毕业论文-500KN千斤顶液压缸及油站设计-文档精品

目目 录录 第一章 绪 论 . 4 1.1 液压技术的发展及应用 . 4 1.2 液压千斤顶的分类 . 6 1.3 液压千斤顶原理分析 . 7 1.3.1 等压特性 7 1.3.2 等体积特性 7 1.3.3 能量守恒特性 7 第二章 液压千斤顶的总体设计方案 . 9 2.1 液压千斤顶总体结构方案 . 9 2.2 液压千斤顶的组成 . 10 2.2.1 动力元件（油泵） 10 2.2.2 执行元件（油缸、液压马达） 10 2.2.3 控制元件 10 2.2.4 辅助元件 10 2.2.5 工作介质 10 第三章 液压千斤顶结构设计 . 11 3. 1 液压缸工作负载的计算 . 11 3. 2 液压缸工作压力的选定 . 11 3. 3 活赛式液压缸内径及活赛杆直径的确定 . 12 3.3.1 液压缸内径及活赛杆直径计算 12 3.3.2 活塞材料及加工要求 12 3. 4 液压缸的推力和流量计算 . 12 3.4.1 液压缸的推力计算 12 3. 4.2 液压缸的流量计算 13 3. 5 活塞杆直径的验算 . 13 3. 6 液压缸壁厚的确定 . 14 3. 7 液压缸缸底和缸盖的设计 . 15 3. 7.1 缸底厚度的确定 15 3. 7.2 缸盖厚度 15 3. 7.3 液压缸缸底和缸盖的材料及加工要求 15 3. 8 液压缸缸筒的设计 . 16 3. 8.1 缸筒的尺寸确定 16 3. 8.2 油缸的壁厚校验 16 3. 8.3 缸筒材料及加工要求 16 3. 9 液压缸进出油口尺寸的确定 . 17 3. 10 液压缸结构设计 . 17 3. 10.1 最小导向长度的确定 17 3. 10.2 活塞与缸体的密封方式 18 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3. 11 活塞杆的导向装置 . 18 3. 12 液压缸主要零件的材料和技术要求 . 19 第四章 液压千斤顶液压系统方案选择 . 20 4.1 油路循环方式的分析和选择 20 4.2 开式系统油路组合方式的分析选择 21 4.3 调速方案的选择 21 4.4 液压系统原理图的确定 21 第五章 液压元件的选择计算及其连接 . 23 5.1 油泵和电机选择 23 5.1.1 泵的额定流量和额定压力 23 5.1.2 电机功率的确定 . 24 5.1.3 连轴器的选用 . 26 5.2 控制阀的选用 26 5.2.1 压力控制阀 . 27 5.2.2 流量控制阀 . 27 5.2.3 方向控制阀 . 28 5.3 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 28 5.3.1 管路 . 28 5.3.2 过滤器的选择 . 29 5.3.3 辅件的选择 . 30 5.4 液压元件的连接 30 5.4.1 液压装置的总体布置 . 30 5.4.2 液压元件的连接 30 5.5 油箱及附件 . 31 5.5.1 油箱的容积 . 31 第六章 液压泵站的选择 . 32 6.1 液压泵站的组成及分类 32 6.2 液压泵站的选择 32 6.3 液压油的选用 . 32 第七章 液压系统性能验算 . 34 7.1 系统压力损失验算 . 34 7.2 系统的总效率验算 . 35 第八章 液压千斤顶常见的故障与维修 . 36 结 论 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘要摘要: :液压传动的基本原理是机械能与液压能的相互转换，液压千斤顶是典型的 利用液压传动的设备，适用于起重高度不大的各种起重作业。它由油室、油泵、储油 腔、活塞、摇把、油阀等主要部分组成。液压千斤顶具有结构紧凑、体积小、重量轻、 携带方便、性能可靠等优点，被广泛应用于流动性起重作业，是维修汽车、拖拉机等 理想工具。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作，千斤顶是用刚性顶举 件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。 本文通过对分体式液压千斤顶的分析按规定参数进行设计、校核，层层推进，步 步为营，逐步阐述液压千斤顶设计的全过程包括液压系统和泵站的设计。尤其液压缸 和液压泵站的设计运用已掌握的液压结构原理知识、机械设计与制造理论及计算公 式、机械加工工艺，确定了整个液压系统各个零件的几何尺寸，确保了液压千斤顶的 质量和强度。 关键词关键词: : 液压千斤顶 油缸 泵站 设计 维护 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Abstract: The basic principle of the hydraulic drive is mechanical and hydraulic energy conversion, hydraulic jack is a typical use of hydraulic equipment, suitable for a variety of lifting operations lifting height. It consists of the main part of the oil chamber, oil pump, oil chamber, piston, crank, oil valve. Hydraulic jack has a compact structure, small size, light weight, convenient to carry, reliable performance, are widely used liquidity lifting operation, is the ideal tool for maintenance such as automobiles, tractors. Its structure is light, solid, flexible and reliable, one person can carry and operate as a working device, jack rigid top piece, the claws through the top of the bracket or the bottom of a small stroke lifting small light weight lifting equipment. This