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100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要：本論文論述的是100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先對液壓技術(shù)的發(fā)展作了概述，為了適應(yīng)液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向，即系統(tǒng)重量輕，體積小，效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作、維修、保養(yǎng)方便。在分析了液壓壓力機(jī)床液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)上總結(jié)液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了合理的設(shè)計(jì)方案。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，確定了系統(tǒng)的主要參數(shù)。在設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，選用徑向柱塞泵作為系統(tǒng)的動(dòng)力源，它對既要實(shí)現(xiàn)快進(jìn)行程，又要實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給的執(zhí)行元件是一種理想油源。
液壓裝置的總體布局設(shè)計(jì)是完成油箱的總體設(shè)計(jì)以及閥類零件和輔件的選擇后進(jìn)行的，液壓裝置中各部分元件的布置要均勻，便于裝配、調(diào)整、維修和使用并要注意整體的整齊和美觀。采用集中式布置的液壓系統(tǒng)油源與控制及調(diào)節(jié)裝置置于主機(jī)之外構(gòu)成一個(gè)液壓泵站，裝配維修方便，根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對主機(jī)的影響。
關(guān)鍵字： 100T四柱液壓機(jī) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓缸 GE系列閥
指導(dǎo)老師簽名：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：
100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
II、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
設(shè)計(jì)原始資料: 1.公稱力:1000KN;;
2.液體最大工作壓力25MPa。
設(shè)計(jì)技術(shù)要求：1.滑塊最大行程:600mm ;
2.滑塊行程速度:空程:27mm/s，工作:10-14mm/s，回程為80mm／s;
3.滑塊下平面至工作臺(tái)面最大距離為800mm， 工作臺(tái)720×580 mm；
4.采用GE系列液壓元件
5.英文資料翻譯忠實(shí)原文；；
6.圖設(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)
7.畢業(yè)設(shè)計(jì)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間：
1.查閱資料，撰寫開題報(bào)告； (2周) 2月23日-3月8日
2.英文資料翻譯； (1周) 3月9日-3月15日
3.設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖； (2周) 3月16日-3月29日
4.設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)機(jī)液壓站裝配圖； (4周) 3月30日-4月26日
5.設(shè)計(jì)液壓油缸及主要零件； (3周) 4月27日-5月17日
6.編寫設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）； (3周) 5月18日-6月7日
7.畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。 （2周）6月8日-6月19日
Ⅳ 、主 要參考資料：
［1］.章宏甲,黃誼.液壓傳動(dòng).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000.9
［2］.路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.
［3］.劉新德.袖珍液壓氣動(dòng)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1
［4］.雷天覺.液壓工程手冊. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1990.4
［5］.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
［6］. Fitch E C. Hong I T. Contamination for the Fluid power. Industry HIAC/ROYCO 1990
［7］.大連第二液壓件廠.液壓元件疊加閥. 大連:第二液壓件廠，2000.10
［8］.廖念釗, 古瑩菴, 莫雨松等, 互換性與技術(shù)測量 北京：中國計(jì)量出版社,2002.1
航空與機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)類 班
學(xué)生（簽名）：
日期： 自 日
指導(dǎo)教師（簽名）：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：
機(jī)械制造工程 系（室）主任（簽名）：
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書首頁。
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：
導(dǎo)師簽名： 日期：
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
題目 100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱
班 級 學(xué) 號
學(xué) 生 姓 名
指 導(dǎo) 教 師
年 12 月 25 日
說 明
開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫內(nèi)容應(yīng)保持一致。
一、選題的依據(jù)及意義：
畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓機(jī)具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)三種工作方式：機(jī)器的工作壓力、壓制速度，空載快下行和減速的行程和范圍，均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成頂出工藝，可帶頂出工藝、拉伸工藝三種工藝方式，每種工藝又為定壓，定程兩種工藝動(dòng)作供選擇，定壓成型工藝在壓制后具有頂出延時(shí)及自動(dòng)回程。液壓傳動(dòng)相對于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新技術(shù)，它的歷史雖然并不長，但是作用在機(jī)械行業(yè)確是十分突出的，液壓壓力機(jī)是一種用靜壓來加工金屬、塑料、橡膠、粉末制品的機(jī)械，在許多工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。壓力機(jī)的類型很多，其中四柱式壓力機(jī)最為典型，應(yīng)用也最為廣泛。
由于這個(gè)課題與我將來的工作息息相關(guān)，所以我選了這個(gè)課題，希望自己能更親身了解液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，讓自己學(xué)到更多知識，為今后的工作做好充分的準(zhǔn)備。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：
液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一。液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%~3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動(dòng)技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如:液壓技術(shù)具有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動(dòng)力，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；氣動(dòng)傳動(dòng)具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動(dòng)控制系統(tǒng)。因此，液壓氣動(dòng)技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。但是近年來，液壓氣動(dòng)技術(shù)面臨與機(jī)械傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)的競爭，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動(dòng)。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動(dòng)技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動(dòng)產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。
當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多成就。但是我覺得國內(nèi)在液壓壓力機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，與某些發(fā)達(dá)國家相比有些落后，特別是在液壓的元件上，我們的工藝以及一些技術(shù)要求都比不上別人，然而在科技發(fā)達(dá)的，發(fā)展行業(yè)迅猛增加的21世紀(jì)，對于一些機(jī)床的要求是非常的高，需求量也是非常大的。
國內(nèi)對于液壓壓力機(jī)的需要是肯定的，但是國內(nèi)生產(chǎn)的液壓壓力機(jī)的質(zhì)量，精度，技術(shù)遠(yuǎn)不如國外，在某些產(chǎn)品上，國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)還是不夠，很多的領(lǐng)域還是依靠進(jìn)口，應(yīng)加強(qiáng)國際同行間的交流與合作，實(shí)現(xiàn)雙贏。我們在發(fā)展本國液壓件過程中，仍需要向先進(jìn)國家學(xué)習(xí)。同時(shí)，也應(yīng)該歡迎國外企業(yè)來華進(jìn)行技術(shù)交流，洽談合資合作，共同推進(jìn)我國高新液壓件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
課題主要是研究100T四柱液壓機(jī)它的系統(tǒng)的一個(gè)設(shè)計(jì)，主要讓它實(shí)現(xiàn)1個(gè)工作循環(huán)，即：快速下行→慢速加壓→保壓延時(shí)→快速返回→原位停止。
1. 課題的要求及主要參數(shù)：
1）、公稱力1000KN，液體最大工作壓力25MPa；
2）、滑塊行程：600mm；
3）、滑塊行程速度：空程為27mm/s，工作為10-14mm/s,回程為80mm/s；
4）、滑塊下平面至工作臺(tái)面最大距離為800 mm，工作臺(tái)600×480mm；
5）、采用GE系列閥液壓元件；
6）、要求英文資料翻譯忠實(shí)原文；
7）、要求圖設(shè)計(jì)規(guī)范，符合制圖標(biāo)準(zhǔn)；
8）、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文敘述條理清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)確，論文格式規(guī)范。
2.研究內(nèi)容：
1）、分析工況，設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖，選擇液壓元件，驗(yàn)算液壓性能。
2）、設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)液壓站及繪制裝配圖。
3）、設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)，并完成液壓油缸及主要零件圖。
四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
目標(biāo)：完成100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
主要特色：
1、液壓站與液壓機(jī)單獨(dú)設(shè)計(jì)。
2、采用GE系列閥。
工作進(jìn)度：
1、查閱資料，撰寫開題報(bào)告； (2周) 2月16日- 3月1日
2、英文資料翻譯； (1周) 3月 2日- 3月 8日
3、設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖； (2周) 3月 9日- 3月29日
4、設(shè)計(jì)100T四柱液壓機(jī)液壓站裝配圖； (4周) 3月30日-4月26日
5、設(shè)計(jì)液壓油缸及主要零件； (3周) 4月27日-5月17日
6、編寫設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）； (3周) 5月18日- 6月7日
7、畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯。 (2周) 6月 8日- 6月19日
五、參考文獻(xiàn)
[1].章宏甲，黃誼.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.9
[2].雷天覺.液壓工程手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.4
[3].路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[4].劉德新.袖珍液壓氣動(dòng)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1
[5].成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[6].Fitch E C.Hong IT.Contamination for the Fluid power.Industry HIAC/ROYCO 1990
[7].大連第二液壓件廠.液壓元件疊加閥.大連：第二液壓件廠.2000.10
[8].廖念釗，古瑩罨，莫雨松等， 互換性與技術(shù)測量 北京：中國計(jì)量出版社，2002.1
[9].左健民.液壓與氣壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.4
[10].王積偉.液壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
[11].周士昌.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[12].官忠范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.
