毕业设计（论文）-全液压钻机液压系统设计与PLC控制（全套图纸）

目目 录录 第一章 引言 1 1.1 问题分析及其对策 . 1 1.1.1 国家制造业的发展状况 . 1 1.1.2 提出问题 . 1 1.1.3 分析相关的问题及制定解决方案 . 1 1.2 本课题主要设计内容与目标 . 2 第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成 3 2.1 全液压钻机自身的基本组成 . 3 2.2 全液压钻机的工作原理 4 第三章 设计要求及工况分析 5 3.1 任务及要求 5 3.2 原始参数值 5 第四章 拟定液压系统原理图 6 4.1 确定液压执行元件的类型 . 6 4.1.1 运动和负载分析 . 6 4.1.2 液压缸的选定 . 7 4.2 选择液压基本回路 8 4.2.1 调压回路 . 8 4.2.2 调速回路 . 8 4.2.3 支承油缸锁紧回路 . 8 4.2.4 行走系统 . 8 4.3 液压回路的合成 9 第五章 液压系统性能参数的确定 . 11 5.1 液压泵的选用 . 11 5.2 电动机的选用 . 11 5.3 液压阀的选用 12 5.3.1 单向阀的选择 . 12 5.3.2 换向阀的选用 . 13 5.3.3 压力阀的选择 . 13 5.3.4 流量控制阀的选用 . 14 5.4 压力表开关的选择 . 14 5.5 液压油的选择 14 5.6 联轴器的选择 15 5.7 油箱的设计 16 5.7.1 油箱的大致外形尺寸及有效容积的确定 16 5.7.2 滤油器的选择 . 17 5.7.3 空气滤清器的选择 . 18 5.7.4 液位计的选择 . 18 5.7.5 确定油箱各板尺寸和附件安装位置 . 19 5.8 设计液压机的油管 24 5.8.1 设计确定钢管的管径 . 24 5.9 胶管的选择 25 第六章 液压系统性能的验算 27 6.1 液压系统的压力验算 27 6.2 系统的温升验算 27 6.3 液压系统的效率的检查 28 第七章 液压钻机的 PLC 控制系统的设计 . 30 7.1 PLC 的特点及应用 30 7.2 全液压钻机的 PLC 控制系统的方案设计 . 30 7.3 液压钻机的控制电路与 PLC 型号选定 . 31 7.3.1 液压钻机的控制电路设计 31 7.3.2 PLC 型号选定 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.4 关于液压 PLC 本身控制程序的设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.4.1 整个系统的基本设计 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.5 液压钻机 PLC 的运行程序、调试及监控 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.5.1 液压钻机 PLC 的程序运行 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 7.5.2 液压钻机 PLC 系统的动态调试工作 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 摘要摘要 随着社会的发展与人类生产的不断提高，越来越多的机械装备被 运用到了生产领域。使得机械装备逐渐走进大众视野，众所周知在这 个知识爆炸的大时代，国与国之间的竞争归根到底是生产力的竞争， 即生产力是当今竞争的核心。 生产力的发展决定每一个企业甚至于国 家的命运。 伴随科学技术的进步越来越多的科学知识被不断运用到生 产实践当中， 液压系统由于其无与伦比的优越性也渐渐被用在众多领 域。 液压系统由于其稳定可靠及功率大等因素在机械设备的日常生产 中的到了迅猛的发展。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 生产效率是一个企业赖以生存的重要指标， 一个企业的发展速度 与其生产效率是密不可分的， 由于工业化的发展许多的执动化设备运 用到工业当中去代替传统的人工体力劳动。PLC 系统以其可操作性强 使用方便简单、安全可靠逐渐走进众多新兴领域，因此液压系统与 PLC 控制系统的结合使用在工程机械领域得到发展。 此次进行的毕业设计课题正是关于这个方面的紧跟社会生产力的 步伐。课题为全液压钻机液压系统设计与 PLC 控制，着重体现了 PLC 控制理论在机械生产中的应用。 该设计课题当中传动系统有液压系统 统一进行控制，液压系统的差异直接影响到最后设计的成败与否，而 控制系统则有 PLC 系统进行全部操作， 该部分直接决定了其在生产领 域的市场，生产率也在自动化方面的得以体现。其基本设计参数为： 钻杆一次推进行程为 600mm，最大推力 30KN，最大起拔力为 60KN， 回钻头要求为：转速 10-100r/min，最大转矩为 2000N。选择全液压 钻机的液压系统设计与 PLC 控制量布分为设计对象。 本课题着重是运用液压传动知识与 PLC 控制系统方面的知识，体 现了机械与液压传动知识以及电气控制的结合。 在设计中需要完成以 下几点：液压原理图设计、工作要求分析、工况分析、工艺参数的确 定、全液压钻机的结构原理、液压元件的选择、性能的演算、动态性 能的仿真、控制方案的选择、PLC 选型、PLC 硬件电路设计、梯形图 设计与仿真及其在液压试验台的验证等。 