采用液控單向閥平衡回路的實(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：采用液控單向閥的平衡回路實(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>　　采用液控單向閥平衡回路的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　液壓基本回路是為了實(shí)現(xiàn)特定的功能把有關(guān)的液壓元件組合起來(lái)的典型油路結(jié)構(gòu)，是組成任何液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)。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。本文對(duì)采用

4、液控單向閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置的原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，再根據(jù)液壓傳動(dòng)相關(guān)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，設(shè)計(jì)液壓缸，選擇合適的液壓元件、液壓油箱、液壓站的動(dòng)力裝置，然后確定電機(jī)與泵的安裝方式，進(jìn)行管路與管接頭的選擇等等，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，包括壓力損失的驗(yàn)算、總統(tǒng)效率估算和系統(tǒng)溫升校核三個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)完成設(shè)計(jì)的總裝配圖及部分零件圖等等，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液壓；液壓回路；平衡回路；實(shí)

5、驗(yàn)臺(tái)</p><p>　　The design of experimental device adopts the hydraulic control one-way valve balance circuit</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The hydraulic pressure basic c

6、ircuit is to put the typical circuit structure of hydraulic components are combined on the realization of specific functions, is the basic component of any hydraulic system. Balance circuit function is to prevent the hyd

7、raulic cylinder vertically or obliquely placed and connected with the working parts caused by self weight drop, so that the implementation of components of the return line to maintain a certain pressure to balance the wo

8、rk stability. The principle of</p><p>　　Key Words: Hydraulic pressure; Hydraulic pressure circuit; balance circuit ; laboratory stage</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b&g

9、t;　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1綜述1</b></p><p><b>　　1.2題目背景1</b></p><p><b>　　1.3研究意義1</b></p><p>　　1.4國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1</p>

10、<p>　　1.5主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析3</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)組成3</p><p>　　2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及流程3</p><p>　　2.3回路原理的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3.1平衡回路4</p><p>

11、　　2.3.2回路中個(gè)元件的作用4</p><p>　　2.3.3采用液控單向閥設(shè)計(jì)的平衡回路4</p><p><b>　　2.4工況分析5</b></p><p>　　2.5系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　3 液壓缸的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力6<

12、/p><p>　　3.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸6</p><p>　　3.2.1液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定6</p><p>　　3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3.1缸體與缸蓋的連接形式9</p><p>　　3.3.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)10</p><p>　　

13、3.3.3活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)10</p><p>　　3.3.4活塞及活塞桿處密封圈的選用11</p><p>　　3.3.5液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)11</p><p>　　4 液壓站的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1液壓泵裝置12</p><p>　　4.1.1液壓泵設(shè)計(jì)選型12</p>

14、<p>　　4.2液壓油箱的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2.1液壓油箱有效容積的確定14</p><p>　　4.2.2液壓油箱的外形尺寸15</p><p>　　4.2.3液壓油箱組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.3液壓控制裝置16</p><p>　　5 液壓輔件的選擇18&l

15、t;/p><p><b>　　5.1油管18</b></p><p>　　5.1.1油管的布局要求18</p><p>　　5.1.2油管的選用計(jì)算18</p><p><b>　　5.2管接頭19</b></p><p><b>　　5.3液壓油19<

16、/b></p><p>　　5.4實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.4.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)組件臺(tái)面設(shè)計(jì)20</p><p>　　5.4.2安裝面板設(shè)計(jì)20</p><p>　　6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算21</p><p>　　6.1壓力損失的驗(yàn)算21</p><p>　　6.1.1

17、工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失21</p><p>　　6.1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路壓力損失22</p><p>　　6.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算22</p><p>　　7 液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試與維護(hù)24</p><p>　　7.1液壓系統(tǒng)的安裝24</p><p>　　7.1.1液壓元件的檢查24</p>

18、<p>　　7.1.2液壓元件和管道的安裝24</p><p>　　7.2液壓站的使用與檢查25</p><p>　　7.2.1使用注意事項(xiàng)25</p><p>　　7.2.2操作方法25</p><p>　　7.2.3檢查25</p><p><b>　　8 總結(jié)26</b>

19、;</p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1綜述</b></p><p>　　液壓傳動(dòng)是

20、利用有壓液體作為傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力或控制信號(hào)的一種傳動(dòng)方式，也是利用有壓液體的壓力進(jìn)行能量傳遞、能量轉(zhuǎn)換和能量控制的傳動(dòng)系統(tǒng)。它由能源裝置、傳動(dòng)裝置、輔助裝置和執(zhí)行元件組成。傳動(dòng)部分是機(jī)械裝置的重要組成部分，起著傳遞運(yùn)動(dòng)和力的作用。傳動(dòng)裝置的選擇正確與否直接決定著實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能好壞；傳動(dòng)方案的選擇要充分發(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、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p&g

21、t;<b>　　1.2題目背景</b></p><p>　　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。正確合理地設(shè)

22、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[1]。</p><p><b>　　1.3研究意義</b></p><p>　　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(dòng)》等專業(yè)課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，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。<

