目錄第一章緒論 11.1國內人造板的總體概況 11.2熱壓機的開展 11.2.1熱壓機的起源—多層壓機 11.2.2單層熱壓機 21.3熱壓機的開展現狀 31.3.1國外熱壓機的開展現狀 31.3.2國內熱壓機的開展現狀 3第二章熱壓機總體方案確實定和設計 42.1熱壓機系統內部各部件的功用 4液壓泵的功用 42.1.2液壓缸的功用 52.1.3液壓集成塊的功用 52.1.4油箱的功用 5第三章液壓缸的設計 63.1液壓缸類型與安裝方式確實定 63.2液壓缸的結構設計 63.2.1缸體與缸的連接 63.2.2活塞與活塞桿的連接 63.2.1液壓缸缸體的平安系數 63.3液壓缸的主要技術性能參數的計算 63.3.1壓力設定 73.3.2流量 73.3.3運動速度 73.3.4推力和拉力 83.3.5行程 83.3.6液壓缸的根本參數 83.4主油缸的設計計算 9缸體內徑D的計算 9缸體壁厚的計算 9缸體外徑D1的計算 10缸體壁厚的驗算 10缸體的材料和技術要求 103.5柱塞桿徑的計算與校核 10柱塞桿徑的計算 10柱塞桿直徑的校核 11柱塞桿的材料和技術要求 113.6缸蓋的設計計算 113.6.1缸蓋的結構 123.6.2缸底厚度的計算 123.6.3缸蓋的材料和技術要求 133.7螺栓的計算 13缸體連接所用螺栓個數K1 133.8導向套的設計計算 13導向套的結構 14最小導向長度確實定 143.8.3導向套的材料及技術要求 143.9密封件和防塵圈的選用 143.8.1柱塞桿的密封 153.9.2其他密封 153.9.3柱塞桿的防塵裝置 15第四章液壓泵的選擇 164.1流量計算 164.2壓力計算 164.3泵的校核 174.3.1泵的壓力計算 18第五章液壓集成塊的設計 205.1材料的選擇 215.2閥型號的選擇 225.3閥塊外形尺寸和孔位置確實定 23第六章油箱的設計 286.1油箱在液壓系統中的主要功能 286.2油箱的設計要點 286.3油箱容量的計算 296.3.1發熱計算 296.3.2散熱計算 306.3.3油箱容積計算 306.4油箱中油液的冷卻與加熱 296.4.1油液的冷卻 316.4.2油液的加熱 316.5油箱主要附件的選配 326.5.1空氣濾清器 326.5.2過濾器 326.5.3吸油口過濾器 326.5.5其他附件 336.5.6油盤 33致謝 34參考文獻 35

摘要液壓氣動技術是設備中開展速度較快的技術之一，特別是近年來與微電子、計算機技術相結合，使液壓技術進入了一個新的開展階段。目前，已廣泛應用在工業各領域。由于近年來微電子、計算機技術的迅猛開展，液壓氣動技術不僅在作為以一種根本的傳動形式上占有很重要的地位，而且以優良的靜態、動態性能成為一種重要的控制技術。熱壓機是人造板生產中最重要的設備之一。熱壓機的生產能力決定了人造板生產線的質量，而熱壓機的技術水平也在很大程度上決定了人造板的質量。開展人造板產業是提高木材利用率的有效途徑，熱壓機是人造板工藝中極其重要的設備，而熱壓機液壓系統是控制熱壓工藝的關鍵。在本設計的液壓系統中，采用高轉速柱塞泵和低轉速齒輪泵雙泵供油，高、低壓泵分別工作，既能實現液壓缸的快速動作，又可以緩慢加壓。同時，由于系統采用快速卸荷手柄，能夠實現人工快速卸荷。另外，系統中采用液壓集成塊技術，使得系統結構緊湊,元件密度高,占據面積小，運用靈活方便，又易于實現標準化。本設計在原有QD實驗熱壓機液壓系統的根底上作了進一步的改良，使整個系統結構更加緊湊，縮小了系統的占用空間，使熱壓機具有更高的穩定性和較高的工作效率，在人造板熱壓成型生產中性能更加完備。關鍵詞：熱壓機；液壓系統；集成閥塊；雙泵供油；快速卸荷。AbstractHydraulicpneumatictechnologyisthefasteroneinthedevelopmentoftechnology，Especiallyinrecentyears，theconmbinationwithmicroelectronicsandcomputertechnologymakehydraulictechnologyhaveenteredanewstageofdevelopment。Atpresent，itHasbeenwidelyusedintheindustrialfields。Becauseoftherapiddevelopmentofcomputertechnologyandmicroelectronicsinrecentyears，Hydraulicpneumatictechnologynotonlyplayanimportantroleasasakindofbasictransmissionform，butalsobecomeakindofimportantcontroltechnologywithexcellentstaticanddynamicperformance。Hotpressingmachineisoneofthemostimportantofequipmentintheman-madeboardproductionmanufacturing。Hotpressingmachineproductioncapacitydecidesthequalityoftheman-madeboardintheproductionline，Andthetechnologylevelofhotpressingmachinedecidesthequalityoftheman-madeboardtoagreatextent。