1950_炮瞄雷達天線自動升降機構的設計,雷達,天線,自動,升降,機構,設計 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 I 頁炮瞄雷達天線自動升降機構的設計摘 要雷達是一個復雜的電子機械設備，自其誕生之日起，他的不斷發(fā)展動力就在于與空中進攻性兵器的激烈攻防對抗。在當今現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，雷達受到的“四大威脅”日益嚴重，這四大威脅分別是:綜合電子干擾、低空或超低空目標、反輻射導彈和隱身目標。雷達天線面積龐大，振子數(shù)目較多，相應的運輸單元數(shù)量也比較多，造成其拆卸、拼裝以及陣地轉移都很困難，因此迫切要求雷達具有較高的機動性能，以提高雷達的戰(zhàn)場生存能力。液壓升降是雷達結構中的不可缺少的機構，也是雷達性能和質量的重要保證?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭對雷達系統(tǒng)的機動性能要求越來越高，尤其重視雷達的拆收和架設速度。過去，雷達天線車大多數(shù)采用手工調平，升降速度慢、調平精度差，陣面起豎系統(tǒng)復雜，費時費力。本文中設計完成的某雷達的技術特點及環(huán)境條件要求，參考和借鑒國內外在雷達天線升降技術和方法，大大縮短了雷達的拆、裝時間，改善了雷達的機動性能。本文還在雷達總體布局、工作可靠性、維修可達性和安全性設計等方面作一定研究，論證了此設計方案的可實施性和優(yōu)越性，為其他型號車載雷達升降系統(tǒng)的設計與研究奠定了基礎。關鍵詞:雷達，機動勝，液壓升降，內連桿，外連桿黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 II 頁Radar antenna automatic lifting mechanismAuthor：Yuan BingFengTutor ： Wang Fei AbstractI graduated from the current design is done mainly hydraulic lifts, mainly divided into two parts: mechanical and hydraulic parts. Mechanical parts which I think the main needs to be considered is the subject of several major part of the intensity: on board planes, under the board planes, within and outside link connecting rod. In this part of my four were on board from top to bottom-line Analysis of the internal and external linkage, I had the strength check. After my analysis and after checking I think I can satisfy the design requirements. Then I entered the various parts of the hydraulic choice. In the choice of the hydraulic control circuit all the time, in the loop on a comparison of the governor after I selected the import speed loop circuit; unloading loop I chose the valve of the unloading circuit; packing circuit I have chosen The use of one-way valve controlling the packing circuit. In determining the needs of the various circuit I, I'm sure I wear the hydraulic system of fixed form, according to open-system and the system simple cooling system features good condition, I set my drive system for open - System. On the other hydraulic components accessories choice, I had to them after the calculation of the hydraulic cylinders after I voted 45 mm of hydraulic cylinders, according to the transmission gear pump stability, I take my pump as a gear Pump, according to my system the maximum power of the work I elected to the motor Y112M-4 to three-phase asynchronous motor. I set the pump, I also based on this I need the yuan other accessories for a reasonable Choose, finally, I identified a variety of components, further complete the design of the topics I.Keywords：Mechanical;Hydraulic; Panels from top to bottom;Inside and outside link黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 III 頁目錄第 1 章 緒論 ........................................................1·1.1 課題的來源、目的和研究意義 .....................................11.1.1 