压力机液压系统与控制系统设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 1 摘 要 四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成 液压机主机部分 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 液压机采用 PLC 控制 系统 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 该系列液压机具有独立的动力机构和电 气系统 并采用按钮集中控制 可实现手动和自动两种操作方式 该液压机结构紧凑 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 过滤器等液 压元件和辅助元件 关键词 四柱 液压机 PLC 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 2 AbstractAbstract The four pillars hydraulic press is divided into two parts host machine and control mechanism Hydraulic press host machine is make up of hydraulic cylinder beam upright prefill valve and so on Dynamic mechanism is make up of tank high pressure pump control systems electric moto pressure value direction value and so on Hydraulic press control system adopt It will be come true energy conversion regulate and transport all kinds of technical motions cycle through control pump hydraulic cylinder and all kinds of technical value The series hydraulic machine is an independent body and the electrical power system and centralized control buttons used achieve both manual and automatic operation mode This hydraulic system framework is compact movement keen reliable the speed is quick the energy consumption is small the noise is low the pressure and the traveling schedule may adjust will fully in the stipulation scope the operation is simple In this design through the consult massive literature material has designed the hydraulic cylinder size has drafted 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 3 the hydraulic pressure schematic diagram According to the pressure and the current capacity size choose the hydraulic pump the electric motor the control valve hydraulic pressure parts the auxiliary part and filter KeyKey wordswords four pillars hydraulic press the liquid presses 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 4 目录 ABSTRACT 2 前言前言 7 第第 1 章章 绪论绪论 8 1 1 概述 8 1 2 液压传动系统的组成 11 1 3 液压机基本技术参数 12 第第 2 章章 液压机本体结构设计液压机本体结构设计 14 2 1 YA32 8000KN 四柱万能液压机系统工况图 14 2 2 液压缸的基本结构设计 15 2 2 1 液压缸的类型 15 2 2 2 液压缸的组成 15 2 2 3 缸体结构 17 2 3 缸体结构的基本参数确定 18 2 3 1 确定主缸参数 18 2 3 2 主缸运动受力分析 18 2 3 3 确定顶出缸参数 19 2 3 4 顶出缸运动受力分析 19 2 3 5 