采用调速阀的速度换接回路实验装置设计【23张图纸】【优秀】

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采用调速阀的速度换接回路实验装置设计42页 19000字数+说明书+开题报告+23张CAD图纸中期.doc设计图纸23张.dwg采用调速阀的速度换接回路实验装置设计开题报告.doc采用调速阀的速度换接回路实验装置设计论文.doc摘要速度换接回路的功用是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运行速度，因而这个转换不仅包括快速转慢速的换接，而且还包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。本文阐述了采用调速阀的速度换接回路实验台的设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计实验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行设计，然后来选择液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后再根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、各回路的功能分析与选择入手，从而选择液压元件，计算其性能是否符合指标，最后校核温升。关键词：液压基本回路；速度换接回路；实验装置目录1绪论1 1.1前言1 1.2题目背景及研究意义2 1.3课题主要内容32液压传动综述4 2.1液压传动系统的组成3 2.2液压传动的优缺点4 2.3液压技术的应用和发展状况5 2.4液压系统设计要求及流程63速度换接回路液压系统的设计7 3.1液压系统的工况分析7 3.2原理图的拟定7 3.2.1确定液压泵类型7 3.2.2原理图设计7 3.3液压系统参数的计算及液压元件的选择11 3.3.1液压缸主要尺寸的确定11 3.3.2选择液压泵规格13 3.3.3液压元件的选择14 3.3.4确定管路尺寸154液压油路板的结构与设计16 4.1液压油路板的结构16 4.2液压油路板的设计16 4.2.1分析液压系统，确定液压油路板结构16 4.2.2液压元件的布局及油孔的位置16 4.2.3绘制液压油路板零件图175液压站的设计18 5.1液压油箱的设计18 5.1.1液压油箱有效容积的确定18 5.1.2液压油箱的外形尺寸19 5.1.3液压油箱的结构设计19 5.2液压站的结构设计22 5.2.1液压泵的安装方式22 5.2.2电动机与液压泵的联接方式23 5.2.3液压站的结构设计的注意事项236液压辅件的选择25 6.1管路的选择25 6.2管路的连接25 6.3液压油的选择267液压系统的验算28 7.1压力损失的验算28 7.1.1工作进给时进油路压力损失19 7.1.2工作进给时回油路压力损失19 7.1.3变量泵出口处的压力pp19 7.2系统温升的验算298液压站的组装调试、使用维护31 8.1液压站的组装31 8.1.1液压元件和管道安装31 8.2液压站的使用与检查32 8.2.1使用注意事项32 8.2.2操作方法32 8.2.3检查329结论33参考文献34致谢35题目背景及研究意义液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。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。液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。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。本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成机械设计、液压与气压传动等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。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。通过液压传动装置的设计，可以使学生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。1.3课题主要内容（1）研究采用调速阀的速度换接回路的原理；（2）设计出合理的、能满足使用要求的两种工进速度换接回路实验装置；（3）可实现两个调速阀串联、并联换接实验；（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 液压传动综述2.1液压传动系统的组成所谓液压传动系统，就是根据机械的生产工艺循环和生产能力的要求，用管路将有关的液压元件合理、有机地连接起来，形成一个整体，用以完成规定的动力传动职能。图2.1所示的是推土机的液压系统结构件图。推土机的液压系统由液压泵1、液压缸2、换向阀3、安全阀4、滤油器5及油箱6等组成。采用调速阀的速度换接回路实验装置设计主要是利用电磁换向阀的通电与否，不同位的工作控制不同调速阀的工作状态来实现。首先，液压油液通过液压泵输出，经由未连接调速阀的油路直接工作给液压缸，实现液压缸快进的工作状态，通过控制电磁换向阀的通电，先使某一个调速阀进行工作，控制液压泵输出后的流量的大小，实现液压缸一工进的任务要求，然后控制不同电磁换向阀的通电，实现液压缸二工进的任务要求。其中，通过液压回路的设计，实现调速阀之间的串并联要求，以此完成题目中的任务要求。任务书中给出压力的大小为2.5MPa左右，液压缸的速度为13m/min。3.2原理图的拟定3.2.1确定液压泵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，而排量较大等优点。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

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关键词：: 采用调速阀速度回路实验试验装置设计图纸优秀

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采用调速阀的速度换接回路实验装置设计

42页 19000字数+说明书+开题报告+23张CAD图纸

中期.doc

设计图纸23张.dwg

采用调速阀的速度换接回路实验装置设计开题报告.doc

采用调速阀的速度换接回路实验装置设计论文.doc

摘要

速度换接回路的功用是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运行速度，因而这个转换不仅包括快速转慢速的换接，而且还包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。

本文阐述了采用调速阀的速度换接回路实验台的设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计实验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行设计，然后来选择液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后再根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。

　　　论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、各回路的功能分析与选择入手，从而选择液压元件，计算其性能是否符合指标，最后校核温升。

关键词：液压基本回路；速度换接回路；实验装置

1绪论1

1.1前言1

1.2题目背景及研究意义2

1.3课题主要内容3

2液压传动综述4

2.1液压传动系统的组成3

2.2液压传动的优缺点4

2.3液压技术的应用和发展状况5

2.4液压系统设计要求及流程6

3速度换接回路液压系统的设计7

3.1液压系统的工况分析7

3.2原理图的拟定7

3.2.1确定液压泵类型7

3.2.2原理图设计7

3.3液压系统参数的计算及液压元件的选择11

3.3.1液压缸主要尺寸的确定11

3.3.2选择液压泵规格13

3.3.3液压元件的选择14

3.3.4确定管路尺寸15

4液压油路板的结构与设计16

4.1液压油路板的结构16

4.2液压油路板的设计16

4.2.1分析液压系统，确定液压油路板结构16

4.2.2液压元件的布局及油孔的位置16

4.2.3绘制液压油路板零件图17

5液压站的设计18

5.1液压油箱的设计18

5.1.1液压油箱有效容积的确定18

5.1.2液压油箱的外形尺寸19

5.1.3液压油箱的结构设计19

5.2液压站的结构设计22

5.2.1液压泵的安装方式22

5.2.2电动机与液压泵的联接方式23

5.2.3液压站的结构设计的注意事项23

6液压辅件的选择25

6.1管路的选择25

6.2管路的连接25

6.3液压油的选择26

7液压系统的验算28

7.1压力损失的验算28

7.1.1工作进给时进油路压力损失19

7.1.2工作进给时回油路压力损失19

7.1.3变量泵出口处的压力pp19

7.2系统温升的验算29

8液压站的组装调试、使用维护31

8.1液压站的组装31

8.1.1液压元件和管道安装31

8.2液压站的使用与检查32

8.2.1使用注意事项32

8.2.2操作方法32

8.2.3检查32

9结论33

参考文献34

致谢35

题目背景及研究意义

　　　液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。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。液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。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。

　　　本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成《机械设计》、《液压与气压传动》等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。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。通过液压传动装置的设计，可以使学生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。

