25KN单柱液压机液压系统设计【全套含CAD图论文】

南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 目目 录录 主要符号表主要符号表 1 概述概述 1 1 1 液压传动发展概况 1 1 2 液压传动的工作原理及其组成部分 1 1 2 1 液压传动的工作原理 1 1 2 2 液压传动的组成部分 2 1 3 液压传动的优缺点 3 2 液压系统设计液压系统设计 5 2 1 明确设计要求 制定基本方案 5 2 1 1 设计要求 5 2 1 2 制定液压系统基本方案 5 2 2 液压系统各液压元件的确定 6 2 2 1 液压介质的选择 6 2 2 2 拟定液压系统图 7 2 3 液压系统主要参数计算 9 2 3 1 选系统工作压力 9 2 3 2 液压缸主要参数的确定 9 2 3 3 液压缸强度校核 10 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 2 3 4 液压缸稳定性校核 12 2 3 5 计算液压缸实际所需流量 15 2 3 6 绘制液压缸工况图 15 2 4 液压阀的选择 16 2 4 1 液压阀的作用 16 2 4 2 液压阀的基本要求 16 2 4 3 液压阀的选择 16 3 液压泵站及其辅助装置液压泵站及其辅助装置 18 3 1 液压泵站 18 3 1 1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准 18 3 1 2 各系列液压泵站的简述 19 3 2 液压泵 20 3 2 1 液压泵的选择 20 3 2 2 液压泵装置 21 3 3 电动机功率的确定 22 3 4 液压管件的确定 23 3 4 1 油管内径确定 23 3 4 2 管接头 23 3 5 滤油器的选择 23 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 3 5 1 滤油器的作用及过滤精度 23 3 5 2 选用和安装 24 3 6 油箱及其辅件的确定 24 3 6 1 油箱 24 3 6 2 空气滤清器 26 3 6 3 油标 27 4 4 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 28 4 1 液压缸的基本参数的确定 28 4 2 液压缸主要零件的结构 材料及技术要求 28 4 2 1 缸体 28 4 3 缸盖 31 4 3 1 缸盖的材料 31 4 3 2 缸盖的技术要求 31 4 4 活塞 31 4 4 1 活塞与活塞杆的联接型式 31 4 4 2 活塞与缸体的密封 32 4 4 3 活塞的材料 32 4 4 4 活塞的技术要求 32 4 5 活塞杆 33 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 4 5 1 端部结构 33 4 5 2 端部尺寸 33 4 5 3 活塞杆结构 34 4 5 4 活塞杆材料 35 4 5 5 活塞杆的技术要求 35 4 6 活塞杆的导向 密封和防尘 35 4 6 1 导向套 35 4 6 2 杆的密封与防尘 36 4 7 液压缸的缓冲装置 36 4 8 液压缸的排气装置 36 4 9 液压缸安装联接部分的型式 37 4 9 1 液压缸进出油口的联接 37 4 9 2 液压缸的安装方式 37 5 结论结论 38 致谢致谢 39 参考文参考文 献献 40 附录附录 A 41 附录附录 B 53 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 1 1 概述 概述 1 1 液压传动发展概况液压传动发展概况 液压传动相对于机械传动来说是一门新技术 但如从 17 世纪中叶巴斯卡提出静压 传递原理 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起 也已有二三百年历史了 近 代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事 至于它和微电子技术 密切结合 得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制 更是近 10 年内出现的新事物 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 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 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 21 2 液压传动的工作原理及组成部分液压传动的工作原理及组成部分 1 2 1 液压传动的工作原理 驱动机床工作台的液压系统 