毕业设计（论文）-小型气动压力机的设计（全套图纸）.doc

单位代码 6030 学 号 080105508 分 类 号 TH 密 级 秘密 毕业设计(论文) 小型气动压力机的设计 院（系）名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 2012 年 3 月 16 日 黄河科技学院毕业设计 第 I 页 小型气动压力机 摘要 小型号的气动压力机，适用于轴类零件，型材的校正和轴套类零件的压装。 它采用手脚联动操作，通过电动机带动气压泵向主油路供气，通过溢流阀，手 动换向阀等控制阀对气压系统进行调压换向，以达到各种工作状态。 该气压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程 可在规定的范围内任意调节，操作简单。在本设计中，通过查阅大量文献资料， 设计了液压缸的尺寸，拟订了液压原理图。按压力和流量的大小选择了液压泵， 电动机，控制阀，过滤器等气压元件和辅助元件。 关键词：气压机；气压系统；调速往返路 全套图纸加 153893706 黄河科技学院毕业设计 第 II 页 Small pneumatic presses Abstract Single-column adjusting press-assembly hydraulic press is a versatile and the machine parts shall apply to the class, type the correct and the kind of parts of the press. It adopted and winding, by hydraulic motor drives the pump to the principaloil supply, the overflow from the valve stem control valve manual crossover wait for the hydraulic system to a regulated pressure crossover to achieve the state. The hydraulic compact structure, sensitive, speed, energy consumption, low noise, and journeys are within the prescribed scope of any regulation, a simple operation. in the design of information and evidence by reference to design the size of the jug, the drafting of a schematic diagram. by hydraulic pressure and flow of the size of a hydraulic motor pump, filters, etc, control valve, hydraulic components and auxiliary units. Key words：Hydraulic press；Hydraulic system；Velocity circuit 黄河科技学院毕业设计 第 III 页 I 绪论 .1 1.1 课题背景 .1 1.2 发展趋势 .1 1.3 研究意义 .1 2.气压机的设计及参数选择.2 3 工况分析 .3 3.1 动力（负载）分析及负载循环图 .3 3.1.1 摩擦负载.3 3.1.2 惯性负载.3 3.1.3 工作负载.4 3.1.4 负载循环图.4 3.2 运动分析及运动循环图 .4 3.2.1 位移循环图.4 4.