1.3课题主要内容

（1）研究采用调速阀的速度换接回路的原理；

（2）设计出合理的、能满足使用要求的两种工进速度换接回路实验装置；

（3）可实现两个调速阀串联、并联换接实验；

（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 液压传动综述

2.1液压传动系统的组成

　　　所谓液压传动系统，就是根据机械的生产工艺循环和生产能力的要求，用管路将有关的液压元件合理、有机地连接起来，形成一个整体，用以完成规定的动力传动职能。

　　　图2.1所示的是推土机的液压系统结构件图。推土机的液压系统由液压泵1、液压缸2、换向阀3、安全阀4、滤油器5及油箱6等组成。　　　采用调速阀的速度换接回路实验装置设计主要是利用电磁换向阀的通电与否，不同位的工作控制不同调速阀的工作状态来实现。首先，液压油液通过液压泵输出，经由未连接调速阀的油路直接工作给液压缸，实现液压缸快进的工作状态，通过控制电磁换向阀的通电，先使某一个调速阀进行工作，控制液压泵输出后的流量的大小，实现液压缸一工进的任务要求，然后控制不同电磁换向阀的通电，实现液压缸二工进的任务要求。其中，通过液压回路的设计，实现调速阀之间的串并联要求，以此完成题目中的任务要求。

　　　任务书中给出压力的大小为2.5MPa左右，液压缸的速度为1~3m/min。

3.2原理图的拟定

3.2.1确定液压泵类型

　　　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，而排量较大等优点。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

