XYY01-145@螺旋采样机液压系统的设计
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机械毕业设计全套
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XYY01-145@螺旋采样机液压系统的设计,机械毕业设计全套
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1 第一章 、 绪 论 1.1课题背景 螺旋采样机 广泛应用于火电厂、焦化厂、钢铁厂等入厂煤采制样及煤矿外销煤的采制样。经特殊设计，还可用于钢铁厂、冶炼厂、焦化厂等矿石、矿粉和焦炭的采制样。 采样原理均为螺旋钻取式，其采样过程具有自我清洗功能，能避免样品污染。双螺旋镶有硬质合金刀刃的采样钻头，在采样时以钻削的方式将大块煤或煤矸石钻碎，并经螺旋叶片提升采集。与短螺旋点采样配套的摆动集样斗，有效地解决了点采样须采一点放一次样的问题，使三点采样时间不大于 180秒，实现采三点放一次样的目的。破碎机采用锤式破碎的结 构形式，在破碎机入口处设有旋转和平移刮板，能及时和有效的清理掉机壁上沾附的煤样，该破碎机能为用户提供粒度不大于 6mm/13mm的样料。操作系统设有自动 /半自动 /手动三种操作方式。日常操作时，只需按下启动命令，整个采样、制样全过程能自动完成，出现异常情况，自动报警并有手动或自动紧急停车。操作系统设有自动测距定位系统，以保证采样点合乎国标要求。可与编码保密系统联网，实现对运输车辆所装运煤炭的矿点、煤种在过磅称重、煤样采取、样品制作、分析化验、计质计量结算的全过程进行保密操作，使得采制样设备应用更加公平、公正。 液压传动的采样机，结构上容易实现标准化，通用化和系列化，便于大批量生产时采用先进的工艺方法和设备。 本设计书所述液压系统是为螺旋采样机配套设计和制造；用于提供螺旋采样机液压马达的工作压力油，液压系统配置有加热器，电磁溢流阀，电磁换向阀，双单向节流阀，双液控单向阀等，可对系统马达工作实现远程控制，对于马达工作速度可以实现无级调速，并且可以实现保压功能 。 1.2液压传动的优点和缺点 液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点： 1.液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，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，且容易布置。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。 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体积目前是发电机和电动机的 1 10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调 速，调nts 2 速范围可达 1： 2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速 3 传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行润滑，因此使用寿命长。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，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。 液压传动系统的主要缺点： 1液 压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比： 2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作： 3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。 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。 1.3主要技术参数及 要求 最大要求转矩 F=7000kN 排量范围 1.45L/ 最大转度 40r/s 工作压力不超过 10MPa nts 3 第二章、 系统分析与方案设计 2.1液压系统组成及参数 液压系统结构： 本液压系统共有三大组成部分。