[精品论文]液压提升千斤顶及驱动系统的设计.doc

课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 图书分类号： 密 级： 摘要 本课题设计了一种液压千斤顶。主要包括液压千斤顶的驱动部分和液压缸的结构的 设计。液压千斤顶是一种小型起重机械，主要用来将重物顶起一定高度，以方便对重物 进行加工，维修等工作。本课题要求千斤顶所能顶起的重量小于等于 20 吨，液压缸的外 形尺寸为直径高度=250mm400mm。与机械式千斤顶相比液压千斤顶的特点是反应速 度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速，易实现功率放大，易进行过载保 护，能自动润滑。 关键字关键字 液压千斤顶；驱动系统；结构设计 徐州工程学院毕业设计(论文 ) ii abstract the topic designed a hydraulic jack. including the driver of the hydraulic jack and the structure of the hydraulic cylinder design. hydraulic jack is a small crane，mainly used to top a certain height, to facilitate the processing of heavy objects, maintenance and so on. this topic demands the jack to top of the equivalent weight less than 20 tons, the hydraulic cylinders for the dimension diameter height =250mm 400mm. compared with the mechanical jacks, hydraulic jacks are characterized by fast response, accurate and stability, but also in the fan easy to achieve because of the cvt; easy to achieve power amplification; easy to overload; automatically lubrication. keywords hydraulic jack driving system structure design 徐州工程学院毕业设计(论文 ) iii 目 录 1 绪论 .1 1.1 液压系统特点、应用范围、作用.1 1.2 液压千斤顶的分类与应用.1 1.3 毕业设计的意义和设计步骤.2 1.3.1 设计步骤.2 1.3.2 明确设计要求.2 2 机械结构的设计.4 2.1 液压缸的设计 .4 2.1.1 液压缸主要几何参数的计算.4 2.1.2 液压缸结构参数计算.5 2.1.3 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求.11 2.2 液压元件的选择 .13 2.2.1 液压泵的选择.13 2.2.2 电动机的选择.14 2.2.3 其他元件的选择.14 3 液压系统的设计计算.21 3.1 基本方案 .21 3.1.1 调速方案.21 3.1.2 压力控制方案.21 3.1.3 顺序动作方案.22 3.2 绘制液压系统图 .23 3.2.1 供油方式 卸荷回路.23 3.2.2 液压系统图绘制.24 3.3 液压系统性能的验算.26 3.3.1 管路系统压力损失的验算.26 3.3.2 液压系统的发热温升计算.29 3.3.3 油箱的尺寸设计.30 4 液压系统的维护及注意事项.31 徐州工程学院毕业设计(论文 ) ii 4.1 液压系统的调试 .31 4.2 液压系统的维护及注意事项.32 结论 .33 致谢 .34 参考文献 .35 附录 .36 英文原文 .36 中文翻译 .48 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 2 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 1 1 绪论 1.1 液压系统特点、应用范围、作用 液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小。在同等功率下， 其重量的尺寸仅为直流电机的 l0%20%左右，反应速度快、准、稳，又能在大范围内方 便地实现无级变速，易实现功率放大，易进行过载保护，能自动润滑。寿命长，制造成 本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、 冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防 工业中。