100噸通用油壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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Hydraulic presses are metal forming machines which can complete various forging technology such as alignment, cold forging, cold extruding and so on. Hydraulic presses have many structural forms but more often than not they are composed of crossbeam, vertical post, work table, slide block and ejector parts. This paper is about the design of 100T hydraulic press's hydraulic system, though the condition analysis of the hydraulic press's main cylinder and ejection cylinder, we can draw their velocity diagrams and load diagrams. Then we choose basic hydraulic circuit to form the hydraulic system schematics. We must make sure the main cylinder can complete the basic working cycle of fast descending, deceleration repression, time delay of press forming, relinef-pressure return and stop, and on the other hand, ejection cylinder can realize the action of ejection, return and floating side pressing. After that, we must analyse the control process of the hydraulic system. Hydraulic system's main parameters are determined and through the analysis and calculation of pressure, flow and other parameters, and then we can go on the choose hydraulic components and auxiliary parts such as pump , motor, filters, control valves. This design adopted the manifold block, and except that the connection of pump and hydraulic cylinder still uses the pipes and pipe joints, the connection of other components all through the channel of the manifold block. Its structure is more compact, volume is relatively smaller, its weight is lighter without pipe connection. What's more, it can eliminate leakage of tubing, connectors, vibration and noise, also, the installation, commissioning and maintenance of hydraulic systrem are convenient, low pressure drop, and it looks more beautiful.The paper has also designed the overall layout of the hydraulic station.what is more this paper have three-dimensional graph of integrated block, hydraulic pressure station, which make it more beautiful and accessible to reader. The hydraulic system can meet the press order cycle action requires and realize the plastic material forging press, stamping cold extrusion, straightening, bending forming process and other contour machining technic through check calculation of hydraulic system pressure loss and the temperature of the hydraulic system. Key words hydraulic press;hydraulic system;system diagram; manifold block;hydraulic station III 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究目的與意義 1 1.2.1 研究目的 1 1.2.2 研究意義 2 1.3 研究?jī)?nèi)容 2 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和工況分析 3 2.1 明確對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 3 2.2 液壓系統(tǒng)的工況分析 4 2.2.1 液壓機(jī)主缸的工況分析 4 2.2.2 液壓機(jī)頂出缸的工況分析 5 第3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 7 3.1 確定液壓缸的主要參數(shù) 7 3.1.1初選液壓缸的工作壓力 7 3.1.2 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 7 3.2 計(jì)算系統(tǒng)所需壓力 8 3.3 系統(tǒng)流量的計(jì)算 9 3.3.1 主缸流量的計(jì)算 9 3.3.2. 頂出缸流量的計(jì)算 10 第4章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 11 4.1 系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 11 4.2 液壓系統(tǒng)原理圖的問(wèn)題 13 4.3 液壓系統(tǒng)的工作原理 14 第5章 液壓元件的選擇 17 5.1 確定液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率 17 5.1.1 確定液壓泵的工作壓力 17 5.1.2 確定液壓泵的最大流量 17 5.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 18 5.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 18 5.2 閥類元件及輔助元件的選擇 18 5.3 管道尺寸的確定 20 5.4 油箱容積的確定 20 5.5 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 21 第6章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 6.