液压系统的选型.docx
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液压系统的选型
一、
（1）
取括塞堵头的直径d=56mm,检测的空气压力为Sbar,取液压缸的工作压力为pl=5bar,液压缸的背压为p2=3bar,。
作用在活塞杆上的力F=nPS=O.75x5X105x^x（56/2）2x10^=923.63N
根据上而的图形來计并液压缸的直径Do
AR-ap2=人耳一（令）E
代入数据得：
923.63
0.95
D=0.0787m=78.7mm
根据往返速度比的公式好器尹可以算出活塞杆的直径cL
取卩=133・得出d=392mim
将这些直径圆整成标准直径时得：
D二80mm,d二40miu
可以选取的液压缸为CX系列薄型液压缸，MCX-SD根据液压缸的直径可以求出而积：
（2）液床缸所需的实际流量计算
①工作液压缸快速空程时所需流量:
2笔
Hzv一一液压缸的工作容枳效率，取〃°=096,
勺一一快速空程时的速度，取人=006m/s
②工作刚压制时所蛊要的流量:
取认=001m/s
cAy.0.005x0.01x103x60_.、
Q,===3.125（L/mm）
%0.96
③工作刚回程时所需要的流最：
取v3=006nVs
此时的液压压力为p=訂=雳忌=°-26xl°6pa=°-26Mpa一般取液压压力为计算值的15倍，以满足系统的需婆。
故盼=1.5P=1.5x0.26=0.39M|）a
液压缸的主要尺寸确定
（1）液压缸的壁厚和外径计算
液压缸的壁厚是由液压缸的强度条件來计算。
液斥缸的毬厚一般指缸筒结构的最薄弱的厚度。
从材料力学町知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚§的比值%>10的圆筒称为薄壁圆筒。
此次设计的缸的材料选择灰铸铁，其壁厚按照薄壁圆筒公式计算
式中6一一液压缸壁厚（m）;
D——液压缸内径（m）,
Py—一试验压力，一般取最大工作压力的（125〜15）倍（Mpa）；
[er]——缸筒材料的许用应力，灰铸铁：
[cr]=25hlpao
Pv=15X039=0585ga
算所得液压缸的壁厚往往很小.使得缸体的刚度往往很不够，如在切削工程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。
冈此一般不做计算，按经验选収，必要时按上式进行校核。
液斥缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D]为
DAD+25=80+2xl.5=83mm
（2）液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程的长度，町根据执行机构实际匸作的最人行程来确定，并参阅《液压系统设计简明手册》表三-6中的系列尺寸來选择标准值。
液圧缸的工作行程选l=?
00mm
缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖.其令效厚度要求町以按照卜列公式计算。
式中t—缸盖有效厚度（m）,
D2——缸盖止【I内径（m）：
一一缸盖孔的直径（m）。
则液压缸的缸盖厚度t20.433X亦10〜x样兽m"nm
取
（3）最小导向长度的确定
当活塞杆全部外伸时.从活塞支承面中点的距离H成为最小导向长度（如图）。
如果导向长度过小，将使液斥缸的初始扰度（间隙引起的扰度）增大，影响液乐缸的稳定性.因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。
对i般的液压缸，试小导向长度应满足一下要求：
hxP+P
202
式中L一一液压缸的垠人行程；
D一一液压缸的内径。
„、20080f
202
取H=60mm°
活塞的宽度B-般取B=（0.6~1.0）D:
取E=0.6D=0.6x80=48mm
缸盖滑动支承面的长度I】•根据液压缸的内径D而定:
当Dv80inniht,耳弘=（0.6〜1.0）D；
D>80mnil寸,耳）fl】=（0.6〜1.0）do
则I】=0.6D=0.6x80=48mmo
为保证瑕小导向长度H,若过人增人I】和B都是不适宜的，必要时町在缸孟与活塞Z间增加一隔套K來增加H的值。
隔套的长度C由需要的最小的亍向长度H决定，即
C=H_丄仏+B）=60_丄（48+48）=12mm
22
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。
则液压缸的内部长度L=B+1=48+200=248mm
二、进排气道处的液床缸设计
（1）
PIP?