几乎到了工程领域内。凡有机械设备的场合，都可采用液压传动的地步。 液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件液压泵；执行元件液压缸和液 压马达；控制元件各种液压阀；辅助元件油箱、蓄能器等。 液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向。压力相流量，实现执行元件的设计 动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。 1.2 液压千斤顶的分类与应用 液压千斤顶有很多不同的类型结构，常见的有：立式液压千斤顶，卧式液压千斤顶， 分离式液压千斤顶等。根据控制方式不同还可分为电动和手动和气动三种。目前国内的 液压千斤顶种类很所，多都是根据不同的需求设计的。它们各自有着自己的特点。比如 泰州力扬机械工具有限公司生产的大吨位千斤顶、电动千斤顶、空心千斤顶、薄型千斤 顶、自锁式千斤顶这些产品中的大吨位千斤顶具有油压回缩快，特别在大型工程中，是 易操作控制的特点。设计有安全保压装置，内置卸压阀防止过载，以保护液压顶以利于 安全操作。该装置的连接，采用的是高压胶管和螺纹接头连接，具有使用快捷，并克服 快速传统接头漏油缺点主要用于电力、建筑、机械制造、矿山、铁路桥梁、造船等多种 行业的设备安装起顶拆卸作业；.dyg 超高压电动液压顶（ dqf 、 fcd ）：具有输出 力大、重量轻、远距离操作的特点，配以超高压油泵站，可实现顶、推、拉、挤压等多 种形式的作业，广泛应用于交通、铁路、桥梁、造船等各行各业，近年来又在基础沉降 试验及静力压桩中得到了广泛的应用 rch 系列空心顶:本顶不但具有普通液压顶的一切功 能，而且具有拉伸功能，并供钢缆、电缆、轴类通过使用。rcs 薄型顶，体积更小，并 可产生更大的工作能力，特别在空间位置狭窄的地方使用，且具有轻便灵活、顶力大等 功能，本产品广泛适用于电力、化工、钢铁、桥梁、机械等企业，并发挥其无穷动力。 自锁式千斤顶主要用于需长时间支撑重物的地方，它可在除去油压时仍可支持重物，而 且安全可靠。可用于水下，单作用，负载回缩，螺母自锁使负载更安全，特别在大型工 程中，是易操作控制和液压千斤顶，设计有安全保压装置，内置卸压阀防止过载，以保 护千斤顶以利于安全操作。该装置的连接，采用的是高压胶管和螺纹接头连接，具有使 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 2 用快捷，并克服快速传统接头漏油缺点主要用于电力、建筑、机械制造、矿山、铁路桥 梁、造船等多种行业的设备安装起顶拆卸作业。 1.3 毕业设计的意义和设计步骤 毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。学生通过毕业论文，综合性 地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到 疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。通过这次检验，不但可以提高学生的综 合训练设计能力、科研能力（包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力） 、还是 一次十分难得的提高创新能力的机会，并从下个方面得到训练： （1）学会进行方案的比较和可行性的论证； （2）了解设计的一般步骤； （3）正确使用各种工具书和查阅各种资料； （4）培养发现和解决实际问题的能力。 利用所学的液压方面的知识，我选择这个课题为我的毕业设计，进行大胆的尝试。 设计中主要以课本和各种参考资料作为依据，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的 一般方法，把所学的知识形成一个整体，以适应以后的工作需要。当然，初次设计，知 识有限，经验不足，一些问题考虑不周，也可能存在有某些错误和遗漏，恳请各位老师 批评指正。 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。 1.3.1 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）进行工况分析，确定系统的主要参数； （2）制定基本方案，拟定液压系统原理图； （3）选择液压元件； （4）液压系统的性能验算； （5）绘制工作图，设计液压装置 （6）液压系统的维护 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 3 1.3.2 明确设计要求 设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并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，动作顺序及彼此连锁关系如何； （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）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求； （6）自动化程序、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。 