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采用液控单向阀的平衡回路实验装置设计【22张CAD图纸和说明书】

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采用 采取 采纳 单向阀 平衡 回路 实验 试验 装置 设计 22 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

 

摘要
液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构,是组成任何液压系统的基础。平衡回路的功用就是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落,使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定。本文对采用液控单向阀的平衡回路实验装置的原理进行了详细的分析,再根据液压传动相关理论进行数据计算,设计液压缸,选择合适的液压元件、液压油箱、液压站的动力装置,然后确定电机与泵的安装方式,进行管路与管接头的选择等等,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、总统效率估算和系统温升校核三个环节。同时完成设计的总装配图及部分零件图等等,最终完成整个设计。

关键词:液压;液压回路;平衡回路;实验台


The design of experimental device adopts the hydraulic control one-way valve balance circuit

Abstract
The hydraulic pressure basic circuit is to put the typical circuit structure of hydraulic components are combined on the realization of specific functions, is the basic component of any hydraulic system. Balance circuit function is to prevent the hydraulic cylinder vertically or obliquely placed and connected with the working parts caused by self weight drop, so that the implementation of components of the return line to maintain a certain pressure to balance the work stability. The principle of balance circuit experiment device of the hydraulic control one-way valve are analyzed in detail, and then the related theory of data according to the calculation of hydraulic transmission, hydraulic cylinder design, selection of hydraulic components, power device, hydraulic station hydraulic oil tank right, then determine the installation mode of motor and pump, pipeline and pipe joint selection and so on, the performance calculation of the design of the experimental device, including temperature checking, President efficiency estimation and the pressure loss of the system or check three links. At the same time to complete the design of assembly drawing and parts drawing and so on, and ultimately complete the design.

Key Words: Hydraulic pressure; Hydraulic pressure circuit; balance circuit ; laboratory stage


目  录
1 绪论 1
1.1综述 1
1.2题目背景 1
1.3研究意义 1
1.4国内外相关研究情况 1
1.5主要研究内容 2
2 液压系统的设计分析 3
2.1液压系统组成 3
2.2系统的设计要求及流程 3
2.3回路原理的设计 4
2.3.1平衡回路 4
2.3.2回路中个元件的作用 4
2.3.3采用液控单向阀设计的平衡回路 4
2.4工况分析 5
2.5系统方案设计 5
3 液压缸的设计 6
3.1预选系统设计压力 6
3.2液压缸主要结构尺寸 6
3.2.1液压缸内径D和活塞杆直径d的确定 6
3.3液压缸的结构设计 9
3.3.1缸体与缸盖的连接形式 9
3.3.2活塞杆与活塞的连接结构 10
3.3.3活塞杆导向部分的结构 10
3.3.4活塞及活塞杆处密封圈的选用 11
3.3.5液压缸的安装连接结构 11
4 液压站的设计 12
4.1液压泵装置 12
4.1.1液压泵设计选型 12
4.2液压油箱的设计 14
4.2.1液压油箱有效容积的确定 14
4.2.2液压油箱的外形尺寸 15
4.2.3液压油箱组件结构设计 15
4.3液压控制装置 16
5 液压辅件的选择 18
5.1油管 18
5.1.1油管的布局要求 18
5.1.2油管的选用计算 18
5.2管接头 19
5.3液压油 19
5.4实验台结构设计 20
5.4.1实验台组件台面设计 20
5.4.2安装面板设计 20
6 液压系统的性能验算 21
6.1压力损失的验算 21
6.1.1工作进给时进油路压力损失 21
6.1.2工作进给时回油路压力损失 22
6.2系统温升的验算 22
7 液压系统的安装调试与维护 24
7.1液压系统的安装 24
7.1.1液压元件的检查 24
7.1.2液压元件和管道的安装 24
7.2液压站的使用与检查 25
7.2.1使用注意事项 25
7.2.2操作方法 25
7.2.3检查 25
8 总结 26
致  谢 27
参考文献 28
毕业设计(论文)知识产权声明 29
毕业设计(论文)独创性声明 30
附录 31




1 绪论
1.1综述
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。
1.2题目背景
