毕业设计（论文）-启闭机液压系统设计（全套图纸）.pdf

邵阳学院毕业设计 1 摘要 本设计是针对水电站弧形门启闭机的设计。本启闭机是液压启闭机,是通过液压 缸活塞杆的伸缩来实现弧形门的的转动,从而达到弧形门启闭的效果。本设计是一站 控制两门的设计，一个液压站控制两扇门的同时启闭。本设计主要包括液压缸的设计 和液压系统的设计。液压系统设计主要是液压系统原理图的设计、油箱的设计、调压 块的设计以及阀体的设计。为了使设计更加的合理，在设计中还有相关的稳定性验算 的性能验算。不仅如此，本设计借鉴了相关的资料，采用了相关的标准，充分的吸收 了前人的宝贵的经验。 关键词：启闭机；液压缸；液压系统图；液压元件 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 邵阳学院毕业设计 2 Summary The design is open and close the doors against hydroelectric arc design. The open and close the machine is hydraulic, hydraulic cylinder piston rod through the doors of the extendable antenna to achieve arc, the arc of the door open and close so as to achieve the effect. The design is a master control station design, a hydraulic control stations at the same time open and close the door behind. Including the design of the main hydraulic tank design and hydraulic system design. Hydraulic system design principles, mainly hydraulic system design, tank design, the design and rubber pieces Fati design. In order to make the design more rational, there are relevant in the design of the stability of the performance who checked who checked. Moreover, the design for the relevant information, the use of the relevant standards, the full absorption of the predecessors of valuable experience. Keyword : The machine for open and close, Hydraulic tanks, Hydraulic system map, Hydraulic components 邵阳学院毕业设计 3 目录 前 言3 第 1 章 液压缸的设计 3 1.1 工况分析 4 1.2 液压缸主要几何尺寸的计算 4 1.3 液压缸结构参数的计算 6 1.4 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求 12 第 2 章 液压系统的设计步骤与要求 15 2.1 液压系统的设计步骤 15 2.2 液压系统的设计要求 15 第 3 章 液压系统图的拟定 16 3.1 液压系统主要参数的确定 16 3.2 基本方案的制定 16 3.3 液压系统图的绘制 19 第 4 章 液压元件的选择与专用件设计 23 4.1 液压泵和电动机的选择 23 4.2 油箱容积的计算 24 4.3 液压启闭机用油量的计算 24 4.4 油管管径的计算 24 4.5 其它液压元件的选择 25 第 5 章 液压系统的性能验算 27 5.1 管路系统压力损失的验算 27 5.2 系统的发热与温升 30 5.3 油箱的尺寸设计 32 总 结 33 参 考 文 献 33 致 谢 34 附 录：英文资料(中英对照) 附 录：图纸 邵阳学院毕业设计 4 1 液压缸的设计 1.1 工况分析 本次设计是一站控制两门的液压系统，用于操作弧形门kN702型液压启闭机， 额定启门力为kN70，工作行程mm1300，内容包括液压油缸、液压控制系统等。 根据操作弧形门液压启闭机运行的功能特点，对该启闭机制订的设计制造原则 是： “安全可靠，经久耐用、技术先进、操作简单” ，在设计和制造方面，全面执行技 术条款的全部内容。并可以同时开启两条门，开启速度达到Minm5 . 0以上。 1.2 液压缸主要几何尺寸的计算 液压缸的主要几何尺寸，包括液压缸的内径，活塞杆的直径，液压缸行程等。 1.2.1 液压缸内径的确定 1.2.1.1 初选液压缸的工作压力 根据分析，此起重机的负载较大，按类型属于起重运输机械，初选液压缸的工作 压力为MPap25=。 