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廣西工學(xué)院
本科課程設(shè)計（ 論文 ）
半自動液壓鐓頭器設(shè)計論文
所在學(xué)院
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年 月 日
摘 要
本論文對半自動液壓鐓頭器進(jìn)行設(shè)計計算，系統(tǒng)分別由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。鐓頭器是一種預(yù)應(yīng)力工程專用設(shè)備，可用于各預(yù)制廠的先張法制品工藝，還可用于各種后張法預(yù)應(yīng)力施工中高強(qiáng)鋼絲束的鐓頭工作。鐓頭器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)合理、操作、維修方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，設(shè)計合理，應(yīng)用廣泛，維修方便。將鐓頭器與油泵聯(lián)接，操作油泵，油液進(jìn)入缸內(nèi)，推動活塞，使夾緊夾片將鋼絲夾緊。當(dāng)達(dá)到一定壓力后，順序閥中單向閥打開，油液進(jìn)入夾緊活塞的內(nèi)腔，推動鐓頭活塞對鋼絲進(jìn)行鐓頭；到達(dá)額定壓力時卸荷。
在回程彈簧作用下各零件自動復(fù)位，完成鐓頭工作。
關(guān)鍵詞: 半自動液壓鐓頭器，液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)
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ABSTRACT
Design 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 system
目 錄
第一章 緒論 5
1.1液壓概況 5
1.2液壓工作原理 5
1.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求 8
第二章 半自動液壓鐓頭器方案分析 9
2.1 液壓工作原理 9
2.2 半自動液壓鐓頭器液壓控制方案 10
2.3液壓泵源控制 14
2.3.1液壓泵啟動和停機(jī) 14
2.3.2 泵源系統(tǒng)壓力控制 14
第三章 主要設(shè)計計算 15
3.1 負(fù)載的計算 15
3.2 活塞的設(shè)計 17
3.3 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算 17
3.4 端蓋和缸底的設(shè)計與計算 19
3.5 缸體長度的確定 19
3.6 緩沖裝置的設(shè)計 20
3.7 排氣裝置 20
3.8 密封件的選用 21
3.9 防塵圈 22
第四章 液壓泵的參數(shù)計算 23
第五章 電動機(jī)的選擇 23
第六章 液壓元件的選擇 24
6.1 液壓元件的選擇 24
6.2 油管的選擇 25
第七章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 25
7.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整 25
7.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算 27
第八章 液壓站的設(shè)計 28
8.1液壓站簡介 28
8.2 油箱設(shè)計 28
8.2.1油箱有效容積的確定 28
8.2.2 油箱容積的驗(yàn)算 29
8.2.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 30
8.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 32
8.3.1 液壓泵的安裝方式 32
8.4 輔助元件 34
8.4.1 濾油器 34
8.4.2 空氣濾清器 35
8.4.3 液位計 35
8.4.7 液壓油 37
總 結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 39
致 謝 40
第一章 緒論
1.1液壓概況
當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面，更日益顯示出顯著的成績。從17世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，也已有二三百年歷史了。近代液壓傳動在工業(yè)上的真正推廣使用只是本世紀(jì)中葉以后的事，至于它和微電子技術(shù)密切結(jié)合，得以在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以精確控制，更是近10年內(nèi)出現(xiàn)的新事物。
我國的液壓工業(yè)開始于本世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時進(jìn)行自行設(shè)計液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。80年代起更加速了對西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計劃引進(jìn)、消化、吸收和國產(chǎn)化工作，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個方面全方位地趕上世界水平。
1.2液壓工作原理
驅(qū)動的液壓系統(tǒng)，它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、體以及連接這些元件的油管組成。它的工作原理：液壓泵由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油。油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，當(dāng)它從泵中輸出進(jìn)入壓力管后，將換向閥手柄、開停手柄方向往內(nèi)的狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入體左腔，推動活塞和工作臺向右移動。這時，體右腔的油經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。為了克服移動工作臺時所受到的各種阻力，體必須產(chǎn)生一個足夠大的推力，這個推力是由體中的油液壓力產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。輸入體的油液是通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)的，液壓泵輸出的多余的油液須經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。所以，在系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，它和缸中的油液壓力不一樣大。
液壓傳動有以下一些優(yōu)點(diǎn)：
1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更多的動力，因?yàn)?
