CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统设计【2张图纸】【优秀】
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ck3180qz
数控车床
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液压
系统
设计
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CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统设计
44页-17000字数+说明书+开题报告+任务书+答辩稿+2张CAD图纸
中期汇报表.doc
任务书.doc
封面样板.doc
CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统设计开题报告.doc
数控车床液压系统设计答辩稿.ppt
CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统设计论文.doc
毕业设计成绩单.doc
液压站原理图.dwg
液压站原理图.exb
装配图.dwg
装配图.exb
前言- 2 -
1 概述- 3 -
1.1 液压技术起源- 3 -
1.2 液压传动的优缺点- 3 -
2 液压系统的设计依据和负载特性分析- 6 -
2.1 液压系统的设计依据- 6 -
2.2 液压系统的负载特性分析- 6 -
3 液压系统主要参数的确定- 11 -
3.1 系统工作压力的确定- 11 -
3.2 执行元件主要参数的确定- 11 -
3.3执行元件流量的确定- 14 -
4 液压系统的方案选择和原理图的拟定- 16 -
4.1 基本方案的拟定- 16 -
5 液压元件的基本参数计算和选型- 20 -
5.1 液压泵的选择- 20 -
5.2 液压控制阀的选择- 23 -
5.3 液压附件的参数计算和选择- 24 -
6 液压系统性能验算- 27 -
6.1 液压系统压力损失验算- 27 -
6.2 系统效率的估算- 28 -
6.3 系统的发热和温升计算- 30 -
7 液压传动系统的结构设计- 32 -
7.1 液压系统总体布局- 32 -
7.2 集成块的设计- 32 -
7.3 液压阀的结构设计- 33 -
8 液压系统密封装置的选用- 34 -
8.1 影响密封装置性能的因素- 34 -
8.2 密封装置的选用要求- 34 -
8.3 密封装置的使用要素- 34 -
8.4 密封装置的选择- 35 -
9 液压系统工作介质的选择- 36 -
9.1 工业生产对液压油的使用要求：- 36 -
9.2 液压油的选用：- 37 -
10 液压系统的安装- 38 -
10.1 液压传动系统的安装- 38 -
11结论- 40 -
参考文献- 41 -
致谢- 42 -
摘要
在本次的毕业设计中，我设计了CK3180QZ－4001数控车床上中心架和托料装置的液压系统。在设计的过程中，我通过查阅资料，应用了液压传动的一般原理及系统的设计原理并且应用了液压系统执行元件的选择，阀类元件的选型，集成块设计，系统布局，密封及液压油的选择等知识。最后我设计的这个液压站完成了系统的设计要求，该液压站在满足原有要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便的要求。
在机床行业，尤其是在中心定位和拖料架等需要往复运动并且频繁换向的机构上，选用液压系统作为其控制系统是最为合理的。在设计的过程中，要尽量发挥液压传动与其他传动形式相比所体现出的长处，把液压系统的缺点限制到最小，还必须符合重量轻、体积小、成本低、效率高等特点，尽量满足使用要求。
关键词：数控车床；液压系统；液压站；
- 内容简介：
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毕业设计(论文)开题报告题 目 名 称 数控车床液压系统设计 题 目 类 别 毕业设计 学 院（系） 工程学院 专 业 班 级 机械设计制造及其自动化09升本1班 学 生 姓 名 许海荣 指 导 教 师 赵 军 开题报告日期 2011年3月26日 数控车床液压系统设计学 生： 许海荣指导教师：赵 军 黑龙江八一农垦大学工程学院1 题目来源及题目类别题目名称：数控车床液压系统设计题目来源：生产实际和老师的科学研究题目类别：毕业设计2 研究的目的及意义随着科学技术的迅速发展，工业生产进入以计算机、数控和液压技术为主体的发展阶段，进而迈入以网络和信息技术为核心的经济发展阶段。由于液压技术独特的优越性，使其得到了越来越广泛的应用。液压技术介于机械和电子技术之间，同时又包含了机械和电子的有关内容。所以研究液压系统的应用应有很好的应有价值和广阔的发展前景。液压系统已经在各个工业部门及农、林、牧、渔等许多部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部分就越多。在造纸、纺织、塑料、橡胶等轻工行业，造纸机、纺织机、注塑机、橡胶压块机等机械设备上都大量使用着液压系统。在矿山、石油、冶金、压力加工等重工业中，由于液压系统能传递很大的能量而设备的重量相对其他传动方式来说又较小，所以有着更广泛的应用。例如矿井支架、石油钻井平台、高炉炉顶设备、钢坯连铸机、压力机、快锻机等设备上液压系统被更广泛地应用。其他在电力、建筑、水利、交通、船舶、航空、汽车等行业，液压系统也是重要的组成部分。至于航天、军工等广泛采用先进技术的部门，液压系统更是得到广泛应用。机床行业是最早使用液压技术的行业之一，目前虽然由于电机传动技术中交流变频技术的发展而使电动机驱动夺回不少液压驱动的应用范围，但在大功率驱动或往复运动的场合，液压系统还是处于不可取代的地位。本文正是从此处入手，对数控机床的中心架和托料装置控制系统进行深入研究，并设计出专门供数控车床中心架和托料装置使用的液压站。在设计的过程当中使用了液压传动的一般规律和设计原则，最后完成设计使其满足系统的设计要求，符合设计宗旨。3研究方案及预期结果（设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等）本次设计是完成CK3180QZ-4001数控车床上中心架和托料装置液压系统的设计。其具体的设计要求如下：托料装置要实现“托料油缸进料托料油缸卸料托料油缸后退”的行程循环。中心架定位装置要完成“中心架前进中心架中心定位中心架后退”的工作循环。两个装置全部采用滑台装置，其静摩擦系数0.2，动摩擦系数0.1，往复运动的加速、减速时间不希望超过0.12s：在设计的过程中，我通过查阅资料，应用了液压传动的一般原理及系统的设计原理并且应用了液压系统执行元件的选择，阀类元件的选型，集成块设计，系统布局，密封及液压油的选择等知识。最后我设计的这个液压站完成了系统的设计要求，该液压站在满足原有要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便的要求。在设计过程当中，由于本人知识结构不充足，在系统的计算过程当中，有些部分设计的比较简单，可能会对系统产生一些影响。本次设计与其他小的液压站相比较，结构比较简单，体积小重量轻，基本上符合了系统的设计要求。但是，由于设计经验有限，本次设计的计算过程不够完善。由以上可以看出，本次设计还存在一定的问题，若要进一步研究本课题，应该从以下两个方面着手：首先要详尽系统的设计计算过程，是整个计算更完善一些；其次要在设计计算完善的基础上进一步提高系统的工作效率。使整个系统更完善。四、主要参考文献1 成大先主编.机械设计手册M.第四卷.北京：化学工业出版社,2002.2 周世昌主编.液压系统设计图集C.北京：机械工业出版社,2004.3 章宏甲.液压与气压传动M.北京.机械工业出版社,2004.4 毛谦德 李振清.袖珍机械设计师手册M. 第二版,北京：机械工业出版社2002(12).5 姜佩东 液压与气动技术M 北京 高等教育出版社 20046 徐永生 液压与气动M 北京 高等教育出版社 20037 隗金文.