畢業(yè)設(shè)計---液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　?。?012屆本科）</b></p><p>　　論文題目 液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學 院 機械與電氣工程學院 </p><p>　　系 別 機械設(shè)計制造及其自動化（設(shè)備工程

2、）</p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師

3、 </p><p>　　完成日期 2012年6月1日 </p><p><b>　　教務處制</b></p><p>　　液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　摘要 我國的黃河由于泥沙長期淤積使河床不斷抬升，形成“地上河”，給黃河的防汛工作帶來極大的困難與

4、風險。針對黃河泥沙資源化中大型備防石的制作問題，參考液壓免燒式成型磚設(shè)備，開發(fā)集機械、電氣和液壓于一體的自行走式砌塊制備機，就地取材，就地治理，為合理有效地利用黃河泥沙提供切實可行的手段。 </p><p>　　本文在充分研究液壓式砌塊制備機的機械構(gòu)造、工作原理以及相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，側(cè)重液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)的設(shè)計，包括液壓回路的設(shè)計和液壓件的選型設(shè)計。具體內(nèi)容如下：第1章主要介紹課題提出的背景以及液壓傳

5、動系統(tǒng)的特點；第2章主要對設(shè)備的液壓系統(tǒng)進行方案設(shè)計；第3章是針對設(shè)備的施工設(shè)計；第4章針對系統(tǒng)進行動態(tài)仿真。</p><p>　　關(guān)鍵詞 砌塊制備機,機電一體化,液壓系統(tǒng)</p><p>　　ABSTRACT Yellow River sediment deposition in the river because long-term to continuously rise, fo

6、rm "the ground river", to the Yellow River flood bring great difficulties and risks. Sediment resources in the yellow stone for the production of the medium, reference hydraulic from burning type brick molding

7、equipment, the development set mechanical, electrical and hydraulic pressure in the integration of to go type block preparation machine, use local materials, on-site management, for the ration</p><p>　　Based

8、 on the full study of hydraulic machine mechanical structure of block preparation, work principle and relevant technical requirements, this paper is on the basis of hydraulic block on preparation machine hydraulic system

9、 design, including hydraulic circuit design and hydraulic parts of the selection of the design. Specific content as follows: chapter 1 mainly introduces the background of the subject and put forward the characteristics o

10、f hydraulic drive system; Chapter 2 of the hydraulic sy</p><p>　　Keywords block preparation machine, mechanical and electrical integration, hydraulic system</p><p><b>　　目錄</b></p

11、><p><b>　　第一章 緒 論4</b></p><p>　　1.1 課題背景4</p><p>　　1.2 液壓傳動的特點及應用5</p><p>　　1.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成及作用6</p><p>　　1.4 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢7</p><p>　　第

12、二章 液壓式砌塊制備機的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計8</p><p>　　2.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計8</p><p>　　2.1.1 液壓式砌塊制備機的結(jié)構(gòu)簡介和工作原理8</p><p>　　2.1.2 工況分析8</p><p>　　2.1.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖10</p><p>　　2.2 液壓系統(tǒng)的計算和元

13、件選型17</p><p>　　2.2.1確定液壓缸的主要參數(shù)17</p><p>　　2.2.2液壓元件的選型21</p><p>　　2.3 驗算液壓系統(tǒng)性能25</p><p>　　2.3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失25</p><p>　　2.3.2 驗算系統(tǒng)發(fā)熱溫升25</p><p

14、>　　2.4液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的選擇26</p><p>　　2.5主液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計27</p><p>　　2.5.1 主液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計27</p><p>　　2.5.2 活塞的設(shè)計32</p><p>　　2.5.3 導向套的設(shè)計與計算33</p><p>　　2.5.4其他設(shè)計計算3

15、4</p><p>　　第三章 液壓泵站的設(shè)計35</p><p>　　3.1 液壓裝置的結(jié)構(gòu)形式35</p><p>　　3.2 選擇液壓泵站的類型35</p><p>　　3.3 液壓油箱的設(shè)計36</p><p>　　3.3.1 油箱的類型36</p><p>　　3.3.2 油

16、箱的功用36</p><p>　　3.3.3 油箱容量的確定37</p><p>　　3.3.4 油箱外形尺寸的確定37</p><p>　　3.3.5 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計38</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的仿真40</p><p>　　第五章 基于PLC的液壓系統(tǒng)自動控制42</p>

17、<p>　　5.1 PLC電氣控制系統(tǒng)簡介42</p><p>　　5.2 PLC在液壓式砌塊制備機上的應用43</p><p><b>　　第六章 結(jié)論44</b></p><p>　　附錄 PLC源程序45</p><p><b>　　參考文獻48</b></p&g

18、t;<p><b>　　致謝49</b></p><p>　　液壓式砌塊制備機液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　節(jié)能環(huán)保成為時代的主題已經(jīng)是毋庸置疑的，由于

19、人類用以維持生產(chǎn)和生活的資源與能源正在逐漸減少，而且隨著人類活動的日趨活躍，我們的生態(tài)環(huán)境正在經(jīng)受前所未有的考驗。曾幾何時，碧水藍天是我們歌頌的對象，而現(xiàn)在卻變成了一種可望而不可即的奢望。人類在改造自然的同時已經(jīng)將自然破壞得體無完膚，并且越來越頻繁地受到來自自然的無情報復。因此，才有了節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展等概念的提出。因為我們意識到，浪費與污染無異于自掘墳墓，我們必須在保證自己生存發(fā)展的前提下還自然以碧水藍天，還后代子孫以生存的權(quán)利。&

20、lt;/p><p>　　黃河本身具有其與眾不同的特點。它流經(jīng)我國的黃土高原地區(qū)，沿途攜帶了大量的泥沙，經(jīng)過長年累月的積淀，使得黃河下游河道的河床高于兩岸地面，形成“地上河”，防洪治理具有特殊的困難。</p><p>　　河流堤防中最常見的一種構(gòu)筑物叫做丁壩，其主要功能是防止河岸受流水的直接沖蝕而產(chǎn)生掏刷破壞。丁壩是黃河堤岸安全的重要屏障，其構(gòu)筑材料多來自開采的天然石塊。然而，在距離山區(qū)較遠的平

21、原地區(qū)，石塊的開采和運輸需要耗費巨大的人力物力，這成為直接制約黃河丁壩建設(shè)的巨大障礙；另一方面，隨著免燒磚技術(shù)的日益成熟，使得黃河大量的泥沙有了用武之地。因為泥沙正是免燒磚的主要原料之一，因此用免燒磚塊替代開采石塊用于丁壩的建設(shè)這項一舉兩得的工程便順理成章地被提了出來。</p><p>　　本文設(shè)計的液壓式砌塊制備機就是這樣一種設(shè)備，它的整套設(shè)備都安裝在工程車上，可從黃河中就地取材，在河堤上移動式作業(yè)，將黃河泥沙