TheDevelopmentofpanelindustryisaneffectivewaytoimprovetheutilizationratioofthewood，Hotpressingmachineisaveryimportantequipmentintheprocessofman-madeboard，andthehydraulicsystemofthehotpressingmachineisthekeytocontrolhot-pressingprocess。Inthisdesignofthehydraulicsystem，usinghighspeedpistonpumpandlowspeedgearpumptosupplyoil。Highandlowpressurepumpworkrespectively，cannotonlyrealizehydrauliccylinderofrapidmovement,butalsocanincreasethepressureslowly。Atthesametime，becausethesystemadoptsquickunloadinghandle，canrealizetheartificialfastunloading。Inaddition，thetechnologyofhydraulicmanifoldblocksisusedinthissystem，whichallowthesystemstructuretobecompact，theelementdensitytobehigh，theoccupyofareatobesmallandcanbeusedflexibllyandconveniently，meanwhile，it'seasytorealizestandardized。ThisdesignisonthebasisoftheoriginalexperimentQDhotpressingmachinehydraulicsystem，andhasmanyfurtherimprovements，makingthewholesystemstructurebemorecompact，narrowingthespacethatsystemtakesup，lettingthehotpressingmachineshavehigherstabilityandhigherefficiency，andtheperformanceismorecompleteintheproductionofman-madeheatmouldingboard。Keywords:Hotpressingmachine,hydraulicsystem,oilcylinders,valvespiece,tank緒論1.1國內人造板的總體概況近年來，隨著建筑裝飾和家具業的快速開展，國內木材需求量急劇增長，木材供給的缺口越來越突出。開展人造板工業有利于緩解我國木材供需矛盾，是節約木材資源的重要途徑。2006年全年我國規模以上人造板加工行業實現累計工業總產值154571924千元，比2005年同期增長32.49％，全年實現累計產品銷售收入147444650千元，比2005年同期增長32.10％，全年實現累計利潤總額7039148千元，比2005年同期增長38.84％。2007年全年我國規模以上人造板加工行業實現累計工業總產值221905431千元，比2006年同期增長41.72％，2021年1-10月我國規模以上人造板加工行業實現累計工業總產值240548404千元，比2007年同期增長34.17％。人造板行業在開展的同時也存在產品結構不合理，產品技術含量較低；企業管理水平低，產品合格率較低；資源短缺，產業集中度低等問題。為此，開展人造板行業要根據行業的實際情況實施提高產品技術含量；擴大規模生產；標準化經營管理等措施，提高我國人造板行業的整體水平。1.2熱壓機的開展熱壓機的起源—多層壓機最早在人造板行業出現的熱壓機是多層壓機，它是借鑒并根據紡織工業使用的壓機改造而來，用于以紙漿來生產最早的纖維板。最初的多層壓機盡管還不完善，但已經具有現代多層壓機的雛形。裝卸板系統、加熱裝置、壓機閉合開啟裝置等都為人們所了解。后來多層壓機在刨花板生產中獲得了極大的成功，并推廣開來。多層壓機的使用在促進刨花板工業的開展的同時推動了整個人造板工業的進步。而刨花板行業的開展又為多層壓機的不斷改良提供了生產依據。為了提高單機生產能力，多層壓機采用兩種途徑提高產能，一是增加壓機層數，二是增大熱壓板的幅面。目前通常使用的壓機層數為10～15層，最多可達40層，幅面主要有4和8英尺。隨著生產規模的不斷擴大，多層壓機的層數在不斷增多，幅面也在不斷加大。然而多層壓機的缺點也越來越顯現出來：〔1〕熱壓輔助時間長，壓機有效生產率低。使用多層壓機，需要相應配置附屬的裝板、卸板系統，這無形中增加了熱壓的輔助時間，再加上壓機自身所需要的閉合開啟時間，導致熱壓周期長，生產效率低。而且壓機的層數越多，輔助時間越長，輔助系統也越復雜。〔2〕隨著層數的增多，多層壓機對系統的同時閉合系統要求更高。而且由于在熱壓過程中各層板坯受壓力不同，造成成品板的產品厚度不均一，產品穩定性差。〔3〕由于裝板以及熱壓板閉合后板坯在未加壓的情況下受熱，使產品產生較厚的預固化層，砂光余量大。〔4〕熱壓板在熱壓過程中，直接受濕熱蒸氣的作用，熱壓板腐蝕嚴重，影響使用壽命。〔5〕受壓機開檔和熱壓板的限制，多層壓機生產的產品規格具有一定的限制，不能滿足人們對產品多規格的要求。盡管多層壓機具有以上缺點，但是到目前為止，多層壓機仍然占據壓機市場的大局部市場份額，成為人造板生產的主要壓機之一。