采用能蓄能器、差動連接快速移動回路裝置設(shè)計

1、采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計I 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計 摘要 作為現(xiàn)代機械設(shè)備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域 得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高、配置靈活 方便、調(diào)速范圍大、工作平穩(wěn)且快速性好、易于控制并過載保護、易于實現(xiàn)自動化和 機電液一體化整合、系統(tǒng)設(shè)計制造和使用維護方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其 成為現(xiàn)代機械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基木技術(shù)要素。 該實驗裝置是蓄能器快速運動回路和差動連接的快速運動回路的有機結(jié)合設(shè)計， 該系統(tǒng)不但能完成液壓傳動設(shè)計性、創(chuàng)造性、綜合性實驗，而且特別適

2、用于液壓工程 測試，性能測試，對教學(xué)、科研、檢測具有極為強大的支持，是液壓學(xué)科中的學(xué)者、 專家、工程技術(shù)人員的得力助手。本文根據(jù)一般液壓系統(tǒng)的用途，特點和要求，利用 液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng) 的參數(shù).然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對系統(tǒng)進 行溫升驗算。該裝置液壓系統(tǒng)呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)， 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動作靈敏可靠。 關(guān)鍵詞：蓄能器，實驗裝置，差動連接，快進，工進，快退，溫升驗算 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書II Accumulator, the differential connect

3、ion of rapid movement circuit experiment device design ABSTRACT As an important technology of the modern mechanical equipment realizes the drive and control method, hydraulic technology in the national economy in various fields has been widely used. Compared with other drive control technology, hydr

4、aulic technology with high energy density, flexible configuration, large range of speed reg- ulation, smooth work and good rapidity, easy control and overload protection, easy to realize automation and electromechanical integration integration, system design and manufacturing and maintenance is conv

5、enient wait for a variety of significant technical advantage, and thus make it become the basic technology of modern mechanical engineering and modern control engineering of wood technology elements. The experimental device is loop accumulator fast movement and the differential connection of the com

6、bination of rapid movement circuit design, the system can not only complete hydraulic transmission design, creative, comprehensive experiments, and especially suitable for hydraulic engineering testing, performance testing, for teaching, scientific research, detection has very strong support, is the

7、 scholars, experts, hydraulic engineering and technical personnels right-hand man. Hydraulic system based on the general purpose, characteristics and requirements, using the basic principle of hydraulic transmission, and formulate a reasonable hydraulic system diagram, after the necessary calculatio

8、ns to determine the parameters of the hydraulic system. Then according to these parameters to choose the specifications of the hydraulic components and system structure design, and the 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計III system temperature rise calculation. The device is a rectangular hydraulic system layout

9、, novel and beautiful appearance, power system adopts hydraulic system, the structure is simple, compact and reliable. KEY WORDS: Accumulator，The experimental device，Differential connection，F(xiàn)ast forward，Work into，Retreat quickly，Temperature rise calculation 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書0 1 前言 1.1 國內(nèi)外液壓系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近

10、代液壓傳動技術(shù)是由 19 世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早實踐 成功的液壓傳動裝置是艦船上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些 通用車床到 20 世紀(jì) 30 年代末才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事上 的需要，出現(xiàn)了以電液伺服系統(tǒng)為代表的響應(yīng)快、精度高的液壓元件和控制系統(tǒng)，從 而使液壓技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。 20 世紀(jì) 50 年代，隨著世界各國經(jīng)濟的恢復(fù)和發(fā)展，生產(chǎn)過程自動化的不斷增長， 使液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機械制造、起重運輸機械及各類施工機械、船舶、 航空等領(lǐng)域得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。20 世紀(jì) 60 年代以來，隨著原子能、航空航天 技術(shù)、微電子技

11、術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)在更深、更廣闊的領(lǐng)域得到了發(fā)展，在工程機械， 數(shù)控加工中心，冶金自動線等國民經(jīng)濟的各個方面也都得到了應(yīng)用。 目前液壓技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域是工程機械和冶金機械等，具體來說，液壓系統(tǒng)在 國內(nèi)外領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 1.2 液壓系統(tǒng)的組成及各部分的作用 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助 元件和液壓油。 1.動力元件的作用是將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油 泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計1 2. 執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是

12、將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動 負載作直線往復(fù)運動或回轉(zhuǎn)運動。 3 .控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。 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，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4.輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。 5.液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液 壓油

13、等幾大類。 1.3 液壓系統(tǒng)的特性 1、液壓傳動的優(yōu)點 （1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖 擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速； （3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋 轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換； （4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制； （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用 壽命長； （6）操縱控制簡便，自動化程度高； （7）容易實現(xiàn)過載保護。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書2 2、液壓傳動的缺點 （1）使用液壓傳動對維護的要求高，工

