第6组上料机的液压系统设计

1、湖南人文科技学院课程设计报告课程名称:液压与气压传动课程设计设计题目： 上料机的液压系统设计 系 别： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2班 学生姓名: 李龙 袁彪 龙国勇 许胜 学 号: 11428227 11428215 11428242 11428209 起止日期: 2014年6月 16日 2014年6月30日 指导教师: 朱莲池 教研室主任： 朱莲池 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩李龙袁彪龙国勇许胜1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：

2、教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日目 录摘 要- 1 -1前 言- 2 -1.1 背景介绍- 2 -1.2液压技术现状和发展趋势- 2 -1.3 课题研究目的、要求、内容- 3 -2上料机的液压系统设计- 4 -2.1负载分析- 4 -2.2 负载图和速度图的绘制- 6 -2.3 液压缸主要参数的确定- 7 -2.4 液压系统图的拟定- 9 -2.5 液压元件的选用- 11 -2.6液压系统的性能验算- 15 -3 集成块的设计- 18 -3.1 集成块介绍- 18 -3.2 集成块的设计- 18 -4 液压缸- 20 -4.1 液压缸的介绍- 20 -4.2

3、 液压缸主要参数的确定- 22 -4.2.1 液压缸工作压力- 22 -4.2.2 液压缸的长度和壁厚的确定- 22 -4.2.3 液压缸进出油口尺寸的计算- 23 -4.3 液压缸的结构设计- 24 -4.3.1 液压缸的连接- 24 -4.3.2 活塞与缸体的密封形式- 24 -4.3.3液压缸的辅助装置- 24 -4.4 液压缸零件的技术要求- 25 -4.4.1 活塞杆- 25 -4.4.2 缸体- 26 -4.4.3 活塞- 26 -5 油箱的设计- 27 -5.1 油箱容量的计算- 27 -5.2 油箱的设计- 28 -5.2.1 油箱体的结构设计- 28 -5.2.2油箱附件的安

4、装- 28 -5.2.3油箱的清洁控制- 29 -5.2.4 油箱的防锈- 29 -6总结- 30 -7 参考文献- 31 -摘 要 液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够在更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。 液压传动是流体传动的一种，其基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它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。液压系统主要由：动力元件（油

5、泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。关键词 液压缸；活塞杆；验算；供油；调速。1前 言1.1 背景介绍液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。液压传动和控制由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料等后取得了新的发展,使液压系统和元件在技术水平上有很大提高.液压传动将向自动化、高精度、高效率、高速化

6、、高功率、小型化、轻量化方向发展. 液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展。1.2液压技术现状和发展趋势 液压技术现状我国液压行业是从当年的小作坊、主机厂的车间或分厂发展壮大起来的。 经 过改革开放三十的发展，已经成为品种规格齐全、基本可以满足我国各种装备要求、具有一定国际竞争力的产业，成为我国机械工业的重要基础行业。改革开放30年来，我国液压行业企业从30年前的小作坊，主机厂的车间走出来，经过技术引进及消化吸收再创造，多次技术改造及工艺流程再造，已经成为装备制造业的重要基石和机械工业的基础产业，为国家大工

7、程和重点项目配套 取得显著成就。近年来，我国液压行业企业为国家重点工程和重大技术装备，提供了大量的液压系统，如三峡工程二、三期工程的升船机、启闭机液压系统秦皇岛码头二三期工程、宝钢、鞍钢等。 液压业发展趋势（1）节省能耗，充分利用能量,提高效率,如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高（2）发展机电一体化元件和系统。电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传动与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。（3）发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。（4）重视环保，发展零泄漏液压系统和低噪声元件环保型产品将具竞争优势。 随着人们环境意识的加强，开发

8、保护型液压产品，将成为今后液压技术的主流。（5）应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能1.3 课题研究目的、要求、内容目的：按液压上料机的工况需求，设计其液压传动系统，并进行系统的结构与装置的设计。要求：1、熟悉零件设计与工程制图、机械原理。 2、熟悉液压元件及液压系统的设计计算。本课题进行过程中能使学生在调查研究、查阅文献和收集资料的能力；理论分析的能力；制定设计或实验方案的能力；设计、计算和绘图的能力；写论文和说明书的能力等方面得到综合训练。本次设计的主要内容包括：1 ）液压回路的设计2 ）集成块的设计3 ）油箱的设计4 ）液压缸的设计5 ）总体结构的设计2上料机的液压系统设计题目

