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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 315 液壓機液壓缸系統(tǒng)設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機制 1102 班 學生姓名 魏巖 指導教師 于玲 論文提交日期 2015 年 5 月 30 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計 論文 任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 機制 1102 班 學生 魏巖 畢業(yè)設計 論文 題目 315 液壓機液壓缸系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計 論文 內容 1 文獻綜述一份 A4 紙 小四字體 3000 字以上 2 圖紙折合成 A1 3 張 液壓原理圖 裝配圖 3 設計計算說明書一份 A4 紙 正文 20 頁以上 畢業(yè)設計 論文 專題部分 液壓原理設計 液壓缸結構設計 起止時間 2015 年 3 月 16 日 2015 年 5 月 31 日 指導教師 簽字 2015 年 3 月 16 日 摘要 315 液壓機是工業(yè)生產(chǎn)中最經(jīng)常用的設備 液壓機的工作介質一般 為液體 多數(shù)以帕斯卡原理 通過傳遞液體中的能量用來多種工藝加工 的機器 液壓機除了用于鍛壓以外 還有多種用途 例如矯正 壓裝 打包等等 液壓機的介質通常為水和油比較常見 液壓機用途十分廣泛 生產(chǎn)中的彎曲 翻邊 拉伸成型和冷擠壓都可以完成 對于不同的材質 例如金屬粉末和非金屬材料也一樣可以通用 而且很好的完成加工 例 如玻璃塑料等等 同樣對適用于校正工件和壓裝工件等的 液壓機上滑塊由四柱導向完成 定出缸位于機身右側 獨立操縱 調整元件 集中于操作箱面板上 動力機構設置右側 系統(tǒng)完成主要加 工動作 加工動作包括 上滑塊向下行走 緩加壓 延時保壓 快速回 程 下缸活塞做頂出動作 退出浮動壓下行 停止加工 頂出工件 本次設計的液壓機分為主機和控制系統(tǒng)兩個重要部分組成 由管路 和電器線路聯(lián)通每個部分 主機部分要分為完成動作橫梁 支架橫梁 主立柱 主工作臺 主缸 頂出工件缸等幾大重要組成部分 支架橫梁和工作臺由螺母固定于機器兩端 機器調節(jié)的精度主要依 靠螺母和用來固定的支架橫梁頂端的螺母來調整大小 活動橫梁與主缸 主要靠活塞連接 依靠一根導柱的導向作用完成加工的運動 本次設計的 315 液壓機液壓缸 使用壽命長 穩(wěn)定性好 低耗能 噪音低 壓力和行程可按設計規(guī)定的大小 任意調節(jié) 操作十分簡單 容易上手 易于掌握 在本設計中 通過查閱大量文獻資料 借助于前 人的寶貴經(jīng)驗 設計了液壓缸的尺寸 制定液壓原理圖 根據(jù)實際生產(chǎn) 選擇了液壓泵 動力機組等許多液壓零部件 關鍵詞 四柱液壓機 液壓缸 液壓原理圖 Abstract Hydraulic press is products molding equipment one of the most widely used in the production of hydraulic press is a kind of liquid as working medium according to Pascal s principle is used to transfer energy to achieve various machines Hydraulic press except for forging forming can also be used to rectify pressure equipment packaging briquetting and clamp etc Hydraulic press including hydraulic press and hydraulic press Hydraulic technology widely used suitable for bending flagging stretching molding and stamping process such as cold extrusion Suitable for the pressure molding process of metal powder products and non metallic materials such as plastic glass reinforced plastics insulation materials and abrasive products and forming process also can be applied to calibration and installation process Oil hydraulic press on the slider four column guide set cylinder arrangement in the fuselage right side before each control element has focused on the operation box panel dynamic organization setup on the right the system to provide the typical process action on the slider rapid downward slow pressure delay did the holding quick return dangling The cylinder piston ejector exit or