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 4 2 机械结构的设计 2.1 液压缸的设计 2.1.1 液压缸主要几何参数的计算 2.1.1.1 总负载力的计算 本设计中的液压缸的工况较简单:只要上升、停止、下降即可。上升和停止时要最大 承重 20 吨的重物，下降时只要克服活塞与液压缸内壁间的摩擦力即可。由液压缸的工况 可根据参考文献11中表 30-102。可选择液压缸的结构为单活塞杆双作用缸。 计算液 压缸的最大负载力见式 2.1： 式 ltfa ffff （2.1） 式中：活塞的负载 l f 工作负载 t f 外摩擦负载 f f 惯性负载 a f 200009.8/196000 t fmgkgn kgn 需要顶起重物的质量 m 1200 0.2240 f fn 式 a gv f gt a a （2.2） 式中 取 0.020 取 va/m sta0.5s 所以:： 1960000.02 80 9.80.5 a gv fn gt a a 19600024080196.32 l fnnnkn 2.1.1.2 确定液压缸的主要尺寸和 dd 缸筒内径的确定由： 式 / cm ff （2.3） 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 5 式中： 液压缸的推力 f 为液压缸的机械效率通常取为 0.9 cm 得 /196.32/0.9218.13 lcm ffknkn 又因为 1 ff 所以 液压缸内径 d 可由式 2.4： 式 1 1 4f d p （2.4） 求得： 1 1 44 21830 0.167 3.14 10 a fn dm pmp 查参考文献11 根据表 2-1 取=200 dmm 表 2-1 液压缸内径尺寸系列 8101216202532405063 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 （280） 320 （360） 400 （450） 500 查参考文献11 根据表 3-2 确定液压缸的背压为 =0.4 2 p a mp 表 2-2 液压缸中的背压力 系统类型 背压力（mpa） 回油路上有节流阀 0.20.5 回油路上有背压阀或调速阀 0.51.0 采用辅助蹦泵补油的闭式回路 1.01.5 因此液压缸对其速比无要求,故可根据液压缸的推力和拉力要求取=。此时，可d 2 5 d 以由 和 的值求得液压缸的实际工作压力：dd 由式 2.5 式 式 11122 / cm fp ap a （2.5） 得： 2 1/1122122 4 cm d fp ap app a 2 221 1 2 1 2 () 218130 5 0.4 / 40.9 7.783 /4 cm a d p af pmp ad 2.1.2 液压缸结构参数计算 2.1.2.1 确定液压缸的壁厚 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 6 缸筒材料 常用 30、35、45 优质碳素结构钢的无缝钢管，也可以用合金结构钢 30crm、35crmo、38crmoala 等，或用铸钢 zg270500、zg310570，不锈钢 0cr18ni9； 铝合金 5a03、5a06，青铜 zcual10fe3、zcual10fe3mn2 等。 由于 45 优质碳素钢价格便宜，综合力学性能好，故而本设计选用 45 优质碳素结构 钢的无缝钢管。 缸筒壁厚的计算 当钢壁厚度与内径之比时，可按薄壁筒公式校核其强度：/0.08d 式 max 2 pd （2.6） 当时，可用下式校核强度：/0.080.3d 式 max max 2.33 pd p （2.7） 当时，可用下式校核强度：/0.3d max max 0.4 0.31 21.3 pd p 式中： pmax缸内最高工作压力； 缸筒材料许用应力，； b s 表 2-3 缸筒常用无缝钢管材料力学性能 材料力学性能标准 类别类别牌号/ b mpa/ s mpa 5 (%) hp136022521 hp149031021 hp355045017 hp445038010 hp555044010 国 际 标 准 iso4394/1 精加工内孔 的钢管 hp664054010 碳素钢管3050029018 同上3552031017 同上4560034014 锰钢钢管15mn42025026 锰钒钢钢管15mnv75050011 锰钼钢钢管30crmo95080012 中 国 同上35crmo100085012 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 7 同上38crmoala100085015 铸钢钢管zg23045045024020 同上zg27050050028016 同上zg31057058832012 铸造铝合金zalsi5cu1mg160-2306.5 防锈铝合金5ao31808013 标 准 同上5ao632016015 缸筒材料的的抗拉强度； b s 安全系数，通常 s=3。 