液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出30~40倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動機(jī)的12%左右。
2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實(shí)現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時可達(dá)500次/min，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動時可達(dá)1000次/min。
3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。
4） 液壓傳動易于自動化，這是因?yàn)樗鼘σ后w壓力、流量或流動方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜的順序動作，接受遠(yuǎn)程控制。
5） 液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。體和液壓馬達(dá)都能長期在失速狀態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機(jī)械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。
6） 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機(jī)動性。
7） 用液壓傳動來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動簡單。
液壓傳動的缺點(diǎn)是：
1） 液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。
2） 液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。
3） 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。
4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。
5） 液壓傳動要求有單獨(dú)的能源。
液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%~3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。液壓氣動技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如:液壓技術(shù)具有功率重量比大，體積小，頻響高，壓力、流量可控性好，可柔性傳送動力，易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動等優(yōu)點(diǎn)；氣動傳動具有節(jié)能、無污染、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，并易與微電子、電氣技術(shù)相結(jié)合，形成自動控制系統(tǒng)。因此，液壓氣動技術(shù)廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。但是近年來，液壓氣動技術(shù)面臨與機(jī)械傳動和電氣傳動的競爭，如：數(shù)控機(jī)床、中小型塑機(jī)已采用電控伺服系統(tǒng)取代或部分取代液壓傳動。其主要原因是液壓技術(shù)存在滲漏、維護(hù)性差等缺點(diǎn)。為此，必須努力發(fā)揮液壓氣動技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，注意和電子技術(shù)相結(jié)合，不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，同時降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，提高可靠性，這些都是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。
現(xiàn)如今我國的液壓行業(yè)現(xiàn)已形成一個門類比較齊全、有相當(dāng)競爭實(shí)力、初具生產(chǎn)規(guī)模的工業(yè)體系。改革開放以來，液壓行業(yè)迅速發(fā)展，先后引進(jìn)了40余項(xiàng)國外先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)消化吸收和技術(shù)改造，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)，并成為行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。近年來，行業(yè)加大了技術(shù)改造力度，1991~1998年，國家、地方和企業(yè)自籌資金總投入共約16多億元。經(jīng)過技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)，一批主要企業(yè)技術(shù)水平進(jìn)一步提高，工藝裝備得到很大改善，為形成高起點(diǎn)、專業(yè)化、批量生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。近幾年，在國家多種所有制共同發(fā)展的方針指引下，不同所有制的中小企業(yè)迅猛崛起，呈現(xiàn)著勃勃生機(jī)。隨著國家的進(jìn)一步擴(kuò)大開放，三資企業(yè)迅速發(fā)展，為行業(yè)提高水平，并擴(kuò)大出口起著重要作用。目前我國已和美國、日本、德國等國家的著名廠商建立了柱塞泵/馬達(dá)、行星減速機(jī)、轉(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動裝置、液壓件鑄造、氣動控制閥、氣缸、等類產(chǎn)品生產(chǎn)的合資企業(yè)或獨(dú)資企業(yè)50多家，引進(jìn)外資5億多美元。
進(jìn)入21世紀(jì)后液壓產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的趨勢。現(xiàn)有的液壓伺服和液壓比例技術(shù)在與計算機(jī)結(jié)合上不是十分方便，數(shù)字液壓技術(shù)克服了這個缺點(diǎn)，它把整個液壓和控制技術(shù)都簡化了，促進(jìn)了整個液壓技術(shù)的進(jìn)步。如今國內(nèi)外液壓發(fā)展情況簡要概括如下表1：
表1 國內(nèi)外液壓發(fā)展情況
國內(nèi)
國外
小型化，集成化，多樣化
機(jī)電一體化集成元件和系統(tǒng)
高壓，高速，高精度，高可靠性
智能化自動控制元件和系統(tǒng)
高效，節(jié)能，環(huán)保
高精度數(shù)字控制元件和系統(tǒng)
