珩磨機液壓系統(tǒng)設(shè)計

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珩磨機液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 珩磨是一項要求嚴(yán)格的操作，往往涉及多級中斷的表面形成，它受磨粒類型的影響很大。當(dāng)珩磨在其發(fā)展的50年前，它基本上被用作一個整理的操作，但是現(xiàn)在，珩磨是響應(yīng)朝著更高的生產(chǎn)力的挑戰(zhàn)。 珩磨的原理是：在一定壓力下，珩磨頭上的油石與工件加工表面之間產(chǎn)生復(fù)雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。 本論文主要研究珩磨機工作液壓系統(tǒng)的工作原理及系統(tǒng)的組成。通過對珩磨機液壓組成部分的分析、計算和設(shè)計，從而掌握珩磨機的基本設(shè)計過程，并在原有的基礎(chǔ)上加以改進，以適應(yīng)各種不同加工的需求。 關(guān)鍵詞： 液壓系統(tǒng)；珩磨；泵站； Abstract Honing is a demanding operation, often involving a great deal of interrupted multistage surface formation which is decisively influenced by the abrasive grain types.When honing technology was developed 50 years ago, it was primary used as a finishing operation.But now, honing is responding towards the challenge of higher productivity . The principle of honing is that under a certain pressure, honing stones of the tool make complex relative motion between the workpiece surface.The head of the honing tool play the role of cutting, scraping, extruding, and cut off thin metal layer form the workpiece surface. In this thesis, the main is to study the working principle of hydraulic systems and system components.Through analysising, calculating and designing to the honing hydraulic component, in ord to grasp the basic design process of honing machine.And make improvement on the original to meet the needs of different processing. Keywords: Hydraulic System;Honing;Pumping Station 目 錄 第一章 緒論 - 1 - 1.1概述 - 1 - 1.2發(fā)展趨勢 - 2 - 1.3課題主要研究設(shè)計內(nèi)容 - 2 - 第二章 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 - 3 - 2.1工作原理 - 3 - 2.2 珩磨加工工藝相關(guān)參數(shù) - 4 - 2.3液壓系統(tǒng)方案的擬定 - 7 - 2.4液壓系統(tǒng)原理圖 - 9 - 第三章 液壓元件的設(shè)計計算選擇 - 10 - 3.1系統(tǒng)主要參數(shù) - 10 - 3.2液壓缸的計算 - 10 - 3.3 液壓缸回路中液壓泵及電機的計算與選擇 - 14 - 3.4 液壓馬達(dá)回路中泵、電機及液壓馬達(dá)計算與選擇 - 15 - 3.5 油箱容積的計算 - 17 - 3.6 油路冷卻器的計算及選擇 - 18 - 3.7 油管內(nèi)徑和壁厚設(shè)計 - 19 - 3.8 油箱附屬零件的選擇 - 21 - 3.9 液壓閥及零件的選擇 - 22 - 第四章 珩磨頭切屑液系統(tǒng)設(shè)計 - 23 - 4.1切屑液的作用 - 23 - 4.2 冷卻液油箱計算 - 23 - 第五章 液壓系統(tǒng)性能的驗算 - 25 - 5.1液壓系統(tǒng)發(fā)熱功率計算 - 25 - 5.2液壓系統(tǒng)的效率計算 - 25 - 第六章 系統(tǒng)的安裝調(diào)試與維護 - 26 - 6.1系統(tǒng)的安裝 - 26 - 6.2系統(tǒng)的調(diào)試 - 27 - 6.3系統(tǒng)的維護 - 27 - 第七章 總結(jié) - 30 - 致謝 - 31 - 參考文獻(xiàn) - 32 - ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第一章 緒論 1.1概述 珩磨是磨削加工的一種特殊形式，屬于光整加工。珩磨機床的分類方法有很多種，如單軸，多軸的不同；如數(shù)控的，機械的差別：分為立式和臥式珩磨機，其加工原理是在一定壓力下，珩磨頭上的砂條（油石）與工件加工表面之間產(chǎn)生復(fù)雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。珩磨工序需要在磨削或精鏜的基礎(chǔ)上進行。其加工范圍廣泛運用在汽車、拖拉機、船舶、航空、軍工等特別是大批大量生產(chǎn)中采用專用珩磨機珩磨更為經(jīng)濟合理，對于某些零件，珩磨已成為典型的光整加工方法，如發(fā)動機的氣缸套，連桿孔和液壓缸筒等。 從十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨床。 1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。 自動測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著全世界機械行業(yè)的快速的發(fā)展，珩磨機的發(fā)展也得到了迅猛的發(fā)展。目前，大型臥式珩磨機床的發(fā)展很迅速，已經(jīng)作到NC控制，遠(yuǎn)程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進給頻率更快，進給晚小的進給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的影響。目前，珩磨機床能實現(xiàn)平面、外圓、內(nèi)圓的珩磨加工；通過珩磨工具的改進，能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓內(nèi)孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領(lǐng)域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。 隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，珩磨機的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。 1.2發(fā)展趨勢 珩磨機床向復(fù)雜化、數(shù)控化方向發(fā)展。臥式珩磨機床目前很少做到閉環(huán)控制，無法嚴(yán)格保證大批量生產(chǎn)的超高加工精度。未來的小型臥式珩磨機床通過NC控制，主動測量，應(yīng)當(dāng)能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型臥式珩磨機床的發(fā)展很迅速，已經(jīng)作到NC控制，遠(yuǎn)程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進給頻率更快，進給晚小的進給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，各種人為因素的影響。目前，珩磨機床能實現(xiàn)平面、外圓、內(nèi)圓的珩磨加工；通過珩磨工具的改進，能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓內(nèi)孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領(lǐng)域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。 珩磨機床作為復(fù)雜的生產(chǎn)工具，最根本的是加工工藝與主機結(jié)構(gòu)布局設(shè)計，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運用在珩磨機床上，未來的珩磨機床的加工精度會更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。 