≥5表2-3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力在表2-2、表2-3的總結(jié)下，并結(jié)合2000KN的最大剪切力，確定液壓缸的工作壓力為16MPa。跟據(jù)實(shí)際情況和參考液壓工程手冊，取液壓缸中的背壓為1MPa。表2-4執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值2.4.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定壓下缸和剪切缸的規(guī)格如下所示：1.壓下缸160/120/300；2.剪切缸320/280/300；第3章液壓缸的設(shè)計(jì)與校核3.1液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1液壓缸的類型本項(xiàng)目中決定使用的是具有雙重作用能力的單活塞桿液壓缸，在工作進(jìn)程臨到尾聲時(shí)，活塞能起到緩沖的作用。液壓缸往返運(yùn)動(dòng)的形成條件是，利用活塞頭把油缸分為兩個(gè)部分，那么就已經(jīng)有了兩個(gè)進(jìn)油口，與兩個(gè)柱塞杠起到了相同作用，這樣能保證液壓缸能進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，也在中小型液壓機(jī)上得到了很好應(yīng)用效果。3.1.2鋼筒的連接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，加工、裝卸都比較容易，這是法蘭連接方式的優(yōu)點(diǎn)所在?；诖耍诒卷?xiàng)目中，液壓缸、頂出缸均采用前端和后端的法蘭安裝方式。密封圈、防塵圈等相關(guān)裝置構(gòu)成了缸口的組成部分，對活塞桿起到密封和引導(dǎo)效果。且缸口部分的組成成分也與缸孔和活塞桿的直徑和兩者之差息息相關(guān)。3.1.3缸底結(jié)構(gòu)缸底結(jié)構(gòu)不僅有平底和圓底之分，也有不可拆和可拆卸之分。當(dāng)缸底結(jié)構(gòu)形式是整體結(jié)構(gòu)時(shí)，相對于圓底結(jié)構(gòu)，容易加工和結(jié)構(gòu)簡單的平底結(jié)構(gòu)使用比較頻繁。而且其軸向長度也比較短。而從受力情況來看，圓底結(jié)構(gòu)表現(xiàn)突出。且在應(yīng)力一樣的情況下，重量比較輕。除此之外，還有對過渡處有的一些鑄造缺陷進(jìn)行消除的作用。從上面分析來看，圓底結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢眾多，但是為什么應(yīng)用范圍還比不上平底結(jié)構(gòu)呢？這是因?yàn)閳A底結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢受壁厚油缸的影響，使缸壁的受力總是大于缸底，導(dǎo)致其優(yōu)勢沒有得到充分的發(fā)揮。整體結(jié)構(gòu)除所論述的一些突出優(yōu)勢之外，還有缸孔加工工藝差，即不能對活塞進(jìn)行簡單拆卸的共性。而可拆卸結(jié)構(gòu)則對整體結(jié)構(gòu)的不足進(jìn)行了彌補(bǔ)。它保留了在整體結(jié)構(gòu)中所表現(xiàn)出來的一些突出優(yōu)勢，應(yīng)用范圍也比較廣泛。經(jīng)過綜合考量，本設(shè)計(jì)項(xiàng)目選擇使用平底結(jié)構(gòu)。3.1.4油缸放氣裝置油液不能很好地帶出缸內(nèi)由于裝配過程或者系統(tǒng)工作原因存留的部分空氣。而活塞極易因?yàn)榭諝饪蓧嚎s的特性發(fā)生振動(dòng)，影響工作。為了防止空氣在缸內(nèi)存留，除對其進(jìn)行密封外，還要將放氣閥安裝在油缸兩腔位置最高的地方。放氣閥的主要作用是將缸內(nèi)空氣及時(shí)排出，避免其對工作產(chǎn)生影響。在本次項(xiàng)目中，選擇了采用整體式結(jié)構(gòu)的排氣閥。除整體式外，還有組合式。整體式排氣閥連接好閥體和閥針，并把它們和鋼筒或者缸蓋采用螺紋連接的方式連接起來。實(shí)現(xiàn)密封的是頭部錐面。排氣的過程是松開螺紋，利用錐面間隙和斜孔將空氣排出去。這種結(jié)構(gòu)雖說是十分簡單且方便，但其對螺紋和錐面兩者密封的位置同心度提出了很高的要求。3.1.5緩沖裝置節(jié)流可以將鋼桶低壓腔內(nèi)的所有或者一些油液產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可被帶到缸外的熱能。這便是屬于緩沖裝置的原理。本次項(xiàng)目中選擇的是恒節(jié)流面積緩沖裝置，這是考慮到事先并不清楚活塞的運(yùn)動(dòng)速率、質(zhì)量、載荷等，并且基于它結(jié)構(gòu)簡單、方便設(shè)計(jì)、成本較低的原因來考慮的。但實(shí)際上，此類裝置緩沖效果并不能夠很好地起到緩沖作用。