[13].李壽剛.液壓傳動(dòng).北京：北京理工大學(xué)出版社，1994.
目 錄
1 引言 1
2 100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2
2.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 2
2.1.1 主要結(jié)構(gòu)及總體布局 2
2.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求 2
2.1.3 對液壓系統(tǒng)工作性能等方面的要求 2
2.1.4 工作環(huán)境和工作條件 2
2.1.5 其它方面的要求 2
2.2 系統(tǒng)工況分析及確定系統(tǒng)參數(shù) 2
2.2.1 分析系統(tǒng)工況 3
2.2.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 3
2.2.3 確定主要參數(shù) 4
2.3 擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)草圖 5
2.3.1 確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型 5
2.3.2 選擇液壓回路 6
2.3.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 9
2.4 液壓元件的選擇及計(jì)算 10
2.4.1 液壓泵的選擇 10
2.4.2 疊加閥簡介及其選擇 11
2.4.3 輔助元件的選擇 12
2.4.4 管件的選擇及計(jì)算 13
2.5 液壓油缸的設(shè)計(jì) 14
2.5.1 選擇液壓缸的類型 14
2.5.2 液壓缸主要參數(shù)的確定 15
2.5.3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
2.6 油箱的設(shè)計(jì) 23
2.6.1 油箱的容量設(shè)計(jì) 23
2.6.2 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
2.7 液壓傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 25
2.7.1 液壓傳動(dòng)裝置的形式 25
2.7.2 液壓元件的配置方式 25
2.7.3 對液壓傳動(dòng)裝置的一般要求 27
2.8 液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 27
2.8.1 回路壓力損失的驗(yàn)算 27
2.8.2 發(fā)熱溫升驗(yàn)算 27
2.9 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝、配管 28
2.9.1 系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng) 28
2.9.2 系統(tǒng)安裝時(shí)注意事項(xiàng) 28
2.10 從各方面對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查 29
2.11 100T四柱液壓機(jī)液壓元件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 29
2.11.1 變量葉片泵的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 30
2.11.2 油缸的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 31
2.11.3 調(diào)速閥的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 32
結(jié)論 34
參考文獻(xiàn) 35
致謝 36
The design of hydraulic system of 100T Four-column Hydraulic Press
Abstract: This article introduced the design of the hydraulic system of 100T Four-column Hydraulic Press. At first the article introduced the hydraulic technology in short. In order to meet the development of the hydraulic pressure system, namely, its little weight, small volume, high efficiency, easy structure, convenient operation maintenance.On the base of analysis of the hydraulic system of machine tool, the author concluded the advantage and the shortcoming of the hydraulic technology, and then lodged the project to design.
The author did some analysis of the hydraulic system on the requestion of the design. And decided the main parameter of the system. When designing the hydraulic, the author selected many new type of hydraulic component. The author selected the viable vane type pump with limiting—pressure as the equipment of energy resource. The equipment is the best device table feed.
The design of layout is being done after hydraulic installation of the overall complete oil valve and the layout of supplementary installation and all valve kind of elements is being done, in hydraulic installation each partial elements arrange to want even, assemble and adjust easily , repair and use and want proper notice. Design to adopt concentration type arrange will the oil source of hydraulic system, control and regulating unit sets up besides main computer, form a hydraulic pump station, assembly maintenance is facilitated , on foundation, have eliminated oil and the vibration of power source to warm up the influence for main computer.
Key words: 100T Four-column Hydraulic Press Design of hydraulic system Hydraulic cylinder GE series valve
Signature of the Instructor:
1 引言
液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由液壓泵、閥、執(zhí)行器及輔助件等液壓元件組成。它是把液壓泵或原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，然后通過控制、調(diào)節(jié)閥和液壓執(zhí)行器，把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)完成所需求的各種動(dòng)作。
?液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。1、動(dòng)力元件（油泵）它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。2、執(zhí)行元件液壓馬達(dá)）它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3、控制元件包括壓力閥方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。1、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；（6）操縱控制簡便，自動(dòng)化程度高；（7）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。
隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計(jì)算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動(dòng)化、高精度、高效率、高速化、高功率、100T四柱化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競爭能力的關(guān)鍵。本文從液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、自動(dòng)化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面介紹液壓傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。
本文研究內(nèi)容是100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該文的設(shè)計(jì)過程基本上體現(xiàn)了一個(gè)典型的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。
2 100T四柱液壓壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
2.1.1 主要結(jié)構(gòu)及總體布局
100T四柱液壓機(jī)是一種用靜壓來加工金屬、塑料、橡膠、粉末制品的機(jī)械。在許多工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用。課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng),主要是完成系統(tǒng)原理圖和該系統(tǒng)主要零件的結(jié)構(gòu)及有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。液壓泵及GE系列液壓元件的選用，液壓缸采用單作用活塞液壓缸，液壓缸作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件安裝在機(jī)床的床身上，與液壓供油裝置分開布置，避免兩者之間形成振動(dòng)干涉。
2.1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求
1) 公稱力：1000N；液體最大工作壓力25MP；
2) 滑塊行程：600mm；
3) 滑塊行程速度：空程為27mm/s，工作為10-24mm/s，回程為80mm/s；
4) 滑塊下平面至工作臺(tái)面最大距離為800mm，工作臺(tái)720×580mm；
5) 采用GE系列液壓元件 ；
2.1.3對液壓系統(tǒng)工作性能等方面的要求
液壓壓力機(jī)要求整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作時(shí)必須平穩(wěn)可靠，各種位置精度的要求在系統(tǒng)安裝時(shí)確定。保證液壓系統(tǒng)的高效率和較高的自動(dòng)化率。
2.1.4工作環(huán)境和工作條件
本課題所設(shè)計(jì)的液壓壓力機(jī)在普通車間使用，工作環(huán)境要求不高，對環(huán)境溫度、濕度、塵埃情況沒有特殊的要求，液壓系統(tǒng)的安裝必須穩(wěn)定，避免對機(jī)床造成直接的沖擊振動(dòng)。
2.1.5 其它方面的要求
本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)對重量、外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性沒有特殊的要求 ，但必須符合一些公認(rèn)的普遍設(shè)計(jì)原則：重量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用維護(hù)方便。并且系統(tǒng)所有的連接閥均按疊加閥系列設(shè)計(jì)。
2.2系統(tǒng)工況分析及確定系統(tǒng)參數(shù)
本章在明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求后，針對設(shè)計(jì)系統(tǒng)在性能和動(dòng)作方面的特性，確定了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作壓力，以及液壓缸的行程，工作速度，回程速度等等的一些具體的系統(tǒng)主參數(shù)。
2.2.1分析系統(tǒng)工況
對液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，就是要查明它的每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的變化規(guī)律。當(dāng)用理論分析確定系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載時(shí)，就需要確定工作負(fù)載、慣性負(fù)載和阻力負(fù)載。
(1) 空程
上液壓缸的上滑塊在液壓力的作用下快速下行，承受了阻力負(fù)載、慣性負(fù)載。
由計(jì)算，其中=25、=12560、=0.5、=37994
求得F=62957000N
(2) 慢速加壓
液壓缸的活塞桿在液壓力的作用下快速靠近工作面，接觸后緩慢加壓。
由計(jì)算，求得F=94357000N
(3) 保壓延時(shí)
液壓缸的活塞桿在液壓力的作用接觸工作面后，增加液壓力，使之達(dá)到所需的數(shù)值，并保持一段時(shí)間，使加工零件表面的粗糙度達(dá)到要求。
(4) 快速返回
液壓缸的活塞桿在完成了工作任務(wù)后，需快速返回到指定的位置，有利于下一個(gè)工步的完成，為下一個(gè)工作零件做準(zhǔn)備。
由計(jì)算，求得F=29500300N
(5) 原位停止
液壓缸的上、下活塞桿在完成了工作任務(wù)，返回到指定位置，并停止。操作者將工作面上的以加工好的零件取出，為下一個(gè)零件準(zhǔn)備。
至此，液壓系統(tǒng)的一個(gè)工作循環(huán)就完成了，直到下一次開按鈕，第二個(gè)工作循環(huán)才開始。
2.2.2負(fù)載圖和速度圖的繪制
負(fù)載圖按上面數(shù)值繪制，如圖1所示。速度圖按已知數(shù)值v1=27、v2=12、、滑塊行程 =600mm等繪制。
如圖2-1 液壓壓力機(jī)液壓缸的負(fù)載和速度如下圖所示：
圖2-1 壓力機(jī)液壓缸的負(fù)載和速度圖所示
2.2.3確定主要參數(shù)
(1) 確定系統(tǒng)的工作壓力
系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。系統(tǒng)壓力高省材料、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、是液壓的發(fā)展方向，但要注意治漏，噪聲控制和可靠性問題的妥善處理，具體選擇參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表20-2-11;
本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題給出液壓系統(tǒng)的液體最大工作壓力為25Mpa。
(2)計(jì)算液壓缸主要尺寸
公稱力F=1000KN=1×106KN,液體最大工作壓力P=25MP=25×106，求得活塞面積==0.04，所以==0.04,即D=0.2257m=225.7mm。查表取D=220mm。
根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：
= d=179.07
按標(biāo)準(zhǔn)取d=。
由以上數(shù)據(jù)求出液壓缸實(shí)際有效面積如下：
無桿腔：= =37994
有桿腔：==12560
活塞桿面積：A=-=25434
(3) 確定液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度
本課題給定了液壓缸的工作速度為：
空程速度：27
工作速度：12
回程速度：80
(4) 確定活塞桿的最大行程
本設(shè)計(jì)課題給定了活塞桿最大行程為600mm。
(5) 確定液壓缸的流量
液壓缸的流量通過工作速度和液壓缸的內(nèi)徑來確定。液壓缸的空程速度為V1 =27，工作速度為V2 =12，回程速度為V3=80.
