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】

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]。