毕业设计（论文）-工具锤装柄机液压系统设计.doc

全套图纸加153893706工具锤装柄机液压系统设计摘 要如今，液压传动是一门比较成熟的技术，已广泛应用于机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造以及锻压等机械行业。而其在实现高压、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的显著优势使得这门技术有着更加广阔的发展前景。本文在对液压传动发展和液压传动的工作原理作了一个简要说明的同时，更对工具锤装柄机的液压系统进行了全面的设计计算。其内容主要包括： 液压传动系统方案的分析、比较和确定； 确定并绘制系统原理图； 液压系统中各主要参数的计算、圆整及校核； 各种液压元件的选择；在本设计中，所有图纸均使用绘图软件AutoCAD绘制而成，使得图纸更加清晰，一目了然。关键字：工具锤装柄机；液压系统设计；液压油缸；AutoCADDesign of the hydraulic system of the machine tool hammer handleAbstractNow, the hydraulic transmission is a mature technology, has been widely used in machinery manufacturing, engineering machinery, agricultural machinery, automobile manufacturing and forging machinery industry. And in the implementation of high pressure, high speed, high power, high efficiency, low noise, high durability, high integration requirements significantly advantage makes this technology has broad prospects for development.In this paper, working principle in the development of the hydraulic transmission and hydraulic transmission for a brief description of the at the same time, hydraulic system of hammer grip for the calculation of comprehensive design. The main contents include:Comparative analysis of hydraulic transmission system, and determine the;II to identify and draw the system principle diagram;Calculation of the main parameters of the hydraulic system, the roundness and check;IV of various hydraulic components selection;In this design, all the drawings are the use of AutoCAD drawing software to draw from, make the blueprint more clearly, stick out a mile.Keywords: hammer grip machine; hydraulic system; hydraulic cylinder; AutoCAD目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 综述11.2 液压传动发展概况21.3 液压传动的工作原理及组成部分21.3.1 液压传动的工作原理21.3.2 液压传动的组成部分31.4 液压传动的优缺点31.5 本文主要研究的内容42 拟定液压原理图52.1 了解设计原理，制定基本方案52.1.1 设计原理52.1.2 制定液压系统基本方案62.2 确认液压介质、拟定液压原理图72.2.1 液压介质的选择72.2.2 拟定液压系统图83 液压系统主要参数计算103.1 液压缸主要参数的确定103.1.1 液压缸设计中应注意的的问题103.1.2 液压缸主要参数的确定103.1.3 液压缸内活塞杆直径校核133.1.4 液压缸盖固定螺栓直径计算133.1.5 液压缸稳定性校核133.1.6 计算液压缸实际所需流量163.2 液压阀的选择163.2.1 液压阀的作用163.2.2 液压阀的基本要求173.2.3 液压阀的选择174 液压泵站及其辅助装置184.1 液压泵站184.1.1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准184.1.2 各系列液压泵站的简述184.2 液压泵194.2.1 液压泵的选择194.2.2 液压泵装置204.3 电动机功率的确定224.4 液压管件的确定224.4.1 油管内径确定224.4.2 管接头224.5 滤油器的选择234.5.1 滤油器的作用及过滤精度234.5.2 选用和安装234.6 油箱及其辅件的确定244.6.1 