工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)設(shè)計,工具,錘裝柄機,液壓,系統(tǒng),設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計(論文論文)題目：工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)設(shè)計題目：工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)設(shè)計工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)設(shè)計工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)設(shè)計摘摘 要要隨著五進出口產(chǎn)品出口增長，對產(chǎn)品質(zhì)量要求愈趨嚴(yán)格。作為出口量較大的工具錘，其質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。工具錘裝柄機具有方便快捷、有效解決手工裝柄中出現(xiàn)的錘柄不正、錘柄端部變形等特點。本文分析了工具錘裝柄機的工作原理及結(jié)構(gòu)。工具錘裝柄機的工作過程包括：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。針對壓柄液壓缸與壓錘液壓缸的設(shè)計是實現(xiàn)整個工具錘裝柄機工作的基礎(chǔ)，重點設(shè)計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、泵。本文的設(shè)計能夠滿足工具錘裝柄機要求(系統(tǒng)壓力10MPa，功率4kW，整機質(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、錘柄端部變形等問題。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：裝柄機；液壓元件；工具錘；錘柄；支撐架IThe Design of Hydraulic System for Tool Hammer Mounted Handle MachineAbstractWith the growth of exports for the import and export five increasingly string entre quarrymen on product quality. 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主要符號表主要符號表 D 活塞直徑活塞直徑 d 活塞桿直徑活塞桿直徑 A1 無桿腔的有效面積無桿腔的有效面積 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 液壓缸的最大移動速度液壓缸的最大移動速度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 工具錘裝柄機整體方案的擬定工具錘裝柄機整體方案的擬定.42.1 液壓系統(tǒng)的組成及其作用.42.2 工具錘裝柄機液壓系統(tǒng).42.2.1 主機的功能結(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.72.2.4 技術(shù)參數(shù).72.3 液壓系統(tǒng)方案確定.72.3.1 確定液壓泵的類型及調(diào)速方式.82.3.2 選用執(zhí)行元件.82.3.3 快速運動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)計計算液壓系統(tǒng)設(shè)計計算.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 活塞桿強度計算.113.6 液壓缸活塞的推力及拉力計算.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 緩沖裝置的類型.153.9 液壓缸長度及壁厚的確定.153.9.1 液壓缸內(nèi)徑計算.153.9.2 液壓缸壁厚計算.153.10 液壓缸筒與缸底的連接計算.164 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算元件選型及系統(tǒng)壓力驗算.184.1 液壓泵及其驅(qū)動電動機的選擇.184.1.1 計算液壓泵的最大工作壓力.194.1.2 計算液壓泵的最大流量.194.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格.204.1.4 計算液壓泵的驅(qū)動功率并選擇原動機.214.2 其他液壓元件的選擇.214.2.1 液壓閥及過濾器的選擇.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)壓力損失驗算.235 液壓缸液壓缸的的設(shè)計設(shè)計.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械化程度是現(xiàn)代工業(yè)先進的重要指標(biāo)，隨著五金產(chǎn)品出口增長，對產(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，出口對象主要是歐美發(fā)達(dá)國家，其質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。我國目前生產(chǎn)工具錘的企業(yè)自動化程度不高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，難以適應(yīng)外貿(mào)出口增長的要求。液壓傳動和控制由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(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，流體動力傳動由于應(yīng)用了電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(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)機械、工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。