課題來源 ....................................................11.1.2 研究目的 ....................................................11.1.3 研究意義 ....................................................1·1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析 .............................................21.2.1 俄羅斯雷達發(fā)展情況 ..........................................31.2.2 德國雷達發(fā)展情況 ............................................41.2.3 國內雷達發(fā)展情況 ............................................41.2.4 關鍵技術 ....................................................6第 2 章 確定液壓系統(tǒng)方案 ...........................................72.1 確定基本回路 ....................................................82.1.1 卸荷回路 ....................................................82.1.2 調速回路的確定 .............................................102.1.3 保壓回路的確定 .............................................122.2 液壓傳動系統(tǒng)的形式確定 ......................................142．3 液壓系統(tǒng)原理圖 ...............................................15第 3 章 設計、選擇液壓元件、輔件 ..................................163.1 確定液壓缸系數(shù) .................................................163.1.1 初選系統(tǒng)壓力 ...............................................163.2 液壓輔助元件的計算及選擇 ......................................173.3 油箱的設計 .....................................................173.3.1 油箱的設計要點 .............................................183.3.2 油箱容積計算 ...............................................183.4 其它元、輔件的選擇 ...........................................18黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 IV 頁3.4.1.吸油濾油器 .................................................183.4.2 選擇濾油器的基本要求 .......................................193.4.3 溢流閥的選擇 ...............................................193.4.4 壓力表開關選擇 .............................................203.4.5 單向節(jié)流閥 .................................................203.4.6 液控單向閥的選擇 ...........................................203.5 閥塊的設計 .....................................................213.6 效率的計算 ....................................................213.6.1 計算沿程壓力損失 ...........................................213.6.2 效率計算 ...................................................243.6.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算 .........................................243.6.4 液壓系統(tǒng)的一般使用和維護 ...................................24第 4 章 機械部分的受力分析 ........................................27第 5 章 機械部分的強度校核 ........................................295.1 外連桿強度校核 ................................................295.2 內連桿強度較核 ................................................305.3 連接兩連桿的銷軸的強度校核 ....................................31第 6 章 結論 ......................................................33參考文獻 ..........................................................34致 謝 .............................................................35黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 1 頁第 1 章 緒論·1.1 課題的來源、目的和研究意義·1.1.1 課題來源本課題為自選課題·1.1.2 研究目的現(xiàn)代高技術戰(zhàn)爭對雷達的越野作戰(zhàn)與戰(zhàn)場生存能力提出了越來越高的要求,以達到戰(zhàn)時快速組網及補充戰(zhàn)損的目的，高度的機動能力已經成為現(xiàn)代軍事雷達的必備素質;因此，對于雷達設計師來說，在考慮整機電性能指標、可靠性、可維性、可保障性、安全性、可操作性、經濟性及加工工藝性等因素的同時，還須從結構上對其機動性作出精心構思?？