电控液压传动试验系统设计（全套含CAD图纸）
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s ve it it is It of is In “is is is to Its to An is a in to is to in A of is its a s is by B. of of R&D is of or of R&D is a of is of T to a be so be as In to a be to is of to it to of to in at is a of it of of is of is to to to in do a to to s a of of of to a of if be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of by In is up to be It is is in of as be is a be to to if to be to is in to or to to is a a to or is to or to to is a be on 英文文献 翻译 学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级 ： 学 号： 指导教师： 2011年 4月 25 日 机械工程英语 第 1课现代制造工程 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下， “它 ”是制造业。其实 “制造 ”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买 他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。 制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增 加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 R D 是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在 器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安 排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。 第 2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉 及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关 “生活质量 ”。 好的设 计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有 “错误 ”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会， 但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳 入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。 吉林大学机械科学与工程学院 2009 级毕业设计题目审批表 （暨设计任务书） 毕业设计题目 电控液压传动试验系统 设计 拟指导学生数 1 课题类型 设计 结合课题情况 指导教师姓名 沙永柏 所在单位 机械电子 毕业设计题目简介（主要包括工作内容、要求等，对指导多名学生的题目应明确各学生的工作内容） 任务： 设计 电控液压传动试验系统 ，进行 相应部分的 设计 计算 。 要求： 该 试验 系统主要是为了测试装载机静压驱动系统的性能及参数匹配情况。主要参数：功率90速 2200r/力 40量 200L/ 工作内容： 1、原理及结构设计，绘制 纸三张，包括： （ 1）总体结构及零部件 结构设计 ； （ 2） 绘制液压系统原理图 ； （ 3） 完成电气原理图。 2、 编写设计说明书一份： 2 万字。 3、外文资料翻译： 5000 汉字 。 4、 编程语言设计。 5、绘制三维 。 6、开题报告： 5000 字以上。 时间安排： 第七学期：完成资料收集整理、外文翻译、开题报告。 第八学期：完成全部图纸设计 张及设计说明书。 