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内容简介：: 毕业设计(论文)中期报告题目:采用调速阀的速度换接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1. 设计（论文）进展状况毕业设计工作已马上到了中期，我对自己的课题有了一定深度的认识。在初期，我已经完成了原理图的设计及开题报告的相关工作。在假期的时间里，我又下载了有关于液压方面的外文资料，以及对其进行了翻译。现在，我又对自己的题目有了以下的研究认识：（1）原理的深层理解与图纸的完善实验装置采用3个调速阀的串并联以完成能满足两种工进速度的速度换接回路实验装置的设计，用不同的电磁阀、换向阀通过通断电、换向，以调速阀的工作与否以达到不同的工进速度。具体的原理图如图1。图1 原理图（2）液压系统的计算和选择液压元件 1）工况分析由可给参数得知：缸重设为100N；缸的运动速度为13m/min；系统压力为2.5MPa（最大）；分析得液压缸所受的外负载：F=Ff+Fa+Fw a、Fw为工作负载，为0； b、Ff为导轨摩擦阻力负载： f为导轨摩擦系数，其中静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 Ffs=0.2100=20N Ffa=0.1100=10N c、F为运动部件速度变化时的惯性负载：，t取0.0006s，v=3时，Fa为最大。故：F最大=850N+20N=870N2）液压缸主要尺寸的确定 F+Ffc= （式中cm取0.9）解得Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N D2=+（D2-d2）查表可知d=0.5D d2=0.25D2 带入上式得D=35mm 由表可知D取40mm，d取20mm。 q进=v=0.0423m/min=3.768L/min q退=v=（0.042-0.022）3m/min=2.826m/min3）泵的选择 a、泵的工作压力的确定： pp=p1+p=2.5+0.5MPa=3MPa b、泵的流量的确定： qpKl（q）max qp=1.23.768L/min=4.5216L/min 故选择泵的型号为YB1-6.3。4）电机的选择需要电机的功率故选择电机的型号为YZ-90S-6。5）油箱的选择查询资料可知低压系统的v=（24）qp，而qp=4.5216L/min。 v=24.5216L/min=9.0432L/min 经查表选择油箱型号为BEX-63A。（3）液压站的结构设计 1）液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。本次设计采用的是卧式安装。液压泵及挂到都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好。符合实验台设计的要求。图2 液压泵的卧式安装 2）电动机与液压泵的联接方式电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。为避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常采用带有弹性的联轴器。这种联轴器可以选用零件手册中的标准结构，也可自行设计。为增加电动机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，可以把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。此次设计采用的是支架式安装，采用凸缘联轴器把泵和电机相连。（5）最终装配图的拟定，如图3。图3 初定装配图2. 存在问题及解决措施本课题研究的重点在于该液压站的设计。难点在于速度换接回路的相关油路的连接及相关元件的选择与计算、校核。选择液压元件时一般应考虑一下问题：（1）应用方面的问题，如液压缸大小，内部结构，安装环境等（2）系统要求，如压力和流量的大小、工作介质的种类、循环周期、操纵控制方式、冲击振动情况等。（3）经济性问题，如使用量，购置及更换成本，货源情况及产品质量和信誉等。（4）应尽量采用标准化、通用化及货源条件较好的产品，以缩短制造周期，便于互换和维护。3. 后期工作安排（1）9-12周：完成装配图的设计以及其余零件图的绘制；（2）13-14周：撰写毕业设计论文；（3）15周：答辩前准备。后期的主要工作重点还是放在工程图的绘制，并且需要完善已经完成的装配图以及加强后期零件图的绘制。最后在同时进行设计论文的完成以及最后整个油路热温升校核，完成全部技术设计。指导教师签字：年月日- 5 -毕业设计(论文)开题报告题目:采用调速阀的速度换接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. 毕业设计（论文）综述（1）题目背景:液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。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。液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。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。（2）研究意义：本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成机械设计、液压与气压传动等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。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。通过液压传动装置的设计，可以使学生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。（3）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。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。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。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、响应快等优点液压行业：液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。气动行业：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。 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（1）主要内容： 1）研究采用调速阀的速度换接回路的原理； 2）设计出合理的、能满足使用要求的两种工进速度换接回路实验装置； 3）可实现两个调速阀串联、并联换接实验； 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）研究方案、研究方法或措施速度换接回路用于执行元件实现一种运动速度变换到另一种运动速度，因切换前后速度的不同，有快速-慢速、慢速-慢速两种换接。这种回路应该具有较高的换接平稳性和换接精度。图1 采用调速阀的速度换接回路实验装置原理图装置采用三个调速阀，其中两个串联，之后与另一个并联，如图1。每个调速阀都有相应的电磁换向阀控制，启动电机，可以实现不同的调速阀控制液压缸的进给速度，因此可以实现快进-I工进-II工进-快退工作进程。3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展工作（1）研究的重、难点： 1）研究采用调速阀的速度换接回路的原理； 2）对于两种工进速度的实验装置设计及调速阀的串并联连接。（2）已开展工作： 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，如图1； 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）基本要求： 1）有部分计算机绘图； 2）按时完成开题报告及中期报告； 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；（2）进度计划： 1）1-3周：查找资料，完成开题报告； 2）4-8周：完成方案设计，绘制总装配图；完成外文翻译，写中期报告； 3）9-12周：完成全部技术设计； 4）13-14周：撰写毕业设计论文； 5）15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 - 7 -参考文献1张奕.液压与气压传动.北京:电子工业出版社,2011.12朱钒,张志,张道富等.国内外液压机技术现状与发展趋势J.机床与液压,2000,(01)3张利平,刘青社.现代液压机研发中的液压系统设计J.锻压装备与制造技术,2002,(06)4秦勇.液压技术的现状与发展趋势J.煤矿机械,2000,(11)5刘健,罗斌,黄中原.液压机液压系统的改进设计J.机床与液压,2005,(08) .6许福玲,陈尧明.液压与气压传动.第三版N.北京:机械工业出版社,2007.061-379.7张利平.现代液压技术应用220例.第一版N.北京:化学工业出版社,2004.061-125.8卢秉恒主编.机械制造技术基础.第三版N.北京:机械工业出版社,2007.195-575.9濮良贵纪名刚主编.机械设计.第八版N.北京:高等教育出版社,2006.032-203.10孙恒,陈作模等主编.机械原理.第七版N.北京:高等教育出版社,2006.032-147.11廖念钊,莫雨松等.互换性与技术测量.第五版N.北京:中国计量出版社,2007.026-660.12刘鸿文.材料力学.第四版N北京:高等教育出版社,2003,046-752.13张利平.液压站设计与使用.北京:海洋出版社,2004.214马振福.液压与气压传动.