14、作油要始終保持清潔； （2）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高； （3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平； （4）用油做工作介質(zhì)，在工作面存在火災(zāi)隱患； （5）傳動效率低。 1.4 液壓產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域及市場要求 1.由于液壓技術(shù)有許多的突出優(yōu)點，從民國用到國防，由一般傳動到精確度很高 的控制系統(tǒng)，都得到廣范的應(yīng)用。 2、在機床工業(yè)中，目前機床傳動系統(tǒng)有 85%采用了液壓傳動與控制。如磨床、銑 床、刨床、拉床、壓力機、剪床、和組合機床等。 3、在冶金工業(yè)中，電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機的控制系統(tǒng)、平爐裝料、轉(zhuǎn)爐控制、高 爐控制、帶材跑偏和恒張力裝置等都采用了液壓技術(shù)。 4、在工程機械中

15、，普遍采用了液壓傳動，如挖掘機、輪胎裝載機、汽車起重機、 履帶推土機、輪胎起重機、自行式鏟運機、平地機和振動式壓路機等。 5、在農(nóng)業(yè)機械中，采用液壓技術(shù)也很廣泛，如聯(lián)合收割機、拖拉機和犁等。 6、在汽車工業(yè)中，液壓越野車、液壓自卸式汽車、液壓高空作業(yè)車和消防車等均 采用了液壓技術(shù)。 7、在輕紡工業(yè)中，采用液壓技術(shù)的有塑料注塑機、橡膠硫化機、造紙機、印刷機 和紡織機等。 2 蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置原理設(shè)計 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計3 2.1 畢業(yè)設(shè)計目的 液壓傳動由于其具有傳動功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點，使得其在各 類機械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。通過該題

16、目原理圖的設(shè)計，可以使學(xué)生熟悉液壓傳 動系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，了解并掌握液壓傳動這門技術(shù)。通過液壓傳動裝置的設(shè)計， 可以使學(xué)生掌握機械設(shè)計的一般程序和基本方法?？傊ㄟ^本題目的設(shè)計，可以使 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學(xué)生對四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實踐鍛煉。 2.2 畢業(yè)設(shè)計題目描述和要求 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計。 設(shè)計（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：擬定液壓缸速度快進、快退=2m/min， 工進=1m/min，動摩擦阻力 1000N。 主要研究采用蓄能器、差動連接的快速運動回路的原理，設(shè)計出合理的、能滿足 使用要求的快速運動回路實驗裝置，并對系統(tǒng)進行溫升校核。

17、要求 ： 實驗裝置應(yīng)能實現(xiàn)蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗。 2.3 基本液壓回路分析 （1）液壓缸差動連接快速運動回路 圖 2-1 所示的回路是利用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)的差動連接快速運動回路，是 機床中常用的實現(xiàn)“快進一工進一快退”的回路。當(dāng)換向閥 3 在左位、閥 5 在上位時 回路構(gòu)成差動連接，實現(xiàn)快速進給運動，一方面油泵全流量供油，另一方面由于液壓 缸的作用面積小，故運動速度較高。當(dāng)閥 5 通電時差動連接即被解除，液壓缸的回油 經(jīng)過調(diào)速閥到油箱，形成調(diào)速閥回油節(jié)流調(diào)速，油泵一部分流量進人液壓缸，另一部 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書4 分流量經(jīng)溢流閥回油箱，實現(xiàn)工作進給運動，一方面油泵部

18、分流量供油，另一方面由 于液壓缸的作用面積大，故運動速度較低。 圖 2-1 液壓缸差動連接快速運動回路 （2）采用蓄能器的快速運動回路 當(dāng)液壓系統(tǒng)在某個較短的時間內(nèi)需要較高的速度時可以采用蓄能器增速。圖 2-2 所示為采用蓄能器的快速運動回路。當(dāng)換向閥 5 在左位時，泵 1 和蓄能器 4 共同向液 壓缸供油，以提高液壓缸的運動速度;當(dāng)系統(tǒng)不工作時，換向閥 5 處于中位，油泵經(jīng)單 向閥 3 向蓄能器充液，蓄能器充滿且壓力達到預(yù)定值后打開卸荷閥使油泵卸荷。采用 蓄能器的好處是可以用流量較小的油泵。 6 1 5 4 3 2 1 3 6 5 4 2 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計5 圖

19、 2-2 采用蓄能器的快速運動回路 2.4 蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置的基本結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)屬于中低壓實驗裝置?；顒痈椎姆ㄌm底座固定裝在油箱上，工作缸活塞做 左右往復(fù)運動，由液壓壓力推動頂出活塞使活塞桿運動。液壓缸工作中承受全部的工 作載荷。 工作缸采用單活塞桿式液壓缸，當(dāng)壓力油進入工作缸進油腔，活塞在壓力作用下 做快進工進運動，其速度快慢由壓力大小決定；當(dāng)壓力油進入工作缸回油腔腔，活塞 返回運動，其做快退運動，如果系統(tǒng)在運動過程中油量不足，將有蓄能器輔助元件儲 能補充，故符合一般的實驗監(jiān)測要求。 該裝置動力部分是液壓泵，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，向設(shè)備的工作油腔和液壓缸 提供壓力液體。

20、2.5 負載分析 根據(jù)中壓系統(tǒng)要求，給定的的工況條件，臥式安裝的液壓缸活塞桿帶動滑塊及動 橫梁在立柱上滑行時，運動部件的負載為 Ft=20000N，總行程為 150mm.分析負載中， 暫不考慮回油腔的壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。 因為工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：切削力、導(dǎo) 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書6 軌摩擦力和慣性力。導(dǎo)軌的正壓力等于動力部件的重力，即取=1000N。設(shè)導(dǎo)軌的靜 Fn 摩擦力為, 動摩擦力,則有 FfsFfd 滑動導(dǎo)軌低速啟動，機械設(shè)計手冊P23-N F f Fn S fs 2000100002 . 0 50, 1

