液壓上料機(jī)原理與液壓缸的設(shè)計(jì)

1、液壓氣動(dòng)技術(shù)課程論文 液壓上料機(jī)與液壓缸設(shè)計(jì)學(xué)校名稱： 陜西廣播電視大學(xué)指導(dǎo)教師： 成建聯(lián)學(xué)生姓名： 韋國(guó)鵬學(xué) 號(hào)： 071160006專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化入學(xué)時(shí)間： 2010年9月液壓上料機(jī)與液壓缸設(shè)計(jì)摘 要本次設(shè)計(jì)主要是完成對(duì)液壓上料機(jī)原理的設(shè)計(jì)與液壓缸的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要完成上料機(jī)的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)以及完成液壓缸的裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：液壓原理，液壓缸，工作壓力第 27 頁(yè) 共 28 頁(yè)目錄第一章 緒論 11.1畢業(yè)論文背景 31.2傳動(dòng)介紹 51.3論文研究?jī)?nèi)容 6第二章 上料機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 2.1 負(fù)載分析 7 2.2 負(fù)載圖與速度圖 8 2.3 液壓缸的主

2、要參數(shù)確定 9 2.4 液壓系統(tǒng)圖擬定 11 2.5 液壓元件的選用 12 2.6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 16第三章 液壓缸的設(shè)計(jì)3.1 液壓缸的介紹 183.2 液壓缸設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié) 203.3 液壓缸零件的技術(shù)要求 21第四章 總結(jié)和致謝 參考文獻(xiàn) 23第一章 緒 論1.1 論文的背景液壓與氣壓傳動(dòng)是研究以有壓流體（壓力油或壓縮空氣）為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)和自動(dòng)控制的學(xué)科。液壓技術(shù)自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，已有300年的歷史了，但其真正的發(fā)展只是在第二次世界大戰(zhàn)后50余年的時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。本世紀(jì)6

3、0年代以來(lái)，隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中去。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、計(jì)算機(jī)直接控制（CDC）、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。1.2 液壓傳動(dòng)介紹一、液壓傳動(dòng)的研究對(duì)象液壓傳動(dòng)是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)和自動(dòng)控制的科學(xué)。它是利用各種元件組成所需要的各種控制回路，再由若干

4、回路有機(jī)組合成能完成一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行能量傳遞，轉(zhuǎn)換和控制。因此，要研究液壓傳動(dòng)及其控制技術(shù)，就首先要了解組成系統(tǒng)的各類元件的結(jié)構(gòu)，工作原理，工作性能以及由這些元件所組成的各種控制回路的性能和特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。二、液壓系統(tǒng)的組成1)能源裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能的裝置，一般最常見的是液壓泵。2)執(zhí)行裝置把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，一般指作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)等。3）控制調(diào)節(jié)裝置對(duì)液壓系統(tǒng)中流體的壓力，流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥，節(jié)流閥，換向閥等。這些元件的不同組合組成了能完成不同功能的液壓系統(tǒng)。4）助裝置指除

5、以上三種外的其他裝置，如油箱、過(guò)濾器，分水濾氣器、油霧器、蓄能器等。它們對(duì)保證液壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作有重大作用。5） 動(dòng)介質(zhì)傳遞能量的流體，即液壓油。三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1、 拖動(dòng)能力從所能達(dá)到的最大功率看，液壓系統(tǒng)遠(yuǎn)不如電力拖動(dòng)系統(tǒng)，但液壓傳動(dòng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是出力大，重量輕，慣性小以及輸出剛度大，可用以下的指示來(lái)表示：a)功率質(zhì)量比大 這意味著同樣功率的控制系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)體積小，重量輕，這是因?yàn)殡姍C(jī)元件，例如電動(dòng)機(jī)由于受到磁性材料飽和作用的限制，單位質(zhì)量的設(shè)備所能輸出功率比較小，液壓系統(tǒng)可以通過(guò)提高系統(tǒng)的壓力提高輸出功率，這時(shí)僅受到機(jī)械強(qiáng)度和密封技術(shù)的限制。在典型情況下，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率

