采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目：采用調(diào)速閥的速度換接回路 實驗裝置設(shè)計 系 別 ： 機(jī)電信息系 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 ： 學(xué) 生： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師： 2013 年 5 月 I 用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計 摘 要 速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運(yùn)動速度換到另一種運(yùn)行速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括快速轉(zhuǎn)慢速的換接，而且還包括兩個慢速之間的換接。實現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。 本文闡述了采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗臺的設(shè)計，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計實驗臺。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對油箱進(jìn)行 設(shè)計 ，然后來選擇液壓站的動力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后 再 根據(jù)原理圖以及各項參數(shù)來 進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個設(shè)計。 論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點從原理設(shè)計、各回路的功能分析與選擇入手，從而選擇液壓元件，計算其性能是否符合指標(biāo)，最后校核溫升。 關(guān)鍵詞 ：液壓基本回路；速度換接回路；實驗裝置 II The Design of Switching Circuit Experiment Device Adopting the Speed Regulator Valve Abstract Speed exchange circuits are used to make the hydraulic actuator to change from one motion to another running speed in a work cycle, so the conversion includes not only the fast switching for slow, but also includes the exchange between the two slow. Loop should achieve these functions with high speed and stability This paper describes the design of circuit experiment platform for the speed regulator valve, mainly on the working principle, structure, parameter calculation etc to do a detailed analysis and research, to design the experiment which obtains a set of suitable method. Through access to relevant information, related formulas are used, thus the choice of tank, power plant and then to select the hydraulic station, the installation mode of motor and pump, finally to pipeline according to the schematic and the various parameters and selection of pipe joints, so as to complete the whole design. The paper first summarizes the analysis of the status quo, and research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, describes the research topics. Then focus from the principle of design, function analysis and selection of circuits, and choosing hydraulic components, its performance is in line with the index calculation, finally the check temperature rise. Key Words: Hydraulic basic circuit； Speed changeover circuit； Experimental installation III 主要符號表 qp 液壓泵得最大流量 pp 液壓泵最大工作壓力 p1 執(zhí)行元件最大工作壓力 p 沿程壓力損失 KL 系統(tǒng)的泄漏系數(shù) 運(yùn)動粘度 CT 油箱散熱系數(shù) Re 管道流動雷諾數(shù) IV V 目 錄 1 緒論 .1 1.1 前言 .1 VI 1.2 題目背景及研究意義 .2 1.3 課題主要內(nèi)容 .3 2 液壓傳動綜述 .4 2.1 液壓傳動系統(tǒng)的組成 .3 2.2 液壓傳動的優(yōu)缺點 .4 2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r .5 2.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及流程 .6 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計 .7 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 .7 3.2 原理圖的擬定 .7 3.2.1 確定液壓泵類型 .7 3.2.2 原理圖設(shè)計 .7 3.3 液壓系統(tǒng)參數(shù)的計算及液壓元件的選擇 . 11 3.3.1 液壓缸主要尺寸的確定 . 11 3.3.2 選擇液壓泵規(guī)格 .13 3.3.3 液壓元件的選擇 .14 3.3.4 確定管路尺寸 .15 4 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 .16 4.1 液壓油路板的結(jié)構(gòu) .16 4.2 液壓油路板的設(shè)計 .16 4.2.1 分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu) .16 4.2.2 液壓元件的布局及油孔的位置 .16 4.2.3 繪制液壓油路板零件圖 .17 5 液壓站的設(shè)計 . 18 5.1 液壓油箱的設(shè)計 .18 5.1.1 液壓油箱有效容積的確定 .18 5.1.2 液壓油箱的外形尺寸 .19 5.1.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .19 5.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .22 5.2.1 液壓泵的安裝方式 .22 5.2.2 電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 .23 5.2.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項 .23 6 液壓輔件的選擇 . 25 6.1 管路的選擇 .25 VII 6.2 管路的連接 .25 6.3 液壓油的選擇 .26 7 液壓系統(tǒng)的驗算 .28 7.1 壓力損失的驗算 .28 7.1.1 工作進(jìn)給時進(jìn)油路壓力損失 .19 7.1.2 工作進(jìn)給時回油路壓力損失 .19 7.1.3 變量泵出口處的壓力 pp .19 7.2 系統(tǒng)溫升的驗算 .29 8 液壓站的組裝調(diào)試、使用維護(hù) .31 8.1 液壓站的組裝 .31 8.1.1 液壓元件和管道安裝 .31 8.2 液壓站的使用與檢查 .32 8.2.1 使用注意事項 .32 8.2.2 操作方法 .32 8.2.3 檢查 .32 9 結(jié)論 .33 參考文獻(xiàn) .34 致謝 .35 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .36 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .37 1 緒論 1 1 緒論 1.1 前言 一臺完整的機(jī)器一般由三個部分組成：原動機(jī)、傳動裝置和工作機(jī)構(gòu)。原動機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)等。工作機(jī)構(gòu)是完成該機(jī)器的工作任務(wù)所需的直接工作部 分。由于原動機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳動設(shè)置。 任何機(jī)器上的傳動裝置都是將能量或動力由原動機(jī)向工作機(jī)構(gòu)的傳遞。