1.2.1.2 计算液压缸的尺寸 kNF70= 3 10= pAF )( 4 22 dDA= 表1.1 和 p 的关系 5 工作压力MPap/ 10 205 .12 20 速度比 1.33 1.46；2 2 表1.2 d和D的关系 5 1.15 1.25 1.33 1.46 2 d D36. 0 D45. 0 D5 . 0 D56. 0 D71. 0 根据系统工作压力 MPa25 选取速度比2= 再根据速度比选取d和D的关系： Dd71. 0= mD 2 10844 . 9 = md 2 10989 . 6 = 邵阳学院毕业设计 5 查机械设计手册，按标准取： mmD100= ， mmd70= 3 最大行程查机械设计手册，选取最大行程 mmL1300= 3 液压缸的有杆腔工作压力： )( 4 22 1 dDpF= )07 . 0 1 . 0( 4 70 22 = pkN MPap 5 . 17 1 = 1.2.2 活塞杆稳定性验算 因为活塞杆长为mm1300，而活塞直径为mm70， 1057.18 70 1300 = d L ，需要对活塞杆进行稳定性验算。 活塞杆弯曲失稳临界负荷 K F ,可按下式计算 )( 10 2 2 62 N LK EJ F B K = 在弯曲失稳临界负荷 K F 时,活塞杆将纵向弯曲。 因此活塞杆最大工件负荷F 按下 式验证。 K K n F F 式中 E 活塞杆材料的弹性模数)(MPa ，钢材：)(10210 3 MPaE= J活塞杆横截面惯性矩)( 4 m，圆截面：)(049 . 0 64 44 4 md d J= K 安装及导向系数 K n 安全系数，一般取5 . 3= K n B L 安装距 5 经计算活塞杆稳定性验算合格。 1.2.3 液压缸的有效面积 根据上面的结果，则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积 4 1 . 014 . 3 4 22 1 = D A 24 10 5 . 78m = 有杆腔面积 4 )07 . 0 1 . 0(14 . 3 4 )( 2222 2 = = dD A 邵阳学院毕业设计 6 24 10465.38m = 1.2.4 液压缸的行程 液压缸的行程为mmL1300=。 1.2.5 液压缸缸筒的长度 液压缸缸筒的长度由液压缸的行程决定，液压缸缸筒长度mmL1300=。 1.3 液压缸结构参数的计算 液压缸的结构参数，主要包括缸筒壁厚，油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。 弧形工作闸门液压启闭机油缸为倾斜式布置，两端铰接连接，并且在油缸的上端 吊头与埋件轴以及下端吊头与闸门吊耳连接处内装自润滑球面滑动轴承， 满足使油缸 自由摆动，并可以消除启闭机或闸门由于安装等误差造成的对油缸的不利影响。油缸 与管路之间采用软管连接。 1.3.1 缸筒壁厚的计算和校核 1.3.1.1 壁厚的计算 查机械设计手册，由上求得缸体内径标准值mm100，得外径mm125。 可知 2 )100125( = 2 25 = mm5 .12= 1.3.1.2 液压缸的缸筒壁厚的校核 缸的额定压力MPaMPapn1625=,取MPaMPaPp ny 5 . 37255 . 15 . 1=。 液压缸缸壁的材料选 45 号钢，查金属工艺学表 6- 5（GB699- 88） ，得其材料抗拉 强度MPa b 700=。 4 取安全系数为5=n，MPa n b 140 5 700 = 5 . 12 100 = D 108= 1 3 . 1 4 . 0 2 + y y p p D 1 3 . 1140 4 . 0140 2 100 + = y y P P 邵阳学院毕业设计 7 =11.86mm=，所以取MPaPP ny 5 . 375 . 1=。 mh 6 6 10140)02 . 0 1 . 0( 10 5 . 37 1 . 0433 . 0 = m0225. 0= mm5 .22= 1.3.5 缸头与法兰的联结计算 1.3.5.1 联结方式：螺栓联结 邵阳学院毕业设计 8 1.3.5.2 螺栓的设计 (1)计算每个螺栓的总拉力F 选用6个螺栓均布在缸头上，则NN Q F 7 . 11666 6 1070 6 3 = = (2)计算直径d 螺栓连接缸头和法兰，主要受到变载荷的作用，而影响零件疲劳强度的主要因 素为应力幅，故应满足疲劳强度条件 2 21 1 aa d F cc c + = 查机械原理与设计表15-3公式 1 = ks k a m a ，设螺栓直径=,起材料选用45号无缝钢，并调质到 241- 285HB，其结构连接方式选用法兰式连接。 液压缸的缸体材料为优质无缝钢管制作， 强度高于ST5.2N， 内径采用GB1184 中的H9配合要求， 表面粗糙度达Ra0.2， 直线度要求达1000:0.1， 圆度要求达0.25， 孔口有导向角，粗糙度为Ra0.8，缸口采用法兰连接，法兰材料为 45#锻钢，并经正 邵阳学院毕业设计 13 火处理。有关焊接采用氩弧焊，焊前预热，焊后局部高温回火去应力处理，并对焊缝 进行100%超声波探伤，按JB4730- 1级标准验收。 1.4.1.2 技术要求 （1）缸体内径采用H8、H9配合。