自动钢筋弯箍机液压设计

摘 要本课题阐述了自动钢筋弯箍机的工作原理、优越性，重点对其液压系统进行了计算和设计。主要内容有集成块设计、装配，液压站设计、装配（其中油箱设计以及液压泵的安装方式是重点） ，以及液压缸等部件及其零件的设计与计算。在设计的过程中根据实际情况取得相关数据，参考有关资料，吸取前人的设计经验，并根据客观实际和掌握的现有知识加以改进，在指导老师的帮助下最终完成对自动钢筋弯箍机液压系统的设计与计算。 本课题所设计的液压系统中的系统额定压力为 3.2 ，通过压力表显示其数值，MPa简化了整个液压系统的设计。关键词： 自动钢筋弯箍机 液压系统 设计计算江苏信息职业技术学院毕业设计报告2目 录摘要1目录2引言31 设计简介及任务31.1 设计内容及要求31.2 液压传动与控制的优缺点41.3 液压系统的组成及原理51.4 液压系统结构的特点62 液压系统的设计与计算62.1 设计原则及依据62.2 液压系统的设计与计算73 液压缸的总体设计103.1 液压缸的设计计算103.2 液压缸的结构设计133.3 液压缸的主要零件的材料和技术要求154 集成块装置的设计164.1 概述及特点164.2 集成块回路设计175 液压站装置的设计205.1 油箱装置的设计205.2 液压泵装置的设计235.3 其它辅助元件的选择25结束语 28致谢 29参考文献 30自动钢筋弯箍机液压设计3自动钢筋弯箍机液压设计引言随着建筑建材行业的迅猛发展,钢筋的需求量越来越大，自动钢筋弯箍机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的调直、弯曲。我国传统钢筋加工方法，设备陈旧、生产能力低、成本高、效率低、劳动强度大、质量难以保证。自动钢筋弯箍机具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。在自动钢筋弯箍机，弯曲的功能是依靠液压系统来实现的。液压传动是现代发展起来的一门新技术，对液压传动这一部分的设计与计算对我们掌握这门新技术有重要的意义。首先，综合运用液压传动课程及其它有关先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动设计实践，使理论知识和生产实际知识密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展；其次，在设计实践中学习和掌握通用液压组件尤其是各类标准组件的运用和回路的组合方法及设计技能，培养分析和解决生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下初步的基础；最后，通过这次设计，在计算、绘图、运用并熟悉设计数据（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行经验估算等方面进行了训练，同时提高了我们的综合设计能力。江苏信息职业技术学院毕业设计报告41 设计简介及任务近年来建筑建材行业迅猛发展, 对箍筋的需求量越来越大,为此提出设计一种新型的液压驱动控制的自动钢筋弯箍机，用来提高生产效率，降低工人劳动强度。弯箍机采用液压传动是因为液压传动可以提供很大的力，而且液压传动控制方便。1.1 设计内容及要求1.1.1 题目名称：自动钢筋弯箍机液压设计1.1.2 主机简介：1 结构：图1.1 为常见箍筋简图，图1.2 为自动钢筋弯箍机的结构简图。1 蛇形器2 调直器3 送料压辊4 控制器5 导向轮6 光电盘7 液压缸刀台图1.1 箍筋简图 图1.2 自动钢筋弯箍机结构简图2.工作原理该机加工的原料为 d 0 = 48mm 的盘圆钢筋, 由马达驱动的一对开有V 型槽的送料压辊3 拖动钢筋依次穿过蛇形器1 和调直器2 , 导向轮5 被电磁铁推动, 可以控制钢筋处于弯箍模位置, 送料长度由光电盘通过脉冲计数器传送给控制器, 控制器由MC5 - 51 单片机组成, 当送料长度达到控制器预调值时发信号, 令液压缸下行,执行弯曲功能,油缸到达最低位置时碰行程开关发信号, 液压缸上升到顶碰行程开关发信号,油缸停止运动,马达开始送料这样,一个接一个的箍筋在自动控制状态下加工完成。自动钢筋弯箍机自动化程度高, 该机可以同时完成盘圆钢筋的调直、弯曲功能, 是先进的弯箍设备。1.1.3主要设计技术要求：1该设备采用电液自动控制，要求结构简单、效率高；2液压缸的往复运动速度均可实现无级调速；3设备结构应集资紧凑，操纵调节方便，维护方便；自动钢筋弯箍机液压设计54设备弯曲力1316KN，行程3040mm；5液压缸最大工作压力3.2MPa。1.2 液压传动与控制的优缺点1.2.1 主要优点：1. 