液压传动M. 沈阳 东北大学出版社,2001.8 周诵明等.液压传动设计指导书M.武汉:华中工学院出版社,1987. 9 朱龙根主编 简明机械零件设计手册朱龙根主编M.北京：机械工业出版社,2003(3)10 张鹏顺，陆思聪 .弹性流体动力润滑及其应用M.北京：高等教育出版社，1995.11 任占海 液压传动M 北京 冶金工业出版社，19985 研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1 主要研究内容：（1） 液压系统的设计液压系统的设计步骤如下：a.液压系统的工况分析 b.拟定液压系统原理图 c.液压系统的计算和选择液压元件 d.对液压系统进行验算。（2） 液压缸的设计 液压缸的设计包括液压缸主要尺寸的确定和液压缸的结构设计。（3） 集成油路的设计 集成油路的设计包括液压油路板的结构与设计，液压集成块结构与设计和叠加阀装置设计。（4） 液压站的设计 液压站的设计包括液压油箱的设计和液压站的结构设计。5.2 重点研究的关键问题及解决思路：拟定液压系统原理图是设计液压系统的关键，也是整个液压系统设计中最重要的一步，它是从油路原理上来具体体现设计任务中提出的各项性能要求的。拟定液压系统原理图包括两项内容：1.分析、对比选出合适的液压回路：根据工况图上压力、流量和功率的大小以及系统对温升、工作平稳性等方面的要求选择调速回路，调速回路一旦确定，快速回路也基本上就确定了，选择压力控制回路时，应该仔细推敲这种回路在选用时所考虑的问题以及各种方案的特点和适用场合；2.把选出的回路组成液压系统，常采用经验法。6 完成毕业设计所必须具备的工作条件1.1 具备的条件 大学中所学的知识，特别是专业课知识，所用的课本、搜集到的资料、老师提供的参考资料。Auto CAD二维工程图软件、ANSYS等CAE分析软件，还有计算机，图书馆，网络资源等。1.2 解决办法 熟练的掌握专业方面的知识，熟练软件的应用借鉴别人的先进经验，充分利所有的资源，查阅我们所需的资料。遇到自己难以解决的问题时要及时与老师联系，共同探讨解决方案。7 工作的主要阶段、进度与时间安排1、搜集资料 第 1 周2、翻译和开题报告 第 23 周3、液压系统的设计 第 45 周4、液压缸的设计 第 68 周5、集成油路的设计和液压站的设计 第 910 周6、撰写论文 第 11 周 7、报于指导老师审查，修改 第 12 周8、准备答辩 第 13 周9、审查、评阅、答辩 第 14 周8 指导教师审查意见前言.- 2 -1 概述.- 3 -1.1 液压技术起源.- 3 -1.2 液压传动的优缺点.- 3 -2 液压系统的设计依据和负载特性分析.- 6 -2.1 液压系统的设计依据.- 6 -2.2 液压系统的负载特性分析.- 6 -3 液压系统主要参数的确定.- 11 -3.1 系统工作压力的确定.- 11 -3.2 执行元件主要参数的确定.- 11 -3.3 执行元件流量的确定 .- 14 -4 液压系统的方案选择和原理图的拟定.- 16 -4.1 基本方案的拟定.- 16 -5 液压元件的基本参数计算和选型.- 20 -5.1 液压泵的选择.- 20 -5.2 液压控制阀的选择.- 23 -5.3 液压附件的参数计算和选择.- 24 -6 液压系统性能验算.- 27 -6.1 液压系统压力损失验算.- 27 -6.2 系统效率的估算.- 28 -黑龙江八一农垦大学本科毕业设计I6.3 系统的发热和温升计算.- 30 -7 液压传动系统的结构设计.- 32 -7.1 液压系统总体布局.- 32 -7.2 集成块的设计.- 32 -7.3 液压阀的结构设计.- 33 -8 液压系统密封装置的选用.- 34 -8.1 影响密封装置性能的因素.- 34 -8.2 密封装置的选用要求.- 34 -8.3 密封装置的使用要素.- 34 -8.4 密封装置的选择.- 35 -9 液压系统工作介质的选择.- 36 -9.1 工业生产对液压油的使用要求： .- 36 -9.2 液压油的选用：.- 37 -10 液压系统的安装.- 38 -10.1 液压传动系统的安装.- 38 -11 结论 .- 40 -参考文献.- 41 -致谢.- 42 -黑龙江八一农垦大学本科毕业设计II摘要在本次的毕业设计中，我设计了 CK3180QZ4001 数控车床上中心架和托料装置的液压系统。在设计的过程中，我通过查阅资料，应用了液压传动的一般原理及系统的设计原理并且应用了液压系统执行元件的选择，阀类元件的选型，集成块设计，系统布局，密封及液压油的选择等知识。最后我设计的这个液压站完成了系统的设计要求，该液压站在满足原有要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便的要求。在机床行业，尤其是在中心定位和拖料架等需要往复运动并且频繁换向的机构上，选用液压系统作为其控制系统是最为合理的。在设计的过程中，要尽量发挥液压传动与其他传动形式相比所体现出的长处，把液压系统的缺点限制到最小，还必须符合重量轻、体积小、成本低、效率高等特点，尽量满足使用要求。关键词：数控车床；液压系统；液压站；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IIIAbstractIn this time graduation project, I have designed CK3180QZ-4001 on the numerical control lathe the center rest and hold the material equipments hydraulic system. In the design process, I through the consult material, have applied the hydraulic transmission general principle and systems principle of design, and has applied the hydraulic system functional elements choice, valve class parts shaping, integration block design, system layout, seal and hydraulic fluid knowledge and so on choice. Finally I design this hydraulic pressure station has completed systems design requirements, this hydraulic pressure stands in satisfies the original request in the situation to realize the weight to be light, the volume is small, the cost is low, the efficiency is high, the structure is simple, use maintenance convenient request.In engine bed profession, particularly in the centralized positioning and tows material and so on to need the reciprocal motion, and commutates frequently on the organization, selects the hydraulic system to take its control system is most reasonable. In the design process, must display the hydraulic transmission as far as possible the strong point which compares with other transmission form manifests, limits hydraulic systems shortcoming is smallest, but must conform to the weight to be light, the volume is small, the cost is low, the efficiency higher characteristic, satisfies customers all requests as far as possible.Key words: Numerical control lathe; Hydraulic system; Hydraulic pressure station;前言随着科学技术的迅速发展，工业生产进入以计算机、数控和液压技术为主体的发展阶段，进而迈入以网络和信息技术为核心的经济发展阶段。