況 1
2研究方案及系統(tǒng)原理 3
2.1液壓系統(tǒng)的組成及其作用 3
2.2臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng) 3
2.2.1液壓系統(tǒng)及其工作原理 3
2.2.2技術(shù)特點(diǎn) 5
2.2.3技術(shù)參數(shù) 5
2.3液壓系統(tǒng)方案選擇 5
2.3.1確定液壓泵的類型及調(diào)速方法 5
2.3.2選用執(zhí)行元件 5
2.3.3快速運(yùn)動回路和速度換接回路 5
2.3.4換向回路的選擇 5
3 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 7
3.1系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán) 7
3.2液壓執(zhí)行元件的配置 7
3.3負(fù)載分析計算 7
3.4確定液壓缸主要尺寸 8
3.5活塞桿強(qiáng)度校核 8
3.6液壓缸活塞的推力和拉力計算 9
3.7活塞最大容許行程 10
3.8液壓缸緩沖裝置設(shè)計 11
3.8.1設(shè)置緩沖裝置的目的和要求 11
3.8.2緩沖裝置的原理及要求 11
3.8.3緩沖裝置的類型 11
3.9液壓缸長度及壁厚的確定 12
3.9.1液壓缸內(nèi)經(jīng)計算 12
3.9.2液壓缸壁厚計算 12
3.10液壓缸筒與缸底的連接計算 12
4 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算 14
4.1液壓泵及電機(jī) 14
4.1.1計算液壓泵的最大工作壓力 15
4.1.2計算液壓泵的最大流量 15
4.1.3選擇泵的規(guī)格 16
4.1.4計算泵的驅(qū)動功率并選原動機(jī) 16
4.2其他液壓元件的選擇 17
4.2.1液壓閥及過濾器的選擇 17
4.2.2油管的選擇 18
4.2.3油箱容積的確定 18
4.3系統(tǒng)壓力損失驗算 19
5 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)、材料及制造技術(shù)條件 21
5.1缸體 21
5.1.1缸體端部連接結(jié)構(gòu) 21
5.1.2缸體材料 21
5.1.3缸體技術(shù)條件 21
5.2活塞 22
5.2.1活塞和活塞桿的聯(lián)接方式 22
5.2.2活塞的密封 22
5.2.3活塞的材料 22
5.2.4活塞的技術(shù)要求 22
5.3活塞桿 23
5.3.1端部結(jié)構(gòu) 23
5.3.2端部尺寸 23
5.3.3活塞桿結(jié)構(gòu) 23
5.3.4活塞的技術(shù)要求 24
5.4活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵 24
5.4.1導(dǎo)向套 24
5.4.2活塞桿的密封和防塵 25
5.5液壓缸安裝聯(lián)接部分的形式及尺寸 25
5.5.1液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接螺紋尺寸 25
5.5.2液壓缸為單耳型的主要尺寸 25
5.5.3活塞式液壓缸端部形式及尺寸 25
5.5.4缸蓋的材料 26
5.6液壓缸排氣裝置 26
5.7緩沖調(diào)節(jié)閥 26
5.8單向閥 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
29
1 緒 論
1.1題目背景及研究意義
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀(jì)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(shù)，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(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)[1]。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。
第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的20年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925年維克斯(F. Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(Go Constantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實際研究；1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展[2]。
第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間,在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出,日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動,1956年成立了“液壓工業(yè)會”。近20-30年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。
液壓傳動有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。
1.2國內(nèi)外研究情況
臥式鉚壓機(jī)是一種鉚接機(jī)的一種機(jī)械，用于汽車、橋梁、鍋爐、建筑施工、汽車制造中的鉚接作業(yè)。鉚壓機(jī)對板件表面無任何要求，連接點(diǎn)處板件表面原有的鍍層、漆層不受損傷。連接過程自動化程度高，可單點(diǎn)或多點(diǎn)同時連接，能進(jìn)行無損傷連接強(qiáng)度檢測及全過程自動監(jiān)控，生產(chǎn)效率高。無鉚釘連接技術(shù)是一種逐步取代傳統(tǒng)落后連接工藝的新型連接方法。目前國內(nèi)所使用鉚壓機(jī)多為人工手動操作或半自動操作，鉚壓的一致性不好，即同一批次組裝件的鉚壓力不同，造成超頻質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率不高，另外，較高的人工成本及較低的生產(chǎn)效率，不利于產(chǎn)品的市場競爭[3]。
