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江西工业工程职业技术学院毕业论文浅谈液压系统的绿色毕业设浅谈液压系统的绿色毕业设计目 录第一章 液压系统绿色设计原则计 . 11.1 液压与气压传动的应用及发 . 1（1）军事工业用液压系统 . 1（2）船舶用液压系统 . 1（3）特殊技术用液压系统 . 1（4）土木工程用液压系统 . 1（5）钢铁工业用液压系统 . 2（6）行走机械用液压系统 . 21.2 一般工业用液压系统液压与气压传动发展 . 21.3 液压系统绿色设计原则 . 2（1）资源最佳利用率原则 . 2（2）能量损耗最少原则 . 2（3）零污染原则 . 3（4）技术先进性原则 . 3（5）整体效益最佳原则 . 31.4 液压系统绿色设计策略 . 3(1)工作介质污染控制 . 3(2)液压系统噪声控制 . 4(3)液压元件的连接与拆卸性的设计 . 4(4)液压系统的节能设计.5第二章 降低消耗. 52.1 资源的最佳利用 . 52.11优化液压元件的连接与拆卸性 . 5212 液压介质的回收再利用 . 622 能量的最小损耗 . 6221合理选取元件 . 6(1)动力元件的选取 . 6(2)执行元件的选取 . 6(3)控制元件及管路的选取 . 7222 优化系统的设计. 72.3 减少污染 . 7 2.3.1 减少油液的泄漏 . 72.3.2 减少噪声污染 . 8结论 . 9致谢 . 10 参考文献 . 11第一章 液压系统绿色设计原则目前，液压与气压传动分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化、执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时，由于它与微电子技术密切配合，能在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以准确地控制，从而更使得它在各行各业中发挥出了巨大作用。液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。1.1 液压与气压传动的应用及发展（1）军事工业用液压系统火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞机起落架的收放装置及方向舵控制装置等。（2）船舶用液压系统甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等。（3）特殊技术用液压系统巨型天线控制装置、测量浮标、飞行器仿真台、升降旋转舞台等。（4）土木工程用液压系统发电厂用液压系统涡轮机（调速装置）、核发电厂、防洪闸门及堤坝装置（浪潮防护挡板）、河床升降装置、桥梁操纵机构和矿山机械（凿岩机）等。（5）钢铁工业用液压系统冶金机械（轧钢机）、提升装置（电极升降机）、轧辊调整装置等。（6）行走机械用液压系统工程机械（挖掘机）、起重机械（汽车吊）、建筑机械 例如（打桩机）、农业机械（联合收割机）、汽车（转向器、减振器）、塑料加工机械（注塑机）、压力机械（锻压机）、重型例如机械（废钢压块机）、机床（全自动转塔车床、平面磨床）等。1.2 一般工业用液压系统液压与气压传动发展如果从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、18世纪英国制成世界第一台水压机算起，液压传动已有二百多年的历史。但是由于当时没有成熟的液压传动技术和液压元件，因此它没有得到普遍的应用。随着科学技术的不断发展，各行各业对传动技术有了进一步的需求。特别是在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术正好具有这方面的优势，所以获得了较快的发展。在战后的50年中，液压传动技术迅速地扩展到其他各个部门，并得到了广泛的应用。1.3 液压系统绿色设计原则该设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地位。