由于液压技术独特的优越性，使其得到了越来越广泛的应用。液压技术介于机械和电子技术之间，同时又包含了机械和电子的有关内容。所以研究液压系统的应用应有很好的应有价值和广阔的发展前景。液压系统已经在各个工业部门及农、林、牧、渔等许多部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部分就越多。在造纸、纺织、塑料、橡胶等轻工行业，造纸机、纺织机、注塑机、橡胶压块机等机械设备上都大量使用着液压系统。在矿山、石油、冶金、压力加工等重工业中，由于液压系统能传递很大的能量而设备的重量相对其他传动方式来说又较小，所以有着更广泛的应用。例如矿井支架、石油钻井平台、高炉炉顶设备、钢坯连铸机、压力机、快锻机等设备上液压系统被更广泛地应用。其他在电力、黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IV建筑、水利、交通、船舶、航空、汽车等行业，液压系统也是重要的组成部分。至于航天、军工等广泛采用先进技术的部门，液压系统更是得到广泛应用。机床行业是最早使用液压技术的行业之一，目前虽然由于电机传动技术中交流变频技术的发展而使电动机驱动夺回不少液压驱动的应用范围，但在大功率驱动或往复运动的场合，液压系统还是处于不可取代的地位。本文正是从此处入手，对数控机床的中心架和托料装置控制系统进行深入研究，并设计出专门供数控车床中心架和托料装置使用的液压站。在设计的过程当中使用了液压传动的一般规律和设计原则，最后完成设计使其满足系统的设计要求，符合设计宗旨。1 概述1.1 液压技术起源 液压技术的发展是与流体力学的理论研究成果和工程材料、液压介质等相关学科的发展紧密相联的。1650 年帕斯卡提出了封闭静止液体中压力传播的帕斯卡定律；1686 年牛顿揭示了粘性流体的内摩擦定律；到 18 世纪，流体力学的两个重要方程连续性方程和伯努力能量方程相继建立，这些理论成果为液压技术的发展奠定了理论基础。1795 年英国人布拉默发明了世界上第一台水压机，是他首先利用水不仅进行了能量传递，而且传递控制信号，标志现代液压技术工程应用的开始。水压机的发明还与当时铸铁等工程材料及一些新的制造方法的出现密切姓关。1851 年阿姆斯特朗发明重锤式蓄能器之后，促使液压传动的应用迅速增加，到 19 世纪 90 年代，液压传动已应用于压力机、起重机、卷扬机、包装机、实验机等许多工业部门。 由于水的润滑性差，易产生锈蚀。电力传动的兴起曾一度使水压传动应用减少。知道 1905-1908 年威廉斯和詹尼两位美国工程师发明了用油作介质的轴向柱塞式液压传动装置以后，液压技术这种停滞不前的情况才有所改观。加之，1910年肖研制出用油做介质的径向柱塞泵，威克斯于 1936 年又发明了先导式溢流阀，特别是 20 世纪 30 年代定睛橡胶等耐油密封材料的出现，使液压传动逐步取代了水压传动，并迅速发展。到了现在，随着液压技术的不断发展和完善，它已经在工农业生产的各个部门占据了主导地位。1.2 液压传动的优缺点1.2.1 液压系统的优点1.2.1.1 易于获得较大的力或者力矩液压传动是利用液体的压力来传递力或力矩的。液压泵可以获得较高的压力，目前液压泵可以达到 35MPa 的压力，因此液压缸可获得很大的力或者力矩。例如一个 30cm 直径的液压缸，压力为 21MPa 时，可获得 1480kN 的推力，因此被广泛应用于需要很大力或者力矩的重型机械上。1.2.1.2 功率重量比大功率重量比是指其输出功率于其重量的比值。功率重量比大的设备即重量和黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 1 -体积较小而输出较大的功率。例如飞机上的液压泵，每 1kW 功率的重量只有0.209kg，而电动机每 kW 的重量将达到 1.52kg。所以在要求传递大功率而又不允许有较大体积的情况下应采用液压传动。1.2.1.3 易于实现往复运动液压缸对实现往复运动是最方便的，而电动机则须通过齿轮、齿条等机构把旋转运动变成直线往复运动。1.2.1.4 易于实现较大范围的无级变速液压传动通过调节液体的流量就可以方便地实现无级变速，而且速比范围大。例如用节流阀调节流量时，其流量变化可从 0.02L/min 变到 100L/min 速比可达5000，其他传动形式的速比是无法比拟的。1.2.1.5 传递运动平稳由于液压流体的控制可以在非常小的流量时仍然很均匀，所以设备的运动速度可以很平稳。1.2.1.6 可以实现快速而且无冲击的变速和换向这是由于液压机构的功率重量比大，所以液压设备的惯性小，因此反应速度就快。例如液压马达的旋转惯量不超过同功率电动机的 10%，故启动中等功率电动机要 12s，而同功率的液压机械的启动时间不超过 0.1s。故在高速换向频繁的机床上（如平面磨床、龙门刨床）采用液压传动可使换向冲击大大减少。1.2.1.7 与机械传动相比易于布局和操纵液压传动部件由管道相连，故在安装位置上有很大的自由度，各部件可以安放在设计人员所希望的位置上。例如把泵源放到不影响机器布局的地方，把操纵机构放在最方便的地方，这是用机械传动很难实现的，而液压传动则没有困难。1.2.1.8 易于防止过载事故在液压传动中可以方便地用压力阀来控制系统的压力，从而防止过载，避免事故的发生，而且可以通过装在系统中的压力表来了解各处的工作情况和负载大小，而在机械传动中各处的负载大小就不易观察。1.2.1.9 自动润滑、元件寿命长液压传动中使用的介质大多为矿物油，它对液压部件产生润滑作用，因此液压元件有自动润滑作用，其寿命较长。1.2.1.10 易于实现标准化、系列化黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 2 -各种液压系统都是由液压元件构成，因此对液压元件实现标准化、系列化，可大大提高生产效率，降低成本，提高生产质量。1.2.2 液压系统的缺点1.2.2.1 易于出现泄漏；1.2.2.2 油的黏度随温度变化，引起动作机构运动不稳定；1.2.2.3 空气渗入液压油后会引起爬行、振动、噪声；1.2.2.4 用矿物油做液压介质时，有燃烧危险，应注意防火；1.2.2.5 矿物油与空气接触会发生氧化，使油变质，必须定期换油；1.2.2.6 液压件的零件加工质量要求较高。1.3 液压系统的发展方向1.3.1 提高效率，降低能耗；1.3.2 提高控制性能，适应机电一体化主机发展的需要；1.3.3 发展集成、复合、小型化、轻量化元件；1.3.4 加强以提高安全性和保护环境为目标的研究开发；1.3.5 提高液压元件和系统的可靠性；1.3.6 标准化和多样化；1.3.7 开拓新的应用领域。综上所述，在机床行业，尤其是在中心定位和拖料架等需要往复运动并且频繁换向的机构上，选用液压系统作为其控制系统是最为合理的。在设计的过程中，要尽量发挥液压传动与其他传动形式相比所体现出的长处，把液压系统的缺点限制到最小，还必须符合重量轻、体积小、成本低、效率高等特点，尽量满足顾客的所有要求。