工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),工具,錘裝柄機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 題目：工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 一、液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1、確定液壓泵的類(lèi)型及調(diào)速方式 機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快退時(shí)負(fù)載較小，速度高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙泵供油或變量泵供油。 2、選用執(zhí)行元件 因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接。 3、快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路 進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路特點(diǎn)是效率高、發(fā)熱小和速度剛性好。 4、換向回路的選擇。 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速度換接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。 二、液壓系統(tǒng)及其工作原理 液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的工作原理如圖2 所示, 其工作過(guò)程分為手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程和自動(dòng)連續(xù)循環(huán)操作過(guò)程。 圖2工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程如下: (1) 按下啟動(dòng)按鈕, 使機(jī)器處于工作狀態(tài); (2) 把操作方式控制旋鈕旋至手動(dòng)位置; (3) 把錘頭、錘柄及鉚釘放到各自的支撐架上。放置時(shí)注意錘柄及鉚釘?shù)姆较? 保證方向正確; (4) 按下手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕, 三位四通電磁閥4 上的電磁鐵1DT 通電, 滑動(dòng)閥4 的通路情況為A 與P 相通, B 與O 相通, 泵的壓力油先經(jīng)過(guò)P、A 進(jìn)入油缸9 的左腔, 活塞按箭頭①所示方向推動(dòng)錘柄右移, 直至把錘柄壓入錘頭。當(dāng)錘柄完全壓入錘頭后, 油壓迅速升高; 油壓升高到足以打開(kāi)順序閥7 時(shí), 油液進(jìn)入油缸10 的右腔, 使活塞沿箭頭②所示方向推動(dòng)鉚釘左移, 并把鉚釘壓入錘頭; (5) 此時(shí)油壓進(jìn)一步升高, 當(dāng)油壓升高到打開(kāi)壓力繼電器6 時(shí), 三位四通電磁閥4 的電磁鐵1DT 斷電2DT 通電, 通路情況為P 與B 相通, A 與O 相通, 泵的壓力油經(jīng)過(guò)P、B 進(jìn)入油缸10的左腔, 活塞按箭頭③所示方向右移至終點(diǎn); 至終點(diǎn)后油壓升高打開(kāi)順序閥5, 油液進(jìn)入油缸9 的右腔, 活塞按箭頭④所示方向回程; 當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān)時(shí)自動(dòng)停止。 自動(dòng)連續(xù)工作過(guò)程如下: 控制旋鈕旋至自動(dòng)工作狀態(tài), 三位四通電磁閥4 上的電磁鐵1DT 通電, 滑閥4 的通路情況為A 與P 相通, B 與O 相通。泵的壓力油先經(jīng)過(guò)P、A 進(jìn)入油缸9 的左腔, 活塞按箭頭①所示方向推動(dòng)錘柄右移。當(dāng)錘柄完全壓入錘頭后, 油壓迅速升高, 打開(kāi)順序閥7, 油液進(jìn)入油缸10 的右腔, 使活塞沿箭頭② 所示方向推動(dòng)鉚釘左移, 并把鉚釘壓入錘頭。此時(shí)油壓又進(jìn)一步升高, 并打開(kāi)壓力繼電器6; 壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào), 使控制開(kāi)關(guān)切換到電磁鐵2DT 通電狀態(tài); 通路情況為P 與B 相通, A 與O 相通; 泵的壓力油經(jīng)過(guò)P、B 進(jìn)入油缸10 的左腔, 活塞按箭頭③方向右移至終點(diǎn); 至終點(diǎn)后油壓升高打開(kāi)順序閥5, 油液進(jìn)入油缸9 的右腔, 活塞按箭頭④所示方向回程; 當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān)8 時(shí), 控制開(kāi)關(guān)又切換到電磁鐵1DT 通電狀態(tài), 便又進(jìn)入另一新的循環(huán)。 三、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓系統(tǒng)計(jì)算的目的是確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，以便按照這些參數(shù)合理的選擇液壓元件和設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)件。具體步驟如下： （1） 計(jì)算液壓缸的主要尺寸以及所需的壓力和流量 圓整后得 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 液壓缸壁厚計(jì)算 （2） 計(jì)算液壓泵的工作壓力，流量和傳動(dòng)功率。 液壓泵的最大工作壓力pp取決于執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）的最大工作壓力，即 ppp1+ 式中 p1——液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力，10MPa； 故可知 pp10106+0.5106=10.5106Pa，即液壓泵的最大工作壓力為11Mpa。 液壓泵的最大流量為 qPqv=K(A1-A2)vmax （3） 選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和規(guī)格。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取YB-25型單級(jí)葉片泵。 根據(jù)《液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用》的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y160 M1-2三相異步電動(dòng)機(jī)。滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為2970r/min，額定功率為11kW，額定轉(zhuǎn)矩為2.2Nm。 （4） 選擇閥類(lèi)元件和輔助元件的規(guī)格。 序 號(hào) 元件名稱(chēng) 最大通過(guò)流量/L· 型 號(hào) 1 雙葉片葉片泵 120 YB25 2、3 溢流閥 4 Y-10B 4 三位四通換向閥 32 35-63BY 5、6 單向順序閥 20 I-25B 4 三位四通換向閥 32 35-63BY 7 壓力繼電器 8 壓力表 K-6B 四、元件選型和設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專(zhuān)用元件。在滿(mǎn)足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)液壓元件。 （1）液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 （2）其他液壓元件的選擇 ①液壓閥及過(guò)濾器的選擇 過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線(xiàn)隙式過(guò)濾器。 ②油管的選擇 根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá)240L/min。 綜上所述，液壓缸進(jìn)、出油管直徑d按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為15mm，外徑為19mm的10號(hào)冷拔鋼管（YB 231-70）。 ③油箱容積的確定 按經(jīng)驗(yàn)公式 式中 ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),按下表取 =5： 表5.4 各系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 系統(tǒng)類(lèi)型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 1～2 2～4 5～7 6～12 10 中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的5~7倍，故油箱容積為 =5120=600L 存在問(wèn)題及解決措施 本課題研究的重點(diǎn)在于該液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。難點(diǎn)在于各種液壓平衡回路的計(jì)算與校核。 選擇液壓元件時(shí)一般應(yīng)考慮一下問(wèn)題： ①應(yīng)用方面的問(wèn)題，如主機(jī)的類(lèi)型、原動(dòng)機(jī)的特性、環(huán)境情況、安裝型式及外形連接尺寸、貨源情況及維修要求等。 ②系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類(lèi)、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動(dòng)情況等。 ③經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，如使用量，購(gòu)置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽(yù)等。 ④應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。 后期工作安排 （1） 14—16周：設(shè)計(jì)計(jì)算整體結(jié)構(gòu)并進(jìn)行CAD零件圖、裝配圖的繪制。 （2） 17—18周：整理資料、撰寫(xiě)畢業(yè)論文、準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目：工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1 題目背景 我國(guó)目前生產(chǎn)工具錘的企業(yè)自動(dòng)化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，難以適應(yīng)外貿(mào)出口增長(zhǎng)的要求。液壓傳動(dòng)和控制由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展， 使液壓系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。工具錘裝柄機(jī)由機(jī)械、液壓、和電控三部分組成，其主機(jī)結(jié)構(gòu)床身是整個(gè)主機(jī)的支撐件，其前面設(shè)有手動(dòng)開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)和操縱方式電控按鈕，待裝的錘柄、錘頭、鉚釘分別放置在各自的支撐架上，工作機(jī)構(gòu)為壓柄液壓缸和壓釘液壓缸，液壓站置于機(jī)器右側(cè)，通過(guò)管理實(shí)現(xiàn)液壓缸和液壓站的油路聯(lián)系。