由上述的几点可知首先需要 对全液压钻机的基本工作原理及其基本组成有一个基本的认识， 在设 计时要充分考虑在实际当中的工作情况。 其次要分析每个机构的工作 状况及受载情况。 进而为我们下一步的液压系统的分析与设计奠定基 础提供理论的依据。 根据前面的分析结果来综合考虑液压元器件的选 择，由元器件的确定去决定设计。最后由整体性能去确定 PLC 控制系 统的设计，根据已有的情况去设计控制方案，在已经确定方案的情况 下去对控制系统的硬件进行设计如主电路设计与 PLC 型号的确定。 然 后进行 PLC 控制程序的开发与设计。 最后我们需要对整体的设计进行 理论上的分析与验证。 在所有设计均完成后我们要进行仿真实验以及 液压试验台上的验证实验。 关键词关键词：工况分析；液压系统设计；PLC 控制系统设计 Abstract With the development of the society and the continuous improvement of human production, more and more of the mechanical equipment is applied to production field. Make mechanical equipment gradually into the public view, it is well known in the great age of knowledge explosion, the competition between countries and in the final analysis is the competition of productivity, the productivity is the core of todays competition. The development of productive forces decided to every enterprise and even the fate of the country. Along with the progress of science and technology, more and more scientific knowledge have been applied to production practice, the hydraulic system because of its incomparable superiority also gradually being used in many fields. Due to its stable and reliable hydraulic system and other factors, such as big power in the daily production of mechanical equipment in the swift and violent development. Production efficiency is an important index to the survival of an enterprise, the development of an enterprise and its production efficiency is inseparable, many thanks to the development of industrialization of moving equipment use into industries instead of traditional artificial manual labor. PLC system with its strong maneuverability simple easy to use, safe and reliable gradually into the many emerging areas, so the combination of hydraulic system and PLC control system used in the field of engineering machinery. On the graduation design topic is about the keep up with the pace of social productivity. Subject to full hydraulic drilling rig hydraulic system design and PLC control, mainly embodies the PLC control theory application in mechanical production. The design task of driving system has a unified control hydraulic system, hydraulic system differences directly affect the success or failure of the final design, while the control system