机械设计制造及其自动化专业毕业论文.doc

机械设计制造及其自动化专业毕业论文-6 摘 要汽车起重机有较高的行走速度调动使用灵活机动性能好故可和运输车队编队行驶用途广泛在有冲击振动温差变化较大的不利环境下作业但它只使用于执行动作简单与位置精度要求较底的场合随着现代化机械行业的发展起重机的机械应用也将进一步扩大各种技术的发展为此对起重机的制造和结构和技术性能进行改进液压传动具有传递动力大运动平稳等特点采用液压系统为改善起重机的工作性能有重要的意义作为起重用的汽车起重机无论在机械方面还是在液压方面对工作系统的安全性和可靠性都是特别重要的该系统主要由液压缸的往复运动来实现车身和转台的上下运动用手动换向阀来控制其运动方向用单向阀来实现油路的锁紧和平衡待支架将整个车身支其起后再实现转台的转动提吊货物关键词液压系统温升与散热液压回路ABSTRACTThe automobile derrick has to run about the speed transfer higherly use vivid mobile function good past can and transport the car brigade to organize into teams to drive wide range of applicationAt have the impact vibration difference in temperature variety the bigger and disadvantageous environment under the homework but it is use in the performance action only to compare the situation of the bottom with the position accuracy request in briefAlong with the development of the modernization machine profession the machine of the derrick application also will further extend various technical development is this carry on the improvement to the manufacturing and structures and the technique functions of the derrickThe liquid presses to spread to move to have the motive of deliver big exercise steady etc characteristics adopt the liquid to press the system for improve the derrick of work function have the important meaningThe conduct and actions rise heavy the automobile derrick that use press the aspect in the machine aspect still in the liquid regardless to work the safety and credibilities of the system are all specially importantThat system mainly is carried out the carriage by the back and forth sport that the liquid presses the urn and turn the top and bottom sport of the pedestal moving to change toward valve by hand to control it exercise direction use the lock that the one-way valve carries out the oil road tight and equilibriumNeed the support pay the whole carriage after it rise then the realization turns the pedestal to turn to move lifting to hang the goodsKeywordThe liquid system system temperature