液压传动与控制是现代机械工程的基础技术,由于其在功率质量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势,使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现机械传动与控制的重要技术手段。特别是20世纪90年代以来,新兴产业不断涌现,并与现代电子与信息相结合,进一步刺激和推动了液压技术的发展,使其在国民经济各行业获得广泛应用。正确合理地设计和使用液压系统,对于提高各类液压机械设备及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义[1]。
1.3研究意义
本课程的学习目的在于学生综合使用《液压与气压传动》等专业课程的理论知识和生产实际知识,进行液压试验装置的设计实践,使理论知识和生产实际知识紧密结合起来,从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。
通过该题目原理图的设计,可以使学生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,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,可以使机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。
1.4国内外相关研究情况
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[2]。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。
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。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。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[3]。
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[7]。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。
产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展,执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展;气动元件与电子技术相结合,向智能化方向发展;元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展,普遍采用无油润滑,应用新工艺、新技术、新材料[4]。
1.5主要研究内容
平衡回路的功用就是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落,使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定。本文设计的采用液控单向阀平衡回路的实验台装置,主要工作有:
(1) 研究采用液控单向阀+单向节流阀的平衡回路的原理;
(2) 设计出合理的、能满足使用要求的平衡回路实验装置;
(3) 采用液压缸加载;
(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。



2 液压系统的设计分析
2.1液压系统组成
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)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,液压阀可分为压力控制阀、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。
2.2系统的设计要求及流程
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[5]。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
2.3回路原理的设计
液压系统的设计可分为两大步骤:一、液压系统的原理及性能设计;二、液压系统的技术设计(液压装置的结构设计即液压站的设计)。液压站按照动力源与控制装置是否安装在一起,可分为整体式液压站和分离式液压站。一个液压系统能否可靠有效地运行,在很大程度上取决于液压站结构选型是否合理及设计质量的优劣,设计时必须给予足够重视[6]。

内容简介:
毕业设计(论文)中期报告 题目: 采用 液控 单向 阀 的 平衡回路实验装置设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 22 日 设计(论文)进展状况 ( 1)查阅资料并完成一篇 3000 字以上的关于液压系统的外文翻译:盾构机的压力调节液压系统的仿真分析。 ( 2) 回路采用了液压缸加载,对原理图进行了进一步的完善,具体如下图所示 。 ( 3) 通过初步计算,基本完成方案设计。 主要完成了 液压元件的初步估算,管道以及管接头的初选,油箱的尺寸选择,液压缸的设计以及各个零部件的选择 。 具体所选液压元件的型号规格如下表 。 表 1 液压元件明细表 序号 名称 型号 额定流量 ( L 调定范围 ( 其它 1 单叶片定量泵 5 2 电动机 相异步电动机 额定功率 额定转速 1400r/ 滤油器(线隙式) 0 16 通径 12 溢流阀 3 量 液控单向阀 3 6 单向阀 0 7 减压阀 3 量 节流阀 00 重量 4 二位四通电磁换向阀 240 10 三位四通电磁换向阀 340 表 2 液压缸和油箱设计的基本尺寸 液压缸:最大外负载 F=3000N,工作腔压力 油腔背压 内径 D=50塞杆径 d=25压缸的最大流量为 油箱 :液压油箱的有效容积 V=30L,计算选得 号为:宽:高 =550: 450: 600。 ( 4)进入 技术设计 阶段: 装配图 (包括: 实验台总装配图,背后油道管路图), 和 零件图 ( 包括实验台焊接支架构成图, 油 箱焊接组 件 图, 液压缸零件图以及其他各部分零件图 ) 。 现已基本完成了实验台总装配图的绘制和一些零件图 的绘制 等。装配图如下图所示。 存在问题及解决措施 ( 1) 在 管道选取上考虑不够全面,选择了可用于低压系统的尼龙管。解决的方法是也要考虑其连接时的美观度,所以选择钢管。 ( 2)在原理回路中工作缸和加载缸两活塞杆之间的连接不太完善,不能很好的实现回路动作。解决 的方 法是在两活塞杆之 间应用连接器将二者连接以增加工作时运动的连贯性,使回路运行更加有效。 ( 3)在实验台装配图、立式泵安装部分的绘制上,会出现一些不合理之处,在老师的悉心指导下正在逐步一一改进。 ( 4) 液压缸的设计是否还需要加装缓冲装置和排气装置,加装对液压缸的安装形式是否有影响。解决的 方 法是由于此次实验装置系统设计属于低压系统,先暂时按不加处理,液压缸选取底面脚架安装形式、进出油口选螺孔连接,最后校核时再进一步详细分析。 后期工作安排 后期的 工作安排 :后期的主要工作重点还是放在工程图的绘制,并且进一步完善 装配图、加紧时间完成所有零件图的绘制 。并 同时撰写论文 , 最后 对 整个油路 进行 热温升校核,完成全部技术设计。 后期的 时间安排 如下 : 9 11 周 完成全部技术设计并校对所有图 的绘制 ; 12 13 周 撰写毕业设计论文; 14 周 ,答辩前准备。 