偟膩碚f,雷達的高機動性須保證雷達具有這樣一種能力，即組成雷達的諸多功能環(huán)節(jié)能夠共同形成一種良好的應變能力，在保證性能可靠的前提下，使其在遭到敵方打擊之前，能夠方便、迅速地撤收，并且轉移到新的陣地上重新進入正常的工作狀態(tài)，以達到保護自己、克敵制勝的目的;·1.1.3 研究意義雷達是一種復雜的電子機械設備，從其被研制成功之日起，就在與空中進攻性兵器的激烈攻防對抗中不斷發(fā)展。在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中，地面雷達日益受到包括綜合電子干擾、低空或超低空目標、反輻射導彈和隱身目標的威脅。隱身目標由于被雷達照射后反射回波的截面積很小，使得常規(guī)雷達難以發(fā)現(xiàn)，因而可以在戰(zhàn)區(qū)上空靈活作戰(zhàn)，取得明顯戰(zhàn)果。當對方的反輻射導彈和隱身目標對本黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 2 頁方微波級雷達構成嚴重威脅，迫使其無法開機工作時，雷達作為警戒用雷達則因其波長較長，具備電波被吸收率低、不易散射等特點，對通過吸收雷達電波、減少雷達角反射面、散射雷達電波來達到隱形的目標有一定的捕捉效果，成為隱身目標的天然克星。但是雷達由于工作頻率低，波束寬度窄，相應的天線陣面在結構上面積巨大，結構比較稀疏，造成天線振子數(shù)目較多，為滿足運輸要求不得不對天線進行拼裝或折疊設計，由于上述原因整個雷達系統(tǒng)就需要多個運輸單元，造成機動性能一般都不高。因此迫切要求米波雷達能夠實現(xiàn)較高的機動性能，快速轉場、越野行軍、快速架設，穩(wěn)定工作，保證連續(xù)不間斷地監(jiān)視空情。·1.2 國內外研究現(xiàn)狀分析雷達一般有地面固定式和車載機動式兩種，在當今國際形勢下，局部戰(zhàn)爭的時有爆發(fā):海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭，現(xiàn)代戰(zhàn)爭已經不再是人與人之間的戰(zhàn)爭，是電子化、信息化的高技術兵器之間的戰(zhàn)爭，隱身飛機、低空超低空導彈己不是傳統(tǒng)意義上的警戒雷達可以發(fā)現(xiàn)的，為此當今世界各軍事強國都為提高自己的防空能力，為能及早發(fā)現(xiàn)來襲目標，高機動警戒雷達應運而生。雷達作為歷史最悠久的雷達，在新的戰(zhàn)爭環(huán)境下正煥發(fā)出第二春。雷達由于工作頻率低，天線結構比較稀疏，天線陣面巨大，振子數(shù)目多，運輸單元多，裝拆、轉場比較困難，機動性一般都不高，加之雷達探測精度低，只能用于警戒，因此米波雷達也一度被認為是一種性能較差的雷達，這也在很大程度上限制了米波雷達的發(fā)展。但近年，隨著雷達新技術的不斷發(fā)展，米波雷達在反隱身目標和對抗反輻射導彈(ARM)等方面所體現(xiàn)出的優(yōu)勢再次引起了雷達界的高度重視。目前實際應用的隱身技術，包括外形設計和吸波涂層都容易被米波雷達克制，從原理上無論如何改進也不可能對米波雷達隱身，而且米波雷達抗干擾性極強，兒乎能在任何電子干擾條件下使用。美、俄、法、德等國均已把米黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 3 頁波雷達列入重新國防關鍵技術當中，其他國家也都積極開展新體制米波雷達系統(tǒng)的研究·1.2.1 俄羅斯雷達發(fā)展情況俄羅斯的國防軍工技術十分先進，米波雷達研制方面獨樹一幟，經驗也相當豐富。山于俄羅斯的國土面積遼闊，需要大批價格低廉、性能可靠的遠程雷達進行覆蓋，因此俄羅斯國防部對米波雷達的研制情有獨鐘。俄羅斯很多雷達研制單位在米波雷達研制方面具有開創(chuàng)性，俄羅斯研制了多種機動式米波三坐標雷達系統(tǒng)，如 55K6 一 3 等。圖 1-1 車載雷達55K6-3 雷達天線外形是一種開放式框架水平網絡，寬約 1500Omm，上部有一個高約 2000Omm 的垂直開放式框架，主要用于對空監(jiān)視與探測和對遠程空中目標距離、方位、仰角、高度的測定，可在嚴重的干擾環(huán)境中可有效運行。天線陣面采用拼裝形式，結構比較復雜，需要用很多拉索穩(wěn)定，架設時一間大約需要 22 個小時左右，采用三個運輸單元裝載?！?.2.2 德國雷達發(fā)展情況德國近期研制另一種米波圓陣列雷達，由德國防務研究院高頻物理所研制黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 4 頁的這種乍片達被稱為—MELISSA。該雷達為適應空天一體化的作戰(zhàn)要求，采用全新的體制，全向發(fā)射，圓陣列多路接收，形成覆蓋整個方位探測空域的多波束?？蓪崿F(xiàn)全時空探測，特別適合探測高速、高機動的目標，集搜索、引導和跟蹤等多種功能于一體，具有很強的戰(zhàn)場適應能力，具有非常廣闊的軍事應用前景?！?.2.3 國內雷達發(fā)展情況我國是米波雷達的研制、生產和使用大國，國內高機動雷達的設計與研制還處于起步階段，目前多是對現(xiàn)有裝備進行改裝和調試。近年來隨著科技的發(fā)展與技術的成熟，車載米波警戒雷達也開始采用了自動調平系統(tǒng)，只需要啟動電源即可完成全部架設與調平。大大縮短了展開時間，提高了調平的精度，雷達的可靠性、可維修性等戰(zhàn)技性能得到明顯提高，用現(xiàn)代技術改進的米波雷達完全可以成為我軍反隱身戰(zhàn)的核心，組成一套完整而強有力的空中立體防御系統(tǒng)，保衛(wèi)祖國領空。圖 1-2 某國產警戒雷達我國某型米波遠程監(jiān)視雷達，測量精度 15Om，對目標的探測距離為330km，可在 10 秒內處理 128 個目標，能夠較為有效地探測隱身目標，并能抗黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 5 頁反輻射導彈攻擊，有可靠性高、維護性好等特點。