油压机计算说明书

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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 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，可实现自动和半自动两种操作方式。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何调节，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： 液压机 液压缸 PLCAbstract The four-column hydraulic machine consists of two parts of the host and control agencies. The host part of the hydraulic press, including hydraulic cylinders, beams, columns and liquid-filled devices. Power agencies by the fuel tank, high pressure pumps, control systems, motors, pressure valve, directional valve. The hydraulic machine adopts PLC control system, through the pump and the fuel tank and a variety of hydraulic valves, energy conversion, regulation and transportation to complete the cycle of the various process action.The series hydraulic press with independent power and electric systems, and use the button centralized control, automatic and automatic operation. The hydraulic machine is compact, reliable sensitive action, speed, energy consumption, low noise, pressure, and stroke within the provisions of any regulation, simple operation. In this design, access to a large number of documents, the size of the hydraulic cylinder is designed to develop a hydraulic schematic diagram, selected by the size of the pressure and flow hydraulic pumps, motors, control valves, filters, hydraulic components and auxiliary components. Key words: hydraulic machine hydraulic cylinder PLC目 录第一章 绪论1.1 液压传动与控制概述1.2 液压机的发展及工艺特点第二章 200t液压机液压系统工况分析2.1 工况分析2.2负载图和速度图的绘制：第三章 液压机液压系统原理图设计3.1 自动补油的保压回路设计3.2 释压回路设计：3.3液压机液压系统原理图拟定3.3.1 上液压缸工作循环第四章 液压系统的计算和元件选型4.1 确定液压缸主要参数：4.1.1 计算液压缸的面积4.1.2 液压缸实际所需流量计算4.2 液压油箱的尺寸设计4.2.1 液压油箱有效容积的确定4.2.2 液压油箱的外形尺寸设计4.3 液压元件的选择4.3.1 确定液压泵规格和驱动电机功率4.3.2电动机的选择：4.3.3阀类元件及辅助元件的选择4.3.4 管道尺寸的确定4.3.5 系统温升的验算第五章 液压缸的结构设计5.1 液压缸主要尺寸的确定5.1.1 液压缸壁厚和外经的计算5.2 液压缸的结构设计5.2.1 缸体与缸盖的连接形式5.2.2 活塞杆导向部分的结构5.2.3 活塞杆端部结构第六章 液压集成油路的设计6.1 液压集成块和横梁结构与设计6.1.1 液压集成回路设计6.1.2 底板及供油块设计6.1.3 上横梁结构设计6.1.4 活动横梁结构设计6.1.5 下横梁结构设计6.1.6 各横梁参数的确定第七章 液压站结构设计7.1 液压站的结构型式7.2 液压泵的安装方式：7.3液压油箱的结构设计7.4液压站的结构设计第八章 安装与试车8.1 安装8.2 试车8.3 故障和消除方法结 论致 谢参考文献附录I ：中英文翻译第一章 绪论1.1 液压传动与控制概述液压传动又称为流体传动，是以液体（油、高水基液压油、合成液体）作为介质来实现各种机械量的输出（力、位移或速度等）的。它与单纯的机械传动、电气传动和气压传动相比，具有传递功率大，结构小、响应快等特点，因而被广泛的应用于各种机械设备及精密的自动控制系统。液压传动技术是一门新的学科技术，它的发展历史虽然较短，但是发展的速度却非常之快。自从1795年制成了第一台水压力机起，液压技术进入了工程领域；1906年开始应用于国防战备武器。在国防工业中：海、陆、空各种战备武器均采用液压传动与控制。如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹及火箭等。在民用工业中：有机床工业、冶金工业、工程机械、农业方面，汽车工业、轻纺工业、船舶工业。另外，近几年又出现了太阳跟踪系统、海浪模拟装置、飞机驾驶模拟、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟、高层建筑防震系统及紧急刹车装置等，均采用了液压技术。总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术。