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 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 如果将开停手柄方向转换成往外的状态下 压力管中的油液将经开停阀和回油管 排回油箱 不输到液压缸中去 这时工作台就停止运动 从上面的例子中可以得到 1 动是以液体作为工作介质来传递动力的 2 液压传动用液体的压力能来传递动力 它与利用液体动能的液力传 动是不相同的 3 压传动中的工作介质是在受控制 受调节的状态下进行工作的 因此液压传动和液压控制常常难以截然分开 1 2 2 液压传动的组成部分 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 1 31 3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点 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 30 40 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 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 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 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 2 2 液压系统设计 液压系统设计 2 1 明确设计要求 制定基本方案明确设计要求 制定基本方案 2 1 1 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进行液压系 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的情况了解清 楚 单柱液压机主机概况 液压机公称力 25 KN 液压系统最大工作压力 8 Mpa 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 骨块行程 125 MM 压头下行速度 45 mm s 压头上行速度 130 mm s 液压系统要完成以下动作循环 2 1 2 制定液压系统基本方案 2 1 2 1 确定液压执行元件的形式确定液压执行元件的形式 在本设计中 液压缸是液压系统中的执行元件 它是一种把液体的压力能转换成机 械能以实现直线往复运动的能量转换装置 液压缸结构简单 工作可靠 在液压系统 中得到了广泛的应用 液压缸按其结构形式 可以分为活塞缸 柱塞缸两类 活塞缸和柱塞缸的输入为 压力和流量 输出为推力和速度 液压缸除了单个地使用外 还可以组合起来或和其它机构相结合 以实现特殊的 功能 根据参考文献 2 表 37 5 1 我们选择活塞缸类中的单杆活塞液压缸 其特点及适用场合见表 2 1 表表 2 1 名称特点适用场合 单杆活塞液 压缸 有效工作面积大 双向不 对称 往返不对称的直线运动 等 2 1 2 2 确定液压执行元件运动控制回路确定液压执行元件运动控制回路 1 为了实现液压缸的进和退 我们选择电磁换向阀作为液压系统的方向控制阀 电磁换向阀的基本工作原理是通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置 以改变油液 的流动方向 当电磁铁断电时 滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置 脉冲式阀除 外 若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动 电磁换向阀在液压系统中的作用是用来 实现液压油路的换向 顺序动作及卸荷等 由于电磁铁的推力有限 电磁换向阀应用 在流量不大的液压系统中 2 为了实现其工进 可以选择调速阀或节流阀作为速度控制阀 节流阀的调节应该轻便 准确 在小流量调节时 如通流截面相对于阀心位移的 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 变化率较小 则调节的精确性较高 调节节流阀的开口 便可调节执行元件运动速度 的大小 而调速阀的工作原理 液压泵出口 即调速阀进口 压力 由溢流阀调整 基本 上保持恒定 调速阀出口处的压力由活塞上的负载决定 所以当负载增大时 调速阀 进出口压差将将减小 调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿 它适用于执行元件负载变化大而运动 速度要求稳定的系统中 因此 在本设计中选择调速阀作为速度控制阀 2 1 2 3 液压源系统液压源系统 液压系统的工作介质完全由液压源来提供 液压源的核心是液压泵 在无其它辅 