9、：设计一台上料机液压系统，要求驱动它的液压传动系统完成快速上升慢速上升停留快速下降的工作循环。其结构示意图如图1所示。其垂直上升工作的重力为，滑台的重量为，快速上升的行程为，其最小速度为;慢速上升行程为，其最小速度为；快速下降行程为，速度要求。滑台采用V型导轨，其导轨面的夹角为，滑台与导轨的最大间隙为，启动加速与减速时间均为，液压缸的机械效率（考虑密封阻力）为0.91。上料机示意图如下：图1 上料机的结构示意图2.1负载分析1. 工作负载2. 摩擦负载 由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和机构尺寸求得,取，则有静摩擦负载 动摩擦负载3. 惯性负载加速 减速制动反向加速反向制

10、动根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台2的重量。则液压缸各阶段中的负载如表1所示（） 表1 液压缸各阶段中的负载工 况计算公式总负载F/N缸推力F/N启 动6033.946630.70加 速6072.026672.55快 上6016.976612.05减 速5971.716562.32慢 上6016.976612.05制 动6007.186601.30反向加速84.2592.58快 下16.9718.65制 动-50.31-55.292.2 负载图和速度图的绘制按照前面的负载分析结果及已知

11、的速度要求 行程限制等，绘制出负载图及速度图如图2所示。 图2 液压缸的负载图及速度图2.3 液压缸主要参数的确定1初选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为2.0MPa。2计算液压缸的尺寸按标准取： 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：按标准取。 则液压缸的有效作用面积为： 无杆腔面积 有杆腔面积 3活塞杆稳定性校核因为活塞杆总行程为，而活塞杆直径为，,需进行稳定性校核，由材料力学中的有关公式，根据该液压缸一端支承一端铰接取末端系数，活塞杆材料用普通碳钢则：材料强度实验值，系数，柔性系数， ，因为 ，所以有其临界载荷 取其安全系数时 所

12、以，满足稳定性条件。4. 求液压缸的最大流量5. 绘制工况图 工作循环中各个工作阶段的液压缸压力、流量和功率如表2所示。表2 液压缸各工作阶段的压力流量和功率工 况压力流量功率快 上1.938.42270.84慢 上1.931.5048.25快 下0.00658.670.94由表2可绘制出液压缸的工况图，如图3所示2.4 液压系统图的拟定液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面的问题：(1) 供油方式 从工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油方式显然是不适合的，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。(2) 调速回路 由工况可

13、知可知，该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。(3) 速度换接回路 由于快上和满上之间速度需要换接，但对换接到位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。(4) 平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留期间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔(无杆腔)进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。 图3 液压缸的工况 本液压系统的换向采用三位四通Y型中位机能的电磁换向阀，下图为拟定的液压系统原理图。

14、83;2.5 液压元件的选用1. 确定液压泵的型号及电动机功率液压缸在整个工作循环中最大工作压力为，由于该系统比较简单，所以取其压力损失，所以液压泵的工作压力为 两个液压泵同时向系统供油时，若回路中泄漏按10计算，则两个泵的总流量应为，由于溢流阀最小稳定流量为，而工进时液压缸所需流量为，所以。高压泵的输出流量不得少于。根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用型的双联片泵，其额定压力为，容积效率，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（）和输出流量（当电动机转速为）求出 查电动机产品目录，拟定选用电动机的型号为Y90S-6,功率为750W，额定转速为910r/min。2. 选择阀类元

15、件及辅助元件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如下序 号名 称通过流量型号及规格1滤油器11.47XLX-06-802双联叶片泵9.75YB1-6.3/6.33单向阀4.875I-10B4外控顺序阀4.875XY-B10B5溢流阀3.375PB-10B6三位四通电磁换向阀9.757单向顺序阀11.57XI-B10B8液控单向阀11.57IY-25B9二位二通电磁换向阀8.2110单向调速阀9.75QI-10B11压力表Y100T12压力表开关K-3B13电动机Y90S-6油管：油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算。在本题

