拖拉机液压提升实验台设计毕业设计【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 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 题目的 2 验一般要求 2 悬挂点的提升力实验 2 架上的提升力实验 2 沉降实验 3 题背景 3 题意义 3 究的主要内容 4 2 液压 缸 的计算和选择 4 压缸工作压力计算 4 压缸缸 径和活塞杆直径计算 5 压缸的有效工作面积 计算 5 3 计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值 6 升时液压缸的压力、流量和功率值 6 降时液压缸的压力、流量和功率值 6 4 设计 液压系统 工作 原理 图 6 择基本回路 6 速回路 6 路循环形式 6 向回路 7 力控制回路 7 路合成 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 液压元件的 计算和 选择 8 压泵的选择 8 动机的选择 9 件、辅件 列表 9 定油管尺寸 10 箱的设计 10 位计的选用 11 滤 器 的 选 用 12 油过滤器的选用 12 油过滤器的选用 13 6 液压油的选用 15 7 液压系统性能的验算 15 路中压力损失 验算 15 升时压力损失 验算 15 降时压力损失 验算 17 压泵 各阶段的 工作压力 验算 20 统油液温升验算 20 8 机械系统性能的校核 21 动 轴承的选用与校核 21 部件强度校核 21 缸连接销剪切强度校核 21 升架传感器连接销剪切强度校核 22 升架下悬挂点 销轴剪切强度校核 22 C 杆的抗拉强度校核 23 缸轴承轨道剪切强度校核 23 脚螺栓危险截面的拉伸强度校核 24 道座和轨道连接块的连接螺栓挤压强度和剪切强度校核 25 9 结论 26 参考文献 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 致谢 28 附 录 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 拖拉机液压提升实验台设计 摘 要 ： 此设计 是载荷为 4吨重的拖拉机液压提升实验台。 本拖拉机液压提升试验台主要用于测定农业拖拉机后置三点悬挂装置下悬挂点处最大提升力、悬挂点后 610最大提升力和进行静沉降实验。传统的液压提升试验台的拉力油缸和油缸轨道之间存在的是滑动摩擦，在加载拉力进行实验时会形成摩擦自锁，因此会导致加载的拉力不是竖直方向，以至于测量的最大提升力偏大以及缩短了试验台的寿命。 为了提升所测量数据的准确性及保证试验台的正常使用寿命，特在拉力油缸和油缸轨道接触点处加上一对深沟球轴承，将其之间的滑动摩擦改进为滚动摩擦。 关键词 ： 拖拉机；液压；压力；流量；应力； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 F is a of is of at of 610mm at of of of is so is of in to of to of at of a of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 前言 选题目的 拖拉机液压提升试验台主要用于测定农业 轮式 拖拉机后置三点悬挂装置下悬挂点处最大提升力、悬挂点后 610最大提升力和进行静沉降实验。 实验一般要求 将不带配重的拖拉机固定在水平位置，使拖拉机 轮胎受到动力提升的反作用力时不发生变形。 带和不带框架实验时，悬挂杆件应调整到如下规定的典型的和可重复的状态。 调整悬挂杆件，使动力提升行程和下下悬挂点离地高度满足 动力 提升行程达不到标准要求的拖拉机 ，应在所能达到的最大动力提升行程内测量提升力。如果拖拉机达不到规定的动力提升行程和下悬挂点离地高度，应在实验报告中说明。 上拉杆长度应调整到当下拉杆处于水平位置时，框架的立柱处于垂直位置。 