21、2 FfFn d fd 得,(同上，P23-50,)1 . 0 10000 1000 F F f n fd d 12 . 0 1 . 0 f d 慣性力為: (同上，P23-50,N tg G t m F 170 2 . 0 602 8 . 9 10000 ).s t 5 . 01 . 0 如果忽略切削力引起的的顛覆力矩對導(dǎo)軌摩擦力的影響,一般采取液壓缸的機械效 率 0.900.95(同上 P23-50),.95 . 0 m 表 2-1 液壓缸各個階段負載表 運動階段計算公式總機械負載 F/N 啟動 m fsFF / 2105 加速 m mF F F fd S / ) ( 1232 快進 m

22、FF fd S /1053 工進 m tF F F fd S / ) ( 22105 快退 m FF fd S /1053 2.6 負載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖繪制 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計7 根據(jù)負載計算結(jié)果和已知的各階段的速度，可繪出負載圖（F-L）和速度圖（V- L）,見圖 2.3（a）和（b）。 圖 2-3 負載圖（F-L）和速度圖（V-L） 2.7 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計 2105 1232 1053 NF minL 22105 制動快退反向啟動 10 150 0 minL 150 min2m min2m min1m 100

23、 min 啟動 快進 工進 100 135 a b 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書8 設(shè)計（論文）所需收集的原始數(shù)據(jù)與資料：擬定液壓缸速度快進、快退=2m/min， 工進=1m/min，動摩擦阻力 1000N。 主要研究采用蓄能器、差動連接的快速運動回路的原理，設(shè)計出合理的、能滿足 使用要求的快速運動回路實驗裝置，并對系統(tǒng)進行溫升校核。要求 ： 實驗裝置應(yīng)能實現(xiàn)蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗。制定方案原理圖如 2-4 圖 所示： 圖 2-4 液壓系統(tǒng)原理圖 2.8 該實驗裝置液壓系統(tǒng)原理循環(huán) 1.蓄能器油路 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計9 三位四通電磁換向閥 10 處于中位，

24、液壓泵 3 經(jīng)過調(diào)節(jié)閥 4，再打開單向閥 5 給蓄 能器 6 供油。當(dāng)蓄能器 6 儲油滿后打開溢流閥 7，使多余的油液流回油箱 1。 2.差動連接快速運動回路 液壓泵 3 經(jīng)過三位四通電磁換向閥 10（1DT 接通），油液進入液壓缸 14 的無桿腔 和有桿腔，溢流閥 7 也同時工作，組成差動連接快進回路。 當(dāng)液壓泵 3 供給液壓缸 14 的油量不足時，蓄能器 6 打開，把儲存的油液經(jīng)節(jié)流閥 8，打開單向閥 9 與液壓泵 3 同時給液壓缸供油，使液壓缸活塞向右快速運動，油液流 回油箱。 3.工進油路 液壓泵 3 經(jīng)過三位四通電磁換向閥 10（1DT 接通），油液進入液壓缸 14 的無桿腔， 經(jīng)過

25、換向閥 13（3DT 接通，右位接入），再經(jīng)過調(diào)速閥 11 和三位四通電磁換向閥 10， 使液壓缸活塞向右實現(xiàn)工進，油液流回油箱。 4.快退油路 液壓泵 3 經(jīng)過三位四通電磁換向閥 10（2DT 接通），經(jīng)過單向閥 12 和換向閥 13（3DT 接通，右位接入），油液進入液壓缸 14 的無桿腔和有桿腔，使液壓缸活塞向 左快速退回復(fù)位，油液流回油箱。 表 2-2 電磁鐵動作順序表 電磁鐵 動作 1DT2DT3DT 快進 +- 工進 +-+ 快退 -+ 停止 - 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書10 3 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 3. 1 確定液壓缸主要參數(shù) 1.據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-2 和表 23

26、.4-3，P23-51,按載荷和液壓機床類型初 選液壓缸的工作壓力為. a MPP3 1 2.根據(jù)快進和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸(缸體臥式固定)，快進時采用 差動連接，并通過蓄能器補油法來實現(xiàn)。據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-6，P23-51，若 要求往返速度相同時，應(yīng)取 d=0.71D,即液壓缸無桿腔有效面積應(yīng)為有桿腔有效工作 1 A 面積的 2 倍，即=2。 2 A 1 A 2 A 液壓缸回油路上裝有調(diào)速閥，據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-4，初定背壓 . a MPP4 . 0 2 根據(jù)表 2-1 計算知，最大負載為工進階段的負載 F=22105N,按此計算液壓缸無桿腔有效 面積，則有 1