指导教师签字: 年 月 of of on a 011is an a of is In a is a in to of a s on of a ow to s A to is a in It is as so is in a it is in a on ; in 2. a to . Xu et 4. on Hu et on a of a ow 5.A 5 is in of is by of is an of a of as of is 6 2. If of is a to 2 is , , , to BCD 543, as so as to of in if in In to on to a to 8, 2011; 0, 2011), 10027, 2011, 6(3): 377382of to a be to a a is on a to 2. of a , a , , . to A is is to or of is to of is , , , ,on/, . of , is , of ow of on/, , , is as To By it to of is 3. by as a “by A is as it as on a is to of in on of on on be on of by is or as in is by of is in of is a as 4 4. a 68% 6% a in o. 3 in 61 2 of 2011, 6(3): 377382A a is a be in a be on on in to If is 3, is a in in is to a is to 6. is an of of is to is by so of of by of or a of of at of a no 0to As a is a to A 63cc/be 00or of is to as As a of 00 80 mm,is 200kN of 7 73%of is 0005% of 200kN is on is in to 4is to be of 4is 5 0as is is a of 5 as a in of 3 of 4 in 4 0cc/500of 00of 80on 200000IU et of of 79of a is s of be is on as 6. A is be is is as : at 5% is 0is is by ow : at 0% is is to no be 0is is in : is 0% 5%is no is be is is A be an is so to in a is It is to 5 of of 6 of of 7 of 5% of 2011, 6(3): 377382in of or In we on is 10 is as in is of be in a s: is in 5s: is on to ow is to 0s: 1A a as an ow in ow of in 5s: to an is is 0s: is is at a as of 8 of 0% of 9 of is 0% 5% of is 10 of of 11 of as of IU et of of 814050s: is of as at is a in 5s: is 4A to in is 0s: is As is Pa at Of is a of to is to is be in is nd in nd of on a is in of of of s ow in in is in be is If is be an If ow is is is as A of be a of a be a of of is be by 973 o. 2007863o. 2008 , . of I: 2002, 128(2): 1381552. , , . of 2002, 128(2): 1551653. J M, E M. of Geoe 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别: 机电信息系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 姓 名: 学 号: 外文出处: (3):377 382 附 件: 1. 原文 ; 2. 译文 2013 年 03 月 盾构机 的压力调节液压推力系统 的仿真分析 高等教育出版社和斯普林格出版社柏林海德堡 2011 摘 要: 液压推进系统 在 盾构 掘进 机 中 是一个重要的系统 。 推力气缸压力调节推力系统在隧道开挖过程中有 重要作用。 为了 研究 系统的特点 , 在本文中 ,液压推进系统 被 解释说 是 和一个相应的仿真模型进行优化 。压力调节某 组 的 缸不会 影响其他组缸 的 运行 。 泵位移 对 压力调节和供油流量 适应系统的需求 有 很 大的影响 。一个 恰当 的 例子 解释 了 如何模拟隧道开挖期间压力调节工作。 关键词 : 隧道 , 液压推进系统 , 压力调节 ,仿真 1 介绍 盾构机是一种 用于地下隧道开挖 的 大型和复杂的机器 。它是用于建设工程 ,如地下铁路、城市管道、海底隧道 等等。液压技术是广泛应用 于 盾构 掘进 机。例如 ,它是用于推力系统 ,刀 盘 驱动系统 ,螺旋输送机 ,段安装工 等 。 隧道开挖工作 的 研究 已开展。杉本和 斯顿 在 力学分析 基础上 构建了一个隧道开挖理论模型 1,其仿真结果 与观测数据 吻合 的 较好。 玛雅 和罗德里格斯 使用离散数值模型分析了 基坑 开挖过程 ,并对 一些 推力和转矩也进行了 研究 3。 许等人 在隧道开挖 研究中 也 已经发现一些工作参数之间的关系 4,但 只有少数研究 已经完成 液压系统。 胡等人 也做了一些 在推力系统的机器 上 的 工作 。压力和流量复合控制也被 其 研究 5。 文献 5 不同的系统研究。推力系统压力的调节是通过使用这种调节的简化的仿真模型和案例 的 研究进行了讨论。 2 推力系统 推力系统是盾构掘进机的重要组成部分 。该系统由动力单元 (电机和液压泵 ),液压阀 ,液压缸作为执行机构。推力液压缸的数量通常是 16或 32。如果个人控制液压缸的应用 ,高数量的比例控制阀和压力传感器是必需的。此外 , 在开挖 时 机器操作员必须控制 16或 32压力参数 , 个人控制 是 十分复杂和昂贵的。如今 ,推力气缸通常分为四个或五个组 ,四组安排更常见。四组缸分为 A 组、 B 组、 C 组、 对应到 右 区域 ,低区、左区和上区 。 四组缸 的比例 A B C D 通常是4 5 4 3,见图 1。 在 B 组 需要更多的 缸 来 计数 较低的区域 的切削热和高压力 。 如果他们是在同一组 ,液压 油在不同 缸中 发挥作用 都是相同的。在这种情况下 ,只有四个比例控制阀门是必需的 , 机器操作员只需要控制四个压力参数 。在隧道开挖 时, 液压缸 用高压液压油产生推力 时 推动机器前进。机器操作员可 以 调整液压压力的推力来使 气缸 实现转向控制和机 态调整。 推力过程结束后 ,段安装 将 组成一个新的环境 的隧道。当一段座落 ,对应缸延伸。 在段 安装中 这些气瓶发挥 作用, 用小力来完成 段 安装过程。 3 液压回路和建模 推力系统液压回路 如 图 2。该系统主要由一个可变 位移 泵 1,减压 阀 2、换向阀 3、四 减压阀 4和 十六 缸 液压缸 7。泵 的 位移 量 正比于输入信号。 当系统过载 时,泄压阀 和 换向阀是用来控制扩展运动或收缩运动 。