23、/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)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和基本方法?？傊?，通過(guò)本題目的設(shè)計(jì)，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

24、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、水平有一定的提高[2]。綜合國(guó)內(nèi)外專家的意見(jiàn)，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)在將機(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。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過(guò)程

25、的效率得到顯著提高。</p><p>　　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)展。另外，還應(yīng)開(kāi)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。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[3]。</p>

26、<p>　　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)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域[7]。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、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　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

27、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[4]。</p><p><b>　　1.5主要研究?jī)?nèi)容</b></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。本文設(shè)計(jì)的

28、采用液控單向閥平衡回路的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，主要工作有：</p><p>　　(1) 研究采用液控單向閥+單向節(jié)流閥的平衡回路的原理；</p><p>　　(2) 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>　　(3) 采用液壓缸加載；</p><p>　　(4) 繪制主要零件圖；</p><p>　　(

29、5) 選擇液壓元件型號(hào)；</p><p>　　(6) 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫升校核。</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析</p><p><b>　　2.1液壓系統(tǒng)組成</b></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>　　a. 能源裝置：液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)

30、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>　　b. 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>　　c. 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。壓力控制閥又分為益

31、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>　　d. 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)各種工作循環(huán)。</p><p>　　e. 工作介質(zhì)：液壓油。絕

32、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>　　2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及流程</p><p>　　液壓的設(shè)計(jì)一般泛指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于液壓傳動(dòng)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(wú)本質(zhì)上的區(qū)別。通常所說(shuō)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，皆指液壓傳動(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，當(dāng)從必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性幾方面對(duì)機(jī)械、電氣、液壓和氣動(dòng)等傳動(dòng)形式進(jìn)行全面比較和

33、論證，決定應(yīng)用液壓傳動(dòng)之后，二者往往同時(shí)進(jìn)行[5]。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)要求，其次還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、體積小重量輕、工作安全可靠、總體看來(lái)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程是：</p><p>　　a. 明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　b. 分析系統(tǒng)工況</b></p><p><b>　　c. 確定主要參數(shù)&l

34、t;/b></p><p>　　d. 擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　e. 選擇液壓元件</b></p><p>　　f. 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能</p><p>　　g. 繪制工作圖編織技術(shù)文</p><p>　　2.3回路原理的設(shè)計(jì)</p><p>　　

35、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)即液壓站的設(shè)計(jì))。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，在很大程度上取決于液壓站結(jié)構(gòu)選型是否合理及設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，設(shè)計(jì)時(shí)必須給予足夠重視[6]。</p><p><b>　　2.3.1平衡回路</b></p>

36、<p>　　為了防止立式放置的液壓缸活塞，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。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。</p><p

37、>　　2.3.2回路中個(gè)元件的作用</p><p>　　由于液控單向閥1為錐面密封結(jié)構(gòu)，其閉鎖性能好，能夠保證活塞較長(zhǎng)時(shí)間停止在某位置處不動(dòng)。在回油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥2，用于保證活塞下行運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。假如回油路上沒(méi)有串接節(jié)流閥2，活塞下行時(shí)液控單向閥1被進(jìn)油路上的控制油打開(kāi)。由于回油腔沒(méi)有背壓，運(yùn)動(dòng)部件由于自重而加速下降，造成液壓缸上腔供油不足而壓力降低，使液控單向閥1因控制油路降壓而關(guān)閉，加速下降的活塞突

38、然停止。閥1關(guān)閉后控制油路又重新建立起壓力，閥1再次被打開(kāi)，活塞再次加速下降。這樣不斷重復(fù)，由于液控單向閥時(shí)開(kāi)時(shí)閉，使活塞一路抖動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲、振動(dòng)和沖擊[14]。溢流閥有定壓、調(diào)壓、限制保護(hù)的作用，減壓閥有調(diào)節(jié)壓力大小的作用，泵的壓力要小于溢流閥的壓力。</p><p>　　2.3.3采用液控單向閥設(shè)計(jì)的平衡回路</p><p>　　為了使活塞平穩(wěn)運(yùn)行并且考慮到此回路實(shí)驗(yàn)裝

39、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）換成利用水平放置的液壓缸，形成負(fù)負(fù)載來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　當(dāng)電磁鐵1YA通電使三位四通電磁換向閥5切換至左位，二位四通換向閥6也處于左位時(shí)，液壓源的壓力油分別進(jìn)入液壓缸1、2左腔，并導(dǎo)通液控單向閥4，缸2左腔進(jìn)油推動(dòng)活塞右移，缸1右腔的油液經(jīng)節(jié)流閥、液控單向閥4和換向閥5排回油箱，活塞向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電1YA和2YA均斷電使換向閥處于中位時(shí)，液控單向閥迅速關(guān)閉，活

40、塞立即停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)2YA通電使換向閥5切換至右位，換向閥6也處于右位，壓力油分別進(jìn)入液壓缸1、2的右腔，推動(dòng)缸2活塞左移，壓力油經(jīng)閥4、閥3進(jìn)入缸1右腔，使得活塞向左運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　圖1 采用液控單向閥的平衡回路</p><p><b>　　2.4工況分析</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中的裝置使用于實(shí)驗(yàn)室，是為了觀察回路等的動(dòng)

