液壓機主機結構設計與計算說明書

編號： 畢業(yè)設計 說明書 題 目： 液壓機主機結構設計與計算 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械 設計制造及自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師單位： 機電工程學院 姓 名： 職 稱： 教 授 題目類型 ： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā) 2014 年 6 月 4 日 I 摘 要 根據(jù)任務書的要求，在 設計前查閱 了 相關資料，了解 了 四柱式通用液壓機的工作原理、設計過程，設計 了 一臺四柱式通用液壓機 的 主機部分。通過工作要求計算出液壓機的主要技術規(guī)格，進行多種四柱式液壓機的方案論證比較，選出 了 最優(yōu)設計方案。根據(jù)最優(yōu)方案，依次設計完成 了 液壓系統(tǒng)、主機結構和泵站的設計計算。 液壓機主缸是液壓機的主要工作部件，液壓機主缸的性能直接影響著液壓機整體工藝水平。通過細致的分析及理論研究解 決易損部分設計結構中存在的問題，可以使液壓缸整體上達到工藝強度要求，提高液壓缸應用的工藝水準及使用壽命。所以對液壓機主缸進行細致嚴謹?shù)脑O計計算對對液壓機的設計生產(chǎn)有著至關重要的作用。 本論文從總體上對液壓機本體結構，主要結構部件進行設計及必要的校核，對液壓機主缸主要參數(shù)進行計算，并對所得結果進行分析、驗算 ,從而力爭使液壓機主缸能夠滿足生產(chǎn)工藝要求，并從整體上提高液壓機的工藝水準，使液壓機設計水平更上一個新的臺階。 關鍵詞： 液壓機；結構設計；液壓 缸 II Abstract According to the mission statement of requirements before designing the access to relevant information, to understand the working principle of universal four-column hydraulic machine, the design process, the design of a common host part of a four-post hydraulic press. Through the work required to calculate the main technical specifications of hydraulic machines, for a variety of four-column hydraulic machine demonstration program compares to elect the optimal design. According to the optimal solution, in order to complete the design of the hydraulic system, the host structure and pumping station design calculations. Hydraulic master cylinder is the main working parts of hydraulic press, hydraulic press master cylinder direct impact on the performance of the overall technological level of hydraulic machines. Through careful analysis and theory to solve the structure vulnerable part of the design problems in it , and the hydraulic cylinder can be reached technological strength of the overall requirements of the application of technology to improve the standard of the hydraulic cylinder and life. So the cylinder for hydraulic design of meticulous calculation of the design and production of hydraulic machines has a vital role. This paper generally focus on the body structure of the hydraulic press, and design the major structural components and its necessary check , calculation of the main parameters of the hydraulic master cylinder, and analysis and checking the results. To strive to make the hydraulic master cylinder to meet the requirements of production press and raise the overall technological level of the hydraulic press, and hydraulic press design level to advance to a new level. Keywords: Hydraulic press； Structural Design； Hydraulic cylinder III 目 錄 引言 . 1 1 液壓機的基本知識 . 2 1.1 概述 . 錯誤 !未定義書簽。 1.2 液壓機的型號和主要技術規(guī)格 . 3 1.2.1 液壓機的型號 . 3 1.2.2 液壓機的主要技術規(guī)格 . 3 1.3 液壓機的分類 . 5 1.4 液壓機的發(fā)展概況 . 5 2 四柱式通用液壓機總體方案設計 . 6 2.1 四柱式通用液壓機的工作原理和動作循環(huán)分析 . 6 2.1.1 四柱式液壓機的工作原理分析 . 6 2.1.2 四 柱式液壓機的動作順序分析 . 