1、雙動薄板沖壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著航天、汽車、輪船等鈑金件工業(yè)的不斷進(jìn)步，市場對薄板質(zhì)量的需求越來越高，對薄板的沖壓性能也越來越高，不僅要求生產(chǎn)效率的提高，生產(chǎn)質(zhì)量更要求嚴(yán)格。因此，薄板沖壓機(jī)對鈑金件沖裁、拉伸、成形、彎曲、校正等加工工藝中起到非常重要，同時也能起到提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。近年來，我國的工程機(jī)械取得了蓬勃的發(fā)展，其中， 液壓傳動技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。而且，隨著液壓傳動技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它已成為下業(yè)機(jī)械、下程建筑機(jī)械等行業(yè)小可缺少的重要技術(shù)。然而，盡管液壓技術(shù)在機(jī)械能與壓力能的轉(zhuǎn)換已取得很大進(jìn)展，但它在能量損失和傳動效率上仍然存在著問題。因為，在液壓系統(tǒng)中，隨著油液

2、的流動，有相當(dāng)多的液體能量損失掉，這種能量損失不僅體現(xiàn)在油液流動過程中的內(nèi)摩擦損失上，還反映在系統(tǒng)的容積損失上，使系統(tǒng)能量利用率降低，傳動效率無法提高。高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加，使性能達(dá)不到理想的狀況，給液壓技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來障。因此，探索和研究高效液壓傳動技術(shù)，提高其綜合性能就成為了液壓技術(shù)領(lǐng)域研究的重點之一。關(guān)鍵詞：鈑金件；工程機(jī)械 ；損失；高效Double action thin steel plate punch press hydraulic system designAbstractAlong with sheet metal industrys and so on ast

3、ronautics, automobile, steamboat unceasing progresses, the market is getting higher and higher to the thin steel plate qualitys demand, is also getting higher and higher to the thin steel plate ramming performance, not only the request production efficiencys enhancement, the production quality reque

4、sts strictly. Therefore, the thin steel plate punch press to the sheet metal blanking, the stretch, the forming, curving, processing crafts and so on adjustment gets up is important, simultaneously can also have the enhancement production efficiency and the production quality. the recent years, our

5、countrys engineering machinery has made the vigorous progress, the hydraulic transmission technology played the role which wanted very important. Moreover, along with the hydraulic transmission technologys fast development and the widespread application, it has become the important technology which

6、industry the machinery, professions and so on farewell gift of food construction machinery small may lack. However, although the hydraulic technique has made the very big progress in the mechanical energy and the pressure energy transformation, but it still has the problem in the energy loss and the

7、 transmission efficiency. Because, in the hydraulic system, along with the fat liquor flowing, has the quite many liquid energy loss, this kind of energy loss not only manifests in the fat liquor flowing process in the internal friction loss, but also reflected that in systems volumetric loss, cause

8、s the system energy use factor to reduce, the transmission efficiency is unable to enhance. Gao Nenghao and the low efficiency cause the fat liquor to give off heat increase, enable the performance not to be able to achieve the ideal condition, brings for hydraulic techniques further development bon

9、ds. Therefore, the exploration and the research highly effective hydraulic transmission technology, enhanced its overall performance to become one of hydraulic technique area research key. 目 錄1 緒論11.1 課題提出的背景及目的11.2 液壓系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點及發(fā)展趨勢21.2.1 液壓系統(tǒng)的優(yōu)點21.2.2 液壓系統(tǒng)的缺點21.2.3 液壓系統(tǒng)發(fā)展趨勢22 雙動薄板沖壓機(jī)液壓系統(tǒng)的參數(shù)52.1 動作要求

10、52.2給定參數(shù)53 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖73.1 制定基本方案73.2 繪制液壓系統(tǒng)圖73.3 液壓系統(tǒng)工作原理84初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù)94.1 液壓缸參數(shù)的計算與選用94.1.1受力分析94.1.2 初選系統(tǒng)工作壓力134.1.3 計算缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸144.1.4 計算活塞缸所需流量164.1.5 計算柱塞缸所需流量174.2 液壓泵的選擇184.2.1 確定液壓泵的最大工作壓力184.2.2 確定液壓泵的的流量194.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格194.3 選擇電動機(jī)194.4 液壓閥的選擇204.4.1 溢流閥的選擇204.4.2 換向閥的選擇214.4.3 節(jié)流閥的選擇234.

