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宁西南科技大学

毕业设计(论文)

混凝土破碎液压钳设计液压系统设计

所在学院

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指导老师

年 月 日

目 录
目 录 2
1、 技术要求 3
2、 工况分析 3
2.1 负载分析 3
2.2 初步确定液压缸参数 4
2.4 活塞杆的设计与计算 5
2.5 液压缸工作行程的确定 6
2.6 活塞的设计 7
2.7 导向套的设计与计算 7
2.8 端盖和缸底的设计与计算 9
2.9 缸体长度的确定 10
2.10 缓冲装置的设计 10
2.11 排气装置 10
2.12 密封件的选用 12
2.13 防尘圈 13
2.14 液压缸的安装连接结构 13
3 液压缸主要零件的材料和技术要求 15
3.1 缸体 15
3.2 活塞 16
3.3 活塞杆 16
3.4 缸盖 17
3.5 导向套 18
4、 电动泵站的参数计算 19
5、 电动机的选择 20
6、 液压元件的选择 20
6.1 液压阀及过滤器的选择 20
6.2 油管的选择 20
6.3 油箱容积的确定 21
7、 验算液压系统性能 21
7.1 压力损失的验算及泵压力的调整 21
7.2 液压系统的发热和温升验算 23

1、 技术要求
混泥土破碎钳液压系统的动作循环为: 快进—工进—快退—原位停止。液压钳最大破碎厚度450 mm,油缸最大油压80 MPa,最大破碎力560kN,钳体质量60 kg。
(2)电动泵站的技术参数:油泵油压80 MPa,油泵流量2.6 L/min,油箱容量30 L,电机功率3 kW,电压380 V。
动作要求: 启动—左右两压紧缸分别向外伸出—液压钳两钳口钳紧, 破碎混凝土—换向阀换向—液压钳松开—液压缸回到原始位置—停机
液压原理图分析与比较

2、 工况分析
2.1 负载分析
绘制工作循环图

2.2 初步确定液压缸参数
由题目要求可知, 液压系统的最大负载约为560KN( 最大破碎力560kN) 油缸最大油压80 MPa, 为了满足工作台快速进退速度相等, 并减小液压泵的流量, 则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2( 即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足: d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲, 液压缸需保持一定的回油背压, 为暂取背压为0.5MPa并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程
由于切削力有2个油缸共同提供, 因此计算的一个油缸的时候取值为总的一半
故液压缸无杆腔的有效面积:

液压缸直径
表1 液压缸内径系列GB/T2348-1980 mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500

按GB/T2348-1980, 取标准值D=80mm;
1. 液压缸缸体厚度计算
缸体是液压缸中最重要的零件, 当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时, 必须进行强度校核。缸体的常见材料为20、 25、 35、 45号钢的无缝钢管。在这几种材料中45号钢的性能最为优良, 因此这里选用45号钢作为缸体的材料。

式中, ——实验压力, MPa。当液压缸额定压力Pn5.1 MPa时, Py=1.5Pn, 当Pn16MPa时, Py=1.25Pn。
[]——缸筒材料许用应力, N/mm。[]=, 为材料的抗拉强度。
注: 1.额定压力Pn
额定压力又称公称压力即系统压力, Pn=80MPa
2.最高允许压力Pmax
Pmax1.5Pn=1.2580=100MPa
液压缸缸筒材料采用45钢, 则抗拉强度: σb=600MPa
安全系数n按《液压传动与控制手册》P243表2—10, 取n=5。
则许用应力[]==120MPa

=
=33.33mm
液压缸厚度取35mm。
则液压缸缸体外径为150mm。
3.缸筒结构设计
缸筒两端分别与缸盖和缸底链接, 构成密封的压力腔, 因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关[6]。因此, 在设计缸筒结构时, 应根据实际情况, 选用结构便于装配、 拆卸和维修的链接形式, 缸筒内外径应根据标准进行圆整。
2.3 活塞杆的设计与计算
活塞杆是液压缸传递力的主要零件, 它主要承受拉力、 压力、 弯曲力及振动冲击等多种作用, 必须有足够的强度和刚度。其材料取45钢。
活塞杆直径的计算[1]
查《液压传动与控制手册》根据杆径比d/D, 一般的选取原则是: 当活塞杆受拉时, 一般选取d/D=0.3-0.5, 当活塞杆受压时, 一般选取d/D=0.5-0.7。
查《液压传动与控制手册》根据杆径比d/D, 一般的选取原则是: 当活塞杆受拉时, 一般选取d/D=0.3-0.5, 当活塞杆受压时, 一般选取d/D=0.5-0.7。
因A1=2A, 故活塞杆直径d=0.707D=56.56mm 取d=56( 标准直径)
表2 活塞杆直径系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400

