壓力機(jī),壓力機(jī) 目錄 摘要 ……………………………………………………………………… 3 ABSTRACT ………………………………………………………………… 4 文獻(xiàn)綜述 ………………………………………………………………… 5 第1章 緒論 …………………………………………………………… 6 1.1 液壓技術(shù)與液壓機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)…………………………6 1.2 沖孔壓力機(jī)整體設(shè)計(jì)概述………………………………………7 1.3 本課題意義及其研究重點(diǎn)………………………………………8 第2章 本液壓機(jī)所需完成工序步驟分析………………………………9 第3章 機(jī)械、液壓（氣動(dòng)）與電氣控制間的相互制約與影響………11 3.1 相關(guān)內(nèi)容介紹……………………………………………………11 3.2 確定三部分相關(guān)內(nèi)容……………………………………………11 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………16 4.1 設(shè)計(jì)概述…………………………………………………………16 4.2 液壓系統(tǒng)各工作缸分析…………………………………………18 4.2.1 主工作缸……………………………………………………18 4.2.2 水平工作缸…………………………………………………21 4.2.3 工作臺(tái)鎖緊缸………………………………………………21 4.2.4 側(cè)沖油缸……………………………………………………21 4.3 主工作油缸的設(shè)計(jì)………………………………………………21 4.3.1 計(jì)算主工作油缸尺寸………………………………………21 4.3.2 繪制主工作缸工況圖………………………………………23 4.4 總的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………25 4.4.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟…………………………………………25 4.4.2 液壓系統(tǒng)原理圖……………………………………………31 第5章 氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………43 5.1 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟………………………………………………43 5.2 氣壓系統(tǒng)原理圖…………………………………………………46 第6章 歸納總結(jié)…………………………………………………………49 6.1 設(shè)計(jì)工作總結(jié)……………………………………………………49 6.2 認(rèn)識(shí)與展望………………………………………………………49 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………52 致謝…………………………………………………………………………53 附錄：1.英語(yǔ)文章及翻譯 2.設(shè)計(jì)圖紙 ▇摘要 本文進(jìn)行了沖孔壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)及PLC控制系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在液壓部分的設(shè)計(jì)，該內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)用于電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力加工，加工過(guò)程中除了模具安裝、工件裝卸之外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由PLC控制油缸工作自動(dòng)完成。通過(guò)以上環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，該內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)符合 要求，并且這些研究為以后再對(duì)該系統(tǒng)的改進(jìn)打下了一定的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞： 內(nèi)膽沖孔壓力機(jī) 液壓 氣壓 PLC ABSTRACT This article has carried on the hydraulic system and the PLC control and so on,especially on the hydraulic system.The design in gallbladder punch holes press mechanism.This in gallbladder punch holes press in the electric refrigerator the gallbladder punch holes shaping,in the processing process besides mold installment work piece loading and unloading,the entire punch holes processing process automatically completes by the PLC contron cylinder work. Though the above link design,this gallbladder punch holes press conforms to the requirement,and the research has built the certain founfation again for later to this system improvement. KEY WORDS: Gallbladder punch holes press mechanism Hydraulic pneumatic PLC ▇文獻(xiàn)綜述 人類社會(huì)日新月異的飛速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越高。在家用電器這一行，人們的需求也越來(lái)越多。家電外殼零件在制造過(guò)程重屬于低壓加工?？紤]到經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)程度及可靠性，液壓系統(tǒng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 特別是在一些發(fā)展中國(guó)家，由于液壓系統(tǒng)的成本較低尤其適合采用液壓機(jī)發(fā)展制造業(yè)。不僅適應(yīng)性高、價(jià)格低廉而且環(huán)保。以本課題為例，電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)，不僅適合電冰箱內(nèi)膽的加工，只需更換相應(yīng)的模具，同樣適合其他產(chǎn)品零部件的沖壓加工。不過(guò)必須考慮不同加工工作時(shí)的壓力機(jī)稱載問(wèn)題。 在科技發(fā)達(dá)的當(dāng)今時(shí)代，更加注重的是機(jī)械的自動(dòng)加工。采用液壓系統(tǒng)，可以方便的與微電子、計(jì)算機(jī)等進(jìn)行信號(hào)交換與傳輸，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的全自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的自動(dòng)加工。 然而，同時(shí)我們也要考慮到液壓系統(tǒng)本身的一些劣勢(shì)。