通過各種不同的傳動方式使原動機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)各種不同的運(yùn)動形式，如車輪的轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、挖掘機(jī)動臂的升降等。因此，傳動裝置就是設(shè)于原動機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間，起傳遞動力和進(jìn)行控制作用的裝置。傳動的類型有多種，按照傳動所采取的機(jī)件或工作介質(zhì)的不同，可分為機(jī)械傳動、電力傳動 、氣壓傳動和液體傳動等。 (1) 機(jī)械傳動：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機(jī)件傳遞動力和進(jìn)行控制的一種傳動方式。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最為普遍的傳動形式。 (2) 電力傳動：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進(jìn)行控制的一種傳動方式。 (3) 氣壓傳動：以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動形式。 (4) 液體傳動：以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理 的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液力傳動的工作原理是基于流體力學(xué)的動量矩原理，主要是以液 體動能來傳遞動力，故又稱為動力式液體傳動。液壓傳動是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，主要是利用液體靜壓能來傳遞動力，故也稱容積式液體傳動或靜液傳動。 本文闡述了增壓回路實驗臺的設(shè)計，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計實驗臺。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對油箱進(jìn)行選擇，然后來計算液壓站的動力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后在根據(jù)原理圖以及各項參數(shù)來進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個設(shè)計。 論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及 研究現(xiàn)狀、分析課題的研究畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點從原理設(shè)計、即從各回路的功能分析與選擇入手，在選擇液壓元件，計算其性能好壞，最后在校核溫升等指標(biāo)。 1.2 題目背景及研究意義 液壓傳動由于其具有傳動功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點，使得其在各類機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓傳動與控制是現(xiàn)代機(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù) ,由于其在功率質(zhì)量比、無級調(diào)速、自動控制、過載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機(jī)械裝備實現(xiàn)機(jī)械傳動與控制的重要技術(shù)手段。特別是 20 世紀(jì) 90 年代以來，新興產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn) ，并與現(xiàn)代電子與信息相結(jié)合，進(jìn)一步刺激和推動了液壓技術(shù)的發(fā)展，使其在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。液壓傳動技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。正確合理地設(shè)計和使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機(jī)械設(shè)備及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。 本課程是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成機(jī)械設(shè)計、液壓與氣壓傳動等課程理論教學(xué)以后所進(jìn)行的重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程的學(xué)習(xí)目的在于學(xué)生綜合使用液壓與氣壓傳動等專業(yè)課程理論知識和生產(chǎn)實際知識，進(jìn)行液壓試驗裝置的設(shè)計實踐，使理論知識 和生產(chǎn)實際知識緊密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。 通過該題目原理圖的設(shè)計，可以使學(xué)生熟悉液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，了解并掌握液壓傳動這門技術(shù)。通過液壓傳動裝置的設(shè)計，可以使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計的一般程序和基本方法?？傊?，通過本題目的設(shè)計，可以使機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生對四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實踐鍛煉。 1.3 課題主要內(nèi)容 （ 1） 研究采用調(diào)速閥的速度換接回路的原理； （ 2） 設(shè)計出合理的、能滿足使用要求的兩種工進(jìn)速度換接回路實驗裝置； （ 3） 可實現(xiàn)兩個調(diào)速閥串聯(lián) 、并聯(lián)換接實驗； （ 4） 繪制主要零件圖； （ 5） 選擇液壓元件型號； （ 6） 對系統(tǒng)進(jìn)行溫升校核。 2 液壓傳動綜述 3 2 液壓傳動綜述 2.1 液壓傳動系統(tǒng)的組成 所謂液壓傳動系統(tǒng)，就是根據(jù)機(jī)械的生產(chǎn)工藝循環(huán)和生產(chǎn)能力的要求，用管路將有關(guān)的液壓元件合理、有機(jī)地連接起來，形成一個整體，用以完成規(guī)定的動力傳動職能。 圖 2.1所示的是推土機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖。推土機(jī)的液壓系統(tǒng)由液壓泵 1、液壓缸 2、換向閥 3、安全閥 4、濾油器 5 及油箱 6 等組成。 圖 2.1 推土機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖 1-液壓泵； 2-液壓缸； 3-換向閥； 4-安全 閥； 5-濾油器； 6-油箱 發(fā)動機(jī)帶動液壓泵從油箱中吸油，并以較高的壓力輸出，即液壓泵把發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?。液壓缸活塞桿的伸縮使推土機(jī)鏟刀升降，即把液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能傳遞給鏟刀。換向閥的作用是控制液流的方向，它共有 P、 A、 B、 O 四個油口，分別與液壓泵、液壓缸上下腔及油箱相通。閥桿有四個操作位置，對應(yīng)于推土機(jī)的四種工作狀態(tài)。當(dāng)閥桿處于中立位置 I時，在換向閥內(nèi)部 P 口與 O 口相通， A 口與 B 口被封閉，此時液壓泵輸出的油液不通過液壓 缸而直接流回油箱，液壓泵卸荷，液壓缸活塞保持在一定位置；當(dāng)閥桿在位置 II 時，換向閥內(nèi)部 P 口與 B 口相通， A 口與 O 口相通，液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸下腔，液壓缸活塞桿縮回，提升鏟刀，液壓缸上腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當(dāng)閥桿在位置 III 時，液壓泵輸出的油液進(jìn)入液壓缸畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 上腔，使鏟刀下降，液壓缸下腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當(dāng)閥桿在位置 IV 時，換向閥內(nèi)部四個口全通，此時鏟刀處于浮動狀態(tài)。在閥桿處于位置 II 或 III 時，如果液壓缸活塞桿上升或下降到極限位置，液壓缸內(nèi)的壓力便急劇上升，可能造成油管破裂等事故，為此設(shè)置了安全閥 4，以限制系統(tǒng)內(nèi)的最高壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于某一限定值時，安全閥開啟，液壓泵出口的油液通過安全閥直接流回油箱。油箱的作用主要是儲存液壓油并散熱。濾油器的作用是濾去工作油液中的雜質(zhì)，以減小對液 壓元件的磨損。 由上面的例子可以看出，液壓傳動系統(tǒng)由以下幾部分組成。 (1) 動力元件 包括各種液壓泵。它們用來將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能。 (2) 執(zhí)行元件 包括各類液壓缸和液壓馬達(dá)。它們的作用是把工作液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，推動負(fù)載運(yùn)動。