采用單向順序閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)論文[帶圖紙]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目：采用單向順序閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別： 機(jī)電信息系 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)：

2、</p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2013年5月</b></p>

3、<p>　　采用單向順序閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)作為一種可以傳遞動(dòng)力和控制的傳動(dòng)方式，已經(jīng)日益廣泛應(yīng)用到醫(yī)療、科技、軍事、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)、起重、運(yùn)輸、礦山、建筑、航空等各個(gè)領(lǐng)域。液壓基本回路是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，它指的是能實(shí)現(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合。

4、任何液壓系統(tǒng)都是由一些基本回路組成的[1]。</p><p>　　本文對(duì)采用單向順序閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。首先，分析了平衡回路的原理，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)出此次設(shè)計(jì)采用單向順序閥平衡回路的系統(tǒng)原理圖；其次，根據(jù)液壓傳動(dòng)相關(guān)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，選擇合適的液壓元件，闡述了實(shí)驗(yàn)臺(tái)、油箱、液壓站動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)及管路與管接頭的選擇；最后，對(duì)本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置進(jìn)行性能驗(yàn)算，主要包括壓力損失驗(yàn)算和系統(tǒng)溫升校核

5、。進(jìn)而完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的所有設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓；液壓基本回路；平衡回路；實(shí)驗(yàn)臺(tái)</p><p>　　Using a one-way valve sequence in balance circuit of experiment device design</p><p><b>　　Abstract</b></p&g

6、t;<p>　　Along with the science and technology development,the hydraulic transmission took as a way of that transmit the power and the control type of drive,already widely applied in medical,technical,the military,

7、the industrial automation production,lifts heavy objects,the transportation,the mine,the building,the aviation and so on.The hydraulic pressure basic circuit is the hydraulic system organic constituent,and that is refers

8、 can realize some kind of stipulation function hydraulic pressure part comb</p><p>　　This article carried out a detailed analysis of the designation about using a one-way valve sequence in balance circuit of

9、 experiment device design.First of all,this paper analyzes the balance circuit theory,on this basis,summarized the using a one-way valve sequence in balance circuit schematic diagram;Secondly,according to the hydraulic t

10、ransmission related theory for data calculation,select the appropriate hydraulic components.this paper expounds the laboratory furniture, fuel tanks, hydrauli</p><p>　　Key Words： Hydraulic pressure；Hydraulic

11、 pressure basic circuit；balance circuit； laboratory stage</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1前言1</b></p&

12、gt;<p><b>　　1.2題目背景1</b></p><p><b>　　1.3研究意義2</b></p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況2</p><p>　　1.5本文主要研究?jī)?nèi)容3</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析5</p><

13、p>　　2.1液壓系統(tǒng)的組成5</p><p>　　2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及步驟5</p><p>　　2.2.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　2.2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟5</p><p>　　2.3系統(tǒng)工況分析6</p><p>　　2.4系統(tǒng)方案確定6</p><p

14、>　　2.5平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置功能原理設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.5.1平衡回路概述7</p><p>　　2.5.2單向順序閥平衡回路分析7</p><p>　　2.5.3單向順序閥的平衡回路原理圖擬定7</p><p>　　3 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選型9</p><p>　　3.1液壓缸設(shè)計(jì)

15、9</p><p>　　3.1.1液壓缸工作壓力9</p><p>　　3.1.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸9</p><p>　　3.1.3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1.4液壓缸所需流量計(jì)算15</p><p>　　3.2 控制元件的選型15</p><p>　　3.2.

16、1各類閥規(guī)格型號(hào)15</p><p>　　3.2.2液壓閥安裝連接方式16</p><p>　　3.3 輔助元件選型16</p><p>　　3.3.1油管選用及計(jì)算16</p><p>　　3.3.2管接頭17</p><p>　　3.3.3液壓油18</p><p>　　3.3.

17、4濾油器18</p><p>　　3.3.5空氣濾清器18</p><p>　　3.3.6液位計(jì)18</p><p>　　4 液壓站設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1液壓泵裝置19</p><p>　　4.1.1液壓泵安裝方式19</p><p>　　4.1.2液壓泵設(shè)計(jì)選型1

18、9</p><p>　　4.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型20</p><p>　　4.1.4電動(dòng)機(jī)與液壓泵聯(lián)接方式20</p><p>　　4.1.5聯(lián)軸器選型20</p><p>　　4.2油箱設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.2.1油箱有效容積確定22</p><p>　　4.2.2油箱外形

19、尺寸22</p><p>　　4.2.3油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3液壓控制裝置24</p><p>　　5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p><b>　　5.1概述25</b></p><p>　　5.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)組件設(shè)計(jì)25</p><p&g

20、t;　　5.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板結(jié)構(gòu)25</p><p>　　5.3.2液壓元件布局25</p><p>　　5.3.3確定油孔位置與尺寸26</p><p>　　5.3.4繪制實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板相關(guān)圖26</p><p>　　6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算及組裝調(diào)試與故障處理

21、26</p><p>　　6.1壓力損失驗(yàn)算27</p><p>　　6.1.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失27</p><p>　　6.1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路壓力損失28</p><p>　　6.2系統(tǒng)溫升估算28</p><p>　　6.3液壓系統(tǒng)安裝30</p><p>　　6.3.

