毕业论文定稿-半自动液压镦头器设计

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763广西工学院本 科 课 程 设 计 （ 论 文 ）半自动液压镦头器设计论文所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日I I摘 要本论文对半自动液压镦头器进行设计计算，系统分别由机械系统、液压系统和电气控制系统组成。镦头器是一种预应力工程专用设备，可用于各预制厂的先张法制品工艺，还可用于各种后张法预应力施工中高强钢丝束的镦头工作。镦头器体积小、重量轻、结构合理、操作、维修方便，质量稳定可靠，设计合理，应用广泛，维修方便。将镦头器与油泵联接，操作油泵，油液进入缸内，推动活塞，使夹紧夹片将钢丝夹紧。当达到一定压力后，顺序阀中单向阀打开，油液进入夹紧活塞的内腔，推动镦头活塞对钢丝进行镦头；到达额定压力时卸荷。在回程弹簧作用下各零件自动复位，完成镦头工作。关键词: 半自动液压镦头器，液压系统，液压系统，机械系统IIABSTRACTDesign and calculation of the semi - automatic hydraulic head device, system is composed of mechanical system, hydraulic system and electrical control system. Heading machine is a special equipment for a prestressed engineering, can be used for pretensioned product technology of each precast factory, also can be used for a variety of post tensioned steel in beam heading to work. Head device has the advantages of small size, light weight, reasonable structure, convenient operation and repair, stable and reliable quality, reasonable design, wide application, convenient repair. The heading device connected with pump, pumps, oil into the cylinder, push the piston, the clamping piece of the wire clamp. When it reaches a certain pressure, the sequence valve check valve is opened, the cavity oil into the clamping piston, pushing head piston head of wire; reach the rated pressure unloading.On the return spring under the action of parts automatic reset, complete the work head.Key words: semi automatic hydraulic riveting machine, hydraulic system, hydraulic system, mechanical systemIII III目 录第一章 绪论 51.1 液压概况 .51.2 液压工作原理 .51.3 液压系统的设计步骤与设计要求 8第二章 半自动液压镦头器方案分析 92.1 液压工作原理 92.2 半自动液压镦头器液压控制方案 102.3 液压泵源控制 .142.3.1 液压泵启动和停机 142.3.2 泵源系统压力控制 .14第三章 主要设计计算 .153.1 负载的计算 153.2 活塞的设计 173.3 导向套的设计与计算 173.4 端盖和缸底的设计与计算 193.5 缸体长度的确定 193.6 缓冲装置的设计 203.7 排气装置 203.8 密封件的选用 213.9 防尘圈 22第四章 液压泵的参数计算 .23第五章 电动机的选择 .23第六章 液压元件的选择 .246.1 液压元件的选择 246.2 油管的选择 25第七章 验算液压系统性能 .257.1 压力损失的验算及泵压力的调整 25IV7.2 液压系统的发热和温升验算 27第八章 液压站的设计 .288.1 液压站简介 .288.2 油箱设计 288.2.1 油箱有效容积的确定 288.2.2 油箱容积的验算 .298.2.3 油箱的结构设计 .308.3 液压站的结构设计 328.3.1 液压泵的安装方式 .328.4 辅助元件 348.4.1 滤油器 .348.4.2 空气滤清器 .358.4.3 液位计 .358.4.7 液压油 .37总 结 38参考文献 39致 谢 405 5第一章 绪论1.1 液压概况当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。我国的液压工业开始于本世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。