板料折弯机液压系统设计设计说明.doc

唐 山 学 院 毕 业 设 计唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：多功能棒料折弯机液压系统设计 机电工程系06液压02班系 别：_陈志行班 级：_魏雪丽姓 名：_指 导 教 师：_2009年5月18 日i唐 山 学 院 毕 业 设 计折弯机液压系统设计摘 要 折弯机属于锻压机械中的一种，主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于：轻工、航空、船舶、电器、不锈钢制品、钢结构建筑及装潢行业。液压传动系统采用压力补偿型柱塞泵供油，回油节流调速，能量利用合理，立式液压缸设有平衡和锁紧措施，工作安全可靠；同时以液压缸作为执行元件，夹紧力大，折弯动力也大，系统进行棒料折弯时工作性能好。这次对棒料折弯系统、液压泵站等液压系统进行了回路设计，并对泵站的结构、布局以及一些非标准零件进行了设计，在设计过程中，力求结构紧凑，布局合理，制造简单。关键词：液压折弯机 系统设计 柱塞泵 锁紧 立式液压缸the design of folding machine hydraulic systemabstractthe folding machine belongs to a kind of forging machinery.it is a major role in the metal processing industry. products are widely applied to: light industry, aviation, shipping, metallurgy, instruments, electrical appliances, stainless steel products, steel structure construction and decoration industries.hydraulic system uses piston pump of pressure compensation to supply oil, the oil return throttle control, rational use of energy. vertical hydraulic cylinder uses balance and locking measures, so it works safly and reliablely. at the same time hydraulic cylinders as the implementation of components haves great clamping force and shear force . when system shear plate material ,its performance is goodthe design of the press pinched systems, sheet metal shear system and hydraulic pump stations system have the circuit design and structure of the pumping station, layout and some non-standard components design. in the design process , it achieves structure compact and layout rational and manufacture simple.key words: hydraulic folding machine; the design of system; piston pump;locking; vertical hydraulic cylinder目 录1.前言62.绪论72.1液压技术概况72.2本课题主要研究内容72.3设计步骤73.液压系统的工作要求103.1液压系统的组成103.2液压折弯机的工作原理103.3折弯机的技术要求103.4液压系统参数计算114拟订液压系统图164.1确定液压系统方案164.2绘制液压系统图174.3液压元件的计算和选择184.3.1确定液压泵的压力、流量和选择泵的规格184.3.2确定管道尺寸194.4液压系统性能验算及确定压力阀调整值204.4.1验算压力损失204.4.2确定压力阀的调整值215液压缸的设计215.1液压缸主要尺寸的确定215.2液压缸的结构设计236液压站的设计266.1液压站简介266.2油箱设计276.2.1油箱有效容积的确定276.2.2油箱的结构设计286.2.3油箱的结构：306.3液压站的结构设计316.3.1液压泵的安装方式316.3.2液压泵与电动机的连接316.4辅助元件326.4.1滤油器326.4.2液压油326.4.3液压控制装置的集成336.5绘制装配图346.6液压系统清洗、使用与维护346.6.1清洗液压系统346.6.2系统的使用和维护357.