1、單柱液壓機液壓系統設計摘 要：如今，液壓傳動是一門比擬成熟的技術，已廣泛應用于機械制造、工程機械、農業機械、汽車制造以及鍛壓等機械行業。而其在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用，高度集成化等各項要求方面的顯著優勢使得這門技術有著更加廣闊的開展前景。本文在對液壓傳動開展和液壓傳動的工作原理作了一個簡要說明的同時，更對液壓技術在鍛壓機械中的一個典型應用單柱液壓機的液壓系統進行了全面的設計計算。其內容主要包括： 液壓傳動系統方案的分析、比擬和確定； 確定并繪制系統原理圖； 集成塊單元回路圖的繪制； 液壓系統中各主要參數的計算、圓整及校核； 各種液壓元件的選擇； 設計并繪制以集成塊聯接方

2、式而成的系統裝配圖；在單柱液壓機液壓系統執行元件液壓缸的設計中，利用在前文系統設計中所校核過的如活塞直徑DAL、活塞桿直徑d(MM)等參數，我們對液壓油缸的各主要零部件進行了詳細的結構設計，并繪制了它們的零件圖及液壓油缸裝配圖。在本設計中，所有圖紙均使用繪圖軟件AutoCAD繪制而成，使得圖紙更加清晰，一目了然。關鍵字：單柱液壓機；液壓系統設計；液壓油缸；AutoCADABSTRACTAbstract：Nowadays, hydraulic drive is a technique becoming mature, what has been applied in Manufacture, E

3、ngineering Machinery, Farm Machinery, Car Manufacturing, and Forging Presses etc. Moreover, it has a so salient advantage in actualize high pressure, high speed, hight-power, hight efficiency, low yawp, longevity and hight integration that it could develope much faster then others.After the phylogen

4、y of the hydraulic drive and the working theory have been introduced in this paper, we have do a fully design for the system of the single column hydraulic presses which is a type application in Forging Presses.It includes: Analysing, comparing and confirming the project of hydraulic drive; Confirmi

5、ng and drawing the system blueprint; Drawing a blueprint of the cell loop of the integration block; Accounting, checking and normalizing the mainly parameter in the hydraulic system Choosing the different kinds of hydraulic component Designing how to rig out all the parts of the system and then draw

6、 a blueprint to reflect it.In the design of the working part of the hydraulic system, cylinder, we have do a particular frame design in using the parameter as the diameter of the piston D(AL) and the diameter of the pole d(MM).In this project, to make blueprint more clearly and even be clear at a gl

7、ance, we draw the entire blueprint in software AutoCAD.Key words: Single Column Hydraulic Presses; The Design of Hydraulic System; Hydraulic cylinder; AutoCAD 目錄 TOC o 1-3 u 1、概述11.1 液壓傳動開展概況11.2 液壓傳動的工作原理及組成局部11.2.1 液壓傳動的工作原理11.2.2 液壓傳動的組成局部21.3 液壓傳動的優缺點32、液壓系統設計42.1 明確設計要求，制定根本方案42.1.1 設計要求42.1.2

8、制定液壓系統根本方案42.2 液壓系統各液壓元件確實定62.2.1 液壓介質的選擇62.2.2 擬定液壓系統圖62.3 液壓系統主要參數計算82.3.1 選系統工作壓力82.3.2 液壓缸主要參數確實定82.3.3 液壓缸強度校核82.3.4 液壓缸穩定性校核 PAGEREF _Toc263853636 h 02.3.5 計算液壓缸實際所需流量 PAGEREF _Toc263853637 h 22.3.6 繪制液壓缸工況圖 PAGEREF _Toc263853638 h 42.4 液壓閥的選擇 PAGEREF _Toc263853639 h 52.4.1 液壓閥的作用 PAGEREF _Toc

9、263853640 h 52.4.2 液壓閥的根本要求 PAGEREF _Toc263853641 h 52.4.3 液壓閥的選擇 PAGEREF _Toc263853642 h 534DF30-E10B-D PAGEREF _Toc263853643 h 53 液壓泵站及其輔助裝置 PAGEREF _Toc263853644 h 63.1 液壓泵站 PAGEREF _Toc263853645 h 63.1.1 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標準 PAGEREF _Toc263853646 h 63.1.2 各系列液壓泵站的簡述 PAGEREF _Toc263853647 h 173.2

10、液壓泵183.2.1 液壓泵的選擇183.2.2 液壓泵裝置 PAGEREF _Toc263853650 h 03.3 電動機功率確實定 PAGEREF _Toc263853651 h 13.4 液壓管件確實定 PAGEREF _Toc263853652 h 23.4.1 油管內徑確定 PAGEREF _Toc263853653 h 23.4.2 管接頭 PAGEREF _Toc263853654 h 23.5 濾油器的選擇 PAGEREF _Toc263853655 h 33.5.1 濾油器的作用及過濾精度 PAGEREF _Toc263853656 h 33.5.2 選用和安裝 PAGER