确定液压系统主要参数.5 4.1 确定液压缸几何尺寸 .5 4.2 计算气压缸所需流量 .7 4.3 计算系统所需的压力 .7 4.4 绘制冲压机主缸工况图 .7 4.5 气压缸主要零件的结构材料及技术要求 .9 4.5.1 气压缸的基本参数.9 4.5.2 气压缸的类型和安装方式.9 4.5.3 气压缸的主要零件及技术要求.9 4.6 气压缸结构参数的计算 .10 4.6.1 计算气压缸的厚度.10 4.6.2 气压缸油口的计算.11 4.6.3 缸底厚度的计算.11 4.7 气压缸的校核 .11 4.7.1 气压缸中背压力的校核.12 4.7.2 活塞杆的校核.12 黄河科技学院毕业设计 第 IV 页 5 拟订气压原理图.12 6 气压元件的选择.13 6.1 气压泵的选择 .13 6.1.1.确定泵的最大工作压力 .14 6.1.2 确定气压泵的流量.14 6.1.3 选择气压泵的规格.14 6.1.4 确定驱动气压缸的功率.14 6.2 电动机的选择 .15 6.3 控制阀的选择 .15 6.4 管道（导管）的选择 .16 6.6 联轴器的设计 .16 7 气压系统的性能验算.17 7.1 管路系统压力损失 .17 7.2 气压冲击的计算 .17 7.3 气压系统热分析 .18 7.3.1 气压泵功率损失产生的热流量（热量）.18 7.3.2 气压系统的散热计算.18 8 限程装置的设计.19 9 机架的设计.20 9.1 机架材料的选择 .20 9.2 肋的作用 .21 10 气压系统的安装与调试.21 10.1 气压系统的安装 .21 10.1.1 安装前的准备工作.21 10.1.2 管子加工.21 10.2 气压系统的调试 .22 10.2.1 调试前的检查.22 10.2.2 启动气压泵.22 10.2.3 系统排气.22 10.2.4 系统耐压实验.22 10.2.5 负载试车.22 参考文献.24 致谢.25 黄河科技学院毕业设计 第 1 页 绪论 1.1 课题背景 气压传动开始应用于十八世纪末，但在工业上被广泛应用的时间比较短。 有大幅度的发展也就在近 50 年。因此，与其它传动方式比还是一项年轻的技术。 当今液压技术广泛应用于工程机械、起重运输、冶金工业、农用机械，轻工业 和机床工业。 随着气压技术的不断发展，液压技术也广泛应用在高科技高精度的行业， 如机床行业。它能代替人们一部分频繁而笨重的劳动，能在条件恶劣的环境中 工作。特别在数控机床这类要求精度较高的领域有着不可代替的作用，出现了 液压传动的自动化机床，组合机床和自动生产线等。在国防工业中，如飞机， 坦克、火炮等都普遍采用了气压传动装置和液压控制装置。 1.2 发展趋势 当今研究的主要内容是高压粘性流体在密闭容器中流动规律和系统中承受 高压的粘性流体的运动规律。 气压压系统有着独特的优势。其有着体积小，重量轻，可实现无级变速， 运动平稳，结构简单，操作方便，工作寿命长，液压元件易于通用化、标准化、 系列化的特点。基于以上优点，处于新兴技术的液压系统在近些年得到了大幅 度的发展，还有着广泛的发展空间。它正向高压化、高速花、集成化、大流量、 大功率、高效率、长寿命、低噪音的方向发展。 液压传动可以用很小的功率控制速度、方向。使用适当的节流技术可使执 行元件的精度达到最高。其布局安装有很大的灵活性，同体积重量比却比其他 机械小的多。因此能构成其他方法难以组成的复杂系统。液压传动能实现低速 大吨位运动。采用适当的节流技术可使运动机构的速度十分平稳。 经过五周的毕业实习，让我们学到了很多以前没有学到的知识，也让以前 学到的书本上的知识和现实生产相结合，让我门的专业知识有了进一步提高。 特别是对液压系统有了更深的了解。在此基础上我们进一步分析 Y41 系列单柱 校正压装液压机。它是一种多功能的中小型液压机床，适用于轴类零件、型材 的校正和轴套类零件的压装。通过观察测绘，进行了毕业设计。在指导老师的 指导下，我对设计多次改进，通过查阅相关资料手册，并多次向指导老师请教， 对以前不懂的知识有了更好的认识。通过这次设计，我把大学所学的知识穿了 线，知道了各知识之间的联系，对以后的工作有了很大的帮助。 1.3 研究意义 目前冲压机床的传动方式主要有：液压式、气压式、电动式和机械传动方 式等。传动装置的选择正确与否，直接决定着冲压机的好坏。 （1）液压传动的结构简单，成本低，易于实现无级变速；气体粘性小阻力 黄河科技学院毕业设计 第 2 页 损失小，流速快，防火防爆。但是空气易于压缩，负载对传动特性的影响大， 不易在低温环境下工作。空气不易被密封，传动功率小。 （2）电气传动的优点是传动方便，信号传递迅速，标准化程度高，易于实 现自动化，缺点是平稳性差，易受到外界负载影响。惯性大，换向慢，电气设 备和元件要耗用大量的有色金属。成本高，受温度、湿度、震动、腐蚀等环境 的影响大。 （3）机械传动准确可靠，操作简单，负载对传动特性几乎没有影响。传动 效率高，制造容易和维护简单。但是，机械传动一般不能进行无级调速，远距 离操作困难，结构也比较复杂等。 （4）气压传动与以上几种传动方式比较有以下优点：获得力和力矩很大， 体积小，重量轻，能在大范围内实现无级调速，运动平稳，设计简单，操作方 便，工作寿命长，易于通用化、标准化、系列化。它有很广阔的发展空间。 从各方面考虑，液压传动系列较其他各传动方式有更广阔的研究空间及发 展空间。所以，此次设计将采用液压传动。 2. 气压机的设计及参数选择 当决定采用气压传动时，其设计步骤大体可分以下几步： （1）明确设计依据进行工况分析。 （2）确定气压系统的主要参数。 （3）拟订气压系统原理图。 （4）气压元件及液压油的选择。 （5）气压系统性能验算。 （6）绘制正式工作图和编制技术文件。 设计一台气压机，其工作循环为：下行，快速退回。 由设计题目及已知参数可确定： 冲压力：100 吨=10010009.8=0.9810 NF W 6 生产率：4 次/分=1 次/15 秒 工作行程：250mm 最大冲压厚度：10mm 滑块的重量：1.010 N G 4 根据工艺要求，快速下降所用的时间为 5s，运行的距离为 240mm。工进所 用的时间为 1s，运行的距离为 10mm。快退返回的时间为 3s，其运行的距离为 250mm。 得到各个工艺路线的速度参数如下： 快速下行： 行程：240mm 速度：48mm/s 减速下压： 行程：10mm 速度：10mm/s 黄河科技学院毕业设计 第 3 页 快 退： 行程：250mm 速度：73mm/s 单次循环的总时间是：5+1+3=9s 气压缸采用 O 型密封圈。其机械效率一般为 0.9-0.95 之间，本液压缸的效 率取：=0.9 m 3 工况分析 设计开始时，应该首先明确以下几个问题： （1）弄清主机结构和总体布局 （2）明确主机对气压系统的性能要求 （3）明确主机的工作条件 （4）明确气压系统与其它传动系统和控制系统的分工配合、布置和相应的控制 关系。 （5）了解搜集同类型机器的有关技术资料 3.1 动力（负载）分析及负载循环图 动力分析就是一部机器在工作过程中执行机构的受力情况。由于工作机构 作直线往复运动时，汽缸必须克服的外负载为： =+ FF e F f F i （31） 式中 -工作负载F e -摩擦负载F f -惯性负载F i 3.1.1 摩擦负载 摩擦负载就是气压缸驱动工作时所需要克服的机械摩擦阻力。 由于详细计算比较烦琐，一般将它算入气压缸的机械效率中考虑。在 cm 这里不用考虑摩擦负载。 3.1.2 惯性负载 惯性负载即运动部件在启动和制动过程中的惯性力。 计算公式为： =（N） F i ma g G t v （32） 式中 运动部件的质量 （kg）m 运动部件的加速度 （mm/s ）a 2 运动部件的重量 （N）G 重力加速度 （mm/s ）g 2 速度变化值 （mm/s）v 启动或制动时间，由经验可得=0.5stt 黄河科技学院毕业设计 第 4 页 冲头启动和制动的加速或减速都在 0.5 秒内完成。 则启动时： = =F i ma g G t v 制动时： =F i ma g G t v 3.1.3 工作负载 压力机冲头上负载分为两个阶段：第一阶段负载力缓慢的线增加，在达到 最大冲压力 5%左右。第二阶段负载力急剧上升到最大冲压力。因此工作负载为： 初压阶段上升到=5%=9.810 5%=0.4910 NF 1w F 55 终压阶段上升到=冲压力=0.9810NF 2 6 3.1.4 负载循环图 图 31 压力机的负载循环图 3.2 运动分析及运动循环图 运动分析，就是研究一台机器按工艺要求以怎样的运动规律完成一个工作 循环。 3.2.1 位移循环图 根据已知条件，快速下行时，行程为 240mm，速度 48mm/s ，时间 5s。慢速下降时行 程 10mm，速度 10mm/s，时间 1s。