最小导向长度 H 20 2 3 6 缸筒长度 L 20 2 3 7 各缸动作时的流量 20 2 3 8 上缸的设计计算 22 2 3 9 下缸的设计计算 30 2 4 确定快速空程的供液方式 油泵规格和电动机功率 36 2 4 1 快速空程时的供油方式 36 2 4 2 确定液压泵流量和规格型号 37 2 5 泵的构造与工作原理 39 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 5 2 6 立柱结构设计 40 2 6 1 立柱设计计算 40 2 6 2 连结形式 42 2 6 3 立柱的螺母及预紧 44 2 6 4 立柱的导向装置 45 2 6 5 限程套 47 2 6 6 底座 47 2 7 横梁参数的确定 48 2 7 1 上横梁结构设计 48 2 7 2 活动横梁结构设计 49 2 7 3 下横梁结构设计 49 2 7 4 各横梁参数的确定 50 第第 3 章章 液压系统及元件的设计液压系统及元件的设计 51 3 1 液压系统原理 51 3 1 1 工作原理 51 3 1 2 工艺加工过程 53 3 2 蓄能器的选择 54 3 3 管道及管接头 54 3 3 1 管道 55 3 4 油箱容量的确定 57 3 4 1 油箱的设计要求 57 3 4 2 油箱容量的初步确定 58 3 4 3 平均功率损失 H 58 1 3 4 4 阀的功率损失 H 59 2 3 4 5 管路及其他功率损失 H 59 3 3 4 6 计算散热面积 60 3 5 液压控制阀的选择 61 3 5 1 先导式溢流阀 61 3 5 2 节流阀 61 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 6 3 5 3 单向阀 61 3 5 4 电磁换向阀 62 3 5 5 顺序阀 62 3 5 6 背压阀 62 第第 4 章章 控制部分控制部分 63 4 1 PLC 概述 63 4 2 控制部分设计 63 4 2 1 继电器 接触器电气控制电路的设计 63 4 2 2 继电器 接触器电气控制电路图分析及介绍 64 4 2 3 动作分析 64 4 2 4 电气控制系统图 66 4 2 5 选择电气元件 67 4 2 6 选择电器元件 68 4 3 压力机的可编程控制器系统的设计 69 4 3 1 可编程控制器控制系统设计的基本原则 69 4 3 2 可编程控制器系统的设计 70 参考文献参考文献 73 致致 谢谢 75 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 7 前言 压力机是一种结构精巧的通用性压力机 具有用途广泛 生产 效率高等特点 压力机可广泛应用于切断 冲孔 落料 弯曲 铆 合和成形等工艺 四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成 液 压机主机部分包括液压缸 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 机采用 PLC 控制系统 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 该系列液压机具有独立的 动力机构和电气系统 并采用按钮集中控制 可实现手动和自动两 种操作方式 本次设计是按照压力机的结构进行设计的 共分四章 主要内 容包括 绪论 液压机本体结构设计 液压系统及元件的设计 液 压控制部分的设计 感谢韩晓明老师在毕业设计中给予的悉心教导 本设计在设计 过程中 参考并吸收了有关书籍的内容 得到院方的大力支持 在 此一并表示衷心感谢 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 8 第 1 章 绪论 1 1 概述 本次设计的题目由我实习的公司提供 主要是对灰铸铁 钢等 的加工 公司所生产的产品是水泵 设计液压机是为了更加深刻理 解液压机在加工过程中的工作原理以及实际应用意义 液压机是利 用液体来传递压力的液压设备 液体在密闭的容器中传递压力时是 遵循帕斯卡定律 四柱压力机由主机及控制机械两大部分组成 通 过管路及电气系统装置联系起来构成完整的一体 主机部分为机身 主缸二部分组成 控制机构包括动力结构 限程装置 管路及电气 箱等几部分组成 机身由上横梁 滑块 工作台 立柱 锁紧螺母 及调节螺母等组成 依靠四根立柱为骨架 上横梁 工作台由锁紧 螺母固定于两端 将机器构成一整体 机器的精度由调节螺母来调 节 在滑块四角内装有耐磨材料的导向套 导向套由内六角螺钉紧 固于滑块上下端面上 并有防尘羊毛毡进行防尘 滑块的上端面与 油缸活塞杆的法兰相联接 依靠四根立柱作导向上下运动 在工作 台上表面及滑块下表面均设有 T 型槽 以便安装模具 本机的油缸 结构为活塞式油缸由缸体 导向套 活塞头 活塞杆 锁母 联接 法兰 缸口法兰等组成 其缸体依靠缸口台肩及大锁母紧固于上横 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 9 梁中孔内 活塞下端面由联接法兰与滑块相联 活塞头安装在活塞 杆上 由锁紧螺母紧固 