1、液壓拉床液壓系統設計摘要：液壓拉床是一種擁有精度高、工作平穩、大范圍內能實現無級調速等優點的機床，雖然 拉刀的機構復雜、成本高，但是其加工效率高、加工精度高而且有較細的表面粗糙度，基于此優點 液壓拉床在機械加工中占有相當重要地位，由于液壓傳動的諸多有點本文主要針對液壓拉穿的液壓 系統經行設計。本文首先通過液壓拉床已定的切削力和進給速度，計算出了拉床運動各個階段的負載；然后通 過最大負載和工作壓力對液壓缸的尺寸經行計算，并且通過強度校驗公式驗證了液壓缸的尺寸設計 符合要求，用autocad軟件對液壓缸進行繪制；根據系統要求和液壓調速方案設計液壓原理圖，最 后通過系統最大流量計算出液壓油箱的相關尺

2、寸，并用sol idworks進行液壓油站的建模。關鍵詞： 拉床； 液壓傳動系統；sol idworks;液壓泵； 液壓缸design of hydraulic system used in the broaching machinemajor: mechanical design manufacturing and automationstudent:wuqingqiguide teacher: professor hou liabstract： broaching machine is mainly used for through hole, plane and the forming

3、surface. although the broach complicated mechanism, cost is high, but its high machining efficiency, high machining accuracy and surface roughness are smaller, so it occupies an important position in machining. the cutting force when broaching broacher is very large, so it is usually driven by hydra

4、ulic pressure with all the advantages of the hydraulic transmission such as: steady work; within a wide range of stepless speed regulation, but also the advantages of speed in operation, the hydraulic system used in the broaching machine makes,it more reflects the higher value.this paper not only in

5、troduces the hydraulic drive system, composition and detailed parameters for the calculation of hydraulic broaching machine drive, system design, tank design, pipeline design and construction, and make it,meet the requirements of the processing parts.keywords: broaching machine; hydraulic system; hy

6、draulic pump; hydraulic cylinder中文摘要i英文摘要ii第1章緒論11.1所屬領域及發展情況11.2液壓技術及其影響1.4課題研究的目的和意義241.3液壓技術的國內外研究現狀分析1.5課題的研究內容1.6本章小結5第2章液壓傳動的原理以及優缺點62.2液壓傳動的工作原理以及組成62.2.1液壓傳動的工作原理2.2.2液壓傳動的組成62.3液壓傳動的優缺點72.3.1液壓傳動的優點72.3.2液壓傳動的缺點82.4本章小結8第3章負載一工況分析93.1工況分析93.2.1初定工作載荷93.2.2動力參數分析93.2.3繪制工況圖103.3本章小結11第4章 確定液

7、壓缸的主要參數124.1工作壓力的確定124.2計算液壓缸尺寸124.2.1確定定位液壓缸的尺寸124.2.2缸的壁厚和外徑計算和校核144.2.3活塞缸的穩定性校核144.2.4液壓缸進油口尺寸154.2.5 液壓缸的密封164.3本章小結16第5章液壓系統圖的擬定175.1基本方案的擬定175.2液壓系統圖的繪制185.3本章小結18第6章液壓系統元件的計算與選擇196.1泵的排量19206.2電機功率的計算6.3蓄能器的選擇206.4管路的選擇216.4.1管路內徑計算216.4.2 管道壁厚226.4.3對液壓系統額熱分析及其計算226.5其他元件的選擇246.6油箱設計256.5本章

8、小結26第7章液壓系統中的振動和噪聲277.1液壓系中的振動和噪聲來源277.2降低液壓系統中振動和噪聲的措施287.3本章小結29結論30致謝31參考文獻321.1所屬領域及發展情況液壓技術包括傳動控制和檢測在內，隨著近五十年的科技迅速發展，己經成為對現代 機械裝備的技術進步有著巨大影響的基礎技術和基礎學科;發展初期液壓技術只是作為 一種控制手段，但是伴隨著近計算機技術、電子技術、信息技術等先進技術二十年來的 迅速發展，液壓技術不僅僅是一種控制手段，更多的時候是用于連接微電子技術和大功 率控制對象，現在液壓技術已經成為現代工業控制領域中重要的.不可缺少的環節和手 段。例如,在國外液壓技術應用

9、在超過百分之九十的數控加工中心和百分之九十五以上 的牛產線中。現在在世界范圍內都將液壓技術的高低視為衡量國家工業水平的標準，各 機械先進國家如美國日本德國等都對液壓技術的發展給予了高度重視。人們最開始運用液壓技術是在機床上，后來逐步發展用于軍事，然后轉入工業。六十年 代后,隨著科技的進步空間技術、原子能、電子技術等諸方面的發展，液壓有了更廣泛的 應用：如在冶金工業中的高爐加料機、實現轉爐的傾動、完成電爐的旋轉等都運用了液 壓技術；一些工程機械也大量運用了液壓技術如挖掘機、裝載機、推土機、起重機、吊 車等;農業中一些機械如拖拉機、收割機;輪船上的液壓舵、消擺設置、水輪機和汽輪機 的調節裝置與汽車

