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单柱液压机液压系统设计含6张CAD图带开题,液压机,液压,系统,设计,CAD,开题
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单柱液压机液压系统设计摘 要随着工业机械在国内飞速发展，现在液压传动技术已经发展得相当完善，由于单柱液压机具有结构简单，导向性好，噪声较小，污染少，工作稳定和易于成型等特点；逐渐成为工业机械中不可或缺设备。单柱液压机是一种以液体为工作介质，根据帕斯卡工作原理用于传递能量以实现各种工艺的机器。在农业机械、机械制造、汽车制造、锻压制造等等行业里面，都获得广泛应用。由于液压系统是液压机核心部分，它性能好坏直接关系到整个液压机性能好坏。所以主要设计就是针对液压系统，其中对液压系统中液压缸设计及安装形式进行改善，还对液压阀，液压泵，活塞杆，缸盖等进行设计选型及强度校核，使其达到国家标准。设计后使单柱液压机液压系统达到操作简单目的，延长使用寿命液压冲击小，提高工作效率，有利于液压机向着全自动方向发展。通过设计对所学理论知识得到认知与运用，提高设计能力与经验。关键词：单柱液压机；液压系统；液压缸- V -AbstractWith the rapid development of industrial machinery in the country, now the hydraulic transmission technology has developed quite well, because of the single column hydraulic machine has a simple structure, good guidance, small noise, less pollution, stable work and easy to shape and so on, gradually become an indispensable equipment in industrial machinery. The single column hydraulic press is a kind of machine which takes liquid as the working medium and transmits energy according to the principle of Pascal to realize various processes. In agricultural machinery, machinery manufacturing, automotive manufacturing, forging and so on in the industry, have been widely used.Because the hydraulic system is the core part of the hydraulic press, its performance is directly related to the performance of the hydraulic press. So the main design is for the hydraulic system, which the hydraulic system in the design and installation of hydraulic cylinder to improve the form of hydraulic valves, hydraulic pumps, piston rods, cylinder head and other design selection and strength check, so that it reached national standards. After design, the hydraulic system of single column hydraulic press achieves simple purpose, it can prolong the hydraulic impact of service life and improve working efficiency, which is beneficial to the development of hydraulic press. Through the design of the learned theoretical knowledge to gain recognition and application, improve the design ability and experience.Keywords: hydraulic press; hydraulic system; hydraulic cylind 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1选题的目的和意义11.2国内外发展概况及趋势1第2章 液压传动的工作原理及优点22.1液压传动优点及设计22.2单柱液压机的用途及使用范围22.3设计所需主要技术参数22.4液压传动工作原理32.5关键问题极其解决办法32.6调速方案确定比较4第3章 