160t液压机毕业设计说明书

目 录摘要：IAbstract:II第1章 绪 论11.1概述11.2发展趋势2第2章 液压机参数确定32.1 液压机基本技术参数32.2 工况分析32.2.1 外负载32.2.2 移动部件自重为：32.2.3 惯性阻力：42.2.4 密封阻力：42.2.5 背压阻力：42.3 绘制主缸的负载图和速度图5第3章 液压机系统原理图设计63.1 拟定液压系统原理图63.2 电磁铁动作顺序表8第4章 液压缸结构设计与校核94.1 液压缸的基本结构设计94.1.1 液压缸的类型94.1.2 钢筒的连接结构94.1.3 缸口部分结构94.1.4 缸底结构94.2 液压缸结构设计及参数确定104.2.1 液压缸的设计104.2.2 各缸动作时的流量：134.2.3 上缸的设计计算144.2.4 下缸的设计计算：18第5章 液压机柱塞油泵及电机的选择225.1 快速空程时的供油方式225.2 确定液压泵流量和规格型号225.3 确定电机的型号225.4 泵的构造与工作原理2344第6章 液压机立柱、横梁设计计算246.1 立柱结构设计246.1.1 立柱设计计算246.1.2 连结形式256.1.3 立柱的螺母及预紧266.1.4 立柱的导向装置266.1.5 底座286.2 横梁参数的确定286.2.1 上横梁结构设计286.2.2 活动横梁结构设计286.2.3 下横梁结构设计296.2.4 各横梁参数的确定29第7章 液压元件的计算、选型307.1 管道及管接头307.1.1 管道307.1.2 管子的内径和壁厚的确定307.1.3 管接头327.2 液压控制阀的选择327.2.1 先导式溢流阀327.2.2 节流阀337.2.3 单向阀337.2.4 电磁换向阀337.2.5 顺序阀337.2.6 背压阀337.2.7 确定油箱容量337.2.8 过滤器的选用34第8章 液压系统主要性能验算378.1 系统压力损失计算378.2 液压回路的效率398.3 液压系统的温升验算408.4 液压冲击估算40结 论41参考文献42致 谢43 电机转子硅钢片压紧液压机装置及液压系统设计摘要：本次设计为电机转子硅钢片压紧液压机装置及液压系统，主要对液压机各零部件进行设计计算，以及系统原理图的设计分析。该液压机为三梁四柱液压机，零部件主要包括液压机主缸，滑块，横梁，立柱，充液阀，以及油箱。液压机的主机主要由横梁、滑块、立柱、工作台、导柱、主缸和顶出缸组成。通过对液压机参数计算分析，对横梁、滑块、工作台和导柱及其主要零件设计，进而可以完成总体方案设计。总体设计方案完成后进行液压缸的设计计算并校核，电机及泵的选择一系列的过程。确定液压缸参数后对液压元件进行选型，选择合适的液压元件从而保证液压系统运行稳定。最后对液压系统性能进行简单验算。本设计的液压系统主缸能顺利实现快速下行，缓慢加压，保压延时，释压，快速上行。顶出缸可以实现上顶，顶出杆回位等工作步骤。关键词：液压机；液压泵；液压系统；充液阀 Motor rotor of silicon steel pressure hydraulic press device and Hydraulic system design Abstract: The design of motor rotor for silicon steel pressure hydraulic press system and hydraulic system mainly to the hydraulic press design and calculate various spare parts and system diagram design analysis . The hydraulic press for three beam four pillars hydraulic press Parts mainly includes hydraulic press main cylinder, the slider, beam, support, filling valve, and tank. Hydraulic press host mainly by the beam, the slider, pole, working platform, guide pin, main cylinder and the top of the cylinder. Through the analysis of hydraulic parameters are calculated, the beams, the slider, table and the guide pin and its main parts design, and can be completed the overall design. The overall design scheme after completing the design of hydraulic cylinder is calculated and checked, motor and pump selection of a series of process. Determine the parameters of hydraulic cylinder after selection of hydraulic components, select the appropriate hydraulic components to ensure the stable operation of the hydraulic system. The last of the hydraulic system performance