同步液压缸试验台设计 含PT查重报告【含CAD图纸和文档全套资料】
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同步液压缸试验台设计 含PT查重报告【含CAD图纸和文档全套资料】,含CAD图纸和文档全套资料,查重报告【全套CAD图纸,设计【CAD图纸全套资料】,资料含CAD图
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南京理工大学紫金学院毕业设计（论文）系：机械工程系专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名：学 号：设计(论文)题目：同步液压缸试验台设计起 迄 日 期:2015年1月6 日 5 月 16 日设计(论文)地点:指 导 教 师:专业负责人:摘 要本文阐述了同步液压缸试验台设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计试验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行选择，然后来选择液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后在根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、各回路的功能分析与选择入手，从而选择液压元件，计算其性能是否符合指标，最后在校核温升。关键词：液压；基本回路；同步液压缸试验台设计；试验台IAbstractThis paper describes the design of synchronous hydraulic cylinder test bed, the working principle, structure, parameter calculation, etc to do a detailed analysis and research, draw a more appropriate method to the design of the test bench. Mainly through access to relevant information, the relevant formulas, which carries on the choice to the fuel tank, power plant and then to select the hydraulic station, determine the installation of motor and pump, the choice of pipeline according to the schematic diagram and the parameters and pipe joints, thus completing the whole design.This paper firstly summarizes the analysis of the status quo, research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, expounding the research topic. Then from the principle of design, the function of circuit analysis and selection, thus the selection of hydraulic components, its performance meets the index calculation, the temperature rise in the check.Keywords: hydraulic basic circuit design; synchronous hydraulic cylinder testing; test bench37目 录1 绪论11.1 前言11.2 题目背景11.3 研究意义11.4 国内外研究近况21.5 主要研究内容32 总体设计方案52.1 液压传动综述52.1.1 液压系统的组成52.1.2 液压技术的优缺点52.1.3 液压传动的发展趋势62.1.4 液压系统设计要求及流程82.2 液压系统的设计要求与部件选用82.3 同步液压缸实验台液压系统设计92.3.1 工况分析92.3.2 拟定液压原理图102.3.3 液压系统的计算和选择液压元件122.3.4 对液压系统进行验算162.3.5 液压油的选择183 集成块的结构与设计203.1 集成块的结构203.2 集成块的设计203.2.1 分析液压系统，确定集成块结构203.2.2 液压元件的布局203.2.3 确定油孔的位置与尺寸213.2.4 绘制集成块零件图214 液压站的设计224.1 液压油箱的设计224.1.1 液压油箱有效容积的确定224.1.2 液压油箱的外形尺寸224.1.3 液压油箱的结构设计234.2 液压站的结构设计264.2.1 液压泵的安装方式264.2.2 电动机与液压泵的联接方式264.2.3 液压站的结构设计的注意事项265 管路的设计285.1 管路的选择与布置285.2 管路的连接285.2.1 焊接式管接头285.2.2 卡套式管接头285.2.3 扩口式管接头295.2.4 选择管路连接方式296 液压站的组装调试、使用维护306.1 液压站的组装306.2 液压站的使用与检查316.2.1 使用的一般注意事项316.2.2 试验台的操作方法316.2.3 检查31结 论32致 谢33参考文献341 绪论1 绪论1.1 前言液压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动技术。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。