22、1液壓元件的檢查30</p><p>　　6.3.2液壓元件和管道的安裝30</p><p>　　6.4液壓系統(tǒng)調(diào)試31</p><p>　　6.5系統(tǒng)常見故障的診斷31</p><p><b>　　7 結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b

23、></p><p><b>　　致 謝34</b></p><p>　　附錄錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>　　液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在

24、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、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)。現(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)技術(shù)[2]。</p><p>　　液壓傳動(dòng)由于其具有傳動(dòng)功率大、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，使得其在各類機(jī)械

25、設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文首先概述了國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀，分析了課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。論文闡述了平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，主要對(duì)回路的工作原理、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計(jì)算等方面做了詳細(xì)的分析與研究。通過(guò)查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，對(duì)液壓元件、油箱等進(jìn)行了選擇，并完成液壓站的設(shè)計(jì)，根據(jù)原理圖以及各項(xiàng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行管路及管接頭的選擇，最終確定裝置總的結(jié)構(gòu)。最后計(jì)算其性

26、能的好壞并進(jìn)行溫升校核等各項(xiàng)指標(biāo)。</p><p><b>　　1.2題目背景</b></p><p>　　液壓傳動(dòng)由于其具有傳動(dòng)功率大、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)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(wú)級(jí)調(diào)速、自動(dòng)控制、過(guò)載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)與控制的

27、重要技術(shù)手段。特別是20世紀(jì)90年代以來(lái)，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(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)，對(duì)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。在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，液壓基本回路起著至關(guān)重要的作用，決定著能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期所需的要求。因此，此次設(shè)計(jì)

28、液壓回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置供實(shí)驗(yàn)使用，對(duì)滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要及熟悉液壓基本回路進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化有著非常重要的意義。</p><p><b>　　1.3研究意義</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在完成《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《液壓與氣壓傳動(dòng)》等課程理論教學(xué)以后所進(jìn)行的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課題的學(xué)習(xí)目的在于學(xué)生綜合使用《液壓與氣壓傳動(dòng)》等專業(yè)課程的

29、理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行液壓基本回路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)緊密結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展、為在將來(lái)選用和設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)及進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　通過(guò)該題目原理圖的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生熟悉液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序，了解并掌握液壓傳動(dòng)這門技術(shù)。通過(guò)液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和基本方法。總之，通過(guò)本題目的設(shè)計(jì)，是對(duì)大家知識(shí)面的考

30、核，并且可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生對(duì)四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實(shí)踐鍛煉。</p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況</p><p>　　由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有了一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技

31、術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來(lái)的要求[3]。綜合國(guó)內(nèi)外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢(shì)將集中在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　a. 減少能耗充分利用能量液壓技術(shù)在機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部壓力都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的效率得到顯著提高。</p><p>

32、　　b. 主動(dòng)維護(hù)液壓系統(tǒng)維護(hù)已從過(guò)去簡(jiǎn)單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測(cè)，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時(shí)，預(yù)先進(jìn)行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)生。 </p><p>　　要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)維護(hù)技術(shù)必須要加強(qiáng)液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當(dāng)前憑有經(jīng)驗(yàn)的維修技術(shù)人員的感官和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)看、聽、觸、測(cè)等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強(qiáng)專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識(shí)，建立完整

33、的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識(shí)庫(kù)，并利用計(jì)算機(jī)，根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識(shí)庫(kù)中知識(shí)，用推理機(jī)中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進(jìn)一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對(duì)于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。</p><p>　　另外，還應(yīng)開發(fā)液壓系統(tǒng)自補(bǔ)償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤(rùn)滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進(jìn)市補(bǔ)償，這是液壓行業(yè)努力的方向。</p><p>

34、　　c. 機(jī)電一體化電子技術(shù)和液壓傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化可以提高工作可靠性，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點(diǎn)，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)。</p><p>　　(1) 液壓行業(yè)：液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、低振動(dòng)、無(wú)泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)

35、保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感器等高新技術(shù)。</p><p>　　液力耦合器向高速大功率和集成化的液力傳動(dòng)裝置發(fā)展，開發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力耦合器和向汽車應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無(wú)故障工作時(shí)間；液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術(shù)，提高可靠性，推廣計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，開發(fā)液力變矩器與動(dòng)力換檔變

36、速箱配套使用技術(shù)；液粘調(diào)速離合器應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。</p><p>　　(2) 氣動(dòng)行業(yè)：產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動(dòng)元件與電子技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展，普遍采用無(wú)油潤(rùn)滑，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料。</p><p>

37、　　1.5本文主要研究?jī)?nèi)容 </p><p>　　平衡回路的功用就是在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落，使執(zhí)行元件的回油路上保持一定的背壓值來(lái)平衡工作的穩(wěn)定。平衡回路在工程機(jī)械、起重機(jī)械以及一些具有垂直運(yùn)動(dòng)部件的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，它對(duì)于保證液壓系統(tǒng)的安全性等方面起到了重要作用[4]。本文設(shè)計(jì)的是采用單向順序閥平衡回路的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，研究的工作有：</p><p&g

38、t;　　a. 外文翻譯：選擇相關(guān)的外文文獻(xiàn)并進(jìn)行翻譯。</p><p>　　b. 原理分析：采用單向順序閥的平衡回路的原理分析與設(shè)計(jì)。</p><p>　　c. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置：設(shè)計(jì)出合理的、能滿足使用要求的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置。</p><p>　　d. 采用液壓缸加載：為了使活塞平穩(wěn)運(yùn)行并且考慮到此回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際性，可將重物（實(shí)現(xiàn)工作的部件）換成水平放置的