10、行業的變速裝置、高空作業裝置也廣泛的用到了液壓技術。這些機械 的逐漸出現都是液壓發展逐漸轉為成熟的標志。隨著人們科技進步液壓技術也取得重大發展,在液壓技術進步的同事人們在比例控制. 伺服控制.數字控制和機電一體化也取得許多重大成果。1.2液壓技術及其影響一些國際高尖端產品向自動化、高精度、高效率、高速度、小型化、輕量化方向發展 都運用到了液壓技術，液壓技術的高低己經成為世界發達國家工業水平的代表。液壓氣動設備現在被廣泛應用；他們結合氣動驅動器的優點與液壓設備。由于它的諸 多優點，與液體工作介質液壓設備（礦物潤滑油通常）是目前廣泛使用在許多金屬切削 機床。液壓傳動的主要優點是具有高的力和功率的緩

11、解由緊湊和輕便的機制手段獲得。 相對較低的慣性力和力矩作用在液壓機構。這是很容易獲得的速度和進給速度無級調 節，這是高效運行至關重要。液壓驅動器還提供平滑的運動，增加刀具的壽命，有吋可 以更高的速度和進給率的使用。在各類液壓機床中如車、銃、刨、磨、鉆機床，液壓技術主要有如下優點：1、液壓技 術在較寬范圍內進行無級調速2、液壓技術具有良好的平穩性換向及換接性能3、液壓 技術用以實現工作循環變得容易，一些完成工件及刀具的夾緊、控制進給速度和驅動主 軸作業的機床也人量應用液壓完成，盡管隨著科技進步電伺服系統人量應用到現代數控 機床、加工中心等先進制造設備中，但采用液壓傳動與控制仍然是現代金屬切削機床

12、自 動化的重要途徑。在一些壓力加工設備中如鍛造機、液壓機、折彎機、壓力機、起重機、 剪切機等都用到了液壓技術，都主要利用了液壓傳動的優勢如傳遞力較大、便于壓力調 節控制和過載保護的特點，完成下料、加工成形等作業。一些工業機械生產作業環境極 為惡劣，溫度高、粉塵多、濕度大、有腐蝕性氣體、振動噪聲大如鑄造、鍛壓、焊接、 熱處理等機器設備。因此要求機器要有良好的穩定性、適應性、可靠性和維護方便等特 點。在造型機及澆鑄機、焊接機、淬火機等鑄造、焊接及熱處理機器設備中用到液壓技 術使得無級調速和遠距離遙控作業變的容易，例如一些進行造型工作和鑄型輸送與澆 鑄、高溫零件抓取等作業都可以代替人工,從而減輕勞動

13、者勞動強度、避免和減少熱輻 射和有害氣體對人身的侵襲并提高生產率。1-3液壓技術的國內外研究現狀分析液壓技術第一次應用在工業上是在英國，1795年以一臺水壓機誕生標志的液壓工業發 展開始，1905年水壓機的傳動介質換成液壓油使其性能得到了進一步的提高改善，從此 液壓技術得到了世界范圍的關注，得到了迅猛的發展。在1914年世界人戰后液壓傳動得到了廣泛的應用，尤其是1920年以后，發展速度迅 猛。國內外機械加工的發展趨勢是不斷發展新技術并提高自動化程度，從而提高加工效 率及加工質量。自動化程度的高低對加工效率和加工質量起著重要的作用，由于液壓傳 動所借助的管道連接可以方便靈活的布置傳動機構，體積小

14、，重量輕，單位輸出功率大; 傳動平穩，慣性小，響應速度高；可方便的實現無極調速，口調速范圍大；而口液壓元 件屬于標準化、系列化、通用化的產品，操作簡單、安全方便易于實現自動化。因此， 液壓在自動化中扮演著非常重要的角色。20世紀50年代我國也開始了液壓工業，最早將液壓元件運用在機床和鍛壓設備中。多 工位平面拉床是高效率、高精度的專用加工設備，其液壓系統的設計及優化直接影響銃 床的加工精度。隨著液壓工業的發展，液壓技術在各種機械中發揮著越來越垂要的作用。 由于液壓系統的組成、功能日益復雜，因而發生故障的機率也隨之增多。由于液壓傳動 往往用于轉動和直線運動，是機床的主要部分。因此，對專用銃床其液壓

15、系統的設計尤 為重要。目前,我國機械工業在大力研發、開發新的液壓產品的同吋也在認真學習消化、推廣 引進國外的先進液壓技術，加強產品質量的可靠性和新技術應用的研究,合理調整產品 的結構積極采用國際標準,合理調整產品的結構，一些過久的與國家標準不符合的液壓 產品將逐步淘汰。由此可見，隨著科學技術的迅猛發展，液壓技術將得到進一步的發展, 并在各種機械設備上的運用將更加廣泛。目前國內狀況液壓水平偏低但是對液壓機的需求很大，國內生產液壓機成本高產量小 供不應求。、只有大型國有企業和經濟實力很雄厚的企業才有能力購買適用，而許多中、 小型企業沒有能力購買到所需的數控壓力機，有關數據統計，在八五期間國內對數控

16、 壓力機的年需求量會不斷上升。引進外國設備不僅價格昂貴，而口還要受到外匯使用上 等國際的限制，所以提升國內液壓工業水平迫在眉睫。一些高科技成果，如:計算機技術、數控技術、微電子技術、可靠性以及新工藝新材料 技術在液壓系統中得到了廣泛的應用，使得傳統液壓技術有了新的發展，也使產品的質 量、水平有顯著的提高。盡管如此，液壓技術在21世紀并不可能有新的突破，應當主要 依靠現有技術進行改進和擴展,從而使其應用領域不斷擴人來滿足未來的要求。液壓技 術的未來發展方向會集中在以下幾方面。能量損耗的減少，充分利用能量,在液壓系統能 量轉換機械能轉換為液壓壓力動能過程中，總不可避免存在能量損耗。必須解決以下問

