毕业设计（论文）-金属带锯机液压系统设计

北华大学学士学位论文目录第一章绪论 11.1课题的项目背景及意义 11.2国内外技术发展状况 11.3金属带锯机床未来的发展趋势 21.3.1课题的主要内容 21.3.2金属带锯床的主要技术要求 21.4系统方案的确定 31.4.1调速方案的制定 31.4.2压力控制方案的制定 31.4.3顺序动作方案的制定 31.4.4液压动力源的选择 31.4.5棒料进给量的控制 3第二章液压系统设计 52.1设计的工艺要求 52.2系统工况分析 52.2.1明确工艺循环作用于各个执行元件的载荷 52.2.2对各个执行元件的各个执行动作进行分析并绘制系统工况图 92.3执行元件主要参数的确定 162.3.1确定系统工作压力 162.3.2油缸几何尺寸的确定 162.3.3液压缸流量的计算 202.3.4功率图的计算与绘制 212.4拟定系统原理图 232.5液压泵和电动机的计算和选择 242.5.1液压泵的流量压力的确定和选择泵的规格 242.5.2与液压泵匹配的电动机的选定 252.6液压阀的计算和选择 262.6.1方向控制阀的选择 262.6.2流量控制阀的选择 282.6.3压力控制阀的选择 292.7管道的计算 302.8过滤器的计算和选择 322.9其他元件的计算与选择 32第三章送料缸的设计计算与选择 353.1液压缸主要尺寸的确定 353.1.1液压缸工作行程的确定 353.1.2缸筒的设计计算 353.1.3最小导向长度的确定 373.1.4缸体长度的确定 383.2活塞杆的计算 383.3液压缸的机构设计 393.3.1缸体与缸盖的连接型式 393.3.2活塞与活塞杆的连接型式 403.3.3液压缸的安装 413.3.4活塞杆导向部分结构 423.4排气阀的设计 433.5油口的设计计算 43第四章液压阀块的设计 444.1液压阀块的配置形式 444.2液压阀块的结构 444.3液压阀块的结特点 444.3.1液压阀块的设计原则 454.3.2液压阀块的注意事项 454.3.3元件位置的布置 464.3.4油孔的直径与位置 464.3.5孔道的布置 474.3.6加工精度 474.3.7材料选择 47第五章液压泵站结构设计 485.1油箱的计算 485.2液压装置总体布局 495.3液压站的设计要点 495.4金属带锯床的液压站设计 505.4.1液压泵装置的布置方式 505.4.2液压油箱的布置方式 51第六章液压系统性能验算 546.1压力损失的验算 546.2系统发热功率的计算及温升 55结论 58致谢 59参考文献 60绪论全套图纸加V信153893706或扣33463894111.1课题的项目背景及意义一般传统意义上的金属锯切常被认为是简单的切断下料工序。随着现代制造业朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为金切加工的起点，已成为零件加工过程中重要的组成环节。锯切可以节约材料、减少二次加工量和提高生产效率，因此锯床己广泛地应用于钢铁、机械、汽车、造船、石油、矿山和航空航天等国民经济各个领域[1]。金属切断设备有很多种，用于锯切多种金属材料，包括许多种型材，圆材等，是大、中、小型企业理想的金属材料切断设备，且金属带锯机具有节能、高效、节材等优点，早已被国家经委列入48种节材、节能产品之中，属重点推广项目。被切材料也多种多样，必须根据被切材料的特性和形状，选择最合适的切断加工方法。随着钢材的高级化，新材料的增加，对切断设备的要求越来越高。过去，锯床是安放在料库作为下料的工具。而今天，却把锯削作为制造零件的第一道机加工工序，这更加凸显其重要性。另外，它们还是零件的加工设备，从单元制造装备概念出发，锯床是其重要部分。如果没有一台优良的锯床，所有的机床都将停机待料。因此拥有一台性能良好，易于操作的锯床对于机械制造业起着重要作用，它直接关系着生产率的提高和加工成本的降低，提高了生产的利润率。在这种条件下，对锯床的各方性能提出了更高的要求。此课题的研究对金属加工生产率的提高具有重要意义[2]。1.2国内外技术发展状况弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要锯床形式，其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床而开始占据主导地位。带锯床开发、推广的时间较短，但技术进步显著。其具有切割速度快、尺寸精度高、材料损失小等特点。此外，带锯床适应性广、动力消耗低、操作简便、易于维护并可进行角度切割，因而获得了越来越广泛的应用。在带锯床中又以双立柱带锯床性能最优。双立柱带锯床采用双导向柱双液压缸整体锯架结构，运用平行法锯削，刚度持久，保证了锯架工作稳定，提高了锯带寿命。在欧美等发达国家，弓锯床己基本被淘汰，而带锯床迅速普及，这一趋势在德国尤为明显。以世界头号锯床生产厂家德国贝灵格((BEHRINGER)公司为例，其生产双立柱带锯床的历史己有20余年，至今已开发近百个型号，达到了很高的技术水平。在美国，则以玛尔沃(Marvel)公司生产的立式带锯床为标志，在国内少见，极具有竞争力，其特别的倾斜锯切能力在带锯床行业中更是其一大优势，国内一些大型的汽轮机厂至今仍使用该品牌带锯床[3]。目前我国锯床制造水平已有了很大程度的提高，提高的途径主要有:锯床用户积极和科研院所联合，对己有的普通带锯床进行数控化改造;锯床生产商利用可编程控制器实现锯床的自动化或采用其他改进措施，科研机构对锯床做一定深度的理论研究。制造水平虽有很大程度的提高，目前已有少数生产厂家通过技术创新，研制开发了双立柱带锯床。但众多的国内锯床生产厂家，总体又以中低档产品居多，存在设备返修率高和锯口粗糙、加工范围较窄等问题。所以，我国锯床产业急需提高制造档次，向着生产中、高档锯床产品的方向发展。1.3金属带锯机床未来的发展趋势金属带锯床作为机械加工制造的第一道工序所需设备，其加工精度和自动化程度直接关系到后续工序的效率和质量，加工精度需要进一步提高。采用先进的变频电动机驱动、精密的滚珠丝杠传动和光栅定位方式，配以伺服控制的液压系统，由计算机自动在线监控锯切全过程，锯条速度、进给速度、卡紧力均可做到任意设置、最优化组合，由此提高锯床的加工精度。提高锯切效率，尤其是提高厚材及硬金属锯切效率，避免锯切成为整条生产线的瓶颈，一直是锯切及锯床技术领域多年关注的焦点。该公司还设计了安装两个锯切系统的锯床，可同时对工件进行两次锯切，从而大大提高生产效率，改善了锯切加工的经济性。锯床全数控化、网络化的发展趋势。大型工件的切割过程往往持续数小时，为保证一人多机的生产条件，提高锯切加工的精度和效率，锯切过程的全数控化势在必行。网络化生产、远程诊断及维护是当今数控机床的发展趋势，数控锯床也不例外。网络化生产可以使锯切过程与其余环节相联系，提高生产率，便于企业对各环节实现高效的统一管理。远程诊断和维护更是经济全球化的结果，可以提供跨国跨区域极为迅捷的设备维护[4]。1.3.1课题的主要内容课题内容主要是设计一台金属带锯床的液压系统。