單柱液壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計

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1、 全套內(nèi)容 CAD圖紙和畢業(yè)論文 目 錄 主

2、要符號表 1 概述…………………………………………………………………1 1.1 液壓傳動發(fā)展概況……………………………………………1 1.2 液壓傳動的工作原理及其組成部分…………………………1 1.2.1液壓傳動的工作原理……………………………………………1 1.2.2液壓傳動的組成部分……………………………………………2 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點……………………………………………3 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ……………………………………………………… 5 2.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案………………………………5 2.1.1設(shè)計要求………………………………………………………5

3、 2.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案…………………………………………5 2.2 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定…………………………………6 2.2.1液壓介質(zhì)的選擇…………………………………………………6 2.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖…………………………………………………7 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算………………………………………9 2.3.1選系統(tǒng)工作壓力…………………………………………………9 2.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 …………………………………………9 2.3.3液壓缸強度校核………………………………………………10 2.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核…………………………………………

4、……12 2.3.5計算液壓缸實際所需流量………………………………………15 2.3.6繪制液壓缸工況圖………………………………………………15 2.4 液壓閥的選擇………………………………………………16 2.4.1 液壓閥的作用…………………………………………………16 2.4.2 液壓閥的基本要求……………………………………………16 2.4.3 液壓閥的選擇…………………………………………………16 3 液壓泵站及其輔助裝置……………………………………18 3.1液壓泵站………………………………………………………18 3.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn)

5、……………………18 3.1.2 各系列液壓泵站的簡述………………………………………19 3.2 液壓泵………………………………………………………20 3.2.1 液壓泵的選擇…………………………………………………20 3.2.2 液壓泵裝置……………………………………………………21 3.3 電動機功率的確定…………………………………………22 3.4 液壓管件的確定……………………………………………23 3.4.1油管內(nèi)徑確定…………………………………………………23 3.4.2 管接頭………………………………………………………23 3.5 濾油器的選擇 ……………………

6、…………………………23 3.5.1 濾油器的作用及過濾精度………………………………………23 3.5.2 選用和安裝……………………………………………………24 3.6 油箱及其輔件的確定………………………………………24 3.6.1 油箱…………………………………………………………24 3.6.2 空氣濾清器……………………………………………………26 3.6.3 油標(biāo)…………………………………………………………27 4 液壓缸的設(shè)計計算……………………………………………28 4.1液壓缸的基本參數(shù)的確定……………………………………28 4.2 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料

7、及技術(shù)要求…………………28 4.2.1 缸體…………………………………………………………28 4.3 缸蓋…………………………………………………………31 4.3.1 缸蓋的材料……………………………………………………31 4.3.2 缸蓋的技術(shù)要求………………………………………………31 4.4 活塞…………………………………………………………31 4.4.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式………………………………………31 4.4.2 活塞與缸體的密封……………………………………………32 4.4.3活塞的材料……………………………………………………32 4.4.4 活塞的技術(shù)

8、要求………………………………………………32 4.5 活塞桿………………………………………………………33 4.5.1 端部結(jié)構(gòu)………………………………………………………33 4.5.2 端部尺寸………………………………………………………33 4.5.3 活塞桿結(jié)構(gòu)……………………………………………………34 4.5.4 活塞桿材料………………………………………………………35 4.5.5 活塞桿的技術(shù)要求……………………………………………35 4.6 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵………………………………35 4.6.1 導(dǎo)向套…………………………………………………………35 4

9、.6.2 桿的密封與防塵………………………………………………36 4.7 液壓缸的緩沖裝置…………………………………………36 4.8 液壓缸的排氣裝置…………………………………………36 4.9 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式……………………………37 4.9.1 液壓缸進出油口的聯(lián)接………………………………………37 4.9.2 液壓缸的安裝方式……………………………………………37 5 結(jié)論……………………………………………………………………38 致謝………………………………………………………………………39 參考文獻………………………………………………………………………40

10、 附錄A…………………………………………………………………………41 附錄B…………………………………………………………………………53 1、概述 1.1 液壓傳動發(fā)展概況 液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術(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水壓機算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(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)、計算機技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)

11、推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，使它在國民經(jīng)濟的各方面都得到了應(yīng)用。液壓傳動在某些領(lǐng)域內(nèi)甚至已占有壓倒性的優(yōu)勢，例如，國外今日生產(chǎn)的95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的程度現(xiàn)在已成為衡量一個國家工業(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、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，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)的計算機輔助設(shè)計、計算機仿真和優(yōu)化以及微機控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。 我國的