16、中采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管邮箱：邮箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 ,即V=70L3.单向阀 I-10B液压元件产品样本 上海立新液压件厂 P150 技术规格：型号重量（）压力（/²）压力损失（/²）接口尺寸（mm）I-10B0.563<2Ø8外形尺寸P151 4. 外控顺序阀 XY-B10B液压元件产品样本 上海立新液压件厂 P30 技术规格：型号重量（）压力（/²）接口尺寸（mm）阀径（mm）XY-B10B1.5325Ø8Ø12外形尺寸构P315.溢流阀 PB-10B液压元件产品样本 上海立新液压件厂 P

17、9技术规格：型号重量（）压力（/²）接口尺寸（mm）阀径（mm）PB-10B1.5325Ø8Ø12外形尺寸P106 三位四通电磁换向阀 P80型号重量（）压力（/²）压力损失（/²）泄漏（ml /min）接口尺寸（mm）3.563<2.5<2.5Ø8外形尺寸P877 单向顺序阀 XI-B10B P25技术规格：型 号重量（）压力（/²）接口尺寸（mm）阀径（mm）XI-B10B1.5325Ø8Ø12外形尺寸P268液控单向阀 IY-25B P153技术规格：型 号重量（）压力（/²）

18、压力损失（/²）控制压力（/²）接口尺寸（mm）IY-25B2.263<2约小于主压力30%Ø12外形尺寸P1549 二位二通电磁换向阀 P67技术规格：型 号压力（/²）压力损失（/²）泄漏（ml /min）接口尺寸（mm）阀径（mm）63<1<15Ø8Ø12外形尺寸P6810单向调速阀 QI-10B P52技术规格：型 号工作压力（/²）经节流阀压力损失（/²）经单向阀压力损失（/²）接口尺寸（mm）QI-10B563<3<2Ø8外形尺寸 P5310

19、压力表Y100T Y 弹簧压力表 100 压力表直径mm T 径向有边11压力表开关 K-3B12电动机 Y90S-6 Y90S-6 额定功率转速电流效率功率因数转动惯量质量0.75 kw910r/min2.25A72.50.700.02923kg2.6液压系统的性能验算 1 压力损失及调定压力的确定 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约,通过的流量为,数值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算，因而必须以快进位依据来计算卸荷和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为此时油液在进油

20、液在进油管的流速为 1 沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统采用N32液压油。室温为20度时，所以有： ， 管中为层流，则阻力损失系数，若取进、回油管长度均为2m，油液的密度为 ，则其进油路上的沿程压力损失为 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10%；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为和，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失因为GE系列10mm通经的阀的额定流量为63L/min，叠加阀10mm通经系列的额定流量为40L/min，而在本例中通过每一个阀的最大流量仅为

21、9.75L/min，所以通过整个阀的压力损失很小，且可以忽略不计。同理，快上时回油路上的流量，则回油路油管中的流速。由此可计算出 (层流)，所以回油路上的沿程压力损失为总压力损失 由上面的计算所得可求出 原设，这与计算结果略有差异，应用计算出的结果来确定系统中压力阀的调定值。压力阀的调定值 双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足快进的要求，保证双泵同向系统供油，因而卸荷阀的调定值应略大于快进时泵的供油压力所以卸荷阀的调压压力应取2.6Mpa为宜。pa，所以取溢流阀调定压力为3.0Mpa 背压阀的调定压力以平衡滑台自重为根据，即，取。2.系统的发热与温升根据以上的计算可知，在快上时电动机的输入功率为

22、；慢上时的电动机输入功率为；而快上时其有用功率为；满上时的有用功率为；所以慢上时的功率损失为276.75W略大于快上时的功率损失249.7W，现以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升。 设油箱的三个边长在1：1：11：2：3范围内，则散热面积为，假设通风良好，取，所以油液的温升为。 室温为，热平衡温度为，没有超出允许范围。3 集成块的设计3.1 集成块介绍集成块这种结构是液压集成的最早形式，在我国已经普及并广泛的应用在各种系统中。更由于版式标准元件较为定形，这为广泛使用集成块提供了条件。通用集成块组的结构集成块组，是按通用的液压典型回路设计成的通用组件。它由集成块、底块和顶盖用四只长螺栓垂直固