液壓系統(tǒng)要求具有良好的工作環(huán)境，不僅要噪聲，泄露小，液壓元件中無(wú)機(jī)件變形，無(wú)間隙變化，無(wú)對(duì)偶摩擦發(fā)熱，無(wú)運(yùn)動(dòng)件是衡，無(wú)管口松動(dòng)等。否則，會(huì)導(dǎo)致磨損加劇、沖擊振蕩加大、正常郵路受阻。不僅浪費(fèi)能源，降低元件使用壽命，而且妨礙系統(tǒng)正常使用。這些都是液壓系統(tǒng)中有待解決的問(wèn)題。 除了研究如何解決液壓系統(tǒng)的基本缺陷外，如何利用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化加工也是目前研究的一個(gè)十分重要的方向。這是電液結(jié)合的必然結(jié)果。這種趨勢(shì)，促使液壓系統(tǒng)的研究成為幾門學(xué)科的交叉結(jié)合點(diǎn)。本設(shè)計(jì)加工過(guò)程除了模具安裝、工件卸載之外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由PLC控制油缸工作自動(dòng)完成。 本設(shè)計(jì)采用中高壓大流量恒功率式變量柱塞泵供油，此種類型的液壓泵精度高、密封性能好，工作壓力高，符合設(shè)計(jì)工藝要求。 液壓機(jī)是典型的以壓力控制為主的液壓系統(tǒng)。本機(jī)含有調(diào)速回路、卸荷回路、保壓回路等，可保證工作順利平穩(wěn)地進(jìn)行。 ▇第一章 緒論 1.1 液壓與氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷史、 現(xiàn)狀及趨勢(shì) 液壓與氣動(dòng)技術(shù)是一門有著悠久發(fā)展歷史的技術(shù)，從1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，到現(xiàn)在已有200多年的歷史。至上世紀(jì)50～70年代，隨著工藝水平的極大提高，液壓技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)和控制的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展速度僅次于電子技術(shù)。特別是近年來(lái)流體技術(shù)與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使液壓與氣動(dòng)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。據(jù)有關(guān)資料記載，國(guó)外生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%的自動(dòng)生產(chǎn)線，均采用了液壓與氣動(dòng)技術(shù)。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)很多領(lǐng)域均需應(yīng)用液壓與氣動(dòng)技術(shù)，其水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 液壓與氣動(dòng)技術(shù)是利用有壓流體（壓力油或壓縮空氣）為介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和各種機(jī)械的傳動(dòng)，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，在機(jī)械類及近機(jī)類高等教育的課程中，已成為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，而且也是一門能直接用于工程實(shí)際技術(shù)的學(xué)科。 液壓技術(shù)之發(fā)展如此迅速，是因?yàn)榕c其他傳動(dòng)技術(shù)相比有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)： （1） 重量功率比小，已達(dá)到0.5kg/kw. （2） 液壓元件的體積小。 （3） 液壓系統(tǒng)具有良好的壓力、流量控制品質(zhì)。 （4） 液壓系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。 （5） 可以通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)程功率傳輸。 （6） 液壓能可簡(jiǎn)便的轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。 （7） 液壓介質(zhì)帶走元件產(chǎn)生的熱能，介質(zhì)冷卻較方便。 液壓技術(shù)的形成和發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)化、智能化三個(gè)階段。力圖提高工作機(jī)械的效率、減小體積和重量、加大輸出功率。智能化的實(shí)現(xiàn)是與微處理器等現(xiàn)代電子器件相結(jié)合的。液壓機(jī)同所有的液壓系統(tǒng)一樣是根據(jù)帕斯卡原理制造的，是一種利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)能量傳動(dòng)的機(jī)械裝置。由于液壓機(jī)在實(shí)際工作中的廣泛應(yīng)用性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。如粉末冶金、塑料及橡膠制品成型、型材擠壓、較直等。八十年代以來(lái)，隨著微電子技術(shù)、液壓技術(shù)等相關(guān)技術(shù)發(fā)展，液壓機(jī)有了更進(jìn)一步的發(fā)展。目前，液壓機(jī)的最大標(biāo)稱壓力已達(dá)750MP（用于金屬模鍛成型加工）眾多機(jī)型采用CNC或工業(yè)PC來(lái)進(jìn)行控制，使產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有了極大的提高。 1.2 沖孔壓力機(jī)整體設(shè)計(jì)概述 為了滿足電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力加工的要求，考慮設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓機(jī)。加工工程除木模具安裝、工件裝卸外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由PLC控制液壓缸工作自動(dòng)完成。本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了沖孔壓力機(jī)的液壓、氣壓系統(tǒng)部分。主要包括： 1. 液壓部分：制定系統(tǒng)工藝、詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)、分析系統(tǒng)工作原理、設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路、挑選系統(tǒng)元件、驗(yàn)算系統(tǒng)性能等。 2. 氣壓部分：承載不大，故只設(shè)計(jì)可相應(yīng)簡(jiǎn)單的執(zhí)行、控制系統(tǒng)。 1.3壓力機(jī)液壓系統(tǒng)介紹 1.基本要求 為了完成一般的壓制工藝，要求主液壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)帶動(dòng)上模具實(shí)現(xiàn)“快速下行——慢行下行（接近工件）——沖孔加工（延時(shí)保壓）——快速返回”的工作循環(huán)。要求水平工作液壓缸驅(qū)動(dòng)水平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“快速移出——裝膽——快速移進(jìn)——慢速回位”的工作循環(huán)。 