單層熱壓機繼多層壓機之后，世界上第一臺人造板單層壓機出現了。第一臺單層壓機由德國的比松公司制造，是一種主要用于刨花板生產的半自動系統，于1957年正式交付使用。單層壓機的最大特點是使用一條循環的鋼帶，通過鋼帶牽引鋪裝好的板坯進入壓機進行熱壓，熱壓完成后板坯被牽引出壓機。由于鋼帶的使用減少了下壓板與板坯的直接接觸，防止壓板受到濕熱蒸氣的腐蝕，提高了熱壓板的使用壽命。單層壓機的另一特點是輔助熱壓時間的降低。與多層壓機相比，由于省去了壓機裝板、卸板裝置，單層壓機的輔助熱壓時間有較大的縮短，因此在一定程度上提高了勞動生產率。同時單層壓機也沒有多層壓機復雜的裝卸板系統，結構比擬簡單，易于操作，而且由于不受壓機開檔的限制在理論上可以生產任意規格厚度的產品。鋼帶的使用在人造板壓機史上具有重要的意義。鋼帶的使用一方面保護了熱壓板，一方面使得熱壓時壓力比擬均勻，生產的產品尺寸比擬穩定，減少了砂光余量和鋸切余量。隨著鋼帶技術的進步，在一定程度上使得后來連續壓機的出現成為了可能。隨著生產規模的不斷擴大和客戶需求的不斷提高，單層壓機的產能也在不斷提高。單層壓機產能的提高依靠壓機長度和寬度的增大。目前單層壓機熱壓幅面寬度在7～9英尺可調，壓機的有效長度可達52m。目前，全世界共有600多臺單層壓機在世界各個角落運轉。制造商包括比松公司、辛北爾康普公司、貝克一馮赫倫公司、迪芬巴赫公司、順智公司以及其他的一些設備廠商。我國的局部人造板設備供給商雖然也能生產單層壓機，但是由于在熱壓板制造、加熱系統等方面技術不成熟，與世界的先進水平差距很大。由于單層壓機的優點，使得其與多層壓機相比具有一定的優勢。在世界人造板工業生產特別是刨花板工業生產中，單層壓機有替代多層壓機的趨勢。1.3熱壓機的開展現狀國外熱壓機的開展現狀無論是單層壓機還是多層壓機，都是間歇式壓機，流水式生產線在此中斷，成為生產線提高產量和自動化的一個瓶頸。而且間歇式壓機還具有生產的產品厚度偏差大，原材料消耗高，能耗大，砂光余量大等自身無法克服的缺陷。在這種情況下，迫切需要一種能夠連續化生產的壓機。世界上真正實現連續化工業生產的連續壓機是連續輥壓機，主要用于薄板生產。因為無論是多層壓機還是單層壓機，其生產薄板都是不經濟的。因為壓機的輔助熱壓時間是一定的，熱壓時間隨著板厚的不同而變化。連續輥壓工藝是第一個實現薄型刨花板和纖維板連續生產的工藝。世界上第一臺連續輥壓機首先由德國的BERSTORFF(貝爾斯托夫)公司研制成功，并在德國的門德刨花板廠實驗成功，因此也把連續輥壓機稱為門德壓機。門德壓機盡管實現了人造板的連續化生產，但其在生產厚板方面的劣勢是顯而易見的。而且其產量有限，單機產量很難超過5萬m3/a。在這種情況下，為了滿足人們對中厚板的大規模連續生產的要求，連續平壓壓機問世了。連續平壓熱壓工藝最先由英國提出，世界上第一臺連續平壓壓機于1953年在MARKTEY投入刨花板的生產，由英國的設計制造。人們習慣把這種壓機稱為巴特列夫連續平壓機。自此，巴特列夫連續平壓機載入了人造板機械的開展史。歐洲是世界連續壓機的發源地，一直致力于連續壓機技術的研究和提高，代表了世界連續壓機制造的最高水平。全世界的連續壓機制造商也都集中在歐洲。1.3.2我國人造板機械業的開展經歷了一個從無到有，從小到大，從測繪仿制到技術引進，從單機的自行設計到生產線的自行開發的全過程。近年來，國產人造板設備的品種也形成了多樣化設計開發，例如蘇福馬股份研制成功定向刨花板生產線、石膏刨花板生產線，信陽木工機械廠的無機膠結材料人造板生產線，哈爾濱林機廠的水泥刨花板生產線，沈重集團公司與加拿大IBT公司合作，設計開發出年產600萬m2高密度模壓門皮生產線。另外，在竹膠合板、二次貼面板設備設計開發上，也有了長足的開展。熱壓機的開展促進了人造板工業的繁榮。而近年來我國中密度纖維板行業的超快速開展也為我國壓機技術的開展提供了廣泛的開展空間。遺憾的是目前我國還不具備連續壓機的生產能力，國內需要的連續壓機還需要從國外進口，這嚴重影響了我國人造板機械行業的整體水平的提高。熱壓機總體方案確實定和設計由于本設計熱壓機主要為木材加工工業、科研單位、高等院校等的實驗室設備之一，作纖維板，刨花板，膠合板，外表裝飾板，塑料板，中密度纖維板等的熱壓實驗之用，所以本著使用方便、高效、經濟、節約能源的原那么，本設計的液壓系統圖如下：圖2.1熱壓機液壓系統圖系統采用雙泵供油，當液壓缸運動，推進熱壓板快速上升時，上下壓泵同時供油。當熱壓板上升到一定高度，壓力到達一定時，低壓泵停止工作，由高壓泵向油缸供油，提供高壓，緩慢對材料加壓。當材料壓縮完畢，系統內的壓力到達一定，高壓泵停止工作。之后對系統進行5-10min的保壓。卸荷既可以采用系統自動卸荷也可以采用快速卸荷手柄卸荷。系統自動卸荷的時候，先由二位二通閥卸掉一局部高壓油，防止因為直接卸荷帶來的噪聲和系統震動，在有二位四通換向閥排除大量的液壓油，整個系統工作完畢。2.1熱壓機系統內部各部件的功用液壓泵的功用〔1〕高壓泵：系統采用小流量高壓泵，主要用于材料熱壓成型時對系統進行加壓和保壓。〔2〕低壓泵：系統采用大流量低壓泵，主要實現液壓缸快速運動時，對液壓缸提供壓力油。液壓缸的功用液壓缸是液壓系統的執行元件，將壓力能轉化為機械能。本系統中，通過液壓缸的向上運動，對熱壓板的加壓，實現材料的熱壓成型。液壓集成塊的功用本系統將兩個單向閥、兩個換向閥以及一個溢流閥集成在一個液壓集成塊上，能夠實現調壓、換向的功能。這里采用液壓集成塊技術，使得液壓系統結構緊湊，安裝方便，裝配周期縮短。同時，由于元件之間實現無管連接，消除了因油管、管接頭等引起的泄漏、振動和噪聲。另外，整個系統配置靈活，外觀整齊，維護保養更加容易，提高了標準化、通用化和集成化程度。