快退是行程为 250mm 速度 73mm/s，时间 3s。 3.2.2 速度循环图 黄河科技学院毕业设计 第 5 页 图 32 压力机的速度循环图 4.确定液压系统主要参数 4.1 确定液压缸几何尺寸 在单活塞杆的气压缸中 活塞工进（受压）时， =/ FP 1 A 1 P 2 A 2 F Wm （41） P1 P2 V1 V2 D d 图 41 活塞工进受压示意图 活塞快退（受拉）时， = = FP 1 A 2 P 2 A 1 1 m G （42） 黄河科技学院毕业设计 第 6 页 P1 P2 V2 D d V1 图 42 活塞工进受拉示意图 式中 气压缸的工作腔压力（MPa）P 1 气压缸的回气腔压力（MPa）P 2 =/4气压缸无杆腔有效面积（mm）A 1 D 22 =（）/4有杆腔的有效面积（mm）A 2 D 2 d 22 活塞直径（mm）D 活塞杆直径（mm）d 气压缸的工作效率 m 根据资料文献查得，工作压力=2032MP。参考同类机械的设计和加P 1 工的经验，这里工作压力取 32MPa。P 1 背压力=0.5-1.5MP。参考同类机械的设计和加工的经验，这里背压P 2 力取 1MPa。P 2 = i 1 2 v v （43） 活塞杆在快进和快退中受力几乎为零或是自重的大小。只在冲压工件时受 到的作用力较大，即汽缸的有关设计参数在该工步中去计算。 由参考文献2中查得下表： 表 41 汽缸常用往返速比 i 1.11.21.331.461.612.0 D d 0.30.40.50.550.620.7 由相近原理： =0.7 D d 一般，汽缸在工进状态下工作，其活塞面积为： =（+ ）/ A 1 FP 2 A 2 P 1 （44） =/4 A 1 D 2 （45） =（）/4 A 2 D 2 d 2 （46） 黄河科技学院毕业设计 第 7 页 由公式（44） （45） （46）得 =4/ （1/）DFP 1 P 2 d 2 D 22/1 根据参考文献1表 43.626 和表 43.627 对 D 和 d 进行调整可得 D和d 从而可得和A 1 A 2 4.2 计算气压缸所需流量 气压缸的最大流量： = （mm /s） Q max AV max 3 （47） 式中 气压缸的有效面积（mm2） A 气压缸的流速（mm/s）V 快进所需流量= Q 1 A 1 V 1 工进所需流量=Q 2 A 1 V 2 快退所需流量=Q 3 A 2 V 3 4.3 计算系统所需的压力 （1）当系统快进时，所需压力为： = + P 1 A F0 P 2 （48） 式子中 工作中的负载（N）F 0 活塞的横截面积（mm）A 2 背压力（MPa）P 2 （2）当系统处于工进时，所需的压力为： = /+ /2 P 1 F 0 AP 2 （49） 式子中 工作中的负载（N）F 0 活塞的横截面积（mm2）A 背压力（MPa）P 2 （3）当系统处于快退时，所需的压力为： =/+ 2 P 1 F 0 AP 2 （410） 式子中 工作中的负载（N）F 0 活塞的横截面积（mm2）A 背压力（MPa）P 2 4.4 绘制冲压机主缸工况图 气压缸的工况图是指气压缸压力循环图、流量循环图和功率循环图。它是 调整系统参数、选择气压泵和阀的依据。 （1）压力循环图 通过最后确定的气压元件的结构尺寸，再根据实际载荷 的大小求出气压执行元件在其动作循环各阶段的工作压力，然后把他们绘制成 Pt 图。 黄河科技学院毕业设计 第 8 页 （2）流量循环图 根据已定的气压缸有效面积或气压马达的排量，结合其 运动速度算出他在工作循环中每一阶段的实际流量，把它绘制成 Qt 图。若系统中有多个液压执行元件同时工作，要把各自的流量图叠加 起来绘制出总的流量循环图。 （3）功率循环图 绘制压力循环图和总流量循环图后，即可绘制出系统的 功率循环图。 由前面所设计的压力，流量，可得出如下一个表格，以便绘制和分析工况 图。 表 42 负载压力流量明细表 工作负载（N）工作压力（MPa） 流量（m /s） 3 快 启动 进 匀速 工进 快 匀速 退 制动 108 0 9.810 5 1.010 4 204 1.0022 1 20.5 2. 2. 