黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目錄 前言 .1 1 概述 .2 1.1 液壓傳動的現(xiàn)狀及展望 .2 1.2 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) .3 2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .5 2.1 技術(shù)要求5 2.2 動力分析和運(yùn)動分析5 2.2.1 工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 .5 2.2.2 工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 .6 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 .8 2.3.1 系統(tǒng)工作壓力的確定8 1 p 2.4 液壓執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算9 2.4.1工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 9 2.4.2 工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 10 2.4.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率.11 3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定和方案論證 13 3.1 制定基本方案 13 3.2 油路循環(huán)方式的分析和選擇 13 3.3 調(diào)速方案的分析和選擇.14 3.4 液壓動力源的分析與選擇.16 3.5 液壓回路的分析、選擇與合成 16 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 3.6 液壓原理圖的擬定與設(shè)計(jì).16 4 計(jì)算和選擇液壓元件 18 4.1 液壓泵的選擇 18 4.1.2 液壓泵站組件的選擇 18 4.1.3 液壓泵的計(jì)算與選擇 18 4.2 液壓控制閥的選擇 21 4.2.1 選擇依據(jù) 21 4.2.2 選擇閥類元件應(yīng)注意的問題 21 4.3 液壓附件的計(jì)算和選擇 22 4.3.1 確定管件的尺寸 22 4.3.2 確定油箱容積 24 5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 25 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算25 5.1.1工位夾緊缸的壓力損失驗(yàn)算 25 5.2 估算系統(tǒng)效率 .27 5.3 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 .28 6 液壓動力源裝置的設(shè)計(jì) 31 6.1 液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式 .31 7 液壓裝置的總體配置 32 7.1 液壓控制閥的塊式集成32 7.2 集成塊設(shè)計(jì)33 8 液壓系統(tǒng)的污染控制 35 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 8.1 污染物的形態(tài)和來源35 8.2 油液污染對液壓系統(tǒng)的危害35 8.3 污染控制措施36 8.4 油液的過濾37 9 液壓系統(tǒng)泄漏控制與密封 38 9.1 泄漏及其危害38 9.2 液壓系統(tǒng)防漏與治漏的主要措施 .38 9.3 液壓裝置泄漏控制的基本準(zhǔn)則39 9.4 密封裝置的選擇 .40 10 液壓系統(tǒng)噪聲的控制 .41 11 液壓介質(zhì)的選擇42 11.1 液壓油的主要性能.42 11.2 液壓油的質(zhì)量要求.43 11.3 液壓油的選用.43 12 液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護(hù)和檢修 .44 12.1 液壓系統(tǒng)的安裝 44 12.1.1 在液壓系統(tǒng)中安裝液壓元件時(shí)的注意事項(xiàng).44 12.1.2 在液壓系統(tǒng)中安裝液壓泵時(shí)的注意事項(xiàng).44 12.2 液壓系統(tǒng)調(diào)試.45 12.2.1 調(diào)試前的檢查 45 12.2.2 使用液壓系統(tǒng)要注意的問題 46 12.2.3 系統(tǒng)耐壓試驗(yàn) 46 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 12.3 液壓系統(tǒng)的維護(hù)和檢修48 12.3.1 液壓站使用中的注意事項(xiàng)48 12.3.2 檢修液壓系統(tǒng)時(shí)的注意事項(xiàng)48 13 結(jié)論 .49 參考文獻(xiàn) 50 摘要摘要 液壓傳動憑借與其他傳動方式相比較具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊括了國 民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。近 30 年來，由于控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測技 術(shù)及材料科學(xué)的發(fā)展，極大的推動了液壓傳動與控制技術(shù)的發(fā)展，使其成為集傳動、控 制、計(jì)算機(jī)、傳感檢測、機(jī)電液為一體化的全新的自動控制技術(shù)。 本文根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)對數(shù)控銑床兩工位夾緊裝置液壓系統(tǒng)進(jìn)行整體方案設(shè) 計(jì)，對其功能和工作原理進(jìn)行動力分析和運(yùn)動分析，初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu) 及主要元件，按照所給機(jī)構(gòu)性能參數(shù)和液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算，通過對系統(tǒng) 性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核，以滿足該銑床所要達(dá)到的要求。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；工位夾緊；性能參數(shù)關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；工位夾緊；性能參數(shù) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ABSTRACT With hydraulic transmission compared with other transmission methods having unique advantages in technology, Application areas include almost the entire national economy industrial sector. Nearly 30 years, as a result of the development of control technology, electronics technology, computer technology, sensor detection technology and material science, there is a strong impetus to the hydraulic drive and control