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 溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用 为节省能源提高效率 液压泵的供油量尽量与系统所需流量相匹配 油液的净化装置是液压源中不可缺少的 在此 我们在泵的小口装上粗滤油器 进入系统的油液根据被保护元件的要求 通过相应的精滤油器再次过滤 为防止系 统中杂质流回油箱 可在回油路上设置磁过滤器或其他型式的滤油器 根据液压设备 所处环境及对温升的要求 还要考虑加热 冷却等措施 2 2 液压系统各液压元件的确定液压系统各液压元件的确定 2 2 1 液压介质的选择 液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘温特性 油膜强度要高 具有较好的润滑 性能 能抗氧化 稳定性好 腐蚀作用小 对涂料 密封材料等有良好的适应性 同 时液压介质还应具有一定的消泡能力 选择液压介质时 除专用液压油外 首先是介质种类的选择 根据液压系统对介 质是否有抗燃性的要求 决定选用矿油型液压油或抗燃型液压液 其次 应根据系统中所用液压泵的类型选用具有合适粘度的介质 最后 还应考虑使用条件等因素 如环境温度 工作压力 执行机构速度等 当 工作温度在 60 以下 载荷较轻时 可选用机械油 工作温度超过 60 时 应选用汽 轮机油或普通液压油 若设备在很低温度下启动时须选用低凝液压油 据参考文献 2 表 37 3 12 中各普通液压油质量指标及应用以及本设计中单柱液压 机液压系统的要求选用 N32 号普通液压油 其各项质量指标见表 2 2 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 表表 2 2 名称N32 号普通液压油 代号 原牌号YA N32 20 号 运动粘度 mm2 s 40 28 8 35 2 运动粘度 mm2 s 50 17 23 粘度指数 90 抗氧化安定性 酸值达 2mgKOH g h 1000 凝点 10 闪点 开口 170 防锈性 蒸镏水法 无锈 临界载荷 N600 抗泡沫性 93 ml起泡 50 消泡 0 抗磨性 四球 DB N800 应用 适用于环境温度 0 40 的各类中高压 系统 适用工作压力为 6 3 2 1MPa 2 2 2 拟定液压系统图 在这种单柱液压机上 实现了 工进 快退 停止 的动作循环 见 图 2 1 可以进行冲剪 弯曲 翻边 装配 冷挤 成型等多种加工工艺 表 2 3 示此单柱液压机的动作循环表 图 2 2 则是这种液压机的液压系统 图 其滑块的工作情况如图所示 停 停 停 停停 停停 停停 停停 停 图 2 1 单柱液压机动作循环图 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 1Y A2Y A 7 停 停 1Y B1 40 停 停 停 25KN停停停停停停停停停停停停 6Y D F3 E 10B B 停 停 停 停 停 5A X F3 E10B 停 停 停 停 停 3 A Q F3 E 10B 停 停 停 停 停 4停 停 2 34D F3O E10B D 停 停 停 停 停 图 2 2 单柱液压机液压系统图 进油路 液压泵 1 电磁换向阀 2 左位 单向调速阀 3 液压油缸 4 上 腔 回油路 液压油缸 4 下腔 单向顺序阀 5 电磁换向阀 2 右位 油箱 7 表表 2 3 单柱液压机液压系统的动作循环表单柱液压机液压系统的动作循环表 动作名称信号来源电磁换向阀 2 的工作状态 工进1YA 通电左位 滑块 快退2YA 通电右位 2 3 液压系统主要参数计算液压系统主要参数计算 2 3 1 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 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 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 压力选得太高 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得高一些 公称力为 25KN 的单柱液压机属小型液压机类型 一般情况下 载荷不会太高 参考资料 2 表 37 5 3 初步确定系统工作压力为 4MPa 2 3 2 液压缸主要参数的确定 2 3 2 1 液压缸设计中应注意的的问题液压缸设计中应注意的的问题 液压缸的设计和使用正确与否 直接影响到它的性能和易否发生故障 在这方面 经常碰到的是液压缸安装不当 活塞杆承受偏载 液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压 杆失稳等问题 所以 在设计液压缸时 必须注意如下几点 1 尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载 或受压状态下具有良好的纵向稳定 性 2 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题 缸内如无缓冲装置和 排气装置 系统中需有相应的措施 但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题 3 正确确定液压缸的安装 固定方式 如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接 要 用止口连接 液压缸不能在两端用键或销定们 只能在一端定位 为的是不致阻碍它 在受热时的膨胀 如冲击载荷使活塞杆压缩 定位件须设 置在活塞杆端 如为拉伸则设置在缸盖端 4 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计 尽可能做 到 结构简单 紧凑 加工 装配和维修方便 2 3 2 2 液压缸主要参数的确定液压缸主要参数的确定 鉴于液压系统的最大工作压力P1 8Mpa 7Mpa 由参考文献 1 表 5 2 推荐初定 d 0 7D 取液压缸 0 9 则此时活塞所受推力 m N 27778 90 25 F 由式 2 1 1 P F A 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 1 6 1 104 27778 A 69 45 cm2 2 A D 14 2 9 38 cm 则d 0 7 D 6 07 cm 参考文献 2 表 37 5 8 及表 37 5 9 对这些直径圆整成就近标准值时 得 D 100 mm d 70 mm 由此求得液压缸两腔的实际有效面积为 cm2578 4 2 1 D A cm20440 4 22 2 dD A 2 3 3 液压缸强度校核 液压缸的缸筒壁厚 活塞杆直径d d和缸盖处固定螺栓直径在高压系统中必须进 行强度校核 取 液压缸材料为 45 钢 无缝钢管 活塞杆材料 45 钢 2 3 3 1 壁厚强度校核壁厚强度校核 根据参考文献 2 表 37 7 64 及表 37 7 65 选择液压缸外径为 121mm 即液压缸壁厚 10 5mm 对于本系统 10 为厚壁 D 按壁筒计算 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 2 1 31 40 2y y D 3 式中 D为缸筒内径 Py为缸筒试验压力 当缸的额定压力 Pn 16Mpa 时 取Py 1 5 Pn 为缸筒材料的许用应力 为材料抗拉强度 n为 n b b 安 2 3 4 液压缸稳定性校核 活塞杆受轴向压缩负载时 它所承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的 临界负载Fk 以免发生纵向弯曲 破坏液压缸的正常工作 Fk的值与活塞杆材料性 质 截面形状 直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关 活塞杆稳定性的校核 依下式进行 2 k k n F F 7 式中 nk为安全系数 一般取nk 2 4 这里取nk 4 当活塞杆的细长比 时 k rl 21 2 2 2 2 l EJ FK 8 当活塞杆的细长比 时 且 k rl 21 20 120 时 则 21 2 2 2 2 1 k r la fA F 9 式中 l为安装长度 其值与安装方式有关 见表 2 1 为活塞杆横截面最小回转半 k r 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 径 为柔性系数 其值见表 2 2 为由液压缸支承方式决定的AJrk 1 2 末端系数 其值见表 2 4 E为活塞杆材料的弹性模量 对钢取 E 2 06 1011N M2 J为活塞杆横截面惯性矩 A为活塞杆横截面积 f为由材料强 度决定的实验值 为系数 具体数值均见表 2 5 表表2 4 液压缸支承方式和末端系数液压缸支承方式和末端系数 2的值的值 支承方式支承说明末端系数 2 l l F 一端自由一端固定1 4 l l F 两端铰接1 l l F 一端铰接一端固定2 l l F 两端固定4 表表 2 5 f f a a 1的值的值 材料f f 108 N M2 1 铸铁 5 6 1600 1 80 锻铁 2 5 9000 1 110 软钢 3 4 7500 1 90 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 硬钢 4 9 5000 1 85 由此 根据实际设计的可得 90 1 4 1 2 N M2 8 1043 f 2500 1 2 517 4 16 4 64 2 2 4 d l d d d A J rk 10 而l 125mm 取l 