空程：Q1=V1×D2=0.027m/s××(0.22)2=0.001026m3/s=61.56L/min；
工作：Q2 = V2×D2=0.012m/s××(0.22)2=0.000456m3/s=27.36L/min；
回程：Q3=V3×（D2-d2）=0.08m/s××(0.222-0.182）=0.001m3/s
=60L/min。
針對不同零件的具體加工要求，系統(tǒng)的流量可以通過控制元件調(diào)速閥來調(diào)節(jié) 。
2.3擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)草圖
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的各項(xiàng)要求，它包括三項(xiàng)內(nèi)容：確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型就是在根據(jù)課題提供的要求下，參照100T四柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇適合的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是在根據(jù)課題提供的要求和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇適合本課題的液壓回路。組成液壓系統(tǒng)就是在確定各個(gè)液壓回路的基礎(chǔ)上，將各個(gè)液壓回路綜合在一起，根據(jù)課題的實(shí)際要求，對液壓系統(tǒng)草圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)，最終形成一個(gè)合理有效、符合課題設(shè)計(jì)要求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖。
2.3.1確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般的設(shè)計(jì)，凡具備較大空間可以存放油箱且不另設(shè)置散熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積---節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸送給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油則直接流回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和臟物易進(jìn)入回路；凡容許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過換油來達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點(diǎn)是雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但閉式回路也有其缺點(diǎn)，就是回路的散熱條件較差，并且所用的雙向液壓泵比較復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補(bǔ)、排油裝置，成本較高，故應(yīng)用還不普遍。
本課題設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)，空間不受限制，不需另設(shè)置散熱裝置，且系統(tǒng)只需完成簡單的動(dòng)作，從而系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。另外，控制油路可用節(jié)流閥調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)，所以本課題設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)類型采用開式。
2.3.2選擇液壓回路
各種液壓回路是根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和工況圖從各自的多種成熟結(jié)構(gòu)方案中評比挑選出來的。選擇工作從對主機(jī)主要性能起決定性影響的回路開始。首先要確定基本回路，因?yàn)樗菦Q定主機(jī)動(dòng)作和性能的基礎(chǔ)，然后在此回路的基礎(chǔ)上再增設(shè)其它一些輔助回路及輔助元件，以便完整地實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求。
1）調(diào)壓回路
調(diào)壓回路的功用在于調(diào)定和限制液壓源的最高工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)階段具有不同的工作壓力。這里選擇溢流閥單級調(diào)壓回路。溢流閥開啟壓力可通過調(diào)壓彈簧調(diào)定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值。系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥處無溢流流量，此時(shí)溢流閥起安全閥作用
為保證系統(tǒng)安全工作，除了在泵的出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥，以限定系統(tǒng)壓力；還要在其遠(yuǎn)程控制端連一個(gè)電磁換向閥，使系統(tǒng)卸荷，這樣變量泵可在空載下迅速啟動(dòng)，還可減少油液發(fā)熱。
簡圖如下：
圖2-2 壓力控制回路
2）換向回路
往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)換向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地變換運(yùn)動(dòng)方向。簡單的換向回路只須采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥，但是在換向要求高的主機(jī)（例如，各類磨床）上換向回路中換向閥就須特殊設(shè)計(jì)。這類換向回路還可以按換向要求的不同而分成時(shí)間控制制動(dòng)式和行程控制制動(dòng)式兩種。
為了便于平臺(tái)在任意位置停止，使調(diào)整方便，故采用三位四通“O”型機(jī)能的電磁換向閥換向，同時(shí)用一個(gè)二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)之間的轉(zhuǎn)換。
簡圖如下：
圖2-3 換向回路
3）調(diào)速回路和油路循環(huán)形式的確定
節(jié)流調(diào)速回路是通過改變流量控制閥的通流面積來控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、使用維護(hù)方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)；然而，由于它的能量損失大、效率低、發(fā)熱大，且負(fù)載特性較差，故一般多用于功率不大、負(fù)載變化不大的場合。
根據(jù)流量控制閥在回路中的位置，節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速和復(fù)合節(jié)流調(diào)速等幾種。
由上章工況分析可看出，本課題所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)在快進(jìn)、快退階段，所需壓力較低、流量較大，且持續(xù)時(shí)間較短；而系統(tǒng)在工作進(jìn)給階段，所需壓力較高、流量較小，持續(xù)時(shí)間較長。同時(shí)考慮到所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)功率不大，工作負(fù)載為阻力負(fù)載，且工作過程中變化不大，故選用出口節(jié)流調(diào)速回路。
本設(shè)計(jì)選用單向出口節(jié)流調(diào)速回路。用溢流閥和串聯(lián)在執(zhí)行元件出油路上的流量控制閥調(diào)節(jié)流出執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度。
由于系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必為開式循環(huán)形式。
簡圖如下頁所示：
圖2-4 調(diào)速回路
4) 保壓回路
保壓回路的功用使是系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有極微小的位移下穩(wěn)定的維持住壓力。最簡單的保壓回路就是使用密封性能較好的液控單向閥的回路，但閥類元件出的泄漏使這種回路的保壓時(shí)間不能維持很久。下圖是一種采用0型三位四通換向閥的保壓回路，其工作原理是利用三位四通換向閥的中位機(jī)能進(jìn)行系統(tǒng)保壓。這時(shí)液壓泵卸荷。這種回路保壓時(shí)間長，壓力穩(wěn)定性高，適用于保壓性能較高的中壓系統(tǒng)等。
圖2-5 保壓回路
5）鎖緊回路
這種回路的功用在于通過切斷執(zhí)行元件的進(jìn)油、出油通道來使它停在規(guī)定的位置上。鎖緊回路應(yīng)能滿足可靠、迅速、平穩(wěn)、持久等要求。
簡圖如下：
圖2-6 鎖緊回路
2.3.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖
一個(gè)液壓系統(tǒng)都是由許多的的回路組合而成，所以將上面的幾個(gè)回路的圖形進(jìn)行拼搭，組合在一起.。再根據(jù)本設(shè)計(jì)課題的實(shí)際要求需采用疊加閥技術(shù)，故需要將所選液壓元件轉(zhuǎn)換成疊加閥系列元件，并對圖形進(jìn)行必要的修改和整理；
(1) 將調(diào)速閥換成單向調(diào)速閥，添加一個(gè)單向閥，有利于實(shí)現(xiàn)對液壓缸的快進(jìn)的調(diào)節(jié)。
(2) 為了有效的監(jiān)控液壓機(jī)的壓力變化，在溢流閥前加一個(gè)壓力表。
經(jīng)過修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖便如圖2-5所示，它在各方面都比較合理、完善了，能夠基本達(dá)到本課題的設(shè)計(jì)要求。