当上铰接点或下铰接点不止一个时，所用的铰铰接点由制造厂选定，并在实验报告中说明。 提升杆与下拉杆的挂接点不止一个时，所用的挂接点由制造厂选定，并在实验报告中说明。 这些初始调整应尽可能使立柱 从垂直位置到框架处于最高位置时，立柱至少转过10 。如果达不到这一要求，应在实验报告中说明。 下悬挂点的提升力实验 在连接两个悬挂点的水平杆上施加一个能够测量的垂直向下的力。该力应位于拖拉机纵 向 中心平面内，并在整个提升范围内保持垂直。为确保 测量精度，应注意避免在力作用下出现扭转现象。 有效提升力和相应的液压压力应在整个提升范围内间隔大致相等的至少 6点处测量，包括最高点和最低点两个极限位置。每点的力应为克服静载荷所发挥的最大值。此外 ， 应测量提升行程。实验时记录的压力应超过安全阀最小调定压力。 将测得的提升力最小值修正到相当于液压提升系统安全阀最小调定压力的 90%时的对应值， 该值正值即为 整个提升范围内的最大提升力。 框架上的提升力实验 将具有下列特征的框架连接到三点悬挂杆件上： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1) 立柱高度和下悬挂点到拖拉机中心线的距离符合 果拖拉机的悬挂类别不止一个，实验用类别由制造厂选定； 2) 质心应在下悬挂点后 610立柱垂直的两下悬挂点的中心线上。 在悬挂框架质心处施加一可测量的垂直向下的力，将框架质量与所施加的力相加作为提升力。 有效提升力和相应的液压压力应在整个提升范围内 间隔大致相等的至少 6点处测定，包括最高点和最低点两个极限位置。每点的力应为克服静载荷所发挥的最大值。此外，应测量提升行程。实验时记录的压力应超过安全阀最小调定压力。 将测得的提升力最小值修正到相当于液压提升系统安全阀最小调定压力的 90%时的对应值，该值正值即为整个提升范围内的最大提升力。 静沉降实验 按 在框架质心处施加一个垂直向下的载荷，其大小为 并在整个实验期间保持该载荷不变。 将液压提升装置和操纵机构置于制造厂推荐的农 具运输状态的位置，发动机熄火，测量加载点的垂直高度。 在 30，每隔 5量一次加载点的垂直高度。 选题背景 拖拉机作为一种动力机械，其动力最终要通过拖拉机与农机具的挂接点将动力传递出去。液压悬挂装置就是利用液压作为动力来控制农具的提升和下降。悬挂点处最大提升力、悬挂点后 610最大提升力直接关系到农具能否正常工作和 运输以及拖拉机适合悬挂的农具范围，同时也反映拖拉机的动力系统和液压系统的性能以及决定拖拉机的使用范围。 拖拉机液压提升实验台主要用于全国各农机鉴定站对农业拖拉机后置三点悬 挂装置提升能力的鉴定以及拖拉机生产厂家对自己产品的检验和调试。国外的技术已相对比较成熟，国内还处于初步的生产和改进阶段，其中洛阳一拖和农机化司对该产品比较重视，我省的农机鉴定站也在加紧研制、安装、调试。 选题意义 传统的液压提升试验台的拉力油缸和油缸轨道之间存在的是滑动摩擦，在加载拉力进行实验时会形成摩擦自锁，因此会导致加载的拉力不是竖直方向（与水平线不垂买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 直，通常测量时要人为敲击油缸使其大概处于竖直方向），以至于测量的最大提升力偏大。同时由于是滑动摩擦副，加速了拉力油缸的铰轴和油缸轨道之间的磨损， 导致测量误差越来越大以及缩短了试验台的正常使用寿命。 为了更好的测量农业拖拉机后置三点悬挂装置下悬挂点处的最大提升了、悬挂点后 610最大提升力和进行静沉降实验，提升所测量数据的精度及保证试验台的正常使用寿命。特在拉力油缸和油缸轨道接触点加上一对深沟球轴承，将其之间的滑动摩擦改进为滚动摩擦。 特点： 1) 测量精度高； 2） 拉力油缸自适应转动 和移动 ，方便 试验和 测量； 3) 试验台正常使用寿命较高。 