资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共36页)
编号：209822015
类型：共享资源
大小：2.36MB
格式：ZIP
上传时间：2022-04-27
上传人：QQ14****9609
认证信息
个人认证
郭**（实名认证）
陕西
IP属地：陕西
300
积分
- 关 键 词：
-
金属
切断
液压
系统
设计
开题
CAD
- 资源描述：
-
有疑问或需要其他设计加微信好友（Q及微信同号）直接添加朋友：1459919609或设计师Q：1969043202咨询！
- 内容简介：
-
金属切断机液压系统设计摘 要金属切断机是用于金属板材切断的液压传动专用设备，其功能为将金属板料（卷材）切断成一定长度的半成品，为后成型工序做准备。本次设计的金属切断机由液压驱动，其液压传动部分包括用于带钢传送用液压马达和切断用液压缸。本文主要针对金属切断机液压系统进行设计。首先，通过分析了切断机的性能及参数要求；接着，提出了液压系统设计方案，并通过计算选择了各液压元件、设计了液压站、液压缸以及验算了液压系统的合理性；然后，对本系统主要执行元件液压油缸进行了详细的设计与校核；最后，应用AutoCAD软件绘制了液压系统原理图、及装配图和主要零部件图。本文的研究方法对今后各类液压系统、液压站设计均具有很好的参考意义。关键字：金属；切断机；液压系统；液压缸AbstractMetal cutting machine is a special hydraulic transmission equipment used for cutting metal sheet. Its function is to cut metal sheet (coil) into a certain length of semi-finished products and prepare for the post-forming process. This design of metal cutter is driven by hydraulic pressure. Its hydraulic transmission part includes hydraulic motor for belt steel conveyor and hydraulic cylinder for cutting.This paper mainly designs the hydraulic system of metal cutter. Firstly, the performance and parameter requirements of the cutter are analyzed; secondly, the design scheme of the hydraulic system is put forward, and the rationality of the hydraulic system is checked by calculating and choosing the hydraulic components, designing the hydraulic station, the hydraulic cylinder and checking the hydraulic system; secondly, the hydraulic cylinder, the main executive component of the system, is designed and checked in detail; finally, the hydraulic system is drawn by using AutoCAD software. System schematic diagram, assembly diagram and main parts diagram.The research method of this paper has a good reference significance for the design of various hydraulic systems and stations in the future.Key words: Metal; Cutting Machine; Hydraulic System; Hydraulic Cylinder目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1液压传动概述11.2主要内容2第2章 系统分析及总体设计32.1设计要求32.1.1性能要求32.1.2参数要求32.2 工况分析32.2.1工作循环分析32.2.2负载分析32.3总体设计42.3.1选择液压动力源42.3.2制定调速方案52.3.3制定压力控制方案52.3.4制定顺序动作方案52.3.5制定换向回路方案62.3.6拧定液压系统原理图62.4液压系统工作原理8第3章 液压元件设计选型与系统验算93.1液压泵站的设计93.1.1液压泵的选择93.1.2油箱的设计93.1.3液压集成块的设计113.1.4装配设计123.2液压元件的选型133.2.1液压阀及辅助元件的选择133.2.2蓄能器的选择153.2.3管道尺寸的确定163.3液压系统的验算173.3.1 压力损失的验算173.3.2发热温升的验算19第4章 液压缸的设计204.1液压缸的基本结构设计204.1.1液压缸的类型204.1.2钢筒的连接结构204.1.3缸底结构204.1.4油缸放气装置214.1.5缓冲装置214.2主要尺寸的设计与校核224.2.1液压缸内径D和活塞杆直径d的确定224.2.2液压缸壁厚计算与校核234.2.3缸筒底部计算与校核254.2.4缸筒端部法兰设计与校核254.2.5螺栓的设计与校核274.2.6液压缸稳定性校核28总 结30参考文献31致 谢3232第1章 绪 论1.1液压传动概述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，1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近2030 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。