油箱的功用本設計中，油箱除了貯存供系統循環所需的油液，還用來散發系統工作時所產生的熱量，釋放混在油液中的氣體。第三章液壓缸的設計3.1液壓缸類型與安裝方式確實定當下各種液壓缸規格品種比擬少，主要是因各種機械對液壓缸的要求差異太大。比方對液壓缸的內徑、活塞桿直徑、液壓缸的行程和連接方式等要求不一樣。由于本次液壓設計主要是實現立式快速的原那么，應選單作用柱塞桿立式快速液壓缸的設計。3.2液壓缸的結構設計缸體與缸的連接缸體與缸的連接形式較多，有拉桿連接、法蘭連接、內半環連接、焊接連接、內螺紋連接等。在此選用法蘭連接，如下列圖所示：這種連接結構簡單，裝拆方便。圖3.1螺栓連接圖活塞與活塞桿的連接活塞與活塞桿的連接大多采用螺紋連接結構和卡鍵連接結構。螺紋連接結構形式簡單實用，應用較為普遍；卡鍵連接機構適用于工作壓力較大，工作機械振動較大的油缸。因此從多方面的因素考慮選擇螺紋連接結構。液壓缸缸體的平安系數對缸體來說，液壓力、機械力和平安系數有關的因素都對缸體有影響。液壓缸因壓力過高喪失正常工作能力而破壞，往往是強度問題、剛度和定性問題三種形式給表現出來，其中最重要的還是強度問題。要保證缸體的強度，一定要考慮適當的平安系數。3.3液壓缸的主要技術性能參數的計算壓力設定所謂壓力，是指作用在單位面積上的負載。從液壓原理可知，壓力等于負載力與活塞的有效工作面積之比。P=F/A(N/m)式中：F—作用在活塞上的負載力〔N〕A—活塞的有效工作面積〔m〕從上述可知，壓力值的建立是因為負載力的存在而產生的，在同一個柱塞的有效工作面積上，負載越大，所需的壓力就越大，柱塞產生的作用力就越大。如果柱塞的有效工作面積一定，壓力越大，柱塞產生的作用力就越大。由此可知：1.根據負載力的大小，選擇柱塞面積適宜的液壓缸和壓力適當的液壓泵。2.根據液壓泵的壓力和負載力，設計和選用適宜的液壓缸。3.根據液壓缸的壓力和液壓缸的柱塞面積，確定負載的重量。在液壓系統中，為了便于液壓元件和管路的設計選用，往往將壓力分級。見下表3.1所示：表3.1壓力分級級別低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力范圍〔Mpa〕0~2.5>2.5~5>8~16>16~32>32因本次液壓缸的設計要求中的公稱壓力為30Mpa，由表3.1可知，本此液壓缸屬于高壓。3.3.2所謂流量是指單位時間內液體流過管道某一截面的體積。對液壓缸來說，等于液壓缸容積與液體充滿液壓缸所需時間之比。即：q=V/t式中：V—液壓缸實際需要的液體體積〔L〕t—液體壓力充滿液壓缸缸所需的時間〔min〕3.3.3運動速度是指單位時間內液體流入液壓缸推動柱塞移動的距離，運動速度可表示為：v=q/A式中：q—流量〔m3/s〕A—活塞受力作用面積〔m〕 設計規定快進速度為0.2m/s計算運動速度的意義在于： 1.對于運動的速度為主要參數的液壓缸，控制流量是十分重要。2.根據液壓缸的速度，可以選用流量適宜的液壓泵。3.根據液壓缸的速度，可以確定液壓缸的進、出油口的尺寸，柱塞桿，的直徑。4.利用柱塞桿前進和后退的不同速度，可實現液壓缸的慢速攻進和快速退回。3.3液壓油作用在柱塞桿上的液壓力，對于單作用柱塞桿液壓缸來說，柱塞桿伸出時的推力為F：F1=A1P106式中：P—工作壓力〔Mpa〕D—缸筒內徑〔m〕d—活塞桿直徑〔m〕3.3.5液壓缸的柱塞行程S，在初步設計時，主要是按實際工作需要長度來考慮。但是，實際需要的工作行程并不一定是液壓缸的穩定性所允許的行程，為了計算行程，應首先計算出柱塞桿的最大允許計算長度。L=1.01d10(cm)式中：d—柱塞桿直徑〔cm〕P—柱塞桿縱向壓縮負載〔N〕n—末端條件系數，可查表求出，依題可知n=1/4—平安系數，6根據液壓缸的各種安裝形式和歐拉公式所確定的柱塞桿計算長度及導出行程計算式。一般情況下，液壓缸看縱向壓縮負載是知道的，有上式即可大概求出液壓缸的最大允許行程。設計要求液壓缸的行程為300mm。3.33.2液壓缸內徑及柱塞桿外徑尺寸系列〔GB/T2348-1993〕液壓缸內徑尺寸810121620253240506380〔90〕100〔110〕125〔140〕160〔180〕200220〔250〕〔280〕320〔360〕400450500活塞桿外徑尺寸456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360括號內為優先選取尺寸,柱塞桿連接螺紋型式按細牙，規格和長度查有關資料。3.3液壓缸的行程系列〔GB2349－1980〕第一系列2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000第二系列406390110140180220280360450550700900110014001800220028003600在設計計算后按1.1、1.2選用缸徑、桿徑和行程，并驗算與要求控制在±5%內。3.4主油缸的設計計算缸體內徑D的計算設計過程中，根據已經給出的工作壓力、公稱壓力計算缸體的內徑，對于單作用單活塞桿液壓缸的計算如下：F=PA=P式中：F—液壓缸的公稱壓力；P—液壓缸的工作壓力；所以：D===0.206mm根據〔GB/T2348—1993〕圓整后取D=220mm實際公稱力:驗算：在±5%內，所以合理，即D=220mm缸體壁厚的計算按厚壁筒計算，因我們本次設計缸體的材料為QT500-7球墨鑄鐵，是脆性材料，那么考慮用第一和第二強度理論計算，又因第二強度理論比第一強度理論更節省材料，應選用第二強度理論來計算：為試驗壓力：當缸的額定壓力P16Mpa時，=1.5P當缸的額定壓力P>16Mpa時，=1.25P所以：=1.2530=37.5Mpa=〔-1〕=(-1)=0.049m根據國標GB8713—1988，圓整后取=50mm缸體外徑D1的計算D1=D+2δ式中：D—缸體內徑所以：D1=D+2δ=220+250=320mm根據重型機械表,取D1=320mm合理。