油箱244.6.2 空气滤清器263.6.3 油标275液压缸的设计计算285.1 液压缸的基本参数的确定285.2 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求285.2.1 缸体285.3 缸盖315.3.1 缸盖的材料315.4 活塞315.4.1 活塞与活塞杆的联接型式315.4.2 活塞与缸体的密封325.4.3 活塞的材料325.4.4 活塞的技术要求325.5 活塞杆335.5.1 端部结构335.5.2 端部尺寸335.5.3 活塞杆结构345.5.4 活塞杆材料355.5.5 活塞杆的技术要求355.6 活塞杆的导向、密封和防尘355.6.1 导向套355.6.2 杆的密封与防尘365.7 液压缸的缓冲装置365.8 液压缸的排气装置365.9 液压缸安装联接部分的型式375.9.1 液压缸进出油口的联接375.9.2 液压缸的安装方式376 结 论39参考文献40致谢41V1 绪论1.1概述 机械化程度是现代工业先进的重要指标，随着五金产品出口增长, 对产品质量的要求愈趋严格。不仅要求有良好的内在质量 , 而且外观要求规整。作为出口量较大的工具锤, 出口对象主要是欧美发达国家, 其质量 要求更为严格。我国目前生产工具锤的企业自动化程度不高, 产品质量不稳定, 难以适应外贸出口增长的要求。液压传动和控制由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展, 使液压系统和元件在技术水平上有很大提高。近年来,流体动力传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展, 使液压气动系统和元件在技术水平上有很大提高。它已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。工具锤装柄机由机械、液压、和电控三部分组成，其主机结构由床身：是整个主机的支撑件，其前面设有手动开关、电源开关和操纵方式电控按钮；待装的锤柄、锤头、铆钉分别放置在各自的支撑架上；工作机构为压柄液压缸和压钉液压缸，液压站置于机器右侧，通过管理实现液压缸和液压站的油路联系。手动装柄时，把锤头、锤柄和铆钉放入各自的支撑架上并固定后，闭合电源开关，液压缸推动锤柄右移并压入锤头，接着铆钉在液压缸的推动下压入锤头，待锤柄和铆钉都压入锤头后，两缸依次回程；当推柄缸回程并触动行程开关后便停止工作，这样便完成一次装柄工作。在我国，液压行业已形成了门类齐全，有一定生产能力和技术水平，初具规模的生产科研体系。目前全国约有近300家企业，还有液压研究室（所），国家级液压元件质量监督检测中心以及国家重点实验室。我国液压工业重视同国外企业进行有效的经济和技术合作，近年来先后从国外引进了很多液压元件和液压系统等制造技术，为提高产品水平和生产能力起了重要作用。本课题旨在前人的基础上，设计研究一套新型的工具锤装柄机液压系统，为在这一方面的研究提供理论依据。1.2液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近10年内出现的新事物。本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。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进展，在完善比例控制、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，更日益显示出显著的成绩。我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。1.3 液压传动的工作原理及组成部分1.3.1液压传动的工作原理 1） 动是以液体作为工作介质来传递动力的。2）液压传动用液体的压力能来传递动力，它与利用液体动能的液力传动是不相同的。3）压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的，因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。1.3.2 液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四部分组成：1）能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。2）执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。3)制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4)辅助装置上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。1.4 液压传动的优缺点液压传动有以下一些优点：1） 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。2） 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/min，实现往复直线运动时可达1000次/min。3） 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。4） 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。