液壓缸完成直線運(yùn)動，液壓馬達(dá)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 (3) 控制元件 包括各類壓力、流量、方向控制閥等。通過它們控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和流向，以保證執(zhí)行元件所要求的輸出力、速度和方向。 (4) 輔助元件 包括液壓油箱、管路、濾油器、蓄能器、冷卻器、加熱器、壓力表、 溫度計等。它們對保證液壓系統(tǒng)正常、可靠、穩(wěn)定的工作是不可缺少的。 (5) 工作介質(zhì) 也稱為工作液體，是傳遞能量的媒介。它的性質(zhì)對液壓系統(tǒng)的正常工作有直接的重要影響。 2.2 液壓技術(shù)的優(yōu)缺點 液壓傳動與其他傳動形式相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)點。 (1) 能容量大，即較小重量和尺寸的液壓元件，可傳遞較大的功率。如液壓馬達(dá)的外形尺寸約為同功率電動機(jī)的 12%，重量約為同功率電動機(jī)的10%20%。 (2) 慣性小，啟動、制動迅速，運(yùn)動平穩(wěn)，沖擊小，換向迅速。 (3) 能在運(yùn)行過程中進(jìn)行無極調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍較大，可從 100:1至 2000:1。 (4) 簡化整機(jī)結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)目，減輕整機(jī)重量。例如，斗容量為 1m3的機(jī)械式挖掘機(jī)，零件總數(shù)為 1500 多件，機(jī)重 41 噸，而相通斗容量的全液壓挖掘機(jī)，零件總數(shù)為 700 多件，機(jī)重 23 噸。 (5) 易于實現(xiàn)低速大扭矩；易于實現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，可以直接驅(qū)動工作裝畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 置；各液壓元件間用于管道連接，因而安裝位置自由度大，易于總體布置。 (6) 操縱方便，省力，控制、調(diào)節(jié)簡單，易于實現(xiàn)自動化。與電氣元件相配合，易于實現(xiàn)復(fù)雜的控制操作。 (7) 由于系統(tǒng)充滿油液，對各液壓元件有自潤滑作用；又由于液壓系 統(tǒng)容易實現(xiàn)過載保護(hù)，因而有利于延長元件的使用壽命。 (8) 易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和維修。 液壓傳動與其它傳動形式相比，也存在著下面一些缺點。 (1) 由于存在泄露及油的可壓縮性，因而不能用于高精度的定比傳動。 (2) 由于油的黏度隨溫度變化，影響傳動系統(tǒng)的工作性能，因而不宜在高溫或低溫下工作。 (3) 能量損失較大，因而效率較低。 (4) 對油液的污染比較敏感，要求有良好的防護(hù)和過濾設(shè)施。 (5) 液壓元件制造精度要求高，造價高。 (6) 故障診斷及排除比較困難，要求操作維修人員有 較高的專業(yè)水平。 2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r 液壓與氣壓傳動相對于機(jī)械傳動來說是一門新興技術(shù)。雖然從 17 世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理、 18 世紀(jì)末英國制造出世界上第一臺水壓機(jī)算起，已有幾百年歷史，但液壓與氣壓傳動在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展卻是 20 世紀(jì)中期以后的事情。 近代液壓傳動是由 19 世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早時間成功的液壓傳動裝置是艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后才在機(jī)床上應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)和裝備迫切需要反應(yīng)迅速、動作準(zhǔn)確、輸出功率大的液壓傳動及控制裝置，促使 液壓技術(shù)迅速發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到了大幅度的應(yīng)用和發(fā)展。 20 世紀(jì) 60 年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。現(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的 95%的工程機(jī)械、 90%的數(shù)控加工中心、 95%以上的自動線都采用了液壓傳動。 隨著液壓機(jī)械自動化程度的不斷提高，液壓元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，元 件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近十年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓、高速、大功率、節(jié)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 能高效、低噪聲、使用壽命長、高度密集化等方面取得了重大進(jìn)展。無疑，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD）、計算機(jī)輔助試驗（ CAT）和計算機(jī)實時控制也是當(dāng)前液壓技術(shù)的發(fā)展方向。 人們很早就懂得用空氣作工作介質(zhì)傳遞動力做功，如利用自然風(fēng)力推動風(fēng)車、帶動水車提水灌田，近代用于汽車的自動開關(guān)門、火車的自動抱 閘、采礦用風(fēng)鉆等。因為空氣做工作介質(zhì)具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動、沖擊、輻射等優(yōu)點，近年來氣動技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵，機(jī)械工業(yè)等重工業(yè)迅速擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。和液壓技術(shù)一樣，當(dāng)今氣動技術(shù)亦發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內(nèi)的自動化技術(shù)，作為柔性制造系統(tǒng)（ FMS）在包裝設(shè)備、自動生產(chǎn)線和機(jī)器人等方面成為不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動化以及 FMS 的發(fā)展，要求氣動技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應(yīng)為目標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)電液氣綜合技術(shù)的研究和開發(fā)。顯然，氣 動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當(dāng)前的發(fā)展特點，與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的自適應(yīng)元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，使氣動系統(tǒng)從開關(guān)控制進(jìn)入到反饋控制。計算機(jī)的廣泛普及與應(yīng)用為氣動技術(shù)的發(fā)展提供了更廣闊的前景。 2.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及流程 液壓的設(shè)計一般泛指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。由于液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)和工作原理而言，并無本質(zhì)上的區(qū)別。通常所說的液壓系統(tǒng)設(shè)計，皆指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機(jī)的設(shè)計是緊密聯(lián)系的，當(dāng)從必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性幾方面對機(jī)械、電氣、液壓和氣動等傳動形式進(jìn)行全面比較和論證， 決定應(yīng)用液壓傳動之后，二者往往同時進(jìn)行。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)滿足主機(jī)的拖動、循環(huán)要求，其次還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)組成簡單、體積小重量輕、工作安全可靠、 總體看來，液壓系統(tǒng)設(shè)計的流程是： (1) 明確系統(tǒng)的設(shè)計； (2) 分析系統(tǒng)工況； (3) 確定主要參數(shù)； (4) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖； (5) 選擇液壓元件； (6) 驗算液壓系統(tǒng)性能； (7) 繪制工作圖編織技術(shù)文件。 