39、液壓缸，形成負(fù)負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓缸加載。</p><p>　　e. 繪制工作圖并編制技術(shù)文件：包括液壓系統(tǒng)原理圖，液壓傳動(dòng)裝置裝配圖，主要零件的零件圖，設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。</p><p>　　f. 計(jì)算并選擇液壓元件型號(hào)： 計(jì)算液壓缸的主要尺寸以及所需要的壓力和流量；計(jì)算液壓泵的工作壓力、流量和傳動(dòng)功率；選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)的類型和規(guī)格；選擇閥類元件和輔助元件的規(guī)格。</p><

40、p>　　g. 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算：壓力損失驗(yàn)算及系統(tǒng)溫升校核，說(shuō)明設(shè)計(jì)的合理、可行性。</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)的組成</p><p>　　液壓系統(tǒng)主要由以下五個(gè)主要部分來(lái)組成：</p><p>　　(1) 能源裝置：液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)等）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能，給系統(tǒng)

41、提供壓力油液。</p><p>　　(2) 執(zhí)行元件：液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。將流體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出，推動(dòng)負(fù)載做功。</p><p>　　(3) 控制元件：液壓控制閥。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流量和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥（安全閥）、減壓閥、順序

42、閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流集流閥等；方向控制閥分為單向閥、換向閥。</p><p>　　(4) 輔助元件：油箱、管件、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等。通過(guò)這些元件把系統(tǒng)連接起來(lái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種工作的循環(huán)。</p><p>　　(5) 工作介質(zhì)：液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，用它來(lái)進(jìn)行能量和信息的傳遞。</p><p>　　2.2液壓系

43、統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及步驟</p><p>　　2.2.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　通常所說(shuō)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，都是指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的，二者往往同時(shí)進(jìn)行。所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)滿足主機(jī)的拖動(dòng)、循環(huán)工作的要求，其次還必須符合結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、工作安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等方面的要求。</p><p>　　2.2.2液壓系

44、統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為兩大步驟：一、液壓系統(tǒng)的原理及性能設(shè)計(jì)。二、液壓系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)（液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓站的設(shè)計(jì)）。液壓站具有外形整齊、美觀大方，便于裝配維護(hù)和電液信號(hào)的采集，隔離了振動(dòng)、發(fā)熱對(duì)主機(jī)的影響等諸多突出優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代機(jī)床及其它工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中被廣泛采用。液壓站按照動(dòng)力源與控制裝置是否安裝在一起，可分為整體式液壓站和分離式液壓站。一個(gè)液壓系統(tǒng)能否可靠有效地運(yùn)行，在很大程度

45、上取決于液壓站結(jié)構(gòu)選型</p><p>　　是否合理及設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，后續(xù)設(shè)計(jì)時(shí)必須給予足夠重視。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具體的流程包括：明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析系統(tǒng)工況、確定主要參數(shù)、擬定液壓系統(tǒng)原理圖、選擇液壓元件、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能、繪制工作圖編制技術(shù)文件。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)工況分析</b></p>

46、<p>　　負(fù)載分析和運(yùn)動(dòng)分析統(tǒng)稱為液壓系統(tǒng)的工況分析，它是確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的基本依據(jù)。工況分析就是分析每個(gè)液壓元件在各自工作循環(huán)中的負(fù)載和速度隨時(shí)間（或位移）的變化規(guī)律，并用負(fù)載循環(huán)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖加以表示，以便了解運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)。</p><p>　　對(duì)于此題目設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置運(yùn)動(dòng)動(dòng)作較為簡(jiǎn)單，這兩種圖均可省略。此題涉及到的液壓執(zhí)行元件的外負(fù)載包括工作負(fù)載、摩擦負(fù)載、慣性負(fù)載三類，其中摩擦負(fù)載

47、、慣性負(fù)載在此可忽略不計(jì)，故液壓缸的外負(fù)載即為工作負(fù)載。其中的工作負(fù)載為負(fù)負(fù)載（與運(yùn)動(dòng)方向相同而助長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)的負(fù)載）。此裝置機(jī)構(gòu)最終是要在實(shí)驗(yàn)室里使用，根據(jù)原理等分析可定義其系統(tǒng)的最高工作壓為2.2MPa、外負(fù)載為F=3000N、回路動(dòng)作速度范圍1~3m/min。</p><p><b>　　2.4系統(tǒng)方案確定</b></p><p>　　a. 確定供油方式及動(dòng)力系統(tǒng)此次

48、設(shè)計(jì)的裝置在實(shí)驗(yàn)室為觀察現(xiàn)象而使用，速度一般較低，從節(jié)省能量，減少發(fā)熱等方面考慮，采用定量泵供油。動(dòng)力由常用的三相異步電機(jī)提供，通用性更好，便于使用與維護(hù)。</p><p>　　b. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)多而復(fù)雜，此次設(shè)計(jì)僅為觀察平衡回路現(xiàn)象變化，故可以選擇簡(jiǎn)單的單作用活塞桿液壓缸。</p><p>　　c. 壓力等變換方式本系統(tǒng)采用三位四通電磁換向閥，利用其閥芯機(jī)能的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)換向及液壓缸的進(jìn)

49、與退。</p><p>　　d. 能源裝置泵的類型葉片泵具有流量均勻，壓力脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，排量大等優(yōu)點(diǎn)。在工程機(jī)械、船舶、壓鑄和冶金設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　工作原理主要是當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)圓上。兩個(gè)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(shí)，完成

50、兩次吸油與排油。</p><p>　　雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，葉片在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)滑動(dòng)兩次，完成兩次吸油和兩次壓油，雙作用葉片泵可用作定量泵。定量泵可以滿足回路要求，故泵可選用雙作用葉片泵。</p><p>　　2.5平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置功能原理設(shè)計(jì) </p><p>　　2.5.1平衡回路概述</p><p>　　為了防止立式放置的液壓缸活塞，