175mm 10 k r l 45 2 1 90 21 则活塞杆稳定性按式 2 2 1 k r l fA F 进行校核 代入数据 N 6 10974 F 6 6 102431 4 10974 n F k 而 2 1APFmaxW 11 式中 FW为活塞所受最大推力 Pmax为系统最大压力为 8Mpa A1为液压缸无活塞杆腔的截面积 A1 78 5 cm2 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology FW 8 106 7 85 10 3 6 28 104 N 显然 FW kn F 所以 活塞杆稳定性满足 2 3 5 计算液压缸实际所需流量 根据最终确定的液压缸的结构尺寸及其运动速度或转速 计算出液压缸实际所需 流量 见表 2 6 表表 2 6 液压缸实际所需流量液压缸实际所需流量 工况 活塞下行 工进 活塞上行 快退 运动速度 10 2 m s 4 5 13 结构参数 10 3 m2A1 7 85A2 4 0 流量 10 4 m3 sQ1 3 53 Q2 5 21 计算公式Q A 2 3 6 绘制液压缸工况图 Q10 4m3 s 停 停停 停停 停 停 停停 停停 停 t 3 53 5 21 图 2 3 液压缸工况图 2 42 4 液压阀的选择液压阀的选择 2 4 1 液压阀的作用 液压阀是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的 因此它可 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 以分为方向阀 压力阀和流量阀三大类 一个形状相同的阀 可以因为作用机制的不 同 而具有不同的功能 压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力 和流量 而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向 这就是说 尽管液 压阀存在着各种各样不同的类型 它们之间还是保持着一些基本共同之点 例如 1 在结构上 所有的阀都由阀体 阀心 座阀或滑阀 和驱使阀心动作的元 部件 如弹簧 电磁铁 组成 2 在工作原理上 所有阀的开口大小 阀进 出口间的压差以及流过阀的流量 之间的关系都符合孔口流量公式 仅是各种阀控制的参数各不相同而已 2 4 2 液压阀的基本要求 液压系统中所用的液压阀 应满足如下要求 1 动作灵敏 使用可靠 工作时冲击和振动小 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 4 3 液压阀的选择 1 阀的规格 根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量 选择有定型产 品的阀件 溢流阀按液压泵的最大流量选取 选择节流阀和调速阀时 要考虑最小稳 定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求 控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些 必要时也允许有 20 以内的 短时间过流量 2 阀的型式 按安装和操作方式选择 本系统工作压力在 4MPa 左右 所以液压阀均选用中压阀 所选阀的规格型号见 表 2 7 表表 2 72 7 2525KN 单柱液压机液压阀名细表单柱液压机液压阀名细表 名称选用规格 单向调速阀AQF3 E10B 电磁溢流阀YDF3 E10B B 电磁换向阀34DF30 E10B D 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 单向顺序阀AXF3 E10B 3 3 液压泵站及其辅助装置 液压泵站及其辅助装置 在本设计中 我们将采用集成块的联接方式来进行液压系统的装配 其集成块单元 回路图见图 3 1 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 9 Y 100 停 停 停 8 K F3 E 3B 停 停 停 停 停 3 A Q F3 E10B 停 停 停 停 停 5 AX F3 E 10B 停 停 停 停 停 p1 4 停 停 1Y A2Y A 2 34D F3O E 10B D 停 停 停 停 停 6 YD F3 E 10B B 停 停 停 停 停 1 YB1 40 停 停 停 停停停停 停停 1Y A 2Y A 停停 停停 7 停 停 OP X p1 图 3 1 集成块单元回路图 3 1 液压泵站液压泵站 3 1 1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准 3 1 1 1 液压泵站的概述液压泵站的概述 目前我国生产液压泵站的厂家很多 液压泵站的种类也繁多 