with PLC system for full operation, the part directly determines its market in the field of production, productivity in the field of automation. Its basic design parameters is: the drill pipe to push schedule for 600 mm, maximum thrust 30 KN, the pulling force of 60 largest KN, return to drill for: speed of 10- 100 r/min, the maximum torque of 2000Nm. Hydraulic system design and choice of fully hydraulic drill PLC control quantity of cloth is divided into design objects. This topic mainly is to use the PLC control system of hydraulic drive knowledge and knowledge, reflect the mechanical and hydraulic knowledge, and the combination of electrical control. In need to complete the following: in the design of hydraulic schematic diagram design, job requirement analysis, analysis of working condition, the determination of process parameters, the structure and principles of fully hydraulic drill, the selection of hydraulic components, the performance of calculus, dynamic simulation, the choice of control scheme, the performance of type selection of PLC, ladder diagram design, PLC hardware circuit design and simulation and verification in the hydraulic test- bed. Conclusion from the above points you need to first the basic working principle of hydraulic drilling rig and its basic composition have a basic understanding of, when the design should fully consider the work of the actual situation. Secondly to analyze the working condition of each institution and loading conditions. And then the next step for us laying a foundation for the analysis and design of the hydraulic system provides theory basis. According to the analysis of the front to consider the choice of hydraulic components. Key words: operating mode analysis; The design of the hydraulic system; PLC control system design. 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 引言 1 第一章第一章 引言引言 1.1 问题分析及其对策问题分析及其对策 1.1.1 国家制造业的发展状况国家制造业的发展状况 在现在工业的发展过程中，机械的加工方式越来越多，一个好的加工方式也 许可以改变一种格局。而我们国家由于工业化进程不是特别完善，目前还处于大 力发展的阶段。许多自动化设备需要在日常生产中得到应用。 1.1.2 提出问题提出问题 在机械行业的加工中安全是重中之重的话题，而效率是企业赖以生存及发展 的命门所在， 而这两个方面在某些情况下看起来是矛盾的传统的钻机存在以下几 点不足： 1.由于没有采用高度的执行设备，故自动化程度不高，在生产中难以进行大 批量的生产； 2.工作环境不好，设备的效率不高； 3 自动化程度不高，占用大量的人工。 1.1.3 分析相关的问题及制定解决方案分析相关的问题及制定解决方案 在以往我们的钻机的自动化程度不高，效率不高，体积大系统的抗干扰能力 差。而且操作比较繁琐，增大了工人的工作量。