paper the split hydraulic jacks analysis by the specified parameter design, checking every level to promote, at every step, a step by step description of the hydraulic jack design process, including the design of the hydraulic system and pumping stations. In particular, the design of hydraulic cylinders and hydraulic pump station use has mastered the hydraulic structure knowledge of the principles, mechanical design and manufacturing theory and formulas, machinery processing to determine the geometry of the various parts of the entire hydraulic system to ensure the quality and strength of the hydraulic jacks . Key words: Hydraulic jack Cylinder Pumping station Design Maintenance 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章第一章 绪绪 论论 1.11.1 液压技术的发展及应用液压技术的发展及应用 自 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的 历史。直到 20 世纪 30 年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世 界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各 种军事武器。第二次世界大战结束后，液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应 用于各种自动机及自动生产线。 本世纪 60 年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅 速发展。 因此， 液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。 当前液压技术正向迅速、 高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压 元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制 (CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研 究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程 机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行 设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点： (1)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。 (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 0.0025 N/W(牛/瓦),发电机和电动机 则约为 0.03 N/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。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 (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。 (7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压传动的缺点是： (1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能 保证严格的传动比。 (2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特 性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工 作。 (3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精 度要求较高，加工工艺较复杂。 (4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。 (5)液压系统发生故障不易检查和排除。 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。液压传动有着广泛的发展前景。 随着我国汽车工业的快速发展,汽车随车千斤顶的要求也越来越高;同时随着市 场竞争的加剧,用户要求的不断变化,将迫使千斤顶的设计质量要不断提高,以适应用 户的需求。用户喜欢的、市场需要的千斤顶将不仅要求重量轻,携带方便,外形美观, 使用可靠,还会对千斤顶的进一步自动化,甚至智能化都有所要求。如何充分利用经 济、情报、技术、生产等各类原理知识,使千斤顶的设计工作真正优化?如何在设计过 程中充分发挥设计人员的创造性劳动和集体智慧,提高产品的使用价值及企业、社会 的经济效益? 如何在知识经济的时代充分利用各种有利因素,对资源进行有效整合等 等都将是我们面临着又必须解决的重要的问题。千斤顶与我们的生活密切相关，在建 筑、铁路、汽车维修等部门均得到广泛的应用，因此千斤顶技术的发展将直接或间接 影响到这些部门的正常运转和工作。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1.21.2 液压液压千斤顶千斤顶的分类的分类 千斤顶是一种起重高度小(小于 1)的最简单的起重设备，它主要用于厂矿、交 通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠， 一人即可携带和操作。