平面磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 平面磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：本文從負(fù)載開始計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)，確定液壓缸侯選擇液壓泵和液壓元件，擬定液壓系統(tǒng)圖。然后進(jìn)行校核計(jì)算，確定所選用的液壓元件是否合理。 該液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用葉片泵供油，回油節(jié)流調(diào)速。能量利用合理，工作安全可靠。以液壓缸作為執(zhí)行元件，夾緊力大，進(jìn)行磨削時(shí)工作性能好。 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了回路的設(shè)計(jì)，并對(duì)集成塊、布局等進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量使結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。 關(guān)鍵詞：液壓、平面磨床、設(shè)計(jì) The Hydraulic System Design of Flat Gri

2、nder Abstract：This paper calculated hydraulic cylinder of load began to determine the hydraulic cylinder, main parameters of hydraulic pump and hydraulic components was choice, draw up the hydraulic system diagram. Then check calculation, sure chooses hydraulic components is reasonable. Th

3、is hydraulic transmission system USES vane pump oil supply and return throttling speed. Energy use reasonable, work safety and reliability. With the hydraulic cylinder as actuators, clamping force big when, grinding work performance. The hydraulic system, and the circuit design and layout of manifo

4、ld blocks the simple design. In the design process, make compact structure, rational layout.. Key Words: hydraulic pressure, surface grinder, design 0.文獻(xiàn)綜述 0.1液壓在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用 液壓技術(shù)作為能量傳遞或者做功環(huán)節(jié)是必不可缺少的一部分，在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。我國(guó)正經(jīng)歷著從“制造大國(guó)”到“制造強(qiáng)國(guó)”的歷史性轉(zhuǎn)折，我國(guó)的設(shè)備制造業(yè)在國(guó)防事業(yè)中具有舉足輕重的作

5、用。 在機(jī)械制造設(shè)備的領(lǐng)域，各種液壓機(jī)床，如磨床，拉床刨床，組合機(jī)床，加工中心及自動(dòng)化生產(chǎn)線，各種液壓機(jī)，機(jī)器人，機(jī)器手臂等都要用到液壓技術(shù)。在車輛及工程機(jī)械領(lǐng)域，轎車，自卸是卡車，液壓汽車起重機(jī)，液壓叉車，液壓挖掘機(jī)，挖土機(jī)，裝載機(jī)等要用到液壓技術(shù)。在冶金、采礦機(jī)械方面，軋鋼機(jī)，平爐裝料機(jī)，轉(zhuǎn)爐及電爐的料鐘控制，爐體的傾動(dòng)及盧蓋的提旋裝置，帶鋼跑偏裝置等要用到液壓技術(shù)。輕工、食品及電子設(shè)備方面，各種塑料成型機(jī)，造紙機(jī)，紡織機(jī)，印刷機(jī)，揉糖機(jī)，香腸灌裝機(jī)等要用到液壓技術(shù)。在船舶機(jī)具領(lǐng)域，液壓舵機(jī)，錨機(jī)，艙口開啟裝置等要用到液壓技術(shù)，我國(guó)工程船上應(yīng)用液壓設(shè)備有著非?？斓陌l(fā)展。在化工、醫(yī)療設(shè)備方

6、面，離心機(jī)卸料裝置，造氣自動(dòng)機(jī)，醫(yī)用牽引床等都要用到液壓技術(shù)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，農(nóng)機(jī)液壓元件具有體積小，質(zhì)量小，易獲得較大力矩，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速等優(yōu)點(diǎn)，聯(lián)合收割機(jī)，捆草機(jī)，拖拉機(jī)等都涉及到液壓技術(shù)的應(yīng)用。在兵器及航空航天設(shè)備方面，高炮瞄準(zhǔn)裝置，炮車，雷達(dá)天線，飛機(jī)及其地面設(shè)備，戰(zhàn)略飛行器及多極，導(dǎo)彈及通訊衛(wèi)星發(fā)射都要用到液壓技術(shù)。 0.2 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 液壓技術(shù)是一種包括傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。我國(guó)液壓技術(shù)已形成門類齊全、有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平、初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。隨著科技的迅猛發(fā)展和高新技術(shù)的采用，如自動(dòng)化控制技術(shù)，微電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，摩擦磨損技術(shù)，可靠性技術(shù)及新工藝新材

7、料的發(fā)展，大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的提高。綜合個(gè)方面資料，可從以下幾個(gè)方面看起發(fā)展前景。 （1）可靠性和性能穩(wěn)定性是涉及最廣的指標(biāo)，它包括元器件，輔助鍵，附件的可靠性，系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，新工藝新材料的體現(xiàn)，元器件的可靠性將大幅度。 （2）增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。液壓傳動(dòng)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于存在著發(fā)熱、噪聲、工作介質(zhì)污染等不盡如人意的地方，使其應(yīng)用受到某種程度上的制約，面對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)越老越強(qiáng)的未來(lái)，應(yīng)采取措施逐步解決和改善以上問(wèn)題。 （3）電液技術(shù)的加速融合。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為液壓技術(shù)的進(jìn)步注入了新活力，液壓器件是機(jī)電一體化的重要接口器件，充分考慮到液壓技術(shù)的特點(diǎn)

8、而研制出集液壓、電子、傳感器于一體的新產(chǎn)品及其組成系統(tǒng)。 （4）高度集成化。為提高液壓技術(shù)的應(yīng)用水平和加速拓展其應(yīng)用領(lǐng)域并最大程度方便用戶，發(fā)展集成式多功能元器件已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。集成化發(fā)展分為三個(gè)層次：首先是多功能元器件的組合向多功能元器件的發(fā)展，其次是集成器件子系統(tǒng)化，再者是開發(fā)智能型一體化器件，它可實(shí)現(xiàn)功率的合理分配，修正人為控制信號(hào)，使元器件或系統(tǒng)自動(dòng)保持最佳狀態(tài)。 （5）計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)包括多方面知識(shí)的獲取，綜合應(yīng)用和合理取舍過(guò)程，需要進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，對(duì)方案進(jìn)行定向最優(yōu)化比較。如液壓CAD技術(shù)的發(fā)展，使人工設(shè)計(jì)變?yōu)樽詣?dòng)化和半自動(dòng)化的方式。 （6）陶瓷液壓系統(tǒng)。用陶瓷液壓

