數控銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設計-大學畢業(yè)設計(論文)

花小涵:銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設計遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）PAGE54PAGE55數控銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)設計前言與其他傳動方式相比較，液壓傳動具有其獨特的技術優(yōu)勢，其應用領域幾乎囊括了國民經濟各工業(yè)部門。隨著科學技術的發(fā)展，機電產品日趨精密復雜。產品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。用普通的機床加工精度低，效率低，勞動度大，已經無法滿足生產要求，從而一種新型的數字程序控制的機床應運而生。這種機床是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量和機械設計等新技術的機電一體化的產品。數控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，它對加工精度和自動化都有嚴格的要求。數控車床上的工位夾緊裝置對于加工的精度有著直接的關系，以往的機床的工位夾緊裝置使用簡單的機械裝置，在加工時容易產生大的加工誤差。隨著數控車床自動化程度的提高，使用液壓系統(tǒng)控制這一過程已經大大提高了自動化和加工精度。液壓傳動在機械設備中的應用非常廣泛。有的設備是利用其能傳遞大的動力，且結構簡單、體積小、重量輕的優(yōu)點，如工程機械、礦山機械、冶金機械等；有的設備是利用它操縱控制方便，能較容易地實現(xiàn)較復雜工作循環(huán)的優(yōu)點，如各類金屬切削機床、輕工機械、運輸機械、軍工機械、各類裝載機等。所以研究液壓系統(tǒng)有很好的應用價值和廣闊的前景。我國進入世界貿易組織之后，對我國的機械行業(yè)是個機遇，更是一個艱難的挑戰(zhàn)。因此作為二十一世紀的主人，我們更應該通過作大量的設計制造和廣泛地使用各種先進的機器，以便能加快我國國民經濟的增長速度，加快我國現(xiàn)代化建設。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不僅用于傳統(tǒng)的機械操縱、助力裝置，也用于機械的模擬加工、轉速控制、發(fā)動機燃料進給控制，以及車輛動力轉向、主動懸掛裝置和制動系統(tǒng)，同時也能夠擴展到航空航天和海洋作業(yè)等領域。當前液壓技術正在繼續(xù)向以下幾個方面發(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發(fā)展的重要課題。20世紀70年代后期，德、美等國相繼研制成功負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、計算機技術相結合20世紀80年代以來，逐步完善和普及的計算機控制技術和集成傳感技術為液壓技術與電子技術相結合創(chuàng)造了條件。隨著微電子、計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了各種數字閥和數字泵，并出現(xiàn)了把單片機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計中的應用，可靠性實驗、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、船舶、冶金等一些重要液壓系統(tǒng)采用多裕度設計，并在系統(tǒng)中設置旁路凈化回路及具有初級智能的自動故障檢測儀表等，加強了油液的污染度控制。上述領域內的一些重要成果，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，有些還把單片機等集成在其控制機構上，達到了集機、電、液于一體的高度集成化。此外，高壓、高轉速、低噪聲組件的研究，高效濾材的研究，環(huán)保型工作介質及其相應高壓液壓組件的研究等也是值得關注的動向。1.2液壓傳動的優(yōu)點缺點工程機械廣泛應用的傳動方式主要有機械傳動、電氣傳動、氣壓傳動和液壓傳動。它們各有優(yōu)缺。機械傳動是發(fā)展最早而且應用最普遍的一種傳動方式。具有傳動準確可靠，操作簡單，機構直觀易掌握，負荷變化對傳動比影響小等優(yōu)點。但是對自動控制的情況，單純靠機械傳動來完成就顯得結構復雜而笨重，而且遠距離操縱困難、操作力度大、安裝位置變化的自由度小等缺點。電氣傳動是通過電來進行傳動和控制的，利用交流電機來傳動，簡單而且價廉，應用最廣，也是各種傳動的組成部分。但交流電機一般難于進行無級變速，而直流電機雖然可以實現(xiàn)無級變速，但支流電源價格比較昂貴。電氣控制，特別是電子計算機控制，具有信號變化方便，遠距離操縱容易等獨特優(yōu)點，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，可通過調節(jié)氣量很容易的實現(xiàn)無級變速。同時有傳遞及變換信號方便、反應快、結構簡單、無污染等優(yōu)點。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是空氣壓縮性大，無法獲得均勻而穩(wěn)定的運動。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：1）液壓傳動可在運行過程中方便地實現(xiàn)大范圍的無級調速，調速范圍可達1000：1。液壓傳動裝置可在極低的速度下輸出很大的力，如果采用機械傳動裝置減速，其減速器結構往往十分龐大；2）在輸出相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、質量輕、結構緊湊、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量只占相同功率電動機的12%左右。因此，液壓傳動易于實現(xiàn)快速啟動、制動及頻繁幻想，每分鐘的換向次數可達500次（左右擺動）、1000次（往復移動）；3）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，特別是采用電液和氣液傳動時，可實現(xiàn)復雜的自動控制；4）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。當液壓系統(tǒng)超負荷（或系統(tǒng)承受液壓沖擊）時，液壓油可以經溢流閥排回油箱，系統(tǒng)得到過載保護；5）易于設計、制造。液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化。液壓系統(tǒng)的設計、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：1）不能保證嚴格的傳動比。著是由于液壓介質的可壓縮性和不可避免的泄露等因素引起的；系統(tǒng)工作時，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；在液壓傳動中，能量需經過兩次變換，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；元件的制造精度高、造價高，對其使用和維護提出了較高的要求；出現(xiàn)故障時，比較難于查找和排除，對維修人員的技術水平要求較高。從液壓傳動的優(yōu)缺點來看，優(yōu)點大于缺點。采用液壓傳動符合本次設計的工位夾緊裝置的工作條件。2液壓系統(tǒng)的設計2.1技術要求本設計是完成某機床需要對零件進行兩工位裝夾裝置（裝夾裝置靜動摩擦因數，）的設計，擬采用缸筒固定的液壓缸驅動夾緊裝置，完成工件裝夾運動。夾緊裝置由液壓與電氣配合實現(xiàn)的自動循環(huán)要求為：Ⅰ工位夾緊缸夾緊→Ⅰ工位夾緊缸松開→Ⅱ工位夾緊缸夾緊→Ⅱ工位夾緊缸松開。機床工位夾緊裝置的運動參數和動力參數如表2-1所列。表2-1機床工位夾緊裝置的運動參數和動力參數Tab.2-1ThemovementanddynamicparametersofMachinist-clampingdevice工況行程/mm速度時間/運動部件重力G/N負載/N啟動、制動時間Ⅰ工位夾緊缸夾緊350.012245050000.053松開0.035—1Ⅱ工位夾緊缸夾緊250.125150020000.050.2松開0.25—0.12.2動力分析和運動分析2.2.1Ⅰ工位夾緊缸的負載計算慣性負載夾緊：=2450/9.81×0.012/0.05=59N松開：=2450/9.81×0.035/0.05=175N靜摩擦負載=0.2×（2450+0）=490N動摩擦負載=0.1×（2450+0）=245N2.2.2Ⅱ工位夾緊缸的負載計算慣性負載夾緊：=1500/9.81×0.125/0.05=382N松開：=1500/9.81×0.25/0.05=765 靜摩擦負載=0.2×（1500+0）=300N動摩擦負載=0.1×（1500+0）=150N由此得Ⅰ工位夾緊缸和Ⅱ工位夾緊缸在工作的各個階段所受的負載，由表2-2所示表2-2Ⅰ工位夾緊缸的外負載計算結果Tab.2-2TheloadcalculationresultsofclampingcylinderⅠ工況負載組成外負載F/N啟動490加速304夾緊5245反向啟動490加速420松開245表2-3Ⅱ工位夾緊缸的外負載計算結果Tab.2-3TheloadcalculationresultsofclampingcylinderⅡ工況負載組成外負載F/N啟動300加速532夾緊2150工況負載組成外負載F/N反向啟動300加速915松開1502.3液壓系統(tǒng)主要參數的確定2.3.1系統(tǒng)工作壓力的確定根據液壓執(zhí)行元件的負載表可以確定系統(tǒng)的最大負載數，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按負載選擇工作壓力Tab.2-4Chooseactuatingpressureaccordingtotheloads負載/kN<55-1010-2020-3030-50>50系統(tǒng)壓力/MPa<0.8-11.6-22.5-33-44-5>5-7表2-5按主機類型選擇系統(tǒng)工作壓力Tab.2-5SelectsystempressureBythetypes主機類型設計壓力/MPa機床精加工機床0.8～2半精加工機床3～5龍門刨床2～8拉床8～10農業(yè)機械、小型工程機械、工程機械輔助機構10～16液壓機、大中型挖掘機、中型機械、起重運輸機械20～32地質機械、冶金機械、鐵道車輛維護機械、各類液壓機具等25～100本設計根據主機類型是數控銑床，初步選擇系統(tǒng)壓力為4MPa。為了防止夾緊時發(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0.2表2-6液壓執(zhí)行器的背壓力Tab.2-6TheselectionoftheBackpressurevalue系統(tǒng)類型背壓力(MPa)中低壓系統(tǒng)簡單系統(tǒng)和和一般輕栽節(jié)流調速系統(tǒng)0.20.5回油帶背壓閥調整壓力一般為0.51.5回油路設流量調節(jié)閥的進給系統(tǒng)滿載工作時0.5設補油泵的閉式系統(tǒng)0.81.5高壓系統(tǒng)初算是可忽略不計2.4液壓執(zhí)行器主要結構參數的計算2.4.1Ⅰ工位夾緊缸主要結構參數的確定本設計將Ⅰ工位夾緊缸的有桿腔作為主工作腔，則有公式：（2－1）公式中——液壓缸無桿腔的有效面積；——液壓缸有桿腔的有效面積；——液壓缸的最大負載力；——液壓缸的機械效率（一般取0.9-0.97）本設計取0.95；——液壓缸工作腔壓力；——系統(tǒng)的背壓，本設計取0.2Mpa。當計算液壓缸的結構參數時，還需確定活塞桿直徑與液壓缸內徑的關系，以便在計算出液壓缸內徑D時，利用這一關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系，即，按這一關系得到的d的計算公式入如下表表2-7根據往返速度比計算活塞桿直徑d的公式Tab.2-7TherecommendedvaluesofThepistonroddiameterd往返速度比31.461.612活塞桿直徑d0.3D0.4D0.5D0.55D0.62D0.7D油缸的速比，可由機械設計手冊查得。本設計取=1.33。則由上表查得d=0.5D。得D=49.9（mm）按GB/T2348-1980,取標準值：D=50（mm）又d=0.5D，得d=25（mm），取標準值d=28（mm）則液壓缸無桿腔實際有效面積為：=19.6有桿腔實際有效面積為：=Ⅱ工位夾緊缸主要結構參數的確定Ⅱ工位夾緊缸的無桿腔作為主工作腔，則有公式：則有得D=27.9（mm）按GB/T2348—1980,取標準值：D=32（mm）又d=0.5D，得d=16（mm），取標準值d=20（mm）則液壓缸無桿腔實際有效面積為：=8.04有桿腔實際有效面積為：=4.892.4.3液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率根據上述假定條件經計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2-8Ⅰ工位夾緊缸工作循環(huán)個階段的壓力、流量和功率Tab.2-8Thepressure,rateofflowandpoweroftheclampingcylinderⅠatdifferentstage工作階段計算公式負載/N回油腔壓力/MPa工作腔壓力/MPa輸入流量Q輸入功率/w啟動490—0.98——加速3040.20.53——夾緊52450.24.380.97270..96反向啟動490—0.40——加速4200.20.30——松開2450.20.274.11618.52表2-9Ⅱ工位夾緊缸工作循環(huán)各個階段的壓力、流量和功率Tab.2-9Thepressure,rateofflowandpoweroftheclampingcylinderⅡatdifferentstage工作階段計算公式負載/N回油腔壓力/MPa工作腔壓力/MPa輸入流量Q輸入功率/w啟動300—0.39——加速5320.20.44——夾緊21500.23.066.03307.53反向啟動300—0.65——加速9150.20.85——松開1500.20.654.11679.46

