汽车起重机液压系统的分析毕业论文.doc

河南省广播电视大学 毕毕 业业 设设 计计 题 目汽车起重机液压系统的分析 系 别机械电子工程系 专 业机械设计与制造 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 日 期 河南省广播电视大学 设计任务书 设计题目设计题目： 汽车起重机液压系统的分析 设计要求设计要求： 1.明确系统设计要求； 2.分析系统工况，确定主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4 液压元件的计算与选择。 进度要求进度要求： 1、第一周：布置毕业设计任务； 2、第二周：开始查资料,打稿； 3、第三周：画图及修改底稿； 4、第四周：完成电子稿； 5、第五周：检查电子稿及排版； 6、第六周：修改电子稿及非标准零件； 7、第七周：完成毕业设计。 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 河南省广播电视大学 摘摘 要要 液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年与微电子、计算机技 术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由 于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使液压技术 不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种 重要的控制手段。 本论文对汽车起重机液压系统进行原理分析，并主要进行了液压元件的计算选择、 阀集成块和油箱的机械设计等工作。通过本论文设计实现的液压站能够满足使用要求， 运行稳定，安全性好，维修及改造方便，可以应用在汽车起重机上，提高其安全性和可 靠性、并提高其工作效率。 关键词 汽车起重机；液压系统；液压元件 河南省广播电视大学 0 目 录 摘 要 .II 1 绪论 .2 1.1 课题背景.2 1.2 液压系统.2 1.3 汽车起重机.5 1.4 设计内容.6 2 汽车起重机液压系统的方案设计.7 2.1 概述.7 2.2 Q2-8 型汽车起重机液压系统工作原理 7 3 元件计算说明书11 3.1 泵的选择和计算11 3.2 阀类元件的选择和计算11 3.3 管路的选择和计算12 3.4 油箱容积的计算13 3.5 辅助元件的选择和计算15 4 液压系统的结构设计 .17 4.1 油箱的设计17 4.2 集成块设计19 5 系统说明书 .22 5.1 功能说明22 5.2 元件清单22 结 论 .24 致 谢 .25 参考文献 .26 河南省广播电视大学 1 1 绪论 1.11.1 课题背景课题背景 汽车起重机是一种安装在汽车底盘上的起重运输设备。它主要由起升机构,回转机构， 变幅机构，伸缩机构和支腿部分等组成,尾车回转系统与起升系统配合,完成尾车液压缸 的起升和尾车的升降功能以提高其工作效率。本论文涉及的是整个液压系统的设计,旨在 通过本论文设计实现液压站能够满足使用要求,运行稳定,安全性好,维修及改造方便,可 以应用在汽车起重机上,使其输出力大，动作平稳，耐冲击，操作灵活，方便，安全可靠。 1.21.2 液压系统液压系统 1.2.11.2.1 液压系统简介液压系统简介 液压传动系统是一种以液压油液为工作介质的系统，主要由四部分组成：动力装置、 执行装置、控制调节装置和辅助装置。 液压传动的优点： 在同等体积下，液压装置能比电气装置产生更多的动力，因而在同等功率下，液压 装置体积小、重量轻、结构紧凑。 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、制动和频繁换向。 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 1：2000） ，还可在运行过程中 进行调速。 液压装置易于实现过载保护，还能自行润滑，因此寿命较长。 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。 液压传动的缺点： 1.由于油液的泄漏性和可压缩性，液压传动不能保证严格的传动比。 河南省广播电视大学 2 2.液压传动在工作过程中常有较多能量损失，长距离传动时更是如此。 3.液压传动对油温变化比较敏感，工作稳定性易受到温度的影响。 4.