原理圖如下：
圖2-7 液壓系統(tǒng)原理圖
2.4液壓元件的選擇及計(jì)算
2.4.1液壓泵的選擇
根據(jù)系統(tǒng)要求和設(shè)計(jì)方案，選擇合適的液壓元件，對液壓系統(tǒng)有很大的決定作用，所以對液壓元件一定要有合理的選擇。
1）液壓泵
液壓泵是系統(tǒng)的能源裝置，它給系統(tǒng)提供壓力油，在液壓系統(tǒng)中起心臟作用，液壓泵的選擇是否恰當(dāng)，直接影響系統(tǒng)的工作性能。
由工況分析可清楚的看出：系統(tǒng)工作循環(huán)主要由相對于快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和相應(yīng)于工進(jìn)行程的高壓小流量兩個(gè)階段所組成，其最大流量和最小流量之比很大，其相應(yīng)的時(shí)間比有很小。這表明，系統(tǒng)在一個(gè)工作循環(huán)中的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)處于高壓小流量工作。
從提高系統(tǒng)效率出發(fā)，選用單定量泵油源顯然是不合理的，但是由于額定壓力（25Mpa）較大，所以這里選用柱塞泵供油。它和調(diào)速閥組成的容積——節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路，一方面可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性及速度的穩(wěn)定，另一方面可實(shí)現(xiàn)流量適應(yīng)，減小系統(tǒng)功率的損失和系統(tǒng)發(fā)熱。
因此液壓泵選用徑向柱塞泵。
a、確定液壓泵的最大工作壓力:
≥
式中：P1―――液壓缸的最大工作壓力25Mpa;
―――從液壓泵出口到液壓缸的入口之間總的管路損失。可以按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，管路簡單，流速不大的取=（0.2～0.5）Mpa,管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的取=（0.5～1.5）Mpa；
由工況分析一節(jié)可清楚看到，液壓缸的最大工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段，
=25Mpa。
由于工進(jìn)階段液壓缸輸入流量很小，進(jìn)油路中元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失選取=0.4Mpa，所以，≥25+0.4=25.4Mpa；
b、 確定液壓泵的流量:
液壓缸的輸出流量為：≥
式中：k――系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取k=1.1～1.3
――同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量，對于在工作過程用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥最小溢流量，一般取,最大流量出現(xiàn)在快進(jìn)階段，所以
Qp=1.2（60L/min+）＝75.6L/min
c、選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的規(guī)格:
根據(jù)以上求得的和值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵形式，從手冊中查得相應(yīng)的液壓泵，不同類型和規(guī)格的液壓泵，其額定工作壓力也不同。選擇液壓泵的額定工作壓力時(shí)，選取的額定壓力要比最大工作壓力大25%左右，以便留出適當(dāng)?shù)膲毫?chǔ)備。電動(dòng)機(jī)的選擇要與泵相配合，以滿足泵的要求， 根據(jù)壓力和流量的不同選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)要求該系統(tǒng)工作效率高，發(fā)熱少，能耗低，結(jié)構(gòu)簡單，因此該設(shè)計(jì)選擇JB-※型徑向柱塞泵（型號為JB-G73），根據(jù)《液壓工程手冊》查得。同時(shí)由產(chǎn)品樣本查的此泵驅(qū)動(dòng)功率為10KW，此值完全能滿足系統(tǒng)需要。選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號為JB-218-300型，其額定功率為55KW，轉(zhuǎn)速為1500r/min。
根據(jù)上面選定的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可綜合液壓缸在各工作階段的實(shí)際進(jìn)、出流量，運(yùn)動(dòng)速度和持續(xù)時(shí)間，從而為選擇其他液壓元件及性能計(jì)算打下基礎(chǔ)。
2.4.2 GE系列閥簡介及其選擇
1) 概述
GE系列液壓閥包括壓力、流量、方向控制三大類，全系列共計(jì)70個(gè)品種，近3000種規(guī)格某些液壓閥是根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)展的特殊需要而開發(fā)的，以滿足廣大用戶的需要。目前GE系列閥已在機(jī)床、造紙、注塑、等行業(yè)廣泛應(yīng)用，主機(jī)單位反應(yīng)使用情況良好。
3) GE系列閥的選用
根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過閥類元件和輔助元件的實(shí)際流量，結(jié)合本課題設(shè)計(jì)要求，選出液壓元件的具體型號和規(guī)格，如下：
(1) 三位四通電磁換向閥：3WE6-50/W110R
(2) 溢流閥： YF3-10L
(3) 電動(dòng)單向調(diào)速閥： 2FRM-16
(4) 單向順序閥： DZ25DP-10
(5) 二位二通電磁換向閥：22B(E)-H6B
(6) 壓力表開關(guān)： KF-L8/20E
其中由于GE系列液壓閥規(guī)格限制，選用二位四通電磁閥代替原系統(tǒng)圖中的二位二通電磁閥，其具體操作為：堵A口，油路循環(huán)為P-B,T口回油。
2.4.3輔助元件的選擇
1）濾油器的選擇
濾油器在選擇中必須要考慮的主要因素：過濾液的性質(zhì)及與過濾材料的相容性；通過濾油器的流量及流量的變化與波動(dòng)程度；系統(tǒng)的工作壓力以及壓力壓力是穩(wěn)態(tài)的還是時(shí)變的；系統(tǒng)的工作溫度，以及系統(tǒng)要求的過濾精度等。
選擇濾油器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 安裝濾油器時(shí)要注意濾油器殼體上標(biāo)明的液流方向，正確安裝在系統(tǒng)中；
(2) 當(dāng)濾油器壓差指示器顯示紅色信號時(shí)，要及時(shí)清洗或更換濾芯；
(3) 在清洗或更換濾芯時(shí)，要防止外界污染侵入工作系統(tǒng)；
(4) 清洗金屬編織方孔網(wǎng)濾芯原件時(shí)，可用刷子在汽油等中刷洗；
(5) 濾芯元件在清洗時(shí)，應(yīng)該堵住濾芯端口，防止清洗下的污物進(jìn)入濾芯內(nèi)腔造成內(nèi)污染；
過濾器的工作能力，取決于濾芯的過濾面積，濾芯本身的性能、油的粘度與溫度、過濾前后的壓力差以及油中固體顆粒的含量。過濾出入口的壓差越大，阻力越小時(shí)，過濾的出油能力越大。
根據(jù)上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號: XU-50×200
2）空氣濾清器的選擇
一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過濾器，它包括空氣過濾器和注油過濾網(wǎng)。選擇：。技術(shù)參數(shù)：空氣阻力＜0.02Mpa，加油網(wǎng)孔0.5mm。
3）選擇壓力表
選擇： Y-150T
4）選擇液位儀
一般在油箱側(cè)壁上設(shè)置液位計(jì)，以指示液面位置。液位計(jì)應(yīng)設(shè)置在加油時(shí)容易看到的地方。選擇： YWZ-125T
2.4.4管件的選擇及計(jì)算
1) 確定油管的內(nèi)徑
液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)具體考慮。
油管的管徑不宜選得過大，但也不能選得過小。過大，容易使液壓裝置的結(jié)構(gòu)龐大；過小，容易使管內(nèi)液體流速加大，系統(tǒng)壓力損失加大或產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，影響正常工作。薄璧易于彎曲，規(guī)格較多，裝接較易，采用它可減少管系接頭數(shù)目，有利于解決系統(tǒng)的泄漏問題。因此在強(qiáng)度保證的情況下，管壁可盡量選的薄些。
管道的內(nèi)徑
d=
式中：Q---通過管道的流量：
V---管內(nèi)允許流速：
允許流速的推薦值如下表 表1
液體流經(jīng)的管道
推薦速度
液壓泵吸油管道
0.6---1.5，一般常取1
液壓系統(tǒng)壓油管道
2.5---5，壓力高，管道短，粘性小，取最大值
液壓系統(tǒng)吸油管道
1.5---2
因此管道直徑計(jì)算如下：
液壓泵吸油管道：
==0.036m 取=40mm
液壓系統(tǒng)壓油管道：
==0.016m 取=20mm
液壓系統(tǒng)回油管道：
==0.029m 取=30mm
2) 管路、管接頭的選擇
管接頭是油管與油管，油管與液壓元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，外形尺寸小，通流能力大，壓降小，工藝性好等各項(xiàng)要求。
管路旋入端用的連接螺紋采用國家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。細(xì)牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但需采用組合墊圈或O型密封圈進(jìn)行端面密封。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分出現(xiàn)在管系中的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)及管道的安裝應(yīng)具體考慮。