raise and spread the heatsystem return route目 录第1章 汽车起重机概述111 汽车起重机的分类112 汽车起重机的分类213 汽车起重机液压系统5第2章 液压缸的结构设计721 技术指标与参数722 液压缸的设计7com 液压缸简介7com 工况分析7com 液压缸主要几何尺寸的计算10com 绘制工况图17com 液压缸主要零件的结构材料及技术要求18第3章 液压系统图的拟订2131 液压系统的拟订的几个主要问题21 com 确定执行元件的形式21 com 确定执行元件的形式21 com 确定回路类型21 com 速度换接回路22 com 平衡及锁紧2232 液压系统动作时的进回油路线23 com 前支腿伸出其进回油路线23com 后支腿液压缸用阀B控制其进回油路线23第4章 液压元件的选择2441 选择液压泵和电动机24com 确定泵的工作压力24 42 电动机的选择24 43 其他元件的选择25 com 油管的计算及选用25 com 油箱容积的计算26第5章 液压系统的性能验算2851 管路系统压力损失的验算28 com 沿程压力损失28 com 局部损失29 com 总的压力损失3152 系统的发热与温升31 com 系统发热量的计算31 com 系统的散热计算32 com 系统热平衡温度的验算33第6章 液压系统的维护和使用34 61 防止液压油的污染34 62 防止空气进入液压系统34 63 防止油温过高35 64 日常检查和定期检查36结论37参考文献39致谢40第1章 汽车起重机概述11 汽车起重机的分类汽车起重机以通用或者专用的汽车底盘作为承载装置和运行机构具有机动灵活行驶速度快可迅速投入工作等特点汽车起重机主要用于公路救援和流动性大工作地点分散的作业场合一汽车起重机的分类1 按承载装置分可分为轮胎起重机履带起重机全路面起重机2 按额定起重量分一般额定起重量15吨以下的为小吨位汽车起重机额定起重量1625吨的为中吨位汽车起重机额定起重量26吨以上的为大吨位汽车起重机按吊臂结构分为定长臂汽车起重机接长臂汽车起重机和伸缩臂汽车起重机三种定长臂汽车起重机采用固定长度的桁架吊臂多为小型机械传动起重机采用汽车通用底盘全部动力由汽车发动机供给不另设发动机吊臂用角钢和钢板焊成呈折臂形以增大起重幅度接长臂汽车起重机的吊臂也是桁架结构由若干节臂组成分基本臂顶臂和插入臂可以根据需要在停机时改变吊臂长度由于桁架臂受力好迎风面积小自重轻是大吨位汽车起重机唯一的结构形式伸缩臂液压汽车起重机其结构特点是吊臂由多节箱形断面的臂互相套叠而成利用装在臂内的液压缸可以同时或逐节伸出或缩回全部缩回时臂最短可以有最大起重量全部伸出时臂最长可以有最大起升高度或工作半径目前已发展成为中小吨位汽车起重机的主要品种 按动力传动分为机械传动液压传动和电力传动三种二全液压汽车重机 整机由底盘转台吊臂等组成转台可以360度连续回转装有滚球式回转支承轴向柱塞马达驱动转台在作业时须先放置发支腿以增大机械的支承面积保证稳定避免轮胎和车架悬挂弹簧受载支腿为箱式结构液压操作升降并装有液压锁汽车起重机的工作装置包括吊臂变幅系统起升系统和伸缩系统在工作幅度吊臂工作半径为3000毫米时最大起重量为8吨吊臂由两节箱形断面的臂组成其最下一节为基本节基本节下端铰装在转台上由变幅液压缸改变其倾角吊臂为两节伸缩式在基本节内叠套有顶臂利用装在臂内的伸缩液压缸使吊臂伸长从而使起升高度或工作幅度发生变化一些中吨位汽车起重机吊臂由三节或四节组成大吨位汽车起重机可多至10多节吊臂的伸缩由伸缩液压缸和顺序阀来控制吊臂内装有伸缩液压缸和顺序阀伸缩时压力油经过顺序阀进入顺序阀使两节伸缩臂一起伸出伸到最长位置以后顺序阀接通伸缩液压缸油路使伸缩液压缸推动一节臂顶臂继续伸出吊臂缩回时顺序相反这种机构又能使各节臂顺序伸缩其操作简便动作可靠起升系统由低速大扭矩轴向柱塞马达驱动通过双速型直圆柱齿轮减速器平行槽式卷筒带动钢丝绳及吊钩汽车起重机是一种起重机械部分安装在汽车通用底盘上具有载重汽车行驶性能的轮式起重机它机动性好转移方便运行速度快主要用于货物装卸转移设备安装及高空作业等方面1重点产品大型化高速化和专用化由于工业生产规模不断扩大生产效率日益提高以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加促使大型或高速起重机的需求量不断增长起重量越来越大工作速度越来越高并对能耗和可靠性提出更高的要求起重机已成为自动化生产流程中的重要环节起重机不但要容易操作容易维护而且安全性要好可靠性要高要求具有优异的耐久性无故障性维修性和使用经济性目前世界上最大的履带起重机起重量3000t最大的桥式起重机起生日一1200t集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350mmin堆垛起重机级最大运行速度240mmin垃圾处理用起重机的起升速度达100mmin 