工具錘裝柄機由機械、液壓、和電控三部分組成，其主機結(jié)構(gòu)是床身：是整個主機的支撐件，其前面設(shè)有手動開關(guān)、電源開關(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；工作機構(gòu)為壓柄液壓缸和壓釘液壓缸，液壓站置于機器右側(cè)，通過管理實現(xiàn)液壓缸和液壓站的油路聯(lián)系。手動裝柄時，把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的支撐架上并固定后，閉合電源開關(guān)，液壓缸推動錘柄右移并壓入錘頭，接著鉚釘在液壓缸的推動下壓入錘頭，待錘柄和鉚釘都壓入錘頭后，兩缸依次回程；當(dāng)錘柄缸回程并觸動行程開關(guān)后便停止工作，這樣便完成一次裝柄工作。在我國，液壓行業(yè)已形成了門類齊全，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。目前全國約有近 300 家企業(yè)，還有液壓研究室（所） ，國家級液壓元件質(zhì)量監(jiān)督檢測中心以及國家重點實驗室。我國液壓工業(yè)重視同國外企業(yè)進行有效的經(jīng)濟和技術(shù)合作，近年來先后從國外引進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)計研究一套新型的工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)，為在這一方面的研究提供理論依據(jù)。1.2 國內(nèi)外研究情況國內(nèi)外研究情況由于液壓裝柄機的液壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)外液壓裝柄機的發(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，為改進液機1的2性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。相比來講，國內(nèi)機型雖種類齊全，但技術(shù)含量相對較低，缺乏技術(shù)含量高的高檔機型，這與機電液一體化，中小批量柔性生產(chǎn)的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。在國內(nèi)外液壓裝柄機產(chǎn)品中，按照控制系統(tǒng)，液壓機可分為三種類型:一種是以繼電器為主控元件的傳統(tǒng)型液壓裝柄機；一種是采用可編程控制器控制的液壓裝柄機；第三種應(yīng)用高級微處理器（或工業(yè)控制計算機）的高性能液壓裝柄機。三種類型功能各有差異，應(yīng)用范圍也不盡相同。但總的發(fā)展趨勢是高速化、智能化。在生產(chǎn)能力及市場方面國內(nèi)液壓機的產(chǎn)量每年都有很大的增長率，其中2004年， 國內(nèi)液壓機的銷售額大約在10億元人民幣，2005年達(dá)到13億，到2006年一季度，各液壓機生產(chǎn)企業(yè)的的全年定單已基本飽和。2004年，在銷售收入上，國內(nèi)突破億元的企業(yè)已超過3家，如合肥鍛壓機床有限公司、天津市天鍛壓力機有限公司、徐州壓力機械股份有限公司，其中合肥鍛壓機床有限公司、天津市天鍛壓力機有限公司在2005年銷售收入已突破5億元。國內(nèi)液壓機從產(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)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際上，我國的液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于領(lǐng)先地位。在產(chǎn)品的技術(shù)水平上，國內(nèi)液壓機單機的技術(shù)水平達(dá)到了國際中等或較先進水平。一些液壓機生產(chǎn)企業(yè)通過技術(shù)引進或與國內(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口。目前，國內(nèi)液壓機產(chǎn)品還是以單機或單機組成的無關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)線為主，主要還是靠人工上下料。帶自動上下料的液壓機臺數(shù)還不足3%，由多臺機器組成的自動線基本上還處于起步階段。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機主要集中在小噸位上，其臺數(shù)占有量超過總數(shù)的70%，但產(chǎn)值不超過30%，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機。具有一定技術(shù)含量的中檔框架液壓機的產(chǎn)值超過50%。在質(zhì)量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，國內(nèi)各液壓機生產(chǎn)企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的質(zhì)量問題。總體上講，國產(chǎn)液壓機在質(zhì)量上和國外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國內(nèi)制造商對質(zhì)量的不斷重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機的質(zhì)量會接近和趕上國際水平。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液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計。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內(nèi)容： a.完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計，以及工作原理的分析說明。 b.選擇 AutoCAD 為設(shè)計開發(fā)工具，完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計。 c.完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計。主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)工作壓力 10MPa，功率 4kW，整機重量 12kN，裝柄頻率 4-6 次/分。