11、4.4 單向閥的選擇244.5 液壓輔助元件的選擇及計算264.5.1 蓄能器的設(shè)計264.5.2 管道尺寸的計算274.5.3 液壓管及管接頭的選擇284.5.4 過濾器的選擇294.5.5 油箱的初步選擇294.5.6 壓力表的選擇314.5.7 過濾器的選擇315 性能驗算325.1 驗算液壓系統(tǒng)性能325.1.1管路沿程壓力損失325.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算335.2.1 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率336 液壓站的設(shè)計366.1 液壓站的設(shè)計概述366.2 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項377 環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性分析387.1 環(huán)保性分析387.1.1 污染控制387.1.2 泄漏控制3

12、97.2 經(jīng)濟(jì)性分析417.3 安全性分析41結(jié)論43感謝44參考文獻(xiàn)451 緒論1.1 課題提出的背景及目的 隨著航天、汽車、輪船等鈑金件工業(yè)的不斷進(jìn)步，市場對薄板質(zhì)量的需求越來越高，對薄板的沖壓性能也越來越高，不僅要求生產(chǎn)效率的提高，生產(chǎn)質(zhì)量更要求嚴(yán)格。因此，薄板沖壓機(jī)對鈑金件沖裁、拉伸、成形、彎曲、校正等加工工藝中起到非常重要，同時也能起到提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。我們知道毛坯在沖壓的過程中要實現(xiàn)盡可能小的沖擊，應(yīng)考慮以下幾方面的問題：1. 拉伸塊和壓邊滑塊沒有接觸工件時，拉伸塊和壓邊滑塊快速下降。2. 拉伸塊和壓邊滑塊接近時，拉伸塊和壓邊滑塊減速。3. 壓邊滑塊壓緊時，拉伸塊開始進(jìn)入工作

13、行程。4.拉伸完畢時，拉伸塊先回，再帶動壓邊滑塊一起回程。5.頂出缸定出工件。此外還應(yīng)考慮在板材拉伸時，為了防止毛坯周邊起皺，必須用壓邊圈把毛坯周邊壓緊。形狀復(fù)雜又不對稱的工件，要求周邊有不同的壓力。因此，本機(jī)四個壓邊缸在四個角上。根據(jù)以上情況，本次雙動薄板沖壓機(jī)的設(shè)計主要是以達(dá)到以上方面為目的的，在設(shè)計中，運用所學(xué)知識對雙動薄板沖壓機(jī)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，提高自己的專業(yè)技能?，F(xiàn)在國內(nèi)外相關(guān)液壓機(jī)有金屬冷沖壓機(jī)、板材沖壓機(jī)、薄板拉伸成型機(jī)、砂輪成型機(jī)、塑料制品壓制機(jī)等。大致主要的循環(huán)按下面步驟：圖1.11.2 液壓系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點及發(fā)展趨勢1.2.1 液壓系統(tǒng)的優(yōu)點1靈活密閉液體是最靈活的動力源

14、，具有優(yōu)秀的力轉(zhuǎn)移性能。利用管道和軟管取代機(jī)械部件可以排除布局問題。 2力放大極小的力可以移動和控制大得多的力。3平穩(wěn)液壓系統(tǒng)在運行過程中平穩(wěn)和安靜。振動保持在最低程度。4簡易這種系統(tǒng)中幾乎沒有運動部件并且磨損點較少，并且系統(tǒng)可自動潤滑。5簡潔與復(fù)雜的機(jī)械裝置相比，部件設(shè)計更加簡單。例如，液壓馬達(dá)尺寸比產(chǎn)生相同功率的電動機(jī)小得多。6經(jīng)濟(jì)簡易和緊湊，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能，系統(tǒng)在使用過程中，幾乎不損耗功率。7安全溢流閥保護(hù)系統(tǒng)，不致由于過載而受損。1.2.2 液壓系統(tǒng)的缺點1. 損失大，效率低，發(fā)熱大。2. 不能達(dá)到定比傳動。3. 采用油作為介質(zhì)時還有考慮防火問題。4. 液壓元件精度高，價格較高。5.

