1854_100噸砂輪液壓機(jī)電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),_100,砂輪,液壓,機(jī)電,電機(jī),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 單位代碼 0 2 學(xué) 號 080105014 分 類 號 TH6 密 級 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)100 噸砂輪液壓機(jī)電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 侯 志 勇指 導(dǎo) 教 師 李 長 詩2012 年 4 月 30 日 黃河科技學(xué)院本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書工 學(xué)院 機(jī)械 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè) 08 級機(jī)電一 班學(xué) 號 080105014 學(xué)生 侯志勇 指 導(dǎo) 教 師 李 長 詩 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目100 噸砂輪液壓機(jī)電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)） 、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計(jì)技術(shù)要求、注意事項(xiàng)等） （紙張不夠可加頁）一、主要研究內(nèi)容液壓機(jī)的工作原理及其發(fā)展趨勢；四柱式液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)；液壓缸的機(jī)構(gòu)及其材料選擇；液壓系統(tǒng)的技術(shù)及功能要求；機(jī)械設(shè)計(jì)的基本步驟及畫圖紙；標(biāo)準(zhǔn)件的選擇二、設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù)1.查閱文獻(xiàn)資料 12 種以上，外文資料不少于兩種。寫出 3000 字以上文獻(xiàn)綜述，單獨(dú)裝訂成冊。2.翻譯外文科技資料，不少于 3000 漢字，單獨(dú)裝訂成冊。3.完成開題報告，填寫開題報告表。4.繪制液壓原理圖、液壓站等圖，折合零號圖紙兩張以上。6.編寫摘要，英中文完全對照，中文不少于 300 字。7.編寫設(shè)計(jì)說明書，不少于 8000 字符。三、時間安排1---3 周 完成文獻(xiàn)綜述、開題報告及英文資料翻譯等。4---9 周 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算，用 AutoCAD 等軟件繪制系統(tǒng)原理圖、液壓站裝配圖等。10--11 周 編寫設(shè)計(jì)說明書，進(jìn)一步修改完善畢業(yè)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備并完成畢業(yè)答辯稿。12 周 畢業(yè)答辯。畢業(yè)設(shè)計(jì)時間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日計(jì) 劃 答 辯 時 間： 2012 年 05 月 19 日專業(yè)（教研室）審批意見：審批人簽名：日 期： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 頁100 噸砂輪液壓機(jī)電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，也是理想的成型工藝設(shè)備，特別是當(dāng)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有對壓力、行程、速度單獨(dú)調(diào)整功能后，不僅能實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜工件以及不對稱工件的加工，而且，廢品率非常低，與機(jī)械加工系統(tǒng)相比，有極大的優(yōu)越性。近年來，隨著微電子技術(shù)、液壓技術(shù)等的發(fā)展，液壓機(jī)有了更進(jìn)一步的發(fā)展，其高技術(shù)含量增多，眾多機(jī)型已采用 CNC 或 PC 機(jī)來控制，提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。四柱液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。液壓機(jī)主機(jī)部分包括液壓缸、橫梁、立柱及充液裝置等。動力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動機(jī)、壓力閥、方向閥等組成。液壓機(jī)采用 PLC 控制系統(tǒng)，通過泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動作的循環(huán)。該系列液壓機(jī)具有獨(dú)立的動力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，并采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)手動和自動兩種操作方式。該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡單。在本設(shè)計(jì)中，通過查閱大量文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)了液壓缸的尺寸，擬訂了液壓原理圖。按壓力和流量的大小選擇了液壓泵，電動機(jī)，控制閥，過濾器等液壓元件和輔助元件。關(guān)鍵詞：液壓機(jī)，主機(jī)，控制機(jī)，液壓系統(tǒng) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 I 頁100tons of grinding wheel hydraulic mechanical and electrical hydraulic control system designAuthor:HouZhiYongTutor :LiChangShiAbstractHydraulic press is one of the most widely used device in the production of molding，it is the ideal molding process equipment, especially when the hydraulic system to achieve with the right pressure, stroke and speed adjustment alone, not only to achieve the complex and asymmetric parts of the work