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6张CAD图纸和文档所见所得 YC系列 HT 05 智能 液压 实验 设计 CAD 图纸 文档 所得 YC 系列

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南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： HT-05智能液压实验台设计 指导者： (姓 名) (专业技术职务) 注：打印时删除评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 注：打印时删除注： 2015 年 5 月 10 南 京毕业设计说明书（论文）中文摘要随着液压工业的发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越重要的作用。由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。因此设计HT-05智能液压实验台尤为重要。本次设计的HT-05智能液压实验台主要由液压系统、泵站、集成块、电控系统等组成。本次设计首先，通过对液压实验台研究现况及功能要求进行分析，在此分析基础上提出了设计方案；接着，对主要液压元件行了计算选择；然后，设计了与之配合使用的电控系统；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了总装图、液压原理图、电控系统电路图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：液压传动、自动控制理论、机械原理、机械设计、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通液压产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：液压；试验台；液压阀；电控毕业设计说明书（论文）外文摘要Title HT-05 Intelligent Hydraulic test Stand Design AbstractWith the development of hydraulic industry, hydraulic technology plays an increasingly important role in a variety of machines. As the hydraulic system components, functions become more complex, and thus the probability of failure also increases. Therefore, the design HT-05 Intelligent hydraulic test stand is particularly important. The design of the HT-05 intelligent hydraulic test stand is mainly composed of hydraulic systems, pumping stations, Manifold, electronic control systems and other components.The design is first analyzed by bench hydraulic study the current situation and functional requirements, this analysis based on the proposed design; Next, the main hydraulic components line calculation options; then, used in conjunction with the design of the electrical control systems; and finally, drawn by AutoCAD drawing software assembly diagram, hydraulic schematics, electrical control system schematic diagram and major components.