6、-質(zhì)量比僅為165W/KG，而液壓泵和液壓馬達(dá)可達(dá)165W/KG，是機(jī)電元件的10倍，在航空航天技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的液壓馬達(dá)可達(dá)6600W/KG。作直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置將更加懸殊，從單位面積出力來(lái)看液壓缸的出力一般可達(dá)到700-3000N/CM2，而直流直線式電動(dòng)機(jī)為30 N/CM2左右。b)力質(zhì)量比 液壓缸的力質(zhì)量比一般為13000N/KG，而直流直線式電10-20倍，這意味著液壓系統(tǒng)能夠產(chǎn)生大的加速度，也就是說(shuō)時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度快，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。2、 控制方式性能液壓傳動(dòng)在組成控制系統(tǒng)時(shí)，與機(jī)械裝置相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是操作方便，省力，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間的自由度大，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且能在很大的范圍內(nèi)

7、實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，傳動(dòng)比可達(dá)100：1至2000：1。如與電氣控制相配合，可較方便的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。此外，流動(dòng)傳動(dòng)還具有傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，反應(yīng)速度快，沖擊小，能高速啟動(dòng)，制動(dòng)和換向；易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)；流體控制元件標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和通用化程度高，有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)，制造周期和降低制造成本。當(dāng)然液壓傳動(dòng)也有一定的缺點(diǎn)，例如傳動(dòng)介質(zhì)易泄漏和可壓縮性會(huì)使傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保證；由于能量傳遞過(guò)程中壓力損失和泄漏的存在使傳動(dòng)效率低；流體裝置不能在高溫下工作；流體控制元件制造精度高以及系統(tǒng)工作過(guò)程中發(fā)生故障不易診斷等。四、壓傳動(dòng)的應(yīng)用及發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是不盡相同的。例如

8、，工程機(jī)械，礦山機(jī)械，壓力機(jī)械和航空工業(yè)中采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，輸出力大；機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)是取其能在工作過(guò)程中方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。液壓傳動(dòng)在各類機(jī)械中的應(yīng)用如表1-1表1-1 行業(yè)名稱應(yīng)用舉例工程機(jī)械挖掘機(jī) 裝載機(jī) 推土機(jī)礦山機(jī)械鑿開機(jī) 開掘機(jī) 提升機(jī) 液壓支架建筑機(jī)械打樁機(jī) 液壓千斤頂 平地機(jī)冶金機(jī)械軋鋼機(jī) 壓力機(jī) 步進(jìn)加熱爐鍛壓機(jī)械壓力機(jī) 模鍛機(jī) 空氣錘機(jī)械制造組合機(jī)床 沖床 自動(dòng)線 氣動(dòng)扳手液壓傳動(dòng)發(fā)展到目前的水平主要是由于液壓傳動(dòng)本身的特點(diǎn)所致，隨著工業(yè)的發(fā)展，液壓技術(shù)必將更加廣泛的應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。液壓技術(shù)自18世

9、紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)計(jì)算起，已有300年的歷史了，但是真正的發(fā)展只是在第二次世界大戰(zhàn)后50余年的時(shí)間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，在機(jī)床，工程機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械，汽車等行業(yè)中逐步推廣。本世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著原子能，空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，并滲透到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中去。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓，高速，大功率，高效，低噪音，經(jīng)久耐用，高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT），計(jì)算機(jī)直接控制（CDC），計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)，機(jī)電一體化技術(shù)，計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前

10、液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。五、 系統(tǒng)的污染控制工作介質(zhì)的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。它嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的可靠性及液壓元件的壽命，因此工作介質(zhì)的正確使用，管理以及污染控制是提高液壓系統(tǒng)的可靠性及延長(zhǎng)液壓元件使用壽命的重要手段。 1.污染的根源進(jìn)入工作介質(zhì)的固體物有四個(gè)主要根源，它們是：已被污染的新油，殘留污染，侵染和內(nèi)部生成污染。了解每一個(gè)根據(jù)，都是液壓系統(tǒng)的污染控制措施和過(guò)濾器設(shè)置的主要考慮因素。a) 已被污染的新油雖然液壓油和潤(rùn)滑油是在比較清潔的條件下精煉和調(diào)和的，但油液在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中受到管道，油桶和儲(chǔ)油罐的污染。其污染物為灰塵，沙土，銹垢，水分和其它液體等。b) 殘留污