6 2.1.3 四柱式液壓機的工作循環(huán)分析 . 7 2.2 主要技術規(guī)格的確定 . 7 2.3 四柱式通用液壓機的總體設計 . 9 2.3.1 四柱式液壓機各部分的方案選擇 . 9 2.3.2 總體布局設計 . 9 3 四柱式液壓機液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)設計 . 10 3.1 液壓系統(tǒng)設計 . 10 3.1.1 液壓傳動概述 . 10 3.1.2 液壓系統(tǒng)設計參數(shù) . 10 3.1.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 . 10 3.1.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析 . 12 3.1.5 液壓元件的選擇 . 13 3.2 電氣系統(tǒng)設計 . 13 4 液壓機主機結構設計與校核 . 14 4.1 液壓缸部件的設計與校核 . 14 IV 4.1.1 液壓缸的結構形式及方案論證比較 . 14 4.1.2 液壓缸的支承形式及方案論證比較 . 15 4.1.3 柱 塞與活動橫粱的連接形式與方案論證比較 . 16 4.1.4 液壓缸基本尺寸計算 . 16 4.1.5 缸體強度計算 . 17 4.2 頂出缸部件的設計與校 核 . 20 4.2.1 頂出缸的尺寸計算 . 20 4.2.2 活塞桿穩(wěn)定性的校核 . 21 4.3 上橫梁的設計與校核 . 21 4.3.1 上橫梁結構形式及方案論證比較 . 21 4.3.2 上橫梁的尺寸計算 . 222 4.3.3 上橫梁的強度計算 . 23 4.3.4 上橫梁的剛度計算 . 23 4.4 工作臺的設計與校核 . 24 4.4.1 工作臺的結構形式與方案論證比較 . 24 4.4.2 工作臺的尺寸計算 . 24 4.4.3 工作臺的強度計算 . 25 4.4.4 工作臺的剛度計算 . 25 4.5 立柱組件的設計與校核 . 26 4.5.1 立柱的連接形式與方案論證比較 . 26 4.5.2 立柱的尺寸設計 . 26 4.5.3 立柱的強度校核 . 27 4.5.4 立柱螺母及預緊 . 27 4.5.5 立柱螺母的強度校核 . 28 4.6 活動橫梁的設計 . 29 4.6.1 活動橫梁的結構設計 . 29 4.6.2 活動橫梁 尺寸設計 . 29 4.7 主機其他部件設計 . 30 4.7.1 立柱導套 . 30 4.7.2 限程套 . 30 4.8 主機總體結構設計 . 31 V 5 液壓機動力系統(tǒng)的設計與計算 . 32 5.1 液壓泵的計算與選擇 . 32 5.1.1 液壓泵最高工作壓力的計算 . 32 5.1.2 液壓泵最大流量計算 . 322 5.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 . 33 5.2 電動機的選擇 . 333 5.3 油箱的設計與計算 . 333 5.3.1 油箱有效容積的確定 . 333 5.3.2 油箱的結構設計 . 334 5.4 油管的設計與計算 . 34 5.4.1 主油缸油管內徑計算 . 35 5.4.2 頂出缸油管內徑計算 . 35 5.5 泵站設備的布置 . 36 5.5.1 泵站設計應考慮的問題 . 36 5.5.2 泵站的結構形式設計 . 36 6 四柱液壓機安裝調試和維護 . 37 6.1 四柱液壓機的安裝 . 37 6.2 四柱液壓機的調試 . 37 6.3 四柱液壓機的保養(yǎng)維護 . 38 7 結論 . 38 謝辭 . 39 參考 文獻 . 40 附錄 . 41 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 1 頁 共 41 頁 1 引言 作為機械制造行業(yè)中一種重要的生產(chǎn)設備，鍛壓設備己廣泛地應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領域。液壓機作為一種通用的鍛壓設備，主要是利用液壓傳動技術實現(xiàn)各種壓力加工工藝，具有功率大、精度高、規(guī)格多的特點。因此在鍛壓 （塑性加工）領域中，液壓機被廣泛應用于自由鍛造、模鍛、沖壓（板料成形）、 擠壓、剪切、拉拔成形及超塑性成形等工藝中。 本設計著重敘述了液壓機的泵站、液壓機的本體結構及設計計算以及液壓機液壓系統(tǒng)的設計三個方面，里面詳細的說明了液壓機的基本工作原理、特點、分類、基本參數(shù)、液壓機的本體結構及其 設計計算以及液壓機的液壓系統(tǒng)的設計，尤其主液壓缸的設計與校核闡述了大量內容。 設計液壓機的意義在于其不但具有較大的通用性，適用于塑性材料的成形如簿板件的落料、拉伸、壓印等；軸類件的校正；零部件的壓裝；粉末制品的壓制。還具有點動、手動和半自動等操作方式，可按工藝需要任選定時或定位控制，壓力和行程可調，操作靈便、工作可靠。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 2 頁 共 41 頁 2 1 液壓機的基本知識 1.1 概論 液壓機是根據(jù)帕斯卡原理制成，是一種利用液體壓力能來傳遞能量的機器。在國民經(jīng)濟的各個領域都得到廣泛的應用，如鍛造液壓機，模鍛液壓機、沖壓液壓機、萬能液壓機等。它們具有許多優(yōu)點：如結構簡單，結構布局靈活；可以根據(jù)工藝要求來靈活改變其壓力與行程；可以根據(jù)工藝要求十分方便的在各種部位布置所需的液壓缸；與機械壓力機相比，具有壓力和速度可在廣泛的范圍內無級調速；可在任意位置輸出全部功率和保持所需壓力；各執(zhí)行機構動作可很方便地達到所希望的配合關系；振動小、易于實現(xiàn)計算機控制及自動控制等等。所以液壓機在國民經(jīng)濟各部門得到了日益廣泛的應用。 液壓機一般由本體（主機）、液壓系統(tǒng)及泵站三大部分組成 ，如 圖 1-1液壓機實例 。 圖 1-1液壓機實例 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 3 頁 共 41 頁 3 1.2 液壓機的型號和主 要技術規(guī)格 1.2.1 液壓機的型號 目前液壓機設計制造的品種、規(guī)格日益增多，為了不致與其他機械型號混淆和在同一標準下表達該機的性能特征，便利生產(chǎn)管理和用戶選用，液壓機型號編制 1必須遵循上級有關規(guī)定。 