27、 A 圖 3-1 13 9 . 781089 . 7 104 2 1 103 22105 2 1 223 56 21 1 cmm PP F A 1 A 2 A 1 p 2 p D d W F 1 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計11 液壓缸直徑2303.10 9 . 7844 1 cm A D 單活塞桿液壓缸直徑 d=0.71D=7.12cm 據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-7 和表 23.4-8 知分別圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封式元件。圓整后得： D=100mm,d=70mm. 按標(biāo)準(zhǔn)直徑算出 222 1 5 . 7810 44 cmDA 3304.40710 44

28、22222 2 cmdDA 由于行程與活塞桿直徑比，故無需做壓桿穩(wěn)定性驗算。10dL 按最低工進速度驗算液壓缸尺寸，據(jù)液壓元件及選用表 4.118- P263 型號和 技術(shù)參數(shù)，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進速度為最小速度，min02 . 0 min Lqmin1L 則有 432 . 0 101 1002 . 0 2 2 3 min min 1 cm q A ，故滿足最低速度要求。 22 1 2 . 0 5 . 78cmcmA 3. 2 計算液壓缸各階段的壓力、流量和功率 根據(jù)液壓缸的負載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過程 的各個階段的壓力、流量和功率，在計算工進時背壓按代入，

29、 aa MPMPP 5 2 1044 . 0 快退時背壓按，根據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-4- P23-51.計 aa MPMPP 5 2 1044 . 0 算公式和計算結(jié)果列于表 3-1 中： 表 3-1 負載進油壓力回油壓力流量輸入功率 工作循 環(huán) 計算公式 F/NP/KW aj MPp / ah MPp /min)/(LQ 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書12 )( 212 AApAFpj )( 21 AAQ 差動快 進 m PP 10530.791.297.690.101 122 / )(AApFpj 1 AQ 工進 m PP 221052.520.47.850.395 211 / )(AA

30、pFpj 2 AQ 快退 m PP 10530.850.58.010.113 注：1.差動連接時，液壓缸的回油路到進油路之間的壓力損失，而 a MPp5 . 0 ；2.快進時，液壓缸有桿腔進油壓力為，無桿腔回油壓力為。ppp jh j p h p 4 液壓元件的選擇 4.1 確定液壓泵的規(guī)格和驅(qū)動電動機功率 4.1.1 液壓泵的選擇 由前面工況分析和表 3-1 計算結(jié)果，工進階段液壓缸的工作壓力最大，據(jù)機械 設(shè)計手冊- P23-53 取進油路總的壓力損失，前面液壓缸的工作壓力 a MPp5 . 0 為。所以液壓泵的最高工作壓力為 a MPP3 1 145 . 35 . 03 1ap MPppp

31、 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計13 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過程階段出現(xiàn)的 p p 動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力.另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工 作壓力為泵的額定壓力的 80%左右，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足: n p )24(375 . 4 5 . 325 . 1 25 . 1 apn MPpp 據(jù)式（23.4-22）機械設(shè)計手冊- P23-53 液壓泵的最大流量應(yīng)為: maxVvp qKq K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 K =1.1-1.3.現(xiàn)取 K=1.2 對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流最小流量為 。故液壓泵的輸出流

32、量計算為)min3(5 . 0 3410 Lsm 34min212.13301 . 8 2 . 1 max LpqKq Vvp 根據(jù)以上算得的泵的額定壓力=4.375MPa 和液壓泵的輸出流量 n p ,查閱機械設(shè)計手冊表 23.5-2 和根據(jù)液壓泵的常用計算公式min212.13Lqvp P23-64,選用 YB1-10 定量葉片泵，排量 1OmL/r,額定壓力 6.3Mpa,額定轉(zhuǎn)速 1450r/min, 驅(qū)動功率 2.2KW,重量 5.3kg.外形安裝尺寸機械設(shè)計手冊P23-85. 4.1.2 與液壓泵匹配的電動機的選定 （1）差動連接 查閱機械設(shè)計手冊表 23.4-4，系統(tǒng)比較簡單，取

33、泵出口壓力損失 MPa。計算泵的出口壓力，液壓泵的總效率。4 . 0 1 p ap MPp19 . 1 4 . 079. 0 1 p 葉片泵為 0.60 一 0.75. 機械設(shè)計手冊表 23.4-9,取.7 . 0 p 電動機功率為 4489.217 7 . 0 601069 . 7 1019 . 1 36 11 1 W qp P p p 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書14 （2）工進 考慮到調(diào)速閥所需最小壓差，據(jù)機械設(shè)計手冊表 23.4-4 查得。同理 at MPp5 . 0 計算泵的出口壓力，則 ap MPp52 . 3 5 . 002 . 3 2 電動機功率為 W qp P p p 658

34、. 0 7 . 0 601085 . 7 1052 . 3 36 22 2 （3）快退 取壓力損失為，計算泵的出口壓力，則 a MPp5 . 0 ap MPp35 . 1 5 . 085 . 0 3 電動機功率為W qp P p p 47.257 7 . 0 601001 . 8 1035 . 1 36 33 3 由此得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工進階段，這時液壓泵的供油壓力值為 3.52MPa.流量為已選定泵的流量值，液壓泵的總效率。葉片泵為 0.60 一 0.75. p 機械設(shè)計手冊表 23.4-9,取.7 . 0 p 選用 1380r/min 的電動機，則驅(qū)動電機功率為: 54658