piece processing, and that the rejection rate is very low, it has great advantages compared to machining systems. In recent years, with the development of microelectronic technology and hydraulic technology, hydraulic press had a further development, increased its high-tech, many models have been control by the CNC or PC, which improved processing quality and productivity.The four pillars of hydraulic press mainframe and control system composed of two. Hydraulic press the mainframe includes hydraulic cylinder, beams, pillar and filling liquid equipment, etc. The motor by oil tank, high-pressure pump, the control system, motor, pressure valves, direction valve etc. Hydraulic machine adopts PLC control system, through the pump and oil cylinder and all kinds of hydraulic valves to realize the transfer of energy, regulation and conveying, finish all kinds of craft operating cycle. The series hydraulic machine independent of the dynamic mechanism and the electrical system, and centralized control buttons used, achieve both manual and automatic two kinds of operating mode. 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 II 頁The hydraulic press compact structure, action quick, reliable, and speed, little energy consumption, and low noise, pressure and travel can be within a prescribed scope to arbitrarily regulate, and operate simple. In this design, by consulting a large number of literature, the design of hydraulic cylinder size, and formulate the hydraulic principle diagram. According to the size of the pressure and flow choose hydraulic pump and motor, control valves, filter and hydraulic components and auxiliary components.Keywords: Hydraulic press, host, control machine, hydraulic system 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁目 錄1 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 設(shè)計(jì) ...............................................11.1 自動補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì) ............................................11.2 釋壓回路設(shè)計(jì)： ....................................................21.3 液壓缸工作循環(huán) ....................................................22 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 ...............................................42.1 確定液壓缸主要參數(shù)： ..............................................42.2 液壓元件的選擇 ....................................................62.2.1 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(jī)功率 .................................62.2.2 閥類元件及輔助元件的選擇 .....................................72.2.3 管道尺寸的確定 ...............................................92.2.4 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 ..............................................122.2.5 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 ..............................................132.2.6 液壓沖擊驗(yàn)算 ................................................143 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................153.1 液壓缸主要尺寸的確定 .............................................154 液壓集成油路的設(shè)計(jì) ....................................................164.1 液壓集成回路設(shè)計(jì) .................................................165 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................185.