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Y32-1000T三梁四柱液壓機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
液壓機(jī)是一種以液體介質(zhì)傳遞能量來實(shí)現(xiàn)各種加工工藝的機(jī)器。本次設(shè)計(jì)的液壓機(jī)是四柱式萬能液壓機(jī)，其主機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括液壓缸，上橫梁，活動(dòng)橫梁（滑塊），四個(gè)立柱，工作臺(tái)（下橫梁）和頂出缸等。通過查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，對(duì)液壓機(jī)整體進(jìn)行充分了解，更好的進(jìn)行方案的分析與選擇。
本次設(shè)計(jì)首先對(duì)液壓機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)方案進(jìn)行了分析，然后對(duì)液壓機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校；采用“三梁四柱”式主機(jī)結(jié)構(gòu)。
在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，首先對(duì)其進(jìn)行了負(fù)載分析，接下來對(duì)液壓機(jī)的主缸和頂出缸的設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量闡述，從而繪制出液壓系統(tǒng)原理圖。又對(duì)液壓泵、油管、電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)與選擇，最后得到對(duì)泵站的布置安裝。
通過本次設(shè)計(jì)對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行更深一步的了解，感受機(jī)械在生活中帶給我們的便利，為促進(jìn)其發(fā)展做出更大的努力。
關(guān)鍵詞：四柱液壓機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸
I
ABSTRACT
Pressure processing, the hydraulic machine is one of the important configuration, which widely used in various sectors of the national economy. The design of the poster is Y32-1000T hydraulic machine. The hydraulic machine is a four-column universal hydraulic press, it is a typical structure of the most common form, which includes a hydraulic cylinder, the beam, the moving beam, four columns, table and air cylinder.
This design firstly analyzes and selects the scheme of hydraulic press, and then carries on the detailed design calculation and the checking to the main machine structure of the hydraulic press, that is to say, the upper crossbeam, the movable crossbeam and the worktable are run through together in the direction of the column.
In the design of the hydraulic system, following a certain design step, the load analysis is carried out first, then the design of the main cylinder and the ejector cylinder of the hydraulic press is expounded, and the principle diagram of the hydraulic system is drawn, and the hydraulic pump, the oil pipe, the motor and so on are designed and selected, and the layout and installation of the pump station are finally obtained.
Reasonable choice of the host structure for the machine manufacture craft, use requirements and other technical and economic has great significance. The design of the machine is made up of mainframe and control system of two parts, through the piping and electrical system device linked to form a complete one.
Key Words： four-column hydraulic press; The hydraulic system; The hydraulic cylinder
II
目 錄
摘 要 2
ABSTRACT 3
1 緒論 6
1.1 概述 6
1.2 研究概況 6
2 液壓機(jī)總體方案分析 7
2.1 液壓機(jī)工作原理分析 7
2.2 液壓機(jī)工作循環(huán) 7
2.3 主要技術(shù)規(guī)格的確定 8
2.4 液壓機(jī)各部分方案設(shè)計(jì) 9
3 液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算與校核 10
3.1 主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.2 上橫梁的設(shè)計(jì)與校核 10
3.3 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì) 14
3.4 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與校核 14
3.5 立柱組件的設(shè)計(jì)與校核 16