参考资料： 1、 机械设计手册第四版 化学工业出版社 成大先主编 2、 液压传动系统 机械工业出版社 官忠范主编 3、 机电传动控制 华中科技大学出版社 邓星钟主编 4、 液压工程手册 机械工业出版社 雷天觉主编 5、 机械设计 吉林科学技术出版社 谭庆昌主编 系专家组审核意见： 机械科学与工程学院 年 月 日 注：结合课题情况指 在研项目 预研项目；课题类型指： 设计 论文 软件 I 毕业设计 (论文 ) 电控液压传动试验系统设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 信 声 明 本人 声明 ： 1、 本人所呈交的毕业 设计（ 论文 ） 是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 ； 2、 据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经 公开 发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料 ； 3、 我承诺， 本人提 交的 毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名： 日期： 年 月 日 录 摘 要 . V . 1 第 1 章 绪论 . 2 压概况 . 2 压工作原理 . 2 压系统的设计步骤与设 计要求 . 3 论文研究的主要内容 . 4 第 2 章 电控液压传动试验系统整体方案的拟定 . 5 计思路 . 5 定液压原理图 . 6 动作分析 . 7 第 3 章 电控液压传动试验系统液压系统的计算 . 9 计主要技术参数 . 9 压缸的设计 . 9 制液压缸速度循环图、负载图 . 12 压缸的效率 . 12 压缸缸径的计算 . 12 塞宽度 B 的确定 . 13 体长度的确定 . 13 筒壁厚的计算 . 13 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 14 筒壁厚的验算 . 17 筒的加工要求 . 18 兰设计 . 19 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 20 封件的选用 . 21 第 4 章 电控液压传动试验系统液压系统液压元件的选择 . 23 泵的选择 . 23 泵工作压力的确定 . 23 泵流量的确定 . 24 泵电机功率的确定 . 24 压元件的选择 . 25 管的选择 . 27 第 5 章 验算液压系统性能 . 28 力损失的验算及泵压力的调整 . 28 压系统的发热和温升验算 . 30 第 6 章 液压站的设计 . 32 压站简介 . 32 箱设计 . 32 . 32 箱容积的验算 . 33 油箱的结构设计 . 35 压站的结构设计 . 37 压泵的安装方式 . 37 助元件 . 40 油器 . 40 气滤清器 . 41 位计 . 42 压油 . 43 第 7 章 控制部分设计 . 44 编程序控制器的选择及工作过程 . 44 编程序控制器的选择 . 44 编程序控制器的工作过程 . 44 编程序控制器的使用步骤 . 45 编程序控制器控制方案 . 46 制系 统的工作原理及控制要求 . 46 . 46 制原理图设计 . 47 结论 . 49 致 谢 . 50 参考文献 . 51 V 摘 要 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力 求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作： （ 1）拟定 电控液压传动试验系统 液压液压原理图。 （ 2）完成 电控液压传动试验系统 油缸的设计。 （ 3）完成 电控液压传动试验系统 液压站的设计。 （ 4）对液压系统进行校核设计 （ 5） 完成对 电控液压传动试验系统 整体建模设计 关键词 ： 电控液压传动试验系统 ，油缸，液压系统 1 is a of to of at To we of to of to of I am of of to of on to my is as (1) (2) of (3) to (4) of 5) of 2 第 1 章 绪论 压概况 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机 算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。 我国的液压工业开始于本世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、 吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 压工作原理 驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移 动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口 3 处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。 液压传动有以下一些优点： 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更 多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500 次 /现往复直线运动时可达 1000 次 / 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还可以在运行的过程中进行调速。 