升降舞臺液壓系統(tǒng)設計

武漢科技大學畢業(yè)設計說明書PAGEPAGE76前言本次畢業(yè)設計是我們大學三年的最后一次設計，同時也是對大學生三年來所學的知識系統(tǒng)總結和綜合應用?，F(xiàn)在我們已經進入大學學習的最后階段，畢業(yè)設計作為本科學習最重要的組成部分之一，它能提高我們發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力，綜合檢驗和鞏固我們所學知識，同時又是對我們大學三年所學知識的全面復習，更是向我們以后即將從事的專業(yè)性工作的正常過渡。我們可以緊緊抓住這個機會認真學習并搞好畢業(yè)設計，眾所周知，它對我們即將走上工作崗位或者更進一步深造有非常重要的意義。它將把我們過去的理論學習引向一個更高、更深的層次，也就是參加工作，可以說我們在做一次過渡性的嘗試。畢業(yè)設計是我在接受高等教育中的最后一次綜合性的實踐學習，是實現(xiàn)學生綜合運用知識的能力，是實現(xiàn)培養(yǎng)目標、培養(yǎng)學生專業(yè)工作能力、提高學生綜合素質的重要手段。當然，畢業(yè)設計成果的質量，也是學生畢業(yè)資格認定的一個重要依據(jù)，是對學校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗，是學校教育教學質量評價的重要內容。畢業(yè)設計的目的主要是：（1）培養(yǎng)學生創(chuàng)造性地綜合運用所學基本理論和技能，獨立完成本專業(yè)范圍內工程設計或實驗分析的專業(yè)工作能力；（2）學習科學的精神和創(chuàng)新能力；（3）學習調查研究、收集處理信息和查閱文獻的能力；（4）學習語言表達和撰寫科技報告（論文）的能力；（5）培養(yǎng)學生的效益意識、全局觀念和團隊協(xié)作精神。在此基礎上，通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生的整體構建設計的能力，全面的去考慮問題，幫助我們掌握工程設計中的一般產品設計的程序和方法。為我們在以后的實際工作中，能更好的解決工程實際生產中遇到的實際問題打下堅實的基礎,而且還有助于我們分析問題和創(chuàng)造性的解決問題的能力，全面提高我們的素質。畢業(yè)設計教學基本要求主要是通過畢業(yè)設計，將思想道德素質教育、業(yè)務素質教育、文化素質教育于一體，注重學生素質的全面提高，以達到培養(yǎng)目標的基本要求；注重培養(yǎng)學生嚴肅認真的工作態(tài)度、勤奮鉆研的優(yōu)良學風和獨立工作能力；注重開發(fā)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，實現(xiàn)畢業(yè)設計的教學目的。我所選擇的畢業(yè)設計題目升降舞臺液壓系統(tǒng)的設計。由于升降舞臺液壓系統(tǒng)的設計要求很高，設計環(huán)節(jié)較多，而且我缺乏實際經驗，再加上由于國內升降舞臺的發(fā)展較晚關于升降舞臺的系統(tǒng)地、實際地、具有一定理論指導作用的專業(yè)書籍很少，所以在設計中存在很多的不足和疏漏，懇請老師和同學批評指正。1緒論1.1液壓傳動發(fā)展概況液壓傳動相對于機械傳動來說，是一門發(fā)展較晚的技術。從17世紀中葉巴斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀末英國制成第一臺水壓機算起，液壓傳動只有二三百年的歷史。19世紀末德國制成了液壓龍門刨床，美國制成了液壓轉塔車床和磨床。由于缺乏成熟的液壓元件，一些通用機床到20世紀30年代才用上了液壓傳動。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反應快、動作準確的自動控制系統(tǒng)，促進廠液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后液壓技術迅速轉向民用。隨著工業(yè)水平的不斷提高，各種液壓九件的研制不斷完善井實現(xiàn)了各類元件產品的標準化、系列化和通用化，從而使它在機械制造、上程機械、農業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)得到推廣應用。20世紀60年代以來，隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展，液壓技術得到了很大的發(fā)展．并滲透到各個工業(yè)領域中。液壓技術開始向高壓、高速、大功率、南效率、低噪聲、低能耗、經久耐用、高度集成化等方向發(fā)展。從20世紀70年代開始，電子技術和計算機技術迅速發(fā)展井進入了液壓技術領域，在產品設計、制造和測試方面采用廠這些先進技術，取得了顯著的效益。利用計算機輔助進行液壓元件和液壓系統(tǒng)的設計計算、性能仿真、自動繪圖以及數(shù)據(jù)的采集和處理，可提高液壓產品的質量，優(yōu)化其性能，降低成本，并大大縮短其生產和交貨周期。在設備控制方面，利用計算機控制液壓系統(tǒng)，可簡化操作．提高勞動生產率，提高自動化水平，井增加產品的可靠性。因此，近年來，液壓行業(yè)對于計算機技術的應用給予極大的關注，其中計算機輔助設計CAD(Computeraideddesign)的推廣使用和數(shù)字控制液壓元件的研制開發(fā)尤其突出。另外．減小元件的體積和重量，提高元件的壽命，研制新介質以及污染控制的研究，也是當前液壓傳動及液壓控制技術發(fā)展和研究的重要課題。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，其產品最初只用于機床和鍛壓設備，后來又用于拖拉機和工程機械。自20世紀60年代開始，從國外引進液壓元件生產技術，問時自行設計液壓產品。我國生產的液壓元件已形成系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的應用。目前，我國在消化、推廣國外先進液壓技術的同時，大力開展國產液壓新產品的研制工作，并已取得一定成效。例如，已開發(fā)研制了中高壓齒輪泵、插裝式錐閥、電液比例閥、疊加閥以及新系列中、高壓閥等。盡管如此，我國的液壓元件和液壓產品與國外先進的同類產品相比，在性能上，在種類、規(guī)格上仍存在著較大的差距。為了迅速趕超世界先進水平．我國已瞄準世界發(fā)展主流的液壓元件系列型譜，有計劃地引進、消化、吸收國外最先進的液壓技術和產品，并對我國觀正生產的液壓產品進行整頓，合理調整產品結構，大力開展產品國產化工作?？梢灶A見，我國的液壓技術在21世紀必將獲得更快的發(fā)展。1.2液壓技術的應用與特點1.2.1液壓技術的應用液壓技術是涉及液體流動和液體壓力規(guī)律的科學技術。近幾十年來，液壓技術發(fā)展非?？?，廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)和國防等各個部門。液壓傳動主要應用如下：(1)一般工業(yè)用液壓系統(tǒng)：坯料加工機械(注塑機)、壓力機械(鍛壓機)、重型機械(廢鋼壓塊機)、機床(全自動六角車床、平面磨床)等；(2)行走機械用液壓系統(tǒng)：工程機械(挖掘機)、起重機械(汽車吊)、建筑機械(打樁機)、農業(yè)機械(聯(lián)合收割機)、汽車(轉向器、減振器)等；(3)鋼鐵工業(yè)用液壓系統(tǒng)：冶金機械(軋鋼機)、提升裝置(電極升降機)、軋輥調整裝置等；(4)土木工程用液壓系統(tǒng)：防洪閘門及堤壩裝置(浪潮防護擋板)、河床升降裝置、橋梁操縱機構和礦山機械(鑿巖機)等：(5)發(fā)電廠用液壓系統(tǒng)；渦輪機(調速裝置)、核發(fā)電廠等；(6)特殊技術用液壓系統(tǒng)：巨型天線控制裝置、測量浮標、飛機起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉舞臺等；(7)船舶用液壓系統(tǒng)：甲板起重機械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；(8)軍事工業(yè)用液壓系統(tǒng)：火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。上述的概略說明不包括所有應用的可能性。用液壓系統(tǒng)傳遞動力、運動和控制的應用范圍相當廣泛，它在當今的各個領域中都占有一席之地。