25KN单柱液压机液压系统设计[1]【9张CAD图纸+PDF图】
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毕业设计说明书中文摘要单柱液压机液压系统设计摘 要 本文对液压传动发展和液压系统的工作原理作了一个详细说明，并对液压技术在锻压机械中的单柱液压机的液压系统进行了全面的设计和计算。首先对液压传动系统方案进行分析与比较，并确定设计方案并绘制系统原理图，其次对液压系统中液压泵、液压缸、活塞等主要参数进行计算、圆整及校核，并且绘制集成块单元回路图，然后确定调速阀、换向阀、溢流阀等各种液压元件及附件，最后根据各项数据绘制以集成块联接方式而成的系统装配图。液压传动作为一门比较成熟的技术，已广泛应用于农业机械、机械制造、汽车制造以及锻压等机械行业。并且液压传动拥有高压、导向性能好、方便的操作、速度快、大功率、高效率、低噪声、高度集成化等特点，各项要求方面的显著优势使得这门技术有着更加广阔的发展前景与市场需求。关键字 单柱液压机；液压系统；液压油缸毕业设计说明书外文摘要SUBJECT: The system design of 25KN Single ColumnHydraulic PressesABSTRACTAfter the phylogeny of the hydraulic drive and the working theory have been introduced in this paper, we have do a single column hydraulic presses which is a type application in Forging Presses. First,analysing and comparing the project of hydraulic drive and Confirming and drawing the system blueprint. Secondly,drawing a blueprint of the cell loop of the integration block and checking and normalizing the mainly parameter in the hydraulic system,then,confirming the different kinds of hydraulic component.Finally,designing how to rig out all the parts of the system and then draw a blueprint to reflect it.Hydraulic drive is a technique becoming mature, what has been applied in Manufacture, Engineering Machinery, Farm Machinery, Car Manufacturing, and Forging Presses etc. It has a advantage in actualize high pressure, high speed, hight-power, hight efficiency, low yawp, longevity and hight integration.Keywords: Single Column Hydraulic Presses; The Design of Hydraulic System; Hydraulic cylinder;目 录1 引言- 1 -1.1选题的目的和意义- 1 -1.2国内外发展概况及趋势- 1 -2 技术任务书- 2 -2.1设计的依据- 2 -2.2单注液压机的用途及使用范围- 2 -2.3设计所需主要技术参数- 2 -2.4主要工作原理- 3 -2.5关键问题极其解决办法- 4 -2.6调速方案的简单分析比较- 5 -3 液压机液压系统的设计说明书- 5 -3.1确定设计方案- 6 -3.1.1液压传动- 6 -3.1.2制定液压系统基本方案- 6 -3.2液压系统各液压元件的确定- 7 -3.2.1液压介质的选择- 7 -3.2.2拟定液压系统图- 8 -3.3液压系统主要参数计算- 9 -3.3.1选定系统工作压力- 9 -3.3.2液压缸主要参数的确定- 9 -3.3.3液压缸强度校核- 10 -3.3.4液压缸稳定性校核- 12 -3.4各种液压阀的选择与确定- 15 -3.4.1液压阀的作用- 15 -3.4.2液压阀的基本要求- 15 -3.4.3液压阀的选择- 15 -3.5液压泵站- 17 -3.5.1液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准- 17 -3.5.2液压泵- 18 -3.5.3电动机功率的确定- 20 -3.5.4液压管件的确定- 21 -3.5.5滤油器的选择- 21 -3.5.6油箱及其辅件的确定- 22 -3.6液压缸的设计- 25 -3.6.1液压缸的基本参数的确定- 25 -3.6.2液压缸主要零件的结构、材料及技术要求- 25 -3.6.3缸盖- 27 -3.6.4活塞- 28 -3.6.5活塞杆- 29 -3.6.6液压缸的排气装置- 31 -3.6.7液压缸安装联接部分的型式- 31 -4标准化审查报告- 32 -5小型单柱液压机使用说明书- 34 -5.1 用途- 34 -5.2主要技术参数- 35 -5.3主机结构- 35 -5.4操作试车- 35 -5.5安全操作规程- 35 -5.6维护保养- 36 -结论- 37 -参考文献- 38 -致谢- 39 -单柱液压机液压系统设计1 引言1.1选题的目的和意义本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。