11、染液壓系統(tǒng)和液壓元件在裝配和沖洗中的殘留物。如毛刺，切屑，型砂，涂料，橡膠。焊星和棉紗纖維等。c)侵入污染液壓系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，由于油管密封不完善以及元件密封裝置損壞由系統(tǒng)外部侵入的污染物。如灰塵，沙土，切屑以及水分等。 d)生成污染液壓系統(tǒng)運(yùn)行中系統(tǒng)本身所生成的污染物。其中既有元件磨損剝離，被沖刷和腐蝕的金屬顆?；蛳鹉z末，又有油液老化產(chǎn)生的污染物等。這一類污染物最具有危險(xiǎn)性。3、 引起的危害液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由工作介質(zhì)污染所引起的。污染物顆粒具有各種形狀和尺寸并由各種材料組成，大多數(shù)是磨粒性的。它們與元件表面相互作用時(shí)，產(chǎn)生磨粒磨損和表面疲勞。從元件表面犁削和切削出碎片，加速元件磨損

12、，使內(nèi)泄漏增加，降低泵，閥等元件的效率和精度，這些變化一開始很難察覺(jué)，尤其對(duì)泵來(lái)說(shuō)，最終會(huì)引起失效。這種失效是不能恢復(fù)的退化失效。最容易引起磨損的顆粒是處于間隙尺寸的顆粒。當(dāng)一個(gè)大顆粒進(jìn)入泵或閥時(shí)，可能使泵或閥卡死，或者堵塞閥的控制節(jié)流孔，引起突發(fā)失效。細(xì)小顆粒淤積也能引起突法失效。有時(shí)，顆?；蛭廴疚锓赖K閥的歸位，使閥不能完全關(guān)閉，當(dāng)閥再次打開時(shí)，該顆粒或污染物可能被沖走，于是，出現(xiàn)一種討厭的間歇失效。導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常工作。顆粒污染物和油液氧化變質(zhì)生成的粘性膠質(zhì)堵塞過(guò)濾器，使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)生噪聲。水分和空氣的混入使工作介質(zhì)的潤(rùn)滑性能降低，并使它加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速腐蝕

13、，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)和爬行等現(xiàn)象。這些故障輕則影響液壓系統(tǒng)的性能和使用壽命，重則損壞元件使元件失導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能工作。危害是非常嚴(yán)重的。1.3 本文研究?jī)?nèi)容如下：第二章一上料機(jī)的液壓傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。要求驅(qū)動(dòng)它的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)完成快速上升-慢速上升停留快速下降的工作循環(huán)。其垂直上升工件1的重力為5000N，滑臺(tái)2的重量為1000N，快速上升行程350MM，速度要求大于45mm/s；慢速上升行程為100mm，其最小速度為8mm/s；快速下降行程為450mm，速度要求大于等于55mm/s，滑臺(tái)采用V行導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌面的夾角90度，滑臺(tái)與導(dǎo)軌的最大間隙為2mm，起動(dòng)加速和減速時(shí)間均為0.5s，液壓缸的機(jī)械效

14、率（考慮密封阻力）為0.91.2.1負(fù)載分析1. 工作負(fù)載 2. 摩擦負(fù)載 由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導(dǎo)軌的載荷可由其間隙和機(jī)構(gòu)尺寸求得F=120N，取fs=0.2，fd=0.1則有靜摩擦負(fù)載動(dòng)摩擦負(fù)載3. 慣性負(fù)載加速 減速制動(dòng)反向加速反向制動(dòng)根據(jù)以上的計(jì)算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路。因此在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺(tái)2的重量。則液壓缸各階段中的負(fù)載如表9-3所示（效率0.91） 表93 液壓缸各階段中的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載缸推力啟動(dòng)F=Ffs+FL6033.946630.70加速F=FL+Ffd+Fa16072.0

15、26672.55快上F=Ffd+FL6016.976612.05減速F=Ffd+FL-Fa25971.716562.32慢上F=FL+Ffd6016.976612.05制動(dòng)F=Ffd+FL-fa36007.186601.30反向加速F=Ffd+Fa484.2592.58快上F=Ffd16.9718.65制動(dòng)F=Ffd-Fa5-50.31-55.292.2 負(fù)載圖和速度圖的繪制 按照前面的負(fù)載分析結(jié)果及已知的速度要求 行程限制等，繪制出負(fù)載圖及速度圖如圖9-4所示。 F/N 6672.55 6612.05 6630.70 18.65 92.58 0 -55.29 350 450s/mm 45 8