所以在以后的社发展进程中机械 相关设备与液压系统及 PLC 控制系统相结合的方向会越来越多。 我们主要对钻机的液压传动系统以及控制系统的改进，去解决上面所提到的 问题。 通过使用先进的传动系统来节约动力。引进先进的控制系统去实现系统的 自动化操作。下面对各部分提出改正方案： （1）传动系统 为了便于改进日后的加工操作以及日常的工作要求，在完成 整体的设计计算后对该传动系统进行整改和调整。 （2）控制系统 PLC 控制系统可靠性能高，抗干扰能力强，维修简单操作性 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 引言 2 强便于学习与应用而且价格低，使用方便，扩充灵活功能也非常完善。所以我们 使用 PLC 控制系统对液压钻机进行控制。 1.2 本课题主要设计内容与目标本课题主要设计内容与目标 我们通过对传统钻机的改进，重点是对传动系统与控制系统的设计。通过 我们这个课题的设计克服钻机原来所具有的部分不足使其性能得以提高， 并实现 机械生产中的自动化。我们设计完成后需要满足以下要求： 1. 实现自动化可以连续的应用与工业生产，提高加工效率，改善产品加工质 量; 2. 可以减少工作人员的工作量； 3. 设备适应性强，可以满足设计要求； 4. 经济成本低。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成 3 第二章第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成全液压钻机的工作原理与基本构成 2.1 全液压钻机自身的基本组成全液压钻机自身的基本组成 首先从应该从系统仿真建模的方面，工程钻机分为四个主要部分：操作、机械、 液压、动力这几个系统构成。它是一个整体，整体性能与各部分息息相关分。 1.动力系统动力系统 以为钻机本身的使用环境在室内，环境温度的变化大，容易受到污染，所以 使用柴油机。它检修方便、使用性能可靠、成本低，满足工程钻机特点。 2.液压系统液压系统 它主要动作有回转器的回转、钻具的给进、钻具的夹紧等，所有的机器运动 都靠液压传动来完成。由以上的要求，把它们连接在一起就构成工程钻机自己的 液压系统。柴油机是通过泵把机械能使液压油为媒介，转化为液压能，传递给马 达和给进油缸，从而实现整个过程。该钻机依据钻进的动作要求和工艺特点采用 双泵系统，使用恒压变量泵和负载敏感泵各一个。 3.机械系统机械系统 钻机本身的机械系统是做完钻机各个规定动作的首要执行者， 大概包括： 履 带行走装置： 整个钻机的支撑部分及基体，承担整个钻机的全部质量及钻进过 程中造成外载荷的反作用力，而且可以完成短距离的行走运动，搬迁简单，节约 作业辅助的时间。 回转装置：在机器某个工作位置，让机身环绕中央回转轴旋转某个角度，从 而使整机在不用移动的情况下就可以完成多角度施工。 工作装置： 它是钻机形成钻进运动的主要构成部分， 常用的有回转器、 机身、 卸扣器、夹持器等。整个钻机的核心是工作装置， 它是钻机的执行机构。当钻 机做钻进时，工作装置使得钻杆给进及旋转；当钻具起下时，除要驱动钻杆后退 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 全液压钻机的工作原理与基本构成 4 和前进外，还应该实现机械可以拧卸钻杆。 4.操纵装置操纵装置 该的操纵装置是系统对执行元件控制、换向阀等机构的操作装置，通过管路 连接将所有的执行元件集中于一个操作平台上， 通过使用液压手柄实现对钻机的 各种工作过程的控制。 2.2 全液压钻机的工作原理全液压钻机的工作原理 全液压钻机通过以钻头进行钻进工作的机械， 各个部分的运动是通过液压缸 本身伸缩来完成。变幅装置是由调角连接板、桅杆伸缩油缸等组成。水平面的位 置和机身通过大臂改变油缸的伸缩来完成。 当机身被固定在某一位置水平后， 可 以通过改变托架摆动油缸的前伸与缩进来完成机身在水平面内的转动。 在工作时，通过先加载钻杆，再调整大臂油缸、使大臂调整油缸、托架摆动 油缸，让机身变幅使之钻进到指定位置。操纵桅杆前伸与缩进油缸，使钻头靠近 地面。给进油缸实现最大行程后，回转马达转动停止，把另外一根钻杆加载在夹 杆装置上，继续使回转钻机，中间需要不断加载钻杆，直到使之钻进到设计的深 度。 在实际进程中，因为材料的不同，给进机身与变幅装置在实际钻进循环中动 作配合是不同的， 根据现场具体情况来确定， 上述情况只是基于理想的钻进过程。 总而言之，全液压钻机使用大臂油缸、桅杆伸缩油缸机身、大臂调整油缸具 有三个确定自由度，它可以完成现实运动，然后通过履带马达来驱动，让钻进空 间距离可以按水平方向得到发展，从而实现多角度，多变幅的钻进要求。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章 设计要求及工况分析 5 第三章第三章 设计要求及工况分析设计要求及工况分析 3.1 任务及要求任务及要求 根据给定的要求来进行分析设计， 以明确系统数据， 对它原来的方案去分析， 拟定液压系统基本原理图。选择所需液压元件及进行液压系统性能的验算，最后 做完工作图，拟写技术文件。 3.2 原始参数值原始参数值 从任务书中得到系统各液压缸的给定参数值，现给出几个主要的技术参数值，全 液压钻机在进行钻孔工作中，钻杆的提升、推进、回转及钻杆可以斜向打孔的调 整和定位等 工作全部由液压系统控制实现。 