15、液壓系統(tǒng)故障比較難找，對操作人員技術(shù)要求比較高。1.2.3 液壓系統(tǒng)發(fā)展趨勢 1795年英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善.第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在

16、 1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動，1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。現(xiàn)代液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等為代表的新技術(shù)緊密結(jié)合，形成一個完善高效的控制中樞，成為包括傳動、控制、檢測、顯示乃至校正、預(yù)報在內(nèi)的綜合自動化技術(shù)。它是中大功率機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)自動化不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)，應(yīng)用面極其廣泛。下面從考查其主要服務(wù)領(lǐng)域需求人手，來展望液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢。 1.可靠性和性能穩(wěn)定性逐漸提高 可靠性和性能穩(wěn)定性是涉及面最廣的綜合指標(biāo)，它包括元、 器、 輔、附件的可靠性，系統(tǒng)的可靠性設(shè)計、制造以及可靠性維護(hù)三大方面。隨著諸如工程塑料、復(fù)合材料、高強(qiáng)度輕合金等新材料的應(yīng)用，新工藝新結(jié)構(gòu)的

17、出現(xiàn)，元、器件性能的可靠性得以大大增加。系統(tǒng)可靠性設(shè)計理論的成熟與普及，使合理地進(jìn)行元器件的選配有了理論依據(jù)。此外，過濾技術(shù)的完善和精度的提高（過濾器精度可達(dá)1一3 m ，而典型現(xiàn)代液壓元件的動態(tài)間隙為0 ,5一5 m ) ，除了能徹底清除固體雜質(zhì)外，還能分離油中的氣體和水分。在線實時油污檢測器和電子報警邏輯系統(tǒng)的應(yīng)用，使得液壓系統(tǒng)的維護(hù)從過去的簡單拆修發(fā)展到主動維護(hù)，對可預(yù)見的諸因素進(jìn)行全面分析，最大限度地提前消除誘發(fā)故障的潛在因素。 2.增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)性、拓寬應(yīng)用范圍 液壓傳動雖然具有很多優(yōu)點，但由于存在著發(fā)熱、噪聲、工作介質(zhì)污染等不盡人意的地方，使其應(yīng)用受到某種程度上的制約。面對環(huán)保意

18、識越來越強(qiáng)的未來，應(yīng)采取相應(yīng)措施逐步解決和改善以上問題。3.工業(yè)用液壓很多，具體說有： (1)、制動用的，礦上大絞車的制動都是液壓的； (2)、起重用的，比如工程機(jī)械上都是，還有千斤頂； (3)、支撐用的，礦上的液壓支架和單體支柱； (4)、調(diào)整方向的，船、飛機(jī)都是； (5)、調(diào)速和緩沖的，機(jī)床；但最近幾年弱電的發(fā)展，取代了很多液壓控制。 (6)、傳動作用的；近年來，我國的工程機(jī)械取得了蓬勃的發(fā)展，其中， 液壓傳動技術(shù)起到了至關(guān)重要的作用。而且，隨著液壓傳動技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，它已成為下業(yè)機(jī)械、下程建筑機(jī)械等行業(yè)小可缺少的重要技術(shù)。然而，盡管液壓技術(shù)在機(jī)械能與壓力能的轉(zhuǎn)換方而， 已取得很

19、大進(jìn)展，但它在能量損失和傳動效率上仍然存在 著問題。因為，在液壓系統(tǒng)中，隨著油液的流動，有相當(dāng)多的液體能量損失掉，這種能量損失不僅體現(xiàn)在油液流動 過程中的內(nèi)摩擦損失上，還反映在系統(tǒng)的容積損失上，使系統(tǒng)能量利用率降低，傳動效率無法提高。高能耗和低效率又使油液發(fā)熱增加，使性能達(dá)小到理想的狀況，給液壓技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展帶來障。因此，探索和研究高效液壓傳動技術(shù)，提高其綜合性能就成為了液壓技術(shù)領(lǐng)域研究的重點之一。2 雙動薄板沖壓機(jī)液壓系統(tǒng)的參數(shù) 2.1 動作要求薄板拉伸的過程其具體動作如圖（a）板料5已經(jīng)裝在下模6上，壓邊滑塊2和拉延滑塊1快速下行。在接觸5之前要減速，圖（b）壓邊圈已經(jīng)接觸板料并且加上了

