定压式容积节流调速回路实验装置毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合。任何液压系统都是由一些基本回路组成的。本文对定压式容积节流调速回路实验装置的设计进行了详细的分析设计。 首先，本文分析了简单的容积节流调速基本回路的原理，在此基础上总结出定压式容积节流调速回路系统原理图；其次，根据液压传动相关理论进行数据计算，选择合适的液压元件；再次，根据元件的安装位置及实验台设计原则，进行实验装置整体框架结构的设计；最后，对本次设计的实验台装置进行性能验算，包括压力损失的验算和系统温升校核环 节。 通过相关理论数据的验算，本次设计的液压实验台装置能完成定压式容积节流调速回路实验。 关键词： 液压基本回路；调速回路；实验台 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to of to a is of . In of on of of on up of to of to of of of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 1 绪论 . 1 述 . 1 压传动的发展史 . 2 题背景 . 2 文主要研究工作 . 3 2 定压式容积节流调速回路实验装置设计分析 . 4 路分析 . 4 速基本回路 . 4 载支路 . 5 况分析 . 5 压系统方案分析 . 5 制原理图 . 6 3 液压系统参数设计 . 8 压缸的设计 . 8 压缸参数设计 . 8 压缸结构设计 . 11 压泵装置 . 17 压泵 设计选型 . 17 动电机的选型 . 18 轴器的选型 . 19 箱设计 . 19 箱有效容积计算 . 19 箱组件结构设计 . 20 压控制元件选型 . 23 4 液压辅件的选择 . 25 管 . 25 管的作用及要求 . 25 管的选用计算 . 25 接头 . 26 压油 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 5 实验台结构设计 . 28 述 . 28 验台组件设计 . 28 面设计 . 28 装面板设计 . 29 6 液压 系统性能验算 . 30 压回路性能验算 . 31 压回路压力损失 . 31 压回路发热温升估算 . 35 7 液压系统的安装、调试与故障处理 . 37 压系统的安装 . 37 压元件的检查 . 37 压元件与管道安装 . 37 压系统的调试 . 38 压系统常见故障与诊断 . 38 8 总结 . 40 参考文献 . 41 致谢 . 43 毕业设计（论文）知识产权声明 . 44 毕业设计（论文）独创性声明 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 绪论 述 液压传动是以 流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。他们通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机的组合成具有一定控制功能的传动系统。 液压传动系统涉及的内容较为抽象，不易理解，实验则是学习液压传动的重要途径。 液压传动是利用有压液体作为传动介质来传递动力或控制信号的一种传动方式，也是利用有压液体的压力进行能量传递、能量转换和能量控制的传动系统。它由能源装置、传动装置、辅助装置和执行元件组成。传动部分是机械装置的重要组成部分，起着传递运动和力的作用。传动装置的选择正确与否直接决定着实验台的性能好坏 ；传动方案的选择要充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、效率高、成本低、操作简单、维修方便的液压传动系统。 传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动。 流体传动是以流体为工作介质进行能量的转换、传递和控制的传动。包括液体传动和气体传动。 液体传动是以液体为工作介质的流体传动。包括液压传动和液力传动。 液压传动是利用液体压力势能的液体传动；液力传动则主要利用液体的动能。 液压传动区别于其他传动方式主要有如下两个特征（由于传动中液体的压力损失相对工作压力较小，为揭示液压传动的本质，在本讨论中 忽略液体的压力损失和容积损失）： 特征一：力（或力矩）的传递是按帕斯卡定律（静压传递定律）进行的。其原理是把在密封容器内的液体当做静止的理想液体来看，则作用在液体上力的将以等值同时传动到液体各点。 特征二：速度或转速按 “容积变化相等 ”的原则进行。 此处针对液压传动的基本特征说明两点： (1) 在讨论时我们是忽略液体的压力损失和容积损失的，而事实上当管道中的流速较高时，会存在压力损失，在复杂系统中，压力在各区段也不相同，故泵的出口压力不可能等于执行元件的进口压力，但执行元件的推力（或力矩）仍是有液体的 压力来传递的。