22、壓制成600*600*600大小的磚塊，以供黃河堤防之用。免燒式壓制磚塊比之傳統(tǒng)的開采石塊具有以下兩大優(yōu)點：</p><p>　　(1)節(jié)能環(huán)保，節(jié)約成本。由于開采石塊受到產(chǎn)地的限制，需要花費大量的開采和運輸費用，在油價節(jié)節(jié)攀升的今天，用開采石塊作為堤防材料顯然會增加建設(shè)的成本；另外，大量地開采石塊勢必會破壞被開采地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，這種損失將是不可估量的。而用免燒磚代替開采石塊可在極大程度上解決以上問題，液壓式砌塊

23、制備機為一移動式設(shè)備，可隨工程車在任意河段進行作業(yè)，簡單便攜，靈活性強，隨制隨用。在節(jié)省大量運輸費用的同時保護了山體的自然生態(tài)環(huán)境。</p><p>　　(2)化廢為寶，物盡其用?！笆澜缟蠜]有真正的垃圾，只有放錯地方的資源”。免燒磚的誕生是這個觀點又一個有力的詮釋。免燒式液壓制磚機的原料來源廣泛，如爐渣、礦渣、沙子、尾砂礦、石粉、水渣、煤矸石、粉煤灰等都是生產(chǎn)免燒磚的重要原材料。黃河多年平均來沙量達16億噸，如此

24、數(shù)量巨大的泥沙一方面使黃河的防汛形勢日益嚴峻，另一方面卻為免燒磚提供了為數(shù)可觀的原料，為黃河的堤防建設(shè)創(chuàng)造了堅實的物質(zhì)條件。移動式的液壓制磚設(shè)備可因地制宜、就地取材，在降低黃河堤防建設(shè)投入的同時，可有效地改善黃河的通流能力，可謂一舉兩得。</p><p>　　1.2 液壓傳動的特點及應用</p><p>　　顧名思義，液壓傳動就是利用液體的壓力來傳遞動力和信息的傳動方式。與機械傳動和電氣傳

25、動相比，液壓傳動不僅具備其獨特的優(yōu)點同時也存在由其傳動特點所決定的缺陷。</p><p>　?。?）液壓傳動的優(yōu)點</p><p>　?、僖簤簜鲃舆^程均勻平穩(wěn)，特別是具有良好的低速穩(wěn)定性，能有效避免出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。</p><p>　　②可方便地進行大范圍的無級調(diào)速，這是機械傳動和電氣傳動很難做到的。</p><p>　　③功率密度大，與機械傳

26、動和電氣傳動相比，輸出同等的力或力矩，采用液壓傳動系統(tǒng)可大大地減輕設(shè)備的自重。這對于大功率、響應速度要求高同時需要減小設(shè)備體積、自重的場合意義重大。</p><p>　?、芸煞奖愕剡M行遠程控制。因為液壓元件是采用管道連接的，故允許液壓泵與執(zhí)行元件相距較遠；另外，液壓元件可根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需要進行靈活的安裝，對工作環(huán)境適應能力較強。</p><p>　?、莨ぷ靼踩煽浚簤洪y的使用使液壓系

27、統(tǒng)易于控制并能實現(xiàn)過載保護。</p><p>　?。?）液壓傳動的缺點</p><p>　　①傳動效率較低。由于液壓傳動過程中存在機械摩擦損失和液壓油泄露損失，所以其總效率比機械傳動和電氣傳動的效率低。</p><p>　?、跓o法保證精確的傳動比。由于傳動介質(zhì)的可壓縮性和泄露的存在，液壓傳動無法保證嚴格的傳動比。</p><p>　?、蹖τ鸵?/p>

28、污染敏感。液壓系統(tǒng)安全、穩(wěn)定工作的前提是保證工作介質(zhì)的清潔，受污染的油液對系統(tǒng)的危害極大，它會加劇液壓元件的磨損、降低傳動效率甚至使系統(tǒng)失效。</p><p>　?、芤簤涸闹圃炀纫筝^高，在一定程度上提高了液壓系統(tǒng)的造價。</p><p>　　盡管液壓系統(tǒng)目前仍存在一定的缺陷，但其優(yōu)點卻是十分明顯的，且隨著液壓技術(shù)的日益成熟，其某些缺點正得到逐步的彌補，故其依然得到快速的發(fā)展和廣泛的

29、應用。</p><p>　?。?）液壓傳動的應用</p><p>　　自從1654年帕斯卡提出液體的靜壓原理至今，液壓技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了從啟蒙、發(fā)展到成型、成熟等發(fā)展階段，且在現(xiàn)代科學技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域最新成果的基礎(chǔ)上，不斷克服其自身存在的缺點，成為現(xiàn)代機械設(shè)備的重要組成部分。其應用幾乎涵蓋了國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域：如工業(yè)機械（包括礦山冶金機械、機床機加工中心、壓力加工機械等）；行走機械（包括建筑機械

30、、農(nóng)林牧機械、工程機械、汽車等）；船艦（包括船舶 的甲板機械、舵機、操縱及控制系統(tǒng)）；航空航天（包括飛機、宇宙飛船、衛(wèi)星發(fā)射裝置）。</p><p>　　1.3 液壓傳動系統(tǒng)的組成及作用</p><p>　　液壓傳動系統(tǒng)的組成如圖1.1所示：</p><p>　　輸入機械能 PQ PQ

31、 輸出機械能 </p><p>　　Tω </p><p>　　圖1.1 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖</p><p><b>　　動

32、力元件</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)中的動力元件即指液壓缸，其工作原理是利用密封容積的變化，將電動機或內(nèi)燃機輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫δ堋?lt;/p><p><b>　?。?）工作介質(zhì)</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)中的工作介質(zhì)通常為液壓油，它是能量的載體，是連接原動件和執(zhí)行件的橋梁。</p><

33、p><b>　　（3）執(zhí)行元件</b></p><p>　　執(zhí)行原件與動力元件的作用相反，它是將油液的壓力能能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，一般指液壓缸和液壓馬達。液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換成往復直線運動，輸出力和速度；液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)運動，輸出扭矩和和轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　?。?）控制元件</b></p><p&g