1.3課題主要研究設(shè)計內(nèi)容 本課題所設(shè)計的強力深孔珩磨機，其加工范圍缸徑從 Φ50～Φ800mm，行程可達(dá)12m ,加工精度H6～ H7級，粗糙度達(dá)到0．4，磨削功率大，磨削行程長。而且磨削頭上下速度及回轉(zhuǎn)速度需隨工件直徑的變化而可調(diào)。經(jīng)計算分析，該機采用液壓傳動，立式安裝方式有利于磨削時磨屑的排出及噴油潤滑，以保證磨削質(zhì)量。磨削頭上下運動需等速，采用差動控制回路來實現(xiàn)。磨削頭的回轉(zhuǎn)運動選用液壓馬達(dá)帶動。磨削時進給采用無返回自動張緊式進給機構(gòu)，當(dāng)磨削功率一定時，其進給量可以手動調(diào)節(jié)。 因此，該液壓系統(tǒng)設(shè)計主要包括兩個部分：第一，是液壓缸上下移動的液壓回路設(shè)計，主要用于控制珩磨頭的上下移動，以適應(yīng)不同大小規(guī)格的工件的加工。第二，是珩磨頭的旋轉(zhuǎn)控制回路設(shè)計，主要用于加工不同工件是珩磨頭旋轉(zhuǎn)速度的控制  第二章 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計 2.1工作原理 珩磨機一般分為立式珩磨機和臥式珩磨機。照片如下所示： 圖1 立式珩磨機 圖2 臥式珩磨機 珩磨機的原理是在一定壓力下，珩磨頭上的砂條（油石）與工件加工表面之間產(chǎn)生復(fù)雜的的相對運動，珩磨頭上的磨粒起切削、刮擦和擠壓作用，從加工表面上切下極薄的金屬層。珩磨加工一般分為粗珩、精珩和光整階段。如圖1所示為珩磨機液壓系統(tǒng)主要由一個差動連接的閥控液壓缸和一個閥控馬達(dá)回路組成,兩回路相互獨立。 1） 液壓缸回路 液壓缸回路采用液壓泵3供油，其壓力和卸荷由電磁溢流閥1設(shè)定和控制；剛的上下運動由Y型中位機能的三位四通電夜換向閥4控制，液控單向閥5和7用于液壓缸8上升時構(gòu)成差動連接和液壓缸停止時的鎖緊，單向順序閥6用于防止液壓缸下降時超速。工作原理如下： 當(dāng)液壓缸上升時，電磁鐵1YA和3YA通電使閥1中的換向閥切換至左位，換向閥4切換至右位，液壓泵3由卸荷轉(zhuǎn)為供油狀態(tài)，泵3的壓力油經(jīng)換向閥4、液控單向閥5、閥6中的單向閥進入液壓缸8的無桿腔，同時導(dǎo)通液控單向閥7，缸8有桿腔的油經(jīng)液控單向閥7、閥6反饋到無桿腔中，缸形成差動連接，液壓缸快速上升。當(dāng)液壓缸下降時，電磁鐵3YA通電使換向閥4切換至左位，液壓泵3的壓力油經(jīng)閥4、單向閥9進入液壓缸8的有桿腔，同時導(dǎo)通液控單向閥5，缸8無桿腔排油經(jīng)閥6中的順序閥、液控單向閥5、換向閥4回到油箱。停車時，換向閥4處于中位，液控單向閥5、7關(guān)閉，液壓缸可以在任意位置鎖定。 2） 液壓馬達(dá)回路 液壓馬達(dá)15由變量泵11供油，其回路中有兩個溢流閥13、14。兩個溢流閥控制珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和停止。當(dāng)電磁換向閥12的5YA不通電時，電磁換向閥12處在左位，溢流閥14不能工作，此時液壓馬達(dá)回路中液壓馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)。泵11的流量經(jīng)溢流閥13回到油箱。當(dāng)電磁換向閥12的5YA通電。電磁換向閥出在右位，此時溢流閥13不工作，泵11的流量經(jīng)過液壓馬達(dá)，帶動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。后經(jīng)溢流閥14 回到油箱。 2.2 珩磨加工工藝相關(guān)參數(shù) 珩磨工藝參數(shù)包括切削速度, 切削交叉角角, 油石工作壓力P, 擴脹進給量, 加工余量及油石越程量a，珩磨速比等。這些參數(shù)對珩磨加工效率, 加工精度及表面粗糙度有不同程度的影響。 1.切削速度 它是圓周速度V減去缸筒自轉(zhuǎn)速度與往復(fù)速度的合成速度, 其方向為磨粒的切削方向。珩磨頭每一往復(fù)行程中參加切削的每一磨粒的運動軌跡是兩條交叉成角的螺旋線, 網(wǎng)紋交叉角稱為切削交叉角。角直接影響生產(chǎn)效率和表面粗糙度, 角大即往復(fù)速度大, 生產(chǎn)效率高, 表面較粗糙。推薦粗珩角取一.精珩取一。 