北京:机械工业出版社,2004.115大连理工大学工程图学教研室编.机械制图.第六版.北京高等教育出版社,2007.716Gao Hong,Fu Xin,Yang Hua-yong,Tsukiji Tetsuhiro. Numerical investigation of cavitating flow behind the cone of a poppet valve in water hydraulic systemJ Journal of Zhejiang University Science, 2002,3, (4) .17SONG YuQuan ,WANG MingHui & GUAN. Development of self-adjusting hydraulic machine for combination forming of upsetting and extruding JScience in China(Series E:Technological Sciences),2009,1018Yamamoto Masami:Hydraulic Experimenting Device for Learning.Japanese Patent.1996.Publication number:JP8044290本科毕业设计(论文)题目：采用调速阀的速度换接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月用调速阀的速度换接回路实验装置设计摘要速度换接回路的功用是使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运行速度，因而这个转换不仅包括快速转慢速的换接，而且还包括两个慢速之间的换接。实现这些功能的回路应该具有较高的速度换接平稳性。本文阐述了采用调速阀的速度换接回路实验台的设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计实验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行设计，然后来选择液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后再根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、各回路的功能分析与选择入手，从而选择液压元件，计算其性能是否符合指标，最后校核温升。关键词：液压基本回路；速度换接回路；实验装置The Design of Switching Circuit Experiment Device Adopting the Speed Regulator ValveAbstract Speed exchange circuits are used to make the hydraulic actuator to change from one motion to another running speed in a work cycle, so the conversion includes not only the fast switching for slow, but also includes the exchange between the two slow. Loop should achieve these functions with high speed and stability This paper describes the design of circuit experiment platform for the speed regulator valve, mainly on the working principle, structure, parameter calculation etc to do a detailed analysis and research, to design the experiment which obtains a set of suitable method. Through access to relevant information, related formulas are used, thus the choice of tank, power plant and then to select the hydraulic station, the installation mode of motor and pump, finally to pipeline according to the schematic and the various parameters and selection of pipe joints, so as to complete the whole design.The paper first summarizes the analysis of the status quo, and research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, describes the research topics. Then focus from the principle of design, function analysis and selection of circuits, and choosing hydraulic components, its performance is in line with the index calculation, finally the check temperature rise. Key Words: Hydraulic basic circuit；Speed changeover circuit；Experimental installation 主要符号表qp 液压泵得最大流量pp 液压泵最大工作压力p1 执行元件最大工作压力 p 沿程压力损失KL 系统的泄漏系数运动粘度 CT 油箱散热系数 Re 管道流动雷诺数IV目录1绪论1 1.1前言1 1.2题目背景及研究意义2 1.3课题主要内容32液压传动综述4 2.1液压传动系统的组成3 2.2液压传动的优缺点4 2.3液压技术的应用和发展状况5 2.4液压系统设计要求及流程63速度换接回路液压系统的设计7 3.1液压系统的工况分析7 3.2原理图的拟定7 3.2.1确定液压泵类型7 3.2.2原理图设计7 3.3液压系统参数的计算及液压元件的选择11 3.3.1液压缸主要尺寸的确定11 3.3.2选择液压泵规格13 3.3.3液压元件的选择14 3.3.4确定管路尺寸154液压油路板的结构与设计16 4.1液压油路板的结构16 4.2液压油路板的设计16 4.2.1分析液压系统，确定液压油路板结构16 4.2.2液压元件的布局及油孔的位置16 4.2.3绘制液压油路板零件图175液压站的设计18 5.1液压油箱的设计18 5.1.1液压油箱有效容积的确定18 5.1.2液压油箱的外形尺寸19 5.1.3液压油箱的结构设计19 5.2液压站的结构设计22 5.2.1液压泵的安装方式22 5.2.2电动机与液压泵的联接方式23 5.2.3液压站的结构设计的注意事项236液压辅件的选择25 6.1管路的选择25 6.2管路的连接25 6.3液压油的选择267液压系统的验算28 7.1压力损失的验算28 7.1.1工作进给时进油路压力损失19 7.1.2工作进给时回油路压力损失19 7.1.3变量泵出口处的压力pp19 7.2系统温升的验算298液压站的组装调试、使用维护31 8.1液压站的组装31 8.1.1液压元件和管道安装31 8.2液压站的使用与检查32 8.2.1使用注意事项32 8.2.2操作方法32 8.2.3检查329结论33参考文献34致谢351 绪论1 绪论1.1前言一台完整的机器一般由三个部分组成：原动机、传动装置和工作机构。原动机包括内燃机、电动机等。工作机构是完成该机器的工作任务所需的直接工作部分。由于原动机输出的扭矩和转速范围有限，为了适应工作机构的输出扭矩（力）和输出转速（速度）变化范围较宽的要求，以及操纵、控制性能的要求，必须在原动机和工作机构之间设置传动设置。任何机器上的传动装置都是将能量或动力由原动机向工作机构的传递。通过各种不同的传动方式使原动机的转动转变为工作机构各种不同的运动形式，如车轮的转动、转台的回转、挖掘机动臂的升降等。因此，传动装置就是设于原动机和工作机构之间，起传递动力和进行控制作用的装置。传动的类型有多种，按照传动所采取的机件或工作介质的不同，可分为机械传动、电力传动、气压传动和液体传动等。 (1) 机械传动：通过齿轮、齿条、皮带、链条等机件传递动力和进行控制的一种传动方式。它是发展最早、应用最为普遍的传动形式。 (2) 电力传动：利用电力设备，通过调节电参数来传递动力和进行控制的一种传动方式。 (3) 气压传动：以压缩空气为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。 (4) 液体传动：以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式。按其工作原理的不同又可分为液力传动和液压传动。液力传动的工作原理是基于流体力学的动量矩原理，主要是以液体动能来传递动力，故又称为动力式液体传动。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，主要是利用液体静压能来传递动力，故也称容积式液体传动或静液传动。本文阐述了增压回路实验台的设计，主要对工作原理、结构组成、参数计算等发面做了详细的分析与研究，得出一套较为合适的方法来设计实验台。主要通过查阅相关资料，应用相关公式，从而对油箱进行选择，然后来计算液压站的动力装置，确定电机与泵的安装方式，最后在根据原理图以及各项参数来进行管路与管接头的选择，从而完成整个设计。论文首先综述了国内外液压技术的研究进展及研究现状、分析课题的研究38毕业设计（论文）背景、阐述课题研究的意义和内容。然后重点从原理设计、即从各回路的功能分析与选择入手，在选择液压元件，计算其性能好坏，最后在校核温升等指标。