本文阐述了同步液压缸实验台的设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计试验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行选择，然后来计算液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后在根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、即从各回路的功能分析与选择入手，在选择液压元件，计算其性能好坏，最后在校核温升等指标。1.2 题目背景液压传动产品等在国民经济和国防建设中的地位和作用十分重要。它的发展决定了机电产品性能的提高。它不仅能最大限度满足机电产品实现功能多样化的必要条件，也是完成重大工程项目、重大技术装备的基本保证，更是机电产品和重大工程项目和装备可靠性的保证。所以说液压传动产品的发展是实现生产过程自动化、尤其是工业自动化不可缺少的重要手段。本课题主要是设计一个同步液压缸实验台，熟悉和掌握它的组成、工作原理以及应用，是分析、设计和使用液压系统的基础。通过这个设计，能更好的掌握基本回路并且对液压系统的设计的方法和步骤有了初步的理解和应用。1.3 研究意义在液压传动系统中，当液动机在某一段动作过程中或在特定条件下需要高压但对流量的需要又不太大时，经常采用低压泵配以增压缸组成的双向液压同步液压缸实验台来使液动机获得高压。这样既可减小功率损失，节省设备费用，又可在无条件设计和制造高压泵的情况下使液动机同样能高压工作。这种回路在液压压力机以及生活的各个方面都有较为广泛的应用。对于同步液压缸实验台实验装置，通过对这个题目的原理图的设计，可以让我们熟悉液压传动系统设计的一般程序，了解并掌握液压传动这门技术。通过液压传动装置的设计，可以掌握机械设计的一般程序和基本方法。总之，通过本题目的设计，可以使我们四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。1.4 国内外研究近况液压技术近几年发展的速度是非常迅猛的，尤其在电子技术微机控制日益发展的今天，液压技术已迅速渗入到各个学科领域确切地说，液压是电子和机械技术之间的一种技术，把传动和控制结合起来是液压技术发展的必然结果液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视世界液压元件的总销售额为350亿美元据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动其主要原因是液压技术存在渗漏维护性差等缺点为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。1我国液压产品有一定生产能力和技术水平的生产科研体系。尤其是近十年来基础产品工业得到国家支持，装备水平有所提高，目前已能生产品种规格齐全的产品，已能为汽车、工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金矿山、发电设备、石油化工、铁路、船舶、港口、轻工、电子、医药以及国防工业提供品种基本齐全的产品。通过科研攻关和产学研结合，在液压伺服比例系统和元件等成果已用于生产。在产品CAD和CAT等方面已取得可喜的进展，并得到广泛应用。并且在国内建立了不少独资、合资企业，在提高我国行业技术水平的同时，为主机提供了急需的高性能和高水平产品，填补了国内空白。虽然取得上述成果，但和目前国内的需求和国外先进水平相比还有较大差距。包括产品趋同化、构成不合理，性能低、可靠性差，创新和自我开发能力弱，自行设计水平低。具体表现在产品水平、产品体系与市场需求存在较大的结构性矛盾。中国的液压市场很大，用户对产品的要求各异，各种高品质、高性能的液压元件市场需求量很大。而大部分国内企业所能提供的产品,无论在档次上还是种类上，都还远远不能满足这些需求。因此，在众多低档产品压价竞争的同时，不得不让出一块巨大的市场给国外产品。这表明，在市场丰富多样的需求面前，国内液压行业现有产品体系的结构性过剩与结构性短缺两个矛盾同时并存；也表明我们在产品的多样性、层次分布性和市场适应性等方面亟待调整和改善。企业在产品更新、装备改造等方面的投入能力不足。目前，我国大部份气动企业缺乏对产品及装备进行较大更新改造的能力，在高技术产品及专用生产检测装备的系统开发和投入能力上尤为缺乏，因而也限制了企业在高技术产品发展上取得大的突破，对缩短与国际先进水平的差距带来影响。当然，投入资金只是个基础条件 ，还必须有技术、人才等多方面的保障才行。1.5 主要研究内容设计内容有：a.液压系统的原理图(1)采用何种形式的供油方式。(2)确定调速方案和速度换接方法。(3)如何完成执行机构的自动循环和顺序动作。(4)系统的调压、卸荷及执行机构的换向等要求。b.液压系统的计算和选择液压元件(1)计算液压缸的主要尺寸以及所需要的压力和流量。(2)计算液压泵的工作压力、流量和传动功率。(3)选择液压泵和电动机的类型和规格。(4)选择阀类元件和辅助元件的规格。c.外文翻译选择相关的外文文献并进行翻译。d.液压系统的验算液压系统的元件选型完成后，要进行压力损失的及系统温升的验算。e.绘制正式工作图和编制技术文件设计的最后要整理出全部的图纸和技术文件。正式工作图一般包括液压系统原理图，液压传动装置装配图，主要零件的零件图。技术文件一般包括：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压系统安装和调试要求，设计说明书等。2 液压系统的设计2 总体设计方案2.1 液压传动综述2.1.1 液压系统的组成液压系统主要由以下五个主要部分来组成：a.能源装置：液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。b.