目前，液壓傳動技術在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低晚聲、長壽命、高度集成化等方面都取得了很大的進展。同時，由丁它與微電子技術次緊密配合，能在盡可能小的空間內傳送出盡可能人的功率并加以淮確地控制，從而更使得它在各行各業(yè)：中發(fā)揮出廠巨大作用。在本設計中是將液壓傳動應用于舞臺的升降中，升降舞臺液壓系統(tǒng)是為某劇場配套而設計制造的。其升降功能由4根液壓缸頂升叉架完成，4根液壓缸的同步由帶補正裝置的同步回路完成。升降臺是液壓系統(tǒng)的重要應用領域，升降臺液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術。與機械傳動相比，采用液壓傳動可以大大地減少換向沖擊，降低能量消耗，井能縮短換向時間。采用液壓傳動方式可有效利用現(xiàn)場的有限空間，盡可能地減少傳動裝置的占地面積，可靠保證舞臺平穩(wěn)升降。液壓升降舞臺具有升降平穩(wěn)、噪音低、易于實現(xiàn)自動化控制、可實現(xiàn)升降臺的無級調速。1.2.2液壓傳動的特點液壓傳動由于有許多特點，才使得它被廣泛地應用于各行行業(yè)之中。液壓傳動相對于其它傳動有以下—些主要優(yōu)點：(1)在同等體積下，液壓裝置能產生出更大的動力。也就是說，在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結構緊湊，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在這里等于工作壓力；(2)按壓裝置容易做到對速度的無級凋節(jié)，而且調速范圍大，并且對速度的調節(jié)還可以在工作過程中進行；(3)液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向；(4)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護．能實現(xiàn)自潤滑，使用壽命長；(5)按壓裝置易于實現(xiàn)自動化，可以很方便地對液體的流動方向、壓力和流量進行調節(jié)和控制，并能很容易地和電氣、電子控制或氣動控制結合起來，實現(xiàn)復雜的運動、操作。(6)液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化；和通用化，便于設計、制造和推廣使用當然，壓傳動還存在以下一些明顯缺點：(1)液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮件，使這種傳動無法保證嚴格的傳動比；(2)液壓傳動有較多的能量損失(泄漏損失、摩擦損失等)，因此，傳動效率相對低；(3)液壓傳動對油溫的變化比較敏感不宜在較高或較低的溫度下工作：(4)液壓傳動在出現(xiàn)故障時不易找出原因。1.2.3液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動裝置主要由以下五部分組成：1)能源裝置——把機械能轉換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。2)執(zhí)行裝置——把油液的液壓能轉換成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉運動的液壓馬達。3)控制調節(jié)裝置——對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調節(jié)裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。4)輔助裝置——上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。5)工作介質：液壓系統(tǒng)中用量最大的工作介質是液壓油，通常指礦物油2液壓升降舞臺結構分析與設計2.1升降舞臺簡介舞臺升降臺是劇場演出過程中使用的一種重要設備，它主要用于載人或載景升降，要求運行平穩(wěn)、噪聲低、安全可靠。其臺面尺寸一般為16m×2m,升降行程一般為7.5～3.5m，升降速度為0.2m/s,承載能力應能滿足劇場要求：靜載荷400kg/㎡，動載荷200kg/㎡。目前，國內外普遍采用的是滑動螺母絲杠升降臺。普通滑動螺母絲杠副的特點是可以按需要設計成自鎖，這對載人升降臺是一很好的優(yōu)點，或者說是必須。但它在設計成自鎖下機械效率很低，理論上可達到40%，實際證明，由于加工精度、表面粗糙度、潤滑條件、安裝條件的限制，真正能達到的機械效率只有20%～30%。而舞臺升降臺的載重較重，一般為10t左右，加上升降速度較快，最高達0.2m/s，這樣勢必要求所選電動機的功率較大，一般為20KW以上，同時，由于舞臺升降臺一般要求變頻調速，這樣所選用的變頻器的容量也就較大。功率（容量）增大，成本上升，尤其是變頻器，隨容量的增大，成本急劇上升。為此，我們將金屬切削機床上采用的滾柱螺母絲杠副用于舞臺升降臺的升降傳動中。滾珠螺母絲杠副具有較高的傳動效率，但它不能自鎖，這對載人升降臺不安全；而滾柱螺母絲杠副的傳動效率高于普通滑動螺母絲杠副，且它能自鎖，常用于垂直移動的傳動，如平面磨床的磨頭。滾柱螺母絲杠副要求絲杠直徑較粗，否則，絲杠螺紋與滾柱的環(huán)槽有可能發(fā)生干涉。這一要求在舞臺升降臺上是完全能滿足的，因為由升降行程所決定的絲杠長度較長，一般為5～7m，根據(jù)剛度要求，絲杠直徑本身就要求較粗。2.2升降舞臺投影圖圖2－1升降舞臺平面圖2.3液壓升降舞臺的方案的確定2.3.1升降舞臺液壓系統(tǒng)升降舞臺液壓系統(tǒng)是為劇場配套而設計制造的。其升降功能由4根液壓缸頂升叉架完成，4根液壓缸的同步由帶補正裝置的同步回路完成。升降臺是液壓系統(tǒng)的重要應用領域，升降臺液壓系統(tǒng)也是比較成熟的技術，但此套大型系統(tǒng)與常規(guī)的小型升降臺系統(tǒng)相比有其特殊性，不能簡單套用，必須解決好以下問題：（1）保證動作平穩(wěn)，舞臺上載重量變化很大，且液壓缸在升降過程中隨叉架角度變化較大，因此液壓缸負載變化較大，液壓系統(tǒng)必須要能克服負載變化對速度產生的影響，確保機構無沖擊地平穩(wěn)運行；（2）根據(jù)舞臺承受的動靜載荷、速度要求，經過計算，得出上升過程中液壓缸無桿腔工作壓力約為1～3MPa，單根液壓缸理論流量為32.7～39.5L/min；（3）下降過程主要靠自重，但必須加以控制，尤其是如此大型的設備，一旦失控極其危險。2.3.2常用升降機構比較(1)液壓升降臺采用液壓技術，升降平穩(wěn)、噪音低。(2)垂直絲杠升降臺采用絲杠傳動方式，實現(xiàn)雙層臺面的升降。根據(jù)需要可多塊組成升降臺群，能在行程范圍內組成不同的臺階，滿足會議和演出的需要，是在舞臺上搭設亭、臺、樓、閣的理想道具。(3)水平絲杠升降臺該結構的升降臺具有土建量小、所需基坑淺、行程大，運行平穩(wěn)，噪音低定位準確、造價低等優(yōu)點。采用水平絲杠傳動，通過剪叉結構實現(xiàn)臺面的升降運動，在行程范圍內可任意停止。(4)鏈條式升降臺有良好的導向機構，保證設備運行時無傾斜。(5)齒輪齒條式升降臺傳動精確，造價高。(6)螺旋器升降臺具有普通升降臺的全部功能，主要特點是設備占用基坑小，行程大。設備高度僅200一500mm行程可達14m。當舞臺建在2層以上的建筑物時因空間受到限制時尤為適合。2.3.3升降臺機構形式如圖1所示，采用剪叉結構達到放大行程的效果，而且要求基坑較淺，從而可節(jié)約投資。液壓缸左右對稱布置，工作時總體水平方向所受合力為零;使得臺面水平方向不發(fā)生運動，只是垂直方向的往復運動。上下方向設置有高低位行程開關，可保證升降高度。2.3.4臺面結構如圖2所示，該臺面采用析架機構可滿足整體剛度的要求，保證人踩上去不會產生晃動和腳底不實的感覺。當臺面比較窄時，可并列設置2組彬架；當臺面比較寬的時候，要采用多個并列；一般情況下間距為400一500mm?；谝陨戏治觯驹O計主要是對舞臺升降技術中的1種形式的液壓升降臺進行設計。3單層升降舞臺液壓系統(tǒng)的設計計算（左側）3.1單層升降舞臺水平運動部分設計3.1.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求總體要求：（1）要求單層升降臺的伸出與縮回采用“快進—慢速接近—快退”的動作循環(huán)。（2）嚴格保證多缸的動作同步。（3）在單層和三層的下降回路中應保持平衡，使下降平穩(wěn)。