毕业设计（论文）-电动车载剪式液压升降台设计.doc

电动车载剪式液压升降台的设计摘要本次毕业设计对象是液压升降平台，这套装置主要用于举升重物。它的举升高度为3米，举升重量为1吨，其动作主要是由两个双作用液压缸推动“X”型架，带动上板来实现的。该液压升降平台主要由两个部分组成：机械部分和液压部分，其中机械部分主要由上板架、下板架、内连杆和外连杆四部分组成。本设计设计、选择了机械部分材料与结构，并对其进行有限元受力分析与校核，以便检验是否满足强度、刚度的要求，分析及校核的结果证明机械结构的设计可以满足要求。在对液压控制系统的设计过程中，先进行了总体方案设计。在选择液压的各个控制回路的时候，在对各个回路进行了对比后调速回路我选择了进油口节流调速回路；卸荷回路我选择了带有三位四通电磁换向阀的卸荷回路；保压回路我选择的是用液控单向阀的保压回路。确定了各种基本回路后，又确定了液压系统的传动形式，由于开式系统所具有的系统简单和散热条件好等优点，所以把传动系统确定为开式系统。在拟定液压系统原理图后，对液压元件及辅件进行了设计、选择，并对其进行校核。关键词: 液压；升降平台；上板架；下板架；内连杆；外连杆 ；有限元Electric vehicle hydraulic lifts Scissor DesignAbstract The graduation project is the subject of hydraulic lifting platform, this device is mainly used for lifting heavy objects. Its lifting height of 3 meters, lifting the weight of 1 ton, its action is mainly composed of two double-acting hydraulic cylinders push X shaped frame, drive on board to achieve. The hydraulic lifting platform consists of two main parts: the mechanical parts and hydraulic parts, wherein the mechanical part of the main frame by the upper plate and lower plate frame, inner links and outer links of four parts. This design design, selection of materials and construction machinery parts, and its finite element stress analysis and checking, strength, stiffness in order to verify that it meets the requirements, analysis and checking results demonstrate the mechanical structure is designed to meet the requirements. In the hydraulic control system design process, the first for the overall design. In selecting the respective hydraulic control circuit when, in each loop speed control loop after a comparison I chose the inlet throttle governing circuit; unloading circuit I chose three four-way solenoid valve with unloading load circuit; dwell circuit I chose with check valve dwell circuit. Identified all the basic circuit after he determined the form of a hydraulic drive system, because the system is simple and good thermal conditions, etc. open system has, so determined to open the transmission system. After preparation of the hydraulic system schematic diagram of the hydraulic components and accessories were design, selection, and its