9、元件來(lái)提高液壓系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命。 總之，液壓技術(shù)具有十分廣泛的應(yīng)用，它作為一種重要的工業(yè)自動(dòng)化基礎(chǔ)件，已與微電子技術(shù)，傳感器技術(shù)緊密結(jié)合，形成并發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測(cè)、校正在內(nèi)的綜合自動(dòng)化技術(shù)，其內(nèi)涵較之傳統(tǒng)的液壓技術(shù)更加完整而豐富。 0.3 液壓技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓技術(shù)與機(jī)械、電力傳動(dòng)等相比具有以下特點(diǎn)： （1）能方便地進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍比較大。 （2）體積小，重量輕，功率大，一方面在相同的輸出功率情況下，其體積小，重量輕，動(dòng)作靈敏，這對(duì)于液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)更有意義；另一方面，在體積或者重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或者推力。 （3）控制和調(diào)節(jié)簡(jiǎn)

10、單、方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和過(guò)載保護(hù)。 （4）可實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙調(diào)整，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 （5）因?yàn)閭鲃?dòng)介質(zhì)為油液，因此元件有自我潤(rùn)滑作用，壽命更長(zhǎng)。 （6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 （7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)負(fù)載，從而不用中間減速裝置，是傳動(dòng)簡(jiǎn)單。 液壓傳動(dòng)有以下缺點(diǎn)： （1）漏。由于作為傳動(dòng)介質(zhì)的液體在一定壓力下，有時(shí)候是在較高壓力下工作，因此在相互運(yùn)動(dòng)的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時(shí)，由于油液是不可壓縮的，油管也會(huì)產(chǎn)生彈性變形。所以液壓傳功不可以用在傳動(dòng)要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合。 （2）震。液壓傳動(dòng)中，液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

11、會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)和噪聲。 （3）熱。在能量轉(zhuǎn)合和傳遞過(guò)程中，由于存在機(jī)械摩擦，壓力損失，泄露損失，因而容易使油液發(fā)熱，總效率降低，所以液壓傳動(dòng)不適宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 （4）液壓傳動(dòng)對(duì)溫度比較敏感，故不適宜在高溫和低溫環(huán)境下工作，液壓傳動(dòng)對(duì)油液的污染也比較敏感，故要求有良好的過(guò)濾設(shè)施。 （5）液壓元件加工要求高，使成本提高。 所以，液壓傳動(dòng)由于其優(yōu)點(diǎn)比較突出，故在工、農(nóng)各部門得到廣泛的應(yīng)用。它的某些缺點(diǎn)隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。 1引言 隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，液壓技術(shù)被應(yīng)用到各種領(lǐng)域，液壓技術(shù)在各

12、個(gè)方面都發(fā)揮著巨大的作用。液壓技術(shù)用于制造各種機(jī)械中的零部件、工業(yè)材料，已經(jīng)成為現(xiàn)代人類和生活中必不可缺少的一部分。 平面磨床屬于磨床的一種，主要應(yīng)用在技術(shù)加工行業(yè)。主要是通過(guò)砂輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)研磨工件以達(dá)到平整度要求的設(shè)備。主要適用于輕工、航空、船舶、鋼結(jié)構(gòu)等。 本課題所設(shè)計(jì)的平面磨床是機(jī)械加工制造行業(yè)中用砂輪外圓磨削鋼材、鑄鐵以及有色金屬等各種材料，以及用砂輪斷面磨削不高的側(cè)邊和溝槽的一種普通級(jí)磨床。該磨床采用液壓技術(shù)，要求設(shè)備性能良好，以便提高技術(shù)水平和作業(yè)能力。 2 設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 2.1 設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟沒(méi)有嚴(yán)格的要求，大致設(shè)計(jì)步驟如下： （1）確定也壓制性

13、元件的組成。 （2）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖。 （3）選擇液壓元件。 （4）液壓系統(tǒng)性能計(jì)算。 （5）繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 2.2 明確設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求是每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。 （1）主機(jī)的概況：性能，用途，作業(yè)環(huán)境，總體布局等。 （2）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷的大小及性質(zhì)。 （3）對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求。 （4）自動(dòng)化程序、操作控制方面的要求。 （5）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求。 （6）對(duì)效率、成本方面的要求。 2.3 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析 （1）確定各執(zhí)行元件所承受載荷的大小和方向，并分析各執(zhí)行元件在執(zhí)行過(guò)程中震動(dòng)、沖擊

14、及過(guò)載能力等。 （2）確定機(jī)器中那些運(yùn)動(dòng)需要液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （3）確定各工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和各工件的循環(huán)順序以及執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、調(diào)速范圍、行程大小以及循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)短等。 （4）確定也液壓執(zhí)行元件主要參數(shù)，比如液壓缸的工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸等。 （5）確定執(zhí)行元件的工況圖。 2.4 制定基本方案 （1）制定調(diào)速方案。方向控制用換向閥控制，節(jié)流調(diào)速采用定量供油泵供油，用流量控制閥改變輸入或者輸出液壓執(zhí)行元件的基本流量來(lái)調(diào)速。液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后在排回油箱。 （2）制定壓力控制方案。液壓元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或者在一定范圍內(nèi)，在系統(tǒng)的某一局部，工作

15、壓力低于主油源壓力時(shí)，要采用減壓回路來(lái)獲得所需要的壓力。 （3）制定順序工作方案。平面磨床的液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作的控制多采用行程控制。當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)的時(shí)候，通過(guò)電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵來(lái)推動(dòng)電磁閥或者直接壓下行程閥來(lái)控制持續(xù)的動(dòng)作。 （4）選擇液壓動(dòng)力源。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓泵來(lái)提供，液壓源的核心就是液壓泵。在無(wú)其它輔助油源的情況下，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。問(wèn)了節(jié)省能源，提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量想匹配。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要有粗過(guò)濾器