执行装置：液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。c.控制装置：液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。d.辅助装置：油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。e.工作介质：液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。2.1.2 液压技术的优缺点a.与机械传动和电气拖动系统相比，液压传动具有以下优点：(1)在相同的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。液压马达的体积重量只有同等功率电动机的12%左右。由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。12(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。b.液压传动的缺点：(1)液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏，同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用，例如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统。13 (2)液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜于远距离传动。(3)液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此，在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。(4)为了减少泄露，液压元件的制造精度要求高，因此，液压元件的制造成本高，而且对油液的污染比较敏感。(5)液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出了更高的要求，既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。(6)随着高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是要解决的问题。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。2.1.3 液压传动的发展趋势由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。18尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面：a.减少能耗,充分利用能量液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题：(1)减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。(2)减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。(3)采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。(4)发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。(5)改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。(6)为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。b.主动维护液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。17要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。c.机电一体化电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下：(1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。(2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。(3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。(5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。2.1.4 液压系统设计要求及流程液压的设计一般泛指液压传动系统设计。由于液压传动系统和液压控制系统从结构和工作原理而言，并无本质上的区别。通常所说的液压系统设计，皆指液压传动系统设计。液压系统的设计与主机的设计是紧密联系的，当从必要性、可行性和经济性几方面对机械、电气、液压和气动等传动形式进行全面比较和论证，决定应用液压传动之后，二者往往同时进行。所设计的液压系统首先应满足主机的拖动、循环要求，其次还应符合结构组成简单、体积小重量轻、工作安全可靠、总体看来，液压系统设计的流程是：a.明确系统的设计b.分析系统工况c.确定主要参数d.拟定液压系统原理图e.选择液压元件f.验算液压系统性能g.绘制工作图编织技术文件。2.2 液压系统的设计要求与部件选用（1）试运转：调整系统压力，使被试缸能在无负载工况下启动，斌全程往复数次，排尽缸内空气。 （2）启动压力特性试验：试运转结案后，在无负载工况下，调整溢流阀，事物感强压力逐渐升高，至液压缸启动时，记录下启动压力即为最低压力。 （3）耐压试验：将被试缸活塞分别停在缸两端，分别向工作腔输入公称压力的1.5 倍的油液，保压 2min 以上。 （4）耐久性试验：在额定压力下，将被试缸以设计要求最高速度连续运转，速度误差上下 10%，一次连续运转 8h 以上，在试验期间，被试缸的零件均不得进行调整。记录累计行程。 （5）泄漏试验：a.内泄漏：在被试缸工作腔输入公称压力的油液，测定经活塞泄至未加压腔的泄漏量。 b.外泄漏：进行上述实验时，测量活塞杆密封处的泄漏量，各 结合面处不得有渗漏现象。 （6）缓冲试验：将被试液压缸的缓冲阀全部松开，调节被试液压缸试验压力为公称压力的 50%，以设计最高速度运行，检测在运行至缓冲阀全部关闭时的缓冲效果。 （7）负载效率：将测力计装在被试液压缸活塞杆上，保持被试缸匀速运行，计算出在不同压力下负载效率，并绘制负载效率曲线。 （8）高温试验：在额定压力下，将被试缸输入温度为 90 度的油液正常工作一小时。 （9）行程检验：将被试液压缸活塞或柱塞停在两端极限位置测量其行程长度。2.3 同步液压缸实验台液压系统设计2.3.1 工况分析课题内容：设计的实验平台由液压站，同步油缸，电控柜等组成。要求明确主机对液压系统设计的要求，分析液压系统工况，合理选择液压元件和主要参数来进行结构设计并拟定液压系统草图，进行液压系统的性能验算，实现液压系统的优化设计，最终完成毕业设计说明书的撰写。技术要求：1、液压系统最高工作压力：8 Mpa2、液压系统额定流量：32 Lmin3、液压系统电机功率：11 KW4、油缸缸径40 mm，活塞杆径28 mm，工作行程200 mm2.3.2 拟定液压原理图(1)确定液压泵类型叶片泵具有流量均匀，压力脉动小，运转平稳，噪声小，结构紧凑，体积小，重量轻，而排量较大等优点。在工程机械、船舶、压铸及冶金设备中得到广泛应用。工作原理主要是当叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。单作用叶片泵转自每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。这次所设计的试验台要求压力不高，单作用泵可以满足回路要求，故选用单作用叶片泵。(2)自动换向的实现为了实现自动换向功能，在增压器的两端增加两细杆，当增压器向左或向右运动到头时，可触碰提前安置好的程控开关，开关控制换向阀9，当一端行程完成，触控开关，换向后继续另一边的行程，如此往复，实现双向自动换向同步液压缸实验台的功能。当工作缸7向左运动到一半，触碰到程控开关19后，换向阀23切换到终止，先导型溢流阀22的遥控口被切断，负载由溢流阀24设定的2MPa提升到阀22设定的6MPa。主油路开始通过开启顺序阀8进入同步液压缸实验台，压力经过增压器10逐渐升高，增压器活塞不论向左或向右运动，均能输出高压油，只要通过不断触碰程控开关15和16，换向阀9就能不断切换不断切换，增压器10就能持续往复运动，高压油就连续经单向阀11或14进入工作缸7右腔，此时单向阀12或13有效地隔开了增压器的高低压油路。工作缸7向右运动时同步液压缸实验台不起作用。这样，压力增大到6MPa后就可以继续推动负载缸进行剩下另一半行程的完成了。图2.2 完整液压系统原理图1.油箱2.滤油器3.油泵4.溢流阀5,25.M型三位四通换向阀6.液控单向阀 7,20.油缸8.顺序阀9.换向阀10.增压缸11,12,13,14,21.单向阀15,16,19.程控开关 17,18.撞块 22.先导型溢流阀 23.两位两通电磁阀24.远程调压阀a.自动换向的实现为了实现自动换向功能，在增压器的两端增加两细杆，当增压器向左或向右运动到头时，可触碰提前安置好的程控开关，开关控制换向阀9，当一端行程完成，触控开关，换向后继续另一边的行程，如此往复，实现双向自动换向同步液压缸实验台的功能。b.负载增加的实现在工作缸7的左端加一个支路作为负载，当实验前，带遥控口的先导型溢流阀22通过两位两通换向阀与远程调压阀24相连。远程调压阀压力24压力小于溢流阀22压力。在输出缸7的右侧增加一个负载缸20，两缸头各装有撞块17，18。实验开始时，换向阀23接通左位，此时溢流阀22的开启压力为24的调定压力。这样回路开始工作不经过增压器10就可以将负载缸20推动，当推到行程的1/2时，负载缸20上的撞块18碰到程控开关19，使得换向阀24变成右位。此时阀22的压力变成自身的调定压力，负载增大。这样回路不得不经过增压缸10进行油液的增压方可推动负载，直到负载缸20走满行程，完成一次实验过程。2.3.3 液压系统的计算和选择液压元件a.液压缸的主要尺寸确定(1)工作压力P得确定有增压前和增压后两种工作状态。按照回路承受的最高压力计算工作压力，应为增压后压力6MPa。 表2.2液压设备常用得工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力（MPa）0.8-2.03-5 2-88-1010-1620-32(2)确定缸的基本尺寸油缸缸径40 mm，活塞杆径28 mm，工作行程200 mm根据表2.3以及液压缸内径尺寸系列与活塞杆直径系列推荐的优选尺寸，选择缸的尺寸。加载缸结构如图2.4所示。表2.3液压缸内径D与活塞杆直径d之间的关系按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取d/D机床类别d/D工作压力p/（MPa）d/D磨床及研磨机床0.20.3250.50.58钻、镗、车、铣、床0.7570.620.70其他70.7 (2.1) (2.2)图2.4 加载缸进行最小稳定速度的验算，要保证液压缸节流腔的有效工作面积，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积，即。按最低工进速度验算液压缸得最小稳定速度，查产品样本，调速阀最小稳定流量； (2.3) 本例中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔得实际面积，可见上述不等式能满足液压缸能达到所需得最低速度。