34、t;　　控制元件在液壓系統(tǒng)中用于控制系統(tǒng)的壓力、流量和方向，包括各種液壓閥。</p><p><b>　?。?）輔助元件</b></p><p>　　輔助元件包括油箱、濾油器、管道、管接頭、蓄能器等。它們雖然稱為輔助元件，但卻是液壓系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。</p><p>　　1.4 液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>

35、;　　當前液壓技術(shù)正朝高速、高壓、高效、大功率、低噪聲、高可靠性、高集成化的方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢主要集中體現(xiàn)在以下幾個方面。</p><p>　　（1）開發(fā)高效節(jié)能的元件。世界能源日益緊缺，高效節(jié)能已經(jīng)成為液壓系統(tǒng)乃至整個制造業(yè)的重要課題之一。高效節(jié)能，換言之就是以最小的投入獲得最快最大的產(chǎn)出，這是一項系統(tǒng)的工程，涉及設(shè)計、制造、材料、工藝等各方面的問題。</p><p>　?。?）發(fā)展集

36、成、小型化和輕量化的液壓元件。隨著液壓技術(shù)應用范圍的逐步拓展，其系統(tǒng)也越來越趨于復雜，因此要求液壓元件具有高可靠性、易維修、節(jié)省安裝空間，故必須發(fā)展上述類型的液壓元件。繼疊加閥、集成塊、插裝閥等油路集成方式之后，近幾年又出現(xiàn)了動力元件上附加控制元件的一體化復合液壓裝置。</p><p>　?。?）開發(fā)研究以環(huán)保、安全可靠和可持續(xù)發(fā)展為目標的液壓系統(tǒng)。由于石油資源的不可再生性，以及泄露造成的污染，促使以純水為介質(zhì)的

37、液壓系統(tǒng)具備進步的時代意義。</p><p>　?。?）技術(shù)標準化研究。標準化是許多行業(yè)尤其是制造業(yè)極其重要的發(fā)展基礎(chǔ)，它可以極大地提高生產(chǎn)效率，促使行業(yè)的快速發(fā)展。液壓傳動技術(shù)較機械傳動技術(shù)要年輕許多，其標準化依然任重而道遠。</p><p>　　第二章 液壓式砌塊制備機的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　2.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計</p><

38、;p>　　2.1.1 液壓式砌塊制備機的結(jié)構(gòu)簡介和工作原理</p><p><b>　　（1）結(jié)構(gòu)簡介</b></p><p>　　液壓式砌塊制備機的機身為四立柱機身，壓制液壓缸安裝于上橫梁的中間孔上，主機正下方、支撐面上鋪設(shè)專用軌道，成型模具（下模箱）從主機底部一側(cè)沿專用軌道進出主機，制備機的主機和相關(guān)設(shè)備（包括液壓泵站、傳送帶、自動攪拌機、中央控制單元等）都

39、安裝在工程車上，以適應野外作業(yè)環(huán)境。</p><p><b>　　（2）工作原理</b></p><p>　　系統(tǒng)工作過程中，攪拌機對原料進行攪拌；攪拌完成的原料通過傳送帶送至成型模具里；原料填滿后，電機驅(qū)動成型模具從一側(cè)沿軌道進入主機下方指定位置；成型模具底部的四個支腿在液壓作用下伸出以使成型模具底部的四個輪子懸空，液壓缸鎖緊，使成型模具準確定位在主壓頭正下方；之后

40、主液壓缸推動壓頭下降，當壓頭剛好降至與下模頂部平齊時停止下落，此時，安裝在主壓頭中的四個超聲波壓頭在油液推動下伸出并發(fā)射超聲波，一定頻率的超聲波振實成型模具里面的原料；原料初步密實后，超聲波壓頭收回，主壓頭繼續(xù)下壓使磚塊達到設(shè)計的尺寸和密實度；壓制完成后，主壓頭收回，成型模具支腿收回以讓四個輪子接觸支撐面，電機驅(qū)動輪子將成型模具與磚塊一起送出主機進行脫模，至此完成一個工作循環(huán)。</p><p>　　2.1.2 工

41、況分析</p><p>　?。?）技術(shù)要求和已知條件</p><p><b>　?、僦饕簤焊?lt;/b></p><p>　　該液壓式砌塊制備機主壓頭的工作負載（即壓制阻力）為40000N，主壓頭（上模）的尺寸為，材料為45鋼（），則自重為G=937.27N ，工作過程為：快速下降 慢速加壓 快速回程。快速下降速度，慢速加

42、壓的速度為，快速回程速度為，快速下降行程,振動壓頭振幅，慢速加壓行程,快速回程行程。啟動、制動時間。</p><p><b>　　②振壓液壓缸</b></p><p>　　四個振壓液壓缸呈圓形均布安裝于主壓頭里，其模型如圖2.1.1所示。</p><p><b>　　圖2.1 主液壓頭</b></p><

43、;p>　　其伸出后發(fā)射一定頻率的超聲波對成型模具里的原料進行振實，而液壓部分只負責控制其伸出與收回，除了壓頭自重外，幾乎不承受其他外加負載，因此這部分的液壓回路設(shè)計相對簡單，壓力與流量相對較小。選擇工作壓力0.5MPa，伸出速度為，返回速度為。壓頭直徑為120mm，厚度為35mm，則壓頭自重為31kg。計算得每一個液壓缸在不同工況下的負載分別為，，。</p><p><b>　?、壑纫簤焊?lt

44、;/b></p><p>　　成型模具進入主機下方后，支腿液壓缸伸出使輪子脫離支撐面，此時液壓缸只承受成型模具的自重，其外尺寸為，內(nèi)尺寸為，由此可計算其實際體積為：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　材料為45鋼，則其重量為=668.035kg，每個支腿液壓缸的外負載為 (2.2

45、)</p><p>　　壓制過程中，成型模具承受了成型模具、磚塊的重量以及主液壓缸的壓制力，通過咨詢相關(guān)專業(yè)人員得知一般泥沙壓制的磚塊的密度為，則尺寸為的磚塊的重量為:</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　由此可得四個支腿的液壓缸所受的力為: (2.4)</p><p>　　

46、則作用在每個支腿液壓缸的外負載為:</p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　壓制結(jié)束后，主液壓缸收回，此時支腿液壓缸承受成型模具和磚塊的重量，則每個液壓缸的外負載變?yōu)?</p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　選擇工作壓力為1MPa，下行速度，