缸體壁厚的驗算因我們本次設計缸體的材料為QT500-7球墨鑄鐵,是脆性材料，采用第二強度理論驗算〔以能量為依據〕即：==71.99MPaD=D=0.22=0.317m=71.99Mpa<90MPa所以液壓缸的壁厚是符合要求的。3.4.51.缸體材料選取QT500-7球墨鑄鐵，球墨鑄鐵的各種要求參數。2.缸體的技術要求、精度、外表粗糙度和形位公差要求〔1〕缸筒的內徑可選用H8、H9或H10配合。內徑的外表粗糙度：活塞選用橡膠密封件密封，故取0.4~0.1，并進行研磨〔2〕缸筒內徑的圓度和圓柱度可選8級或9級精度〔3〕缸筒端面的垂直度可選7級精度3.其他技術要求〔1〕缸筒內徑端部倒角，或倒R3以上的圓角，粗糙度不得過高，以免裝配時損傷密封件〔2〕缸筒外露外表可涂耐油油漆。〔3〕鑄件不得有砂眼、氣孔、夾渣及組織疏松等缺陷〔4〕鑄件時效處理〔5〕螺紋退刀槽圓角半徑R1〔6〕在31.5MPa壓力下保壓10min不得有滲漏現象3.5柱塞桿徑的計算與校核3.5.1由于，柱塞桿長度小于10倍的缸徑，不能確定速比，所以，由機械設計手冊按以下公式計算柱塞桿直徑dm式中：F1—柱塞的推力—材料的許用應力所：mm考慮到各種平安因素，這里取柱塞桿直徑3.5.2柱塞在穩定工作狀況下，由于只受到推力，所以：所以柱塞直徑合格。3.5.3柱塞桿是液壓缸傳遞力的主要元件，它必須具有足夠的強度和缸度，以便能承受拉力、壓力、彎曲力、振動和沖擊等載荷的作用，保證液壓缸到達所要求的作用力和運動速度。柱塞桿應具有一定的耐磨性。它的端部要選擇適當的連接形式，并有較好的連接強度，此外還應具有較高的尺寸精度、幾何精度和外表光潔度。柱塞桿的桿體分為實心桿和空心桿，本次設計選用實心桿。〔1〕柱塞桿的材料柱塞桿通常選用棒料進行加工，此處選用球墨鑄鐵QT600-3。〔2〕柱塞的技術要求1〕粗加工調質HB229~2852〕可高頻淬火HRC45~553〕外圓圓度公差按9、10、11級精度，圓柱度按8級，兩外圓跳動公差為0.01mm端面垂直度公差按7級4〕柱塞桿外表需鍍硬鉻，鍍層厚度30~50，鍍后拋光5〕工作外表粗糙度。6〕時效處理7〕不得有影響強度和外表的鑄造缺陷3.6缸蓋的設計計算缸蓋裝在液壓缸兩端，與缸筒構成緊密的油腔。缸蓋、缸底和它們的連接局部都有足夠的強度。3.6缸底與缸筒的連接形式：螺栓連接形式缸頭與缸體的連接形式：螺栓連接形式3.6.1.缸筒底部厚度計算缸筒底部為平底面且為有孔底時，其厚度h可以按照下面公式進行計算：式中：h—缸筒底部厚度，〔mm〕—油口直徑，〔mm〕D—液壓缸內徑，〔mm〕—缸筒底部材料的許用應力，〔90Mpa〕—試驗壓力，〔Mpa〕P=31.25〔Mpa〕查機械設計手冊〔GB/T2878-1933〕可知：=20mm，計算如下：2、法蘭盤厚度的計算因為法蘭材料用QT500-7，其材料許用應力90106pa。所以，法蘭盤厚度h的計算公式如下：式中：h—法蘭厚度，〔m〕F—法蘭受力總和，〔m〕d—密封環內徑，〔m〕；d=0.2m—密封環外徑，〔m〕；=0.36mp—系統工作壓力，〔pa〕；p=25106paq—附加密封力，〔pa〕；p=25106pa—螺孔分布圓直徑，〔m〕；D0=0.32m—密封環平均直徑，〔m〕；=0.28m—法蘭材料許用應力，〔pa〕；=90106pa將上述數值代入兩式：實際設計中取h=45mm3.6本次所設計的液壓缸選用材料為球墨鑄鐵QT500-7,它屬于塑性材料,具有良好的焊接性能,缸筒與缸頭為法蘭連接。1.缸蓋材料缸頭：此處缸蓋又是導向套，應選用鑄鐵，QT500—7缸底：缸筒與缸底為螺栓連接，應選用QT500-72.缸蓋的技術要求〔1〕活塞桿的直徑〔缸內徑〕等各種回轉面〔不含密封圈〕的圓柱度按9級、10級或11級精度〔2〕缸筒內外經的同軸度公差為0.03mm〔3〕與液壓缸的配合端面垂直度按7級精度〔4〕導向面的外表粗糙度為〔5〕鑄件時效處理〔6〕棱角倒頓根據國家標準活塞桿油口取直徑為45mm3.7螺栓的計算3.7.1螺栓選用M24雙頭螺栓，由GB/T193-2003可知底徑Φ30mm=0.03m缸底受的力，螺釘材料選用Q235，，平安系數S=3所以，每個螺釘承受的拉力，，所以螺栓數驗算：螺釘所承受的壓力大于缸底所受的壓力,故取螺栓為8個，合格。3.8導向套的設計計算導向套對活塞桿起導向和支承的作用，它要求配合精度高，摩擦阻力小，耐磨性好，能承受活塞桿的壓力、彎曲力以及沖擊振動。3.8選用易拆導向套，因為這種導向套采用螺釘或螺紋固定在缸蓋上，當導向套和密封圈磨損而需要更換時，不必拆卸端蓋和柱塞桿就能進行。維修方便，并且適用于工作條件惡劣，需經常更換導向套和密封圈而又不允許拆卸液壓缸的情況。3.8當活塞桿全部伸出時，從柱塞支撐面的中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度〔H〕，它應滿足下式要求：式中：L—最大工作行程cm；L=50cmD—液壓缸內徑cm；D=22cm導向套滑動面的長度A兩種確定形式：當缸徑小于80時取：A=〔0.6~1.0〕D當缸徑大于80時取：A=〔0.6~1.0〕d式中：d活塞桿直徑(cm)d=20cmD液壓缸內徑(cm)D=22cm活塞寬度B取:B=〔0.6~1.0〕D=19.5cm因為液壓缸的缸徑為220mm>80mm,那么取A=0.620=12cm根據實際情況考慮:A=985cmB=19.5cm3.81.