2系列产品模块化组合化和标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法将起重机上功能基本相同的构件部件和零件制成有多种用途有相同联接要素和可互换的标准模块通过不同模块的相互组合形成不同类型和规格的起重机对起重机进行改进只需针对某几个模块设计新型起重机只需选用不同模块重新进行组合可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产实现高效率的专业化生产企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理达到改善整机性能降低制造成本提高通用化程度用较少规格数的零部件组成多品种多规格的系列产品充分满足用户需求目前德国英国法国美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计并取得了显著的效益德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后比单件设计的设计费用下降12生产成本下降45经济效益十分可观德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置可有叉道转弯过跨变轨距所有部件都可实现大扎遏生产再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成这种起重机组合性非常好操作方便能充分利用空间运行成本低有手动自动多种形式还能组成悬挂系统单梁悬挂起重机双梁悬挂起重机悬臂起重机轻型门式起重机及手动堆垛起重机甚至能组成大型自动化物料搬运系统3通用产品小型化轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用工作并不很繁重这类起重机批量大用途广考虑综合效益要求起重机尽量降低外形高度简化结构减小自重和轮压也可命名整个建筑物高度下降建筑结构轻型化降低造价因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机德国德马格公司经过几十年的开发和创新已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列起重量180吨工作级别A1A7整个系列由工字形和箱型单梁悬挂箱形单梁角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择还可以选用变频调速操纵方式有地面手电门自行移动手电门随小车移动手电门固定无线遥控司机室固定司机室随小车移动司机室自行移动等七种选择大车及小车的供电有电缆小车导电DVS系统两种方式如此多的选择项通过不同的组合可搭配成百上千种起重机充分满足用户不同的需求这种起重机的另一最大优点是轻型化自重轻轮压轻外形尺寸高度小可大大降低厂房建筑物的建造成本同时也可减小起重机的运行功率和运行成本与通用产品相比较起重量10t跨度225m通用双梁桥式起重机自重24t起重机轨面以上高度1876mm起重机宽度5980mm德马格起重机的自重只有87t重量轻了176起重机轨面以上高度920mm降低了104起重机宽度2980mm外形尺寸减少了1004产品性能自动化智能化和数字化起重机的更新和发展在很大程度上取决于电气传动与控制的改进将机械技术和电子技术相结合将先进的计算机技术微电子技术电力电子技术光缆技术液压技术模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统实现起重机的自动化和智能化大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统主要由全数字化控制驱动装置可编程序控制器故障诊断及数据管理系统数字化操纵给定检测等设备组成变压变频调速射频数据通讯故障自诊监控吊具防摇的模糊控制激光查找起吊物重心近场感应防碰撞技术现场总线载波通讯及控制无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用使起重机具有更高的柔性以适合多批次少批量的柔性生产模式提高单机综合自动化水平重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置使起重机具有优良的调速和静动特性可进行操作的自动控制自动显示与记录起重机运行的自动保护与自动检测特殊场合的远距离遥控等以适应自动化生产的需要5产品组合