畢業(yè)論文-蓄能式液控蝶閥液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容提要I</b></p><p>　　SummaryII</p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1 液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷史1</p><p>　

2、　1.2我國(guó)液壓傳動(dòng)發(fā)展情況2</p><p>　　1.3液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用3</p><p>　　1.4液壓系統(tǒng)的基本組成4</p><p>　　1.5 液控蝶閥5</p><p>　　1.6設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述7</p><p>　　2 液控蝶閥液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　

3、　2.1 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求8</p><p>　　2.2蝶閥安裝方式選擇8</p><p>　　2.3 工況分析9</p><p>　　2.4 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制11</p><p>　　2.5液壓系統(tǒng)原理圖的擬定12</p><p>　　2.6 控制過(guò)程綜述13</p><

4、p>　　3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型15</p><p>　　3.1 液壓缸主要尺寸的確定15</p><p>　　3.2液壓泵的流量，壓力的確定和泵規(guī)格的選擇16</p><p>　　3.3液壓泵匹配電動(dòng)機(jī)的選定17</p><p>　　3.4 閥類元件及輔助元件的選擇17</p><p>　　3.5

5、 管道的確定20</p><p>　　4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 液壓缸主要尺寸的確定25</p><p>　　4.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p><p>　　5 液壓油箱的設(shè)計(jì)30</p><p>　　5.1 液壓油箱有效容積的確定30</p><p>

6、　　5.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31</p><p>　　6 液壓輔助元件的選擇35</p><p>　　6.1 蓄能器的選擇35</p><p>　　6.2 液位控制器的選擇35</p><p>　　6.3 空氣過(guò)濾器的選擇35</p>

7、<p>　　6.4 溫度計(jì)的選擇35</p><p>　　6.5 壓力表的選擇35</p><p>　　6.6 回油過(guò)濾器的選擇35</p><p>　　6.7 液壓工作介質(zhì)的選擇35</p><p>　　7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算37</p><p>　　7.1壓力損失的驗(yàn)算37</p>

8、<p>　　7.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算37</p><p>　　8 液壓系統(tǒng)安裝及調(diào)試38</p><p>　　8.1 液壓系統(tǒng)安裝38</p><p>　　8.2 調(diào)試運(yùn)行38</p><p>　　8.3 液壓系統(tǒng)污染的控制38</p><p>　　8.4 調(diào)試注意事項(xiàng)39</p>

9、<p>　　8.5 液壓系統(tǒng)的維護(hù)及注意事項(xiàng)39</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　內(nèi)容提要</b>

10、;</p><p>　　本設(shè)計(jì)是對(duì)蓄能式液控蝶閥液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，運(yùn)用了許多液壓知識(shí)和機(jī)械設(shè)計(jì)原理，液控蝶閥是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較多的一種自動(dòng)控制閥，如水輪機(jī)的進(jìn)水閥，以及一些管道的自動(dòng)開(kāi)關(guān)閥。</p><p>　　本液壓系統(tǒng)為蓄能式全液方式，不需要錘，減少了能量的消耗與空間，兩個(gè)蓄能器，保障了輔助能源，應(yīng)急動(dòng)力的充分供給，并且保障了足夠的容積，而且若一個(gè)有損壞，也可便于拆卸更換與維修?！　?/p>

11、蓄能式液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可置于閥門(mén)聯(lián)接架上或置于閥門(mén)附近，若客戶需要，可用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，并可以與PC主機(jī)連接進(jìn)行自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制?！　”疽嚎叵到y(tǒng)的工作順序?yàn)椋菏紫纫簤合到y(tǒng)啟動(dòng)油泵，壓力油經(jīng)單向閥、換向閥進(jìn)入油腔無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)啟，同時(shí)向蓄能器供油，蓄能器的油壓由壓力控制器確定。閥門(mén)的關(guān)閉是由蓄能器內(nèi)的壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入油缸有桿腔，使油缸退回，迅速關(guān)閉閥門(mén)。關(guān)閉時(shí)間及角度由油缸尾部控制部分控制。</p>

12、<p>　　關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 液控蝶閥 蓄能式 自動(dòng)化 控制</p><p><b>　　Summary</b></p><p>　　The is a energy storage type hydraulic controlled butterfly valve hydraulic system design and calculation which

13、using many hydraulic knowledge and mechanical design principle. The hydraulic controlled butterfly valve is a domestic application in many automatic control valves today in China, such as the turbine inlet valve, and som

14、e of the pipe ’s automatic switch valve.</p><p>　　The hydraulic system of energy storage with all the liquid way type, don't need to hammer, what’s more ,reduce the energy consumption and space. With two

15、 accumulator to guarantee the auxiliary energy, emergency power supply full, and security enough volume, besides,and if one damaged, we can facilitate the removal replacement and maintenance. </p><p>　　Energ

16、y storage type hydraulic system structure is compact, may be placed on a shelf or in the valve valve connection near, if the customer need, can use PLC for automatic control, and can be connected to the PC host for autom

17、atic remote control. </p><p>　　The hydraulic controlled system work order: first hydraulic system startup oil pump, oil pressure by the check valve, reversing valve into oil chamber no stem cavity, drive the

