毕业论文（设计）液压拉床液压系统设计

1、液压拉床液压系统设计摘要：液压拉床是一种拥有精度高、工作平稳、大范围内能实现无级调速等优点的机床，虽然 拉刀的机构复杂、成本高，但是其加工效率高、加工精度高而且有较细的表面粗糙度，基于此优点 液压拉床在机械加工中占有相当重要地位，由于液压传动的诸多有点本文主要针对液压拉穿的液压 系统经行设计。本文首先通过液压拉床已定的切削力和进给速度，计算出了拉床运动各个阶段的负载；然后通 过最大负载和工作压力对液压缸的尺寸经行计算，并且通过强度校验公式验证了液压缸的尺寸设计 符合要求，用autocad软件对液压缸进行绘制；根据系统要求和液压调速方案设计液压原理图，最 后通过系统最大流量计算出液压油箱的相关尺

2、寸，并用sol idworks进行液压油站的建模。关键词： 拉床； 液压传动系统；sol idworks;液压泵； 液压缸design of hydraulic system used in the broaching machinemajor: mechanical design manufacturing and automationstudent:wuqingqiguide teacher: professor hou liabstract： broaching machine is mainly used for through hole, plane and the forming

3、surface. although the broach complicated mechanism, cost is high, but its high machining efficiency, high machining accuracy and surface roughness are smaller, so it occupies an important position in machining. the cutting force when broaching broacher is very large, so it is usually driven by hydra

4、ulic pressure with all the advantages of the hydraulic transmission such as: steady work; within a wide range of stepless speed regulation, but also the advantages of speed in operation, the hydraulic system used in the broaching machine makes,it more reflects the higher value.this paper not only in

5、troduces the hydraulic drive system, composition and detailed parameters for the calculation of hydraulic broaching machine drive, system design, tank design, pipeline design and construction, and make it,meet the requirements of the processing parts.keywords: broaching machine; hydraulic system; hy

6、draulic pump; hydraulic cylinder中文摘要i英文摘要ii第1章绪论11.1所属领域及发展情况11.2液压技术及其影响1.4课题研究的目的和意义241.3液压技术的国内外研究现状分析1.5课题的研究内容1.6本章小结5第2章液压传动的原理以及优缺点62.2液压传动的工作原理以及组成62.2.1液压传动的工作原理2.2.2液压传动的组成62.3液压传动的优缺点72.3.1液压传动的优点72.3.2液压传动的缺点82.4本章小结8第3章负载一工况分析93.1工况分析93.2.1初定工作载荷93.2.2动力参数分析93.2.3绘制工况图103.3本章小结11第4章 确定液

7、压缸的主要参数124.1工作压力的确定124.2计算液压缸尺寸124.2.1确定定位液压缸的尺寸124.2.2缸的壁厚和外径计算和校核144.2.3活塞缸的稳定性校核144.2.4液压缸进油口尺寸154.2.5 液压缸的密封164.3本章小结16第5章液压系统图的拟定175.1基本方案的拟定175.2液压系统图的绘制185.3本章小结18第6章液压系统元件的计算与选择196.1泵的排量19206.2电机功率的计算6.3蓄能器的选择206.4管路的选择216.4.1管路内径计算216.4.2 管道壁厚226.4.3对液压系统额热分析及其计算226.5其他元件的选择246.6油箱设计256.5本章

8、小结26第7章液压系统中的振动和噪声277.1液压系中的振动和噪声来源277.2降低液压系统中振动和噪声的措施287.3本章小结29结论30致谢31参考文献321.1所属领域及发展情况液压技术包括传动控制和检测在内，随着近五十年的科技迅速发展，己经成为对现代 机械装备的技术进步有着巨大影响的基础技术和基础学科;发展初期液压技术只是作为 一种控制手段，但是伴随着近计算机技术、电子技术、信息技术等先进技术二十年来的 迅速发展，液压技术不仅仅是一种控制手段，更多的时候是用于连接微电子技术和大功 率控制对象，现在液压技术已经成为现代工业控制领域中重要的.不可缺少的环节和手 段。例如,在国外液压技术应用

9、在超过百分之九十的数控加工中心和百分之九十五以上 的牛产线中。现在在世界范围内都将液压技术的高低视为衡量国家工业水平的标准，各 机械先进国家如美国日本德国等都对液压技术的发展给予了高度重视。人们最开始运用液压技术是在机床上，后来逐步发展用于军事，然后转入工业。六十年 代后,随着科技的进步空间技术、原子能、电子技术等诸方面的发展，液压有了更广泛的 应用：如在冶金工业中的高炉加料机、实现转炉的倾动、完成电炉的旋转等都运用了液 压技术；一些工程机械也大量运用了液压技术如挖掘机、装载机、推土机、起重机、吊 车等;农业中一些机械如拖拉机、收割机;轮船上的液压舵、消摆设置、水轮机和汽轮机 的调节装置与汽车