1.2 液压工作原理驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、体以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入体左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，体右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，体必须产生一个足够大的推力，这个推力是由体中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入体的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。液压传动有以下一些优点：1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左6右。2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500 次/min，实现往复直线运动时可达 1000 次/min。3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000） ，它还可以在运行的过程中进行调速。4）液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。5）液压装置易于实现过载保护。体和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是：1）液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等） ，长距离传动时更是如此。3）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。5） 液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不易找出原因。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的 2%3.5%，而我国只占 1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存7 7在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。现如今我国的液压行业现已形成一个门类比较齐全、有相当竞争实力、初具生产规模的工业体系。改革开放以来，液压行业迅速发展，先后引进了 40 余项国外先进技术，经消化吸收和技术改造，现均已批量生产，并成为行业的主导产品。近年来，行业加大了技术改造力度，19911998 年，国家、地方和企业自筹资金总投入共约 16 多亿元。经过技术改造和技术攻关，一批主要企业技术水平进一步提高，工艺装备得到很大改善，为形成高起点、专业化、批量生产打下良好基础。近几年，在国家多种所有制共同发展的方针指引下，不同所有制的中小企业迅猛崛起，呈现着勃勃生机。随着国家的进一步扩大开放，三资企业迅速发展，为行业提高水平，并扩大出口起着重要作用。目前我国已和美国、日本、德国等国家的著名厂商建立了柱塞泵/马达、行星减速机、转向器、液压控制阀、液压系统、静液压传动装置、液压件铸造、气动控制阀、气缸、等类产品生产的合资企业或独资企业 50 多家，引进外资 5 亿多美元。进入 21 世纪后液压产品技术发展呈现与计算机技术相结合的趋势。现有的液压伺服和液压比例技术在与计算机结合上不是十分方便，数字液压技术克服了这个缺点，它把整个液压和控制技术都简化了，促进了整个液压技术的进步。如今国内外液压发展情况简要概括如下表 1：表 1 国内外液压发展情况国内 国外小型化，集成化，多样化 机电一体化集成元件和系统高压，高速，高精度，高可靠性智能化自动控制元件和系统高效，节能，环保 高精度数字控制元件和系统机电一体化 水介质液压元件和系统毕业设计是对大学生活中从事机械及液压知识学习的一个总结，也是提高我们大学生综合运用所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，更是对大8学阶段所学关于机械及液压知识和实际动手能力的一个考察。通过这次考察，不但可以提高我们的综合训练设计能力、科研能力，其中包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力，还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并且使我在以下几个方面得到训练：1、了解液压传动系统设计的基本方法和设计要求，培养学生运用所学理论知识解决具体工程技术问题的能力。2、掌握液压传动系统的设计步骤，熟悉设计的有关技术文件，规范设计手册及相关元件的国家标准。3、根据设计任务要求，进行工况分析和确定液压系统的液压元件拟定出液压系统，并对液压系统主要性能作必要的设计计算。针对大学中所学的机械及液压方面的知识，我选择这个课题来完成我的毕业设计，并进行了大量的实地调研考察，尝试和论证。本次设计中主要以课本和搜集来的各种资料作为依据，基于所学的知识，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法和步骤，此次设计为本人初次设计作品，由于所学知识不可避免的存在局限性，并且实际的设计经验不足，因此设计内容可能存在着某些缺陷和错误，对此恳请老师批评并指正。这样也能让我把知识掌握的更加牢固，并把所学的知识融成一个体系，以适应将来实际工作的需要。