液压机液压系统的设计53.1设计液压系统方案与确定53.1.1液压传动装置结构组成53.1.2制定液压系统基本方案53.2液压系统各液压元件的确定63.2.1液压介质的选择63.2.2拟定液压系统图73.3液压系统主要参数计算83.3.1选定系统工作压力83.3.2液压缸主要参数的确定83.3.3液压缸强度检验与校核83.3.4液压缸稳定性校核103.3.5 计算液压缸实际所需流量123.4各种液压阀的选择与确定133.4.1液压阀的作用133.4.2液压阀的基本要求133.4.3液压阀的选择133.5液压泵站143.5.1液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准143.5.2液压泵143.5.3电动机功率的确定173.5.4液压管件的确定173.5.5滤油器的选择183.5.6油箱及其辅件的确定193.6液压缸的设计213.6.1液压缸的基本参数的确定223.6.2液压缸主要元件结构与材料223.6.3缸盖243.6.4活塞253.6.5活塞杆253.6.6液压缸的排气装置273.6.7液压缸联接部分的安装形式28结 论30参考文献31致 谢32第1章 绪论1.1选题的目的和意义从60年代开始，原子能技术、空间技术、计算机技术飞速发展，液压技术也跟着发展【1】。最近的三四十年，液压传动技术得到了真正意义上的进步。目前开发出来的液压机械产品都是工作快速灵敏、压力功率比较大、性能稳定可靠、高效率、噪声小、机器很耐用、里面的集成化程度高，也都是往这个方向去努力改进的；当然，那些新式的液压元件或新式的液压系统里面，要把CAD、CAT、CDC、机电一体化技术、可靠性的相关技术等等加到液压系统上面去，这也是今后要努力的方向。现在中国生产的液压机里面，虽然领跑世界其他发展中国家，但是跟发达国家比还存在一些差距。还会有一些不好的问题在，比如机器的质量太差、工作的效率不高、能源浪费较多、对环境有污染、维修修起来很困难等等。此次设计液压机的目的是：把它的结构外形、工作原理特点都了解透。让生产出来的机器操作起来更容易简便，设备的刚度、强度大小都能达到工作条件，工作安全可靠，另外成本要最节省，重量轻便，让维修售后或生产出来都容易简单。 1.2国内外发展概况及趋势跟以前的机械传动来比，液压传动是更新式的一种。1795年，当第一次把水压机造出来的时候，液压技术也就打进了工程制造生产行业；1906年，应用于国防航空军事上武器制造。1960年开始，原子能技术、空间技术、大型船舰的制造、计算机技术等都在飞快地进步，液压传动技术也就跟着不停进步。逐渐成为了工业机械中的重要组成部分。现在几乎每个行业都有应用到液压传动技术，比如在工程机械方面、冶金业、军工行业、农机汽车制造、轻纺织业、船舶航空业、石油开采业、还有机床工业里面等都有广泛的应用。近几年，在智能机器人的开发、海洋的开采、太空航行、预测地震等还有不同电液伺服系统等各行各业液压技术都有被应用到，让液压技术拥有不可替代的重要地位和作用。目前，就中国而言整个液压技术的发展基本上取得了重要进展，但仍有缺陷，像延长使用寿命，缩小元件体积和提高精度等。- 41 -第2章 液压传动的工作原理及优点2.1液压传动优点及设计液压传动的优点让它备受关注。主要优点有运动速度快且平稳，结构简单刚性好操作简便，导向性好，抗变形能力强，工作精度高等。对于液压传动，哪怕功率非常小也可以很好地控制方向控制流动速度。与其它形式机械相比，液压传动重量小体积轻。对于液压传动，也能拖动大吨位机械低速度运动。只要适当地使用节流方法就可以使其运动工作平稳等。不过在整个系统里面还是有很多不足并难以解决的地方，比如可能会漏油，如果出现漏油就会出现工作不平稳的现象等问题，使其不能正常工作，不能严格保证传动效果，使其传动比大小发生变化等。液压传动的效果还会跟着油温的变化而变化，带来巨大的反应，温度变化大，系统里面的液体粘性也发生变化，从而引起运动特性的变化，给工作带来不稳定的影响情况。如果温差过大的话，液压系统就容易出现故障问题，检修起来就会很麻烦。液压传动设计目的就是为了突出液压系统优点，避免缺点并解决可能出现不足的地方2.2单柱液压机的用途及使用范围由于设计是单柱式液压机，是一款属于中小型号液压机，功能非常多，液压机是以液体为工作介质，用于传递动力实现各种工艺的一款机器。液压机一般除了用来压装轴套一类的零件、也可以用于拿来校正轴类型的零件，还可以用来锻压成型，压板，压块等。还可以把板材一类的零件做出弯曲、压印、套形等动作，也能来拉伸一些简易的零件，还能用来压制粉末、塑料制造品，但是压制精度不高。在工业机械机床中，汽车制造业中，航空飞机中，军工武器制造业等行业中都会用到液压机。2.3设计所需主要技术参数液压机的公称力大小是25KN油液选N32型号的抗磨液压油最大的工作压力是8MPa最小的工作压力是4MPa液压泵选YB1-40型号的双联叶片泵压头的下行速度大小是45mm/s电动机的功率大小是5.5Kw压头上行的速度大小是130mm/s滑块的行程大小是125mm2.4液压传动工作原理液压系统由液压泵、油箱、溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸以及辅助元件油管组成【2】。工作原理是电动机带动液压泵做旋转运动后，经由油管从油箱中吸油。