例如， YA32-315 型四柱式萬能液壓機型號表示為： Y A 3 2 315 液壓機主參數(shù)（此處表示本液壓機公稱壓力為 315 噸） 組別（ 2 表示四柱式萬能液壓機） 列別（ 3 表示一般用途液壓機） 變形序號（按 A B C順序，基型則不注） 類別（ Y 表示液壓機類） 鍛壓機械類別代號見表 1-11。 表 1-1 鍛壓機械類別代號 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 類別名稱 機械壓力機 液壓機 自動鍛壓機 錘 鍛機 剪切機 彎曲校正機 其他 漢語簡稱 機 液 自 錘 鍛 切 彎 他 拼音代號 J Y Z C D Q W T 主要液壓機的組型代號見表 1-21。 表 1-2 主要液壓機的組型代號 組型 名稱 組型 名稱 Y12 下拉式鍛造液壓機 Y28 雙動薄板沖壓液壓機 Y13 正裝式鍛造液壓機 Y31 雙柱液壓機（一般用途） Y16 模鍛液壓機 Y32 四柱液壓機（一般用途） Y27 單動薄板沖壓液壓機 Y61 金屬擠壓液壓機 在生產(chǎn)過程中，由于工藝的改進要求有關零部件做相應改進。液壓元件、電氣元件等的發(fā)展和更替，需要對 產(chǎn)品圖紙進行整頓再版。為了區(qū)別這種變化便利生產(chǎn)管理和技術管理。因此 ， 對于這類修改常在型號最后增加 A B C 等設計修改序號。 1.2.2 液壓機 的主要技術規(guī)格 基本參數(shù)是液壓機的基本技術數(shù)據(jù)，是根據(jù)液壓機的工藝用途及結構類型來確定的，它們反映了液壓機的工作能力及特點，也基本定下了液壓機的輪廓和尺寸及本體總重。在基本參數(shù)中，最主要的是主參數(shù)。它代表了液壓機的規(guī)格，因此成為液壓機型號中的主要組成部分。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 4 頁 共 41 頁 4 現(xiàn)介紹三梁四柱式液壓機的主要技術規(guī)格 2： （ 1） 公稱壓力 (公稱噸位 )及其分級 公稱壓力是指液壓機名義上能產(chǎn)生的最大力量，在數(shù)值上等于工作液體壓力和工作柱塞總工作面積的乘積 （取整數(shù)） 。它反映了液壓機的主要工作能力。 為了充分利用設備，節(jié)約高壓液體并滿足工藝 要求，一般大中型油壓機將公稱壓力分為兩級或三級。泵直接傳動的油壓機不需要從機構上進行壓力分級 。 （ 2） 最大凈空距 (開口高度 )H 最大凈空距 H 是指活動橫梁停止在上限位置時，從工作臺上表面到活動橫梁下表面的距離 ， 最大凈空距反映了液壓機高度方向上工作空間的大小 ，它應根據(jù)模具（工具）機相應墊板的高度、工作行程大小以及 以及放入坯料、取出工件所需空間大小等工藝因素來確定。因此既要盡可能滿足工藝要求，又要盡量減小壓機高度 ，以降低其造價。 （ 3） 最大行程 s 最大行程 s 指活動橫梁位于上限位置時 ， 活動橫梁的立柱導套下平面到立柱限程套上平面 的距離，也 即 活動橫粱能移動的最大距離。 （ 4） 工作臺尺寸 (長 寬 ) 工作臺一般安裝在 下橫梁 上，其上安放模具或工具，工作臺尺寸是指工作臺面上可以利用的有效尺寸。大中型鍛造或厚板沖壓油壓機，往往還設置移動工作臺。移動工作臺的行程則與更換模具及工藝操作 有關 。 （ 5） 回程力 計算回程所需的力量時，要考慮活動部分的重量、回程時工藝上所需的力量（如拔模力、提升剁刀等）、工作缸排液阻力、各缸密封處的摩擦力以及動梁導套處的摩擦力等。 回程力由活塞缸下腔工作面積或單獨設置的回程缸來實現(xiàn)。 （ 6） 活動橫梁運動速度 （滑塊速度） 活動橫梁運動速度分為 工作行程速度 、 空程（ 充液行程 ）速度 及回程速度 。 應根據(jù)不同的工藝要求來確定工作行程速度，它的變化范圍很大 ，并直接影響工件質量和對泵的功率需求 。 （ 7） 允許最大偏心距 e 在 液壓機 工作時，不可避免地要承受偏心載荷。偏心載荷在 液壓機 的寬邊與窄邊都會發(fā)生。最大允許偏心距是指工件變形阻力接近公稱壓力時所能允許的最大偏心值。在結構設計計算時，必需考慮此偏心值。 （ 8） 頂出器 公稱壓力及行程 有些 液壓機 （如模鍛和沖壓 液壓機 ）往往在下橫梁底部裝有頂出器， 以頂出工件或拉延時使用。頂出器的力量及行程完全由工藝要求來確定 。 以上所述為三梁四柱結構型式液壓機的最常見的基本參數(shù)，對于各種不同工藝用途及不同結構型式的液壓機，均有各自不同的基本參數(shù)。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 5 頁 共 41 頁 5 1.3 液壓機的分類 鍛壓機械共分為八類，類別代號用漢語拼音的首字母表示。液壓機下面又按其用途分為十個組別： （ 1） 手動液壓機：用于一般壓制、壓裝等工藝。 （ 2） 鍛造液壓機：用于自由鍛、鋼錠開坯及金屬模鍛。 （ 3） 沖壓液壓機：用于各種薄板、厚板的沖壓。 （ 4） 一般用途液壓機：用于各種工藝，通常稱為萬能液壓機。 （ 5） 校正壓裝液壓機：用于零件的校正及裝配 。 （ 6） 層壓液壓機：用于膠合板、刨花板、纖維板及絕緣材料板的壓制。 （ 7） 擠壓液壓機：用于擠壓各種有色及黑色金屬材料。 （ 8） 壓制液壓機：用于各種粉末制品的壓制成形，如粉末冶金、人造金剛石、耐火材料的壓制。 （ 9） 打包、壓塊液壓機：用于將金屬碎屑及廢料壓成塊。 （ 10） 其他液壓機：包括輪軸壓裝、沖孔等專門用途的液壓機。 1.4 液壓機的發(fā)展概況 在生產(chǎn)能力及市場方面，國內液壓機的產(chǎn)量每年都有很大的增長率 。 國內液壓機從產(chǎn)值和銷售收入上和國外發(fā)達國家比較，還不具有優(yōu)勢，但從生產(chǎn)的臺數(shù)和總噸位上比較，在國際上，我國的液壓機生產(chǎn)產(chǎn)量處于領先地位 。國內進口的液壓機多為一些專用液壓機，大部分為日本產(chǎn)品，歐美的產(chǎn)品較少 ； 在產(chǎn)品的技術水平上，國內液壓機單機的技術水平達到了國際中等或較先進水平。 一些液壓機生產(chǎn)企業(yè)通過技術引進或與國內外同行業(yè)的合作，技術發(fā)展很快。 但在一些技術含量較高的液壓機中，某些關鍵技術，如液壓和電控部分，還要通過與國內外的企業(yè)或研究單位合作，高檔的液壓元件和電控元件還主要依靠進口。