目前，中国液压机产业出现的问题中，如质量差工作效率低资源消耗大环境污染严重维修繁琐需高技术人员等等。所以，本次设计可以了解液压机的结构、特点以及工作原理。尽可能的使其便于操作，具有合理的刚度与强度，使其可靠不易损坏，具有良好的经济性，重量轻，制造维修方便，并且锻炼了我的自主设计能力。1.2国内外发展概况及趋势液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机防真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。2 技术任务书2.1设计的依据现今液压系统有着独特的优势。其有着重量轻，运动平稳，结构简单，操作方便，液压元件易于通用化，标准化，系列化的特点。液压传动可以用很小的功率控制速度、方向。其布局有很大灵活性，同体积重量比其他机械小得多。因此能构成其他方法难以组成的复杂系统。液压传动能实现低速大吨位运动。采用适当的节流技术可使用运动机构的速度十分平稳。但是液压系统也有着诸多难以解决的缺点，如漏油影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。液压系统发生故障不易检查和排除等等。本设计将进一步突出液压系统的各种优势，并对上述缺点进行了详细的分析解决。2.2单注液压机的用途及使用范围此单柱液压机，是一多功能的中小型液压机，适用于轴类零件、型材的校正和轴套类零件的压装。同时也能完成板材零件的弯曲、压印、套形、简单零件的拉伸等工艺动作，也可用于压制要求不很严格的粉末、塑料制品。此系列产品适用于机床、内燃机、轻纺机械、轴类、轴承、洗衣机、汽车电机、空调电机、电器、军工企业、三资企业装配流水线等行业使用。2.3设计所需主要技术参数液压机公称力25KN油液选用N32号抗磨液压油液压系统最大工作压力8MPa，工作压力为4MPa液压泵选用YB1-40型双联叶片泵压头下行速度45mm/s电动机功率为5.5Kw压头上行速度130mm/s骨块行程125mm2.4主要工作原理驱动机床工作台的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄往内的状态下，通过节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是由节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。如果将开停手柄方向转换成往外的状态下，压力管中的油液将经开停阀和回油管排回油箱，不输到液压缸中去，这时工作台就停止运动。图2-1单柱液压机液压系统图进油路液压泵1电磁换向阀2（左位）单向调速阀3液压油缸4上腔回油路液压油缸4下腔单向顺序阀5电磁换向阀2（右位）油箱72.5关键问题极其解决办法液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时应做到以下几点保证液压缸使用正确：（1）使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或受压状态下具有良好的纵向稳定性。（2）考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施。但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。（3）正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定们，只能在一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩，定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。（4) 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。2.6调速方案的简单分析比较制定调速方案，液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。（1）方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。而电磁换向阀的基本工作原理是通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向。当电磁铁断电时，滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置（脉冲式阀除外）。若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动。而且操作简单实用，所以本设计用电磁换向阀。（2）速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。