23、紧而成。液压元件一般安装在集成块的前面、后面和右侧面、左侧面不安放元件，留着连接油管，以便向执行元件供油。为了操纵调整方便，通常把需要经常调节的元件，入调速阀、溢流阀、减压阀等，布置在右侧面和前面。元件之间的联系借助于块体内部的油道孔、每块的上下两面为叠积结合面，布有公用的压力油孔P、回油孔O、泄漏油孔L和连接螺栓孔。从集成块的组成原理图可以看出，集成块由板式元件与通道体组成，元件可以根据设计要求任意选择，因此，集成块连接装置广泛地应用在机床及组合机床自动线中3.2 集成块的设计公用油道孔的选定。集成块上一般有公用的压力油孔P，回油孔O及泄漏油孔L。集成块通道体有二孔式、三孔式、四孔式、五孔式

24、等多种设计方案。（本系统采用二孔式）油孔间最小间隙的确定。若相邻油孔间的距离太近，则在油液压力作用下可能造成油道串通，致使集成块报废。因此在设计油孔的具体位置时，必须确定通道体内各通油孔道的最小间隔尺寸e，一般推荐e不小于5mm通道体高度H的确定。确定通道体的高度H主要考虑所安装元件的高度，各个单元回路块的高度H可以相等，也可以不等。集成块设计步骤（1） 制作液压元件样板（2） 布置液压元件，将制作的应将样板放在绘有集成块个视图外形轮廓的纸上，然后安排位置。（3） 根据前面的液压Solidowrks进行三维模型的设计，主要就是在集成块上打孔，使得液压元件之间的连接线路和原理图一样（4） 分别将

25、集成块导出工程图4 液压缸4.1 液压缸的介绍液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。液压缸按结构特点可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸三类,按运动形式可分为直线运动和摆动。本系统采用单作用活塞缸，活塞运动、缸体固定。 缸体组件与活塞组件构成密封的容腔，承受油压

26、。因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度和可靠的密封性。缸体组件指的是缸筒与缸盖，其使用材料，连接方式与工作压力有关，当工作压力p<10MPa时使用铸铁缸筒，当工作压力时使用无缝钢管，时使用铸铁或锻钢。当采用法兰连接时，结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸筒部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉。缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径。采用半环连接，工艺好 、连接可靠、 结构紧凑，但削弱了缸筒强度。这种连接常用于无缝钢管缸筒与缸盖的连接中。采用螺纹连接，体积小、重量轻 结构紧凑 但缸筒端部结构复杂，常用于无缝钢管或铸钢的缸筒上。拉杆连接结构简单 工艺性好 通用性强，但端盖

27、的体积和重量较大，拉杆受力后会变形，影响密封效果，适用于长度较小的中低压缸。焊接式连接强度高 制造简单 但焊接式易引起缸筒变形，无法拆卸。由于本次设计中的要求工作压力p<10MPa，所以选用铸铁缸筒。考虑到缸筒与缸盖的连接方式，决定采用螺纹连接和法兰连接。 （2）活塞组件活塞组件由活塞，活塞杆和连接件等组成。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆无论空心的还是实心的，大多采用钢料制造。活塞与活塞杆的连接方式很多，但采用哪种连接方式，都必须保证连接可靠。整体式和焊接式结构简单 轴向尺寸紧凑，但损坏后需要整体更换。锥销式连接加工简单 装配简单 但承载能力小，且需要有必要的防止脱落措施。螺纹连接结构简

28、单 装拆方便，但需备用螺母防松装置。半环式连接强度高，但结构复杂，装拆不便。介于综合考虑宜采用螺纹式防松。（3）封装置密封装置的作用是用来阻止有压工作介质的泄漏；防止外界空气、灰尘、污垢与异物的侵入。其中起密封作用的原件称密封件。通常在液压系统与元件中，存在工作介质的内泄漏和外泄漏，内泄漏会降低系统的容积效率，恶化设备的性能指标，甚至无法正常工作。外泄漏导致流量减少，不仅污染环境，有可能引起火灾。系统中侵入空气，就会降低工作介质的弹性模量，产生空穴，有可能引起振动和噪声。灰尘和异物即会堵塞小孔和缝隙，又会增加液压缸中相互运动件之间的摩擦磨损，降低使用寿命，并且加速了内外泄漏。所以为了保障液压设

