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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
折彎?rùn)C(jī)屬于鍛壓機(jī)械中的一種，主要作用就是金屬加工行業(yè)。產(chǎn)品廣泛適用于：輕工、航空、船舶、電器、不銹鋼制品、鋼結(jié)構(gòu)建筑及裝潢行業(yè)。
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用壓力補(bǔ)償型柱塞泵供油，回油節(jié)流調(diào)速，能量利用合理，立式液壓缸設(shè)有平衡和鎖緊措施，工作安全可靠；同時(shí)以液壓缸作為執(zhí)行元件，夾緊力大，折彎動(dòng)力也大，系統(tǒng)進(jìn)行折彎時(shí)工作性能好。
本次設(shè)計(jì)主要是通過液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)液壓傳動(dòng)有了更清楚的認(rèn)識(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)的組成，液壓系統(tǒng)的各部零件的作用有了具體深入的子解。在設(shè)計(jì)過程中，力求結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，制造簡(jiǎn)單。
關(guān)鍵字：液壓；缸筒；活塞桿；導(dǎo)軌；滾珠絲桿
Abstract
The folding machine belongs to a kind of forging Machinery.lt is a major role in the metal processing industry. Products are widely applied to: light industry, aviation, shipping, metallurgy, instruments, electrical appliances, and stainless steel products, steel structure construction and decoration industries.
Hydraulic system uses piston pump of pressure compensation to supply oil, the oil return throttle control, rational use of energy. Vertical hydraulic cylinder uses balance and locking measures, so it works safely and reliability. At the same time hydraulic cylinders as the implementation of components haves great clamping force and shear force. When system shear plats material, its performance is good..
This design is mainly through hydraulic system design of hydraulic drive more clear understanding of the hydraulic system, composed of hydraulic systems, and each of the parts have concrete deep understanding. In the design process, it achieves structure compact and layout rational and manufacture simple.
Key words: hydraulic；cylinder；The piston rod；guide；The ball screw
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.1.1 折彎?rùn)C(jī)簡(jiǎn)介 1
1.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介 2
1.2 液壓傳動(dòng)的基本知識(shí) 2
1.2.1 液壓系統(tǒng)的組成 2
1.2.2 液壓傳動(dòng)的概念 3
1.2.3 液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 4
第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5
2.1機(jī)器的電氣部分 6
2.2電器箱上的電器元件功能 6
第3章 系統(tǒng)元件設(shè)計(jì) 7
3.1液壓缸的設(shè)計(jì) 8
3.1.1 液壓折彎?rùn)C(jī)的技術(shù)參數(shù)（見表3.1） 8
3.1.2 負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析 8
3.1.3 液壓缸主要零部件結(jié)構(gòu)，材料與技術(shù)要求 9
3.1.4 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，編制工況圖 11
3.1.5 液壓缸的工作循環(huán)中各階段壓力和流量計(jì)算（見表3.5） 16
3.2液壓泵的選擇 18
3.2.1 液壓泵的性能參數(shù)及計(jì)算公式 18
3.2.2 軸向柱塞泵的工作原理 20
3.2.3 軸向柱塞泵的工作要求 21
3.2.4 油泵的選擇 21
3.3油箱的設(shè)計(jì) 22
3.3.1油箱的基本功能： 22
3.3.2 油箱的種類 22
3.3.3 油箱的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu) 23
3.3.4 油箱附件 24
3.4系統(tǒng)其它元件的選用 25
3.4.1 蓄能器的選用 25
3.4.2 電機(jī)的選擇 25
第4章 XY方向設(shè)計(jì)計(jì)算 27
4.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 27
4.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 27
4.1.2 方案的分析、比較、論證 27
4.2 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定 28
4.2.1 脈沖當(dāng)量的確定 28
4.2.2 傳動(dòng)比的確定 28
4.2.3 確定步進(jìn)電機(jī)步距角 28
4.3 絲杠的選型及計(jì)算 29
4.3.1 計(jì)算絲杠受力 29
4.3.2 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 29
4.4 導(dǎo)軌的選型及計(jì)算 34
4.4.1 初選導(dǎo)軌型號(hào) 34
4.4.2 計(jì)算滾動(dòng)導(dǎo)軌副的距離額定壽命 34
4.5 步進(jìn)電機(jī)的選擇 35
4.5.1 傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 36
4.5.2 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 36
結(jié)論 41
致謝 42
參考文獻(xiàn) 43
附錄 44
45