16、，進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，經(jīng)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?？稍诨赜吐飞显O(shè)置磁性過(guò)濾器或者其它形式的過(guò)濾器。 3.主要參數(shù)的確定 3.1 工作壓力的選取 工作壓力的選擇與設(shè)備類型、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平有關(guān)。它關(guān)系到設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)是否合理。系統(tǒng)工作壓力高，可節(jié)省材料，使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，是液壓系統(tǒng)的發(fā)展方向。同時(shí)，工作壓力過(guò)高，對(duì)元件的制造精度和使用維護(hù)要求提高，并使容積效率降低。同時(shí)，執(zhí)行元件的工作壓力與系統(tǒng)選用的泵的類型相互制約。 工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來(lái)初步確定。根據(jù)表（1）來(lái)確定。按機(jī)床的類型來(lái)選擇系統(tǒng)工作壓力，取液壓缸的工

17、作壓力P1=1.5MPa，初步選定的工作壓力可以認(rèn)為是執(zhí)行元件的輸入壓力。 可以根據(jù)工作壓力選擇工作負(fù)載。工作負(fù)載的選擇見表（2） 根據(jù)表（2），取工作載荷F=5kN 表（1） 工作壓力的選取表 Table (1) work pressure selection table 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力P（MPa） 0.8~2.0 3~5 2~8 8~10 10~16 20~32 表（2） 工作負(fù)載的選取表 Tabl

18、e (2) work load selection table 工作壓力（MPa） ＜0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~6 ≥7~10 載荷（kN） ＜5 5~10 10~20 20~30 30~50 ＞50 3.2 載荷的組成和計(jì)算 用液壓缸帶動(dòng)執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要克服的外力負(fù)載為： = ++ （3-1） 式中，——工作載荷。 ——摩擦負(fù)載。一般指執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要克服導(dǎo)軌或者支撐面上的摩擦阻力。而液壓缸內(nèi)部的摩擦負(fù)載可包括在液壓缸的機(jī)械效率內(nèi)。一般=0.

19、9～0.95。，再次取為0.92。 ——慣性負(fù)載。即運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)或者制動(dòng)過(guò)程中的慣性力。 如圖（1）表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖，各有關(guān)參數(shù)標(biāo)記在圖上，其中FL是作用在活塞桿上的外部載荷。 （1）工作載荷 常見的工作載荷有作用在活塞桿上的重力、切削力、擠壓力等。對(duì)于工作臺(tái)移動(dòng)的品面磨床，工作載荷運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于摩擦載荷，故工作載荷的大小可忽略。 （2）摩擦負(fù)載 所設(shè)計(jì)的磨床的導(dǎo)軌為V型導(dǎo)軌。對(duì)于V型導(dǎo)軌 =f（G+FN）/sin（/2） （3-2） 式中，G——摩擦部件重

20、力（N） ——外部載荷作用在導(dǎo)軌上的正壓力（N） f——摩擦系數(shù)，見表（3） ——V型導(dǎo)軌夾角。一般為90 表（3） 摩擦系數(shù)f選取表 Table (3) coefficient of friction f select list 導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 速度 摩擦系數(shù)f 滑動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)鑄鐵 啟動(dòng)時(shí) 0.15~0.20 低速（v＜0.16m/s） 0.1~0.12 高速（v＞0.16m/s） 0.05~0.08 取靜摩擦系數(shù)=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1。 靜摩擦力=（G+）/sin（/2） =0.2（50010+200

21、10）/sin(90/2) =1979.6N 動(dòng)摩擦力=（G+）/sin（/2） =0.1（50010+20010）/sin(90/2) =989.8N （3）慣性負(fù)載 慣性負(fù)載Fa=mmax （3-3） 式中mmax——運(yùn)動(dòng)部件的最大重量。所設(shè)計(jì)的磨床的mmax=500+200=700 ——速度變化量（m/s），再此為0.03 ——啟動(dòng)或者制動(dòng)的時(shí)間（s），一般為0.5 所以Fa=mmax=700=42N

22、 所以液壓缸的外負(fù)載FL: 啟動(dòng)加速時(shí)，=++=0+989.8+42=1031.8N 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)，=+=0+989.8=989.8N 減速制動(dòng)時(shí)，=+-=0+989.8-42=947.8N 除了外載荷外，作用在活塞上的載荷F還包括液壓缸密封處的摩擦阻力Fm，由于各種缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力一般都難以精確計(jì)算，一般估算為 =（1-） （3-4） 式中，——液壓缸的機(jī)械效率，取為0.92。=/ 表（4） 液壓缸各運(yùn)動(dòng)

23、階段負(fù)載表 Table (4) the hydraulic cylinder each motion phase load list 工況 負(fù)載組成 推力=/ 啟動(dòng) ==1979.6N 2151.6N 加速 =++=0+989.8+42=1031.8N 1121.5N 勻速 =+=0+989.8=989.8N 1075.9N 減速 =+-=0+989.8-42=947.8N 1030.2N 停止 0 0 3.3 繪制工況圖 根據(jù)液壓缸各階段的載荷，繪制出循環(huán)元件的載荷循環(huán)圖，以便確定其它參數(shù)。 圖（a） 速度工況圖，圖（b） 負(fù)載工況

24、圖 3.4液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定 液壓缸有關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)如圖（1），圖為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)。 圖（1） 液壓缸受力圖 活塞桿受壓時(shí)， （3-5） 式中， =5 ——液壓缸工作腔壓力（）。在此，=1.5 ——液壓缸回油腔壓力（），即背壓力。其值根據(jù)具體情況而確定。初算時(shí)可根據(jù)表（5）取值，因?yàn)榛芈穾д{(diào)速閥，取=0.5。 D——活塞直徑 d——活塞桿直徑 表（5） 背壓力表 Table (5) back pressure gauge 系統(tǒng)類型 背壓力（）

25、 中低壓系統(tǒng) 很簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)和一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)（如磨床） 0.2~0.5 回油路帶調(diào)速閥的緊急系統(tǒng)滿載工作時(shí)（如組合機(jī)床） ≤0.5 回油路帶背壓閥 0.5~1.5 帶補(bǔ)償油泵的閉式回路（如拉床、龍門刨床、導(dǎo)軌磨床等） 0.8~1.5 高壓系統(tǒng) 采用多路閥、油路曲面的工程機(jī)械（如挖掘機(jī)） 1.2~3.0 背壓較小的系統(tǒng)（如鍛壓機(jī)械） 初算可忽略不計(jì) 令桿徑比，按工作壓力選取桿徑比，見表（6） 表（6） 按工作壓力選取d/D Table (6) according to work pressure selection d/D 工作壓力（） ≤