节流阀的调节应该轻便、准确。在小流量调节时，如通流截面相对于阀心位移的变化率较小，则调节的精确性较高。调节节流阀的开口，便可调节执行元件运动速度的大小。调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，它适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。所以本设计选择调速阀作为速度控制阀。3 液压机液压系统的设计说明书3.1确定设计方案3.1.1液压传动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。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。（3)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、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。（4)辅助装置上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。3.1.2制定液压系统基本方案(1)确定液压执行元件的形式在本设计中,液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输出为推力和速度。我们选择活塞缸类中的单杆活塞液压缸，其特点是有效工作面极大，双向不对称。适用场为往返不对称的直线运动。(2)确定液压执行元件运动控制回路1）为了实现液压缸的进和退，我们选择电磁换向阀作为液压系统的方向控制阀。电磁换向阀的基本工作原理是通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向。当电磁铁断电时，滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置（脉冲式阀除外）。若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动。电磁换向阀在液压系统中的作用是用来实现液压油路的换向、顺序动作及卸荷等。由于电磁铁的推力有限，电磁换向阀应用在流量不大的液压系统中。2）为了实现其工进，选择调速阀作为速度控制阀。调速阀的工作原理：液压泵出口（即调速阀进口）压力，由溢流阀调整，基本上保持恒定。调速阀出口处的压力由活塞上的负载决定。所以当负载增大时，调速阀进出口压差将减小。调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，它适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。因此，在本设计中选择调速阀作为速度控制阀。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一般称为液压油（有部分液压介质已不含油成分）。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响。液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘温特性；油膜强度要高，具有较好的润滑性能；能抗氧化，稳定性好；腐蚀作用小，对涂料、密封材料等有良好的适应性；同时液压介质还应具有一定的消泡能力。选择液压介质时，除专用液压油外，首先是介质种类的选择。根据液压系统对介质是否有抗燃性的要求，决定选用矿油型液压油或抗燃型液压液。其次，应根据系统中所用液压泵的类型选用具有合适粘度的介质。最后，还应考虑使用条件等因素，如环境温度、工作压力、执行机构速度等。当工作温度在60以下，载荷较轻时，可选用机械油；工作温度超过60时，应选用汽轮机油或普通液压油。若设备在很低温度下启动时须选用低凝液压油见表3-1。根据以上对比分析以及液压机漏油等问题研究，本设计中单柱液压机液压系统的适合选用N32号普通液压油作为液压油用油以增加液压机工作的平稳性。表3-1普通液压油质量指标及应用名称N32号抗磨液压油N46号抗磨液压油N68号抗磨液压油N80号抗磨液压油N100号抗磨液压油N150号抗磨液压油N46K号抗磨液压油代号原牌号YB-N3220号YB-N4630号YB-N6840号YB-N8050号YB-N10060号YB-N15080号YB-N46K30Y号运动粘度/mm2s-14028.835.241.450.661.274.89011013516541.450.6501723273337434753576377832733粘度指数闪点(开口)/凝点/抗氧化安定性(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(四球PB)/N(叶片泵试验100h)/mg1000100100010010001001000100100010010001001000250应用适用于环境温度为-10+40的高压系统(适用工作压力大于21MPa)以及矿山、冶金、油田、港口等设备系统中注：1.尾注号K表示对镀银部件具有良好的抗腐蚀性能。2.YB-N46K原名为30号抗银液压油。3.2.2拟定液压系统图在这种单柱液压机上，实现了“工进快退停止”的动作循环。可以进行冲剪、弯曲、翻边、装配、冷挤、成型等多种加工工艺。下图为液压机液压系统图3-1。