减压阀 是最重要的组 成部分 ,用于调整液压缸的压力。 当气缸是扩展 的 ,高压油 从液压 泵 1,然后流经换向阀 3,减压阀 4,单向 阀 5,开 /关阀 6,最后进入后室的液压缸 7。 回压油流出 7缸的有杆腔 ,然后通过定向控制阀门 3回油 箱 。当气缸缩回 ,油流经换向阀 3, 然后进入液压缸 7的有杆腔 。背部压力油流出后室 ,然后通过开 /关阀 6,单向 阀 8,换向阀 3,最后进入油箱。 商业软件 为仿 真分析工具。为了简化模型,两组液压缸(通常是左区和右区)被进行 分析。通过使用这两个区域,模拟盾构机 可能 的转向运动。仿真模型如图 3所示。软件所提供的所有的液压模型 除了减压阀的正常模式, 是建立一个“超级元件” 合成 的 常用的几种模型 。 阀门提供了更多的细节 不仅 有 工作参数,而且 还有 内部结构。 在盾构掘进机 工作时,可变位移泵与 比例位移控制泵具有相同的功能,泵的位移量与输入信号成正比 。 缸负荷模型 的 三 部分 是 :土压力、摩擦 ,力 所引起的推力运动。土压力施加在本机的 铣头和衬里 上 。 压力施加到刀头影响推力运动 ,压力在衬里可以忽略。 摩擦阻力对衬里的机 器 引起的土压力是相当大的 ,占一半以上的推力。 然而 ,在基坑开挖过程 时 压力和摩擦力几乎保持不断。因此 ,这两种力量都被设置为常数的模型 , 土压力设置输入信号的负载模型 和摩擦中设置质量模型 之间 有一个线性关系 ,即 推进速度和推力 的关系 ,见图 44。黑 星点代表实验结果 68%的开放率 ,白色的方形光点代表结果 36%开放率 , 每一个实线显示了 推进速度和推力 的 线性关系 。 在广州地铁建设的 3号线所显示的数据很好的体现了这个线性关系 6。 一个更大的推力导致更高的推进速度。这是因为更大的力 引起较 大的刀具进给速 度 , 在固定的时间间隔 内 更多的土壤将 被 切断 。 为了推动机器前进 , 这个推力应大于土压力施加到刀头连同摩擦力 。如果推力不是足够大 ,机器 将 不会进步。在图 3中 ,有一个死区在负荷模型。 在死区中, 推力是不足以推动机器前进; 比如像 参考文献 6 这种情况 。 虽然机器是前进 的 ,但 增加了推力将导致增加推进速度 , 这个实验结果应用于负荷模型。 压力调节决定队伍的开挖所以 方向机 是影响压力分布的推力缸。机器操作员可以 通过调整压力缸组 控制机器的姿势。 如果相应设置的压力调节 这台机器可能引导左或右 ,或提前沿着小角边 。 通常 ,隧道尽头的开挖 ,隧道轴线之间的差异和实际设计隧道轴线应不超过 20毫米。 否则 机器操作员 必须重新 调整机器推进轴 。因此 , 在隧道开挖 时 压力调节是非常重要的函数。 4 仿真 仿真参数如表 1所示是从 南京地铁的建设 中 所使用的 盾构机 获得 的 。 左、右推力组用于仿真,十六 液压缸减少到八 ,63 启 最大位移泵应减少到 31.5 启。缸的 活塞 直径是 300直径是 240论是左或右推力组 ,每个都包含四个液压缸 ,简化为一个具有相同的工作区域与原缸组 的 液压缸 。因此 , 模拟缸 的 活塞直径和杆直径 分别 是 600和 480毫米。当机油压力大约是 8 应约 9200 推力 ,机器开始移动。参考 7,就是指摩擦力占 推力。因此 ,摩擦力是设定在 6000 约 65%的推力。剩下的 3200 加 在 铣刀头隧道开挖 中 。 表 1 主要仿真参数 项 设定值 泵最大位移 30 启 释放压力 义上的泵速 1500启 活塞气缸直径 600毫米 杆气缸直径 480毫米 力对铣刀头 3200 擦力 6000 力调节 在这种情况下 转向控制是模拟 的 。两个液压缸最初设置为 14 右 缸应该高于左 缸( P 右 )。 P 左 应该 保持在 14 P 右 设置为 20 真结果显示在图 5和 6。 P 右 调整到 20 步进信号 。 在图 5,弹簧质点系统的试点阶段 有一个小超调的压力 。 过冲的质量弹簧系统的超调量 会 引起的出口压力 , 当 P 右 、 P 左 脉冲调整 ,调整 后略有增加。 入口压力的 突然 改变 首先 会造成 相同脉冲的 出口 压力 。 由于试点阶段的频率响应不 够高,在试点阶段机构开始调整阀的开口面积,出口压力下降至设定值 。 P 左 的增加 可能 是由于泵出口流量增加 引起的 。泵出口流量接下来将 会 讨论。这个小压 力 差不会影响隧道开挖。 左转向运动进行了, 更高的推进速度达到右侧,如图 6所示。 位移调整 当压力进行调节时,泵的位移应进行调整。 压力调节操作在先前的例子中 已体现,以下 三个案件 分别 来解释 此 问题 , 。 案例 1:位移保持 在大约 75%, 结果显示在图 7。 P 右 调整到 20 实现 压力调节。然而 ,泵出口压力在 意味着系统过载和 泄 压阀打开。 由流动引起的功率损耗是相当大的 。 案例 2:位移保持在大约 50%, 结果显示在图 8。 泵压力敏感负载压力。 然而 ,推力压力不能调整到 20 为供 油量 是不 足的。更高的推力压力 会 导致更高的推进速度 ,这意味着缸需要更多的 流量 , 在 压力调节无效 的 这种情况下。 案例 3:位移是设定在 50%,然后 压力 调节到 75%, 结果显示 如图 9。 没有过载。泵的出口压力与负载压 力敏感 。 推力压力可以调整到 20 是因为泵位移是自适应系统 , 一个压力调节应连同一个泵位移调节。 难的情况 在实践中 ,最优的隧道工程 ,是 考虑了乘客的需要 ,商业需求 ,地质条件 等等。 而盾构掘进机在地质条件的进展 预计良好 。通常情况下,在 基坑开挖过程中地质调查是 要进行的 。然而,要知道机器 通过 的一切道路 这是不可能的 。 有些 意想不到的情况,如 可能出现 坚硬的岩石,木棍,流沙或地下河 。在这项研究中,我们模拟了 机器遇到硬土层 这样一个严格的情景 。 以下展示了如何表现压力调节工作和机器。仿真结果 如图 10和 11。 注 : 在仿真 中 时间域作为 x 轴。然而 ,时间是不实际的数据。时间设定是人工为目的的图解。 在真实的隧道过程 时间可能会更长时间。 0台机器是推进在软土 上的 正常速度 , 推力压力是 14 5器从软土 进入 硬土 , 因为 P 右 不足以维持正常的速度 , 故 右 气缸速度( V 右 ) 减 少。这导致 剩余 泵出口流量和系统压力 增加 。 P 左 和 左缸速度 ( V 左 )增加。系统压力增加 ,直到安全阀是开放的。与此同时 , P 左 和 V 左 降至正常水平。 在 20s:P 右 调整为 31 个脉冲发生在 P 左 和引起脉冲在 V 左 ,和 前面描述的一样。因为 在正确 区域 的气缸 会发生 增加流量 现象 , 安全阀的 流量将会减少 ,导致 系统压力 突然骤降。 在 25 s: V 左 应该减少确保直推进。然而 ,随着 V 左 高于 V 右 ,非意愿右转向运动执行。手动控制是应用于 P 左 减少 直到进步 。 在 30s:泵位移调整。压力调节后 ,机器现在是在一个较低的速度前进。泵位移应该减少直到过载 被 避免 ,将导致减少的推力区间压力和推进速度。 40器推进 硬土。 P 右 降低机器进入软土 一点点 。开始时 P 右 相当 的 高 ,导致速度增加 , 而由于供油不足使得 V 右 增加, 这将导致系统压 力 和 P 右 下降。 在 55s:推力压力调整。推力压力可 设置为 14 压力调节应该发生在泵位移调整 中 。 由于增加推力压力 , 推力速度发生 轻微的增加 。 此时 油供应 量 是不够的 ,但 压力调节 是 无效 的 。 