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1 XXXXX 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 裝缸機設(shè)計 系 名 專業(yè)班級 學生姓名 學 號 指導教師姓名 指導教師職稱 年 月 I 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第一章 緒論 1 1 1 課題的目的 意義 1 1 2 裝缸機簡介 1 第二章 總體方案設(shè)計 2 2 1 設(shè)計要求 2 2 2 方案設(shè)計 2 2 2 1 缸筒支撐機構(gòu) 2 2 2 2 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 3 2 2 3 活塞桿壓裝機構(gòu) 4 第三章 各機構(gòu)結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計 5 3 1 缸筒支撐機構(gòu)設(shè)計 5 3 1 1 渦輪蝸桿設(shè)計 5 3 1 2 軸的設(shè)計 7 3 1 3 軸承的選擇與校核 10 3 1 4 鍵的選擇與校核 11 3 1 5 螺桿升降機構(gòu)設(shè)計 12 3 1 6V 型支撐輪設(shè)計 14 3 1 7 導向裝置設(shè)計 14 3 2 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計 14 3 2 1 升降油缸設(shè)計 14 3 2 2 滑車設(shè)計 20 3 2 3 導向裝置設(shè)計 20 3 3 活塞桿壓裝機構(gòu)設(shè)計 21 3 3 1 壓裝油缸設(shè)計 21 3 3 2 壓裝頭設(shè)計 22 3 4 床身設(shè)計 23 II 第四章 液壓與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 24 4 1 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 24 4 2 液壓元件的選擇 26 4 2 1 油泵和電機選擇 26 4 2 2 控制閥的選用 29 4 2 3 管路 過濾器 其他輔助元件的選擇 31 4 3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 33 總 結(jié) 34 參考文獻 35 致 謝 36 III 摘 要 隨著工程機械的快速發(fā)展 在油缸制造行業(yè) 油缸的裝配質(zhì)量對油缸的壽命具有 重要的影響 現(xiàn)有的油缸裝配主要是手工裝配 不同的裝配人員由于操作經(jīng)驗等個人 因素造成裝配質(zhì)量有差異 裝配質(zhì)量穩(wěn)定性差 效率低 為解決這個問題本文設(shè)計一 裝缸機 其主要由床身 缸筒支撐機構(gòu) 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 活塞桿組件壓裝 機構(gòu) 液壓系統(tǒng)等部分組成 本次設(shè)計首先 通過對裝缸機結(jié)構(gòu)及原理進行分析 在此分析基礎(chǔ)上提出了裝缸 機的總體結(jié)構(gòu)和各組成部分方案 接著 對各主要零部件進行了設(shè)計與校核 然后 設(shè)計了其液壓及控制系統(tǒng) 最后 通過 AutoCAD 制圖軟件繪制裝缸機裝配圖及主要零 部件圖 通過本次設(shè)計 鞏固了大學所學專業(yè)知識 如 機械原理 機械設(shè)計 材料力學 公差與互換性理論 機械制圖等 掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 液壓缸 裝配 渦輪 螺桿 IV Abstract With the rapid development of construction machinery in the cylinder manufacturing industry the quality of the fuel tank assembly has an important influence on the life of the cylinder Existing cylinder assembly is mainly hand assembled different assembly members by virtue of operational experience and other personal factors assembly quality differences poor assembly quality stability low efficiency in order to solve this problem design a loaded cylinder engine The main by the bed the cylinder support mechanism the piston rod assembly support mechanism regulating portion press fit the piston rod assembly hydraulic system components The design is first by performing Pair cylinder engine structure and principle analysis the analysis presented in this overall structure mounted cylinder machine and on the basis