同其它传动方式比较，若传动功率相同，液压传动装置的重量轻，体积紧凑；2. 可以实现无级变速，调速范围大；3. 运动件的惯性小，能频繁迅速换向，传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止超载；4. 与电气配合，容易实现动作和操作的自动化，与微电子技术和计算机配合，能实现各种自动控制；5. 组件已基本上系列化，通用化和标准化，利用 CAD 技术的应用，提高工效，降低成本。1.2.2 主要缺点：1. 易产生泄露，污染环境；2. 液体介质因有泄漏和弹性变形大，不易做到精确的定比传动；3. 系统内混入空气会引起爬行、噪声和振动；4. 适用的环境温度比机械传动小；5. 故障诊断与排除要求较高技术。1.3 液压系统的组成及原理1.3.1 液压系统的组成液压系统的原理图如图 1.3 所示，各工步依据的信号来源及电磁铁的状态列于表 1.1中江苏信息职业技术学院毕业设计报告61 过滤器 2 液压泵 3 电机 4 溢流阀 5 调速阀 6 单向阀 7 电磁换向阀 8 单向顺序阀 9 液压缸 10 压力表图 1.3 液压系统原理图表 1.1 电磁铁动作顺序表1YA 2YA 状态+ 液压缸工进- + 液压缸上升- - 液压缸停止1.3.2 液压缸工作回路液压缸工作回路由电磁换向阀 7 和液压缸 9 组成。当电磁铁 1YA 得电、2YA 失电时，液压缸向下工进；当电磁铁 1YA 失电、2YA 得电时，液压缸上升退回原点；当电磁铁 1YA和 2YA 都失电时，液压缸不运动。1.3.3 液压系统工作原理系统油源为单向定量液压泵 2，它由电机 3 驱动，液压执行器为单杆液压缸 9，液压缸用于慢速下行实现弯曲，其工作速度由旁油路调速阀 5 调节，其升降运动由三位四通电磁换向阀 7 控制。由于液压缸立置，所以采用单向顺序阀 8 平衡液压缸及工作机构的自重。系统压力由溢流阀 4 控制，压力控制在 3.2 MPa，由压力表 10 显示其数值。当液压缸不工作时，液压泵可通过 M 型中位机能的换向阀和背压单向阀 6（用于满足调速阀最自动钢筋弯箍机液压设计7小工作压差的需要）低压卸荷。液压油经过吸油口过滤器 1，液压泵 2，向系统输送合格的液压油。1.4 液压系统结构的特点1、采用主机与油箱分离，便于油箱清理，并且油液的温度不影响主机的精度；2、所有的液压组件采用集成块式，装在油箱上，便于保养维护；3、主机与油箱液压管的连接采用板式集中连接，排列整齐，拆卸方便，便于运输。江苏信息职业技术学院毕业设计报告82 液压系统的设计与计算液压系统是液压设备的一个组成部分，它与主机的关系密切，两者的设计通常需同时进行，其设计要求，一般是必须从实际出发，重视调查研究，力求做到设计出的系统重量轻，体积小，效率高，工作可靠，结构简单，操作和维护保养方便，经济性好等。2.1 设计原则及依据2.1.1 液压系统的设计原则：从实际出发，注意吸收国内外的先进技术，力求设计出重量轻，体积小，成本低，效率高，结构简单，性能良好，操作灵活方便的液压装置。2.1.2 液压系统的设计依据：1. 液压系统所需要实现的动作要求，本课题中，对刀具的进给、退回都是由液压系统控制的。2. 对液压传动系统的性能要求，主要有各执行组件在各工作阶段的负载、速度和动作周期等，对于高精度，高生产率及自动化的机械，应有平衡性，转换精度，可靠性及自动化程度等方面的要求；3. 对液压传动系统的工作环境的要求，工作的温度，湿度，有无灰尘，是否有易燃物及腐蚀性气体等也应予以注意；4. 液压装置在温升，噪声，振动，重量，外形尺寸及经济节能等其它方面的要求也不可忽视。2.2 液压系统的设计与计算2.2.1 明确设计要求，进行工况分析 油缸的动作循环为: 液压缸工进、液压缸上升、液压缸停止。以下资料为已知条件：液压缸运动部件总品质 m = 12kg , 液压缸行程 S = 30mm , 慢速下行完成弯曲或切断功能, 速度 V 1= 10mm/ s , 液压缸快速上升速度 V 2 = 30mm/ s , 启动和制动时间均为0.2s , 液压缸停止时处于最高位置的下降允许速度值为0.1mm/ s。图2.1 液压缸负载力和速度循环图 图2.2 液压缸工况图自动钢筋弯箍机液压设计9表2.1 负载力和液压缸推力2.2.1负载力和液压缸推力计算根据已知条件 , 各段的负载力列于表2.1 , 图2.1为液压缸负载、速度循环图。