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1 課題背景
1.1.1 折彎?rùn)C(jī)簡(jiǎn)介
折彎?rùn)C(jī)對(duì)折彎金屬板料具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率和較高的折彎精度。該機(jī)器是采用鋼板連接機(jī)構(gòu)，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，液壓傳動(dòng)保證工作是不至于因板料厚度變化或下模V形槽選擇不當(dāng)而引起的嚴(yán)重超載事故。此外本機(jī)器工作平穩(wěn)可靠，操作方便，具有點(diǎn)動(dòng)、單次行程，并能保壓，用戶只須配備各種不同的模具，就能將金屬板料折彎成各種不同形狀的工件，當(dāng)配備相應(yīng)的裝備后，還能作沖孔用。
機(jī)器的主要部件均由鋼板焊接或鍛鋼制造而成，強(qiáng)度高，剛性好，性能可靠。
1. 機(jī)架
由左右立柱、內(nèi)撐擋、油箱等組成框形機(jī)架，工作臺(tái)座于立柱下部并聯(lián)接。
2. 滑塊
滑塊由整塊鋼板制成，與左右油缸中的活塞桿連接在一起，兩個(gè)并聯(lián)油缸分別固定在左右立柱上，通過液壓驅(qū)動(dòng)使活塞帶動(dòng)滑塊上下動(dòng)作，其同步方式為電液伺服同步方式，由數(shù)控系統(tǒng)控制，兩同步的流量可自動(dòng)調(diào)整，保證了滑塊的同步精度，滑塊位置的檢測(cè)由光柵尺實(shí)現(xiàn)，滑塊運(yùn)行時(shí)由導(dǎo)軌裝置導(dǎo)向。
3. 工作臺(tái)加凸機(jī)構(gòu)
位于工作臺(tái)右側(cè)面，由制動(dòng)電機(jī)、蝸桿減速器、螺桿螺母、斜墊塊、拉桿及圓弧塊組成，墊塊左移40mm工作臺(tái)最大加凸量為20mm。
4. 液壓系統(tǒng)
電動(dòng)機(jī)和油泵安裝在油箱上部和內(nèi)部，泵塊安裝在油箱上，兩同步塊安裝在左右兩個(gè)油缸頂面。為保證滑塊快速下降時(shí)油缸內(nèi)充滿油液，采用沖油閥結(jié)構(gòu)，以提高滑塊行程速度，節(jié)約能源。
5. 前托料架、后擋料
前托料架由手動(dòng)調(diào)節(jié)
后擋料位置由電機(jī)、皮帶、齒輪、擋料架和編碼器完成前后位移，電子計(jì)數(shù)器顯示，其最小讀數(shù)為0.1mm。當(dāng)前有手動(dòng)微調(diào)。頂桿能繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，防止工件在折彎時(shí)造成損壞。擋料上網(wǎng)高低由絲桿手動(dòng)調(diào)節(jié)。
6. 模具
采用工具鋼經(jīng)鍛造、熱處理、銑削、磨削等加工而成。上模為兩件拼接，下模為整體。借助工作臺(tái)前后壓板和螺釘以調(diào)整下模模口對(duì)正上模而完成板料折彎。
7. 電氣系統(tǒng)
由數(shù)控系統(tǒng)和電器箱安裝在右立柱上，電器箱上安裝有各種動(dòng)作按鈕，并裝有電源開關(guān)，打開電箱門時(shí)，首先要切斷電源，以保護(hù)人身安全。
1.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介
本次設(shè)計(jì)主要涉及板料折彎?rùn)C(jī)的液壓系統(tǒng)。因液壓系統(tǒng)中很多零部件已標(biāo)準(zhǔn)化，所以在設(shè)計(jì)過程中只對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型，沒有進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件，像油缸、等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)油缸的過程中，我參考設(shè)計(jì)手冊(cè)的同時(shí)，也有自己的創(chuàng)新。比如。我把活塞的密封件、導(dǎo)向環(huán)、支撐環(huán)放在一起，這樣不但對(duì)活塞加工大大簡(jiǎn)化，而且可以增加活塞的強(qiáng)度；同時(shí)對(duì)電機(jī)和油泵的放置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
液壓傳動(dòng)發(fā)展非常迅速，特別是近年來隨著加工技術(shù)的提高，更是為液壓技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。雖然國(guó)內(nèi)液壓傳動(dòng)發(fā)展很快，但與國(guó)外其他國(guó)家相比還是比較落后的。具體表現(xiàn)在，液壓系統(tǒng)承受壓力不高，傳遞介質(zhì)泄漏等。整體表現(xiàn)為整個(gè)液壓系統(tǒng)的性價(jià)比明顯低于國(guó)外同行。液壓傳動(dòng)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化方面與點(diǎn)配合有了很大發(fā)展，所以液壓傳動(dòng)的發(fā)展前景還是很廣闊的。
本次設(shè)計(jì)力求做到“優(yōu)化設(shè)計(jì)，綠色設(shè)計(jì)”。在設(shè)計(jì)過程中我做到合理有依據(jù)，但又有創(chuàng)新。設(shè)計(jì)中合理利用材料，盡量降低生產(chǎn)成本。在滿足要求的情況下，我降低了零件的粗糙度要求。本設(shè)計(jì)主要對(duì)油缸和油箱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，由于知識(shí)水平有限、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，希望老師批評(píng)指正！
1.2 液壓傳動(dòng)的基本知識(shí)
1.2.1 液壓系統(tǒng)的組成
從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。
1. 按油液的循環(huán)方式，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。
2. 按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，可分為單泵系統(tǒng)，雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。
3. 按所用液壓泵形式的不同，可分為定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)。
4. 按向執(zhí)行元件供油方式的不同，可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)。
全液壓傳動(dòng)機(jī)械性能的優(yōu)劣，主要取決于液壓系統(tǒng)性能的好壞，包括所用元件質(zhì)量?jī)?yōu)劣，基本回路是否恰當(dāng)?shù)取Ｏ到y(tǒng)性能的好壞，除滿足使用功能要求外，應(yīng)從液壓系統(tǒng)的效率、功率利用、調(diào)速范圍和微調(diào)特性、振動(dòng)和噪聲以及系統(tǒng)的安裝和調(diào)試是否方便可靠等方面進(jìn)行。
現(xiàn)代工程機(jī)械幾乎都采用了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機(jī)械的重要組成部分。