因此液压缸采用O型橡胶密封，表面粗糙 度Ra取0.3m，需珩磨。 （2）缸体内径d的圆度公差值取10级精度，圆柱度公差值取8级精度。 （3）缸体端面T的垂直公差值选7级精度。 （4）为了防止腐蚀和提高寿命，缸体的表面应镀上厚度为30- 40的铬层，镀后 进行珩磨或抛光。 1.4.2 缸盖 1.4.2.1 液压缸的缸盖材料选用锻焊钢件，材料为45#并经正火处理，并在其表面熔 堆黄铜、青铜或其他材料。各配合处的圆柱度高于9级。 1.4.2.2 技术要求 （1）直径基本尺寸（同缸径）mmd100=、 2 D （基本尺寸同活塞杆密封圈外径） 的圆度公差值选取7级精度。 （2） 2 D 与d的同轴度公差值为mm025. 0。 （3）端面 A、B 与直径d轴心线的公差值选7级精度。 （4）导向孔的表面粗糙度为Ra0.4m。 1.4.3 活塞 1.4.3.1 活塞与或是杆的连接形式：螺纹连接 1.4.3.2 活塞与缸体的密封：O型密封圈密封 1.4.3.3 活塞的材料：选用45 1.4.3.4 活塞的技术要求 （1）活塞外径 活 d与对内径 内 d 的径向跳动公差值选取7级精度。 （2）端面T对内孔 内 d 的轴线垂直度公差值选取7级精度。 （3）外径 外 d 的圆柱度公差值选取10级精度。 活塞所用材料为45#锻件正火处理加支承环结构（材料为QA19- 4） ，活塞外径 公差达f8，内径采用基孔制，公差为H9，其密封面（槽）的加工精度为h9，粗糙 度为Ra0.8，两端面对内孔的垂直度为0.04mm，外径对内径的同轴度为0.03mm， 定位有导向角导入。 1.4.4 活塞杆 邵阳学院毕业设计 14 1.4.4.1 活塞杆的端部结构：外螺纹连接 1.4.4.2 端部结构尺寸 端部为螺纹连接，其活塞杆螺纹尺寸如下： 直径与螺纹M48，螺纹长为40。 1.4.4.3 活塞杆结构：活塞杆选用实心杆 1.4.4.4 活塞杆的材料：45号钢 1.4.4.5 技术要求 （1）活塞杆 活 d和d的圆度公差枝选10精度。 （2）活塞杆的圆柱度公差值选取7级精度。 （3）活塞杆 活 d对d的径向跳动公差值为0.01mm。 （4）端面 T 的垂直度公差值选 7 级精度。 （5）活塞杆上的螺纹按7级精度加工。 （6）活塞的连接销孔应按11级加工，该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值取6 级精度。 （7）活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra0.63m。 （8） 表面防腐采用镀铬工艺， 先镀0.040.05mm的乳白铬， 再镀0.040.05mm 硬铬， 杆头开有夹头及导向角， 所有结构均符合国标要求， 表面硬度达HRC60以上。 1.4.5 活塞杆的导向、密封与防尘 1.4.5.1 导向套 （2）材料：QA19- 4 （3）导向套内径的配合，选为H8/f9，表面粗糙度为Ra0.63- 1.25m。 1.4.5.2 密封：选用O型密封圈 1.4.5.3 防尘：防尘圈 1.4.6 液压缸的缓冲装置 缓冲装置是为了防止和减少液压运动时的冲击， 通过节点产生内压力抵抗液压推 力、惯性力和载荷力，降低液压杆的速度。该系统中活塞杆的运动速度较小，移动惯 性不大，选用固定性的缓冲方式。 1.4.7 排气装置 当系统长时间停止工作，系统中的油液由于本身重量的作用和其他原因而流出， 这时易使空气进入系统，如果液压缸中有空气或混入空气，都会使液压缸运动不不平 稳。因此可在液压缸的最高部位设置排气装置。 邵阳学院毕业设计 15 2 液压系统的设计步骤与要求 液压传动传动系统是液压机械的一个组成部分， 液压传动系统的设计要同主机的 总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际出发，有机地结合各式各种传动形式， 充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单工作可靠，成本低、效率高、操作简 单、维修方便的液压传动系统。 本次设计主要是启闭机的设计。 综合考虑弧形工作闸门液压启闭机油缸务倾斜式 布置， 两端铰链连接，并且在油缸的上端吊头与埋件轴以及下端吊头与闸门吊耳连接 处内装自润滑球面滑动轴承，满足使油缸自由摆动，并可以消除启闭机或闸门由于安 装等误差造成的对油缸的不利影响。油缸与管路之间采用软管连接。 2.1 液压系统的设计步骤 设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。 一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。 （1）确定液压执行元件的形式； （2）进行式况分析，确定系统的主要参数； （3）制定基本方案，拟定液压系统有原理图； （4）选择液压元件； （5）液压系统的性能验算； （6）绘制工程图，编制技术文件。 3 2.2 液压系统的设计要求 设计要求是进行每项式程设计的依据。 在制定基本方案并进行进一步着手液压系 统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。 （1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等； （2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何； （3）液压驱动机构的运动形式，运动速度； （4）各动作机构的载荷大小及其性质； （5）对调整范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； （6）自动化程度、操作控制方式的要求； （7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求； （8）对效率、成本等方面的要求。 3 本液压系统是为隆回中州而设计、制造，用于控制溢洪道弧门启闭机油缸开启和 邵阳学院毕业设计 16 关闭的液压系统。本系统具有结构紧凑、布局美观、性能可靠、能耕低的优点，其油 缸工况符合用户提供的原理要求。 本套液压系统配有压力控制器(XML)、电接点温度计(WSSX)、液位控制器 (YKJD24)，可对系统压力、油液温度及液位高度实现自动控制。在闸门启闭过程 中，闸门开度及行程实行全程控制，通过电器、液压动作进行同步控制，实现自动调 整同步。 邵阳学院毕业设计 17 3 液压系统图的拟定 3.1 液压系统主要参数的确定 通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确 定系统及各执行元件的参数提供依据。 液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要 依据。压力决定于外载荷。流量取决于执行元件的运动速度和结构尺寸。 表3.1 主要技术参数 序号 名称 参数 备注 1 最大启门力 2630KN 2 最大闭门力 自重闭力 3 工作行程 1300mm 4 油缸内径 100mm 5 活塞杆直径 70mm 6 油泵 32SCY14-1B 邵 液 7 电动机(满足 SL41) Y180L-4-B35 22KW1480rpm 8 有杆腔计算压力 17.5Mpa 9 闸门关闭时间 约 17min 10 闸门开启时间 约 17min 11 系统压力等级 25MPa 3.2 基本方案的制定 （1）制定调速方案 液压执行元件确定之后， 其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问 题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多 通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装 阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变 化来实现。 相应的调整方式有节流调速、 容积调速以及二者的结合容积节流调速。 邵阳学院毕业设计 18 节流调速一般采用定量泵供油， 用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流 量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发 热量大，多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。 其优点是没有溢 流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方 式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元 件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较 好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击 较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流 经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容 易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件 的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作， 也有的需要多级或无级连续地调节压力， 一般在节流调速系统中， 通常由定量泵供油， 用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀 起安全保护作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高 压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不 便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得 所需的工作压力。 （3）制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则 是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。 加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时， 邵阳学院毕业设计 19 通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的 动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联 接比较方便的场合。 另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正 常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制 多用在带有液压夹具的机床、 挤压机压力机等场合。 当某一执行元件完成预定动作时， 回路中的压力达到一定的数值， 通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通 过，来启动下一个动作。 （4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系 统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需 油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容 积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作 循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长 时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系 统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质 流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环 境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。本液压控制系统包含下述功能： 一次、二次安全调压保护，分别满足启门和闭门打开液控单向阀的压力控制要求，并 起安全保护作用。方向控制，实现启门和闭门动作，在此功能里设置了消除换向冲 击的功能，使闸门启、停平稳。任意位置锁定，在任何开度均通过装于油缸上的专 用阀组实现安全锁定，防止任何意外事故对闸门系统产生影响。双缸启、闭门同步 功能， 通过流量调速阀分别控制两只油缸的油量， 如果两侧油缸在运行中产生了偏差， 纠编仪将发出偏差信号，相应的电磁铁得失电，把相对快速的油缸的多余流量放掉一 部分，从而控制两油缸的流量，进而消除偏差，此过程全程跟踪，保证两只油缸启、 闭门同步，偏差20mm。 系统采用流量调速阀来控制液压启闭机两侧油缸的进出流量， 实现同步运行和纠 偏。同时并联手动流量控制阀，便于设备调试和检修时操作油缸和闸门，最大程度地 保证了闸门的安全和稳定运行。 3 邵阳学院毕业设计 20 在本次设计中， 液压系统及电气控制系统关键元器件均采用国际和国内知名先进 品牌的各类液压、电气元件、辅件和技术。 本次设计全面满足要求的各项标准、规范要求，同时参考国际标准，对产品进行 全面的优化设计。 3.3 液压系统图的绘制 整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。 各回路相互组合时要 去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发 生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。 为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如 压力表、温度计等） 。 大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主 要部件连续工作。 3 各液压元件尽量采用国产标准件， 在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号 的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。 系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作， 注明各液压元件的序号以及各电 磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。 本液压系统原理图如下： 液压系统的动力控制： （参见液压原理图 YYZ- 0- 101） 本液压控制系统由两台泵组供油，在通常情况下互为备用，同时启动两台油泵可 以同时开启两条门。 邵阳学院毕业设计 21 在设备初次调试前，请检查液压系统的各溢流阀、各安全溢流阀、各减压阀的调 压手柄，确定都处于松开状态。 