導向套的材料導向套一般采用摩擦系數小、耐磨性好的青銅材料制作，也可以選用鑄鐵、球鐵。2.導向套的技術要求(1)外圓與端蓋內孔的配合多為H8/f7(2)導向套內孔與活塞桿外圓的配合多為H9/f9(3)外圓與內孔的同軸度誤差不大于0.03(4)形狀誤差不大于公差之半(5)內孔中的環形油槽和直油槽要淺而寬，保證潤滑條件良好(6)外表粗糙度為3.9密封件和防塵圈的選用3.9.柱塞桿的密封要遵循以下幾個條件：1.在一定工作壓力和溫度下具有良好的密封效果，泄漏小2.摩擦系數小，摩擦力均勻，不會引起運動零件的爬行或卡死等現象3.耐磨性好，壽命長，在一定程度上能自動補償被密封件的磨損和幾何精度的誤差4.不損壞被密封件外表5.耐油性、抗腐蝕性好，不易老化6.本錢低廉，制造容易，使用方便，維護簡單7、采用標準化結構和尺寸8、適應液壓缸工作條件的特殊要求由于系統的工作壓力為30MPa，所以，其密封選用“O〞型橡膠密封圈加擋圈密封。其他密封由于端蓋，導向套、壓蓋與缸筒配合處為靜密封，所以，用O型圈加擋圈密封能夠滿足要求。柱塞桿的防塵裝置液壓缸工作時常有灰塵、沙粒、鐵屑等污物落在柱塞桿上。假設將污物帶進液壓缸，不僅會加劇零件的磨損、產生劃痕，而且會影響液壓系統的正常工作，因此需要安裝防塵裝置。因防塵圈能刮掉落在活塞桿上的污物，同時考慮到柱塞桿的最大運動速度和工作溫度，那么選用SA型防塵。第四章液壓泵的選擇液壓泵大多項選擇擇容積式泵，從泵的機械結構上分為齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、柱塞泵4類。選擇液壓泵時應綜合考慮多方面因素。不同的泵在相同工況可能呈現不同的性能，因此必須比擬在特定的速度和壓力條件下相似尺寸的各類型泵的特性，選擇比擬適合的泵。但液壓泵盡可能不選用液壓隔膜泵，由于液壓系統的特殊性，易造成液壓隔膜泵內置平安閥起跳，造成系統不能正常工作。4.1流量計算由設計條件可知，時間快速上升速度為0.015m/s，對時間加壓時的平均速度為0.0015m/s。所以,快速上升時進入油缸的流量：L/min慢速加壓時進入油缸低壓泵的流量：L/min4.2壓力計算設計中運動件得重量G為所以壓力應滿足：當對試件施加壓力最大時：由于Q1、Q2、P1、P2值相差比擬大，綜合系統的工作效率和經濟條件分析，此液壓系統采用雙泵供油，分別為低壓大流量和高壓小流量泵供油。一般情況下,額定壓力為2.5MPa時,應選用價格低廉的齒輪；額定壓力為6.3MPa時,應選用葉片泵；工作壓力更高時,應選擇柱塞泵。根據以上條件，綜合考慮多方面的因素，系統使用柱塞泵，系統的壓力應為泵排出壓力的70％～80％，既經濟又可保證泵有足夠的使用周期，因此高壓采用10scy14-1B軸向柱塞泵，用Y132S-4-5.5電機驅動。由于齒輪泵是容積式泵，因此，選用泵的流量盡可能與執行元件所要求的流量相符合，以免不必要的功率損失，低壓采用CB-B63齒輪泵，用Y100L-2-3電機驅動。4.3泵的校核泵的壓力計算流體在管道中流動，其流動阻力包括有：

〔1〕沿程阻力：流體流經直管段時，由于克服流體的粘滯性及與管內壁間的磨擦所產生的阻力。它存在于沿流動方向的整個長度上，故也稱沿程直管流動阻力。記為。〔2〕局部阻力：流體流經異形管或管件〔如閥門、彎頭、三通等〕時，由于流動發生驟然變化引起渦流所產生的能量損失。它僅存在流體流動的某一局部范圍辦，記為。因此，柏努利方程中項應為：1.沿程阻力〔〕的計算流體流經直管段時，流動阻力可依下述公式計算：式中：—磨擦阻力系數；—流體密度；—直管的長度〔m〕；—直管內直徑〔m〕；—流體在直管段內的流速〔m/s〕為管道摩擦阻力系數，金屬水管常取，金屬油管常取，橡膠軟油管常取。流動狀態取決于一無因次數，其值與管道尺寸以及液體的流速和粘度有關，這個無因次數稱為雷諾數求得：式中:為平均流速〔〕；為管道內徑；為液體密度()；為動力粘度所以：2．局部阻力()的計算局部阻力的計算可采用阻力系數法或當量長度法進行，這里采用阻力系數法進行計算。將液體克服局部阻力所產生的能量損失折合為表示其動能假設干倍的方法。其計算表達式可寫出為：式中：—局部阻力系數；—流體密度—流體在直管段內的流速本設計中由于管道孔徑的變化，主要考慮突變管局部阻力系數：突然擴大：突然縮小：〔a〕突擴管〔b〕突縮管在油液進入液壓缸的整個過程中，油液從高壓泵經過管道進液壓閥的時候是突縮管，由閥進入是閥塊的時候是突擴管，從閥塊進入油缸的過程還要經過突縮管，突擴管，突擴管。所以：所以：同理算得低壓泵的壓力損失為。所以，在時間快速上升時，低壓泵的壓力：；在壓縮材料的過程中高壓泵的壓力：。所以，高壓泵和低壓泵選型符合要求。第五章液壓集成塊的設計根據液壓系統及熱板機的性能要求，考慮到液壓集成塊具有結構緊湊,元件密度高,占據面積小，運用方便靈活容，易實現標準化等優點，因此我們將對此系統采用液壓集成塊的設計，液壓集成塊是集成式液壓系統中主要而關鍵的零件，是集成式液壓系統的中樞，其在集成式液壓系統中的功能是將集成式液壓系統中的控制閥用“整體管路〞組合起來，并通過法蘭、管接頭及管路，連接動力元件——液壓泵，執行元件——液壓缸，以及油箱等附件。液壓集成塊、控制元件、動力元件、執行元件，與液壓油箱、過濾裝置、冷卻裝置及其它附件等構成一個完整的液壓系統，實現熱板機的工作要求與功能。5.1材料的選擇原那么上選用球墨鑄鐵為好，因為它的加工性能較好，尤其對深孔加工更有利。