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大学毕业设计（论文）液压综合实验台设计系别：专 业：学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师:专业教研室负责人: 2015年 月 日43摘 要随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了液压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证液压系统能正常运行并极大发挥液压技术优势的先决条件。本文主要研究的是液压传动系统，液压传动系统的设计需要与主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，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。关键词：回路，实验装置，设计AbstractWith the quickening pace of science and technology, hydraulic technology has been widely applied in various fields, the hydraulic system has become one of the most critical parts of a host device. However, due to factors of design, manufacturing, installation, use and maintenance etc, affect the normal operation of the hydraulic system. Therefore, to understand the working principle of the system, some understanding of design, manufacture, use and maintenance and other aspects of knowledge, is to ensure the normal operation of hydraulic system is a prerequisite of great use of hydraulic technology advantage.This paper mainly studies the hydraulic drive system, the overall design and host of hydraulic transmission system at the same time. When the design, must proceed from actual conditions, combining various transmission forms, give full play to the advantages of hydraulic transmission, and strive to design hydraulic transmission system has the advantages of simple structure, reliable operation, low cost, high efficiency, simple operation, convenient repair.Key Words: throttle, loop, experimental apparatus, design目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 概述11.1 液压传动特点11.2 液压传动优势11.3 液压系统的设计步骤与设计要求3第2章 液压综合实验装置液压原理设计62.1液压传动综述62.1.1液压系统的组成62.1.2液压技术的优缺点62.1.3液压传动的发展趋势72.1.4液压系统的应用92.1.5液压系统的分类92.1.6液压系统设计要求及流程102.2 工作原理112.3课题设计要求11第3章 液压系统设计133.1 液压执行元件的配置133.2 液压缸的主要结参数133.3活塞杆强度计算143.4液压缸活塞的推力及拉力计算153.5活塞杆最大容许行程163.6液压缸内径及壁厚的确定173.7 液压泵及其驱动电动机的选择173.7.1液压泵的最大工作压力183.7.2计算液压泵的最大流量183.7.3选择液压泵的规格193.7.4计算液压泵的驱动功率并选择原动机203.8其他液压元件的选择213.8.1液压阀及过滤器的选择213.8.2油管的选择223.8.3 油箱及其辅件的确定233.9 液压系统压力损失验算24第4章 实验台面板的结构与设计264.1实验台面板的结构264.2实验台面板的设计264.2.1分析液压系统，确定实验台面板结构264.2.2液压元件的布局264.2.3确定油孔的位置与尺寸264.2.4绘制实验台面板零件图27第5章 液压站设计与维护保养285.1油箱的设计285.2液压站结构315.3液压站的组装325.4 液压站注意事项33第6章 管路的设计346.1管路的选择与布置346.2管路的连接346.2.1焊接式管接头346.2.2卡套式管接头346.2.3扩口式管接头356.2.4选择管路连接方式35第7章 液压站的组装调试、使用维护367.1 液压站的组装367.2 液压元件和管道安装367.3 液压站的使用与检查377.3.1 使用的一般注意事项377.3.2检查37第8章 实验台机架的设计388.1 实验台机架的基本尺寸的确定388.2 实验台材料的选择确定388.3 实验台主要梁的强度校核38参考文献41总 结42致 谢43第1章 概述1.1 液压传动特点液压传动有机械传动和电力拖动系统无法比拟的优点技术无法比拟的优点。