2.0042 2.6106 9.8105 2.4106 有前面所得的数据，可绘制出压力循环图（Pt）和流量循环图 （Qt）如下： 图 41 压力循环图（Pt） 黄河科技学院毕业设计 第 9 页 图 42 流量循环图（Qt） 通过对压力循环图和流量循环图分析得知： 最大流量值=15610-3m3/min=0.0026 mm /sQ max 3 最大压力值=20.5MPaP max 4.5 气压缸主要零件的结构材料及技术要求 4.5.1 气压缸的基本参数 由以上设计得到气压缸内径尺寸=166mm，活塞杆直径=44mm。Dd 气压缸活塞的最大行程系数，根据参考文献1查得=500mm。 S 4.5.2 气压缸的类型和安装方式 气压缸是液压系统中的执行元件，能够实现直线往复运动。本液压缸活塞 两端面积差较大，使活塞往复运动时输出速度及差值较大。所以本气压缸采用 双作用无缓冲式。 4.5.3 气压缸的主要零件及技术要求 （1）缸体 气压缸缸体的常用材料一般为 20、35、45 号无缝钢管，一般情况下均采用 45 号钢，并调质到 241285HB。铸铁可采用 HT200HT350 间的几个牌号或球 墨铸铁。由于球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳强度，也具有良好的塑 性和韧性，其屈服度比钢高。因此，球墨铸铁制造承受静载荷的构件比铸钢节 省材料，重量也轻。所以本设计的气压缸采用 PSL 标准气缸。铸件需进行正火 消除内应力处理。 由参考文献1得缸体的技术要求： 缸体的内径因为须与活塞配合，防止漏油，所以要尽量减少表面粗糙度， 1 可采用 H8、H9 配合。当活塞采用橡胶密封圈时，Ra 为 0.10.4m，当活塞用 活塞环密封时，Ra 为 0.20.4m，且均需珩磨。 缸体内径的圆度公差值可按 9、10、11 级精度选取，圆柱度公差应按 2 D 8 级精度选取。 缸体端面的垂直度公差可按 7 级精度选取。 3 缸体与缸头采用螺纹连接时，螺纹应用 6 级精度的米制螺纹。 4 当缸体带有耳环或轴销时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线垂 5 Dd 直公差值按 9 级精度选取。 此气压缸体的外径需要与机架配合，应进行加工，且与中心线同轴度的要 求。装卸时需把吊环螺栓吊起。所以缸体端部选用螺纹连接，螺纹连接径向尺 寸小，质量轻，使用广泛。装卸需用专用工具，安装是应防止密封圈扭曲。 （2）缸盖 本气压缸采用在缸盖中压入导向套，缸盖选用 HT200 铸铁，导向套选用铸 铁 HT200，以使导向套更加耐用。 （3）活塞 气压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁，灰铸铁，钢及铝合金等。本设计冶压 黄河科技学院毕业设计 第 10 页 缸活塞材料选用铝合金，需要经过调质处理。 由参考文献1得活塞的技术要求： 活塞外径 D 对内孔 d 的径向跳动公差值，按 7、8 级精度选取。 1 端面 T 对内径 d 轴线的垂直度公差值，应按 7 级精度选取。 2 外径 D 的圆柱度公差值，按 9、10、11 级精度选取。 3 活塞与缸体的密封结构由前可以选用 Y 型密封圈。 4 4.6 气压缸结构参数的计算 气压缸的结构参数的计算包括缸管厚度，油口直径，缸底厚度等等。 4.6.1 计算气压缸的厚度 首先利用薄壁筒公式计算液压缸的壁厚： =/2=/（2/） P y DP y D b n （411） 式中 气压缸壁厚度（mm） 实验压力（MPa） 。当16MPa 时，=1.5；当P y PP y P 16MPa 时，=1.25P；所以在此PP y =1.25=1.2520.5=25.625MPaP y P 气压缸的内径（mm）D 材料的许用应力（MPa） 材料的抗拉强度，在此取 600（MPa） b 安全系数，在此取=5nn 由公式（411）得： =/2=/（2/）P y DP y D b n =25.625250/（2600/5） =26.7mm 因为当/16 时，薄壁公式才成立，D 而在此/=250/26.7=9.416。所以气压缸不是薄壁。D 故此式不成立。 