20、力P2,板料周圍被壓緊，拉伸滑塊1帶動上摸3繼續(xù)下行。圖（c）拉延滑塊1進(jìn)行工作過程，壓延力為P1。圖（d）為拉延完畢過程，拉延缸先回程，回程過程中帶動壓邊滑塊和壓邊圈一起回程。圖（e）頂出缸在頂出工件。圖2.12.2 給定參數(shù)拉伸滑塊拉伸力 1000KN壓邊滑塊壓邊力 500 KN頂出缸頂出力 350KN拉伸滑塊回程力 250KN壓邊滑塊回程力 300KN系統(tǒng)工作壓力 25MPa拉伸滑塊距工作臺面最大間隔 1000mm壓邊滑塊距工作臺面最大間隔 500mm拉伸滑塊最大行程 630mm壓邊滑塊最大行程 200mm拉伸滑塊速度： 空程下行0.1m/s；拉伸下行0.01m/s；回程0.04m/s壓

21、邊滑塊速度： 下行0.06m/s；回程0.04m/s 3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖3.1 制定基本方案雙動薄板沖壓機(jī)以液壓系統(tǒng)為核心，通過液壓缸活塞桿和柱塞桿的伸出來完成動作要求，動作過程中需要用到換向閥來進(jìn)行方向控制來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機(jī)組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用換向閥的有機(jī)組合來實現(xiàn)所要求的動作。速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速。用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持

22、一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，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，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的，一般泵的入口要裝有過濾器。3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖初步設(shè)計液壓系統(tǒng)圖如圖3.1 圖3.1液壓系統(tǒng)原理圖1、16、17、19、20柱塞缸；2先導(dǎo)式溢流閥；3、12、30兩位四通換向閥；4、11、15-單向閥；5-泵 ；過濾器；油箱；8先導(dǎo)式

23、溢流閥；9-壓力表；10蓄能器；13節(jié)流閥；14三位四通換向閥；18活塞缸；21、22、23、24溢流閥；25、26、27、28、29液控單向閥。3.3 液壓系統(tǒng)工作原理 拉伸塊快進(jìn)時，閥5正常工作，油經(jīng)過閥14右腔進(jìn)入拉延缸18?；赜屯ㄟ^閥14和閥12通路位置回油箱。此時，閥30處于作為右位，四個液壓缸16、17、19、20自油箱補(bǔ)油。將閥14置于右路位置，油經(jīng)過閥13回油箱，實現(xiàn)了壓延缸慢進(jìn)。當(dāng)壓延滑塊接觸工件后，泵5的油經(jīng)閥30向缸16、17、19、20加壓，同時缸18中的壓力增加，缸7繼續(xù)下行，完成拉延工藝。閥14處于左位時，缸18上行，單向閥25、26、27、28、29為通路，各缸中

24、油回油箱7。閥3處于右位時，來自泵的油進(jìn)入頂出缸，頂出工件。閥3換向后，頂出缸靠自重退回。閥2為溢流閥，頂出器上行時起保護(hù)作用，下行時起被壓作用。4初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù)4.1 液壓缸參數(shù)的計算與選用4.1.1受力分析（1） 活塞缸的受力分析如圖41是一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注圖上，其中Fw是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m是活塞與缸壁以及活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封阻力。圖4.1液壓系統(tǒng)計算簡圖用在活塞桿上的外部載荷，包括摩擦力、工作載荷和速度變化而產(chǎn)生的慣性力作用在柱塞上的外部載荷包括工作載荷和作用于柱活塞桿與滑塊的總重力。 KN式中：活塞桿和滑塊的總重量;重力加速度

25、，mm/s2本系統(tǒng)液壓缸都屬于豎直運動，所以沒有正壓力既沒有摩擦力以上三種載荷稱為液壓缸為外部載荷 啟動加速時 加速下滑時沒有工作載荷，只有和即按文獻(xiàn)43-55得行走機(jī)械一般取=0.5一1.5系統(tǒng)所受總外負(fù)載為：查液壓缸機(jī)械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如表4.1所示：表4.1液壓缸各階段負(fù)載情況工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載總外負(fù)載加速23732497.84勻 速22602378.94工進(jìn).57回 程22602378.94圖4.2活塞缸負(fù)載圖（2）柱塞缸的受力分析用在活塞桿上的外部載荷，包括摩擦力、工作載荷和速度變化而產(chǎn)生的慣性力作用在柱塞上的外部載荷包括工作載荷和作用于柱活塞桿與