5） 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6） 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是：1） 液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2） 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。3） 液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4） 为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。5） 液压传动要求有单独的能源。6） 液压传动出现故障时不易找出原因。总的说来，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。1.5 本文主要研究的内容查阅参考资料，根据任务要求，我们拟定完成以下三点内容（1） 完成工具锤装柄机液压系统工作原理图的设计，以及工作原理的分析说明。 （2） 选择AutoCAD为设计开发工具，完成工具锤装柄机液压系统的总体设计。（3） 完成工具锤装柄机液压系统的压柄液压缸、压钉液压缸、支撑机架等关键功能装置的设计。 主要技术参数：系统工作压力10MPa，功率4kW；整机重量12kN；装柄频率4-6次/分。2 拟定液压原理图2.1了解设计原理，制定基本方案2.1.1设计原理设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手进行液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面的情况了解清楚。工具锤装柄机由机械、液压和电控三部分组成，其主机结构示意图如图2-1所示，床身1是整个主机的支撑件，其前面设有手动开关2、电源开关3和操作方式电控按钮4；待装的锤柄7、锤头9、铆钉11分别放置在各自的支撑架8、10、12上，工作机构为压柄液压缸5和压钉液压缸13，液压站14置于机器的右侧，通过管路实现液压站与液压缸的油路联系。 图2-1 工具锤装柄机的结构原理示意图：1床身2手动开关3操作方式控制旋钮4电源开关5压柄液压缸6行程限位开关7锤柄8锤柄支撑絮9锤头10锤头支撑架11铆钉12铆钉支撑絮13压钉液压缸14液压站装柄机的工作原理如下:手动循环装柄时，把锤头、锤柄和铆钉放入各自的支撑架上并固定后，闭合电源开关4，并把装柄控制开关3旋至手动位置，液压缸5推动锤柄7右移并压入锤头9，接着铆钉11在液压缸13的推动下压人锤头；待锤柄和铆钉都压人锤头后，缸13，5依次回程；当缸5回程井触动行程开关6后便停止工作，这样便完成了一次装柄过程。2.1.2制定液压系统基本方案 已知系统总的压力为10Mpa, 锤柄机总重量为4KN ，电机功率为4KW。我们假定锤柄液压缸和锤钉液压缸的退力均为60KN，行程为125mma 确定液压执行元件的形式在本设计中,液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输出为推力和速度。液压缸除了单个地使用外，还可以组合起来或和其它机构相结合，以实现特殊的功能。根据参考文献2表37.5-1我们选择活塞缸类中的单杆活塞液压缸，其特点及适用场合见表2-1。表2-1 单活塞杆液压缸特性名称特点适用场合单杆活塞液压缸有效工作面积大，双向不对称往返不对称的直线运动等b 确定液压执行元件运动控制回路1）为了实现液压缸的进和退，我们选择电磁换向伺服阀作为液压系统的方向控制阀。电磁换向伺服阀的基本工作原理是通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向。当电磁铁断电时，滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置（脉冲式阀除外）。若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动。电磁换向阀在液压系统中的作用是用来实现液压油路的换向、顺序动作、卸荷及速度控制等。由于电磁铁的推力有限，电磁换向阀应用在流量不大的液压系统中。c 液压源系统液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。在无其它辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱， 溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。为节省能源提高效率，液压泵的供油量尽量与系统所需流量相匹配。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。在此，我们在泵的小口装上粗滤油器。（进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤器或其他型式的滤油器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。2.2 确认液压介质、拟定液压原理图2.2.1 液压介质的选择液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘温特性；油膜强度要高，具有较好的润滑性能；能抗氧化，稳定性好；腐蚀作用小，对涂料、密封材料等有良好的适应性；同时液压介质还应具有一定的消泡能力。