基本液压回路中的动作顺序控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：（1）液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置；（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）；（4）可自动实现过载保护；（5）一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（6）很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。1.2主要内容本次设计针对金属切断机液压系统进行设计，包含以下内容：（1）液压系统原理的设计和确定；（2）液压系统参数及所用元件结构参数的计算和确定；（3）液压系统的热平衡计算；（4）液压元件、辅件的选择；（5）液压站的结构构布置。第2章 系统分析及总体设计2.1设计要求2.1.1性能要求本次设计的金属切断机是用于金属板材切断的液压传动专用设备，其功能为：将厚度为15mm、宽度为100500mm的板料（卷材）切断成一定长度的半成品，为后成型工序做准备。（1）切断机的液压传动部分包括：用于带钢传送用液压马达一个，和切断液压缸两个。（2）两个切断液压缸刚性并联连接，垂直安放。（3）液压缸和液压马达分时工作，马达工作时液压缸不工作，反之亦然。2.1.2参数要求参数要求如下：切断推力 1200KN切断液压缸行程 220mm切断液压缸速度 250m/s带钢传送液压马达扭矩 150Nm带钢运行速度 0-125 m/s2.2 工况分析2.2.1工作循环分析根据上述液压切断机要求可以定义工作循环为：切断缸：下行切断上行退回回转马达：快速传输慢速传输制动2.2.2负载分析根据提供的参数要求，立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑行时，运动部件的质量为300Kg。（1）工作负载工作负载：（2）摩擦负载由于导柱与滑块垂直，摩擦负载较小，可忽略不计，故：静摩擦阻力： 动摩擦阻力： （3）惯性负载自重:（4）液压缸在各工作阶段的负载值：液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。本处取=0.9表2-1工作循环各阶段的外负载工况负载组成推力 F/下行切断上行退回2.3总体设计2.3.1选择液压动力源液压式切断机最大切断力1200KN。切断力的获得完全来源于油压。由于切断和回程速度变化不大，流量稳定。在充分考虑了液压系统工作的可靠性、安全性及实用性情况下，采用单向变量泵作为动力源，能完全满足要求；另一方面该机的液压系统采用变量泵供油，液压马达和液压缸回路分别控制动作，泵的流量和最高工作压力按照液压缸的负载压力和流量确定，液压马达的工作压力通过减压阀调节和保持恒定，系统等待期间，液压泵可以卸荷，有利于减少功率损失和发热。2.3.2制定调速方案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。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。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。2.3.3制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。2.3.4制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。2.3.5制定换向回路方案此切断机快进时采用液压缸差动连接方式，使其快速往返运动，即快进、快退速度基本相等。滑台在由停止转快进，工进完毕转快退等换向中，速度变化较大，由于液压缸采用了差动连接，为了保证机床调整时可停在任意位置上，现采用中位机能O型。为了控制轴向加工尺寸，提高换向位置精度，采用行程开关做终点转换控制。图3-4换向回路2.3.6拧定液压系统原理图初步设计液压原理图如图 2-1 所示。技术特点：该机的液压系统采用变量泵供油，液压马达和液压缸回路分别控制动作，泵的流量和最高工作压力按照液压缸的负载压力和流量确定，液压马达的工作压力通过减压阀调节和保持恒定，系统等待期间，液压泵可以卸荷，有利于减少功率损失和发热。液压马达回路通过调速阀和节流阀的并联，电磁换向阀换接，实现二级速度控制，两个流量阀可以独立调节，互不影响；通过三位四通换向阀可以使钢带传输出现故障时液压马达反转，便于钢带退出。背压节流阀可以避免液压马达在小排量工况时产生脉动，使马达运行平稳；液压马达可以通过进口压力控制机械制动器的制动和开启。通过电磁溢流阀回路上设置的过滤器和精过滤器，提高了系统油液的散热效果和洁净度，从而提高了系统的工作可靠性。2.4液压系统工作原理切断机的液压系统原理图如图2-1所示。系统的执行器为用于钢带传输的双向定量液压马达12和切断的液压缸14（2个），液压马达和液压缸分时工作，即液压马达工作时液压缸停止，反之亦然；系统的油源为单向变量泵1，单向阀2用于保护液压泵1，电磁溢流阀3用于调定泵的供油压力并实现卸荷，冷却器4和精滤器5用于回油的冷却和过滤。两个并联的液压缸运动由三位四通电磁换向阀15控制，液压马达12带有机械制动器，马达的旋转运动方向由三位四通电磁换向阀6控制，单向减压阀7用于液压马达工作压力设定，并联的单向减压阀7用于液压马达工作压力的设定，并联的单向调速阀10和单向节流阀9，通过二位三通电磁换向阀3控制，可使液压马达获得两种不同流量及转速，以实现板料在传输过程中的快速传输和慢速制动，从而保证生产速度并迅速准确制动以及工件切断后的长度尺寸精度；节流阀13作背压阀使用。第3章 液压元件设计选型与系统验算3.1液压泵站的设计3.1.1液压泵的选择由工况图可知，整个工作循环过程中液压缸的最大工作压力为20.3MPa。