液压元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中个部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。液压传动系统可以在运行过程中实现大范围的无级调速。另外液压传动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。除此以外，液压传动系统操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。 而且液压元件属机械工业基础件，标准化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的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。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。1.2 液压传动优势液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大，以空气为工作介质，处理方便，无介质费用、泄露污染环境、介质变质及补充等问题。由于液压传动是封闭的，多数情况下其元件均可由传动液压自行润滑，因此磨损很小。液压元件体积小、重量轻、标准化程度高，便于集中大批量生产，加上近年发展起来的叠装、插装技术，装配也很容易，因此造价低，比起其他机械传动，液压传动常为一种最为经济的选择。驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。工作台的移动速度是由节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。液压传动是由17世纪帕斯卡提出的静压传递原理、18世纪末英国制造出世界上第一台水压机开始发展起来的，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是本世纪中期以后的事情，特别是被20世纪第二次世界大战期间战争的激励，取得了很大进展，整体上经历了开关控制，伺服控制，比例控制3个阶段。比例控制技术是20世纪60年代末人们开发的一种可靠，廉价，控制精度和响应特性，均能满足工业控制系统实际需要的控制系统。当时，点液伺服技术已日益完善，但电液伺服阀成本高，应用和维护条件苛刻，难以被工业界接受。希望有一种廉价，控制精度能满足需要的控制技术去替代，这种需求背景导致了比例技术的诞生和发展。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。液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照负载的需求进行工作。电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件，它可以根据输入的电信号大小连续地成比例地对液压系统的参量实现远距离控制、计算机控制，与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方面还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少可由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性；另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，已或得了广泛的运用。比例阀按主要功能分类，分为压力控制阀，流量控制阀和方向控制阀三大类，每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式，直接控制用的小流量小功率系统中，先导控制 用的大流量大功率系统中。这些年来国内在液压件清洗设备的研制和生产方面发展很快，但使用经验表明，还存在一些需要进一步改进和完善的问题。首先是通用清洗设备的适用性问题。对于一些结构复杂和具有内部油路的零部件，采用通用清洗设备往往效果不理想，内部残留的污染物很难冲洗出来，因而应考虑选用或设计专用的清洗设备。其次是关于清洗液的洁净性问题。零件清洗过程中清洗液应保持一定的清洗度，这对于零件装配前的精密清洗尤为重要。目前国内清洗设备较普遍地存在过滤装置不够完善的问题，过滤精度低，纳垢容量小，不能有效的滤除从零件冲洗出来的颗粒污染物。有的清洗设备甚至没有过滤设备，而是定期对清洗设备的清洗液进行过滤净化。这样，在清洗的初期清洁度可能符合要求，但清洗到后期，由于污染物积累清洗液污染越来越严重，不仅达不到清洗的目的，反而污染了零件。因此，清洗设备必须装社具有足够高的过滤精度和纳垢容量的过滤器。采用可清洗滤芯和增加外过滤系统，可提高过滤净化能力并节约费用。设计的主要内容包括：液压总装图，非标准零件的设计，液压缸的设计，电机及泵、阀、管件的选择使用等等。为了使设计更趋于合理化、标注化、绝大多数零件都按照国家标注进行。1.3 液压系统的设计步骤与设计要求液压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，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，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。液压传动装置主要由以下四部分组成：1）能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。2）执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。3)制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4)辅助装置上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。