研究的主要内容 该拖拉机液压提升实验台的设计只要可以分成以下几个部分： 1) 总体参数的 选择和总体布局，合理选择机型、性能参数、整机尺寸及总成的机构形式，并进行合理布局 ； 2) 试验台机械系统的设计，根据实验台工作 要求，设计结构和尺寸合理的零件，同时确定零件合理的加工工艺及技术要求； 3) 试验台 液压系统的设计，根据 实验台工作 要求，设计或选择合适的液压元件 ，制定 该试验台液压系统原理图。 2 液压 缸 的计算和选择 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复运动，输出有限的直线位移。 设计时先根据 使用要求选择结构类型，然后按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算 ，最后再进行结构设计。 液压缸工作压力计算 该 拖拉机液压提升实验台 液压缸载荷 为 4t，该实验台是 农业机械 的鉴定检验机械，可看做农业机械。 工作压力可根据负载和主机类型 结合实际可选的液压缸 确定，由液压与气压传动 1表 9 4取 ： 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 液压缸 缸径和活塞杆直径计算 由于此液压缸提供的是向下拉力 ，因此选用单杆活塞式液压缸， 根据液压与气压传动 1表 4初选杆径比 3/1/ 为使运动平稳 ，在液压缸回 油路上须加节流阀回路节流 调速系统 ，背压力值参照 液压与气压传动 1表 9取背压b 5104 。 根据21 b , 3/1/ 求出液压缸大腔面积121 （ 1） 根据 压与气压传动 1 (表 4整成就近的标准值，得D=80压缸活塞杆直径 024) ，根据 2348压与气压传动 1 (表 4 液压设 计手册 2就近圆整成标准值 d=40 液压 设计手册 2取液压缸型号为 0 0工程液压缸主要技术规格： 缸径： 80塞杆直径： 40大行程： 1000大工作压力： 160盖连接形式：内卡键连接 活塞杆形式：螺纹连接活塞杆 液压缸与机体连接形式：耳环带衬套中间铰轴 液压缸的 有效工作面积 计算 无杆腔有效面积 221 5024808044 （ 2） 活塞杆面积 223 1 2 56404044 （ 3） 有杆腔有效面积 2312 3 7 6 81 2 5 65 0 2 4 （ 4） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3 计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值 上升时液压缸的压力、流量和功率值 上升速度为 ，负载 F 近似为零 2 4 6 81221 （ 5） m i n/7 6 i n/ 6 8m i n/ 2 4 （ 6） （ 7） 下降 时液压缸的压力、流量和功率值 下降速度为 M P 04105024104 26 52642211 （ 8） m i n/3 1 8 i n/ 1 8m i n/ 6 8 （ 9） 8 （ 10） 表 1 液压缸工循环各阶段压力、流量和功率值 of of 作循环 负载 回油背压 进油压力 输入流量 输入功率 F/ 0 P/升 0 降 40 设计 液压系统 工作 原理 图 选择基本回路 调速回路 由于 液压系统 功率较小 和本试验台工作时对低速性能和速度负载特性都有一定的 要求 ，采用节流阀式调速回路 ，同时为了便于实现压力控制，低速平稳性，以及避免出现前冲现象，采用回油节流调速。 油路循环形式 调速方式决定之后，油路循环形式基本也就确定，选用开式回路。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 换向 回路 三位四通换向阀的中位机能的选择对保证系统工作性能有很大作用， 为了便于试验时记录数据及启动平稳 ，决定采用“ O”型中位机能。 为了便于控制，决定采用电磁换向阀。综合以上要求，决定采用“ O”型中位机能的三位四通 电磁换向阀。 压力控制回路 在液压泵出油口设置溢流阀 来控制液压泵的工作压 力 同时安装二位二通电磁换向阀卸荷 。 在三位四通电磁换向阀的进油口设置减压阀 来调整液压缸的下拉力，同时起到稳压作用，使液压缸工作压力不受溢流阀压力波动的影响。 