單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)含6張CAD圖帶開(kāi)題,液壓機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),cad,開(kāi)題
單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要
隨著工業(yè)機(jī)械在國(guó)內(nèi)飛速發(fā)展，現(xiàn)在液壓傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完善，由于單柱液壓機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)向性好，噪聲較小，污染少，工作穩(wěn)定和易于成型等特點(diǎn)；逐漸成為工業(yè)機(jī)械中不可或缺設(shè)備。單柱液壓機(jī)是一種以液體為工作介質(zhì)，根據(jù)帕斯卡工作原理用于傳遞能量以實(shí)現(xiàn)各種工藝的機(jī)器。在農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)械制造、汽車制造、鍛壓制造等等行業(yè)里面，都獲得廣泛應(yīng)用。
由于液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)核心部分，它性能好壞直接關(guān)系到整個(gè)液壓機(jī)性能好壞。所以主要設(shè)計(jì)就是針對(duì)液壓系統(tǒng)，其中對(duì)液壓系統(tǒng)中液壓缸設(shè)計(jì)及安裝形式進(jìn)行改善，還對(duì)液壓閥，液壓泵，活塞桿，缸蓋等進(jìn)行設(shè)計(jì)選型及強(qiáng)度校核，使其達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)后使單柱液壓機(jī)液壓系統(tǒng)達(dá)到操作簡(jiǎn)單目的，延長(zhǎng)使用壽命液壓沖擊小，提高工作效率，有利于液壓機(jī)向著全自動(dòng)方向發(fā)展。通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)理論知識(shí)得到認(rèn)知與運(yùn)用，提高設(shè)計(jì)能力與經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)沃簤簷C(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸
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Abstract
With the rapid development of industrial machinery in the country, now the hydraulic transmission technology has developed quite well, because of the single column hydraulic machine has a simple structure, good guidance, small noise, less pollution, stable work and easy to shape and so on, gradually become an indispensable equipment in industrial machinery. The single column hydraulic press is a kind of machine which takes liquid as the working medium and transmits energy according to the principle of Pascal to realize various processes. In agricultural machinery, machinery manufacturing, automotive manufacturing, forging and so on in the industry, have been widely used.
Because the hydraulic system is the core part of the hydraulic press, its performance is directly related to the performance of the hydraulic press. So the main design is for the hydraulic system, which the hydraulic system in the design and installation of hydraulic cylinder to improve the form of hydraulic valves, hydraulic pumps, piston rods, cylinder head and other design selection and strength check, so that it reached national standards. After design, the hydraulic system of single column hydraulic press achieves simple purpose, it can prolong the hydraulic impact of service life and improve working efficiency, which is beneficial to the development of hydraulic press. Through the design of the learned theoretical knowledge to gain recognition and application, improve the design ability and experience.
