毕业设计（论文）-机械式太阳能自动跟踪液压控制系统设计（全套图纸）.pdf

I 湖南文理学院芙蓉学院 毕业设计毕业设计 课课 题：题： 机 械 式 太 阳 能 自 动 跟 踪 液 压 控 制 系 统 设 计机 械 式 太 阳 能 自 动 跟 踪 液 压 控 制 系 统 设 计 专专 题：题： 专专 业：业： 机 械 制 造 及 自 动 化机 械 制 造 及 自 动 化 学学 生生 姓姓 名：名： 班班 级：级： 学学 号：号： 指指 导导 教教 师：师： 完完 成成 时时 间：间： II 摘 要 本文介绍了机械式太阳能自动跟踪液压控制系统设计国内形势和发展趋势，从系统 设计，系统的分析和设计的主线出发， 本液压系统以传递动力为主，保证足够的动力 是其基本要求。另外，还要考虑系统的稳定性、可靠性、可维护性、安全性及效率。其 中稳定是指系统工作时的运动平稳性及系统性能的稳定性(如环境温度对油液的影响等 因素)。可靠性是指系统不因意外的原因而无法工作(如油管破裂、无电等情况)。可维 护性是指系统尽可能简单，元件尽可能选标准件，结构上尽可能使维护方便安全性是 指不因液压系统的故障导致后车厢盖的其它事故效率是指液压系统的各种能量损失尽 可能的小。上述要求中，除满足系统的动力要求外，最重要的是保证系统的安全性和可 靠性。 关键词：液压系统，升降机构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 III 目 录 摘 要 . II 目 录 . III 第 1 章 绪论 . 5 1.1 课题研究的目的 . 5 1.2 研究现状 . 5 1.3 本课题的研究内容 . 6 第 2 章 机械式太阳能自动跟踪方案分析 . 7 第 3 章 液压系统设计计算 . 10 3.1 液压原理图 . 10 3.2 举升液压缸的设计 . 10 3.3 活塞的设计 . 13 3.4 导向套的设计与计算 . 14 3.5 端盖和缸底的设计与计算 . 15 3.6 缸体长度的确定 . 16 3.7 缓冲装置的设计 . 16 3.8 排气装置 . 17 3.9 密封件的选用 . 18 3.10 防尘圈 . 19 3.11 液压缸的安装连接结构 . 20 第 4 章 液压泵的参数计算液压泵的参数计算 . 21 第 5 章 电动机的选择电动机的选择 . 22 第 6 章 液压元件的选择液压元件的选择 . 23 6.1 液压阀及过滤器的选择 . 23 6.2 油管的选择 . 24 6.3 油箱容积的确定 . 25 第 7 章 验算液压系统性能验算液压系统性能 . 25 7.1 压力损失的验算及泵压力的调整 . 25 IV 7.2 液压系统的发热和温升验算 . 28 总结总结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献参考文献 . 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。 5 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的目的课题研究的目的 设计机械式太阳能自动跟踪液压控制系统。由于太阳的位置时刻发生变化，如果 想在太阳能电池板上得到最大功率输出，必须使太阳能电池板及时地追踪太阳的运动 轨迹，才能保证太阳光始终垂直照射太阳能电池板。当太阳光线发生偏移时，控制部 分发出信号驱动液压缸带动太阳能板跟随光线移动，实现液压控制系统的自动轨迹跟 踪,完成抛物槽与太阳最大效率的对焦。 液压控制系统能够精确地控制执行机构的速度 和方向,达到了预定的要求。 1.2 研究现状研究现状 液压控制技术与其他控制技术相比，具有功率重量比大、响应速度快、布局灵活方 便、调速范围大、工作平稳和易于操纵控制并实现过载保护等许多优势，因而成为各类 机械实现控制的重要手段，在各类机床、生产线、重型机械、起重机械、建材建筑机械、 汽车、航空航天、船舶和武器装备等领域，都得到了广泛应用。 4 为了更充分的利用太阳能、提高太阳能利用率，研究设计机械式太阳能自动跟踪液 压控制系统，对解决当前能源短缺、践行保护环境、实施可持续发展具有重大意义。 发展动态： 液压传动作为动力传动与控制技术的重要组成部分， 是现代机械工程 的基本要素和工程控制的关键技术之一。 