41、作原理。那么定義其最高工作壓力；外負(fù)載為；液壓缸速度范圍為。</p><p><b>　　2.5系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　a. 確定供油方式及動(dòng)力系統(tǒng) 該機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室為觀察現(xiàn)象使用，除工作負(fù)載外基本無(wú)其它負(fù)載，速度較低，從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜采用定量泵供油。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>

42、<p>　　b. 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 選擇簡(jiǎn)單的單活塞桿液壓缸。</p><p>　　c. 壓力變換方式 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)退。</p><p>　　d. 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，而排量大等優(yōu)點(diǎn)。在工程機(jī)械、船舶、壓鑄及冶金設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。</p><p

43、>　　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)表面上。這樣兩個(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)，完成兩次吸油與排油。</p><p><b>　　3 液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力</p><p>　　本裝置為實(shí)

44、驗(yàn)裝置，工況時(shí)載荷均不大，預(yù)選液壓缸設(shè)計(jì)壓力=2.0。</p><p>　　3.2液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　3.2.1液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>

45、;　　式中 ——液壓缸工作壓力，初算時(shí)可以取系統(tǒng)工作壓力，??；</p><p>　　——液壓缸回油腔背壓力，初算時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算，可先根據(jù)表3.1估算，取0.2；</p><p>　　——活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表3.2選取，取0.5；</p><p>　　表3.1 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)值</p><p>　　表3.2 液壓缸內(nèi)徑D

46、與活塞桿直徑d的關(guān)系</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　——工作循環(huán)中最大的外負(fù)載，??；</p><p>　　——液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算；</p><p>　　——液壓缸的機(jī)械效率，一般=0.9~0.97，取0.9。</p>&

47、lt;p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　活塞桿直徑可由d/D值算出，由計(jì)算所得的D與d值分別按表3.3與表3.4圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。</p><p>　　查表3.2，可以取d/D=0.5，圓整后</p><p><b>　　則</b></p><p&

48、gt;　　表3.3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） </p><p>　　注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用數(shù)值。</p><p>　　表3.4 活塞桿內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） </p><p>　　3.2.2液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸

49、的強(qiáng)度條件計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(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，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，屬薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按公式計(jì)算</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　式中 ——液壓缸壁厚；<

50、/p><p><b>　　D——液壓缸內(nèi)徑；</b></p><p>　　——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）倍；</p><p>　　〔〕——材料的許用應(yīng)力；</p><p>　　考慮缸體在應(yīng)用中的各種情況，取。</p><p>　　液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為<

51、;/p><p>　　3.2.3液壓缸工作行程的確定</p><p>　　此次設(shè)計(jì)活塞桿外部不受力，活塞桿的動(dòng)作只是便于觀察，參照活塞移動(dòng)速度及表3.4，選取行程。</p><p>　　表3.4 液壓缸活塞行程系列（GB/T2349-1980） </p><p><b>　　3.2.4缸蓋厚度</b></p&

52、gt;<p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，次液壓缸為單活塞單作用缸，缸底有油孔，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行理論計(jì)算[7]。</p><p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度；</p><p>　　D2——缸蓋止口內(nèi)徑,??；</p><p>　　d0——缸

53、蓋孔的直徑。</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　取。</b></p><p>　　3.2.5最小導(dǎo)向長(zhǎng)度</p><p>　　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。如果最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，影響液壓缸的穩(wěn)定性

54、，以此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證具有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。</p><p>　　普通液壓缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H必須滿足以下要求：</p><p><b>　　(3.7)</b></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，

55、則，??；</p><p>　　缸蓋滑動(dòng)支撐面的長(zhǎng)度根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定；</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，??；</b></p><p><b>　　當(dāng)時(shí)，??；</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的液壓缸內(nèi)徑，故而， ?。?lt;/p><p>　　最小導(dǎo)向長(zhǎng)度需要保證，但過(guò)分

56、的增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間加一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由下式確定：</p><p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　3.2.6液壓缸缸體長(zhǎng)度的確定</p><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~

57、30倍。</p><p>　　故 缸體長(zhǎng)度=活塞的行程+活塞寬度</p><p>　　=160+40=200</p><p>　　3.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料及工作條件有關(guān)，通過(guò)查表

58、，再結(jié)合液壓缸的安裝方式（地面腳架安裝），選擇缸體與缸蓋的連接方式為法蘭連接。在缸筒兩端焊接法蘭，且缸蓋加工成法蘭結(jié)構(gòu)，并將安裝腳架和液壓缸加工為一體，結(jié)構(gòu)更為緊湊。</p><p>　　表3.5 液壓缸缸蓋與缸體的連接形式</p><p>　　3.3.2活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　活塞桿與活塞的連接分為整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。而組合式結(jié)構(gòu)又分為螺

59、紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。整體式結(jié)構(gòu)用于缸徑較小的液壓缸，即把活塞桿與活塞作為一體加工，適用于本次設(shè)計(jì)。</p><p>　　表3.6 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3.3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)，包括活塞桿和缸蓋、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