11、EF _Toc263853657 h 33.6 油箱及其輔件確實定 PAGEREF _Toc263853658 h 33.6.1 油箱 PAGEREF _Toc263853659 h 33.6.2 空氣濾清器 PAGEREF _Toc263853660 h 63.6.3 油標 PAGEREF _Toc263853661 h 64 液壓缸的設計計算 PAGEREF _Toc263853662 h 74.1 液壓缸的根本參數確實定 PAGEREF _Toc263853663 h 74.2 液壓缸主要零件的結構、材料及技術要求 PAGEREF _Toc263853664 h 74.2.1 缸體 PA

12、GEREF _Toc263853665 h 74.3 缸蓋 PAGEREF _Toc263853666 h 04.3.1 缸蓋的材料 PAGEREF _Toc263853667 h 04.4 活塞 PAGEREF _Toc263853668 h 04.4.1 活塞與活塞桿的聯接型式 PAGEREF _Toc263853669 h 04.4.2 活塞與缸體的密封 PAGEREF _Toc263853670 h 14.4.3 活塞的材料 PAGEREF _Toc263853671 h 14.4.4 活塞的技術要求 PAGEREF _Toc263853672 h 14.5 活塞桿 PAGEREF _

13、Toc263853673 h 24.5.1 端部結構 PAGEREF _Toc263853674 h 24.5.2 端部尺寸 PAGEREF _Toc263853675 h 24.5.3 活塞桿結構 PAGEREF _Toc263853676 h 34.5.4 活塞桿材料 PAGEREF _Toc263853677 h 44.5.5 活塞桿的技術要求 PAGEREF _Toc263853678 h 44.6 活塞桿的導向、密封和防塵 PAGEREF _Toc263853679 h 44.6.1 導向套 PAGEREF _Toc263853680 h 44.6.2 桿的密封與防塵 PAGEREF

14、 _Toc263853681 h 54.7 液壓缸的緩沖裝置 PAGEREF _Toc263853682 h 54.8 液壓缸的排氣裝置 PAGEREF _Toc263853683 h 54.9 液壓缸安裝聯接局部的型式 PAGEREF _Toc263853684 h 64.9.1 液壓缸進出油口的聯接 PAGEREF _Toc263853685 h 64.9.2 液壓缸的安裝方式 PAGEREF _Toc263853686 h 6結 論 PAGEREF _Toc263853687 h 7致 謝38參 考 文 獻 PAGEREF _Toc263853689 h 39引 言近10年來，液壓傳動在

15、防漏、治污、降噪、減震、節能和材質研究等各個方面都有長足的進步，它和電子技術的結合也由拼裝、混和到整合，步步深入。時至今日，在盡可能小的空間內付出盡可能大的功率并加以精確控制這一點上，液壓傳動已穩居各種傳動方式之首，無可替代。這種情況使液壓傳動的元件類型、油路結構、系統設計和制作工藝等都發生了深刻的變化，也改變了人們對它進行認識、分析和綜合的方式方法。本文所提出的課題正是液壓技術在鍛壓機械中的一個典型應用單柱液壓機的液壓系統的設計計算。本書由潘秦編寫，袁坤參加審定。由于時間和水平的限制，難免存在不少的缺點和錯誤，懇切希望廣闊讀者批評指正。 1、概述1.1 液壓傳動開展概況液壓傳動相對于機械傳動

16、來說是一門新技術，但如從17世紀中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業上的真正推廣使用只是本世紀中葉以后的事，至于它和微電子技術密切結合，得以在盡可能小的空間內傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內出現的新事物。本世紀的60年代后，原子能技術、空間技術、計算機技術微電子技術等的開展再次將液壓技術推向前進，使它開展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，使它在國民經濟的各方面都得到了應用。液壓傳動在某些領域內甚至已占有壓倒性的優勢，例如，國外今日生產的95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%以上

17、的自動線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的程度現在已成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。當前，液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、數字控制等技術上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計、計算機仿真和優化以及微機控制等開發性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。我國的液壓工業開始于本世紀50年代，其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來才用到拖拉機和工程機械上。自1964年從國外引進一些液壓元件生產技術、同時進行自行設計液壓產品以來，我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列，并在各種機械設備上得到

18、了廣泛的使用。80年代起更加速了對西方先進液壓產品和技術的有方案引進、消化、吸收和國產化工作，以確保我國的液壓技術能在產品質量、經濟效益、人才培訓、研究開發等各個方面全方位地趕上世界水平。1.2 液壓傳動的工作原理及組成局部 液壓傳動的工作原理 驅動機床工作臺的液壓系統，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機帶動旋轉后，從油箱中吸油。油液經濾油器進入液壓泵，當它從泵中輸出進入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內的狀態下，通過開停閥、節流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，液壓缸右腔的油經