check.Keywords：Mechanical;Hydraulic; Panels from top to bottom;Inside and outside link;FEM 目录1 绪论12机械结构设计42.1机械结构及运动原理42.1.1方案的确定42.1.2升降机运动机理62.2 升降机机械结构和零件设计72.3 升降台结构受力分析113 确定液压系统方案183.1确定基本回路183.1.1卸荷回路183.1.2 调速回路的确定203.1.3保压回路的确定223.2 液压传动系统的形式确定243.3 液压系统原理图244 液压执行元件速度264.1 执行元件类型、数量和安装位置264.2 速度计算265 液压系统零部件设计285.1系统压力的初步确定285.2液压执行元件的主要参数285.2.1 缸筒内径的确定285.2.2 活塞杆直径的确定285.2.3 液压缸其他参数的确定295.2.4 标准液压缸的选型315.3 液压泵的选用的计算325.4 电动机的选用335.5 液压阀的选用335.5.1 单向阀的选择335.5.2 换向阀的选用345.5.3 压力阀的选择345.5.4 流量控制阀的选用355.6 压力表开关的选择355.7 液压油的选择365.8 液压软管的选择366 结论37参考文献38致谢39电动车载剪式液压升降台的设计1 绪论 液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方便。液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。由于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。液压升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于生产流水线和仓库、造纸、医药等行业，主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。我国液压、气动和密封工业虽取得了很大的进步，但与主机发展需求，以及和世界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可靠性等方面。以液压产品为例，产品品种只有国外的1/3，寿命为国外的1/2。为了满足重点主机、进口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。据海关统计及有关资料分析，1998年液压、气动和密封件产品的进口额约2亿美元，其中液压约1.4亿美元，气动近0.3亿美元，密封约0.3亿美元，比1997年稍有下降。按金额计，目前进口产品的国内市场占有率约为30%。1998年国内市场液压件需求总量约600万件，销售总额近40亿元；气动件需求总量约500万件，销售总额7亿多元；密封件需求总量约11亿件，销售总额约13亿元。社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等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。为了适应这些目标和满足用户的需要，现代液压气动产品发展呈如下主要趋势。(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。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： 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。 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。 采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 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。 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。 日本小松、日立、川崎、德国Rexroth，Linde，美国Eiton-Vickers，Parker都采用负荷传感系统，可节省功率20-30%。 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。(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。 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。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。(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。