四柱液壓機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、摘要 四柱液壓機(jī)由主機(jī)及控制機(jī)構(gòu)兩大部分組成。液壓機(jī)主機(jī)部分包括液壓缸、 橫梁、立柱及充液裝置等。動(dòng)力機(jī)構(gòu)由油箱、高壓泵、控制系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、壓力 閥、方向閥等組成。液壓機(jī)采用 PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)泵和油缸及各種液壓閥實(shí)現(xiàn) 能量的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)和輸送，完成各種工藝動(dòng)作的循環(huán)。該系列液壓機(jī)具有獨(dú)立的 動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)，并采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式。 該液壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，壓力和行程 可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。在本設(shè)計(jì)中，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料， 設(shè)計(jì)了液壓缸的尺寸，擬訂了液壓原理圖。按壓力和流量的大小選擇了液壓泵， 電動(dòng)機(jī)，控制閥，過(guò)

2、濾器等液壓元件和輔助元件。 關(guān)鍵詞 ：四柱；液壓機(jī)； PLC I 目錄 第1章 緒論 1 1.1概述 1 1.2發(fā)展趨勢(shì) 2 第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 液壓機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 4 2.2 液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.2.1 液壓缸的類型 5 2.2.2 鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 5 2.2.3 缸口部分結(jié)構(gòu) 5 2.2.4 缸底結(jié)構(gòu) 5 2.2.5 油缸放氣裝置 6 2.2.6 緩沖裝置 6 2.3 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 7 2.3.1 主缸參數(shù) 7 2.3.2 各缸動(dòng)作時(shí)的流量： 8 2

3、.3.3 上缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 2.3.4 下缸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 15 2.4 確定快速空程的供液方式、油泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 20 2.4.1 快速空程時(shí)的供油方式 20 2.4.2 確定液壓泵流量和規(guī)格型號(hào) 21 2.4.3 泵的構(gòu)造與工作原理 21 2.5 立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 2.5.1 立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 22 2.5.2 連結(jié)形式 24 2.5.3 立柱的螺母及預(yù)緊 25 2.5.4 立柱的導(dǎo)向裝置 26 2.5.5 限程套 27 2.5.6 底座 28 2.6 橫梁參數(shù)的確定 28 2.6.1 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、 28 2.6.2 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 2.6.3 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 2.6.4 各橫梁參數(shù)的確定 30 第3章 液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì) 31 3.1 液壓系統(tǒng)原理 31 3.1.1 工作原理 31 3.1.2 工藝加工過(guò)程 32 3.2 管道及管接頭 33 3.2.1 管道 33 3.3 液壓控制閥的選擇 35 3.3.1 先導(dǎo)式溢流閥 35 3.3.2 節(jié)流閥 35 3.3.3 單向閥 35 3.3.4 電磁換向閥 35 3.3.5 順序閥 35 3.3.6 背壓閥 36 第4章 控制部

5、分 37 4.1 PLC 概述 37 4.2 控制部分設(shè)計(jì) 37 總 結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 41 致 謝 42 附錄 1：英文及翻譯 43 附錄 2：程序梯形圖 51 3 第1章 緒論 1.1 概述 本次設(shè)計(jì)的題目由我實(shí)習(xí)的公司提供，主要是對(duì)鋁合金材料等的加工。公司 所生產(chǎn)的產(chǎn)品是氣瓶，材料包括鋁合金、碳纖維、鋼等。設(shè)計(jì)液壓機(jī)是為了更加 深刻理解液壓機(jī)在加工過(guò)程中的工作原理以及實(shí)際應(yīng)用意義。液壓機(jī)是利用液體 來(lái)傳遞壓力的液壓設(shè)備。 液體在密閉的容器中傳遞壓力時(shí)是遵循帕斯卡定律。 液 壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作介質(zhì)組

6、成。本機(jī)器采用三梁四柱結(jié)構(gòu)形式，機(jī)身由工作臺(tái)、滑塊、上橫梁、立柱、鎖母 和調(diào)節(jié)螺母等組成。四柱式結(jié)構(gòu)為液壓機(jī)最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式之一。四柱式結(jié)構(gòu)最 顯著的特點(diǎn)是工作空間寬敞、便于四面觀察和接近模具。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性 較好，但立柱需要大型圓鋼或鍛件。液壓機(jī)在一定的機(jī)械、電子系統(tǒng)內(nèi)，依靠液 體介質(zhì)的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能的輕巧化、科學(xué) 化、最大化。液壓機(jī)械具有重量輕、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布局靈活、控制方便等 特點(diǎn)，速度、扭矩、功率均可做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，能迅速換向和變速，調(diào)速范圍寬，快 速性能好，工作平穩(wěn)、噪音小 . 適用于金屬材料壓制工藝 ,如沖壓、彎曲、翻邊、 薄板拉伸等。也可

7、從事于校正、壓裝、砂輪成型、冷熱擠壓金屬等同樣適應(yīng)于非 金屬材料，如塑料、玻璃鋼、粉末冶金、絕緣材料等壓制成型，以及有關(guān)壓制方 面的新工藝、新技術(shù)的試驗(yàn)研究等。已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)、 自動(dòng)化生產(chǎn)、運(yùn)輸、礦山、建筑、航空等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)題目的要求是按照液壓系統(tǒng)規(guī)定的動(dòng)作圖表驅(qū)動(dòng)電機(jī)、選擇規(guī)定的工 作方式，在發(fā)訊元件的指令下，使有關(guān)電磁鐵的動(dòng)作以完成點(diǎn)動(dòng)和半自動(dòng)循環(huán)指 定的工藝動(dòng)作。設(shè)電氣控制箱，除依據(jù)機(jī)器部分的需要必須分散安裝于各處的電 器元件（如：電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、接近開(kāi)關(guān)、壓力繼電器）外，其它電器均集中安 裝在電氣控制箱內(nèi)，操作人員只需操縱相應(yīng)的開(kāi)關(guān)按扭，即可對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作

8、。 由于繼電器接觸器控制是采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯。如果生產(chǎn)任務(wù)或生 產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，改變硬件結(jié)構(gòu)，這樣造成時(shí)間和資金的浪費(fèi)。 另外，大型控制系統(tǒng)用繼電器接觸控制，使用繼電器數(shù)量多，控制系統(tǒng)體積大， 耗電多，且繼電器觸點(diǎn)為機(jī)械觸點(diǎn)，工作頻率低，在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短， 造成系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的可靠性差。而 PLC控制能改善繼電器控制器上述的不足 PLC可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便，功能強(qiáng)，適 應(yīng)面廣，編程簡(jiǎn)單，容易掌握；體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便，減少了控制系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量等特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)時(shí)我們采用PLC能集中且較方便地制。