1.3 液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。9 9第二章 半自动液压镦头器方案分析2.1 液压工作原理压力油进入缸内，推动活塞，使夹紧夹片将钢丝夹紧。当达到一定压力后，顺序阀中单向阀打开，油液进入夹紧活塞的内腔，推动镦头活塞对钢丝进行镦头；到达额定压力时保压一定时间后卸荷。在回程弹簧作用下各零件自动复位，完成镦头工作。102.2 半自动液压镦头器液压控制方案液压系统方案制定的背景和特点近年来，由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。液压传动技术在数控自动化机床上的应用也越来越广泛，而且也为机床工业的自动化程度的提高上起到了重要的力量。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。多方案的比较和论证根据对液压传动系统有关知识的学习、调查和了解，并且借鉴前人经验，拟设计如下二个方案以供选择:（1）系统全部采用常规阀控制，液压缸动作顺序由手动换向阀来控制。其优点是性能可靠，安全性高。可以采用国内均可生产的常规阀，价格较便宜，较易购买。缺点是自动化程度低、不能适应数控程度高自动化程度的机床，而且移动速度较慢。（2）系统全部采用电磁铁驱动的电磁控制阀来控制，其优点是移动速度快，系统安全可靠，可连续长时间工作，是近年高自动化液压传动系统控制的发展趋势。但目前国内生产的电磁换向阀的安全性能还达到使用要求的还不多，因此需要进口或采用台湾产品，并且台湾产品价格不是很高，而且基本可以达到国际先进水平，完全可以满足使用要求。从自动化的使用要求和安全方面考虑，第二种方案更适合本次设计。因此本次设计的液压系统采用了电磁铁驱动的电磁控制阀。在液压泵站的设计中，采用了独立的液压泵和供油集成块，用一个单向阀保证系统安全性。另外，在各个液压站集成块上，有三个压力继电器，可使系统更加安全可靠的工作。最终方案的制定和说明1.确定液压泵类型及调速方式11 11参考同类机床，选用单向定量液压泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。回油路上设置背压阀，初定背压值为 0.8MPa。2.选用执行原件因系统要求变挡，且液压缸有正向和反向运动，因此选用单活塞杆的二位液压缸变挡。3.换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回4.组成液压系统绘原理图原先的设计方案，液压系统同时控制两个液压镦头器，液压原理图如下：液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作。也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。容积节流调速采用变量泵供油。节流阀或调速12阀控制流人(或流出)执行元件的流量，使泵的流量与执行元件所需的流量相适应。优点是无溢流损失，速度负载特性好，效率高。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中某段时问不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在本系统中，采用泵供油，节流阀控制元件流量。根据任务书要求，现在改成液压系控制一个液压镦头器即可。改造后的液压原理图：方案一：方案二：13 13方案三方案 优点 缺点14方案一 1、先导式溢流阀适用于超高压场合。2、控制简单，只需控制二位二通换向阀即可完成镦头作业。1、油路复杂2、保压不稳定设计二 1、保压稳定2、结构经典，不易出现故障1、油路复杂2、换向阀过多，操作不便设计三 1、油路最简单2、操作简单3、供油稳定1、电控系统复杂2、成本高根据上述情况，综合考虑选择方案三。综合下来液压系统设计图如下图：15 152.3 液压泵源控制2.3.1 液压泵启动和停机a、液压主泵的启动和停止b、半自动液压镦头器油箱半自动液压镦头器油箱大小为长*宽*高=1300*1000*600mm油箱内需加入 3.4 桶 46 号抗磨液压油。为了确保节能和合理使用功率以免电动机超负荷，当半自动液压镦头器液压站泵工作。2.3.2 泵源系统压力控制1 系统压力手动调节手动压力安全阀调节到适当位置，待上述泵源电机开启后，顺时针旋转泵站上的溢流阀，将压力调到 10MPa。压力变送器发出 4-20ma对应满量程为 0-16MPa2 液压系统油温控制液压系统装有温度变送器（输出信号 4-20ma） ，水冷却交换器，进水自立阀。自立阀的感温包安装在油箱内感应油温，当油温超过 50 C自立阀开度自动开至最大。冷却水进水量变大。当温度下降到低于 50 C时，自立阀开度自动变小，进水量减小以便自动稳定油温。温度变送器（输出信号 4-20ma）的输出信号进 PLC 对油温进行监测同时在显示屏上显示，以便观察。注；自立阀后并联一个三通出口，以便应急备用。3 液压油液位报警液压系统装有 2 档液位发讯器，2 付干触点，当第一付干触点合上时提醒液位偏低，需要补油，当第二付干触点合上时提醒已无油，需要停机检修。4 液压泵站过滤器堵塞报警液压泵站上装有过滤器，都是干触点形式回油过滤器，堵塞后在屏幕上显示报警出油过滤器，堵塞后在屏幕上显示报警16第三章 主要设计计算基本技术数据，是根据用途及结构类型来确定的，它反映了工作能力及特点，也基本上上确定了轮廓尺寸及本体总质量等。3.1 负载的计算已知条件当做只有镦头模最大压力 1870MPA（钢丝屈服强度） ，钢丝直径 7mm（确定镦头模尺寸） 。