1854_100吨砂轮液压机电液控制系统设计
1854_100吨砂轮液压机电液控制系统设计,_100,砂轮,液压,机电,电机,控制系统,设计
单位代码 0 2 学 号 080105014 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计100 吨砂轮液压机电液控制系统设计院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 侯 志 勇指 导 教 师 李 长 诗2012 年 4 月 30 日 黄河科技学院本 科 毕 业 设 计 任 务 书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级机电一 班学 号 080105014 学生 侯志勇 指 导 教 师 李 长 诗 毕业设计题目100 吨砂轮液压机电液控制系统设计 毕业设计工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据) 、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等) (纸张不够可加页)一、主要研究内容液压机的工作原理及其发展趋势;四柱式液压机本体结构;液压缸的机构及其材料选择;液压系统的技术及功能要求;机械设计的基本步骤及画图纸;标准件的选择二、设计目标与任务1.查阅文献资料 12 种以上,外文资料不少于两种。写出 3000 字以上文献综述,单独装订成册。2.翻译外文科技资料,不少于 3000 汉字,单独装订成册。3.完成开题报告,填写开题报告表。4.绘制液压原理图、液压站等图,折合零号图纸两张以上。6.编写摘要,英中文完全对照,中文不少于 300 字。7.编写设计说明书,不少于 8000 字符。三、时间安排1-3 周 完成文献综述、开题报告及英文资料翻译等。4-9 周 液压系统设计、计算,用 AutoCAD 等软件绘制系统原理图、液压站装配图等。10-11 周 编写设计说明书,进一步修改完善毕业设计,准备并完成毕业答辩稿。12 周 毕业答辩。毕业设计时间: 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日计 划 答 辩 时 间: 2012 年 05 月 19 日专业(教研室)审批意见:审批人签名:日 期: 黄河科技学院毕业设计说明书 第 页100 吨砂轮液压机电液控制系统设计摘 要液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一,也是理想的成型工艺设备,特别是当液压系统实现具有对压力、行程、速度单独调整功能后,不仅能实现对复杂工件以及不对称工件的加工,而且,废品率非常低,与机械加工系统相比,有极大的优越性。近年来,随着微电子技术、液压技术等的发展,液压机有了更进一步的发展,其高技术含量增多,众多机型已采用 CNC 或 PC 机来控制,提高了产品加工质量和生产率。四柱液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括液压缸、横梁、立柱及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机、压力阀、方向阀等组成。液压机采用 PLC 控制系统,通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换,调节和输送,完成各种工艺动作的循环。该系列液压机具有独立的动力机构和电气系统,并采用按钮集中控制,可实现手动和自动两种操作方式。该液压机结构紧凑,动作灵敏可靠,速度快,能耗小,噪音低,压力和行程可在规定的范围内任意调节,操作简单。在本设计中,通过查阅大量文献资料,设计了液压缸的尺寸,拟订了液压原理图。按压力和流量的大小选择了液压泵,电动机,控制阀,过滤器等液压元件和辅助元件。关键词:液压机,主机,控制机,液压系统 黄河科技学院毕业设计说明书 第 I 页100tons of grinding wheel hydraulic mechanical and electrical hydraulic control system designAuthor:HouZhiYongTutor :LiChangShiAbstractHydraulic press is one of the most widely used device in the production of molding,it is the ideal molding process equipment, especially when the hydraulic system to achieve with the right pressure, stroke and speed adjustment alone, not only to achieve the complex and asymmetric parts of the work piece processing, and that the rejection rate is very low, it has great advantages compared to machining systems. In recent years, with the development of microelectronic technology and hydraulic technology, hydraulic press had a further development, increased its high-tech, many models have been control by the CNC or