在 60s:泵位移调整。作为泵位移增加 ,推力压力调整到 14 增加 推力速度 。机器以正常速度 开始 , 当然 , 方向前进比最初的角 度是 有 变化的。仿真是指整个调整 系统如何 运 行 。 角控制是关键 ,角反馈和转向控制 也 可以应用。 调整通常发生后不久就去同步化。但在仿真 中 ,调整发生当机 时 是 “完全 ”推进到硬地层。其目的是找出发生在整个 遭遇 ,换句话说 ,找出潜在 系统 的问题 。 5 结论 本文研究 盾构机 压力调节的推力系统 。压力调节包括两部分 :压力设定的推力缸和泵位移调整。 1)压力调节的一个气缸组可能会影响其他群体的压力。增加一个特定 的压力和泵出口流量可能会导致小压力增加 到 其他群体中。 在隧道开挖 时 小改变压力是可以接受的。 2)泵位移调整时应该采取压力调节 。如果泵出口流量超过了系统需求 ,压力调节也将实现泵压力过载 虽然不必要的 。如果泵出口流量小于系统需求 , 虽然压力设定信号给出 但 压力调节 是 无效 的 。压力调节将 实现泵位移增加 。 3) 推进速度的下降可能 是遇到硬土 的 标志。相比之下,推 进 压 力 的下降可能是遇到软土 的 标志。开挖过程中,压力是第一,然后 通过压力调节 调整 泵位移 。 致谢 这项工作是由中国国家重点基础研究发展计划( 973计划) (批准号:2007 中国 国家高技术研究发展计划( 863计划)(批准号:2008支持的 。作者还要感谢西子联合控股公司和宏润建设集团 的 工程师 对他们的帮助。 参考文献 斯顿 . 在开挖盾行为 的 理论模型。 I:理论。第四届大地工程岩土 &杂志 ,2002(2):138 - 155 ,周川 在开挖盾行为 的 理论模型。二 :应用程序。第四届大地工程岩土 &杂志 ,2002(2):155 - 165 罗德里格斯 四届大地工程岩土 &杂志 ,2005(10):1234 - 1242 朱镕基 ,傅辽 ,模型试验研究隧道开挖地层适应性与 构机在沙质地层。中国岩石力学与工程 ,2006,25(增刊。 1):2902 - 2909(中文 ) ,龚 G,杨 h 控制。中国机械工程 ,2006年 ,42(6):124 - 127(中文 ) ,吴 X,曾庆红 w 构机 ,中国岩石力学与工程 ,2005,24(增刊。 2):5762 - 5766 . 在广州的地铁盾构 机 施工技术及其应用 。广重技术 ,2000年 ,3:25 32(中 文 ) 毕业设计 (论文 )开题报告 题目: 采用液控单向阀的平衡回路实验装置设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 26 日 - 1 - 1. 毕业设计(论文)综述( 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况) 液压传动与控制是现代机械工程的基 础技术 ,由于其在功率质量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势,使其成为国民经济中各行业、各类机械装备实现机械传动与控制的重要技术手段。特别是 20世纪 90年代以来,新兴产业不断涌现,并与现代电子与信息相结合,进一步刺激和推动了液压技 术的发展,使其在国民经济各行业获得广泛应用。 正确合理地设计和使用液压系统,对于提高各类液压机械设备及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义 1。 本课程的学习目的在于学生综合使用液压与气压传动等专业课程的理论知识和生产实际知识,进行液压试验 装置的设计实践,使理论知识和生产实际知识紧密结合起来,从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。 通过该题目原理图的设计,可以使学生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 , 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,可以使机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。 内外相关研究情况 : 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 2。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: 1) 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。 2)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。 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。 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 3 。 3)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 7。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 - 2 - 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 4。 产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展,执行元件向种类多、结构紧凑、 定位精度高方向发展;气动元件与电子技术相结合,向智能化方向发展;元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展,普遍采用无油润滑,应用新工艺、新技术、新材料 5 。 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 要内容: ( 1) 研究采用 液控单向阀 +单向节流阀的平衡 回路的原理; ( 2) 设计出合理的、能满足使用要求的 平衡 回路实验装置; ( 3) 采用液压缸加载 ; ( 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。 究方案、研究方法或措施 : 液压系统的设计可分为两大步骤:一、液压系统的原理及性能设计。二、液压系统的技术设计 (液压装置的结构设计即液压站的设计 )。液压站按照动力源与控制装置是否安装在一起,可分为整体式液压站和分离式液压站。一个液压系统能否可靠有效地运行,在很大程度上取决于液压站结构选型是否合理及设计质量的优劣,设计时必须给予足够重视 6 。 衡回路的概述 为了防止立式放置的液压缸活塞,因为垂直运动工作部件的重力而自行下滑,或在工作部件下行时速度失控这种现象发生,往往在液压系统中设置能产生一定背压的液压元件,以保证活塞在 任意位置上被锁定,并且可以控制工作部件的下落速度,这样的液压回路称为平衡回路 12。 其作用就是防止立式安装的液压缸受负载力或重力的作用自行下落 ,或者下落时出现超速失控现象等 ,它对于保证液压系统的安全性等方面起到了重要作用 13。 路中个元件 的作用 由于液控单向阀 1 为锥面密封结构,其闭锁性能好,能够保证活塞较长时间停止在某位置处不动。在回油路上串联单向节流阀 2,用于保证活塞下行运动的平稳性。