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流 量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 液压传动不能保证严格的传动化 ，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不易找出原因。 压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设 计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 4 论文研究的主要内容 本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作： （ 1） 拟定 电控液压传动试验系统 液压液压原理图。 （ 2） 完成 电控液压传动试验系统 油缸的设计。 （ 3） 完成 电控液压传动试验系统 液压站的设计。 （ 4）对液压系统进行校核设计 5 第 2 章 电控液 压传动试验系统 整体方案的拟定 计思路 装载机是一种应用广泛的工程机械。其工作装置 的结构和性能直接影响工程机械整机的工作尺寸和性能参数，工作装置的合理性直接影响整机的工作效率、生产负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果、工作循环的时间、外形尺寸和发动机功率等。 装载机工作装置是组成装载机关键部件之一， 装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。 其设计水平的高低直接影响性能的好坏，进而影响到装载机的工作效率和经济性能指标。 装载机工作装置由铲斗 1、 连杆 2、 摇臂 3、 转斗油缸 4、动臂 5、动 臂油缸 6 等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。 图 2轮式装载机的工作装置 装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于 45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平 ，保证各个杆件在运动过程中不存在干涉。 保证必要的卸载角、卸载高度和卸载 距离。为避免产斗中的物料撒出要求产斗作 “ 平移运动 ” ，即需要限制产斗口的倾角控制在 15 以内为好。 装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要特别注意防止各个工况出项机构相互干扰、 “ 死点 ” 、 “ 自锁 ” 和 “ 机构撕裂 ” 等现象，各处的转角不得小于 10 ；在满足中和 6 工作性能的前提下，尽可能增大机构的倍力系数，减小工作机构的前悬、长度和高度，以提高装载机载各种工况下的稳定性和司机的视野。 定液压原理图 7 动作分析 工作过程 A: 启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）电液压换向阀 9的 液换向阀 20 的 T B： 快进：液压缸 15 活塞快速下行： 15电，电磁铁换向阀 17 接通液控单向阀 18的控制油路，打开液控单向阀 18， 进油路：主泵 1 电液换向阀 9 单向阀 11上液压缸 15 回油路：液压缸 15 下腔 液控单向 阀 18电液换向阀 9电液换向阀 20 的 K 型中位 T 液压缸 15活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀 13液压缸 15上腔的负压空腔 C： 工进： 液压 缸 15接触工件慢速下行：（增压下行）液压缸活塞碰行程开关 25断经液控单向阀 18 快速回油通路，上腔压力升高，切断（大气压油吸入阀 13 上液压缸无杆腔）吸油路。 回油路：液压缸 15下腔顺序阀 16电液换向阀 9电液换向阀 20的 D： 保压：液压缸 15上腔压力升高达到预调压力，压力继电器 10发出信息， 1压缸 15进口油路切断，单向阀 11和吸入阀 13的高密封性能确保液压缸 15活塞对工件保压。主泵（恒功率输出）主泵 电液压换向阀 9的 电液压换向阀 20的 E： 保压结束，泄压，液压缸 15回程：时间继电器发出信息， 21电），液压缸 15上腔压力很高，外控顺序阀 14，使主泵 1电液压换向阀 9吸入阀的控制油路由于大部分油液经外控顺序阀 14流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道，只能打开吸入阀的卸荷阀 13（或叫卸荷阀 13的卸荷口），实现液压缸 15上腔（只有极少部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵 1 大部分油液电液压换向阀 9外控顺序阀 T F： 液压缸 15活塞快速上行： 液压缸 15上腔 卸压达到吸入阀 13开启的压力值时，外控顺序阀 14关闭，切断主泵 1大部分油液电液换向阀 9外控顺序阀 14 进油路：主泵 1电液换向阀 9液控单向阀 