液压压力机设计-冲床设计【7张CAD高清图纸和文档】【YC系列】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共37页)
编号：48383906
类型：共享资源
大小：2.18MB
格式：ZIP
上传时间：2020-02-08
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
100
积分
- 关 键 词：
-
7张CAD高清图纸和文档
YC系列
液压
压力机
设计
冲床
CAD
图纸
文档
YC
系列
- 资源描述：
-
【温馨提示】====【1】设计包含CAD图纸 和 DOC文档，均可以在线预览，所见即所得，，dwg后缀的文件为CAD图，超高清，可编辑，无任何水印，，充值下载得到【资源目录】里展示的所有文件======【2】若题目上备注三维，则表示文件里包含三维源文件，由于三维组成零件数量较多，为保证预览的简洁性，店家将三维文件夹进行了打包。三维预览图，均为店主电脑打开软件进行截图的，保证能够打开，下载后解压即可。======【3】特价促销，，拼团购买，，均有不同程度的打折优惠，，详情可咨询QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 题目最后的备注【YC系列】为店主整理分类的代号，与课题内容无关，请忽视
- 内容简介：
-
摘 要本文针对液压压力机进行设计，液压压力机采用三梁四柱式，此结构应用广泛，公称力设计为75KN，通过更换模具可适应多种不同形状尺寸零件的加工，也可进行冲压、挤压等加工，具有很广的使用范围。其结构包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀等组成。液压压力机通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。在本设计中，通过查阅大量文献资料，设计了液压缸的尺寸、液压压力机本体，拟订了液压原理图，并且按压力和流量的大小选择了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。最后还使用AutoCAD软件绘制了该液压压力机的装配图和主要零件图。关键词：液压压力机；液压缸；液压系统AbstractIn this paper, the design of hydraulic presses, hydraulic presses, three-beam four-wide application of this structure, designed for nominal force 75KN, through the replacement of mold can be adapted to a variety of different shapes and sizes of parts of the processing, but also for stamping, extrusion, etc. processing, with a very wide range. The structure includes a hydraulic cylinder, beams, columns and filling devices. Power sector by tanks, high pressure pumps, control systems, motors, pressure valves, directional valves and other components. Hydraulic presses through the pump and cylinder and various hydraulic valves energy conversion, regulation and delivery, to complete the cycle of various crafts movement.In this design, through access to a large number of documents, the design of the hydraulic cylinder size, hydraulic press body, developed a hydraulic schematics, and according to the size of the pressure and flow of selected pumps, motors, control valves, hydraulic filters, etc. components and auxiliary components. Finally, the use of AutoCAD software to draw a diagram of the hydraulic press and the main assembly parts