35、. 0 7 . 060 85 . 7 52 . 3 KW qp N p pp P 選擇電動機 Y3-80M2 -4 .其額定功率為 0.75KW. 外形安裝尺寸機械實用手冊 P1482 頁。 4. 2 與液壓泵和電動機匹配的聯(lián)軸器的選擇 據(jù)機械實用手冊P811 計算如下： 6419 . 5 1380 75 . 0 95509550mN n P T T聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩（Nm）； P聯(lián)軸器的傳遞功率（KW）； 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計15 n聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速（r/min）； mNKKKTKT tzWc 57 . 8 1 . 10 . 15 . 10 . 119 . 5 聯(lián)軸器的計

36、算轉(zhuǎn)矩（Nm）； c T 動力機系數(shù)；可參考表 5.1-79 選取，取=1.0； W K W K 工況系數(shù)；可參考表 5.1-79 選取，取=1.5；KK 起動系數(shù)；可參考表 5.1-78 選取，取=1.0； z K z K 溫度系數(shù)；可參考表 5.1-80 選取，取=1.1. t K t K 規(guī)格選擇滿足條件：；聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩（Nm）；聯(lián)軸 ncPc TTTT, P T n T 器的公稱轉(zhuǎn)矩（Nm），據(jù)機械實用手冊P824 選擇型號為 LT2 彈性套柱銷聯(lián)軸器20024323/ 4216 3019 1 TGB BJ ZC 4. 3 液壓介質(zhì)的選擇 液壓工作介質(zhì)的基本要求：各類液壓設(shè)備根據(jù)其

37、工作環(huán)境和使用情況，對液壓系 統(tǒng)工作介質(zhì)的要求有很大的差異，為了有效地傳遞運動和動力，液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)應(yīng) 具有如下性能: 1.適當(dāng)?shù)恼扯?，良好的粘溫特?過高的粘度會增加系統(tǒng)的壓力損失，降低效率， 使系統(tǒng)發(fā)熱，并惡化泵的吸入條件，反之粘度過低會加大泄漏量，不僅影響效率，而 且會降低潤滑性能。因此選用并保持適當(dāng)?shù)恼扯?，不可將不同型號的液壓油混用。?質(zhì)的粘溫特性應(yīng)使其在使用的溫度范圍內(nèi)，油液隨溫度變化較小。 2.具有良好的潤滑性能 工作油液不僅是傳遞能量的介質(zhì)，而且是相對運動零件 之間的潤滑劑，在工作壓力和溫度發(fā)生變化時，油液應(yīng)能在零件的滑動表面上形成強 度較高的油膜，以便形成液體潤滑，避免產(chǎn)生

38、半干磨擦或干磨擦。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書16 3.質(zhì)地純凈、雜質(zhì)少 油液不能含有酸性和堿性物質(zhì)，以免腐蝕管道及密封元件; 油液不能含有高溫分解物(如瀝青等)，以免堵塞油管和元件小孔而影響正常工作;油液 不應(yīng)含揮發(fā)性物質(zhì)，否則長期使用后會使油液變稠，并容易在油液中產(chǎn)生氣泡。 4.相容性 具有較好的相容性，即對金屬、密封件、軟管及缸內(nèi)涂料層等又產(chǎn)生 溶解等有害影響。 5.抗泡沫性好，抗乳化性好 若油液中混入水份會使油液乳化，降低油的潤滑性 能，增加其酸值及腐蝕性縮短油液的使用壽命。油液在使用中產(chǎn)生泡沫，以致在系統(tǒng) 中引起斷油或空穴現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的正常工作，因此油液要具有良好的抗乳化性和抗 泡

39、沫性，腐蝕性小，防銹性好。 6.對人體無害，成本低油液應(yīng)無毒或?qū)ζつw無刺激性，以免對人體造成危害。 查機械設(shè)計手冊P23-647 知，葉片泵工作溫度：540.液壓泵粘度推薦值 （表 23.10-17）P23-655 知葉片泵壓力,1729.MPap 7smm2 綜合考慮以上情況選用：LHM32 礦物油型液壓油，據(jù)機械設(shè)計手冊P23- 647648 知 LHM32 礦物液壓油運動黏度 0時不大于 420，40時液壓油運smm2 動黏度范圍 28.835.5，是防銹抗氧精制礦物油，可改善液壓試驗系統(tǒng)的抗磨smm2 性，保證試驗數(shù)據(jù)真實可靠，使系統(tǒng)穩(wěn)定運行，保持性能安全可靠。其部分質(zhì)量指標(biāo) 如下：

40、運動黏度范圍:28.8；smm2 粘度指數(shù)：不小于 95； 抗磨性試驗：不小于 100（葉片泵試驗）； 機械雜質(zhì)：無； 空氣釋放值：6/min(50)； 泡沫性：150/10（24）. 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計17 4. 4 溢流閥的選擇 D 型直動式溢流閥用于防止系統(tǒng)壓力過載和保持系統(tǒng)壓力恒定，據(jù)機械設(shè)計手冊 P23-266 故選型號為 DG-02-B-22,性能技術(shù)參數(shù)： 通徑：1/4（in）=6.35mm； 閥代號：G直動式溢流閥； 連接型式：板式； 壓力調(diào)整范圍：B0.57；安裝形狀尺寸見機械設(shè)計手冊P23-265MPa 4. 5 單向閥的選擇 單向閥是止回閥又稱