成套化集成化和柔性化在起重机单机自动化的基础上通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统通过中央控制室的控制与生产设备有机结合与生产系统协调配合这类起重机自动化程度高具有信息处理功能可将传感器检测出来的各种信息实施存储运算逻辑判断变换等处理加工进而向执行机构发出控制指令这类起重机还具有较好的信息输入输出接口实现信息全部准确可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输起重机通过系统集成能形成不同机种的最佳匹配和组合取长补短发挥最佳效用目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统柔性加工制造系统商业货物配送集散系统集装箱装卸搬运系统交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等6产品构造新型化美观化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢减少结构的拼接焊缝提高抗疲劳性能采用各种启强度低合金钢新材料提高承载能力改善受力条件减轻自重和增加外形美观桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构主梁与端梁采用高强度螺栓联接便于运输与安装在机构方面进一步开发新型传动零部件简化机构三合一运行机构是当今世界轻中级起重机运行机构的主流将电动机减速器和制动器合为一体具有结构紧凑轻巧美观拆装方便调整简单运行平稳配套范围大等优点国外已广泛应用到各种起重机运行机构上为使中小吨位的起重小车结构尽量简化同时降低起童机的尺寸高度减少轮压国外已大量采用电动葫芦作为起升机构为了减轻自重提高承载能力改善加工制造条件增加产品成品率零部件尽量采用以焊代铸如减速器壳体卷简滑轮等都用焊接结构减速器齿轮都采用齿面以减轻自重减小体积提高承载能力增加使用寿命液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大此外各机构采用的电动机都向高转速发展从而减小电机基座号减轻重量与减小外形尺寸并可配用制动力矩小的制动器随着国家现代化建设的飞速发展科学技术的不断进步现代施工项目对汽车起重机的要求也越来越高高深尖液压技术在汽车起重机上的应用也越来越广泛汽车起重机液压系统展示了强大的发展趋势汽车起重机液压系统一般由起升变幅伸缩回转控制五个主回路组成我们通过对五个主回路现状的分析来探讨其发展趋势起升液压系统对起重机来说起升动作是最频繁的动作目前最常用的起升液压系统为定量泵定量或变量马达开式液压系统然而现代施工对起升系统提出了新的要求节能高效可靠以及微动性平稳性好为了适应这些新的要求以前的定量泵将逐步被先进可靠的具有负载反馈和压力切断的恒功率变量泵所取代先前的定量马达或液控变量马达也将被电控变量马达所取代这种系统将能有效的达到轻载高速重载低速和节能的效果变幅液压系统变幅液压系统的发展趋势也体现为节能高效目前最先进的为变幅下降时充分利用吊臂和重物的重力势能实现重力下放下放的速度由先导手柄来无级控制变幅平稳没有冲击伸缩液压系统 对于具有五节以下伸缩臂的伸缩液压系统国内一般采用同步或顺序加同步的伸缩方式当采用两级油缸时上下两油缸实现内部沟通一般采用插装式平衡阀对于具有五节以上伸缩臂的液压系统采用单缸插销伸缩机构这种伸缩机构自重轻能大幅提高起重机的起重性能能有效的控制整机的重量通过采用多油口和多平衡阀的油路来提高伸缩的效率回转液压系统回转也是起重机使用频繁的动作但相对而言回转所需功率最少因而回转系统的最高要求是回转平稳起重作业无侧载回转系统的发展趋势为通过小马达大传动比来实现操作平稳通过设立回转缓冲阀和自由滑转机能来实现吊重的自动对中功能从而有效防止侧载的产生操纵控制系统 机械式操纵是汽车起重机最简单最广泛使用的一种操纵方式液比例操纵系统在我厂也己广泛使用并相当成熟操作性能得到了很大的提高然而最有发展前途的还是电比例操纵系统借助于计算机技术和可编程技术汽车起重机将向智能化发展图11汽车起重机液压系统图 除此之外液压系统在以下几方面也体现出明显的发展趋势采用国际化配套对系统性要求较高的液压元件如泵阀马达等采用国际化配套可提高产品的可靠性另外国外使用成熟量大价廉的元件在国内也广泛使用2采用卡套式接头由于卡套式接头在控制系统污染防泄露等方面具有很强的优越性使用卡套式接头能大大减少故障率和早期反馈率在系统中设计速度分档由于不同施工项目的不同要求对起重机各动作速度的要求也不一样速度分档技术也应运而生设计不同的速度档位以适用不同工况的要求广泛使用高度集成的模块化阀组能简化管路有效的减少液组提高效率同时易于维护1 