钻杆： 推进行程：600mm 最大推进力：30KN 最大拉力：60KN 回转头：输出转速：10100 r/min 最大输出转矩：2000Nm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 拟定液压系统原理图 6 第四章第四章 拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 液压系统课题最重要的是设计液压系统原理图。 其将影响到系统 的工作性 能和设计方案的合理性、经济性。一般先依据工作重要部件的基本要求，确定液 压执行元件所需类型，然后按照动作与性能要求，最后选择液压，再把回路整合 成完整的液压系统。 4.1 确定液压执行元件的类型确定液压执行元件的类型 首先在选定液压系统原理图的时候， 必须按照主机所需基本要求去确定液压执 行元件型。 4.1.1 运动和负载分析运动和负载分析 负载分析负载分析 机器在工作前， 倾角由支撑缸， 工作时最大推进力 30kN， 最大拉力是 60kN， 当钻杆没接触到钻物的时候，滑台以较大的负载速度和较小的负载力前进，当接 触后，由于压力变大，但负载速度却减小。详细过程如下所示（图 4.1.2）和（图 4.1.3） 。 图 4.1.2 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 拟定液压系统原理图 7 图 4.1.3 4.1.2 液压缸的选定液压缸的选定 1.液压缸的计算选择液压缸的计算选择 液压缸在工作的中，它的作用是调动回转头，钻杆的运动，根据它的工作性 质， 首先来确定选择用工程系列液压缸，由于它最大距离需要达到 600mm，想 到安装时候的要求， 故初步选定为 HSGK01- 80/40E- 5210 型液压缸， 该缸行程为 600mm，D 是 80mm，d 为 55mm。当马达额定压力小于 14MPa 时，缸也是为 14MPa。此时， 该压力缸的最大推力为： F = 14106 (80/1000)2 - (55/1000)2 /4 =37.9 kN 30 kN 最大拉力为： F = 1410- 3 802 /4 =70.336 kN 60 kN 此液压缸达到要求，故选择 HSGK01- 80/40E- 5210 型液压缸。 2定位缸的计算选择定位缸的计算选择 定位缸在这个过程中，只是固定工作滑台，它主要的任务是能否实现钻杆区间内 调节。由钻机的工作结构，让长度比 560mm 大即可，再根据安装形式，因此选 KOSMEK- VL0163 型液压缸，其行程为 600mm，满足其要求。 表 4.1 按工作压力选取 d/D 工作压力/MPA 5.0 5.07.0 7.0 d/D 0.50.55 0.620.70 0.7 同理可以确定夹紧缸为DN100- 10020号 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 拟定液压系统原理图 8 4.2 选择液压基本回路选择液压基本回路 4.2.1 调压回路调压回路 液压系统在工作时，液压泵必须向系统提供所需要压力的液压油，而且应做 到节省能源，减少液压油液发热，还应当提升执行元件运动保障平稳性。溢流阀 打开， 同时会将液压泵的压力控制在溢流阀给定以下，确保系统不会由于压力太 大被损坏，同时避免液压系统受损。 4.2.2 调速回路调速回路 本滑台比较缓慢，压力与阻力相同而且工作中改变小，所以用进口节流调速 回路。为了使速度负载特性好和低速平稳性，我们用调速阀调速，而且可以在推 进缸中进油的时候再设置单向阀调速。如图所示： 4.2.3 支承油缸锁紧回路支承油缸锁紧回路 从工作中知道，马达与推进缸要让支撑缸能固定，所以支撑缸进油口应该设 置液控单向阀两个，以便锁紧回路形成，让支撑缸的保持平稳。 4.2.4 行走系统行走系统 油路（取 v2 = 5m/s）及行走马达的调节由于通过的最大流量都为 0.7310- 3m3/s, 工作压力是 25MPa 于是管径： dmin=1130mm v qv 7 .13 5 73. 0 1130 2 = （4- 1） 管壁厚： minmm Pd 5 . 1 1152 7 .1325 2 = = （4- 2） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 拟定液压系统原理图 9 4.3 液压回路的合成液压回路的合成 压油源部分由液压泵、回油过滤器、出口过滤器等组成,它的作用是给机构 提供压力油。由于想到日常的情况工作情况, 油箱设计改为封闭结构形式,油箱 上装有油空气过滤器、油标、温表等。电机驱动使液压泵 5 工作,从而将机械能 转变为液压能。过滤器是由于它工作特殊来进行设置的,由于在这么长时间的应 用,有很多液压缸被拉伤的案例,因此对液压泵出口进行精密过滤是非常必要的。 溢流阀即时系统的安全阀。 控制显示部分它由单向调速阀、压力表等组成,它们掌握各个执行元件的压 力和显示它的工作压力的功能。 当支撑缸伸处于缩状态时,它的执行元件不工 作，在这个时候控制支撑缸活塞杆的伸出缩近的速度,从而的目的得以实现。压 力表此时分别显示进给 缸拔起压力或进给压力,调速阀进一步调整液压马达的 转速,使得控制钻杆的钻速,而压力表依次显示双马达出、进口的压力大小,进一 步做到钻杆的转矩大小。 