100T液压机液压执行机构系统设计-液压系统设计【含3张CAD图纸+说明书文件全套】
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沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文题 目： 100T 液压机液压执行机构系统设计 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 1103 学生姓名： 杨鹏 指导教师： 于玲 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1103 班 学生：杨 鹏毕业设计（论文）题目：100T 液压机液压执行机构系统设计毕业设计（论文）内容：1、文献综述一份（A4 纸、小四字，3000 字以上）2、图纸折合成 A1号 2.5 张（液压原理图、装配图、零件图） 3、计算说明书一份（A4 纸、小四字 20 页以上）毕业设计（论文）专题部分： 液压系统设计，液压缸设计，活塞杆设计起止时间： 2015 年 3 月 16 日-2015 年 6 月 4 日指导教师： 签字 2015 年 3 月 16 日摘要摘要 对四柱型液压机的设计，四柱液压机主机由梁，柱，表，动梁，主缸，顶出缸，如主机设计最大工作负荷为 1000000 牛。通过液压缸的负载变化情况分析，制定液压系统原理图，对电磁铁的工作。主液压缸的设计，主要的尺寸和流量计算，主缸的交换控制行程开关、安全极限速度的旅行。根据技术要求和液压泵的设计计算选择液压元件，如 GE 系列电磁阀。通过液压系统压力损失和温升计算，液压系统的设计可以满足液压顺序循环的要求，四柱液压机的设计可以实现塑性材料的锻造，冲压，冷挤压，矫直，弯曲成形工艺。用于液压系统的 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。 水工结构紧凑，可靠的灵敏度和动作速度，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内调整，操作简单。关键词关键词：四柱液压机；液压系统；PLCAbstract To the design of the four-column hydraulic press, four-column hydraulic press is mainly composed of host, beam, column, table, moving beam, master cylinder, from the top of the cylinder. The mainframe design maximum working load of the 1000 kn. Conditions of the hydraulic cylinder hydraulic cylinder load analysis to determine the change of the hydraulic system development plan of action and the electromagnet work in order. And the size of the main hydraulic cylinder design and calculation of main cylinder and the access and security the flow rate of the master cylinder stroke limit switch through the stroke control. Calculated according to the technical requirement and the choice of the design of the hydraulic pump electromagnetic valve other gm series hydraulic components. Hydraulic system pressure loss and temperature rise, the design of the hydraulic system can satisfy the demands of action sequence cycle hydraulic, four-column hydraulic press is developed plastic material, forging, stamping, cold room ion, straightening, bending and forming process. PLC control system, through a variety of hydraulic pump, hydraulic cylinder and valve to realize the energy conversion, the hydraulic system, regulating and allocation, finish all kinds of craft operating cycle. A sensitive and reliable hydraulic machine structure is compact, the movement speed, energy consumption, low noise, pressure and stroke can be adjusted within the prescribed scope, the operation is simple.Keywords: Four-column hydraulic press; hydraulic system; PLC目录目录 第一章 绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 发展概况 . 