1.3.2金属带锯床的主要技术要求该系统的主要技术要求是：（1）最大锯削直径250毫米（2）切削速度30-75米（3）具备自动上料、夹紧、快进、锁停和工进调速功能；（4）完成运动原理和受力分析图（5）完成金属带锯床液压传动系统的总体设计；（6）根据系统工况要求计算选择电机和液压元件；（7）使用三维设计软件建立液压系统的三维装配图，并生成工程图纸；（8）完成系统原理图、泵站装配图、油缸装配图、阀块和油缸零件图；1.4系统方案的确定1.4.1调速方案的制定液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。其速度的控制采用节流阀来控制，即节流调速。对于对速度有严格要求的控制，可采用比例调速阀。1.4.2压力控制方案的制定液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。本设计采用的是用变量泵供油，用安全阀起安全保护的作用。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。本设计各个液压执行元件均单独工作，且为了简化系统，各回路的设计压力均按同一压力设计，只是流量不同。1.4.3顺序动作方案的制定主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制连续的动作。本设计的动作顺序方案采用行程控制，配合换向阀的使用来实现动作顺序[12]。1.4.4液压动力源的选择液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。本设计采用变量叶片泵。1.4.5棒料进给量的控制本设计采用位移传感器来控制送料缸的进给来实现精确进给切割。传感器采用磁致伸缩位移传感器。这种传感器是液压缸测位移最适合的测量工具。有内置和外置两种安装方式。第一种内置式：这种传感器在磁尺上有一个磁环，磁环在波导管上。先将磁环与活塞固定，之后将波导管插入液压缸中，磁尺的电子仓与波导管之间有公制螺纹，旋入油缸开口处即可。第二种外置式：这种方式将传感器并列置于油缸外部。外置磁尺上有一个导轨滑块，滑块上有推拉杆与油缸活塞杆连接，活塞移动带动滑块移动，滑块内部装有磁环。本设计采用外置式安装如图1.1图1.1传感器安装结构示意图1.1为磁致伸缩位移传感器安装方式示意图。将传感器支架用螺栓与液压缸并列固定，再将磁环支架与送料机构用螺栓固定，同时固定测杆支架。这样位移传感器就固定好了。但要注意，在工作过程中，传感器不能与运动中的元件干涉。测杆与活塞杆要有精确的平行度。将发信装置与控制进给缸的阀的信号接收装置相连。这样就可以保证精确进给。第二章液压系统设计2.1设计的工艺要求要求带锯床具备自动上料、夹紧、快进、锁停和工进调速功能。带锯床的工作周期一般从夹紧缸的夹紧开始。这样做是为了安全，保证工作前锯条一定的张紧力，以防止掉带。不宜过松也不宜过紧，过松保证不了加工要求，会使锯条打滑或掉带甚至发生危险。夹紧后如果没问题则电磁铁打到中位系统保压，液压泵不再向其直接供油，而是由其他管路工作时接单向阀引出油为其补油，这样做可以使夹紧更安全，保证系统的安全性。然后后夹紧缸开始将棒料夹紧，为送料做准备。此处夹紧力要保证，否则会引起送料长度误差甚至无法送料。接着送料缸推动后夹紧缸进给送料，送料缸缸杆直接与后夹紧缸的基座相联。送料长度通过传感器与换向阀的配合来控制，且长度根据需求可调，最大长度为500mm2.2系统工况分析2.2.1明确工艺循环作用于各个执行元件的载荷（1）张紧缸张紧力的计算金属带锯条的张紧力必须首先满足切削力的要求，锯条张紧后，锯轮与锯条之间的摩擦力必须大于锯条切入最大断面时同时参与锯切的当量齿数的合力。锯切最大尺寸直径为250mm圆截面当量齿切削抗力为：（2.1）式中——工件材质对当量齿切削抗力的影响系数式中——工件材料的延伸率=17——工件材料的抗拉强度=600mp——锯齿锋利程度对锯切抗力的影响系数=1.2——锯齿前角对锯切抗力的影响系数=0.95——锯切速度对锯切抗力的影响系数=0.95——冷却润滑条件对锯切抗力的影响系数=1——锯齿刃宽度=1.3——当量齿进给量（2.2）式中——锯切工件直径，D=250mm——相邻两当量齿间的距离，V——锯切速度，V=75m/minT——锯切时间min,T=1minX——指数,X=0.73锯削时为形成切削间隙不夹锯，减小锯带与工件断面的摩擦，用分齿型式使锯齿向侧面凸出，但这样切削时就会产生切削力的波动，且同时参与切削的齿数也发生变化，用当量齿数来表示参加切削的锯齿，锯带是标准齿节，因此当锯切最大尺寸为250mm时，同时参与锯切的当量齿数是：（2.3）总切削抗力：(2.4)式中Z——同时参与锯切的当量齿数——多齿锯削时的不平衡系数则则带轮与锯条间的摩擦力必大于该力即(2.5)又因为带传动的临界摩擦力为(2.6)——摩擦系数，=0.15（钢与钢的摩擦系数：静摩擦无润滑剂，0.15，有润滑剂0.10.12；动摩擦无润滑剂0.15，有润滑剂0.050.10。）——带在带轮上的包角，此处取=由式（2.5）、（2.6）可得锯条初拉力所以取锯条初拉力=8100N因两带轮大小相等，故张紧液压缸的夹紧力为F=2=16200N（2.7）故张紧缸的工作负载=F=16200N带轮重5kg惯性负载（2.8）因夹紧缸始终夹紧不动故负载恒为工作压力：=16200N（2）前夹紧缸的受力分析前加紧缸主要受锯切力和虎钳与导轨的摩擦力及刚启动时的惯性负载锯切力在计算夹紧缸的夹紧力时已计算完毕即：工作负载至于虎钳与导轨间的摩擦力，虎钳重量为20kg,与导轨的摩擦系数，则摩擦负载（2.9）（2.10）惯性负载（2.11）（3）送料缸的受力分析该带锯床要锯切6m长直径为250mm的棒料，材料为45号钢，密度。则此钢材重量（2.12）再加上后夹紧缸与虎钳的重量约200kg,共重1355.42kg故其与导轨间的摩擦负载为（2.13）（2.14）惯性负载为（2.15）（4）后夹紧缸受力分析后夹紧缸主要受虎钳与导轨间的摩擦力和棒料与虎钳与棒料间的摩擦力。虎钳与导轨间的摩擦力，虎钳重量为20kg,与导轨的摩擦系数，则摩擦负载（2.16）（2.17）因为棒料的惯性负载大于摩擦负载所以，虎钳与棒料间的摩擦力应大于等于棒料惯性负载与棒料动摩擦负载之和（2.18）其中（2.19）（2.20）——虎钳与棒料间的摩擦力，=0.15F——夹紧缸作用在棒料上的力由式（2.6）可得：F=85086.6N故工作负载F=85086.6N（2.21）虎钳的惯性负载（2.22）（5）进给缸受力分析锯床总重1100kg,锯头重量约500kg当量齿进给抗力（2.23）式中————1.2——0.95——1.3——0.017——0.47则总进给抗力（2.24）锯头与导轨间的摩擦力为导轨平放时的一半故摩擦负载为：（2.25）（2.26）惯性负载（2.27）进给时：（2.28）快退时：（2.29）2.2.2对各个执行元件的各个执行动作进行分析并绘制系统工况图（1）张紧缸工作循环各阶段外负载及系统工况图因夹紧缸始终夹紧不动故负载恒为工作压力：=F=2=16200N负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图2.1所示速度-时间图负载-时间图图2.1（2）前夹紧缸工作循环各阶段外负载及系统工况图工作负载惯性负载摩擦负载速度：虎钳距棒料边缘20cm,历时4s夹紧，后夹紧缸4s复位，送料缸历时10s回程锯头快进5s，再经60s锯切完成，锯头回程11.5s再经4s虎钳复位。