technology, setting it a new automatic control technology which integrate drive, control, computer, sensor detection, and Hydromechatronics. Based on the hydraulic system of technical indicators for the CNC milling machine two- clamping device hydraulic system,the paper is to design overall program. Which includes dynamic analysis and motion analysis for its functions and working principle, initially identifies the loop of the systems basic structure and major components. According to the performance parameters of bodies and hydraulic performance parameters ,it can choose components, By checking the performance of the system to meet the requirements of the milling machine . Key words：Hydraulic system；Clamping device；Performance parameters 前言 與其他傳動方式相比較，液壓傳動具有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊括了 國民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求 越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。用普通的機(jī)床 加工精度低，效率低，勞動度大，已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的數(shù)字程序控 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量 和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化的產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化 機(jī)床，它對加工精度和自動化都有嚴(yán)格的要求。數(shù)控車床上的工位夾緊裝置對于加工的 精度有著直接的關(guān)系，以往的機(jī)床的工位夾緊裝置使用簡單的機(jī)械裝置，在加工時(shí)容易 產(chǎn)生大的加工誤差。隨著數(shù)控車床自動化程度的提高，使用液壓系統(tǒng)控制這一過程已經(jīng) 大大提高了自動化和加工精度。液壓傳動在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛。有的設(shè)備是利 用其能傳遞大的動力，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，如工程機(jī)械、礦山機(jī)械、 冶金機(jī)械等；有的設(shè)備是利用它操縱控制方便，能較容易地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜工作循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)， 如各類金屬切削機(jī)床、輕工機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、軍工機(jī)械、各類裝載機(jī)等。所以研究液壓 系統(tǒng)有很好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的前景。我國進(jìn)入世界貿(mào)易組織之后，對我國的機(jī)械行業(yè) 是個(gè)機(jī)遇，更是一個(gè)艱難的挑戰(zhàn)。因此作為二十一世紀(jì)的主人，我們更應(yīng)該通過作大量 的設(shè)計(jì)制造和廣泛地使用各種先進(jìn)的機(jī)器，以便能加快我國國民經(jīng)濟(jì)的增長速度，加快 我國現(xiàn)代化建設(shè)。 1 概述 1.1 液壓傳動的現(xiàn)狀及展望 目前，液壓傳動及控制技術(shù)不僅用于傳統(tǒng)的機(jī)械操縱、助力裝置，也用于機(jī)械的模 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 擬加工、轉(zhuǎn)速控制、發(fā)動機(jī)燃料進(jìn)給控制，以及車輛動力轉(zhuǎn)向、主動懸掛裝置和制動系 統(tǒng)，同時(shí)也能夠擴(kuò)展到航空航天和海洋作業(yè)等領(lǐng)域。當(dāng)前液壓技術(shù)正在繼續(xù)向以下幾個(gè) 方面發(fā)展。 1）節(jié)能 近年來，由于世界能源的緊缺，各國都把液壓傳動的節(jié)能問題作為液壓技術(shù)發(fā)展的 重要課題。20 世紀(jì) 70 年代后期，德、美等國相繼研制成功負(fù)載敏感泵及低功率電磁鐵等。 最近美國威克斯公司又研制成功用于功率匹配系統(tǒng)的 CMX 閥。 2）液壓與微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合 20 世紀(jì) 80 年代以來，逐步完善和普及的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和集成傳感技術(shù)為液壓技術(shù) 與電子技術(shù)相結(jié)合創(chuàng)造了條件。隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種數(shù)字閥和 數(shù)字泵，并出現(xiàn)了把單片機(jī)直接裝在液壓組件上的具有位置或力反饋的閉環(huán)控制液壓元 件及裝置。 3）提高液壓傳動的可靠性 由于有限元法在液壓元件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可靠性實(shí)驗(yàn)、研究工作的廣泛開展以及新 材料、新工藝的發(fā)展等，是液壓元件的壽命得到提高。由于對飛機(jī)、船舶、冶金等一些 重要液壓系統(tǒng)采用多裕度設(shè)計(jì)，并在系統(tǒng)中設(shè)置旁路凈化回路及具有初級智能的自動故 障檢測儀表等，加強(qiáng)了油液的污染度控制。上述領(lǐng)域內(nèi)的一些重要成果，使液壓系統(tǒng)的 可靠性逐年提高。 4）高度集成化 疊加閥、集成塊、插裝閥的應(yīng)用以及把各種控制閥集成于液壓泵及液壓執(zhí)行元件上 形成組合元件，有些還把單片機(jī)等集成在其控制機(jī)構(gòu)上，達(dá)到了集機(jī)、電、液于一體的 高度集成化。 此外，高壓、高轉(zhuǎn)速、低噪聲組件的研究，高效濾材的研究，環(huán)保型工作介質(zhì)及其 相應(yīng)高壓液壓組件的研究等也是值得關(guān)注的動向。 1.2 液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 工程機(jī)械廣泛應(yīng)用的傳動方式主要有機(jī)械傳動、電氣傳動、氣壓傳動和液壓傳動。 它們各有優(yōu)缺。 機(jī)械傳動是發(fā)展最早而且應(yīng)用最普遍的一種傳動方式。具有傳動準(zhǔn)確可靠，操作簡 單，機(jī)構(gòu)直觀易掌握，負(fù)荷變化對傳動比影響小等優(yōu)點(diǎn)。但是對自動控制的情況，單純 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 靠機(jī)械傳動來完成就顯得結(jié)構(gòu)復(fù)雜而笨重，而且遠(yuǎn)距離操縱困難、操作力度大、安裝位 置變化的自由度小等缺點(diǎn)。 