（4）各動作順序有相應的互鎖關系，以保證根據(jù)升降舞臺的動作順序確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為：快速前進—工作進給—快速退回—原位停止。根據(jù)具體工作要求計算得出，快速進退時的速度約為4500mm/min(0.075m/s)。工作時的進給速度應為20～120mm/min（0.0003～0.02m/s）范圍內作無極調速運動部件的行程為4000mm，其中工作行程為3050mm。運動部件的自身重力為0.6t，啟動換向時間為Δ=0.05s，采用水平放置的平行導軌靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)為=0.1。3.1.2分析液壓系統(tǒng)的工況計算液壓缸在工作行程各階段的負載啟動加速階段：（+)/N工進階段：N 快進或快退階段：653.3N將液壓缸在各階段的速度與負載值列于表一中表3－2液壓缸在各階段的速度與負載階段速度v/(m/s)負載F/N啟動加速0.0752306.67工進0.0003~0.0026553.3快進快退0.0756553.33.2單層升降舞臺垂直部分的設計3.2.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計算得出：工作進給時的速度應在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內作無極調速，運動部件的最大行程為3m，其中工作行程為2m。運動部件的自身重為0.6t，啟動換向時間為?t=0.05?t=0.05。系統(tǒng)豎直放置的垂直導軌的靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)為=0.1。3.2.2分析液壓系統(tǒng)的工況工進階段：F===6553.3N工退階段：F==6553.3N表3-3液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負載階段速度v/(m/s)負載F/N工進0.0003～0.0026553.3工退0.0003～0.0026553.33.3確定液壓缸的主要參數(shù)1.初選液壓缸的工作壓力根據(jù)計算得出各階段負載值的最大值，曲液壓缸的工作壓力為0.3MPa。2.確定液壓缸的主要結構參數(shù)最大負載啟動加速階段負載：N，求得m根據(jù)液壓缸內徑系列將所計算的值圓整為標準值，取mm。為實現(xiàn)快進與快退速度相同，采用差動連接。則，所以mm查得，符合活塞桿標準直徑系列，由mm,mm。算出液壓缸無桿腔有效工作面積為cm2，有桿腔有效工作面積為工作進給采用調速閥調速，調速閥最小穩(wěn)定流量，工進速度則<<能滿足低速穩(wěn)定性要求。3.計算液壓缸得工作壓力流量和功率（1）計算工作壓力根據(jù)有關資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內選取。暫定：工進的背壓=0.8MPa;快速時背壓＝0.5MPa。液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P按下面的公式計算得出。工作進給階段：MPa快速退回階段：MPa差動快進階段：MPa（2）計算液壓缸的輸入量根據(jù)快進快推速度0.075m/s，計算液壓缸各階段所應輸入的流量。工進階段：m3/sL/min快退階段：cm2/s、=18L/min快退階段：-)=0.00029cm2/s=17.3L/min（3）計算液壓缸的輸入功率工進階段：P=pQ=0.49×16=7.84W=0.00784kW快退階段：P=pQ=1.11×0.3×1000=33W=0.333kW快進階段：P=pQ=0.69×0.23×1000=200.1W=0.2kW將以上計算得出的壓力，流量和功率值列在表三中表3－4壓缸在各工作階段的壓力，流量和功率階段工作壓力P/MPa輸入流量Q/(L/min)輸入功率P/kW工進階段0.490.940.00784快速退回1.11180.333快速前進0.6917.30.23.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖圖3-1左側液壓缸工作示意圖3.5選擇液壓元件1.選擇液壓泵已知液壓缸的工作壓力在快退階段最大。設進油路壓力損失∑?p=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為：MPa將表二中的流量值代入公式中，（其中為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求出快進及工進階段的供油量。快進快退時泵的供油量為：=1.1×18L/min=19.8L/min工進時泵的流量為：=1.1×0.94L/min=1.04L/min考慮到節(jié)流調速系統(tǒng)中，溢流閥的性能特點。應加上溢流閥穩(wěn)定工作時的最小溢流量一般取為3L/min。選擇=25ml/min的TB1型的單聯(lián)葉片泵，額定轉速=960r/min。則泵的額定流量為：==25×960×0.9×0.001L/min=21.62L/min由表二看出，快退階段的功率最大。所以根據(jù)快退階段功率計算電動機功率。設快退時進油路的壓力損失??p＝0.21MPa。液壓泵的總效率為p=0.7,則電動機功率為：==673w查電動機產品樣本，選用Y901－6型異步電動機P＝1.11W,n=910r/min圖3-2液壓泵站示意圖2.選擇液壓閥根據(jù)所畫液壓系統(tǒng)圖，計算分析通過各液壓閥的最大油壓和最大流量，選擇各液壓閥的規(guī)格型號。表3－4液壓元件的規(guī)格型號序號元件名稱通過流量Q/(L/min)規(guī)格型號12三位五通電磁換向閥383SEF3Y-E10B14壓力繼電器DP-63B10調速閥13.82AF3-Ea10B11背壓閥0.48YF3-10B3.選擇輔助元件油管內徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計算。系統(tǒng)采18mm×1.6mm無縫鋼管。油箱容量定位：=(5~7)×19=95~133L3.6液壓系統(tǒng)性能的驗算3.6.1系統(tǒng)壓力損失計算（1）快速退回時快速退回階段的流量最大，并且液壓缸有桿腔進油，故回油流量最大，是進油量的1/c倍，即：1/C=1/0.44=2.27倍，進回油路壓力損失應分別計算。1）進油路已知：管長≈2m;流量Q＝1050cm2/s=62.9L/min;管徑d=32mm;粘度v=0.20m2/s;密度ρ=900kg/m2。單向閥一個，=0.2MPa；換向閥一個，=0.2MPa；單向順序閥（反向流）一個，＝0.2MPa；直角彎頭一個，＝1.12。由此可算得：流速v===131cm/s=1.31m/s雷諾數(shù)Re===2096，屬層流；沿程阻力系數(shù)λ＝=0.036沿程壓力損失===0.002MPa局部壓力損失=?=+=0.14MPa進油路總壓力損失：＝+=0.002+0.14=0.142MPa2)回油路已知：流量Q===2386cm3=143L/min;管長l≈1m;換向閥一個，=0.2MPa;直角彎頭一個，＝1.12；其余與進油路一樣。由此可算得：流速=297cm/s=2.97m/s雷諾數(shù)4752,紊流；沿程阻力系數(shù)λ＝0.3164Re?=0.3164×4752-=0.038沿程壓力損失=4713.7Pa=0.0047MPa局部壓力損失=＋==0.12MPa回油路總壓力損失＝+=0.0047+0.12=0.125MPa（2）慢速折彎時從快速退回行程的壓力損失計算可看出，沿程壓力損失與局部壓力損失相比很小。在慢速折彎行程，流量更小，使得沿程壓力損失更小，故可忽略不計，只考慮局部壓力損失。進油路：已知：流量Q=542cm2/s=32.5L/min；其余與前相同。由此可算得：進油路壓力損失為=+?++=0.2×+0.2×+=0.03MPa2)回油路已知：流量Q=542×0.44=238cm2/s=14.28L/min，單向順序閥（正向流），＝0.3,其余從前。由此可算得：回油路壓力損失為:==++=0.2×++0.3×=0.004MPa3)系統(tǒng)壓力的調節(jié)對工作行程（慢速折彎）時系統(tǒng)壓力的調節(jié)如下：安全閥調節(jié)壓力為>++=+0.004×=Pa=24.35MPa單向順序閥調節(jié)壓力為：P>-=-4000=0.75×Pa=0.75MPa3.6.2系統(tǒng)發(fā)熱及溫升計算1）發(fā)熱量估算從整個工作循環(huán)看，功率變化較大，計算平均發(fā)熱量。