但多数厂家根据用 户的具体要求设计和制造 尚未完全系列化 标准化 现在只有液压泵站的油箱公称 容量系列有国家标准 3 1 1 2 液压泵站油箱公称容量系列 液压泵站油箱公称容量系列 GB 2876 81 表表 3 1 油箱容量油箱容量 GB 2876 81 L 46 310254063100160 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 25031540050063080010001250 160020003150400050006300 3 1 2 各系列液压泵站的简述 详细资料见参考文献 2 37 篇第 10 章 3 1 2 1 YZ 系列液压泵站系列液压泵站 YZ 系列液压泵站 油箱容量有 25 6300L 等 18 种规格 选用各种不同的泵 得 到各种不同流量 压力的规格 外形结构上有上置式 有立式及卧式 和非上置式 YZ 系列液压泵站生产厂有 上海高行液压件厂 长沙液压件厂 南京液压件三 厂等 3 1 2 2 YGYG 型液压柜型液压柜 YG 型液压柜规格性能为油箱容量 250 350L 压力 6 3MPa 流量有 40 63 和 100L min 上海液压件一厂生产 3 1 2 3 YZS 型液压站型液压站 YZS 型液压泵站 油箱容量 100L 压力 6 3MPa 流量 16L min 常州液压件厂 生产 3 1 2 4 YGC 型液压柜型液压柜 YGC 型液压柜油箱容量 160L 压力 6 3MPa 流量有 12 25L min 由北京椿树 机械厂生产 3 1 2 5 CJZ 型液压站型液压站 CJZ 型液压泵站油箱容量有 100L 与 160L 两种 压力为 5MPa 流量为 20 63L min 范围 有定量泵与变量泵两种型式 成都液压元件一厂生产 3 1 2 6 YH 型液压站型液压站 YH 型液压站油箱容量 120 2000L 压力为 14 MPa 流量在 10 250L min 范围 由沈阳重型机器厂生产 3 1 2 7 SE 型液压泵站型液压泵站 SE 型液压泵站油箱容量 1400L 压力 7 MPa 流量 6 75m3 s 上海冶金设计院设 计 3 1 2 8 上重型液压站上重型液压站 上海重型机器厂液压站油箱容量 1200L 与 2200L 两种 1200L 的工作压力为 1 5 MPa 2200L 的为 5 MPa 流量均为 320L min 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 3 2 液压泵液压泵 3 2 1 液压泵的选择 液压泵是一种能量转换装置 它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液 的压力能 供液压系统使用 液压泵的工作压力是指泵实际工作时的压力 液压泵的额定压力是指泵在正常工 作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力 超过此值就是过载 液压泵的额定 流量是指在正常工作条件下 按试验标准规定必须保证的流量 亦即在额定转速和额 定压力下由泵输出的流量 1 液压泵工作压力的确定 3 3 1 1 1 P P1 1是液压缸的工作压力 对于本系统 MPa44 1 1 F A A 是泵到液压缸间总的管路损失 由系统图可见 从泵到液压缸之间串接有一个 单向调节器速阀和一个电磁换向阀 取 0 6MPa 液压泵工作压力为 PP 4 4 0 6 5 MPa 2 液压泵流量的确定 3 3 maxQQ 2 2 由工况图看出 系统最大流量发生在快退工况 m m3 3 s s 泄漏 4 10215 Qmax 系数 K K 1 2 求得液压泵流量 m m2 2 s s 37 8 37 8 L mm L mm 4 10316 Q 选用 YB1 40 型双联叶片泵 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 双联叶片泵是在一个泵体内安装两个双作用叶片泵 用同一个传动轴驱动 安装 大小不同的单泵 可以得到两种大小不同的流量 以适应液压系统各种不同速度的要 求 双作用叶片泵的工作原理是泵由转子 定子 叶片 配油盘和端盖等件所组成 定子的内表双作用叶片泵的工作原理 面是由两段长半径圆弧 两段短半径圆弧和四 段过渡曲线八个组成 且定子和转子是同心的 叶片在转子的槽内可灵活滑动 在转 子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下 叶片顶部贴紧在定子内表面上 于是两相邻叶片 配油盘 定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔 在转子顺时 针方向旋转的情况下 密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大 