26、5.0 5.0~7.0 ≥7.0 d/D 0.5~0.55 0.62~0.7 0.7 取桿徑比=0.5 所以 所以， 確定活塞桿直徑d與活塞直徑D的關(guān)系。 所以 5000= 可得到D=92.2mm d=46.6mm 計(jì)算出缸徑D之后，應(yīng)該選用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸。參考表（7） 表（7） 缸徑系列表 Table (7) cylinder size series table 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140

27、） 160 （180） 200 220 250 320 400 500 630 注：① 括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用者。 ② 超過(guò)本系列6300mm的缸筒內(nèi)經(jīng)尺寸，應(yīng)按GB321-80《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)列》中的R10系列選用。 參照表（7），選取缸徑D=100mm 活塞桿外徑也選用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，參照表（8） 表（8） 活塞桿外徑系列表 Table (8) piston rod diameter series table 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 5

28、0 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 參照表（8），選取活塞桿外徑d=50mm 活塞行程為L(zhǎng)=500mm，L/d=10，所以活塞桿不用進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。 3.5 計(jì)算液壓缸所需流量 液壓缸所需流量=800010-6 0.033=2.6410-4m3/s=15.84L/min 3.6 擬定液壓系統(tǒng)原理圖及運(yùn)動(dòng)分析 3.6.1 液壓系統(tǒng)原理圖 圖（2） 液壓系統(tǒng)原理圖 3.6.2運(yùn)動(dòng)分析 1，工作臺(tái)縱向移動(dòng)速度調(diào)節(jié) （1）速度調(diào)節(jié)

29、。液壓系統(tǒng)采用進(jìn)出口雙重節(jié)流，但出口節(jié)流三角槽（截面A-A）比進(jìn)口節(jié)流三角槽（截面C-C）短，即以出口節(jié)流為主，使得運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。進(jìn)口節(jié)流三角槽的作用在工作臺(tái)開/停時(shí)，使操縱太快，也不致引起液壓缸中的壓力突然變化造成開車沖擊。 （2） 進(jìn)油油路分析。壓力油流經(jīng)油路①工作臺(tái)開停節(jié)流閥9（截面C-C）的節(jié)流三角槽→油路②→工作臺(tái)液動(dòng)換向閥11→油路⑤→工作臺(tái)液壓缸13左腔，是工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)。 （3）回油油路分析。工作臺(tái)液壓缸13右腔→油路③→工作臺(tái)液動(dòng)換向閥11→油路⑤→工作臺(tái)開停節(jié)流閥9截面A-A的節(jié)流三角槽→回油箱。 2，工作臺(tái)自動(dòng)換向 （1）進(jìn)油油路分析。壓力油由油路①→過(guò)濾器→先導(dǎo)閥1

30、2→油路⑦→單向節(jié)流閥15→砂輪架進(jìn)給閥14→油路7→單向節(jié)流閥10→油路⑤→工作臺(tái)液動(dòng)換向閥11右端。 （2）回油油路分析。從換向閥左端→油路⑥→先導(dǎo)閥12→回油箱。 3，工作臺(tái)停止 工作臺(tái)停止時(shí)，液壓泵仍有壓力油輸出，其他工作還可以進(jìn)行，比如砂輪架可以移動(dòng)。將工作臺(tái)開停節(jié)流閥9逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120，關(guān)閉回油路⑤，使得工作臺(tái)停止移動(dòng)。 4，液壓系卸荷 因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)速度高，故液壓系統(tǒng)流量較大，為減少發(fā)熱，不工作時(shí)希望液壓系統(tǒng)卸荷。將開停閥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180，液壓泵出口壓力油流經(jīng)開停閥9截面A-A的中心孔到郵箱。此時(shí)液壓泵壓力僅僅由這段油路的背壓構(gòu)成，不超過(guò)（0.2~0.3） 5，砂輪架的橫向

31、連續(xù)進(jìn)刀 （1）進(jìn)油油路分析。壓力油由油路→砂輪架進(jìn)刀開停節(jié)流與選擇閥16的截面E-E→油路12→砂輪架液動(dòng)換向閥23→油路→砂輪架液壓缸19左腔 （2）回油油路分析。液壓缸右腔→油路→砂輪架液動(dòng)換向閥23→砂輪架先導(dǎo)閥27→油路,→互通閥18→回油箱。 6，砂輪架橫向斷續(xù)進(jìn)刀 （1）斷續(xù)進(jìn)刀。進(jìn)油路：壓力油由油路①→砂輪架進(jìn)給閥14→油路→砂輪架進(jìn)刀開停節(jié)流與選擇閥16→油路→砂輪架液動(dòng)換向閥23→油路→砂輪架液壓缸19左腔?；赜吐罚荷拜喖芤簤焊?9右腔→油路砂輪架液動(dòng)換向閥23→砂輪架先導(dǎo)閥27的油路,→互通閥18→回油箱。 （2）進(jìn)到停止時(shí)油路為：油路→砂輪架閥16通油箱。

32、 4 液壓元件的選擇 4.1 液壓泵的選擇 (1)確定液壓泵的最大工作壓力 液壓泵所需工作壓力的確定，主要依據(jù)液壓缸在液壓缸工作循環(huán)各階段所需壓力P，再加上油泵的出油口到缸進(jìn)油口處的總壓力損失組成。 即 （4-1） 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪制出管路圖才能計(jì)算，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單，流速不大的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)為（0.2~0.5）；油路復(fù)雜及進(jìn)油口處有調(diào)速閥的系統(tǒng)，為（0.5~1.5）。這里的油路復(fù)雜，取為0.5 所以=1.5+0.5=2 （2）確定液壓泵的流量 泵的流量根據(jù)執(zhí)行元件動(dòng)

