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中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題目名稱： 玻璃制品液壓壓結(jié)機(jī)——均勻震蕩部分設(shè)計(jì)；液壓系統(tǒng)和液壓泵站設(shè)計(jì)
院系名稱： 機(jī) 電 學(xué) 院
班 級(jí)： 機(jī) 自 072
學(xué) 號(hào)： 200700314213
學(xué)生姓名： 路志明
指導(dǎo)教師： 樊 瑞
2011年 05月
摘要
作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。
液壓壓力機(jī)是壓縮成型和壓注成型的主要設(shè)備，適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本文根據(jù)小型壓力機(jī)的用途﹑特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。小型壓力機(jī)的液壓系統(tǒng)呈長(zhǎng)方形布置，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工藝動(dòng)作的循環(huán)。
關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；機(jī)電液一體化
ABSTRACT
As one of the modern machinery equipment transmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized automation and electromechanical integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages in technology , which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the basic technology of modern control engineering.
The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, flanging, metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle of hydraulic transmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components and system structure of the specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure press Machine is rectangular arrangement .its' external appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable. This machine is equipped with the foot switch which can realize the semiautomatic craft movement circulation.
Keywords: hydraulic system, electromechanical integration
前言
航天用電連聯(lián)器主要擔(dān)負(fù)著控制系統(tǒng)的電能傳輸和信號(hào)控制與傳遞。航天產(chǎn)品往往使用了數(shù)以千計(jì)的各種型號(hào)規(guī)格的電聯(lián)接器。這些電聯(lián)接器的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)工程的成敗。為保證航天用電聯(lián)接器的高質(zhì)量和高可靠性, 必須從設(shè)計(jì)選型到最后使用, 對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行嚴(yán)格的質(zhì)量閉環(huán)管理和控制。而這種電聯(lián)接器要求有極高的尺寸、形狀、位置精度，極高的密度均勻性及質(zhì)量穩(wěn)定性，極高的導(dǎo)電性，但各導(dǎo)電體之間要用玻璃在高溫、高壓下絕緣、密封，電壓達(dá)到1000V，瞬間達(dá)到2000V而不擊穿，一般用專用液壓壓結(jié)機(jī)通過精密玻璃模具來制造這種電聯(lián)接器。
隨著近 50 年的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門影響現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)技術(shù)，液壓機(jī)是一種利用液體壓力來傳遞能量,以實(shí)現(xiàn)各種壓力加工工藝的機(jī)床。 隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，液壓機(jī)在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛，在機(jī)床行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升。
本次的設(shè)計(jì)題目是玻璃制品液壓壓結(jié)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了加深對(duì)電聯(lián)接器以及這種液壓壓結(jié)機(jī)的認(rèn)識(shí)，在開始設(shè)計(jì)之前，我積極在各大網(wǎng)站、論壇及文庫中搜集這方面的資料，加以分析總結(jié)，對(duì)自己這次的設(shè)計(jì)內(nèi)容有了初步的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)自己所承擔(dān)的液壓系統(tǒng)及液壓泵站有了更深的了解，達(dá)到自己預(yù)期的結(jié)果。
目錄
均勻震蕩部分 5
液壓系統(tǒng)和液壓泵站的設(shè)計(jì) 6
液壓系統(tǒng)的確定 6
設(shè)計(jì)要求 6
明確載荷，繪制系統(tǒng)工況圖 8
確定系統(tǒng)工作壓力 9
確定液壓執(zhí)行元件的控制和調(diào)速方案 9
草擬系統(tǒng)圖 9
計(jì)算執(zhí)行元件的主要參數(shù) 11
液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定 11
液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 12
液壓元件的選擇 13
確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 13
閥類元件及輔助元件的選擇 15
管道尺寸的確定 16
液壓油路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
液壓集成塊結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 21
液壓集成回路設(shè)計(jì) 21
液壓集成塊及其設(shè)計(jì) 22
液壓泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式 24
液壓泵的安裝方式 24
液壓油箱的設(shè)計(jì) 25
油箱有效容積的確定 25
油箱外形尺寸的設(shè)計(jì) 26
油箱的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
總結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 29
均勻震蕩部分
震蕩部分的設(shè)計(jì)采用振動(dòng)電機(jī)最為合理經(jīng)濟(jì)。
部件采用頻率為50Hz的振蕩電機(jī)，將其安裝在下模正下方。當(dāng)下模與型腔合上后且加入玻璃粉末后開始振動(dòng)，以保證玻粉密度的均勻性。為保證磨具精度，采用彈簧隔振以緩沖磨具振動(dòng)。本次設(shè)計(jì)震蕩電機(jī)選用由新鄉(xiāng)市川田振動(dòng)機(jī)械廠生產(chǎn)的型號(hào)為YZU-10-2，最大激振力為10KN，額定轉(zhuǎn)速2860RPM，額定功率0.75KW。
液壓系統(tǒng)和液壓泵站的設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)的確定
設(shè)計(jì)要求
1）主機(jī)用途及規(guī)格
本機(jī)用于粉末狀的玻璃粉壓制成型