floating pressure flat side down stop ejection Beams and workbench oil on the lock nut fixed at both ends the machine precision by adjusting nut and tighten in the bar at the top of the lock nut to adjust Connected with main cylinder piston activity crossbeam rely on vertical guide pin guide do reciprocating motion Key words four column hydraulic press The hydraulic cylinder Hydraulic principle diagram 目 錄 第 1 章緒論 1 1 1 液壓機概述 1 1 2 液壓機的發(fā)展趨勢 2 1 3 使用范圍和主要性能 2 第 2 章設計參數(shù) 4 第 3 章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 5 3 1 設計液壓回路的選擇方案 5 3 1 1 全自動補油的保持壓路的回路設計 5 3 1 2 釋壓回路設計的參考 5 3 2 液壓系統(tǒng)圖設計 6 3 2 1 液壓系統(tǒng)原理圖 6 3 2 2 液壓系統(tǒng)流程動作示 6 3 2 3 電磁鐵運動的工作循環(huán)表圖 8 3 2 4 油箱容積 8 3 3 液壓系統(tǒng)圖的設計主要說明和選擇的規(guī)格大小 9 第 4 章確定提供液體的方法 油泵規(guī)格和電動機功率 11 4 1 缸體空程時的供油方法 11 4 2 選擇液壓泵工作流量大小和規(guī)格的型號 11 4 3 液壓泵的工作功率和電動機的功率要求 11 第 5 章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 13 5 1 主液壓缸性能參數(shù)計算 13 5 2 頂出液壓缸性能參數(shù)計算 13 5 3 液壓缸結構設計 14 5 3 1 液壓缸壁厚和外徑的計算 14 5 3 2 液壓缸工作行程的確定 15 5 3 3 最小導向長度的確定 16 5 3 4 液壓缸的結構設計 17 第 6 章 液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 19 6 1 主液壓缸壓力損失的校驗 19 6 1 1 快速空行程時的壓力損失 19 6 1 2 慢速加壓行程的壓力損失 20 6 1 3 快速退回行程的壓力損失 21 6 2 頂出液壓缸壓力損失的校驗 22 6 2 1 頂出行程的壓力損失 22 6 2 2 頂出缸退回行程的壓力損失 23 6 3 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升校驗 24 第 7 章液壓缸動作時的流量計算 26 7 1 主液壓缸進油流量和排油流量 26 7 2 頂出液壓缸進油流量和排油流量 26 第 8 章結論 28 參考文獻 29 致 謝 30 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)學士學位論文 第一章緒論 0 第 1 章緒論 1 1 液壓機概述 315 液壓機是利用液體來傳遞壓力的設備之一 遵循帕斯卡定律是液體在密閉 的容器所遵循的定律 液壓機的液壓傳動系統(tǒng)通常有控制機構 執(zhí)行機構 輔助機 構和介質 三梁四柱結構方式是十分常見 機身主要由主工作臺 上下滑塊 支架 橫梁 主立柱 調劑鎖母等組成 目前市場上和工廠中主要使用四柱液壓機 四柱 式結構的優(yōu)點是工作空間大 易于多方面觀察工件的變化和及時了解模具調整 整 機結構十分簡單 工藝性超強 維修便宜 但立是柱需要大型圓鋼 液壓機依靠油 或水等介質靜壓力 完成能量的儲存 傳遞 放大 用來實現(xiàn)機械加工的簡單 科 技化 高效化 液壓機械具有重量輕 結構簡單 控制方便等特點 運行速度 扭 力 功率大小多可隨時做多種調節(jié) 可以在加工工件的時候隨意調節(jié)速度和壓力大 小 調速范圍寬 性能高 噪音小 適用于各種金屬材料的全方面的加工 例如沖 壓 翻邊 拉伸等 也可用于板材的校正 砂輪的成型 擠壓冷熱金屬等 同樣適 應于非金屬材料 如塑料 玻璃鋼絕緣材料等 在有關壓制方面 它也有這不錯的 表現(xiàn) 許多新技術的試驗研究開發(fā)都用到了液壓機來參與完成 目前已經(jīng)廣泛應用 到等多個領域 例如 軍事 工業(yè) 礦山 建筑 航空等 由于現(xiàn)代多種需求 對加工工藝也有了更嚴格的要求 多數(shù)液壓機須滿足以下 要求 工作臺大 行程長 滿足多種加工的要求 有自動退出工件的功能 縮短加 工時間 液壓機它的工作方式包括電動 手動和半自動等多種 操作方便 工人易 學習 液壓機多數(shù)保持液壓穩(wěn)定的功能 并能進行定壓成型的操作 對于金屬粉末 和非金屬粉末的加工有這無與倫比的優(yōu)勢 液壓機的工作壓力大小 壓制速度塊面 和行程大小可調節(jié)方便 應用的靈活度靈敏 液壓機工藝在汽車等行業(yè)也有著非常多的應用 如空心框架 發(fā)動機托架 儀 表盤支架 車身框架 約占汽車質量的 11 15 多空軸類件和許多管件等 隨 著科學技術的飛速發(fā)展 尤其是微電子技術 信息技術等的高速發(fā)展 也為液壓機 的發(fā)展提供了更好的前景 機電結合可使機械系統(tǒng)簡化 性能更加完善 工作適應 性更加強大 相信未來的液壓機能在多個領域起到重大作用 向著高速 重載 高 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)學士學位論文 第一章緒論 1 精度 高效率 