手動(dòng)裝柄時(shí)，把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的支撐架上并固定后，閉合電源開(kāi)關(guān)，液壓缸推動(dòng)錘柄右移并壓入錘頭，接著鉚釘在液壓缸的推動(dòng)下壓入錘頭，待錘柄和鉚釘都?jí)喝脲N頭后，兩缸依次回程，當(dāng)推柄缸回程并觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)后便停止工作，這樣便完成一次裝柄工作。液壓傳動(dòng)與控制是現(xiàn)代機(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率質(zhì)量比、無(wú)級(jí)調(diào)速、自動(dòng)控制、過(guò)載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類(lèi)機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)，對(duì)于提高各類(lèi)液壓機(jī)械設(shè)備及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。 1.2 研究意義 該選題以工具錘裝柄機(jī)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，緊密結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)，對(duì)于鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用液壓傳動(dòng)、機(jī)械制造工程、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械CAD等基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力以及獨(dú)立工作的能力具有積極的促進(jìn)作用。該機(jī)工作時(shí)，操作者只需把工具錘錘頭、錘柄和鉚釘放在特制的保持架上， 閉合操縱開(kāi)關(guān)， 錘柄和鉚釘便在液壓油缸作用下壓入錘頭。本裝置采用了限位開(kāi)關(guān)控制， 可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)單循環(huán)工作和自動(dòng)連續(xù)工作。 1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 在國(guó)內(nèi)外液壓裝柄機(jī)產(chǎn)品中， 按照控制系統(tǒng)， 液壓機(jī)可分為三種類(lèi)：一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓裝柄機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的液壓裝柄機(jī)； 第三種應(yīng)用高級(jí)微處理器（或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）的高性能液壓裝柄機(jī)。三種類(lèi)型功能各有差異， 應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化。 由于液壓裝柄機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面， 已經(jīng)比較成熟， 國(guó)內(nèi)外液壓裝柄機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 為改進(jìn)液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。相比來(lái)講， 國(guó)內(nèi)機(jī)型雖種類(lèi)齊全， 但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化， 中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。 液壓裝柄機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化；自動(dòng)化、智能化；液壓元件集成化， 標(biāo)準(zhǔn)化。 2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究的主要內(nèi)容 1床身2手動(dòng)開(kāi)關(guān)3操作方式控制按鈕4電源開(kāi)關(guān)5壓柄液壓缸6行程開(kāi)關(guān)7錘柄8錘柄支撐架9錘頭10錘頭支撐架11鉚釘12鉚釘支撐架13壓釘液壓缸14液壓站 圖1工具錘裝柄機(jī)結(jié)構(gòu)原理示意圖 (1) 裝柄過(guò)程。把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的保持架上并固定， 閉合電源開(kāi)關(guān)4， 并把裝柄控制開(kāi)關(guān)3旋至手動(dòng)位置; 由液壓控制系統(tǒng)14 操縱左液壓缸5 推動(dòng)錘柄7 右移， 在液壓作用下壓入錘頭9， 接著鉚釘11 在右液壓缸13 的推動(dòng)下壓入錘頭; 待錘柄和鉚釘都?jí)喝脲N頭后， 右、左液壓缸13、5 依次回程; 當(dāng)左液壓缸5 回程并觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān)6 后便停止工作。這樣便完成了一次裝柄過(guò)程。當(dāng)把裝柄控制開(kāi)關(guān)旋至自動(dòng)裝柄位置時(shí)， 裝柄過(guò)程同以上所述， 只是當(dāng)左液壓缸回程并觸到行程限位開(kāi)關(guān)6 后不停止工作， 而是進(jìn)入另一個(gè)循環(huán)。 (2）裝柄機(jī)的調(diào)整。一臺(tái)裝柄機(jī)經(jīng)常遇到裝不同規(guī)格的錘柄的情況， 這就需要進(jìn)行機(jī)器的調(diào)整。調(diào)整的構(gòu)件主要是行程限位開(kāi)關(guān)6、錘柄支撐架8、錘頭支撐架10 以及鉚釘支撐架12。針對(duì)不同型號(hào)的錘子，都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的錘柄支撐架、錘頭支撐架及鉚釘支撐架。錘柄支撐架、錘頭保持架及鉚釘支撐架的更換要依據(jù)錘子的型號(hào)選擇相對(duì)應(yīng)的保持架。為便于更換，錘柄支撐架、錘頭支撐架及鉚釘支撐架均采用模塊型式，采用螺栓固定。行程限位開(kāi)關(guān)依據(jù)錘柄的長(zhǎng)短進(jìn)行調(diào)整。一般來(lái)說(shuō)，大型號(hào)工具錘其錘柄也長(zhǎng)， 行程限位開(kāi)關(guān)6 要左移;對(duì)于小型號(hào)工具錘其錘柄較短，行程限位開(kāi)關(guān)6 則需右移。行程限位開(kāi)關(guān)的移動(dòng)量依錘柄長(zhǎng)短而定，一般取在剛好使錘柄能放入為準(zhǔn)。這樣避免了左液壓缸5 的空行程過(guò)大，從而提高了裝柄機(jī)效率。 2.2 具體任務(wù)說(shuō)明 2.2.1 完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計(jì)，以及工作原理的分析說(shuō)明。 2.2.2 選擇AutoCAD為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 2.2.3完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機(jī)架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)工作壓力10MPa，功率4kW；整機(jī)質(zhì)量12kN；裝柄頻率4-6次/分。 2.3 研究的方案 通過(guò)管路實(shí)現(xiàn)液壓站與液壓缸的油路聯(lián)系。該液壓裝柄機(jī)應(yīng)該可手動(dòng)也可自動(dòng)，這樣才能提高生產(chǎn)效率。其結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單，使用方便，這樣通過(guò)更換錘頭、錘柄和鉚釘?shù)闹渭?，?shí)現(xiàn)不同型號(hào)規(guī)格的工具錘錘柄的安裝。所以液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該分為手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程和自動(dòng)連續(xù)循環(huán)過(guò)程。 3工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)研究的重點(diǎn)及難點(diǎn) 3.1 研究重點(diǎn)及難點(diǎn) 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)在于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其工作過(guò)程分為手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程和自動(dòng)連續(xù)循環(huán)操作過(guò)程。本課題對(duì)于工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)是非常有必要的。 3.2前期進(jìn)行的工作 進(jìn)行查閱相關(guān)文獻(xiàn)和刊物，了解課題背景，意義和國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，初步確定設(shè)計(jì)方案，了解液壓裝柄機(jī)和整個(gè)工具錘裝柄機(jī)的工作原理，結(jié)合各個(gè)參考資料的基礎(chǔ)上完成開(kāi)題報(bào)告。 4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃 第1至第2周：利用互聯(lián)網(wǎng)，圖書(shū)館書(shū)籍查閱國(guó)內(nèi)外與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并進(jìn)行整理、準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告； 第3至第4周：確定初步本課題的研究方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告； 第5周：開(kāi)題答辯； 第6至第10周：進(jìn)相關(guān)研究方案，進(jìn)行中期的設(shè)計(jì)計(jì)算； 第11周：中期答辯； 第12至第13周：基本完成設(shè)計(jì)任務(wù)，作最后的核對(duì)計(jì)算，確保無(wú)誤； 第14周：撰寫(xiě)最終15000字以上的論文，準(zhǔn)備最終答辯； 第15周：畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 秦勇.液壓機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].煤礦機(jī)械,2000,(11). 