電氣傳動是通過電來進(jìn)行傳動和控制的，利用交流電機(jī)來傳動，簡單而且價(jià)廉，應(yīng) 用最廣，也是各種傳動的組成部分。但交流電機(jī)一般難于進(jìn)行無級變速，而直流電機(jī)雖 然可以實(shí)現(xiàn)無級變速，但支流電源價(jià)格比較昂貴。電氣控制，特別是電子計(jì)算機(jī)控制， 具有信號變化方便，遠(yuǎn)距離操縱容易等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在自動化程度要求高的場合是必不可 少的。 氣壓傳動是以壓縮空氣為傳動介質(zhì)，可通過調(diào)節(jié)氣量很容易的實(shí)現(xiàn)無級變速。同時(shí) 有傳遞及變換信號方便、反應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡單、無污染等優(yōu)點(diǎn)。空氣黏度小，故管道壓力 損失小，流速大，而且可獲得高速度。但是氣動傳動的致命弱點(diǎn)是空氣壓縮性大，無法 獲得均勻而穩(wěn)定的運(yùn)動。此外為減少泄漏，提高效率，氣動系統(tǒng)的壓力不能太高。這使 其不能用于大功率場合。 液壓傳動是用液體作為介質(zhì)來傳遞能量的，液壓傳動與上述三種傳動比較有以下一 些優(yōu)點(diǎn)： 1）液壓傳動可在運(yùn)行過程中方便地實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá) 1000：1。液壓傳動裝置可在極低的速度下輸出很大的力，如果采用機(jī)械傳動裝置減速， 其減速器結(jié)構(gòu)往往十分龐大； 2）在輸出相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。 由于液壓系統(tǒng)中的壓力比電樞磁場中單位面積上的磁力大 30 倍40 倍，液壓傳動裝置的 體積和質(zhì)量只占相同功率電動機(jī)的 12%左右。因此，液壓傳動易于實(shí)現(xiàn)快速啟動、制動 及頻繁幻想，每分鐘的換向次數(shù)可達(dá) 500 次（左右擺動）、1000 次（往復(fù)移動）； 3）液壓傳動易于實(shí)現(xiàn)自動化，特別是采用電液和氣液傳動時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動控 制； 4）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。當(dāng)液壓系統(tǒng)超負(fù)荷（或系統(tǒng)承受液壓沖擊）時(shí)，液 壓油可以經(jīng)溢流閥排回油箱，系統(tǒng)得到過載保護(hù)； 5）易于設(shè)計(jì)、制造。液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也有很大的靈活性。 液壓傳動的缺點(diǎn)： 1）不能保證嚴(yán)格的傳動比。著是由于液壓介質(zhì)的可壓縮性和不可避免的泄露等因素 引起的； 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2）系統(tǒng)工作時(shí)，對溫度的變化較為敏感。液壓截至的粘性隨溫度變化而變化，從而 使液壓系統(tǒng)不易保證在高溫和低溫下都具有良好的工作穩(wěn)定性； 3）在液壓傳動中，能量需經(jīng)過兩次變換，且液壓能在傳遞過程中有流量和壓力的損 失，所以系統(tǒng)能量損失較大，傳動效率較低； 4）元件的制造精度高、造價(jià)高，對其使用和維護(hù)提出了較高的要求； 5）出現(xiàn)故障時(shí)，比較難于查找和排除，對維修人員的技術(shù)水平要求較高。 從液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)來看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。采用液壓傳動符合本次設(shè)計(jì)的工位夾緊 裝置的工作條件。 2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 技術(shù)要求 本設(shè)計(jì)是完成某機(jī)床需要對零件進(jìn)行兩工位裝夾裝置（裝夾裝置靜動摩擦因數(shù) ，）的設(shè)計(jì)，擬采用缸筒固定的液壓缸驅(qū)動夾緊裝置，完成工件裝夾運(yùn)0.2 s 0.1 d 動。夾緊裝置由液壓與電氣配合實(shí)現(xiàn)的自動循環(huán)要求為： 工位夾緊缸夾緊工位夾 緊缸松開工位夾緊缸夾緊工位夾緊缸松開。機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動參數(shù)和動 力參數(shù)如表 2-1 所列。 表 2-1 機(jī)床工位夾緊裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù) 工況 行程 /mm 速度 1 /v m sA 時(shí)間 / 1 t sA 運(yùn)動部件重力 G/N 負(fù)載 /N e F 啟動、制動時(shí)間 t /s 1 t 夾緊0.012 3 5000 2 t 工位夾緊缸 松開 35 0.035 1 2450 0.05 3 t 工位夾 緊缸 夾緊250.125 0.2 150020000.05 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 4 t 松開0.25 0.1 2.2 動力分析和運(yùn)動分析 2.2.1 工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載 夾緊： i G F gt =2450/9.810.012/0.05 =59N 松開： i G F gt =2450/9.810.035/0.05 =175N 靜摩擦負(fù)載 fssn FGF =0.2（2450+0） = 490N 動摩擦負(fù)載 fddn FGF =0.1（2450+0） =245N 2.2.2 工位夾緊缸的負(fù)載計(jì)算 慣性負(fù)載 夾緊： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 i G F gt =1500/9.810.125/0.05 =382N 松開： i G F gt =1500/9.810.25/0.05 =765 靜摩擦負(fù)載 fssn FGF =0.2（1500+0） = 300N 動摩擦負(fù)載 fddn FGF =0.1（1500+0） =150N 由此得工位夾緊缸和工位夾緊缸在工作的各個(gè)階段所受的負(fù)載，由表 2-2 所 示 表 2-2工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況負(fù)載組成外負(fù)載 F/N 啟動 fs F 490 加速 fd G F gt 304 夾緊 efd FF 5245 反向啟動 fs F 490 加速 fd G F gt 420 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 松開 fd F 245 表 2-3工位夾緊缸的外負(fù)載計(jì)算結(jié)果 工況負(fù)載組成外負(fù)載 F/N 啟動 fs F 300 加速 fd G F gt 532 夾緊 efd FF 2150 工況負(fù)載組成外負(fù)載 F/N 反向啟動 fs F 300 加速 fd G F gt 915 松開 fd F 150 2.3 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 2.3.1 系統(tǒng)工作壓力的確定 1 p 根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負(fù)載表可以確定系統(tǒng)的最大負(fù)載數(shù)，在充分考慮系統(tǒng)所需的流 