液压传动有以下一些优点：1） 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。2） 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/min，实现往复直线运动时可达1000次/min。3） 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。4） 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。5） 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6） 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是：1） 液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2） 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。3） 液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4） 为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。5） 液压传动要求有单独的能源。6） 液压传动出现故障时不易找出原因。总的说来，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。第2章 液压综合实验装置液压原理设计2.1液压传动综述2.1.1液压系统的组成液压系统主要由以下五个主要部分来组成：a.能源装置：液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。b.执行装置：液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。c.控制装置：液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。d.辅助装置：油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。e.工作介质：液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。2.1.2液压技术的优缺点a.与机械传动和电气拖动系统相比，液压传动具有以下优点：(1)在相同的体积下，液压执行装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等功率的情况下，液压执行装置的体积小、重量轻、结构紧凑。液压马达的体积重量只有同等功率电动机的12%左右。由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。12(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。b.液压传动的缺点：(1)液压传动是以液体为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要有泄漏，同时，液体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比要求严格的场合采用，例如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统。13 (2)液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜于远距离传动。(3)液压传动对油温的变化比较敏感，油温变化会影响运动的稳定性。因此，在低温和高温条件下，采用液压传动有一定的困难。(4)为了减少泄露，液压元件的制造精度要求高，因此，液压元件的制造成本高，而且对油液的污染比较敏感。(5)液压系统故障的诊断比较困难，因此对维修人员提出了更高的要求，既要系统地掌握液压传动的理论知识，又要有一定的实践经验。(6)随着高压、高速、高效率和大流量化，液压元件和系统的噪声日益增大，这也是要解决的问题。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。2.1.3液压传动的发展趋势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。18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：a.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：(1)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。(2)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。(3)采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。(4)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。(5)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。(6)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。b.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。17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。c.