故速度为0.05m/s。起制动时间为0.1s。表2.1各阶段负载工况负载组成推力F/启动加速快进工进快退负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图2.2所示：速度-时间图负载-时间图图2.2（3）送料缸工作循环各阶段外负载及系统工况图惯性负载为摩擦负载为回程时的摩擦负载为：速度：棒料进给500mm,送料过程历时10s，速度0.05m/s。前夹紧缸夹紧需4s，再经4s后夹紧虎钳复位。再经10秒返回。起制动时间为0.1s。表1.2各阶段负载工况负载组成推力F/启动加速快进工进快退负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图2.3所示速度-时间图负载-时间图图2.3（4）后夹紧缸工作循环各阶段外负载及系统工况图摩擦负载工作负载F=85086.6N虎钳的惯性负载速度：虎钳距棒料边缘4cm,历时4s夹紧，夹紧后送料缸推动其送料经10s完成，前夹紧缸夹紧需4s,再经4s虎钳复位。故速度为0.01m/s。起制动时间为0.1s。表2.3各阶段负载工况负载组成推力F/启动加速快进工进快退负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图2.4所示速度-时间图负载-时间图图2.4（5）进给缸工作循环各阶段外负载及系统工况图摩擦负载为：惯性负载进给时的负载：快退时的最大负载：速度:棒料直径250mm，带锯下刃与棒料上表面相距200mm，快进时间为5s。带轮直径300mm.故带锯锯切的位移为450mm,锯切时间为60s,所以锯切时的速度为0.0042m/s.回程速度为0.04m/s。回程时间为表2.4各阶段负载工况负载组成推力F/启动加速快进工进快退负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图2.5所示速度-时间图负载-时间图图2.52.3执行元件主要参数的确定2.3.1确定系统工作压力系统压力选定是否合理，直接关系到整个系统设计的合理程度。在液压系统功率一定情况下，若系统压力选得过低，则液压元、辅件的尺寸和重量就增加，系统造价液相应增加；若系统压力选得较高，则液压设备的重量、尺寸和造价会相应降低。然而，若系统压力选得过高，由于对制造液压元、辅件的材质、密封、制造精度等要求的提高，反而会增大或增加液压设备的尺寸、重量和造价，其系统效率与使用寿命也会相应下降，因此不能一味追求高压。表2.5是目前我国几类机器常用的系统工作压力，它反映了这些系统的特点和经验，可参照先用[12]。表2.5常用液压设备系统压力设备类型机床农业机械小型工程机械工程机械的辅助机构液压机中、大型挖掘机重型机械起重运输机械等磨床组合机床龙门刨床拉床系统压力（MPa）0.8~23~52~88~1010~1620~32由于带锯床系统是低压系统，故选系统压力为6.3MPa2.3.2油缸几何尺寸的确定单活塞杆液压缸无杆腔为工作压力时（2.30）有杆腔为工作腔时（2.31）式中——液压缸的工作腔压力；——液压缸的回油腔压力；——液压缸无杆腔的有效面积，；（2.32）——液压缸有杆腔的有效面积，；（2.33）——液压缸内径或活塞直径；——活塞杆直径；——液压缸的最大工作压力；；（2.34）——液压缸的最大外负载；——液压缸的机械效率，一般取0.9~0.97。当用以上公式确定液压缸尺寸时，需首先选取回油腔压力（背压）和杆径比。根据回路特点选取背压的经验数据如表2.6所列。表2.6背压经验数据回路特点背压（MPa）[12]回油路上设有节流阀0.2~0.5回油路上有背压阀或调速阀0.5~1.5采用补油泵的闭式回路1~1.5由于油路上设有调速阀，故背压初选为0.8MPa杆径比一般按下述原则选取：当活塞杆受拉时，一般取（2.35）当活塞杆受压时，为保证压杆的稳定性，一般取（2.36）杆径比还常常按液压缸往返速比（其中、分别为液压缸正反行程速度）的要求来选取，其经验数据如表2.7所列。表2.7液压缸常用往返速比1.11.21.331.461.6120.30.40.5.0.550.620.7一般机械返回行程不工作，其速度可以大些，但也不宜过大，以免产生冲击。一般认为较为合适。所以本设计选择选择=1.46。表2.8列出了活塞杆直径与缸筒内径和速比的关系，这是确定活塞杆与缸筒内径的重要依据。表2.8活塞杆直径与缸筒内径和速比的关系缸筒内径D/mm速比φ21.461.331.25503628201863453632288056454036100705650451259070（60）56（1）张紧缸几何参数的确定根据张紧缸的最大外负载确定张紧缸内径由式（2.30）、（2.32）、（2.33）（2.34）得（2.35）由前面的分析可知最大外负载F=16200N则：故选则缸筒内径，活塞杆直径表2.9为HSG工程用液压缸技术参数表2.9HSG型工程用液压缸技术参数缸径/mm活塞杆直径/mm额定工作压力16MPa最大行程/mm速度比推力/N拉力/N速度比速度比1.331.4621.331.4621.331.4626332354549880370103448024430500630750故选取的液压缸型号为HSG.K-63/36.E-5-0-1型工程液压缸。（2）前夹紧缸几何参数的确定根据前夹紧缸的最大外负载确定前夹紧缸内径由式（2.30）、（2.32）、（2.33）（2.34）得由前面的分析可知当最大外负载则：故选则缸筒内径，活塞杆直径表2.10为HSG工程用液压缸技术参数表2.10HSG型工程用液压缸技术参数缸径/mm活塞杆直径/mm额定工作压力16MPa最大行程/mm速度比推力/N拉力/N速度比速度比1.331.4621.331.4621.331.4624020222520100150801402012250320400480故选型号为HSG.K-40/22.E-5-0-1型工程液压缸。（3）送料缸几何参数的确定根据送料缸的最大外负载确定送料缸内径由式（2.30）、（2.32）、（2.33）（2.34）得由前面的分析可知当最大外负载参考压力值选则缸筒内径，活塞杆直径故选型号为HSG.K-63/36.E-5-0-1型工程液压缸。（4）后夹紧缸几何参数的确定根据后夹紧缸的最大外负载确定后夹紧缸的内径由式（2.30）、（2.32）、（2.33）（2.34）得由前面的分析可知当最大外负载则：选则缸筒内径，活塞杆直径表2.11为HSG工程液压缸的技术参数表2.11HSG型工程用液压缸技术参数缸径/mm活塞杆直径/mm额定工作压力16MPa最大行程/mm速度比推力/N拉力/N速度比速度比1.331.4621.331.4621.331.4621507585105282740212060191950144200120015001800故选型号为HSG.K-150/85.E-5-0-1型工程液压缸。