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)的設計，除了滿足主機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、結構簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認的普遍設計原則。本液壓系統(tǒng)設計的內容大致為：1）油路循環(huán)方式的分析與選擇；2）調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Tab.3-1CompareofHolddyadicsystemandShutdyadicsystem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)流調速時效率低管路腰里損失較小，容積調速時效率較高限速制動形式用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，引起油液發(fā)熱液壓泵由電動機拖動時，限速及制動過程中拖動電能向電網輸電，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散熱裝置的系統(tǒng)，要求結構盡可能簡單的系統(tǒng)，采用節(jié)流調速或者容積節(jié)流調速的系統(tǒng)，均宜采用開式系統(tǒng)。在本設計中，油泵向兩個液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個系統(tǒng)的結構也比較簡單，所以本設計采用開式系統(tǒng)。3.3調速方案的分析和選擇調速方案對主機的性能起到決定性的作用。相應的調整方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合—容積節(jié)流調速。

節(jié)流調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)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，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。

容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。

容積節(jié)流調速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調節(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。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結構比較復雜。

節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。

調速回路一經確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。

節(jié)流調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，壓力油流經系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結構簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。容積調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，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結構緊湊，但散熱條件差。表3-2各種調速方式的性能比較Tab.3-2variousformsofSpeedPerformanceComparison主要性能節(jié)流調速容積調速回路容積節(jié)流調速回路簡式節(jié)流調速系統(tǒng)帶壓力補償閥的節(jié)流調速系統(tǒng)變量泵定量馬達流量適應功率適應進油節(jié)流及回油節(jié)流旁路節(jié)流調速閥在進油路調速閥在旁油路及溢流節(jié)流調速回路負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速范圍大小大較大大功率特性效率低較低低較低最高較高高發(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)及工程機械非經常性調速的場合大功率高速中高壓系統(tǒng)負載變化小，速度剛度要大的中小功率，中壓系統(tǒng)負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載特性，本設計決定采用節(jié)流調速。3.4液壓動力源的分析與選擇液壓系統(tǒng)的工作介質完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調速系統(tǒng)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，多余的油經溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調速系統(tǒng)多數是用變量泵供油，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。對長時間所需流量較小的情況，可增設蓄能器做輔助油源。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，進入系統(tǒng)的油液根據被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質流回油箱，可在回油路上設置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。本設計采用節(jié)流調速，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)一般都必須設置的基本回路，包括調壓回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。2）根據系統(tǒng)的負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，設置了背壓回路，同時由于是兩個執(zhí)行元件先后動作，且沒有順序聯(lián)動關系，所以設置了互不干擾回路。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，可以組成一個完整的液壓系統(tǒng)。在合成液壓系統(tǒng)時要注意以下幾點：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應力求簡單，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，并應盡量采用標準元件；組成系統(tǒng)時還要考慮節(jié)省能源，提高效率減少發(fā)熱，防止液壓沖擊；測壓點分布合理等。3.6液壓原理圖的擬定與設計根據上述分析，可以擬定整個液壓系統(tǒng)的原理圖如下：1－油箱2－空氣濾清器3－液位計4－吸油過濾器5－液壓泵6－單向閥7－壓力表開關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－電動機圖3-1液壓系統(tǒng)的原理圖Fig.4-1Hydraulicsystemdiagram