液压油经滤油器传到液压泵中，当油液从液压泵中输出传到压力管后，再将换向阀手柄往内的状态下，再通过节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞杆运动和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油液经由换向阀和回油管排回油箱中。改变方向，把换向阀手柄方向改成往外的情况下，这时压力管中的油液将经过开停阀、换向阀与溢流阀传到液压缸右腔，推动活塞杆运动和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油液经换向阀和回油管排回油箱中。图2.1单柱式的液压机的系统注：1）叶片泵 2）电磁换向阀 3）单向调速阀 4）油缸 5）单项顺序阀 6)电磁溢流阀 7)油箱2.5关键问题极其解决办法液压系统是液压机的核心部分，而液压系统的主要部分就是液压缸的设计，液压缸设计性能的好坏将直接影响到液压系统性能的好坏，影响到是否会发生故障等问题。在设计中经常会遇到设计不合理等问题，比如说像液压缸安装形式有问题，活塞杆压杆失去稳定性，使其活塞杆受力偏移问题，还有液压缸下垂等问题。所以设计时要注意液压缸正确的选择与使用：(1)在活塞杆设计中，受力情况下要承受得了最大的负载，受力情况下要具有良好的纵向稳定性。(2)在液压缸一个行程结束的地方，要想到解决制动问题，排气装置等问题。液压缸里面如果没有设排气装置，没有制动装置的话，那么系统中就应该设计。不过也不是全部形式的液压缸都要有这部分。(3)液压缸装配和固定都要非常精准。活塞杆受到力，会有一定大小的弯曲，假如不能用螺纹来连接的话，就要用止口来连接。液压缸不能用键或销在两端来定位，只有一面可以定位，是为了解决温度变高时发生膨胀。活塞杆受力压缩，在活塞杆一面设置定位元件即可；拉伸活塞杆时，定位元件必须设置在液压缸缸盖端。(4)液压缸其它结构一定要遵从设计规范来做，结构尽可能简易、小巧紧凑，让检修、装卸更容易。2.6调速方案确定比较确定调速方法和执行元件，再确定其运动方向和速度大小来控制拟定液压回路重要问题。(1)用换向阀来控制方向。如果液压系统是普通中小流量的，一般会选换向阀来实现各个动作。如果是高压流量大的液压系统，那么就选插装阀与先导控制阀组合。对于电磁换向阀工作原理来说就是通过电磁铁控制换向阀位置从而控制液体流动方向。本次设计就选电磁换向阀。(2)通过改变液压元件体积变化来控制液体流动速度，也可以通过执行元件输入输出流量来控制流动速度。节流调速提供油量是定量，通过执行元件控制阀输入输出流量来控制流动速度。特点是：结构简单，但效率低，不适合大功率。容积调速主要是通过改变液压泵或液压马达输出排量控制液体流动速度。其优点是效率高，无流量损失，但是散热差，为了防止泄漏，需要加入辅助泵。适用于高速大功率液压系统。在液压系统中，由于调速阀作用跟节流阀差不多，适合用于在工作平稳而执行元件负载变化很大的液压系统中，因此选用调速阀来当速度的控制阀。第3章 液压机液压系统的设计3.1设计液压系统方案与确定3.1.1液压传动装置结构组成对于液压传动设备装置的组成部分，主要是分成以下几个部分：(1)能源结构装置部分这个部分就是能把产生的机械能转换成液压能的一种装置。其中液压泵就是最为常见的一种存在形式，液压泵的作用就是给液压系统提供液压油提供动力的。(2)执行结构装置部分这个部分就是能把液体带有的液压能再转变成机械能的一种装置。其执行元件装置可以选择是做回转体运动的液压马达，也可以选择是做直线运动的液压缸。(3)控制调节结构装置部分这个部分的作用主要是对液压系统里面的液体压力大小、流量的大小、还是液体流动的方向，都要对其进行控制，并加以调节的结构装置部分。比如说溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等元件，其中这些元件可以任意选择组合，都能组合成有不同作用的液压系统。(4)辅助结构装置部分是除了上面三种装置以外的部分，比如油箱、滤油器、油管等等。想要液压系统可以更好的工作，这些辅助装置也是不可缺少的，所以也起到了一定重要作用。3.1.2制定液压系统基本方案(1)选出液压系统里的执行元件此次设计中，把液压缸当成主要的执行元件，把液压油的压力能直接转换成机械能，用于设备来回运动工作的一种能量转换装置。液压缸构成简单，操作维修简便，工作平稳安全可靠效率高，在液压系统里面都有被应用到。从液压缸的结构来看，还有活塞缸、柱塞缸两种不同的形式。对于液压缸的输入就代表着压力的大小与流量的大小，对于液压缸的输出则就是推力的大小与速度的大小。此次设计的液压缸就是属于活塞缸中的一种，选择的是单杆活塞液压缸，主要是因为有着双向不对称的特点，而且它的有效面积也是非常大的，非常适合用于往返不对称的直线运动，所以非常适合用于本次设计。(2)执行元件运动控制回路的确定液压缸一定会有进、退两个动作，对于这个方向怎么来控制，我们会选择电磁换向阀来改变液压系统的方向。电磁换向阀主要作用是通过靠里面的电磁铁吸附，从而来控制滑阀的阀芯移到不一样的位置，从而改变液体的运动速度与方向。如果这个电磁铁发生断电的情况下，液压系统里面的弹簧就会控制住滑阀让其停留在中间地方或停留在初始的地方。脉冲式阀门是排除在外的。只要按动一下故障检查按钮，就会使滑阀的阀芯产生位置移动。