一個(gè)完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括五個(gè)基本組成部分，即動(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（油缸、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、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級(jí)調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度，并對(duì)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。
4. 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件{主要包括: 各種管接頭(擴(kuò)口式、焊接式、卡套式,sae法蘭）、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等}及油箱等，它們同樣十分重要。
5. 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。
1.2.2 液壓傳動(dòng)的概念
1. 液壓傳動(dòng)：它是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力元件（油泵）將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐簤河偷囊簤耗?，在通過控制元件，然后借助執(zhí)行元件（油缸或油馬達(dá)）將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且通過對(duì)控制元件遙桿操縱和對(duì)流量的調(diào)節(jié)，調(diào)定執(zhí)行元件的力和速度。
2. 液壓控制：和液壓傳動(dòng)一樣，系統(tǒng)中也包括動(dòng)力元件、控制元件和執(zhí)行元件，也是通過油液的傳遞功率。二者不同之處是液壓控制具有反饋裝置，反饋裝置的作用是執(zhí)行元件的輸出量（位移、速度、力等機(jī)械量）反饋回去與輸出量（可以是變化的也可以是恒定的）進(jìn)行比較，用比較后的差值來控制系統(tǒng)，使執(zhí)行元件的輸出隨輸入量的變化而變化或保持恒定。它是一種構(gòu)成閉環(huán)回路的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，也叫液壓隨動(dòng)系統(tǒng)或液壓伺服系統(tǒng)。
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中用的是通斷式或邏輯控制元件，就其控制目的，是保持被調(diào)定值的穩(wěn)定或單純變換方向，也叫定值和順序控制元件。
液壓控制系統(tǒng)中用的是伺服控制元件，具有反饋結(jié)構(gòu)，并用電氣裝置進(jìn)行控制，有較高的控制精度和響應(yīng)速度，所控制的壓力和流量連續(xù)變化。輸出功率可放大。
比例控制是介于上述二者之間的一種控制，所用比例控制閥是通斷式控制元件和伺服控制元件的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的電-液控制元件，兼?zhèn)淞松鲜鰞深愒囊恍┨攸c(diǎn)，用于用手調(diào)的通斷式控制不能滿足要求，但也不需要伺服閥對(duì)液壓系統(tǒng)那樣嚴(yán)格的污染控制要求的場(chǎng)合。
1.2.3液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
在目前四大類傳動(dòng)方式（電氣、機(jī)械、液壓和電氣）中，沒有一種動(dòng)力傳動(dòng)是十全十美的，而液壓傳動(dòng)具有下述極其明顯的優(yōu)點(diǎn)：
1． 從結(jié)構(gòu)上看，其單位重量的輸出功率和單位尺寸輸出的功率在四類傳動(dòng)方式中力壓群芳的，有很大的力矩慣量比，在傳遞相同的功率的情況下液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活。
2． 從工作性能上看，動(dòng)作響應(yīng)快，能夠迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬；，便于電氣控制相配合，以及與CPU（計(jì)算機(jī)）的連接，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
3． 從使用維護(hù)上看，元件的潤(rùn)滑性好，易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)與保壓，安全可靠；元件易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。
4． 所有采用液壓技術(shù)的設(shè)備安全可靠性好。
5． 經(jīng)濟(jì)：液壓技術(shù)的可塑性和可變性強(qiáng)，，可以增強(qiáng)柔性生產(chǎn)的柔度，和容易對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行改變和調(diào)整，液壓元件相對(duì)來說制造成本也不高，適應(yīng)性比較強(qiáng)。
6． 液壓易于微機(jī)控制等技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液-光”一體化以為成為世界的潮流，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)板料折彎?rùn)C(jī)的使用要求及對(duì)加工板料的特殊要求，我們考慮采用液壓傳動(dòng)作為板料折彎?rùn)C(jī)的主要傳動(dòng)形式。由機(jī)器的特性可知，在機(jī)器工作時(shí)尚模塊必須有以下幾個(gè)動(dòng)作：快速向下、慢速向下、向下點(diǎn)動(dòng)、保壓、快速向上。機(jī)器工作時(shí)，為了節(jié)約能源，在滑塊距被加工工件較遠(yuǎn)時(shí)，滑塊采用快速向下的動(dòng)作。這樣不僅節(jié)約能源，而且可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；當(dāng)滑塊距被加工工件很近時(shí)（通常為20-40mm），滑塊的下移速度會(huì)明顯降低。此時(shí)，主要是因?yàn)樯夏⒁佑|工作，為了避免有較大的剛性沖擊其下降速度減小，即為滑塊的慢速向下階段；當(dāng)上模塊接觸被加工工件時(shí)，考慮到加工板料的特殊要求，上模塊必須向下點(diǎn)動(dòng)的形式來加工工件，以避免板料應(yīng)力在短時(shí)間內(nèi)迅速增大，損壞被加工工件；保壓過程是板料折彎?rùn)C(jī)工作過程不可缺少的。剛剛壓制好的工件會(huì)因?yàn)閼?yīng)力的存在而有恢復(fù)原來形狀的本性，為了保證加工精度，折彎?rùn)C(jī)在壓制過程結(jié)束后必須進(jìn)行保壓過程。一般情況下，加工板料越厚保壓時(shí)間越長(zhǎng)，反之亦然；當(dāng)壓制工作全部完成以后，為了節(jié)約能源和提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，上模塊即滑塊采用快速向上動(dòng)作，以便下一個(gè)工作過程的開始。
為滿足以上工作位置的要求，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)如CAD圖紙：其工作原理為：