diagram.Keywords: Hydraulic presses; Hydraulic cylinder; Hydraulic system目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1选题目的和意义11.2 压力机概述11.2.1压力机发展的概况11.2.2压力机工作原理21.3 液压传动的优缺点3第二章 液压压力机总体设计42.1总体方案选定42.1.1总体结构选定42.1.2总体技术参数选定52.2 工况分析62.2.1工作循环分析62.2.2负载分析6第三章 液压系统的设计83.1确定液压系统方案83.1.1快速行程方式83.1.2调速方式83.1.3保压方式83.1.4泄压换向方法93.1.5互锁控制回路93.2 液压原理图的拟定93.3液压元件的计算与选择113.3.1 液压泵的选择113.3.2 电动机的选择113.3.3 液压阀的选择123.3.4辅助元件的设计133.3.5液压系统性能验算15第四章 液压缸设计164.1液压缸的基本结构设计164.1.1液压缸的类型164.1.2钢筒的连接结构164.1.3缸底结构164.1.4油缸放气装置174.1.5缓冲装置174.2 缸体结构的基本参数确定174.2.1直径参数174.2.2 主缸进油流量与排油流量184.3 液压缸设计计算与校核194.3.1筒壁厚计算与校核194.3.2缸筒底部计算与校核204.3.3缸筒端部法兰设计与校核204.3.4螺栓的设计与校核22第五章 液压压力机机体设计245.1 立柱设计245.1.1立柱设计计算245.1.2连结形式255.1.3立柱的螺母及预紧265.1.4 立柱的导向装置275.1.5 限程套285.2 底座设计285.3 横梁设计285.3.1 上横梁结构设计285.3.2活动横梁结构设计295.3.3 下横梁结构设计295.3.4 各横梁参数的确定29总 结30参考文献31致 谢3233液压压力机设计第一章 绪论1.1选题目的和意义本课题的主要目的是对液压压力机的研究设计，通过本次设计可以提高液压系统工作时的稳定性以及液压冲击对设备的可靠性等。另外，通过本次设计可以巩固和深化所学知识、掌握液压压力机设计的一般方法步骤、培养自己发现问题解决问题的能力。1.2 压力机概述1.2.1压力机发展的概况压力机的发展历史只有100年。压力机是伴随着工业革命的的进行而开始发展的，蒸汽机的出现开创了工业革命的时代，传统的锻造工艺和设备逐渐不能满足当时的要求。因此在1839年，第一台蒸汽锤出现了。此后伴随着机械制造业的迅速发展，锻件的尺寸也越来越越大，锻锤做到百吨以上，即笨重又不方便。在1859-1861年维也纳铁路工厂就有了第一批用于金属加工的7000KN、10000KN和12000KN的液压压力机，1884年英国罗切斯特首先使用了锻造钢锤用的锻造液压压力机，它与锻锤相比具有很好的优点，因此发展很快，在1887-1888年制造了一系列锻造液压压力机，其中包括一台40000KN的大型水压机，1893年建造了当时最大的12000KN的锻造水压机。在第二次世界大战后，为了迅速发展航空业。美国在1955年左右先后制造了两台31500KN和45000KN大型模锻水压机。近二十年来，世界各国在锻造操作机与锻造液压压力机联动机组，大型模锻液压压力机，挤压机等各种液压压力机方面又有了许多新的发展，自动测量和自动控制的新技术在液压压力机上得到了广泛的应用，机械化和自动化程度有了很大的提高。再来看一下我国的情况，在解放前，我国属于半殖民地半封建社会的国家，没有独立的工业体系，也根本没有液压压力机的制造工业，只有一些修配用的小型液压压力机。解放后我国迅速建立独立自主的完整的工业体系，同时仿造并自行设计各种液压压力机，同时也建立了一批这方面的科研队伍。到了六十年代，我国先后成套设计并制造了一些重型液压压力机，其中有300000KN的有色金属模锻水压机，120000KN有色金属挤压水压机等。特别是近十年来，又有了一些新的发展。比如，设计并制造了一批较先进的锻造水压机，并已向国外出口，与此相应的，我国也陆续制造了各种液压压力机的系列及零部件标准。但是，我们也应清楚地意识到我们与发达国家相比还有很大的差距，还不能满足国民经济和国防建设的需要。许多先进的设备和大型机仍需进口，目前应充分发挥我们的优势，加强我国在这方面的竞争力，这不仅是有助于我们从制造业大国向制造业强国的转变也是国家安全的需要。1.2.2压力机工作原理（1）压力机功能简介压力机是利用液压传动技术进行压力加工的设备，广泛用于金属锻压、冷挤压、粉末冶金以及金属、橡胶和塑料等成型制品加工的压力机械，也是最早应用液压技术的机械之一。与其他压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无极调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、结构布置灵活，各执行结构可很方便地达到所希望的动作配合等优点。