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: hydraulic transmission, automatic control theory, mechanical principles, mechanical design, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of hydraulic products and general proficiency Use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life.Keywords: Hydraulic; test-bed; hydraulic valve; electric control南京工程学院毕业设计说明书（论文）目录第一章 绪 论11.1课题背景及目的11.2国内外研究状况11.2.1国内状况11.2.2国外状况2第二章 液压系统总体方案设计42.1设计要求42.2制定基本方案42.2.1制定调速方案42.2.2制定压力控制方案52.2.3制定顺序动作方案52.2.4选择液压动力源52.3液压试验台系统原理图52.4初选系统工作压力72.5计算液压缸的主要结构尺寸8第三章 液压元件的设计与选用113.1 液压泵的选型与安装113.1.1 液压泵工作压力的确定113.1.2 液压泵流量的确定113.1.3 液压泵的安装方式113.2 电动机功率的确定133.3 液压阀的选型与安装133.4 液压油缸的选型153.5 液压油管的选型153.6 液压油箱的设计163.6.1 液压油箱有效容积的确定163.6.2 液压油箱的散热计算173.6.3 液压油箱的容量计算183.6.4 液压油箱的结构设计183.7液压泵站193.7.1 液压泵站的组成及分类193.7.2 液压泵站的选择203.8液压集成块203.8.1 块体的结构213.8.2 集成块结构尺寸的确定213.8.3集成块的加工21第四章 电气控制系统设计224.1线路设计基本原理224.1.1主电路的设计224.1.2 控制电路的设计224.2 绘制原理图224.3 元器件的选择224.3.1 断路器的选择224.3.2 熔断器的选择234.3.3 热继电器的选择234.3.4 中间继电器选择234.3.5 交流接触器的选择234.3.6 万能转换开关的选择234.3.7 按钮的选择234.4控制柜结构设计24总 结25参考文献26致 谢27第一章 绪 论1.1课题背景及目的随着液压工业的发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越重要的作用。由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。液压系统的故障具有隐蔽性、变换性和诱发因素的多元性，所以在故障诊断和排除时，不但需要有熟练的技术人员，同时还要有完善的检测设备。检测液压元件性能参数的试验设备多为性能单一的液压试验台，而且一般为液压件生产厂家和研究所专用。从使用方面来看，一旦液压系统发生故障，常常需检测多种液压元件的技术指标，才能找出故障部位和根源，达到及时修理的目的。同时液压传动课程是各类工科大学及职业院校机械、机电类专业学生的重要课程，而液压试验台则是进行液压传动课教学必不可少实验设备。为了满足课程教学需要，拓宽学生知识面，提高现代工业技术应用能力，我们设计了一种价格低廉，制造容易，于数据检测、演示和装置检验为一身的液压实验台。1.2国内外研究状况液压行业的科学研究和工业生产的速度发展对试验提出了新的要求和先进的测试技术，以获得较高的试验精度并实现测量自动化。试验台是检验产品的性能，验证产品质量的关键设备，目前国内液压行业生产厂均有相应产品的实验台，但是，试验项目、精度大部分不能满足试验方法标准：GB/T1562-1995的要求，特别是一些动态的性能得不到检验。此外，人工操作效率低，劳动强度大，人为因素严重影响试验结果。而且就是现有的设备只是单一的检测项目，而不能在一台设备上同时对多个液压元件进行试验。1.2.1国内状况普通的试验台设备简陋，完全通过人手工操作方式进行试验和记录数据，这样导致试验标准不易掌握，试验方法缺乏一致性，操作人员劳动强度大，达不到通过试验最终控制和提高产品质量的目的。国内现有的超声检测，针对温度、流速、压力对超声传播速度的影响，建立温度压力声速模型在温度、压力、流量大范围变化条件下对流量和压力的测量。它能够克服了传统声速流量仪器对温度敏感且不能有流量大范围变化场合的不足。而现在普遍使用的超声测量试仪器无论采用频差、相差或声差都必须在液体声速变化范围不大的前提下进行，而液压系统中，液压油的温度、压力的变化范围都很大，如温度变化4060，压力变化从032MPa。这两个因素会引起声速在大范围内变动，由此引起的影响，用超声测试液压元件对测量的精度能够满足。同时液压元件系统CAT的研究应用比较广泛，CAT试验台的功能比较单一，不能满足综合试验的要求。另外还有计算机辅助测试CAT，它是由硬件和软件所组成的，针对测量信号复杂，为减小信号的干扰，采取数据处理方法和系统抗干扰措施，使测试数据更加真实、可靠，较为全面地满足对被测液压元件的测试要求。在实验台方面，传统液压实验台实验回路单一，实验效果较差，大多通过对泵和阀的控制实现液压传动，主要是由实物液压元件所组成的，导致了实验台的重量和体积都较大，并且由于实物元件和管路不透明，学生观察不到其内部的结构、液流及动作等情况。同时，由于元件位置不能随意变动，使得所实现的液压回路单一，不利于培养学生的创造能力，直接影响了实验效果。其次，传统液压实验台自动化程度低，由于传统的液压实验台多采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，其成本高；实现功能少，耗电高，使用寿命短，电路连接繁琐。