液压课程设计---集成块设计

1、液 压 传 动集成块设计指导老师：韦建军学 号：200900101007设 计 者：叶杰付目 录一.液压缸设计1. 液压缸简介22. 液压缸设计应注意的问题23. 工作台液压缸2二.液压缸的主要尺寸参数确定1.液压缸工作压力的确定32.活塞式液压缸内径及活塞杆直径确定33液压缸的推力和流量计算 54.活塞杆直径验算55.液压缸长度及壁厚的确定66.液压缸外径的计算77.液压缸底和缸盖的计算78.液压缸进出油口尺寸的确定89.液压缸参数的综合8三.确定各类控制阀和集成块连接装置的设计 1.集成块的设计 122.确定各类控制阀 13四、 确定管道和液压油14总 结 液压课程设计任务书题1-3：某场

2、要设计专用弯管机，被加工零件的规格为直径40毫米的管件，材料为10号钢、不锈钢、紫铜管等。要求完成的工作循环为：快进-工进-快退-停止，且运动平稳，重复运动精度保证在毫米以内。根据实测确定最大推力为2.5吨，快进及快退的速度为2.5米/分钟，工进速度为1.5米/分钟，工进行程为0.2米，快进行程为0.3米，每班加工800件管件，试设计该液压系统 指导老师：韦建军本组组员：曾建锋、甘继寿、叶杰付、高松液压传动设计一.设计目的 液压传动课程设计是在学习完液压传动课程之后进行的一个重要的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。学生通过课程设计对所学内容能够灵活掌握，融会贯通，并获得综合运用所学知

3、识进行液压系统设计的基本能力。通过课程设计，学生应达到以下目的：1. 巩固和深化已学的液压传动的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤；2. 锻炼机制制图、结构设计和工程运算的能力；3. 熟练液压缸的结构设计以及液压元件的选择方法；4. 学会使用有关国家标准、液压手册及产品样本等有关技术资料。二.设计内容及要求见任务书三.液压系统工况及设计要求，绘制液压系统草图。工作简图 液压传动系统原理图液压缸设计一.液压缸设计1. 液压缸简介：液压缸是工程机械实现机构运动的动力源。它将液压能转变为机构所需的机械能，大多数是以直线运动形式获得力和位移的。液压缸若按用途和结构形式来分类，其种类繁多。若

4、按压力等级来区分，工程机械上常用的仅为两大类：即中低压液压缸和高压液压缸。液压缸的压力等级大小由密封机构和液压缸本身的材质、壁厚及加工工艺等决定，这些已在设计制造时确定。对用户来说最关注的是液压缸的工作状况，即有无内外泄漏现象，能否达到最大容积效率及工作寿命等等。实际应用中液压缸失效形式往往表现为内泄漏和外泄漏，而这些与液压缸中的密封件及其装配工艺等有关。2. 液压缸设计应注意的问题液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和易否发生故障。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。所以，在设计液压缸时，必需注意以下几点：（1） 尽量使

5、液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的稳定性。（2） 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施，但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。（3） 正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接。液压缸不能在两端用键或销定位。只能在一端定位，为的是不致阻碍它在受热时的膨胀。如冲击载荷使活塞杆压缩。定位件须设置在活塞杆端，如为拉伸则设置在缸盖端。（4） 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。（5） 在保证能满足运动行程和

6、负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸。（6） 要保证密封可靠，防尘良好。液压缸可靠的密封是其正常工作的重要因素。如泄漏严重，不仅降低液压缸的工作效率，甚至会使其不能正常工作（如满足不了负载力和运动速度的要求等）。良好的防尘措施，有助于提高液压缸的工作寿命。 总之，液压缸的设计内容不是一成不变的，根据具体的情况有些设计内容可不做或少做，也可增大一些新的内容。设计步骤可能要经过多次反复修改，才能得到正确、合理的设计结果。在设计液压缸时，正确选择液压缸的类型是所有设计计算的前提。在选择液压缸的类型时，要从机械设备的动作特点、行程长短、运动性能等要求出发，同时还要考虑到主机的结构特征给液压缸

7、提供的安装空间和具体位置。 如：机器的往返直线运动直接采用液压缸来实现是最简单又方便的。有快速返回的要求，则宜用单活塞杆式液压缸，并可考虑用差动连接。行程较长时，可采用柱塞缸，以减少加工的困难；行程较长但负载不大时，也可采用一些传动装置来扩大行程。往复摆动运动既可用摆动式液压缸，也可用直线式液压缸加连杆机构或齿轮齿条机构来实现。3. 工作台液压缸工况分析：专用弯管机往复远动液压系统，由于工作情况与最大最小速度，因采用无级调速在液压泵出油口安排调速阀，节流阀放在回油路上实现回油背压换向阀使用三位四通。二液压缸的主要尺寸参数确定1.液压缸工作压力的确定（1）工作台液压缸负载的计算有效负载为 =25