33、作循環(huán)所需要的最大的流量和系統(tǒng)的泄露確定。 多液壓缸工作時(shí)，液壓泵的輸出量應(yīng)為 （4-2） 式中，k——系統(tǒng)泄露系數(shù)。一般k=1.1~1.3，在此取為1.2 ——同時(shí)工作的液壓缸的最大總流量 液壓缸所需要的最大的流量為，則有： （3）液壓泵的規(guī)格 根據(jù)求得的最大壓力與流量，從產(chǎn)品樣本或者設(shè)計(jì)手冊(cè)中選擇相應(yīng)的液壓泵。上面所求的是系統(tǒng)靜壓力，系統(tǒng)工作過(guò)程中存在著過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)壓力，而動(dòng)態(tài)的動(dòng)壓力往往比靜壓力高得多，所以泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力高25%~60%，使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備。若系統(tǒng)屬于高壓范圍，壓力儲(chǔ)備取小

34、值；若系統(tǒng)屬于中低壓范圍，壓力儲(chǔ)備取大值。在此取大值，60%。所以=2（1+60%）=3.2 按照上面所得到的數(shù)值選取的液壓泵的型號(hào)為：葉片泵，，額定壓力6.3額定轉(zhuǎn)速960r/min，驅(qū)動(dòng)功率2.5kw，容積效率≥90%，取為90%，總效率≥78%，取為80%。 （4）確定驅(qū)動(dòng)液壓泵的電機(jī)的功率 工作循環(huán)中，泵的流量與壓力比較穩(wěn)定時(shí)，按工作循環(huán)中最高壓力點(diǎn)選用。 （kw） （4-3） 式中，——泵的壓力（）與流量（）乘積的最大值 ——液壓泵的總效率 所以==0.88kw 按照算出的驅(qū)

35、動(dòng)功率和泵的額定轉(zhuǎn)速選擇電機(jī)的規(guī)格。通常允許電機(jī)在超載25%的狀態(tài)下工作。所以電機(jī)的功率 P≥0.88（1+25%）=1.1kw 查表選取電機(jī)的型號(hào)為：Y90L-6型電機(jī)，額定功率1100w，額定轉(zhuǎn)速910r/min 4.2 液壓閥的選擇 （1）換向閥。換向閥應(yīng)根據(jù)執(zhí)行元件的動(dòng)作要求、卸荷要求、換向平穩(wěn)性、排除元件間干擾等因素確定滑閥機(jī)能。然后根據(jù)通用閥的最大流量、工作壓力和操作方式等選取其它型號(hào)。 （2）溢流閥。溢流閥主要根據(jù)最大工作壓力和通用的最大流量（一般按液壓泵的最大流量）等因素來(lái)選取。同時(shí)，還應(yīng)考慮反應(yīng)靈敏、起調(diào)量和卸荷壓力要小等特點(diǎn)。 （3）流量控制閥。首先要根據(jù)調(diào)速平

36、穩(wěn)性及工作壓力要求閥的類型。然后，根據(jù)系統(tǒng)中流量的調(diào)節(jié)范圍來(lái)選取型號(hào)，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)能滿足及其的性能要求。 其它各種閥應(yīng)該按照其接入回路所需求的最大流量來(lái)選取。一般應(yīng)與產(chǎn)品樣本上標(biāo)明的閥的額定壓力與額定流量相近，必要時(shí)，最大流量允許超過(guò)流量的20%以內(nèi)。同時(shí)，在選取各種閥的結(jié)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)考慮其連接方式，注意各種閥的連接的公稱直徑，在同一回路上要盡量采用相同的直徑。 根據(jù)液壓泵的額定壓力，選取的所有的閥的額定壓力都應(yīng)該≥6.3，額定流量根據(jù)液壓元件的最大流量來(lái)確定。選取結(jié)果見表（9） 表（9） 液壓元件的選取 Table (9) hydraulic components selec

37、tion 元件名稱 額定壓力（） 額定流量（L/min） 型號(hào)規(guī)格 通徑（mm） 額定降壓（） 溢流閥 6.3 63 YF3-10L 10 0.45 單向節(jié)流閥 16 100 ALF3-E10B 10 0.2 二位四通閥 6.3 100 24YF3-YE10B 10 0.4 壓力表開關(guān) 16 KF3-E6L 4.3 管道尺寸的計(jì)算 在液壓傳動(dòng)設(shè)備中，常用的管子有軟管，銅管，膠管，尼龍管和塑料管。 鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小。多用在壓力較高，裝配位置比較隨便的地方。一般采用無(wú)縫鋼管。當(dāng)工

38、作壓力小于1.6的時(shí)候，也可用焊接鋼管。 紫銅管承受壓力較低（P≤6.3~10），但經(jīng)過(guò)熱處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按要求進(jìn)行彎曲；但價(jià)格較昂貴且抗震能力較弱。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)。 塑料管一般只作回油管用。 膠管用作連接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的管道。膠管制造比較困難，成本高，因此在非必要的時(shí)候后盡量不用。 在這里選用無(wú)縫鋼管。 管道內(nèi)徑的計(jì)算公式 = （4-4） 式中，q——通過(guò)油管的最大流量 v——管道內(nèi)允許的流速。一般吸油管?。?.5～5）m/s，壓力油管?。?.5～5）m/s，回油

39、管?。?.5～2.6）m/s。為方便計(jì)算，再次取v=3m/s 所以d≥==10mm 選用內(nèi)徑為10mm，外徑為14mm的冷拔鋼管，壁厚2mm。 10號(hào)鋼的許用應(yīng)力[]=50，以溢流閥的調(diào)整壓力作為油管的工作壓力，則強(qiáng)度為：==0.32 式中，——管中壓力的最大值 ——油管材料的許用應(yīng)力 所以選用的油管強(qiáng)度足夠，可用。 4.4 油箱容積的計(jì)算 油箱容積的計(jì)算，是涉及油箱的關(guān)鍵。油箱的容積應(yīng)保證系統(tǒng)有大量供油而無(wú)回油時(shí)，最低液面應(yīng)在在進(jìn)油口過(guò)濾器之上，保證不會(huì)吸入空氣；當(dāng)系統(tǒng)有大量回油而無(wú)供油時(shí)，油液不會(huì)溢出。 可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱的容積：

40、 （4-5） 式中，V——油箱的有效容積（） ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。的選取見表（10） 表（10） 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) Table (10) experience coefficient 類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械 1~2 2~4 5~7 6~12 10 如上表，選取=6 所以= 5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 驗(yàn)算的目的在于對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量作出評(píng)估和判斷，驗(yàn)算內(nèi)容一般包括壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)發(fā)熱與溫升等。驗(yàn)算的時(shí)候通常只采用一些簡(jiǎn)單優(yōu)化的公式求得

