四柱式液壓機(jī)總體及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄摘 要IAbstractI1 液壓機(jī)概述11.1液壓機(jī)工作原理11.2 液壓機(jī)的特點(diǎn)及分類2液壓機(jī)的特點(diǎn)21.2.2 液壓機(jī)的分類31.3 液壓機(jī)典型結(jié)構(gòu)41.4液壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀51.5液壓機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢62 液壓機(jī)本體設(shè)計(jì)72.1液壓機(jī)的基本參數(shù)及其選用72.2四柱式組合機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算8立柱的受力分析8力柱尺寸的取值11立柱的強(qiáng)度較核11橫梁強(qiáng)度和剛度計(jì)算12整體框架式機(jī)身強(qiáng)度、剛度計(jì)算173 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)183.1液壓缸的主要性能參數(shù)的計(jì)算19液壓缸的壓力值19活塞的運(yùn)動(dòng)速度19液壓缸的速比20活塞的理論推力和拉力203.2液壓缸缸筒設(shè)計(jì)21液壓缸缸筒機(jī)構(gòu)及材料的選擇213.2.

2、2 液壓缸缸筒的計(jì)算22液壓缸缸筒部分較核253.2.4 缸筒螺紋連接部分計(jì)算263.3液壓缸活塞的設(shè)計(jì)273.4活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算29活塞桿直徑的計(jì)算293.4.2 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算293.4.3 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算303.5活塞桿的導(dǎo)向套和密封313.5.1 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算313.6 緩沖裝置323.7 排氣閥的設(shè)計(jì)333.8 與液壓缸相關(guān)的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)343.8.1 液壓缸與上橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)343.8.2 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)354 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)374.1明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求374.2液壓系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)37執(zhí)行器的配置37動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析384.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)

3、的確定39液壓缸有效工作面積A39液壓缸的最大流量Qmax404.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖40執(zhí)行元件類型的選擇40方向控制回路40速度控制回路41壓力控制回路43液壓油源回路46液壓系統(tǒng)的合成474.5液壓元件的計(jì)算和選擇504.5.1 液壓泵的選擇50電機(jī)的選擇52液壓閥的選擇52油管的選擇55油箱575液壓機(jī)的振動(dòng)及減振措施595.1液壓機(jī)的振動(dòng)595.2液壓機(jī)的減振措施596結(jié)論60致謝61參考文獻(xiàn)611 液壓機(jī)概述本章對液壓機(jī)整體情況做出介紹，內(nèi)容涉及液壓機(jī)的原理，液壓機(jī)的特點(diǎn)、分類，以及液壓機(jī)的典型結(jié)構(gòu)介紹，目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來液壓機(jī)的發(fā)展趨勢等。1.1液壓機(jī)工作原理液壓機(jī)

4、是根據(jù)靜態(tài)下液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成的，它是一種利用液體壓力工作的機(jī)器。液體壓力傳遞原理為：在充滿液體的密閉容器中，施于任一點(diǎn)的單位外力，能傳播至液體全部，其數(shù)值不變，其方向垂直于容器的表面。根據(jù)這一原理，制成了液壓機(jī)和其他液壓機(jī)械，如圖1-1所示：圖 1-1 液壓機(jī)原理圖在一個(gè)充滿液體的連通器內(nèi)，一端裝有面積為的小柱塞，另一端裝有面積為的大柱塞。柱塞和連通器之間設(shè)有密封裝置，使得連通器內(nèi)部形成一個(gè)完全密封的空間，液體不會(huì)外泄。當(dāng)在小柱塞上施加一個(gè)外力時(shí)，則作用在液體上的單位壓力為。按照液體靜壓力傳遞原理，這個(gè)單位壓力p將以不變的數(shù)值傳遞到液體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，并且其作用方向垂直于其作用面

5、。這樣在連通器的另一端的大柱塞上作用著垂直于其底面的單位壓力p，使其產(chǎn)生向上的推力。1.2 液壓機(jī)的特點(diǎn)及分類液壓機(jī)的特點(diǎn)液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。目前，液壓機(jī)的最大標(biāo)稱壓力已達(dá)750MN，用于金屬的模鍛成型。隨著金屬壓制和拉伸制品的需求逐年增高，對產(chǎn)品品種的要求也日益增多；另一方面，產(chǎn)品的生產(chǎn)批量也逐漸縮小。為與中小批量生產(chǎn)相適應(yīng)，需要能快速調(diào)整的加工設(shè)備，這使液壓機(jī)成為理想的成型工藝設(shè)備，特別是當(dāng)液壓機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有對壓力、行程、速度單獨(dú)調(diào)整功能后，不僅能實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜工件以及不對稱工件的加工，而且，廢品率非常低，與機(jī)械加工系統(tǒng)相比，有極大的優(yōu)越性。近年來，隨著微電子技術(shù)、液壓技

6、術(shù)等的發(fā)展，液壓機(jī)有了更進(jìn)一步的發(fā)展，其高技術(shù)含量增多，眾多機(jī)型已采用CNC或PC機(jī)來控制，提高了產(chǎn)品加工質(zhì)量和生產(chǎn)率1。液壓機(jī)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1）液壓機(jī)最大的特點(diǎn)是容易獲得最大的壓力。在鍛造過程中鍛錘是靠沖擊力打擊鍛件，因而會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的振動(dòng)。為了提高打擊效率和減輕振動(dòng)，需要有很大的砧座和良好的地基，因而鍛錘不可能造得很大。曲柄壓力機(jī)是靠曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳遞能量，由于受到曲柄連桿機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的限制，一般只制造到100MN以下。液壓機(jī)利用靜壓力工作，不需要大的砧座和堅(jiān)實(shí)的地基。由于采用了液壓傳動(dòng)，其動(dòng)力設(shè)備可以與主機(jī)分開，可以適當(dāng)加大柱塞的直徑或采用多缸聯(lián)合工作的方式來獲得更大的工作壓力。目前大型液壓