2研究方案及系統(tǒng)原理
2.1液壓系統(tǒng)的組成及其作用
一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。
動力元件的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。柱塞泵額定壓力高，適用于工作壓力較大的場合，故本次設(shè)計采用柱塞泵作為動力元件。
執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。本設(shè)計采用的執(zhí)行元件是一個單活塞桿液壓缸。
控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(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(diào)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(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。
輔助元件是指液壓系統(tǒng)中出去以上三種元件的裝置[4]，包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。
液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量和信號的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類[5]。
2.2臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)
2.2.1液壓系統(tǒng)及其工作原理
鉚壓機(jī)的液壓系統(tǒng)的油源為變量液壓泵（斜軸式軸向柱塞泵），其最高工作壓力由溢流閥設(shè)定，三位四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)行器為單柱式活塞液壓缸，其液壓缸的運(yùn)動方向均采用電磁換向閥作為導(dǎo)閥的液控順序閥控制。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反饋連接，液控順序閥在缸差動時關(guān)閉回油路，在非差動時，提供回油路。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作壓力時的顯示和觀測。
臥式鉚壓機(jī)的液壓系統(tǒng)原理如圖2.1，系統(tǒng)的油源為變量液壓泵（柱塞泵）1，其最高工作壓力由溢流閥3設(shè)定。系統(tǒng)的執(zhí)行器為單柱式活塞壓缸，其運(yùn)動方向采用電磁換向閥6作為導(dǎo)閥的三位四通換向閥5控制。液壓缸進(jìn)回油路中串聯(lián)的可調(diào)單向節(jié)流閥7、8用于該缸差動反饋連接。壓力表及其開關(guān)3、2用于調(diào)整系統(tǒng)最高壓力的顯示和觀測。
當(dāng)點(diǎn)擊啟動時，電磁換向閥6換至左位1YA，左位導(dǎo)通，經(jīng)可調(diào)單向節(jié)流閥7使三位四通換向閥5左位導(dǎo)通，使液壓油經(jīng)閥5左位流至液壓缸無桿腔，產(chǎn)生壓力使活塞桿向前行進(jìn)，此時可通過液壓泵調(diào)節(jié)流量來改變行進(jìn)速度，完成快進(jìn)及工進(jìn)過程；當(dāng)電磁換向閥6換至右位2YA，右位導(dǎo)通，經(jīng)可調(diào)單向節(jié)流閥8使三位四通換向閥5右位導(dǎo)通，使液壓油經(jīng)閥5右位流至液壓缸有無桿腔，無桿腔液壓油順管道流回油箱，產(chǎn)生壓力使活塞桿回收。
1-斜軸式軸向柱塞泵 2-壓力表 3、4-溢流閥 5-三位四通換向閥 6-三位四通電磁換向閥 7、8-可調(diào)單向節(jié)流閥
圖2.1 臥式鉚壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
2.2.2技術(shù)特點(diǎn)
a. 臥式鉚壓機(jī)的液壓系統(tǒng)采用變定量泵供油的單回路形式，沒有流量閥及其帶來的節(jié)流和溢流能量損失；單柱式活塞液壓缸采用差動連接實現(xiàn)快速變向，減小了液壓泵的規(guī)格[6]。
b. 采用電磁換向閥作先導(dǎo)閥，三位四通換向閥作主閥構(gòu)成液壓缸的換向閥，不致因系統(tǒng)高壓而影響換向的靈敏。
c. 采用壓力控制（壓力繼電器）及一些其他電器元件實現(xiàn)工作循環(huán)的電動，調(diào)整方便，性能可靠。
2.2.3技術(shù)參數(shù)
該臥式鉚壓機(jī)選用液壓系統(tǒng)壓力26MPa；額定功率為11Kw；鉚壓工作速度為1.5m/Min；最大鉚壓力500KN；鉚壓速度15-20次/分；鉚接壓觸頭行程為50mm。
2.3液壓系統(tǒng)方案選擇
鉚壓機(jī)的設(shè)計過程包括：提供鉚壓壓力的液壓缸，將鉚釘鉚壓成型的鉚壓觸頭等裝置。針對液壓缸的設(shè)計是實現(xiàn)整個臥式鉚壓機(jī)工作的基礎(chǔ)，重點(diǎn)設(shè)計了液壓缸的結(jié)構(gòu)、鉚壓裝置、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)計能夠滿足制釘機(jī)要求具有方便快捷鉚壓的特點(diǎn)。
2.3.1確定液壓泵的類型及調(diào)速方法
參考同類鉚壓機(jī)，選用斜軸式軸向柱塞泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥[7]。
2.3.2選用執(zhí)行元件
在本系統(tǒng)動作循環(huán)中要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，并且快進(jìn)和快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時差動連接。
2.3.3快速運(yùn)動回路和速度換接回路
在本次設(shè)計中，調(diào)速方案選用差動連接，在差動連接時液壓缸的推力較小，速度比非差動連接大，可是在不加大油源流量的情況下得到較快的運(yùn)動速度。
2.3.4換向回路的選擇
由于該液壓系統(tǒng)工作壓力高，換向沖擊大，因此選用電液換向閥，實現(xiàn)平穩(wěn)換相機(jī)自動控制[8]。