該液壓系統(tǒng)中的壓力要求經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，為了產(chǎn)生較大的壓力以滿足工作要求，系統(tǒng)的壓力較大，為中高壓系統(tǒng)。根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，取最大工作壓力15MP。 該液壓系統(tǒng)功率大，空行程和加壓行程的速度差異大因此要求功率利用合理。為此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路中含有調(diào)速閥、單向閥等，并與電磁換向閥、壓力繼電器的一起控制油路工作。 該液壓機(jī)為中高壓大流量系統(tǒng)，隊(duì)工作平穩(wěn)性和安全性要求較高。設(shè)計(jì)了如：蓄能器、節(jié)流閥、單向閥的一系列保護(hù)元件。 2.主要特色 本設(shè)計(jì)采用中高壓大流量恒功率式變量柱塞泵供油，此種類型的液壓泵精度高、密封性能好，工作壓力高，符合設(shè)計(jì)工藝要求。 液壓機(jī)是典型的以壓力控制為主的液壓系統(tǒng)。本機(jī)含有調(diào)速回路、卸荷回路、保壓回路等。 該液壓機(jī)利用上模及工作臺(tái)的自重來(lái)實(shí)現(xiàn)快速下行，這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，液壓元件少，在中小型液壓機(jī)重常被采用。采用電液換向閥，適合中高壓大流量液壓系統(tǒng)。 1.3本課程的意義及研究重點(diǎn) 人類社會(huì)日新月異的飛速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越高。在家用電器這一行，人們的需求也越來(lái)越多。家電外殼零件在制造過(guò)程重屬于低壓加工?？紤]到經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)程度及可靠性，液壓系統(tǒng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 特別是在一些發(fā)展中國(guó)家，由于液壓系統(tǒng)的成本較低尤其適合采用液壓機(jī)發(fā)展制造業(yè)。不僅適應(yīng)性高、價(jià)格低廉而且環(huán)保。以本課題為例，電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)，不僅適合電冰箱內(nèi)膽的加工，只需更換相應(yīng)的模具，同樣適合其他產(chǎn)品零部件的沖壓加工。不過(guò)必須考慮不同加工工作時(shí)的壓力機(jī)稱載問(wèn)題。 在科技發(fā)達(dá)的當(dāng)今時(shí)代，更加注重的是機(jī)械的自動(dòng)加工。采用液壓系統(tǒng)，可以方便的與微電子、計(jì)算機(jī)等進(jìn)行信號(hào)交換與傳輸，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的全自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的自動(dòng)加工。 然而，同時(shí)我們也要考慮到液壓系統(tǒng)本身的一些劣勢(shì)。液壓系統(tǒng)要求具有良好的工作環(huán)境，不僅要噪聲，泄露小，液壓元件中無(wú)機(jī)件變形，無(wú)間隙變化，無(wú)對(duì)偶摩擦發(fā)熱，無(wú)運(yùn)動(dòng)件是衡，無(wú)管口松動(dòng)等。否則，會(huì)導(dǎo)致磨損加劇、沖擊振蕩加大、正常郵路受阻。不僅浪費(fèi)能源，降低元件使用壽命，而且妨礙系統(tǒng)正常使用。這些都是液壓系統(tǒng)中有待解決的問(wèn)題。 除了研究如何解決液壓系統(tǒng)的基本缺陷外，如何利用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化加工也是目前研究的一個(gè)十分重要的方向。這是電液結(jié)合的必然結(jié)果。這種趨勢(shì)，促使液壓系統(tǒng)的研究成為幾門學(xué)科的交叉結(jié)合點(diǎn) 第2章 本液壓機(jī)所需完成工藝過(guò)程分析 此部分內(nèi)容為設(shè)計(jì)工作的前奏，我們先對(duì)液壓機(jī)的運(yùn)作情況作一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，為了滿足電冰箱內(nèi)膽沖孔壓力加工的要求，考慮設(shè)計(jì)一臺(tái)液壓機(jī)。加工工程除木模具安裝、工件裝卸外，整個(gè)沖孔加工過(guò)程由PLC控制液壓缸工作自動(dòng)完成。本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了沖孔壓力機(jī)的液壓、氣壓系統(tǒng)部分。主要包括： a.液壓部分：制定系統(tǒng)工藝、詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)、分析系統(tǒng)工作原理、設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路、挑選系統(tǒng)元件、驗(yàn)算系統(tǒng)性能等。 b.氣壓部分：承載不大，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)回路、挑選系統(tǒng)元件。 1.主液壓缸：主液壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)帶動(dòng)上模具實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)： 快速下行→慢速下行（接近工件）→沖孔加工（延時(shí)保壓）→快速返回 油缸下行時(shí)的負(fù)載分析： 油缸在系統(tǒng)壓力油和油缸運(yùn)動(dòng)部件自重共同作用下快速下行，此時(shí)要克服的外負(fù)載幾乎沒(méi)有，故此時(shí)系統(tǒng)工作壓力很小，但由于運(yùn)動(dòng)速度快，油缸的輸入流量大。此時(shí)為防止油缸下行失速，在系統(tǒng)回油路上應(yīng)考慮設(shè)置平衡背壓裝置。 隨后為保證進(jìn)行沖孔加工是運(yùn)動(dòng)平衡，我們考慮在油路設(shè)置切換裝置，在接近工件部件處，油路切換，油缸活塞由快速轉(zhuǎn)為慢速行進(jìn)，這里我們考慮采用調(diào)速閥，目的是考慮到下行速度可調(diào)且速度運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。當(dāng)活塞下行接觸到工件時(shí)，油缸上腔的壓力隨著負(fù)載增大迅速上升，直至克服阻力完成沖孔加工，沖孔完畢阻力負(fù)載消失，系統(tǒng)壓力又隨即下降，回到慢行階段，直至運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)。 油缸的返回行程由電磁換向閥切換油路進(jìn)行通行，油缸下腔通壓力油。此時(shí)由于油缸運(yùn)動(dòng)部件自重的影響，系統(tǒng)壓力將會(huì)上升，直至活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。較之快速下行速度，上行是速度要慢一些，但應(yīng)設(shè)計(jì)成比工進(jìn)行程的速度快，以節(jié)約運(yùn)動(dòng)時(shí)間，此時(shí)上升行程的回油路不存在背壓，這與下行是不相同的。 2.水平液壓缸：要求水平液壓缸驅(qū)動(dòng)水平工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)如下循環(huán)： 快速移出→慢速移出→停留（裝膽）→快速返回→慢速返回 同樣選用單活塞雙作用油缸。液流換向采用三位四通電磁換向閥（彈簧復(fù)位）控制。油缸活塞在移出、回位過(guò)程中均有速度變換，且均從快速到慢速。