液压系统设计的原则可概括如下：（1）资源最佳利用率原则 少用短缺或稀有有原材料，尽量寻找其代用材料，多用废料，余料或回收材料作为原材料；提高产品的可靠性和使用寿命；尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后的有效回收等。（2）能量损耗最少原则尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；在保证产品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中的能量消耗。（3） 零污染原则尽量少用或不用有毒有害的原材料。（4） 技术先进性原则 优化产品性能，在结构设计中树立“小而精”的设计思想，有同一性能情况下，通过产品的小型化尽量节约资源的使用量，如采用轻质材料，去除多余的功能、避免过度包装等，减轻产品重量；简化产品结构，提倡“简而美”的设计原则，如减少零部件数目，这样既便于装配、拆卸，又便于废弃后的分类处理；采用模块化设计，此时产品是由各功能模块组成，既有利于产品的装配、拆卸，又便于废弃后的回收处理，在设计过程中注重产品的多品种及系列化；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，简化拆卸过程，如结构设计时采用易于拆卸的连接方式、减少紧固件用量、尽量避免破坏性拆卸方式等；尽可能简化产品包装且避免产生二次污染。（5） 整体效益最佳原则考虑产品对环境产生的附加影响，提供有关产品组成的信息，如材料类型及其回收再生性能等。1.4 液压系统绿色设计策略 (1) 工作介质污染控制液压系统一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。在产品设计过程中应本着预防为主、治理为辅的原则，充分考虑如何消除污染源，从根本上防止污染。 在设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外，可采取以下措施控制污染物的影响。在节流阀前后装上精滤油器，滤油器的精度取决于控制速度的要求。所有需切削加工的元器件，孔口必须有一定的倒角，以防切割密封件且便于装配。所有元器件、配管等在加工工序后都必须认真清洗，消除毛刺、油污、纤维等；组装前必须保持环境的清洁，所有元器件必须采用干装配方式。装配后选择与工作介质相容的冲洗介质认真清洗。投入正常使用时，新油加入油箱前要经过静置沉淀，过滤后方可加入系统中，必要时可设中间油箱，进行新油的沉淀和过滤，以确保油液的清洁。 工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的污染。应尽量使用高黏度的工作油，减少泄漏；尽快实现工程机械传动装置的工作介质绿色化，采用无素液压油；开发液压油的回收再利用技术；研制工作介质绿色添加剂等。 (2) 液压系统噪声控制 液压系统噪声是对工作环境的一种污染，分机械噪声和流体噪声。在液压系统中，电动机、液压泵和液压马达等的转速都很高，如果它们的转动部件不平衡，就会产生周期性的不平衡力，引起转轴的弯曲振动。这种振动传到油箱和管路时，会因共振而发出很大的噪声，应对转子进行动平衡试验，且在产品设计时应应注意防止其产生共振。机械噪声还包括机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因此，必须严格保证制造和安装的质量，产品结构设计应科学合理。 在液压系统噪声中，流体噪声占相当大的比例，这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的，以液压泵为例，在液压泵的吸油和压油循环中，产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉动，从而引起液压振动，并经出油口传播至整个液压系统，同时，液压回路的管路和阀类元件对液压脉动产品反射作用，在回路中产生波动，与泵发生共振，产生噪声。 开式液压系统中混入了大约5%的空气。当系统中的压力低于空气分离压时，油中的气体就迅速地大量分离出来，形成气泡，当这些气泡遇到高压便被压破，产生较强的液压冲击。