51、因?yàn)榇怪边\(yùn)動(dòng)工作部件的重力而自行下滑，或在工作部件下行時(shí)速度失控這種現(xiàn)象發(fā)生，往往在液壓系統(tǒng)中設(shè)置能產(chǎn)生一定背壓的液壓元件，以保證活塞在任意位置上被鎖定，并且可以控制工作部件的下落速度，這樣的液壓回路稱為平衡回路。平衡回路在工程機(jī)械、起重機(jī)械以及一些具有垂直運(yùn)動(dòng)部件的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。其作用就是防止立式安裝的液壓缸受負(fù)載力或重力的作用自行下落，或者下落時(shí)出現(xiàn)超速失控現(xiàn)象等，它對(duì)于保證液壓系統(tǒng)的安全性等方面起到了重要作用[5]。</

52、p><p>　　2.5.2單向順序閥平衡回路分析</p><p>　　順序閥與單向閥組合成單向順序閥起到平衡閥的作用。順序閥和平衡閥都屬于壓力閥，用于控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，是基于閥芯上液壓力和彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。順序閥的主要作用是以壓力作為控制信號(hào)，在一定的控制壓力作用下自動(dòng)接通或切斷油路；平衡閥是為了防止重物自由下落（即通常所說(shuō)的負(fù)負(fù)載）時(shí)超速而保持一定背壓的壓力控制閥。順序閥與單

53、向閥組合起來(lái)用于平衡重物下行，即起平衡閥的作用。</p><p>　　單向順序閥平衡回路的主要缺點(diǎn)是：由于順序閥和換向閥不可避免地產(chǎn)生泄漏，活塞和與之相連的工作部件會(huì)因?yàn)轫樞蜷y和換向閥的泄漏而緩慢下落。它主要是根據(jù)普通順序閥的特點(diǎn)進(jìn)行分析的。這樣的順序閥平衡回路不宜使用在保證重物準(zhǔn)確停止并保持的系統(tǒng)中，一般可用在停止要求不嚴(yán)格，保持時(shí)間不長(zhǎng)，或者在運(yùn)動(dòng)時(shí)需要有一定背壓使下降運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合[6]。</p>

54、;<p>　　2.5.3單向順序閥的平衡回路原理圖擬定</p><p>　　平衡回路的功用就是在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落，使執(zhí)行元件的回油路上保持一定的背壓值來(lái)平衡工作的穩(wěn)定。為了使活塞平穩(wěn)運(yùn)行并且考慮到此回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際性，可將重物（實(shí)現(xiàn)工作的部件）換成水平放置的液壓缸，即在工作缸右端增加一個(gè)支路作為負(fù)載，形成負(fù)負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)加載。單向順序閥設(shè)計(jì)的平衡

55、回路原理圖如下圖2.1所示。</p><p>　　具體過(guò)程為：調(diào)整單向順序閥5、6，使其開啟壓力與工作缸7右腔面積稍大于負(fù)載缸所提供的流量。換向閥4接左位1YA、3YA得電，在負(fù)載拉力作用下活塞右移，回油路上就存在一定的背壓，只要將這個(gè)背壓調(diào)得與右邊調(diào)壓閥壓力相當(dāng)，活塞就可以平穩(wěn)運(yùn)行，系統(tǒng)速度不會(huì)過(guò)大或過(guò)小，不會(huì)影響工作的平穩(wěn)性。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，單向順序閥5、6關(guān)閉，工作缸活塞就停止運(yùn)動(dòng)，不在繼續(xù)右移，泵3通

56、過(guò)閥4中位卸載。換向閥接右位時(shí)，工作缸7活塞左移，2YA得電。</p><p>　　圖2.1 單向順序閥的平衡回路原理圖</p><p>　　1-濾油器，2-先導(dǎo)型溢流閥，3-油泵，4-M型三位四通換向閥，5-順序閥（內(nèi)控外泄），</p><p>　　6-單向閥，7-工作缸，8-兩桿連接部分，9-加載缸，10-換向閥，11-減壓閥，12-油箱。</p>

57、<p>　　3 液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選型</p><p><b>　　3.1液壓缸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，應(yīng)用廣泛，種類繁多。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為活塞式、柱塞式、回轉(zhuǎn)式三大類；根據(jù)作用方式分為單作用式和雙作用式，前者只有一個(gè)方向由液壓缸驅(qū)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)則由彈簧力或重力完成，后者兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)均由液壓實(shí)現(xiàn)。</p>

58、;<p>　　從本次設(shè)計(jì)的要求分析，由于不需要太大的作用力，此處選擇活塞式即可滿足要求。而活塞式又分為雙作用單活塞桿式液壓缸和雙作用雙活塞桿式液壓缸，對(duì)于此回路，選雙作用單活塞桿式液壓缸。</p><p>　　3.1.1液壓缸工作壓力</p><p>　　a. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的預(yù)選液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來(lái)確定，對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓

59、力范圍也不同。本裝置為實(shí)驗(yàn)裝置，工況時(shí)載荷不大，預(yù)選系統(tǒng)工作壓力Pp=2.2MPa。</p><p>　　b. 缸的工作壓力液壓缸的工作壓力P1，初算時(shí)可取系統(tǒng)工作壓力，故P1=2.2MPa。</p><p>　　3.1.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　a. 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿d的確定由于選用的液壓缸為單活塞桿液壓缸，故可分析圖3.1</p>

60、<p>　　圖3.1 液壓缸計(jì)算示意圖</p><p>　　可知，計(jì)算時(shí)應(yīng)用以下公式</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　?。?.3）</b></p><p&