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 3 -2 液压系统的设计依据和负载特性分析2.1 液压系统的设计依据 本次设计是完成 CK3180QZ-4001 数控车床上中心架和托料装置液压系统的设计。其具体的设计要求如下：托料装置要实现“托料油缸进料托料油缸卸料托料油缸后退”的行程循环。中心架定位装置要完成“中心架前进中心架中心定位中心架后退”的工作循环。两个装置全部采用滑台装置，其静摩擦系数0.2，动摩擦系数sf0.1，往复运动的加速、减速时间不希望超过 0.12s：运动行程如下表所示：df表 2-1 托料装置的设计要求工况行程/mm速度m/s时间/s运动部件自重/N托料负载/N快进5000.077卸料根据使用要求快退5000.08650003000 表 2-2 中心架装置的设计要求工 况行程/mm速度m/s时间/s运动部件自重/N中心定位卡紧负载/N快 进1000.061.6 定位卡紧后 退1000.081.2 200025002.2 液压系统的负载特性分析2.2.1 托料油缸的负载计算2.2.1.1 外负载鉴于托料装置是一个自动送料装置，在运动过程中，除了承受物料重载外，在水平方向上没有别的外负载。2.2.1.2 惯性负载、黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 4 -送料过程 （2-mFmt1） 0.078000.12400N式中 惯性负载；mF m物料的质量； 速度变化值；v 速度变化所需的时间。t返回过程mFmt 0.085000.12 330N2.2.1.3 阻力负载送料时，托料架与负载共重 800kg对动力滑台的法向力为 （2-2） nFmg 800 10 8000N静摩擦力为 （2-3）fssnFfF 0.28000 = 1600N动摩擦力为 （2-4） fddnFfF 0.18000黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 5 - 800N返回时 托料架自重为 500kg对动力滑台的法向力为nFmg 50010 5000N静摩擦力为fssnFfF 0.25000 1000N动摩擦力为fddnFfF 0.15000 500N2.2.2 中心架定位装置负载计算2.2.2.1 外负载 当中心架在定位卡紧时所受到的外负载为已知条件，大小为 2500N2.2.2.2 惯性负载 机床中心架的总体质量为 200kg，所以惯性负载为 mFmt0.0552000.12110N2.2.2.3 阻力负载因为 m200kg，对动力滑台的法向力为 nFmg 20010 2000N黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 6 -静摩擦力为0.22000400NfssnFfF动摩擦力为 fddnFfF 0.12000 200N由此得到了托料架油缸和中心架油缸在工作的各个阶段所受的负载，见表 2-3和表 2-4。表 2-3 托料油缸的负载分析工况负载组成负载值 F/N启动F=nsF f1600加速F=mfdFF1200恒进F=fdF800反向启动F=fsF1000加速F=mfdFF800恒退F=fdF500表 2-4 中心架油缸的负载分析工况负载组成负载值 F/N启动F=nsF f400加速F=mfdFF310恒进F=fdF200中心定位F外负载2500工况负载组成负载值 F/N反向启动F=mfdFF400加速F=mfdFF310黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 7 -恒退F=fdF2003 液压系统主要参数的确定3.1 系统工作压力的确定 根据液压执行元件的负载图可以确定系统的最大负载数，在充分考虑系统所需的流量、性能等因素后，可参照表 31 或者表 32 选择系统的工作压力。表 3-1 按负载选择工作压力负载/kN50系统压力/MPa57表 3-2 按主机类型选择系统工作压力主机类型设计压力/MPa精加工机床0.82半精加工机床35龙门刨床28机床拉床810农用机械、小型工程机械、工程机械辅助机构、1016液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械2032地质机械、冶金机械、地道车辆维护机械，各类液压机具等25100本设计根据主机类型是数控车床，初步选择系统压力为 3Mpa。3.2 执行元件主要参数的确定3.2.1 托料油缸参数的确定根据公式（31）计算液压缸的工作面积。 12()FAPP黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 8 -（31） =616000.93(3 1.330.5) 10=0.00052m式中 A油缸的有效工作面积； F油缸的外负载； 油缸的机械效率，一般取 0.90.96；m 系统的工作压力；1p 油缸的速比，可由机械设计手册查得； 系统的背压，本设计取 0.5Mpa。2p又由面积公式（32）和速比公式（33）得 221 ()4Dd（32） =0.0005 222DDd （33）=1.33 D=0.033m d0.017m其中 D液压缸内径； d液压缸内活塞杆的直径。查机械设计手册，根据液压缸的技术参数，将两个参数进行圆整得 D40mm d20mm3.2.2 中心架油缸参数的确定黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 9 - 同样由公式（31）计算得12()FAPP =625000.93(3 1.330.5) 10 =0.00072m又由面积公式（32）和速比公式（33）得221 ()4Dd=0.0007222DDd =1.33 D=0.036m d0.018m查机械设计手册，根据液压缸的技术参数，将两个参数进行圆整得 D40mm d20mm根据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表 33 所示。表 3-3 托料油缸工作循环各阶段的压力、流量和功率工作阶段 计算公式 负载 回油腔压力 工作腔压力 输入流量 输入功率/N /MPa /MPa Q/L/min /w2p1p快 启动 1600 2.5 1212()mFpp AA加速 Q= 1200 0.5 2.0 21AV进 恒速 N= 800 0.5 1.5 3.4 711PQ反向 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 10 -快 启动 1000 1.23 1221()mFpp AA加速 Q= 800 0.5 1.0 12AV退 恒退 N= 500 0.5 0.8 6.3 861PQ上表中 油缸的工作腔面积；1A 油缸回油腔面积；2A 液压缸机械效率；m F外负载。表 3-4 中心架油缸工作循环各个阶段的压力、流量和功率工作阶段 计算公式 负载 回油腔压力 工作腔压力 输入流量 输入功率/N /MPa /MPa Q/L/min /w2p1p快 启动 400 1.1 1212()mFpp AA加速 Q= 310 0.5 1.0 21AV进 恒速 N= 200 0.5 0.89 3.4 421PQ中 心定 位 2500 0.5 3.5 3.5 163反向 快 启动 400 1.1 1221()mFpp AA加速 Q= 310 0.5 1.0 12AV退 恒退 N= 200 0.5 0.89 6.3 891PQ3.3 执行元件流量的确定 液压缸所需最大流量按其实际有效工作面积和所要求的最大速度来计算，即 maxmaxvqA黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 11 -（34） 6.3L 其中 执行元件的容积效率，取 0.93；v A液压缸有效工作面积； 液压缸的最大速度。maxv 同理，液压缸所需最小流量按其实际有效工作面积和所要求的最小速度来计算，即 minminvqA 3.4L其中 执行元件的容积效率，取 0.93； v A液压缸有效工作面积； 液压缸的最大速度。