18、 pistons operation, the realization of the valve open, and to provide the accumulator injection, accumulator of hydraulic pressure determined by the controller. The valve is closed by the pressure inside the accumulator

19、oil in the reversing valves into the oil cylinder rod chamber, make the oil cylinder return, quickly clo</p><p>　　Keywords: hydraulic system ,hydraulic controlled butterfly valve , energy storage type , aut

20、omatic control.</p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 液壓傳動(dòng)的發(fā)展歷史</p><p>　　液壓與氣壓傳動(dòng)，又稱液壓氣動(dòng)技術(shù)，是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之一，特別是近年來(lái)，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合，液壓與氣壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。</p>&

21、lt;p>　　液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。它們通過(guò)各種元件組成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有機(jī)地組合成具有一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　液壓與氣壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一門(mén)新興技術(shù)。雖然從17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理、18世紀(jì)末英國(guó)制造出第一臺(tái)水壓機(jī)算起，已有幾百年的歷史，但液壓與氣壓傳動(dòng)在工業(yè)上廣泛采用和有較大

22、幅度的發(fā)展確是20世紀(jì)中期以后的事情，也就是60年前。</p><p>　　近代液壓傳動(dòng)是由19世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動(dòng)起來(lái)的，最早實(shí)踐成功的液壓傳動(dòng)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)和裝備迫切需要發(fā)展迅速、動(dòng)作準(zhǔn)確、輸出功率大的液壓傳動(dòng)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)很快進(jìn)入民用工業(yè)，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

23、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)展成為包掛傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)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(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。</p><p>　　隨著液壓機(jī)械自動(dòng)化程度的不斷提高，液壓元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加

24、，元件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。特別是近十年來(lái)，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)能高效、低噪音、使用壽命長(zhǎng)、高度集成化等方面取得了重大進(jìn)展。無(wú)疑，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)（CAT）和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制也是當(dāng)前液壓技術(shù)的發(fā)展方向。</p><p>　　1.

25、2我國(guó)液壓傳動(dòng)發(fā)展情況</p><p>　　我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門(mén)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，

26、也取得了顯著成果。</p><p>　　2012年液壓系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)分析報(bào)告指出：</p><p>　　目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，

27、對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。首先，開(kāi)展液壓系統(tǒng)的故障揣測(cè)，落實(shí)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)。務(wù)必使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究，設(shè)立完整的、擁有學(xué)習(xí)功能的專家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)和知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，推算出引起故障的原因，提出維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，開(kāi)發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)

28、償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自校正，在故障發(fā)生之前進(jìn)行補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向?！　?）機(jī)電一體化：機(jī)電一體化可落實(shí)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)出力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，其重要發(fā)展動(dòng)向如下：液壓系統(tǒng)將有過(guò)去的電液開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，一</p><p>　　它指明了中國(guó)現(xiàn)階段的液壓發(fā)展的現(xiàn)狀和努力的方向。</p><p>　　1.3液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)

29、中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等</p><p>　　工程機(jī)械——挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等</p><p>　　汽車工業(yè)——自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等</p><p>　　農(nóng)業(yè)機(jī)械——聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等</p><

30、p>　　輕工機(jī)械——打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等</p><p>　　冶金機(jī)械——電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等</p><p>　　起重運(yùn)輸機(jī)械——起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)?lt;/p><p>　　礦山機(jī)械——開(kāi)采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等</p><p>　　建筑機(jī)械——打樁機(jī)、平地機(jī)等</p>&

31、lt;p>　　船舶港口機(jī)械——起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等</p><p>　　鑄造機(jī)械——砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等</p><p>　　本機(jī)器適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本機(jī)器具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)三種操作方式。本機(jī)器的工作壓

32、力、壓制速度、空載快速下行和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，并能完成一般壓制工藝。此工藝又分定壓、定程兩種工藝動(dòng)作供選擇。定壓成型之工藝動(dòng)作在壓制后具有保壓、延時(shí)、自動(dòng)回程、延時(shí)自動(dòng)退回等動(dòng)作。 本機(jī)器主機(jī)呈長(zhǎng)方形，外形新穎美觀，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。該機(jī)并設(shè)有腳踏開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)工藝動(dòng)作的循環(huán)。</p><p>　　1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 </p><

33、;p>　　（1）能源裝置——液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。</p><p>　?。?）執(zhí)行裝置——液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。</p><p>　　（3）控制裝置——液壓閥。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功

34、能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。</p><p>　?。?）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等.通過(guò)這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各種工作

35、循環(huán)。</p><p>　?。?）工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。</p><p><b>　　1.5 液控蝶閥 </b></p><p>　　1.5.1液控蝶閥概述</p><p>　　液控蝶閥是蝶閥的一種，液控蝶閥分保壓型、鎖定型和蓄能型三種。 它適用于水泵出口和水輪機(jī)的入口管

