组合机床动力滑台液压系统设计【含11张CAD图带答辩ppt-原创】
组合机床动力滑台液压系统设计【含11张CAD图带答辩ppt】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609I组合机床动力滑台液压系统设计摘 要近年来，液压传动由于应用了计算机技术、信息技术、自动控制技术、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件正向高压、高速、高精度、高效率的方向发展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上取得新的成就。液压系统的发展方向是：创制新型节能、微型元件高度的组合化、集成化和模块化和微电子结合，走向智能化。液压技术是机械设备中发展最快的技术之一。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合，使液压气动技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压、气动元器件制造技术的进一步提高，使液压气动技术不仅作为一种基本的传动形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。本设计中的以液压方式控制组合机床的动力滑台，克服了使用机械传远距离传动所造成的装置过于庞大的缺点，以其简单的方式实现了工作要求。综上所述，液压工业在国民经济中的作用是很大的，它常常用来衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还有相当差距，化、优质化的工作有待于继续做好，智能化的工作刚刚起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。关键字：液压；组合机床；发展方向 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609IIAbstractmodularization, integration and modularization and microelectronics, become smarter.Hydraulic technology is one of the fastest growing technology in mechanical equipment. Especially in recent years and the combination of microelectronics, computer technology, make the hydraulic pneumatic technology has entered a new stage of development. At present, has been widely used in industry in various fields. In recent years due to the development of microelectronics, computer technology, hydraulic and pneumatic components manufacturing technology to further improve, make the hydraulic pneumatic technology not only plays a crucial role as a basic form of transmission, and with good static and dynamic performance has become an important means of control.By hydraulic control in the design of the modular machine tool power sliding table, overcome the use of mechanical transmission caused by the remote transmission device is too big shortcomings, achieve the job requirements in the simple way.Above all, the role of hydraulic industry in the national economy is great, it is often used to measure a nations industrial level is one of the important marks. Compared with the worlds major industrial countries, there is quite a gap between the hydraulic industry in China, and the varieties of work to be to continue to do intelligent work has just started, so have to play catch-up, to catch up.Key word: Hydraulic technology ; Combination machine tools; The development direct 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609目 录1 设计要求主要参数 .12 负载与运动分析计算 .22.1 该组合机床的主参数分析： .22.2 液压缸速度控制图以及受力图如下： .23 液压系统动力元件的选用 .33.1 液压缸活塞参数的确定 .33.2 液压泵的选用： .33.3 液压泵驱动电机的选用： .44 液压系统图的设计 .54.1 液压调速回路的选择： .54.2 液压系统调压回路的设计： .54.3 液压系统换向回路的设计： .64.4 液压系统原理图设计： .74.5 液压系统工作过程： .84.5.1 液压缸快进工况 .84.5.2 液压缸一工进工况： .84.5.3 液压缸二工进工况： .84.5.4 液压缸保压工况： .94.55 液压缸快退工况： .94.5.6 卸荷回路: .95 其他液压元件的选用 .96 油管的设计选用 .107 板式连接集成块设计 .117.1 液压系统机构选择： .117.2 板式连接集成块设计： .117.3 集成块的优化： .138 液压缸的设计 .13 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196098.1 缸筒结构的设计： .138.2 油缸缸筒材料的要求： .148.3 油缸壁厚计算以及验算： .148.4 液压缸总长度计算： .159 液压系统油箱的设计 .169.1 油箱的容量设计 .169.2 油箱的结构设计 .1610 系统油液温升计算 .17参考文献 .19致谢 .20 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960911 设计要求主要参数动力滑台工作台循环为：快进 工进 二工进 快退 停止。轴向切削力为 30468N，移动部件总重力为 9800N。快进行程为 100mm，快进速度为 0.1m/s。工进行程为 50mm，工进速度为 0.8810-3m/s，加减速时间为 0.2s。