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Export a large amount of tools, hammers, and its more stringent quality requirements. Tool hammer mounted handle machine has a convenient and effective solution to the hammer handle errors, and the hammer handle end of the deformation characteristics appear in the hand-mounted handle. This paper analyzes the working principle and structure of the tool hammer mounted handle machine. Tool hammer mounted handle the work process, including: pressure hammer handle into the hammer head, rivets pressed into the hammer handle, the pressure to nail the hydraulics Linder return, press the handle hydraulic cylinder return. The entire tool hammer mounted handle machine work for the press handle the hydraulic cylinder and pressure hammer hydraulic cylinder design is focused on the design of the press handle the hydraulic cylinder and pressure hammer hydraulic cylinder structure. According to the system pressure, flow selection of hydraulic valves, motors, pumps. This article is designed to meet the tool hammer mounted handle machine (system pressure of 10MPa, the power of4kW, machine weight 12kN per minute cycle 4-6 times) is an effective solution to the deformation of the hammer handle errors, hammer handle end in the hand-mounted handle problem.Key Words： handle mounted machine; hydraulic components; tool hammer; hammer handle; BracketII主要符號(hào)表主要符號(hào)表 D 活塞直徑活塞直徑 d 活塞桿直徑活塞桿直徑 A1 無(wú)桿腔的有效面積無(wú)桿腔的有效面積 A2 有桿腔的有效面積有桿腔的有效面積 P1 液壓缸的工作壓力液壓缸的工作壓力 剛體材料的許用應(yīng)力剛體材料的許用應(yīng)力 vmax 液壓缸的最大移動(dòng)速度液壓缸的最大移動(dòng)速度III目目 錄錄1 緒論緒論.11.1 題目背景及研究意義.11.2 國(guó)內(nèi)外研究情況.11.3 本論文研究的主要內(nèi)容.22 工具錘裝柄機(jī)整體方案的擬定工具錘裝柄機(jī)整體方案的擬定.42.1 液壓系統(tǒng)的組成及其作用.42.2 工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng).42.2.1 主機(jī)的功能結(jié)構(gòu).42.2.2 液壓系統(tǒng)及其工作原理.52.2.3 技術(shù)特點(diǎn).72.2.4 技術(shù)參數(shù).72.3 液壓系統(tǒng)方案確定.72.3.1 確定液壓泵的類(lèi)型及調(diào)速方式.82.3.2 選用執(zhí)行元件.82.3.3 快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路.82.3.4 換向回路的選擇.83 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算.93.1 系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)：.93.2 液壓執(zhí)行元件的配置.93.3 負(fù)載分析計(jì)算.93.4 確定液壓缸主要尺寸.103.4.1 確定壓柄液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸.103.4.2 確定壓釘液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸.103.5 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算.113.6 液壓缸活塞的推力及拉力計(jì)算.123.6.1 壓柄液壓缸.123.6.2 壓釘液壓缸.123.7 活塞桿最大容許行程.133.8 液壓缸緩沖裝置計(jì)算.143.8.1 設(shè)置緩沖裝置的目的和條件.143.8.2 緩沖裝置的原理及要求.14IV3.8.3 緩沖裝置的類(lèi)型.153.9 液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定.153.9.1 液壓缸內(nèi)徑計(jì)算.153.9.2 液壓缸壁厚計(jì)算.153.10 液壓缸筒與缸底的連接計(jì)算.164 元件選型及系統(tǒng)壓力驗(yàn)算元件選型及系統(tǒng)壓力驗(yàn)算.184.1 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇.184.1.1 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力.194.1.2 計(jì)算液壓泵的最大流量.194.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格.204.1.4 計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī).214.2 其他液壓元件的選擇.214.2.1 液壓閥及過(guò)濾器的選擇.214.2.2 油管的選擇.224.2.3 油箱容積的確定.234.3 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算.235 液壓缸液壓缸的的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì).255.1 缸體.255.1.1 缸體端部連接結(jié)構(gòu).255.1.2 缸體材料.255.1.3 缸體技術(shù)條件.255.2 活塞.255.2.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式.255.2.2 活塞的密封.265.2.3 活塞的材料.265.2.4 活塞的技術(shù)要求.265.3 活塞桿.275.3.1 端部結(jié)構(gòu).275.3.2 端部尺寸.275.3.3 活塞桿結(jié)構(gòu).275.3.4 活塞桿的技術(shù)要求.285.4 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵.285.4.1 導(dǎo)向套.285.4.2 活塞桿的密封與防塵.28V5.5 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸.295.5.1 液壓缸進(jìn)出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸.295.5.2 液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸.295.5.3 活塞式液壓缸端部型式及尺寸.295.5.4 缸蓋的材料.295.6 液壓缸的排氣裝置.295.7 緩沖調(diào)節(jié)閥.305.8 單向閥.306 總結(jié)總結(jié).31參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).32致謝致謝.3301 緒論緒論1.1 題目背景及研究意義題目背景及研究意義機(jī)械化程度是現(xiàn)代工業(yè)先進(jìn)的重要指標(biāo)，隨著五金產(chǎn)品出口增長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求愈趨嚴(yán)格。不僅要求有良好的內(nèi)在質(zhì)量，而且外觀要求規(guī)整。作為出口量較大的工具錘，出口對(duì)象主要是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，其質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。我國(guó)目前生產(chǎn)工具錘的企業(yè)自動(dòng)化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，難以適應(yīng)外貿(mào)出口增長(zhǎng)的要求。液壓傳動(dòng)和控制由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展，使液壓系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。近年來(lái)，流體動(dòng)力傳動(dòng)由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料等后取得了新的發(fā)展，使液壓氣動(dòng)系統(tǒng)和元件在技術(shù)水平上有很大提高。它已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。工具錘裝柄機(jī)由機(jī)械、液壓、和電控三部分組成，其主機(jī)結(jié)構(gòu)是床身：是整個(gè)主機(jī)的支撐件，其前面設(shè)有手動(dòng)開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)和操縱方式電控按鈕；待裝的錘柄、錘頭、鉚釘分別放置在各自的支撐架上；工作機(jī)構(gòu)為壓柄液壓缸和壓釘液壓缸，液壓站置于機(jī)器右側(cè)，通過(guò)管理實(shí)現(xiàn)液壓缸和液壓站的油路聯(lián)系。手動(dòng)裝柄時(shí)，把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的支撐架上并固定后，閉合電源開(kāi)關(guān)，液壓缸推動(dòng)錘柄右移并壓入錘頭，接著鉚釘在液壓缸的推動(dòng)下壓入錘頭，待錘柄和鉚釘都?jí)喝脲N頭后，兩缸依次回程；當(dāng)錘柄缸回程并觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)后便停止工作，這樣便完成一次裝柄工作。在我國(guó)，液壓行業(yè)已形成了門(mén)類(lèi)齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。目前全國(guó)約有近 300 家企業(yè)，還有液壓研究室（所） ，國(guó)家級(jí)液壓元件質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心以及國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)液壓工業(yè)重視同國(guó)外企業(yè)進(jìn)行有效的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)合作，近年來(lái)先后從國(guó)外引進(jìn)了很多液壓元件和液壓系統(tǒng)等制造技術(shù)，為提高產(chǎn)品水平和生產(chǎn)能力起了重要作用。本課題旨在前人的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)研究一套新型的工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)，為在這一方面的研究提供理論依據(jù)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究情況國(guó)內(nèi)外研究情況由于液壓裝柄機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)外液壓裝柄機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為改進(jìn)液機(jī)1的2性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。