结论36谢辞37参考文献38外文资料39译文4544iv唐山学院毕业设计1.前言毕业设计是我们在学完大学全部课程及进行完生产实习和机械设计制造、液压元件与系统、液压传动等多门课程设计之后进行的，它是对我们大学三年学习的一次深入的综合性考察，也是我们步入社会所要从事工作的提前预测，同时还是我们将在校期间所学到的理论基础知识运用到实践中去解决问题的一次很好的锻炼。我们应该学会各种思考问题、解决问题的方法，来提高我们认识、分析和解决问题的能力，从而为我们今后的学习、工作奠定坚实的理论基础和实践基础。毕业设计是我们走向工作岗位之前的一次大练兵，也是提高个人能力的一次良好的机会，同时还是对我们每一个人实际水平的综合评估，因此在设计中我们坚持了实事求是、理论联系实际的指导思想，以严肃认真的科学态度完成各项设计内容，这对我们今后的工作、生活都将有重要、深远的意义。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练对本人来讲在设计中提高了重视程度，并投入了全部精力和热情，以严谨求实的科学态度认真完成了全部的设计内容。在设计过程中，承蒙魏雪丽老师和其他同学提供资料和指导，谨表谢意。限于本人水平，经验不足，设计中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师指正。2.绪论2.1液压技术概况当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求，体现在如下一些比较重要的特征上：1) 提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。2) 高度的组成化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短，这种组合件不但结构紧凑、工作可靠，而且使用简便，也容易维护保养。模块化发展也是非常重要的方面，完整的模块以及独立的功能单元，对用户而言，只需要简单地进行组装即可投入使用，这样不仅可以大大节约用户的装配时间，同时用户也无须配备各种经专门培训的技术人员。3) 和微电子结合，走向智能化。汇在一起的联接体只要一收到微处理机或者微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。综上所述可以看到，液压工业在国民经济中的作用实在是很大的，它常常可以用来作为衡量一个国家工业水平饿重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须奋起直追，才能迎头赶上。2.2本课题主要研究内容1) 液压折弯机基本概况和研究背景介绍2) 液压原理图分析设计3) 液压系统结构设计4) 绘制液压原理图、总装图及部分零件图。2.3设计步骤一台机器究竟采用什么样的传动方式，必须根据机器的工作要求，对机械、电力、液压和气压等各种传动方案进行全面的方案论证，正确估计应用液压传动的必要性。当确定采用液压传动后，其设计内容和步骤大体如图11所示,这里所述的设计内容和步骤只是一般的系统设计流程，在实际设计过程中不是一成不变的，对于较简单的液压系统，可以简化其设计程序；对于重大工程的复杂液压系统，往往还需在初步设计的基础上进行计算机仿真实验，或者局部地进行实物实验，反复修改，才能确定设计方案。另外，这些步骤又是相互关联，彼此影响的，因此常需穿插交叉进行。液压系统的设计步骤大体如下：1) 液压系统的工况分析在开始设计液压系统时，首先要对机器的工作情况进行详细的分析，一般要考虑下面几个问题：l 确定该机器中哪些运动需要液压传动来完成l 确定各运动的工作顺序和各执行元件的工作循环l 确定液压系统的主要工作性能。例如：执行元件的运动速度、调速范围、最大行程以及对运动平稳性要求等l 确定各执行元件所承受的负载及其变化范围2) 拟订液压系统原理图拟订液压系统原理图一般要考虑以下几个问题：l 采用何种形式的执行机构l 确定调速方案和速度换接方法l 如何完成执行机构的自动循环和顺序动作l 系统的调压、卸荷及执行机构的换向和安全互锁等要求l 压力测量点的合理选择根据上述要求选择基本回路，然后将各基本回路组合成液压系统。当液压系统中有多个执行部件时，要注意到它们相互间的联系和影响，有时要采用防干扰回路。在液压系统原理图中，应该附有运动部件的动作循环图和电磁铁动作顺序表。3) 液压系统的计算和选择液压元件液压系统计算的目的是确定液压系统的主要参数，以便按照这些参数合理地选择液压元件和设计非标准元件。具体计算步骤如下：l 计算液压缸的主要尺寸以及所需的压力和流量l 计算液压泵的工作压力、流量和传动功率l 选择液压泵和电动机的类型和规格l 选择阀类元件和辅助元件的规格4) 对液压系统进行验算必要时，对液压系统的压力损失和发热温升要进行演算，但是有经过生产实践考验过的同类型设备可供类比参考，或者有可靠的试验结果，那么也可以不再进行验算。5) 绘制正式工作图和编制技术文件设计的最后一步是要整理出全部图纸和技术文件。