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式 .................................................185.2 液壓泵的安裝方式 .................................................185.3 液壓油箱的設(shè)計(jì) ...................................................185.3.1 液壓油箱有效容積的確定 ......................................19 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 IV 頁5.3.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì) ......................................195.3.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................205.4 液壓站的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................226 液壓機(jī)的減 振措施 ......................................................256.1 突然失載時常用的減振措施主要有以下兩種： .........................256.2 回程時的減振措施 .................................................256.3 產(chǎn)生液壓沖擊時的減振措施 .........................................25結(jié) 論 ....................................................................26致 謝 ....................................................................27參 考 文 獻(xiàn) ..............................................................28 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 0 頁1 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)1.1 自動補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計(jì)考慮到設(shè)計(jì)要求，保壓時間要達(dá)到 5s，壓力穩(wěn)定性好。若采用液壓單向閥回路保壓時間長，壓力穩(wěn)定性高，設(shè)計(jì)中利用換向閥中位機(jī)能保壓，設(shè)計(jì)了自動補(bǔ)油回路，且保壓時間由電氣元件時間繼電器控制，在 0-20min 內(nèi)可調(diào)整。此回路完全適合于保壓性能較高的高壓系統(tǒng)，如液壓機(jī)等。自動補(bǔ)油的保壓回路系統(tǒng)圖的工作原理：按下起動按紐，電磁鐵 1YA 通電，換向閥 6 接入回路時，液壓缸上腔成為壓力腔，在壓力到達(dá)預(yù)定上限值時壓力繼電器 11 發(fā)出信號，使換向閥切換成中位；這時液壓泵卸荷，液壓缸由換向閥 M 型中位機(jī)能保壓。當(dāng)液壓缸上腔壓力下降到預(yù)定下限值時，壓力繼電器又發(fā)出信號，使換向閥右位接人回路，這時液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油，使其壓力回升?；爻虝r電磁閥 2YA 通電，換向閥左位接人回路，活塞快速向上退回。圖 1 液壓系統(tǒng)原理圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁1.2 釋壓回路設(shè)計(jì)：釋壓回路的功用在于使高壓大容量液壓缸中儲存的能量緩緩的釋放，以免它突然釋放時產(chǎn)生很大的液壓沖擊。一般液壓缸直徑大于 25mm、壓力高于 7Mpa 時，其油腔在排油前就先須釋壓。根據(jù)設(shè)計(jì)很實(shí)際的生產(chǎn)需要，選擇用節(jié)流閥的釋壓回路。其工作原理：按下起動按鈕，換向閥 6 的右位接通，液壓泵輸出的油經(jīng)過換向閥 6 的右位流到液壓缸的上腔。同時液壓油的壓力影響壓力繼電器。當(dāng)壓力達(dá)到一定壓力時，壓力繼電器發(fā)出信號，使換向閥 6 回到中位，電磁換向閥 10 接通。液壓缸上腔的高壓油在換向閥 6 處于中位（液壓泵卸荷）時通過節(jié)流閥 9、換向閥 10 回到油箱，釋壓快慢由節(jié)流閥調(diào)節(jié)。當(dāng)此腔壓力降至壓力繼電器的調(diào)定壓力時，換向閥 6 切換至左位，液控單向閥 14 打開，使液壓缸上腔的油通過該閥排到液壓缸頂部的副油箱 13 中去。使用這種釋壓回路無法在釋壓前保壓，釋壓前有保壓要求時的換向閥也可用 M 型，并且配有其它的元件。機(jī)器在工作的時候，如果出現(xiàn)機(jī)器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時候，輸出的壓力油隨著工作的時間而增大，而無法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個直動式溢流閥 3，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時，溢流閥打開，液壓油流回油箱。起到保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時也可以增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使零件的加工精度增高。1.3 液壓缸工作循環(huán) （1）快速下行。按下起動按鈕，電磁鐵 1YA 通電，這時的油路為：液壓缸上腔的供油的油路變量泵 1—換向閥 6 右位—節(jié)流閥 8—壓力繼電器 11—液壓缸 15 液壓缸下腔的回油路液壓缸下腔 15—液控單向閥 7—換向閥 6 右位—電磁閥 5—背壓閥 4—油箱油路分析：變量泵 1 的液壓油經(jīng)過換向閥 6 的右位，液壓油分兩條油路：一條油路通過夜控單向閥 7 流經(jīng)繼電器 11，另一條路直接流向液壓缸的上腔和壓力表。使液壓缸的上腔加壓。液壓缸 15 下腔通過液控單向閥 7 經(jīng)過換向閥 6 的右位流經(jīng)背壓閥，再流到油箱。因?yàn)檫@是背壓閥產(chǎn)生的背壓使接副油箱旁邊的液控單向閥 14 打開，使副 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁油箱 13 的液壓油經(jīng)過副油箱旁邊的液控單向閥 14 給液壓缸 15 上腔補(bǔ)油。使液壓缸快速下行，另外背壓閥接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運(yùn)動平穩(wěn)性。