相比來(lái)講，國(guó)內(nèi)機(jī)型雖種類(lèi)齊全，但技術(shù)含量相對(duì)較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)不相適應(yīng)。在國(guó)內(nèi)外液壓裝柄機(jī)產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機(jī)可分為三種類(lèi)型:一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓裝柄機(jī)；一種是采用可編程控制器控制的液壓裝柄機(jī)；第三種應(yīng)用高級(jí)微處理器（或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）的高性能液壓裝柄機(jī)。三種類(lèi)型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢(shì)是高速化、智能化。在生產(chǎn)能力及市場(chǎng)方面國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的產(chǎn)量每年都有很大的增長(zhǎng)率，其中2004年， 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)的銷(xiāo)售額大約在10億元人民幣，2005年達(dá)到13億，到2006年一季度，各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的的全年定單已基本飽和。2004年，在銷(xiāo)售收入上，國(guó)內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過(guò)3家，如合肥鍛壓機(jī)床有限公司、天津市天鍛壓力機(jī)有限公司、徐州壓力機(jī)械股份有限公司，其中合肥鍛壓機(jī)床有限公司、天津市天鍛壓力機(jī)有限公司在2005年銷(xiāo)售收入已突破5億元。國(guó)內(nèi)液壓機(jī)從產(chǎn)值和銷(xiāo)售收入上和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比較，還不具有優(yōu)勢(shì)，但從生產(chǎn)的臺(tái)數(shù)和總噸位上比較，在國(guó)際上，我國(guó)的液壓機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)單機(jī)的技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際中等或較先進(jìn)水平。一些液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)或與國(guó)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(guò)與國(guó)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。目前，國(guó)內(nèi)液壓機(jī)產(chǎn)品還是以單機(jī)或單機(jī)組成的無(wú)關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線(xiàn)為主，主要還是靠人工上下料。帶自動(dòng)上下料的液壓機(jī)臺(tái)數(shù)還不足3%，由多臺(tái)機(jī)器組成的自動(dòng)線(xiàn)基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機(jī)主要集中在小噸位上，其臺(tái)數(shù)占有量超過(guò)總數(shù)的70%，但產(chǎn)值不超過(guò)30%，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機(jī)。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機(jī)的產(chǎn)值超過(guò)50%。在質(zhì)量水平上，隨著用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國(guó)內(nèi)各液壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題?？傮w上講，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)在質(zhì)量上和國(guó)外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國(guó)內(nèi)制造商對(duì)質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國(guó)產(chǎn)液壓機(jī)的質(zhì)量會(huì)接近和趕上國(guó)際水平。1.3 本論文研究的主要內(nèi)容本論文研究的主要內(nèi)容完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機(jī)架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)工作壓力 10MPa 查閱參考資料，根據(jù)任3務(wù)要求，我們擬定完成以下三點(diǎn)內(nèi)容： a.完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計(jì)，以及工作原理的分析說(shuō)明。 b.選擇 AutoCAD 為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 c.完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機(jī)架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)工作壓力 10MPa，功率 4kW，整機(jī)重量 12kN，裝柄頻率 4-6 次/分。42 工具錘裝柄機(jī)整體方案的擬定工具錘裝柄機(jī)整體方案的擬定2.1 液壓系統(tǒng)的組成及其作用液壓系統(tǒng)的組成及其作用一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。葉片泵也就是常說(shuō)的離心泵，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。故選擇葉片泵作為系統(tǒng)的油源。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？刂圃?即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類(lèi)。2.2 工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)2.2.1 主機(jī)的功能結(jié)構(gòu)主機(jī)的功能結(jié)構(gòu)本課題研究的是工具錘裝柄機(jī)的液壓系統(tǒng)。首先要了解其工作原理，裝柄機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：51.床身2.手動(dòng)開(kāi)關(guān)3.操作方式控制旋鈕4.電源開(kāi)關(guān)5.左液壓缸6.行程限位開(kāi)關(guān)7.錘柄8.錘柄支撐架9.錘頭10.錘頭保持架11.鉚釘12.鉚釘支撐架13.右液壓缸14.液壓控制系統(tǒng)圖2.1 工具錘裝柄機(jī)原理結(jié)構(gòu)示意圖（1）裝柄過(guò)程。把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的保持架上并固定，閉合電源開(kāi)關(guān)4，并把裝柄控制開(kāi)關(guān)3旋至手動(dòng)位置；由液壓控制系統(tǒng)14操縱左液壓缸5推動(dòng)錘柄7右移，在液壓作用下壓入錘頭9，接著鉚釘11在右液壓缸13的推動(dòng)下壓入錘頭；待錘柄和鉚釘都?jí)喝脲N頭后，右、左液壓缸13、5依次回程；當(dāng)左液壓缸5回程并觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān)6后便停止工作。這樣便完成了一次裝柄過(guò)程。當(dāng)把裝柄控制開(kāi)關(guān)旋至自動(dòng)裝柄位置時(shí)，裝柄過(guò)程同以上所述，只是當(dāng)左液壓缸回程并觸到行程限位開(kāi)關(guān)6后不停止工作，而是進(jìn)入另一個(gè)循環(huán)。 （2）裝柄機(jī)的調(diào)整。一臺(tái)裝柄機(jī)經(jīng)常遇到裝不同規(guī)格的錘柄的情況，這就需要進(jìn)行機(jī)器的調(diào)整。調(diào)整的構(gòu)件主要是行程限位開(kāi)關(guān)6、錘柄支撐架8、錘頭支撐架10以及鉚釘支撐架12。針對(duì)不同型號(hào)的錘子，都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的錘柄支撐架、錘頭支撐架及鉚釘支撐架。錘柄支撐架、錘頭保持架及鉚釘支撐架的更換要依據(jù)錘子的型號(hào)選擇相對(duì)應(yīng)的保持架。為便于更換， 錘柄支撐架、錘頭支撐架及鉚釘支撐架均采用模塊型式，采用螺栓固定。行程限位開(kāi)關(guān)依據(jù)錘柄的長(zhǎng)短進(jìn)行調(diào)整。錘頭錘柄較短，行程限位開(kāi)關(guān)6則需右移。行程限位開(kāi)關(guān)的移動(dòng)量依錘柄長(zhǎng)短而定，一般取在剛好使錘柄能放入為準(zhǔn)。這樣避免了左液壓缸5的空行程過(guò)大，從而提高了裝柄機(jī)效率。2.2.2 液壓系統(tǒng)及其工作原理液壓系統(tǒng)及其工作原理液壓系統(tǒng)的工作原理如圖 2.2 所示，其工作過(guò)程分為手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程和自動(dòng)連續(xù)循環(huán)操作過(guò)程。6 圖2.2工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)的執(zhí)行器為壓柄液壓缸 9 和壓釘液壓缸 10，缸 9 和缸 10 的油路并聯(lián)，由三位四通電磁換向閥 4 控制缸的進(jìn)回油方向，兩個(gè)的動(dòng)作順序?yàn)椋焊?9 前進(jìn)（右行）-缸 10 前進(jìn)（左行）-缸 10 退回（右行-缸 9 退回（左行），由單向順序閥 5 和 7、壓力繼電器 6 及行程開(kāi)關(guān) 11 綜合控制；系統(tǒng)的油源為定量液壓泵1，其最高工作壓力由溢流閥 2 或 3 設(shè)定。手動(dòng)單循環(huán)操作過(guò)程如下； （1）按下啟動(dòng)按鈕，使機(jī)器處于工作狀態(tài)； （2）把操作方式控制旋鈕旋至手動(dòng)位置； （3）把錘頭、錘柄及鉚釘放到各自的支撐架上。放置時(shí)注意錘柄及鉚釘?shù)姆较?，保證方向正確； （4）按下手動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕，三位四通電磁閥 4 上的電磁鐵 1DT 通電，滑動(dòng)閥4 的通路情況為 A 與 P 相通，B 與 O 相通，泵的壓力油先經(jīng)過(guò) P、A 進(jìn)入油缸9 的左腔，活塞按箭頭所示方向推動(dòng)錘柄右移，直至把錘柄壓入錘頭。當(dāng)錘柄完全壓入錘頭后，油壓迅速升高；油壓升高到足以打開(kāi)順序閥 7 時(shí)，油液進(jìn)入油缸 10 的右腔，使活塞沿箭頭所示方向推動(dòng)鉚釘左移，并把鉚釘壓入錘頭； （5）此時(shí)油壓進(jìn)一步升高，當(dāng)油壓升高到打開(kāi)壓力繼電器 6 時(shí)，三位四通7電磁閥 4 的電磁鐵 1DT 斷電 2DT 通電，通路情況為 P 與 B 相通，A 與 O 相通，泵的壓力油經(jīng)過(guò) P、B 進(jìn)入油缸 10 的左腔，活塞按箭頭所示方向右移至終點(diǎn)；至終點(diǎn)后油壓升高打開(kāi)順序 5，油液進(jìn)入油缸 9 的右腔，活塞按箭頭所示方向回程；當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān)時(shí)自動(dòng)停止。