47、返回速度。</p><p>　　（2）液壓執(zhí)行元件的配置</p><p>　　該液壓式砌塊制備機為立式布置，工作壓力不大，主液壓缸行程中等，振壓液壓缸和支腿液壓缸行程較小，且往復速度不同，故擬選用缸筒固定的立置單桿活塞缸作為執(zhí)行元件，驅(qū)動各液壓缸執(zhí)行相應的動作。</p><p>　　2.1.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　?。?）動

48、力分析和運動分析</p><p>　　①主液壓缸的動力和運動分析</p><p>　　根據(jù)主液壓缸的技術(shù)要求和已知參數(shù)對主液壓缸外負載進行計算，結(jié)果如表2.1所示：</p><p>　　表2.1 主液壓缸外負載力分析計算結(jié)果</p><p>　　根據(jù)已知參數(shù)，液壓缸各工況持續(xù)時間計算結(jié)果如表2.2所示：</p><p>

49、;　　表2.2 主液壓缸工況持續(xù)時間</p><p>　　主液壓缸的運動分析和動力分析如圖2.2所示:</p><p>　　圖2.2 主液壓缸的/圖</p><p>　?、谥纫簤焊椎膭恿瓦\動分析</p><p>　　根據(jù)主液壓缸的技術(shù)要求和已知參數(shù)對支腿液壓缸外負載進行計算，結(jié)果如表2.3所示：</p><p>

50、　　表2.3 支腿液壓缸外負載力分析計算結(jié)果</p><p>　　（2）擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　?、俅_定供油方式</b></p><p>　　根據(jù)該款液壓式砌塊制備機的技術(shù)要求，即適于戶外作業(yè)、可移動便攜式、工作壓力不大，故選用實際中應用最為廣泛的齒輪泵為系統(tǒng)提供壓力油。因為齒輪泵具有以下幾大特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本

51、較低、重量輕、外形尺寸小、自吸性能好、對油液污染的敏感性差以及工作可靠等。這些優(yōu)點都比較符合該款液壓式砌塊制備機各方面的技術(shù)條件。</p><p><b>　?、阪i緊回路的設(shè)計</b></p><p>　　鎖緊回路的功能是液壓執(zhí)行元件在不工作時切斷執(zhí)行元件的油液回路，確保其處于確定位置上，而不會因外力作用而移動。三位換向閥的中位機能、液控單向閥、單向順序閥或制動器等都

52、可實現(xiàn)鎖緊功能。</p><p>　　針對液壓式砌塊制備機，為防止主液壓缸和下模箱支腿液壓缸分別由于壓頭和下模箱的自重而下滑所可能產(chǎn)生的誤操作和事故，必須在這兩個支路中設(shè)計鎖緊回路，以確保設(shè)備安全可靠地工作。在此擬選用液控單向閥實現(xiàn)這兩個回路的鎖緊功能。液控單向閥是允許油液單向通過，反向截止或按預定信號開啟的單向閥，其在普通單向閥的基礎(chǔ)上增加了一個液控口以控制油液反向流動時閥門的開閉。其原理圖如圖2.3所示。&l

53、t;/p><p>　　圖2.3 液壓鎖緊回路</p><p>　　1—液壓泵；2—溢流閥；3—K型三位四通換向閥；4—液控單向閥；5—液壓缸</p><p>　　該回路的工作原理為：當電磁鐵1ＹＡ得電時，三位四通電磁換向閥處于左工位，油液進入液壓缸無桿腔，同時有部分油液進入液控單向閥的液控口使液控單向閥反向?qū)?，有桿腔油液由液控單向閥、三位四通電磁換向閥流回油箱，活塞向

54、下運動。當電磁鐵２ＹＡ得電時，三位四通電磁換向閥處于右工位，油液由液控單向閥進入液壓缸有桿腔，無桿腔油液由三位四通電磁換向閥直接流回油箱，液壓缸回程運動。當兩邊電磁鐵均斷電時，三位四通電磁閥在復位彈簧的作用下回到中位，油液直接流回油箱，液控單向閥關(guān)閉，液壓缸被鎖緊，這樣便可有效地防止液壓缸在非工作狀態(tài)下由于壓頭的自重而自由下滑。</p><p><b>　　③ 同步回路設(shè)計</b></

55、p><p>　　同步動作回路是用于保液壓證系統(tǒng)中兩個或兩個以上的執(zhí)行元件保持位移或速度相同的回路。</p><p>　　該液壓式砌塊制備機的下模箱的模型如圖2.4所示，它是承載原料和成型磚塊的容器，由于它是同時肩負運輸和成型兩個任務，所以在其下方設(shè)計了車輪用于運送原料和成型磚，同時安裝了液壓缸驅(qū)動四個支腿在壓制過程中使下模箱穩(wěn)固地放置于壓頭正下方。鑒于這四個支腿液壓缸在工作過程中承受了下模箱、

56、磚塊以及壓制力的共同作用，在系統(tǒng)中占有重要作用。為了使下模箱在壓制開始時保持處于水平狀態(tài)（若下模箱傾斜，可能導致上壓頭下壓時卡在下模箱里而造成事故），故必須保證四個支腿液壓缸具備速度的同步性，這樣才能保證在設(shè)定時間內(nèi)具有相同的位移，從而使下模箱保持水平。</p><p>　　圖2.4 下模箱模型</p><p>　　動作同步回路主要包括以下幾種：機械連接同步回路、液壓缸串聯(lián)同步回路、采用流

57、量閥控制的同步動作回路、采用液壓泵或液壓馬達的同步動作回路。其中，采用流量閥控制的同步動作回路又包括并聯(lián)調(diào)速閥的同步動作回路、液壓缸雙側(cè)節(jié)流同步回路和分流集流閥的同步回路。</p><p>　　根據(jù)液壓式砌塊制備機的技術(shù)要求以及充分分析各種同步動作回路的優(yōu)劣情況，以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、降低制造成本、符合工作要求為主要設(shè)計原則，選擇了以分流集流閥來實現(xiàn)該同步動作回路。</p><p>　　分流集流

58、閥又稱同步閥，其主要功能是實現(xiàn)兩個或兩個以上的執(zhí)行元件在承受不同的負載時仍能獲得相同的位移或速度。分流集流閥可分為分流閥、集流閥和分流集流閥。其中，分流集流閥可同時用作流閥和集流閥。</p><p>　　該四液壓缸同步動作回路的原理圖如圖2.5所示，其工作原理為：當電磁鐵1ＹＡ得電時，三位四通電磁換向閥處于左工位，油液經(jīng)過三個分流比分別為3:1、2:1和1:1的分流集流閥，成為四股流量相同的油液分別進入四個液壓缸