在緩沖剛剛發(fā)生的時(shí)候，不變的節(jié)流面積致使緩沖制動(dòng)力非常大，但馬上由大變小，幾乎沒有發(fā)揮作用。3.2缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定用于不同場合的液壓設(shè)備則液壓缸所利用的工作壓力范圍也相應(yīng)地會(huì)發(fā)生變化。這兩者是息息相關(guān)的，通常參數(shù)的確定通常采用類比法。液壓缸的工作壓力；壓下缸和剪切缸的規(guī)格分別為160/120/300和320/280/300。拿剪切缸舉例，計(jì)算剪切缸的具體尺寸，同理可得其他液壓缸的尺寸。3.2.1確定剪切缸的技術(shù)參數(shù)計(jì)算剪切缸初撐力：（3-2）其中表示的是泵站的額定工作壓力數(shù)值[]是去除壓力損失后的值，（的具體數(shù)值在泵站產(chǎn)品目錄中可以得到。）取為的值。3.2.2安全閥與剪切缸工作阻力的確定表示的是安全閥調(diào)整壓力的數(shù)值，為剪切缸缸體內(nèi)徑，是理論支護(hù)阻力。（3-3）選擇的31.5與值相差不是很大。3.2.3剪切缸缸體壁厚的確定采取27SiMn無縫鋼管作為缸體材料，它的抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度。因此決定，（3-4）其中，，=31）缸筒壁厚：?。海?-5）其中，，D，mm，mm當(dāng)，缸筒外徑可算出是。2）從以下四個(gè)角度計(jì)算缸筒壁厚：1、要使工作順利安全進(jìn)行，額定工作壓力必須滿足低于一定極限值的要求。（3-6）2、為防止塑性變形的情況出現(xiàn)，額定工作壓力、安全塑性變形壓力兩者應(yīng)該滿足一定的比值要求。（3-7）其中，（3-8）則3、表示的是缸筒的爆裂壓力（3-9）4、為缸筒徑向變形，該值必須處在一定的范圍之內(nèi)。（3-10）其中，鋼材為，鋼材為變形量應(yīng)該位于密封圈的允許范圍內(nèi)。在本項(xiàng)目中，特意對油缸缸底耳座直徑、厚度、寬度等進(jìn)行了加大，同樣采用加大處理方法的還有活塞桿端銷孔，以此來增強(qiáng)聯(lián)結(jié)部位。3.2.4活塞桿及強(qiáng)度校核（1）活塞桿的直徑長度取，要求抗拉強(qiáng)度，要求屈服強(qiáng)度。取，，將1.5作為活塞桿的安全系數(shù)值，（2）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算直桿承受拉壓載荷的簡單強(qiáng)度公式可以用來計(jì)算穩(wěn)定工作狀態(tài)下的活塞桿的軸向推力或者拉力。（3-12）式中，N；，m；，MPa；，?。灰虼耍簩钊麠U的應(yīng)力按照下式進(jìn)行計(jì)算：（3-13）其中，；，；，，為軸向偏心載荷，當(dāng)活塞桿僅受該力時(shí)，則，式中為作用線和活塞桿軸心線最大撓度處，二者之間的垂直距離mm。因此：由式（3-13）可得：（3）活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)，即液壓缸支撐長度數(shù)值滿足該式，要進(jìn)行活塞桿彎曲穩(wěn)定性的檢驗(yàn)計(jì)算。下式適用于當(dāng)受力完全在軸線上的情況：（3-14）（3-15）式中，；，活塞桿?。?，為兩端鉸接值；；，取；，?。?，??；，；，；，；，。其中圓環(huán)截面：又計(jì)算式（3-15）：根據(jù)式（3-14）得：（2）下式適用于受力偏心的情況，即推力和支撐的反作用力不是都處在同一條軸線時(shí)：（3-16）其中，兩端分別是固定狀態(tài)和球鉸接狀態(tài)（3-17）由上式（3-17）可計(jì)算出那么分別計(jì)算式（3-16）、式（3-14）：液壓缸中，引導(dǎo)活塞桿的活塞桿導(dǎo)向套裝是處在有桿側(cè)端蓋里面的。除此之外，導(dǎo)向套裝中還配備起密封作用的密封裝置。防塵圈被設(shè)計(jì)在外側(cè)部分，可以部分抵抗雜質(zhì)、灰塵還有一些水分對密封裝置的破壞，這種情況極有可能在活塞桿后退過程中發(fā)生。3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對液壓缸各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)，是要在確定好主要尺寸的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各部分有：缸體與缸蓋、活塞桿與活塞、活塞桿導(dǎo)向部分還有密封、緩沖、排氣等相關(guān)裝置，另外還包括液壓缸的安全結(jié)構(gòu)。不同的工作環(huán)境和工作條件要設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)形式，選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)要充分考慮實(shí)際情況。3.3.1缸體與缸蓋的連接形式如下圖所示，可以得知法蘭、半環(huán)、螺紋、拉桿、焊接等連接式都屬于常見的缸體與缸蓋的主要連接方式。