假如回油路上没有串接节流阀 2,活塞下行时液控单向阀 1 被进油路上的控制油打开。由于回油腔没有背压,运动部件 由于自重而加速下降,造成液压缸上腔供油不足而压力降低,使液控单向阀 1 因控制油路降压而关闭,加速下降的活塞突然停止。阀 1 关闭后控制油路又重新建立起压力,阀 1 再次被打开,活塞再次加速下降。这 - 3 - 样不断重复,由于液控单向阀时开时闭,使活塞一路抖动向下运动,并产生强烈的噪声、振动和冲击 14。 溢流阀有定压、调压、限制保护的作用,减压阀 有调节压力大小的作用,泵的压力要小于溢流阀的压力。 用液控单向 阀设计的平衡回路 平衡回路的功用就是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落,使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定 15。为了使活塞平稳运行并且考虑到此回路实验装置设计实现的实际性,可将重物(实现工作的部件)换成利用水平放置的液压缸,形成负负载来实现。 三位四通手动换向阀切换至左位时,回油路上的单向节流阀处 于调整状态 。油缸活塞下降时,单向节流阀处于节流限速工作状态,当泵突然停止转动或换向阀突然停止中位时,油缸下腔油压力升高,液控单向 阀关闭,使液压缸下腔不能回油,从而是机构锁住。特点 :用单向节流阀限速 ,液控单向阀锁紧的平衡回路。 图 1 采用 液控单向阀的平衡 回路 3. 本课题研究的重点及难点,前期已开展工作 究的重、难点 ( 1) 研究采用 液控单向阀的平衡 回路的原理; ( 2) 采用液压缸加载 。 开展工作 ( 1)认真复习液压基本回路一章的相关内容及控制阀的相关知识; ( 2)大致绘制了该实验装置设计的原理图; ( 3)自己查找学习液压站的相关知识。 4. 完成本课题的工作方案及进度计划 (按周次填写) ( 1)有部分计算机绘图; ( 2)按时完成开题报告 及中期报告; - 4 - ( 3)外文翻译(字数): 3000汉字; ( 4)参考文献(篇数):不少于 18篇,其中外文不少于 3篇 ; ( 5)论文(字数):不少于 20000汉字; ( 1) 1:查找资料,完成开题报告; ( 2) 4:完成方案设计,绘制总装配图;完成外文翻译,写中期报告; ( 3) 9:完成全部技术设计; ( 4) 15:撰写毕业设计论文; ( 5) 17 周:答辩前准备。 5. 指导教师意见 (对课题的深度、广度及工作量的意见) 指导教师: 年 月 日 6. 所在系审查意见: 系主管领导: 年 月 日 - 5 - 参考文献 1 张奕 北京:电子工业出版社 ,2011. 2 濮良贵 纪名刚主编 第八版 N等教育出版社 ,3 左健民 M,北京化学工 业出版社 ,4 朱钒 ,张志 ,张道富等 J2000. 5 秦勇 J2000. 6 张利平 20 例 N学工业出版社 ,7 刘健 ,罗斌 ,黄中原 J2005,(8). 8 张利平 北京:海洋出版社 ,2004. 9 朱新才 ,周秋沙 第一版 N庆大 学出版社 ,2003. 10 官忠范 ,李笑等 调节失误实例分析 M机械工业出版社 ,1995. 11 张利平 北京:海洋出版社 ,12 杨培元 ,朱福元 M机械工业出版社 ,2000. 13 张雅琴 ,张祝新 J2006,( 2): 8414 许福玲 ,陈尧明 第三版 N械工业出版社 ,2007. 15 张世伟 ,朱福元 计算与结构设计 M宁夏人民出版社 ,1987. 16 u of of a in 002,3,(4) . 17 of 006 18 of a 2004 本科毕业设计 (论文 ) 题目:采用 液控单向 阀的 平衡 回路实验装置设计 系 别 : 机电信息系 专 业 : 机械设计制造及其自动化 班 级 : 学 生: 学 号 : 指导教师: 2013 年 5 月 I 采用液控单向阀平衡回路的 实验装置设计 摘要 液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构,是组成任何液压系统的基础。 平衡回路的功用就是在于防止垂 直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落, 使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定。 本文对采用液控单向阀的平衡回路实验装置的原理进行了详细的分析,再 根据液压传动相关理论进行数据计算,设计液压缸,选择合适的液压元件、液压油箱、液压站的动力装置, 然后确定电机与泵的安装方式,进行管路与管接头的选择等等,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、总统效率估算和系统温升校核三个环节 。同时完成设计的总装配图及部分零件图等等,最终完成整个设计。 关键词: 液压;液压回路;平衡回路;实验台 of he is to of on of is of is to or by so of of to a to of of in of to of of of so of of of or At to of so 目 录 1 绪论 . 1 述 . 1 目背景 . 1 究意义 . 1 内外相关研究情况 . 1 要研究内容 . 2 2 液压系统 的设计分析 . 3 压系统组成 . 3 统的设计要求及流程 . 3 路原理的设计 . 4 衡回路 . 4 路中个元件的作用 . 4 用液控单向阀设计的平衡回路 . 4 况分析 . 5 统方案设计 . 5 3 液压缸的设计 . 6 选系统设计压力 . 6 压缸主要结构尺寸 . 6 压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 . 6 压缸 的结构设计 . 9 体与缸盖的连接形式 . 9 塞杆与活塞的连接结构 . 10 塞杆导向部分的结构 . 10 塞及活塞杆处密封圈的选用 . 11 压缸的安装连接结构 . 11 4 液压站的设计 . 12 压泵装置 . 12 压泵设计选型 . 12 压油箱的设计 . 14 压油箱有效容积的确定 . 14 压油箱的外形尺寸 . 15 压油箱组件结构设计 . 15 压控制装置 . 16 5 液压辅件的选择 . 18 管 . 18 管的布局要求 . 18 管的选用计算 . 18 接头 . 19 压油 . 19 验台结构设计 . 20 验台组件 台面设计 . 20 装面板设计 . 20 6 液压系统的性能验算 . 21 力损失的验算 . 21 作进给时进油路压力损失 . 21 作进给时回油路压力损失 . 22 统温升的验算 . 22 7 液压系统的安装调试与维护 . 24 压系统的安装 . 24 压元件的检查 . 24 压元件和管道的安装 . 24 压站的使用 与检查 . 25 用注意事项 . 25 作方法 . 25 查 . 25 8 总结 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 毕业设计(论文)知识产权声明 . 错误 !未定义书签。 毕业设计(论文)独创性声明 . 29 附录 . 30 1 绪论 1 1 绪论 述 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。 目背景 液压传动与控制是现代机械工程的基础技术 , 由于其在功率质量比、无级调速、自动控制、过载保护等方面的独特技术优势,使其成为国民经济中各行业、各类机械装 备实现机械传动与控制的重要技术手段。