c.计算在各工作阶段液压缸所需得流量 (2.4) (2.5)(1)泵的工作压力确定，考虑到正常工作中进油管路有一定得压力损失，所以泵得工作压力为： (2.6)式中，为液压泵最大工作压力；执行元件最大工作压力；进油管路中得压力损失，初算时简单系统可取0.2-0.5MPa,复杂系统可取0.5-1.5MP,故泵系统取0.5MPa。 (2.7) 上述计算所得得为系统得静压力，考虑到系统在各种工况得过度阶段出现得动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定得压力储藏量，并确保泵得寿命，因次选泵得额定压力应满足。中低压系统取最小值、高压系统取最大值，在本文中，(2)选择液压泵的规格泵流量的确定，液压泵最大流量为： (2.8)式中, 为液压泵得最大流量 为同时动作的各执行元件所需流量之和得最大值。如果这时溢流阀正在工作，尚需加溢流阀得最小溢流量2-3L/min. 系统的泄漏系数，一般取=1.1-1.3，现取=1.1 (2.9)根据以上数字查阅产品目录选用YB1-20型单叶片片泵，该泵的额定压力为6.3MPa，额定转速为960r/min。(3)与液压泵匹配的电动机的选定分别计算出快进和工进两种不同工况时的功率，去较大值作为选择电动机规格的依据。首先计算快进时的功率，快进时的摩擦力为5000N，仅有路压力损失为0.3MPa。 (2.10)电动机的功率P为： (2.11)表2.4液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵总效率0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8 查阅电动机产品样本可查，选用Y160M-4型三相异步电动机，其额定功率是11KW，额定转速为1400r/min。(4)液压控制阀和部分液压辅助元件选择。本液压系统采用GE系列的阀，根据系统工作压力与通过各液压控制阀及部分辅助元件的最大流量，查产品样本所选择元件型号规格如下表： 表2.5 液压元件明细表序号名称最大通过流量（L/min）型号1电动机Y160M-42单叶片油泵56.3YB1-203单向阀56.3AF3-10B4三位四通换向阀25.434F3-10B5二位二通换向阀25.422F3-10B6液控单向阀1.23YAF3-E10B7顺序阀50XF3-10B8溢流阀6.3YF3-10B9滤油器56.3XU-J63Xc.确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可接管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为增压前流量q=40L/min，压油管的允许流速取v4m/s，则内径d为 (2.12)若系统主油路流量按增压后取q=32L/min,则可算得油管内径d=12.65mm.查表JB827-66,同时考虑制作方便，油管选用内径为13 mm ，外径为14mm的10号冷拔无缝钢管。其它油管可直接接所连接的液压元、辅件的接口尺寸决定其管径大小。表2.6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流速（m/s）0.51.52.551.52.557表2.7安全系数（钢管）管内最高工作压力（MPa）7717.517.5安全系数864d.液压油箱容积的确定中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，现选用容量为200L的油箱。2.3.4 对液压系统进行验算a.压力损失的验算及泵压力的调整(1)增压后的压力损失验算增压前管路中的流量仅为7.66L/min，因此流速很小所以沿程压力损失和局部压力损失都很小，比起增压前来说比较小，可以忽略不计。这时进油路上只考虑调速阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时液压缸的工作压力加上进油路压差，则。 (2)增压前的压力损失验算在增压前，其压力损失要比增压后大，因此必须计算快进油路与回油路压力损失，以便确定泵的卸载压力。进油路和回油路管的长度均为,油管内径d=13mm。通过的流量为进油路，回油路。液压系统选用N32号液压油，考虑最低工作温度为，由手册查出此时油的运动粘度,油的密度。1)确定油流的流动状态 (2.13)式中 为平均速度 为油管内径 为油的运动粘度 为通过的流量则进油路中液流的雷诺数是 (2.14)回油路中液流的雷诺数是 (2.15)由上可知，进回油路中的流动都是层流。2)沿程压力损失在进油路上，流速则压力损失为 (2.16)在回油路上，流速则压力损失为 (2.17)3)局部压力损失表2.8阀类元件局部发力损失元件名称额定流量实际通过的流量额定压力损失实际压力损失单向阀251620.82三位四通电磁阀633241.03两位三通电磁阀633241.03若取进油路的压力损失，回油路压力损失则进油路和回油路总的压力损失为 (2.18) (2.19) (2.20)因此，泵卸载阀的调整压力应大于。从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值，而且比较接近，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要求。b.液压系统的发热和温升校核在整个循环系统中，增压阶段占用时间最长，所以系统的发热主要是在增压时的，故按增压时验算系统温升。液压泵的输入功率，此时泵的效率为0.2,泵的出口压力为，液压缸的输出功率 (2.21)系统的总发热动率为： (2.22)已知油箱容积，则有相近似散热面积为 (2.23)假设通风良好，取油箱散热系数，则可得油液温升为 (2.24)设环境温度，则热平衡温度为 (2.25)所以油箱散热基本可以达到要求。2.3.5 液压油的选择液压油是液压传动系统的工作介质，又是液压元件的润滑剂。