压力机有多种型号规格，其工进力从几十吨到上万吨。按工作介质可分为水压机和油压机两种。用乳化液做介质的液压压力机，称为水压机，其工进力很大，多用于重型机械厂和造船厂等。用矿物油型液压有做介质的液压压力机成为油压机，产生的压智力较水压机小，在许多工业部门得到广泛的应用。图1-1压力机液压压力机的类型很多，多为立式,其中四柱式液压压力机最为典型，应用也最为广泛。其基本结构如图1-1。（2）压力机的工作原理简介该机的四根立柱上安装有驱动上滑块的液压缸。液压压力机的工进工艺要求液压缸的工作循环为：快速下行慢速加压保压延时快速返回原位停止;并且压力速度和保压时间可调节。工艺循环图如图1-2所示。图1-2 压力机工艺循环图1.3 液压传动的优缺点液压传动是利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，与机械传动、电气传动相比，液压传动的主要优点：（1）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；（3）操作控制方便，易于实现较大范围内的无级变速；（4）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（5）可以实现快速而且无冲击的变速和换向；（6）与机械传动相比易于布局和操纵；液压传动的主要缺点：（1）由于流体流动的阻力损失和泄露较大，所以效率较低；（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作；（3）液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵；（4）由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动；（5）液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平2。第二章 液压压力机总体设计2.1总体方案选定2.1.1总体结构选定图2-1为液压压力机系统原理基本组成。我们可以通过它进一步理解一般液压压力机系统应具备的基本性能和组成情况。图2-1 液压压力机在图2-1中，液压压力机是利用液压泵将原动机的机械能通过液压控制系统换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和液压控制管路的传递进入油缸，推动固定在上横梁上的主缸带动上下活动梁来回移动，由四个立柱导向将上下模具闭合，工进所需要的工件，再于顶出缸把工进好的工件顶出。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。（1）动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。（2）执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。（3）控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。（4）辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。（5）工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。综上述该液压压力机需要完成的动作循环为：主缸活塞滑块快速下行主缸活塞滑块慢速加压主缸保压主缸卸压主缸活塞滑块回程顶出缸活塞顶出顶出缸活塞退回2.1.2总体技术参数选定已知：参数：F=75KN 行程600mm 速度：工进20mm/s 快进200mm/s因此选定本次液压压力机基本技术参数如下：（1）主缸公称压力 75KN（2）主缸回程力 30KN（3）顶出缸公称压力 10KN（4）顶出缸回程力 6KN（5）滑块距工作台最大距离 800mm（6）滑块行程 600mm（7）顶出行程 200mm（8）工作压力 20MPa（9）滑块速度 快进速度 200mm/s 工进速度 20mm/s 回程 200mm/s（10）顶出速度 顶出 100mm/s 回程 150mm/s2.2 工况分析2.2.1工作循环分析根据上述液压压力机液压系统的分析可知，液压系统的工作循环为：主缸：快速下行慢速加压保压卸压快速回程原位停止顶出缸：慢速顶出快速退回故绘制出液压压力机液压系统的工作循环图，如图2-2所示：图2-2液压压力机工作循环图2.2.2负载分析根据提供的工况条件，立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑行时，运动部件的质量为300Kg。（1）工作负载工作负载：（2）摩擦负载由于导柱与滑块垂直，摩擦负载较小，可忽略不计，故：静摩擦阻力： 动摩擦阻力： （3）惯性负载自重:（4）液压缸在各工作阶段的负载值：液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。