4計算和選擇液壓元件液壓元件的計算是指計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，此外還要計算原動機的功率和油箱的容量。選擇元件時應盡量選擇標準件。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。根據系統(tǒng)的實際需要，本設計選擇液壓泵組、油箱組件、過濾器組件。液壓泵組由液壓泵，原動機，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，，液位顯示計等組成。過濾器組將是保持工作介質清潔度必備的組將，可根據系統(tǒng)對介質清潔度的不同要求設置不同等級的粗過濾器，精過濾器等。4.1.3液壓泵的計算與選擇液壓泵的最大工作壓力：>=＋（4－1）其中——液壓執(zhí)行元件最大工作壓力；——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。初算時按經驗數據選取：管路簡單，管中流速不大時，取＝0.2Mpa～0.5Mpa；管路復雜而且管中流速較大或者有調速元件時，?。?.5MPa～1.5MPa。由上述選取＝0.5MPa，然后帶入公式（4-1）計算得：≥4.38+0.5＝4.88MPa在選擇泵的額定壓力時應考慮到動態(tài)過程和制造質量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應比上述最大工作壓力高20％－60％，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應為：4.88×（1+0.25）＝6.1MPa表4-1液壓泵的總效率Tab.4-1Thetotalefficiencyofhydraulicpumps液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.65～0.900.70～0.850.55～0.850.80～0.90液壓泵的流量按下式計算＝K（4－2）式中K——考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數，一般取K＝1.1～1.3，——同時工作的執(zhí)行元件的最大總流量（4.1163=12.348L/min）本設計取泄漏系數為1.1，所以：＝1.1×12.348＝13.583L/min由液壓元件產品樣本查得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V＝12mL/rev，額定轉速為1800r/min?，F(xiàn)取泵的容積效率＝0.85，當選用轉速n＝1400r/min的驅動電機時，泵的流量為：＝Vn＝12mL/rev×0.85×1400r/min×＝14L/min由前面的計算可知泵的最大功率出現(xiàn)在Ⅱ工位夾緊階段，現(xiàn)取泵的總效率為＝0.85，則：＝＝＝840W選用電動機型號：Y90S—4B5型封閉式三相異步電動機滿足上述要求，其轉速為1400r/min，額定功率為1.5kW。電動機與泵之間采用連軸器聯(lián)結。根據所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可計算出液壓缸在各個階段的實際進出流量，運動速度和持續(xù)時間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計算奠定了基礎。計算結果如下表所示：表4-2Ⅰ工位夾緊缸的實際工況Tab.4-2TheactualworkingconditionsoftheclampingcylinderⅠ工作階段流量/速度/時間/s無桿腔有桿腔夾緊＝==1.41＝0.972＝==0.012==3松開===4.67==4.67×＝3.21＝==0.039=＝1表4-3Ⅱ工位夾緊缸的實際工況Tab.4-3TheactualworkingconditionsoftheclampingcylinderⅡ工作階段流量/速度/時間/s無桿腔有桿腔夾緊＝6.03＝==3.67＝==0.125==0.2松開==14×＝23.02==14＝==0.48=＝0.05上表中——油缸的工作腔面積；——油缸回油腔面積；——進油缸流量；——出油缸流量；——油缸的運動速度；——油缸的運動時間。4.2液壓控制閥的選擇4.2.1選擇依據選擇依據為：額定壓力，最大流量，動作方式，安裝固定方式，壓力損失數值，工作性能參數和工作壽命等。4.2.2選擇閥類元件應注意的問題1)應盡量選用標準定型產品，除非不得已時才自行設計專用件；2)閥類元件的規(guī)格主要根據流經該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時，應按液壓泵的最大流量選取。選擇節(jié)流閥和調速閥時，應考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機器低速性能的要求；3)一般選擇控制閥的額定流量應比系統(tǒng)管路實際通過的流量大一些，必要時，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的20%；根據以上要求，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Tab.4-4Varioustypesofhydrauliccomponentsofchoice序號名稱通過流量/L額定流量/額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號規(guī)格1吸油過濾器1420——MF-022單向閥144025<0.1CIT-03-A13壓力繼電器——25—MJCS-02B-HH4壓力表——0～10—W-2-1/2-100-A15壓力表開關142110—GCT-026疊加式溢流閥143525<0.12MRF-02P-K1-207疊加式減壓閥143525<0.2MPR-02P-K1-028疊加式單向閥143521<0.1MPC-02W-05-309二位四通換向閥23.028025<0.2D5-02-3N2-D210疊加式單向節(jié)流閥23.023521<0.15MTC-02W-K-I-2011二位四通換向閥148025<0.2D5-02-3N2-D212疊加式單向節(jié)流閥143521<0.15MTC-02W-K-I-2013空氣濾清器————AB-116214液位計————LS-3”4.3液壓附件的計算和選擇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）0.5－1.52．5－51.5－2.55－7表4-6安全系數管內最高工作壓力<77－17.517.5安全系數864由表4-2和4-3得知Ⅰ工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實際最大流量分別為3.21L/min和4.67L/min，Ⅱ工位夾緊液壓缸有桿腔和無桿腔油管的實際最大流量分別為14L/min和23.02L/min，按照表4-5的推薦值取油管內油液的允許流速為4m/min，按計算公式：d＝（4－3）式中q——通過油管的最大流量；V——油管中允許流速；d——油管內徑。將數值代入公式（4-3）得Ⅰ工位夾緊液壓缸：＝＝4.9mm＝＝4.1mmⅡ工位夾緊液壓缸：＝＝11.1mm＝＝8.6mm根據JB827－66，同時考慮到制作方便，Ⅰ工位夾緊液壓缸兩根油管同時選用10×1（外徑10mm，壁厚1mm）的10號冷拔無縫鋼管。Ⅱ工位夾緊液壓缸兩根油管同時選用14×1（外徑14mm，壁厚1mm）的10號冷拔無縫鋼管。由機械設計手冊查得管材的抗拉強度為412MPa，由表4-6取安全系數為8，按公式對管子的強度進行校核：≥（4－4）式中p——管內最高工作壓力；d——油管內徑；n——安全系數；——管材抗拉強度；——油管壁厚。將數值代入公式（4-4）得：＝1mm≥=＝0.5mm＝1mm≥=＝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，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。開式油箱應用較多。油箱設計要點：1）油箱應有足夠的容積以滿足散熱，同時其容積應保證系統(tǒng)中油液全部流回油箱時不滲出，油液液面不應超過油箱高度的80%；2）吸箱管和回油管的間距應盡量大，之間應設置隔板，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的效果。隔板高度為液面高度的2/3～3/4。吸油管及回油管應插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產生氣泡。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100μm左右的網式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱；3）油箱底部應有適當斜度，泄油口置于最低處，以便排油；4）注油器上應裝濾網；5）油箱的箱壁應涂耐油防銹涂料。油箱的容積可以按照下列經驗公式進行計算：V＝（4－5）式中V——油箱的有效容積/L；——液壓泵的總額定流量/；——與系統(tǒng)壓力有關的經驗系數：低壓系統(tǒng)取=2～4，中壓系統(tǒng)=5～7，高壓系統(tǒng)取=10～12，對對于行走機械取或經常間斷作業(yè)的設備，系數取較小值；對于安裝空間允許的固定機械，或需藉助油箱頂蓋安裝液壓泵及電動機和液壓閥集成裝置時，系數可適當取較大值。本設計取=6，將數值代如公式（4-5）得：V＝6×14＝84L5液壓系統(tǒng)性能驗算5.1液壓系統(tǒng)壓力損失驗算由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面的計算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設計好管路布置圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。5.1.1Ⅰ工位夾緊缸的壓力損失驗算在油缸夾緊時，油液依次經過單向閥，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，。所以進油路上的壓力損失為＝（5－1）=0.0009MPa式中——總的壓力損失；——各種閥的壓降；——流經閥的設計流量；——閥的額定流量。在油缸松開時，退油路上的壓力損失為＝）＝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值，所以滿足系統(tǒng)的使用要求。因為Ⅱ工位夾緊缸的運動過程是一樣的，使用對此油缸的壓力校驗過程和上面的計算過程是一樣的。如下所示在油缸夾緊時，油液依次經過單向閥，電磁換向閥，疊加式雙單向閥，疊加式雙單項節(jié)流閥。進油路上的壓力損失為：＝=0.017MPa在油缸松開時，退油路上的壓力損失為：＝＝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的數值計算。系統(tǒng)效率的計算公式為：＝（5－2）式中——執(zhí)行元件的負載壓力；——執(zhí)行元件的負載流量；——液壓泵的供油壓力；——液壓泵的供油流量。Ⅰ工位夾緊缸夾緊時，將數值代如公式（5-2）得：＝＝0.06Ⅱ工位夾緊缸夾緊時，將數值代入公式（5-2）得：＝＝0.27系統(tǒng)在一個完整的循環(huán)周期內的平均回路效率可按下式計算：＝（5－3）式中——一個周期的平均回路效率；——各工作階段的液壓回路效率；——各個工作階段的持續(xù)時間；T——一個完整循環(huán)的時間。分別將Ⅰ、Ⅱ工位夾緊缸夾緊時的數值代入公式（5-3）得：＝＝0.073則系統(tǒng)的總效率為：＝（5－4）式中——液壓泵的總效率，取0.85；——液壓回路的效率；——液壓執(zhí)行元件的總效率，取0.95。所以：＝0.85×0.95×0.073＝0.06本系統(tǒng)的效率是0.06。整個系統(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、容積和機械損失構成總的能量損失，這些能量損失都將轉化為熱量，是系統(tǒng)的油溫升高，產生一系列不良的影響。為此，必須對系統(tǒng)進行發(fā)熱和溫升計算，以便對系統(tǒng)溫升進行控制?？砂聪率焦浪阆到y(tǒng)的發(fā)熱能量：H＝（1－）（5－5）式中H——系統(tǒng)產生的熱量；——液壓泵的輸入功率。將數值代入公式（5-5）得：H＝＝1264w表5-1各種機械允許油溫Tab.5-1TheallowingtemperatureoftheMachinery液壓設備類型正常工作溫度/最高允許溫度/數控機床30～5055～70一般機床30～5555～70機車車輛40～6070～80船舶30～6080～90冶金機械、液壓機407～060～90工程機械、礦山機械50～8070～90液壓系統(tǒng)中產生的熱量，由系統(tǒng)中各個散熱面散發(fā)至空氣中，其中油箱是主要散熱面。因為管道的散熱面相對較小，且與其自身的壓力損失產生的熱量基本平衡，故一般濾去不計。當只考慮油箱散熱時，其散熱量可按下式計算：＝KA（5－6）式中K——散熱系數（），計算時可選用推薦值：通風很差K＝8；通風良好K＝14－20；風扇冷卻時，K＝20－25；用循環(huán)水冷卻時，K＝110－175；A——油箱散熱面積；——系統(tǒng)溫升。當系統(tǒng)產生的熱量H等于其散發(fā)出去的熱量時，系統(tǒng)達到平衡，此時：＝H/KA當六面體油箱長、寬、高比例為1：1：1－1：2：3且液面高度是油箱高度的0.8倍時，其散熱面積的近似計算公式為：A=0.056所以可以導出：＝（5－7）式中V——油箱的有效容量。取散熱系數K=15，將數值代入公式（5-7）得：＝＝67.6此溫升超過了許用范圍，＝30－50，增大油箱面積，取V＝8×14＝112L，并且取系數K=20，重新帶入數值計算得：＝＝41.8所以滿足了許用溫升要求。至此，系統(tǒng)校核完畢，從整個過程來看，此設計滿足使用需求。