60、與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。分離式的導(dǎo)向套便于導(dǎo)磨損后更換。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)為與端蓋一體的整體式直接導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。在計(jì)算最小導(dǎo)向長(zhǎng)度時(shí)，將隔套的長(zhǎng)度設(shè)置為零，此部分不再有隔套。</p><p>　　表3.7 活塞桿的導(dǎo)向與密封及防塵裝置</p><p>　　3.3.4活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　　活塞及活塞桿處

61、的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。結(jié)合液壓缸的設(shè)計(jì)，密封圈能夠清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵，保證油液清潔及減少磨損，即可滿足設(shè)計(jì)要求，故選擇GB/T3452.1-2005的O形密封圈58×3.55-G-S。</p><p>　　3.3.5液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長(zhǎng)螺栓安裝、

62、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的液壓缸外部無(wú)負(fù)載，只做觀察使用，綜合考慮采用地面腳架的安裝方式。采用地面腳架安裝，不至于液壓缸在徑向外形尺寸過(guò)大。</p><p>　　表3.8 液壓缸的安裝方式（部分）</p><p><b>　　4 液壓站的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大

63、部分組成。</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。</p><p>　　4.1.1液壓泵設(shè)計(jì)選型</p><p>　　a. 確定液壓泵的工作壓力 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為</p&g

64、t;<p><b>　　(4.1)</b></p><p>　　式中 ——液壓泵最大工作壓力；</p><p>　　——執(zhí)行元件最大工作壓力；</p><p>　　——進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取，復(fù)雜系統(tǒng)取，此次設(shè)計(jì)取值。</p><p>　　上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種

65、工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在本設(shè)計(jì)中</p><p>　　b. 泵的流量確定 液壓泵的最大流量應(yīng)為</p><p><b>　　(4.2)</b></p><p>　　式中 ——液壓泵的最大流量；</p>

66、<p>　　——同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。</p><p>　　——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1~1.3，現(xiàn)取=1.1。</p><p>　　c. 液壓泵的選型 根據(jù)和的結(jié)果查閱，現(xiàn)選用YB1-10，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量，泵額定壓力，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，容積效率不小于0.8，總效率不小于0.62。</p><p>　　當(dāng)選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，驗(yàn)算

67、泵的流量按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(4.3)</b></p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。</b></p><p>　　d. 與液壓泵相匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 根據(jù)壓力和流量選定液壓泵的規(guī)格型號(hào)，驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)功率可按下式計(jì)算</p><p><b>　　(4.4)

68、</b></p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)功率；</p><p>　　——液壓泵最大工作壓力；</p><p>　　——液壓泵的輸出流量；</p><p><b>　　——液壓泵總效率。</b></p><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),其額定轉(zhuǎn)速

69、n=1400r/min，額定功率N=1.1Kw，效率0.78。</p><p>　　e. 聯(lián)軸器的選型 凸緣聯(lián)軸器剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，制作簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，適用于兩軸對(duì)中精度良好的一般軸系傳動(dòng)。適用本設(shè)計(jì)[8]。</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，查葉片泵的技術(shù)參數(shù)得到葉片泵輸入軸的直徑為。</p><p&g

70、t;　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（JB/T 7511-1994）</p><p><b>　　(4.5)</b></p><p>　　式中 ——理論轉(zhuǎn)矩，；</p><p><b>　　——驅(qū)動(dòng)功率，；</b></p><p><b>　　——工作轉(zhuǎn)速，；</b></p>

71、<p><b>　　——?jiǎng)恿C(jī)系數(shù)；</b></p><p><b>　　——工況系數(shù)；</b></p><p><b>　　——啟動(dòng)系數(shù)；</b></p><p><b>　　——溫度系數(shù)；</b></p><p><b>　　—

72、—公稱轉(zhuǎn)矩，。</b></p><p>　　表4.1 動(dòng)力機(jī)系數(shù)</p><p>　　表4.2 啟動(dòng)系數(shù)</p><p>　　表4.3 工況系數(shù)K</p><p>　　表4.4 溫度系數(shù)</p><p>　　綜合考慮，選用聯(lián)軸器的型號(hào)為聯(lián)軸器，公稱扭矩，滿足要求。</p><p&

73、gt;　　4.2液壓油箱的設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓油箱裝有濾油器、液面指示器和清洗孔等。油箱分為整體式油箱、兩用油箱和獨(dú)立油箱3類。獨(dú)立油箱是應(yīng)用最廣泛的一類油箱，通常做成矩形，也有圓柱形或油罐形的。獨(dú)立油箱的熱量主要通過(guò)油箱壁靠輻射和對(duì)流作用散熱[9]。</p><p>　　液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。</p><

74、p>　　4.2.1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V可概略地確定為：</p><p><b>　　在低壓系統(tǒng)中可?。?lt;/b></p><p><b>　　(4.6)</b></p><p>&l

75、t;b>　　在中壓系統(tǒng)中可取：</b></p><p><b>　　(4.7)</b></p><p>　　在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中可?。?lt;/p><p><b>　　(4.8)</b></p><p>　　式中 V——液壓油箱有效容量；</p><p>