并且还存在可靠性和灵活性差，自动化程度低等缺点。还有传统液压实验台液压油漏泄容易污染实验场所，在液压传动系统中，通常以矿物型液压油作为工作介质，既消耗大量宝贵的石油资源，加重环境污染，又易泄漏、易燃烧，并且泄漏出的油液还会污染实验场所，同时也会导致部分学生怕脏而不肯动手。11.2.2国外状况日本岛津VEH型及美国STEX公司的HVL型液压万能试验机均采用电液伺服及阀控制双向油缸负荷、变形、位移控制由电液伺服闭环控制，同时具有电子测试和计算机数据处理功能，电液伺服阀的优点是静动态性能良好，分辨率高，滞环线性度高，工作范围广，更适合动态电液伺服试验机。其缺点是：由于静态液压万能试验机上未能发挥其特点，使其造价提高，抗污染能力变差，工作噪声较大，油温升高快，有些还需要水冷却。西德申克公司的UPV液压万能试验机，其控制原理是由速度控制器控制力矩而带动压力控制阀，施加负载，并且有速度电流反馈，是一种传统的控制方式。在本试验台上进行产品出厂测试，同时也可进行行业检测，采用调速电机、加载、压力、流量、转速、控力、温度、自动控制和显示，被测数据（参数）实现自动采集实时显示。液压缸、液压泵、流量阀、压力阀、溢流阀等进行综合的测试。该试验台试验范围广，可以满足各种型号的液压元件的试验，结构紧凑，操作方便，整个系统人机界面友好，可以进行各种试验，负载效率试验，耐久性试验等，实现了测量控制参数设定，记录和数据处理的全自动化，不仅减轻了操作人员的劳动强劳动强度。改善了操作环境，而且达到了较高的试验效率和测量精度，通过对各种液压元件的预测量可以看出，试验台及其测控系统的立意和设计都比较新颖，合理和成功，取得了良好的效率。此外，在减轻试验人员的劳动强度，改善工作条件方面，综合测试系统都具有无可比拟的优点。但不足之处是：系统需要的设备及投资较多，设备及元件的可靠行对试验工作的影响较大，设备的使用，维修和编程比较复杂，需要一定的专职人员。第二章 液压系统总体方案设计2.1设计要求课题要求设计HT-05智能液压实验台，实验台可进行的实验有：（1）压力形成；（2）液压泵性能实验；（3）溢流阀静动态性能实验；（4）节流调速回路性能实验；（5）比例阀性能实验。2.2制定基本方案2.2.1制定调速方案运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制涌过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用溢流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构性比较复杂。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流启动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。综合考虑本试验台采用旁通节流调速，调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了，采用开式循环形式，在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统施放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好。2.2.2制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一点的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力。由于采用节流调速，本系统由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。2.2.3制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，是根据设备类型不同，有的按固定程序，有的则是随机的或人为的。工程机械的控制机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制连续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路连接比较方便的场合。为降低成本，同时使操纵可靠，本系统采用手动操纵方式。2.2.4选择液压动力源液压系统的工作介质完全有液压源来提供，液压源的核心是液压泵。本系统采用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀用时起到控制并稳定油源压力的作用。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。在泵的入口装有吸油过滤器，使进入系统的油液符合使用要求。2.3液压试验台系统原理图液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的连锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。