6液壓動力源裝置的設計液壓動力源（即液壓泵站）是多種元、附件組合而成的整體。是為一個或幾個系統(tǒng)存放一定清潔度的工作介質，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。，液壓動力源是整個液壓系統(tǒng)或液壓站的一個重要部件，其設計質量的優(yōu)劣，對液壓設備性能關系很大。6.1液壓泵站的結構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，采用立式電動機并將液壓泵置于油箱之內時，稱為立式（圖6-1）；采用臥式電動機時稱為臥式（圖6-2）。非上置式液壓泵站中，泵組與油箱并列布置的為旁置式（圖6-3）；泵組置于油箱下面時為下置式（圖6-4）；

圖6-1

圖6-2

Fig.6-1Fig.6-2

圖6-3

圖6-4

Fig.6-1Fig.6-1按泵組流量特性分為定量型和變量型；按泵組驅動方式分為電動型、機動型和手動型。本設計采用上置式液壓動力源，即泵組布置在油箱之上的動力源，當電動機臥式安裝，液壓泵置于油箱之上時，稱為臥式液壓動力源。當電動機立式安裝，液壓泵置于油箱內時，稱為立式液壓動力源。上置式液壓動力源站地面積小，結構緊湊，液壓泵置于油箱內的立式安裝動力源，噪聲低且便于收集漏油。這種結構在中、小功率液壓站中被廣泛采用。本次設計即采用這種結構。當采用臥式動力源時，由于液壓泵置于油箱之上，必須注意各類液壓泵的吸油高度，以防液壓泵進油口產生過大的真空度，造成吸空或氣穴現(xiàn)象。而立式安裝的動力源則可避免這種情況的發(fā)生。7液壓裝置的總體配置液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結構類型。集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機上，而將液壓泵及其驅動電機、輔助元件等獨立安裝在主機之外，即集中設置所謂液壓站。液壓站按控制裝置位置和液壓站功能分為動力型和復合型。其中復合型又分為整體式和分離式；按液壓站規(guī)模分為單機型、機組型和中央型；按通用化程度分為專用型和通用型。本次設計采用復合型整體液壓站設計。復合型液壓站是將系統(tǒng)中液壓泵及其驅動電機、油箱及其附件、液壓控制裝置及其他輔助元件等均安裝在主機之外，系統(tǒng)的執(zhí)行器仍然安裝在主機上。復合型液壓站不僅具有向執(zhí)行器提供液壓動力的功能，同時還兼具控制調節(jié)功能。按照液壓控制裝置是否安裝在液壓泵站上，此種液壓站又可進一步分為整體式液壓站和分離式液壓站。整體式液壓站是將液壓控制裝置及蓄能器等均安裝在液壓泵站上；而分離式液壓站則是將液壓泵及其驅動電動機和油箱及其附件、液壓控制裝置和蓄能器等分裝成液壓泵站、液壓閥站和蓄能器站等幾部分。液壓站的優(yōu)點是外形整齊美觀，便于安裝維護，便于采集和檢測電液信號以利于自動化，可以隔離液壓系統(tǒng)震動、發(fā)熱等對主機精度的影響。7.1液壓控制閥的塊式集成集成式配置：目前液壓系統(tǒng)大多數都采用集成形式。它是將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內部油路作用。這種配置具有可簡化設計；設計靈活、更改方便；易于加工、專業(yè)化程度高；結構緊湊、裝配維護方便；系統(tǒng)運行效率較高的特點。塊式集成的主要缺點是集成塊的孔系設計和加工容易出錯，需要一定的設計和制造經驗。7.2集成塊設計