自動(dòng)連續(xù)工作過(guò)程如下；控制旋鈕旋至自動(dòng)工作狀態(tài)，三位四通電磁閥 4上的電磁鐵 1DT 通電，滑閥 4 的通路情況為 A 與 P 相通，B 與 O 相通。泵的壓力油先經(jīng)過(guò) P、A 進(jìn)入油缸 9 的左腔，活塞按箭頭所示方向推動(dòng)錘柄右移。當(dāng)錘柄完全壓入錘頭后，油壓迅速升高，打開(kāi)順序閥 7，油液進(jìn)入油缸 10 的右腔，使活塞沿箭頭所示方向推動(dòng)鉚釘左移，并把鉚釘壓入錘頭。此時(shí)油壓又進(jìn)一步升高，并打開(kāi)壓力繼電器 6；壓力繼電器發(fā)出電訊號(hào)，使控制開(kāi)關(guān)切換到電磁鐵 2DT 通電狀態(tài)；通路情況為 P 與 B 相通，A 與 O 相通；泵的壓力油經(jīng)過(guò) P、B 進(jìn)入油缸 10 的左腔，活塞按箭頭方向右移至終點(diǎn)；至終點(diǎn)后油壓升高打開(kāi)順序閥 5，油液進(jìn)入油缸 9 的右腔，活塞按箭頭所示方向回程；當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開(kāi)關(guān) 8 時(shí)， 控制開(kāi)關(guān)又切換到電磁鐵 1DT 通電狀態(tài)，便又進(jìn)入另一新的循環(huán)。2.2.3 技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)a.工具錘裝柄機(jī)的液壓系統(tǒng)采用單定量泵供油的回路形式，沒(méi)有流量閥及其帶來(lái)的節(jié)流和溢流能量損失。b.采用電磁換向閥作先導(dǎo)閥，不會(huì)因高壓而影響換向的靈敏度。c.采用壓力控制（壓力繼電器）和行程控制（電器行程開(kāi)關(guān)）組合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電控元件控制，調(diào)整方便，性能可靠。2.2.4 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)工作壓力10MPa，功率4kW；整機(jī)質(zhì)量12kN；裝柄頻率4-6次/分。2.3 液壓系統(tǒng)方案液壓系統(tǒng)方案確定確定此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是工具錘裝柄機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。要完成的內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：（1）完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計(jì)，以及工作原理的分析說(shuō)明。（2）選擇 AutoCAD 為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 （3）完成工具錘裝柄機(jī)液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機(jī)架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計(jì)。8工具錘裝柄機(jī)的工作過(guò)程包括：錘柄壓入錘頭，鉚釘壓入錘柄，壓釘液壓缸回程，壓柄液壓缸回程。針對(duì)壓柄液壓缸與壓錘液壓缸的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)工具錘裝柄機(jī)工作的基礎(chǔ)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了壓柄液壓缸與壓錘液壓缸的結(jié)構(gòu)。并根據(jù)系統(tǒng)壓力、流量選擇了液壓閥、電機(jī)、泵。本文的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足工具錘裝柄機(jī)要求(系統(tǒng)壓力 10MPa，功率 4kW，整機(jī)質(zhì)量 12kN，每分鐘循環(huán) 4-6 次)有效解決手工裝柄中出現(xiàn)的錘柄不正、錘柄端部變形等問(wèn)題。2.3.1 確定液壓泵的類(lèi)型及調(diào)速方式確定液壓泵的類(lèi)型及調(diào)速方式參考同類(lèi)壓柄機(jī)，機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快退時(shí)負(fù)載較小，速度高。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用雙作用葉片泵供油。2.3.2 選用執(zhí)行元件選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)要求正向快進(jìn)和工作，反向快退，且快進(jìn)、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接。2.3.3 快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。即快進(jìn)時(shí)，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。2.3.4 換向回路的選擇換向回路的選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)有嚴(yán)格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，選用了三位四通換向閥。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點(diǎn)返程控制。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算93 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)系統(tǒng)液壓可以完成的工作循環(huán)：a.錘柄壓入錘頭；b.鉚釘壓入錘柄；c.壓柄液壓缸和壓釘液壓缸分別后退；d.停止。3.2 液壓執(zhí)行元件的配置液壓執(zhí)行元件的配置由于工具錘裝柄機(jī)要求立式布置，行程較小，故選用缸筒固定的立式單桿活塞桿（取缸的機(jī)械效率） 。1.90cm3.3 負(fù)載分析計(jì)算負(fù)載分析計(jì)算a. 初選液壓缸的工作壓力為，移動(dòng)部件總重力，靜14pMPaNG4000摩擦因數(shù)，動(dòng)摩擦因數(shù)。2 . 0sf1 . 0dfb. 負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝備產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。這樣需要考慮的力有：導(dǎo)軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，動(dòng)摩擦力為，fsFfdF則 (3.1)NNFfFNNFfFNdfdNsfs40040001 . 080040002 . 0 慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的慣性力，其平均值可按下式計(jì)算 (3.2)tvgGFi 式中 g重力加速度，22/81. 9,/smgsm ;/smv速度變化量， 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間，s；一般機(jī)械=0.10.5，輕載低速運(yùn)動(dòng)部-tt件取小值，重載高速部件取大值，行走機(jī)械一般取。2/5 . 15 . 0smtv10 NtvgGFi407.711.894000上述三種負(fù)載之和即為液壓缸的外負(fù)載 F。3.4 確定液壓缸主要尺寸確定液壓缸主要尺寸3.4.1 確定壓柄液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸確定壓柄液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無(wú)桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，1A2A即。為了防止在滑臺(tái)突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選背壓212AA 。Papb5108初選最大負(fù)載工進(jìn)階段的負(fù)載 F=23000N，按此計(jì)算則1A (3.3)23221551230006.39 10641140 108 1022bFAmmcmpp 壓液壓缸直徑 (3.4)144 649ADcmcm由可知活塞桿直徑212AA (3.5)0.7070.707 96.38dDcmcm按 GB/T2348-1993 將所計(jì)算的 D 與 d 值分別圓整到最相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得 cmD9cmd3 . 6按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 2222222221.432).369(4)(46 .63944cmdDAcmDA3.4.2 確定壓釘液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸確定壓釘液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸要求動(dòng)力滑臺(tái)的快進(jìn)、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)聯(lián)接，并取無(wú)桿腔有效面積等于有桿腔有效面積的兩倍，1A2A即。為了防止在滑臺(tái)突然前沖，在回油路中裝有背壓閥，初選背壓212AA 。Papb5108初選最大負(fù)載工進(jìn)階段的負(fù)載 F=23000N，按此計(jì)算則1A11 (3.6)23221551230006.39 10641140 108 1022bFAmmcmpp 壓錘液壓缸直徑144 649ADcmcm由可知活塞桿直徑212AA 0.7070.707 96.38dDcmcm按 GB/T2348-1993 將所計(jì)算的 D 與 d 值分別圓整到最相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得 cmD9cmd3 . 6按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 2222222221.432).369(4)(46 .63944cmdDAcmDA3.5 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時(shí)，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，活塞桿應(yīng)力 (3.7) 24dF或 (3.8) Fd4式中 F活塞桿所受的軸向載荷 d活塞桿直徑 活塞桿制造材料的許用應(yīng)力 根據(jù)以上公式可知壓柄液壓缸 632210 10320.9 103.146.344Fd壓釘液壓缸12 326210320.9.3644.1310104dF可見(jiàn)，活塞桿的強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求。3.6 液壓缸活塞的推力及拉力計(jì)算液壓缸活塞的推力及拉力計(jì)算液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力 F，對(duì)于一般單邊活塞桿液壓缸來(lái)說(shuō)，當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： (3.9)12114pDpAF當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： (3.10)12222-4pdDpAF 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： (3.11)122134-pdpAAF 式中 D活塞直徑（即液壓缸內(nèi)徑）cm d活塞桿直徑 cm -液壓缸的工作壓強(qiáng) 1p3.6.1 壓柄液壓缸壓柄液壓缸當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： NpDpAF8621211104.52104494.134當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： NpdDpAF86221222210.3110446.3-94.13-4 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： NpdpAAF86212213105.211044.364.134- 液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計(jì)算中查出；大部分也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 11-133 中直接讀出。