特别是 20世纪 90年代以来,新兴产业不断涌现,并与现代电子与信息相结合,进一步刺激和推动了液压技术的发展,使其在国民经济各行业获得广泛应用。正确合理地设计和使用液压系统,对于提高各类液压机械设备及装置的工作品质和技术经济性能具有重要意义 1。 究意义 本课程的学习目的在于学生综合使用液压与气压传动等专业课程的理论知识和生产实际知识,进行液压试验装置的设计实践,使理论知识和生产实际知识紧密结合起来,从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。 通过该题目原理图 的设计,可以使学生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 , 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,可以使机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。 内外相关研究情况 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 2。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: 毕业设计(论文) 2 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。 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。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。 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 3。 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 7。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。 产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展,执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展;气动元件与电子技术相结合,向智能化方向发展;元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展,普 遍采用无油润滑,应用新工艺、新技术、新材料 4。 要研究内容 平衡回路的功用就是在于防止垂直或倾斜放置的液压缸和与之相连的工作部件因自重而自行下落,使执行元件的回油路上保持一定的背压值来平衡工作的稳定。 本文设计的采用液控单向阀平衡回路的实验台装置,主要工作有: (1) 研究采用 液控单向阀 +单向节流阀的平衡 回路的原理; (2) 设计出合理的、能满足使用要求的 平衡 回路实验装置; (3) 采用液压缸加载 ; (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。 毕业设计(论文) 3 2 液 压系统的设计分析 压系统 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)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 压 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 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。 统的设计 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 5。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毕业设计(论文) 4 路原 理 的设计 液压系统的设计可分为两大步骤:一、液压系统的原理及性能设计; 二、液压系统的技术设计 (液压装置的结构设计即液压站的设计 )。液压站按照动力源与控制装置是否安装在一起,可分为整体式液压站和分离式液压站。一个液压系统能否可靠有效地运行,在很大程度上取决于液压站结构选型是否合理及设计质量的优劣,设计时必须给予足够重视6。 衡回路 为了防止立式放置的液压缸活塞,因为垂直运动工作部件的重力而自行下滑,或在工作部件下行时速度失控这种现象发生,往往在液压系统中设置能产生一定背压的液压元件,以保证活塞 在任意位置上被锁定,并且可以控制工作部件的下落速度,这样的液压回路称为平衡回路。其作用就是防止立式安装的液压缸受负载力或重力的作用自行下落 , 或者下落时出现超速失控现象等 , 它对于保证液压系统的安全性等方面起到了重要作用。 路中个元件的作用 由于液控单向阀 1 为锥面密封结构,其闭锁性能好,能够保证活塞较长时间停止在某位置处不动。在回油路上串联单向节流阀 2,用于保证活塞下行运动的平稳性。假如回油路上没有串接节流阀 2,活塞下行时液控单向阀 1 被进油路上的控制油打开。由于回油腔没有背压,运动部件由于自重而加速 下降,造成液压缸上腔供油不足而压力降低,使液控单向阀 1 因控制油路降压而关闭,加速下降的活塞突然停止。阀 1 关闭后控制油路又重新建立起压力,阀 1 再次被打开,活塞再次加速下降。这样不断重复,由于液控单向阀时开时闭,使活塞一路抖动向下运动,并产生强烈的噪声、振动和冲击 14。 溢流阀有定压、调压、限制保护的作用,减压阀有调节压力大小的作用,泵的压力要小于溢流阀的压力。 用液控单向阀设计的平衡回路 为了使活塞平稳运行并且考虑到此回路实验装置设计实现的实际性,可将重物(实现工作的部件)换成利用水平放置的液压 缸,形成负负载来实现。 当电磁铁 1电使三位四通电磁换向阀 5 切换至左位,二位四通换向阀 6 也处于左位时,液压源的压力油分别进入液压缸 1、 2 左腔,并导通液控单向阀 4,缸 2 左腔进油推动活塞右移,缸 1 右腔的油液经节流阀、液控单向阀 4 和换向阀 5 排回油箱,活塞向右运动。当电 1 2断电使换向阀处于中位时,液控单向阀迅速关闭,活塞立即停止运动。当 2电使换向阀 5 切换至右位,换向阀 6 也处于右位,压力油分别进入液压缸 1、 2 的右腔,推动缸 2 活塞左移,压力油经阀 4、阀 3 进入缸 1 右腔,使得活塞向左运动。 毕业设计(论文) 5 图 1 采用 液控单向阀的平衡 回路 况分析 本设计中的装置使用于实验室,是为了观察回路等的动作原理。那么定义其最高工作压力 ;外负载为 3000;液压缸速度范围为 1 3 。 统方案设计 a. 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,除工作负载外基本无其它负载,速度较低,从节省能量,减少发热考虑,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。 b. 执行机构 选择简单的单活塞杆液压缸。 c. 压力变换方式 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换向及液压缸的进退。 d. 泵的类型 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。 