9、圖1.1四柱液壓機(jī) 1.2發(fā)展趨勢(shì) (1) 高速化，高效化，低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。 (2) 機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系 統(tǒng)的完善。 (3) 自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供 了充分的條件。自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)的在加工，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào) 整，具有故障預(yù)處理的功能。 (4) 液壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止 泄漏和污染。標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便。 液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的 壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化

10、來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞，借 助于液壓執(zhí)行元件 （液壓缸或馬達(dá) ） 把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī) 構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油， 它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。 在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分 析它的工作過(guò)程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。 [ 編輯本段 ] 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵） 、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)） 、控制元 件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動(dòng)力元件（油泵） 它的作用是把液體利用原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)

11、換成液壓力 能；是液壓傳動(dòng)中的動(dòng)力部分。 2、執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中， 油缸做直線運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無(wú)級(jí) 調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)的速度， 并對(duì)液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、 流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝 置、冷卻器、管件各種管接頭 （ 擴(kuò)口式、焊接式、卡套式）、高壓球閥、快換接頭、 軟管總成、測(cè)壓接頭、管夾等及油箱等，它們同樣十分重要。 5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過(guò)油泵 和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換

12、。 第2章 液壓機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 液壓機(jī)基本技術(shù)參數(shù) 1、 主缸公稱壓力 F1 8000kN 2、 主缸回程力 F2 1600KN 3、 頂出缸公稱壓力 F3 1000kN 4、 頂出缸回程力 F4 600KN 5、 滑塊距工作臺(tái)最大距離 1800 mm 6、 滑塊行程 . 1200 mm 7、 頂出行程 400mm 8、 工作壓力 25MPa 9、 滑塊速度 空程速度 V1 120mm/s 擠壓速度 V2 15---25 mm/s 回程 V3 110mm/s 10、 頂出速度 頂出V4

13、 140mm/s 回程乂 150mm/s 11、 工作臺(tái)中心孔 ① 100 mm 12、 工作臺(tái)面大小 根據(jù)設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì) 800 噸液壓機(jī)設(shè)計(jì)要求 (2200*1600 ， 1600*1600,3150*2000) 2.2液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 221液壓缸的類型 J L + 圖2.1雙作用單活塞桿液壓缸 液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時(shí)緩沖。因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程 中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從圖可見(jiàn)，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個(gè)進(jìn)油口，因 此，可以獲得往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)上起到兩個(gè)柱塞缸的作用。 此種結(jié)構(gòu)形

14、式的油缸, 在中小型液壓機(jī)上應(yīng)用最廣。 2.2.2鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)中上、下缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸。 上缸采用前端法蘭安裝，下缸采用后端法蘭安裝。 2.2.3缸口部分結(jié)構(gòu) 缸口部分采用了 丫形密封圈、導(dǎo)向套、0形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來(lái) 密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的 結(jié)構(gòu)也有所不同。 2.2.4缸底結(jié)構(gòu) 缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。 平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中 大多采用平底結(jié)構(gòu)。圓底整體結(jié)構(gòu)相對(duì)于平底來(lái)說(shuō)受力情況較好，因此，在相同 應(yīng)力，

15、重量較輕。另外，在整體鑄造的結(jié)構(gòu)中，圓形缸底有助于消除過(guò)渡處的鑄 造缺陷。但是，在液壓機(jī)上所使用的油缸一般壁厚均較大，而缸底的受力總是較 缸壁小。因此，上述優(yōu)點(diǎn)就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平 底結(jié)構(gòu)的一個(gè)原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點(diǎn)為缸孔加工工藝性差，更換密封圈 時(shí)，活塞不能從缸底方向拆出， 但由于較可拆式缸底結(jié)構(gòu)受力情況好、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 可靠，因此在中小型液壓機(jī)中使用也較廣。 在設(shè)計(jì)中選用的是平底結(jié)構(gòu)。 2.2.5 油缸放氣裝置 通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進(jìn)入時(shí)，使油缸內(nèi)部存留一部分空氣，而 常常不易及時(shí)被油液帶出。這樣，在油缸工作過(guò)程中由于空氣的可壓縮性，將使

16、 活塞行程中出現(xiàn)振動(dòng)。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴(yán)防空氣侵入外，常在油 缸兩腔最高處設(shè)置放氣閥，排出缸內(nèi)殘留的空氣，使油缸穩(wěn)定的工作 ?！?7】 排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計(jì)中選用的是整體式。 整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面 起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔排出缸 外。這種排氣閥簡(jiǎn)單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排 氣閥后不能密封，會(huì)造成泄露。 2.2.6 緩沖裝置 緩沖裝置的工作原理是使鋼筒低壓腔內(nèi)油液 （全部或部分 ） 通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn) 換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外 ?！?/p>

17、17】 緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置。在設(shè)計(jì)中我采 用的是恒節(jié)流面積緩沖裝置， 此類緩沖裝置在緩沖過(guò)程中， 由于其節(jié)流面積不變， 故在緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作 用，緩沖效果很差。但是在一般系列化的成品液壓缸中，由于事先無(wú)法知道活塞 的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和載荷等， 因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 便于設(shè)計(jì)， 降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。 2.3缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 231主缸參數(shù) 2.3.1.1 主缸的內(nèi)徑： （注：所用公式都來(lái)源于文獻(xiàn)【10】【17】） 7 # 4 F D1 =

18、 二 p 4 8 二 25 =0.638M (2-1) # # 按標(biāo)準(zhǔn)取整D1=0.640M 2.3.1.2主缸活塞桿直徑 d1 = # # 0.64 2 (2-2) # # 按標(biāo)準(zhǔn)取整d1=0.58M 2.3.1.3 主缸實(shí)際壓力: # (2-3) 2.3.1.4 主缸實(shí)際回程力: n 2 n q q R 實(shí)=—D1 P 0.64 1600 10 ：■, > 25 10 6 =0.573M 25 10 = 8038KN 4 4 #

