150t四柱液壓機液壓系統設計_畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 B 32 通徑， 32MPa 15 上 液壓缸 16 下 液壓缸 17 單向 節流閥 48 ALF3－ E10B 10 通徑 ， 16MPa 18 單向 單向閥 48 ALF3－ E10B 10 通徑， 16MPa 19 三位四通電磁換向閥 25 34DOB10HT 20 減壓閥 40 JF310B 沈陽化工大學本科畢業設計計算說明書 14 管件的選擇及計算 1）管路、管接頭的選擇 管件包括管道和管接頭、液壓系統中元件與元件之間的連接，液壓能量的輸送是借助于硬管、軟管、油路塊及連接板中的流道來實現的。本設計系統中采用精密無縫鋼管，因其能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好：卡套式管接頭適用于油、氣及一般腐蝕性介質的管路系統。這種管接頭結構簡單、 性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓系統中較為理想的管路連接件。因此鋼管的接頭采用卡套式錐螺紋直通管接頭按（ GB/） 選取，這些鋼管均要求在退火狀態下使用，管道連接采用 55176。非密封管螺紋，液壓元件及其連接板油口主要使用米制螺紋中的普通細牙螺紋（ M） 和米制錐螺紋（ ZM）。細牙螺紋的密封性好，常用于高壓系統，但需采用組合墊圈或 O 型密封圈進行端面密封。 2） 確定油管的內徑 油管的管徑不宜選得過大，以免使液壓裝置的結構龐大；但也不能選得過小，以免是管內液體流速加大，系統壓力損失加大 或產生振動和噪聲，影響正常工作。在強度保證的情況下管壁可盡量選的薄些。薄壁易于彎曲，規格較多，裝接較易，采用它可減少管接頭數目，有利于解決系統的泄漏問題。液壓系統中的泄漏問題大部分出現在管系的接頭上，為此對接頭形式的確定，管系的設計及設計管道的安裝應具體考慮。 管道的內徑 d=VQ?4 式中： Q—— 通過管道的流量； m3/s V—— 管內允許流速 ； m/s 表 32 允許流速的推薦值 液體流經的管道 推薦速度 m/s 液壓泵吸油管道 ，一般常取 1m/s 液壓系統壓油管道 36，壓力高，管道短，粘性小，取最大值 液壓系統回油管道 (1). 液壓泵壓油管道的內徑： 取 v=4m/s 4Qdmv?? 沈陽化工大 學本科畢業設計計算說明書 15 34 4 5 0 1 0 1 6 . 36 0 3 . 1 4 4Qd m m mv????? ? ??? 根據《機械設計手冊》成大先 P20641 查得：取 d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm。 管接頭聯 接螺紋 M27 2。 (2). 液壓泵回油管道的內徑 ： 取 v= 4Qdmv?? 34 4 7 0 . 6 5 1 0 256 0 3 . 1 4 2 . 4Qd m m mv????? ? ??? 根據《機械設計手冊》成大先 P20641 查得：取 d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm。 管接頭聯接螺紋 M33 2。 3） 管道壁厚 ? 的計算 2[ ]pd m? ?? 式中： p—— 管道內最高工作壓力 Pa d—— 管道內徑 m []? —— 管道材料的許用應力 Pa， []bn?? ? b? —— 管道材料的抗拉強度 Pa n—— 安全系數，對鋼管來說， 7p MPa? 時，取 n=8； MPa? 時， 取 n=6； MPa? 時，取 n=4。 根據上述的參數可以得到： 我 們 選 鋼 管 的 材 料 為 45 鋼 ， 由 此 可 得 材 料 的 抗 拉 強 度 b? =600MPa。 6 0 0 M Pa[ ] 1 5 0 M Pa4? ?? (1). 液壓泵壓油管道的壁厚 633 1 . 2 5 1 0 2 0 1 0 2 . 12 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ? ?? ? ?? ? ?? (2). 液壓泵回油管道的壁厚 沈陽化工大學本科畢業設計計算說明書 16 633 1 . 2 5 1 0 2 5 1 0 2 . 62 [ ] 2 1 5 0pd m m mM P a? ? ?? ? ?? ? ?? 所以所選管道適用。 4 液壓缸的設計 液壓缸是液壓系統中的執行元件，它是一種把液體的壓力能轉換成機械能的能量轉換裝置。液壓缸在液壓系統中的 作用是將液壓能轉變成機械能，使機械實現直線往復運動或小于 360176。的往復擺動運動。液壓缸結構簡單，工作可靠，在液壓系統中得到了廣泛的應用。 液壓缸常用類型 [9] 隨著液壓技術的飛速發展和普遍應用，液壓缸的類型也逐漸繁多。液壓缸可分為推力液壓缸和擺動液壓缸，推力液壓缸又可分為活塞缸、柱塞缸兩類，活塞缸和柱塞缸的輸入為 壓力和流量，輸出為推力和速度。本設計課題為組合機床液壓機，專門傳遞推力，屬于中壓缸。柱塞缸只能實現一個方向的運動，反向運動要靠外力。通常成對反向布置使用，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運 動時由缸蓋上的導向套來導向，不但結構復雜，而且動作不夠靈敏，不能滿足本設計的要求；雙作用單活塞桿液壓缸結構簡單，制造便宜，容易操作，安裝面積小，可以滿足力和運動的要求。綜上所述，液壓缸選用單作用活塞缸。雙作用活塞桿液壓缸的活塞、活塞桿和導向套上都裝有密封圈，因而液壓缸被分隔為兩個互不相通的油管，當活塞腔通入高壓油而活塞桿腔回油時可實現工作進程，當從反方向進油和回油時可實現快速回程。 液壓缸主要零部件設計 通用液壓缸用途廣泛，適用與機床、車輛、重型機械、自動控制等機械的液壓傳動。