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装缸机的设计与研究【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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压装液压缸-A1.dwg

压装缸支座-A2.dwg

蜗杆-A3.dwg

蜗轮-A3.dwg

螺套-A2.dwg

螺杆-A3.dwg

装缸机装配图-A0.dwg

图纸-CAXA

压装液压缸-A1.exb

压装缸支座-A2.exb

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摘要III

AbstractIV

第一章绪论1

1.1课题的目的、意义1

1.2装缸机简介1

第二章总体方案设计2

2.1设计要求2

2.2方案设计2

2.2.1缸筒支撑机构2

2.2.2 活塞杆组件支撑调节机构3

2.2.3 活塞杆压装机构4

第三章各机构结构及尺寸设计5

3.1缸筒支撑机构设计5

3.1.1涡轮蜗杆设计5

3.1.2轴的设计7

3.1.3轴承的选择与校核10

3.1.4键的选择与校核11

3.1.5螺杆升降机构设计12

3.1.6V型支撑轮设计14

3.1.7导向装置设计14

3.2活塞杆组件支撑调节机构设计14

3.2.1升降油缸设计14

3.2.2滑车设计20

3.2.3导向装置设计20

3.3活塞杆压装机构设计21

3.3.1压装油缸设计21

3.3.2压装头设计22

3.4床身设计23

第四章液压与电气控制系统设计24

4.1液压系统原理图的拟定24

4.2液压元件的选择26

4.2.1油泵和电机选择26

4.2.2控制阀的选用29

4.2.3管路、过滤器、其他辅助元件的选择31

4.3电气控制系统设计33

总结34

参考文献35

致谢36

摘要

随着工程机械的快速发展，在油缸制造行业，油缸的装配质量对油缸的寿命具有重要的影响。现有的油缸装配主要是手工装配，不同的装配人员由于操作经验等个人因素造成装配质量有差异，装配质量稳定性差，效率低，为解决这个问题本文设计一装缸机。其主要由床身、缸筒支撑机构、活塞杆组件支撑调节机构、活塞杆组件压装机构、液压系统等部分组成。

本次设计首先，通过对装缸机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了装缸机的总体结构和各组成部分方案；接着，对各主要零部件进行了设计与校核；然后，设计了其液压及控制系统；最后，通过AutoCAD制图软件绘制装缸机装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：液压缸，装配，涡轮，螺杆

Abstract

With the rapid development of construction machinery in the cylinder manufacturing industry, the quality of the fuel tank assembly has an important influence on the life of the cylinder. Existing cylinder assembly is mainly hand-assembled, different assembly members by virtue of operational experience and other personal factors assembly quality differences, poor assembly quality stability, low efficiency, in order to solve this problem design a loaded cylinder engine. The main by the bed, the cylinder support mechanism, the piston rod assembly support mechanism regulating portion, press-fit the piston rod assembly, hydraulic system components.

The design is first, by performing Pair cylinder engine structure and principle analysis, the analysis presented in this overall structure mounted cylinder machine and on the basis of the various components of the program; then, all the major parts and components for the design and verification; and , designed its hydraulic and control systems; and finally, drawn by AutoCAD mapping software installed cylinder engine assembly drawing and major components Fig.

Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life.

Keywords: Hydraulic cylinders, Assembly, Turbine, Screw

第一章绪论

1.1课题的目的、意义

液压缸是实现工程机构运动的动力来源，它可以将液压能转换成机构运动所需要的机械能，也是液压支架上重要元件，其技术能力的好与坏可以直接影响到液压支架的可靠性。

液压缸长期以来都是人工操作，工作强度大，装的好坏还直接影响着生产效率和使用寿命，所以为了提高工作效率，降低工人工作强度，设计出一种装缸机。

随着工程机械的快速发展，在油缸制造行业，油缸的装配质量对油缸的寿命具有重要的影响［1］。现有的油缸装配主要是手工装配，不同的装配人员由于操作经验等个人因素造成装配质量有差异，装配质量稳定性差，效率低［2］。