为减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液 的污染比较敏感。 5.液压传动装置出现故障时不易查找原因。 1.2.21.2.2 液压系统应用现状液压系统应用现状 由于要使用原油炼制品作为传动介质，近代液压传动是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的 石油工业推动起来的。二战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和 完善，各类元件的标准化、规格化、系列化而在机器制造、工程机械、农业机械、汽车 制造等行业中推广开来。本世纪 60 年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电 子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、监测在内 的一门完整的自动化技术，在国民经济的各方面都得到了应用。 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成果，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技 术上也有许多新成就。此外、液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真的优 化以及微机控制等开发性工作方面也有日益有显著的成绩。 1.2.31.2.3 液压系统技术标件液压系统技术标件 本液压控制系统技术条件参照中华人民共和国国家标准 GB376683，JB21317 制 定。 1液压系统的设计满足以下一般要求 （1）基本要求：人员安全 运转正常 设备寿命长维修方便 .成本低 廉 外形美观 性能稳定 防尘能力强 操作简单 （2）安全要求 系统中必须有超压保护； 设计系统时，应使元件位于装拆处，并能安全地调整与工作； 系统中所有元件必须按制造厂家的规定进行操作； 河南省广播电视大学 3 系统中所有元件必须具有合格证。 （3）工作温度 系统的设计必须将系统发热减小到最小程度，液压泵的进口温度不应超过度 2液压控制系统中液压泵的安装要求 （1）液压泵与变速箱之间的联轴器的形式与安装，必须符合液压泵和源动机制造厂的规 定； （2）液压泵与源动机的安装底座，必须具有足够的刚性，以保证运转时始终同轴； （3）外露的旋转轴和联轴器必须有防护罩。 3控制阀 （1）为保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击或振动对内部主要零件的影响； （2）在起动、制动或在控制系统失灵时必须由起失效保护作用的阀来控制。 4管路、接头及通道 （1）管路设置应安全合理，便于元件调整、修理、更换； （2）管路弯曲处，应圆滑，不应有明显的凹痕及压扁现象； （3）系统装配前，接头、管路及通道（包括钻孔）必须清洗干净，不允许有任何污物 （如铁屑、毛刺、纤维状杂质等）存在； （4）管路不允许用来支承设备或阀板。 5油箱 （1）油箱公称容积，应符合 GB287681 的规定； （2）在系统正常工作条件下，必须能充分散发油中的热量； （3）在正常工况下，必须容纳全部从系统中流回的液压油； （4）必须防止溢出或漏出的污染油液直接通油箱； （5）油箱表面处理时，所有内在面必须彻底清洗并除去全部水分、灰土、锈蚀物、纤维 及其他杂质等； （6）油箱上必须有液位计，油箱上部应有空气滤清器，使油箱内空气达到清洁度标准。 6滤油器 河南省广播电视大学 4 （1）为消除液压油中有害杂质，必须装有滤油器，滤油器的等级和过滤后液压油的清洁 度应符合元件与设备的要求； （2）滤油器应安装在方便之处，并必须有足够的空间以便更换滤芯，且不必将油箱中的 油排出就可以维修； （3）当滤油器需清洗和更换滤芯时，应有污染报警装置。 7密封件 （1）密封件的材料必须与同它相接触的材料及环境相适应； （2）密封件如有创伤、拉伤、切边、老化等不得用于装配。 1.31.3 汽车起重机汽车起重机 1.3.11.3.1 起重机械简介起重机械简介 起重机械是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作机械。又称吊车。属 于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、 卸载等动作的相应机构是交替工作的。 中国古代灌溉农田用的桔就是臂架型起重机的雏形。14 世纪，西欧出现了人力和 畜力驱动的转动臂架型起重机。