由表 2-3 查得 45 钢的=600 b mpa 所以： 600 200 3 mpa 初选=20，则所以按下式计算厚度：mm/0.1d max max 2.33 pd p 20200 2 200 a mpmm mp 10mm 所以符合强度要求。25mm 2.1.2.2 缸筒底部厚度的计算： 式 1max 0.433/p （2.8） 1 0.433 20/200 aa mpmp 1 0.137m 1 13.7mm 所以，取 1 30mm 2.1.2.3 液压缸缸体端部联接结构 参考文献11表 30-113 给出了 10 种采用较多的缸体端部联接结构，本设计选取法 兰联接。其优点是结构简单、易加工、易安置。缺点是比螺纹联接重、外形较大。 2.1.2.4 对液压缸的技术要求 缸筒内表面粗糙度在采用橡胶圈时为 0.1-0.4m，采用活塞环时为 0.2-0.4m。本 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 8 设计取为 0.2m。液压缸内径的锥度、椭圆度误差应小于或等于直径公差的一半。完全 度在 500mm 长度上应不大于 0.03mm，端面的不垂直度在直径 100mm 上不大于 0.04mm。缸 体的内孔与螺纹或卡环的不同心度允差为 0.02-0.05mm。一般调质处理，241-285hbs。 2.1.2.5 缸头与法兰的联结计算 （1）联结方式：螺栓联结 （2）螺栓的设计 （3）计算每个螺栓的总拉力 f 选用8个螺栓均布在缸头上，则 1 196000 24500 88 q fnn （4）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： 式（2.9） 11 12 2 aa cf ccd 查机械原理与设计表15-3公式，设螺栓直径20mm，取=1， 1 ks k a m a =1，=3.5，=4.5， m k a s k 求得 1 ks k a m a =mpa240 5 . 45 . 3 11 mpa23.15 螺栓和被联结件均为钢制，采用金属垫片，故取相对刚度系数 3 . 0 21 1 cc c 即有0.3 1 2 2 0.313.58 f mpa d 1 6 0.3 2 15.23 10 f d 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 9 6 0.3 2 24500 17.53 3.14159 15.23 10 mm 由设计手册，选m22，与原设相符。 2.1.2.6 缸头厚度 h 的计算 本液压缸选用螺钉联结法兰，其计算方法如下： 式（2.10 0 3() lop op f dd h d ） 式中 h法兰厚度 mm fl法兰受力总和 n d密封环内径 mm 密封环外径 mm h d 螺钉孔分布圆直径 mm 0 d 密封环平均半径 mm op d 法兰材料的许用应力 mpa 均压槽一般宽为0.4mm，深为0.8mm，o型密封圈的压缩率为w=（，缸头和 00 / ) dhd 法兰的联结是固定的，其密封也是固定的，取w=20%，即=0.2得=1，为 00 / )8 . 0(dd 0 d 0 d 密封圈直径。 f=196000n，=200mm，=200-/2=199.5mm， h d op d 0 d 0 222 h dddl 间螺 =200mm+225+262+2 7=316mm =mpampa n b 120 5 600 3 196000 (316 199.5) 22.62 3.14159 199.5 120 hmmmm 取为25mm 2.1.2.7 法兰直径和厚度的确定 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 10 法兰与缸头联结取法兰直径取缸头直径相同，即405 g ddmm 法 法兰厚度取24hmm 法 2.1.2.8 缸盖的联结计算 联接方式：螺栓联接 缸体螺纹处的拉应力为： zd fk 2 1 4 切应力： zd dfkk 3 1 01 2 . 0 合成应力为： 式（2.11）3 . 13 22 n 式中 k螺纹拧紧系数，动载荷，取k=1.5 f-缸体螺纹处所受的拉力 n，f=196000n -螺纹内径 mm 1 d z-螺栓个数，取z=8 螺纹处的拉应力 pa 螺纹材料的许用应力，=mpampa n b 400 5 . 