液压综合试验台系统图如图l所示。该试验台的动力来源于电动机1，它可以驱动液压泵3运转。液压泵3是该试验台的压力油源。当需要测试液压阀和液压缸时，由液压泵3供给压力油，通过调速阀13进行分流，可使供油量发生变化，以满足不同类型液压阀和液压缸对流量的要求，安全阀12可以限定系统的最高压力。测试液压阀和液压缸时，采用先导型溢流阀作调压阀，调压阀11并联在主油路中。系统中的换向阀10采用了手动操纵方式，降低了成本，同时使操纵可靠。测试液压缸时，调压阀11松开，调整调速阀13的开度，使供油量达到液压缸的额定流量。将快速头分别与液压缸的进出油口相连接。液缸的主要测试项目如下：(1)最低启动压力，在空载工况下，向液压缸无杆腔通入液压油，逐渐拧紧调压阀11手柄，通过压力表8记录活塞杆启动时的压力值；(2)内泄漏，通过上下移动换向阀10，即可压力油分别送入液压缸各腔，再逐渐拧紧调压阀11手柄，当活塞运行到行程终点后，使调压阀11调至被测缸的额定压力，卸下液压缸的回油管并接一量杯，保压5分钟，观察内泄漏量；图2-2 液压系统图(3)耐压试验，根据(2)的调整方法，当活塞运行到行程终点后，使调压阀11调至被测缸额定压力的1.5倍，保压2分钟，观察零件的破坏或永久变形情况；(4)外渗漏，在(2)、(3)测试项目中，观察活塞杆处及其他结合面渗油情况。测试液压阀时，同测试液压缸一样，调整调速阀13的开度，使供油量达到液压阀的额定流量。将快速接头分别与液压阀的进出油口相连接。以溢流阀为例，其主要测试项目如下：(1)压力调节范围，将换向阀10上移，调压阀11调至被测阀额定压力的1.15倍左右。调节被测阀的调压手轮，从最小压力至被测阀额定压力，再从额定压力至最小压力，重复三次，观察压力表8的上升与下降情况，并记录调压范围；(2)压力振摆值，将换向阀10上移，调压阀11调至被测阀的额定压力。压力振摆值可由压力表8读出；(3)内泄漏，将换向阀10上移，调节被测阀的调压手轮，使阀口关闭。调压阀24调至比被测阀额定压力高0.3-0.5 MPa，从被测阀的溢油口测量泄漏量，该值应小于规定值；(4)压力损失，将换向阀10上移，调节被测阀的调压手轮至全松位置，分别通过压力表8和9(低压表)测出进口和出口压力，其差值即为被测阀的压力损失。42.4初选系统工作压力压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之，压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选的高一些。具体选择可参考表2-1、表2-2。表2-1 按载荷选择工作压力载荷/kN55-1010-2020-3030-5050工作压力/MPa0.8-11.5-22.5-33-44-55表2-2 各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.8-23-52-88-1010-1820-32本试验台属于中低压装置，初选最大工作压力16MPa。2.5计算液压缸的主要结构尺寸液压缸有关设计参数见图2-1。（a）（b）图2-1 液压缸的主要设计参数图（a）未液压缸活塞杆工作在受压状态，图（b）未活塞杆工作在受拉状态。活塞杆受拉时 （3-1）活塞杆受压时 （3-2）式中 无杆腔活塞有效作用面积（m2）；有杆腔活塞有效面积（m2）； p1液压缸工作腔压力(Pa)； p2液压缸回油腔压力(Pa)，即被压力，初算时按表2-3选取； D活塞直径； d活塞杆直径。表2-3 执行元件被压力系统类型被压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.2-0.5回油路带调速阀的系统0.4-0.6回油路设置有背压阀的系统0.5-1.5用补油泵的闭式回路0.8-1.5回油路较复杂的工程机械1.2-3回油路较短，且直接回油箱可忽略不计一般，液压缸在受拉状态下工作，其活塞面积为 （3-3）运用式（3-3）须事先确定A1与A2的关系，或是活塞杆径d与活塞直径D的关系，令杆径比，其比值可按表2-4和表2-5选取为0.5。表2-4 按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.0-7.07.0d/D0.5-0.550.62-0.700.7表2-4 按速比要求确定d/Dv2/v11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71注：v1无杆腔进油时活塞运动速度；v2有杆腔进油时活塞运动速度。FW初选为20kN,为液压缸的机械效率，取0.9，由式（3-1）可计算出F22.2kN，由表2-3选取被压力为0.2MPa,则可由公式 （3-4）计算出D=40.093mm,按表2-5圆整为40mm。表2-5 常用液压缸内径D（mm）4012550140631608018090200100220110250第三章 液压元件的设计与选用3.1 液压泵的选型与安装3.1.1 液压泵工作压力的确定 （3-1）p1是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统由于设计原始数据给定系统最高压力为16MPa,则泵的工作压力选定为16MPa。