低噪聲等發(fā)面發(fā)展 1 2 液壓機的未來發(fā)展趨勢 由于液壓機應用的地方十分多 液壓系統(tǒng)和整機構造比較成熟 基本定型 國 內外液壓機的主要研究方向是控制系統(tǒng)改良 尤其是微電子技術 信息技術等的高 速發(fā)展 也為液壓機的發(fā)展提供了更好的前景 加強液壓機的性能 穩(wěn)定性能 提 高工作效率等幾個方面是研究的重要方向 尤其是機電液一體化技術高速發(fā)展的今 天 液壓機技術必將向以下方面發(fā)展 這也是順應時代發(fā)展的趨勢 1 工作效率更高 耗能更低 大幅提高液壓機的生產(chǎn)質量 減小生產(chǎn)之處 2 機電液一體化 科學的利用機械和電子方面的先進技術 更加科學的完善 液壓機的設計 3 自動化 智能化 微電子技術和信息技術的高速發(fā)展為液壓機的優(yōu)化提供 了有力的保障 自動化能在加工和生產(chǎn)方面起到了十分重大作用 同時也應具有檢 查故障與處理故障的功能 4 元件集成化一體化 通用化 標準化 這是現(xiàn)階段主要的研究方向 如何 更加環(huán)保高效的利用是國內外都在研究的課題 5 另外 在液壓機開發(fā)的同時注意綠色化和環(huán)保也是十分重要的 減少零件 和 系統(tǒng)的內部產(chǎn)生的不必要損失 減少功率損失 采用集成回路和設計道也可有效 的減少在管道中的損失 同時還可減少漏油損失 減少系統(tǒng)中的節(jié)流損失是十分重 要的 盡量減少非安全需要的能量 避免采用分流調節(jié)的系統(tǒng)浪費能量 采用靜壓 技術 盡量使用新的型密封材料 減少磨擦 發(fā)展精密化 輕量化 高效化 多應 用 3 通徑等低功率電磁閥 節(jié)約能源 改善液壓系統(tǒng)的性能 多利用負荷傳感系統(tǒng) 二次調節(jié)系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng) 為了及時保護液壓系統(tǒng)正常工作 防止污染對液壓 機的使用壽命和精準性造成的影響 必須指定新的保養(yǎng)方法 對污染進行實時監(jiān)測 以便及時調整液壓系統(tǒng) 不允許非法操作 避免由于處理不及時而造成的經(jīng)濟損失 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)學士學位論文 第一章緒論 2 1 3 使用范圍和主要性能 本機器動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大系統(tǒng)相互獨立的 采用按鈕集中控制 可分 手動 半自動 自動基本三種操作方式 本機器的工作壓力大小 壓制速度的快慢 空載下行和減速的行程范圍都可按需要的加工要求進行調整 并能完成一般制品壓 制工藝 一般分為分設定壓力 設定長度兩種加工動作提供選擇 定壓成型動作在 加工完成后 具有保持壓力 自動回程 自動延時 退回等完成動作 本機器主機 呈梯形 外觀大氣美麗 符合工業(yè)設計標準 動力系統(tǒng)主要采用液壓系統(tǒng) 結構相 對簡單 動作靈敏可靠 加工精準到位 可實現(xiàn)多種模式 我國液壓設備起步較國外稍晚 但是后通過不懈努力 已經(jīng)位于先進水平 在 一代又一代的學習總結的共同研究 有了重大的進展和突破 尤其在鍛造和鍛壓設 備的生產(chǎn)中 起到了無可替代的作用 相信不久 我們會趕超世界水平 成為超一 流技術大國 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章設計參數(shù) 3 第 2 章設計參數(shù) 315 噸液壓機設計參數(shù)的基本設定 1 主缸公稱壓力 3150KN1p 2 主缸回程力 600KN2 3 頂出缸公稱壓力 400KN3 4 頂出缸回程力 250KN 4p 5 主缸行程 800mm 6 頂出缸行程 250mm 7 主缸速度 快速空程速度 801vsm 工作行程速度 102 回程速度 553 s 8 頂出缸速度 頂出行程速度 804vsm 回程速度 1405 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 4 第 3 章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 3 1 設計液壓回路的選擇方案 3 1 1 全自動補油的保持壓路的回路設計 出于設計要求 保壓時間必須達到 40s 要求壓力能一直穩(wěn)定 因此設計了換 向閥中位機能來保壓 添加了自動補油的回路 保壓的時間由繼電器控制 補油的保壓系統(tǒng)圖的工作原理 按下啟動按鈕 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 在壓力到達設計的最大值時壓力繼電器 11 發(fā)出 信號 使換向閥自動切換到中位 這時液壓泵 4 卸荷 液壓缸靠換向閥中位機能保 壓 當液壓缸上腔壓力下降到設計的最小值時 壓力繼電器會發(fā)出信號 使換向閥 右位自動連入回路 這時液壓泵給液壓缸上腔自動補油 壓力迅速回升 回程時電 磁閥 2YA 通電 換向閥左位自動接入回路 活塞迅速向上退回去 圖 3 1 自動補油的保壓回路設計 3 1 2 釋壓回路設計的參考 保壓過程經(jīng)過一段時間結束 控制時間的繼電器會發(fā)出信號 主缸處于回程 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 5 但由于液壓機的油壓會比較高 同時缸體直徑大 行程比較長 缸內液體在壓力持 續(xù)升高時候會儲蓄相當大的能量 如果此時上腔立刻與回油接通 缸內液體會產(chǎn)生 液壓沖力 造成機器和管路的產(chǎn)生非常大的震動 發(fā)出很大的噪音 所以保壓后必 須馬上先泄壓之后再進行操作 采用科技閥作為釋放壓力的部件原理為 當保壓結束后 控制時間的電子版發(fā) 出信號 