工作负载 由于该支架和转台由4个液压缸支撑则每个液压缸应支撑的负载为G4即 5659810004N 28175N2 摩擦阻力负载 活塞杆顶端直接套上底座没有导轨因此无摩擦负载即 03 惯性负载 加速 减速 制动 反向加速 反向制动 37375N根据以上计算考虑到液压缸垂直放置由于支架转台自身重量和起吊货物时总重量较大为防止由于自重而下滑系统中应该设置平衡回路则液压缸在各阶段中的负载如下表1m 091表1 液压缸各阶段中的负载工况计算公式总负载FN缸推力FN启动F FsF 2817530961加速F FFa2843431246快下F F2817530961减速F F-Fa2796230727慢下F F2817530961制动F F-Fa2812930910反向加速F Fa373754107快上F 000制动F -Fa-37375-4107com3 负载图和速度图的绘制 按前面的负载分析结果及设定的速度要求行程限制等绘出负载图及速度图如图1所示图21负载图及速度图com 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 液压缸内径的确定 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p 40Mpa 计算液压缸的尺寸 取F 31246N计算公式 D A FpA渗透压缸的受力面积F工作负载P工作压力A Fp 3124640106 781210-4m2D m 997310-2m查机械设计手册GB2348-80按标准取D 100mm2 活塞杆直径的确定与校核活塞杆直径的计算根据下降和上升的速度比值来确定活塞杆的直径d 55510-2m由于可能到速度变换太大产生动载荷按标准大一号取d 70mm活塞杆的稳定性校核因为活塞杆长为450mm而活塞直径为70mmLd 45070 643 10无需进行稳定性校核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 7854010-4m2有杆腔面积 439910-4m2 液压缸的行程液压缸的行程为L 350100 450mm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L 450mm4 液压缸缸筒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缸筒壁厚的计算和校核 查机械设计手册新版第四卷第六章表 236-59由上求得缸体内径标准值100mm得外径121mm可知 121-1002 212mm 105mm液压缸的缸筒壁厚的校核缸的额定压力pn 4MPa 16Mpa取py 15pn 154Mpa 6Mpa液压缸缸壁的材料选20号钢查金属工艺学表6-5GB699-88得其材料抗拉强度b 420Mpa取安全系数为n 5 b5 4205MPa 84MPa D 100105 952 10mmmm 3205mm 105mm壁厚合适5 液压缸油口直径的计算查表得根据经验公式 式中 -液压缸油口直径 md液压缸内径 01mv液压缸最大输出速度 9mmin-油口液流速度 3744ms 00201m 201mm6 缸底厚度h的计算该液压缸为平形缸底且无油孔其材料是HT350查表得公式 式中 h-缸底厚度 m d液压缸内径 m -试验压力 Pa 缸底材料的许用应力取安全系数n 5则 70Mpa由于缸的额定压力 4MPa16MPa所以取 15 60MPa 00127m 127mm7 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 式中 h法兰厚度 m F-法兰受力总和 N d密封环内径 m -密封环外径 m P系统工作压力 Pa -螺钉孔分布圆直径 m -密封环平均直径 m 法兰材料的许用应力 Pa 均压槽一般宽为04mm深为08mmO型密封圈的压缩率为W 缸头和法兰的联结是固定的其密封也是固定的取W 20即 02得 1为密封圈直径 F 28175N 100mm 100-2 995mm 100mm211427 149mm 8 法兰直径和厚度的确定 法兰直径取与缸头直径相同即 法兰厚度取9 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切应力为所以合成应力为如采用长拉杆连接当行程超过缸筒内径20倍S 20D时为防止拉杆偏移需加装中接圈或支承块用焊接或螺钉固定在缸筒外壁中部上式中 K螺纹拧紧系数动载荷取K 3 F-缸体螺纹处所受的拉力 NF 28175N -螺纹内径 mm z-螺栓个数取z 6 螺纹处的拉应力 Pa 