19、 (2-4) 2.3.1.5 頂出缸的直徑: =0.226M n 2 2 n q q a P2 實(shí)=—(D1 -d1 )P (0.64 -0582) 25 10 -1436KN 4 4 8 # 按標(biāo)準(zhǔn)取整D2=0.25M 2.3.1.6頂出缸的活塞桿直徑 # # d2 2 D1 4 F4 二 P 0 .25 2 3 4 600 10 25 10 6 =0.177M # # 按標(biāo)準(zhǔn)取整d2=0.18M # 231.7頂出缸實(shí)際頂出力 n 2 n 2 6 P3實(shí)=—D2

20、 P 0.25 25 10 = 1227KN 4 4 2.3.1.8 頂出缸實(shí)際回程力： n 2 2 n 2 2 6 P4實(shí)=—(D2 _d2 )P (0.25 -018 ) 25 10 =591KN 4 4 2.3.2各缸動(dòng)作時(shí)的流量： 2.3.2.1主缸進(jìn)油流量與排油流量： (1) 快速空行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量Q1 (2-5) (2-6) Q1 = n D12V1 = n 0.642 120 60 =2315.1L/Min 4 4 (2) 快速空行程時(shí)的活塞腔的排油流量 Q1, Q1, = n(D1^d12)V1 = n (0.642 一0.582) 120

21、60 =413.8L/ Min 4 4 (3) 工作行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量Q2 Q2 = n D12V2=n 0.642 20 60 = 385.8L/Min 4 4 (4) 工作行程時(shí)的活塞腔的排油流量 Q2, Q2, = n (D1^d12)V2 = (0.642 -0.582) 20 60 = 69.0L/Min 4 4 (5) 回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量 Q3 Q3 = n (D1^d12)V3=n (0.642 -0.582) 110 60 = 379.5L / Min 4 4 (6) 回程時(shí)的活塞腔的排油流量Q3, Q3, =n D12V3=n 0.642 11

22、0 60 =2121.9L/Min 4 4 2.3.2.2頂出缸的進(jìn)油流量與排油流量： (1) 頂出時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量Q4 Q4 = n D22V4=n 0.252 140 60 =412.1L/Min 4 4 (2) 頂出時(shí)的活塞桿的排油流量Q4, Q4,=n (D22 -d22)V4=n (0.252 _0.182) 140 60 = 198.5L / Min 4 4 (3) 回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量Q5 Q5=n(D22 -d22)V5=n (0.252 -0.182) 150 60 =212.6L/Min 4 4 (4) 回程時(shí)的活塞腔的排油流量Q5, Q5,=

23、n D22V5 = n 0.252 150 6^ 441.6L/Min 4 4 表2.1上缸鋼筒所選材料 型號(hào) □ b》/ MPa / MPa 罠>/ % 45 610 360 14 2.3.3上缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.3.1筒壁厚：計(jì)算 (2-7) (2-8) 公式：-=0+C1 + C2 當(dāng)D < 0.08?0.3時(shí)，用使用公式： 宀、PmaxD = 31.25匯 0.64 J 0 _ . 2；「p -3Pmax 2.3 122-3 31.25 =0.122 m 取 =0.2m S--為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M C1--為鋼筒外徑公

24、差余量，M 10 # C2--為腐蝕余量，M Pmax~試驗(yàn)壓力，P 16MPa時(shí)，取 # # P—管內(nèi)最大工作壓力為25 MPa Pmax=1.25P 二p--鋼筒材料的許用應(yīng)力，MPa二p=；「b/n 6--鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，MPa n —安全系數(shù)，通常取n=5 當(dāng)D 0.2時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì)，應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料 233.2筒壁厚校核 額定工作壓力P ,應(yīng)該低于一個(gè)極限值，以保證其安全. P 空 0.35 幾。［宀2 MPa D12 2 2 =0.35 嚴(yán)0 厲84 一 64) 0.842 12

25、 # (2-9) =47MPa D1=外徑 D= 內(nèi)徑 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生 Prl 乞 2.3；「slg D (2-10) =2.3 320 Ig1.3125 =86.9 MPa Prl --缸筒完全塑性的變形壓力, J--材料屈服強(qiáng)度MPa Pr--鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力, MPa # # < 0.35 ~ 0.42 Pd =30.42 ?36.50 MPa (2-11 ) 2.3.3.3缸筒的暴裂壓力 Pr Pr = 2.36lgD # # =2.3 610 Ig1.312

26、5 (2-12) =165.7MPa 2.3.3.4 缸筒底部厚度 缸筒底部為平面時(shí)： # # 「1-0.433 D2 # _ 0.433 D2 25 ■ 122 13 _ 0.196 D2 -0.196 600 = 117.6mm 取 r =200 mm 「--筒底厚，MM 2.3.3.5核算缸底部分強(qiáng)度 按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑 w = 2「i -2—64-20 =0.6875 2r1 64 0.75 2 25 0.32 0.6875 0.22 =69.8 MPa

27、 (2-13) rk 為 20cm則 (2-14) (2-15) 按這種方法計(jì)算［；「］=100MPa 二 ＜［匚］所以安全 # # 2.3.3.6缸筒端部法蘭厚度 h 二 4Fb ■: ra - r^r p 10” # # 4 8000 103 25 10； ■, - 0.485-0.02 122 (2-16) =67.0mm 取 h=100mm ra--法蘭外圓半徑；r1--螺孔直徑；螺釘-M30 b—螺釘中心到倒角端的長(zhǎng)度 r, =32cm r2 = 42cm r4 =48.5cm h1 = r2-ri=10

28、cm h=10cm 1 1 1 r5= 1 r2 - r1 =37cm r3=丄 r4 r2 R =丄 48.5 42 4 =47.25cm 2 2 2 =110.2=11.02KN/cm (2-19) 臥= ■ 1 0.067 10=0.0335 (2-20) 2 2 1」 2 2 1 — 0.3 c on-7 =0.367 (2-21 ) 2飛 2 0.0335 37 (93 / 10、3 彳 =()=1 (2-22) h1 10 4 ,48.5 c " =ln =0.42 (2-23) r1 32 2冗r5

29、2冗r5 233.7校核法蘭部分強(qiáng)度: 6(1-0.32) 2 42 32 42 -32 42 In 32 =0.067cm (2-17) (2-18) 2 Ph 二 n A p 2 n 32 25 2 n 37 其中 P= 14 所以 6M hi 」 6 95.1 10 n 322 25 n(J2 一『) 102 冗(422 —322) (2-24) =57.1+34.6=91.7 MPa<[ 依據(jù)上面公式當(dāng)墊片的厚度為大于 10cm時(shí)就能滿足要求，為了滿足橫梁的強(qiáng) 度和工藝性，墊片厚度選用 25cm因此可以推算橫梁的厚度取大于 25c