液压油分为矿油型、乳化型和合成型三大类。液体流动时，流层之间的内部摩擦力称为液体的粘性。表示粘性大小的量称为粘度。它是选择用油的主要指标。常用动力粘度、运动粘度及相对粘度来表示。目前我国主要采用运动粘度。液压油应具有适当的粘度，良好的粘温特性，良好的润滑性，能抗氧化、无腐蚀作用，抗燃烧，不易乳化，不破坏密封材料，无毒，有一定的消泡能力。选择液压油时，应根据泵的种类、工作温度、系统压力等，确定适用粘度范围，再选择合适的液压油品种。本系统选用L-HL46液压油。要综合考虑液压油的价格、使用寿命、以及液压系统和维护、安全运行周期等情况，着眼于经济效益好的。173 集成块的结构与设计3.1 集成块的结构集成块是盖在试验台表面的面板。其正面需要直接与各类液压元件相连，背面要求与油管相连。结构以20mm的钢板为主，在上面分布的是各种螺孔与通孔，用来安装各个液压元件。集成块的安装固定也是重要的。油路板一般采用框架固定，要求安装、维修和检测方便。它可安装固定在机床上或机床附属设备上，但比较方便的是安装在液压站上。本次采用螺栓直接固定在用角钢焊接而成试验台支架上。这种设计装卸方面，符合试验台要求。3.2 集成块的设计3.2.1 分析液压系统，确定集成块结构本次试验台设计都采用的是用管接头来连接液压阀与管道，选用的是卡套式管接头。这就要求面板的一端连接阀底部有空，另一端设计成螺纹孔以便与管接头相连。本次采用的是14mm外径的钢管来作为油管，管接头将采用卡套式直通管接头，然后连接油管。3.2.2 液压元件的布局绘出面板平面尺寸，把制作好的液压元件样板放在面板上进行布局，此时要注意：(1)液压阀阀芯应处于水平位置，防止阀芯自重影响液压阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。(2)与液压油路板上主液压油路相同的液压元件，其相应的油口应尽量要沿同一坐标布置。(3)压力表开关布置在最上方，如果需要在液压元件之间布置，则应留足压力表的安装空间。(4)液压元件之间的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、压力阀的先导阀以及压力表等可伸到面板的轮廓外。、根据以上准则，布局出各个阀类的位置，然后就可以在是集成块上根据液压元件的要求布局各个孔的位置以及尺寸了。3.2.3 确定油孔的位置与尺寸集成块的正面用来安装液压元件。上面布置有液压元件固定螺孔、油路板固定孔和液压元件的油孔。当液压元件布置完毕后，基本位置就确定了。液压油路背面，设计有与执行元件连接的油孔、与液压泵连接的压力油孔以及与液压油箱连接的回油孔。此类液压油孔可加工成米制细牙螺纹或者英制管螺纹孔。在设计过程中，会出现各个孔间的干涉问题。采用的方法是可以把油路板设计成偏心油孔，只要两孔有公共部分即可保证油路的畅通。3.2.4 绘制集成块零件图集成块结构复杂，用多个视图表达，主视图表示液压元件安装固定的位置、液压元件进出油口位置和大小，后视图表示各油管接头位置和尺寸。图2.5为集成块的主视图。图3.1 集成块4 液压站的设计4 液压站的设计4.1 液压油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中杂质和空气，同时还起到散热的作用。4.1.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量V可概略地确定为：在低压系统中p2.5MPa可取： (4.1)在中压系统中p6.3MPa可取： (4.3)式中V液压油箱有效容量； 液压泵额定流量。在本课题中，应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因策略作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。根据设计条件，本试验台属于中压系统，油箱有效容积取200L。4.1.2 液压油箱的外形尺寸表4.1BEX系列液压油箱外形尺寸 尺寸（mm）型号AbcBEX63A550450600BEX100700500600BEX160800600660BEX2501000650680BEX-100018001100800液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为1：1：11：2：3。为提高冷却效率，在安装位置不受时，可将液压油箱的容量予以增大。如果所设计的液压油箱能满足下列尺寸的要求，则可以从中选择一种。由于我国液压油箱还没有统一的标准，本文只介绍其中的一种。此次选用的油箱型号为BEX-63A，可满足设计所需要求。设计图如4.1所示。图4.1 油箱主视图4.1.3 液压油箱的结构设计在一般设备中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱。(1)吸油管与回油管1)油管出口回油管的出口形式有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种型式，斜口应用得较多，一般为45C斜口。为了防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器。回油管必须旋转在液面以下，一般距液压油箱底面的距离大于300mm，回油管出口绝对不允许放在液面以上。2)回油集管单独设置回油管当然是理想的，但不得已时则应使用回油集管。对溢流阀、顺序阀等，应注意合理设计回油集管，不要人为地施以背压。3)泄漏油管的配置管子直径和长度要适当，管口应在液面之上，以避免产生背压。泄漏油管以单独配管为好，尽量避免与回油管集流配管的方法。4)吸油管吸油管前一般应设置滤油器，其精度为100200目的网式或线隙式滤油器。滤油器要有足够的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底间的距离就不小于20mm。