1 600 n安全系数，一般取1.5-2.5 2 1 1.5 196000 1.31.3400 8 4 mpa d 1 21.86dmm 由设计手册，取m22。 2.1.2.9 缸头直径和缸盖直径 g d g d 取两者相同，即 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 11 =+ g d g d 0 d 螺 d 间 d =（200+50+2 74.5）mm =405mm 2.1.2.10 液压缸主要尺寸的确定 （1）活塞最小导向长度h l为活塞的行程 hl/20+d/2 =200/20+200/2 =110mm。 （2）活塞的宽度b b=0.57d =0.54 200mm =108mm。 取为120mm 2.1.3 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求 2.1.3.1 活塞的设计 活塞有整体式和组合式两大类。整体式活塞结构简单可靠，但加工比较复杂，适用 于活塞尺寸小，活塞杆较短的场合。组合式活塞的典型结构有焊接式，螺纹联接，卡环 联接，双螺母联接。本设计采用双螺母联接。 活塞杆的设计 （1）活塞杆的直径取为 d=2/5d=80mm （2）活塞杆的强度和稳定性校核 液压缸支承点和活塞杆端点的最大长度液压缸属于短行程，600 b lmm10d800mm 按轴向拉伸或压缩计算强度。 2 4f d 2 4 196 39.313113.33 80 kn mp mm 所以 符合强度要求 （3）活塞杆头部取平头圆柱形 活塞杆采用表面硬化处理，如 45 钢表面高频淬火，硬化层深度 0.051 毫米(或直 径的 3%)，硬度 4555hrc，表面应镀硬铬，厚度 1525 微米，防腐要求特别高时，则 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 12 要先镀一层软铬或镍，后镀硬铬，镀后抛光，用于低负载、低速或良好环境时，活塞杆 表面可以不处理。 活塞杆外径公差取，直线度误差小于等于 0.02 毫米每一百毫米,表面粗糙度 7 f 9 f 0.30.4m，精度要求高时取 0.10.2m。 a r 2.1.3.2 导向环 导向环安装在活塞的外圆沟槽内或活塞杆导向套内圆的沟槽内，以保持活塞与缸筒 或活塞杆与其导向套的同轴度，并用以承受活塞或活塞杆的侧向力。导向套一般用低摩 擦系数的材料制成，如聚四氟乙烯和细纤维增强酚醛树脂掺石墨。导向环结构多采用浮 动型，用聚四氟乙烯等制成带，装在活塞外圆或活塞杆导向套内圈的沟槽内，侧向保持 有间隙。 2.1.3.3 液压缸的排气 液压缸内最高部位常常会聚集空气,空气使液压缸运动不平稳，压力增大时还会产生 绝热压缩而造成局部高温。因此液压缸上应设置排气装置。排气装置通常有两种形式： 一种是在液压缸的顶部开排气孔，用长管道通向排气阀排气。另一种是在液压缸的最高 部位装排气阀。虽然前一种的液压缸结构较简单，但需要长管道，安装比较费时，又增 加成本，故而本设计选用第二种即在液压缸的顶部安装排气阀。 2.1.3.4 液压缸的缓冲 活塞杆的运动速度较快，运动部件质量较大时，为了防止运动部件到终端时与缸的 端盖产生撞击，液压缸应该有缓冲装置。缓冲装置利用油液的节流原理实现制动。常见 的缓冲装置有环形间隙式（图 2-4a） 、节流可变式（图 2-4b）和节流口可调式。每种还 有多种结构形式。环形间隙缓冲装置由活塞上的圆形凸台和液压缸端盖上的凹形腔组成. 当活塞移动接近端盖时,凸台进入凹孔,将封闭在活塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出。 活塞速度被减慢，形成缓冲。这种装置结构简单，开始作用时缓冲效果很大，但效果逐 渐减弱，缓冲作用还受油温的影响。形成环状间隙的凸台可以做成圆锥形阶梯形和抛物 线形等，可以改进其缓冲效果。 图 2-1 在系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道液压缸的实际速度和运动部件的质量， 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 13 为简单起见，多采用环形间隙式缓冲。 节流可变式缓冲装置在活塞上开有轴向的三角形节流槽，活塞与端盖间的油液须经 三角槽流出，而使活塞制动。缓冲均匀，制动精确。出油口须装单向阀，用于反向启动。 节流口可调缓冲装置也有凸台和凹孔结构，还在液压缸的端盖上装有节流阀和单向 阀，活塞与端盖间的油液经针形节流阀开口，可改变吸收能量的大小。单向阀用于反向 启动。这种结构应用较广泛。 考虑到本液压缸的结构和所承受的重力和冲击不大，本设计所采用的是节流可 变式缓冲装置。 2.1.3.5 活塞杆导向和密封结构 在液压缸有杆侧的端盖内，装有导向结构和密封装置。