在活塞头上装有两组方向相反的 YA 型密 封圈 将油缸分隔成两个油腔 而实现压制 回程动作 缸口导套 安装在缸体下端 在缸口导套的内孔也装有 YA 型密封圈 在外圆 上装有 O 型密封圈 由缸口法兰 内六角螺钉紧固于油缸体的端面 上以保证密封缸口密封 整机结构简单 工艺性较好 但立柱需要 大型圆钢或锻件 液压机在一定的机械 电子系统内 依靠液体介 质的静压力 完成能量的积压 传递 放大 实现机械功能的轻巧 化 科学化 最大化 液压机械具有重量轻 功率大 结构简单 布局灵活 控制方便等特点 速度 扭矩 功率均可做无级调节 能迅速换向和变速 调速范围宽 快速性能好 工作平稳 噪音小 适用于金属材料压制工艺 如冲压 弯曲 翻边 薄板拉伸等 也 可从事于校正 压装 砂轮成型 冷热挤压金属等同样适应于非金 属材料 如塑料 玻璃钢 粉末冶金 绝缘材料等压制成型 以及 有关压制方面的新工艺 新技术的试验研究等 已经广泛应用到医 疗 科技 军事 工业 自动化生产 运输 矿山 建筑 航空等 领域 本设计题目的要求是按照液压系统规定的动作图表驱动电机 选择规定的工作方式 在发讯元件的指令下 使有关电磁铁的动作 以完成点动和半自动循环指定的工艺动作 设电气控制箱 除依据 机器部分的需要必须分散安装于各处的电器元件 如 电动机 电 磁铁 接近开关 压力继电器 外 其它电器均集中安装在电气控 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 10 制箱内 操作人员只需操纵相应的开关按扭 即可对机器进行操作 由于继电器接触器控制是采用固定接线的硬件实现逻辑 如果 生产任务或生产工艺发生变化 就必须重新设计 改变硬件结构 这样造成时间和资金的浪费 另外 大型控制系统用继电器接触控 制 使用继电器数量多 控制系统体积大 耗电多 且继电器触点 为机械触点 工作频率低 在频繁动作情况下寿命较短 造成系统 故障 系统的可靠性差 而 PLC 控制能改善继电器控制器上述的 不足 PLC 可靠性高 抗干扰能力强 通用性强 控制程序可变 使 用方便 功能强 适应面广 编程简单 容易掌握 体积小 重量轻 功耗低 维护方便 减少了控制系统的设计及施工的工作量等特点 所以设计时我们采用 PLC 能集中且较方便地制 图 1 1 四柱液压机 发展趋势 1 高速化 高效化 低能耗 提高液压机的工作效率 降低生 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 11 产成本 2 机电液一体化 充分合理利用机械和电子方面的先进技术促 进整个液压系统的完善 3 自动化 智能化 微电子技术的高速发展为液压机的自动化 和智能化提供了充分的条件 自动化不仅仅体现的在加工 应能够 实现对系统的自动诊断和调整 具有故障预处理的功能 4 液压元件集成化 标准化 集成的液压系统减少了管路连接 有效地防止泄漏和污染 标准化的元件为机器的维修带来方便 液压传动的基本原理 液压系统利用液压泵将原动机的机械能 转换为液体的压力能 通过液体压力能的变化来传递能量 经过各 种控制阀和管路的传递 借助于液压执行元件 液压缸或马达 把液 体压力能转换为机械能 从而驱动工作机构 实现直线往复运动和 回转运动 其中的液体称为工作介质 一般为矿物油 它的作用和 机械传动中的皮带 链条和齿轮等传动元件相类似 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 1 2 液压传动系统的组成 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 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 12 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 1 3 液压机基本技术参数 产品名 称 四柱万能液压 机 顶出行程 mm 400 型号YA32 8000KN 工作压力 Mpa 25 主缸公 称压力 F1 KN 8000 电机功率 KW 31 5 主缸回 程力 F2 KN 1600 主缸空程速 度 mm s 120 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 13 顶出缸 公称压力 KN 1000 主缸挤压速 度 mm s 20 顶出缸 回程力 KN 500 主缸回程速 度 mm s 110 工作台 尺寸 前后 左右 mm 3150 2200 顶出缸顶出 速度 mm s 140 滑块距 工作台最大 距离 mm 2150 顶出缸回程 速度 mm s 150 滑块行 程 mm 1250 工作台中心 孔 mm 100 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 14 第 2 章 液压机本体结构设计 2 1 YA32 8000KN 四柱万能液压机系统工况图 时间 工进 快进回程 行程 时间 主缸 顶出缸 工进 回程 回程 工进 顶出缸 主缸 快进 回程 工进 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 