17、題來減少能量的損耗:減少元件和系統的內部壓力額損失,從而減少功率損失;節流損失 要盡量減少或消除，盡量減少非安全需要的溢流量；多采用靜壓技術和新型密封材料，減 少摩擦損失;改善液壓系統性能,采用負荷傳感系統、二次調節系統和采用蓄能器冋路。如今計算機技術、網絡技術通信技術等現代信息化技術都正在潛移默化的影響改變人 類的生活。隨著人類科學技術的迅速發展，這些信息化技術也隨之進步，為今后制造業 的發展指明了發展方向，提高新產品開發效率同時也為為遠程共享數字化設計資源奠定 了基礎。這一點已經引起了世界學術界的廣泛關注，目前世界各國的科研學者都在進行 信息化技術的改革，這點已經成為世界科研界的焦點。目前

18、在國內液壓工業應用領域依 i口存在不小的問題，在中小型企業表現的問題尤為突岀。14課題研究的目的和意義在所有機械設備中液壓機床是高精度、高效率的機床，優化改造合理的液壓傳動系統 能夠大幅度提高液壓拉床的精度。液壓工業在世界范圍內發展迅猛，液壓技術在各種機 械中發揮著不可替代的重要作用。因為液壓傳動往往用于轉動和直線運動，是機床的核 心部分。因此,對專用拉床其液壓系統的設計尤為重要。加工機主要用于通孔，平面和 成形面。雖然拉刀機構復雜，成本高，但其加工效率高，加工精度高，表面粗糙度較小, 所以在加工的一個重要的位置。切削力當拉床還非常大，所以通常采用液壓驅動。所有 的液壓傳動的優點：穩定的工作；

19、在很寬的范圍內實現無級調速，而且調速運行的優點, 用于拉床液壓系統使它更體現了更高的價值。本文介紹了液壓系統，對液壓拉床的驅動，系統設計，計算槽的設計結構和具體參數, 管道的設計和施工，并使其滿足零件的加工要求。1.5課題的研究內容簡單分析液壓傳動特點以及國內外應用情況近期發展等，明確沖床液壓系統的工作機 理和分類，分析液壓系統工作的幾個形成，計算液壓系統的主要參數，擬定液壓原理圖, 并對其進行總結。其中包括：(1) 分析現有液壓拉床液壓系統的組成和工作原理；(2) 設計拉床液壓系統原理圖；(3) 設計液壓缸的具體尺寸；(4) 繪制液壓缸的零件圖；(5) 繪制液壓油站三維建模圖；1.6本章小結

20、本章介紹了液壓傳動的工作原理及其組成，分析了液壓傳動和比傳統傳動方式的優缺 點，最后介紹了下液壓系統在國內外的發展背景和選題意義。第2章液壓傳動的原理以及優缺點2,2液壓傳動的工作原理以及組成2.2.1液壓傳動的工作原理液壓系統的工作原理，液壓泵是整個液壓系統的動力來源，全部過程運用到了兩次能 量的轉化，首先液壓泵將的機械能轉換為液體的壓力能，并且憑借液體介質來傳遞壓力 能的變化從而實現能量的傳遞，在經過各種控制(方向、流量等)閥和管路的傳遞，最終 借助于液壓執行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而工作機構的驅動, 實現直線往復運動或者回轉運動。其中負責傳遞能力的介質液體稱為工作

21、介質，相比與 傳統機械傳動液壓油的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。2.2.2液壓傳動的組成液壓傳動系統主要由一下兒個部分組成：(1) 動力元件，也就是就是液壓泵，液壓泵為液壓系統提供壓力油，他是液壓系統的動力 之源，是將原動機的機械能轉換為液體介質的壓力動能(表現為壓力、流量)(2) 執行元件，是指液壓馬達或者液壓缸，他的職能是將液體的壓力動能轉換為機械能而 對外做功，液壓馬達將液體壓力能轉換為機械能后則可完成回轉運動，液壓缸則可以驅 動工作機構實現往復直線運動(或擺動)，o(3) 控制調節元件，例如各類閥，這些調節元件的功能是控制和調節液壓系統中液體的流 量、壓力和方向從

22、而達到預定的指標,用以保證執行元件能按照人們預定的要求進行工 作。(4) 輔助元件,有眾多例如有油箱、冷卻器、管路及接頭、濾油器、壓力表等等。它們的 作用是提供必要的條件使系統正常工作并便于監測控制。(5) 工作介質，就是傳動液體，通常稱液壓油。液壓系統就是通過工作介質(傳動液體)來 實現運動和動力傳遞的，另外液壓油的作用還可以對液壓元件中相互運動的零件起到潤 滑的作用。2.3液壓傳動的優缺點2.3.1液壓傳動的優點(1) 傳動平穩在液壓傳動裝置中，由于液壓油液的壓縮量非常小，在通常壓力的情況下液壓油液可 以認為是不可壓縮的，可以依靠著油液的連續流動進行進行傳動從而達到能量傳遞的目 的。同吋油