由于液压传动具有功率密度高 易于实现直线 运动速度刚性大便于冷却散热动作实现容易等突出优点因而在工程机械中得到了广泛 的应用据统计目前 95%以上的工程机械采用了液压技术工程机械液压在整个液压工业 销售中占 40%以上。现在采用液压技术的程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要 指标。 5 液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一， 世界各国对液压工业的发展 都给予很大重视。同时，液压气动技术也是机械设备中发展速度最快的技术之一，特 别是近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压与气 压传动进入了一个新的发展阶段。 6在短短 40 年时间内我国的液压传动控制技术已熟 练应用各行各业，所以液压技术在我国工业中起着举足轻重的作用。 6 随着人类社会的进步，全球经济的可持续发展，能源消费日益剧增，使全球能源 供应越来越紧张。人们不得不考虑新能源的开发和利用，太阳能作为一种新型能源具 有储量无限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，逐步成为各国争相研究发展的 重点对象。 7 机械式太阳能自动跟踪液压控制系统在市场和环境需要的同时面临的是对液压怎样才 能很好的提供动力的思考也更深层次的推动着其液压系统和行走系统的深入研究。 1.3 本课题的研究内容本课题的研究内容 本毕业设计的重点主要是对液压控制系统组成和元件设置进行相关参数设计及元 件的规格选取，以及控制系统的动力数据计算与分析。此设计将极大的缓解现有不可再 生能源缺少的危机。 7 第 2 章 机械式太阳能自动跟踪方案分析 目前广泛应用的传动方式主要由机械传动、电气传动、气压传动、液压传动，它们 各有优缺点。 如图 1- 1 是一种液压式太阳能光伏发电自动跟踪系统: 图 1- 1 两个液压缸固定在水平转动云台上分布在支持主杆两边，液压缸是相连接的一缸升 起一缸下降，带动支撑曲柄摆动，支撑曲柄与采光板用球副相连，液压缸运动从而带动 采光板竖直维度的旋转。当太阳光线发生偏移时，控制部分发出信号驱动液压缸带曲柄 滑块上下移动，从而实现太阳能板竖直方向转动，再输出信号驱动液压马达实现系统水 平转动.7 图 1- 2 是一种电气式传动系统 8 图 1- 2 它主要由底座、立轴、横轴、两台旋转电机、传动齿轮等组成。其中旋转电机 1 驱 动横轴, 支撑太阳能电池板绕横轴运动,跟踪高度角运。旋转电机 2 驱动水平轴, 以跟踪 方位角变化。9 液压系统与上述其它传动比较后的优点：液压传动易于获得较大的力或力矩。与机 械传动相比易于布局和操纵，液压传动部件由管道相连，故安装在位置上有很大的自由 度， 各个部件都可以安装在我希望的位置上。 在相同功率条件下， 液压传动装置体积小、 重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接，其布局、安装 有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。在液压传动中可以方 便地使用液压阀来控制系统的压力，从而防止过载，避免事故的发生，而且可以通过安 装在系统中的压力计来了解各处的工作情况和压力大小，而在机械传动中各处的负载大 小就不易观测。易于实现标准化和系列化。各种液压系统都是液压元件组成，因此对液 压元件实现标准化、系列化，可以大大提高生产效率，降低成本，提高产品质量。从可 实施性和性价比角度考虑，液压控制系统是最佳选择。 为了更好接收太阳能，需要的追踪范围为周向和俯仰两个自由度。在现有的跟踪平 台驱动装置中，可控制轴的数量从一轴到五轴不等，都可以实现跟踪效果。8 如图 1- 3 是一种单轴太阳自动跟踪器液压传动系统 9 图 1- 3 太阳的相对位置讯号由跟踪器平板 2 两侧遮光板 l 下方南北向安置的温度传感器 (黑管) 3 所接受。黑管 3 内充有低沸点的液体工质, 在常温下, 部分液体汽化形成饱和 蒸汽, 同时产生一定的饱和蒸汽压,通过胶管 5 , 驱动双杆双作用液压缸运动, 达到自动 跟踪的目的。10 虽然可控制轴的数量越多， 追踪的效果和范围也越好。 