2 第二章 液压系统工况分析 . 3 2.1 载荷的组成和计算 . 3 2.1.1 主液压缸载荷的组成与计算 . 3 2.1.2 绘制负载图和速度图 . 4 2.1.3 初选系统工作压力 . 5 2.2 液压系统及元件的设计 . 5 2.2.1 拟定液压系统图 . 5 2.2.2 电磁铁动作顺序 . 7 第三章 液压缸的设计 . 9 3.1 液压缸基本结构设计 . 9 3.1.1 液压缸的类型 . 9 3.1.2 缸口部分结构 . 9 3.1.3 缸底结构 . 9 3.2 缸体结构设计 . 9 3.2.1 液压缸主要参数的确定 . 9 3.2.2 液压缸动作时的流量 .11 3.2.3 缸的设计计算 .11 3.2.4 活塞的设计 .14 3.2.5 活塞杆的设计 .16 3.2.6 导向环的设计 .18 3.2.7 导向套的设计 .18 3.2.8 缸盖的设计 .20 第四章 液压元件的选择及性能验算 .22 4.1 液压元件的选择 .22 4.1.1 液压泵的选择 .22 4.1.2 GE 系列阀简介及选择 .23 4.1.3 辅助元件的选择 .24 4.1.4 管件的选择及计算 .25 4.1.5 油箱容量的确定 .26 4.2 液压系统性能验算 .26 4.2.1 液压系统压力损失 .27 4.2.2 液压系统的发热温升计算 .28 第五章 液压系统的 PLC 控制设计 .30 5.1 PLC 概述 .30 5.2 控制部分设计 .30 结论 .35 参考文献 致谢沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论0第一章第一章 绪论绪论1.11.1 概述概述液压机是一种以液体为工作介质，用于运输的能源来实现各种技术的机械。液压机广泛应用于各种领域的机械行业。在工业机械等领域，液压机适用于粉末产品，钻石的形状，砖成型，塑料制品，磨料产品，修订打桩，橡胶注射成型等工作非常不同的领域。液压机主要由本体，电力系统，液压控制系统三部分组成。三梁四柱型是最常见的类型，如图 1-1 所示。简单的结构组成，结构简单，对很多工作压力实现，更大的工作空间，适应性强，因此，有利于大型工件或更长的抑制，高；由于零件结构简单，所以布置灵活，可与工艺要求的定向排列；活性横梁总行程和速度可以在一定范围内，相当程度上的调整，以适应不同的要求，速度快的过程；通过阀门的不同组合实现不同的工艺流程；安全性能高，不易过载保护模具；工作顺利。冲击，振动，噪音小，有很多工人和车间的好处。图图 1-1 四柱液压机四柱液压机沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论11.21.2 发展趋势发展趋势随着电子技术，计算机技术的发展，信息技术的应用，自动控制技术和新技术，新材料的发展，液压传动技术的应用也在不断的创新。19 发展迅速，已广泛应用于国民经济各个部门，是一个广泛和快速的发展，成为机床行业的一个重要组成部分。我们的液压机只有 50 年的发展历史，在 80 年代，我国液压机开始进入发展阶段。目前，我国已经建立了自己的设计和制造液压。 由于液压系统和液压机的结构，它是完美的，而液压机是一种体现在国内外的发展新目标不仅体现在自动化过程可以实现自动诊断和调节系统，具有故障预处理；液压元件集成化，标准化，减少液压系统管道的连接和集成，泄漏损失和污染预防和控制。标准化和机械维修配件方便。从国际上来看，由于技术的发展，模型没有太大的差异，在国内和国外，大部分的区别在于加工和装配。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析2第二章第二章 液压系统工况分析液压系统工况分析 四柱液压机的工作过程如下：在液压缸开始滑动，“快速向下缓慢的压力继续对泄压换向快速返回原位停止运动循环；液压缸启动滑块下，实现“背上呆下来原位停止”的动作循环。如 2-1 图所示。图图 2-1 液压机工作循环图液压机工作循环图2.12.1 载荷的组成和计算载荷的组成和计算2.1.12.1.1 主液压缸载荷的组成和计算主液压缸载荷的组成和计算 作用在活塞杆的外荷载有工作载荷，摩擦的惯性力的引导和速度变化的结果gFfF。aF（1 1）工作载荷）工作载荷gF沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析3工件的压制抗力即为工作负载： NF63g1081.901.8910100（2 2）导轨摩擦载荷）导轨摩擦载荷fF 摩擦阻力是指运动部件和轴承面之间的摩擦。 (2-1) NFFff-外载荷作用于导轨上的正压力（N）；NF-摩擦系数，分为静摩擦系数（）和动摩擦系数f3 . 02 . 0fs（）1 . 005. 0fd静摩擦阻力： 0.25009.8980fsFN 动摩擦阻力： 0.1 500 9.8490fdFN（3 3）惯性载荷）惯性载荷aF (2-2)tvgGFaNtvgGF800.508 . 0500a式中 g重力加速度；g=9.80;2/m s -速度变化量（m/s）；v-起动或制动时间（s）。一般机械= 0.10.5，轻载低速运动部件和重大价值加t载组件。行走机械一般取=0.5-1.5。tv2/m s 以上三种载荷之和称为液压缸的外载荷。工作载荷并非每个阶段都在，如该阶段没有工作，则= 0。由于液压缸参数未定，估算背压力 FB = 12000 N。 自重： 4900GmgN-液压缸的机械效率，一般取 0.90-0.95.m (2-3)mWFF 液压缸负载如表 2-1 所示。