平导轨静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960922 负载与运动分析计算2.1 该组合机床的主参数分析：该机床的主要运动情况：快进 工进 二工进 快退 停止轴向切削力 FN=30468N，移动部件总重力为 9800N工作负载：工作负载即为切削阻力 NFmN30468惯性负载： tvgGm52.0189阻力负载：静摩擦阻力 fs96动摩擦阻力： NFfd1.0液压缸的机械效率取 ，二工进时，总的负载没有变.m表 1 液压缸在各个工作段的负载值工 况 负载组成 负载值 F/N 推力 (F/ m)/N启 动 F=Ffs 1960 2180加 速 F=Ffs+Fm 2460 2740快 进 F=Ffd 980 1090工 进 F=Ffd+Fl 31448 34950二工进 F=Ffs+Fl 31448 34950快 退 F=Ffd 980 10902.2 液压缸速度控制图以及受力图如下：液压缸的速度控制图：图 1 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196093液压缸的受力图：图 23 液压系统动力元件的选用3.1 液压缸活塞参数的确定该组合机床液压系统最大负载约为 35000N，按表 2 选定液压缸工作压力MpP5.41表 2 按负载选定工作压力液压缸负载/N 50000液压缸压力/MPa0.81 1.52 2.53 34 46 710该液压缸为单缸，要求快进速度与快退速度相等，即： ，则选用差V快 退快 进 动液压缸，要求无杆腔液压油的作用面积 S1 为有杆腔液压油的作用面积 S2 的两倍活塞直径 D 与推杆直径 d 的关系为：D=0.707d为了防止机器启动时，液压缸突然向前冲，需要液压系统中有被压，按相关类似的液压系统取被压 MP8.02由表 1 可知，液压缸所有工作阶段，只有工进时需液压缸提供最大的力34950N，所以液压缸实际工进阶段提供的力，又D=0.707d，解的NPAFd34950)(442212 D=104.18mm,d=73.65mm，圆整为：D=110mm ,d=75mm3.2 液压泵的选用：液压缸快进时的进油量：min/5.26i/1065.207.44 32-2dlVq 快 进快 进液压缸工进时的进油量： 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196094min/502.in/1052.6108.044 3322DlVq 工 进工 进液压缸快退时的进油量： i/.i/.7.-.- 32-222d l）（）（ 快 退快 退在进油过程中在油管上会有压力损失，按相关液压系统取压力损失为，则实际压力 ，MPa5.0 MPaPP5.041最大压力取为实际压力的 1.25 倍，所以最大压力 ，PaP25.6.1max在进油过程中在油管上会有液压油的泄露，由以上计算的，在所有工作阶段，最大进油量 ，查表取泄露系数 K1=1.2，Pa5.30q最 大则最大流量 in/6.35.021K1 lQ最 大最 大根据 查MP.62.max min/6.35.021q1 l最 大最 大机械设计手册，选择叶片泵，型号为：YB-B48B，其理论排量为 48.3ml/r，额定压力7MPa，实际输出流量为 42.7ml/min，驱动功率为 6.9KW，额定转速为 1000r/min，最低转速为 600r/min，最高转速为 1500r/min该泵的实际输出液压油量为 min/6.3i/7.4210llvnq实 际额 定输 出故该泵能满足该液压系统的正常工作。3.3 液压泵驱动电机的选用：该液压泵的驱动功率为 6.9KW，额定转速为 1000r/min，最低转速为600r/min，最高转速为 1500r/min查机械设计手册，粗选电动机型号为：Y2-160L-6，其额定功率 P=11KW，额定转速 N=970r/min，传动效率 =0.875驱动电机与液压泵靠联轴器连接，而刚性联轴器的功率 1=0.9，同时液压泵的轴靠轴承支撑，轴承的效率 2=0.9，则该电动机实际能提供的驱动功率，KWP9.67.90.875.11 实 际 驱 动 功 率该型号的电动机能满足实际工作需要，选择合理。 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960954 液压系统图的设计4.1 液压调速回路的选择：要实现液压缸 快进 工作进给 二次工作进给 快退 停止 的自动循环工作要求，为了设计实现方便选择差动液压缸，在实现调速的过程中，有两次调速过程，即：从快进 第一工进的第一阶段调速和从工进 第二工进的第二阶段调速。因为要求实现二级调速，所以选择两个调速阀串联使用，为了实现第一工进速度大于第二工进速度的要求，在第一工进阶段让液压油只通过一个调速阀，另一个调速阀处于被屏蔽状态，在实现第二工进过程中，让液压油先后依次通过两个调速阀，通过调整两调速阀，实现第二工进阶段速度小于第一工进阶段速度。主要调速回路有进油节流调速、回油节流调速以及旁路节流调速，进油节流调速容易在液压缸开始运动时造成冲击，采用回油节流调速是，冲击产生在活塞的无杆腔。综合以上两种调速方式，采用进油节流调速回路并在回油路上连接溢流阀，提供被压避免冲击。实际液压调速回路的设计如下：图 34.2 液压系统调压回路的设计：为了保证液压系统在短时的过载情况下任然能正常的工作，不至于损坏液压系统， 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196096因此在设计的时候，需要使得该系统具有一定的过载能力，故选用的液压泵所能提供的压力一般都大于系统的额定压力，为了保证系统在正常条件下正常工作，需要限定系统正常工作压力为设计压力，这时就需要调定系统的压力。同时调压回路还能保证系统由于故障，在整个系统的压力急剧升高的情况下，有效的保护系统的其他元件不被损坏，在故障排除后，系统仍然能够正常的完成工作任务。调压回路液压源工作压力级的多少，压力在调节、控制或切换方式上的差异，是这种回路出现多种结构方案的原因，也是对它进行评比、选择时要考虑的因素。本设计根据实际需要，设计的简单选用外控式顺序阀完成系统压力调定的任务，在系统压力大于额定压力时，通过主油路的油压控制顺序阀的开启，让液压泵供给液压系统的油液直接回油箱，这样保证系统压力恒定，同时在系统发生故障的条件下能保护其他元件不被损坏。实际液压调压回路的设计如下：图 44.3 液压系统换向回路的设计：要求该液压系统控制的组合机床动力滑台能够实现 快进 工作进给 二次工作进给 快退 停止 这一预期的动作，则需要该系统能对液压缸的有杆腔和无杆腔都能进油，但是整个系统的供油回路只有一个，所以需要设计换向回路。根据本设计的实际需要，换向回路如下图所示： 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196097图 54.4 液压系统原理图设计：将所有的回路叠加在一起，同时加了必要的元件辅助，整个液压系统回路的原理图设计如下： 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196098图 64.5 液压系统工作过程：4.5.1 液压缸快进工况进油回路：液压泵9 号单向阀14 号两位两通电磁换向阀（右位）液压缸无杆腔回油路：液压缸有杆腔11 号两位三通电磁换向阀（右位）7 号三位五通电液换向阀（中位）进油回路4.5.2 液压缸一工进工况：进油路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（左端）10 号两位两通电磁换向阀（上位）13 号两位两通电磁换向阀（左位）15 号节流调速阀液压缸无杆腔回油路：液压缸有杆腔11 号两位两通电磁换向阀（左位）5 号溢流阀油箱4.5.3 液压缸二工进工况：进油路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（右位）10 号两位两通电磁换向阀（上位）12 号节流调速阀15 号节流调速阀液压缸无杆腔 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-14599196099回油路：液压缸有杆腔11 号两位两通电磁换向阀（左位）5 号溢流阀油箱4.5.4 液压缸保压工况：液压系统油液回路：液压泵3 号液控安全阀油箱该状态时，10 号阀处于下位，7 号阀处于右位，11 号阀处于右位，由于 10号阀处于下位，液压缸无杆腔无法回油，同时液压泵通过 7 号阀、11 号阀向液压缸有杆腔进油，则进油回路压力增大，当压力大于安全阀调定压力时，液控安全阀开启，液压油回油箱，液压缸保持位置不变。4.55 液压缸快退工况：进油回路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（右位）11号两位三通电磁换向阀（右位）液压缸有杆腔回油回路：液压缸无杆腔 16 号单向阀 10 号两位两通电磁换向阀（上位）7 号三位两通电液换向阀（右位）8 号单向阀油箱4.5.6 卸荷回路:液压泵9 号单向阀10 号两位两通电磁换向阀（上位）7 号三位两通电液换向阀（中位）8 号单向阀油箱5 其他液压元件的选用除液压泵、液压油缸、驱动电动机已经设计选择以外，各种阀等辅助元件也为保证液压系统的正常运行承担着重要的作用。