這里選用卡套式端直通管接頭（GB3733.1-83）,這種管接頭具有結(jié)構(gòu)簡單，性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接等一系列優(yōu)點(diǎn)，是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中較為理想的管路連接體。
2.5液壓油缸的設(shè)計(jì)
液壓油缸是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。由于液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在鍛壓設(shè)備中應(yīng)用廣泛。
2.5.1選擇液壓缸的類型
隨著液壓技術(shù)的飛速發(fā)展和普遍應(yīng)用，液壓缸的類型也逐漸繁多。機(jī)床上用的液壓缸大致可分為三類：活塞式液壓缸，柱塞式液壓缸，擺動(dòng)式液壓缸。本設(shè)計(jì)課題為100T四柱液壓機(jī)，屬于高壓缸。本液壓缸需要來回直線運(yùn)動(dòng)，故不選用擺動(dòng)式液壓缸；而柱塞缸只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力，通常成對反向布置使用，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且動(dòng)作不夠靈敏，不能滿足本課題的要求；綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。單作用活塞缸的活塞、活塞桿和導(dǎo)向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個(gè)互不相通的油管，當(dāng)活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時(shí)，可實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)程，當(dāng)從反方向進(jìn)油和回油是，可實(shí)現(xiàn)回程。
2.5.2液壓缸主要參數(shù)的確定
由以上計(jì)算可知該液壓缸的最大驅(qū)動(dòng)力約為1000KN，液體最大工作壓力為25Mpa，油缸行程最小行程應(yīng)滿足600mm，油缸工作速度為12和空程速度為27、回程速度為80。
在確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)時(shí)已得出：
液壓缸內(nèi)徑 D=220mm
活塞桿直徑 d=180mm
已取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑。
2.5.3液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓缸基本上可以分為活塞和活塞桿，缸筒和缸蓋，密封裝置和緩沖裝置。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)要求結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，并能實(shí)現(xiàn)工作要求的液壓缸。
1）缸筒的設(shè)計(jì)
（1）缸筒的結(jié)構(gòu)和材料
一般情況下，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和使用材料有關(guān)。在此液壓缸筒用45號鋼?？杀ＷC結(jié)構(gòu)通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設(shè)計(jì)要求。
（2）對缸筒的要求
a.內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向套的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，
尺寸公差等級和形位公差等級足以活塞密封件的密封性。
b.有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力，而不至產(chǎn)生永久變形以及
能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不至產(chǎn)生彎曲。
（3）缸筒的強(qiáng)度校驗(yàn)
在前一節(jié)中我們已經(jīng)確定了缸筒的內(nèi)徑，為180mm，擬選缸筒厚度為10mm,則外徑為200mm，現(xiàn)在校驗(yàn)它的強(qiáng)度。
額定壓力必須要小于一個(gè)值，這樣缸筒才是符合強(qiáng)度要求的，即：
≤0.35×
式中：---液壓缸額定壓力
---液壓缸外徑
---液壓缸內(nèi)徑
---材料的極限應(yīng)力
所以：
≤0.35××400
≤26.6
本設(shè)計(jì)課題給定的為25.4，所以缸筒工作安全。
（4）液壓缸固定螺栓直徑校核
≥
式中： Z---固定螺栓數(shù)，取Z=8(均布) ；
F---液壓缸負(fù)載；
k---螺紋擰緊系數(shù)k=（1.12-1.5），這里取1.3；
[]--- /(1.2—2.5), 為材料的屈服極限
因?yàn)椋篫取得較小的值時(shí)，螺栓的直徑將會(huì)變大，從而加大安裝空間，可能會(huì)發(fā)生安裝是干涉的情況；如果Z值取得太大，則勢必加大調(diào)整時(shí)的難度，經(jīng)過綜合考慮，這里取Z=8。
所以：
≥=23.1mm
選取標(biāo)準(zhǔn)值為24mm。根據(jù)實(shí)際情況，選取普通圓柱螺栓。由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》查的該螺栓的規(guī)格為24。
（5）缸筒制造加工要求
a.缸筒端面的垂直度公差值可按照7級精度選取。
b.缸筒內(nèi)徑的圓度公差值可按9、10、11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)該按照8級精度選取。
c.熱處理調(diào)質(zhì)，硬度為HB241—285.缸體內(nèi)表面鍍鉻，厚度為30-40微米,鍍后研磨或者拋光。
缸筒的零件圖如下圖所示：
圖2-9 缸筒
2）活塞的設(shè)計(jì)
由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能有間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。
（1）活塞材料
查書《液壓工程手冊》，可知：
無導(dǎo)向環(huán)活塞：用高強(qiáng)度鑄鐵HT200～300或球墨鑄鐵。
有導(dǎo)向環(huán)活塞：用優(yōu)質(zhì)碳素鋼20號、35號及45號。
本設(shè)計(jì)采用有導(dǎo)向環(huán)的活塞，因此選用35號鋼。
（2）活塞結(jié)構(gòu)型式
根據(jù)密封裝置型式來選用活塞結(jié)構(gòu)型式。通常分為整體活塞和組合活塞兩類。整體活塞在活塞四周上開溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡單，但給活塞的加工帶來困難，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲。組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封型式?jīng)Q定。組合式活塞大多可以多次拆裝，密封件使用壽命長。
依據(jù)以上知識,本設(shè)計(jì)采用整體式活塞。
（3）活塞的尺寸確定
活塞的外徑應(yīng)略小于缸筒的內(nèi)徑，活塞與缸筒之間是用密封圈來連接的。其內(nèi)孔的大小是根據(jù)與之相配合的活塞桿的直徑來確定的。根據(jù)密封圈的大小來確定槽的深度和寬度。
（4）活塞的密封
密封形式與活塞的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)液壓缸的不同作用和不同工作壓力來選擇,一般有密封圈密封、活塞環(huán)密封、間隙密封。這里采用O形加擋圈密封。密封圈的選定根據(jù)《液壓工程手冊》GB3452.3-88選定尺寸和類型。
（5）活塞的技術(shù)要求
a.外徑的圓柱度公差值，按9、10或者11級精度選取。
b.端面對內(nèi)孔軸線的垂直度公差值，應(yīng)該按照7級精度選取。
c.活塞外徑對內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)公差值，按7、8級精度選取。
圖2-10 活塞
3）活塞桿的設(shè)計(jì)
(1) 活塞桿的結(jié)構(gòu)與材料
活塞桿的材料為45號鋼，采用實(shí)心結(jié)構(gòu)。其兩個(gè)端部均采用螺紋連接，當(dāng)活塞桿的端部為螺紋連接時(shí)，其尺寸可依據(jù)GB2350-80液壓缸、氣缸活塞桿螺紋尺寸系列查表求得。
(2) 活塞桿尺寸的確定
活塞桿的總長要根據(jù)油缸的行程來確定，本課題的工作臺(tái)行程為600㎜，再綜合其它方面的要求，我選取活塞桿的總長為800mm。
(3) 活塞桿的技術(shù)要求
a 安裝活塞的軸肩端面與活塞桿的軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm。
b 活塞桿的外圓粗糙度Ra值一般為0.1～0.3。
c 活塞桿在導(dǎo)向套中滑動(dòng)，一般采用H8/h7或H8/f7配合。
d 圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半。
e 安裝活塞的軸頸與外圓的同軸度公差不大于0.01mm。
f 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229-285HB，必要時(shí)，再經(jīng)高頻淬火，硬度達(dá)到HRC45-55。
g 為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面需鍍鉻處理，并進(jìn)行拋光或磨削加工。
h 活塞桿內(nèi)端的卡環(huán)槽、螺紋和緩沖柱塞也要保證與軸線的同心，特別是緩沖柱塞，最好與活塞桿做成一體。
(4) 活塞與活塞桿的連接
活塞與活塞桿連接有多種型式，所有型式均需有鎖緊措施，以防止工作時(shí)由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)而松開,它分為卡環(huán)型，軸套型，螺母型等幾種型式。同時(shí)在活塞與活塞桿之間設(shè)置靜密封。