圖 1.3 某機動雷達行軍狀態(tài)圖 1.4 某機動雷達工作狀態(tài)由國內某電子研究所研制可迅速布防某型機動式三坐標對空情報警戒與中遠程引浮宙達，采用液壓調平系統(tǒng)，采用高靈敏度、高精度的水平傳感器作為水平誤差的檢測反饋元件，實現(xiàn)閉環(huán)的自動調節(jié)。適用于空軍、海軍的主戰(zhàn)警戒雷達，同樣適用于地而導彈部隊的目標指示雷達，為地面導彈部隊的制導雷達提供大批量空中目標的力‘位、距離、高度、敵我屬性等綜合情報。作戰(zhàn)性能優(yōu)良，高機動性、有較強的抗干擾及抗摧毀能力和較強的戰(zhàn)場生存能力。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 6 頁·1.2.4 關鍵技術通過對國內外幾種型號的雷達機動性的研究和分析，當前要實現(xiàn)雷達機動性能的關鍵技術主要有以下幾個方面:1）如何實現(xiàn)雷達工作的高可靠性可靠性和機動性一樣，己經并列成為現(xiàn)代軍用雷達和各類軍用裝備研制工作中的緊迫要求和首要指標?？煽啃允窃u估雷達的綜合作戰(zhàn)效能時的一個重要指標。雷達不僅要求在各種復雜環(huán)境條件下可靠工作，而且還強調緊急機動轉移后的一次開機成功率。這就要求雷達采用標準化、模塊化設計等措施。因此如何保障機動雷達來之能戰(zhàn)、.戰(zhàn)之能勝的高可靠性，也是急需解決的關鍵技術之一。2)如何實現(xiàn)架設與撤收的自動化架設/撤收時間是體現(xiàn)雷達機動性能的重要指標。為有效縮短雷達架設/撤收時間，減少人工操作，應盡可能采用自動化手段。如何實現(xiàn)車載雷達自動升降，確保調平精度與快速的同時，還要滿足可靠性與安全性，也是設計高機動雷達必須解決的關鍵技術之一。3 本文主要研究工作設計與研究某炮瞄雷達天線車液壓升降系統(tǒng)包括一系列關鍵技術問題，主要包括設計方案、器件選擇、結構設計、理論計算等本文主要做了以下兒個方面的研究工作:1）參考國內外設計車載雷達升降系統(tǒng)的有關資料，比較各種升降方式的優(yōu)缺點，分析總結了國內外已定型型號的成功研發(fā)經驗，結合本課題的實際情況，擬定了某炮瞄雷達天線升降系統(tǒng)的總體方案。2)完成理論計算與力學分析:3)完成液壓系統(tǒng)的設計黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 7 頁第 2 章 確定液壓系統(tǒng)方案液壓系統(tǒng)方案的確定是液壓系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。目的是選擇回路，并把各回路組成系統(tǒng)，以便以后確定原理。理論課上，我們知道任何復雜的液壓系統(tǒng)都是由一些簡單的基本回路構成的。液壓元件又組成了基本回路。所以根據液壓系統(tǒng)的動作要求和性能特點選液壓元件組成液壓系統(tǒng)。這次畢業(yè)設計的液壓升降平臺要求為：1） 舉升高度為 1.5 米；2） 原始高度 0.9 米；3） 舉升重量 1 噸。所設計系統(tǒng)必須能完成舉升動作，并達到以上要求，考慮系統(tǒng)效率以及經濟上的一些問題。2.1 確定基本回路2.1.1 卸荷回路卸荷回路的作用是在電動機不熄火的情況下使液壓油卸荷，即泵輸出的液壓油以最低壓力回油箱。卸荷回路主要有以下幾種： 如圖 2-1 采用換向閥的卸荷回路，用三位四通換向閥中位 M 型（或 H，K型）滑閥機能，或在液壓泵出口旁路接二位三通閥，使液壓泵輸出的油液流回油箱，液壓泵卸荷。它適用于低壓小流量（P=2.5Mpa，Q p≦40L/min）的液壓系統(tǒng)，高壓大流量系統(tǒng)用換向閥卸荷時沖擊較大。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 8 頁圖 2-1 換向閥的卸荷回路圖 2-2 溢流閥的卸荷回路黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 9 頁如圖 2-2 為溢流閥的卸荷回路。當先導式溢流閥 1 控制管路通過二位二通電磁換向閥 3 接回油箱時，液壓泵輸出的油液以很低的壓力經溢流閥回油箱。實現(xiàn)液壓泵的卸荷。工作過程中流量變化較大的液壓系統(tǒng)，采用雙連泵供油。如圖 2-3 是利用特殊結構的液壓缸使泵卸荷的回路。在液壓缸 3 活塞向左運動返回終點時，缸體上帶單向閥 2 的旁通油口開啟，液壓泵的油液從液壓缸的有桿腔經過此油口流回油箱，液壓泵卸荷。我在設計中選擇了第一種卸荷方式，因為其適用于低壓小流量的液壓系統(tǒng)，并比較簡單。圖 2-3 特殊液壓缸使泵卸荷2.1.2 調速回路的確定液壓調速分為節(jié)流調速，容積調速和容積節(jié)流調速三種方式。節(jié)流調速，容積節(jié)流調速只能用于開式系統(tǒng)。容積調速多用于閉式系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)簡單，固采用開式系統(tǒng)，具體原因以后在述。節(jié)流調速回路，由流量控制閥，溢流閥，定量泵和執(zhí)行元件等所組成。它通過改變流量控制閥的通流面積，控制和調節(jié)流入和流出執(zhí)行元件的流量，達到調速的目的。這種調速回路具有結構簡單，工作可靠，成本低，使用維護方便，調速方便，調速范圍大等優(yōu)點。但它能量損失大，效率低，一般用于功率不大的場合。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁由于流量控制閥在回路中的按放位置的不同，節(jié)流調速回路有進口節(jié)流式，出口節(jié)流式，旁路節(jié)流式和進出口同時節(jié)流式幾種節(jié)流形式。(1)進口節(jié)流調速回路（如圖 2-4 所示）為使油液通過節(jié)流閥流入液壓缸，液壓泵的工作壓力 P 必須大于 P1，節(jié)流閥的壓差在工作中或因負載變化或因其開度的改變，要在一定的范圍內變動。其設定值一般為△P i=0.2-0.3MPa。圖 2-4 進口節(jié)流調速(2)出口節(jié)流調速回路這種調速回路是將節(jié)流閥置在回油路上，用它來控制油腔流出的油量，因而也就控制了進入液壓缸的流量，從而也就控制了液壓缸的速度。