装缸机装配图-A0.png

压装液压缸-A1.png

螺杆-A3.png

螺套-A2.png

蜗杆-A3.png

蜗轮-A3.png

压装缸支座-A2.png

内容简介：: 1 XXXXX 毕业设计 (论文 ) 装缸机设计系名：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：年月 nts I 目录摘要 . III Abstract . IV 第一章绪论 . 1 1.1 课题的目的、意义 . 1 1.2 装缸机简介 . 1 第二章总体方案设计 . 2 2.1 设计要求 . 2 2.2 方案设计 . 2 2.2.1 缸筒支撑机构 . 2 2.2.2 活塞杆组件支撑调节机构 . 3 2.2.3 活塞杆压装机构 . 4 第三章各机构结构及尺寸设计 . 5 3.1 缸筒支撑机构设计 . 5 3.1.1 涡轮蜗杆设计 . 5 3.1.2 轴的设计 . 7 3.1.3 轴承的选择与校核 . 10 3.1.4 键的选择与校核 . 11 3.1.5 螺杆升降机构设计 . 12 3.1.6V 型支撑轮设计 . 14 3.1.7 导向装置设计 . 14 3.2 活塞杆组件支撑调节机构设计 . 14 3.2.1 升降油缸设计 . 14 3.2.2 滑车设计 . 20 3.2.3 导向装置设计 . 20 3.3 活塞杆压装机构设计 . 21 3.3.1 压装油缸设计 . 21 3.3.2 压装头设计 . 22 3.4 床身设计 . 23 nts II 第四章液压与电气控制系统设计 . 24 4.1 液压系统原理图的拟定 . 24 4.2 液压元件的选择 . 26 4.2.1 油泵和电机选择 . 26 4.2.2 控制阀的选用 . 29 4.2.3 管路、过滤器、其他辅助元件的选择 . 31 4.3 电气控制系统设计 . 33 总结 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 36 nts III 摘要随着工程机械的快速发展，在油缸制造行业，油缸的装配质量对油缸的寿命具有重要的影响。现有的油缸装配主要是手工装配，不同的装配人员由于操作经验等个人因素造成装配质量有差异，装配质量稳定性差，效率低，为解决这个问题本文设计一装缸机。其主要由床身、缸筒支撑机构、活塞杆组件支撑调节机构、活塞杆组件压装机构、液压系统等部分组成。本次设计首先，通过对装缸机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了装缸机的总体结构和各组成部分方案；接着，对各主要零部件进行了设计与校核；然后，设计了其液压及控制系统；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制装缸机装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：液压缸，装配，涡轮，螺杆 nts IV Abstract With the rapid development of construction machinery in the cylinder manufacturing industry, the quality of the fuel tank assembly has an important influence on the life of the cylinder. Existing cylinder assembly is mainly hand-assembled, different assembly members by virtue of operational experience and other personal factors assembly quality differences, poor assembly quality stability, low efficiency, in order to solve this problem design a loaded cylinder engine. The main by the bed, the cylinder support mechanism, the piston rod assembly support mechanism regulating portion, press-fit the piston rod assembly, hydraulic system components. The design is first, by performing Pair cylinder engine structure and principle analysis, the analysis presented in this overall structure mounted cylinder machine and on the basis of the various components of the program; then, all the major parts and components for the design and verification; and , designed its hydraulic and control systems; and finally, drawn by AutoCAD mapping software installed cylinder engine assembly drawing and major components Fig. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life. Keywords: Hydraulic cylinders, Assembly, Turbine, Screw nts 1 第一章绪论 1.1 课题的目的、意义液压缸是实现工程机构运动的动力来源，它可以将液压能转换成机构运动所需要的机械能，也是液压支架上重要元件，其技术能力的好与坏可以直接影响到液压支架的可靠性。液压缸长期以来都是人工操作，工作强度大，装的好坏还直接影响着生产效率和使用寿命，所以为了提高工作效率，降低工人工作强度，设计出一种装缸机。随着工程机械的快速发展，在油缸制造行业，油缸的装配质量对油缸的寿命具有重要的影响 1。现有的油缸装配主要是手工装配，不同的装配人员由于操作经验等个人因素造成装配质量有差异，装配质量稳定性差，效率低 2。 1.2 装缸机简介装缸机是专门用于液压缸装配的设备，其主要由床身、缸筒支撑机构、活塞杆组件支撑调节机构、活塞杆组件压装机构、液压系统等部分组成。装缸机的应用能够提高工作效率高，降低工人的劳动强度，确保液压缸装配质量的稳定性。 nts 2 第二章总体方案设计 2.1 设计要求设计一台用于液压缸装配的装缸机，本次设计的装缸机结构简单，易于操作，工作效率高，便于维护，降低人们的劳动强度。 2.2 方案设计装缸机如图 2-1 所示，主要由床身、缸筒支撑机构、活塞杆组件支撑调节机构、活塞杆组件压装机构、液压系统等部分组成。为保证油缸装配中，不同外径的缸筒、活塞杆组件中心线重合，防止安装过程中密封圈的破坏，缸筒托起装置、活塞杆组件可调支撑均设计为一定范围内调节。图 2-1 装缸机结构 1.缸筒固定 2.缸筒支撑 3.缸筒 4.滑动小车 5.活塞杆组件 6.压装机构 7.床身 2.2.1 缸筒支撑机构如图 2 所示，缸筒支撑机构由两个平行的支撑面安装有滚轮的夹角为 40的 V 型块构成，滚轮的宽度为 50mm，主要用于对装配的缸筒进行支撑及调节。该机构上下调节采用蜗轮机构和螺杆升降机构，两侧采用双导杆导向，将竖直运动转化水平运动，增大传动比，简化操作，提高定位的准确性 3。 nts 3 图 2-2 缸筒支撑机构 1.蜗轮机构 2.导柱 3.螺杆机构 4.定位块 5.缸筒 2.2.2 活塞杆组件支撑调节机构如图 2-3 所示，活塞杆支撑机构由滑车和升降油缸组成，主要实现活塞杆的支撑和快速定位。当压装装置将活塞压入缸筒，滑车通过底部举升油缸的下降，避开压装装置，完成活塞杆的装配。滑车底部油缸的端部带有螺杆螺母机构，能够调整滑车 V 型块的上下位置；滑车底部装有滚轮，带动活塞杆在床身导轨上移动，以减少移动时的摩擦力。活塞杆支撑采用尼龙垫板的 V 型块，防止活塞杆表面划伤。图 2-3 活塞杆组件支撑调节机构 1.举升油缸 2.滑动小车 3.定位装置 4.活塞杆组件 nts 4 2.2.3 活塞杆压装机构活塞杆压装机构由速度可调压装油缸和 V 型挡块构成。通过压装油缸和 V 型挡块将导向套和活塞压入缸体内，压装机构可进行上下微调，以适应不同缸径的要求。当活塞杆组件压入缸体内，去除 V 型挡块，压装油缸推动活塞杆，完成油缸装配。也可通过该机构完成拆缸作业。 nts 5 第三章各机构结构及尺寸设计 3.1 缸筒支撑机构设计 3.1.1 涡轮蜗杆设计 (1)选择蜗杆传动类型因为蜗轮蜗杆传动的特点，并考虑到传动系统空间的布置，和啮合等特点选择为圆柱蜗杆传动。并根据 GB/T 10085-1998 的推荐，在此传动系统中采用渐开线蜗杆（ ZI蜗杆）。 (2)选择材料因为考虑到蜗杆传动的功率不大，速度只是中等，所以蜗杆用 45 钢；又因希望效率高些，耐磨性好些，所以蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度选为 45-55 HRC。蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，用金属模铸造。并且为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，但轮芯用灰铸铁 HT100 制造。 (3)按齿面接触疲劳强度进行设计从根据闭式蜗杆传动的设计准则，首先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由机械设计中式（ 11-12），传动中心距为： 23 2 )(HPE ZZKTa （ 4.1）（ a）确定作用在蜗轮上的转矩 T1 根据液压缸装配经验计算可知： T2=100N m （ b）确定载荷系数 K 因为工作载荷较稳定，故载荷分布不均匀系数 K =1;由表 11-5 选取使用系数 K=1.15；由于转速一般不高，冲击载荷也不大，可取动载荷系数 Kv=1.05；则 K=K K Kv=1.05 1.15 1=1.21 （ c）确定弹性影响系数 ZE 因为选用的蜗轮材料是铸锡磷青铜，蜗杆材料是 45 号钢，因此弹性影响系数ZE=160MPa1/2 （ d）确定接触系数 Zp 我们先假设蜗杆分度圆直径 d1和传动中心距 a的比值为 d1/a=0.35，因此我们可以从机械设计图 11-18中可查到： Zp=2.9。 nts 6 (e)、确定许用接触应力 H 因为根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZCuSn10P1，采用金属模制造，蜗杆螺旋齿面硬度 45HRC，因此我们可以从机械设计表 11-7 中查到蜗轮的基本许用应力是： H=268MPA。 (f)、计算循环次数： N=60jn1Lh=60 1 910/20.5 12000=3.2 107 (g)、寿命系数 : KHN=8 77102.310=0.865 则： H = KHN H=0.865 268MPa=231.8MPa (h)、计算中心距 23 2 )(HPE ZZKTa = 3 238.2319.21601010021.1 =78.4mm 考虑到本次设计中传动系统的空间布局，涡轮转速较低，所需功率较低的特殊性，因此为了设计的合理性选取中心距 a=100，因为传动比为： i=20.5，因此我们可以从机械设计表 11-2中取模数 m=4，蜗杆分度圆直径： d1=40mm。这时 d1/a=0.4，从机械设计图 11-18中可查得接触系数 Zp=2.74，所以 ZpS，螺杆是安全的，不会失稳。（ 3）螺杆刚度验算螺杆在工作负载 F(N)和转矩 T( mN )共同作用下引起每个导程的变形量 0L (m)为： cGJTpEApFL220 式中 :A螺杆截面积 , 2141 dA ； cJ 为螺杆的极惯性矩， 4132 dJc ； G为螺杆切变模量，对钢 GPaG 3.83 ； T为转矩。 )ta n (2 0 DFT m 式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数； mF 卫平均工作载荷 mNT 54.4)2.0334t a n (102402762 3 按最不利的情况取（其中 mFF ） 412221201642 GdTpEdpFGJTpEApFLc 49223293)03398.0(103.83)14.3(54.4)1010(16)03398.0(1020614.3276210104 m2107.9 则螺杆在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为： mpLlL 85.41010 107.95.0 3 20 通常要求螺杆的导程误差 L 小于其传动精度的 1/2，即 mmmL 5005.01.02121 nts 14 该螺杆的 L 满足上式，所以其刚度可以满足要求。 3.1.6V 型支撑轮设计根据需要通过 CAD 匹配后 V型支撑轮设计结果如下图示： 3.1.7 导向装置设计根据需要通过 CAD 匹配后导向装置设计结果如下图示： 3.2 活塞杆组件支撑调节机构设计 3.2.1 升降油缸设计（ 1）液压缸工作负载的计算 mg RRR nwg RRR nts 15 式中， wR ：液压缸轴线方向上的外作用力（ N） gR ：液压缸轴线方向上的重力（ N） mR ：运动部件的惯性力（ N） R：液压缸的工作负载（ N）液压缸参数：外作用力为油缸上部所有件重量此处取约： NKgR w 4 9 0 08.95 0 05 0 0 惯性力： NamR m 5002/)060/60(500 因液压缸载荷较大，位置精度要求较高，故顶升速度不宜过大，最大顶升速度应控制在 60mm/min 以内。故总负载力为： KNRRR mg 5 4 0 05004 9 0 0 （ 2）液压缸工作压力的选定由以上得到工作负载 R，再根据表 3.1 得 R 在 1000 到 10000N 之间，所以选择系统压力为 1.0MPa。表 3.1液压缸工作压力参考表表 3.2 液压缸公称压力（ MPa） 0.4 0.63 1 2.5 4 6.3 10 16 20 25 31.5 （ 3）活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定（ a）液压缸内径及活赛杆直径计算 pFD4 （ 3-1） Dd 22 （ 3-2）其中： D 为液压缸内径；负载（ N） 50000 工作压力（ N） 10d 时，要进行稳定性验算： PnP kk 式中， kP ：液压缸稳定临界力 P：液压缸最大推力 kn :稳定性安性系数， kn 取 =2-4 由活塞杆计算柔度 il / ：安装形式系数，取 0.7 l: 活塞杆长度 A：活塞杆的横截面积， 24 dA .4810)41.0(3 0 07.0 3 所以， 21 为柔度系数， 102 ，因此只需校核强度。 