正式工作图一般包括如下内容：液压系统原理图；自行设计的全套工作图（指液压缸和液压油箱等非标准液压元件）；液压泵、液压阀及管路的安装总图。技术文件一般包括以下内容：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压系统安装和调试要求，设计说明书等。3.液压系统的工作要求3.1液压系统的组成液压折弯机系统，采用液压传动系统，液压系统若能正常工作必须由以下五部分组成：1) 动力装置:它是把原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置，一般由电动机和液压泵组成，其作用是为液压系统提供压力油。2) 执行元件:它是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度(直线运动)，或力矩和转速(回转运动)。这类元件包括各类液压缸和液压马达。3) 控制调节元件:它是能控制或调节液压系统中油的压力、流量或方向，以保证执行装置完成预期工作的元件。这类元件主要包括各种液压阀，如溢流阀、节流阀以及换向阀等。4) 辅助元件:辅助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接头、滤油器、压力在以及流量计等。这些元件分别起散热贮油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压力和测量流量等作用，以保证系统正常工作，是液压系统不可缺少的组成部分。5) 工作介质:它在液压传功及控制今起传递运动、动力从信号的作用。工作介质为液压油或其它合成液体。3.2液压折弯机的工作原理液压折弯机通过压紧液压缸和折弯刀具液压缸来实现棒料的压紧和折弯。折弯机液压传动系统采用柱塞液压泵供油，用于提供系统的工作压力，系统工作压力可由压力表及其开关显示。电磁溢流阀用于控制系统的卸载。压紧缸的运动方向由二位四通电磁换向阀控制，压紧缸工作压力较低，二位二通换向阀作平衡阀，用于防止释压时压紧液压缸因自重下落。折弯刀具液压缸的运动方向由三位四通电磁换向阀控制，单向节流阀用于折弯刀具液压缸活塞上升和下降时节流调速。3.3折弯机的技术要求设计制造一台立式棒料折弯机，该机压头的上下运动用液压传动，其工作循环为：快速下降、慢速加压（折弯）、快速退回。给定条件为：折弯力 n压紧力 n滑块重量 n 压紧缸动作参数压紧板快进 行程 140mm 速度（） 35 压紧板工进 行程 30mm速度（） 20快速回程 行程 180mm速度（） 45折弯缸动作参数折弯板工进 行程 160 mm 速度（） 35 mm/s折弯板快退 行程 160 mm 速度（） 40 mm/s两缸运动参数:液压缸的启动、制动时间为。工作循环: 启动压紧板快速压下压紧板慢速压下左右折弯板同时折弯左右折弯板同时退回初位压紧板松开系统卸荷 3.4液压系统参数计算棒料折弯机压紧缸实现的工作循环是：启动压紧板快速压下压紧板慢速压下压紧板松开卸荷。主要性能参数与性能要求如下：压紧力f=9n；棒料折弯机的滑块重量g=1.5n；快速空载下降速度=35mm=0.035m/s，工作下压速度v=20mm=0.02m/s，快速回程速度v=45mm=0.045m/s，棒料折弯机快速空载下降行程=140mm=0.14m，棒料折弯机工作下压行程l=40mm=0.04m，棒料折弯机快速回程：h=180mm=0.18m；启动制动时间，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用v型密封圈，其机械效率。由式 式中 工作部件总质量 快进或快退速度 运动的加速、减速时间求得惯性负载 再求得阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 表一 液压缸在各工作阶段的负载值 (单位:n)工况负载组成负载值f推力起动300330加速177195快进150165工进9015099066快退150165注:液压缸的机械效率取 图一 棒料折弯机压紧缸的负载图和速度图确定系统主参数，绘制液压缸的工况图 1)工作压力p的确定 工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅液压系统设计简明手册的表2-1取液压缸工作压力p1=6mpa 2)压紧缸主要尺寸的确定 折弯机滑块做上下直线往复运动，且行程较小，故可选单杆液压缸作执行器（取缸的机械效率cm=0.91） 将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积 a1 = = 0.018m2 液压缸内径d= =0.15m=150mm 按表3gb2348-80,取标准值d=160mm=16cm表3-3 液压缸内径尺寸系列 (gb2348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注:括号内数值为非优先选用值。 