单向阀的选择：单向阀通常有两种结构，一种是直通式结构，一般做成螺纹连接形式，故又称为管式；另一种是直角式结构，其进、出油口均设置在一个面上，故又称为板式，因为本设计选用板式连接，所以选用直角式结构的单向阀，根据设计计算的流通最大流量，与开启压力，按机械设计手册选用型号为 CRG-03-04-50 单向阀换向阀的选着：对换向阀的性能要求是油路导通时，压力损失小；油路断开时，泄漏量小，换向平稳、可靠、快速、操纵力小等，换向阀有电磁式和电液式，电磁换向阀是利用电磁铁吸力来操控阀芯换位的控制阀，其结构简单，换向冲击小，寿命较长，电液换向阀是由电磁铁和液动阀结合在一起构成的一种组合式换向阀，其具有噪 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960910声小，散热好，摩擦小，温升低等特点，本设计中的三位五通电液换向阀是主要作用阀元件，其性能决定着整个液压系统的性能，要求换向灵敏可靠，所以选用电液换向阀，其型号为 35DY3Y-E10B，其他的换向阀选用电磁换向阀，按照机械设计手册选用型号为 WE6B10 和 22DO-B10。调速阀的选择：选择要求是有较大的流量调节范围，且流量调节要均匀；当阀前、后压差发生变化时，通过阀的流量变化要小，以保证负载运动的稳定；油温变化对通过阀的流量影响要小；液流通过全开阀时的压力损失要小；当阀口关闭时，阀的泄漏量要小；调节应轻便、准确。考虑到本设计的对速度的稳定性要求不是很高，故选择节流调速，选用节流调速阀型号为 2FRM10-35。溢流阀的选择：选择要求调压范围大，调压偏差小，压力波动小，动作灵敏，过流能力大，噪声小等特点，考虑到溢流阀在本设计中做背压阀使用，装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。选用型号为DBDH10P/10液控顺序阀的选择：在本设计中，该阀用作为安全阀，在系统压力过大时，保护其他液压元件不被损坏，以系统液压油的压力控制该阀的启闭状态，选用型号为 XF3-E10B。表 3 液压系统使用元件序号 元件名称 元件型号 数量 估计通过流 （L/min） 备注1 液压泵 YB-B48B 1 - 查手册选用2 滤油器 XU-40200 1 48.3 查手册选用3 单向阀 CRG-03-04-50 4 37 查手册选用4 三位五通电液换向阀 35DY3Y-E10B 1 37 查手册选用5 两位三通电磁换向阀 WE6B10 1 37 查手册选用6 两位两通电磁换向阀 22DO-B10 3 37 查手册选用7 节流调速阀 2FRM10-35 2 1 查手册选用8 溢流阀 DBDH10P/10 1 1 查手册选用9 液控顺序阀 XF3-E10B 1 35 查手册选用10 液压缸 1 - 按要求配做11 驱动电机 Y2-160L-6 1 - 查手册选用6 油管的设计选用元件连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960911数值不同，所以要重新计算，如下表所示。表 4 液压系统工作各阶段流量快进 工进/二工进 快退输入流量/(L/min) Q1=/4D2V 快进 =57Q1=/4D 2V 工进 =0.502Q1=/4（D 2-d2）V 快退 =30.5排出流量/(L/min) Q2=/4（D2-d2）V 快进 =30.5Q2=/4（D 2-d2）V 工进 =0.269Q2=/4D 2V 快退 =57运动速度/(m/min) 6 0.0582 6根据这些数值，当油液在压力管中的流速取 3m/min 时，按式（ ）计算vqd2得到与液压缸无杆腔和有杆腔相连接的油管内径分别为:md08.261035721 md69.140135.26这两根油管都按国家标准选用内径 20mm，外径为 28mm 的无缝钢管。7 板式连接集成块设计7.1 液压系统机构选择：液压系统的实现方式有板式连接、管式连接还有叠加式连接等方式：管式连接适用于小流量的简单液压系统。其优点是：连接方式简单，布局方便，系统中各阀间油路一目了然。其缺点是：元件分散布置，所占空间较大，管路交错，接头繁多，不便于装卸维修。而板式连接适用于任何液压系统，其优点是：更换元件方便，不影响管路，并且有可能将阀集中布置。与板式阀相连的连接体有连接板和集成块二种形式。连接板结构简单，检查油路较方便，板式连接油路设计困难，并且油路修改难度极大。集成块结构紧凑，占地面积小，便于装卸和维修，可把液压系统的设计简化为集 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960912成块组的选择，因而得到广泛应用。但它也有设计工作量大，加工复杂，不能随意修改系统等缺点。本设计根据需要选择板式连接。7.2 板式连接集成块设计：集成块是本设计的最核心部分，其上承载着所有的液压控制元件，决定着整个液压系统的功能，液压缸所有的功能性动作都由集成块的液压回路决定。集成块的设计应尽可能的简单，实现液压系统的简洁，尽量减少油管的数量，本设计考虑到所选用的液压元件比较多，而且液压系统相对比较复杂，如果仅用一个集成块，难以实现整个液压系统的功能，或者设计出来的集成块显得过于笨重，不方便安装、检修等，这样就失去了设计简洁方便的意义，所以本设计根据实际需要，用两个集成块（一个主集成块、一个副集成块）实现整个液压系统的功能，并且保证了设计的方便简洁，也使得集成块得到了高效的利用，两个集成块总的用材减少，只增加了两个集成块连接的一根油管，提高了经济性。所以无论是从实际还是理论的角度，本设计选用两个集成块完成功能是合理的。集成块一的设计图如下：图 7集成块二的设计图如下： 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960913图 87.3 集成块的优化：两块集成块的设计能够完全完成液压系统的工作要求，而且降低了集成块的加工难度，同时容易保证集成块的加工精度，但是两块集成块的设计对集成块本身的利用率不高，同时两块集成块的加工工时变长，提高了加工成本，需要投入更多的人力资源，再则集成块的材料需要增加，材料的利用率降低。考虑到把两块集成块合为一体的设计难度不大，集成块加工的难度提升不大，造成的加工成本有所降低，但是把两块集成块合并能够大幅度的减少需要的材料，极大的提高材料的利用率，同时也能让液压站的工作空间变大，减少油箱的设计尺寸，同时方便液压系统的功能变换，故在两块集成块的基础上对集成块进行优化设计，前集成块二的利用率很高，故保持集成块二的设计不变，主要对集成块一进行优化，在优化的过程中要在集成块中留一个面，以备安放前继承快二，通过对两块集成块形状、液压油路的优化设计，得到优化后的集成块。优化后的集成块图： 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960914图 98 液压缸的设计8.1 缸筒结构的设计：液压缸常用的缸筒结构有八类：法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接、外半环连接、内半环连接、拉杆连接、 、焊接和钢丝连接。法兰盘连接有重量很大，端部需焊接法兰盘或者镦粗等的缺点，但是油缸一般是固定在一个特定的位子上，一般不需要经常的搬动，所以这些缺点对本设计并不明显，同时该种结构简单，易加工、装卸。故选用端部镦粗的法兰连接式结构的油缸。8.2 油缸缸筒材料的要求：一般要求材料应有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能，缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管油缸在工作中药承受脉动冲击作用，同时液压缸的检修比较困难，一旦液压缸出现泄漏对其他元件的寿命影响很大，同时污染也特别严重，液压缸作为液压系统的重要元件，一般故障后在短时间很难维修好，或者维修好以后很难达到维修前的工作参数要求，本设计考虑到液压缸的这些因素，因此选用的液压缸毛坯件为锻件，使得毛坯有良好的基体性能，毛坯材料为 35 缸，在调质处理后能得到回火索氏体，使得油缸的强度、韧性等各个方面都有良好的性能。 