機(jī)電一體化
水介質(zhì)液壓元件和系統(tǒng)
畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)生活中從事機(jī)械及液壓知識學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，也是提高我們大學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能解決問題能力的一個重要環(huán)節(jié)，更是對大學(xué)階段所學(xué)關(guān)于機(jī)械及液壓知識和實(shí)際動手能力的一個考察。通過這次考察，不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計能力、科研能力，其中包括實(shí)際動手能力、查閱文獻(xiàn)能力，撰寫論文能力，還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機(jī)會，并且使我在以下幾個方面得到訓(xùn)練：
1、了解液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力。
2、掌握液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟，熟悉設(shè)計的有關(guān)技術(shù)文件，規(guī)范設(shè)計手冊及相關(guān)元件的國家標(biāo)準(zhǔn)。
3、根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，進(jìn)行工況分析和確定液壓系統(tǒng)的液壓元件擬定出液壓系統(tǒng)，并對液壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計計算。
針對大學(xué)中所學(xué)的機(jī)械及液壓方面的知識，我選擇這個課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計，并進(jìn)行了大量的實(shí)地調(diào)研考察，嘗試和論證。本次設(shè)計中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)，基于所學(xué)的知識，從簡單入手，循序漸進(jìn)，逐步掌握設(shè)計的一般方法和步驟，
此次設(shè)計為本人初次設(shè)計作品，由于所學(xué)知識不可避免的存在局限性，并且實(shí)際的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)不足，因此設(shè)計內(nèi)容可能存在著某些缺陷和錯誤，對此懇請老師批評并指正。這樣也能讓我把知識掌握的更加牢固，并把所學(xué)的知識融成一個體系，以適應(yīng)將來實(shí)際工作的需要。
1.3 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求
液壓傳動系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。著手設(shè)計時，必須從實(shí)際情況出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。
第二章 半自動液壓鐓頭器方案分析
2.1 液壓工作原理
壓力油進(jìn)入缸內(nèi)，推動活塞，使夾緊夾片將鋼絲夾緊。當(dāng)達(dá)到一定壓力后，順序閥中單向閥打開，油液進(jìn)入夾緊活塞的內(nèi)腔，推動鐓頭活塞對鋼絲進(jìn)行鐓頭；到達(dá)額定壓力時保壓一定時間后卸荷。在回程彈簧作用下各零件自動復(fù)位，完成鐓頭工作。
2.2 半自動液壓鐓頭器液壓控制方案
液壓系統(tǒng)方案制定的背景和特點(diǎn)
近年來，由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。液壓傳動技術(shù)在數(shù)控自動化機(jī)床上的應(yīng)用也越來越廣泛，而且也為機(jī)床工業(yè)的自動化程度的提高上起到了重要的力量。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。
多方案的比較和論證
根據(jù)對液壓傳動系統(tǒng)有關(guān)知識的學(xué)習(xí)、調(diào)查和了解，并且借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，擬設(shè)計如下二個方案以供選擇:
（1）系統(tǒng)全部采用常規(guī)閥控制，液壓缸動作順序由手動換向閥來控制。其優(yōu)點(diǎn)是性能可靠，安全性高。可以采用國內(nèi)均可生產(chǎn)的常規(guī)閥，價格較便宜，較易購買。缺點(diǎn)是自動化程度低、不能適應(yīng)數(shù)控程度高自動化程度的機(jī)床，而且移動速度較慢。
（2）系統(tǒng)全部采用電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥來控制，其優(yōu)點(diǎn)是移動速度快，系統(tǒng)安全可靠，可連續(xù)長時間工作，是近年高自動化液壓傳動系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的電磁換向閥的安全性能還達(dá)到使用要求的還不多，因此需要進(jìn)口或采用臺灣產(chǎn)品，并且臺灣產(chǎn)品價格不是很高，而且基本可以達(dá)到國際先進(jìn)水平，完全可以滿足使用要求。
從自動化的使用要求和安全方面考慮，第二種方案更適合本次設(shè)計。因此本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)采用了電磁鐵驅(qū)動的電磁控制閥。在液壓泵站的設(shè)計中，采用了獨(dú)立的液壓泵和供油集成塊，用一個單向閥保證系統(tǒng)安全性。另外，在各個液壓站集成塊上，有三個壓力繼電器，可使系統(tǒng)更加安全可靠的工作。
最終方案的制定和說明
1.確定液壓泵類型及調(diào)速方式
參考同類機(jī)床，選用單向定量液壓泵供油、調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的開式回路，溢流閥作定壓閥?；赜吐飞显O(shè)置背壓閥，初定背壓值為0.8MPa。
2.選用執(zhí)行原件
因系統(tǒng)要求變擋，且液壓缸有正向和反向運(yùn)動，因此選用單活塞桿的二位液壓缸變擋。
3.換向回路的選擇
本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回
4.組成液壓系統(tǒng)繪原理圖
原先的設(shè)計方案，液壓系統(tǒng)同時控制兩個液壓鐓頭器，液壓原理圖如下：