（5）进给缸几何参数的确定根据进给缸的最大外负载确定后进给缸的内径由式（2.30）、（2.32）、（2.33）（2.34）得由前面的分析可知当最大外负载则：选则缸筒内径，活塞杆直径表2.12为HSG工程液压缸的技术参数表2.12HSG型工程用液压缸技术参数缸径/mm活塞杆直径/mm额定工作压力16MPa最大行程/mm速度比推力/N拉力/N速度比速度比1.331.4621.331.4621.331.4625025283231420235602156018550400500600故选型号为HSG.K-50/28.E-5-0-1型工程液压缸。2.3.3液压缸流量的计算液压缸的最大流量（2.36）式中——液压缸有效面积（）；——液压缸最大速度。这里故（1）张紧缸流量的计算张紧缸的有效面积为其中D=63mm，最大速度。故。（2）前夹紧缸最大流量的计算前夹紧缸的有效面积为其中D=40mm，最大速度。故。（3）送料缸最大流量的确定送料缸的有效面积为其中D=63mm，最大速度。故。（4）后夹紧缸最大流量的确定后夹紧缸的有效面积为其中D=150mm，最大速度。故。（5）进给缸最大流量的确定这里回程时：进给缸的有效面积为其中D=50mm故由此可知本液压系统的最大工作流量为2.3.4功率图的计算与绘制系统中各执行元件的进油压力均为6.3MPa，因速度所限，只是流量各不相同。则各执行元件的功率可由下式计算：（2.37）（1）前夹紧缸（2）送料缸（3）后夹紧缸（4）进给缸快进与回程时进给时的流量经计算约为（5）涨紧缸动作顺序：04s,张紧缸张紧；48s，后夹紧缸夹紧；8s12s前夹紧缸松开；12s22s，后夹紧缸夹紧+送料缸送料；22s26s，后夹紧缸夹紧+前夹紧缸夹紧，此时送料缸已经在外置位移传感器的限制下达到行程终点而停止；26s30s，后夹紧缸松开+前夹紧缸夹紧；30s40s,前夹紧缸夹紧+送料缸返回；40s45s，前夹紧缸夹紧+进给缸快进；45s105s，进给缸工进+前夹紧缸夹紧；105s116.5s,进给缸返回+前夹紧缸夹紧；据此绘制的功率时间图如图2.6图2.6功率时间图2.4拟定系统原理图（1）金属带锯床对速度的调节、变换和稳定性要求较高，故调速回路是本液压系统的基本回路。通过在回路上增设节流阀来实现对速度的调节控制。（2）调速方式的选择。液压调速分为节流调速、容积调速和容积节流调速三大类。主要根据工况图上压力、流量和功率的大小，对系统温升、工作平稳性的要求来选择调速回路。例如压力较低、功率较小、负载变化不大、工作平稳性要求不高的场合，宜选用节流阀调速回路；功率较小、负载变化较大、速度稳定性要求较高的场合，宜采用调速阀调速回路；功率中等的场合；要求温升小时，可采用容积调速；既要温升小，又要工作平稳性较好时，宜采用容积节流调速；功率较大，要求温升小而稳定性不高的情况下，宜采用容积调速回路；某些要求实现稳定微量进给的场合，宜采用微量节流阀或计量阀调速回路。本设计中，由于对进给速度要求较高，故进给缸的调速采用调速阀调速，而对其他缸因其对速度要求不高所以采用节流阀调速。（3）油路循环形式的选择。液压系统的油路循环方式有开式和闭式两种。这主要取决于系统调速方式；节流调速，容积节流调速只能采用开式系统；容积调速多采用闭式系统。本设计采用开式系统。（4）确保系统安全可靠。液压系统中的不安全因素是多种多样的。例如异常的负载、停电、外部环境条件的急剧变化，操作人员的误操作等，都必须有相应的安全回路或措施，确保人身和设备安全。在本设计中采用单向阀对张紧装置进行补油，以防止因泄露造成的锯条打滑或掉带而形成的安全隐患。另外各个回路的连接方式利用换向阀的中位机能构成连锁回路，使各个执行元件不能同时工作，保证动作的单一性，例如在送料中锯架不可以进给等。（5）应尽量采用标准化、通用化元件。这样可以缩短制造周期便于互换和维修[12]。图2.7为所拟定的液压系统原理图，表2.13为电磁铁动作顺序表图2.7带锯床液压系统原理图表2.13电磁铁动作顺序表动作名称电磁铁工作状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA带轮涨紧缸涨紧+-后夹紧缸夹紧++-+--前夹紧缸松开-+--++送料缸进给+++--前夹压缸夹紧+++后夹紧缸松开-+--+-+--送料缸返回-+++--锯头进给缸进给--+锯头进给缸快退+2.5液压泵和电动机的计算和选择2.5.1液压泵的流量压力的确定和选择泵的规格（1）液压泵压力、流量的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为（2.38）式中—液压泵最大工作压力；—执行元件最大工作压力；—进油管路中的压力损失，初算时，简单系统可取0.2~0.5MPa，复杂系统可取0.5~1.5MPa，本设计取0.8MPa。液压缸的进油口压力为6.3MPa，即为6.3MPa。所以，P=7.1MPa。P是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力应满足：（2.39）液压泵的最大流量应为：（2.40）式中液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值系统泄漏系数，一般取，现取1.2。（2.41）（2）选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力低、负载压力小、小功率、小流量。所以选择变量式叶片泵。初选型号为：YB型变量叶片泵。该叶片泵属“内反馈”限压式变量泵。泵的输出流量可根据载荷变化自行调节，即在调压弹簧的压力调定情况下，出口压力升到一定值以后流量随压力，液压系统中减少，直至为零。根据这一特性它特别适用于作容积调速的液压系统中的动力源。由于其输出功率与载荷工作速度和载荷大小相适应，故它没有节流调速那样的溢流损失和节流损失，所以，系统工作效率高，发热少，能耗低，结构简单。表2.14为所选择泵的主要技术参数表2.14叶片泵主要技术参数[9]主要技术参数型号最大排量/压力调节范围/MPa转速/驱动功率/KW额定最低最高YBX-A-D164.010.0150060020004.92.5.2与液压泵匹配的电动机的选定泵的技术参数上已经推荐了泵的功率为4.9KW,据此所选的电动机的型号为YVP三相异步电动机，其具体参数在表2.15中列出表2.15YVP型电动机技术参数[18]型号标称功率/kw额定电流/A额定转矩/N.m转子转动惯量/堵转转矩额定转矩YVP132S-45.51236.50.02141.25同步转速1500/min2.6液压阀的计算和选择2.6.1方向控制阀的选择（1）电磁换向阀的选择由前面的计算可知经过三位四通电磁换向阀与二位三通电磁换向阀的最大流量为据此选择的二位三通与三位四通电磁换向阀的型号为24WE5与34WE5,其具体技术参数详见表2.16，其性能曲线与底板见图2.8与2.9。