42 工具錘裝柄機整體方案的擬定工具錘裝柄機整體方案的擬定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完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。葉片泵也就是常說的離心泵，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，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)換為機械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。控制元件(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。2.2 工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)2.2.1 主機的功能結(jié)構(gòu)主機的功能結(jié)構(gòu)本課題研究的是工具錘裝柄機的液壓系統(tǒng)。首先要了解其工作原理，裝柄機的結(jié)構(gòu)示意圖如下：51.床身2.手動開關(guān)3.操作方式控制旋鈕4.電源開關(guān)5.左液壓缸6.行程限位開關(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 工具錘裝柄機原理結(jié)構(gòu)示意圖（1）裝柄過程。把錘頭、錘柄和鉚釘放入各自的保持架上并固定，閉合電源開關(guān)4，并把裝柄控制開關(guān)3旋至手動位置；由液壓控制系統(tǒng)14操縱左液壓缸5推動錘柄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的推動下壓入錘頭；待錘柄和鉚釘都壓入錘頭后，右、左液壓缸13、5依次回程；當(dāng)左液壓缸5回程并觸發(fā)行程限位開關(guān)6后便停止工作。這樣便完成了一次裝柄過程。當(dāng)把裝柄控制開關(guān)旋至自動裝柄位置時，裝柄過程同以上所述，只是當(dāng)左液壓缸回程并觸到行程限位開關(guān)6后不停止工作，而是進入另一個循環(huán)。 （2）裝柄機的調(diào)整。一臺裝柄機經(jīng)常遇到裝不同規(guī)格的錘柄的情況，這就需要進行機器的調(diào)整。調(diào)整的構(gòu)件主要是行程限位開關(guān)6、錘柄支撐架8、錘頭支撐架10以及鉚釘支撐架12。針對不同型號的錘子，都設(shè)計了相應(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)錘子的型號選擇相對應(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。行程限位開關(guān)依據(jù)錘柄的長短進行調(diào)整。錘頭錘柄較短，行程限位開關(guān)6則需右移。行程限位開關(guān)的移動量依錘柄長短而定，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的空行程過大，從而提高了裝柄機效率。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，其工作過程分為手動單循環(huán)操作過程和自動連續(xù)循環(huán)操作過程。6 圖2.2工具錘裝柄機液壓系統(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 控制缸的進回油方向，兩個的動作順序為：缸 9 前進（右行）-缸 10 前進（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。手動單循環(huán)操作過程如下； （1）按下啟動按鈕，使機器處于工作狀態(tài)； （2）把操作方式控制旋鈕旋至手動位置； （3）把錘頭、錘柄及鉚釘放到各自的支撐架上。放置時注意錘柄及鉚釘?shù)姆较?，保證方向正確； （4）按下手動開關(guān)按鈕，三位四通電磁閥 4 上的電磁鐵 1DT 通電，滑動閥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 P、A 進入油缸9 的左腔，活塞按箭頭所示方向推動錘柄右移，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順序閥 7 時，油液進入油缸 10 的右腔，使活塞沿箭頭所示方向推動鉚釘左移，并把鉚釘壓入錘頭； （5）此時油壓進一步升高，當(dāng)油壓升高到打開壓力繼電器 6 時，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 P、B 進入油缸 10 的左腔，活塞按箭頭所示方向右移至終點；至終點后油壓升高打開順序 5，油液進入油缸 9 的右腔，活塞按箭頭所示方向回程；當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開關(guān)時自動停止。自動連續(xù)工作過程如下；控制旋鈕旋至自動工作狀態(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 P、A 進入油缸 9 的左腔，活塞按箭頭所示方向推動錘柄右移。當(dāng)錘柄完全壓入錘頭后，油壓迅速升高，打開順序閥 7，油液進入油缸 10 的右腔，使活塞沿箭頭所示方向推動鉚釘左移，并把鉚釘壓入錘頭。此時油壓又進一步升高，并打開壓力繼電器 6；壓力繼電器發(fā)出電訊號，使控制開關(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 P、B 進入油缸 10 的左腔，活塞按箭頭方向右移至終點；至終點后油壓升高打開順序閥 5，油液進入油缸 9 的右腔，活塞按箭頭所示方向回程；當(dāng)回程至觸發(fā)行程限位開關(guān) 8 時， 控制開關(guān)又切換到電磁鐵 1DT 通電狀態(tài)，便又進入另一新的循環(huán)。2.2.3 技術(shù)特點技術(shù)特點a.工具錘裝柄機的液壓系統(tǒng)采用單定量泵供油的回路形式，沒有流量閥及其帶來的節(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（電器行程開關(guān)）組合實現(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)計的課題是工具錘裝柄機液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。