59、的無桿腔，同時有部分油液進入液控單向閥的液控口使液控單向閥反向?qū)?，有桿腔油液由液控單向閥、三位四通電磁換向閥流回油箱，活塞向下運動，推動下模箱支腿伸出。之后電磁閥1YA斷電，三位四通電磁換向閥處于中位，液壓泵卸荷，四個液壓缸鎖緊。當電磁鐵２ＹＡ得電時，三位四通電磁換向閥處于右工位，油液由液控單向閥進入液壓缸有桿腔，無桿腔油液經(jīng)分流集流閥收集為一股油液從三位四通電磁換向閥流回油箱，液壓缸回程運動，下模箱四支腿收回。</p>

60、<p>　　圖2.5 四液壓缸同步動作回路</p><p>　　1—液壓泵；2—溢流閥；3—K型三位四通電磁換向閥；4、5、6—分流集流閥；7—液控單向閥；8—四缸支腿機構(gòu)</p><p>　　④液壓系統(tǒng)原理圖的總體設(shè)計</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖的總體設(shè)計如圖2.6所示。</p><p><b>　　液壓系統(tǒng)工

61、作循環(huán)：</b></p><p>　　I.液壓泵啟動，1YA和2YA得電，換向閥7和8左工位接通，油液經(jīng)換向閥7、8的左工位和分流集流閥9、10、11進入成型模具的支腿液壓缸無桿腔，液壓缸伸出使車輪脫離支撐面，待液壓缸完全伸出后，2YA斷電使換向閥處于中位，液壓泵卸荷，支腿液壓缸在液控單向閥作用下鎖緊保壓。</p><p>　　II.1YA斷電，4YA和5YA得電，換向閥7工作

62、于右工位，換向閥20和14工作于左工位，油液經(jīng)換向閥7、20、14和單向節(jié)流閥15進入液壓缸17的無桿腔，推動液壓缸快速下行，當液壓缸壓頭行至與沙面接觸時，6YA斷電使換向閥14處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸鎖緊。</p><p>　　圖2.6 液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1—油箱；2—過濾器；3—溢流閥；4—液壓泵；5—截止閥；6—壓力表；7、20—二位三通換向閥；8、14—k型三

63、位四通電磁換向閥；9、10、11—分流集流閥；12、16—液控單向閥；13—支腿液壓缸；15—單向調(diào)速閥；17—主液壓缸；18—U型三位四通電磁換向閥；19—振壓式液壓缸</p><p>　　III.4YA斷電使換向閥處于右工位，7YA通電使換向閥18處于右工位，油液經(jīng)換向閥7、20、18流入振壓液壓缸的無桿腔使壓頭伸出，壓頭伸出后7YA斷電、4YA通電使換向閥18處于中位且液壓泵經(jīng)換向閥14卸荷，執(zhí)行原件處于浮

64、動狀態(tài)，為之后的超聲波振壓做好準備。</p><p>　　IV.超聲波振壓完成后，4YA斷電、8YA通電，換向閥18處于右工位，振壓液壓缸19收回。</p><p>　　V.8YA斷電，4YA通電使換向閥20工作于左工位，5YA通電使換向閥14工作于左工位，油液重新進入液壓缸17的無桿腔，開始對下模具中的原料進行慢速加壓；壓制完成后，5YA斷電，6YA通電使換向閥處于右工位，油液通過液控單

65、向閥進入液壓缸17的有桿腔使主壓頭返回。</p><p>　　VI.主壓頭回程后，6YA斷電，1YA得電使換向閥處于左工位，3YA得電使換向閥8處于右工位，油液經(jīng)換向閥7、8和液控單向閥流入支腿液壓缸無桿腔，成型模具四支腿收回，車輪重新接觸支撐面，將壓制完成的磚塊送出主機。</p><p>　　至此，整個液壓系統(tǒng)完成了一個工作循環(huán)。系統(tǒng)工作過程各電磁換向閥的通、斷電情況見表2.4。

66、 </p><p>　　表2.4 電磁鐵動作順序表</p><p>　　注：“+”表示電磁鐵通電，“-”表示電磁鐵失電</p><p>　　2.2 液壓系統(tǒng)的計算和元件選型</p><p><b>　　2.</b></p><p>　　2.2.1確定液壓缸的主要參數(shù)</p>

67、;<p>　　根據(jù)主壓頭的工作負載初選液壓缸的設(shè)計壓力為，采用單桿活塞液壓缸。根據(jù)主缸壓力選取桿徑比為</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　則有桿腔與無桿腔的面積之比為。執(zhí)行元件的背壓設(shè)定為，機械效率。</p><p>　　（1）主液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p&

68、gt;　　單桿活塞液壓缸示意圖如圖2.7所示。伸出行程時，根據(jù)如下方程進行計算：</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　式中 ——無桿腔面積，，</p><p><b>　　——有桿腔面積，，</b></p><p>　　——活塞直徑（缸筒直徑），</p>

69、<p><b>　　——活塞桿外徑，</b></p><p>　　——液壓缸工作腔壓力，</p><p>　　——液壓缸回油腔壓力，</p><p><b>　　——機械效率</b></p><p><b>　　——外負載，</b></p><

70、p>　　圖2.7 單桿活塞液壓缸示意圖</p><p><b>　　代入已知數(shù)據(jù)，得</b></p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　?。?.11）</b></

71、p><p>　　查《液壓傳動》P143，根據(jù)GB2348-1993將這些直徑圓整成標準值得：，。</p><p>　　則液壓缸的實際有效面積為:</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　?。?）主液壓缸實際所需流量計算</p><p>　?、僦饕簤焊卓焖傧陆禃r所需流量<

72、;/p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　——液壓缸的容積效率，取</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　②主液壓缸慢速加壓時所需流量</p><p><b>　?。?.15）</b></p&

73、gt;<p>　?、壑饕簤焊卓焖倩爻虝r所需流量</p><p><b>　　（2.16)</b></p><p>　?。?）確定支腿液壓缸和振壓液壓缸的流量</p><p>　　根據(jù)已知條件，利用以上的方法可確定支腿液壓缸和振壓液壓缸的工作流量。計算結(jié)果如表2.5所示：</p><p>　　表2.5 支腿液

74、壓缸和振壓液壓缸的流量</p><p>　?。?）確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動電機功率 </p><p>　　根據(jù)前面的工況分析，由最大壓制力和液壓主機類型，初選液壓泵的工作壓力取為，考慮到進出油路上各種液壓閥和油液管道的壓力損失約為，則液壓泵的最高工作壓力為</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　