执行机构都在钻机的主体部分,如下所示,由液压马达和液压缸组成,液压缸 用于支撑钻机的工作滑台,它的调节其角度,使其位于 090(水平向上) 范 围内的上升下降。 反过来推进缸向后退时,同时钻杆反向可以旋转, 拔出来钻杆。 由设计理念可知,该全液压钻机液压系统主要由控制系统、各执行机构等组 成。根据它的要求，现在拟选液压系统： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 拟定液压系统原理图 10 图 4.3 液压回路原理图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 11 第五章第五章 液压系统性能参数的确定液压系统性能参数的确定 5.1 液压泵的选用液压泵的选用 由可知，钻孔油缸及行走油缸的压力都是 25MPa，最大流量是 439.2L/min （1.83410- 3m3/s） ，因此可选某用一单泵来供油；因为压桩油缸的压力为 25MPa，本身最大为 567.2 L/min（2.36410- 3m3/s） ，所以用它为双泵供油。 而由 机械设计手册 第四卷表 23.544 知钻孔油缸及行走油缸用泵 A7V50 型号斜轴式轴向柱塞泵；它的参数如表 5.1 所示： 表 5.1 泵的类型及参数值 型号 流量（L/min） 压力（MPa） 排量（ml/r） 泵 A7V500 500 25 500 5.2 电动机的选用电动机的选用 首先我们预设泵的总效率是 90%，既 为 0.9 电动机是用来驱动泵（A7V500 型号）工作，其选用过程如下： 确定类型：选用三相异步电动机 Y 系列（IP230） ，电压为 380V。 功率的确定：203.3kw 0.9 4101.851025pq N - 36 n = = （5- 1） 转速：选用转速是 1483r/min 由机械设计手册第五卷表 35.110 知用 Y315M34。 它的参数如表 5.2.1 所示： 表 5.2.1 电动机型号及参数值 型号 额 定 功 率 （kw） 转速 （r/min 电 流 (A) 效率 （%） 功 率 因 素 （COS） 堵 转 电 流 堵转 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 12 转矩 额 定 电 流 额定转 矩 Y315M- 4 220 1483 413 94 0.88 6.5 1.4 5.3 液压阀的选用液压阀的选用 是依据阀的工作压力来选择液压阀。这个系统的工作压力均是 25MPa，所以 要选择中、高压的液压阀。 5.3.1 单向阀的选择单向阀的选择 单向阀 1：该阀应用在泵 1 的排油口管道上，是用于防止液压油回流。这个 阀的工作压力大小为 35MPa，允许通过的最大流量是 439.2L/min（1.834 10- 3m3/s） ，由机械设计手册第五卷表 37.8133 选用 DFF50K1。其参数 如表 5.3.1 所示 单向阀 2：该阀用在泵 1 的排油口管道上，是防止系统中液压油回流。这个 阀的工作压力大小为 35MPa，允许通过的最大流量是 127.2L/min（2.36 1.8） 410- 3m3/s，由机械设计手册第五卷表 37.8133 选用 DFB32K1。其 参数如表 5.3.1 所示 单向顺序阀 3：该阀用在泵 1 的排油口管道上，是防止系统中液压油回流。 这个阀的工作压力大小为 50MPa，允许通过的最大流量是 161.2L/min（2.36 1.8） 410- 3m3/s， 由 机械设计手册 第五卷表 37.8133 选用 XD2F- B10H 其 参数如表 5.3.1 所示 选用的继电器为：MJCS- 02WL 表 5.3.1 单向阀的型号 阀号 型号 公称通径 额定流量 （10- 3m- 3/s） 额定压力 （MPa） 数量 1 DF- B50K1 50 8.334 35 1 2 DF- B32K1 32 4.157 35 1 3 XD2F- B10H 35 2.361 35 1 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 13 5.3.2 换向阀的选用换向阀的选用 电磁换向阀 1：它的是用于实现供油进油方向的控制。此阀的压力大小为 25MPa，允许通过的最大是 127.2L/min，根据 新版机械设计手册第四卷表 23.7165 采用 D4023CAC 型号。它的参数如表 5.3.2 所示 电磁换向阀 2： 它是用于实现油进油方向的控制。 此阀的压力大小为 25MPa， 允许通过的最大流量是 439.2L/min，根据新版机械设计手册第四卷表 23.7165 应选 D4023CAC 型号。它的参数如表 5.3.2 所示 表 5.3.2 换向阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径 （mm） 额定压力 （MPa） 额定流量 （L/min） 1 D4023CAC 16 31.5 200 2 D4023CAC 32 31.5 500 5.3.3 压力阀的选择压力阀的选择 减压阀 1：它应用在排油油路上，从而可以实现该工作油路的压力大小是 25MPa。此阀的工作压力大小是 25MPa，允许通过的最大流量为 439.2L/min， 根据新版 机械 设计手册 第四卷表 23.712 选用先导式 YZ11X 型号板式联接。 