为吸油区 在左下角和右上角处逐渐减小 为压油区 吸油区和压油区之间有一段封油区把它们 隔开 这种泵的转子每转一转 每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次 所以称 为双作用叶片泵 泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的 作用在转子上的液压 力径向平衡 所以又称为平衡式叶片泵 3 2 2 液压泵装置 液压泵装置是指将电能转变为液压能所需要的设备 元件及其辅助元件 具体而 言 主要指电机 联轴器 液压泵 吸油管 排油管以及吸油管口的滤油器 正确地 设计尤其是正确地安装液压泵装置 是液压系统正常工作的重要保证 必须予以足够 的重视 3 2 2 13 2 2 1 液压泵的安装方式液压泵的安装方式 金属切削机床的液压站 多用定量或限压式变量叶片泵 变量叶片泵仅能卧式安 装 而定量叶片泵 无论是单泵还是双联泵 都可以有立式和卧式两种安装方式 齿轮泵 与柱塞泵一般为卧式安装 卧式安装的液压泵 其位置又可分为上置式与非上置式两 种 上置式指液压泵装置安装在油箱上 立式安装的液压泵皆为上置式 安装液压泵应注意的问题 为了防止振动与保证液压泵的使用寿命 液压泵必须牢固地紧固在箱盖或基础 上 注意经常检查连接螺钉是否松动 调整好液压泵与电机的联轴器 使二者同心 用手拨动联轴器时不能有松紧不 一致的现象 在有条件的情况下 尽量将液压泵 齿轮泵 定量叶片泵 螺杆泵 安装在油 液内 液压泵吸油管路的安装必须注意密封可靠及油管插入油液有足够的深度 以防 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 止空气被吸入液压泵 安装液压泵时 应注意各类液压泵的吸油高度 正确确定液压泵与油液液面的 距离 各类液压泵的吸油高度见表 3 2 表表 3 23 2 各类油泵吸油高度各类油泵吸油高度 油泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵 4 34 3 缸盖缸盖 4 3 1 缸盖的材料 液压缸的缸盖可选用 35 45 号锻钢或 ZG35 ZG45 铸钢或 HT200 HT300 HT350 铸铁等材料 当缸盖本身又是活塞杆的导向套时 缸盖最好选用铸铁 同时 应在导向表面上 熔堆黄铜 青铜或其他耐磨材料 如果采用在缸盖中压入导向套的结构时 导向套材 料则应为耐磨铸铁 青铜或黄铜等 4 3 2 缸盖的技术要求 图 4 3 直径d 基本尺寸同缸径 D2 活塞杆的缓冲孔 D3 基本尺寸同活塞杆 密封圈外径 的圆柱度公差值 应按 9 10 或者 11 级精度选取 D 2H 9 dh9 D 3H 9 A B 图 4 3 缸盖 D2 D3与d的同轴度公差值为 0 03mm 端面A B与直径d轴心线的垂直度公差值 应按 7 级精度选取 导向孔的表面粗造度为1 25 m R 4 44 4 活塞活塞 4 4 1 活塞与活塞杆的联接型式 活塞与活塞杆的联接型式见表 4 3 表表 4 34 3 活塞杆联接型式活塞杆联接型式 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 联接方式备注 整体联接用于工作压力较大 而活塞直径又较小的情况 螺纹联接常用的联接方式 半环联接用于工作压力 机械振动较大的情况 注 详细资料见参考文献 2 表 37 7 47 4 4 2 活塞与缸体的密封 活塞与缸体的密封结构 随工作压力 环境温度 介质等条件的不同而不同 常 用的密封结构见表 4 4 表表 4 44 4 活塞与缸体的密封结构活塞与缸体的密封结构 密封形式备注 间隙密封用于低压系统中的液压缸活塞的密封 活塞环密封 适用于温度变化范围大 要求摩擦力小 寿命长的 活塞的密封 O 型密封性能好 摩擦系数小 安装空间小 密密封圈广泛用于固定密封和运动密封 封Y 型密封圈用在 20MPa 压力下 往复运动速度较高的液压缸密封 圈 YX型密封圈 耐高压 耐磨性好 低温性能好 逐渐取代 Y 型 密封圈 密V 型密封圈可用于 50MPa 压力下 耐久性好 但摩擦阻力大 封U 型密封圈用于 32MPa 以下的系统中 其密封性好 阻力较小 UP1 型密封圈 注 详细资料见参考文献 2 表 37 7 48 4 4 3 活塞的材料 液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁 灰铸铁 HT300 HT350 钢 有的在外径上 套有尼龙 66 尼龙 1010 或夹布酚醛塑料的耐磨环 及铝合金等 4 4 4 活塞的技术要求 图 4 4 活塞外径 AL对内孔D1的径向跳动公差值 按 7 8 级精度选取 端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值 应按 7 级精度选取 