7、機(jī)均已造到100MN以上。(2）有更大的工作行程，并可在全行程的任意位置施加最大的工作壓力；在工作行程的任意位置都可以回程。機(jī)械傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)的滑塊行程是不變的，并且只能在滑塊下止點(diǎn)前較小的行程內(nèi)產(chǎn)生標(biāo)稱壓力。而且必須在下止點(diǎn)后才能回程，如果過載將會(huì)悶車，導(dǎo)致?lián)p壞。液壓機(jī)則與其相反，所以液壓機(jī)對要求工作行程較長而且變形均勻的工藝（如拉伸、積壓等）十分適應(yīng)。(3）有更大的工作空間。液壓機(jī)本體沒有龐大的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其液壓缸可根據(jù)操作的要求來布置，因而可以容易地獲得較大的工作空間。(4）工作壓力可以調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)保壓，并可防止過載。例如，有三個(gè)缸的液壓機(jī)可以很容易地獲得三級不同的工作壓力。將高壓

8、液體通入中間的工作缸能得到第一級壓力；通入兩側(cè)的工作缸能得到第二級壓力；3個(gè)工作缸同時(shí)通入高壓液體就得到第三級壓力。液壓機(jī)可以作長時(shí)間的保壓。液壓系統(tǒng)有調(diào)壓裝置，可以根據(jù)要求來調(diào)整液體的壓力。他的安全裝置，能可靠地防止過載。(5）調(diào)速方便。通過調(diào)整通入工作缸液體的流量，可以實(shí)現(xiàn)各種行程速度。例如，實(shí)現(xiàn)空程下降和回程時(shí)高速，工作行程時(shí)慢速，而且這種調(diào)速是無級的。(6）液壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。液壓機(jī)的本體結(jié)構(gòu)很簡單，而且容易制造。特別是中、小型的液壓機(jī)，由于液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度的提高，使其設(shè)計(jì)與制造更為簡便，成本降低。液壓機(jī)還易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遙控。(7）液壓機(jī)工作平穩(wěn)。振動(dòng)和噪

9、聲都較小，利于改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作條件。(8）液壓機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)為柔性傳動(dòng)，較機(jī)械加工復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)簡單。 (9）液壓機(jī)基本的動(dòng)作方式有三種：單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)。但其拉伸過程中只有單一的直線驅(qū)動(dòng)力，是加工系統(tǒng)有較長的使用壽命和較高的工件成品率。除了以上優(yōu)點(diǎn)外液壓機(jī)還有一些缺點(diǎn)，比如：(1）液壓機(jī)采用液壓油為工作介質(zhì)，因而對液壓元件的精度要求和密封條件要求較高。另外，不可避免的泄露會(huì)帶來環(huán)境的污染。(2）液壓機(jī)的工作速度較其他設(shè)備低。由于液體流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的阻力損失，當(dāng)液壓機(jī)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種損失就更為明顯。所以液壓機(jī)的最高工作速度受到限制。由于液壓機(jī)具有以上特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。除了大型的鍛

10、件的鍛造、拉伸、剪切、擠壓等工序外，還應(yīng)用于塑料壓型、層壓板、粉末冶金、廢金屬處理、棉花打包等工序。 液壓機(jī)的分類液壓機(jī)按照機(jī)架結(jié)構(gòu)形式分為梁柱式、組合框架式、整體框架式、單臂式等。按照功能用途分可分為手動(dòng)液壓機(jī)、鍛造液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、一般用途液壓機(jī)、校正包裝液壓機(jī)、層壓液壓機(jī)、擠壓液壓機(jī)、壓制液壓機(jī)、打包液壓機(jī)、專用液壓機(jī)等10余種類型。其各自類型對應(yīng)的常見工藝如下：(1）手動(dòng)液壓機(jī)：用于一般壓制、壓裝等工藝。(2）鍛造液壓機(jī)：用于自由鍛、鋼錠開坯及金屬模鍛。(3）沖壓液壓機(jī)：用于各種薄板、厚板的沖壓。(4）一般用途液壓機(jī)：用于各種工藝，通常稱為萬能（通用）液壓機(jī)。(5）校正壓裝液壓機(jī)：用

11、于零件的校正及裝配。(6）層壓液壓機(jī)：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(jī)：用于擠壓各種有色及黑色金屬材料。(8）壓制液壓機(jī)：用于各種粉末制品的壓制成型，如粉末冶金。(9)包、壓塊液壓機(jī)：用于將金屬碎屑及廢料壓成塊。(10）其它液壓機(jī)：包括輪軸壓裝、沖孔等專門用途的液壓機(jī)。1.3 液壓機(jī)典型結(jié)構(gòu)液壓機(jī)結(jié)構(gòu)中較典型的主要有三梁四柱式、雙柱下拉式、框架式和單臂式等，其中三梁四柱式液壓機(jī)為通用型液壓機(jī)的常用型式，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用此類型液壓機(jī)為設(shè)計(jì)對象，這里只對此型液壓機(jī)作以介紹。三梁四柱式液壓機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，它由上橫梁、下橫梁、4個(gè)立柱和16個(gè)內(nèi)外螺母組成一個(gè)封閉的框架，框

12、架承受全部的工作載荷。工作缸固定在上橫梁上，工作缸內(nèi)有工作柱塞與活動(dòng)橫梁相連接?；顒?dòng)橫梁以4根立柱為導(dǎo)向，在上、下橫梁之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活動(dòng)橫梁下面固定有上砧，而下砧則固定與下橫梁上的工作臺(tái)上。當(dāng)高壓液體進(jìn)入工作缸后，對柱塞產(chǎn)生很大的壓力，推動(dòng)柱塞、活動(dòng)橫梁及上砧向下運(yùn)動(dòng)，使工件在上、下砧之間產(chǎn)生塑性變形。同時(shí)在完成工作之后實(shí)現(xiàn)回程運(yùn)動(dòng)。圖1-2 液壓機(jī)典型結(jié)構(gòu)圖三梁四柱式液壓機(jī)的主要部件有：立柱：立柱是機(jī)架的主要支撐部件和主要受力件，又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向件，因此對立柱有較高的強(qiáng)度、剛度和精度要求。立柱所用的材料、結(jié)構(gòu)尺寸、制造質(zhì)量及其與橫梁之間的連接方式、預(yù)緊程度等因素，都對液壓機(jī)的工作性能甚至使