8、000n惯性力 取 =0摩擦力有液压缸的密封阻力与滑台运动时的摩擦组成。当密封阻力按5%有效作用里估算，总的摩擦阻力=0.05=0.0525000=1250 n故总负载力 r= + = 25000+1250= 26250n式中，液压缸轴线方向上的外作用力（n）； 液压缸轴线方向上的重力（n）； 运动部件的摩擦力（n）； 运动部件的惯性力（n）； r 液压缸的工作负载（n）。（2）液压缸工作压力的确定 按工作负载选定工作压力（表3-1）按其工作负载来选定系统压力，如下图 表3-1 按工作负载选定工作压力液压缸工作负载（n）50000液压缸工作压力（m pa）0.811.522.53344557初

9、选3.5mpa2.活塞式液压缸内径及活塞杆直径确定（1）内径计算（a）本进给液压缸按无杆腔工作时计算本设计中=0.3mpa，故可按下面式子计算：d= 式中，d液压缸内径（m）； r液压缸工作负载（n）； 液压缸工作系统压力（pa）； 液压缸回油腔压力，即背压力（pa）； 液压缸机械效率，一般取=0.95。(2)活塞杆直径的确定根据差动连接，往返速度相同 d=0.7d=70mmd- 活塞直径（m）d缸体内径（m）缸体内径算出后，应按表3-4标准的液压缸内径系列规定值圆整表3-4 液压缸内径系列（jb2183-77）16202532405055637080901001101251401601802

10、00220250320400500630可取d= 100 mm ，d= 70 mm，表 3-8 活塞杆与液压缸内径的关系缸体内径d（mm） 活塞杆直径d（mm）缸体内径d（mm）活塞杆直径d（mm） 速比速比21.461.331.251.1521.461.331.251.15402822201814125907060554550352825221814010080706050634535322822150105857565558055454035281601109080705590605045403218012510090806310070555045352001401101009070110

11、80605550403.确定液压泵规格和电动机功率及型号确定液压泵规格 （1） 确定理论流量： 液压缸的最大流量：q=v=0.01963m /min=19.63lmin (2) 确定液压泵流量：考虑到泄露流量和溢流阀的溢流量，可以取液压泵流量为系统最大流量的1.1-1.3 倍；现取1.2倍值计算，则有=1.2 q = 1.219.63 = 23.56l /min采用yb叶片泵，则可选取yb-25叶片泵。其额定流量为25 l / min ,额定压力为 6.3 mpa,额定转速为96 rad/s , 94%(3) 确定电动机功率机型号：n=pq/ 612带入计算的 n =6.3256120.8=3

12、.2kw表5-4，查得驱动电机功率为4kw. 4液压缸的推力和流量计算（1）液压缸的推力计算当液压缸的基本参确定后即可用下式算出实际工作推力： p=pa(n)式中，p液压缸的工作压力（pa）； a活塞有效工作面积； 可求出p=27489n（2）液压缸的流量计算当液压缸基本尺寸确定后，即可用下式来计算其所需的工作流量： q=av式中，v液压缸（活塞缸）工作速度； a-液压缸有效工作面积。本设计中v=2.5m/min，a= ,d=100mm代人上式可求出：q=19.63lmin5.活塞杆直径验算按强度条件验算活塞杆的直径，（1） 活塞杆直径校核。当活塞杆长度l 10d时，按下式进行验算：d（m），

13、式中，p活塞杆推力（n）； l活塞杆长度（m）； 活塞杆材料的许用应力；=n材料屈服极限（pa）；n安全系数，n1.4p=27489n，=355mpa，n=2，可解得：d ，故满足要求。6.液压缸长度及壁厚的确定（1）液压缸的长度一般由工作行程长度来确定，但还要注意制造工艺性和经济性，一般应取l(2030)，l为液压缸的长度缸体外径。可取l=557mm（2）缸体壁厚的计算（a）薄壁液压缸（d1/10） 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： （m）式中，缸壁厚度（m） 试验压力（pa）当额定压力16mpa时，=150%；在本设计中查表得= =6.3 mpad液压缸内径（m）缸体

14、材料的许用应力（pa），=n；材料的抗拉强度n安全系数，一般可取n=5 。在本设计中，查液压设计手册得45号钢=600mpa,代人上式可求得=2.5 mm。为了在设计和选材中方便，我们可以按表3-13工程机械用标准液压缸外径（jb1068-67）选取=10.5 mm。7.液压缸外径的计算 液压缸外径按标准jb1068-67系列选取参考表3-13可得= 121 mm 表3-13 工程机械用标准液压缸外径（jb1068-67）液压缸内径d4050638090100110125140160180200液压缸外径20号钢工作压力（mpa）16506076951081211331461681942192

15、4545号钢20506076951081211331461681942192452550608310210812113315216819421924531.55463.5831021141271408.液压缸底和缸盖的计算液压缸底和液压盖，在中低压系统中一般是根据结构需要进行设计，不进行强度计算的，但在高压系统中一般都要进行强度计算，其计算方法如下：（1） 缸底厚度计算选用平行缸底，按有油孔的缸底计算h=0.433， 其中，=84mm，=120mpa式中，p缸内最大工作压力（pa） h缸底的厚度（） 缸底止口内径（） 材料许用应力 缸底开口的直径（）解得：h=21.7 mm，取h=21mm。（