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式 23 6.2 液壓泵的安裝方式 23 6.3 液壓集成油路的設(shè)計(jì) 23 6.4 液壓油箱的設(shè)計(jì) 24 結(jié)論 27 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29 附錄 30 第1章 緒論 1.1 研究背景 液壓傳動(dòng)在機(jī)械制造、冶金、工程機(jī)械、農(nóng)工機(jī)械、輕工機(jī)械、航空、船舶等各個(gè)部門(mén)均有廣泛應(yīng)用。而液壓機(jī)是用來(lái)對(duì)金屬、塑料、木材等材料進(jìn)行壓力加工的機(jī)械，也是最早應(yīng)用液壓傳動(dòng)的機(jī)械之一。液壓機(jī)自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)得到了很快的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，成了產(chǎn)品壓力加工成型不可或缺的機(jī)械設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，電子技術(shù)、液壓技術(shù)的不斷成熟，液壓機(jī)也得到了更進(jìn)一步的發(fā)展。到目前為止，液壓機(jī)的最大公稱壓力已經(jīng)達(dá)到了750MN，控制技術(shù)也由原來(lái)傳統(tǒng)的繼電器控制變?yōu)榭删幊炭刂破骱凸I(yè)計(jì)算機(jī)控制，這使液壓機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)性、控制精度、產(chǎn)品質(zhì)量有了保證，同時(shí)生產(chǎn)效率得到了很大的提高。 1.2 研究目的與意義 明確研究目的與意義有助于更好地設(shè)計(jì)研究，下面來(lái)說(shuō)一下本設(shè)計(jì)研究的具體目的與意義。 1.2.1 研究目的 液壓機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行壓力加工的設(shè)備。它與機(jī)械壓力機(jī)相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內(nèi)無(wú)極調(diào)整，可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力，結(jié)構(gòu)布局靈活，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作可方便地達(dá)到所希望的配合關(guān)系等等很多優(yōu)點(diǎn)。它與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比屬于無(wú)屑加工，應(yīng)用范圍廣泛，一般用于塑性材料的冷擠、校直、彎曲、沖裁、拉伸等。此外液壓機(jī)還用于粉末冶金、翻邊、壓裝等產(chǎn)品的成型加工工藝，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件和不對(duì)稱工件的加工，產(chǎn)品廢品率較低。液壓機(jī)根據(jù)加工工件的不同性質(zhì)，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲毫π谐陶{(diào)整，滿足產(chǎn)品的加工要求。 液壓機(jī)主要由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三部分組成。作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó)內(nèi)外機(jī)型無(wú)較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)的周期也比較短。 由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個(gè)方面。 近年來(lái)在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú)需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動(dòng)作速度快、易于集成的特點(diǎn)，從70年代初期開(kāi)始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展 1.2.2 研究意義 通過(guò)對(duì)本課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步理解和掌握液壓系統(tǒng)、液壓機(jī)、機(jī)械加工工藝等的理論知識(shí)，了解先進(jìn)液壓技術(shù)、工藝技術(shù)，提高液壓系統(tǒng)分析能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)分析和解決現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，為以后工作時(shí)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)改進(jìn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并在實(shí)際的生產(chǎn)中靈活處理質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本之間的關(guān)系，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 1.3 研究?jī)?nèi)容 本文主要內(nèi)容是液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)具體的參數(shù)計(jì)算及工況分析，設(shè)計(jì)出液壓缸的尺寸，擬定液壓控制系統(tǒng)原理圖，使主缸能完成快速下行、減速壓制、保壓延時(shí)、泄壓回程、停止的基本工作循環(huán)，頂出缸能實(shí)現(xiàn)頂出、退回、停止的動(dòng)作 。通過(guò)對(duì)壓力、流量等參數(shù)的分析與計(jì)算，對(duì)泵、電機(jī)、控制閥、過(guò)濾器等液壓元件和輔助件進(jìn)行了選擇。本系統(tǒng)的液壓元件采用板式集成塊連接，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú)需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲，并且液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。此外對(duì)液壓站進(jìn)行了總體布局設(shè)計(jì)。通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力損失和溫升的驗(yàn)算。 第2章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和工況分析 2.1 明確對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 液壓機(jī)以主運(yùn)動(dòng)中主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)(主缸)可能輸出的最大壓力(噸位)作為液壓機(jī)主要規(guī)格，并已系列化，頂料缸的噸位常采用主缸噸位的20％~50％。由壓力加工工藝需要來(lái)確定主缸的速度，一般在由泵直接供油的液壓系統(tǒng)中，其工作行程速度不超過(guò)50mm/s，快進(jìn)速度不超過(guò)300mm∕s。 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作壓力的選擇要滿足主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大輸出力的要求，選擇較大的工作壓力，可顯著地減小缸徑，使液壓機(jī)尺寸減小，液壓系統(tǒng)流量相應(yīng)亦減小。