确定油箱内已加满液压油；拆开主油泵泄油胶管，从油泵泄油口加入清洁的液压 油，直至充满壳体，装上主油泵泄油胶管；拆下电机的防护罩，按顺时针方向手动盘 车2030圈，排尽油泵吸油区的空气，装上防护罩；点动主油泵电机，确定电机旋 转方向正确。 按原理图要求连接好缸旁锁紧块、工作油缸，启动任意一台电机，空载运行 5 分钟，确定电机油泵运行正常后，让电磁铁YV1得电，调节溢流阀（件号11）使 压力表1显示压力为1 Mpa后，让电磁换向阀(件号20.1)电磁铁YV3得电，调节 回油背压溢流阀（件号19） ，控制压力表2显示压力为0.3Mpa，锁紧调节螺母，然 后电磁溢流阀(件号11)和溢流阀(件号21.1)配合调压， 使溢流阀(件号21.1)工作压 力为7Mpa(压力表1显示)；让电磁铁YV1、YV2得电、YV3失电，逐级调电磁 溢流阀（件号11）和锁紧阀块上安全溢流阀（件号30.1、30.2） ，使安全溢流阀溢 流压力为19Mpa注意调整左油缸锁紧块时必需将右缸压力油入口的球阀(件号28.1) 关紧， 调整右油缸锁紧块时必需将左缸压力油入口处球阀(件号28.2)关紧，两处压力 调好后打开球阀 ；最后先松开电磁溢流阀(件号11)手柄，让电磁铁YV2、YV3失 电、YV1得电，逐级调节电磁溢流阀(件号11)溢流阀控制压力为18 Mpa，配合调 节工作油泵手动变量，使工作泵组输出压力和流量合符工况要求的压力油(系统流量 满足开关闸速度0.5m/min以上)，锁紧所有压力阀上调节螺母。这样便完成 1#工作 油泵和1#油缸组的压力调试。 用同样的方法启动2#油泵电机组，调节2#油缸阀组压力控制元件，其调节方法 与 1#油缸组一样。 用户可根据原理图要求调节好每个压力控制元件的发信点， 当所处点压力降低或 升高至压力控制器的调定压力时，压力控制器会发出报警信号，实现系统各点压力控 制。 缸旁锁紧阀块在液压系统中同时起保压和安全作用，当液控单向阀的控制油被切 断时，阀门可实现任意位置停；当有杆腔压力出现事故压力时，安全阀便迅速打开溢 流，从而保护整个系统受损。 液压系统动作说明（参见液压原理图YYZ- 0- 101） 本系统含二组工作油缸，其工作原理一样，下面以1#油缸组为例作动作说明。 系统压力流量输出正常后， 让电磁换向阀 （件号20.1） 电磁铁YV2得电、YV3 失电，压力油经过电磁换向阀(件号20.1)，分两股进入二个调速整流装置(件号22、 邵阳学院毕业设计 22 23组合)， 通过截止阀、 锁紧块进入油缸有杆腔； 两处无杆腔油液经截止阀(件号36.1、 36.2)后合成一股，通过回油背压阀19、回油滤油器回油箱，这样便实现阀门提升动 作；让电磁换向阀电磁铁YV3得电、YV2失电，压力油经换向阀 (件号20.1)分 两路经单向节流阀(件号27.1)进入油缸锁紧块成为控制油打开锁紧块上液控单向阀 (件号31.1、31.2)， 有杆腔油液经锁紧块、截止阀、调速整流阀、电磁换向阀、截 止阀(件号36.1、36.2)进入油缸无杆腔，油缸靠自重下行，如果无杆腔出现负压， 无杆腔可通过单向阀(件号12.3)从油箱补油，这样便实现关门动作。 速度及同步控制（参见原理图YYZ- 0- 101） 二组油缸控制方法一样，下面以1#油缸组为例来说明。 工作油缸动作正常后，在阀门开启、关闭过程中，调节左、右两路调速整流装置 上调速阀（件号23.1、23.2）可调节活塞杆退回、伸出速度（即开关阀门速度） ，调 速阀可无级调节活塞杆运动速度。所以，通过调节调速阀可达到两只油缸基本同步。 在闸门启闭过程中，同孔闸门两只油缸要求同步，闸门开度方向不同步误差不大 于10mm。闸门开度及行程控制装置全程实行自动检测，当左油缸运动速度快于右 油缸运动速度，自动纠编仪发信，电磁换向阀(件号25.1)电磁铁YV5得电，进入左 油缸的压力油会经过单向节流阀（件号26.1） 、电磁换向阀（件号25.1）进行分流而 降低运动速度，调节节流阀（件号26.1）左端可控制分流量大小；当右油缸运动速 度快于左油缸运动速度，自动纠编仪发信，电磁铁YV4得电，进入右油缸的压力油 会经过单向节流阀 （件号26.1） 、 电磁换向阀 （件号25.1） 进行分流而降低运动速度， 调节节流阀（件号26.1）右端可控制分流量大小；同样在阀门关闭过程中，通过电 磁换向阀（件号25.1）得失电，可实现工作油缸同步的自动微调整。 单孔闸门启、闭操作：本系统具有闸门下滑自动提升功能，由于系统正常的内泄 漏，闸门长时间保压会出现闸门自动下滑现象，当闸门下滑50mm时，通过电器控 制自动启动系统进行补压，实现提升，闸门提升至原位后发出报警；如继续下滑至 100mm，启动备用电机油泵，将闸门提升运动至原来位置并发出报警，本系统能实 现液压启闭的工作油泵与备用泵启、停及切换控制等功能。 油箱内液体清洁度控制： （参见原理图YYZ- 0- 101） 当回油过滤器（序号6）进出口压力差上升到0.35MPa时（显示过滤器的滤芯 已堵塞） ，滤油器报警装置触点闭合并发讯启动声光报警，提醒更换或清洗滤芯。 油箱内液位控制： （参见原理图YYZ- 0- 101） 按油箱的实际使用情况合理的安装面板式液位控制器，当液位超过上限时， 邵阳学院毕业设计 23 LVS1发出声光报警，停止往油箱内加液压油；当液位低于下限液面时，LVS2发出 声光报警，停泵检查液面下降原因，人工往油箱内加油。 