從產(chǎn)品分布上看，低檔的液壓機主要集中在小噸位上，一般為小噸位的四柱或單柱液壓機。在質量水平上，隨著用戶對產(chǎn)品質量要求的不斷提高，國內各液壓機生產(chǎn)企業(yè)越來越重視 產(chǎn)品的質量問題。 由于國內液壓機的技術最早是從前蘇聯(lián)引進和吸收的，國內生產(chǎn)的液壓機在剛度和強度上遠遠優(yōu)于日本及韓國的產(chǎn)品，與歐美的產(chǎn)品相當。 和國外產(chǎn)品比較，我國的產(chǎn)品在質量方面還存在以下不足：在可靠性方面，故障率還比較大，主要集中在液壓系統(tǒng)方面，多是因為液壓和電器元件的可靠性低引起的；漏油問題在國產(chǎn)液壓機中較為普遍；關鍵件的加工質量還需提高 。 總體上講，國產(chǎn)液壓機在質量上和國外一些較知名公司的產(chǎn)品還有一定的差距，但隨著國內制造商對質量的不斷重視和管理水平的提高，國產(chǎn)液壓機的質量會接近和趕上國際水平。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 6 頁 共 41 頁 6 2 四柱式通用液壓機總體方案設計 2.1 四柱式通用液壓機的工作原理和動作循環(huán)分析 2.1.1 四柱式液壓機的工作原理分析 圖 2-1 四柱液壓機工作原理示意圖 液壓機的工作原理 如圖 2-1所 示。 兩個充滿工作液體的具有柱塞或活塞的容腔由管道相連接 ，當小柱塞 1 上的作用力為 1F 時， 作用在液體上的壓強為11AFp， 1A 為柱塞 1的工作面積。根據(jù)帕斯卡原理：在密閉的容器中，液體壓力在各個方向都是相等的，則壓力 p 將會容腔的每一點，因此，在大柱塞 2 上將會產(chǎn)生向上的作用力 2F ，迫使工件 3變形，且1122 FAAF ， 2A 為大柱塞 2 的工作面積。由于 2A 大于 1A ，所以 2F 也大于 1F ，力被放大了。 2.1.2 四柱式液壓機的動作順序分析 四柱 液壓機的動作順序通過電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)控制，控制順序框 圖如圖 2-2。 從控制順序框圖可以看出，液壓機的工作原理由電氣控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)，液壓控制系統(tǒng)再控制主機工作，主機動作觸及行程開關，將信號反饋給電氣控制系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)控制。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 7 頁 共 41 頁 7 啟 動電氣系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 液壓機主機行程開關手 動圖 2-2 四柱液壓機控制順序圖 2.1.3 四柱式液壓機的工作循環(huán)分析 滑塊快速下行 工進、加壓 保壓 快速回程 停止頂出圖 2-3 四柱液壓機工作循環(huán)圖 四柱液壓機工作循環(huán)如圖 2-3（ a） ，滑塊在自重的作用下快速下行，碰 到行程開關后由快進變?yōu)楣みM，隨后進行加壓、保壓。保壓時間完成后，滑塊快速回程，直到回到原來的位置，停止運動； 圖 2-3（ b） 表示頂出缸的工作循環(huán)過程，主缸快進、工進、保壓、退回停止后，頂出缸才運動，將工件頂出。 2.2 主要技術規(guī)格的確定 任務書中本液壓機設計的基本要求為公稱壓力： 630 噸，工作行程： 700 毫米，工作空間高度： 1120 毫米。查閱有關標準規(guī)定，可知對于 6.320000 噸的各種液壓機，其公稱壓力應按 JB611-64 標準 1規(guī)定 ， 應選擇公稱壓力為 630 噸。再查 JB/T9965-1999 標準 1規(guī)定，可確定所設計的四柱式通用液壓機的型號為 Y32-630。 液壓機的設計也和其他任何機械設計一樣，是由加工對象 工件的工藝要求決定的。而四柱式通用液壓機的主要用途為壓制零件，則規(guī)定所壓制零件的最大長度為桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 8 頁 共 41 頁 8 450mm，可以設計出相應的模具結構。這樣就可得到模具外形尺寸、安裝面積和閉合高度。相應地決定了工作臺面積，上滑塊下平面的有效面積和閉合高度。綜上所述，根據(jù)工藝分析和統(tǒng)計的分析情況，即可決定主要技術規(guī)格中的一些主要參數(shù)。其余參數(shù)可查閱四柱式通用液壓機的基本參數(shù)（ JB/T 9957.2-1999） 2。 Y32-630 四柱式通用液壓機的主要技術規(guī)格如下： 序號 項目 單位 規(guī)格 1 公稱壓力 kN 6300 2 液體最大工作壓力 MPa 32 3 回程壓力 kN 1500 4 頂出壓力 kN 1000 5 退回壓力 kN 700 6 拉伸時壓邊壓力 kN 800 7 工作臺距地面高度 mm 800 8 活動橫梁下平面距工作臺面最大距離 H mm 1120 9 活動橫梁最大行程 S mm 700 10 頂出活塞上平面距工作臺最大距離 mm 200 11 頂出活塞最大行程 mm 100 12 工作臺有效尺寸（前后 x 左右） mm 1200980 13 活動橫梁行程速度 空載下行最大 工作最大 回程最大 mm/s mm/s mm/s 120 15 100 14 頂出活塞行程速度 頂出最大 退回最大 mm/s mm/s 60 90 15 主機輪廓尺寸 左右 前后 地面上高 地面下深 mm mm mm mm 1500 1200 4500 550 16 機器占地面積 左右 前后 mm mm 4000 1500 17 總功率 kW 45 18 全機重量 t 20 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 9 頁 共 41 頁 9 2.3 四柱式通用液壓機的總體設計 2.3.1 四柱式液壓機各部分的方案選擇 （ 1） 控制方式的選擇： 采 用液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)相結合的控制方式。具有調整、手動、半自動三種工作方式，可實現(xiàn)定壓、定程兩種加工工藝 。 （ 2）液壓系統(tǒng)： 液壓油路采用封閉式回路，供油方式選用變量泵供油，液壓控制元件采用插裝閥形式。