表表 2-1 液压缸各阶段中的负载液压缸各阶段中的负载工作状态 负载组成负载值 F/N推力 F/Nm启动GFFFfsbW8080N8977.8N加速GFFFFfdabW8390N9322.2N快速下行GFFFfdbW7590N8433.3N沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析4慢速加压GFFFFgfdbW988590N1098433.3N快速返回GFFfdW5390N5988.9N2.1.22.1.2 绘制负载图和速度图绘制负载图和速度图 由以上分析计算绘制主液压缸负载图和速度图，如图 2-2。图图 2-22-2 压力机液压缸的负载和速度图压力机液压缸的负载和速度图2.1.32.1.3 初选系统工作压力初选系统工作压力 在重量轻，符合成本低，效率高，体积小，结构简单，使系统的设计工作压力。表 2-2，如表 2-3 所示。本设计工作压力为 25 MPa。表表 2-22-2 按载荷选择工作压力按载荷选择工作压力载荷/KN50工作压力/MPa0.8-11.5-22.5-33-44-55 表表 2-32-3 各种机械常用的系统工作压力各种机械常用的系统工作压力机 床沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析5机械类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程建筑建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械工作压力/MPa0.8-23-52-88-1010-1820-322.22.2 液压系统及元件的设计液压系统及元件的设计2.2.12.2.1 拟定液压系统图拟定液压系统图根据系统的设计要求和工况图，确定基本回路，拟定油路控制原理图，如图 2-3。图图 2-32-3 油路控制原理图油路控制原理图1.1.主油箱主油箱 2.2.径向柱塞泵径向柱塞泵 3.3.顺序阀顺序阀 4.4.先导式溢流阀先导式溢流阀 5.5.三位四通电磁换向阀三位四通电磁换向阀 6.6. 二位四通电磁换向阀二位四通电磁换向阀 7.7.压力继电器压力继电器 8.8.单向阀单向阀 9.9.压力表压力表 10.10.补油箱补油箱 11.11.液控单向阀液控单向阀 12.12.上缸上缸 13.13.背压阀背压阀 14.14.液控单向阀液控单向阀 15.15.行程开关行程开关 16.16.下缸下缸 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析617.17.节流阀节流阀 18.18.三位四通电液换向阀三位四通电液换向阀图 2-3 是液压控制系统原理图，在工作中，五电液换向阀，压力油从泵型，2 为电液换向阀 5，右为 12 腔，气缸，电磁阀上腔充入气缸油 6。回油通过下腔油缸（单向顺序阀）14，13 回压阀和液压通过电液换向阀 6 控制止回阀流回油箱。同时，在重力的作用下，气缸，加速的快速运动下，在短暂时间缸腔使形成的真空带，通过液控单向阀 11 补油箱的油，10 被吸入缸腔，消除真空，保持在气缸快速下降。当气缸带动上模和下模，模腔压力油不断进入油缸，气缸内压力开始上升，由于油压力上升，填充液控单向阀的燃料罐关闭，切断填充油箱供油，使气缸 12 的下降速度开始慢。油缸腔压力继续上升，当压力超过压力继电器设定值 9，压力继电器信号控制转换到 5 电液换向阀，切断油缸 12 腔，在停止运动的气缸压力，系统开始。保压后，电液换向阀 5 左连接，2 型高压油泵，通过顺序阀 3，通过电液换向阀 5左，13 后，液控单向阀（单向阀）为 12 回压阀，进入油缸 12 的下腔，推动油缸上升运动，电磁阀 6 切换同时对左，填补油箱加速回程。通过液控单向阀 11 上的 12 腔回油缸，流回到油箱 10。使气缸可以快速返回原位。在中电液换向阀 5 电液换向阀，通过对 18，2 型高压油泵，通过电液换向阀 18 左，16 下腔下进入气缸，气缸 16 腔的油通过对左第十八电液换向阀，回在油箱上，工件在缸。 电液换向阀工件的 18 工作权后，在压力油进入油缸 15 腔，下腔油缸回油通过咬阀后，罐筒下向下运动，回原位。 12 当压力阀可防止油缸 12 腔油回流，行程开关 15 是用来控制气缸的上、下极限位置时，压力表显示上、下油缸和整个系统的压力。2.2.22.2.2 电磁铁动作顺序电磁铁动作顺序图 2-3 油路控制原理图中电磁铁动作顺序见表 2-4。表表 2-42-4 电磁铁动作顺序表电磁铁动作顺序表电磁换向阀电动机动作名称1YA2YA3YA4YA5YA6YA1D电机启动+快速下行+沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 液压系统工况分析7减速及压制+保压+卸压+回程停止+顶出缸顶出+退回+静止 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计8 第三章 液压缸的设计3.13.1 液压缸基本结构设计液压缸基本结构设计对液压缸液压系统元件，它是一种液体的压力能转换为机械能，形成直线往复运动的能量转换机。3.1.13.1.1 液压缸的类型液压缸的类型 单作用活塞式液压缸是液压缸使用，单作用活塞缸的活塞，活塞杆与导向套设有密封，活塞杆，当活塞室通风与油回油腔压力高，可实现工作流程，从相反的方向，当油和回油，还可以实现。3.1.23.1.2 缸口部分结构缸口部分结构 壶嘴部分采用 Y 形密封圈，导向套，O 型防尘圈和锁紧装置，等，用于密封活塞杆与导向。3.1.33.1.3 缸底结构缸底结构常用的有平的，全面的和可拆卸的结构形式圆筒的底部结构形式。