吸油管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。5)吸油管与回油管的方向为了使油液流动具有方向性，要综合考虑隔板、吸油管和回油管的配置，尽量把吸油管和回油管用隔板开。为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向应一致，而不是相对着。(2)防止杂质侵入为了防止液压油被污染，液压油箱应做成完全密封型的。在结构上应注意以下几点：1)不要将配管简单地插入液压油箱，这样空气、杂质和水分等便会从其周围的间隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在液压油箱顶盖上。2)在接合面上需衬入密封填料、密封胶和液态密封胶，以保证可靠的气密性。例如，液压油箱的上盖可直接焊上，也可加密封垫（1.5mm厚以上的耐油密封垫）进行密封。3)为保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需配备空气滤清器。空气滤清器常设计成既能过滤空气又能加油的结构。(3)顶盖及清洗孔1)顶盖在液压油箱顶盖上装设泵、马达、阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封圈（厚21.5mm左右）以及液态密封胶（耐油性、半干燥性）衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时，不允许由阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压油箱内。液压泵及液压马达的底座要与上顶盖分开，另行制做。如图4.1所示。图4.1 油箱顶盖2)清洗孔液压油箱上的清洗孔，应最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。3)杂质和污油的排放为了便于排放污油，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将放油塞安放在最低处。(4)液压油箱的防锈为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈涂料。(5)液压油箱的加热与冷却为提高液压系统工作的稳定性，应使系统在适宜的油温度下工作。液压油温度一般希望保持在30C50C范围内，最高不超过60C，最低不低于15C。1)加热寒冷地区因温度低，液压泵走动困难，需首先加热。工厂中常用型油用管状电加热器。2)冷却液压系统工作时，因各种损失，有时使液压油液产生大量的热量，直接影响系统的正常工作，这些热量单凭一般的液压油箱散发是不够的。因此，需设置冷却设备。液压系统中冷却器的常用冷却方式有水冷和风冷两种。4.2 液压站的结构设计4.2.1 液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。本次设计采用的是卧式安装。液压泵及挂到都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好。符合试验台设计的要求。图4.2 液压泵的卧式安装4.2.2 电动机与液压泵的联接方式电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。为避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常采用带有弹性的联轴器。这种联轴器可以选用零件手册中的标准结构，也可自行设计。为增加电动机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，可以把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。此次设计采用的是支架式安装，采用凸缘联轴器把泵和电机相连。4.2.3 液压站的结构设计的注意事项(1)液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要适当地注意外观的整齐和美观。(2)液压泵与电动机可装在液压油箱的盖上，也可装在液压油箱之处，主要考虑液压油箱的大小与刚度。(3)在阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近部位。换向阀之间在留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其形状应布置在便于观察和调整的地方。(4)液压泵与机床相联的管道一般都先集中接到机床的中间接头上，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修。(5)硬管应贴地或沿着机床外形壁面敷设。相互平等的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生扭转，以名影响使用寿命。综上所述，设计采用液压泵卧式安装；电动机与泵的连接采用支架式连接。以满足液压站易维护、易保养的要求。5 液压站的结构总成5 管路的设计在完成以上选择后，进入到管路阶段。5.1 管路的选择与布置对于具有不同管路长度的刚性连接，一般使用钢管。钢管能承受较高压力，廉价。表5.1 管材特点和用途管材特点用途钢管尺寸精度高、表面光洁各类液压设备铜管起油液氧化催化剂作用、扩口是易砷作硬化、耐振性差低压固定用途铝管易弯管、易扩口低压液压系统根据本次试验台的回路流量、压力以及多方面的综合考虑，采用外径14mm的钢管。在第二章已通过计算。5.2 管路的连接 可拆连接可以重复使用，所用的连接件有管接头、法兰、底板之类，也可以不用连接件而把管子与元件直接连接。管子连接的种类有螺纹式，接头式、法兰式、扩口试、压缩套式、卡套式。5.2.1 焊接式管接头 焊接式管接头的特点是，连接牢固、密封可靠、耐高压；但焊接工作量大。