目前液壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作壓力常采用20～30MPa。 液壓機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是以壓力控制為主的系統(tǒng)，由于液壓傳動(dòng)用于機(jī)器的主傳動(dòng)，系統(tǒng)壓力高、流量大、功率大，因此應(yīng)特別注意提高系統(tǒng)的效率，而且要防止泄壓時(shí)產(chǎn)生壓力沖擊，保證安全可靠。設(shè)計(jì)過(guò)程中液壓元件所選用型號(hào)正確、有理有據(jù)；整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、規(guī)范、合理。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)工藝要求及基本參數(shù)為：工稱壓力100T，活動(dòng)滑塊最大行程800mm，主缸快進(jìn)速度60mm/s，壓制速度10mm/s, 回程速度50mm/s，頂出缸最大行程200mm, 頂出缸頂出力18T，頂出速度80mm/s，回程速度120mm/s。 要求液壓機(jī)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作循環(huán)： 主缸：快速下行—慢速加壓—保壓延時(shí)—快速回程—任意點(diǎn)停止。 頂出缸：向上頂出—向下退回-浮動(dòng)壓邊。 下圖2-1為液壓機(jī)的工作循環(huán)圖： 圖2-1液壓機(jī)的工作循環(huán) 2.2 液壓系統(tǒng)的工況分析 液壓系統(tǒng)的工況分析就是分析設(shè)備在工作過(guò)程中，其執(zhí)行元件的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)之間的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，繪制出負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖。在負(fù)載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力。液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機(jī)械效率中加以考慮。因工作部位是立式放置，故動(dòng)靜摩擦力為零。 2.2.1 液壓機(jī)主缸的工況分析 用類比的方法初步確定了立式安裝的主液壓缸活塞桿帶動(dòng)滑塊及動(dòng)橫梁在立柱上滑動(dòng)下行時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量為1000Kg。 1.工作負(fù)載： 由給定液壓機(jī)的公稱壓力為100T，知工作負(fù)載 =100000×9.8=9.8×105N (2-1) 2.慣性負(fù)載： 取快進(jìn)和快退時(shí)間為0.5s，主缸快進(jìn)速度為60mm/s, ===1000×=120N (2-2) 滑塊重量G=9800N 3.主液壓缸在各工作階段的負(fù)載值 工況 負(fù)載組成 推力 F/ 啟動(dòng) N 10315.8N 加速 F=Fm+G=9920N 10442.1N 快進(jìn) N 10315.8N 工進(jìn) N 1021263.2N 快退 N -10315.8N 其中 ηm =0.95 ηm為液壓缸的機(jī)械效率，一般取ηm=0.9-0.97 見(jiàn)表2-1 。 表2-1 主缸各工作階段負(fù)載值 4.負(fù)載圖和速度圖的繪制 設(shè)快速下行行程為600mm，由負(fù)載計(jì)算結(jié)果和已知各階段的速度可繪出負(fù)載圖和速度圖2-2 圖2-2液壓機(jī)的工作循環(huán) 2.2.2 液壓機(jī)頂出缸的工況分析 1.工作負(fù)載： 給定頂出缸頂出壓力為18T，在畢業(yè)實(shí)習(xí)調(diào)查的基礎(chǔ)上，用類比的方法初步確定了回程壓力6T，由此可以得出頂出缸工進(jìn)和回程時(shí)的工作負(fù)載分別為： =18000×9.8=176400N (2-3) =6000×9.8=58800N (2-4) 2.慣性負(fù)載： 設(shè)快進(jìn)和回程加速時(shí)間都是0.5s，工作部件總質(zhì)量為500kg。根據(jù)頂出和回程速度分別為80mm/s、120mm/s得 啟動(dòng)時(shí)： ===500×=80N (2-5) ===500×=120N (2-6) 工作部件重量G=4900N 3.頂出缸在各工作階段的負(fù)載值 其中 =0.95 為液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97 頂 出缸在各工作階段的負(fù)載值見(jiàn)表2-2 工況 負(fù)載組成 推力 F/ 工進(jìn) N N 回程 N N 表2-2 頂出缸各工作階段負(fù)載值第3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 3.1 確定液壓缸的主要參數(shù) 確定液壓缸的主要參數(shù)其中包括液壓缸的工作壓力，結(jié)構(gòu)尺寸，系統(tǒng)壓力等。下面來(lái)具體敘述。 3.1.1初選液壓缸的工作壓力 幾種機(jī)器常用的系統(tǒng)壓力見(jiàn)表3-1 表3-1 幾種機(jī)器常用的系統(tǒng)壓力 機(jī)械類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械 液壓機(jī)重型機(jī)械起重機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門(mén)刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8～2 3～5 2～8 8～10 10～16 20～32 參考表3-1及根據(jù)同類型液壓系統(tǒng)的工作壓力選取液壓缸的工作壓力p=25MPa。 3.1.2 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 1.主缸主要參數(shù)的確定 因主缸快進(jìn)快退速度相等，選用差動(dòng)液壓缸由主缸負(fù)載圖可知最大負(fù)載Fmax1=N, 設(shè)主缸無(wú)活塞桿的缸筒內(nèi)徑為，初算時(shí)高壓系統(tǒng)可不考慮背壓，則 設(shè)主活塞桿直徑為，則==0.1597m 根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表31-2將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)D1=250mm，查表 31-3將主活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)d1=160mm。 無(wú)桿腔面積 有桿腔面積 2.頂出缸主要參數(shù)的確定 設(shè)頂出缸內(nèi)徑為D2,則 頂出缸活塞缸直徑為d2，頂出速度為80mm/s,退回速度為120mm/s，V2/V1=120/80=1.5，則頂出缸的往返速比為1.5，則d/D=0.8。 =0.8×0.0986=0.0789m 根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表31-2將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)D2=100mm。 查表 31-3將頂出缸活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)=80mm。 無(wú)桿腔面積 有桿腔面積 3.2 計(jì)算系統(tǒng)所需壓力 取液壓缸回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失=0.5Mpa，系統(tǒng)背壓=1MPa。 