表2.16电磁换向阀技术参数[9]通径5介质矿物油介质温度/介质粘度/工作压力/MPaA、B、P腔31.5T腔10额定流量/60图2.8换向阀的性能曲线图2.9换向阀的底板（2）单向阀及液控单向阀的选择由前面的计算可知经过单向阀与液控单向阀的最大流量为据此选择的单向阀与液控单向向阀的型号为AF3-Ea10B与YAF3-Ea10B,其具体技术参数详见表2.17和表2.18，其性能曲线与底板见图2.10与2.11表2.17单向阀具体参数[9]型号额定压力/MPa最高使用压力/MPa开启压力/MPa推荐流量/AF3-Ea10B16200.0580表2.18液控单向阀具体参数[9]型号额定压力/MPa最高使用压力/MPa开启压力/MPa流量/控制压力/MPaYAF3-Ea10B16200.0580图2.10单向阀的性能曲线图2.11单向阀的底板表2.19单向阀底板尺寸[9]方向XYGM10M10M10M10X7.135.721.421.431.8042.942.90Y33.333.358.77.966.70066.766.72.6.2流量控制阀的选择（1）节流阀与单向节流阀的选择由前面的计算可知经过节流阀与单向节流阀的最大流量为据此选择的节流阀与单向节流阀阀的型号为LF3E6B与ALF3E6B,其具体技术参数详见表2.20，其性能曲线与底板见图2.12与2.13表2.20节流阀的具体参数[9]型号通径/mm最大流量/额定压力/MPa最大工作压力/MPa使用油温/油液粘度/LF3E6BALF3E6B6251620图2.12节流阀性能曲线图2.13节流阀底板表2.21节流阀底板尺寸[9]通径G6X12.730.233Y15.515.531.56.36.33.4(2)调速阀的选择由前面的计算可知经过调速阀的最大流量为据此选择的调速阀型号为：2FRM5,其具体技术参数详见表2.22，其性能曲线与底板见图2.14与2.15表2.22调速阀的技术参数[9]调速阀项目通径5最大流量/压差/MPa10152550600.20.30.350.60.28流量稳定范围()温度影响（）压力影响至31.5MPa工作压力（A口）/MPa31.5最低压力损失/MPa图2.14调速阀性能曲线图2.15调速阀安装底板2.6.3压力控制阀的选择本设计中只含有一个压力控制阀，对系统其安全保护作用的溢流阀。它的选择要根据压力来选，本系统中的泵的最高压力为10MPa，故据此选择的溢流阀为DBDH6G直动式溢流阀。表2.23是它的技术参数。表2.23溢流阀的技术参数[9]通径/mm6工作压力/MPaP口40T口31.5流量/50介质矿物油磷酸酯液压液介质温度/介质粘度/

表2.24带锯床液压控制系统控制阀件号名称型号规格件数压力/MPa流量/2直动溢流阀DBDH6G405018三位四通电磁换向阀34WE531.56039二位三通电磁换向阀23WWE531.560310单向阀AF3-Ea10B1680211液控单向阀YAF3-Ea10B1680212节流阀LF3E6B1625314调速阀2FRM52115121单向节流阀ALF3E6B162512.7管道的计算油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用刚管，因为本设计中所需要的压力是低压，P=6.3MPa表2.25金属管内油液的流速推荐值油液流经的管道推荐流速m/s吸油管道压油管道回油管道泄油管道短管道及局部收缩处（1）管子内径d（2.42）Q——液体流量，按推荐值选定压油管道的推荐流速取3m/s，流量为回油管道的推荐流速取2m/s，流量为回油管子内径现参照泵油口直径，压油管的内径取D=10mm，回油管的内径取d=10mm。由于管路属于低压系统，故选紫铜管，其参数如表2.26表2.26管道技术参数公称通径（mm）钢管外径（mm）管接头连接螺纹（mm）管子壁厚（mm）推荐管路通过流量（L/min）1018M22×1.51.640（2）管接头的选用管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。本设计采用扩口式管接头。特点为：利用管子端部扩口进行密封，不需其他密封件。结构简单，适用于薄壁管件联接。允许使用压力碳钢管在516MPa，紫铜管在3.516MPa。适用于油、气为介质的压力较低的管路系统。表2.27扩口式管接头参数管子外径e1815M22x1.5144934.631.23027压油管的许用壁厚：（2.43）式中δ—管道厚度；p—管内工作压力；n—安全系数，7Mpa<p<17.5Mpa时取n=6。σb—管道材料的抗拉强度。这种材料是20钢，σb=451Mpa。通过计算比较，壁厚的选取大于验算值，所以满足要求。2.8过滤器的计算和选择安装在压油管路上的过滤器，用来保护除液压泵以外的液压元件，作为系统的主要过滤器，其过滤精度应能保证系统对油液清洁度的要求。由于过滤器要在高压下工作，因此要求压力油路过滤器的强度需要能承受系统最大工作压力和频繁出现的压力变化及压力峰值。根据要求选取的带旁通阀的不锈钢纤维过滤器，型号为YPH160E7T，其技术参数如表2.28所示。表2.28滤油器技术参数型号过滤精度（μm）压力损失（MPa）流量（L/min）通径（mm）联接形式YPH060E7T200.7±0.07160————图2.16不锈钢纤维过滤器2.9其他元件的计算与选择（1）压力表及压力表开关的选择根据系统的压力，选取压力表和压力表开关为一体的形式。选取的型号为AF6EP30Y，外形尺寸如图2.17，表2.25是其技术参数。图2.17压力表开关的外形尺寸表2.29压力表开关的技术参数介质介质温度(℃)介质粘度m2/s工作压力(Mpa)压力表指示范围(Mpa)矿物油、磷酸酯-20~70(2.8~380)×10-6~31.56.3、10、16、25、40（2）液位计和温度计液位计是邮箱、润滑装置、冷却箱和齿轮传动箱上的必备附件，显示液位和液温高低，适用于矿物油、油包水、水—乙醇等介质。本次选用带有温度计的液位计，型号为YWZ—250T。图2.18液位计的外形规格根据所选规格，按液位计中心距尺寸，在油箱壁上确定安装位置加工两只φ11的安装孔，并要处理好安装孔部位的平面，防止安装后油液泄露。（3）空气滤清器在液压系统中，空气滤清器能维持油箱内油液的清洁，防止脏物颗粒从外部进入邮箱，又能延长滤油器的工作周期和使用寿命，从而保证了液压系统的正常工作。此外，液压系统工作时，空气滤清器能维持油箱压力和大气压力的平衡。以避免泵出现空穴现象。选择空气滤清器的型号为EF2—32，其外形如图2.19，其技术参数为：表2.26滤油器技术参数[9]型号过滤精度（μm）加油流量（L/min）空气流量（L/min）通径（mm）EF2—321251410540图2.21空气滤清器的外形（4）压力继电器本设计中采用压力继电器与换向阀配合使用以达到是系统自动锁停等功能。由于系统的最高工作压力不足10MPa。据此选择的压力继电器为HED40型压力继电器。其主要技术参数如表2.27所列。表2.27压力继电器主要参数[9]型号额定压力/MPa最高工作压力/MPa复原压力/MPa动作压力/MPa切换频率（次）/min切换精度最低最高最低最高HED4O5100.24.60.4520小于调压的10350.38.90.81035350.632.2235