大多采用平面结构的整体结构。3.1.43.1.4 缓冲装置缓冲装置 缓冲装置的工作原理是利用活塞和气缸活塞和气缸盖的密封油的端部，迫使它从沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计9油孔或缝，产生很大的阻力，在制动使工作部件，逐渐缓慢的移动速度，避免端盖和活塞的目的的影响。3.23.2 缸体结构设计缸体结构设计3.2.13.2.1 液压缸主要参数的确定液压缸主要参数的确定（1 1）主缸的内径）主缸的内径: :公称力 F=1000KN=1106KN，液体最大工作压力 P=25MPa=25106。aP求得活塞面积：=0.04 (3-1)S活塞FP2m所以=0.04S活塞24D2m即主缸内径 D=0.2257m=225.7mm。查表取D=220mm根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：=22d2DD2780 得 d=179.07mm按标准取活塞杆直径d=mm180 往复运动的液压缸的速度比，一般来说，有 2，1.46，1.33，1.25，1.15，等不同的速度比在表 3-1 给出了活塞杆直径 d 和液压缸直径 D。通过上面的数据和实际的液压缸的有效面积为：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计10无杆腔： = =3799 (3-2)1A24D2mm有杆腔： =12560 (3-3)2A22()4Dd2mm 活塞杆面积： A=-=25434 (3-4)1A2A2mm表表 3-13-1 d d 和和 D D 的关系的关系1.151.251.331.462d0.36D0.45D0.5D0.56D0.71D(2)(2) 确定液压缸的运动速度确定液压缸的运动速度本课题给定了液压缸的工作速度为：空程速度：27smm/ 工作速度：12smm/ 回程速度：80smm/(3)(3) 确定活塞杆的最大行程确定活塞杆的最大行程本设计课题给定了活塞杆最大行程为 600mm。3.2.23.2.2 液压缸动作时的流量液压缸动作时的流量 液压缸的流量通过工作速度和液压缸的内径的确定。液压缸的 V1 = 27 怠速，V2 = 12 的工作速度，V380 的回报率。 （3-24DVQ5）空闲：Q1 = V1D2 = 0.027 米/秒20.001026 立方米/秒（0.22）= 61.56 升/分钟。工作：Q2 = V2D2 = 0.012 米/秒20.000456 立方米/秒（0.22）= 27.36 升/分沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计11钟。返回：Q3 = V3 X（D2 D2）= 0.08 米/秒（0.2220.182）= 0.222 立方米/秒= 60 升/分钟。 根据特定的处理要求不同的部件，系统的流量调节阀来控制组件的 CAN 高速调整。3.2.33.2.3 缸的设计计算缸的设计计算（1 1）缸筒的结构和材料）缸筒的结构和材料在一般情况下，气缸和气缸盖的结构和材料的使用。在液压缸 45 #无缝钢管。缸筒所选材料性能如表 3-2。表表 3-2 缸筒所选材料缸筒所选材料型号MPabMPas%54560035516（2 2）对缸筒的要求）对缸筒的要求a.内表面与活塞密封件和导向套的摩擦作用下，能长时间和减少磨损，尺寸公差等级，形式和水平位置公差来密封活塞密封。b.有足够的强度，能长期承受工作压力，并不会产生永久变形，并能承受活塞侧向力和反应的安装没有弯曲。缸筒内壁厚度：当 3.216 时，用使用公式:D= （3- MPaMPaPDPy2525. 11203 . 20.22m25MPa1.25c3 . 2y6）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计12 =0.028m取 =0.02m -试验压力（MPa），工作压力 p16MPa 时，=1.5p;工作压力 p16MPa 时，yPyP=1.25p;yP D -液压缸内径（m）; -缸体材料的许用应力（MPa）: nb -缸体材料的抗拉强度（MPa）b -安全系数，n=3.5-5.一般取 n=5.n -强度系数，一般取 1。 -包括在壁厚公差及腐蚀的附加厚度，通常一轮标准厚度值。c在筒体的最大工作压力为 25 MPa。p当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.2 . 3D（3）缸筒的强度校验在前一节中已经确定了缸筒的内径，为 220mm，根据液压缸标准参数拟选缸厚度为 20mm，则外径：=D+2 (3-7)1D=260mm，现在校验它的强度。1D额定压力必须要小于一个值，这样缸筒才是符合强度要求的，即：nP 0.35 (3-8)nPMpaDDDs212221)(式中： -液压缸额定压力(MPa)nP-液压缸外径(m)1D -液压缸内径(m)D -材料的极限应力(MPa) sMpas355所以： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计130.35355nP22226. 022. 026. 035.3Mpa本设计的任务给 25，所以气缸工作安全。（4 4）液压缸缸底厚度计算）液压缸缸底厚度计算缸筒底部为平面时: （3-9） y433. 0PDh 120252.2033.40 D1976. 0 m8443. 022. 01976. 0取 .5m0h式中： -筒底厚度（m）h-液压缸内径（m）D-试验压力（MPa）yP-缸底材料的许用应力（MPa） （5 5）液压缸固定螺栓直径校核）液压缸固定螺栓直径校核 (3-10)sdZkF2 . 