Keywords: hydraulic press; hydraulic system; hydraulic cylind
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1選題的目的和意義 1
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢(shì) 1
第2章 液壓傳動(dòng)的工作原理及優(yōu)點(diǎn) 2
2.1液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)及設(shè)計(jì) 2
2.2單柱液壓機(jī)的用途及使用范圍 2
2.3設(shè)計(jì)所需主要技術(shù)參數(shù) 2
2.4液壓傳動(dòng)工作原理 3
2.5關(guān)鍵問(wèn)題極其解決辦法 3
2.6調(diào)速方案確定比較 4
第3章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5
3.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案與確定 5
3.1.1液壓傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)組成 5
3.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案 5
3.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定 6
3.2.1液壓介質(zhì)的選擇 6
3.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖 7
3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 8
3.3.1選定系統(tǒng)工作壓力 8
3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 8
3.3.3液壓缸強(qiáng)度檢驗(yàn)與校核 8
3.3.4液壓缸穩(wěn)定性校核 10
3.3.5 計(jì)算液壓缸實(shí)際所需流量 12
3.4各種液壓閥的選擇與確定 13
3.4.1液壓閥的作用 13
3.4.2液壓閥的基本要求 13
3.4.3液壓閥的選擇 13
3.5液壓泵站 14
3.5.1液壓泵站概述及液壓泵站油箱容量系列標(biāo)準(zhǔn) 14
3.5.2液壓泵 14
3.5.3電動(dòng)機(jī)功率的確定 17
3.5.4液壓管件的確定 17
3.5.5濾油器的選擇 18
3.5.6油箱及其輔件的確定 19
3.6液壓缸的設(shè)計(jì) 21
3.6.1液壓缸的基本參數(shù)的確定 22
3.6.2液壓缸主要元件結(jié)構(gòu)與材料 22
3.6.3缸蓋 24
3.6.4活塞 25
3.6.5活塞桿 25
3.6.6液壓缸的排氣裝置 27
3.6.7液壓缸聯(lián)接部分的安裝形式 28
結(jié) 論 30
參考文獻(xiàn) 31
致 謝 32
第1章 緒論
1.1選題的目的和意義
從60年代開(kāi)始，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，液壓技術(shù)也跟著發(fā)展【1】。最近的三四十年，液壓傳動(dòng)技術(shù)得到了真正意義上的進(jìn)步。目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的液壓機(jī)械產(chǎn)品都是工作快速靈敏、壓力功率比較大、性能穩(wěn)定可靠、高效率、噪聲小、機(jī)器很耐用、里面的集成化程度高，也都是往這個(gè)方向去努力改進(jìn)的；當(dāng)然，那些新式的液壓元件或新式的液壓系統(tǒng)里面，要把CAD、CAT、CDC、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性的相關(guān)技術(shù)等等加到液壓系統(tǒng)上面去，這也是今后要努力的方向。
現(xiàn)在中國(guó)生產(chǎn)的液壓機(jī)里面，雖然領(lǐng)跑世界其他發(fā)展中國(guó)家，但是跟發(fā)達(dá)國(guó)家比還存在一些差距。還會(huì)有一些不好的問(wèn)題在，比如機(jī)器的質(zhì)量太差、工作的效率不高、能源浪費(fèi)較多、對(duì)環(huán)境有污染、維修修起來(lái)很困難等等。此次設(shè)計(jì)液壓機(jī)的目的是：把它的結(jié)構(gòu)外形、工作原理特點(diǎn)都了解透。讓生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)器操作起來(lái)更容易簡(jiǎn)便，設(shè)備的剛度、強(qiáng)度大小都能達(dá)到工作條件，工作安全可靠，另外成本要最節(jié)省，重量輕便，讓維修售后或生產(chǎn)出來(lái)都容易簡(jiǎn)單。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況及趨勢(shì)
