18x2000對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)含9張CAD圖,18,x2000,對(duì)稱,式三輥卷,板機(jī),設(shè)計(jì),CAD 18x2000對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 卷板機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今在中、小型卷板機(jī)中仍廣泛應(yīng)用。其中對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近、形成較準(zhǔn)確。 本次課題設(shè)計(jì)的為液壓驅(qū)動(dòng)的18×2000對(duì)稱式三輥卷板機(jī)。其包含三個(gè)對(duì)稱布置的主輥及兩個(gè)支承輥，卷板時(shí)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)上輥調(diào)整上下輥間距及壓緊，左右兩個(gè)液壓缸采用液壓同步回路連接，確保左右缸同步動(dòng)作。兩個(gè)對(duì)稱布置的下輥通過(guò)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)首先，通過(guò)對(duì)卷板機(jī)機(jī)現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了總體設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)卷板機(jī)主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)；然后，對(duì)其液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算；最后，通過(guò)AutoCAD制圖軟件繪制了其裝配圖及主要零部件圖。 關(guān)鍵詞：對(duì)稱式，卷板機(jī)；液壓系統(tǒng)；液壓缸 Abstract It has been several decades since the mechanical transmission was adopted in the plate rolling machine. Because of its simple structure, reliable performance and low cost, it is still widely used in small and medium-sized plate rolling machines. Among them, the symmetrical three roller plate rolling machine is simple and compact in structure, light in weight, easy to manufacture, maintain, small in investment, and the rollers on both sides can be made very close and formed accurately. The design of this project is a hydraulic driven 18 × 2000 symmetrical three roll plate rolling machine. It consists of three symmetrically arranged main rolls and two supporting rolls. When rolling the plate, the hydraulic motor is used to drive the lower roll to rotate. The hydraulic cylinder is used to drive the upper roll to adjust the distance between the upper roll and the lower roll and to compress. The left and right hydraulic cylinders are connected by hydraulic synchronous circuit to ensure the synchronous action of the left and right cylinders. Two symmetrical arrangement of the lower roll through the open gear drive to achieve synchronous rotation. In this design, firstly, through the analysis of the present situation, structure and principle of the rolling machine, the overall design scheme is put forward on the basis of this analysis; secondly, the main parameters of the rolling machine are calculated, and the main parts are designed; secondly, the hydraulic system is designed and calculated; finally, the assembly drawing and the main parts drawing are drawn by AutoCAD drawing software 。 Key words: Symmetrical Type, Plate Rolling Machine, Hydraulic System, Hydraulic Cylinder 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2卷板機(jī)的分類 1 1.3卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1設(shè)計(jì)要求 3 2.2卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及原理分析 3 2.2.1卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式 3 2.2.2彎曲成型的加工方式 4 2.3方案的論證 5 2.4方案的確定 5 第3章 機(jī)械構(gòu)件的設(shè)計(jì)與校核 7 3.1整體參數(shù)的計(jì)算 7 3.1.1上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 7 3.1.2所需的功率確定 7 3.2上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核 10 3.2.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖 10 3.2.2 剛度校核 11 3.2.3 上輥強(qiáng)度校核 11 3.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核 12 3.2.5 上輥在卸料時(shí)的校核 13 3.3下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 13 3.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖 13 3.3.2下輥剛度校核 14 3.3.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核 14 3.3.