3 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算
3.1系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)
a.快進(jìn)
b.工進(jìn)
c.快退
3.2液壓執(zhí)行元件的配置
由于臥式鉚壓機(jī)要求臥式布置，行程較小，故選用缸筒固定的臥式單桿活塞桿（取缸的機(jī)械效率）。作為執(zhí)行元件，驅(qū)動滑塊及鉚壓機(jī)構(gòu)對鉚釘進(jìn)行鉚壓。
3.3負(fù)載分析計算
系統(tǒng)各項數(shù)據(jù)如下表所示：
表3.1 系統(tǒng)要求
啟動時間（s）
負(fù)載力（N）
移動體重力（N）
0.5
500000
1000
速度V（m/min）
行程（mm）
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
快進(jìn)
快退
5
1.5
5
50
50
因采用單向恒壓變量泵，故可將背壓近似選為0，即不考慮回油腔的背壓力，而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[8]。
則液壓缸所受的外負(fù)載F包括3種類型，即:
(3.1) 式中為工作負(fù)載，對于鉚接機(jī)即為活塞運(yùn)動的鉚接力，本設(shè)計中為500kN；為運(yùn)動部件速度變化時的慣性負(fù)載;為摩擦力由液壓缸的密封阻力與活塞運(yùn)動時的摩擦力組成。
其中
(3.2)
(3.3)
因輕載取小值
所以總負(fù)載力為:
3.4確定液壓缸主要尺寸
要求動力滑臺的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸，預(yù)設(shè)壓力26MPa，取缸的機(jī)械效率?？爝M(jìn)時采用差動聯(lián)接。
(3.4)
垂直液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）
(3.5)
按GB/T2348-1993，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值D=180mm=18.0cm。
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=0.7D=0.7=118.09mm
取標(biāo)準(zhǔn)值d=125mm=12.5cm。
從而可算得垂直液壓缸無桿腔和有桿腔的實際有效面積為 (3.6)
(3.7)
3.5活塞桿強(qiáng)度校核
活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強(qiáng)度計算公式進(jìn)行計算，
活塞桿應(yīng)力 (3.8)
或 (3.9)
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
由上可知
可見，活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。
3.6液壓缸活塞的推力和拉力計算
液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力P，對于一般活塞桿液壓缸來說，當(dāng)活塞桿前進(jìn)時的推力：
(3.10)
當(dāng)活塞桿后退時的拉力：
(3.11)
當(dāng)活塞桿差動前進(jìn)時（即活塞的兩側(cè)同時進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力：
(3.12)
液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計算中查出；大部分也可以從機(jī)械設(shè)計手冊[9]表11-133中直接讀出。
表11-133為活塞桿直徑d采用速度比計算得出，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
3.7活塞最大容許行程
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》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。
兩個液壓缸均采用如圖固定—自由模式進(jìn)行安裝。
圖3.2 液壓缸安裝簡圖
根據(jù)長度公式 (3.13)
(3.14)
可知液壓缸活塞桿計算長度l和實際行程S分別為
==57.53cm
=57.53-7=51.53cm
3.8液壓缸緩沖裝置設(shè)計
3.8.1設(shè)置緩沖裝置的目的和要求
液壓缸帶動工作部件運(yùn)動時，因運(yùn)動件的質(zhì)量較大，運(yùn)動速度較高，則在到達(dá)行程終點(diǎn)時，會產(chǎn)生液壓沖級，甚至使活塞與筒之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置[10]。
通常液壓缸在工作壓力≤100KN、活塞速度≤0.1m/s時，可以不考慮緩沖裝置；否則，應(yīng)當(dāng)采用帶緩沖裝置的液壓缸或其他緩沖辦法。然而這也只能是一個參考條件，主要還是要看具體情況和油缸的用途來決定。
液壓缸的緩沖裝置可以設(shè)在液壓缸的內(nèi)部也可以設(shè)在液壓缸外部回路中。本設(shè)計采用設(shè)在液壓缸內(nèi)部的緩沖裝置。
3.8.2緩沖裝置的原理及要求
盡管緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類型很多，然而它的緩沖原理則基本相同。即當(dāng)活塞在到達(dá)行程末端之前的一定距離內(nèi)，設(shè)法把液壓缸排油腔內(nèi)的油液的一部分或者全部封閉起來，使通過節(jié)流小孔（或縫隙）排出，從而使被封閉的液壓油，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磯毫Γň彌_壓力），作用在活塞的排油側(cè)上，與活塞的慣性力相對抗，以達(dá)到減速制動的目的。
對于緩沖裝置的要求，最理想的情況是使活塞的運(yùn)動在整個緩沖過程中，能均勻的減速下來，不會出現(xiàn)尖峰的不能容許的緩沖制動壓力，使液壓缸的負(fù)荷達(dá)到最小。
3.8.3緩沖裝置的類型