5.2.2 卡套式管接头 卡套式管接头适用压力为16-40MP，使用很方便。压力为E级（16MP）的卡套式管接头采用米制锥螺纹与机体连接，依靠锥螺纹自身的结构和塑料填料进行密封。压力为G、J（25、40MP）的卡套式管接头采用普通细牙螺纹与机体连接。此时接头体与机体端的联接处需加密封垫圈。拧紧螺母时把卡套推进接头体的内锥里，进一步拧紧螺母时卡套的刃口在管子外径上形成环形切槽而密封。卡套的弹簧作用还在管子、街头体及螺母之间起防松垫圈的作用，使连接耐振动。卡套式管接头在国外使用很普遍，但对管子的径向尺寸精度要求很高，用于高压系统应该谨慎。如果管子材料符合要求，管子切割得垂直而且使用规定的拧紧扭矩，则可以保证不泄漏连接。5.2.3 扩口式管接头 扩口试管接头适用于薄壁铜管，适用于中低亚管路系统。接头体和机体的连接有两中形式：一中采用米制锥螺纹，此时依靠锥螺纹自身的结构和塑料填料进行密封。另一种采用普通细牙螺纹，此时接头体和机件端的连接处需加密封垫圈。这种管接头装配方便，仅需要尺寸合适的扳手和扩口工具即可。这种管接头允许重复拆装。套装是连接的心脏，它使管子对中并支撑管子，而且还协助减少振动和管子疲劳。由于旋转螺母时套管不转动，故管子不受扭转作用即完成装配。5.2.4 选择管路连接方式 对于此液压装置来说，综合经济性和安装的方便性，决定选用卡套式管接头，结构如图5.1所示。内径为14mm。具体计算在第二章中已有介绍。图5.1 卡套式管接头6 液压站的组装调试、使用维护正确安装调试及合理使用维护液压站，是保证其长期发挥和保持其良好工作性能的重要条件之一。为此，在液压站安装调试中，必须熟悉主机的工况特点及其液压系统的工作原理与液压站各组成部分的结构、功能和作用并严格按照设计要求来进行：在液压站使用维护中应对其加强日常维护和管理。 6.1 液压站的组装在组装液压站之前，首先应先熟悉有关技术文件和资料，如液压系统原理图、液压控制装置的集成回路图、电气原理图、液压站各部件（如液压油箱、液压泵组、液压控制装置、蓄能器装置）的总装图、管道布置土、液压元件和附件清单和有关产品样本等；然后按元件付存清单，准备好有关物资，并对其有关规格和质量按有关规定进行细致检查，加查不合格的元件和清单，不得装上液压站。a.液压元件的安装液压泵安装：液压泵与原动力、液压马达与其拖动的主机工作机构间的同轴度偏差应在0.1mm以内，轴线间的倾角不得大于1；不得用敲击方式安装联轴器，液压泵和液压马达的旋转方向及进出油口方向不得接饭。液压缸：安装前应仔细检查其活塞杆是否弯曲。液压缸有多种安装方式，对于底座世或法兰式液压缸可通过底座或法兰前设置挡块的方法，力求安装螺钉不直接承受负载，以减小倾覆力矩；对于轴销式或耳环式液压缸，则应使活塞杆顶端的连结头方向与耳轴方向一致，以保证活塞杆的稳定性。行程较长和油温较高的液压缸，一端应保持浮动，不补偿热膨胀的影响。阀类：方向阀一般应保持轴线水平安装；各油口出的密封圈在安装后应有一定压缩量以防泄漏；固定螺钉应均匀拧紧（勿用锤子敲打或强行扳拧），不要拧偏，最后使阀的安装平面与底板或油路块安装平面全部接触。附件：应严格按照设计要求的位置安装，并注意便于使用、维护和调整；同时注意在符合设计要求情况下，保持整齐、美观。例如，压力表应装在振动较小、易观测处；蓄能器应安装在易用气瓶充气的地方；过滤器应尽量安装在易于拆卸、检查的位置；冷却器注意水质、水量、水温及冷却水结冰等问题，等等。b.管道安装在液压系统中，管道的主要作用是传播载能工作介质。一般应在所连接的设备及各液压装置部件、元件等组装、固定完毕后再进行管道安装。安装管道时应特别注意防振、防漏问题。全部管道应分两次安装，其大致顺序是：预安装耐压试验拆散酸洗正式安装循环冲洗组成液压站系统。6.2 液压站的使用与检查6.2.1 使用的一般注意事项 液压站使用中的注意事项如下：(1)低温下，油温应达到20C以上才准许顺序动作；油温高于60C时应注意系统的工作情况。 15(2)停机4h以上的设备，应先使液压泵空载运转5min，再起动执行器工作。(3)不许任意调整电气控制装置系统的互锁装置，随意移动各限位开关、挡块、行程撞块的位置。(4)各种液压元、辅件未经主管部门同意，不准私自调节或拆换。(5)液压站出现故障时，不准擅自乱动，应通知有关部门分析原因并排除。除上述几点外，还应按有关规定做好对各类液压件备件及液压油的管理工作。6.2.2 试验台的操作方法操作时，开启电机后，油泵启动。所有换向阀置于中位终止。换向阀开启后，负载取决于遥控口压力2MPa，当负载缸进行到一半行程时，触碰程控开关，自动切换换向阀，关闭遥控口。这是，负载变成6MPa，油液开始进左侧同步液压缸实验台，压力逐渐增大，走完另一半行程后完成实验。6.2.3 检查液压系统种类繁杂，各有其特定用途和使用要求。为了及时了解和掌握液压站和整个系统的运行状况，消除故障隐患，缩短维修周期，通常应采用点检和定检的方法对系统进行检查。7 结论结 论本文主要是实现同步液压缸实验台置的设计。在集成块的设计中，各个元件的装配关系合理地安装在面板上，来完成系统原理图中各个元件的工作过程，实现实验的整个过程。主要零件图的设计中，最主要的就是液压缸设计。经过校核各个孔之间不会相互影响，不会存在干扰的问题。基本能完成实验需要的要求与功能。致谢致 谢在本文结束之际，作者要真切的向导师机械设计教研室教授以及其他老师们致以崇高的敬意和由衷的感谢。感谢导师教授的关心、指导和教诲。教授追求真理、献身科学、严以律己、宽已待人的崇高品质对学生将是永远的鞭策。老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使学生收益匪浅，终生难忘。并且要感谢液压实验室的冀菊芳老师的帮助与指导。同时也衷心感谢在开题、中期等各个阶段帮助指导的各位老师，感谢他们在给予的许多指导性意见，他们踏实的工作作风、勇于开拓、勤勉奉献的敬业精神使人受益匪浅。在论文的完成中，还得到同班同学
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