跟以前的機(jī)械傳動(dòng)來(lái)比，液壓傳動(dòng)是更新式的一種。1795年，當(dāng)?shù)谝淮伟阉畨簷C(jī)造出來(lái)的時(shí)候，液壓技術(shù)也就打進(jìn)了工程制造生產(chǎn)行業(yè)；1906年，應(yīng)用于國(guó)防航空軍事上武器制造。1960年開(kāi)始，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、大型船艦的制造、計(jì)算機(jī)技術(shù)等都在飛快地進(jìn)步，液壓傳動(dòng)技術(shù)也就跟著不停進(jìn)步。逐漸成為了工業(yè)機(jī)械中的重要組成部分?，F(xiàn)在幾乎每個(gè)行業(yè)都有應(yīng)用到液壓傳動(dòng)技術(shù)，比如在工程機(jī)械方面、冶金業(yè)、軍工行業(yè)、農(nóng)機(jī)汽車制造、輕紡織業(yè)、船舶航空業(yè)、石油開(kāi)采業(yè)、還有機(jī)床工業(yè)里面等都有廣泛的應(yīng)用。近幾年，在智能機(jī)器人的開(kāi)發(fā)、海洋的開(kāi)采、太空航行、預(yù)測(cè)地震等還有不同電液伺服系統(tǒng)等各行各業(yè)液壓技術(shù)都有被應(yīng)用到，讓液壓技術(shù)擁有不可替代的重要地位和作用。
目前，就中國(guó)而言整個(gè)液壓技術(shù)的發(fā)展基本上取得了重要進(jìn)展，但仍有缺陷，像延長(zhǎng)使用壽命，縮小元件體積和提高精度等。
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第2章 液壓傳動(dòng)的工作原理及優(yōu)點(diǎn)
2.1液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)及設(shè)計(jì)
液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)讓它備受關(guān)注。主要優(yōu)點(diǎn)有運(yùn)動(dòng)速度快且平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛性好操作簡(jiǎn)便，導(dǎo)向性好，抗變形能力強(qiáng)，工作精度高等。對(duì)于液壓傳動(dòng)，哪怕功率非常小也可以很好地控制方向控制流動(dòng)速度。與其它形式機(jī)械相比，液壓傳動(dòng)重量小體積輕。對(duì)于液壓傳動(dòng)，也能拖動(dòng)大噸位機(jī)械低速度運(yùn)動(dòng)。只要適當(dāng)?shù)厥褂霉?jié)流方法就可以使其運(yùn)動(dòng)工作平穩(wěn)等。不過(guò)在整個(gè)系統(tǒng)里面還是有很多不足并難以解決的地方，比如可能會(huì)漏油，如果出現(xiàn)漏油就會(huì)出現(xiàn)工作不平穩(wěn)的現(xiàn)象等問(wèn)題，使其不能正常工作，不能嚴(yán)格保證傳動(dòng)效果，使其傳動(dòng)比大小發(fā)生變化等。液壓傳動(dòng)的效果還會(huì)跟著油溫的變化而變化，帶來(lái)巨大的反應(yīng)，溫度變化大，系統(tǒng)里面的液體粘性也發(fā)生變化，從而引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，給工作帶來(lái)不穩(wěn)定的影響情況。如果溫差過(guò)大的話，液壓系統(tǒng)就容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，檢修起來(lái)就會(huì)很麻煩。液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)目的就是為了突出液壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，避免缺點(diǎn)并解決可能出現(xiàn)不足的地方
2.2單柱液壓機(jī)的用途及使用范圍
由于設(shè)計(jì)是單柱式液壓機(jī)，是一款屬于中小型號(hào)液壓機(jī)，功能非常多，液壓機(jī)是以液體為工作介質(zhì)，用于傳遞動(dòng)力實(shí)現(xiàn)各種工藝的一款機(jī)器。液壓機(jī)一般除了用來(lái)壓裝軸套一類的零件、也可以用于拿來(lái)校正軸類型的零件，還可以用來(lái)鍛壓成型，壓板，壓塊等。還可以把板材一類的零件做出彎曲、壓印、套形等動(dòng)作，也能來(lái)拉伸一些簡(jiǎn)易的零件，還能用來(lái)壓制粉末、塑料制造品，但是壓制精度不高。在工業(yè)機(jī)械機(jī)床中，汽車制造業(yè)中，航空飛機(jī)中，軍工武器制造業(yè)等行業(yè)中都會(huì)用到液壓機(jī)。
2.3設(shè)計(jì)所需主要技術(shù)參數(shù)
液壓機(jī)的公稱力大小是25KN
油液選N32型號(hào)的抗磨液壓油
最大的工作壓力是8MPa
最小的工作壓力是4MPa
液壓泵選YB1-40型號(hào)的雙聯(lián)葉片泵
壓頭的下行速度大小是45mm/s
電動(dòng)機(jī)的功率大小是5.5Kw
壓頭上行的速度大小是130mm/s