19、換向閥和回油管排回油箱。如果將換向閥手柄方向轉換成往外的狀態下，那么壓力管中的油將經過開停閥、節流閥和換向閥進入液壓缸右腔，推動活塞和工作臺向左移動，并使液壓缸左腔的油經換向閥和回油管排回油管。工作臺的移動速度是由節流閥來調節的。當節流閥開大時，進入液壓缸的油液增多，工作臺的移動速度增大；當節流閥關小時，工作臺的移動速度減小。為了克服移開工作臺時所受到的各種阻力，液壓缸必須產生一個足夠大的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入液壓缸的油液是通過節流閥調節的，液壓泵輸出的多余的油液須經溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液

20、壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。如果將開停手柄方向轉換成往外的狀態下，壓力管中的油液將經開停閥和回油管排回油箱，不輸到液壓缸中去，這時工作臺就停止運動。從上面的例子中可以得到：動是以液體作為工作介質來傳遞動力的。2液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。3壓傳動中的工作介質是在受控制、受調節的狀態下進行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。 液壓傳動的組成局部液壓傳動裝置主要由以下四局部組成：1能源裝置把機械

21、能轉換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統提供壓力油。2執行裝置把油液的液壓能轉換成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉運動的液壓馬達。3)制調節裝置對系統中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調節的裝置。例如溢流閥、節流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統。4)輔助裝置上述三局部以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統正常工作也有重要作用。1.3 液壓傳動的優缺點液壓傳動有以下一些優點：在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產生出更多的動力，因為液壓系統中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出3040倍。在同等的功率下

22、，液壓裝置的體積小，重量輕，結構緊湊。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的12%左右。液壓裝置工作比擬平穩。由于重量輕、慣性小、反響快，液壓裝置易于實現快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現往復回轉運動時可達500次/min，實現往復直線運動時可達1000次/min。液壓裝置能在大范圍內實現無級調速調速范圍可達2000，它還可以在運行的過程中進行調速。液壓傳動易于自動化，這是因為它對液體壓力、流量或流動方向易于進行調節或控制的緣故。當將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結合起來使用時，整個傳動裝置能實現很復雜的順序動作，接受遠程控制。液壓裝置易于實現過載保護。液壓缸和液

23、壓馬達都能長期在失速狀態下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。由于液壓元件已實現了標準化、系列化和通用化，液壓系統的設計、制造和使用都比擬方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機動性。用液壓傳動來實現直線運動遠比用機械傳動簡單。液壓傳動的缺點是：液壓傳動不能保證嚴格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失摩擦損失、泄漏損失等，長距離傳動時更是如此。液壓傳動對油溫變化比擬敏感，它的工作穩定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高

24、，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比擬敏感。液壓傳動要求有單獨的能源。液壓傳動出現故障時不易找出原因。總的說來，液壓傳動的優點是突出的，它的一些缺點有的現已大為改善，有的將隨著科學技術的開展而進一步得到克服。2、液壓系統設計2.1 明確設計要求，制定根本方案 設計要求設計要求是進行每項工程設計的依據。在制定根本方案并進一步著手進行液壓系統各局部設計之前，必須把設計要求以及與該設計內容有關的其他方面的情況了解清楚。 = 1 * GB2 單柱液壓機主機概況： = 1 * GB3 液壓機公稱力 25 KN = 2 * GB3 液壓系統最大工作壓力 8 Mpa = 3 * GB3 骨塊行程 125

25、MM = 4 * GB3 壓頭下行速度 45 mm/s = 5 * GB3 壓頭上行速度 130 mm/s = 2 * GB2 液壓系統要完成以下動作循環： 制定液壓系統根本方案.1 確定液壓執行元件的形式在本設計中,液壓缸是液壓系統中的執行元件，它是一種把液體的壓力能轉換成機械能以實現直線往復運動的能量轉換裝置。液壓缸結構簡單，工作可靠，在液壓系統中得到了廣泛的應用。液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類。活塞缸和柱塞缸的輸入為壓力和流量，輸出為推力和速度。液壓缸除了單個地使用外，還可以組合起來或和其它機構相結合，以實現特殊的功能。我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點及適用場合

26、見表2-1。表2-1名稱特點適用場合單桿活塞液壓缸有效工作面積大，雙向不對稱往返不對稱的直線運動等.2 確定液壓執行元件運動控制回路1為了實現液壓缸的進和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統的方向控制閥。電磁換向閥的根本工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動方向。當電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置脈沖式閥除外。假設推動故障檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統中的作用是用來實現液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應用在流量不大的液壓系統中。2為了實現其工進，可以選擇調速閥或節流閥作為速度控制閥。節流閥的調節應該輕便、準確

27、。在小流量調節時，如通流截面相對于閥心位移的變化率較小，那么調節的精確性較高。調節節流閥的開口，便可調節執行元件運動速度的大小。而調速閥的工作原理：液壓泵出口即調速閥進口壓力，由溢流閥調整，根本上保持恒定。調速閥出口處的壓力由活塞上的負載決定。所以當負載增大時，調速閥進出口壓差將將減小。調速閥在液壓系統中的應用和節流閥相仿，它適用于執行元件負載變化大而運動速度要求穩定的系統中。因此，在本設計中選擇調速閥作為速度控制閥。.3 液壓源系統液壓系統的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。在無其它輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統的需油量，多余的油經溢流閥流回油箱， 溢流閥同時起到