61、gt;　　由以上三個(gè)式子得出內(nèi)徑D為</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p><b>　　上式中</b></p><p>　　P1—液壓缸的工作腔壓力P1=2.2MPa；</p><p>　　P2―液壓缸的回油腔壓力（背壓力），背壓的經(jīng)驗(yàn)選?。河捎诖嗽O(shè)計(jì)為簡(jiǎn)單的低壓系統(tǒng)，故取

62、值范圍為0.2~0.5MPa，此處可取P2=0.4MPa；</p><p>　　A1―工作缸無(wú)桿腔的有效面積；</p><p>　　A2―工作缸有桿腔的有效面積；</p><p>　　D―液壓缸內(nèi)徑（或活塞直徑）；</p><p>　　d―活塞桿直徑，桿徑比d/D一般按表3.1選取，此處取0.56；</p><p>　

63、　F—液壓缸的最大外負(fù)載，取F=3000N；</p><p>　　—液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.9~0.97，此處選取=0.9；</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得出：D=47.9mm，圓整后，查相關(guān)資料，得到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。液壓缸內(nèi)徑D=50mm、活塞桿直徑d=28mm。</p><p>　　表3.1 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系&l

64、t;/p><p>　　對(duì)于選定后液壓缸內(nèi)徑D，必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A，必須保證大于最小穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin，即A>Amin，Amin=qmin/vmin，其中qmin為流量閥的最小穩(wěn)定流量，一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得；Vmin=1m/min為液壓缸的最低工作速度，此次設(shè)計(jì)要求的速度范圍為1~3m/min，故vmin取1m/min，即vmin為每秒六十分之一

65、米[7]。</p><p>　　如果液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A不大于計(jì)算所得的最小有效面積Amin，則說(shuō)明液壓缸不能保證最小穩(wěn)定速度，此時(shí)必須增大液壓缸的內(nèi)徑，以滿足速度穩(wěn)定的要求。</p><p>　　b. 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚通常是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒

66、，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。本設(shè)計(jì)液壓缸采用無(wú)縫鋼管，即屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式3.5計(jì)算</p><p><b>　　（3.5）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—液壓缸壁厚（m）；</p><p>

67、　　D—液壓缸內(nèi)徑（m）；</p><p>　　Py—試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25～1.5）倍（MPa）；</p><p>　　—缸筒材料的許用應(yīng)力；此設(shè)計(jì)的缸體選用高強(qiáng)度鑄鐵HT200，則此時(shí)許用應(yīng)力=60MPa。</p><p>　　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，如在安裝變形等問(wèn)題引起液壓缸工作過(guò)程卡

68、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。對(duì)于此設(shè)計(jì)即為低壓系統(tǒng)，故可選液壓缸壁厚。</p><p>　　液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1≥D+2，式中D1值應(yīng)按無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，或按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。估計(jì)算出可取液壓缸外徑D1=148mm。</p><p>　　c. 液壓缸工作行程的確定由于此次設(shè)計(jì)的是實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，故活塞桿外部一般不受外力，活塞桿的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作只是

69、為了便于觀察，參考活塞桿移動(dòng)速度1m/min及表3.2，選取液壓缸工作行程L=200mm。</p><p>　　表3.2 液壓缸活塞行程系列（GB/T2349-1980）(mm)</p><p>　　活塞理論動(dòng)作時(shí)間為T=L/V=12（s）。液壓缸動(dòng)作時(shí)間過(guò)于太長(zhǎng)，浪費(fèi)資源，時(shí)間太短則不利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，此時(shí)間相對(duì)比較合理。</p><p>　　d. 缸蓋厚度的確定

70、此設(shè)計(jì)選用的液壓缸為單活塞桿雙作用缸，缸底無(wú)油孔，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用式3.6進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　t—缸蓋有效厚度（m）；</p><p>　　D2—缸蓋止口內(nèi)徑（圖3.2）（m），取D

71、2=46mm。則有</p><p><b>　　（3.7）</b></p><p>　　故可取缸蓋厚度t=7mm。</p><p>　　e. 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面中點(diǎn)的距離H稱之為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度（如圖3.2）。如果最小導(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，故

72、設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。</p><p>　　圖3.2 液壓缸導(dǎo)向長(zhǎng)度及缸蓋厚度</p><p>　　對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)該滿足式子3.8的要求：</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p&g

73、t;　　L—液壓缸的最大行程；</p><p><b>　　D—液壓缸的內(nèi)徑。</b></p><p>　　則有故可選取最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H=40mm。</p><p>　　活塞的寬度B一般取B=(0.6～1.0)D，則B=30～50mm，取B=40mm；缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定。當(dāng)mm時(shí)，取=(0.6～1.0)D；</p&g

74、t;<p>　　當(dāng)mm時(shí)，取=(0.6～1.0)d；本次設(shè)計(jì)的液壓缸內(nèi)徑mm，故而=30～50mm，故取缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度=40mm。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度需要保證，但過(guò)分的增大和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，即式3.9：</p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>

75、　　即C=0，故無(wú)需增加隔套。</p><p>　　f. 液壓缸缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程L與活塞的寬度B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)大于缸體內(nèi)徑的20~30倍。對(duì)于此設(shè)計(jì)，L=200mm，B=40mm，故液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)為240mm。</p><p>　　3.1.3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　