表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑 D 和壓力下液壓缸活塞上的推力及拉力數(shù)值。 1p1P2P133.6.2 壓釘液壓缸壓釘液壓缸當(dāng)活塞桿前進(jìn)時(shí)的推力： NpDpAF8621211104.52104494.134當(dāng)活塞桿后退時(shí)的拉力： NpdDpAF86221222210.3110446.3-94.13-4 當(dāng)活塞桿差動(dòng)前進(jìn)時(shí)（即活塞的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)壓力相同的壓力油）的推力： NpdpAAF86212213105.211044.364.134- 液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計(jì)算中查出；大部分也可以從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 11-133 中直接讀出。表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計(jì)算得出，不同液壓缸直徑 D 和壓力下液壓缸活塞上的推力及拉力數(shù)值。1p1F2F 圖 3.1 液壓缸活塞的受力3.7 活塞桿最大容許行程活塞桿最大容許行程根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 11-141 和表 11-142 即可以概略的求出液壓缸的最大容許行程。兩個(gè)液壓缸均采用如圖固定自由模式進(jìn)行安裝。14圖 3.2 安裝型式簡(jiǎn)圖根據(jù)長(zhǎng)度公式 (3.12)Pdl2205 (3.13)ClS-可知壓柄液壓缸活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度 l 和實(shí)際行程 S 分別為=Pdl2205cm8.772101256320562=72.78-5.5=67.28cmClS-壓釘液壓缸活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度 l 和實(shí)際行程 S 分別為=Pdl2205cm8.772101256320562=72.78-5.5=67.28cmClS-3.8 液壓缸緩沖裝置計(jì)算液壓缸緩沖裝置計(jì)算3.8.1 設(shè)置緩沖裝置的目的和條件設(shè)置緩沖裝置的目的和條件液壓缸設(shè)置緩沖裝置的目的，主要是緩沖液壓缸活塞在行程終點(diǎn)突然停止時(shí)所產(chǎn)生的巨大沖擊力。通常液壓缸在工作壓力100KN、活塞速度0.1m/s 時(shí)，可以不考慮緩沖裝置；否則，應(yīng)當(dāng)采用帶緩沖裝置的液壓缸或其他緩沖辦法。然而這也只能是一個(gè)參考條件，主要還是要看具體情況和油缸的用途來(lái)決定。液壓缸的緩沖裝置可以設(shè)在液壓缸的內(nèi)部，也可以設(shè)在液壓缸外部回路中。本設(shè)計(jì)采用設(shè)在液壓缸內(nèi)部的緩沖裝置。3.8.2 緩沖裝置的原理及要求緩沖裝置的原理及要求盡管緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，然而它的緩沖原理則基本相同。即當(dāng)活塞在到達(dá)行程末端之前的一定距離內(nèi)，設(shè)法把液壓缸排油腔內(nèi)的油液的一部分或15者全部封閉起來(lái)，使通過(guò)節(jié)流小孔（或縫隙）排出，從而使被封閉的液壓油，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磯毫Γň彌_壓力） ，作用在活塞的排油側(cè)上，與活塞的慣性力相對(duì)抗，以達(dá)到減速制動(dòng)的目的。對(duì)于緩沖裝置的要求，最理想的情況是使活塞的運(yùn)動(dòng)在整個(gè)緩沖過(guò)程中，能均勻的減速下來(lái)，不會(huì)出現(xiàn)尖峰的不能容許的緩沖制動(dòng)壓力，使液壓缸的負(fù)荷達(dá)到最小。3.8.3 緩沖裝置的類(lèi)型緩沖裝置的類(lèi)型液壓缸緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，但是可以根據(jù)節(jié)流孔（或縫隙）的通流面積，在緩沖過(guò)程中能自動(dòng)改變與否，大致可分為恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流面積緩沖裝置兩類(lèi)。恒節(jié)流面積緩沖裝置，在緩沖過(guò)程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作用，其緩沖效果，并不是很好。但是在一般系列化標(biāo)準(zhǔn)液壓缸中，由于事先無(wú)法知道液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度，以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和承受的載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，降低制造成本，故多采用此種節(jié)流方法。本設(shè)計(jì)也采用此種節(jié)流緩沖方法。3.9 液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定液壓缸長(zhǎng)度及壁厚的確定3.9.1 液壓缸內(nèi)徑計(jì)算液壓缸內(nèi)徑計(jì)算當(dāng) F 和 p 已知，則液壓缸內(nèi)徑 D 可按公式得： (3.14)pDFD4式中 F活塞桿上的總作用力，N p液壓油的工作壓力，KN可知 壓柄液壓缸的內(nèi)徑為 90mm，壓釘液壓缸的內(nèi)徑為 90mm。3.9.2 液壓缸壁厚計(jì)算液壓缸壁厚計(jì)算一般，低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸，薄壁可用下式計(jì)算： (3.15)cmpD 2式中，缸壁厚度，m p液壓缸內(nèi)工作壓力，Pa16 剛體材料的許用應(yīng)力 D液壓缸內(nèi)徑，cm當(dāng)額定壓力 Pn16MPA 時(shí)，Pp=Pn150/100當(dāng)額定壓力 Pn16MPA 時(shí)，Pp=Pn125/100 (3.16) nb缸體材料的抗拉強(qiáng)度，Pabn安全系數(shù)，一般可取 n=5應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計(jì)算出的液壓缸壁較薄時(shí)，要按結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)加厚。因此，根據(jù)上述公式可得，壓柄液壓缸 .88544nb mmpD158 . 8291010 26壓釘液壓缸 .88544nb mmpD158 . 8291010 26故壓柄液壓缸的壁厚為 15mm，壓釘液壓缸的壁厚為 15mm。關(guān)于液壓缸的安全系數(shù)，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)通常取 n=5。但是這在比較平穩(wěn)的工作條件下，強(qiáng)度有些余量；相反，假如工作條件為動(dòng)載荷或沖擊壓力超過(guò)超耐壓力時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)。因此合理的安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用條件選取。3.10 液壓缸筒與缸底的連接計(jì)算液壓缸筒與缸底的連接計(jì)算缸體法蘭連接螺栓計(jì)算缸體與端部用法蘭連接或拉桿連接時(shí)，螺栓或拉桿的強(qiáng)度計(jì)算如下：17圖 3.3 缸體聯(lián)接螺紋處的拉應(yīng)力 (3.17)ZdKP214螺紋處的剪應(yīng)力 (3.18)47. 02 . 03101ZdkPdk合成應(yīng)力 (3.19) 3 . 1322n式中 Z螺栓或拉桿的數(shù)量 材料為 45 鋼時(shí)，=30ss18194 元件選型及系統(tǒng)壓力驗(yàn)算元件選型及系統(tǒng)壓力驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專(zhuān)用元件。在滿(mǎn)足系統(tǒng)性能要求的前提下，應(yīng)盡量選用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)液壓元件。選擇液壓元件時(shí)一般應(yīng)考慮一下問(wèn)題：a.應(yīng)用方面的問(wèn)題，如主機(jī)的類(lèi)型、原動(dòng)機(jī)的特性、環(huán)境情況、安裝型式及外形連接尺寸、貨源情況及維修要求等。b.系統(tǒng)要求，如壓力和流量的大小、工作介質(zhì)的種類(lèi)、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動(dòng)情況等。c.經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，如使用量，購(gòu)置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽(yù)等。d.應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及貨源條件較好的產(chǎn)品，以縮短制造周期，便于互換和維護(hù)。4.1 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇確定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，后者完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，二者的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合見(jiàn)下表 4.1表 4.1 各執(zhí)行元件的特點(diǎn)名稱(chēng)特點(diǎn)適用場(chǎng)合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ(chēng)雙作用往復(fù)運(yùn)動(dòng)柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單向工作，靠重力或其他外力返回齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片泵體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線(xiàn)齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞泵運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞泵轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)注：A1無(wú)桿腔的活塞面積 A2有桿腔的活塞面積常用液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等類(lèi)型，各種泵間的特性有很20大差異。