nts 17 则按压缩强度计算： M P aPaAFCF 3 3 5102.30)4. 0 50/(5 4 0 0/ 62 所以取 mmd 50 满足强度要求活塞杆及加工要求活塞杆常用材料为 35、 45 号钢。活塞杆的工作部分公差等级可以取，表面粗糙度不大于，工作表面的直线度误差在 500mm 上不大于 0.03mm。活塞杆在粗加工后调质，硬度为，必要时可以进行高频淬火，厚度 0.5-1mm，硬度为。（ 5）液压缸壁厚的确定一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： )2/( DP p 式中，缸壁厚度 pP 试验压力当额定压力 MPaPn 16 时， %150 PnP p 当额定压力 MPaPn 16 时， %125 PnP p D 液压缸内径 -缸体材料的许用应力（ Pa） , no / o -材料抗拉强度 n 安全系数，一般取 n=5 注：如果计算出的液压缸壁厚较薄时，要按结构需要适当加厚。由 MPaPn 16 ，所以用 MPaPn 16 ， M P aPnP p 245.116%1 5 0 由上述已算出 D=100mm, Pano 6101 2 05/6 0 0/ mDP p . 0 1 0 50)101202/(10.0105.1)2/( 66 为了增加安全系数，适当加厚液压缸壁厚度为 mm5.12 。（ 6）液压缸缸底和缸盖的设计 nts 18 （ a）缸底厚度的确定对于油缸底有油孔的： )(433.0)0222 mmdDDPDh 式中 h 缸底的厚度（ mm） 2D 缸底止口内径（ mm） P 缸内最大工作压力 )10( 6 Pa 材料许用应力 )10( 6 Pa 0d 缸底开口的直径（ mm）所以 mmmmh 30.6301035510)20220( )10220(1015280433.0 63 236 ，取（ b）缸盖厚度缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样： h=30mm 焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。（ 7）液压缸缸筒的设计（ a）缸筒的尺寸确定设计液压缸的长度一般由工作行程长度确定，但还要注意制造工艺性和经济性。 L 是液压缸长度， D。：是缸体外径。由 mmDD 1 2 55.1221 0 020 由上面可以知液压缸的长度过 LL/20+D/2 式中， H：最小导向长度（ m） L:液压缸最大工作行程（ m） D：液压缸内径（ m）所以 H 0.3/20+0.1/2=0.0(m) 取 H=60mm （ b）活塞与缸体的密封方式活塞和活塞杆密封均采用 O 形密封圈，其具体标准采用 GB3452.3-88 密封沟槽设计准则和 GB3452.1-82 和 GB3452.3-88 液压气动用 O 形密封圈。这类密封为挤压密封，结构简单，安装方便，空间小，使用范围广，适用所选系统nts 20 的工作压力，活塞与缸体的密封 3.2.2 滑车设计根据需要通过 CAD 匹配后滑车设计结果如下图示： 3.2.3 导向装置设计根据需要通过 CAD 匹配后导向装置设计结果如下图示： nts 21 3.3 活塞杆压装机构设计 3.3.1 压装油缸设计（ 1）液压缸工作负载的计算 mg RRR （ 3-1） nwg RRR （ 3-2）式中， wR ：液压缸轴线方向上的外作用力（ N） gR ：液压缸轴线方向上的重力（ N） mR ：运动部件的惯性力（ N） R：液压缸的工作负载（ N）液压缸参数：由于该液压缸横向放置，所以：外作用力即为压缸阻力区： NRw 3500 惯性力： 0mR 故总负载力为： NRRR mg 3500 （ 2）液压缸工作压力的选定由以上得到工作负载 R，再根据表 3.1 得 R 在 1000 到 10000N 之间，所以选择系统压力为 1MPa。表 3.1液压缸工作压力参考表表 3.2 液压缸公称压力（ MPa） 0.4 0.63 1 2.5 4 6.3 10 16 20 25 31.5 （ 3）活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定（ a）液压缸内径及活赛杆直径计算 pFD4 （ 3-1）负载（ N） 50000 工作压力（ N） 0.8-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 5-7 nts 22 Dd 22 （ 3-2）其中： D 为液压缸内径； d 为活塞杆直径所以： 8.96101350046 Dmm mmDd 22.678.962 22 2 液压缸的内径，活塞的的外径要取标准值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。