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： 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。 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。 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。 计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 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。液压元件由于制造精度高，因而造价相对于机械零件要求，为了做到经济实惠，在选择液压元件时，尽量以国内同类产品代替国外产品。比如电磁换向阀，我选择了沈阳液压件厂的产品，并且有直流电源和交流电源两种，我选择了交流电源。因为，虽然用直流电源，电磁换向阀如果卡位，电磁块不至于被烧坏。但配置一套直流电源的价格远比一个电磁块的价格高，况且电磁阀被卡住的情况也是偶而的。权衡了一下还是选择了交流电池。同理，在一些产品性能不相上下时，我尽量选用了沈阳液压件厂的产品。可以省去运费和避免一些其它问题，这都降低了成本。 2机械结构设计2.1机械结构及运动原理2.1.1方案的确定在设计自行式平台的剪叉式起升机构时，必须先考虑起升油缸与平台底座内各零部件的几何关系，避免干涉5。在此基础上本设计应作出几种不同的方案，然后选出其中比较好的一种。剪叉式起升机构作为升降平台钢结构的关键组成部分,其力学特性对平台性能产生直接影响。对这部份的设计组要是对起升机构的受力进行分析计算，根据计算结果选出合适的材料。上述起升机构的计算是要等方案确定之后才可进行。而几种方案的不同点在于液压缸位置的设定，原因是液压缸在剪叉机构中的布置方式对其运动参数和动力参数有着较大的影响6。方案一：液压缸尾端与剪叉臂固定支点异侧，如图2.1.1图2.1.1方案二：液压缸尾端与剪叉臂固定支点同侧，如图2.1.2图2.1.2方案三：液压缸尾端与剪叉臂支点在同侧（长行程），如图2.1.3图2.1.3方案四：液压缸尾端与剪叉臂固定支点在异侧（长行程），如图2.1.4图2.1.4四种方案优劣分析： 方案一：这种布置方式的优点是液压缸的有效行程比较短，这在台面升程范围较大的场合较为适用。存在的问题是在剪叉机构折合后的高度较小的情况下所需液压缸的推力将大大增加。在液压缸最高工作压力限定的情况下, 这将使得所用液压缸的直径增大，以至在折合后的剪叉机构中难以布置。方案二：液压缸布置在剪叉机构的右侧, 使得液压缸的活塞推力减小, 这就可以选用直径较小的液压缸, 有利于液压缸在剪叉机构中的布置；带来的问题是液压缸的有效行程较长, 如果台面升程范围不大, 液压缸行程的增加也是有限的。方案三：该方案明显可看出比一、二号方案的行程要长，根据本方案的设计参数，初步计算发现采用这种设计时在液压缸的选型上会出现矛盾即因为行程较大，所以所选液压缸要达到该行程就必须具有较大的缸径，而缸径越大推力就越大，但是本设计并不需要这么大的推力即推力浪费现象严重。方案四：该方案明显可看出比一、二号方案的行程要长，根据本方案的设计参数，初步计算发现采用这种设计时在液压缸的选型上会出现矛盾即因为行程较大，所以所选液压缸要达到该行程就必须具有较大的缸径，而缸径越大推力就越大，虽然浪费现象还是有的，但缸尾与固定支点在异侧，较方案三合理。综合以上分析就可发现本设计选用方案四最为合适。2.1.2升降机运动机理升降机的基本运动机理如下图所示：图2.2 升降机结构简图两支架在O点铰接，支架1上下端分别固定在上、下板面上，通过活塞杆的伸缩和铰接点O的作用实现货物的举升。根据以上分析，升降机的运动过程可以叙述如下：支架2、3为升降机机构中的固定支架，他们与底板的铰接点做不完整的圆周运动，支架1、4为活动支架，他们在液压缸的作用下由最初的几乎水平状态逐渐向后来的倾斜位置运动，在通过支架之间的绞合点带动2、3也不断向倾斜位置运动，以使升降机升降。图2.3 升降机结构简图初态时，上写底板处于合闭状态，支架1、2、3、4可近似看作为水平状态，随着液压油不断的输入到液压缸中，活塞杆外伸，将支架2顶起，支架2 上升时，由于绞合点O的作用使支架1 运动，1与液压缸相连，从而液压缸也开始运动，通过一系列的相互运动和作用，使上顶板上升，当上升到指定高度时，液压缸停止运动，载荷便达到指定高度。2.2 升降机机械结构和零件设计（1）零件设计查阅相关资料对连杆进行三维设计，三维模型如图2.4所示。图2.4 连杆三维模型（2）底座设计根据任务书的要求对底座进行三维设计，如图2.5所示 图2.5 底座三维模型（3）升降台结构设计对升降台结构进行装配设计，如图2.6所示。图2-6 升降台三维结构图（1） 升降台行程分析通过对升降台进行运动仿真，分析升降台的升降行程，同时，对连杆的长度进行调整，获得最终结构如图2.7、2.8和2.9所示。