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托 爪在小行程内顶升重物的,轻小起重设备它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又 有齿条式与螺旋式两种，由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，在修 桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，故使用广泛。其 缺点是起重高度有限，起升速度慢。 液压千斤顶分为通用和专用两类。 通用液压千斤顶适用于起重高度不大的各种起重作业。它由油室、油泵、储油腔、 活塞、摇把、油阀等主要部分组成。 工作时，只要往复扳动摇把，使手动油泵不断向油缸内压油， 由于油缸内油压的 不断增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上运动。打开回油阀，油缸内的高压 油便流回储油腔，于是重物与活塞也就一起下落。 专用液压千斤顶使专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋 施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式。常用的有穿心式和锥锚式两种。 穿心式千斤顶适用于张拉钢筋束或钢丝束，它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞 及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由 尾部的工具锚固。 近年来随着科技的飞速发展， 同时带动自动控制系统日新月异更新， 液压技术的应用正在不断地走向深入。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1 1. .3 3 液压千斤顶原理分析液压千斤顶原理分析 液压千斤顶主要运用的是“液压传动”原理: 如图为“液体传动”的原理简化图： 1.3.11.3.1 等压特性等压特性 根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压 等值地传递到液体内各处” ，即： P1=P2=P=F/S1=Mg/S2 1.3.21.3.2 等体积特性等体积特性 假设活塞 1 向下移动体积 L1，则液压缸被挤出的液体体积为 S1*L1。这部分液体 进入液压缸 4，使活塞 5 上升 L2，其让出的体积为 S2*L2。即： S1*L1 = S2*L2 活塞 1 的速度 v1=L1/t，活塞 5 的速度 v2=L2/t，则有： v2/v1= S1/ S2 1.3.31.3.3 能量守恒特性能量守恒特性 F/Mg= S1/ S2 v2/v1= S1/ S2 F* v1=Mg* v2 等式左边和右边分别代表输出和输入的功率。 这说明液压传递在不考虑损耗的情 况下，可以实现能量的等值传递。 下面我们根据“液体传动”原理来分析液压千斤顶的工作原理。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 大油缸 9 和大活塞 8 组成“举升液压缸” 。杠杆手柄 1、小油缸 2、小活塞 3、单 向阀 4 和 7 组成“手动液压泵” 。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容 积增大，形成局部真空，这时单向阀 4 打开，通过吸油管 5 从油箱 12 中吸油；用力 压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀 4 关闭，单向阀 7 打开，下腔 的油液经管道 6 输入举升油缸 9 的下腔，迫使大活塞 8 向上移动，顶起重物。再次提 起手柄吸油时， 单向阀 7 自动关闭， 使油液不能倒流， 从而保证了重物不会自行下落。 不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果 打开截止阀 11，举升缸下腔的油液通过管道 10、截止阀 11 流回油箱，重物就向下移 动。这就是液压千斤顶的工作原理。 当用力压下手柄时，液压千斤顶其实就是前面分析的“液压传动系统” 。根据前 面的分析易知： F1/S1=Mg/S2 同时，杠杆手柄 1 又运用了一个杠杆原理。即： F/ F1=L1/L 所以，手的作用力 F50000 工作压力（N） 10d 时，要进行稳定性验算： PnP kk 式中， k P：液压缸稳定临界力 P：液压缸最大推力 k n:稳定性安性系数， k n取=2-4 由活塞杆计算柔 度il/ ：安装形式系数，取 0.7 l: 活塞杆长度 A：活塞杆的横截面积， 2 4 dA .4810)41 . 0(3007 . 0 3 所以， ， 21 为柔度系数， 10 2 ，因此只需校核强度。 则按压缩强度计算： MPaPaAF CF 335102 .30) 4 6.10 /(900607/ 6 2 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 所以取mmd160 满足强度要求 活塞杆及加工要求 活塞杆常用材料为 35、45 号钢。 活塞杆的工作部分公差等级可以取 ，表面粗糙度不大于 ，工作表面的直线度误差在 500mm 上不大于 0.03mm。 活塞杆在粗加工后调质，硬度为 ，必要时可以进行高频淬火，厚度 0.5-1mm，硬度 为 。 3.3. 6 6 液压缸壁厚的确定液压缸壁厚的确定 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，缸壁可用下式计算： )2/(DPp 式中，缸壁厚度 p P试验压力 当额定压力MPaPn16时，%150 PnPp 当额定压力MPaPn16时，%125 PnPp D液压缸内径 -缸体材料的许用应力（Pa）, n o/ o -材料抗拉强度 n安全系数，一般取 n=5 注：如果计算出的液压缸壁厚较薄时，要按结构需要适当加厚。 由MPaPn16，所以用MPaPn16， MPaPnPp245 . 116%150 由上述已算出 D=220mm, Pan o 6 101205/600/ mDPp22.00)101202/(22. 01024) 2/( 66 为了增加安全系数，适当加厚液压缸壁厚度为mm40 。