切削速度是由旋轉(zhuǎn)(圓周)速度和往復(fù)速度合成的, 在琦磨加工中是指珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動速度的合速度, 它影響到零件表面質(zhì)量和生產(chǎn)率, 但對表面的粗糙度的影響, 卻隨著材料的不同而有所差異。珩磨有色金屬時, 如鋁合金時, 旋轉(zhuǎn)速度增加, 零件表面粗糙度值也就降低, 相反, 往復(fù)運動增加, 表面粗糙度則變差。 加工灰鑄鐵時, 旋轉(zhuǎn)速度和往復(fù)速度的增加, 有利于表面粗糙度值的降低。加工鋼件時, 珩磨頭的旋轉(zhuǎn)速度變化范圍很小, 僅只是在臨界速度以下時, 旋轉(zhuǎn)速度的增加會使零件表面粗糙度相應(yīng)地得到改善, 而往復(fù)運動速度增加時, 則不論何種牌號的鋼材, 表面粗糙度都變壞, 對于球墨鑄鐵材料來說, 切削速度不宜過高。 生產(chǎn)經(jīng)驗證明, 珩磨不同材料時, 切削速度采用表數(shù)值是比較合理的。具體可以根據(jù)下表1選擇。 表 1 2.油石工作壓力和擴脹進給量 油石工作壓力是指垂直作用于珩磨條單位面積上的平均壓力。它不僅影響金屬的切 除量和油石的損耗, 而且還影響缸筒的幾何形狀和表面粗糙度。擴脹進給量常采用液壓定壓擴脹進給,其目的使油石產(chǎn)生工作壓力。一般很據(jù)粗、精加工及缸筒的孔徑, 材質(zhì)來選擇, 但必須考慮機床的剛度和功率, 擴脹進給量的行程大小與油石利用率有關(guān), 設(shè)計珩磨頭時應(yīng)予考慮。加工缸筒時粗珩油石壓力取2-2.5MPa , 精珩壓力取0.6-1MPa。具體各根據(jù)下面的表2格選擇合適的工作壓力： 表2 表 3 3.加工余量 由于珩磨上道工序采用浮動精鏜, 表面粗糙度可達(dá), 因此其珩磨加工余量取為0.15-0.25 mm, 這樣有利于提高生產(chǎn)效率。實踐經(jīng)驗表明, 浮動精鍵后的缸筒約有0.1mm 余量就可基本磨去加工刀痕。 一般來說, 粗珩時徑向進給量為0.005一0.01mm/min, 精珩時徑向進給量為0.005-0.002mm/min。當(dāng)衍磨的徑向進給量完畢以后, 必須再進行幾次設(shè)有徑向進給量的附加行程, 用來修整被加工面, 以提高表面粗糙度。具體可根據(jù)表面的表4選擇合適的加工余量： 表4 4.珩磨工作行程和越程量 珩磨工作行程, 油石長度, 孔長度, 及越程量, 按下式確定 =+- 為了保證缸筒表面受到油石切削機率的一致, 不產(chǎn)生切削殘留區(qū), 采用多油石的加工和合理選擇油石長度, 越程量, 使油石在旋轉(zhuǎn)一周之后, 在軸向有一定的搭接量。油石越程量應(yīng)滿足下面公式的條件: 式中: a一越程量 b一油石寬度 D一缸徑 一交叉角 Z一油石根數(shù) 越程量a的大小對孔的幾何形狀誤差影響較大, 若越程量過大, 油石在孔內(nèi)接觸面積減小, 使工作壓力突然增加, 而切去較多的金屬, 出現(xiàn)“ 喇叭口” 越程量過小易出現(xiàn)“ 腰鼓形” 兩端越程量相差懸殊易出現(xiàn)錐度。 5.珩磨速比 珩磨速比= 這也是直接影響被加工表面粗糙度的一個重要因素。速比的大小與形成零件表面切削交叉角（網(wǎng)紋）有直接的關(guān)系, 珩磨時采用速比不同, 在被加工零件表面得到的切削交叉角（網(wǎng)紋）也就不同。粗珩磨時, 采用較大的速比, 以獲得較高的生產(chǎn)效率。精珩磨時采用較小的速比, 以降低零件表面粗糙度值。不磨速比一般也要根據(jù)材料不同來選擇見下表5。 表5 2.3液壓系統(tǒng)方案的擬定 方案一：珩磨頭工況的選擇 1.一種是珩磨頭由液壓缸驅(qū)動而上下移動，工件固定在下面卡盤上，卡盤能夠獨立旋轉(zhuǎn)的。珩磨頭在液壓馬達(dá)的帶動下旋轉(zhuǎn)。 2.另外一種是珩磨頭一方面有液壓缸驅(qū)動而上下移動，另一方面能夠繞工件內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，工件固定在下面卡盤上。 示意圖如下： 1 2 圖3. 珩磨頭工況示意圖 以上兩種方案的優(yōu)缺點對比： 1.操作方便，易于實現(xiàn)，且所需要的設(shè)備較簡單 2.此工況所要求的額設(shè)備的運到那個軌跡較復(fù)雜，難于實際實現(xiàn)。 綜上,此方案的設(shè)計時，應(yīng)選用方法1較為合理。 方案二： 在液壓馬達(dá)回路中 1.采用換向閥控制液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)和停止情況 2.采用由兩個溢流閥即電磁換向閥的組合回路控制馬達(dá)的工作情況 兩種方法優(yōu)缺點的對比： 方法1：此回路比較簡單，且易于實現(xiàn)操作，但是頻繁的換向會造成沖擊，給系統(tǒng)帶來不穩(wěn)定。 