26、滑塊的總重力。 KN式中：活塞桿和滑塊的總重量;重力加速度，mm/s2本系統(tǒng)液壓缸都屬于豎直運動，所以沒有正壓力既沒有摩擦力以上三種載荷稱為液壓缸為外部載荷啟動加速時 加速下滑時沒有工作載荷，只有和即按文獻(xiàn)143-55得行走機(jī)械一般取=0.5一1.5按文獻(xiàn)43-55得行走機(jī)械一般取=0.5一1.5系統(tǒng)所受總外負(fù)載為：查液壓缸機(jī)械效率，可計算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況，如表4.2所示：表4.2液壓缸各階段負(fù)載情況工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載總外負(fù)載加速2351.182474.92勻 速1567.481649.98工進(jìn)回 程1567.481649.98圖4.3柱塞缸負(fù)載圖（3）頂出缸的受力分析表

27、4.3液壓缸各階段負(fù)載情況工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載總外負(fù)載工進(jìn).05回 程1567.481649.984.1.2 初選系統(tǒng)工作壓力系統(tǒng)工作壓力由設(shè)備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)水平而定。壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì);反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。系統(tǒng)工作壓力高，省材料，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓的發(fā)展方向，但要注意治漏、噪聲控制私可靠性問題的妥

28、善處理，具體選擇參考表4.4表4.4各類設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型壓力范圍/MPa壓力等級說明機(jī)床、壓鑄機(jī)、汽車31.5超高壓追求大作用力、減輕重量由上表初選工作壓力P為25MPa4.1.3 計算缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （1）缸筒內(nèi)徑本系統(tǒng)選用雙作用單活塞桿液壓缸，當(dāng)壓力有輸入無桿腔，活塞桿以推力驅(qū)動工作負(fù)載，其推力最大：由此得缸筒內(nèi)徑D=式中 P工作壓力（Pa）P0回油背壓（Pa），由于回油直接通油箱，故取P00機(jī)械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取=0.95 d活塞桿直徑由此得缸筒內(nèi)徑式中P工作壓力（Pa）P0回油背壓（Pa），由于回油直接通油箱，故取P00機(jī)械效率，考慮密封件的摩擦

29、阻力損失，橡膠密封通常取=0.95 d活塞桿直徑由上式得缸筒內(nèi)徑為228mm，由表4.5圓整為250mm表4.5 常用液壓缸內(nèi)徑D（mm）4050638090100110125140160180200220250（2）計算活塞桿直徑系統(tǒng)工作壓力為25MPa，由表4.6按工作壓力選取活塞桿直徑為表4.6 按工作壓力選取d/D工作壓力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7計算活塞桿直徑mm由表4.7將活塞桿直徑圓整為175mm表4.7 活塞桿直徑d（mm）缸徑D125140160180200220250活塞桿直徑d708090100110125140901001

30、10125140180200（3）柱塞桿直徑本系統(tǒng)選用柱塞液壓缸，柱塞桿以推力驅(qū)動工作負(fù)載，其推力最大：由此得缸筒內(nèi)徑D=式中 P工作壓力（Pa）P0回油背壓（Pa），由于回油直接通油箱，故取P00機(jī)械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取=0.95 d活塞桿直徑由此得活塞桿徑計算整個系統(tǒng)循環(huán)中的輸出有效功率：=總發(fā)熱功率為：=45.75-8.38=37.37KW（2）計算散熱功率： 前面初步球的油箱的有效面積為3.5323，按V=0.8abh求的油箱個邊之積為abh=4.415油箱的長寬高比例約在1：1：11：2：3之間,按1：1：1取值得a=1.64m散熱面積為：油箱的散熱功率：式