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 18
4.1 負(fù)載分析 18
4.2 主缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
4.3 頂出缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25
4.4 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算 26
4.5 擬定液壓原理圖 26
4.6 泵的選擇與計(jì)算 28
4.7 設(shè)計(jì)計(jì)算油管 29
4.8 電動(dòng)機(jī)的選擇 30
4.9 油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30
4.10 布置液壓泵站 31
5 結(jié) 論 32
參 考 文 獻(xiàn) 33
附錄A 34
附錄B：外文翻譯 35
附錄C：外文原文 38
致 謝 43
II
Y32-1000T四柱壓機(jī)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 概述
液壓機(jī)是一種以液體為介質(zhì)傳遞能量來實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)器[1]。液壓機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如鍛造液壓機(jī)，模鍛液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、萬能液壓機(jī)等。它們具有許多優(yōu)點(diǎn)：可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓；振動(dòng)小、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制及自動(dòng)控制等。
四柱式液壓機(jī)通常采用三梁四柱式結(jié)構(gòu)，具有實(shí)惠，可用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，泄露點(diǎn)可大大減少，同時(shí)動(dòng)作可靠性增強(qiáng)，延長其工作壽命，定壓和定程兩種成形工藝可以得到較好的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保壓延時(shí)功能得到提高。
1.2 研究概況
在生產(chǎn)能力及市場方面，國內(nèi)液壓機(jī)的產(chǎn)量每年都有很大的增長率。國內(nèi)液壓機(jī)從產(chǎn)值和銷售收入上和國外發(fā)達(dá)國家比較，還不具有優(yōu)勢，但從生產(chǎn)的臺(tái)數(shù)和總噸位上比較，在國際上，我國的液壓機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。國內(nèi)進(jìn)口的液壓機(jī)多為一些專用液壓機(jī)，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少；在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機(jī)單機(jī)的技術(shù)水平達(dá)到了國際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)或與國內(nèi)外同行業(yè)的合作，技術(shù)發(fā)展很快。但在一些技術(shù)含量較高的液壓機(jī)中，某些關(guān)鍵技術(shù)，如液壓和電控部分，還要通過與國內(nèi)外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進(jìn)口。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機(jī)主要集中在小噸位上，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機(jī)。在質(zhì)量水平上，隨著用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。由于國內(nèi)液壓機(jī)的技術(shù)最早是從前蘇聯(lián)引進(jìn)和吸收的，國內(nèi)生產(chǎn)的液壓機(jī)在剛度和強(qiáng)度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當(dāng)。
我國液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)故障較多，亟需解決漏油問題，同時(shí)要時(shí)刻關(guān)注關(guān)鍵件的加工質(zhì)量。
1.3 研究內(nèi)容和意義
本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是液壓機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩方面。在軸類零件的校正零部件的壓裝；粉末制品的壓制等多個(gè)領(lǐng)域均可以使用液壓機(jī)，以達(dá)到工作方便可靠的目的。
2 液壓機(jī)總體方案分析
2.1 液壓機(jī)工作原理分析
液壓機(jī)的工作原理如圖2.1所示。
圖2.1 工作原理示意圖
由管道連接起兩個(gè)布滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔，作用在小活塞1上的力為時(shí)，則液體上的壓強(qiáng)為，為活塞1的工作面積\。在密閉的容器中，各個(gè)方向的液體壓力都是相同的，則壓力將作用在容腔的每一點(diǎn)，則方向相反的作用力會(huì)作用在大活塞2上，工件3變形因此會(huì)變形，且，是大活塞2的工作面積\。因?yàn)楸却?，則也比大，所以力就被放大了。
2.2 液壓機(jī)工作循環(huán)
主缸工作循環(huán)圖如圖2.2（a）所示；
頂出缸工作循環(huán)圖如圖2.2（b）所示；
圖2.2 四柱液壓機(jī)工作循環(huán)圖
2.3 主要技術(shù)規(guī)格的確定
表2.1 主要技術(shù)規(guī)格
序號(hào)
項(xiàng)目
規(guī)格
1
公稱壓力
2
最大工作壓力
3
回程力
4
頂出力
5
活動(dòng)橫梁行程
6
頂出活塞最大行程
7
活動(dòng)橫梁下平面距工作臺(tái)面最大距離H
8
工作臺(tái)有效尺寸（前后x左右）
9
活動(dòng)橫梁行程速度
快進(jìn)
工進(jìn)
快退
10
頂出缸行程速度
頂出
快退
11
總功率
2.4 液壓機(jī)各部分方案設(shè)計(jì)
1.液壓系統(tǒng)：
液壓油路：開式；
供油方式：變量泵：
液壓控制元件：插裝閥，溢流閥，調(diào)壓閥緩沖閥，方向閥；