41、逆止閥，它的作用是油液只能沿一個方向通過，而不能反向 流動，起一個導(dǎo)向作用。據(jù)機械設(shè)計手冊P23-354 選型號為：R VP6-1-0/0.05 單 向閥。技術(shù)參數(shù)： 通徑： 6mm； 閥代號：R單向閥； 連接型式：板式； 開啟壓力：0.05；MPa 安裝形狀尺寸見機械設(shè)計手冊P23-356 4. 6 蓄能器的選擇 當(dāng)蓄能器作輔助動力源時，補充液壓系統(tǒng)中的油量，減小液壓泵的最大供油量。 用于間歇動作，工作時間短，要求瞬間大量補油的場合。據(jù)機械設(shè)計實用手冊 P1244，計算如下： 7400013113 . 0 75 . 3 37 . 2 100060)75 . 3 01 . 8 385 . 7

42、7 . 269 . 7 3 sm t tq qq i ii m 當(dāng)蓄能器作輔助動力源時，其有效工作容積據(jù)機械設(shè)計手冊（式 23.4-27） 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書18 P23-54 計算為 849402 . 0 10402 . 9 75 . 3 10006001 . 8 2 . 1125 . 0 1004.4005 . 0 10 5 . 7809 . 0 1004.40 5 . 78 34 444 Lm tqKlAV vp i i 液壓缸有效作用面積（）； i A 液壓缸行程（m）；l K油液損失系數(shù)，一般取 K=1.2； 液壓泵流量； vp q)( 3 sm t動作時間（s）。 據(jù)機械設(shè)

43、計手冊P23-492 知： 當(dāng)蓄能器作輔助動力源時， 94469. 310469 . 3 )29 . 1 /79 . 0 (1 )7 . 0/79. 0(10402. 9 )(1 )( 33 4 . 1 1 4 . 1 1 4 1 21 1 21 0 Lm pp ppV V n n 所需蓄能器的容積（）； 0 V 3 m 充氣壓力（Pa），按充氣，取=0.7； 0 p 102 9 . 025 . 0 ppp 0 p a MP 蓄能器的工作容積（）；V 3 m 系統(tǒng)的最低壓力（Pa）； 1 p 系統(tǒng)的最高壓力（Pa） 2 p 指數(shù)，等溫條件取 n=1；絕熱條件取 n=1.4；n 注：蓄能器工作循

44、環(huán)在 3min 以上時，按等溫條件計算，其他按絕熱條件計算。據(jù) 機械設(shè)計手冊P23-492493 選蓄能器型號為 囊式蓄能器。規(guī)HFQN1041 格及外形尺寸 P23-493。 4. 7 溢流閥的選擇 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計19 D 型直動式溢流閥用于防止系統(tǒng)壓力過載和保持系統(tǒng)壓力恒定，據(jù)機械設(shè)計手冊 P23-264,選擇型號 DG-02-H-22,技術(shù)參數(shù)： 通徑：1/4（in）=6.35mm； 閥代號：D直動式溢流閥； 連接型式：G-板式； 壓力調(diào)整范圍：H721；MPa 最大工作壓力為：21； a MP 最大流量:16；minL 重量:1.5。安裝形狀尺寸見機械設(shè)

45、計手冊P23-266 4. 8 流量控制閥的選擇 節(jié)流閥、調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行器最低速度的要求。據(jù)機械設(shè)計手 冊P23-326,選擇節(jié)流閥型號為 SR G-06-50,技術(shù)參數(shù)： 閥類型：SR-節(jié)流閥； 連接型式：G-板式連接； 通徑：06-6mm； 最大工作壓力為：21； a MP 設(shè)計號:50。安裝尺寸機械設(shè)計手冊P23-327 2FRM 調(diào)速閥為二通流量控制閥，由減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成。調(diào)速不受負載壓力 變化影響，保持執(zhí)行元件工作速度穩(wěn)定。據(jù)機械設(shè)計手冊P23-336,選擇節(jié)流閥型 號為 2FRM 10-20/16,技術(shù)參數(shù)： 通徑：10mm； 連接型式：板式（G28101）；

46、 回油壓力差：0.25；MPa 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書20 最大工作壓力為：31.5；MPa 最大流量:16；minL 介質(zhì)黏度: 2.8380。安裝形狀尺寸見機械設(shè)計手冊P23-337smm2 4. 9 電磁換向閥的選擇 電磁換向閥的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等，由于電磁鐵 的推力有限，電磁換向閥應(yīng)用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。據(jù)機械設(shè)計手冊P23-368 選擇型號為 3WE 650/W 220-50 二位三通電磁換向閥和 4WE 650/W 220-50 三位四通電 磁換向閥，技術(shù)參數(shù)為： 通徑：6mm； 連接型式：板式； 額定壓力為：35/16；MPa 額定流量:80；