20液压缸 15下腔回油路：液压缸15上腔吸入阀 13 T G: 顶出工件 :液压缸 15 活塞快速上行到位 , 2电液压换向阀 9 8 关闭 ,30右位工作 进油路 :主泵 1电液压换向阀 9的 液换向阀 20液压缸 19无杆腔 回油路：液压缸 19 有杆腔电压换向阀 20 T H: 顶出活塞退回： 3电， 4压换向阀 20左位工作 进油路：主泵 1电液换向阀 9的 液换向阀 20液压缸 19 上腔 回油路：液压缸 19 下腔电液换向阀 20 T K： 压边浮动拉伸： 薄板拉伸时，要求顶出液压缸 19下腔要保持一定的压力，以便液压缸 19 活塞能随液压缸 15 活塞驱动的动模一起下行对薄板进行拉伸， 3电，电液换向阀 20 右边工作， 6磁换向阀 23工作，溢流阀 24调节液压缸 19下腔油垫工作压力 。 9 第 3 章 电控液压传动试验系统 液压系统的计算 计主要技术参数 该试验系统主要是为 了测试装载机静压驱动系统的性能及参数匹配情况。主要参数：功率 90速 2200r/力 40量 200L/ 压缸的设计 动臂按纵向中心线形状可简单的分为曲线形与直线型两种。曲线形动臂，一般反转式连杆工作装置采用较多，这种结构形式的动臂可以使工作装置的分布更为合理。动臂断面形状可分为单板型、双板型、工字型和箱型数种。单板动臂结构简单、工艺性好、但强度和刚度较小，一般用在中、小型装载机上。 由上诉原因本次设计选用动臂的形状结构为：曲线单板形。 (1)动臂参数设计 1) 动臂铰 点高度 动臂与车架铰点的高度通常取 动臂回转角通常取 9080 初取 0=90 2) 动臂长度 铰点位置确定以后，根据以下公式可以求出动臂的长度 公式： 2m a i n s i nc o s 式中： 铲斗最小卸载距离， 铲斗回转半径与斗底夹角； 铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ； 动臂与车架铰点到装载机前面外廓水平距离， 最大卸载高度， 动臂与车架连接铰点的高度， (2)动臂油缸的位置一般有两种方式。图所示为举升油缸立式布置；另一种布置方式为举升油缸卧式布置，即当铲斗处于装载位置时，举升油缸接近水平，如图 2示。最近生产的装载机多用后一种布置方式，它是机构优化设计的结果。 10 图 2式布置 图 2卧式布置 12 1 2轮式装载机工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸和相互的位置关系，以满足设计任务中的规定的使用性能及经济技术指标。由于连杆机构尺寸以及销轴位置的相互影响，连杆机构可变性很大，同时又要受结构限制，可变参数很多，因而无法单纯采用理论计算的方法来确定，目前大多数采用图解法并配合统计或类比法加以确定，本次设计采用图解法和类比法对工作装置加以确定。 反转六杆机构如图 2示。它由转斗机构和动臂举升机构两个部分组成。 a 插入工况 b 铲装工况 11 c 最高位置工况 d 高位卸载工 况 图 2反转六杆机构简图 转斗机构由转斗油缸 臂 杆 斗 臂 机架 际上，它是由两个反转四杆机构组成 联而成。当举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可以把机架 为输入杆，把铲斗 成输出杆，由于 向相反，所以把此机构称作反转六杆机构。 举升油缸主要由动臂举升油缸 动臂 成。 若把油缸分解成两个活动构件和一个移动副，则反转六杆机构放入活动构件数为n=8，运动低副数 11用计算机构自由度公式 3 ，可得其自由度为 2。因为油缸均为运动件，所以整个机构有确定的运动。 当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕 G 点做定轴运动；当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将做复合运动，即一边随动臂对 A 进行牵引运动，同时有相对动臂绕 G 点作相对运动。 12 制液压缸速度循环图、负载图 1、选取参数 取动摩擦系数 静摩擦系数 缸 = V 快 =100mm/s ， V 工 =10mm/s，令起动时间不超过 ， 压缸的效率 液压缸的机械效率 压缸缸径的计算 内径 D 可按下列公式初步计算： 液压缸的负载为推力 D 04 0 0 044 63 主 =463 式（ 3 式中 01F 液压缸实际使用推力 4000（ 液压缸的总效率，一般取 =07 09；计算 = p 液压缸的供油压力，一般为系统压力（ 本次设计中液压缸已知系统压力 p =25 根据式（ 3到内径： D =500缸筒内径系列 /B/T 2348以取为 500 13 表 液压缸内径系列 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 活塞杆外径 d ： 查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=活塞杆受压时，一般选取 d/D=设计我选择 d/D= d=500=350根据活塞杆直径标准取 d=360表 3塞杆直径系列 活塞杆直径系列 / 23484、 5、 6、 8、 10、 12、 16、 18、 20、 22、 25、 28、 32、 36、 40、 45、50、 56、 63、 70、 80、 90、 100、 110、 125、 140、 160、 180、 200、220、 250、 280、 320、 360 塞宽度 B 的确定 由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅 使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。 