取活塞堵头的直径d=32mm,检测的空气压力为Sbar,取液压缸的工作压力为pl=5bar,液压缸的背压为p2=3bar,。
作用在活塞杆上的力F二PS二5x10、龙x（32/2）冬10宀二402N
根据上而的图形來计算液床缸的直径Do
—=AI1-AP2=AP1-
代入数据得;
D=0.0346m=34.6mm
根据往返速度比的公式0=空1=,可以算出活塞杆的直径d。
一十
取爭=133.得出d=172mmo
将这些直径圆整成标准直径时得：
D二40mm,d=25mm
可以选取的液压缸为CX系列薄型液压缸，MCX-SD根据液压缸的直径可以求出面积：
严°°化0.00曲
4
（2）液床缸所需的实际流量计算
①工作液压缸快速空程时所需流量:
2笔
ncr一一液压缸的工作容枳效率，取〃°=096,
勺一一快速空程时的速度，取人=006m/s
小O.OOUxO.Odxl^xdOOOZT,•、
Q==4.88（L/min）
70.96
②工作刚压制时所需要的流量：
取认=001m/s
小Av.0.0013x0.01x103x60门……・、
Q=丄二==0.81（L/mm）
〃cv0.96
③工作刚回程时所需要的流最：
取v3=006m/s
此时的液压压力为p==莎爲044xl°6pa=⑷呻一般取液压压力为计算值的15倍，以满足系统的需婆。
故
P如=1.5P=1.5x0.44=0.66M|）a
液压缸的主要尺寸确定
（4）液压缸的壁厚和外径计算
液压缸的壁厚是由液压缸的强度条件來计算。
液斥缸的毬厚一般指缸筒结构的最薄弱的厚度。
从材料力学町知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚§的比值%>10的圆筒称为薄壁圆筒。
此次设计的缸的材料选择灰铸铁，其壁厚按照薄壁圆筒公式计算
式中6一一液压缸壁厚（m）,
D——液压缸内径（m）,
Py—一试验压力，一般取绘大工作压力的（125-15）倍（Mpa）；
[er]——缸筒材料的许用应力，灰铸铁：
[cr]=25Mpa。
py=15x066=99Mpa
pD099x004
则dn牛==0.00073,取在中低压液压系统中，按上式计算
2[a]2x25
所得液压缸的壁厚往往很小，使得缸体的刚度往往很不够，如在切削工程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。
因此一般不做计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。
液压缸毬厚算出后，即町求出缸体的外径D]为
D]AD+25=40+2x1=42mm
（5）液压缸工作行程的确定
液压缸工作行程的长度■町根据执行机构实际工作的最人行程来确定，并参阅《液斥系统设计简明于•册》见表中的系列尺寸來选择标准值。
液圧缸的工作行程选l=200mm
缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖，其右•效厚度要求町以按照卜列公式计算。
式中t—缸盖勺效厚度（m）,
D2——缸盖止II内径（m）：
一一缸盖孔的直径（m）。
则液压缸的缸盖厚度5433><皿1仇磴晋吩5.6|晌取
（6）最小导向长度的确定
当活塞杆全部外伸时.从活塞支承面中点的距离H成为最小导向长度（如图）。
如果导向长度过小，将使液斥缸的初始扰度（间隙引起的扰度）增大，影响液乐缸的稳定性,因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。
对i般的液压缸，试小导向长度应满足一下要求：
H2丄+»
202
式中L一一液压缸的垠人行程；
D—一液压缸的内径。
H>—+—=30nin202
取H=30mm。
活塞的宽度B般取B=（0.6-1.0）D:
取E=0.6D=0.6x40=24mn
缸盖滑动支承面的长度I】•根据液压缸的内径D而定:
当Dv80inniht,耳弘=（0.6〜1.0）D；
D>80mnil寸,耳）fl】=（0.6〜1.0）do
则I】=0.6D=0.6x40=24mmo
为保证垠小导向长度乩若过人增人I】和B都是不适宜的，必要时町在缸孟与活塞Z间增加一隔套K來增加H的值。
隔套的长度C由需要的最小的导向长度H决定，即
C=H-£（1]+B）=30-扌（24+24）=6nun
液压缸缸体内部长度应等丁•活塞的行程与活塵的宽度Z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。
则液压缸的内部长度L=B+1=24+200=224HUB
三、进排气门座和火花塞处的液斥缸设计
（1）
取活塞堵头的直径d二14mm,检测的空气圧力为5bar,取液压缸的匸作斥力为
Pj=5bar,液压缸的背压为p?