71929.55N4)107(.3108742362DPAF主体采用单作用柱塞式套缸，缸径较大，能提供很大载荷作用下的举升力，同时能够满足靠重力回落和撤收的要求。并且工作过程为快进工进快退三个过程的工作循环。设机械效率 95.0m表 4.1 液压缸内径系列 mm8 10 12 16 20 25 32 40 50 6380 100 125 160 200 250 320 400 500假定系统压力选用的是 30MPa参照液压缸的标准工进时候的负载是最大的，内径的计算：D= 10-3=55.26mm （3-1） PF4查液压传动与控制手册经过标准化处理 D=63mm。1.体缸体厚度计算缸体是体中最重要的零件，当体的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为 20、25、35、45 号钢的无缝钢管。在这几种材料中 45 号钢的性能最为优良，所以这里选用 45 号钢作为缸体的材料。（3-2）2DPy式中， 实验压力，MPa。当体额定压力 Pn 5.1MPa 时，Py=1.5Pn，当Py Pn 16MPa 时，Py=1.25Pn。 缸筒材料许用应力，N/mm 。 = ， 为材料的抗拉强度。2nb注：1.额定压力 Pn额定压力又称公称压力即系统压力，Pn=30MPa2.最高允许压力 PmaxPmax 1.5Pn=1.25 30=37.5MPa17 17体缸筒材料采用 45 钢，则抗拉强度： b=600MPa安全系数 n 按液压传动与控制手册P243 表 210，取 n=5。则许用应力 = =120MPab（3-3）2DPy= 10635.7=2.66mm,满足 。所以体厚度取 5mm。10D10则体缸体外径为 90mm。4.体长度的确定L=500选择油缸型号为 HSGK01-80/45E-3111-5005. 活塞杆直径的设计查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=0.3-0.5，当活塞杆受压时，一般选取 d/D=0.5-0.7。本设计我选择d/D=0.55，即 d=0.55D=0.5563=34.65mm。表 4.2 活塞杆直径系列4 5 6 8 10 12 14 16 18 2022 25 28 32 36 40 45 50 56 6370 80 90 100 110 125 140 160 180 200220 250 280 320 360 400故取 d=45mm。2.活塞杆强度计算：56mm （3-4）mF4d式中 许用应力； （Q235 钢的抗拉强度为 375- MPa8054nb500MPa，取 400MPa，为位安全系数取 5，即活塞杆的强度适中）3活塞杆的结构设计活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应体的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。4.活塞杆的密封与防尘18活塞杆的密封形式有 Y 形密封圈、U 形夹织物密封圈、O 形密封圈、V 形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按 H9/f9 选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择 O 型密封圈。体工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表 4-4 选取标准值。体活塞行程参数优先次序按表 4-4 中的 a、b、c 选用。表 4-4（a）体行程系列（GB 2349-80） 625 50 80 100 125 160 200 250 320 400500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000表 4-4（b） 体行程系列（GB 2349-80） 640 63 90 110 140 180220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 18002200 2800 3600表 4-4（c） 体形成系列（GB 2349-80） 6240 260 300 340 380 420 480 530 600 650750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 21002400 2600 3000 3400 38003.2 活塞的设计由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起体内部泄露，降低容积效率，使体达不到要求的设计性能。活塞与缸体的密封形式分为：间隙密封（用于低压系统中的体活塞的密封） 、活塞环密封（适用于温度变化范围大、要求摩擦力小、寿命长的活塞密封） 、密封圈密封三大类。其中密封圈密封又包括 O 形密封圈（密封性能好，摩擦因数小，安装空间小） 、Y 形密封圈（用在 20Mpa 压力下、往复运动速度较高的体密封） 、 形密封圈（耐高压，xY耐磨性好，低温性能好，逐渐取代 Y 形密封圈） 、V 形密封圈（可用于 50Mpa 压力下，耐久性好，但摩擦阻力大） 。综合以上因素，考虑选用 O 型密封圈。3.3 导向套的设计与计算1.最小导向长度 H 的确定当活塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度 1。