10、行业的变速装置、高空作业装置也广泛的用到了液压技术。这些机械 的逐渐出现都是液压发展逐渐转为成熟的标志。随着人们科技进步液压技术也取得重大发展,在液压技术进步的同事人们在比例控制. 伺服控制.数字控制和机电一体化也取得许多重大成果。1.2液压技术及其影响一些国际高尖端产品向自动化、高精度、高效率、高速度、小型化、轻量化方向发展 都运用到了液压技术，液压技术的高低己经成为世界发达国家工业水平的代表。液压气动设备现在被广泛应用；他们结合气动驱动器的优点与液压设备。由于它的诸 多优点，与液体工作介质液压设备（矿物润滑油通常）是目前广泛使用在许多金属切削 机床。液压传动的主要优点是具有高的力和功率的缓

11、解由紧凑和轻便的机制手段获得。 相对较低的惯性力和力矩作用在液压机构。这是很容易获得的速度和进给速度无级调 节，这是高效运行至关重要。液压驱动器还提供平滑的运动，增加刀具的寿命，有吋可 以更高的速度和进给率的使用。在各类液压机床中如车、铳、刨、磨、钻机床，液压技术主要有如下优点：1、液压技 术在较宽范围内进行无级调速2、液压技术具有良好的平稳性换向及换接性能3、液压 技术用以实现工作循环变得容易，一些完成工件及刀具的夹紧、控制进给速度和驱动主 轴作业的机床也人量应用液压完成，尽管随着科技进步电伺服系统人量应用到现代数控 机床、加工中心等先进制造设备中，但采用液压传动与控制仍然是现代金属切削机床

12、自 动化的重要途径。在一些压力加工设备中如锻造机、液压机、折弯机、压力机、起重机、 剪切机等都用到了液压技术，都主要利用了液压传动的优势如传递力较大、便于压力调 节控制和过载保护的特点，完成下料、加工成形等作业。一些工业机械生产作业环境极 为恶劣，温度高、粉尘多、湿度大、有腐蚀性气体、振动噪声大如铸造、锻压、焊接、 热处理等机器设备。因此要求机器要有良好的稳定性、适应性、可靠性和维护方便等特 点。在造型机及浇铸机、焊接机、淬火机等铸造、焊接及热处理机器设备中用到液压技 术使得无级调速和远距离遥控作业变的容易，例如一些进行造型工作和铸型输送与浇 铸、高温零件抓取等作业都可以代替人工,从而减轻劳动

13、者劳动强度、避免和减少热辐 射和有害气体对人身的侵袭并提高生产率。1-3液压技术的国内外研究现状分析液压技术第一次应用在工业上是在英国，1795年以一台水压机诞生标志的液压工业发 展开始，1905年水压机的传动介质换成液压油使其性能得到了进一步的提高改善，从此 液压技术得到了世界范围的关注，得到了迅猛的发展。在1914年世界人战后液压传动得到了广泛的应用，尤其是1920年以后，发展速度迅 猛。国内外机械加工的发展趋势是不断发展新技术并提高自动化程度，从而提高加工效 率及加工质量。自动化程度的高低对加工效率和加工质量起着重要的作用，由于液压传 动所借助的管道连接可以方便灵活的布置传动机构，体积小

14、，重量轻，单位输出功率大; 传动平稳，惯性小，响应速度高；可方便的实现无极调速，口调速范围大；而口液压元 件属于标准化、系列化、通用化的产品，操作简单、安全方便易于实现自动化。因此， 液压在自动化中扮演着非常重要的角色。20世纪50年代我国也开始了液压工业，最早将液压元件运用在机床和锻压设备中。多 工位平面拉床是高效率、高精度的专用加工设备，其液压系统的设计及优化直接影响铳 床的加工精度。随着液压工业的发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越垂要的作用。 由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。由于液压传动 往往用于转动和直线运动，是机床的主要部分。因此，对专用铳床其液压

15、系统的设计尤 为重要。目前,我国机械工业在大力研发、开发新的液压产品的同吋也在认真学习消化、推广 引进国外的先进液压技术，加强产品质量的可靠性和新技术应用的研究,合理调整产品 的结构积极采用国际标准,合理调整产品的结构，一些过久的与国家标准不符合的液压 产品将逐步淘汰。由此可见，随着科学技术的迅猛发展，液压技术将得到进一步的发展, 并在各种机械设备上的运用将更加广泛。目前国内状况液压水平偏低但是对液压机的需求很大，国内生产液压机成本高产量小 供不应求。、只有大型国有企业和经济实力很雄厚的企业才有能力购买适用，而许多中、 小型企业没有能力购买到所需的数控压力机，有关数据统计，在八五期间国内对数控

16、 压力机的年需求量会不断上升。引进外国设备不仅价格昂贵，而口还要受到外汇使用上 等国际的限制，所以提升国内液压工业水平迫在眉睫。一些高科技成果，如:计算机技术、数控技术、微电子技术、可靠性以及新工艺新材料 技术在液压系统中得到了广泛的应用，使得传统液压技术有了新的发展，也使产品的质 量、水平有显著的提高。尽管如此，液压技术在21世纪并不可能有新的突破，应当主要 依靠现有技术进行改进和扩展,从而使其应用领域不断扩人来满足未来的要求。液压技 术的未来发展方向会集中在以下几方面。能量损耗的减少，充分利用能量,在液压系统能 量转换机械能转换为液压压力动能过程中，总不可避免存在能量损耗。必须解决以下问