2.2.2 执行原件参数的确定1、液压缸内径确定由表2.1 可以看出 ,当液压缸工进时切断钢筋的负载力最大 ,已知液压缸工作压力为3.2MPa ,所以液压缸内径: PfD4式中 液压缸内径Df液压缸推力P液压缸的工作压力，所以 m79102.364查液压传动课程设计指导书P43 表 3-5 液压缸内径系列表 2.2 进行圆整，取 D=80表 2.2 液压缸内径系列16 20 25 32 40 50 55 63 70 80 90110 125 140 160 180 200 220 250 320 400 500 6302、活塞杆直径确定工进时活塞杆处于受压状态 , 取 d/ D = 0.7活塞杆直径 d 为 :d = 80 0.7 = 56mm江苏信息职业技术学院毕业设计报告10查液压传动课程设计指导书P43表3-8活塞杆直径系列表2.3进行圆整，取 d = 55mm表 2.3 活塞杆直径系列4 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 3540 45 50 55 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 500液压缸大小腔有效面积为:A 1 = = 42D242103.508.13mA 2 = 2d2462105.4. 3、液压缸流量计算根据液压缸运动速度和有效面积 , 计算出液压缸各段所需流量列于表2.4。表 2.4液压缸所需流量2.2.3 确定液压泵规格和电动机功率及型号1、液压泵规格确定确定液压泵的流量和压力考虑到泄漏流量与溢流阀的溢流流量，可以取压力系数 ，流量系数2.1pK进行计算,则有：1.Kv泵的供油压力： =3.2 1.2=3.84 MPa BP泵的供油流量： min/3.581.41. LQ根据液压系统设计简明手册P79 表 5-10 选用 YB1 型叶片泵，型号为 YB1-6，其参数见表 2.5。表 2.5 YB1 型叶片泵参数型 号 排量 额定压力 转速 驱动功率 重量 总效率 容积效率YB1-6 6 mLr-1 6.3MPa 1450 rmin-1 1.5 kW 5.5 kg 0.62 0.8系统压力储备为（6.3-3.84）/6.3=39%25%,合适2 3自动钢筋弯箍机液压设计11泵的输出流量: min/3.5i/96.8014563 LnVQBVB 所以,泵选择合理.2、电机选择电机功率: KWQPNB72.06.9843/再考虑泵的驱动功率为 1.5 kW, 根据机械设计手册选取 Y 系列（IP44）封闭式三相异步电动机, 型号=Y90L-4 额定功率：1.5Kw；转速：1400r/min；效率：79；功率因子：0.79；重量：27。2.2.4 确定各类控制阀根据系统工作压力为 3.2MPa、泵额定压力为 6.3MPa、系统流量为 4.81L/min 的条件选取以下各种组件： 溢流阀 查液压系统设计简明手册P88 表 5-20 型号为 YF3-10B；单向阀 查液压系统设计简明手册P96 表 5-32 型号为 AF3-Eb10B；电磁换向阀 查液压系统设计简明手册P98 表 5-37 型号为 34DF3M-E10B；调速阀 查液压系统设计简明手册P107 表 5-50 型号为 QF3-6aB单向阀顺序阀 查液压系统设计简明手册P93 表 5-28 型号为 AXF3-10B；压力表开关 查液压系统设计简明手册P104 表 545 型号为 KF3-E1B；压力表 Y60 量程为 6.3MPa 的普通精度等级的量表,选用量程角较高的力可以避免在系统有压力冲击时经常会损坏压力表，但是量选得过高会使观察与调整精度降低；2.2.5 油箱容量的初步计算一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定： KQV1其中， 油箱的有效容积；1V油泵额定流量；Q系数，中压系统取 ，高压系统取 ，低压系统取K75K126K江苏信息职业技术学院毕业设计报告12。42K本液压系统取 ，6KLV4296.1油箱的有效容积确定后，还需要根据油温升的允许值进行油箱容积的验算（具体设计见后面的 5.1 油箱设计） 。结构可以采用上置立式、电动机竖直安置式油箱。2.2.5 选用液压油该系统为一般的液压系统，正常的工作温度为 3050 ，一般可以选用 40 号液压油。C自动钢筋弯箍机液压设计133 液压缸总体设计3.1 液压缸的设计计算3.1.1 已经算出的基本资料：1、液压缸工作压力P=3.2MPa2、液压缸内径D=80mm3、活塞杆直径 d =55mm4、液压缸推力 f=16000N5、液压缸的流量Q=4.81L/min3.1.2 液压缸长度及其壁厚的确定1）液压缸工作行程的确定。液压缸工作行程的长度可根据机构实际工作的最大工作行程来确定，并参照表3.1中的系列尺寸选取标准值。取行程L=40mm。