针对电磁式的换向阀有什么作用，主要作用是用于让液压油路方向的改变，动作的顺序还有卸荷的大小都可以跟着改变。不过电磁铁的推力大小是有范围的，所以如果液压系统的流量不大时，一般都会选用到电磁式的换向阀。想要完成工进，大多是选用调速阀或节流阀当作速度控制阀调速阀主要作用就是把液压泵出口压力的大小，也就是调速阀进口压力的大小，都是用溢流阀来调节控制的，压力大小保持基本上稳定不变。调速阀出口压力的大小，主要大多数都是由活塞杆上面负载的大小带动决定的。如果负载越大，那么调速阀的进出口的压力差就会变越小。在液压系统中，节流阀的作用与调速阀的作用大体上相同，都适合用于在执行元件负载变化很大的液压系统中，工作速度平稳的液压系统中运用，因此选用调速阀作为速度控制阀使用。3.2液压系统各液压元件的确定3.2.1液压介质的选择液压介质大多数被叫成液压油，当然现在有的介质已经完全没有油的成分了。液压介质性能的好坏，将直接关系到整个液压系统工作情况的好坏。对于液压介质的状态，它的粘度一定要恰当，还有要保持一定的粘温作用；油膜强度的大小要达到条件，也要具有润滑的效果；具有氧化性，不能有太大的腐蚀性，材质稳定性要好，跟涂料、跟密封的材料之间都要良好的相适应性；当然还要有一定程度的消泡能力。液压介质的选择与确定，除了选用那些专用液压油之外，其它的都是先看介质的品种类型。看介质有没有具体抗燃性的条件要求，如果有的话就会在矿油形式液压油或抗燃形式液压液之间来选择。再者，就是看液压泵适合什么样粘度的液压油。最后，还要看整体的条件因素还有什么，比如环境温度的高低、工作压力的大小、执行机构运动的速度等等问题。如果是60以下工作的，载荷较小的时候，就可以选用机械油；如果是60以上工作的，就可以在汽轮的机油或普通的液压油中去选择。假如启动的时候，温度是特别低的，一般会选用低凝固形式的液压油，主要数据如下表3.1。由上述介绍分析，再加上液压机有时还会出现漏油的现象，此次设计的单柱式液压机，据参考文献【9】选N32型号的普通液压油，这种油让液压机工作起来更安全平稳。表3.1 普通液压油质量指标抗磨液压油型号N32号N46号N68号N80号N100号N150号N46K号代号的原牌号YB-N320YB-N4630YB-N6840YB-N8050YB-N10060YB-N15080YB-N46K30Y运动的粘度/mm2s-14028.835.241.450.661.274.89011013516541.450.6501723273337434753576377832733粘度的指数闪点(开口)/凝点/抗氧化的安定性(酸值达2mgKOH/g)/h防锈性(蒸馏水法)腐蚀(T3铜片，100，3h)90170-251000通过合格90170-251000通过合格90170-251000通过合格90170-151000无锈合格90170-251000无锈合格90170-251000无锈合格90170-251000通过合格抗乳化的程度(54)/min报告报告报告60606060抗泡沫性(93)/mL起泡50505050505050抗泡沫性(93)/mL消泡0000000抗磨性能/N(叶片泵试验100h)/mg1000100100010010001001000100100010010001001000250应用范围温度是-10+40范围的高压系统，可用到工作压力超过21MPa，在矿山开采、冶金冶炼、油田开采、港口装备里面用到注：1)尾注号有K，意思是镀银的部件，抗腐蚀的能力强。2)YB-N46K俗称是30号抗银液压油。3.2.2拟定液压系统图此次设计的单柱式液压机，一直在做工进快退停止的循环动作。一般用来冲剪、弯曲、折边、压装、压块、成型等，是完成这些加工动作的。液压系统循环动作如表3.2。表3.2单柱式液压机液压系统动作循环动作电信号电磁换向阀2滑块工进1YA通电左位快退2YA通电右位3.3液压系统主要参数计算3.3.1选定系统工作压力通常设备种类和载荷的大小决定了压力的选择，同时压力的选择还要考虑经济装配等问题。对固定尺寸的大小不限制时，那么压力就可以选择低一点的。行走的重载机器的压力可以选择一些高压的。这次的单柱式液压机，它的公称力大小是25KN，是一种小型的液压机，那么它的载荷大多数都不是太高，查参考资料【4】表37.5.3可以知道，系统的工作压力大小暂时定成4MPa。3.3.2液压缸主要参数的确定系统最大工作压力是P1=8Mpa7Mpa 查参考文献【5】表5-2取d=0.7D取液压缸m=0.9则此时活塞所受推力：F=250.9=27778N A1=FP1 (3-1)A1=277784106=69.45cm2 D=(4A1) (3-2)=9.38cm 那么可以得到:d=0.7D=6.07cm查资料，查表可以知道，把直径的数值进行圆整，靠着标准数来取D=100mm d=70mm那么缸里的两个腔，实际上有效用的面积大小是：A1=D24=78.5cm2A2=(D2-d2)4=40.04cm23.3.3液压缸强度检验与校核在液压系统中，液压缸筒壁的厚度、活塞杆直径大小d、缸盖的地方固定住螺栓的直径大小都一定要从整个液压系统来进行检验与校核，来检验它们的强度是否过关。液压缸的材料选用45#钢，无缝钢管来制造 活塞杆的材料也选用45#钢(1)校核筒壁厚的强度大小查资料【6】,液压缸的外径大小是121mm，可以知道缸的壁厚大小是=10.5mmD求出最后的得数，缸体的壁厚是满足强度的条件的。