因此在设计液压泵时，齿轮泵的齿轮模数应量取小值，齿轮取最大数，卸荷槽的形状和尺寸要合理，以减小液压冲击；柱塞泵的柱塞数的确定应科学合理，并在吸、压油配流盘上对称的开出三角槽，以防柱塞泵困油；为防止空气混入，泵的吸油口应足够大，而且应没入油箱液面以下一定深度，以防吸油后因液面下降而吸入空气，为减少液压冲击，可以延长阀门关闭时间，并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波；另外，增大管径和使用软管，对减少和吸收振动都很有效。 (3) 液压元件的连接与拆卸性的设计 液压系统设计应尽量提高液压系统的集成度，采用原则是对多个元件的功能进行优化组合，实现系统的模块化，并尽可能使液压回路的结构紧凑，如减小液压元件间的连接，设计易于拆卸的元件等。在满足其功能的基础上，设计的重点是液压元件地连接技术，不同连接结构的装配和拆卸的复杂程度不同，焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高，易导致零部件破坏性拆卸，螺钉连接的装配容易而可拆卸程式度要受环境影响，如果生锈则会导致拆卸复杂，铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂，嵌人咬合是装配性的拆卸性均较好的一种连接方式，但在连接强度要求高的情况下，其连接的安生性降低。 为了使液压系统结构更紧凑，根据其安装型式的不同，阍类元件可制成各种结构型式；管式连接和法兰式连接的阀；插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀，板式连接的普通液压阀可安装到集成块上，利用集成块上的孔道实现油路间的连接，或可直接将阀做成叠加式结构即叠加阀，叠加阀上有进、出油口及执行元件的接口、其接头可做成快速双向接头，提高装配性和可拆卸性。 (4) 液压系统的节能设计 液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求，还要保证尽可能经济、有效的利用能量，达到高效、可靠运行的目的，液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。因此，设计液压系统时必须多途径地降低系统的功率损失。 在元件的选用方面，应尽量选用那些效率高、能耗低的元件，如选用效率较高的变量泵，可根据负载的需要改变压力，减少能量消耗，选成集成阀以减少管连接的压力损失，选择压降小、可连续控制的比例阀等。 采用各种现代液压技术也是提高液压系统效率、降低能耗的重要手段，如压力补偿控制、负载感应控制以及功率协调系统等，采用定量泵+比例换向阀、多联泵(定量泵)+比例节流溢流阀的系统，效率可以提高28%45%，采用定理泵增速液压缸的液压回路，系统中的溢流阀起安全保护作用，并且无溢流损失，供油压力始终随负载而变，这种回路具有容积调速以及压力自动适应的特性，能使系统效率明显提高。第二章 降低消耗2.1 资源的最佳利用2.11优化液压元件的连接与拆卸性 液压系统是由动力、执行、控制与辅助元件连接 ，组成的。设计时要尽量提高液压系统的集成度，以优化装配、节省材料为目标来简化设计方案，减少用于装配的零件数目。采用的原则是对多个元件的功能进行优化组合，实现系统的模块化，并考虑工艺性来实现基本液压回路的紧凑。如减小液压元件的体积，简化液压元件间的连接，设计易于拆卸的元件等。在满足功能、性能的基础上，重点放在元件的连接、嵌入咬合式等。焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高，导致零部件破坏性拆卸；螺钉连接的装配容易而可拆卸程度要受环境的影响，如果生锈则会导致拆卸复杂；铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂；嵌入咬合是装配性和拆卸性均较好的一种连接方式，但在连接强度要求高的情况下，连接的安全性可能出现问题。例如在齿轮泵中，齿轮与轴的联接可采用多面轴，这样可减少高速旋转中产生的噪声和振动，而且因取消了键联接，结构简单，易于装配和拆卸。为了使液压系统结构更紧凑，根据安装形式的不同，阀类元件可制成各种结构形式。管式连接和法兰式连接的阀，占用的空间较大，装拆和维修保养都不太方便，因此尽量采用板式和插装式连接的阀。