液壓缸緩沖裝置的類型有很多，但是可以根據(jù)節(jié)流孔（或縫隙）的通流面積，在緩沖過程中能否自動改變，大致可以分為恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流面積緩沖裝置兩類。
恒節(jié)流面積緩沖裝置，在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快就降低下來了，最后不起什么作用，其緩沖效果并不是很好。但在一般系列化標(biāo)準(zhǔn)液壓缸中，由于事先無法知道液壓缸活塞的運(yùn)動速度，以及運(yùn)動部分的質(zhì)量和承受的載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計，降低成本，故多采用此種方法。在本設(shè)計中也采用恒節(jié)流面積緩沖裝置。
3.9液壓缸長度及壁厚的確定
3.9.1液壓缸內(nèi)經(jīng)計算
當(dāng)F和p已知，則液壓缸內(nèi)徑D可按公式得：
(3.15)
式中：F-活塞桿上的總作用力，N
p-液壓油工作壓力，KN
易知液壓缸的內(nèi)徑為180mm
3.9.2液壓缸壁厚計算
液壓缸的壁厚一般是指鋼桶結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒[10]。
液壓缸的內(nèi)經(jīng)D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般采用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)。則
(3.16)
其中-缸體材料須用應(yīng)力,無縫鋼管MPa
p-液壓缸內(nèi)工作壓力，Pa
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計算出的液壓缸壁較薄時，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。
因此，根據(jù)上式可得，
故液壓缸的壁厚為21.3mm，為安全取壁厚30mm
3.10液壓缸筒與缸底的連接計算
前后腳架連接螺栓計算
缸體與工作臺用前后腳架連接，螺栓的強(qiáng)度計算如下：
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，=30
4 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算
液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專用元件。在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已時才自行設(shè)計液壓元件[11]。選擇液壓元件時一般應(yīng)考慮一下問題：
a. 應(yīng)用方面的問題，如主機(jī)的類型、原動機(jī)的特性、環(huán)境情況、安裝型式及外形連接尺寸、貨源情況及維修要求等。
b. 系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動情況等。
c. 經(jīng)濟(jì)性問題，如使用量，購置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽(yù)等。
d. 應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。
4.1液壓泵及電機(jī)
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。前者實現(xiàn)直線運(yùn)動，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動，二者的特點(diǎn)及適用場合見下表5.1
表4.1 各執(zhí)行元件的特點(diǎn)
名稱
特點(diǎn)
適用場合
雙活塞桿液壓缸
雙向?qū)ΨQ
雙作用往復(fù)運(yùn)動
柱塞缸
結(jié)構(gòu)簡單
單向工作，靠重力或其他外力返回
齒輪泵
結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜
高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動
葉片泵
體積小，轉(zhuǎn)動慣量小
高轉(zhuǎn)速低扭矩動作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動
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
軸向柱塞泵
運(yùn)動平穩(wěn)，扭矩大，轉(zhuǎn)速范圍寬
大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動
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
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。同時還要考慮定量或變量、原動機(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。軸向柱塞泵具有耐高壓。效率高、傳輸功率大、轉(zhuǎn)速范圍寬、壽命長、雙向變量能力好等顯著優(yōu)點(diǎn)。故選用軸向柱塞泵作為系統(tǒng)的油源。
通過查找資料，得知軸向柱塞泵的額定壓力32MPa，高壓，公稱排量為2.5400ml/r，最高轉(zhuǎn)速10001500r/min，最大功率200kW，容積效率85%95%，總效率75%90%，自吸能力好，功率質(zhì)量比大，輸出壓力脈動小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對效率的影響較小，噪聲小~中，價格中，主要用于中高壓、高壓和超高壓液壓系統(tǒng)中的液壓源，如液壓機(jī)、工程機(jī)械、冶金礦山機(jī)械等[12]。
4.1.1計算液壓泵的最大工作壓力
液壓泵的最大工作壓力取決于執(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，26MPa；
——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)驗進(jìn)行估取，簡單系統(tǒng)取Pa,
復(fù)雜系統(tǒng)取Pa，
該系統(tǒng)中取Pa。
故可知 pp=26.5Pa，即液壓泵的最大工作壓力為27MPa。