但球墨鑄鐵內部不要有疏松，以防在壓力油作用下發生滲漏，故不適用于中高壓場合，而35鋼鍛可以克服以上的缺乏，所以閥塊材料采用35鋼鍛件。5.2閥型號的選擇在本液壓系統中，根據系統圖，需要兩個單向閥，兩個換向閥和一個溢流閥。每一個液壓元件根據液壓系統的特性和幾何參數以及在液壓管路中承受壓力、所經流量等，經計算選取了閥的型號，通過液壓閥型號確定各閥的安裝尺寸。以下為所選閥的型號和外形尺寸。經查資料得不同型號的單向閥外形如表圖和圖表5.1單向閥外形尺寸表型號尺寸/mmAA1BB1B2B3CSTT1T2T3WDF-B10H8241655633459356674533.51013DF-B10K8241655633459356674533.51013圖5.1DF-B※型單向閥外形尺寸圖〔板式連接〕②不同型號的換向閥外形如表圖——和圖表5.2換向閥外形尺寸表型號尺寸/mmABCKT23DH-B6C-T189133743652圖5.22D※-B6C-T型電磁換向閥尺寸圖表5.3換向閥外形尺寸表型號尺寸/mm24D-B10H圖5.3YF-B10※溢流閥外形尺寸圖5.3閥塊外形尺寸和孔位置確實定液壓閥塊共有六個外表(圖1)，其各外表的功用布局如下：(1)頂面和底面：閥塊的頂面和底面為疊積接合面，外表布有公用壓力油孔、快速卸荷手動控孔、泄漏油孔及四個螺栓孔；(2)左側面：根據液壓機的結構，閥塊左側面安裝經常調整的元件，即安裝溢流閥；(3)前側面：安裝方向閥類，即單向閥等；(4)后側面：安裝方向閥類等不調整的元件，即安裝單向閥和電磁換向閥；(5)右側面：右側面應安裝不調整的元件，電磁換向閥。圖5.4閥塊的六個外表閥塊的設計要求：主要根據各閥的閥孔布局以及連接螺釘孔和外形尺寸，液壓閥塊的油路要符合液壓系統原理圖的設計，每一個管道在閥塊的內部不能相互干預，同時，考慮加工制造時的誤差、液體壓強、塊體內油道孔間的最小允許壁厚以及液壓元件的安裝是否相互干預，安裝在液壓閥塊上的液壓元件是否操作方便，生產制造時的誤差和加工工藝過程等一系列問題。在滿足以上條件的情況下，力求油路盡量簡捷，盡量減少深孔、斜孔和工藝孔，閥塊結構緊湊、體積小、重量輕。根據以上條件綜合考慮，我們所取閥塊長110mm、寬110mm、高190mm，各面展開圖如圖2所示。油孔的設計：閥塊體內的油道孔，用以聯系各個控制元件，構成單元回路及液壓控制系統。油液流經塊體內油道孔的壓力損失與塊體的油道孔的孔徑尺寸、形狀以及光滑度有關。通油道孔過小、拐彎多、內外表粗糙，壓力損失就較大；油道孔徑過大，壓力損失雖可減小，但會造成塊體外形增大。所以，設計塊體內油道孔時，應盡量縮短油道長度，減少拐彎，合理確定油道孔的通流截面積。在布置閥塊孔道時，首先根據系統的總體布置確定各油口的方位，互相溝通的元件應盡量置于兩個互相垂直的相鄰面上，以簡化孔道布置。然后，先走通主油路，再完成小通徑的油路和控制油路。主級油孔位置和大小確實定：閥塊中孔徑要和流量相匹配，特別應注意貫穿的孔必須保證有足夠的通流面積，注意進出油口的方向和位置，應與系統的總體布置及管道連接形式相匹配，并考慮安裝操作的工藝性，必須保證安裝后符合要求。主級孔道大小計算：由，得：式中：D—孔道直徑，mm；—孔道內可能流過的最大工作流量，L/min；—孔道允許的最大工作液流速，m/s。對于壓力油孔，取=2．5～5m/s(系統壓力高、管路短、油液粘度低時取大值，反之取小值)，吸油管道取0.5～1.5m/s，回油管道取1.5～2m/s。公共油孔：低壓泵進油口:高壓泵進油口:回油口：經主級油孔的計算，最大油孔直徑為20.58mm時已到達流量要求，在設計過程中取22mm〔小于25mm〕，因此對主級油孔外接油口采用螺紋連接。由以上條件，結合系統原理圖、各面元件的分布、通油孔與閥之間的位置關系以及管道的空間和安裝要求，將低壓進油口開在左側面，出油口設在頂面。將高壓進油口開在右側面對于手動控制手柄，設計時考慮到操作和觀察的方便性，將調節手柄設在底面，搬動方向朝前側面。閥塊工藝孔編號如表，各閥位置和通油孔對應的閥塊面展開圖如：表5.4閥塊工藝孔編號表閥面閥塊工藝孔編號右側面BB01換向閥P口B02換向閥A口B03換向閥B口B04低壓進油口前側面CC01單向閥進油口C02單向閥出油口C03卸荷油口左側面DD01溢流閥T口D02溢流閥P口D03溢流閥X口D04高壓進油口后側面EE01單向閥進油口E02單向閥出油口E03換向閥P口E04換向閥A口E05換向閥B口底面FF01節流閥進油口F02節流閥出油口F03主通道孔圖5.5閥塊外表油口示意圖油道孔之間最小壁厚確實定可由下式計算：式中—油道孔壁厚，cm—最大工作壓力，MPa—油道孔徑，cm—閥塊材料的許用應力，MPa許用應力可按下式計算：式中—閥塊材料的抗拉強度，MPa—平安系數，對于鋼管，時，取；時，取；時，取。當油道孔徑時當油道孔徑時：當油道孔徑時當油道孔徑時當油道孔徑時考慮到孔的加工精度，當孔徑小于等于25mm時，取5mm滿足要求，當孔徑大于25mm時，取10mm滿足要求。D面C面B面面D面C面B面面A面從A面剖切時，閥塊內管道如下列圖所示：C03C03D01D02D03E03B02B03E04E05從B面剖切時，閥塊內管道如下列圖所示：B01B01通道從C面剖切時，閥塊內管道如下列圖所示：從D面剖切時，閥塊內管道如下列圖所示：B04通道NGB04通道NGB02F01F02B03集中孔D02D04E02D04E01C02B04C01第六章油箱的設計6.1油箱在液壓系統中的主要功能1.儲存系統工作循環所需要的油量；2.散發系統工作過程中產生的一局部熱量；3.