29、备工作的可靠性及提高工作寿命，密封装置与密封件不容忽视。液压缸的密封主要指活塞 活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。密封方式有间隙密封和密封圈密封。 间隙密封，这是依靠两运动件配合面之间保持很小的间隙，使用其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种方法。用该方法密封，只适合用于直径小的 压力较低的液压缸与活塞件密封。间隙密封属于非接触式密封，它是靠相对运动件配合面之间的微小间隙来防止泄漏，实施密封，常用于柱塞式液压泵中柱塞和缸体配合 圆柱滑阀的摩擦副的配合中。通常在阀芯的外表面开几条等距离的均压槽，其作用是对中性好，减小液压卡紧力，增大密封能力，减轻磨损。均压槽宽度为0.3到0.5mm，深0.5到1m

30、m，其间隙值可取0.02-0.05mm。这种密封摩擦阻力小，结构简单，但磨损后不能自动补偿。 密封圈密封 O型圈 O型密封圈是由耐油橡胶制成的截面为圆形的圆环，它具有良好的密封性能，且机构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜，故在液压系统中广泛应用。V型密封圈的形状，它是由纯耐油橡胶或多层夹织物橡胶压制而成，通常由支撑环 密封环和压环组成。当压环压紧密封环是支撑环是密封环产生变形而起密封作用。Y型密封圈 属于唇形密封圈，其截面为Y型，主要用于往复运动的密封。是一种密封性 稳定性 和耐压性较好 摩擦阻力小 寿命较长的密封圈，故应用也很普遍。Y型圈的密封作用依赖于它的唇边与对偶合

31、面的紧密接触，并在压力油作用下产生较大的接触压力，达到密封目的。当液压力升高时，唇边与偶合面贴的更紧，接触压力更高，密封性更好。4.2 液压缸主要参数的确定4.2.1 液压缸工作压力（1） 工作负载的计算由前面的计算可知道需要的缸的最大作用力为6672.52N, 内径D=63mm d=25mm （2） 液压缸工作压力的选定由前面的计算可以知道，液压缸在整个过程中的需要的最大的压力为参考液压传动课程设计指导书 P42液压缸工作负载在50001000N的，液压缸工作压力应当选为1.52符合要求。 活塞杆 d=25mm 活塞杆的结构设计 ，参考液压传动课程设计指导书 P29 由前面的计算可知，液压缸

32、的工作压力为2Mpa，液压缸的内径为D=63mm，活塞杆的直径d=25mm，并由前面的验算可知，活塞杆的直径、强度和稳定性都符合要求。4.2.2 液压缸的长度和壁厚的确定（1） 液压缸的长度由工作滑台的运动行程来确定。本液压系统、工作滑台的运动行程为快进350mm，慢进行程为100mm，则工作台的总行程为350mm+100mm=450mm，考虑到缸体的制造工艺性和经济性，一般应为，缸体的长度故取e=550mm。（2） 液压缸壁厚的计算本液压系统属于低压系统，一般低压系统用的都要薄壁缸，液压缸的壁厚用下式确定： （m） （8）式中 缸壁壁厚（m）；试验压力()；当额定压力当额定压力D液压缸的内径

33、（m）；缸体材料的许用应力（pa）；材料的抗拉强度，n：安全系数，一般取n=5；由于本系统属于中低压系统，额定压力，所以。液压缸的材料选用QT600-02。其抗拉强度 考虑缸体上开槽，会削弱缸体的强度，故缸体的壁厚应取大一些，加上缸体较长，所以取得。液压缸外径。4.2.3 液压缸进出油口尺寸的计算液压缸进出油口的尺寸的大小是根据油管内的平均流速来确定的。要求压力管路内的最大平均流速控制在内。最大流速 油管的内径 为了减少压力损失，提高回路效率，防止气浊、噪音和振动等，油管的内径应取大值。综合考虑取油管的内径。4.3 液压缸的结构设计4.3.1 液压缸的连接（1） 液压缸体和缸盖的连接结构本次设

