四柱式液压机液压系统设计(10)

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末端要设置缓冲装置。一般缓冲装置有环状间隙式节流缓冲装置、可调节流缓冲装置、三角槽式节流缓冲装置。

大型液压缸需要有稳定的运动速度，这样需要设置排气装置，防止空气在传动时对系统传动精度有影响。排气阀安装在液压缸两端的最高处，双作用液压钢需要设两个排气阀。

3.4.2 液压机顶出缸设计

（1）顶出缸缸体材料选择及制造技术要求

顶出缸工作时的最大工作压力为12.5MPa，比主缸的要小，为了保证顶出缸安全工作，缸体材料也选用无缝钢管45。

缸体的制造要求应该满足液压缸内圆柱表面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；内径配合采用H8～H9；内径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；缸体内表面母线的直线度500mm长度之内不大于0.03mm；缸体端面对轴线的垂直度在直径每100mm上不大于0.04mm。

（2）顶出缸壁厚的确定

将D=0.2m ；[σ]= 110MPa ；Py=1.3×12.5MPa=16.25MPa代入公式（3.9）中，即：

??16.25MPa?0.2m?0.015m

2?110MPa将D=0.2m ；取δ=0.02m代入公式（3.10），即：

D外≥0.2m＋0.04m＝0.24m

外径圆整为标准直径系列后，取主缸缸体外径D外＝240mm。

（3）顶出缸缸盖材料、厚度的确定

缸盖常用制造材料有35钢、45钢、铸钢，做导向作用时常用铸铁、耐磨铸铁。顶出缸缸盖材料选用35钢，缸盖厚度计算公式见（3.11）：

即：

t?0.433?145?取缸盖厚度t=25mm。

（4）顶出缸最小导向长度的确定

16.25MPa?0.025m

100MPa由表2.1可知顶出活塞行程L=250mm，顶出缸内径D=200mm，代入公式(3.12)， 即：

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H?250mm200mm??112.5mm 202（5）顶出缸活塞材料、技术要求、外形尺寸及密封方案的确定 顶出缸活塞选用灰铸铁HT200。

顶出缸活塞外圆柱表面的粗糙度为Ra0.8～1.6μm；外径圆度、圆柱度不大于外径公差的一半；外径对内孔的径向跳动不大于外径公差的一半；端面对轴线垂直度在直径100mm上不大于0.04mm；外径用橡胶密封圈密封的公差配合取f7～f9，内孔与活塞杆的配合取H8/f7。

计算活塞宽度时区宽度系数为0.8，即活塞的宽度B=0.8D=0.8×200mm =160mm。取活塞宽度B=160mm。

查表2-10[1],液压机顶出缸工况时的工作压力比主缸要小很多，密封圈选用O形密封圈。

（6）顶出缸活塞杆材料、技术要求及长度确定

活塞杆有空心和实心两种结构形式。空心时一般选用35钢、45钢的无缝钢管；实心结构选用35钢、45钢。顶出缸活塞杆选用35钢。

活塞杆外圆柱面粗糙度为Ra0.4～0.8μm；热处理要求调质20～25HRC；外径圆度、圆柱度不大于直径公差的一半；外径表面直线度在500mm上不大于0.03mm；活塞杆与导向套之间的配合公差采用H8/f7，与活塞连接的配合公差采用H7/g6。

由顶出活塞的行程，确定活塞杆的长度L杆=705mm。 （7）顶出缸长度的确定

液压缸缸体内部长度等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体的外形尺寸应考虑两端端盖的厚度，总之，液压缸缸体的长度L不应该大于缸体内径D的20～30倍，即：L≤（20～30）D 。

由主缸行程为250mm，活塞宽度为160mm,缸盖厚度为25mm，通过计算可知，主缸的长度取L缸=650mm。

（8）活塞杆稳定性校核

当液压缸的支承长度Lb≥(10～15)d时，应该对活塞杆的弯曲稳定性进行校核,d为活塞杆直径。通过计算可知，Lb的最大值不可能大于L杆+L缸=1355mm，而(10～15)d=2000～3000mm。