在對連接方式進(jìn)行選擇時(shí)，必須充分結(jié)合工作過程中產(chǎn)生的部分壓力、制作缸體時(shí)需要用到的材料還有工作時(shí)設(shè)備所處的工作環(huán)境和條件等。因此經(jīng)過慎重思考之后，決定將法蘭連接式作為缸體與缸蓋的首要連接方式。圖4-1部分缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)3.3.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)與缸體與缸蓋的連接方式相同，活塞桿與活塞的連接方式也是多種多樣的，主要包括一體式、推銷式連接等，另外螺紋式、半環(huán)式也是比較常見的活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)形式。圖4-2中對活塞與活塞桿結(jié)構(gòu)的一些簡要示意。盡管半環(huán)式結(jié)構(gòu)存在有結(jié)構(gòu)不簡單、拆卸很不方便的一些缺點(diǎn)，但是它與其他連接方式相比有較強(qiáng)的可靠性。圖4-2活塞桿與活塞的結(jié)構(gòu)當(dāng)遇到一些較小尺寸的場合，一般比較適合于用具有整體式結(jié)構(gòu)的活塞和活塞桿?；钊闹谱鞑牧贤ǔ殍T鐵，它的主要特性是耐磨。而活塞桿的主要制作材料是鋼料，不論是空心或者實(shí)心都是如此。因此，在較為充分地顧及到各種因素的可能影響之后，決定采用螺紋連接的方式對活塞桿和活塞進(jìn)行連接，如下圖所示：圖4-3活塞桿與活塞的連接形式防松裝置也被添加在該設(shè)備中，主要是為了避免震動(dòng)時(shí)，設(shè)備松動(dòng)從而影響整個(gè)工作過程。另外，經(jīng)過實(shí)踐證明，螺紋連接方式主要有結(jié)構(gòu)簡單、方便裝卸、價(jià)格便宜等優(yōu)勢，促使了它的廣泛應(yīng)用。3.3.3活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)O、V、Y、型密封圈都可以用來對活塞桿處進(jìn)行密封處理。除此之外，在端蓋的外沿部分還配備了防塵圈部件，對不經(jīng)意間黏附在活塞桿處的灰塵進(jìn)行清除，從而能夠達(dá)到清潔油液和降低磨損機(jī)率的目的。3.3.4密封裝置O、V、Y型還有各種組合方式的密封圈也可以用來對油缸進(jìn)行密封處理。這些密封圈主要用抗油的橡膠、尼龍等制作。橡膠和塑料毫無疑問是具有十足的彈性的。利用這個(gè)特性可以使密封圈無論是動(dòng)還是靜都可以緊貼不同截面的環(huán)形圈，從而達(dá)到避免油泄露的目的。用到的這種密封裝置可以利用在多種元件的組成結(jié)構(gòu)中，如缸筒和活塞的組成結(jié)構(gòu)中，在這些結(jié)構(gòu)中，其方便制作、還有自動(dòng)補(bǔ)償能力均能夠得到很好的突出。3.3.5緩沖裝置圖4-7、圖4-8分別展示了在液壓缸中經(jīng)常用到的節(jié)流口可調(diào)式、節(jié)流口變化式的緩沖裝置的示意圖。圖4-7節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置圖4-8節(jié)流口變化式緩沖裝置本畢業(yè)論文項(xiàng)目采用可調(diào)節(jié)的節(jié)流口變化式緩沖裝置，其原理圖如圖4-8所示，這種裝置的優(yōu)勢之一是比較容易加工。3.3.6排氣裝置排氣孔分別設(shè)計(jì)在缸蓋或者液壓缸缸蓋的最高地方上，是常見的液壓缸中使用的排氣裝置。若排氣孔位于缸蓋的最高部位，那么是利用長管道將氣體排到遠(yuǎn)處。這兩種排氣裝置的共同點(diǎn)在于打開和關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)是相同的，分別在排氣開始時(shí)和排氣結(jié)束時(shí)對排氣裝置進(jìn)行開啟或關(guān)閉。圖4-9常見排氣裝置3.3.7液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)，還有連接進(jìn)油口、出油口的結(jié)構(gòu)等都屬于安裝連接結(jié)構(gòu)。1.液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)考慮到安裝的位置可能不同以及安裝時(shí)有不同的工作要求，液壓缸的安裝形式也比較多樣化，有長螺栓、腳架、法蘭等的一些安裝形式。2.確定液壓缸進(jìn)油口、出油口的形式和大小在液壓缸的端蓋以及缸體上都可以設(shè)計(jì)有進(jìn)油口或者出油口。當(dāng)液壓缸中，活塞固定時(shí)，可以在活塞桿的端口部分設(shè)計(jì)進(jìn)油口和出油口。當(dāng)液壓缸的頂部沒有安裝排氣裝置時(shí)，可以設(shè)計(jì)有進(jìn)油口和出油口，便于殘留空氣的及時(shí)排出。另外需要說明的是，螺孔連接和法蘭連接一般是液壓缸進(jìn)油口和出油口的主要連接方式。