选择液压介质时，除专用液压油外，首先是介质种类的选择。根据液压系统对介质是否有抗燃性的要求，决定选用矿油型液压油或抗燃型液压液。其次，应根据系统中所用液压泵的类型选用具有合适粘度的介质。最后，还应考虑使用条件等因素，如环境温度、工作压力、执行机构速度等。当工作温度在60以下，载荷较轻时，可选用机械油；工作温度超过60时，应选用汽轮机油或普通液压油。若设备在很低温度下启动时须选用低凝液压油。据参考文献2表37.3-12 中各普通液压油质量指标及应用以及本设计中液压系统的要求选用N32号普通液压油，其各项质量指标见表2-2。表2-2 液压油的特性名称N32号普通液压油代号 / 原牌号YA-N32 / 20号运动粘度 mm2/s (40)28835.2运动粘度 mm2/s (50)1723粘度指数90抗氧化安定性(酸值达2mgKOH/g) h1000凝点 -10闪点(开口) 170防锈性(蒸镏水法)无锈临界载荷 N600抗泡沫性(93) ml起泡 50 / 消泡 0抗磨性（四球，DB） N800应用适用于环境温度040的各类中高压系统（适用工作压力为6.3-2.1MPa2.2.2 拟定液压系统图图2-2 工具锤装柄机液压系统原理图00l一液压泵 002单向阀 003-过滤器004三位四通电磁换向阀005-压力继电器006溢流阀007单向顺序阀008-压柄液压缸009-压钉液压缸010-压力表其工作原理如下1、手动单循环操作过程按下启动按钮, 使机器处于工作状态; 把操作方式控制旋钮旋至手动位置; 把锤头、锤柄及铆钉放到各自的支撑架上。放置时注意锤柄及铆钉的方向, 保证方向正确;按下手动开关按钮, 三位四通电磁阀 004 上的电磁铁通电, 使换向阀 004 切换至左位，液压泵的压力油先经过阀004 进入油缸 008 的无杆腔, （有感腔经阀007中的单向阀和阀004向邮箱排油），其活塞杆推动锤柄右移, 直至把锤柄压入锤头。当锤柄完全压入锤头后, 系统压力迅速上升;油压升高到足以打开顺序阀007的设定值时,阀007的顺序阀打开， 压力油液进入缸 009的无杆腔 ,（有感腔经阀004向邮箱排油） 使活塞杆推动铆钉左移, 直至把铆钉压入锤头。此时，系统压力继续升高 , 当油压升高至压力继电器 005的调整值 时发信, 使左边电磁铁断电的同时，右电磁铁通电使换向阀004切换至右位,液压泵001的压力油经过 阀004进入油缸009的有杆腔（无杆腔经阀007中的单向阀和阀004向邮箱排油）,活塞杆右行退回; 退回至终点后，系统压力升高，打开单向顺序阀 007, 压力油经阀004和007进入缸 008的有杆腔, （无杆腔经阀004回油），活塞左行退回，; 当回程至触发行程限位开关时自动停止。2、自动连续工作过程自动连续工作循环时，把操作方式控制按钮旋至自动位置，系统开始工作，各工况油路流动走向与手动单循环时相同，只是当缸008左行退回中触动行程开关时，又使左电磁铁通电，系统进入下一个工作循环。它有效地解决了手工装柄中出现的锤柄不正、锤柄端部变形等问题,提高了装柄质量; 同时也使装柄效率得到了大幅度提高。3 液压系统主要参数计算3.1 液压缸主要参数的确定3.1.1 液压缸设计中应注意的的问题液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时，必须注意如下几点：1）尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或受压状态下具有良好的纵向稳定性。2）考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施。但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。3）正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定们，只能在一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩，定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。4) 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。3.1.2 液压缸主要参数的确定已知系统总的压力为10Mpa, 锤柄机总重量为4KN ，电机功率为4KW。我们假定锤柄液压缸和锤钉液压缸的退力均为60KN，行程为125mm图3-1 液压缸工作原理简图表3-1 执行元件背压的估计值 ？ 老师说取哦0。几，王等一般，即使。系 统 类 型背 压 (MPa)中、低压系统08MPa简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统816MPa同上比中低压系统高50%100%高压系统1632MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计表3-2 液压缸内径D与活塞杆直径d的关系 ？按机床类型选取 d/D按液压缸工作压力选取 d/D机床类别d/D工作压力p/(MPa)d/D磨床、珩磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58钻、镗、车、铣床0.7570.620.7070.7液压缸密封处摩擦力，它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率进行估算。 （3-1）式中-液压缸的机械效率，一般 由液压泵总效率表得取为0.80，背压p2取0.5 MPa，得将代入式中，可求得D为 =98.3mm （3-2）活塞杆直径可由值算出由计算所得的D与d值分别按表3-3与3-4圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。 表3-3 液压缸内径尺寸系列（GB/T2348-1993） （mm）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250（280）320（360）400（450）500注:括号内数值为非优先选用值 表3-4 活塞杆直径系列（GB/T2348-1993） （mm）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400将这些直径圆整成进标准值时得：油缸有：D=100mm 又由表3-2得活塞d=70mm 由此求得液压缸面积的实际有效面积为A1=0.0079m A2=0.0040m 对选定后的液压缸内径D，必须进行最小稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效面积A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积，即= （3-3）-流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得；-液压缸的最低速度，有设计要求给定。如果液压缸节流阀的有效工作面积A不大于计算所得的最小有效面积，则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。3.1.3 液压缸内活塞杆直径校核 活塞杆的直径d按下式进行校核 （3-4） 式中，F为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力, 则 ：mm d故活塞杆强度满足。3.1.4 液压缸盖固定螺栓直径计算液压缸盖固定螺栓直径按下式计算： （3-5）式中，F为液压缸负载；Z为固定螺栓个数；K为螺纹拧紧系数；K=1.121.5，取K=1.3；MPa则：mm取 ds=10 mm3.1.5 液压缸稳定性校核活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。Fk的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆稳定性的校核依下式进行： （3-6）式中，nk为安全系数，一般取nk = 2 4，这里取nk = 4。当活塞杆的细长比 时 （3-7）当活塞杆的细长比 时，且= 20 120 时，则 （3-8）式中，l为安装长度，其值与安装方式有关，见表2-1，为活塞杆横截面最小回转半径， ；为柔性系数，其值见表2-2；为由液压缸支承方式决定的末端系数，其值见表2-4；E为活塞杆材料的弹性模量，对钢取E=2.061011N/M2；J为活塞杆横截面惯性矩；A为活塞杆横截面积，f为由材料强度决定的实验值，为系数，具体数值均见表3-6。表3-5 液压缸支承方式和末端系数2的值支承方式支承说明末端系数2一端自由一端固定1/4两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表3-6 f、a、1的值材料f 108 N/M21铸铁5.680锻铁2.5110软钢3.490硬钢4.985由此，根据实际设计的可得： N/M2 ； （3-9）而l125mm， 取l=175mm 则活塞杆稳定性按式：进行校核。代入数据： N而 （3-10）式中，FW为活塞所受最大推力 Pmax为系统最大压力为8Mpa 。 A1为液压缸无活塞杆腔的截面积，A1 = 78.5 cm2 FW = 81067.8510-3 = 6.28104 N显然，FW 所以，活塞杆稳定性满足。3.1.6 计算液压缸实际所需流量根据最终确定的液压缸的结构尺寸及其运动速度或转速，计算出液压缸实际所需流量，见表3-8。表3-8 液压缸实际所需流量工况活塞下行(工进)活塞上行(快退)运动速度10-2 m/s = 4.5 = 13结构参数 10-3 m2A1 = 7.85A2 = 4.0 流量 10-4 m3/sQ1 = 3.53 Q2 = 5.21计算公式Q = A3.2 液压阀的选择3.2.1 液压阀的作用液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点。例如：1）在结构上，所有的阀都由阀体、阀心（座阀或滑阀）和驱使阀心动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。2）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出口间的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。3.2.2 液压阀的基本要求液压系统中所用的液压阀，应满足如下要求：1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。2）油液流过时压力损失小。3）密封性能好。4）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。