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計 7 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計主要是利用電磁換向閥的通電與否，不同 位的工作控制不同調(diào)速閥的工作狀態(tài)來實現(xiàn)。首先，液壓油液通過液壓泵輸出，經(jīng)由未連接調(diào)速閥的油路直接工作給液壓缸，實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)的工作狀態(tài)，通過控制電磁換向閥的通電，先使某一個調(diào)速閥進(jìn)行工作，控制液壓泵輸出后的流量的大小，實現(xiàn)液壓缸一工進(jìn)的任務(wù)要求，然后控制不同電磁換向閥的通電，實現(xiàn)液壓缸二工進(jìn)的任務(wù)要求。其中，通過液壓回路的設(shè)計，實現(xiàn)調(diào)速閥之間的串并聯(lián)要求，以此完成題目中的任務(wù)要求。 任務(wù)書中給出壓力的大小為 2.5MPa 左右，液壓缸的速度為 13m/min。 3.2 原理圖的擬定 3.2.1 確定液壓泵類型 葉片 泵具有流量均勻，壓力脈動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，而排量較大等優(yōu)點。在工程機(jī)械、船舶、壓鑄及冶金設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 工作原理主要是當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。這樣兩個葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉(zhuǎn)一周時，完成兩次吸油與排油。 單作用葉片泵轉(zhuǎn)自每轉(zhuǎn)一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。 這次所設(shè)計的實驗臺要求壓力不高，單作用泵可以滿足回路要求，故選用單作用葉片泵。 3.2.2 原理圖的設(shè)計 a. 二調(diào)速閥串聯(lián)兩工進(jìn)速度換接回路的設(shè)計 (1) 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路 如圖 3.1 所示為我們教材中常見的二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路。當(dāng)閥 1 左位工作且閥 3 斷開時，控制閥 2 的通斷與否，使油路經(jīng)調(diào)速閥 A 或既經(jīng)調(diào)速閥 A 后又經(jīng)調(diào)速閥 B 才能進(jìn)入液壓缸左腔，從而實現(xiàn)第一次工作進(jìn)給或第二次工作進(jìn)給。這里要求調(diào)速閥 B 的開口需要調(diào)節(jié)的比調(diào)速閥 A 的開口小，畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 即第二次工進(jìn)的速度必須比第一次工進(jìn)的速度低；此外，第二次工作進(jìn)給時，油液流經(jīng)調(diào)速閥 A 后又流過調(diào)速閥 B，須經(jīng)過兩個調(diào)速閥，故液壓能量損失較大。 圖 3.1 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn) 圖 3.2 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn) 速度換接回路原有原理圖 速度換接回路新原理圖 (2) 新回路的組成與原理 將現(xiàn)有回路圖 3.1 中閥 3 接在 E 點的油路略略改動，移接到 D 點處，即閥3 的進(jìn)、出油口分別接到 C、 D 處，只與調(diào)速閥 A 并聯(lián)，另外閥 2 的規(guī)格相應(yīng)加大，而其他部分均無變化。如圖 3.1 所示，這就是新回路的組成。圖 3.2 則是新回路圖 3.2 的另一種等效畫 法。新回路不但可以完全實現(xiàn)已有回路 3.1 所要求的動作循環(huán)，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的一些新的優(yōu)點，現(xiàn)分析如下（參考圖 3.3）： 圖 3.3 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路新原理圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 1) 快進(jìn) 按下啟動按鈕，電磁鐵 1TA 通電，三位換向閥 1 左位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵 3YA 及 4YA 均不帶電，閥 2 和閥 3 的右位（常開）接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)閥 1 左位、閥 3 和閥 2 的右位進(jìn)入液壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥 1 回油箱，推動活塞快速右移，實現(xiàn)快進(jìn)。 2) 一工進(jìn) 電磁鐵 1YA 通電，閥 1 左位接入系統(tǒng)工 作，電磁鐵 4YA 通電、 3YA 仍不通電，閥 3 左位、閥 2 右位接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力流經(jīng)流經(jīng)閥 1 左位后，流過調(diào)速閥 A，在流經(jīng)閥 2 右位而進(jìn)入液壓缸左腔，液壓缸右腔油經(jīng)閥 1回油箱；活塞推動工作臺慢速右移，實現(xiàn)了第一次工作進(jìn)給，進(jìn)給量的大小由調(diào)速閥 A 來調(diào)節(jié)。 3) 二工進(jìn) 電磁鐵 1YA 仍通電，閥 1 左位仍接入系統(tǒng)工作；此時電磁鐵 4YA 失電（與已有回路圖 2.1 中通電剛好相反，從而可節(jié)約用電）、 3YA 通電，閥 3 的右位和閥 2 的左位接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)過閥 1 左位后，會流過閥 3 的右位，再流經(jīng)調(diào)速閥 B 而進(jìn)入液 壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥 1 后回油箱；活塞推動工作臺慢速右移，實現(xiàn)了第二次工作進(jìn)給，進(jìn)給量的大小由調(diào)速閥 B 來調(diào)節(jié)，不受調(diào)速閥 A 通流面積大小的限制。（現(xiàn)有回路圖 3.1 中，閥 B 的開度需調(diào)的比 A 小，即二工進(jìn)速度必須比一工進(jìn)速度低）。 4) 快退 電磁鐵 1YA 失電、 2YA 通電，閥 1 的右位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵 3YA 和4YA 均失電，閥 2 和閥 3 的右位同時接入系統(tǒng)工作。從油泵來的壓力油經(jīng)閥 1右位流入液壓缸右腔；液壓缸左腔的油經(jīng)閥 2 和閥 3 的右位后，再流經(jīng)閥 1 后位而進(jìn)入油箱；活塞帶動工作臺快速左移，實現(xiàn)了快退。 5) 原位停止 工作臺快速退回到原位后，工作臺上的擋塊壓下行程開關(guān)、發(fā)出信號，使電磁鐵 2YA 斷電，至此全部電磁鐵皆斷電，閥 1 處于中位，液壓缸兩腔油路均被切斷，活塞與工作臺原位停止。此時，油泵經(jīng)閥 1 中位卸荷。 綜上所述，圖 3.2 和圖 3.3 所示的新回路不但完全可以實現(xiàn)圖 3.1 所示現(xiàn)有回路的所有循環(huán)動作，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的新特點。 b. 二調(diào)速閥并聯(lián)兩工進(jìn)速度換接回路的設(shè)計 兩個調(diào)速閥并聯(lián)的速度換接回路設(shè)計思路與兩調(diào)速閥串聯(lián)的原理大同小異，通斷電情況、工進(jìn)情況均相同，原理圖如圖 3.4。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 3.4 二調(diào)速閥并聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路原理圖 c. 實驗原理圖的完善 在一個液壓站的實驗裝置設(shè)計實驗中，要求完成兩種工進(jìn)速度換接回路實驗裝置的設(shè)計，可實現(xiàn)兩個調(diào)速閥的串聯(lián)、并聯(lián)換接實驗，原理圖如圖 3.5。 圖 3.5 液壓試驗原理圖 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 電磁鐵動作順序表如表 3.1。 表 3.1 電磁鐵動作順序表 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進(jìn) 一工進(jìn) 二工進(jìn) / / 快退 停止 3.3 液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇 3.3.1 液壓缸主要尺寸的確定 a. 工作壓力 p 的確定 液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。由表 3.2 列出的數(shù)據(jù) 【 4】 ，可選擇工作壓力為 2.5MPa。 表 3.2 液壓設(shè)備常用的工作壓力 設(shè)備類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力 p/(MPa) 0.82.0 35 28 810 1016 2032 b. 計算液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d。 