maxv黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 12 -4 液压系统的方案选择和原理图的拟定4.1 基本方案的拟定液压系统方案设计是根据主机的工作情况、主机对液压系统的技术要求、液压系统的工作条件和环境条件以及成本、经济性、供货情况等诸多因素，进行全面、综合的设计，从而拟订出一个各方面比较合理的、可实现的液压系统的方案。4.1.1 油路循环方式的分析和选择 液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及相互比较见下表表 4-1 开式系统和闭式系统的比较油液循环方式开式闭式散热 条件较方便，但是油箱较大较复杂，需要用辅泵来换油冷却抗污 染性较差，但可采用压力油箱或者油箱呼吸器来改善较好，但是油液过滤要求较高系统 效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低 管路腰里损失较小，容积调速时效率较高限速制动 形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热 液压泵由电动机拖动时，限速及制动过程 中拖动电机能向电网输电，回收部分能量，黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 13 -即是再生限速和再生制动其他对泵的自吸性能要求高对主泵的自吸性能要求低 油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。一般来说，凡是有较大空间可以存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，采用节流调速或者容积节流调速的系统，均宜采用开式系统。在本设计中，油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。4.1.2 调速方案的分析和选择 调速方案对主机的性能起到决定性的作用。调速方案包括节流调速、容积调速和容积节流调速三种。选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围以及经济性能因素，最后选出合适的调速方案。考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，参照表 42 本设计决定采用容积节流调速表 4-2 各种调速方式的性能比较节流调速容积调速回路容积-节流调速回路简式节流调速系统带压力补偿阀的节流调速系统主要性能进油节流及回油节流旁路节流调速阀在进油路调速阀在旁油路及溢流节流调速回路变量泵 定量马达流量适应功率适应负载特性速度刚度差很差好较好好承载能力好较差好较好好调速范围大小大较大大黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 14 -效率低较低低较低最高较高高功率特性发热大较大大较大最小较小小成本低较低高最高适用范围小功率 轻载或者低速的中 低压系统及工程机械非经常性调速的场合大功率高速中高压系统负载变化小，速度刚度要大中小功率，中压系统负载变化大速度刚度较大的中高压系统 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。本设计采用容积节流调速，所以使用变量泵供油。4.1.3 液压回路的分析、选择与合成 4.1.3.1 必须设置的基本回路，包括调压回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。 4.1.3.2 特性和特殊要求选择基本回路，在本系统中考虑到安全的要求，设置了背压回路，同时由于是两个执行元件先后动作，且没有顺序联动关系，所以设置了互不干扰回路。 4.3.33 本回路之后，配以辅助性回路，如控制油路，润滑油路、测压油路等，可以组成一个完整的液压系统。 在合成液压系统时要注意以下几点：防止油路间可能存在的相互干扰；系统应力求简单，并将作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系统要安全可靠，力求控制油路可靠；组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 15 -组成系统时还要考虑节省能源，提高效率减少发热，防止液压冲击；测压点分布合理等。4.1.4 液压原理图的拟定与设计 根据上述分析，可以拟定整个液压系统的原理图如下：1油箱 2液压泵 3空气滤清器 4液位计 5液压泵6电机 7单向阀 8压力继电器 9叠加式节流阀10叠加式减压阀 11叠加式单向阀 12电磁换向阀 13-溢流阀图 4-1 液压系统的原理图电磁铁的动作顺序见表 43表 4-3 电磁铁动作顺序表动 作电磁铁工作状态名 称YV1YV2YV3YV4托料油缸进料+-黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 16 -托料油缸退料-+-中心架定位-+-中心架松开-+5 液压元件的基本参数计算和选型液压元件的计算是指计算元件在工作中承受的压力和流量，以便选择零件的规格和型号，此外还要计算原动机的功率和油箱的容量。选择元件时应尽量选择标准件。5.1 液压泵的选择5.1.1 液压泵的类型选择液压泵站按照泵组的布置方式可以分为上置式、柜式和非上置式。液压泵组置于油箱之上的上置式液压泵站，分为立式和卧式两种，上置式液压泵站结构紧凑，占地小，被广泛应用于中、小功率液压系统中。考虑到整个安装空间的布置，本设计选择上置式的卧式安装。5.1.2 液压泵站组件的选择 液压泵站一般由液压泵组、油箱组件、过滤器组件和蓄能器组件等组成。根据系统的实际需要，本设计选择液压泵组、油箱组件、过滤器组件。液压泵组由液压泵，原动机，连轴器及管路附件等组成。油箱组件由油箱面板，空气滤清器，液位显示计等组成。过滤器组将是保持工作介质清洁度必备的组将，可根据系统对介质清洁度的不同要求设置不同等级的粗过滤器，精过滤器等。5.1.3 液压泵的计算与选择液压泵的最大工作压力根据公式（51）进行计算。= （51）pp1maxpp其中 液压执行元件最大工作压力；1maxp液压泵出口大执行元件入口之间所有的沿程压力损失和局部压力损p失之和。初算时按经验数据选取：管路简单，管中流速不大时，取黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 17 -0.2MPa0.5MPa;管路复杂而且管中流速较大或者有调速元件p时，取0.5MPa1.5MPa。p由上述选取0.5MPa，然后带入公式（51）计算得p=3.5+0.54MPapp在选择泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有一定的压力储备。一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高 2060，所有最后算得的液压泵的额定压力应为4（1+0.2）4.8MPa 液压泵的流量按下式计算pq K pqmax)q（52） 式中 K考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取 K1.11.3； 同时工作的执行元件的最大总流量。max)q 本设计取泄漏系数为 1.1，所以1.16.37.0L/minpq由维乐样本查的 VP12FA2 低压变量叶片泵满足上述估算得到的压力和流量要求：该泵的额定压力为 5.5MPa，公称排量 V6.67 mL/r，额定转速为1800r/min。现取泵的容积效率0.83，当选用转速 n1450 r/min 的驱动电机时，v泵的流量为 Vn pqv（53） 6.670.831450310 8.0L/min式中 V泵的公称排量； n电机转速；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 18 - 泵的容积效率。