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-1459919609158.3 油缸壁厚计算以及验算：油缸要能够承受一定的压力，有样要保证一定的壁厚才能使得系统能正常的工作，缸筒的壁厚的计算经验公式为： ，21C其中：缸筒材料强度要求的最小值 ， 1 pDPmax1缸筒内最高工作压力，本设计为 6.5Mpa，maxPD 为缸筒内径，也即为活塞的外径，在本设计中已经计算得活塞的外径为110mm，材料缸筒的许用应力，Mpa， ，液压缸选用材料为 35 钢，pnbp查表的 Mpa， 为安全系数，数值按下表进行选取，本设计取540bn 5n表 5 液压缸的安全系数交变载荷材料名称 静载荷不对称 对称 冲击载荷钢、锻铁 3 5 8 12 ， ，取Mpanbp10854 mDPp031.12.6max1 41缸筒外径公差余量 腐蚀余量1C2C按相似油缸结构和工作状况， 、 均取 0.5mm,1 =5mm21最终油缸的外径 ，mD20工作的额定压力要求低于液压缸所能承受的极限压力，以保证工作安全，额定压力 MpaP 89.1712.0).(35.)(35.0Mpa.4221s 额 定液压缸的选材符合工作安全要求8.4 液压缸总长度计算：要求快进行程为 100mm，工进行程为 50mm，在液压缸内活塞还需占据一定的长度，查机械设计手册得，活塞的长度 ，Dl)16.0(ml710. 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960916液压缸的有效长度为 ，考虑到还要在油缸中装配如油mL275017缸端盖、导向套等必要辅助零件，必须将油缸的长度加长，根据实际需要取油缸的长度为 320mm。油缸设计结构如下图所示：图 109 液压系统油箱的设计9.1 油箱的容量设计油箱的作用主要是储备油，此外，因为油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产生的热量；同时还具有沉淀油液中的污物，使渗入油液中的空气逸出，分离水分的作用；有时它还兼作液压元件和阀块的安装台等功能。本课题设计的油箱为分离式油箱，单独设计，与主机分开，减少油箱的发热和液压系统振动对主机工作精度的影响。油箱的有效容积及尺寸的确定，油箱有效容量一般为泵每分钟流量的 37 倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间、面积不受限制的设备，则应采用较大的容量。油箱中油液温度一般推荐3050。液压油箱有效容积 V 的确定，其主要依据就是保证泵有足够的流量。又因为设备停止后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回油箱，为防止液压油液从油箱中溢出，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%。计算公式： V 油箱的有效容积（m3） 经验系数，见下表 2-3pQ 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960917为液压泵的流量pQmin)/(L表 6 经验系数 系数类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 12 24 57 612 10已知： =48.3 L/min 取经验系数 6 所以： 648.3=289.8Lp pQV因此圆整后油箱的有效容积选取 V290L，根据机械设计手册中查得油箱的外形尺寸长、宽、高分别为 1014mm、764mm、750mm。分离式油箱一般用2.54mm 钢板焊成。箱壁愈薄，散热愈快，大尺寸油箱要增加焊角板、筋条，以增加刚性。油箱顶盖要稍微加厚些。因此在这里油箱壁厚选取 5mm, 箱底厚度应大于箱壁的厚度，选取 10mm ，箱盖厚度为 10mm。9.2 油箱的结构设计油箱的结构应能使油箱实现存油、散热和分离污物及防止污染的作用。结构设计应注意以下几个问题：1) 开式油箱液面应和大气连通。为防止空气中的污物进入油箱，油箱上部的通气孔上必须配置空气过滤器。一般通气孔兼作注油孔用。2) 在液压泵的吸油管路上，必须安装网式过滤器，以清除较大的颗粒杂质，保护液压泵。过滤器的安装方式应能便于取出过滤器。3) 液压泵的吸入油管和回油管的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面以下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡，管口制成 45 斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流动速度变化不致过大，斜口应面向箱壁。两管件之间要用隔板隔开，并使油液循环，将油液中的气泡和杂质分离和沉淀。为了充分发挥隔板的作用，要设计两块隔板，上面一块隔板隔气泡，下面一块隔板隔杂质。管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的 3 倍；粗滤油器距箱底不应小于 20mm。4) 为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。选择合理的密封方式进行有效密封。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按 GB3766-83规定，箱底离地至少在 150mm 以上。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱盖上焊接四个吊钩，油箱上焊两个提手，以便于油箱的搬移。为了防止油箱内部生锈，应在油箱内壁涂上耐油防锈的涂料。油箱结构设计后应布置好箱盖上电机、泵、叠加阀的位置，叠加阀应放在一端， 这样不仅有利于回油，而且有利于给液压缸供油，电机和泵的位置的确定要考虑为其 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960918他辅助元件留下合理的空间。其次，布置其他辅助元件的位置，为保证箱盖的强度，要加厚箱盖的尺寸，确定采用 10mm 厚的箱盖钢板。10 系统油液温升计算液压泵额定工作压力为 7MPa ，流量为 48.3L/min ，其输入功率为 6.9KW快进时功率为 WvFp109快 进液压缸工进时最小功率为 v756.3工 进液压缸快退时功率为 p109快 退则系统单位时间内最大的发热量为： Hi=6900-30.756=6869.244J当油箱的高：宽：长比例在 1：1：1 到 1：2：3 范围内，且油液面高度为油箱高度的 80%时，油箱散热面积近似为：3589.07.64.01. mV散热系数 K=15W/(m2.c)，（其温升参考许可范围为 3035）CHit .5.6132温度高于许可温升，温度过高会使得液压油短时间变质，影响液压系统的正常工作，同时降低其他液压元件的寿命，所以本设计需要在液压油回路中串接液油冷却器，快速冷却液压油，使得油箱温升在许可范围之内。本液压系统为板式连接，查机械设计手册选用冷却器的型号为：2LQG 2W-10/0.4，其散热面积为 0.4mm，冷却系数为 ，设计温度为12/)40738(KmWC10该冷却器的功能验算：因为油箱许可温升为 3035，选择油箱温升为 30，所以油箱的实际散热量为： ，JVH27.0535.612故该冷却器需要散失的热量为：，JH974.832.054.6892 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960919冷却器正常工作时温升 ，在正常许可温升范围内，CAKHt 53.2704.9812故选择合理。 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960920参考文献1 黄志坚. 液压辅件. 化学工业出版社，20082 张利平. 液压站. 化学工业出版社，20083 刘延俊. 液压回路与系统. 化学工业出版社，20084 赵月静、宁辰校. 液压实用回路. 化学工业出版社，20085 韩桂华. 液压系统设计技巧与禁忌. 化学工业出版社， 20116 崔培雪、冯宪琴. 典型液压气动回路. 化学工业出版社， 20117 韩桂华. 液压系统设计技巧与禁忌. 化学工业出版社， 20118 左健民. 