下表中是單桿液壓桿油口的安裝尺寸，其中壓力值小于16MPa，且采用的是螺紋連接方式進(jìn)行連接。表4-2單桿螺紋液壓桿油口安裝尺寸（ISO8138）(mm)第4章液壓元件的設(shè)計(jì)與選擇4.1液壓泵站的設(shè)計(jì)與元件選擇4.1.1液壓泵及電動(dòng)機(jī)的選擇1.液壓缸以較慢的速度下壓的整個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生工作壓力。這其中，下壓過程結(jié)束的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)最大的工作壓力值，這個(gè)值就是液壓泵的最高工作壓力。pp=40MPa并且此時(shí)流量為零，即q=0，也就是說壓力損失是不可能來源于管路和閥門的。另外受運(yùn)動(dòng)部件自重的影響，背壓的影響幾乎可以忽略不計(jì)。2.液壓泵工作時(shí)產(chǎn)生的最大流量其中K是泄露系數(shù)，其值范圍在1.1-1.3之間，本設(shè)計(jì)中取K值為1.1。圖1.3中說明急速下降過程中會(huì)產(chǎn)生q的最大值為64.8L/min，然而利用充液筒進(jìn)行充液可以對流量進(jìn)行補(bǔ)充，因此q的實(shí)際取值應(yīng)該是工作過程中產(chǎn)生的流量值。qmax=q3=41.23L/minqp=1.1q3=1.1×41.23=45.35L/min3.由qP值和pP值可推斷出，選擇63CCY14-1B規(guī)格的軸向讀塞泵是最為合適的，泵的額定壓力要適應(yīng)于壓力儲(chǔ)備的特殊要求，為28MPa，每轉(zhuǎn)的排量是63ml，每分鐘內(nèi)電動(dòng)機(jī)要轉(zhuǎn)1500轉(zhuǎn)。因此利用額定流量的公式可以計(jì)算出額定流量值為94.5L/min，大于qP，符合流量對系統(tǒng)提出的要求；ηv容積效率為0.92。4.電動(dòng)機(jī)功率。工作過程中，會(huì)產(chǎn)生最大功率值。該值可以確定驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率。在實(shí)際操作過程中，取最大功率值為5.76KW，0.85為泵的總效率。因此在本設(shè)計(jì)中，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)中型號為Y132m-4的電動(dòng)機(jī)。它的功率值為7.5Kw，每分鐘是1440轉(zhuǎn)。4.1.2液壓泵的安裝方式多種多樣的液壓泵、電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成了液壓泵的裝置，且裝置有立式和臥式兩種安裝方式之分。在本項(xiàng)目中，經(jīng)過多方面和多角度的考慮，決定采用臥式安裝的方式進(jìn)行液壓泵的安裝。此安裝方式對液壓泵和掛到安裝位置做出了明確規(guī)定，使其都位于液壓油箱的外沿部分，方便了安裝和維修，且能夠進(jìn)行很好的散熱。圖4-4液壓泵的臥式安裝4.1.3電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式法蘭士和支架式，還包括支架法蘭式等都是連接電動(dòng)機(jī)和液壓泵的常見方式。聯(lián)軸器如果有較好的彈性效果，則可以有效抵御在安裝過程中，可能出現(xiàn)的同軸誤差所引起的一些不良反應(yīng)。跟據(jù)零件手冊對結(jié)構(gòu)指定的一些標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇好合適的聯(lián)軸器，或者通過自己的創(chuàng)新、獨(dú)立設(shè)計(jì)也可以擁有合適的聯(lián)軸器。另外，由于電動(dòng)機(jī)和液壓泵的聯(lián)結(jié)剛性沒有達(dá)到合適的程度，可能會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。這種情況可以通過將兩者連接在同一塊剛性好的底板上，并將這塊鋼板安裝到液壓郵箱蓋上來克服。本畢業(yè)論文采取了支架安裝的安裝方式，泵和電機(jī)連接部件是凸緣聯(lián)軸器。4.2液壓控制閥的選擇通過單項(xiàng)順序閥、4號電液換向閥、6號電液換向閥、順序閥的最大流量與qP值近似相等，允許通過1號液控單向閥的流量為q值q=q1–qP＝289.4–65.9＝223.5L/min允許通過3號液控單向閥的流量值為8號閥安全閥也可稱為溢流閥，其允許通過流量值也與qP值近似相等。表4-2中展示的是本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中用到的部分液壓元件，還有其型號和規(guī)格的一些介紹。表4-2液壓機(jī)液壓元件型號規(guī)格明細(xì)表4.3液壓集成塊4.3.1塊體的結(jié)構(gòu)通常用鑄鐵和鍛鋼來對集成塊進(jìn)行制作，當(dāng)設(shè)備為低壓固定設(shè)備時(shí)，通常將鑄鐵作為制作材料，而在一些有較高壓力和較強(qiáng)震蕩的環(huán)境下，通常制作材料是鍛鋼。