針對液壓機快進時供油不足以及工進時的高壓特性，系統(tǒng)應設有補油和卸壓裝置 。 （ 3）電氣控制： 采用繼電器、行程開關、接觸器、手動按鈕等元件進行手動、半自動控制 。 （ 4）主機形式： 主機結構形式采用“三梁四柱”的形式，主缸和頂出缸為執(zhí)行元件。 （ 5） 控制臺設計： 材料選擇：控制臺主要用于安裝控制按鈕，不承受動載荷，強度要 求不是很高，滿足使用要求即可，材料選用 Q235A。 2.3.2 總體布局設計 圖 2-4 四柱液壓機總體布局簡圖 1-主機 2-液壓油管 3-控制臺 4-插裝閥 5-液壓泵裝置 6-液壓油箱 7-電氣控制柜 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 10 頁 共 41 頁 10 3 四柱式液壓機液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)設計 3.1 液壓系統(tǒng)設計 3.1.1 液壓傳動概述 科學技術迅猛發(fā)展的今天，液壓傳動技術隨之有了比較完善、成熟的理論基礎。目前液壓傳動技術正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪音、經(jīng)久耐用、高度集成化的方 向發(fā)展。 （ 1） 液壓傳動優(yōu)越性 ： 液壓元件布局靈活； 液壓傳動操作控制方便，可實現(xiàn)無級調速； 液壓傳動容易實現(xiàn)直線傳動，可以進行自動過載保護； 液壓傳動采用電液控制相結合的控制方式，可實現(xiàn)自動化控制，還可實現(xiàn)遠程控制 ； 液壓系統(tǒng)中液壓元件的磨損比機械傳動小很多，液壓油除了作為傳動介質外還起到了潤滑的作用，延長了液壓系統(tǒng)中液壓元件的使用壽命。 （ 2）液壓傳動不足 ： 液壓傳動沿程、局部阻力損失比較大； 液壓傳動壓力高時泄漏較大，效率降低，處理不好油液還會對環(huán)境構成污染； 液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很 低的溫度條件下工作 ； 液壓傳動存在的液壓沖擊、氣蝕、困油現(xiàn)象影響了設備的安全工作和使用壽命 ； 液壓系統(tǒng)工作環(huán)境受溫度影響較大，不宜在很高和很低的溫度條件下工作。 3.1.2 液壓系統(tǒng)設計參數(shù) 液壓系統(tǒng)設計參數(shù)可參考前文所確定的主要技術規(guī)格： 最大負載： 6300kN； 工進時系統(tǒng)最大壓力： 32MPa； 主缸回程力： 1500kN； 頂出缸頂出力： 1000kN； 主缸滑塊快進速度： 80mm/s； 主缸最大工進速度： 6mm/s； 主缸回程速度： 30mm/s； 頂出缸頂 出速度： 60mm/s； 頂出缸回程速度： 90mm/s 3.1.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 液壓機工進時負載大，運動速度慢，快進、快退時的負載相對于工進時要小很多，桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 11 頁 共 41 頁 11 但是速度卻比工進時要快。為了提高液壓機的工作效率，可以采用雙泵或變量泵供油的方式。綜合考慮，液壓機采用變量泵供油，基本油路如圖 3-1所示。 圖 3-1 液壓機基本回路圖 1-液壓缸 2-油箱 3-過濾器 4-變量泵 5-三位四通電磁換向閥 由于液壓機工況時的負載壓力會逐步增大，為了使液壓機 處于安全的工作狀態(tài)，調速回路采用恒功率變量泵調速回路。當負載壓力增大時，泵的排量會自動跟著減小，保持壓力與流量的乘積恒為常數(shù)，即：功率恒定，如圖 3-2 所示。 圖 3-2 恒功率曲線圖 液壓系統(tǒng)采用插裝集成控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有密封性好、流通能力大、壓力損失小、易于集成等優(yōu)點。液壓機系統(tǒng)控制原理如 圖 3-3所示。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 12 頁 共 41 頁 12 圖 3-3 液壓機插裝閥控制系統(tǒng)原理圖 1、 2、 6、 18、 15、 10、 11-先導溢流閥 1S、 2S、 3S-行程開關 3、 7-緩沖閥 14 單向閥 4、 5、 8、 9、 12、 13、 16、 17、 19、 20-電磁換向閥 21-補油郵箱 22-充液閥 23、 24-液壓缸 25壓力表 F1、 F2、 F3、 F4、 F5、 F6、 F7、 F8、 F9、 F10-插裝閥 26-變量泵 27-過濾器 28、 29、 30、 31 梭閥 3.1.4 液壓系統(tǒng)控制過程分析 整個液壓控制系統(tǒng)包括五個插裝閥集成塊，插裝閥工作原理分析如下： F1、 F2 組成進油調壓回路，其中 F1 為單向閥，用于防止系統(tǒng)中液壓油倒流回泵，F(xiàn)2 的先導溢流閥 2 用于調整系統(tǒng)的壓力，先導溢流閥 1 用于限制系統(tǒng)的最高壓力，緩沖閥 3 與電磁換向 4 用于液壓泵卸載和升壓緩沖； 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 13 頁 共 41 頁 13 F3、 F4 組成主缸 23 油液三通回路，先導溢流閥 6 是用于保證主缸的安全閥，緩沖閥 7 與電磁換向閥 8 用于主缸上腔卸壓緩沖； F5、 F6 組成主缸下腔油液三通回路，先導溢流閥 11 用于調整主缸下腔的平衡壓力，先導溢流閥 10 為主缸下腔安全閥； F7、 F8 組成頂出缸上腔油液三通回路，先導溢流閥 15 為頂出缸上腔安全閥，單向閥 14 用于頂出缸作液壓墊，活塞浮動時上腔補油； F9、 F10 組成頂出缸下腔油液三通回路 ，先導溢流閥 18 為頂出缸下腔安全閥。 液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序見表 3-1。 表 3-1 液壓機液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表 執(zhí)行部件 工 況 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y 主 缸 快速下行 + + + 工進、加壓 + + + 保 壓 泄 壓 + 回 程 + + + + 停 止 頂 出 缸 頂 出 + + + 退 回 + + + 停 止 注：“ +”表示電磁鐵處于得電狀態(tài)。 