13、用壽命有著很大的影響。立柱通常用如下材料制成：35鋼、45鋼、40Cr、20MnV、20MnSiMo等。橫梁：橫梁包括上橫梁、下橫梁（或稱底座）和活動(dòng)橫梁（或稱滑塊），是液壓機(jī)的重要部件。由于橫梁的輪廓尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，一般都做成空心箱形結(jié)構(gòu)，中間加設(shè)肋板，承載大的地方肋板較密，以提高剛度，減低局部應(yīng)力，肋板一般按方格形或輻射形分布，在安裝各種缸、柱塞（或活塞）及立柱的地方做成圓筒形，以使其環(huán)行支撐面的剛度盡可能一致，并用肋板與外壁相互之間連接起來。橫梁有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種，生產(chǎn)批量較大的中、小型液壓機(jī)其橫梁多為鑄鐵件（材料多為HT200）或鑄鋼件（材料多為ZG275-50

14、0）；近年來采用焊接結(jié)構(gòu)的日漸增多，材料一般為Q235或16Mn鋼板。中、小型液壓機(jī)橫梁多數(shù)為整體結(jié)構(gòu)，而大型液壓機(jī)橫梁由于受制造和運(yùn)輸能力的限制往往設(shè)計(jì)成組合形式，并利用鍵和拉緊螺栓連接。1.4液壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)機(jī)構(gòu)等方面發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊振動(dòng)等方面有明顯的改善2。(1）油路設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。國外已廣泛采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)，可有效地防止泄露和污染，更重要的是防止灰塵、空氣和化學(xué)物質(zhì)侵入系統(tǒng)

15、，延長了機(jī)器的使用壽命。由于加工工藝等方面的原因，國內(nèi)采用封閉式循環(huán)油路設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還不多見。(2）在安全性方面，國外某些采用微處理器控制的高性能液壓機(jī)利用軟件實(shí)現(xiàn)故障的檢測和維修，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測、自動(dòng)模具保護(hù)和錯(cuò)誤診斷等功能。(3）液壓機(jī)的發(fā)展最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面。微電子技術(shù)飛速發(fā)展，為改進(jìn)液壓機(jī)的性能，提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了前提條件。相比之下，國內(nèi)機(jī)型雖然品種齊全，但技術(shù)含量相比較低，缺乏高檔機(jī)型，這與機(jī)電液一體化和中小批量柔性發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。當(dāng)前，國內(nèi)外液壓機(jī)產(chǎn)品中控制系統(tǒng)分為以下三種類型：(1）以繼電器為主控制元件的傳統(tǒng)型控制系統(tǒng)。其電路結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)要求不高，成本較

16、低，相應(yīng)控制功能簡單，適應(yīng)性不強(qiáng)。主要用于單機(jī)工作，加工產(chǎn)品精度不高的大批量生產(chǎn)，也可組成簡單的生產(chǎn)線。現(xiàn)在國內(nèi)許多液壓機(jī)廠還以該機(jī)型為主，國外眾多廠家只是保留了對該機(jī)型的生產(chǎn)能力，而主要面向技術(shù)含量更高的機(jī)型組織生產(chǎn)。(2）采用可編程控制器（PLC）的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制發(fā)展的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)溶為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前，該機(jī)型廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，早期的可編程控制器只能進(jìn)行簡單的邏輯控制，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，一些廠家采用微電子處理器作為可編程控制器的中央處理單元（CPU），不

17、僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對模擬量進(jìn)行控制，擴(kuò)大了控制器的功能。可編程控制器有較高的穩(wěn)定性和靈活性，但還是介于繼電器控制和工業(yè)控制之間的一種控制方式，與工業(yè)控制機(jī)相比還有很大差距。當(dāng)前，國內(nèi)有部分廠家采用該控制系統(tǒng)，如天津鍛壓機(jī)械廠有60%的產(chǎn)品采用PLC控制來提高可靠性和控制性。國外的廠家如丹麥的STENHQJ公司采用STEMENS的可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對壓力和位移的控制。(3）應(yīng)用高級微處理機(jī)（或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）的高性能控制系統(tǒng)。該控制方式是在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高科技含量的控制方式，以工業(yè)控制機(jī)或單片/單板機(jī)作為住控制單元，通過外圍數(shù)字接口器件（如A/D或D/A板等）或

18、直接應(yīng)用數(shù)字閥實(shí)現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控制，同時(shí)利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達(dá)到精確控制的目的。這種控制方式的主要特點(diǎn)為：具有友好的人機(jī)交互性；可順利實(shí)現(xiàn)對工件參數(shù)（如壓力、速度、行程）的單獨(dú)調(diào)整，能進(jìn)行復(fù)雜工件、不對稱工件的加工；預(yù)存工作模式，縮短調(diào)整時(shí)間，與柔性加工要求相適應(yīng)；可通過軟件來消除高速下的換向沖擊，以降低噪聲，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在安全方面可利用軟件進(jìn)行故障診斷，并自動(dòng)修復(fù)故障和顯示錯(cuò)誤?，F(xiàn)在，國外眾多液壓機(jī)生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)這種高性能的工業(yè)控制機(jī)控制方式的液壓機(jī)產(chǎn)品，如美國的MULTIPRESS；丹麥的STENHQJ和加拿大的BROWN BOGGS等公司，而國內(nèi)少有該類產(chǎn)品。1

19、.5液壓機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢目前，隨著科技發(fā)展的日新月異，液壓機(jī)的技術(shù)含量也在日益增高，其主要發(fā)展趨勢可分為如下幾點(diǎn)：(1）高速化、高效化、低能耗，提高液壓機(jī)的工作效率，降低生產(chǎn)成本。(2）機(jī)電液一體化，充分利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善。(3）自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充分的條件，自動(dòng)化不僅僅體現(xiàn)在加工方面，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能。(4）壓元件集成化，標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接，有效地防止泄露和污染，標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來方便。2 液壓機(jī)本體設(shè)計(jì) 本章主要針對中型三梁四柱式液壓機(jī)進(jìn)行本體設(shè)計(jì)，