其他裝置：補(bǔ)油和卸油
2.主機(jī)形式：
結(jié)構(gòu)：“三梁四柱”；
執(zhí)行元件：主缸和頂出缸。
3 液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算與校核
3.1 主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖3.1。
圖3.1 液壓機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖
1-補(bǔ)油油箱，2-上橫梁，3-主缸，4-活動(dòng)橫梁，5-立柱，6-工作臺(tái)， 7-地基，8-頂出缸
3.2 上橫梁的設(shè)計(jì)與校核
3.2.1 上橫梁結(jié)構(gòu)形式
上橫梁結(jié)構(gòu)如圖3.2所示
圖3.2上橫梁
上橫梁安裝在立柱上部，上橫梁上可安裝主缸。
本液壓機(jī)設(shè)計(jì)的上橫梁形式采用鑄造。
3.2.2 尺寸計(jì)算
45號(hào)鋼，毛胚選用鍛鋼并對(duì)其表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
理論設(shè)計(jì)：
初步確定1410mm、1060mm、700mm為上橫梁的長寬高尺寸，矩形截面。
在主截面所受彎矩計(jì)算公式如下：
（3.1）
式中：P---公稱壓力，P=10000KN,
B- --立柱中心距，B=140cm。
代入數(shù)據(jù)可得：，則
在載荷作用下上橫梁的剪力彎矩圖如3.3
在負(fù)載的作用下受力圖如圖3.4所示：
3.2.3 強(qiáng)度計(jì)算
需對(duì)1-1截面進(jìn)行強(qiáng)度校核來確保其安全工作。
計(jì)算公式如下（3.2）：
（3.2）
圖3.3 剪力彎矩圖
圖3.4 受力圖
W計(jì)算公式為：
（3.3）
代入數(shù)據(jù)得：
為材料許用應(yīng)力，
，所以該橫梁可安全工作。
3.2.4 剛度計(jì)算
計(jì)算公式如下：
（3.4）
（3.5）
得：
=0.056cm
=0.0087cm
上橫梁在公稱壓力下的總變形量為：
0.056+0.0987=0.1547cm
3.3 活動(dòng)橫梁的設(shè)計(jì)
3.3.1 活動(dòng)橫梁的結(jié)構(gòu)
與主缸活塞桿連接，沿立柱導(dǎo)向面做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3.2.2 活動(dòng)橫梁的尺寸設(shè)計(jì)
初步確定1410mm、1060mm、450mm為橫梁的長寬高尺寸。
由于活動(dòng)橫梁與上橫梁的結(jié)構(gòu)類似，受力情況相同，根據(jù)四柱式液壓機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，此處設(shè)計(jì)的尺寸可滿足其安全工作，故再重復(fù)校核。
3.4 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與校核
3.4.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
為了在進(jìn)行工藝加工時(shí)，可以對(duì)模具進(jìn)行較好的固定，通常在工作臺(tái)面上設(shè)有T型槽。工作臺(tái)材料選用HT20-40。
圖3.5 工作臺(tái)T型槽
3.4.2 工作臺(tái)的尺寸計(jì)算
工作臺(tái)中心有一個(gè)直徑為32cm的中心孔。由下式計(jì)算可得：
（3.6）
，
得：
按照?qǐng)A的直徑計(jì)算，則可得墊板直徑，取墊板寬帶b=42cm。
在主截面上的彎矩：
（3.7）
得：
3.4.3 強(qiáng)度計(jì)算
主截面尺寸如下：
受拉截面上：
由于，滿足要求。
3.4.4 剛度計(jì)算
計(jì)算彎曲和剪切變形量：
= （3.8）
= （3.9）
得：
總變形量為：
0.105cm
允許彎曲變形量為：
故符合剛度要求。
3.5 立柱組件的設(shè)計(jì)與校核
3.5.1 立柱設(shè)計(jì)
立柱與橫梁的連接方式選用臺(tái)肩式：特點(diǎn)是剛性好，可有效防止立柱與橫梁之間的水平移動(dòng)。
3.5.2 立柱的尺寸設(shè)計(jì)
材料選擇：45號(hào)鋼。
由液壓機(jī)的最大負(fù)載為10000KN，可知作用在每根立柱的負(fù)載為2500kn。立柱安全直徑D如下：
（3.10）
代入數(shù)據(jù)，得：
圓整后取D=150mm，對(duì)其適當(dāng)加大，取。
3.5.3 立柱的強(qiáng)度校核
（1） 中心載荷時(shí)的應(yīng)力計(jì)算公式如下：
（3.11）
式中：F=10000KN,
e=10cm(允許偏心距)
n=4（立柱的根數(shù)）
代入數(shù)據(jù)，得：=27.75MPa
（2） 偏心載荷靜載荷合成應(yīng)力
將立柱作為插入端的懸臂梁，，應(yīng)力計(jì)算公式如下：
（3.12）
代入公式，得=27.75+92.625=120.375MPa<150MPa，安全。
3.5.4 立柱螺母及預(yù)緊
立柱螺母外徑約為螺紋直徑的倍，內(nèi)螺母約為螺紋直徑的倍。
3.5.5 立柱螺母的強(qiáng)度校核
計(jì)算作用在每一圈螺紋上的力：
（3.13）
得，=10088kN
計(jì)算剪切應(yīng)力：
（3.14）
其中取，
得：=534MPa
計(jì)算擠壓應(yīng)力計(jì)算：
（3.15）
（3.16）
其中：
得，
許用應(yīng)力選擇：，，，均安全。
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 負(fù)載分析
液壓缸受力簡圖如下所示：
圖4.1 液壓缸受力簡圖
（1）導(dǎo)軌摩擦載荷
本設(shè)計(jì)選用平導(dǎo)軌：
（4.1）
圖4.2 平導(dǎo)軌
（2）慣性力
慣性力指運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)或制動(dòng)過程中的慣性力[21]，其計(jì)算公式如下：
（4.2）
式中：m=40kg,
=0.8m/s
=0.5s
（3）液壓缸各個(gè)主要工作階段的總機(jī)械負(fù)載荷可按下列各式計(jì)算：
啟動(dòng)加速時(shí)：
（4.3）
穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)：
（4.4）
減速制動(dòng)時(shí)：
（4.5）
式中：，取=0.9
代入數(shù)據(jù)得：
4.2 主缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.2.1 定活塞桿直徑
活塞桿的直徑公式：
（4.6）
式中：——45號(hào)鋼的許用應(yīng)力。
活塞桿直徑查表圓整。
==212.7mm
圓整后,取桿徑d=220mm.