它的发展如此之快，应用如此之广，其原因就是液压技术有着优异的特点，归纳起来液压动力传动方式具有显著的优点：工作平稳，响应速度快；其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率大；液压传动装置体积小、结构紧凑、布局灵活，易实现无级调速，调速范围宽，便于与电气控制相配合实现自动化；易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化；液压易与微机控制等新技术相结合，构成“机-电-液-光”一体化便于实现数字化。1.2 液压机的发展及工艺特点 液压传动相对于机械传动来说是一门新的技术，但如从1650年帕斯卡提出静压传递原理、1850年英国开始将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也已有二三百年历史了。而液压传动在工业上的真正推广使用，则是20世纪中叶以后的事情，至于它与微电子和计算机技术密切结合，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，更是近几年内出现的新事物。早期的液压传动以水作为介质，近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。最早实践成功用油代替水作为传动介质的液压传动装置是1906年应用于舰艇上的炮塔转位器，其后才出现了液压转塔车床和磨床。由于缺乏成熟的液压元件，一些通用机床到20世纪30年代才用上了液压传动，而且还因为各搞一套而无法进行经验交流。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化在机械制造、工程机械、农用机械、汽车制造等行业中推广开来。20世纪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。总而言之，液压技术是实现现代传动和控制的关键技术之一，近年来与微电子技术、计算机技术相结合，使液压技术进入了一个崭新的历史阶段。液压技术与传动、控制、检测等技术一起成为对现代机械装备技术进步有重要影响的基础技术，其应用遍布各个工业领域，如机床、工程机械、冶金机械、农业机械、塑料机械、锻压机械、航空、航天、航海、石油与煤炭等领域都广泛采用了液压技术。液压技术的采用对机械产品的质量和生产水平的提高起到了极大的促进和保证作用，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。液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，自19世纪问世以来发展很快，液压机在工作中的广泛适应性，使其在国民经济各部门获得了广泛的应用。由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，目前国内外液压机的发展不仅体现在控制系统方面，也主要表现在高速化、高效化、低能耗；机电液一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。作为液压机两大组成部分的主机和液压系统，由于技术发展趋于成熟，国内外机型无较大差距，主要差别在于加工工艺和安装方面。良好的工艺使机器在过滤、冷却及防止冲击和振动方面，有较明显改善。在油路结构设计方面，国内外液压机都趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件及系统在液压系统中得到较广泛的应用。特别是集成块可以进行专业化的生产，其质量好、性能可靠而且设计的周期也比较短。近年来在集成块基础上发展起来的新型液压元件组成的回路也有其独特的优点，它不需要另外的连接件其结构更为紧凑，体积也相对更小，重量也更轻无需管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。逻辑插装阀具有体积小、重量轻、密封性能好、功率损失小、动作速度快、易于集成的特点，从70年代初期开始出现，至今已得到了很快的发展。我国从1970年开始对这种阀进行研究和生产，并已将其广泛的应用于冶金、锻压等设备上，显示了很大的优越性。液压机工艺用途广泛，适用于弯曲、翻边、拉伸、成型和冷挤压等冲压工艺，压力机是一种用静压来加工产品。适用于金属粉末制品的压制成型工艺和非金属材料，如塑料、玻璃钢、绝缘材料和磨料制品的压制成型工艺，也可适用于校正和压装等工艺。 由于需要进行多种工艺，液压机具有如下的特点： （1） 工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求；（2） 有顶出装置，以便于顶出工件；（3） 液压机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便；（4） 液压机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制；（5） 液压机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。 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、微型化、智能化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有很多新成就。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计算机控制等开发性研究方面，更日益显示出显著的成绩。 我国的液压工业开始于20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。20世纪80年代起更加速了对国外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、研究开发等各方面全方位地赶上世界水平。 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。液压技术的持续发展体现在如下一些比较重要的特征上： （1）提高元件性能，创新新型元件，不断小型化和微型化。 （2）高度的组合化、集成化和模块化。 （3）和微电子技术相结合，走智能化。 （4）研究和开发特殊传动介质，推进工作介质多元化。