1）塊體結構集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設備可用鑄鐵，高壓強振場合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長方體。通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器（液壓缸或液壓馬達）的管接頭外，其余3面安裝標準的板式液壓閥及少量的疊加閥或插裝閥，這些閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內部的通道孔實現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結合面。

比較簡單的液壓系統(tǒng)，其閥件較少，可安裝在同一個集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復雜，控制閥較多，就要采取多個集成塊疊積的形式。

如果系統(tǒng)為比較復雜的液壓系統(tǒng)，各種閥可安裝在相互疊積的集成塊上，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4個用以疊積緊固的螺栓孔。

P孔，液壓泵輸出的壓力油經調壓后進入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。

T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。

L孔，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過公用泄漏油孔流回油箱。

2）集成塊結構尺寸的確定外形尺寸要求滿足閥件的安裝，孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長度，閥的安裝位置經仔細考慮，使相通油孔盡量在同一豎直面上，一定要保證三個公用油孔的坐標相同，使之疊積起來后形成三個主通道。各通油孔的內徑要滿足允許流速的要求，具體參照管徑的大小確定孔徑，與閥直接相通的孔徑應等于所裝閥的油孔通徑。集成塊設計應注意幾個方面：

a閥的選型安裝尺寸；

b整機的結構及管路的布局，應按美觀、管路彎道少、管路順暢的原則選擇閥板上的接管的位置；

c根據a、b兩點進入閥體的具體設計；

d設計時應注意壓力孔壁厚的選擇，實際情況依壓力情況及閥板材料而定；

e另外要注意鉆閥板時工藝要求，例如細長孔鉆頭的偏擺誤差等；

f閥板閥的安裝面粗糙度要求及相交孔毛刺清除等；

g接頭孔間距要求以防兩接頭干涉等現(xiàn)象均是設計閥板時應注意的。對于中低壓系統(tǒng)，油孔之間的壁厚δ，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應更大些。本系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，δ不得小于5mm。

8液壓系統(tǒng)的污染控制統(tǒng)計資料表明，液壓系統(tǒng)的故障約有80%以上是因為液壓油液污染所造成，所以液壓站中的污染控制十分重要。8.1污染物的形態(tài)和來源在液壓系統(tǒng)的工作油液中，凡是油液成分以外的任何物質都認為是污染物。油液中的污染物主要有固體顆粒物、水、空氣、微生物、各種化學物質以及系統(tǒng)中以能量形式存在的靜電、熱能、放射能及磁場。污染物的主要來源有以下3個方面：1）系統(tǒng)內部殘留如液壓元件、油路塊、管道加工和液壓系統(tǒng)組裝過程中未清除干凈而殘留的型砂、金屬切削、焊渣、塵埃、銹蝕物和清洗溶劑等。系統(tǒng)外界侵入如通過油箱呼吸孔和液壓缸活塞桿侵入的固體顆粒物和水分，以及注油和維修過程中帶入的污染物等。系統(tǒng)內部生成如各類元件磨損產生的磨粒和油液氧化及分解產生的有害化學物質等。8.2油液污染對液壓系統(tǒng)的危害不同的污染途徑和污染物形態(tài)對液壓系統(tǒng)造成的具體危害不盡相同。顆粒污染物堵塞和淤積，引起元件故障油液中各種顆粒污染物在滑閥間隙逐漸淤積會引起滑閥卡阻故障；會使液壓元件中的阻尼小孔或節(jié)流小孔堵塞造成元件作用失靈等。顆粒污染物堵塞和淤積，會破壞油液缸的活塞組件間的密封，使高低壓腔串腔破壞速度穩(wěn)定性或出現(xiàn)爬行及振動等等。加劇磨損，導致元件性能衰降污染引起的磨損有固體顆粒磨損、腐蝕磨損和氣蝕磨損等3種。而固體顆粒磨損是污染磨損的主要形式，其中包括切削磨損、疲勞磨損、粘滯磨損和沖蝕磨損。污染磨損是導致元件性能衰降的主要原因。加速油液性能劣化液壓系統(tǒng)油液的污染還會導致油液本身物理化學性能的劣化。8.3污染控制措施針對不同的污染物來源要采取不同的措施。對于加工、組裝過程中的系統(tǒng)內部殘留污染物，主要靠清洗和沖洗加以清除，同時要從設計方面消除那些不利于清洗和沖洗的因素。對于外界侵入污染物，主要是加強防護。而對于工作中生成的污染物，主要靠過濾與分離加以清除。表8-1

控制污染的措施Tab.8-1Themeasureofpollutioncontrol污染來源控制措施殘留污染物

液壓元件制造過程中要加強各工序之間的清洗、去毛刺，裝配液壓元件前要認真清洗零件。加強出廠試驗和包裝環(huán)節(jié)的污染控制，保證元件出廠時的清潔度并防止在運輸和儲存中被污染

裝配液壓系統(tǒng)之前要對油箱、管路、接頭等徹底清洗，未能及時裝配的管子要加護蓋密封

在清潔的環(huán)境中用清潔的方法裝配系統(tǒng)

在試車之前要沖洗系統(tǒng)。暫時拆掉的精密元件及伺服閥用沖洗蓋板代之。與系統(tǒng)連接之前要保證管路及執(zhí)行元件內部清潔侵入污染物

從油桶向油箱注油或從中放油時都要經過過濾裝置過濾

保證油桶或油箱的有效密封

從油桶取油之前先清除桶蓋周圍的污染物

加入油箱的油液要按規(guī)定過濾。加油所用器具要先行清洗

系統(tǒng)漏油未經過濾不得返回油箱

與大氣相通的油箱必須裝有空氣過濾器，通氣量要與機器的工作環(huán)境與系統(tǒng)流量相適應。要保證過濾器安裝正確和固定緊密。污染嚴重的環(huán)境可考慮采用加壓式油箱或呼吸袋

防止空氣進行系統(tǒng)，尤其是經泵吸油管進入系統(tǒng)。在負壓區(qū)或泵吸油管的接口處應保證氣密性。所有管端必須低于油箱最低液面。泵吸油管應該足夠低，以防止在低液面時空氣經旋渦進入泵

防止冷卻器或其他水源的水漏進系統(tǒng)

維修時應嚴格執(zhí)行清潔操作規(guī)程生成污染物

要在系統(tǒng)的適當部位設置具有一定過濾精度和一定納污容量的過濾器，并在使用中經常檢查與維護，及時清洗或更換濾芯

使液壓系統(tǒng)遠離或隔絕高溫熱源。設計時應使油溫保持在最佳值，需要時設置冷卻器

發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)污染度超過規(guī)定時，要查明原因，及時消除

單靠系統(tǒng)在線過濾器無法凈化污染嚴重的油液時，可使用便攜式過濾裝置進行系統(tǒng)外循環(huán)過濾

定期取油樣分析，以確定污染物的種類，針對污染物確定需要對哪些因素加強控制

定期清洗油箱，要徹底清理掉油箱中所有殘留的污染物基于上述原因，除了在液壓系統(tǒng)動力源裝置設計中，在有關管路或元件前設置過濾器、在油箱頂蓋設置通氣過濾器外，還應在各連接面間采取適當的密封措施。對于工作在高粉塵環(huán)境下的液壓裝置，建議在液壓站上加設防塵器（罩）；對于大型冶金設備的中央型液壓裝置，建議將液壓站安放在專門的地下室內，以防止污物侵入。8.4油液的過濾