本处取=0.9表2-1工作循环各阶段的外负载工况负载组成推力 F/快进工进快退根据主缸的工艺要求和参数，将各执行元件在各阶段的速度用图2-3所示的速度-位移（v-s）曲线表示。将各执行元件在各阶段所需克服的负载用图2-4所示的负载-位移（F-s）曲线表示。 图2-2 主缸速度循环图 图2-3主缸负载循环图第三章 液压系统的设计3.1确定液压系统方案液压机的特点是在行程中压力变化很大，所以在行程中不同阶段保证达到规定的压力是系统设计中首先要考虑的。确定液压系统方案时要重点考虑下列问题：3.1.1快速行程方式液压机液压缸的尺寸较大，在快速下行时速度也较大，从工况图看出，此时需要的流量较大（289.4 L/min），这样大流量的油液如果由液压泵供给；则泵的容量会很大。液压机常采用的快速行程方式可以有许多种，本机采用自重快速下行方式。因为压机的运动部件的运动方向在快速行程中是垂直向下，可以利用运动部件的重量快速下行；在压力机的最上部设计一个充液筒（高位油箱），当运动部件快速下行时高压泵的流量来不及补充液压缸容积的增加，这时会形成负压，上腔不足之油，可通过充液阀、充液筒吸取。高压泵的流量供慢速工进和回程之用。此方法的优点为不需要辅助泵和能源，结构简单。3.1.2调速方式液压机的运动部件在下行行程中快接近制件时，应该由快速变换为较慢的工进速度。减速方式主要有压力顺序控制和行程控制两种方式；压力顺序控制是利用运动部件接触制件后负荷增加使系统压力升高到一定值时自动变换速度。本系统拟选用机动控制的伺服变量轴向柱塞泵（CCY型）作动力源，液压泵的输出流量可由行程挡块来控制，在快速下行时，液压泵以全流量供油，当转换成工作行程（工进）时，行程挡块使液压泵的流量减小，在最后20 mm内挡块使液压泵流量减到零；当液压缸工作行程结束反向时，行程挡块又使液压泵的流里恢复到全流量。与液压泵的流量相配合（协调），在液压系统中，当转换为工作行程时，电气挡块碰到行程并关，发信号使电磁换向阀5的电磁铁3YA得电，控制油路K不能通至液控单向阀8，阀8关闭，此时单向顺序阀2不允许滑块等以自重下行。只能靠泵向液压缸上腔供油强制下行，速度因而减慢。3.1.3保压方式在工进行程中不同阶段的系统压力决定于负载，为了保证安全，应该限制液压系统的最高压力，本系统拟在变量泵的压油口与主油路间并联一只溢流阀作安全阀用。有时工进工艺要求液压缸在工进行程结束后保压一定时间，保压方法有停液压泵保压与开液压泵保压两种，本系统根据压机的具体情况拟采用开液压泵保压；此法的能量消耗较前一种大。但系统较为简单。3.1.4泄压换向方法液压机在工进行程完毕或进入保压状态后，主液压缸上腔压力很高，此时由于主机弹性变形和油液受到压缩，储存了相当大的能量。工作行程结束后反向行程开始之前液压缸上腔如何泄压（控制泄压速度）是必须考虑的问题，实践已证明，若泄压过快，将引起剧烈的冲击、振动和惊人的声音，甚至会因液压冲击而使元件损坏。此问题在大型液压机中愈加重要。各种泄压方法的原理是在活塞回程之前，当液压缸下腔油压尚未升高时，先使上腔的高压油接通油箱，以一定速度使上腔高压逐步降低。本例采用带阻尼状的电液动换向阀，该阀中位机能是H型，控制换向速度，延长换向时间，就可以使上腔高压降低到一定值后才将下腔接通压力油（见图3-1）。此法最为简单，适合于小型压机。3.1.5互锁控制回路为保障顶出缸的安全，在主缸动作时，必须保证顶出缸的活塞下行到最下位置。本例采用两个换向阀适当串联的方法来实现两缸的互锁控制（见图3-1）。从图3-1中可见，只有在阀6处于右位工作时，即顶出缸活塞是下行状态时压力油才会通入换向阀4，主缸才能动作。当阀6处于左位工作，顶出缸为上行状态时，只有压力很低的回油通至阀4，主缸才不能动作。3.2 液压原理图的拟定在以上分析的基础上，拟定的液压系统原理图如图3-1所示。图3-1 液压机液压系统原理图系统的工作过程如下：液压泵起动后，电液换向阀4及6处于中位，液压泵输出油液经背压阀7再经阀6的中位低压卸荷，此时主缸处于最上端位置而顶出缸在最下端位置，电磁铁2YA得电，换向阀6在右位工作，此时5YA得电，换向阀4也在右位工作，液压泵输出的压力油进入主缸上腔，此时3YA也得电，控制油路经阀5通至液控单向阀3，使阀3打开，主缸下腔的油能经阀3很快排入油箱，主缸在自重作用下实现快速空程下行，由于活塞快速下行时液压泵进入主缸上腔的流量不足，上腔形成负压，充液筒中的油液经充液阀（液控单向阀）1吸入主缸。当电气挡块碰到行程开关时3YA失电，控制油路断开，阀3关闭，此时单向顺序阀（平衡阀）2使主缸下腔形成背压，与移动件的自重相平衡。自重快速下行结束。与此同时用行程挡块使液压泵的流量减小，主缸进入慢速下压行程，在此行程中可以用行程挡块控制液压泵的流量适应工进速度的要求。由压力表刻度指示达到工进行程的终点。行程过程结束后，可由手动按钮控制使5YA失电，4YA得电，换向阀4换向，由于阀2带阻尼器，换向时间可以控制，而阀4的中位机能是H型，阀处于中位时使主缸上腔的高压油泄压，然后阀4再换为左位，此时压力油经阀2的单向阀进入主缸下腔，由于下腔进油路中的油液具有一定压力；故控制油路可以使阀1打开，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分经阀4排回油箱，此时主缸实现快速回程。