從速度循環(huán)圖可近似計算各階段的時間：快速下降≈=7.85s；慢速折彎啟動時初壓==1.25s終壓===0.83s快速退回＝=3.77s循環(huán)周期T=+++=7.85+1.25+0.83+3.77=13.7s從功率循環(huán)圖可求出各階段液壓缸的輸出功率。但應扣除液壓缸的機械效率因素的影響，因功率循環(huán)圖是液壓缸的輸入功率的變化規(guī)律?？焖傧陆怠?慢速，初壓≈==0.3kW終壓該段較復雜，可從速度，負載循環(huán)圖來求均值：=Fv=（1000000+5×10000)×（0.012＋0）×2×2=3150w=3.15kw快速退回≈0.87=0.87×0.91=0.79kW從壓力，流量循環(huán)圖求各階段液壓泵輸入流量。快速下降：=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s=+=0+0.142=0.14MPa(近似用快退工況壓力損失數(shù)據(jù)）===187W慢速折彎，初壓==1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s==0.61+0.04=0.65MPa===456W終壓===17.88L/min=298cm2/s==12.76+0.03=12.8MPa==4488W快速退回：==0.83+0.142=0.97MPa ==1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s==1316W系統(tǒng)的發(fā)熱量為：H=[(-)+(-)+(-)+(-)]/T=[(0.187-0)×7.85+(0.456-0.3)×1.25+(4.488-3.15)×0.83+(1.316-0.79)×3.77]/13.7 =0.347kW2）系統(tǒng)熱平衡溫度計算設油箱邊長比為1：1：1～1：2：3范圍，油箱散熱面積為A=0.065V=0.065×378=3.4m2假定自然通風不好，取油箱散熱系數(shù)為=0.008Kw/m2室內環(huán)境溫度為30攝氏度，系統(tǒng)熱平衡溫度為=+=30+=43滿足≤[t]=50,油箱容量合適。4升降舞臺三層液壓系統(tǒng)的設計計算4.1確定液壓系統(tǒng)的工作要求根據(jù)工作要求，確定該系統(tǒng)的工作循環(huán)為工進－工退－原位停止。根據(jù)具體加工要求就計算得出：工作進給時的速度應在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范圍內作無極調速，運動部件的最大行程為3m，其中工作行程為2m。運動部件的自重為0.6t，啟動換向時間為=0.05=0.05。系統(tǒng)豎直放置的垂直導軌的靜摩擦系數(shù)=0.2，動摩擦系數(shù)為=0.1。4.2分析液壓系統(tǒng)的工況工進階段：F===6553.3N工退階段：F==6553.3N表4-1液壓系統(tǒng)在各階段的速度和負載階段速度v/(m/s)負載F/N工進0.0003～0.0026553.3工退0.0003～0.0026553.34.3確定液壓缸的主要參數(shù)1.初選液壓缸的工作壓力根據(jù)計算得出各階段負載值的最大值，并參照同類升降舞臺取液壓缸工作壓力為0.7MPa。2.確定液壓缸的主要結構參數(shù) 最大負載為工進階段負載F=6553.3N，求得D===0.11m=110mm 根據(jù)液壓缸內徑系列將所計算的值圓整為標準值，取D=110mm。 為規(guī)定工進與工退速度相同采用差動連接，則d=0.7D，所以d=0.7×110=77mm根據(jù)液壓缸內徑系列將所計算的值圓整為標準值。取d=80mm。由D=110mmd=80mm算出液壓缸無桿腔有效工作面積為＝==50.24cm2工作進給采用調速閥調速，查產品樣本調速閥的最小穩(wěn)定流量=0.05L/min工進速度=20mm/min，則==25cm2<<能滿足低速穩(wěn)定性要求。3.計算液壓缸的工作壓力流量和功率1）計算工作壓力根據(jù)有關資料，系統(tǒng)的背壓在0.5～0.8MPa范圍內選取。暫定：工進時背壓=0.8MPa;液壓缸在工組循環(huán)各階段的工作壓力P按下面的公式計算得出。工作進給階段：=+=+=1.1MPa工作退回階段=+＝＋94.99×0.5××50.24=2.3MPa2）計算液壓缸的輸入流量根據(jù)最大工進工退速度V=0.002m/s。計算液壓缸各階段所應輸入的流量。工進階段：==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min工退階段：==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min3）計算液壓缸的輸入功率工進階段==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW工退階段==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW將以上計算得出的壓力流量和功率值列于表二中表4-2液壓缸在各工作階段的壓力流量和功率階段工作壓力P/Ma輸入流量Q/(L/min)輸入功率P/kw工作進給1.111.20.0222工作退回1.111.20.02224.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖豎直升降液壓系統(tǒng)原理圖4.5選擇液壓元件1.選擇液壓泵已知：液壓缸的工作壓力在工作進給階段最大。設進油路壓力損失=0.5MPa，則液壓泵的最高工作壓力為≥+=(1.11+0.5)MPa=1.61MPa在泵的最高工作壓力上，則考慮再加上25%的壓力儲備，所以泵的額定壓力應為＝1.61＋1.11×25%＝1.88MPa將表4-2中的流量值代入公式≥中（其中k為系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，一般取為=1.1~1.3)分別求工進與工退階段的供油量。工進時泵的流量為：≥=1.1×1.2=1.32L/min工退時泵的流量為：≥=1.1×1.2=1.32L/min考慮到節(jié)流調速系統(tǒng)中溢流閥的性能特點，應加上溢流閥穩(wěn)定工作時的最小溢流量。溢流量一般取為3L/min。查產品樣本選用排量為V=6ml/r的PB1型的單聯(lián)葉片泵。則泵的額定流量為：==6×0.001×960×0.9=5.18L/min設工進時進油路的壓力損失為=0.2MPa，液壓泵的總效率為=0.7，則電動機的功率為：===161.57W查電動機設計手冊，選用YB801-24的異步電動機p=0.55kn=1390r/min。液壓泵站工作原理圖2.選擇輔助元件油箱內徑可參照所接元件的接頭尺寸確定，也可以根據(jù)管路的允許流速計算。本系統(tǒng)采用18mm×1.6mm無縫鋼管。油箱容量定為：=(5~7)×6=30~42L4.6液壓系統(tǒng)性能驗算1系統(tǒng)壓力損失估算1）快進時液壓缸差動連接，進油路壓力總損失為=++=0.2×+0.5×+0.3×有桿腔與無桿腔的壓力差：=-=0.5×+0.2×+0.3×=0.046+0.029+0.199=0.274MPa2）工進進油路的總損失為：=0.5×＋0.5×+0.3×=0.8MPa液壓缸回油腔的壓力P2為=0.5×+0.6+0.3×=0.637MPa考慮到壓力繼電器的動作壓力比系統(tǒng)工作壓力髙0.5MPa，因此溢流閥的調定壓力為：>++=3.75+0.5×+0.5+0.5=4.75MPa3）快退進油路壓力總損失為：=0.2×+0.5×=0.082MPa回油路總壓力損失為：=0.2×+0.5×+0.2×=0.592MPa則快退階段，液壓泵的工作壓力Pp為=+=(1.5+0.082)=1.582MPa2溫升驗算以工進時的消耗功率計算溫升。工進時，液壓缸的有效功率為：==0.0278kW發(fā)熱功率為：=0.556-0.0278=0.529kW油箱散熱面積A=6.5V=2.85m2溫升：==22.8式中，取散熱系數(shù)。溫升在允許的范圍內，可不設冷卻裝置。升降舞臺總體液壓系統(tǒng)原理圖5液壓系統(tǒng)的設計與分析擬定液壓系統(tǒng)原理圖是整個液壓系統(tǒng)設計中最重要的一環(huán)節(jié)，它的好壞從根本上影響整個液壓系統(tǒng)。因此本次設計中對有些回路考慮了多個方案并進行了分析比較。