of the various components of the program then all the major parts and components for the design and verification and designed its hydraulic and control systems and finally drawn by AutoCAD mapping software installed cylinder engine assembly drawing and major components Fig Through this design the consolidation of the university is the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerances and interchangeability theory mechanical drawing and the like mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software on the future work of great significance in life Keywords Hydraulic cylinders Assembly Turbine Screw 1 第一章 緒論 1 1 課題的目的 意義 液壓缸是實現(xiàn)工程機構(gòu)運動的動力來源 它可以將液壓能轉(zhuǎn)換成機構(gòu)運動所需要 的機械能 也是液壓支架上重要元件 其技術(shù)能力的好與壞可以直接影響到液壓支架 的可靠性 液壓缸長期以來都是人工操作 工作強度大 裝的好壞還直接影響著生產(chǎn)效率和 使用壽命 所以為了提高工作效率 降低工人工作強度 設(shè)計出一種裝缸機 隨著工程機械的快速發(fā)展 在油缸制造行業(yè) 油缸的裝配質(zhì)量對油缸的壽命具有 重要的影響 1 現(xiàn)有的油缸裝配主要是手工裝配 不同的裝配人員由于操作經(jīng)驗等 個人因素造成裝配質(zhì)量有差異 裝配質(zhì)量穩(wěn)定性差 效率低 2 1 2 裝缸機簡介 裝缸機是專門用于液壓缸裝配的設(shè)備 其主要由床身 缸筒支撐機構(gòu) 活塞桿組 件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 活塞桿組件壓裝機構(gòu) 液壓系統(tǒng)等部分組成 裝缸機的應用能夠提高工作效率高 降低工人的勞動強度 確保液壓缸裝配質(zhì)量 的穩(wěn)定性 2 第二章 總體方案設(shè)計 2 1 設(shè)計要求 設(shè)計一臺用于液壓缸裝配的裝缸機 本次設(shè)計的裝缸機結(jié)構(gòu)簡單 易于操作 工 作效率高 便于維護 降低人們的勞動強度 2 2 方案設(shè)計 裝缸機如圖 2 1 所示 主要由床身 缸筒支撐機構(gòu) 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 活塞桿組件壓裝機構(gòu) 液壓系統(tǒng)等部分組成 為保證油缸裝配中 不同外徑的缸筒 活塞桿組件中心線重合 防止安裝過程中密封圈的破壞 缸筒托起裝置 活塞桿組件 可調(diào)支撐均設(shè)計為一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 圖 2 1 裝缸機結(jié)構(gòu) 1 缸筒固定 2 缸筒支撐 3 缸筒 4 滑動小車 5 活塞桿組件 6 壓裝機構(gòu) 7 床身 2 2 1 缸筒支撐機構(gòu) 如圖 2 所示 缸筒支撐機構(gòu)由兩個平行的支撐面安裝有滾輪的夾角為 40 的 V 型塊構(gòu)成 滾輪的寬度為 50mm 主要用于對裝配的缸筒進行支撐及調(diào)節(jié) 該機構(gòu)上 下調(diào)節(jié)采用蝸輪機構(gòu)和螺桿升降機構(gòu) 兩側(cè)采用雙導桿導向 將豎直運動轉(zhuǎn)化水平運 動 增大傳動比 簡化操作 提高定位的準確性 3 3 圖 2 2 缸筒支撐機構(gòu) 1 蝸輪機構(gòu) 2 導柱 3 螺桿機構(gòu) 4 定位塊 5 缸筒 2 2 2 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 如圖 2 3 所示 活塞桿支撐機構(gòu)由滑車和升降油缸組成 主要實現(xiàn)活塞桿的支撐 和快速定位 當壓裝裝置將活塞壓入缸筒 滑車通過底部舉升油缸的下降 避開壓裝 裝置 完成活塞桿的裝配 滑車底部油缸的端部帶有螺桿螺母機構(gòu) 能夠調(diào)整滑車 V 型塊的上下位置 滑車底部裝有滾輪 帶動活塞桿在床身導軌上移動 以減少移動時 的摩擦力 活塞桿支撐采用尼龍墊板的 V 型塊 防止活塞桿表面劃傷 圖 2 3 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu) 1 舉升油缸 2 滑動小車 3 定位裝置 4 活塞桿組件 4 2 2 3 活塞桿壓裝機構(gòu) 活塞桿壓裝機構(gòu)由速度可調(diào)壓裝油缸和 V 型擋塊構(gòu)成 通過壓裝油缸和 V 型擋 塊將導向套和活塞壓入缸體內(nèi) 壓裝機構(gòu)可進行上下微調(diào) 以適應不同缸徑的要求 當活塞桿組件壓入缸體內(nèi) 去除 V 型擋塊 壓裝油缸推動活塞桿 完成油缸裝配 也 可通過該機構(gòu)完成拆缸作業(yè) 5 第三章 各機構(gòu)結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計 3 1 缸筒支撐機構(gòu)設(shè)計 3 1 1 