如果导向长度过短，将使体因间隙引起的初始挠度增大，影响体工作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证体有一定的最小导向长度。根据经验,当体最大行程为 L,缸筒直径为 D 时,最小导向长度为:19 19（4-20DLH5）一般导向套滑动面的长度 A，在缸径小于 80mm 时取 A=(0.61.0)D，当缸径大于80mm 时取 A=(0.61.0)d.。活塞宽度 B 取 B=(0.61.0)D。若导向长度 H 不够时,可在活塞杆上增加一个导向套 K(见图 4-1)来增加 H 值。隔套 K 的宽度 。)21BAC（图 4-1 体最小导向长度 1因此:最小导向长度 ，取 H=9cm；7cm2104(20DLH）导向套滑动面长度 A= c8.6.58活塞宽度 B= 7m9.隔套 K 的宽度 3c.1)2.74(19)21BAC（2.导向套的结构导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况适当选择。1）普通导向套 这种导向套安装在支承座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用和张开密封圈唇边而起密封作用 6。2）易拆导向套 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损而需要更换时，不必拆卸端盖和活塞杆就能进行，维修十分方便。它适用于工作条件恶劣，需经常更换导向套和密封圈而又不允许拆卸体的情况下。3）球面导向套 这种导向套的外球面与端盖接触，当活塞杆受一偏心负载而引起方向倾斜时，导向套可以自动调位，使导向套轴线始终与运动方向一致，不产生“憋劲“现象。这样，不仅保证了活塞杆的顺利工作，而且导向套的内孔磨损也比较均匀。4）静压导向套 活塞杆往复运动频率高、速度快、振动大的体，可以采用静压导20向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜，它们之间不存在直接接触，而是在压力油中浮动，所以摩擦因数小、无磨损、刚性好、能吸收振动、同轴度高，但制造复杂，要有专用的静压系统。3.4 端盖和缸底的设计与计算在单活塞体中，有活塞杆通过的端盖叫端盖，无活塞杆通过的缸盖叫缸头或缸底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、密封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计的不好容易损坏。1.端盖的设计计算端盖厚 h 为： )-3p(1cpdD式中 D1螺钉孔分布直径，cm；P液压力， ；2kgf/m密封环形端面平均直径，cm；cpd材料的许用应力， 。2f/c2.缸底的设计缸底分平底缸，椭圆缸底，半球形缸底。3.端盖的结构端盖在结构上除要解决与缸体的连接与密封外，还必须考虑活塞杆的导向，密封和防尘等问题 6。缸体端部的连接形式有以下几种：A焊接 特点是结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛。缸体焊接后可能变形，且内缸不易加工。主要用于柱塞式体。B螺纹连接（外螺纹、内螺纹） 特点是径向尺寸小，质量较小，使用广泛。缸体外径需加工，且应与内径同轴；装卸徐专用工具；安装时应防止密封圈扭曲。C法兰连接 特点是结构较简单，易加工、易装卸，使用广泛。径向尺寸较大，质量比螺纹连接的大。非焊接式法兰的端部应燉粗。D拉杆连接 特点是结构通用性好。缸体加工容易，装卸方便，使用较广。外形尺寸大，质量大。用于载荷较大的双作用缸。E半球连接，它又分为外半环和内半环两种。外半环连接的特点是质量比拉杆连接小，缸体外径需加工。半环槽消弱了缸体，为此缸体壁厚应加厚。内半环连接的特点是结构紧凑，质量小。安装时端部进入缸体较深，密封圈有可能被进油口边缘擦伤。F钢丝连接 特点是结构简单，尺寸小，质量小。21 213.5 缸体长度的确定体缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还需要考虑到两端端盖的厚度 1。一般体缸体长度不应大于缸体内经的 2030 倍。取系数为 5,则体缸体长度：L=5*10cm=50cm。3.6 缓冲装置的设计体的活塞杆（或柱塞杆）具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端，当杆头进入体的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击和噪声。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械撞击，但冲击压力仍然存在，大约是额定工作压力的两倍，这就必然会严重影响体和整个液压系统的强度及正常工作。缓冲装置可以防止和减少体活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击，在它们的行程终端能实现速度的递减，直至为零。当体中活塞活塞运动速度在 6m/min 以下时，一般不设缓冲装置，而运动速度在12m/min 以上时，不需设置缓冲装置。在该组合机床液压系统中，动力滑台的最大速度为 4m/min,因此没有必要设计缓冲装置。3.7 排气装置如果排气装置设置不当或者没有设置排气装置，压力油进入体后，缸内仍会存在空气 6。由于空气具有压缩性和滞后扩张性,会造成体和整个液压系统在工作中的颤振和爬行,影响体的正常工作。比如液压导轨磨床在加工过程中，这不仅会影响被加工表面的光洁程度和精度，而且会损坏砂轮和磨头等机构。