47、minL 系列：50-50 系列 安裝底板尺寸見機械設(shè)計手冊P23-374 4. 10 過濾器的選擇 網(wǎng)式過濾器是一種利用濾網(wǎng)直接攔截水中、油中等液體的雜質(zhì)，去除水體、油體 中懸浮物、顆粒物，降低濁度，凈化水質(zhì)和油質(zhì)，減少系統(tǒng)污垢、菌藻、銹蝕等產(chǎn)生, 以凈化水質(zhì)、油質(zhì)等液體及保護系統(tǒng)其他設(shè)備正常工作的精密設(shè)備。據(jù)機械設(shè)計手 冊P23-499 選用濾油器的通油能力時，一般應(yīng)大于實際通過流量的 2 倍以上，故據(jù) 機械設(shè)計手冊P23-368 選用型號 WU-25X180 網(wǎng)式過濾器，起保護液壓泵作用。技術(shù) 參數(shù)： 通徑：15mm； 壓力損失為：0.01；MPa 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗

48、裝置設(shè)計21 流量:25；minL 過濾精度：180m 安裝底板尺寸見機械設(shè)計手冊P23-374 表 4-1 液壓元件及輔助元件明細表 元件名稱 最大通過流 量 （）minL 額定壓力（ ）MPa 型號規(guī)格 葉片泵(3) 10mL/r6.3YB1-10 驅(qū)動功率 2.2KW 直動式溢流閥(4) 16 調(diào)壓：0.50.7 DG-02-B-22 6 通徑，板式 單向閥(5，9，12)開啟壓力：0.05 R VP6-1-0/0.05 6 通徑，板式 蓄能器（6） 公稱容積： 4L 10NXQ1-F4/10-H 法蘭 直動式溢流閥（7） 16 調(diào)壓：721 DG-02-H-22 6 通徑，板式 節(jié)流閥

49、（8） 21SRG-06-50 10 通徑，板 式 調(diào)速閥（11） 16 31.5；回油壓力 差： 0.25；MPa 2FRM 10-20/16 6 通徑，板式 二位三通電磁換向閥（13） 8035/163WE 650/W 220-50 6 通徑，板式 三位四通電磁換向閥（10） 8035/164WE 650/W 220-50 6 通徑，板式 網(wǎng)式過濾器（15） 25 壓力損失為： WU-25X180 15 通徑 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書22 0.01MPa 4. 11 管道尺寸的確定 1.管道內(nèi)徑計算 根據(jù)機械設(shè)計手冊P23-54 表 23.4-10 和式（23.4-29） 表 23.4-

50、10 允許流速推薦值 液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6（m/s） 液壓泵吸油管道0.51.5（m/s）,一般常取 1 m/s 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道36（m/s），壓力高，管道短，粘度小取大值 （1）液壓泵壓油管道內(nèi)徑，?。簊m/5 10477 . 5 5 10006085 . 7 44 mm q d v 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-583 表 23.9-2 查得取 d=6mm, 壁厚，外徑mm0 . 1 1 D=10mm.管接頭螺紋。110M （2）液壓泵回油管道內(nèi)徑，：sm/2 mm q d v 22 . 9 2 10006001 . 8 44 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-583 表 23.9-2 查得取

51、 d=10mm, 壁厚，外徑mm6 . 1 2 D=18mm.管接頭螺紋。5 . 118M （3）液壓泵吸油管道內(nèi)徑，?。簊m/8 . 0 mm q d v 58.14 8 . 0 10006001 . 8 44 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-583 表 23.9-2 查得取 d=15mm, 壁厚，外徑mm6 . 1 3 D=22mm.管接頭螺紋。5 . 122M 2. 管道壁厚及強度校核計算 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計23 查機械設(shè)計手冊 第 5 版第 1 卷P2-185 表 2.1-141 選用無縫 10 號鋼，抗拉 強度，查機械設(shè)計手冊P23-583 知當(dāng)時，s=8,許用應(yīng)力

52、 ab MP410 a MPp7 。 11425.51 8 410 a b MP s 管內(nèi)最高工作壓力；p 油管內(nèi)徑；d 管道抗拉強度； b s安全系數(shù)。據(jù)機械設(shè)計手冊式子（23.9-2）得則強度滿足，計算 2 pd 如下： mm0 . 1 1 12426 . 0 1025.512 10610375 . 4 2 6 36 mm pd mm6 . 1 2 mm pd 43 . 0 1025.512 101010375 . 4 2 6 36 mm6 . 1 3 mm pd 64 . 0 1025.512 101510375 . 4 2 6 36 強度滿足，選擇管子安全的。其他油管可以按所連接的液壓

53、元、輔件的接口尺寸 決定管子內(nèi)徑。 4. 12 油箱容量的確定 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-54，初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗公式（23.4-31）確定油箱容 量，待系統(tǒng)穩(wěn)定再后按散熱的要求進行校核。 油箱容量的經(jīng)驗公式為 )134( v aqV 液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（）； v q 3 m 經(jīng)驗系數(shù)，見表 23.4-11。對于中壓系統(tǒng)，,取。所a a MPp3 . 675a6a 以油箱容量 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書24 。LmaaqV v 87087 . 0 101450106nV 3-6 0 排量 此外考慮到液壓系統(tǒng)回到油箱不會溢出，油箱高度一般不超過油箱高度的 80%，據(jù) 流體傳動與控制 第