则液压缸有效面积为:

2.活塞杆强度计算:
<56mm
式中 ————许用应力; ( 45钢的抗拉强度为600MPa,为安全系数取5, 即活塞杆的强度适中)
3．活塞杆的结构设计
活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接, 为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力, 适应液压缸的安装要求, 提高其作用效率, 应根据负载的具体情况, 选择适当的活塞杆端部结构。
4.活塞杆的密封与防尘
活塞杆的密封形式有Y形密封圈、 U形夹织物密封圈、 O形密封圈、 V形密封圈等[6]。采用薄钢片组合防尘圈时, 防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护, 本方案选择O型密封圈。
2.4 液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程长度能够根据执行机构实际工作的最大行程确定, 并参照表4-4选取标准值。液压缸活塞行程参数优先次序按表4-4中的a、 b、 c选用。
表4-4( a) 液压缸行程系列( GB 2349-80) [6]
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600

2500
3200
4000
表4-4( b) 液压缸行程系列( GB 2349-80) [6]

40

63

90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600

表4-4( c) 液压缸形成系列( GB 2349-80) [6]
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800

根据设计要求液压钳最大破碎厚度450 mm,两个油缸的行程之和要至少为450mm(即单独一个油缸的行程为225MM),可选取液压缸的工作行程为250mm。
2.5 活塞的设计
由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动, 因此, 它与缸筒的配合应适当, 既不能过紧, 也不能间隙过大。配合过紧, 不但使最低启动压力增大, 降低机械效率, 而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面; 间隙过大, 会引起液压缸内部泄露, 降低容积效率, 使液压缸达不到要求的设计性能。
活塞与缸体的密封形式分为: 间隙密封( 用于低压系统中的液压缸活塞的密封) 、 活塞环密封( 适用于温度变化范围大、 要求摩擦力小、 寿命长的活塞密封) 、 密封圈密封三大类。其中密封圈密封又包括O形密封圈( 密封性能好, 摩擦因数小, 安装空间小) 、 Y形密封圈( 用在20Mpa压力下、 往复运动速度较高的液压缸密封) 、 形密封圈( 耐高压, 耐磨性好, 低温性能好, 逐渐取代Y形密封圈) 、 V形密封圈( 可用于50Mpa压力下, 耐久性好, 但摩擦阻力大) 。综合以上因素, 考虑选用O型密封圈。
2.6 导向套的设计与计算
1.最小导向长度H的确定
当活塞杆全部伸出时, 从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度[1]。如果导向长度过短, 将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大, 影响液压缸工作性能和稳定性。因此, 在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。根据经验,当液压缸最大行程为L,缸筒直径为D时,最小导向长度为:
( 4-5)
一般导向套滑动面的长度A, 在缸径小于80mm时取A=(0.6~1.0)D, 当缸径大于80mm时取A=(0.6~1.0)d.。活塞宽度B取B=(0.6~1.0)D。若导向长度H不够时,可在活塞杆上增加一个导向套K(见图4-1)来增加H值。隔套K的宽度。