76、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、及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。其中對(duì)于緩沖裝置和排氣裝置，由于此設(shè)計(jì)是在實(shí)驗(yàn)室中供實(shí)驗(yàn)觀察使用，要求并非很高，故可忽略設(shè)計(jì)。</p><p>　　a. 缸體與缸蓋的連接方式缸體與缸蓋的連接方式多種多樣，常見的缸蓋連接形式有：法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接、內(nèi)半環(huán)連接。缸體端部與缸蓋的連

77、接形式與工作壓力、缸體材料及工作條件有關(guān)，查相關(guān)資料最終選擇缸體與缸蓋的連接方式為法蘭連接。即在缸筒兩端焊接一法蘭，將缸蓋加工成法蘭結(jié)構(gòu)。法蘭連接相對(duì)于其他連接方式而言的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、容易加工、便于拆裝等。</p><p>　　b. 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)分整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。整體式結(jié)構(gòu)連接形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于缸徑較小的液壓缸，即把活塞桿與活塞加工為一體。而組合式結(jié)構(gòu)又分為

78、螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。半環(huán)連接多應(yīng)用在壓力高、負(fù)荷大，有振動(dòng)的場(chǎng)合。螺紋連接、錐銷連接還必須鎖緊。本次設(shè)計(jì)液壓缸幾乎沒(méi)有振動(dòng)，缸徑也不大，整體式結(jié)構(gòu)則顯示出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)越性，故活塞和活塞桿可設(shè)計(jì)為一體的。</p><p>　　c. 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿和端蓋、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，也可以做成與端蓋分開的導(dǎo)向

79、套結(jié)構(gòu)。雖然分離式的導(dǎo)向套在應(yīng)用中更為廣泛，也便于導(dǎo)向套磨損后的更換，但本設(shè)計(jì)只在實(shí)驗(yàn)室使用，為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)更加緊湊，將其設(shè)計(jì)成端蓋整體式直接導(dǎo)向。即缸蓋本身又是活塞的導(dǎo)向套，此時(shí)缸蓋最好選用鑄鐵。 </p><p>　　d. 密封裝置和防塵裝置的選擇活塞與缸筒壁間的密封，是液壓缸中最重要的密封，其密封性能的好壞，直接影響液壓缸的工作性能。漏油是液壓系統(tǒng)的主要弊病之一，采用密封裝置來(lái)防止漏油是最有效和最主要

80、的方法。漏油不僅會(huì)降低系統(tǒng)的容積效率，使系統(tǒng)發(fā)熱，而且元件外部泄露的液壓油還會(huì)弄臟設(shè)備，污染環(huán)境。</p><p>　　密封又不宜過(guò)緊，過(guò)緊雖能有效降低漏油的可能性，但是由于活塞與缸筒間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，屬于動(dòng)密封，過(guò)緊則會(huì)引起很大的摩擦，降低機(jī)械效率和密封件的壽命。</p><p>　　故此設(shè)計(jì)綜合以上因素最終確定活塞與缸筒和活塞桿間的密封裝置選擇O型密封圈進(jìn)行密封。在活塞桿與缸蓋的密封處，

81、由于活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)常與外界接觸，所以還應(yīng)考慮增加防塵裝置，此處可以選擇無(wú)骨架的防塵圈。</p><p>　　e. 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。</p><p>　　(1) 液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置及工作要求的不同，液壓缸的安裝形式分為長(zhǎng)螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝和耳環(huán)安裝等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的液壓缸外部無(wú)負(fù)載，只做觀察使用，可采用

82、底面腳架的安裝形式，并將液壓缸的安裝腳架加工為一體，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。</p><p>　　(2) 液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定此處液壓缸無(wú)專用的排氣裝置，故進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便于空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口形式的一般選用螺孔連接。表3.3為壓力小于16MPa的小型系列單桿液壓缸螺孔連接油口安裝尺寸表，參考缸體內(nèi)徑D=50mm，可得出進(jìn)、出油口連接螺紋尺寸為M22×1.5。<

83、;/p><p>　　表3.3 單桿液壓缸油口安裝尺寸（ISO8138）</p><p>　　(3) 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋等，材料和技術(shù)要求具體見附錄中的零件圖。</p><p>　　3.1.4液壓缸所需流量計(jì)算</p><p>　　此設(shè)計(jì)給定的工作速度范圍為1~3m/min，即Vmin=3m/mi

84、n，則缸的流量如下計(jì)算：Vmin=1m/min</p><p>　　工作缸所需最大流量 </p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　負(fù)載缸所需最大流量</b></p><p><b>　?。?.11）</b></p>&

85、lt;p>　　同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　3.2 控制元件選型</p><p>　　液壓控制裝置是對(duì)系統(tǒng)中流體的壓力、流量及流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置?？紤]到此設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)最高工作壓力均小于2.5MPa，故選用由廣州機(jī)床研究所開發(fā)研制的GE系列液壓閥，此系列閥為中

86、低壓液壓元件，額定壓力為16MPa，具有較大的通流能力。</p><p>　　3.2.1各類閥規(guī)格型號(hào)</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的最高壓力（不超過(guò)2.5MPa）和通過(guò)閥的實(shí)際流量（如下式3.13計(jì)算出為5.89L/min）為依據(jù)，從產(chǎn)品樣本中查的各類閥的規(guī)格型號(hào)[8]如下表3.4。</p><p>　　表3.4 液壓元件明細(xì)表</p><p&

87、gt;　　本系統(tǒng)不進(jìn)行節(jié)流調(diào)速環(huán)節(jié)，所有閥類元件通過(guò)流量不大于液壓泵的出口流量。</p><p>　　通過(guò)閥的實(shí)際最大流量按下式計(jì)算</p><p><b>　　（3.13）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　A1—油缸無(wú)桿腔的面積，即；</p>&