要完成的內(nèi)容有以下幾個方面：（1）完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)工作原理圖的設(shè)計，以及工作原理的分析說明。（2）選擇 AutoCAD 為設(shè)計開發(fā)工具，完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)的總體設(shè)計。 （3）完成工具錘裝柄機液壓系統(tǒng)的壓柄液壓缸、壓釘液壓缸、支撐機架等關(guān)鍵功能裝置的設(shè)計。8工具錘裝柄機的工作過程包括：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。針對壓柄液壓缸與壓錘液壓缸的設(shè)計是實現(xiàn)整個工具錘裝柄機工作的基礎(chǔ)，重點設(shè)計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、泵。本文的設(shè)計能夠滿足工具錘裝柄機要求(系統(tǒng)壓力 10MPa，功率 4kW，整機質(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、錘柄端部變形等問題。2.3.1 確定液壓泵的類型及調(diào)速方式確定液壓泵的類型及調(diào)速方式參考同類壓柄機，機床在工作進給時負(fù)載較大，速度較低。而在快退時負(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)動作循環(huán)要求正向快進和工作，反向快退，且快進、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接。2.3.3 快速運動回路和速度換接回路快速運動回路和速度換接回路根據(jù)運動方式和要求，采用差動連接的快速運動回路來實現(xiàn)快速運動。即快進時，液壓缸實現(xiàn)差動連接。2.3.4 換向回路的選擇換向回路的選擇本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為便于實現(xiàn)差動連接，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返程控制。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算93 液壓系統(tǒng)設(shè)計計算液壓系統(tǒng)設(shè)計計算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（取缸的機械效率） 。1.90cm3.3 負(fù)載分析計算負(fù)載分析計算a. 初選液壓缸的工作壓力為，移動部件總重力，靜14pMPaNG4000摩擦因數(shù)，動摩擦因數(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)軌的正壓力等于動力部件的重力，設(shè)導(dǎo)軌的靜摩擦力為，動摩擦力為，fsFfdF則 (3.1)NNFfFNNFfFNdfdNsfs40040001 . 080040002 . 0 慣性負(fù)載是運動部件在啟動和制動過程中的慣性力，其平均值可按下式計算 (3.2)tvgGFi 式中 g重力加速度，22/81. 9,/smgsm ;/smv速度變化量， 啟動或制動時間，s；一般機械=0.10.5，輕載低速運動部-tt件取小值，重載高速部件取大值，行走機械一般取。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)尺寸要求動力滑臺的快進、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進時采用差動聯(lián)接，并取無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)載工進階段的負(fù)載 F=23000N，按此計算則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)尺寸要求動力滑臺的快進、快退速度相等，現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸。快進時采用差動聯(lián)接，并取無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)載工進階段的負(fù)載 F=23000N，按此計算則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 活塞桿強度計算活塞桿強度計算活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強度計算公式進行計算，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，活塞桿的強度均滿足要求。3.6 液壓缸活塞的推力及拉力計算液壓缸活塞的推力及拉力計算液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力 F，對于一般單邊活塞桿液壓缸來說，當(dāng)活塞桿前進時的推力： (3.9)12114pDpAF當(dāng)活塞桿后退時的拉力： (3.10)12222-4pdDpAF 當(dāng)活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）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 1p3.6.1 壓柄液壓缸壓柄液壓缸當(dāng)活塞桿前進時的推力： NpDpAF8621211104.52104494.134當(dāng)活塞桿后退時的拉力： NpdDpAF86221222210.3110446.3-94.13-4 當(dāng)活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）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)計算中查出；大部分也可以從機械設(shè)計手冊表 11-133 中直接讀出。表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計算得出，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)活塞桿前進時的推力： NpDpAF8621211104.52104494.134當(dāng)活塞桿后退時的拉力： NpdDpAF86221222210.3110446.3-94.13-4 當(dāng)活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）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)計算中查出；大部分也可以從機械設(shè)計手冊表 11-133 中直接讀出。