41、概略結(jié)果。 5.1 系統(tǒng)壓力損失 在前面確定液壓泵的最高壓力的時(shí)候提及壓力損失，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)完成的內(nèi)容還很少，管道的設(shè)計(jì)還沒(méi)有完全確定，因此只能作出粗略的估計(jì)?，F(xiàn)在在條件已經(jīng)確立的情況下，驗(yàn)算一下系統(tǒng)的壓力損失，看其是否在前面的假設(shè)范圍內(nèi)，借此可以準(zhǔn)確地確定泵的工作壓力，保證系統(tǒng)的工作性能；若計(jì)算結(jié)果比前面假設(shè)的壓力損失大，則對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行修正。 系統(tǒng)進(jìn)油路的壓力損失（包括回油路上的損失折算過(guò)來(lái)的部分）由管道的沿程壓力損失、局部壓力損失與閥類元件的局部壓力損失三部分組成，即： =++ （5-1） （1）沿程壓力損失 粘性液體在管道中

42、流動(dòng)時(shí)，在整個(gè)過(guò)程上，要受到粘性阻力作用而消耗能量。能量的損失以壓力下降的形式體現(xiàn)出來(lái)，成為沿程壓力損失。 該液壓系統(tǒng)中的管路的管道是圓管，則沿程壓力損失（）的計(jì)算公式： = （5-2） 式中，——沿程壓力損失數(shù) L——管道長(zhǎng)度（m） d——管道內(nèi)徑（m） v——液流平均速度（m/s） ——液流密度（） 沿程壓力損失數(shù)的理論值是=75/Re 式中，Re——雷諾數(shù) 雷諾數(shù)Re的計(jì)算公式是 式中，——運(yùn)動(dòng)粘度。再次取為5 ==14<2

43、000 為層流。 在此取L=10m，d=m，v=0.07m/s， = 所以===12040.88Pa （2）局部壓力損失 當(dāng)流體經(jīng)過(guò)局部裝置（如彎頭、閥等）時(shí)，其流速的大小、方向發(fā)生急劇變化，再此局部流量重新分布，形成漩渦，產(chǎn)生能量損失，這種損失成為局部壓力損失。 局部壓力損失公式：= （5-3） 式中，——局部壓力損失數(shù)。它與局部裝置的形式與流態(tài)有關(guān)，在此取為=0.5 所以===1.124Pa （3）閥類元件的局部壓力損失 各種控制閥類在額定壓力和公稱流量下的壓力損失值可由產(chǎn)品樣本查得。閥類元件在系統(tǒng)中的實(shí)際流

44、量與其公稱流量往往不相同，因而實(shí)際壓力損失與也不相同。可按下面公式進(jìn)行近似估計(jì)： （5-4） 式中，——通過(guò)閥的實(shí)際流量（） ——所用閥的實(shí)際流量。 所以=0.06 所以系統(tǒng)壓力損失 =++=0.012+1.124+0.060.076 在前面計(jì)算液壓泵的時(shí)候假設(shè)的壓力損失為0.4，所以系統(tǒng)壓力損失在考慮范圍內(nèi)，所選取的液壓泵合適。 5.2 系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 液壓系統(tǒng)在工作的時(shí)候由于存在著各種各樣的機(jī)械損失、壓力損失和流量損失，這種損失大部分都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瓜到y(tǒng)發(fā)熱，油溫升高。油溫升高會(huì)造成系統(tǒng)的泄漏增加，運(yùn)動(dòng)件動(dòng)作失靈，油液變質(zhì)，

45、縮短橡膠密封圈壽命等不良后果。所以為了使液壓系統(tǒng)保持正常工作，應(yīng)使溫升保持在允許的范圍內(nèi)。 系統(tǒng)中產(chǎn)生熱量的原件只要有液壓缸、液壓泵、溢流閥和節(jié)流閥，散熱的元件主要就是油箱。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作后，發(fā)熱與散熱會(huì)相等，即達(dá)到熱平衡。不同的設(shè)備在不同的情況下，達(dá)到熱平衡的溫度也不一樣，所以必須進(jìn)行驗(yàn)算。 單位時(shí)間內(nèi)，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量可按下面公式進(jìn)行計(jì)算： （5-5） 式中，P——液壓泵的輸入功率 ——液壓系統(tǒng)的總效率。它等于液壓泵的效率、回路的效率和液壓執(zhí)行元件的效率的乘積。 即：

46、 （5-6） 液壓系統(tǒng)回路效率 （5-7） 式中，——各執(zhí)行元件的負(fù)載壓力和負(fù)載流量（輸入流量）乘積的總和 ——各液壓泵供油壓力和輸出壓力的總和 所以==30% 工作進(jìn)給時(shí)液壓泵的輸出功率很小，此時(shí)泄露損失較大，故液壓泵的效率很低，取為0.2，取液壓缸的效率為95%，則有： =20%30%95%=5.7% 液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為2.6kw，液壓泵的輸入功率為0.52kw，則有： =0.52（1-5.7%）=0.49kw 系統(tǒng)散熱量的計(jì)算 在單位時(shí)

47、間內(nèi)，油箱的散熱量可用下面的公式進(jìn)行計(jì)算： （5-8） 式中，A——油箱的散熱面積（） ——系統(tǒng)的溫升（℃）。（=，為系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)的溫度，為環(huán)境溫度，通常取為20℃） h——散熱系數(shù)[kw(℃)]。假設(shè)環(huán)境通風(fēng)良好，則h=15 kw(℃) 油箱的散熱面積達(dá)計(jì)算：A=0.065=0.065=1.54 所以=21.2℃ 環(huán)境的溫度為20℃，則熱平衡的溫度=21.2+20=41.2℃ 一般機(jī)床選用[]=55℃，<[]，故熱平衡滿足要求，不需要冷卻系。 6