17、题来减少能量的损耗:减少元件和系统的内部压力额损失,从而减少功率损失;节流损失 要尽量减少或消除，尽量减少非安全需要的溢流量；多采用静压技术和新型密封材料，减 少摩擦损失;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冋路。如今计算机技术、网络技术通信技术等现代信息化技术都正在潜移默化的影响改变人 类的生活。随着人类科学技术的迅速发展，这些信息化技术也随之进步，为今后制造业 的发展指明了发展方向，提高新产品开发效率同时也为为远程共享数字化设计资源奠定 了基础。这一点已经引起了世界学术界的广泛关注，目前世界各国的科研学者都在进行 信息化技术的改革，这点已经成为世界科研界的焦点。目前

18、在国内液压工业应用领域依 i口存在不小的问题，在中小型企业表现的问题尤为突岀。14课题研究的目的和意义在所有机械设备中液压机床是高精度、高效率的机床，优化改造合理的液压传动系统 能够大幅度提高液压拉床的精度。液压工业在世界范围内发展迅猛，液压技术在各种机 械中发挥着不可替代的重要作用。因为液压传动往往用于转动和直线运动，是机床的核 心部分。因此,对专用拉床其液压系统的设计尤为重要。加工机主要用于通孔，平面和 成形面。虽然拉刀机构复杂，成本高，但其加工效率高，加工精度高，表面粗糙度较小, 所以在加工的一个重要的位置。切削力当拉床还非常大，所以通常采用液压驱动。所有 的液压传动的优点：稳定的工作；

19、在很宽的范围内实现无级调速，而且调速运行的优点, 用于拉床液压系统使它更体现了更高的价值。本文介绍了液压系统，对液压拉床的驱动，系统设计，计算槽的设计结构和具体参数, 管道的设计和施工，并使其满足零件的加工要求。1.5课题的研究内容简单分析液压传动特点以及国内外应用情况近期发展等，明确冲床液压系统的工作机 理和分类，分析液压系统工作的几个形成，计算液压系统的主要参数，拟定液压原理图, 并对其进行总结。其中包括：(1) 分析现有液压拉床液压系统的组成和工作原理；(2) 设计拉床液压系统原理图；(3) 设计液压缸的具体尺寸；(4) 绘制液压缸的零件图；(5) 绘制液压油站三维建模图；1.6本章小结

20、本章介绍了液压传动的工作原理及其组成，分析了液压传动和比传统传动方式的优缺 点，最后介绍了下液压系统在国内外的发展背景和选题意义。第2章液压传动的原理以及优缺点2,2液压传动的工作原理以及组成2.2.1液压传动的工作原理液压系统的工作原理，液压泵是整个液压系统的动力来源，全部过程运用到了两次能 量的转化，首先液压泵将的机械能转换为液体的压力能，并且凭借液体介质来传递压力 能的变化从而实现能量的传递，在经过各种控制(方向、流量等)阀和管路的传递，最终 借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而工作机构的驱动, 实现直线往复运动或者回转运动。其中负责传递能力的介质液体称为工作

21、介质，相比与 传统机械传动液压油的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。2.2.2液压传动的组成液压传动系统主要由一下儿个部分组成：(1) 动力元件，也就是就是液压泵，液压泵为液压系统提供压力油，他是液压系统的动力 之源，是将原动机的机械能转换为液体介质的压力动能(表现为压力、流量)(2) 执行元件，是指液压马达或者液压缸，他的职能是将液体的压力动能转换为机械能而 对外做功，液压马达将液体压力能转换为机械能后则可完成回转运动，液压缸则可以驱 动工作机构实现往复直线运动(或摆动)，o(3) 控制调节元件，例如各类阀，这些调节元件的功能是控制和调节液压系统中液体的流 量、压力和方向从

22、而达到预定的指标,用以保证执行元件能按照人们预定的要求进行工 作。(4) 辅助元件,有众多例如有油箱、冷却器、管路及接头、滤油器、压力表等等。它们的 作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。(5) 工作介质，就是传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质(传动液体)来 实现运动和动力传递的，另外液压油的作用还可以对液压元件中相互运动的零件起到润 滑的作用。2.3液压传动的优缺点2.3.1液压传动的优点(1) 传动平稳在液压传动装置中，由于液压油液的压缩量非常小，在通常压力的情况下液压油液可 以认为是不可压缩的，可以依靠着油液的连续流动进行进行传动从而达到能量传递的目 的。同吋油