=3baro
作用在活塞杆上的力F=PS=5xl05x^x（14⑵2x10^=76.97N
根据上面的图形來计算液床缸的直径Do
p2
F
一钢―gf—
%
代入数据得;
D=0.015m二15mm
r）2
根据往返速度比的公式旷若，可以算出活塞杆的直径d。
取0=1.33,得lBd=75mm<>
将这些直径圆整成标准直径时得：
D=16mm,d=13mm.
可以选取的液圧缸为CX系列薄型液用缸，MCX-SD根据液压缸的直径可以求出面积：
（2）液床缸所需的实际流量计算
①工作液压缸快速空程时所需流量:
%——液压缸的工作容积效率，取“5=096,
勺——快速空程时的速度，取匕=006m/s
宀0.0002x0.06x103x60八―•、
Q==0.75（L/min）
0.96
2工作刚压制时所需要的流量：
取认=001m/s
cAv.O.OOCUxO.OlxlO3"。
c•、
（X=-^==0.125（L/nun）
%0.96
3丁作刚回程时所需要的流最：
取v3=006iti/s
小Av,0・00012*0・06x103x60门一…•、
Q,=二^==0.46（L/nun）
%0.96
此时的液压压力为P=—=—兰艺一=O.55xlO6Pa=0.55Ntoa
n40.7x0.0002
一般取液压压力为计算值的15倍，以满足系统的需婆。
故
P辿=1.5P=1.5x0.55=0.8251^3
液压缸的主要尺寸确定
（7）液压缸的壁厚和外径计算
液乐缸的壁厚是由液圧缸的强度条件來il•算。
液丿卡缸的壁厚一般指缸筒结构的绘薄弱的厚度。
从材料力学町知，承受内斥力的圆筒，其内应力分布规律应壁疗/的比值%>10的圆简称为薄壁圆简。
此次设计的缸的材料选择灰铸铁，其壁厚按照薄壁圆筒公式计算
1［刁
式中J一一液压缸壁厚（m）;
D液压缸内径（m）,
Py——试验压力，-•般取最大工作压力的（125-1.5）倍（Mpa）：
［a］一一缸筒材料的许用应力，灰铸铁：
［o-］=25h^）ac
py=l5X0825=1.2375h^）a
所得液压缸的壁厚往往很小「使得缸体的刚度往往很不够，如在切削工程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。
因此一般不做计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。
液圧缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D］为
D］2D+25=16+2x0.5=17mm
（8）液压缸工作行程的确定
液压缸工作行•程的长度，町根据执行机构实际工作的最大行程來确定，并参阅《液压系统设计简明手册》耳？
表2・6中的系列尺寸来选抒标准值。
液丿千缸的匸作行程选1=100mm
缸盖厚度的确定
一般液压缸多为平底缸盖，其冇效厚度要求可以按照卜列公式计算。
式中t—缸盖有效厚度（m）,
D.一一缸盖止II内径（m）：
■
do一一缸盖孔的直径（m）。
取t=3mo
（9）最小导向长度的确定
当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点的距离H成为绘小导向长度（如图）。
如果导向长度过小，将使液压缸的初始扰度（间隙引起的扰度）增儿影响液压缸的稳定性,因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。
对一般的液压缸，最小导向长度应满足一下要求：
LD
H>——+—
202
式中L一一液压缸的最人行程：
D——液压缸的内径。
10016.、
+——=13nm
202
活塞的宽度B—般取B=（0.6~1.0）D；取E=0.6D=0.6x16=9.6nm
缸盖滑动支承而的长度I】，根据液压缸的内径D而定:
当Dv80mn廿寸，=（0.6〜1.0）D；
D>80mnM,囲=（0.6〜LO）d。
则I】=0.6D=0.6xl6=9.6111111。
为保证最小导向长度H,若过人增人I】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由需要的最小的导向长度H决定，即
C=H-1（11+B）=15-丄（9.6+9.6）=3.4mm
22
液圧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。