图2.7 升降台叠全高度图2.8 升降台线性位移图 图2.9 升降台上升最高高度2.3 升降台结构受力分析（1）结构简化由于结构较为复杂，所以通过UG软件对结构进行简化，简化处理如图2.10所示。图2.10 结构简化图（2） 结构整合由于升降台是一个部件机构，在利用ANSYS进行有限元分析时，增加分析难度。所以对结构进行整合，将升降台设置在工作状态，并对螺栓进行整合，如图2.11所示。 图2.11 螺栓整合处图2.11中箭头处对螺栓配合的两根连杆进行小修改，增加两连杆的间隙，从而使连杆与连杆的连接靠螺栓连接受力。通过UG求和命令将简化模型求和，从而使简化体连为一体。（3） ANSYS有限元分析将整理好的UG简图以.stp的格式导出，然后在ANSYS里面导入这文件，导入后的文件如图2.12所示。 图2.12 导入ANSYS文件对导入ANSYS的文件进行划分网格，划分网格后的模型如图2.13所示。 图2.13 划分网格模型对划分后的网格进行载荷加载，如图2.14和2.15所示。 图2.14 载荷加载平面图2.15 加载载荷大小设置对模型进行后处理，求解结果的总变形量如图2.16所示。 图2.16 求解总变形量由总变形量的分析结果图可知，受应力最大的地方为顶板，所以要对顶板进行加强设计。因此，在顶板设置加强肋以增强受力能力。求解最大主应力，结果如图2.17所示。图2.17 最大主应力结果由图2.17所示的最大主应力主要分布在150MPa左右，本次设计的所用的材料为Q235，其屈服强度为235MPa，所示该结构的强度符合所选的材料要求。3 确定液压系统方案液压系统方案的确定是液压系统设计的一个重要环节。目的是选择回路，并把各回路组成系统，以便以后确定原理。理论课上，我们知道任何复杂的液压系统都是由一些简单的基本回路构成的。液压元件又组成了基本回路。所以根据液压系统的动作要求和性能特点选液压元件组成液压系统。这次毕业设计的液压升降平台要求为：1.举升高度为3米；2.原始高度0.6米；3.举升重量1吨。所设计系统必须能完成举升动作，并达到以上要求，考虑系统效率以及经济上的一些问题。3.1确定基本回路3.1.1卸荷回路卸荷回路的作用是在电动机不熄火的情况下使液压油卸荷，即泵输出的液压油以最低压力回油箱。卸荷回路主要有以下几种： 如图3.1采用换向阀的卸荷回路，用三位四通换向阀中位M型（或H，K型）滑阀机能，或在液压泵出口旁路接二位三通阀，使液压泵输出的油液流回油箱，液压泵卸荷。它适用于低压小流量（P=2.5Mpa，Qp40L/min）的液压系统，高压大流量系统用换向阀卸荷时冲击较大。图3.1 换向阀的卸荷回路图3.2 溢流阀的卸荷回路如图3.2为溢流阀的卸荷回路，当先导式溢流阀1控制管路通过二位二通电磁换向阀3 接回油箱时，液压泵输出的油液以很低的压力经溢流阀回油箱。实现液压泵的卸荷。工作过程中流量变化较大的液压系统，采用双连泵供油。如图3.3是利用特殊结构的液压缸使泵卸荷的回路。在液压缸3活塞向左运动返回终点时，缸体上带单向阀2的旁通油口开启，液压泵的油液从液压缸的有杆腔经过此油口流回油箱，液压泵卸荷。我在设计中选择了第一种卸荷方式，因为其适用于低压小流量的液压系统，并比较简单。图3.3 特殊液压缸使泵卸荷3.1.2 调速回路的确定液压调速分为节流调速，容积调速和容积节流调速三种方式。节流调速，容积节流调速只能用于开式系统。容积调速多用于闭式系统。由于本系统简单，固采用开式系统，具体原因以后在述。 节流调速回路，由流量控制阀，溢流阀，定量泵和执行元件等所组成。它通过改变流量控制阀的通流面积，控制和调节流入和流出执行元件的流量，达到调速的目的。这种调速回路具有结构简单，工作可靠，成本低，使用维护方便，调速方便，调速范围大等优点。但它能量损失大，效率低，一般用于功率不大的场合。 由于流量控制阀在回路中的按放位置的不同，节流调速回路有进口节流式，出口节流式，旁路节流式和进出口同时节流式几种节流形式。(1)进口节流调速回路（如图3.4所示） 为使油液通过节流阀流入液压缸，液压泵的工作压力P必须大于P1，节流阀的压差在工作中或因负载变化或因其开度的改变，要在一定的范围内变动。其设定值一般为Pi=0.2-0.3MPa。 图3.4 进口节流调速 (2)出口节流调速回路这种调速回路是将节流阀置在回油路上，用它来控制油腔流出的油量，因而也就控制了进入液压缸的流量，从而也就控制了液压缸的速度。 (3)旁路节流调速回路（如图3.5所示）如图3.5所示，这种调速回路是把节流阀放在与液压缸相并联的支路上。节流阀在调节流量的同时、起溢出多余流量的作用。回路中溢流阀起安全阀作用。1) 当节流面积一定时，负载越大，速度刚性越大；2) 当负载不边时，节流阀通流面积越小，即速度越大，速度刚性越大；3) 当活塞面积变大时，减小节流阀指数和泄露系数均可提高速度刚性。图3.5 旁路节流调速回路(4)容积节流调速回路容积节流调速回路是利用变量泵和节流阀组合而成的一种调速回路。它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高和发热少的长处。 综合以上调速回路的特点，我选择了进口节流调速回路。