充液筒油液充满后，溢出的油液可经油管引至油箱。回程结束后，阀4换至中位，主缸静止不动。1YA得电，2YA失电，阀6换至左位，压力油进入顶出缸下腔，顶出缸顶出制件，然后1YA失电，2YA得电，阀6换至右位，顶出缸回程；回程结束后，2 YA失电，阀6换至中位，工作循环完成，系统回到原始状态。3.3液压元件的计算与选择3.3.1 液压泵的选择 液压泵的最高工作压力就是液压缸慢速下压行程终了时的最大工作压力pp =19.6MPa因为行程终了时流量q0，管路和阀均不产生压力损失；而此时液压缸排油腔的背压已与运动部件的自重相平衡，所以背压的影响也可不计。 液压泵的最大流量qpK（q）max泄漏系数K = 1.11.3，此处取K = 1.1。由工况图知快速下降行程中q为最大（q = 289.41 L/min），但此时已采用充液筒充液方法来补充流量，所以不按此数值计算，而按回程时的流量计算。qmax=q3=59.9 L/minqp =1.1q3=1.159.9=65.9 L/min 根据已算出的qP和pP，选轴向杜塞泵型号规格为63CCY14-1B，其额定压力为32 MPa，满足2560压力储备的要求。排量为63m L/r，电动机同步转速为1500 r/min，故额定流量为：q=qn=94.5L/min额定流量比计算出的qP大，能满足流量要求，此泵的容积效率v =0.92。3.3.2 电动机的选择电动机功率：驱动泵的电动机的功率可以由工作循环中的最大功率来确定；由工况分析知，最大功率为5.76 kW，取泵的总效率为泵=0.85，则：P=6.78 kW选用功率为7.5 kW，额定转速为1440r/min的电动机。电动机型号为：Y132m-4（Y系列三相异步电动机）。3.3.3 液压阀的选择液压控制阀是液压系统中用来控制液流的压力、流量和流动方向的控制元件,是影响液压系统性能，可靠性和经济性的重要元件。（1）方向控制阀的选择方向控制阀简称方向阀，主要用来通断油路或切换油液流动的方向，以满足对执行元件的启停和运动方向的要求。其中有单向阀和换向阀两种。（2）压力控制阀的选择在液压传动中，用来控制和调节液压系统压力高低的阀类称压力控制阀。按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和背压阀等。（3）流量控制阀的选择调速阀是进行了压力补偿的节流阀。它由单向阀和节流阀并联而成，节流阀用来调节通过的流量，单向阀则用来控制油液流动方向，防止油液反向流动。阀2、4、6、7通过的最大流量均等于qP，而阀1的允许通过流量为q：q =q1qP=289.465.9=223.5 L/min阀3的允许通过流量为q =q1=289.4=67.9 L/min阀8是安全阀，其通过流量也等于qP。以上各阀的工作压力均取p32 MPa。本系统所选用的液压元件见表3.1。表3.1液压机液压元件型号规格明细表表3.1 液压元件明细表序 号名 称型 号1液控单向阀SV30P-30B2单向顺序阀（平衡阀）DZ10DP1-40BY3液控单向阀SV20P-30B4电液换向阀WEH25H20B106AET5电磁换向阀3WE4A10B6电液换向阀WEH25G20B106AET7顺序阀DZ10DP140B210M8溢流阀（安全阀）DBDH20P10B9轴向柱塞泵63CCY14-1B10主液压缸自行设计11顶出液压缸自行设计12压力表Y-10013压力表开关KF-L8/20E3.3.4辅助元件的设计（1）滤油器的选择在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。根据设计规格和尺寸参数选择滤油器型号：XU-22X10016。（2）油管的选择油管内径d按下式计算： 其中，-油管的最大流量；查文献资料得工况中系统的最大流量为18.6L/min。-管道内允许的流速，一般吸油管取0.55m/s，压力油管取 2.55 m/s，回油管取1.52 m/s。表3.2 各管路流速选值管道流速（m/s）回油管路2吸油管路1.3压力油管路4计算出内径d后，按标准系列选出相应的管子。油管壁厚按下式计算： 其中，-管内最大工作压力，根据设计手册查得最大工作压力为30MPa； 管道内径；-管道材料的许用应力；=；管道材料的抗拉强度；根据设计手册查得，其抗拉强度取340MPa;-安全系数，钢管P7 MPa时，取=8；P17.5 MPa时，取=6； P17.5 MPa时，取=4，所以安全系数取=4。根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管 18。表3.3 标准规格油管管路名称允许流速/管道内径/实际取值/壁厚/吸油管1.30.01740.0183.5压油管40.00990.0112回油管20.00140.0153（3）油箱容量的选择初步确定油箱的有效容积,跟据经验公式来确定油箱的容量： 其中，-液压泵每分钟排出的压力油的容积； -经验系数。