28、控制并穩定油源壓力的作用。為節省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統所需流量相匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們在泵的小口裝上粗濾油器。進入系統的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精濾油器再次過濾。為防止系統中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁過濾器或其他型式的濾油器。根據液壓設備所處環境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。2.2 液壓系統各液壓元件確實定 液壓介質的選擇液壓介質應具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩定性好；腐蝕作用小，對涂料、密封材料等有良好的適應性；同時液壓介質還應具有一定的消泡能力。選擇液壓介質時，除專用

29、液壓油外，首先是介質種類的選擇。根據液壓系統對介質是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。其次，應根據系統中所用液壓泵的類型選用具有適宜粘度的介質。最后，還應考慮使用條件等因素，如環境溫度、工作壓力、執行機構速度等。當工作溫度在60以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過60時，應選用汽輪機油或普通液壓油。假設設備在很低溫度下啟動時須選用低凝液壓油。據參考文獻2表37.3-12 中各普通液壓油質量指標及應用以及本設計中單柱液壓機液壓系統的要求選用N32號普通液壓油，其各項質量指標見表2-2。表2-2名稱N32號普通液壓油代號 / 原牌號YA-N32 / 20號運動粘度 mm

30、2/s (40)運動粘度 mm2/s (50)1723粘度指數90抗氧化安定性(酸值達2mgKOH/g) h1000凝點 -10閃點(開口) 170防銹性(蒸鎦水法)無銹臨界載荷 N600抗泡沫性(93) ml起泡 50 / 消泡 0抗磨性四球，DB N800應用適用于環境溫度040MPa 擬定液壓系統圖在這種單柱液壓機上，實現了“工進 快退 停止的動作循環見圖2-1。可以進行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表2- 3 示此單柱液壓機的動作循環表，圖2-2那么是這種液壓機的液壓系統圖，其滑塊的工作情況如下圖。圖2-1 單柱液壓機動作循環圖圖2-2 單柱液壓機液壓系統圖進油路

31、液壓泵1 電磁換向閥2左位 單向調速閥3 液壓油缸4上腔回油路 液壓油缸4下腔 單向順序閥5 電磁換向閥2右位 油箱7表2-3 單柱液壓機液壓系統的動作循環表動作名稱信號來源電磁換向閥2的工作狀態滑塊工進1YA通電左位快退2YA通電右位2.3 液壓系統主要參數計算 選系統工作壓力壓力的選擇要根據載荷大小和設備類型而定。還要考慮執行元件的裝配空間、經濟條件及元件供給情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備本錢。一般來說

32、，對于固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些，行走機械重載設備壓力要選得高一些。公稱力為2500KN的單柱液壓機屬小型液壓機類型，一般情況下，載荷不會太高，參考資料2表37.5-3，初步確定系統工作壓力為4MPa。 液壓缸主要參數確實定.1 液壓缸設計中應注意的的問題液壓缸的設計和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發生故障。在這方面，經常碰到的是液壓缸安裝不當、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩等問題。所以，在設計液壓缸時，必須注意如下幾點：1盡量使活塞桿在受拉狀態下承受最大負載，或受壓狀態下具有良好的縱向穩定性。2考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。缸

33、內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統中需有相應的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。3正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設置在活塞桿端，如為拉伸那么設置在缸蓋端。4) 液壓缸各局部的結構需根據推薦的結構形式和設計標準進行設計，盡可能做到結構簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。.2 液壓缸主要參數確實定鑒于液壓系統的最大工作壓力P1=8Mpa7Mpa由參考文獻1表5-2推薦初定取液壓缸=0.9 那么此時活塞所受推力 N 由式 2-1=69.4

34、5 cm2 2-2=9.38 cm那么dD =6.07 cm得： D =100 mm d =70 mm由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： cm2 cm2 液壓缸強度校核液壓缸的缸筒壁厚、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統中必須進行強度校核。 取：液壓缸材料為45#鋼，無縫鋼管活塞桿材料45#鋼.1 壁厚強度校核對于本系統： 10 為厚壁按壁筒計算： 2-3式中，D為缸筒內徑；Py為缸筒試驗壓力,當缸的額定壓力Pn 16Mpa時，取Py=1.5 Pn ；為缸筒材料的許用應力，為材料抗拉強度，n為平安系數，一般取n = 5 。 所以:Py4=6 Mpa 2-4式中 N/mm2n = 5那