液壓執(zhí)行元件工作時，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。也有的需要多級或無級連續(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。容積節(jié)流調(diào)速采用變量泵供油。節(jié)流閥或調(diào)速閥控制流人(或流出)執(zhí)行元件的流量，使泵的流量與執(zhí)行元件所需的流量相適應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)是無溢流損失，速度負(fù)載特性好，效率高。在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時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．某段時問不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。在本系統(tǒng)中，采用泵供油，節(jié)流閥控制元件流量。
根據(jù)任務(wù)書要求，現(xiàn)在改成液壓系控制一個液壓鐓頭器即可。
改造后的液壓原理圖：
方案一：
方案二：
方案三
方案
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
?方案一
1、先導(dǎo)式溢流閥適用于超高壓場合。
2、控制簡單，只需控制二位二通換向閥即可完成鐓頭作業(yè)。
1、油路復(fù)雜
2、保壓不穩(wěn)定
設(shè)計二
1、保壓穩(wěn)定
2、結(jié)構(gòu)經(jīng)典，不易出現(xiàn)故障
1、油路復(fù)雜
2、換向閥過多，操作不便
設(shè)計三
1、油路最簡單
2、操作簡單
3、供油穩(wěn)定
1、電控系統(tǒng)復(fù)雜
2、成本高
根據(jù)上述情況，綜合考慮選擇方案三。
綜合下來液壓系統(tǒng)設(shè)計圖如下圖：
2.3液壓泵源控制
2.3.1液壓泵啟動和停機(jī)
a、液壓主泵的啟動和停止
b、半自動液壓鐓頭器油箱
半自動液壓鐓頭器油箱大小為長*寬*高=1300*1000*600mm
油箱內(nèi)需加入3.4桶46號抗磨液壓油。
為了確保節(jié)能和合理使用功率以免電動機(jī)超負(fù)荷，當(dāng)半自動液壓鐓頭器液壓站泵工作。
2.3.2 泵源系統(tǒng)壓力控制
1系統(tǒng)壓力手動調(diào)節(jié)
手動壓力安全閥調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，待上述泵源電機(jī)開啟后，順時針旋轉(zhuǎn)泵站上的溢流閥，將壓力調(diào)到10MPa。
壓力變送器發(fā)出4-20ma—對應(yīng)滿量程為0-16MPa
2液壓系統(tǒng)油溫控制
液壓系統(tǒng)裝有溫度變送器（輸出信號4-20ma），水冷卻交換器，進(jìn)水自立閥。自立閥的感溫包安裝在油箱內(nèi)感應(yīng)油溫，當(dāng)油溫超過50 C°自立閥開度自動開至最大。冷卻水進(jìn)水量變大。當(dāng)溫度下降到低于50 C°時，自立閥開度自動變小，進(jìn)水量減小以便自動穩(wěn)定油溫。溫度變送器（輸出信號4-20ma）的輸出信號進(jìn)PLC對油溫進(jìn)行監(jiān)測同時在顯示屏上顯示，以便觀察。注；自立閥后并聯(lián)一個三通出口，以便應(yīng)急備用。
3 液壓油液位報警
液壓系統(tǒng)裝有2檔液位發(fā)訊器，2付干觸點(diǎn)，當(dāng)?shù)谝桓陡捎|點(diǎn)合上時提醒液位偏低，需要補(bǔ)油，當(dāng)?shù)诙陡捎|點(diǎn)合上時提醒已無油，需要停機(jī)檢修。
4 液壓泵站過濾器堵塞報警
液壓泵站上裝有過濾器，都是干觸點(diǎn)形式
回油過濾器，堵塞后在屏幕上顯示報警
出油過濾器，堵塞后在屏幕上顯示報警
第三章 主要設(shè)計計算
基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)用途及結(jié)構(gòu)類型來確定的，它反映了工作能力及特點(diǎn)，也基本上上確定了輪廓尺寸及本體總質(zhì)量等。
3.1 負(fù)載的計算
已知條件當(dāng)做只有鐓頭模最大壓力1870MPA（鋼絲屈服強(qiáng)度），鋼絲直徑7mm（確定鐓頭模尺寸）。
71929.55N
主體采用單作用柱塞式套缸，缸徑較大，能提供很大載荷作用下的舉升力，同時能夠滿足靠重力回落和撤收的要求。并且工作過程為快進(jìn)→工進(jìn)→快退三個過程的工作循環(huán)。設(shè)機(jī)械效率
表4.1 液壓缸內(nèi)徑系列 mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
假定系統(tǒng)壓力選用的是30MPa
參照液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)工進(jìn)時候的負(fù)載是最大的，內(nèi)徑的計算：
D=×10-3=55.26mm （3-1）
查《液壓傳動與控制手冊》經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理D=63mm。
1. 體缸體厚度計算
缸體是體中最重要的零件，當(dāng)體的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中45號鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號鋼作為缸體的材料。
（3-2）
式中，——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)體額定壓力Pn5.1MPa時，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時，Py=1.25Pn。
[]——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強(qiáng)度。
注：1.額定壓力Pn
額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=30MPa
2.最高允許壓力Pmax
Pmax1.5Pn=1.2530=37.5MPa
體缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：σb=600MPa
安全系數(shù)n按《液壓傳動與控制手冊》P243表2—10，取n=5。
則許用應(yīng)力[]==120MPa
（3-3）
=
=2.66mm
,滿足。所以體厚度取5mm。
則體缸體外徑為90mm。
4.體長度的確定
L=500
選擇油缸型號為HSGK01-80/45E-3111-500
5. 活塞桿直徑的設(shè)計
查《液壓傳動與控制手冊》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時，一般選取d/D=0.5-0.7。本設(shè)計我選擇d/D=0.55，即d=0.55D=0.55×63=34.65mm。
表4.2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
故取d=45mm。
2.活塞桿強(qiáng)度計算：
<56mm （3-4）