48、 工作臺(tái)液壓缸的設(shè)計(jì) 6.1 液壓缸壁厚的設(shè)計(jì) 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)力的分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算的時(shí)候可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的的比值10的稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般都用無(wú)縫鋼管材料，大多數(shù)都為薄壁圓筒。 液壓缸的壁厚可根據(jù)缸的內(nèi)徑D老確定： 可得出： （6-1） 式中，——液壓缸周圍方向拉應(yīng)力（Pa） D——缸筒內(nèi)經(jīng)（m） ——缸壁

49、厚度（m） ——缸筒材料的許用應(yīng)力。所選用的材料為無(wú)縫鋼管，所以在（100~110）內(nèi)，去=105。 ——缸筒試驗(yàn)壓力。若缸的額定壓力≤16的時(shí)候，=1.5；若>16的時(shí)候，=1.25。在此，=6.3，則有=1.5=1.56.3=9.45 可求得==0.0045m=4.5mm 在中低壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算得到的液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠。如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此缸體壁厚的取值應(yīng)該比4.5大得多。在此取為8mm 6.2 缸底缸蓋厚度的設(shè)計(jì) 缸蓋裝在液壓系統(tǒng)的兩端，與缸筒構(gòu)成緊密的油腔。缸蓋的結(jié)構(gòu)形式

50、對(duì)液壓缸的工作性能和工藝性都有很大的影響，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候不但要考慮強(qiáng)度的要求，而且要選用工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。 圖（3） 缸蓋結(jié)構(gòu)圖 在此設(shè)計(jì)的液壓缸為平底缸，缸底厚度的計(jì)算公式為： （6-2） 式中，——缸體止口內(nèi)徑（mm） P——液壓力（Pa） 則有==0.0106m=10.6mm 缸蓋采用螺紋連接缸蓋，缸蓋厚度的計(jì)算公式如下： （6-3） 式中，——許用拉力（Pa） P——缸蓋承受力總

51、和（N）。 ——液壓力（Pa） 在此設(shè)計(jì)中，=0.06m，=0.12m，=0.015m，=0.135m，則有 = =0.006m=6mm 6.3 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面支撐中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（見習(xí)引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。 對(duì)于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足一下條件： （6-4） 式中，L——液壓缸的最大行程

52、D——液壓缸的內(nèi)徑 則有：==75mm 活塞的寬度B一般取為B=（0.6～1.0）D，在此，B=0.75D=0.75100=75mm 缸蓋支撐面長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。 當(dāng)D<80mm時(shí)，取=（0.6～1.0）D 當(dāng)D>80mm時(shí)，取=（0.6～1.0）d。 在此，D=100>80，所以=0.75d=0.7550=37.5mm 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要的時(shí)候可在缸蓋和活塞之間加上一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即 C=H-（+B）=75-（37.5+75）=18.75mm 6.4 活塞桿直徑的校核 活塞桿直徑d

53、的校核按下式進(jìn)行： （6-5） 式中，F(xiàn)——作用在活塞桿上的力。在此取最大值，2151.6N ——活塞桿強(qiáng)度的許用應(yīng)力，在此取為105 則有：==5.1mm。 d=50mm>5.1mm，活塞桿直徑滿足要求。 6.5 液壓缸的技術(shù)要求 6.5.1 缸蓋的技術(shù)要求 當(dāng)缸蓋自身作為活塞桿導(dǎo)向套的時(shí)候，材料用灰鑄鐵，并在導(dǎo)向表面熔堆黃銅、青銅或者其他耐磨材料。 與缸筒的內(nèi)徑配合的直徑采用h8，與活塞桿上的緩沖柱塞配合的直徑采用H9，與活塞桿密封圈外徑配合的直徑采用H9,。這三

54、個(gè)尺寸的圓度和圓柱度誤差不大于各自直徑公差的一半，三個(gè)直徑的同軸度誤差不大于0.03mm。 與缸筒接觸的斷面和活塞接觸的斷面對(duì)軸線的垂直度誤差直徑在100mm上不超過(guò)0.04mm。 導(dǎo)向孔的表面粗糙度應(yīng)不大于1.6 6.5.2 活塞的技術(shù)要求 活塞用45號(hào)鋼制成。導(dǎo)向環(huán)可用尼龍66制成。 活塞外徑公差f8，與活塞桿的配合一般為H8/h8，外徑粗糙度一般為（0.4～0.8），外徑對(duì)活塞孔的跳動(dòng)不大于外徑公差的一半。外徑的圓度和圓柱度的誤差不大于外徑公差的一半。 活塞兩端面對(duì)活塞軸線的垂直度誤差在直徑100mm上不超過(guò)0.04mm 6.5.3 活塞桿的技術(shù)要求 活塞桿的材料為45鋼

55、。 活塞桿的工作部分公差等級(jí)可取為f8，表面粗糙度不超過(guò)0.4，工作表面的直線度誤差在500mm查毒上不超過(guò)0.03mm 活塞桿工作部分及安裝活塞的部分圓度和圓柱度誤差不大于各自公稱直徑公差的一半，跳動(dòng)不超過(guò)0.01mm 活塞桿在粗加工后調(diào)質(zhì)，硬度為（229～285）HB。必要的時(shí)候，可再進(jìn)行高頻淬火，厚度（0.5～1）mm，硬度（45～55）HRC。 活塞桿上的螺紋，可按中等精度制造。 6.5.4 缸體的技術(shù)要求 缸體的材料是45鋼。 表面粗糙度的要求是液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為0.4。 內(nèi)徑用H8配合。內(nèi)徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半。內(nèi)表母線直線度在500mm上不超

56、過(guò)0.03mm。缸體斷面T對(duì)軸線的垂直度在直徑每100mm上不大于0.04mm。缸體與端面采用螺紋連接時(shí)，螺紋采用6H級(jí)精度。防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可鍍0.03mm厚的硬鉻，再進(jìn)行拋光。缸體外表面涂耐腐蝕油漆。 7 砂輪架液壓缸的設(shè)計(jì) 7.1 液壓缸的內(nèi)徑與活塞桿直徑的計(jì)算 圖（4） 液壓缸受力圖 砂輪架液壓缸的工作負(fù)載比工作臺(tái)液壓缸的工作負(fù)載小，選其工作負(fù)載為4.5，根據(jù)表（2）選取其工作壓力為1.0。.則有： 活塞桿受壓時(shí)， （7-1） 式中，， 取桿徑比=0.5 所以4500=- 可得7200，=5400