表 11-133 為活塞桿直徑 d 采用速度比計算得出，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)機械設(shè)計手冊表 11-141 和表 11-142 即可以概略的求出液壓缸的最大容許行程。兩個液壓缸均采用如圖固定自由模式進行安裝。14圖 3.2 安裝型式簡圖根據(jù)長度公式 (3.12)Pdl2205 (3.13)ClS-可知壓柄液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為=Pdl2205cm8.772101256320562=72.78-5.5=67.28cmClS-壓釘液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為=Pdl2205cm8.772101256320562=72.78-5.5=67.28cmClS-3.8 液壓缸緩沖裝置計算液壓缸緩沖裝置計算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突然停止時所產(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，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參考條件，主要還是要看具體情況和油缸的用途來決定。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，使通過節(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抗，以達(dá)到減速制動的目的。對于緩沖裝置的要求，最理想的情況是使活塞的運動在整個緩沖過程中，能均勻的減速下來，不會出現(xiàn)尖峰的不能容許的緩沖制動壓力，使液壓缸的負(fù)荷達(dá)到最小。3.8.3 緩沖裝置的類型緩沖裝置的類型液壓缸緩沖裝置的結(jié)構(gòu)類型很多，但是可以根據(jù)節(jié)流孔（或縫隙）的通流面積，在緩沖過程中能自動改變與否，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。恒節(jié)流面積緩沖裝置，在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開始時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快就降低下來，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，由于事先無法知道液壓缸活塞的運動速度，以及運動部分的質(zhì)量和承受的載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計，降低制造成本，故多采用此種節(jié)流方法。本設(shè)計也采用此種節(jié)流緩沖方法。3.9 液壓缸長度及壁厚的確定液壓缸長度及壁厚的確定3.9.1 液壓缸內(nèi)徑計算液壓缸內(nèi)徑計算當(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 液壓缸壁厚計算液壓缸壁厚計算一般，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，Pp=Pn150/100當(dāng)額定壓力 Pn16MPA 時，Pp=Pn125/100 (3.16) nb缸體材料的抗拉強度，Pabn安全系數(shù)，一般可取 n=5應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)計算出的液壓缸壁較薄時，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)計液壓缸時通常取 n=5。但是這在比較平穩(wěn)的工作條件下，強度有些余量；相反，假如工作條件為動載荷或沖擊壓力超過超耐壓力時，有時會出現(xiàn)危險狀態(tài)。因此合理的安全系數(shù)，應(yīng)根據(jù)實際使用條件選取。3.10 液壓缸筒與缸底的連接計算液壓缸筒與缸底的連接計算缸體法蘭連接螺栓計算缸體與端部用法蘭連接或拉桿連接時，螺栓或拉桿的強度計算如下：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，=30ss18194 元件選型及系統(tǒng)壓力驗算元件選型及系統(tǒng)壓力驗算液壓系統(tǒng)的組成元件包括標(biāo)準(zhǔn)元件和專用元件。在滿足系統(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，不得已時才自行設(shè)計液壓元件。選擇液壓元件時一般應(yīng)考慮一下問題：a.應(yīng)用方面的問題，如主機的類型、原動機的特性、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、循環(huán)周期、操縱控制方式、沖擊振動情況等。c.經(jīng)濟性問題，如使用量，購置及更換成本，貨源情況及產(chǎn)品質(zhì)量和信譽等。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。4.1 液壓泵及其驅(qū)動電動機的選擇液壓泵及其驅(qū)動電動機的選擇確定液壓執(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。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動，二者的特點及適用場合見下表 4.1表 4.1 各執(zhí)行元件的特點名稱特點適用場合雙活塞桿液壓缸雙向?qū)ΨQ雙作用往復(fù)運動柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單單向工作，靠重力或其他外力返回齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運動葉片泵體積小，轉(zhuǎn)動慣量小高轉(zhuǎn)速低扭矩動作靈敏的回轉(zhuǎn)運動擺線齒輪泵體積小，輸出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運動軸向柱塞泵運動平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大扭矩的回轉(zhuǎn)運動徑向柱塞泵轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運動注：A1無桿腔的活塞面積 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。