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.3. 7 7 液压缸缸底和缸盖的液压缸缸底和缸盖的设计设计 3.3. 7.17.1 缸底厚度的缸底厚度的确定确定 对于油缸底有油孔的： )( ( 433. 0 )02 2 2 mm dD DP Dh 式中 h缸底的厚度（mm） 2 D缸底止口内径 （mm） P缸内最大工作压力)10( 6 Pa 材料许用应力)10( 6 Pa 0 d缸底开口的直径（mm） 所以 mmmmh30.630 1035510)20220( )10220(10152 220433. 0 63 236 ，取 3.3. 7.27.2 缸盖厚度缸盖厚度 缸盖厚度的设计与缸底的厚度一样：h=30mm 焊接方式：把缸底与缸盖焊接在缸体上，这样的方法比较简单方便。 3.3. 7.37.3 液压缸缸底和缸盖的材料及加工要求液压缸缸底和缸盖的材料及加工要求 缸盖材料可以用 35，45 号钢，或 ZG270-500，以及 HT250，HT350 等材料。 当缸盖自身作为活塞杆导向套时，最好用铸铁，并在导向表面堆镕黄铜，青铜和 其他耐磨材料。当单独设置导向套时，导向材料为耐磨铸铁，青铜或黄铜等，导向套 压入缸盖。 缸盖的技术要求：与缸筒内径配合的直径采用h8，与活塞杆上的缓冲柱塞配合的 直径取H9，与活塞密封圈外径配合的直径采用h9，这三个尺寸的圆度和圆柱度误差 不大于各自直径的公差的一半，三个直径的同轴度误差不大于 0.03mm。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.3. 8 8 液压缸液压缸缸筒的设计缸筒的设计 3.3. 8.18.1 缸筒的尺寸确定缸筒的尺寸确定 设计液压缸的长度一般由工作行程长度确定，但还要注意制造工艺性和经济性。 L 是液压缸长度， D。 ：是缸体外径。 由mmDD3004022202 0 由上面可以知液压缸的长度过 LL/20+D/2 式中，H：最小导向长度（m） L:液压缸最大工作行程（m） D：液压缸内径（m） 所以 H0.3/20+0.22/2=0.125(m) 取 H=125mm 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.3. 10.210.2 活塞与缸体的密封方式活塞与缸体的密封方式 活塞和活塞杆密封均采用 O 形密封圈， 其具体标准采用 GB3452.3-88 密封沟槽设 计准则和 GB3452.1-82 和 GB3452.3-88 液压气动用 O 形密封圈。 这类密封为挤压密封，结构简单，安装方便，空间小，使用范围广，适用所选系统的 工作压力。 活塞与缸体的密封图如下图 3.2。 图 3.2 活塞与缸体的密封 3.3. 1 11 1 活塞杆的导向装置活塞杆的导向装置 活塞杆导向套装在液压缸有杆腔一侧的端盖内，用来对活塞杆导向，其内侧装有 密封装置， 保证缸筒有杆腔的密封性， 外侧装有防尘圈， 以防止活塞杆内缩时把杂质， 灰尘及水分带到密封装置，损坏密封装置。 导向套的结构有端盖式和插件式两种，插件式导向套装拆方便，拆卸时不需要拆 端盖，故应用较多。本设计采用端盖式。结构见装配图。 导向套尺寸主要是指支撑长度，通常根据活塞杆直径，导向套形式，导向套材料 的承压能力，可能遇到的最大侧向负载等因素确定。一般采用两个导向段，每段宽度 均为d/3，两段中间线间距为.2d/3，导向套总长度不宜过大，以免磨擦太大。 活塞杆的导向装置如下图 2.2。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 3.3 活塞杆的导向装置 3.3. 1 12 2 液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主要零件的材料和技术要求 液压缸主要零件的材料和技术要求如表 3.4 所示。 表表 3.43.4 液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主要零件的材料和技术要求 零件名 材料 技术要求 缸体 45 号无缝钢管 A.内径圆度 B.缸体与端部用螺纹连接 C.为防止腐蚀和提高寿命，内表面镀铬，层厚 3050mm 缸盖 45 号钢 A.D ，D2 d3 的同轴度小于 0.03mm B.导向室表面粗糙度大于 3.2um 活塞 耐磨铸铁 A.D 精加工后热处理，调质硬度 HB217-255，必 要时高频焠火 4550 B. 表面直线度在 500m 长上不大于 0.03mm 活塞杆 45 号钢 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第四章第四章 液压千斤顶液压系统液压千斤顶液压系统方案选择方案选择 液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的 工作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选 择，从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容 有：油路循环方式的分析与选择，油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择， 合成，液压系统原理图的拟定。 4 4.1 .1 油路循环方式的分析和选择油路循环方式的分析和选择 油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表： 表 4.1 油液循环方式 散 热 条 件 抗 污 染 性 系 统 效 率 其 它 限速制动形式 开 式 较方便，但油箱较大 较差，但可用压力油箱或其它改善 管路压力损失较大，用节流调速效率 低 对泵的自吸性能要求较高 用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进 行能耗制动，可引起油液发热 闭 式 管路压力损失较小，容积调速效率高 对主泵的自吸性能要求低 较好，但油液过滤要求高 较好，需用辅泵换油冷却 液压泵由电机拖动时，限速及制动过程 中拖动电机能向电网输电，回收部分能 量 开式系统和闭式系统的比较 油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。 比较上述两种方式的差异，再根据千斤顶的性能要求，可以选择的油路循环方式 为开式系统，因为该千斤顶和液压泵要分开安装，具有较大的空间存放油箱，而且要 求该千斤顶的结构尽可能简单，开式系统刚好能满足上述要求。 