一部分 (参见装配图 YZ1356-1)主要由油箱及其附件和过滤部件组成，二部分 (参见装配图 YZ1356-1)主要由一个调压及换向阀块部件组成；三部分 (参见 YZ1356-1)为一组油泵电机部件；整套设备结构设计紧凑，布局合理，操作方便，性能可靠，节约能源，是螺旋采样机理想的配套液压设备。 主要元件型号及参数： 1 齿轮泵： CB-Fc40-1FL 额定压力： 16MP 排 量： 40 / 2 主电动机： Y160L-4-B5 功 率： 11K 转 速： 1460 / 3 液压系统内各发讯触点： DC 24V 4 回油滤油器： RFA-160*10-Y 过滤精度： 10 微米 5 工作介质： 抗磨液压油 YB-N46 工作介质污染度等级 : NAS1638 9 级 6 油箱容积： 400L 液压系统工作压力范围： 10Mpa 2.2液压系统的几种控制方式 液压系统的压力调节及控制：（参见液压原理图 YZ-0-101） 1.本液压控制系统由一台齿轮泵组提供压力油源。 在设备初次调试前，请检查液压系统的溢流阀、各节流阀的手柄，确定都处于松开状态，确定油箱内已加满液压油；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。 2.油泵的压力调试：首先松开电磁溢流阀（序号 11）调压手柄，让电磁铁 YV1 得电 , YV2,YV3,失电，启动电机，空载运行数分钟确定无异常后，让电磁铁 YV1 失电，逐级调节电磁溢流阀（序号 11）调压手柄，打开压力表开关（序号 8），压力表（序nts 4 号 9）显示压力值至 10MPa，此时油泵声音正常，无异常噪音，压力值稳定，这样即完成油泵压力的调节。 3.油箱内液体的温度及控制：（参见原理图 YZ-0-101） 当系统油箱油温低于 20时候，需要开启加热器；当油温高于 40时候，停止加热器。 4.油箱内液位控 制：（参见原理图 YZ-0-101） 油箱配备了可目测的液位计，用户随时可以直接的观察油箱液位的变化，出现漏油或者液位降低，需要及时的补充液压油液。 5.油箱内液体清洁度控制：（参见原理图 YZ-0-101） 当管路回油过滤器（序号 4） SP1 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，启动声光报警并停泵，提醒人工更换滤油器或更换和清洗滤芯。 2.3系统控制回路原理图的初步拟定 经过上面的的系统分析，初步拟定液压系统控制回路如图 2.2 所示 图 2.1 液压系统控制回路 图中 P 为压力油路， T为回油路， A,B为液控单向阀控制油路nts 5 第三章、 系统的计算与选型 3.1 柱塞马达的计算 3.1.1 柱塞马达工况及要求 柱塞马达最大输出转矩 F=7000N 液压缸最大工作压力 MPaP 10 马达排量 rL45.1 马达转速 min40r 3.1.2 液压马达计算 qv=n V 式中 V-液压马达排量 n-液压马达的转速 3.1.3 进入液压马达最大流量的计算 进入液压马达最大流量 MQ=qv=58.4 minL 3.1.41QJM 柱塞马达的结构示意 图 3.1 1QJM 柱塞马达结构示意图 1QJM 柱塞马达的结构如图 3.1 所示。主要零件有：壳体，缸体，输出轴，柱塞，滚轮组，配流轴等。马达的缸体上径向开有 Z 个柱塞孔（图中 Z=8）。每个柱塞孔内nts 6 安放一个柱塞。柱塞的顶部为球面，与滚轮组一起组成柱塞组件。每个柱塞孔的底部开有配流窗口。若变换马达的进排油口，则缸体将反向旋转。除轴旋转的结构外，若固定 缸体与轴，则马达通油后，壳体与配流轴一起旋转，此时多作车轮马达用。 3.2控制回路的计算及选型 3.2.1 叠加式单向节流阀的选型 叠加式单向节流阀 工况及要求为： 最大工作压力 10MPa；最大流量 58.4L/min；稳定工作时， 叠加式单向节流阀通过改变节流口断面大小来调节油路流量，实现流量控制。在反向时，油流直接通过单向阀回油。选用不同安装位置可实现进口节流或出口节流 。 故选用 Z2FS10-20B 型 叠加式单向节流 阀 ， 压力至 35Mpa 流量至 60L/min，介质温度范围 ： -20 +70 ， 介质 粘度范围 ： 2.8 380mm2/s。 