但设计越复杂， 故选择单轴。 跟踪系统方案定为：单轴液压传动系统。 10 第 3 章 液压系统设计计算 3.1 液压原理图液压原理图 根据课题要求，拟定液压原理图如下： 1.油箱 2.液面计 3.空气滤清器 3.油滤 5.泵 6.电机 6.组合阀 7.换向阀 9. 举升油缸 3.2 举升液压缸的设计举升液压缸的设计 假设主液压缸的行程为 1m.主液压缸采用单作用柱塞式套缸，缸径较大，能提供很 大载荷作用下的举升力，同时能够满足靠重力回落和撤收的要求。并且工作过程为快进 11 工进快退三个过程的工作循环。液压缸的机械效率95. 0 m = 由上节得到 举升缸活塞杆在举升货物至最高点时受力最大，为 47476.2N；关门缸 活塞杆也在货物到达最高点时受力最大，为 32350.3N； 工进时候的负载是最大的， 1.工作压力 P=5.1Mpa 2.液压缸内径的计算 D= P F4 10- 3 =0.101.5m =101.5mm 查液压传动与控制手册经过标准化处理 D=100mm。 表 3.1 液压缸内径系列 mm 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320 400 500 3.液压缸缸体厚度计算 缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须 进行强度校核。缸体的常用材料为 20、25、35、45 号钢的无缝钢管。在这几种材料中 45 号钢的性能最为优良，所以这里选用 45 号钢作为缸体的材料。 2 DPy 式中， Py实验压力， MPa。 当液压缸额定压力 Pn5.1MPa 时， Py=1.5Pn， 当 Pn16MPa 时，Py=1.25Pn。 缸筒材料许用应力，N/mm 2 。 = n b ， b 为材料的抗拉强度。 注：1.额定压力 Pn 额定压力又称公称压力即系统压力，Pn=5.1MPa 2.最高允许压力 Pmax Pmax1.5Pn=1.255.1=6.375MPa 液压缸缸筒材料采用 45 钢，则抗拉强度： b=600MPa 安全系数 n 按液压传动与控制手册P243 表 210，取 n=5。 12 则许用应力= n b =120MPa 2 DPy = 1202 100375 . 6 =2.66mm 10= D ,满足10 D 。所以液压缸厚度取 5mm。 则液压缸缸体外径为 110mm。 3.液压缸长度的确定 液压缸长度 L 根据工作部件的行程长度确定。 5. 活塞杆直径的设计 查液压传动与控制手册根据杆径比 d/D，一般的选取原则是：当活塞杆受拉时， 一般选取 d/D=0.3- 0.5，当活塞杆受压时，一般选取 d/D=0.5- 0.7。本设计我选择 d/D=0.7， 即 d=0.7D=0.7100=70mm。 表 3.2 活塞杆直径系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 故取 d=70mm。 2.活塞杆强度计算： mmm F 15015 . 0 1080 377714 4 d 6 = = 56mm （4-4） 式中 许用应力；MPa80 5 004 n b = （Q235 钢的抗拉强度为 375-500MPa，取 400MPa，为位安全系数取 5，即活塞杆的强度适中） 3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏 心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适 13 当的活塞杆端部结构。 3.活塞杆的密封与防尘 活塞杆的密封形式有 Y 形密封圈、 U 形夹织物密封圈、 O 形密封圈、 V 形密封圈等6。 采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按 H9/f9 选取。薄钢片厚度为 0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择 O 型密封圈。 液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际工作的最大行程确定，并参照表 4-4 选 取标准值。液压缸活塞行程参数优先次序按表 4-4 中的 a、b、c 选用。 