通過一個二位二通換向閥 讓主缸上腔壓力通過上腔的壓力 通過節(jié)流閥 與油箱相連接 從而使主缸上腔介質施放壓力后 釋放的速度快慢由科技節(jié)流限制 閥控制 3 2 液壓系統(tǒng)圖設計 3 2 1 液壓系統(tǒng)原理圖 圖 3 2 液壓系統(tǒng)原理圖 1 油箱 2 三相電動機 3 斜軸式塞泵 4 順序閥 5 先導溢流控制閥 6 三位四通電磁轉向閥 7 二 位四通電磁轉向閥 8 壓力控制器 9 單向控制閥 10 壓力電子表 11 補充油箱 12 上缸 13 背 壓閥 14 液控單向控制閥 15 行程開關 16 下缸 17 節(jié)流控制閥 3 2 2 液壓系統(tǒng)流程動作示意 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 6 A 液壓缸活塞快速運動 頂端的上滑塊快速向下滑落 轉換控制閥 6 接通 壓力油泵 3 工作 經(jīng)順序控制閥 4 進入轉換閥 6 的右位 再通過單向控制閥 9 進入上缸 12 的上腔 同時 經(jīng)控制閥 7 立刻補油進入油缸上 腔 回油從上缸的下腔經(jīng)過 單向順序閥 背壓閥 13 和單向閥 14 通過電液轉換 閥 7 回流到油箱 與此同時 上缸由于自己的重力下落 快速的向下滑動 使上 缸的上腔瞬時間出現(xiàn)了空白地方 填滿箱油會通過液壓控制止回閥 被吸進上缸的 上腔 以保證能消除空白地方 保持上缸的迅速下落 B 主液壓缸活塞桿減速下行 滑塊下壓力不斷增大 當上缸帶動上下模合并在一起后 壓力油不會停止 會繼續(xù)進入上油缸 油缸 上腔的壓力開始逐漸升高 補油箱的單向控制閥會自動關閉 切斷了補油箱的供油 以防止壓力過高 導致機器損壞 使上缸 12 下行速度開始放慢 油缸上腔壓力不斷 升高 C 主液壓缸活塞桿停止運動 滑塊下壓力保持不變 當油缸上腔壓力超過了壓力繼電器 10 的設定的值時 壓力繼電器會立刻發(fā)出信 號 控制電液轉換閥 6 轉換到中間位置 關閉油缸 12 上腔的供油 缸體立刻保持靜 止 保壓開始 保壓時間為 5s D 主體液壓缸的回程運動 保壓動作完成后 電液轉換閥 6 的左位會被接通 泵 3 打出的壓力油 經(jīng)過順 序閥 4 通過電液轉換閥 6 的左位 再經(jīng)過液控單向控制閥 14 單項順序閥 背 向閥 13 進入上油缸 12 的下腔 主要的缸體被推向上 同時電磁閥 7 切換到左位 油箱回油的速度加快 油缸 12 上腔的回油通過液控單向控制閥 流回到補油箱 11 使得上面的缸體回到原來的地方 E 頂出缸的活塞桿做推的動作 推出工件 當將電液轉換控制閥 6 的中位于電液換向控制閥的右位接通時 泵 3 輸出壓力 油 經(jīng)過電液換向控制閥的左位 進入下缸 16 的下腔 回油從下缸 16 的上腔進過 電液換向閥的左位 回流主油箱 下缸做向上運動 頂出工件 F 頂出的缸回程的動作原理 在工件取出后 換向控制閥開始工作 壓力油進入下缸 16 的上腔 下缸下腔的 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 7 回油經(jīng)過調節(jié)閥的右位流入回主油箱 下缸向下做垂直運動 復位 閥 13 在保壓時可有效防止上油缸 12 上腔的油出現(xiàn)倒流的情況 行程控制開關 15 控制上 下缸的最大最小位置 壓力表將分別每個系統(tǒng)缸的壓力大小 3 2 3 電磁鐵運動的工作循環(huán)表圖 表 3 1 電磁鐵動作循環(huán)表 電磁鐵 電動機 動作名稱 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 1D 電機啟動 快速下行 減速加壓 保壓 卸壓 回程停止 頂出缸頂出 頂出缸退出 靜止 3 2 4 油箱容積 6 eVQKV 1 式中 K 系數(shù) K 0 5 現(xiàn)取 K 3 各油泵每分鐘流量總和 Qmin0 87L 各油缸最大儲油量的總和 已知主缸最大行程 eV 頂出缸行程 mS801 mS250 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章擬定液壓初步系統(tǒng)圖 8 LS DVe 1054212 則油箱總容積 36 873 根據(jù) GB2876 81 標準 取其標準值 500L 3 3 液壓系統(tǒng)圖的設計主要說明和選擇的規(guī)格大小 根據(jù)所設計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和通過各零件的實際流量大小 選擇的元 輔件的規(guī)格 見表 3 2 表 3 2 液壓元件規(guī)格型號表 序號 名稱 型號 公稱壓力 公稱流量 附注 1 主油箱 容積 500L 2 電動機 Y200M 4 37kW 3 軸向柱塞泵 5ZKB725 25MPa 106L min 4 順序閥 自行設計 5 先導溢流閥 P B25 25MPa 25L min 6 電磁換向閥 34DO B10H T 31MPa 200L min 7 電磁換向閥 24EF3 E10B 31MPa 150L min 8 壓力繼電器 IPD01 H6L Y 50 320 調至 25MPa 9 單向閥 DFY F32H2 320MPa 200L min 10 壓力表 Y 100 11 補油箱 容積 200L 12 主液壓缸 13 液控單向閥 DFY F32H2 320MPa 200L min 14 順序閥 XD2F L32H 31MPa 150L min 15 行程開關 SZL WLA B 16 頂出液壓缸 17 節(jié)流閥 QFF3 E10B 25MPa 100L min 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章確定提供液體的方法 油泵規(guī)格和電動機功率 9 第 4 章確定提供液體的方法 油泵規(guī)格和電動機功率 4 