36、路上，作為閉路閥和止回閥，用來(lái)避免和減少管路系統(tǒng)中介質(zhì)的倒流和產(chǎn)生過(guò)大的水擊，以保護(hù)管路系統(tǒng)。其保壓型、鎖定型液控蝶閥，靠液壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)啟，靠重錘勢(shì)能關(guān)閉。該法安裝后，可替代閘閥（蝶閥）和止回閥，且流阻系數(shù)小。關(guān)閥時(shí)分快慢兩個(gè)階段，前端為快關(guān)，后段為慢關(guān)，并可根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)快、慢關(guān)閉時(shí)間及角度，保壓型液壓系統(tǒng)設(shè)有開(kāi)閥自動(dòng)保壓和自動(dòng)復(fù)位功能。鎖定型具有自動(dòng)保壓和鎖定銷鎖定雙重保護(hù)。蓄能器液控蝶閥開(kāi)啟靠水泵，而關(guān)閉時(shí)靠蓄能器。由于采用了蓄能器

37、關(guān)閥，從而省掉了重錘，因此占用空間小，安裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制可根據(jù)用戶需要采用普通型控制和PLC控制，實(shí)現(xiàn)了泵閥聯(lián)動(dòng)，并可實(shí)現(xiàn)就地遠(yuǎn)控及計(jì)算機(jī)聯(lián)控。</p><p>　　1.5.2液控蝶閥原理</p><p>　　1）開(kāi)閥：液控蝶閥開(kāi)發(fā)時(shí) ，利用液控站和舉升油缸的作用力，通過(guò)舉臂，重錘桿、閥軸等零件，帶動(dòng)碟板作90°旋轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，液控站和舉升油缸的作用力也通過(guò)舉臂和重錘桿

38、將重錘垂直提升，將重錘的重力轉(zhuǎn)換為勢(shì)能，為關(guān)閥做好動(dòng)力準(zhǔn)備。</p><p>　　2）鎖定：液控蝶閥的鎖定機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)油缸，機(jī)械鎖定軸、電磁鎖定軸、電磁鐵等零件組成，具有機(jī)械電磁聯(lián)合鎖定功能，當(dāng)閥門(mén)全開(kāi)后，先有傳動(dòng)油缸的作用力驅(qū)動(dòng)機(jī)械鎖定軸投入到鎖定位置進(jìn)行初鎖，后由電磁鐵的電磁力驅(qū)動(dòng)電磁鎖定軸進(jìn)行終鎖，其鎖定過(guò)程在一系列行程開(kāi)關(guān)的作用下，完全自動(dòng)進(jìn)行，一氣呵成。重錘的巨大作用力完全由機(jī)械鎖定軸承受，機(jī)械鎖定軸的退

39、出受到電磁鎖定軸的約束，而電磁鎖定軸的退出則受到電磁鐵的電磁力控制，只要電磁鐵不失電，其電磁鎖定軸和機(jī)械鎖定軸就被牢牢控制住，不關(guān)閥門(mén)開(kāi)啟多長(zhǎng)時(shí)間，不管重錘有多重、重錘（碟板）絕不會(huì)下落一絲一毫，確保碟板開(kāi)啟后始終處于全開(kāi)狀態(tài)（最小流阻狀態(tài)），期間無(wú)需任何補(bǔ)油、補(bǔ)壓措施。</p><p>　　3）關(guān)閥：關(guān)閥有三種情況，A：人為關(guān)閥；B：水泵或閥門(mén)自身故障失電關(guān)閥；C：外線失電關(guān)閥。不管哪種情況關(guān)閥，只需讓電磁鐵失

40、電即可按預(yù)定的程序自動(dòng)關(guān)閉，在電磁鐵失電瞬間，電磁力即刻同步消失。電磁鎖定軸一旦失去電磁力的作用則即刻開(kāi)鎖，機(jī)械鎖定軸在失去電磁鎖定軸的約束后也即可開(kāi)鎖，此時(shí)重錘的勢(shì)能即重錘桿、舉臂、閥軸等零件帶動(dòng)碟板按照預(yù)先調(diào)定的快關(guān)、緩沖、慢關(guān)程序作關(guān)閉運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)程一氣呵成。液控蝶閥在關(guān)閉過(guò)程中，必須排除舉升油缸下腔的油液，據(jù)此，采取控制并調(diào)節(jié)舉升油缸排油速度的方法，能有效地對(duì)閥門(mén)的關(guān)閉速度進(jìn)行控制。液控蝶閥的關(guān)閉過(guò)程有快關(guān)、緩沖、慢關(guān)三個(gè)程序，

41、其快關(guān)時(shí)間、慢關(guān)時(shí)間、快關(guān)角度、慢關(guān)角度都可以調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.5.3液控蝶閥特點(diǎn)</p><p>　　由于需要進(jìn)行多種工藝，液控蝶閥具有如下的特點(diǎn)：</p><p>　　1)設(shè)有橡膠密封的工作密封副和金屬密封的檢修密封副，正常工作時(shí)僅工作密封副投入使用；當(dāng)用于維護(hù)檢修時(shí)，檢修密封副投入使用，此時(shí)無(wú)需排空壓力鋼管或拆卸閥體便可進(jìn)行檢修、更換工作密封和軸