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核 15 3.4開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 17 3.4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 17 3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 17 3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 19 3.4.4幾何尺寸計(jì)算 21 3.4.5驗(yàn)算 21 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核 23 4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 23 4.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 23 4.1.2液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 23 4.2液壓缸的設(shè)計(jì) 25 4.2.1液壓缸的類型選擇 25 4.2.2液壓缸最大載荷計(jì)算 25 4.2.3 確定系統(tǒng)工作壓力 26 4.2.4 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算 26 4.2.5 液壓缸缸筒壁厚和外徑計(jì)算 26 4.2.6 液壓缸活塞桿直徑的計(jì)算 27 4.2.7 液壓缸活塞桿強(qiáng)度校核 28 4.2.8 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性校核 28 4.2.9 液壓缸的工作壓力 29 4.2.10 液壓缸的流量 29 4.3液壓泵站的設(shè)計(jì) 30 4.3.1液壓泵的選擇 30 4.3.2油箱的設(shè)計(jì) 30 4.3.3液壓集成塊的設(shè)計(jì) 31 4.3.4液壓泵站的安裝設(shè)計(jì) 32 4.3.5電動(dòng)機(jī)與液壓泵的裝配設(shè)計(jì) 33 4.4液壓元件的選型 34 4.4.1液壓閥及輔助元件的選擇 34 4.4.2蓄能器的選擇 36 4.4.3管道尺寸的確定 36 4.5液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 37 4.5.1壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 37 4.5.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 39 總 結(jié) 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 43 第1章 緒 論 1.1研究背景及意義 機(jī)械加工行業(yè)在我國(guó)有著舉足輕重的地位，它是國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈。作為整個(gè)工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機(jī)械制造業(yè)，任務(wù)就是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)提供先進(jìn)的機(jī)械裝備和零件。它的規(guī)模和水平是反映國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，因此非常值得重視和研究。 卷板機(jī)是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理，利用工件相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。 卷板機(jī)作為一個(gè)特殊的機(jī)器，它在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位。凡是鋼材成型為圓柱型，幾乎都用卷板機(jī)輥制。其在汽車，軍工等各個(gè)方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求，它可以輥制出符合要求的鋼柱，是一種相當(dāng)實(shí)用的器械。 卷板機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，造價(jià)低廉，至今在中、小型卷板機(jī)中仍廣泛應(yīng)用。在低速大扭矩的卷板機(jī)上，因傳動(dòng)系統(tǒng)體積龐大，電動(dòng)機(jī)功率大，起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)也較大，所以越來(lái)越多地采用液壓傳動(dòng)。近年來(lái)，有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動(dòng)但主驅(qū)動(dòng)仍為機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)液混合傳動(dòng)的卷板機(jī)，也有同時(shí)采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的全液壓式卷板機(jī)。 1.2卷板機(jī)的分類 在國(guó)外一般以工作輥的配置方式來(lái)劃分。國(guó)內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類，一般分為： （1）三輥卷板機(jī)：包括對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、非對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)、弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī)等。 （2）四輥卷板機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。 （3）特殊用途卷板機(jī)：有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用途卷板機(jī)等。 1.3卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 加入WTO后我國(guó)卷板機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)高速發(fā)展的快道，并成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來(lái)越大。預(yù)計(jì)“十五”期末中國(guó)的卷板機(jī)總需求量為600萬(wàn)輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計(jì)超過(guò)1000億元。到2010年，中國(guó)的卷板機(jī)生產(chǎn)量和消費(fèi)量可能位居世界第二位，僅次于美國(guó)。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會(huì)大大加強(qiáng)，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求卷板機(jī)裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢(shì)：1.