76、;　　——液壓泵額定流量。</p><p><b>　　在本設(shè)計(jì)中，</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(guò)液壓油箱高度的80%。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)條件，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)屬于低壓系統(tǒng)，油箱有效容積取40L。<

77、/p><p>　　4.2.2液壓油箱的外形尺寸</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。</p><p>　　表4.5 BEX系列液壓油箱外形尺寸</p><p>　　此次選用的油箱型號(hào)為BEX-63A

78、，可滿足設(shè)計(jì)所需要求。</p><p>　　4.2.3液壓油箱組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　a. 隔板 增長(zhǎng)液壓油液流動(dòng)循環(huán)的時(shí)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(dòng)及防止液面的波動(dòng)[10]。隔板把系統(tǒng)吸油區(qū)與回油區(qū)隔開(kāi)，同時(shí)，隔板缺口處要有足夠大的過(guò)流面積，不至于環(huán)流速度過(guò)大。隔板材料常用的為Q235A鋼板，Q235A鋼板的韌性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)

79、率，具有良好的焊接性能和熱加工性。 </p><p>　　b. 焊接吊鉤 為便于油箱搬運(yùn)，應(yīng)在油箱箱壁的四角上焊接吊鉤。吊鉤可分為圓柱形和勾形兩種，這兩種吊鉤并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，本設(shè)計(jì)選用勾形吊鉤，材料為35#鋼。</p><p>　　c. 液位計(jì) 液位計(jì)通常為帶有溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，液位計(jì)通常在油箱外壁上，并靠近注油口，以便注油時(shí)觀察液面。液位計(jì)與油箱的連接處有密封措施。本設(shè)計(jì)選用符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

80、的大連組合機(jī)床研究所研制的YWZ-150T液位溫度計(jì)。</p><p>　　d. 空氣濾清器 空氣濾清器通常為帶有注油口的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)將注油口與通氣結(jié)為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?？諝鉃V清器兼有除濕、收塵和注油的功能。本設(shè)計(jì)選用符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的QUQ1型空氣濾清器。</p><p>　　e. 油箱頂蓋的連接方式 油箱頂蓋與油箱壁的連接分為可拆連接和不可拆連接。而不可拆的連接形式，需要在其側(cè)面至少設(shè)

81、置一個(gè)清洗孔，便于清理油箱所有內(nèi)表面。本設(shè)計(jì)采用的油箱容量相對(duì)較小，為使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，可將油箱頂蓋設(shè)計(jì)成可拆連接，頂蓋用螺栓與角鋼連接，省去清洗孔結(jié)構(gòu)[11]。</p><p>　　f. 支腳 為方便放油和搬運(yùn)，應(yīng)該把油箱架起來(lái)，油箱底至少離地面150mm。油箱應(yīng)設(shè)有支腳，支腳可以單獨(dú)制作后焊接在箱底邊緣，也可以適當(dāng)增加兩側(cè)壁的高度，以使其經(jīng)彎曲加工后兼做油箱支腳[7]。本設(shè)計(jì)選用焊接支腳。</p>

82、<p>　　g. 管路配置 液壓泵的吸油管和系統(tǒng)的回油管要分別進(jìn)入由隔板隔開(kāi)的吸油區(qū)和回油區(qū)。吸油管要增加其精度為100~200目的濾油器。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應(yīng)不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。</p><p>　　回油路上可省去濾油器，在整個(gè)液壓系統(tǒng)中油路是封閉的，一般不會(huì)夾帶雜質(zhì)，況

83、且增加濾油器后，雜質(zhì)會(huì)沉積在濾油器內(nèi)，需要經(jīng)常清洗，增加保養(yǎng)環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)。</p><p>　　h. 油箱材料 油箱的制造一般采用鑄造和焊接兩種方式。</p><p>　　鑄造油箱有利于減震和防噪，本設(shè)計(jì)震動(dòng)和噪聲很小，可以選用另一種比較常用的制造方式——焊接。常用材料為Q235A。焊接時(shí)將鋼板進(jìn)行折彎圍成一圈作為油箱壁，可減少焊接次數(shù)。</p><p><b&

84、gt;　　4.3液壓控制裝置</b></p><p>　　液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其連接體?？紤]到液壓系統(tǒng)最高工作壓力均小于，故選用廣州機(jī)床研究所GE系列的中低壓液壓元件。</p><p>　　所有閥類元件通過(guò)流量不大于液壓泵的出口流量。</p><p>　　元件的連接方式均選用板式連接，連接部分增加必要的管接頭（在液壓輔件章節(jié)詳細(xì)說(shuō)明

85、）。</p><p>　　通過(guò)閥的實(shí)際最大流量按下式計(jì)算</p><p><b>　　(4.9)</b></p><p>　　式中 ——油缸無(wú)桿腔的面積，；</p><p>　　——液壓缸移動(dòng)速度，。</p><p>　　則 </p><