PC, which improved processing quality and productivity.The four pillars of hydraulic press mainframe and control system composed of two. Hydraulic press the mainframe includes hydraulic cylinder, beams, pillar and filling liquid equipment, etc. The motor by oil tank, high-pressure pump, the control system, motor, pressure valves, direction valve etc. Hydraulic machine adopts PLC control system, through the pump and oil cylinder and all kinds of hydraulic valves to realize the transfer of energy, regulation and conveying, finish all kinds of craft operating cycle. The series hydraulic machine independent of the dynamic mechanism and the electrical system, and centralized control buttons used, achieve both manual and automatic two kinds of operating mode. 黄河科技学院毕业设计说明书 第 II 页The hydraulic press compact structure, action quick, reliable, and speed, little energy consumption, and low noise, pressure and travel can be within a prescribed scope to arbitrarily regulate, and operate simple. In this design, by consulting a large number of literature, the design of hydraulic cylinder size, and formulate the hydraulic principle diagram. According to the size of the pressure and flow choose hydraulic pump and motor, control valves, filter and hydraulic components and auxiliary components.Keywords: Hydraulic press, host, control machine, hydraulic system 黄河科技学院毕业设计说明书 第 III 页目 录1 液压机液压系统原理图 设计 .11.1 自动补油的保压回路设计 .11.2 释压回路设计: .21.3 液压缸工作循环 .22 液压系统的计算和元件选型 .42.1 确定液压缸主要参数: .42.2 液压元件的选择 .62.2.1 确定液压泵规格和驱动电机功率 .62.2.2 阀类元件及辅助元件的选择 .72.2.3 管道尺寸的确定 .92.2.4 液压系统的验算 .122.2.5 系统温升的验算 .132.2.6 液压冲击验算 .143 液压缸的结构设计 .153.1 液压缸主要尺寸的确定 .154 液压集成油路的设计 .164.1 液压集成回路设计 .165 液压站结构设计 .185.1 液压站的结构型式 .185.2 液压泵的安装方式 .185.3 液压油箱的设计 .185.3.1 液压油箱有效容积的确定 .19 黄河科技学院毕业设计说明书 第 IV 页5.3.2 液压油箱的外形尺寸设计 .195.3.3 液压油箱的结构设计 .205.4 液压站的结 构设计 .226 液压机的减 振措施 .256.1 突然失载时常用的减振措施主要有以下两种: .256.2 回程时的减振措施 .256.3 产生液压冲击时的减振措施 .25结 论 .26致 谢 .27参 考 文 献 .28 黄河科技学院毕业设计说明书 第 0 页1 液压机液压系统原理图设计1.1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求,保压时间要达到 5s,压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长,压力稳定性高,设计中利用换向阀中位机能保压,设计了自动补油回路,且保压时间由电气元件时间继电器控制,在 0-20min 内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统,如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理:按下起动按纽,电磁铁 1YA 通电,换向阀 6 接入回路时,液压缸上腔成为压力腔,在压力到达预定上限值时压力继电器 11 发出信号,使换向阀切换成中位;这时液压泵卸荷,液压缸由换向阀 M 型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时,压力继电器又发出信号,使换向阀右位接人回路,这时液压泵给液压缸上腔补油,使其压力回升。