塊體的形狀一般為正方體或者長方體。一般地，如果液壓系統(tǒng)比較簡單，那么所使用的液壓元件數(shù)量則比較低，這點(diǎn)是很容易理解的。那么在同一個(gè)集成塊就極有可能安裝所有的液壓元件。如果液壓系統(tǒng)變復(fù)雜了，液壓元件數(shù)量增多，則上述情況就不可能成立，此時(shí)需要將多個(gè)集成塊堆積起來完成安裝。在本次項(xiàng)目中，針對較多數(shù)量的液壓元件要采取集成塊堆積的方式，并且設(shè)計(jì)過程中也參考了JK系列集成塊疊積接合面一般是集成塊疊積時(shí)集成塊的上面和下面部分。在疊積接合面上，有P孔、T孔和螺栓孔。其中P孔是指公共壓力油孔，它的主要作用是將經(jīng)過調(diào)壓后的壓力油輸送到各單元回路中。公共回油孔是T孔，經(jīng)過該孔每個(gè)單元回路的回油流回到郵箱。螺栓孔主要起到疊積緊固的作用。集成塊除上面和下面兩個(gè)表面之外，另外四個(gè)表面中后表面會(huì)有與液壓執(zhí)行元件聯(lián)通的油管，剩下面用來安裝液壓閥。而集成塊的內(nèi)部主要是孔道，用來各閥之間的相互連接。4.3.2集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定安裝液壓元件，要符合外形尺寸、孔道布置安排等相關(guān)工藝要求的規(guī)定。要慎重考慮安裝液壓閥的位置，工藝孔的數(shù)量和孔道長度要盡可能地減少和縮短，盡可能地將相互連通的油孔都安置在相同的平面上。當(dāng)液壓系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，此時(shí)就需要運(yùn)用到疊積集成塊的技術(shù)，此時(shí)務(wù)必有三個(gè)主要通道。流速對油孔內(nèi)部的直徑大小有一定的要求。連通液壓閥的孔徑大小與油孔通徑大小應(yīng)近似相等。油孔有一定的壁厚可以防止被擊穿和誤通。4.4選擇輔助元件4.4.1液壓油箱的設(shè)計(jì)1.確定液壓油箱的有效容積當(dāng)系統(tǒng)暫未確定時(shí)，油箱的體積可以通過經(jīng)驗(yàn)公式來獲得。之后根據(jù)散熱的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)核對該數(shù)值。經(jīng)驗(yàn)公式為：其中QV（m3）α，α在不同系統(tǒng)中對應(yīng)的數(shù)值是不同的，下表進(jìn)行了一些總結(jié)：表4-3經(jīng)驗(yàn)系數(shù)α油箱的基本功能是對系統(tǒng)進(jìn)行供油，油箱的尺寸大小是十分重要的。如果油箱尺寸偏小，則系統(tǒng)可能出現(xiàn)供油不足的現(xiàn)象，因此油箱必須具備足夠的尺寸。假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)所有的元件都要進(jìn)行排油操作，那排出的油都到油箱里，此時(shí)油箱必須能夠裝下派排出的所有油，不能溢出。另外如果用油箱里的油盡可能地充滿系統(tǒng)里各執(zhí)行元件，此時(shí)油箱里的油不能低于最低值。2.確定油箱的外形尺寸油箱長、寬、高三個(gè)邊長要符合一定的規(guī)范要求，三者比值不能大于1：2：3，也不能小于1：1：1。又因?yàn)橛拖涞娜莘e是120L，簡單計(jì)算可知油箱長、寬、高分別為1020mm，1000mm和1220mm。3.確定液壓油箱的結(jié)構(gòu)油箱除了能夠?qū)τ鸵哼M(jìn)行存儲(chǔ)之外，還能夠起到一個(gè)散熱的作用。具體來講，就是在系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量可以根據(jù)油液的循環(huán)過程來進(jìn)行釋放。除上述兩個(gè)主要功能之外，油箱還可以對污染物進(jìn)行沉淀，釋放油中產(chǎn)生的氣體。下面介紹設(shè)計(jì)油箱的關(guān)鍵點(diǎn)：①基本結(jié)構(gòu)如果油箱是立方體或者長六面體的外形，那么可以在容量相同的基礎(chǔ)上，散熱面積最大。當(dāng)泵、電動(dòng)機(jī)還有閥的集成裝置等部件被安置在郵箱的頂蓋時(shí)，那么油箱高度的4/5即為油面能夠達(dá)到的最高的高度，此時(shí)油箱的尺寸被限制了。油箱長、寬、高三個(gè)尺寸可依據(jù)兩點(diǎn)來確定。用鋼板可以焊接一些容量較小的油箱，且鋼板厚度為2.5-4mm；角鋼和鋼板可共同焊接一些容量大、高度高的油箱，一般焊接思想是油箱骨架由角鋼焊接，之后在焊上鋼板。除對油箱有一定的尺寸要求外，較好的剛性也是好油箱所必不可少的，可以減緩物體重量所帶來的一些壓力以及機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨之發(fā)生的轉(zhuǎn)矩和沖擊。具體要通過加厚頂蓋、用螺釘和角鋼對頂蓋進(jìn)行固定來實(shí)現(xiàn)。