20、其主要內(nèi)容為對該型液壓機(jī)的主要參數(shù)進(jìn)行選擇，對液壓機(jī)主要部件尺寸進(jìn)行計(jì)算，并對部件剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核，以使所設(shè)計(jì)液壓機(jī)能夠達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。2.1液壓機(jī)的基本參數(shù)及其選用液壓機(jī)的基本參數(shù)是基本技術(shù)數(shù)據(jù)，是根據(jù)液壓機(jī)的工藝用途及結(jié)構(gòu)類型來確定的，對于本次設(shè)計(jì)的三梁四柱式液壓機(jī)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如圖2-1所示：圖 2-1 液壓機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖 (1）標(biāo)稱壓力（KN）。標(biāo)稱壓力是液壓機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。它反映了液壓機(jī)的主要工作能力，是液壓機(jī)名義上能產(chǎn)生的最大壓力，數(shù)值上等于工作柱塞總的面積與液體壓力的乘積。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)標(biāo)稱壓力為給定原始數(shù)據(jù)2500KN。(2）最大工作行程：最大工作距離h是指活動(dòng)橫梁

21、在上限位置時(shí)從工作臺(tái)上面到活動(dòng)橫梁下表面的距離。反映里液壓機(jī)高度方向上工作空間的大小，應(yīng)根據(jù)模具及墊板高度工作行程大小以及放入取出工件所需空間的大小等工藝因素來確定。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)工作行程h=1250mm。(3）最大凈空距（開口高度）H。最大凈空距是指活動(dòng)橫梁在上限位置時(shí)從工作臺(tái)上表面到活動(dòng)橫梁下表面的距離。反映了液壓高度方向上的工作空間的大小，應(yīng)根據(jù)模具及墊板高度、工作行程大小以及所需空間的大小來確定。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)最大凈空距H=1370mm。(4）工作臺(tái)尺寸：在如鍛造、模煅及沖壓等加工工藝中，往往設(shè)置移動(dòng)工作臺(tái)。他的尺寸（長l寬b）取決于模具的的平面尺寸。本次設(shè)計(jì)工作臺(tái)尺寸為給定原始數(shù)據(jù)9

22、00900mm。(5）立柱中心距(mmmm)。在四柱式液壓機(jī)中，立柱寬邊中心距為L，窄邊中心距為B。立柱中心距反映了液壓機(jī)平面尺寸上工作空間的大小。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)立柱中心距=1120700(mmmm)。(6）活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)速度（）活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)速度分為工作行程速度及空載回程速度兩種。本次設(shè)計(jì)液壓機(jī)工作形成速度=0.05，回程速度=0.1。(7）頂出力。有些液壓機(jī)在下橫梁底部裝有頂出缸，以頂出工件在拉伸時(shí)產(chǎn)生的壓邊力。頂出力及行程由具體工藝要求來確定，在此不做要求。2.2四柱式組合機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算立柱的受力分析由于四柱式組合機(jī)架是一個(gè)高次超靜定空間框架，在進(jìn)行受力分析時(shí)，需采取一些簡化假設(shè)：由于一般

23、液壓機(jī)的機(jī)架結(jié)構(gòu)對稱于中間平面，載荷也對稱于中間平面，因此可將空間框架簡化為平面框架；立柱與上、下橫梁為剛性連接；不考慮安裝應(yīng)力及溫度應(yīng)力。 (1）中心載荷。假設(shè)上、下橫梁剛度很大，則可忽略上、下橫梁變形而施加與立柱的附加彎曲應(yīng)力，則立柱只承受簡單的軸向拉應(yīng)力，其拉應(yīng)力為： (2-1)式中F液壓機(jī)的公稱壓力；A每根立柱的截面面積；n立柱的根數(shù)；許用應(yīng)力，本次設(shè)計(jì)立柱材料選擇為45鋼，其取值范圍為。(2）偏心載荷。液壓機(jī)工作時(shí)，由于模具不對稱、工作變形阻力不對稱（加工零件形狀不對稱或加熱不均勻）、工件放置位置不正等多種因素都可能造成偏載受力狀態(tài)。根據(jù)前面的簡化假設(shè)，將空間機(jī)架簡化為平面框架，如圖

24、所示。在手偏心載荷時(shí)，活動(dòng)橫梁發(fā)生傾斜，活塞隨之傾斜壓到液壓缸導(dǎo)向套或內(nèi)壁上，而活動(dòng)橫梁也與立柱相接觸?？紤]到不同工藝條件及密封等，補(bǔ)充做如下假設(shè)：工件較窄，不妨礙活動(dòng)橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在工件處沒有側(cè)向水平支反力；兩側(cè)立柱導(dǎo)套間隙一樣，因此在活動(dòng)橫梁傾斜十，兩邊立柱均勻受力；各處的作用力及支反力均假定為集中力?？紤]到由于用一個(gè)兩柱的平面框架來代替原來對稱的四柱空間框架，因此載荷取為F/2。載荷的偏心距為e，活動(dòng)橫梁受到的偏心力矩Fe/2作用，給液壓缸內(nèi)壁以側(cè)推力為： (2-2)式中液壓缸的缸筒受力點(diǎn)或活塞中點(diǎn)至上橫梁下表面的距離； 活動(dòng)橫梁導(dǎo)向套支撐反力作用點(diǎn)到上橫梁下表面的距離。這樣，四柱式組合

25、液壓機(jī)機(jī)架即可簡化為如圖2-2所示的平面框架。框架的寬度為立柱中心線間的距離?？蚣芨叨葎t與立柱和橫梁的剛度比有關(guān)。、分別為立柱與上、下橫梁的剛度比，則： (2-3) (2-4)式中、分別為立柱、上橫梁和下橫梁的彈性模量； 、分別為立柱、上橫梁和下橫梁的截面慣性矩。如果、值較大，則必須考慮到剛度比的影響，框架高度應(yīng)取為上橫梁中性層到下橫梁中性層間的距離。在計(jì)算中假設(shè)、為零，即假設(shè)上、下橫梁剛度為無窮大，因此框架高度取為上橫梁下表面到下衡量上表面之間的距離。圖 2-2 液壓機(jī)機(jī)架受力圖由于假設(shè)上橫梁的剛度為無窮大，因此作用于缸壁處的推力可平移至上橫梁下表面，而在上衡量上附加一力矩=，如圖所示，該力