我們采用對(duì)應(yīng)相同速率。通過(guò)節(jié)流閥與二位兩通電磁換向閥并聯(lián)控制。 3.工作臺(tái)鎖緊缸：其工藝過(guò)程如下： （工作臺(tái)水平油缸回位）→鎖緊缸上行（鎖住下工作臺(tái)）→沖孔加→鎖緊缸下行（松開(kāi)下工作臺(tái)）→水平工作臺(tái)移出→水平工作臺(tái)回位。 油缸同樣采用單活塞雙作用式油缸，為鎖緊安全及定位可靠，取用兩個(gè)油缸，同步工作，初設(shè)工作行程為70mm。液流換向閥采用三位四通電磁換向閥（彈簧復(fù)位）控制。主要考慮的是沖壓主油缸，工作臺(tái)水平進(jìn)出油缸，工作臺(tái)鎖緊油缸三者之間動(dòng)作順序。 ▇第3章 機(jī)械、液壓（氣動(dòng)）與電氣控制 間的相互制約與影響 3.1 相關(guān)內(nèi)容介紹 本設(shè)計(jì)雖分為三個(gè)部分，但它們之間是相互關(guān)聯(lián)的一個(gè)整體，設(shè)計(jì)工作中必須綜合起來(lái)考慮，大體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.根據(jù)系統(tǒng)的要求，按照經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容積，從而為油箱的機(jī)械部分設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 2.主沖壓油缸的相關(guān)尺寸及其工作位置的確定，從而使機(jī)械部分的設(shè)計(jì)為其預(yù)留相關(guān)的安裝位置。 3.同主沖壓油缸一樣，水平油缸、鎖緊油缸也需提供相關(guān)參數(shù)。 4.液壓元器件的選擇為電氣部分設(shè)計(jì)提供依據(jù)，包括電磁換向閥、溢流閥、調(diào)速閥、液控單向閥以及節(jié)流閥的相關(guān)規(guī)格和型號(hào)等。 3.2 確定三部分相關(guān)內(nèi)容 首先計(jì)算主要液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，為有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)提供相關(guān)依據(jù)。 3.2.1 計(jì)算主缸工作油缸尺寸 P1A1 P2 A2 Fmax 圖3.1 主缸計(jì)算示意圖 計(jì)算油缸尺寸是應(yīng)考慮油缸最大工作負(fù)載，即沖壓負(fù)載。按照設(shè)計(jì)要求最大沖壓力應(yīng)達(dá)到40噸，另結(jié)合系統(tǒng)進(jìn)油最大工作壓力15Mpa。 如圖3.1示意。 油壓機(jī)主工作油缸的極限載荷出現(xiàn)在沖壓加工過(guò)程中。按照設(shè)計(jì)要求最大沖壓力應(yīng)為40噸，即最大負(fù)載阻力FMAX=40T=4×104N。假設(shè)此時(shí)系統(tǒng)工作為150MPa，而進(jìn)入油缸中的油液已經(jīng)流通了調(diào)速閥，一般情況下最少有4～5MPa的壓力降。為了實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，壓降還可以更大，暫取為6MPa,故 P1=150-6=144MPa。 P2回油背壓按常規(guī)取為5～8MPa,也取為6MPa2.即P2=6MPa.G為油缸運(yùn)動(dòng)部件自重，按機(jī)械部分設(shè)計(jì)參數(shù)約為4000kg,另考慮活塞因摩擦、粘性阻尼造成的損失，機(jī)械效率為ηm=0.96. 固有（P1A1-P2A2）×ηm=F-G 為計(jì)算油缸有關(guān)尺寸，如缸徑d，先考慮d/D比值。其選取要考慮系統(tǒng)工作壓力，油缸的工作方式（受拉還是受壓），也必須考慮油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比。 本主工作油缸液壓系統(tǒng)最高工作壓力150N,屬于中高壓，故d/D比值也不宜過(guò)小，考慮油缸運(yùn)動(dòng)時(shí)工進(jìn)與快退的工作速度，工進(jìn)是為保證速度平穩(wěn)，速度較慢，退回（上升）時(shí)不工作，速度可適當(dāng)加快，考慮到工作部件運(yùn)動(dòng)慣性，也不宜太快。通常情況下速比φ=V回/v進(jìn)比值大小與d/D比值有關(guān)。d/D大，則φ小; d/D小，則φ大。 綜合考慮，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦意見(jiàn)（規(guī)定d/D=0.5～0.7）.我們暫取d/D≈0.62，此時(shí)φ=1.62. 于是有P1×πD2/4- P2(πD2/4-πd2/4)=(F-G)/ηm 利用d=0.62D，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算出 D=4（F-G）/[(πP1-0.6156πP)gηm] d=0.62D=11.96mm 把油缸尺寸元整化，我們可以取 活塞桿徑d=12cm=120mm 油缸缸徑D=18cm=180mm 此時(shí)油缸面積為A1=254.5cm2 A2=141.37cm2 3.2.2 計(jì)算水平工作油缸尺寸 水平缸承受的最大工作壓力是在模具重量下產(chǎn)生，因選用滑動(dòng)導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)取μ=0.2，故工作臺(tái)工作時(shí)最大負(fù)載F＇max=μm=0.2×7000=1400N,進(jìn)油路壓力P1=與回油路壓力P2與前述分析相同，分別為P1=144MPa , P2=6 MPa. 有P1×πD12/4- P2(πD12/4-πd12/4)=F/ηm 暫取d1/D1=0.71,此時(shí)φ=V回/v進(jìn)=（V回=200mm/s,v進(jìn)=100mm/s） 計(jì)算得D1=3.6cm d1=2.5cm 按標(biāo)準(zhǔn)元整為D1=40mm d1=22mm 此時(shí)面積為 A1=0.25πD12=12.56cm2 A2=0.25πd12=8.76cm2 3.2.3 計(jì)算工作臺(tái)鎖緊缸尺寸 鎖緊缸承受的最大壓力也是模具重量產(chǎn)生，F(xiàn)＇＇max=7×103N 鎖緊行程為70mm，設(shè)速度V=35mm/s.往返速度相同，去d2=0.71cm D2計(jì)算過(guò)程如上，求得 D2=8cm d2=5.76cm 按標(biāo)準(zhǔn)元整為 D2=80mm d2=50mm 此時(shí)面積為 A1=50.24cm2 A2=30.62cm2 3.2.4 計(jì)算側(cè)沖缸尺寸 側(cè)沖工藝師緊接在主沖壓工藝后完成的。載荷7噸，行程50mm，速度V=50mm/s。 設(shè)往返速度相同，取d3=0.71 D3計(jì)算過(guò)程同上，求得： D3=8cm d3=5.76cm 按標(biāo)準(zhǔn)元整為 D3=80mm d3=50mm 此時(shí)面積為 A1=50.24cm2 A2=30.62cm2 確定液壓系統(tǒng)元件的規(guī)格和型號(hào)，為電氣控制部分提供依據(jù)。 3.2.5 計(jì)算主缸運(yùn)動(dòng)所需最大流量： Qmax=A×Vmax Vmax為油缸活塞最大運(yùn)動(dòng)速度，它出現(xiàn)在油缸快速下行階段，此時(shí)要保持油缸運(yùn)動(dòng)速度，系數(shù)必須提供足夠流量。 此時(shí)油缸工作腔面積A=254.5 cm2，油缸的運(yùn)動(dòng)速度我們參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及設(shè)計(jì)手冊(cè)上所提供的油壓機(jī)運(yùn)動(dòng)速度常數(shù)。 