checking the simple. The design of the hydraulic system main cylinder can realize smoothly fast descending, slow compression, the rolling, discharging, rapid upward. Ejector cylinder can realize on top, ejector bar and steps back. Key word: Hydraulic press；Hydraulic pump；Hydraulic system；prefill valve第1章 绪 论1.1概述 本次设计题目是电机转子硅钢片压紧液压机装置及液压系统设计，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。液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。本机器采用三梁四柱结构形式，机身由工作台、滑块、上横梁、立柱、锁母和调节螺母等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。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。本次设计尽量做到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。 图1.1四柱液压机1.2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。5.采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。6.改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。第2章 液压机参数确定2.1 液压机基本技术参数160吨液压机设计要求1 主缸公称压力 1600KN2 主缸回程力 320KN3 顶出缸公称压力 200KN4 顶出缸回程力 120KN5 滑块距工作台最大距离 1150mm6 滑块行程 600mm7 顶出行程 200mm8 主缸工作压力 25Mpa 9 滑块速度 空程速度 80mm/s 挤压速度 8 mm/s 回程 60mm/s10 顶出速度 顶出 70mm/s 回程 80m/s2.2 工况分析液压缸的负载主要包括：外负载、惯性阻力、重力、密封力和背压阀阻力。2.2.1 外负载压制时外负载：=160KN 快速回程时外负载：=32KN摩擦负载 静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 2.2.2 移动部件自重为： N2.2.3 惯性阻力： 式中： g 重力加速度。单位为。 G 移动部件自重力。单位为。 在t时间内速度变化值。单位为。 启动加速段或减速制动段时间。单位为。2.2.4 密封阻力： 一般按经验取（F为总负载）在未完成液压系统设计之前，不知道密封装置的系数，无法计算。一般用液压缸的机械效率加以考虑，。2.2.5 背压阻力：背压阻力位液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系数确定后才能定下来。其中： 液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。根据以上分析，可计算出液压缸各动作阶段中负载，见表2.1表2.1 各运动阶段负载表运动阶段计算公式负载F/N液压缸负载（N）快进启动40204467加速47825313匀速45105011工进快退2.3 绘制主缸的负载图和速度图 图2.1主缸负载图图2.2 主缸速度图第3章 液压机系统原理图设计3.1 拟定液压系统原理图图2.3 液压系统原理图1、油箱2、斜盘式轴向柱塞泵（恒功率输出液压泵），3、三相异步电动机，4、20单向阀，5、减压阀，6、8、9、13、14、23、溢流阀，7、15、16、22、电磁换向阀，10节流阀， 11、26、压力表，12、顶出缸，17、27、液控单向阀，18、顺序阀，19行程开关，21、可调节流阀，20、主液压缸，25、压力继电器，26、补油油箱1启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。 主泵（恒功率输出）电磁换向阀15的M型中位电磁换向阀7的K型中位油箱2液压缸24活塞快速下行： 1YA、5YA通电，电磁换向阀15右位工作，道通控制油路经电磁换向阀16，打开液控单向阀17，接通液压缸24下腔与液控单向阀17的通道。进油路：主泵（恒功率输出）电磁换向阀15单向阀20液压缸24上腔回油路：液压缸24下腔液控单向阀17电磁换向阀15右位电磁换向阀7的K型中位油箱液压缸活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀27液压缸24上腔的负压空腔。3.液压缸24活塞接触工件，开始慢速下行（增压下行）。液压缸活塞碰行程开关2ST使5YA断电，切断液压缸24下腔经液控单向阀17快速回油通路，上腔压力升高，同时切断（大气压油充液阀27上液压缸24上腔）吸油路。进油路：主泵（恒功率输出）电磁换向阀15右位单向阀20液压缸24上腔回油路：液压缸24下腔顺序阀18电磁换向阀15电磁换向阀7的K型中位油箱4保压：液压缸24上腔压力升高达到预调压力，电接触压力表26发出信息，1YA断电，液压缸16进口油路切断， 当液压缸16上腔压力降低到低于电接触压力表26调定压力，压力继电器25会使1YA通电，动力系统又会再次向液压缸24上腔供应压力油。