86、p>　　表4.6 液壓元件明細(xì)表</p><p><b>　　5 液壓輔件的選擇</b></p><p><b>　　5.1油管</b></p><p>　　在液壓傳動(dòng)裝置中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。</p><p>　　鋼管能承受較高的壓力，低廉；但彎制比較困難，彎

87、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(wú)縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6MPa時(shí)，也可用焊接鋼管。</p><p>　　紫銅管能承受的壓力較低（p≤6.3~10MPa），經(jīng)過(guò)加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需要進(jìn)行彎曲；但價(jià)貴且抗振能力較弱。</p><p>　　尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般只作回油管用。</p><p>　　膠管用作聯(lián)

88、接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)盡量不用。</p><p>　　5.1.1油管的布局要求</p><p>　　(1) 管路布局一般在元件及設(shè)備布置完畢后進(jìn)行；</p><p

89、>　　(2) 油管設(shè)置的位置應(yīng)便于拆裝維修，不妨礙生產(chǎn)和設(shè)備部件的運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整；</p><p>　　(3) 管子外緣與相鄰管路的管件輪廓之間有足夠的空隙，保證安裝拆裝方便，能單獨(dú)拆裝且不干擾其他管路或原件；</p><p>　　(4) 工作管路必須要有足夠的支撐和固定，不得在元件連接面上誘發(fā)應(yīng)力；</p><p>　　(5) 彎管半徑應(yīng)足夠大，減少沿程壓力損失。

90、 </p><p>　　5.1.2油管的選用計(jì)算</p><p>　　在液壓傳動(dòng)裝置中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。由于系統(tǒng)是低壓系統(tǒng)，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)，所以選擇流動(dòng)阻力小，安全可靠性高且成本低的鋼管。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)定選取合適的油管：</p><p><b&g

91、t;　　(5.1)</b></p><p><b>　　(5.2)</b></p><p>　　式中 q——通過(guò)油管的最大流量；</p><p>　　——油管中允許流速（取值見(jiàn)表5.1）；</p><p><b>　　——油管內(nèi)徑；</b></p><p>&l

92、t;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(jiàn)表5.2）。</p><p>　　表5.1 油管中允許流速</p><p>　　注：高壓管：壓力大時(shí)取

93、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>　　表5.2 安全系數(shù)（鋼管）</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，管道流速綜合考慮取，管內(nèi)最高工作壓力，油管材料取無(wú)縫鋼管，，安全系數(shù)，所以</p><p>　　綜合考慮管接頭的尺寸，所有油管選取外徑12mm

94、，壁厚1mm的35#無(wú)縫鋼管。</p><p><b>　　5.2管接頭</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，本設(shè)計(jì)管路固定，無(wú)需反復(fù)拆裝，所用油管為鋼管，選用管接頭為卡套式管接頭，管子外徑12mm。</p><p><b>　　5.3液壓油</b></p>

95、<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、工況等因素考慮。高壓系統(tǒng)的液壓元件特別是液壓泵中處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的摩擦副，由于正壓力加大，速度高而使摩擦磨損條件較為苛刻，必須選擇潤(rùn)滑性即抗磨性、極壓性優(yōu)良的HM油。凡是葉片泵為主油泵的液壓系統(tǒng)，不管其壓力大小，選用HM油較好。根據(jù)表5.3選用L-HM32的液壓油。</p><p>　　表5.3 葉片泵系統(tǒng)

96、潤(rùn)滑油類型粘度等級(jí)</p><p>　　5.4實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.4.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)組件、臺(tái)面設(shè)計(jì)</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用立式臺(tái)面設(shè)計(jì)，用優(yōu)質(zhì)方鋼焊接成框型結(jié)構(gòu)，具有良好的剛性。焊接框架多數(shù)采用優(yōu)質(zhì)方鋼，實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體尺寸為。為使焊接牢固，可在相互焊接的部分切角，增加其焊接面積。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)臺(tái)面是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的

97、平臺(tái)，臺(tái)面要求不易磨損、防火防潮、質(zhì)地堅(jiān)硬不變形，封邊牢固、整潔、無(wú)毛刺，線條平直，接縫吻合，美觀耐用等。</p><p>　　5.4.2安裝面板設(shè)計(jì)</p><p>　　安裝面板用螺栓固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)焊接組件上，其正面直接與各類液壓元件相連，背面與油管相連。材料選用Q235A鋼板。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(lái)安裝各個(gè)液壓元件。油路板一般采用框架固定，要求安裝、

98、維修和檢測(cè)方便。本次采用螺栓直接固定在用角鋼焊接而成實(shí)驗(yàn)臺(tái)支架上，這種設(shè)計(jì)裝卸方面。</p><p>　　6 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算</p><p>　　已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)、回油管的內(nèi)徑均為10mm，各管道長(zhǎng)度分別為，。選用L-HM32液壓油，考慮到油的最低溫度為0℃，查得0℃時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度，油的密度。</p><p>　　6.1壓力損失的驗(yàn)算</p>

99、<p>　　6.1.1工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失</p><p>　　運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的最大速度為，進(jìn)給時(shí)的最大流量為，則液壓油在管內(nèi)流速為：</p><p><b>　　(6.1)</b></p><p><b>　　管道流動(dòng)雷諾數(shù)為</b></p><p><b>　　(