液压与气压传动.机械工业出版社，2007.9 成大先.机械设计手册第五版第 5 卷.北京：化学工业出版社， 2008 请充值后下载含图纸源文件压缩包，需要其他课题加 Q-145991960921致谢在此，我向指导老师杨卫平博士致以崇高的敬意！做毕业设计的时间是短暂的，但杨老师对我的影响是深刻的，跟着杨老师时时刻刻都能学到东西。刚开始做设计时，我抱着一种完成任务的心态，但几次在向杨老师请教问题时，杨老师注意每一个细节，没有一丝的轻率，我被杨老师严谨的治学态度所感染，让我明白在学习中式容不的半点马虎的。杨老师学识渊博，对我设计中的问题深入浅出的阐述，让我对这个比较抽象的问题有了实质化的理解。杨老师总是用生活中比较常见的例子来详细的阐述问题，把枯燥的理论知识巧妙的运用到实际的例子中，很有一种举一反三的作用。经过几次与杨老师的接触，杨老师平易近人的态度让我有朋友般的亲切，杨老师总是用平常的的话语让我明白书本之外的东西，用长者丰富的人生阅历巧妙的在我迷茫的时候给我指出前进的方向。将本科所学的东西第一次运用在这里，总是存在这样或那样的问题，每次杨老师都抽空帮我讲解，不惜牺牲自己的休息时间，有如此的老师是我的荣幸！再次衷心的感谢杨老师的帮助！完成情况登记表姓 名 性 别 学 号学 院 专 业 班 级论文（设计）题目 组合机床动力滑台液压系统设计论文（设计）完成提交时间论文（设计）取得主要成果及学生的诚信承诺毕业设计将我们本科阶段所学的各个专业课程联系了起来,让我们所学的各门专业知识不再是零散的片段,将其整合成了一个连续的整体.毕业设计业是一个再学习的阶段,通过这段时间的设计学习,深刻体会到做学问的严谨性,其间容不得半点马虎.同时我承诺我的毕业设计是在老师指导下独立完成的,没有抄袭!学生（签名）：时 间：教师指导过程情况记录（选题、试验、调研、资料收集及论文撰写等过程）该生毕业设计阶段态度认真，其间多次找老师讨论设计方案,多次按要求修改设计过程与设计图纸。指导教师（签名）：时 间：指导教师对论文（设计）的审查意见毕业设计选题合理,任务量符合本科毕业设计要求,符合工作要求，同意参加毕业答辩。指导教师（签名）：时 间：注：本表作为教学档案，随论文由各学院负责保存。I组合机床动力滑台液压系统设计摘 要近年来，液压传动由于应用了计算机技术、信息技术、自动控制技术、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件正向高压、高速、高精度、高效率的方向发展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上取得新的成就。液压系统的发展方向是：创制新型节能、微型元件高度的组合化、集成化和模块化和微电子结合，走向智能化。液压技术是机械设备中发展最快的技术之一。特别是近年来与微电子、计算机技术相结合，使液压气动技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压、气动元器件制造技术的进一步提高，使液压气动技术不仅作为一种基本的传动形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。本设计中的以液压方式控制组合机床的动力滑台，克服了使用机械传远距离传动所造成的装置过于庞大的缺点，以其简单的方式实现了工作要求。综上所述，液压工业在国民经济中的作用是很大的，它常常用来衡量一个国家工业水平的重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还有相当差距，化、优质化的工作有待于继续做好，智能化的工作刚刚起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。关键字：液压；组合机床；发展方向IIAbstractmodularization, integration and modularization and microelectronics, become smarter.Hydraulic technology is one of the fastest growing technology in mechanical equipment. Especially in recent years and the combination of microelectronics, computer technology, make the hydraulic pneumatic technology has entered a new stage of development. At present, has been widely used in industry in various fields. In recent years due to the development of microelectronics, computer technology, hydraulic and pneumatic components manufacturing technology to further improve, make the hydraulic pneumatic technology not only plays a crucial role as a basic form of transmission, and with good static and dynamic performance has become an important means of control.By hydraulic control in the design of the modular machine tool power sliding table, overcome the use of mechanical transmission caused by the remote transmission device is too big shortcomings, achieve the job requirements in the simple way.Above all, the role of hydraulic industry in the national economy is great, it is often used to measure a nations industrial level is one of the important marks. Compared with the worlds major industrial countries, there is quite a gap between the hydraulic industry in China, and the varieties of work to be to continue to do intelligent work has just started, so have to play catch-up, to catch up.Key word: Hydraulic technology ; Combination machine tools; The development direct目 录1 设计要求主要参数 .12 负载与运动分析计算 .22.1 该组合机床的主参数分析： .22.2 液压缸速度控制图以及受力图如下： .23 液压系统动力元件的选用 .33.1 液压缸活塞参数的确定 .33.2 液压泵的选用： .33.3 液压泵驱动电机的选用： .44 液压系统图的设计 .54.1 液压调速回路的选择： .54.2 液压系统调压回路的设计： .54.3 液压系统换向回路的设计： .64.4 液压系统原理图设计： .74.5 液压系统工作过程： .84.5.1 液压缸快进工况 .84.5.2 液压缸一工进工况： .84.5.3 液压缸二工进工况： .84.5.4 液压缸保压工况： .94.55 液压缸快退工况： .94.5.6 卸荷回路: .95 其他液压元件的选用 .96 油管的设计选用 .107 板式连接集成块设计 .117.1 液压系统机构选择： .117.2 板式连接集成块设计： .117.3 集成块的优化： .138 液压缸的设计 .138.1 缸筒结构的设计： .138.2 油缸缸筒材料的要求： .148.3 油缸壁厚计算以及验算： .148.4 液压缸总长度计算： .159 液压系统油箱的设计 .169.1 油箱的容量设计 .169.2 油箱的结构设计 .1610 系统油液温升计算 .17参考文献 .19致谢 .2011 设计要求主要参数动力滑台工作台循环为：快进 工进 二工进 快退 停止。