23、液有吸振能力，在油路中安装设置液压缓冲装置可以保证系统的传动平稳，因 此不像传统机械机构因为加工和装配误差会引起撞击扌ii震动，因为液压传动有运行平稳 的特点，有利于实现频繁的换向；因此在要求传动平稳的机械上液压传递应用的最为广 泛，例如说磨床几乎全都采用了液压传动系统。(2) 质量轻体积小(3) 承载能力大液压传动相比于传统机械传递电气传动有着易于获得很大的扭矩和力的特点，因此液 压传动广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机、万吨水压机等要求人转矩的机 械上。(4) 容易实现无级调速在液压传动中，实现无级凋速只需要调节液体的流量就能够完成,并口凋速范围很大, 可以达到2000:1,使得获

24、得极低的速度变得容易。(5) 易于实现过载保护在液压系统中有很多保护元件提供了相当多的安全保护措施，能够自动防止过载，避 免事故的发生。(6) 液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作的介质，使液压传动装置在工作的过程中能够自动润滑，增 长元件的使用寿命。(7) 容易实现复杂的动作液压传动比传统传动灵活很多，各种复杂的机械动作用液压传动加工比较容易，例如 仿形数控车床的液压仿形刀架、数控铳床的液压工作台，可以加工出不规则形状的零件。(8) 简化机构采用液压传动可以减轻机械重量并ii很人程度上简化机械结构,从而减少了机械零部 件的数目。(9) 便于实现自动化加上电气装置的配合，可以很容易实现复

25、杂的自动工作循环，在液压系统中，液体的压 力、流量和方向都是非常容易控制的。目前,在组合机床和自动线上液压传动都得到很 广泛二等运用。2.3.2液压传动的缺点(1) 液压元件制造精度要求高液压的元件相比与传统元件加工的技术要求比较高，并口装配困难，因此使用维护价 格比较贵。(2) 实现定比传动困难在液压系统中液压油液负责传递能量的功能，因此在相对运动传递的过程中表面间不 可避免的要有泄漏，同吋油液也并不是绝对不可压缩的。因此不适用于齿轮和螺纹加工 机床的传动系统在传动比要求严格的场合。(3) 液压油液受温度的影响随着温度的变化液压油的粘度也将改变，所以液压系统不宜在高温或者低温的环境下 工作。

26、(4) 不适宜远距离输送动力因为采用油管传输压力油，压力损失比较大,所以不宜远距离输送动力。(5) 油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声等，使系统的工作性能受到影响。(6) 液压油液易受到污染而受到污染后，会影响整个系统工作的可靠性。(7) 发生故障检查和排除较为困难。2.4本章小结本章液压传动系统的工作原理经行分析，并且简单剖析了液压传动的优缺点。第3章负载一工况分析3.1工况分析3.2.1初定工作载荷查找相关资料，初定设备工作件总重20000n,最大切削力130000n,行程500mm, 速度 200mm/so3.2.2动力参数分析分析液压系统工作时液压缸

27、的几个阶段，计算液压缸在各个阶段工况负载和驱动力，液 压缸取机械效率 = 0.95启动阶段的负载液压缸由于有惯性，启动阶段从静止到快速的启动时间很短，所以以加速过程进行 运算计算，摩擦力近似等于静摩擦，但摩擦阻力仍按静止摩擦阻力考虑。启动阶段负载 由三种负载决定：静摩擦阻力、惯性阻力和密封产生的阻力，因此启动阶段的负载：f厂 fj + 化 + 几（3-2-1）式中耳一静摩擦阻力，计算时，其摩擦系数可取0.2：行一惯性阻力，可忽略不计；你一密封产生的阻力，可忽略不计；所以 f厂 fj + 厲 + fm =0.2 x 20000；进而得：f厂4000n则驱动力：4210.5n快速阶段的负载快速阶段

28、的负载由两种负载决定：动摩擦阻力和密封产生的阻力，因此启动阶段 的负载：珂=f加（3-2-2）式中f伽一动摩擦阻力，取其摩擦系数为0.1；你一密封阻力，可忽略不计，；因此：许=20000nx0.1=2000n则驱动力：2105.3n工进阶段的负载f犷心+心+你（323）式中f伽一动摩擦阻力，取其摩擦系数为0.1；巧八一切削力；已知130000n；你一密封阻力，可忽略不计；所以:5 = fdm + + =0.1 x20000+130000故 ifgzooo+hooootszooon则驱动力：138947.4n3.2.3绘制工况图分析液压缸几个运动行程：工作启动，启动加速，工作，工作制动，返冋启动

29、，启动 加速，返冋，返冋制动这几个运动状态，根据运动情况拟制工况图及其功率图液压缸工况图f时同功率图图3. 2液压缸工况图3.3本章小结本章主要对油液缸儿个工作状态经行分析计算，并初步绘制工况图为后面计算坐下铺第4章确定液压缸的主要参数4.1工作压力的确定由于油缸在工作过程中工进时受到的力也就是负载最大，在其他过程中负载都不太 高，参考表2和表3,粗选液压缸的工作压力p二20mpa。表4.1按负载选择工作压力负载/km<5510102020303050>50工作压力/mpa<0. 811522. 533445>二5表4.1.2各种机械常用的系统压力机械类 型机 床农业机