5.1液壓回路的選擇5.1.1確定供油方式根據(jù)前幾節(jié)的工況分析，在本設計中選用限壓式變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，蓄能器在系統(tǒng)中作為應急能源，限壓式變量葉片泵可根據(jù)系統(tǒng)的負載變化自動調節(jié)輸出流量具有降低能源消耗、限制油液溫升的特點，還具有自吸能力好、輸出壓力脈動小、對污染敏感度小、噪聲低，但粘度對效率的影響較大結構復雜、功率損失大、價格較貴。5.1.2確定調速方法調速方法有節(jié)流調速、容積調速和聯(lián)合調速。在本設計中選用選用限壓式變量葉片泵和調速閥組成的容積節(jié)流調速回路，容積節(jié)流調速回路由變量泵供油，用流量閥改變進入液壓缸的流量，以實現(xiàn)工作速度的調節(jié)，這時泵的供油量自動與液壓缸所需的流量相所適應。這種回路的特點是效率高、發(fā)熱?。ū裙?jié)流調速）速度穩(wěn)定性（比容積調速回路）好。常用于調速范圍大的中、小功率場合。5.1.3速度換接回路的選擇速度換接回路的形式常用行程閥或電磁閥來實現(xiàn)。行程閥具有換接平穩(wěn)、工作可靠、換接位置精度高，電磁閥具有結構簡單、控制靈活、調整方便。在本設計中的快進回路與慢速接近回路的換接是采用了由行程開關控制的電磁換向閥，具有換接位置精度高、換接靈活的優(yōu)點。5.1.4換向回路的選擇根據(jù)執(zhí)行元件對換向性能的要求選擇換向閥機能和控制方式。在本設計中多采用電磁換向閥實現(xiàn)回路的換向，它具有操作方便、便于布置、低速換向的特點，在泵的卸荷回路中采用了手動換向閥。5.1.5壓力控制回路的選擇本設計中采用了容積節(jié)流調速，常用溢流閥組成限壓、安全、保護回路。5.1.6其他回路的分析與選擇根據(jù)升降舞臺的要求，本設計中選用了多缸同步回路、順序動作回路、平衡回路、瑣緊回路和卸荷回路等。在選擇中對同步回路和順序動作回路做了詳細的分析。（1）多缸同步回路：同步回路是保持兩個或兩個以上的液壓缸在運動中保持相同的位移或相同的速度，常用的有：（a）帶補償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路；（b）調速閥控制的同步回路，；（c）機械連接同步回路，。（a）帶補償措施的串聯(lián)液壓缸同步回路在這個回路中液壓缸1的有桿腔面積與液壓缸2的無桿腔面積相等便可以實現(xiàn)兩液壓缸的升降同步。為了保證嚴格同步，采用取補償措施以避免誤差的累積，在每一次下行運動中能消除同步誤差。其原理為：當換向閥1左位工作時，兩缸下行，若缸2的活塞先運動到底，它就觸動行程開關a使電磁鐵3YA通電，壓力油經閥2的左位向缸一的有桿腔補油，推動活塞繼續(xù)運動到底，誤差即被消除；若缸一先運動到底則觸動行程開關b使電磁鐵4YA通電，壓力油經閥二的右位，控制壓力油使液控單向閥3打開，缸2無桿腔的油液經液控單向閥3和閥2回油箱，使活塞繼續(xù)運行到底。這種串聯(lián)式的同步回路只適用于負載較小的液壓系統(tǒng)，能保證嚴格同的步。(b)調速閥控制的同步回路在這個回路中，兩個調速閥分別調節(jié)兩液壓缸活塞的運動速度，仔細調整兩個調速閥的開口可使兩液壓缸在同一個方向上實現(xiàn)速度同步。這種同步回路的結構簡單并且速度可調，但是由于油溫變化及調速閥性能差異等影響，顯然這種回路不易保證位置同步，且調整麻煩，速度同步精度也比較低，一般在5%～7%左右。(c)機械連接同步回路其特點是：回路結構簡單、工作可靠，但只適用于兩缸載荷相差不大的場合，連接應具有良好的導向結構和剛性，否則，回出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。根據(jù)以上分析，在本設計中對同步精度要求較高，所以選用a方案。(2)順序動作回路：常用的順序動作回路可分為壓力控制、行程控制和時間控制三類，其中前兩類應用的較多。（a）壓力控制的順序動作回路：壓力控制就是利用液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力變化來使執(zhí)行件按順序先后動作，這是液壓獨具的控制特性。壓力控制的順序動作回路一般用順序閥或壓力繼電器來實現(xiàn)。在本設計中采用的順序閥控制的順序動作回路，其優(yōu)點在于動作靈敏安裝連接方便。(b)用行程控制的順序動作回路行程控制就是利用執(zhí)行元件運動到一定位置時發(fā)出控制信號，使下一個執(zhí)行元件開始動作。行程控制可利用行程閥和行程開關來實現(xiàn)。利用行程閥實現(xiàn)的順序動作回路可靠，但動作順序一旦確定再改變就困難，且管道長、布置麻煩。5.1.7舞臺升降液壓系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)采用變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油的方式，液壓泵為限壓式變量葉片泵，最高工作壓力為6.3。溢流閥4作安全閥用，其調整壓力為7。手動換向閥5用于卸荷，過濾器6的過濾精度為10，用于回油過濾，當回油壓力超過0.3時系統(tǒng)報警，此時應更換過濾器的濾芯。5.1.8液壓系統(tǒng)組成及工作原理舞臺升降：油泵電機啟動后，雙聯(lián)油泵1開始工作，但大流量泵和小流量泵均處于卸荷狀態(tài)。舞臺上升時，電磁鐵YA6得電，升降回路升壓，大流量泵輸出的液壓油分別通過換向閥4~8再經四個液控單向閥12~15進入四個液壓缸無桿腔，產生推力，克服舞臺重量和導軌副摩擦推動舞臺上升。因液壓缸尺寸較大，舞臺上升速度較慢（設計上升速度為0.02m/s），為減少液壓元件的數(shù)量，保障系統(tǒng)的可靠性，不設置調速元件而采取由油泵和液壓缸尺寸予以直接保證的設計方案；當舞臺停止上升或到達最大行程時，電磁鐵YA6失電，換向閥25處于左位，主回路卸壓。由于液控單向閥12~15鎖死，舞臺停止在鎖死位置；舞臺下降時，電磁鐵YA5、

YA6得電，系統(tǒng)控制回路升壓，高壓油進入液控單向閥12~15的先導控制閥，將液控單向閥打開，同時YA1～YA4得電，換向閥4～7接油箱，舞臺依靠自重下降。下降速度可由調速閥12~15調定。同步控制：本系統(tǒng)四條同步支路所選用的元件型號相同、各支路輸入流量相同，可以較好的保證四個伸縮式油缸的同步上升、同步下降。

平衡控制：為使四個液壓缸產生相同的推力，系統(tǒng)中采用四個單向閥16~19將四條支路隔離開，然后用一個溢流閥20進行壓力控制，保證各支路設定壓力相同。

舞臺伸縮：考慮到施工現(xiàn)場場地有限，為節(jié)約空間，提高效率，本設計中采用了雙聯(lián)式油泵。大流量泵用于驅動舞臺升降，小流量泵用于驅動液壓馬達帶動舞臺伸縮。兩種運動可以獨立控制，互不干涉。油泵啟動時，通過換向閥27卸壓；需要控制舞臺外伸時，電磁鐵YA9、YA7得電，換向閥24處于左位。高壓油經閥24進入液壓馬達驅動其伸縮，通過馬達輸出軸齒輪與齒圈傳遞舞臺以驅動力矩。若YA9、YA7得電，則馬達驅動舞臺反轉。單向閥22、23和溢流閥26組成液壓馬達過載保護回路。5.2液壓元件的選擇5.2.1液壓泵的選擇根據(jù)前三節(jié)對液壓系統(tǒng)的工況分析來確定泵的最高工作壓力和最大供油量：（1）液壓泵的最高工作壓力：＋=（3.6＋0.6）=4.2（2）液壓泵的最大供油量：取K=1.1則：=1.1=1.1×39.1=43查《液壓元件產品樣本》手冊，選用YBX-40B型限壓式變量葉片泵，其技術參數(shù)為：驅動功率：P=9.8KW（3）確定電動機功率：限壓式變量葉片泵的驅動功率可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下可取：=0.8，。則：式中：——液壓泵的總效率，查表取=0.7——液壓泵的最大工作壓力（）——液壓泵的額定流量（）所以：=4.7（KW）查手冊選擇Y系列三相異步電動機，Y132M—4型，額定功率=7.5KW同步轉速。5.2.2液壓閥的選擇根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖計算液壓閥在不同工況時的工作壓力和最大實際流量，將計算值填入表5—1、5—2、5—3中，最后確定液壓閥規(guī)格。