19 世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件 如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19 世纪后期，蒸汽 驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20 世纪 20 年代开始，由于电气工业和内燃 机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。近年来以液压 系统为主的起重机械发展更加迅速。 起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升 机构是起重机的基本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统 升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动 机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度 减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是 由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架 河南省广播电视大学 5 和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。 起重机根据结构的不同可以分为：桥架型起重机。可在长方形场地及其上空作业， 多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重 机、缆索起重机、运载桥等。臂架型起重机。可在圆形场地及其上空作业，多用于露 天装卸及安装等工作，有门座起重机、浮游起重机、桅杆起重机、壁行起重机和甲板起 重机等。另外，起重机也可以根据驱动方式、工作类型、机动性和用途等进行分类。 1.3.21.3.2 汽车起重机简介汽车起重机简介 汽车起重机机是起重机械的一种，汽车式起重机是把起重机安装在载重汽车底盘上 的一种起重机.近年来由于汽车载重能力的不断提高, 各种专门的汽车底盘的产生,致使大 吨位的汽车式起重机不断的涌现, 由于液压机构被广泛地用在汽车起重机上, 用高强度钢 材作为起重机的臂杆,使它无论在操作上还是在使用性能方面都具备了很多的优越性.因此, 汽车式起重机是目前使用最广泛的一种起重机。 这种起重机的优点是 效率高、能耗低、 使用成本低、使用过程中维护量少、操作简单，安全可靠，机动性好，转移迅速。缺点 是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作。主要应用 于水利、电力、石油化工、港口和桥梁等大型建设工程。 起重机的种类： 起重机的种类有很多，大体包括：履带式、轮式、塔式和门式起重机。 轮式起重机又包括：汽车起重机、越野起重机和全地面起重机。 按吊臂结构又可分为：衍架式吊臂和箱型伸缩式吊臂。 1.41.4 设计内容设计内容 设计的主要内容为一套完整的液压传动系统,从系统工作环境和完成的功能的分析开 始,通过比较分析拟定该液压系统的原理图,计算系统的主要参数,选择执行元件和各种液 压辅助元件,包括油箱的初步设计,泵、电动机、阀类元件以及其它液压辅助装置(过滤器、 液位计、密封件、管件、管接头、测压组件等)的选择,集成块和油箱结构的机械设计,最 后是液压泵站的结构设计以及整个液压系统的组装,并提出系统的使用说明书. 河南省广播电视大学 6 2 汽车起重机液压系统的方案设计 2.12.1 概述概述 汽车起重机是一种安装在汽车底盘上的起重运输设备。它主要由起升机构,回转机构， 变幅机构，伸缩机构和支腿部分等组成，这些工作机构动作的完成由液压系统来驱动。 一般要求输出力大，动作平稳，耐冲击，操作灵活，方便，安全可靠。 Q2-8 型汽车起重机采用液压传动，最大起重量为 80KN，最大起重高度为 11.5m 起重 装置可连续回转。由于起重机具有较高的行走速度和较大的承载能力,所以其调动与使用 起来非常灵活,机动性能也很好,并可在有冲击,震动,温度变化较大和环境较差的条件下 工作。起重机一般采用中,高压手动控制系统。对于汽车起重机来说,无论在机械方面或 是液压方面,对工作系统的安全性和可靠性要求都是特别重要的。 