分析得液壓缸所受的外負(fù)載： waf FFFF （ 3.1） 式中 Fw-工作負(fù)載，為 0； Ff-導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載： f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，其中靜摩擦系數(shù)為 0.2，動摩擦系數(shù)為 0.1。 Ffs=0.2100=20N Ffa=0.1100=10N F-運(yùn)動部件速度變化時的慣性負(fù)載： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 tvgGFa （ 3.2） t取 0.0006s， v=3時， Fa 為最大。 NNgF a 850600 0 0 0 6.0 3100 取 v=1.5時，NNgGF a 4256000006.0 5.1 所有液壓元器件的尺寸計算由壓力最大時的計算， 故： F 最大 =850N+20N=870N cmfcFFF （ 3.3） 式中 F-工作循環(huán)中最大的外負(fù)載； Ffc-液壓缸密封處的摩擦力，精確值不易求得，通常由 cm 進(jìn)行估算； cm-液壓缸的機(jī)械效率，現(xiàn)取值 0.9。 解得 Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N D2=1)(4 pFF fc +（ D2-d2） 12 pp （ 3.4） 式中 p1-液壓缸工作壓力； p2-液壓缸回油腔背壓力，由表 3.3 可知； d/D-活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)經(jīng)之比，由表 3.4 可知 d=0.5D； 帶入式（ 3.4）得 D=35mm 表 3.3 執(zhí)行元件背壓的估算值 系 統(tǒng) 類 型 背壓 p2（ MPa） 中、低壓系統(tǒng) 08MPa 簡單系統(tǒng)、一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.20.5 回油路帶調(diào)速閥的調(diào) 速系統(tǒng) 0.50.8 回油路帶背壓閥 0.51.5 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.81.5 中高壓系統(tǒng) 816MPa 同上 比中低壓系統(tǒng)高50%100% 高壓系統(tǒng) 1632MPa 如鍛壓機(jī)械等 初算時背壓可忽略不計 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 表 3.4 液壓缸內(nèi)經(jīng) D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系 按機(jī)床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取 d/D 機(jī)床類別 d/D 工作壓力 p/（ MPa） d/D 磨床、絎磨及研磨機(jī)床 0.20.3 2 0.20.3 插床、拉床、刨床 0.5 25 0.50.58 鉆、鏜、車、銑床 0.7 57 0.620.70 7 0.7 通過查詢表 3.5、表 3.6 可知 D 取 40mm，取 20mm。 表 3.5 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 表 3.6 活塞桿直徑系列 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 c. 計算在各工作階段液壓缸所需的流量 q 進(jìn) = 42D v= 4 0.0423m/min=3.768L/min q 工進(jìn) = 42D v= 4 0.0421.5m/min=1.884L/min q 退 = 4)( 22 dD v= 4 （ 0.042-0.022） 3m/min=2.826m/min 3.3.2 選擇液壓泵的規(guī)格 a. 液壓泵工作壓力的確定。 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失， 所以繃得工作壓力為 pp=p1+p （ 3.5） 式中 pp 液壓泵最大工作壓力； p1 執(zhí)行元件最大工作壓力； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 p 進(jìn)油管路中的壓力損失，本例取 0.5MPa。 pp=p1+p=2.5+0.5MPa=3MPa b. 液壓泵流量的確定。 液壓泵的最大流量應(yīng)為 qpKl（ q） max （ 3.6） 式中 qp 液壓泵的最大流量； (q)max 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； Kl 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3，現(xiàn)取 1.2。 qp=1.23.768L/min=4.5216L/min c. 選擇液壓泵的規(guī)格。 根據(jù)以上算得的 pp和 qp再查閱有關(guān) 手冊，現(xiàn)選用YB1 6.3 型液壓泵，該泵的基本參數(shù)為：公稱排量為 6.3mL/r，轉(zhuǎn)速為 1450r/min，額定壓力為 6.3MPa，容積效率為 0.8，總效率為 0.62，驅(qū)動功率為 2.2kw。 d. 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定。 需要電機(jī)的功率 kwqpP pp 365.062.0605216.43 （ 3.7） 故選擇電機(jī)的型號為 YZ-90S-6。 3.3.3 液壓元件的選擇 本液壓系統(tǒng)采用 GE 系列的閥，根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部 分輔助 元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇元件型號規(guī)格如下表 3.7： 表 3.7 元件型號圖 序號 名稱 代號 1 液壓泵 YB1-6.3 2 溢流閥 Y1-D6B 3 調(diào)速閥 AQT1-D6B-6 4 三位四通換向閥 34E01-f6B 5 兩位三通換向閥 23D-B10H 6 兩位兩通換向閥 22F3-10B 7 電動機(jī) TZ-90S-6 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 3.3.4 確定管道尺寸 油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可接管路允許流速進(jìn)行計算。本系統(tǒng)主油路流量為 q=4.5216L/min，壓油管的 允許流速取 v4m/s，則內(nèi)徑 d 為 mmmmvqd 9.445216.46.4/6.4 （ 3.8） 若系統(tǒng)主油路流量按快退時取 q=2.826L/min,則可算得油管內(nèi)徑 d=3.9mm. 綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑 d 為 10mm，外徑為 12mm。 4 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 16 4 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計 4.1 液壓油路板的結(jié)構(gòu) 液壓油路板是蓋在實驗臺表面的面板。一般用灰鑄鐵制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。其正面需要直接與各類液壓元件相連， 背面要求與油管相連。結(jié)構(gòu)以 20mm的鋼板為主，在上面分布的是各種螺孔與通孔，用來安裝各個液壓元件。 液壓油路板 的安裝固定也是重要的。油路板一般采用框架固定，要求安裝、維修和檢測方便。它可安裝固定在機(jī)床上或機(jī)床附屬設(shè)備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。本次采用螺栓直接固定在用角鋼焊接而成實驗臺支架上。這種設(shè)計裝卸方面，符合實驗臺要求。 4.2 液壓油路板的設(shè)計 4.2.1 分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu) 本次實驗臺設(shè)計都采用的是用管接頭來連接液壓閥與管道，選用的是卡套式管接頭。這就要求面板的一端連接閥底部有空， 另一端設(shè)計成螺紋孔以便與管接頭相連。本次采用的是 12mm外徑的鋼管來作為油管，管接頭將采用卡套式直通管接頭，然后連接油管。 4.2.2 液壓元件的布局及油孔的位置 繪出油路面板平面尺寸，把制作好的液壓元件樣板放在面板上進(jìn)行布局，此時要注意： a. 液壓閥閥芯應(yīng)處于水平位置，防止閥芯自重影響液壓閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置。 b. 與液壓油路板上主液壓油路相同的液壓元件，其相應(yīng)的油口應(yīng)盡量要沿同一坐標(biāo)布置。 c. 壓力表開關(guān)布置在最上方，如果需要在液壓元件之間布置，則應(yīng)留足壓力表的安裝空間。 d. 液 壓元件之間的距離應(yīng)大于 5mm，換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導(dǎo)閥以及壓力表等可伸到面板的輪廓外。 根據(jù)以上準(zhǔn)則，布局出各個閥類的位置，然后就可以在是實驗臺面板上根據(jù)液壓元件的要求布局各個孔的位置以及尺寸了。畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 液壓油路板的正面用來安裝液壓元件。上面布置有液壓元件固定螺孔、油路板固定孔和液壓元件的油孔。