第三章送料缸的设计计算与选择3.1液压缸主要尺寸的确定3.1.1液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅《机械设计手册》中的系列尺寸来选取标准值。本设计中要求送料长度在500mm以内,故液压缸工作行程选Ɩ=630mm。在第二章中已经根据工况计算得出液压缸的缸径为63mm，活塞杆直径为36mm,在此略去不再详述。3.1.2缸筒的设计计算（1）对缸筒的要求：有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不产生永久变形。有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不产生永久变形。内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰或管接头后不至于产生裂纹或过大变形。总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密封容腔，用以容纳压力油液，同时它还是活塞的运动轨道。设计液压缸时，应该正确确定各部分尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力，负载力还有意外的冲击力；缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级，表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性[9]。（2）缸筒的结构通常根据根据缸筒与缸盖的连接方式选用，而连接型式又取决于额定工作压力、用途和使用环境等因素。端盖与缸筒联接方式选择内半环连接。因为它相较其他连接方式有结构紧凑重量轻等诸多优点。缺点就是端部进入缸体较深，密封圈可能被进油口边缘擦伤。（3）缸筒的计算缸筒内经前面已经根据外负载F及系统工作压力P计算出缸筒内径根据推荐值圆整为缸筒壁厚先按薄壁圆筒结构计算，其壁厚根据《机械设计手册》计算公式：（3.1）式中：pmax——缸筒内最高工作压力，pmaz=6.3MPa；D——缸筒内径，D=0.063m；σp——缸筒的许用应力，σp=600/5=120MPa；壁厚圆整到0.035m则液压缸的外径。由表3.1可选得缸筒外径为76mm表3.1缸筒内径系列[9]产品系列代号额定压力内径405063100125材料外径A型1650607695121S20据此可得缸筒的壁厚为6.5mm。（4）缸筒壁厚验算对最终采用的缸筒壁厚应作几方面的验算:（3.2）额定工作压力pn应低于一定的极限值，以保证工作安全：（3.3）额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生：其中是缸筒发生完全塑性变形的压力（5）缸筒的爆裂压力（3.4）（6）缸筒底部厚度缸筒底部为平面，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算（3.5）（7）缸筒卡环连接缸筒与端部用卡环连接时，卡环强度计算如下：卡环的剪应力在断面处两端用孔用挡圈实现定位，孔径为63mm,故选择的孔用挡圈型号为：A型（GB/T893.1-1986）故（3.6）3.1.3最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：（3.7）式中L—液压缸的最大行程；D—液压缸的内径。活塞的宽度B一般取B=(0.6~10)D；导向套滑动面的长度Ɩ1，根据液压缸内径D而定；当D>80mm时，取Ɩ1=(0.6~1.0)d。为保证最小导向长度H，若过分增大Ɩ1和B都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间增加一隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定。液压缸最小导向长度：活塞宽度：B=0.8D=50mm，导向套滑动面长度：。导向长度这里取H=86mm,直径48mm。验算液压缸无杆端面积是否符合要求，前面已知液压缸的输入压力油为6.3MPa,,当活塞在无杆腔末端时，作用面积为（3.8）此时活塞杆的推力为（3.9）前面已计算出的液压缸初始时的外负载为，所以无杆端的面积足以产生使液压缸启动的推力。回程时，因为有位移传感器，所以活塞杆没有碰到导向套，故启动面积跟无杆端启动面积相同。这里考虑到即使传感器失灵，液压缸活塞打到导向套时的情况。此时，导向套的高度为6mm,压力作用面积为（3.10）进口压力为P=6.3MPa，则（3.11）前面已计算得返程时的所受外力为，故即使是在最差的情况下也能满足要求。3.1.4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。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的20~30倍。液压缸缸体内部长度：L0≤(20～30)D=(20～30)×63=1260～1890mm（3.12）3.2活塞杆的计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：（3.13）——活塞杆的作用力——活塞杆直径——材料的许用应力，MPa无缝钢管=100110MPa所以：条件满足。活塞杆一般都设有螺纹、退刀槽等结构，这些部位往往是活塞杆上的危险截面，也要进行计算。危险截面处的合成应力应满足：（3.14）式中——活塞杆的拉力——危险截面直径——材料的许用应力，对中碳钢（调质），=400MPa条件满足。因为液压缸支撑长度（3.15）故不需要进行弯曲稳定性的计算。3.3液压缸的机构设计液压缸主要尺寸确定以后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸体与缸盖的连接结构、活塞与活塞杆的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、排气装置及液压缸的安装连接结构等。由于工作条件不同，结构形式也各不相同。设计时根据具体情况进行选择。3.3.1缸体与缸盖的连接型式缸体与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。本次设计中采用卡键连接，如下图3.1所示：这种结构连接方式简单，成本低，适合于低压液压缸应用。图3.1缸体与缸盖的连接方式下面对其进行强度校核。