圖4.3 液壓缸受力簡圖
表4.1 缸內(nèi)徑d系列
36cm
40cm
45cm
50cm
56cm
63cm
70cm
80cm
90cm
110cm
125cm
140cm
160cm
180cm
200cm
220cm
250cm
280cm
320cm
360cm
4.2.2 根據(jù)速比定出缸筒直徑D
按表4.2選取速比。
表4.2 速比的推薦值
1.15
1.25
1.33
1.46
1.61
2
缸內(nèi)徑公式：
（4.7）
取=2， =311（mm）
計(jì)算出的D值按表4.3 圓整
表4.3 缸內(nèi)徑D系列
80mm
100mm
125mm
160mm
200mm
250mm
320mm
400mm
450mm
500mm
取缸的內(nèi)徑D=320mm。
4.2.3 主缸內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)
（1）缸筒壁厚
計(jì)算壁厚按薄壁筒[6]
（4.8）
式中：;
;
——實(shí)驗(yàn)壓力，是最大工作壓力的1.25倍[13]。
本設(shè)計(jì)中：=100~110，去取=110，=1.25P=
圓整后，取
（2） 缸體外徑的計(jì)算
缸體材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)到241~285HBS
缸體外徑公式：
（4.9）
式中:D=320mm
代入數(shù)據(jù)得
（3） 缸底厚度
平底缸底，計(jì)算公式：
（4.10）
圖4.4 缸體外徑簡圖
代入數(shù)據(jù)得：
取
（4） 缸蓋厚度
計(jì)算公式如下：
（4.11）
式中：t---缸蓋厚度（mm）
---缸蓋止口直徑（mm）
得：,取缸蓋厚度
4.2.4 計(jì)算主缸最小導(dǎo)向長度
最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足：
（4.12）
本設(shè)計(jì)中，L=900mm=0.9m;
D=320mm=0.32m.
代入數(shù)據(jù)得：H=0.1645m=164.5mm
計(jì)算隔套的長度C，即
（4.13）
代入數(shù)據(jù)得：C=2mm
圖4.5 最小導(dǎo)向長度示意圖
4.2.5 主缸活塞計(jì)算
材料:45鋼
取其寬度系數(shù)取0.8，則其寬度為
取
4.2.6 主缸長度計(jì)算
（4.14）
式中：D--缸體內(nèi)徑
由于L=900mm,B=260mm,t=120mm,取主缸的長度=1400mm.
4.3.6 計(jì)算缸體的強(qiáng)度
（1） 缸體中斷
選用45號(hào)鋼，應(yīng)用第四強(qiáng)度理論[6]。
（4.15）
式中D=320mm，，P=20,代入數(shù)據(jù)得，安全。
（2）支承臺(tái)肩
計(jì)算擠壓壓力：
（4.16）
--缸體上螺紋外徑，=50mm
S-支承臺(tái)肩倒角或圓角半徑，取
得，滿足要求。
（3）缸底強(qiáng)度
圓形平板：
（4.17）
，=0.725
得：<，滿足要求。
（4）缸口部分零件
①缸口導(dǎo)套及法蘭盤上的力：
（4.18）
式中：=320mm d=220mm
代入數(shù)據(jù)，得：=kN
②螺栓計(jì)算
選擇45號(hào)鋼，。由公式（4.19）計(jì)算螺栓拉應(yīng)力：
（4.19）
，
得：，滿足要求。
③缸口導(dǎo)套擠壓
選用45鋼，計(jì)算擠壓應(yīng)力：
=100MPa （4.20）
得：<,滿足要求
4.3 頂出缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.3.1 定活塞桿直徑
根據(jù)公式（4.6）
計(jì)算出的活桿直徑查4.1圓整。
代入數(shù)據(jù)得：d=73.6mm
圓整后,取桿徑d=80mm.
4.3.2 根據(jù)速比定出缸筒直徑D
按表4.2選取速比。
根據(jù)缸內(nèi)徑公式（4.7）：
取=2， =113.1（mm）
計(jì)算出的D值按表4.3 圓整
圓整后取缸的內(nèi)徑D=125mm。
4.3.3 頂出缸尺寸設(shè)計(jì)
（1） 材料選擇
材料：45鋼，
最大工作壓力：12.5MPa，。
（2）缸筒壁厚
可按公式（4.8）計(jì)算缸壁厚度
本設(shè)計(jì)中：=100~110，去取=110，=1.25P=
圓整后，取
（2） 缸蓋厚度
材料：35鋼，計(jì)算公式（4.11）：
代入數(shù)據(jù)得：
選取缸蓋厚度
4.3.4 頂出缸最小導(dǎo)向長度
對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足公式（4.12）：
本設(shè)計(jì)中，L=400mm=0.4m;
D=125mm=0.125m.
代入數(shù)據(jù)得：H=0.0825m=82.5mm
4.3.5 頂出缸活塞計(jì)算
主缸活塞材料選用HT200.