图4-1 液压缸最小导向长度[1]
因此:最小导向长度, 取H=9cm;
导向套滑动面长度A=
活塞宽度B=
2.导向套的结构
导向套有普通导向套、 易拆导向套、 球面导向套和静压导向套等, 可按工作情况适当选择。
1) 普通导向套 这种导向套安装在支承座或端盖上, 油槽内的压力油起润滑作用和张开密封圈唇边而起密封作用[6]。
2) 易拆导向套 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损而需要更换时, 不必拆卸端盖和活塞杆就能进行, 维修十分方便。它适用于工作条件恶劣, 需经常更换导向套和密封圈而又不允许拆卸液压缸的情况下。
3) 球面导向套 这种导向套的外球面与端盖接触, 当活塞杆受一偏心负载而引起方向倾斜时, 导向套能够自动调位, 使导向套轴线始终与运动方向一致, 不产生”憋劲”现象。这样, 不但保证了活塞杆的顺利工作, 而且导向套的内孔磨损也比较均匀。
4) 静压导向套 活塞杆往复运动频率高、 速度快、 振动大的液压缸, 能够采用静压导向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜, 它们之间不存在直接接触, 而是在压力油中浮动, 因此摩擦因数小、 无磨损、 刚性好、 能吸收振动、 同轴度高, 但制造复杂, 要有专用的静压系统。
2.7 端盖和缸底的设计与计算
在单活塞液压缸中, 有活塞杆经过的端盖叫端盖, 无活塞杆经过的缸盖叫缸头或缸底。端盖、 缸底与缸筒构成密封的压力容腔, 它不但要有足够的强度以承受液压力, 而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔( 或装导向套的孔) 及防尘圈、 密封圈槽, 还有连接螺钉孔, 受力情况比较复杂, 设计的不好容易损坏。
1.端盖的设计计算
端盖厚h为:
式中 D1——螺钉孔分布直径, cm;
P——液压力, ;
——密封环形端面平均直径, cm;
——材料的许用应力, 。
2.缸底的设计
缸底分平底缸, 椭圆缸底, 半球形缸底。
3.端盖的结构
端盖在结构上除要解决与缸体的连接与密封外, 还必须考虑活塞杆的导向, 密封和防尘等问题[6]。缸体端部的连接形式有以下几种:
A．焊接 特点是结构简单, 尺寸小, 质量小, 使用广泛。缸体焊接后可能变形, 且内缸不易加工。主要用于柱塞式液压缸。
B．螺纹连接( 外螺纹、 内螺纹) 特点是径向尺寸小, 质量较小, 使用广泛。缸体外径需加工, 且应与内径同轴; 装卸徐专用工具; 安装时应防止密封圈扭曲。
C．法兰连接 特点是结构较简单, 易加工、 易装卸, 使用广泛。径向尺寸较大, 质量比螺纹连接的大。非焊接式法兰的端部应燉粗。
D．拉杆连接 特点是结构通用性好。缸体加工容易, 装卸方便, 使用较广。外形尺寸大, 质量大。用于载荷较大的双作用缸。
E．半球连接, 它又分为外半环和内半环两种。外半环连接的特点是质量比拉杆连接小, 缸体外径需加工。半环槽消弱了缸体, 为此缸体壁厚应加厚。内半环连接的特点是结构紧凑, 质量小。安装时端部进入缸体较深, 密封圈有可能被进油口边缘擦伤。
F．钢丝连接 特点是结构简单, 尺寸小, 质量小。
2.8 缸体长度的确定
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还需要考虑到两端端盖的厚度[1]。一般液压缸缸体长度不应大于缸体内经的20~30倍。取系数为5,则液压缸缸体长度: L=5*10cm=50cm。
2.9 缓冲装置的设计
液压缸的活塞杆( 或柱塞杆) 具有一定的质量, 在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端, 当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时, 会引起机械碰撞, 产生很大的冲击和噪声。采用缓冲装置, 就是为了避免这种机械撞击, 但冲击压力依然存在, 大约是额定工作压力的两倍, 这就必然会严重影响液压缸和整个液压系统的强度及正常工作。缓冲装置能够防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击, 在它们的行程终端能实现速度的递减, 直至为零。
当液压缸中活塞活塞运动速度在6m/min以下时, 一般不设缓冲装置, 而运动速度在12m/min以上时, 不需设置缓冲装置。在该组合机床液压系统中, 动力滑台的最大速度为4m/min,因此没有必要设计缓冲装置。
2.10 排气装置
如果排气装置设置不当或者没有设置排气装置, 压力油进入液压缸后, 缸内仍会存在空气[6]。由于空气具有压缩性和滞后扩张性,会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行,影响液压缸的正常工作。比如液压导轨磨床在加工过程中, 这不但会影响被加工表面的光洁程度和精度, 而且会损坏砂轮和磨头等机构。为了避免这种现象的发生, 除了防止空气进入液压系统外, 还必须在液压缸上设置排气装置。配气装置的位置要合理, 由于空气比压力油轻, 总是向上浮动, 因此水平安装的液压缸, 其位置应设在缸体两腔端部的上方; 垂直安装的液压缸, 应设在端盖的上方。
一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞如图4-2( a) 所示。
表4-5 排气阀( 塞) 尺寸[6]