當(dāng)系統(tǒng)快進(jìn)時(shí)，所需壓力為： = (3-1) 式中 為快進(jìn)時(shí)的負(fù)載（N） 為活塞的無(wú)桿腔橫截面積（m2） 為活塞的有桿腔橫截面積（m2） 為液壓缸回油口到進(jìn)油口之間的壓力損失（MPa） 當(dāng)系統(tǒng)工進(jìn)時(shí)，所需的壓力為： = = 21.4MPa 式中 為工進(jìn)時(shí)的負(fù)載（N） 為背壓力（MPa） 當(dāng)系統(tǒng)快退時(shí)，所需的壓力為： = = 2.05MPa 式中 為快退時(shí)的負(fù)載（N） 3.3 系統(tǒng)流量的計(jì)算 系統(tǒng)流量主要包括主缸流量和頂出缸流量。 3.3.1 主缸流量的計(jì)算 1.快進(jìn)時(shí)主液壓缸的流量為 L/min (3-2) 式中 為主缸快進(jìn)速度（mm/s） 2.工作時(shí)主液壓缸的流量為 L/min 式中 為主缸的工進(jìn)速度（mm/s）。 3.回程時(shí)的主液壓缸有桿腔進(jìn)油流量為 L/min 式中 為主缸回程速度（mm/s） 3.3.2. 頂出缸流量的計(jì)算 1.頂出缸流量的計(jì)算 頂出時(shí)頂出缸的無(wú)桿腔進(jìn)油流量為 頂出時(shí)頂出缸的活塞腔排油流量為 0.00283×80×60=13.584L/min 式中 為頂出缸頂出速度（mm/s）。 2.回程時(shí)頂出缸的有桿腔進(jìn)油流量為 回程時(shí)頂出缸的活塞腔排油流量為 式中 為頂出缸回程速度（mm/s）。 第4章 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理圖是表示系統(tǒng)的組成和工作原理的圖樣.擬訂液壓原理是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵,它對(duì)系統(tǒng)的性能及設(shè)計(jì)方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性具有決定性的影響. 擬訂系統(tǒng)原理圖包括兩項(xiàng)內(nèi)容:一是通過(guò)分析、對(duì)比選出合適的回路;二是把選出的基本回路進(jìn)行有機(jī)組合,構(gòu)成完整的系統(tǒng)原理圖. 1.確定執(zhí)行元件的形式 液壓或氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件主要有液壓缸(氣缸)和液壓馬達(dá)(氣馬達(dá)),根據(jù)主機(jī)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求來(lái)具體選用哪種形式.通常,直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用液壓缸(氣缸)驅(qū)動(dòng),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用液壓馬達(dá)(氣馬達(dá))驅(qū)動(dòng),但也不盡然.總之,要合理的選擇執(zhí)行元件,綜合考慮液(氣)-機(jī)-電各種傳動(dòng)方式的相互配合,使所設(shè)計(jì)的液壓(氣壓)傳動(dòng)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單、高效. 2.確定回路類型 一般具有較大空間可以存放油箱且不另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)都采用開(kāi)式回路:凡允許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并借此進(jìn)行冷卻油交換來(lái)達(dá)到冷卻目的的系統(tǒng),都采用閉式回路.通常節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)采用開(kāi)式回路,容積調(diào)速系統(tǒng)采用閉式回路. 開(kāi)式與閉式的比較見(jiàn)表4-1 表4-1開(kāi)、閉式系統(tǒng)比較 循環(huán)形式 開(kāi) 式 閉 式 適應(yīng)工況 一般均可適應(yīng)，可向多個(gè)液壓執(zhí)行器供油 限于要求換向平穩(wěn)，換向速度高的一部分容積調(diào)速系統(tǒng)，一般一泵只向一個(gè)液壓執(zhí)行器供油 抗污染能力 較差，可采用壓力油箱來(lái)改善 較好，但油液過(guò)濾要求比較高 散 熱 較方便，但油箱較大 較復(fù)雜，需要輔助泵換油冷卻 效率及管路損失 一般用節(jié)流調(diào)速效率較低，管路損失較大 用容積調(diào)速時(shí)，效率較高，管路損失較小 3.選擇合適回路 在擬訂液壓原理圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)各類主機(jī)的工作特點(diǎn)和性能要求，首先確定對(duì)主機(jī)主要性能起決定性影響的主要回路。例如對(duì)于機(jī)床液壓系統(tǒng)，調(diào)速和速度換接回路是主要回路；對(duì)于壓力機(jī)液壓系統(tǒng)，調(diào)壓回路是主要回路。然后在考慮其他輔助回路，有垂直運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路，有多個(gè)執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮順序動(dòng)作、同步或互不干擾回路，有空載運(yùn)行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路等。具體有： （1）制訂調(diào)速控制方案 根據(jù)執(zhí)行元件工況圖上壓力、流量和功率的大小以及系統(tǒng)對(duì)溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇調(diào)速回路。 對(duì)于負(fù)載功率小、運(yùn)動(dòng)速度低的系統(tǒng)，采用節(jié)流調(diào)速回路。工作平穩(wěn)性要求不高的執(zhí)行元件，宜采用節(jié)流閥調(diào)速回路；負(fù)載變化較大，速度穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合，宜采用調(diào)速閥調(diào)速回路。 對(duì)于負(fù)載功率大的執(zhí)行元件，一般都采用容積調(diào)速回路，即由變量泵供油，避免過(guò)多的溢流損失，提高系統(tǒng)的效率；如果對(duì)速度穩(wěn)定性要求較高，也可采用容積—節(jié)流調(diào)速回路。 調(diào)速方式?jīng)Q定之后，回路的循環(huán)形式也隨之而定。節(jié)流調(diào)速、容積—節(jié)流調(diào)速一般采用開(kāi)式回路，容積調(diào)速大多采用閉式回路。 （2）制訂壓力控制方案 選擇各種壓力控制回路時(shí)，應(yīng)仔細(xì)推敲各種回路在選用時(shí)所需注意的問(wèn)題以及特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。例如卸荷回路，選擇時(shí)要考慮卸荷所造成的功率損失、溫升、流量和壓力的瞬時(shí)變化等。 恒壓系統(tǒng)如進(jìn)口節(jié)流和出口節(jié)流調(diào)速回路等，一般采用溢流閥起穩(wěn)壓溢流作用，同時(shí)也限定了系統(tǒng)的最高壓力。定壓容積節(jié)流調(diào)速回路本身能夠定壓不需壓力控制閥。另外還可采用恒壓變量泵加安全閥的方式。對(duì)非恒壓系統(tǒng)，如旁路節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速和非定壓容積節(jié)流調(diào)速，其系統(tǒng)的最高壓力由安全閥限定。對(duì)系統(tǒng)中某一個(gè)支路要求比油源壓力低的穩(wěn)壓輸出，可采用減壓閥實(shí)現(xiàn)。 （3）制訂順序動(dòng)作控制方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型的不同，有的按固定程序進(jìn)行，有的則是隨機(jī)的或認(rèn)為的。