23、液有吸振能力，在油路中安裝設置液壓緩沖裝置可以保證系統的傳動平穩，因 此不像傳統機械機構因為加工和裝配誤差會引起撞擊扌ii震動，因為液壓傳動有運行平穩 的特點，有利于實現頻繁的換向；因此在要求傳動平穩的機械上液壓傳遞應用的最為廣 泛，例如說磨床幾乎全都采用了液壓傳動系統。(2) 質量輕體積小(3) 承載能力大液壓傳動相比于傳統機械傳遞電氣傳動有著易于獲得很大的扭矩和力的特點，因此液 壓傳動廣泛用于壓制機、隧道掘進機、萬噸輪船操舵機、萬噸水壓機等要求人轉矩的機 械上。(4) 容易實現無級調速在液壓傳動中，實現無級凋速只需要調節液體的流量就能夠完成,并口凋速范圍很大, 可以達到2000:1,使得獲

24、得極低的速度變得容易。(5) 易于實現過載保護在液壓系統中有很多保護元件提供了相當多的安全保護措施，能夠自動防止過載，避 免事故的發生。(6) 液壓元件能夠自動潤滑由于采用液壓油作為工作的介質，使液壓傳動裝置在工作的過程中能夠自動潤滑，增 長元件的使用壽命。(7) 容易實現復雜的動作液壓傳動比傳統傳動靈活很多，各種復雜的機械動作用液壓傳動加工比較容易，例如 仿形數控車床的液壓仿形刀架、數控銃床的液壓工作臺，可以加工出不規則形狀的零件。(8) 簡化機構采用液壓傳動可以減輕機械重量并ii很人程度上簡化機械結構,從而減少了機械零部 件的數目。(9) 便于實現自動化加上電氣裝置的配合，可以很容易實現復

25、雜的自動工作循環，在液壓系統中，液體的壓 力、流量和方向都是非常容易控制的。目前,在組合機床和自動線上液壓傳動都得到很 廣泛二等運用。2.3.2液壓傳動的缺點(1) 液壓元件制造精度要求高液壓的元件相比與傳統元件加工的技術要求比較高，并口裝配困難，因此使用維護價 格比較貴。(2) 實現定比傳動困難在液壓系統中液壓油液負責傳遞能量的功能，因此在相對運動傳遞的過程中表面間不 可避免的要有泄漏，同吋油液也并不是絕對不可壓縮的。因此不適用于齒輪和螺紋加工 機床的傳動系統在傳動比要求嚴格的場合。(3) 液壓油液受溫度的影響隨著溫度的變化液壓油的粘度也將改變，所以液壓系統不宜在高溫或者低溫的環境下 工作。

26、(4) 不適宜遠距離輸送動力因為采用油管傳輸壓力油，壓力損失比較大,所以不宜遠距離輸送動力。(5) 油液中混入空氣易影響工作性能油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動和噪聲等，使系統的工作性能受到影響。(6) 液壓油液易受到污染而受到污染后，會影響整個系統工作的可靠性。(7) 發生故障檢查和排除較為困難。2.4本章小結本章液壓傳動系統的工作原理經行分析，并且簡單剖析了液壓傳動的優缺點。第3章負載一工況分析3.1工況分析3.2.1初定工作載荷查找相關資料，初定設備工作件總重20000n,最大切削力130000n,行程500mm, 速度 200mm/so3.2.2動力參數分析分析液壓系統工作時液壓缸

27、的幾個階段，計算液壓缸在各個階段工況負載和驅動力，液 壓缸取機械效率 = 0.95啟動階段的負載液壓缸由于有慣性，啟動階段從靜止到快速的啟動時間很短，所以以加速過程進行 運算計算，摩擦力近似等于靜摩擦，但摩擦阻力仍按靜止摩擦阻力考慮。啟動階段負載 由三種負載決定：靜摩擦阻力、慣性阻力和密封產生的阻力，因此啟動階段的負載：f廠 fj + 化 + 幾（3-2-1）式中耳一靜摩擦阻力，計算時，其摩擦系數可取0.2：行一慣性阻力，可忽略不計；你一密封產生的阻力，可忽略不計；所以 f廠 fj + 厲 + fm =0.2 x 20000；進而得：f廠4000n則驅動力：4210.5n快速階段的負載快速階段

28、的負載由兩種負載決定：動摩擦阻力和密封產生的阻力，因此啟動階段 的負載：珂=f加（3-2-2）式中f伽一動摩擦阻力，取其摩擦系數為0.1；你一密封阻力，可忽略不計，；因此：許=20000nx0.1=2000n則驅動力：2105.3n工進階段的負載f獷心+心+你（323）式中f伽一動摩擦阻力，取其摩擦系數為0.1；巧八一切削力；已知130000n；你一密封阻力，可忽略不計；所以:5 = fdm + + =0.1 x20000+130000故 ifgzooo+hooootszooon則驅動力：138947.4n3.2.3繪制工況圖分析液壓缸幾個運動行程：工作啟動，啟動加速，工作，工作制動，返冋啟動

29、，啟動 加速，返冋，返冋制動這幾個運動狀態，根據運動情況擬制工況圖及其功率圖液壓缸工況圖f時同功率圖圖3. 2液壓缸工況圖3.3本章小結本章主要對油液缸兒個工作狀態經行分析計算，并初步繪制工況圖為后面計算坐下鋪第4章確定液壓缸的主要參數4.1工作壓力的確定由于油缸在工作過程中工進時受到的力也就是負載最大，在其他過程中負載都不太 高，參考表2和表3,粗選液壓缸的工作壓力p二20mpa。表4.1按負載選擇工作壓力負載/km<5510102020303050>50工作壓力/mpa<0. 811522. 533445>二5表4.1.2各種機械常用的系統壓力機械類 型機 床農業機