渦輪蝸桿設(shè)計 1 選擇蝸桿傳動類型 因為蝸輪蝸桿傳動的特點 并考慮到傳動系統(tǒng)空間的布置 和嚙合等特點選擇為 圓柱蝸桿傳動 并根據(jù) GB T 10085 1998 的推薦 在此傳動系統(tǒng)中采用漸開線蝸桿 ZI 蝸桿 2 選擇材料 因為考慮到蝸桿傳動的功率不大 速度只是中等 所以蝸桿用 45 鋼 又因希望效 率高些 耐磨性好些 所以蝸桿螺旋齒面要求淬火 硬度選為 45 55 HRC 蝸輪用鑄錫 磷青銅 ZCuSn10P1 用金屬模鑄造 并且為了節(jié)約貴重的有色金屬 僅齒圈用青銅制造 但輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造 3 按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 從根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則 首先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計 再校核齒 根彎曲疲勞強度 由 機械設(shè)計 中式 11 12 傳動中心距為 4 1 232 HPEZKTa a 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T1 根據(jù)液壓缸裝配經(jīng)驗計算可知 T2 100N m b 確定載荷系數(shù) K 因為工作載荷較穩(wěn)定 故載荷分布不均勻系數(shù) K 1 由表 11 5 選取使用系數(shù) K 1 15 由于轉(zhuǎn)速一般不高 沖擊載荷也不大 可取動載荷系數(shù) Kv 1 05 則 K K K Kv 1 05 1 15 1 1 21 c 確定彈性影響系數(shù) ZE 因為選用的蝸輪材料是鑄錫磷青銅 蝸桿材料是 45 號鋼 因此彈性影響系數(shù) ZE 160MPa1 2 d 確定接觸系數(shù) Zp 我們先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值為 d1 a 0 35 因此我們可 以從 機械設(shè)計 圖 11 18 中可查到 Zp 2 9 6 e 確定許用接觸應力 H 因為根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1 采用金屬模制造 蝸桿螺旋齒面硬度 45HRC 因此我們可以從 機械設(shè)計 表 11 7 中查到蝸輪的基本許用應力是 H 268MPA f 計算循環(huán)次數(shù) N 60jn1Lh 60 1 910 20 5 12000 3 2 107 g 壽命系數(shù) KHN 0 865 87102 3 則 H KHN H 0 865 268MPa 231 8MPa h 計算中心距 78 4mm 232 HPEZKTa 3 238 196010 考慮到本次設(shè)計中傳動系統(tǒng)的空間布局 渦輪轉(zhuǎn)速較低 所需功率較低的特殊性 因此為了設(shè)計的合理性選取中心距 a 100 因為傳動比為 i 20 5 因此我們可以從 機械設(shè)計 表 11 2 中取模數(shù) m 4 蝸桿分度圓直徑 d1 40mm 這時 d1 a 0 4 從 機械設(shè)計 圖 11 18 中可查得接觸系數(shù) Z p 2 74 所以 Z p S 螺桿是安全的 不會失穩(wěn) 3 螺桿剛度驗算 螺桿在工作負載 F N 和轉(zhuǎn)矩 T mN 共同作用下引起每個導程的變形量 0L m 為 cGJTpEAFL 20 式中 A 螺桿截面積 214dA cJ為螺桿的極慣性矩 4132dc G 為螺桿切 變模量 對鋼 GPa3 8 T 為轉(zhuǎn)矩 tan 20 DFm 式中 為摩擦角 其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù) m衛(wèi)平均工作載荷 NT 54 0 34tan 1024763 按最不利的情況取 其中 mF 4121204GdTpEJpEAFLc 492 23293 08 1 8 3 5 6 08 2614 37 m 079 則螺桿在工作長度上的彈性變形所引起的導程誤差為 mpLl 85 4107 95320 通常要求螺桿的導程誤差 小于其傳動精度的 1 2 即 14 mL 50 12 該螺桿的 L滿足上式 所以其剛度可以滿足要求 3 1 6V 型支撐輪設(shè)計 根據(jù)需要通過 CAD 匹配后 V 型支撐輪設(shè)計結(jié)果如下圖示 3 1 7 導向裝置設(shè)計 根據(jù)需要通過 CAD 匹配后導向裝置設(shè)計結(jié)果如下圖示 3 2 活塞桿組件支撐調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計 3 2 1 升降油缸設(shè)計 1 液壓缸工作負載的計算 mgR 15 nwgR 式中 液壓缸軸線方向上的外作用力 N wR 液壓缸軸線方向上的重力 N g 運動部件的慣性力 N m R 液壓缸的工作負載 N 液壓缸參數(shù) 外作用力為油缸上部所有件重量此處取約 NKgRw4908 50 慣性力 amR5 2 06 50 因液壓缸載荷較大 位置精度要求較高 故頂升速度不宜過大 最大頂升速度應 控制在 60mm min 以內(nèi) 故總負載力為 KNRmg54049 2 液壓缸工作壓力的選定 由以上得到工作負載 R 再根據(jù)表 3 1 得 R 在 1000 到 10000N 之間 所以選擇系 統(tǒng)壓力為 1 0MPa 表 3 1 液壓缸工作壓力參考表 表 3 2 液壓缸公稱壓力 MPa 0 4 0 63 1 2 5 4 6 3 10 16 20 25 31 5 