30、m即滿足 要求。 2.3.3.8缸筒法蘭連接螺釘: 型號(hào) / MPa ▽s MPa d >/ % 35 540 320 17 表2.2螺釘所選材料 (1) 螺釘處的拉應(yīng)力二 =kF 10》 MPa —d；z 4 3 4 8000 10 10上 兀 2 0.02 12 4 =8.5 10’ MPa (2-25) z-螺釘數(shù)12根；k- 擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; d1-螺紋底徑,m (2) 螺紋處的剪應(yīng)力: K1kFd。 3 0.2diz 10^ 0.475 MPa n =3605 =72 MPa (2-

31、26) (2-27) 11.02 (47^-37) =95.1MPa 1 0.0335 0.367 1 0.42 15 # J-屈服極限 n-安全系數(shù)；5 (3) 合成應(yīng)力: # 二n=、；「2 3 2 ：、1.3；「- 1.3 8.5 10- 11.05 10 ?MPa 汀 P (2-28) 233.9墊片與橫梁間螺釘?shù)男：? (1)螺釘處的拉應(yīng)力、二 kF 6 10 ■: .2 d1 z 4 MPa 3 4 8000 103 兀 2 0.0302 12 4 10」 =3.8 10’ MPa z-螺釘數(shù)12根；k

32、-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; (2-29) d1-螺紋底徑,m (2)螺紋處的剪應(yīng)力： K1kFd0 0.2d；z 10“ :0.475 MPa n 二 72 MPa (2-30) (2-31) 16 # J-屈服極限 n。-安全系數(shù)；5 (3)合成應(yīng)力：J 二n = .二2 3 2 ： 1.3；「- 1.3 3.8 10’ (2-32) =4.94 10 " MPa 2.3.3.10活塞桿直徑d的校核: 表2-3活塞桿所選材料 型號(hào) 叭 >/ MPa S >/ MPa 6 >/ % 45MnB 1030 835

33、 9  4述8 1030 1.4 _0.372M (2-33) d=0.58M滿足要求 F—活塞桿上的作用力 ［二］—活塞桿材料的許用應(yīng)力, ［二］=5/1.4 2.3.4下缸的設(shè)計(jì)計(jì)算: 表2.4鋼筒所選材料 型號(hào) / MPa 6 >/ MPa J >/ % 45 610 360 14 2.3.4.1下缸筒壁厚:. 公式：=、p+Cl+C2 當(dāng)D < 0.08?0.3時(shí)，用使用公式： 一、PmaxD _ 31.25x0.25 -0 = 2「-3Pmax 2.3 122-3 31.25 =0.048 m 取、=0.07

34、m 6--為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M Cl為鋼筒外徑公差余量，M 17 # C2--為腐蝕余量，M Pmax~試驗(yàn)壓力，P 16MPa時(shí)，取 # # P—管內(nèi)最大工作壓力為25 MPa Pmax=1.25P 二P--鋼筒材料的許用應(yīng)力，MPa二p=；「b/n 6--鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，MPa n —安全系數(shù)，通常取n=5 當(dāng)D 0.2時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì)，應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料 2.342下缸筒壁厚校核 額定工作壓力P ,應(yīng)該低于一個(gè)極限值，以保證其安全. MPa P - 0.35 2 2 320 0.32 -

35、0.25 =0.35 2 0.322 =43.6MPa D1=外徑 D= 內(nèi)徑 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生： Di Pri2.3jig~D =2.3 320 lg1.28 =78.9 MPa Pd --缸筒完全塑性的變形壓力, J--材料屈服強(qiáng)度MPa Pr--鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa P < 0.35 ~ 0.42 Pd =27.62 ?33.14 MPa 2.3.4.3缸筒的暴裂壓力Pr D1 PHg〒 =2.3 610 lg1.28 =150.4MPa 2.3.4.4 缸筒底部厚度 缸筒底部為平面： 19 # 「1

36、-0.433 D2 # _ 0.433 D2 25 ■ 122 20 _ 0.196 D2 # # -0.196 240 = 47.0 mm 取、i = 80 mm # # “--筒底厚，MM 2.3.4.5核算缸底部分強(qiáng)度 按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑 rk為 8cm則 屮=2ri 0 2ri 25 - 8 =0.68 25 0.75 2 25 0.125 0.68 0.12 =43.1MPa 按這種方法計(jì)算［；「］=100MPa 二

37、＜［匚］所以安全 # # 2.3.4.6缸筒端部法蘭厚度:h h 二 4Fb ■: ra - r^r p 10” # # ]4漢1000漢103 匯22匯10‘ ■, - 0.186-0.012 122 =36.3mm 取 h=40mm ra--法蘭外圓半徑；r1--螺孔直徑；螺栓-M12 b—螺栓中心到倒角端的長(zhǎng)度 H =12.5cm 16cm r4 =20.2cm h1 = r2 - r( =3.5cm h=4cm 1 r5 = r2 r1 =14.25cm 1 1 r3= 2 r4 "2 R=2

38、 # 20.2 16 4 =20.1cm # 2.347校核法蘭部分強(qiáng)度: 6(1-12) ri " 3 「2 A “ - * 2 6(1-0.3 ) ln 16 . 3 ln R (16 +12.5(16-12.5) 12.5 =0.182cm M 二- “ Ph 1 —— 2 P(「3 -山) 1 - J + 2七 3 4 In — A 其中 P= 2 Ph =n A p 2n心 2冗r5 n 12.5 25 =137.1=13.71KN/cm 2 n 14.25 21 # —=-0.18

39、2 4 =0.364 2 2 (廿 1 -0.32 2 0.182 14.25 =0.175 4 3.5 )3 =1.493 # # ln Jn 空2 =0.48 r1 12.5 所以 13.71 (20.1 -14.25) 1 0.364 0.175 1.493 0.48 =53.9 MPa # # 6M Ph 2 2 2 h1 n(j -r1 ) 2 6 53.9 10 n 12.5 25 2 2 2~ 3.52 n(162 -12.52) =264+39.2=303.2 MPa<[ 2.3.4.8

40、缸筒法蘭連接螺釘: 表2.5螺釘所選材料 型號(hào) 叭 >/ MPa S >/ MPa 6 >/ % 35 540 320 17 (1) 螺栓處的拉應(yīng)力 kF 10- MPa —d：z 4 3 10」 4 1000 103 兀 2 0.012 12 4 =2.9 10” MPa z-螺栓數(shù)12根；k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; d1-螺紋底徑 (2) 螺紋處的剪應(yīng)力：. 黑囂忻心75 MPa n。 =3605 二 72 MPa 22 # 6-屈服極限 n-安全系數(shù)；5 (3) 合成應(yīng)力：6 二n=