3.1.2 液压泵流量的确定 (3-2)设计给定原始数据要求系统最大流量为12L/min，则相当于=12L/min，取泄露系数K=1.2，求得液压泵流量qvp=14.4L/min。根据以上参数，综合考虑后选用上海申叶液压件厂生产的YB-E10型定量叶片泵，当压力为16MPa、驱动转速为1440时，泵流量为14.4MPa/min。油泵从轴端看转向为顺时针，进油口与出油口在同一侧方向。3.1.3 液压泵的安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其联轴器等，其安装方式分为立式和卧式两种。（1）立式安装：将液压泵和与之相连的油管放在液压油箱内，这种结构形式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证好，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。（2）卧式安装：液压泵及管道都装在液压油箱的外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不容易保证。电动机与液压泵的联结方式可分为法兰式、支架式和支架法兰式。（1）法兰式：液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度，这种结构装拆很方便。（2）支架式：液压泵直接安装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，再与带底座的电动机相连。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的同轴度0.05mm）。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。（3）法兰支架联接：电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架再装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘的止口来保证的。由于本试验台没有采用外部冷却装置，优先考虑散热所以液压泵装置采用卧式安装。液压泵与电动机的连接采用支架式，安装支架如图3-1所示。图3-1 泵安装支座泵的进油口和出油口采用自制的法兰连接油管，法兰形式简单，加工容易，外形尺寸如图3-2所示。图3-2 泵进油口法兰法兰上没有加工密封用沟槽，密封由自制的密封垫保证，密封垫由耐油橡胶制成,装配时要先用清洁剂或者丙酮将密封垫清洗干净并抹上密封胶，该密封垫能保证密封性能，并且成本较低，容易加工。3.2 电动机功率的确定在试验台工作过程中，由于被检测对象的不用系统的压力和流量都是变化的，所需功率变化较大，为满足整个设计要求，按较大功率来确定电动机功率。前面的计算已知，泵供油压力为pp=16MPa，泵的流量为14.4MPa/min，取泵的总效率为=0.8，泵的总驱动功率由公式（3-1）计算为P=4.8kW （3-3）考虑到本试验台测试对象主要为中低压元件，而电动机一般允许短时间超载25%，这样电动机的功率还可以降低一些。查看产品样本，选用4kW的电动机，满载转速1440r/min。3.3 液压阀的选型与安装首先要确定液压元件的安装连接形式，液压元件的安装形式与液压系统的结构形式和元件的配置形式有关：（1）按系统的结构形式确定。液压系统的结构形式分为集中式和分散式两种。集中式结构是将液压系统的动力装置、控制调节装置和油箱等放在主机之外，单独设置一个液压站。这中形式的优点是安装连接方便，液压源的振动、发热都不会影响主机的工作性能。缺点就是设置液压站，增加了占地面积和管路长度。分散式结构是将液压元件分散放置在主机的某些部位，与主机合为一体，其优点是结构紧凑、占地少、管路短。缺点是安装连接（包括维修）复杂液压源的振动和发热都会影响主机的工作性能和精度。为此，对于一般的液压系统，为了使结构紧凑，可采用分散式安装连接的方式，而对于组合机床、自动线和精密设备的液压系统为了减少油箱的发热、液压源振动的影响，保持主机的工作精度，多采用集中式的配置形式确定。（2）按阀类元件的配置形式确定。液压元件的配置形式分为管式、板式和集成式配置三种形式。配置形式不同， 液压系统的压力损失和元件的连接方式也就不同。目前，阀类元件的配置形式广泛采用集成式。通常使用的液压元件有板式和管式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构越复杂，系统压力损失越大，占用的空间就越大，维修、保养和拆装越困难。因此，管式元件一般用于结构简单的系统。板式元件固定在板件上，分为液压油路连接、集成块连接和叠加阀连接。把一个液压回路中个元件合理地布置在一块液压油路板上，这与管式连接比较，除了进出液压油液通过管道外，各液压元件用螺钉规则地固定在一块液压阀块上，元件之间由液压油路板上的孔道勾通。板式元件的液压系统安装、调试和维修方便，压力损失小，外形美观。