2）要求主機(jī)完成的工藝過程
下置液壓缸快進(jìn)推動(dòng)下模向上運(yùn)動(dòng)與型腔合上后，送料缸送料，將玻粉倒入行腔與下模結(jié)合的部分后回去，之后振蕩器震動(dòng)，將玻粉震動(dòng)均勻。下置油缸帶動(dòng)下模與型腔一起工進(jìn)運(yùn)動(dòng)與上模結(jié)合，進(jìn)行壓制，用限位塊保證制件高度為5mm。保壓一段時(shí)間后，換向閥換向，下置油缸帶動(dòng)下模與型腔向下運(yùn)動(dòng)。型腔在自身作用下從下模中脫出。下模繼續(xù)下移至于頂桿接觸，頂桿將制件定出等到玻璃壓坯件。
3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)
參數(shù)名稱
數(shù)值
最大壓制力/kN
200
頂出缸快進(jìn)行程/mm
145
頂出缸慢進(jìn)行程/mm
55
頂出缸快進(jìn)速度mm/min
1200
頂出缸慢進(jìn)速度mm/min
902
送料缸行程/mm
202
送料缸速度mm/min
902
頂出缸回退速度mm/min
902
4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他要求
本壓機(jī)要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)式生產(chǎn)運(yùn)作，壓制液壓缸要求實(shí)現(xiàn)速度分級(jí)運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的節(jié)約，生產(chǎn)工時(shí)的減少。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)操作
總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件
機(jī)構(gòu)名稱
常用方案
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
采用方案
合模機(jī)構(gòu)
復(fù)合增速缸
1. 整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，構(gòu)件少
2. 無需動(dòng)梁閉合量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
1. 復(fù)合缸機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工制造難度大
2. 要設(shè)計(jì)充液閥；泵的流量大，液壓系統(tǒng)復(fù)雜
3. 行程速度低，生茶效率低
雙作用單活塞桿液壓缸
機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單
1. 活塞桿長(zhǎng)度較大，剛性較差
2. 需要較大的的液壓壓力
ü
頂出機(jī)構(gòu)
機(jī)械打料
裝置簡(jiǎn)單
頂出力不能控制，有剛性沖擊
活塞缸
能夠自動(dòng)防止過載
結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜
ü
明確載荷，繪制系統(tǒng)工況圖
1）明確工藝循環(huán)作用于各執(zhí)行元件的載荷
1．工作負(fù)載 工件的壓制抗力即為工作負(fù)載：
2. 摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力：
動(dòng)摩擦阻力：
3. 慣性負(fù)載
自重：
4. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：
其中： ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97。
工作循環(huán)各階段的外負(fù)載
工況
負(fù)載組成
推力 F/
2）繪制系統(tǒng)工況圖
負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖所示
速度負(fù)載循環(huán)圖
確定系統(tǒng)工作壓力
參照資料和生產(chǎn)實(shí)際，本機(jī)液壓系統(tǒng)的工作壓力采用25MPa
確定液壓執(zhí)行元件的控制和調(diào)速方案
根據(jù)實(shí)際要求，本壓機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)速度調(diào)節(jié)，故本次設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)采用靠節(jié)流閥控制的節(jié)流調(diào)速回路控制，以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，提高生產(chǎn)效率。
草擬系統(tǒng)圖
電磁閥執(zhí)行順序
DT1
DT2
DT3
DT4
DT5
DT6
DT7
缸1快進(jìn)
+
-
-
-
-
-
-
缸2送料
-
-
+
-
-
+
-
缸2回程
-
-
-
+
-
+
-
振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)
-
-
-
-
-
-
-
缸1工進(jìn)
+
-
-
-
+
-
-
保壓
-
-
-
-
+
-
-
缸1回程
-
+
-
-
+
-
-
電路圖
計(jì)算執(zhí)行元件的主要參數(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?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)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滿足的關(guān)系。
快進(jìn)時(shí)，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(dòng)下滑，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-2中，可取=1Mpa，快進(jìn)時(shí)，液壓缸是做差動(dòng)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(shí)可取,快退時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí)亦按2Mpa來估算。
液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定
以單活塞桿液壓缸為例來說明其計(jì)算過程。
單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖
—— 液壓缸工作腔的壓力 Pa
—— 液壓缸回油腔的壓力 Pa
故：
D=0.1m
當(dāng)按GB2348-80將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：,D=100mm d=50mm
由此求得液壓缸面積的實(shí)際有效面積為：
液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算
① 工作快速空程時(shí)所需流量
液壓缸的容積效率，取
② 工作缸壓制時(shí)所需流量
③ 工作缸回程時(shí)所需流量
液壓元件的選擇
確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)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折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為
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)的動(dòng)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：
液壓泵的最大流量應(yīng)為：
式中液壓泵的最大流量
同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。
系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。
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)），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（），最高可以達(dá)到。
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?cè)龃蟆?