根据快速下行与快速上升的速度比确定活塞杆直径d v3/v1=d2/ (d2-d2)=45/35=1.29 d =75.9mm,按gb2348-80,取标准值d=80mm表3-4 活塞杆直径系列 (gb2348) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400则: 液压缸的无杆腔实际有效面积为a1=d2/4 =3.14/4=201 cm2有杆腔的实际有效面积为a2=(d2-d2)/4=(16-8)/4=151 cm2表3-5 执行元件工况表工作循环计算公式p1(pa)负载f(n)回油压力p2(mpa)输入流量q(m3/m)功率p(w)快进启动p1=f/cm a1q= a1v1p= p1q03000-0加速1484177045936匀速01500-0工进-p1= f/cm a1q= a1v2p= p1q5.490150021.08快退启动p1= f/cm a2q= a1v3p= p1q000-0加速-0-匀速120881500560440制动-0-（二）棒料折弯机折弯缸实现的工作循环是：启动左右折弯左右退回板卸荷。主要性能参数与性能要求如下：折弯力f=4n；棒料折弯机的滑块重量g=1.5n；工作下压速度v=35mm=0.035m/s，快速回程速度v=40mm=0.04m/s，棒料折弯机快速空载下降行程=160mm=0.16m，棒料折弯机工作下压行程l=160mm=0.16m，启动制动时间，液压系统执行元件选为液压缸。液压缸采用v型密封圈，其机械效率。由式 式中 工作部件总质量 快进或快退速度 运动的加速、减速时间求得惯性负载 f=m/=30n再求得阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 表二 折弯缸在各工作阶段的负载值 (单位:n)工况负载组成负载值f推力起动300330加速180198工进4015044121快退150165注:液压缸的机械效率取 图二 棒料折弯机折弯缸的负载图和速度图确定系统主参数，绘制液压缸的工况图 1)工作压力p的确定 工作压力p可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅液压系统设计简明手册的表2-1取液压缸工作压力p1=5mpa 2)折弯缸主要尺寸的确定 折弯机滑块做上下直线往复运动，且行程较小，故可选单杆液压缸作执行器（取缸的机械效率cm=0.91） 将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积 a1 = = 0.0096m2 液压缸内径d= =0.11m=110mm 按表3gb2348-80,取标准值d=110mm=11cm表3-3 液压缸内径尺寸系列 (gb2348-80) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 110 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注:括号内数值为非优先选用值。 根据快速下行与快速上升的速度比确定活塞杆直径d v3/v1=d2/ (d2-d2)=1.29 d =75.9mm,按gb2348-80,取标准值d=80mm表3-4 活塞杆直径系列 (gb2348) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400则: 液压缸的无杆腔实际有效面积为a1=d2/4 =3.14/4=95 cm2有杆腔的实际有效面积为a2=(d2-d2)/4=(11-8)/4=45 cm2表3-5 执行元件工况表工作循环计算公式p1(pa)负载f(n)回油压力p2(mpa)输入流量q(m3/m)功率p(w)工进-p1= f/cm a1q= a1v2p= p1q5.140150021.02快退启动p1= f/cm a2q= a1v3p= p1q03000-0加速-1800-匀速400001500560440制动-0-4拟订液压系统图4.1确定液压系统方案拟定液压系统图是液压系统设计中的一个重要步骤。这一步要做的主要工作：一是选择基本回路，二是把选出的回路组成液压系统。（1）为满足速度的有极变化，采用压力补偿变量液压泵供油，即在快速下降的时候，液压泵以全流量供油。当转化成慢速加压压制时，泵的流量减小，最后流量为0；（2）当液压缸反向回程时，泵的流量恢复为全流量供油。液压缸的运动方向采用三位四通型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处于中位，使液压泵卸荷；（3）为了防止压力头在下降过程中因自重而出现速度失控的现象，在液压缸有杆腔回路上设置一个单向节流阀；（4）为了压紧时保压，在无杆腔进油路上和有杆腔回油路上设置一个调速阀；（5）为了使液压缸下降过程中压头由于自重使下降速度越来越快，在三位四通换向阀处于右位时，回油路口应设置一个单向节流阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控；（6）为了使系统工作时压力恒定，在泵的出口设置一个溢流阀，来调定系统压力。