选取油路总压力损失为0.7MPa。则泵的最大工作压力为：其次确定液压泵的最大供油量，液压缸所需的最大流量为660L/min，若取系统泄漏系数K=1.05，则泵的流量为：根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB1-28/28型的双联齿轮泵，其额定压力为28Mpa，容积效率=0.85，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求出由于液压缸在快退时输入功率最大，如果取泵的效率为，这时驱动液压泵所需电动机功率为根据此数据查阅电动机产品目录，选择Y180L-4型电动机，其额定功率，额定转速。3.1.2油箱的设计（1）液压油箱有效容积的确定初始设计时，先按经验公式（31）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式为：V=QV 式中 QV液压泵每分钟排出压力油的容积（m3）；经验系数，见表3-1。表3-1 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。（2）液压油箱的外形尺寸油箱长、宽、高的确定：根据油箱三个边长必须在1：1：11：2：3的范围内，又有油箱的容积为V=120L，所以油箱的长（L）、宽（D）、高（H）可以设计为L=1020mm，D=1000mm，H=1220mm。（3）液压油箱的结构设计 液压油箱简称油箱，它往往是一个功能组件，在液压系统中的主要功能是存储液压油液、散发油液热量、溢出空气及消除泡沫和安装元件等。油箱的制造一般采用焊接和铸造两种方式之一，多数油箱采用焊接技术获得。在一般设计中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱，很少采用机床床身底座作为液压油箱。因此，在此设计中采用了焊接的方式获得油箱。图3-1 液压油箱3.1.3液压集成块的设计（1）块体的结构集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强震场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。对于较简单的液压系统，其液压元件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系统复杂，控制液压阀件较多，就要采取多个集成块叠积的形式，本系统液压元件相对较多，采用集成块叠积的形式。本设计参考JK系列集成块。相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔P，公用回油孔T，和4个用以叠积紧固的螺栓孔。P孔，液压泵输出的压力油经过调压后进入公用压力油孔P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。T孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。（2）集成块结构尺寸的确定外形尺寸要满足液压元件的安装，孔道布置及其它工艺要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，液压阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个集成块叠积时，一定要保证三个主通道。各油孔的内径要满足允许流速的要求，一般来说，与液压阀直接相通的孔径应等于所装液压阀的油孔通径。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。22（3）集成块的加工由于集成块的安装面要与液压元件连接，而且要保证不漏油，所以安装面有形位公差要求：平面度5-7级；表面粗糙度为轮廓算术平均偏差R。12.5.-0.8微米；起孔的垂直度，台肩同轴度要求精度5-7级。3.1.4装配设计在常见的液压站中，按照电动机和液压泵组相对油箱的安装位置不同，可以分为上置式、下置式与旁置式三种。上置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱上盖板上，其结构紧凑，应用十分普遍，尤其是需要经常移动的、泵与电机均不太大的泵站。电机与泵可以立式安装，也可卧式安装。这种安装方法将动力振动源安置在油箱盖板上，因此油箱体，尤其是盖板要有较好的刚性。如图3-2所示为旁置式油箱液压泵站。旁置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱旁边。系统的流量和油箱容量较大时，尤其是一个油箱给多台液压泵供油的场合采用。旁置式油箱液压泵站使油箱内液面高于泵的吸油口，泵的吸油条件较好。设计要注意在泵的吸油口与油箱之间设置一个截止阀，以防止液压泵在维修或拆卸时油箱中油液外流。下置式油箱液压泵站是将液压泵与电机等装置安装在油箱底下。这样可使设备的安装面积减小，也可使泵的吸入能力大为改善。这种安置方式，常常是将油箱架高到使人可以在油箱底下穿越，以便对液压泵的安装和维修图3-2电动机的安装形式主要有三种：机座带底脚、端盖上无凸缘机构，机座不带低脚、端盖上带大于机座的凸缘机构，机座带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构。如图7所示为底座带底脚、端盖上无凸缘机构，一般用于水平放置。若电动机与液压泵组立式放置则应选用机座不带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构，以便于电机在安装板上的定位与固定。机座带底脚、端盖上带大于机座的凸缘机构用于水平放置的电动机与液压泵组，此时液压泵通过发兰式支架支承在电动机上，利用端盖上的凸缘可方便地在支架上定位。图3-3小功率的电动机与液压泵组可以安装在油箱盖上（上置式），功率较大时需单独安装在专用的平台上（非上置式）。电动机与液压泵组的底座应有足够的强度和刚度，要便于安装和检修。电动机与液压泵组与底座之间最好加弹性防振垫。在在适当的部位设置泄油盘，以防止场地污染。