從國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)的情況看，卷板機(jī)工業(yè)1000萬(wàn)以上投入的項(xiàng)目達(dá)近百項(xiàng)；2.卷板機(jī)工業(yè)已建項(xiàng)目的二期改造也將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的用戶群；3.由于卷板機(jī)的高利潤(rùn)，促使各地政府都紛紛投資（國(guó)家投資、外資和民間資本）卷板機(jī)制造。其次，跨國(guó)公司都開(kāi)始將最新的車型投放到中國(guó)市場(chǎng)，并計(jì)劃在中國(guó)加大投資力度，擴(kuò)大產(chǎn)能，以爭(zhēng)取中國(guó)更大的市場(chǎng)份額。民營(yíng)企業(yè)的崛起以及機(jī)制的敏銳使其成為卷板機(jī)工業(yè)的新寵，民營(yíng)企業(yè)已開(kāi)始成為卷板機(jī)裝備市場(chǎng)一個(gè)新的亮點(diǎn)。 卷板機(jī)制造業(yè)作為機(jī)床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場(chǎng)，其中進(jìn)口設(shè)備70%用于卷板機(jī)，同時(shí)也帶動(dòng)了焊接、涂裝、檢測(cè)、材料應(yīng)用等各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。卷板機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動(dòng)了卷板機(jī)制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機(jī)床有著高精度、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，引進(jìn)數(shù)控設(shè)備在增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展。因此，至2010年，卷板機(jī)工業(yè)對(duì)制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長(zhǎng)12%左右，據(jù)預(yù)測(cè)，卷板機(jī)制造業(yè)：對(duì)數(shù)控機(jī)床需求將增長(zhǎng)26%；對(duì)壓鑄設(shè)備的需求將增長(zhǎng)16%；對(duì)纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長(zhǎng)15%；對(duì)工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長(zhǎng)12%；對(duì)液壓成形設(shè)備需求增長(zhǎng)8%；對(duì)模具的需求增長(zhǎng)36%；對(duì)加工中心需求增長(zhǎng)6%；對(duì)硬車削和硬銑消機(jī)床的需求增長(zhǎng)18%；對(duì)切割機(jī)床的需求增長(zhǎng)30%；對(duì)精密加工設(shè)備的需求增長(zhǎng)34%；對(duì)特種及專用加工設(shè)備需求增長(zhǎng)23%；對(duì)機(jī)器人和制造自動(dòng)化裝置的需求增長(zhǎng)13%；對(duì)焊接系統(tǒng)設(shè)備增長(zhǎng)36%；對(duì)涂裝設(shè)備的需求增長(zhǎng)8%，對(duì)質(zhì)檢驗(yàn)與測(cè)試設(shè)備的需求增長(zhǎng)16%。 在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，卷板機(jī)會(huì)一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f(shuō)是不可缺少的高效機(jī)械。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對(duì)這個(gè)機(jī)械品種提出越來(lái)越高的要求，將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速發(fā)展。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 根據(jù)工廠提供的液壓驅(qū)動(dòng)三輥卷板機(jī)參數(shù)選型，合理確定液壓驅(qū)動(dòng)三輥卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸與液壓系統(tǒng)，如上下輥直徑、開(kāi)式齒輪減速器尺寸、液壓缸設(shè)計(jì)尺寸、翻倒機(jī)架結(jié)構(gòu)尺寸，液壓系統(tǒng)的卸荷、調(diào)速、鎖緊、保壓，同步回路等。設(shè)計(jì)參數(shù)要求如下： （1）卷板厚度寬度：182000mm （2）最大規(guī)格時(shí)最小卷曲半徑：1000mm （3）上輥直徑：400mm （4）下輥、支承輥直徑：280mm （5）下輥水平中心距：400mm （6）上下輥?zhàn)畲蟠怪敝行木啵?00mm （7）上輥軸徑直徑：220mm （8）下輥、支承輥軸徑直徑：170mm （9）下輥與較上支承輥水平中心距：235mm （10）下輥與較下支承輥水平中心距：55mm （11）卷板速度：5m/min （12）上輥慢速壓下速度：150mm/min （13）上輥快速下降速度：1500mm/min （14）液壓系統(tǒng)工作壓力：20MPa 2.2卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及原理分析 2.2.1卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式 卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式可以分為主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指構(gòu)成卷板機(jī)的上輥和下輥對(duì)加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)完成卷板機(jī)的加工任務(wù)。輔運(yùn)動(dòng)是卷板機(jī)在卷板過(guò)程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運(yùn)動(dòng)。 該機(jī)構(gòu)形式為三輥對(duì)稱式,上輥在兩下輥中央對(duì)稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng),通過(guò)絲桿絲母蝸桿傳動(dòng)而獲得,兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過(guò)減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。 圖2.1 三輥卷板機(jī)工作原理圖 由圖2.1：主運(yùn)動(dòng)指上輥繞O1，下輥分別繞O2、O3作順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。輔運(yùn)動(dòng)指上輥的上升或下降運(yùn)動(dòng)，以及上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運(yùn)動(dòng)等。 2.2.2彎曲成型的加工方式 在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來(lái)完成的。 滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長(zhǎng)，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時(shí)，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時(shí)，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在卷板機(jī)（又叫滾板機(jī)、軋圓機(jī)）上進(jìn)行的。 在卷板機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過(guò)上滾軸向下移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)達(dá)到的。它們滾圓工作原理如圖2.2所示。 a） b） c） a）對(duì)稱式三輥卷板機(jī) b）不對(duì)稱式三輥卷板機(jī) c）四輥卷板機(jī) 圖2.2 滾圓機(jī)原理圖 用三輥彎（卷）板機(jī)彎板，其板的兩端需要進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)彎長(zhǎng)度為0.5L＋（30~50）mm(L為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎（圖2.3） a） b） a）用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b）用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎 圖2.3 鋼板預(yù)彎示意圖 2.3方案的論證 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次需設(shè)計(jì)一對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。但是本次采用液壓驅(qū)動(dòng)。 （1）對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近。形成較準(zhǔn)確，但剩余直邊大。一般對(duì)稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。 （2）不對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn) 剩余邊小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開(kāi)始彎曲時(shí)最小力臂。其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖2.4所示： 不對(duì)稱彎曲時(shí) t2 對(duì)稱彎曲時(shí) t1 圖2.4 三輥卷板機(jī)工作原理圖 2.4方案的確定 通過(guò)上節(jié)方案的分析，根據(jù)各種類型卷板機(jī)的特點(diǎn)，再根據(jù)三輥卷板機(jī)的不同類型所具有的特點(diǎn)，最后形成我的設(shè)計(jì)方案，液壓驅(qū)動(dòng)的18×2000對(duì)稱式三輥卷板機(jī)。其結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖如下圖2.5所示。 其包含三個(gè)對(duì)稱布置的主輥及兩個(gè)支承輥，卷板工作時(shí)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)上輥調(diào)整上下輥間距及壓緊，左右兩個(gè)液壓缸采用液壓同步回路連接，確保左右缸同步動(dòng)作。兩個(gè)對(duì)稱布置的下輥通過(guò)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖2.5 18×2000對(duì)稱式三輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖 第3章 機(jī)械構(gòu)件的設(shè)計(jì)與校核 3.1整體參數(shù)的計(jì)算 3.1.1上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 已知設(shè)計(jì)參數(shù)： （1）卷板厚度 寬度 ：18 2000mm （2）最大規(guī)格時(shí)最小卷曲半徑：1000mm （3）上輥直徑：400mm （4）下輥、支承輥直徑：280mm （5）下輥水平中心距：400mm （6）上下輥?zhàn)畲蟠怪敝行木啵?00mm （7）上輥軸徑直徑：220mm （8）下輥、支承輥軸徑直徑：170mm （9）下輥與較上支承輥水平中心距：235mm （10）下輥與較下支承輥水平中心距：55mm （11）卷板速度：5m/min （12）上輥慢速壓下速度：150mm/min （13）上輥快速下降速度：1500mm/min （14）液壓系統(tǒng)工作壓力：20MPa 確定卷板機(jī)其他參數(shù)[14] 加工板料：Q235-A[1] 屈服強(qiáng)度：σs=235MPa 抗拉強(qiáng)度：σb=420MPa 輥材：Mn 屈服強(qiáng)度：σs=930MPa 抗拉強(qiáng)度：σb=1080MPa 硬度：HBSHB 滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)： 滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：f =0.8 無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù)： 板料截面形狀系數(shù)： 板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)： 板料彈性模量： E=2.06×106MPa 3.1.2所需的功率確定 因在卷制板材時(shí)，板材不同成形量所需的電機(jī)功率也不相同，所以要確定馬達(dá)功率，板材成形需按四次成形，通常一次成型所需功率最大，因此功率的計(jì)算按照成形40%時(shí)計(jì)算。 （1）板料變形為40%的基本參數(shù) mm mm （2）板料由平板開(kāi)始彎曲時(shí)的初始彎矩M1 kgf·mm W為板材的抗彎截面模量。 （3）板料變形40%時(shí)的最大彎矩M0.4 kgf·mm （4）從 kgf·mm 上輥受力： kgf 下輥受力： kgf （5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 = kgf·mm （6）板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 kgf·mm （7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 kgf·mm （8）卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 kgf·mm （9）卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩: ：板料重量G1: kg ：聯(lián)軸器的重量[8] : 選ZL10，=180.9kg ：下輥重量: kg kgf·mm （10）卷板時(shí)板料不打滑的條件： kgf·mm kgf·mm 因?yàn)椋詽M足。 （11）驅(qū)動(dòng)功率： kgf·mm kw 3.2上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核 3.2.