活塞的宽度 B 一般取 B =（ D 即 B =（ 500=（ 300 B =350 缸体长度的确定 液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径 D 的 20。 筒壁厚的计算 在中、低压系统中，液压缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都 14 能 满足强度要求，一般不需要计算。但是，当液压缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。 当 时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为 式（ 3 式中，缸筒内最高压力； 缸筒材料的许用压力。 = /b n , b 为材料的抗拉强度， n 为安全系数， 时，一 般取 5n 。 液压缸缸筒材料采用 45 钢，则抗拉强度： b=600全系数 n 按液压传动与控制手册 2 10，取 n=5。 则许用应力 =120 0 0 时 ,按式（ 3算 m a x m a 3 3 (该设计采用 45 钢管 ) 式（ 3 根据缸径查手册预取 =50 此时 =0 0 最高允许压力一般是额定压力的 ，根据给定参数， 所以： 5 m a x m a 3 3 =115 满足要求，就取壁厚为 120 塞杆强度和液压缸稳定性计算 15 活塞杆的直 径 d 按下式进行校核 4 式中， F 为活塞杆上的作用力； 为活塞杆材料的许用应力， = /b n,n 一般取 4dF （ 3 式 中 许用应力； M P b （ 75400位安全系数取 5，即活塞杆的强度适中） 63108010400044dF =d 取 360 3 足要求 . 活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的力 F 不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。面形状、直径和长 度以及液压缸的安装方式等因素有关。若活塞杆的长径比 / 10杆件承受压负载时，则必须进行液压缸稳定性校核。活塞杆稳定性的校核依下式进行 中，般取4。 kl r m i时 22JF l kl r m i时 21 ( ) 16 式中， l 为安装长度，其值与安装方式有关，见表 1； m 为柔性系数，其值见表 3i 为由液压缸支撑方式决定的末端系数，其值见表 1； E 为活塞杆材料的弹性模量，对钢取 211 /1006.2 ；为活塞杆横截面惯性矩； A 为活塞杆横截面积； f 为由材料强度决定的实验值， 为系数，具体数值见表 3 表 3压缸支承方式和末端系数 i 的值 支承方式 支承说明 末端系数i 一端自由一端固定 1/4两端铰接 1 一端铰接一端固定 2 两端固定 4 表 3-3 f 、 、 m 的值 材料 28 /10 m 铸铁 时 ,缸已经足够稳定，不需要进行校核。 此设计安装方式中间固定的方式，此缸已经足够稳定，不需要进行稳定性校核。 17 筒壁厚的验算 下面从以下三个方面进行缸筒壁厚的验算： A 液压缸的额定压力证工作安全： 22121()0 . 3 5 () 式（ 3 根据式（ 3到： 2223 5 3 ( 0 . 0 5 0 . 0 4 5 )0 . 3 5 2 8 . 1 2 ( )0 . 0 5 p a 显然，额定油压np=p =25足条件； B 为了避免缸筒在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力 ( 0 . 3 5 0 . 4 2 )n p 式（ 3 12 . 3 l o gp l s 式（ 3 先根据式（ 3到： 12 .3 lo gp l s =再将得到结果带入（ 3到： 1 2 ( 0 . 3 5 0 . 4 2 ) 4 4 . 2 1 1 5 . 4 7 1 5 . 6np p M p a M P a M P a 显然，满足条件； C 耐压试验压力液压缸在检查质量时需承受的试验压力。在规定的时间内，液压缸在此压力下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象。 各国规范多数规定 : 当额定压力 16 （ D 为了确保液压缸安全的使用，缸筒的爆裂压力 18 12 . 3 l o ( 式（ 3 因为查表已知b=596据式（ 3到： 8 9 P a 至于耐压试验压力应为： 1 . 5 1 0 . 