2.22.2 Q2-8Q2-8 型汽车起重机液压系统工作原理型汽车起重机液压系统工作原理 Q2-8 型汽车起重机液压系统的工作原理如图 2.1 所示。该系统为中高压系统，动力 源采用轴向柱塞泵，由汽车发动机通过汽车底盘变速箱上的取力箱驱动。液压泵的工作 压力为 21MPa，排量为 40mL，转速为 1500r/min。液压泵通过中心回转接头（图中未画 出）从油箱中吸油，输出的液压油经手动阀组 A 和 B 输送到各个执行元件。整个系统由 支腿收放，吊臂变幅，吊臂伸缩，转台回转和吊重起升五个工作回路所组成，且各部分 都具有一定的独立性。整个系统分为上下两部分，除液压泵，过滤器，溢流阀，阀组 A 及支腿部分外，其余元件全部装在可回转的上车部分。油箱装在上车部分，兼做配重。 上下两部分油路通过中心回转接头连通。支腿收放回路和其他动作回路采用一个二位三 通手动换向阀 3 进行切换。 河南省广播电视大学 7 （1）支腿收放回路 由于汽车轮胎支撑能力有限，且为弹性变形体，作业时很不 安全，故在起重作业前必须放下前，后支腿，用支腿承重使汽车轮胎架空。在行驶时 又必须将支腿收起，轮胎着地。为此，在汽车的前后两端各设置两条支腿，每条支腿 均配置有液压缸。前支腿两个液压缸同时用一个三位四通手动换向阀 6 控制其收放动 作，而后支腿两个液压缸则用另一个三位四通手动换向阀 5 控制其收放动作。为确保 支腿能停放在任意位置并能可靠地锁住，在支腿液压缸的控制回路中设置了双向液压 锁。 当三位四通手动换向阀 6 工作在左位时，前支腿放下，其油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 左位手动换向阀 6 左位前支腿液 压缸上腔。 回油路：前支腿液压缸下腔液控单向阀手动换向阀 6 左位手动换向阀 5 中 位 油箱。 当三位四通手动换向阀 6 工作在右位时，前支腿收回，其油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 左位手动换向阀 6 右位前支腿液 压缸下腔。 河南省广播电视大学 8 回油路：前支腿液压缸上腔液控单向阀手动换向阀 6 右位手动换向阀 5 中 位 油箱。 后支腿液压缸用三位四通手动换向阀 5 控制，其油路流动情况与前支腿油路类似。 （2）吊臂变幅回路 吊臂变幅是通过改变吊臂的起落角度来改变作业高度。吊臂的 变幅运动由变幅液压缸驱动，变幅要求能带载工作，动作要平稳可靠。本机采用两个变 幅液压缸的并联方式，提高了变幅机构的承载能力。为防止吊臂在停止阶段因自重而减 幅，在油路中设置了平衡阀 14，提高了变幅运动的稳定性和可靠性。吊臂变幅运动由三 位四通手动换向阀 13 控制，在其工作过程中，通过改变手动换向阀 13 开口的大小和工 作位，即可调节变幅速度和变幅方向。 吊臂增幅时，三位四通手动换向阀 13 左位工作，其油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 右位手动换向阀 13 左位平衡阀 14 中的单向阀变幅液压缸下腔。 回油路：变幅液压缸上腔手动换向阀 13 左位手动换向阀 16 中位手动换向阀 17 中位手动换向阀 18 中位油箱。 吊臂减幅时，三位四通手动换向阀 13 右位工作，其油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 右位手动换向阀 13 右位变幅液压 缸上腔。 回油路：变幅液压缸下腔平衡阀 14手动换向阀 13 右位手动换向阀 16 中位 手动换向阀 17 中位手动换向阀 18 中位油箱。 （3）吊臂伸缩回路 吊臂由基本臂和伸缩臂组成，伸缩臂套装在基本臂内，由吊臂 伸缩液压缸驱动进行伸缩运动。为使其伸缩运动平稳可靠，并防止在停止时因自重而下 滑，在油路中设置了平衡阀 15。吊臂伸缩运动由三位四通手动换向阀 16 控制，当三位四 通手动换向阀 16 工作在左位或右位时，分别驱动伸缩或缩回。吊臂伸出时的油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 右位手动换向阀 13 中位手动换向 阀 16 左位平衡阀 15 中的单向阀伸缩液压缸下腔。 河南省广播电视大学 9 回油路：伸缩液压缸上腔手动换向阀 16 左位手动换向阀 17 中位手动换向阀 18 中位油箱。 吊臂缩回时的油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 右位手动换向阀 13 中位手动换向 阀 16 右位伸缩液压缸上腔。 