3.1.5 液壓元件的選擇 通過液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算查閱液壓手冊 3，液壓元件選擇 見附錄。 3.2 電氣系統(tǒng)設計 四柱液壓機的電氣控制系統(tǒng) 5通常采用繼電器控制、 PLC 控制、工業(yè)計算機控制等方式。繼電器控制和 PLC 控制是目前用的最多的控制方式。繼電器控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、按鈕、形成開關等元件組成。繼電器控制具有結構簡單，維護方便，價格低廉，抗干擾能力強，但固定 的接線方式，使繼電器控制的通用性和靈活性差； PLC控制系統(tǒng)主要由 CPU、存儲器、輸入輸出接口、編程器等元件組成。 PLC 控制具有編程簡單，維護方便，通用性強，體積小，設計調試期短，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，價格比繼電器控制系統(tǒng)貴。 由于本設計任務主要是液壓機主機結構設計與計算，故此處不再對電氣系統(tǒng)進行詳細的設計說明。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 14 頁 共 41 頁 14 4 液壓機主機結構設計與校核 4.1 液壓缸部件的設計與校核 4.1.1 液壓缸的結構形式及方案論證比較 液壓缸部件通?？梢苑譃橹健⒒钊胶蛷秃鲜饺N。 （ 1） 柱塞式油缸 柱塞式油缸的結構見圖 4-1，其原理圖見 4-2。 圖 4-1 柱塞式油缸的結構 圖 4-2 柱塞式油缸原理圖 有圖可見，柱塞式油缸由缸體、柱塞、導向套、缸口密封裝置等零件所組成。利用缸體的凸緣固定于液壓機的梁上。 柱塞式油缸由于缸孔不需精加工，甚至不需加工，因而制造簡單，維修方便，在水壓機上應用很廣，但只能單方向作用，反向運動需用回程缸實現(xiàn)。 （ 2） 活塞式油缸 活塞式油缸結構見圖 4-3，其原理圖見圖 4-4。 由圖可見，油缸被活塞 頭分割為兩腔，因此，可以獲得正向和反向的運動，既能完 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 15 頁 共 41 頁 15 成工作行程又可以實現(xiàn)回程。實質上，起兩個柱塞缸的作用。此種結構形式的油缸，在中小型液壓機上應用最廣。 圖 4-3 活塞式油缸的結構 圖 4-4 活塞式油缸原理圖 （ 3） 復合式油缸 柱塞式和活塞式油缸為基本的結構型式，在特殊情況下，可以將其組合變形得到復合式油缸。 由于本設計有四柱式通用液壓機，型號為 Y32-630,，屬于中型液壓機，比較上 述三種結構型式的油缸，選用活塞式油缸最為合理。 4.1.2 液壓缸的支承形式及方案論證比較 （ 1）法蘭支承 液壓缸以其下部的法蘭支承并安裝在橫梁內，由缸外壁的兩個環(huán)形面積與橫梁相配合。液壓缸本身則依靠法蘭上一圈螺栓固定在橫梁上。 （ 2）缸底支承 a.以缸底支承方式安裝在滑塊中，缸底以螺柱拉緊。 b.缸底靠在上橫梁表面，用螺栓或壓板固定。橫梁不用開設安裝液壓缸大孔。 將上述方案比較可知，選用法蘭支承較為合適。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 16 頁 共 41 頁 16 4.1.3 柱塞與活動橫粱的連接形式與方案論證比較 柱塞與活動橫粱的連接形式主要有兩種：剛性連接和球面支 承連接。 （ 1）剛性連接 柱塞下端插入活動橫梁內，兩者間無相對運動，在偏心加載時，柱塞隨活動橫粱一起傾斜，將活動橫梁所受偏心距的一部分傳給液壓缸的導向處，加劇了導向鋼套及密封墊的磨損。 （ 2）球面支承 柱塞支承于活動橫梁球面座上。當偏心加載時，活動橫梁在偏心力矩作用下傾斜，此時球面副可相對滑動，側向力將大大減小，改善了導套及密封墊的磨損 ，但安裝定位比較麻煩。 單缸液壓機及三缸液壓機的中間缸多采用剛性連接。而多缸及三缸液壓機的側工作缸多采用球面連接。而此液壓機設計為單缸液壓機，所以柱塞與活動橫粱的連接形式應采 用剛性連接。 4.1.4 液壓缸基本尺寸計算 圖 4-5 液壓缸受力簡圖 由圖 4-5液壓缸受力簡圖可得，主缸的內徑 的計算公式如下： pFD14 式 （ 4-1） 式中： F1 為液壓缸營產(chǎn)生的名義總壓力，（ 1F =6300kN） p 為選定的液體 工作壓力，（ p=32MPa） 代入數(shù)據(jù)得 D=0.500m， 所得 D 值圓整后按柱塞標準直徑表 2JB2001-76 選取相近的標準直徑 1D =500mm。 主缸活塞桿直徑 計算公式如下： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 17 頁 共 41 頁 17 pFDd 2214 式 （ 4-2） 式中 ： F2 為主缸回程壓力，（ 2F =1500kN） 代入數(shù)據(jù)得 d=0.365m， 按標準取整 d=360mm。 4.1.5 缸體強度計算 （ 1）中段強度 缸體材料選用 45 號鋼，最大應力出現(xiàn)在缸內壁，應用第四強度理論進行計算。 M P apDDD 120100322121m a x 式 （ 4-3） 代入尺寸數(shù)據(jù)，得max=115.5MPa， 安全。 （ 2） 支承臺肩強度 圖 4-6 油缸支承臺肩尺寸 支承臺肩接觸面擠壓壓力 計算公式如下： )2()2(785.0322 SDSDP 式 （ 4-4） 式中： P=6300kN 2D =67Omm 3D =600mm S=2mm 許用擠壓應力 ,此處取 120MPa 代入數(shù)據(jù)得， =110MPa 120MPa，安全。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 18 頁 共 41 頁 18 （ 3） 缸底強度計算 按 圓形平板彎曲計算 ，公式如下： 221875.0 BpD =100MPa 式 （ 4-5） 式中： D=500mm B=130mm DDiD =0.87 代入 數(shù)據(jù) ，得：221387.0 503 2 01 8 7 5.0 =98.6MPa ，安全。 （ 4） 缸口部分零件強度計算 作用在缸口導套及法蘭盤上的力 ，計算公式如下： pdDP )(785.0 211 式 （ 4-6） 式中： 1D =500mm d=360mm 代入數(shù)據(jù)，得： 1P = 522 108.9320)360500(785.0 kN 螺栓計算 螺栓選用 16 個 M30 雙頭螺柱，材料為 45 號鋼， M30 螺紋內徑為 cmd 2.26內。螺栓拉伸應力 的計算公式如下 ： 11nFP式 （ 4-7） 式中： n 螺栓數(shù)目， n=16 1F 螺栓截面積（ 2cm ）， 221 4.52.267 8 5.0 cmF 許用拉伸應力 ， 對大于 M12 的螺栓， 120 代入數(shù)據(jù)。得：4.516980000=113MPa ， 安全。 缸口導套擠壓計算 缸口 導套材料選用 HT20-40，導套擠壓應力 的計算公式如下 ： )(7 8 5.0 22211 DDP=100MPa 式 （ 4-8） 式中： 1D =500mm 2D =360mm 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 19 頁 共 41 頁 19 代入 數(shù)據(jù)， 得： =83MPa ，安全。 （ 5） 活塞部分計算 活塞桿材料為 45 號鋼，活塞桿直徑為 360mm，長度大約為 100mm。長度與直徑之比值約為 4。在加壓過程中活塞僅受壓，面積較大。故對其擠壓及穩(wěn)定性可略去不計。 活塞頭部導套材料為 HT20-40，導套擠壓應力 計算公式如下 ： )2()2(785.0 )(785.0 222212SdSdpdD 式 （ 4-9） 式中： S=2mm 2S =3mm 許用擠壓應力，為 100MPa 代入 數(shù)據(jù)， 得： =48MPa ，安全。 活塞與活動橫梁端面擠壓應力校核 活動橫梁材料為 HT20-40，取許用擠壓應力 =100MPa。擠壓應力 計算公式如下 ： )2()2(7 8 5.0 2442 SdSdP 式 （ 4-10） 式中： d=360mm S=5mm 4d =155mm 4S =3mm 代入 數(shù)據(jù)， 得： =41MPa ，安全。 活塞與活動橫梁聯(lián)接螺母強度校核 螺紋剪切應力 計算公式如下 ： bKdP內回 =60MPa 式 （ 4-11） 彎內回彎 23 bt kd htP =120MPa 式 （ 4-12） 式中：螺紋選取 M15 40， 螺紋內徑內d=14.48 螺紋高度 h=2 內外 dd =2.6cm b 螺紋長度（ cm） b=8.5cm t 螺距（ cm） t=0.4cm K 螺紋完滿系數(shù)，三角形螺紋取 K=0.81 代入 數(shù)據(jù) ，得： =19MPa ， 彎 =46MPa 彎 ，安全。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 20 頁 共 41 頁 20 4.2 頂出缸部件的設計與校核 4.2.1 頂出缸的尺寸計算 （ 1） 材料選擇與技術要求 頂出缸工作時的最大工作壓力為 12.5MPa，比主缸的要小，為了保證頂出缸安全工作，缸體材料也選用無縫 鋼管 45。 缸體的制造要求應該滿足液壓缸內圓柱表面粗糙度為 Ra0.4 0.8 m；內徑配合采用 H8 H9；內徑圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；缸體內表面母線的直線度 500mm長度之內不大于 0.03mm；缸體端面對軸線的垂直度在直徑每 100mm 上不大于 0.04mm。 （ 2） 頂出缸壁厚的計算 如下： 2 DPy 式 （ 4-13） 式中：yP=1.3 12.5MPa=16.25MPa D=0.2m = 110MPa 代入數(shù)據(jù)，得： 0.015m， 圓整為標準直徑系列后，取 頂出缸壁厚為 0.2cm。 （ 3） 頂出缸缸蓋材料、厚度的計算 缸蓋常用制造材料有 35 鋼、 45 鋼、鑄鋼，做導向作用時常用鑄鐵、耐磨鑄鐵。頂出缸缸蓋材料選用 35 鋼，缸蓋厚度計算公式 如下 ： mM P aM P at 025.0100 25.16145433.0 式 （ 4-14） 取缸蓋厚度 t=25mm。 （ 4） 頂出缸活塞材料、外形尺寸及密封方案的計算 頂出缸活塞選用灰鑄鐵 HT200。 計算活塞寬度時區(qū)寬度系數(shù)為 0.8，即活塞的寬度 B=0.8D=0.8 200mm =160mm。取活塞寬度 B=160mm。液壓機頂出缸工況時的工作壓力比主缸要小很多，密封圈選用O 形密封圈 4。 （ 5） 頂出缸活塞桿材料、技術要求及長度確定 活塞桿有空心和實心兩種結構形式?？招臅r一般選用 35 鋼、 45 鋼的無縫鋼管 5；實心結構選用 35 鋼、 45 鋼。頂出缸活塞桿選用 35 鋼。由頂出活塞的行程，確定活塞桿的長度 L 桿 =705mm。 （ 6） 頂出缸長度的計算 液壓缸缸體內部長度等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體的外形尺寸應考慮兩桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 21 頁 共 41 頁 21 端端蓋的厚度，總之，液壓缸缸體的長度 L 不應該大于缸體內徑 D 的 20 30 倍 4。 由主缸行程為 250mm，活塞寬度為 160mm,缸蓋厚度為 25mm，通過計算可知，主缸的長度取 L 缸 =650mm。 4.2.2 活塞桿穩(wěn)定性的校核 當液壓缸的支承長度 Lb (10 15)d 時，應該對活塞桿的彎曲穩(wěn)定性進行校核 ,d 為活塞桿直 徑。通過計算可知， Lb 的最大值不可能大于 L 桿 +L 缸 =1355mm，而 (1015)d=2000 3000mm。將參數(shù)代入 Lb (10 15)d 中，比較后 Lb(10 15)d，活塞桿滿足使用要求，工作時不會失穩(wěn)。 4.3 上橫梁的設計與校核 4.3.1 上橫梁結構形式及方案論證比較 上橫梁的結構如圖 4-7 所示， 圖 4-7 上橫梁 上橫梁位于立柱上部，用于安裝工作缸，承受 工作缸的反作用力。也可安裝回程缸及其他輔助裝置。對于中小型液壓機其結構形式主要有：鑄造及焊接兩種。 在成批生產(chǎn)中，一般上橫梁都采用 HT200 鑄鐵件或 ZG35 鑄鋼件。制造單臺液壓機時，采用 A3 普通鋼板焊接組成的上橫梁。