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：(1)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。(2)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。(3)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。(4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。(5)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。2.1.4液压系统的应用a.液压传动在机械行业中的应用机床工业磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等b.静液压传动装置的应用静液压传动由于具有无级变速，调速范围宽，可以实现恒扭或恒功率调速，容易实现电控等优点，在工程机械中具有良好的应用前景。但是在铲土运输机械和起重机械中作为主要传动就用却很少，其主要问题是在于国内液压元件质量差，而国外的液压元件价格又太高，会造成主同成本过高。90年代以来，国内已引进了德国林德公司静液压叉车，以及利勃海尔公司静液压推土机的装载机，但在国内市场所占份额很小。c.远程液压传动装置的应用在科学技术迅猛发展的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代化信息技术正对人类 的生产生活产生着前所未有的影响。这些信息技术的进步，为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指明了方向，为数字化设计资源与制造资源的远程共享，进一步提高产品开发效率奠定了基础。这一点已经引起了学术界的广泛关注，并且有很多科研学者已经投入到了这方面的研究。目前在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在着零部件种类繁多、系统集成复杂、参考资料缺乏等一系列困难，而远程设计服务可以解决这些问题。为减轻液压设计人员的工作负担，实现现代化设计。2.1.5液压系统的分类液压系统可以按如下方法进行分类：a.按液流循环方式不同，液压系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统是：液压泵从油箱吸油，经节流阀、换向阀进入液压缸或液压马达，液压缸或液压马达的回油排油油箱，工作液在油箱中冷却及沉淀后再进行工作循环.闭式系统是:液压泵的吸油管路直接与液压马达的回油管路相连通，形成一个闭合回路，补油泵经单向阀补偿系统中各液压元件的泄漏损失。b.按工作特征不同，液压系统可分为液压传动系统和液压控制系统。前者以传递动力为主，以信息传递为次，追求传动特征的完善。后者则以传递信息为主，以传递动力为次，追求控制特性的完善。但是，随着科学技术的飞速发展和现在机械设备技术性能要求的不断提高，这种分类方法并非是绝对的。因为现代机械设备（如兵器、数控机床和航空航天设备等）的动力传递和控制指标都很重要，所以其液压传动系统和液压控制系统在具体结构上往往融为一体，这时就很难断定这样的系统是传动系统或控制系统。c.按执行器的速度控制与调节方式不同，液压系统可分为阀控系统和泵控系统。前者通过改变阀的开口度控制流量，从而控制执行器的速度。后者通过改变泵的排量来改变泵的流量，从而控制速度。一般而言，阀控系统效率较低；而泵控系统效率较高。2.1.6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：a.明确系统的设计b.分析系统工况c.确定主要参数d.拟定液压系统原理图e.选择液压元件f.验算液压系统性能g.绘制工作图编织技术文件。课题的基本要求： 查阅20篇以上参考文献，设计一液压综合实验台，完成总装图和零部件图，并按规定格式撰写文献综述、开题报告、毕业设计说明书。要求：方案可行，机构合理，经济实用，并满足给定的设计技术条件，实验台能满跑液压基本实验液阻特性实验、液压泵性能实验、节流调带回路性能实验、溢流阀静/动态性能实验、减压阀静/动态性能实验等。2.2 工作原理液压综合实验装置的液压系统的油源为定量液压泵（叶片泵），其最高工作压力由溢流阀设定，二位二通电磁换向阀用于控制液压泵的卸荷和供油。系统的执行器为竖直液压缸和液压缸，其中竖直液压缸和液压缸的运动方向均采用电磁换向阀作为导阀的液控顺序阀控制。竖直液压缸进回油路中并联的顺序阀和单向阀用于该缸差动反馈连接，液控顺序阀在缸差动时关闭回油路，在非差动时，提供回油路。液压缸的回油路上串联的溢流阀起背压作用。系统中压力继电器作为电磁铁通断电的发信装置，控制电磁换向阀的换向动作。压力表及其开关分别用于调整系统最高压力和压力继电器的动作压力时的显示和观测。图2.2 液压综合实验装置的液压系统原理图2.3课题设计要求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。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。第3章 液压系统设计液压综合实验装置的制作过程包括：液压缸的结构、装置、机架。并根据系统压力、流量选择了液压阀、电机、泵。本文的设计能够满足液压综合实验装置要求。3.1 液压执行元件的配置由于液压综合实验装置要求布置，行程较小，故选用缸筒固定的单杆活塞杆（取缸的机械效率）。3.2 液压缸的主要结参数根据表2.3以及液压缸内径尺寸系列与活塞杆直径系列推荐的优选尺寸，选择缸的尺寸。加载缸结构如图2.4所示。表2.3液压缸内径D与活塞杆直径d之间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磨床及研磨机床0.20.3250.50.58钻、镗、车、铣、床0.7570.620.70其他70.7 现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动联接，并取无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积的两倍，即。