1.2题目背景及研究意义液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。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。液压传动技术应用领域几乎遍及国民经济各工业部门。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。本课程是机械设计制造及其自动化专业的主要专业基础课和必修课，是在完成机械设计、液压与气压传动等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。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。通过液压传动装置的设计，可以使学生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。1.3课题主要内容（1）研究采用调速阀的速度换接回路的原理；（2）设计出合理的、能满足使用要求的两种工进速度换接回路实验装置；（3）可实现两个调速阀串联、并联换接实验；（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 液压传动综述2 液压传动综述2.1液压传动系统的组成所谓液压传动系统，就是根据机械的生产工艺循环和生产能力的要求，用管路将有关的液压元件合理、有机地连接起来，形成一个整体，用以完成规定的动力传动职能。图2.1所示的是推土机的液压系统结构件图。推土机的液压系统由液压泵1、液压缸2、换向阀3、安全阀4、滤油器5及油箱6等组成。图2.1 推土机的液压系统结构件图1-液压泵；2-液压缸；3-换向阀；4-安全阀；5-滤油器；6-油箱发动机带动液压泵从油箱中吸油，并以较高的压力输出，即液压泵把发动机的机械能转变为液压油的压力能。液压缸活塞杆的伸缩使推土机铲刀升降，即把液压油的压力能转变为机械能传递给铲刀。换向阀的作用是控制液流的方向，它共有P、A、B、O四个油口，分别与液压泵、液压缸上下腔及油箱相通。阀杆有四个操作位置，对应于推土机的四种工作状态。当阀杆处于中立位置I时，在换向阀内部P口与O口相通，A口与B口被封闭，此时液压泵输出的油液不通过液压缸而直接流回油箱，液压泵卸荷，液压缸活塞保持在一定位置；当阀杆在位置II时，换向阀内部P口与B口相通，A口与O口相通，液压泵输出的油液经换向阀进入液压缸下腔，液压缸活塞杆缩回，提升铲刀，液压缸上腔的油经换向阀流回油箱；当阀杆在位置III时，液压泵输出的油液进入液压缸毕业设计（论文）上腔，使铲刀下降，液压缸下腔的油经换向阀流回油箱；当阀杆在位置IV时，换向阀内部四个口全通，此时铲刀处于浮动状态。在阀杆处于位置II或III时，如果液压缸活塞杆上升或下降到极限位置，液压缸内的压力便急剧上升，可能造成油管破裂等事故，为此设置了安全阀4，以限制系统内的最高压力。当系统压力高于某一限定值时，安全阀开启，液压泵出口的油液通过安全阀直接流回油箱。油箱的作用主要是储存液压油并散热。滤油器的作用是滤去工作油液中的杂质，以减小对液压元件的磨损。由上面的例子可以看出，液压传动系统由以下几部分组成。(1) 动力元件包括各种液压泵。它们用来将原动机的机械能转换成工作液体的压力能。(2) 执行元件包括各类液压缸和液压马达。它们的作用是把工作液体的压力能转变为机械能，推动负载运动。液压缸完成直线运动，液压马达完成旋转运动。(3) 控制元件包括各类压力、流量、方向控制阀等。通过它们控制和调节液压系统中液压油的压力、流量和流向，以保证执行元件所要求的输出力、速度和方向。(4) 辅助元件包括液压油箱、管路、滤油器、蓄能器、冷却器、加热器、压力表、温度计等。它们对保证液压系统正常、可靠、稳定的工作是不可缺少的。(5) 工作介质也称为工作液体，是传递能量的媒介。它的性质对液压系统的正常工作有直接的重要影响。2.2液压技术的优缺点液压传动与其他传动形式相比，有许多独特的优点。(1) 能容量大，即较小重量和尺寸的液压元件，可传递较大的功率。如液压马达的外形尺寸约为同功率电动机的12%，重量约为同功率电动机的10%20%。(2) 惯性小，启动、制动迅速，运动平稳，冲击小，换向迅速。(3) 能在运行过程中进行无极调速，调速方便，调速范围较大，可从100:1至2000:1。(4) 简化整机结构，减少零件数目，减轻整机重量。例如，斗容量为1m3的机械式挖掘机，零件总数为1500多件，机重41吨，而相通斗容量的全液压挖掘机，零件总数为700多件，机重23吨。(5) 易于实现低速大扭矩；易于实现直线往复运动，可以直接驱动工作装置；各液压元件间用于管道连接，因而安装位置自由度大，易于总体布置。(6) 操纵方便，省力，控制、调节简单，易于实现自动化。与电气元件相配合，易于实现复杂的控制操作。(7) 由于系统充满油液，对各液压元件有自润滑作用；又由于液压系统容易实现过载保护，因而有利于延长元件的使用寿命。(8) 易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和维修。液压传动与其它传动形式相比，也存在着下面一些缺点。(1) 由于存在泄露及油的可压缩性，因而不能用于高精度的定比传动。(2) 由于油的黏度随温度变化，影响传动系统的工作性能，因而不宜在高温或低温下工作。(3) 能量损失较大，因而效率较低。(4) 对油液的污染比较敏感，要求有良好的防护和过滤设施。(5) 液压元件制造精度要求高，造价高。(6) 故障诊断及排除比较困难，要求操作维修人员有较高的专业水平。2.3液压技术的应用和发展状况液压与气压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术。虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制造出世界上第一台水压机算起，已有几百年历史，但液压与气压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是20世纪中期以后的事情。近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早时间成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器，其后才在机床上应用。第二次世界大战期间，由于军事工业和装备迫切需要反应迅速、动作准确、输出功率大的液压传动及控制装置，促使液压技术迅速发展。战后，液压技术很快转入民用工业，在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到了大幅度的应用和发展。20世纪60年代以后，随着原子能、空间技术、电子技术等方面的发展，液压技术向更广阔的领域渗透，发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。随着液压机械自动化程度的不断提高，液压元件应用数量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。特别是近十年来，液压技术与传感技术、微电子技术密切结合，出现了许多诸如电液比例控制阀、数字阀、电液伺服液压缸等机（液）电一体化元器件，使液压技术在高压、高速、大功率、节能高效、低噪声、使用寿命长、高度密集化等方面取得了重大进展。无疑，液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助试验（CAT）和计算机实时控制也是当前液压技术的发展方向。人们很早就懂得用空气作工作介质传递动力做功，如利用自然风力推动风车、带动水车提水灌田，近代用于汽车的自动开关门、火车的自动抱闸、采矿用风钻等。因为空气做工作介质具有防火、防爆、防电磁干扰，抗振动、冲击、辐射等优点，近年来气动技术的应用领域已从汽车、采矿、钢铁，机械工业等重工业迅速扩展到化工、轻工、食品、军事工业等各行各业。和液压技术一样，当今气动技术亦发展成包含传动、控制与检测在内的自动化技术，作为柔性制造系统（FMS）在包装设备、自动生产线和机器人等方面成为不可缺少的重要手段。由于工业自动化以及FMS的发展，要求气动技术以提高系统可靠性、降低总成本与电子工业相适应为目标，进行系统控制技术和机电液气综合技术的研究和开发。显然，气动元件的微型化、节能化、无油化是当前的发展特点，与电子技术相结合产生的自适应元件，如各类比例阀和电气伺服阀，使气动系统从开关控制进入到反馈控制。计算机的广泛普及与应用为气动技术的发展提供了更广阔的前景。2.4液压系统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。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：(1) 明确系统的设计； (2) 分析系统工况；(3) 确定主要参数；(4) 拟定液压系统原理图；(5) 选择液压元件；(6) 验算液压系统性能；(7) 绘制工作图编织技术文件。3 速度换接回路液压系统的设计3 速度换接回路液压系统的设计3.1液压系统的工况分析采用调速阀的速度换接回路实验装置设计主要是利用电磁换向阀的通电与否，不同位的工作控制不同调速阀的工作状态来实现。首先，液压油液通过液压泵输出，经由未连接调速阀的油路直接工作给液压缸，实现液压缸快进的工作状态，通过控制电磁换向阀的通电，先使某一个调速阀进行工作，控制液压泵输出后的流量的大小，实现液压缸一工进的任务要求，然后控制不同电磁换向阀的通电，实现液压缸二工进的任务要求。其中，通过液压回路的设计，实现调速阀之间的串并联要求，以此完成题目中的任务要求。任务书中给出压力的大小为2.5MPa左右，液压缸的速度为13m/min。3.2原理图的拟定3.2.1确定液压泵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，而排量较大等优点。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。单作用叶片泵转自每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。