图 3.2 叠加式单向节流阀 该阀是叠加式设计成对节流单向阀。该阀用于限制来自一个或二个工作油口的主流量或控制流量。两个对称设置的节流单向阀在一个方向上限定流量 (通过调整节流阀芯 )在相反方向上允许自由流动。用于进口节流控制时，油液从油口 A 流经节流口(1)到达工作油口，节流阀芯 (4.1)可借助于设定螺钉 (5)进行轴向调整，从而可以设定节流口 (1)。同时，在油路 A 中的油液通过节流 (4.1)流经油孔 (2)到达弹簧加截侧，存在的压力与弹簧力共同作用使节流阀 (4.1)保持在节流位置。油液从执行器回流推动节流阀芯 (4.2)，允许油液自由流经阀。此时阀作为单向阀工作。 1.主流量限制 成对单向节流阀是为了改变执行器的速度。安装于方向阀和底板之间的 (主流量限制 )。 2.控制流量限制 nts 7 在液控方向阀的情况下，成对节流单向阀用于液控阻尼调整，在此情况下，它被安装于主阀和控制 阀之间。 Z2FS10 型叠加式单向节流阀外形尺寸 如下： 图 3.3 Z2FS10 型叠加式单向节流阀 nts 8 3.2.2 叠加式液控单向阀的选择 图 3.4 叠加式液控单向阀 叠加式 液控单向阀它可用于关闭一个或两个工作油口，无泄漏持续时间长，稳定性好。油液从 A 到 A1 或 B 到 B1 自由流通，反向则被截止。如果油流通过阀，例如从 A 到 A1，压力油作用在阀芯上，阀芯则向右远动并推动钢球离开阀座。单向阀被控制油打开时，油可从 B1 到 B 流通，压力在 B1 腔卸荷 1。单向阀全部开启，为保证两个主单向阀在换向中位时能可靠的关闭，阀的 A,B 口与回油路连接。通过叠加式液控单向阀的最大流量为 58.4L/min，叠加式液控单向阀的最 高工作压力为 10MPa。选择叠加式液控单向阀型号为 Z2S10-1-20B，其 主要技术参数为： 最高工作压力31.5MPa；最大流量 120L/min； 直通式 ；开启压力 0.6MPa；控制压力范围 0.631.5MPa.。 3.2.3 换向阀 的选择 电磁换向阀的主要作用是通过切换液控单向阀控制口与控制油路或泄漏油路的通断来控制液控单向阀的开闭 1。其最大工作压力为 10MPa 稳定工作时系统流量很小，故卸荷时流量较小；电磁溢流阀采用管式连接。由此选择三位四通电磁换向阀 型nts 9 号为 4WE10J31B/CG24NZ5L，其 主要技术参数为： 通径 10mm；工作压力 31.5MPa；额定流量 60L/min；其三位四通滑阀机能如图 3.5 所示 图 3.5 三位四通电磁换向阀 nts 10 A)结构图 B）详细图形符号 C）简化图形符号 P 接进油油路， A 和 B 接控制油路， T 接回油油路 3.3电机泵组及其阀块的计算选型 3.3.1 液压泵的选择 (1) 供油压力的计算 有供油压力 2 1sp p p 3.1 稳定工作时，液压马达有最大工作力， 通过伺服阀的流量很小，即伺服阀的压降很小，考虑伺服阀、液控单向阀压降及管路损失，取 5.0 p ，则供油压力为 M P appps 5.95.091 3.2 (2)液压泵工作压力的计算 考虑到泵出口过 滤器、单向阀的压降，及泵出口到电磁溢流阀阀块管路的压力损失，取泵出口压力为 9.8MPa。考虑液压泵的压力储备，可取液压泵的工作压力为10MPa。 (3)液压泵最大输出流量的计算 工作稳定时，柱塞马达达到最大转动速度，则 柱塞马达所需要的最大流量为 3 m in/4.58 LQQ m 系统 3.3 考虑到系统工作时需要的流量不大，选 1 台电机泵组同时工作向系统供 油，则电机泵组应向系统提供的最大流量为 m in4.58 LQq mm 3.4 (4)液压泵的选择 稳定工作时要求系统压力保持稳定，故选择恒压式定量泵；在根据上面计算出来的压力和流量选择齿轮泵，型号为 CB-FC40，其主要技术参数为：最大排量 40mL；额定压力 16MPa；转速 2000r/min ；恒压定量。液压泵的最大输出功率为 KWsmpaqpN mp 33.900 01064.581010 360 3.5 取液压泵容积效率 1V，机械效率 0.95m ；则液压泵的输入功率 KWNNmVi82.995.01 33.90 3.6 nts 11 3.3.2 电 动机的选择 液压泵所要求的输入功率 Ni =9.82kW，转速 2000r/min，据此选择电动机型号 4为 Y160M-4-B5 型三相异步电动机。