1 缸體空程時的供油方法 主缸空程向下運動活塞腔的進油量 為 由于流量太大 只采用油1Qmin9 602L 泵來提供動力效率低 用零件本身自重快速下落方法也是一個好方法 更加經(jīng)濟實 惠 節(jié)省能源 充液閥自動吸油 4 2 選擇液壓泵工作流量大小和規(guī)格的型號 液壓系統(tǒng)開始起到工作 需要的介質液體最大流量是大活塞缸工作行程 活塞 腔的流量 為 主活塞缸的活塞在回來時流量 為 2Qmin36 75L 3Qmin65 78L 但主活塞缸進行回程運動時 一般在啟動是需要壓力 而當沖頭離開MPa2 拔模后 則不需要太高壓 根據(jù)實施分析 決定選用一臺公稱流量為 的i10 壓力補償變量軸向柱塞泵 5ZKB725 型軸向柱塞泵 該泵主要技術性能參數(shù)如下 排量 額定壓力為 最大壓力為 轉速 容min106LMPa16Pa25min45r 積效率 96 壓力和流量均能符合壓制力 回程力和頂出力的需要 該液壓泵能滿 足本液壓系統(tǒng)的要求 4 3 液壓泵的工作功率和電動機的功率要求 查樣本得泵的機械效率 容積效率 則總效率為 95 0 m 96 0 v 5 12 v 1 主液壓缸的工作壓力與頂出缸的頂出壓力都是 主液壓缸在回程時壓MPa5 力為 頂出缸在回程時的壓力 系統(tǒng)要求提供功率最大的兩種工況為 MPa45 0 當主液壓缸處于工作狀態(tài)時 壓力為 油泵的泵輸出最大流量2 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章確定提供液體的方法 油泵規(guī)格和電動機功率 10 則泵的輸入功率為 min36 75L 4 kWpQP5 34912 0667251 2 當頂出缸在退出行程的工作壓力為 泵輸出最大流量 MPa58 min0 87L 則泵的輸入功率為 4 kWpQP5 291 067 62 3 這里 故電動機功率應選為 因泵要求轉速為 1P2 k5 34min150r 選擇一臺 Y200M 4 型三相異步電動機驅動液壓泵 可以滿足使用要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 11 第 5 章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 5 1 主液壓缸的性能參數(shù)設計和計算 A 液體最大工作壓力 p 現(xiàn)在市場上可購得的標準液壓泵和控制閥 最高工作壓力為 32MPa 但性能不 夠好 損失能量較大 為留有一定的余量 本設計選擇運用最高工作壓力為 25MPa B 主液壓缸的內徑 1D 5 mP401254 304611 1 根據(jù) 取標準值 1926 TGBD1 C 主液壓缸活塞桿的直徑計算 1d 5 mPDd 360254 3 60 42211 2 根據(jù) 取標準值 192346 TGBd1 D 主液壓缸有效面積 其中 為無桿腔 為有桿腔 1A2A 2 215604 0mDA 2 2212 38641 3 d E 主液壓缸實際壓力 KNpA102516 0 61 5 3 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 12 F 主液壓缸的工作回程壓力 5 KNpAP59710203864 62 4 5 2 頂出液壓缸的性能工作參數(shù)計算說明 A 頂出液壓缸的內徑 2D 5 mPD143 0154 30462 5 根據(jù) 取標準值196 TGBD2 B 頂出液壓缸的桿直徑 2d 5 mPDd 8310254 31 04622 6 根據(jù) 取標準值9346TGBd2 C 頂出液壓缸工作時的面積計算 其中 為無桿腔面積 為有桿腔面3A4A 積 2223 153864 10mDA 2224 10364 0 md D 頂出液壓缸工作時壓力計算 5 KNpAP85102501386 63 7 E 頂出液壓缸工作時回程壓力計算 5 pAP2601501362 4 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 13 8 5 3 液壓缸結構設計 5 3 1 液壓缸的缸壁厚度和液壓外缸徑的計算 液壓缸缸壁厚度取決于液壓缸的強度條件選擇 液壓缸的壁厚度多數(shù)是指缸體 結構中最薄的地方的厚度 參考材料力學和物理力學 承擔主要內壓力的缸筒 其 內壓力分布規(guī)律應與壁厚的不一樣而有所不同 一般計算時可分開計算內應力的大 小 液壓缸內徑 D 和缸壁的壁厚 的比 的圓筒稱為薄壁圓筒 機械的液壓 10 D 缸材料選擇 多數(shù)采用無縫鋼管的材料 大多都是薄壁的圓筒結構 其壁厚的公式 計算 下面一主液壓缸為例給出下列計算 5 9 2py 其中 液壓缸壁厚 m D 液壓缸內徑 m 試驗壓力 一般取最大工作壓力的 1 25 1 5 倍 yp MPa 缸筒材料的許用應力 無縫鋼管 10 mDpMPay 065 1245 3 中壓和低壓的時候 本公式計算出的缸壁厚度往往不夠 缸體的剛度達不到要 求 如在工作過程中發(fā)生變形等引起液壓缸工作發(fā)生故障和漏油的情況 所以多數(shù) 不按這個公式計算 根據(jù)經(jīng)驗選擇 液壓缸壁厚算出后 即可求出缸體的外徑 為 1D mD530624021 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 14 5 3 2 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作長度 可根據(jù)工作生產(chǎn)的時機情況來確定 再查閱 液壓系統(tǒng)設計 簡明手冊 表 2 6 中的系列尺寸來選取標準值 12P 先選擇上個缸蓋的厚度 多數(shù)的液壓缸為平底缸蓋 有效厚度 t 的強度選擇公 式 缸蓋無孔時 5 y pDt243 0 10 缸蓋有孔時 5 11 02243 0dD pty 式中 t 