電動(dòng)機(jī)按泵標(biāo)注的箭頭方向旋轉(zhuǎn)，即順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)軸向柱塞泵將濾清的油液通過吸油管進(jìn)入閥板和電磁閥回入油箱；10號(hào)閥封閉14號(hào)油缸下腔油液使滑塊停在任意位置上，此時(shí)各電磁閥不工作，油泵輸出的油回入油箱
當(dāng)電磁閥YV1、YV4得電，滑塊快速下降，下降速度由10號(hào)YV3閥調(diào)節(jié)并回入油箱，油缸上腔的油由油箱灌滿。
當(dāng)滑塊下降撞倒限位開關(guān)時(shí)，電磁閥YV1、YV3、YV4得電，16號(hào)閥關(guān)閉，油泵輸出的油進(jìn)入油缸，滑塊進(jìn)入工作速度（慢速）工作行程時(shí)間的長(zhǎng)短由電氣的行程開關(guān)碰頭和可調(diào)節(jié)電位器控制，滑塊慢速下降的速度由8號(hào)閥調(diào)整。
在回程的瞬間要求電磁閥YV1失電2秒鐘實(shí)行泄壓，隨后電磁閥YV2、YV4得電，滑塊回程。
2、液壓系統(tǒng)的壓力調(diào)整
YV4下的溢流閥是保證機(jī)器的公稱力，不至因過載而損壞機(jī)器，液壓系統(tǒng)中壓力可從壓力表中看出，最高工作壓力為17MPa，使用時(shí)不準(zhǔn)超過，回程工作壓力10MPa之內(nèi)，由13號(hào)溢流閥調(diào)整。
2.1 機(jī)器的電氣部分
本機(jī)器采用380V,50HZ,3PH交流電源供電，電動(dòng)機(jī)為Y160L-4，額定功率為15KW，電氣原理圖見CAD圖紙，電氣元件清單。
2.2 電器箱上的電器元件功能
接通電源，電源指示燈亮，即可點(diǎn)動(dòng)電機(jī)，如電機(jī)不能起動(dòng)，電機(jī)可能缺相；如不缺相，則按電氣原理圖順序檢查，在點(diǎn)動(dòng)電機(jī)時(shí)，必須檢查電機(jī)的轉(zhuǎn)向，電動(dòng)機(jī)的旋向與油泵箭頭方向一致，方可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，否則將會(huì)損壞油泵。
機(jī)床的操作方法及控制原理
本機(jī)床上模具的上下運(yùn)動(dòng)均由雙踏板腳踏開關(guān)SF控制，運(yùn)動(dòng)的性能由功能選擇開關(guān)2SA控制，加壓保壓時(shí)間由KT1旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，上死點(diǎn)由行程開關(guān)SQ（上）控制，加壓的起點(diǎn)由下行程開關(guān)SQ（下）控制（位置可調(diào)）。
各種運(yùn)動(dòng)性能分述如下：
1. 連續(xù)行程（自動(dòng)循環(huán)）
當(dāng)2SA選擇在連續(xù)擋位上2SA3時(shí)，踏下腳踏開關(guān)SF1下，KA1得電并自保，KA3得電，YV1、YV4得電，滑塊下行，碰到控制下行位置開關(guān)SQ1下時(shí)，KA3失電， KA6得電，YV1、YV3、YV4得電慢下，同時(shí)接通KT3進(jìn)行加壓，延時(shí)保壓，保壓終止時(shí)，KT3延時(shí)觸頭閉合，接通KT1，KT1的瞬時(shí)觸點(diǎn)斷開KA5，使YV1失電，油缸卸荷。KT1經(jīng)過延時(shí)觸點(diǎn)斷開，KA4、KA6斷電（這時(shí)如果仍踏住腳踏開關(guān)SF1下滑塊就停止不動(dòng)），KA2得電，YV2、YV4得電，滑塊上行，碰到上行程開關(guān)就止，KA2斷電，YV2、YV4失電，滑塊停止，由于KA1自鎖，KA3得電，YV1、YV4得電，滑塊快下，撞到SQ1下時(shí)，加壓慢下，保壓卸壓回程，進(jìn)行第二個(gè)循環(huán)、第三個(gè)循環(huán)。
2. 單次行程
當(dāng)2SA選擇在單次位置時(shí)，2SA2通，踏下腳踏開關(guān)SF1下，KA1得電，KA3得電，YV1、YV4得電，滑塊快下，滑塊撞到SQ1下時(shí)，KA3失電，KA4、KA5、KA6、得電，YV1、YV3、YV4得電，滑塊慢下，加壓、保壓，保壓結(jié)束KT3動(dòng)作，KT1得電動(dòng)作，其瞬時(shí)觸點(diǎn)斷開KA5，使YV1失電，油缸卸荷，經(jīng)KT1延時(shí)斷開KA4、KA6，使YV1、YV3、YV4斷電，滑塊停止，松開SF1下、KA2得電，YV2、YV4得電滑塊回程上行、直到撞到上行程開關(guān)SQ2上而停止。注意：滑塊在此任意位置放開腳踏開關(guān)，SF1下，滑塊回程至上死點(diǎn)。
3. 點(diǎn)動(dòng)行程
當(dāng)2SA選擇點(diǎn)動(dòng)位置時(shí)，2SA1通，踏下腳踏開關(guān)SF1下，KA1得電，KA3得電，YV1、YV4同時(shí)得電，滑塊快下。（滑塊碰到下撞塊時(shí)，進(jìn)入慢下）松開SF1下，滑塊停止在任何位置上，踏下腳踏開關(guān)2SA（上），KA2得電，YV2、YV3得電，滑塊上行，松開2SA上，滑塊停止在任何位置上。
注意事項(xiàng)：
A、機(jī)床必須有可靠的接地保護(hù)或接零保護(hù)。
B、下撞塊不得調(diào)得過高，因?yàn)樵诩訅汉捅哼^程中必須壓住下行程開關(guān)本章小結(jié)
本章完成了折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)電器部分的電器元件選擇以及電路圖的繪制電器箱上的電器元件功能
2.3 本章小結(jié)
本章完成了折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)電器元件的選擇以及電路圖紙的繪制，電器箱和電路圖紙控制原理的說明。
第3章 系統(tǒng)元件設(shè)計(jì)
3.1 液壓缸的設(shè)計(jì)
3.1.1 液壓折彎?rùn)C(jī)的技術(shù)參數(shù)（見表3.1）
3.1.2 負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析
折彎?rùn)C(jī)滑塊做上下直線運(yùn)動(dòng)，且行程較小，可選單桿雙作用液壓缸液壓缸作執(zhí)行器（取缸的執(zhí)行效率為ηcm=0.91）
表3.1 折彎?rùn)C(jī)的技術(shù)參數(shù)
工作臺(tái)長(zhǎng)度
立柱間距
喉口深度
主電機(jī)功率
最大折彎力
滑塊重力G
4000mm
3100mm
400mm
37KW
1.1x10N
15000N
快速下降的速度v1
慢速加壓的 速度v2
快速上升的速度v3
快速下降的行程L1
慢速加壓的行程L2
快速上升的行程L3
23mm/s
20mm/s
53mm/s
180mm
20mm
200mm
表3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算-3
工況
計(jì)算公式
外負(fù)載/N
說明
快速下降
啟動(dòng)加速
176
（1） Fi1=G/g×△v1/△t=15000/9.81×(23×10-3/0.2)=176N; △v1/△t為下行平均加速度，m/s；
（2）由于忽略滑塊導(dǎo)軌摩擦力，故快速下降等速時(shí)外負(fù)載為0；
（3）折彎時(shí)壓頭上的工作負(fù)載可分為兩個(gè)階段：初壓階段，負(fù)載力緩慢的增加，約達(dá)到最大折彎力的5%，其行程為15mm；終壓階段，負(fù)載力急劇增加到最大折彎力，上升規(guī)律近似于直線，行程為5mm；
（4)Fi2=G/g×△v/△t=15000/9.81×(53×10-3/0.2) =4025.2N; △v/2△t為回程平均加速度，m/s