同時還要考慮定量或變量、原動機類型、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。葉片泵也就是常說的離心泵，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，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，輸出壓力脈動小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對效率的影響較小，噪聲小中，價格中，適用于機床、液壓機、注塑機、工程機械、飛機及要求噪聲較低的場合。4.1.1 計算液壓泵的最大工作壓力計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)進油路上的總壓力損失系統(tǒng)管路未曾確定前，可按經(jīng)驗進行p估取，簡單系統(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 計算液壓泵的最大流量計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對于采用差動缸回路的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量為 qPqv=K(A1-A2)vmax (4.2)式中 A1、A2液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積，m3； vmax液壓缸的最大移動速度，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） 。由于制釘機每分鐘循環(huán)次數(shù)為 46 次，故可知兩個液壓缸循環(huán)一次大致約為 1015s，初選垂直液壓缸和水平液壓缸前進和后退的時間相同，故每次前進或者后退的時間約為 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算得到的 pp和 qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動態(tài)壓力作用被破壞，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，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）計算泵排量參考值，即 Vg= (4.7)Vvnq11000然后再倒算（復(fù)算）出泵的實際流量即可，對于定量泵，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 型單級葉片泵。4.1.4 計算液壓泵的驅(qū)動功率并選擇原動機計算液壓泵的驅(qū)動功率并選擇原動機a.驅(qū)動功率的計算驅(qū)動功率的計算若工作循環(huán)中，泵的壓力和流量比較恒定（即工況圖上 p-t 曲線和 q-t 曲線變化較為平穩(wěn)） ，則液壓泵驅(qū)動功率應(yīng)按下式計算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.電動機的選擇電動機的選擇 固定設(shè)備的液壓系統(tǒng)，其液壓泵通常用電動機驅(qū)動。根據(jù)上述計算出的功率和液壓泵的轉(zhuǎn)速及其使用環(huán)境，從產(chǎn)品樣本或手冊中選定其型號規(guī)格額定功率、轉(zhuǎn)速、電源、結(jié)構(gòu)型式（立式、臥式，開式、封閉式等） ，并對其進行超載能力核算，以保證每個工作階段電動機的峰值超載量都低于 25%50%。根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用的參數(shù)信息，選擇同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min的 Y160 M1-2 三相異步電動機。滿載轉(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 液壓閥及過濾器的選擇液壓閥及過濾器的選擇根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格。制釘機系統(tǒng)中，所有液壓閥的額定壓力都為，額定MPa1023流量根據(jù)各閥通過的流量，所有元件的規(guī)格型號列于下表中。過濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過濾器。表中序號與系統(tǒng)原理圖中的序號一致。表 4.2 液壓元件明細(xì)表序 號元件名稱最大通過流量/L1min型 號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、氣壓傳動及潤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，價廉，但安裝時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)徑計算 (4.9)vqd4式中 q通過管道內(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)過圓整后分別選取=20mm，=10.7mm， =15mm。d吸d壓d回對應(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、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。由于本系統(tǒng)液壓缸差動連接快進快退時，油管內(nèi)通油量最大，其實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、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，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。