所选的卡圈为孔用弹性挡圈-A-型（GB/T893.1-1986）孔用弹性挡圈孔径63，材料为65Mn，热处理硬度为,经表面氧化处理的A型孔用弹性挡圈端盖所受最大轴向力为（3.16）剪切应力为：（3.17）由《机械合计手册》单行本第三篇P3-18可查得65Mn的许用拉应力为735MPa,而剪切应力这里取0.8则。满足要求。故选此弹性挡圈满足使用要求。3.3.2活塞与活塞杆的连接型式由于活塞在液体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，不仅使低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率使液压缸达不到要求的设计性能。液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。所以，设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式。活塞杆与活塞的连接采用组合式结构中的半环式连接。如下图3.2所示：图3.2活塞杆与活塞半环式连接方式图3.3常用活塞密封结构特点：强度高，但结构复杂，在高压和振动较大时多采用半环式连接。活塞及活塞杆处的密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。在本次设计中，活塞与活塞杆采用O型密封圈。选取的型号为160×3.55—G—GB/T3452.1，如图3.4所示。活塞与缸筒的密封采用高低唇Y形密封圈，如图3.5.2所示。该密封圈具有结构简单，截面小，摩擦系数小，耐磨性能好，密封性好，寿命长等优点。压力31.5Mpa，温度是-40~80℃图3.4O型密封圈表3.2O型密封圈尺寸[16]内径d1(mm)截面直径d2(mm)沟槽b(mm)沟槽b1(mm)沟槽b2(mm)61.52.653.65.06.025.82.653.65.06.0图3.5.1活塞杆用高低唇Y型橡胶密封圈图3.5.2活塞密封用高低唇Y型橡胶密封圈表3.3高低唇形密封圈尺寸[16]内径d1(mm)截面直径d2(mm)沟槽b(mm)沟槽b1(mm)沟槽b2(mm)61.52.653.65.06.025.82.653.65.06.03.3.3液压缸的安装液压缸的安装采用中耳轴安装形式，活塞杆外端采用前耳环有导向的安装形式，[9]导向系数K=2，安装示意图如图3.6。图3.6液压缸的中耳轴安装方式示意图3.3.4活塞杆导向部分结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可做成与端盖分开的导向套结构。后者导向套磨损后便于更换，所以应用较普遍。导向套的位置可安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。在本次设计中，采用端盖式的结构形式，，与活塞杆是动摩擦，采用其特点为：图3.7端盖式加导向环与法兰是静摩擦，采用O型密封圈。其图示如图3.4。活塞杆与导向套内侧装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封，本次采用高低唇Y型密封圈密封。其图示如图3.5.1。该密封圈的截面小，结构简单，密封性好，耐磨性能好。压力31.5Mpa，温度是-40~80℃外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。本次采用SA型防尘圈，直径范围是6~270mm，温度是-3~110℃[9]图3.8防尘圈和高低唇Y型密封圈3.4排气阀的设计为了防止空气进入液压系统，影响液压缸的正常工作，必须在液压缸上安设排气阀。因为液压缸是液压系统的最后执行元件，会直接反映出残留空气的危害。排气阀的位置要合理，本系统采用整体排气阀。阀体与阀针合为一体，用螺纹与缸筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排除缸外。这种排气阀简单、方便，但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成外泄漏。[9]图3.9排气阀的结构图3.5油口的设计计算油口包括油口孔和油孔连接螺纹。液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上。油口孔大多属于薄壁孔，通过薄壁孔的流量按下式计算：（3.18）式中C—流量系数接头处大孔与小孔之比大于7时，C=0.6~0.62，小于7时，C=0.7~0.8；A—油孔的截面积；ρ—液压油的密度；Δp—油孔前后腔压力差；经过计算，进出出油口的直径为8.13mm，根据油口螺纹连接的尺寸，调整为10mm。选取的螺钉规格为M22x1.5[9]。

第四章液压阀块的设计4.1液压阀块的配置形式（1）板式配置板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。（2）集成式配置目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。4.2液压阀块的结构油路块是一块较厚的液压元件安装板，用螺钉将板式液压元件安装在油路板的正面或者各个侧面（保持底面或某一个面为安装固定面），在正面对应的孔与液压阀的各孔相通，各孔间按照液压系统原理图的通路要求，在油路板内部钻纵、横孔道，在孔口开有螺纹，安装管接头用以接管。为避免孔道过长、过多而不便于加工，在一块油路板上安装元件的数量一般不超过10~12个。油路板边长不宜大于400mm。油路板内部孔道数量较多且又互相交叉时，为了便于设计和制造，减少工艺孔，可将油路板的厚度分为三层，第一层为泄露油和控制油孔的通道（L层），其孔径较小；第二层为压力油孔通道（P层）；第三层为回油孔通道（O层）。如果元件数量并不多，尽可能将压力油孔通道和回油孔通道布置在同一层内，以减小油路板的厚度。4.3液压阀块的结特点(1)利用标准元件或标准参数的元件，按典型动作与块体构成标准回路，选块叠积组成系统，大大的缩短了设计、制造周期。(2)基本回路和液压系统的变化灵活。(3)省去了大量的管子和接头，结构紧凑，占地面积小。(4)元件距离近，油道短，压力损失小，效率高。(5)无管子引起的振动，泄漏小，系统稳定性好。(6)安装、使用、维护方便。(7)工艺性好，便于成批生产。4.3.1液压阀块的设计原则液压阀块的油路符合液压系统原理图是首要必须的设计原则。在阀块的图纸上应给出相应的原理图，原理图除反映油路的连通情况外，还应标出所含全部液压元件的规格型号、油口的名称，以方便阀块设计。设计阀块前，首先要读通原理图，然后确定哪一部分油路可以集成。每个块体上包括的元件数量应适中，元件太多阀块体积大，设计、加工困难，用料可能浪费元件太少，集成意义不大，也造成材料浪费。在阀块的设计中，油路应尽量简捷，尽量减少深孔、斜孔和工艺孔。阀块中孔径要和流量相匹配，特别应注意相贯通的孔必须保证有足够的通流面积。阀块设计中还应注意进出油口的方向和位置，应与系统的总体布置及管道连接形式匹配，并考虑安装操作的工艺性。