此結構一般用在四柱間距較小、工作缸較大的情況下，所以本液壓機設計的上橫梁形式應為鑄造。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 22 頁 共 41 頁 22 4.3.2 上橫梁的尺寸計算 橫梁由鑄造制成，目前多采用 ZG35B 鑄鋼。上橫梁可是為受兩集中力，兩端支承的簡支梁。上橫梁受力簡圖如圖 4-8所示。 圖 4-8 上橫梁受力簡圖 在主截面所受彎矩 計算公式如下： BDPBM 2141 式 （ 4-15） 代入數(shù)據(jù)，得： M=820kN m，則 Q=0.5P=410kN m 初步確定橫梁的長、寬、高尺寸分別為 1210、 1040、 670mm，截面為矩形。 在載荷作用下 上橫梁的剪力彎矩圖如 4-9。 圖 4-9 上橫梁的剪力彎矩圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 23 頁 共 41 頁 23 4.3.3 上橫梁的強度計算 由剪力彎矩圖 4-9(b)可知，橫梁 C 點 1 1 截面彎矩最大，該截面是危險截面。為了保證橫梁能夠正常工作，必須對該截面進行強度校核。 正應力計算公式 如下 ： WM maxmax 式 （ 4-16） 式中：max 最大彎曲正應力； maxM 最大彎矩； W 抗彎截面系數(shù) ( 3m )， 矩形截面抗彎系數(shù) W 計算公式為：62bhW 式中： b 矩 形截面的寬； h 矩形截面的高 ， 32 0 7 7.06 6 7 0.00 4 0.1 mW 代入數(shù)據(jù)，得 M P am mkN 3.6077.0 .485 3m a x ， 45 鋼的彎曲許用應力 =100MPa，而橫梁的最大彎曲應力max=8.1MPa，遠小于材料的許用應力，設計尺寸滿足要求。 4.3.4 上橫梁的剛度計算 上橫梁受彎矩及剪切而產(chǎn)生的撓度 計算公式如下 ： 22 222296)2( DDBBEJDBPf 彎 式 （ 4-17） 14)2(2.1 DFDBPf 剪 式 （ 4-18） 式中： J 上橫梁主截面的慣性矩（ 4cm ） 1F 受剪力立板面積（ 4cm ） E 材料彈性模數(shù) 對于鑄鐵， E= aMP1005.1 5 G 剪切彈性模數(shù) 對于鑄鐵， G= aMP106 5 代入 數(shù)據(jù)， 得： 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 24 頁 共 41 頁 24 2255725721402140293 20001005.196)572140(31 5000彎f=0.0175cm 1 20 01064)5721 40(3 15 0 002.1 5 剪f =0.0136cm 上橫梁在公稱壓力下的總變形量為： 剪彎 fff1 0.0175+0.0136=0.0311cm 4.4 工作臺的設計與校核 4.4.1 工作臺的結構形式與方案論證比較 工作臺是主機的安裝基礎，工作中承擔機器主機的重量及全部載荷。也可安裝頂出缸，回程缸及其他輔助裝置。小型液壓機的工作臺一般為鑄造結構，材料選用 HT20-40；中 型液壓機的工作臺采用鋼板焊接結構。此液壓機型號為 Y32-630， 屬于中型液壓機，所以其工作臺應采用鋼板焊接結構。為了固定模具，一般情況在工作臺面上設有 T 型槽，按 GB158-59 標準 3尺寸進行加工。 4.4.2 工作臺的尺寸計算 工作臺中心有一個中心孔，其直徑為 27cm。工作臺材料選用 HT20-40，臺面擠壓許用應力取 aMP100 。模具墊板最小尺寸 的計算公式如下 ： PF 2274式 （ 4-19） 式中： F 墊板面積 代入 數(shù)據(jù)， 得： 2887cmF 按圓直徑計算，則墊板直徑 d=33.6cm，去墊板寬帶 b=35cm。 在主截面上的彎矩 計算公式如下 ： )21(411 BbPBM 式 （ 4-20） 代入數(shù)據(jù)，得 1M =988kN m 最大剪力為： PQ21=3150kN 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 25 頁 共 41 頁 25 4.4.3 工作臺的強度計算 由前面計算結果可得主截面尺寸如下： J= 4710cm 1h =33cm 2h =32cm M P aJ hM 5.31329 8 80 0 0 021 壓 在受拉截面上的彎曲應力為： M P aJ hM 6.32339 8 80 0 0 011 拉 所以，在主截面上彎曲應力均滿足要求。 4.4.4 工作臺的剛度計算 根據(jù)工作臺受力，工作臺彎曲和剪切變形量 計算公式如下 ： 64421463222 bbBBBEJPf彎= 340974976 BEJP 式 （ 4-21） 20 2.12212.1 b dxGFqxGFBPf 剪 = GFPB8021 式 （ 4-22） 式中： J 工作臺截面慣性矩 J= 710 4cm F 工作臺立板面積 F=1020 2cm 代入 數(shù)據(jù)， 得： cmf 0167.0彎cmf 019.0剪所以，工作臺在公稱壓力作用下的總變形量為： 剪彎 fff 2 0.0357cm 又因為 允許工作臺彎曲變形量為： 1000140020.012.0100020.012.0 Bf 故工作臺剛度符合要求。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書用紙 第 26 頁 共 41 頁 26 4.5 立柱組件的設計與校核 4.5.1 立柱的連接形式與方案論證比較 立柱是四柱式液壓機重要的支承件和受力件，同時又是活動橫 梁的導向基準。因此，立柱應有足夠的強度與剛度，導向表面應有足夠的精度、光潔度和必要的硬度。 如圖 4-10 所示，常用的連接形式有： 圖 4-10 立柱與橫梁的連接形式 （ 1） 雙螺母式 特點：每根立柱軸向尺寸要求不嚴，加工方便。但必須對螺母進行良好預緊，否則引起機架搖晃，使用時間長時螺母易松動。多應用于小型液壓機。 （ 2） 臺肩式（錐臺式） 特點：剛性好，可防止立柱與橫梁水平移動，但錐臺加工困難，裝配后不能調整。 （ 3） 錐套式 特點：可消除立柱與橫梁間隙，便于對中。但長期使用錐 套松動，影響機架剛性。 比較上述聯(lián)接形式，此液壓機設計的應選用 臺肩 式結構。 4.5.2 立柱的尺寸設計 材料選擇：導柱在工作過程中主要承受拉力，材料必須具備較高的抗拉強度。導柱材料選擇 4