缸蓋最低要求厚度 m 缸蓋止口內徑 m 2D 缸蓋孔的直徑 m 0d 實際壓力 最大工作壓力的 1 25 1 5 倍 yp MPa 缸筒材料的許用應力 無縫鋼管 10 下面以主液壓缸為例 根據(jù)上式求得缸蓋無孔時 mt 9 01253 4 03 缸蓋有孔時 t 106 05 412 043 5 3 3 最小導向長度的確定 當活塞桿全部伸出是 從活塞支支點中點到缸蓋支撐面中點的距離 H 稱為最小 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 15 導向長度 長度過小 液壓缸的初始撓度增大 會影響液壓缸的穩(wěn)定性 所以最小 導向長度必須計算精準 保證其有效長度達到要求 對多數(shù)的液壓缸 長度 H 計算公式 5 12 20DL 式中 L 液壓缸的工作的最大行程 D 液壓缸的內徑 活塞的寬度 B 一般取 B 0 6 1 D 缸蓋滑動支撐面的長度 根據(jù)液壓缸內徑1l D 或活塞桿直徑 而定 d 當 時 取 m80 l0 1 61 當 時 取 d 隔套的長度 C 的計算公式 由最小導向長度決定 如式 5 13 BlH 12 例 取 H 300mm mH24008 活塞寬度為 DB308 缸蓋支撐的面長度為 mdl2567 1 沒有必要進行穩(wěn)定性的考慮 5 3 4 液壓缸的結構設計 液壓缸主尺寸初步計算出以后 就要進行分部分的零件計算 主要包括 缸體 缸蓋活塞與活塞桿活塞桿的連接設計 密封裝置液壓缸的安裝連接結構計算等 由 于實際工作要求和功能不同 結構形式各有所異 設計時視具體情況進行設計選擇 1 缸體與缸蓋的連接形式 缸體與缸蓋的鏈接形式與工作壓力有關 本次設計中選用常見的外半環(huán)連接 見圖 2 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 16 圖 5 1 缸體與缸蓋示意圖 該外半環(huán)連接方式結構簡單 經(jīng)濟實用 2 活塞桿與活塞的連接結構 活塞桿與活塞的連接結構參閱 液壓系統(tǒng)設計簡明手冊 表 2 8 采用組合15P 式結構中的螺紋連接 見圖 2 2 圖 5 2 活塞桿與活塞螺紋示意圖 該連接方式結構簡單 但是容易松動 必須設計能鎖緊的裝置 3 活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向地方的設計 包括活塞桿與端蓋 以及密封 防塵和鎖緊裝置等 導向套的結構可以做成端蓋整體式直接導向 也可作成與端蓋分開的導向套結構 后者導向套磨損后便于更換 所以應用較普遍 導向套的位置可安裝在密封圈的內 側 也可以裝在外側 機床和工程機械中一般采用裝在內側的結構 有利于導向套 的潤滑 而油壓機常采用裝在外側的結構 在高壓下工時 使密封圈有足夠的油壓 將唇邊張開 以提高密封性能 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章液壓缸結構設計和主要參數(shù)設計 17 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 18 第 6 章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 6 1 主液壓缸壓力損失的校驗 6 1 1 快速空行程時的壓力損失 在回油路上 已知油管長度 油管直徑 通過的流量ml2 md3102 液壓系統(tǒng)選用 N32 號液壓油 考慮最低工作溫度 15 由手smq310 2 冊查出此時油的運動粘度 油的密度 液壓系統(tǒng)元件采sc25 1 39kg 用集成板式的配置形式 1 確定流動的狀態(tài) 液流的雷諾數(shù) 6 2301605 1324 43 dqvRe 1 由此可知 回油路中液壓油的流動狀態(tài)為層流 2 沿程壓力損失 p 在回油路上 流速為 6 smdqv 91 203214 6 32 2 則壓力損失為 6 Padvlp152032169 4Re26 3 3 局部壓力損失 由于采用的液壓裝置 所以只考慮閥和集成板內的油路的耗損 液控單向閥和 電液換向閥的實際壓力損失分別為 168986Pa 和 675943Pa 假如按集成板進油路耗損為 30000Pa 回油路耗損為 50000Pa 則回油路總的壓 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 19 力損失為 Pap 91085679431852 從以上驗算結果可以看出 在主液壓缸快速空行程中的壓力損失未超過許用范 圍 滿足使用要求 6 1 2 慢速加壓行程的壓力損失 在加壓的過程中 已知油管長度 l 2m 內油管的直徑 流量進md3102 油路 回油路 液壓系統(tǒng)選用 N32 號smq31026 sq32104 液壓油 考慮最低工作溫度 15 由手冊查出此時油的運動粘度 油sc25 的密度 液壓系統(tǒng)元件采用集成板式的配置形式 39kg 1 確定油流的流動狀態(tài) 進油路中的雷諾數(shù) 6 2305105 3214 6 Re 431 dqv 4 回油路中的雷諾數(shù) 6 2309105 13214 0Re 4322 dqv 5 由此可知 進油路和回油路中液壓油的流動狀態(tài)均為層流 2 沿程壓力損失 p 在進油路上 流速為 6 smdqv 57 103214 66 321 6 則壓力損失為 6 Padvlp132403257 964Re21 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 20 7 在回油路上 流速為 6 smdqv 43 01324 06 32 8 則壓力損失為 6 Padvlp365810294 64Re2 2 9 3 局部壓力損失 由于集成板式的裝置 考慮閥和集成板內油路的損耗 液控單向閥 電液換向 閥和順序閥的實際壓力損失分別為 182883Pa 337973Pa 