方法2：用溢流閥的組合形式來控制液壓馬達(dá)的工作使的系統(tǒng)的避免了進入系統(tǒng)的油首先經(jīng)過換向閥而因換向產(chǎn)生的沖擊，且控制較為方便，可靈活的根據(jù)不同的加工工件選擇不同的回路壓力。 綜上，該方案應(yīng)選擇方法2。 方案三:珩磨頭的驅(qū)動 1.是用減速器 2.是用液壓馬達(dá) 兩種方法優(yōu)缺點的對比： 方法1中減速器傳動具有嚙合性能好，齒輪輪齒之間是二種逐漸嚙合過程，輪齒上的受力也是逐漸有小到大的，再由大到小。因此齒輪嚙合較為平穩(wěn)沖擊和噪聲小，適合大功率的傳動，重合度打，結(jié)構(gòu)緊湊。但是用減速器傳動時，安裝精度要求較高，工作情況及環(huán)境要求較大，且體積較大，調(diào)速范圍有限。 方法2執(zhí)行元件體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。如：同功率液壓馬達(dá)重量只有電動機的1/6左右。液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要靈活布置。液壓裝置工作平穩(wěn)，由于重量小、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、別動和頻繁的換向，操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000:1）還可以在運行中調(diào)速，使用壽命長，容易實現(xiàn)直線運動、機器的自動化及過載保護。采用電液聯(lián)合控制后，可實現(xiàn)大負(fù)載、高精度遠(yuǎn)程控制。易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計、制造和使用。但液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比，這是由于液壓油可壓縮性和泄漏造成的。工作性能易受溫度變化的影響。 綜上，該方案應(yīng)選用液壓傳動，以實現(xiàn)珩磨頭靈活的旋轉(zhuǎn)。 2.4液壓系統(tǒng)原理圖 圖4. 珩磨機系統(tǒng)原理圖 1、10-電磁溢流閥；2-過濾器；3、11-變量液壓泵；4-三位四通電液換向閥；5、7-液控單向閥；6-單向順序閥；8-液壓缸；9-單向閥；12-電液換向閥；13、14-溢流閥；15-液壓馬達(dá)  第三章 液壓元件的設(shè)計計算選擇 3.1系統(tǒng)主要參數(shù) 缸徑加工范圍：Φ（50-800）mm 可加工的液壓缸缸筒行程max： L =12 m 加工后的缸筒內(nèi)壁表面黏粗糙度為0.4，橢圓度：0.002-0.005，加工精度應(yīng)達(dá)到H6-H7級 原液壓系統(tǒng)的額定壓力Pn =16（MPa） 原液壓系統(tǒng)的額定流量 qn = 100( L/min ) 液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的清潔度要求為（NASS1638） 8級以上 3.2液壓缸的計算 一.液壓缸基本參數(shù)的確定 1.工作負(fù)載與液壓缸的推力 液壓缸的工作負(fù)載FR是指工作機構(gòu)在滿負(fù)荷情況下，以一定速度起動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即： FR = F1 + Ff + Fg 式中： F1 -- 工作機構(gòu)的負(fù)載、自重等對液壓缸產(chǎn)生的作用力。 Ff -- 工作機構(gòu)在滿負(fù)載下起動時的靜摩擦力。 Fg -- 工作機構(gòu)滿負(fù)載起動時的慣性力。 則有： F1 = G ＋F軸向力 取m=700Kg, G=mg=70010=7000(N) F軸向力=sp = fsin 上式中： f -- 切削力珩磨系數(shù) 取0.25 θ-- 網(wǎng)紋交叉角 取40 S -- 油石工作面積 取s=π=3.142.52.5=19.625(cm2) P -- 磨削壓力 取1Mp 則 F軸向力=f2sp=0.25sin2019.6251001 =167.8036(N) F1 = G ＋F軸向力 = 7000 + 167.8036 =7167.8036 (N) 由于液壓缸處于垂直位置，故此時摩擦力的大小可以忽略不計。 Fg = ma 設(shè)定對于12m長的行程對應(yīng)的總時間為20s,且加速和減速過程中加速度的大小一樣大。則速度示意圖如下： 由以上速度圖可得：s = V。