回油路：伸缩液压缸下腔平衡阀 15手动换向阀 16 右位手动换向阀 17 中位 手动换向阀 18 中位油箱。 （4）转台回转回路 转台的回转由一个大转矩液压马达驱动。通过齿轮，蜗杆机构 减速，转台的回转速度为 13r/min。由于速度较低，惯性较小，一般不设缓冲装置。回 转液压马达的回转由三位四通手动换向阀 17 控制，当三位四通手动换向阀 17 工作在左 位或右位时，分别驱动回转液压马达正向或反向回转。其油路为： 进油路：液压泵 1过滤器 2手动换向阀 3 右位手动换向阀 13 中位手动换向 阀 16 中位手动换向阀 17 左（右）位回转液压马达。 回油路：回转液压马达手动换向阀 17 左（右）位手动换向阀 18 中位油箱。 （5）吊重起升回路 吊重起升是系统的主要工作回路。吊重的起吊和落下作业由一 个大转矩液压马达驱动卷扬机来完成。起升液压马达的正反转由三位四通手动换向阀 18 控制。 马达转速的调节（即起吊速度）可通过改变发动机转速及手动换向阀 18 的开口来调节。 回路中设有平衡阀 19，用以防止重物因自重而下滑。由于液压马达的内泄漏比较大，当 重物吊在空中时，尽管回路设有平衡阀，重物仍会向下缓慢滑落，为此，在液压马达的 驱动轴上设置了制动器。当起升机构工作时，在系统油压的作用下，制动器液压缸使闸 块松开，当液压马达停止转动时，在制动器弹簧的作用下，闸块将轴抱死进行制动。当 重物在空中停留的过程中重新起升时，有可能出现在液压马达的进油路还未建立起足够 的压力以支撑重物时，制动器便解除了制动，造成重物短时间失控而向下滑落。为避免 这种现象的出现，在制动器油路中设置了单向节流阀 20。通过调解该节流阀开口的大小， 能使制动器抱闸迅速，而松闸则能缓慢地进行。 河南省广播电视大学 10 3 元件计算说明书 3.13.1 泵的选择和计算泵的选择和计算 选择液压泵的主要原则是满足系统的工况要求，据此初步确定泵的结构形式，通过 对液压泵的主要参数工作压力和流量的选取进而确定泵的具体型号和相关参数。 3.1.13.1.1 确定泵的额定流量确定泵的额定流量 QQQP max 式中 泵的额定输出流量（L/min） P Q 流量最大值（L/min） max Q 泄漏量，根据经验估算（1030） ，因管路结构比较简单QQ 取100.14.6L/min0.46L/minQ max Q 所以 =36+0.46=36.46L/min P Q 3.1.23.1.2 确定泵的额定压力确定泵的额定压力 )( max PPkPP 式中 泵的最大工作压力(额定压力)(MPa) P P 执行元件的最高工作压力(MPa) max P 压力总损失，该系统结构比较简单，取 0.7MPaP k系数，该系统结构比较简单，取 1.8 所以 =(16+0.7)1.8=30.06 P P 根据以上计算，泵的工作压力较高，因此选用斜盘式轴向柱塞泵，根据泵的额定压 力和输出流量确定泵的型号为 63SCY14-1B。 3.23.2 阀类元件的选择和计算阀类元件的选择和计算 根据系统的要求、工作压力和流量，从元件产品样本中选择元件型号如下： 河南省广播电视大学 11 三位四通手动换向阀 34CZOM6 电磁溢流阀 DB10A-2-50/31.5UW220 液控单向阀 SL10PB-30/2 单向节流阀 L1-10B 平衡阀 Q84-12B-74 Q8 3.33.3 管路的选择和计算管路的选择和计算 管路的选择主要依据安装位置、工作环境、工作压力和油管的特点来进行。 3.3.13.3.1 管路内径的计算管路内径的计算 2 q d v 式中 管子内径（mm） d 管内流量（/s） q 3 m 油液流速，吸油管 0.51.5m/s，压油管 2.55m/s, v 回油管 1.52.5m/s,阀内通道 6m/s。 取1m/s, =5m/s, =2m/s, =6m/s, 则: 1 v 2 v 3 v 4 v 3 1 36 10 228 3.14 1 60 dmm 3 2 36 10 212.4 3.14 5 60 dmm 3 3 36 10 219.5 3.14 2 60 dmm 3 4 36 10 211.3 3.14 6 60 dmm 3.3.23.3.2 管子壁厚的计算管子壁厚的计算 2 b pdn 式中 油管壁厚（mm） 管内工作压力（MPa） p 管子内径（mm） d 安全系数，7MPa17.5MPa, 取 n=6 n p 材料抗拉强度，对于钢管，380MPa b b 则: 河南省广播电视大学 12 mm54 . 3 3802 62816 1 mm57. 1 3802 6 4 . 