等速
─────
0
慢速折彎
初壓
88578
終壓
F=F
1.1x10
快速回程
啟動(dòng)
15405.2
等速
F=G
15000
制動(dòng)
G -F
=G- G/g×△v/△t
14594.8
工況持續(xù)時(shí)間見表3.3
表3.3工況時(shí)間
工況
計(jì)算式
時(shí)間/s
說明
快速下行
t=l/v
7.82
折彎時(shí)分為兩個(gè)階段初壓階段為15mm終壓階段為5mm
慢速折彎
初壓
t=l/v
0.75
終壓
t=l/v
0.25
快速上行
t=l/v
3.774
3.1.3 液壓缸主要零部件結(jié)構(gòu)，材料與技術(shù)要求
1. 缸筒與端蓋：缸筒與端蓋連接用法蘭形式連接，前端蓋用螺紋連接，后端蓋用焊接連接。
2. 缸筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形；有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。
根據(jù)缸筒內(nèi)徑，選用45號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度σb=600MPa、屈服強(qiáng)度σs=355MPa，伸長(zhǎng)率為5%、硬度為HV 229～197。
技術(shù)要求：
（1）缸筒：
①缸筒內(nèi)徑選用H8、H9或H10配合。內(nèi)徑的表面粗糙度，當(dāng)活塞密封采用橡膠密封件時(shí)，取Ra0.4～0.1μm，當(dāng)采用活塞環(huán)密封時(shí)，則取Ra為0.4～0.2μm而且均須珩磨。
②缸筒端面T的垂直度公差可選取7級(jí)精度。
③缸筒內(nèi)徑的圓度和圓柱度公差可選取8級(jí)或9級(jí)精度。
④缸筒端部用螺紋連接時(shí)，螺紋應(yīng)選用6級(jí)精度的細(xì)牙螺紋。
⑤當(dāng)液壓缸的安裝方式為耳環(huán)型或耳軸型時(shí)，后端蓋的耳孔D1或缸筒耳軸軸徑
D2的中心線，對(duì)缸筒內(nèi)孔軸線的垂直度可取9級(jí)精度。
⑥為了防止腐蝕以及其它使用的特殊要求，缸筒內(nèi)表面可鍍鉻，鍍層厚度為30～40μm鍍后珩磨并拋光。
（2）活塞：
①活塞的結(jié)構(gòu)主要考慮與缸筒內(nèi)壁的滑動(dòng)和密封，以及與活塞桿之間的連接和密封?；钊慕Y(jié)構(gòu)形式取決于密封件的形式，密封形式由壓力、速度溫度來決定。
②活塞的密封：活塞與缸筒常用的密封有間隙密封，活塞環(huán)O型密封圈，采用組合密封裝置。活塞與活塞桿之間為間隙密封、配合之間的密封為固定密封，采用O型圈密封密封槽開在活塞桿上。
③活塞的導(dǎo)向：導(dǎo)向環(huán)（支撐環(huán)）的作用：具有精確的導(dǎo)向作用，并可吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力。
帶導(dǎo)向環(huán)的活塞在缸筒內(nèi)為非金屬接觸，摩擦系數(shù)小，無爬行；導(dǎo)向環(huán)能改善活塞與缸筒的同軸度，使間隙均勻，減少泄漏；軸環(huán)采用耐磨材料，使用壽命長(zhǎng)，且具有良好的承載能力。采用組合型導(dǎo)向環(huán)。
組合型導(dǎo)向環(huán)是由密封圈、擋圈和導(dǎo)向環(huán)組成，它們安裝在同一溝槽內(nèi)，具有密封、導(dǎo)向雙重作用。
④活塞的材料：選用碳素鋼45號(hào)。
⑤技術(shù)要求:a.活塞外徑D對(duì)內(nèi)徑D1徑向公差值取7級(jí)。
b.端面T對(duì)內(nèi)徑D1軸線的垂直度公差值按7級(jí)精度選取。
c.活塞D的圓柱度公差按9～11級(jí)精度選取。
（3）活塞桿：
①活塞桿外端連接形式采用單耳環(huán)形式。
②活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵：活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵結(jié)構(gòu)全部在前端蓋內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)見液壓缸圖。
③活塞桿采用非金屬導(dǎo)向環(huán)，前端蓋用碳素鋼制成，其內(nèi)孔安裝用聚四氟乙烯等非金屬耐磨材料制成的導(dǎo)向環(huán)，為活塞桿導(dǎo)向?；钊麠U與前端蓋為非金屬接觸摩擦阻力小，使用壽命長(zhǎng)。導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工容易，磨損后更換導(dǎo)向環(huán)也很方便，應(yīng)用比較普遍。
④活塞的密封，以往多采用O型密封圈和唇形密封圈。這些密封圈形式由于活塞桿與密封圈之間是干摩擦，摩擦阻力大，磨損快。因此，近年來較多選用組合式密封圈，如方形圈（格來圈）、階梯圈（斯特封）。它們具有摩擦阻力小，啟動(dòng)時(shí)無爬行，較低的泄漏量和耐磨等優(yōu)點(diǎn)。
⑤活塞桿的防塵，以往多采用無骨架防塵圈。目前多采用既可以防塵，又可以密封的雙唇型防塵圈。外唇起防塵作用，保證活塞桿表面清潔，內(nèi)唇起密封作用。當(dāng)活塞桿外伸時(shí)，通過主密封圈留在活塞桿表面的油膜，即被防塵圈的內(nèi)唇刮下，這樣，在主密封圈和防塵圈之間保留一層油膜，起潤(rùn)滑作用，提高了密封圈的使用壽命。
⑥活塞桿的材料：由專業(yè)廠生產(chǎn)的高精度冷拔活塞桿，可直接選用。
⑦活塞桿的技術(shù)要求：
a.活塞桿表面須鍍硬鉻，鍍層厚度為15～25微米或30～50微米。防腐要求特別高的則要先鍍一層軟鉻或鎳，然后再鍍硬鉻并拋光。
b.在惡劣的、腐蝕性極強(qiáng)的工作環(huán)境中，活塞桿噴涂一種名為Ceramax-1000陶瓷涂層，在強(qiáng)度、抗腐蝕性和抗磨損等方面，比硬鉻更優(yōu)。
c.活塞桿外徑公差取17～19；直線度≤0.02mm/100mm；表面粗糙度Ra≤0.3～0.4微米，對(duì)精確度要求更高者，Ra≤0.1～0.2微米。
d.活塞桿外徑d的圓柱度公差值，按8級(jí)精度選取。
3.1.4 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，編制工況圖
①缸筒的計(jì)算與驗(yàn)算
預(yù)選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=23Mpa。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到液壓缸下行時(shí)滑塊自重采用液壓方式平衡，則可計(jì)算出液壓缸的無桿腔的有效面積
（3.1）
液壓缸內(nèi)徑
（3.2）
按GB/T 2438-1993 ，取標(biāo)準(zhǔn)值D=250mm=250cm
式中： D----缸筒內(nèi)徑
Fmax---液壓缸受到的最大推力
P1-----液壓缸的額定壓力
ηcm----液壓缸的執(zhí)行效率
②缸筒壁厚δ的計(jì)算:
當(dāng)0.08<δ/D<0.3時(shí)
（3.3）
缸筒材料選用45號(hào)鋼σb=600Mpa，σs=355Mpa，伸長(zhǎng)率16%，硬度HRC229～197；安全系數(shù)為5，則
Pmax=1.5,P=34.5Mpa
則將上式代入式（3.3）得：
經(jīng)圓整取缸筒壁厚δ=45mm。
缸筒外徑D1=D+2δ=0.34m
式中：δ----缸筒壁厚
D----缸筒內(nèi)徑
D1----缸筒外徑
Pmax----最高允許壓力
σp----缸筒材料的許用壓力
σb----缸筒材料的的抗拉強(qiáng)度
σs----缸筒材料的屈服強(qiáng)度