量、性能等因素后，可參照表 2-4 或者 2-5 選擇系統(tǒng)的工作壓力 表 2-4 按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載 /kN50 系統(tǒng)壓力/MPa 5-7 表 2-5 按主機(jī)類型選擇系統(tǒng)工作壓力 主機(jī)類型設(shè)計(jì)壓力/MPa 精加工機(jī)床0.82 半精加工機(jī)床35 機(jī)床 龍門刨床28 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 拉床810 農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)1016 液壓機(jī)、大中型挖掘機(jī)、中型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械2032 地質(zhì)機(jī)械、冶金機(jī)械、鐵道車輛維護(hù)機(jī)械、各類液壓機(jī)具等25100 本設(shè)計(jì)根據(jù)主機(jī)類型是數(shù)控銑床，初步選擇系統(tǒng)壓力為 4MPa。 為了防止夾緊時(shí)發(fā)生沖擊，液壓缸需保持一定回油背壓。參考表 2-6 液壓執(zhí)行器的 背壓力取 0.2MPa 表 2-6 液壓執(zhí)行器的背壓力 系統(tǒng)類型背壓力(MPa) 簡單系統(tǒng)和和一般輕栽節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5 回油帶背壓閥調(diào)整壓力一般為 0.51.5 回油路設(shè)流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)給系統(tǒng)滿載工作時(shí)0.5中低壓系統(tǒng) 設(shè)補(bǔ)油泵的閉式系統(tǒng)0.81.5 高壓系統(tǒng)初算是可忽略不計(jì) 2.4 液壓執(zhí)行器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 2.4.1 工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)將工位夾緊缸的有桿腔作為主工作腔，則有公式： （21） 1221maxcm PAP AF 公式中 液壓缸無桿腔的有效面積； 2 1 4AD 2 m 液壓缸有桿腔的有效面積； 22 2 4ADd 2 m 液壓缸的最大負(fù)載力； max F N 液壓缸的機(jī)械效率（一般取 0.9-0.97）本設(shè)計(jì)取 0.95； m 液壓缸工作腔壓力； 1 p 系統(tǒng)的背壓，本設(shè)計(jì)取 0.2Mpa。 2 p 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 當(dāng)計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑的關(guān)系，以便在計(jì) 算出液壓缸內(nèi)徑 D 時(shí)，利用這一關(guān)系獲得活塞桿的直徑 d。通常是由液壓缸的往返速比 確定這一關(guān)系，即，按這一關(guān)系得到的 d 的計(jì)算公式入如下表1dD 表 2-7 根據(jù)往返速度比計(jì)算活塞桿直徑 d 的公式 往返速度比1.11.21.331.461.612 活塞桿直徑 d0.3D0.4D0.5D0.55D0.62D0.7D 油缸的速比，可由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得。本設(shè)計(jì)取=1.33。 則由上表查得 d=0.5D。 222 4 3.1440.2 3.144 cm DdDF 得 D=49.9（mm） 按 GB/T2348-1980 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=50（mm） 又 d=0.5D，得 d=25（mm） ，取標(biāo)準(zhǔn)值 d=28（mm） 則液壓缸無桿腔實(shí)際有效面積為： 2 1 4AD 2 5.0 4 =19.6 2 cm 有桿腔實(shí)際有效面積為： 22 2 4ADd 22 5.02.8 4 =13.5 2 cm 2.4.2 工位夾緊缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 工位夾緊缸的無桿腔作為主工作腔，則有公式： 1122maxcm PAP AF 則有 222 4 3.1440.2 3.144 cm DDdF 得 D=27.9（mm） 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 按 GB/T23481980 ,取標(biāo)準(zhǔn)值： D=32（mm） 又 d=0.5D， 得 d=16（mm） ， 取標(biāo)準(zhǔn)值 d=20（mm） 則液壓缸無桿腔實(shí)際有效面積為： 2 1 4AD 2 3.2 4 =8.04 2 cm 有桿腔實(shí)際有效面積為： 22 2 4ADd 22 3.22.0 4 =4.89 2 cm 2.4.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率 根據(jù)上述假定條件經(jīng)計(jì)算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率，如下 表所示： 表 2-8 工位夾緊缸工作循環(huán)個(gè)階段的壓力、流量和功率 工作 階段 計(jì)算公式 負(fù)載 /N 回油腔壓力 /MPa 2 p 工作腔壓力 /MPa 1 p 輸入流量 Q 1 /minL A 輸入功率 /w 啟動4900.98 加速3040.20.53 夾緊 21 1 2 () cm F p A p A 2 1 qA v 1 Np q 52450.24.380.9727096 反向 啟動 4900.40 加速 22 1 1 () cm F p A p A 4200.20.30 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 松開 1 2 qAv 1 Np q 2450.20.274.11618.52 表 2-9 工位夾緊缸工作循環(huán)各個(gè)階段的壓力、流量和功率 工作 階段 計(jì)算公式 負(fù)載 /N 回油腔壓力 /MPa 2 p 工作腔壓力 /MPa 1 p 輸入流量 Q 1 /minL A 輸入功率 /w 啟動300 0.39 加速5320.20.44 夾緊 22 1 1 () cm F p A p A 1 1 qAv 1 Np q 21500.23.066.03307.53 反向 啟動 300 0.65 加速9150.20.85 松開 21 1 2 () cm F p A p A 22 qA v 1 Np q 1500.20.654.11679.46 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定和方案論證 3.1 制定基本方案 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了滿足主機(jī)在動作和性能方面規(guī)定的要求外，還必須符合體積 小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普 遍設(shè)計(jì)原則。本液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容大致為： 1）油路循環(huán)方式的分析與選擇； 2）調(diào)速方案的分析和選擇； 3）液壓動力源的分析與選擇； 4）液壓回路的分析、選擇與合成； 5）液壓系統(tǒng)原理圖的擬訂。 