图3-1单柱液压机液压系统图进油路液压泵1电磁换向阀2（左位）单向调速阀3液压油缸4上腔回油路液压油缸4下腔单向顺序阀5电磁换向阀2（右位）油箱7表3-2单柱液压机液压系统的动作循环表动作名称信号来源电磁换向阀2的工作状态滑块工进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选定系统工作压力一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些。公称力为25KN的单柱液压机属小型液压机类型，一般情况下，载荷不会太高，参考资料机械设计手册，初步确定系统工作压力为4MPa。3.3.2液压缸主要参数的确定鉴于液压系统的最大工作压力P1=8MPa7MPa由参考文献1表5-2推荐初定d=0.7D取液压缸=0.9则此时活塞所受推力N由式 （3-1）=69.45cm2 （3-2）=9.38cm则d=0.7D=6.07cm参考文献2表37.5-8及表37.5-9对这些直径圆整成就近标准值时得：D=100mm d=70mm由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：cm2cm23.3.3液压缸强度校核液压缸的缸筒壁厚、活塞杆直径d和缸盖处固定螺栓直径在高压系统中必须进行强度校核。取：液压缸材料为45#钢，无缝钢管 活塞杆材料45#钢(1)壁厚强度校核根据参考文献机械设计手册37.5选择液压缸外径为121mm即液压缸壁厚=10.5mm对于本系统：为厚壁按壁筒计算： （3-3）式中，D为缸筒内径；Py为缸筒试验压力,当缸的额定压力Pn16Mpa时，取Py=1.5Pn；为缸筒材料的许用应力，为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取n=5。所以:Py =1.54=6MPa （3-4）式中N/mm2n =5则N/m2得mmmm故缸体壁厚强度满足。(2)液压缸内活塞杆直径校核活塞杆的直径d按下式进行校核 （3-5）式中，F为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力,则：mmd故活塞杆强度满足。(3)液压缸盖固定螺栓直径计算液压缸盖固定螺栓直径按下式计算： （3-6）式中，F为液压缸负载；Z为固定螺栓个数；K为螺纹拧紧系数；K=1.121.5，取K=1.3；MPa则：mm取ds=10mm3.3.4液压缸稳定性校核活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载Fk，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。Fk的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆稳定性的校核依下式进行： （3-7）式中，nk为安全系数，一般取nk=24，这里取nk=4。当活塞杆的细长比时 （3-8）当活塞杆的细长比时，且=20120时，则 （3-9）式中，l为安装长度，其值与安装方式有关，见表3-3，为活塞杆横截面最小回转半径，；为柔性系数，其值见表3-4；为由液压缸支承方式决定的末端系数，其值见表3-3；E为活塞杆材料的弹性模量，对钢取E=2.061011N/M2；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，具体数值均见表3-4。表3-3液压缸支承方式和末端系数2的值支承方式支承说明末端系数2一端自由一端固定1/4两端铰接1一端铰接一端固定2两端固定4表3-4f、a、1的值材料f108N/M21铸铁5.680锻铁2.5110软钢3.490硬钢4.985由此，根据实际设计的可得：N/M2； （3-10）而l125mm，取l=175mm则活塞杆稳定性按式： （3-11）进行校核。代入数据：N而 （3-12）式中，FW为活塞所受最大推力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=78.5cm2FW=81067.8510-3=6.28104N显然，FW所以，活塞杆稳定性满足。3.3.5 计算液压缸实际所需流量根据最终确定的液压缸的结构尺寸及其运动速度或转速，计算出液压缸实际所需流量，见表3-5。表35 液压缸实际所需流量工况活塞下行(工进)活塞上行(快退)运动速度10-2 m/sV = 4.5V = 13结构参数 10-3 m2/sA1 = 7.85A2 = 4.0流量 10-4 m3/sQ1 = 3.53Q2 = 5.21计算公式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是用来控制液压系统中油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，可以因为作用机制的不同，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，而方向阀则利用通流通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。3.4.2液压阀的基本要求液压系统中所用的液压阀，应满足如下要求：（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。