3 活賽式液壓缸內(nèi)徑及活賽桿直徑的確定 a 液壓缸內(nèi)徑及活賽桿直徑計算 3 1 p FD 4 3 2 d2負載 N 50000工作壓力 N 10d 時 要進行穩(wěn)定性驗算 Pnk 式中 液壓缸穩(wěn)定臨界力kP P 液壓缸最大推力 穩(wěn)定性安性系數(shù) 取 2 4knkn 由活塞桿計算柔 度 il 安裝形式系數(shù) 取 0 7 l 活塞桿長度 A 活塞桿的橫截面積 24dA 17 4810 307 3 所以 為柔度系數(shù) 因此只需校核強度 21 2 則按壓縮強度計算 MPaAFC 35102 3 4 05 5 62 所以取 滿足強度要求md50 活塞桿及加工要求 活塞桿常用材料為 35 45 號鋼 活塞桿的工作部分公差等級可以取 表面粗糙度不大于 工作表面的直線度誤 差在 500mm 上不大于 0 03mm 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì) 硬度為 必要時可以進行高頻淬火 厚度 0 5 1mm 硬 度為 5 液壓缸壁厚的確定 一般 低壓系統(tǒng)用的液壓缸都是薄壁缸 缸壁可用下式計算 2 DPp 式中 缸壁厚度 試驗壓力pP 當額定壓力 時 Man16 150 n 當額定壓力 時 2p D 液壓缸內(nèi)徑 缸體材料的許用應力 Pa no 材料抗拉強度o n 安全系數(shù) 一般取 n 5 注 如果計算出的液壓缸壁厚較薄時 要按結(jié)構(gòu)需要適當加厚 由 所以用 MPan16 MPan16 p 245 0 由上述已算出 D 100mm Pao 61025 0 18 mDPp 015 12 0 15 2 66 為了增加安全系數(shù) 適當加厚液壓缸壁厚度為 2 6 液壓缸缸底和缸蓋的設(shè)計 a 缸底厚度的確定 對于油缸底有油孔的 43 0 02mdDPh 式中 h 缸底的厚度 mm 缸底止口內(nèi)徑 mm 2D P 缸內(nèi)最大工作壓力 10 6Pa 材料許用應力 缸底開口的直徑 mm 0d 所以 mh 30 61035 20 15843 026 取 b 缸蓋厚度 缸蓋厚度的設(shè)計與缸底的厚度一樣 h 30mm 焊接方式 把缸底與缸蓋焊接在缸體上 這樣的方法比較簡單方便 7 液壓缸缸筒的設(shè)計 a 缸筒的尺寸確定 設(shè)計液壓缸的長度一般由工作行程長度確定 但還要注意制造工藝性和經(jīng)濟性 L 是液壓缸長度 D 是缸體外徑 由 mD125 1020 由上面可以知液壓缸的長度過 LL 20 D 2 式中 H 最小導向長度 m L 液壓缸最大工作行程 m D 液壓缸內(nèi)徑 m 20 所以 H 0 3 20 0 1 2 0 0 m 取 H 60mm b 活塞與缸體的密封方式 活塞和活塞桿密封均采用 O 形密封圈 其具體標準采用 GB3452 3 88 密封溝槽設(shè) 計準則和 GB3452 1 82 和 GB3452 3 88 液壓氣動用 O 形密封圈 這類密封為擠壓密封 結(jié)構(gòu)簡單 安裝方便 空間小 使用范圍廣 適用所選系 統(tǒng)的工作壓力 活塞與缸體的密封 3 2 2 滑車設(shè)計 根據(jù)需要通過 CAD 匹配后滑車設(shè)計結(jié)果如下圖示 3 2 3 導向裝置設(shè)計 根據(jù)需要通過 CAD 匹配后導向裝置設(shè)計結(jié)果如下圖示 21 3 3 活塞桿壓裝機構(gòu)設(shè)計 3 3 1 壓裝油缸設(shè)計 1 液壓缸工作負載的計算 3 1 mgR 3 2 nw 式中 液壓缸軸線方向上的外作用力 N 液壓缸軸線方向上的重力 N gR 運動部件的慣性力 N m R 液壓缸的工作負載 N 液壓缸參數(shù) 由于該液壓缸橫向放置 所以 外作用力即為壓缸阻力區(qū) Rw350 慣性力 0 mR 故總負載力為 Nmg 2 液壓缸工作壓力的選定 22 由以上得到工作負載 R 再根據(jù)表 3 1 得 R 在 1000 到 10000N 之間 所以選擇系 統(tǒng)壓力為 1MPa 表 3 1 液壓缸工作壓力參考表 表 3 2 液壓缸公稱壓力 MPa 0 4 0 63 1 2 5 4 6 3 10 16 20 25 31 5 3 活賽式液壓缸內(nèi)徑及活賽桿直徑的確定 a 液壓缸內(nèi)徑及活賽桿直徑計算 3 1 p FD 4 3 2 d2 其中 D 為液壓缸內(nèi)徑 d 為活塞桿直徑 所以 mm 8 9610354 mDd2 7 2 液壓缸的內(nèi)徑 活塞的的外徑要取標準值是因為活塞和活塞桿還要有其它的零件 相互配合 如密封圈等 而這些零件已經(jīng)標準化 有專門的生產(chǎn)廠家 故活塞和液壓 缸的內(nèi)徑也應該標準化 以便選用標準件 故取 md D701 壓裝油缸的其他設(shè)計過程與 3 2 1 升降油缸設(shè)計類似此處不再一一復述 結(jié)果如下 圖示 負載 N 50000 工作壓力 N 0 8 1 1 5 2 2 5 3 3 4 4 5 5 7 23 3 3 2 壓裝頭設(shè)計 根據(jù)需要通過 CAD 匹配后導向裝置設(shè)計結(jié)果如下圖示 3 4 床身設(shè)計 機器中的部件或大型零部件都應有機座支承 各種傳動件也必須加以保護并與外 界隔開 避免零件損傷或造成人身或設(shè)備的安全事故 所以也應有箱體或殼體加以保 護并支承各傳動件 機器這樣一種零件 它能支承零件或部件并保護它們之間的聯(lián)系 以及包容傳動件的箱體等統(tǒng)稱為床身零件 如機器中的箱體 儀器儀表的殼體 機床 的床身 立柱 其他機器中的底座及發(fā)動機機體等 16 床身的分類及特點 a 鑄造床身 主要材料是鑄鐵 有時也用鑄鋼或鑄鋁合金 鑄造床身形狀可以比 較復雜 鑄造工藝較成熟 毛坯重量較好 b 焊接床身 