3.2 油路循環(huán)方式的分析和選擇 液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩種，他們各自的特點(diǎn)及相互比較見下表 表 3-1 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油液循 環(huán)方式 開式閉式 散熱 條件較方便，但是油箱較大較復(fù)雜，需要用輔泵來換油冷卻 抗污 染性 較差，但可采用壓力油 箱或者油箱呼吸器來改善較好，但是油液過濾要求較高 系統(tǒng) 效率 管路壓力損失較大，用節(jié) 流調(diào)速時(shí)效率低管路腰里損失較小，容積調(diào)速時(shí)效率較高 限速 制動 形式 用平衡閥進(jìn)行能耗限速， 用制動閥進(jìn)行能耗制動， 引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動機(jī)拖動時(shí)，限速及制動 過程中拖動電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量， 即是再生限速和再生制動 其他對泵的自吸性能要求高對主泵的自吸性能要求低 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式和散熱條件。一般來說，凡是 有較大空間可以存放油箱而且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)盡可能簡單的系統(tǒng)， 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 采用節(jié)流調(diào)速或者容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，均宜采用開式系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，油泵向兩個(gè) 液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡單，所以本設(shè)計(jì)采用開式系 統(tǒng)。 3.3 調(diào)速方案的分析和選擇 調(diào)速方案對主機(jī)的性能起到?jīng)Q定性的作用。 相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量 來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量 大，多用于功率不大的場合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是沒有溢流 損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適 用于功率大、運(yùn)動速度高的液壓系統(tǒng)。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的 流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但 其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起動沖擊較 小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng) 系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混 入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的 排油口相通，形成一個(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 表 3-2 各種調(diào)速方式的性能比較 節(jié)流調(diào)速容積調(diào)速 回路 容積節(jié)流調(diào)速回路 簡式節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)帶壓力補(bǔ)償閥的節(jié) 流調(diào)速系統(tǒng)主要 性能進(jìn)油節(jié)流及 回油節(jié)流 旁路 節(jié)流 調(diào)速 閥在 進(jìn)油 路 調(diào)速閥在 旁油路及 溢流節(jié)流 調(diào)速回路 變量泵 定 量馬達(dá) 流量適應(yīng)功率適應(yīng) 負(fù)載速度 剛度 差很差好較好好 特性承載 能力 好較差好較好好 調(diào)速范 圍 大小大較大大 效率低較低低較低最高較高高功率特 性 發(fā)熱大較大大較大最小較小小 成本低較低高最高 適用范 圍 小功率 輕載或者低速的中 低壓系統(tǒng)及工 程機(jī)械非經(jīng)常性調(diào)速的場合 大功率高 速中高壓 系統(tǒng) 負(fù)載變化小， 速度剛度要大 的中小功率， 中壓系統(tǒng) 負(fù)載變化大速 度剛度較大的 中高壓系統(tǒng) 考慮到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負(fù)載特性，本設(shè)計(jì)決定采用節(jié)流調(diào) 速。 3.4 液壓動力源的分析與選擇 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量， 多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系 統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循 環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時(shí)間 所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進(jìn)入系統(tǒng) 的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回 油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對 溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 本設(shè)計(jì)采用節(jié)流調(diào)速，所以使用定量泵供油。 3.5 液壓回路的分析、選擇與合成 1）選擇系統(tǒng)一般都必須設(shè)置的基本回路，包括調(diào)壓回路、向回路、卸荷回路及安全 回路等。 2）根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載特性和特殊要求選擇基本回路，在本系統(tǒng)中考慮到安全的要求， 設(shè)置了背壓回路，同時(shí)由于是兩個(gè)執(zhí)行元件先后動作，且沒有順序聯(lián)動關(guān)系，所以設(shè)置 了互不干擾回路。 3）合成系統(tǒng) 選定液壓基本回路之后，配以輔助性回路，如控制油路，潤滑油路、 測壓油路等，可以組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。 在合成液壓系統(tǒng)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應(yīng)力求 簡單，并將作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系統(tǒng)要安全可靠，力求 控制油路可靠；組成系統(tǒng)的元件要盡量少，并應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件；組成系統(tǒng)時(shí)還要考 慮節(jié)省能源，提高效率減少發(fā)熱，防止液壓沖擊；測壓點(diǎn)分布合理等。 