故取：mmd mmD 70100压装油缸的其他设计过程与 3.2.1 升降油缸设计类似此处不再一一复述，结果如下图示： 3.3.2 压装头设计根据需要通过 CAD 匹配后导向装置设计结果如下图示： nts 23 3.4 床身设计机器中的部件或大型零部件都应有机座支承，各种传动件也必须加以保护并与外界隔开，避免零件损伤或造成人身或设备的安全事故，所以也应有箱体或壳体加以保护并支承各传动件。机器这样一种零件，它能支承零件或部件并保护它们之间的联系，以及包容传动件的箱体等统称为床身零件，如机器中的箱体，仪器仪表的壳体，机床的床身，立柱，其他机器中的底座及发动机机体等 16。床身的分类及特点 a. 铸造床身：主要材料是铸铁，有时也用铸钢或铸铝合金。铸造床身形状可以比较复杂，铸造工艺较成熟，毛坯重量较好。 b. 焊接床身：由钢板和型钢或锻件和型钢组合焊接而成。重量轻，生产周期短，单件小批量生产中常用。 c. 非金属床身：包括混凝土预应力床身，花岗岩床身或塑料床身。根据实际需要气缸珩磨机常用铸造床身，材料为 HT20017。铸造床身实际要求铸造床身结构设计时应综合考虑各种因素，既要保证工作性能，又工艺性能好，合理的结构是在最小重量条件下具有最好的刚度和强度，所以焊接床身设计准则包括三方面的要求： a. 刚度：床身的刚度包括静刚度和动刚度，静刚度限制外力作用下的变形量，动刚度主要是指床身的抗振能力及抗热变形能力。 b. 强度：要求在最大的外载荷（包括突然性载荷）作用下，保证床身不出现损坏，床身的强度包括静强度和疲劳强度。 c. 稳定性：包括结构稳定性和精度稳定性。除此之外，还应特别注意床身连接时的形位误差，力求稳定的同时，保证工件的加工精度。 nts 24 第四章液压与电气控制系统设计 4.1 液压系统原理图的拟定（ 1）油路循环方式的分析和选择油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表：表 4.1 油液循环方式散热条件抗污染性系统效率其它限速制动形式开式较方便，但油箱较大较差，但可用压力油箱或其它改善管路压力损失较大，用节流调速效率低对泵的自吸性能要求较高用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，可引起油液发热闭式管路压力损失较小，容积调速效率高对主泵的自吸性能要求低较好，但油液过滤要求高较好，需用辅泵换油冷却液压泵由电机拖动时，限速及制动过程中拖动电机能向电网输电，回收部分能量开式系统和闭式系统的比较油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。比较上述两种方式的差异，再根据液压缸的性能要求，可以选择的油路循环方式为开式系统，因为该液压缸和液压泵要分开安装，具有较大的空间存放油箱，而且要求该液压缸的结构尽可能简单，开式系统刚好能满足上述要求。油源回路的原理图如下所示：图 4-1 油源回路的原理图 nts 25 （ 2）开式系统油路组合方式的分析选择当系统中有多个液压执行元件时，开式系统按照油路的不同连接方式又可以分为串联，并联，独联，以及它们的组合 -复联等。串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的特点是多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行元件同时动作。（ 3）调速方案的选择调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本液压缸采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统，但其速度刚度差，效率低，发热大。（ 4）液压系统原理图的确定初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图：图 4-2 液压系统原理图 1.液压泵 2.溢流阀 3.单向阀 4， 5.三位四通换向阀 6.二位四通换向阀 7， 8， 9.液压缸 nts 26 4.2 液压元件的选择液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计算 . 4.2.1 油泵和电机选择（ 1）泵的额定流量和额定压力（ a）泵的额定流量泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统所需要的最大流量和泄漏量来确定： m axpq KQ n 式中： pq 泵的输出流量单位 /minL K 系统泄漏系数一般取 K= 1.1-1.3 maxQ 液压缸实际需要的最大流量单位 /minL n 执行元件个数代入数据： m in/51.2128.21.1 Lq p （ b）泵的最高工作压力泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 m a xpP P P 式中： pP 泵的工作压力单位 Pa maxP 执行元件的最高工作压力单位 Pa P 进油路和回油路总的压力损失。初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 0.2 0.5MPa ,对于进油路有调速阀和管路比较复杂的系统可以取 0.5 1.5MPa 。