3.1.3保压回路的确定有些机械回程时如释放过快，将引起液压系统剧烈的冲击、震动和噪声，基至导致管路和阀门的破裂。保压回路有以下几种：(1) 用液压单向阀的保压回路（如图3.6所示）在液压缸无杆腔油路上接入一个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性能实现保压。一般在20MP工作压力下保压10min。图3.6 用单向阀的保压回路(2) 用辅助液压泵保压回路在回路中增设一台辅助液压泵。当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发出电讯号，使辅助液压泵供油，维持系统压力不变。(3) 用蓄能器的保压回路(如图3.7)用重锤式蓄能器在保压过程中向a点供油、保压时，蓄能器充入高压油，重锤上升，触及限位开关时，使电液换向阀的电磁铁1Y断电，主液压泵卸荷，以后由蓄能器保持系统压力。此种保压回路压力液动小，不超过0.1-0.2MP。图3.7 用蓄能器的保压回路综上所述，我选用了第一种用液控单向阀的保压回路。3.2 液压传动系统的形式确定 液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。 开式系统中，油泵自油箱吸油，供给执行机构，低压油直接返回油箱，有系统简单、系统散热条件好等优点。闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管相连通，形成一个闭合回路。为了补偿系统中泄露损失，还需有一个辅助供油泵，其优点是：1）油箱所需容积小；2）无论是高压管路还是低压管路都有一定压力。因此空气难进入，运转平稳；3）系统中采用变量轴向柱塞泵，一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向，减少了换向时的冲击。综合以上传动系统的特点我选用开式系统。3.3 液压系统原理图在以上基本回路确定的基础上，拟定液压系统原理图，如图3.8所示。图3.8 液压系统原理图4 液压执行元件速度液压系统的设计在本升降台的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。本升降台对液压系统的设计要求可以总结如下：升降台的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降机的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为3001000kg，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般。4.1 执行元件类型、数量和安装位置 类型选择：表4.1 执行元件类型的选择运动形式往复直线运动回转运动往复摆动短行程长行程高速低速摆动液压马达执行元件的类型活塞缸柱塞缸 液压马达和丝杠螺母机构高速液压马达低速液压马达 根据上表选择执行元件类型为活塞缸，再根据其运动要求进一步选择液压缸类型为双作用单活塞杆无缓冲式液压缸。数量：该升降平台为双单叉结构，故其采用的液压缸数量为4个完全相同的液压缸，其运动完全是同步的，但其精度要求不是很高。安装位置：液压缸的安装方式为耳环型，尾部单耳环，气缸体可以在垂直面内摆动，钱庄的位置为前后两固定支架之间的横梁之上，横梁和支架组成为一体，通过横梁活塞的推力逐次向外传递，使升降机升降。4.2 速度计算参考国内升降台类产品的技术参数可知。最大起升高度为3000mm时，其平均起升时间为25s，就是从液压缸活塞开始运动到活塞行程末端所用时间大约为25s，设本升降台的最小起升时间为20s，最大起升时间为30s，由此便可以计算执行元件的速度v： 式中： v执行元件的速度 m/s L液压缸的行程 m t时间 s 当 时： 当 时： 液压缸的速度在整个行程过程中都比较平稳，无明显变化，在起升的初始阶段到运行稳定阶段，其间有一段加速阶段，该加速阶段加速度表较小，因此速度变化不明显，形成终了时，有一个减速阶段，减速阶段加速度亦比较小，因此可以说升降机在整个工作过程中无明显的加减速阶段，其运动速度比较平稳。5 液压系统零部件设计5.1系统压力的初步确定液压缸的有效工作压力可以根据下表确定： 表5.1 液压缸牵引力与工作压力之间的关系牵引力F（KN）50工作压力P（MPa）5-7由于该液压缸的推力即牵引力为10KN，根据上表，可以初步确定液压缸的工作压力为：P=2MPa。5.2液压执行元件的主要参数5.2.1 缸筒内径的确定该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算公式如下： 要求活塞无杆腔的推力为F时，其内径为： 式中：D活塞杆直径 缸筒内经 m F无杆腔推力 N P工作压力 MPa 液压缸机械效率 （设=0.95） 代入数据： 取圆整值为D=80mm液压缸的内径，活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。