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖 由上部分計(jì)算可知輥筒在成形時(shí)受力最大為： kgf kgf 故按計(jì)算，其受力圖4.1： 圖3.1輥筒受力圖 3.2.2 剛度校核 撓度[1]： 確定公式各參數(shù)： mm4 （Ia為軸截面的慣性矩） kgf kgf/m mm mm 得： 因?yàn)?，所以上輥剛度滿足要求。 3.2.3 上輥強(qiáng)度校核 危險(xiǎn)截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，因Ⅰ、 Ⅲ相同，且>，所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處： Ⅰ： kgf·mm kgf/mm2 W為抗彎截面系數(shù)。mm3 kgf/mm2 Ⅱ： kgf·mm kgf/mm2 故安全，強(qiáng)度合乎條件。 3.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核 [1]： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm2 kgf/mm2 在截面Ⅰ、Ⅱ處 <，所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處： Ⅱ處：r=0 由[1]得 因上輥轉(zhuǎn)矩T=0，故： 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa Ⅲ處： kgf· mm MPa 故：疲勞強(qiáng)度滿足條件。 3.2.5 上輥在卸料時(shí)的校核 根據(jù)上輥的受力情況，只需考慮彎曲強(qiáng)度即可，卸料時(shí)其受力如下圖4.2： 板重： kg 上輥重： kg 總重： kg 圖3.2 上輥卸料受力圖 由受力圖3.2可知： MPa 故：卸料時(shí)彎曲強(qiáng)度滿足。 3.3下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 3.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖 下輥受力如圖3.3 圖3.3 下輥受力圖 受力：kgf 馬達(dá)kw 齒輪嚙合效率： 聯(lián)軸器效率： 軸承效率： 總傳動(dòng)效率： m/min r/min 轉(zhuǎn)矩： N·mkgf·mm kgf·mm kgf·mm 3.3.2下輥剛度校核 撓度[5]： I為軸截面的慣性矩： mm4 kgf mm kgf/m mm mm mm 故：安全。 3.3.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核 由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面在Ⅱ、Ⅲ處[5]： Ⅱ處： kgf·mm kgf·mm kgf·mm （） kgf·mm kgf·mm 安全系數(shù)： Ⅲ處： kgf·mm kgf·mm 安全系數(shù) 故安全，故彎曲強(qiáng)度滿足。 3.3.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核 初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面： Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處：；Ⅰ、Ⅳ處： 顯然 ， 故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。 疲勞強(qiáng)度校核公式[1] kgf·mm Ⅱ截面： kgf·mm N·m 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 所以：截面Ⅱ處滿足疲勞強(qiáng)度要求。 Ⅲ截面： kgf·mm kgf·mm 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 故滿足疲勞強(qiáng)度要求。 Ⅳ截面： kgf·mm N·m mm3 ， 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力 MPa 應(yīng)力集中系數(shù)[1] 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副 〉 故:安全下輥滿足疲勞強(qiáng)度要求。 kgf kgf·mm kgf·mm kgf·mm 剛度條件滿足。 滿足彎曲強(qiáng)度要求。kgf·mm 3.4開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，取 3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3）小齒輪相對(duì)兩支承對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) （8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表6.2查得使用系數(shù).1 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計(jì)算模數(shù)ｍ 3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.2，由式得 計(jì)算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計(jì)算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)8.87，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝10mm 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 3.4.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒寬寬度 3.4.5驗(yàn)算 合適 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20，40 2 模數(shù) m 10mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 10 中心距 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核 4.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 根據(jù)總體方案設(shè)計(jì)，卷板工作時(shí)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)上輥調(diào)整上下輥間距及壓緊，左右兩個(gè)液壓缸采用液壓同步回路連接，確保左右缸同步動(dòng)作。兩個(gè)對(duì)稱布置的下輥通過(guò)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。 4.1.2液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) （1）制定調(diào)速方案 速度控制通過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 （2）制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護(hù)作用。 在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量不大的高壓油，這時(shí)可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路來(lái)獲得所需的工作壓力。 （3）制定液壓缸同步回路方案 同步回路是指在液壓系統(tǒng)中要求兩個(gè)或多個(gè)液壓執(zhí)行元件以相同的位移或相同的速度（或固定速度比）同步運(yùn)行時(shí)，就需用同步回路。在同步回路設(shè)計(jì)中，還必須考慮到執(zhí)行元件所受到載荷不均衡，摩擦阻力也不相同，泄漏量也有差別，制造上的差異也會(huì)影響同步精度。為了彌補(bǔ)上述影響，應(yīng)采取必要的措施。 同步閥有分流閥和分流集流閥兩種，常用的是分流集流閥。采用分流集流閥可使液壓缸雙向同步。由于這種閥的內(nèi)部節(jié)流孔是相互連通的，為了防止在行程中途停止時(shí)兩液壓缸因負(fù)載不同而發(fā)生竄動(dòng)，故在該閥與液壓缸之間裝有液控單向閥。若液壓缸每次都到達(dá)行程終點(diǎn)，則經(jīng)閥內(nèi)相通的油孔，可使兩缸都能到達(dá)行程終點(diǎn)，從而防止累積誤差。分流集流閥可用于兩液壓缸負(fù)載相差較大的同步回路，在完全偏載時(shí)仍能保證速度同步，同步精度可達(dá)1%～3%?。? 分流集流閥有一定的適用范圍，低于公稱流量過(guò)多時(shí)，分流精度明顯下降。該閥的壓降較大，約為1MPa，因此在確定系統(tǒng)壓力時(shí)應(yīng)考慮到這一因素。另外，在安裝分流集流閥時(shí)，要考慮對(duì)稱配管，并盡量靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。? 這種同步回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，適用于同步精度要求不高的設(shè)備。 （4）選擇液壓動(dòng)力源 ?液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì)在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)濾器，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)濾器再次過(guò)濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他型式的過(guò)濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 （5）繪制液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖如下圖4.1所示，主要有三部分組成：由液壓動(dòng)力源、液壓傳動(dòng)回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。 圖4.1對(duì)稱式三輥卷板機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 4.2液壓缸的設(shè)計(jì) 4.2.1液壓缸的類型選擇 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其形式多樣，按照其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和擺動(dòng)式按照作用方式分又可分為單作用和雙作用兩種。其中以雙作用活塞式液壓缸應(yīng)用最多?；钊揭簤焊字亓枯p、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、拆裝方便，易于維修的特點(diǎn)，廣泛適用于車輛、工程機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械及其它機(jī)械工業(yè)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。柱塞式液壓缸適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。擺動(dòng)式液壓缸加工工藝較復(fù)雜一般用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的上輥壓緊缸采用雙作用單桿活塞。 4.2.2液壓缸最大載荷計(jì)算 根據(jù)前述計(jì)算可知最大負(fù)載為： kgf （4.5） 4.2.3 確定系統(tǒng)工作壓力 液壓系統(tǒng)工作壓力：20MPa，即=20MPa 4.2.4 液壓缸的內(nèi)徑計(jì)算 由 （4.6） 式中 ——系統(tǒng)壓力差，，其中為回油背壓，按一般的推薦值取MPa。故MPa。 ——液壓缸效率，對(duì)于橡膠密封圈。 上輥液壓缸內(nèi)徑 mm 按GB2348-80,取推薦mm。 4.2.5 液壓缸缸筒壁厚和外徑計(jì)算 （1）液壓缸最大密封壓強(qiáng)為 (4.7) 式中 ——液壓缸最大載荷，N。 ——液壓缸缸筒內(nèi)徑 由壁厚 (4.8) 式中 ——原液壓缸試驗(yàn)壓力，，此處 ——液壓缸內(nèi)徑，m ——強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)于無(wú)縫鋼管取為1。 ——考慮壁厚公差和浸蝕的附加厚度，通常取0.001～0.002m，此處取。 ——缸筒許用應(yīng)力，，其中， 為安全系數(shù)，取 （2）上輥液壓缸缸筒壁厚和外徑計(jì)算 mm mm 故實(shí)際壁厚： 上輥液壓缸： mm 折疊液壓缸： mm 支腿液壓缸： mm 4.2.6 液壓缸活塞桿直徑的計(jì)算 （1）根據(jù)活塞桿往返速度比： 由起臂時(shí)間和收臂時(shí)間 故 （2）上輥液壓缸缸桿直徑 mm 按GB2348-80取標(biāo)準(zhǔn)值 mm 4.2.7 液壓缸活塞桿強(qiáng)度校核 (4.9) 式中 ——液壓缸最大載荷，即，N ——材料的屈服極限， ——屈服極限安全系數(shù)，取 MPa 故上輥液壓缸活塞桿強(qiáng)度滿足強(qiáng)度條件 4.2.8 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度時(shí)，需要校核活塞桿彎曲穩(wěn)定性，液壓缸彎曲示意圖如圖 4.6 所示。 (4.10) 式中 ——活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓索力，N E——實(shí)際彈性模數(shù)，MPa ——活塞桿橫截面慣性矩，對(duì)于圓形截面 ——液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，查表取為。 ——深長(zhǎng)時(shí)的總長(zhǎng)度，m 圖 4.6 液壓缸彎曲圖 （1）狀態(tài)一：如圖 4.2 所示，壓縮力最大時(shí) 故， （2）狀態(tài)二：如圖 4.3 所示，液壓缸達(dá)到最大長(zhǎng)度時(shí) 故， 可知，上輥液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。 4.2.9 液壓缸的工作壓力 (4.11) 式中 ——液壓缸效率， ——回油背壓，取 MPa 上輥液壓缸 MPa 4.2.10 液壓缸的流量 液壓缸流量應(yīng)該按伸縮速度計(jì)算，隨車起重運(yùn)輸車，可以只按伸出速度計(jì)算流量即可，因?yàn)椴捎脝伪霉┯?，縮回速度要求不嚴(yán)格[7]。 由 (4.12) 式中 ——液壓缸的內(nèi)徑 ——伸出速度， ——容積效率，取 4.3液壓泵站的設(shè)計(jì) 4.3.1液壓泵的選擇 由工況圖可知，整個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中液壓缸的最大工作壓力為20.3MPa。選取油路總壓力損失為0.7MPa。