表5—1液壓元件明細表（單層舞臺的伸縮回路）序號名稱型號規(guī)格實際流量/L·快進慢速接近快退1限壓式變量葉片泵YBX-40B6.391.416.50.2～0.3162單向閥AF2-Fa10B6.3100<0.216.50.2～3.2163單向節(jié)流閥MK10G126.3504溢流閥YF3-10L4635手動換向閥22S-H10B31.51006過濾器RS60×100A10CF1<0.27手動換向閥22S-H10B31.51008三位四通電磁換向閥34DF3O16B-A6.380<0.216.50.2～3.2169三位四通電磁換向閥34DF3M16B-A6.325<0.216.50.2～3.21610單向調速閥QA-F10D-U6.340<0.216.50.2～3.21611兩位三通電磁換向閥23DF3-6B2A6.325<0.216.50.2～3.21612三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.325<0.213液控單向閥YAF3-a10B6.340<0.214壓力繼電器ST-02-B-200.7～7表5—2液壓元件明細表（單層舞臺的升降回路）序號名稱型號規(guī)格實際流量/L·上升下降15三位四通電磁換向閥34DF3M10B-A6.340<0.2<25<18.816單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時<0.3<25<18.817三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.325<0.218液控單向閥YAF3-a10B6.340<0.219調速閥Q-8H6.325～2.5<0.3<25<18.820三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.325<0.221液控單向閥YAF3-a10B6.340<0.222三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.325<0.223液控單向閥YAF3-a10B6.340<0.224壓力繼電器ST-02-B-200.7～7表5—3液壓元件明細表（三層舞臺的升降回路）序號名稱型號規(guī)格實際流量/L·上升下降25三位四通電磁換向閥34DF3O16B-A6.3100<0.2<80<7026單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時<0.3<39<3127、31、33、57、42、40、三位四通電磁換向閥34DF3O6B-A6.325<0.228、32、34、38、43、41液控單向閥YAF3-a10B6.340<0.230、44調速閥Q-H206.3100～10<0.3<39<3135、47、48、45壓力繼電器ST-02-B-200.7～736單向順序閥AXF3-10B0.5～6.363進油時<0.2<39<3139單向順序閥（作背壓）AXF3-10B0.5～6.363背壓時<0.2<39<315.2.3蓄能器的選擇根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定其類型和主要參數(shù)。（1）在本設計中蓄能器用來作應急能源，其有效工作容積為：=式中：——液壓缸有效工作面積（㎡）——液壓缸的行程（）=1.17——油液損失系數(shù)，一般取=1.2（2）氣囊式蓄能器總容積的（）的計算：按等溫過程計算：式中：——充氣壓力（絕對壓力）（）——最低工作壓力，——最高工作壓力，——有效工作容積查產品樣本手冊，選用NXQ1-63/10型，公稱容積63L，公稱壓力。5.2.4其它輔助元件的確定（1）油管：取式中：——管道中最大流量，查手冊，根據(jù)GB/T3683-1992，采用1型公稱直徑為的一層鋼絲編織的液壓橡膠軟管。（2）過濾器：吸油過濾器：查產品樣本手冊采用—100×80型，額定壓力為：1.6，流量：100L/min，過濾精度80?；赜瓦^濾器：查產品樣本手冊采用RS60×100A10CF，額定壓力為：1.0，報警壓力0.25，過濾精度10。（3）油箱容積的確定：V=（5～7）=（5～7）×58L=（290×406）L式中：——泵的額定排量。5.3液壓系統(tǒng)的驗算液壓系統(tǒng)初步設計是在某些估計參數(shù)的情況下進行的，當回路形式、液壓系統(tǒng)及聯(lián)接管路等完全確定后針對實際情況對所設計的系統(tǒng)進行各項性能分析。5.3.1判斷流動狀態(tài)在單層舞臺伸縮回路中，油管長度為2公稱直徑為的一層鋼絲編織的液壓橡膠軟管，選用L-HM46液壓油，按時計算。流動狀態(tài)為層流。5.3.2壓力損失沿程壓力損失：局部壓力損失：根據(jù)分析較小，不作詳細計算。5.3.3局部壓力損失（油液流經閥的損失）按計算或直接查產品得到。5.4壓力閥的調整壓力及各壓力繼電器的調定值：在單層舞臺升降中順序閥16起背壓作用，其設定值為1順序閥29和39起背壓作用，設定值為：3順序閥36控制三層舞臺的順序動作，設定值為：1溢流閥4作安全閥用，調整壓力為：7各壓力繼電器的調定值為：壓力繼電器14：3.624：145，35：2.547，48：1.56：0.36升降舞臺液壓系統(tǒng)的安裝調試、使用與維護6.1液壓系統(tǒng)的安裝安裝的基本要求：1)方便安裝及檢查，便于維修或替換。2）抑制環(huán)境噪聲。（要對液壓泵和液壓馬達采取隔振措施，在阻振器上以及所有運動/振動部件和剛性零件上使用軟管，都可抑制噪聲。3)遵循油管、軟管和接頭的手冊說明。4）焊接的或熱彎的油管必須徹底清洗。用線刷或用油澤沖洗。6.1.1系統(tǒng)安裝前注意事項1）便于馬達或電動機執(zhí)行工作。2）安裝場所應該在灰塵小，通風條件好，受其他機器工作影響小的地方。3）過濾器蓄能器等需經常維護檢修的元件，要安裝在易于維修的位置。4）對系統(tǒng)外部的各個零部件油箱油管和過濾器等安置于最佳散熱位置。6.1.2系統(tǒng)安裝時注意事項1.清潔度1)軟管油管接頭在安裝前總不太干凈，因而在安裝前要清洗。最好用浸有煤油的皺紋紙或無絲紙清洗，然后用壓縮空氣吹干凈。此過程應重復用這種紙、布擦干凈，直到擦出完全干凈的紙、布來。如果油管時熱彎的或焊接的，那么它們應用鹽酸浸洗，再用冷水和熱水沖洗和晾干。若油管并不馬上安裝，那么它們應用干凈的液壓油浸之，并用紙、布包住，否則它們將會生銹。在沒有安裝部件之前，不要把包在液壓泵、馬達、閥門等部件上的紙去掉。車間、廠房、工具和工作服都必須盡量干凈，不準有灰塵。遠離火源，禁止吸煙。2）盡量避免油變質，即：過濾器必須清潔，尤其是活塞桿，軸和軸的油封。用于裝油的工具也要清潔，裝到系統(tǒng)中的油液必須用過濾器進行過濾。大油箱里的油通常不太干凈，根據(jù)裝油的情況，常常會含些水。因而在儲存時應將油箱放倒，若放置在室外時，則最好傾斜放著，這樣水不會在蓋口處停留。2.配管配管時需要注意管道的熱脹冷縮、管接頭處的漏油與空氣吸入。管道支架的間隔適當，取為2m。橡膠軟管要保持合理的彎曲半徑，不允許與其他機械及管道接觸，否則會在短時間內損壞。管子與軟管損壞的要及時更換。選擇管子軟管螺紋接頭或法蘭時，要保證壓力額定值（即壁厚材質）滿足使用要求。硬管要用無縫鋼管。鋼管與金屬接頭在安裝前必須絕對清潔、不得以有污垢、銹皮、焊渣和切屑等。可以用鋼絲刷、洗管器清理或者酸洗。酸洗前的管子要進行脫脂處理，酸洗之后要進行徹底漂洗。切削之后的管子內棱應鉸錐孔以免消弱連接。裝配之后管子不得再行電焊或氣焊，因為無法清理。軟管應該多彎幾次以便釋放任何滯留的臟東西。彎管前管材要退火，以防止彎管時起皺或變扁。要準確彎管，使管子不經彈性變形即可到位。法蘭必須在安裝面上配合平整，并用長度合適的螺釘緊固。螺紋接頭安裝之前應檢查螺紋上有無金屬毛刺。如果導管要放置一段時間，應該堵住管口以防止異物進入。但不得用破布或其它東西堵住管口，因為這只會帶來污染問題，應該用尺寸合適的封帽。3.加油油桶要臥式存放，并盡可能在室內或棚內存放。打開油桶前，應徹底清理桶頂及桶口，防止泥土和其他外界污染物進入油液。只準用清潔的容器、軟管等從油桶向油箱輸送油液。推薦使用帶有過濾器的輸油泵。有時在新液壓油中也發(fā)現(xiàn)污染物，因此應通過便攜式過濾機給工作著的液壓系統(tǒng)充油。當便攜式過濾機的軟管接入油箱時，要把接頭擦拭干凈，以防止泥土或其他雜質進入系統(tǒng)。4.沖洗沖洗之前應取下精密的系統(tǒng)元件或空心件。從被沖洗的主管路上拆下系統(tǒng)濾芯。沖洗流量應為系統(tǒng)預期流量的2～2.5倍。如果可能的話，使用熱沖洗液。每次只沖洗一個支路，從最靠近沖洗泵的回路開始，依次向下游推進。這可能要在系統(tǒng)中增設截止閥，以實現(xiàn)這種方案。不能用系統(tǒng)泵作為沖洗泵。在沖洗系統(tǒng)中應使用容量與所用流量匹配的沖洗過濾器。