16、2） 缸盖厚度计算本液压缸的盖采用整体法兰缸盖 h=式中，螺钉孔分布圆直径（cm）法兰根部直径（cm）许用应力（pa）p液压缸受力和（n）由前面计算可知：p=27489n，=195可取=155mm, =120mpa.代入上式可解得：h=21.19mm取整：h=22mm。（3） 缸体连接强度计算 采用螺栓连接方式，其强度计算如下：拉应力：= (pa)；式中： p液压缸最大推力；螺纹内径； z螺纹数目，为4；k拧紧螺纹系数，一般取k=1.251.5 由上面计算可知：p=27489n, =20mm，代入上式可得出=273.44mpa。合成应力：1.3=355.47mpa许用应力：=/n=355.56

17、mpa螺栓材料屈服极限；n安全系数，一般取n=1.22.5螺栓用8.8号钢，=640mpa；n取1.8因为所以满足要求。9.液压缸参数的综合。缸筒（45钢）活塞（45钢）进出油口连接内径外径直径公称直径接头连接螺纹100mm121mm70mm20mmm272三.确定各类控制阀和集成块连接装置的设计 1、集成块的设计 集成块的设计特点在我们设计的系统中，因为元件数量不多，压力也不高。压力小于6.3，采用集成块组块也是很合适的。它具有设计简单，制造方便 ，安装与维修简单，投产快的特点，因此选用的是集成块 集成块由板式元件与通道体组成，元件可以根据设计要求任意选择，因此，集成块连接装置广泛地应用在机

18、床及组合机床自动线中。集成块与其它连接方式相比有以下特点：(1) 可以采用现有的板式标准元件，很方便地组成各种功能的单元集成回路，且回路的更换很方便，只须更换或增、减单元回路块就能实现，因而极大的灵活性。(2) 由于是在小块体上加工各种孔道，故制造简单，工艺孔大为减少，便于检查和及时发现毛病。(3) 系统中的管道和管接头可以减少到最少程度，使系统的泄漏大为减少，提高了系统的稳定性，并且结构紧凑，占地面积小，装配与维修方便。(4) 由于装在通道体测面的各液压元件间距离很近，油道孔短，而且通油孔径还可选择大一些，因而系统中管路压力损失小，系统发热量也小。(5) 有利于现实液压装置的标准化，通用化，

19、系列化，能组织成批生产。由于组成装置的灵活性大，故设计和制造周期大为缩短，生产成本降低，为在机床上广泛应用液压技术提供了方便。 集成块的设计步骤（1） 公用油道孔的选定。集成块上一般有压力油孔p，回油孔o及泄露油孔l，它们是由下往上贯穿通道体的。集成块通道体，有二孔式，三孔式，四孔式等多种设计方案，目前广泛应用的为二孔式和三孔式.我们采用的是三孔式，三孔式通道体具有p、o和l 公用油孔各一个。（2） 油孔直径的确定。油孔直径可按下式确定: d=4.6（3-1） 式中，q流经油孔的流量（l/min）；v孔径允许的流速（m/s）公用泄漏油孔的孔径一般按经验确定，当q=25l/min时，取6；当q=

20、63l/min时，取11。本设计取进油孔和公用泄油孔孔径为6。因为油孔比较多，所以其他油孔计算在说明书就不做详细的说明，结果标注在集成块绘制图里。（3）、油孔最小间隙的确定。一般来说，与阀直接相通的孔径应等于所装阀的油孔通径。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统，不得小于5mm，高压系统应更大些。（4）、通道体高度h的确定。确定通道体的高度主要考虑所安装元件的高度。各个单元回路的高度可以相等，也可以不等。本设计单元回路的高度相等。（5）、通道体外形尺寸的确定。确定通道体外形尺寸时，应首先布置好公用通道孔。通道体

21、的长度与宽度除了考虑安放最大尺寸的元件外，还必须留出足够的调整尺寸，以利于在设计通道体内油孔时调整阀的位置。调整尺寸大致为：长度方向为4050mm，宽度方向为2030mm。如果调整尺寸取得较大，对设计通道体来说，布置孔道的困难会少些，但通道体的外形尺寸较大，重量增加。若调整尺寸小些，虽具有结构紧凑、体积小、重量轻等优点，但布置孔道困难，工艺孔会增加。本设计选用通道体的外形尺寸根据所选用的阀块的外形尺寸确定为长155mm，宽100mm和高200mm。具体的情况，看图纸，集成块的设计都在图纸上了。 集成块的材料选择 集成块的材料采用强度较好的铸铁，例如ht2040,每块集成块的厚度不小于300mm,否则刚度不足。2确定各类控制阀系统的工作压为4mpa，油泵额定最高压力为6.3mpa.，所以选取或等于6.3mpa的各种元件，气流量按实际情况分别选取。目前中低压的液压元件，多按6.3mpa系列的元件选取，系统的差动连接回路部分最大流量为35l / min，其余系统的最大流量25l / min所以选取：溢流阀的型号：三位四通换向阀：二位三通换向阀：单向调速阀：过滤器：wu-25180j的网式滤油器，过滤粗度为180