回程时电磁阀 2YA 通电,换向阀左位接人回路,活塞快速向上退回。图 1 液压系统原理图 黄河科技学院毕业设计说明书 第 1 页1.2 释压回路设计:释压回路的功用在于使高压大容量液压缸中储存的能量缓缓的释放,以免它突然释放时产生很大的液压冲击。一般液压缸直径大于 25mm、压力高于 7Mpa 时,其油腔在排油前就先须释压。根据设计很实际的生产需要,选择用节流阀的释压回路。其工作原理:按下起动按钮,换向阀 6 的右位接通,液压泵输出的油经过换向阀 6 的右位流到液压缸的上腔。同时液压油的压力影响压力继电器。当压力达到一定压力时,压力继电器发出信号,使换向阀 6 回到中位,电磁换向阀 10 接通。液压缸上腔的高压油在换向阀 6 处于中位(液压泵卸荷)时通过节流阀 9、换向阀 10 回到油箱,释压快慢由节流阀调节。当此腔压力降至压力继电器的调定压力时,换向阀 6 切换至左位,液控单向阀 14 打开,使液压缸上腔的油通过该阀排到液压缸顶部的副油箱 13 中去。使用这种释压回路无法在释压前保压,释压前有保压要求时的换向阀也可用 M 型,并且配有其它的元件。机器在工作的时候,如果出现机器被以外的杂物或工件卡死,这是泵工作的时候,输出的压力油随着工作的时间而增大,而无法使液压油到达液压缸中,为了保护液压泵及液压元件的安全,在泵出油处加一个直动式溢流阀 3,起安全阀的作用,当泵的压力达到溢流阀的导通压力时,溢流阀打开,液压油流回油箱。起到保护作用。在液压系统中,一般都用溢流阀接在液压泵附近,同时也可以增加液压系统的稳定性。使零件的加工精度增高。1.3 液压缸工作循环 (1)快速下行。按下起动按钮,电磁铁 1YA 通电,这时的油路为:液压缸上腔的供油的油路变量泵 1换向阀 6 右位节流阀 8压力继电器 11液压缸 15 液压缸下腔的回油路液压缸下腔 15液控单向阀 7换向阀 6 右位电磁阀 5背压阀 4油箱油路分析:变量泵 1 的液压油经过换向阀 6 的右位,液压油分两条油路:一条油路通过夜控单向阀 7 流经继电器 11,另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸 15 下腔通过液控单向阀 7 经过换向阀 6 的右位流经背压阀,再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀 14 打开,使副 黄河科技学院毕业设计说明书 第 2 页油箱 13 的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀 14 给液压缸 15 上腔补油。使液压缸快速下行,另外背压阀接在系统回油路上,造成一定的回油阻力,以改善执行元件的运动平稳性。(2) 保压时的油路情况:油路分析:当上腔快速下降到一定的时候,压力继电器 11 发出信号,使换向阀 6的电磁铁 1YA 断电,换向阀回到中位,利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态,其容积的变化是由大变小,而在由增大到缩小的变化过程中,必有容积变化率为零的一瞬间,这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间,这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置,称为死点位置。柱塞在这个位置时,既不吸油,也不排油,而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵 1 在中位时,直接通过背压阀直接回到油箱。(3) 回程时的油路情况:液压缸下腔的供油的油路:变量泵 1换向阀 6 左位液控单向阀 7液压油箱 15 的下腔液压缸上腔的回油油路:液压腔的上腔液控单向阀 14副油箱 13液压腔的上腔节流阀 8换向阀 6 左位电磁阀 5背压阀 4油箱油路分析: 当保压到一定时候,压力继电器发出信号,使换向阀 6 的电磁铁 2YA通电,换向阀接到左位,变量泵 1 的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔,而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀 9(电磁铁 6YA 接通) ,上腔油通过换向阀 10 接到油箱,实现释压,另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀 6,再通过电磁阀 5,背压阀 4 流回油箱。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 3 页2 液压系统的计算和元件选型2.1 确定液压缸主要参数:按液压机床类型初选液压缸的工作压力为 25Mpa,根据快进和快退速度要求,采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接,并通过充液补油法来实现,这种情况下液压缸无杆腔工作面积 应为有杆腔工作面积 的 6 倍,即活塞杆直径 与缸筒直径A1 A2 d满足 的关系。D65d快进时,液压缸回油路上必须具有背压 ,防止上压板由于自重而自动下滑,根P2据液压系统设计简明手册表 2-2 中,可取 =1Mpa,快进时,液压缸是做差动连接,但由于油管中有压降 存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,估计时可取p,快退时,回油腔是有背压的,这时 亦按 2Mpa 来估算。