16、 0 350 450 s/mm 55 圖94 液壓缸的負(fù)載圖及速度圖*2.3 液壓缸主要參數(shù)的確定1 初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0MPa。 2 計(jì)算液壓缸的尺寸 按標(biāo)準(zhǔn)取：D=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來(lái)確定活塞桿的直徑：按標(biāo)準(zhǔn)取d=25mm。 則液壓缸的有效作用面積為： 無(wú)桿腔面積 有桿腔面積3活塞桿穩(wěn)定性校核因?yàn)榛钊麠U總行程為450mm，而活塞桿直徑為25mm，l/d=450/25=18,需進(jìn)行穩(wěn)定性校核，由材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)該液壓缸一端支承一端鉸接取末端系數(shù) ，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值 ，

17、系數(shù) ，柔性系數(shù)， ，因?yàn)?，所以有其臨界載荷 取其安全系數(shù)時(shí) 所以，滿足穩(wěn)定性條件。4. 求液壓缸的最大流量5. 繪制工況圖 工作循環(huán)中各個(gè)工作階段的液壓缸壓力 流量和功率如表9-4所示。工況壓力流量功率快上1.938.42270.84慢上1.931.5048.25快下0.00658.670.94由表9-4可繪制出液壓缸的工況圖，如圖9-5所示2.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1) 供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個(gè)定量泵的供油方式顯然是不適合的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為

18、油源。(2) 調(diào)速回路 由工況可知可知，該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。(3) 速度換接回路 由于快上和滿上之間速度需要換接，但對(duì)換接到位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的換接。(4) 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔(無(wú)桿腔)進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快下過(guò)程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。 1.93 0.0065 8.42 8.67 1.500.00650 270.

19、84 48.20 0.94 圖9-5 液壓缸的工況圖2.5 液壓元件的選用1. 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為1.93MPa，由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失=0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為 兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中泄漏按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為qp=1.1*8.67L/min=9.537L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為1.5 L/min，所以。高壓泵的輸出流量不得少于4.5 L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用 型的雙聯(lián)片泵，其額定壓力為6.3MPa，容積效率，總效率，所

20、以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（2.33MPa）和輸出流量（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min）qp=2*6.3*910*0.85*0.01L/min求出 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬定選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90S-6,功率為750W，額定轉(zhuǎn)速為910r/min。2. 選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格如9-5序號(hào)名稱通過(guò)流量型號(hào)及規(guī)格1濾油器11.47WU-16X*-J2雙聯(lián)葉片泵9.75YB1 6.33單向閥4.875AF3-Ea10B4溢流閥3.375YF3-10B5三位四通電磁換向閥9.7534EF3Y-E10B6單向順序

21、閥11.57AXF310B7液控單向閥11.57YAF3Ea10B8二位二通電磁換向閥8.2122EF3E10B9單向調(diào)速閥9.75AQF3E10B10壓力表Y100T11壓力表開關(guān)12電動(dòng)機(jī)Y90S-6 1. 濾油器 WU-16X*-J 過(guò)濾器的功用是清除油液中的各種雜質(zhì)，以免其劃傷，磨損，甚至卡死有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，或堵塞零件上的小孔及縫隙，影響系統(tǒng)的正常工作，降低液壓元件的壽命，甚至造成液壓系統(tǒng)的故障。用過(guò)濾器對(duì)油液進(jìn)行過(guò)濾是十分重要的。 過(guò)濾器的選用應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面。 根據(jù)使用的用途選擇過(guò)濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過(guò)濾器的安裝形式。 過(guò)濾器應(yīng)具有足夠大的通油能力，并且壓力損失要小