(3)旁路節(jié)流調速回路（如圖 2-5 所示）黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 11 頁如圖 2-5，這種調速回路是把節(jié)流閥放在與液壓缸相并聯(lián)的支路上。節(jié)流閥在調節(jié)流量的同時、起溢出多余流量的作用?；芈分幸缌鏖y起安全閥作用。1) 當節(jié)流面積一定時，負載越大，速度剛性越大；2) 當負載不邊時，節(jié)流閥通流面積越小，即速度越大，速度剛性越大；3) 當活塞面積變大時，減小節(jié)流閥指數(shù)和泄露系數(shù)均可提高速度剛性。圖 2-5 旁路節(jié)流調速回路(4)容積節(jié)流調速回路容積節(jié)流調速回路是利用變量泵和節(jié)流閥組合而成的一種調速回路。它保留了容積調速回路無溢流損失、效率高和發(fā)熱少的長處。綜合以上調速回路的特點，我選擇了進油調速回路。2.1.3 保壓回路的確定有些機械回程時如釋放過快，將引起液壓系統(tǒng)劇烈的沖擊、震動和噪聲，基至導致管路和閥門的破裂。保壓回路有以下幾種：(1) 用液壓單向閥的保壓回路（如圖 2-6）在液壓缸無桿腔油路上接入一個液控單向閥，利用單向閥錐形閥座的密封黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 12 頁性能實現(xiàn)保壓。一般在 20MP 工作壓力下保壓 10min。圖 2-6 用單向閥的保壓回路(2) 用輔助液壓泵保壓回路在回路中增設一臺輔助液壓泵。當液壓缸加壓完畢要求保壓時，由壓力繼電器發(fā)出電訊號，使輔助液壓泵供油，維持系統(tǒng)壓力不變。(3) 用蓄能器的保壓回路(如圖 2-7)用重錘式蓄能器在保壓過程中向 a 點供油、保壓時，蓄能器充入高壓油，重錘上升，觸及限位開關時，使電液換向閥的電磁鐵 1Y 斷電，主液壓泵卸荷，以后由蓄能器保持系統(tǒng)壓力。此種保壓回路壓力液動小，不超過 0.1-0.2MP。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 13 頁圖 2-7 用蓄能器的保壓回路綜上所述，我選用了第一種用液控單向閥的保壓回路。2.2 液壓傳動系統(tǒng)的形式確定液壓傳動系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)中，油泵自油箱吸油，供給執(zhí)行機構，低壓油直接返回油箱，有系統(tǒng)簡單、系統(tǒng)散熱條件好等優(yōu)點。閉式系統(tǒng)中油泵進油管直接與執(zhí)行機構的排油管相連通，形成一個閉合回路。為了補償系統(tǒng)中泄露損失，還需有一個輔助供油泵，其優(yōu)點是 1）油箱所需容積??；2）無論是高壓管路還是低壓管路都有一定壓力。因此空氣難進入，運轉平穩(wěn)；3）系統(tǒng)中采用變量軸向柱塞泵，一般不需要換向閥來改變執(zhí)行機構運行方向，減少了換向時的沖擊。綜合以上傳動系統(tǒng)的特點我選用開式系統(tǒng)。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁2．3 液壓系統(tǒng)原理圖在以上基本回路確定的基礎上，擬定液壓系統(tǒng)原理圖，如圖 2-8 所示。圖 2-8黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 15 頁第 3 章 設計、選擇液壓元件、輔件3.1 確定液壓缸系數(shù)3.1.1 初選系統(tǒng)壓力系統(tǒng)壓力選定是否合理直接關系到整個系統(tǒng)設計的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定情況下，若選取的系統(tǒng)壓力過底，則液壓元、輔件的尺寸、重量就增加，系統(tǒng)造價也相應增加；若系統(tǒng)壓力選的較高，則液壓設備的重量、尺寸和造價會相對較低。由于對制造液壓元件、輔件的材料、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設備的尺寸、重量和造價、其系統(tǒng)效率和使用壽命也會相應下降。根據我所要設計的機器的特點，并參照有關資料，我初選系統(tǒng)工作壓力10MP。1) 計算液壓缸尺寸：活塞面積 A=F/ηp=2.5x10 3/0.9x10x106=2.78x10-3m2D=5.89cm查表 [4]，取液壓缸的內徑為 63mm，外徑為 76mm。桿徑比 d/D，一般按下述原則?。寒敾钊麠U受拉時，一般選取 d/D=0.3-0.5.當活塞桿手壓時，一般取d/D=0.5-0.7。所以本設計我取 d/D=0.7，即 d=0.7D=0.7x58.9=44mm，取活塞桿直徑為 45mm。2) 泵組選擇：液壓杠所需流量為 q=2Av=2x1/4π(D 2-d2)xV=2x0.25x3.14x632x10-6x2x10-2=7.48L/min黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 16 頁q=7.48L/min查表 [4]選取齒輪泵 CB3-10.理論排量 10ml/r，理論流量 14.5L/min，電動機最大功率 P=pq/η。P=106x10x14.5x106/0.8x60=3.02kw取電動機 Y112M-4 型：額定功率 4KW，效率 84.55。3.2 液壓輔助元件的計算及選擇1）根據齒輪泵的額定流量 14.5L/min 查表（JB827-66） 。根據推薦管路通過流量 25L/min 的管徑為 8mm 管路通過 6.3L/min 的管徑為 5.6mm，所以選取公稱直徑 D=8mm 的鋼管，鋼管外徑為 14mm.管接頭連接螺紋 M14x1.5。2）管接頭的類型管接頭按材料可分為金屬管接頭、軟管接頭和快速接頭。通常選用金屬管接頭。金屬管接頭又可分為擴口式管接頭、卡套式管接頭、焊接式管接頭、球面焊式管接頭。各管接頭的特點如下：擴口式管接頭：利用管子端部擴口進行密封，不需其他密封件；結構簡單，適用于薄管連接，工作壓力〈8MP?？ㄌ资焦芙宇^：利用卡套變形卡住管子進行密封，裝拆方便，但對管子尺寸精度要求較高，工作壓力〈31.5MP。焊接式管接頭：利用“0”型密封圈端面密封，連接牢固可靠，對管子尺寸精度要求不高。管壁要求較厚，裝配時需要焊接。工作壓力〈31.5MP。球面焊接式管接頭：利用球面進行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求較高，裝配時需要焊接。