34、计的液压缸体和前缸盖的连接采用螺钉连接。在前缸盖和缸体上用六个螺钉进行固定，采用这种连接方法、结构简单，缺点是还要在缸体上打孔，削弱了缸体的强度，缸体的壁厚需要加厚。缸体和后缸盖的连接与前缸盖和缸体的连接一样采用螺钉连接，不同的是后缸盖需要作为整体的定位。（2） 活塞与活塞杆的连接本次设计的液压缸活塞与活塞杆之间的连接采用圆螺母连接方式。这种连接方式结构简单，安装方便，稳定性好。4.3.2 活塞与缸体的密封形式活塞和缸体之间有相对运动，它们之间的配合选用间隙配合。由于它们之间的间隙，缸体内的油液可能泄漏，故活塞和缸体之间要有密封装置以防止油液的泄漏。密封形式选用O形密封圈，该种密封形式结构简单

35、，方便安装，空间小，适用范围广，属于挤压密封。4.3.3液压缸的辅助装置（1） 活塞杆的导向装置活塞杆的导向长度指活塞杆全部外伸时以活塞平面中点到缸盖滑动支撑重点的距离。如导向长度过小将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小挠度。对于一般的液压缸最小挠度应满足以下要求： （m） 式中 H: 最小导向长度（m）； L：液压缸的最大行程（m）；D：液压缸的内径（m）。 （2） 防尘装置活塞杆上应加防尘装置以防止外部灰尘的进入，保护活塞杆，多采用三角形和组合形等专业防尘圈，本液压系统采用三角形防尘圈。（3） 液压缸的缓冲装置当一般液压缸的工作压力大于10MPa，活

36、塞速度大于0.1m/s时，应采用缓冲装置或其它缓冲方式。当活塞速度大于时，缸内缓冲结构不可能吸收全部动能，须在缸外加装制动结构，主要方式是在油路中增加切断功能或吸收能量功能。而在本次设计课题中最高速是如下：所以不需要加缓冲装置。（4） 液压缸的排气装置液压系统由于长期停止工作，会有空气渗入。油中混有空气，便使得液压缸在重新工作时产生爬行、噪音和发热等不利现象。为防止这些不正常现象的产生，一般在液压缸的最高位置设置排气阀。4.4 液压缸零件的技术要求4.4.1 活塞杆（1） 实心活塞杆材料为35 45钢；空心活塞杆材料为35 45 钢的无缝钢管。在这次液压缸的设计中选用45钢，做实心活塞杆。（2

37、） 主要表面粗糙度活塞杆外圆柱面粗糙度Ra为0.40.8um。（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4555HRC。（2） 活塞杆d和d2的圆度公差值，按9 10 11级精度选用；活塞杆d的圆柱度公差值，应按8级精度选用。（3） 外径表面直线度在500长度上不大于0.03mm。（4） 端面T的垂直度公差值，则应按7级精度选用。（5） 活塞杆与导向套采用H8/f7配合，与活塞的连接可采用H8/h8配合。（6） 活塞杆上的螺纹一般按6级精度加工；如载荷较小，机械震动也较小时，也允许按7 ，8级精度制造。（7） 活塞杆上下表面必要时可以镀铬，镀层厚

38、度约为0.05mm，镀后抛光。4.4.2 缸体（1） 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号钢的力学性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底，缸头，管接头或耳轴等件焊接时，应采用焊接性能好的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。缸体毛坯也采用锻钢，铸钢或铸铁件。铸钢一般采用ZG25 ZG35 和ZG45等。铸铁可采用HT200HT350之间的几个牌号或球墨铸铁QT500-05 QT600-02等。(2) 主要表面粗糙度当活塞采用橡胶密封圈密封时，液压缸内圆柱表面粗糙度Ra为0.1-0.4um，当活塞采用活塞环密封时，液

39、压缸内圆柱表面粗糙度Ra为0.2-0.4um。(3)技术要求内径用H8-H9的配合。缸体内径D的圆度公差值可按9 10 11级精度选用，圆柱度公差值可按8级精度选用。缸体端面T的垂直度公差值按7级精度选用。内表面母线直线度在500mm长度上不大于0.03mm。缸体与端盖采用螺纹连接时，螺纹采用6H级精度。为防止腐蚀和提高寿命，内径表面可镀0.03-0.04mm厚的硬铬，镀后在进行抛光，缸体外图耐蚀油漆。 4.4.3 活塞(1) 活塞的材料 缸径较小的整体式活塞一般用35、45缸；其他常用耐磨铸铁、 灰铸铁HT300 HT350 、钢（有的在外径上套上尼龙66、尼龙1010等）以及铝合金等。 1