過濾精度應盡可能髙，不得低于推薦的系統(tǒng)過濾精度。沖洗油箱以避免污染物滯留在系統(tǒng)油箱中。建立油液取取樣計劃以檢查污染度，從而確定何時結束沖洗過程。沖洗之后，采取一切措施防止在重裝工件元件時滯入污染物。用盡可能大的流速進行沖洗，以便清除管接頭處的污染物，清洗壓力一般為1～3MPa。清洗結束后要清除管道和油箱壁上附著的清洗液。6.1.3系統(tǒng)的安裝方法1.安裝油管1）吸油管不應漏氣，各接頭處要緊牢并密封好。2）吸油管道上一般應設置過濾器。3）回油管應插入油箱的液面下，防止飛濺泡沫和混入空氣。4）電磁換向閥內的泄漏油液，應單獨設回油管，這樣可以防止泄漏回油時產生背壓，避免阻礙閥芯的運動。5）溢流閥回油口不許與液壓泵的入口相接。6）全路管路應進行兩次安裝，第一次試裝，第二次正式安裝。試裝后，拆下油管，用20℅的硫酸或鹽酸溶液進行清洗，再用10%的蘇打水中和，最后用溫水清洗，待干燥后涂油進行二次安裝。注意安裝時不得有沙子和氧化皮等。2.安裝液壓元件1）液壓元件安裝前，要用煤油清洗，自制的重要元件應進行密封和耐壓試驗，液壓壓力可取工作壓力的2倍，或取最高使用壓力的1.5倍。試驗時要分級進行，不要一下子就升到試驗壓力，每升一級檢查一次。2）方向控制閥應保證軸線呈水平位置安裝。3）板式元件安裝時，要檢查進出口的密封圈是否合乎要求，安裝前密封圈應突出裝平面，保證安裝后有一定的壓縮量，以防泄漏。4）板式元件安裝時，固定螺釘?shù)念A緊力要均勻，使元件的安裝平面與元件底板平面能很好的接觸。3.安裝液壓泵1）液壓泵的傳動軸與電動機驅動同軸度誤差應小于Φ0.1mm，一般采用撓性連軸器連接。2）液壓泵的旋轉方向和進出油口應按要求安裝。3）液壓泵的吸油高度要小于0.5m。6.1.4系統(tǒng)典型部件的安裝1.油箱的安裝油箱的安裝位置可能影響整個液壓系統(tǒng)的性能，必須認真對待，下面是油箱安裝的有關原則。1）不要將油箱安裝在地坑內。地坑的通風條件差，工作產生的熱量若不能很好散發(fā)，就會引起系統(tǒng)故障，而且安放在地坑內還使維護困難。2）不要將油箱緊靠墻放置，因為這樣會使空氣循環(huán)受阻。要使油箱保持容易接近，不允許周圍亂放其它物品。3）不要忘記避開熱源，如熱處理設備和熱軋機，因液壓系統(tǒng)本身就發(fā)熱嚴重不要再添加額外熱源。4）盡量使油箱靠近應用它的設備，可以減少執(zhí)行元件相應需要的時間。5）不要將安裝在底層的油箱去操作一臺安裝上層的機器，因為這樣安裝，在泵停止工作后，油泵中大量的油會倒流，使油溢出油箱。這種安裝形式，即使裝了單向閥也會有麻煩。要保持油箱液面在控制范圍內。如果可以避免的話，不要將油箱暴露在低溫環(huán)境中。6）如果必須安裝在寒冷的地方，請安裝溫度控制加熱器。2.蓄能器的安裝1）蓄能器應就近安裝對其服務的缸馬達泵等元件附件，但不能妨礙巡回操作，還要便于檢查維修，要遠離熱源。2）裝在管路上的蓄能器承受著油壓壓力的作用，因此，必須有牢固的安裝裝置，防止蓄能器從固定位置脫開，引起事故，但不能用焊接的方法來固定。3）用于吸收液壓沖擊，壓力脈動和降低噪聲的蓄能器，應盡可能靠近振源處。4）使用液壓泵的系統(tǒng)與液壓泵之間應安裝單向閥，以防止液壓泵停車時，蓄能器的壓力油倒流而使液壓泵反轉。5）蓄能器與系統(tǒng)管路之間應安裝截止閥，以供充氣檢查維修使用。3.液壓泵的安裝液壓缸的工程機械中的安裝應考慮到它是直接拖動負載的裝置，即考慮到它與負載小、性質和方向有關，在安裝時必須注意如下問題：連接的機座必須有足夠的剛度。如果機座不牢固，在加壓時，缸筒將呈弓形向上翹起，致使活塞桿彎曲或折損。6.2液壓系統(tǒng)的調試6.2.1調試的目的1）從設計制造和使用的角度驗證所定的方案，所設計和選擇的液壓元件是否合理，是否符合主機所要求的工作性能。2）確定液壓傳動裝置以及元件的改進方向。3）判斷在設計液壓系統(tǒng)時所采用的計算方法及原理是否合理，以便改進。6.2.2調試的步驟1）開箱驗收，清點到貨內容是否與裝相單相符，部件附件隨機工具和文件是否齊全，目測檢查有無運輸中的損壞或污染。2）把主機和分總成安裝定位，并進行必要的找正和固定。3）連接機器中的液壓執(zhí)行器。沖洗較長的管子和軟管。4）檢查電源電壓，然后連接動力線和控制線。根據(jù)需要連接 冷卻水源。檢查泵的旋轉方向是否正確。5）用規(guī)定的油液灌注油箱。用油正確，尤其油液粘度適當，乃是系統(tǒng)無故障工作的關鍵所在。要特別注意粘度。加油不要超過最高液面標準。6）根據(jù)需要給泵殼體注油。打開吸油管截止閥。7）先把壓力控制閥流量控制閥和變量泵的壓力調節(jié)器調整到低設定值。方向控制閥置于中立位置。8）蓄能器應充氣到充氣壓力。按絕對壓力計算時，用于能量存儲的蓄能器的充氣壓力應為系統(tǒng)最低工作壓力的0.8～0.9，但不要低于系統(tǒng)最高工作壓力的25%；用于吸收壓力沖擊和脈動的蓄能器的充氣壓力應為蓄能器回路額定壓力的0.5～0.8。9）電動驅動電動機或內燃機怠速，檢查旋轉方向。10）在可能的最高點給液壓系統(tǒng)放氣。旋轉放氣塞或管接頭。操作換向閥并使執(zhí)行器伸出縮回若干次。慢慢加大負載，提高壓力閥的設定值。當油箱中不再有泡沫執(zhí)行器不再爬行系統(tǒng)不再有異常噪聲時，即充氣良好，旋轉放氣閥。11）在管路內充滿油液而所有執(zhí)行器都外伸的條件下，補油至油箱最低液面標志。12）進行機器跑合。逐漸提高設定值。使機器滿載運行幾小時，監(jiān)測穩(wěn)態(tài)工作溫度。13）重新擰緊螺栓和接頭以防泄漏。14）清理或更新濾芯。6.2.3調試的主要內容1.外觀檢查外觀檢查的目的是對影響系統(tǒng)正?？煽康耐庥^因素設計和安裝質量的一般性初步檢查，以求及早發(fā)現(xiàn)并予以糾正。主要內容有：1）液壓缸泵閥等液壓元件的連接及主機相應部件的安裝是否正確可靠。2）系統(tǒng)中各液壓元件管道和接頭的位置是否便于安裝調試檢查和修理。3）油箱中的液面高度，油箱結構和工作油液的種類是否符合要求。4）檢查系統(tǒng)工作狀態(tài)的測試儀表如壓力表轉速計及防塵5）防污染等有關裝置是否具備和完好。2.空載試驗空載試驗的作用是使整個液壓系統(tǒng)載無工作負載的條件下運轉，全面檢查液壓系統(tǒng)的各部分回路和控制調節(jié)裝置的工作是否正?？煽?，工作循環(huán)是否符合要求，同時也為進行負載試驗做準備?？蛰d試驗的步驟：1）將系統(tǒng)置于“停止”（或“卸荷”）位置，使液壓泵按卸荷回路工作，啟動液壓泵。此時，檢查液壓泵油管中的壓力表指針是否穩(wěn)定地處于“0”位或指出相應地壓力；液壓系統(tǒng)各部分不應出現(xiàn)刺耳地噪聲；油箱中油箱地表面不應有表明系統(tǒng)中吸入空氣的泡沫。2）將系統(tǒng)置于啟動位置，使機器的工作部件以最大行程往復運動，其目的是：排除寄存在液壓系統(tǒng)中的空氣；檢查所有的安全保護裝置（如安全閥壓力繼電器）工作的正確性和可靠性，檢查的方法可以是使機器的工作部件以慢速移動頂在剛性擋塊上（或其它方式），通過觀察相應的管路中的壓力表，以保證安全保護裝置的壓力下可靠的工作；檢查液壓系統(tǒng)各部分有無外部泄漏。3）按設計要求實現(xiàn)機器工作部件空載運行，以檢查機器工作部件按規(guī)定的工作循環(huán)相互協(xié)調動作的正確性。此時，檢查的主要內容是：自動工作循環(huán)中所有動作順序的正確性和連續(xù)性；工作循環(huán)中執(zhí)行元件行程距離的正確性；各種互所裝置的可靠性；執(zhí)行元件的最高速度，啟動，換向和速度換接時的運動平穩(wěn)性；不應有爬行跳動和沖擊現(xiàn)象；在液壓系統(tǒng)連續(xù)地空載運轉一段時間后，檢查工作油溫的溫升，不應超過規(guī)定值；在執(zhí)行元件作執(zhí)行運動的全部行程內，觀察工作油路中的壓力表讀數(shù)的穩(wěn)定性，以檢查機器各部件的制造裝配質量。確信液壓系統(tǒng)和所有的液壓機構能不間斷正常和可靠地工作后，即可進行負載試驗。3.負載試驗負載試驗地目的是：檢驗最大地負載壓力檢查消耗功率檢查整個液壓系統(tǒng)和部件在負載條件下工作的穩(wěn)定性和使用的可靠性。試驗的負載條件，應調整到與機器的實際工作條件相符合。根據(jù)壓力表的讀數(shù)檢驗負載壓力。按照前述的空載試驗的步驟和主要內容，檢查在負載條件下，機器工作機構的動作（或自動工作循環(huán)）的正確性和可靠性。在負載條件下，檢驗運動速度及其穩(wěn)定性。在液壓系統(tǒng)的負載試驗過程中，應注意液壓部件和油箱中的溫升，不應超過規(guī)定。