1pMPa 2p计算液压缸的面积可根据下列图形来计算 1122()6mAFAPP 液压缸工作腔的压力 Pa 液压缸回油腔的压力 Pa 2 黄河科技学院毕业设计说明书 第 4 页故: m2041.69.06258136P1cmFA1 237.A14Dm164.0.65d当按 GB2348-80 将这些直径圆整成进标准值时得: ,28Dm20d由此求得液压缸面积的实际有效面积为:m20615.428DA1m2035.4.d2 液压缸实际所需流量计算 工作快速空程时所需流量 cvV1AQ-液压缸的容积效率,取cv96.0minL3841.51 工作缸压制时所需流量inL218.910396.5.0Q2 黄河科技学院毕业设计说明书 第 5 页 工作缸回程时所需流量minL59.7310396.52.0Q32.2 液压元件的选择2.2.1 确定液压泵规格和驱动电机功率 由前面工况分析,由最大压制力和液压主机类型,初定上液压泵的工作压力取为,考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为 (含回油路上的压力损失aMP25 aMP1折算到进油腔) ,则液压泵的最高工作压力为 265P1p上述计算所得的 是系统的静态压力,考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的P动态压力往往超过静态压力,另外考虑到一定压力贮备量,并确保泵的寿命,其正常工作压力为泵的额定压力的 80%左右因此选泵的额定压力 应满足:PnMa25.318.026.Ppn液压泵的最大流量应为: max()pLqK式中 液压泵的最大流量pq同时动作的各执行所需流量之和的最大值,如果这时的溢流阀正进行工max()作,尚须加溢流阀的最小溢流量 。23inL-系统泄漏系数,一般取 ,现取 。KL.1K1.KLmin49832597qaxqp 1选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高,负载压力大,功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备(如龙门刨床、拉床、液压机) , 黄河科技学院毕业设计说明书 第 6 页柱塞式变量泵有以下的特点:1) 工作压力高。因为柱塞与缸孔加工容易,尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求,油液泄漏小,容积效率高,能达到的工作压力,一般是( ) ,204510Pa最高可以达到 。501Pa2) 流量范围较大。因为只要适当加大柱塞直径或增加柱塞数目,流量变增大。3) 改变柱塞的行程就能改变流量,容易制成各种变量型。4) 柱塞油泵主要零件均受压,使材料强度得到充分利用,寿命长,单位功率重量小。但柱塞式变量泵的结构复杂。材料及加工精度要求高,加工量大,价格昂贵。根据以上算得的 和 在查阅相关手册 机械设计手册成大先 P20-195 得:现pqP选用 63WCY14-1B,排量 63ml/r,额定压力 31.5Mpa,额定转速 1500r/min,驱动功率59.2KN,容积效率 ,重量 71kg,容积效率达 92%,额定流量 =86.94L/min。92% pq2与液压泵匹配的电动机的选定由前面得知,本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段,这时液压泵的供油压力值为 26Mpa,流量为已选定泵的流量值。 液压泵的总效率。柱塞泵为p,取0.8.585.0p则驱动电机功率为:KW54.28.013qPN选择电动机 Y100L2-4 型,其额定功率为 3KW,转速为 1430r/min。液压泵的最大实际流量为:minL149.83in46.8392.06143VQ所以满足使用要求。2.2.2 阀类元件及辅助元件的选择1.对液压阀的基本要求: 黄河科技学院毕业设计说明书 第 7 页(1). 动作灵敏,使用可靠,工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。(2). 密封性能好。结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性大。2.根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格。主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量,其他还需考虑阀的动作方式,安装固定方式,压力损失数值,工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格: 序号 元件名称估计通过流量()minL型号 规格1 斜盘式柱塞泵156.8 63WCY141B 32Mpa,驱动功率59.2KN2 WU 网式滤油器160 XU-B32X100 40 通径,压力损失0.01MPa3 直动式溢流阀120 DBT1/315G24 10 通径,32Mpa,板式联接4 背压阀 80 YF3-10B 10 通径,21Mpa,板式联接5二位二通电磁换向阀阀8022EF3-E10B6三位四通电磁换向阀阀10034DO-B10H-T10 通径,压力31.5MPa液控单向 黄河科技学院毕业设计说明书 第 8 页7 阀 80 YAF3-E610B 32 通径,32MPa8 节流阀 80 QFF3-E10B 10 通径,16MPa9节流阀 80 QFF3-E10B 10 通径,16MPa10二位二通电磁换向阀阀3022EF3B-E10B6 通径,压力 20 MPa11压力继电器DP1-63B8 通径,10.5-35 MPa12压力表开关KEL830E 32Mpa,6 测点13 油箱14液控单向阀YAF3-E610B 32 通径,32MPa15上液压缸2.2.3 