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(zhǎng)，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(jià)格昂貴。
根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。
2．與液壓泵匹配的電動(dòng)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(shí)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，取0.82。
選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為：
選擇電動(dòng)機(jī) ，其額定功率為18.5KW。
閥類元件及輔助元件的選擇
1. 對(duì)液壓閥的基本要求：
(1). 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過時(shí)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(gè)閥類元件及輔助元件型號(hào)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(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選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格：
壓機(jī)液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號(hào)規(guī)格
序號(hào)
元件名稱
估計(jì)通過流量
型號(hào)
規(guī)格
1
雙聯(lián)葉片泵
156.8
PV2R12-33/8
32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN
2
WU網(wǎng)式濾油器
160
WU-160*180
40通徑，壓力損失0.01MPa
3
直動(dòng)式溢流閥
120
DBT1/315G24
10通徑，32Mpa，板式聯(lián)接
4
二位二通電磁閥
80
22EF3-E10B
5
三位四通電磁閥
100
34DO-B10H-T
10通徑，壓力31.5MPa
6
三位四通電磁閥
100
34DO-B10H-T
10通徑，壓力31.5MPa
7
節(jié)流閥
80
QFF3-E10B
10通徑，16MPa
8
遠(yuǎn)程調(diào)壓閥
100
YTF3-10B
10通徑，16MPa
9
壓力繼電器
－
DP1-63B
8通徑，10.5-35 MPa
10
壓力繼電器
－
DP1-63B
8通徑，10.5-35 MPa
11
油箱
12
液壓缸
HSGF100/50-5-1-1-1
13
減壓閥
40
JF3-10B
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，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(jià)格低廉，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(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)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(guó)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(shí)也采用紫銅墊圈。
2. 管道內(nèi)徑計(jì)算：
（1）
式中 Q——通過管道內(nèi)的流量
v——管內(nèi)允許流速 ，見表：
液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值
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/s
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。
(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：
取v=2.4m/s
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。
3. 管道壁厚的計(jì)算
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，
——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa
n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來說，時(shí)，取n=8；時(shí)，
取n=6； 時(shí)，取n=4。
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;
(1). 液壓泵壓油管道的壁厚
(2). 液壓泵回油管道的壁厚
所以所選管道適用。
液壓系統(tǒng)的演算
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32mm,42mm。
但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無法驗(yàn)算。
系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算
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。一般情況下，工進(jìn)時(shí)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(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。
當(dāng)V=10mm/s時(shí)，即v=600mm/min
即
此時(shí)泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有
即
此時(shí)的功率損失為：
假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，
油箱的散熱面積A為
系統(tǒng)的溫升為
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-767：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)。
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(jiǎn)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(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)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。
液壓油路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。液壓油路板的結(jié)構(gòu)如圖所示，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，表面粗糙度值為Ra0.8um,背面連接壓力油管（P）、回油管（T）、泄露油管（L）和工作油管（A﹑B）等。油管與液壓油路板通過管接頭用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋連接。液壓元件之間通過液壓油路板內(nèi)部的孔道連接，除正面外，其它加工面和孔道的表面粗糙度值為Ra6.3～12.5um.