75、　上式計算所得的是液壓系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在不同工況的過渡階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往會超過起靜態(tài)壓力，另外系統(tǒng)必須要有一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右，因此選泵的額定壓力應滿足：</p><p><b>　　(2.18)</b></p><p>　　液壓泵的最大流量應為：</p><p><b&g

76、t;　　(2.19)</b></p><p>　　式中，為液壓泵的最大流量</p><p>　　同時動作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量，取最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。則</p><p><b>　　（2.20）</b></p><p><b

77、>　?、僖簤罕玫倪x擇</b></p><p>　　由于該系統(tǒng)的工作壓力不大，負載較小，流量小，作業(yè)環(huán)境相對惡劣，因此選擇外嚙合齒輪泵。 其特點在2.1.3節(jié)已有所敘述，此處不再贅述。</p><p>　　根據(jù)上面計算所得的最大壓力和最大流量，查《新編實用液壓技術(shù)手冊》液壓泵選型的相關(guān)表格，選擇CB-32型齒輪泵。其技術(shù)參數(shù)如表2.6所示：</p><p

78、>　　表2.6 CB-32型齒輪泵技術(shù)參數(shù)</p><p>　　②與液壓泵相匹配的電機的選擇</p><p>　　由前面的分析可知，液壓缸的最大壓力出現(xiàn)在壓制階段，此時液壓泵的供油壓力為4.5MPa，流量為已選定的液壓泵的流量值。液壓泵的總效率。齒輪泵為0.63～0.87，取。 則驅(qū)動電機的功率為：</p><p><b>　?。?.21）</

79、b></p><p>　　由于CB-32型齒輪泵的驅(qū)動功率為8.72kW,據(jù)此查《機械設(shè)計使用手冊》Y系列三相異步電動機技術(shù)參數(shù)表，選擇一般用途的單速三相異步電動機Y160M-4，其技術(shù)參數(shù)如表2.7所示：</p><p>　　表2.7 三相異步電動機Y160M-4技術(shù)參數(shù)</p><p>　　根據(jù)所選的電動機的轉(zhuǎn)速和液壓泵的排量，計算得液壓泵的最大實際流量為

80、：</p><p><b>　?。?.22）</b></p><p>　　則該型號的電動機選擇滿足要求。</p><p>　　2.2.2液壓元件的選型</p><p>　　閥類元件用于控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量及油液的流動方向，從而控制執(zhí)行原件的啟停、速度、壓力、方向、工作順序等，以滿足機械設(shè)備的工作條件。閥類元件無論是品

81、種和數(shù)量在任何一類液壓系統(tǒng)中都占有相當大的比列，在液壓系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。其正確選用關(guān)系到整個液壓系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性以及工作的安全穩(wěn)定性。</p><p>　　輔助元件在液壓系統(tǒng)中主要用于保證系統(tǒng)完成相應的傳動任務，其對系統(tǒng)的工作效率和使用壽命影響巨大，應在設(shè)計過程中予以足夠的重視。具體的輔助元件的選型應根據(jù)具體的液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求和工作條件綜合分析再做出合理的選型決策。</p><p&

82、gt;　?。?）對液壓閥的基本要求：</p><p>　　①結(jié)構(gòu)簡單、反應靈敏、工作可靠；</p><p>　?、诿芊庑院茫瑝毫p失??；</p><p>　?、刍Q性好，便于安裝維護。</p><p>　　（2）閥類元件及輔助元件的選型</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行原件的實際工作需要，同時考慮系統(tǒng)各部分的流

83、量泄露和壓力損失、安裝方式和工作壽命，查《新編實用液壓技術(shù)手冊》和《液壓閥使用手冊》，對系統(tǒng)中所需的液壓元件進行選型，結(jié)果如表2.8所示：</p><p>　　表2.8 閥類元件和輔助元件的選型</p><p>　?。?）管道尺寸的確定</p><p>　　管道用于連接液壓系統(tǒng)中的各種液壓元件以傳遞運動或動力。對管道的基本要求是：無泄漏、壓力損失小、強度足夠、安裝

84、方便。</p><p>　　根據(jù)材質(zhì)的不同分類，油管包括有縫鋼管、無縫鋼管、紫銅管、尼龍管、塑料管和耐油橡膠軟管等。油管的材料取決于液壓系統(tǒng)各部位的實際工作狀況（包括工作壓力、工作環(huán)境、各部分的位置關(guān)系等）。</p><p>　　無縫鋼管裝配后能較長久地保持原形，一般用于中高壓系統(tǒng)中。橡膠軟管用于系統(tǒng)中有相對運動的部件間的連接，裝配方便，但制造成本較高且壽命較短。紫銅管容易彎曲成所需的形狀

85、，安裝方便，管壁摩擦阻力小，但由于銅會加速液壓油的氧化，且銅資源并不豐富，因此在工程中應用并不廣泛。耐油塑料管價格便宜、安裝方便，但耐壓能力低，其使用壓力一般不得超過0.5MPa。尼龍管用于中低壓系統(tǒng)中，能在-40℃—+120℃溫度范圍內(nèi)保持柔性、正常工作。 </p><p>　　針對該款液壓式砌塊制備機的具體情況，系統(tǒng)壓力屬于中壓范圍內(nèi)（2.5MPa～8MPa），對于主液壓缸（即壓制液壓缸）可用冷拔的無縫鋼管，

86、因為其被安裝于機架橫梁上，管道可與機架保持相對靜止；同時考慮到主液壓缸的工作壓力以及成本，轉(zhuǎn)彎處可用管接頭實現(xiàn)彎曲。而對于下模箱部分，由于在每個工作循環(huán)中它都要從主機下面進出一次，則該部分的管道與主機之間存在相對運動，因此要求油管必須具備一定的彎曲能力，所以這部分只能選用橡膠軟管。</p><p><b>　?、俟芙宇^的選用</b></p><p>　　管接頭是油管與

87、油管、油管與液壓元件之間的可拆裝連接件，它必須滿足拆裝方便、密封可靠、抗振動、具有足夠的強度、壓力損失小、連接牢固等要求。管接頭的結(jié)構(gòu)形式多樣，有用于硬管連接的焊接式、擴口式和卡套式，有用于軟管連接的扣壓式。管路旋入用的連接螺紋采用國標米制錐螺紋（ZM）和普通細牙螺紋（M)，前者靠自身錐體旋緊并用聚四氟乙烯密封，在中低壓系統(tǒng)中應用廣泛；后者密封性能好，常用于高壓系統(tǒng)。此系統(tǒng)的管路連接選用錐螺紋連接。</p><p&g