在稳态下，帕斯卡定律在封闭区域中还是适用的。关于买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2系统的压力损失会在后面的章节中会做详细的验算。 (2) 压力取决于负载，应理解为综合阻力，此负载不仅仅是指克服执行元件的外加负载， 还包括各种流动阻力以及执行元件需要克服的与其接触的元件的摩擦阻力等。 压传动的发展概况 液压传动开始应用于 18 世纪末英国第一台水压机，而我国的液压技术开始于 1952 年，液压元件最初应用于机床和锻压设备，后来应用与工程机械。 1964年我国从国外引进一些液压元件的生产技术，同时自行设计液压产品，经过多年的艰苦探索和发展，特别是引进美国、德国、日本的先进技术和设备，使我国的液压技术上了新的台阶。目前我国已经形成门类齐全的标准化、系列化、通用化的液压元件系列产品。在吸收和借鉴国外先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压元件新产品，加强产品的可靠性和新技术的应用领域，现在的国产液压元件积极采取新的国际标准，使我国现代的液压技术得到进一步发展。 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了愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多 4。 题背景 近年来中国液压机械行业取得了 很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生成仍然是“中国制造 ”普遍的生存模式。很多高端产品表面上是中国生产，其实核心技术都来自国外。为此， “十二五 ”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业。制造业的升级和转型，对液压机械行业有着深远的影响和重大意义 5。 我国农业、水利、能源、交通等产业的发展较快，为此需要大量机械装备 以满足其发展的需要。随着工业化和自动化水平的提高，这些装备需要配套大量的高性能和高可靠性的液压传动部件。国家在对重大技术装备实行国产化的同时，也正积极鼓励和支持关键零部件的开发生产，以此增强配套能力，提高装备制造业整体水平。 液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。在整个液压系统中，液压回路起着至关重要的作用，决定着能否实现预期的规定的功能，因此，本设计将设计液压回路实验台供实验使用，对实现机电一体化有重要意义。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文主要研究工作 (1) 本文旨在设计定压式容积节流调速回路研究采限压式变量叶片泵 +调速阀的容积节流调速回路的原理； (2) 设计出合理的、能满足使用要求的定压式容积节流调速回路实验装置； (3) 可实现快进 快退工作循环； (4) 绘制主要零件图； (5) 选择液压元件型号； (6) 对系统进行温升校核。 实验台装置，本文研究的工作分三个阶段：一，定压式容积节流调速回路原理分析与设计；二，实验台机构总成设计；三，对系统温升的校核。 在第一阶段主要分析绘制系统的实验原理图，根据所绘制的原 理图进行后续实验台机构分析设计，在第二阶段根据已知的液压系统原理图上分布的各部分元件及其功能设计、计算相应的机械结构来固定安装，第三阶段是对理论计算值进行验证，说明设计的合理性与可行性，主要包括系统压力损失的校核及系统温升的校核。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 42 定压式容积节流调速回路实验装置设计分析 路分析 根据所给课题可以将题目分解为以下几个部分： (1) 研究采用限压 式 变量叶片泵 +调速阀的容积节流调速回路的原理； (2) 设计出合理的能满足使用要求的定压式容积节流调速回路实验装置； (3) 可实现快进 工进 快退工作循环； (4) 选择液压元件型号； (5) 对系统进行温升校核。 此次设计的系统需要满足的基本功能是在实验台的基础上实现在叶片泵和液压元件的控制下液压缸的快进，工进，快退的过程，在一套实验台上完成其功能要求。 速基本回路 这种调速回路采用限压式变量泵供油，通过调速阀来确定进入液压缸或自液压缸流出的流量，本实验采用调速阀安装在回油路上，使变量泵输出的流量与液压缸所需的流量自动相适应。这种调速没有溢流损失，效率较高，速度稳定性能较好。现在以最基本的调速 回路为例进行分析，如图 图 本调速回路 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5图 在本次实验中基本调速回路，溢流阀始终开启，使系统的工作压力稳定在溢流阀调定压力附近，溢流阀用来保证液压系统出口压力的恒定。