15 2 2 液压缸的基本结构设计 2 2 1 液压缸的类型 图 2 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 2 2 2 液压缸的组成 2 2 2 12 2 2 1 缸体组件缸体组件 缸体组件通常由缸筒 缸盖 缸底 导向环和支撑环等零部件 组成 液压缸工作时 缸体组件与活塞组件构成密闭的油腔 承受 很大的负载力 因此 缸体组件要有足够的强度 较高的表面精度 和可靠地密封性能 本设计中缸体组件中连接方式采用法兰式 这种连接结构简单 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 16 易于加工 连接可靠 拆装方便 但是外形尺寸较大 要求缸筒端 部有直径足够大的凸缘 用于安装螺栓或旋入螺钉 缸筒是液压缸的主件 材料为 45 号钢 端盖在缸筒的两端 采用法兰连接 材料为 45 号钢 导向套对活塞杆起导向作用 材料为尼龙 2 2 2 2 活塞组件 活塞组件由活塞 活塞杆和连接件等零部件组成 活塞与活塞杆采用螺纹连接 活塞的材料采用耐磨的铸铁 活塞杆的材料为 45 号钢 进行 调质处理 活塞的密封圈的材料为橡胶 密封装置采用 O 型圈 Y 型圈 液压缸的缓冲装置的工作原理是活塞或缸筒在其行程终端时 封住活塞和端盖之间的部分油液 强迫它从小孔或细缝中挤出 以 产生很大的阻力 使工作部件受到制动 逐渐减慢速度为零 从而 避免活塞和缸盖相互撞击 常见的缓冲装置有圆柱形环隙式缓冲装置 圆锥形环隙式缓冲 装置 可变节流槽式缓冲装置和可变节流孔式缓冲装置 此处采用 可变节流孔式缓冲装置 这种缓冲装置在缓冲过程中 缓冲腔的油 液经小孔节流排出 调节节流孔的大小 就可以控制缓冲腔内的缓 冲压力大小 以适应液压缸不同的负载和工况对缓冲的要求 液压缸的排气装置 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 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 17 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 2 2 3 缸体结构 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 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 18 也较广 在设计中选用的是平底结构 2 3 缸体结构的基本参数确定 2 3 1 确定主缸参数 2 3 1 1 主缸的内径 注 所用公式都来源于文献 10 17 0 638M 1 D p F 1 4 25 84 按标准取整 0 640M 1 D 2 3 1 2 主缸活塞杆直径 2 2 1 d P F D 2 2 1 4 0 573M 2 2 6 3 2 1025 1016004 64 0 按标准取整 0 58M 1 d 2 3 2 主缸运动受力分析 由于各运动部件密封处的摩擦阻力 通常取 0 95 2 3 实1 P 226 1 0 6425 100 957636 1 44 D PKN 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 19 2 3 2 1 主缸实际回程力 2 4 22 112 226 4 0 64058 25 100 95 4 1346 2 PDdP KN 实 2 3 3 确定顶出缸参数 2 3 3 1 顶出缸的直径 0 226M 2 D p F 3 4 25 14 按标准取整 0 25M 2 D 2 3 3 2 顶出缸的活塞杆直径 2 d P F D 4 2 1 4 6 3 2 1025 106004 25 0 0 177M 按标准取整 0 18M 2 d 2 3 4 顶出缸运动受力分析 实际顶出力 实3 P 226 2 0 2525 100 951165 7 44 D PKN 2 3 4 1 顶出缸实际回程力 实4 P 22226 422 0 25018 25 100 95561 5 44 shi PDdPKN 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 20 2 3 5 最小导向长度 H 对于一般的液压缸 其最小导向长度应满足公式 1 80 64 H0 41 202202 lD 式中 L 活塞最大工作行程 2 3 6 缸筒长度 L 液压缸的缸筒长度 L 是由各工作部件的行程长度及其结构上的 要求共同确定的 包括活塞最大工作行程 L 活塞宽度 B 最小导 向长度 H 及特殊要求的其它长度 C 等 其中活塞宽度 0 80 8 0 640 512BDm 缸筒长度 L 200 64 12 8 m 20 2 3 7 各缸动作时的流量 2 3 7 1 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 1 Q 2 1 Q 1 2 1 4 VD MinL 1 23156012064 0 4 2 5 2 快速空行程时的活塞腔的排油流量 1 Q 1 Q 