促進油液中的空氣別離及消除泡沫；4.為系統提供元件的安裝位置。油箱的容積必須能夠儲存停機時由重力而返回油箱的油液。并且要求油箱中的油液本身是到達一定清潔度等級的油液。并以這樣清潔的油液提供給液壓泵和整個系統的工作回路。6.2油箱的設計要點〔1〕油箱必須有足夠大的容積，一方面盡可能滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統停止工作時應能容納系統中的所以工作介質，而工作時又能保持適當的液位。〔2〕設置過濾器。油箱的回油口一般都設置系統所要求的過濾精度的回油過濾器，以保持返回油箱的油液具有允許的污染等級。油箱的排油口〔即泵的吸口〕為了防止意外落入油箱的污染物，有時也裝設吸油網式過濾器。由于這種過濾器浸入油箱的深處，不好清理，因此，即使設置，過濾網目也是很低的，一般為60目以下。〔3〕設置油箱主要油口。油箱的排油口與回油口之間的距離應盡可能遠些，管口都應插入最低油面之下，以免發生吸空和回油沖濺產生氣泡。管口制成45度的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流動時速度變化不致過大。管口應面向箱壁。吸油管離箱底的距離〔D為管徑〕，距箱邊不小于3D。回油管離箱底距離。〔4〕設置隔板，將吸、回油管隔開，使液流循環，油流中的氣泡與雜質別離沉淀。隔板結構有溢流式標準型、回流式及溢流式等幾種。另外，還可以根據需要在隔板上安置濾網。〔5〕在開式油箱上部的通氣孔上必須配置空氣濾清器。兼做注油口用。油箱的注油口一般不從油桶中將油液直接注入油箱，而是經過濾車從注油口注入，這樣可以保證注入油箱的油液具有一定的污染等級。〔6〕放油孔要設置在油箱底部最低位置，使換油時油液和污染物能順利從放油孔流出。在設計油箱時，從結構上應該考慮清洗換油的方便，設置清洗孔，以便油箱內沉淀物的定期清理。〔7〕當液壓泵和電動機安裝在油箱蓋板上時，必須設置安裝板。安裝板在油箱上通過螺栓加以固定。〔8〕為了能夠觀察向油箱注油的液位上升情況和在系統過程中看見液位高度，必須設置液位計。〔9〕按GB/T3766—1983中5、2、3a規定：“油箱的底部應離地面150mm以上，以便于搬移、放油和散熱〞。〔10〕為了防止油液可能落到地面上，可在油箱下部或上蓋附近四周設置油盤。油盤必須有排油口，以便于優盤的清潔。油箱的內壁應進行拋丸或噴砂處理，以去除焊渣和鐵銹。待灰砂清理干凈之后，按不同工作介質進行處理或涂層。對于礦物油，常采用磷化處理。對于高水基或水、乙二醇等介質，那么采用與介質相容的涂料進行涂刷，以防油漆剝落污染油液。6.3油箱容量的計算油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的3-7倍。對于固定設備，空間、面積不受限制的設備，應采用較大的容量。如冶金機械液壓系統的油箱容量通常取為每分鐘流量的7-10倍，鍛壓機械的油箱容量通常取為每分鐘流量的6-12倍。油箱容量大小可以從散熱角度設計，以下通過熱平衡角度計算油箱的容積。發熱計算1.液壓泵功率損失H1式中：P—液壓泵的輸入功率，—液壓泵的總效率，一般在0.7-0.85之間，這里取0.8—液壓泵實際出口壓力，Pa—液壓泵的實際流量，m3/s所以kw2.閥的功率損失H0式中：p—單向閥的壓力降，Paq—經過單向閥的流量，m3/s所以：kw3.管路及其他損失H3此項功率損失，包括很多復雜因素，由于其值較小，加上管路散熱的關系，一般可取全部能量的0.03-0.05倍所以，kw系統的功率損失，即系統的發熱功率：kw散熱計算液壓系統各局部產生的熱量，在開始時一局部由運動介質及裝置本體所吸收，較少一局部向周圍輻射，當溫度到達一定數值，散熱量與發熱量相平衡，系統即保持一定的溫度不再上升，只考慮油液溫度上升所吸收的熱量和油箱本身所散發的熱量時，系統的溫度T隨運轉時間t的變化關系如下：當運轉時間時，系統的平衡溫度為：式中：T—油液溫度，KT0—環境溫度，KA—油箱的散熱面積，m2K—油箱的傳熱系數，這里按周圍通風良好計算，K=15油箱容積計算由以上可知，環境溫度為T0時，最高允許溫度為Ty的油箱的最小散熱面積Amin為：這里，油箱尺寸的長、寬、高之比為〔1:1:1〕~〔1:2:3〕之間，油面高度到達油箱高度的0.8，油箱靠自然冷卻使系統在允許溫度Ty以下，那么油箱散熱面積為：式中：V—油箱的有效體積，m3當時，令，得油箱自然散熱的最小體積：m3式中：Ty—由機械設計手冊規定的溫度范圍，取40kT0—取室溫24k綜合上述條件，由機械設計手冊選規格為350的帶支撐腳的矩形油箱。6.4油箱中油液的冷卻與加熱油箱中的油溫，一般在30~50℃范圍內工作比擬適宜，最高不大于60℃，最低不小于15℃。過高，將使油液迅速變質，同時使泵的容積效率下降；過低。油泵啟動吸入困難。因此在這里須進行加熱和冷卻。油液的冷卻本設計中由于系統發熱小，油箱自然散熱足以到達溫度要求，所以不再安裝冷卻器。油液的加熱考慮到由于環境因素的影響，會出現低溫工作的狀況，為了保持適宜的油溫，油箱須進行加熱。為了方便，這里采用電加熱。假設經過加熱最大溫升為10℃。加熱能力為：式中：C—油的比熱，〔〕，取C=1800—油的密度，kg/m3，取kg/m3V—油箱容積，m3—油加熱后溫升，KT—加熱時間，S所以，w電加熱器的功率：式中：為加熱效率，取0.6~0.8，這里取0.7那么，kw6.5油箱主要附件的選配一般根據液壓系統的具體要求配置油箱附件。合理選用附件，可使油箱充分發揮作用。油箱附件主要包括空氣濾清器、吸回油濾清器、液位計、液溫計等。空氣濾清器對于開式