42、頸密封等工作。</p><p>　　2）蝶板采用雙偏心、雙平板過(guò)流型式，不僅具有良好的水利特性，流阻系數(shù)小于0.2，而且關(guān)閥時(shí)具有閥門(mén)偏心勢(shì)能及蓄能罐的壓力勢(shì)能，使閥門(mén)始終具有足夠的保險(xiǎn)系數(shù)，在任何需要關(guān)閥的情況下都能夠安全可靠的關(guān)閉。</p><p>　　3）閥體采用鑄焊結(jié)構(gòu)，為整體框架式，強(qiáng)度和剛度好，密封性能可靠。</p><p>　　4）軸端密封采用雙重補(bǔ)償

43、性密封機(jī)構(gòu)，密封效果好。采用箱式結(jié)構(gòu)，拆卸及維護(hù)方便。</p><p>　　5）閥軸軸承采用無(wú)鉛型無(wú)給油自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，具有承載能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)小、耐磨損、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。</p><p>　　6）設(shè)置有可靠的液壓保壓功能，以防止蝶板全開(kāi)時(shí)由于水流沖擊發(fā)生抖動(dòng)及系統(tǒng)漏油、造成蝶板關(guān)閉；設(shè)置有液壓鎖定和手動(dòng)鎖定裝置，檢修水輪機(jī)時(shí)，防止因誤操作導(dǎo)致閥門(mén)開(kāi)啟而發(fā)生意外。</p>

44、<p>　　7）設(shè)置有顯示檢修密封副位置的信號(hào)裝置，可方便地觀察檢修密封副的狀態(tài)。</p><p>　　8）控制系統(tǒng)以PLC（可編程控制器）為核心，采用工業(yè)人機(jī)界面（觸摸屏）進(jìn)行操作及顯示?？删偷夭僮鬟M(jìn)水閥、旁通閥的開(kāi)和關(guān)，也可由中央控制室對(duì)整個(gè)進(jìn)水閥系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。</p><p>　　9）液壓站、電控柜的設(shè)計(jì)，與閥門(mén)分體就近安裝，不僅可有效地保護(hù)控制系統(tǒng)，而且有利于控制

45、系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)。</p><p><b>　　1.6設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述</b></p><p>　　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī)的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各式各種傳動(dòng)形式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工作可靠，成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><

46、p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行：</p><p>　　（1）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；</p><p>　?。?）制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；</p><p>　?。?）選擇液壓元件；</p><p>　　（4）確定液壓執(zhí)行元件的形式；

47、</p><p>　　設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及與該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。</p><p>　?。?）主機(jī)的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等；</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)要完成哪些動(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何；</p><p>

48、;　?。?）液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度；</p><p>　　（4）各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)；</p><p>　?。?）對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求；</p><p>　?。?）自動(dòng)化程度、操作控制方式的要求；</p><p>　?。?）對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求；</p><

49、;p>　?。?）對(duì)效率、成本等方面的要求。</p><p>　　2 液控蝶閥液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求</p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)水電站水輪機(jī)液控蝶閥的液壓系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)液壓蝶閥原始位置（關(guān)）-開(kāi)啟-任意位置停止-全開(kāi)-關(guān)閥工作順序、液壓碟閥手動(dòng)啟閉（維修或停電情況）的工作循環(huán),快速開(kāi)關(guān)閥速度6m/min,水錘壓力為1000

50、0N，蝶閥重為3000N，直徑為1500mm，水平安裝，工作行程500mm設(shè)計(jì)該液控蝶閥的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　2.2蝶閥安裝方式選擇 </p><p>　　考慮到蝶閥在剛開(kāi)始開(kāi)啟時(shí)會(huì)需要比較大的轉(zhuǎn)矩，從以下3種安裝方式中選擇第二種：</p><p>　　圖2.1a 蝶閥開(kāi)閥剛開(kāi)始位置與中心線成45°</p><p>　　

51、圖2.1b 蝶閥開(kāi)閥剛開(kāi)始位置與中心線成30°</p><p>　　圖2.1c 蝶閥開(kāi)閥剛開(kāi)始位置與中心線成60°</p><p>　　圖2.1蝶閥安裝方式</p><p><b>　　2.3 工況分析</b></p><p>　　根據(jù)要求液壓執(zhí)行元件選用活塞式雙作用缸</p><

52、p>　?。?）工作負(fù)載 水錘的壓力兩側(cè)相互抵消 Fw=0N</p><p>　　（2）摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力：Ffs=0.2*3000=600N</p><p>　　動(dòng)摩擦阻力：Ffd=0.1*3000=300N</p><p>　?。?）背壓負(fù)載 Fb=1000N（液壓缸參數(shù)未定，估算）</p><p>　?。?