这次所设计的实验台要求压力不高，单作用泵可以满足回路要求，故选用单作用叶片泵。3.2.2原理图的设计 a. 二调速阀串联两工进速度换接回路的设计 (1) 二调速阀串联的两工进速度换接回路如图3.1所示为我们教材中常见的二调速阀串联的两工进速度换接回路。当阀1左位工作且阀3断开时，控制阀2的通断与否，使油路经调速阀A或既经调速阀A后又经调速阀B才能进入液压缸左腔，从而实现第一次工作进给或第二次工作进给。这里要求调速阀B的开口需要调节的比调速阀A的开口小，毕业设计（论文）即第二次工进的速度必须比第一次工进的速度低；此外，第二次工作进给时，油液流经调速阀A后又流过调速阀B，须经过两个调速阀，故液压能量损失较大。图3.1 二调速阀串联的两工进图3.2 二调速阀串联的两工进速度换接回路原有原理图速度换接回路新原理图 (2) 新回路的组成与原理将现有回路图3.1中阀3接在E点的油路略略改动，移接到D点处，即阀3的进、出油口分别接到C、D处，只与调速阀A并联，另外阀2的规格相应加大，而其他部分均无变化。如图3.1所示，这就是新回路的组成。图3.2则是新回路图3.2的另一种等效画法。新回路不但可以完全实现已有回路3.1所要求的动作循环，而且还具有现有回路不具备的一些新的优点，现分析如下（参考图3.3）：图3.3 二调速阀串联的两工进速度换接回路新原理图 1) 快进按下启动按钮，电磁铁1TA通电，三位换向阀1左位接入系统工作；电磁铁3YA及4YA均不带电，阀2和阀3的右位（常开）接入系统工作；从油泵来的压力经阀1左位、阀3和阀2的右位进入液压缸左腔；液压缸右腔的油经阀1回油箱，推动活塞快速右移，实现快进。 2) 一工进电磁铁1YA通电，阀1左位接入系统工作，电磁铁4YA通电、3YA仍不通电，阀3左位、阀2右位接入系统工作；从油泵来的压力流经流经阀1左位后，流过调速阀A，在流经阀2右位而进入液压缸左腔，液压缸右腔油经阀1回油箱；活塞推动工作台慢速右移，实现了第一次工作进给，进给量的大小由调速阀A来调节。 3) 二工进电磁铁1YA仍通电，阀1左位仍接入系统工作；此时电磁铁4YA失电（与已有回路图2.1中通电刚好相反，从而可节约用电）、3YA通电，阀3的右位和阀2的左位接入系统工作；从油泵来的压力经过阀1左位后，会流过阀3的右位，再流经调速阀B而进入液压缸左腔；液压缸右腔的油经阀1后回油箱；活塞推动工作台慢速右移，实现了第二次工作进给，进给量的大小由调速阀B来调节，不受调速阀A通流面积大小的限制。（现有回路图3.1中，阀B的开度需调的比A小，即二工进速度必须比一工进速度低）。4) 快退电磁铁1YA失电、2YA通电，阀1的右位接入系统工作；电磁铁3YA和4YA均失电，阀2和阀3的右位同时接入系统工作。从油泵来的压力油经阀1右位流入液压缸右腔；液压缸左腔的油经阀2和阀3的右位后，再流经阀1后位而进入油箱；活塞带动工作台快速左移，实现了快退。 5) 原位停止工作台快速退回到原位后，工作台上的挡块压下行程开关、发出信号，使电磁铁2YA断电，至此全部电磁铁皆断电，阀1处于中位，液压缸两腔油路均被切断，活塞与工作台原位停止。此时，油泵经阀1中位卸荷。综上所述，图3.2和图3.3所示的新回路不但完全可以实现图3.1所示现有回路的所有循环动作，而且还具有现有回路不具备的新特点。 b. 二调速阀并联两工进速度换接回路的设计两个调速阀并联的速度换接回路设计思路与两调速阀串联的原理大同小异，通断电情况、工进情况均相同，原理图如图3.4。图3.4 二调速阀并联的两工进速度换接回路原理图c. 实验原理图的完善在一个液压站的实验装置设计实验中，要求完成两种工进速度换接回路实验装置的设计，可实现两个调速阀的串联、并联换接实验，原理图如图3.5。图3.5 液压试验原理图电磁铁动作顺序表如表3.1。表3.1 电磁铁动作顺序表1YA2YA3YA4YA5YA快进一工进二工进/快退停止3.3液压系统的计算和液压元件的选择3.3.1液压缸主要尺寸的确定a. 工作压力p的确定液压缸的工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。由表3.2列出的数据【4】，可选择工作压力为2.5MPa。表3.2 液压设备常用的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械、起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力p/(MPa)0.82.0352881010162032b. 计算液压缸内径D和活塞杆直径d。分析得液压缸所受的外负载：（3.1）式中Fw-工作负载，为0； Ff-导轨摩擦阻力负载： f为导轨摩擦系数，其中静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 Ffs=0.2100=20N Ffa=0.1100=10N F-运动部件速度变化时的惯性负载：（3.2） t取0.0006s，v=3时，Fa为最大。取v=1.5时，所有液压元器件的尺寸计算由压力最大时的计算，故：F最大=850N+20N=870N （3.3）式中F-工作循环中最大的外负载； Ffc-液压缸密封处的摩擦力，精确值不易求得，通常由cm进行估算； cm-液压缸的机械效率，现取值0.9。解得Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N D2=+（D2-d2）（3.4）式中p1-液压缸工作压力； p2-液压缸回油腔背压力，由表3.3可知； d/D-活塞杆直径与液压缸内经之比，由表3.4可知d=0.5D；带入式（3.4）得D=35mm表3.3 执行元件背压的估算值系统类型背压p2（MPa）中、低压系统08MPa简单系统、一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5中高压系统816MPa同上比中低压系统高50%100%高压系统1632MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计表3.4 液压缸内经D与活塞杆直径d的关系按机床类型选取d/D按液压缸工作压力选取d/D机床类别d/D工作压力p/（MPa）d/D磨床、绗磨及研磨机床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58钻、镗、车、铣床0.7570.620.7070.7通过查询表3.5、表3.6可知D取40mm，取20mm。表3.5 液压缸内径尺寸系列810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表3.6 活塞杆直径系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400 c. 计算在各工作阶段液压缸所需的流量q进=v=0.0423m/min=3.768L/minq工进=v=0.0421.5m/min=1.884L/min q退=v=（0.042-0.022）3m/min=2.826m/min3.3.2选择液压泵的规格 a. 液压泵工作压力的确定。考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以绷得工作压力为 pp=p1+p （3.5）式中pp液压泵最大工作压力； p1执行元件最大工作压力； p进油管路中的压力损失，本例取0.5MPa。 pp=p1+p=2.5+0.5MPa=3MPab. 液压泵流量的确定。液压泵的最大流量应为 qpKl（q）max （3.6）式中qp液压泵的最大流量； (q)max 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值； Kl系统泄漏系数，一般取1.11.3，现取1.2。 qp=1.23.768L/min=4.5216L/min c. 选择液压泵的规格。根据以上算得的pp和qp再查阅有关手册，现选用YB16.3型液压泵，该泵的基本参数为：公称排量为6.3mL/r，转速为1450r/min，额定压力为6.3MPa，容积效率为0.8，总效率为0.62，驱动功率为2.2kw。 d. 与液压泵匹配的电动机的选定。需要电机的功率（3.7）故选择电机的型号为YZ-90S-6。3.3.3液压元件的选择本液压系统采用GE系列的阀，根据系统工作压力与通过各液压控制阀及部分辅助元件的最大流量，查产品样本所选择元件型号规格如下表3.7：表3.7 元件型号图序号名称代号1液压泵YB1-6.32溢流阀Y1-D6B3调速阀AQT1-D6B-64三位四通换向阀34E01-f6B5两位三通换向阀23D-B10H6两位两通换向阀22F3-10B7电动机TZ-90S-63.3.4确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可接管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为q=4.5216L/min，压油管的允许流速取v4m/s，则内径d为（3.8）若系统主油路流量按快退时取q=2.826L/min,则可算得油管内径d=3.9mm.综合诸因素，现取油管的内径d为10mm，外径为12mm。4 液压油路板的结构与设计4 液压油路板的结构与设计4.1液压油路板的结构液压油路板是盖在实验台表面的面板。一般用灰铸铁制造，要求材料致密，无缩孔疏松等缺陷。其正面需要直接与各类液压元件相连，背面要求与油管相连。结构以20mm的钢板为主，在上面分布的是各种螺孔与通孔，用来安装各个液压元件。液压油路板的安装固定也是重要的。油路板一般采用框架固定，要求安装、维修和检测方便。它可安装固定在机床上或机床附属设备上，但比较方便的是安装在液压站上。本次采用螺栓直接固定在用角钢焊接而成实验台支架上。这种设计装卸方面，符合实验台要求。4.2液压油路板的设计4.2.1分析液压系统，确定液压油路板结构本次实验台设计都采用的是用管接头来连接液压阀与管道，选用的是卡套式管接头。这就要求面板的一端连接阀底部有空，另一端设计成螺纹孔以便与管接头相连。本次采用的是12mm外径的钢管来作为油管，管接头将采用卡套式直通管接头，然后连接油管。