初設(shè)計時，按經(jīng)驗公式 vaQV 3m(4.10)式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 VQ 經(jīng)驗系數(shù)，按下表取 =5：aa表 5.4 各系統(tǒng)經(jīng)驗系數(shù)系統(tǒng)類型行走機械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓系統(tǒng)冶金機械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)壓力損失驗算液壓系統(tǒng)壓力損失驗算驗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)，可按液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用表 2-34 相應(yīng)的公式進行計算，也可以由圖 2-14 查得； 管道長度，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型和雷諾數(shù)有關(guān)，通常，當(dāng) Re時，；510無關(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)計液壓缸的設(shè)計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)采用簡單的焊接形式，其特點：結(jié)構(gòu)簡單，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 號無縫鋼管。因 20 號鋼的機械性能略低，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，則應(yīng)采用焊接性能比較號的 35 號鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用 45 號鋼，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 之間的幾個牌號或球墨鑄鐵。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，Ra為 0.10.4，當(dāng)活塞用活塞環(huán)密封時，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 級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按 8 級精度選取。d. 缸體端面 T 的垂直度公差可按 7 級精度選取。e. 當(dāng)缸體與缸頭采用螺紋聯(lián)接時，螺紋應(yīng)取為 6 級精度的公制螺紋。f. 當(dāng)缸體帶有耳環(huán)或銷軸時，孔徑或軸徑的中心線對缸體內(nèi)孔軸線的垂直公差值應(yīng)按 9 級精度選取。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、機械振動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)見下表表 5.2 常用的密封結(jié)構(gòu)密封形式備注說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、壽命長的活塞密封O 型密封圈密封密封性能好，摩擦系數(shù)?。话惭b空間小，廣泛用于固定密封和運動密封Y 型密封圈密封用在 20MPa 下、往復(fù)運動速度較高的液壓缸密封結(jié)合本設(shè)計所需要求，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 對內(nèi)孔的徑向跳動公差值，按 7、8 級精度選取。1db. 端面 T 對內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)按 7 級精度選取。1dc. 外徑 D 的圓柱度公差值，按 9、10 或 11 級精度選取。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、柱銷等多種形式。根據(jù)本設(shè)計的結(jié)構(gòu)，為了便于拆卸維護，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)接簡圖。查表 11-148，按照本設(shè)計要求，選用直徑 螺距-螺紋長=。33 245KKtA 圖 5.2 螺紋聯(lián)接簡圖5.3.3 活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿結(jié)構(gòu)活塞桿有實心和空心兩種，如下圖。實心活塞桿的材料為 35、45 號鋼；空心活塞桿材料為 35、45 號無縫鋼管。本設(shè)計采用實心活塞桿，選用 45 號鋼。29 圖 5.3 空心活塞桿 圖 5.4 實心活塞桿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，再經(jīng)過高頻淬火，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 級精度選取。這里取 10 級精度。c.活塞桿的圓柱度公差值，應(yīng)按 8 級精度選取。d.活塞桿的徑向跳動公差值，應(yīng)為 0.01mm。e.端面 T 的垂直度公差值，則應(yīng)按 7 級精度選取。f.活塞桿上的螺紋，一般應(yīng)按 6 級精度加工（如載荷較小，機械振動也較小時，允許按 7 級或 8 級精度制造） 。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)向方式備注說明缸蓋導(dǎo)向減少零件數(shù)量，裝配簡單，磨損相對較快管通導(dǎo)套可利用壓力油潤滑導(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)向套的場合球面導(dǎo)向套導(dǎo)向套自動調(diào)整位置，磨損比較均勻 本設(shè)計采用缸蓋導(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 液壓缸進出油口接頭的聯(lián)接螺紋尺寸液壓缸進出油口接頭的聯(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?。篋=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（均為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸） 。圖 5.5 缸體端