1.3 液压传动的优缺点 液压传动有以下优点： 1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力。在同等的功率下，液压装置的体积和质量小，即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率的电动机的12%左右。 2）液压装置工作比较平稳。由于质量和惯性小、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）液压传动易于对液体的压力、流量或流动方向进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、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，也能方便的实现远程控制和自动化。 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，电气/机械传动装置均无法做到。 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。 7）用液压传动来实现直线运动远比用机械简单。 8）其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。 液压传动有以下缺点： 1）液压传动在工作过程中有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。 2）液压传动对油温变化比较敏感，它的运动速度和系统工作稳定性很容易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3）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。 4）液压传动出现故障时不宜找出原因。 5）液压传动不能保证严格的传动比，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。 6）由于液体的流动泄漏较大，所以效率低，处理不当时，不仅污染场地，而且可能引起火灾和爆炸事故。 7）液压传动要求有单独的能源。 总的来说，液压传动的优点是突出的，它的缺点可以通过技术进步不断得到克服或改善。 综上本设计取200T油压机为设计对象，一方面本人曾在郑州磨料磨具磨削研究所设备室进行了35天的生产实习，生产的设备主要就是油压机，所以对于油压机本人有一定的了解，外加本就是机械毕业生，油压机零部件的设计与大学期间的课程设计类似，设计起来较容易上手，能与机械所学知识密切相关；另一方面本人在即将接触到的工作中要用到油压机，本人希望能通过此次设计对油压机有一个较全面的了解，对于油压机一些常见的故障能够进行较快的判断和维修。第二章 200t液压机液压系统工况分析本机器(见图2-1)适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本机器具有独立的动力机构和电气系统。采用按钮集中控制，可实现调整、手动及半自动三种操作方式。本机器的工作压力、压制速度、空载快速下行和减速的行程范围均可根据工艺需要进行调整，并能完成一般压制工艺。此工艺又分定压、定程两种工艺动作供选择。定压成型之工艺动作在压制后具有保压、延时、自动回程、延时自动退回等动作。 本机器主机呈长方形，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。该机并设有脚踏开关，可实现半自动工艺动作的循环。图2-12.1 工况分析本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了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动下行时，运动部件的质量为500Kg。1工作负载 工件的压制抗力即为工作负载： Ft=20010009.8=1.962. 摩擦负载 查11中表23.4-1知取 则静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 3. 惯性负载 液压缸采用差动式连接，缸里存在背压力 4.自重： 5. 液压缸在各工作阶段的负载值：其中： 液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。工况负载组成推力 F/ 表2-1 各工况负载组成2.2负载图和速度图的绘制：负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图： 图2-2 速度图、负载图第3章 液压机液压系统原理图设计3.1 自动补油的保压回路设计液压传动的工作原理简单的概括为1） 液压传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来传递是不同的。3） 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。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。它可以是做直线运动的液压缸，也可以是做旋转运动的液压马达。3） 控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、换向阀和开停阀等。4） 辅助装置上述三部分以外的其他装置，例如：油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作也起重要作用。考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理（图2-3）：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。图2-33.2 释压回路设计：释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放，以免她突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于25mm、压力高于7Mpa时，其油腔在排油前就先须释压。根据设计很实际的生产需要，选择用节流阀的释压回路。