在防止污染物侵入油液的基礎上，對系統(tǒng)殘留和生成的污染物進行強制性清除非常重要。而對油液進行過濾是清除油液中污雜物最有效的方法。過濾器可根據系統(tǒng)和元件的要求，可分別安裝在系統(tǒng)不同位置上，如泵吸油管、壓力油管、回油管、伺服閥的進油口及系統(tǒng)循環(huán)冷卻支路上?？刂朴鸵褐蓄w粒污染物的數量，是確保系統(tǒng)性能可靠、工作穩(wěn)定，延長使用壽命最有效的措施，選擇過濾器時，需考慮以下幾個方面的問題：

1）過濾精度應保證系統(tǒng)油液能達到所需的污染度等級；

2）油液通過過濾器所引起的壓力損失應盡可能?。?/p>

3）過濾器應具有一定納污容量，防止頻繁更換濾芯。

9液壓系統(tǒng)泄漏控制與密封9.1泄漏及其危害液壓裝置的油液，如果由于某種原因越過了邊界，流至其不應去的其他容腔或系統(tǒng)外部，稱為泄漏。從元件的高壓腔流到低壓腔的泄露稱為內泄漏，從元件或管路中流到外部的泄漏為外泄漏。按照泄漏機理不同，有縫隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和動力泄漏等多種形式。泄露是長期以來影響和制約液壓技術使用、聲譽和發(fā)展的重要問題。因為泄露不僅浪費油液，污染環(huán)境，而且會降低系統(tǒng)的容積效率，影響系統(tǒng)的正常工作。液壓系統(tǒng)外泄漏的主要部位及原因：

1）管接頭和油塞，管接頭漏油大多數發(fā)生在集成塊、閥底板、管式元件等與管接頭聯(lián)接部位上，當管接頭采用公制螺紋連接，螺孔中心線不垂直密封平面，即螺孔的幾何精度和加工尺寸精度不符合要求時，會造成組合墊圈密封不嚴而泄漏。錐管螺紋連接時螺紋與螺堵之間不能完全吻合極易漏油。以上兩種情況一旦發(fā)生很難根治，只能借助液態(tài)密封膠或聚四氟乙烯生料帶進行填充密封；

2）板式閥、疊加閥等接合面間的漏油主要是：與O形圈安裝面磕碰、劃傷、安裝螺釘長、強度不夠，都會產生漏油。解決辦法：針對以上問題分別進行處理；

3）造成液壓缸漏油的原因較多，如活塞桿表面粘附粉塵泥水、鹽霧、表面磕碰傷、偏載等原因都會造成密封損傷、失效引起漏油。解決的辦法盡量不要使液壓缸承受偏載，經常擦除活塞桿上的粉塵，注意避免磕碰、劃傷，搞好液壓油的清潔度管理；4）溫升發(fā)熱造成較嚴重的泄漏現(xiàn)象，可使油液粘度下降或變質，使內泄漏增大；溫度繼續(xù)增高，會造成密封材料受熱后膨脹增大摩擦力，使磨損加快，使軸向轉動或滑動部位很快產生泄漏。O形圈膨脹和變形造成熱老化，冷卻后不能恢復原狀，失去彈性而失效，逐漸產生滲漏；定期檢查、定期維護、及時處理是防止泄漏、減少故障最基本保障。9.2液壓系統(tǒng)防漏與治漏的主要措施

1）盡量減少油路管接頭及法蘭的數量，在設計中廣泛選用疊加閥、插裝閥、板式閥，采用集成塊組合的形式，減少管路泄漏點，是防漏的有效措施之一；

2）將液壓系統(tǒng)中的液壓閥臺安裝在與執(zhí)行元件較近的地方，可以大大縮短液壓管路的總長度，從而減少管接頭的數量；

3）液壓沖擊和機械振動直接或間接地影響系統(tǒng)，造成管路接頭松動，產生泄漏。液壓沖擊往往是由于快速換向所造成的。因此在工況允許的情況下，盡量延長換向時間，即閥芯上設有緩沖槽、緩沖錐體結構或在閥內裝有延長換向時間的控制閥。液壓系統(tǒng)應遠離外界振源，管路應合理設置管夾，泵源可采用減振器，高壓膠管、補償接管或裝上脈動吸收器來消除壓力脈動，減少振動；

4）定期檢查、定期維護、及時處理是防止泄漏、減少故障最基本保障。9.3液壓裝置泄漏控制的基本準則正確設計a根據對主機的工作要求和工作環(huán)境等，正確、合理地設計液壓系統(tǒng)和液壓裝置，采取必要的防漏措施、增設必要的防漏結構；b盡量選用密封性好的液壓元件并盡量減少管件等連接部位的數量；c正確選用密封裝置及合適的密封件及密封件材料。密封部位的溝、槽、面的加工尺寸和精度、粗糙度應嚴格符合有關規(guī)范要求；d正確選用管接頭、管材和連接螺紋；e合理布置液壓管路系統(tǒng)；f根據液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度及工況，合理選擇溫控裝置；g采取必要的放沖擊、振動和噪聲措施。2）正確加工和裝配a油路塊上液壓閥的安裝面應平直；密封溝槽的密封面要精加工，杜絕徑向劃痕。液壓閥與油路塊的連接及油路塊間的連接預緊力應足以防止表面分離；b正確制定液壓裝置的裝配工藝文件，并嚴格按裝配工藝執(zhí)行；c保持液壓元件及附件、密封件和管件的清潔；d不宜將各街頭擰的過緊；e避免在裝配過程中損壞密封件；f系統(tǒng)裝配完畢，要試車檢查，觀察系統(tǒng)各部位有無泄露；g正確維護保養(yǎng)；h保持系統(tǒng)清潔，防止系統(tǒng)污染；I液壓系統(tǒng)中的過濾器堵塞后要及時清洗或更換濾心；j維修液壓系統(tǒng)、拆修液壓元件時，應保持維修部位的清潔。維修完畢后，各連接部位應緊固牢靠。9.4密封裝置的選擇通過上述要求和要點以及本次所設計液壓站的特點，選擇O型密封圈作為本液壓站的主要密封裝置。O型密封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，其材料主要為丁氰橡膠或氟橡膠。O型密封圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復運動密封。其使用速度范圍以便為0.005～0.3m/s。O型密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結構小巧；2）靜、動密封均可使用；3）動摩擦阻力比較小；4）使用單件O型密封圈，可對兩個方向起密封作用；5）價格低廉。

10液壓系統(tǒng)噪聲的控制

噪聲是公害，它不僅使人感到煩躁，也使大腦產生疲勞，降低工作效率，還會因未及時聽清報警信號而造成工傷事故。液壓系統(tǒng)產生的噪聲對系統(tǒng)本身的工作性能影響較大，它往往與振動同時發(fā)生，會造成較嚴重的壓力振擺，致使系統(tǒng)無法正常工作，降低零件的使用壽命。液壓系統(tǒng)產生噪聲的因素較多，如沖擊噪聲、壓力脈動噪聲、氣穴噪聲、元件噪聲等。在液壓系統(tǒng)噪聲中，70%左右是由液壓泵引起的。液壓泵輸出功率越大，轉速越高或泵內的空氣量吸入越多，噪聲就越大；液壓換向沖擊產生的噪聲也往往會引起管路振動及油箱的共鳴。采取如下措施可降低液壓系統(tǒng)的噪聲：