滑塊的行程大小是125mm
2.4液壓傳動(dòng)工作原理
液壓系統(tǒng)由液壓泵、油箱、、溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及輔助元件油管組成【2】。工作原理是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，經(jīng)由油管從油箱中吸油。液壓油經(jīng)濾油器傳到液壓泵中，當(dāng)油液從液壓泵中輸出傳到壓力管后，再將換向閥手柄往內(nèi)的狀態(tài)下，再通過(guò)節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)向右移動(dòng)。這時(shí)，液壓缸右腔的油液經(jīng)由換向閥和回油管排回油箱中。
改變方向，把換向閥手柄方向改成往外的情況下，這時(shí)壓力管中的油液將經(jīng)過(guò)開(kāi)停閥、換向閥與溢流閥傳到液壓缸右腔，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)向左移動(dòng)，并使液壓缸左腔的油液經(jīng)換向閥和回油管排回油箱中。
圖2.1單柱式的液壓機(jī)的系統(tǒng)
注：1）葉片泵 2）電磁換向閥 3）單向調(diào)速閥 4）油缸 5）單項(xiàng)順序閥 6)電磁溢流閥 7)油箱
2.5關(guān)鍵問(wèn)題極其解決辦法
液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)的核心部分，而液壓系統(tǒng)的主要部分就是液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓缸設(shè)計(jì)性能的好壞將直接影響到液壓系統(tǒng)性能的好壞，影響到是否會(huì)發(fā)生故障等問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，比如說(shuō)像液壓缸安裝形式有問(wèn)題，活塞桿壓桿失去穩(wěn)定性，使其活塞桿受力偏移問(wèn)題，還有液壓缸下垂等問(wèn)題。所以設(shè)計(jì)時(shí)要注意液壓缸正確的選擇與使用：
(1)在活塞桿設(shè)計(jì)中，受力情況下要承受得了最大的負(fù)載，受力情況下要具有良好的縱向穩(wěn)定性。
(2)在液壓缸一個(gè)行程結(jié)束的地方，要想到解決制動(dòng)問(wèn)題，排氣裝置等問(wèn)題。液壓缸里面如果沒(méi)有設(shè)排氣裝置，沒(méi)有制動(dòng)裝置的話，那么系統(tǒng)中就應(yīng)該設(shè)計(jì)。不過(guò)也不是全部形式的液壓缸都要有這部分。
(3)液壓缸裝配和固定都要非常精準(zhǔn)?；钊麠U受到力，會(huì)有一定大小的彎曲，假如不能用螺紋來(lái)連接的話，就要用止口來(lái)連接。液壓缸不能用鍵或銷在兩端來(lái)定位，只有一面可以定位，是為了解決溫度變高時(shí)發(fā)生膨脹?；钊麠U受力壓縮，在活塞桿一面設(shè)置定位元件即可；拉伸活塞桿時(shí)，定位元件必須設(shè)置在液壓缸缸蓋端。
(4)液壓缸其它結(jié)構(gòu)一定要遵從設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)做，結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)易、小巧緊湊，讓檢修、裝卸更容易。
2.6調(diào)速方案確定比較
確定調(diào)速方法和執(zhí)行元件，再確定其運(yùn)動(dòng)方向和速度大小來(lái)控制擬定液壓回路重要問(wèn)題。
(1)用換向閥來(lái)控制方向。如果液壓系統(tǒng)是普通中小流量的，一般會(huì)選換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。如果是高壓流量大的液壓系統(tǒng)，那么就選插裝閥與先導(dǎo)控制閥組合。對(duì)于電磁換向閥工作原理來(lái)說(shuō)就是通過(guò)電磁鐵控制換向閥位置從而控制液體流動(dòng)方向。本次設(shè)計(jì)就選電磁換向閥。
(2)通過(guò)改變液壓元件體積變化來(lái)控制液體流動(dòng)速度，也可以通過(guò)執(zhí)行元件輸入輸出流量來(lái)控制流動(dòng)速度。
節(jié)流調(diào)速提供油量是定量，通過(guò)執(zhí)行元件控制閥輸入輸出流量來(lái)控制流動(dòng)速度。特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率低，不適合大功率。
容積調(diào)速主要是通過(guò)改變液壓泵或液壓馬達(dá)輸出排量控制液體流動(dòng)速度。其優(yōu)點(diǎn)是效率高，無(wú)流量損失，但是散熱差，為了防止泄漏，需要加入輔助泵。適用于高速大功率液壓系統(tǒng)。
在液壓系統(tǒng)中，由于調(diào)速閥作用跟節(jié)流閥差不多，適合用于在工作平穩(wěn)而執(zhí)行元件負(fù)載變化很大的液壓系統(tǒng)中，因此選用調(diào)速閥來(lái)當(dāng)速度的控制閥。