當(dāng)液壓元件布置完畢后，基本位置就確定了。 液壓油路板背面，設(shè)計有與執(zhí)行元件連接的油孔、與液壓泵連接的壓力油孔以及與液壓油箱連接的回油孔。此類液壓油孔可加工成米制細(xì)牙螺紋或者英制管螺紋孔。 在設(shè)計過程中，會出現(xiàn)各個孔 間的干涉問題。采用的方法是可以把油路板設(shè)計成偏心油孔，只要兩孔有公共部分即可保證油路的暢通。 4.2.3 繪制液壓油路板零件圖 實驗臺面板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用多個視圖表達(dá)，主視圖表示液壓元件安裝固定的位置、液壓元件進(jìn)出油口位置和大小，后視圖表示各油管接頭位置和尺寸。圖4.1 為實驗臺面板的主視圖。 圖 4.1 實驗臺面板主視圖 5 液壓站的設(shè)計 18 5 液壓站的設(shè)計 5.1 液壓油箱的設(shè)計 液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中雜質(zhì)和空氣，同時還起到散熱的作用。 5.1.1 液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響 散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量 V 可概略地確定為： 在低壓系統(tǒng)中（ p2.5MPa）可?。?pqV )42( (5.1) 在中壓系統(tǒng)中（ p6.3MPa）可取： pqV )75( (5.2) 在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中（ p6.3MPa）可?。?pqV )126( (5.3) 式中 V 液壓油箱有效容量； pq 液壓泵額定流量。 在本課題中 qp=3.768L/min， V=3.7685=18.84L。 應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會因策略作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓 油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的 80%。 根據(jù)設(shè)計條件，本實驗臺屬于中壓系統(tǒng)， 液壓油箱的有效容量按泵的流量的 57 倍來確定 (參照表 5.1)，現(xiàn)油箱有效容積取 150L。 表 5.1 BEX 系列液壓油箱外形尺寸 尺寸 (mm) 型號 a b c BEX 63A 550 450 600 BEX 100 700 500 600 BEX 160 800 600 660 BEX 250 1000 650 680 BEX-1000 1800 1100 800 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 5.1.2 液壓油箱的外形尺寸 液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長：寬：高）為 1： 1： 1 1： 2： 3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受時，可將液壓油箱的容量予以增大。如果所設(shè)計的液壓油箱能滿足下列尺寸的要求，則可以從中選擇一種。由于我國液壓油箱還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文只介紹其中的一種。 此次選用的油箱型號為 BEX-63A，可滿足設(shè)計所需要求。設(shè)計圖如 5.1 所示。 圖 5.1 油箱主視圖 5.1.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在一般設(shè)備中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱。 a. 隔板 (1) 作用 增長 液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。 (2) 安裝形式 隔板的安裝形式有多種，可以設(shè)計成高出液壓油面，使液壓油從隔板側(cè)面流過；還可以把隔板設(shè)計成低于液壓油面，其高度為最低油面的 2/3，使液壓油從隔板上方流過。 本次實驗設(shè)計中隔板的安裝形式如圖 5.2。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 5.2 隔板 b. 吸油管與回油管 (1) 油管出口 回油管的出口形式有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種型式，斜口應(yīng)用得較多，一般為 45C 斜口。為了防止液面波動，可以在回油管出口裝擴(kuò)散器?；赜凸鼙仨毿D(zhuǎn)在液面以下，一般距液壓油箱底面的距離大于 300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。 (2) 回油集管 單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時則應(yīng)使用回油集管。對溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合 理設(shè)計回油集管，不要人為地施以背壓。 (3) 泄漏油管的配置 管子直徑和長度要適當(dāng)，管口應(yīng)在液面之上，以避免產(chǎn)生背壓。泄漏油管以單獨(dú)配管為好，盡量避免與回油管集流配管的方法。 (4) 吸油管 吸油管前一般應(yīng)設(shè)置濾油器，其精度為 100 200 目的網(wǎng)式或線隙式濾油器。濾油器要有足夠的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離就不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。 (5) 吸油管與回油管的方向 為了使油液流動具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油 管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對著。 c. 防止雜質(zhì)侵入 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 為了防止液壓油被污染，液壓油箱應(yīng)做成完全密封型的。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點： (1) 不要將配管簡單地插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙侵入。同時應(yīng)盡量避免將液壓泵及馬達(dá)直接裝在液壓油箱頂蓋上。 (2) 在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的氣密性。例如，液壓油箱的上蓋可直接焊上，也可加密封墊（ 1.5mm 厚以上的耐油密封 墊）進(jìn)行密封。 (3) 為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設(shè)計成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。 d. 頂蓋及清洗孔 (1) 頂蓋 在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)泵、馬達(dá)、閥組、空氣濾清器時，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封圈（厚21.5mm左右）以及液態(tài)密封膠（耐油性、半干燥性）襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。同時，不允許由閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油流回液壓油箱內(nèi)。液壓泵及液壓馬達(dá)的底座要與上頂蓋分開，另行制做。如圖5.3 所示。 圖 5.3 油箱頂蓋 (2) 清洗孔 液壓油箱上的清洗孔，應(yīng)最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出箱內(nèi)的元件。 (3) 雜質(zhì)和污油的排放 為了便于排放污油，液壓油箱底部應(yīng)做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。 e. 液面指示 畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在箱的側(cè)面安裝液位指示計，指示最高、最低油位。液面指示計可選用帶溫度的（見圖 5.4）。 圖 5.4 液面指示計的形式與位置 f. 液壓油箱的防銹 為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。 g. 液壓油箱的加熱與冷卻 為提高液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，應(yīng)使系統(tǒng)在適宜的油溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在 30C 50C 范圍內(nèi)，最高不超過 60C，最低不低于 15C。 (1) 加熱 寒冷地區(qū)因溫度低，液壓泵走動困難，需首先加熱。工廠中常用 SRY2 型油用管狀電加熱器。 (2) 冷卻 液壓系統(tǒng)工作時，因各種損失，有時使液壓油液產(chǎn)生大量的熱量，直接影響系統(tǒng)的正常工作，這些熱量單憑一般的液壓油箱散發(fā)是不夠的。因此，需設(shè)置冷卻設(shè)備。液壓系統(tǒng)中冷卻器的常用冷卻方式有水冷和風(fēng)冷兩種。 5.