轴向切削力为 30468N，移动部件总重力为 9800N。快进行程为 100mm，快进速度为 0.1m/s。工进行程为 50mm，工进速度为 0.8810-3m/s，加减速时间为 0.2s。平导轨静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1。22 负载与运动分析计算2.1 该组合机床的主参数分析：该机床的主要运动情况：快进 工进 二工进 快退 停止轴向切削力 FN=30468N，移动部件总重力为 9800N工作负载：工作负载即为切削阻力 NFmN30468惯性负载： tvgGm52.0189阻力负载：静摩擦阻力 fs96动摩擦阻力： NFfd1.0液压缸的机械效率取 ，二工进时，总的负载没有变.m表 1 液压缸在各个工作段的负载值工 况 负载组成 负载值 F/N 推力 (F/ m)/N启 动 F=Ffs 1960 2180加 速 F=Ffs+Fm 2460 2740快 进 F=Ffd 980 1090工 进 F=Ffd+Fl 31448 34950二工进 F=Ffs+Fl 31448 34950快 退 F=Ffd 980 10902.2 液压缸速度控制图以及受力图如下：液压缸的速度控制图：图 13液压缸的受力图：图 23 液压系统动力元件的选用3.1 液压缸活塞参数的确定该组合机床液压系统最大负载约为 35000N，按表 2 选定液压缸工作压力MpP5.41表 2 按负载选定工作压力液压缸负载/N 50000液压缸压力/MPa0.81 1.52 2.53 34 46 710该液压缸为单缸，要求快进速度与快退速度相等，即： ，则选用差V快 退快 进 动液压缸，要求无杆腔液压油的作用面积 S1 为有杆腔液压油的作用面积 S2 的两倍活塞直径 D 与推杆直径 d 的关系为：D=0.707d为了防止机器启动时，液压缸突然向前冲，需要液压系统中有被压，按相关类似的液压系统取被压 MP8.02由表 1 可知，液压缸所有工作阶段，只有工进时需液压缸提供最大的力34950N，所以液压缸实际工进阶段提供的力，又D=0.707d，解的NPAFd34950)(442212 D=104.18mm,d=73.65mm，圆整为：D=110mm ,d=75mm3.2 液压泵的选用：液压缸快进时的进油量：min/5.26i/1065.207.44 32-2dlVq 快 进快 进液压缸工进时的进油量：4min/502.in/1052.6108.044 3322DlVq 工 进工 进液压缸快退时的进油量： i/.i/.7.-.- 32-222d l）（）（ 快 退快 退在进油过程中在油管上会有压力损失，按相关液压系统取压力损失为，则实际压力 ，MPa5.0 MPaPP5.041最大压力取为实际压力的 1.25 倍，所以最大压力 ，PaP25.6.1max在进油过程中在油管上会有液压油的泄露，由以上计算的，在所有工作阶段，最大进油量 ，查表取泄露系数 K1=1.2，Pa5.30q最 大则最大流量 in/6.35.021K1 lQ最 大最 大根据 查MP.62.max min/6.35.021q1 l最 大最 大机械设计手册，选择叶片泵，型号为：YB-B48B，其理论排量为 48.3ml/r，额定压力7MPa，实际输出流量为 42.7ml/min，驱动功率为 6.9KW，额定转速为 1000r/min，最低转速为 600r/min，最高转速为 1500r/min该泵的实际输出液压油量为 min/6.3i/7.4210llvnq实 际额 定输 出故该泵能满足该液压系统的正常工作。3.3 液压泵驱动电机的选用：该液压泵的驱动功率为 6.9KW，额定转速为 1000r/min，最低转速为600r/min，最高转速为 1500r/min查机械设计手册，粗选电动机型号为：Y2-160L-6，其额定功率 P=11KW，额定转速 N=970r/min，传动效率 =0.875驱动电机与液压泵靠联轴器连接，而刚性联轴器的功率 1=0.9，同时液压泵的轴靠轴承支撑，轴承的效率 2=0.9，则该电动机实际能提供的驱动功率，KWP9.67.90.875.11 实 际 驱 动 功 率该型号的电动机能满足实际工作需要，选择合理。54 液压系统图的设计4.1 液压调速回路的选择：要实现液压缸 快进 工作进给 二次工作进给 快退 停止 的自动循环工作要求，为了设计实现方便选择差动液压缸，在实现调速的过程中，有两次调速过程，即：从快进 第一工进的第一阶段调速和从工进 第二工进的第二阶段调速。因为要求实现二级调速，所以选择两个调速阀串联使用，为了实现第一工进速度大于第二工进速度的要求，在第一工进阶段让液压油只通过一个调速阀，另一个调速阀处于被屏蔽状态，在实现第二工进过程中，让液压油先后依次通过两个调速阀，通过调整两调速阀，实现第二工进阶段速度小于第一工进阶段速度。主要调速回路有进油节流调速、回油节流调速以及旁路节流调速，进油节流调速容易在液压缸开始运动时造成冲击，采用回油节流调速是，冲击产生在活塞的无杆腔。综合以上两种调速方式，采用进油节流调速回路并在回油路上连接溢流阀，提供被压避免冲击。实际液压调速回路的设计如下：图 34.2 液压系统调压回路的设计：为了保证液压系统在短时的过载情况下任然能正常的工作，不至于损坏液压系统，6因此在设计的时候，需要使得该系统具有一定的过载能力，故选用的液压泵所能提供的压力一般都大于系统的额定压力，为了保证系统在正常条件下正常工作，需要限定系统正常工作压力为设计压力，这时就需要调定系统的压力。同时调压回路还能保证系统由于故障，在整个系统的压力急剧升高的情况下，有效的保护系统的其他元件不被损坏，在故障排除后，系统仍然能够正常的完成工作任务。调压回路液压源工作压力级的多少，压力在调节、控制或切换方式上的差异，是这种回路出现多种结构方案的原因，也是对它进行评比、选择时要考虑的因素。本设计根据实际需要，设计的简单选用外控式顺序阀完成系统压力调定的任务，在系统压力大于额定压力时，通过主油路的油压控制顺序阀的开启，让液压泵供给液压系统的油液直接回油箱，这样保证系统压力恒定，同时在系统发生故障的条件下能保护其他元件不被损坏。实际液压调压回路的设计如下：图 44.3 液压系统换向回路的设计：要求该液压系统控制的组合机床动力滑台能够实现 快进 工作进给 二次工作进给 快退 停止 这一预期的动作，则需要该系统能对液压缸的有杆腔和无杆腔都能进油，但是整个系统的供油回路只有一个，所以需要设计换向回路。根据本设计的实际需要，换向回路如下图所示：7图 54.4 液压系统原理图设计：将所有的回路叠加在一起，同时加了必要的元件辅助，整个液压系统回路的原理图设计如下：8图 64.5 液压系统工作过程：4.5.1 液压缸快进工况进油回路：液压泵9 号单向阀14 号两位两通电磁换向阀（右位）液压缸无杆腔回油路：液压缸有杆腔11 号两位三通电磁换向阀（右位）7 号三位五通电液换向阀（中位）进油回路4.5.2 液压缸一工进工况：进油路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（左端）10 号两位两通电磁换向阀（上位）13 号两位两通电磁换向阀（左位）15 号节流调速阀液压缸无杆腔回油路：液压缸有杆腔11 号两位两通电磁换向阀（左位）5 号溢流阀油箱4.5.3 液压缸二工进工况：进油路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（右位）10 号两位两通电磁换向阀（上位）12 号节流调速阀15 号节流调速阀液压缸无杆腔9回油路：液压缸有杆腔11 号两位两通电磁换向阀（左位）5 号溢流阀油箱4.5.4 液压缸保压工况：液压系统油液回路：液压泵3 号液控安全阀油箱该状态时，10 号阀处于下位，7 号阀处于右位，11 号阀处于右位，由于 10号阀处于下位，液压缸无杆腔无法回油，同时液压泵通过 7 号阀、11 号阀向液压缸有杆腔进油，则进油回路压力增大，当压力大于安全阀调定压力时，液控安全阀开启，液压油回油箱，液压缸保持位置不变。