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 外径 AL的圆柱度公差值 按 9 10 或 11 级精度选取 A L D 1H 9 T T 0 40 8 图 4 4 活塞 4 54 5 活塞杆活塞杆 4 5 1 端部结构 活塞杆端部结构见表 4 5 表表 4 54 5 活塞杆端部结构活塞杆端部结构 结构形式外螺纹内螺纹单耳环 结构简图 结构形式双耳环半球铰单耳环球头 结构简图 结构形式销轴柱销 结构简图 结构形式锥销法兰 结构简图 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 4 5 2 端部尺寸 端部为螺纹联接时 其尺寸见表 4 6 表表 4 64 6 液压缸活塞杆螺纹尺寸系列液压缸活塞杆螺纹尺寸系列 直径与螺距 螺纹 长 A 直径与螺距 螺纹 长 A 直径与螺距 螺纹 长 A kk t 短型长型 kk t 短型长型 kk t 短型长型 M3 0 35 69 M22 1 5 3044 M110 3 112 M4 0 5 812 M24 2 3248 M125 4 125 M4 0 7 812 M27 2 3654 M140 4140 M5 0 5 1015 M30 2 4060 M160 4160 M6 0 75 1216 M33 2 4566 M180 4180 M6 1 1216 M36 2 5072 M200 4200 M8 1 1220 M42 2 5684 M220 4220 M8 1 25 1220 M48 2 6396 M250 6250 M10 1 25 1422 M56 2 75112 M280 6280 M12 1 25 1624 M64 3 85128 M14 1 5 1828 M72 3 85128 M16 1 5 2232 M80 3 95140 M18 1 5 2536 M90 3 106140 M20 1 5 2840 M100 3 112 4 5 3 活塞杆结构 活塞杆有实心杆和空心杆两种 见图 4 5 空心活塞杆的一端 要留出焊接 和热处理时用的通气孔d2 M M d1h9 1 6 0 40 2 T a 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology D 1 M M d1 d2 b 图 4 5 活塞杆 a 实心活塞杆 b 空心活塞杆 4 5 4 活塞杆材料 实心活塞杆材料为 35 45 号钢 空心活塞杆材料为 35 45 号无缝钢管 4 5 5 活塞杆的技术要求 图 4 5 活塞杆的热处理 粗加工后调质到硬度为 229 285HB 必要时 再经高频淬 火 硬度达 HRC45 55 活塞杆 MM和d1的圆度公差值 按 9 10 或 11 级精度选取 活塞杆 MM的圆柱度公差值 应按 8 级精度选取 活塞杆 MM对d1的径向跳动公差值 应为 0 01mm 端面T的垂直度公差值 则应按 7 级精度选取 活塞杆上的螺纹 一般应按 6 级精度加工 如载荷较小 机械振动也较小时 允许按 7 级或 8 级精度制造 活塞杆上若有联接销孔时 该孔径应按 H11 级加工 该孔轴线与活塞杆轴线的 垂直度公差值 按 6 级精度选取 活塞杆上工作表面的粗糙度为0 63 m 必要时 可以镀铬 镀层厚度为 R 0 05mm 镀后抛光 4 64 6 活塞杆的导向 密封和防尘活塞杆的导向 密封和防尘 4 6 1 导向套 导向套的结构 导向套的结构见表 4 7 导向套材料 导向套常用材料为铸造青铜或耐磨铸铁 导向套的技术要求 导向套内径的配合 一般取为 H8 f9 或 H9 f9 其表面 南昌航空工业学院毕业论文 The Thesis of Nanchang Institute of Aeronautical Technology 粗糙度则为0 63 1 25 m R 表表 4 74 7 导向套的结构导向套的结构 导向方式备注 缸盖导向减少零件数量 装配简单 磨损快 普通导向套 可利用压力油润滑导向套 并使其处于密封状态 容易拆卸 便于维修 适用于工作条件恶劣 可拆导向套 经常更换导向套的场合 导向套 导向 球面导向套 导向套自动调整位置 磨损比较均匀 注 详细资料见参考文献 2 表 37 7 52 4 6 2 杆的密封与防尘 选用 O 型密封圈和三角形防尘圈 其结构见参考文献 2 表 37 7 53 4 74 7 液压缸的缓冲装置液压缸的缓冲装置 缓冲装置是为了防止或减小液压缸运动时的冲击 通常是通过节流作用产生的内 压 抵抗液压推力 惯性力和载荷力 降低液压缸的运动速度 本设计选用锥形变节 流面积缓冲方式 4 84 8 液压缸的排气装置液压缸的排气装置 排气塞 阀 用于排除液压缸内的空气 使其工作稳定 通常将排气塞 阀 安 装在液压缸的端部 双作用液压缸应安装两个排气塞 阀 本设计采用的排气塞 阀 的结构见图 4 6 南昌航空工业