已知所选泵的总流量为20L/min,这样，液压泵每分钟排出的压力油体积为20L，查表3.4选取=41819，故： 表3.4 油箱经验系数表系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金系统12245761210根据上述液压元件的选择，各个液压元件型号如下：表3.5 液压元件的型号序号元件名称型号1单向阀I-10B2三位四通电磁阀24D-25B3两位四通电磁阀4WE6D61B4行程阀XQ2506125背压阀DB10K2-4X-100YV6减压阀J-25B7调速阀2FRM-168滤油器XU-22X1003.3.5液压系统性能验算因为慢速加压在工作循环中所占的时间最长，所以系统发热和油箱升温可按慢速加压工况来计算。通过查得液压缸卸荷阀的流量，取压力损失值，。慢速加压时的压力损失： 慢速加压时泵的工作压力： (取) 慢速加压时液压缸的输入功率查表4-1可知为18.8W。 系统总发热功率： 有效散热面积： 取油箱散热系数：油箱升温为：设环境温度则热平衡温度为： 此热平衡温度小于允许范围，故该液压系统不必设置冷却器20。第四章 液压缸设计4.1液压缸的基本结构设计4.1.1液压缸的类型图4-1双作用单活塞杆液压缸液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动，从图可见，油缸被活塞头分隔为两腔，侧面有两个进油口，因此，可以获得往复的运动。实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸，在中小型液压机上应用最广。4.1.2钢筒的连接结构在设计中上、顶出缸都选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。主缸采用前端法兰安装，顶出缸采用后端法兰安装。缸口部分采用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。4.1.3缸底结构缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中大多采用平底结构。圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此，在相同应力，重量较轻。另外，在整体铸造的结构中，圆形缸底有助于消除过渡处的铸造缺陷。但是，在液压机上所使用的油缸一般壁厚均较大，而缸底的受力总是较缸壁小。因此，上述优点就显得不太突出，这也是目前在整体结构中大多采用平底结构的一个原因。然而整体结构的共同缺点为缸孔加工工艺性差，更换密封圈时，活塞不能从缸底方向拆出，但由于较可拆式缸底结构受力情况好、结构简单、可靠，因此在中小型液压机中使用也较广。在设计中选用的是平底结构。4.1.4油缸放气装置通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式。整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。4.1.5缓冲装置缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，便于设计，降低制造成本，仍多采用此种节流缓冲方式。4.2 缸体结构的基本参数确定4.2.1直径参数 （1）主缸的内径（注：所用公式都来源于文献【10】【17】）=0.206m按标准取整=0.220m（2）主缸活塞杆直径=0.175m按标准取整=0.180m（3）主缸实际压力:= （4）主缸实际回程力:=（5）活塞杆直径d的校核表4-3 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359d=0.05m满足要求F活塞杆上的作用力活塞杆材料的许用应力，=/1.44.2.2 主缸进油流量与排油流量（1）快速空行程时的活塞腔进油流量=（2）快速空行程时的活塞腔的排油流量=（3）工作行程时的活塞腔进油流量=（4）工作行程时的活塞腔的排油流量=（5）回程时的活塞杆腔进油流量=（6）回程时的活塞腔的排油流量=4.3 液压缸设计计算与校核4.3.1筒壁厚计算与校核（1）筒壁厚 计算公式: =+当0.3时，用使用公式:=0.042 m取 =0.050m-为缸筒材料强度要求的最小，M-为钢筒外径公差余量，M-为腐蚀余量，M-试验压力，16M时，取=1.25P P管内最大工作压力为25 M-钢筒材料的许用应力，M =/n-钢筒材料的抗拉强度，Mn安全系数，通常取n=5当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料。