對(duì)于工程機(jī)械，操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)多路換向閥控制；對(duì)于加工機(jī)械，各液壓執(zhí)行元件的順序動(dòng)作多數(shù)采用行程控制，行程控制普遍采用行程開(kāi)關(guān)控制，因其信號(hào)傳輸方便，而行程閥由于涉及油路的連接，只適用于管路安裝較緊湊的場(chǎng)合。 另外還有時(shí)間控制、壓力控制和可編程序控制等。 4.編制整機(jī)的系統(tǒng)原理圖 整機(jī)的系統(tǒng)圖主要是由以上所確定的各回路組合而成，將挑選出來(lái)的各個(gè)回路合并整理，增加必要的元件或輔助回路，加以綜合，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在滿足工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求及生產(chǎn)率的前提下，力求所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作安全可靠、動(dòng)作平穩(wěn)、效率高、調(diào)整和維護(hù)保養(yǎng)方便。在擬訂主回路或輔助回路時(shí)，大體可按下列順序進(jìn)行： 先畫(huà)出驅(qū)動(dòng)各個(gè)工作機(jī)構(gòu)的液壓執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)換向的方向控制回路（裝設(shè)換向閥等）；定出實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器速度大小的速度控制回路（裝設(shè)調(diào)速閥等）；定出實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器力（力矩）要求的壓力控制回路；然后再按照實(shí)現(xiàn)各種順序動(dòng)作和自動(dòng)循環(huán)的控制原則；接入相應(yīng)的閥（順序閥等）或裝置（行程開(kāi)關(guān)等），最后接入起安全、保險(xiǎn)和聯(lián)鎖作用的閥和裝置（壓力繼電器、壓力表等）以及各種輔件（過(guò)濾器、冷卻器、油箱等）。 4.2 液壓系統(tǒng)原理圖的問(wèn)題 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖還應(yīng)注意這樣幾個(gè)問(wèn)題： 1. 去掉重復(fù)多余的元件，力求使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)要仔細(xì)斟酌，避免由于某個(gè)元件的去掉或并用而引起相互干擾。 2. 增設(shè)安全裝置，確保設(shè)備及操作者的人身安全。 3. 工作介質(zhì)的凈化必須予以足夠的重視。特別是比較精密、重要的設(shè)備，可以單設(shè)一套自循環(huán)的油液過(guò)濾系統(tǒng)。 4. 對(duì)于大型的貴重設(shè)備，為確保生產(chǎn)的連續(xù)性，在液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵部位要加設(shè)必要的備用回路或備用元件。 5. 為方便系統(tǒng)的安裝、維修、檢查、管理，在回路上要適當(dāng)裝設(shè)一些截止閥、測(cè)壓點(diǎn)。 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件和定型的液壓裝置。 本液壓機(jī)的液壓原理圖如圖4-1 1-液控單向閥；2、3-單向閥；4-充液油箱；5-上腔液壓缸；6、8、9、11、12、13-溢流閥；10-先導(dǎo)減壓閥；14-下腔液壓缸；15-電液換向閥；16、18-電磁換向閥 ；17-液壓換向閥；19-泵；20-油箱 圖4-1 100噸通用油壓機(jī)液壓系統(tǒng)圖 4.3 液壓系統(tǒng)的工作原理 液壓泵為恒功率式變量軸向柱塞泵，用來(lái)供給系統(tǒng)以高壓油，其壓力由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥調(diào)定。 1.主缸活塞快速下行 按下啟動(dòng)安鈕，電磁鐵1YA通電，先導(dǎo)閥16和主缸換向閥17左位接入系統(tǒng)，其主油路為： 進(jìn)油路：液壓泵19→順序閥8→主缸換向閥17→單向閥3→主缸上腔； 回油路：主缸下腔→液控單向閥2→主缸換向閥17→下缸換向閥15→油箱。 這時(shí)主缸活塞連同上滑塊在自重作用下快速下行，盡管泵已輸出最大流量，但主缸上腔仍因油液不足而形成負(fù)壓，吸開(kāi)充液閥1，充液筒內(nèi)的油便補(bǔ)入主缸上腔。 2.主缸活塞慢速加壓 上滑塊快速下行接觸工作件后，主缸上腔壓力升高，充液閥1關(guān)閉，變量泵通過(guò)壓力反饋，輸出流量自動(dòng)減小，此時(shí)上滑塊轉(zhuǎn)入慢速加壓。 3.主缸保壓延時(shí) 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到壓力繼電器7的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)使1YA斷電，先導(dǎo)閥16和主缸換向閥17恢復(fù)中位。此時(shí)液壓泵通過(guò)換向閥中位卸荷，主缸上腔的高壓油被活塞密封環(huán)和單向閥所封閉，處于保壓狀態(tài)。接受電信號(hào)后的時(shí)間繼電器開(kāi)始延時(shí)，保壓延時(shí)時(shí)間可在0～24min內(nèi)調(diào)整。 4.主缸泄壓后快速返回 由于主缸上腔油壓高、直徑大、行程長(zhǎng)，缸內(nèi)油液在加壓過(guò)程中儲(chǔ)存了很多能量，為此，主缸必須先泄壓后再回程。 保壓結(jié)束后，時(shí)間繼電器使電磁鐵2YA通電，先導(dǎo)閥16右位接入系統(tǒng)，控制油路中的壓力油打開(kāi)液控單向閥6內(nèi)的卸荷小閥芯，使主缸上腔的油液開(kāi)始泄壓。壓力降低后預(yù)泄換向閥芯向上移動(dòng)，以其下位接入系統(tǒng)，控制油路即可使主缸換向閥處于右位工作，從而實(shí)現(xiàn)上滑塊的快速返回。其主油路為： 進(jìn)油路：液壓泵→順序閥8→主缸換向閥17→液控單向閥2→主缸下腔。 回油路：主缸上腔→充液閥1→充液筒。 充液筒內(nèi)液面超過(guò)預(yù)定位置時(shí)，多余油液由溢流管流回油箱。單向閥4用于主缸換向閥由左位回到中位時(shí)補(bǔ)油；單向閥5用于主缸換向閥由右位回到中位時(shí)排油至油箱。 5.主缸活塞原位停止 上滑塊回程至擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)，電磁鐵2YA斷電，先導(dǎo)閥和主缸換向閥都處于中位，這時(shí)上滑塊停止不動(dòng)，液壓泵在較低壓力下卸荷。 6.頂出缸活塞向上頂出 電磁鐵4YA通電后，頂出缸換向閥右位接入系統(tǒng)。其油路為： 進(jìn)油路：液壓泵→順序閥→主缸換向閥→頂出缸換向閥→頂出缸； 回油路：頂出缸上腔→頂出缸換向閥→油箱。 7.頂出缸活塞向下退回和原位停止 4YA斷電、3YA通電時(shí)油路換向，頂出缸活塞向下退回。當(dāng)擋塊壓下原位開(kāi)關(guān)時(shí)，電磁鐵3YA斷電，頂出缸換向閥處于中位，頂出缸活塞原位停止。 8.頂出缸活塞浮動(dòng)壓邊 作薄板拉伸壓邊十時(shí)，要求頂出缸既保持一定壓力，又能隨著主缸上滑塊一起下降。這時(shí)4YA先通電、再斷電，頂出缸下腔的油液被頂出缸換向閥封住。當(dāng)主缸上滑塊下壓時(shí)，預(yù)出缸活塞被迫隨之下行，頂出缸下腔回油經(jīng)下缸溢流閥流回油箱，從而建立起所需的壓邊力。 第5章 液壓元件的選擇 5.1 確定液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率 確定液壓泵和電機(jī)的型號(hào)功率，主要考慮系統(tǒng)的最大流量和最大壓力。 5.1.1 確定液壓泵的工作壓力 ? (5-1)? 