为了防止在在回油路中装有背压阀，初选背压。初选最大负载F=22000N，按此计算则 (3.4)液压缸直径由可知活塞杆直径按GB/T2348-1993将所计算的D与d值分别圆整到最相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得 按标准直径算出3.3活塞杆强度计算活塞杆在稳定工作下，如果仅受轴向拉力或压力载荷时，便可以近似的采用直杆承受拉、压载荷的简单强度计算公式进行计算，活塞杆应力 (3.5)或 (3.6)式中P活塞杆所受的轴向载荷d活塞杆直径活塞杆制造材料的许用应力根据以上公式可知竖直液压缸液压缸 可见，活塞杆的强度均满足要求。3.4液压缸活塞的推力及拉力计算液压油作用在液压缸活塞上的作用力P，对于一般单边活塞杆液压缸来说，当活塞杆前进时的推力： (3.7)当活塞杆后退时的拉力： (3.8)当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： (3.9)式中 D活塞直径（即液压缸内径）cm d活塞杆直径 cm-液压缸的工作压力当活塞杆前进时的推力： 当活塞杆后退时的拉力：当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 液压缸活塞的推力及拉力可以直接从附录中的有关计算中查出；大部分也可以从机械设计手册表11-133中直接读出。表11-133为活塞杆直径d采用速度比计算得出，不同液压缸直径D和压力下液压缸活塞上的推力及拉力数值。图3.1 液压缸活塞的受力3.5活塞杆最大容许行程根据机械设计手册表11-141和表11-142即可以概略的求出液压缸的最大容许行程。两个液压缸均采用如图固定自由模式进行安装。图3.2 安装型式简图根据长度公式 (3.13)可知竖直液压缸活塞杆计算长度l和实际行程S分别为=52.54cm=52.54-6=46.5cm液压缸活塞杆计算长度l和实际行程S分别为=72.78-5.5=67.28cm 3.6液压缸内径及壁厚的确定当P和p已知，则液压缸内径D可按公式得：(3.14)式中 P活塞杆上的总作用力，N p液压油的工作压力，KN可知 竖直液压缸的内径为125mm,液压缸的内径为90mm。3.7 液压泵及其驱动电动机的选择确定液压执行元件的形式液压执行元件大体分为液压缸或液压泵。前者实现直线运动，后者完成回转运动，二者的特点及适用场合见下表4.1表4.1 各执行元件的特点名 称特 点适 用 场 合双活塞杆液压缸双向对称双作用往复运动柱塞缸结构简单单向工作，靠重力或其他外力返回齿轮泵结构简单，价格便宜高转速低扭矩的回转运动叶片泵体积小，转动惯量小高转速低扭矩动作灵敏的回转运动摆线齿轮泵体积小，输出扭矩大低速，小功率，大扭矩的回转运动轴向柱塞泵运动平稳、扭矩大、转速范围宽大扭矩的回转运动径向柱塞泵转速低，结构复杂，输出大扭矩低速大扭矩的回转运动注：A1无杆腔的活塞面积 A2有杆腔的活塞面积常用液压泵主要有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等类型，各种泵间的特性有很大差异。选择液压泵的主要依据是其最大工作压力和最大流量。同时还要考虑定量或变量、原动机类型、转速、容积效率、总效率、自吸特性、噪声等因素。这些因素通常在产品样本中均有反映。叶片泵也就是常说的离心泵，优点是结构简单，流量大，调节也很方便。故选择叶片泵作为系统的油源。通过查资料，得知叶片泵的额定压力是16Mpa，中压，排量1350mL/r，最高转速5004000r/min，最大功率320kW，容积效率8094%，总效率7590%，适用黏度20200mm2/s，自吸能力好，功率质量比大，输出压力脉动小，污染敏感度大，叶片磨损后效率下降较小，黏度对效率的影响较小，噪声小中，价格中，适用于机床、液压机、注塑机、工程机械、飞机及要求噪声较低的场合。3.7.1液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力pp取决于执行元件（液压缸或液压马达）的最大工作压力，即 ppp1+(4.1)式中 p1液压缸或液压马达的最大工作压力，16MPa；系统进油路上的总压力损失系统管路未曾确定前，可按经验进行估取，简单系统取=（0.20.5）106Pa，复杂系统取=（0.51.5）106Pa，该系统中取为0.5106Pa。故可知 pp16106+0.5106=16.5106Pa，即液压泵的最大工作压力为17Mpa。3.7.2计算液压泵的最大流量主液压缸的最大流量qP（m3/s）取决于系统所需流量qv对于采用差动缸回路的系统，液压泵的最大流量为 qPqv=K(A1-A2)vmax (4.2)式中 A1、A2液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积，m3；vmax液压缸的最大移动速度，m/s；K系统的泄漏系数，一般取1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）。由于液压综合实验装置每分钟循环次数为86次，故可知两个液压缸循环一次约为0.7s，初选竖直液压缸和液压缸前进和后退的时间相同，故每次前进或者后退的时间约为0.175s。故由公式可知 (4.3)=(4.4)可知=0.175m/s 可知液压缸的最大移动速度为0.175m/s。液压缸的工作行程根据公式S=0.15m (4.5)故液压泵的最大流量 竖直液压缸qv=K(A1-A2)=1.1 m3/s 液压缸 取液压泵的最大流量为1203.7.3选择液压泵的规格 按照液压系统图中拟订的液压泵的型式及上述计算得到的pp和qP值，由产品样本或手册选取相应的液压泵规格。