主泵（恒功率输出）电磁换向阀15的M型中位电磁换向阀7的K型中位油箱，主泵卸荷 5保压结束、液压缸24上腔卸荷：保压时间到位，时间继电器发出信息， 2YA通电（2ST断电），主泵1电磁换向阀15的大部分油液经溢流阀23流回油箱，压力不足以立即打开充液阀27通油箱的通道，只能先卸荷，实现液压缸24上腔（只有极小部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，电磁换向阀6YA通电，对主缸上腔压力进行卸荷，此时：主泵1大部分油液电磁换向阀15可调节流阀21油箱6液压缸16活塞快速上行： 液压缸24上腔卸压达到充液阀27开启的压力值时，电磁换向阀22复位，实现：进油路：主泵1电磁换向阀15液控单向阀17液压缸24下腔回油路：液压缸24上腔充液阀27副油箱7顶出工件：液压缸24活塞快速上行到位，碰行程开关1ST，2YA断电，电磁换向阀15复位，3YA通电，电磁换向阀7左位工作进油路：主泵1电磁换向阀15的M型中位电磁换向阀7液压缸12下腔回油路：液压缸12上腔电磁换向阀7油箱8顶出活塞退回：4YA通电，3YA断电，电磁换向阀7右位工作进油路：主泵1电磁换向阀15的M型中位电磁换向阀7液压缸12有杆腔回油路：液压缸12无杆腔电磁换向阀7油箱3.2 电磁铁动作顺序表表2.1电磁铁动作顺序表动作名称电磁换向阀电动机1YA2YA3YA4YA5YA6YA 1M电机启动-+快速下行+-+-+减速压制+ - - - - -+保压- - - - -+卸压 -+ - - -+回程- + - - - -+顶出缸顶出 - - + - - -+退回 - - -+ - -+静止 - - - - - - -第4章 液压缸结构设计与校核4.1 液压缸的基本结构设计4.1.1 液压缸的类型图3.1 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由于缸筒壁厚较厚所以上、下缸都选择螺钉法兰连接的方式。这种结构简单，易加工，易装卸。4.1.3 缸口部分结构缸口部分采用了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。4.1.4 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。在设计中选用的是圆底结构。4.2 液压缸结构设计及参数确定4.2.1 液压缸的设计4.2.1.1 计算液压缸尺寸选用液压缸，应综合考虑以下两个方面：1应从占用空间的大小、重量、刚度、成本和密封性等方面，比较各种液压缸的缸筒、缸盖、缸底、活塞、活塞杆等零部件的结构形式、各零部件的连接方式，以及油口连接方式，密封结构、排气和缓冲装置等。2应根据负载特性和运动方式综合考虑液压缸的安装方式，使液压缸只受运动方向的负载而不受径向负载。液压缸的安装方式有法兰型、销轴型、耳环型、拉杆型等安装方式，在选定时，应使液压缸不受复合力的作用并应考虑易找正性、刚度、成本和可维护性等。综合考虑液压缸的结构和安装方式后，即可确定所需液压缸的规格。液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖和密封件等主要部件构成。液压缸可作成缸筒固定活塞杆运动形式和活塞杆固定缸筒运动形式。本设计所采用的是缸筒固定活塞杆运动形式。为满足各种机械的不同用途，液压缸种类繁多，其分类根据结构作用特点，活塞杆形式、用途和安装支撑形式来确定。按供油方式可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只往缸的一侧输入压力油，活塞仅作单向出力运动，靠外力使活塞杆返回。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油，活塞的正反向运动均靠液压力来完成。所以本液压系统选用双作用单活塞杆液压缸，如图3.2液压执行元件实质上是一种能量转换装置，液压缸把输入液体的液压能转换成活塞直线移动或叶片回转摆动的机械能予以输出。所谓输入的液压能是指输入工作液体所具有的流量Q和液力P，输出的机械能对活塞杆缸是指叶片轴摆动时所具有的速度V和扭矩M。这些所有参数都是靠工作容积的变化来实现的，所以说，液压缸也是一种容积式的执行元件，它具有容积液压元件的共性。图3.2 液压缸计算简图本设计采用双作用单活塞杆油缸。当无杆腔为工作腔时 （3.1） 有杆腔为工作腔时 （3.2）当用以上公式确定液压缸尺寸时，需要先选取回油腔压力，即背压P2和杆径比d/D.表3.2所列为根据回路特点选取背压的经验数据。表3.2 背压经验数据回路特点背压（MPA）回路特点背压（MPA）回油路上设有节流法0.20.5采用补油泵的闭式回路11.5回油路上有背压阀或调速阀0.51.5根据上表选P2为0.6杆径比d/D一般下述原则选取：当活塞杆受拉时，一般取d/D=0.30.5,当活塞杆受压时，为保证活塞杆的稳定性，一般取d/D=0.50.7。杆径比d/D还常常用液压缸的往返速比i=（其中分别为液压缸的正反行程速度）的要求来选取，其经验数据如表3.3所列。表3.3 液压缸常用往返速比i1.11.21.331.461.612dD0.30.40.50.550.620.7一般工作机械返回行程不工作，其速度可以大一些，但也不宜过大，以免产生冲击。一般认为i1.61较为合适。如采用差动连接，并要求往返速度一致时，应取=，即d=0.7D.即d/D=0.7,即i=2。