5 M P a 因为爆裂压力远大于耐压试验压力，所以完全满足条件。 以上所用公式中各量的意义解释如下： 式中 : D 缸筒内径（ m ）； 1D 缸筒外径（ m ）； 液压缸的额定压力（ 液压缸发生完全塑形变形的压力（ ； 液压缸耐压试验压力（ ； 缸筒发生爆破时压力（ ； b 缸筒材料抗拉强度（ ； s 缸筒材料的屈服强度（ M购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 毕业设计 (论文 ) 电控液压传动试验系统设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I 诚 信 声 明 本人 声明 ： 1、 本人所呈交的毕业 设计（ 论文 ） 是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 ； 2、 据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经 公开 发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料 ； 3、 我承诺， 本人提 交的 毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名： 日期： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘 要 . V . 1 第 1 章 绪论 . 2 压概况 . 2 压工作原理 . 2 压系统的设计步骤与 设计要求 . 3 论文研究的主要内容 . 4 第 2 章 电控液压传动试验系统整体方案的拟定 . 5 计思路 . 5 定液压原理图 . 6 动作分析 . 7 第 3 章 电控液压传动试验系统液压系统的计算 . 9 计主要技术参数 . 9 压缸的设计 . 9 制液压缸速度循环图、负载图 . 12 压缸的效率 . 12 压缸缸径的计算 . 12 塞宽度 B 的确定 . 13 体长度的确定 . 13 筒壁厚的计算 . 13 塞杆强度和液压缸稳定性计算 . 14 筒壁厚的验算 . 17 筒的加工要求 . 18 兰设计 . 19 缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 . 20 封件的选用 . 21 第 4 章 电控液压传动试验系统液压系统液压元件的选择 . 23 泵的选择 . 23 泵工作压力的确定 . 23 泵流量的确定 . 24 泵电机功率的确定 . 24 压元件的选择 . 25 管的选择 . 27 第 5 章 验算液压系统性能 . 28 力损失的验算及泵压力的调整 . 28 压系统的发热和温升验算 . 30 第 6 章 液压站的设计 . 32 压站简介 . 32 箱设计 . 32 . 32 箱容积的验算 . 33 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V 箱的结构设计 . 35 压站的结构设计 . 37 压泵的安装方式 . 37 助元件 . 40 油器 . 40 气滤清器 . 41 位计 . 42 压油 . 43 第 7 章 控制部分设计 . 44 编程序控制器的选择及工作过程 . 44 编程序控制器的选择 . 44 编程序控制器的工作过程 . 44 编程序控制器的使用步骤 . 45 编程序控制器控制方案 . 46 制 系统的工作原理及控制要求 . 46 . 46 制原理图设计 . 47 结论 . 49 致 谢 . 50 参考文献 . 51 V 摘 要 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点 ，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作： （ 1）拟定 电控液压传动试验系统 液压液压原理图。 （ 2）完成 电控液压传动试验系统 油缸的设计。 （ 3）完成 电控液压传动试验系统 液压站的设计。 （ 4）对液压系统进行校核设计 （ 5） 完成对 电控液压传动试验系统 整体建模设计 关键词 ： 电控液压传动试验系统 ，油缸，液压系统 1 is a of to of at To we of to of to of I am of of to of on to my is as (1) (2) of (3) to (4) of 5) of 2 第 1 章 绪论 压概况 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、 18 世纪末英国制成世界上第一台 水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。 我国的液压工业开始于本世纪 50 年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 压工作原理 驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了 克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口 3 处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。 