为了保证系统不致因过渡过程中过高的动态压力作用被破坏，液压泵应有一定的压力储备量，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%（高压系统取小值，中低压系统取大值）。关于泵的流量，在实际选择中，由于产品样本上通常给出泵的排量、转速范围及典型转速下不同压力下的输出流量，故在系统所需流量qv已知的情况下，泵的流量（L/min）、转速n(r/min)与排量V（mL/r）应综合考虑。事实上，由于泵的输出流量qP为 = 10-3 v(4.6)式中 v泵的容积效率，%； 所以，一般首先根据系统所需流量qv（L/min）和初选的液压泵转速n1(r/min)及泵的容积效率v（可从产品样本查得或估取为v=0.9）计算泵排量参考值，即Vg= (4.7)然后再倒算（复算）出泵的实际流量即可，对于定量泵，最终选择的泵流量尽可能与系统所需流量相符合。根据上述计算公式，可知 Vg=mL/r泵的输出流量 =20m根据以上压力和流量的数值查阅产品目录，最后确定选取YB-25型单级叶片泵。3.7.4计算液压泵的驱动功率并选择原动机a. 驱动功率的计算若工作循环中，泵的压力和流量比较恒定（即工况图上p-t曲线和q-t曲线变化较为平稳），则液压泵驱动功率应按下式计算 （W） (4.8)式中 为液压泵的最大工作压力（Pa）和最大流量（m/s）；为液压泵的总效率，取80%。 =b. 电动机的选择 固定设备的液压系统，其液压泵通常用电动机驱动。根据上述计算出的功率和液压泵的转速及其使用环境，从产品样本或手册中选定其型号规格额定功率、转速、电源、结构型式（立式、卧式，开式、封闭式等），并对其进行超载能力核算，以保证每个工作阶段电动机的峰值超载量都低于25%50%。根据液压传动系统设计与使用的参数信息，选择同步转速为3000r/min的Y225M-2三相异步电动机。满载转速为2970r/min，额定功率为45kW，额定转矩为2.2Nm。3.8其他液压元件的选择3.8.1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。液压综合实验装置系统中，所有液压阀的额定压力都为，额定流量根据各阀通过的流量，所有元件的规格型号列于下表中。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。表中序号与系统原理图中的序号一致。 表4.2 液压元件明细表序 号元件名称最大通过流量/L型 号1双叶片叶片泵120YB252溢流阀4Y-10B3、16、18压力表K-6B4溢流阀4Y-10B5、6、7液控顺序阀1.6XY-25B8溢流阀4Y-10B9、10、11液控顺序阀1.6XY-25B12顺序阀1.6XY-25B13单向阀20I-25B14、15三位四通换向阀3235-63BY17、19压力继电器20二位二通换向阀323.8.2油管的选择方案一：在液压、气压传动及润滑的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管等，钢管能承受较高的压力，价廉，但安装时的弯曲半径不能太小，多用在装配位置比较方便的地方。这里作者们采用钢管连接。管道内径计算 (5.9)式中 Q通过管道内的流量v管道内允许流速 允许流速推荐值表5.3 允许流速推荐值油液流经的管道推荐流速 m/s液压泵吸油管道0.51.5，一般取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6取=0.8m/s，=4m/s, =2m/s.分别应用上述公式得=20.2mm,=10.7mm,=15.2mm。根据内径按标准系列选取相应的管子。按表37-9-1经过圆整后分别选取=20mm，=10.7mm, =15mm。对应管子壁厚。方案二：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240L/min。综上所述，液压缸进、出油管直径d按产品样本，选用内径为15mm，外径为19mm的10号冷拔钢管（YB 231-70）。3.8.3 油箱及其辅件的确定油箱在液压系统中除了储存油液外，还起着散发油液中的热量（在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量）、分离油液中的气泡、沉淀固体杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如空气滤清器及液位计等。设计油箱时应考虑如下几点：a .油箱必须有足够大的容积。以满足散热要求，停车时能容纳液压系统中所有的油；而工作时又保持适当的油位要求等。b. 吸油管及回油管应插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空气；回油管飞溅产生气泡。管口一般与油箱底、箱壁的距离不小于管径的3倍。吸油管应安装80或100m的网式或线隙式滤油器，安装位置要便于装卸或清洗滤油器。回油管口斜切45角并面向箱壁，以防回油冲击油箱底部的沉积物。c. 吸油管和回油管的距离尽可能远一点，中间要设置隔板，使油液在油箱中流动速度缓慢一点，时间长一些，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。d. 为了保持油液清洁，油箱应有密封的顶盖，顶盖上应没有带滤油网的注油口及带空气滤清器的通气孔，注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成。为了便于放掉油，油箱底应有一定倾斜度，最低处设放油阀。e. 箱壁上应考虑安装液面指示器、冷却器。加热器及温度计等位置。f.油箱也可以设计成完全密封的充压式油箱，用以改善液压的吸油状况。一般充气压力为0.070.1MPa。根据以上六点设计要点以及对照本设计的需要，绘制油箱简图如下：图4-5 油箱简图初始设计时，先按经验确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。