式中 為液壓泵最大工作壓力 為液壓缸最大工作壓力 為從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失 已知液壓缸的最高工作壓力為21.4MPa。的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，流速不大的取MPa；管路復(fù)雜，流速較大的取=0.5—1MPa。本系統(tǒng)取MPa，液壓泵最大工作壓力為: MPa 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(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此泵的額定壓力應(yīng)滿足： =1.25=1.25×22.4=28.0MPa 5.1.2 確定液壓泵的最大流量 (5-2) 式中 為液壓泵的最大流量 為同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值 為系統(tǒng)泄漏系數(shù),現(xiàn)取=1.1 = 5.1.3 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，流量大, 所以選軸向柱塞變量泵。 根據(jù)以上算得的和再查文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，現(xiàn)選用250YCY14-1B型軸向柱塞泵 5.1.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的額定功率必須根據(jù)消耗功率最大的工況來(lái)確定，功率計(jì)算公式如下： = (5-3) 式中 為電動(dòng)機(jī)額定功率 為液壓泵的工作壓力 -液壓泵的流量 為液壓泵的總效率，柱塞泵取η=0.82 比較主缸、頂出缸各工況所需要的功率，主缸工進(jìn)時(shí)的功率最大，為 = 查閱資料，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y160L-4，其技術(shù)參數(shù)為：額定功率：15KW ；滿載轉(zhuǎn)速1460r/min。 5.2 閥類元件及輔助元件的選擇 通過(guò)液壓系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算查閱液壓手冊(cè),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(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)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(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格。液壓與氣壓傳動(dòng)控制調(diào)節(jié)元件主要是指各類閥。它們的功能是控制和調(diào)節(jié)流體的流動(dòng)方向、壓力和流量，以滿足執(zhí)行元件所需要的啟動(dòng)、停止、運(yùn)動(dòng)方向、力或力矩、速度或轉(zhuǎn)速、動(dòng)作順序和克服負(fù)載等要求，從而使系統(tǒng)按照指定的要求協(xié)調(diào)地工作。 無(wú)論是哪類閥對(duì)它們的基本要求都是動(dòng)作靈敏，使用可靠，密封性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)整、使用維修方便，通用性強(qiáng)等。 閥的性能參數(shù)是對(duì)閥進(jìn)行評(píng)價(jià)和選用的依據(jù)。它反映了閥的規(guī)格大小和工作特性。在我國(guó)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，開(kāi)發(fā)了若干個(gè)不同等級(jí)和不同連接方式的閥系列。它們不但性能各有差異，而且參數(shù)的表達(dá)方式也不相同。 閥的規(guī)格大小用通徑Dg（單位mm）表示。Dg是閥連接口的名義尺寸，它和連接口的實(shí)際尺寸不一定相等，因后者還受流體流速等參數(shù)的影響。有些系列閥的規(guī)格用額定流量來(lái)表示；也有的既用通徑，又給出所對(duì)應(yīng)的流量，但即使是在同一壓力級(jí)別，對(duì)于不同的閥，同一通徑所對(duì)應(yīng)的流量也是不一定相同。 閥的主要參數(shù)，即額定壓力和額定流量。還有一些與具體閥有關(guān)的量，如通過(guò)額定流量時(shí)的額定壓力損失、最小穩(wěn)定流量、開(kāi)啟壓力等等，只要工作壓力和流量不超過(guò)額定值，閥即可正常工作。 根據(jù)所擬訂的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算或分析通過(guò)各閥的最大流量和最高工作壓力，選擇閥的規(guī)格，選好的元件規(guī)格如表5-1 表5-1液壓元件明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱 數(shù)量 通過(guò)流量 選用規(guī)格 1 順序閥 1 XF-L32 2 三位四通電液閥 1 WEH32M50-50/6A 3 三位四通電磁閥 1 34DYY-B32H-T 4 三位四通液控閥 1 WHG50-50/6A 5 壓力繼電器 1 PF-B8H 6 單向閥 2 160l/min DF-B32K1 7 液控單向閥 1 108l/min DFY-B32H 8 溢流閥 2 YF-B32H 9 溢流閥 3 YF-B32C 10 電磁換向閥 1 3SE6U20/315 11 先導(dǎo)式溢流閥 1 CG-H10FV 5.3 管道尺寸的確定 油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，而鋼管能承受高壓且價(jià)格低廉、耐油、抗腐蝕，所以本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管。但鋼管裝配不能任意彎曲，本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。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，本設(shè)計(jì)管路旋入端用的連接螺紋為細(xì)牙螺紋，它密封性好，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。液壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分都出現(xiàn)在管接頭上，為此對(duì)管材的選用，接頭形式的確定，管系的設(shè)計(jì)以及管道的安裝都要考慮清楚，以免影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要，選擇卡套式管接頭，要求采用冷拔無(wú)縫鋼管。 油管內(nèi)徑可由以下公式求得 (5-4) 式中 為油管內(nèi)徑(mm) 為油路通過(guò)最大流量(L/min) 為油管中允許流速m/s。對(duì)吸油管（一般取 1m/s以下）對(duì)于壓油管≤3—6m/s；對(duì)于回流管≤1.5—2.5m/s 液壓泵至液壓缸上腔和下腔的油管 取 v = 5m/s，q = 176.616L/min 則 查表圓整選d = 32mm，壁厚t=6mm。 5.4 油箱容積的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱要求進(jìn)行校核。 油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 ????????? 式中 為液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（L） a為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表5-2。 表5-2? 