其工作原理：按下起动按钮，换向阀6的右位接通，液压泵输出的油经过换向阀6的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时，压力继电器发出信号，使换向阀5回到中位，电磁换向阀10接通。液压缸上腔的高压油在换向阀5处于中位（液压泵卸荷）时通过节流阀9、换向阀10回到油箱，释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时，换向阀6切换至左位，液控单向阀7打开，使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱13中去。使用这种释压回路无法在释压前保压，释压前有保压要求时的换向阀也可用M型，并且配有其它的元件。机器在工作的时候，如果出现机器被以外的杂物或工件卡死，这是泵工作的时候，输出的压力油随着工作的时间而增大，而无法使液压油到达液压缸中，为了保护液压泵及液压元件的安全，在泵出油处加一个直动式溢流阀1，起安全阀的作用，当泵的压力达到溢流阀的导通压力时，溢流阀打开，液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中，一般都用溢流阀接在液压泵附近，同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。3.3液压机液压系统原理图拟定 3.3.1 上液压缸工作循环 （1） 快速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电，这时的油路为：液压缸上腔的供油的油路变量泵1换向阀6右位节流阀8压力继电器11液压缸15 液压缸下腔的回油路液压缸下腔15液控单向阀7换向阀6右位电磁阀5背压阀4油箱油路分析：变量泵1的液压油经过换向阀6的右位，液压油分两条油路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开，使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。 （2） 保压时的油路情况：油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器11发出信号，使换向阀6的电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的变化是由大变小，而在由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为零的一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间，这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3） 回程时的油路情况： 液压缸下腔的供油的油路：变量泵1换向阀6左位液控单向阀7液压油箱15的下腔液压缸上腔的回油油路：液压腔的上腔液控单向阀14副油箱13液压腔的上腔节流阀8换向阀6左位电磁阀5背压阀4油箱 油路分析： 当保压到一定时候，时间继电器发出信号，使换向阀6的电磁铁2YA通电，换向阀接到左位，变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。下液压缸的工作循环：向上顶出时，电磁铁4YA通电，5YA失电。进油路：液压泵换向阀19左位单向节流阀18下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔换向阀19左位油箱当活塞碰到上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电，3YA通电时产生的，进油路：液压泵换向阀19右位单向节流阀17下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔换向阀19右位油箱原位停止是在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处于中位时得到的。 第四章 液压系统的计算和元件选型4.1 确定液压缸主要参数：液压缸的结构基本上可以分为：1） 缸筒和缸盖其最常用的连接方式是采用法兰连接，结构简单，加工和装拆都比较方便，但外形尺寸和质量都大。其次是半环连接，加工和装拆方便，但是，这种结构须在缸筒外部开有环形槽而削弱其强度，有时要为此增加缸的壁厚；还有螺纹连接，螺纹连接装拆时要使用专用的工具，适用于较小的缸筒；拉杆式连接，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重；焊接式连接，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不宜加工，且可能引起变形。2） 活塞和活塞杆其结构形式很多：有整体活塞和分体活塞；有实心活塞杆和空心活塞杆。活塞与活塞杆的连接有螺纹式和半环式，前者结构简单，但须有螺母防松装置；后者结构复杂，但工作较可靠。此外，还有用锥销连接的。3） 缓冲装置它是利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分油液封住，迫使油液从小孔和缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件平稳制动，并避免活塞和缸盖的碰撞。最常用的是节流口可调的单圆柱式和节流口变化式。4） 排气装置它用来排除积聚在液压缸内的空气。一般把排气装置安装在液压缸两端盖的最高处。5） 密封装置密封装置的作用在于防止液压缸工作介质的泄漏和外界尘埃与异物的侵入。缸内泄漏会引起容积效率的下降，达不到所需的工作压力；缸外泄漏则造成工作介质的浪费和环境的污染。密封装置选用或安装不当，又直接关系到缸的摩擦阻力和机械效率，还影响着缸的动、静态性能。因此，正确合理地使用密封装置是保证液压缸正常工作的关键所在，应予以高度重视。 按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的6倍，即活塞杆直径与缸筒直径满足的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压,防止上压板由于自重而自动下滑，根据液压系统设计简明手册表2-2中，可取=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取,快退时，回油腔是有背压的，这时亦按2Mpa来估算。 