1216 2 3 16 19.5 6 2.5 2 380 mm 4 16 11.3 6 1.43 2 380 mm 根据以上数据，选取管子尺寸见表 3-1 表 3-1 管子尺寸 公称通径外径接头螺纹壁厚 吸油管 2634M34 2 4 压油管 1018M18 1.5 1.6 回油管 1522M22 1.5 2.5 阀内通道 1018M18 1.5 1.6 3.43.4 油箱容积的计算油箱容积的计算 油箱容积的确定，是设计油箱的关键。油箱的容积应能够保证当系统供油流量大于 回油流量时，最低液面在进口过滤器之上;当系统回油流量大于供油流量，或者系统停止 运转油液返回油箱时，油液不会溢出。同时，油箱还应该满足系统散热要求。 3.4.13.4.1 根据使用情况确定油箱的容积根据使用情况确定油箱的容积 有效容积的计算按经验公式: p Vq 式中 经验系数，本系统属于中高压系统所以7 额定流量（L/min） p q 所以 V=736=252L/min 3.4.23.4.2 按系统发热与散热关系进行校核按系统发热与散热关系进行校核 为了简化计算，在一般情况下，计算发热量时，只考虑液压泵和溢流阀的发热量;在 计算散热量时，只考虑油箱温升所允许的热量。在元件选择合理时，其他液压阀及管的 发热量并不大，且考虑到他们会向空气中散热，故可忽略不计。 1. 液压系统的发热计算 河南省广播电视大学 13 1). 液压泵的发热功率 p H (1) ppp HN 式中 液压泵的发热功率（kw） p H 液压泵的输入功率（kw） p N 液压泵的效率，由产品样本查取 p 所以 63 16 1036 10 1 0.920.768 60 p Hkw 2).液压执行元件的发热功率 M H 1 MMM HN 式中 执行元件的发热功率（kw） M H 执行元件的有效功率（kw） M N 执行元件的效率，液压缸取 0.95 M 所以 63 16 1036 10 1 0.950.522 60 M Hkw 3).阀孔发热损失功率 M H 3 10 vVV HP Q 式中 阀孔发热损失功率（kw） v H 对溢流阀而言是其调定压力， V P 对其他阀而言是其压降（MPa） 流经液压阀的流量（） V Q 3 /ms 根据阀类元件的要求，忽略除溢流阀和换向阀外其他阀类元件的阀孔损失热量，得 33 3 16 36 100.2 36 10 109.72 6060 V Hkw 河南省广播电视大学 14 综上，系统发热总功率为： 0.7680.5229.7211.01 PVM HHHHkw 2. 系统的散热计算 油箱的散热功率 tKAttKAHO)( 21 式中 系统的散热功率（kw） O H 散热系数，根据该系统情况取 17 K 散热面积（） A 2 m 系统温升（）t C 系统油温（） 1 t C 环境温度（） 2 t C 所以 2 3 2 . 16 401017 01.11 m tK H A O 由于所需的散热面积比较大，所以在油箱上安装冷却器，选取冷却器型号 FL16,冷却 面积为 16，可满足散热要求，并初步确定油箱的尺寸为 120060060 2 m 3 mm 3.53.5 辅助元件的选择和计算辅助元件的选择和计算 1. 回油滤油器 RFA 系列微型直回式回油过滤器适用于液压系统回油精过滤，滤除系统中由于元件磨 损产生的金属颗粒和密封件的橡胶杂质等污染物，使流回油箱的油液保持清洁。过滤器 配有发讯器、旁通阀、液流扩散器。滤油器具体的型号为：RFA-1601F-Y，通径 50mm， 公称流量为 180L/min，过滤精度为 1m，法兰连接，带 CY-型发讯器，当滤芯堵塞时将 报警。 2. 吸油滤油器 WU 型号的过滤器适用于油泵吸油口处滤除油液中的杂质，用以保护油泵及其他液压 元件，有效的控制液压系统污染，提高液压系统清洁度，具有通油能力大、阻力小管路 简单、易清洗等特点。具体型号为：WUI-35080-J，通径为 70mm，公称流量为 380L/min，过滤精度为 75m，管式连接，带旁通阀。 河南省广播电视大学 15 3. 空气滤清器 该系列过滤器根据国外先进技术资料进行标准化、系列化设计，适用于液压系统油 箱的空气过滤，既有体积轻巧、结构合理、外形美观新颖、过滤性能稳定、安装使用方 便等特点。具体型号为：QUQ2-1010，规格 2，过滤精度 12m，空气流量 2.8 。 3 /minm 4. 测压组件 液压系统应设置必要的压力检测和显示装置。主要功能是调定各有关部位的压力和 检查各有关部位压力是否正常。测压组件一般安装在液压泵的进出口，主要执行元件的 进油口，压力继电器安装处，液压系统中与主油路压力不同的支路及控制油路，蓄能器 进油口处。 