53、）加速負(fù)載 Fa=15N</p><p>　　液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：</p><p>　　其中：ηm=0.9 ηm----液壓缸的機(jī)械效率，一般取ηm=0.9-0.97。</p><p>　　表2.1液控蝶閥工況分析表</p><p>　　2.4 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制</p><p><b

54、>　　圖2.2負(fù)載循環(huán)圖</b></p><p>　　圖2.3 速度循環(huán)圖</p><p>　　2.5液壓系統(tǒng)原理圖的擬定</p><p><b>　?。?）確定供油方式</b></p><p>　　考慮到該蓄能式液壓系統(tǒng)壓力不要經(jīng)常變換和調(diào)節(jié)，只需較小的功率，流量小，并有蓄能器儲(chǔ)存能量，因此采用一低壓

55、單向定量液壓泵供油。</p><p>　?。?）調(diào)速方式的選擇</p><p>　　工作缸采用活塞式雙作用缸，當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸右腔，活塞帶動(dòng)碟閥順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)閥，先加速至6m/min后勻速，到達(dá)400mm時(shí)減速，降至為零時(shí)開(kāi)閥完成；當(dāng)壓力油進(jìn)入工作缸左腔，活塞向帶動(dòng)蝶閥逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，先加速至6m/min再勻速，到達(dá)液壓缸行程100mm處減速開(kāi)啟，降至為零時(shí)完成關(guān)閥，有效的減少開(kāi)閥完成和關(guān)閥完

56、成時(shí)由于速度驟降對(duì)閥體的沖擊，有效的延長(zhǎng)了液壓閥的壽命，符合工業(yè)生產(chǎn)的要求。</p><p>　　本液壓控制系統(tǒng)由一臺(tái)電動(dòng)定量油泵組和一臺(tái)定量手動(dòng)油泵組提供壓力油源，在通常情況下一套工作，一套備用，并互為備用，且手動(dòng)泵組為維修提供方便，不受停電的影響。</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖：</p><p>　　1、油箱 2、液位液溫計(jì) 3、電機(jī) 4、柱塞油泵 5

57、、單向閥 6、截止閥 7、蓄能器 8、壓力表開(kāi)關(guān) 9、壓力表 10、壓力控制器 11、高壓膠管 12、球式換向閥 13、液壓缸 14、高壓膠管 15、球式換向閥 16、空氣濾清器 17、網(wǎng)式濾油器 18、截止閥 19、節(jié)流閥 20、手動(dòng)泵 21、直動(dòng)型溢流閥 22、高壓膠管</p><p><b>　　圖2.4系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　2.6 控制過(guò)程綜

58、述 </p><p>　　（1）開(kāi)閥。按下開(kāi)閥按鈕，電磁鐵1YV、2YV得電，3YV失電。</p><p>　　這時(shí)的油路進(jìn)油路為：</p><p>　　定量泵→單向閥5.1→單向閥5.2→電液換向閥15左→節(jié)流閥→液壓缸右腔</p><p><b>　　回油路為： </b></p><p>　

59、　液壓缸左腔→電液換向閥12.1左→調(diào)速閥19→電液換向閥12.2左→過(guò)濾裝置→油箱</p><p>　　（2）關(guān)閥。按下關(guān)閥按鈕，電磁鐵1YV、2YV、3YV失電。</p><p><b>　　這時(shí)液壓油路為：</b></p><p>　　變量泵→單向閥5.1→溢流閥21→過(guò)濾裝置→油箱</p><p>　　開(kāi)關(guān)閥時(shí)的

60、加速和減速可調(diào)整調(diào)速閥改變背壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）任意位置停止。按下停止按鈕，電磁鐵1YV、2YV、3YV得電。</p><p><b>　　這時(shí)液壓油路為：</b></p><p>　　變量泵→單向閥5.1→溢流閥21→過(guò)濾裝置→油箱</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型</p>

61、<p>　　3.1 液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　?。?）工作壓力P的確定。 工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來(lái)確定，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表取液壓缸工作壓力為25MPa.</p><p>　?。?）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為337500N 按《液壓與氣壓傳動(dòng)》第三版表8-2取P2=0.5MPa，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取d/D=0.7&

62、lt;/p><p>　　圖3.1單活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖</p><p>　　Fw=(A1P1-A2P2) ηm A2=0.51A1 （d/D=0.7）</p><p>　　所以300000=(25 A1-0.5×0.51A1)×0.9×1000000</p><p>　　A1=0.01347㎡</p&g

63、t;<p>　　d=0.7D=0.0923m</p><p>　　按GB2348-80查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表19-6-3將這些直徑圓整成標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=160mm,d=110mm</p><p>　　由此求得液壓缸的實(shí)際有效面積為：</p><p>　　（3）計(jì)算在各工作階段液壓缸所需流量</p><p>　　Q（快進(jìn)）=A1

64、5;V（快進(jìn)）=0.0201×6×1000=120.6L/min</p><p>　　Q(工進(jìn))=A1×V（工進(jìn)）=0.0201×0.25×1000=5.025L/min </p><p>　　Q（快退）=A2V（快退）=0.0106×6×1000=63.6L/min </p><p>　　3.2

65、液壓泵的流量，壓力的確定和泵規(guī)格的選擇</p><p>　　3.2.1 泵的工作壓力的確定</p><p>　　考慮到正常工作中進(jìn)油管有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為 </p><p><b>　　Pp=P1+ΣP</b></p><p>　　式中，Pp—液壓泵最大工作壓力；</p><p>

66、　　P1—執(zhí)行元件最大工作壓力；</p><p>　　ΣP—進(jìn)油管路中的壓力損失，簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2~0.5MPa。故可取壓力損失ΣP=0.5MPa</p><p>　　所以Pp=P1+ΣP=25+0.5=25.5 MPa</p><p>　　上述計(jì)算所得的Pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)度階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超出靜態(tài)壓力，另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量