22、。 過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需要清潔度要求。 過(guò)濾器所使用的濾材應(yīng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且有足夠的強(qiáng)度。 過(guò)濾器的強(qiáng)度及壓力損失是選擇時(shí)重點(diǎn)考慮的因數(shù)，安裝過(guò)濾器后會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成局部降壓或產(chǎn)生背壓。 濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，緊湊，安裝形式合理。 價(jià)格低廉。 根據(jù)使用目的選擇過(guò)濾器的種類，根據(jù)安裝。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)周思濤 主編P754. 2.葉片泵 YB1 6.3 上海液壓件廠，阜新液壓件廠，武漢液壓件廠。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)周思濤 主編 P86-87表1-42，144.YB16.3 排量 壓力轉(zhuǎn)速外形尺寸質(zhì)量 6.3ml/r6.3MPa1450r/mi

23、n151*90*1055.3KG液壓元件手冊(cè)黎啟柏 主編P52 53YB1 6.3 - 名稱：葉片泵YB 結(jié)構(gòu)代號(hào)（用下標(biāo)）：1中壓浮動(dòng)結(jié)構(gòu)2減壓結(jié)構(gòu) 壓力等級(jí)（MPa） C-6.3（一般不注明）D-10,E-16 排量ml/r（后泵/前泵排量）3.單向閥 AF3-Ea10B液壓元件手冊(cè)黎啟柏 主編P256 表3-3-6型號(hào)通徑mm壓力MPa流量生產(chǎn)單位AF310，201640-100佛山液壓件廠外形結(jié)構(gòu)P268 表3-3-214.溢流閥 YF3-10B 液壓元件手冊(cè)黎啟柏 P213 P124YF3-YF:名稱溢流閥 3.結(jié)構(gòu)代號(hào) 壓力等級(jí)：C-6.3MPa略E-16MPa 通徑10.20mm

24、 安裝形式：L-管式 B板式 調(diào)壓手柄與安裝板平面關(guān)系：平行（略） C 垂直。 型號(hào)通徑額定流量調(diào)壓范圍缸荷壓力/MPa重量1KGYF3-10B10630.5-6.30.451.9外形尺寸見P2155.三位四通電磁換向閥 34EF3Y-E10B 3：工作數(shù)量 4：通油路數(shù) E 干式直流型 F3 固定表達(dá)形式 Y 滑閥機(jī)能代號(hào) E：公稱壓力16Mpa 10：通徑MM B 復(fù)位形式液壓元件手冊(cè)黎啟柏 6 單向順序閥 AXF310B AXF單項(xiàng)順序閥 3結(jié)構(gòu)代號(hào) 10通徑10mm B 板式安裝液壓元件手冊(cè)黎啟柏 P219 2.11.5順序閥7 液控單向閥 YAF3Ea10B 板式連接通徑壓力流量開啟

25、壓力控制壓力YAF3Ea10B10mm16MPa40L/min0.050.45液壓元件手冊(cè)黎啟柏 P259 表3-3-108 二位二通電磁換向閥 22EF3E10B 2：工作位置數(shù) 2：通油路數(shù) E 公稱壓力 10 通徑 B 板式9 單向調(diào)速閥 AQF3E10B通徑10 額定壓力16MPa 最高使用壓力20MPa最小穩(wěn)定流量50cm/min 最大流量50L/min 使用油溫10-60油液粘度7320 最低工作壓力0.7MP 重量5.0kg10 壓力表Y100T Y 彈簧壓力表 100 壓力表直徑mm T 徑向有邊生產(chǎn)廠：無(wú)錫雪浪儀表廠，沈陽(yáng)儀表廠，宜昌儀表廠，西安儀表廠 ，無(wú)錫市特種壓力表廠液

26、壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè) 周恩濤 編 P809 P81011壓力表開關(guān)12電動(dòng)機(jī) Y90S-6 Y90S-6 額定功率轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量0.75 kw910r/min2.25A72.50.700.02923kg 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 張展2.6液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定 根據(jù)計(jì)算慢上時(shí)管道內(nèi)的油液流動(dòng)速度約0.50m/s,通過(guò)的流量為1.5L/min,數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降；此時(shí)功率損失最大；而在快下時(shí)滑臺(tái)及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗(yàn)算，因而必須以快進(jìn)位依據(jù)來(lái)計(jì)算卸荷和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快上