1）設計中選用低噪聲泵及元件，降低泵的轉速；

2）采用上置式油箱、改善泵吸油阻力，排除系統(tǒng)空氣，設置泄壓回路，延長閥的換向時間，使換向閥芯帶緩沖錐度或切槽，采用濾波器，加大管徑，設置蓄能器等；

3）采用立式電動機將液壓泵侵入油液中，泵進出口采用橡膠軟管，泵組下設置減振器，管路中使用管夾，采用隔聲、吸聲等措施控制噪聲的傳播。

11液壓介質的選擇液壓油用于液壓傳動系統(tǒng)中作中間介質,起傳遞和轉換能量的作用,同時還起著液壓系統(tǒng)內各部間件的潤滑、防腐蝕、冷卻、沖洗等作用。11.1液壓油的主要性能1）合適的粘度，良好的粘溫特性粘度是選擇液壓油時首先考慮的因素，在相同的工作壓力下，粘度過高，液壓部件運動阻力增加，升溫加快液壓泵的自吸能力下降，管道壓力降和功率損失增大；若粘度過低，會增加液壓泵的容積損失，元件內泄漏增大，并使滑動部件油膜變薄，支承能力下降；2）良好的潤滑性(抗磨性)液壓系統(tǒng)有大量的運動部件需要潤滑以防止相對運動表面的磨損，特別是壓力較高的系統(tǒng)，對液壓油的抗磨性要求要高得多；3）良好的抗氧化性液壓油在使用過程中也會發(fā)生氧化，液壓油氧化后產生的酸性物質會增加對金屬的腐蝕性，產生的油泥沉淀物會堵塞過濾器和細小縫隙，使液壓系統(tǒng)工作不正常，因此要求具有良好的抗氧化性；4）良好的抗剪切安定性由于液壓油經過泵、閥節(jié)流口和縫隙時，要經受劇烈的剪切作用，導致油中的一些大分子聚合物如增粘劑的分子斷裂，變成小分子，使粘度降低，當粘度降低到一定的程度油就不能用了，所以要求具有良好的抗剪切性能；5）良好的防銹和防腐蝕性液壓油在使用過程中不可避免地要接觸水分和空氣以及氧化后產生的酸性物質都會對金屬生銹和腐蝕，影響液壓系統(tǒng)的正常工作；6）良好的抗乳化性和水解安定性液壓油在工作過程中從不同途徑混入的水分和冷凝水在受到液壓泵和其他元件；7）良好的抗泡沫性和空氣釋放性在液壓油箱里，由于混入油中的氣泡隨油循環(huán)，不僅會使系統(tǒng)的壓力降低，潤滑條件變壞，還會產生異常的噪音、振動，此外氣泡還增加了油與空氣接觸的面積，加速了油的氧化，因此要求液壓油具有良好的抗泡沫性和空氣釋放性；8）對密封材料的適應性由于液壓油與密封材料的適應性不好，會使密封材料膨脹、軟化或變硬失去密封性能，所以要求液壓油與密封材料能相互適應。11.2液壓油的質量要求工程機械的液壓系統(tǒng)中油液的流速不大而壓力較高,故稱為靜壓傳動。液壓油質量的優(yōu)劣將在很大程度上影響液壓系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命。通常對液壓油的質量要求有如下幾點：

l）適宜的粘度及良好的粘溫性能,以確保在工作溫度發(fā)生變化的條件下能準確、靈敏地傳遞動力,并能保證液壓元件的正常潤滑；

2）具有良好的防銹性及抗氧化安定性,在高溫高壓條件下不易氧化變質,使用壽命長；

3）具有良好的抗泡沫性,使油品在受機械不斷攪拌的工作條件下,產生的泡沫易于消失八以使動力傳遞穩(wěn)定,避免液壓油的加速氧化；

4）良好的抗乳化性,能與混入油中的水迅速分離,以兔形成乳化液導致液壓系統(tǒng)金屬材質的銹蝕和降低使用效果；

5）良好的極壓抗磨性,以保證液壓油泵、液壓馬達、控制閥和油缸中的摩擦副在高壓、高速苛刻條件下得到正常的潤滑,減少磨損。

除上述基本質量要求外,對于一些特殊性能要求的液壓油尚有特殊的要求。如低溫液壓油要求具有良好的低溫使用性能;抗燃液壓油要求具有良好的抗燃性能;抗銀液壓油可用于有銀部件的液壓系統(tǒng)。11.3液壓油的選用液壓介質應具有適宜的黏度和良好的粘溫特性；油膜強度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對涂料、密封材料等有良好的適應性；同時液壓介質還應該具有一定的消泡能力。選擇液壓介質時，除專用液壓油外，首先是介質種類的選擇。根據液壓系統(tǒng)對介質是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃性液壓油。綜上所述，考慮到本液壓系統(tǒng)的使用環(huán)境和壓力大小，本系統(tǒng)所選擇的液壓油為YB-46號液壓油作為本系統(tǒng)的液壓介質。其主要性能如下：運動粘度27～50.6mm2/s，粘度指數≥90，閃點≥170℃，凝點≤-25℃，油的密度為ρ=918kg/m3。

12液壓系統(tǒng)安裝、調試、維護和檢修12.1液壓系統(tǒng)的安裝在設計結束并且專用件、外購件和標準件全部齊全后，第一步需要做的就是按照圖紙對液壓站進行裝配。在裝配前需要做以下幾個準備工作：