31、中 -油箱散熱系數(shù)，取16W/（）； -油箱與環(huán)境溫度之差，取=35。=16乘以13.71乘以35=7.67KW37.37KW 由此可見，油箱的散熱面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱要求，管路散熱是極其小的，需要另設(shè)冷卻器。（3）冷卻器所需冷卻面積的計算冷卻面積:式中 K-傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時，取K=116 W/（）；-平均溫升，=取油進(jìn)入冷卻器的溫度=60，油流出冷卻器是的溫度=50，冷卻水入口,冷卻水出口溫度。=30所需冷卻器的面積為：=8.53考慮到過濾器長期使用時，設(shè)備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積要比計算面積值大30%，實際選用冷卻面積為： A=1.3*8.53=11.09液壓系統(tǒng)

32、工作時，除執(zhí)行原件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高，液壓系統(tǒng)的功率損失主要有液壓泵的功率損失液壓泵的功率損失式中：工作循環(huán)周期（s）； 第i個泵的工作時間（s），在整個循環(huán)中泵都在工作，因此； z工作泵的臺數(shù)；各臺泵的效率；泵的輸入功率（W）由公式得=6 液壓站的設(shè)計6.1 液壓站的設(shè)計概述 液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其連接體。 液壓泵的安裝方式有立式安裝、和臥式安裝。立式

33、安裝是將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)形式緊湊、美觀，同時電動機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但維修不方便，散熱條件不好。臥式安裝液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱效果好，但有時電動機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為發(fā)蘭式、支架式、和支架法蘭式。液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動機(jī)聯(lián)接，電動機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)拆卸很方便。支架式是液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動機(jī)相聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)對于保證同軸度比較困難。為了保證安裝誤

34、差產(chǎn)生的振動，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。法蘭支架式電動機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上優(yōu)點是大底板不用加工，安裝方便，電動機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。雙動薄板沖壓設(shè)計了兩個閥臺一個是安全閥臺，另一個是執(zhí)行閥臺。執(zhí)行閥臺如圖：6.2 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項 1.液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。2.液壓泵與電動機(jī)可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之外，主要考慮液壓油箱的大小和剛度。3.閥類元件布置中，行程閥的安裝位置必須靠近運動部件。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定

35、的軸向距離，以便進(jìn)行手動調(diào)整或裝拆電磁鐵，壓力表及其開關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。7 環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性以及安全性分析7.1 環(huán)保性分析7.1.1 污染控制統(tǒng)計資料表明，液壓系統(tǒng)的故障約有80%以上是因液壓油液污染造成的，因此，液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計中的污染控制十分重要。污染物的主要來源有以下三個方面。一是，系統(tǒng)內(nèi)部殘留。二是，系統(tǒng)外界侵入。三是，系統(tǒng)內(nèi)部生成。不同的污染途徑和污染物形態(tài)對液壓系統(tǒng)造成的具體危害不盡相同。首先，顆粒污物堵塞和淤積，引起元件故障。油液中各種顆粒污物在滑閥間隙內(nèi)逐漸淤積會引起滑閥卡阻故障；會使液壓元件中的阻尼小孔或節(jié)流小孔堵塞造成元件作用失靈等。其次，加劇磨損，導(dǎo)致元件性

36、能衰降。污染引起的磨損有固體顆粒磨損、腐蝕磨損和汽蝕磨損等三種。而固體顆粒磨損是污染磨損的主要形式，其中包括切削磨損、疲勞磨損、粘滯磨損、沖蝕磨損。最后，會加速油液性能的劣化。液壓系統(tǒng)油液的污染還會導(dǎo)致油液本身物理化學(xué)性能的劣化。針對不同的污染物來源要采取不同的措施。對于加工、組裝過程中系統(tǒng)內(nèi)部的殘留污染物，主要靠清洗和沖洗加以清除，同時要從設(shè)計方面消除那些不利于清洗和沖洗的因素。對于外界侵入污染，主要是加強(qiáng)防護(hù)。而對于工作中生成的污染物，主要靠過濾與分離加以清除。污染控制的具體措施如下。系統(tǒng)殘留污染物的控制措施。制造液壓元輔件及油路塊要加強(qiáng)工序之間的清洗、去毛刺，防止零件落地、磕碰；裝配液壓