本設(shè)計(jì)采用螺母型連接；其圖如下：
圖2-11 活塞桿圖
4) 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圓的溝槽內(nèi)，以保持活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套同軸度，并用以承受活塞或活塞桿的側(cè)向力。
(1) 導(dǎo)向環(huán)的型式
有嵌入型和浮動(dòng)型。
嵌入型導(dǎo)向環(huán)：在活塞外圓加工出燕尾型截面溝槽，用QAL9-4或紫銅制的銅帶，表面加工成略帶拱形，用木槌鉚入溝槽內(nèi)，最后加工導(dǎo)向環(huán)外圓。導(dǎo)向環(huán)圓周切出一個(gè)45度斜口。
浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)：用高強(qiáng)度塑料等制的帶，裝在活塞外圓的矩形截面溝槽內(nèi)，側(cè)向保持有間隙，導(dǎo)向環(huán)可在溝槽內(nèi)移動(dòng)，并有一個(gè)45度斜開口。也可在溝槽底用粘合劑固定導(dǎo)向環(huán)。
本設(shè)計(jì)采用浮動(dòng)型導(dǎo)向環(huán)。
(2) 導(dǎo)向環(huán)的尺寸
采用不同的材料，導(dǎo)向環(huán)的尺寸也不同。
聚四氟乙烯（也有摻青銅粉）導(dǎo)向環(huán)：根據(jù)活塞外圓直徑或?qū)蛱變?nèi)圓直徑，導(dǎo)向環(huán)厚度可為1.5～2.5mm,寬度可為5.6～25mm。
纖維增強(qiáng)酚醛樹脂摻石墨導(dǎo)向環(huán)，厚度可為3～5mm，寬度可為2.5～25mm。
基于此，本設(shè)計(jì)采用聚四氟乙烯導(dǎo)向環(huán)，其厚度為2.5mm，寬度為10mm。
5）導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向套是用以對活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證密封效果，導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)形式是采用了軸套式。
（1）導(dǎo)向套的材料
導(dǎo)向套要求磨損系數(shù)小,因此，采用了青銅。
（2）導(dǎo)向套長度的確定
導(dǎo)向套長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大。影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證缸有一定的最小導(dǎo)向長度，一般缸的最小導(dǎo)向長度應(yīng)滿足：
H≥
式中：S---為液壓缸的最大行程，S=600mm;
D---為液壓缸筒內(nèi)徑,D=180mm;
H---為導(dǎo)向套最小導(dǎo)向長度；
所以：
H≥
H≥30+90=120mm
本設(shè)計(jì)中導(dǎo)向套采用兩個(gè)導(dǎo)向段，每段寬度為d/3，兩段中線間距離2d/3。
最終根據(jù)設(shè)計(jì)要求的需要，選擇導(dǎo)向套的長度為150mm。
(3) 導(dǎo)向套的密封
導(dǎo)向套與活塞桿之間的密封采用O形密封圈。
并且采用防塵圈以防止活塞在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水份帶到密封裝置處。
(4) 導(dǎo)向套的加工技術(shù)要求
a、導(dǎo)向套外圓與端蓋的配合為H8/f7。
b、內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合為H8/h7。
c、外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑之半。
d、內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保證良好的潤滑。
導(dǎo)向套的零件圖如下圖所示：
圖2-12 導(dǎo)向套
5）缸蓋的設(shè)計(jì)
(1) 缸蓋的材料和結(jié)構(gòu)
缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋，其中一個(gè)油口位于左缸蓋之上。缸蓋的材料選擇45號鋼。
(2) 缸蓋的尺寸的確定
缸蓋與缸筒內(nèi)壁的接觸面為其定位基準(zhǔn)。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經(jīng)過磨削加工。缸蓋的尺寸是由導(dǎo)向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。
(3) 缸蓋的技術(shù)要求
a、導(dǎo)向孔的表面粗糙度應(yīng)不超過Ra=1.6μm。
b、與缸筒內(nèi)徑配合的直徑采用h8，與活塞桿上的緩沖柱塞的配合的直徑采用H9。這三個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。
c、與缸筒接觸的端面和與活塞接觸的端面對軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不大于0.04mm。
缸蓋的具體圖形如下：
圖2-13 左端蓋
圖2-14 右端蓋
6）緩沖裝置的設(shè)計(jì)
緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向終端時(shí)在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或油縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和端蓋相撞擊的目的。在液壓缸中常見的裝置是節(jié)流口可調(diào)式，節(jié)流口變化式兩種。本設(shè)計(jì)中所設(shè)計(jì)的液壓缸緩沖裝置是節(jié)流閥調(diào)節(jié)。
液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的終端和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，但沖擊力仍在，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常的工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。即：當(dāng)活塞將行至終端時(shí)，被封在活塞和缸蓋之間的油液經(jīng)過節(jié)流閥流出。節(jié)流口可根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，回程時(shí)壓力油通過單向閥先向活塞加快啟動(dòng)速度，這種緩沖起始緩沖效果大，但隨著活塞行進(jìn)，緩沖效果逐漸減弱，所以制動(dòng)行程長。
液壓缸的裝配圖如下：
圖2-15 油缸裝配圖
2.6油箱的設(shè)計(jì)
2.6.1油箱的容量設(shè)計(jì)
油箱的作用主要是儲(chǔ)備油，此外，因?yàn)橛拖溆幸欢ǖ谋砻娣e，能夠散發(fā)油液工作時(shí)產(chǎn)生的熱量；同時(shí)還具有沉淀油液中的污物，使?jié)B入油液中的空氣逸出，分離水分的作用；有時(shí)它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)等功能。本課題設(shè)計(jì)的油箱為分離式油箱，單獨(dú)設(shè)計(jì)，與主機(jī)分開，減少油箱的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)振動(dòng)對主機(jī)工作精度的影響。
油箱的有效容積及尺寸的確定
油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的3～7倍。對于行走機(jī)械，冷卻效果比較好的設(shè)備，油箱的容量可選擇小些；對于固定設(shè)備，空間、面積不受限制的設(shè)備，則應(yīng)采用較大的容量。油箱中油液溫度一般推薦30～50℃。液壓油箱有效容積V的確定，其主要依據(jù)就是保證泵有足夠的流量。又因?yàn)樵O(shè)備停止后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔枚骰赜拖?，為防止液壓油液從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不?yīng)超過液壓油箱高度的80%。
計(jì)算公式：
V=αQV
式中：V--油箱的有效容積（m3）
α-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表2
Qp-液壓泵的流量（m3/min）
表2 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)α
系數(shù)類型
行走機(jī)械
低壓系統(tǒng)
中壓系統(tǒng)
鍛壓機(jī)械
冶金機(jī)械
α
1～2
2～4
5～7
6～12
10
已由以上數(shù)據(jù)可知： Qp =75L/min
取 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)α＝10
所以： V=αQp
?。?0×75L/min
?。?50L
因此圓整后油箱的有效容積選取V＝800L，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本液壓傳動(dòng)》中查得油箱的外形尺寸長、寬、高分別為1300mm、1000mm、970mm。分離式油箱一般用2.5～4mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快，大尺寸油箱要增加焊角板、筋條，以增加剛性。油箱頂蓋要稍微加厚些。因此在這里油箱壁厚選取6mm, 箱底厚度應(yīng)大于箱壁的厚度，選取 10mm ， 箱蓋厚度為10mm。
2.6.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使油箱實(shí)現(xiàn)存油、散熱和分離污物及防止污染的作用。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
1) 開式油箱液面應(yīng)和大氣連通。為防止空氣中的污物進(jìn)入油箱，油箱上部的通氣孔上必須配置空氣過濾器。一般通氣孔兼作注油孔用。