但是，其结构标准化程度差，互换性不好，结构不够紧凑，制造加工困难，使用受到限制。通过综合考虑，鉴于本系统结构较为简单，为降低成本，液压元件采用管式连接。液压阀与试验台的安装连接采用自制的安装支座，安装时，液压阀安装在对应的阀安装支座上，支座再插入燕尾槽工作台面上。这使得液压阀的安装位置容易调整，方便拆装和组合不同的液压回路，其外形尺寸如图3-4所示。选择阀类元件应注意的问题：(1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件；(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求；(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。图3-4 液压阀安装支座选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量，本系统测试实验时最高压力为16MPa，所选阀的规格型号见表3-1表3-1 液压试验台液压阀明细表序号名称选用规格1调速阀2FRM5-20/152溢流阀DBDH8G10NG253先导溢流阀DB10AG14手动换向阀DMT-03-3C2-503.4 液压油缸的选型在2.2节已经求得液压缸的直径为40mm，系统工作压力为16MPa。选YHGE40/28260LJ1L1Q型液压缸，缸径40mm，速度比2，活塞杆直径28，工作压力。3.5 液压油管的选型液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。(2)铜管：紫铜管工作压力在6.510MPa以下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达25MPa，但不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.58MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。油管的规格尺寸大多由它所连接的液压元件接口处的尺寸所决定的，对一些重要的管道应验算其内径和壁厚。油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。 （3-4）式中 qv通过管道内的流量（m3/s）；v管内允许流速（m/s），见表3-2.按最大流量计算，本系统的最大流量为12L/min，吸油管v取0.8m/s，由公式（3-4）计算得d=17.867mm，选取公称通径15mm，外径22mm，壁厚2mm的钢管；压油管v取3m/s，由公式（3-4）计算得d=9.226mm；回油管v取1.5m/s，计算得d=13.048mm，选取公称通径15mm，外径22mm，壁厚2mm的钢管。由于压油管选用的是胶管总成，液压元件的进出油口尺寸不同也就需要不同的接头，所以胶管在经济允许的条件下可以购买一系列的不同尺寸的胶管，用于实验的不同液压元件的连接和回路组织。表3-2 允许流速推荐值管道推荐流速/(m/s)液压泵吸油管道0.5-1.5，一般常取1以下液压系统压油管道3-6，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.5-2.63.6 液压油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油，分离液压油中的杂质和空气，同时还起到散热的作用。3.6.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱容量是油箱主要的技术参数，油箱必须有一定的容量，才能实现基本功能，设计油箱容量涉及很多的因素，常采用经验法，但对于要求较高的液压系统有必要分析系统的各种要求，并以热量为基础采用计算的方法来确定。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。油箱容量的经验公式为 （3-5）式中 qv液压泵每分钟排出的压力油的容积；经验系数，见表3-3。表3-3 经验系数系统类型行走机构低压系统中压系统锻压机械冶金机械12245761210本系统的最大流量为12L/min，为中低压系统，经验系数取7，由公式（3-5）计算得油箱的有效容量为84L。3.6.2 液压油箱的散热计算（1）系统发热量计算，在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。由于本系统工作装置和回路并非固定形式，因为组装不同的液压元件、不同的工况而产生不同效率，损失也就不同，本系统的散热按系统输入功率最大值的20%来计算，系统的输入功率为4kW，则发热功率为0.8kW。（2）散热量计算，由于本系统没有安装额外的冷却装置，忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热是，显然系统的总发热功率H全部由油箱散热来考虑。