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)體的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。
4.活塞桿的密封與防塵
活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
體工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。體活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。
表4-4（a）體行程系列（GB 2349-80）[6]
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
表4-4（b） 體行程系列（GB 2349-80）[6]
40
63
90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600
表4-4（c） 體形成系列（GB 2349-80）[6]
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800
3.2 活塞的設(shè)計
由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起體內(nèi)部泄露，降低容積效率，使體達(dá)不到要求的設(shè)計性能。
活塞與缸體的密封形式分為：間隙密封（用于低壓系統(tǒng)中的體活塞的密封）、活塞環(huán)密封（適用于溫度變化范圍大、要求摩擦力小、壽命長的活塞密封）、密封圈密封三大類。其中密封圈密封又包括O形密封圈（密封性能好，摩擦因數(shù)小，安裝空間小）、Y形密封圈（用在20Mpa壓力下、往復(fù)運(yùn)動速度較高的體密封）、形密封圈（耐高壓，耐磨性好，低溫性能好，逐漸取代Y形密封圈）、V形密封圈（可用于50Mpa壓力下，耐久性好，但摩擦阻力大）。綜合以上因素，考慮選用O型密封圈。
3.3 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算
1.最小導(dǎo)向長度H的確定
當(dāng)活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度[1]。如果導(dǎo)向長度過短，將使體因間隙引起的初始撓度增大，影響體工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計時必須保證體有一定的最小導(dǎo)向長度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)體最大行程為L,缸筒直徑為D時,最小導(dǎo)向長度為:
（4-5）
一般導(dǎo)向套滑動面的長度A，在缸徑小于80mm時取A=(0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時取A=(0.6~1.0)d.。活塞寬度B取B=(0.6~1.0)D。若導(dǎo)向長度H不夠時,可在活塞桿上增加一個導(dǎo)向套K(見圖4-1)來增加H值。隔套K的寬度。
圖4-1 體最小導(dǎo)向長度[1]
因此:最小導(dǎo)向長度，取H=9cm；
導(dǎo)向套滑動面長度A=
活塞寬度B=
隔套K的寬度
2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)
導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。
1）普通導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套安裝在支承座或端蓋上，油槽內(nèi)的壓力油起潤滑作用和張開密封圈唇邊而起密封作用[6]。
2）易拆導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套用螺釘或螺紋固定在端蓋上。當(dāng)導(dǎo)向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸端蓋和活塞桿就能進(jìn)行，維修十分方便。它適用于工作條件惡劣，需經(jīng)常更換導(dǎo)向套和密封圈而又不允許拆卸體的情況下。
3）球面導(dǎo)向套 這種導(dǎo)向套的外球面與端蓋接觸，當(dāng)活塞桿受一偏心負(fù)載而引起方向傾斜時，導(dǎo)向套可以自動調(diào)位，使導(dǎo)向套軸線始終與運(yùn)動方向一致，不產(chǎn)生“憋勁“現(xiàn)象。這樣，不僅保證了活塞桿的順利工作，而且導(dǎo)向套的內(nèi)孔磨損也比較均勻。
4）靜壓導(dǎo)向套 活塞桿往復(fù)運(yùn)動頻率高、速度快、振動大的體，可以采用靜壓導(dǎo)向套。由于活塞桿與導(dǎo)向套之間有壓力油膜，它們之間不存在直接接觸，而是在壓力油中浮動，所以摩擦因數(shù)小、無磨損、剛性好、能吸收振動、同軸度高，但制造復(fù)雜，要有專用的靜壓系統(tǒng)。
3.4 端蓋和缸底的設(shè)計與計算
在單活塞體中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受液壓力，而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計的不好容易損壞。
1.端蓋的設(shè)計計算
端蓋厚h為：
式中 D1——螺釘孔分布直徑，cm；
P——液壓力，；
——密封環(huán)形端面平均直徑，cm；
——材料的許用應(yīng)力，。
2.缸底的設(shè)計
缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。
3.端蓋的結(jié)構(gòu)
端蓋在結(jié)構(gòu)上除要解決與缸體的連接與密封外，還必須考慮活塞桿的導(dǎo)向，密封和防塵等問題[6]。缸體端部的連接形式有以下幾種：
A．焊接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。缸體焊接后可能變形，且內(nèi)缸不易加工。主要用于柱塞式體。
B．螺紋連接（外螺紋、內(nèi)螺紋） 特點(diǎn)是徑向尺寸小，質(zhì)量較小，使用廣泛。缸體外徑需加工，且應(yīng)與內(nèi)徑同軸；裝卸徐專用工具；安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。
C．法蘭連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單，易加工、易裝卸，使用廣泛。徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋連接的大。非焊接式法蘭的端部應(yīng)燉粗。
D．拉桿連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)通用性好。缸體加工容易，裝卸方便，使用較廣。外形尺寸大，質(zhì)量大。用于載荷較大的雙作用缸。
