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微型轴承压入装置液压系统设计毕业论文第1章 绪论1.1概述 本次设计的题目应某汽车部件装配生产厂的要求，设计生产线用微型轴承压入装置。装置要求运行可靠、适当降低躁声、装置要少发热、延长密封件的寿命、并省能。设计液压机是为了更加深刻理解液压机在加工过程中的工作原理以及实际应用意义。液压机是利用液体来传递压力的液压设备。液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。液压机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。本机器采用四柱结构形式，机身由工作台、上横梁、立柱等组成。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞、便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好，但立柱需要大型圆钢或锻件。液压机在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。液压机械具有重量轻、功率大、结构简单、布局灵活、控制方便等特点，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，快速性能好，工作平稳、噪音小。适用于金属材料压制工艺，如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可从事于校正、压装、砂轮成型、冷热挤压金属等同样适应于非金属材料，如塑料、玻璃钢、粉末冶金、绝缘材料等压制成型，以及有关压制方面的新工艺、新技术的试验研究等。已经广泛应用到医疗、科技、军事、工业、自动化生产、运输、矿山、建筑、航空等领域。本设计题目的要求是按照液压系统规定的动作图表驱动电机、选择规定的工作方式，在发讯元件的指令下，使有关电磁铁的动作以完成指定的工艺动作。设电气控制箱，除依据机器部分的需要必须分散安装于各处的电器元件（如：电动机、电磁铁、接近开关）外，其它电器均集中安装在电气控制箱内，操作人员只需操纵相应的开关按扭，即可对机器进行操作。由于继电器接触器控制是采用固定接线的硬件实现逻辑。如果生产任务或生产工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统用继电器接触控制，使用继电器数量多，控制系统体积大，耗电多，且继电器触点为机械触点，工作频率低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。而PLC控制能改善继电器控制器上述的不足，PLC可靠性高，抗干扰能力强,通用性强，控制程序可变，使用方便,功能强，适应面广，编程简单，容易掌握；体积小、重量轻、功耗低、维护方便，减少了控制系统的设计及施工的工作量等特点，所以设计时采用PLC能集中且较方便地制。1.2发展趋势 (1)高速化，高效化，低能耗。提高液压机的工作效率，降低生产成本。 (2)机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术促进整个液压系统的完善。 (3)自动化、智能化。微电子技术的高速发展为液压机的自动化和智能化提供了充分的条件。自动化不仅仅体现的在加工，应能够实现对系统的自动诊断和调整，具有故障预处理的功能。 (4)液压元件集成化，标准化。集成的液压系统减少了管路连接，有效地防止泄漏和污染。标准化的元件为机器的维修带来方便。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。 液压传动系统的组成液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等及油箱等，它们同样十分重要。5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。第2章 液压机本体结构设计2.1液压机基本技术参数1T，3T液压机设计要求1、 3T缸推力 30kN2、 1T缸推力 10KN3、 每分钟往返次数n 20次2.2液压缸的基本结构2.2.1液压缸的类型图2.1双作用单活塞杆液压缸液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动，从图可见，油缸被活塞头分隔为两腔，侧面有两个进油口，因此，可以获得往复的运动。实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸，在中小型液压机上应用最广。2.2.2缸筒的连接结构在设计中液压缸选择法兰连接方式。这种结构简单，易装卸。两个液压缸都采用前端法兰安装。2.2.3缸口的结构部分缸口部分采用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。2.2.4缸底结构缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。平底结构具有轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中大多采用平底结构。圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此，在相同应力，重量较轻。另外，在整体铸造的结构中，圆形缸底有助于消除过渡处的铸造缺陷。但是，在液压机上所使用的油缸一般壁厚均较大，而缸底的受力总是较缸壁小。因此，上述优点就显得不太突出，这也是目前在整体结构中大多采用平底结构的一个原因。然而整体结构的共同缺点为缸孔加工工艺性差，更换密封圈时，活塞不能从缸底方向拆出，但由于较可拆式缸底结构受力情况好、结构简单、可靠，因此在中小型液压机中使用也较广。在选型中选用的是平底结构。2.2.5油缸放气装置通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作。排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在选型中选用的是整体式。整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。2.2.6缓冲装置缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(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。缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在选型中采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，降低制造成本，仍多采用此种节流缓冲方式。2.3缸体结构的基本参数确定2.3.1 3T液压缸参数2.3.1.1 3T缸的内径 （注:所有公式及参数源于液压传动设计指南） =0.0978M按标准取整=0.1M2.3.1.2 3T缸活塞杆直径=0.5D=0.50.1=0.05M按标准取整=0.05M2.3.1.3 3T缸实际压力= 2.3.1.4 3T缸实际回程力=2.3.1.5 1T缸的直径=0.0744M按标准取整=0.08M2.3.1.6 1T缸的活塞杆直径=0.5=0.50.08=0.04M按标准取整=0.04M2.3.1.7 1T缸实际压力= 2.3.1.8 1T缸实际回程力=2.3.2各缸动作时的流量2.3.2.1 3T缸进油量与排油量(1)活塞腔进油流量=（2）活塞腔的排油流量=2.3.2.2 1T缸的进油量与排油量(1)活塞腔进油流量=（2）活塞杆的排油流量=2.3.3 3T液压缸选型2.3.3.1拉杆液压缸2.3.3.2 CD-单杆液压缸2.3.3.3 CD70单杆液压缸 1.1X 系列2.公称压力 70 巴3.活塞直径 25 至 200 mm4.活塞杆直径 12 至 140 mm5.最大行程长度 3000 mm2.3.3.4缸头法兰 缸头方形法兰2.3.3.5活塞直径 D=100mm2.3.3.6活塞杆直径 d=50mm2.3.3.7行程 L=80mm2.3.3.8油口形式 管螺纹按ISO 228/1 EE=M221.5 D1=34（最深0.5mm）2.3.3.9活塞杆形式 淬火并镀硬铬至活塞杆直径100mm2.3.3.10活塞杆端 内螺纹 KK=M392 A=57 SW1=462.3.3.11终端缓冲 缸底端 缓冲长度 缸底端27mm2.3.3.12密封型式 适于低摩擦运行2.3.3.13支撑延长 S=50mm 导向套滑动的长度A=（0.6-1.0）d=50mm2.3.4 1T液压缸选型2.3.4.1拉杆液压缸2.3.4.2 CD-单杆液压缸2.3.4.3 CD70单杆液压缸 1.1X 系列2.公称压力 70 巴3.活塞直径 25 至 200 mm4.活塞杆直径 12 至 140 mm5.最大行程长度 3000 mm2.3.4.4缸头法兰 缸头方形法兰2.3.4.5活塞直径 D=80mm2.3.4.6活塞杆直径 d=45mm2.3.4.7行程 L=80mm2.3.4.8油口形式 管螺纹按ISO 228/1 EE=M221.5 D1=34（最深0.5mm）2.3.4.9活塞杆形式 淬火并镀硬铬至活塞杆直径100mm2.3.4.10活塞杆端 内螺纹 KK=M332 A=51 SW1=412.3.4.11终端缓冲 缸底端 缓冲长度 缸底端27mm2.3.4.12密封型式 适于低摩擦运行2.3.4.13支撑延长 S=50mm 导向套滑动的长度A=（0.6-1.0）d=50mm2.4确定供油方式，液压泵规格和电机功率2.4.1供油方式3T和1T的油缸伸出时的进油量，分别为和，在整个过程中近似于匀速运动，为了提高容积率，在用油箱供油的同时加装容积为2L的蓄能器。2.4.2确定液压泵规格2.4.2.1液压泵最大工作压力 =4+0.5=4.52.4.2.2液压泵最大流量 计算液压泵的最大流量按平均流量计算，采用蓄能器辅助供油 其中K=1.2 =0.42+0.31=0.73 =0.268+0.201=0.469 (0.73+0.47)=0.48=28.82.4.2.3初选液压泵的规格一般情况下工程上选用的液压泵的额定压力要比最大压力大25-60取40=4.51.4=6.3额定转速600-1500转/每分容积率=90液压泵排量的参考值= = =21.34查询常用液压元件及技术规格选择YBX-25型限压式变量叶片泵2.4.3液压泵原理2.4.3.1单作用式叶片泵工作原理单作用式叶片泵由转子、定子、叶片、配油盘、端盖等组成，它们共同形成了叶片泵的密封工作腔。