27、時(shí)液壓缸的速度為此時(shí)油液在進(jìn)油液在進(jìn)油管的流速為 沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20度時(shí)，所以有： ， 管中為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進(jìn) 回油管長(zhǎng)度均為2m，油液的密度為 ，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過(guò)液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過(guò)閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為和 ，則當(dāng)通過(guò)閥的流量為q時(shí)的閥的壓力損失因?yàn)镚E系列10mm通經(jīng)的閥的額定流量為63L/min，疊加閥10MM通經(jīng)系列的額定流量為40L/min，而在本例

28、中通過(guò)每一個(gè)閥的最大流量?jī)H為9.75L/min，所以通過(guò)整個(gè)閥的壓力損失很小，且可以忽略不計(jì)。同理，快上時(shí)回油路上的流量，則回油路油管中的流速。由此可計(jì)算出Re=vd/v=2.72*8*0.001/0.0001=217.6(層流)，所以回油路上的沿程壓力損失為總壓力損失 由上面的計(jì)算所得可求出 原設(shè)，這與計(jì)算結(jié)果略有差異，應(yīng)用計(jì)算出的結(jié)果來(lái)確定系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)定值。壓力閥的調(diào)定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足快進(jìn)的要求，保證雙泵同向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)略大于快進(jìn)時(shí)泵的供油壓力所以卸荷閥的調(diào)壓壓力應(yīng)取2.6Mpa為宜。 溢流閥的調(diào)定壓力應(yīng)大于卸荷閥調(diào)定壓力0.3-0.5Mpa，所

29、以取溢流閥調(diào)定壓力為3.0Mpa 背壓閥的調(diào)定壓力以平衡滑臺(tái)自重為根據(jù)，即，取p=0.4MPa。2.系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升根據(jù)以上的計(jì)算可知，在快上時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸入功率為；慢上時(shí)的電動(dòng)機(jī)輸入功率為；而快上時(shí)其有用功率為；滿上時(shí)的有用功率為；所以慢上時(shí)的功率損失為276.75W略大于快上時(shí)的功率損失249.7W，現(xiàn)以較大的值來(lái)校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。 設(shè)油箱的三個(gè)邊長(zhǎng)在1：1：11：2：3范圍內(nèi)，則散熱面積為，假設(shè)通風(fēng)良好，取，所以油液的溫升為。 室溫為，熱平衡溫度為，沒(méi)有超出允許范圍。第三章31 液壓缸的介紹 液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中又一類執(zhí)行元件，它也是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸的

30、輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。按照結(jié)構(gòu)形式有活塞缸 柱塞缸 擺動(dòng)缸三大類，活塞缸和柱塞缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，輸出速度和推力，擺動(dòng)缸則實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，輸出角速度和轉(zhuǎn)矩。另外，按缸的特殊用途分，可分為串聯(lián)缸 增壓缸 增速缸 步進(jìn)缸等。 缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封的容腔，承受油壓。因此缸體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面精度和可靠的密封性。缸體組件指的是缸筒與缸蓋，其使用材料，連接方式與工作壓力有關(guān)，當(dāng)工作壓力p10MPa時(shí)使用鑄鐵缸筒，當(dāng)工作壓力時(shí)使用無(wú)縫鋼管，時(shí)使用鑄鐵或鍛鋼。當(dāng)采用法蘭連接時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠，但要求缸筒部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一

31、般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑。采用半環(huán)連接，工藝好 、連接可靠、 結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強(qiáng)度。這種連接常用于無(wú)縫鋼管缸筒與缸蓋的連接中。采用螺紋連接，體積小、重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于無(wú)縫鋼管或鑄鋼的缸筒上。拉桿連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 工藝性好 通用性強(qiáng)，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會(huì)變形，影響密封效果，適用于長(zhǎng)度較小的中低壓缸。焊接式連接強(qiáng)度高 制造簡(jiǎn)單 但焊接式易引起缸筒變形，無(wú)法拆卸。由于本次設(shè)計(jì)中的要求工作壓力p10MPa，所以選用鑄鐵缸筒?？紤]到缸筒與缸蓋的連接方式，決定采用螺紋連接和法蘭連接。 活塞組件活塞組件由活塞，活塞桿和連接件等組成?；钊话阌媚湍ヨT鐵