（2） 保壓時的油路情況：油路分析：當(dāng)上腔快速下降到一定的時候，壓力繼電器 11 發(fā)出信號，使換向閥 6的電磁鐵 1YA 斷電，換向閥回到中位，利用變量泵的柱塞孔從吸油狀態(tài)過渡到排油狀態(tài)，其容積的變化是由大變小，而在由增大到縮小的變化過程中，必有容積變化率為零的一瞬間，這就是柱塞孔運(yùn)動到自身的中心線與死點(diǎn)所在的面重合的這一瞬間，這時柱塞孔的進(jìn)出油口在配油盤上所在的位置，稱為死點(diǎn)位置。柱塞在這個位置時，既不吸油，也不排油，而是由吸轉(zhuǎn)為排的過渡狀態(tài)。液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵 1 在中位時，直接通過背壓閥直接回到油箱。（3） 回程時的油路情況：液壓缸下腔的供油的油路：變量泵 1——換向閥 6 左位——液控單向閥 7——液壓油箱 15 的下腔液壓缸上腔的回油油路：液壓腔的上腔——液控單向閥 14——副油箱 13液壓腔的上腔—節(jié)流閥 8——換向閥 6 左位——電磁閥 5——背壓閥 4——油箱油路分析： 當(dāng)保壓到一定時候，壓力繼電器發(fā)出信號，使換向閥 6 的電磁鐵 2YA通電，換向閥接到左位，變量泵 1 的液壓油通過換向閥旁邊的液控單向閥流到液壓缸的下腔，而同時液壓缸上腔的液壓油通過節(jié)流閥 9（電磁鐵 6YA 接通） ，上腔油通過換向閥 10 接到油箱，實(shí)現(xiàn)釋壓，另外一部分油通過主油路的節(jié)流閥流到換向閥 6，再通過電磁閥 5，背壓閥 4 流回油箱。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁2 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型2.1 確定液壓缸主要參數(shù)：按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為 25Mpa,根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸。快進(jìn)時采用差動連接，并通過充液補(bǔ)油法來實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無桿腔工作面積 應(yīng)為有桿腔工作面積 的 6 倍，即活塞桿直徑 與缸筒直徑A1 A2 d滿足 的關(guān)系。D65d?快進(jìn)時，液壓缸回油路上必須具有背壓 ,防止上壓板由于自重而自動下滑，根P2據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊》表 2-2 中，可取 =1Mpa，快進(jìn)時，液壓缸是做差動連接，但由于油管中有壓降 存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計(jì)時可取p?,快退時，回油腔是有背壓的，這時 亦按 2Mpa 來估算。1pMPa?? 2p計(jì)算液壓缸的面積可根據(jù)下列圖形來計(jì)算 1122()6mAFAPP???—— 液壓缸工作腔的壓力 Pa—— 液壓缸回油腔的壓力 Pa 2 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁故： m2041.69.06258136P1cmFA1 ?????????????????????237.A14D???m164.0.65d?當(dāng)按 GB2348-80 將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時得： ，28D?m20d?由此求得液壓缸面積的實(shí)際有效面積為：m20615.428DA1??????m2035.4..d2 ???液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算① 工作快速空程時所需流量 ??cvV1AQ-液壓缸的容積效率，取?cv96.0??minL3841.51???② 工作缸壓制時所需流量??inL218.910396.5.0Q2??? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁③ 工作缸回程時所需流量??minL59.7310396.52.0Q3???2.2 液壓元件的選擇2.2.1 確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機(jī)功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為 （含回油路上的壓力損失aMP25 aMP1折算到進(jìn)油腔） ，則液壓泵的最高工作壓力為 265P1p????上述計(jì)算所得的 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的P動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的 80%左右因此選泵的額定壓力 應(yīng)滿足：PnMa25.318.026.Ppn??液壓泵的最大流量應(yīng)為： max()pLqK??式中 液壓泵的最大流量pq?同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進(jìn)行工max()?作，尚須加溢流閥的最小溢流量 。2~3inL-系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ，現(xiàn)取 。KL.1K?1.KL?????min49832597qaxqp ??????1．選擇液壓泵的規(guī)格由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)） ， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：1） 工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（ ） ，20~4510Pa?最高可以達(dá)到 。501Pa?2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變增大。3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價格昂貴。根據(jù)以上算得的 和 在查閱相關(guān)手冊 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先 P20-195 得：現(xiàn)pqP選用 63WCY14-1B，排量 63ml/r，額定壓力 31.5Mpa，額定轉(zhuǎn)速 1500r/min，驅(qū)動功率59.2KN，容積效率 ，重量 71kg，容積效率達(dá) 92%，額定流量 =86.94L/min。92%? pq2．與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時液壓泵的供油壓力值為 26Mpa，流量為已選定泵的流量值。 液壓泵的總效率。柱塞泵為p??，取0.8~.585.0p?