活塞寬度系數(shù)取0.8，則活塞寬度為
取B=100mm.選用O形密封圈進(jìn)行密封。
4.3.6 頂出缸長度計(jì)算
由式（4.14）
4.4 液壓系統(tǒng)流量計(jì)算
4.4.1 主缸流量計(jì)算
流量計(jì)算公式：
（4.21）
快進(jìn)時(shí)：
工進(jìn)時(shí)：
快退時(shí)：
4.4.2 頂出缸流量計(jì)算
頂出時(shí)：
快退時(shí)
4.5 擬定液壓原理圖
采用恒功率變量泵調(diào)速回路以此保證液壓機(jī)的安全工作。
其中先導(dǎo)溢流閥有1、2、6、10、11、15、18，行程開關(guān)有1s、2s、3s，緩沖閥有3、7，單向閥有14，電磁換向閥有4、5、8、9、12、13、16、17、19、20，補(bǔ)油油箱是21，充液閥是22，液壓缸有23、24，25是壓力表，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F6、F7s、
F8、F9、F10是插裝閥，26斜盤式軸向柱塞泵，27是網(wǎng)式過濾器，28、29、30、31是梭閥
圖4.8 液壓機(jī)插裝閥控制系統(tǒng)原理圖
液壓控制系統(tǒng)：
F1連接結(jié)構(gòu)為單向閥，液壓油只能從液壓泵流向液壓系統(tǒng)其他部件，與F2構(gòu)成進(jìn)油調(diào)壓集成塊。
F3、F4組成主缸23油液三通回路，構(gòu)成主缸上腔進(jìn)油回油集成塊。
F5、F6構(gòu)成主缸下腔進(jìn)油回油集成塊，主缸下腔回油用電磁閥12來控制，先導(dǎo)溢流閥10與F6為主缸下腔安全閥，主缸下腔進(jìn)油用電磁閥9與插裝閥F5來控制；
F7、F8組成頂出缸上腔進(jìn)油回油集成塊，電磁閥13與F7作用是控制頂出缸上腔
進(jìn)油，先導(dǎo)溢流閥15用作頂出缸上腔安全閥，頂出缸上腔補(bǔ)油是采用單向閥14；
F9、F10組成頂出缸下腔進(jìn)油回油集成塊，安全閥是由插裝閥F10與先導(dǎo)溢流閥18組合成。
液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序如下表所示：
表4.5 電磁鐵動(dòng)作順序表
工 況
1Y
2Y
3Y
4Y
5Y
6Y
7Y
8Y
9Y
10Y
11Y
12Y
快進(jìn)
+
+
+
工進(jìn)、加壓
+
+
+
保 壓
泄 壓
+
快退
+
+
+
+
頂 出
+
+
+
快退
+
+
+
4.6 泵的選擇與計(jì)算
4.6.1液壓泵最高工作壓力的計(jì)算
計(jì)算公式為（4.22）：
（4.22）
其中：
-
得：。
泵的額定工作壓力，應(yīng)滿足，即
4.6.2 計(jì)算液壓泵最大流量
計(jì)算公式如下：
（4.23）
式中是液壓泵的最大流量；
；
——
代入數(shù)據(jù)，得：≈463.23L/min
4.6.3選擇液壓泵的規(guī)格
液壓泵規(guī)格如表4.6所示
表4.6 液壓泵型號(hào)
型號(hào)
排量
額定壓力
額定轉(zhuǎn)速
容積效率
250YCY14-1B
250ml/r
31.5MPa
1460r/min
92%
4.6.4 驗(yàn)算流量
泵排量：
泵的最大流量，小于工作時(shí)所需流量，從而造成主缸供油不足，從而無法達(dá)到主缸快進(jìn)、快退時(shí)的流量要求，所以需要在液壓系統(tǒng)中設(shè)置補(bǔ)油油箱來彌補(bǔ)泵供油不足的情況以滿足液壓機(jī)的工作要求。
4.7 設(shè)計(jì)計(jì)算油管
主缸油管：無縫鋼管，頂出缸油管：高壓膠管。
計(jì)算公式如下：
（4.24）
其中是油管內(nèi)徑，通過油路的最大流量， 取
4.7.1計(jì)算主油缸油管內(nèi)徑
（1）計(jì)算進(jìn)油油管內(nèi)徑：
，泵的額定流量，代入公式（4.24）可得：
取，壁厚
（2）確定回油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取，壁厚。
4.9.2計(jì)算頂出缸油管內(nèi)徑
（1）確定進(jìn)油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取。
（2）確定回油油管內(nèi)徑：
，代入公式（4.24）可得：
取。
4.8 電動(dòng)機(jī)的選擇
流量 （4.25）
則電動(dòng)機(jī)功率=18kW
表4.7 電動(dòng)機(jī)型號(hào)
型號(hào)
額定功率
轉(zhuǎn)速
Y180M-4
22KW
1460r/min
4.9 油箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.9.1油箱有效容積的確定
油箱的有效容積V確定算法如下：
中高壓或高壓系統(tǒng)(P>6.3MPa)[13]：V=(6～12) （4.26）
其中V是油箱的有效容積，是泵的額定流量[13]。
代入數(shù)據(jù)可得，V=9=9×250L =2250L
4.9.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
材料：Q234A鋼板；連接方式：焊接
初步確定1000mm、760mm、690mm為油箱的長寬高尺寸。泵和動(dòng)力裝置安裝時(shí)底座應(yīng)該與頂蓋分開，另外制做[13]。