1 2 1 2 1 4 VdD 2 6 MinL 8 41360120 58 064 0 4 22 3 工作行程时的活塞腔进油流量 2 Q 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 21 2 Q 2 2 1 4 VD MinL 8 385602064 0 4 2 4 工作行程时的活塞腔的排油流量 2 Q 2 Q 2 2 1 2 1 4 VdD MinL 0 696020 58 0 64 0 4 22 5 回程时的活塞杆腔进油流量 3 Q 3 Q 3 2 1 2 1 4 VdD MinL 5 37960110 58 064 0 4 22 6 回程时的活塞腔的排油流量 3 Q 3 Q 3 2 1 4 VD MinL 9 21216011064 0 4 2 2 3 7 2 顶出缸的进油流量与排油流量 1 顶出时的活塞腔进油流量 4 Q 4 Q 4 2 2 4 VD MinL 1 4126014025 0 4 2 2 顶出时的活塞杆的排油流量 4 Q 4 Q 4 2 2 2 2 4 VdD MinL 5 19860140 18 0 25 0 4 22 3 回程时的活塞杆腔进油流量 5 Q 5 Q 5 2 2 2 2 4 VdD MinL 6 21260150 18 025 0 4 22 4 回程时的活塞腔的排油流量 5 Q 5 Q 5 2 2 4 VD MinL 6 4416015025 0 4 2 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 22 表 2 1 上缸钢筒所选材料 型号 MPa b MPa s s 4559835316 2 3 8 上缸的设计计算 2 3 8 1 筒壁厚计算 公式 2 7 0 1 C 2 C 当 0 3 时 用使用公式 D 08 0 0 max max 2 33 p PD P 31 253 1222 3 64 0 31 25 0 122 m 2 8 取 0 2m 为缸筒材料强度要求的最小 M 0 为钢筒外径公差余量 M 1 C 为腐蚀余量 M 2 C 试验压力 16M时 取 1 25P P 管内最大 max P P a P max P 工作压力为 25 M 即 max 1 251 25 2531 25PMpa P 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 23 钢筒材料的许用应力 M p a P n 610 5 122 Mpa p b 式中 钢筒材料的抗拉强度 M n 安全系数 通常 b a P 取 n 5 当时 材料使用不够经济 应改用高屈服强度的材料 D 2 0 2 3 8 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 P MPaP 2 1 22 1 35 0 D DD P 0 35 22 2 3201 040 64 1 04 70 MPa 2 9 外径 D 2 0 64 2 D 内 1 D 0 2 1 04 径 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生 rl P D D lg3 2 1 s 95 Mpa 缸筒完全塑性的变形压力 材料屈服强度 MPa rl P s 钢筒耐压试验压力 MPa r P 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 24 0 35 0 42 rrl PP 54 31 65 18 MPa 2 11 2 3 8 3 缸筒的暴裂压力 r P r P D D lg3 2 1 b 2 3 598 lg1 625 290MPa 2 12 2 3 8 4 缸筒底部厚度 缸筒底部为平面时 0 433 1 P D p 2 0 433 122 25 2 D 2 196 0D mm 2 6 117600196 0 13 取 mm 筒底厚 MM 200 1 1 2 3 8 5 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 k r 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 25 断面收缩率 0 6875 2 1 1 2 22 r rr k 64 2064 14 2 1 2 1 75 0 pr 2 2 0 20 6875 32 0 25 75 0 69 8MPa 2 15 按这种方法计算 100MPa 所以安全 2 3 8 6 缸筒端部法兰厚度 3 1 10 4Fb h pa rr 1220 02 0 485 10250180004 33 67 0mm 2 16 取 h 100mm 法兰外圆半径 螺孔直径 螺钉 M30 a r 1 r b 螺钉中心到倒角端的长度 32cm 42cm 48 5cm 1 r 2 r 4 r 10cm h 10cm 1 h 12 rr 37cm 5 r 2 1 12 rr 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 26 47 25cm 3 r 2 