則驅(qū)動電機(jī)功率為：KW54.28.013qPN??選擇電動機(jī) Y100L2-4 型，其額定功率為 3KW，轉(zhuǎn)速為 1430r/min。液壓泵的最大實(shí)際流量為：minL149.83in46.8392.06143VQ????所以滿足使用要求。2.2.2 閥類元件及輔助元件的選擇1.對液壓閥的基本要求： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁(1). 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動小。油液流過時壓力損失小。(2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。2.根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件及輔助元件型號和規(guī)格。主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 序號 元件名稱估計(jì)通過流量()minL型號 規(guī)格1 斜盤式柱塞泵156.8 63WCY14－1B 32Mpa，驅(qū)動功率59.2KN2 WU 網(wǎng)式濾油器160 XU-B32X100 40 通徑，壓力損失0.01MPa?3 直動式溢流閥120 DBT1/315G24 10 通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4 背壓閥 80 YF3-10B 10 通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5二位二通電磁換向閥閥8022EF3-E10B6三位四通電磁換向閥閥10034DO-B10H-T10 通徑，壓力31.5MPa液控單向 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁7 閥 80 YAF3-E610B 32 通徑，32MPa8 節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10 通徑，16MPa9節(jié)流閥 80 QFF3-E10B 10 通徑，16MPa10二位二通電磁換向閥閥3022EF3B-E10B6 通徑，壓力 20 MPa11壓力繼電器DP1-63B8 通徑，10.5-35 MPa12壓力表開關(guān)KEL8－30E 32Mpa，6 測點(diǎn)13 油箱14液控單向閥YAF3-E610B 32 通徑，32MPa15上液壓缸2.2.3 管道尺寸的確定油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價格低(6.3)PMa?廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來實(shí)現(xiàn)彎曲。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。1. 管接頭的選用：管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)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、工藝性好等各種條件。管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M） 。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 形圈進(jìn)行端面密封，有時也采用紫銅墊圈。液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等） ，管系的設(shè)計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。國外對管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種用特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時消除——即把管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來迅速套裝在管端上，便可使它在常溫下得到牢固、緊密的結(jié)合。這種“熱縮”式的連接已經(jīng)在航空和其它一些加工行業(yè)中得到了應(yīng)用，它能保證在 40~55Mpa 的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁選擇卡套式管接頭。要求采用冷拔無縫鋼管。2.管道內(nèi)徑計(jì)算：（1）mvQ4d??式中 Q——通過管道內(nèi)的流量 3sv——管內(nèi)允許流速 ，見表：s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 0.5-1.5液壓系統(tǒng)壓油管道 3-6，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道 1.5-2.6(1).液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取 v=4m/s4Qdmv??1.041.360289v4d????根據(jù)《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》表 3-29 查得：取 d=15mm,鋼管的外徑 D=22mm; 管接頭聯(lián)接螺紋 M22×2。(2).液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取 v=2m/s 4Qdmv?? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 28m14.360597mvQ4d????根據(jù)《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》表 3-29 查得：取 d=32mm,鋼管的外徑 D=42mm; 管接頭聯(lián)接螺紋 M42×2。3.管道壁厚 的計(jì)算?2[]pdm???式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d——管道內(nèi)徑 m——管道材料的許用應(yīng)力 Pa， = /n[]?[]?b——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pabn——安全系數(shù)，對鋼管來說， 時，取 n=8； 時，7pMPa?17.5pMPa?取 n=6； 時，取 n=4。17.5pMPa?根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：我們選鋼管的材料為 45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度 =600MPa; b?60Pa[]15M4??(1). 液壓泵壓油管道的壁厚6331.25012.[]pdmmPa??????(2). 液壓泵回油管道的壁厚6331.25012.6[]pdMa?????