代入数据： MPaP p 25.05.1 为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为nts 27 泵的额定压力的 80%左右。正常工作时液压缸的最大压力为 1.5MPa。所以为满足要求，泵的工作压力为： P=1.5/0.8=1.875MPa,取 2MPa （ 2）电机功率的确定（ a）液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，由于液压泵存在容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为： 776 1 0 6 1 0 ti mPqPqP 式中： P 液压泵的实际最高工作压力单位 Pa q 液压泵的实际流量单位 /minL iP 液压泵的输入功率单位 KW tq 液压泵向系统输出的理论流量单位 /minL 液压泵的总效率见下表 m 液压泵的机械效率 7610 换算系数代入数据： KWPi 29.165.010651.2102076 表 4.2 泵的总效率液压泵类型总效率齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵0.6-0.7 0.6-0.75 0.8-0.85 0.65-0.8液压泵的总效率（ b）电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为 1.5KW ，本设计以技术手册的数据为标准，取电机的功率为 1.5KW 。根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下：型号： Y90S-2 nts 28 额定功率： 1.5KW 满载时转速： 2840r/min 净重： 22Kg 额定转矩： 2.2Nm 电机的安装形式为 5( 1)BV 型，其参数为：基座号： 90S 极数： 2 液压泵为三螺杆泵，其参数如下：规格： 2/eD L h 256 标定粘度： 50oE 10 转速： /minr 2900 压力： MPa 20 流量： /minL 3 功率： KW 4 吸入口直径： mm 25 排出口直径： mm 20 重量： Kg 11 允许吸上真空高度： m( 2HO) 5 说明：三螺杆泵的使用、安装、维护要求。使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用 20 号液压油或 40 号液压油，其粘度范围为 21 7 2 3 / ( 5 0 )om m s之间。安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于 0.03mm，径向跳动不得大于 0.05mm.） ,当每隔 90o 转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用 40 目到 60 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有 100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于 500mm. 维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。（ 3）连轴器的选用 nts 29 连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。计算转矩由下式求出： 9550 WcnPT K Tn ()Nm 式中： nT 需用转矩，见各连轴器标准单位 Nm WP 驱动功率单位 KW n 工作转速单位 /minr K 工况系数取为 1.5 代入数据： NmT 57.72 84 05.19 55 05.1c 据此可以选择连轴器的型号如下：名称：挠性连轴器 ( 4 3 2 3 8 4 )GB 弹性套柱销连轴器， TL4 许用转矩： NmTn 63 许用转速： 5700r/min 轴孔直径： 24mm 轴孔长度： Y 型： L=62mm , D=106mm 重量： 2.3Kg 4.2.2 控制阀的选用液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。（ 1）压力控制阀压力控制阀的选用原则压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。压力调节范围：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不nts 30 适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货源情况等。根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，

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