其主要技术参数为：额定功率 11kW；满载时转速 1460r/min；效率 93.8%。 3.3.3 电机泵组的验算 电动机的最大输出功率 11 93.8%=10.23 Ni 3.7 故电动机可以驱动液压泵。 液压泵所 能提供的最大流量 4.584.581m in1 4 6 01 0 0 040 rrLqq vt 3.8 故液压泵能提供系统所需的最大流量。 所以电机泵组的选择能满足系统的需求。 3.3.4 泵出口处电磁溢流阀的选择 定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定（阀口常随压力波动开启） 。 安全保护作用：系统正常工作时， 阀门 关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高 工作压力高 10 20）。 溢流阀的调定压力位 10MPa；据此选择电磁溢流阀型号为 DBW10A1-50B/200-6CG24NZ5L，常闭式，其主要技术参数为：通径 10mm；最高设定压力 10MPa；最大流量 200L/min；管式连接；内控内排。 nts 12 图 3.6 DBW 型先导式溢流阀结构图 溢流阀旁边接液压泵的出口，用过来保证液压系统即泵的出口压力恒定或限制系统压力的最大 值。前者称为定压阀，主要用于定量泵的进油和回油节流调速系统；后者称为安全阀，对系统起保护作用，有时也旁接在执行元件的进口，限制执行元件的最高压力。电磁溢流阀除完成溢流阀功能外，还可以在执行元件不工作时使液压泵卸载。 3.3.5 进油过滤器的选择 过滤器的功用就是滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止油液的污染，保证液压系统的正常工作。此处应安装进油过滤器，主要作用是在油液进入系统之前对其进行过滤。 选择过滤器应该从如下几个方面进行考虑： (1) 根据使用目的（用途）选择过滤器的种类， 根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。 nts 13 (2） 过滤器应具有足够大的通油能力，并且压力损失要小。 (3） 过滤精度应当满足液压系统或元件所需清洁度要求。 (4） 滤芯使用的滤材应当满足所使用工作介质的要求，并且有足够的强度。 (5） 过滤器的强度及压力损失是选择时需要重点考虑的对象，安装过滤器后会对系统造成局部压降或产生背压。 (6） 滤芯的更换及清洗应方便。 (7） 应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护附件（如带旁通阀的定压开启装置及滤芯污染情况指示器或信 号器等）。 (8) 结构尽量简单、紧凑、安装形式合理。 (9) 价格低廉。 综合以上各因素以及设计的技术要求（系统清洁度为 NAS1638 9 级）而网式过滤器一般安装在液压泵吸油管端部，起保护泵的作用，具有结构简单，通油能力大，阻力小，易清洗等有点，且系统对油液清洁度要求较高，此过滤器的过滤精度应为 80 m；过滤器最高工作压力 10MPa；最大流量 58.4L/min。据此选择高压过滤器型号为 WU-160 80-J，其主要技术参数为：通径 40mm；公称流量 160L/min ；过滤精度 80 m；板式连接；压力损失小于 0.01MPa。 图 3.7 吸油口过滤器示意图 A 接油箱 B 接液压泵 nts 14 3.3.6 单向阀的选择 此处单向阀的主要作用是防止油液的倒流并且正向液流通过压力损失小，反向截止时密封性能好；其最高工作压力为 10MPa；最大流量为 58.4L/min。据此选择单向阀型号为 S15A12.0B/，其主要技术参数为：通径 15mm；最大工作压力 31.5MPa；开启压力 0.05MPa；管事连接；最大允许 流量 65L/min 时的压力损失约为 0.05MPa。如图示下： 图 3.8 单向阀 单向阀有阀体，阀心和弹簧等零件组成，阀的连接形式为螺纹管式连接，阀体左端油口为进油，右端油口为出油。当进口来油时，压力油作用在阀心左端，克服右端弹簧力使阀心右移，阀心锥面离开阀座，阀口开启，油液经阀口，阀心上的径向孔和轴向孔，从右 端出口流出。若油液反向，由右端油口进入，则压力油与弹簧同向作用 ，将阀心锥面紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。