40、. 活塞外圆柱表面粗糙度Ra为0.8-1.6um。2. 技术要求 外径D的圆度 圆柱度公差值，按9,10或11级精度选取。 外径D对内径D1的径向跳动公差值，按7 8级精度选取。 端面T对内径D1轴线的垂直度公差值，应按7级精度选取。 活塞外径用橡胶密封时可取f7-f9配合，内孔与活塞的配合可取H8。5 油箱的设计5.1 油箱容量的计算油箱的设计要点有：（1） 油箱必须有足够大的容积，一方面尽可能满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所以工作介质，而工作时又能保持适当的液位。（2）吸油管和回油管之间的距离要尽可能远，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分

41、离空气及沉淀物的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。（3）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的三倍。吸油管可以安装过滤器，但在本系统中有压力油过滤器和回油过滤器，在此并未安装。回油管口要斜切45°角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。（4） 为了保持油液的清洁，油箱应由周边密封的盖板，盖板上装有空气滤清器，注油及通气一般都由空气滤清器完成；为便于放油和清理，箱底要有一定斜度，并在最低处设置放油阀，对于不易开启的油箱，设置清洗孔，以便油箱内部的清理。（5） 油箱底部应距地面150mm以上，以便

42、于搬运、放油和散热，在油箱的适当位置要设置吊耳，以便吊运。（6） 油箱表面防腐。油箱的有效容量通常为液压泵每分钟排出体积额定值的37倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备可选小些；对于固定设备，空间不受限制的设备，则应采用较大的容量。有前面的计算可知道本系统油箱的容积为V=70L。本系统采用开式油箱，形状采用矩形，已知集成块的大小，便于在油箱上安装集成块等元件，油箱的外形尺寸为500×420×400。5.2 油箱的设计5.2.1 油箱体的结构设计油箱体一般由A3钢板焊接而成，钢板厚度为36mm，大者取大值。油箱分为固定式和移动式两种，本系统采用固定式。为防止其发生变形，油箱

43、的骨架有标准的角钢焊接而成。为使进油口与回油口应尽可能远。中间焊接隔板来增加油液的行程，隔板底部切割45°的三角形孔，便于清洗油箱时两侧的油液沉淀物流至放油口排出。为了便于油液排放，底板有一定斜度，选用底面斜度1：40。为了便于油箱的吊运，使油箱高于地面150200mm，可加长两侧钢板的长度弯曲折成支架，并增加加固板作为油箱的底座。在底座部分可以切出80的圆孔作为吊耳以方便油箱的吊运。5.2.2油箱附件的安装在油箱上安装有进油管路、集成块、回油滤油器、空气滤清器等零部件，故油箱上应该有安装上述部件的安装法兰或安装螺纹孔。法兰可选用标准件，也可以根据实际情况自行加工，安装法兰选用45号

44、钢，并进行调质，以焊接的方式安装在油箱上。本系统所用的法兰全部根据实际情况加工。（1） 进油口连接法兰吸油管路的安装法根据吸油管路的直径及固定用螺栓大小可根据情况改变，其安装位置为.将法兰焊接在油箱箱体上，法兰采用涂胶密封的方法来密封。（2） 回油滤油器连接法兰 为使进油口和回油口尽可能远，所以将回油滤油器安装在油箱的左上侧，回油滤油器与油箱间需要法兰进行连接。法兰焊接在油箱上，法兰上有螺纹口，可以将回油滤油器固定在上面。回油过滤器下半部分伸入油箱，工作时滤油器下半部分浸入油液之中。（3） 人孔法兰为了方便油箱的清洗、维修，在油箱的侧面安装人孔盖，由于油箱中间安装了隔板，故在油箱上安装两个人孔盖，以便人能进入油箱内隔板的两侧。其大小尽可能大。人孔采用涂胶密封的方式防止油液泄漏。（4） 空气滤清器法兰空气滤清器孔有两个作用，一是安装空气滤清器，另外是作注油口。根据相对应的空气滤清器的型号攻螺纹，然后焊接在油箱的相应位置。（5） 集成块支架为了便于系统更加紧凑，可以将集成块放在油箱上面，