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.2.1 液壓泵的安裝方式 液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。 a. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放到液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便 ，散熱條件不好。 b. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時電動機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 本次設(shè)計采用的是臥式安裝（如圖 5.5）。液壓泵及掛到都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好。符合實驗臺設(shè)計的要求。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 5.5 液壓泵的臥式安裝 5.2.2 電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。 a. 法蘭式 液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動機(jī)連接，電動機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度 。這種結(jié)構(gòu)拆裝方便。 b. 支架式 液壓泵直接裝在支架止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動機(jī)相連。這種結(jié)構(gòu)對于保證同軸度比較困難（電動機(jī)與液壓泵的同軸度 0.05mm）。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。 c. 法蘭支架式 電動機(jī)與液壓泵先以法蘭連接，法蘭再與支架連接，最后支架再裝在底板上。它的優(yōu)點是大底板不用加工，安裝方便，電動機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。 為避免安裝時產(chǎn)生同軸度誤差帶來的不良影響，常采用帶有彈性的聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器可以選用零件手冊中的 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，也可自行設(shè)計。為增加電動機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，可以把液壓泵和電動機(jī)先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。 此次設(shè)計采用的是支架式安裝，采用凸緣聯(lián)軸器把泵和電機(jī)相連。 5.2.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項 (1) 液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)刈⒁馔庥^的整齊和美觀。 (2) 液壓泵與電動機(jī)可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之處，主要考慮液壓油箱的大小與剛度。 (3) 在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須 靠近運(yùn)動部件。手動換向閥的位置必須靠近部位。換向閥之間在留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動調(diào)整或裝拆電磁鐵。壓力表及其形狀應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 (4) 液壓泵與機(jī)床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機(jī)床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修。 (5) 硬管應(yīng)貼地或沿著機(jī)床外形壁面敷設(shè)。相互平等的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運(yùn)動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，以名影響使用壽命。 綜上所述，設(shè)計采用液壓泵臥式安裝；電動機(jī) 與泵的連接采用支架式連接。以滿足液壓站易維護(hù)、易保養(yǎng)的要求。 6 液壓輔件的選擇 25 6 液壓輔件的選擇 6.1 管路的選擇 在液壓傳動裝置中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。 鋼管能承受較高的壓力，低廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝配位置比較方便的地方。一般采用無縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于 1.6MPa 時，也可用焊接鋼管。 紫銅管能承受的壓力較低（ p6.310MPa），經(jīng)過加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時可按需要進(jìn)行彎曲；但價貴且抗振能力較弱。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑 料管一般只作回油管用。 膠管用作聯(lián)接兩個相對運(yùn)動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻線或棉線編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本高，因此非必要時盡量不用。 根據(jù)本次實驗臺的回路流量、壓力以及多方面的綜合考慮，采用外徑 12mm的鋼管。在第 三 章已通過計算。 6.2 管路的連接 可拆連接可以重復(fù)使用，所用的連接件有管接頭、法蘭、底板之類，也可以不用連接件而把管子與元件直接連接。管子連接的種類有螺 紋式，接頭式、法蘭式、擴(kuò)口試、壓縮套式、卡套式。 a 焊接式管接頭 焊接式管接頭的特點是，連接牢固、密封可靠、耐高壓；但焊接工作量大。 b 卡套式管接頭 卡套式管接頭適用壓力為 16-40MP，使用很方便。壓力為 E 級（ 16MP）的卡套式管接頭采用米制錐螺紋與機(jī)體連接，依靠錐螺紋自身的結(jié)構(gòu)和塑料填料進(jìn)行密封。壓力為 G、 J（ 25、 40MP）的卡套式管接頭采用普通細(xì)牙螺紋與機(jī)體連接。此時接頭體與機(jī)體端的聯(lián)接處需加密封墊圈。擰緊螺母時把卡套推進(jìn)接頭體的內(nèi)錐里，進(jìn)一步擰緊螺母時卡套的刃口在管子外徑上形成環(huán)形切槽 而密封?？ㄌ椎膹椈勺饔眠€在管子、街頭體及螺母之間起防松墊圈的作用，使連接耐振動?？ㄌ资焦芙宇^在國外使用很普遍，但對管子的徑向尺寸精度要求很高，用于高壓系統(tǒng)應(yīng)該謹(jǐn)慎。如果管子材料符合要求，管子切割得垂直而且使用規(guī)定的擰緊扭矩，則可以保證不泄漏連接。畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 c 擴(kuò)口式管接頭 擴(kuò)口試管接頭適用于薄壁銅管，適用于中低亞管路系統(tǒng)。接頭體和機(jī)體的連接有兩中形式：一中采用米制錐螺紋，此時依靠錐螺紋自身的結(jié)構(gòu)和塑料填料進(jìn)行密封。另一種采用普通細(xì)牙螺紋，此時接頭體和機(jī)件端的連接處需加密封墊圈。這種管接頭裝配方便，僅需要尺寸合適 的扳手和擴(kuò)口工具即可。這種管接頭允許重復(fù)拆裝。套裝是連接的心臟，它使管子對中并支撐管子，而且還協(xié)助減少振動和管子疲勞。由于旋轉(zhuǎn)螺母時套管不轉(zhuǎn)動，故管子不受扭轉(zhuǎn)作用即完成裝配。 對于此液壓裝置來說，綜合經(jīng)濟(jì)性和安裝的方便性，決定選用卡套式管接頭，結(jié)構(gòu)如圖 6.1 所示。內(nèi)徑為 10mm。具體計算在第 三 章中已有介紹。 圖 6.1 卡套式管接頭 6.3 液壓油的選擇 液壓油引就是利用液體壓力能的液壓系統(tǒng)使用的液壓介質(zhì)，在液壓系統(tǒng)中起著能量傳遞、系統(tǒng)潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用。對于液壓油來說，首先應(yīng)滿足液壓裝置在工 作溫度下與啟動溫度下對液體粘度的要求，由于油的粘度變化直接與液壓動作、傳遞效率和傳遞精度有關(guān)，還要求油的粘溫性能和剪切安定性應(yīng)滿足不同用途所提出的各種需求。 液壓油分為礦油型、乳化型和合成型三大類。 液體流動時，流層之間的內(nèi)部摩擦力稱為液體的粘性。表示粘性大小的量稱為粘度。它是選擇用油的主要指標(biāo)。常用動力粘度、運(yùn)動粘度及相對粘度來表示。目前我國主要采用運(yùn)動粘度。 液壓油應(yīng)具有適當(dāng)?shù)恼扯?，良好的粘溫特性，良好的潤滑性，能抗氧化、無腐蝕作用，抗燃燒，不易乳化，不破壞密封材料，無毒，有一定的消泡能力。 選擇液壓油時 ，應(yīng)根據(jù)泵的種類、工作溫度、系統(tǒng)壓力等，確定適用粘度畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 范圍，再選擇合適的液壓油品種。 本系統(tǒng)選用 L-HL46 液壓油。要綜合考慮液壓油的價格、使用壽命、以及液壓系統(tǒng)和維護(hù)、安全運(yùn)行周期等情況，著眼于經(jīng)濟(jì)效益好的 17。 