3.6 液壓原理圖的擬定與設(shè)計(jì) 根據(jù)上述分析，可以擬定整個(gè)液壓系統(tǒng)的原理圖如下： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1油箱 2空氣濾清器 3液位計(jì) 4吸油過濾器 5液壓泵 6單向閥 7壓力表開關(guān) 8壓力表 9通道體 10疊加式溢流閥 11疊加式減壓閥 12疊加式雙單向節(jié)流閥 13電磁換向閥 14疊加式雙液控單向閥 15壓力繼電器 16電動機(jī) 圖 3-1 液壓系統(tǒng)的原理圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 4 計(jì)算和選擇液壓元件 液壓元件的計(jì)算是指計(jì)算元件在工作中承受的壓力和流量，以便選擇零件的規(guī)格和 型號，此外還要計(jì)算原動機(jī)的功率和油箱的容量。選擇元件時(shí)應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。 4.1 液壓泵的選擇 4.1.2 液壓泵站組件的選擇 液壓泵站一般由液壓泵組、油箱組件、過濾器組件和蓄能器組件等組成。根據(jù)系統(tǒng) 的實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)選擇液壓泵組、油箱組件、過濾器組件。液壓泵組由液壓泵，原動 機(jī)，連軸器及管路附件等組成。油箱組件由油箱面板，空氣濾清器， ，液位顯示計(jì)等組成。 過濾器組將是保持工作介質(zhì)清潔度必備的組將，可根據(jù)系統(tǒng)對介質(zhì)清潔度的不同要求設(shè) 置不同等級的粗過濾器，精過濾器等。 4.1.3 液壓泵的計(jì)算與選擇 液壓泵的最大工作壓力： = p p 1max pp （41） 其中 液壓執(zhí)行元件最大工作壓力； 1max p 液壓泵出口大執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損失和局部壓力損失之和。p 初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵?，管中流速不大時(shí)，取 0.2Mpa0.5Mpa；管路復(fù)雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時(shí)，p 取0.5MPa1.5MPa。p 由上述選取0.5MPa，然后帶入公式（4-1）計(jì)算得：p 4.38+0.54.88MPa p p 在選擇泵的額定壓力時(shí)應(yīng)考慮到動態(tài)過程和制造質(zhì)量等因素，要使液壓泵有一定的 壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應(yīng)比上述最大工作壓力高 2060，所有最后算得 的液壓泵的額定壓力應(yīng)為： 4.88（1+0.25）6.1MPa 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 4-1 液壓泵的總效率 液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵 總效率0.650.900.700.850.550.850.800.90 液壓泵的流量按下式計(jì)算 p q K （42） p q max )q 式中 K考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)，一般取 K1.11.3， 同時(shí)工作的執(zhí)行元件的最大總流量（4.116 3=12.348L/min） max )q 本設(shè)計(jì)取泄漏系數(shù)為 1.1，所以： 1.112.34813.583L/min p q 由液壓元件產(chǎn)品樣本查得 CBN-E312 齒輪泵滿足上述估算得到的壓力和流量要求：該 泵的額定壓力為 16MPa，公稱排量 V12 mL/rev，額定轉(zhuǎn)速為 1800r/min。現(xiàn)取泵的容積 效率0.85，當(dāng)選用轉(zhuǎn)速 n1400 r/min 的驅(qū)動電機(jī)時(shí)，泵的流量為： v Vn p q v 12 mL/rev0.851400r/min 3 10 14L/min 由前面的計(jì)算可知泵的最大功率出現(xiàn)在工位夾緊階段，現(xiàn)取泵的總效率為 0.85，則： p p N pp p p q 63 3.06 1010 60 0.85 840W 選用電動機(jī)型號：Y90S4B5 型封閉式三相異步電動機(jī)滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為 1400r/min，額定功率為 1.5kW。電動機(jī)與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)。 根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可計(jì)算出液壓缸在各個(gè)階段的實(shí)際進(jìn)出 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 流量，運(yùn)動速度和持續(xù)時(shí)間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。 計(jì)算結(jié)果如下表所示： 表 4-2工位夾緊缸的實(shí)際工況 流量 / 1 minL A 工作階段 無桿腔有桿腔 速度 / 1 m sA 時(shí)間 /s 夾緊 q出 1 2 A q A 進(jìn) = 0.972 19.6 13.5 =1.41 0.972q進(jìn) 1 v 2 q A 進(jìn) = 3 4 10 60 13.5 10 =0.012 1 1 1 L t V = 3 35 10 0.012 =3 松開 =q進(jìn)3qP = 14 3 =4.67 =q出q進(jìn) 2 1 A A =4.67 13.5 19.6 3.21 2 v 1 q A 進(jìn) = 3 4 10 60 19.6 10 =0.039 1 2 2 L t V = 3 35 10 0.039 1 表 4-3工位夾緊缸的實(shí)際工況 流量 / 1 minL A 工作階段 無桿腔有桿腔 速度 / 1 m sA 時(shí)間 /s 夾緊6.03q進(jìn) q出 2 1 A q A 進(jìn) = 6.03 4.89 8.04 =3.67 1 v 1 q A 進(jìn) = 3 4 10 60 8.04 10 =0.125 1 1 L t V = 3 25 10 0.125 =0.2 松開 =q進(jìn)q進(jìn) 1 2 A A =14 8.04 4.89 23.02 =q出 p q =14 2 v 2 q A 進(jìn) = 3 4 10 60 4.89 10 2 2 L t V = 3 25 10 0.48 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 =0.48 0.05 上表中油缸的工作腔面積； 1 A 油缸回油腔面積； 2 A 進(jìn)油缸流量；q進(jìn) 出油缸流量；q出 油缸的運(yùn)動速度； 12 ,v v 油缸的運(yùn)動時(shí)間。 12 ,t t 4.2 液壓控制閥的選擇 4.2.1 選擇依據(jù) 選擇依據(jù)為：額定壓力，最大流量，動作方式，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。 4.2.2 選擇閥類元件應(yīng)注意的問題 1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專用件； 2)閥類元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥 時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取。