初设计时，按经验公式(5.10)式中液压泵每分钟排出压力油的容积 经验系数,按下表取 =5：表5.4 各系统经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压系统冶金机械12245761210中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，故油箱容积为=5120=600L3.9 液压系统压力损失验算验算的目的在于了解执行元件能否得到所需工作压力。系统进油路上的压力损失由管道的沿程压力损失、局部压力损失两部分组成，即 =+（Pa） (5.11)a. 沿程压力损失=（Pa） (5.12)式中 沿程阻力系数，可按液压传动系统设计与使用表2-34相应的公式进行计算，也可以由图2-14查得； 管道长度，m； 液体密度，； 液流平均速度，。因此由公式可得沿程压力损失 =0.1（Pa） b. 局部压力损失 （Pa）(5.13)式中 局部阻力系数，其具体数值与局部阻力装置的类型和雷诺数有关，通常，当Re时，； 液体密度，；液流平均速度，。因此由公式可得局部压力损失（Pa）第4章 实验台面板的结构与设计4.1实验台面板的结构试验台面板是盖在实验台表面的面板。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。试验台面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实验台面板的设计4.2.1分析液压系统，确定实验台面板结构本次试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14mm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液压元件的布局绘出面板平面尺寸，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：(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。4.2.3确定油孔的位置与尺寸实验台面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。4.2.4绘制实验台面板零件图试验台面板结构复杂，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2.5为实验台面板的主视图。图3.1 实验台面板第5章 液压站设计与维护保养5.1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： (4.1)在中压系统中p6.3MPa可取： (4.3)式中V液压油箱有效容量； 液压泵额定流量。在本课题中，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，油箱有效容积取200L。5.1.2液压油箱的外形尺寸表4.1BEX系列液压油箱外形尺寸 尺寸（mm）型号AbcBEX63A550450600BEX100700500600BEX160800600660BEX2501000650680BEX-100018001100800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4.1所示。图4.1 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。(1)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。(2)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。(3)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4.1所示。图4.1 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。(4)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。(5)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液压站结构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。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4.2 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。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。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。 5.3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。5.3.1 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。5.4 液压站注意事项5.4.1 使用的一般注意事项 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，应先使液压泵空载运转5min，再起动执行器工作。(3)不许任意调整电气控制装置系统的互锁装置，随意移动各限位开关、挡块、行程撞块的位置。(4)各种液压元、辅件未经主管部门同意，不准私自调节或拆换。(5)液压站出现故障时，不准擅自乱动，应通知有关部门分析原因并排除。除上述几点外，还应按有关规定做好对各类液压件备件及液压油的管理工作。5.4.2实验台的操作方法操作时，开启电机后，油泵启动。所有换向阀置于中位终止。换向阀开启后，负载取决于遥控口压力2MPa，当负载缸进行到一半行程时，触碰程控开关，自动切换换向阀，关闭遥控口。