4.2.2液压元件的布局及油孔的位置绘出油路面板平面尺寸，把制作好的液压元件样板放在面板上进行布局，此时要注意：a. 液压阀阀芯应处于水平位置，防止阀芯自重影响液压阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。b. 与液压油路板上主液压油路相同的液压元件，其相应的油口应尽量要沿同一坐标布置。c. 压力表开关布置在最上方，如果需要在液压元件之间布置，则应留足压力表的安装空间。d. 液压元件之间的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、压力阀的先导阀以及压力表等可伸到面板的轮廓外。根据以上准则，布局出各个阀类的位置，然后就可以在是实验台面板上根据液压元件的要求布局各个孔的位置以及尺寸了。毕业设计（论文）液压油路板的正面用来安装液压元件。上面布置有液压元件固定螺孔、油路板固定孔和液压元件的油孔。当液压元件布置完毕后，基本位置就确定了。液压油路板背面，设计有与执行元件连接的油孔、与液压泵连接的压力油孔以及与液压油箱连接的回油孔。此类液压油孔可加工成米制细牙螺纹或者英制管螺纹孔。在设计过程中，会出现各个孔间的干涉问题。采用的方法是可以把油路板设计成偏心油孔，只要两孔有公共部分即可保证油路的畅通。4.2.3绘制液压油路板零件图实验台面板结构复杂，用多个视图表达，主视图表示液压元件安装固定的位置、液压元件进出油口位置和大小，后视图表示各油管接头位置和尺寸。图4.1为实验台面板的主视图。图4.1 实验台面板主视图5 液压站的设计5 液压站的设计5.1液压油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油、分离液压油中杂质和空气，同时还起到散热的作用。5.1.1液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量V可概略地确定为：在低压系统中（p2.5MPa）可取： (5.1)在中压系统中（p6.3MPa）可取： (5.2)在中高压或高压大功率系统中（p6.3MPa）可取： (5.3)式中V液压油箱有效容量；液压泵额定流量。在本课题中qp=3.768L/min，V=3.7685=18.84L。应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因策略作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。根据设计条件，本实验台属于中压系统，液压油箱的有效容量按泵的流量的57倍来确定(参照表5.1)，现油箱有效容积取150L。表5.1 BEX系列液压油箱外形尺寸尺寸(mm)型号abcBEX63A550450600BEX100700500600BEX160800600660BEX2501000650680BEX-100018001100800毕业设计（论文）5.1.2液压油箱的外形尺寸液压油箱的有效容积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（长：宽：高）为1：1：11：2：3。为提高冷却效率，在安装位置不受时，可将液压油箱的容量予以增大。如果所设计的液压油箱能满足下列尺寸的要求，则可以从中选择一种。由于我国液压油箱还没有统一的标准，本文只介绍其中的一种。此次选用的油箱型号为BEX-63A，可满足设计所需要求。设计图如5.1所示。图5.1 油箱主视图5.1.3液压油箱的结构设计在一般设备中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱。a. 隔板(1) 作用增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。(2) 安装形式隔板的安装形式有多种，可以设计成高出液压油面，使液压油从隔板侧面流过；还可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过。本次实验设计中隔板的安装形式如图5.2。图5.2 隔板b. 吸油管与回油管(1) 油管出口回油管的出口形式有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种型式，斜口应用得较多，一般为45C斜口。为了防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器。回油管必须旋转在液面以下，一般距液压油箱底面的距离大于300mm，回油管出口绝对不允许放在液面以上。(2) 回油集管单独设置回油管当然是理想的，但不得已时则应使用回油集管。对溢流阀、顺序阀等，应注意合理设计回油集管，不要人为地施以背压。(3) 泄漏油管的配置管子直径和长度要适当，管口应在液面之上，以避免产生背压。泄漏油管以单独配管为好，尽量避免与回油管集流配管的方法。(4) 吸油管吸油管前一般应设置滤油器，其精度为100200目的网式或线隙式滤油器。滤油器要有足够的容量，避免阻力太大。滤油器与箱底间的距离就不小于20mm。吸油管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。(5) 吸油管与回油管的方向为了使油液流动具有方向性，要综合考虑隔板、吸油管和回油管的配置，尽量把吸油管和回油管用隔板开。为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向应一致，而不是相对着。c. 防止杂质侵入为了防止液压油被污染，液压油箱应做成完全密封型的。在结构上应注意以下几点：(1) 不要将配管简单地插入液压油箱，这样空气、杂质和水分等便会从其周围的间隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在液压油箱顶盖上。(2) 在接合面上需衬入密封填料、密封胶和液态密封胶，以保证可靠的气密性。例如，液压油箱的上盖可直接焊上，也可加密封垫（1.5mm厚以上的耐油密封垫）进行密封。(3) 为保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需配备空气滤清器。空气滤清器常设计成既能过滤空气又能加油的结构。d. 顶盖及清洗孔(1) 顶盖在液压油箱顶盖上装设泵、马达、阀组、空气滤清器时，必须十分牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封圈（厚21.5mm左右）以及液态密封胶（耐油性、半干燥性）衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时，不允许由阀和管道泄漏在箱盖上的液压油流回液压油箱内。液压泵及液压马达的底座要与上顶盖分开，另行制做。如图5.3所示。图5.3 油箱顶盖(2) 清洗孔液压油箱上的清洗孔，应最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。(3) 杂质和污油的排放为了便于排放污油，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将放油塞安放在最低处。e. 液面指示为观察液压油箱内的液面情况，应在箱的侧面安装液位指示计，指示最高、最低油位。液面指示计可选用带温度的（见图5.4）。图5.4 液面指示计的形式与位置f. 液压油箱的防锈为了防止液压油箱内部生锈，应在油箱内壁涂耐油防锈涂料。g. 液压油箱的加热与冷却为提高液压系统工作的稳定性，应使系统在适宜的油温度下工作。液压油温度一般希望保持在30C50C范围内，最高不超过60C，最低不低于15C。(1) 加热寒冷地区因温度低，液压泵走动困难，需首先加热。工厂中常用SRY2型油用管状电加热器。(2) 冷却液压系统工作时，因各种损失，有时使液压油液产生大量的热量，直接影响系统的正常工作，这些热量单凭一般的液压油箱散发是不够的。因此，需设置冷却设备。液压系统中冷却器的常用冷却方式有水冷和风冷两种。5.2液压站的结构设计5.2.1液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。a. 立式安装将液压泵和与之相联的油管放到液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。b. 卧式安装液压泵及管道都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。本次设计采用的是卧式安装（如图5.5）。液压泵及挂到都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好。符合实验台设计的要求。图5.5 液压泵的卧式安装5.2.2电动机与液压泵的联接方式电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。 a. 法兰式液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机连接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构拆装方便。b. 支架式液压泵直接装在支架止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，再与带底座的电动机相连。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的同轴度 0.05mm）。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。c. 法兰支架式电动机与液压泵先以法兰连接，法兰再与支架连接，最后支架再装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。为避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常采用带有弹性的联轴器。这种联轴器可以选用零件手册中的标准结构，也可自行设计。