2) 在液壓泵的吸油管路上，必須安裝網(wǎng)式過濾器，以清除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵。過濾器的安裝方式應(yīng)能便于取出過濾器。
3) 液壓泵的吸入油管和回油管的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插入最低液面以下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口制成45o斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流動(dòng)速度變化不致過大，斜口應(yīng)面向箱壁。兩管件之間要用隔板隔開，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜質(zhì)分離和沉淀。為了充分發(fā)揮隔板的作用，要設(shè)計(jì)兩塊隔板，上面一塊隔板隔氣泡，下面一塊隔板隔雜質(zhì)。管端與箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍；粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。
4) 為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。選擇合理的密封方式進(jìn)行有效密封。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按GB3766-83規(guī)定，箱底離地至少在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱蓋上焊接四個(gè)吊鉤，油箱上焊兩個(gè)提手，以便于油箱的搬移。為了防止油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂上耐油防銹的涂料。
油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后應(yīng)布置好箱蓋上電機(jī)、泵、疊加閥的位置，疊加閥應(yīng)放在一端， 這樣不僅有利于回油，而且有利于給液壓缸供油，電機(jī)和泵的位置的確定要考慮為其他輔助元件留下合理的空間。其次，布置其他輔助元件的位置，為保證箱蓋的強(qiáng)度，要加厚箱蓋的尺寸，確定采用10mm厚的箱蓋鋼板。
2.7液壓傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
2.7.1液壓傳動(dòng)裝置的形式
液壓傳動(dòng)裝置一般的布置方式有兩種，即分散式和集中式，其各有優(yōu)缺點(diǎn)。
1) 集中式
將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制元件、電動(dòng)機(jī)及油泵獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)立一個(gè)液壓傳動(dòng)裝置。
優(yōu)點(diǎn)：液壓系統(tǒng)安裝維修方便，液壓傳動(dòng)裝置的發(fā)熱振動(dòng)都與機(jī)床隔開。
缺點(diǎn)：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)增加了占地面積。
2) 分散式
將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制元件、電動(dòng)機(jī)及油泵分散在機(jī)床各處。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏的油液容易回收，節(jié)省占地面積。
缺點(diǎn)：液壓傳動(dòng)裝置的振動(dòng)，液壓油的發(fā)熱都對機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響；安裝維護(hù)不方便。
綜合上述分析，針對本課題的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選用集中式較好。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)對選用的各液壓元件有較高的要求，且零件的使用壽命有限，從而需持續(xù)的維修、更換；又考慮到機(jī)床床身的體積較大，裝配時(shí)不易拆卸，所以將液壓傳動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置與安裝，使其振動(dòng)與機(jī)床振動(dòng)隔開，從而不會(huì)形成共振，影響系統(tǒng)的性能。
2.7.2液壓元件的配置方式
目前機(jī)床液壓系統(tǒng)中液壓元件的配置方式主要有三種：控制板式、液壓站式和集成化式。
1) 控制板式
控制板式又稱操縱箱式。這種配置方式的特點(diǎn)是將液壓元件集中地配置于一個(gè)或幾個(gè)箱體上，并在箱體上鉆很多孔，作為連接管路。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、管路少、占地面積?。蝗秉c(diǎn)是箱體上鉆孔很多，容易出廢品，而且系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，不易排除，元件損壞后更換也不夠方便。為了避免這些缺點(diǎn)，可以采用由標(biāo)準(zhǔn)元件組成的控制板。
2) 液壓站式
標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件及其底板用螺釘固定在垂直的立板上，底板之間用管路連接。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，可以根據(jù)工作需要組成最合理的系統(tǒng)，裝配、維修也比較方便。同時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)化元件對提高元件的生產(chǎn)率、降低元件的成本、保證元件的質(zhì)量都有很大的意義。所以這種方式目前在國內(nèi)外應(yīng)用較廣。這種方式的缺點(diǎn)是需要單獨(dú)的油箱，占地面積大，同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)較復(fù)雜、管路較多時(shí)，油管的連接不夠方便。
3) 集成化式
集成化式的特點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)化的或通用化的液壓元件，通過一定的連接形式將這些元件組合在一起，以實(shí)現(xiàn)一定的控制、調(diào)節(jié)作用。
集成化主要有以下幾種型式：
集成塊式——這種型式的特點(diǎn)是采用通用化的集成塊，在集成塊上實(shí)現(xiàn)壓力回路、回油路、控制油路和泄油路的連接。這種型式一般用于由基本回路所組成的液壓系統(tǒng)。
疊加式——這種型式的特點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件或零件，通過螺釘將閥體連接起來，組成一個(gè)比較完整的回路或系統(tǒng)。
集成化式主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）采用標(biāo)準(zhǔn)化的元件，便于制造，性能可靠；
（2） 通過在閥體內(nèi)鉆的孔來實(shí)現(xiàn)油路的連接，節(jié)省了大量的油管和管接頭，并為裝配和拆卸提供了很大的方便；
（3） 結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。?
（4） 管路短，壓力損失?。?
（5） 可以根據(jù)工作需要配置于最方便的位置；
（6） 避免了外界干擾（如振動(dòng)）對液壓系統(tǒng)工作的影響。
由于上述優(yōu)點(diǎn)，集成化式在液壓傳動(dòng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外已經(jīng)設(shè)計(jì)了通用化部件，并形成了系列。因此本次設(shè)計(jì)采用集成化中的集成塊式。
2.7.3對液壓傳動(dòng)裝置的一般要求
(1) 在液壓傳動(dòng)裝置中各種閥的配置應(yīng)便于裝配、調(diào)整和使用時(shí)的觀察。如電磁換向閥與其他閥之間的距離不應(yīng)過小，以便于電磁鐵的安裝和手動(dòng)操縱；壓力表和壓力表開關(guān)應(yīng)安裝在立板的上部，以便于觀察和調(diào)整等。對于需要用扳手調(diào)整的閥，應(yīng)留有足夠的空間。
(2) 液壓傳動(dòng)裝置應(yīng)是一個(gè)獨(dú)立的部件，在傳動(dòng)裝置上應(yīng)設(shè)置與外界相連的油口等，這樣既便于傳動(dòng)裝置的測試，又便于傳動(dòng)裝置與所控制的部件的連接。
(3) 應(yīng)防止塵土、鐵屑及其他臟物進(jìn)入油箱。油箱上應(yīng)設(shè)置空氣濾清器。
(4) 為了便于油泵的裝配、拆卸以及油泵的進(jìn)油口濾油器的清洗，油箱的側(cè)壁或上端蓋應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)較大的窗口，平時(shí)用蓋子密封。
(5) 管子的彎曲應(yīng)橫平、豎直，彎曲處的交角不小于90O?？紤]到外觀的整齊、美觀，油管、電線等應(yīng)安裝于立板的背面。
2.8液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算
一般的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，都需對液壓系統(tǒng)的性能進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算的項(xiàng)目很多，常見的有回路損失驗(yàn)算和發(fā)熱溫升驗(yàn)算。
2.8.1 回路壓力損失的驗(yàn)算