4.10 布置液壓泵站
泵站由液壓油箱、液壓泵裝置、液壓控制裝置三部分組成[13]。本設(shè)計(jì)選用集中式液壓站，臥式安裝，選擇彈性聯(lián)軸器。
圖4.9 泵站布局簡圖
1-液位器，2-空氣濾清器，3-插裝閥，4-油箱，5-液壓泵，6-電動(dòng)機(jī)，7-吊鉤，8-清洗孔，9-放油塞
5 結(jié) 論
本論文經(jīng)過大量的設(shè)計(jì)計(jì)算，取得了以下成果：
（1）設(shè)計(jì)液壓機(jī)總體方案，選擇開式液壓油路，為防止供油不足，選擇插裝閥作為液壓控制元件；
（2）對(duì)主機(jī)的上橫梁、活動(dòng)橫梁、立柱、工作臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、尺寸計(jì)算與校核；
（3）重點(diǎn)與難點(diǎn)在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行了負(fù)載分析，確定主缸和頂出缸的主要參數(shù)并進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與校核；然后繪制系統(tǒng)的液壓原理圖，接下來對(duì)液壓泵、油箱、油管進(jìn)行計(jì)算，并確定其型號(hào)；最后對(duì)泵站結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇，對(duì)其安裝布置。
通過本次設(shè)計(jì)，使我對(duì)液壓機(jī)又有了進(jìn)一步的了解，由于部分參考文獻(xiàn)年份較早，所以個(gè)別方案選擇并不完全理想，但總體滿足加工工藝要求。
隨著液壓技術(shù)的不但發(fā)展與前進(jìn)，它將不斷推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，給我們的生活活工作帶來更多的便利與好處，而且操作將更趨向于簡單化，在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域中將扮演不可或缺的作用。
參 考 文 獻(xiàn)
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附錄A
液壓元件明細(xì)表
序號(hào)
液壓元件名稱
元件型號(hào)
額定流量（L/min）
1
溢流閥
YEF3-E25B
120
2
溢流閥
YEF3-E20B
120
4
電磁換向閥
34F3P-E16B
80
5
電磁換向閥
24F3-E16B
80
6
溢流閥
YEF3-E25B
120
7
電磁換向閥
24F3-E16B
80
8
電磁換向閥
24F3-E16B
80
9
溢流閥
YEF3-E25B
120
10
溢流閥
YEF3-E20B
120
11
電磁換向閥
34F3O-E16B
80
12
電磁換向閥
24F3-E16B
80
13
單向閥
AF3-Eb20B
100
14
溢流閥
YEF3-E25B
120
15
電磁換向閥
24F3-E16B
80
16
電磁換向閥
24F3-E16B
80
17
溢流閥
YEF3-E25B
120
18
電磁換向閥
24F3-E16B
80
19
電磁換向閥
24F3-E16B
80
20
充液閥
YAF3-Ea20B
150
21
壓力表
KF3E6L
240
22
變量泵
250YCY14-1B
250
23
過濾器
WU-250×180F
250
- 30 -
附錄B：外文翻譯
液壓和氣壓系統(tǒng)
Haug,E. J. and Kwak,B. M，“接觸應(yīng)力最小化由輪廓設(shè)計(jì)”，
倫敦：巴特沃思1999
液壓系統(tǒng)
只有三個(gè)基本傳遞能量的方法：電力，機(jī)械及流體動(dòng)力。大多數(shù)應(yīng)用程序?qū)嶋H使用的組合三種方法來獲得最高效的整體系統(tǒng)。要正確判斷該原則的方法來使用，重要的是要知道每種類型的顯著特征。例如，流體系統(tǒng)可以更經(jīng)濟(jì)地傳輸能量更大距離可以比機(jī)械類型。然而，流體系統(tǒng)僅限于短距離比是電氣系統(tǒng)。
液壓動(dòng)力傳遞系統(tǒng)所關(guān)心的產(chǎn)生，調(diào)制，以及壓力和流量控制，并且通常這樣的系統(tǒng)不易出錯(cuò)：
1 泵的可轉(zhuǎn)換功率從原動(dòng)機(jī)液壓功率的致動(dòng)器。
2控制泵流量方向、產(chǎn)生的功率水平和流向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流體流量的閥門。功率電平是通過控制流量和壓力來確定的。
3在需要時(shí)將液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)換為可用機(jī)械功率輸出的執(zhí)行器。
4 介質(zhì)，這是一種液體，提供了剛性的傳輸和控制如以及潤滑元件，密封閥，并在冷卻制度。
5 連接器，可連接的各種系統(tǒng)組件，提供電源導(dǎo)體，用于在壓力下的流體，并且流體流返回到油箱。
6 流體存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)設(shè)備，確保有足夠的質(zhì)量和數(shù)量，以及在流體的冷卻。