1 Rrr 24 2 1 442 5 48 图 2 2 部分工作缸 2 3 8 7 校核法兰部分强度 1 2 3 1212 2 4 ln 6 1 r r rrrr 32 42 ln 32423242 3 0 6 1 3 2 4 0 067cm 2 17 2 1 43 15 2 53 ln 2 1 2 1 r r h h r h rrP M 18 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 27 其中 P 5 2 r PH 5 2 1 2 r pr 372 25322 110 2 11 02KN cm 2 19 0 0335 2 2 h 10067 0 2 1 20 0 367 2 21 5 2 2 1 r 370335 0 2 3 01 2 1 2 3 1 h h 3 10 10 22 0 42 2 1 4 ln r r 32 5 48 ln 23 所以 95 1MPa 42 0 1367 00335 01 3725 47 02 11 M 6 2 1 2 2 2 1 rr P h M H z 2 24 3242 2532 10 101 956 22 2 2 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 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 28 2 3 8 8 缸筒法兰连接螺钉 表 2 2 螺钉所选材料 型号 MPa b MPa s s 3554032017 1 螺钉处的拉应力 MPa 6 2 1 10 zd 4 kF 6 2 3 10 1202 0 4 0180004 8 5 MPa 2 3 10 25 z 螺钉数 12 根 k 拧紧螺纹的系数变载荷 取 k 4 螺 1 d 纹底径 m 2 螺纹处的剪应力 0 44 MPa 2 6 3 1 01 10 z2d 0 kFdK 26 MPa 2 0 n s p 72 5 360 27 屈服极限 s 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 29 为螺纹的内摩擦系数 0 12 1 K 1 K 安全系数 5 0 n 为螺纹外径 1 0825t 20 1 08251 5 22 mm 0 d 0 d 1 d 3 合成应力 n n 22 3 3 105 83 13 1 MPa 2 3 1005 11 P 28 2 3 8 9 垫片与横梁间螺钉的校核 1 螺钉处的拉应力 MPa 6 2 1 10 zd 4 kF 6 2 3 10 12030 0 4 0180004 3 8 MPa 2 29 3 10 z 螺钉数 12 根 k 拧紧螺纹的系数变载荷 取 k 4 螺 1 d 纹底径 m 2 螺纹处的剪应力 0 475 MPa 2 30 6 3 1 01 10 z2d 0 kFdK MPa 2 0 n s p 72 5 360 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 30 31 屈服极限 安全系数 5 s 0 n 3 合成应力 n n 22 3 3 108 33 13 1 MPa 2 3 1094 4 P 32 2 3 8 10 活塞杆直径 d 的校核 表 2 3 活塞杆所选材料 型号 MPa b MPa s s 45MnB10308359 4 F d 4 11030 84 2 33 M372 0 d 0 58M 满足要求 F 活塞杆上的作用力 活塞杆材料的许用应力 1 4 b 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 31 2 3 9 下缸的设计计算 表 2 4 钢筒所选材料 型号 MPa b MPa s s 4559835316 2 3 9 1 下缸筒壁厚 公式 0 1 C 2 C 当 0 3 时 用使用公式 D 08 0 0 max max 2 33 p PD P 31 253 1222 3 25 0 31 25 0 048 m 取 0 07m 为缸筒材料强度要求的最小 M 0 为钢筒外径公差余量 M 1 C 为腐蚀余量 M 2 C 试验压力 16M时 取 1 25P P 管内最大 max P P a P max P 工作压力为 25 M 即 max 1 251 25 2531 25PMpa P 钢筒材料的许用应力 M p a P n 610 5 122 Mpa p b 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 32 式中 钢筒材料的抗拉强度 M n 安全系数 通常 b a P 取 n 5 当时 材料使用不够经济 应改用高屈服强度的材料 D 2 0 2 3 9 2 下缸筒壁厚校核 额定工作压力 应该低于一个极限值 以保证其安全 P MPaP 2 1 22 1 35 0 D DD P 0 35 22 2 3200 390 25 0 39 65 98 MPa 外径 D 内径 1 D 同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生 