回路合成 对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和归并。 在进行静沉降实验时 ，为了保证施加在框架上的载荷保持恒定，在液压缸有杆腔油口设置气囊 式蓄能器。 在换向阀和 节流阀 之间 安装 液压锁。 液压锁实质是由两个液控单向阀组成。 液控单向阀具体结构就是一个带有液控口的单向阀。有阀座，钢球，弹簧，液控口，控制柱塞，和 A,B,X 三个油口。 向，液压油克服弹簧力，推开钢球，直接流过去。 向，钢球落在阀座上，油流不过去，需要在 X 口接入带有压力的控制油，控制油作用在控制柱塞上，推动柱塞前进，柱塞连接推杆，推杆顶开钢球，这样液压油就可以 “ 反向 ” 流动了。 液压锁的作用是互锁，及图中滑阀位于中位时，液压油缸在两个单向阀的作用下左右油缸处于静止状态；但是当滑阀处于右位机能时，及 b 口进油，此时右路单向阀进油，同时控制油路把左路单向阀打开泄油；当滑阀处于左位机能时同理 。 图 1 中虚线所框出的部分就是液压锁 。 图 1 液压锁 l 置 压力表等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 合成 后完整的液压系统如图 2所 示 图 2 液压系统原理图 液压元件的 计算和 选择 液压泵 的 计算和 选择 泵的基本参数是压力、流量、转速、效率。泵的流量应稍大于液压马达和液压缸流量之和，考虑到油路中的各种流量损失，一般留有 15%的裕度。 计算液压泵的工作压力 ： 根据拟定的液压系统是采用回油路节流调速，进油路压力损失选取55 1 0p P a ，故液压泵工作压力为： p 551 （ 11）式中 1p 执行元件的最大工作压力 p 进油路上的压力损失 考虑到系统动态压力因素的影响，液压泵的额定工作压力为 M P p 251(5 （ 12） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 计算液压泵的流量 ： 取液压系统的泄漏系数 K=m i n/5 2 1 i n/7 6 m a x （ 13） 式中 K 回油泄漏折算系数 K = 同时工作的执行元件流量之和的最大值。 根据pp、液压与气压传动 1（表 3选用 外啮合齿轮 泵，查 液压 设计手册 2取齿轮泵型 号为 齿轮泵的主要参数： 排量： 6mL/r 额定压力： 14高压力： 定转速： 2000 r/高转速： 3000 r/积效率： 90% 质量： 电动机的选择 最大功率在液压缸下降 阶段， 取液压缸进油路上压力损失为 液压泵输出压力为 液压泵的 总效率 为 8.0p， 液压泵的 最大理论 流量 r 2700r/2L/动液压泵最 大输入功率 P 为： （ 14） 查 机械设计 课程设计 手册 3表 12100定功率为 载 转速 940r/压泵输出流量为 满足系统要求。 元件、辅件列表 各类阀可通过最大流量和实际工作压力选择，阀的规格如 表 2 所示： 表 2 元件和辅件的规格 of 件名称 额定流量 额定 压力 额定压降 型号、规格 L/ 油箱 空气过滤器 油 过滤器 25 40F 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 元件名称 额定流量 额定 压力 额定压降 型号、规格 L/ 回油过滤器 25 30压泵 12 14 流阀 63 16 向阀 25 21 位二通电磁换向阀 63 16 2压阀 20 14 位四通电磁换向阀 30 21 34压锁 单向 节流阀 25 14 能器 0压缸 0确定油管尺寸 由前面所得各数据，按照书中推荐的油液在压油管中的流速取 V=3m/s,可得与液压缸相连管道的最大内径可按下式计算： 4（ 15） 按 算： V 取 3m/s （ 16） 查 液压 设计手册 2取标准值 d=6钢管 ，钢管外径 10接头螺纹 110M ,推荐管路流量 油箱的设计 油箱属于非标准件，在实际情况下常根据需要自行设计。