将参数代入Lb≥(10～15)d中，比较后Lb＜(10～15)d，活塞杆满足使用要求，工作时不会失稳。

3.4.3 液压油管设计

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液压传动中装置中，常用的液压油管有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。钢管承受的压力高，弯曲半径不能太小，弯制时比较困难。对于高压系统液压油管一般选用无缝钢管；紫铜管承受的工作压力一般在6.3～10MPa。紫铜管加热软化后可进行弯曲，比钢管容易弯制，价格昂贵，抗振性较弱；尼龙管主要用于低压系统；塑料管承受的工作压力比较小，一般用于液压系统的回油路中；胶管有高压管和低压管两种，而者的区别在于骨架组成不同。高压胶管是钢丝编制体或钢丝缠绕为骨架，可用于较高的油路中。低压胶管的组成骨架是麻线或棉线编制体，多用于压力较低的油路中。

通过液压机主缸、顶出缸工作压力的计算可知，主缸的最大工作压力约为25.5MPa,顶出缸的工作压力约为12.5MPa。查表6-1[1] 、6-5[1] ，主缸工作压力较高，油管选用无缝钢管，顶出缸油路油管选用高压胶管。

油管的内径可由公式（3.14）求得

d?4.6(3.14)

式中：

d—油管内径(mm)；

q?

q—油路通过最大流量(L/min)；

?—油管中允许流速m/s。

（1）主缸液压油管内径计算

进油油管内径D1确定：主缸快进所需流量q=385.8L/min，而泵的额定流量q=250L/min,取油管允许流速?=4m/s，代入公式(3.14)，即：

D1?4.6250L/min?36.3mm 4m/s[1]

圆整后，查表6-1 ，取D1?40mm，壁厚t=5mm。

回油油管内径d1确定：主缸快退所需流量q=76.2L/min，取油管允许流速

?=4m/s，代入公式(3.14)，即：

d1?4.676.2L/min?20.1mm 4m/s圆整后，查表6-1[1]，取d1?25mm，壁厚t=4.5mm。 （2）顶出缸液压油管内径计算

进油油管内径D2确定：顶出缸顶出所需流量q=37.8L/min，取油管允许流速

?=4m/s，代入公式(3.14)，即：

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D2?4.637.8L/min?14.2mm 4m/s圆整后，查表16.5-1[3] ，取D2?16mm。

回油油管内径d2确定：顶出缸回程所需流量q=48L/min，取油管允许流速

?=4m/s，代入公式(3.14)，即：

d2?4.648L/min?16mm 4m/s圆整后，查表16.5-1[3]，取d2?16mm。

3.4.4 液压油箱设计

液压油箱主要作用是贮存液压油、分离液压油中的空气和杂质，同时还起到散热的作用。

（1）油箱有效容积的确定

液压油箱根据系统压力的不同，有效容积的确定也不一样。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%。低压、中压、高压系统油箱的有效容积V确定算法如下：

低压系统(P≤2.5MPa)：V=(2～4)qP (3.15) 中压系统(P≤6.3MPa)：V=(5～7)qP (3.16) 中高压或高压系统(P＞6.3MPa)：V=(6～12)qP (3.17) 式中：

V—液压油箱有效容积； qP—液压泵额定流量。

液压机属于高压系统，油箱的有效容积可由公式(3.17)求出，即：

V=9qP=7×250L =1750L （2）油箱外形尺寸确定

油箱的有效容积确定后，液压油箱外形尺寸长、宽、高的比值一般为：1:1:1～1:2:3。为了提高冷却效率，安装位置不受影响时，可适当增大油箱的容积。液压油箱的外形尺寸为：长×宽×高=1000×760×690(mm)。

（3）油箱的结构设计

液压油箱材料一般选用Q235A钢板，通过焊接的方式连接。油箱的结构组成一般包括隔板、吸油管、回油管、顶盖、清洗孔、油面指示、吊钩、加热与冷却装置等。