3.2.3 液压阀的选择1）阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。4 液压泵站及其辅助装置4.1 液压泵站4.1.1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准a 液压泵站的概述目前我国生产液压泵站的厂家很多，液压泵站的种类也繁多，但多数厂家根据用户的具体要求设计和制造，尚未完全系列化、标准化。现在只有液压泵站的油箱公称容量系列有国家标准。b液压泵站油箱公称容量系列（GB 287681）表4-1 油箱容量GB 2876-81 L46.310254063100160250315400500630800100012501600200031504000500063004.1.2 各系列液压泵站的简述详细资料见参考文献237篇第10章。a YZ系列液压泵站YZ系列液压泵站，油箱容量有256300L等18种规格。选用各种不同的泵，得到各种不同流量、压力的规格。外形结构上有上置式（有立式及卧式）和非上置式。 YZ系列液压泵站生产厂有：上海高行液压件厂、长沙液压件厂、南京液压件三厂等。b YG型液压柜YG型液压柜规格性能为油箱容量250350L，压力10MPa，流量有40、63和100L/ min。上海液压件一厂生产。c YZS型液压站YZS型液压泵站，油箱容量100L，压力6.3MPa，流量16L/min。常州液压件厂生产。d YGC型液压柜YGC型液压柜油箱容量160L，压力6.3MPa，流量有12、25L/min，由北京椿树机械厂生产。e CJZ型液压站CJZ型液压泵站油箱容量有100L与160L两种，压力为5MPa，流量为2063L/min范围。有定量泵与变量泵两种型式，成都液压元件一厂生产。f YH型液压站YH型液压站油箱容量1202000L，压力为14 MPa，流量在10250L/min范围，由沈阳重型机器厂生产。g SE型液压泵站SE型液压泵站油箱容量1400L，压力7 MPa，流量6.75m3/s，上海冶金设计院设计。h 上重型液压站上海重型机器厂液压站油箱容量1200L与2200L两种，1200L的工作压力为1.5 MPa，2200L的为5 MPa，流量均为320L/min。4.2 液压泵4.2.1 液压泵的选择液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。液压泵的工作压力是指泵实际工作时的压力。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。（1）液压泵工作压力的确定 （4-1）P1是液压缸的工作压力，对于本系统： MPa 是泵到液压缸间总的管路损失。由系统图可见，从泵到液压缸之间串接有一个单向调节器速阀和一个电磁换向阀，取= 0.6MPa液压泵工作压力为：PP = 10+ 0.6 = 10.6 MPa (2) 液压泵流量的确定 （4-2）由工况图看出，系统最大流量发生在快退工况，m3/s，泄漏系数 K = 1.2,求得液压泵流量:m2/s (37.8 L/mm)选用YB1-40 型叶片泵。4.2.2 液压泵装置液压泵装置是指将电能转变为液压能所需要的设备、元件及其辅助元件。具体而言，主要指电机、联轴器、液压泵、吸油管、排油管以及吸油管口的滤油器。正确地设计尤其是正确地安装液压泵装置，是液压系统正常工作的重要保证，必须予以足够的重视。a 液压泵的安装方式金属切削机床的液压站，多用定量或限压式变量叶片泵。变量叶片泵仅能卧式安装，而定量叶片泵，无论是单泵还是双联泵，都可以有立式和卧式两种安装方式。齿轮泵与柱塞泵一般为卧式安装。卧式安装的液压泵，其位置又可分为上置式与非上置式两种。上置式指液压泵装置安装在油箱上，立式安装的液压泵皆为上置式。安装液压泵应注意的问题： 为了防止振动与保证液压泵的使用寿命，液压泵必须牢固地紧固在箱盖或基础上，注意经常检查连接螺钉是否松动。 调整好液压泵与电机的联轴器，使二者同心，用手拨动联轴器时不能有松紧不一致的现象。 在有条件的情况下，尽量将液压泵（齿轮泵、定量叶片泵、螺杆泵）安装在油液内。 液压泵吸油管路的安装必须注意密封可靠及油管插入油液有足够的深度，以防止空气被吸入液压泵。 安装液压泵时，应注意各类液压泵的吸油高度，正确确定液压泵与油液液面的距离。各类液压泵的吸油高度见表4-2：表4-2 各类油泵吸油高度油泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵吸油高度（mm）300400不大于500不大于5005001000b 液压泵与电机的联接液压泵与电机之间的联轴器，一般用简单型弹性圈柱销联轴器或弹性圈柱销联轴器，其二者的共同特点是传递扭矩范围较大，转速较高，弹性好，能缓冲扭矩急剧变化引起的振动，能补偿轴位移。但在使用中应定期检查弹性圈，发现其损坏后及时更换。上述两种联轴器中，简单型弹性圈柱销联轴器的结构简单，装卸方便，使用寿命较长，帮比弹性圈柱销联轴器用得多些。应用上述二种联轴器时，一定要注意弹性圈材料必须用耐油橡胶。安装联轴器的技术要求是： 半联轴器I尽量做主动件。 半联验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于此值。查产品样本，选用4KW 的电动机。 最大同轴度偏差不大于0.1mm(上海机床厂经验数据)，轴线倾斜角不大于40。轴器与电动机轴配合时采用配合，与其他轴端则采用低于的配合，否则应验算轮毂强度。