32、制造，活塞桿無(wú)論空心的還是實(shí)心的，大多采用鋼料制造?；钊c活塞桿的連接方式很多，但采用哪種連接方式，都必須保證連接可靠。整體式和焊接式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 軸向尺寸緊湊，但損壞后需要整體更換。錐銷式連接加工簡(jiǎn)單 裝配簡(jiǎn)單 但承載能力小，且需要有必要的防止脫落措施。螺紋連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 裝拆方便，但需備用螺母防松裝置。半環(huán)式連接強(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便。介于綜合考慮宜采用螺紋式防松。 密封裝置密封裝置的作用是用來(lái)阻止有壓工作介質(zhì)的泄漏；防止外界空氣、灰塵、污垢與異物的侵入。其中起密封作用的原件稱密封件。通常在液壓系統(tǒng)與元件中，存在工作介質(zhì)的內(nèi)泄漏和外泄漏，內(nèi)泄漏會(huì)降低系統(tǒng)的容積效率，惡化設(shè)備的性能指標(biāo)，甚至

33、無(wú)法正常工作。外泄漏導(dǎo)致流量減少，不僅污染環(huán)境，有可能引起火災(zāi)，嚴(yán)重時(shí)嗨可能引起設(shè)備故障和人身事故。系統(tǒng)中侵入空氣，就會(huì)降低工作介質(zhì)的彈性模量，產(chǎn)生空穴，有可能引起振動(dòng)和噪聲?；覊m和異物即會(huì)堵塞小孔和縫隙，又會(huì)增加液壓缸中相互運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦磨損，降低使用壽命，并且加速了內(nèi)外泄漏。所以為了保障液壓設(shè)備工作的可靠性及提高工作壽命，密封裝置與密封件不容忽視。液壓缸的密封主要指活塞 活塞桿處的動(dòng)密封和缸蓋等處的靜密封。密封方式有間隙密封和密封圈密封。 間隙密封，這是依靠?jī)蛇\(yùn)動(dòng)件配合面之間保持一很小的間隙，使用其產(chǎn)生液體摩擦阻力來(lái)防止泄漏的一種方法。用該方法密封，只適合用于直徑小的 壓力較低的液壓缸與

34、活塞件密封。間隙密封屬于非接觸式密封，它是靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)件配合面之間的微小間隙來(lái)防止泄漏，實(shí)施密封，常用于柱塞式液壓泵中柱塞和缸體配合 圓柱滑閥的摩擦副的配合中。通常在閥芯的外表面開幾條等距離的均壓槽，其作用是對(duì)中性好，減小液壓卡緊力，增大密封能力，減輕磨損。均壓槽寬度為0.3到0.5mm，深0.5到1mm，其間隙值可取0.02-0.05mm。這種密封摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償。 密封圈密封 1，O型圈 O型密封圈是由耐油橡膠制成的截面為圓形的圓環(huán)，它具有良好的密封性能，且機(jī)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價(jià)格便宜，故在液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。2，V型密封圈的形狀，它是

35、由純耐油橡膠或多層夾織物橡膠壓制而成，通常由支撐環(huán) 密封環(huán)和壓環(huán)組成。當(dāng)壓環(huán)壓緊密封環(huán)是支撐環(huán)是密封環(huán)產(chǎn)生變形而起密封作用。3 Y型密封圈 屬于唇形密封圈，其截面為Y型，主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。是一種密封性 穩(wěn)定性 和耐壓性較好 摩擦阻力小 壽命較長(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用也很普遍。Y型圈的密封作用依賴于它的唇邊與對(duì)偶合面的緊密接觸，并在壓力油作用下產(chǎn)生較大的接觸壓力，達(dá)到密封目的。當(dāng)液壓力升高時(shí)，唇邊與偶合面貼的更緊，接觸壓力更高，密封性更好。3.2液壓缸設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié) 一般液壓缸的工作壓力大于10MPa，活塞速度大于0.1m/s時(shí)，應(yīng)采用緩沖裝置或其它緩沖方式。當(dāng)活塞速度大于時(shí)，缸內(nèi)緩沖結(jié)構(gòu)不可能吸收