压力表型号：YX-100 微型高压测压接头型号：MS2A20/250 5. 液位计 CYW-450 传感器式液位液温计 河南省广播电视大学 16 4 液压系统的结构设计 4.14.1 油箱的设计油箱的设计 4.1.14.1.1 油箱设计要点油箱设计要点 油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。 本系统采用开式油箱，油液与大气相通，设计要点如下： 1. 油箱必须有足够大的容积，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。 2. 吸油管和回油管应尽量相距远些，两板之间要用隔板隔开以增加油液循环距离，使 油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为箱内油面高度的 3/4，隔板形式可采用溢流式标准型，溢流式，回流式，此处采用溢流式标准式，隔板下 部开有缸口。吸油管入口和回油管出口处应安装相应精度的滤油器。 3. 回油管管端应斜切 45 度，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度，此外，应使 回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热。当回油管排回的油量很大时，应使它的出口处 高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽排油，使油流散开，一方面减慢流速，另一方面 排走油液中的空气，减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作用。 4. 为防止油液污染起见，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤油网 防止油箱出现负压而设置的通气孔上安装空气滤清器。油箱内回油集中部分及清污口附 近设置一些磁性块。 5. 为易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按 GB376683 规定，箱底离地至少 应在 150mm 以上，便于散热、放油和搬运。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置放油阀。 按 GB376683 规定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计，滤油器的安装位置应便于拆 装。箱内各处应便于清洗。 6. 分离式油箱一般用 2.54mm 钢板焊成，大尺寸油箱要加槽钢、筋条，以增加刚性。 当液压泵及其驱动电机和其他液压件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应的加厚。 河南省广播电视大学 17 7. 油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。外壁涂一层极薄黑漆加强辐射冷却效果，铸造油箱 内壁进行喷砂处理，不涂漆。(如下图 1.4.1 油箱简图) 1.4.1 油箱 河南省广播电视大学 18 4.24.2 集成块设计集成块设计 4.2.14.2.1 集成块简介集成块简介 一个液压系统要使用很多执行元件，其中包括众多完成各种功能的液压阀，为简化 液压系统结构，方便液压系统的管理和维修，通常将大部分液压阀集成起来。阀的集中 主要有三种形式：块式集成、叠加阀式集成和插装式集成。 块式集成是将标准的板式阀及少量的叠加阀或插装阀装在集成块上组成基本回路， 元件之间靠集成块上加工出的通道连接，块与块之间又有连接孔，以便将适当的回路块 叠积在一起成为所需要的系统。 叠加阀式集成以阀体自身作为连接体，同一通径的叠加阀，其油口和螺栓孔的大小、 位置及数量都与相匹配的板式换向阀相同，只要将同一通径的叠加阀按一定次序叠加起 来，再加上电磁换向阀或电液换向阀，即可组成各种典型的液压系统。叠加阀式集成的 优点众多，但由于回路形式较少，通径较小，不能满足复杂的和大功率液压系统的要求。 插装阀是不同于滑阀的另一类液压控制阀的统称，其基本核心为插入元件，将一个 或若干个插入元件进行不同的组合，并配以相应的先导控制级，可以组成插装阀的各种 控制功能单元。而所谓的插装式集成就是集成插装阀的一类阀集成形式。 在汽车起重机的设计中，根据功能要求和系统特点，选择块式集成。 