换向阀用来进行工作动作的转换，当换向阀 1 位， 3 位接通可实现快进动作，即利用液压缸的差动连接实现；当仅接通 1 位时，可实现工进动作，因为调速 阀接在系统的回油路上，所以可利用改变调速阀中节流阀的通流面积的大小，就可以调节液压缸的运动速度，泵的输出流量和通过流出液压缸的流量自相适应；当仅换向阀2 位接通时，系统中液压缸处于快退状态；当 未接通，则系统停止运动，液压泵自行卸荷。 载支路 加载支路的功能在于使系统处于工进状态时，利用调定溢流阀的压力可以检测出液压缸的运动速度。如图 示。 图 载支路 况分析 根据 已知的条件是不能够分析出具体参数的，可以根据相关资料定义参数，进行分析，为之后的数据计算做准备。 首先，此机构最终是要在实验室使用，观察定压式容积节流调速回路中液压缸的动作。定义其最高工作压力 P=负载为 F=2000N；取动作速度13m/ 压系统方案设计 (1) 确定供油方式及动力系统 该机构在实验室为观察现象使用，负载较小，速度较低，从节省能量，减少发热买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6考虑，泵源系统宜采用定量泵供油。动力由 常用的三相异步电机提供，通用性更好，便于使用与维护。 (2) 执行机构 执行机构多且复杂，本次设计只是观察液压缸速度变化，可以选择简单的单作用活塞杆式液压缸。 (3) 压力等级变换方式 本系统采用三位四通电磁换向阀，利用其阀芯机能的特点实现压力等级的换向及液压缸的进退。 制原理图 本实验的 工作目的 为实现动作快进，工进，快退的转换， 在此可以带上 加载缸的正常工作，实验的基本原理如下：当液压泵工作时，溢流阀始终处于开启状态，保证液压泵出口压力的稳定。电磁换向阀 13通，系统实现差动连 接即工作缸处于快进状态；当到达指定行程时电磁换向阀 3开，工作缸开始处于工进状态，当工作缸顶动加载缸运动时，此时加载缸的有杆腔空间增大压强减小，即通过单向阀从油箱吸油，无杆腔充满液压油存在一定的负载背压，当压力增大，加载缸回油路上的溢流阀开启，油液从溢流阀留回油箱，到达指定行程后工进结束；电磁换向阀 1开， 2通，工作缸处于快速复位阶段即快退状态，同时加载支路中换向阀 5通，加载缸也处于快退状态，速度小于工作缸的快退速度，当都到达指定位置后换向阀 1245断电，此时液压 泵自行卸荷，系统运动停止。原理如图 示： 图 压式容积节流调速回路原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7表 件动作顺序表 1进 + - + - - 工进 + - - - - 快退 - + - - + 停止 - - - - - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 83 液压系统的参数设计 压缸的设计 压缸参数设计 （ 1） 液压缸内径 D 和活塞杆外径 d 的确定 系统工作压力 P=先进行受力分析 :液压缸所受外负载 F=f+w工作负载，在本实验中取 2000N 导轨摩擦力负载 .f(f 导轨摩擦系数，静摩擦取 摩擦取 在本实验设液压缸重力 G=100N 则：静摩擦阻力 0N; 动摩擦阻力 0N; 性负载 ; a ;:加速或减速时间 一般是 v： t 时间内的速度变化量 取 v=3 时， 最大 则： 06N 液压缸启动 =06+20=326N 快进时的外负载 F=0N; 工进时的外负载 F=2w=2000+20=2020N; 快退时的外负载 F=0N; 工作循环中的最大外负载 F 为工进时的力 F+：液压缸密封处摩擦力；液压缸机械效率取 ： F+020/244N; 24N; 根据公式 (算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d )(1142121 (F:最大外负载， F=2020N; 压缸工作压力 2：背压压力，根据液压系统设计简明手册取 d/D:根据表 2取 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9则： 11D D=37表 D=40 d=20表 液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系 工作压力 P/(d/D 2 2 5 5 7 7 液压缸内径尺寸系列（ (40 50 63 80 （ 90） 100 (110) 注：括号内数值为非优先选用数值。 对选定的液压缸内径 D 进行最小稳定速度验算，保证液压缸节流腔有效面积 效面积 A22 9421 6 004)(4 量阀的最小稳定流量，本次试验所用调速阀为 列：小稳定流量为 =1m/ 见 :液压缸能满足所需低速。 （ 2） 液压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件计算。通常所说的壁厚是指其结构中最薄处的厚度。圆筒材料其内壁受力时，应力分布规律与它的壁厚有关。