選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足 機(jī)器低速性能的要求； 3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)，允許 通過閥的最大流量超過其額定流量的 20%； 根據(jù)以上要求，現(xiàn)選定各類閥和組將的型號如表 4-4 所示： 表 4-4 各種液壓元件的類型選擇 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 序 號 名稱 通過流 量/L 額定流量/ 1 minL A 額定壓力 /MPa 額定壓降 /MPa 型號規(guī)格 1吸油過濾器1420 MF-02 2單向閥1440250.1CIT-03-A1 3壓力繼電器 25 MJCS-02B-HH 4壓力表 010 W-2-1/2-100-A1 5壓力表開關(guān)1421 10 GCT-02 6疊加式溢流閥1435250.12MRF-02P-K1-20 7疊加式減壓閥1435250.2MPR-02P-K1-02 8疊加式單向閥1435210.1MPC-02W-05-30 9二位四通換向閥23.0280250.2D5-02-3N2-D2 10疊加式單向節(jié)流閥23.0235210.15MTC-02W-K-I-20 11二位四通換向閥1480250.2D5-02-3N2-D2 12疊加式單向節(jié)流閥1435210.15MTC-02W-K-I-20 13空氣濾清器 AB-1162 14液位計(jì) LS-3” 4.3 液壓附件的計(jì)算和選擇 4.3.1 確定管件的尺寸 表 4-5 油管中的允許流速 油液流經(jīng)油管吸油管高壓管回油管短管及局部收縮處 允許速度（m/s）0.51.52551.52.557 表 4-6 安全系數(shù) Tab.4-6 Safety Factor 管內(nèi)最高工作壓力7717.517.5 安全系數(shù)864 由表 4-2 和 4-3 得知工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為 3.21L/min 和 4.67L/min，工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實(shí)際最大流量分別為 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 14L/min 和 23.02L/min，按照表 4-5 的推薦值取油管內(nèi)油液的允許流速為 4m/min，按計(jì) 算公式： d 4q （43） 式中 q通過油管的最大流量； V油管中允許流速； d油管內(nèi)徑。 將數(shù)值代入公式（4-3）得 工位夾緊液壓缸： d無 3 4 4.67 10 60 4.9mm d有 3 4 3.21 10 60 4.1mm 工位夾緊液壓缸： d無 3 410 60 11.1mm d有 3 4 14 10 60 8.6mm 根據(jù) JB82766，同時(shí)考慮到制作方便，工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí)選用 101（外徑 10mm，壁厚 1mm）的 10 號冷拔無縫鋼管。工位夾緊液壓缸兩根油管同時(shí) 選用 141（外徑 14mm，壁厚 1mm）的 10 號冷拔無縫鋼管。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得管材的 抗拉強(qiáng)度為 412MPa，由表 4-6 取安全系數(shù)為 8，按公式對管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核： 2 b pdn 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 （44） 式中 p管內(nèi)最高工作壓力； d油管內(nèi)徑； n安全系數(shù)； 管材抗拉強(qiáng)度； b 油管壁厚。 將數(shù)值代入公式（4-4）得： 1mm= 2 b pdn 63 6 6.1 108 108 2 412 10 0.5mm 1mm= 2 b pdn 63 6 6.1 10108 2 412 10 0.7mm 所以選的管子壁厚安全。 其他油管，可直接按所連接的液壓元、輔件的接口尺寸決定其管徑的大小。 4.3.2 確定油箱容積 油箱的作用是儲油，散發(fā)油的熱量，沉淀油中雜質(zhì)，逸出油中的氣體。其形式有開 式和閉式兩種：開式油箱油液液面與大氣相通；閉式油箱油液液面與大氣隔絕。開式油 箱應(yīng)用較多。 油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1）油箱應(yīng)有足夠的容積以滿足散熱，同時(shí)其容積應(yīng)保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時(shí) 不滲出，油液液面不應(yīng)超過油箱高度的 80%； 2）吸箱管和回油管的間距應(yīng)盡量大，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這 樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的 2/33/4。吸油管及 回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離 一般不小于管徑的 3 倍。吸油管可安裝 100m 左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要 便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?45角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的 沉積物，同時(shí)也有利于散熱； 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 3）油箱底部應(yīng)有適當(dāng)斜度，泄油口置于最低處，以便排油； 4）注油器上應(yīng)裝濾網(wǎng)； 5）油箱的箱壁應(yīng)涂耐油防銹涂料。 油箱的容積可以按照下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算： V p q （45） 式中 V油箱的有效容積/L； 液壓泵的總額定流量/； p q 1 minL 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：低壓系統(tǒng)取=24，中壓系統(tǒng)=57，高壓 系統(tǒng)取=1012，對對于行走機(jī)械取或經(jīng)常間斷作業(yè)的設(shè)備，系數(shù)取較小值； 對于安裝空間允許的固定機(jī)械，或需藉助油箱頂蓋安裝液壓泵及電動機(jī)和液 壓閥集成裝置時(shí)，系數(shù)可適當(dāng)取較大值。 本設(shè)計(jì)取=6，將數(shù)值代如公式（4-5）得： V614 84 L 5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算 由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無法全面的計(jì)算，故只能 先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失 即可。 5.1.1工位夾緊缸的壓力損失驗(yàn)算 在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過單向閥，疊加式減壓閥，疊加式溢流閥，電磁換向閥， 疊加式雙單向節(jié)流閥， 。所以進(jìn)油路上的壓力損失為 （51） v p() Q p Q 實(shí) 壓降 額 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 2222 2 0.9720.9720.9720.972 0.10.20.10.15 40803535 1.4119.6 0.150.1 3513.5 =0.0009MPa 式中 總的壓力損失； v p 各種閥的壓降；P 壓降 流經(jīng)閥的設(shè)計(jì)流量；Q實(shí) 閥的額定流量。