油箱设计时主要考虑油箱的容积、结构、散热等问题。 油箱的容积是油箱设计时需要确定的主要参数。 油箱体积大时散热效果好，但用油多，成本高；油箱体积小时，占空间少，成本降低，但散热条件不足。在实际设计时，可用经验公式初步确定油箱的容积，然后再验 算油箱的散热量 算系统的发热量 油箱的散热量大于液压系统的发热量时（ 油箱容积合适；否则增大油箱容积或采取冷却措施。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 油箱除具备储存必须的油量外，还应有液压回路中的油全部流回油箱不溢出的预备空间，即油箱油液高度最高不超过油箱高度的 80%，最低使进油口过滤器不 吸入空气。一般行走机械、带有冷却装置的机械，油箱容量选最小值；而固定设备、没有冷却装 置靠油箱散热的机械选最大值。 油箱容积的估算经验公式为 （ 17） 式中 V 油箱的容积（ L）； q 液压泵的总额定流量（ L/ 经验系数（ 其数值确定如下： 对于低压系统（ p 5 =2 4 对于中压系统，（ 5p 16 =5 7 对于高压系统，（ p 16 =6 12 注意事项： 1）箱体要有足够的强度和刚度。油箱一般用 4钢板焊接而成，尺寸大者要加焊加强筋。 2）泵的吸油管上应安装网式过滤器，过滤器与箱底间的距离要大于 20滤器不允许露出油面，防止泵卷吸空气产生噪声。系统的回油管要插入油面以下，防止回油冲溅产生气泡。 3） 回油管和吸油管应隔开， 两者间的距离尽量远些，应当用几块隔板隔开，以增加油液的循环距离，使油液中的污物和气泡充分沉淀和析出。隔板高度一般取油面高度的 3/4。 4）防污密封。为防止油液污染，油箱要安装空气过滤器，盖板及窗口各连接处均需加密封垫，各油管通过的孔都要加密封圈。 5）油箱底部应有坡度，箱底与地面间应有一定距离，箱底最低处要设置放油塞。 6）油箱内壁表面要做专门处理。为防止油箱内壁 涂层脱落，新油箱内壁要经喷丸、酸洗、和表面清洗，然后可涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。 液位计的选用 液位计通常为带有温度计的装 置，液位计一般设计在油箱外壁上面，并靠近油口，以便注油时观测液面。液位计的下刻线至少应比吸油过滤器或吸油管口高出 75防止吸入空气，液位计上刻度线对应着油箱的容量。液位计与油箱的连接处应有密封措施，对于油温有严格要求的液压装置，可采用传感式液位温度计，其温度计是利买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 用灵敏度很高的双金属片的热胀冷缩的原理来测量油温的。 列液位温度计是油箱的必备附件，它可以指示液位和液温的高低。 根据油箱有效容积，选择 液位温度计。 图 3 列 液位温度计 过滤器的选用 选择过滤器的依据是：过滤精度、通油能力、工作压力、允许压降、过滤器类型等。过滤器的类型是指它在系统中的安装位置不同，有吸油过滤器、压力油过滤器、回油过滤器、通气过滤器。 选择过滤器 时，通流能力一般为实际通流量的 以上。 吸油过滤器的选用 在液压泵站中，吸油口应放置一个过滤器 ，可以保护系统内的所有元件，但由于泵吸油阻力的限制，只能选用压力损失小的网式过滤器 。 网式 过滤器一般安装在液压泵吸油 管端部，具有结构简单、通流能力大、阻力小、易清洗等优点，缺点是精度不高。 根据系统类型和最大工作压力 查 液压与气压传动 1（表 6 系统所需 过滤器 的 过滤精度范围为 25m 。 由系统最大工作流量（ 和过滤精度 范围（ 25m ） 查 液 压 设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 手册 2选用 40F 型吸油过滤器。 40F 型吸油过滤器的主要参数： 过滤精度： 40 m 最大压损 ： 称 流量： 25L/径： 15接方式：法兰连接 外形 如 图 4所示 ： 图 4 吸油过滤器 回油过滤器的选用 在油路的回油口设置一个回油过滤器，可以把系统内油箱或管壁氧化层的脱落或液压元件磨损所产生的颗粒过滤掉，以保证油箱内液压油的清洁使泵及其其他元件收到保护。 