由表2.1可知最大负载为工进阶段F=N，有工进时的负载计算液压缸的面积 表3.4 液压缸内径尺寸系列81012162025324050638090100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630根据上表，将所得液压缸尺寸圆整到标准值为D=320表3.5 活塞杆直径系列45678101214162022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400由上表圆整到标准值为d=220以上两表分别选自（GB2348-80），圆整到此标准值，是为制造时采用标准的密封件。由此，液压缸内径与活塞杆直径变为已知，所以又可求出液压缸无杆有效面积。 4.2.1.2 主缸实际压力: （3.3）4.2.1.3 主缸实际回程力: （3.4）4.2.1.4 顶出缸的直径:由于顶出缸工作负载比主缸小很多，所以在此取顶出缸压力为10Mpa （3.5）考虑到负载的力有时可能偏大，所以按标准取整=0.2m4.2.1.5 顶出缸的活塞杆直径d=0.7D=0.14 （3.6）按标准取整=0.14m4.2.1.6 顶出缸实际顶出力 （3.7）4.2.1.7 顶出缸实际回程力： （3.8）4.2.2 各缸动作时的流量： 4.2.2.1 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= （3.9）（2）快速空行程时的活塞腔的排油流量= （3.10）(3)工作行程时的活塞腔进油流量= （3.11）(4)工作行程时的活塞腔的排油流量= （3.12）（5）回程时的活塞杆腔进油流量= （3.13）（6）回程时的活塞腔的排油流量= （3.14）4.2.2.2 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= （3.15）（2）顶出时的活塞杆的排油流量= （3.16）（3）回程时的活塞杆腔进油流量= （3.17）（4）回程时的活塞腔的排油流量= （3.18）4.2.3 上缸的设计计算4.2.3.1 筒壁厚计算表3.6上缸钢筒所选材料型号MPaMPa%4561032014锻钢：=110120MPa ；铸钢：=100110MPa ；高强度铸铁：=60MPa ；灰铸铁：=25MPa ；无缝钢管：=100110MPa 。壁厚计算公式如下：公式: =+ （3.19）式中： 液压缸壁厚（m）；D液压缸内径（m）；实验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍；钢筒材料的许用应力，M =/n-钢筒材料的抗拉强度，M n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。主缸壁厚计算，将D=0.32m ；= 120MPa ；=1.525MPa=37.5MPa代入公式（2-20）中，即：液压缸缸体的外径D外计算公式如下：D外D2 (3.20)将参数代入公式（3.10），即：D外0.32m0.10m0.42m外径圆整为标准直径系列后，取主缸缸体外径D外430mm。4.2.3.2 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=50MPa （3.21）=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: （3.22）-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 =33.0139.61 MPa （3.23）4.2.3.3 缸筒的暴裂压力 =2.3610=179.7MPa （3.24）4.2.3.4 缸筒底部厚度 缸筒常用制造材料有35钢、45钢、铸钢，做导向作用时常用铸铁、耐磨铸铁。缸盖材料选用35钢，缸盖厚度计算公式如下： （3.25）式中： t缸盖的有效厚度(m)；缸盖止口直径；缸盖材料许用应力。0.433 0.4330.057m （3-26） 4.2.3.5 缸筒连接螺钉：表3.7 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554036017(1)螺钉处的拉应力= MPa = =2.1 MPa （3.27）z-螺钉数12根； k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4； -螺纹底径, m(2)螺纹处的剪应力: =0.475 MPa （3.28） = MPa （3.29）-屈服极限 -安全系数; 5(3)合成应力:= = MPa （3.30）4.2.3.6 垫片与横梁间螺钉的校核：(1)螺钉处的拉应力= MPa = =0.8 MPa （3.31）z-螺钉数12根；k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4；-螺纹底径, m(2)螺纹处的剪应力: =0.215 MPa （3.32） = MPa （3.33）-屈服极限 -安全系数; 5(3)合成应力:= = MPa （3.34）4.2.3.7 活塞杆直径d的校核：表3.8 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359 （3.35）d=0.22M 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 4.2.4 下缸的设计计算：4.2.4.1 下缸筒壁厚表3.9 钢筒所选材料型号MPaMPa%4561036014公式: =+当0.3时，用使用公式: = =0.012m (3.36) 取 =0.02m-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，M n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。