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)α 系統(tǒng)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 本設(shè)計(jì)取α=6，則V=5×232=1160L 5.5 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無(wú)法驗(yàn)算，現(xiàn)只對(duì)系統(tǒng)溫升進(jìn)行驗(yàn)算。對(duì)液壓機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)溫升驗(yàn)算，只要驗(yàn)算發(fā)熱量最大的那個(gè)工況就可行。在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。 前面計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)已知工進(jìn)時(shí)： 此時(shí)的功率損失為： -=3.19KW 油箱的散熱面積A為 系統(tǒng)的溫升為 (5-5) 式中 為系統(tǒng)溫升 為發(fā)熱功率 為油箱散熱面積 為油箱散熱系數(shù)。自然冷卻通風(fēng)很差時(shí)，=(8～9)×；自然冷卻通風(fēng)良好時(shí)，=(15～17.5)×；有專用冷卻器時(shí)，=(110～170)×。液壓機(jī)散熱條件一般，取散熱系數(shù)=16×。 則 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：油箱中溫度一般推薦30-50,所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 第6章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式 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(dòng)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。 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(gè)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(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)；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(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)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。 6.2 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(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式和臥式兩種。 1.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(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 2.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(shí)電動(dòng)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。本設(shè)計(jì)采用立式安裝。 6.3 液壓集成油路的設(shè)計(jì) 集成塊就是將若干元件組合在一起，省去連接用的管子而構(gòu)成液壓系統(tǒng)的部分回路。隨著液壓系統(tǒng)向高壓化、高精度方向發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也向著集成化方向發(fā)展，在這種趨勢(shì)下尤其顯出液壓集成化的優(yōu)越性。 集成塊內(nèi)的油通道，用來(lái)聯(lián)系各個(gè)控制元件，構(gòu)成單元回路及液壓控制系統(tǒng)。油液流經(jīng)塊體內(nèi)通道的壓力損失與塊體的油通孔的孔徑尺寸形狀及表面光滑程度有關(guān)。通道孔徑過(guò)小，拐彎過(guò)多，內(nèi)表面粗糙，工藝孔過(guò)多，會(huì)使壓力損失變大。而油道孔徑過(guò)大，壓力損失減小，但增大了集成塊尺寸。提高管道表面光潔度會(huì)使壓力損失降低，但又會(huì)增加制造成本。綜上所述，設(shè)計(jì)集成塊時(shí)，對(duì)以上各點(diǎn)應(yīng)多方面考慮。 集成塊的設(shè)計(jì)步驟如下： 1.繪制集成塊單元回路圖 首先改畫(huà)液壓系統(tǒng)圖，將壓力油、回油及泄漏油管路引到系統(tǒng)圖的一邊。然后按照元件動(dòng)作功能劃分單元回路塊，各單元回路塊用點(diǎn)劃線畫(huà)出輪廓。集成塊上元件安排要緊湊，塊數(shù)要少。對(duì)簡(jiǎn)單的回路，可用一個(gè)塊體。當(dāng)泵的出油口需串聯(lián)單向閥時(shí)，也可采用管式單向閥。為減少集成塊數(shù)量，可采用少量插裝閥、疊加閥及集成塊專用嵌入閥。也可在集成塊側(cè)面采用過(guò)渡板與閥連接。應(yīng)充分利用底板和頂蓋，布置適當(dāng)?shù)拈y。 2.布置液壓元件 為了在集成塊上合理布置液壓元件和正確安排通油孔，可按照液壓元件輪廓尺寸及各油口位置預(yù)先制作元件樣板，放在集成塊各有關(guān)視圖上，安排合適的位置。簡(jiǎn)單回路也可以直接布置。 3.繪制集成塊加工圖 為加工方便，可將塊上各油孔及安裝螺栓的孔編號(hào)列表，并注明直徑、孔深和與之連通的孔號(hào)。為了便于看懂集成塊加工圖，在圖中還應(yīng)繪出該集成塊的單元回路圖。 4.繪制裝配外形圖 裝在集成塊上的標(biāo)準(zhǔn)元件只需畫(huà)出其安裝位置，方向及外形輪廓不必畫(huà)得太詳細(xì)。 本次設(shè)計(jì)集成塊的過(guò)程為先用三維軟件SolidWorks畫(huà)出集成塊的三維圖，清晰地表示出該集成塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后用二維軟件AutoCAD繪出該集成塊，對(duì)于表達(dá)不清楚的地方可以通過(guò)剖視圖表達(dá)，另外列表表示出各孔的孔徑孔深及其相交孔。 6.4 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，分離液壓油中的空氣和雜質(zhì)，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻。 1.油箱有效容積的確定 油箱容積的大小與液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中的油液溫升，運(yùn)行中的液位變動(dòng)，調(diào)試與維修時(shí)向管路及執(zhí)行器注油、循環(huán)油量、液壓油液的壽命等因素有關(guān)。上面已經(jīng)確定油箱容積為1160L。 2.油箱外形尺寸確定 油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，液壓油箱外形尺寸長(zhǎng)、寬、高的比值在1:1:1～3:2:1之間分配，并使液面高度為油箱高度的80%。為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時(shí)，可適當(dāng)增大油箱的容積。本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)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(zhǎng)為1.4m,寬為1m，高為1m。 3.油箱的結(jié)構(gòu) 液壓油箱材料一般選用Q235A鋼板，通過(guò)焊接的方式連接。油箱的形狀一般是正方形或長(zhǎng)方形，其結(jié)構(gòu)組成一般包括隔板、吸油管、回油管、頂蓋、清洗孔、油面指示、吊鉤、加熱與冷卻裝置等。