再利用中壁计算公式计算： = /（2.3-）+ P y DP y C （412） 式中 气压缸壁厚度（mm） 实验压力（MPa） 。当16MPa 时，=1.5；当P y PP y P 16MPa 时，=1.25；所以在此PP y P =1.25=1.2520.5=25.625MPaP y P 气压缸的内径（mm）D 材料的许用应力（MPa） 强度系数，当为无缝钢管时=1 计入壁厚公差和腐蚀的附加厚度，通常圆整到标准厚度C 黄河科技学院毕业设计 第 11 页 由公式（412）得： =/（2.3-）+ P y DP y C =25.625250/（2.3120-25.625）1+ C =6406.25/250.375+C =25.6+C 由参考文献3里 R5 优先系列查得： 把圆整到标准值=40mm； 缸体的外径=+2=250+240=330mmD 1 D 4.6.2 气压缸油口的计算 气压缸口的直径计算应根据活塞最高的速度 V 和油口最高流速度而定。 当气口是进气口时： =0.13（/） d 0 DVV 0 2/1 （413） 式中 气压缸油口直径（mm）d 0 气压缸内径（mm）D 气压缸最大输出速度（mm/s）V 油口的液流速度（mm/s）V 0 根据文献5 ，气压缸的进油液流速度=2000mm/s；V 0 由公式（413）得： =0.13250（3.6/2）d 0 2/1 =43.6mm 取一整数=50mm d 0 当气口是进油口时： 根据文献5，气压缸的进气体流速度=5000mm/s；V 0 由公式（413）得： =0.13250（3.6/5）d 0 2/1 = 27.6 取一整数=32mm d 0 4.6.3 缸底厚度的计算 本设计采用缸底无气孔，所以采用公式： =0.433（/） hDP y 2/1 （414） 式中 气压缸内径（mm）D 实验压力（MPa）P y 缸底厚度（mm）h 缸底材料的许用应力（mm/s） 由公式（414）得： =0.4330.25（20.5/120）h 2/1 =45mm 黄河科技学院毕业设计 第 12 页 参考同类气压缸的制造经验取=50mmh 4.7 气压缸的校核 4.7.1 气压缸中背压力的校核 背压力是用来平衡在液压系统不工作时活塞杆自重的。P 2 由牛顿第一定律： = P 2 A 2 G （415） 式中 系统需要的最少背压力（MPa）P 2 活塞杆截面积（mm2）A 2 滑块重量（N）G 如果=1MP，即背压力满足要求。P 2 P 2 由公式（415）得： =/=1.010 /0.024=0.42MPaP 2 GA 2 4 =0.42MPa1MPaP 2 所以，该气压系统的背压力满足要求。 4.7.2 活塞杆的校核 校合活塞杆可用公式： （4/ ）。 dF 2/1 （416） 式中 活塞杆的作用力（N）F 活塞杆材料的许用应力（MPa） 由公式（416）得： =（40.9810 /120）d 6 2/1 =102mm=180mmD 所以活塞杆直径满足要求。 5 拟订气压原理图 气压系统循环图是表示系统的组成和工作原理的图样，他是以简图的形式 全面的具体体现设计任务中提出的技术和其他方面的要求。要拟订一个比较完 善的液压系统，就必须对各种基本回路、典型液压系统有全面深刻的了解。 根据以上分析及参考同类设备的液压原理图，拟订本设计的气压原理图如 下： 黄河科技学院毕业设计 第 13 页 图 51 气压系统原理图 1.电动机 2.过滤器 3.柱塞变量泵 4.调压阀 5.溢流阀 6.换向阀 7.压力表 8.顺序阀 9.气压缸 流量原理图说明：电动机 1 带动柱塞变量泵 3 向主气路供气，可以通过溢 流阀 5 和调压阀 4 对气压系统进行调压，使压力表 7 的值到系统需要的压力， 利用换向阀 6 进行换向。如果处于中间位置，系统处于卸荷状态；如果脚踩脚 踏板，滑阀右移，换向阀实现左位功能，气缸上腔进气，活塞杆下降运动，完 成工艺中的工进工序；如果手抬操纵手柄，滑阀左移，换向阀实现右位功能， 气缸下腔进气，活塞杆实现上升动作，完成工序中的快退。 6 气压元件的选择 6.1 气压泵的选择 气压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换元件。