rl P D D lg3 2 1 s 2 3 320 142 14 MPa lg1 56 缸筒完全塑性的变形压力 材料屈服强度 MPa rl P s 钢筒耐压试验压力 MPa r P rl PP42 0 35 0 49 74 56 85MPa 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 33 2 3 9 3 缸筒的暴裂压力 r P r P D D lg3 2 1 b 2 3 598 lg1 56 265 6MPa 2 3 9 4 缸筒底部厚度 缸筒底部为平面 0 433 1 P D p 2 0 433 122 25 2 D 2 196 0D 0 47240196 0 取 mm80 1 筒底厚 MM 1 2 3 9 5 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 8cm 则 k r 0 68 1 1 2 22 r rr k 25 825 2 1 2 1 75 0 pr 2 2 0 10 68 125 0 25 75 0 43 1MPa 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 34 按这种方法计算 100MPa 所以安全 2 3 9 6 缸筒端部法兰厚度 h 3 1 10 4Fb h pa rr 1220 012 0 186 10220110004 33 36 3mm 取 h 40mm 法兰外圆半径 螺孔直径 螺栓 M12 a r 1 r b 螺栓中心到倒角端的长度 12 5cm 16cm 20 2cm 1 r 2 r 4 r 3 5cm h 4cm 1 h 12 rr 14 25cm 5 r 2 1 12 rr 20 1cm 3 r 2 1 Rrr 24 2 1 4162 20 2 3 9 7 校核法兰部分强度 1 2 3 1212 2 4 ln 6 1 r r rrrr 5 12 16 ln 5 12165 1216 3 0 6 1 3 2 4 0 182cm 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 35 1 43 15 2 53 ln 2 1 2 1 r r h h r h rrP M 其中 P 137 1 13 71KN cm 5 2 r PH 5 2 1 2 r pr 25 142 25 5 12 2 0 364 2 h 4182 0 2 1 0 175 5 2 2 1 r 25 14182 0 2 3 01 2 1 493 3 1 h h 3 5 3 4 0 48 1 4 ln r r 5 12 2 20 ln 所以 53 9 MPa 48 0 493 1 175 0 364 01 25 14 1 20 71 13 M 6 2 1 2 2 2 1 rr P h M H z 5 1216 255 12 5 3 10 9 536 22 2 2 264 39 2 303 2 MPa 满足要求 2 3 9 8 缸筒法兰连接螺钉 表 2 5 螺钉所选材料 型号 MPa b MPa s s 3554032017 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 36 1 螺栓处的拉应力 MPa 6 2 1 10 zd 4 kF 6 2 3 10 12012 0 4 0110004 2 9 MPa 3 10 z 螺栓数 12 根 k 拧紧螺纹的系数变载荷 取 k 4 螺 1 d 纹底径 m 2 螺纹处的剪应力 0 475 MPa 6 3 1 01 10 z2d 0 kFdK MPa 0 n s p 72 5 360 屈服极限 安全系数 5 s 0 n 3 合成应力 n n 22 3 3 109 23 13 1 MPa 3 1077 3 P 2 3 9 9 垫片与横梁间螺栓的校核 1 螺栓处的拉应力 MPa 6 2 1 10 zd 4 kF 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 37 6 2 3 10 12012 0 4 0110004 2 9 MPa 3 10 z 螺栓数 12 根 k 拧紧螺纹的系数变载荷 取 k 4 螺 1 d 纹底径 m 2 螺纹处的剪应力 0 475 MPa 6 3 1 01 10 z2d 0 kFdK MPa 0 n s p 72 5 360 屈服极限 安全系数 5 s 0 n 3 合成应力 n n 22 3 3 109 23 13 1 MPa 3 1077 3 P 2 3 9 10 活塞杆直径 d 的校核 4 F d 4 11030 14 M042 0 d 0 18M 满足要求 F 活塞杆上的作用力 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 38 活塞杆材料的许用应力 1 4 b 2 4 确定快速空程的供液方式 油泵规格和电动机功 率 2 4 1 快速空程时的供油方式 主缸快速空程下行活塞腔的进油量为 该流量 1 QMinL 1 2315 数值较大 只采用油泵来满足很不经济 故决定用活动件自重快速 