67、，并確保泵的壽命，因此選泵的壓力值Pa應(yīng)為Pa≥1.25Pp~1.6Pp</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　3.2.2 泵的流量確定</p><p>　　液壓泵的最大流量應(yīng)為Q≥KL（ΣQ）max</p><p>　?。é睶）max為同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行

68、工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。</p><p>　　KL系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取KL=1.2</p><p>　　故Qp=KL(ΣQ）max=1.2×（120.6+2.4)=147.6L/min</p><p>　　3.2.3 選擇液壓泵的規(guī)格</p><p>　　由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向

69、柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門(mén)刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：</p><p>　?。?）工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到1000×105Pa。</p><p>　　（2）流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流

70、量變?cè)龃蟆?lt;/p><p>　?。?）改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。</p><p>　　（4）柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。</p><p>　　根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版表19-5-35得：現(xiàn)選用，排量63ml

71、/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。</p><p>　　3.3液壓泵匹配電動(dòng)機(jī)的選定</p><p><b>　　電機(jī)功率計(jì)算：</b></p><p>　　其中：P 為電動(dòng)機(jī)功率（KW）</p><p>　　Pa為液壓泵最大工作壓力(M

72、Pa)</p><p>　　Qp為液壓泵的輸出流量（L/min）</p><p>　　η為液壓泵的總效率。柱塞泵為0.80-0.85取η=0.85。</p><p>　　那么:P=31.875×147.6/（60×0.85）=92.25kw </p><p>　　選用： 電機(jī)型號(hào)

73、為Y315S-4[11]，</p><p>　　轉(zhuǎn)速n=1480rpm,</p><p>　　電機(jī)功率為110kw</p><p>　　3.4 閥類元件及輔助元件的選擇</p><p>　　對(duì)液壓閥的基本要求：</p><p>　?。?) 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。</p>

74、;<p>　?。?) 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。</p><p>　　3.4.1溢流閥的選擇</p><p>　　圖3.2 電磁溢流閥11簡(jiǎn)圖</p><p>　　溢流閥設(shè)定壓力25MPa；穩(wěn)定啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)流量很小，故卸荷時(shí)流量較??；電磁溢流閥采用管式連接[13]。據(jù)此選擇電磁溢流閥型號(hào)為DBW10B-2-30/315C

75、G24[14]，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑10mm ；最高調(diào)定壓力 31.5MPa；管式連接。</p><p>　　3.4.2 換向閥的選擇</p><p>　　圖3.3 電液換向閥簡(jiǎn)圖</p><p>　　換向閥的主要作用是通過(guò)切換液控單向閥控制口與控制油路或泄漏油路的通斷來(lái)控制液控單向閥的開(kāi)閉。其最大工作壓力為25MPa。由此選擇二位三通電磁換向閥 型號(hào)為4WE10

76、J20/CG24NZ25L[14]，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑10mm；工作壓力31.5MPa。</p><p>　　3.4.3單向閥的選擇</p><p><b>　　圖3.4單向閥</b></p><p>　　液控單向閥外控口接零壓時(shí)，液控單向閥不開(kāi)啟，有桿腔出油口被鎖住，油液無(wú)法流出；液控單向閥外控油引入時(shí)，有桿腔出油口被打開(kāi)，使液壓控制回路

77、接通。為保證液控單向閥鎖緊的可靠，液控單向閥要采用外控外泄式，而且鎖緊時(shí)液控單向閥外控口必須接零壓。通過(guò)液控單向閥的最大流量為147.6L/min，液控單向閥的最高工作壓力為25MPa。選擇液控單向閥型號(hào)為Z2S10-1-30/，其主要技術(shù)參數(shù)為：最高工作壓力31.5MPa，開(kāi)啟壓力0.1MPa；控制壓力范圍 0.1~31.5MPa；面積比A1/A2=1/2.78,A3/A2=1/16；重2kg。</p><p&g

78、t;　　本系統(tǒng)的工作壓力在25MPa左右，根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件及輔助元件型號(hào)和規(guī)格</p><p>　　主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： </p><p>　　表3.1 壓機(jī)液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號(hào)規(guī)格</p>

79、<p><b>　　3.5 管道的確定</b></p><p>　　3.5.1管子的選用</p><p>　　在液壓傳動(dòng)中常用的管子有鋼管、銅管、膠管以及尼龍管等。</p><p><b>　?。?）金屬管</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)用鋼管，常為無(wú)縫鋼管，有精密無(wú)縫鋼管和普通無(wú)

80、縫鋼管?？ㄌ资焦芙宇^須采用精密無(wú)縫鋼管，焊接式管接頭一般采用普通無(wú)縫鋼管。材料用10號(hào)或15號(hào)鋼，中、高壓或大通經(jīng)（DN>80）采用15號(hào)鋼。這些鋼管均要求在退火狀態(tài)下使用。</p><p>　　銅管有紫銅管和黃銅管。紫銅管用于壓力較低（p≤6.5-10MPa）的管路，黃銅管可承受較高壓力（p≤25MPa），但不易彎曲。</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，管路聯(lián)接螺紋有公制細(xì)牙螺紋、