26、矩只在左右立柱內(nèi)引起軸向應(yīng)力： (2-5)由于軸向力在立柱內(nèi)不引起彎矩，因而在求解立柱彎矩時(shí)不予考慮。根據(jù)材料力學(xué)可知，這是個(gè)三次靜布定框架問題，可用變形法或力法求解。則可得出框架中的最大軸向力與彎曲力矩分別為：,F力柱尺寸的取值本次設(shè)計(jì)由比較法，參照沈陽液壓機(jī)廠3150KN液壓機(jī)相關(guān)尺寸，立柱材料選擇為45鋼，初步確定液壓機(jī)立柱尺寸值為：l=3160mm，立柱的強(qiáng)度較核(1）靜載合成應(yīng)力3。液壓機(jī)在偏心載荷作用下，立柱承受單純拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力聯(lián)合作用，其合成應(yīng)力為： (2-6)式中立柱所受最大軸向拉力； 立柱所受最大彎矩； 立柱的截面面積；立柱截面系數(shù)。帶入數(shù)值計(jì)算得 所以立柱強(qiáng)度符合靜載合

27、成應(yīng)力要求。(2）疲勞強(qiáng)度校核4。對于中、小型液壓機(jī)，尤其是鍛造液壓機(jī)在工作過程中，立柱長期承受不規(guī)則的脈動(dòng)載荷的作用，在每次加載時(shí)，立柱都出現(xiàn)較大的應(yīng)力幅值，而在卸載后，由于立柱搖擺也還有若干個(gè)較小的應(yīng)力幅值。由于立柱的疲勞斷裂大部分發(fā)生在立柱根部截面變化的進(jìn)度區(qū)，為此在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，需考慮過渡區(qū)的應(yīng)力集中，即： (2-7)式中為有效力集中系數(shù)：式中應(yīng)力集中的敏感系數(shù)，對于45鋼值在0.700.95之間； 彈性狀態(tài)下理論應(yīng)力集中系數(shù)，取值在1.352.465之間。 為許用脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限：式中脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的疲勞極限，對大截面45鋼，取為270； 尺寸系數(shù)冊中查得； 表面質(zhì)量系數(shù)，精車表面取

28、值為0.9； 安全系數(shù)。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 所以立柱強(qiáng)度符合疲勞強(qiáng)度要求。橫梁強(qiáng)度和剛度計(jì)算橫梁雖通常設(shè)計(jì)成箱形構(gòu)件，且其外形高跨比較大，在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，仍可將橫梁簡化為簡支梁進(jìn)行近似計(jì)算5。(1)上橫梁相關(guān)計(jì)算上橫梁結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，按一般經(jīng)驗(yàn)公式，上橫梁鑄造箱體告訴一般取值為橫梁跨度的（0.40.8）倍，這里取橫梁高度=690,取上橫梁鑄造箱體壁厚為=，肋板厚度為：圖2-3上橫梁機(jī)構(gòu)圖上橫梁受力分析如圖2-4所示：圖2-4 上橫梁受力示意圖最大彎矩計(jì)算公式為： (2-8)代入數(shù)值得 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算時(shí)，對截面變化不大的箱形結(jié)構(gòu)梁，主要計(jì)算最大彎矩處，即中心截面處強(qiáng)度： (2-9)式中最大彎

29、矩；計(jì)算截面慣性矩，；計(jì)算截面的形心至最外點(diǎn)距離；許用應(yīng)力，本次設(shè)計(jì)橫梁材料選擇為鑄鋼。代入數(shù)值計(jì)算得 上橫梁的剪切應(yīng)力主要由立柱承受，因此截面可近似簡化成厚度是高度是的矩形截面，其剪切應(yīng)力在形心軸處最大： (2-10)式中計(jì)算截面所受的剪力；橫梁立板的厚度之和；橫梁立板的高度；剪切許用應(yīng)力，鑄鋼。代入數(shù)值計(jì)算得 所以上橫梁強(qiáng)度符合彎應(yīng)力及剪應(yīng)力強(qiáng)度要求6。(2）下橫梁的相關(guān)計(jì)算下橫梁結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，下橫梁高度取值一般為橫梁跨度的)倍，在此取下橫梁高度為，下橫梁壁厚取為40，肋板厚度取為50：下橫梁受力分析如圖2-6所示：對于下橫梁彎矩計(jì)算，按均布載荷公式進(jìn)行計(jì)算。 (2-11)式中 圖2

30、-5 下橫梁結(jié)構(gòu)圖圖2-6 下橫梁受力圖則中心截面處強(qiáng)度： (2-12)代入數(shù)值計(jì)算得： 形心處的剪切應(yīng)力為： (2-13)代入數(shù)值計(jì)算得： 所以下橫梁強(qiáng)度符合彎應(yīng)力及剪應(yīng)力強(qiáng)度要求。(3）活動(dòng)衡量的相關(guān)計(jì)算活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)如圖2-7所示，活動(dòng)橫梁高度一般為箱體跨度的（0.30.5）倍，在此取活動(dòng)橫梁箱體高度為，活動(dòng)橫梁鑄造箱體壁厚取為40mm，肋板厚度為40mm：圖2-7 活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)圖活動(dòng)橫梁受力分析如圖2-8所示：圖2-8 活動(dòng)橫梁受力圖則活動(dòng)橫梁最大彎矩計(jì)算式為： (2-14)則中心截面處強(qiáng)度： (2-15)代入數(shù)值計(jì)算得 所以下橫梁強(qiáng)度符合要求7。整體框架式機(jī)身強(qiáng)度、剛度計(jì)算 (1）受力