液壓油路板的結(jié)構(gòu)
此外液壓油路板的安裝固定也是很重要的。油路板一般采用框架固定，要求安裝﹑維修和檢測(cè)方便。它可安裝固定在機(jī)床或機(jī)床附屬設(shè)備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。
液壓集成塊結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
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(gè)單元回路一般由三個(gè)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?jiǎn)卧苫芈?。設(shè)計(jì)液壓?jiǎn)卧苫芈窌r(shí)，優(yōu)先選用通用液壓?jiǎn)卧苫芈?，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。
2）把各個(gè)液壓?jiǎn)卧苫芈愤B接起來，組成液壓集成回路，一個(gè)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(cè)壓回路等單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(cuò)。
液壓集成塊及其設(shè)計(jì)
液壓壓力機(jī)由底板﹑換向集成塊﹑釋壓集成塊﹑頂蓋組成，由緊固螺栓把它們連接起來，再由四個(gè)螺釘將其緊固在液壓油箱上，液壓泵通過油箱與底板連接，組成液壓站，液壓元件分別固定在各集成塊上，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。
（1）底板及供油塊設(shè)計(jì)
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。
（2）頂蓋設(shè)計(jì)
頂蓋集成塊的設(shè)計(jì)
，
圖是頂蓋。頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關(guān)及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。
（3）集成塊設(shè)計(jì)
集成塊的設(shè)計(jì)步驟：
1）制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對(duì)照實(shí)物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，按照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實(shí)物有出入，則以實(shí)物為準(zhǔn)。
若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板提供的尺寸來制作。若沒有底板，則要注意，有的樣本提供的是元件的俯視圖，做樣板時(shí)應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻成180°。
2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P﹑回油孔T﹑泄露孔L(有時(shí)不用)及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不小于壓力油孔。
直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。
與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。
3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。
電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前﹑后面上，要避免電磁閥兩端的電磁鐵與其它部分進(jìn)行相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。孔道相通的液壓元件盡可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。
液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。
設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm,以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。
4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道﹑集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄露孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。溢流閥的先導(dǎo)部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。
5）集成塊零件圖的繪制
集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯(cuò)，層次多，需要由多個(gè)視圖和2～3個(gè)剖視圖才能表達(dá)清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸﹑公差及表面粗糙度應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線表達(dá)。
為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號(hào)，列表說明各個(gè)孔的尺寸﹑深度以及與哪些孔相交等情況。
液壓泵站結(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(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。
液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式
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(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；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。
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. 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。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(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。
考慮到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計(jì)中采用立式聯(lián)接。
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(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。
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：
系統(tǒng)類型
低壓系統(tǒng)（）
中壓系統(tǒng)（）
中高壓或大功率系統(tǒng)（）
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)，所以取：
式中 －液壓油箱有效容量；
－液壓泵額定流量。
參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-767鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取為每分鐘流量的6-12倍。
即：
取
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(huì)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：
油箱外形尺寸的設(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(zhǎng)：寬：高）為1：1：1～1：2：3。但有時(shí)為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，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(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1.5m,寬為1.1m，高為1.0m。
油箱的機(jī)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(zhǎng)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(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6mm。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。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。
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，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；在中部開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。
回油管及吸油管為了防止出現(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。回油管的出口絕對(duì)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：?jiǎn)为?dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時(shí)則應(yīng)使用回油集管。對(duì)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。濾油器要有足夠大的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。
8. 泄油油管的配置： 管子直徑和長(zhǎng)度要適當(dāng)，管口應(yīng)該在液面之上，以避免產(chǎn)生背壓。泄漏油管以單獨(dú)配管為最好，盡量避免與回油管集流配管的方法。
9. 過濾網(wǎng)的配置：過濾網(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，這樣液壓油可以經(jīng)過一次過濾。過濾網(wǎng)通常使用50～100目左右的金屬網(wǎng)。
10. 濾油器： 濾油器的作用及過濾精度 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額重要原因，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。近年來對(duì)液壓油的污染控制已經(jīng)開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)行過濾，防止大氣中的雜質(zhì)污染液壓油。空氣濾清器的過濾能力一般為油泵流量的兩倍，其過濾精度應(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。
總結(jié)
歷時(shí)十幾周的畢業(yè)設(shè)計(jì)在緊張有序中即將結(jié)束，回憶這個(gè)過程這段經(jīng)歷，感覺收益頗多。
當(dāng)我初涉設(shè)計(jì)時(shí)，主、客觀問題層出不窮，按著設(shè)計(jì)計(jì)劃，設(shè)計(jì)思路有序地進(jìn)行，圍繞壓機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)該題目，既了解了液壓機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)范，又涉及到了專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)了自己的專業(yè)，拓寬了知識(shí)面。
在此我感謝學(xué)校給與我的培育之恩，老師的教育之情。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是樊瑞老師指導(dǎo)的，從畢業(yè)設(shè)計(jì)前期資料的收集到具體的實(shí)施過程，至始至終都在樊老師的精心指導(dǎo)和大力的支持幫助下完成的。樊老師為本設(shè)計(jì)提出了許多寶貴性的、具有指導(dǎo)性的意見和建議，在她的指導(dǎo)下本設(shè)計(jì)才得以圓滿完成。樊老師的指導(dǎo)和幫助我將銘記于心！在此表示由衷的感謝！也有很對(duì)同學(xué)在此過程中給予我很大的幫助，在此同樣很感謝他們！
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