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(shí)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4mm。對(duì)于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開(kāi)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，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。 （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(dòng)機(jī)安裝在油箱頂部上時(shí)，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(guò)機(jī)械加工，以保證安裝精度，同時(shí)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? （4）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(kāi)，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(shí)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(guò)；在中部開(kāi)有較大的窗口并配上適當(dāng)面積的濾網(wǎng)，對(duì)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(lái)的油不至于灑落在地面上或操作者的身上，同時(shí)可以防止液壓油箱的頂板在潮濕的氣候中腐蝕。 （6）過(guò)濾網(wǎng)的配置 過(guò)濾網(wǎng)可以設(shè)計(jì)成液壓油箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開(kāi)，這樣液壓油可以經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾。過(guò)濾網(wǎng)通常使用50~100目左右的金屬網(wǎng)。 （7）濾油器 液壓系統(tǒng)中的液壓油經(jīng)?；煊须s質(zhì)，如空氣中的塵埃、氧化皮、鐵屑、金屬粉末、密封材料碎片、油漆皮和紗纖維。這些雜質(zhì)是造成液壓元件故障的重要原因，它們會(huì)造成油泵、油馬達(dá)及閥類元件內(nèi)運(yùn)動(dòng)件和密封件的磨損和劃傷，閥芯卡死，小孔堵塞等故障，影響液壓系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。近年來(lái)對(duì)液壓油的污染控制已經(jīng)開(kāi)始引起人們的極大重視。 為了便于隨時(shí)檢查和觀察箱內(nèi)液體液位的情況，應(yīng)該在油箱壁板的側(cè)面安裝液面指示器，指示最高、最低油位。液面指示器一般選用帶有溫度計(jì)的液面指示器。 油箱頂板需要裝設(shè)空氣濾清器，對(duì)進(jìn)入油箱的空氣進(jìn)行過(guò)濾，防止大氣中的雜質(zhì)污染液壓油。空氣濾清器的過(guò)濾能力一般為油泵流量的兩倍，其過(guò)濾精度應(yīng)與液壓系統(tǒng)中最細(xì)的濾油器的精度相同。油箱內(nèi)部應(yīng)刷淺色的耐油油漆,以防止銹蝕。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)為液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我對(duì)液壓系統(tǒng)的基本知識(shí)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己所學(xué)知識(shí)有很多漏洞，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還有待提高。 液壓機(jī)液壓系統(tǒng)利用液壓油泵產(chǎn)生油壓，再經(jīng)過(guò)多種液壓閥控制液壓缸來(lái)達(dá)到控制油缸伸縮的效果。其中結(jié)合了需要的技術(shù)要求，根據(jù)計(jì)算來(lái)確定油泵類型、發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)并對(duì)液壓元件進(jìn)行選，確定油箱容積，最后對(duì)系統(tǒng)溫升進(jìn)行驗(yàn)算。 在計(jì)算過(guò)程中對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)查閱資料，大大擴(kuò)展了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了自身對(duì)液壓傳動(dòng)技術(shù)的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力。本次課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，是我們?cè)谝簤褐R(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。通過(guò)此設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)液壓原理和流體機(jī)械及有關(guān)課程和知識(shí)，提高了綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力。并為在今后走下工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并提高了運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，及熟知國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能力。 致謝 本課題的選題、課題研究及撰寫(xiě)繪制工作都是在周德繁老師的悉心指導(dǎo)下完成的。周德繁老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)，淵博的知識(shí)，負(fù)責(zé)的態(tài)度以及對(duì)學(xué)生嚴(yán)格的高標(biāo)準(zhǔn)的要求，使我收益良多。周老師在工作、學(xué)習(xí)、思想及生活方面給予我極大的幫助，使我難以忘懷。在此向周德繁老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 在課題的研究和設(shè)計(jì)中，還得到了許多同學(xué)的幫助，在此表示誠(chéng)摯的感謝。 參考文獻(xiàn) 1 張麗平.液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出社,2007；25～30 2 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010；65～70 3 何小柏. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社,2008 4 許福玲.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2001；18～26 5 劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，2006；171～175 6 陳秀寧.施高義．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2007 7 李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005；65～76 8 黎啟柏.液壓元件手冊(cè)[M]. 冶金工業(yè)出版社，2000；26～34 9 李壽剛.液壓傳動(dòng)[M].北京理工大學(xué)出版社，2003 10 何永熹.幾何精度規(guī)范學(xué)[M]. 北