螺纹材料的许用应力 n安全系数一般取15-25 由设计手册取M1410 缸头直径和缸盖直径 缸头直径由设计可知缸内径加上螺钉的直径加间距 取两者相同即 1491428mm 179mm11 液压缸主要尺寸的确定图22液压缸12 最小导向长度H 导向长度过短将使缸因配合间隙引起的初始饶度增大影响液压缸的工作性能和稳定性因此设计必须保证缸有一定的最小导向长度应满足HL20D2 450201002 725mm13 活塞的宽度B活塞的宽度一般为活塞外径的0610倍但也要根据密封件的型式数量和安装导向环的沟槽尺寸而定有时也可以结合中隔圈的布置确定活塞宽度在此我选定06即B 06D 06100 60mm14 导向套长A导向套滑动面的长度A在缸径小于80mm时取A 0610D当缸径大于80mm取A 0610d 因D 100mm80mm取A 08d 0870mm 56mm15 求液压缸的最大流量单位时间内油液通过缸筒推动活塞或柱塞移动的距离运动速度可表示为mmin当活塞杆伸出时 当活塞杆缩回时隔 q快下 A1v快下 785410-44510-3m3s 2121Lminq满下 A1v慢下 785410-4810-3m3s 377Lminq快上 A2v快上 539110-46510-3m3s 1502Lmincom 绘制工况图工作循环中各个工作阶段的液压缸压力流量和功率如表2所示液压缸各个工作阶段的压力流量和功率工况压力pMPa流量qLmin-1功率PW快下3612121127614慢下36137722683快上015010由上表可绘制出液压缸的工况图如下图所示图23液压缸的工况图com 液压缸主要零件的结构材料及技术要求1 缸体 缸体端部连接结构及缸体材料液压缸的工作压力P 361MPa 10MPa起材料选用35号无缝钢并调质到241-285HB其结构连接方式选用法兰式连接技术要求1缸体内径才用H8H9配合因此液压缸采用O型橡胶密封表面粗糙度Ra取03m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2 缸盖 液压缸的缸盖材料选用HT350并在其表面熔堆黄铜青铜或其他材料 技术要求1直径基本尺寸同缸径d 125mmD2基本尺寸同活塞杆密封圈外径的圆度公差值选取10级精度2D2与d的同轴度公差值为003mm3端面AB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Ra125m3 活塞活塞与杆的连接形式螺纹连接活塞与缸体的密封O型密封圈密封活塞的材料选用HT350活塞的技术要求1活塞外径d活与对内径d内的径向跳动公差值选取7级精度2端面T对内孔d内的轴线垂直度公差值选取7级精度3外径d外的圆柱度公差值选取10级精度4 活塞杆 活塞杆的端部结构外螺纹连接 端部为螺纹连接其活塞杆螺纹尺寸如下直径与螺纹M48螺纹长为短型63活塞杆结构活塞杆选用空心杆活塞杆材料45号钢技术要求1活塞杆的热处理粗加工后调质到229-285HB2活塞杆d活和d的圆度公差枝选10精度3活塞杆的圆柱度公差值选取8级精度5端面T的垂直度公差值选7级精度6活塞杆上的螺纹按7级精度加工7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8活塞杆上工作表面的粗糙度为Ra063m5 活塞杆的导向密封与防尘 1结构普通导向套2材料耐磨铸铁3导向套内径的配合选为H8f9表面粗糙度为Ra063-125m密封选用O型密封圈防尘防尘圈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缓冲装置的工作原理是使缸筒低压腔内油液全部或部分通过节流把动能转换为热能热能则由循环的油液带到液压缸外一般技术要求缓冲装置应能以较短的缓冲行程吸收最大的动能缓冲过程中尽量避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力峰会值使压力的变化为渐变过程缓冲腔内峰值压力应为 动能转变为热能使油液温度上升时油液的最高温度不应超过密封件的允许极限第3章 液压系统图的拟订31 液压系统的拟订的几个主要问题拟定液压系统图注意事项1不许有多余元件使用的元件和电磁铁数越少越好2注意元件间的连锁关系防止相互影响产生的误动作3系统各主要部位的压力能够随时检测压力表数目要少4按国家标准规定元件符号按常态工况纪念绘出非标准元件用简练的结构示意图表达com 确定执行元件的形式起重机主要靠支腿支撑整个支架和转台而实现上下运动是直线往返运动根据传动系统简洁高效的原则采用液压缸作为执行元件com 