油源回路的原理图如下所示： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4.1 油源回路的原理图 4 4.2 .2 开式系统油路组合方式的分析选择开式系统油路组合方式的分析选择 当系统中有多个液压执行元件时， 开式系统按照油路的不同连接方式又可以分为 串联，并联，独联，以及它们的组合-复联等。 串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与 液压泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的 特点是多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行 元件同时动作。 4 4.3 .3 调速方案的选择调速方案的选择 调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负 载特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本 千斤顶采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低，调 速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。 4 4.4 .4 液压系统原理图的确定液压系统原理图的确定 初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图 4.2 液压系统原理图 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第五章第五章 液压元件的选择计算及其连接液压元件的选择计算及其连接 液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件 的不同连接组合构成了功能各异的液压回路， 下面根据主机的要求进行液压元件的选 择计算. 5 5.1 .1 油泵和电机选择油泵和电机选择 5 5.1.1.1.1 泵的额定流量和额定压力泵的额定流量和额定压力 5.1.1.1 泵的额定流量 泵的流量应满足执行元件最高速度要求， 所以泵的输出流量应根据系统所需要的 最大流量和泄漏量来确定： maxp qKQn 式中： p q 泵的输出流量 单位/minL K 系统泄漏系数 一般取 K= 1.1-1.3 max Q 液压缸实际需要的最大流量 单位/minL n 执行元件个数 代入数据： min/51. 2128. 21 . 1Lqp 5.1.1.2 泵的最高工作压力 泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 maxp PPP 式中： p P 泵的工作压力 单位 Pa max P 执行元件的最高工作压力 单位 Pa P 进油路和回油路总的压力损失。 初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 0.20.5MPa,对于进油路有调速阀 和管路比较复杂的系统可以取0.5 1.5MPa。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 代入数据： MPaPp6 .165 . 016 为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力 为泵的额定压力的 80%左右。正常工作时千斤顶的最大压力为 16.6MPa。所以为满足 要求，泵的工作压力为： P=16.6/0.8=20.75 MPa,取 20MPa 5 5.1.2 .1.2 电机功率的确定电机功率的确定 （1） 液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，由于液压泵存在容 积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压泵的输入 功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为： 77 6 106 10 t i m PqPq P 式中： P 液压泵的实际最高工作压力 单位 Pa q 液压泵的实际流量 单位/minL i P 液压泵的输入功率 单位KW t q 液压泵向系统输出的理论流量 单位/minL 液压泵的总效率 见下表 m 液压泵的机械效率 7 6 10 换算系数 代入数据： KWPi29. 1 65. 0106 51. 21020 7 6 表 5.1 泵的总效率 液压泵类型 总效率 齿 轮 泵 叶 片 泵柱 塞 泵螺 杆 泵 0.6-0.70.6-0.750.8-0.850.65-0.8 液压泵的总效率 （2）电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版， 第五卷，可以查得电机的驱动功率为 1.5KW，本设计以技术手册的数据为标准 ， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 取电机的功率为 1.5KW。 根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通 常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下： 型号：Y90S-2 额定功率：1.5KW 满载时转速：2840r/min 净重： 22Kg 额定转矩：2.2Nm 电机的安装形式为 5( 1)B V型，其参数为： 基座号：90S 极数：2 液压泵为三螺杆泵，其参数如下： 规格： 2 / e DL h 25 6 标定粘度： 50 oE 10 转速： /minr 2900 压力： MPa 20 流量： /minL 3 功率： KW 4 吸入口直径： mm 25 排出口直径： mm 20 重量： Kg 11 允许吸上真空高度： m( 2 H O) 5 说明： 三螺杆泵的使用、安装、维护要求。 使用要求： 一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用 20 号液压油或 40 号液压 油，其粘度范围为 2 1723/ ( 50 ) o mms之间。 