第3章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)方案與確定
3.1.1液壓傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)組成
對(duì)于液壓傳動(dòng)設(shè)備裝置的組成部分，主要是分成以下幾個(gè)部分：
(1)能源結(jié)構(gòu)裝置部分——這個(gè)部分就是能把產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的一種裝置。其中液壓泵就是最為常見(jiàn)的一種存在形式，液壓泵的作用就是給液壓系統(tǒng)提供液壓油提供動(dòng)力的。
(2)執(zhí)行結(jié)構(gòu)裝置部分——這個(gè)部分就是能把液體帶有的液壓能再轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的一種裝置。其執(zhí)行元件裝置可以選擇是做回轉(zhuǎn)體運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)，也可以選擇是做直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸。
(3)控制調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)裝置部分——這個(gè)部分的作用主要是對(duì)液壓系統(tǒng)里面的液體壓力大小、流量的大小、還是液體流動(dòng)的方向，都要對(duì)其進(jìn)行控制，并加以調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)裝置部分。比如說(shuō)溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等元件，其中這些元件可以任意選擇組合，都能組合成有不同作用的液壓系統(tǒng)。
(4)輔助結(jié)構(gòu)裝置部分——是除了上面三種裝置以外的部分，比如油箱、濾油器、油管等等。想要液壓系統(tǒng)可以更好的工作，這些輔助裝置也是不可缺少的，所以也起到了一定重要作用。
3.1.2制定液壓系統(tǒng)基本方案
(1)選出液壓系統(tǒng)里的執(zhí)行元件
此次設(shè)計(jì)中，把液壓缸當(dāng)成主要的執(zhí)行元件，把液壓油的壓力能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，用于設(shè)備來(lái)回運(yùn)動(dòng)工作的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸構(gòu)成簡(jiǎn)單，操作維修簡(jiǎn)便，工作平穩(wěn)安全可靠效率高，在液壓系統(tǒng)里面都有被應(yīng)用到。
從液壓缸的結(jié)構(gòu)來(lái)看，還有活塞缸、柱塞缸兩種不同的形式。對(duì)于液壓缸的輸入就代表著壓力的大小與流量的大小，對(duì)于液壓缸的輸出則就是推力的大小與速度的大小。
此次設(shè)計(jì)的液壓缸就是屬于活塞缸中的一種，選擇的是單桿活塞液壓缸，主要是因?yàn)橛兄p向不對(duì)稱的特點(diǎn)，而且它的有效面積也是非常大的，非常適合用于往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)，所以非常適合用于本次設(shè)計(jì)。
(2)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路的確定
液壓缸一定會(huì)有進(jìn)、退兩個(gè)動(dòng)作，對(duì)于這個(gè)方向怎么來(lái)控制，我們會(huì)選擇電磁換向閥來(lái)改變液壓系統(tǒng)的方向。
電磁換向閥主要作用是通過(guò)靠里面的電磁鐵吸附，從而來(lái)控制滑閥的閥芯移到不一樣的位置，從而改變液體的運(yùn)動(dòng)速度與方向。如果這個(gè)電磁鐵發(fā)生斷電的情況下，液壓系統(tǒng)里面的彈簧就會(huì)控制住滑閥讓其停留在中間地方或停留在初始的地方。脈沖式閥門是排除在外的。只要按動(dòng)一下故障檢查按鈕，就會(huì)使滑閥的閥芯產(chǎn)生位置移動(dòng)。針對(duì)電磁式的換向閥有什么作用，主要作用是用于讓液壓油路方向的改變，動(dòng)作的順序還有卸荷的大小都可以跟著改變。不過(guò)電磁鐵的推力大小是有范圍的，所以如果液壓系統(tǒng)的流量不大時(shí)，一般都會(huì)選用到電磁式的換向閥。
想要完成工進(jìn)，大多是選用調(diào)速閥或節(jié)流閥當(dāng)作速度控制閥
調(diào)速閥主要作用就是把液壓泵出口壓力的大小，也就是調(diào)速閥進(jìn)口壓力的大小，都是用溢流閥來(lái)調(diào)節(jié)控制的，壓力大小保持基本上穩(wěn)定不變。調(diào)速閥出口壓力的大小，主要大多數(shù)都是由活塞桿上面負(fù)載的大小帶動(dòng)決定的。如果負(fù)載越大，那么調(diào)速閥的進(jìn)出口的壓力差就會(huì)變?cè)叫 ?