由于回油压力较低，所需过滤器强度不必过高。 回油过滤器的设置要考虑 的因素要更多些，其中一个重要因素是液压冲击，尤其是上游有液压缸和比例阀的情况下，在高压下液压缸的换向和比例阀的突然掉电，都会产生很大的瞬间流量冲击，对油滤的滤芯会造成很大的伤害，在设计选用回油管路油滤时要有充分的认识，在结构上予以加强。 根据系统类型和最大工作压力查液压与气压传动 1（表 6系统所需过滤器的过滤精度范围为 25m 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 由系统最大工作流量（ 过滤精度范围（ 25m ）查 液压 设计手册 2选用 30直回式回油过滤器。 30直回式回油过滤器的主要参数： 通径： 公称流量： 25L/滤精度： 30 m 公称压力： 许最大压力损失： 通阀开启压力： 芯型号： 30 进油口 连接方式： 螺纹 连接 外形如 图 5所示： 图 5 回油过滤器 to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 6 液压油的选用 液压系统中的工作油液具有双重作用，一是作为传递能量的介质，二是作为润滑剂润滑运动零件的工作表面，因此液压油的性能直接影响液压传动性 能 :入工作可靠性、灵敏性、工况的稳定性，系统的效率及零件寿命等。 选择液压油首先要考虑的是粘度的问题。在一定条件下，选用的油液粘度太高或太低，都会影响系统的正常工作。粘度高的油液流动时产生的阻力较大，克服所消耗的功率越大，而此功率消耗又将转化成热量使油温上升。粘度太低，会使泄漏量加大，使系统容积效率下降。 根据该液压系统液压泵类型（齿轮泵）和工作温度查液压设计手册 2得液压泵用油粘度推荐值 范围为 17 ，这里选用 0 号 )普通液压油。 7 液压系统性能的验算 回路中压力损失 验算 回路压力损失计算应在管道布置图完成后进行，必须知道管道的长度和直径。管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即 d=6度在管道布置图未完成前暂按进油管、回油管均为 估算，进 、回 油 路总 的局部阻力系数 都 估算为 ， 油液运动粘度取 30 2 ， 3/900 在此设计工进压力损失最大。 上升 时压力损失 验算 上升时进油路的 总 压力损失 在进油路上流速为 100 6 2 6 3 （ 18） 00 6 2 2 321 （ 19） 则 雷诺数 2 3 2 31 为 层流 ） （ 20） 因为液压管为金属管 ，所以 沿层 阻力系数为 （ 21） 进油路管道内的 沿层压力损失 21 （ 22） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 7 7 4 01062 2 2 031 6 221 （ 23） 进油路管道内的局部 压力损失 221 （ 24） 9 9 62 2 2 21 （ 25） 进油路 液体流过各种阀类的局部压力损失 2)( （ 26） 式中 阀的额定流量 阀在额定流量q 通 过阀的实际流量 进油路中油液流经 各阀（只有 三位四通换向阀 ） 的局部压力损失 8 7)307 6 05)( 252 （ 27） 上升时 进油路的总压力损失 M P 5 99 7 40( 进 （ 28） 上升时回油路的总压力损失 在回油路上流速为 （ 29） 则雷诺数 2 3 2 41030 1062 2 32 为层流） （ 30） 因为液压管为金属管，所以 沿层 阻力系数为 （ 31） 回 油路管道内的 沿层压力损失 22 （ 32） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 7 7 4 01062 2 2 031 6 222 （ 33） 回 油路管道内的局 部 压力损失 222 （ 34） 9 9 62 2 2 22 （ 35） 回油路 液体流过各种阀类的局部压力