其参数其参数如表 5.3.3 所示 背压阀 2：用于泵 1 所在的排油油路上，而压力大小为 50MPa。此阀的工作 压力为 45MPa，允许最大 163.1.2L/min，根据新版机械设计手册第四卷表 23.712 故选择先导式 RXBF- S6/0.3 型号板式联接。其参数如表 5.3.3 所示 液控顺序阀 3：用于钻孔油缸的油路上，用来改变压力大小。压力大小是 36MPa， 允许通过的最大439.2L/min， 根据新版 机械设计手册 第四卷表 23.712 可以采用先导式 JX11204UCG- 03 型号板式联接。其参数如表 5.3.3 所示 表 5.3.3 溢流阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径 （mm） 最大流量 （L/min） 调压范围 （MPa） 1 DB20 20 250 0- 31.5 2 RXBF- S6/0.3 20 220 0- 36 3 JX11204UCG- 03 20 500 0- 38 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 14 5.3.4 流量控制阀的选用流量控制阀的选用 调速阀 1：用在压桩油缸的油路上，因为相互配合使用可以完成同步运动。 它的工作压力是 25MPa，允许的最大 141.8L/min，根据 机械设计手册第五 卷表 37.899 可以采用 HF2- KG1K- 02 型号。它的参数值如表 7 所示 单向调速阀 2： 用在钻孔油缸的油路上， 因为配合使用而完成多个同步运动。 它的工作压力是 25MPa，允许最大是 109.8L/min，根据机械设计手册第五卷 表 37.899 可以采用 FSG902 型号。它的参数值如表 5.3.4 所示 表 5.3.4 调速阀的型号及参数值 阀号 型号 公称直径 （mm） 最大流量 （L/min） 工作压力 数量 1 HF2- KG16K- 02 16 160 0- 31.5 1 2 FSG02 16 200 0- 40 1 5.4 压力表开关的选择压力表开关的选择 子泵与压力表之间采用压力表开关来完成，可以完成测量泵出口压力的大小，进 一步可以改变泵的流量大小。它允许的压力为 35MPa，根据机械设计手册 第五卷表 37.8220 故采用型号 KFL8/14E。它的参数值如表 5.4.1 所示 表 5.4- 1 压力表的型号及参数值 型号 压力 （MPa） 公称直径 （mm） 压力表直径 （mm） 接头螺纹 （mm） 数量 KF- L8/14E 35 8 60 M141.5 3 这个是用于泵压力与钻孔油路压力的大小。它允许的最大工作压力为 35MPa，根 据机械设计手册第五卷表 37.1048 故选择型号 Y60。参数值如表 5.4.2 所示 表 5.4- 2 压力表的型号及参数值 种类 型号 调压范围（MPa） 数量 弹簧压力管表 Y- 60 0- 40 3 5.5 液压油的选择液压油的选择 这个桩机由于采用液压系统对液压油没有特殊的要求， 但是它的额定压力值 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 15 大小较高，大小是 25Mpa。在平常处于工作状态时油的温度必然会升高，所以应 该选用抗磨液压油。 由机械设计手册第五卷表 37.330 可以得知柱塞泵用油粘度推荐值是 4098mm2/s。查 机械设计手册五卷表 37.3 第13 可知抗磨性液压油的质 量指标和应用采用 YBN46 号抗磨液压油。它的基本参数如下： 运动粘度：41.450.6 mm2/s 抗磨性（四球 PB） ：1000N 由上可知 YBN46 号抗磨液压油已经符合本桩机的基本工作要求。 5.6 联轴器的选择联轴器的选择 我们挑选联轴器时通常根据联轴器所计算转矩 Tc 应低于公称T或许用转 矩转矩 Tn 为原则。因为传动轴系载荷变化特性的不同，所以传动轴系的理论 上的转矩 T 通常为： TKKwKzKt n P 9550TKKwKzKtT w c =Tn （5- 2） 上式中，T为理论转矩（Nm）,通常在有制动器的转动系统当中；如果制 动器的理论上的转矩比实际转矩大时，应当遵循按前者来计算联轴器。 Kw动力机系数，取 Kw = 1.0 K工作情况系数，取 K = 2 Kt温度系数，取 Kt = 1.0 Kz启动系数，取 Kz = 1.0 Pw、n分别代表驱动功率（KW）和转速（r/min） 由上式，对泵有： 2833.5Nm1.01.01.02 1483 220 9550T1= （5- 3） 由电动机和以上的数据可以查得新版机械设计手册第四卷，对泵和泵分 别应选择联轴器与 GY8。它们的工作参数值如下表 5.6 所示： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 16 表 5.6 联轴器型号 型 号 公称转 矩 许用转矩 r/min3600 轴 孔 直 径 d1d2 轴孔长度 L D D1 b B1 S 重 量 Y 型 J 型 GY8 3150 4800 75 142 107 200 130 50 68 10 27.5 5.7 油箱的设计油箱的设计 5.7.1 油箱的大致外形尺寸及有效容积的确定油箱的大致外形尺寸及有效容积的确定 由相关资料机械设计手册第五卷第 37 篇当中“关于油箱的设计”知识 可以得出以下：油箱的容量是和系统的流量大小存在一定关系，所以在一般设计 中选取容量为最大流量的 3- 5 倍。