这时油箱散热面积A的计算公式为 （3-6）式中 A油箱的散热面积（m2）；H油箱需要散热的热功率（W）；油温（一般以55考虑）与周围环境温度的温度（）；K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时K=89；良好时K=1517.5；风扇强行冷却时K=2023；强迫水冷时K=110175。上面步骤已经计算出H=800W，取15，散热系数取9，则又公式3-6计算得A=5.93m2。设备在停止运行后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱，为了防止液压油从油箱里溢出，油箱的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%，本系统所用的油箱容量为110L。3.6.3 液压油箱的容量计算液压油箱的有效容积为84L，油箱的散热面积为5.39m2，综合考虑试验台整体设计，由于没有设置外部冷却装置，为提高冷却效率，油箱的容量适当增大，油箱尺寸设计为：10571341933mm，油箱总容量为1322L，由于设备在停止运行后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱，为了防止液压油从油箱里溢出，油箱的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%，本系统所用的油箱装油量为1000L。3.6.4 液压油箱的结构设计液压油箱采用钢板焊接的分离式液压油箱。其结构：（1）隔板作用：增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质、分离、清降水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。 安装形式：隔板的安装形式有多种，可以设计成高出液压油面，使液压油从侧面流过，还可以把隔板设计成低于液面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过，本系统采用后者。（2）吸油管和回油管：回油管出口：回油管出口有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种形式，斜口应用得教多，一般为45斜口。为防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器。回油管必须放置在液面以下，一般距液压油箱底面的距离大于300 ，回油管出口绝对不允许放在液面以上。本系统才用45斜口形式，加工容易。吸油管：吸油管前设置了线隙滤油器，过滤精度为100，流量为16L/min，要有足够的容量，避免阻力太大，滤油器与箱底间的距离为25mm。吸油管插入液压油面以下，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。（3）防止杂质侵入为了防止液压油被污染，液压油箱做成完全封闭型的。配管通过隔壁接头和油箱连接，这样能很好的防止空气、杂质和水等从其周围的间隙侵入。为了保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，本系统配备了空气滤清器，空气滤清器为既能过滤空气又能加油结构。（4）液面指示为了观察液压油箱内的液面情况，应在油箱的侧面安装液面指示计，指示最高、最低油位，液面指示计选用带温度计的。（5）液压油箱的起吊为了方便液压试验台的装卸搬运，在油箱上装设有吊耳。（6）液压油箱的防锈油箱焊接后内壁涂X06-1磷化底漆（HGZ-27-64），油箱外面涂X06-1磷化底漆（HGZ-27-64）。3.7液压泵站液压泵站是液压系统的动力源，它向系统提供一定的压力，流量和清洁的工作介质，是液压系统的重要组成部分，液压泵站适用于主机与液压装置可以分离的各种液压机械上。3.7.1 液压泵站的组成及分类液压泵站按其泵组的布置方式有上置式，柜式，非上置式三种。其中上置式又包括立式和卧式两种。泵组布置在油箱之上的上置式液压泵站，当电机采用立式安装，液压泵置于油箱之内时，称为立式液压泵站，本液压系统即采用该种泵站作为动力源，它具有结构紧凑，占地小，广泛应用于中小功率液压系统中的特点。液压泵站通常有以下五个相对独立的单元组合而成，它们是泵组，油箱组件，控温组件，蓄能器组件，及过滤器组件，实际应用中可以根据不同的要求进行取舍。泵组由液压泵，原动机，连轴器，传动底座，管路附件等组成。油箱用于储存系统所需要的足够的油液，散发系统产生的热量，以及分离油液中的气体沉淀污染物。控温组件有升温和降温两种组件组成，当液压系统的自身热平衡不能使工作介质处于合适的温度范围内时，应在液压系统中设置控温组件，使介质温度始终处于可控的范围内。蓄能器组件通常由蓄能器，控制装置，支撑台架等部件组成的。过滤器组件的作用是从液体中分离出非溶性固体颗粒，防止颗粒污染物对液压元件的摩擦和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化变质。为了保护液压泵，在吸油口应安装过滤器，过滤器的选择应考虑以下几点：1、具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际流量的二倍，或大于管路的最大流量。