31、分析 上橫梁有油缸接觸面積與柱塞間距比值較大時(shí)，上橫梁可視為受兩個(gè)集中應(yīng)力作用；模具與下橫梁接觸面較大，故視為在某個(gè)長度上作用一均勻分布載荷，如圖2-9所示，由于機(jī)架受力情況直接影響著它的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，對于本次設(shè)計(jì)的三梁四柱式液壓機(jī)機(jī)架仍采用此種受力分析模型，其受彎矩如圖2-10所示，可通過對機(jī)架的受彎矩的分析從而推導(dǎo)得出液壓機(jī)機(jī)身強(qiáng)度、剛度情況：圖2-9 框架受力圖框架彎矩圖為：圖2-10 框架彎矩圖 (2）強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)上述受力分析可知，框架仍可采用變形法或力法求解則其有關(guān)節(jié)點(diǎn)的彎矩值為： （2-16） （2-17） （2-18） （2-19）式中、系數(shù)，其中，； 、分別為均布載荷寬度和兩

32、集中載荷的間距與支柱間距的比值； 、同前。則框架強(qiáng)度為： （2-20）代入數(shù)值計(jì)算得： 所以液壓機(jī)框架部分強(qiáng)度符合強(qiáng)度要求。3 液壓機(jī)主缸設(shè)計(jì)本章對液壓機(jī)主缸進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算，得出主缸的相關(guān)主要參數(shù)數(shù)值，并對數(shù)值進(jìn)行校核計(jì)算，得出最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并使設(shè)計(jì)所得液壓機(jī)主缸能夠滿足設(shè)計(jì)要求。3.1液壓缸的主要性能參數(shù)的計(jì)算液壓缸的壓力值液壓缸的壓力為油液作用在單位面積上的壓力 。壓力值的建立是有負(fù)載力產(chǎn)生的，在同一個(gè)活塞的有效面積上負(fù)載力越大，克服負(fù)載力所需要的壓力就越大。額定壓力（公稱壓力）P是液壓缸能用一長期工作的壓力，本次設(shè)計(jì)額定壓力數(shù)值為原始條件2500KN。按主機(jī)類型選擇相、對應(yīng)工作壓力，

33、液壓機(jī)屬于高壓機(jī)械，工作壓力選擇范圍為2030Mpa，初步定本次設(shè)計(jì)工作壓力為25Mpa?；钊倪\(yùn)動(dòng)速度活塞的運(yùn)動(dòng)速度為單位時(shí)間內(nèi)壓力油液推動(dòng)活塞移動(dòng)的距離8。運(yùn)動(dòng)速度可表示為 v= （3-1）當(dāng)活塞桿伸出時(shí) v= （3-2）由上式可得出對于已確定的液壓缸，伸出速度v大小取決與進(jìn)液流量Q?？筛鶕?jù)液壓機(jī)整體工作需要選擇相應(yīng)的流量泵，從而控制液壓缸速度v。同上伸出公式理，可得：當(dāng)活塞桿縮回時(shí) v= （3-3）當(dāng)Q選定為常數(shù)時(shí)v為常數(shù)，但實(shí)際上，活塞在行程兩端各有一個(gè)加、減速階段（如下圖所示），故上式中計(jì)算的數(shù)值均為最高速度活塞的最高運(yùn)動(dòng)速度v受到活塞和活塞桿密封圈以及行程末端緩沖機(jī)構(gòu)所能承受的動(dòng)能

34、的限制，對于活塞運(yùn)動(dòng)速度的選擇，當(dāng)速度過低時(shí)可能造成爬行，液壓缸不能正常工作，故v應(yīng)大于0.05，綜合液壓機(jī)應(yīng)用及公稱壓力值，參照法國MARREL和CPOAC公司采用橡膠密封圈的液壓缸許用最大線速度表，初步確定v=0.09。圖3-1 活塞速度變化圖9液壓缸的速比計(jì)算液壓缸的速比主要是為了確定活塞桿和直徑要否設(shè)置緩沖裝置，速比過大或過小，容易造成過大的背部壓或造成活塞桿太細(xì)，影響穩(wěn)定性 (3-4)查表選擇 =2活塞的理論推力和拉力對于雙作用單活塞桿液壓缸來說，活塞受力如圖3-2：活塞桿伸出時(shí)的理論推力為 (3-5)活塞桿縮回時(shí)的理論推力為 (3-6)圖3-2 活塞受力示意圖3.2液壓缸缸筒設(shè)計(jì)液

35、壓缸缸筒是液壓缸的主要零件，它與缸蓋、缸底、油口等零件構(gòu)成密封的容腔，用以容納壓力油液，同時(shí)它還是活塞運(yùn)動(dòng)的“軌道”。缸筒的設(shè)計(jì)主要為正確確定各部分尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和有效行程，同時(shí)還必須具有一定的強(qiáng)度，能足以承受液壓力、負(fù)載力和意外的沖擊了力；缸筒的內(nèi)表面應(yīng)具有合適的配合公差等級、表面粗糙度和形位公差等級，以保證液壓缸的密封性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和耐用性。液壓缸缸筒機(jī)構(gòu)及材料的選擇本次設(shè)計(jì)液壓缸缸筒機(jī)構(gòu)選擇為內(nèi)螺紋連接形式，具體機(jī)構(gòu)參照圖3-3。該結(jié)構(gòu)具有構(gòu)造簡單、重量較輕、外徑較小、安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝卸時(shí)需要專門的工具、再者就是擰端部蓋時(shí)可能把密封圈擰扭。

36、液壓缸缸筒材料要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對焊接不見還要求有良好的焊接性能。根據(jù)液壓缸的參數(shù)、用途和毛坯來源等可選用以下材料:等；等。目前市場上還有采用退火冷拔或熱軋的無縫鋼管，國際市場上已有內(nèi)孔經(jīng)衍磨或內(nèi)孔精加工，只需按所要求的長度切割無縫鋼管10。其主要要求是：(1)要有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力而不至產(chǎn)生永久變形；(2）有足夠的剛度，能承受活塞側(cè)向力和安裝的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲；圖3-3 液壓缸缸筒結(jié)構(gòu)圖 (3）內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，尺寸公差等級和形位公差等級足以保證活塞密封件的密封性。綜合以上各項(xiàng)要求初步確定缸筒材料選