88、t;<b>　?、谟凸軆?nèi)徑的確定</b></p><p>　　油管的內(nèi)徑可根據(jù)通過油管的流量和允許的流速來確定：</p><p><b>　?。?.23）</b></p><p>　　式中 ——通過油管的流量，；</p><p>　　——油管中的允許流速，。推薦值見表2.9</p>&

89、lt;p>　　表2.9 液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值</p><p>　　I.液壓泵壓油管的內(nèi)徑</p><p>　　根據(jù)表2.9推薦值并結(jié)合系統(tǒng)的實際情況，取</p><p><b>　　（2.24）</b></p><p>　　查《液壓傳動》P160-161得鋼管的公稱通徑，鋼管外徑，管接頭連接螺紋。</p&

90、gt;<p>　　II.液壓泵回油管道內(nèi)徑</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　?。?.25）</b></p><p>　　查《液壓傳動》P160-161得鋼管的公稱通徑，鋼管外徑，管接頭連接螺紋。</p><p><b>　?、酃鼙诤穸鹊拇_定&

91、lt;/b></p><p>　　鋼管或銅管的壁厚的計算公式：</p><p><b>　　（2.26）</b></p><p>　　式中 ——油管內(nèi)最高工作壓力 </p><p>　　——油管內(nèi)徑 m </p><p>　　——油管材料的許用應力 ， </p>&

92、lt;p>　　——油管材料的抗拉強度 </p><p>　　n——安全系數(shù)，當時，取n=8；時，</p><p>　　取n=6； 時，取n=4。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的壓力大小，取安全系數(shù)為n=4，油管材料為10號無縫鋼管，其抗拉強度為=410MPa，則 。</p><p>　　I.液壓泵壓油管道的壁厚</p>

93、<p><b>　　（2.27）</b></p><p>　　II.液壓泵回油管道的壁厚</p><p><b>　?。?.28） </b></p><p>　　查表統(tǒng)一選擇管道壁厚推薦值。</p><p>　　2.3 驗算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　由于液壓

94、系統(tǒng)的許多參數(shù)是通過估計或經(jīng)驗確定的，其設(shè)計的合理性需要進行必要的驗證。在完成油路裝配草圖后，便可以對液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)參數(shù)進行驗算，從而得到相應的改進措施以改善系統(tǒng)的局部或整體性能。驗算內(nèi)容主要包括壓力損失、液壓沖擊和發(fā)熱溫升等。</p><p>　　2.3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失</p><p>　　由于任何液壓元件都會在不同程度上存在泄漏現(xiàn)象，這直接導致了系統(tǒng)壓力的損失。主要包括控制元

95、件的壓力損失、液壓管道的沿程壓力損失和管件局部損失（如彎管處的壓力損失)。由于系統(tǒng)的具體管路布置和長度尚未確定，所以壓力損失暫無法驗算。</p><p>　　2.3.2 驗算系統(tǒng)發(fā)熱溫升</p><p>　　液壓系統(tǒng)工作過程中，由于泄露、摩擦等現(xiàn)象的存在，造成了系統(tǒng)的容積損失和機械損失，這些損失所消耗的能量大部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)發(fā)熱，從而導致系統(tǒng)溫度的上升。若系統(tǒng)的溫度上升到一定的界限，可能會影

96、響液壓油的品質(zhì)，使系統(tǒng)無法正常工作。因此，必須對液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升進行驗算，并采取適當措施加以干預，將系統(tǒng)溫升控制在正常合理的范圍內(nèi)。</p><p>　　在整個液壓系統(tǒng)中，發(fā)熱最為嚴重的是壓制階段。為了簡化計算，發(fā)熱溫升驗算時主要考慮壓制階段的溫升情況。</p><p>　　慢速加壓時，，則600mm/min</p><p><b>　　此時，有<

97、/b></p><p><b>　?。?.29）</b></p><p>　　液壓泵的效率為0.9，出口壓力為4.5MPa。則</p><p><b>　?。?.30）</b></p><p><b>　?。?.31）</b></p><p>&l

98、t;b>　　則功率損失為：</b></p><p><b>　　(2.32)</b></p><p>　　假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，查表取油箱散熱系數(shù),當油箱的尺寸比（長：寬：高）為1:（1-2):(1-3),油面高度達油箱高度的0.8，油箱靠自然冷卻使系統(tǒng)保持在最高允許溫度以下時，油箱散熱面積A為：</p><p><b

99、>　?。?.33）</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的溫升為：</b></p><p><b>　?。?.34）</b></p><p>　　此溫升很小，不會影響油液的品質(zhì)。</p><p>　　2.4液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的選擇</p><p>　　液壓

100、系統(tǒng)工作介質(zhì)即指液壓油，它是液壓系統(tǒng)中必不可少的組成部分，其重要性猶如血液之于人體，它對液壓系統(tǒng)的性能、壽命和可靠性有著重要影響。液壓油在流動過程中產(chǎn)生的壓力能是液壓傳動的根本動力來源。在液壓系統(tǒng)中，液壓油除了傳遞運動和動力外，還起到潤滑和散熱等作用。因此，液壓油的正確選擇對保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全地運行起著至關(guān)重要的作用。不同的液壓系統(tǒng)對液壓油的要求各不相同，這是選擇液壓油的主要依據(jù)。</p><p>　　

101、（1）液壓油的主要特性</p><p>　　液壓油的主要特性包括：黏度、比熱容、閃點、傾點、中和值、可壓縮性、體積膨脹性、剪切安定性、含水量和含灰量、抗泡沫性、抗磨性、抗乳化性、水解穩(wěn)定性等。這些特性不僅是液壓油性能的評價指標，也是選擇液壓油的主要參考內(nèi)容。</p><p>　?。?）對液壓油的一般要求</p><p>　　雖然不同的液壓系統(tǒng)對液壓油有著具體不同的要

102、求，但對以液壓油為介質(zhì)的液壓系統(tǒng)，一般需要滿足以下的基本要求：適當?shù)酿ざ群土己玫酿靥匦裕涣己玫目寡趸?；良好的抗泡沫性；良好的抗乳化性；良好的抗磨性；良好的相容性?lt;/p><p>　?。?)系統(tǒng)液壓油的選型</p><p>　　根據(jù)該款液壓式砌塊制備機的技術(shù)條件和工作環(huán)境，充分分析比較不同類型液壓油的特性和適用范圍，選擇HR32液壓油作為該設(shè)備主機液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)。</p>