在这里，弹簧力很小，仅起复位作用，因此正向开启压力只需 0.05 MPa；反向截止时，因锥阀阀心与阀座孔为线密封，且密封力随压力增高而增大，因此密封性能良好。 3.4油箱的容量的计算及其附件的选择 3.4.1 油箱容量的计算 系统最大流量为 58.4L/min，液压系统油箱容量通常为系统每分钟最大流量的6-10倍 ,本系统中取 6.8倍 3；则油箱容量为 58.4 7=397.12L 3.9 nts 15 考虑到油箱的散热，圆整取油箱容积为 400L。 矩形油箱三边尺寸比在 1： 1： 1至 1： 2： 3之间3,由此取矩形油箱的尺寸为： 长度 a=1m 高度 h=0.8m 宽度 b=0.49m 油箱的有效容积 V0=0.8 V=0.8 400=320L 油箱内液面最大高度 h0=0.8 h=0.8 0.8=0.64m 3.4.2 液位计的选择 油箱内液面最大高度为 0.64m。据此选择液位计型号为 YWZ-250TA，其主要技术参数为：工作温度为 -20 至 80 摄氏度， 液位计连接法兰距离 300mm；液位控制点数为 3；液位控制指示器电压 24V。 3.4.3 空气过滤器的选择 空气过滤器的进入油箱空气的最大流量与系统最大流量相同，即 m in/0 5 8 4.0m in/4.58 3mLQ 系统 3.10 据 此选择空气过滤器型号为 QUQ2-10 1.0，其主要技术参数为：过滤精度 10 m；空气流量 1m3/min。 3.4.4 加热器的计算选型 加热器发热功率计算公式3如式 3.4 所示 T QVrCN 3.11 式中 N为加热器的发热能力 (W)； C为油的比热，取 C=1680J/(kg )； r为油的密度， r=900kg/m3； V 为油箱内油液的体积， V=320L Q 为油加热后的温升 ( )，设油温为 20时加热器开始工作，油温超过 25时，加热器停止工作；即加热后油液温升为 5； T为加热时间 (s)，设加热时间为 3600s。 代入数据至式 3.4，有 nts 16 WT QVrCN 6723600 532.09001680 3.12 电加热器的功率 /NP 3.13 取加热器效率 为 0.8，代入电加热器功率 WNP 8408.0/672/ 3.14 根据计算结果选择电加热器型号为 GYY2-220/1，数量 1 个 ,其主要技术参数为：功率1kW；额定电压 220V。 3.4.8 回油过滤器的选择 回油过滤器的功能是清除液压系统工作介质中的固体污染物，使工作介质保持清洁，延长元器件的使用寿命 、 保证液压元件性能可靠。液压系统故障的 75 左右是由介质的污染物所造成的。因此过滤器对液压系统来说是不可缺少的重要辅件。 选择过滤器应该从如下几个方面进行考虑： (1) 根据使 用目的（用途）选择过滤器的种类，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。 (2） 过滤器应具有足够大的通油能力，并且压力损失要小。 (3） 过滤精度应当满足液压系统或元件所需清洁度要求。 (4） 滤芯使用的滤材应当满足所使用工作介质的要求，并且有足够的强度。 (5） 过滤器的强度及压力损失是选择时需要重点考虑的对象，安装过滤器后会对系统造成局部压降或产生背压。 (6） 滤芯的更换及清洗应方便。 (7） 应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护 附件（如带旁通阀的定压开启装置及滤芯污染情况指示器或信号器等）。 (8) 结构尽量简单、紧凑、安装形式合理。 (9) 价格低廉。 回油过滤器的通过流量为 56L/min，回油过滤器安装在油箱附近的地面上。据此选择微型回油过滤器，型号为 RFA-160 10-Y，其主要技术参数为：公称流量 160L/min ；额定压力 1.6MPa；过滤精度 10 m；螺纹连接；带 CYB-1 型发信号器v24 。 3.5液 压工作介质的选择 本设计中液压介质工作环境恶劣，属于高温高压的应用场合，所以应选择耐磨性nts 17 较好的液压油。选择 N46 号耐磨型液压油，牌号为 L-HM32，其主要技术参数为：密度 850-960kg/m3 ；运动粘度 28.8-35.2mm2/s；比热容 1.68CkJ/(kg ) 。 