表6-1液壓系統(tǒng)的調整調整參數(shù)被調節(jié)的元件調整范圍及要求液壓泵的工作壓力液壓泵的安全閥要比執(zhí)行元件的工作壓力大10%～20%快速行程時的壓力液壓泵的安全閥要比快速行程所需的實際壓力大15%～20%次級工作壓力減壓閥應滿足工作機構的要求壓力繼電器的工作壓力壓力繼電器的彈簧低于工作壓力0.3～0.5MPa卸荷壓力安全閥和卸荷閥卸荷壓力應小于0.1～0.2MPa執(zhí)行元件換向或換接順序行程開關導閥或換向閥擋塊和撞塊換接順序及其精度應滿足工作部件的要求工作部件的運動速度及其平穩(wěn)性節(jié)流閥變量泵或液壓馬達壓板和密封裝置負載速度降低不應超過10%～20%4.動態(tài)試驗液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)在工作過程中是不斷變化的，起動，換向和卸壓等工況都會使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，是影響液壓系統(tǒng)工作性能的重要因素。動態(tài)試驗的項目有：1）執(zhí)行元件換向過渡過程的試驗研究及曲線繪制。2）液壓系統(tǒng)自激振動的試驗研究及曲線分析。3）液壓系統(tǒng)動態(tài)剛度的試驗確定及曲線記錄。6.3使用維修時的注意事項1.安全性（1）停機程序降低懸置的負載或對其進行機械支撐釋放系統(tǒng)壓力釋放蓄能器中的壓力油釋放增壓器兩端的壓力油切斷電氣控制系統(tǒng)切斷電源（2）重新啟動程序排除失效根源如果元件失效或更換期間污染物進入系統(tǒng)，則根據(jù)需要清理或沖洗系統(tǒng)確認元件正確無誤確定液壓連接正確無誤確定電氣連接正確無誤把可調元件調至安全狀態(tài)給泵及馬達殼體灌油根據(jù)需要給系統(tǒng)加油和放氣解除安全性連鎖保護鳴警鈴或通知所有在場人員系統(tǒng)即將重新啟動起動系統(tǒng)2.清潔性在檢查和維修時要關心清潔度。維修液壓系統(tǒng)時，必須竭盡權全力注意絕對清潔的條件，因為污染物是液壓系統(tǒng)最危險的敵人。在拆洗液壓部件前，應清潔該部件以及附近環(huán)境。不允許在室外拆除液壓部件，而應在一個密封的車間內。使用必要的工具，專用設備，由有經驗的人員進行。不得在維修液壓系統(tǒng)的場所進行打磨與焊接作業(yè)。清理油箱時不準使用棉絲和破布。向系統(tǒng)注油必須經過過濾器。3.更換元件元件型號必須正確無誤。如找不到同樣型號的元件而需用類似元件取代時，要注意功能參數(shù)和連接尺寸等是否一致，還要注意安裝位置環(huán)境溫度和工作電壓等。舊密封圈必須更換，不準二次使用。4.涂漆涂漆或刷漆時，尤其時使用硝基漆時，應把所有撓性密封件安裝座軸承銷軸電鍍件、導軌件和標牌等遮起來。5.蓄能器在裝有蓄能器的液壓系統(tǒng)上進行任何作業(yè)之前，必須先卸掉系統(tǒng)壓力。蓄能器殼體上不準焊接和加工。7液壓系統(tǒng)污染的控制7.1污染的控制7.1.1污染物種類和來源液壓系統(tǒng)的污染物是液壓系統(tǒng)油液中存在的一切對系統(tǒng)有危害作用的物質。它包括固體顆粒、水、空氣、化學物質、微生物、靜電、熱能、磁場和放射性物質等。污染物的來源各不相同，但總體來說，可分為系統(tǒng)內部殘留、內部生成和外部浸入三種，見下表表7-1污染物的種類和來源種類來源舉例說明固體顆粒系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的切屑、焊渣、型砂系統(tǒng)內部生成元件運動副間摩擦生成的磨屑、內表面銹蝕生成的銹片系統(tǒng)外部侵入從油箱吸油口或液壓缸活塞桿伸出端進入的塵埃水系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的水系統(tǒng)內部生成溶解于溶液中的水在低溫下轉化為非溶解水系統(tǒng)外部侵入與油箱液面接觸的空氣中的水蒸氣溶解于油液中冷卻器泄漏時，進入油液中的水空氣系統(tǒng)內部殘留液壓系統(tǒng)初始運行時，未將空氣排盡系統(tǒng)內部生成溶解在油液中的空氣在低壓下釋放出來系統(tǒng)外部侵入當系統(tǒng)內壓力低于大氣壓時，吸入的空氣油液中的油液攪動劇烈，生成氣泡被吸入系統(tǒng)化學物質系統(tǒng)內部殘留制造或裝配過程中殘留于系統(tǒng)內部的溶劑系統(tǒng)內部生成油液氣化和分解產生的化學物質系統(tǒng)外部侵入元件或系統(tǒng)維修時進入的表面活性劑微生物系統(tǒng)內部生成在油液含有非溶解水的條件下，滋生和繁殖的霉菌等靜電系統(tǒng)內部生成油液高速流動時產生靜電熱能系統(tǒng)內部生成油液高速流動時產生熱量系統(tǒng)外部侵入環(huán)境溫度過高磁場系統(tǒng)外部生成環(huán)境中有強磁場放射性物質系統(tǒng)外部侵入環(huán)境中有射源7.1.2油液污染的控制 污染物對液壓系統(tǒng)的危害是十分巨大的。據(jù)統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)75℅以上的故障是由于油液及其污染造成的。固體顆粒是液壓系統(tǒng)中最主要的污染物，液壓系統(tǒng)污染故障中的三分之二都是由固體顆粒引起的。下表給出了各種污染物的危害。表7-2污染物的危害種類危害舉例說明固體顆粒元件的污染磨損磨損元件的運動副表面，降低元件的工作性能元件的污染卡緊電磁閥間隙進入污染物，使閥動作緩慢或失靈元件的污染堵塞元件的功能性小孔被堵塞，使元件的功能失效油液的劣化變質金屬顆粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蝕腐蝕金屬表面，生成的銹片進一步污染油液加速油液劣化與金屬顆粒共同作用，使油液氧化速度急劇加快與添加劑產生作用產生沉淀物、膠質等低溫結冰低溫時，自由水變成冰粒，堵塞元件的間隙和小孔空氣氣蝕破壞元件表面空氣降低彈性模量降低油液體積彈性模量，使系統(tǒng)相應緩慢加速油液劣化加速油液氧化變質化學物質腐蝕與水反應形成酸，腐蝕金屬表面洗滌將附著于金屬表面的污染物洗滌到油液中微生物油液的劣化變質引起油液變質，降低油液潤滑性能靜電危害安全靜電與油蒸汽作用可引起爆炸和火災腐蝕引起元件的電流腐蝕熱能改變油液性能降低油液粘度油液的劣化變質加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁場吸附顆粒將油液中鐵磁性顆粒吸附在間隙內，引起磨損和卡緊放射性物質加速油液劣化加速油液的劣化變質7.2泄漏控制產生外部泄漏的主要部位有：元件和集成塊之間的固定連接面，管接頭的螺紋連接處，液壓缸的滑動面，軸伸的轉動部位，閥孔和閥芯的間隙，這些易漏的連接部位，必須認真處理。表7-3液壓裝置外泄漏的主要部位及原因泄漏部位原因管接頭管接頭的類型與使用條件不符，接頭的加工質量差，不起密封作用；接頭裝配不良；接頭密封圈老化或破損；機械振動壓力脈動等原因引起接頭松動不承受壓力負載的固定接合面接合面的表面粗糙度和平面度過大；由各種原因引起的零件變形使兩表面不能全面接觸；密封墊硬化或破損使密封失效；裝配時接合面上有沙塵等雜質；被密封的容腔內有壓力承受壓力負載的固定接合面接合面粗糙不平；緊固螺栓的擰緊力矩不夠，或各螺釘擰緊的力矩不等；密封圈失效；接合表面翹起變形；密封圈壓縮量不夠等軸向滑動表面密封處密封圈的材料或結構類型與使用條件不符；密封圈老化或破損；軸表面粗糙或滑傷；密封圈安裝不當?shù)绒D軸密封處轉軸表面粗糙或滑傷；油封材料或形式與使用條件不符；有風老化或破損；油封與軸偏心量過大或轉軸擺振過大等1.控制泄漏控制泄漏主要靠密封裝置，靠密封裝置的正確設計和正確使用，靠密封裝置有效的發(fā)揮作用。為了防止泄漏，應注意以下幾點：1）密封部位的溝槽面的加工尺寸和精度表面粗糙度應嚴格符合規(guī)范要求，這是保證密封起作用杜絕外泄漏的基本條件。2）裝配時應十分重視各密封部位及密封圈的清潔度，并按規(guī)定方法進行正確的安裝，防止密封圈在裝配時發(fā)生破損。3）各種管道連接件是產生泄漏的主要部位。因此，設計時應盡量減少管接頭等連接部位的數(shù)量，可以減少泄漏的可能性。采用集成化的液壓閥和閥塊來組成系統(tǒng)，是簡化管路布置，減少連接件的有效方法。4）設計時應根據(jù)使用條件，正確選用接頭和密封的類型確定密封圈的材料合理設計密封溝槽的尺寸規(guī)定恰當?shù)募庸ひ?，是保證密封有效的前提，必須認真對待。2.液壓系統(tǒng)泄漏的排除方法表7-4液壓系統(tǒng)泄漏分析及排除方法管接頭泄漏故障源