4.1.2計算液壓泵的最大流量
主液壓缸的最大流量（）取決于系統(tǒng)所與流量
對于采用差動回路的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量為
(4.2)
式中A1、A2 ——液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積，m3；
Vmax——液壓缸的最大移動速度，m/s；
K——系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般選1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）
則：
取液壓泵的最大流量為
4.1.3選擇泵的規(guī)格
按照液壓系統(tǒng)圖中擬訂的液壓泵的型式及上述計算得到的pp和qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動態(tài)壓力作用被破壞，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，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[13]）。
關(guān)于泵的流量，在實際選擇中，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)所需流量已知的情況下，泵的流量（L/min）、轉(zhuǎn)速n（r/min）與排量 (ml/r)應(yīng)綜合考慮。事實上，由于泵的輸出流量為:
(4.3)
式中——泵的容積效率
說以，一般首先根據(jù)系統(tǒng)所需流量（L/min）和初選的液壓泵轉(zhuǎn)速n1(r/min)及泵的容積效率（可查產(chǎn)品樣本或估取為0.92），計算泵排量參考值：
(4.4)
然后再倒算（復(fù)算）出泵的實際流量即可，對于定量泵，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)上述計算公式，可知
泵的輸出流量
根據(jù)以上數(shù)據(jù)最終選取80PCY14-1B泵，該泵的基本轉(zhuǎn)速為1500r/min，排量80ml，額定壓力32MPa，電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min，容積效率0.92，總效率為0.85。
4.1.4計算泵的驅(qū)動功率并選原動機(jī)
a.驅(qū)動功率的計算
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)動功率應(yīng)按下式計算
(4.5)
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85%，預(yù)設(shè)額定功率為11KW。
KW11KW
故選功率為11KW。
b.電動機(jī)的選擇
固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動機(jī)驅(qū)動。
根據(jù)上述計算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊中選定其型號規(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），并對其進(jìn)行超載能力核算，以保證每個工作階段電動機(jī)的峰值超載量都低于25%~50%[15]。
根據(jù)《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y160M-4三相異步電動機(jī)。滿載轉(zhuǎn)速為1450r/min，額定功率為11kW。
4.2其他液壓元件的選擇
4.2.1液壓閥及過濾器的選擇
根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格。臥式鉚壓機(jī)系統(tǒng)中，所有液壓閥的額定壓力都為26MPa，額定流量根據(jù)各閥通過的流量，所有元件的規(guī)格型號列于下表中。過濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過濾器。表中序號與系統(tǒng)原理圖中的序號一致。
表4.2 液壓元件明細(xì)表
序 號
元件名稱
最大通過流量/L·
型 號
1
斜軸式柱塞泵
110
80PCY14-1B
2
壓力表
K-6B
3、4
溢流閥
4
Y-10B
5
三位四通換向閥
32
35D1-63BY
6
三位四通電液換向閥
32
35D1-63BY
7、8
可調(diào)單向換向閥
4.2.2油管的選擇
在液壓傳動裝置中，常用的管子有鋼管、銅管。膠管、尼龍管和塑料管等。
鋼管能承受較高的壓力，價廉；但彎曲比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝配位置比較方便的地方。一般用無縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6MPa時，也可以選用焊接鋼管。
紫銅管能承受的壓力較低（6.3~10MPa）,經(jīng)過加熱處理后，紫銅管軟化，裝配時可按需要進(jìn)行彎曲；但價貴且抗震能力較弱。
尼龍管用于低壓系統(tǒng)；塑料管一般用作回油管。
膠管用作連接兩個相對運(yùn)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活鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻線或棉線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，成本高，因此非必要時盡量不用[15]。
在本次設(shè)計中采用鋼管連接。
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、排出的最大流量來計算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接快進(jìn)快退時，油管內(nèi)通油量最大，其實際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)216L/min。
綜上所述，液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用公稱為32mm，外徑為42mm的10號冷拔無縫鋼管。