5.2.2 活塞杆直径的确定（1）活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定 受拉时： 受压时： 该液压缸的工作压力为为：P=2MPa5MPa，取d=36mm。（2）活塞杆的强度计算活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行： 式中： F活塞杆的推力N d活塞杆直径m 材料的许用应力MPa ,活塞杆用45号钢 代入数据：活塞杆的强度满足要求。5.2.3 液压缸其他参数的确定1.液压缸壁厚的确定液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定： 式中： D液压缸内径 m 缸体壁厚 cm液压缸最高工作压力 Pa 一般取缸体材料的许用应力 钢材取 代入数据：考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚：=2.00mm 2.最小导向长度活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面重点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度H，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为L，缸筒直径为D时，最小导向长度如图5.1所示：图5.1 最小导向长度，取H=80mm。活塞的宽度一般取，导向套滑动面长度，在时，取，在时，取，当导向套长度不够时，不宜过分增大A和B，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小导向长度H确定。3.液压缸的流量液压缸的流量与缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量Q不变时，除去在形程开始和结束时有一加速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度，液压缸的流量可以计算如下： 式中： A活塞的有效工作面积 对于无杆腔 活塞的容积效率 采用弹形密封圈时，采用活塞环 =0.98 为液压缸的最大运动速度 m/s 代入数据： 即液压缸以其最大速度运动时，所需要的流量为12.0L/min，以其最小运动速度运动时，所需要的流量为8.0L/min。5.2.4 标准液压缸的选型由SMC公司提供的选型软件，对液压缸进行选型，如图5.2和5.3所示。 图5.2 液压缸选型参数 图5.3 SMC所选的液压缸三维图5.3 液压泵的选用的计算由上面的计算可知本液压系统所需的最大工作压力和最大流量分别为10Mpa、12L/min。 工程上一般用的液压泵为齿轮泵,该类型的泵的容积效率大于90 % ,电机转速按1450 r/ min计算,故所需泵的排量大于:q = 12000/1450/0.90=9.20(mL/ r)选择排量为106 mL/ r的泵,电机转速按1470 r/ min计算,其流量为:q =9.2014500.96 =12006(mL/ min)该规格的液压泵的流量是可以满足其工作要求的。液压泵的额定压力时应比系统最高压力大，使液压泵有一定的压力储备。 根据以上压力和流量数值查阅产品样本，最后确定选取外啮合齿轮泵CB-B，额定转速1450r/min，公称排量为2.5125mL/r，满足要求。5.4 电动机的选用首先预设泵的总效率为90%，既=0.9电动机是用来驱动泵（A7V500型号）工作，其选用过程如下： 液压泵输出压力为15MPa,液压马达所需最大流量为12.0（L/min），工作液压总效率n，这时液压泵的驱动电动机的功率为： 转速：选用转速为1483r/min 根据新版机械设计手册第5卷表35.110可选用Y315M34型号。其参数如表5.2 所示：表5.2 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(%)功率因数(cos)实际电流实际转矩额定电流额定转矩Y315M42201483413940.886.51.4Y250S4571480141920.886.82.05.5 液压阀的选用选择液压阀主要根据阀的工作压力和液压油通过阀的流量来确定的。本系统的工作压力都为10MPa，则应选用中、高压的液压阀。5.5.1 单向阀的选择 单向阀1：此阀用在钻头夹持油缸进油管道上，用来防止系统中的液压油回流而冲击液压泵。该阀的工作压力为35MPa，最大通过流量为439.2L/min（1.83410-3m3/s），根据机械设计手册第5卷表37.8133选用榆次型板式联接DFF50K1型号。其参数如表4所示：单向阀2：此阀用在钻头夹持油缸出油管道上，用来防止系统中的液压油回流而冲击液压泵。该阀的工作压力为35MPa，最大通过流量为127.2L/min（2.361.8）410-3m3/s，根据机械设计手册第5卷表37.8133选用榆次型板式联接DFB32K1型号。