在阀块设计时，要考虑到有垂直或水平安装要求的元件，必须保证安装后符合要求。对于工作中需要调节的元件，设计时要考虑其操作和观察的方便性，如溢流阀、调速阀等可调元件应设置在调节手柄便于操作的位置，需要经常检修的元件及关键元件如比例阀、伺服阀等应处于阀块的上方或外侧，以便于拆装。另外，在满足使用要求的前提下，阀块的体积要尽量小。4.3.2液压阀块的注意事项阀块的油路应以液压系统原理图为根据。阀块图纸上要有相应的原理图，原理图除反映油路的连通性外，还要标出所用元件的规格型号、油口的名称及孔径，以便液压阀块的设计。图4.1为设计阀块的原理图。图4.1液压阀块原理图设计阀块前，首先要读通原理图，然后确定哪一部分油路可以集成。每个块体上包括的元件数量应适中。设计阀块时，应使油路尽量简捷，同时要注意进、出油口的方向和位置。还要考虑到有垂直度或水平安装要求的元件，必须保证安装后符合要求。4.3.3元件位置的布置（1）一般应使方向阀阀芯置于水平方向。如果将电磁阀垂直方向放置，由于阀芯自重可能影响造成动作失灵。（2）元件之间距离一般取5~10mm。电磁换向阀的电磁铁外壳可以伸出油路板外面，并尽量伸出于阀板的同一侧。注意留出扳手空间。（3）尽可能将与主压力油路相通的各元件油口沿坐标轴排列在一条直线上，以便于用一个横向孔（工艺孔）将其连接起来，再与液压泵压力油管接口连接，以减少钻孔（工艺孔）的数量。（4）压力表开口布置在油路板的最上方，如果必须放在中间，则应留出安装压力表的位置。在本次设计中，单向阀放在阀块的左面，单向节流阀放在放在阀块的右面，液控单向阀放在阀块的后面，三位四通电磁换向阀放在阀块的上面。下面固定，前面放进油口、出油口及回油口。4.3.4油孔的直径与位置（1）确定通油孔道的直径与阀的油口相通孔道的直径，应与液压阀的油口直径相同；与管接头相连接的孔道，其直径一般应按通过的流量和允许流速计算，但孔口须按管接头螺纹小径钻孔并攻丝；工艺孔应用螺塞或球涨堵死；对于公用孔道，压力油孔和回油孔的直径可以类比同压力等级的系列集成块中的孔道直径确定，也可通过计算得到；泄油孔的直径一般由经验确定。（2）连接孔的直径固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔的直径，应与所选定的液压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同；连接集成块组的螺栓规格可类比相同压力等级的系列集成块的连接螺栓确定，也可以通过强度计算得到。单个螺栓的螺纹小径d的计算公式为：（4.1）式中P—块体内部最大受压面上的推力；N—螺栓个数；[σ]—担搁螺栓的材料许用应力。螺栓直径确定后，其螺栓孔（光孔）的直径也就随之而定，阀块块的螺栓直径为M8-M12，其相应的连接孔直径为9—12mm。元件布置好后则油路板正面孔的数量随之确定，它的孔数等于各元件孔数之和。油路板正面孔的孔径应等于元件油口孔径，连接阀的螺钉孔直径应为螺孔内径，螺钉孔深部一般为12mm内。油路板内的孔，孔通道和孔通道之间的壁厚不小于5mm。工艺孔端口用螺塞（堵头）堵住。接管接头的孔口，都要根据管接头螺纹底径尺寸钻浅孔并攻丝。4.3.5孔道的布置在布置阀块孔道时，首先根据系统的总体布置确定各油口的方位，互相沟通的元件应尽量置于两个互相垂直的相邻面上以简化孔道布置，然后先走通主油路，再完成小通径的油路和控制油路。另外，在孔道布置中除油路连接正确外，还应考虑美观。采用深孔流道时，必须考虑钻头的长度及钻孔时发生偏斜的可能，一般长径比应小于10。所有孔距的确定应保证其壁厚有足够的强度，对于中高压系统而言，采用铸铁块的壁厚应大于或等于5mm，采用钢材的应大于或等于3mm。如果是深孔，还应考虑钻孔时在允许范围内的偏斜，应适当加大孔距。4.3.6加工精度液压阀块上各个面的表面粗糙度应达到Ra=0.8。另外,各相邻平面的平面垂直度应为七级。查相应的垂直度公差值为0.06mm。阀块上所有螺孔有加工精度要求，一般选取7H。个表面的平面度为0.01mm，各螺纹孔的定位精度不小于0.1。4.3.7材料选择液压阀块的材料可选用球墨铸铁、钢、号钢或铝合金，原则上球墨铸铁为好，因为它的加工性能较好，尤其对深孔加工更有利。但选用国产的球墨铸铁时，阀块的厚度不宜过大，因随着厚度的增加，内部组织疏松的倾向较大，在压力油的作用下易发生渗漏，不适用于中、高压场合。为此，在德国生产有一种专门用于阀块的改性球墨铸铁，这种铸铁块即使厚度较大时，内部仍有较好材质，其加工性能也较好。目前国内制造阀块多采用钢材，A3钢和35号钢，高压阀块最好采用35号锻钢，一般的阀块采用A3钢即可，在用气割从板材上裁制阀块材料时，考虑该处金属组织的变化，应留有足够的加工余量，最好将阀块的毛坯进行锻造后再机加工。采用铝合金制造的阀块的最大特点是重量轻，主要用于行走机械。对于注塑机、机床行业等有特殊要求的场合，由于铝的强度不如钢铁，故要注意强度设计，必要时要加钢丝螺套。综上所述，本次设计阀块采用A3钢。

第五章液压泵站结构设计5.1油箱的计算（1）油箱的作用及开式油箱的特点油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污物的作用。根据系统的具体条件，合理的选择油箱的容积、形式和附件，以使油箱充分发挥作用。本设计采用开式油箱。开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼做注油口用。（2）油箱有效容积的确定油箱的有效容量一般为泵每分钟流量的3~7倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间、面积不受限制的设备，则应采用较大的容量。如冶金机械液压系统的油箱容量通常取为每分钟流量的7~10，锻压机械的油箱容量通常取为每分钟流量的6~12。油箱中的油液温度一般推荐30~50，最高不应超过65，最低不应低于15。在低压系统中（）可取：V=（2~4）在中压系统中（p6.3MPa）可取：V=（5~7）在中高压或高压大功率系统中（p>6.3MPa）可取：V=（6~12）式中V—液压油箱有效容量；—液压泵额定流量。变量泵的额定流量为：=37.5L/min应该注意的是：设备停转运转后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应该超过液压油箱高度的80%。综上所述，本系统属于中压系统，由此得知可取（5.1）（3）油箱外形尺寸的确定液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为1：1：1~1：2：3。为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。本设计长、宽、高比例取1：2：3。故：长1083、宽722、高为361。考虑到散热可适当增大油箱面积，故取长、宽、高为1050、750、365.则油箱面积约为288L5.2液压装置总体布局液压泵站由泵组、油箱组件、滤油器