88、lt;p>　　—液壓缸移動(dòng)速度，1~3m/min。</p><p><b>　　則實(shí)際最大流量。</b></p><p>　　3.2.2液壓閥安裝連接方式</p><p>　　閥的安裝連接方式分板式和管式兩種，此設(shè)計(jì)選用板式連接，將閥裝在油路板上，方便安裝、維護(hù)。連接部分接管接頭（后面輔助元件一節(jié)中詳細(xì)說(shuō)明）。</p>&l

89、t;p>　　3.3 輔助元件選型</p><p>　　3.3.1油管選用及計(jì)算</p><p>　　常用的油管有硬管（鋼管和銅管）和軟管（橡膠管和尼龍管）兩大類。由于硬管流動(dòng)阻力小，安全可靠性高且成本低。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)固定，油管也不需要與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部分一起移動(dòng)，綜合考慮所以選擇鋼管。</p><p>　　油管內(nèi)徑及壁厚按如下公式計(jì)算得出后，即可按管材有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

90、定選取合適的油管。</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—通過(guò)油管的最大流量；</p><p><b>　　—油管內(nèi)

91、徑；</b></p><p><b>　　—油管壁厚；</b></p><p>　　—管內(nèi)最高工作壓力；</p><p><b>　　—管材抗拉強(qiáng)度；</b></p><p>　　—安全系數(shù)（取值見表3.5）。</p><p>　　—油管中允許流速（取值見表3.6

92、）；</p><p>　　表3.5 安全系數(shù)（鋼管）</p><p>　　表3.6 油管中允許流速</p><p>　　注：高壓管：壓力大時(shí)取大值，反之取小值；管道長(zhǎng)的取小值，反之取大值；油液粘度大時(shí)取小值。</p><p>　　考慮制作方便，加之所有元件均采用板式連接，所有油管都采用統(tǒng)一型號(hào)。通過(guò)油管的最大流量取油泵的出口流量=10.92L

93、/min，管道流速綜合考慮取V=1.5m/min，管內(nèi)最高工作壓力P=2MPa，油管材料取35#無(wú)縫鋼管，=240MPa，安全系數(shù)n=8，所以</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　（3.17） 故油管可選取其外徑12mm，壁厚1mm的35#無(wú)縫鋼管。</p><p><b>　　3.3.2管接

94、頭</b></p><p>　　管接頭是連接油管和控制閥類元件的輔助元件，管接頭的種類繁多，此次設(shè)計(jì)的裝置由于管路固定，無(wú)需反復(fù)拆裝，選用的油管為鋼管。對(duì)于此液壓裝置來(lái)說(shuō)，綜合經(jīng)濟(jì)性和安裝的方便性，最終決定選用的管接頭為卡套式管接頭，公稱壓力J級(jí)，管子內(nèi)徑為12mm，結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 卡套式管接頭</p><p><

95、;b>　　3.3.3液壓油</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，液壓油的種類也很多，選擇液壓油需要根據(jù)系統(tǒng)類型、工作環(huán)境、工況、液壓油的價(jià)格、使用壽命、以及液壓系統(tǒng)和維護(hù)、安全運(yùn)行周期等因素綜合考慮，選擇合適的液壓油品種。而葉片泵為主油泵的液壓系統(tǒng)，一般選用HM油較好。根據(jù)表3.7，故本系統(tǒng)選用L-HM32液壓油。</p><p>　　表3.7 葉片泵系統(tǒng)

96、潤(rùn)滑油類型粘度等級(jí)</p><p><b>　　3.3.4濾油器</b></p><p>　　濾油器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)，使液壓油保持清潔，延長(zhǎng)液壓元件使用壽命，保持系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。</p><p>　　濾油器的類型一般分為網(wǎng)式濾油器、線隙式濾油器、紙質(zhì)濾油器、燒結(jié)式濾油器、片式濾油器等。由于線

97、隙式濾油器一般應(yīng)用于中、低壓系統(tǒng)且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過(guò)濾效果較好，通油能力大等特性，故此設(shè)計(jì)綜合考慮工作流量等因素，濾油器的類型選擇通徑16L/min，通徑12mm的XU-J16×80線隙式濾油器，將其安裝于泵的吸油口處，且需低于最低油位面以下。</p><p>　　3.3.5空氣濾清器</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的裝置選用的空氣濾清器見后章節(jié)中的油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p>

98、<p><b>　　3.3.6液位計(jì)</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)的裝置，選擇的是帶有溫度計(jì)的液位計(jì)，螺釘中心距為150mm，型號(hào)為YWZ-150T，見后章節(jié)中的油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　4 液壓站設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。此次

99、設(shè)計(jì)為集中式，即單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。液壓站是有液壓油箱、液壓泵裝置（動(dòng)力源）及液壓控制裝置三大部分組成[9]。</p><p><b>　　4.1液壓泵裝置</b></p><p>　　液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。液壓泵的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)液壓泵，聯(lián)軸器起到連接電動(dòng)機(jī)和液壓泵。</p>

100、;<p>　　4.1.1液壓泵安裝方式</p><p>　　液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。此設(shè)計(jì)考慮到實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，故選擇立式安裝。立式安裝的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低且便于收集漏油，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，在中、小功率液壓站中被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　4.1.2液壓泵設(shè)計(jì)選型

101、</p><p>　　a. 確定液壓泵的工作壓力由液壓系統(tǒng)的工況分析知，執(zhí)行元件液壓缸的最大工作壓力P=2.2MPa，考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2～0.5MPa，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5～1.5MPa，本例可取。按如下公式計(jì)算得：</p><p><b>　　（4.1）</b></p><p>　　考慮到一定的壓力