表 4-4（a）液压缸行程系列（GB 2349-80）6 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 表 4-4（b） 液压缸行程系列（GB 2349-80）6 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 表 4-4（c） 液压缸形成系列（GB 2349-80）6 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3400 3800 3.3 活塞的设计活塞的设计 由于活塞在液压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不 能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且 容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率， 使液压缸达不到要求的设计性能。 活塞与缸体的密封形式分为：间隙密封（用于低压系统中的液压缸活塞的密封） 、 活塞环密封（适用于温度变化范围大、要求摩擦力小、寿命长的活塞密封） 、密封圈密 封三大类。 其中密封圈密封又包括 O 形密封圈 （密封性能好， 摩擦因数小， 安装空间小） 、 Y 形密封圈（用在 20Mpa 压力下、往复运动速度较高的液压缸密封） 、 x Y 形密封圈（耐 高压，耐磨性好，低温性能好，逐渐取代 Y 形密封圈） 、V 形密封圈（可用于 50Mpa 压力 14 下，耐久性好，但摩擦阻力大） 。综合以上因素，考虑选用 O 型密封圈。 3.4 导向套的设计与计算导向套的设计与计算 1.最小导向长度 H 的确定 当活塞杆全部伸出时，从活塞支承面中点到到导向套滑动面中点的距离称为最小导 向长度1。如果导向长度过短，将使液压缸因间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸工 作性能和稳定性。因此，在设计时必须保证液压缸有一定的最小导向长度。根据经验, 当液压缸最大行程为 L,缸筒直径为 D 时,最小导向长度为: 220 DL H+ （4- 5） 一般导向套滑动面的长度 A， 在缸径小于 80mm 时取 A=(0.61.0)D， 当缸径大于 80mm 时取 A=(0.61.0)d.。活塞宽度 B 取 B=(0.61.0)D。若导向长度 H 不够时,可在活塞杆 上增加一个导向套 K(见图 4-1)来增加 H 值。隔套 K 的宽度) 2 1 BAHC+=（。 图 4-1 液压缸最小导向长度1 因此:最小导向长度7cm 2 10 20 40 ( 220 =+=+cm DL H），取 H=9cm； 导向套滑动面长度 A=cmcm48. 46 . 58 . 0= 活塞宽度 B=cm2 . 7cm089 . 0= 隔套 K 的宽度3cm . 1 cm)2 . 748 . 4 ( 2 1 9) 2 1 =+=+=BAHC（ 2.导向套的结构 导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况适 15 当选择。 1）普通导向套 这种导向套安装在支承座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用和 张开密封圈唇边而起密封作用6。 2）易拆导向套 这种导向套用螺钉或螺纹固定在端盖上。当导向套和密封圈磨损 而需要更换时，不必拆卸端盖和活塞杆就能进行，维修十分方便。它适用于工作条件恶 劣，需经常更换导向套和密封圈而又不允许拆卸液压缸的情况下。 3）球面导向套 这种导向套的外球面与端盖接触，当活塞杆受一偏心负载而引起 方向倾斜时，导向套可以自动调位，使导向套轴线始终与运动方向一致，不产生“憋劲 “现象。这样，不仅保证了活塞杆的顺利工作，而且导向套的内孔磨损也比较均匀。 4）静压导向套 活塞杆往复运动频率高、速度快、振动大的液压缸，可以采用静 压导向套。由于活塞杆与导向套之间有压力油膜，它们之间不存在直接接触，而是在压 力油中浮动，所以摩擦因数小、无磨损、刚性好、能吸收振动、同轴度高，但制造复杂， 要有专用的静压系统。 