則泵的最大工作壓力為： 其次確定液壓泵的最大供油量，液壓缸所需的最大流量為660L/min，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)K=1.05，則泵的流量為： 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用YB1-28/28型的雙聯(lián)齒輪泵，其額定壓力為28Mpa，容積效率η=0.85，總效率，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力和輸出流量求出 由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，如果取泵的效率為，這時(shí)驅(qū)動(dòng)液壓泵所需電動(dòng)機(jī)功率為 根據(jù)此數(shù)據(jù)查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，選擇Y180L-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。 4.3.2油箱的設(shè)計(jì) （1）液壓油箱有效容積的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式（31）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進(jìn)行校核。油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為：V=αQV 式中 QV—液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； α—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表3-1。 表3-1 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 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于最低限度。 （2）液壓油箱的外形尺寸 油箱長(zhǎng)、寬、高的確定：根據(jù)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)必須在1：1：1—1：2：3的范圍內(nèi)，又有油箱的容積為V=120L，所以油箱的長(zhǎng)（L）、寬（D）、高（H）可以設(shè)計(jì)為L(zhǎng)=1020mm，D=1000mm，H=1220mm。 （3）液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱簡(jiǎn)稱油箱，它往往是一個(gè)功能組件，在液壓系統(tǒng)中的主要功能是存儲(chǔ)液壓油液、散發(fā)油液熱量、溢出空氣及消除泡沫和安裝元件等。 油箱的制造一般采用焊接和鑄造兩種方式之一，多數(shù)油箱采用焊接技術(shù)獲得。在一般設(shè)計(jì)中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱，很少采用機(jī)床床身底座作為液壓油箱。因此，在此設(shè)計(jì)中采用了焊接的方式獲得油箱。 圖3-1 液壓油箱 4.3.3液壓集成塊的設(shè)計(jì) 液壓元件的配置形式，目前有板式和集成塊式，液壓元件的配置形式現(xiàn)在多為集成塊式，這些形式各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，板式配置是板前接閥，板后接管，安裝維修方便，各高校的液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多為板式，各元件的連接比較直觀，但管路復(fù)雜時(shí)接管不便；箱體式配置是箱體內(nèi)鉆孔組成所需油路，結(jié)構(gòu)緊湊但維修不便，系統(tǒng)也不能變化；集成塊式配置是用基本回路做成的通用化集成塊疊加組成的液壓系統(tǒng)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，更改方便，可節(jié)省設(shè)計(jì)工作量，是當(dāng)前應(yīng)用較多的一種配置形式。 （1）塊體的結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)震場(chǎng)合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。 對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其液壓元件較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制液壓閥件較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式，本系統(tǒng)液壓元件相對(duì)較多，采用集成塊疊積的形式。本設(shè)計(jì)參考JK系列集成塊。 相互疊積的集成塊，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔。P孔，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。集成塊的其余四個(gè)表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個(gè)面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。 （2）集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要滿足液壓元件的安裝，孔道布置及其它工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，液壓閥的安裝位置要仔細(xì)考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或是同一豎直面上。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個(gè)集成塊疊積時(shí)，一定要保證三個(gè)主通道。各油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，一般來(lái)說(shuō)，與液壓閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝液壓閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。[22] （3）集成塊的加工 由于集成塊的安裝面要與液壓元件連接，而且要保證不漏油，所以安裝面有形位公差要求：平面度5-7級(jí)；表面粗糙度為輪廓算術(shù)平均偏差R。12.5.-0.8微米；起孔的垂直度，臺(tái)肩同軸度要求精度5-7級(jí)。 集成塊是多孔加工，內(nèi)部通孔縱橫交錯(cuò)，制圖時(shí)最好采用1：1的比例繪制，這樣比較直觀。 集成塊的材料一般選用鑄鐵或者中低碳優(yōu)質(zhì)缸，原則上是既要保證強(qiáng)度，又要便于加工。鑄鐵要經(jīng)過(guò)退火或者人工時(shí)效處理。有的流道可以鑄造，但必須清砂干凈，鍛件要經(jīng)過(guò)退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)部要進(jìn)行探傷，防止裂紋。[22] 4.3.4液壓泵站的安裝設(shè)計(jì) 在常見(jiàn)的液壓站中，按照電動(dòng)機(jī)和液壓泵組相對(duì)油箱的安裝位置不同，可以分為上置式、下置式與旁置式三種。 如圖5所示為上置式油箱液壓泵站。上置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱上蓋板上，其結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用十分普遍，尤其是需要經(jīng)常移動(dòng)的、泵與電機(jī)均不太大的泵站。