1）需裝配液壓系統(tǒng)的液壓件必須在循環(huán)沖洗合格后，方可進入裝配狀態(tài)；

2）液壓驅動的主機設備全部安裝完畢，運動部件狀態(tài)良好并經檢查合格后，進入裝配狀態(tài)；

3）控制液壓系統(tǒng)的電氣設備及線路全部安裝完畢并檢查合格；4）熟悉調試所需技術文件，如液壓原理圖、管路安裝圖、系統(tǒng)使用說明書、系統(tǒng)調試說明書等。根據以上技術文件，檢查管路連接是否正確、可靠、選用的油液是否符合技術文件的要求，油箱內油位是否達到規(guī)定高度，根據原理圖、裝配圖認定各液壓元器件的位置；12.1.1在液壓系統(tǒng)中安裝液壓元件時的注意事項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，試驗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，要檢查進出油口處的密封圈是否合乎要求，安裝前密封圈應突出安裝平面，保證安裝后有一定的壓縮量，以防泄漏；4）板式元件安裝時，固定螺釘的擰緊力要均勻，使元件的安裝平面與元件底板平面能很好地接觸。12.1.2在液壓系統(tǒng)中安裝液壓泵時的注意事項1）液壓泵傳動軸與電動機驅動軸同軸度偏差小于0.1MM，一般采用撓性聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結，不允許用V帶直接帶動泵軸轉動，以防泵軸受徑向力過大，影響泵的正常運轉；2）液壓泵的旋轉方向和進、出油口應按要求安裝；3）各類液壓泵的吸油高度，一般要小于0.5M。12.2液壓系統(tǒng)調試1）確認液壓系統(tǒng)凈化符合標準后，向油箱加入規(guī)定的介質。加入介質時一定要過濾，濾芯的精度要符合要求，并要經過檢測確認；2）檢查液壓系統(tǒng)各部，確認安裝合理無誤；3）向油箱灌油，當油液充滿液壓泵后，用手轉動聯(lián)軸節(jié)，直至泵的出油口出油并不見氣泡時為止。有泄油口的泵，要向泵殼體中灌滿油；4）放松并調整液壓閥的調節(jié)螺釘，使調節(jié)壓力值能維持空轉即可。調整好執(zhí)行機構的極限位置，并維持在無負載狀態(tài)。如有必要，伺服閥、比例閥、蓄能器、壓力傳感器等重要元件應臨時與循環(huán)回路脫離。節(jié)流閥、調速閥、減壓閥等應調到最大開度；5）接通電源、點動液壓泵電機，檢查電源連線是否正確。延長啟動時間，檢查空運轉有無異常。按說明書規(guī)定的空運轉時間進行試運轉。此時要隨時了解濾油器的濾芯堵塞情況，并注意隨時更換堵塞的濾芯；6）在空運轉正常的前提下，進行加載試驗，即壓力調試。加載可以利用執(zhí)行機構移到終點位置，也可用節(jié)流閥加載，使系統(tǒng)建立起壓力。壓力升高要逐級進行，每一級為1MPa，并穩(wěn)壓5分鐘左右。最高試驗調整壓力應按設計要求的系統(tǒng)額定壓力或按實際工作對象所需的壓力進行調節(jié)；7）壓力試驗過程中出現(xiàn)的故障應及時排除。排除故障必須在泄壓后進行。若焊縫需要重焊，必須將該件拆下，除凈油污后方可焊接；8）調試過程應詳細記錄，整理后納入設備檔案；9）注意：不準在執(zhí)行元件運動狀態(tài)下調節(jié)系統(tǒng)壓力；調壓前應先檢查壓力表，無壓力表的系統(tǒng)不準調壓；壓力調節(jié)后應將調節(jié)螺釘鎖住，防止松動。12.2.1調試前的檢查

1）根據系統(tǒng)原理圖、裝配圖及配管圖檢查并確認每個液壓缸由哪個支路的電磁閥操縱；

2）電磁閥分別進行空載換向，確認電氣動作是否正確、靈活，符合動作順序要求；

3）將泵吸油管、回油管路上的截止閥開啟，泵出口溢流閥及系統(tǒng)中安全閥手柄全部松開，將減壓閥置于最低壓力位置；4）流量控制閥置于小開口位置。12.2.2使用液壓系統(tǒng)要注意的問題1）使用者應明白液壓系統(tǒng)的工作原理，熟悉各種操作和調整手柄的位置及旋向等；2）開車前應檢查系統(tǒng)上各調整手柄、手輪是否被無關人員動過，電氣開關和行程開關的位置是否正常，主機上工具的安裝是否正確和牢固等，再對導軌和活塞桿的外露部分進行擦拭，而后才可開車；3）開車時，首先啟動控制油路的液壓泵，無專用的控制油路液壓泵時，可直接啟動主液壓泵；4）液壓油要定期檢查更換，對于新投入使用的液壓設備，使用3個月左右即應清洗油箱，更換新油。以后每隔半年至1年進行清洗和換油一次；5）工作中應隨時注意油液，正常工作時，油箱中油液溫度應不超過60℃。油溫過高應設法冷卻，并使用粘度較高的液壓油。溫度過低時，應進行預熱，或在運轉前進行間歇運轉，使油溫逐步升高后，再進入正式工作運轉狀態(tài)；6）檢查油面，保證系統(tǒng)有足夠的油量；7）有排氣裝置的系統(tǒng)應進行排氣，無排氣裝置的系統(tǒng)應往復運轉多次，使之自然排出氣體；8）油箱應加蓋密封，油箱上面的通氣孔處應設置空氣過濾器，防止污物和水分的侵入。加油時應進行過濾，使油液清潔；9）系統(tǒng)中應根據需要配置粗、精過濾器，對過濾器應經常地檢查、清洗和更換；10）對壓力控制元件的調整，一般首先調整系統(tǒng)壓力控制閥溢流閥，從壓力為零時開調，逐步提高壓力，使之達到規(guī)定壓力值；然后依次調整各回路的壓力控制閥。主油路液壓泵的安全溢流閥的調整壓力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的10%--25%。快速運動液壓泵的壓力閥，其調整壓力一般大于所需壓力10%--20%。如果用卸荷壓力供給控制油路和潤滑油路時，壓力應保持在0.3--0.6MPa范圍內。壓力繼電器的調整壓力一般應低于供油壓力0.3--0.5Mpa；11）流量控制閥要從小流量調到大流量，并且應逐步調整。同步運動執(zhí)行元件的流量控制閥應同時調整，要保證運動的平穩(wěn)性。12.2.3系統(tǒng)耐壓試驗液壓系統(tǒng)耐壓試驗的主要目的是檢查液壓站的泄露強度。耐壓試驗應在管道沖洗合格、系統(tǒng)安裝完畢，并經空轉運行后進行。1）空載調試空載運轉的目的是為耐壓試驗作準備，又是確保液壓系統(tǒng)可靠運行的必要步驟，其注意事項如下：a應使用液壓系統(tǒng)規(guī)定的工作介質，并按設計規(guī)定的過濾精度進行過濾。b空載運轉前，除向油箱注油外，還應給液壓泵注油。注入油箱的油液應達到規(guī)定的液位高度；向液壓泵的進油口灌油時，應注意泵的旋轉方向，并用手轉動聯(lián)軸器，直至泵的出油口不帶氣泡時為止；對于液壓馬達和有泄油口的液壓泵，應通過漏油口給殼體內灌滿油。c空載運轉時，應將系統(tǒng)中的司服閥、比例閥、液壓缸和液壓馬達，用短路過渡板將其和循環(huán)回路隔離；蓄能器、壓力傳感器和壓力繼電器應拆去，接頭用螺塞堵死，使這些元件脫離循環(huán)回路。d空載運行時，溢流閥的控制壓力須調至能維持油液循環(huán)時克服管道阻力的最低值；流量閥和減壓閥應調至最大開度。e驅動液壓泵的電動機應點動啟動。啟動中，若系統(tǒng)沒有壓力，應檢查電源是否接反；若壓力急劇上升，則應檢查溢流閥是否失靈，排除后繼續(xù)點動起動電動機直到運轉正常。f空載運行過程中，應密切注視過濾器前后壓差的變化，若壓差增大則應隨時沖洗或更換濾心；若油溫過高，應檢查原因并予以解決1）壓力試驗

空載運轉合格后，即可對系統(tǒng)進行壓力試驗。壓力試驗除應遵守上述空載運轉中的a、b、c項外，還應注意如下事項：a對于工作壓力低于16MPa的液壓系統(tǒng)，其試驗壓力為工作壓力的1.5倍；對于工作壓力高于16MPa但不高于25MPa的液壓系統(tǒng)，其試驗壓力為工作壓力的1.25倍；對于工作壓力超過25MPa但不高于31.5MPa的液壓系統(tǒng)，其試驗壓力為工作壓力的1.15倍；b壓力試驗中，應逐級升高壓力，每升一級壓力宜穩(wěn)壓2～3min，達到試驗壓力后，保壓10min，然后降至工作壓力，進行全面檢查，以系統(tǒng)所有焊縫和接口處無漏油、管道無永久變形為合格；c保障安全。壓力試驗期間，不得捶擊管道，在試驗區(qū)域5m范圍內不得同時進行明火作業(yè)；如有故障需要處理，必須