3 液压缸的设计 6 3 液压缸的设计 选系统设计压力 本装置为实验装置,工况时载荷均不大,预选液压缸设计压力1p= 压缸主要结构尺寸 压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 2 2 21244 p F D d p F ( 2 2 2 2114 (式中 1p 液压缸工作压力,初算时可以取系统工作压力,取 2p 液压缸回油腔背压力,初算时无法准确计算,可先根据表 算, 活塞杆直径与液压 缸内径之比,可按表 取,取 表 执行元件背压的估计值 系 统 类 型 背压 2P 、低压系统 08简单的系统和一般轻载的节流调速系统 油路带调速阀的调速系统 油路带背压阀 用带补液压泵的闭式回路 高压系统 816同上 比中低压系统高 50%100% 高压系统 1632如锻压机械等 初算时背压可忽略不计 表 液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系 工作压力 P 2 2 5 57 7 业设计(论文) 7 fc (F 工作循环中最大的外负载,取 3000N ; 液压缸密封处摩擦力,它的精确值不易求得,常用液压缸的机械效率进行估算; 液压缸的机械效率,一般 = 2211411 (264 3 0 0 00 . 2 2 53 . 1 4 2 1 0 0 . 9 1 11 5 0D 049活塞杆直径可由 d/D 值算出,由计算所得的 D 与 d 值分别按表 表 整到相近的标准直径,以便采用标准的密封元件。 查表 以取 d/D=整后 50D 则 25d 表 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 。 表 活塞杆内径尺寸系列( 22 25 28 32 36 36 40 45 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。 液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒,其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计液压缸采用无缝钢管,属薄壁圆筒结构,其壁厚按公式计算 2 (毕业设计(论文) 8 式中 液压缸壁厚 m ; D 液压缸内径 m ; 试验压力,一般取最大工作压力的( 材料的许用应力; 1 . 5 2 5 0 0 . 7 52 1 0 0 考虑缸体在应用中的各种情况,取 。 液压缸壁厚算出后,即可求出缸体的 外径 021 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 及表 取行程 160L 。 表 液压缸活塞行程系列( 2349 50 80 100 125 160 200 250 320 盖厚度 一般液压缸多为平底缸盖,次液压缸为单活塞单作用缸,缸底有油孔,其有效厚度 7。 00 . 4 3 3 (式中 t 缸盖有效厚度 m ; 缸盖止口内径 m ,取2 50D 缸盖孔的直径 m 。 则 2 1 . 5 5 00 . 4 3 3 5 0 4 . 3 31 0 0 5 0 1 0t m m 取 8t 。 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。如果最小导向长度过小,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。 普通液压缸的最小导向长度 H 必须满足以下要求: 毕业设计(论文) 9 20 2(式中 L 液压缸的最大行程; D 液压缸的内径。 325020160 0 活塞的宽度 B 一般取 0 1 ,则 3 0 5 0B m m ,取 40B ; 缸盖滑动支撑面的长度1 而定; 当 80D 时,取 1 0 1 当 80D 时,取 1 0 1 本次设计的液压缸内径 80D ,故而 1 3 0 5 0l m m, 取 1 40l 最小导向长度需要保证,但过分的增大 1l 和 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: 11 ()2C H l B (0C 压缸缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径 的 2030 倍。 故 缸体长度 =活塞的行程 +活塞宽度 =160+40=200 压缸的结构设计 体与缸盖的连接形式 缸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,通过查表,再结合液压缸的安装方式(地面脚架安装),选择缸体与缸盖的连接方式为法兰连接。在缸筒两端焊接法兰,且缸盖加工成法兰结构,并将安装脚架和液压缸加工为一体,结构更为紧凑。 毕业设计(论文) 10 表 液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 塞杆与活塞的连接结构 活塞杆与活塞的连接分为整体式结构和组合式结构。而组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。整体式结构用于缸径较小的液压缸,即把活塞杆与活塞作为一体加工,适用于本次设计。 表 活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 塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构,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。分离式的导向套便于导磨损后更换。本设计只在实验室使用,为了使结构简单,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。 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。 毕业设计(论文) 11 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 Y 型、 3)防尘圈用无骨架的防尘圈 塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处的密封圈的选用,应根据密封的部位、使用压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。结合液压缸的设计,密封圈能够清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘,保证油液清洁及减少磨损,即可满足设计要求,故选择 形密封圈 58 压缸的安装连接结构 根 据安装位置和工作要求不同可有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等。 本设计系统的液压缸外部无负载,只做观察使用,综合考虑采用地面脚架的安装方式。采用地面脚架安装,不至于液压缸在径向外形尺寸过
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本文标题:采用液控单向阀的平衡回路实验装置设计【22张CAD图纸和说明书】
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