102、貯備量和泵的壽命，因此泵的額定壓力應(yīng)滿足。其中，中、低壓系統(tǒng)取最小值，高壓系統(tǒng)取最大值。在本例中取可=3.375MPa。</p><p>　　b. 確定液壓泵的流量多液壓缸同時(shí)動(dòng)作，液壓泵的流量要大于同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需的最大流量，并考慮系統(tǒng)的漏損和液壓泵磨損后容積效率的下降，即</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p&g

103、t;　　K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.1~1.3；此處可取K=1.1；</p><p>　　—同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大總流量，即同時(shí)動(dòng)作各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　c. 液壓泵的選型根據(jù)以上計(jì)算的和查閱相關(guān)手冊(cè)，現(xiàn)選用常用的Y系列葉片泵YB1-10，該泵的基本參數(shù)為：額定壓力

104、為6.3MPa，轉(zhuǎn)速為n=1450r/min，公稱排量為V=10mL/r零壓力時(shí)流量為15L/min，額定壓力下流量為12L/min，容積效率大于80%，總效率大于62%，驅(qū)動(dòng)功率（輸入功率）為2.2Kw，重量為5.5Kg。</p><p>　　當(dāng)選用1400r/min的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，驗(yàn)算泵的流量按下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?.4）</b></p&

105、gt;<p>　　即，經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。</p><p>　　4.1.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型</p><p>　　電機(jī)的型號(hào)應(yīng)該與液壓泵相匹配，驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的功率可按下式計(jì)算</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　　計(jì)算得</b></p>&l

106、t;p>　　因此，根據(jù)所計(jì)算的參數(shù)，選取常用的封閉式三相異步電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為1400r/min，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定功率為1.1Kw，效率78%。</p><p>　　4.1.4電動(dòng)機(jī)與液壓泵聯(lián)接方式</p><p>　　電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分式法蘭式、支架式和支架法蘭式。此設(shè)計(jì)選用法蘭式聯(lián)接方式，即液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵

107、依靠法蘭盤上的止口來(lái)保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是拆裝方便。</p><p>　　4.1.5聯(lián)軸器選型</p><p>　　聯(lián)軸器的種類繁多，但在此傳動(dòng)過(guò)程中，震動(dòng)很小，也無(wú)需頻繁啟動(dòng)，正反轉(zhuǎn)也沒(méi)有變化，綜合多方面的因素選用凸緣聯(lián)軸器。</p><p>　　因?yàn)橥咕壜?lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本較低，工作可靠，裝拆、維護(hù)均較簡(jiǎn)便，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，能保證兩軸具有較高的對(duì)中

108、精度，一般常用于載荷平穩(wěn)，高速或傳動(dòng)精度要求較高的軸系傳動(dòng)。</p><p>　　如前所述，查驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)參數(shù)得到電機(jī)軸的直徑為，查葉片泵10的技術(shù)參數(shù)得到葉片泵輸入軸的直徑為。</p><p>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（JB/T 7511-1994）</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><

109、;b>　　式中</b></p><p><b>　　—理論轉(zhuǎn)矩，；</b></p><p><b>　　—驅(qū)動(dòng)功率，；</b></p><p><b>　　—工作轉(zhuǎn)速，；</b></p><p>　　—?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)，如表4.1所示；</p><

110、;p>　　—啟動(dòng)系數(shù)，如表4.2所示；</p><p>　　—工況系數(shù)，如表4.3所示；</p><p>　　—溫度系數(shù)，如表4.4所示；</p><p><b>　　—公稱轉(zhuǎn)矩，。</b></p><p>　　表4.1 動(dòng)力機(jī)系數(shù)KW</p><p>　　表4.2 啟動(dòng)系數(shù)KZ</p

111、><p>　　表4.3 工況系數(shù)K</p><p>　　表4.4 溫度系數(shù)</p><p><b>　　計(jì)算得</b></p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　綜合考慮，選用的聯(lián)軸器型號(hào)為凸緣聯(lián)軸器，公稱扭矩，滿足要求。</p><

112、;p><b>　　4.2油箱設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。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(shí)還起到散熱的作用。</p><p>　　4.2.1油箱有效容積確定</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

113、有效容量V可概略地確定為：</p><p>　　在低壓系統(tǒng)中（p≤2.5MPa）可?。?lt;/p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　在中壓系統(tǒng)中（p≤6.3MPa）可?。?lt;/p><p><b>　?。?.9）</b></p><p>　　在中高壓或高

114、壓大功率系統(tǒng)中（p>6.3MPa)可?。?lt;/p><p><b>　?。?.10）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　V—液壓油箱有效容量；</p><p><b>　　—液壓泵額定流量。</b></p>&l

115、t;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%。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)屬于低壓系統(tǒng)，此設(shè)計(jì)泵的額定流量=15L/min。則液壓油箱的有效容積V=15×3=45L。即45÷0.8=56L。故可取油箱實(shí)際的有效容積為56L。</p><p>　　4.2.2油箱外形尺寸&

116、lt;/p><p>　　液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1：1：1～1：2：3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。此次設(shè)計(jì)的液壓油箱能滿足下列尺寸的要求（如表4.1），則可以從中選擇一種。最后根據(jù)油箱的實(shí)際所取有效容積，選定BEX系列液壓油箱，型號(hào)為BEX-63A，長(zhǎng)a=550mm、寬b=450mm、高c=600即可滿足設(shè)計(jì)所需要求。</