4.2绘制液压系统图在拟定液压系统时，注意了以下几方面向题：1) 防止回路间可能存在的相互干扰。2) 确保系统安全可靠 液压系统运行中的不安全因素是多种多样的。例如异常的负载、停电，外部环境条件的急剧变化，操作人员的误操作等，都必须有相应的安全回路或措施，确保人身似设备安全。例如，为了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，应有锁紧、平衡、限速等回路；为了防止操作者的误操作，或由干液压元件失灵而产生误动作，应有误动作防止问路等。将各个回路图合成，整个折弯机的液压系统图就初步绘制了，再检查并加以补充完善，便可以绘制出正式的液压系统理图。如下图所示图4.3 系统原理图4.3液压元件的计算和选择4.3.1确定液压泵的压力、流量和选择泵的规格1)泵的工作压力的确定由液压缸的工况图可以看到液压缸的最高工作压力出现在剪切阶段,p1=16mpa,此时缸的输入流量极小,且进油路元件较少,故泵至缸间的进油路压力损失估取为p进=0.5mpa,根据式pp=p1max+p得到泵的最高工作压力pp为pp=16+0.5=16.5 mpa。上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn应满足pn(1.251.6) pp，本例中pn=1.25 pp=20.65mpa2)泵的流量的确定液压泵的最大供油量qp按液压缸的最大输入流量(7l/m)进行估算。根据式qpkl(q)max得qp=1.27l/m=8.4l/min式中 qp-液压泵的最大流量(q)max-同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值kl-系统泄漏系数，一般取kl=1.11.3，现取kl=1.23)选择液压泵的规格及电动机的型号根据以上计算结果查阅手册或产品样本,选用规格相近的选取zb*9.5变量型斜盘式轴向柱塞泵,其额定压力为21mpa, 排量为9.5ml/r,额定转速 1500r/min。由液压传动系统及设计的表513取泵的总效率为p=0.85,则液压泵的实际功率即所需电机功率为 pp= pt/p=ppqp/60=16.5/60=3kw查液压传动系统及设计的表514，选用y132m1-6型交流异步电动机，其额定功率为4kw,额定转速为960r/min。按所选用电动机转速和液压泵的排量，液压泵的最大理论流量为 qt=nv=9609.5ml/min=9120ml/min=9.12l/min大于计算所需流量8.4l/min,满足使用要求。4.3.2 液压元件的选择液压阀的选择依据是系统的最高压力和通过阀的实际流量以及阀的操纵、安装方式等，需要注意的问题是：1)确定通过阀的实际流量 ，此时注意通过管路的流量与油路串、并联的关系：油路串联时系统的流量即为油路中各处所通过的流量；油路并联中各油路同时工作时系统的流量等于各条油路通过流量的和。2)单活塞杆液压缸两腔回油的差异 活塞外伸扣内缩时的回油流量是不同的，内缩时无杆腔回油流量与外伸时有杆腔的回油流量之比，等于两腔活塞面积之比。3)控制阀的使用压力、流量，不要超过其额定值 ，如控制阀的使用压力、流量超过了其额定值，就易引起液压卡紧和液动力，对控制阀工作品质产生的不良影响。根据系统的要求，现选择液压元件如表4-2.序号元件名称额定压力（mpa）额定流量(l/m)型号规格通径(mm)额定压降（mpa）1变量泵219.5ml/rzb*9.5-2三位四通阀31.54034d*b10h-t*100.453单向节流阀1625alf3-e6b60.84二位四通阀162524df-e6b61.55二位二通阀31.54022d-h10b100.456调速阀2442qfb10h100.57溢流阀1616yf3-e10b630.458电动机-4kw0.84960r/m-4.3.2确定管道尺寸接液压缸的油管尺寸,可根据缸两腔的实际最大流量和油管允许流速经计算求得。由液压气动系统设计手册的表914可知，流经液压缸无杆腔油管的实际最大流量为5l/min,流经有杆腔油管的实际最大流量为2l/min。油管内油液的允许流速按第4章3.2的推荐值取3m/s，则由式d=算得无杆腔油管的管径d1=14.57mm，有杆腔油管的管径d2=.9.22mm式中 q-流经油管的流量m3/s v-油管内的允许流速m/s查jb82766,同时考虑制作方便，两根油管都采用d=18mm的无缝钢管。4.4液压系统性能验算及确定压力阀调整值4.4.1验算压力损失 已知该液压系统中进、回油管的内径均为18mm,进回油管长度均取l=1m,取油液运动黏度=110-4m2/s,油液密度=0.9174103kg/m3 由前面列表中查得工作循环中进、回油管道中通过的最大流量q=8.4l/min发生在工进阶段,由此计算得雷诺数re= = =1002320 故可推论:各工况下的进、回油路中的液流均为层流。