3.6管路的计算 3.6.1 管路内径的计算公式 管子内径 3计算公式为 vqd v4 3.15 上式中 vq为通过管路的流量， L/min v 为流体在管路的流速， m3/s 3.6.2 液压泵吸油管路的计算 液压泵最大输出流量为 58.4L/min；吸油管路流速一般小于 12m/s，此处取 smv /1 ；则液压泵吸油管路内径 mmmvqd v 2122.35035212 2.01 60/1000/4.58441 3.16 圆整取钢管公称通径为 34mm,吸油管路油液压力很小，可取钢管外径为 42mm，即钢管壁厚为 4m3。 3.6.3 系统压油管路的计算 用过压油管路流量为 58.4L/min；压油管路流速 smv /63 ，系统压力不高，故压油管流速可取较小值，取 3m/s；则压油管路内径 mmmvqd v 329.20020329.0314.360/1000/4.58442 3.17 压油管路油液压力较大，管子壁厚要较大，圆整取钢管公称 3通径为 22mm 外径为26mm,则壁厚为 3mm。 3.6.4 回油管路的计算 通过回油管路的流量为 58.4L/min；回油管路流速 smv /5.25.1 ，取 smv /2 ；nts 18 则回油管路内径 mmmvqd v 8987.240248987.0214.360/1000/4.5844 3.18 圆整取钢管内径 3为 28mm，外径为 34mm，壁厚为 3mm。 3.6.5 泵出口软管的计算 软管内油液流量为 58.4L/min；软管内油液为高压油，取油液在软管内的流速为3m/s；则软管内径为 mmmvqd v 329.200203 29.0314.360/1000/4.5844 3.19 取胶管内径 3为 22mm，胶管外径为 26mm，钢丝层数为 1 层，最小曲率半径为 190mm。 3.6.6 其它管路的内径壁厚计算 用上述相同的方法可计算出液压系统其它管路的内、外径 3，如表 3.1 所示 最小曲率半径为 100mm 表 3.1 管路的内、外径及其壁厚 3.7 其它液压辅助元件的选择 3.7.1 压力表的选择 系统中压力表主要安装在阀 架上，起显示系统压力的作用，压力表的安装应便于工作人员的观察。选择压力表型号为 YN-60，其主要技术参数为：压力表直径 60mm；测量范围 0-40MPa。 3.7.2 压力表开关的选择 压力表开关是小型的截止阀或节流阀，用来切断压力表和油路的连接或调节开口度大小。它是有阻尼作用可减轻压力表急剧跳动，防止损坏，也可当作一般小流量的管路名称 管路内径 /mm 管 路 外 径/mm 管 路 壁 厚/mm 系统泄漏管路 14 18 2 nts 19 截止阀或节流阀使用。选择压力表开关型号为 KF-L8/M14E，其主要技术参数为：进油接口螺纹 M14 1.5；压力表接螺纹 M14 1.5；压力等级 35MPa；通径 8mm。 nts 20 第四章 、 液压系统的性能验算 4.1 液压系统压力损失 压力损失 2包括管路的沿程损失 p1，管路的局部压力损失 p2和阀类元件的局部损失 p3，总的压力损失为 p= p1+ p2+ p3 221 vdlp 222 vp 4.1 式中 l-管道的长度（ m）； d-管道内径（ m）； v-液流平均速度（ m/s）； -液压油密度（ kg/m3） ; -沿程阻力系数； -局部阻力系数。 、的具体值能过查文献 2中第 2章计算得出。 23 vNvn qqpp4.2 式中 qvN-阀的额定流量（ m3/s） ; Qv-通过阀的实际流量（ m3/s）； pn-阀的额定压力损失（ Pa） 。 4.2液压系统的发热温升计算 4.2.1 计算液压系统的发热功率 液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高 5。液压系统的功率损失主要有以下几种形式： （ 1）液压泵的功率损失 nts 21 zi iPirithtPTP11)1(1 4.3 式中 Ti-工作循环周期 (s)； z-投入工作液压泵的台数； Pri-液压泵的输入功率 (W)； Pi-各台液压泵的总效率； ti-第 i台泵工作时间 (s)。 （ 2）液压执行元件的功率损失 Mj jjrjthtPTP12)1(1 4.4 式中 M-液压执行元件的数量； Prj-液压执行元件的输入功率（ W）； j-液压执行元件的效率； tj-第 j个执行元件工作时间（ s）。 (3)溢流阀的功率损失 vyyh qpP 3 4.5 式中 py-溢流阀的调整压力（ Pa）； qvy-经溢流阀流回油箱的流量（ m3/s）。 （ 4）油液流经阀或管路的功率损失 vh pqP 4 4.6 式中 p-通过阀或管路的压力损失（ Pa） ； qv-通过阀或管路的流量（ m3/s）。 由以上各种损失构成了整个系统的功率损失，即液压系统的发热功率： 4321 hhhhhr PPPPP 4.7 4.2.2 液压系统的散执功率 液压系统的散热渠道主要是油箱表面，但如果系统外接管较长，而且用式4321 hhhhhr PPPPP 计算发热功率时，也应考虑管路表面散热。 TAKAKP hc )( 2211 4.8 式中 K1-油箱散热系数，见表 4.1； K2-管路散热系数，见表 4.2； nts 22 A1、 A2-分别为油箱、管路的散热面积（ m2）； T-油温与环境的温度之差（ oC）。 表 4.1油箱散热系数 K1 冷却条件 K1 通风条件很差 8 9 通见条件良好 15 17 用风扇冷却 23 循环水强制冷却 110 170 表 4.2油箱散热系 数 K2 风 速 /m s-1 K2 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 若系统达到热平衡，则 hchr PP ，油温不再升高，此时，最大温差 2211 AKAKPT hr 4.9 环境温度为 T0,则油温 T=T0+ T。 4.2.3 根据散热要 求计算油箱容量 初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求校核。 油箱容量的经验公式为 vaqV 4.10 式中 qv-液压泵每分钟排出压力油的容积（ m3）； a-经验系数，见表 4.3。 表 4.3 经验系数 a 系数类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 a 1 2 2 4 5 7 6 12 10 根据 经验公式初步确定油箱容积的情况下，验算其散热面积是否满足要求。当系统的发热量求出之后，可根据散热的要求确定油箱的容量。 nts 23 由 2211 AKAKPT hr 可得油箱的散热面积为 1221 / KAKTPA hr 4.11 如不考虑管路的散热，上式可简化为 11 TKPA hr 4.12 油箱主要设计参数如图 4.1所示。一般油面的高度为油箱 高 h 的 0.8倍，与油直接接触的表面算全散热面，与油不直接接触的表面算半散热面，图示油箱的有效容积和散热面积分别为 abhV 8.0 abbahA 5.1)(8.11 4.13 nts 24 第五章 、 液压系统安装及调试 5.1液压系统安装 1. 该系统直接安装于主机设备上面，不需要钢管的焊接连接，采用的是用高压胶管直接和液压马达连接，用拖链进行保护，防止胶管在今后使用过程中出现摩擦损坏。 2. 高压胶管正式使用前，需要用 高压气或者液压油把高压胶管吹干净和清洗干净，确保高压胶管在正式使用前的清洁度不低于规定值。 3. 正式安装时，各管口要求擦拭干净，不准有砂粒、焊渣等污物进入管道内。拖链的安装需要配焊，在焊接时候特别注意不要将焊渣掉入油口和高压胶管里面；拖链安装必须成直线安装，不得扭曲安装。安装完成后，用慢速动作试验拖链的安装情况，不合适是情况需要及时调整，直到动作正常，没有异常声音和扭曲现象方可以投入生产。 5.2调试前准备工作 1. 通过注空气过滤器口往油箱中加入规定牌号的液压油液，将油液加至液面高度达液位上限位置。 2. 按照液压原理图 ，将各液压元件的手柄打到正确的启、闭位置上，锁定。 5.3调试运行 1. 首次启动电机时，注意保证电机正确的旋转方向； 2. 启动油泵电机，待油泵空运转数分钟之后，方可将系统压力逐步调节至设计要求。 3. 系统压力油液输出正常后，调节双单向节流阀，调节好马达的速度的控制。 4. 系统液压调试正常后，接入电器控制进行半自动化调试，自动化控制，接入中央控制进行自动化调试，进一步测试各报警是否正常。 5. 中央控制自动化调试完全成功后，交给生产线试生产，试生产正常后。 5.4液压系统的用液及对污染的控制 1. 液压所用油液对液压系统能否正常使用具 有十分重要的意义，除系统设计的合理、元件制造的质量 和维护使用等条件外，油液的适用性和油液清洁度是一个十分重要的因素。 