v由前面的计算可知泵的最大功率出现在定位卡紧阶段，现根据表 51 取泵的总效率为0.75 则 根据公式（54）得 p pNpppp q（54） 633.5 108 1060 0.75 622W选用电动机型号：由于内轴式电动机可以与相对应的泵直接连接，无需用连轴器，从而减少安装空间，装配方便。所以由维乐样本查的CT011HP4P3JV 式电动机满足上述要求，其转速为 1450r/min，额定功率为 0.735KW。表 5-1 液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.60.70.650.800.600.750.800.85根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可计算出液压缸在各个阶段的实际进出流量，运动速度和持续时间，从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定了基础。计算结果如下表所示：表 5-2 托料架油缸的实际工况工 作 无杆腔 有杆腔 速度 时间阶 段 / / / /s1minLA1minLA1m sA恒 = = = q出12AqA进q进pq1v1qA进111LtV 进 = =8 = =8 12.569.42348 1060 12.56 100.50.1 =10.6 =0.1 =5s黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 19 - 恒 = = = q进12AqAPq出q进21AA2v2PqA122LtV 退 = = = =8 12.569.4210.6 9.4212.56348 1060 9.42 100.50.14 =10.6 =8 =0.14 =3.6s上表中油缸的工作腔面积；1A 油缸回油腔面积；2A 进油缸流量；q进 出油缸流量；q出 油缸的运动速度；12,v v 油缸的运动时间。12,t t表 5-3 中心架油缸的实际工况工 作 无杆腔 有杆腔 速度 时间阶 段 L/min L/min m/s /s恒 = = = q出12AqA进q进pq1v1qA进111LtV 进 = = 8 = =8 12.569.42348 1060 12.56 100.10.1 =10.6 =0.1 =1s恒 = = = q进12AqAPq出q进21AA2v2PqA122LtV退 = = = =8 12.569.4210.6 9.4212.56348 1060 9.42 100.10.14 =10.6 =8 =0.14 =0.7s5.2 液压控制阀的选择黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 20 -根据本系统的设计要求，本系统需要有管式单向阀，叠加式单向节流阀，减压阀，叠加式单向阀，电磁换向阀。阀类元件的规格应按阀所在回路的最大工作压力和通过该阀的最大流量从产品样本上选定。选用阀类元件时应考虑其结构形式、特性、压力等级，等等。选择压力控制阀时，应考虑压力控制阀的压力调节范围、流量变化范围、所要求的压力灵敏度和平稳性等.选择流量控制阀时，应考虑流量阀的流量调节范围，流量压力特性，最小稳定流量，压力补偿要求或者温度补偿要求，对滤油器过滤精度的要求，阀进出口压差的大小以及阀内泄漏的大小等。选择方向控制阀时，应考虑方向阀的换向频率，响应时间，阀口的压力损失以及阀的内泄漏的大小等。通过各类阀的实际流量最多不应超过其额定流量的 120。根据以上要求，现选定此中心架和托料装置液压系统的液压元件型号如表54 所示：表 5-4 各种液压元件的类型选择序号名称通过流量/L额定流量/L/min额定压力/MPa额定压降/MPa型号规格1过滤器8MF-02A2单向阀840250.1CIT-02-A13压力继电器6PS-02-ML4压力表W-21/2-70-A35叠加式节流阀840250.1TVCW-02-LX6叠加式减压阀840250.1BRVP-02-LB7叠加式单向阀840250.1CVP-02-B8三位四通换向阀10.66331.50.2D5-02-3C2-D19空气滤清器HS-116210液位计LS-3”5.3 液压附件的参数计算和选择5.3.1 管件的尺寸的确定黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 21 -由表 52 和 53 得知液压缸有杆腔和无杆腔油管的实际最大流量分别为10.6L/min 和 8L/min，按照表 55 的推荐值取油管内油液的允许流速为 4m/min，按管径的计算公式（55）得 d 4q（55）式中 q通过油管的最大流量； V油管中允许流速； d油管内径。 将数值带入公式（55）得d无34 10.6 10607.3mmd有34 8 1060 6.5mm根据 JB82766，同时考虑到制作方便，两根油管同时选用 101（外径10mm，壁厚 1mm）的冷拔无缝钢管。由机械设计手册查得管材的抗拉强度为412MPa，由表 56 取安全系数为 8，按公式（56）对管子的强度进行校核： （56） 2bpdn式中 p管内最高工作压力； d油管内径； n安全系数； 管材抗拉强度；b 油管壁厚。将数值带入公式（56）得6363.5 108 1082 412 10 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 22 -0.2mm因为 0.2mm1mm,所以选的油管壁厚安全。表 5-5 油管中的允许流速油液流经油管吸油管高压管回油管短管及局部收缩处允许速度（m/s）0.51.52.551.52.557表 5-6 安全系数管内最高工作压力7717.517.5安全系数8645.3.2 油箱容积的确定 液压系统的散热主要是靠油箱，油箱大散热块，油箱小则油温较高。初始设计时，应注意以下几个方面：5.3.2.1 大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。5.3.2.2 应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3 倍。吸油管可安装 100m 左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。5.3.2.3 之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。油箱的容积可以按照经验公式（57）进行计算： V vq（57） 式中 液压泵每分钟排出的液体体积；vq 经验系数，低压系统取 24，中压系统取 57，高压系统取 612，黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 23 -行走机械取 12。将数值带入公式（57）得V48 32L6 液压系统性能验算6.1 液压系统压力损失验算 由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面的计算，故只能先估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布置图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。6.1.1 托料油缸的压力损失验算在油缸快进时，油液依次经过单向阀，叠加式减压阀，叠加式单向阀，电磁换向阀叠加式节流阀， 。所以进油路上的压力损失按公式（61）进行计算。 = vp()QpQ实压降额（61）黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 24 - 0.2（+0.1+0.2+0.12863）2835（）2863（）2835（）=0.02MPa 式中 总的压力损失；vp 各种阀的压降；P压降 流经阀的设计流量；Q实 阀的额定流量。Q额在油缸快退时，油液依次经过叠加式节流阀，电磁换向阀，所以退油路上的压力损失为vp()QpQ实压降额 0.2（+0.1（210.663）210.635） 0.015MPa由此可以看出，系统阀的压力损失都小于原先的估计值，所以满足系统的使用要求。