12、液壓工業(yè)開始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自1964年從國外引進一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時進行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對西方先進液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計劃引進、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)濟效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。 1.2 液壓傳動的工作原理及組成部分 1.2.1 液壓傳動的工作原理 驅(qū)動機床工作臺的液壓系統(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

13、件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機帶動旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進入壓力管后，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、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，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)流閥和換向閥進入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油管。 工作臺的移動速度是由節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開大時，進入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時，工作臺的移動速度減小。 為了克服移動

14、工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個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，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?，這時工作臺就停止運動。 從上面的例子中可以得到： 1）

15、動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的。 2）液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳 動是不相同的。 3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進行工作的， 因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。 1.2.2 液壓傳動的組成部分 液壓傳動裝置主要由以下四部分組成： 1）能源裝置——把機械能轉(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)換成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。 3)制調(diào)節(jié)裝置——對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例 如溢流

16、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 保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動有以下一些優(yōu)點： 1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，因為 液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出30~40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。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的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 易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻

17、率，在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達500次/min，實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達1000次/min。 3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達2000），它還 可以在運行的過程中進行調(diào)速。 4） 液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易 于進行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復(fù)雜的順序動作，接受遠(yuǎn)程控制。 5） 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀 態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。 6） 由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、

18、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、 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動性。 7） 用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠(yuǎn)比用機械傳動簡單。 液壓傳動的缺點是： 1） 液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動化，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），長距離傳動時更是如此。 3） 液壓傳動對油溫變化比較敏感，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 較貴，而且對油液的污染比較敏感。 5） 液壓傳動要

19、求有單獨的能源。 6） 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。 總的說來，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進一步得到克服。 2、液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.1 明確設(shè)計要求，制定基本方案 2.1.1 設(shè)計要求 設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手進行液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面的情況了解清楚。 ⑴單柱液壓機主機概況： ①液壓機公稱力 25 KN ②液壓系統(tǒng)最大工作壓力

20、 8 Mpa ③骨塊行程 125 MM ④壓頭下行速度 45 mm/s ⑤壓頭上行速度 130 mm/s ⑵ 液壓系統(tǒng)要完成以下動作循環(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)換成機械能以實現(xiàn)直線往復(fù)運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，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?/p>

21、塞缸的輸入為壓力和流量，輸出為推力和速度。 液壓缸除了單個地使用外，還可以組合起來或和其它機構(gòu)相結(jié)合，以實現(xiàn)特殊的功能。 根據(jù)參考文獻[2]表37.5-1 我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點及適用場合見表2-1。 表2-1 名稱 特點 適用場合 單桿活塞液壓缸 有效工作面積大，雙向不對稱 往返不對稱的直線運動等 2.1.2.2 確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 1）為了實現(xiàn)液壓缸的進和退，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，以改變油液的流動方向。當(dāng)電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始

22、位置（脈沖式閥除外）。若推動故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。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）為了實現(xiàn)其工進，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，如通流截面相對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)行元件運動速度的大小。 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，調(diào)速閥進出口壓差將將減小。 調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的

23、應(yīng)用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負(fù)載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。 因此，在本設(shè)計中選擇調(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，我們在泵的小口裝上粗濾油器。（進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，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)置磁過濾器或其他

24、型式的濾油器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，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，對涂料、密封材料等有良好的適應(yīng)性；同時液壓介質(zhì)還應(yīng)具有一定的消泡能力。 選擇液壓介質(zhì)時，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)行機構(gòu)速度等。當(dāng)工作溫

25、度在60℃以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過60℃時，應(yīng)選用汽輪機油或普通液壓油。若設(shè)備在很低溫度下啟動時須選用低凝液壓油。 據(jù)參考文獻[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)計中單柱液壓機液壓系統(tǒng)的要求選用N32號普通液壓油，其各項質(zhì)量指標(biāo)見表2-2。 表2-2 名稱 N32號普通液壓油 代號 / 原牌號 YA-N32 / 20號 運動粘度 mm2/s (40℃) 28．8~35.2 運動粘度 mm2/s (50℃) 17~23 粘度指數(shù)≥ 90 抗氧化安定性(酸值達2mgKOH/g)≥ h 1000 凝點≤ ℃ -10