n----安全系數(shù)
③缸筒壁厚的驗(yàn)算：
a.液壓缸的額定壓力Pn值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全。
（3.4）
式中：D----缸筒內(nèi)徑
D1---缸筒外徑
σs----缸筒材料的屈服強(qiáng)度
Pn----液壓缸的額定壓力
將D=0.32m，D1=0.47m，σs-=355Mpa，Pn=25Mpa代入式(3.4)得：
=57.03Mpa
b.為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力Pn值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍。
P≤（0.35～0.42）P （3.5）
由Pn=25Mpa取Pn ≤0.4 P
得：Ppl=57.5Mpa
=2.3×355×log
=109.0Mpa
故彈性變形符合要求。
c.為確保液壓缸的安全使用，缸筒的爆裂壓力PE應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力
P=31.25Mpa
PE=2.3σblog （3.6）
=2.3×600×log
=184.3Mpa
式中：D----缸筒內(nèi)徑
D1 ----缸筒外徑
Pn----液壓缸額定壓力
PT----液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力
σb----缸筒材料的抗拉強(qiáng)度
σs----缸筒材料的屈服強(qiáng)度
④液壓缸進(jìn)出油口
液壓缸進(jìn)出口不知在前后端蓋上，采用螺紋連接。
根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T2878-1993規(guī)定的液壓缸進(jìn)出油口螺紋尺寸。選用螺紋為M50×2，即EC為M50×2，EF=32mm。螺紋精度為6H。
⑤缸底厚度計(jì)算：
選用法蘭液壓缸，則缸筒底部為平面，其厚度δ可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式近似計(jì)算：
δ≥0.433D （3.7）
式中：δ----缸筒的底部厚度
D0----缸底內(nèi)徑
Pn----液壓缸額定壓力
σp----缸筒底部材料的許用應(yīng)力
將D0=0.28m, Pn=23Mpa, σp=300Mpa代入式（3.7）可得：
取缸底壁厚為δ=0.086m
⑥活塞桿直徑計(jì)算及穩(wěn)定性驗(yàn)算：
a.活塞桿直徑計(jì)算：
根據(jù)快速下行與快速上升的速度比確定活塞桿的直徑d：
（3.8）
式中：D----缸筒內(nèi)徑
d----活塞桿直徑
v1----快速下降的速度
v2----快速上升的速度
將：D=250mm，v1=23mm/s，v3=53mm/s代入式中得
得：d=0.752，=0.752×250=188mm
取標(biāo)準(zhǔn)值為200mm
b.活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算：
一般以液壓缸活塞桿端部和缸蓋均為耳環(huán)鉸接安裝方式的情況來考慮 ，而且當(dāng)活塞全部伸出時(shí)，活塞桿端和負(fù)載的連接點(diǎn)到液壓缸支撐點(diǎn)間的距離假定為L(zhǎng)。由液壓缸實(shí)際情況及活塞直徑可知LB≤10d。
主要驗(yàn)算活塞桿壓縮和拉伸強(qiáng)度，即
（3.9）
式中：d----活塞桿直徑
F----液壓缸的最大推力
σs----材料的屈服強(qiáng)度
ns----安全系數(shù)
將d=0.20m，F(xiàn)=106 N ，σs=355Mpa ，ns= 5代入上式中則
=0.134m≤0.25m 所以符合要求
⑦緩沖裝置的選擇
采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流的緩沖裝置，其最高緩沖壓力Pmax近似計(jì)算式為：
（3.10）
式中：A1----活塞的有效作用面積
P1----進(jìn)油口壓力
S1----活塞的緩沖行程
G----所有運(yùn)動(dòng)部件的重量
g----重力加速度
V0----活塞在緩沖行程開始時(shí)的速度
R----活塞承受的全部載荷（包括重量及液壓缸的摩擦阻力）
A----緩沖腔內(nèi)的有效作用面積
Pmax的大小，可通過改變節(jié)流閥的節(jié)流面積來調(diào)定，其值不應(yīng)超過液壓缸的最大允許壓力Pmax（1.5P）
⑧繪制工況圖
液壓缸的實(shí)際有效面積：
⑨密封件的選擇
活塞與缸筒的密封選用組合密封件，詳見圖紙；活塞與活塞桿的密封選用O型密封圈，密封圈內(nèi)徑為148mm，槽開在活塞桿上；活塞桿密封件選用：Y型橡膠密封圈，由活塞桿直徑為160mm。選用尺寸詳見《中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典》第五分冊(cè)《機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的538頁(yè)。防塵圈根據(jù)國(guó)際GB/T10708.3-1989選擇，由活塞桿直徑為160mm，選用A型，具體尺寸見表3.4：
表3.4 防塵圈尺寸（mm）
d
D
s
l
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
200
±0.5
220
±0.290
7.5
±0.15
9.5
-0.30
0
3.1.5 液壓缸的工作循環(huán)中各階段壓力和流量計(jì)算（見表3.5）
表3.5 液壓缸的工作循環(huán)中各階段壓力和流量表
工作階段
計(jì)算公式
負(fù)載F/N
工作腔壓力P/Pa
輸入流量q
/cm·s
/L·min
快速下行
啟動(dòng)
P=，q=Av
176
2189.5
1848.8
110.93
恒速
0
0
—
—
慢速加壓
初壓
P=，q=Av
8.86×10
1.21×10
1607.68
96.46
終壓
10
24.22×10
1607.68→0
96.46→0
快速回程
啟動(dòng)
P=，q=Av
15405.2
0.54×10
—
—
恒速
15000
0.526×10
1660.225
99.6135
制動(dòng)
14594.8
0.512×10
—
—
循環(huán)中各階段的功率計(jì)算如下
快速下行（啟動(dòng)）階段P1=P1q=2189.5×1848.8×10-6=4.05W
快速下行（恒速）階段P1′=0
慢速加壓（初壓）階段P2= P2q=1.21×106×1607.68×10-6=1945.3W
慢速加壓（終壓）在形程只有5mm持續(xù)時(shí)間t3=0.25s壓力和流量的變化情況較復(fù)雜為此作如下處理
壓力由1.21Mpa增至24.22Mpa，其變化規(guī)律近似用一線函數(shù)P（t）表示，即
（3.11）
流量由1607.68cm/s減小為零，其變化規(guī)律可近似用一線性函數(shù)q（t）表示，即
（3.12）
式（3.11）、式（3.12），t為終壓階段持續(xù)時(shí)間，取值范圍（0～0.417）
從而得此階段功率方程:
（3.13）
這是一個(gè)開口向下拋物線方程，令，可求得極值點(diǎn)t=0.1184s
以及此處最大功率值為
而t=0.1184s處的壓力和流量可由式（3.11）（3.12）算得即：
P=1.21+92.040.1184=12.1Mpa
快速回程（啟動(dòng)）階段P3 =0
快速回程（恒速）階段P3′= P3′×q3=1660.225×99.6135=873.3W
快速回程（制動(dòng)）階段P3′′=0
3.2 液壓泵的選擇
3.2.1 液壓泵的性能參數(shù)及計(jì)算公式