所以所選管道適用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁2.2.4 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為 15mm,32mm。但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失無法驗(yàn)算。2.2.5 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時間最長，且發(fā)熱量最大。為了簡化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。當(dāng) V=5mm/s 時，即 v=300mm/min min105.8342.0314.vD2q ??????即 minL5.18?此時泵的效率為 0.9，泵的出口壓力為 26MP，則有KW4.985.0612P??輸 入 9.41036-Fv??輸 出此時的功率損失為： 5.-.P???輸 出輸 入假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 。??C.cm2KW1023??油箱的散熱面積 A 為08.965.V065. ???系統(tǒng)的溫升為C7.24108.9234KAPt ????? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁根據(jù)《液壓傳動設(shè)計(jì)指南》的：郵箱中溫度一般推薦 30-50 ，最高不應(yīng)該超C?過 65 ，最低不應(yīng)該超過 15C?C?所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。2.2.6 液壓沖擊驗(yàn)算液壓沖擊又稱水擊或者油擊，常引起系統(tǒng)振動和噪聲，過大的沖擊壓力與管道內(nèi)原壓力疊加可能破壞元件和管道。對此，可以考慮采取相關(guān)緩沖措施（如采用帶緩沖裝置的執(zhí)行器、設(shè)置減速回路、設(shè)置蓄能器或者消聲器等） 。由于影響液壓沖擊的因素很多，很難用準(zhǔn)確的方法計(jì)算，故一般是用估算或者通過實(shí)驗(yàn)確定的。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時，一般可以采用措施而不做計(jì)算。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁3 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 液壓缸主要尺寸的確定液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑 D 與其壁厚 的比值 的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液?10/??D壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁????2Dpy?設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過 程式中 ——液壓缸壁厚(m)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍 ；yp ??aMP——缸筒材料的許用應(yīng)力。無縫鋼管： 。?????10~??MPa5.32.16??則： ??mDpy041.82??在中低液壓系統(tǒng)中，按照上式計(jì)算所得液壓缸壁厚 m60??在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時按上式進(jìn)行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng) 為1Dm406280D1??????4 液壓集成油路的設(shè)計(jì)通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過油管來實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡單的系統(tǒng)。板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差， 互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。使用近年來在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。本次設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)由集成塊組成，由于本液壓系統(tǒng)的壓力比較大，所以調(diào)壓閥選擇 DB/DBW 型直動溢流閥，而換向閥等以及其他的閥采用廣州機(jī)床研究所的 GE 系列閥。液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4.1 液壓集成回路設(shè)計(jì)1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個單元回路一般由三個液壓元件組成，采用通用的壓力油路 P 和回油路 T，這樣的單元回路稱液壓單元集成回路。設(shè)計(jì)液壓單元集成回路時，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。2）把各個液壓單元集成回路連接起來，組成液壓集成回路，一個完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測壓回路等單 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計(jì)完成后，要和液壓回路進(jìn)行比較，分析工作原理是否相同，否則說明液壓集成回路出了差錯。底板及供油塊設(shè)計(jì)上圖為底板塊及供油塊，其作用是連接集成塊組。液壓泵供應(yīng)的壓力油 P 由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路 T 及泄漏油路 L 經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。5 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。5.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。（1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。（2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同時供油裝置的振動、液壓油的發(fā)熱都將對機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計(jì)采用集中式。5.2 液壓泵的安裝方式液壓站裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式和臥式兩種。