3.5 端盖和缸底的设计与计算端盖和缸底的设计与计算 在单活塞液压缸中，有活塞杆通过的端盖叫端盖，无活塞杆通过的缸盖叫缸头或缸 底。端盖、缸底与缸筒构成密封的压力容腔，它不仅要有足够的强度以承受液压力，而 且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、密 封圈槽，还有连接螺钉孔，受力情况比较复杂，设计的不好容易损坏。 1.端盖的设计计算 端盖厚 h 为： )-3p( h 1 cp cp d dD = 式中 D1螺钉孔分布直径，cm； P液压力， 2 kgf/cm ； cp d密封环形端面平均直径，cm； 材料的许用应力， 2 kgf/cm 。 2.缸底的设计 缸底分平底缸，椭圆缸底，半球形缸底。 3.端盖的结构 16 端盖在结构上除要解决与缸体的连接与密封外，还必须考虑活塞杆的导向，密封和 防尘等问题6。缸体端部的连接形式有以下几种： A焊接 特点是结构简单，尺寸小，质量小，使用广泛。缸体焊接后可能变形， 且内缸不易加工。主要用于柱塞式液压缸。 B螺纹连接（外螺纹、内螺纹） 特点是径向尺寸小，质量较小，使用广泛。缸体 外径需加工，且应与内径同轴；装卸徐专用工具；安装时应防止密封圈扭曲。 C法兰连接 特点是结构较简单，易加工、易装卸，使用广泛。径向尺寸较大， 质量比螺纹连接的大。非焊接式法兰的端部应燉粗。 D拉杆连接 特点是结构通用性好。缸体加工容易，装卸方便，使用较广。外形 尺寸大，质量大。用于载荷较大的双作用缸。 E半球连接，它又分为外半环和内半环两种。外半环连接的特点是质量比拉杆连 接小，缸体外径需加工。半环槽消弱了缸体，为此缸体壁厚应加厚。内半环连接的特点 是结构紧凑，质量小。安装时端部进入缸体较深，密封圈有可能被进油口边缘擦伤。 F钢丝连接 特点是结构简单，尺寸小，质量小。 3.6 缸体长度的确定缸体长度的确定 液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还需要考 虑到两端端盖的厚度1。一般液压缸缸体长度不应大于缸体内经的 2030 倍。取系数为 5,则液压缸缸体长度：L=5*10cm=50cm。 3.7 缓冲装置的设计缓冲装置的设计 液压缸的活塞杆（或柱塞杆）具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大 的动量。 在它们的行程终端， 当杆头进入液压缸的端盖和缸底部分时， 会引起机械碰撞， 产生很大的冲击和噪声。采用缓冲装置，就是为了避免这种机械撞击，但冲击压力仍然 存在，大约是额定工作压力的两倍，这就必然会严重影响液压缸和整个液压系统的强度 及正常工作。缓冲装置可以防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底 或端盖的冲击，在它们的行程终端能实现速度的递减，直至为零。 当液压缸中活塞活塞运动速度在 6m/min 以下时，一般不设缓冲装置，而运动速度 在 12m/min 以上时，不需设置缓冲装置。在该组合机床液压系统中，动力滑台的最大速 度为 4m/min,因此没有必要设计缓冲装置。 17 3.8 排气装置排气装置 如果排气装置设置不当或者没有设置排气装置，压力油进入液压缸后，缸内仍会存 在空气6。 由于空气具有压缩性和滞后扩张性,会造成液压缸和整个液压系统在工作中的 颤振和爬行,影响液压缸的正常工作。 比如液压导轨磨床在加工过程中， 这不仅会影响被 加工表面的光洁程度和精度， 而且会损坏砂轮和磨头等机构。 为了避免这种现象的发生， 除了防止空气进入液压系统外，还必须在液压缸上设置排气装置。配气装置的位置要合 理，由于空气比压力油轻，总是向上浮动，因此水平安装的液压缸，其位置应设在缸体 两腔端部的上方；垂直安装的液压缸，应设在端盖的上方。 一般有整体排气塞和组合排气塞两种。整体排气塞如图 4- 2（a）所示。 表 4-5 排气阀（塞）尺寸 6 d 阀座 阀杆 孔 c 1 d 2 d D 1 l 2 l 3 l 1 L s 4 d 4 l 5 l 2 L 3 d 4 d M16 6 11 6 19.2 9 3 2 31 17 10 7.5 3 48 46 23 M20 x2 8 14 7 25.4 11 4 3 39 22 13 11 4 59 48 28 图 4- 2 (a) 整体排气孔 图 4- 2（b） 组合排气孔 18 图 4-2（c） 整体排气阀零件结构尺寸 由于螺纹与缸筒或端面连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空 气从锥面空隙中挤出来并经过斜孔排除缸外。