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多,有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等, 黄河科技学院毕业设计说明书 第 9 页必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管,因为本设计中所须的压力是高压,P=31.25MPa , 钢管能承受高压,价格低(6.3)PMa廉,耐油,抗腐蚀,刚性好,但装配是不能任意弯曲,常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管,低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统;塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管,可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管,多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难,成本很高,因此非必要时一般不用。1. 管接头的选用:管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件,它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多,液压系统中油管与管接头的常见联接方式有:焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹(ZM)和普通细牙螺纹(M) 。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封,广泛用于中、低压液压系统;细牙螺纹密封性好,常用于高压系统,但要求采用组合垫圈或 O 形圈进行端面密封,有时也采用紫铜垫圈。液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上,为此对管材的选用,接头形式的确定(包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等) ,管系的设计(包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等)以及管道的安装(包括正确的运输、储存、清洗、组装等)都要考虑清楚,以免影响整个液压系统的使用质量。国外对管子的材质、接头形式和连接方法上的研究工作从不间断,最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头,它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除即把管接头放入液氮中用芯棒扩大其内径,然后取出来迅速套装在管端上,便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合。这种“热缩”式的连接已经在航空和其它一些加工行业中得到了应用,它能保证在 4055Mpa 的工作压力下不出现泄漏。本设计根据需要, 黄河科技学院毕业设计说明书 第 10 页选择卡套式管接头。要求采用冷拔无缝钢管。2.管道内径计算:(1)mvQ4d式中 Q通过管道内的流量 3sv管内允许流速 ,见表:s允许流速推荐值油液流经的管道 推荐流速 m/s液压泵吸油管 0.5-1.5液压系统压油管道 3-6,压力高,管道短粘度小取大值液压系统回油管道 1.5-2.6(1).液压泵压油管道的内径: 取 v=4m/s4Qdmv1.041.360289v4d根据液压传动设计指南表 3-29 查得:取 d=15mm,钢管的外径 D=22mm; 管接头联接螺纹 M222。(2).液压泵回油管道的内径:取 v=2m/s 4Qdmv 黄河科技学院毕业设计说明书 第 11 页 28m14.360597mvQ4d根据液压传动设计指南表 3-29 查得:取 d=32mm,钢管的外径 D=42mm; 管接头联接螺纹 M422。3.管道壁厚 的计算2pdm式中: p管道内最高工作压力 Pa d管道内径 m管道材料的许用应力 Pa, = /nb管道材料的抗拉强度 Pabn安全系数,对钢管来说, 时,取 n=8; 时,7pMPa17.5pMPa取 n=6; 时,取 n=4。17.5pMPa根据上述的参数可以得到:我们选钢管的材料为 45#钢,由此可得材料的抗拉强度 =600MPa; b60Pa15M4(1). 液压泵压油管道的壁厚6331.25012.pdmmPa(2). 液压泵回油管道的壁厚6331.25012.6pdMa所以所选管道适用。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 12 页2.2.4 液压系统的验算上面已经计算出该液压系统中进,回油管的内径分别为 15mm,32mm。但是由于系统的具体管路布置和长度尚未确定,所以压力损失无法验算。2.2.5 系统温升的验算在整个工作循环中,工进阶段所占的时间最长,且发热量最大。为了简化计算,主要考虑工进时的发热量。一般情况下,工进时做功的功率损失大引起发热量较大,所以只考虑工进时的发热量,然后取其值进行分析。当 V=5mm/s 时,即 v=300mm/min min105.8342.0314.vD2q 即 minL5.18此时泵的效率为 0.9,泵的出口压力为 26MP,则有KW4.985.0612P输 入 9.41036-Fv输 出此时的功率损失为: 5.-.P输 出输 入假定系统的散热状况一般,取 。C.cm2KW1023油箱的散热面积 A 为08.965.V065. 