1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。2. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時電動機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證?？紤]到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計(jì)中采用臥式聯(lián)接。5.3 液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并對回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。5.3.1 液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量 可概略地確定為：VvVQ??3m系統(tǒng)類型低壓系統(tǒng)（）2.5pMPa?中壓系統(tǒng)（）6.3pMPa?中高壓或大功率系統(tǒng)（）6.3pMPa??2~4 5~7 6~12根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的 ，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)26pMPa?，所以?。? (6.3)pMPa? (6~12)vVQ? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁式中 －液壓油箱有效容量；V－液壓泵額定流量。vQ即： minL28.1043inL6.5294.81.6V?????取 minL1320V?應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的 80%。所以，實(shí)際油箱的體積為：5.3.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)液壓油箱的有效面積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般設(shè)計(jì)尺寸比（長：寬：高）為 1：1：1~1：2：3。但有時為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大，本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動機(jī)的聯(lián)接方式的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長為 1.5m,寬為 1.1m，高為 1.0m。5.3.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般的開式油箱是用鋼板焊接而成的，大型的油箱則是用型鋼作為骨架的，再在外表焊接鋼板。油箱的形狀一般是正方形或長方形，為了便于清洗油箱內(nèi)壁及箱內(nèi)濾油器，油箱蓋板一般都是可拆裝的。設(shè)計(jì)油箱時應(yīng)考慮的幾點(diǎn)要求：1. 壁板：壁板厚度一般是 3~4mm；容量大的油箱一般取 4~6mm。本設(shè)計(jì)中取油箱的壁厚為 6mm。對于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開較大的窗口，并用側(cè)蓋板緊密封閉。2. 底板與底腳：底板應(yīng)比側(cè)板稍厚一些，底板應(yīng)有適當(dāng)傾斜以便排凈存油和清洗，液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。油箱的底部應(yīng)裝設(shè)底腳，1320165.8.minVL?? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁底腳高度一般為 150~200mm，以利于通風(fēng)散熱及排出箱內(nèi)油液。一般采用型鋼來加工底腳。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工的。液壓油底部的構(gòu)造的幾種情況這是一般液壓油箱底面的構(gòu)造的五種情況，我們根據(jù)具體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的需要來確定液壓油箱底面的構(gòu)造，根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，選了（c）型構(gòu)造。3. 頂板：頂板一般取得厚一些，為 6~10mm，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)把泵、閥和電動機(jī)安裝 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁在油箱頂部上時，頂板厚度選最大值 10mm。頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)該經(jīng)過機(jī)械加工，以保證安裝精度，同時為了減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用形狀和尺寸適當(dāng)?shù)暮皲摪搴附印?. 隔板：油箱內(nèi)一般設(shè)有隔板，隔板的作用是使回油區(qū)與泵的吸油區(qū)隔開，增大油液循環(huán)的路徑，降低油液的循環(huán)速度，有利于降溫散熱、氣泡析出和雜質(zhì)沉淀。隔板的安裝型式有多種，隔板一般沿油箱的縱向布置，其高度一般為最低液面高度的2/3~3/4。有時隔板可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過；在中部開有較大的窗口并配上適當(dāng)面積的濾網(wǎng)，對油液進(jìn)行粗濾。5. 側(cè)板：側(cè)板厚度一般為 3-4mm，側(cè)板四周頂部應(yīng)該加工成高出油箱頂板3~4mm，為了使液壓元件的在工作等的情況下泄漏出來的油不至于灑落在地面上或操作者的身上，同時可以防止液壓油箱的頂板在潮濕的氣候中腐蝕?；赜凸芗拔凸転榱朔乐钩霈F(xiàn)吸空和回油沖擊油面形成泡沫，油泵的吸油管和回油管應(yīng)布置在油箱最低液面 50~100mm 以下，管口與箱底距離不應(yīng)小于 2 倍的管徑，防止吸入沉淀物。管口應(yīng)切成 ，切口面向箱壁，與箱壁之距離為 3 倍管徑。回油管的45?出口絕對不允許放在液面以上。本設(shè)計(jì)的管口與箱底的距離為 160mm，切口與箱壁的距離為 250mm。6. 回油集管的考慮：單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時則應(yīng)使用回油集管。對溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)回油集管，不要人為地施以背壓。7. 吸油管： 吸油管前一般應(yīng)該設(shè)置濾油器，其精度為 100~200 目的網(wǎng)式或線式隙式濾油器。濾油器要有足