41、 — 3.2 ： 1.3二=1.3 2.9 10’ 3.77 10； MPa < - p 2.3.4.9墊片與橫梁間螺栓的校核: (1)螺栓處的拉應(yīng)力匚 =kF 10》 MPa # —djz 4 3 4 1000 10 10』 兀 2 0.012 12 4 =2.9 10’ MPa z-螺栓數(shù)12根；k- 擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; d1-螺紋底徑 # # (2)螺紋處的剪應(yīng)力：. 10^ :0.475 MPa QkFd。 3 0.2d3z s = 360^72 MPa cs-屈服極限 n-安全系數(shù)；

42、5 (3)合成應(yīng)力：幾 24 # 二nf" 3 2 ： 1.3；「- 1.3 2.9 10’ 3.77 10 MPa < -P 2.3.4.10活塞桿直徑d的校核: 表2.6活塞桿所選材料 型號(hào) / MPa crs >/ MPa 6 >/ % 45MnB 1030 835 9 ” x 10301.4 -0.042M d=0.18M滿足要求 F—活塞桿上的作用力 ［刁一活塞桿材料的許用應(yīng)力，［；「］=；「b/1.4 2.4確定快速空程的供液方式、油泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 2.4.1快速空程時(shí)的供油方式 主缸快速空程下

43、行活塞腔的進(jìn)油量 Q1為2315.1L/Min.該流量數(shù)值較大，只 采用油泵來(lái)滿足很不經(jīng)濟(jì)，故決定用活動(dòng)件自重快速下行的方式，使用充液閥從 充液油箱吸油。 242確定液壓泵流量和規(guī)格型號(hào) 系統(tǒng)工作時(shí)所需高壓液體最大流量是主缸工作行程活塞腔的進(jìn)油流量 Q2， 為385.8L/Min，主缸活塞回程時(shí)所需流量 Q3，為379.5L/Min，頂出缸頂出時(shí)所 需進(jìn)油流量Q4，為412.1L/Min.主缸回程和頂出缸頂出時(shí)，他們只是在開(kāi)始時(shí)需 要高壓P =25MPa而其他情況則不需要高壓.根據(jù)工況分析，決定選用一臺(tái) ZB型 斜軸式軸向柱塞泵公稱流量為 481.4/ml * r J，轉(zhuǎn)速為970/ r

44、 * min ，功率為 130.2/KW,型號(hào) 1ZXB740 電機(jī)選用三相異步電機(jī)，型號(hào) 丫315L2-6，額定功率 132/KW，轉(zhuǎn)速為 990/r?min二，電流246/A，效率93.8%,功率因數(shù)0.87，重量1210千克。 圖2.3軸向柱塞泵 2.4.3泵的構(gòu)造與工作原理 1工作原理 如圖所示，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)柱塞缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞也一起轉(zhuǎn)動(dòng)。由于柱塞總是 壓緊在斜盤上，且斜盤相對(duì)剛體是傾斜的。因此，柱塞在隨缸體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí), 還要在柱塞缸體內(nèi)的柱塞孔中往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)柱塞從缸體柱塞塞孔中向外拉出時(shí)，缸體柱塞孔中的密閉容積便增大，通 過(guò)配流盤的進(jìn)油口將液壓油吸進(jìn)

45、缸體柱塞孔中； 當(dāng)柱塞被斜盤壓入缸體柱塞孔時(shí)， 缸體柱塞孔內(nèi)的容積便減小，液壓油在一定的壓力下，經(jīng)配油盤的出油口排出。 如此循環(huán)，連續(xù)工作。PVH泵的控制系統(tǒng)能調(diào)節(jié)液壓泵的工況，使排出液壓油滿 足工作裝置需要。 2控制系統(tǒng) PVH泵的控制系統(tǒng)分為兩種：壓力補(bǔ)償控制系統(tǒng)和載荷感應(yīng)壓力限定控制系 統(tǒng)。 壓力補(bǔ)償控制系統(tǒng)是通過(guò)改變液壓泵的流量，保持設(shè)定的工作壓力來(lái)滿足工 作要求的一種控制方式。 載荷感應(yīng)壓力限定控制系統(tǒng)，是通過(guò)對(duì)工作載荷的壓力變化進(jìn)行感應(yīng)，自動(dòng) 調(diào)節(jié)液壓泵的工作狀態(tài)，以滿足特定系統(tǒng)工況的要求。 2.5立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.5.1立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 先按照中心載荷進(jìn)行初步核

46、算，許用應(yīng)力［二］不應(yīng)大于55MPa，并參照同 類型液壓機(jī)的立柱，初步定出立柱直徑。 2. 按標(biāo)準(zhǔn)選取立柱螺紋。 3. 立柱螺紋區(qū)到光滑區(qū)過(guò)渡圓角應(yīng)盡可能取大些，最好在 30~50mn之間。 原設(shè)計(jì)主要參數(shù)為： F=8000KN H=300cm B=180cm( 寬邊立柱中心距） d=30cm( 立柱光滑部分直徑）  e=10cm( 允許偏心距) n=4 (立柱的根數(shù)) 立柱材料為45#鋼，中頻淬火 crb >620MPa 貯 s >375MPa (1)中心載荷時(shí)的應(yīng)力: F / d、2 n n (―) 2 =22.2 MPa (2-34) (

47、2)偏心載荷靜載荷合成應(yīng)力 由于小型液壓機(jī), 可將立柱考慮為插入端 的懸臂梁，m=0.25 F -1 = 廠 / d、2 n n (―) 2 mFe + 0.1d3 4 4冗 0.25 8 0.1 -+ 2 3 0.1 0.3 =22.2+74.仁96.3 MPa (2-35) ；「1 <150MPa,因此是安全的 對(duì)于截面的45#鋼，ers > 375MPa尺寸系數(shù)已考慮在內(nèi), 立柱表面為精車，對(duì) 于正火的45#鋼，表面質(zhì)量系數(shù)為0.9，因此［二o］可取為 300MPa過(guò)渡圓角半徑 為 30mm. 疲勞強(qiáng)度校核: r 30 =0.1 d 30