30、械 小型工程机械建筑机械 液压凿岩机液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械磨床组合机床龙门刨 床拉床工作压力/mpa0.旷23528旷10101820324.2计算液压缸尺寸4.2.1确定定位液压缸的尺寸(1) 液压缸的有效面积a如下图所示a3缸的有效面积和活塞直径，可根据受力的平衡关系式得出单活塞杆液压缸经查阅资料公式如下:138947.420x10°6947.4mm2液压缸的内经为:根据相关要求，取标准值d= 100mm（2）活塞杆直径当活塞杆受拉时，一般选取d/d=0.3-0.5,压力高的（如拉床）取小值，压力低的（如 精加工机床）取大值。这是因为低压系统的液压缸直径较小

31、，比值取大值，免致活塞杆直径太小当活塞杆受压吋，为保证活塞杆工作的稳定性，d/d比值应该比较大，一般取得比值 在0.5-0.7o最后液压缸直径d和活塞杆直径d应按照国家标准取值。表4.2°和°的关系工作压力p/mpa<1012.5 20>20速度比°1. 331.46； 22表42.1和d的关系1. 151.251.331.462d0.36d0.4500.5d0.56d0.71d根据系统压力为20mpa,所以选择速比为2o 再根据速度比卩选取d和d的关系：d = 0jdd = 0.7 id 二0.71x93二66mm根据相关要求，取标准值d二70mm。

32、(3) 根据资料液压缸径和液压缸杆径取标准值后的有效面积为:经查阅资料公式无杆腔的有效面积为：x1002 =7850mm2经查阅资料公式活塞杆的截面积为:3.14x702=3846.5mm2a2= £ a. =7850-3846.5=4003.5mm24.2.2缸的壁厚和外径计算和校核经查阅资料公式壁厚参照材料力学第二强度理论计算公式:(4-2-1)其中 p论二 1. 5p=30mpa采用45#钢无缝钢管调质处理，屈服强度氐二353mpa.取安全系数n二4,则o = = 25mpan 4缶w衍+ 0.4戶 in 160 r 188.25 + 0.4x15 in所以 s> 1=x

33、 j1 = 13.61mm2 <t-1.3p2 v 88.25-1.3x15取二15mm.则外径 di二d+25 二130nnn4.2.3活塞缸的稳定性校核活塞杠的行程l=500mm,活塞杠稳定性校核公式是f5止,其中nk=2.活塞杠直径为nkd二100mm,材料为优质45号碳钢，属于中碳钢，实验常数f(. = 490mpa, a = 一!一, m=85,c5000则:(4-2-2)采用（戈登-金兰公式）fk =.a j、。1 + _（汀 n k来计算进行校核。f a 490x-xl002则fk = n i =j= 2.77x106/v、ci /1、>4/“21+ -(-)- 1

34、+x(22)2n k5000厂 fk 2.77x106“6 7fk =- = 1.39x106n5 2而f = 138947.4n < fk =1.39xl05n故，该活塞杠稳定性很好。4.2.4液压缸进油口尺寸表4. 2.3 25mpa类别单出杆双作用油缸螺纹连接油口安装尺寸（iso 8137-1986）缸径d (mm)ecee(mm)50m22x1.51263-80m27x216100-125m33x220140-200m42x225250-320m50x232400-500m50x238液压油口应放置于液压缸两端靠近极限的位置，正常至于液压缸缸筒或前后盖上。 液压缸油口尺寸的主要参

35、数根据油管直径。而油管的直径根据参数资料应保证油液流速 在24.5m/s之内，这个数值范围内可以减少压力损失、提高效率、减轻震动和噪咅， 液压缸油口连接方式有很多方式：螺纹连接，法兰连接等，本液压缸油口选用螺纹连接。该液压缸是最高工作压力为20mpa的单活塞杆液压缸，有经查表选用连接螺纹尺 寸为m33x2o4.2.5液压缸的密封油缸密封可以防止液压缸的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。油缸密封质量的优劣 势会直接影响油缸的工作性能。密封性能差的液压缸，不仅会污染环境、降低容积效率、 增加功率损失，有吋还会影响液压缸的正常工作。液压缸密封件选用取决于压力速度温度和工作介质等因素。油缸密封件准确的选用

36、对油缸有重要的意义。(1) 活塞的密封选用nok公司的孔用密封圈，其最高工作压力为40mpao温度 -20-100°c,运动速度 0.4m/so(2) 活塞杆的密封活塞杆与盖处的密封采用双唇型轴用y形圈，该形圈最高工作压力可达38mpa,温度-30-100°c,运动速度小于0.5/s；(3) 活塞杆的防尘活塞防尘圈选用nok公司双唇防尘圈，它是双向作用的防尘圈，其使用寿命特别 长，使用温度-40-100°c,运动速度最高为1.0m/so4.3本章小结本章主要对液压缸的尺寸经行设计计算，首先根据设计手册表格选取拉床工作压力, 并计算液压缸内径和活塞杆直接，对液压缸壁