4.1.1 计算液压缸的面积可根据下列图形来计算图4-1液压缸工作原理图 液压缸工作腔的压力 Pa 液压缸回油腔的压力 Pa 故：当按GB2348-80将这些直径圆整成进标准值时得：,由此求得液压缸面积的实际有效面积为： 4.1.2 液压缸实际所需流量计算 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取 工作缸压制时所需流量(L/min) 工作缸回程时所需流量4.2 液压油箱的尺寸设计 液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液，并对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。 4.2.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量可概略地确定为： 系统类型低压系统中压系统中高压或大功率系统根据实际设计需要，选择的，所以此系统属于中高压系统，所以取： 式中 液压油箱有效容量；液压泵额定流量。参照机械设计手册锻压机械的油箱容积通常取为每分钟流量的6-12倍。即： 取 应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。所以，实际油箱的体积为： 4.2.2 液压油箱的外形尺寸设计液压油箱的有效面积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般设计尺寸比（长：宽：高）为1：1：1-1：2：3。但有时为了提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大，本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联接方式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长为1.2m,宽为1.1m，高为1.0m。4.3 液压元件的选择 4.3.1 确定液压泵规格和驱动电机功率 由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为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，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力应满足：液压泵的最大流量应为：式中液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量。系统泄漏系数，一般取，现取。1选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床、液压机），柱塞式变量泵有以下的特点：1） 工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，油液泄漏小，容积效率高，能达到的工作压力，一般是（），最高可以达到。 2） 流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目，流量变增大。 3） 改变柱塞的行程就能改变流量，容易制成各种变量型。 4） 柱塞油泵主要零件均受压，使材料强度得到充分利用，寿命长，单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高，加工量大，价格昂贵。根据以上算得的和在查阅相关手册机械设计手册P23-107得：现选用，排量63ml/r，额定压力32Mpa，额定转速1500r/min，驱动功率59.2KN，容积效率，重量71kg，容积效率达92%。2与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值为26Mpa，流量为已选定泵的流量值。液压泵的总效率。柱塞泵为，取0.82， 选用1500r/min的电动机，则驱动电机功率为：4.3.2电动机的选择：电动机的选择范围包括：电动机的种类、类型，容量、额定电压、额定转速及其各项经济指标等。而且对这些参数要综合进行考虑。选择电动机的容量是电力传动系统能否经济和可靠运行的重要问题。如果电动机容量大小，长期处于过载运行。造成电动机绝缘过早地损坏；如果容量过大，不仅造成设备上的浪费，而且运行效率低，对电能的利用不经济。因此，选择电动机时，首先应是在各种工作方式下选择电动机的容量。根据前面求出来的电动机的功率可以得出液压泵需要37.29KW以上功率的电动机。根据一般设计的需要，一般采用Y系列小型笼型异步电动机，Y系列电动机是按国际电工委员会（IEC）标准全国统一设计的新系列产品，适用于传动无特殊性能要求的各种机械设备。电动机采用B级绝缘。外壳防护等级为。冷却方式为IC0141即全封闭自扇冷式。电动机的基本安装、结构型式：B3型。 机座带底脚，端盖无凸缘；B5型。 机座不带底脚，端盖有绝缘。B35型。机座带底脚，端盖有凸缘。电动机额定电压为380V，额定频率为50Hz。综上，选择电动机 ，其额定功率为30KW。4.3.3阀类元件及辅助元件的选择液压阀的作用：液压阀是用来控制液压系统中游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，可以因其作用机制的不同，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，而方向阀则利用流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的。例如：1）在结构上，所有的阀都有阀体、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，所有的阀的开口大小，阀进、出口间的压差以及通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。选择液压元件时，先要分析或计算出该元件在工作中承受的最大工作压力和通过的最大流量，以便确定元件的规格和型号。液压传动系统，选择合适的液压阀，是使系统的设计合理，性能优良，安装简便，维修容易，并保证该系统正常工作的重要条件。