这种排气装置简单、方便，但螺纹与锥面 密封处同轴度要求较高， 否则拧紧排气塞后不能密封， 造成外泄漏。 组合排气塞如图 4- 2 （b）所示，一般由络螺塞和锥阀组成。螺塞拧松后，锥阀在压力的推动下脱离密封面 排出空气。排气装置的零件图及尺寸图见 4- 2（c）以及表 4- 2（d） 。 图 4-2（d） 组合排气阀零件结构尺寸 3.9 密封件的选用密封件的选用 1.对密封件的要求 液压缸工作中要求达到零泄漏、摩擦小和耐磨损的要求。在设计时，正确地选择密 封件、导向套（支承环）和防尘圈的结构形式和材料是很重要的。从现在密封技术来分 析， 液压缸的活塞和活塞杆及密封、 导向套和防尘等应作为一个综合的密封系统来考虑， 具有可靠的密封系统，才能式液压缸具有良好的工作状态和理想的使用寿命。 19 在液压元件中，对液压缸的密封要求是比较高的，特别是一些特殊材料液压缸，如 摆动液压缸等。液压缸中不仅有静密封，更多的部位是动密封，而且工作压力高，这就 要求密封件的密封性能要好，耐磨损，对温度适应范围大，要求弹性好，永久变形小， 有适当的机械强度，摩擦阻力小，容易制造和装卸，能随压力的升高而提高密封能力和 利于自动补偿磨损。 密封件一般以断面形状分类。有 O 形、U 形、V 形、J 形、L 形和 Y 形等。除 O 形外， 其他都属于唇形密封件。 2.O 形密封圈的选用 液压缸的静密封部位主要是活塞内孔与活塞杆、支承座外圆与缸筒内孔、缸盖与缸 体端面等处6。这些部位虽然是静密封，但因工作由液压力大，稍有意外，就会引起过 量的内漏和外漏。 静密封部位使用的密封件基本上都是 O 形密封圈。O 形密封圈虽小，确实一种精密 的橡胶制品，在复杂使用条件下，具有较好的尺寸稳定性和保持自身的性能。在设计选 用时，根据使用条件选择适宜的材料和尺寸，并采取合理的安装维护措施，才能达到较 满意的密封效果。 安装 O 形圈的沟槽有多种形式，如矩形、三角形、V 形、燕尾形、半圆形、斜底形 等，可根据不同使用条件选择，不能一概而论。使用最多的沟槽是矩形，其加工简便， 但容易引起密封圈咬边、扭转等现象。 3.动密封部位密封圈的选用 液压缸动密封部位主要有活塞与缸筒内孔的密封、活塞杆与支承座（导向套）的密 封等。 x Y 形密封圈是我国液压缸行业使用极其广泛的往复运动密封圈。它是一种轴、孔互 不通用的密封圈。 一般， 使用压力低于 16MPa 时， 可不用挡圈而单独使用。 当超过 16MPa 并用于活塞动密封装置时，应使用挡圈，以防止间隙“挤出” 。 3.10 防尘圈防尘圈 防尘圈设置与活塞杆或柱塞密封外侧， 用于防止外界尘埃、 沙粒等异物侵入液压缸， 从而可以防止液压油被污染导致元件磨损。 1.防尘圈 A 型防尘圈 是一种单唇无骨架橡胶密封圈，适于在 A 型密封结构形式内安 20 装，起防尘作用。 B 型防尘密封圈 是一种单唇带骨架橡胶密封圈，适于在 B 型密封结构形式 内安装，起防尘作用。 C 型防尘圈 是一种双唇密封橡胶圈，适于在 C 型结构形式内安装，起防尘 和辅助密封的作用。 2.防尘罩 防尘罩采用橡胶或尼龙、 帆布等材料制作。 在高温工作时， 可用氯丁橡胶， 可在 130 以下工作。如果温度再高时，可用耐火石棉材料。当选用防尘伸缩套时，要注意在高频 率动作时的耐久性，同时注意在高速运动时伸缩套透气孔是否能及时导入足够的空气。 但是，安装伸缩套给液压缸的装配调整会带来一些困难。 3.11 液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构 液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸近处有口的连接等。1.液压 缸的安装形式 液压缸的安装形式很多，但大致可以分为以下两类。 1）轴线固定类 这类安装形式的液压缸在工作时，轴线位置固定不变。机床上的 液压缸绝大多数是采用这种安装形式。 A 通用拉杆式。在两端缸盖上钻出通孔，用双头螺钉将缸和安装座连接拉紧。一般 短行程、压力低的液压缸。 B 法兰式。用液压缸上的法兰将其固定在机器上。 