頂蓋既可以是一個(gè)整體也可以拆卸。頂蓋和安裝板（如圖所示）可以作為泵、電動(dòng)機(jī)、閥的集成裝置的安裝位置。減震裝置的主要作用減緩震動(dòng)，防止其產(chǎn)生不良影響，如安裝板和頂蓋兩者間的橡膠板就是起到減緩震動(dòng)的作用。為方便散發(fā)熱量、移動(dòng)、放油，油箱底腳高度不應(yīng)低于150mm。方便起吊裝運(yùn)的吊耳應(yīng)設(shè)計(jì)安裝在郵箱的周圍2.設(shè)置吸油管、回油管和泄油管在進(jìn)行吸油的過程中，可能會(huì)吸入少許空氣。而回油時(shí)有油液進(jìn)入油箱，無論是空氣還是進(jìn)入的油液，都有可能影響油箱的油面。為避免上述情況的出現(xiàn)，應(yīng)該各種管道的管口不應(yīng)高于油箱的最低液面，也不應(yīng)該低于2倍管徑的高度?；赜偷耐髅娣e可以通過將管口截成45°角來進(jìn)行擴(kuò)大。另外散發(fā)熱量和對雜物進(jìn)行沉淀可以通過將管口朝向最近的箱壁這種方式來實(shí)現(xiàn)。過濾器可安裝在吸油管端部起到對沉淀物進(jìn)行過濾的作用，安裝時(shí)注意和箱壁隔開一定的距離，這個(gè)距離必須大于3倍管徑的值，與箱底距離也要大于20mm，有利于順利進(jìn)油。3.設(shè)置隔板在郵箱內(nèi)必須有隔板的存在，它的主要任務(wù)是區(qū)分吸油區(qū)和回油區(qū)。當(dāng)進(jìn)行油液循環(huán)時(shí)路程增加，速度減緩，有利于將油和空氣以及其他一些東西分開，促進(jìn)熱量的散失。一個(gè)油箱通常情況下只有一個(gè)隔板，盡可能安置在油面高度3/4的地方。4.設(shè)置加油口和空氣過濾器加油口大部分情況下被安置在郵箱頂部，人能夠輕易地夠得上的位置，還必須配備有過濾網(wǎng)，正常情況下不應(yīng)該敞開蓋口。讓油箱連通大氣的部件是空氣過濾器，是泵具有自吸能力的前提條件，對一些灰塵和雜物也起到一定的過濾作用。當(dāng)前市面上流通的空氣過濾器不僅有吸油的作用，還能夠通氣，可以根據(jù)實(shí)際的工作情況對空氣過濾器進(jìn)行選擇。5.設(shè)置液位計(jì)對油面高度進(jìn)行監(jiān)測是液位計(jì)能起到的最基本作用。因此要求液位計(jì)的窗口既能看到最低液位，也能對最高液位進(jìn)行觀察，觀察視野也必須開闊。液位計(jì)的有關(guān)規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)被明確規(guī)定了，是統(tǒng)一的，選擇液位計(jì)時(shí)要考慮實(shí)際應(yīng)用情況。6.設(shè)置放油口和清洗窗雙斜面和單斜面都屬于油箱底面的兩種制作形式。其中單斜面的傾斜方向是回油側(cè)方向。放油口一般位于油箱的最下面。不需要進(jìn)行放油的時(shí)候，就用螺栓、放油閥等堵住放油口，放油或者換油時(shí)則打開。而且當(dāng)油箱容量比較大時(shí)，還配備有清洗窗可以方便對郵箱的清洗過程進(jìn)行觀察。設(shè)計(jì)清洗窗位置時(shí)要考慮到吸油過濾器的安裝和拆卸過程。另外除對該窗口進(jìn)行清洗的時(shí)間，其余時(shí)間要用側(cè)板對該清洗窗口進(jìn)行密封。7.防止污染的密封處理密封是為了減少外部物質(zhì)影響系統(tǒng)運(yùn)行。密封墊在油箱蓋板與窗口連接的地方是必不可少的。另外，與進(jìn)油管、出油管相關(guān)的孔也少不了密封圈的使用。8.控制油溫利用溫度計(jì)、熱交換器應(yīng)將溫度控制在正常范圍內(nèi)，即不得小于15℃，不得大于65℃。9.對油箱內(nèi)壁進(jìn)行加工處理在完成噴丸、酸洗、表面清洗的工作之后，要用塑料薄膜或者是耐油清漆對油箱的四個(gè)內(nèi)壁進(jìn)行一層涂抹，要求是要相容于工作液。4.4.2油管的計(jì)算和選擇按照下列式子可以計(jì)算油箱內(nèi)徑：式中，表示油管的最大流量，查閱資料可得其值為18.6L/min。是指管道內(nèi)容許流速，吸油管普遍取值為0.5～5m/s，2.5～5m/s是壓力油管的普遍取值，而回油管為1.5～2m/s。表4.2各管路流速選值根據(jù)內(nèi)徑值，參考標(biāo)準(zhǔn)系列可以選出較為適合的管子。下式可以計(jì)算出油管壁厚δ：式中，查閱資料可得該值為30MPa；；；=；；查閱資料可得該值可取340MPa;，取=4，此時(shí)P＞17.5MPa。油管內(nèi)徑值和壁的厚度已經(jīng)計(jì)算得出，接下來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管的選?。罕?.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格油管4.5液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算慢速加壓時(shí)是一個(gè)比較緩慢的過程，花費(fèi)時(shí)間比較多?