阀类元件的规格按其最大工作压力和通过该阀的实际流量从产品样本上选定。选择节流阀和调速阀时，还要考虑它的最小稳定流量是否符合设计要求。压力阀和流量阀都必须选得使其实际通过流量最多不超过其公称流量的110%，以免引起发热、噪声和过大的压力损失，并应注意到换向阀允许通过的流量要受到其功率特性的限制。对于可靠性要求特别高的系统来说，阀类元件的额定压力应高于其工作压力较多。且除安系统功能需要选择各种类型的液压控制阀外，还需要考虑额定压力、通过流量、安装形式、动作方式、性能特点等因素。 1. 一般来讲。对液压阀的基本要求有： (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。2. 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格（如下表4-1所示）： 序号元件名称估计通过流量型号规格1斜盘式柱塞泵92.6163SCY141B32Mpa，驱动功率59.2KN2WU网式滤油器160WU-160*18040通径，压力损失0.01MPa3直动式溢流阀120DBT1/315G2410通径，32Mpa，板式联接4背压阀80YF3-10B10通径，21Mpa，板式联接5二位二通手动电磁阀8022EF3-E10B6三位四通电磁阀10034DO-B10H-T10通径，压力31.5MPa7液控单向阀80YAF3-E610B32通径，32MPa8节流阀80QFF3-E10B10通径，16MPa9节流阀80QFF3-E10B10通径，16MPa10二位二通电磁阀3022EF3B-E10B6通径，压力20 MPa11压力继电器DP1-63B8通径，10.5-35 MPa12压力表开关KFL830E32Mpa，6测点13油箱14液控单向阀YAF3-E610B32通径，32MPa 15上液压缸 16下液压缸 17单向节流阀48ALF3E10B10通径，16MPa 18单向单向阀48ALF3E10B10通径，16MPa 19三位四通电磁换向阀2534DO-B10H-T 20减压阀40JF3-10B 4.3.4 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因为本设计中所须的压力是高压，P=31.25MPa ， 钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。 尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两 件相对部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用。 1. 管接头的选用：管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，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、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。设计时应注意的事项：吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为箱内油面高度的3/4。吸油管入口处要装粗过滤器。粗过滤器与回油管端在油面最低时仍应没在油中，防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。回油管管端宜斜切，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度。此外，应使回油管斜切口面对管壁，以利油液散热。当回油管排油的油量很大时，宜使它出口处高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽排油，使油散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中空气。减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作用，也可以采取让它通过扩散室的办法达到。泄油管管端亦可斜切并面壁，但不可没入油中。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）都要考虑清楚，以免影响整个液压系统的使用质量。国外对管子的材质、接头形式和连接方法上的研究工作从不间断，最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头，它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径，然后取出来迅速套装在管端上，便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已经在航空和其它一些加工行业中得到了应用，它能保证在40-55Mpa的工作压力下不出现泄漏。本设计根据需要，选择卡套式管接头。要求采用冷拔无缝钢管。2. 参考11中23-54得知管道内径计算公式： （1）式中 Q通过管道内的流量 v管内允许流速 ，见表4-1：表4-2 允许流速推荐值油液流经的管道推荐流速 m/s液压泵吸油管液压系统压油管道，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道 (1). 液压泵压油管道的内径： 取v=2.4m/s 根据机械设计手册P23-583查得：取d=20mm,钢管的外径 D=28mm; 管接头联接螺纹M272。 (2). 液压泵回油管道的内径： 取v=2.4m/s根据机械设计手册P23-583查得：取d=25mm,钢管的外径 D=34mm; 管接头联接螺纹M332。 3. 管道壁厚的计算（参见11中P23-54） 式中： p管道内最高工作压力 Pa d管道内径 m管道材料的许用应力 Pa，管道材料的抗拉强度 Pan安全系数，对钢管来说，时，取n=8；时，取n=6； 时，取n=4。根据上述的参数可以得到：我们选钢管的材料为45#钢，由此可得材料的抗拉强度=600MPa; (1). 液压泵压油管道的壁厚 4mm(2). 液压泵回油管道的壁厚4.5mm 所以所选管道适用。 4. 液压系统的验算上面已经计算出该液压系统中进，回油管的内径分别为32mm,42mm。但是由于系统的具体