通常情況下：要求工進(jìn)速度V工≤50mm/s 快進(jìn)速度V快進(jìn)≤300mm/s 快退速度V快退≤300mm/s 為了簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)，降低成本，減少系統(tǒng)發(fā)生液壓沖擊的可能性。 我們?nèi)】爝M(jìn)速度V快進(jìn)=100mm/s，工作進(jìn)給速度V工=60mm/s 由此算出油缸快進(jìn)所需最大流量為： Qmax=254.34×10×60=152.604L/min 液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量如下表3-1所示： 表3-1 執(zhí)行元件實(shí)際所需流量 工況 執(zhí)行元件名稱 運(yùn)動(dòng)速度（m/s） 結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm2） 流量10-3m3/s 計(jì)算公式 主沖快進(jìn) 主液壓缸 0.1 A1=0.0255 2.55 Q= A1V 主沖慢進(jìn) 0.04 1.02 主沖退回 0.06 A2=0.01414 0.85 Q= A2V 水平工作臺(tái)快移出 水平液壓缸 0.2 A1=0.00126 0.252 Q= A1V 水平工作臺(tái)慢移出 水平液壓缸 0.1 A1=0.00126 0.126 Q= A1V 工作臺(tái)快退 0.2 A2=0.000876 0.175 Q= A2V 工作臺(tái)慢退 0.1 0.0876 鎖緊缸松 鎖緊液壓缸 0.035 A1=0.005024 0.1758 Q= A1V 鎖緊缸緊 0.035 A2=0.003062 0.1072 Q= A2V 各電氣元件的選擇根據(jù)以上規(guī)格查表選取，具體選擇情況如下3-2表： 表3-2 液壓閥明細(xì)表 序 號(hào) 名 稱 實(shí) 際 流 量m3/s 通 用 規(guī) 格 22 三位四通電磁換向閥 25.4×10-4 DSHG-03-3C2-1 23 三位四通電磁換向閥 DSHG-03-3C2-1 24 三位四通電磁換向閥 3.52×10-4 DSHG-01-3C2-1 29 三位四通電磁換向閥 2.5×10-4 DSHG-01-3C2-1 35 三位四通電磁換向閥 25.4×10-4 DSHG-03-3C2-1 31 二位兩通電磁換向閥 2.5×10-4 DSHG-01-2C2-1 33 二位兩通電磁換向閥 DSHG-01-2C2-1 38 二位兩通電磁換向閥 25.5×10-4 DSHG-03-2C2-1 18 二位兩通電磁換向閥 25.4×10-4 DSHG-03-2C2-1 14 溢流閥 25.4×10-4 FBG-06-250-10 15 溢流閥 FBG-06-250-10 37 調(diào)速閥 <10.18×10-4 2FRM16-20/60LB 25 單向節(jié)流閥 3.52×10-4 DVP8S-10 39 單向節(jié)流閥 25.5×10-4 DVP16S-10 36 液控單向閥 <25.5×10-4 SV25G 41 液控單向閥 <3.52×10-4 SV10G 41 液控單向閥 SV10G 30 節(jié)流閥 1.23×10-4 MG6G1.2/2 32 節(jié)流閥 MG6G1.2/2 17 節(jié)流閥 25.4×10-4 MG20G1.2/2 ▇第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1設(shè)計(jì)概述 由內(nèi)膽沖孔壓力機(jī)的工藝順序過(guò)程，該液壓機(jī)為一四柱架式壓力機(jī)。主液壓缸在架頂（掛鉤），可用一單桿雙作用液壓缸，主沖壓工作由主液壓缸自上而下完成。工作態(tài)分垂直工作臺(tái)和水平工作臺(tái)兩部分，垂直工作臺(tái)與主液壓缸活塞相連，隨主液壓缸運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。水平工作臺(tái)有一固定在液壓機(jī)上的水平液壓缸驅(qū)動(dòng)，可以移進(jìn)移出，并可由鎖緊缸鎖緊工作臺(tái)用滑動(dòng)導(dǎo)軌以減少阻力。液壓機(jī)工作時(shí)由模具夾內(nèi)膽，模具置于工作臺(tái)上。模具分為上下兩部分，分別由4個(gè)鎖模氣壓缸固定于垂直水平工作臺(tái)上。沖孔加工時(shí)，上下模具合模，內(nèi)膽除了主液壓缸沖壓加工外，內(nèi)膽四周分布側(cè)沖缸。整個(gè)工作過(guò)程有以上各個(gè)液壓缸完成，處于同一系統(tǒng)之中。液壓站位于主體之側(cè)，各種閥類元件可裝于機(jī)器之上，用油管分別與泵站和油缸相連。由于上下模具需要運(yùn)動(dòng)，故側(cè)沖缸控制閥采用軟管連接。 綜合以上分析，初步認(rèn)為系統(tǒng)的油泵采用恒功率壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵供油，此種類型的液壓泵精度高，密封性能好，工作壓力高，泵的出口壓力反饋到泵的變量機(jī)構(gòu)上。當(dāng)系統(tǒng)壓力上升時(shí)，泵的輸出流量會(huì)減少，系統(tǒng)壓力下降時(shí)輸出流量會(huì)增大，以實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。從液壓機(jī)工序上看，該恒功率壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵可以滿足設(shè)計(jì)要求。此外，必須考慮過(guò)載保護(hù)、互鎖、同步等問(wèn)題。將與機(jī)械、電氣部分設(shè)計(jì)一同配合完成。 表4-1 滑動(dòng)導(dǎo)軌 滑 動(dòng) 導(dǎo) 軌 導(dǎo) 軌 材 料 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 摩 擦 系 數(shù) 鑄 鐵 對(duì) 鑄 鐵 啟動(dòng)時(shí) 低速v<0.16m/s 高速v>0.16m/s 0.15—0.20 0.1—0.12 0.05—0.08 根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)我們選取摩擦系數(shù)為μ=0.2 油壓機(jī)對(duì)內(nèi)膽進(jìn)行沖孔加工時(shí)由一副模具夾持內(nèi)膽，模具置于工作臺(tái)之上。模具可根據(jù)不同內(nèi)膽進(jìn)行更換裝卸，模具分上下模兩部分。模具裝上工作臺(tái)到達(dá)工位后，上下模分別由六個(gè)和四個(gè)夾緊氣缸固定在油壓機(jī)工作臺(tái)板上。隨著主油缸升降，上下模實(shí)現(xiàn)開(kāi)模合模。分開(kāi)時(shí)，下工作臺(tái)可由水平油缸驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)下模移進(jìn)移出，以便裝卸工件內(nèi)膽。沖孔加工時(shí)上下模合模，內(nèi)膽除了由主缸上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行頂沖加工外，在內(nèi)膽的四周也需根據(jù)需要進(jìn)行沖孔加工，此工作由固定在上下模具上的若干側(cè)沖油缸完成。整個(gè)油壓機(jī)上述所有液壓執(zhí)行油缸，均處于同一系統(tǒng)中，共一個(gè)液壓油源——油壓機(jī)的油壓站。單獨(dú)設(shè)置在油壓機(jī)主體結(jié)構(gòu)之側(cè)。系統(tǒng)主要控制閥類按要求可部分設(shè)置在油壓機(jī)機(jī)架上，靠油管分別與泵站和油缸相連，考慮到上下模具要運(yùn)動(dòng)，故側(cè)沖油缸控制閥連接管路要采用軟管。 根據(jù)我們對(duì)油壓機(jī)工作性質(zhì)，工作過(guò)程的了解，我們初步確定系統(tǒng)的主油泵采用一種恒功率壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵，泵的出口壓力被反饋到泵的變量機(jī)構(gòu)之上，系統(tǒng)壓力上升，泵的輸出流量即會(huì)減少，系統(tǒng)壓力下降，輸出流量增加，實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。