26、 閃點(開口)≥ ℃ 170 防銹性(蒸鎦水法) 無銹 臨界載荷≥ N 600 抗泡沫性(93℃)≤ ml 起泡 50 / 消泡 0 抗磨性（四球，DB） N 800 應(yīng)用 適用于環(huán)境溫度0~40℃的各類中高壓系統(tǒng)（適用工作壓力為6.3-2.1MPa 2.2.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 在這種單柱液壓機上，實現(xiàn)了“工進 → 快退 → 停止”的動作循環(huán)（見圖2-1）?？梢赃M行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表2- 3 示此單柱液壓機的動作循環(huán)表，圖2-2則是這種液壓機的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。 圖2-1 單柱液壓機動作循環(huán)圖

27、 圖2-2 單柱液壓機液壓系統(tǒng)圖 進油路 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 單柱液壓機液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表 動作名稱 信號來源 電磁換向閥2的工作狀態(tài) 滑塊 工進 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，勢必要加大執(zhí)行元

28、件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、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的單柱液壓機屬小型液壓機類型，一般情況下，載荷不會太高，參考資料[2]表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)計中應(yīng)注意的的問題 液壓缸的設(shè)計和使用正確與否，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

29、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)計液壓缸時，必須注意如下幾點： 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)

30、計標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計，盡可能做到 結(jié)構(gòu)簡單、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=8Mpa>7Mpa由參考文獻[1]表5-2推薦初定d=0.7D 取液壓缸=0.9 則此時活塞所受推力 N 由式 （2-1） =69.45 cm2 （2-2） =9.38 cm 則d= 0.7D =6.07 cm 參考文獻[2]表37.5-8及表37.5-9對這些直徑圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)

31、值時 得： D =100 mm d =70 mm 由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： cm2 cm2 2.3.3 液壓缸強度校核 液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進行強度校核。 取：液壓缸材料為45#鋼，無縫鋼管 活塞桿材料45#鋼 2.3.3.1 壁厚強度校核 根據(jù)參考文獻[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δ=10.5mm 對于本系統(tǒng)： ＜ 10 為厚壁 按壁筒計算：

32、 （2-3） 式中，D為缸筒內(nèi)徑；Py為缸筒試驗壓力,當(dāng)缸的額定壓力 Pn ≤ 16Mpa時， 取Py=1.5 Pn ；為缸筒材料的許用應(yīng)力，，為材料抗拉強度，n為安全系數(shù)，一般取n = 5 。 所以: Py=1.54=6 Mpa （2-4） 式中 N/mm2 n = 5 則 N/m2 得 mm ∴ mm＞ 故缸體壁厚強度滿足。 2.

33、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 故活塞桿強度滿足。 2.3.3.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計算 液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算： （2-6） 式中，F(xiàn)為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個數(shù)；K為螺紋擰緊系數(shù)； K=1.12~1.5，取K=1.3； MPa 則： mm 取 ds=10 mm

34、 2.3.4 液壓缸穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(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 （2-8） 當(dāng)

35、活塞桿的細(xì)長比 ＞ 時，且 = 20 ~ 120 時，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，對鋼取E=2.061011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿橫截面積，f為由材料強度決定的實驗值，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)ψ2的值 支承方式 支承說明 末端系數(shù)ψ2 一端自由一端固定

36、 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、ψ1的值 材料 f 108 N/M2 ψ1 鑄鐵 5.6 80 鍛鐵 2.5 110 軟鋼 3.4 90 硬鋼 4.9 85 由此，根據(jù)實際設(shè)計的可得： N/M2 ； （2-10） 而l＞125mm， 取l=175mm ＜ 則活塞桿穩(wěn)定性按式： 進行校核。 代入數(shù)據(jù)： N 而

37、 （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 = 81067.8510-3 = 6.28104 N 顯然，F(xiàn)W ＜ 所以，活塞桿穩(wěn)定性滿足。 2.3.5 計算液壓缸實際所需流量 根據(jù)最終確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸及其運動速度或轉(zhuǎn)速，計算出液壓缸實際所需流量，見表2-6。 表2 – 6 液壓缸實際所需流量 工況 活塞下行(工進) 活塞上行(快退) 運動速度10-2

38、 m/s = 4.5 = 13 結(jié)構(gòu)參數(shù) 10-3 m2 A1 = 7.85 A2 = 4.0 流量 10-4 m3/s Q1 = 3.53 Q2 = 5.21 計算公式 Q = A 2.3.6 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)中油液的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因為作用機制的不同，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

39、流動方向。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。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、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： 1）動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。 2）油液流過時壓力損失小。 3）密封性能好。 4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護方便，通用性大。 2.4.3 液壓閥的選擇

40、1）閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實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?。贿x擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。 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)格型號見表2-7。 表2-7 25KN單柱液壓機液壓閥名細(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 -２２-