3.4.3液压阀的选择(1)阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。(2)阀的型式，按安装和操作方式选择。本系统工作压力在4MPa左右，所以液压阀均选用中压阀。所选阀的规格型号见表3-6。表3-6单柱液压机液压阀名细表名称选用规格单向调速阀AQF3-E10B电磁溢流阀YDF3-E10B-B电磁换向阀34DF30-E10B-D单向顺序阀AXF3-E10B(3)液压泵站及其辅助装置在本设计中，我们将采用集成块的联接方式来进行液压系统的装配。其集成块单元回路图见图3-2；液压集成块由集成式液压元件构成。其有以下特点:1)液压系统结构紧凑，安装方便，装配周期短。2)若液压系统有变化，改变工况需要增减元件时，组装方便迅速。3)元件之间实现无管连接，消除了因油管、管接头等引起的泄漏、振动和噪声。4)整个系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。5)标准化、通用化和集成化程度高。6)缩短了管路，基本消除了漏油现象，提高了液压系统稳定性。7)如果要变更回路，只需要更换液压快即可，灵活性大，可实现系统标准化，便于成批生产。图3-2集成块单元回路图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)液压泵站的概述目前我国生产液压泵站的厂家很多，液压泵站的种类也繁多，但多数厂家根据用户的具体要求设计和制造，尚未完全系列化、标准化。现在只有液压泵站的油箱公称容量系列有国家标准。(2)液压泵站油箱公称容量系列（GB/T321-1980）表3-7油箱容量GB/T321-1980L3.5.2液压泵（1）液压泵的选择液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。液压泵的工作压力是指泵实际工作时的压力。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。1）液压泵工作压力的确定 （3-13）P1是液压缸的工作压力，对于本系统：MPa是泵到液压缸间总的管路损失。由系统图可见，从泵到液压缸之间串接有一个单向调节器速阀和一个电磁换向阀，取=0.6MPa液压泵工作压力为：PP=4.4+0.6=5MPa2)液压泵流量的确定 （3-14）由工况图看出，系统最大流量发生在快退工况，m3/s，泄漏系数K=1.2,求得液压泵流量:m2/s(37.8L/mm)选用YB1-40型双联叶片泵。双联叶片泵是在一个泵体内安装两个双作用叶片泵，用同一个传动轴驱动。安装大小不同的单泵，可以得到两种大小不同的流量，以适应液压系统各种不同速度的要求。双作用叶片泵的工作原理是泵由转子、定子、叶片、配油盘和端盖等件所组成。定子的内表双作用叶片泵的工作原理：面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线八个组成，且定子和转子是同心的。叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。在转子顺时针方向旋转的情况下，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区；在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区把它们隔开。这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称为平衡式叶片泵。(2)液压泵装置安装方式以及与电机的连接液压泵装置是指将电能转变为液压能所需要的设备、元件及其辅助元件。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地安装液压泵装置，是液压系统正常工作的重要保证，必须予以足够的重视。金属切削机床的液压站，多用定量或限压式变量叶片泵。变量叶片泵仅能卧式安装，而定量叶片泵，无论是单泵还是双联泵，都可以有立式和卧式两种安装方式。齿轮泵与柱塞泵一般为卧式安装。卧式安装的液压泵，其位置又可分为上置式与非上置式两种。上置式指液压泵装置安装在油箱上，立式安装的液压泵皆为上置式。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，液压泵必须牢固地紧固在箱盖或基础上，注意经常检查连接螺钉是否松动。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（齿轮泵、定量叶片泵、螺杆泵）安装在油液内。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。液压泵与电机之间的联轴器，一般用简单型弹性圈柱销联轴器或弹性圈柱销联轴器，其二者的共同特点是传递扭矩范围较大，转速较高，弹性好，能缓冲扭矩急剧变化引起的振动，能补偿轴位移。但在使用中应定期检查弹性圈，发现其损坏后及时更换。上述两种联轴器中，简单型弹性圈柱销联轴器的结构简单，装卸方便，使用寿命较长，比弹性圈柱销联轴器用得多些。应用上述二种联轴器时，一定要注意弹性圈材料必须用耐油橡胶。安装联轴器的技术要求是：1)半联轴器I尽量做主动件。2)半联轴器与电动机轴配合时采用配合，与其他轴端则采用低于的配合，否则应验算轮毂强度。3)最大同轴度偏差不大于0.1mm(上海机床厂经验数据)，轴线倾斜角不大于40。