5式中： Z-固定螺栓数，取 Z=8(均布) ；F-液压缸负载；k-螺纹拧紧系数 k=（1.12-1.5），这里取 1.3；- /(1.22.5), 为材料的屈服极限SS 因为 Z 有一个较小的值，螺栓的直径会更大，从而增加了安装空间，安装可能会产生干扰；如果 Z 值太大，必然会加大调整的困难时，经过综合考虑，这里以 Z = 8。所以：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计14=23.1mmsd2 . 1/10355814. 31010003 . 12 . 5632 选择 24 毫米的标准。根据实际情况，选择普通的圆柱螺栓。通过对螺栓的检查规格机械设计指南”是 24。（6 6）缸筒制造加工要求）缸筒制造加工要求a.端筒垂直度公差值可以根据 7 级 0.06 毫米的精度选择。b.缸孔直径圆度公差值按等级 9，10 和 11 选择精度 0.046 毫米，圆柱度公差值应按 8级精度 0.02 毫米的选择。c.回火热处理，硬度 hb241-285。气缸内表面镀铬，30 到 40 微米的厚度，研磨或抛光后镀。缸筒的零件图如 3-1 图所示：图图 3-1 缸筒缸筒3.2.43.2.4 活塞的设计活塞的设计由于活塞液体压力沿缸往复滑动作用下，因此，它与气缸的配合要适当，不能太松或太紧，也不能有间隙太大。（1 1）活塞材料）活塞材料 查书液压工程手册，可知：无导向环活塞：采用高强度铸铁或球墨铸铁 HT200 300。导向环活塞：采用优质碳钢 20，35 号，45。本设计采用导向环活塞，所以选择 35 #钢。（2 2）活塞结构型式）活塞结构型式选择取决于活塞密封结构的类型。分为两类，整体和复合活塞。完全开放的槽中，活塞，活塞环，其结构简单，但活塞加工困难，密封安装容易拉伤。活塞的结构变化，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计15主要取决于密封。依据以上知识,本设计采用组合式活塞。（3 3）活塞的尺寸确定）活塞的尺寸确定 活塞的直径应比缸内径略小，和连接之间的活塞和气缸密封。根据密封圈的大小来确定深度和宽度的槽。根据设计及安装要求，设计出超越活塞直径为 220 毫米，140毫米的宽度= 0.6 d。（4 4）活塞的密封）活塞的密封密封、形式与活塞的结构有关，一般有密封圈密封、活塞环密封、间隙密封。这里的 O 型环密封。密封圈的选定根据液压工程手册GB3452.3-88 选定。（5 5）活塞的技术要求）活塞的技术要求a.圆柱度公差值的外径，根据选定的 10 的精度，0.04 毫米的公差值。b.横向轴内孔垂直公差应选择耐热性价值，而到 7 级精度（0.04 毫米），耐热性低。图图 3-2 活塞活塞 3.2.53.2.5 活塞杆的设计活塞杆的设计(1)(1) 活塞杆的材料活塞杆的材料在活塞杆的材料是 45#钢，使用固体结构。它采用双端螺纹连接。活塞杆所选材料如表 3-3 所示。表表 3-33-3 活塞杆所选材料活塞杆所选材料型号MPabMPas%s沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计1645MnB10308359(2)(2) 活塞杆尺寸的确定活塞杆尺寸的确定根据确定的气缸活塞杆的行程长度，这个话题表旅行 600，综合技术要求，活塞杆的长度选择为 800 毫米。由于 LA+B+L-1/2BL100+140+30+600-70=800mmA导向套滑动面长度；B活塞宽度；L液压缸的最大行程；数值在后面 3.3.6 导向环设计中具体计算。(3)(3) 活塞杆的技术要求活塞杆的技术要求 a 安装活塞的轴肩端面与活塞杆的轴线直线度公差不大于 0.04 毫米/ 100 毫米。b 活塞杆的外圆粗糙度 Ra 值一般为 0.10.3。mc 在导套滑动活塞杆，用 H8、H7 配合。d 安装活塞轴颈圆柱对准误差不超过 0.01 毫米。e 活塞杆的热处理，粗加工后调质对 229-285 乙肝，必要时的硬度，再经高频淬火，硬度为 HRC45 - 55。f 为了提高耐磨性和防锈性，是镀铬活塞杆表面处理，抛光或研磨。g 活塞杆上的环槽，该线程和缓冲柱塞内部也应以同心轴的保证，尤其是缓冲活塞和活塞杆，最好形成一个有机的整体。（4）活塞杆直径 d 的校核： （3-11）4Fd 4 . 1103014 m041. 0取 d=0.18m, 满足要求。式中： F-活塞杆上的作用力；沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计17-活塞杆材料的许用应力，=/1.4。b(5)(5) 活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆连接有多种类型，它分为卡环，轴套螺母类型，类型的几种类型。本设计采用螺母型连接；如图 3-3 所示：图图 3-3 活塞杆活塞杆3.2.63.2.6 导向环的设计导向环的设计 生活导向环安装在凹槽内或在活塞杆导套的槽轮的大圆，为了使活塞和气缸和活塞杆和导套定位，并承受侧力活塞与活塞杆。(1)(1) 导向环的型式导向环的型式导向环有嵌入型和浮动型嵌入式导环：生活在这个伟大的循环加工燕尾槽型截面，与铜或铜 QAl9-4 带，表面加工成略呈拱形，锤钉成槽，最后加工圆柱导向环。浮动式导向环：采用高强度塑料带，生活在巨大的矩形截面的凹槽内，圈间隙，侧导环可以移动的凹槽内，并有一个 45 度的倾斜说。本设计采用浮动型导向环。(2)(2) 导向环的尺寸导向环的尺寸用不同的材料，在导向环的大小也不同。 聚四氟乙烯（也有一个混合青铜粉）：导向环导向环厚度可以达到 1.5 2.5 毫米，宽 25 毫米，可 5.6 。 