本 设计液压缸采用 35#无缝钢管，属薄壁圆筒结构，其壁厚按公式计算 2 ( (式中 液压缸壁厚（ m）； D液压缸内径（ m）； 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 试验压力，一般取最大工作压力的（ （ 材料 的许用应力； b缸体材料的抗拉强度（ 35#钢抗拉强度 b=240 n安全系数。一般 n=，这里取 n=4. 由上式 (得 则缸筒外径 +20=无缝钢管标准 17395 0因此缸筒壁厚 =5 3） 液压缸工作行程的确定 此次设计活塞杆外部不受力，活塞杆的动作只是便于观察，参照活塞移动速度 v=1m/表 取行程 S=150 表 压缸活塞行程系列（ 2349 (50 80 100 125 160 200 250 320 活塞理论动作时间 )(0.9 液压缸动作时间过于太长浪费资源，时间太短则不利于观察实验现象，此时间相对比较合理。 （ 4） 缸盖厚度 此液压缸为单活塞杆双作用缸，缸底无油孔，其有效厚度 t 按强度要求可用下式进行理论计算 5。 43 （ 式中 t缸盖有效厚度（ m）； 缸盖止口内径 (图 m） ,取 0 则 取 t=5 （ 5） 最小导向长度 当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离 H 称之为最小导向长度（图 如果最小导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，以此设计时必须保证具有一定的最小导向长度 。 图 压缸导向长度及缸盖厚度 普通液压缸的最小导向长度 H 必须满足以下要求： 24020 式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。 0 H=28塞的宽度 B 一般取 B=(，则 B=63 (取 B=32( 缸盖滑动支撑面的长度 据液压缸的内径 D 而定； 当 D80，取 ； 当 D80，取 1.0)d； 本次设计的液压缸内径 D80而 63 (取 2( 最小导向长度需要保证，但过分的增大 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间加一隔套 K 来增加 H 的值。隔套的长度 C 由下式确定： )(21 1 (C=0 缸体长度的确定，一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍，则缸体长度取M=320 压缸结构设计 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 （ 1） 液压缸的安装连接结构 根据安装位置及工作要求的不同，液压缸的安装方式分为长螺栓安装、脚架安装、法兰安装和耳环安装等如表 本设计系统的液压缸只做观察使用，综合考虑采 用前后脚架的安装方式。此安装方式虽然侧翻力矩较大，但液压缸安装在面板上，在竖直方向只有其自身重力的影响，可以不考虑。采用前后脚架安装，不至于液压缸在径向外形尺寸过大。 表 压缸的安装方式（部分） 序号 安装形式 安装结构简图 注 1 长螺栓安装 2 径向脚架 侧翻力矩比较 序号 2 较小 序号 4 较大 3 地面脚架 4 前后脚架 5 头部外法兰 安装螺钉受拉力比较 序号 6、 7 较小 序号 5 较大 6 头部内法兰 （ 2） 缸体与缸盖的连接方式 缸体与缸盖的连接方式多种多样，各有各的优缺点如表 体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料及工作条件有关，考虑到液压缸的安装方式买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 为前后脚架安装，选择缸体与缸盖的连接方式为法兰连接。在缸筒两端焊接一法兰，缸盖加工成法兰结构，并将液压缸的安装脚架加工为一体，结构更为紧凑。另一方面，法兰连接相对于螺纹连接等连接方式具有结构简单、成本低、容易加工成本低和强度大等优点。 表 压缸缸盖与缸体的连接形式 安装方式 结构形式图例 优缺点 法兰连接 优点： 1）结构简单、成本低 2）易加工，便于装拆 3）强度大、能承受高压 缺点： 1）径向尺寸较大 2）重量比螺纹连接大；缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也较大 3）用钢管焊接法兰，工艺复杂 螺纹连接 优点： 1） 外形尺寸小 2） 重量轻 缺点： 1） 端部结构复杂、工艺要求高 2） 拆装时需要专用工具 3） 拧端盖时易损坏密封圈 外半环连接 优点： 1） 结构较简单 2） 加工装配方便 缺点： 1） 外形尺寸大 2） 缸筒开槽，削弱了强度。