正好滿足液壓機(jī)工序要求，沖孔壓力機(jī)與執(zhí)行油缸并無(wú)其他特殊要求，以及運(yùn)動(dòng)行程的要求，需通過(guò)計(jì)算確定。另外在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮過(guò)載保護(hù)，安全保護(hù)連鎖、同步等一些要求，這將結(jié)合機(jī)械電器部分設(shè)計(jì)共同進(jìn)行。 下面我們就準(zhǔn)備開(kāi)始進(jìn)行液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算。 4.2 液壓系統(tǒng)各工作缸分析 4.2.1主工作缸 工作過(guò)程 主缸活塞快速下行→慢速下行接近工件→接觸工作臺(tái)壓力速度上升→沖孔加工結(jié)束后工作壓力迅速下降到行程端點(diǎn)→活塞快速返回。 依據(jù)題設(shè)，快速下行速度v=10cm/s,慢速下行v=6cm/s,快速返回v=8cm/s 按設(shè)計(jì)要求最大沖壓力為40T， 油缸下行時(shí)的負(fù)載分析： 油缸在系統(tǒng)壓力油和油缸運(yùn)動(dòng)部件自重共同作用下快速下行，此時(shí)要克服的外負(fù)載幾乎沒(méi)有，故此時(shí)系統(tǒng)工作壓力很小，但由于運(yùn)動(dòng)速度快，油缸的輸入流量大。此時(shí)為防止油缸下行失速，在系統(tǒng)回油路上應(yīng)考慮設(shè)置平衡背壓裝置。 隨后為保證進(jìn)行沖孔加工是運(yùn)動(dòng)平衡，我們考慮在油路設(shè)置切換裝置，在接近工件部件處，油路切換，油缸活塞由快速轉(zhuǎn)為慢速行進(jìn)，這里我們考慮采用調(diào)速閥，目的是考慮到下行速度可調(diào)且速度運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。當(dāng)活塞下行接觸到工件時(shí)，油缸上腔的壓力隨著負(fù)載增大迅速上升，直至克服阻力完成沖孔加工，沖孔完畢阻力負(fù)載消失，系統(tǒng)壓力又隨即下降，回到慢行階段，直至運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)。 油缸的返回行程由電磁換向閥切換油路進(jìn)行通行，油缸下腔通壓力油。此時(shí)由于油缸運(yùn)動(dòng)部件自重的影響，系統(tǒng)壓力將會(huì)上升，直至活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。較之快速下行速度，上行是速度要慢一些，但應(yīng)設(shè)計(jì)成比工進(jìn)行程的速度快，以節(jié)約運(yùn)動(dòng)時(shí)間，此時(shí)上升行程的回油路不存在背壓，這與下行是不相同的。 據(jù)此我們可以畫出液壓工作循環(huán)的負(fù)載循環(huán)圖如下圖4-1所示： t(s) F(N) 150 50 快進(jìn) 慢進(jìn) 返回行程 沖孔加工 工進(jìn)到行程終點(diǎn) 圖4-1 負(fù)載循環(huán)圖 液壓缸的運(yùn)動(dòng)分析及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： 按照主油缸的工作循環(huán)，我們可以做出油缸的位移循環(huán)圖如下圖4-2所示 S(mm) t(s) 快進(jìn) 工進(jìn) 沖壓 工進(jìn)到位 快退 200 50 圖4-2 位移循環(huán)S-t圖 同樣我們可以做出主缸工作活塞的速度循環(huán)圖如下圖3-3所示： V(m/s) 10 6 t(s) 快速返回 快進(jìn) 工進(jìn) 沖壓過(guò)程 圖4-3 速度循環(huán)V-t圖 4.2.2 水平工作缸 工作過(guò)程：快速移出→慢速移出→停留（裝膽）→快速返回→慢速返回 水平工作缸推動(dòng)工作臺(tái)在導(dǎo)軌上移進(jìn)移出，前面我們選取摩擦系數(shù)為 μ=0.2。水平缸承受的最大工作壓力是在模具重量下產(chǎn)生，因選用滑動(dòng)導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)取μ=0.2，故工作臺(tái)給偶內(nèi)置時(shí)最大負(fù)載Fmax=μm=0.2×7000=1400N。 按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，快速移出速度v=20cm/s,慢速移出速度v=10cm/s,快速返回與慢速返回同樣分別為20cm/s和10cm/s。 4.2.3 工作臺(tái)鎖緊缸 工作過(guò)程：（工作臺(tái)水平油缸回位）→鎖緊缸上行（鎖住下工作臺(tái)）→沖孔加工→鎖緊缸下行（松開(kāi)下工作臺(tái)）→水平工作臺(tái)移出→水平工作臺(tái)回位。 鎖緊缸承受的最大壓力也是模具重量產(chǎn)生，沖壓力為7000N， 鎖緊行程為70mm，設(shè)速度V=35mm/s.往返速度相同。 4.2.4 側(cè)沖油缸 側(cè)沖工藝是緊接在主沖壓工藝后完成的。 工作過(guò)程：（主沖壓缸回位）→側(cè)沖缸移進(jìn)→側(cè)沖缸回位。 載荷7T，行程50mm，，速度v=50mm/s。往返速度相同。 4.3 主工作油缸的設(shè)計(jì)： 4.3.1 計(jì)算主工作油缸尺寸P1A1 P2 A2 Fmax 圖4-4 主缸計(jì)算圖 計(jì)算油缸尺寸是應(yīng)考慮油缸最大工作負(fù)載，即沖壓負(fù)載。按照設(shè)計(jì)要求最大沖壓力應(yīng)達(dá)到40噸，另結(jié)合系統(tǒng)進(jìn)油最大工作壓力15Mpa。 如圖3.5示意。 油壓機(jī)主工作油缸的極限載荷出現(xiàn)在沖壓加工過(guò)程中。按照設(shè)計(jì)要求最大沖壓力應(yīng)為40噸，即最大負(fù)載阻力FMAX=40T=4×104kg。假設(shè)此時(shí)系統(tǒng)工作為150MPa，而進(jìn)入油缸中的油液已經(jīng)流通了調(diào)速閥，一般情況下最少有4～5MPa的壓力降。為了實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，壓降還可以更大，暫取為6MPa,故 P1=150-6=144MPa P2回油背壓按常規(guī)取為5～8MPa,也取為6MPa.即P2=6MPa.G為油缸運(yùn)動(dòng)部件自重，按機(jī)械部分設(shè)計(jì)參數(shù)約為4000kg,另考慮活塞因摩擦、粘性阻尼造成的損失，機(jī)械效率為ηm=0.96. 固有（P1A1-P2A2）×ηm=F-G 為計(jì)算油缸有關(guān)尺寸，如缸徑d，先考慮d/D比值。其選取要考慮系統(tǒng)工作壓力，油缸的工作方式（受拉還是受壓），也必須考慮油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比。 本主工作油缸液壓系統(tǒng)最高工作壓力150MPa,屬于中高壓，故d/D比值也不宜過(guò)小，考慮油缸運(yùn)動(dòng)時(shí)工進(jìn)與快退的工作速度，工進(jìn)是為保證速度平穩(wěn)，速度較慢，退回（上升）時(shí)不工作，速度可適當(dāng)加快，考慮到工作部件運(yùn)動(dòng)慣性，也不宜太快。通常情況下速比φ=V回/v進(jìn)比值大小與d/D比值有關(guān)。d/D大，則φ小; d/D小，則φ大。 綜合考慮，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦意見(jiàn)（規(guī)定d/D=0.5～0.7）.我們暫取d/D≈0.62，此時(shí)φ=1.62. 