4.3 电动机功率的确定 注射机在整个动作循环中，系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个工作循环的需要，按较大功率段来确定电动机功率。由前面的计算已知泵的供油压力应为 PP = 10MPa，取泵的总效率P = 0.65，泵的总驱动功率为 （4-3） KW验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于此值。查产品样本，选用5.5KW 的电动机。4.4 液压管件的确定4.4.1 油管内径确定由于本系统并未对油管内油液的流速作出规定，因此在整个系统中只需保证各处的流量满足要求即可。初定泵吸油管处流速为1m/s，则由式 计算得d = 8mm，由于油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得过小，以免使管内液体流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。在强度保证的情况下，管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，采用它可减少管系接头数目，有助于解决系统泄漏问题。考虑到与各液压阀的连接，也为了尽量减少管路中油压的损失，故统一取油管内径为10mm。4.4.2 管接头管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件。液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上，为此对管材的选用，接头形式的确定（包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等），管系的设计（包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等）以及管道的安装（包括正确的运输、储存、清洗、组装等）都要慎审从事，以免影响整个液压系统的使用质量。4.5 滤油器的选择4.5.1 滤油器的作用及过滤精度滤油器在液压系统中，滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油中的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压元件使用寿命，保证液压系统的工作可靠性。一般认为75%以上液压系统故障是由于液压油的污染所造成的。因此滤油器对液压系统来说，是不可少的重要组成部分。滤油器的过滤精度用从液压油中过滤掉的杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗滤油器、普通滤油器、精密滤油器和特精滤油器四种，它们分别能滤去大于100m、10100m、510m和15m大小的杂质。液压系统压力越高，要求液压元件的滑动间隙越小，因些系统压力越高，要求的过滤精度也越高，其关系见表4-3：表4-3 过滤精度与液压系统压力的关系系统类别一般液压系统伺服系统压力 MPa 773521颗粒大小m255025105滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种。4.5.2 选用和安装选用滤I油器时，要考虑下列几点：1） 过滤精度应满足预定要求。2） 能在较长时间内保持足够的通流能力。3） 滤心具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。4） 滤心抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。5） 滤心清洗或更换简便。因此，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件来选定其型号。在本设计中，选用网式滤油器，它具有结构简单、通油能力大、阻力小、易清洗等特点。网式滤油器属于粗滤油器，一般安装在液压泵的吸油路上，这种安装方式主要作用是保护液压泵。4.6 油箱及其辅件的确定4.6.1 油箱油箱在液压系统中除了储存油液外，还起着散发油液中的热量（在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量）、分离油液中的气泡、沉淀固体杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如空气滤清器及液位计等。a 油箱的设计要点设计油箱时应考虑如下几点：a .油箱必须有足够大的容积。以满足散热要求，停车时能容纳液压系统中所有的油；而工作时又保持适当的油位要求等。b. 吸油管及回油管应插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空气；回油管飞溅产生气泡。管口一般与油箱底、箱壁的距离不小于管径的3倍。吸油管应安装80或100m的网式或线隙式滤油器，安装位置要便于装卸或清洗滤油器。回油管口斜切45角并面向箱壁，以防回油冲击油箱底部的沉积物。c. 吸油管和回油管的距离尽可能远一点，中间要设置隔板，使油液在油箱中流动速度缓慢一点，时间长一些，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。d. 为了保持油液清洁，油箱应有密封的顶盖，顶盖上应没有带滤油网的注油口及带空气滤清器的通气孔，注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成。为了