C 支座式。将液压缸头尾两端的凸缘与支座固定在一起。支座可置于液压缸左右的 径向、切向，也可置于轴向底部的前后端。 2）周线摆动类 液压缸在往复运动时，由于机构的相互作用使其轴线产生摆动， 达到调整位置和方向的要求。安装这类液压缸，安装形式也只能采用使其能摆动的铰接 方式。工程机械、农用机械、翻斗汽车和船舶甲板机械等所用的液压缸多用这类安装形 式。 A 耳轴式。将固定在液压缸上的铰轴安装在机械的轴座内，使液压缸轴线能在某个 平面内自由摆动。 B 耳环式。将液压缸的耳环与机械上的耳环用销轴连接在一起，使液压缸能在某个 平面内自由摆动。耳环在液压缸的尾部，可以是单耳环，也可以是双耳环，还可以做成 21 带关节轴承的单耳环或双耳环。 C 球头式。将液压缸尾部的球头与机械上的球座连接在一起，使液压缸能在一定的 空间锥角范围内任意摆动。 2.液压缸油口设计 油口孔是压力油进入液压缸的直接通道，虽然只是一个孔，但不能轻视其作用6。 如果孔小了，不仅造成进油时流量供不应求，影响液压缸的活塞运动速度，而且会造成 回油时受阻，形成背压，影响活塞的退回速度，减少液压缸的负载能力。对液压缸往复 速度要求较严的设计，一定要计算孔径的大小。 液压缸的进出油口，可以布置在缸筒和前后端盖上。对于活塞杆固定的液压缸，进 出油口可以设在活塞杆端部。如果液压缸无专用排气装置，进出油口应设在液压缸的最 高处，以便空气能首先从液压缸排出。液压缸进出油口的链接形式有螺纹、方形法兰和 矩形法兰等。 第 4 章 液压泵的参数计算液压泵的参数计算 工进阶段液压缸压力最大，若取进油路总压力损失 5 5 10pPa = ，压力 j p 继电 器可靠动作需要压力差为 5 5 10 Pa，则液压泵 最高工作压力可按式算出： aap PPppP 4 . 4610)55 4 . 36(105 55 1 =+=+= 因此泵的额定压力可取 r p 1.2546.3 5 10 Pa=58 5 10 Pa。 由表 4-6 可知，工进时所需要流量最小是 0.24L/min，设溢流阀最小溢流量为 2.5L/min，则小流量泵的流量应为min/76 . 2 min/)5 . 224 . 0 1 . 1 ( 1 LLqp=+，快进快退 时 液 压 缸 所 需 的 最 大 流 量 是20.1L/min ， 则 泵 的 总 流 量 为 min/11.22min/ 1 . 201 . 1LLqp=； 即大流量泵的流量min/35.19min/)76 . 2 11.22( 12 LLqqq ppp =。 22 根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用 YB-A26B 型的双联叶片泵，该泵额 定压力为 7MPa，额定转速 1000r/min。 第 5 章 电动机的选择电动机的选择 流量:smsmqp/10375 . 0 /)60/1022.5( 3353 2 = 下面分别计算三个阶段所需要的电动机功率 P。 1.差动快进 差动快进时，大泵 3 的出口压力油经单向阀 6 后与小泵 4 汇合，然后经三位五通阀 15 进入液压缸大腔，大腔的压力Papp j 5 1 1092 . 4 =，查样本可知，小泵的出口压力 损失 5 1 4.5 10pPa=，大泵出口到小泵出口的压力损失 5 2 1.5 10pPa=。于是计算可 得 小 泵 的 出 口 压 力Papp 5 1 1042 . 9 =（ 总 效 率 1 =0.5 ）， 大 泵 出 口 压 力 Papp 5 2 1092.10=（总效率 2 =0.5） 。 电动机功率： W qpqp P pp 945) 5 . 0 10375 . 0 1092.10 5 . 0 106670 . 01042 . 9 ( 3535 2 22 1 11 1 = + = + = 2.工进 考虑到调速阀所需最小压力差 5 1 5 10 p Pa= 。压力继电器可靠动作需要压力差 5 2 5 10 p Pa= 。 因此工进时小泵的出口压力为： Pappppp 5 2111 10 4 . 46=+=。而大泵的卸载压力取 5 2 2 10 p pPa=。 （小泵 的总效率 1 =0.565，大泵的总效率 2 =0.3） 。 23 电动机功率: W qpqp P pp 798) 3 . 0 10375 . 