t + 即 12= 2a+148a =64a+112a =176a 0.06818 (m/s2) 則 Fg = ma=7000.06818=47.727（N） FR = F1 + Ff + Fg=71.67.8036+47.727=7215.531（N） 缸筒內(nèi)徑 圖5. 液壓缸示意圖 缸筒內(nèi)徑即活塞的外徑，為液壓缸主要參數(shù)，可根據(jù)以下原則確定： 按推力F計算缸筒內(nèi)徑D 在液壓系統(tǒng)給定的夠給你做壓力P后，應(yīng)滿足以下關(guān)系式： F=FR =PAηm 其中： A -- 液壓缸的有效工作面積，對于無活塞桿腔A=π。對于有活塞桿腔 A=π（ 對無活塞桿腔，當(dāng)要求推力為F1=7215.531 N時， D1===24.807（mm） 圓整取D =100 mm 活塞桿直徑的確定 確定活塞桿的直徑d時，通常應(yīng)先滿足液壓缸速度或速比的要求，然后再校核其機構(gòu)強度和穩(wěn)定性。若速比為，則： d=D a.缸筒內(nèi)徑確定后，由強度條件計算壁厚；然后求出缸筒外徑D1。 當(dāng)缸筒壁厚與內(nèi)徑D的比值小于0.1時，稱為薄壁缸筒，壁厚按材料力學(xué)薄壁圓筒共識計算： p------------------液壓缸的最大工作壓力； b -------------- 缸筒材料的抗拉強度極限。 n--------------------安全系數(shù)，一般取n=5. ---------------活塞桿材料的許用應(yīng)力，= 取n=4， 缸材料為45號鋼，則其=100 M；由于該處液壓缸為差動缸，故取 =2, d/D=0.7 d=D =100=70.7(mm) 圓整取d=85 mm 最小導(dǎo)向長度的計算 當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中電到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度H。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始擾度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計時必須保證有一定的導(dǎo)向長度。 對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求： H+ 其中： L-------液壓缸的最大行程 D--------缸筒內(nèi)徑 H+ =+=612.4035（mm） 最后取H=615mm 活塞的寬度，一般取B=（0.6-1.0）D; 取B=0.8D=0.8100=80(mm)，導(dǎo)向套滑動面的長度A,取A=0.8D=0.8100=80(mm)。為保證最小導(dǎo)向長度，過分增大A和B都是不適宜的，必要是可在導(dǎo)向套和活塞之間裝一隔套，隔套的長度C由需要的導(dǎo)向長度H確定， 即C=H-（A+B）=612.4035-(80+80)=532.4035(mm) 結(jié)構(gòu)強度計算與穩(wěn)定校核 1. 缸筒外徑： 則=1004=25 （M） =1624.80725=11.5834 （mm） b. 當(dāng)缸筒壁厚與內(nèi)徑D的比值大于0.1時，稱為厚壁缸筒，厚壁按材料力學(xué)第二強度理論計算： 即： （mm） 則液壓缸的外徑 =100+220.811 =141.622 （mm） 2液壓缸的穩(wěn)定性和活塞桿強度驗算： 按材料力學(xué)的理論，一根受壓的直桿，在其軸向負(fù)載超過穩(wěn)定臨界力時，即失去原有的直線狀態(tài)下的平衡，稱為失穩(wěn)。對液壓缸，其穩(wěn)定條件為： 式中： F ------ 液壓缸的最大推力； F = ----- 液壓缸的穩(wěn)定臨界力。 ----- 穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 =2--4 液壓缸的穩(wěn)定臨界力值與活塞桿和缸體的材料、長度、剛度及其兩端支承狀況等因素有關(guān)。 當(dāng)大于10時，活塞桿要進行穩(wěn)定性驗算 由機械設(shè)計手冊第四版 第四卷（成大先主編） 知： (取 =4) = N\ 式中： K----- 液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，見表17-6-17 取K=0.5 =1.80 （M) 圓截面： =0.049 = = = =7993.2207 (N) > 7215.5308 (N) 由以上可知，該活塞桿穩(wěn)定性符合要求。 3.3 液壓缸回路中液壓泵及電機的計算與選擇 1. 流量的計算