；诖颂攸c(diǎn)在計(jì)系統(tǒng)發(fā)熱和油箱升溫時(shí)，要以慢速加壓的工作情況為根據(jù)。液壓缸卸荷閥是每分鐘20L的流量，即，△p為壓力損失值，取，且。慢速加壓過程中產(chǎn)生的壓力損失如下：慢速加壓過程中泵產(chǎn)生的工作壓力如下：(取)在進(jìn)行慢速加壓過程中，根據(jù)表4-1得出此時(shí)液壓缸的輸入功率是188W。系統(tǒng)的總發(fā)熱率根據(jù)下式可以計(jì)算出：根據(jù)下式計(jì)算有效散熱面積：油箱的散熱系數(shù)為：·以下是油箱升溫的度數(shù)：當(dāng)環(huán)境溫度為時(shí)，此時(shí)熱平衡溫度為：明顯看出，熱平衡溫度不在允許范圍之內(nèi)，因此安裝冷卻器是沒有必要的。第5章電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1電氣系統(tǒng)需求分析在本次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，電氣系統(tǒng)的基本作用之一是對油泵電機(jī)進(jìn)行控制，使其進(jìn)行開、關(guān)操作。除此之外，還可以控制上刀架的行程，使其進(jìn)行上下擺動(dòng)，而后擋料裝置由于其靠近上刀架，也隨之?dāng)[動(dòng)，并由齒輪和絲杠對速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種操作方式就可以調(diào)節(jié)擋料板進(jìn)行前后移動(dòng)。電氣控制要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)要求：1.油泵電機(jī)來控制上刀架的開關(guān)；2.正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是后擋料系統(tǒng)調(diào)節(jié)尺寸的必要條件；3.整流變壓器需要發(fā)揮的基本作用之一是使供給電磁換向閥等得到24V的電流；4.要配備有局部照明裝置和指示工作狀態(tài)的指示燈。5.2電氣控制線路圖的設(shè)計(jì)5.2.1主油路的設(shè)計(jì)1.對主電機(jī)的設(shè)計(jì)主電機(jī)又是油泵電機(jī)。油泵由7.5kW的M1來控制，KM1為交流接觸器，它又來控制M1。另外自保持環(huán)節(jié)又可以幫助電機(jī)運(yùn)行時(shí)獲得一個(gè)比較平穩(wěn)安全的工作狀態(tài)。系統(tǒng)上級配電箱的熔斷器可以對電機(jī)進(jìn)行短路保護(hù)。2.對后擋料電機(jī)的設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī)可以幫助電動(dòng)機(jī)向正方向和反方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)該反轉(zhuǎn)功能的原理是連接好電動(dòng)機(jī)和三相電源后，對調(diào)其中任何兩根線即可。所用元件是交流接觸器、KM2和KM3。5.2.2控制電源設(shè)計(jì)380V交流電和220V交流電分別位于TC1，即控制變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)。該設(shè)備元件可以滿足系統(tǒng)對安全和照明、指示燈的嚴(yán)格要求。而TC2或者VC的一次側(cè)和二次側(cè)分別是380V交流和24V的直流。5.2.3控制電路設(shè)計(jì)1.對主電機(jī)M1進(jìn)行控制油泵電機(jī)按SB3開啟，工作時(shí)HL2的指示燈會(huì)亮。SB2是電機(jī)的停止按鈕，SA3是旋轉(zhuǎn)開關(guān)，旋轉(zhuǎn)到不同位置代表不同的行程。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到一次行程位置時(shí)，SF開關(guān)可以控制上刀架的移動(dòng)。上刀架向下則說明此時(shí)SF開關(guān)是開的，SF開關(guān)關(guān)掉，相應(yīng)地上刀架不再向下且要返回初始位置。如果在此時(shí)繼續(xù)打開SF開關(guān)。則說明上刀架要繼續(xù)進(jìn)行新一輪的剪切。以上是轉(zhuǎn)動(dòng)到第一次行程位置的相關(guān)操作。當(dāng)SA3處于連續(xù)行程位置時(shí)，剪切啟動(dòng)方式同上面論述的方式相同，特別要注意的是腳踏SF開關(guān)的時(shí)間不能過長。2.對后擋料電機(jī)M2進(jìn)行控制為防止電機(jī)短路，系統(tǒng)中常常裝備有接觸器常閉觸點(diǎn)。這種觸點(diǎn)在接觸器通電時(shí)發(fā)揮作用，一個(gè)通電，則另一個(gè)接觸器就不可能通電，此時(shí)要通過斷開常閉觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。