在设计气压传 动中，气压泵作为动力元件向液压系统提供气压能。 气压泵工作的基础条件是： （1） 必须具备一个密封油腔，而且密闭空腔的容积在运转过程中应不断 变化。 （2）泵的吸气是靠弹簧克服摩擦力的阻力、推力推动活塞下移而实现的， 这样的泵具有自吸能力。 黄河科技学院毕业设计 第 14 页 6.1.1.确定泵的最大工作压力P P 气压泵的最大工作压力，由下式确定： + P P P 1 P （61） 式中 气压缸或液压马达最大工作压力（MPa）P 1 由气压泵出口到液压缸或液压马达进口之间的管路沿程 P 阻力损失和局部阻力损失之和。这些阻力损失只有在液压元件选定 后，并绘出管路布置图才能计算。在初算时按经验数据选取：管路 简单，流速不大的取=0.20.5MPa；管路复杂，流速较大的 P 取=0.51MPa。该系统取=0.5MPa P P 由公式（61）得：=20.5+0.5=21MPa；P P 6.1.2 确定气压泵的流量和排量；Q P q p 当多气压缸（或马达）同时动作时，气压泵的流量要大于同时动作的几个 液压缸（或马达）所需的最大流量。并应考虑到系统的漏损和液压泵磨损后容 积效率的下降。 即有下式计算气压泵的流量公式： （） （mm /s） Q P KQ max 3 （62） 式中 系统泄漏系数。一般取 1.11.3。大流量取小值，小流量取大值。K 该系统取=1.1 K （）同时动作的气压缸（或马达）的最大流量（mm /s） ；可Q max 3 以从 Qt 图上查得。对于工作过程始终用节流调速的系统， 在确定流量时，尚需加上溢流阀的最小流量，一般取 5104 mm /s 3 由 Qt 图得到气压缸所需最大流量 156103/min；Q max 由公式（62）得： 1.1156=172103/min；Q P 此气压系统采用液压变 转速为 1500r/min； 排量=/1500 q p Q p 由公式（62）得： =172/1500=0.115L/min=115mm3/r；q p 6.1.3 选择气压泵的规格 按已算出的最大工作压力和流量，得出气压泵的额定压力 =（1+25%）=26.25MPa。查阅文献9，选则气压泵的型号为 SCY14PP p 1B；排量 160mm3/r；转速 1500r；额定压力 32N； 额定流量得：1601500/1000=240103/min，这里选 250103/min； 6.1.4 确定驱动气压缸的功率 由于本机器采用闭合式液压系统，压力损失很小，可以忽略不记。这一点 黄河科技学院毕业设计 第 15 页 可以在后边的系统验算中得到准确的验证。所以气压泵的输出功率用下式计算： = NPQ （63） 式中 气压泵的输出功率（kw）N 气压缸压力（MPa）P 气压泵的流量（mm /s）Q 3 （1）气压缸处于启动时 由 160SCY14-1B 型号液压泵的压力、流量曲线图可得：=0.002m3/s,Q 所以由公式（63） ，得： =（）NAG /Q =（1.010 /0.049）0.002=0.4082kw 4 （2）气压缸压力达到最大值时（即到达系统最高压力时） 由 160SCY14-1B 型号气压泵的压力、流量曲线图可得：=0.3103mm3/s,Q 所以由公式（63） ，得： =3210 0.310=9.6kwN 63 （3）气压缸处于快退时 由 160SCY14-1B 型号气压泵的压力、流量曲线图可得: =0.8103mm3/s,Q 所以由公式（63） ，得： =2.210 0.810=1.76kwN 63 因此，选出气压泵的最大输出功率=9.6kw。N 6.2 电动机的选择 电动机分交流电动机和直流电动机两种，如无特殊说明时，一般选择交流。 选择电动机的类型和结构形成应根据电源种类（交流或直流） ，工作条件（环境、 温度、空间、位置等，载荷的大小和性质的变化，过载情况等） ，启动性能和启 动、制动正反转的频率程度等条件来选择。Y 系列三相笼式异步电动机是一般 用途的的全封闭式鼠笼三相异步电动机。由于结构简单，工作可靠，价格低廉， 因此本设计选用此电动机。 