在密封装置外侧，常装有防 尘圈以防止灰尘和杂物进入液压缸。导向结构分为两种：一种是端盖式，另一种是插件 式。本液压系统所采用的是插件式的。因为 2.1.3.6 油口尺寸 查参考文献11表 32120 得： 16mp 中型单杆液压缸 表 24 液压缸油口尺寸表 缸径 通径 油口尺寸 200 25mm 422 2.2 液压元件的选择 2.2.1 液压泵的选择 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为 7.783mp，由于该系统比较复杂，所以取其 压力损失p=0.8 mp，所以液压泵的工作压力为: 7.7830.88.583 1 pa pppmp 执行元件的最大流量： 27 maxmax 6363 314.1620 10 628.32 10/37.699 10/min 37.7 /min qavcm msm l 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 14 式中 -无杆腔面积 a -活塞杆上升最大速度取为 20 max v /mm s max 1.2 37.7 /min p qkql 45.24 /min p ql 50 p vml 式中 ： -考虑系统中有泄露等因素的修正吸收，取为 1.2 k 根据前面设计计算过程中的和值，即可从产品样本中选择为了使液压泵工作安 p p p q 全可靠,液压泵应有一定的压力储备量,通常泵的额定压力可比高 25%60%。泵的额定 p p 流量则宜与相当，不要超过太多，以免造成过大的功率损失。 p q 查参考文献11选取 cbf-e50 型齿轮泵其各项参数为： 表2-5 cbf-e50型齿轮泵各项参数表 型号 理论排量 /ml 1 r 额定压 力mpa 最大压力 mpa 额定转速 /minr 最高或最 低转速 /minr 容积效 率 pv cbf-e505016202000 250091 2.2.2 电动机的选择 因为 50/ p vml r 所以 = p q50 146073 p v nl 63 8.583 1073 10 12.75 0.819 60 pp p p pq pkw 查参考文献表 31-22，拟定电动机的型号为 y160l-4，功率为 15kw，额定转速为 1460 /minr 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 15 2.2.3 其他元件的选择 2.2.3.1 液压阀的作用 液压阀用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量，可以分为方向阀， 压力阀和流量阀三大类。形状相同的阀，可以因作用机制的不同，而具备不同的功能。 压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制系统的压力和流量，方向控制阀则利用过 流通道的更换控制油液的流动方向。所有阀都由阀芯、阀体和驱动阀芯动作的元、部件 组成。 2.2.3.2 对液压阀的要求 液压系统中所使用的液压阀，应满足以下要求： (1)动作灵敏，使用可靠，工作时振动和冲击小； (2)油液流过时压力损失小； (3)密封性能好； (4)结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。 2.2.3.3 方向控制阀 主要用来通断油路或改变油液的流动方向，从而控制执行元件的启动、停止或改变 其运动方向。按照用途可分为单向阀和换向阀两大类。 （1）单向阀 普通单向阀的作用是只允许油液沿一个方向流动，不允许其反向流动。 普通单向阀按连接方式可分为管式和板式等，按进出口油流方向可分为通式和直角 式的。 根据需要这里的单向阀选用的是sdn15a1型单向阀其通径为15mm流量为65工作/minl 压力为31.5。 a mp （2）换向阀 换向阀概述 换向阀利用阀芯相当阀体运动，使油路接通、关闭或改变油流的方向，从而使液压 执行元件启动、停止或改变运动方向。 对换向阀的主要要求： 1） 油业流经时的压力损失要小； 2） 互不相通的油口间的泄露要小； 3) 换向要平稳、迅速、可靠。 换向阀的典型结构 主体部分 滑阀式换向阀的主体部分由阀体和阀芯组成。滑阀阀芯是一个具有多 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 16 个台肩的圆柱体，与之相配的阀体有若干个沉割槽。 滑阀机能 换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式即为它的 滑阀机能。 采用不同滑阀机能的换向阀会直接影响执行元件的工作状态，正确选择换向阀的滑 阀机能是十分重要的。 控制部分 换向阀的控制部分主要是提供外力，是阀芯在阀体内做相对运动，从 而使油路换向。