d
阀座
阀杆
孔
c

D

M16
6
11
6
19.2
9
3
2
31
17
10
8.5
3
48
4~6
23
M20x2
8
14
7
25.4
11
4
3
39
22
13
11
4
59
4~8
28

图4-2 (a) 整体排气孔 图4-2( b) 组合排气孔

图4-2( c) 整体排气阀零件结构尺寸
由于螺纹与缸筒或端面连接, 靠头部锥面起密封作用。排气时, 拧松螺纹, 缸内空气从锥面空隙中挤出来并经过斜孔排除缸外。这种排气装置简单、 方便, 但螺纹与锥面密封处同轴度要求较高, 否则拧紧排气塞后不能密封, 造成外泄漏。组合排气塞如图4-2( b) 所示, 一般由络螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后, 锥阀在压力的推动下脱离密封面排出空气。排气装置的零件图及尺寸图见4-2( c) 以及表4-2( d) 。

图4-2( d) 组合排气阀零件结构尺寸
2.11 密封件的选用
1.对密封件的要求
液压缸工作中要求达到零泄漏、 摩擦小和耐磨损的要求。在设计时, 正确地选择密封件、 导向套( 支承环) 和防尘圈的结构形式和材料是很重要的。从现在密封技术来分析, 液压缸的活塞和活塞杆及密封、 导向套和防尘等应作为一个综合的密封系统来考虑, 具有可靠的密封系统, 才能式液压缸具有良好的工作状态和理想的使用寿命。
在液压元件中, 对液压缸的密封要求是比较高的, 特别是一些特殊材料液压缸, 如摆动液压缸等。液压缸中不但有静密封, 更多的部位是动密封, 而且工作压力高, 这就要求密封件的密封性能要好, 耐磨损, 对温度适应范围大, 要求弹性好, 永久变形小, 有适当的机械强度, 摩擦阻力小, 容易制造和装卸, 能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。
密封件一般以断面形状分类。有O形、 U形、 V形、 J形、 L形和Y形等。除O形外, 其它都属于唇形密封件。
2.O形密封圈的选用
液压缸的静密封部位主要是活塞内孔与活塞杆、 支承座外圆与缸筒内孔、 缸盖与缸体端面等处[6]。这些部位虽然是静密封, 但因工作由液压力大, 稍有意外, 就会引起过量的内漏和外漏。
静密封部位使用的密封件基本上都是O形密封圈。O形密封圈虽小, 确实一种精密的橡胶制品, 在复杂使用条件下, 具有较好的尺寸稳定性和保持自身的性能。在设计选用时, 根据使用条件选择适宜的材料和尺寸, 并采取合理的安装维护措施, 才能达到较满意的密封效果。
安装O形圈的沟槽有多种形式, 如矩形、 三角形、 V形、 燕尾形、 半圆形、 斜底形等, 可根据不同使用条件选择, 不能一概而论。使用最多的沟槽是矩形, 其加工简便, 但容易引起密封圈咬边、 扭转等现象。
3.动密封部位密封圈的选用
液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、 活塞杆与支承座( 导向套) 的密封等。
形密封圈是中国液压缸行业使用极其广泛的往复运动密封圈。它是一种轴、 孔互不通用的密封圈。一般, 使用压力低于16MPa时, 可不用挡圈而单独使用。当超过16MPa并用于活塞动密封装置时, 应使用挡圈, 以防止间隙”挤出”。
2.12 防尘圈
防尘圈设置与活塞杆或柱塞密封外侧, 用于防止外界尘埃、 沙粒等异物侵入液压缸, 从而能够防止液压油被污染导致元件磨损。
1.防尘圈
A型防尘圈 是一种单唇无骨架橡胶密封圈, 适于在A型密封结构形式内安
装, 起防尘作用。
B型防尘密封圈 是一种单唇带骨架橡胶密封圈, 适于在B型密封结构形式
内安装, 起防尘作用。
C型防尘圈 是一种双唇密封橡胶圈, 适于在C型结构形式内安装, 起防尘
和辅助密封的作用。
2.防尘罩
防尘罩采用橡胶或尼龙、 帆布等材料制作。在高温工作时, 可用氯丁橡胶, 可在130℃以下工作。如果温度再高时, 可用耐火石棉材料。当选用防尘伸缩套时, 要注意在高频率动作时的耐久性, 同时注意在高速运动时伸缩套透气孔是否能及时导入足够的空气。可是, 安装伸缩套给液压缸的装配调整会带来一些困难。