液壓系統(tǒng)用于工業(yè)應(yīng)用，如沖床，一般制造業(yè)，農(nóng)業(yè)機(jī)械，采礦業(yè)，航空，深?？碧?，交通運(yùn)輸，海洋技術(shù)，海洋天然氣和石油勘探?？傊苌儆腥私?jīng)過一天的生活不以某種方式受益于液壓系統(tǒng)的技術(shù)。
液壓系統(tǒng)的成功和廣泛使用的秘密在于它的多功能性和人性化。通過機(jī)器的幾何形狀是流體動(dòng)力不阻礙情況下的機(jī)械系統(tǒng)。此外，權(quán)力可以在幾乎無限的傳播由于數(shù)量的流體系統(tǒng)不那么受物理大小的限制材料是電氣系統(tǒng)。例如，一個(gè)表現(xiàn)電磁鐵由鋼的飽和極限的限制。另一方面，電源流體系統(tǒng)的限制只由材料的強(qiáng)度容量的限制。
行業(yè)將會(huì)越來越依賴于自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)力。這包括生產(chǎn)操作遠(yuǎn)程和直接控制，制造工藝和材料處理。流體動(dòng)力的肌肉因?yàn)樵谝韵滤拇箢悆?yōu)勢自動(dòng)化。
1緩解和控制精度。通過使用簡單的杠桿和推按鈕，流體動(dòng)力系統(tǒng)的操作員能夠容易地啟動(dòng)，停止加快或減慢，以及位置勢力提供任何所需馬力與公差精確，萬分之一英寸。圖示出了流體動(dòng)力系統(tǒng)，它允許在飛機(jī)飛行員提高和降低了起落架。當(dāng)飛行員，移動(dòng)一個(gè)小的控制閥在一個(gè)方向上，在壓力下的油流向的一端氣缸降低起落架。到收起起落架，導(dǎo)頻使閥桿在相反的方向，從而允許油流進(jìn)入氣缸的另一端。
2倍增的力量。流體動(dòng)力系統(tǒng)（不使用笨重的齒輪，滑輪和杠桿）可以簡單地乘以力和有效地從一盎司的幾分之一到幾百噸的輸出。
3恒定的力或力矩。只有流體動(dòng)力系統(tǒng)能夠提供恒定的力或力矩，無論速度的變化。這是完成的工作是否輸出移動(dòng)每小時(shí)幾英寸，每分鐘幾百英寸，每小時(shí)幾轉(zhuǎn)數(shù)，或每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的。
4簡單，安全，經(jīng)濟(jì)。一般情況下，流體動(dòng)力系統(tǒng)使用運(yùn)動(dòng)部件少比同類的機(jī)械或電氣系統(tǒng)。因此，它們是簡單的去維護(hù)和操作。這，反過來，最大化安全性，緊湊性和可靠性。例如，一個(gè)新的動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制設(shè)計(jì)已經(jīng)讓所有其他類型的電源系統(tǒng)過時(shí)在許多非公路車輛。轉(zhuǎn)向裝置包括一個(gè)手動(dòng)的操作的方向控制閥和流量計(jì)的單個(gè)本體。因?yàn)檗D(zhuǎn)向單元是完全流體相連，機(jī)械連接件，萬向接頭，軸承，減速齒輪等。被淘汰。這提供了一種簡單的，緊湊的系統(tǒng)，此外，非常小的輸入轉(zhuǎn)矩要求生產(chǎn)所需的最棘手的應(yīng)用程序的控制。這是其中重要的控制空間的限制，需要一個(gè)小的轉(zhuǎn)向車輪和有必要減少操作者的疲勞。
流體動(dòng)力系統(tǒng)的其他好處包括可逆的瞬間運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)保護(hù)，防止過載，和無極變速控制。流體動(dòng)力系統(tǒng)也有每重量比最高馬力任何已知的動(dòng)力源。盡管所有這些非?？扇〉奶攸c(diǎn)流體動(dòng)力的，它不是萬能的所有電力傳輸問題。液壓系統(tǒng)中也有一些缺點(diǎn)。液壓油是凌亂，泄漏是不可能完全消除。此外，大多數(shù)液壓油可以如果石油泄漏發(fā)生在熱設(shè)備的區(qū)域引起火災(zāi)。
氣動(dòng)系統(tǒng)
氣動(dòng)系統(tǒng)使用高壓氣體來傳輸和控制電源。正如其名稱所暗示的，氣動(dòng)系統(tǒng)通常使用空氣（而不是一些其它氣體）作為流體介質(zhì)，因?yàn)榭諝馐且环N安全，成本低，并且容易可用液體。它是在環(huán)境中特別安全的地方電火花可以從系統(tǒng)組件點(diǎn)燃泄漏。
在氣動(dòng)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)用于壓縮和供應(yīng)必要的空氣量。壓縮機(jī)的活塞，葉片的典型或螺桿式?；旧鲜菈嚎s機(jī)通過減少增大了氣體的壓力它的所描述的完美的氣體定律體積。氣動(dòng)系統(tǒng)正常使用哪一個(gè)被認(rèn)為是一個(gè)無限的空氣的大型集中式空氣壓縮機(jī)源類似的電氣系統(tǒng)，你只插入一個(gè)電出口電力。這樣，加壓空氣可以從一個(gè)源通過管道輸送在整個(gè)整個(gè)工廠的各個(gè)位置。壓縮空氣是通過空氣過濾器管道輸送到每個(gè)電路以去除污染物可能傷害氣動(dòng)元件的緊密配合部件，如閥門，氣瓶。然后，空氣流經(jīng)確保穩(wěn)壓器，降低了壓力為特定電路應(yīng)用所需的水平。因?yàn)榭諝馐遣皇且粋€(gè)很好的潤滑劑（含有約20 ％的氧），氣動(dòng)系統(tǒng)需要潤滑的油很細(xì)霧噴射到排氣從壓力調(diào)節(jié)器。這可以防止密切配合運(yùn)動(dòng)的磨損配件氣動(dòng)元件。