4.2.3油箱容積的確定
在確定油箱尺寸時，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，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。初設(shè)計時，按經(jīng)驗公式
(4.6)
式中 ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積
——經(jīng)驗系數(shù),按下表取 =5：
表4.3 各系統(tǒng)經(jīng)驗系數(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
1～2
2～4
5～7
6～12
10
高壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的6~12倍，故油箱容積為
=7110=770L
又因為在設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會因重力作用而流回液壓
油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油為不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱的80%[16].
故選擇油箱容量為800L。
4.3系統(tǒng)壓力損失驗算
驗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） (4.7)
a. 沿程壓力損失
=（Pa） (4.8)
式中 —沿程阻力系數(shù)，可按《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》表2-34相應(yīng)的公式進(jìn)行計算，也可以由圖2-14查得；
—管道長度，m；
—液體密度，；
—液流平均速度，。
因此由公式可得沿程壓力損失
=0.0786（Pa）
b. 局部壓力損失
（Pa） (4.9)
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，；
—液體密度，；
—液流平均速度，。
因此由公式可得局部壓力損失
（Pa）
5 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)、材料及制造技術(shù)條件
5.1缸體
5.1.1缸體端部連接結(jié)構(gòu)
采用簡單的焊接形式，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，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。所以在加工時應(yīng)小心注意。主要用于活塞式液壓缸。
5.1.2缸體材料
液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的機(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，則應(yīng)采用焊接性能比較好的35號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45號鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241~285HB。
缸體毛坯可采用鍛鋼，鑄鐵或鑄鐵件[16]。鑄剛可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200~HT350之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。
5.1.3缸體技術(shù)條件
a. 缸體內(nèi)徑采用H8、9配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時，Ra為0.1~0.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，Ra為0.2~0.4。且均需衍磨。
b. 熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度HB241~285。
c. 缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級精度選取。
d. 缸體端面T的垂直度公差可按7級精度選取。
e. 當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應(yīng)取為6級精度的公制螺紋。
f. 當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按9級精度選取。
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30~40的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。
5.2活塞
5.2.1活塞和活塞桿的聯(lián)接方式
表5.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式
聯(lián)接方式
備注說明
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)械振動較大的情況下
這里采用螺紋聯(lián)接。
5.2.2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)見下表
表5.2 常用的密封結(jié)構(gòu)
密封形式
備注說明
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、壽命長的活塞密封
O型密封圈密封
密封性能好，摩擦系數(shù)小；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運(yùn)動密封
Y型密封圈密封
用在20MPa下、往復(fù)運(yùn)動速度較高的液壓缸密封
結(jié)合本設(shè)計所需要求，采用O型密封圈密封比較合適。
5.2.3活塞的材料
液壓缸活塞的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼及鋁合金等，這里采用45號鋼
5.2.4活塞的技術(shù)要求
a.活塞外徑D對內(nèi)徑的徑向跳動公差值，按7、8級精度選取