安装要求： 电机与泵的连接应用弹性连轴器， 以保证两者之间的同轴度要求，（用 千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于 0.03mm，径向跳动不得大于 0.05mm.）,当每隔90o转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可用 40 目到 60 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面 至少有 100mm,以免吸入空气，甭的吸油高度应小于 500mm. 维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力 表。 5 5.1.3 .1.3 连轴器的选用连轴器的选用 连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。 计算转矩由下式求出： 9550 W cn P TKT n ()Nm 式中： n T 需用转矩，见各连轴器标准 单位Nm W P 驱动功率 单位KW n 工作转速 单位/minr K 工况系数 取为 1.5 代入数据： NmT57. 7 2840 5 . 1 95505 . 1 c 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称： 挠性连轴器(4323 84)GB弹性套柱销连轴器，TL4 许用转矩：NmTn63 许用转速：5700r/min 轴孔直径：24mm 轴孔长度：Y 型： L=62mm , D=106mm 重 量：2.3Kg 5 5.2 .2 控制阀的选用控制阀的选用 液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成， 液压控制元件的主要选择依据 是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量， 下面根据该原则依次进 行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 5 5.2.1 .2.1 压力控制阀压力控制阀 压力控制阀的选用原则 压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力 控制阀正常工作。 压力调节范围：系统调节压力应在法的压力调节范围之内。 流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。 结构类型： 根据结构类性及工作原理， 压力控制阀可以分为直动型和先导型两种， 直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大， 不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采 用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动阀低一些，调压精度 比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。 此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性， 货源情况等。 根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关 参数，可以选择 DBD 式直动式溢流阀，相关参数如下： 型号：DBDS6G10 最低调节压力：5MPa 流量： 40L/min 介质温度：2070oC 5 5.2.2 .2.2 流量控制阀流量控制阀 流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。 流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。 测量范围：流量控制阀的流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意， 在选择节流阀和调速阀时， 所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要 求。 该千斤顶液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单向分流阀， 单向分流阀的 规格和型号如下： 型号： FDL-B10H 公称通径：10mm 公称流量: P,O 口 40L/min A，B 口 20L/min 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 连接方式：管式连接 重量：4Kg 分流阀的型号为：FL-B10 其余参数与单向分流阀相同。 5 5.2.3 .2.3 方向控制阀方向控制阀 方向控制阀的选用原则如下： 压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力 流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。 滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。 操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。 方向控制阀在该系统中主要是指电磁换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实 现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下： 型号：4WE5E5OF 额定流量：15L/min 消耗功率：26KW 电源电压：50,110 ,220HzVV 工作压力：A.B.P 腔 25MPa T 腔：6MPa 重量：1.4Kg 5 5.3 .3 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 5 5.3.1 .3.1 管路管路 管路按其在液压系统中的作用可以分为： 主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。 泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱. 控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接的管路。 