電機(jī)與泵可以立式安裝（如圖5），也可臥式安裝。這種安裝方法將動(dòng)力振動(dòng)源安置在油箱蓋板上，因此油箱體，尤其是蓋板要有較好的剛性。如圖6所示為旁置式油箱液壓泵站。旁置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱旁邊。系統(tǒng)的流量和油箱容量較大時(shí)，尤其是一個(gè)油箱給多臺(tái)液壓泵供油的場(chǎng)合采用。旁置式油箱液壓泵站使油箱內(nèi)液面高于泵的吸油口，泵的吸油條件較好。設(shè)計(jì)要注意在泵的吸油口與油箱之間設(shè)置一個(gè)截止閥，以防止液壓泵在維修或拆卸時(shí)油箱中油液外流。下置式油箱液壓泵站是將液壓泵與電機(jī)等裝置安裝在油箱底下。這樣可使設(shè)備的安裝面積減小，也可使泵的吸入能力大為改善。這種安置方式，常常是將油箱架高到使人可以在油箱底下穿越，以便對(duì)液壓泵的安裝和維修 4.3.5電動(dòng)機(jī)與液壓泵的裝配設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的安裝形式主要有三種：機(jī)座帶底腳、端蓋上無(wú)凸緣機(jī)構(gòu)，機(jī)座不帶低腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)。如圖7所示為底座帶底腳、端蓋上無(wú)凸緣機(jī)構(gòu)，一般用于水平放置。若電動(dòng)機(jī)與液壓泵組立式放置則應(yīng)選用機(jī)座不帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)，以便于電機(jī)在安裝板上的定位與固定。機(jī)座帶底腳、端蓋上帶大于機(jī)座的凸緣機(jī)構(gòu)用于水平放置的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組，此時(shí)液壓泵通過(guò)發(fā)蘭式支架支承在電動(dòng)機(jī)上，利用端蓋上的凸緣可方便地在支架上定位。 小功率的電動(dòng)機(jī)與液壓泵組可以安裝在油箱蓋上（上置式），功率較大時(shí)需單獨(dú)安裝在專用的平臺(tái)上（非上置式）。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組的底座應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，要便于安裝和檢修。電動(dòng)機(jī)與液壓泵組與底座之間最好加彈性防振墊。在在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)置泄油盤(pán)，以防止場(chǎng)地污染。液壓泵的傳動(dòng)軸不能承受徑向與軸向載荷，與電機(jī)軸有很高的同軸度，一般采用彈性聯(lián)軸器的連接形式。 4.4液壓元件的選型 4.4.1液壓閥及輔助元件的選擇 （1）閥的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。 （2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 表3-2 液壓元件型號(hào)及規(guī)格（GE系列） 序號(hào) 名 稱 型 號(hào) 數(shù)量 備 注 1 油 箱 1200升 1 2 精密調(diào)壓閥 AGIRR-10/1/100/V 6 意大利ATOS 3 電接點(diǎn)溫控表 WSSD-411/0-100℃/400mm/M27*2 1 天津歐迪 4 空氣濾清器 QUQ2.5 1 　 5 銅球閥 QF-25/G1″ 3 　 6 操作臺(tái) 　 1 　 7 電 機(jī) 4P-B35/750W 2 皖南 8 變量柱塞泵 A10VSO18DR 2 德國(guó)REXROTH 9 板式單向閥 S20P2 1 　 10 高壓過(guò)濾器 ZU-H160*10FC 1 　 11 先導(dǎo)式溢流閥 Y-03-21-50 1 12 電磁換向閥 FW-02-3C2/B220Z5L 3 13 壓力表 YN100-25MPa 6 北京布萊迪 14 單向節(jié)流閥 DRVP-L8 12 15 蓄能器 NXQ1-L6.3/20MPa 1 16 冷卻器 DP-1 1 17 液位計(jì) YWZ-200-T 2 　 18 電控箱低壓電器 1 19 電機(jī)泵架法蘭 2 20 壓力表 YN60-40MPa 2 北京布萊迪 21 壓力表開(kāi)關(guān) 　KF-L8/14E 4 　 22 高壓球閥 QJH-15NL 1 23 回油過(guò)濾器 RF-160*20LC 1 　 24 吸油過(guò)濾器 WU-160*100-J 2 　 25 油路塊 11 26 油缸 6 27 油缸安裝座支架 6 28 高壓膠管 65根 29 不銹鋼無(wú)縫管 180米 30 管接頭 按需 1批 31 管夾 按需 1批 32 液位報(bào)警器 1 　 4.4.2蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。 （1）液壓執(zhí)行元件短時(shí)間快速運(yùn)動(dòng)，由蓄能器來(lái)補(bǔ)充供油，其有效工作容積為 ????式中 A—液壓缸有效作用面積（m2）； ???? ????l—液壓缸行程（m）； ??? ?????K—油液損失系數(shù)，一般取K=1.2； ??? ????QP—液壓泵流量（m3/s）； ??? ?? ???t—?jiǎng)幼鲿r(shí)間（s） （2）作應(yīng)急能源，其有效工作容積為： ????式中 ——要求應(yīng)急動(dòng)作液壓缸總的工作容積（m3）。 有效工作容積算出后，根據(jù)有關(guān)蓄能器的相應(yīng)計(jì)算公式，求出蓄能器的容積，再根據(jù)其他性能要求，即可確定所需蓄能器。 4.4.3管道尺寸的確定 油管內(nèi)徑d按下式計(jì)算： 其中，-油管的最大流量；查文獻(xiàn)資料得工況中系統(tǒng)的最大流量為18.6L/min。 -管道內(nèi)允許的流速，一般吸油管取0.5～5m/s，壓力油管取 2.5～5 m/s，回油管取1.5～2 m/s。 表3-3 各管路流速選值 管道 流速（m/s） 回油管路 2 吸油管路 1.3 壓力油管路 4 計(jì)算出內(nèi)徑d后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選出相應(yīng)的管子。 油管壁厚δ按下式計(jì)算： 其中，-管內(nèi)最大工作壓力，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得最大工作壓力為30MPa； —管道內(nèi)徑； -管道材料的許用應(yīng)力； =； —管道材料的抗拉強(qiáng)度；根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，其抗拉強(qiáng)度取340MPa; -安全系數(shù)，鋼管P＜7 MPa時(shí)，取=8；P＜17.5 MPa時(shí)，取=6； P＞17.5 MPa時(shí)，取=4，所以安全系數(shù)取=4。 根據(jù)計(jì)算出的油管內(nèi)徑和壁厚，查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管 [18]。 表3-4 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管 管路名稱 允許流速/ 管道內(nèi)徑/ 實(shí)際取值/ 壁厚/ 吸油管 1.3 0.0174 0.018 3.5 壓油管 4 0.0099 0.011 2 回油管 2 0.0014 0.015 3