其参数如表5.3 所示：表5.3 单向阀参数值阀号型号公称通径（mm）额定流量(L/min)额定压力(MPa)数量6DF-F5K1201003517 DF-B32K165800 3515.5.2 换向阀的选用 换向阀1：此阀为三位四通的电磁铁换向阀，它主要用于控制钻机工作台的周向运动。该阀的工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版机械设计手册第4卷表23.7165选用DMG043D50型号。其参数如表3所示。表5.4 换向阀的型号及参数值阀号型 号公称通径（mm）额定压力(MPa)额定流量（L/min）1DMG-06-3D*-503016635.5.3 压力阀的选择溢流阀1：此阀主要用于泵1所在的排油油路上，以使得该工作油路的压力为25MPa。其工作压力为25MPa，最大通过流量为439.2L/min，根据新版机械设计手册第4卷表23.712选用先导式DB20型号板式联接。其参数如表5.5 所示：表5.5 溢流阀的型号及参数值阀号型 号公称通径（mm）最大流量（L/min）调压范围(MPa)1DB20202500 31.55.5.4 流量控制阀的选用调速阀1：该阀用于进给油缸的油路上。其工作压力为25MPa，最大通过流量为141.8L/min，根据机械设计手册第5卷表37.899可选用2FRM16型号。其参数值如表5.6 所示：表5.6 调速阀的型号及参数值阀号型 号公称通径（mm）最大流量（L/min）工作压力(MPa)数 量12FRM16161600 31.545.6 压力表开关的选择 压力表开关用子泵与压力表之间，用来测量泵的出口压力，从而调整泵的流量。其工作压力最大为35MPa，根据机械设计手册第5卷表37.8220可选用KFL8/14E型号。其参数值如表5.7 所示：表5.7 压力表的型号及参数值型 号压力(MPa)公称通径（mm）压力表直径（mm）接头螺纹（mm）数量KFL8/14E35860M141.53该表是用来标明泵出口压力和钻孔油缸油路压力的大小。其工作压力最大为35MPa，根据机械设计手册第5卷表37.1048可选用Y60型号。其参数值如表5.8所示：表5.8 压力表的型号及参数值种 类型 号调压范围(MPa)数 量弹簧管压力表Y600 4035.7 液压油的选择由于本液压系统对液压油无特殊要求，只是其额定压力较高，达到25Mpa；在工作状态时油温必然升高，因此选用抗磨液压油。根据机械设计手册第5卷表37.330查得齿轮泵用油粘度推荐值为4098mm2/s。于是根据所得的用油粘度推荐值查机械设计手册第5卷表37.313得抗磨性液压油的质量指标及应用选用YBN46号抗磨液压油。其部分参数如下：运动粘度：41.450.6 mm2/s抗磨性（四球PB）：1000N由上表明YBN46号抗磨液压油完全符合本设计的工作要求。5.8 液压软管的选择行走系统（纵移和横移）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1210-3m3/s, 工作压力是10MPa。 于是管径： 选用通径为8.0mm的软管，其壁厚为1.6mm。6 结论毕业设计很快就结束了，在本次毕业设计中，我又学习了很多的知识，并且把我在这四年中学习的知识进行了一次融会贯通，特别是机械设计、机械制造、液压传动、机电一体化和工程制图等专业知识又进行了一次系统的理解和掌握，让我充分的了解了它们之间的联系。有机的掌握了完成一次设计所需要的各个方面的知识。但由于本人的知识有限，因此在设计中不可避免的会出现一些这样或那样的问题，例如当我把我的图纸打印出来拿给导师审阅时，导师指出了一些问题：我的液压控制部分如何来保证两个液压缸所进的液压油是相同的。当时我恍然大悟，但由于时间紧迫我会在以后的设计中注意这个问题。同时我觉得我在以后的设计中会把我的知识进行扩展，尽量把计算机与液压结合起来，这样不仅控制方便还可以提高它的工作效率。参考文献1 宋锦春，苏东海. 液压与气压传动.北京：科学出版，20062 李壮云，葛宜远. 液压元件与系统.北京：机械工业出版社，20043 雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，19994 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，20045 岳继光.液压技术的发展趋势.工程设计，1998，1：55-576 吴根茂.液压控制的发展趋势.工程设计，1997，3：23-257 乔俊飞，孙雅明，柴天佑.液压系统中压力的自适应能力.电工技术学报，2000，3：11-148 杨尔庄.二十一液压技术的新突破.中国机电报，20009 杨尔庄.液压技术的发展动向及展望.第三届全国流体传动及控制学术大会会议文集，200410 王旭.国内液压产品的现状.对外经济贸易大学学报，2000，4：15-1711 黄文豪.液压控制问题及展望.液压气动与密封，2002，6：5