为增加电动机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，可以把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。此次设计采用的是支架式安装，采用凸缘联轴器把泵和电机相连。5.2.3液压站的结构设计的注意事项(1) 液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要适当地注意外观的整齐和美观。(2) 液压泵与电动机可装在液压油箱的盖上，也可装在液压油箱之处，主要考虑液压油箱的大小与刚度。(3) 在阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近部位。换向阀之间在留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其形状应布置在便于观察和调整的地方。(4) 液压泵与机床相联的管道一般都先集中接到机床的中间接头上，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修。(5) 硬管应贴地或沿着机床外形壁面敷设。相互平等的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生扭转，以名影响使用寿命。综上所述，设计采用液压泵卧式安装；电动机与泵的连接采用支架式连接。以满足液压站易维护、易保养的要求。6 液压辅件的选择6 液压辅件的选择6.1管路的选择在液压传动装置中，常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。钢管能承受较高的压力，低廉；但弯制比较困难，弯曲半径不能太小，多用在压力较高、装配位置比较方便的地方。一般采用无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可用焊接钢管。紫铜管能承受的压力较低（p6.310MPa），经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；但价贵且抗振能力较弱。尼龙管用在低压系统；塑料管一般只作回油管用。胶管用作联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻线或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时尽量不用。根据本次实验台的回路流量、压力以及多方面的综合考虑，采用外径12mm的钢管。在第三章已通过计算。6.2管路的连接可拆连接可以重复使用，所用的连接件有管接头、法兰、底板之类，也可以不用连接件而把管子与元件直接连接。管子连接的种类有螺纹式，接头式、法兰式、扩口试、压缩套式、卡套式。a 焊接式管接头焊接式管接头的特点是，连接牢固、密封可靠、耐高压；但焊接工作量大。b 卡套式管接头卡套式管接头适用压力为16-40MP，使用很方便。压力为E级（16MP）的卡套式管接头采用米制锥螺纹与机体连接，依靠锥螺纹自身的结构和塑料填料进行密封。压力为G、J（25、40MP）的卡套式管接头采用普通细牙螺纹与机体连接。此时接头体与机体端的联接处需加密封垫圈。拧紧螺母时把卡套推进接头体的内锥里，进一步拧紧螺母时卡套的刃口在管子外径上形成环形切槽而密封。卡套的弹簧作用还在管子、街头体及螺母之间起防松垫圈的作用，使连接耐振动。卡套式管接头在国外使用很普遍，但对管子的径向尺寸精度要求很高，用于高压系统应该谨慎。如果管子材料符合要求，管子切割得垂直而且使用规定的拧紧扭矩，则可以保证不泄漏连接。毕业设计（论文）c 扩口式管接头扩口试管接头适用于薄壁铜管，适用于中低亚管路系统。接头体和机体的连接有两中形式：一中采用米制锥螺纹，此时依靠锥螺纹自身的结构和塑料填料进行密封。另一种采用普通细牙螺纹，此时接头体和机件端的连接处需加密封垫圈。这种管接头装配方便，仅需要尺寸合适的扳手和扩口工具即可。这种管接头允许重复拆装。套装是连接的心脏，它使管子对中并支撑管子，而且还协助减少振动和管子疲劳。由于旋转螺母时套管不转动，故管子不受扭转作用即完成装配。对于此液压装置来说，综合经济性和安装的方便性，决定选用卡套式管接头，结构如图6.1所示。内径为10mm。具体计算在第三章中已有介绍。图6.1 卡套式管接头6.3液压油的选择液压油引就是利用液体压力能的液压系统使用的液压介质，在液压系统中起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度的要求，由于油的粘度变化直接与液压动作、传递效率和传递精度有关，还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用途所提出的各种需求。液压油分为矿油型、乳化型和合成型三大类。液体流动时，流层之间的内部摩擦力称为液体的粘性。表示粘性大小的量称为粘度。它是选择用油的主要指标。常用动力粘度、运动粘度及相对粘度来表示。目前我国主要采用运动粘度。液压油应具有适当的粘度，良好的粘温特性，良好的润滑性，能抗氧化、无腐蚀作用，抗燃烧，不易乳化，不破坏密封材料，无毒，有一定的消泡能力。选择液压油时，应根据泵的种类、工作温度、系统压力等，确定适用粘度范围，再选择合适的液压油品种。本系统选用L-HL46液压油。要综合考虑液压油的价格、使用寿命、以及液压系统和维护、安全运行周期等情况，着眼于经济效益好的17。7 液压系统的验算7 液压系统的验算已知该液压系统中进、回油管的内径均为10mm，各段管道长度l进=2.1m，l回=1.1m。选用L-HL46液压油，考虑到油的最低温度为15，查的15时该液压油的运动粘度=150cst=1.5cm2/s,油的密度=920kg/m3。7.1压力损失的验算7.1.1工作进给时进油路压力损失运动部件工作进给时的最大速度为3m/min，进给时的最大流量为3.768L/min，则液压油在管内流速v1为（7.1）管道流动雷诺数Re1为（7.2）Re12300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数（7.3）进油管道的沿程压力损失p1-1为（7.4）查的换向阀的压力损失p1-2=0.05106Pa则进油路总压力损失为 7.1.2工作进给时回油路压力损失由于选用单活塞液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔的工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管路的二分之一，则（7.5）（7.6）毕业设计（论文）（7.7）回油管道的沿程压力损失p2-1为（7.8）回油路中没有多余的阀体会增加压力损失，故回油路总压力损失p2为 7.1.3变量泵出口处的压力pp （7.9） 7.2系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进速度大时发热量较大，由于限压式变量泵在流量不同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取数值大者进行分析。当v=10cm/min时此时泵的效率0.62，泵的出口压力为0.53MPa，则有此时的功率损失为当v=150cm/min时，q=1.884L/min，总效率=0.62，则有此时的功率损失为可见在工进速度低时，功率损失为0.008kW，发热量最大。假定系统的散热状况一般，取K=1010-3kW/(cm2)，油箱的散热面积A 为系统的温升为（7.10）验算表明系统的温升在许可范围内。8 液压站的组装调试、使用维护8 液压站的组装调试、使用维护正确安装调试及合理使用维护液压站，是保证其长期发挥和保持其良好工作性能的重要条件之一。为此，在液压站安装调试中，必须熟悉主机的工况特点及其液压系统的工作原理与液压站各组成部分的结构、功能和作用并严格按照设计要求来进行：在液压站使用维护中应对其加强日常维护和管理。8.1液压站的组装在组装液压站之前，首先应先熟悉有关技术文件和资料，如液压系统原理图、液压控制装置的集成回路图、电气原理图、液压站各部件（如液压油箱、液压泵组、液压控制装置、蓄能器装置）的总装图、管道布置土、液压元件和附件清单和有关产品样本等；然后按元件付存清单，准备好有关物资，并对其有关规格和质量按有关规定进行细致检查，加查不合格的元件和清单，不得装上液压站。8.1.1液压元件和管道安装a. 液压元件的安装液压泵安装：液压泵与原动力、液压马达与其拖动的主机工作机构间的同轴度偏差应在0.1mm以内，轴线间的倾角不得大于1；不得用敲击方式安装联轴器，液压泵和液压马达的旋转方向及进出油口方向不得接饭。液压缸：安装前应仔细检查其活塞杆是否弯曲。液压缸有多种安装方式，对于底座世或法兰式液压缸可通过底座或法兰前设置挡块的方法，力求安装螺钉不直接承受负载，以减小倾覆力矩；对于轴销式或耳环式液压缸，则应使活塞杆顶端的连结头方向与耳轴方向一致，以保证活塞杆的稳定性。行程较长和油温较高的液压缸，一端应保持浮动，不补偿热膨胀的影响。阀类：方向阀一般应保持轴线水平安装；各油口出的密封圈在安装后应有一定压缩量以防泄漏；固定螺钉应均匀拧紧（勿用锤子敲打或强行扳拧），不要拧偏，最后使阀的安装平面与底板或油路块安装平面全部接触。附件：应严格按照设计要求的位置安装，并注意便于使用、维护和调整；同时注意在符合设计要求情况下，保持整齐、美观。例如，压力表应装在振动较小、易观测处；蓄能器应安装在易用气瓶充气的地方；过滤器应尽量安装在易于拆卸、检查的位置；冷却器注意水质、水量、水温及冷却水结冰等问题，等等。b. 管道安装毕业设计（论文）在液压系统中，管道的主要作用是传播载能工作介质。一般应在所连接的设备及各液压装置部件、元件等组装、固定完毕后再进行管道安装。安装管道时应特别注意防振、防漏问题。全部管道应分两次安装，其大致顺序是：预安装耐压试验拆散酸洗正式安装循环冲洗组成液压站系统。8.2液压站的使用与检查8.2.1使用注意事项液压站使用中的注意事项如下：(1) 低温下，油温应达到20C以上才准许顺序动作；油温高于60C时应注意系统的工作情况。 15(2) 停机4h以上的设备，应先使

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