油箱内油温控制： （参见原理图YYZ- 0- 101） 油箱内安装有两个电接点温度计（件号9.1、9.2）共设有四个发信点，当液温 低于10时，TS1发出低温报警，不能启动电机；当温度高于60时，TS2发出 高温报警，延时5秒停泵检查；当油温低于20时，TS3发信接通电加热器；当油 温达到40时，TS4发信断开电加热器。 表3.2 电磁铁动作表 M1 或 M2 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV9 电机启动 + - 系统启动 + + 闸门开 启 缸一过快 + + + - + - 缸二过快 + + + - - + 闸门关 闭 缸一过慢 + + + - + + 缸二过慢 + + - + - + 闸门开 启 缸三过快 + + + - + - 缸四过快 + + + - - + 闸门关 闭 缸三过慢 + + - + + - 缸四过慢 + + - + - + 邵阳学院毕业设计 24 4 液压元件的选择与专用件设计 4.1 液压泵和电机的选择 油泵最高工作压力、最大工作流量，电机功率的计算。 4.1.1 油泵工作压力计算： 液压泵的出口压力必需满足系统中启门的最大工作压力（MPa5 .17） ，并考虑沿 程压力流量损失和油泵的使用工作寿命等因素，选取油泵出口压力MPa18，根据招 标文件要求，液压系统油泵最高工作压力应满足：)(PPnPMax= 其中：MPaP5 .17=（油缸启动额定工作压力） 2 . 1=n（安全系数） 5 . 0=P（系统中沿程压力损失） 故：MPaPMax 5 . 21)5 . 0 5 . 17(2 . 1=+= 4.1.2 油泵最大工作流量计算： 油泵最大工作流量：QKQMax= 其中：K 为系统的泄漏系数：3 . 11 . 1由于系统不允许有外漏，内漏不能过大， 所以K 取 1.2。 Q为：同时动作的液压缸最大总工作流量，故：MinLQ/ 2 . 432 . 1182= 4.1.3 油泵排量计算 nQq Max/ = 其中： Max Q为油泵最大工作流量。 n为电机工作转速，选用三相异步电机，4 级转速故额定转速rpmn1440=。 那么：revmlrevmlq/30/1440/103 2 . 43= 因此：油泵选用邵液公司提供的 32SCY14- 1B 柱塞泵，排量revml /32，在转速 Minrev/1440情况下，流量为MinL/46，额定工作压力为bar320,排量可调。 4.1.4 电机功率计算： =60/ Max QPN 其中： 为电机效率取 0.9 P 为液压系统油泵出口压力 那么:kWN3 .189 . 0606 .212 .43= 选用： 电机，型号为 Y180L- 4- B35，转速rpmn1440=,电机功率为kW22。 邵阳学院毕业设计 25 4.2 油箱容积的计算 一控二油箱体积的选取 油箱容积应满足检修时使油缸无杆腔的油流回油箱，故油箱的容积计算如下： 油箱容积9 . 055 . 0 )(4=有杆腔容积无杆腔容积V。即： 9 . 0/55 . 0 /4/ )2(4 2 =dV L1849= 选取油箱容积为：L2000。 4.3 液压启闭机用油量的计算 液压系统工作用油量=（油箱容积+油缸杆腔容积+管路容积）1.2，即： 4/)(4)644(2 . 1 22 LdDVV+= 总 4/101300)70100. 1 622 += LL50004888= 液压系统推荐采用 46#抗磨液压油(L- HM46) 4.4 油管管径的计算 按设计要求，油管内允许流速为： 压力油：smVA/0 . 3= 吸油管：smVS/8 . 0= 回油管：smVB/0 . 2= 启闭闸门过程中，压力油管最大流量为有杆腔启门进油量MinL/18（ 1 A 、 2 A ） 回油管最大流量即为四只油缸无杆腔启门回流量MinL/62根据系统设计方案， 系统为 差动闭门，油缸下腔油液流回油缸上腔。闸门关闭时，泵源提供压力油打开液控单向 阀，其余油通过溢流阀直接补入上腔。 mmVQDN AA 34.115 . 0)3/18(63 . 4 5 . 0)/(63 . 4 1 =，取mmDNA16= mmVQDN BB 22.185 . 0)2/31(63 . 4 5 . 0)/(63 . 4 21 =，取mmDNA22= mmVQDN BB 7 . 255 . 0)2/62(63 . 4 5 . 0)/(63 . 