液压传动有以下一些优点： 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产 生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500 次 /现往复直线运动时可达 1000 次 / 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还可以在运行的过程中进行调速。 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压 力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 液压传动不能保证严格的 传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。液压传动出现故障时不易找出原因。 压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。 着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 4 论文研究的主要内容 本人系统学习了液压系统技术的知识，查阅了一些相关的文献资料，在此基础上，结合本人的设想和设计工作中需要解决的任务，主要进行了以下几项工作： （ 1） 拟定 电控液压传动试验系统 液压液压原理图。 （ 2） 完成 电控液压传动试验系统 油缸的设计。 （ 3） 完成 电控液压传动试验系统 液压站的设计。 （ 4）对液压系统进行校核设计 5 第 2 章 电控液压传动试验系统 整体方案的拟定 计思路 装载机是一种应用广泛的工程机械。其工作装置 的结构和性能直接影响工程机械整机的工作尺寸和性能参数，工作装置的合理性直接影响整机的工作效率、生产负荷、动力与运动特性、不同工况下的作业效果、工作循环的时间、外形尺寸和发动机功率等。 装载机工作装置是组成装载机关键部件之一， 装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。 其设计水平的高低直接影响性能的好坏，进而影响到装载机的工作效率和经济性能指标。 装载机工作装置由铲斗 1、 连杆 2、 摇臂 3、 转斗油缸 4、动臂 5、动臂油缸 6 等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。 图 2轮式装载机的工作装置 装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于 45，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平 ，保证各个杆件在运动过程中不存在干涉。 保证必要的卸载角、卸载高度 和卸载距离。为避免产斗中的物料撒出要求产斗作 “ 平移运动 ” ，即需要限制产斗口的倾角控制在 15 以内为好。 装载机的工作机构属于连杆机构，设计中要特别注意防止各个工况出项机构相互干扰、 “ 死点 ” 、 “ 自锁 ” 和 “ 机构撕裂 ” 等现象，各处的转角不得小于 10 ；在满足中和 6 工作性能的前提下，尽可能增大机构的倍力系数，减小工作机构的前悬、长度和高度，以提高装载机载各种工况下的稳定性和司机的视野。 定液压原理图 7 动作分析 工作过程 A: 启动：电磁铁全断电，主泵卸荷。主泵（恒功率输出）电液压换向阀 9的 液换向阀 20 的 T B： 快进：液压缸 15 活塞快速下行： 15电，电磁铁换向阀 17 接通液控单向阀 18的控制油路，打开液控单向阀 18， 进油路：主泵 1 电液换向阀 9 单向阀 11上液压缸 15 回油路：液压缸 15 下腔 液控单向 阀 18电液换向阀 9电液换向阀 20 的 K 型中位 T 液压缸 15活塞依靠重力快速下行：大气压油吸入阀 13液压缸 15上腔的负压空腔 C： 工进： 液压 缸 15接触工件慢速下行：（增压下行）液压缸活塞碰行程开关 25断经液控单向阀 18 快速回油通路，上腔压力升高，切断（大气压油吸入阀 13 上液压缸无杆腔）吸油路。 回油路：液压缸 15下腔顺序阀 16电液换向阀 9电液换向阀 20的 D： 保压：液压缸 15上腔压力升高达到预调压力，压力继电器 10发出信息， 1压缸 15进口油路切断，单向阀 11和吸入阀 13的高密封性能确保液压缸 15活塞对工件保压。