和 256133Pa 若去集成板進油路壓力損失為 30000Pa 回油路壓力損失為 50000Pa 則油路總 的壓力損失為 Pap 5107 680379182365124 從以上驗算結果可以看出 在主液壓缸慢速加壓行程中的壓力損失未超過許用 范圍 滿足使用要求 6 1 3 快速退回行程的壓力損失 在快速退回行程時 主液壓缸從順序閥卸荷 油路很短 因此不考慮回油路上 的壓力損失 在進油路上 已知油管長度 l 2m 油管直徑 通過的md3102 流量 液壓系統(tǒng)選用 N32 號液壓油 考慮最低工作溫度 15 smq310 由手冊查出此時油的運動粘度 油的密度 液壓系統(tǒng)元scm25 1 39kg 件采用集成板式的配置形式 1 確定流動狀態(tài) 進油路中的雷諾數(shù) 6 23048105 3214 Re3 dqv 10 由此可知 進油路中液壓油的流動狀態(tài)為層流 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 21 2 沿程壓力損耗 p 在進油路上 流速為 6 smdqv 64 103214 32 11 則壓力損失為 6 Padvlp 217034826 906Re43 12 3 局部壓力損失 由于采用集成板式的液壓裝置 所以只考慮閥類元件和集成板內油路的壓力損 失 液控單向閥和電液換向閥的實際壓力損失分別為 168986Pa 和 337973Pa 若去集成板進油路壓力損失為 30000Pa 回油路壓力損失為 50000Pa 則油路總 的壓力損失為 Pap 58693079168270 從以上驗算結果可以看出 在主液壓缸快速退回行程中的壓力損失未超過許用 范圍 滿足使用要求 6 2 頂出液壓缸壓力損失的校驗 6 2 1 頂出行程的壓力損失 在頂出液壓缸頂出行程中 已知油管長度 l 2m 油管直徑 通md3102 過的流量進油路 回油路 液壓系統(tǒng)選用smq31026 s10 83q3 2 N32 號液壓油 考慮最低工作溫度 15 由手冊查出此時油的運動粘度 油的密度 液壓系統(tǒng)元件采用集成板式的配置形式 scm25 1 39kg 1 確定油流的流動狀態(tài) 進油路中液流的雷諾數(shù) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 22 6 230510 532 14 6dqve 4 3 1 R 13 回油路中液流的雷諾數(shù) 6 230105 3214 8 0Re 4322 dqv 14 由此可知 進油路和回油路中液壓油得到流動狀態(tài)均為層流 2 沿程壓力損失 p 在進油路上 流速為 6 sm1 57032 146dqv6 321 15 則壓力損失為 6 a13240352 7964devlp 1 PR 16 在回油路上 流速為 6 sm1 0332 14 08dqv6 322 17 則壓力損失為 6 a8601320 964de2vlp3 PR 18 3 局部壓力損失 由于集成板式的裝置 所以只考慮閥和集成板內油路的壓力損失 電液換向閥 的實際壓力損失為 56791Pa 若去集成板進油路壓力損失為 30000Pa 回油路壓力損失為 50000Pa 則油路總 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 23 的壓力損失為 a10 588056791801324p P 從以上驗算結果可以看出 在主液壓缸快速退回行程中的壓力損失未超過許用 范圍 滿足使用要求 6 2 2 頂出缸退回行程的壓力損失 在頂出液壓缸退回行程中 已知油管長度 l 2m 油管直徑 通md3102 過的流量進油路 回油路 液壓系統(tǒng)選用smq310 45 s102 5q3 N32 號液壓油 考慮最低工作溫度 15 由手冊查出此時油的運動粘度 油的密度 液壓系統(tǒng)元件采用集成板式的配置形式 scm25 1 39kg 1 確定油流的流動狀態(tài) 進油路中液流的雷諾數(shù) 6 2308410 532 14 dqve 3 1 R 19 回油路中液流的雷諾數(shù) 6 23056910 3214 5Re 4322 dqv 20 由此可知 進油路和回油路中液壓油得到流動狀態(tài)均為層流 2 沿程壓力損失 p 在進油路上 流速為 6 sm1 8032 145dqv6 321 21 則壓力損失為 6 a153703284 96de2v4lp 1 PR 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 24 22 在回油路上 流速為 6 sm2 681032 4 5dqv 322 23 則壓力損失為 6 a2711035692 4dev6lp3 PR 24 3 局部壓力損失 由于采用集成板式的液壓裝置 所以只考慮閥類元件和集成板內油路的壓力損 失 電液換向閥的實際壓力損失為 145154Pa 若去集成板進油路壓力損失為 30000Pa 回油路壓力損失為 50000Pa 則油路總 的壓力損失為 a102 638014527153p 5P 從以上驗算結果可以看出 在主液壓缸快速退回行程中的壓力損失未超過許用 范圍 滿足使用要求 6 3 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升校驗 在整個工作循環(huán)中 工進階段所占用的時間最長 所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進 階段造成的 所以按照工進工況驗算系統(tǒng)溫升 系統(tǒng)總的發(fā)熱功率 為 6 2 036kW 91 34 51 P 25 已知油箱容積為 V 500L 則油箱的散熱面積計算為 6 232m10 4506 A 26 假定通風條件良好 取油箱散熱系數(shù) 則可得油液溫 CWC 2 3rk 