81、55°非密封管螺紋、55°密封管螺紋、60°圓錐管螺紋，以及公制圓錐管螺紋。螺紋的形式一般根據(jù)回路公稱壓力確定。公稱壓力≤16MPa的中低壓系統(tǒng)，上述各種螺紋聯(lián)接型式均可采用。公稱壓力為16-31.5MPa的中、高壓系統(tǒng)采用55°非密封管螺紋，或公制細(xì)牙螺紋。</p><p>　　根據(jù)要求，本系統(tǒng)中選用15號(hào)鋼管，公制細(xì)牙螺紋連接。</p><p>

82、<b>　?。?）膠管</b></p><p>　　膠管是用于聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。分高、低壓兩種。高壓膠管以鋼絲編織或鋼絲纏繞為骨架的膠管，用于壓力油路。低壓膠管是以麻線或棉線編織體為骨架的膠管，用于壓力較低的回油路或氣動(dòng)管路中。</p><p>　　為了減少系統(tǒng)沖擊，根據(jù)要求，本液壓系統(tǒng)中在液壓泵出口上方使用高壓膠管。</p><p&

83、gt;　　3.5.2 管路尺寸的計(jì)算</p><p>　　管子內(nèi)徑(m)計(jì)算公式為 </p><p>　　上式中： qv為通過(guò)管路的流量，L/min</p><p>　　v為流體在管路的流速，m3/s</p><p>　?。?）液壓泵吸油管路的計(jì)算</p><p>　　液壓泵最大輸出流量為147.6L/min；&l

84、t;/p><p>　　吸油管路流速一般小于1~2m/s，</p><p><b>　　此處取 ；</b></p><p>　　則液壓泵吸油管路內(nèi)徑：</p><p>　　圓整取鋼管公稱通徑為65mm,</p><p>　　取鋼管外徑為75mm，</p><p>　　即鋼管壁厚為

85、10mm。</p><p>　?。?）系統(tǒng)控制油管路的計(jì)算</p><p>　　用過(guò)控制油管路流量為5.025L/min；壓油管路流速 ，系統(tǒng)壓力很高，故壓油管流速可取較大值，取3m/s；則壓油管路內(nèi)徑</p><p>　　控制油管路油液壓力較大，管子壁厚要較大，圓整取鋼管公稱通徑為10mm外徑為18mm，則壁厚為8mm。</p><p>　

86、?。?）回油管路的計(jì)算</p><p>　　通過(guò)回油管路的流量為63.6L/min；回油管路流速 ，?。粍t回油管路內(nèi)徑 </p><p>　　圓整取鋼管內(nèi)徑為32mm，</p><p><b>　　外徑為42mm，</b></p><p><b>　　壁厚為10mm。</b></p>

87、<p>　　3.5.3 油管的管徑</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，油管內(nèi)允許流速為：</p><p>　　壓油管：VA=3.0m/s</p><p>　　吸油管：Vs=0.8m/s</p><p>　　回油管：VB=2.0 m/s</p><p>　　根據(jù)公式[10]，以及管道壁厚計(jì)算公式[10]，計(jì)算結(jié)果

88、如下：</p><p>　　表6-1 管道的管徑的計(jì)算</p><p>　　故，油路中吸油管路的管徑為75mm，65mm，壓力控制油路的管徑為20mm，回油油路管徑為42mm，32mm</p><p>　　3.5.4 管道壁厚的計(jì)算</p><p><b>　　式中： </b></p><p>

89、;　　p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa </p><p>　　d——管道內(nèi)徑 m</p><p>　　——管道材料的許用應(yīng)力 Pa，</p><p>　　——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa</p><p>　　n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取n=8；時(shí)，</p><p>　　取n=6； 時(shí)，取n=4。</p&g

90、t;<p>　　根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：</p><p>　　我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa; </p><p>　　液壓泵壓油管道的壁厚</p><p>　　(2)液壓泵回油管道的壁厚</p><p><b>　　所以所選管道適用。</b></p><

91、p>　　3.5.5 管接頭的選用</p><p>　　管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。</p><p>　　管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見(jiàn)聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米

92、制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。</p><p>　　本系統(tǒng)中采用焊接式管接頭，利用接管與管子焊接。接頭體和接管之間用O形圈進(jìn)行端面密封。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，對(duì)管子尺寸精度要求不高，但要求焊接質(zhì)量高，裝拆不便。工作壓力可達(dá)31.5MPa，

93、工作溫度為-25~80℃，適應(yīng)于油為介質(zhì)的管路系統(tǒng)。</p><p>　　4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 液壓缸主要尺寸的確定</p><p>　　4.1.1 液壓缸壁厚和外經(jīng)的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚

94、度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。</p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 </p><p>　　設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程</p><p>　　式中 ——液壓缸壁厚(m

95、)；</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑(m)；</p><p>　　——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍；</p><p>　　——缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管：。</p><p>　　=25×1.25=31.25</p><p>　　則=31.25×0.16/220=0.0

96、227m 取=25mm在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。</p><p>　　液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為</p><p>　　4.1.2 液壓缸工作行程和缸蓋厚度的確定</p><p>　?。?）

97、液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P12表2-6中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p>　　液壓缸工作行程選 l=700mm</p><p>　?。?）缸蓋厚度的確定</p><p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。</p>