2.13 液压缸的安装连接结构
液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、 液压缸近处有口的连接等。1.液压缸的安装形式
液压缸的安装形式很多, 但大致能够分为以下两类。
1) 轴线固定类 这类安装形式的液压缸在工作时, 轴线位置固定不变。机床上的液压缸绝大多数是采用这种安装形式。
A 通用拉杆式。在两端缸盖上钻出通孔, 用双头螺钉将缸和安装座连接拉紧。一般短行程、 压力低的液压缸。
B 法兰式。用液压缸上的法兰将其固定在机器上。
C 支座式。将液压缸头尾两端的凸缘与支座固定在一起。支座可置于液压缸左右的径向、 切向, 也可置于轴向底部的前后端。
2) 周线摆动类 液压缸在往复运动时, 由于机构的相互作用使其轴线产生摆动, 达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸, 安装形式也只能采用使其能摆动的铰接方式。工程机械、 农用机械、 翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形式。
A 耳轴式。将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内, 使液压缸轴线能在某个平面内自由摆动。
B 耳环式。将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起, 使液压缸能在某个平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部, 能够是单耳环, 也能够是双耳环, 还能够做成带关节轴承的单耳环或双耳环。
C 球头式。将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起, 使液压缸能在一定的空间锥角范围内任意摆动。
2.液压缸油口设计
油口孔是压力油进入液压缸的直接通道, 虽然只是一个孔, 但不能轻视其作用[6]。如果孔小了, 不但造成进油时流量供不应求, 影响液压缸的活塞运动速度, 而且会造成回油时受阻, 形成背压, 影响活塞的退回速度, 减少液压缸的负载能力。对液压缸往复速度要求较严的设计, 一定要计算孔径的大小。
液压缸的进出油口, 能够布置在缸筒和前后端盖上。对于活塞杆固定的液压缸, 进出油口能够设在活塞杆端部。如果液压缸无专用排气装置, 进出油口应设在液压缸的最高处, 以便空气能首先从液压缸排出。液压缸进出油口的链接形式有螺纹、 方形法兰和矩形法兰等。
2.14 计算液压缸各工作阶段的工作压力、 流量和功率
根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积, 能够算出液压缸工作过程各阶段的压力、 流量和功率, 在计算工进时背压按代入, 快退时背压按代入计算公式和计算结果列于下表中。
表2-6 液压缸所需的实际流量、 压力和功率[1]
工作
循环
计算公式
负载F
进油压力
回油压力
所需流量q
N
Pa

L/min
差动
快进

1053

20.1
工进

560000

0.24
快退

1053

11.3
注: 1.差动连接时, 液压缸的回油口到进油口之间的压力损失, 而。
2.快退时, 液压缸有杆腔进油, 压力为, 无杆腔回油, 压力为。

3 液压缸主要零件的材料和技术要求
3.1 缸体
1.缸体的材料
液压缸缸体的常见材料为20钢、 35钢、 45钢的无缝钢管[6]。因20钢的力学性能略低, 且不能调质, 应用较少。当缸筒与缸底、 缸头、 管接头或耳轴等件焊接时, 则应采用焊接性能较好的35钢, 粗加工后调质。一般情况下均采用45钢, 并调质到241~285HB。
缸体的毛坯也可采用锻钢、 铸钢或铸铁件。铸钢一般采用ZG25、 ZG35、 ZG45等。铸铁可采用HT200~HT350之间的几个牌号或球墨铸铁QT500-05、 QY600-02等。特殊情况下, 可采用铝合金等材料。
2.主要表面粗糙度
液压缸内圆柱表面粗糙度为
3.技术要求( 参见图4-3)