(2)求出活塞杆的直径并进行校验活塞杆的直径大小d要满足 d4F (3-5)其中：F是活塞杆上的作用力， 是活塞杆材料的许用应力，=b1.4那么求出：4F=4277781.43.14600106=9.1mm12那么:Fk=22EJl2 (3-8)如果活塞杆的细长比大小是:lrk12，并且:12=20120，那么:Fk=fA1+2(l2rk)2 (3-9)其中：l为安装长度，其值与安装方式有关， rk为活塞杆横截面最小回转半径，rk=JA 1为柔性系数，查表3.4； 2为由液压缸支承方式决定的末端系数，查表3.3； E为活塞杆材料的弹性模量，如果用钢，就取E=2.061011NM2； J为活塞杆横截面惯性矩； A为活塞杆横截面积； f为由材料强度决定的实验值， 为系数，查表3.3。表3.3液压缸的不同支承方式、末端的系数 2 大小取值支承的方法支承的说明末端的系数大小2一头自由一头固定住14两头都要铰接1一头铰接一头固定住2两头都是固定4表3.4 f、1的大小取值材料f108NM21铸铁5.680锻铁2.5110软钢3.490硬钢4.985按照这次的设计条件：1=90 2=14 f=3.4105NM2 =12500rk=JA=d464d24=d2161=d4=17.5 (3-10)因为是:l125mm，取:l=175mm ， lrk=1012=9012=45那么把已知的数代进去Fk=fA1+2(lrk)2 Fk=4.97106 Fknk=4.971064=1.243106 Fw=PmaxA1 (3-11)其中，FW是活塞所受最大推力； Pmax为系统最大压力为8Mpa； A1为液压缸无活塞杆腔的截面积， A1=78.5cm2 那么：Fw=81067.8510-3=6.28104N这时：FwFknk从上面的得数可以知道，活塞杆的稳定程度也符合条件。3.3.5 计算液压缸实际所需流量把液压缸结构上各个结构尺寸确定下来，再结合需要的运动速度或者转速的大小，最后把液压缸的实际流量给求出来，看下表3.5。表3.5 液压缸实际的流量大小工作情况活塞往下行/工进活塞往上行/快退运动的速度/10-2 m/sV=4.5V=13结构的参数/10-3 m2A1=7.85A2=4.0流量大小/10-4 m3/sQ1=3.53Q2=5.21求解的公式Q=Av3.4各种液压阀的选择与确定3.4.1液压阀的作用液压阀的作用是：控制液压系统里油的流向，或者是调节油的压力大小，还可以是控制流量的大小，因为作用的不一样一般分成三种为方向阀、压力阀、流量阀。从外面来看是一样的阀，其实里面的作用是不一样的。其中压力阀还有流量阀，都是把流过的液压油的有效截面调大调小，用节流的方法调节压力的大小、流量的大小；对于方向阀就是把通道里的油流出的方向给变换一下。可以知道液压阀的作用不一样，基本上还是一样的。3.4.2液压阀的基本要求选择液压阀的时候要注意：(1)阀的动作要保证是灵敏的，工作要安全可靠，工作冲击力、振动要小。(2)通道的油流过阀的时候损失的压力要小。(3)阀的密封要很好。(4)阀的结构要小巧紧凑，让装卸、操作起来都很容易。3.4.3液压阀的选择(1)阀选什么型号，主要是看液压系统里压力的大小，最后实际流过这个阀最大的流量，来选出已经定型好的阀件。其中用于溢流作用的溢流阀，按照液压泵里面的最大流量选择；对于节流作用的节流阀、调速作用的调速阀，选择的时候，要保证机构的工作速度平稳，这时候要确保稳定的最低流量大小。控制阀的流量大小大多数要选择的比实际要大一些。(2)液压阀的装置及选择由于系统的压力大小定在4MPa左右，所有的液压阀都选中压型号的阀。阀具体的规格型号请看下表3.6。(3)液压泵站及辅助元件此次设计，是用集成块来联接的，把各个部分装到一起。对于分解成一个个集成块的单元回路，看下图3.2；对于这些集成块，都是集成在一起的元器件。表3.6 单柱液压机液压阀液压阀名称规格单向顺序阀AXF3-E10B电磁溢流阀YDF3-E10B-B电磁换向阀34DF30-E10B-D单向调速阀AQF3-E10B1)整个系统的结构是小巧紧凑的，安装起来很容易。2)想要改变系统，如果是工作的情况变了，要把元件加上或去掉，组起来就会很快。3)元件跟元件之间不要加管子来连，这样就没有油管、管接头，就不会有地方渗漏了、振动跟噪声也不会很大。4)系统的各个部分要很灵活，从外面看要是整整齐齐的，让保养很简单。5)元件要做成标准的，通用型号的，集成到一起。6)管路变短了，就很少有漏油的情况，整个系统就更稳定了。7)回路想要变的话，换个液压块就行了，这样整个系统就更灵活了，对于标准化成批的生产，很容易实现完成。3.5液压泵站3.5.1液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准(1)液压泵站现生产液压泵站有许多的公司，这个液压泵站的类型也有很多，不过大多的公司还专门为客户的不同条件来生产的，产品还没有系列化、标准化的生产。到现在，还只有液压泵站的油箱，它的公称容量的大小定出了国家的标准规范。(2)油箱的公称容量系列，查国标GB/T321-1980。3.5.2液压泵(1)确定液压泵的型号液压泵就是用来变化能量的，它把电机的机械能变成压力能，给油带来一定大小的压力，让系统工作。图3.2 集成块单元回路液压泵里面的工作压力，其实是泵真正工作起来的压力大小。对于泵的额定压力的概念，就是正常的工作条件，根据规定最大的压力，一旦大于这个数，就叫过载。