37、厚和外径经行强度校准，以及对活塞杆的 稳定性校验，最终用autocad软件绘制液压缸图。第5章液压系统原理图的确定5.1基本方案的拟定(1) 制定调速方案在确定液压执行机构(液压缸)之后，拟定液压冋路最核心的问题是对于流体方向 和速度的控制。方向控制一般利用换向阀或逻辑控制的单元来实现。对于一般中小流量液压系统, 大部分通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。在高压流量犬的液压系统中控制方向 与小流量液压系统不同，多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现对压力的控制。速度控制有两种方法，一是通过改变液压执行元件进出流量来实现改变速度，二是 用密封空间的容积变化来实现堆速度的控制。常用的调整方式有

38、节流调速、容积调速或 者节流调速与容积调速结合调速，这就是容积节流调速。节流调速不同于容积节流调速而是采用定量泵供油，用流量控制阀改变进出液压执 行元件的流量来调节速度。这种调速方式结构简单，却在大功率场合并不适用，原因是 节流调速必须依靠节流阀来控制流量达到调速的目的，故效率低，发热量大。容积调速是改变液压泵或马达排量来实现调速的目的。相比于节流调速其优点是没 有溢流和节流损失，效率比较高。但是为了散热和补充泄漏，需要辅助泵。在运动速度 高、功率大的系统中多用容积调速。在容积节流调速的液压系统中一般是用变量泵供油，原理是用流量控制阀控制输 入或输出经过液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量

39、相适应。此种调速冋路效率 也较高，速度稳定性较好，因此本系统采用容积节流调速。(2) 制定压力控制方案因为前面本系统确定采用容积节流调速，所以在容积调速系统中，通常用变量泵供 油，而安全阀起安全保护作用。(3) 选择液压动力源(4) 系统保压本液压控制系统为了在下降压紧后，保压10s,在任何开度均通过叠加式双向液控 单向阀组实现安全锁定。产品进行全本次设计全面满足要求的各项标准、规范要求，同吋参考国际标准, 面的优化设计。5.2液压系统图的绘制5.3本章小结根据系统要求选择必要的液压元件达成目标，绘制液压原理图。第6章液压系统元件的计算与选择6.1泵的排量系统只有一个执行件，即油缸，所以考虑油

40、缸所需流量即可，经查阅资料公式流量 公式：q = va(6-1)即：q=200mm/sx7850mm2 =94.2l/min考虑流量偏大，又只是一个执行器，能耗较高，所以考虑用蓄能器作为辅助动力 源。取泵只供系统流量的平均流量即48l/mino油泵最大工作流量：q沁二kxyq其中：k为系统的泄漏系数：l11.3由于系统不允许有外漏，内漏不能过大，一 般大流量取小值小流量取大值，所以k取1.1。2q为:最大工作流量，故：zq = 48xl.l = 52.8厶/m加经查阅资料公式油泵的排量计算q = qmj n(6-2)其中：q畑为油泵最大工作流量。为电机工作转速，选用三相异步电机，4级转速故额定

41、转速n = l450rpm那么：(7 = 52.8x109/1450m/rev = 39.1 ml i rev因此：油泵选用上海高压油泵厂提供的40ycy14-1b柱塞泵，排量40ml/rev,在 转速450rev/min情况下，流量为54l/min ,额定工作压力为31.5ba厂,压力补偿式变量 泵。6.2电机功率的计算经查阅资料公式如下:(6-2)其中：为电机效率取0.9p为液压系统油泵岀口压力那么：n = 52.8x20*60子0.9 = l9.6kw选用：电机，型号为y180l-4-b35,转速n = 450rpm,电机功率为22kw .6.3蓄能器的选择（1）有效排油量的计算蓄能器在

42、作蓄能时，是配合系统的液压油泵一起供油的，则蓄能器在一个工作循环 内有效排油量按下式计算：乍 -工叫（6-3-1）式中有效排油量（l）；工f整个系统各个工作点所耗油量总和（l）；&系统泄漏的系数，一般可选=1.2； 工匕泵总供油量（l）。v =工塚一工匕=94.2x 1.2 - 52.8 = 60.24总容积u计算幫能器总容积的是气腔容积与液控容积的容积之和，对气囊式的蓄能器为充气容积。 总容积乙可由气体定律计算：py1： = py： = p2（6-3-2）式中py“蒂能器的充气压和充气容积；py.系统最低工作压力的气体体积； 叭系统最高工作压力的气体体积；h多变指数。蓄能器工作过程中

43、，大部分属于多变的过程，基本上可以分为两个过程；蓄油时，气体压缩为等温过程，放油时气体膨胀为绝热过程所以其充气容积按公式计算:at(6-3-3)p：- 丿 5丿 推荐 72 = 1.25.已知数据代入上式得k = 4.8£ ,考虑系统的稳定性及其他影响因素，选用nxq1-l0.4/31.5-h,容积0.4l,公称压力为31.5mpa的蓄能器。6.4管路的选择管道的分类有多种多样，按材料不同可分为无缝钢管、耐油橡胶软管、纯铜管、 尼龙管等几种。对于液压拉床液压系统最好选用强度好、耐压高、变形小、抗腐蚀性的 无缝钢管，是使用寿命长精度高。选择管道主要内容是根据压力损失、发热量和液压冲击，