图4-3 缸筒的技术要求[6]
1) 内径用H8~H9的配合;
2) 内径圆度、 圆柱度不大于直径公差之半;
3) 内表面母线直线度在500mm长度上不大于0.03mm;
4) 缸体端面对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm;
5) 缸体与端盖采用螺纹连接时, 螺纹采用6H级精度。
7) 为防止腐蚀和提高寿命, 内径表面能够镀0.03~0.04mm厚的硬铬, 在进行抛光, 刚体外涂耐蚀油漆。
3.2 活塞
1.活塞的材料
缸径较小的整体式活塞一般采用35钢、 45钢; 其它常见耐磨铸铁、 灰铸铁HT300、 HT350( 有外径上套有尼龙66、 尼龙1010或加布酚醛塑料的耐磨环) 以及铝合金等。
2.主要表面粗糙度
活塞外圆柱表面粗糙度为
3.技术要求( 参见图4-4)

图4-4 活塞的技术要求[6]
1) 外径的圆度、 圆柱度不大于外径公差之半;
2) 外径D对内径d1的径向圆跳动不大于外径公差之半;
3) 端面T对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm;
4) 活塞外径用橡胶密封时可取f7~f9配合, 内孔与活塞的配合可取H8。
3.3 活塞杆
1.材料
实心活塞杆材料为35钢、 45钢; 空心活塞杆材料为35钢、 45钢的无缝钢管。
2.主要表面粗糙度
杆外圆柱粗糙度为
3.技术要求( 参见图4-5)

图4-5 活塞杆的技术要求[6]
1) 活塞杆的热处理: 粗加工后调质到硬度为229~285HB, 必要时, 再经高频淬火, 硬度达45~55HRC;
2) 外径d和d2的圆度、 圆柱度不大于直径公差之半;
3) 外径表面直线度在500mm长度上不大于0.03mm;
4) d2对d的径向跳动不大于0.01mm;
5) 活塞杆上与导向套采用H8/f7配合, 与活塞的链接可采用H8/h8配合;
6) 活塞杆上若有连接销孔时, 该孔径应按H11级加工, 该孔轴线与活塞杆轴线的垂直度公差值, 按6级精度选取;
7) 活塞杆上的螺纹一般按6级精度加工, 如载荷较小, 机械振动也较小时, 允许按7级或8级精度制造。
3.4 缸盖
1.缸盖的材料
常见35、 45锻钢或ZG35、 ZG45铸钢或HT200、 HT300、 HT350铸铁等材料。当缸盖本身又是活塞杆的导向套, 缸盖最好选用铸铁。同时, 应在导向表面上熔堆黄铜、 青铜或其它耐磨材料。
2.主要表面粗糙度
配合表面粗糙度为
3.技术要求( 参见图4-6)

图4-6 缸盖的技术要求[6]
1) 配合表面的圆度、 圆柱度不大于直径公差之半;
2) d2、 d3对D的同轴度不大于0.03mm;
3) 端面A、 B对孔轴线的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm。
3.5 导向套
1.导向套材料
常见青铜、 耐磨铸铁、 球墨铸铁、 聚四氟乙烯。
2.主要表面粗糙度
导向表面粗糙度为
3.技术要求( 参见图4-7)