对于额定流量的概念，就是正常的工作条件，根据规定保证有一定大小的流量，同时也是在额定的转速、额定的压力大小下，从泵输出来的流量大小。液压泵的工作压力的大小：PpP1+P (3-12)其中： P1液压缸的工作压力那么： P1=FA1=4.4Mpa P是泵到液压缸间总的管路损失从系统图上来看，泵到液压缸中间，串上了一个单向的调节速度阀、还串了一个电磁换向阀，P=0.6Mpa那么: Pp=4.4+0.6=5Mpa 液压泵里面流量的大小：QPK(Qmax) 从工况图来看，快退的时候是最大流量流过，Qmax=5.2110-4m3/s，这时泄漏系数K=1.2,那么求出流量大小是： QP=16.310-4m2/s ()就决定用YB1-40型号双联式的叶片泵。这种双联式的叶片泵，一个泵里面装有两个不同作用的叶片泵，合成一个传动轴来运动。对于双作用的叶片泵：里面有转子、定子、叶片、配油盘、端盖等这些组件。这种泵每次把转子转起来，里面密封的腔就可以做出吸油、压油的动作分别做两次，才叫成是双作用的叶片泵。(2)液压泵的安装及电机的连接方式液压泵的构成：有把电能变成液压能要用到的设备、元器件、一些辅助的元器件。更具体一点的就是电机、联轴器、液压泵、吸油管、排油管、吸油管口的滤油器等等。对于金属切削机床的液压站，里面的泵大多是定量式的、还有的是限压式的变量叶片泵。变量式的叶片泵只可以卧着来装。但是那些定量式的叶片泵，单泵的也好，双联泵也好，选立式的、或者选卧式的都可以。其中齿轮式的泵加上柱塞式的泵大多是卧着装的。而卧着的装法，又有上置的方式跟非上置的方式之分。上置就是把泵装到油箱的上面，立着装的液压泵都是上置的方位。装泵的时候要注意：想要尽量减少振动，让泵用的时间够长，液压泵一定要紧紧的固定到箱盖上面，或者是固定到基础上面，日常检查的时候，要看上面的螺钉有没松。液压泵跟电机之间的联轴器，要进行同心转，手来拨联轴器的时候，不能有松紧不一样的地方。如果条件准许，可以把液压泵，齿轮泵、定量的叶片泵、螺杆泵等等能泡到油里面工作。装泵的吸油管路的时候，管子一定要密封好，很可靠，油管插到油液里面要够深，不要让空气进到液压泵里面去。装泵的时候，要看不同类型的液压泵吸油的高度大小，把泵跟油的液面之间的距离定好。液压泵跟电机之间还要装联轴器，大多可以选比较简单的弹性圆柱销联轴器，或者是选弹性圈柱销联轴器，上面的两种传递的扭矩都是很大，转速也很高，弹性也不差，如果扭矩瞬间变化，这个联轴器还能减小这个带来的振动，轴的位移也能进行补偿。不过用的时候要注意检查弹性圈，一有坏的就要换。上面说到的联轴器，其中简单型联轴器的的构成是很简单的，拆装都很容易，工作的时间也不短，跟弹性圈柱销联轴器来比简单型的用得更多一点。上面用到的弹性圈的材料一定不要忘了是选耐油的橡胶。对联轴器装配时候的技术参数：1)最好是把半联轴器I当成是主动件。2)半联轴器跟电动机轴之间用H7R6的比来进行配合，跟其他轴的端头之间都是用H7R6的比来配合，验证轮毂的强度达不达标。3)同轴度之间的偏差最大的数不能超过0.1mm，这是参照上海机床厂的经验来的，轴线的倾斜角大小不能超过40。3.5.3电动机功率的确定注射机开始工作时候，系统里面压力、流量大小都是跟着变化的，功率大小是变得最大的，如果动作要一种运动循环，就要求比较大功率范围，把电动机的功率大小定下来。上面求出泵工作压力大小是：Pp=5Mpa，泵总效率是: p=0.65那么泵总驱动功率大小是: P=PpQpp =51066.310-40.65103 =4.8KW算其它工况时候，驱动功率都是比这个数小。查样本资料，就选5.5Kw功率大小的电动机。3.5.4液压管件的确定(1)油管内径确定没有规定油管里面油的流速大小，只要油流到的各个地方的流量够了就行。暂时把泵吸油管那里的流速定1m/s，按d=4QV求出d=8mm，油管的管径大小不能选的太大，防止太大的话整个结构太大；太小的也不行，这样管里的油会流得更快，压力会有很大的损失，还容易有振动、噪声发生，不能正常的工作。只要强度达到了，管的壁厚就要尽量薄点。薄的壁会有弯曲的可能，不过它的类别挺多的，管子接起来很简单，最好是把管子接头的数降下来，这样渗漏的可能就少了。选择的液压阀，还要想到油压力的损耗要小，把油管的内径定成10mm。(2)管子的接头件管接头是装到油管跟油管之间、油管跟液压件之间的一种连接的元件，它是可以拆装的，所以它要满足拆卸容易、连接的紧固牢靠、密封性能好、外形尺寸比较小、通流的能力大、压降不大、工艺性能不错等等条件。液压系统经常提到的泄漏问题，绝大多数是管子的接头上出现这个问题，所以一定要好好选管子的材料，接头的形式：接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料这部分的选用，管系的设计：弯管的设计、管道的支承点、支承的方式怎么来定，管道怎么装：正确的运输、储存、清洗、组装等过程，方方面面都要注意到，这样整个设备的质量才会更好。3.5.5滤油器的选择(1)滤油器的效用，它的过滤精度等级滤油器的作用是，把混到系统里的，或者是油里面生成的杂质给过滤出去，让油一直干净无杂质，这样液压的元件用得时间就会很长，这样液压系统工作起来就会很可靠。总结起来，约有75%的机器故障，全是因为液压油不干净导致的。所以这个滤油器不能少。