4.55 液压缸快退工况：进油回路：液压泵4 号单向阀7 号三位五通电液换向阀（右位）11号两位三通电磁换向阀（右位）液压缸有杆腔回油回路：液压缸无杆腔 16 号单向阀 10 号两位两通电磁换向阀（上位）7 号三位两通电液换向阀（右位）8 号单向阀油箱4.5.6 卸荷回路:液压泵9 号单向阀10 号两位两通电磁换向阀（上位）7 号三位两通电液换向阀（中位）8 号单向阀油箱5 其他液压元件的选用除液压泵、液压油缸、驱动电动机已经设计选择以外，各种阀等辅助元件也为保证液压系统的正常运行承担着重要的作用。单向阀的选择：单向阀通常有两种结构，一种是直通式结构，一般做成螺纹连接形式，故又称为管式；另一种是直角式结构，其进、出油口均设置在一个面上，故又称为板式，因为本设计选用板式连接，所以选用直角式结构的单向阀，根据设计计算的流通最大流量，与开启压力，按机械设计手册选用型号为 CRG-03-04-50 单向阀换向阀的选着：对换向阀的性能要求是油路导通时，压力损失小；油路断开时，泄漏量小，换向平稳、可靠、快速、操纵力小等，换向阀有电磁式和电液式，电磁换向阀是利用电磁铁吸力来操控阀芯换位的控制阀，其结构简单，换向冲击小，寿命较长，电液换向阀是由电磁铁和液动阀结合在一起构成的一种组合式换向阀，其具有噪10声小，散热好，摩擦小，温升低等特点，本设计中的三位五通电液换向阀是主要作用阀元件，其性能决定着整个液压系统的性能，要求换向灵敏可靠，所以选用电液换向阀，其型号为 35DY3Y-E10B，其他的换向阀选用电磁换向阀，按照机械设计手册选用型号为 WE6B10 和 22DO-B10。调速阀的选择：选择要求是有较大的流量调节范围，且流量调节要均匀；当阀前、后压差发生变化时，通过阀的流量变化要小，以保证负载运动的稳定；油温变化对通过阀的流量影响要小；液流通过全开阀时的压力损失要小；当阀口关闭时，阀的泄漏量要小；调节应轻便、准确。考虑到本设计的对速度的稳定性要求不是很高，故选择节流调速，选用节流调速阀型号为 2FRM10-35。溢流阀的选择：选择要求调压范围大，调压偏差小，压力波动小，动作灵敏，过流能力大，噪声小等特点，考虑到溢流阀在本设计中做背压阀使用，装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。选用型号为DBDH10P/10液控顺序阀的选择：在本设计中，该阀用作为安全阀，在系统压力过大时，保护其他液压元件不被损坏，以系统液压油的压力控制该阀的启闭状态，选用型号为 XF3-E10B。表 3 液压系统使用元件序号 元件名称 元件型号 数量 估计通过流 （L/min） 备注1 液压泵 YB-B48B 1 - 查手册选用2 滤油器 XU-40200 1 48.3 查手册选用3 单向阀 CRG-03-04-50 4 37 查手册选用4 三位五通电液换向阀 35DY3Y-E10B 1 37 查手册选用5 两位三通电磁换向阀 WE6B10 1 37 查手册选用6 两位两通电磁换向阀 22DO-B10 3 37 查手册选用7 节流调速阀 2FRM10-35 2 1 查手册选用8 溢流阀 DBDH10P/10 1 1 查手册选用9 液控顺序阀 XF3-E10B 1 35 查手册选用10 液压缸 1 - 按要求配做11 驱动电机 Y2-160L-6 1 - 查手册选用6 油管的设计选用元件连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定11数值不同，所以要重新计算，如下表所示。表 4 液压系统工作各阶段流量快进 工进/二工进 快退输入流量/(L/min) Q1=/4D2V 快进 =57Q1=/4D 2V 工进 =0.502Q1=/4（D 2-d2）V 快退 =30.5排出流量/(L/min) Q2=/4（D2-d2）V 快进 =30.5Q2=/4（D 2-d2）V 工进 =0.269Q2=/4D 2V 快退 =57运动速度/(m/min) 6 0.0582 6根据这些数值，当油液在压力管中的流速取 3m/min 时，按式（ ）计算vqd2得到与液压缸无杆腔和有杆腔相连接的油管内径分别为:md08.261035721 md69.140135.26这两根油管都按国家标准选用内径 20mm，外径为 28mm 的无缝钢管。7 板式连接集成块设计7.1 液压系统机构选择：液压系统的实现方式有板式连接、管式连接还有叠加式连接等方式：管式连接适用于小流量的简单液压系统。其优点是：连接方式简单，布局方便，系统中各阀间油路一目了然。其缺点是：元件分散布置，所占空间较大，管路交错，接头繁多，不便于装卸维修。而板式连接适用于任何液压系统，其优点是：更换元件方便，不影响管路，并且有可能将阀集中布置。与板式阀相连的连接体有连接板和集成块二种形式。连接板结构简单，检查油路较方便，板式连接油路设计困难，并且油路修改难度极大。集成块结构紧凑，占地面积小，便于装卸和维修，可把液压系统的设计简化为集12成块组的选择，因而得到广泛应用。但它也有设计工作量大，加工复杂，不能随意修改系统等缺点。本设计根据需要选择板式连接。7.2 板式连接集成块设计：集成块是本设计的最核心部分，其上承载着所有的液压控制元件，决定着整个液压系统的功能，液压缸所有的功能性动作都由集成块的液压回路决定。集成块的设计应尽可能的简单，实现液压系统的简洁，尽量减少油管的数量，本设计考虑到所选用的液压元件比较多，而且液压系统相对比较复杂，如果仅用一个集成块，难以实现整个液压系统的功能，或者设计出来的集成块显得过于笨重，不方便安装、检修等，这样就失去了设计简洁方便的意义，所以本设计根据实际需要，用两个集成块（一个主集成块、一个副集成块）实现整个液压系统的功能，并且保证了设计的方便简洁，也使得集成块得到了高效的利用，两个集成块总的用材减少，只增加了两个集成块连接的一根油管，提高了经济性。所以无论是从实际还是理论的角度，本设计选用两个集成块完成功能是合理的。集成块一的设计图如下：图 7集成块二的设计图如下：13图 87.3 集成块的优化：两块集成块的设计能够完全完成液压系统的工作要求，而且降低了集成块的加工难度，同时容易保证集成块的加工精度，但是两块集成块的设计对集成块本身的利用率不高，同时两块集成块的加工工时变长，提高了加工成本，需要投入更多的人力资源，再则集成块的材料需要增加，材料的利用率降低。考虑到把两块集成块合为一体的设计难度不大，集成块加工的难度提升不大，造成的加工成本有所降低，但是把两块集成块合并能够大幅度的减少需要的材料，极大的提高材料的利用率，同时也能让液压站的工作空间变大，减少油箱的设计尺寸，同时方便液压系统的功能变换，故在两块集成块的基础上对集成块进行优化设计，前集成块二的利用率很高，故保持集成块二的设计不变，主要对集成块一进行优化，在优化的过程中要在集成块中留一个面，以备安放前继承快二，通过对两块集成块形状、液压油路的优化设计，得到优化后的集成块。优化后的集成块图：14图 98 液压缸的设计8.1 缸筒结构的设计：液压缸常用的缸筒结构有八类：法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接、外半环连接、内半环连接、拉杆连接、 、焊接和钢丝连接。法兰盘连接有重量很大，端部需焊接法兰盘或者镦粗等的缺点，但是油缸一般是固定在一个特定的位子上，一般不需要经常的搬动，所以这些缺点对本设计并不明显，同时该种结构简单，易加工、装卸。故选用端部镦粗的法兰连接式结构的油缸。8.2 油缸缸筒材料的要求：一般要求材料应有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能，缸筒毛坯：普遍采用退火的冷拔或热轧无缝钢管油缸在工作中药承受脉动冲击作用，同时液压缸的检修比较困难，一旦液压缸出现泄漏对其他元件的寿命影响很大，同时污染也特别严重，液压缸作为液压系统的重要元件，一般故障后在短时间很难维修好，或者维修好以后很难达到维修前的工作参数要求，本设计考虑到液压缸的这些因素，因此选用的液压缸毛坯件为锻件，使得毛坯有良好的基体性能，毛坯材料为 35 缸，在调质处理后能得到回火索氏体，使得油缸的强度、韧性等各个方面都有良好的性能。