35、么 N/m2得 mm mm故缸體壁厚強度滿足。.2 液壓缸內活塞桿直徑校核 活塞桿的直徑d按下式進行校核 2-5式中，F為活塞桿上的作用力；為活塞桿材料的許用應力, 那么 ：mm d故活塞桿強度滿足。.3 液壓缸蓋固定螺栓直徑計算液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計算： 2-6式中，F為液壓缸負載；Z為固定螺栓個數；K為螺紋擰緊系數；K=1.121.5，取K=1.3；MPa那么：mm取 ds=10 mm 液壓缸穩定性校核活塞桿受軸向壓縮負載時，它所承受的力F不能超過使它保持穩定工作所允許的臨界負載Fk，以免發生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。Fk的值與活塞桿材料性質、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安

36、裝方式等因素有關。活塞桿穩定性的校核依下式進行： 2-7式中，nk為平安系數，一般取nk = 2 4，這里取nk = 4。當活塞桿的細長比 時 2-8當活塞桿的細長比 時，且= 20 120 時，那么 2-9式中，l為安裝長度，其值與安裝方式有關，見表2-1，為活塞桿橫截面最小回轉半徑， ；為柔性系數，其值見表2-2；為由液壓缸支承方式決定的末端系數，其值見表2-4；E為活塞桿材料的彈性模量，對鋼取E1011N/M2；J為活塞桿橫截面慣性矩；A為活塞桿橫截面積，f為由材料強度決定的實驗值，為系數，具體數值均見表2-5。表2-4 液壓缸支承方式和末端系數2的值支承方式支承說明末端系數2一端自由一

37、端固定1/4兩端鉸接1一端鉸接一端固定2兩端固定4表2-5 f、a、1的值材料f 108 N/M21鑄鐵80鍛鐵110軟鋼90硬鋼85由此，根據實際設計的可得： N/M2 ； 2-10而l125mm， 取l=175mm 那么活塞桿穩定性按式：進行校核。代入數據： N而 2-11式中，FW為活塞所受最大推力 Pmax為系統最大壓力為8Mpa 。 A1為液壓缸無活塞桿腔的截面積，A1 = 78.5 cm2 FW = 810610-3104 N顯然，FW 所以，活塞桿穩定性滿足。 計算液壓缸實際所需流量根據最終確定的液壓缸的結構尺寸及其運動速度或轉速，計算出液壓缸實際所需流量，見表2-6。表2 6

38、液壓缸實際所需流量工況活塞下行(工進)活塞上行(快退)運動速度10-2 m/s = = 13結構參數 10-3 m2A1 A2 流量 10-4 m3/sQ1 Q2 計算公式Q = A 繪制液壓缸工況圖圖2-3液壓缸工況圖2.4 液壓閥的選擇 液壓閥的作用液壓閥是用來控制液壓系統中油液的流動方向或調節其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因為作用機制的不同，而具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節流作用控制著系統的壓力和流量，而方向閥那么利用通流通道的更換控制著油液的流動方向。這就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣不同的類型，它們之間還是保持著一些

39、根本共同之點。例如：1在結構上，所有的閥都由閥體、閥心座閥或滑閥和驅使閥心動作的元、部件如彈簧、電磁鐵組成。2在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進、出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關系都符合孔口流量公式，僅是各種閥控制的參數各不相同而已。 液壓閥的根本要求液壓系統中所用的液壓閥，應滿足如下要求：1動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。2油液流過時壓力損失小。3密封性能好。4結構緊湊，安裝、調整、使用、維護方便，通用性大。 液壓閥的選擇1閥的規格，根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節流閥和調速閥時，要考慮最小穩定流量應滿足執行

40、機構最低穩定速度的要求。控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內的短時間過流量。2閥的型式，按安裝和操作方式選擇。本系統工作壓力在4MPa左右，所以液壓閥均選用中壓閥。所選閥的規格型號見表2-7。表2-7 25KN單柱液壓機液壓閥名細表名稱選用規格單向調速閥AQF3-E10B電磁溢流閥YDF3-E10B-B電磁換向閥34DF30-E10B-D單向順序閥AXF3-E10B3 液壓泵站及其輔助裝置 在本設計中，我們將采用集成塊的聯接方式來進行液壓系統的裝配。其集成塊單元回路圖見圖3-1；圖3-1 集成塊單元回路圖 3.1 液壓泵站 液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標

41、準.1 液壓泵站的概述目前我國生產液壓泵站的廠家很多，液壓泵站的種類也繁多，但多數廠家根據用戶的具體要求設計和制造，尚未完全系列化、標準化。現在只有液壓泵站的油箱公稱容量系列有國家標準。.2 液壓泵站油箱公稱容量系列GB 287681表3-1 油箱容量GB 2876-81 L41025406310016025031540050063080010001250160020003150400050006300 各系列液壓泵站的簡述詳細資料見參考文獻237篇第10章。.1 YZ系列液壓泵站YZ系列液壓泵站，油箱容量有256300L等18種規格。選用各種不同的泵，得到各種不同流量、壓力的規格。外形結構上