37、元件及油路塊前要認(rèn)真清洗零件，加強(qiáng)出廠試驗和包裝環(huán)節(jié)的污染控制；保證元件出廠清潔度并防止在運輸和存儲中被污染；裝配液壓系統(tǒng)之前要對油箱、油管及管接頭等徹底清理和清洗，未能及時裝配的管件要加護(hù)蓋；在清潔的環(huán)境中，用清潔的方法裝配系統(tǒng)；啟動之前，清洗新的或大修后的系統(tǒng)，暫時拆掉執(zhí)行器及伺服閥之類的精密元件而代之以沖洗板；與系統(tǒng)連接之前，要保證執(zhí)行器內(nèi)部清潔等。系統(tǒng)外界侵入污染物的控制措施。存放油液的器具要放置在涼爽干燥處；向油桶或油罐注油或從中放油時要經(jīng)過便攜式過濾裝置（如過濾機(jī)或濾油車等）；保證油桶或油蓋得密封或閥的有效密封；從油桶取油之前先清除封蓋周圍的污染物；注入油箱的油液要按規(guī)定過濾；注油

38、所用器具要先行清理；系統(tǒng)漏油或未經(jīng)沉淀不得返回油箱；與大氣相通的油箱必須裝有通氣過濾器，通氣器要與機(jī)器的工作環(huán)境和系統(tǒng)的工作溫度相適應(yīng)，要保證通氣器始終安裝正確和固定緊密，特別污染的環(huán)境要考慮采用加壓油箱或呼吸袋；注意密封油箱的所有開口及油管穿過處防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)，尤其是經(jīng)液壓泵的吸油管進(jìn)入系統(tǒng)。應(yīng)保證處于負(fù)壓區(qū)或泵的吸油管的接頭氣密性。要保證所有管子的管端都低于油箱的最低液面；液壓泵吸油管應(yīng)該足夠低，以防止低液面時空氣經(jīng)漩渦進(jìn)入泵；制止來自冷卻器或其他水源地水漏進(jìn)系統(tǒng)。進(jìn)行止漏修理維修時嚴(yán)格執(zhí)行清潔操作規(guī)程。系統(tǒng)內(nèi)部生成污染物的控制。要在系統(tǒng)的適當(dāng)部位設(shè)置具有一定過濾精度和一定容量的過濾器，

39、并在使用中經(jīng)常檢查與維護(hù)，及時清理或更換濾芯，使液壓系統(tǒng)原理或隔絕高溫?zé)嵩矗ㄈ鐮t子），將油溫設(shè)計并保持于最佳值，需要時設(shè)置冷卻器。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)污染度超過規(guī)定時，要查明原因，即使消除引起異常污染的原因；僅靠系統(tǒng)的在線過濾器無法凈化過分污染的系統(tǒng)油液時，可用便攜式過濾裝置進(jìn)行體外（離線）循環(huán)過濾凈化；定期取油樣分析，以確定顆粒性污染物、熱量、水分和空氣的影響，表明需要對那些因素加強(qiáng)控制，還要更換油液；每當(dāng)油箱放空時，都應(yīng)徹底清理油箱中所有殘留污染物。如果需要，重涂保護(hù)漆或進(jìn)行噴塑其他表面處理。完成后系統(tǒng)立即加油，否則要封蓋好所有開口。7.1.2 泄漏控制液壓系統(tǒng)的油液，如果由于某種原因超越了邊界，流至

40、其不應(yīng)去的其他容腔或系統(tǒng)外部，稱為泄漏。從元件的高壓腔流到低壓腔的泄漏，為內(nèi)泄漏。從元件或管路中流到外部的泄漏，為外泄漏。泄漏是長期以來影響和制約液壓技術(shù)應(yīng)用、聲譽和發(fā)展的重要問題。因為泄漏不僅浪費液壓介質(zhì)、污染環(huán)境，而且會降低系統(tǒng)的容積效率，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。設(shè)計者應(yīng)創(chuàng)造出更不易泄漏的系統(tǒng)，其中固定密封（靜密封）處應(yīng)該一滴也不漏，運動密封（動密封）處的泄漏應(yīng)該得到較好控制。液壓系統(tǒng)的泄漏控制措施見表7.1。表7.1 液壓系統(tǒng)的泄漏控制措施泄漏部位故障源措施管接頭泄漏管接頭未擰緊擰緊管接頭錐形管螺紋部分熱膨脹熱狀態(tài)下重新擰緊接頭振松如果接頭、螺帽未裂則重新擰緊。采用帶有減振器的管夾作支撐