100、6.2)</b></p><p>　　，可見(jiàn)油管在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)</p><p><b>　　(6.3)</b></p><p>　　進(jìn)油管AB的沿程壓力損失為</p><p><b>　　(6.4)</b></p><p>　　查得換向閥34F

101、3-10B的壓力損失為。</p><p>　　忽略油液通過(guò)管接頭、油路板等處局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失為</p><p>　　6.1.2工作進(jìn)給時(shí)回油路壓力損失</p><p>　　由于選用單活塞桿液壓缸，且液壓缸有桿腔的工作面積為無(wú)桿腔的工作面積的四分之三，則回油管的流量為進(jìn)油管道的四分之三，則</p><p><b>　　

102、(6.5)</b></p><p><b>　　管道流動(dòng)雷諾數(shù)為</b></p><p><b>　　(6.6)</b></p><p><b>　　其沿程阻力系數(shù)</b></p><p><b>　　(6.7)</b></p>

103、<p>　　回油管道的沿程壓力損失為</p><p><b>　　(6.8)</b></p><p>　　查得換向閥34F3-10B的壓力損失；</p><p>　　節(jié)流閥LF3-E10B的壓力損失；</p><p>　　液控單向閥YAF3-Ea10B的壓力損失；</p><p><

104、;b>　　回油路總壓力損失。</b></p><p>　　6.2系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算</p><p>　　系統(tǒng)發(fā)熱的主要原因是由于液壓泵和執(zhí)行器的功率損失以及溢流閥的溢流損失造成的。在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)速度大時(shí)發(fā)熱量較大，分別計(jì)算流量最大、最小時(shí)的發(fā)熱量，然后加以比較，取數(shù)值較大的進(jìn)行分析。</p

105、><p>　　本裝置中液壓泵的總流量。</p><p>　　液壓泵的最高工作壓力 (6.9)</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)</b></p><p><b>　　(6.10)</b></p><p>　　此時(shí)泵的

106、總效率0.1，泵的出口壓力為最高工作壓力2.25MPa，則有</p><p><b>　　(6.11)</b></p><p><b>　　此時(shí)的功率損失為</b></p><p><b>　　(6.12)</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)，，總效率，則有</p>

107、<p><b>　　此時(shí)的功率損失為</b></p><p>　　可見(jiàn)在工進(jìn)速度高時(shí)，功率損失為0.103kW，發(fā)熱量最大。</p><p>　　假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A 為 </p><p><b>　　(6.13)</b></p><p><b>

108、　　系統(tǒng)的溫升為</b></p><p><b>　　(6.14)</b></p><p>　　驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。</p><p>　　7 液壓系統(tǒng)的安裝調(diào)試與維護(hù)</p><p>　　正確安裝調(diào)試及合理使用液壓系統(tǒng)，是保證其長(zhǎng)期發(fā)揮和保持良好工作性能的重要條件。為此，在液壓系統(tǒng)安裝調(diào)試中，必須

109、熟悉液壓系統(tǒng)的工作原理與液壓系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)、功能和作用并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行；在液壓系統(tǒng)的使用維護(hù)中應(yīng)對(duì)其加強(qiáng)日常維護(hù)和管理，并遵循制造廠的使用維護(hù)要求。</p><p>　　7.1液壓系統(tǒng)的安裝</p><p>　　7.1.1液壓元件的檢查</p><p>　　a. 元件檢查 元件的型號(hào)規(guī)格應(yīng)與元件清單一致；生產(chǎn)日期不宜過(guò)早，否則其內(nèi)部的密封件可能老化，各

110、元件上的調(diào)節(jié)螺釘、首輪及其他配件應(yīng)完好無(wú)損；電磁閥的電磁鐵等應(yīng)工作正常，元件及安裝面應(yīng)平整，其溝邊不應(yīng)有飛邊、毛刺、棱角，不應(yīng)有磕碰凹痕，油口內(nèi)部要清潔；油箱內(nèi)部不應(yīng)有銹蝕，通氣過(guò)濾器、液位計(jì)等油箱附件應(yīng)齊全，安裝前清洗干凈[12]。</p><p>　　b. 管件檢查 油管的牌號(hào)、材質(zhì)、通經(jīng)、壁厚和管接頭的型號(hào)規(guī)格及加工質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)定。</p><p>　　管接頭的螺紋、

111、密封圈的溝槽棱角不得有傷痕、毛刺或斷絲扣等缺陷；接頭體與螺母配合不得松動(dòng)或卡澀。油管內(nèi)外壁不得有腐蝕和傷口裂痕，表面凹入或有剝離層和結(jié)疤。</p><p>　　7.1.2液壓元件和管道的安裝</p><p>　　a. 液壓元件的安裝</p><p>　　(1) 液壓泵的安裝 液壓泵安裝不當(dāng)會(huì)引起噪音、振動(dòng)，影響工作性能和降低壽命。液壓泵與原動(dòng)機(jī)輸出軸的同軸度偏差應(yīng)在