由鋼板和型鋼或鍛件和型鋼組合焊接而成 重量輕 生產(chǎn)周期短 單件小批量生產(chǎn)中常用 c 非金屬床身 包括混凝土預應力床身 花崗巖床身或塑料床身 根據(jù)實際需要氣缸珩磨機常用鑄造床身 材料為 HT200 17 鑄造床身實際要求 鑄造床身結(jié)構(gòu)設(shè)計時應綜合考慮各種因素 既要保證工作性能 又工藝性能好 合理的結(jié)構(gòu)是在最小重量條件下具有最好的剛度和強度 所以焊接床身設(shè)計準則包括 三方面的要求 a 剛度 床身的剛度包括靜剛度和動剛度 靜剛度限制外力作用下的變形量 動 24 剛度主要是指床身的抗振能力及抗熱變形能力 b 強度 要求在最大的外載荷 包括突然性載荷 作用下 保證床身不出現(xiàn)損壞 床身的強度包括靜強度和疲勞強度 c 穩(wěn)定性 包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和精度穩(wěn)定性 除此之外 還應特別注意床身連接時的形位誤差 力求穩(wěn)定的同時 保證工件的 加工精度 第四章 液壓與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 4 1 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 1 油路循環(huán)方式的分析和選擇 油路循環(huán)方式可以分為開式和閉式兩種 其各自特點及相互比較見下表 表 4 1油 液 循 環(huán) 方 式散 熱 條 件抗 污 染 性系 統(tǒng) 效 率其 它限 速 制 動 形 式 開 式較 方 便 但 油 箱 較 大較 差 但 可 用 壓 力 油 箱 或 其 它 改 善管 路 壓 力 損 失 較 大 用 節(jié) 流 調(diào) 速 效 率低對 泵 的 自 吸 性 能 要 求 較 高用 平 衡 閥 進 行 能 耗 限 速 用 制 動 閥 進行 能 耗 制 動 可 引 起 油 液 發(fā) 熱 閉 式管 路 壓 力 損 失 較 小 容 積 調(diào) 速 效 率 高對 主 泵 的 自 吸 性 能 要 求 低較 好 但 油 液 過 濾 要 求 高較 好 需 用 輔 泵 換 油 冷 卻液 壓 泵 由 電 機 拖 動 時 限 速 及 制 動 過 程中 拖 動 電 機 能 向 電 網(wǎng) 輸 電 回 收 部 分 能量開 式 系 統(tǒng) 和 閉 式 系 統(tǒng) 的 比 較 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件 比較上述兩種方式的差異 再根據(jù)液壓缸的性能要求 可以選擇的油路循環(huán)方式 為開式系統(tǒng) 因為該液壓缸和液壓泵要分開安裝 具有較大的空間存放油箱 而且要 求該液壓缸的結(jié)構(gòu)盡可能簡單 開式系統(tǒng)剛好能滿足上述要求 25 油源回路的原理圖如下所示 圖 4 1 油源回路的原理圖 2 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件時 開式系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為 串聯(lián) 并聯(lián) 獨聯(lián) 以及它們的組合 復聯(lián)等 串聯(lián)方式是除了第一個液壓元件的進油口和最后一個執(zhí)行元件的回油口分別與液 壓泵和油箱相連接外 其余液壓執(zhí)行元件的進 出油口依次相連 這種連接方式的特 點是多個液壓元件同時動作時 其速度不隨外載荷變化 故輕載時可多個液壓執(zhí)行元 件同時動作 3 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對主機的性能起決定作用 選擇調(diào)速方案時 應根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負 載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟性等因素選擇 常用的調(diào)速方案有三種 節(jié)流調(diào)速回路 容積調(diào)速回路 容積節(jié)流調(diào)速回路 本 液壓缸采用節(jié)流調(diào)速回路 原因是該調(diào)速回路有以下特點 承載能力好 成本低 調(diào) 速范圍大 適用于小功率 輕載或中低壓系統(tǒng) 但其速度剛度差 效率低 發(fā)熱大 4 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖如下所示 見下圖 26 圖 4 2 液壓系統(tǒng)原理圖 1 液壓泵 2 溢流閥 3 單向閥 4 5 三位四通換向閥 6 二位四通換向閥 7 8 9 液壓缸 4 2 液壓元件的選擇 液壓元件主要包括有 油泵 電機 各種控制閥 管路 過濾器等 有液壓元件 的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路 下面根據(jù)主機的要求進行液壓元件的選 擇計算 4 2 1 油泵和電機選擇 1 泵的額定流量和額定壓力 a 泵的額定流量 泵的流量應滿足執(zhí)行元件最高速度要求 所以泵的輸出流量應根據(jù)系統(tǒng)所需要的 最大流量和泄漏量來確定 maxpqKQn 式中 pq 泵的輸出流量 單位 iL K 系統(tǒng)泄漏系數(shù) 一般取 K 1 1 1 3 maxQ 液壓缸實際需要的最大流量 單位 inL n 執(zhí)行元件個數(shù) 27 代入數(shù)據(jù) min 51 28 1Lqp b 泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應該根據(jù)液壓缸的工作壓力來確定 