供油方式和泵的选择主要跟据系统的工况来选择液压泵泵的主要参数有压力流量转速效率为了保证系统正常运转和泵的使用寿命一般在固定设备系统中正常工作压力为泵的额定压力的80左右要求工作可靠性的系统或运动的设备系统工作压力为泵额定压力的60左右泵的流量要大于系统工作的最大流量为了延长泵的寿命泵的最高压力与最高转速不宜同志时使用从工况图分析该系统快下和快上所需的流量较大慢上时所需流量小宜选用柱塞泵作为油源com 确定回路类型液压基本回路是用于实现液体压力流量及方向等控制的典型回路汽车起重机体积较大也有足够的空间可以存放油箱也不必另设散热装置宜采用开式回路com 速度换接回路系统要中有四个液压缸分前后支腿控制要求各个液压缸有相同的位移量选用两个三位四通手动换向阀控制其行程和方向com 平衡及锁紧为防止由于转台和支架自重和在工作时间内保持位置特在液压缸的上腔无杆腔进油路上设置液控单向阀同样在回油路中也在液压缸下腔有杆腔设置液控单向阀组成系统在所选定的基本回路的基础上再考虑其他一些有关因素初步拟订系统原理图如下32 液压系统动作时的进回油路线com 前支腿伸出其进回油路线为进油路液压泵换向阀A液控单向阀前支腿液压缸无缸腔回油路前支腿液压缸有缸腔液控单向阀阀A阀B阀C阀D阀E阀F油箱com 后支腿液压缸用阀B控制其进回油路线为进油路液压泵换向阀B液控单向阀前支腿液压缸无杆腔回油路后支腿液压缸有杆腔液控单向阀阀B阀C阀D阀E阀F油箱第4章 液压元件的选择41 选择液压泵和电动机com 确定泵的工作压力液压缸在整个工作循环中最大的工作压力为361MPa由于该系统比较简单所以取其压力损失为p 05 MPa所以液压泵的工作压力为 Pp 36105 MPa 411MPa 柱塞泵在向系统供油时若回路中的泄露按10计算则柱塞泵的总流量应为 commin 23331Lmin42 电动机的选择根据以上压力和流量的数值查产品目录选用XB型斜盘式轴向柱塞泵其压力范围为32MPa容积效率为90总效率为85所以驱动该泵的电动机的功率可以由泵的工作压力411MPa和输出流量当电动机的转速为1500rmin时算出 215003209010-3 854Lmin com60085W 68822W验算其他工况时柱塞泵的驱动功率均小于或近于电动机的功率查机械设计基础课程设计指导书P75拟订电动机的型号为Y132M-4额定功率为75KW满载转速为1440rmin43其他元件的选择根据系统工作压力和通过阀实际流量选择元件及辅助元件其型号和参数如下表序号名称型号通过流量Lmin工作压力MPa压力损失MPa生产企业1柱塞泵XB85432-沈阳液件厂2滤油器YH200XLBF200315 001中国船舶重工3液控单向阀IY636363 002无锡液压厂4三为四通手动换向阀I4S-10H-T31521 001-5压力表YN50-11-无锡雪浪仪表厂6压力表开关KF-L8E-35-7溢流阀DIF_L20K8035-宁波镇海8电动机Y132M-4-com 油管的计算及选用油管的类型确定后其内径和壁厚的选择由下面的计算确定油管内径d内 m m 217mm取d 22mm式中 Q通过油管的流量 油管中的允许流量 油管壁厚 15mm取 2mm式中 p管内工作压力 油管材料的许用应力 即油管外d外 2d内 2222 mm 26mmcom 油箱容积的计算油箱有效容量一般为泵每分钟流量的37倍对于行走机械冷却效果比较好的设备油箱的容量可选择小些对于固定设备空间面积不受限制的设备则应采用较大的容量油箱容积可根据液压泵的流量计算取其体积 V 6qp 62331L 140Lcom1 油箱的尺寸设计 油箱容量与系统的流量有关一般容量可取最大流量的35倍另外油箱容量大小可从散热角度去设计计算出系统的发热量与散热量再考虑冷却器散热后从热平衡角度计算出油箱容量根据上面计算结果对散热面积的要求对油箱的尺寸进行计算假设油箱的长宽高分别为abc一般情况下油为的高度为箱高的08倍即08h与油直接接触的表面算全散热与油不直接接触的算半散热其外形如下图图42根据上面确定的油箱的容积V 21787L和散热面积A 199可查机械设计手册公式V 08abh mm3 A 18hab15ab和长宽高的比例abh 11525联立解方程可求得 a 0384m b 0576m h 0960m第5章 液压系统的性能验算51 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 通过的流量为15Lmin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 51 ms 50mms此时油液在进油管中的流速为V 52 154ms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 p1p2p3 53com 