4 32 =，取mmDNA25= 4.5 其它液压元件的选择 表4.1 液压元件 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 邵阳学院毕业设计 26 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 01 不锈钢油箱(1600L) 焊接件 1 邵液 02 Q11F- 16P- G3/4 球阀 DN20 成品 2 奉化 03 32SCY14- 1B 轴向柱塞泵(32ml/r) 成品 2 邵阳液压 04 Y180L- 4- B35 电机(22KW) 1440r/min 成品 2 南阳电机 05 LHN- 25020F- Y 回油滤油器(DC24) 成品 1 黎明 06 QLS1- 1- 10 吸湿空气滤清器 成品 1 黎明 07 YWZ- 500TA 液位液温计 成品 1 远东 08 WSSX- 411 (0100%d) 电接点双金属温度计 L=1200 成品 2 09 YKJD24- 1000- 120 液位控制器 DC24V L=1200 成品 1 黎明 10 DBW20- B- 2- 30/315G24NZ5 L 电磁溢流阀 DN20 成品 1 北 液 11 S20A1- 2 单向阀 成品 3 北 液 12 PPT- 1 测压排气接头(M10*1) 成品 18 黎明 13 HFH1- E2- 3- P- 1.5 测压软管(M10*1) 成品 7 黎明 14 HFH1- P2- 3- P- 1.5 高压软管 L=1.5 二件， L1.2 一件 成品 3 黎明 15 YN100- III(0- 40MPa) 耐震压力表 成品 2 无锡海天 16 XML- B070D2C11+XZ- CC4 3FCP40B 压力控制器 成品 1 旋耐德 17 XML- B300D2C11+XZ- CC4 3FCP40B 压力控制器 成品 6 旋耐德 18 DB20- 2- 30/100YU/2 溢流阀 DN20 成品 1 北 液 19 4WE10J31/CG24NZ5L 电磁阀 DN10 成品 2 北 液 邵阳学院毕业设计 27 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 20 ZDB10VB- 2- 200/ 溢流阀 DN10 成品 2 北 液 21 Z4S10- 13B 整流板 成品 4 北 液 22 2FRM10- 21/25 调速阀 DN10 成品 4 北 液 23 YN100- III(0- 4MPa) 压力表 成品 1 无锡海天 24 4WE6E61/CG24NZ5L 电磁阀 DN6 成品 2 北 液 25 Z2FS6- 30B 叠加式双单向节流阀 成品 2 北 液 26 MK6G1.2B/2 单向节流阀 DN6 成品 2 北 液 27 KHB- M301.5- 1212- 01X 球阀 DN16 成品 8 HYDAC 28 KHB- M161.5- 1212- 01X 球阀 DN6 成品 2 HYDAC 29 DBDS10K10/315 溢流阀 DN10 成品 4 华德 30 SL10PB- 30/ 液控单向阀 DN10 成品 4 华德 31 A- 194SP- 3000 高压软管 成品 4 邵液液压 32 A- 82SP- 3000 高压胶管 成品 4 邵液液压 33 130070/100 油缸(带防水行程开 关) 成品 4 34 SRY2- 220/2 电加热器 3KW AC220V 成品 2 35 KHB- M362- 1212- 01X 球阀 DN20 成品 4 HYDAC 36 Q41F- 16C 球阀 DN32 成品 2 奉化 37 A- 224SP- 3000 高压软管 成品 4 邵液液压 38 CFF- 510100 吸油滤油器 成品 2 黎明 邵阳学院毕业设计 28 序号 代 号 名称及规格 材料 数量 备注 39 WU.I- 160100- J 加油滤油器 成品 1 黎明 表4.2易损件汇总表 序号 代号 名称及规格 材料 数量 备注 01 GB3452.1- 92 O 型圈 503.55G 丁晴橡胶 5 02 GB3452.1- 92 O 型圈 13.52.65G 丁晴橡胶 5 03 GB1235- 76 O 型圈 242.4 丁晴橡胶 20 邵阳学院毕业设计 29 5 液压系统的性能验算 5.1 管路系统压力损失的验算 根据计算慢下时管内的油液流动速度: smV/ 14159 . 3 1 . 160 1056 . 4 2 3 = 慢下 sm/2 . 0= 通过的流量为 1.5L/min，数值较小，主要考虑的压力损失为快进时的压力损失。 由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为: 1 1 A q v p = sm/ 1054.9560 10 4 . 85 4 3 = sm/149. 0= =150mm/s 此时，油液在进油管中的流速为: A q v p = sm/ 6014159 . 3 1011 10 4 . 85 3 3 = sm/744. 3= 压力损失主要包括管路的沿程损失p1，管路的局部损失p2 和阀类元件的局 部损失p3，总的压力损失为: p=p1+p2+p3 5.1.1 沿程压力损失 首先，要判别管中的流态，设系统采用 46 号抗磨液压油，其工作环境温度为 20- 50时，运动粘度=60 126 10 smm ， 1 所以有: vd Re= 12 6 - 3 1060 1022 3.744 =smm 邵阳学院毕业设计 30 =1373 因为系统中采用紫铜管，是光滑的金属圆管，其临界雷诺数为 2000- 3000，而实 际流动时的雷诺数为 1373，小于 2000- 3000，则管中应为层流，则阻力系数: =75/Re =75/1373 =0.0546 若取油管长