表3.1液压缸行程系列（GB2349-80）第一系列（mm）25 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000第二系列 （mm）40 63 90 110 140 180220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 18002200 2800 3600第三系列（mm）240 260 300 340 380 420 480 530 600 650750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 21002400 2600 3000 3400 3800液压缸的缸体长度一般由工作行程长度来确定，缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外型长度还要考虑两端端盖的厚度。但是还要注意制造工艺性和经济性，一般液压缸长度不应大于内径的2030倍。2）液压缸壁厚的计算本系统属于低压系统，采用薄壁液压缸（D110） ，用如下式计算： 2DP其中 缸壁厚度（） ；江苏信息职业技术学院毕业设计报告14Pp试验压力（Pa） ，当额定压力 Pn16MPa 时，pp =Pn 150=3.2 1.5=4.8MPa；D液压缸内径，D=80； 缸体材料的许用应力，=253MPa；则 =0.8，25380.4算出的缸壁太薄，根据结构需要取 =83）压缸缸底和缸盖的计算液压缸的缸底和缸盖，一般是根据结构需要进行设计，不需进行强度计算，所以液压缸的缸底和缸盖不需进行强度计算。4）液压缸进出油口尺寸的确定液压缸的进出口尺寸的大小,是根据油管内的平均流速来确定的.要求压力管内的最大平均流速控制在 以内,过大会造成压力损失剧增,而使回路效率下降,并会引起sm/54气蚀、噪音、振动等,因此油口应取较大值。但也要主要到结构上的可能.一般可按表 3.2选取。表 3.2 液压缸进出油口尺寸进出口尺寸液压缸内径（ ）m锥螺纹接头 法兰接头（ ）m31.540 Z3/8” 104563 Z1/2” 1571112 Z3/4” 20125160 Z1” 25170190 Z5/4” 32200224 Z3/2” 40250 Z2” 50因为液压缸的内径为 80 在 之间，进出口选用法兰接头为 。但在集成块127 m20上的出油口的直径为 10 ，因本液压系统不要求传动速度的精确，为了方便安装所以m选用直径为 10 的进出油口。其接头连接螺纹为 M181.5。3.1.3 活塞杆直径的验算自动钢筋弯箍机液压设计15当活塞杆的长度 时,按下式验算：dl10)(4mP式中 活塞杆推力（ ） ； =16000N活塞杆长度（ ） ；l活塞杆材料的许用应力, ；ns/ 材料的屈服极限（ ） ；45 的 355 MPasMPas安全系数, ；n4.1nd=55 94.13560所以活塞杆满足要求。3.2 液压缸结构设计3.2.1 液压缸缸体与缸盖的连接结构采用法兰连接见图 3.1图 3.1 缸体与缸盖法兰连接 图 3.2 活塞与活塞杆螺纹连接优点：1、结构简单，使用广泛；2、容易加工，容易装卸。缺点：1、重量比螺纹连接大，比拉杆连接小；2、外径尺寸较大；3、缸体是钢管时，要焊上或镦粗法兰。3.2.2 活塞与活塞杆的连接结构采用螺纹连接见图 3.2江苏信息职业技术学院毕业设计报告16优点：连接稳固，活塞与活塞杆之间无公差要求。缺点：装卸较麻烦，螺纹加工也较麻烦。 3.2.3 活塞与缸体的密封形式采用 O 型密封见图 3.3图 3.3 O 型密封优点：属于挤压密封，结构简单，方便，安装空间小，适用范围广。3.2.4 活塞杆的导向装置3.2.4.1 活塞杆的导向装置与密封、防尘装置采用端盖直接导向见图 3.4图 3.4 端盖直接导向3.2.4.2 最小导向长度确定根据液压系统设计简明手册P13 LDH20其中 L液压缸最大行程，L=40；D液压缸内径，D=80；则得 H=42自动钢筋弯箍机液压设计17活塞宽度 B，一般取 B=(0.61.0)D，取 50；缸体内部长度等于活塞的行程与宽度之和：L+B=40+50=90mm内L3.2.5 防尘装置在活塞杆上的防尘装置,多用 J 形,三角形和组合形等专用防尘圈,本设计选用的是 J形防尘圈.3.2.6 液压缸的缓冲装置由于工作机构质量较小，运动速度较低，所以液压缸在结构上不需要采取缓冲措施。3.2.7 液压缸的排气装置液压系统由于长期停止工作,会有空气渗入,或油中混有空气,重新工作时产生爬行、噪声、发热等现象。为防止这些不良现象的产生,一般在液压缸的最高位置设置放气阀。