30、械 小型工程機械建筑機械 液壓鑿巖機液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械磨床組合機床龍門刨 床拉床工作壓力/mpa0.曠23528曠10101820324.2計算液壓缸尺寸4.2.1確定定位液壓缸的尺寸(1) 液壓缸的有效面積a如下圖所示a3缸的有效面積和活塞直徑，可根據受力的平衡關系式得出單活塞桿液壓缸經查閱資料公式如下:138947.420x10°6947.4mm2液壓缸的內經為:根據相關要求，取標準值d= 100mm（2）活塞桿直徑當活塞桿受拉時，一般選取d/d=0.3-0.5,壓力高的（如拉床）取小值，壓力低的（如 精加工機床）取大值。這是因為低壓系統的液壓缸直徑較小

31、，比值取大值，免致活塞桿直徑太小當活塞桿受壓吋，為保證活塞桿工作的穩定性，d/d比值應該比較大，一般取得比值 在0.5-0.7o最后液壓缸直徑d和活塞桿直徑d應按照國家標準取值。表4.2°和°的關系工作壓力p/mpa<1012.5 20>20速度比°1. 331.46； 22表42.1和d的關系1. 151.251.331.462d0.36d0.4500.5d0.56d0.71d根據系統壓力為20mpa,所以選擇速比為2o 再根據速度比卩選取d和d的關系：d = 0jdd = 0.7 id 二0.71x93二66mm根據相關要求，取標準值d二70mm。

32、(3) 根據資料液壓缸徑和液壓缸桿徑取標準值后的有效面積為:經查閱資料公式無桿腔的有效面積為：x1002 =7850mm2經查閱資料公式活塞桿的截面積為:3.14x702=3846.5mm2a2= £ a. =7850-3846.5=4003.5mm24.2.2缸的壁厚和外徑計算和校核經查閱資料公式壁厚參照材料力學第二強度理論計算公式:(4-2-1)其中 p論二 1. 5p=30mpa采用45#鋼無縫鋼管調質處理，屈服強度氐二353mpa.取安全系數n二4,則o = = 25mpan 4缶w衍+ 0.4戶 in 160 r 188.25 + 0.4x15 in所以 s> 1=x

33、 j1 = 13.61mm2 <t-1.3p2 v 88.25-1.3x15取二15mm.則外徑 di二d+25 二130nnn4.2.3活塞缸的穩定性校核活塞杠的行程l=500mm,活塞杠穩定性校核公式是f5止,其中nk=2.活塞杠直徑為nkd二100mm,材料為優質45號碳鋼，屬于中碳鋼，實驗常數f(. = 490mpa, a = 一!一, m=85,c5000則:(4-2-2)采用（戈登-金蘭公式）fk =.a j、。1 + _（汀 n k來計算進行校核。f a 490x-xl002則fk = n i =j= 2.77x106/v、ci /1、>4/“21+ -(-)- 1

34、+x(22)2n k5000廠 fk 2.77x106“6 7fk =- = 1.39x106n5 2而f = 138947.4n < fk =1.39xl05n故，該活塞杠穩定性很好。4.2.4液壓缸進油口尺寸表4. 2.3 25mpa類別單出桿雙作用油缸螺紋連接油口安裝尺寸（iso 8137-1986）缸徑d (mm)ecee(mm)50m22x1.51263-80m27x216100-125m33x220140-200m42x225250-320m50x232400-500m50x238液壓油口應放置于液壓缸兩端靠近極限的位置，正常至于液壓缸缸筒或前后蓋上。 液壓缸油口尺寸的主要參

35、數根據油管直徑。而油管的直徑根據參數資料應保證油液流速 在24.5m/s之內，這個數值范圍內可以減少壓力損失、提高效率、減輕震動和噪咅， 液壓缸油口連接方式有很多方式：螺紋連接，法蘭連接等，本液壓缸油口選用螺紋連接。該液壓缸是最高工作壓力為20mpa的單活塞桿液壓缸，有經查表選用連接螺紋尺 寸為m33x2o4.2.5液壓缸的密封油缸密封可以防止液壓缸的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。油缸密封質量的優劣 勢會直接影響油缸的工作性能。密封性能差的液壓缸，不僅會污染環境、降低容積效率、 增加功率損失，有吋還會影響液壓缸的正常工作。液壓缸密封件選用取決于壓力速度溫度和工作介質等因素。油缸密封件準確的選用

36、對油缸有重要的意義。(1) 活塞的密封選用nok公司的孔用密封圈，其最高工作壓力為40mpao溫度 -20-100°c,運動速度 0.4m/so(2) 活塞桿的密封活塞桿與蓋處的密封采用雙唇型軸用y形圈，該形圈最高工作壓力可達38mpa,溫度-30-100°c,運動速度小于0.5/s；(3) 活塞桿的防塵活塞防塵圈選用nok公司雙唇防塵圈，它是雙向作用的防塵圈，其使用壽命特別 長，使用溫度-40-100°c,運動速度最高為1.0m/so4.3本章小結本章主要對液壓缸的尺寸經行設計計算，首先根據設計手冊表格選取拉床工作壓力, 并計算液壓缸內徑和活塞桿直接，對液壓缸壁