（2）筒壁厚校核：额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全. MPa=0.35=44MPa=外径 D=内径同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生:=2.3320=98.3MPa-缸筒完全塑性的变形压力, -材料屈服强度MPa-钢筒耐压试验压力，MPa=34.441.3 MPa （3）缸筒的暴裂压力 =2.3610=187.4MPa 4.3.2缸筒底部计算与校核（1）缸筒底部厚度计算缸筒底部为平面时:0.4330.433mm 取 mm -筒底厚，MM（2）核算缸底部分强度按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径为20cm则 =0.6875 = =69.8 MPa 按这种方法计算=100MPa 所以安全4.3.3缸筒端部法兰设计与校核（1）缸筒端部法兰厚度=40.4mm 取 h=45mm-法兰外圆半径;-螺孔半径; 螺钉 M20b螺钉中心到倒角端的长度=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm= =37cm = = =47.25cm图3-2 部分工作缸（2）校核法兰部分强度=0.067cm 其中P=110.2=11.02KN/cm =0.0335 =0.367 =1 =0.42所以 =95.1MPa =57.1+34.6=91.7 MPa 满足要求依据上面公式当垫片的厚度为大于10cm时就能满足要求，为了满足横梁的强度和工艺性，垫片厚度选用25cm。因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。 4.3.4螺栓的设计与校核（1）缸筒法兰连接螺钉：表2.2 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554032017（a）螺钉处的拉应力=MPa=4.5MPaz-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475MPa =MPa-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa （2）垫片与横梁间螺钉的校核：（a）螺钉处的拉应力=MPa=3.8MPaz-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475 MPa = MPa-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa 第五章 液压压力机机体设计5.1 立柱设计5.1.1立柱设计计算先按照中心载荷进行初步核算，许用应力不应大于55，并参照同类型液压机的立柱，初步定出立柱直径。按标准选取立柱螺纹。立柱螺纹区到光滑区过渡圆角应尽可能取大些，最好在3050mm之间。原设计主要参数为： F=75KN H=900mm B=360mm(宽边立柱中心距) d=30cm(立柱光滑部分直径) e=10cm(允许偏心距)n=4（立柱的根数）立柱材料为45#钢，中频淬火620MPa，375MPa中心载荷时的应力： =22.2 （5-1）偏心载荷静载荷合成应力 由于小型液压机，可将立柱考虑为插入端的悬臂梁，m=0.25=+=+=22.2+74.1=96.3 （5-2） 150,因此是安全的。对于截面的45#钢，375MPa，尺寸系数已考虑在内，立柱表面为精车，对于正火的45#钢，表面质量系数为0.9，因此可取为300MPa.过渡圆角半径为30mm.疲劳强度校核： =0.1 （5-3） =0.107 （5-4）从文献【10】中查出=1.58 K=1=0.70（1.58-1）=1.41 （5-5） =K=1.4196.3=104.4300 （5-6）为200MPa, 因此是安全的。立柱是液压机重要的支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此，立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度，光洁度和必要的硬度。5.1.2连结形式立柱式机架是常见的机架形式，一般由4根立柱通过螺母将上、下横梁紧固地连结在一起，组成一个刚性的空间框架。在这个框架中，既安装了液压机本体的主要零部件，又在液压机工作时，承受液压机的全部工作载荷，并作为液压机运动部分的导向。整个机架的刚度与精度，在很大程度上取决于立柱与上、下横梁的连接形式与连接的紧固程度。图5-1中、小型液压机立柱连结形式在中、小型液压机中，常用的连结形式有以下4种：（1）立柱用台肩分别支承上、下横梁，然后用外锁紧螺母上、下予以锁紧。这种结构中，上横梁下表面（工作台）上表面间的距离与平行度，全靠4根立柱台肩间尺寸的一致性来保证，因此装配简单，不需调整，装配后机架的精度也无法调整，且对立柱台肩间尺寸精度的加工要求很高。因此，这种结构仅在无精度要求的小型简易液压机中采用。（2）内外螺母式，即在立柱上分别用内、外两个螺母来固定上、下横梁，用内螺母来起上述台肩的支承作用，用外锁紧螺母上、下予以锁紧。