E．半球連接，它又分為外半環(huán)和內(nèi)半環(huán)兩種。外半環(huán)連接的特點(diǎn)是質(zhì)量比拉桿連接小，缸體外徑需加工。半環(huán)槽消弱了缸體，為此缸體壁厚應(yīng)加厚。內(nèi)半環(huán)連接的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。安裝時端部進(jìn)入缸體較深，密封圈有可能被進(jìn)油口邊緣擦傷。
F．鋼絲連接 特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小。
3.5 缸體長度的確定
體缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還需要考慮到兩端端蓋的厚度[1]。一般體缸體長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的20~30倍。取系數(shù)為5,則體缸體長度：L=5*10cm=50cm。
3.6 緩沖裝置的設(shè)計
體的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動下運(yùn)動時具有很大的動量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入體的端蓋和缸底部分時，會引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會嚴(yán)重影響體和整個液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少體活塞及活塞桿等運(yùn)動部件在運(yùn)動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。
當(dāng)體中活塞活塞運(yùn)動速度在6m/min以下時，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動速度在12m/min以上時，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液壓系統(tǒng)中，動力滑臺的最大速度為4m/min,因此沒有必要設(shè)計緩沖裝置。
3.7 排氣裝置
如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒有設(shè)置排氣裝置，壓力油進(jìn)入體后，缸內(nèi)仍會存在空氣[6]。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性,會造成體和整個液壓系統(tǒng)在工作中的顫振和爬行,影響體的正常工作。比如液壓導(dǎo)軌磨床在加工過程中，這不僅會影響被加工表面的光潔程度和精度，而且會損壞砂輪和磨頭等機(jī)構(gòu)。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，除了防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外，還必須在體上設(shè)置排氣裝置。配氣裝置的位置要合理，由于空氣比壓力油輕，總是向上浮動，因此水平安裝的體，其位置應(yīng)設(shè)在缸體兩腔端部的上方；垂直安裝的體，應(yīng)設(shè)在端蓋的上方。
一般有整體排氣塞和組合排氣塞兩種。整體排氣塞如圖4-2（a）所示。
表4-5 排氣閥（塞）尺寸[6]
d
閥座
閥桿
孔
c
D
M16
6
11
6
19.2
9
3
2
31
17
10
8.5
3
48
4~6
23
M20x2
8
14
7
25.4
11
4
3
39
22
13
11
4
59
4~8
28
圖4-2 (a) 整體排氣孔 圖4-2（b） 組合排氣孔
圖4-2（c） 整體排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸
由于螺紋與缸筒或端面連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面空隙中擠出來并經(jīng)過斜孔排除缸外。這種排氣裝置簡單、方便，但螺紋與錐面密封處同軸度要求較高，否則擰緊排氣塞后不能密封，造成外泄漏。組合排氣塞如圖4-2（b）所示，一般由絡(luò)螺塞和錐閥組成。螺塞擰松后，錐閥在壓力的推動下脫離密封面排出空氣。排氣裝置的零件圖及尺寸圖見4-2（c）以及表4-2（d）。
圖4-2（d） 組合排氣閥零件結(jié)構(gòu)尺寸
3.8 密封件的選用
1.對密封件的要求
體工作中要求達(dá)到零泄漏、摩擦小和耐磨損的要求。在設(shè)計時，正確地選擇密封件、導(dǎo)向套（支承環(huán)）和防塵圈的結(jié)構(gòu)形式和材料是很重要的。從現(xiàn)在密封技術(shù)來分析，體的活塞和活塞桿及密封、導(dǎo)向套和防塵等應(yīng)作為一個綜合的密封系統(tǒng)來考慮，具有可靠的密封系統(tǒng)，才能式體具有良好的工作狀態(tài)和理想的使用壽命。
在液壓元件中，對體的密封要求是比較高的，特別是一些特殊材料體，如擺動體等。體中不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨損，對溫度適應(yīng)范圍大，要求彈性好，永久變形小，有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，摩擦阻力小，容易制造和裝卸，能隨壓力的升高而提高密封能力和利于自動補(bǔ)償磨損。
密封件一般以斷面形狀分類。有O形、U形、V形、J形、L形和Y形等。除O形外，其他都屬于唇形密封件。
2.O形密封圈的選用
體的靜密封部位主要是活塞內(nèi)孔與活塞桿、支承座外圓與缸筒內(nèi)孔、缸蓋與缸體端面等處[6]。這些部位雖然是靜密封，但因工作由液壓力大，稍有意外，就會引起過量的內(nèi)漏和外漏。
靜密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。O形密封圈雖小，確實(shí)一種精密的橡膠制品，在復(fù)雜使用條件下，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和保持自身的性能。在設(shè)計選用時，根據(jù)使用條件選擇適宜的材料和尺寸，并采取合理的安裝維護(hù)措施，才能達(dá)到較滿意的密封效果。
安裝O形圈的溝槽有多種形式，如矩形、三角形、V形、燕尾形、半圓形、斜底形等，可根據(jù)不同使用條件選擇，不能一概而論。使用最多的溝槽是矩形，其加工簡便，但容易引起密封圈咬邊、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。
3.動密封部位密封圈的選用
體動密封部位主要有活塞與缸筒內(nèi)孔的密封、活塞桿與支承座（導(dǎo)向套）的密封等。
形密封圈是我國體行業(yè)使用極其廣泛的往復(fù)運(yùn)動密封圈。它是一種軸、孔互不通用的密封圈。一般，使用壓力低于16MPa時，可不用擋圈而單獨(dú)使用。當(dāng)超過16MPa并用于活塞動密封裝置時，應(yīng)使用擋圈，以防止間隙“擠出”。
3.9 防塵圈