37、厚和外徑經行強度校準，以及對活塞桿的 穩定性校驗，最終用autocad軟件繪制液壓缸圖。第5章液壓系統原理圖的確定5.1基本方案的擬定(1) 制定調速方案在確定液壓執行機構(液壓缸)之后，擬定液壓冋路最核心的問題是對于流體方向 和速度的控制。方向控制一般利用換向閥或邏輯控制的單元來實現。對于一般中小流量液壓系統, 大部分通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。在高壓流量犬的液壓系統中控制方向 與小流量液壓系統不同，多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現對壓力的控制。速度控制有兩種方法，一是通過改變液壓執行元件進出流量來實現改變速度，二是 用密封空間的容積變化來實現堆速度的控制。常用的調整方式有

38、節流調速、容積調速或 者節流調速與容積調速結合調速，這就是容積節流調速。節流調速不同于容積節流調速而是采用定量泵供油，用流量控制閥改變進出液壓執 行元件的流量來調節速度。這種調速方式結構簡單，卻在大功率場合并不適用，原因是 節流調速必須依靠節流閥來控制流量達到調速的目的，故效率低，發熱量大。容積調速是改變液壓泵或馬達排量來實現調速的目的。相比于節流調速其優點是沒 有溢流和節流損失，效率比較高。但是為了散熱和補充泄漏，需要輔助泵。在運動速度 高、功率大的系統中多用容積調速。在容積節流調速的液壓系統中一般是用變量泵供油，原理是用流量控制閥控制輸 入或輸出經過液壓執行元件的流量，并使其供油量與需油量

39、相適應。此種調速冋路效率 也較高，速度穩定性較好，因此本系統采用容積節流調速。(2) 制定壓力控制方案因為前面本系統確定采用容積節流調速，所以在容積調速系統中，通常用變量泵供 油，而安全閥起安全保護作用。(3) 選擇液壓動力源(4) 系統保壓本液壓控制系統為了在下降壓緊后，保壓10s,在任何開度均通過疊加式雙向液控 單向閥組實現安全鎖定。產品進行全本次設計全面滿足要求的各項標準、規范要求，同吋參考國際標準, 面的優化設計。5.2液壓系統圖的繪制5.3本章小結根據系統要求選擇必要的液壓元件達成目標，繪制液壓原理圖。第6章液壓系統元件的計算與選擇6.1泵的排量系統只有一個執行件，即油缸，所以考慮油

40、缸所需流量即可，經查閱資料公式流量 公式：q = va(6-1)即：q=200mm/sx7850mm2 =94.2l/min考慮流量偏大，又只是一個執行器，能耗較高，所以考慮用蓄能器作為輔助動力 源。取泵只供系統流量的平均流量即48l/mino油泵最大工作流量：q沁二kxyq其中：k為系統的泄漏系數：l11.3由于系統不允許有外漏，內漏不能過大，一 般大流量取小值小流量取大值，所以k取1.1。2q為:最大工作流量，故：zq = 48xl.l = 52.8厶/m加經查閱資料公式油泵的排量計算q = qmj n(6-2)其中：q畑為油泵最大工作流量。為電機工作轉速，選用三相異步電機，4級轉速故額定

41、轉速n = l450rpm那么：(7 = 52.8x109/1450m/rev = 39.1 ml i rev因此：油泵選用上海高壓油泵廠提供的40ycy14-1b柱塞泵，排量40ml/rev,在 轉速450rev/min情況下，流量為54l/min ,額定工作壓力為31.5ba廠,壓力補償式變量 泵。6.2電機功率的計算經查閱資料公式如下:(6-2)其中：為電機效率取0.9p為液壓系統油泵岀口壓力那么：n = 52.8x20*60子0.9 = l9.6kw選用：電機，型號為y180l-4-b35,轉速n = 450rpm,電機功率為22kw .6.3蓄能器的選擇（1）有效排油量的計算蓄能器在

42、作蓄能時，是配合系統的液壓油泵一起供油的，則蓄能器在一個工作循環 內有效排油量按下式計算：乍 -工叫（6-3-1）式中有效排油量（l）；工f整個系統各個工作點所耗油量總和（l）；&系統泄漏的系數，一般可選=1.2； 工匕泵總供油量（l）。v =工塚一工匕=94.2x 1.2 - 52.8 = 60.24總容積u計算幫能器總容積的是氣腔容積與液控容積的容積之和，對氣囊式的蓄能器為充氣容積。 總容積乙可由氣體定律計算：py1： = py： = p2（6-3-2）式中py“蒂能器的充氣壓和充氣容積；py.系統最低工作壓力的氣體體積； 叭系統最高工作壓力的氣體體積；h多變指數。蓄能器工作過程中

43、，大部分屬于多變的過程，基本上可以分為兩個過程；蓄油時，氣體壓縮為等溫過程，放油時氣體膨脹為絕熱過程所以其充氣容積按公式計算:at(6-3-3)p：- 丿 5丿 推薦 72 = 1.25.已知數據代入上式得k = 4.8£ ,考慮系統的穩定性及其他影響因素，選用nxq1-l0.4/31.5-h,容積0.4l,公稱壓力為31.5mpa的蓄能器。6.4管路的選擇管道的分類有多種多樣，按材料不同可分為無縫鋼管、耐油橡膠軟管、純銅管、 尼龍管等幾種。對于液壓拉床液壓系統最好選用強度好、耐壓高、變形小、抗腐蝕性的 無縫鋼管，是使用壽命長精度高。選擇管道主要內容是根據壓力損失、發熱量和液壓沖擊，