2. 液压油液作为液压传动的工作介质，除了传替能量外，还有润滑液压元件运nts 25 动副以及保护金属不被锈蚀等作用。 3. 液压油液污染的主要原因是多方面的，从量值角度可用如下公式表示： M=Mo+Mi+Ms-Mq M-系统中所含有的污染总量 Mo-系统中原含有的污染量 Mi-系统中被侵入的污染量 Ms-系统中新生的污染量 Mq-过滤 ,去除旧的污染量 4. 液压油液污染严重时，液压系统工作性能恶化，容易产生 故障、元件加速磨损、寿命缩短、甚至造成设备和操作的重大事故。 nts 26 第六章 、 液压系统的维护及注意事项 1. 液压系统应加入规定牌号的液压油液，不得将不同牌号的液压油液混合使用。 2. 应保证液压系统内所使用的液压油液的污染度等级不低于规定的污染度等级要求；系统第一次投入运行三个月后，应将液压油液过滤一次或更换，并清洗油箱；以后，一般每一年换一次油液；油液每三个月应化验一次，对于已经变质老化或被严重污染的液压油液应及时更换。 3. 要经常检查仪表及其它元件功能是否正常，如要维修更换，请注意型号和说明 书要求。 4. 每班检查一次油箱内的液面高度，如异常应检查各元件和管线渗漏点；如果发现渗漏点，在不影响使用的情况下作好标记，停机时进行处理，如渗漏严重，应立即停机处理。 5. 要保持液压系统周围环境的清洁，要求周围环境的相对湿度不大于 85%，且无雨雪侵蚀。 6. 液压系统要定期检修，过滤或更换液压油液，定期更换滤油器滤芯清洗油箱 3。 nts 27 第七章 、 日常维护要求 7.1操作保养规程 1. 操作者必须熟练掌握液压系统原理，熟悉生产工艺规程和安全操作规程，了解系统主要元件特别是各种阀与泵的结构、作用。 2. 经常监视 ，注意系统工作状况，观察系统工作压力，工作速度，电压、电表读数，并且按时作好记录；每天观察检查油箱液位，并作好记录。 3. 未经主管部门同意，操作者不得对各液压元件私自拆动。 4. 液压设备出现故障时，操作者不得擅自离开岗位，应报告主管部门，等待维修人员，维修人员赶赴现场后，应协助配合进行修理。 5. 保持液压设备及周围环境的清洁，防止尘埃、棉绒、污物等进入油箱及系统。 7.2日常维护 1. 按设计规定和工作要求，合理地调节液压系统的工作压力，当溢流阀、节流阀等调节到所要求的数值后，应将调节杆螺母锁定，防止松动，经常检查紧固件连接 接头，防止松动。 2. 工作温度一般适宜在 55 C 之下，最高不能超过 60 C，发现油液温度突然升高，应立即检查原因并予以排除。 3. 当原有系统某部位发生故障时，要及时分析原因并处理好。 7.3检修程序 1. 当设备需要检修时，首先必须根据原理图关闭或打开相应的元件。 2. 相应的元件关闭或打开后，方可撤换损坏的液压元件。 3. 工作完成后应按原理图将相应的元件恢复到原来的位置 6。 nts 28 总结 经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这 次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在此要感谢我的指导老师 朱石沙 对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己 学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。 当然，由于知识的缺乏和能力的不足，这次所设计的螺旋采样机液压系统不可避免的出现很多错误和尚缺乏仔细考虑的地方，比如说省去了冷却系统，在一定的程度上影响了系统的稳定工作等等。 在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的 最大收获和财富，使我终身受益。 nts 29 参考文献 1 许福玲，陈晓明， 液压与 气压传动 M . 北京：机械工业出版社 2007 2 机械设计手册编委会，机械设计手册 (新版第 4 卷 )M. 北京：机械工业出版社， 2004 3 成大先， 机械设计手册（第 4 卷） M. 北京：化学工业出版社， 1994 4 唐介 ， 电机与拖动 M. 北京： 高等教育 出版社， 2008 5 邵俊鹏，液压系统设计禁忌 M
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