3.3 液压缸的主要零件的材料和技术要求3.3.1 缸体选用 45 号的铸钢图 3.4 缸体 图 3.5 缸盖技术要求（参见图 3.4）：1、内径用 H8 配合，粗糙度 810；2、内径圆度，圆柱度，不大于直径公差的一半；3、内表面直线度 500mm 长度上不大于 0.03mm；4、端面 T 与缸盖固定时，端面跳动量在直径 100mm 上不大于 0.04mm；5、为防止腐蚀和提高寿命，内表面可镀铬，厚 。304um3.3.2 缸盖选用 45 号锻钢技术要求（参见图 3.5）： 江苏信息职业技术学院毕业设计报告181、直径 D、D2、D3 的圆度和圆柱度不大于直径公差的一半；2、D2、D3 与 d 的同轴度公差不大于 0.03mm；3、端面 A、B 对轴线的垂直度，在直径 100mm 上不大于 0.04mm；4、导向孔表面粗糙度不低于 6。3.3.3 活塞选用耐磨铸铁图 3.6 活塞 图 3.7 实心活塞杆 技术要求（参见图 3.6）：1、D 对 的径向跳动，不大于 D 的公差的一半；1d2、端面 对轴线垂直度在直径上 100mm 不大于 0.04mm；T3、D 的圆度，圆柱度不大于公差的一半。3.3.4 活塞杆选用实心杆材料为 45 号钢 技术要求（参见图 3.7）： 1、粗加工后热处理，调质硬度 ，必要时高淬火 ；HB2175cR4502、d 和 圆度和圆柱度，不大于相应直径公差的一半；13、工作表面直线度在 500mm 长度上不大于 0.03mm；4、d 和 的径向跳动不大于 0.01mm；15、端面垂直度，在直径 100mm 上不大于 0.04mm；6、螺纹一般按 2 和 3 级精度制造；7、工作表面粗糙度不低于 8。自动钢筋弯箍机液压设计194 集成块装置的设计集成块这种结构是液压集成的最早形式，在我国已经普及并广泛地应用于各种系统中，更由于板式标准较为定型，这为广泛地使用集成块式连接装置提供了条件。虽然有些研究所的通用集成块得到了广泛的推广和应用，但是仍有些回路块需要自己根据具体情况进行设计，本课题的集成块均为个人设计。4.1 概述及特点液压装置按照阀的联接方式可以分为板式联接液压站、集成块液压站和迭加阀式液压站。集成块液压站装置被广泛采用。集成块由板式液压组件与信道体组成。集成块组是指按通用的典型的液压回路设计成的通用组件，它是由集成块、底板和顶盖迭积，用四根长螺柱垂直固定而成。4.1.1 集成块的一般结构液压组件一般安装在集成块（也称单元回路块）的前面、后面和右侧面，左侧面一般不安放组件，留作连接油管用，以便向执行组件供油。为了操纵和调整方便，通常把需要经常调节的组件如调速阀、溢流阀、减压阀等布置在右侧面或者前面，电磁换向阀一般布置在集成块的前面。组件之间的连接靠集成块体内的油孔，根据单元回路在系统中的作用可以分为调压、换向、调速、减压和顺序等若干回路块，每块的上下两面为迭加结合面，布有公用的压力油孔 P、回油孔 T、泄油孔 L 和连接螺栓孔。集成块连接时公用孔道的密封采用 O 型密封圈进行密封。4.1.2 集成块的特点从集成块的组成原理图可以看出，它由板式组件与信道体组成，故可以根据设计任意选择组件组成，因而集成块连接装置，广泛地应用在各种液压系统场合。如果把集成块与其它连接方式相比有以下特点：1. 可以采用现有的板式标准组件，很方便地组成各种功能的单元集成回路，且回路的更换很方便，只需要更换或增、减单元回路就能实现，因而有极大的灵活性；2. 由于在小块体上加工各种孔道，制造简单，工艺孔大为减少，便于检查及时发现毛病，因而不容易出现差错。如果加工中出了问题，仅报废其中一小块通道，而不至于整个系统报废。3. 系统中的管道和管接头可以减少到最少程度，使系统的泄漏大为减少，提高了系统的稳定性，并且结构紧凑，占地面积小，装配维修方便；江苏信息职业技术学院毕业设计报告204. 由于装在信道体侧面的每个液压组件间距离很近，油道孔短，而且通油孔径还可以选择大一些，因而系统中管路损失小，系统发热量小；5. 有利于实现液压装置的标准化、通用化、系列化，能组织成批生产。由于组成装置的灵活性大，使设计和制造周期大为缩短，生产成本低，为液压技术的广泛推广和应用提供了方便。4.2 集成块设计4.2.1 集成块装置的设计步骤1.将液压系统图分解，并且绘制集成块单元回路图，如图 4.1： 作为设计集成块的依据，集成块上的单元回路要安排紧凑，块数要少，比较简单的回路可以采用一个块体，尽量减少集成块的数量，提高其设计的经济性能。此外，还要充分利用顶盖的结构，可以将集成块与顶盖组成调压和测压回路，或者组成测压卸荷、测压夹紧回路，也可以将某些液压组件装在顶盖上。因此，采用把两个压力表和压力表开关布置在顶盖上，不仅可以节约集成块的数量，而且还有利于观测，给人以比较直观的感觉。图中点画线的区域即为要设计的集成块单元回路原理图图 4.1 集成块单元回路图2.