37、擇為35GrMo無縫鋼管，其材料參數(shù)為：1000MPa，=850MPa。 液壓缸缸筒的計(jì)算(1）缸筒內(nèi)徑的計(jì)算液壓缸內(nèi)徑通常根據(jù)液壓缸的牽引力F和有效工作壓力p來確定的。液壓缸的牽引力應(yīng)能克服所受到的阻力?？傋枇ΠüQ壓力；密封裝置的摩擦力；回油腔因背壓作用產(chǎn)生的阻力和活塞與活塞桿的重力等，即最大牽引力 (3-7) 公稱壓力根據(jù)本次設(shè)計(jì)給定初始條件確定為2500KN。 密封裝置的摩擦力根據(jù)所選擇密封裝置不同，按各自公式計(jì)算，本次設(shè)計(jì)中采用密封裝置為Y形密封圈 = (3-8)式中f摩擦系數(shù)，取f=；p密封處的工作壓力d密封處的直徑密封圈的有效高度由于計(jì)算比較繁瑣，實(shí)際應(yīng)用中所采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估

38、算，一般取=（0.050.1）F，本次設(shè)計(jì)取=0.1F。 回油腔背油壓力多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算=0.05F，但本次設(shè)計(jì)中回油腔直接通油箱，故取=0。 活塞與活塞桿的重力本次計(jì)算中忽略不計(jì)。液壓缸有效工作壓力值由前述確定為25Mpa。代入原公式計(jì)算得： F 2700KN。則對于單活塞桿缸，無桿腔進(jìn)油時(shí)，液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算式為： (3-9)有桿腔進(jìn)油時(shí)，液壓缸內(nèi)徑D的計(jì)算公式為： (3-10)而本次設(shè)計(jì)中取回油壓力=0，此時(shí)可簡化內(nèi)徑D的計(jì)算公式為：無桿腔進(jìn)油時(shí) (3-11)代入數(shù)值得 D= 有桿腔進(jìn)油時(shí) (3-12)代入數(shù)值計(jì)算得 D 379最后將以上各式所求得的D值，選擇其中最大者，圓整到標(biāo)準(zhǔn)值（

39、見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表19-6-3）綜合以上計(jì)算結(jié)果，圓整最大值確定D=400 。(2）缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒壁厚為： (3-13) 其中缸筒材料強(qiáng)度要求的最小值，m 為缸筒外徑公差余量，m 腐蝕余量，m 關(guān)于的值，按下列情況分別進(jìn)行計(jì)算：當(dāng)/D0.08時(shí)，用薄壁缸筒的實(shí)用計(jì)算公式： m (3-14)當(dāng)/D=0.080.3時(shí)，可用實(shí)用公式 m (3-15)當(dāng)/D0.3時(shí)： (3-16) (3-17)綜合以上計(jì)算，查相關(guān)數(shù)據(jù)表，初步確定=60 。計(jì)算/D=0.1250.08，所以采用公式為： (3-18)而式中為缸筒內(nèi)最高工作壓力，通常取=1.5p=1.535=37.5Mpa 缸筒材料許用應(yīng)力，=200

40、 Mpa代入上式得 所取圓整值D=6057，符合強(qiáng)度要求。 (3）缸筒底部厚度計(jì)算缸筒低部為平面時(shí)，其厚度可以按照四周嵌住的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算： 代入數(shù)值計(jì)算得： 由于液壓缸底部需要連接油口等部件，有時(shí)還需要焊接等加工，本次設(shè)計(jì)中液壓缸底部需固定充液箱，所以缸筒底部應(yīng)取足夠厚度值才能達(dá)到以上要求。初步確定缸筒底部厚度 .液壓缸缸筒部分較核(1)液壓缸缸筒壁厚的較核本次設(shè)計(jì)中液壓缸缸筒壁厚與缸筒內(nèi)徑比值較小，采用薄壁缸筒進(jìn)行較核計(jì)算。根據(jù)規(guī)定，在計(jì)算中對液壓缸壁厚應(yīng)加1，則 (3-19)= 而實(shí)際中壁厚為60 ，所以壁厚符合規(guī)定要求。(2)液壓缸底部厚度較核 本次設(shè)計(jì)液壓缸底部為平底結(jié)構(gòu)，

41、根據(jù)規(guī)定，較核如下： (3-20)= 而實(shí)際設(shè)計(jì)中缸底部厚度為120，滿足設(shè)計(jì)要求。 缸筒螺紋連接部分計(jì)算缸筒與端部用螺紋連接時(shí)如圖，缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算如圖3-4所示：圖3-4 螺紋連接結(jié)構(gòu)示意圖螺紋處的拉應(yīng)力 (3-21)式中螺紋連接處承受的最大推力，；缸筒內(nèi)徑，；螺紋外徑，；擰緊螺紋系數(shù)，不變載荷取，變載荷取代入數(shù)值得 =67.9 螺紋處的剪應(yīng)力 (3-22)式中螺紋連接的摩擦系數(shù)，平均值取=0.12代入數(shù)值得 =153.4 合成應(yīng)力 (3-23)許用應(yīng)力=代入數(shù)值得 所以螺紋連接部分符合強(qiáng)度要求。3.3液壓缸活塞的設(shè)計(jì)液壓缸的活塞在液體壓力作用下，沿缸筒往復(fù)運(yùn)滑動(dòng)，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)

42、，液壓力的大小與活塞有效面積有關(guān)，活塞直徑與缸筒內(nèi)徑一致。所以設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)形式11?；钊问竭x擇如圖3-5所示：圖3-5 活塞結(jié)構(gòu)圖活塞與活塞桿連接形式如圖3-6所示：活塞的密封采用Y型橡膠密封圈，活塞材料采用高強(qiáng)度鑄鐵HT200300或球墨鑄鐵。活塞外徑的配合一般采用f9，外徑對于內(nèi)孔的同軸度一般不大于0.02mm，端面與軸線垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差的一半。3.4活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力、壓力、彎曲力和振動(dòng)沖擊等多種作用力，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度?；钊麠U直徑的計(jì)算對雙作用單邊活