在液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥的作用與調(diào)速閥的作用大體上相同，都適合用于在執(zhí)行元件負(fù)載變化很大的液壓系統(tǒng)中，工作速度平穩(wěn)的液壓系統(tǒng)中運(yùn)用，因此選用調(diào)速閥作為速度控制閥使用。
3.2液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定
3.2.1液壓介質(zhì)的選擇
液壓介質(zhì)大多數(shù)被叫成液壓油，當(dāng)然現(xiàn)在有的介質(zhì)已經(jīng)完全沒(méi)有油的成分了。液壓介質(zhì)性能的好壞，將直接關(guān)系到整個(gè)液壓系統(tǒng)工作情況的好壞。對(duì)于液壓介質(zhì)的狀態(tài)，它的粘度一定要恰當(dāng)，還有要保持一定的粘溫作用；油膜強(qiáng)度的大小要達(dá)到條件，也要具有潤(rùn)滑的效果；具有氧化性，不能有太大的腐蝕性，材質(zhì)穩(wěn)定性要好，跟涂料、跟密封的材料之間都要良好的相適應(yīng)性；當(dāng)然還要有一定程度的消泡能力。
液壓介質(zhì)的選擇與確定，除了選用那些專用液壓油之外，其它的都是先看介質(zhì)的品種類型?？唇橘|(zhì)有沒(méi)有具體抗燃性的條件要求，如果有的話就會(huì)在礦油形式液壓油或抗燃形式液壓液之間來(lái)選擇。再者，就是看液壓泵適合什么樣粘度的液壓油。最后，還要看整體的條件因素還有什么，比如環(huán)境溫度的高低、工作壓力的大小、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的速度等等問(wèn)題。如果是60℃以下工作的，載荷較小的時(shí)候，就可以選用機(jī)械油；如果是60℃以上工作的，就可以在汽輪的機(jī)油或普通的液壓油中去選擇。假如啟動(dòng)的時(shí)候，溫度是特別低的，一般會(huì)選用低凝固形式的液壓油，主要數(shù)據(jù)如下表3.1。
由上述介紹分析，再加上液壓機(jī)有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象，此次設(shè)計(jì)的單柱式液壓機(jī)，據(jù)參考文獻(xiàn)【9】選N32型號(hào)的普通液壓油，這種油讓液壓機(jī)工作起來(lái)更安全平穩(wěn)。
表3.1 普通液壓油質(zhì)量指標(biāo)
抗磨液壓油型號(hào)
N32號(hào)
N46號(hào)
N68號(hào)
N80號(hào)
N100號(hào)
N150號(hào)
N46K號(hào)
代號(hào)的原牌號(hào)
YB-N320
YB-N4630
YB-N6840
YB-N8050
YB-N10060
YB-N15080
YB-N46K30Y
運(yùn)動(dòng)的粘度
/mm2·s-1
40℃
28.8～35.2
41.4～50.6
61.2～74.8
—
90～110
135～165
41.4～50.6
50℃
17～23
27～33
37～43
47～53
57～63
77～83
27～33
粘度的指數(shù)≥
閃點(diǎn)(開(kāi)口)/℃≥
凝點(diǎn)/℃≤
抗氧化的安定性(酸值達(dá)2mgKOH/g)/h≥
防銹性(蒸餾水法)
腐蝕(T3銅片，100℃，3h)
90
170
-25
1000
通過(guò)
合格
90
170
-25
1000
通過(guò)
合格
90
170
-25
1000
通過(guò)
合格
90
170
-15
1000
無(wú)銹
合格
90
170
-25