系统的温升为C7.24108.9234KAPt 黄河科技学院毕业设计说明书 第 13 页根据液压传动设计指南的:邮箱中温度一般推荐 30-50 ,最高不应该超C过 65 ,最低不应该超过 15CC所以验算表明系统的温升在许可范围内。2.2.6 液压冲击验算液压冲击又称水击或者油击,常引起系统振动和噪声,过大的冲击压力与管道内原压力叠加可能破坏元件和管道。对此,可以考虑采取相关缓冲措施(如采用带缓冲装置的执行器、设置减速回路、设置蓄能器或者消声器等) 。由于影响液压冲击的因素很多,很难用准确的方法计算,故一般是用估算或者通过实验确定的。在设计液压系统时,一般可以采用措施而不做计算。 黄河科技学院毕业设计说明书 第 14 页3 液压缸的结构设计3.1 液压缸主要尺寸的确定液压缸壁厚和外经的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径 D 与其壁厚 的比值 的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液10/D压缸,一般用无缝钢管材料,大多属于薄壁圆筒结构,其壁厚按薄壁圆筒公式计算 黄河科技学院毕业设计说明书 第 15 页2Dpy设 计 计 算 过 程式中 液压缸壁厚(m);D液压缸内径(m);试验压力,一般取最大工作压力的(1.25-1.5)倍 ;yp aMP缸筒材料的许用应力。无缝钢管: 。10MPa5.32.16则: mDpy041.82在中低液压系统中,按照上式计算所得液压缸壁厚 m60在中低压液压系统中,按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小,使缸体的刚度往往很不够,如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算,按经验选取,必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后,即可求出缸体的外经 为1Dm406280D14 液压集成油路的设计通常使用的液压元件有板式和管式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接,液压元件的数量越多,连接的管件越多,结构越复杂,系统压力损失越大,占用空间也越大,维修、保养和拆装越困难。因此,管式元件一般用于结构简单的系统。板式元件固定在板件上,分为液压油路板连接、集成块连接和叠加阀连接。把一个液压回路中各元件合理地布置在一块液压油路板上,这与管式连接比较,除了进出液压油液通过管道外,各液压元件用螺钉规则地固定在一块液压阀板上,元件之间由 黄河科技学院毕业设计说明书 第 16 页液压油路板上的孔道勾通。板式元件的液压系统安装 、调试和维修方便,压力损失小,外形美观。但是,其结构标准化程度差, 互换性不好,结构不够紧凑,制造加工困难,使用受到限制。此外,还可以把液压元件分别固定在几块集成块上,再把各集成块按设计规律装配成一个液压集成回路,这种方式与油路板比较,标准化、系列化程度高,互换性能好,维修、拆装方便,元件更换容易;集成块可进行专业化生产,其质量好、性能可靠而且设计生产周期短。使用近年来在液压油路板和集成块基础上发展起来的新型液压元件叠加阀组成回路也有其独特的优点,它不需要另外的连接件,由叠加阀直接叠加而成。其结构更为紧凑,体积更小,重量更轻,无管件连接,从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪声。本次设计采用系统由集成块组成,由于本液压系统的压力比较大,所以调压阀选择 DB/DBW 型直动溢流阀,而换向阀等以及其他的阀采用广州机床研究所的 GE 系列阀。液压集成块结构与设计4.1 液压集成回路设计1)把液压回路划分为若干单元回路,每个单元回路一般由三个液压元件组成,采用通用的压力油路 P 和回油路 T,这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时,优先选用通用液压单元集成回路,以减少集成块设计工作量,提高通用性。2)把各个液压单元集成回路连接起来,组成液压集成回路,一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向回路、调速回路、顶盖及测压回路等单 黄河科技学院毕业设计说明书 第 17 页元液压集成回路组成。液压集成回路设计完成后,要和液压回路进行比较,分析工作原理是否相同,否则说明液压集成回路出了差错。底板及供油块设计上图为底板块及供油块,其作用是连接集成块组。液压泵供应的压力油 P 由底板引入各集成块,液压系统回油路 T 及泄漏油路 L 经底板引入液压油箱冷却沉淀。5 液压站结构设计液压站是由液压油箱,液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清器,滤油器,液面指示器和清洗孔等。液压站装置包括不同类型的液压泵,驱动电机及其它们之间的联轴器等,液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。5.1 液压站的结构型式机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。(1)集中式 这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置独立于机床之外,单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便,液压装置的振动、发热都与机床隔开;缺点是液压站增加了占地面积。(2)分散式 这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的各处。