36、全部動(dòng)能，須在缸外加裝制動(dòng)結(jié)構(gòu)，主要方式是在油路中增加切斷功能或吸收能量功能。而在本次設(shè)計(jì)課題中最高速是如下：所以不需要加緩沖裝置。 參見液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)元器件選型手冊(cè)P276, 液壓傳動(dòng)與控制手冊(cè)P244 內(nèi)徑D=63mm d=25mm 符合液壓缸直徑 和活塞桿直徑 。參見新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)張崗主編P234表5-2 活塞桿 d=25mm 活塞桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。參見新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)張崗主編P236 液壓缸工作行程 由設(shè)計(jì)要求快上350mm 慢上100 行程450mm 查P234同上 液壓缸行程系列（GB/T2349-1980） 第2系列，取450。 活塞與液壓缸采用Y形密封。參見新編實(shí)用液壓技術(shù)

37、手冊(cè)張崗主編P240。 活塞與活塞桿采用螺紋連接，參見新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)張崗主編 P241。 缸筒與缸底連接是法蘭連接 螺釘是內(nèi)六角圓柱頭螺釘M3（GB/T 70.1-2000）參見機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)用書（第三版）P114 附表5-4 缸頭與缸蓋的連接是用 螺釘是內(nèi)六角圓柱頭螺釘M5（GB/T 70.1-2000）參見機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)用書（第三版）P114 附表5-4 液壓缸油口設(shè)計(jì) 油口孔是壓力油進(jìn)出液壓缸的直接通道，雖然只是一個(gè)孔，但不能輕視其作用。如果孔小，不僅造成進(jìn)油時(shí)流量供不應(yīng)求，影響液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)速度，而且會(huì)造成回油時(shí)受阻，形成背壓，影響活塞的退回速度，減少液

38、壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)液壓缸往復(fù)速度要求較嚴(yán)的設(shè)計(jì)，一定要計(jì)算孔徑的大小。液壓缸的進(jìn)出油口，可以布置在液壓缸的缸筒和前后端蓋，進(jìn)出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。液壓缸進(jìn)出油口的連接形式有螺紋 方形防蘭 矩形法蘭等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T287893 規(guī)定了液壓缸進(jìn)出油口螺紋連接的油口尺寸系列3.3 液壓缸零件的技術(shù)要求活塞桿1 實(shí)心活塞桿材料為35 45 鋼；空心活塞桿材料為35 45 鋼的無(wú)縫鋼管。在這次液壓缸的設(shè)計(jì)中選用45鋼，做實(shí)心活塞桿。2 主要表面粗糙度桿外圓柱面粗糙度Ra為0.40.8um。3. 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229285HB，必要時(shí)，在經(jīng)高

39、頻淬火，硬度達(dá)4555HRC。4. 活塞桿d和d2的圓度公差值，按9 10 11級(jí)精度選用；活塞桿d的圓柱度公差值，應(yīng)按8級(jí)精度選用。5. 外徑表面直線度在500長(zhǎng)度上不大于0.03mm。6. 端面T的垂直度公差值，則應(yīng)按7級(jí)精度選用。7. 活塞桿與導(dǎo)向套采用H8/f7配合，與活塞的連接可采用H8/h8配合。8. 活塞桿上的螺紋一般按6級(jí)精度加工；如載荷較小，機(jī)械震動(dòng)也較小時(shí)，也允許按7 ，8級(jí)精度制造。9. 活塞桿上下表面必要時(shí)可以鍍鉻，鍍層厚度約為0.05mm，鍍后拋光。缸體1.缸體的材料 液壓缸缸體的常用材料為20，35，45號(hào)無(wú)縫鋼管。因20號(hào)鋼的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)

40、缸筒與缸底，缸頭，管接頭或耳軸等件焊接時(shí)，應(yīng)采用焊接性能好的35號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下均采用45號(hào)鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241285HB。缸體毛坯也采用鍛鋼，鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼一般采用ZG25 ZG35 和ZG45等。鑄鐵可采用HT200HT350之間的幾個(gè)牌號(hào)或球墨鑄鐵QT500-05 QT600-02等。2.主要表面粗糙度當(dāng)活塞采用橡膠密封圈密封時(shí)，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度Ra為0.1-0.4um，當(dāng)活塞采用活塞環(huán)密封時(shí)，液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度Ra為0.2-0.4um。3.技術(shù)要求內(nèi)徑用H8-H9的配合。缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9 10 11級(jí)精度選用，圓柱度公差值可按8級(jí)精度選用。缸體端面T的垂直度公差值按7級(jí)