工作壓力≦35MP。 根據以上介紹的各種管接頭的特點，我選擇了焊接式管接頭，因為它的特點更適合于我所設計的系統(tǒng)。3.3 油箱的設計油箱的作用是儲油、散發(fā)油的熱量、沉淀油的雜質和使油中的氣泡上浮釋黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 17 頁出；有時油箱蓋還可以用作油泵裝置和其它液壓元件的底板。3.3.1 油箱的設計要點（1）油箱必須有足夠大的容積以滿足散熱、容納停機時因重力作用而返回油箱的油，操作時油面保持適當高度的要求；（2）油箱底部做成適當?shù)男倍?，并設放油塞；（3）從構造上應考慮清洗換油方便，應設置人孔，便于清洗污物；（4）箱壁上需裝油面指示器，油箱上并裝上溫度計；（5）油箱上應有帶空氣濾清器的通氣孔，有時注油孔和通氣孔可兼用；（6）吸油管和回油管應盡量遠隔開，吸油管離箱底的距離 H≧2D（管徑） 。距箱邊不小于 3D，回油管插入最低油面以下，防止回油時帶入空氣。距箱底h>=2d（管徑） 。油的排口面向油箱，管端斜成 45 度；（7）吸油側和回油側要用隔板隔開，用以分離回油帶來的氣泡和贓物。隔板高度不低于油面到管底高度的 3/4；（8）為了防銹、防凝水，油箱內壁應用好的耐油涂料。綜合以上的設計要點，我設計我的油箱,但由于機器工作不頻繁，所以沒有設計溫度計，并設計了兩個隔板。3.3.2 油箱容積計算按經驗公式計算油箱容積：V=（3-5）q p=3x14.5=43.5L我所設計的油箱設有冷卻器，在這種情況下，油箱的長：寬：高為1：1：1 到 1：2：3。油面達到油箱高度的 80%。油箱的長為 370mm,寬為 365mm,高為 320mm。3.4 其它元、輔件的選擇3.4.1.吸油濾油器濾油器有以下幾種形式、用途特性如下：黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 18 頁（1）網式濾油器 裝在油泵吸油管上，可以保護油泵。特性為結構簡單，通油能力大，過濾效果差；（2）線隙式濾油器 過濾材料強度低，一般用于低壓系統(tǒng)，特性為結構簡單，過濾效果較好，通油能力大，但不易清洗；（3）紙芯濾油器 用于油的粗過濾，最好與其它濾油器聯(lián)合使用，特性為過濾效果好，精度高，但易阻塞，無法清洗，需要換紙蕊；（4）燒結式濾油器 用于特別要求過濾質量的液壓系統(tǒng)中，最好與其它濾油器合用，特性是能在高溫下工作與承受較高壓力，抗腐蝕能力強，制造簡單，性能穩(wěn)定；（5）磁式濾油器 用于濾清帶磁性鐵屑與磨料，特性是效果好，維護復雜； （6）片式濾油器 用于一般過濾，特性為強度大，不易損壞，通油能力大。3.4.2 選擇濾油器的基本要求（1）過濾精度滿足要求；（2）能力滿足設計系統(tǒng)要求；（3）濾芯應有足夠的強度，不至于因油液壓力而破壞；（4）在一定溫度下，有一定的耐久性；（5）能抵抗濾油的侵蝕；（6）容易清洗和更換濾芯；（7）價錢低廉。由于液壓系統(tǒng)中對油的要求很高，尤其是油的過濾過程。因此濾油器的選擇非常重要。所以敘述頗多。綜合各種濾油器的特性，我選擇了網式濾油器。泵的流量為 14.5L/min。由于經驗公式告訴我濾油器過濾能力大于泵的流量的2 倍，因此我選的濾油器為 XV-40x180j。3.4.3 溢流閥的選擇由于我設計的系統(tǒng)中有閥塊，閥塊上有溢流閥、換向閥、截止閥（壓力表開關） ，所以溢流閥選板式溢流閥，系統(tǒng)壓力為 10MP，流量為 14.5L/mn。所以我選擇了直動式溢流閥型號為 DBDS6P10。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 19 頁3.4.4 壓力表開關選擇由于是板式連接，系統(tǒng)管道公稱直徑 8mm。所以我選擇了型號為 KF-L8/12E 的壓力表開關。3.4.5 單向節(jié)流閥由于閥塊上沒有安裝單向節(jié)流閥，所以單向節(jié)流閥選管式，根據管路公稱直徑、流量，我選擇了型號為 MK8G10/V 的單向節(jié)流閥。3.4.6 液控單向閥的選擇選擇液控單向閥為 SV10PB120 型。各種元件、輔件的詳細型號如表 3-1 所示：表 3-1名稱 型號 流量 備注吸油濾油器 XV-40X180J 40 壓力 0.3~0.6 損失液位計 溢流閥 DBDS6P10齒輪泵 CB3-10 14.5 5.7KW電動機 Y112M-4 4KW壓力表 Y-60截止閥 KF-L8/12E電磁換向閥 4WEP10/AW220單向節(jié)流閥 MK8G10/V液控單向閥 3V10PB120空氣濾清器 查機械設計手冊取 D=45mm黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁3.5 閥塊的設計我所設計的閥塊相安有電磁換向閥，直動式溢流閥，壓力表開關。根據所選的以上幾種元、輔件的外形尺寸，初設計閥塊為 100X100X100 的立方體。閥塊體如圖 3-2：圖 3-11)為壓力油入口 2)回油口 3)側壓口 4）油液進系統(tǒng)口 5）油液出系統(tǒng)口 6）溢流閥瀉油口 7）溢流閥進油口 8）換向閥進（出）油口（A）9）換向閥進油口10）B 口 11）換向閥出油口3.6 效率的計算3.6.1 計算沿程壓力損失1）判斷流動狀態(tài)由雷諾系數(shù) Re=vd/r=4Q/3.14dr 可知，在油液黏度一定的條件下，Re 大小與 Q 成正比，與管道的內徑成反比。缸的所需流量為 7.8L/min，管子公稱直徑為 8mm，所以Re=4Q/πdr=4Q*7.8*10 -3/60*3.14*8*10-3*4.5*10-5=230由于累諾數(shù) Re 小于臨界雷諾數(shù) 2000，由此可推論出各工況下的進、回油黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁路中油液的狀態(tài)為層流。