防塵圈設(shè)置與活塞桿或柱塞密封外側(cè)，用于防止外界塵埃、沙粒等異物侵入體，從而可以防止液壓油被污染導(dǎo)致元件磨損。
1.防塵圈
A型防塵圈 是一種單唇無骨架橡膠密封圈，適于在A型密封結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安
裝，起防塵作用。
B型防塵密封圈 是一種單唇帶骨架橡膠密封圈，適于在B型密封結(jié)構(gòu)形式
內(nèi)安裝，起防塵作用。
C型防塵圈 是一種雙唇密封橡膠圈，適于在C型結(jié)構(gòu)形式內(nèi)安裝，起防塵
和輔助密封的作用。
2.防塵罩
防塵罩采用橡膠或尼龍、帆布等材料制作。在高溫工作時，可用氯丁橡膠，可在130℃以下工作。如果溫度再高時，可用耐火石棉材料。當(dāng)選用防塵伸縮套時，要注意在高頻率動作時的耐久性，同時注意在高速運(yùn)動時伸縮套透氣孔是否能及時導(dǎo)入足夠的空氣。但是，安裝伸縮套給體的裝配調(diào)整會帶來一些困難。
第四章 液壓泵的參數(shù)計算
可知工進(jìn)階段體壓力最大，若取進(jìn)油路總壓力損失，壓力繼電器可靠動作需要壓力差為，則液壓泵 最高工作壓力可按式算出：
因此泵的額定壓力可取1.2546.3Pa=58Pa。
根據(jù)上面計算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本，選用申液SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r)泵，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。
第五章 電動機(jī)的選擇
下面分別計算所需要的電動機(jī)功率P。
考慮到調(diào)速閥所需最小壓力差。壓力繼電器可靠動作需要壓力差。
因此工進(jìn)時小泵的出口壓力為：
。而大泵的卸載壓力取。（小泵的總效率=0.565，大泵的總效率=0.3）。
電動機(jī)功率為：
綜合所需功率據(jù)此查樣本選用Y160ML-4-B5 15KW異步電動機(jī),電動機(jī)功率為15KW（躍進(jìn)廠）。
第六章 液壓元件的選擇
6.1 液壓元件的選擇
根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中的最高工作壓力與通過該閥的最大流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格[1]。本例所有閥的額定壓力都為，額定流量根據(jù)各閥通過的流量，確定為10L/min，25L/min和63L/min三種規(guī)格，所有元件的規(guī)格型號列于表5-1中，過濾器按液壓泵額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過濾器。
表7-1 液壓元件明細(xì)表
電動機(jī)1
Y160ML-4-B5 15KW
臺
2
躍進(jìn)廠
液壓泵1
SV2010-4P9P1020（29L+13.1/r)
臺
2
申液
聯(lián)軸器1
臺
2
鐘形罩1
160ML-B5-SV2010-P4P9P020定制
2
鐘形罩2
Y100L-4-CBE
1
壓力表
YN-60 I 1.6MPa
徑向普通耐振
2
上海宜川
吸油過濾器
WU160-100J
1
溫州黎明
回油過濾器
RFA-160*20LY
濾芯 FAX-160*20#
1
溫州黎明
濾芯
FAX-160*20#
1
溫州黎明
濾芯
HDX-160*10Q2
2
溫州黎明
空氣濾清器
EF5-65
EF4-50是94.5元
1
溫州黎明
液位計
YWZ-400T
2
溫州黎明
清洗蓋
YG-400F
含法蘭
2
溫州黎明
換向閥
4WE10E3X/AG24NZ5L
1
立新力士樂
溢流閥1
DBW10B-5X/20G24Z5L
1
立新力士樂
單向節(jié)流閥
DRVP-10-10
5
立新力士樂
單向閥
RVP12-10/
5
立新力士樂
6.2 油管的選擇
根據(jù)選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道尺寸。體的進(jìn)、出油管按輸入、排出的最大流量來計算。
管接頭1變徑三通
2-∮25/1-∮16三通
20
余姚通用管件廠
管接頭2端直通
G1/2-∮16端直通
JB966-77
160
余姚通用管件廠
管接頭3端直通
G1-∮25端直通
JB966-77
12
余姚通用管件廠
管接頭5光桿端直通
G1/2-∮16端直通
JB988-77
4
余姚通用管件廠
管接頭6中間接頭
∮16-∮16
JB977-77
10
余姚通用管件廠
管接頭8三通
∮14卡套式三通
JB1948-77
8
余姚通用管件廠
管接頭9中間直角
∮14中間直角
JB1946-77
2
余姚通用管件廠
第七章 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能
7.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整
1.工進(jìn)時的壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整
工進(jìn)時管路中的流量僅為0.24L/min，因此流速很小，所以沿程壓力損失和局部損失都非常小，可以忽略不計[1]。這時進(jìn)油路上僅考慮調(diào)速閥的壓力損失，回油路上只有背壓閥的壓力損失，小流量泵的調(diào)整壓力應(yīng)等于工進(jìn)時體的工作壓力加上進(jìn)油路壓差，并考慮壓力繼電器動作需要，則：
即小流量泵的溢流閥應(yīng)按此壓力調(diào)整。
2．快退時的壓力損失驗(yàn)算及大流量泵卸載壓力的調(diào)整
因快退時，體無桿腔的回游量是進(jìn)油量的兩倍，其壓力損失比快進(jìn)時要大，因此必須計算快退時的進(jìn)油路與回油路的壓力損失，以便于確定大流量泵的卸載壓力。
已知：快退時進(jìn)油管和回油管長度均為l=1.8m，油管直徑d=25m，通過的流量為進(jìn)油路=22.5L/min=，
回油路=45L/min=。液壓系統(tǒng)選用N32號液壓油，考慮最低工作溫度為15攝氏度，由手冊查出此時油的運(yùn)動粘度v=1.5st=1.5，油的密度，液壓系統(tǒng)元件采用集成塊式的配置形式。
（1）確定油流的流動狀態(tài) 按式經(jīng)單位換算為：
（6-1）
式中 v————平均流速（m/s）
d————油管內(nèi)徑（m）
————油的運(yùn)動粘度（）
q————通過的流量（）
則進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為：
回油路中液流的雷諾數(shù)為：
由上可知，進(jìn)回油路中的流動都是層流。
（2）沿程壓力損失的計算： （6-2）
在進(jìn)油路上，流速則壓力損失為：
在回油路上，流速為進(jìn)油路流速的兩倍即v=4.24m/s，則壓力損失為：
（3）局部壓力損失 由于采用了集成塊式的液壓裝置，所以只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部損失按式計算，結(jié)果列于下表：
部分閥類元件局部壓力損失
元件名稱
額定流量
實(shí)際通過流量