对于滤油器的过滤精度的大小，是看从油里面滤掉的杂质，它的颗粒有多大，按照不同大小的颗粒，可以分成粗滤油器、普通滤油器、精密滤油器、特精滤油器这四种，上面的按顺序可以把100m、10100m、510m、15m四种不同范围大小的杂质给滤掉。系统的压力越高，那么液压元件的滑动间隙就应该更小，所以系统的压力越高，它的过滤的精度相应的要高，看下表3.8。表3.8 过滤精度跟压力大小关系类别一般液压系统伺服系统压力MPa773521颗粒大小m255025105滤油器是通过滤心材料过滤来划分的，分成了表面过滤的滤油器、深度过滤的滤油器、吸附过滤的滤油器。(2)选装时候的要注意的地方1)过滤的精度大小一定要达到预定的数。2)长时间的工作流通的效果还是一样好。3)滤心的强度要够，不能受到压力就坏掉。4)滤心要有足够的抗腐蚀能力，要在给出的温度下长时间的工作。5)滤心拿出来清洗或者换的话都要很容易。滤油器定的时候还要看整个系统的技术条件，联系自身的过滤精度的大小、通流的能力、工作的压力大小、油液的粘稠程度、工作时的温度等等，一同来定出型号。此次设计用的是网式的滤油器，结构不复杂、通油的能力比较大、阻力非常小、清洗起来很容易。网式的滤油器，是一种粗滤油器，大多会装到泵的吸油路上面，这样就能好好地保护着液压泵。3.5.6油箱及其辅件的确定(1)油箱大小油箱除了用来存油，还要把油里面热量给挥发掉（如果四周的温度很低，这时又是保热量的作用）、还可以把油里的气泡给分开来、让固体的杂物给沉淀下来。油箱里面还装了辅件，比如空气滤清器、液位计等等都是。1)油箱设计设计油箱的时候要注意：a)它的容积一定要够大。这样散热的效果才好，机器停车的时候，整个系统里面的油都要够放；工作起来油位又要合适。b)吸油管、回油管都要插到油位最低的地方下面。这样吸油管就不得有空气进去；回油管开始飞溅打出气泡。管口到油箱得底面、箱的壁面之间的距离不能比3倍的管径要小。吸油管还要装上80-100m大小的网式的、或者线隙式的滤油器，装的地方拆洗起来要很容易。回油的管口要斜切一个45大小的角，要向着箱的壁面，这样回油的时候底下的沉淀杂物就不会被冲起来了。c)吸油管到回油管之间的距离要越远越好，它们中间要加个隔板，这样的话油流得就会慢一点，时间也长一点，散热、分隔空气、沉淀杂质的作用都很强大。d)想要油液是干净的，油箱上要加一个密封的顶盖，盖子的注油口上要装个滤油的网子，还要有带空气滤清器的通气孔，一个空气滤清器就完成了注油、通气的两个。最后放油的时候，箱子底下要有一定的倾斜，最低的地方要加个油阀。e)箱的壁面上，还要有液面的指示器、冷却器、加热器、还有温度计等等，看实际情况来装。f)油箱也可以做成整个密封的形式充压的油箱，这样吸油就更好了。这种充气的压力大小子在0.070.1MPa。遵照上面几个注意的，把油箱的结构画出来：图3.3 油箱的构成2)油箱的容量大小一开始，是查看经验数，大概的定一个油箱的容量数，现在系统定好了，再由散热的条件来验证。因为：V=Qvm3 其中：Qv液压泵每分钟排出压力油的容积， 是经验系数，如下表：表3.9经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械对于油箱尺寸大小时，整个系统的输油要满足，还要看所有的元件全都排油结束，油箱里的油不能满出来，还有系统全都充满最多的油的时候，油箱里剩下的油的位置不能比最低的油面低。那么这次油箱容积大小是200L，它的结构相关参数见下表：表3.10油箱结构参数长mm1000箱盖厚度mm15宽mm500箱底厚度mm5高mm500箱底倾角大小 153)算出油箱有效容积的大小油箱有效容积大小是：V=Qv上面选出泵的总流量大小是：37.8Lmin，意思是每分钟泵排出来的带压力的油的体积大小是37.8L。查表，取=5，那么：V=537.8=189L(2)空气滤清器选型空气滤清器大多是放设到箱盖上的，这部分含有空气滤清结构再加上注油过滤网。选取EF2-32型号的空气滤清器，主要技术参数看下表：表3.11 EF2-32型号空气滤清器技术参数规格EF2-32加油流量L/min14空气流量L/min100油过滤面积cm2120螺钉mmM410空气过滤精度mm0.279油过滤精度125m(3)油标油箱的侧壁面上，有时候还会放油标，这是来看油位高低指示的。那么油箱的温度也要注意，因此选用YWZ型号的，带有温度计液位形式的指示器。3.6液压缸的设计3.6.1液压缸的基本参数的确定上面已经把各个元件也就是缸的基本参数求出来并且验证过了，看下表：表3.12 液压缸基本参数缸的直径Dmm100活塞杆的直径dmm70最大的行程Lmm125缸体的壁厚mm20.5公称力大小FKN1253.6.2液压缸主要元件结构与材料(1)缸体1)缸体端头联结方式表3.13 缸体端头的联接方式连接方式特点焊接法这种的结构不复杂，尺寸又小，重量不大，用的很多缸体焊过了之后有可能变形，这种方法内径不好加工。在柱塞式的液压缸上面用的多螺纹联接法径向的尺寸是比较小的，重量不重，用的很多缸的外径要自己加工，内外径要确保是同轴的；拆装的时候要专用的工具才行；装的时候要注意不能把密封圈扭曲法兰联接法结构不复杂，加工起来很容易，拆装也方便，用的很多径向的尺寸是比较大，重量跟螺纹联接来比要大点。只要不是焊接式的法兰，缸体端头的地方都是很镦粗的拉杆联接法结构都是通用的产品。缸体加工起来很简单，拆装很容易，用的也很多注：1)如果是固定的机械，尺寸、重量大小没有特别的条件的话，就选法兰联接或者选拉杆联接。