即 maxpP 式中 泵的工作壓力 單位 Pa max 執(zhí)行元件的最高工作壓力 單位 Pa P 進油路和回油路總的壓力損失 初算時 節(jié)流調(diào)速和比較簡單的油路可以取 0 25MPa 對于進油路有調(diào)速閥和 管路比較復雜的系統(tǒng)可以取 0 51MPa 代入數(shù)據(jù) p2 為了保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)和泵的使用壽命 一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中 正常工作壓力 為泵的額定壓力的 80 左右 正常工作時液壓缸的最大壓力為 1 5MPa 所以為滿足要 求 泵的工作壓力為 P 1 5 0 8 1 875MPa 取 2MPa 2 電機功率的確定 a 液壓系統(tǒng)實際需要的輸入功率是選擇電機的主要依據(jù) 由于液壓泵存在容 積損失和機械損失 為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量 液壓泵的輸入 功率必須大于它的輸出功率 液壓泵實際需要的輸入功率為 77610ti mPqP 式中 P 液壓泵的實際最高工作壓力 單位 Pa q 液壓泵的實際流量 單位 inL i 液壓泵的輸入功率 單位 KW t 液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量 單位 min 液壓泵的總效率 見下表 m 液壓泵的機械效率 28 7610 換算系數(shù) 代入數(shù)據(jù) KWPi 29 165 027 表 4 2 泵的總效率液 壓 泵 類 型總 效 率 齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵 805 6 液 壓 泵 的 總 效 率 b 電機的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊找 根據(jù) 機械設(shè)計手冊 第三版 第五卷 可以查得電機的驅(qū)動功率為 1 5 KW 本設(shè)計以技術(shù)手冊的數(shù)據(jù)為標準 取電機的功 率為 1 5 KW 根據(jù)上述計算過程 現(xiàn)在可以進行電機的選取 本液壓系統(tǒng)為一般液壓系統(tǒng) 通 常選取三相異步電動機就能夠滿足要求 初步確定電機的功率和相關(guān)參數(shù)如下 型號 Y90S 2 額定功率 1 5 K 滿載時轉(zhuǎn)速 2840r min 凈重 22Kg 額定轉(zhuǎn)矩 2 Nm 電機的安裝形式為 5 1 BV型 其參數(shù)為 基座號 90S 極數(shù) 2 液壓泵為三螺桿泵 其參數(shù)如下 規(guī)格 2 eDLh 56 標定粘度 50 oE 10 轉(zhuǎn)速 minr 2900 壓力 MPa 20 流量 iL 3 功率 KW 4 吸入口直徑 mm 25 排出口直徑 mm 20 29 重量 Kg 11 允許吸上真空高度 m 2HO 5 說明 三螺桿泵的使用 安裝 維護要求 使用要求 一般用于液壓傳動系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用 20 號液壓油或 40 號液壓 油 其粘度范圍為 2173 50 oms 之間 安裝要求 電機與泵的連接應用彈性連軸器 以保證兩者之間的同軸度要求 用 千分表檢查連軸器的一個端面 其跳動量不得大于 0 03mm 徑向跳動不得大于 0 05mm 當每隔 90o轉(zhuǎn)動連軸器時 將一個聯(lián)軸節(jié)作徑向移動時應感覺輕快 泵的進 油管道不得過長 彎頭不宜過多 進油口管道應接有過濾器 其濾孔一般可用 40 目到 60 目過濾網(wǎng) 過濾器不允許露出油面 當泵正常運轉(zhuǎn)后 其油面離過濾器頂面至少有 100mm 以免吸入空氣 甭的吸油高度應小于 500mm 維護要求 為保護泵的安全 必須在泵的壓油管道上裝安全閥 溢流閥 和壓力 表 3 連軸器的選用 連軸器的選擇應根據(jù)負載情況 計算轉(zhuǎn)矩 軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇 計算轉(zhuǎn)矩由下式求出 950WcnPTKT Nm 式中 n 需用轉(zhuǎn)矩 見各連軸器標準 單位 W 驅(qū)動功率 單位 K 工作轉(zhuǎn)速 單位 inr K 工況系數(shù) 取為 1 5 代入數(shù)據(jù) NmT57 2840 195 c 據(jù)此可以選擇連軸器的型號如下 名稱 撓性連軸器 43 GB 彈性套柱銷連軸器 TL4 許用轉(zhuǎn)矩 NmTn6 許用轉(zhuǎn)速 5700r min 30 軸孔直徑 24mm 軸孔長度 Y 型 L 62mm D 106mm 重 量 2 3Kg 4 2 2 控制閥的選用 液壓系統(tǒng)應盡可能多的由標準液壓控制元件組成 液壓控制元件的主要選擇依據(jù) 是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量 下面根據(jù)該原則依次進 行壓力控制閥 流量控制閥和換向閥的選擇 1 壓力控制閥 壓力控制閥的選用原則 壓力 壓力控制閥的額定壓力應大于液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高壓力 以保證壓力 控制閥正常工作 壓力調(diào)節(jié)范圍 系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi) 流量 通過壓力控制閥的實際流量應小于壓力控制閥的額定流量 