42、有上置式有立式及臥式和非上置式。 YZ系列液壓泵站生產廠有：上海高行液壓件廠、長沙液壓件廠、南京液壓件三廠等。.2 YG型液壓柜YG型液壓柜規格性能為油箱容量250350L，壓力6.3MPa，流量有40、63和100L/ min。上海液壓件一廠生產。.3 YZS型液壓站YZS型液壓泵站，油箱容量100L，壓力6.3MPa，流量16L/min。常州液壓件廠生產。.4 YGC型液壓柜YGC型液壓柜油箱容量160L，壓力6.3MPa，流量有12、25L/min，由北京椿樹機械廠生產。.5 CJZ型液壓站CJZ型液壓泵站油箱容量有100L與160L兩種，壓力為5MPa，流量為2063L/min范圍。有

43、定量泵與變量泵兩種型式，成都液壓元件一廠生產。.6 YH型液壓站YH型液壓站油箱容量1202000L，壓力為14 MPa，流量在10250L/min范圍，由沈陽重型機器廠生產。.7 SE型液壓泵站SE型液壓泵站油箱容量1400L，壓力7 MPa，流量3/s，上海冶金設計院設計。.8 上重型液壓站上海重型機器廠液壓站油箱容量1200L與2200L兩種，1200L的工作壓力為1.5 MPa，2200L的為5 MPa，流量均為320L/min。3.2 液壓泵 液壓泵的選擇液壓泵是一種能量轉換裝置，它把驅動電機的機械能轉換成輸到系統中去的油液的壓力能，供液壓系統使用。液壓泵的工作壓力是指泵實際工作時的

44、壓力。液壓泵的額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗標準規定的連續運轉的最高壓力，超過此值就是過載。液壓泵的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗標準規定必須保證的流量，亦即在額定轉速和額定壓力下由泵輸出的流量。1液壓泵工作壓力確實定 3-1P1是液壓缸的工作壓力，對于本系統： MPa 是泵到液壓缸間總的管路損失。由系統圖可見，從泵到液壓缸之間串接有一個單向調節器速閥和一個電磁換向閥，取液壓泵工作壓力為：PP = 4.4 + 0.6 = 5 MPa (2) 液壓泵流量確實定 3-2由工況圖看出，系統最大流量發生在快退工況，m3/s，泄漏系數 K = 1.2,求得液壓泵流量:m2/s (37.8 L

45、/mm)選用YB1-40 型雙聯葉片泵。雙聯葉片泵是在一個泵體內安裝兩個雙作用葉片泵，用同一個傳動軸驅動。安裝大小不同的單泵，可以得到兩種大小不同的流量，以適應液壓系統各種不同速度的要求。雙作用葉片泵的工作原理是泵由轉子、定子、葉片、配油盤和端蓋等件所組成。定子的內表雙作用葉片泵的工作原理：面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個組成，且定子和轉子是同心的。葉片在轉子的槽內可靈活滑動，在轉子轉動時的離心力以及通入葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內外表上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉子間便形成了一個個密封的工作腔。在轉子順時針方向旋轉的情況下，密封工作腔的容積在左上角

46、和右下角處逐漸增大，為吸油區；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區；吸油區和壓油區之間有一段封油區把它們隔開。這種泵的轉子每轉一轉，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區和兩個壓油區是徑向對稱的，作用在轉子上的液壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。 液壓泵裝置液壓泵裝置是指將電能轉變為液壓能所需要的設備、元件及其輔助元件。具體而言，主要指電機、聯軸器、液壓泵、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設計尤其是正確地安裝液壓泵裝置，是液壓系統正常工作的重要保證，必須予以足夠的重視。.1 液壓泵的安裝方式金屬切削機床的液壓站，多用定量或限壓式變量葉片泵。變

47、量葉片泵僅能臥式安裝，而定量葉片泵，無論是單泵還是雙聯泵，都可以有立式和臥式兩種安裝方式。齒輪泵與柱塞泵一般為臥式安裝。臥式安裝的液壓泵，其位置又可分為上置式與非上置式兩種。上置式指液壓泵裝置安裝在油箱上，立式安裝的液壓泵皆為上置式。安裝液壓泵應注意的問題： = 1 * GB2 為了防止振動與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固地緊固在箱蓋或根底上，注意經常檢查連接螺釘是否松動。 = 2 * GB2 調整好液壓泵與電機的聯軸器，使二者同心，用手撥動聯軸器時不能有松緊不一致的現象。 = 3 * GB2 在有條件的情況下，盡量將液壓泵齒輪泵、定量葉片泵、螺桿泵安裝在油液內。 = 4 * GB2 液

48、壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深度，以防止空氣被吸入液壓泵。 = 5 * GB2 安裝液壓泵時，應注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離。各類液壓泵的吸油高度見表3-2：表3-2 各類油泵吸油高度油泵類型齒輪泵葉片泵柱塞泵螺桿泵吸油高度mm300400不大于500不大于5005001000.2 液壓泵與電機的聯接液壓泵與電機之間的聯軸器，一般用簡單型彈性圈柱銷聯軸器或彈性圈柱銷聯軸器，其二者的共同特點是傳遞扭矩范圍較大，轉速較高，彈性好，能緩沖扭矩急劇變化引起的振動，能補償軸位移。但在使用中應定期檢查彈性圈，發現其損壞后及時更換。上述兩種聯軸器中，簡