2)如果是活动的机械，尺寸、重量大小没有特别的条件的话，就用外螺纹的联接或者用外半环联接。2)缸体选哪种材料常见的缸体材料是20、35、45号无缝钢管。大多时候，选用45号钢，加上241285HB的调质处理。缸体毛坯可以选锻钢、铸钢、或者是铸铁件。铸钢是ZG35B等材料，铸铁一般是HT200HT350间范围的来选，也能选球墨铸铁。如果有特别条件要求，还好选铝合金的材料。3)缸体还有哪些技术参数要确定a)缸体内径一般是用H8、H9来配合。壁的表面的粗糙度大小是：活塞加了橡胶密封圈来密封的话，R=0.10.4m，活塞加入活塞环来密封的话，R=0.20.4m。上面两种都要珩磨。b)缸体内径大小AL，其圆度公差数大多是在9、10或者是11级精度里面来定的，圆柱度公差是8级精度。c)缸体的端面T，它的垂直度的公差数大多是按7级精度来选的。图3.4 缸体d)如果缸体跟缸头之间是用螺纹来联接的，螺纹就选6级精度大小的公制螺纹。e)如果缸体上还有耳环，或者要加上销轴的话，孔径D1或者是轴径d2的中心线，它们跟缸里面的内孔的轴线相互垂直，垂直度的公差数诗选9级的精度大小。图3.5 耳环型、销轴型缸体f)想要抗腐蚀的效果好，工作的时候长一点，缸体里面的表面上要镀上厚度在3040m大小的铬层，镀好之后再珩磨、或者是再抛光。3.6.3缸盖(1)缸盖选什么材料缸盖大多可以用35、45号锻钢，或者是用ZG35、ZG45铸钢，或者是HT200、HT300、HT350铸铁等。(2)缸盖的技术参数1)直径的大小d，基本尺寸大小是跟缸径大小一样的、活塞杆的缓冲孔D2、基本尺寸大小跟活塞杆密封圈的外径是一样的D3，圆柱度的公差数，要在9、10或者11级的精度大小里面选。图3.6 缸盖2)D2，D3还有d，它们的同轴度公差数是0.03mm。3)端面A、端面B、还有直径d，它们轴心线的垂直度的公差数都是按7级精度大小来定。4)上面导向孔的表面粗造度大小是:R=1.25m。3.6.4活塞(1)活塞跟活塞杆之间是怎么联接的，见下表：表3.14 活塞杆联接方式联接的方式备注整体的联接在工作压力比较大，活塞的直径相对小一点的时候用到螺纹的联接是最多见的一种联接方式半环的联接在工作压力比较大、机械的振动也比较大的时候用到此次设计的是中小型液压机，那么就选整体式的联接。(2)活塞跟缸体之间的密封情况活塞跟缸体之间怎么加密封，主要是看工作的压力大小、周围的温度高低、介质是什么材料的等等。这次选的是O型的密封圈，这种的密封效果很好，它的摩擦系数又很小；占的地方不多,用的是很多的。(3)活塞材料选择液压缸活塞比较多见的材料是耐磨的铸铁、灰铸铁（HT300、HT350）、钢、铝合金等。(4)活塞还有什么技术参数1)活塞的外径AL对于内孔D1之间的径向跳动，公差数要在7、8级精度大小来定。2)端面T对于内孔D1的轴线相互的的垂直度公差数要在7级精度大小来定。3)外径AL的圆柱度公差数，要在9、10或者11级的精度大小来定。图3.7 活塞3.6.5活塞杆(1)活塞杆的端头常见的几种形式：表3.15 活塞杆端头的结构形式结构的形式外螺纹内螺纹单耳环结构的简图结构的形式双耳环半球铰单耳环球头结构的简图结构的形式销轴柱销结构的简图结构的形式锥销法兰结构的简图(2)端头尺寸大小上面定的端头是螺纹来联接的，它的尺寸大小是：表3.16 液压缸活塞杆螺纹的尺寸大小系列表直径x螺距螺纹长A直径x螺距螺纹长A直径x螺距螺纹长Akkt短型长型kkt短型长型kkt短型长型M30.3569M221.53044M1103112M40.5812M2423248M1254125M40.7812M2723654M1404140M50.51015M3024060M1604160M60.751216M3324566M1804180M611216M3625072M2004200M811220M4225684M2204220M81.251220M4826396M2506250M101.251422M56275112M2806280M121.251624M64385128M141.51828M72385128M161.52232M80395140(3)活塞杆的结构形式活塞杆一般是有实心的杆、空心的杆之分，见下图。在空心的活塞杆的一头，用来焊接、还有热处理，要留出通气孔d2。ab图3.8 活塞杆a)实心活塞杆b)空心活塞杆(4)活塞杆的选材对于实心的活塞杆，一般是用35、45号钢的材质；对于空心的活塞杆，一般是用35、45号的无缝钢管材质。(5)活塞杆还有哪些技术参数1)杆要进行热处理：粗加工之后，硬度上要进行229285HB的调质处理，有时候要经过高频淬火处理，让硬度达到了HRC4555。2)杆MM跟d1的圆度的公差数要在9、10、11级的精度大小来定。3)杆MM的圆柱度公差数要定8级的精度大小。4)杆MM相对d1的径向跳动的公差数一般是 0.01mm。5)端面T的垂直度的公差数，是按7级的精度大小来定的。6)杆上面的螺纹，按 6级的精度大小来加工；如果这时的载荷不大，机械的振动也不大，要在7级或者8级的精度大小来定。7)杆上如果还有联接的销孔的话，这个孔径大小要按H11级大小来加工，这个孔的轴线跟杆轴线的之间的垂直度的公差是要按
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