Q額 在油缸松開時(shí)，退油路上的壓力損失為 ） v p() Q p Q 實(shí) 壓降 額 2222 2 4.674.674.674.67 0.10.20.10.15 40803535 4.6713.5 0.150.1 3519.6 0.0097MPa 由此可以看出，系統(tǒng)閥的壓力損失都小于原先的估計(jì)值，所以滿足系統(tǒng)的使用要求。 因?yàn)楣の粖A緊缸的運(yùn)動過程是一樣的，使用對此油缸的壓力校驗(yàn)過程和上面的計(jì)算過 程是一樣的。如下所示 在油缸夾緊時(shí)，油液依次經(jīng)過單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單 項(xiàng)節(jié)流閥。進(jìn)油路上的壓力損失為： v p() Q p Q 實(shí) 壓降 額 2222 22 6.036.036.036.03 0.10.120.20.2 40353580 6.033.674.89 0.150.15 35358.04 =0.017MPa 在油缸松開時(shí)，退油路上的壓力損失為： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 v p() Q p Q 實(shí) 壓降 額 2222 22 14141414 0.10.120.20.2 40353580 1423.028.04 0.150.15 35354.89 0.2Mpa 由此看出各種閥同樣滿足使用要求。 5.2 估算系統(tǒng)效率 由表 4-2 和 4-3 可以看出，本液壓系統(tǒng)在整個(gè)工作循環(huán)過程中，液壓缸夾緊是主要 的工作過程，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升等可一概用夾緊時(shí)的數(shù)值計(jì)算。 系統(tǒng)效率的計(jì)算公式為： c 1 1 pp p q p q （52） 式中 執(zhí)行元件的負(fù)載壓力； 1 p 執(zhí)行元件的負(fù)載流量； 1 q 液壓泵的供油壓力； p p 液壓泵的供油流量。 p q 工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代如公式（5-2）得： c 36 63 4.381010 60 4.88 14 10/60 0.06 工位夾緊缸夾緊時(shí)，將數(shù)值代入公式（5-2）得： c 36 63 6.03 3.06 1010 60 4.88 14 10/60 0.27 系統(tǒng)在一個(gè)完整的循環(huán)周期內(nèi)的平均回路效率可按下式計(jì)算： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 c i ci t T （53） 式中 一個(gè)周期的平均回路效率； c 各工作階段的液壓回路效率； i c 各個(gè)工作階段的持續(xù)時(shí)間； i t T一個(gè)完整循環(huán)的時(shí)間。 分別將、工位夾緊缸夾緊時(shí)的數(shù)值代入公式（5-3）得： c 0.06 30.27 0.2 3.2 0.073 則系統(tǒng)的總效率為： p c a （54） 式中 液壓泵的總效率，取 0.85； p 液壓回路的效率； c 液壓執(zhí)行元件的總效率，取 0.95。 a 所以： 0.850.950.073 0.06 本系統(tǒng)的效率是 0.06。 整個(gè)系統(tǒng)的效率很低，主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。 5.3 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失都將轉(zhuǎn)化為熱 量，是系統(tǒng)的油溫升高，產(chǎn)生一系列不良的影響。為此，必須對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱和溫升計(jì) 算，以便對系統(tǒng)溫升進(jìn)行控制?？砂聪率焦浪阆到y(tǒng)的發(fā)熱能量： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 H（1） （55） i p N 式中 H系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量； 液壓泵的輸入功率。 i p N 將數(shù)值代入公式（5-5）得： H 63 4.897 1014 10 60 1 0.06 0.85 1264w 表 5-1 各種機(jī)械允許油溫 液壓設(shè)備類型 正常工作溫度/C 最高允許溫度/C 數(shù)控機(jī)床30505570 一般機(jī)床30555570 機(jī)車車輛40607080 船舶30608090 冶金機(jī)械、液壓機(jī)40706090 工程機(jī)械、礦山機(jī)械50807090 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，由系統(tǒng)中各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱 面。因?yàn)楣艿赖纳崦嫦鄬^小，且與其自身的壓力損失產(chǎn)生的熱量基本平衡，故一般 濾去不計(jì)。當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量可按下式計(jì)算： 0 H KA 0 H （56） 式中 K散熱系數(shù)（） ，計(jì)算時(shí)可選用推薦值：通風(fēng)很差 K8；通風(fēng)良好 /W m C A K1420；風(fēng)扇冷卻時(shí)，K2025；用循環(huán)水冷卻時(shí)，K110175； A油箱散熱面積； 系統(tǒng)溫升。 當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量 H 等于其散發(fā)出去的熱量時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，此時(shí)： H/KA 當(dāng)六面體油箱長、寬、高比例為 1：1：11：2：3 且液面高度是油箱高度的 0.8 倍 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 時(shí)，其散熱面積的近似計(jì)算公式為： A=0.056 32 V 所以可以導(dǎo)出： 32 0.056 H V （57）式中 V油箱的有效容量。 取散熱系數(shù) K=15，將數(shù)值代入公式（5-7）得： 2 3 1264 15 0.06584 67.6C 此溫升超過了許用范圍，3050，增大油箱面積，取 V814112L，C C 并且取系數(shù) K=20，重新帶入數(shù)值計(jì)算得：W m C A 32 1264 20 0.065112 41.8C 所以滿足了許用溫升要求。至此，系統(tǒng)校核完畢，從整個(gè)過程來看，此設(shè)計(jì)滿足使用 需求。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 6 液壓動力源裝置的設(shè)計(jì) 液壓動力源（即液壓泵站）是多種元、附件組合而成的整體。是為一個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng) 存放一定清潔度的工作介質(zhì)，并輸出一定壓力、流量的液體動力，兼作整體式液壓站安 放液壓控制裝置基座的整體裝置。 ，液壓動力源是整個(gè)液壓系統(tǒng)或液壓站的一個(gè)重要部件， 其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，對液壓設(shè)備性能關(guān)系很大。 6.1 液壓泵站的結(jié)構(gòu)形式 液壓泵站上泵組的布置方式分成上置式和非上置式。泵組置于油箱上的上置式液壓泵 站中，采用立式電動機(jī)并將液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱為立式（圖 6-1）；采用臥式電動 機(jī)時(shí)稱為臥式（圖