将适用于层流的沿程阻力因数=75/ re=和管道中液体流速v=代入沿程压力损失计算公式p=得p=在管道具体结构尚未确定下，管道局部压力损失p常按以下公式计算 p=0.1p各工况下的阀类元件局部压力损失为pv=ps(q/qs)2式中 ps-阀的额定压降q-阀的实际流量qs-阀的额定流量由以上三式计算出的各工况下的进、回油管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失见表4-3表4-3 压力损失管道压力损失 工况 快进 工进 快退进油管道p 0.3626104 0.01043104 0.3626104p 0.03626104 0.001043104 0.03626x104pv 16.6244104 0.022031040.5104p 14.0233104 0.033503104 12.1391104回油管道p 0.2209104 0.3816104 0.5950104p 0.02209104 0.03816104 0.05950104pv 13.2366104 0.01097104 13.7403104p 13.4796104 0.4307104 20.3948104 4.4.2确定压力阀的调整值 溢流阀:p1= pp+(12)mpa=20.65+1.5 mpa=22.15 mpa 减压阀: p2= f压紧/ a1=15.92mpa 单向顺序阀: p3= p2=15.92mpa上述验算结果尽管与估取值不同，但不会使系统工作压力超过系统能达到的最高压力。5液压缸的设计5.1液压缸主要尺寸的确定1） 液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径d与其壁厚的比值d/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄鼻圆筒公式计算pyd/(2)，于是此折弯机液压系统中液压缸壁厚pyd/(2)=因为d/10,所以应按材料力学中的壁厚圆筒公式进行壁厚的计算。因此缸体的外径d1为d1d+2=0.16+20.0972=0.3544m液压缸工作行程的确定压紧缸实际工作的最大行程为180mm，参照表5-1取标准值为l=200表5-1 液压缸活塞行程参数系列 (gb2349-80) 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800注:液压缸活塞行程参数依、次序优先选用3）缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时t有孔时t =式中 t-缸盖有效厚度(m)d2-缸盖止口内径(m)d0-缸盖孔的直径(m)4）最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离h称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 最小导向长度应满足以下要求hl/2+d/2=200/2+160/2=180mm 式中 l-液压缸的最大行程 d-液压缸的内径 活塞的宽度b一般取b=(0.61.0)d=1.0160 = 160mm 缸盖滑动支承面的长度l，根据液压缸内径d而定。当d80mm时，取l2=(0.61.0)d此液压系统中d80mm,所以l1=1.0160 = 160mm为保证最小导向长度h，过分增大l1和b都是不适宜的，必须时可在缸盖与活塞之间增加一隔套k来增加h的值。隔套的长度c由需要的最小导向长度h决定，即 c=h-(l1+b)/2=180-(200+160)/2=0mm5）缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和为 l内=160+20mm=180mm缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度，所以 l外=180+30+30=240mm 一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍，此液压缸满足要求。6）活塞杆稳定性的验算 因为液压缸支承长度lb(1015)d，所以无须考虑活塞杆弯曲稳定性。5.2液压缸的结构设计1)缸体与缸盖的连接形式 缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。此液压系统选择法兰连接，其优点是:（1）结构简单、成本低（2）容易加工、便于装拆（3）强度较大、能承受高压 缺点是:（1）径向尺寸较大（2）螺纹连接的大；缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也较大（3）用钢管焊上法兰工艺过程复杂些2)活塞杆与活塞的连接结构 活塞杆与活塞的常用连接形式有整体式连接、螺纹连接、半环连接、锥销连接等，此液压系统选择螺纹连接，其特点是:结构简单在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。 