3.5.3电动机功率的确定注射机在整个动作循环中，系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个工作循环的需要，按较大功率段来确定电动机功率。由前面的计算已知泵的供油压力应为PP=5MPa，取泵的总效率p=0.65，泵的总驱动功率为 （3-15）Kw验算其他工况时，液压泵的驱动功率均小于此值。查产品样本，选用5.5Kw的电动机。3.5.4液压管件的确定(1)油管内径确定由于本系统并未对油管内油液的流速作出规定，因此在整个系统中只需保证各处的流量满足要求即可。初定泵吸油管处流速为1m/s，则由式计算得d=8mm，由于油管的管径不宜选得过大，以免使液压装置的结构庞大；但也不能选得过小，以免使管内液体流速加大，系统压力损失增加或产生振动和噪声，影响正常工作。在强度保证的情况下，管壁可尽量选得薄些。薄壁易于弯曲，规格较多，装接较易，采用它可减少管系接头数目，有助于解决系统泄漏问题。考虑到与各液压阀的连接，也为了尽量减少管路中油压的损失，故统一取油管内径为10mm。(2)管接头管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件，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、工艺性好等各项条件。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）都要慎审从事，以免影响整个液压系统的使用质量。3.5.5滤油器的选择(1)滤油器的作用及过滤精度滤油器在液压系统中，滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油中的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压元件使用寿命，保证液压系统的工作可靠性。一般认为75%以上液压系统故障是由于液压油的污染所造成的。因此滤油器对液压系统来说，是不可少的重要组成部分。滤油器的过滤精度用从液压油中过滤掉的杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗滤油器、普通滤油器、精密滤油器和特精滤油器四种，它们分别能滤去大于100m、10100m、510m和15m大小的杂质。液压系统压力越高，要求液压元件的滑动间隙越小，因些系统压力越高，要求的过滤精度也越高，其关系见表3-8：表3-8过滤精度与液压系统压力的关系系统类别一般液压系统伺服系统压力MPa773521颗粒大小m255025105滤油器按其滤心材料的过滤机制来分，有表面型滤油器、深度型滤油器和吸附型滤油器三种。(2)选用和安装滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件来选定其型号。选用滤油器时，要考虑下列几点：1)过滤精度应满足预定要求。2)能在较长时间内保持足够的通流能力。3)滤心具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。4)滤心抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。5)滤心清洗或更换简便。因此，滤油器应根据液压系统的技术要求，按过滤精度、通流能力、工作压力、油液粘度、工作温度等条件来选定其型号。在本设计中，选用网式滤油器，它具有结构简单、通油能力大、阻力小、易清洗等特点。网式滤油器属于粗滤油器，一般安装在液压泵的吸油路上，这种安装方式主要作用是保护液压泵。3.5.6油箱及其辅件的确定(1)油箱油箱在液压系统中除了储存油液外，还起着散发油液中的热量（在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量）、分离油液中的气泡、沉淀固体杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如空气滤清器及液位计等。1)油箱的设计要点设计油箱时应考虑如下几点：a.油箱必须有足够大的容积。以满足散热要求，停车时能容纳液压系统中所有的油；而工作时又保持适当的油位要求等。b.吸油管及回油管应插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空气；回油管飞溅产生气泡。管口一般与油箱底、箱壁的距离不小于管径的3倍。吸油管应安装80或100m的网式或线隙式滤油器，安装位置要便于装卸或清洗滤油器。回油管口斜切45角并面向箱壁，以防回油冲击油箱底部的沉积物。c.吸油管和回油管的距离尽可能远一点，中间要设置隔板，使油液在油箱中流动速度缓慢一点，时间长一些，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。d.为了保持油液清洁，油箱应有密封的顶盖，顶盖上应设有带滤油网的注油口及带空气滤清器的通气孔，注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成。为了便于放掉油，油箱底应有一定倾斜度，最低处设放油阀。e.箱壁上应考虑安装液面指示器、冷却器。加热器及温度计等位置。f.油箱也可以设计成完全密封的充压式油箱，用以改善液压的吸油状况。一般充气压力为0.070.1MPa。