需要增加缸筒壁厚 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 内半环连接 优点： 1）外形尺寸小 2）结构紧凑、重量较轻 缺点： 1） 缸筒开槽，削弱了强度 2） 端部进入缸体内较长、安装密封圈易被槽口擦伤 （ 3） 活塞杆与活塞的连接方式 活塞杆与活塞的连接分为整体式连接和组合式连接如表 体式连接用于缸径较小的液压缸，即把活塞杆与活塞作为一体加工。而组合式连接又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。半环连接 不易松动，且存在轴向间隙，用锥销连接，销控必须配铰，销钉连接后还必须锁紧，在此，螺纹连接则显示出其结构简单拆装方便的优越性，本次设计液压缸几乎没有震动，只需添加弹性垫圈就能克服对其锁紧。 表 塞杆与活塞的连接结构 连接方式 结构形式图例 特点 整体式连接 结构简单适用于缸径较小的液压缸 螺纹连接 结构简单，在振动条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸 半环连接 结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。多应用在压力高、负荷大、有振动的场合 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 锥销连接 结构可靠，用锥销连接，销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧，多用于负荷较小的场合 （ 4） 密封件的选择 漏油是液压系统经常发生的毛病之一，密封式防止漏油的最有效和最主要的方法。漏油不仅会降低系统的容积效率使系统发热，而且向元件外部泄露的液压油还会弄脏设备，污染环境。 密封件过紧 ，虽然能有效的防止漏油，但同时此处为动密封，会引起很大的摩擦损失，降低机械效率，并降低密封件的寿命。 为此，在设计中时时刻刻纵观全局，在选择液压缸内径时就考虑到密封件的选择，液压缸内径已按照标准系列选取。 O 形密封圈是由耐用橡胶制成，结构简单，密封性能好，摩擦力小，沟槽尺寸小且易于制造等优点。此处选择 O 型密封圈 活塞杆与缸盖处的密封选择 活塞杆与缸盖的密封处活塞杆往复运动经常与外界接触，所以还应考虑增加防尘装置，此处增加防尘圈 （ 5） 液压缸排气装置 当液压缸内混有气体时，气体的压缩性比液压油的压缩性高，会产生震动，传动不平稳，因此在液压缸最高处设置排气装置。排气装置一般设在液压缸端部的最高处。本设计的液压缸为双作用液压缸，则需要两个排气装置。 本设计的排气装置是顶端带有圆锥的螺塞，在螺纹孔的侧面开一小通气孔。不需要排气时，拧紧螺塞，顶部的圆锥将有口封死，不会泄露；需要排气时打开螺塞，有口开启，螺纹退至通气孔时，气体排出。本次设计的液压缸不需要经常排气，此结构简单，相对专 业的排气阀成本低廉。 （ 6） 活塞杆导向部分的结构 如前所述，在计算最小导向长度时，将隔套的长度设置为零，此部分不再有隔套。 活塞杆导向部分（如表 结构包括活塞杆和缸盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套结构。分离式的导向套在活塞杆经常往复运动的场合应用广泛，便于导向套磨损更换。本设计只在实验室使用，为了使结构简单，零买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 件数目更少，结构更加紧凑，将其设计为与端盖一体的整体式直接导向机构。此处的密封和防尘均已在密封件的选择章节做 过陈述，不再赘述。 表 活塞杆的导向与密封及防尘装置 结构形式 结构简图 特点 端盖直接导向 1） 端盖与活塞杆直接导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖 2） 盖与杆的密封常采用 O 型、 Y 型、 3） 防尘圈用无骨架的防尘圈 （ 7） 液压缸主要零件的材料及技术要求 液压缸主要零件包括缸体、活塞、活 塞杆、导向套等，这些零部件的材料及技术要求直接影响液压缸的机械效率，表 数作为设计依据。 表 液压缸主要零件的材料和技术要求 零件名称 简图 材料 主要表面粗糙度 技术要求 缸体 无缝钢管35 钢 、内径用 配合 2、内径圆度、圆柱度不 大于直径公差之半 3、内径母线的直线度在 500、缸体端面 T 对轴线的垂直度在直径每 100、为防止腐蚀和提高寿命，内径表面镀 硬铬 ,在进行抛光 ,缸体外涂耐腐蚀油漆 6、缸体的端盖采用螺纹连接时，螺纹采用 6H 级精度； 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 活塞 灰铸铁塞外圆 、外径 D 度、圆柱度不大于外径公差之半 2、外径 D 对内孔 径向跳动不大于外径公差之半 3、端面 T 对轴线的垂直度在直径每 100不大于 、活塞外径用橡胶密封圈密封时可取 合，内孔与活塞杆的配合可取 塞杆 实心活塞杆 35钢 、材料热处理：调质 20 25、