2）計算沿程壓力損失ΔPc=λl/d*v 2*p/2 (5-2)λ=75/Re=75*3.14dv/4QV=4Q/3.14d2上式代入沿程壓力損失的計算公式得：ΔPc=150prl/πd 4xQ（1）油箱到泵的進口沿程壓力損失：ΔP L1=150ρrl/πd 4Q=150*917.4*4.5x10-5*0.2*14.5*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=2.3*104Pa（2） 泵出口到閥塊沿程壓力損失：ΔP L2=150ρrl/πd 4*Q=150*917.4*4.5*10-5*0.5*14.5*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=5.8*104Pa（3） 閥塊到油箱沿程壓力損失：ΔP L3=150ρrl/πd 4*Q=150*917.4*4.5*10-5*0.8*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=4.9*104Pa（4） 閥塊到單向節(jié)流閥沿程壓力損失：ΔP L4=150ρrl/πd 4*Q=150*917.4*4.5*10-5*0.1*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=0.6*104Pa（5） 單向節(jié)流閥到閥塊 2 沿程壓力損失：ΔP L5=150ρrl/πd 4*Q=150*917.4*4.5*10-5*0.4*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=2.4*104Pa（6） 閥塊到液壓缸沿程壓力損失：ΔP L6=150ρrl/πd 4*Q=150*917.4*4.5*10-5*0.6*7.8*10-3/3.14*(8*10-3)4*60=1.5*104Pa（7） 液壓缸到閥塊沿程壓力損失：ΔP L7=ΔPL 6=1.5*104Pa總的沿程壓力損失為：ΔP L=0.19*106Pa3）計算局部壓力損失 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 22 頁（1）油箱到泵有一個 90 度的彎頭V=Q/0.25*π*d 2=14.5*10-3/0.25*3.14*60*0.0082=4.8m/sΔPr 1=rHδ=0.29ΔP r1=3000Pa （2）泵到閥塊 4 個彎頭ΔP r2=4rH=4rδv 2/2g=1200Pa（3）閥快到油箱 3 個彎頭ΔP r3=3rH=9000Pa（4）閥塊到液壓缸 1 個彎頭ΔP r4=rH=3000Pa（5）液壓缸到閥塊ΔP r5=rH=3000Pa所以，總的管道局部壓力損失為ΔP r=30000Pa4）計算閥類元件壓力損失ΔP r=ΔP n(Q/Qn)2 (5-3)式中 ΔPv—閥的額定壓力損失?？捎僧a品樣本查出。Q——通過閥的實際流量Qn— 閥的額定流量（1）直動式溢流閥ΔP v1=ΔP(Q/Qn) 2=10*106(0.7/60)2=0.1*106Mpa（2）電磁換向閥ΔP v2=ΔP(Q/Qn) 2=1.3*106*(0.7/60)2=1.4*105Pa（3）液控單向閥ΔP v3=ΔP(Q/Q n)2=0.2*106Pa所以，總的閥類元件局部壓力損失為 0.34*106Pa5）管路總的壓力損失為：ΔP=0.66Mpa黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 23 頁3.6.2 效率計算升降回路效率：η c1=P1Q1/Pp*Qp=10*106*7.48/10.66*106*14.5=0.48=48%系統(tǒng)總效率：η c2=η p*η c1*η mη p=0.8η m=0.95η c2=0.8*0.95*0.48=0.36=36%3.6.3 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算升降平臺上升速度 0.03m/s 上升時間 t=1.5/0.03=50s 由手冊 [4]查最高溫度 Q1=75℃P1=KA(Q1-Q2)=16*2(0.32*0.365+0.365*0.37+0.37*0.32)*(75-20)=644w ΔQ=(P h-P1)/KAPin=P0*Qp/η=10*10 6*14.5*10-3/0.8*60=3*103w. Pef=0.02*(2.5*104*320x10-3*2)=320wPh=Pin-Pef=2680wΔQ=42℃<55℃所以，滿足要求。3.6.4 液壓系統(tǒng)的一般使用和維護1）油箱中的液壓油經常保持正常油面。配管和油缸容量很大時，最初應放入足夠數(shù)量的油。在啟動之后，由于油進入管道和油缸，油面會下降，甚至使濾油器露出油面。因此必須再一次補油。再使用過程中，還會經常發(fā)生泄露，應該在油箱上設置液位計，以便以后經常觀察和補油。2）液壓油應該經常保持清潔，檢查油的清潔應經常與檢查油面同時進行。（1）油桶上不要積聚雨水和塵土，也不要直接放在地上；（2）在檫試泵，閥或油的容器時要極力防止不屑之類落入油中；黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁（3）油箱要經常清洗，在灌油時應通過 120 目以上的濾油器；（4）洗滌配管，一般應先用透平油清洗 4-5 小時，然后用與使用油相同的油清洗 4-5 小時；（5）最好不使用銅管作為液壓系統(tǒng)的配管，一定要使用時，可放在油中浸 24 小時以上，使生成不治性的薄膜后再安裝； （6）油需要經常檢查和更換，工作油的情況應經常加以注意和檢查。更換工作油期限，由于使用條件，使用地點而有很大的出入，一般來說，大概一年更換一次，在連續(xù)運轉、高溫、高濕、塵土多的地方，需要縮短換油的周期。3）油溫應適當，油箱的油溫一定不能超過 60℃。一般液壓機械在 35-60℃圍內工作比較合適。從維護的角度看也應絕對避免油溫過高。若油溫有異常的上升時，應立刻停機進行檢查。常見有以下原因：（1）油的黏度太高；（2）受外界的影響（例如開關爐門的液壓裝置等） ；（3）回油設計不好，例如效率太低、采用的元件容量太小、流速過高等所至；（4）油箱容積太小、散熱慢（一般來說油箱容量在油泵每分鐘的 3 倍以上才可） ；（5）閥的性能不好，例如容易發(fā)生震動就有可能引起異常發(fā)熱；（6）由于油質變壞，阻力增大；（7）冷卻器的性能不好，例如水量不足、管道內有水圬等。4）回路里的空氣應完全排除掉?；芈防镞M入空氣后，因為氣體的體積和壓力成反比。所以隨著負荷的變動，油缸的運動也要受影響。另外，空氣優(yōu)勢造成油液變質和發(fā)熱的很大原因，所以應特別注意以下各列事項：（1）為了防止回油管回油時帶入空氣，回油管必須插入油面以下；（2）入口濾油器堵塞后，吸入阻力大大增加，溶解在油中的空氣分離出來，產生所謂的空蝕現(xiàn)象；（3）吸入管和泵面密封部分等各個低于大氣壓的地方應注意不要漏入空氣；（4）油箱的油面應盡量大些，吸入側和回油側要用隔板隔開，以達到消除氣泡的目的；黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁（5）管路及油缸的最高部分均要有放氣孔，在起動時應放掉其中的空氣。