主泵（恒功率输出）主泵 电液压换向阀 9的 电液压换向阀 20的 E： 保压结束，泄压，液压缸 15回程：时间继电器发出信息， 21电），液压缸 15上腔压力很高，外控顺序阀 14，使主泵 1电液压换向阀 9吸入阀的控制油路由于大部分油液经外控顺序阀 14流回油箱，压力不足以立即打开吸入阀13通油箱的通道，只能打开吸入阀的卸荷阀 13（或叫卸荷阀 13的卸荷口），实现液压缸 15上腔（只有极少部分油液经卸荷阀口回油箱）先卸荷，后通油箱的顺序动作，此时：主泵 1 大部分油液电液压换向阀 9外控顺序阀 T F： 液压缸 15活塞快速上行： 液压缸 15上腔 卸压达到吸入阀 13开启的压力值时，外控顺序阀 14关闭，切断主泵 1大部分油液电液换向阀 9外控顺序阀 14 进油路：主泵 1电液换向阀 9液控单向阀 20液压缸 15下腔回油路：液压缸15上腔吸入阀 13 T G: 顶出工件 :液压缸 15 活塞快速上行到位 , 2电液压换向阀 9 8 关闭 ,30右位工作 进油路 :主泵 1电液压换向阀 9的 液换向阀 20液压缸 19无杆腔 回油路：液压缸 19 有杆腔电压换向阀 20 T H: 顶出活塞退回： 3电， 4压换向阀 20左位工作 进油路：主泵 1电液换向阀 9的 液换向阀 20液压缸 19 上腔 回油路：液压缸 19 下腔电液换向阀 20 T K： 压边浮动拉伸： 薄板拉伸时，要求顶出液压缸 19下腔要保持一定的压力，以便液压缸 19 活塞能随液压缸 15 活塞驱动的动模一起下行对薄板进行拉伸， 3电，电液换向阀 20 右边工作， 6磁换向阀 23工作，溢流阀 24调节液压缸 19下腔油垫工作压力 。 9 第 3 章 电控液压传动试验系统 液压系统的计算 计主要技术参数 该试验系统主要是为 了测试装载机静压驱动系统的性能及参数匹配情况。主要参数：功率 90速 2200r/力 40量 200L/ 压缸的设计 动臂按纵向中心线形状可简单的分为曲线形与直线型两种。曲线形动臂，一般反转式连杆工作装置采用较多，这种结构形式的动臂可以使工作装置的分布更为合理。动臂断面形状可分为单板型、双板型、工字型和箱型数种。单板动臂结构简单、工艺性好、但强度和刚度较小，一般用在中、小型装载机上。 由上诉原因本次设计选用动臂的形状结构为：曲线单板形。 (1)动臂参数设计 1) 动臂铰 点高度 动臂与车架铰点的高度通常取 动臂回转角通常取 9080 初取 0=90 2) 动臂长度 铰点位置确定以后，根据以下公式可以求出动臂的长度 公式： 2m a i n s i nc o s 式中： 铲斗最小卸载距离， 铲斗回转半径与斗底夹角； 铲斗最大卸载高度时最大卸载角，通常取 45 ； 动臂与车架铰点到装载机前面外廓水平距离， 最大卸载高度， 动臂与车架连接铰点的高度， (2)动臂油缸的位置一般有两种方式。图所示为举升油缸立式布置；另一种布置方式为举升油缸卧式布置，即当铲斗处于装载位置时，举升油缸接近水平，如图 2示。最近生产的装载机多用后一种布置方式，它是机构优化设计的结果。 10 图 2式布置 图 2卧式布置 12 1 2轮式装载机工作装置连杆机构的设计任务是确定各连杆的尺寸和相互的位置关系，以满足设计任务中的规定的使用性能及经济技术指标。由于连杆机构尺寸以及销轴位置的相互影响，连杆机构可变性很大，同时又要受结构限制，可变参数很多，因而无法单纯采用理论计算的方法来确定，目前大多数采用图解法并配合统计或类比法加以确定，本次设计采用图解法和类比法对工作装置加以确定。 反转六杆机构如图 2示。它由转斗机构和动臂举升机构两个部分组成。 a 插入工况 b 铲装工况 11 c 最高位置工况 d 高位卸载工 况 图 2反转六杆机构简图 转斗机构由转斗油缸 臂 杆 斗 臂 机架 际上，它是由两个反转四杆机构组成 联而成。当举升动臂时，若假定动臂为固定杆，则可以把机架 为输入杆，把铲斗 成输出杆，由于 向相反，所以把此机构称作反转六杆机构。 举升油缸主要由动臂举升油缸 动臂 成。 若把油缸分解成两个活动构件和一个移动副，则反转六杆机构放入活动构件数为n=8，运动低副数 11用计算机构自由度公式 3 ，可得其自由度为 2。因为油缸均为运动件，所以整个机构有确定的运动。 当举升油缸闭锁时，启动转斗油缸，铲斗将绕 G 点做定轴运动；当转斗油缸闭锁，举升油缸动作时，铲斗将做复合运动，即一边随动臂对 A 进行牵引运动，同时有相对动臂绕 G 点作相对运动。 12 制液压缸速度循环图、负载图 1、选取参数 取动摩擦系数 静摩擦系数 缸 = V 快 =100mm/s ， V 工 =10mm/s，令起动时间不超过 ， 压缸的效率 液压缸的机械效率 压缸缸径的计算 内径 D 可按下列公式初步计算： 液压缸的负载为推力 D 04 0 0 044 63 主 =463 式（ 3 式中 01F 液压缸实际使用推力 4000（ 液压缸的总效率，一般取 =07 09；计算 = p 液压缸的供油压力，一般为系统压力（ 本次设计中液压缸已知系统压力 p =25 根据式（ 3到内径： D =500缸筒内径系列 /B/T 2348以取为 500 13 表 液压缸内径系列 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 活塞杆外径 d ： 查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时，一般选取 d/D=活塞杆受压时，一般选取 d/D=设计我选择 d/D= d=500=350根
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