44、合理確定管道內徑、壁厚和 材料。6.4.1管路內徑計算管路內徑的大小取決于管路的種類及管內流速的大小。在流量一定的情況下，內徑 小則流速高，壓力損失大，容易產生噪聲；內徑大則難于安裝，所占空間大，重量大。 經查閱資料公式管路內徑一般由下式確定(6-4-1)式中：d管路內徑（mm）q流量（l/min）；v流速（m/s）；對吸油管道取r<0.5-1.4m/s；對壓油管道叱2.47.7m/s （壓力高吋取大值）；對冋 油管 v <1.64.6m/so冋油管道：r=2.5m/s, e=188/min,代入公式 得d239.9mm,取 40mm供油管道：r=4m/s, e=94/min,代入

45、公式 得dn22.3mm,取 24mm。從流體力學知道，提高流速會使壓力增大；減小流速，勢必增加管道內徑，這樣會使得管道及其輔助元件的體積和重量增加。同事流速與液壓沖擊密切相關，流速增大， 沖擊壓力增大。液壓系統的流體受到各種壓力，速度和溫度。在體系的運行過程中，液 壓流體的變化由于其加熱溫度和冷卻。吸入管路中液體的供應，通過在泵的吸入端形成 真空的影響。在壓力管道的流體受到高壓力。液壓流體的任務不僅是激發和接收的運動 也為液壓機制可靠潤滑。流體應該有工作，它的目的是，這是最佳的粘度，它也不能太 低，避免過多的泄漏和不太高的避免過度摩擦損失。在正常工作條件下和溫度下的粘度 與正常值的偏差應盡可

46、能低。6.4.2管道壁厚經查閱資料公式6按下式計算：(6-4-2)式中：3管子壁厚(mm)p工作壓力(pa)d管子內徑(mm)h油管材料的許用應力(pa)對鋼管:(y= , ct方為管材料的抗拉強度:n為安全系數，當"s7.0mpa時，取/?=8；當7.0mpa<p<17.6mpa時，取門=6； p>17.5mpa時,取刀=4.由鋼管的力學性能表查得p=450mpa,代入公式可得，出油管道取lmmo6.4.3對液壓系統額熱分析及其計算1. 液壓系統中有三種能量的損失如壓力、容積和機械的三方面損失，這些能量損失都 將轉化為系統的熱量，這些多余的能量會使得液壓油站的溫度

47、升高，會堆整個系統產生 不良的影響：(1) 溫度升高會使得液壓油液的粘度大大降低，從而導致傳遞過程中泄露量大，容積 效率降低等，造成傳遞速度不穩定。(2) 在機械結構中一些熱漲系數不同的運動副間會因溫度的升高而產生間隙，嚴垂會 到吋一些小元件卡死不能工作。(3) 溫度升高會影響一些密封，軟管的密封性。(4) 機械元件會因溫度升高產生熱變形，是系統精度降低。2. 因為工進時輸出功率最大，故通過工進輸入功率計算發熱量，經查閱資料公式:h = npi x (1 - 7) = 6.24 x (1 - 0.513) = 3.03kwau 生(1-)(©溫度與熱量的關系cpq式屮”一一液壓泵出口

48、。進口壓力差p油的密度檢/腫c油的比熱焰°c此時，機床允許油液溫升& = 30弋6.5其他元件的選擇許多不同類型的液壓冋路中使用的機床。用于控制液壓系統中的各種設計的氣缸，液 流泵，液壓馬達，采用閥門控制和許多其他。在電路的變量泵，電機，切削速度和進給 率可以通過降低或提高流體的流量調節。在這些電路的系統只接收所需液量不浪費電。 然而，這樣的系統是昂貴和變量泵和電機的使用是唯一合理的當正常功耗高。當功率消 耗低，不斷輸送泵和恒容量電機電路，它連續工作在最人輸送，是常用的。在這些系統 中的速度是用泵的總交貨部分的控制。產生的能源都是浪費，從而降低設備效率。表65液壓元件明細表序

49、號元件名稱型號規格備注1液位計ywz-300t黎明2空氣濾清器quq2黎明3單向閥s15a12通徑15mm北京華德液壓4壓力表yn-100zt0-40mpa黎明5電液換向閥weh16e20/6ag24ne通徑16mm北京華德液壓6疊加雙向節流閥z2fs16-30-s4-b通徑16mm北京華德液壓7疊加式雙向溢流閥z2db2-vc-1-40/31.5通徑16mm北京華德液壓8電磁溢流閥dbw20a-1-30/315g24nz4通徑2omni北京華德液壓9回油濾油器rfa-400x10-fy通徑65mm黎明6.6油箱設計液壓系統中的油流直接各種機制和冋油箱的油分布裝置。他們的目的是控制機制的 操作

50、順序。控制設備（主要是閥）控制壓力和流量的速度和位移，速度，和加速度的機 制。一個液壓系統的機制可以通過中間的直接控制（伺服）設備。通過分配調節裝置的 最佳操作條件下，可以在最短的時間內。該設備可以使整個過程自動化，并確保有關的 經營始終以最高的效率。自動機器是一個很人的優勢，一人可參加一些生產單位可結合 形成自動生產線。油流的分布和調節設備必須工作可靠，生產成本低，易于裝配和調整 容易去操作。本設計為高壓系統，油箱有效容量可按系統每分鐘內所需總量流量的57倍來確 定。油箱有效容量為：v=6 x q 二6x94. 2二565. 2l取最近的標準值為600lo對油箱的尺寸進行計算：假設油箱長、寬