結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理 壓力控制閥可以分為直動型和先導型兩種 直動型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單 靈敏度高 但壓力受流量的變化影響大 調(diào)壓偏差大 不適用在高壓大流量下工作 但在緩沖制動裝置中要求壓力控制閥的靈敏度高 應采 用直動型溢流閥 先導型壓力控制閥的靈敏度和響應速度比直動閥低一些 調(diào)壓精度 比直動閥高 廣泛應用于高壓 大流量和調(diào)壓精度要求較高的場合 此外 還應考慮閥的安裝及連接形式 尺寸重量 價格 使用壽命 維護方便性 貨源情況等 根據(jù)上述選用原則 可以選擇直動型壓力閥 再根據(jù)發(fā)的調(diào)定壓力及流量和相關(guān) 參數(shù) 可以選擇 DBD 式直動式溢流閥 相關(guān)參數(shù)如下 型號 DBDS6G10 最低調(diào)節(jié)壓力 5MPa 流量 40L min 介質(zhì)溫度 207oC 2 流量控制閥 流量控制閥的選用原則如下 壓力 系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi) 流量 通過流量控制閥的流量應小于該閥的額定流量 測量范圍 流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應大于系統(tǒng)要求的流量范圍 特別注意 31 在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時 所選閥的最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要 求 該液壓缸液壓系統(tǒng)中所使用的流量控制閥有分流閥和單向分流閥 單向分流閥的 規(guī)格和型號如下 型號 FDL B10H 公稱通徑 10mm 公稱流量 P O 口 40L min A B 口 20L min 連接方式 管式連接 重量 4Kg 分流閥的型號為 FL B10 其余參數(shù)與單向分流閥相同 3 方向控制閥 方向控制閥的選用原則如下 壓力 液壓系統(tǒng)的最大壓力應低于閥的額定壓力 流量 流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的流量 滑閥機能 滑閥機能之換向閥處于中位時的通路形式 操縱方式 選擇合適的操縱方式 如手動 電動 液動等 方向控制閥在該系統(tǒng)中主要是指電磁換向閥 通過換向閥處于不同的位置 來實 現(xiàn)油路的通斷 所選擇的換向閥型號及規(guī)格如下 型號 4WE5E5OF 額定流量 15L min 消耗功率 26KW 電源電壓 50 120HzV 工作壓力 A B P 腔 25MPa T 腔 6MPa 重量 1 4Kg 4 2 3 管路 過濾器 其他輔助元件的選擇 1 管路 管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為 主管路 包括吸油管路 壓油管路和回油管路 用來實現(xiàn)壓力能的傳遞 泄油管路 將液壓元件泄露的油液導入回油管或郵箱 控制管路 用來實現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測儀表相連接的管路 本設(shè)計中只計算主管路中油管的尺寸 a 吸油管尺寸 油管的內(nèi)徑取決于管路的種類及管內(nèi)液體的流速 油管直徑 d 由下式確定 32 04Qdv 式中 d 油管直徑 單位 mm Q 油管內(nèi)液體的流量 單位 3 ms 0v 油管內(nèi)的允許流速 單位 對吸油管 取 0 51 vs 本設(shè)計中取 0 7 vms 代入數(shù)據(jù) d8 07 436 23 取圓整值為 m10 b 回油管尺寸 取回油管尺寸進油管相同 d c 油管壁厚 液壓缸系統(tǒng)中的油管可用橡膠軟管和尼龍管作為管道 橡膠軟管裝配方便 能吸 收液壓系統(tǒng)中的沖擊和振動 尼龍管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管 用于低壓系 統(tǒng) 壓力油管采用的橡膠軟管其參數(shù)如下 內(nèi)徑 10mm 外徑 型 17 5 19 7mm 工作壓力 型 20MPa 最小彎曲半徑 130mm 2 過濾器的選擇 過濾器的選擇應考慮以下幾點 a 具有足夠大的通油能力 壓力損失小 一般過濾器的通油能力大于實際流量的 二倍 或大于管路的最大流量 b 過濾精度應滿足設(shè)計要求 一般液壓系統(tǒng)的壓力不同 對過濾精度的要求也不 同 系統(tǒng)壓力越高 要求液壓元件的間隙越小 所以過濾精度要求越高 過濾精度與 液壓系統(tǒng)壓力的關(guān)系如下所示 表 4 3 過濾精度與液壓系統(tǒng)的壓力關(guān)系 33 系 統(tǒng) 類 型壓 力 MPa過 濾 精 度 一 般 液 壓 系 統(tǒng) 伺 服 系 統(tǒng) 7 35 10 2 c 濾芯應有足夠的強度 過濾器的實際壓力應小于樣本給出的工作壓力 d 濾芯抗腐蝕性能好 能在規(guī)定的溫度下長期工作 根據(jù)上述原則 考慮到螺桿泵的流量 選定過濾器為燒結(jié)式過濾器 其型號及具 體參數(shù)如下所示 型號 27016SUBF 流量 70 minL 過濾精度 m 接口尺寸 2M 工作壓力 5MPa 壓力損失 Pa 3 輔件的選擇 a 溫度計的選擇 液壓系統(tǒng)常用接觸式溫度計來顯示油箱內(nèi)工作介質(zhì)的溫度 接觸式溫度計有膨脹 式和壓力式 本系統(tǒng)中選用膨脹式 其相關(guān)參數(shù)如下 型號 1WNG 測量范圍 