48、0 d 320 / = =0.107 dmin 300 (2-36) (2-37) 從文獻(xiàn)【10】中查出Kt =1.58 K=1=0.70 (1.58-1)=1.41 (2-38) (2-39) ；「t=K；「=1.41 X 96.3=104.4 MPa <300MPa ［-c］為200MPa,因此是安全的。 立柱是四柱液壓機(jī)重要的支承件和受力件，同時(shí)又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。 因此，立柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度，光潔度和必要的 硬度。 2.5.2連結(jié)形式 立柱式機(jī)架是常見(jiàn)的機(jī)架形式，一般由 4根立柱通過(guò)螺母將上、下橫梁緊固 地連結(jié)在一起，

49、組成一個(gè)剛性的空間框架。在這個(gè)框架中，既安裝了液壓機(jī)本體 的主要零部件，又在液壓機(jī)工作時(shí)，承受液壓機(jī)的全部工作載荷，并作為液壓機(jī) 運(yùn)動(dòng)部分的導(dǎo)向。整個(gè)機(jī)架的剛度與精度，在很大程度上取決于立柱與上、下橫 梁的連接形式與連接的緊固程度。 圖2.4中、小型液壓機(jī)立柱連結(jié)形式 在中、小型液壓機(jī)中，常用的連結(jié)形式有以下 4種： 1. 立柱用臺(tái)肩分別支承上、下橫梁，然后用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。 這 種結(jié)構(gòu)中，上橫梁下表面（工作臺(tái)）上表面間的距離與平行度，全靠 4根立柱臺(tái) 肩間尺寸的一致性來(lái)保證，因此裝配簡(jiǎn)單，不需調(diào)整，裝配后機(jī)架的精度也無(wú)法 調(diào)整，且對(duì)立柱臺(tái)肩間尺寸精度的加工要求很高。

50、因此，這種結(jié)構(gòu)僅在無(wú)精度要 求的小型簡(jiǎn)易液壓機(jī)中采用 2. 內(nèi)外螺母式，即在立柱上分別用內(nèi)、 外兩個(gè)螺母來(lái)固定上、下橫梁，用內(nèi) 螺母來(lái)起上述臺(tái)肩的支承作用，用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。上橫梁下表面的 水平度以及下橫梁（工作臺(tái)）上表面的水平度，兩個(gè)表面之間的平行度與間距的 保持，全靠安裝時(shí)內(nèi)螺母的調(diào)整，因此，對(duì)立柱的有關(guān)軸向尺寸要求不高，但對(duì) 立柱螺紋精度（與立柱軸線的平行度）及內(nèi)螺母精度（內(nèi)螺母的螺紋對(duì)于上、下 橫梁貼合面的垂直度）要求較高，安裝時(shí)調(diào)整比較麻煩。 3. 在與上橫梁連結(jié)處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母， 精度調(diào)節(jié)和加工均不很復(fù)雜，但立 柱預(yù)緊不如第2種方便。 4. 與第3種形式基本相

51、同，只是在下橫梁處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母，但精度調(diào)節(jié) 比第3種簡(jiǎn)便可靠。 在設(shè)計(jì)中選用的是第四種連結(jié)方式。 H 圖2.5組合式立柱螺母 2.5.3立柱的螺母及預(yù)緊 立柱螺母一般為圓柱形，小液壓機(jī)的立柱螺母是整體的，立柱直徑在 150mm 以上時(shí)，做成組合式，由兩個(gè)半螺栓緊固而成，材料用 35~45鍛鋼或鑄鋼。因?yàn)? 在設(shè)計(jì)中我選用的立柱為300mm所以采用此種結(jié)構(gòu)。 立柱螺母的尺寸已有機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T 2001.73——1999,螺母外徑約為螺 紋直徑的1.5倍，內(nèi)螺母一般與螺母等高，約為螺紋直徑的 0.9倍。 25M N以下的液壓機(jī)，其立柱多做成實(shí)心的，實(shí)心的立柱的

52、兩端要鉆出預(yù)緊 螺母用的加熱孔。 立柱的預(yù)緊分加熱預(yù)緊與液壓預(yù)緊。本次設(shè)計(jì)選用的是加熱預(yù)緊方式。 加熱預(yù)緊 比較常用的方法，為此，立柱端部應(yīng)鉆有加熱孔，其深度應(yīng)大于 橫梁的高度。在立柱及上橫梁安裝好后，先將內(nèi)、外螺母冷態(tài)擰緊，然后用電熱 棒或通入蒸汽等加熱方法使立柱端部伸長(zhǎng)，達(dá)到一定溫度后，將外螺母再向下擰 過(guò)一個(gè)角度，一般是用螺母外徑上一點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)來(lái)度量。立柱冷卻后，就在螺 母與橫梁之間產(chǎn)生一個(gè)很大的預(yù)緊力，使螺母不易松動(dòng)。加熱時(shí)應(yīng)注意兩對(duì)角立 柱同時(shí)加熱。 2.5.4立柱的導(dǎo)向裝置 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)及工作時(shí)，一般以立柱為導(dǎo)向，由于活動(dòng)橫梁往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁， 且在偏心加壓時(shí)有很大的側(cè)推力，

53、因此，不可能讓活動(dòng)橫梁與立柱直接接觸，互 相磨損，必須選擇耐磨損、易更換的材料作為兩者之間的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的 質(zhì)量直接關(guān)系到活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)精度及被加工件的尺寸精度，也會(huì)影響到工作缸 密圭寸件與導(dǎo)向面的磨損情況，對(duì)模具壽命及機(jī)身的受力情況也均有影響，為此， 必須合理選擇導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)及配合要求。 圖2.6導(dǎo)套 導(dǎo)向裝置可分為導(dǎo)套與平面導(dǎo)板兩大類 導(dǎo)套 對(duì)于圓截面的立柱，都是在活動(dòng)橫梁的立柱孔中采用導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，又可分為圓 柱面導(dǎo)套和球面導(dǎo)套。 圓柱面導(dǎo)套 在活動(dòng)橫梁的立柱孔中，各裝有上、下兩個(gè)導(dǎo)套，它們由兩半 組成，為了拆裝方便，兩半導(dǎo)套的剖分面最好有 30 ~50的斜度，