本设计中只计算主管路中油管的尺寸。 （1）吸油管尺寸 油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径 d 由下式确定： 0 4Q d v 式中： d 油管直径 单位 mm Q 油管内液体的流量 单位 3 /ms 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 0 v 油管内的允许流速 单位/m s 对吸油管，取 0 (0.5 1.5)/vm s，本设计中取： 0 0.7/vm s 代入数据： mmd78. 810 7 . 014. 3 106051. 24 3 3 取圆整值为： mmd10 （2）回油管尺寸 取回油管尺寸进油管相同：mmd10 （3）油管壁厚： 千斤顶系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便，能吸 收液压系统中的冲击和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管，用于低压系 统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下： 内径： 10mm 外径： 型 17.5-19.7mm 工作压力：型 20MPa 最小弯曲半径：130mm 5 5.3.2 .3.2 过滤器的选择过滤器的选择 过滤器的选择应考虑以下几点： (1)具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际流量 的二倍，或大于管路的最大流量。 (2)过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要求也 不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高，过滤精度 与液压系统压力的关系如下所示： 表 5.2 过滤精度与液压系统的压力关系 系统类型 压力MPa 过滤精度 一 般 液 压 系 统伺服系统 7735 5102525-50 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （3）滤芯应有足够的强度，过滤器的实际压力应小于样本给出的工作压力。 （4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下长期工作。 根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量，选定过滤器为烧结式过滤器，其型号及具 体参数如下所示： 型号：270 16SU BF 流量：70 /minL 过滤精度：16 m 接口尺寸：27 2M 工作压力：0.520MPa 压力损失: 0.2MPa 5 5.3.3 .3.3 辅件的选择辅件的选择 5.3.3.1 温度计的选择 液压系统常用接触式温度计来显示油箱内工作介质的温度， 接触式温度计有膨胀 式和压力式。本系统中选用膨胀式，其相关参数如下： 型号：11WNG 测量范围： 00 3050CC， 00 050CC， 00 0500CC 名称：内表式工业玻璃温度计 5.3.3.2 压力表选择 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号：Y-60 测量范围：04.MPa 名称：一般弹簧管压力表 5 5.4 .4 液压元件的连接液压元件的连接 5 5.4.1 .4.1 液压装置的总体布置液压装置的总体布置 液压装置的总体布置可以分为几种式和分散式两种。 集中式布置是将液压系统的油源、控制及调节装置至于主机之外，构成独立的液 压站，这种布置方式主要用于固定式液压设备。其优点是装配、维修方便，从根本上 消除了动力源的振动和油温对主机的影响。本液压系统采用集中式布置。 5 5.4.2.4.2 液压元件的连接液压元件的连接 液压元件的连接可以分为管式连接、板式连接，集中式连接三种。这里介绍整体 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 式连接中的整体式阀板。它是本液压系统中将要采用的连接方式。 整体式阀板的油路是在整块板上钻出或用精密铸造铸出的， 这种结构的阀板比粘 合式阀板可靠性好，应用较多，但工艺较差，特别是深孔的加工较难。当连接元件较 多时，各孔的位置不易确定。它属于无管连接，多用于不太复杂的固定式机械中。 采用整体式阀板时，需要自行设计阀板，阀板的设计可参考相关资料。 5.55.5 油箱及附件油箱及附件 油箱在系统中的主要功能为：储存系统所需要的足够的油液;散发系统工作时产 生的一部分热量，分离油液中的气体及沉淀污物。 5.55.5.1 .1 油箱的容积油箱的容积 油箱容积的确定是设计油箱的关键， 油箱的容积应能保证当系统有大量供油而无 回油时。最低液面应在进口过滤器之上，保证不会吸入空气，当系统有大量回油而无 供油时或系统停止运转，油液返回油箱时，油液不致溢出。 初始设计时，可依据使用情况，按照经验公式确定油箱容积： p VQ 式中: V 油箱的容积 单位L p Q 液压泵的流量 单位/minL 经验系数 见下表 表 9.1 行走机械 低压系统 中压系统 锻压系统 冶金机械 12 24 57 612 10 本千斤顶为中压系统，取=7，则油箱的容量可以确定为: LQV p 2137 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第第六六章章 液压泵站的选择液压泵站的选择 液压泵战是液压系统的动力源，它向系统提供一定的压力，流量和清洁的工作介 质，是液压系统的重要组成部分，液压泵站适用于主机与液压装置可以分离的各种液 压机械上。 6 6.1 .1 液压泵站的组成及分类液压泵站的组成及分类 液压泵站按其泵组的布置方式有上置式，柜式，非上置式三种。其中上置式又包 括立式和卧式两种。非上置式包括整体式和分离式两种，泵组布置在油箱之上的上置 式液压泵站，当电机采用立式安装，液压泵置于油箱之内时，称为立式液压泵站，本 液压系统即采用该种泵站作为动力源，它具有结构紧凑，占地小，广泛应用于中小功 率液压系统中的特点。 液压泵站通常有以下五个相对独立的单元组合而成，它们是泵组，油箱组件，控 温组件，蓄能器组件，及过滤器组件，实际应用中可以根据不同的要求进行取舍。 泵组由液压泵，原动机，连轴器，传动底座，管路附件等组成。 油箱用于储存系统所需要的足够的油液，散发系统产生的热量，以及分离油