0035C 05C 05 名稱 內(nèi)表式工業(yè)玻璃溫度計 b 壓力表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方 其選擇如下 型號 Y 60 測量范圍 04 MPa 名稱 一般彈簧管壓力表 4 3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 電氣控制系統(tǒng)由電氣控制柜和操作按鈕站組成 電控柜主要放置空氣開關(guān) 接觸 器 繼電器等電器元件 操作按鈕站安裝選擇開關(guān) 按鈕開關(guān) 指示燈等元件 油泵 電機 M1 三位四通電磁換向閥 Y1 和 Y2 兩位四通閥 Y3 分別用 KM1 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 控制 裝缸機的控制順序是 啟動油泵電機 34 用行車吊放缸筒和活塞桿組件 手動調(diào)整缸筒中心線與活塞桿組件中心線同軸 打開 選擇開關(guān) SB7 夾緊缸筒 放 V 型墊塊 按下 SB5 按鈕 壓裝油缸推動 V 型墊塊壓 裝導向套 去除 V 型墊塊 繼續(xù)按 SB5 按鈕 舉升油缸信號接通 舉升油缸下降到 位 壓裝活塞桿組件 裝配完成后 手動復位 系統(tǒng)電路圖如圖 4 3 所示 圖 4 3 系統(tǒng)電路圖 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會 通過這 次對搓絲機傳動裝置理論知識和實際設(shè)計的相結(jié)合 鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知 識 解決實際工程問題的能力 同時也提高了我查閱文獻資料 設(shè)計手冊 設(shè)計規(guī)范 能力以及其他專業(yè)知識水平 而且通過對整體的掌控 對局部的取舍 以及對細節(jié)的 斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經(jīng)驗得到了豐富 并且意志品質(zhì)力 抗壓能力 以及耐力也都得到了不同程度的提升 這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在 提高是有限的但卻 是全面的 正是這一次畢業(yè)設(shè)計讓我積累了許多實際經(jīng)驗 使我的頭腦更好的被知識 武裝起來 也必然讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力 更強的溝通力和 35 理解力 順利如期的完成本此畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心 讓我了解專業(yè)知識的同時也對 本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心 但同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足與欠缺 留下了些許遺 憾 不過不足與遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行 今后我更會關(guān)注新科技新 設(shè)備新工藝的出現(xiàn) 并爭取盡快的掌握這些先進知識 更好的為祖國的四化服務 參考文獻 1 候恩光 裝缸機的設(shè)計與研究 J 機械工程師 2013 12 50 51 2 宴初宏 數(shù)控機床與機械結(jié)構(gòu) M 北京 機械工業(yè)出版社 2012 3 韓鴻鸞 榮維芝 王棟臣 數(shù)控機床的機構(gòu)與維修 M 北京 機械工業(yè)出版社 2012 4 隋秀凜 高安邦 實用機床設(shè)計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2010 5 李洪 實用機床設(shè)計手冊 M 沈陽 遼寧科學技術(shù)出版社 1999 6 廉元國 張永洪 加工中心設(shè)計與應用 M 機械工業(yè)出版社 1995 7 舒志兵 曾孟雄 卜云峰 機電一體化系統(tǒng)設(shè)計與應用 M 北京 電子工業(yè)出版社 36 2007 8 成大先 機械設(shè)計手冊 第 5 版 M 北京 化學工業(yè)出版社 2008 9 丁樹模 丁問司等 液壓傳動 北京 機械工業(yè)出版社 2009 6 2011 1 重印 10 李洪人 液壓控制系統(tǒng) 北京 國防工業(yè)出版社 1990 11 鄒建華 吳定智 許曉明等 液壓與氣動技術(shù)基礎(chǔ) 武漢 華中科技大學出版 社 2006 致 謝 在本文即將結(jié)束之際 請允許我對在這四年的大學生活學習中給予我支持和鼓勵 的各位老師和同學致以深深的感謝 首先 我要感謝我的指導老師 感謝他在我的研究和學習過程中給予我的指導和 幫助 老師深厚的理論素養(yǎng) 淵博的學識和誨人不倦的精神使我受益非淺 更重要的 是 老師嚴謹?shù)闹螌W風范和對學術(shù)問題的概括與抽象能力在潛移默化中影響著我 教 育著我 在大學生活中 老師對我的言傳身教以及給予我許多無私的關(guān)心和幫助 所 有這些不僅是我得以順利地完成本文 而且更是使我終身受益 我還要感謝系里的各 37 位老師 他們?yōu)槲业漠厴I(yè)設(shè)計提出諸多良好的建議以及努力方向 使我得以較快地完 成設(shè)計 其次 我還要特別感謝我的母校 為我提供了一個先進的學習 工作環(huán)境 能讓 我順利完成自學考試的各個課程 最后 請讓我將這篇學士學位論文獻給我的父母親 感謝他們的養(yǎng)育之恩 感謝 他們使我成為一個對社會有用的人 他們的關(guān)懷 支持和鼓勵是我所有信念的力量源 泉