44、合理确定管道内径、壁厚和 材料。6.4.1管路内径计算管路内径的大小取决于管路的种类及管内流速的大小。在流量一定的情况下，内径 小则流速高，压力损失大，容易产生噪声；内径大则难于安装，所占空间大，重量大。 经查阅资料公式管路内径一般由下式确定(6-4-1)式中：d管路内径（mm）q流量（l/min）；v流速（m/s）；对吸油管道取r<0.5-1.4m/s；对压油管道叱2.47.7m/s （压力高吋取大值）；对冋 油管 v <1.64.6m/so冋油管道：r=2.5m/s, e=188/min,代入公式 得d239.9mm,取 40mm供油管道：r=4m/s, e=94/min,代入

45、公式 得dn22.3mm,取 24mm。从流体力学知道，提高流速会使压力增大；减小流速，势必增加管道内径，这样会使得管道及其辅助元件的体积和重量增加。同事流速与液压冲击密切相关，流速增大， 冲击压力增大。液压系统的流体受到各种压力，速度和温度。在体系的运行过程中，液 压流体的变化由于其加热温度和冷却。吸入管路中液体的供应，通过在泵的吸入端形成 真空的影响。在压力管道的流体受到高压力。液压流体的任务不仅是激发和接收的运动 也为液压机制可靠润滑。流体应该有工作，它的目的是，这是最佳的粘度，它也不能太 低，避免过多的泄漏和不太高的避免过度摩擦损失。在正常工作条件下和温度下的粘度 与正常值的偏差应尽可

46、能低。6.4.2管道壁厚经查阅资料公式6按下式计算：(6-4-2)式中：3管子壁厚(mm)p工作压力(pa)d管子内径(mm)h油管材料的许用应力(pa)对钢管:(y= , ct方为管材料的抗拉强度:n为安全系数，当"s7.0mpa时，取/?=8；当7.0mpa<p<17.6mpa时，取门=6； p>17.5mpa时,取刀=4.由钢管的力学性能表查得p=450mpa,代入公式可得，出油管道取lmmo6.4.3对液压系统额热分析及其计算1. 液压系统中有三种能量的损失如压力、容积和机械的三方面损失，这些能量损失都 将转化为系统的热量，这些多余的能量会使得液压油站的温度

47、升高，会堆整个系统产生 不良的影响：(1) 温度升高会使得液压油液的粘度大大降低，从而导致传递过程中泄露量大，容积 效率降低等，造成传递速度不稳定。(2) 在机械结构中一些热涨系数不同的运动副间会因温度的升高而产生间隙，严垂会 到吋一些小元件卡死不能工作。(3) 温度升高会影响一些密封，软管的密封性。(4) 机械元件会因温度升高产生热变形，是系统精度降低。2. 因为工进时输出功率最大，故通过工进输入功率计算发热量，经查阅资料公式:h = npi x (1 - 7) = 6.24 x (1 - 0.513) = 3.03kwau 生(1-)(©温度与热量的关系cpq式屮”一一液压泵出口

48、。进口压力差p油的密度檢/肿c油的比热焰°c此时，机床允许油液温升& = 30弋6.5其他元件的选择许多不同类型的液压冋路中使用的机床。用于控制液压系统中的各种设计的气缸，液 流泵，液压马达，采用阀门控制和许多其他。在电路的变量泵，电机，切削速度和进给 率可以通过降低或提高流体的流量调节。在这些电路的系统只接收所需液量不浪费电。 然而，这样的系统是昂贵和变量泵和电机的使用是唯一合理的当正常功耗高。当功率消 耗低，不断输送泵和恒容量电机电路，它连续工作在最人输送，是常用的。在这些系统 中的速度是用泵的总交货部分的控制。产生的能源都是浪费，从而降低设备效率。表65液压元件明细表序

49、号元件名称型号规格备注1液位计ywz-300t黎明2空气滤清器quq2黎明3单向阀s15a12通径15mm北京华德液压4压力表yn-100zt0-40mpa黎明5电液换向阀weh16e20/6ag24ne通径16mm北京华德液压6叠加双向节流阀z2fs16-30-s4-b通径16mm北京华德液压7叠加式双向溢流阀z2db2-vc-1-40/31.5通径16mm北京华德液压8电磁溢流阀dbw20a-1-30/315g24nz4通径2omni北京华德液压9回油滤油器rfa-400x10-fy通径65mm黎明6.6油箱设计液压系统中的油流直接各种机制和冋油箱的油分布装置。他们的目的是控制机制的 操作