液压泵的传动轴不能承受径向与轴向载荷，与电机轴有很高的同轴度，一般采用弹性联轴器的连接形式。3.2液压元件的选型3.2.1液压阀及辅助元件的选择（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。表3-2 液压元件型号及规格（GE系列）序号名 称型 号数量备 注1油 箱1200升12精密调压阀AGIRR-10/1/100/V6意大利ATOS3电接点温控表WSSD-411/0-100/400mm/M27*21天津欧迪4空气滤清器QUQ2.515铜球阀QF-25/G136操作台17电 机4P-B35/750W2皖南8变量柱塞泵A10VSO18DR2德国REXROTH9板式单向阀S20P2110高压过滤器ZU-H160*10FC111先导式溢流阀Y-03-21-50112电磁换向阀FW-02-3C2/B220Z5L313压力表YN100-25MPa6北京布莱迪14单向节流阀DRVP-L81215蓄能器NXQ1-L6.3/20MPa116冷却器DP-1117液位计YWZ-200-T218电控箱低压电器119电机泵架法兰220压力表YN60-40MPa2北京布莱迪21压力表开关KF-L8/14E422高压球阀QJH-15NL123回油过滤器RF-160*20LC124吸油过滤器WU-160*100-J225油路块1126油缸627油缸安装座支架628高压胶管65根29不锈钢无缝管180米30管接头按需1批31管夹按需1批32液位报警器13.2.2蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。（1）液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油，其有效工作容积为式中 A液压缸有效作用面积（m2）； l液压缸行程（m）； K油液损失系数，一般取K=1.2； QP液压泵流量（m3/s）； t动作时间（s）（2）作应急能源，其有效工作容积为：式中 要求应急动作液压缸总的工作容积（m3）。有效工作容积算出后，根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积，再根据其他性能要求，即可确定所需蓄能器。3.2.3管道尺寸的确定油管内径d按下式计算：其中，-油管的最大流量；查文献资料得工况中系统的最大流量为18.6L/min。-管道内允许的流速，一般吸油管取0.55m/s，压力油管取 2.55 m/s，回油管取1.52 m/s。表3-3 各管路流速选值管道流速（m/s）回油管路2吸油管路1.3压力油管路4计算出内径d后，按标准系列选出相应的管子。油管壁厚按下式计算： 其中，-管内最大工作压力，根据设计手册查得最大工作压力为30MPa； 管道内径；-管道材料的许用应力；=；管道材料的抗拉强度；根据设计手册查得，其抗拉强度取340MPa;-安全系数，钢管P7 MPa时，取=8；P17.5 MPa时，取=6； P17.5 MPa时，取=4，所以安全系数取=4。根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管 18。表3-4 标准规格油管管路名称允许流速/管道内径/实际取值/壁厚/吸油管1.30.01740.0183.5压油管40.00990.0112回油管20.00140.01533.3液压系统的验算3.3.1 压力损失的验算（1）工作进给时的进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为1.2m/mmin。进给时的最大流量为14.73L/min。则液压油在管内流速v1为v1 = = cm/min =8330cm/min = 139 cm/min管道流动雷诺数为 = = = 1112300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数 = = = 0.68进油管道BC的沿程压力损失为 = = Pa查阅换向阀4WE6E50/AG24的压力损失 = Pa。忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失为 = + = Pa = Pa（2）工作进结时的回油路压力损失。由于选用单活塞杆液压缸，并且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔的工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则 = = 69.5cm/s = = = 55.5 = = = 1.39回油管道的沿程压力损失为 = = Pa = Pa查产品样本知换向阀3WE6A50/ OAG24的压力损失 = 0.025Pa，换向阀4WE6E50/OAG24的压力损失 = 0.025Pa，调速阀2FRM5-20/6的压力损失为 = 0.5Pa。回油路总压力损失为=+=（0.05+0.025+0.025+0.5）Pa =0.6Pa（3）变量泵出口处的压力 = + =3.2Pa查阅产品样本知，流经各阀的局部压力损失为：4WE6E50/OAG24的压力损失为 = Pa3WE6A50/OAG24的压力损失为 = Pa据分析在差动连接中，泵的出口压力为 = + + = Pa= 1.93Pa，上述验算表明，不需要修改原设计。3.3.2发热温升的验算因为慢速加压在工作循环中所占的时间最长，所以系统发热和油箱升温可按慢速加压工况来计算。通过查得液压缸卸荷阀的流量，取压力损失值，。慢速加压时的压力损失： 慢速加压时泵的工作压力： (取) 慢速加压时液压缸的输入功率查表4-1可知为18.8W。 系统总发热功率： 有效散热面积： 取油箱散热系数：油箱升温为：设环境温度则热平衡温度为：此热平衡温度小于允许范围，故该液压系统不必设置冷却器20。第4章 液压缸的设计4.1液压缸的基本结构设计4.1.1液压缸的类型图4-1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上、顶出缸都选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。