沿程压力损失首先要判别管中的流态设系统采用5号水包油乳化液其工作环境温度为20-50时运动粘度 60所以有Re 54 565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565小于2000-3000则管中应为层流则阻力系数 75Re 75565 01327若取油管长度均为3m油液的密度为 890kgm则进油路上的沿程压力损失为 p1 01327 0019097105Pa 0019MPacom 局部损失液体流经如阀口弯管通流截面变化等局部阻力处所引起的压力损失液流经过这些局部阻力处时由于液流方向和流速均发生变化在这里形成了旋涡使液体的指点之间互相撞击从而产生能量的损耗局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失前者视管道的具体结构而定一般取沿程压力损失的10而后者与通过阀的流量大小有关若阀的额定流量和额定压力损失为qn和则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失为为 在该系统中主要有手动换向阀液控单向阀和液压缸根据各个产品的参数如前表可知各个阀的压力损失如下 001Mpa 00735Mpa 001Mpa 025MPa液压缸快下时回油路上的流量为Lmin 6591Lmin则回油路管中的流速为ms 035ms可算出Re 0352210-36010-6 128 75Re 75128 0586所以回油了路上的沿程压力损失为 0003MPacom 总的压力损失由上面的计算所得可求出 00190073500050003MPa 0105MPa原设 04MPa这与计算结果略有差异且大于计算结果不必更改52 系统的发热与温升系统在工作时有压力损失容积损失和机械损失这些损失所消耗的能量多数转化为热能特别是液压系统系统发热使油温升高导致油的粘度下降油液变质影响正常的工作为此必须控制温升在许可的范围内如工程机械和机车车辆应控制在T 35-40该系统中产生热量的元件主要有液压缸液压泵溢流阀和单向阀散热的元件主要有油箱系统经一段时间后发热与散热会相等即达到热平衡com 系统发热量的计算 根据以上的计算可知 com-360085w 17093w 在慢下时电动机的输入功率为Pp1 Pp1qp1p com-360085w 3038w而快下时的有用功率为P1 P1q1p com-360w 145289w慢下时的有用功率为P2 P2q22 com-360w 25825 所以快下的功率损失为439w大于慢下的功率损失68w应以较大值来校核其热平衡com 系统的散热计算液压系统的散热途径有油箱表面和油管表面在本系统中只考虑油箱表面的散热在单位时间内油箱的散热量为H0 hAt设油箱的三个边的比例为abh 11525则散热面积为A 0065 199式中h是散热系数取1510-3kwt为系统的温升等于系统热平衡事的温度和环境温度之差取油液的最高工作温度为60工作的环境温度为40则t 60-40 20可求出H0 1991510-320kw 06kwcom平衡温度的验算当系统达到热平衡的时候有H H0即t 176环境温度为40热平衡温度为576 60没有超出允许范围所以符合设计要求第6章 液压系统的维护和使用液压系统具有许多优势广泛应用于各种机械上但如果使用方法和维护保养不当也会出现各种故障以至影响生产因此正确地使用和维护是保证系统延长使用寿命保证工作稳定灵敏可靠的重要因素下面分析发生故障的主要原因并提出其防护方法液压油的污染是指从外界混入空气水分和各种固化物等使用中如混入锈蚀的金属粉末就破坏了密封材料涂料等碎状物油液的污染会加剧液压元件中相对运动零件间的磨损造成节流小孔的堵塞或滑阀运动幅卡死使液压元件不能正常工作据资料统计液压系统的故障75以上是由于油液污染所至因此必须采用各种措施来防止或减少油液的污染 防止油液污染的主要方法是安装前对管道铸件等须经过彻底清洗液压系统完成总装后还要进行彻底清洗 2 各种液压元件装配时禁止用带纤维的织物如棉纱擦拭 3 油箱要合理密封通大气处要设空气滤清器 4 密封必须可靠禁止使用不耐油的密封及胶管 5 合理选用滤清器的类型和安装位置系统中应根据需要配置粗精滤油器滤油器应当经常检查使用情况发现损坏应及时更换 6 定期更换油液一般在累计工作10000多小时后应当换油如继续使用油液将失去润滑性能并可能呈现酸性从而引起液压系统中金属部分的腐蚀等若间断使用可根据具体情况隔半年或一年换油一次液压系统中所用的油液压缩性很小在一般情况下可认为油是不可压缩的但空气的可压缩性很大约为油液的一万倍所以即使系统中含有少量的空气它的影响也是很大的溶解在油液中的空气在低压时就会从油液中逸出产生气泡形成孔穴现象到了高压