则液压缸的内部长度L=B+1=9.6+100=109.6111111
三、两种液压缸的结构设计
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、活塞与活塵杆的连接结构、活塞导向部分结构、密封装宜、排气装置及液压缸的安装连接结构等。
由于工作条件不同、结构形式也各部相同。
设计时根据貝体情况进行设计。
设计计算过程
（1）缸体与缸盖的连接形式
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。
本次设计中采用法兰连接，如下图所示：
结构简单、成本低：
容易加工、便于装拆；强度较人、能承受高压;
1径向尺寸较大：
2重最比螺纹连接的人，缸体为钢管时，用拉杆连接的重呈也较人；
（3）用钢管焊上法兰、工艺过程复杂些
（2）活塞杆与活塞设计
参阅《液乐系统设计简明手册》门5表2-8,采用组合式结构中的螺纹连接，如卜•图所
示：
特点：
结构简单，在振动的工作条件卜•容易松动，必须用锁紧装豐。
应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。
（3）活塞杆导向部分设计
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、防尘和锁紧装胃•等。
导向套做出与端孟分开的导向套结构，这种导向套磨损后便于更换，所以选择此结构。
导向套采用安装在内侧的结构，有利于导向套的润滑。
参阅《液床系统设计简明手册》P16表2-9.在本次设计中，采用导向套导向的结构形式，其特点为：
1导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料：
2盖与杆的密封常用Y形、Y、形及V形密封装置。
密封可旅适用于中高压液压缸；
3防尘方式常用J形或三角形防尘装置。
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。
参阅《液压系统设计简明手册》Ph表2-10,在本次设计中，釆用O形密封圈。
液压元件的选择
（1）确定液压泵规格和驱动电机
由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为0825Mpa,
不考虑进出油路上阀和管道的压力损失，则液压泵的最高工作压力为
Pp=0.825N^pa
上述计算所得Pp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，另外考虎到一定压力储备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定圧力的80%左右，因此选泵的额定压力匕应满足：
液斥泵的最大流量应为:
qpA吃q）L
式中qp一一液压泵的最大流最
（工qLx—一同时动作的各执行所需要的流量之和的最大值匕一一系统淤漏洗漱，一般取只=11~13,现取匕=11。
（工q）max=l&75+4.88X2+0.75x3=30.76（L/min）qp=K1（y^q）nutv=1.1x30.76=33.83幺L/min）
1.选择液压泵的规格
根据匕面算出的qp和Pp值选用DSQ6/50H-B电动油泵。
技术参数：
工作压力：
低压0-16MPa
流量：
低压10-50L/min
电机功率：
4KW
油箱容枳：
160L
重量:
195Kg
DSQ6/50H外型尺寸（长x宽x高）：
825x540x1325
该系列电动泵特点：
①体积小重量轻、使用方便、工作压力高
②双级泵：
低压空行程充液时，高、低压泵同时供油，可获得较犬的输出流量。
高压工作时,低压泵经卸荷溢流阀自动空载回油，减少功率消耗。
用途：
①与油缸或专用机具配套，可实现起重、弯曲、校直、挤压、剪切、钾接、拆卸、压装等工作。
②装員在某些机械设备中，作为液压动力源。
2、与液压泵匹配的电机
由前面得知，本液压系统最人功率出现在工作压制阶段，这时液圧泵的供油压力值为
103Mpa,流量为己选定的泵的流量值。
％——液压泵的总效率，取〃p=O82
选用1400r/min的电动机，则驱动电动机功率为
pDxq1.03x50
N===1.05KW
p60〃p60x0.82
选择电动机三相异步电动机其额定功率llOOWc液压元件及其辅助元件的选择
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