49、單型彈性圈柱銷聯軸器的結構簡單，裝卸方便，使用壽命較長，幫比彈性圈柱銷聯軸器用得多些。應用上述二種聯軸器時，一定要注意彈性圈材料必須用耐油橡膠。安裝聯軸器的技術要求是： = 1 * GB2 半聯軸器I盡量做主動件。 = 2 * GB2 半聯驗算其他工況時，液壓泵的驅動功率均小于此值。查產品樣本，選用5.5KW 的電動機。 注射機在整個動作循環中，系統的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環的需要，按較大功率段來確定電動機功率。由前面的計算泵的供油壓力應為 PP = 5MPa，取泵的總效率P = 0.65，泵的總驅動功率為 轂強度。 = 3 * GB2 最大同軸度偏差不大于(

50、上海機床廠經驗數據)，軸線傾斜角不大于40。軸器與電動機軸配合時采用配合，與其他軸端那么采用低于的配合，否那么應驗算輪轂強度。 = 3 * GB2 最大同軸度偏差不大于(上海機床廠經驗數據)，軸線傾斜角不大于40。3.3 電動機功率確實定 注射機在整個動作循環中，系統的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環的需要，按較大功率段來確定電動機功率。由前面的計算泵的供油壓力應為 PP = 5MPa，取泵的總效率P = 0.65，泵的總驅動功率為 3-3 KW驗算其他工況時，液壓泵的驅動功率均小于此值。查產品樣本，選用5.5KW 的電動機。3.4 液壓管件確實定 油管內徑確定由于本

51、系統并未對油管內油液的流速作出規定，因此在整個系統中只需保證各處的流量滿足要求即可。初定泵吸油管處流速為1m/s，那么由式 計算得d = 8mm，由于油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結構龐大；但也不能選得過小，以免使管內液體流速加大，系統壓力損失增加或產生振動和噪聲，影響正常工作。在強度保證的情況下，管壁可盡量選得薄些。薄壁易于彎曲，規格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數目，有助于解決系統泄漏問題。考慮到與各液壓閥的連接，也為了盡量減少管路中油壓的損失，故統一取油管內徑為10mm。 管接頭管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式連接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外

52、形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各項條件。液壓系統中的泄漏問題大局部都出現在它管系中的接頭上，為此對管材的選用，接頭形式確實定包括接頭設計、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等，管系的設計包括彎管設計、管道支承點和支承形式的選取等以及管道的安裝包括正確的運輸、儲存、清洗、組裝等都要慎審從事，以免影響整個液壓系統的使用質量。3.5 濾油器的選擇 濾油器的作用及過濾精度濾油器在液壓系統中，濾除外部混入或者系統運轉中內部產生的液壓油中的固體雜質，使液壓油保持清潔，延長液壓元件使用壽命，保證液壓系統的工作可靠性。一般認為75%以上液壓系統故障是由于液壓油的污染所造成的。因此濾油器對液壓系統來說，

53、是不可少的重要組成局部。濾油器的過濾精度用從液壓油中過濾掉的雜質的顆粒大小表示，一般可分為粗濾油器、普通濾油器、精密濾油器和特精濾油器四種，它們分別能濾去大于100m、10100m、510m和15m大小的雜質。液壓系統壓力越高，要求液壓元件的滑動間隙越小，因些系統壓力越高，要求的過濾精度也越高，其關系見表3-3：表3-3 過濾精度與液壓系統壓力的關系系統類別一般液壓系統伺服系統壓力 MPa 773521顆粒大小m255025105濾油器按其濾心材料的過濾機制來分，有外表型濾油器、深度型濾油器和吸附型濾油器三種。 選用和安裝選用濾I油器時，要考慮以下幾點：過濾精度應滿足預定要求。能在較長時間內保

54、持足夠的通流能力。濾心具有足夠的強度，不因液壓的作用而損壞。濾心抗腐蝕性能好，能在規定的溫度下持久地工作。濾心清洗或更換簡便。因此，濾油器應根據液壓系統的技術要求，按過濾精度、通流能力、工作壓力、油液粘度、工作溫度等條件來選定其型號。在本設計中，選用網式濾油器，它具有結構簡單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點。網式濾油器屬于粗濾油器，一般安裝在液壓泵的吸油路上，這種安裝方式主要作用是保護液壓泵。3.6 油箱及其輔件確實定 油箱油箱在液壓系統中除了儲存油液外，還起著散發油液中的熱量在周圍環境溫度較低的情況下那么是保持油液中熱量、別離油液中的氣泡、沉淀固體雜質等作用。油箱中安裝有很多輔件，如空氣濾