54、2 版P99。故油箱總?cè)莘e，機LVV75.1088725 . 1 25 . 1 0 械設(shè)計手冊P23-582 表 23.9-1 油箱容量 JB/T 7938-1999(L)知，油箱的公稱容積容 量是 160L。 5 液壓系統(tǒng)性能進行驗算 5.1 液壓系統(tǒng)壓力損失驗算 在快進、快退過程中，系統(tǒng)壓力很低，所以不必驗算，只對工進過程進行壓力損 失驗算。據(jù)液壓與氣壓傳動P187 知:當(dāng)執(zhí)行元件為液壓缸時， 式中 F 為作用在液壓缸上的外負載；分別為液壓缸進、)169 ( 12 1 2 1 PP A A A F p m p 21A A 回油腔的有效面積；分別為液壓缸進、回油管的總的壓力損失，為液壓缸的

55、21 pp m 機械效率。 計算出的系統(tǒng)壓力值應(yīng)小于泵的額定壓力的 75%，因為應(yīng)是泵有一定的壓力儲 p p 備。否則就另選擇額定壓力較高的液壓泵，或者采用其他方法降低系統(tǒng)的壓力，如增 大液壓缸直徑等方法。 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-55，壓力損失包括管路的沿程損失，管路的局部壓力 1 p 損失和閥類元件的局部壓力損失，總壓力損失為 2 p 3 pp ，其中： )32 4 . 23( 321 pppp ) 15( 2 2 1 d l p )25( 2 2 2 p 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計25 )35( 2 3 VN V n q q pp 管道的長度（m）；l 管道的內(nèi)徑（m）

56、；d 液流平均速度（）；sm 液壓油密度（）； 3 mkg 沿程阻力系數(shù)； 局部阻力系數(shù)。 油液在進油管中的流速為 。4563 . 4 60106 4 1085 . 7 62 3 sm A qp 1. 沿程的壓力損失 首先判別管中的流態(tài)，系統(tǒng)采用 L-HM 32 礦物油型液壓油。室溫為 20時， ，所以有雷諾數(shù)，管sm 26 10 8 . 28 2320 6 . 964 10 8 . 28 10663 . 4 6 3 ecre R d R 中為層流，則阻力系數(shù)。若取進、回油管長度為 2m, 078 . 0 6 .9647575 e R 據(jù)機械設(shè)計手冊P23-644 油液密度，取， 3 9608

57、50mkg 3 900mkg 則其進油路上沿程的壓力損失為 。 a MP d l p251 . 0 900 2 63 . 4 106 2 078 . 0 2 2 3 2 1 2. 局部的壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部的壓力損 失，前者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，據(jù)機械設(shè)計手冊P23-26 油液密度 ，計算如下： 3 960850mkg 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書26 ，層流時，取，通過調(diào)速閥的最大 a MPp019 . 0 900 2 63 . 4 2 2 22 2 2 流量為 7.85 L/min。所以通過整個閥的壓力損失很小，可以忽略?；赜吐飞系牧髁?。

58、回油路油管中的流速為min004 . 4 5 . 78 04.4085 . 7 1 21 2 L A Aq q 。sm A qp 85 . 0 601010 4 1004 . 4 62 3 判別管中的流態(tài)，系統(tǒng)采用 L-HM 32 礦物油型液壓油。室溫為 20時， ，所以有雷諾數(shù)，管sm 26 10 8 . 28 232011.236 10 8 . 28 101063 . 4 6 3 ecre R d R 中為層流，則阻力系數(shù)。若取進、回油管長度為 2m, 據(jù)32 . 0 11.2367575 e R 機械設(shè)計手冊P23-644 油液密度，取，則其回 3 960850mkg 3 900mkg

59、油路上沿程的壓力損失為 。 a MP d l p209 . 0 900 2 85 . 0 1010 2 32 . 0 2 2 3 2 2 單向閥的開啟壓力為 0.05，壓力損失很小可以忽略不計。 a MP 3. 總的壓力損失 55512 . 0 019 . 0 209 . 0 251 . 0 )( 221321 a MPppppppp 原取，相差很小，壓力無需調(diào)整。 a MPp5 . 0 5.2 液壓系統(tǒng)熱分析及其計算 5.2.1 計算系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn) 化為熱量，使油溫升高。按機械設(shè)計手冊P23-55 式（23.4-42）計

60、算其發(fā)熱功率。 式中液壓系統(tǒng)的總輸入功率，輸出的有效功率。由式 crhr PPP r P c P （23.4-43）計算液壓系統(tǒng)的總輸入功率為 r P 采用蓄能器、差動連接的快速運動回路實驗裝置設(shè)計27 6513336 . 1 36.113347.25765889.217 332211 KWW qpqpqp qp P pi ppp pi vii r 由式（23.4-44）計算液壓系統(tǒng)的總輸入功率為 C P 7513356 . 0 56.133 125 . 0 105305 . 0 2210508 . 0 105301 . 0 2105 05.10 11 1 KWW SF T P n i iwi