41、。組合墊圈損壞更換液壓沖擊如管接頭無裂紋則重新擰緊；帶蓄能器的系統(tǒng)，應(yīng)對蓄能器重新充氣；采用緩沖閥等緩沖元件。管接頭螺紋尺寸過松檢查尺寸，重新更換公制細(xì)牙螺紋管接頭擰入錐牙孔中更換，并用錐形管接頭加密封帶擰緊。螺紋或螺孔在安裝前磨損、弄臟或損壞用絲攻或扳牙重新修整螺紋或螺孔錐形管接頭擰得太緊，使螺紋孔口開裂更換零件靜密封泄漏密封件擠壓或被咬傷更換密封件，并檢查：密封面是否平整；初始緊固力矩是否太??；壓力脈動是否過大；正常工作壓力超過10MPa要加擋圈。密封件嚴(yán)重磨損更換密封件，并檢查：密封面是否太粗糙；密封件的材料或硬度是否搞錯。密封件過硬或O形密封圈已有過量永久變形更換密封件，并檢查：系統(tǒng)油

42、溫是否過高；密封件的材料或硬度是否搞錯。密封接觸面有傷痕、毛刺或有小槽、刀痕修整密封接觸面，消除痕跡，修去毛刺。密封圈在安裝時被切傷密封槽邊倒棱，修毛刺，安裝密封圈時要涂潤滑油或油脂。如密封圈必須通過尖槽或尖銳的螺紋，要采用保護(hù)墊片或保護(hù)套動密封泄漏軸磨損檢查表面硬度是否過低，更換密封件后，在軸上加經(jīng)淬火的軸套，否則要換軸。軸表面粗糙拋光軸表面軸損壞換軸密封面上有粘膠和油漆用細(xì)紗布擦凈。裝配和涂漆時將軸遮蓋好。密封唇割破或撕裂更換動密封件。安裝時用潤滑油潤滑密封面和軸。經(jīng)過鍵槽、花鍵和尖槽時，要使用套筒。密封唇彈簧損壞更換旋轉(zhuǎn)唇形密封圈，并檢查：選用的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈尺寸是否合適，要比避免密封

43、唇和彈簧過分拉伸旋轉(zhuǎn)唇形密封圈安裝孔與軸的同軸度過大進(jìn)行校準(zhǔn)或更換有關(guān)零件7.2 經(jīng)濟(jì)性分析本系統(tǒng)采用了比例控制技術(shù)，使用了比例方向閥，不但起到了方向閥的作用，而且可以成比例地連續(xù)地控制流量輸出。這樣，因為使用了比例閥，系統(tǒng)中節(jié)省了節(jié)流閥或調(diào)速閥，節(jié)省了正常開關(guān)式方向閥。如前所述，比例閥的價格大約為開關(guān)閥價格的1/3。而性能大大提高，可以實現(xiàn)液壓缸等加速等減速變化，動態(tài)響應(yīng)性能大大增強(qiáng)。另外，出于安全方面的考慮，由于比例閥的使用，使卸卷小車準(zhǔn)確低速地停車，避免了鋼卷掉落的安全隱患。而且可以根據(jù)需要，控制小車運行時間，提高工作效率，也便于生產(chǎn)過程網(wǎng)絡(luò)化管理。7.3 安全性分析液壓系統(tǒng)在運行中的不安全因素很多，如突然停電、發(fā)動機(jī)故障、異常負(fù)載、油路堵塞及管路破裂、操作者誤動作等。為了確保人身、設(shè)備的安全，在液壓傳動系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計之初，就應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。本套液壓系統(tǒng)應(yīng)用了平衡閥，主要是起安全作用，一是平衡負(fù)載防止負(fù)負(fù)載情況下產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，二是防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸或者馬達(dá)）因負(fù)載產(chǎn)生飛速現(xiàn)象。例如，連接液壓缸的管路突然爆裂，壓力降低，平衡閥就可以立即切斷液壓缸與液壓系統(tǒng)的連接，緊急停止。還有，本液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用了集成塊的方式，減少了管路的連接，減少了污染的機(jī)會，還可避免管路的振動、噪聲等不良影響，不僅使系統(tǒng)機(jī)構(gòu)緊湊