板式 连接的普通液压阀可安装到集成块上，利用集成块上的孔道实现油路间的连接，或可直接将阀做成叠加式结构即叠加阀，叠加阀上有进出油口及执行元件的接口，其接头可做成快速双向接头，提高装配性和可拆卸性；插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀。 212 液压介质的回收再利用 液压介质的回收再利用也是实现液压系统资源最佳利用的重要环节。液压油的回收再利用的关键是做好油的过滤工作和油温控制，只有清洁不变质的油才是可以再利用的。安装过滤器是保证油清洁的关键，对过滤精度要求高的系统元件要用精过滤器。及时清洗滤芯和油箱也是保证油液清洁的一个环节。油温控制主要是防止油液变质，温度的升高引起油液的氧化，使油液变质。另外，油温的升高，导致油液粘度下降，使元件系统的内外泄漏增加，系统的效率降低。改进系统的结构和提高系统的效率可以降低温升。也可以通过安装冷却器来降温，冷却器的合理选用能有效地降低温升，防止油液变质。22 能量的最小损耗 221合理选取元件 要减少能量的损耗就要提高液压系统的效率。选择性能良好，效率高的液压元件是提高液压系统效率的途径之一。 (1)动力元件的选取应根据具体场合合理选取，如果可能，可以优先选用效率高的变量泵。这类泵可以根据实际工况的需要自动调节排量大小，减少流量过剩，也就减少了功率损失。另外，在选取泵时，最好不要将大容量的泵降低规格使用，因为当工作压力和流量小于泵的额定值时，泵的总效率将下降，不能物尽其用，也就造成了功率损失。 (2)执行元件的选取选取液压马达时，一方面要注意不要将马达降低规格使用，另一方面也要注意提高马达的容积效率。而对于液压缸来说，应尽量改善其密封条件，减少泄漏，减少功率损失。 (3)控制元件及管路的选取控制元件虽然不属于能量转换装置，但是如果能够根据实际液压系统功能的要求，合理选择控制元件和系统管路的规格，也可以减少液压系统的压力损失，提高回路的效率。 对于一般的液压设备通常选用开关式控制元件，而对一 些自动化程度较高，动作复杂的液压设备可选用能对输出油液的压力、流量进行连续控制和远程控制的电液比例阀和电液伺服阀。在确定系统管路时，应注意优化管路系统，力求在满足功能要求的情况下，系统简单可靠不出现多余的管路，尽可能减少弯头，从而做到在降低成本的同时，有效节省能源。 222 优化系统的设计 要想使一个液压系统达到节能效果，应对系统的功率损失、复杂程度、成本及可靠性等因素进行综合考虑，在满足系统工作性能的基础上，有效降低能耗。 在设计液压系统时除合理地选取元件外，还要系 统地考虑提高元件的可靠性问题。在设计时可以采用提高元件的平均强度、降低元件的平均应力、减少元件的应力变化、减少元件的强度变化等方法和手段来提高元件的可靠性。系统中应用蓄能器作为辅助能源可以作为一种节 能措施。也可采用液压和其它传动类型相结合的方法来达到节能的目的。例如，利用机一液传动能克服纯液压传动的体积和重量大、传动效率低等缺点。采用气一液传动具有速度快、泄漏少、能耗低、经济性好等优点。也可采用高水基传动介质，此种介质用水代替油，因此节约能源。在我国随着液压技术的不断发展，高水基液压元件，也在逐渐增多。提高液压元件元件的可靠性，就可以减少的消耗，提高系统的工作效率、工作性能，也就降低了成本。 2.3 减少污染 2.3.1 减少油液的泄漏 对于液压系统而言，最主要的污染源是液压油的泄漏。液压油的泄漏不仅对环境造成污染，同时又降低了系统的效率，增加了能耗。因此降低油的泄漏是非常关键的。液压油的泄漏一般分内泄漏和外泄漏，内泄漏是指元件内部高压腔的油泄漏到低压腔，它对环境虽不造成污染，但是降低了元件的性能，应加以控制。而外泄漏是主要污染源，要降低系统的泄漏， 关键是解决好液压油的密封问题。液压油的密封一般采用密封囤密封，0形圈以其使用简单而广泛用于液压系统中。在使用0形圈时，其零件的配合精度往往比使用V形圈、Y形圈要高，这是由0形圈的密封特性决定的。正确选择零件的配合间隙，即密封间隙，对密封的可靠性有很大的影响；同时要合理选择预压缩量和密封结构。在速度梯度大、换向频繁、压力冲击大、使用可靠性要求比较高、更换密封困难或不允许经常更换的地方，均采用V形密封圈，最好是纯合成橡胶与夹布合成橡胶配合使用。Y形圈不管从密封性能或抗扭拧能力，都比V形圈要好。