0 102 655 . 0 106670 . 010 4 . 46 ( 3535 2 22 1 11 2 = + = + = 3.快退 类似差动快进分析知：小泵的出口压力Papp 5 2 10 1 . 22=（总效率 1 =0.5） ；大泵 出口压力Papp 5 2 10 6 . 23=（总效率 2 =0.51） 。 电动机功率为： W qpqp P pp 2030) 51 . 0 10375 . 0 10 6 . 23 5 . 0 106670 . 010 1 . 22 ( 3535 2 22 1 11 2 = + = + = 综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用 Y132M-1 异步电动机,电动机功率为 3KW,额定转速 750r/min。 第 6 章 液压元件的选择液压元件的选择 6.1 液压阀及过滤器的选择液压阀及过滤器的选择 根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可选出这些元件的型 号及规格1。本例所有阀的额定压力都为 5 63 10 Pa，额定流量根据各阀通过的流量，确 定为 10L/min，25L/min 和 63L/min 三种规格，所有元件的规格型号列于表 5-1 中，过 滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。 表 7-1 液压元件明细表 序号 元件名称 最大通过流 量 1 /minL 型号 24 1 泵 22.5 YB-A26B 2 单向阀 12 I-25B 3 三位五通电磁阀 32 35 1 D-63BY 4 二位二通电磁阀 32 22 1 D-63BH 5 调速阀 0.32 Q-10B 6 压力继电器 D 1 P-63B 7 单向阀 16 I-25B 8 液控顺序阀 0.16 XY-25B 9 背压阀 0.16 B-10B 10 液控顺序阀（卸载用） 16 XY-25B 11 单向阀 12 I-25B 12 溢流阀 4 Y-10B 13 过滤器 45 XU-B32*100 14 压力表开关 K-6B 15 减压阀 20 J-63B 16 单向阀 20 I-63B 18 单向顺序阀 XI-63B 6.2 油管的选择油管的选择 根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排 出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管内通油量最大，其 实际流量为泵的额定流量的两倍达 45L/min，则液压缸进、出油管直径 d 按产品样本， 25 选用内径为 10mm，外径为 18mm 的冷拔钢管。 6.3 油箱容积的确定油箱容积的确定 中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的 57 倍，本设计取 7 倍，故油箱容积 为:315L457=LV）（ 第 7 章 验算液压系统性能验算液压系统性能 7.1 压力损失的验算及泵压力的调整压力损失的验算及泵压力的调整 1.工进时的压力损失的验算及泵压力的调整 工进时管路中的流量仅为 0.24L/min，因此流速很小，所以沿程压力损失和局部损 失都非常小，可以忽略不计1。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失 5 1 5 10pPa= ， 回油路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时液压缸的工作压力 1 p加 上 进 油 路 压 差 1 p， 并 考 虑 压 力 继 电 器 动 作 需 要 ， 则 ： aaap PPPppp 555 11 10 4 . 4610)55 4 . 36(105=+=+= 即小流量泵的溢流阀 12 应按此压力调整。 2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 因快退时，液压缸无杆腔的回游量是进油量的两倍，其压力损失比快进时要大，因 此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，以便于确定大流