98、;<p><b>　　無(wú)孔時(shí) </b></p><p><b>　　有孔時(shí) </b></p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度(m)；</p><p>　　——缸蓋止口內(nèi)徑(m)；</p><p>　　——缸蓋孔的直徑(m)。</p><p&g

99、t;<b>　　液壓缸：</b></p><p><b>　　無(wú)孔時(shí) =</b></p><p><b>　　取 t=45mm</b></p><p><b>　　有孔時(shí)</b></p><p><b>　　=</b></p

100、><p>　　取 t =45mm</p><p>　　4.1.3 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定</p><p>　　當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如下圖2所示）。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。</p><p>　

101、　對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程</p><p>　　式中 L——液壓缸的最大行程；</p><p>　　D——液壓缸的內(nèi)徑。</p><p>　　活塞的寬度B一般取B=(0.6-10)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；</p><p>　　當(dāng)

102、D<80mm時(shí)，??；</p><p>　　當(dāng)D>80mm時(shí)，取。</p><p>　　為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即</p><p><b>　　滑臺(tái)液壓缸：</b></p><p>　　最小導(dǎo)向長(zhǎng)

103、度：=700/20+160/2=115mm</p><p>　　取 H=150mm</p><p>　　活塞寬度：B=0.6D=96mm</p><p>　　缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度：</p><p>　　l1=0.6d1=66mm</p><p>　　隔套長(zhǎng)度：=115-(66+96)/2=34mm </p>

104、;<p>　　液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。</p><p><b>　　液壓缸：</b></p><p>　　缸體內(nèi)部長(zhǎng)度L=B+l=96+700=796mm</p><p>　　當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度LB(10-15)d時(shí)，需考

105、慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p>　　4.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。</p><p

106、>　　4.2.1 缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中采用外半環(huán)連接，如下圖4.1所示：</p><p>　　缸體與缸蓋外半環(huán)連接方式的優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　　（1）結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單</b></p>

107、<p><b>　?。?）加工裝配方便</b></p><p><b>　　缺點(diǎn)：</b></p><p><b>　　（1）外型尺寸大</b></p><p>　?。?）缸筒開(kāi)槽，削弱了強(qiáng)度，需增加缸筒壁厚2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　參閱<&

108、lt;液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P15表2-8，采用組合式結(jié)構(gòu)中的螺紋連接。如下圖4.2.2所示：</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在振動(dòng)的工作條件下容易松動(dòng)，</p><p>　　必須用鎖緊裝置。應(yīng)用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。</p><p>　　4.2.

109、2 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)</p><p>　　活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油

110、壓將唇邊張開(kāi)，以提高密封性能。</p><p>　　參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P16表2-9，在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：</p><p>　　導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。</p><p>　　蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。</p>

111、;<p>　　防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　　活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。</p><p>　　參閱<<液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P17表2-10，在本次設(shè)計(jì)中采用O形密封圈。</p><p>　　5 液

112、壓油箱的設(shè)計(jì) </p><p>　　液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。</p><p>　　5.1 液壓油箱有效容積的確定</p><p>　　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(lái)考慮。液壓油箱的有效容量可概略地確定為：</p><p>&

113、lt;b>　　表5.1</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，所以取:</p><p>　　式中 －液壓油箱有效容量；</p><p><b>　　－液壓泵額定流量。</b></p><p>　　參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-767鍛壓機(jī)械的油箱容積通常取

114、為每分鐘流量的6-12倍。、</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　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(huì)因重力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(guò)液壓油箱高度的80%。</p><

115、p>　　所以，實(shí)際油箱的體積為：</p><p>　　5.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓油箱的有效面積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般設(shè)計(jì)尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1：1：1～1：2：3。但有時(shí)為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大，本設(shè)計(jì)中的油箱根據(jù)液壓泵與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方式的需要以及安裝其它液壓元件需要，選擇長(zhǎng)為1.5m,寬為1.

116、1m，高為1.0m。</p><p>　　5.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　一般的開(kāi)式油箱是用鋼板焊接而成的，大型的油箱則是用型鋼作為骨架的，再在外表焊接鋼板。油箱的形狀一般是正方形或長(zhǎng)方形，為了便于清洗油箱內(nèi)壁及箱內(nèi)濾油器，油箱蓋板一般都是可拆裝的。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮的幾點(diǎn)要求：</p><p>　　(1) 壁板：壁板厚度一般是3～4mm；容量大的油箱

117、一般取4～6mm。本設(shè)計(jì)中取油箱的壁厚為6mm。對(duì)于大容量的油箱，為了清洗方便，也可以在油箱側(cè)壁開(kāi)較大的窗口，并用側(cè)蓋板緊密封閉。</p><p>　　(2) 底板與底腳：底板應(yīng)比側(cè)板稍厚一些，底板應(yīng)有適當(dāng)傾斜以便排凈存油和清洗，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。油箱的底部應(yīng)裝設(shè)底腳，底腳高度一般為150～200mm，以利于通風(fēng)散熱及排出箱內(nèi)油液。一般采用型鋼來(lái)加工底腳。本設(shè)計(jì)中用的是槽鋼加工