例如,利用机床或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放在便于操 黄河科技学院毕业设计说明书 第 18 页作的地方。这种结构的优点是结构紧凑,泄漏油回收,节省占地面积,但安装维修方便。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响,故较少采用,一般非标设备不推荐使用。本次设计采用集中式。5.2 液压泵的安装方式液压站装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式为立式和卧式两种。1. 立式安装 将液压泵和与之相联接的油管放在液压油箱内,这种结构型式紧凑、美观,同时电动机与液压泵的同轴度能保证,吸油条件好,漏油可直接回液压油箱,并节省占地面积。但安装维修不方便,散热条件不好。2. 卧式安装 液压泵及管道都安装在液压油箱外面,安装维修方便,散热条件好,但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。考虑到维修,散热等方面的要求。本设计中采用卧式联接。5.3 液压油箱的设计 液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液,并对回油进行冷却,分离出所含的杂质和气泡。5.3.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下,影响散热的条件很多,通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量 可概略地确定为:VvVQ3m系统类型低压系统()2.5pMPa中压系统()6.3pMPa中高压或大功率系统()6.3pMPa24 57 612根据实际设计需要,选择的 ,所以此系统属于中高压系统26pMPa,所以取: (6.3)pMPa (612)vVQ 黄河科技学院毕业设计说明书 第 19 页式中 液压油箱有效容量;V液压泵额定流量。vQ即: minL28.1043inL6.5294.81.6V取 minL1320V应当注意:设备停止运转后,设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出,油箱中的液压油位不能太高,一般不应超过液压油箱高度的 80%。所以,实际油箱的体积为:5.3.2 液压油箱的外形尺寸设计液压油箱的有效面积确定后,需设计液压油箱的外形尺寸,一般设计尺寸比(长:宽:高)为 1:1:11:2:3。但有时为了提高冷却效率,在安装位置不受限制时,可将液压油箱的容量予以增大,本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联接方式的需要以及安装其它液压元件需要,选择长为 1.5m,宽为 1.1m,高为 1.0m。5.3.3 液压油箱的结构设计一般的开式油箱是用钢板焊接而成的,大型的油箱则是用型钢作为骨架的,再在外表焊接钢板。油箱的形状一般是正方形或长方形,为了便于清洗油箱内壁及箱内滤油器,油箱盖板一般都是可拆装的。设计油箱时应考虑的几点要求:1. 壁板:壁板厚度一般是 34mm;容量大的油箱一般取 46mm。本设计中取油箱的壁厚为 6mm。对于大容量的油箱,为了清洗方便,也可以在油箱侧壁开较大的窗口,并用侧盖板紧密封闭。2. 底板与底脚:底板应比侧板稍厚一些,底板应有适当倾斜以便排净存油和清洗,液压油箱底部应做成倾斜式箱底,并将放油塞安放在最低处。油箱的底部应装设底脚,1320165.8.minVL 黄河科技学院毕业设计说明书 第 20 页底脚高度一般为 150200mm,以利于通风散热及排出箱内油液。一般采用型钢来加工底脚。本设计中用的是槽钢加工的。液压油底部的构造的几种情况这是一般液压油箱底面的构造的五种情况,我们根据具体设计和生产的需要来确定液压油箱底面的构造,根据本设计的需要,选了(c)型构造。3. 顶板:顶板一般取得厚一些,为 610mm,因为本设计把泵、阀和电动机安装 黄河科技学院毕业设计说明书 第 21 页在油箱顶部上时,顶板厚度选最大值 10mm。顶板上的元件和部件的安装面应该经过机械加工,以保证安装精度,同时为了减少机加工工作量,安装面应该用形状和尺寸适当的厚钢板焊接。4. 隔板:油箱内一般设有隔板,隔板的作用是使回油区与泵的吸油区隔开,增大油液循环的路径,降低油液的循环速度,有利于降温散热、气泡析出和杂质沉淀。隔板的安装型式有多种,隔板一般沿油箱的纵向布置,其高度一般为最低液面高度的2/33/4。有时隔板可以设计成高出液压油面,使液压油从隔板侧面流过;在中部开有较大的窗口并配上适当面积的滤网,对油液进行粗滤。5. 侧板:侧板厚度一般为 3-4mm,侧板四周顶部应该加工成高出油箱顶板34mm,为了使液压元件的在工作等的情况下泄漏出来的油不至于洒落在地面上或操作者的身上,同时可以防止液压油箱的顶板在潮湿的气候中腐蚀。回油管及吸油管为了防止出现吸空和回油冲击油面形成泡沫,油泵的吸油管和回油管应布置在油箱最低液面 50100mm 以下,管口与箱底距离不应小于 2 倍的管径,防止吸入沉淀物。管口应切成 ,切口面向箱壁,与箱壁之距离为 3 倍管径。回油管的45出口绝对不允许放在液面以上。本设计的管口与箱底的距离为 160mm,切口与箱壁的距离为 250mm。6. 回油集管的考虑:单独设置回油管当然是理想的,但不得已时则应使用回油集管。对溢流阀、顺序阀等,应注意合理设计回油集管,不要人为地施以背压。7. 吸油管: 吸油管前一般应该设置滤油器,其精度为 100200 目的网式或线式隙式滤油器。滤油器要有足
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