根据所求得到的气压泵的功率，对电动机进行选择，根据参考文献4本设 计可选电动机 Y160M4，其额定功率为 11kw，转速为 1460r/min。 6.3 控制阀的选择 选择控制阀应按额定压力、最大流量、动作方式、安装固定方式、压力损 失数值、工作性能参数和工作寿命来选择。 1. 应尽量选择标准定型产品，一般不使用自行设计专用的控制阀。 2. 一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些。必要 时允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%。 3. 应注意单杆液压缸由于面积差形成不同回油量对控制阀正常工作的影响。 黄河科技学院毕业设计 第 16 页 方向控制阀主要有手动换向阀，机动换向阀，电磁换向阀等几种形式。由 前面所分析，本课题设计的机器所用的换向阀为手动换向阀。 手动换向阀是利用手动杆来操控的方向控制阀。该阀根据定位方式的不同， 有弹簧复位式和钢球定位式两种结构。 对手动控制阀的操作是通过杆机构在远程控制实现的。由于以上分析可得 选用三位四通手动换向阀。液压机在不同工作状态下要求换向阀处于中位。主 要参数如下：阀芯的最大位移量是 36mm，取中间为中位，那么-66 时阀S 芯处于中位，当6 时，阀芯处于阀体左端，换向阀处于左端，液压缸下降S 运动，完成快进和工进工艺。当-6 时，阀芯处于阀体右端，换向阀处于右S 端，液压缸上升运动，完成快退工艺。即阀芯的左右位置为18mm。 由于本气压系统中要的是三个位置的换向阀，在这里简单介绍下三位四通 换向阀的功能。 1. 三位四通换向阀处于中位，换向阀四个气口互通，此时，该气压泵处于 卸荷状态。 2. 三位四通换向阀处于左端，油口 P 与 A 之间相通，B 与 O 之间相通，活 塞杆下降动作，完成工进工序。 3. 三位四通换向阀处于右端，油口 P 与 B 之间相通，A 与 O 之间相通，活 塞杆上升动作，完成快退工序。 （如图 61） 图 61 三位四通手动换向阀 参考同类机械的选择，查阅参考文献9，选择换向阀的型号为： 4SH。 6.4 管道（导管）的选择 选择管道的主要内容是根据压力损失，发热量和气压冲击，合理确定管道 内径、壁厚和材料。 在气压传动中常用的管子有钢管、铁管、胶管、尼龙管和塑料管等，该设 计管道选择 45 号无缝钢管。 6.6 联轴器的设计 联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形以及温度变化 的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就 要求设计联轴器时，要从结构上采用各种不同的措施，使之具有一定的相对位 移的性能。 A B P O 黄河科技学院毕业设计 第 17 页 弹性联轴器利用弹簧元件的弹性变形来补偿两轴之间的相对位移，而可动 元件之间的间隙小，特别是那些需要经常启动和逆转的传动。于是电动机出来 后直接相连的就是液压泵，它们之间就必须是弹性联结，使用一个有弹性元件 的联轴器。 根据参考文献8表 41.529，选用弹性柱销联轴器，型号为 HL5 型。 7 气压系统的性能验算 气压系统在初步设计时，各种参数都是靠经验估计出来的，当回路形式， 液压元件及连接等完全确定后，针对实际情况，对所设计的系统进行各项性能 分析，对于一般液压传动系统来说，主要是进一步确切的计算液压回路的各段 压力损失、压力冲击和发热升温等方面。以便使系统设计更加完善与可靠。 7.1 管路系统压力损失 当系统元件，辅件规格，系统管路尺寸确定后，即可进行系统压力损失计 算。它包括管路的沿程压力损失P ，局部压力损失P 及阀类元件的局部损 1 l 2 l 失P 。 v 即 =+ PP 1 l P 2 l P v （71） 式中 = /2 P 1 l Ldv 2 （72） =/2 2 l v 2 （73） =（/） P v P n Q Q n 2 （74） 式中 管道长度（mm）L 管道内径（mm）d 气流的平均速度（mm/s）v 气压油的密度（kg/mm ） 3 沿程阻力系数 局部阻力系数 阀的额定流量（mm /s）Q n 3 通过阀的实际流量（mm /s）Q 3 阀的额定压力损失（