1000
無(wú)銹
合格
90
170
-25
1000
無(wú)銹
合格
90
170
-25
1000
通過(guò)
合格
抗乳化的程度(54℃)/min≤
報(bào)告
報(bào)告
報(bào)告
60
60
60
60
抗泡沫性(93℃)/mL≤
起泡
50
50
50
50
50
50
50
抗泡沫性(93℃)/mL≤
消泡
0
0
0
0
0
0
0
抗磨性能/N
(葉片泵試驗(yàn)100h)/mg≤
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
100
1000
250
應(yīng)用范圍
溫度是-10～+40℃范圍的高壓系統(tǒng)，可用到工作壓力超過(guò)21MPa，
在礦山開(kāi)采、冶金冶煉、油田開(kāi)采、港口裝備里面用到
注：1)尾注號(hào)有K，意思是鍍銀的部件，抗腐蝕的能力強(qiáng)。
2)YB-N46K俗稱是30號(hào)抗銀液壓油。
3.2.2擬定液壓系統(tǒng)圖
此次設(shè)計(jì)的單柱式液壓機(jī)，一直在做工進(jìn)→快退→停止的循環(huán)動(dòng)作。一般用來(lái)沖剪、彎曲、折邊、壓裝、壓塊、成型等，是完成這些加工動(dòng)作的。液壓系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)作如表3.2。
表3.2單柱式液壓機(jī)液壓系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)
動(dòng)作
電信號(hào)
電磁換向閥2
滑塊
工進(jìn)
1YA通電
左位
快退
2YA通電
右位
3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算
3.3.1選定系統(tǒng)工作壓力
通常設(shè)備種類和載荷的大小決定了壓力的選擇，同時(shí)壓力的選擇還要考慮經(jīng)濟(jì)裝配等問(wèn)題。對(duì)固定尺寸的大小不限制時(shí)，那么壓力就可以選擇低一點(diǎn)的。行走的重載機(jī)器的壓力可以選擇一些高壓的。這次的單柱式液壓機(jī)，它的公稱力大小是25KN，是一種小型的液壓機(jī)，那么它的載荷大多數(shù)都不是太高，查參考資料【4】表37.5.3可以知道，系統(tǒng)的工作壓力大小暫時(shí)定成4MPa。
3.3.2液壓缸主要參數(shù)的確定
系統(tǒng)最大工作壓力是P1=8Mpa>7Mpa 查參考文獻(xiàn)【5】表5-2取d=0.7D
取液壓缸ηm=0.9則此時(shí)活塞所受推力：
F=250.9=27778N
A1=FP1 (3-1)
A1=277784×106
=69.45cm2
D=(4A1)π (3-2)
=9.38cm
那么可以得到:d=0.7D=6.07cm
查資料，查表可以知道，把直徑的數(shù)值進(jìn)行圓整，靠著標(biāo)準(zhǔn)數(shù)來(lái)取D=100mm d=70mm
那么缸里的兩個(gè)腔，實(shí)際上有效用的面積大小是：
A1=πD24=78.5cm2
A2=π(D2-d2)4=40.04cm2
3.3.3液壓缸強(qiáng)度檢驗(yàn)與校核
在液壓系統(tǒng)中，液壓缸筒壁的厚度δ、活塞桿直徑大小d、缸蓋的地方固定住螺栓的直徑大小都一定要從整個(gè)液壓系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)與校核，來(lái)檢驗(yàn)它們的強(qiáng)度是否過(guò)關(guān)。
液壓缸的材料選用45#鋼，無(wú)縫鋼管來(lái)制造