158.3 油缸壁厚计算以及验算：油缸要能够承受一定的压力，有样要保证一定的壁厚才能使得系统能正常的工作，缸筒的壁厚的计算经验公式为： ，21C其中：缸筒材料强度要求的最小值 ， 1 pDPmax1缸筒内最高工作压力，本设计为 6.5Mpa，maxPD 为缸筒内径，也即为活塞的外径，在本设计中已经计算得活塞的外径为110mm，材料缸筒的许用应力，Mpa， ，液压缸选用材料为 35 钢，pnbp查表的 Mpa， 为安全系数，数值按下表进行选取，本设计取540bn 5n表 5 液压缸的安全系数交变载荷材料名称 静载荷不对称 对称 冲击载荷钢、锻铁 3 5 8 12 ， ，取Mpanbp10854 mDPp031.12.6max1 41缸筒外径公差余量 腐蚀余量1C2C按相似油缸结构和工作状况， 、 均取 0.5mm,1 =5mm21最终油缸的外径 ，mD20工作的额定压力要求低于液压缸所能承受的极限压力，以保证工作安全，额定压力 MpaP 89.1712.0).(35.)(35.0Mpa.4221s 额 定液压缸的选材符合工作安全要求8.4 液压缸总长度计算：要求快进行程为 100mm，工进行程为 50mm，在液压缸内活塞还需占据一定的长度，查机械设计手册得，活塞的长度 ，Dl)16.0(ml710.16液压缸的有效长度为 ，考虑到还要在油缸中装配如油mL275017缸端盖、导向套等必要辅助零件，必须将油缸的长度加长，根据实际需要取油缸的长度为 320mm。油缸设计结构如下图所示：图 109 液压系统油箱的设计9.1 油箱的容量设计油箱的作用主要是储备油，此外，因为油箱有一定的表面积，能够散发油液工作时产生的热量；同时还具有沉淀油液中的污物，使渗入油液中的空气逸出，分离水分的作用；有时它还兼作液压元件和阀块的安装台等功能。本课题设计的油箱为分离式油箱，单独设计，与主机分开，减少油箱的发热和液压系统振动对主机工作精度的影响。油箱的有效容积及尺寸的确定，油箱有效容量一般为泵每分钟流量的 37 倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间、面积不受限制的设备，则应采用较大的容量。油箱中油液温度一般推荐3050。液压油箱有效容积 V 的确定，其主要依据就是保证泵有足够的流量。又因为设备停止后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回油箱，为防止液压油液从油箱中溢出，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%。计算公式： V 油箱的有效容积（m3） 经验系数，见下表 2-3pQ17为液压泵的流量pQmin)/(L表 6 经验系数 系数类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 12 24 57 612 10已知： =48.3 L/min 取经验系数 6 所以： 648.3=289.8Lp pQV因此圆整后油箱的有效容积选取 V290L，根据机械设计手册中查得油箱的外形尺寸长、宽、高分别为 1014mm、764mm、750mm。分离式油箱一般用2.54mm 钢板焊成。箱壁愈薄，散热愈快，大尺寸油箱要增加焊角板、筋条，以增加刚性。油箱顶盖要稍微加厚些。因此在这里油箱壁厚选取 5mm, 箱底厚度应大于箱壁的厚度，选取 10mm ，箱盖厚度为 10mm。9.2 油箱的结构设计油箱的结构应能使油箱实现存油、散热和分离污物及防止污染的作用。结构设计应注意以下几个问题：1) 开式油箱液面应和大气连通。为防止空气中的污物进入油箱，油箱上部的通气孔上必须配置空气过滤器。一般通气孔兼作注油孔用。2) 在液压泵的吸油管路上，必须安装网式过滤器，以清除较大的颗粒杂质，保护液压泵。过滤器的安装方式应能便于取出过滤器。3) 液压泵的吸入油管和回油管的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面以下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡，管口制成 45 斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流动速度变化不致过大，斜口应面向箱壁。两管件之间要用隔板隔开，并使油液循环，将油液中的气泡和杂质分离和沉淀。为了充分发挥隔板的作用，要设计两块隔板，上面一块隔板隔气泡，下面一块隔板隔杂质。管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的 3 倍；粗滤油器距箱底不应小于 20mm。4) 为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。选择合理的密封方式进行有效密封。为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按 GB3766-83规定，箱底离地至少在 150mm 以上。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱盖上焊接四个吊钩，油箱上焊两个提手，以便于油箱的搬移。为了防止油箱内部生锈，应在油箱内壁涂上耐油防锈的涂料。油箱结构设计后应布置好箱盖上电机、泵、叠加阀的位置，叠加阀应放在一端， 这样不仅有利于回油，而且有利于给液压缸供油，电机和泵的位置的确定要考虑为其18他辅助元件留下合理的空间。其次，布置其他辅助元件的位置，为保证箱盖的强度，要加厚箱盖的尺寸，确定采用 10mm 厚的箱盖钢板。10 系统油液温升计算液压泵额定工作压力为 7MPa ，流量为 48.3L/min ，其输入功率为 6.9KW快进时功率为 WvFp109快 进液压缸工进时最小功率为 v756.3工 进液压缸快退时功率为 p109快 退则系统单位时间内最大的发热量为： Hi=6900-30.756=6869.244J当油箱的高：宽：长比例在 1：1：1 到 1：2：3 范围内，且油液面高度为油箱高度的 80%时，油箱散热面积近似为：3589.07.64.01. mV散热系数 K=15W/(m2.c)，（其温升参考许可范围为 3035）CHit .5.6132温度高于许可温升，温度过高会使得液压油短时间变质，影响液压系统的正常工作，同时降低其他液压元件的寿命，所以本设计需要在液压油回路中串接液油冷却器，快速冷却液压油，使得油箱温升在许可范围之内。本液压系统为板式连接，查机械设计手册选用冷却器的型号为：2LQG 2W-10/0.4，其散热面积为 0.4mm，冷却系数为 ，设计温度为12/)40738(KmWC10该冷却器的功能验算：因为油箱许可温升为 3035，选择油箱温升为 30，所以油箱的实际散热量为： ，JVH27.0535.612故该冷却器需要散失的热量为：，JH974.832.054.6892 19冷却器正常工作时温升 ，在正常许可温升范围内，CAKHt 53.2704.9812故选择合理。20参考文献1 黄志坚. 液压辅件. 化学工业出版社，20082 张利平. 液压站. 化学工业出版社，20083 刘延俊. 液压回路与系统. 化学工业出版社，20084 赵月静、宁辰校. 液压实用回路. 化学工业出版社，20085 韩桂华. 液压系统设计技巧与禁忌. 化学工业出版社， 20116 崔培雪、冯宪琴. 典型液压气动回路. 化学工业出版社， 20117 韩桂华. 液压系统设计技巧与禁忌. 化学工业出版社， 20118 左健民. 液压与气压传动.机械工业出版社，2007.9 成大先.机械设计手册第五版第 5 卷.北京：化学工业出版社， 200821致谢在此，我向指导老师杨卫平博士致以崇高的敬意！做毕业设计的时间是短暂的，但杨老师对我的影响是深刻的，跟着杨老师时时刻刻都能学到东西。刚开始做设计时，我抱着一种完成任务的心态，但几次在向杨老师请教问题时，杨老师注意每一个细节，没有一丝的轻率，我被杨老师严谨的治学态度所感染，让我明白在学习中式容不的半点马虎的。杨老师学识渊博，对我设计中的问题深入浅出的阐述，让我对这个比较抽象的问题有了实质化的理解。杨老师总是用生活中比较常见的例子来详细的阐述问题，把枯燥的理论知识巧妙的运用到实际的例子中，很有一种举一反三的作用。经过几次与杨老师的接触，杨老师平易近人的态度让我有朋友般的亲切，杨老师总是用平常的的话语让我明白书本之外的东西，用长者丰富的人生阅历巧妙的在我迷茫的时候给我指出前进的方向。将本科所学的东西第一次运用在这里，总是存在这样或那样的问题，每次杨老师都抽空帮我讲解，不惜牺牲自己的休息时间，有如此的老师是我的荣幸！再次衷心的感谢杨老师的帮助！
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