54、導(dǎo)套兩端裝有防 塵用的氈墊。這種導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。 本次設(shè)計(jì)中采用這種形式的導(dǎo)套。 導(dǎo)套的材料計(jì)算 導(dǎo)套材料一般采用鑄錫青銅ZQSn6-6-3,小液壓機(jī)也有用鐵基粉末冶金的 導(dǎo)套比壓q的計(jì)算 _2 <[q] T 10 de 6 8 漢 10 "0 0.3 0.2 =1.33 MPa <[q] 滿足要求 (2-40) 式中T ――機(jī)架計(jì)算中求得立柱上的側(cè)推力（N） d ――導(dǎo)套內(nèi)孔直徑（m） c 導(dǎo)套咼度（m） [q] ——許用比壓 （MPa，對(duì)于 ZQSn6-6-3, [q]=6~8 MPa 2.5.5限程套 為防止運(yùn)動(dòng)部分超程，有些液壓機(jī)在下橫梁

55、的 4個(gè)立柱上安裝限程套，一般 為對(duì)開(kāi)式，上、下兩端應(yīng)平行，4個(gè)限程套高度應(yīng)一致，內(nèi)孔比立柱直徑大1-2mm 用鑄鐵制造。 2.5.6底座 底座安裝于工作臺(tái)下部，與基礎(chǔ)相連。底座僅承受機(jī)器之總重量。 底座材料可選用鑄鐵件或焊接結(jié)構(gòu)。 主要考慮到外形的美觀，對(duì)精度無(wú)要求。 2.6橫梁參數(shù)的確定 2.6.1上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 橫梁由鑄造制成，目前以鑄造為多，一般采用ZG35B鑄鋼。橫梁的寬邊尺寸 由立柱的寬邊中心距確定，上梁和活動(dòng)梁的窄邊尺寸應(yīng)盡可能小些，以便鍛造天 車的吊鉤容易接近液壓機(jī)中心，梁的中間高度則由強(qiáng)度確定。 設(shè)計(jì)上橫梁時(shí)，為了減輕重量，根據(jù)“ 等強(qiáng)度梁”的概念，設(shè)

56、計(jì)成圖所示的 不等高梁，即立柱柱套處的高度h小于中間截面的高度H。但在過(guò)渡區(qū)（A處）會(huì) 有應(yīng)力集中 由于上橫梁外形尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，盡量使各個(gè)尺寸在允 許的范圍內(nèi)降到最小。梁體做成箱形結(jié)構(gòu)，在安裝缸的地方做成圓筒形，安裝立 柱的地方做成方筒形，中間加設(shè)筋板，以提高剛度，降低局部應(yīng)力。 圖2.8梁的不等高結(jié)構(gòu) 2.6.2活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.6.2.1活動(dòng)橫梁的主要作用： 與工作缸柱塞桿連接傳遞液壓機(jī)的壓力，通過(guò)導(dǎo)向套沿立柱導(dǎo)向面上下往復(fù) 運(yùn)動(dòng)；安裝固定模具及工具等。因此需要有較好的強(qiáng)度、剛度及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)?；顒?dòng)橫 梁上部與工作缸柱塞相連，下部與上模座相連，梁體結(jié)構(gòu)

57、和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。 當(dāng)液壓機(jī)工作時(shí)，高壓液體作用于柱塞的力是通過(guò)活動(dòng)橫梁及上砧傳遞到鍛件上 而做功，活動(dòng)橫梁的上下運(yùn)動(dòng)則依靠梁與立柱的導(dǎo)向裝置。 2.6.2.2活塞桿與橫梁的連接 剛性連接 柱塞下端插入活動(dòng)橫梁內(nèi)。 此種連接方式在偏心載時(shí)，柱塞 跟隨活動(dòng)橫梁一起傾斜，將動(dòng)梁所受偏心力矩的一部分傳給工缸導(dǎo)向套，使導(dǎo)向 套承受側(cè)向水平推力或一對(duì)力偶，從而加劇導(dǎo)向套及封的磨損。單缸液壓機(jī)或三 缸液壓機(jī)的中間工作缸多采取此種結(jié)構(gòu)。 在活塞桿焊接法蘭用螺釘與橫梁連接，用12根M30的螺釘，達(dá)到預(yù)緊的目的。 2.6.3下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下橫梁的剛度要求應(yīng)略嚴(yán)一些，以保證整個(gè)壓機(jī)的剛性。下橫梁直接

58、與立柱、 拉桿、工作臺(tái)、回程缸和頂出器相連，梁體結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。對(duì)于下橫 梁，其設(shè)計(jì)原則與上橫梁相同，是在滿足相連部件最小幾何尺寸要求和工藝要求 的條件下，盡可能縮減其縱向、橫向尺寸，這是有效提高梁的剛度、強(qiáng)度和減輕 梁的重量應(yīng)首先把握的主要原則 2.6.4 各橫梁參數(shù)的確定 因?yàn)橐簤焊着c橫梁間的墊片厚度為 25cm因此可以推算橫梁的厚度取大于 25cm即滿足要求。考慮在墊片與橫梁的連接面積比墊片與液壓缸的連接面積少一 半所以上橫的受力部分厚度選用 50cm，因?yàn)橛锌招牟糠郑哉w厚度選用75cm。 活動(dòng)橫梁受力部分為35cm整體厚度選用50cm=因?yàn)橄赂椎墓Q壓力小，但受力

59、 打，所以整體厚度選用 40cm。 35 第3章 液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì) 3.1液壓系統(tǒng)原理 3.1.1工作原理 j^r 圖3.1液壓控制原理系統(tǒng)圖 I. 主油箱2.三相異步電動(dòng)機(jī) 3.斜盤式軸向柱塞泵 4?順序閥5.先導(dǎo)溢流閥 6.三位四通電磁換向閥 7.二位四通電磁換向閥 8.壓力繼電器9.單向閥10.壓力表 II. 補(bǔ)油箱12.上缸13.背壓閥14.液控單向閥15.行程開(kāi)關(guān)16.下缸17.節(jié)流閥 圖1是油路控制原理系統(tǒng)圖，工作時(shí)，電液換向閥 6通電，壓力油由泵3打 出，經(jīng)順序閥4,進(jìn)入電液換向閥6的右位，再通過(guò)單向閥9，進(jìn)入上缸12的 上腔。同時(shí)，經(jīng)電磁閥7補(bǔ)