于是有P1×πD2/4- P2(πD2/4-πd2/4)=(F-G)/ηm 利用d=0.62D，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可計(jì)算出 D=4（F-G）/[(πP1-0.6156πP)gηm] d=0.62D=11.96mm 把油缸尺寸元整化，我們可以取 活塞桿徑d=12cm=120mm 油缸缸徑D=18cm=180mm 此時(shí)油缸面積為A1=254.5cm2 A2=141.37cm2 4.3.2 繪制主工作缸的工況圖 即繪出液壓缸的壓力循環(huán)圖（P-t） 流量循環(huán)圖（Q-t） 功率循環(huán)圖（N-t） P-t 圖 通過(guò)最后的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然后把它們繪制（P-t）圖。 P(Pa) 最高壓力 t(s) 快進(jìn) 工進(jìn) 返回行程 工進(jìn)到行程終點(diǎn) 沖孔加工 圖4-5 壓力循環(huán)P-t圖 Q-t 圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度，算出它在工作循環(huán)中每一個(gè)階段的實(shí)際流量，把它繪制成（Q-t）圖 Q（m3/s） t(s) 快進(jìn) 工進(jìn) 沖壓過(guò)程 工進(jìn) 快速返回 圖4-6 流量循環(huán)Q-t圖 N-t圖 繪出壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù)N=P Q,即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖，即根據(jù)P-t圖與Q-t圖繪制出 N（KW） t(s) 快進(jìn) 工進(jìn) 沖孔加工 工進(jìn) 返回行程 圖4-7 功率循環(huán)N-t圖 至此，主液壓缸的設(shè)計(jì)完成。 4.4 總的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.4.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 a.液壓泵的選擇 1）確定液壓泵的最大工作壓力Pp Pp≥P1+ΣΔP （Pa） 式中P1為液壓缸最大工作壓力 ΣΔP為從液壓缸出口到液壓缸入口之間總的管路損失 根據(jù)液壓缸最大工作載荷時(shí)，油缸上腔所需的最大油壓力P1為 （P1A1-P2A2）ηm=F-G P1=[(F-G)/ ηm+ P2A2]/ A1=138.42Pa 考慮到油路上的壓力損失 ΣΔP=（2～5）Pa，取3Pa 故 PMAX=141.42Pa 2）確定液壓缸的流量 本液壓缸系統(tǒng)的工作油缸有多個(gè)，主沖壓缸、水平工作油缸、工作臺(tái)夾緊缸及側(cè)沖油缸。其中主沖壓缸、側(cè)沖壓缸和水平工作缸是不同時(shí)工作的，而其中主沖壓缸工作所需流量最大，為Q主沖壓max=141.42L/min 工作臺(tái)夾緊缸在工作過(guò)程中隨不與其它缸同時(shí)動(dòng)作，但它在沖壓加工過(guò)程一直保持在夾緊狀態(tài)，故雖無(wú)需再計(jì)算泵的輸出流量時(shí)多加考慮，但在計(jì)算油箱容積是必須計(jì)入在內(nèi)。 按照上述分析可知泵的輸出流量 Qp≥KQ主沖壓max K為系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取k=1.1～1.3,我們?nèi)?.2. Qp≥1.2×152=182.4L/min 3） 選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的Pp 和Qp值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇相應(yīng)規(guī)格的液壓泵。 表4-2 液壓泵設(shè)計(jì)參數(shù) 型號(hào) 排量ml/r 壓力MPa 轉(zhuǎn)速r/min XB型 9.5～227 14～21 1500～4000 我們選用斜盤式軸向柱塞泵，轉(zhuǎn)速得滿足電機(jī)要求。系統(tǒng)總流量為1521L/min,柱塞泵流量范圍為Qmin=9.5×1500=14.251L/min, Qmax=227×4000=9081L/min 14.25<152<908,滿足設(shè)計(jì)要求。 4）確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 N=PPQP/ηP×10-3KW 式中PP——液壓泵的最大工作壓力 Pa QP——液壓泵的流量 m3/s ηP——液壓泵的總效率 kw 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，柱塞泵的總效率為0.80～0.85。取η=0.8 計(jì)算 N=138.42×182.4÷0.8×10-3=32Kw 另外考慮夾緊缸的功率損耗約為1～2kw，再加上泵在壓力PP的功率損耗約為1～2kw。實(shí)際油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率N=32+2+2=36kw。根據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)N=40kw，采用J2系列小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)J2-72-2，額定功率40kw。 表4-3 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 電機(jī)總重kg J2-72-2 40kw 2940r/m 1.1 2.2 220 故柱塞泵和電機(jī)轉(zhuǎn)速均為2940r/min. b.蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。 設(shè)計(jì)蓄能器在系統(tǒng)中作為應(yīng)急能源，其有效工作容積為： ΔV=ΣAiLiK (m3) 式中ΣAiLi——要求應(yīng)急動(dòng)作液壓缸總的工作容積m3 K——油缸損失系數(shù)，一般取K=1.2 ΔV=254.5×0.015×10-4+12.56×1.2×10-4=2.27L 選取型號(hào)為NXQ-2.5，壓力20MPa，容積為2.5L，通徑為M42×2,重量為14kg。 c. 管道尺寸的確定 1)管道內(nèi)徑的計(jì)算 d2=4Q/πV 式中 Q——通過(guò)管道內(nèi)的流量 m3/s V——管內(nèi)允許的流速 m/s 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力15MPa，以及實(shí)際管道長(zhǎng)度，我們考慮管道產(chǎn)生合理的壓力損失，再結(jié)合管道尺寸及重要的綜合因素，我們選取管道的允許流速為5～7m/s,取7m/s，而系統(tǒng) 的最大流量為152.604L/min=2.5434 m3/s. 故d=1.13×10×1.906×10-2≈21.5mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將其元整為22mm（采用無(wú)縫隙鋼管）。 2)管道壁厚δ的計(jì)算 δ=Pd/2[σ]m 式中 P——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa D——管道內(nèi)徑 m [σ]——管道材料許用應(yīng)力 [σ]=σb/n σ b =材料抗拉強(qiáng)度 n——安全系數(shù) P<17.5MPa時(shí)，取n=6 根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出δ=2.34（mm） 管道由于上下側(cè)沖油缸運(yùn)動(dòng)還要根據(jù)實(shí)際運(yùn)動(dòng)尺寸選取軟管，確定其尺寸。 