因为中心架油缸的运动过程是一样的，所以对此油缸的压力校验过程和上面的计算过程是一样的。如下所示： 在油缸快进时，油液依次经过单向阀，叠加式减压阀，叠加式单向阀，电磁换向阀，叠加式节流阀。 进油路上的压力损失为vp()QpQ实压降额 0.2（+0.1+0.2+0.12863）2835（）2863（）2835（）=0.02MPa在油缸快退是，油液依次经过叠加式节流阀，电磁换向阀，所以退油路上的压力损失为黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 25 -vp()QpQ实压降额 0.2（+0.1（210.663）210.635）0.015MPa 由此看出各种阀同样满足使用要求。6.2 系统效率的估算 由表 42 和 43 可以看出，本液压系统在整个工作循环过程中，快进和快退是主要的工作过程，所以系统效率、发热和温升等可一概用快进和快退的数值计算。 系统效率的计算公式为 c1 1ppp qp q（62） 式中 执行元件的负载压力；1p 执行元件的负载流量；1q 液压泵的供油压力；pp 液压泵的供油流量。pq 托料架快进时 将数值带入公式（62）得c36631.5 3.4 101060 4 8 10/60 0.159 托料架快退时，将数值带入公式（62）得c36630.8 6.3 101060 4 8 10/60 0.157 中心架快进时，将数值带入公式（62）得c36630.89 3.4 101060 4 8 10/60 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 26 -0.095中心架快退时，将数值带入公式（62）得c36630.89 6.3 101060 4 8 10/60 0.175系统在一个完整的循环周期内的平均回路效率可按下式计算： cicitT （63） 式中 一个周期的平均回路效率；c 各工作阶段的液压回路效率； ic 各个工作阶段的持续时间it T一个完整循环的时间。分别将托料架和中心架的数值带入公式（63）得c0.159 50.157 3.68.6 0.16c0.095 1 0.175 0.71.7 0.13系统的总效率按公式（64）进行计算。 pca（64） 式中 液压泵的总效率，取 0.75；p 液压回路的效率；c 液压执行元件的总效率，取 0.93。a由以上分析，只要带入较小的一个效率值就可定出范围，所以0.750.930.130.09黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 27 -由于中心架在中心定位时会使系统形成一个较高的效率，所以由公式（64）计算得此时的效率为=0.750.930.31=0.22所以算得本系统的效率是 0.090.22。整个系统的效率很低只要是由于减压损失和节流损失造成的。6.3 系统的发热和温升计算 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失，这些能量损失都将转化为热量，是系统的油温升高，产生一系列不良的影响。为此，必须对系统进行发热和温升计算，以便对系统温升进行控制。可按下式估算系统的发热能量： H（1） ipN（65） 式中 H系统产生的热量；液压泵的输入功率。ipN 将数值带入公式（65）得H622（10.09）566w液压系统中产生的热量，由系统中各个散热面散发至空气中，其中油箱是主要散热面。因为管道的散热面相对较小，且与其自身的压力损失产生的热量基本平衡，故一般滤去不计。当只考虑油箱散热时，其散热量可按下式计算：0H KA 0Ht（66） 式中 K散热系数，计算时可选用推荐值：通风很差 K8；通风良好，K1420；风扇冷却时，K2025；用循环水冷却时，K110175； A油箱散热面积； 系统温升。t黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 28 -当系统产生的热量 H 等于其散发出去的热量时，系统达到平衡，此时按公式（67）计算： H/KA t（67） 当六面体油箱长、宽、高比例为 1：1：11：2：3 且液面高度是油箱高度的 0.8倍时，其散热面积的近似计算公式为（68） A=0.056 32V（68）所以可以导出 t320.056 HV（69）式中 V油箱的有效容量。将数值带入公式（69）得t3256615 0.0653257.6 C此温升超过了许用范围，3050，所以增大油箱面积，取tV7856L，并且取系数 K 为 20，重新带入数值计算得t3256620 0.0655629.7 C所以满足了许用温升要求。至此，系统校核完毕，从整个过程来看，此设计满足使用需求。7 液压传动系统的结构设计黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 29 -液压传动系统的结构设计是液压系统功能原理设计的延续和结构实现，也可是说是整个液压设计过程的归宿。事实上，一个液压系统能否可靠有效的地运行，在很大程度上取决于液压结构装置设计质量的优劣，从而使液压装置结构设计在整个液压系统设计过程中成为一个相当重要的环节。它通常有两种形式：一种是液压装置与主机分离的液压泵站；一种是液压装置与主机合为一体的液压泵组（包括单个液压泵）。7.1 液压系统总体布局液压系统总体布局有集中式、分散式。 集中式结构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。分散式结构是把液压系统中液压泵、控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。它的优点是节省安装空间和占地面积。所以此种结构类型除了部分固定机械设备采用外，特别适宜结构安装空间受限的机械设备采用。本设计采用此种结构。7.2 集成块的设计7.2.1 集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振动场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。比较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系统复杂，控制阀较多，就要采取多个集成块叠积的形式。 本系统为比较简单的液压系统，各种阀可安装在单个的集成块上，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔 P，公用回油孔 T，泄漏油孔 L 和 4 个用以叠积紧固的螺栓孔。 P 孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔 P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。T 孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔 T，流回到油箱。 L 孔，各液压阀的泄漏油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。 集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 30 - 7.2.2 尺寸的确定 外形尺寸要求满足阀件的安装，孔道布置及其他工艺要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置经仔细考虑，使相通油孔尽量在同一竖直面上，一定要保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。各通油孔的内径要满足允许流速的要求，具体参照管径的大小确定孔径，与阀直接相通的孔径应等于所装阀的油孔通径。油孔之间的壁厚 不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统， 不得小于5mm，高压系统应更大些。