根据集成块单元回路图进行总体设计，包括确定集成块的数量，液压组件在集成块上的布置，集成块的外形尺寸，公共孔道的位置及泄油和密封方式等。3.绘制集成块加工图，包括绘制其四个侧面和顶面的视图，以及各层面的剖视图，自动钢筋弯箍机液压设计21还有集成块装配外形图。集成块视图的绘制要以集成块底边和任一邻边为坐标，定出各组件基准线的坐标。然后绘制各油孔和安装螺孔，以基准线为坐标标注尺寸；剖视图的绘制应该根据各层孔道的布局进行绘制，尽可能的把每个孔道都表现出来；集成块组装图的绘制要注意各阀安装后的外形图表示各阀的安装位置和方向，同时注意不要使各阀之间出现碰撞，要留有足够的相对空间布置各阀。最后，为了便于看懂集成块加工图，在图中应绘制集成块单元回路图，并且标注各油孔的孔径和孔深，以表格的形式列出。4.2.2 集成块的设计4.2.2.1 公用油道孔的选定集成块的主要作用是连通各液压组件以便组成单元回路。因此，集成块上一般有公用的压力油孔 P，回油孔 T 和卸油孔 L 它们是由下往上贯穿通道体的。在具体设计集成块通道体时，有二孔式、三孔式、四孔式和五孔式等多种方案，目前广泛采用的多为二孔式和三孔式，根据本课题的设计情况，选用二孔式。这种方式是采用了 P 和 O 两个公用孔道，由四个固定螺栓孔来接通卸油。这种结构的特点是固定连接螺栓要采用四方形或六角形，底座上要将这四个螺栓孔相互钻通。其加工工艺性好，结构简单，也有利于泄漏油的流回。这种采用螺栓孔回油的结构，本课题设计的孔直径为 14mm，选用 M12 的螺栓，以保证通油面积大于 40 ，可以满足一般情况的卸油要2m求，而且也便于组件的布局与泄油道的设置。4.2.2.2 集成块块数的确定根据集成块单元回路图，可以确定集成块的块数为一块。4.2.2.3 油孔直径的确定油孔直径可以按照下式确定： 75.236.4.vQdm其中Q流经油孔的流量，取 Q=5.3 L/min；孔道中的允许流速，参看液压传动课程设计指导书P84 表 329 取v。sm/5.2实际设计中，为了和阀的油孔配合取 d10mm直接与阀相通的孔，块体上的孔径应该等于阀的油孔直径，即为通径。不直接与阀相通的工艺孔，应用螺塞或短圆柱销堵死，本液压系统需堵的孔都为回油路设计所需，江苏信息职业技术学院毕业设计报告22压力较小故采用圆柱销堵死。与油管接头相通的油孔，其孔径与相应的阀口直径相同，但孔口必须按照管接头螺纹底孔尺寸进行钻孔和攻丝。4.2.2.4 油孔最小间隙的确定为了防止相邻油孔的距离太近，在油液压力作用下造成油液串通，致使集成块报废，必须确定信道体内各信道油孔间的最小间隔尺寸 ，一般推荐 3mm.当油液压力高于63MPa 时，就要作强度较核，以防止使用过程中被击穿。在本集成块的设计过程中，考虑到了最小间隔尺寸不小于 5mm，所以在工作时不会出现被击穿的现象。4.2.2.5 集成块外形尺寸的确定根据所选液压组件的最大轮廓尺寸以及其它条件确定，可以初步确定本系统集成块的外形尺寸为 180150130(mm)。4.2.2.6 组件在集成块上的布置如何确定液压组件在信道体上的安装位置，涉及到信道体内部孔道结构的复杂程度，如工艺性好坏和压力损失的大小。所以，它是集成块设计是否合理的关键，不但与典型单元回路的合理性有一定的关系，还要受液压组件自身结构、操作调整是否方便等因素影响。即使单元回路完全合理，由于组件安放的位置不够妥当，也会给通道体内的设计带来困难。目前，国内外尚无一套完整的设计方法，往往借助于设计者的实践经验，用试凑法逐步摸索，多设计出几种方案来进行分析比较，选择其中比较合理的方案。经过不断的试凑与调整，最后组件在集成块上的布置如下：正面上布置调速阀和单向阀，右侧面为单向顺序阀，后面安装三位四通的电磁换向阀，在左侧面上安装溢流阀，同时留下空间布置两个管接头用于连接液压缸。4.2.2.7 底板和顶盖的设计底板的作用，一是将集成块组件固定在油箱面板上，二是将 P 孔、T 孔和螺钉孔、合用的泄油孔从底板上引出，用管接头连接到相应的泵源或通入油箱。同时还可以固定集成块总装结构，连接油箱盖板。本课题中顶盖的作用用于安装一个压力开关和一个压力表，安装在顶盖的正面，与 P 口连接。四个装置连接螺栓的孔需用 O 形密封圈密封。自动钢筋弯箍机液压设计235 液压站及辅助装置的设计液压系统的液压装置，采取集中式，其中油箱的结构尺寸的确定比较方便，安装和维修都比较方便，并且，油源的振动及发热不会对其他装置产生影响。液压站由油箱装置、液压泵装置和液压连接装置三部分组成。5.1 油箱装置的设计在液压传动的过程中，油箱是不可缺少的，它的作用是贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。因此，进行油箱设计时，要考虑到油箱的容积、油液在油箱中的冷却和加热，油箱中的装置和防噪音等问题。