一般来讲，为了增加密封效果、提高液压缸往复运动伸缩轴的寿命，在活塞杆、伸缩轴的端部安装防尘圈，也可使用带密封的防尘圈。另外，应尽量使用高粘度的工作油，以减少泄漏。最终应实现机械传动装置的工作介质绿色化，采用无毒液压油。2.3.2 减少噪声污染 液压系统噪声是对工作环境的严重污染。液压系统噪声分机械噪声和流体噪声。在液压系统中，电动机、液压泵和液压马达等都以高速回转，如果它们的转动部件不平衡，就会产生周期性的不平衡力，引起转轴的弯曲振动，因而产生噪声。这种振动传到油箱和管路时，会因共振产生很大的声响。为了控制这些噪声，应对转子进行动平衡试验，设计时注意避开共振区。机械噪声还包括机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。因此必须严格保证制造和安装的质量。 在液压系统噪声中流体噪声占相当大的比例，这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化、以及泵的困油、气穴等原因引起的。以液压泵为例，在液压泵的吸油和压油循环中，产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉动，从而引起液压振动，并经出口传播至整个液压系统；同时液压回路的管道和阀类元件将液压泵的压力变化反射，在回路中产生波动，与泵发生共振，产生噪声。另一方面，开式液压系统中溶解了大约5的空气，当系统中的压力低于空气分离压时，油中的气体就迅速地大量分离出来，形成气泡，这些气泡遇到高压便被压破，产生较强的液压冲击。因此在设计液压泵时，齿轮泵的齿轮模数尽量取小，齿数尽量取多，卸荷槽的形状和尺寸要合理，尽量减小冲击；柱塞泵的柱塞数应为奇数，最好为7个，并在吸、压油配流盘上对称开上三角槽，以防柱塞泵的困油；为防止空气混入，泵的吸油口应足够大，而且应没人油箱液面以下一定深度，以防吸油后液面下降吸人空气；为减少液压冲击，可 以延长阀门关闭时间，并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波；增大管径和使用软管，对减少和吸收振动都颇为有利。 结论 液压系统的绿色设计考虑了资源、环保、人口这三个当今人类社会面临的主要问题，全面、综合地考虑液压系统绿色设计的途径和方法。实现液压技术绿 色化，液压传动必需在充分发挥自身优势和借鉴其它传动的优点的情况下 ，对 自身进行引进和创新 ，才能在未来的竞争中保存下来 ，并获得不断的发展 ，达到可持续发展的要求。液压系统的绿色设计考虑了资源、环保、人口这三个当今人类社会面临的主要问题，全面、综合地考虑液压系统绿色设计的途径和方法。实现液压技术绿 色化，液压传动必需在充分发挥自身优势和借鉴其它传动的优点的情况下 ，对 自身进行引进和创新 ，才能在未来的竞争中保存下来 ，并获得不断的发展 ，达到可持续发展的要求。在机械制造领域中的应用越来越普遍。随着生产力的发展，科学技术进步的需求而不断发展和完善起来的生产工具，是生产力的重要素。在国民经济中，机械制造业是基础产业部门 。工业、农业、 国防和科技的现代化，要求机械行业必须不断提供各种先进而性能优良的设备与装备。我国从七八十年代开始引进国外的数控机床产品, 到现在数控机床的保有量已相当可观,1998 年底包括国产和进口的, 全国已达十多万台在今后的若干年中, 数控机床的拥有量还将急剧地增加。这些设备在各企业生产中发挥着巨大的作用, 但同时, 其中的相当一部分也已逐渐进人维修的高峰期故障频发期。维修好数控机床,充分发挥设备的使用功能具有极大的经济价值和社会意义。然而我们更加努力学习对数控机床的操作，维修与维护等方面的知识是所学知识更加系统化、专业化。学有所用，用有所成。在本次设计中，尽量的炼发自我提高自我。把所学知识与技能用到实际操作中去，使得操作更加规范化。并学会检测与维修，发现一些常见故障是的一些基本方法。掌握了不同故障现象的正确诊断分析思路，合理应用所学的诊断方法是十分重要的。致 谢借此论文完稿之际，谨向在我大学三年的学习生活和毕业设计（毕业论文写作）完成过程中给予我指导、关心、支持和帮助的所有老师、同学表示最衷心的感谢和最诚挚的祝福。 首先要感谢我的所有指导老师，在您的悉心指导下我的毕业设计（毕业论文）才得以顺利完成。老师丰富的学识、扎实的理论功底、严