图4-7 导向套的技术要求[6]
1) 导向套的长度一般取活塞杆直径的60%~100%;
2) 外径与内径的同轴度不大于内控公差之半。

4、 电动泵站的参数计算
根据题设要求: 电动泵站的技术参数:油泵油压80MPa,油泵流量2.6 L/min

5、 电动机的选择
系统为泵供油系统, 差动快进、 快退时泵向系统供油
据此查样本选用Y132M-8异步电动机,电动机功率为3KW,额定转速750r/min。电机功率3 kW,电压380V。
6、 液压元件的选择
6.1 液压阀及过滤器的选择
根据液压阀在系统中的最高工作压力与经过该阀的最大流量, 可选出这些元件的型号及规格[1]。本例所有阀的额定压力都为, 额定流量根据各阀经过的流量, 确定为10L/min, 25L/min和63L/min三种规格, 所有元件的规格型号列于表5-1中, 过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。
表5-1 液压元件明细表
序号
元件名称
最大经过流量
型号
1
电动泵站
2.6

2
单向阀
12
I-25B
3
三位五通电磁阀
10
35-63BY
4
二位三通电磁阀
32
22-63BH
5
调速阀
0.32
Q-10B
6
溢流阀
4
Y-10B
6.2 油管的选择
根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、 出油管按输入、 排出的最大流量来计算。油管内通油量最大, 其实际流量为泵的额定流量的两倍达45L/min, 则液压缸进、 出油管直径d按产品样本, 选用内径为10mm, 外径为18mm的冷拔钢管。
6.3 油箱容积的确定
油箱容积为: 30L
7、 验算液压系统性能
7.1 压力损失的验算及泵压力的调整
1.工进时的压力损失的验算及泵压力的调整
工进时管路中的流量仅为0.24L/min, 因此流速很小, 因此沿程压力损失和局部损失都非常小, 能够忽略不计[1]。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失, 回油路上只有背压阀的压力损失, 小流量泵的调整压力应等于工进时液压缸的工作压力加上进油路压差, 并考虑压力继电器动作需要, 则:
即小流量泵的溢流阀12应按此压力调整。
2．快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整
因快退时, 液压缸无杆腔的回游量是进油量的两倍, 其压力损失比快进时要大, 因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失, 以便于确定大流量泵的卸载压力。
已知: 快退时进油管和回油管长度均为l=1.8m, 油管直径d=25m, 经过的流量为进油路=22.5L/min=,
回油路=45L/min=。液压系统选用N32号液压油, 考虑最低工作温度为15摄氏度, 由手册查出此时油的运动粘度v=1.5st=1.5, 油的密度, 液压系统元件采用集成块式的配置形式。
( 1) 确定油流的流动状态 按式经单位换算为:
( 6-1)
式中 v————平均流速( m/s)
d————油管内径( m)
————油的运动粘度( )
q————经过的流量( )
则进油路中液流的雷诺数为:

回油路中液流的雷诺数为:

由上可知, 进回油路中的流动都是层流。
( 2) 沿程压力损失的计算: ( 6-2)
在进油路上, 流速则压力损失为:

在回油路上, 流速为进油路流速的两倍即v=4.24m/s, 则压力损失为:

( 3) 局部压力损失 由于采用了集成块式的液压装置, 因此只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。经过各阀的局部损失按式计算, 结果列于下表:
部分阀类元件局部压力损失
元件名称
额定流量
实际经过流量
额定压力损失
实际压力损失
三位五通电磁阀
63
16/32
4
0.26/1.03
二位三通电磁阀
63
32
4
1.03
若取集成块进油路的压力损失, 回油路压力损失为, 则进油路和回油路总的压力损失为:

查表一得快退时液压缸负载F=521N; 则快退时液压缸的工作压力为:

计算快退时泵的工作压力: ( 6-3)
而
因此, 大流量泵卸载阀10的调整压力应大于。
从以上验算能够看出, 各种工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值, 而且比较接近, 说明液压系统的油路结构、 元件的参数是合理的, 满足要求。
7.2 液压系统的发热和温升验算
在整个工作循环中, 工进阶段所占用的时间最长, 因此系统的发热主要是工进阶段造成的, 故按工进工况验算系统温升。
工进时液压缸的输出功率:

系统总的发热功率为:

已知油箱容积为V=30L则油箱近似散热面积A为:
( 6-4)
假定通风良好, 取油箱散热系数, 则油液温升为:
℃≈17.4℃ ( 6-5)
设环境温度, 则热平衡温度为:
=25℃+17.4℃=42.4℃[T]=55℃
因此油箱散热基本可达要求。