切断缸采用前端法兰安装，顶出缸采用后端法兰安装。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。4.1.3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。在设计中选用的是平底结构。4.1.4油缸放气装置通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式。整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。4.1.5缓冲装置缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，便于设计，降低制造成本，仍多采用此种节流缓冲方式。4.2主要尺寸的设计与校核液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。所以设计时，可用类比法来确定。4.2.1液压缸内径D和活塞杆直径d的确定（1）切断缸的内径（注：所用公式都来源于文献【10】【17】）=0.206m由计算所得的液压缸内径D按表3-4圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表3-4 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：括号内数值为非优先选用值按标准取整=0.220m（2）切断缸活塞杆直径=0.175m由计算所得的活塞杆直径按表3-5圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400按标准取整=0.180m（3）切断缸实际压力:= （4）切断缸实际回程力:=（5）活塞杆直径d的校核表4-3 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359d=0.18m满足要求F活塞杆上的作用力活塞杆材料的许用应力，=/1.44.2.2液压缸壁厚计算与校核液压缸的壁厚一般指液压缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。（1）筒壁厚 计算公式: =+当0.3时，用使用公式:=0.042 m取 =0.050m-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，Mn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。（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=44MPa=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=98.3MPa-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=34.441.3 MPa （3）缸筒的暴裂压力 =2.3610=187.4MPa4.2.3缸筒底部计算与校核（1）缸筒底部厚度计算缸筒底部为平面时:0.4330.433mm 取 mm -筒底厚，MM（2）核算缸底部分强度按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径为20cm则 =0.6875 = =69.8 MPa 按这种方法计算=100MPa 所以安全4.2.4缸筒端部法兰设计与校核（1）缸筒端部法兰厚度=40.4mm 取 h=45mm-法兰外圆半径;-螺孔半径; 螺钉 M20b螺钉中心到倒角端的长度=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm= =37cm = = =47.25cm图3-2 部分工作缸（2）校核法兰部分强度=0.067cm 其中P=110.2=11.02KN/cm =0.0335 =0.367 =1 =0.42所以 =95.1MPa =57.1+34.6=91.7 MPa 满足要求依据上面公式当垫片的厚度为大于10cm时就能满足要求，为了满足横梁的强度和工艺性，垫片厚度选用25cm。因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。 4.2.5螺栓的设计与校核（1）缸筒法兰连接螺钉：表2.2 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554032017（a）螺钉处的拉应力=MPa=4.5MPaz-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475MPa =MPa-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa （2）垫片与横梁间螺钉的校核：（a）螺钉处的拉应力=MPa=3.8MPaz-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷 取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475 MPa = MPa-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa 4.2.6液压缸稳定性校核活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力F不能超过使它稳定工作所允许的临界负载，以免发生纵向弯曲，从而破坏液压缸的正常工作。的值与活塞杆材料性质、截面的形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。活塞杆的稳定性的校核依
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号