为了避免这种现象的发生，除了防止空气进入液压系统外，还必须在体上设置排气装置。配气装置的位置要合理，由于空气比压力油轻，总是向上浮动，因此水平安装的体，其位置应设在缸体两腔端部的上方；垂直安装的体，应设在端盖的上方。一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞如图 4-2（a）所示。表 4-5 排气阀（塞）尺寸 6阀座 阀杆 孔d c 12dD 1l23l1Ls4dl52L3d4M16 6 11 6 19.2 9 3 2 31 17 10 8.5 3 48 46 23M20x2 8 14 7 25.4 11 4 3 39 22 13 11 4 59 48 2822图 4-2 (a) 整体排气孔 图 4-2（b） 组合排气孔图 4-2（c） 整体排气阀零件结构尺寸由于螺纹与缸筒或端面连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面空隙中挤出来并经过斜孔排除缸外。这种排气装置简单、方便，但螺纹与锥面密封处同轴度要求较高，否则拧紧排气塞后不能密封，造成外泄漏。组合排气塞如图 4-2（b）所示，一般由络螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面排出空气。排气装置的零件图及尺寸图见 4-2（c）以及表 4-2（d） 。图 4-2（d） 组合排气阀零件结构尺寸23 233.8 密封件的选用1.对密封件的要求体工作中要求达到零泄漏、摩擦小和耐磨损的要求。在设计时，正确地选择密封件、导向套（支承环）和防尘圈的结构形式和材料是很重要的。从现在密封技术来分析，体的活塞和活塞杆及密封、导向套和防尘等应作为一个综合的密封系统来考虑，具有可靠的密封系统，才能式体具有良好的工作状态和理想的使用寿命。在液压元件中，对体的密封要求是比较高的，特别是一些特殊材料体，如摆动体等。体中不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度适应范围大，要求弹性好，永久变形小，有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装卸，能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。密封件一般以断面形状分类。有 O 形、U 形、V 形、J 形、L 形和 Y 形等。除 O 形外，其他都属于唇形密封件。2.O 形密封圈的选用体的静密封部位主要是活塞内孔与活塞杆、支承座外圆与缸筒内孔、缸盖与缸体端面等处 6。这些部位虽然是静密封，但因工作由液压力大，稍有意外，就会引起过量的内漏和外漏。静密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。O 形密封圈虽小，确实一种精密的橡胶制品，在复杂使用条件下，具有较好的尺寸稳定性和保持自身的性能。在设计选用时，根据使用条件选择适宜的材料和尺寸，并采取合理的安装维护措施，才能达到较满意的密封效果。安装 O 形圈的沟槽有多种形式，如矩形、三角形、V 形、燕尾形、半圆形、斜底形等，可根据不同使用条件选择，不能一概而论。使用最多的沟槽是矩形，其加工简便，但容易引起密封圈咬边、扭转等现象。3.动密封部位密封圈的选用体动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支承座（导向套）的密封等。形密封圈是我国体行业使用极其广泛的往复运动密封圈。它是一种轴、孔互不xY通用的密封圈。一般，使用压力低于 16MPa 时，可不用挡圈而单独使用。当超过 16MPa并用于活塞动密封装置时，应使用挡圈，以防止间隙“挤出” 。3.9 防尘圈防尘圈设置与活塞杆或柱塞密封外侧，用于防止外界尘埃、沙粒等异物侵入体，从而可以防止液压油被污染导致元件磨损。1.防尘圈24A 型防尘圈 是一种单唇无骨架橡胶密封圈，适于在 A 型密封结构形式内安装，起防尘作用。B 型防尘密封圈 是一种单唇带骨架橡胶密封圈，适于在 B 型密封结构形式内安装，起防尘作用。C 型防尘圈 是一种双唇密封橡胶圈，适于在 C 型结构形式内安装，起防尘和辅助密封的作用。2.防尘罩防尘罩采用橡胶或尼龙、帆布等材料制作。在高温工作时，可用氯丁橡胶，可在130以下工作。如果温度再高时，可用耐火石棉材料。当选用防尘伸缩套时，要注意在高频率动作时的耐久性，同时注意在高速运动时伸缩套透气孔是否能及时导入足够的空气。但是，安装伸缩套给体的装配调整会带来一些困难。第四章 液压泵的参数计算可知工进阶段体压力最大，若取进油路总压力损失 ，压力 继510pPajp电器可靠动作需要压力差为 ，则液压泵 最高工作压力可按式算出：5301PaaapP 4.610)4.6(51 因此泵的额定压力可取 1.25 46.3 Pa=58 Pa。rp根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用申液 SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r)泵，额定转速 1500r/min。25 25第五章 电动机的选择下面分别计算所需要的电动机功率 P。考虑到调速阀所需最小压力差 。压力继电器可靠动作需要压力差510pa。5210pPa因此工进时小泵的出口压力为：。而大泵的卸载压力取 。 （小泵Ppp 5211 4.6 5210pPa的总效率 =0.565，大泵的总效率 =0.3） 。