b.斷面T對內(nèi)徑軸線的垂直度公差值，應(yīng)按7級精度選取
c.外徑D的圓柱度公差值，按9、10或者11級精度選取
圖5.1 活塞
5.3活塞桿
5.3.1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)。
5.3.2端部尺寸
如圖，為內(nèi)螺紋聯(lián)接簡圖。查表11-148，按照本設(shè)計要求，選用直徑螺距-螺紋長=。
圖5.2 螺紋連接簡圖
5.3.3活塞桿結(jié)構(gòu)
活塞桿有實心和空心兩種，如下圖。實心活塞桿的材料為35、45號鋼；空心活塞桿材料為35、45號無縫鋼管。本設(shè)計采用實心活塞桿，選用45號鋼。
圖5.3 空心活塞桿 圖5.4實心活塞桿
5.3.4活塞的技術(shù)要求
a. 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為HB229~285，必要時，再經(jīng)過高頻淬火，硬度達(dá)HRC45~55[17]。在這里只需調(diào)質(zhì)到HB230即可。
b. 活塞桿的圓度公差值，按9~11級精度選取。這里取10級精度。
c. 活塞桿的圓柱度公差值，應(yīng)按8級精度選取。
d. 活塞桿的徑向跳動公差值，應(yīng)為0.01mm。
e. 端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級精度選取。
f. 活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按6級精度加工（如載荷較小，機(jī)械振動也較小時，允許按7級或8級精度制造）。
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。
5.4活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵
5.4.1導(dǎo)向套
a.導(dǎo)向套的導(dǎo)向方向、結(jié)構(gòu)
表5.3 導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式
導(dǎo)向方式
備注說明
缸蓋導(dǎo)向
減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損相對較快
管通導(dǎo)套
可利用壓力油潤滑導(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)向套的場合
球面導(dǎo)向套
導(dǎo)向套自動調(diào)整位置，磨損比較均勻
本設(shè)計采用缸蓋導(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，所以材料和缸蓋的材料是相同的，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，其表面粗糙度為Ra0.63~1.25。
5.4.2活塞桿的密封和防塵
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。
5.5液壓缸安裝聯(lián)接部分的形式及尺寸
5.5.1液壓缸進(jìn)出油口的聯(lián)接螺紋尺寸
按《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用》表11-154選取標(biāo)準(zhǔn)值,公稱直徑螺距數(shù)量=
5.5.2液壓缸為單耳型的主要尺寸
按《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與選用》表11-154選?。篋=50，R=50，W=60，Y=60。
5.5.3活塞式液壓缸端部形式及尺寸
根據(jù)所選擇的液壓缸的缸徑，按照《液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與選用》表11-157確定液壓缸缸蓋端部的尺寸（均為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸）。
圖5.5 缸體端部
5.5.4缸蓋的材料
液壓缸的缸蓋可選用35、45號鍛鋼或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級精度選取。
5.6液壓缸排氣裝置
排氣閥用于排除液壓缸內(nèi)的空氣，使其工作穩(wěn)定。通常將排氣閥安裝在液壓缸的端部，雙作用液壓缸應(yīng)安裝兩個排氣閥。常用的排氣閥結(jié)構(gòu)尺寸如圖
圖5.6 排氣閥結(jié)構(gòu)
5.7緩沖調(diào)節(jié)閥
緩沖調(diào)節(jié)閥安裝在液壓缸的端部，使活塞運(yùn)動到行程終了時，起緩沖作用而減速制動，以消除工作機(jī)械的沖擊。
圖5.7 緩沖調(diào)節(jié)閥
5.8單向閥
單向閥安裝在液壓缸端部，與緩沖調(diào)節(jié)閥成組使用，在活塞啟動時，進(jìn)入液壓缸的壓力油流經(jīng)該閥，推動活塞向前運(yùn)動；在活塞到達(dá)行程終了時，該閥閉住，排出液壓缸的油流經(jīng)緩沖調(diào)節(jié)閥，使活塞減速制動。
畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明
致謝
通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我更加的認(rèn)識到了知識的重要性。從剛開始自己的茫然無措，到通過老師的指導(dǎo)漸入佳鏡，直到最后設(shè)計的完成，這中間的每一步都充滿了興奮與挑戰(zhàn)，在設(shè)計的過程中我不僅學(xué)到了技術(shù)上的新內(nèi)容,鞏固了自己的專業(yè)知識,還增強(qiáng)了與人合作的意識及能力，對于即將步入社會的我來說這是一次很好的鍛煉機(jī)會,同時也為我以后的工作打下了基礎(chǔ)。
從一開始的設(shè)計到最終設(shè)計完成后，走到這期間的每一步都充滿了汗水與喜悅，教師的精心指導(dǎo)下，我完成了本次畢業(yè)設(shè)計。雖然本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)告一段落，但對我設(shè)計的臥式鉚壓機(jī)和許多需要改進(jìn)的地方，以后我會得到進(jìn)一步改善。
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