103、;<p>　　2.5主液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　2.5.1 主液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計</p><p>　　(1) 主液壓缸壁厚和外徑的設(shè)計</p><p>　　缸筒壁厚計算公式如下：</p><p><b>　　(2.35)</b></p><p>　　式中 t——缸筒

104、壁厚 m；</p><p>　　[]——需許用應力 MPa；</p><p>　　P——缸筒試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍 MPa；</p><p><b>　　D——缸筒內(nèi)徑 m</b></p><p>　　無縫鋼管： ，則主液壓缸的缸筒壁厚為：</p><p><b

105、>　　(2.36)</b></p><p>　　取壁厚為，則缸筒外徑為:</p><p><b>　　(2.37)</b></p><p>　　(2)活塞桿的設(shè)計與計算</p><p>　　由前文已知，活塞桿的直徑為。主液壓缸的活塞桿在工作過程中既承受拉力也承受壓力，因此必須同時對其強度和穩(wěn)定性進行校核

106、，以保證其能滿足實際工作條件。</p><p>　?、倩钊麠U的材料及精度要求</p><p>　　選用活塞桿材料為45鋼，調(diào)質(zhì)后鍍鉻?；钊着c導向套的配合采用，活塞桿與活塞安裝軸段的同軸度公差為0.008mm，活塞桿的表面粗糙度為。</p><p><b>　?、诨钊麠U強度校核</b></p><p><b>

107、　　已知活塞桿面積為:</b></p><p><b>　　(2.38)</b></p><p>　　壓制力為，45鋼的屈服極限為，取安全系數(shù)為，則活塞桿的許用應力為:</p><p><b>　　(2.39)</b></p><p>　　慢速加壓時，對于活塞桿有：</p>

108、<p><b>　　(2.40)</b></p><p>　　所以，活塞桿的強度滿足要求。</p><p>　?、刍钊麠U穩(wěn)定性校核 </p><p>　　由于主液壓缸的活塞桿長度較長，在壓制過程中可能因擾度過大而失穩(wěn)，因此需要對其進行穩(wěn)定性校核。已知45鋼的屈服極限為，彈性極限為，彈性模量，活塞桿長度為，直徑為,壓制力，規(guī)定穩(wěn)定安全

109、系數(shù)為。則</p><p><b>　　(2.41)</b></p><p>　　活塞桿簡化為一端固定一端自由支桿，長度因數(shù)，截面為圓形，截面慣性半徑，柔度為</p><p><b>　　(2.42)</b></p><p>　　所以不能用歐拉公式計算臨界壓力，由公式</p><

110、p><b>　　(2.43)</b></p><p>　　可見活塞桿的柔度介于之間，是中等柔度壓桿?？捎弥本€公式對其進行校核。查表得優(yōu)質(zhì)碳鋼的直線公式的系數(shù)分別是，。由直線公式求出臨界應力為:</p><p><b>　　(2.44)</b></p><p><b>　　臨界壓力為</b><

111、;/p><p><b>　　(2.45)</b></p><p>　　活塞桿的工作安全因數(shù)為</p><p><b>　　(2.46)</b></p><p>　　所以該活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。</p><p><b>　　④活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></

112、p><p>　　在主液壓缸中，活塞桿一端與活塞連接，另外一端與壓頭連接，為保證活塞桿外端與壓頭安全緊固連接，根據(jù)圖2.1（主壓頭的結(jié)構(gòu)），選擇活塞桿外端頭部與壓頭的連接形式為法蘭連接。</p><p>　　(3)液壓缸工作行程的確定</p><p>　　根據(jù)主液壓缸的最大工作行程和液壓缸主要參數(shù)表（《新編實用液壓技術(shù)手冊》234頁）確定液壓缸的行程為。</p>

113、;<p>　　(4)缸底結(jié)構(gòu)及厚度計算</p><p>　　如圖2.8所示，單活塞桿液壓缸的缸底與缸筒多采用焊接結(jié)構(gòu)，為滿足強度要求，對于缸底厚度有</p><p><b>　　（2.47）</b></p><p>　　式中 ——缸底止口內(nèi)徑，mm</p><p>　　——工作壓力，MPa</p&g

114、t;<p>　　——材料許用應力（安全系數(shù)），MPa</p><p>　　止口內(nèi)徑為，許用應力為：</p><p><b>　?。?.48）</b></p><p><b>　　則缸底厚度為：</b></p><p><b>　　（2.49）</b></p&

115、gt;<p>　　由于缸底需要鉆法蘭的孔和開油口孔，這會在很大程度上削弱缸底的強度，為了給油口預留足夠的位置并且提高其強度以保證液壓缸能夠安全地工作，缸底厚度應取得大些，擬取缸底厚度為。</p><p><b>　　圖2.8 缸底</b></p><p>　　(5)缸蓋的結(jié)構(gòu)形式及尺寸設(shè)計</p><p><b>　?、?/p>

116、缸蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　液壓缸端蓋與缸筒連接的方式多種多樣，包括拉桿式連接、焊接和法蘭連接等。對于單活塞桿液壓缸，缸筒頭部焊接螺紋凸臺結(jié)合面的法蘭式連接結(jié)構(gòu)是比較常見的，此主液壓缸便選用這種結(jié)構(gòu)形式，如圖2.9所示。</p><p><b>　　圖2.9缸蓋</b></p><p><b>　?、诟咨w的

117、厚度設(shè)計</b></p><p>　　缸蓋厚度的計算公式為：</p><p><b>　?。?.50）</b></p><p>　　式中 ——法蘭受力總和（按最大工作壓力計算），N</p><p>　　——法蘭螺紋孔分布圓直徑，m</p><p>　　D——法蘭根部直徑（即液壓缸外

118、徑），m</p><p>　　——材料許用應力，MPa</p><p>　　根據(jù)已知條件，，，，，代入上式得缸蓋厚度為：</p><p><b>　?。?.51）</b></p><p>　　由于缸蓋上開有螺紋孔，在一定程度上會削弱其強度，因此其厚度宜取大些，取缸蓋厚度。</p><p><

119、b>　　③缸蓋連接強度校核</b></p><p>　　此液壓缸的缸蓋采用法蘭式結(jié)構(gòu)，其校核公式為：</p><p><b>　?。?.52）</b></p><p><b>　　（2.53）</b></p><p><b>　?。?.54）</b></

120、p><p>　　式中 ——螺栓總作用力，N</p><p>　　——螺栓擰緊系數(shù)，靜載時，動載時</p><p><b>　　——螺栓內(nèi)徑，m</b></p><p>　　Z——螺栓數(shù)，設(shè)計為</p><p><b>　　——螺栓外徑，m</b></p><