額定壓力損失
實(shí)際壓力損失
單向閥
25
16
2
0.82
溢流閥
63
16/32
4
0.26/1.03
二位二通電磁閥
63
32
4
1.03
若取集成塊進(jìn)油路的壓力損失，回油路壓力損失為，則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失為：
查表一得體負(fù)載F=521N；則快退時體的工作壓力為：
計算快退時泵的工作壓力： （6-3）
而
因此，大流量泵卸載閥10的調(diào)整壓力應(yīng)大于。
從以上驗(yàn)算可以看出，各種工況下的實(shí)際壓力損失都小于初選的壓力損失值，而且比較接近，說明液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)是合理的，滿足要求。
7.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算
在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占用的時間最長，所以系統(tǒng)的發(fā)熱主要是工進(jìn)階段造成的，故按工進(jìn)工況驗(yàn)算系統(tǒng)溫升。
工進(jìn)時液壓泵的輸入功率如前面計算：
工進(jìn)時體的輸出功率：
系統(tǒng)總的發(fā)熱功率為：
已知油箱容積為V=315L=,則油箱近似散熱面積A為：
（6-4）
假定通風(fēng)良好，取油箱散熱系數(shù)，則油液溫升為：
℃≈17.4℃ （6-5）
設(shè)環(huán)境溫度，則熱平衡溫度為：
=25℃+17.4℃=42.4℃[T]=55℃
所以油箱散熱基本可達(dá)要求。
第八章 液壓站的設(shè)計
8.1液壓站簡介
液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。
(1)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)床床身或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放任便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油易回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修不方使。同時供油裝置酌振動、液壓油的發(fā)熱都將對機(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。
(2)集中式 這種型式將機(jī)床按壓系統(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)置一個液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，按壓裝置的振動、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。
8.2 油箱設(shè)計
在開式傳動的油路系統(tǒng)中，油箱是必不可少的，它的作用是，貯存油液，凈化油液，使油液的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，以及減少吸油區(qū)油液中氣泡的含量。因此，進(jìn)行油箱設(shè)計時候，要考慮油箱的容積、油液在油箱中的冷卻、油箱內(nèi)的裝置和防噪音等問題。
8.2.1油箱有效容積的確定
（一）油箱的有效容積
油箱應(yīng)貯存液壓裝置所需要的液壓油，液壓油的貯存量與液壓泵流量有直接關(guān)系，在一般情況下，油箱的有效容積可以用經(jīng)驗(yàn)公式確定：
（ 6.1）
式中，——油箱的有效容積（L）；
Q ——油泵額定流量（L/min）；
K ——系數(shù)；
查參考文獻(xiàn)[1]，P47，取K=7，油泵額定流量Q=41.76 L/min，代入公式6.1，計算得：
=6×41.76=292.32 L
油箱有效容積確定后，還需要根據(jù)油溫升高的允許植，進(jìn)行油箱容積的驗(yàn)算。
8.2.2 油箱容積的驗(yàn)算
液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)油溫升高，由此產(chǎn)生一系列不良影響。為此，必須對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱計算，以便對系統(tǒng)溫升加以控制。
液壓系統(tǒng)發(fā)熱的主要原因，是由于液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失以及溢流閥的溢流損失所造成的，當(dāng)液壓油溫度升高后，會引起油液粘度下降，從而導(dǎo)致液壓元件性能的變化，壽命降低以及液壓油老化。因此，液壓油必須在油箱中得到冷卻,以保證液壓系統(tǒng)正常工作。
1 系統(tǒng)總的發(fā)熱公率
系統(tǒng)總的發(fā)熱公率H是估算得來的，查參考文獻(xiàn)[1]，P 46，得系統(tǒng)總的發(fā)熱公率H估算公式：
（6.2）
式中，N——液壓泵輸入功率（ KW）；
——執(zhí)行元件的有效功率（KW）；
若一個工作循環(huán)中有幾種工況，則應(yīng)求出其總平均有效功率，系統(tǒng)總的發(fā)熱公率：H=N（1-η） （6.3）
式中 η——系統(tǒng)總效率。
由查參考文獻(xiàn)[5]，液壓泵輸入功率：
N=Nd×η1 （6.4）
式中Nd——電動機(jī)功率（KW）；
η1——聯(lián)軸器傳動效率。
查參考文獻(xiàn)[5] P7，取η=0.99，代入公式6.4得：
N=0.99×7.5KW=7.425KW
所以，液壓泵輸入功率N=7.425KW。
將N=7.425KW代入公式6.3，得：
H= N（1-η）=7.425×（1-0.695）KW=2.265KW。
2 散熱功率及溫升
油路系統(tǒng)的散熱,主要靠油箱表面散熱,油箱的散熱功率可以用下式進(jìn)行估算：
=KA (KW) （6.5）
式中, K——油箱的散熱系數(shù)（KW/℃）；
A——油箱散熱面積（）；
——系統(tǒng)溫升植（℃）。
其中，油箱的散熱面積可以用下式估算
A=0.065 （） （6.6）
式中，——油箱的有效容積（L）。
液壓系統(tǒng)的熱平衡條件：
機(jī)器在長期連續(xù)工作下，應(yīng)該保持系統(tǒng)的熱平衡，其熱平衡式為：
H-=0， （6.7）
H-KA=0， （6.8）
（6.9）
查參考文獻(xiàn)[1]，P40，取K=0.025 KW/℃，將K=0.025代入公式6.9，得：
==29.7℃
查參考文獻(xiàn)[1]表3-32所給的允許值為：一般工作機(jī)械≤35℃，故系統(tǒng)溫升驗(yàn)算合格。
8.2.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（一） 結(jié)構(gòu)簡介
這種結(jié)構(gòu)的液壓油箱制造工藝較差，主要表現(xiàn)在箱體鋼板下料時要求的精度較高；壓形的反彈量因每次