下行的方式 使用充液阀从充液油箱吸油 2 4 2 确定液压泵流量和规格型号 2 4 2 1 确定液压泵的最大工作压力 p P 1 25 1 5 26 5 p PPp Mpa 式中 液压缸的最大工作压力 1 p 从液压泵出口到液压缸入口之间总的管路损p 失 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行 初p 算时可按经验数据选取 管路复杂 进口有调速阀的 取 0 51 5 Mpa p 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 39 2 4 2 2 确定液压泵的流量 vp q maxvpV qKq 1 1412 1 453 3 式中 K 系统泄漏系数 一般取 K 1 11 3 同时动作的液压缸最大总流量 对于在工作中节流 maxV q 调速的系统 还需加上溢流阀的最小溢流量 一般取 0 5 10 4 3 2 4 2 3 选定液压泵的规额 为使压力泵有一定的压力储备 所选泵的额定压力一般要比最 大工作压力大 25 60 25 60 p pP 25 60 v q p P 6 6315 9Mpa 2 4 2 4 确定液压泵的驱动功率 pvp p p q P 36 26 5 453 3 1010 0 85 60 235 5kw 式中 液压泵的最大工作压力 Pa 液压泵的流量 3 液压泵的总效率 系统工作时所需高压液体最大流量是主缸工作行程活塞腔的进 油流量 为 主缸活塞回程时所需流量 为 2 QMinL 8 385 3 Q 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 40 顶出缸顶出时所需进油流量 为 通MinL 5 379 4 QMinL 1 412 过计算液压泵的流量为 453 3L 主缸回程和顶出缸顶出时 他 们只是在开始时需要高压而其他情况则不需要高压 根26 5 a PMP 据工况分析 决定选用一台 ZB 型斜轴式轴向柱塞泵公称流量为 转速为 功率为 278 27 KW 型号 1 500 mlr 1 1000 minr ZBS H500 电机选用三相异步电机 型号 Y315L2 6 额定功率 132 KW 转速为 电流 246 A 效率 93 8 功率因数 1 min 990 r 0 87 重量 1210 千克 图 2 3 轴向柱塞泵 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 41 2 5 泵的构造与工作原理 1 工作原理 如图所示 当传动轴带动柱塞缸体旋转时 柱塞也一起转动 由于柱塞总是压紧在斜盘上 且斜盘相对刚体是倾斜的 因此 柱 塞在随缸体旋转运动的同时 还要在柱塞缸体内的柱塞孔中往复直 线运动 当柱塞从缸体柱塞塞孔中向外拉出时 缸体柱塞孔中的密闭容 积便增大 通过配流盘的进油口将液压油吸进缸体柱塞孔中 当柱 塞被斜盘压入缸体柱塞孔时 缸体柱塞孔内的容积便减小 液压油 在一定的压力下 经配油盘的出油口排出 如此循环 连续工作 PVH 泵的控制系统能调节液压泵的工况 使排出液压油满足工作 装置需要 2 控制系统 PVH 泵的控制系统分为两种 压力补偿控制系统和载荷感应压力 限定控制系统 压力补偿控制系统是通过改变液压泵的流量 保持 设定的工作压力来满足工作要求的一种控制方式 载荷感应压力限定控制系统 是通过对工作载荷的压力变化进 行感应 自动调节液压泵的工作状态 以满足特定系统工况的要求 2 6 立柱结构设计 2 6 1 立柱设计计算 1 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 a MP 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 42 2 按标准选取立柱螺纹 3 立柱螺纹区到光滑区过渡圆角应尽可能取大些 最好在 30 50mm 之间 原设计主要参数为 F 8000KN H 300cm B 180cm 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 b s 1 中心载荷时的应力 22 2 2 2 2 dn F 2 2 3 0 4 8 a MP 34 2 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 1 2 2 dn F 3 1 0 d mFe 2 2 3 0 4 8 3 3 01 0 1 0825 0 22 2 74 1 96 3 2 35 a MP 欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 43 150 因此是安全的 1 a MP 对于截面的 45 钢 375MPa 尺寸系数已考虑在内 立柱 s 表面为精车 对于正火的 45 钢 表面质量系数为 0 9 因此 0 可取为 300MPa 过渡圆角半径为 30mm 疲劳强度校核 0 1 2 d r 300 30 36 0 107 2 min d d 300 320 37 从文献 10 中查出 1 58 t K K 1 0 70 1 58 1 1 4