活塞桿的材料也選用45#鋼
(1)校核筒壁厚的強(qiáng)度大小
查資料【6】,液壓缸的外徑大小是121mm，可以知道缸的壁厚大小是δ=10.5mm
Dδ<10就是厚壁的大小
通過(guò)壁筒來(lái)算：
δ≥D2(δ+0.4Pyδ-1.3Py-1) (3-3)
其中： D——表示缸筒的內(nèi)徑；
Py——表示缸筒試驗(yàn)壓力；
當(dāng)缸額定壓力Pn≤16Mpa時(shí)，Py=1.5Pn；
σ——是缸筒材料的許用應(yīng)力， σ=σbn，
σb——為材料抗拉強(qiáng)度，
n為安全系數(shù)，大多取n=5。
那么:Py=1.5×4=6Mpa；σ=σbn (3-4)
其中：σb=600Nmm2，n=5，可以代進(jìn)去，得到：
σ=σbn=600×1065=120×106Nm2
δ=D2σ+0.4Pyσ-1.3Py-1=2.22mm
∴δ=10.5mm>δ
求出最后的得數(shù)，缸體的壁厚是滿足強(qiáng)度的條件的。
(2)求出活塞桿的直徑并進(jìn)行校驗(yàn)
活塞桿的直徑大小d要滿足
d≥4Fπσ (3-5)
其中：F——是活塞桿上的作用力，
σ——是活塞桿材料的許用應(yīng)力，σ=σb1.4
那么求出：
4Fπσ=4×27778×1.43.14×600×106=9.1mm
Ψ1Ψ2
那么:Fk=ψ2π2EJl2 (3-8)
如果活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比大小是:lrk>Ψ1Ψ2，并且:Ψ1Ψ2=20~120，
那么:Fk=fA1+αΨ2(l2rk)2 (3-9)
其中：l——為安裝長(zhǎng)度，其值與安裝方式有關(guān)，
rk——為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，rk=JA
ψ1——為柔性系數(shù)，查表3.4；
Ψ2——為由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，查表3.3；
E——為活塞桿材料的彈性模量，如果用鋼，就取E=2.06×1011NM2；
J——為活塞桿橫截面慣性矩；
A——為活塞桿橫截面積；
f——為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， α為系數(shù)，查表3.3。
表3.3液壓缸的不同支承方式、末端的系數(shù) Ψ2 大小取值
支承的方法
支承的說(shuō)明
末端的系數(shù)大小Ψ2
一頭自由一頭固定住
14
兩頭都要鉸接
1
一頭鉸接一頭固定住
2
兩頭都是固定
4
表3.4 f、α、ψ1的大小取值
材料
f×108NM2
α
ψ1
鑄鐵
5.6
80
鍛鐵
2.5
110
軟鋼
3.4
90
硬鋼
4.9
85
按照這次的設(shè)計(jì)條件：
Ψ1=90 ψ2=14
f=3.4×105NM2 α=12500
rk=JA=πd464πd24=d2161=d4=17.5 (3-10)
因?yàn)槭?l>125mm，取:l=175mm ， lrk=10<Ψ1Ψ2=90?12=45
那么把已知的數(shù)代進(jìn)去Fk=fA1+αΨ2(lrk)2
Fk=4.97×106
Fknk=4.97×1064=1.243×106
Fw=Pmax?A1 (3-11)
其中，F(xiàn)W——是活塞所受最大推力；
Pmax——為系統(tǒng)最大壓力為8Mpa；
A1——為液壓缸無(wú)活塞桿腔的截面積，
A1=78.5cm2
那么：Fw=8×106×7.85×10-3=6.28×104N
這時(shí)：Fw
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