根据以上六点设计要点以及对照本设计的需要，绘制油箱简图3-3：图3-3油箱简图2)油箱容量的确定初始设计时，先按经验确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。经验公式为：m3 （3-4）式中，液压泵每分钟排出压力油的容积m3经验系数，见表3-9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12245761210在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。由此初定油箱容积取为200L，其结构参数如表3-10：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 153)确定油箱的有效容积按经验公式（3-4）来初步确定油箱的有效容积：已知所选泵的总流量37.8L/min，这样，液压泵每分钟排出压力油的体积37.8L。参照表3-9，取=5，算得有效容积为：V=537.8=189L(2)空气滤清器一般在油箱盖上应设置空气滤清器，它包括空气滤清装置和注油过滤网。在此，我们选择EF2-32型空气滤清器，其技术性能见表3-11：表3-11 EF2-32型空气滤清器技术性能表规格EF2-32加油流量L/min14空气流量L/min100油过滤面积cm2120螺钉（四只均布）mmM410空气过滤精度mm0279油过滤精度125m（120目/英寸）(3)油标在油箱侧壁上一般应设置油标，以此作为油箱中油位的指示器。考虑到控制油箱温度的重要性，选择YWZ型带温度计的液位指示器。3.6液压缸的设计3.6.1液压缸的基本参数的确定在上节中，我们已经对液压执行元件即液压缸的基本参数作过计算并校核，其各参数见表3-12：表3-12液压缸的基本参数缸径Dmm100活塞杆直径dmm70最大行程Lmm125缸体壁厚mm20.5公称力FKN1253.6.2液压缸主要零件的结构、材料及技术要求(1)缸体1)缸体端部联接结构缸体端部的联接结构见表3-13：表3-13缸体端部联接型式连接方式特点焊接结构简单，尺寸小，重量轻，使广泛缸体焊后可能变形，且内径不易加工。主要用于柱塞式液压缸螺纹联接径向尺寸小，重量较轻，使用广泛缸体外径需加工，且应与内径同轴；装卸需专用工具；安装时应防止密封圈扭曲法兰联接结构较简单，易加工，易装卸，使用广泛径向尺寸较大，重量比螺纹联接的大。非焊接式法兰的缸体端部镦粗拉杆联接结构通用性好。缸体加工容易，装卸方便，应用较广注：1.对于固定机械，若尺寸与重量没有特殊要求时，建议采用法兰联接或拉杆联接。2.对于活动机械，若尺寸和重量有特殊要求时，推荐采用外螺纹联接或外半环联接。2)缸体的材料液压缸缸体的常用材料为20、35、45号无缝钢管。因20号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需焊接时，则应采用焊接性能较好的35号钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45号钢，并应调质到241285HB。缸体毛坯也可采用锻钢、铸钢或铸铁件。铸钢可采用ZG35B等材料，铸铁可采用HT200HT350间的几个牌号或球墨铸铁。特殊情况下，可采用铝合金等材料。3)缸体的技术要求（图3-4和图3-5）a 缸体内径采用H8、H9配合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈密封时，为0.10.4m，当活塞用活塞环密封时，为0.20.4m。且均需珩磨。b 缸体内径AL（图3-4）的圆度公差值可按9、10或11级精度选取，圆柱度公差值应按8级精度选取。c 缸体端面T（图3-4）的垂直度公差值可按7级精度选取。图3-4缸体d 当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为6级精度的公制螺纹。e 当缸体带有耳环或销轴（图3-5）时，孔径D1或轴径d2的中心线对缸体内孔轴线的垂直度公差值应按9级精度选取。图3-5耳环型、销轴型缸体f 为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为3040m的铬层，镀后进行珩磨或抛光。3.6.3缸盖(1)缸盖的材料液压缸的缸盖可选用35、45号锻钢或ZG35、ZG45铸钢或HT200、HT300、HT350铸铁等材料。(2)缸盖的技术要求（图3-6）1)直径d（基本尺寸同缸径）、D2（活塞杆的缓冲孔）、D3（基本尺寸同活塞杆密封圈外径）的圆柱度公差值，应按9、10或者11级精度选取。图3-6缸盖2)D2、D3与d的同轴度公差值为0.03mm。3)端面A、B与直径d轴心线的垂直度公差值，应按7级精度选取。4)导向孔的表面粗造度为1.25m。3.6.4活塞(1) 活塞与活塞杆的联接型式见表3-14：表3-14活塞杆联接型式联接方式备注整体联接用于工作压力较大，而活塞直径又较小的情况螺纹联接常用的联接方式半环联接用于工作压力、机械振动较大的情况注：详细资料见参考文献2鉴于本设计为小型液压机，所以采用整体联接的方式。(2)活塞与缸体的密封活塞与缸体的密封结构，随工作压力、环境温度、介质等条件的不同而不同。本设计采用O型密封圈，它的特点为密封性能好，摩擦系数小；安装空间小,广泛用于固定密封和运动密封.