5.1.1 油箱有效容积的确定油箱应贮存液压装置所需要的液压油，油液的贮存量与液压泵的流量有直接的关系，在一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定： KQV1其中， 油箱的有效容积；1V油泵额定流量；Q系数，中压系统取 ，高压系统取 ，低压系统取K75K126K。42本液压系统属于中压系统，故取 。6LV429.1油箱的有效容积确定后，还需要根据油温升的允许值进行油箱容积的验算。5.1.2 油箱容积的验算油路系统的功率损失是造成油路系统发热的主要原因，当液压油的温度升高后，会引起油液黏度下降，从而导致液压组件性能变坏，寿命降低，以及液压油老化。因此，液压油必需在油箱中得到冷却，以保证液压系统正常工作。系统的总发热功率可以用下面的方法进行估算： )1(PH)(pqKW487.0606.93江苏信息职业技术学院毕业设计报告24其中， 液压泵输入功率， ，P60pqP系统的总效率，取 =0.6。查阅液压传动课程设计指导书 ，取最高允许油温， ，CTY6520油箱满足散热条件的最小体积：)(10.265487.0110 363303min mTHVY 由以上计算可以发现， ，所以能满足散热的需求，不需要采用专用的油液min1V冷却装置。在进行油箱外形尺寸的计算时要求液面高度为油箱高度的 0.8 倍，所以油箱的容积可以由下面的计算来确定：LV538.0421表 5.1 油箱公称容量系列(摘自 JB/T7938-1995)4 63 10 25 40 63 100 160250 315 400 500 630 800 1000 12501600 2000 3150 4000 5000 6300 根据标准油箱的选取 V 为 63L。液压油箱容积确定后，设计其外型尺寸，一般尺寸比为 1：1：11：2：3。为了提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将油箱容积予以增大。由于我国液压油箱还没有统一标准，本设计采用 BEX 系列液压油箱外型尺寸（液压系统设计简明手册P56表 4-1） 。油箱的外型尺寸为 5504505505.1.3 油箱的结构设计进行油箱结构设计时，首先要考虑的是油箱的刚度，其次要考虑便于换油和清洗油自动钢筋弯箍机液压设计25箱，以及考虑油泵装置安装和拆卸的方便，当然油箱的结构应该尽量简单，以利于密封和提高其经济性。5.1.3.1 油箱体油箱体一般由 Q235 钢板焊接而成，钢板厚度为 ,大者取大值。油箱分为固310m定式和移动式两种，前者应用较多。油箱侧壁上安装油位指示器；油箱底面与基础面的距离一般为 1 ，以保证通风良好，充分散热；油箱下部焊接底脚。本课题的502m油箱采用固定式，焊接式，钢板厚度取 5mm,油箱底面与基础面的距离取 150mm。在油箱右侧面上安装油位指示器。5.1.3.2 油箱底部油箱底部一般为倾斜状，底部最低处有排油口。5.1.3.3 油箱隔板为了使吸油区和回油区分开，便于回油中杂质的沉淀，油箱底部需要设置隔板，回油经过隔板上方溢流至吸油区，经过金属网进入吸油区，既有利于回油中的杂质和气泡的分离，又有利于散热。隔板的位置，取吸油区容积为油箱容积的 1/2，隔板的高度约为最低液面的 2/3，隔板的厚度等于或者稍大于油箱侧壁的厚度。5.1.3.4 油箱盖油箱盖多采用铸铁或钢板两种材料制成，本课题采用 45 钢制造而成。在油箱盖上考虑有下列孔道：吸油管孔、回油管孔、通大气孔（孔口安装空气过滤器，同时为加油装置）以及安装液压集成装置的安装孔等。把液压泵、液压泵电机及集成块装置安装在油箱盖上，其优点主要是结构紧凑，因产生的噪音和振动较大，所以选取缸盖的厚度为16mm5.1.3.5 油箱的防噪音问题防噪音问题是现代化机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪声源，以液压泵站为首，因此，进行油箱设计时，应从下列几个方面着手减轻噪音：1、箱体及箱盖的材质，在条件允许的情况下，用铸铁代替钢板，以利于吸振，然而铸铁的焊接性能较差，所以本课题的材料采用 Q235；2、箱体与箱盖之间需要增加防震橡皮垫；3、吸油区与回油区之间增设一层金属网，以便分离回油液中的气泡；4、油泵排油口用橡胶软管与阀类组件相连接；江苏信息职业技术学院毕业设计报告265、回油管管接头振动和噪音较大时，改变回油管直径或者增设一条回油管，使每个回油管接头的通路减少。5.1.3.6 其它注意事项1、吸油管端部的滤油器与油箱底面距离不得小于 20mm。