50、顺序。控制设备（主要是阀）控制压力和流量的速度和位移，速度，和加速度的机 制。一个液压系统的机制可以通过中间的直接控制（伺服）设备。通过分配调节装置的 最佳操作条件下，可以在最短的时间内。该设备可以使整个过程自动化，并确保有关的 经营始终以最高的效率。自动机器是一个很人的优势，一人可参加一些生产单位可结合 形成自动生产线。油流的分布和调节设备必须工作可靠，生产成本低，易于装配和调整 容易去操作。本设计为高压系统，油箱有效容量可按系统每分钟内所需总量流量的57倍来确 定。油箱有效容量为：v=6 x q 二6x94. 2二565. 2l取最近的标准值为600lo对油箱的尺寸进行计算：假设油箱长、宽

51、和高分别设为方、力。根据资料查得，油的高度为油箱高的0.8 倍，即0.8/1,与油直接接触的表面算全散热，与油不直接接触的算半散热，其外形如图:图6. 6油箱结构尺寸图根据上面确定的油箱的容积v = 600l,可查机械设计手册，公式：v = 0.saxbxhmm3v-0. 8axbxh mm3a = 1.8/?x（a + b） + 1.5abr和长、宽、高的比例a： b： /z=l： 2.5： 1.5,联立解方程，可求得a = 500mm b = 150mm h = 1250加加186.5本章小结本章主要经行液压元件的计算选择，计算了泵的排量和电机的功率，并对管道进行了 选择，最后液压油箱的尺

52、寸设计，并用solidworks经行液压油站建模。第7章液压系统中的振动和噪声7.1液压系中的振动和噪声来源液压系统中的振动和噪声发生的原因大致为一下儿个方面1、机械系统的振动和噪声液压拉床中机械系统中的振动和噪声主要来源，是指驱动液压泵的机械传动系统中 所引起的噪声，液压泵产生噪音主要原因有以下几个方面。(1) 回转体的不平衡例如一些机械系统的元件皮带轮、联轴节、齿轮等回转体，它们在工作运行是要做 到完全动平衡是困难的，但是如果不平衡太大，回转运动时就会发牛较大的转轴的弯曲 振动从而产生较大的噪声。(2) 在滚动轴承中，由于滚柱在工作时发生振动而造成噪声(3) 由于液压系统安装难度较高，一些

53、安装的误差失误可能引起的振动和噪声。如液 压泵轴与原动机轴不同心或联动轴节松动2、液压泵的噪声液压泵通常是整个液压系统的噪声主要来源，所以一般要求液压泵的噪声不超过 70-80db,各种液压泵的噪声，液压泵产牛噪音与压力、转速功率等密切相关，一般噪声 都随压力，转速和功率的提高而增大，其中转速对噪声的影响较为明显。液压泵产生噪 声一般有两个来源，总的来说，一方面是由于机械机构的振动产生的噪音，另一方面是 由于液体压力流量急速变化而产生的噪音。具体表现有一下几个方面。(1) 液压泵中的液压油压力和流量的周期变液压泵工作时是周期性的运动，在进行吸油和压油的过程中，液压腔内的泵每转一次 流量和压力都

54、会产牛周期性的变化，这些周期性的变化将会引起机械元件的振动，从而 产生噪音。(2) 液压泵的空穴现象液压油液作为工作传递介质，在工作时一旦因为管道阻力没有及时充满液压泵的油 腔，将会使其产生气泡形成低压真空，随着泵的运转，这些气泡在进入高压区时会缩小 破裂形成一个高频的冲击，这些有害的冲击会引起金属剥落，引起气蚀，也会激发噪音。（3）泵内零件的机械振动由于一些机械元件的误差以及装配失误，都会导致液压泵在运转时，由于接触不良而 产生周期的冲击，从而引发噪声。综上所述，液压泵产生噪声的原因是多方面的，它是由各种不同形式的振动引起，因 此噪声的频带是很宽的，从几赫到几万赫。这可以通过实验由噪声频谱分

55、析器测得噪声 中不同频率成分的声压级，即噪声的声压级与频率之间的关系，由此可以进行噪声的频 率分析，从中可以知道噪声声压级的峰值和对应的频率范围，从而可以掌握降低噪声应 放在哪个频率附近以及找出防止噪声的方法。7.2降低液压系统中振动和噪声的措施1、防止在油中混入空气有时液压系统在运转开始一段时间噪声小，一定时间后噪声增大，此时油箱内的油由 于微小气泡混入而变黄色，这说明油中混入了空气。其措施，一是防止空气混入，二是 尽快地排除混入的空气。具体方法如下：（1）泵的吸油管的接头密封要严，防止吸入空气。（2）合理设计油箱（3）采用消泡性好的油箱或在油中加入消泡添加剂。2、采取有效措施防止液压阀产生空穴现象3、采取有效措施防止液压泵发生空穴现象为防止液压泵发生空穴现象，主要是使吸油阻力尽量小，其措施是：（1）采用直径较大的吸油管道。（2）采用大容量的吸油滤油器，为了防止避免堵塞经常检查清洗。（3）吸油高度应该尽可能低，自吸性差的泵应该增加辅助泵供油。4、防止管道内紊流和漩涡的产生其措施是：管道截面尽量避免突然扩大或收缩，不要有急剧的弯管，弯管的曲率半径 应为管道直径的五倍以上。5、采用蓄能器或者消声器吸收管内额压力脉