换向阀的控制方式有很多，常用的有以下几种：电磁换向阀、液控换向 阀、电液换向阀、手动换向阀、机动换向阀。 由于本系统需要保压回路，所以要选择一个滑阀机能为型的三位四通手动换向阀。 这种阀依靠手动杠杆的作用力驱动阀芯运动来实现油路的通断或切换。手动换向阀有弹 簧复位式和定位器结构，二者的差别仅在定位部分。弹簧复位式的特点是一旦去除作用 在手柄上的外力，阀芯立即返回初始位置。要使阀芯维持在换向位置，必须始终保持作 用在手柄上的外力。这种阀适用于动作频繁、工作持续时间短的场合，操作比较安全。 机构定位式的特点是，当手柄推动阀芯左右移动时，阀芯的位置依靠定位器定位，去除 施加在手柄上的外力后，阀芯仍能停留在该工作位置上。根据需要本系统选用机构定位 式定位的34sof-b20-w型换向阀。 2.2.3.4 压力控制阀 溢流阀 溢流阀的功能及应用 溢流阀的主要作用是保持系统的压力恒定，防止系统过载， 保护泵和油路系统的安全。溢流阀的主要用途有： （1）做溢流阀，使系统压力恒定； （2）作安全阀，起过载保护作用； （3）与电磁阀组成电磁溢流阀，使系统卸荷； （4）作远程调压用； （5）多级调压； （6）作加载阀或背压阀； （7）作制动阀，对执行机构进行缓冲，制动。 本系统中的溢流阀用作安全阀，起过载保护作用。查机械设计师手册下选取 dbdh20g10/dn6型直动式溢流阀。这种溢流阀结构简单，灵敏度高，但静态调压偏差较大， 动特性与结构形式有关。不适合在高压、大流量下工作，常用作安全阀或用于调压精度 要求不高的场合。 2.2.3.5 液压管件 （1）管路 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 17 液压系统中常见的管子有钢管、铜管、胶管以及尼龙管等。 金属管分类及应用 无缝钢管耐压高、变形小、耐油、抗腐蚀，虽然装配是不易变 曲，但装配后能长期保持原形。焊接式管接头一般采用普通无缝钢管（yb231-1970） ，卡 套式管接头必须采用精密无缝钢管（gb3639-1983） 。材料采用10号或15号钢。有缝钢管 即焊接钢管，主油路的吸油管和回油管可采用焊接管。其价格便宜，最高工作压力不大 于1.6mpa。紫铜管用于压力较低(p6.510mpa)的管路，装配时可按需要来弯曲，但抗 振能力较低，且易使油氧化，价格昂贵。黄铜管比紫铜管可承受更高压力（p25mpa） ， 但不如紫铜管容易弯曲。考虑本设计中液压系统的最高压力达到16mpa，属于中压系统， 所以不能用紫铜和有缝钢管，黄铜又不容易弯曲所以本系统采用材料为15mnv的无缝钢管。 （2）管路旋入端用联接螺纹 在液压系统中，管路旋入端用的联接螺纹采用国家标准米制锥螺纹（gb/t1415 1992）和普通细牙螺纹。米制螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用麻、聚四氟乙烯、塑料填 料进行密封，广泛用于中、低压系统；普通细牙螺纹用组合垫圈或“o”形圈进行两端密 封，其密封性能好，广泛应用于高压系统。 （3）管接头 表30-298列出了各类管接头的特点与应用。根据需要，选用扩口式管接头。其特点 是利用管子端部进行密封，不需其他密封件。结构简单，适用于薄壁管件联接。允许使 用压力碳钢管在516mpa，紫铜管在3.516mpa。适用于油气及为介质的压力较低的管 路系统。 （4）管道尺寸 1）油管的内径 油管的内径取决于管路的种类及管内的流速。油管内径d(mm)由下式确定： 式（2.12） 0 4 1000 q d 式中 流经油管的流量。q 3 /ms 油管内的允许流速 0 /m s 对吸油管可取（一般常取以下） ，回油管可取。 0 (1 2)/m s1/m s 0 (1.5 2.5)/m s 压力油管，当时，取；时，取2.5pmpa 0 2/m s(2.5 16)pmpa ；时， ；在工程机械和行走机械的液压系统中，当时， 0 (3 4)/m s14pmpa21pmpa 取。管道较长或油液粘度较大时，取较小值。 0 (5 6)/m s 0 所以，回油管内径为： 徐州工程学院毕业设计(论文 ) 18 3 0 44 0.882 10 10001000 3.14 2 24 q d mm 上式计算的结果，应按有关标准整为标准值。对橡胶软管，流速都不能超过 。(3 5)/m s 2）金属油管的壁厚: 式（2.13） 2 pd 式中 油管壁厚（） ；mm 油管内液体的最大压力（） ；pmpa 油管内径（） ；dmm 许用应力（） ； mpa 对钢管（ 为抗拉强度（） ，可在各种材料手册中查得，为安全 / b n b mpan 因数） ；当时，取；当时，取；当时，取7pmpa8n 17.5pmpa6n 17.5pmpa 。钢管取许用应力。 4n 25mpa b管道材料的抗拉强度（pa） ； 取为 750mpa. n安全系数，对钢管来说，p7mpa时，取n=8；p17.5mpa时，取n=6；本例 中取n=6 则： 2 16 24 2 750/6 1.536 pd 取