上横梁下表面的水平度以及下横梁（工作台）上表面的水平度，两个表面之间的平行度与间距的保持，全靠安装时内螺母的调整，因此，对立柱的有关轴向尺寸要求不高，但对立柱螺纹精度（与立柱轴线的平行度）及内螺母精度（内螺母的螺纹对于上、下横梁贴合面的垂直度）要求较高，安装时调整比较麻烦。（3）在与上横梁连结处用台肩代替内螺母，精度调节和加工均不很复杂，但立柱预紧不如第2种方便。（4）与第3种形式基本相同，只是在下横梁处用台肩代替内螺母，但精度调节比第3种简便可靠。在设计中选用的是第四种连结方式。图5-2 组合式立柱螺母5.1.3立柱的螺母及预紧立柱螺母一般为圆柱形，小液压机的立柱螺母是整体的，立柱直径在150mm以上时，做成组合式，由两个半螺栓紧固而成，材料用3545锻钢或铸钢。因为在设计中我选用的立柱为300mm，所以采用此种结构。立柱螺母的尺寸已有机械行业标准JB/T 2001.731999，螺母外径约为螺纹直径的1.5倍，内螺母一般与螺母等高，约为螺纹直径的0.9倍。25MN以下的液压机，其立柱多做成实心的，实心的立柱的两端要钻出预紧螺母用的加热孔。立柱的预紧分加热预紧与液压预紧。本次设计选用的是加热预紧方式。加热预紧 比较常用的方法，为此，立柱端部应钻有加热孔，其深度应大于横梁的高度。在立柱及上横梁安装好后，先将内、外螺母冷态拧紧，然后用电热棒或通入蒸汽等加热方法使立柱端部伸长，达到一定温度后，将外螺母再向下拧过一个角度，一般是用螺母外径上一点转过的弧长来度量。立柱冷却后，就在螺母与横梁之间产生一个很大的预紧力，使螺母不易松动。加热时应注意两对角立柱同时加热。5.1.4 立柱的导向装置活动横梁运动及工作时，一般以立柱为导向，由于活动横梁往复运动频繁，且在偏心加压时有很大的侧推力，因此，不可能让活动横梁与立柱直接接触，互相磨损，必须选择耐磨损、易更换的材料作为两者之间的导向装置。导向装置的质量直接关系到活动横梁的运动精度及被加工件的尺寸精度，也会影响到工作缸密封件与导向面的磨损情况，对模具寿命及机身的受力情况也均有影响，为此，必须合理选择导向装置的结构及配合要求。图5-3 导套导向装置可分为导套与平面导板两大类。（1）导套对于圆截面的立柱，都是在活动横梁的立柱孔中采用导套结构，又可分为圆柱面导套和球面导套。（2）圆柱面导套在活动横梁的立柱孔中，各装有上、下两个导套，它们由两半组成，为了拆装方便，两半导套的剖分面最好有的斜度，导套两端装有防尘用的毡垫。这种导套结构简单，制造方便。本次设计中采用这种形式的导套。导套的材料计算导套材料一般采用铸锡青铜ZQSn6-6-3，小液压机也有用铁基粉末冶金的。导套比压q的计算 =1.33 MPa 满足要求 （5-7）式中 T机架计算中求得立柱上的侧推力（N） d导套内孔直径 (m) c导套高度（m） q许用比压 （MPa），对于ZQSn6-6-3，q=68 MPa5.1.5 限程套为防止运动部分超程，有些液压机在下横梁的4个立柱上安装限程套，一般为对开式，上、下两端应平行，4个限程套高度应一致，内孔比立柱直径大1-2mm，用铸铁制造。图5-4 立柱安装限程套5.2 底座设计底座安装于工作台下部，与基础相连。底座仅承受机器之总重量。底座材料可选用铸铁件或焊接结构。主要考虑到外形的美观，对精度无要求。5.3 横梁设计5.3.1 上横梁结构设计横梁由铸造制成，目前以铸造为多，一般采用ZG35B铸钢。 横梁的宽边尺寸由立柱的宽边中心距确定，上梁和活动梁的窄边尺寸应尽可能小些，以便锻造天车的吊钩容易接近液压机中心，梁的中间高度则由强度确定。设计上横梁时，为了减轻重量，根据“ 等强度梁”的概念，设计成图所示的不等高梁，即立柱柱套处的高度h 小于中间截面的高度H。但在过渡区( A处) 会有应力集中。由于上横梁外形尺寸很大，为了节约金属和减轻重量，尽量使各个尺寸在允许的范围内降到最小。梁体做成箱形结构，在安装缸的地方做成圆筒形，安装立柱的地方做成方筒形，中间加设筋板，以提高刚度，降低局部应力。图5-4梁的不等高结构5.3.2活动横梁结构设计（1）活动横梁的主要作用与工作缸柱塞杆连接传递液压机的压力，通过导向套沿立柱导向面上下往复运动;安装固定模具及工具等。因此需要有较好的强度、刚度及导向结构。活动横梁上部与工作缸柱塞相连，下部与上模座相连，梁体结构和受力状态都很复杂。当液压机工作时，高压液体作用于柱塞的力是通过活动横梁及上砧传递到锻件上而做功，活动横梁的上下运动则依靠梁与立柱的导向装置。（2）活塞杆与横梁的连接刚性连接 柱塞下端插入活动横梁内。此种连接方式在偏心载时，柱塞跟随活动横梁一起倾斜，将动梁所受偏心力矩的一部分传给工缸导向套，使导向套承受侧向水平推力或一对力偶，从而加剧导向套及封的磨损。单缸液压机或三缸液压机的中间工作缸多采取此种结构。在活塞杆焊接法兰用螺钉与横梁连接，用12根M30的螺钉，达到预紧的目的。5.3.3 下横梁结构设计下横梁的刚度要求应略严一些
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号