2、过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要求也不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高，考虑本油路对过滤精度不高，可采用网式过滤器3.7.2 液压泵站的选择所选择的液压泵站为UZ系列液压泵站，是由电动机泵组，油箱，液压阀集成块等组成的小型液压动力源。其电机全部立式安装在油箱上。UZ站以各种螺纹插装阀为主体，兼用各种板式阀和叠加阀，结构紧凑、功能齐全。1UZ系列为性液压泵站由天津优瑞纳斯油缸有限公司生产。所选液压泵站型号如下：型号：UZ2.5C20/1.160额定压力：2.5Mpa，齿轮泵；额定流量20L/min；电动机功率：1.1kw3.8液压集成块液压元件的配置形式，目前有板式和集成块式，液压元件的配置形式现在多为集成块式，这些形式各有优点和缺点，板式配置是板前接阀，板后接管，安装维修方便，各高校的液压实验平台多为板式，各元件的连接比较直观，但管路复杂时接管不便；箱体式配置是箱体内钻孔组成所需油路，结构紧凑但维修不便，系统也不能变化；集成块式配置是用基本回路做成的通用化集成块叠加组成的液压系统装置，其优点是结构紧凑，更改方便，可节省设计工作量，是当前应用较多的一种配置形式。3.8.1 块体的结构集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强震场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。对于较简单的液压系统，其液压元件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系统复杂，控制液压阀件较多，就要采取多个集成块叠积的形式，本系统液压元件相对较多，采用集成块叠积的形式。本设计参考JK系列集成块。相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔P，公用回油孔T，和4个用以叠积紧固的螺栓孔。P孔，液压泵输出的压力油经过调压后进入公用压力油孔P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。T孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。3.8.2 集成块结构尺寸的确定外形尺寸要满足液压元件的安装，孔道布置及其它工艺要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，液压阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个集成块叠积时，一定要保证三个主通道。各油孔的内径要满足允许流速的要求，一般来说，与液压阀直接相通的孔径应等于所装液压阀的油孔通径。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。223.8.3集成块的加工由于集成块的安装面要与液压元件连接，而且要保证不漏油，所以安装面有形位公差要求：平面度5-7级；表面粗糙度为轮廓算术平均偏差R。12.5.-0.8微米；起孔的垂直度，台肩同轴度要求精度5-7级。集成块是多孔加工，内部通孔纵横交错，制图时最好采用1：1的比例绘制，这样比较直观。集成块的材料一般选用铸铁或者中低碳优质缸，原则上是既要保证强度，又要便于加工。铸铁要经过退火或者人工时效处理。有的流道可以铸造，但必须清砂干净，锻件要经过退火处理，以消除内应力。内部要进行探伤，防止裂纹。22第四章 电气控制系统设计4.1线路设计基本原理4.1.1主电路的设计由液压传动装置可知，液压元件主要有电磁阀、溢流阀、减压阀、压力继电器等。电磁阀吸合需要24V的直流电源，这就需要一台可控变压器和硅桥整流。2台1.1千瓦油泵，用按钮实现启或停。2个交流接触器、2个热继电器作为过载保护，从而完成电路的设计。4.1.2 控制电路的设计根据要求要实现手动与自动控制，需要一个万能转换开关。由于中间环节比较多，需增加多个不同型号的中间继电器来进行信号传递，利用继电器的触点和转换开关的切换来实现手动控制。用一台松下PLC来实现对系统的自动控制。4.2 绘制原理图根据要求要实现手动与自动控制，绘制的控制电路图如下：4.3 元器件的选择4.3.1 断路器的选择断路器的额定工作电压应大于或等于设备的额定工作电压。对于电路来说还要注意是对电源端保护还是负载端保护，电源端电压比负载端电压高5%左右。因此根据三相异步电机所给的额定电流判断出此电气柜短路器的选择范围是1A-2A.4.3.2 熔断器的选择熔断器的选择应根据电器的设计要求及使用场合进行选择。熔断器的额定电压必须等于或高于熔断器工作的电压。熔断器的额定电流应根据被保护的电路及设备的额定负载电流选择。熔断器的电流必须等于或高于所装熔体的额定电流。熔断器的额定分析能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。因此根据三相异步电机所给的额定电流计算出电气柜熔断器的选择范围应