選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量。同時(shí)還要考慮定量或變量、原動(dòng)機(jī)類(lèi)型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸特性、噪聲等因素。這些因素通常在產(chǎn)品樣本中均有反映。葉片泵也就是常說(shuō)的離心泵，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。故選擇葉片泵作為系統(tǒng)的油源。通過(guò)查資料，得知葉片泵的額定壓力是 10Mpa，中壓，排量 1350mL/r，最高轉(zhuǎn)速 5004000r/min，最大功率 320kW，容積效率 8094%，總效率 7590%，適用黏度 20200mm2/s，自吸能力好，功率質(zhì)量比大，輸出壓力脈動(dòng)小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對(duì)效率的影響較小，噪聲小中，價(jià)格中，適用于機(jī)床、液壓機(jī)、注塑機(jī)、工程機(jī)械、飛機(jī)及要求噪聲較低的場(chǎng)合。4.1.1 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力計(jì)算液壓泵的最大工作壓力液壓泵的最大工作壓力 pp取決于執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達(dá)）的最大工作壓力，即 ppp1+ (4.1)p式中 p1液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力，10MPa；系統(tǒng)進(jìn)油路上的總壓力損失系統(tǒng)管路未曾確定前，可按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行p估取，簡(jiǎn)單系統(tǒng)取=（0.20.5） 106Pa，復(fù)雜系統(tǒng)取=（0.51.5）pp106Pa，該系統(tǒng)中取為 0.5 106Pa。p故可知 pp16 106+0.5 106=10.5 106Pa，即液壓泵的最大工作壓力為11Mpa。4.1.2 計(jì)算液壓泵的最大流量計(jì)算液壓泵的最大流量主液壓缸的最大流量 qP（m3/s）取決于系統(tǒng)所需流量 qv對(duì)于采用差動(dòng)缸回路的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量為 qPqv=K(A1-A2)vmax (4.2)式中 A1、A2液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的有效面積，m3； vmax液壓缸的最大移動(dòng)速度，m/s； K系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3（大流量取小值，小流量取大值） 。由于制釘機(jī)每分鐘循環(huán)次數(shù)為 46 次，故可知兩個(gè)液壓缸循環(huán)一次大致約為 1015s，初選垂直液壓缸和水平液壓缸前進(jìn)和后退的時(shí)間相同，故每次前進(jìn)或者后退的時(shí)間約為 2.5s。故由公式可知 (4.3)mFai21=mFai2/181. 940007 .407sm (4.4)atv 可知 =2.5m/s smatv/5 . 21可知液壓缸的最大移動(dòng)速度為 2.5m/s。maxv液壓缸的工作行程根據(jù)公式S=0.15m (4.5)221at25 . 2121故液壓泵的最大流量 壓柄液壓缸smVAAKqqvp/8 .855 . 2)4 .326 .63(1 . 1)(3max211 壓釘液壓缸 smVAAKqqvp/8 .855 . 2)4 .326 .63(1 . 1)(3max212取液壓泵的最大流量為 120sm /34.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格選擇液壓泵的規(guī)格 按照液壓系統(tǒng)圖中擬訂的液壓泵的型式及上述計(jì)算得到的 pp和 qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊(cè)選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過(guò)渡過(guò)程中過(guò)高的動(dòng)態(tài)壓力作用被破壞，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲(chǔ)備量，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%60%（高壓系統(tǒng)取小值，中低壓系統(tǒng)取大值） 。關(guān)于泵的流量，在實(shí)際選擇中，由于產(chǎn)品樣本上通常給出泵的排量、轉(zhuǎn)速范圍及典型轉(zhuǎn)速下不同壓力下的輸出流量，故在系統(tǒng)所需流量 qv已知的情況下，泵的流量（L/min） 、轉(zhuǎn)速 n(r/min)與排量 V（mL/r）應(yīng)綜合考慮。事實(shí)上，Pq由于泵的輸出流量 qP為 = 10-3 v (4.6)PqVn式中 v泵的容積效率，%；所以，一般首先根據(jù)系統(tǒng)所需流量 qv（L/min）和初選的液壓泵轉(zhuǎn)速 n1(r/min)及泵的容積效率v（可從產(chǎn)品樣本查得或估取為v=0.9）計(jì)算泵排量參考值，即 Vg= (4.7)Vvnq11000然后再倒算（復(fù)算）出泵的實(shí)際流量即可，對(duì)于定量泵，最終選擇的泵流量0qp盡可能與系統(tǒng)所需流量相符合。根據(jù)上述計(jì)算公式，可知22 Vg=mL/rVvnq110009 . 030001000vq27.444.90300053.91191000泵的輸出流量min/953.1199 . 0103000427.441033LVnqvp =20m4-10s/3根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品目錄，最后確定選取 YB-25 型單級(jí)葉片泵。4.1.4 計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī)計(jì)算液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率并選擇原動(dòng)機(jī)a.驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算若工作循環(huán)中，泵的壓力和流量比較恒定（即工況圖上 p-t 曲線(xiàn)和 q-t 曲線(xiàn)變化較為平穩(wěn)） ，則液壓泵驅(qū)動(dòng)功率應(yīng)按下式計(jì)算pP （W） ppppqpP (4.8)式中 為液壓泵的最大工作壓力（Pa）和最大流量（m /s） ；為液壓泵PPqp 、3p的總效率，取 80%。 =ppppqpP kW118 . 0102010114-6b.電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇 固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)上述計(jì)算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)中選定其型號(hào)規(guī)格額定功率、轉(zhuǎn)速、電源、結(jié)構(gòu)型式（立式、臥式，開(kāi)式、封閉式等） ，并對(duì)其進(jìn)行超載能力核算，以保證每個(gè)工作階段電動(dòng)機(jī)的峰值超載量都低于 25%50%。根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min的 Y160 M1-2 三相異步電動(dòng)機(jī)。滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為 2970r/min，額定功率為 11kW，額定轉(zhuǎn)矩為 2.2N m。4.2 其他液壓元件的選擇其他液壓元件的選擇4.2.1 液壓閥及過(guò)濾器的選擇液壓閥及過(guò)濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過(guò)該閥的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格。制釘機(jī)系統(tǒng)中，所有液壓閥的額定壓力都為，額定MPa1023流量根據(jù)各閥通過(guò)的流量，所有元件的規(guī)格型號(hào)列于下表中。過(guò)濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線(xiàn)隙式過(guò)濾器。表中序號(hào)與系統(tǒng)原理圖中的序號(hào)一致。表 4.2 液壓元件明細(xì)表序 號(hào)元件名稱(chēng)最大通過(guò)流量/L1min型 號(hào)1雙葉片葉片泵120YB252、3溢流閥4Y-10B4三位四通換向閥3235-63BY1D5、6單向順序閥20I-25B7壓力繼電器BDP6318壓力表K-6B4.2.2 油管的選擇油管的選擇方案一：在液壓、氣壓傳動(dòng)及潤(rùn)滑的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管等，鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉，但安裝時(shí)的彎曲半徑不能太小，多用在裝配位置比較方便的地方。這里我采用鋼管連接。管道內(nèi)徑計(jì)算 (4.9)vqd4式中 q通過(guò)管道內(nèi)的流量3m / sv管道內(nèi)允許流速 m / s允許流速推薦值表 4.3 允許流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管道0.51.5，一般取 1 以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.624取=0.8m/s，=4m/s，=2m/s.分別應(yīng)用上述公式得v吸v壓v回=20.2mm，=10.7mm，=15.2mm。根據(jù)內(nèi)徑按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管d吸d壓d回子。按表 37-9-1 經(jīng)過(guò)圓整后分別選取=20mm，=10.7mm， =15mm。d吸d壓d回對(duì)應(yīng)管子壁厚。1 6 . mm方案二：根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。液壓缸的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流量來(lái)計(jì)算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動(dòng)連接快進(jìn)快退時(shí)，油管內(nèi)通油量最大，其實(shí)際流量為泵的額定流量的兩倍達(dá) 240L/min。綜上所述，液壓缸進(jìn)、出油管直徑 d 按產(chǎn)品樣本，選用內(nèi)徑為 15mm，外徑為 19mm 的 10 號(hào)冷拔鋼管（YB 231-70） 。4.2.3 油箱容積的確定油箱容積的確定在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿(mǎn)足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿(mǎn)油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。