这是，负载变成6MPa，油液开始进左侧增压回路，压力逐渐增大，走完另一半行程后完成实验。5.4.3检查液压系统种类繁杂，各有其特定用途和使用要求。为了及时了解和掌握液压站和整个系统的运行状况，消除故障隐患，缩短维修周期，通常应采用点检和定检的方法对系统进行检查。第6章 管路的设计在完成以上选择后，进入到管路阶段。6.1管路的选择与布置对于具有不同管路长度的刚性连接，一般使用钢管。钢管能承受较高压力，廉价。表5.1 管材特点和用途管材特点用途钢管尺寸精度高、表面光洁各类液压设备铜管起油液氧化催化剂作用、扩口是易砷作硬化、耐振性差低压固定用途铝管易弯管、易扩口低压液压系统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14mm的钢管。在第二章已通过计算。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。6.2.1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。6.2.2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。6.2.3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。6.2.4选择管路连接方式 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5.1所示。内径为14mm。具体计算在第二章中已有介绍。图5.1 卡套式管接头第7章 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。 7.1 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。7.2 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。7.3 液压站的使用与检查7.3.1 使用的一般注意事项 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，应先使液压泵空载运转5min，再起动执行器工作。(3)不许任意调整电气控制装置系统的互锁装置，随意移动各限位开关、挡块、行程撞块的位置。(4)各种液压元、辅件未经主管部门同意，不准私自调节或拆换。(5)液压站出现故障时，不准擅自乱动，应通知有关部门分析原因并排除。除上述几点外，还应按有关规定做好对各类液压件备件及液压油的管理工作。7.3.2检查液压系统种类繁杂，各有其特定用途和使用要求。为了及时了解和掌握液压站和整个系统的运行状况，消除故障隐患，缩短维修周期，通常应采用点检和定检的方法对系统进行检查。第8章 实验台机架的设计由于装置主要液压缸实现的，故在此不一一叙述了。8.1 实验台机架的基本尺寸的确定机架是支撑及其所有附件的可移动机构。要保证拆装方便、安全；重量要轻，便于移动；架子要有足够的空间安装。而且每个总成之间要考虑它们之间的协调关系。考虑到这些方面的因素后要确定的一些尺寸根据这些数据，大概确定架子的长高。这样架子的地面的结构就确定了。支撑的部件是支撑板，支撑板固定在支承轴上，支承轴安装在机架上。为了使机架能够方便移动，须在架子上装轮子，因此在架子的4个侧面通过螺栓各连接两个轮子，使得架子和轮子连接牢固。靠近转盘这端安装有锁止装置，使得架子在任何位置都能停止固定。8.2 实验台材料的选择确定架子的结构确定后，就需要准备材料，买材料时要考虑钢材的性能，同时也要考虑成本，再者还要考虑到其美观，通过到市场调查分析后，台架选用6060的方钢和5050的角钢组合制作。其规格如表一所示。受力比较小的底架就用50的角钢制作，其他的受力大的转架就用60的方钢制作。在转架与支撑板的固定处需要用轴连接。表5-1 钢材的尺寸规格60605050横截面图长度500567材料Q235Q2358.3 实验台主要梁的强度校核估算支撑的质量为25（250N），考虑到一些外在压力，按照重量为600N进行校核。支承轴160，查机械工程材料 P105页表5-2得，Q235钢材的屈服强度 b =375460MPa，取 b=375 MP a解：和轴一样建立如图所示的坐标系。以轴心为x轴，垂直上平面的直线为y轴，一端点为圆点建立如图6.1所示的平面直角坐标系。因为：FRD =600N ，把RDE从D点移到E后的受力情况如图6.1所示。图5.1得到一个F和一个力矩M=FabLbe=6000.300NM=180 Nm计算轴的集惯性矩Ip和抗弯截面系数Wz，因为材料和轴的是一样的，所以 b=375 MP a , Ip=y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.688410-6m3 所以 max= M max / W=180/（6773.6910-6）P a=0.26MP a也设安全系数：K=5故：K max=50.26MP a=1.5 MP a b=375 MP a因此：也可以做出结论转架在安全系数为5的情况下也是安全的。所以可以进行制作。解：以轴心为x轴，垂直上平面的直线为y轴，一端点为圆点建立如图2.2.1所示的平面直角坐标系。轴的受力分析。轴的轴心受力简图如图2.2.1-b所示。通过受力图可以明显看出轴的最大弯矩是在BE点之间。把F从C点移到B 后的受力情况如图2.2.1- b 所示。得到一个F和一个力矩M=FLbe=6000.3NM=180 Nm因为：Fba+Fde=2F=1200N由于轴的受力完全对称，故Fba=Fde=F=600NB点和F点的弯矩为：MB=WF=FbaLde+M=6000.01+180 Nm=601.8Nm 受力情况如图2.2.1所示. 计算轴的极惯性矩Ip 和抗弯截面系数Wz因为材料和轴的是一样的，所以 b=375 MP a , Ip=y2dA =10.16cm4; W= Ip/y max=6773.688410-6m3 所以 max= M max / W