（1）液壓泵的壓力
① 額定壓力ps
在正常工作條件下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推薦的允許連續(xù)運(yùn)行的最高壓力。額定壓力值與液壓泵的結(jié)構(gòu)形式及其零部件的強(qiáng)度、工作壽命和容積效率有關(guān)。
② 最高壓力pmax
按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定超過額定壓力而允許短暫運(yùn)行的最高壓力，其值主要取決于零件及相對(duì)摩擦副的極限強(qiáng)度。
③ 工作壓力p
液壓泵出口的實(shí)際壓力，其值取決于負(fù)載。
④ 吸入壓力
液壓泵進(jìn)出口壓力，自吸泵的吸入壓力低于大氣壓力，一般用于吸入告訴衡量。當(dāng)液壓泵的安裝高度太高或吸油阻力過大時(shí)，液壓泵的進(jìn)口壓力將因低于壓力而導(dǎo)致吸油不充分，而在吸油區(qū)產(chǎn)生氣穴或氣蝕。吸入壓力的大小與泵的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。
（2） 液壓泵的轉(zhuǎn)速
①額定轉(zhuǎn)速n
在額定壓下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推薦能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行并保持較高運(yùn)行效率的轉(zhuǎn)速。
②最高轉(zhuǎn)速nmax
在額定的壓力下，為保證使用壽命和性能所允許的短暫運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。其值主要與液壓泵的結(jié)構(gòu)形式及自吸能力有關(guān)。
③ 最低轉(zhuǎn)速nmin
為保證液壓泵可靠工作或運(yùn)行效率不致過低所允許的最低轉(zhuǎn)速。
（3） 液壓泵的排量及流量
① 排量V
液壓泵主軸轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積。排量的大小僅取決于液壓泵的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸，有時(shí)又稱為理論排量。
② 理論流量qt
不考慮泄漏，液壓泵的單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體體積（m3/s）
（3.14）
式中：n----液壓泵轉(zhuǎn)速（r/min）
V----液壓泵排量（cm3/r）
③實(shí)際流量q
實(shí)際運(yùn)行時(shí)在不同的壓力下液壓泵所排出的流量。實(shí)際流量低于理論流量，其差值q=qt-q液壓泵的泄漏量。
④ 額定流量qs
在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下，液壓泵所排出的實(shí)際流量。
⑤瞬時(shí)理論流量qtsh
由于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)理，液壓泵的流量往往具有脈動(dòng)性，液壓泵某一瞬間所排的理論流量稱為瞬時(shí)理論流量。
⑥流量不均勻系數(shù)δq
在液壓泵的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，因流量脈動(dòng)造成的流量不均勻速度。
（3.15）
（4）液壓泵的功率和效率
①輸出功率P
液壓泵的輸出功率（KW）用其流量q和出口壓力p或進(jìn)出口壓力差△p表示
（3.16）
式中：q----液壓泵的實(shí)際流量（m-3/s）
△p----液壓泵的進(jìn)出口壓力差，通常液壓泵的進(jìn)口壓力近似為零，因此液壓泵的進(jìn)出口壓力差可用其出口壓力表示（Pa）
②輸出功率Pp
液壓泵的輸出功率即原動(dòng)機(jī)的輸出功率。
③總效率
液壓泵的輸出功率和輸入功率之比
（3.17）
④ 容積效率ηv
在轉(zhuǎn)速一定的條件下，液壓泵的實(shí)際流量與理論流量之比。
（3.18）
式中：△q----液壓泵的泄漏量，在液壓泵的結(jié)構(gòu)式、幾何尺寸確定后，泄漏量△q的大小主要取決于泵的出口壓力，與液壓泵的轉(zhuǎn)速（對(duì)定量泵）或排量（對(duì)變量泵）無多大關(guān)系。因此液壓泵在低速或小排量下工作時(shí)，其容積效率將會(huì)很低，一致無法正常工作。
⑤機(jī)械效率ηm
對(duì)液壓泵，除容積泄漏損失都?xì)w于機(jī)械損失，因此
（3.19）
（5）液壓泵的噪聲
液壓泵的噪聲通常用分貝（dB）衡量，液壓泵的噪聲產(chǎn)生的原因包括：流動(dòng)脈動(dòng)、液流沖擊、零部件的振動(dòng)和摩擦以及液壓沖擊等。
液壓泵按照泵的工作形勢(shì)不同可分為：齒輪泵、葉片泵和柱塞泵；按照泵的輸出量是否可變可分為定量泵和變量泵。其中柱塞泵又可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。根據(jù)本設(shè)計(jì)所需壓力和放置油泵的體積，初步選定用軸向柱塞泵。
3.2.2 軸向柱塞泵的工作原理
軸向柱塞泵是柱塞泵線與缸體軸線平行且在缸體孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來改變柱塞底部容積大小實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的柱塞泵。軸向柱塞泵不僅額定壓力高，而且可以實(shí)現(xiàn)多種形式的變量，因此應(yīng)用極廣在液壓泵中占有及其重要的位置。
軸向柱塞泵柱塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式分斜盤式和斜軸式。斜盤式利用斜盤對(duì)柱塞的約束反力和彈簧力的共同作用使柱塞泵縮回或外伸；斜盤式利用缸體軸線相對(duì)泵軸存在一個(gè)擺角而被連桿強(qiáng)制的實(shí)現(xiàn)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
斜盤式軸向栓賽泵又按以下幾種分類方法分類：
1. 按泵軸的支承方式分為通軸式和非通軸式。通軸式的泵軸穿過缸體，兩端有軸承支承，此時(shí)斜盤位于泵軸的輸入端，因此又稱前置斜盤式。非通軸式的泵軸的輸入端由軸承支承，另一端為花鍵，與缸體內(nèi)花鍵連接，其軸承位于缸體的外圓，此時(shí)斜盤處于泵軸的尾端，因此由稱后置斜盤。
2.按柱塞球頭與斜盤的接觸方式分為點(diǎn)接觸式和滑稽式。點(diǎn)接觸的接觸式的柱塞球頭直接與斜盤接觸，二者接觸應(yīng)力大?；皆谥蝾^加滑稽后由滑稽底面與斜盤接觸，使接觸應(yīng)力大大減小，其額定壓力大大提高。
3.按配流方式分為配流盤和閥式配流，配流盤上開有兩個(gè)腰圓形窗口，當(dāng)缸體旋軸時(shí)，缸體底部窗口交替與配流窗口相通，實(shí)現(xiàn)配流（吸油和壓油）。閥式配流的向柱塞泵的缸體不旋轉(zhuǎn)，當(dāng)泵軸帶動(dòng)斜盤帶動(dòng)斜盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)柱塞底部的容腔通過一個(gè)進(jìn)油閥和一個(gè)排油閥實(shí)現(xiàn)吸油和壓油，因此排油閥或球閥、密封性好、因此閥式配流用于超高壓且多為定量泵。
斜盤式和斜軸式柱塞泵的排量公式為：
（3.20）
式中：d——柱塞直徑
D——柱塞分布圓直徑
Z——柱塞孔的數(shù)目
——斜盤傾角
顯然，改變斜盤傾角大小可以改變排量，若斜盤傾角固定不能改變則為定量泵。