壓力損失包括管道內(nèi)的沿程壓力損失和局部壓力損失以及閥類元件處的局部損失三項(xiàng)。液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失有兩種：一種是液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失；另一種是由于管道的截面突然變化，液流方向改變或其他形式的液流阻力（如控制閥閥口）而引起的壓力損失，成為局部壓力損失。閥類元件處的局部損失只是系統(tǒng)壓力損失一小部分。總之，這些損失對于整個(gè)液壓系統(tǒng)而言，其總量是很小的，所以不需要進(jìn)行仔細(xì)的驗(yàn)算，它對系統(tǒng)的正常工作不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。
2.8.2 發(fā)熱溫升驗(yàn)算
發(fā)熱溫升驗(yàn)算是用熱平衡原理對油液的溫升值進(jìn)行估計(jì)。單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入液壓系統(tǒng)的熱量(以KW計(jì))是液壓泵輸入功率和液壓執(zhí)行元件有效功率之差。 熱量大都通過油箱來散發(fā)出去，不考慮系統(tǒng)其他部分的散熱效能，則油液溫升的估算公式可以根據(jù)不同的條件從有關(guān)的設(shè)計(jì)手冊中找出來。根據(jù)手冊的要求，油箱的三個(gè)邊的尺寸比例在1：1：1到1：2：3之間，油面高度是油箱高度的80%、且油箱的通風(fēng)情況良好，油液溫升（以℃計(jì)）的計(jì)算式可以用單位時(shí)間內(nèi)輸入的熱量和油箱的有效容積（以L計(jì)）近似的表示成
=
液壓執(zhí)行元件的有效功率：=
==
=0.036KW
由于整個(gè)系統(tǒng)的工作是間斷的。雖然在工作階段，伴隨著壓力的變化，油液的溫度會(huì)上升，由于系統(tǒng)工作的間斷性，給油液的提供了必要的降溫時(shí)間，且其工作時(shí)間較短，所以溫升也不會(huì)很大，所以本課題設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)不需要做溫升驗(yàn)算。
2.9液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝、配管
2.9.1 系統(tǒng)安裝前注意事項(xiàng)
1）便于馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)執(zhí)行工作。
2）安裝場所宜在灰塵少，通風(fēng)條件好，受其他機(jī)器工作影響小的地方。
3）對系統(tǒng)外部的各個(gè)零部件、油箱、油管和過濾器等安置于最佳散熱位置。
4）過濾器、蓄能器等需經(jīng)常維護(hù)、檢修的元件，需安裝在易于維修的位置。
2.9.2 系統(tǒng)安裝時(shí)注意事項(xiàng)
1）清潔度
(1) 軟管、油管、接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝之前要清洗。
(2) 盡量避免油變質(zhì)，也就是說，過濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的密封。
2) 配管
(1) 配管時(shí)需注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔一般為2m。
(2) 橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不容許與其它機(jī)械及管道接觸，否則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)損壞。
(3) 管子或軟管損壞的要立即更換，硬管選用無縫鋼管。
(4) 鋼管與金屬管接頭在安裝前必須絕對清潔、不得有污垢、銹皮、焊渣和切屑等。可以用鋼絲刷、洗管器清理或酸洗。酸洗前的管子要進(jìn)行脫脂處理，酸洗之后要徹底漂洗。
(5) 如果導(dǎo)管要存放一段時(shí)間，應(yīng)該堵住管口以防止異物進(jìn)入。但不得用破布或其他東西堵住管口。
3) 加油
(1) 油桶要臥式存放，并盡可能在室內(nèi)或棚內(nèi)存放。
(2) 只準(zhǔn)用清潔的容器、軟管等從油桶向油箱輸送油液。
4) 沖洗
(1) 沖洗之前應(yīng)取下精密的系統(tǒng)元件，而在其位置上安裝短接件或空心件。
(2) 沖洗流量應(yīng)為系統(tǒng)預(yù)期流量的2～2.5倍。
(3) 不能用系統(tǒng)泵作為沖洗泵，同時(shí)沖洗油箱以避免污染物滯留在系統(tǒng)油箱中。
(4) 用盡可能大的流速進(jìn)行沖洗，以便清除管接頭處的污染物，沖洗壓力一般為1～3Mpa。清洗結(jié)束后要清除管道和油箱壁上附著的清洗液。
(5) 在系統(tǒng)進(jìn)行清洗時(shí)，在排油回路中設(shè)置過濾器，以檢測清洗的效果，直至基本上不再有污染物排出時(shí)，清洗結(jié)束。
(6) 清洗油應(yīng)采用與工作液體相同性質(zhì)的油液，加入加強(qiáng)溶解力及防腐蝕等的添加劑。
2.10從各方面對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查
設(shè)計(jì)的檢查是必須做的，它不一定要在整個(gè)液壓傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行，許多工作可以在液壓系統(tǒng)原理圖完成之后進(jìn)行，檢查一定要認(rèn)真仔細(xì)。
設(shè)計(jì)檢查的內(nèi)容一般為：
1) 所要求的速度、工作壓力是否滿足要求，功率是否合適；
2) 工作循環(huán)是否正確，元件的規(guī)格選得是否合適，系統(tǒng)能否再簡化；
3) 系統(tǒng)是否有過載保護(hù)；
4) 功率利用率是否正常，整個(gè)系統(tǒng)的溫升是否過高；
5) 元件的配置是否便于調(diào)整、維修；
6) 多回路系統(tǒng)的動(dòng)作是否會(huì)相互干擾；
7) 元件的供應(yīng)情況和經(jīng)濟(jì)性。
2.11 100T四柱液壓機(jī)液壓元件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
2.11.1柱塞泵的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
圖2-20 試驗(yàn)系統(tǒng)圖
1）泵的流量、效率及外泄漏檢查
先進(jìn)行預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。起動(dòng)油泵電機(jī)，調(diào)松油泵上的流量調(diào)節(jié)螺釘，使流量最大；調(diào)松壓力調(diào)節(jié)螺釘，使油泵輸出壓力為2—3公斤力/厘米2，反復(fù)起動(dòng)、停止電機(jī)10次以上，油泵應(yīng)供油正常。將壓力調(diào)節(jié)螺釘調(diào)緊；調(diào)節(jié)節(jié)流閥使油泵壓力逐漸上升的最大，再降至零，反復(fù)10次，流量隨壓力變化應(yīng)正常。在壓力p2（圖20）下進(jìn)行10分鐘以上的運(yùn)轉(zhuǎn)，泵不得有振動(dòng)、噪音、泄漏及吸入空氣等現(xiàn)象。
圖2-21
2）耐壓強(qiáng)度檢查
將泵壓力升高的額定壓力的1.5倍，運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘。泵的工作應(yīng)正常，各油塞、接合面、密封處等不得有滲油、泄漏等異?，F(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)束后，拆檢油泵各零件，不得有破壞與永久變形。
3） 壓力脈動(dòng)與噪音檢查
試驗(yàn)中不得突然出現(xiàn)“掉壓”現(xiàn)象，不得出現(xiàn)異常的振動(dòng)和噪音。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，將泵的壓力升高。在額定壓力范圍內(nèi)，壓力脈動(dòng)值不得大于±3公斤力/厘米２。
4) 油泵壽命試驗(yàn)
用溢流閥2將泵壓力調(diào)至額定壓力，長期運(yùn)轉(zhuǎn)。每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次容積效率的測定，一直到不能保持油泵的技術(shù)性能指標(biāo)為止。油泵的使用壽命不得低于3000小時(shí)。
2.11.2 油缸的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
圖2-22 試驗(yàn)系統(tǒng)圖
1）活塞的漏油檢驗(yàn)
將溢流閥的壓力調(diào)至額定壓力。向無活塞桿腔輸入壓力油。將另一腔的油管或油塞打開，然后測量經(jīng)活塞泄漏至有活塞桿腔的油量。檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)使活塞停在如下兩個(gè)位置上進(jìn)行：第一個(gè)位置是活塞處于油缸的中部；第二個(gè)位置是活塞處于距有活塞桿腔端蓋60毫米處。每次測量均應(yīng)在活塞移動(dòng)至預(yù)定位置或的第二分鐘開始進(jìn)行。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》查得，其泄漏量不得超過7。
2）耐壓強(qiáng)度檢查
向油缸無活塞桿腔輸入壓力油。活塞移動(dòng)到端點(diǎn)后，調(diào)節(jié)溢流閥使壓力升至最大，保持10分鐘。油缸各零件應(yīng)正常，各連接面密封應(yīng)良好，無漏油現(xiàn)象。調(diào)節(jié)溢流閥使壓力下降，然后使換向閥換向，油缸活塞移動(dòng)至另一端，重復(fù)上述試驗(yàn)。
3）活塞桿與油缸蓋密封處的漏油檢查
使油缸以3m/min的速度往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)行程長度為600mm時(shí)，在50個(gè)往復(fù)中，活塞桿以油膜形式所帶出的油量不得超過0.5。
4）活塞移動(dòng)平穩(wěn)性檢查
向無活塞桿腔輸入壓力油。調(diào)整背壓閥，使有活塞桿腔保持3-5公斤力/厘米3的背壓，使活塞桿以一定速度向外移動(dòng)，不應(yīng)有顫動(dòng)或爬行現(xiàn)象。用百分表檢查活塞桿的移動(dòng)時(shí)，表針應(yīng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5）活塞移動(dòng)阻力檢驗(yàn)
在活塞桿不承受載荷的情況下向油缸無活塞桿腔輸入壓力油，使活塞桿以一定速度