本系统属于中低压系统， 不得小于 5mm。7.3 液压阀的结构设计液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。这就是说，尽管液压阀存在着各种各样不同的类型，它们之间还是保持着一些基本共同之点的。集成式配置 目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便所以本设计采用此种集成式配置结构。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 31 -8 液压系统密封装置的选用在液压传动中，油液的泄漏以及外部空气及泥水的侵入，会影响液压泵的工作性能和液压执行元件运动的平稳性，使系统容积效率过低，甚至工作压力达不到要求值。因此液压系统对密封的要求很高，不过密封过度，虽可防止泄漏，但会造成密封部分的剧烈磨损，缩短密封件的使用寿命，增大液压元件内的运动摩擦阻力，降低系统的机械效率，因而合理地选用和设计密封装置在液压系统的设计中十分重要。8.1 影响密封装置性能的因素8.1.1 密封装置的结构与形式；8.1.2 密封部位的表面加工质量与密封间隙的大小；8.1.3 密封件与接合面的装配质量与偏心程度；8.1.4 工作介质的种类、特性和黏度；8.1.5 工作温度与工作压力；8.1.6 密封接合面的相对运动速度。8.2 密封装置的选用要求 8.2.1 密封性能良好，并能随着工作压力的增大自动提高其密封性能； 8.2.2 所选用的密封件应物性稳定，使用寿命长； 8.2.3 动密封装置的动、静摩擦系数要小而稳定，且耐磨； 8.2.4 工艺性好，维修方便，价格低廉。8.3 密封装置的使用要素 8.3.1 明确密封装置的使用条件和工作要求，如负载情况、压力高低、速度大小及其变化范围、使用温度、环境条件及对密封性能的具体要求等； 8.3.2 根据密封装置的使用条件和工作要求，正确选用或设计密封结构并合理选择密封件； 8.3.3 根据工作介质的种类，合理选用密封材料； 8.3.4 对于在尘埃严重的环境中使用的密封装置，还应选用或设计与主密封相适应的防尘装置；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 32 - 8.3.5 所设计的密封装置应尽可能符合国家有关标准的规定并选用标准密封件。8.4 密封装置的选择通过上述要求和要点以及本次所设计液压站的特点，选择 O 型密封圈作为本液压站的主要密封装置。O 型圈是一种截面为圆形的橡胶圈，如图 8.31 示。其材料主要为丁氰橡胶或氟橡胶。O 形密封圈是液压与气压传动系统使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封。其使用速度范围以便为0.0050.3。1m s图 8-1 O 型密封圈d1-O 型圈内径 d2-O 型圈截面直径O 型密封圈与其他形式密封圈比较，具有以下优点：结构小巧；静、动密封均可使用；动摩擦阻力比较小；使用单件 O 型密封圈，可对两个方向起密封作用，价格低廉。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 33 -9 液压系统工作介质的选择一个好的液压系统，其工作介质的选择是很重要的。如果选择的介质不好的话就会影响系统的性能。9.1 工业生产对液压油的使用要求：9.1.1 适当的粘度黏度是工程机械液压系统需要考虑的主要因素之一。粘度是油液流动性能指标，表示了油液流动时分子间磨擦阻力的大小，粘度过大会增加管路中的输送阻力，工作过程中能量损失增加，主机空载损失加大，温升高，在主泵吸油端可能出现“空穴现象；粘度过小则不能保证机械部分良好的润滑条件，加剧零部件的磨损，且系统泄漏增加，引起泵的容积效率下降 9.1.2 良好的粘温特性粘温性是指油液粘度随温度升降而变化的程度，通常用粘温指数表示。粘温指数越大，工作中油液粘度随温度升高下降越小，从而系统的内泄漏不致过大。工程机械的作业工况一般较为恶劣，作业过程中，系统的油温随负载及环境温度而变化，故粘温指数不得低于 90。 9.1.3 良好的抗氧化性和水解安定性 一般液压油的工作温度最好在间，由于液压油的寿命和工作温度3080CC密切相关。当油温超过以上后，每增加，油的使用寿命就减半。这就是60 C8 C说，在时油的寿命是时的寿命 10左右，其原因就是氧化。在大气压90 C60 C力下，每升油都含有稍小于 0.1 升的空气。事实上，氧气总是存在，它和油中的碳氢化合物进行反应，使油慢慢氧化，油的颜色变黑，其粘度上升。最后氧化物不再溶解在油中，而是以一个棕色粘液层沉积在系统某处。这将造成阀门粘结，滚珠轴承阀芯和液压泵活塞等的摩擦增加，同时氧化产生腐蚀酸液对各液压元件破坏。氧化过程开始慢慢地进行，到某阶段后，氧化速度突然上升，粘度突然升高。其结果导致工作油温升高，氧化过程更快，当氧化沉淀、粘度高以及所累积的酸液积累到一定极限时，将对整个系统造成致命破坏。从而使整机形成致命性黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 34 -损伤。 9.1.4 抗燃性和剪切安定性 为改善油液的粘度指数，油液中往往加入聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯等高分子聚合物，这些物质分子链较长，在流经液压元件的狭缝时，受到很大的剪切作用，往往会使分子断链，使油液的粘温特性下降。工程机械作业时，换向阀的频繁换向，节流元件的节流等都要求液压油有较强的抗剪切能力。 9.1.5 与密封材料、环境的相容性 液压油会使与其接触的密封元件发生溶胀、软化、硬化等，使密封材料失去密封作用。液压系统由于泄漏、密封失效等原因，导致液压油流出，如果液压油与环境不相容，将会对环境造成污染。9.1.6 良好的抗磨性及润滑性目的在于降低机械磨擦，保证主机的使用寿命9.1.7 抗燃性好液压油应有较高的闪点、着火点和自燃点。9.2 液压油的选用：液压介质应具有适宜的黏度和良好的粘温特性；油膜强度要高，具有较好的润滑性能；能抗氧化，稳定性好；腐蚀作用小，对涂料、密封材料等有良好的适应性；同时液压介质还应该具有一定的消泡能力，选择液压介质时，除专用液压油外，首先是介质种类的选择。根据液压系统对介质是否有抗燃性的要求，决定选用矿油型液压油或抗燃性液压油。综上所述，考虑到本液压系统的使用环境和压力大小，本系统所选择的液压油为 YB46 号液压油作为本系统的液压介质。其主要性能如下：运动粘度2750.6，粘度指数90，闪点，凝点，油的密度为21mm sA170 C25 C=918。3kg mA黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 35 -10 液压系统的安装 一个设计良好的液压系统与复杂程度大致相同的机械式、电气式的机构相比，故障发生率是较少的，但是，如果安装、调试和维护不当，也会出现各种故障，以致严重影响生产。一次，安装、使用和维护的优劣，将直接影响到设备的使用寿命和工作性能。所以，液压相同的安装、调试和维护在液压技术中占有很重要的地位。10.1 液压传动系统的安装10.1.1 液压管路的安装10.1.1.1 吸油管的安装吸油管路要尽量短、弯曲少，管径不能过细。各种液压泵对吸程高度要求有所不同，但一般不超过 500mm；吸油管连接处不得漏气，以免液压泵在工作时吸进空气，产生噪音，以致无法吸油。 ；除了个别泵以外（产品说明书或者样本中有说明） ，一般在吸油管路上应安装粗滤油器，滤油器的通油能力至少是液压泵的额定流量的两倍，同时要考虑清洗时拆装方便10.1.1.2 回油管的安装执行元件的主回路及溢流阀的回油管伸到油箱面以下，以防止油液飞溅二混入气泡；溢流阀的回油管不允许与液压泵的进油口直接相通，可单独接回油箱，也可与主回油管冷却器相通，避免油温上升过快。 ；具有外部泄漏的减压阀、顺序阀、电磁阀等的泄
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