51、和高分別設為方、力。根據資料查得，油的高度為油箱高的0.8 倍，即0.8/1,與油直接接觸的表面算全散熱，與油不直接接觸的算半散熱，其外形如圖:圖6. 6油箱結構尺寸圖根據上面確定的油箱的容積v = 600l,可查機械設計手冊，公式：v = 0.saxbxhmm3v-0. 8axbxh mm3a = 1.8/?x（a + b） + 1.5abr和長、寬、高的比例a： b： /z=l： 2.5： 1.5,聯立解方程，可求得a = 500mm b = 150mm h = 1250加加186.5本章小結本章主要經行液壓元件的計算選擇，計算了泵的排量和電機的功率，并對管道進行了 選擇，最后液壓油箱的尺

52、寸設計，并用solidworks經行液壓油站建模。第7章液壓系統中的振動和噪聲7.1液壓系中的振動和噪聲來源液壓系統中的振動和噪聲發生的原因大致為一下兒個方面1、機械系統的振動和噪聲液壓拉床中機械系統中的振動和噪聲主要來源，是指驅動液壓泵的機械傳動系統中 所引起的噪聲，液壓泵產生噪音主要原因有以下幾個方面。(1) 回轉體的不平衡例如一些機械系統的元件皮帶輪、聯軸節、齒輪等回轉體，它們在工作運行是要做 到完全動平衡是困難的，但是如果不平衡太大，回轉運動時就會發牛較大的轉軸的彎曲 振動從而產生較大的噪聲。(2) 在滾動軸承中，由于滾柱在工作時發生振動而造成噪聲(3) 由于液壓系統安裝難度較高，一些

53、安裝的誤差失誤可能引起的振動和噪聲。如液 壓泵軸與原動機軸不同心或聯動軸節松動2、液壓泵的噪聲液壓泵通常是整個液壓系統的噪聲主要來源，所以一般要求液壓泵的噪聲不超過 70-80db,各種液壓泵的噪聲，液壓泵產牛噪音與壓力、轉速功率等密切相關，一般噪聲 都隨壓力，轉速和功率的提高而增大，其中轉速對噪聲的影響較為明顯。液壓泵產生噪 聲一般有兩個來源，總的來說，一方面是由于機械機構的振動產生的噪音，另一方面是 由于液體壓力流量急速變化而產生的噪音。具體表現有一下幾個方面。(1) 液壓泵中的液壓油壓力和流量的周期變液壓泵工作時是周期性的運動，在進行吸油和壓油的過程中，液壓腔內的泵每轉一次 流量和壓力都

54、會產牛周期性的變化，這些周期性的變化將會引起機械元件的振動，從而 產生噪音。(2) 液壓泵的空穴現象液壓油液作為工作傳遞介質，在工作時一旦因為管道阻力沒有及時充滿液壓泵的油 腔，將會使其產生氣泡形成低壓真空，隨著泵的運轉，這些氣泡在進入高壓區時會縮小 破裂形成一個高頻的沖擊，這些有害的沖擊會引起金屬剝落，引起氣蝕，也會激發噪音。（3）泵內零件的機械振動由于一些機械元件的誤差以及裝配失誤，都會導致液壓泵在運轉時，由于接觸不良而 產生周期的沖擊，從而引發噪聲。綜上所述，液壓泵產生噪聲的原因是多方面的，它是由各種不同形式的振動引起，因 此噪聲的頻帶是很寬的，從幾赫到幾萬赫。這可以通過實驗由噪聲頻譜分

55、析器測得噪聲 中不同頻率成分的聲壓級，即噪聲的聲壓級與頻率之間的關系，由此可以進行噪聲的頻 率分析，從中可以知道噪聲聲壓級的峰值和對應的頻率范圍，從而可以掌握降低噪聲應 放在哪個頻率附近以及找出防止噪聲的方法。7.2降低液壓系統中振動和噪聲的措施1、防止在油中混入空氣有時液壓系統在運轉開始一段時間噪聲小，一定時間后噪聲增大，此時油箱內的油由 于微小氣泡混入而變黃色，這說明油中混入了空氣。其措施，一是防止空氣混入，二是 盡快地排除混入的空氣。具體方法如下：（1）泵的吸油管的接頭密封要嚴，防止吸入空氣。（2）合理設計油箱（3）采用消泡性好的油箱或在油中加入消泡添加劑。2、采取有效措施防止液壓閥產生空穴現象3、采取有效措施防止液壓泵發生空穴現象為防止液壓泵發生空穴現象，主要是使吸油阻力盡量小，其措施是：（1）采用直徑較大的吸油管道。（2）采用大容量的吸油濾油器，為了防止避免堵塞經常檢查清洗。（3）吸油高度應該盡可能低，自吸性差的泵應該增加輔助泵供油。4、防止管道內紊流和漩渦的產生其措施是：管道截面盡量避免突然擴大或收縮，不要有急劇的彎管，彎管的曲率半徑 應為管道直徑的五倍以上。5、采用蓄能器或者消聲器吸收管內額壓力脈