2电动机功率为：WqPpp130212 综合所需功率据此查样本选用 Y160ML-4-B5 15KW 异步电动机,电动机功率为15KW（跃进厂） 。26第六章 液压元件的选择6.1 液压元件的选择根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型号及规格 1。本例所有阀的额定压力都为 ，额定流量根据各阀通过的流量，56310Pa确定为 10L/min，25L/min 和 63L/min 三种规格，所有元件的规格型号列于表 5-1 中，过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。表 7-1 液压元件明细表电动机 1 Y160ML-4-B5 15KW 台 2 跃进厂液压泵 1 SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r) 台 2 申液联轴器 1 台 2钟形罩 1 160ML-B5-SV2010-P4P9P020 定制 2钟形罩 2 Y100L-4-CBE 1压力表 YN-60 I 1.6MPa 径向普通耐振 2 上海宜川吸油过滤器 WU160-100J 1 温州黎明回油过滤器 RFA-160*20LY 滤芯 FAX-160*20# 1 温州黎明滤芯 FAX-160*20# 1 温州黎明滤芯 HDX-160*10Q2 2 温州黎明空气滤清器 EF5-65 EF4-50 是 94.5 元 1 温州黎明27 27液位计 YWZ-400T 2 温州黎明清洗盖 YG-400F 含法兰 2 温州黎明换向阀 4WE10E3X/AG24NZ5L 1 立新力士乐溢流阀 1 DBW10B-5X/20G24Z5L 1 立新力士乐单向节流阀 DRVP-10-10 5 立新力士乐单向阀 RVP12-10/ 5 立新力士乐6.2 油管的选择根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。体的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。管接头 1 变径三通 2-25/1-16 三通 20 余姚通用管件厂管接头 2 端直通 G1/2-16 端直通 JB966-77 160 余姚通用管件厂管接头 3 端直通 G1-25 端直通 JB966-77 12 余姚通用管件厂管接头 5 光杆端直通 G1/2-16 端直通 JB988-77 4 余姚通用管件厂管接头 6 中间接头 16-16 JB977-77 10 余姚通用管件厂管接头 8 三通 14 卡套式三通 JB1948-77 8 余姚通用管件厂管接头 9 中间直角 14 中间直角 JB1946-77 2 余姚通用管件厂第七章 验算液压系统性能7.1 压力损失的验算及泵压力的调整1.工进时的压力损失的验算及泵压力的调整工进时管路中的流量仅为 0.24L/min，因此流速很小，所以沿程压力损失和局部损失都非常小，可以忽略不计 1。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失 ，510pPa回油路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时体的工作压力加上进油路压差 ，并考虑压力继电器动作需要，则：1p1paaa PP5551 104.610)4.36(0即小流量泵的溢流阀应按此压力调整。2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整因快退时，体无杆腔的回游量是进油量的两倍，其压力损失比快进时要大，因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，以便于确定大流量泵的卸载压力。已知：快退时进油管和回油管长度均为 l=1.8m，油管直径 d=25 m，通过的流310量为进油路 =22.5L/min= ，1q/sm10375.3-回油路 =45L/min= 。液压系统选用 N32 号液压油，考虑最低工作2温度为 15 摄氏度，由手册查出此时油的运动粘度 v=1.5st=1.5 ，油的密度2/cs28，液压系统元件采用集成块式的配置形式。390/kgm（1）确定油流的流动状态 按式 经单位换算为：vdRe（6-1）4410273.10qvdRe式中 v平均流速（m/s）d油管内径（m）油的运动粘度（ ）2/cmsq通过的流量（ ）3则进油路中液流的雷诺数为：2301905.1072.1043-34 vdRe回油路中液流的雷诺数为： 8 43-34e由上可知，进回油路中的流动都是层流。（2）沿程压力损失的计算： （6-2）26dlRpe在进油路上，流速 则压力损失为：sms/1./0154.37dq6-2321 PaalRpe 53-21 04.9.8641 在回油路上，流速为进油路流速的两倍即 v=4.24m/s，则压力损失为：dle 53-222 18.1058.4.42 （3）局部压力损失 由于采用了集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部损失按式 计算，结果列于下表：2q)(ps部分阀类元件局部压力损失元件名称额定流量 1/minnqL实际通过流量 1/inqL额定压力损失 5/(0)npPa实际压力损失 5/(10)pPa单向阀 25 16 2 0.82溢流阀 63 16/32 4 0.26/1.03二位二通电磁阀 63 32 4 1.03若取集成块进油路的压力损失 ，回油路压力损失为510.3jpPa