掺杂石墨纤维增强酚醛树脂导环，可用 3 厚度 5 毫米，宽度可 2.5 25 毫米。 基于此，本设计采用聚四氟乙烯导向环，其厚度为 2.5 毫米，10 毫米宽。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计183.2.73.2.7 导向套的设计导向套的设计导套是指南的活塞杆导套的典型结构，在形式的轴是通过印刷滚筒式。（1 1）导向套的材料）导向套的材料 导套磨损系数小，因此，采用青铜。（2 2）导向套长度的确定）导向套长度的确定导套短花长，影响液压缸的稳定性和工作性能，因此，设计必须保证气缸具有一定的最小长度，一般缸，最小长度方向应满足： H （3-12）220DL式中：L-为液压缸的最大行程，L=600mm；D-为液压缸筒内径，D=220mm；H-为导向套最小导向长度；所以：H222020600 H30+110=140mm根据设计需求，选择导套的长度是 150 毫米。活塞宽度 b = 0.6 D = 132 毫米。以 B = 140 毫米。根据液压缸直径 D 导套长度的滑动面；当 D80mm 时，取。dA0 . 16 . 0A=0.6d=108mm.取 100mm。 (3)(3) 导向套的密封导向套的密封导向套与活塞杆之间的密封采用 O 形橡胶密封圈，根据 GB/T3452.1-1992 查阅，选取，密封环内径 180mm，线径 7mm。(4)(4) 导向套的加工技术要求导向套的加工技术要求 a.与圆柱导向套和 H8 / F7 端盖。 b.与 H8、H7 的内孔和圆柱活塞杆。 c.外圆与内孔对准误差不超过 0.03 毫米。 d.内孔环槽和浅而宽的直槽，以保证良好的润滑。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计19 导套零件图如图 3 和 4 所示： 图图 3-4 导向套导向套3.2.83.2.8 缸盖的设计缸盖的设计(1)(1) 缸盖的材料和结构缸盖的材料和结构缸盖分为左缸盖和右缸盖，其中一个油口位于左缸盖之上。缸盖的材料选择 45 钢。(2)(2) 缸盖的尺寸的确定缸盖的尺寸的确定 为定位基准，气缸盖与气缸壁接触面。气缸头的大小是由导向套，气缸，活塞杆和夹具的尺寸确定。通过安装条件确定法兰尺寸。D1 为 220 毫米的内径相同，基本尺寸 D3 采取相同的环直径 200 毫米。(3)(3) 缸盖的技术要求缸盖的技术要求a、导向孔的表面粗糙度 Ra1.25 微米的应。b、与气缸直径孔采用 H9，随着活塞杆的活塞对 H9 直径缓冲合作。0.115 毫米的偏差。c、与气缸端面与活塞端面对轴线的垂直度误差接触不超过 0.04 毫米，直径 100 毫米，按 7 级精度的选择。前后端盖如图 3-5、图 3-6 所示：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计20图图 3-53-5 前端盖前端盖图图 3-63-6 后端盖后端盖沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计21第四章 液压元件的选择及性能验算4.14.1 液压元件的选择液压元件的选择根据系统的需求和设计，选择合适的液压元件，液压系统中有一个重大的决定，所以液压元件的选择要适当。4.1.14.1.1 液压泵的选择液压泵的选择液压泵系统装置的能量，它为系统提供压力油，在液压系统中起着心脏的作用。系统工作周期主要是由相对低压力大流量快速前进，快速返回行程是在高压力、小流量的两阶段相应的工作流程进行，最大流量和最小流量的比例是非常大的，其相应的时间比小。这表明该系统工作在一个工作循环中的高压小流量的时间。从提高系统的效率，由于大的额定压力（25 MPa），它的体积和速度调节阀，节流阀联合调速电路，一方面可以稳定运行的稳定性和速度，另一方面，能适应交通，降低系统的功率损耗和发热。因此液压泵选用径向柱塞泵。a、确定液压泵的最大工作压力:pP （4-1）pPPP1式中： P1-液压缸的最大工作压力 25Mpa； -从液压泵出口液压缸的输入之间的总线路损耗。能根据实验数据选择，线P路简单，流速不大的取=（0.20.5）Mpa；管路复杂，进口有调速阀的取P=（0.51.5）Mpa；P从对部分工况分析，最大工作压力的液压缸在工作阶段，=25Mpa。1P由于工作进入液压缸的输入流量的舞台很小，进油成分较少，所以选择泵缸进油压力损失=0.4Mpa，所以，25+0.4=25.4Mpa；PpP沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计22b、 确定液压泵的流量:液压缸的输出流量为：maxqVvpqK式中： k-系统泄漏系数,一般取 k=1.11.3；-最大的交通运动的液压缸在同一时间，在工作过程中与节气门控制系统，maxVq还必须结合溢流阀的最小流量，一般取,最大流量出现在快进阶段，所sm /105 . 034以 =1.2（60L/min+）75.6L/minvpqsm /105 . 034c、选择液压泵和电动机的规格: 根据以上的和值，根据提出的液压泵系统中的形式，从人工检查相应的液压泵，将有一定的压力，使液压泵，泵的额定压力一般选择 25%至 60%大于最大工作压力。同时，通过产品样本驱动检查泵的功率是 10 千瓦，这个值完全可以满足系统的需求。选择 JB - 218-300 驱动电机型号，其额定功率为 55 千瓦，1500 转/分的速度。4.1.24.1.2 GEGE 系列阀简介及选择系列阀简介及选择（1 1）概述）概述GE 系列液压阀，包括压力，流量，方向控制三大类，70 多个品种的系列，近 3000种规格的液压阀是根据液压系统的研制和开发的特殊需要，满足用户的需求。