d)濾油器的選擇 選擇濾油器是應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： （1）具有足夠大的通油能力，壓力損失小; （2）過(guò)濾精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求； （3）濾芯具有足夠的強(qiáng)度； （4）濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定溫度下長(zhǎng)期工作； （5）濾芯的更換、清洗及維護(hù)方便。 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，濾油器在本系統(tǒng)中有兩個(gè)安裝位置，如圖4-7所示。 圖4-7 濾油器設(shè)計(jì)圖 ① 安裝在液壓泵的吸油路上，這種安裝方式要求濾油器油較大的通油能力和較小的阻力。阻力一般要求不超過(guò)0.1×105～0.2×105Pa ，因此采用精度較低的網(wǎng)式濾油器。此方式的作用主要是保護(hù)液壓泵。 網(wǎng)式濾油器屬于粗濾油器，一般安裝在液壓泵吸油路上，以保護(hù)泵。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油能力大，阻力小，易清洗等特點(diǎn)。采用型號(hào)為WU—100×180（帶堵塞報(bào)警的粗過(guò)濾，過(guò)濾精度為80）。 ②安裝在回油路上，這種方式間接的保護(hù)整個(gè)液壓系統(tǒng)，由于回油壓力低，可用強(qiáng)度較低的濾油器。濾油器并聯(lián)的單向閥在濾油器堵塞時(shí)，起著旁通閥的作用。 采用線隙式濾油器，一般安裝在回油路上。這種濾油器阻力小，流通能力大，但不易清洗，采用型號(hào)為XU—100×100（精過(guò)濾器，過(guò)濾精度為30）。 以上兩者的流通量為100L/min。 e. 液壓油的選擇 壓力機(jī)液壓系統(tǒng)屬于普通液壓系統(tǒng)，我們可以選擇30號(hào)礦物型機(jī)械油。這是考慮由于油箱容積較小，系統(tǒng)發(fā)熱量較大。（回路中引起壓力損失的元器件較多），故選用粘度稍高的30號(hào)機(jī)械油。代號(hào)HJ—30，運(yùn)動(dòng)粘度為27～33mm2/s。 正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)粘度v=3.0×10-5mm2/s。油的密度為ρ=900kg/m3。 f.油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)： ①油箱要有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)，而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧? ②吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍?；赜凸芸谝鼻?5°角并面向箱壁，以防回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱。 ③吸油管和回油管之間的距離盡可能遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/3～3/4. ④為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過(guò)濾器，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過(guò)濾器來(lái)完成。為方便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對(duì)于不易開(kāi)該的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 ⑤油箱底部應(yīng)距地面150mm以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。 ⑥油箱內(nèi)表面的防銹處理要給予充分注意。 按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)校核。 經(jīng)驗(yàn)公式為 V=a Qv m3 式中Qv ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（即總額定流量）m3 a ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 中高壓系統(tǒng)一般a=5～7，考慮到為減少油箱尺寸，令油箱配置了冷卻裝置，故取a=5，系統(tǒng)額定流量為182.41/min。 故V=5×182.4=912 L 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取 920 L 另外，在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。 g.冷卻器所需面積的計(jì)算 冷卻面積為： A= （Phr- Phc）/KΔtm 其中 K——散熱系數(shù)，用管式冷卻器，取K=116W/（m2℃） Δtm ——平均溫升，Δtm =（T1+T2）/2-(t1+t2)/2 取進(jìn)入冷卻器的溫度T1=60℃，油流出冷卻器的溫度T2 =50℃。冷卻水入口溫度t1=25℃，冷卻水出口溫度t2=30℃，則 Δtm=（60+50）/2-（25+30）/2=27.5℃ 所需冷卻器的散熱面積為： A=（28.7-3.145）×103/（116×27.5）=8.01m2 考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30%，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為： A=8.01×1.3=10.4 m2 油箱設(shè)計(jì)機(jī)械圖見(jiàn)附圖。 4.4.2 液壓系統(tǒng)原理圖 a. 沖壓主工作缸控制回路 主工作缸工藝過(guò)程：快速下行→沖壓工藝，工進(jìn)至行程端點(diǎn)→快速返回。前面我們已經(jīng)分析計(jì)算主軸缸的尺寸選取。采用的是單活塞雙作用油缸。液流換向采用三位四通電磁換向閥（彈簧復(fù)位）控制。再考慮到主缸下行有快進(jìn)——工進(jìn)速度變換，采用調(diào)速閥和二位兩通電磁換向閥（常開(kāi)式）并聯(lián)控制。快進(jìn)時(shí)，二位兩通換向閥處于常開(kāi)狀態(tài)，液流在油泵作用下無(wú)障礙通過(guò)。工進(jìn)時(shí)，二位兩通電磁換向閥電磁鐵接通使換向閥處于常閉，液流通過(guò)調(diào)速閥減速，達(dá)到減速的目的。 回油路中采用一夜控單向閥和一單向節(jié)流閥串聯(lián)組成回油平衡回路。因液控單向閥密封性能好，故鎖緊性能好。如不串聯(lián)單向節(jié)流閥，活塞不見(jiàn)下降，液控單向閥可能時(shí)開(kāi)時(shí)閉，引起振蕩。接入單向節(jié)流閥后，可調(diào)整活塞部件上行速度，防止產(chǎn)生振蕩。 工作行程初設(shè)為200mm，快150mm，慢50mm。 如下圖4-8所示： 圖4-8 沖壓主工作缸控制回路 1.三位四通電磁換向閥 2.調(diào)速閥 3.三位兩通電磁換向閥 4.單向節(jié)流閥 5.液控單向閥（雙路） b. 工作臺(tái)水平進(jìn)出控制回路 水平工作油缸工藝過(guò)程：快速移出——慢速移出——暫停裝膽——快速回位——慢速回位。同樣選用單活塞雙作用油缸。液流換向采用三位四通電磁換向閥（彈簧復(fù)位）控制。油缸活塞在移出、回位過(guò)程中均有速度變換，且均從快速到慢速。我們采用對(duì)應(yīng)相同速率。通過(guò)節(jié)流閥與二位兩通電磁換向閥并聯(lián)控制?？焖僖瞥鰰r(shí)，3YA接通，液流流入，接通回路，進(jìn)油路上二位兩通換向閥處于常開(kāi)狀態(tài)，液流推動(dòng)活塞水平移出;到位后，電磁鐵11YA接通，位兩通電磁換向閥處于常閉，液流通過(guò)節(jié)流閥，速度減小，實(shí)現(xiàn)減速。到位后，彈簧使三位四通換向閥復(fù)