7 液壓系統(tǒng)的驗算 28 7 液壓系統(tǒng)的驗算 已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為 10mm，各段管道長度 l 進(jìn) =2.1m，l 回 =1.1m。選用 L-HL46 液壓油，考慮到油的最低溫度為 15 ，查的 15 時該液壓油的運(yùn)動粘度 =150cst=1.5cm2/s,油的密度 =920kg/m3。 7.1 壓力損失的驗算 7.1.1 工作進(jìn)給時進(jìn)油路壓力損失 運(yùn)動部件工作進(jìn)給時的最大速度為 3m/min，進(jìn)給時的最大流量為3.768L/min，則液壓油在管內(nèi)流速 v1 為 scmcmcmdqv /96m i n/5760m i n/0.114.3105216.4442321 （ 7.1） 管道流動雷諾數(shù) Re1 為 645.1 0.196Re 11 dv （ 7.2） Re12300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) 17.16475Re75 11 （ 7.3） 進(jìn)油管道的沿程壓力損失 p1-1 為 PaPavdl 62221-1 1008.02 8.0920100.1 1.217.12p （ 7.4） 查的換向閥的壓力損失 p1-2=0.05106Pa 則進(jìn)油路總壓力損失為 a1013.01005.01008.0 66621111 Pppp 7.1.2 工作進(jìn)給時回油路壓力損失 由于選用單活塞液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進(jìn)油管路的二分之一，則 scmvv /48212 （ 7.5） 325.1 0.148Re 22 dv （ 7.6）畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 34.23275Re75 22 （ 7.7） 回油管道的沿程壓力損失 p2-1 為 PaPavdl 62221-2 10017.02 4.0920100.1 1.134.22p （ 7.8） 回油路中沒有多余的閥體會增加壓力損失，故回油路總壓力損失 p2 為 a10017.0pp 61-22 P 7.1.3 變量泵出口處的壓力 pp 11 22 pApAFp cmp （ 7.9） Pa)1013.01012.25 10017.01084.189.0870( 6464 Pa61053.0 7.2 系統(tǒng)溫升的驗算 在整個工作循環(huán) 中，工進(jìn)階段所占的時間最長，為了簡化計算，主要考慮工進(jìn)時的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時發(fā)熱量較大，由于限壓式變量泵在流量不同時，效率相差極大，所以分別計算最大、最小時的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值大者進(jìn)行分析。 當(dāng) v=10cm/min 時 m i n/785.0m i n/10785.0m i n/1.01.044 33322 LmmvDq 此時泵的效率 0.62，泵的出口壓力為 0.53MPa，則有 WP k01.062.060 785.053.0 輸入 kWkWFvP 00145.010106010870 32 輸出 此時的功率損失為 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 WPPP k008.0輸出輸入 當(dāng) v=150cm/min 時， q=1.884L/min，總效率 =0.62，則有 WWP k027.0k62.060 884.153.0 輸入 WWFP k02175.0k101060150870v 3-2- 輸出 此時的功率損失為 WPPP k005.0- 輸出輸入 可見在工進(jìn)速度低時，功率損失為 0.008kW，發(fā)熱量最大。 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 K=1010-3kW/(cm2 )，油箱的散熱面積 A 為 223 23 2 62.030065.0065.0 mmVA 系統(tǒng)的溫升為 9.1262.01010 008.0 3 KAPt （ 7.10） 驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。 8 液壓站的組裝調(diào)試、使用維護(hù) 31 8 液壓站的組裝調(diào)試、使用維護(hù) 正確安裝調(diào)試及合理使用維護(hù)液壓站，是保證其長期發(fā)揮和保持其良好工作性能的重要條件之一。為此，在液壓站安裝調(diào)試中，必須熟悉主機(jī)的工況特點及其液壓系統(tǒng)的工作原理與液壓站各組成部分的結(jié)構(gòu)、功能和作用并嚴(yán)格按照設(shè)計要求來進(jìn)行：在液壓站使用維護(hù)中應(yīng)對其加強(qiáng)日常維護(hù)和管理。 8.1 液壓站的組裝 在組裝液壓站之前，首先應(yīng)先熟悉有關(guān)技術(shù)文件和資料，如液壓系統(tǒng)原理圖、液壓控制裝置的集成回路圖、電氣原理圖、液壓站各部件（如液壓油箱、液壓泵組、液壓控制裝置、蓄能器裝置）的總裝圖、管道布 置土、液壓元件和附件清單和有關(guān)產(chǎn)品樣本等；然后按元件付存清單，準(zhǔn)備好有關(guān)物資，并對其有關(guān)規(guī)格和質(zhì)量按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行細(xì)致檢查，加查不合格的元件和清單，不得裝上液壓站。 8.1.1 液壓元件和管道安裝 a. 液壓元件的安裝 液壓泵安裝：液壓泵與原動力、液壓馬達(dá)與其拖動的主機(jī)工作機(jī)構(gòu)間的同軸度偏差應(yīng)在 0.1mm以內(nèi)，軸線間的傾角不得大于 1；不得用敲擊方式安裝聯(lián)軸器，液壓泵和液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向及進(jìn)出油口方向不得接飯。 液壓缸：安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查其活塞桿是否彎曲。液壓缸有多種安裝方式，對于底座世或法蘭式液壓缸可通過底座或 法蘭前設(shè)置擋塊的方法，力求安裝螺釘不直接承受負(fù)載，以減小傾覆力矩；對于軸銷式或耳環(huán)式液壓缸，則應(yīng)使活塞桿頂端的連結(jié)頭方向與耳軸方向一致，以保證活塞桿的穩(wěn)定性。行程較長和油溫較高的液壓缸，一端應(yīng)保持浮動，不補(bǔ)償熱膨脹的影響。 閥類：方向閥一般應(yīng)保持軸線水平安裝；各油口出的密封圈在安裝后應(yīng)有一定壓縮量以防泄漏；固定螺釘應(yīng)均勻擰緊（勿用錘子敲打或強(qiáng)行扳擰），不要擰偏，最后使閥的安裝平面與底板或油路塊安裝平面全部接觸。 附件：應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求的位置安裝，并注意便于使用、維護(hù)和調(diào)整；同時注意在符合設(shè)計要求情況下，保 持整齊、美觀。例如，壓力表應(yīng)裝在振動較小、易觀測處；蓄能器應(yīng)安裝在易用氣瓶充氣的地方；過濾器應(yīng)盡量安裝在易于拆卸、檢查的位置；冷卻器注意水質(zhì)、水量、水溫及冷卻水結(jié)冰等問題，等等。 b. 管道安裝畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 在液壓系統(tǒng)中，管道的主要作用是傳播載能工作介質(zhì)。一般應(yīng)在所連接的設(shè)備及各液壓裝置部件、元件等組裝、固定完畢后再進(jìn)行管道安裝。安裝管道時應(yīng)特別注意防振、防漏問題。 全部管道應(yīng)分兩次安裝，其大致順序是：預(yù)安裝 耐壓試驗 拆散 酸洗 正式安裝 循環(huán)沖洗 組成液壓站系統(tǒng)。 8.2 液壓站的使用與檢查 8.2.1 使用注意事項 液壓 站使用中的注意事項如下： (1) 低溫下，油溫應(yīng)達(dá)到 20C 以上才準(zhǔn)許順序動作；油溫高于 60C 時應(yīng)注意系統(tǒng)的工作情況。 15 (2) 停機(jī) 4h以上的設(shè)備，應(yīng)先使液壓泵空載運(yùn)轉(zhuǎn) 5min，再起動執(zhí)行器工作。 (3) 不許任意調(diào)整電氣控制裝置系統(tǒng)的互鎖裝置，隨意移動各限位開關(guān)、擋塊、行程撞塊的位置。 (4) 各種液壓元、輔件未經(jīng)主管部門同意，不準(zhǔn)私自調(diào)節(jié)或拆換。 (5) 液壓站出現(xiàn)故障時，不準(zhǔn)擅自亂動，應(yīng)通知有關(guān)部門分析原因并排除。 除上述幾點外，還應(yīng)按有關(guān)規(guī)定做好對各類液壓件備件及液壓油的管理工作。 8.2.2 操作方法 操作時，開啟電機(jī)后，油泵啟動。所有換向閥置于中位終止。換向閥開啟后，負(fù)載取決于遙控口壓力 2MPa，當(dāng)負(fù)載缸進(jìn)行到一半行程時，觸碰程控開關(guān)，自動切換換向閥，關(guān)閉遙控口。這是，負(fù)載變成 6MPa，油液開始進(jìn)左側(cè)增壓回路，壓力逐漸增大，走完另一半行程后完成實驗。 8.2.3 檢查 液壓系統(tǒng)種類繁雜，各有其特定用途和使用要求。為了及時了解和掌握液壓站和整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，消除故障隱患，縮短維修周期，通常應(yīng)采用點檢和定檢的方法對系統(tǒng)進(jìn)行檢查。 9 結(jié)論 33 9 結(jié)論 本文主要是實現(xiàn)采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗臺 置的設(shè)計。主要通過 調(diào)速閥的串并聯(lián)連接，并輔以電磁閥的通電與否來實現(xiàn)自動