57、 所以 5400= 可得到D=95.8mm d=47.9mm 按表（7）和表（8）選用缸筒內(nèi)經(jīng)值與活塞桿外徑值，選取D=100mm，d=50mm 活塞行程為L(zhǎng)=500mm，L/d=10，所以活塞桿不用進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。 7.2 液壓缸壁厚的設(shè)計(jì) 液壓缸的壁厚可根據(jù)缸的內(nèi)徑D老確定： 可得出： （7-2） 式中，——液壓缸周圍方向拉應(yīng)力（Pa） D——缸筒內(nèi)經(jīng)（m） ——缸壁厚度（m） ——缸筒材料的許用應(yīng)力。所選用的材料

58、為無(wú)縫鋼管，所以在（100~110）內(nèi)，去=105。 ——缸筒試驗(yàn)壓力。若缸的額定壓力≤16的時(shí)候，=1.5；若>16的時(shí)候，=1.25。在此，=6.3，則有=1.5=1.56.3=9.45 可求得==0.0045m=4.5mm 在中低壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算得到的液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠。如在切削加工過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此缸體壁厚的取值應(yīng)該比4.5大得多。在此取為8mm 7.3 缸底缸蓋厚度的設(shè)計(jì) 在此設(shè)計(jì)的液壓缸為平底缸，缸底厚度的計(jì)算公式為：

59、 （7-3） 式中，——缸體止口內(nèi)徑（mm） P——液壓力（Pa） 則有==0.00848m8.5mm 缸蓋采用螺紋連接缸蓋，缸蓋厚度的計(jì)算公式如下： （7-4） 式中，——許用拉力（Pa） P——缸蓋承受力總和（N）。 ——液壓力（Pa） 在此設(shè)計(jì)中，=0.06m，=0.12m，=0.015m，=0.135m，則有 = =0.006m=6mm 7.4 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 對(duì)于一般液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足一下條件：

60、 （7-5） 式中，L——液壓缸的最大行程 D——液壓缸的內(nèi)徑 則有：==75mm 活塞的寬度B一般取為B=（0.6～1.0）D，在此，B=0.75D=0.75100=75mm 缸蓋支撐面長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。 當(dāng)D<80mm時(shí)，取=（0.6～1.0）D 當(dāng)D>80mm時(shí)，取=（0.6～1.0）d。 在此，D=100>80，所以=0.75d=0.7550=37.5mm 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要的時(shí)候可在缸蓋和活塞之間加上一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即

61、 C=H-（+B）=75-（37.5+75）=18.75mm 7.5 活塞桿直徑的校核 活塞桿直徑d的校核按下式進(jìn)行： （7-6） 式中，F(xiàn)——作用在活塞桿上的力。在此取最大值，2151.6N ——活塞桿強(qiáng)度的許用應(yīng)力，在此取為105 則有：==5.1mm。 d=50mm>5.1mm，活塞桿直徑滿足要求。 8 集成塊的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的關(guān)鍵越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，

62、占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。 集成塊就是將若干元件組合在一起，省去連接用的管子而構(gòu)成液壓系統(tǒng)的部分回路。隨著液壓系統(tǒng)向高壓化、高精度方向發(fā)展，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式也向著集成化方向發(fā)展，在這種趨勢(shì)下尤其顯示出液壓集成塊的優(yōu)越性。 8.1 油孔直徑的確定 油孔直徑d（mm）可按下式確定： （8-1） 式中，Q——流經(jīng)孔道的流量（L/min）。等于液壓缸的最大流量。=72000.033=2.4=14.4L/min v——孔道內(nèi)允許流速（m/s）。

63、對(duì)壓力油孔可取v=（2.5~5）m/s，對(duì)回油孔，可取v=（1.5~2）m/s 所以，對(duì)進(jìn)油孔，==8.7 mm 對(duì)回油孔，==12.3 mm 8.2 油孔間的最小壁厚 油孔間的最小壁厚一般不小于5mm，在此取為6mm當(dāng)壓力高于6.3的時(shí)候，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。 當(dāng)選用鑄鐵材料的通道快時(shí)，可按第一強(qiáng)度理論的厚壁圓筒公式近似計(jì)算： （8-2） 式中，——允許最小壁厚（mm） ——油孔直徑（mm） ——試驗(yàn)壓力（）。取=（1.5~1.75）p，在此=1.5=1.56.3=9.4

64、5 P——工作壓力（） ——材料許用應(yīng)力（）。取為30。 所以，對(duì)于壓力油孔，==1.7 對(duì)于回油孔，==2.4 在此，取=6mm滿足要求。 9.總結(jié) 本次設(shè)計(jì)是從工作壓力和工作載荷方面計(jì)算液壓缸的尺寸，然后確定液壓缸的流量，確定所選用的液壓泵的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)壓力選取液壓元件。選取完畢之后要進(jìn)行壓力損失驗(yàn)證和系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算，驗(yàn)證所選用的元件是否合理。 本設(shè)計(jì)從去年12月份開始搜集資料，從圖書館中找到了一些設(shè)計(jì)方面的資料，從互聯(lián)網(wǎng)上搜到了根本設(shè)計(jì)手冊(cè)，使得所設(shè)計(jì)有參考。 現(xiàn)在液壓的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，發(fā)展比較迅速。此次設(shè)計(jì)平面磨床的液壓系統(tǒng)

65、，了解了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)其他機(jī)器的液壓系統(tǒng)有參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) [1] 楊爾莊．二十一世紀(jì)液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．液壓與氣動(dòng)，2001（3）：1～3 [2] 郝永臣．液壓技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用探討[J]．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（20）：308 [3] 鄭輝，米柏林．農(nóng)業(yè)液壓技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]．農(nóng)業(yè)化研究，2003．3（2）：40～41 [4] 汪鳴清，唐繼靜．工程船液壓應(yīng)用分析[J]．科苑雜談，2007（01S）：21 [5] 劉文艷，護(hù)國(guó)清．陶瓷液壓系統(tǒng)綜述——目前液壓發(fā)展的新方向[J]．機(jī)床與液壓，1998（6）：3～6 [6] Wilson，B.

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