SA1是鑰匙按鈕，確定是否能夠接通電源。連接好電源之后，SB4、SB5是分別擴(kuò)大或者縮減后擋料開距的調(diào)節(jié)按鈕，在操作臺(tái)下方配備的計(jì)數(shù)器可以顯示后擋料的具體尺寸大小。SQ5、SQ4顯示了后擋料開距的最大值是600mm，最小值是20mm。3.對剪切長度、剪切次數(shù)、對線等進(jìn)行控制設(shè)計(jì)KT1是時(shí)間繼電器按鈕，它的主要作用是對剪切長度進(jìn)行調(diào)節(jié)。SA5在1位和0位時(shí)表示不同的剪切計(jì)數(shù)狀態(tài)，1位表示計(jì)數(shù)，0位表示停止計(jì)數(shù)。此時(shí)計(jì)數(shù)器可以規(guī)定剪切次數(shù)，機(jī)床停止剪切的必要條件是數(shù)值達(dá)到整數(shù)。另外還有計(jì)數(shù)器復(fù)位按鈕，幫助重新開始剪切。計(jì)數(shù)剪切不僅在連續(xù)行程中可以使用，在單次行程種也可以使用。5.2.4局部照明信號指示電路的設(shè)計(jì)類型名稱說明信號指示燈HL1白色圓罩，亮燈表示電源已接通，電氣線路開始供電HL2紅色燈，亮燈表示主電機(jī)M1正在運(yùn)行對線燈ED1對線熒光燈，電壓為220V，40W，矩形鐵殼ED25.3電氣元件的選擇在充分考慮機(jī)電設(shè)計(jì)和具體情況的基礎(chǔ)上，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選擇。接下來要進(jìn)行的是選擇電氣元件的過程。1.對電源開關(guān)進(jìn)行選擇QF1、QF2是電源開關(guān)，M1、M2是電動(dòng)機(jī)。要結(jié)合M1、M2電動(dòng)機(jī)的額定電流和啟動(dòng)電流來對QF1、QF2進(jìn)行選擇。M1、M2電動(dòng)機(jī)分別是15.4A、1.6A的額定電流值，因此選擇20A、10A的電源開關(guān)。QF1、QF2同屬于自動(dòng)斷路器，其中選擇QF1、QF2的型號分別為D215—40/3902型和D247—63/3P型。QF1的主要作用是后擋料和保護(hù)控制作用。QF2的Ie值為10V，是電源總的開關(guān)。2.對接觸器進(jìn)行選擇3.對熔斷器進(jìn)行選擇熔斷器與控制電路是串聯(lián)關(guān)系，主要功能是對其進(jìn)行短路保護(hù)。電路如果出現(xiàn)短路、嚴(yán)重過載的問題出現(xiàn)，極有可能損壞導(dǎo)線、電氣設(shè)備等元件，帶來無法預(yù)估的損失。而為了預(yù)防這種情況的發(fā)生，可以安裝熔斷器，它有能夠自動(dòng)熔斷的熔體，對電路進(jìn)行切斷。以下是本項(xiàng)目中電氣系統(tǒng)所選擇的熔斷器：FU1、FU2、FU3的型號均采用HG30—32，而且基本元件都是配熔芯。其中保護(hù)控制電路的FU1的Ifu是2安培。Ifu=1A的FU2的作用是對整流電路進(jìn)行保護(hù)。FU3是保護(hù)開關(guān)，Ifu=6A。4.對按鈕進(jìn)行選擇5.對線燈、燈的開關(guān)進(jìn)行選擇6.對信號燈進(jìn)行選擇7.對計(jì)數(shù)器、電磁閥進(jìn)行選擇8.對變壓器進(jìn)行選擇5.4電氣接線圖的繪制電氣原理圖是繪制電氣接線圖的主要參考資料，除此之外，還包括電氣元件布置圖等相關(guān)資料。系統(tǒng)的一些接線情況，如電器板和機(jī)床電器等電氣組件相互之間、電氣組件板上相互之間等，都可以在電氣接線圖中較為清晰地表現(xiàn)出來。基于此特點(diǎn)，安裝電氣設(shè)備、對電器元件進(jìn)行配線、對線進(jìn)行檢修等都需要參照電氣接線圖。在機(jī)床上配備有分線盒，分線盒將一些電動(dòng)機(jī)、開關(guān)元件等機(jī)床電器與接線端子板連接在一起。另外需要說明的是，接線端子板的位置在電氣箱中的電器板上。當(dāng)然分線盒也不是必須使用的。接線端子板的使用范圍比較廣泛，電源板上就使用到了接線端子板。同樣，控制面板之間也使用到了改元件。以下列出繪制接線圖時(shí)應(yīng)該注意的關(guān)鍵點(diǎn)：1.要嚴(yán)格按照布置圖中規(guī)定的電器元件的外形來制作。另外電氣接線圖中，一個(gè)電器元件中包含的線圈、觸點(diǎn)等在圖上必須為一個(gè)整體。這點(diǎn)是不同于電氣原理圖的。2.在電氣接線圖和電氣原理圖中，必須對電器元件和引線進(jìn)行標(biāo)注，且兩個(gè)圖中文字符號和標(biāo)號必須一致。3.在電氣接線圖中，直接連接法和單線表示法是電器元件之間比較常用的繪制接線的方法。另外，電器元件上會(huì)對線的數(shù)量進(jìn)行標(biāo)注。如果遇到特別多元件的情況或者是復(fù)雜接線的情況，可以省略連線，但應(yīng)該在接線端口把連接的另一個(gè)元件標(biāo)出來，防止錯(cuò)接漏接。單線表示法不僅可以用于電器元件之間，也可以用在電氣組件中，同樣對線的數(shù)量進(jìn)行標(biāo)注。4.導(dǎo)線