4.2.24.2.2 块式集成特点块式集成特点 1. 集成是用标准元件按典型动作组成单元回路块，选取适当的回路块叠积在一起，即可 构成所需的液压系统。所以可简化液压装置的设计。 2. 由于液压系统由不同功能的单元回路块构成，当需要更改系统时，只需更换或增减单 元回路块就能实现，所以灵活性大，便于更改设计。 3. 集成块主要是六个平面及各个孔的加工，工艺简单，便于组织专业化生产，减低成本。 4. 除去与泵、马达或液压缸及蓄能器等的连接仍然采用管接头和管道以外，各元件之间 的连接都通过集成块上的通道，所以结构简单，便于安装，占地面积小，系统泄漏少， 稳定性好。 5. 各元件之间连接的通道粗而短，系统压力损失小，发热少，效率高。 河南省广播电视大学 19 4.2.34.2.3 集成块的设计步骤集成块的设计步骤 1. 绘制集成块单元回路图 2. 首先改画液压系统图，将压力油、回油及泄漏油管路引到系统图的一边，然后按照元 件动作功能划分单元回路块，并标明每一单元回路块上安装的阀数，是否采用过渡板或 专用阀，以及各阀之间油路连通情况。集成块应优先采用标准系列集成块单元回路，以 减少设计工作量。集成块上元件安排要紧凑，块数要少，对简单回路可用一个块体，当 泵的出油口需串接单向阀时，也可采用管式单向阀。 3. 布置液压元件 为了在集成块上合理布置液压元件和正确安排通油孔，可按照液压元件轮廓尺寸及 各油口位置预先制作元件样板，放在集成块各个有关视图上，安排合适的位置，简单回 路也可以直接布置。 4.2.44.2.4 自行设计集成块的要点自行设计集成块的要点 1. 公用油道孔的确定 集成块体的油道孔，有二孔式、三孔式、四孔式及五孔式等多种设计方案，其中二 孔式和三孔式应用广泛。二孔式采用 P 口和 O 口两个公用油孔，用四个螺栓孔来接通泄 漏油，二孔式结构简单，压力损失小。三孔式通道体有 P 口、O 口和 L 口共三个公用油 口，泄漏口 L 要与各元件的泄漏油口相通，孔道较长，直径较小，加工较困难且工艺孔 较多。四孔式通道体有两个泄漏油孔，布置在靠近元件的地方，故泄漏油道短，便于加 工，但对设置其它孔道不方便，且不利于元件的布置。 2. 油孔直径 d(mm)的确定 d=4.6 Q v 式中 流经孔道的流量（L/min）Q v孔内允许流速，对压力油孔可取 v=(2.55)m/s， 对回油孔可取 v=(1.52)m/s 若取5m/s, =2m/s, 则有： 1 v 2 v 4.612.5mm 1 d 36 5 4.619.8mm 2 d 36 2 河南省广播电视大学 20 取10mm, 20mm 1 d 2 d 公用泄漏油孔 L 的孔径一般由经验确定，取 10。 直接与阀相通的孔，通道体上的孔径与阀的孔径相同。 1. 油孔间的最小壁厚 油孔间最小壁厚一般不小于 8mm，当压力高于 6.3MPa 或孔间壁厚较小时，应进行校 核。 2. 通道块的外形尺寸 通道块的外形尺寸主要取决于其于所安装的阀的尺寸。 3. 集成块的材料及主要技术要求 集成块通常采用 HT250、20 号钢和硬铝制造，铸件不得有砂眼、气孔及缩松。 河南省广播电视大学 21 5 系统说明书 5.15.1 功能说明功能说明 5.1.15.1.1 主要性能参数主要性能参数 工作压力 P=16MPa 额定流量 Q=36L/min 外形尺寸 21631801900 5.1.25.1.2 功能说明功能说明 1. 基本功能：泵的启动，停止;系统压力、流量在允许范围内的任意调节;吊臂变幅液压 缸在任意位置的停留;起升机构脱钩和挂钩动作。 2. 辅助功能：超压（超载）保护，超温、超压或液位异常时报警;当环境温度过高或过 低时对油液进行加温或降温。 5.1.35.1.3 注意事项注意事项 系统中泵的吸油口和总回油口均装有滤油器，以防止油液中的污染颗粒进入元件中 使其损坏或影响系统的正常运行。一旦滤油器堵塞就会发出报警信号，这时必须停止操 作，待清洗或更换滤芯后方可继续操作。 5.25.2 元件清单元件清单 轴向柱塞泵 25SCY14-1B 溢流阀 DB10A-2-50/31.5UW220 电磁换向阀 4WE10G30/CW220R 叠加式单向节流阀 Z2FS10-30 液控单向阀 SL10PB-30/2 单向阀 S10A/2 截止阀 Q11F-16 液位液温计 CYW-500 空气滤清器 QUQ2-202.5 冷却器 FL16 回油滤油器 RFA-1601-Y 吸油滤油器 WUI-35080-J 河南省广播电视大学 22 加热器 GYY2-220/1 压力表 YX100 微型高压测压接头型号 MS2A20/250