从而以确定是否需要选择用冷却器，进而来对 其容量的大小进行改变调整。 现在先暂时按自然环境可以冷却来设计油箱的容量 大小。 由 1 个单泵供油，并且它们的允许流量分别是 439.2L/min，可以得： V = 4439.2 =1.7510- 3m3 （5- 5） 所以取油箱的有效容积为：1.7510- 3m3 由 V = abh 得 abh = 2.2710- 3m3；从而油箱的长、宽、高设计如下： 油箱长：= 1740mm 油箱宽：= 1450mm 油箱高：= 900mm 具体形状如“油箱”设计图所示： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 17 图 5.7.1 油箱 5.7.2 滤油器的选择滤油器的选择 我们在考虑时分为回油滤油器于吸油滤油器，可以按照以下据去参考： 1.首先考虑工作的允许流量去选择，吸油滤油器是粗滤油器，而回油滤油器它是 精滤油器； 2.其次要考虑过滤精度要求 该液压系统的要求为：粗滤油器 80180u，精滤油 器 1020u； 3.再次需要保证压力损失必须尽可能去减小； 4.最后应当使尺寸小、 通流潜力大、 阻力小， 并且根据桩机的要求应该容易清理。 综合到以上几个方面来考虑，尤为重要的是油箱下面，更加造成清洗难度加大； 故综上因素选择滤油器是箱外式的。 由 机械设计手册 第五卷37.104得； 泵1允许通过的最大流量是439.2L/min， 而且它们工作压力均是 25MPa；由于为 1 个滤油器统一安装在隔板上，所以可 选择型号 WU160180F；而它的参数值如表 5.7.2 所示： 表 5.7.2 滤油器的型号及参数值 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 18 型号 通经 mm 流量 L/min 压力 MPa 过滤精度 m 数量 WU160X180F 40 160 180 14 5.7.3 空气滤清器的选择空气滤清器的选择 通常在油箱盖上需要加空气滤清器，主要由空气滤清装置。空气滤清器的选 择依据主要是依据满足油量、空气的要求，它们的选择依据为： 1.首先是一般空气流量是泵流量大小的 1.5 倍左右； 2.其次需要满足同时是加油装置。 从上面两个方面的要求可以选择： Q 空气 = 1.5（439.2 + 127.2） =851.7 L/min （5- 6） 由机械设计手册第五卷表 37.1033,可以用 EF565 型号；它的参数值如 表 5.7.3 所示： 表 5.7.3 空气滤清器类型与参数值 型号 加油流量 L/min 空气流量 L/min 螺钉（四只均布） mm 过滤精度 m EF7100 110 1055 M8X20 0.105 注意：1.油箱的上部最好用来安装空气滤清器； 2.油箱与空气滤清器结合的部位应加密封垫圈。 5.7.4 液位计的选择液位计的选择 在设计时通常需要安放油标，以此用来表示装置；而且由于温度的要求比较 高，所以必需带有温度计。 由机械设计手册第五卷，可以选 YWE300T 型号带温度计装置的液 位指示器。它的基本参数值如表 5.7.4 所示： 表 5.7.4 滤油器的型号及参数值 型号 总长度 螺 钉 中 心 距离 温度计刻度表高 度 YWZ300 327 360 250 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 19 5.7.5 确定油箱各板尺寸和附件安装位置确定油箱各板尺寸和附件安装位置 1. 油箱的总体设计：油箱的总体设计： 上面板：安装回油滤油器和空气滤清器等器件 左面板：用于安装液位计 右面板：两个放油口的设计 隔板：吸油滤油器的安装 2. 初定各板面的厚度初定各板面的厚度 ： 由于工作的环境比较恶劣，油箱十分容易受到锈蚀；于此同时考虑到设计 的经济情况和重量因素和有效体积等因素，所以选定定其厚度 =8mm。 3. 隔隔板的设计：板的设计： 隔板是防止高温油被吸入里面，从而可以使油温达到新的的平衡；同时可以 使液压油可以得以沉淀，进一步可以提高吸油质量。 油面高通常选取油箱高度的 0.8 倍，即 h = 0.8900mm（=720mm） 。由于需要 大小和厚度大小，故选择隔板尺寸各个参数如下所示： 宽度：780mm 长度：1724mm 厚度：8mm 因为吸油口滤油器当初设计是网状的，而且已经安装了多个在隔板上面，所 以隔板可以选择不开口，即可以让油液即可从这一边流向另外一边。 4. 各面板的安装尺寸：各面板的安装尺寸： 上面板中各安装尺寸的确定 从理论上大小应为 1870mm1580mm，但是由于已定出的左、后、前、右这 些板料均是有厚度的，从而就可以各侧板盖板可以安放上去。 因为盖板上要安装空气滤清器等元件，所以在设计时应留出定位尺寸。同时 由于盖板不可以直接焊接上去，所以它需要进行装拆等工作，所以最好决定用螺 栓联接上去。考虑到所处空间尺寸的大小，设计时可以选择应用等边的角钢材， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第五章 液压系统性能参数的确定 20 是因为它的厚度不能选择太大， 从而选取型号4的角钢， 它的参数为厚度为6mm、 宽为 40mm。 在设计时还必须考虑到盖板上应安装起重的装置，由于空间的限制，故采