4.2.4.2 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。 MPa=0.35=34.2MPa （3.37）=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=58.2MPa （3.38） -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 =20.3724.45 MPa4.2.4.3 下缸筒的暴裂压力 =2.3610=110.1MPa （3.39）4.2.4.4 下缸筒底部厚度 缸筒底部为平面:0.433 0.433 mm （3.40）取 mm-筒底厚，mm 4.2.4.5 下缸筒连接螺钉：表3.10 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554036017(1)螺栓处的拉应力= MPa = =0.59 MPa (3.41)z-螺栓数12根； k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4； -螺纹底径, m(2)螺纹处的剪应力: =0.075 MPa = MPa-屈服极限 -安全系数； 5(3)合成应力:= = MPa (3.42)4.2.4.6 下活塞杆直径d的校核：表3.11 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359 (3.43)d=0.2m 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第5章 液压机柱塞油泵及电机的选择5.1 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。5.2 确定液压泵流量和规格型号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，顶出缸顶出时所需进油流量，为.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130.2/KW，型号72ZXB740。 图2-3 轴向柱塞泵5.3 确定电机的型号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0.87，重量1210千克。5.4 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。第6章 液压机立柱、横梁设计计算6.1 立柱结构设计6.1.1 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。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3050mm之间。原设计主要参数为： F=1600KN H=296cm B=184cm(宽边立柱中心距) d=16cm(立柱光滑部分直径) e=1cm(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；（1） 中心载荷时的应力： = = =19.9 （3-44）（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 =+=+=19.9+97.7=117.6 （3-45） 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。从文献【10】中查出=1.58 K=1=0.70（1.58-1）=1.41 （3-46） =K=1.4196.3=104.4MPa300MPa （3-47）为200MPa, 因此是安全的。立柱是四柱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。6.1.2 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3.4 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。6.1.3 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。6.1.4 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3.5 导套导向装置可分为导套与平面导板两大类。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。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 =0.5 MPa 满足要求 （3-48）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 MPa6.1.5 底座底座安装于工作台下部，与地基相连。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。在本次设计中底座采用铸铁。6.2 横梁参数的确定6.2.1 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3.6 梁的不等高结构6.2.2 活动横梁结构设计6.2.2.1 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