活塞杆处的密封形式有o形、v形、y形和yx形密封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘，保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和丁形橡胶密封圈，也可用毛毡圈防尘。 此液压系统采用导向套导向的结构形式，其特点是:(1) 导向套与活塞杆接触支承导向,磨损后便于更换,导向套也可用耐磨材料；(2) 盖与杆的密封常用y形、yx形及v形密封装置。密封可靠适用于中高压液压缸；(3) 防尘方式丁形或三角形防尘装置。3） 活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的应力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。此液压系统采用y形圈，其使用参数如表5-2表5-2 y形圈使用参数类型密封部位截面简图材料压力范围(mpa)温度范围()速度范围(m/s)摩擦/泄漏用途活塞用活塞杆用y形圈-nbr+夹纤维25-30+1200.5中/低农机、船用注塑机、工程机械4） 液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，则在到达行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。为防止这种现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。 常用缓冲结构有环状间隙缓冲装置。此装置工作原理为:活塞端部的缓冲柱塞向端盖方向运动进入圆柱形油腔时，将封闭在柱塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出去。由于间隙很小，因而起节流缓冲作用。适用于运动惯性不大、运动速度不高的液压系统。 此种装置分为圆柱形缓冲柱塞和圆锥形缓冲柱塞。对于圆柱形缓冲柱塞，间隙的大小不变，缓冲柱塞长度一般为10mm左右。这种结构制造容易，但在缓冲开始时会出现压力的峰值。对于圆锥形缓冲柱塞，缓冲时有明显的渐减过程。此液压系统采用圆锥形缓冲柱塞。5） 液压缸的排气装置 对于运动速度稳定性要求较高的机床液压缸和大型液压缸，则需要设置排气装置，如排气阀等。 排气装置的结构有多种形式。常用的是排气阀结构。此液压系统采用排气阀结构。排气阀一般安装在液压缸两端的最高处。当液压缸需要排气时，打开相应的排气阀，空气连同油液经过锥部缝隙和小孔排出缸外，直接连续排油时（不冒气），就将排气阀关死。6） 液压缸的安装连接结构 液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。（1） 液压缸的安装形式 根据安装位置和工作要求不同可有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等。此液压系统采用长螺栓安装。（2） 液压缸进出油口形式及大小的确定 液压缸的进出油口，可布置在端盖或缸体上。此液压系统进出油口的形式选用螺孔连接。7） 液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主要零件如缸体、活塞、活塞杆、缸盖、导向套的材料和技术要求见表5-3。表5-3 液压缸主要零件的材料和技术要求零件名 称材料主要表面粗糙度技术要求缸体无缝钢管45液压缸内圆柱表面粗糙度为ra0.20.4m（1）内径用h8h9的配合（2）内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半（3）内表面母线直线度在500mm长度上不大于0.03mm（4）缸体端面t对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm（5）缸体与端面采用螺纹连接时，螺纹采用6h级精度（6）防止腐蚀和提高寿命，内径表面可以镀0.030.04mm厚的硬铬，再进行抛光，缸体外涂耐腐蚀油漆活塞耐磨铸铁活塞外圆柱表面粗糙度为ra0.81.6m（1）外径d的圆度、圆柱度不大于外径公差之半（2）外径d对内孔d1的径向跳动不大于外径公差之半（3）端面t对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm（4）活塞外径用橡胶密封圈密封时可取f7f9配合，内孔与活塞杆的配合可取h8活塞杆 空心活塞杆:45钢的无缝钢管杆外圆柱面粗糙度为ra0.40.8m（1）材料热处理:调质2025hrc（2）外径d和d2的圆度、圆柱度不大于直径公差之半（3）外径表面直线度在500mm长度上不大于0.03mm（4）d2对d的径向跳动不大于0.01mm（5）活塞杆与导向套采用h8/f7配合，与活塞的连接可采用h8/h8的配合缸盖耐磨铸铁配合表面粗糙度为ra0.81.6m