43、塞桿液壓缸，起活塞桿直徑通常根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速比（即面積比）來確定圖3-6 活塞與活塞桿連接結(jié)構(gòu)圖 (3-24)代入數(shù)值得 =280 活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算活塞桿在穩(wěn)定工況下，如果只受到軸向推力或拉力，可以近似的用直桿承受拉壓負(fù)載的簡單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 (3-25)式中液壓缸工作壓力 ，；活塞桿直徑，代入數(shù)值得 所以活塞桿強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求?；钊麠U表面的螺紋、退刀槽等結(jié)構(gòu)，往往是活塞桿上的危險(xiǎn)截面，通常要進(jìn)行計(jì)算。危險(xiǎn)截面處的合成應(yīng)力應(yīng)滿足 (3-26)本次設(shè)計(jì)所用活塞桿具體形式及主要尺寸如下圖所示：圖3-7 活塞桿結(jié)構(gòu)圖本次設(shè)計(jì)活塞桿主要針對如圖A-A，B-B面按公式(3.26)進(jìn)行驗(yàn)算。對于A-A

44、面： 對于B-B面： 所以A-A，B-B截面的強(qiáng)度符合要求。 活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算對于活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算，通常在情況下按相關(guān)公式進(jìn)行，本次設(shè)計(jì)活塞桿，活塞桿直徑為，則所以活塞桿直徑長度比值符合穩(wěn)定性要求，不必進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。3.5活塞桿的導(dǎo)向套和密封活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置一保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵裝圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水帶到密封裝置處，損壞密封裝置。 導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)及相關(guān)計(jì)算本次主缸設(shè)計(jì)導(dǎo)向套采用軸套式導(dǎo)向套，該種導(dǎo)套主要是耐磨材料制成，也有用鋼制成并內(nèi)裝有耐磨套或?qū)颦h(huán)的。其優(yōu)點(diǎn)是拆卸方便，拆卸時(shí)不用拆端蓋。導(dǎo)向套一般安

45、裝在密封圈與缸筒油腔之間，以利缸內(nèi)的壓力油對導(dǎo)套進(jìn)行潤滑。為了使密封圈的唇邊張開，在導(dǎo)向套內(nèi)可開軸向通溝。圖3-9 導(dǎo)套長度示意圖導(dǎo)向套長度不應(yīng)過大，特別是高速缸，以免摩擦力過大；導(dǎo)向長度過短，將使缸因配合間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的工作性能和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度，一般應(yīng)滿足 m （3-27）導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A，在缸徑小于80時(shí)，取活塞寬度 代入數(shù)值計(jì)算得 ，。圖3-8 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)向套的加工要求為，外圓與端蓋內(nèi)孔的配合多為H8/f7，內(nèi)孔與活塞桿的配合多為H9/f9。外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差之半，內(nèi)孔中的

46、環(huán)行油槽和直油槽要淺而寬，保證良好的潤滑。3.6 緩沖裝置液壓缸的活塞桿具有一定的質(zhì)量，在液壓力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在他們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊壓力和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械碰撞，緩沖裝置的工作原理是使液壓缸低壓腔內(nèi)油液通過節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能由循環(huán)的油液帶到液壓缸外。緩沖裝置的一般技術(shù)要求為：（1） 緩沖裝置要能以較短的緩沖行程吸收最大的動(dòng)能；（2） 緩沖過程中盡量避免出現(xiàn)壓力脈沖及過高的緩沖腔壓力峰值，是壓力變化為漸變過程；（3） 緩沖腔內(nèi)壓力峰值應(yīng)為；（4） 動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁褂鸵簻囟壬仙龝r(shí)，油液的最高

47、溫度不能超過密封件的允許極限。圖3-10 縫隙節(jié)流式緩沖裝置示意圖設(shè)計(jì)液壓機(jī)部分采用整體行程限位開關(guān)形式并輔助以縫隙節(jié)流式緩沖裝置，具體見裝配圖，限位開關(guān)不僅在形成位置上起到限制作用，從而使活動(dòng)橫梁上下移動(dòng)速度得到優(yōu)化，有效提高工作效率。而且能夠在活塞移動(dòng)過程中，在始、末位置給予設(shè)定，起緩沖作用。3.7 排氣閥的設(shè)計(jì)壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)有空氣，由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作中的顛振和爬行，影響液壓機(jī)的正常工作。為了避免這中現(xiàn)象的發(fā)生，出了防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外，必須在液壓缸上安裝排氣閥，對于垂直安裝的液壓缸，排氣閥應(yīng)設(shè)在端蓋的上方，均與壓力腔相通。本次

48、設(shè)計(jì)液壓缸采用排氣閥具體形式如圖3-11：3.8 與液壓缸相關(guān)的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓缸與上橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸筒與上橫梁采用缸肩與背緊螺母鎖緊連接結(jié)構(gòu)，其背緊螺母與缸筒采用螺紋連接，擰至上橫梁上適當(dāng)位置時(shí)有鎖緊螺釘鎖緊，下端缸肩與缸筒用螺紋連接為一體，并用鎖緊螺釘鎖緊，缸肩上留有油孔。其結(jié)構(gòu)如圖3-12所示：此種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，所需零件數(shù)量較少，方便拆卸，并且結(jié)構(gòu)組合強(qiáng)度較高，適合較大噸位的液壓機(jī)應(yīng)用。缺點(diǎn)是此中連接方式中的背緊螺母等零件尺寸較大， 圖3-11 整體式排氣閥結(jié)構(gòu)圖需要特殊的螺紋加工工序，并且安裝過程中也需要專門的安裝工具，這就影響到實(shí)際應(yīng)用中的拆裝。圖 3-12 缸筒與上橫梁連接結(jié)構(gòu)圖 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)如下圖3-12所示，活塞桿與活動(dòng)衡量間采用分體十法蘭盤安裝形式，法蘭盤由兩個(gè)半圓型部分組成，具體見液壓缸裝配圖，法蘭盤與活動(dòng)橫梁用四個(gè)螺栓連接，并在活塞桿前端設(shè)計(jì)圓柱部分與活動(dòng)橫梁的圓孔之間配合，方便定位。圖 3-12 活塞桿與活動(dòng)橫梁連接結(jié)構(gòu)圖此結(jié)構(gòu)安裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，并且強(qiáng)度相對較高，適合安裝在較大型的液壓機(jī)中。4 液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1明確液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求液壓機(jī)主要是靠液體壓力來完成工作的，大多數(shù)屬于高壓、大流量