(3)活塞的材料液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁、灰铸铁（HT300、HT350）、钢（有的在外径上套有尼龙66、尼龙1010或夹布酚醛塑料的耐磨环）及铝合金等。(4)活塞的技术要求（图3-7）1)活塞外径AL对内孔D1的径向跳动公差值，按7、8级精度选取。2)端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。3)外径AL的圆柱度公差值，按9、10或11级精度选取。图3-7活塞3.6.5活塞杆(1)活塞杆端部结构见表3-15：表3-15活塞杆端部结构结构形式外螺纹内螺纹单耳环结构简图结构形式双耳环半球铰单耳环球头结构简图结构形式销轴柱销结构简图结构形式锥销法兰结构简图(2)端部尺寸1)端部为螺纹联接时，其尺寸见表3-16：表3-16液压缸活塞杆螺纹尺寸系列直径与螺距螺纹长A直径与螺距螺纹长A直径与螺距螺纹长Akkt短型长型kkt短型长型kkt短型长型M30.3569M221.53044M1103112M40.5812M2423248M1254125M40.7*812M2723654M1404140M50.51015M3024060M1604160M60.751216M3324566M1804180M61*1216M3625072M2004200M811220M4225684M2204220M81.25*1220M4826396M2506250M101.251422M56275112M2806280M121.251624M64385128M141.51828M72385128M161.52232M80395140M181.52536M903106140(3)活塞杆结构活塞杆有实心杆和空心杆两种，见图（3-8）。空心活塞杆的一端，要留出焊接和热处理时用的通气孔d2。ab图3-8活塞杆a)实心活塞杆b)空心活塞杆(4)活塞杆材料实心活塞杆材料为35、45号钢；空心活塞杆材料为35、45号无缝钢管。(5)活塞杆的技术要求1)活塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为229285HB，必要时，再经高频淬火，硬度达HRC4555。2)活塞杆MM和d1的圆度公差值，按9、10或11级精度选取。3)活塞杆MM的圆柱度公差值，应按8级精度选取。4)活塞杆MM对d1的径向跳动公差值，应为0.01mm。5)端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选取。6)活塞杆上的螺纹，一般应按6级精度加工；如载荷较小，机械振动也较小时，允许按7级或8级精度制造。7)活塞杆上若有联接销孔时，该孔径应按H11级加工，该孔轴线与活塞杆轴线的垂直度公差值，按6级精度选取。8)活塞杆上工作表面的粗糙度为0.63m，必要时，可以镀铬，镀层厚度为0.05mm，镀后抛光。3.6.6液压缸的排气装置排气塞（阀）用于排除液压缸内的空气，使其工作稳定。通常将排气塞（阀）安装在液压缸的端部，双作用液压缸应安装两个排气塞（阀）。本设计采用的排气塞（阀）的结构见图（3-9）。图3-9排气阀结构图3.6.7液压缸安装联接部分的型式（1）液压缸进出油口的联接液压缸进出油口接头采用螺纹联接（见图3-10及图3-11）。图3-10进油口螺纹联接图3-11出油口螺纹联接（2）液压缸的安装方式液压缸的安装方式选用外螺纹法兰式安装（见图3-12）。图3-12外螺纹法兰式安装方式4 标准化审查报告本设计进行标准化审查如下：执行标准JB/T 9958.1 1999单柱液压机 型式与基本参数(1)范围1)本标准规定了单柱液压机的型式和基本参数。 2)本标准适用于校正压装、拉伸以及一般用途的中、小型 柱液压机。 (2)引用标准 GB/T 158 1996 机床工作台T 形槽和相应螺栓 JB/T 3843 1999 液压机 紧固模具用槽、孔的分布形式与尺寸 (3)设计图样及文件符合以下标准和有关规定：1）产品的图样完整、统一、表达准确清楚、图样清楚。符合GB4440-84、GB-83机械制图的规定。2)产品图样公差与配合的选择与标准符合GB/T1800、3-1998的规定。3）产品图样的编号符合JB/T5054.5-2000中华人民共和国机械行业标准产品图样及设计的完整性。4）图纸的标题栏与明细栏符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的规定。5）产品图样粗糙度的标注符合GB131-83表面特征代号及注法的规定。6）产品的技术文件名称、术语符合ZB/TJ01和0351-90产品图样及设计文件术语及有关标准的规定。7)量和单位符合GB3100GB3102-93的规定。8)技术文件的完整性符合JB/T5054.5-2000产品图样及技术文件完整性的规定及农机部门的有关具体要求。(4)单柱液压机的基本参数应符合表4-1 的规定。表4-1单柱液压机基本参数5 小型单柱液压机使用说明书5.1 用途(1)本机是一台小型单注液压机，主要用于适用于轴类零件、型材的校正和轴套类零件的压装。同时也能完成板材零件的弯曲、压印、套形、简单零件的拉伸等工艺动作，也可用于压制要求不很严格的粉末、塑料制品。(2）产品执行标准：JB/T 9958.1 1999单柱液压机 型式与基本参数 (3）使用环境条
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