112、0.1mm以內(nèi)，軸線間的傾角不得大于；不得用敲擊方式安裝聯(lián)軸器，液壓泵的進(jìn)出油口不得接反[13]。</p><p>　　(2) 液壓缸的安裝 液壓缸的安裝應(yīng)扎實(shí)可靠。配管連接不得有松弛現(xiàn)象，缸的安裝面與活塞的滑動(dòng)面應(yīng)保持足夠的平行度和垂直度。安裝前應(yīng)檢查其活塞桿是否彎曲。</p><p>　　(3) 液壓附件的安裝 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的位置進(jìn)行安裝并注意整齊、美觀；安裝前應(yīng)用煤油進(jìn)行清洗、檢

113、查；在符合設(shè)計(jì)要求的情況下，盡可能考慮使用、維護(hù)和調(diào)整。</p><p><b>　　b. 管道的安裝</b></p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，管道的主要作用是傳輸載能工作介質(zhì)。一般在所有連接的設(shè)備及各液壓元件等組裝完、固定完成后進(jìn)行管道安裝。安裝管道時(shí)要特別注意防震、防漏問(wèn)題。</p><p>　　在管道的安裝過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)其尺寸、形狀和焊

114、接要求加工管材。切割加工的管材端部應(yīng)平整，無(wú)裂痕和重皮等缺陷；需彎曲加工的鋼質(zhì)管道在彎曲前要進(jìn)行退火處理，以防彎曲后起皺或變扁，彎曲半徑一般大于管子外徑的3倍。經(jīng)加工而成的管道，應(yīng)將切屑、毛刺等去除干凈。</p><p>　　7.2液壓站的使用與檢查</p><p>　　7.2.1使用注意事項(xiàng)[15] </p><p>　　液壓站使用中的注意事項(xiàng)如下：</p&

115、gt;<p>　　(1) 低溫下，油溫應(yīng)達(dá)到20°C以上才準(zhǔn)許順序動(dòng)作；油溫高于60°C時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)的工作情況。</p><p>　　(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(dòng)執(zhí)行器工作。</p><p>　　(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(dòng)各限位開(kāi)關(guān)、擋塊、行程撞塊的位置。</p><p&

116、gt;　　(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。</p><p>　　(5) 液壓站出現(xiàn)故障時(shí)，不準(zhǔn)擅自亂動(dòng)，應(yīng)通知有關(guān)部門分析原因并排除。</p><p>　　除上述幾點(diǎn)外，還應(yīng)按有關(guān)規(guī)定做好對(duì)各類液壓件備件及液壓油的管理工作。</p><p><b>　　7.2.2操作方法</b></p><p&

117、gt;　　操作時(shí)，開(kāi)啟電機(jī)后，油泵啟動(dòng)。所有換向閥置于中位終止。換向閥開(kāi)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(shí)，觸碰程控開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切換換向閥，關(guān)閉遙控口。這是，負(fù)載變成6MPa，油液開(kāi)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(shí)驗(yàn)。</p><p><b>　　7.2.3檢查</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)種類繁雜，各有其特定用途

118、和使用要求。為了及時(shí)了解和掌握液壓站和整個(gè)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(diǎn)檢和定檢的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。</p><p><b>　　8 總結(jié)</b></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。本文設(shè)計(jì)的采用液控單向閥平衡回路的

119、實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置，主要工作有：研究采用液控單向閥+單向節(jié)流閥的平衡回路的原理；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；采用液壓缸加載；繪制主要零件圖；選擇液壓元件型號(hào)；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫升校核。</p><p>　　本文對(duì)采用液控單向閥的平衡回路實(shí)驗(yàn)裝置的原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，再根據(jù)液壓傳動(dòng)相關(guān)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，設(shè)計(jì)液壓缸，選擇合適的液壓元件、液壓油箱、液壓站的動(dòng)力裝置，然后確定電機(jī)與泵的安裝方式，進(jìn)行管路與管接頭的

120、選擇等等，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，包括壓力損失的驗(yàn)算、總統(tǒng)效率估算和系統(tǒng)溫升校核三個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)完成設(shè)計(jì)的總裝配圖及部分零件圖等等，最終完成整個(gè)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)間飛逝，光陰似箭。一轉(zhuǎn)眼大學(xué)四年的時(shí)間已離我們遠(yuǎn)去！畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)，我們也即將畢業(yè)，我內(nèi)心深深感到了對(duì)大學(xué)四年的時(shí)光的眷念，因?yàn)樵谶@

121、里我們度過(guò)了人生中最美好和最重要的時(shí)光，不僅豐富了我們的科學(xué)知識(shí)，同時(shí)也教會(huì)了我們?cè)S許多多的對(duì)事物的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)融合在一起，綜合運(yùn)用所有的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，是課本知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識(shí)在原有的基礎(chǔ)上得到更加的鞏固和提高，這離不開(kāi)老師和同學(xué)們的幫助。本設(shè)計(jì)分析是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成的，在分析的過(guò)程中，指導(dǎo)老師給了我很大的鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)分析中引導(dǎo)我去思考了更多的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力，與我