（2 2）GEGE 系列阀的选用系列阀的选用根据液压系统的工作压力和通过阀的实际流量元件和辅助元件，结合设计要求，选题的具体型号和规格的液压元件，如下：名称 型号 额定压力 最大流量1) 三位四通电磁换向阀：3WE6-50/W110R 16MPa 25L/min2) 溢流阀： YF3-10L 6.3MPa 63L/min3) 顺序阀： XF3-10B 6.3MPa 63L/min4) 二位四通电磁换向阀：22B(E)-H6B 16MPa 25L/min5) 单向阀 AF3-Eb10B 16MPa 40L/min6) 背压阀 FBF3-6B 6.3MPa 25L/min7) 液控单向阀 YAF3-Eb10B 16MPa 8) 节流阀 LF3-E6B 16MPa 25L/min4.1.34.1.3 辅助元件的选择辅助元件的选择沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计23（1 1）滤油器的选择）滤油器的选择油过滤器：主要因素必须在过滤性能和过滤材料相容性的选择考虑；通过与流量和流量的波动程度，更换油滤器；工作压力与系统压力稳定和随时间变化的；系统的工作温度，以及系统要求的过滤精度，等等。选择滤油器应注意以下几点：1）过滤器安装注意机油滤清器壳标记并正确安装在系统中的流动方向的时候；2）当过滤器压差指示器显示红色信号，在清洗或更换过滤器及时；3）清洗或更换过滤器，防止外界污染入侵系统；4）原有的金属编织方孔筛网过滤器清洗，可用刷子刷洗汽油，等；5）滤芯清洗时，应封锁端口过滤，防止清洁污物进入过滤器内造成污染的腔；6）过滤器的工作能力，取决于滤筒的过滤面积，本身的性能，润滑油的粘度和温度，前后的压差和过滤，油中的固体颗粒含量。的压差过滤网关，更大的阻力较小，油的过滤能力大。根据上述要求，本课题选择滤油器型号: XU-50200（1）空气滤清器的选择一般应盖上空气过滤器的设置，包括空气滤清器、机油滤清器。选择：。技术参数：空气阻力0.02Mpa，加油网孔 0.5mm。2QUQ（2）选择压力表 选择： Y-150T。（3）选择液位仪 在池壁水平仪上设置的水平，表明水平位置。选择： YWZ-125T。4.1.44.1.4 管件的选择及计算管件的选择及计算（1 1） 确定油管的内径确定油管的内径在大多数液压系统泄漏的问题出现在管道接头，因此对接头形式的确定，管道和管道的安装应考虑设计。 油管直径不宜选择太大，不太小。对大型结构过大，容易使液压设备。过小，容易使液体流量的增大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。管道的内径：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计24d= （4-2）vqV4式中：-通过管道的流量 （）Vqsm /3-管内允许流速 （）vsm/允许流速的推荐值如表 4-1 。表表 4-14-1 允许流速推荐值允许流速推荐值液体流经的管道推荐速度sm/液压泵吸油管道0.6-1.5，一般常取 1 sm/液压系统压油管道2.5-5，压力高，管道短，粘性小，取最大值液压系统吸油管道1.5-2因此管道直径计算如下：液压泵吸油管道：=0.036m 取=40mm1d13.1460/10604-31d液压系统压油管道：=0.016m 取=20mm2d53.1460/10604-32d液压系统回油管道：=0.029m 取=30mm3d1.53.1460/10604-33d（1 1） 管路、管接头的选择管路、管接头的选择 管接头油管和油管，它必须具有安装方便、连接牢固，密封可靠，外形尺寸小，流通能力大，压力损失小，工艺性好的要求。 管螺纹端连接线采用国家标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但应结合或 O 型密封环端面密封垫片。 在大多数液压系统泄漏的问题出现在管道接头，因此对接头形式的确定，管道和管道的安装应考虑设计。 在这里选择端直管接头卡套式管接头（gb3733.1-83），具有结构简单，性能好，重量轻，体积小，使用方便，无需焊接等一系列优点。4.1.54.1.5 油箱容量的确定油箱容量的确定沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计25当最初的设计，根据经验公式确定油箱的容量。经验公式为 （4-3）VqVa=1075.6L/min=756L式中： -液压泵每分钟排出压力油的容积（L/min）Vq -经验系数，见表 4-2。a表表 4-24-2 经验系数经验系数 a a系统类型行走机械低压机械中压系统锻压系统冶金机械a1-22-45-76-1210所以圆罐后选择有效容积 V = 800 L，根据机械设计手册单打液压传动，”乍得槽的长度，宽度和高度的整体尺寸为 1300 毫米，分别为 1000 毫米和 1300 毫米。分离罐一般有 2.5 4 毫米钢板焊接。在这里选择 6 毫米的罐壁厚度，底板厚度应大于墙的厚度，选择 10 毫米，10 毫米厚的盖子。4.24.2 液压系统性能验算液压系统性能验算 液压系统初步设计中的一些参数进行了估计，在系统的实际情况来看，涉及到各种各样的性能分析。主要包括液压回路各段压力损失的计算，统计损失和系统效率，冲击压力和加热温度，等。4.2.14.2.1 液压系统压力损失液压系统压力损失压力损失包括管路的沿程损失，管路的局部压力损失和阀类元件的局部1p2p损失，总的压力损失为3p （4-321pppp4）由于供油流量的变化，其快上是液压缸的速度为 27mm/s此时油液在进油管中的流速为：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计26smsmAqp/003. 