5）裝在室外的液壓裝置使用時應注意以下幾項：（1）屋外隨著季節(jié)的不同溫度變化比較劇烈，因此盡可能使用黏度指數(shù)大的液壓油；（2）由于溫度變化，油箱中水蒸氣會凝成水滴在冬天應每星期進行一次檢查，發(fā)現(xiàn)后應立即除去；（3）在屋外因為贓物容易進入油中，因此要經常換油。6）在初次啟動油泵時，應注意以下事項：（1）向泵里灌滿油；（2）檢查轉動反向是否正確；（3）入口和出口是否接反；（4）用手試轉；（5）檢查吸入側有否漏入空氣；（6）在規(guī)定的轉速內啟動和運轉。7）在低溫下啟動油泵時，應注意以下事項：（1）在寒冷地帶或冬天啟動油泵時，應該開開停停，往復幾次使油溫上升、液壓裝置運轉靈活后，再進行正式運轉；（2）在短時間內用加熱器加熱油箱，以提高油溫，是較好的。但這時泵等裝置還是冷的，僅僅油是熱的，很容易造成故障，應注意。8）其它（1）在油泵啟動停止時，應使溢流閥卸荷；（2）溢流閥的調定壓力不得超過液壓系統(tǒng)的最高壓力；（3）應盡量保持電磁閥的電壓穩(wěn)定，否則可能會導致線圈加熱。（4）易損零件如密封圈等，應經常有備品，以便及時更換。黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 26 頁第 4 章 機械部分的受力分析估算各構件的自重：上板 鋼板：G 1=shp=2.2*1.2*0.005*7.8*103=102.96Kg上板架：G 2=SLp=12*0.248*10-4*7.8*103=96.5KgF=(G1+G2)g=(102.96+96.5)*9.8=1955N內連桿： G=SLp=[25.162*4.2*10 -4+0.9*2*0.25*3.14*(0.0832-0.0632)+0.085* 0.15*4.2]*7.8*103=156Kg F=Gg=156*9.8=1530N外連桿：G=SLp=[25.162*4.2*10 -4+0.25*3.14*[10.22-8.22]*10-4*1.8+0.25*3.14*(8.32-6.32)*10-4*1.8+4.2*0.85*15*10-4]*7.8*103=196kg取軸自重 7KG，則F=205*9.8=2010N取滑輪與槽鋼摩檫系數(shù) μ=0.2，外負載 1000Kg。對上板進行受力分析如圖 4-1：圖 4-1Fy1+Fy2=(P+G)*0.5Fx1= -Fx2= -uFy2Fy2*2000=0.5*(F+P)*1000解得 Fy 2=2744NFy1=2744NFx1=Fx2=548.8N對內連桿進行受力分析如圖 4-2：黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 27 頁圖 4-2根據受力平衡得：Fx1+Fx3=Fx4Fy3=F+Fy1+Fy4Fx4=uFy4Fy3*d3+Fx4*d4=Fx3*d1+F*d2+Fy4*d解得： Fx 3=46NFy3=7247NFx4=595NFy4=2973N對外連桿進行受力分析如圖 4-3：圖 4-3黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 28 頁外連桿自重 2010N。根據力矩平衡原理：對 0 點取矩，并設 X 為液壓缸受力，力臂為 600mm。X*600=(7247+2010)*1000+46*200+400*548.8+2000*2744解得 X=25000N。第 5 章 機械部分的強度校核5.1 外連桿強度校核圖 5-1由受力分析得：x=25000NFx2=548.8NFy2=2744NFx3=46NFy3=7247Nsinα =380/2020，則 α =11°cosβ =a2+b2-c2/2ab，則 β =10。此外連桿材料為熱軋 16 號槽鋼，高度 160mm，寬 65mm，Wx=117cm 3, L=934.5cm4,A=25.15cm2黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 29 頁該外連桿的危險截面為 I-I 截面。軸力產生正應力為 θ ′ =Fr3/A=46/25.15*10-4=1.8*104Pa彎距 Mx 產生正應力為 θ ′ =Mx/Wx=7247*0.535/117*10-6=33.1*106Pa由兩種應力疊加后，可知，危險點在 I-I 截面上側和下側邊緣，分別為最大壓應力和最大拉應力。最大壓應力 θ 1=θ ′ +θ ″ =0.018+33.1=33.118Mpa最大拉應力為 θ 2=|θ ′ -θ ″ |=33.082Mpa查表 [4]得，Q235 型槽鋼的彎曲靜許用應力[θ]=135Mpa,θ 1<[θ]，θ 2<[θ]，因此，外連桿各個截面均為安全截面。5.2 內連桿強度較核圖 5-2由受力分析得：Fx 1=548.8NFy1=2744NFy3=7247NFx3=46NFx4=595NFy4=2973N內連桿材料為 16 號熱軋普通槽鋼：Wx=117cm3，Ix=934.5cm 4，A=25.15cm 2黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 30 頁此內連桿的危險截面為 I-I 截面。軸力產生的拉應力為θ ′ =N/A=548.8/25.15*10-4=0.218Mpa彎距 Mx 產生彎曲正應力為θ ″ =Mx/Wa=2973/117*10-6=2.5Mpa兩種應力疊加后，I-I 截面上、下邊緣點為危險點，分別產生最大拉應力和最大壓應力分別為：θ 1=θ ′ +θ ″ =25.218Mpaθ 2=|θ ′ -θ ″ |=24.782Mpa許用應力[θ]=135Mpa所以，內連桿各截面安全。5.3 連接兩連桿的銷軸的強度校核圖 5-3彎距圖：圖 5-4黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 31 頁扭距圖：圖 5-5Q4=x=25000N T=x*0.02=5000N.m綜合分析，可知，截面 I-I 或 II-II 為危險截面。Mg=Q4*L=2.5*104*(0.08-0.06)/2=2500N.m抗彎截面模量 w=3.14/32*d 3=0.1d3抗扭截面模量 wt=3.14/16*d 3=0.2d3由第三強度 [4]理論得：θ= 24T???= )/()/(??== 13.0/5220x?=5.6MPa查表 [4]得許用彎曲應力為 120Mpa，因此，此銷安全。黃河科技學院畢業(yè)