55、清器及液位計等。.1 油箱的設計要點設計油箱時應考慮如下幾點：a .油箱必須有足夠大的容積。以滿足散熱要求，停車時能容納液壓系統中所有的油；而工作時又保持適當的油位要求等。b. 吸油管及回油管應插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空氣；回油管飛濺產生氣泡。管口一般與油箱底、箱壁的距離不小于管徑的3倍。吸油管應安裝80或100m的網式或線隙式濾油器，安裝位置要便于裝卸或清洗濾油器。回油管口斜切45角并面向箱壁，以防回油沖擊油箱底部的沉積物。c. 吸油管和回油管的距離盡可能遠一點，中間要設置隔板，使油液在油箱中流動速度緩慢一點，時間長一些，這樣能提高散熱、別離空氣及沉淀雜質的效果。d. 為了保持油液

56、清潔，油箱應有密封的頂蓋，頂蓋上應沒有帶濾油網的注油口及帶空氣濾清器的通氣孔，注油及通氣一般都由一個空氣濾清器來完成。為了便于放掉油，油箱底應有一定傾斜度，最低處設放油閥。e. 箱壁上應考慮安裝液面指示器、冷卻器。加熱器及溫度計等位置。f.油箱也可以設計成完全密封的充壓式油箱，用以改善液壓的吸油狀況。一般充氣壓力為0.070.1MPa。根據以上六點設計要點以及對照本設計的需要，繪制油箱簡圖如下：圖3-1 油箱簡圖.2 油箱容量確實定初始設計時，先按經驗確定油箱的容量，待系統確定后，再按散熱的要求進行校核。經驗公式為： m3 3-4式中， 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 m3 經驗系數，見表3-4

57、表3-4 經驗系數系統類型行走機械低壓系統中壓系統鍛壓 機械冶金機械1 22 45 76 1210在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統供油的要求，還要保證執行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。初始設計時，先按經驗公式確定油箱的容量，待系統確定后，再按散熱的要求進行校核。由此初定油箱容積取為200L，其結構參數如表3-5：表3-5 油箱結構參數長 mm80箱蓋厚度 mm15寬 mm50箱底厚度 mm4高 mm50箱底傾角 mm15.3 確定油箱的有效容積按經驗公式3-4來初步確定油箱的有效容積： 所選泵的總流量37.8 L/min，這樣，液壓泵每分

58、鐘排出壓力油的體積。參照表3-3，取 = 5，算得有效容積為：V = 537.8 =189 L 空氣濾清器一般在油箱蓋上應設置空氣濾清器，它包括空氣濾清裝置和注油過濾網。在此，我們選擇EF2-32 型空氣濾清器，其技術性能見表3-6：表3-6 EF2-32型空氣濾清器技術性能表規格EF2-32加油流量L/min14空氣流量L/min100油過濾面積 cm2120螺釘四只均布mmM410空氣過濾精度mm0279油過濾精度125m120目/英寸 油標在油箱側壁上一般應設置油標，以此作為油箱中油位的指示器。考慮到控制油箱溫度的重要性，選擇YWZ型帶溫度計的液位指示器。4 液壓缸的設計計算4.1 液壓

59、缸的根本參數確實定在2-3節中，我們已經對液壓執行元件即液壓缸的根本參數作過計算并校核，其各參數見表4-1：表4-1 液壓缸的根本參數缸徑D mm100活塞桿直徑d mm70最大行程L mm125缸體壁厚 mm公稱力F KN1254.2 液壓缸主要零件的結構、材料及技術要求 缸體.1 缸體端部聯接結構 缸體端部的聯接結構見表4-2：表4-2 缸體端部聯接型式連接方式特點焊接結構簡單，尺寸小，重量輕，使廣泛缸體焊后可能變形，且內徑不易加工。主要用于柱塞式液壓缸螺紋聯接徑向尺寸小，重量較輕，使用廣泛缸體外徑需加工，且應與內徑同軸；裝卸需專用工具；安裝時應防止密封圈扭曲法蘭聯接結構較簡單，易加工，易

60、裝卸，使用廣泛徑向尺寸較大，重量比螺紋聯接的大。非焊接式法蘭的缸體端部鐓粗拉桿聯接結構通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，應用較廣表4-2 缸體端部聯接型式連接方式特點拉桿聯接外形尺寸大，重量大。用于載荷較大的雙作用缸半外半環重量比拉桿聯接輕，缸體外徑需加工環半環槽削弱了缸體，為此缸體壁厚應加厚聯內半環結構緊湊，重量輕接安裝時端部進入缸體較深，密封圈有可能被進油孔邊緣擦傷鋼絲聯接結構簡單，尺寸小，重量輕注：1.對于固定機械，假設尺寸與重量沒有特殊要求時，建議采用法蘭聯接或拉桿聯接。 2.對于活動機械，假設尺寸和重量有特殊要求時，推薦采用外螺紋聯接或外半環聯接。.2 缸體的材料液壓缸缸體的常用材料