從大氣中自由空氣中含有不同量的水分。這水分可以是有害的，因?yàn)樗梢韵慈櫥瑒?，從而引起過度的磨損和腐蝕。因此，在某些應(yīng)用中，空氣干燥器是要消除這種不良的水分。由于氣動(dòng)系統(tǒng)排氣直接排入大氣，它們能夠產(chǎn)生過量的噪音。因此，消音器安裝在空氣閥和致動(dòng)器排氣口降低噪音和防止操作人員從導(dǎo)致無法傷害只有暴露于噪音，而且還從高速空氣中的顆粒。
有幾個(gè)原因考慮使用氣動(dòng)系統(tǒng)代替液壓系統(tǒng)。液體表現(xiàn)出更大的慣性大于做氣體。因此，在液壓系統(tǒng)中的油的重量是一個(gè)潛在的問題，當(dāng)加速和減速驅(qū)動(dòng)器和時(shí)，突然打開和關(guān)閉閥門。由于牛頓運(yùn)動(dòng)定律（力等于質(zhì)量乘以加速度），以加速油所需要的力比大許多倍這需要以加速空氣的等體積。液體也表現(xiàn)出更大的粘度比辦氣體。這導(dǎo)致較大的摩擦壓力和功率損失。另外，由于液壓系統(tǒng)使用的流體外國到大氣中，它們需要特殊的水庫和沒有EAK系統(tǒng)設(shè)計(jì)。氣動(dòng)系統(tǒng)使用的空氣其中被排出，直接返回到周圍環(huán)境中。通常講，氣動(dòng)系統(tǒng)比液壓系統(tǒng)更便宜。
壓縮機(jī)是典型的活塞，葉片或螺旋式的?；旧鲜且粋€(gè)壓縮機(jī)由所述減少其容積增大了氣體的壓力由理想氣體定律。氣動(dòng)系統(tǒng)通常使用一個(gè)大的中央空調(diào)這被認(rèn)為是類似于無限空氣源壓縮機(jī)電氣系統(tǒng)，你只是插入電源插座的電力。這樣，加壓空氣可以從一個(gè)源通過管道輸送到各個(gè)位置貫穿整個(gè)工業(yè)廠房。壓縮空氣通過管道輸送到每個(gè)通過空氣過濾器電路，以去除污染物可能損害氣動(dòng)組件，如閥和液壓缸的緊密配合的部分。該然后，空氣流經(jīng)滑雪后確定調(diào)節(jié)器從而降低了壓力的為特定的電路應(yīng)用所需的水平。因?yàn)榭諝馐遣皇且粋€(gè)好潤滑劑（含有大約20％的氧氣），氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的潤滑給油很細(xì)水霧注入從排氣壓力調(diào)節(jié)器。
然而由于空氣的可壓縮性，是不可能獲得精確的控制執(zhí)行器的速度與氣動(dòng)系統(tǒng)。此外，精確的定位控制是不是索取。而氣動(dòng)壓力是相當(dāng)?shù)陀捎趬嚎s機(jī)的設(shè)計(jì)限制時(shí)，液壓壓力可高AS10，000磅。因此，液壓系統(tǒng)可高功率系統(tǒng)，而氣動(dòng)僅限于低功耗應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)氣動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用正以快速的步伐。典型例子包括沖壓，鉆孔，提升機(jī)，沖床，夾緊，裝配，鉚接，材料處理和邏輯控制操作。
附錄C：外文原文
致 謝
經(jīng)過這幾個(gè)月的忙碌，本次的設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于時(shí)間和個(gè)人能力有限，經(jīng)驗(yàn)的匱乏，在寫論文的過程中遇到了和論文有關(guān)的在原理、運(yùn)動(dòng)分析等方面的一系列困難，但是在指導(dǎo)老師何老師的幫助下，最終得到了解決，何老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我熟悉的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但何老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。從何老師身上看到了他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，與機(jī)械工程學(xué)院全體老師們的培育是分不開的。在機(jī)械學(xué)院短短的四年的學(xué)習(xí)時(shí)間里，機(jī)械工程學(xué)院的老師們傳授給我們?cè)S多的寶貴知識(shí)，使我的理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力得到了提高。在此，我向機(jī)械工程學(xué)院的全體老師表示感謝！
整個(gè)設(shè)計(jì)中與我同組的同學(xué)也給與了我許多幫助。在此，我向同組的同學(xué)表示真摯的感謝！同時(shí)我也要感謝我的母校－大連大學(xué)，是母校給了我們優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境！謝謝！
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