在条件允许时，油箱盖的吸油管孔应比滤油器的直径稍大，以便对滤油器进行清洗与更换；2、吸油管、回油管都应插入最低液面以下，管端一般斜切 45 度，并使斜面向着油箱侧壁，这种结构流量会最大，而且有利于散热；3、油箱内外应涂有防锈油漆。5.2 液压泵装置的设计液压泵装置是指将电能转变为液体势能所需要的设备、组件及辅助组件，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的安装液压泵装置，是液压系统正常工作的重要保证，必须予以足够的重视。5.2.1 液压泵的安装方式主要安装形式有立式和卧式安装，本课题采用立式安装，采用上置式，把液压泵安装在油箱体里面见图 5.1。安装液压泵应注意的问题：1、为了防止振动与保证液压泵的使用寿命，液压泵必须牢固的紧固法兰上，注意经常检查螺钉是否松动；2、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；3、在有条件的情况下，尽量将液压泵安装在油液内，防止漏油；4、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；5、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，齿轮泵的吸油高度一般不大于 400mm。自动钢筋弯箍机液压设计27图 5.1 立式连接示意图5.2.2 液压泵与电机的联接液压泵与电机之间的联轴器，一般用弹性柱销联轴器，其特点是传递的扭矩较大，转数较高，弹性好，能缓冲扭矩急剧变化引起的振动，能自动调整轴位移。采用这种联轴器机构简单，拆卸方便，使用寿命较长。查机械零件设计手册P508 表 1115 选取 HL1 型弹性柱销联轴器见图 5.2。1半联轴器 2柱销 3挡板 4螺栓 5垫圈图 5.2 弹性联轴器安装联轴器的技术要求是：江苏信息职业技术学院毕业设计报告281、半联轴器做主动件；2、半联轴器与电动机轴的配合时采用 配合，与液压泵轴端采用低于 的配76HK76HK合，否则应该验算轮毂长度； 3.最大同轴度偏差不大于 0.1mm，轴线倾斜度不大于 40。5.2.3 电机的安装电机的安装形式主要有立式和卧式两种，为了使液压站结构紧凑，在这里电机的安装采用立式安装。将电机固定在油箱的盖板上。5.3 其它辅助组件的选择在液压传动系统中，液压辅助组件是指那些不直接参与能量转换，也不直接参与方向、压力、流量等控制的在液压系统中必不可少的组件或装置。主要包括过滤器、蓄能器、油箱、管路和管接头以及密封装置等。5.3.1 滤油器的选择滤油器在液压系统中，过滤外部混入或者系统中内部运转产生的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压元件的使用寿命，保证系统的稳定性。网式滤油器属于粗滤油器，一般安装在液压泵吸油路上，保护液压泵。它具有结构简单，通能力大、阻力小、易清洗等特点。查液压系统设计简明手册P167 表 6-48 型号为 WU-16 180；其外形尺寸见图 5.3。D=35，H=85，M=M181.5。5.3.2 空气过滤器的选择空气过滤器安装在油箱盖板上，它包括两个部分：空气过滤装置和加油滤网。选择时要考虑油箱的容积和加油速度，参考简明手册 ，P183 表 668，选取空气过滤器的型号为 QUQ1 见图 5.4。安装尺寸见表 5.1自动钢筋弯箍机液压设计29图 5.3 网式滤油器外形尺寸 图 5.4 QUQ 型空气滤清器外形尺寸表 5.1QUQ 型空气滤清器安装尺寸基 本 尺 寸型号D2 D1 D D3 L1 LQUQ1 41.3 50 44 28 82 1345.3.3 液位计的选择油箱的左侧壁上安装长形油标，油标的选择要考虑到油箱液面的变化范围，同时在条件允许的情况下，可一起安装温度计，以便比较直观地观测到油液温度，从而更能准确的控制工作油温。参考简明手册P184 表 670，所选油位指示器的型号为：油标YWZ-150 见图 5.5。 H177mm H1150mm H2100mm。江苏信息职业技术学院毕业设计报告30图 5.5YWZ 型液位计外形尺寸5.3.4 管路和管接头的选择在液压传动系统中，吸油管路和回油管路一般采用钢管，也可以使用橡胶和塑料软管。本液压系统的设计过程中，油箱内部的管路采用钢管。取钢管时，钢管的弯曲半径不能太小，一般应为管道半径的 35 倍。根据系统组件的通径，选取管路内径为 10mm,管路外径为 12mm,能够满足需求。管接头的选取要以管路内径为依据，同时要注意考虑所能承受的最大压力。因为液压系统中油液的泄漏多发生在管路的连接处，所以管接头的重要性不能忽视，管接头必须在强度足够的条件下能在振动、压力冲击下保持管路的密封性。要保证在高压处不能向外泄漏，在有负压的吸油