初設(shè)計(jì)時(shí)，按經(jīng)驗(yàn)公式 vaQV 3m(4.10)式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 VQ 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按下表取 =5：aa表 5.4 各系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)系統(tǒng)類(lèi)型行走機(jī)械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機(jī)械a12245761210中壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的 5-7 倍，故油箱容積為=5 120=600LvaQV 4.3 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算驗(yàn)算的目的在于了解執(zhí)行元件能否得到所需工作壓力。系統(tǒng)進(jìn)油路上的壓力損失由管道的沿程壓力損失、局部壓力損失兩部分組成，即ppp =+ (4.11)pppa. 沿程壓力損失p = (4.12)p22vdl25式中 沿程阻力系數(shù)，可按液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用表 2-34 相應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，也可以由圖 2-14 查得； 管道長(zhǎng)度，m；l 液體密度，；3/mkg 液流平均速度，。vsm/因此由公式可得沿程壓力損失 =0.1p22.80903002.00222vdl b. 局部壓力損失p (4.13)22vp式中 局部阻力系數(shù)，其具體數(shù)值與局部阻力裝置的類(lèi)型和雷諾數(shù)有關(guān)，通常，當(dāng) Re時(shí)，；510無(wú)關(guān)與Re 液體密度，；3/mKg 液流平均速度，。vsm/因此由公式可得局部壓力損失.6122.80222vp265 液壓缸的設(shè)計(jì)液壓缸的設(shè)計(jì)5.1 缸體缸體5.1.1 缸體端部連接結(jié)構(gòu)缸體端部連接結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的焊接形式，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)徑不易加工。所以在加工時(shí)應(yīng)小心注意。主要用于活塞式液壓缸。5.1.2 缸體材料缸體材料液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號(hào)無(wú)縫鋼管。因 20 號(hào)鋼的機(jī)械性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)采用焊接性能比較號(hào)的 35 號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用 45 號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241285HB。缸體毛坯可采用鍛剛，鑄鐵或鑄鐵件。鑄剛可采用 ZG35B 等材料，鑄鐵可采用 HT200HT350 之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵。特殊情況可采用鋁合金等材料。5.1.3 缸體技術(shù)條件缸體技術(shù)條件a. 缸體內(nèi)徑采用 H8、9 配合。表面粗糙度：當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，Ra為 0.10.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時(shí)，Ra 為 0.20.4。且均需衍磨。mmb. 熱處理：調(diào)質(zhì)，硬度 HB241285。c. 缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 9、10 或 11 級(jí)精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。d. 缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級(jí)精度選取。e. 當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時(shí)，螺紋應(yīng)取為 6 級(jí)精度的公制螺紋。f. 當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷(xiāo)軸時(shí)，孔徑或軸徑的中心線(xiàn)對(duì)缸體內(nèi)孔軸線(xiàn)的垂直公差值應(yīng)按 9 級(jí)精度選取。g. 為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為 3040的鉻層，m鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。275.2 活塞活塞5.2.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式活塞與活塞桿的聯(lián)接型式表 5.1 活塞與活塞桿的聯(lián)接型式聯(lián)接方式備注說(shuō)明整體聯(lián)接用于工作壓力較大而活塞直徑又較小的情況螺紋聯(lián)接常用的聯(lián)接方式半環(huán)聯(lián)接用于工作壓力、機(jī)械振動(dòng)較大的情況下這里采用螺紋聯(lián)接。5.2.2 活塞的密封活塞的密封活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)，隨工作壓力、環(huán)境溫度、介質(zhì)等條件的不同而不同。常用的密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)下表表 5.2 常用的密封結(jié)構(gòu)密封形式備注說(shuō)明間隙密封用于低壓系統(tǒng)中的液壓缸活塞的密封活塞環(huán)密封適用于溫度變化范圍大，要求摩擦力小、壽命長(zhǎng)的活塞密封O 型密封圈密封密封性能好，摩擦系數(shù)??；安裝空間小，廣泛用于固定密封和運(yùn)動(dòng)密封Y 型密封圈密封用在 20MPa 下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度較高的液壓缸密封結(jié)合本設(shè)計(jì)所需要求，采用 O 型密封圈密封比較合適。5.2.3 活塞的材料活塞的材料液壓缸常用的活塞材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350） 、鋼及鋁合金等，這里采用 45 號(hào)鋼。285.2.4 活塞的技術(shù)要求活塞的技術(shù)要求a. 活塞外徑 D 對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值，按 7、8 級(jí)精度選取。1db. 端面 T 對(duì)內(nèi)孔軸線(xiàn)的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。1dc. 外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10 或 11 級(jí)精度選取。圖 5.1 活塞5.3 活塞桿活塞桿5.3.1 端部結(jié)構(gòu)端部結(jié)構(gòu)活塞桿的端部結(jié)構(gòu)分為外螺紋、內(nèi)螺紋、單耳環(huán)、雙耳環(huán)、球頭、柱銷(xiāo)等多種形式。根據(jù)本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，為了便于拆卸維護(hù)，可選用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。5.3.2 端部尺寸端部尺寸如圖，為內(nèi)螺紋聯(lián)接簡(jiǎn)圖。查表 11-148，按照本設(shè)計(jì)要求，選用直徑 螺距-螺紋長(zhǎng)=。33 245KKtA 圖 5.2 螺紋聯(lián)接簡(jiǎn)圖5.3.3 活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿有實(shí)心和空心兩種，如下圖。實(shí)心活塞桿的材料為 35、45 號(hào)鋼；空心活塞桿材料為 35、45 號(hào)無(wú)縫鋼管。本設(shè)計(jì)采用實(shí)心活塞桿，選用 45 號(hào)鋼。29 圖 5.3 空心活塞桿 圖 5.4 實(shí)心活塞桿5.3.4 活塞桿的技術(shù)要求活塞桿的技術(shù)要求a.活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為 HB229285，必要時(shí)，再經(jīng)過(guò)高頻淬火，硬度達(dá) HRC4555。在這里只需調(diào)質(zhì)到 HB230 即可。b.活塞桿的圓度公差值，按 911 級(jí)精度選取。這里取 10 級(jí)精度。c.活塞桿的圓柱度公差值，應(yīng)按 8 級(jí)精度選取。d.活塞桿的徑向跳動(dòng)公差值，應(yīng)為 0.01mm。e.端面 T 的垂直度公差值，則應(yīng)按 7 級(jí)精度選取。f.活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按 6 級(jí)精度加工（如載荷較小，機(jī)械振動(dòng)也較小時(shí)，允許按 7 級(jí)或 8 級(jí)精度制造） 。g.活塞桿上工作表面的粗糙度為 Ra0.63， 為了防止腐蝕和提高壽命，m表面應(yīng)鍍以厚度約為 40的鉻層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。m5.4 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵5.4.1 導(dǎo)向套導(dǎo)向套a. 導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式、結(jié)構(gòu)表 5.3 導(dǎo)向套的導(dǎo)向方式導(dǎo)向方式備注說(shuō)明缸蓋導(dǎo)向減少零件數(shù)量，裝配簡(jiǎn)單，磨損相對(duì)較快管通導(dǎo)套可利用壓力油潤(rùn)滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)可拆導(dǎo)向套容易拆卸，便于維修。適用于工作條件惡劣、經(jīng)常更換導(dǎo)向套的場(chǎng)合球面導(dǎo)向套導(dǎo)向套自動(dòng)調(diào)整位置，磨損比較均勻 本設(shè)計(jì)采用缸蓋導(dǎo)向。b. 導(dǎo)向套材料導(dǎo)向套材料30導(dǎo)向套的常用材料為鑄造青銅或耐磨鑄鐵。由于選用的是和缸蓋一體的導(dǎo)向套，所以材料和缸蓋也是相同的，都選用耐磨鑄鐵。c. 導(dǎo)向套的技術(shù)要求導(dǎo)向套的技術(shù)要求導(dǎo)向套的內(nèi)徑配合一般取為 H8/f9，其表面粗糙度則為 Ra0.631.25。m5.4.2 活塞桿的密封與防塵活塞桿的密封與防塵這里仍采用 O 型密封圈，材料選擇薄鋼片組合防塵圈，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 0.5mm。5.5 液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸液壓缸安裝聯(lián)接部分的型式及尺寸5.5.1 液壓缸進(jìn)出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸液壓缸進(jìn)出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸按表 11-154 選取標(biāo)準(zhǔn)值，公稱(chēng)直徑 螺距 數(shù)量=33 2 2M 5.5.2 液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸液壓缸為單耳環(huán)型安裝的主要尺寸按表 11-154 選取：D=50，R=50，W=60，Y=60。5.5.3 活塞式液壓缸端部型式及尺寸活塞式液壓缸端部型式及尺寸根據(jù)所選擇的液壓缸的缸徑，按照表 11-157 確定液壓缸缸蓋端部的尺寸（均為對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸） 。圖 5.5 缸體端