已有國標和國際標準規定其安裝尺寸。液壓缸的結構基本上可以分為缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、導向裝置和緩沖裝置等。在設計過程中，根據要求結合實際設計要求設計出結構合理，并能實現工作要求的液壓缸。 1）缸筒的設計 a． 缸筒結構和材料 通常根據缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定工作壓力、用途和使用環境等因素。缸筒的材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，對焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。該設計液壓缸筒采用 45 號鋼，缸筒和缸蓋之 間連接用螺栓連接，雖然外形尺寸較大，重量大，但結構通用性好，缸體加工容易，裝卸方便，能充分滿足設計要求。 b. 對缸筒的要求 缸筒要有足夠的強度，能長期承受最高工作壓力及短期動態試驗壓力而不至產生永久變形；缸筒要有足夠的剛度，能承受活塞側向力和安裝的反作用力而不致產生彎曲；缸筒內表面與活塞密封件及導向環的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和沈陽化工大 學本科畢業設計計算說明書 17 形位公差等級足以活塞密封件的密封性；需要焊接的缸筒還要求有良好的 可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不至于產生裂紋或過大的變形。 c. 缸 筒的強度校驗 在前一節中我們已經確定了缸筒的外徑和內徑，分別為 320mm 和 280mm，現在我們來校驗它的強度。 額定工作壓力 Pn 應低于一定極限值，以保證工作安全即： Pn≤ s(D2 1 D2)/ D2 1Mpa （ 41） 式中： Pn—— 液壓缸額定壓力 D 1—— 缸外徑 D—— 缸內徑 δ s—— 材料的極限應力 δ s =340Mpa 所以 Pn≤ （ 32022802） /3202 340 = 本設計課題給定的 Pn 為 Mpa，所以缸筒工作安全。 ds≥][ ??ZkF （ 42） 式中： Z—— 固定螺栓數，取 Z=6（均布）； F—— 液壓缸負載； K—— 螺紋擰緊系數 k=，這里取 ； [σ ]—— σ s/(), σ s 為材料的屈服極限 因為： Z 取得較小的值時，螺栓的直徑將會變大，從而加大安裝空可能會發生安裝是干涉的情況；如果 Z 值取的較大，則勢必加大調整時的難度，經過綜合考慮，這里取 Z=10. 所以： ds≥ ???? ?? 在該設計中選取標準值為 12mm。根據實際情況，選取 普通圓柱螺栓。由《機械設計指導》查的該螺栓的規格為 M12 80。 e．缸筒制造加工要求 熱處理：調質，硬度為 HB≥ 241285。缸體內表面鍍鉻，厚度為 3040um，鍍后需進行研磨。 缸筒內徑 D 的圓度公差值可按 11 級精度選取，圓柱度公差值應該按照 8 級精度選取。 缸筒端面對內徑的垂直度公差值可按照 7 級精度選取。 缸筒的零件圖如下圖所示： 沈陽化工大學本科畢業設計計算說明書 18 圖 41 缸筒 2) 缸蓋的設計 缸蓋分為左缸蓋和右缸蓋。缸蓋的材料為鑄鐵 a. 缸蓋的尺寸的 確定 缸蓋的尺寸是有導向套、缸筒、活塞桿及固定裝置的尺寸來確定。其法蘭的尺寸由安裝條件確定。缸蓋與缸筒的內壁的接觸面為其定位基準。缸蓋與缸體的內壁接觸處采用了O 型密封圈進行密封。為了保證缸蓋與缸筒兩者軸線的同軸度，其裝配面要經過磨削加工，且要保證柱面軸線與法蘭面的加工表面有一定的垂直度要求。左缸蓋的進油口安置在上方，而右缸蓋的 出油口安排在側面，為了防止漏油，采用直角油管接出 . 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t 按強度要求可用下面兩式進行近似計算。 無孔時 ? ??ypDt ? 有孔時 ? ?? ?02224 3 dD DpDt y ?? ? 式中 t—— 缸蓋有效厚度 (m)； 2D —— 缸蓋止口內徑 (m)； 0d —— 缸蓋孔的直徑 (m)。 液壓缸： 無孔時 3 2 2 . 90 . 4 3 3 3 2 0 1 0 6 3110t m m m?? ? ? ? ? 取 t=65mm 沈陽化工大 學本科畢業設計計算說明書 19 有孔時 39。3 2 2 . 9 3 1 00 . 4 3 3 0 . 3 1 1 0 4 9 . 61 0 0 2 7 0t m m m? ?? ? ? ?? 取 t’ =50mm b. 缸蓋的技術要求 缸蓋的內孔和外圓的圓柱度公差值，應該按 照 或者 11 級精度選取。缸蓋的零件圖具體如下： 圖 左端蓋 圖 右端蓋 3） 活塞的設計 由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復滑動，因此，它與缸筒的配合應適當，既不沈陽化工大學本科畢業設計計算說明書 20 能太緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動配合 表面；配合過大，會引起液壓缸內部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達不到要求的設計性能。 根據密封裝置形式來選用活塞結構形式。液壓缸的內徑和其受力大小來決定。活塞材料用耐磨鑄鐵，活塞與缸筒之間的密封圈用 O 型密封圈， O 型密封圈耐高壓，耐磨性好，低溫性能好。 活塞的寬度一般為活塞外徑的 倍。活塞的外徑稍小于缸筒的內徑，活塞與缸筒之間是用密封圈連接起來的，因為缸筒的內徑為 280mm，則取活塞的外徑為 280mm，其內孔的大小是根據與之相配合的活塞桿的直徑來確定的。活塞外 徑的配合一般采用 f9，外