1/6010404106 .75v6-23（1 1） 沿程压力损失沿程压力损失 设系统采用 N32 液压油。室温为 20时，运动粘度=1.0，sm /102-4所以有：2300。液压油在金属管中为层流d/Rev.240110.01104003.014-3-流动，则阻力损失系数。若取进，回油管长度均为 0.5m,19. 02 .401/75Re/75油液的密度为，则其进油路上的沿程压力损失为：3/kg890m （4-2l21vdp 5）=Pa23-03.0128901040.509.10=1056.875Pa=0.00157610=0.00157MPa（2 2） 局部压力损失局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头和液压阀的局部压力损失压力损失，一般以摩擦压力损失的 10%；而通过阀的流量大小，后者。同理：快上时的回油路上的流量min/99.24min/37994125606 .75q122LLAAqpv则回油路油管中的实际流速smsm/69.17/10304601024.99v6-3由此可以计算出5307(湍流)43100 . 11030/m69.17d/Resv则，按=0.086MPa5.20Re/3164. 0a1023.0053078909.617.50164.302l65.20221MPvdp（3 3） 总的压力损失总的压力损失 由上面的计算所得可求得由上面的计算所得可求得 （4-6）2121ppAAp沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计27 =86.0086.0037994125600.001570.00157）（=0.0599MPa4.2.24.2.2 液压系统的发热温升计算液压系统的发热温升计算在整个工作周期，工作时间最长的阶段，最大的和热值。正常情况下，工人进入大功率损耗引起的发热值越大，所以只考虑工人的热值，然后把它的价值分析。当 V=12mm/s 时，即 v=720mm/minmin/36.27min/1036.27min/72. 022. 04v4q322LmmD此时泵的效率为 0.8，泵的出口压力为 25.4MP，则有=14.5KWKWP.806036.27.425口入KWFvP61012.31098433输出即KWP13.2输出此时的功率损失为：14.5-13.2=1.3KW （4-口出口入PPP-7）假定系统的散热状况一般，取，CcmKWK23/1020油箱的散热面积 A 为 （4-22323236. 5m75065.0065.00mVA8）系统的温升为=12.1 （4-36. 510203 . 1t3KAP9）房间的温度是 20，和热平衡温度为 32.1，根据机械设计手册成大先 P20-767：在油箱温度一般推荐 3065，计算表明，没有超出允许范围。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 液压缸的设计28沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 液压系统的 PLC 控制设计29第第 5 5 章章 液压系统的液压系统的 PLCPLC 控制设计控制设计5.15.1 PLCPLC 概述概述 随着可编程控制器 PLC 控制部分的设计。PLC 是一种计算机具有通用计算机，这是类似的结构，由中央处理单元（CPU），存储器（RAM），输入/输出（I/O 接口和电源。但它比一般的电脑连接到接口的工业过程和更多的直接自适应控制的编程语言。5.25.2 控制部分设计控制部分设计 以欧姆龙 CPM1A PLC 控制，选择 40 CDT D 芯片，该芯片的输出形式为 T / O 循环扫描并立即刷新，可实现 40 点晶体管项目。编程语言是一种梯形图。输入 12，输出00000 -00011，01000-01007 8 点。采用梯形图编程方法，工艺流程一步步进行，所以根据流程图编写要求。因为它是循环的过程，所以几个参加了编程时间延迟。图 5-1 利用中间继电器控制交流接触器线圈电流和损耗，从而控制大负载，完成从低电压直流交流控制过渡。图图 5-15-1 继电器继电器- -接触器接口电路接触器接口电路沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 液压系统的 PLC 控制设计30表 5-1 表 5-2 表示 10 输入地址和 7 个输出，电路中的接线图和梯形图程序所指出的，很容易在口译过程中的内容的理解。表表 5-15-1 输入元件地址分配表输入元件地址分配表控制元件符号编号地址电机开关SA100000快速下行按钮SB200001慢速下压行程开关SQ100002保压压力继电器SP100003卸压回程开关SQ200004顶出缸停止按钮SB500005顶出缸顶出按钮SB400006顶出压力停止压力继电器SP200007返回按钮SB600008总停止按钮SB100009表表 5-25-2 输出元件地址分配表输出元件地址分配表控制元件符号编程地址电动机KM01100电磁阀接触器1YA01000电磁阀接触器2YA01001电磁阀接触器3YA01002电磁阀接触器4YA01003电磁阀接触器5YA01004沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 液压系统的 PLC 控制设计31电磁阀接触器6YA01005图 5-2 工艺流程体现了整个系统的工作过程，清晰的表达系统的运行状况。图图 5-25-2 主要工艺流程主要工艺流程
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