3.2.3 軸向柱塞泵的工作要求
1. 軸向柱塞泵與原動(dòng)機(jī)之間要求用彈性連軸器連接，兩軸的同軸要求在±0.1mm以內(nèi)。
2. 軸向柱塞泵在最高處設(shè)計(jì)有外進(jìn)油口，泵在起動(dòng)前應(yīng)由油口向殼體內(nèi)灌滿清潔的工作介質(zhì)，排凈殼體的空氣，泵工作時(shí)泄露油由此油口單獨(dú)引回油箱。為避免空氣侵入，泄露管應(yīng)插入液面以下，軸向柱塞泵的殼體最低處開有一放油口，泵工作時(shí)此口螺柱堵上，維修泵時(shí)先由此油口將殼體內(nèi)的油液放光，然后再拆卸零部件。
3. 配流盤配流的柱塞泵的自吸高度應(yīng)小于0.5mm，最好是液面高度高于泵的吸油口，以改善吸油性能。
4. 軸向柱塞泵若配流盤采用非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，則必須按指定的方向旋轉(zhuǎn)。
5. 軸向柱塞泵對(duì)工作介質(zhì)的過濾精度要求較高，為10μm，對(duì)開式系統(tǒng)采用全部回油過濾。吸油口不宜裝過濾器；對(duì)閉式系統(tǒng)進(jìn)排油都要進(jìn)行過濾。
6. 軸向柱塞泵的傳動(dòng)軸的徑向載荷和軸向載荷不得超過說明書或工廠的有關(guān)規(guī)定。
7. 軸向柱塞泵的工作介質(zhì)必須具有相容性，若系統(tǒng)所用工作介質(zhì)為非礦物質(zhì)油，應(yīng)特別予以說明。
3.2.4 油泵的選擇
所設(shè)計(jì)折彎?rùn)C(jī)的技術(shù)參數(shù)如表(3.1)：
根據(jù)所設(shè)計(jì)液壓缸所須額定壓力為25MPa，但考慮到液壓管路損失和壓力儲(chǔ)備。故選擇額定壓力為32MPa的軸向柱塞泵。其型號(hào)為25CM.?14-1B，技術(shù)參數(shù)；額定壓力為32MPa，公稱排量為25ml/r；額定轉(zhuǎn)速為1500r/min；公稱排量為25L?min；1000?rmin時(shí)的功率為13.7Kw；最大理論轉(zhuǎn)矩為133N?m。
3.3油箱的設(shè)計(jì)
3.3.1油箱的基本功能：
1. 儲(chǔ)存液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工業(yè)液體。
2. 散發(fā)系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的一部分熱量及沉淀雜質(zhì)。
3. 分離油液中的水氣等。
4. 為系統(tǒng)提供元件的安裝位置。
3.3.2 油箱的種類
通常油箱可分為整體式油箱、兩用油箱和獨(dú)立油箱三類。
1. 整體式油箱
整體式油箱是指在液壓系統(tǒng)或機(jī)器的構(gòu)件內(nèi)形成的油箱。例如，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的金屬切削機(jī)床床身或底座的內(nèi)部空腔往往稍加一點(diǎn)成本就可制成不漏油的油箱，或者行走機(jī)械中的車輛與工程機(jī)械上的管形構(gòu)件用作油箱，這樣不需要額外的附加空間。整體式油箱以最小的空間提供最大的性能，并且通常提供特別整潔的外觀。但是必須細(xì)心設(shè)計(jì)以克服可能存在的局部發(fā)熱和操作者難以接近等工作問題。
2. 兩用油箱
兩用油箱是指液壓油與機(jī)器中的其他的用油的公用油箱。例如，拖拉機(jī)傳動(dòng)系機(jī)殼可用作拖拉機(jī)液壓懸掛系統(tǒng)的油箱；兩用油箱的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省空間，但有幾個(gè)局限性與此優(yōu)點(diǎn)相抵觸，油液必須既滿足液壓系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)介質(zhì)的要求，又滿足傳動(dòng)系齒輪的潤(rùn)滑或工件淬火等其他工藝目的的要求。在某些高性能液壓系統(tǒng)中，這些要求可是幾乎互不相容的。此外，油液溫度控制可能很困難，因?yàn)閷?duì)于總量減少了的油液來說存在著兩個(gè)熱源。如果必須另設(shè)冷卻器來控制油溫，用冷卻器所需的空間可能抵消所節(jié)省的空間。
3. 獨(dú)立油箱
獨(dú)立油箱是應(yīng)用最為廣泛的一類油箱，最常用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，它通常做成矩形的，也有圓柱形的或油罐形的。獨(dú)立油箱的熱量主要通過油箱壁靠輻射和對(duì)流作用散發(fā)，因此油箱應(yīng)該應(yīng)該是盡可能窄而高的形狀。液壓泵吸油管在液面以下或以上穿過油箱側(cè)壁進(jìn)入油箱。如果吸油管在液面以下進(jìn)入油箱，則油箱油液正壓供應(yīng)給泵改善了液壓泵的吸油條件，但是吸油管上必須設(shè)置截止閥以便檢修時(shí)免去油箱放油。
油箱還有開式油箱和閉式油箱之分。開式油箱應(yīng)用最廣，油箱中液面與大氣相通，為減少污染，油箱頂上應(yīng)設(shè)置通氣過濾器。
閉式油箱又分為隔離式和充壓式兩種。隔離式油箱又有帶折疊器和帶撓性隔離器兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓工作時(shí)，折疊器或撓性隔離器收縮或膨脹，使液面保持大氣壓力，而外界空氣又不與油箱內(nèi)油液接觸。一般折疊器或撓性隔離器的體積應(yīng)比液壓泵的最大流量值達(dá)25%以上。為防止油箱內(nèi)液面壓力低于大氣壓力，需安裝低壓報(bào)警器、自動(dòng)停機(jī)裝置或自動(dòng)緊急補(bǔ)油裝置。
充壓式油箱完全封閉，通入經(jīng)過濾和干燥的空氣，充氣壓力比大氣壓力稍高，通常為0.05～0.07MPa。為了防止壓力不當(dāng)，應(yīng)設(shè)置安全閥和電接觸式壓力表及報(bào)警器。由于提高油箱壓力增加了油液中空氣的含量，因此沖壓油箱僅用于確實(shí)必要的特殊場(chǎng)合0.
根據(jù)液壓泵與油箱相對(duì)安裝位置不同，又可分為上置式、下置式和旁置式。上置式油箱將液壓泵等裝置安裝在油箱的上蓋板上，結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用最普遍；下置式油箱是將液壓泵置于油箱底下，這種安裝方式，常將油箱架高到使人能夠在油箱底下自由通過，既減少安裝的設(shè)備面積，有可使液壓泵的吸入性大為改善；旁置式油箱將液壓泵等裝置安裝在油箱旁邊，系統(tǒng)的流量和油箱的容量較大時(shí)常采用這種形式，尤其是用一個(gè)油箱給多臺(tái)液壓泵供油時(shí)。旁置式油箱內(nèi)液面也高于泵的吸油口，使液壓泵具有較好的吸油效果。
3.3.3 油箱的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)
1. 油箱必須有足夠的容量，以保證系統(tǒng)工作時(shí)保持一定液位高度，為滿足散熱要求，對(duì)于管路比較長(zhǎng)的系統(tǒng)，還應(yīng)考慮停機(jī)維修時(shí)能容納油液自由流回油箱時(shí)的容量，當(dāng)油箱容積不能增大，又不能滿足散熱要求時(shí)，須設(shè)冷卻裝置。
2. 油箱容量的確定
油箱有效容積（即液面高度只占油箱高度80%時(shí)的油箱容積）一般為液壓泵每分種輸出流量的3～7倍。對(duì)于行走機(jī)械和設(shè)備冷卻裝置的設(shè)備，油箱的容量可選擇小些；對(duì)于固定設(shè)置的設(shè)備，空間、面積不受限制的設(shè)備，則應(yīng)采取較大的容量。
由于所旋泵的公稱流量為25L?min，所設(shè)計(jì)油箱