60、油進(jìn)入油缸上腔?；赜蛷纳细椎南虑唤?jīng)過(guò)（單向順序 閥）背壓閥13和液控單向閥14，通過(guò)電液換向閥7，流回到油箱。 與此同時(shí)， 上缸在自重的作用下， 加速了向下的快速運(yùn)動(dòng)，使上缸的上腔 瞬時(shí)間形成了真空帶，補(bǔ)油箱的油會(huì)通過(guò)液控單向閥 ，被吸進(jìn)上缸的上腔， 以 消除真空， 保持上缸的快速下移。 當(dāng)上缸帶動(dòng)上模與下模合模后， 壓力油繼續(xù)輸入上油缸的上腔， 油缸上腔 的壓力開(kāi)始升高，由于油壓的升高，補(bǔ)油箱處的液控單向閥被關(guān)閉， 切斷了補(bǔ)油 箱的供油，使上缸12下行速度開(kāi)始放慢。油缸上腔壓力繼續(xù)升高， 當(dāng)壓力超過(guò) 了壓力繼電器10的調(diào)定值時(shí)， 壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，控制電液換向閥 6轉(zhuǎn)換到 中位，

61、切斷油缸12上腔的供油， 上缸停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)開(kāi)始保壓，保壓時(shí)間為 40s。 保壓完后，電液換向閥6的左位被接通，泵3打出的壓力油， 經(jīng)過(guò)順序閥 4，通過(guò)電液換向閥6的左位，再經(jīng)過(guò)液控單向閥14、（單向順序閥）背壓閥13， 進(jìn)入上油缸12的下腔，推動(dòng)油缸向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)電磁閥 7切換到左位，油箱補(bǔ) 油加速回程。 油缸12上腔的回油通過(guò)液控單向閥 ，流回到補(bǔ)油箱11。使得 上缸能快速退回原位。 當(dāng)將電液換向閥6的中位和電液換向閥的右位接通時(shí)， 泵3打出的壓力油，， 經(jīng)過(guò)電液換向閥的左位， 進(jìn)入下缸16的下腔，回油從下缸16的上腔經(jīng)過(guò)電液換 向閥的左位，流入回油箱，下缸上行頂出工件。 在工件取

62、出后， 換向閥的右位開(kāi)始工作， 壓力油進(jìn)入下缸16的上腔，下 缸下腔的回油經(jīng)過(guò)閥的右位流入回油箱， 下缸向下運(yùn)動(dòng)， 恢復(fù)原位。 閥13在保壓時(shí)可防止上油缸12上腔的油液倒流，行程開(kāi)關(guān)15用于控制上、 下缸的極限位置，壓力表分別顯示上、下油缸和整個(gè)系統(tǒng)的壓力。 3.1.2工藝加工過(guò)程 表3.1工藝加工過(guò)程圖 動(dòng)作名稱 動(dòng)作訊號(hào) 電磁換向閥 電動(dòng)機(jī) 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 1D 電機(jī)啟動(dòng) AQ + 快速下行 1A + + + 減速及壓制 2HC(1A) + +

63、+ 保壓 JP + + + 卸壓 JS(2A) + + + 回程停止 1HC + 頂出缸頂出 3A + + 退回 4A + + 靜止 5A 液壓機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)和工作 介質(zhì)組成。a動(dòng)力機(jī)構(gòu)通常采用油泵作為動(dòng)力機(jī)構(gòu)，一般為容積式油泵。為了滿 足執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的要求，選用一個(gè)油泵或多個(gè)油泵。低壓（油壓小于 2.5MP） 用齒輪泵；中壓（油壓小于6.3MP）用葉片泵；高壓（油壓小

64、于32.0MP）用柱塞泵。 3.2管道及管接頭 管道及管接頭用以把液壓元件連接起來(lái)，組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。正確的選擇 管道和管接頭，對(duì)液壓系統(tǒng)的安裝、使用和維修都有著重要的意義。在設(shè)計(jì)管道 時(shí)，管徑應(yīng)適應(yīng)、路線應(yīng)最短，管道彎頭、接頭應(yīng)盡量小，以減小系統(tǒng)的壓力損 失。同時(shí)，管道的連接必須牢固可靠，防止振動(dòng)松脫，并且要便于調(diào)整和維修。 3.2.1管道 3.2.1.1管子的種類 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常用的管子有鋼管、橡膠軟管、尼龍管和塑料管等。應(yīng)當(dāng)根據(jù) 液壓元件的裝置條件、部位和壓力大小來(lái)選用油管的材料。我選用的是鋼管。 鋼管 分為焊接鋼管和無(wú)縫鋼管。壓力小于 2.5 Mpa時(shí)可選用焊接鋼管；壓

65、力大于2.5 MPa時(shí)，推薦用10號(hào)或15號(hào)無(wú)縫鋼管；對(duì)于需要防銹防腐蝕的場(chǎng)合， 可選用不銹鋼管；超高壓時(shí)可選用合金鋼管。本設(shè)計(jì)主要選用合金鋼管。 鋼管價(jià)格便宜，工作壓力較高，但裝配時(shí)不能任意彎曲，因此多用于裝配部 位限制較少和產(chǎn)品比較定型以及大功率的液壓傳動(dòng)裝置中，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要 的油管材料。 3.2.1.2管子的內(nèi)徑和壁厚的確定 管道尺寸一般由選定的標(biāo)準(zhǔn)元件連接口尺寸確定，也可以按管路允許流速進(jìn) 行計(jì)算。 38 油缸快進(jìn)時(shí)油管的流量可達(dá)385.8L/Min。取管內(nèi)流速V =5m/s d 4 385.5 10- n 5 60 =0.040 (3-1 ) 3

66、9 # 取 d=42mm 主缸快退時(shí)進(jìn)油管流量可達(dá)379.5L/Min，則 d = 4 379.5 10’ =0.040 n 5 60 # 取 d=42mm d 二 4 412.1 10 n 5 60 頂出缸快進(jìn)時(shí)油管的流量可達(dá) 412.1L/Min，則 =0.042 取 d=45mm 頂出缸快退時(shí)進(jìn)油管流量可達(dá)212.6L/Min，則 4 212.6 10” =0.016 n 5 60 # 取 d=45mm 3.2.1.3管接頭 對(duì)管接頭的基本要求 管接頭用于油管之間或油管與液壓元件之間的連接 是工作可靠、密封性良好、對(duì)液流的阻力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和制造方便等。常 用的管接頭可分為金屬管固定連接管接頭、活動(dòng)連接管接頭和軟管管接頭等三類 1.金屬管固定連接管接頭 法蘭連接 法蘭連接的結(jié)構(gòu)形式有焊接式和凸肩式兩種。用 12個(gè)高強(qiáng)度 螺栓緊固，并采用O型橡膠密封圈密封。 法蘭連接常用于通徑大于32mm勺高壓管道及超高壓管道。這種連接的特點(diǎn)是 牢固可靠，但外形尺寸較大，要求較