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校驗 25 升為 6 27 CACT 3 14 015263 r 假設室溫 T 20 計算出的平均溫度為 53 1 則油箱的散熱情況符合的要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章液壓缸動作時的流量計算 26 第 7 章液壓缸動作時的流量計算 7 1 液壓缸結構設計 A 快速空運行時的計算進油流量 1Q 7 min9 60284 042121 LVDQ 1 B 快速空運行時的計算活塞腔排油流量計算 1Q 7 in5 46083 04422121 1 LVdDQ 2 C 啟動時的活塞腔進油流量計算 2 7 min36 75014 42212 LV 3 D 啟動運行時的活塞桿腔的排油流量計算 2Q 7 in3 14603 044221 2 LVdDQ 4 E 回程運行的活塞桿腔進油流量計算 3 7 min65 78056 04423213 LVd 5 F 回程運行時的活塞腔的排油流量計算 3Q 7 in5 416054 4221 33 LVDQ 6 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章液壓缸動作時的流量計算 27 7 2 頂出液壓缸進油流量和排油流量 A 頂出運行時的活塞腔進油流量計算 4Q 7 min9 7360814 422 LVDQ 7 B 頂出運行時的排油流量計算 4 7 in7 49608 01 4242 LVdDQ 8 C 回程運行時的活塞桿腔進油流量計算 5Q 7 min0 8761408 14 42525 LVd 9 D 回程運行時的排油流量計算 5 7 in3 1296041 04252 5 LVDQ 10 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章液壓缸動作時的流量計算 28 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章結論 29 第 8 章結論 畢業(yè)設計是我們畢業(yè)生四年學習的一次總體總結和考驗測試 是對畢業(yè)生的一 次考核 同時也是對我四年的專業(yè)知識進行一次綜合的運用和重組 通過本次設計 使我進一步鞏固了所學的液壓傳動以及相關方面的知識 加深 了理解和認識 同時我也學會了一些怎樣將理論知識運用于生產(chǎn)實際的方法 在本 次設計實踐中我通過學習和查閱資料 掌握了通用液壓元件的選用 各類閥體的用 途以及組合方法 同時也使自己 CAD 計算機繪圖 機械零件幾何公差等方面的知識 得到了鞏固和加強 畢業(yè)設計是與實際的生產(chǎn)分不開的 是一次理論與實際強有力的結合 在整個 畢業(yè)設計過程中 我仔細認真的查閱了了工程液壓機的基本現(xiàn)狀和主要功能 發(fā)現(xiàn) 在中型液壓機中 泵的選擇十分重要 因為好的泵可以有利于節(jié)能 減少工作噪音 性能平穩(wěn) 在設計中多方面比較各元件的屬性來進行選擇是十分必要的 通過檢測 強度等完成液壓機的初步設計 但是 由于自己水平和條件有限 在本次設計中一 定還有很多不足之處 希望各位老師和同學批評指正 最后 我衷心的感謝各位老師對我的耐心指導 精心的幫助 感謝圖書館的老 師對我提供的幫助 感謝每一位給予我?guī)椭耐瑢W和老師 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 30 參考文獻 1 陳啟松 編 液壓傳動與控制手冊 上?？茖W技術出版社 2006 2 張建民等編 機電一體化系統(tǒng)設計 高等教育出版社 2007 3 楊公源 編 機電控制技術及應用 電子工業(yè)出版社 2005 4 王文斌等編 機械設計手冊 機械工業(yè)出版社 2004 5 王伯平 編 互換性與測量技術基礎 機械工業(yè)出版社 2007 6 王曉明 電動機的單片機控制 北京航空航天大學出版社 2007 7 熊良山等編 機械制造技術基礎 華中科技大學出版社 2007 8 支道光編 機械零件材料與熱處理工藝選擇 機械工業(yè)出版社 2008 9 王守城 段俊勇編 液壓元件及選用 化學工業(yè)出版社 2007 10 俞新陸 編 液壓機的設計與應用 機械工業(yè)出版社 2007 11 馬文里 編 液力傳動理論與設計 化學工業(yè)出版社 2004 12 范立南 謝子殿 單片機原理及應用教程 北京大學出版社 2006 13 高春甫等編 機電控制系統(tǒng)分析與設計 科學出版社 2007 14 吳曉玲 編 潤滑設計手冊 化學工業(yè)出版社 2006 15 Sors1 Fatigue design of machine components Oxford Gramophone press 1991 16 李發(fā)海 朱東起編 電機學第四版 科學出版社 2007 17 成大先等編 機械設計手冊 單行本 3 版 液壓控制 減 變 速器 電機與電器 化學工業(yè)出版 2006 18 Bradley D A Mechanics Electronics in 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謙遜的為人品質也給我留下了很深刻的印象 一直在鞭策著我不斷探索 努力 奮發(fā)向上 通過本次畢業(yè)設計的完成 不僅使我掌握了一定的專業(yè)知識 更 重要的是使我初步具備了發(fā)現(xiàn)問題 獨立分析問題 努力解決問題的能力 相信這 將對我以后的工作和工作產(chǎn)生重要的影響和幫助 對我的人生成長將會產(chǎn)生深遠的 影響 特別要向的我的指導老師于玲老師表示感謝 對我在本次畢業(yè)設計過程中 我還得到了許多其他老師和同學的多方面幫助 再次表示衷心的感謝 感謝父母多年來對我學業(yè)的大力支持 關心和幫助 感謝老師的精心輔導和幫助 感謝前輩對于液壓技術的研究和寶貴經(jīng)驗