定子的内表面（工作表面）是一个圆柱表面（筒形），转子偏心地安放在定子中间，叶片装在转子上的槽内，并可以在槽中灵活滑动，在配油盘上开有吸油窗口和压油窗口。当转子回转时，由于离心力和叶片根部压力油的作用，叶片顶部紧贴在定子内表面，这样在定子、转子、每两个叶片和两侧配油盘之间形成了一个密封工作腔。当转子按顺时针方向回转时，下半周的叶片逐渐伸出，密封的工作腔容积增大，产生局部真空，油箱中油液在大气压力的作用下，由吸油口经配油盘的吸油窗口进入这些密封工作腔，这就是吸汕过程。反之，上半周的叶片被定子内表面推入转子的槽内，密封工作腔的容积逐渐减小，腔内油液受到压缩，经配油盘的压油窗口排出泵外，这就是压油过程。在吸油区和压油区之间，各有一段封油区，把它们相互隔开。这种泵的转子每转一转完成吸油和压油动作各一次，故称单作用式叶片泵。由于这种泵转子上受到的径向液压力是不对称的，轴上所受径向力不平衡，故又称非卸荷（非平衡）式叶片泵。正是由于转子受有不平衡的径向液压力的作用，轴承将承受较大的负载，其寿命较短，不宜用于高压。当改变定子和转子间的偏心距e的大小时，便可改变泵的排量，故单作用叶片泵都是变量泵。当e=0时，即转子中心与定子中心重合时，泵的流量为零。2.4.3.2 YBX型限压式变量叶片泵原理YBX型限压式变量叶片泵的输出流量可根据载荷变化自行调节，即在调压弹簧的压力调定的情况下，出口压力升到一定值后，其流量随压力增加而减小，直至为零。根据这一特性，它特别适用于作容积调速的液压系统中的动力源。由于其输出功率与载荷工作速度和载荷大小相适应，故它没有节流调速那样的溢流损失和节流损失，所以工作效率高，发热少，能耗低及结构简单。2.4.4确定电机功率液压泵的驱动功率= = =3.36KW电机选用三相异步电机型号Y132M1-6额定功率4/KW同步转速1000r/min满载转速960r/min，重量75Kg2.5立柱结构设计2.5.1立柱设计计算1. 先按照中心载荷进行初步核算，许用应力不应大于55，并参照同类型液压机的立柱，初步定出立柱直径。2. 按标准选取立柱螺纹。3立柱螺纹区到光滑区过渡圆角应尽可能取大些，最好在3050mm之间原设计主要参数：F=30KNH=400mmB=385mm（宽边立柱中心距）d=32mm（立柱光滑部分直径）e=10mm（允许偏心距）n=4（立柱的根数）立柱材料为45#钢，中频淬火620MPa，375MPa（1）中心载荷时的应力： = = =9.33 （2）偏心载荷静载荷合成应由于小型液压机，可将立柱考虑为插入端的悬臂梁，m=0.25=+=+ =9.33+22.89 =32.22 150,因此是安全的。对于截面的45#钢，375MPa，尺寸系数已考虑在内，立柱表面为精车，对于正火的45#钢，表面质量系数为0.9，因此可取为300MPa.过渡圆角半径 为30mm疲劳强度校核： =0.08 =0.107 由机械设计手册查出=1.58K=1+0.70（1.58-1）=1.41=K=1.4132.22=45.43300为200MPa, 因此是安全的。立柱是四柱液压机重要的支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此，立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度，光洁度和必要的硬度。2.5.2连接形式立柱式机架是常见的机架形式，一般由4根立柱通过螺母将上、下横梁紧固地连结在一起，组成一个刚性的空间框架。在这个框架中，既安装了液压机本体的主要零部件，又在液压机工作时，承受液压机的全部工作载荷，并作为液压机运动部分的导向。整个机架的刚度与精度，在很大程度上取决于立柱与上、下横梁的连接形式与连接的紧固程度。在中、小型液压机中，常用的连结形式有以下4种：1. 立柱用台肩分别支承上、下横梁，然后用外锁紧螺母上、下予以锁紧。这种结构中，上横梁下表面（工作台）上表面间的距离与平行度，全靠4根立柱台肩间尺寸的一致性来保证，因此装配简单，不需调整，装配后机架的精度也无法调整，且对立柱台肩间尺寸精度的加工要求很高。因此，这种结构仅在无精度要求的小型简易液压机中采用。2. 内外螺母式，即在立柱上分别用内、外两个螺母来固定上、下横梁，用内螺母来起上述台肩的支承作用，用外锁紧螺母上、下予以锁紧。上横梁下表面的水平度以及下横梁（工作台）上表面的水平度，两个表面之间的平行度与间距的保持，全靠安装时内螺母的调整，因此，对立柱的有关轴向尺寸要求不高，但对立柱螺纹精度（与立柱轴线的平行度）及内螺母精度（内螺母的螺纹对于上、下横梁贴合面的垂直度）要求较高，安装时调整比较麻烦。3. 在与上横梁连结处用台肩代替内螺母，精度调节和加工均不很复杂，但立柱预紧不如第2种方便。4. 与第3种形式基本相同，只是在下横梁处用台肩代替内螺母，但精度调节比第3种简便可靠。本次设计的压装机并不需要承受太大的压力，因此在设计时将4根立柱通过螺母将上横梁紧固的连接在一起，在下横梁处用焊接的方式连接。图（1）立柱顶端紧固图（2）立柱下端焊接2.5.3立柱的螺母及预紧立柱螺母一般为圆柱形，小液压机的立柱螺母是整体的。立柱的预紧分加热预紧与液压预紧。本次设计选用的是加热预紧方式。加热预紧是比较常用的方法，为此，立柱端部应钻有加热孔，其深度应大于横梁的高度。在立柱及上横梁安装好后，先将内、外螺母冷态拧紧，然后用电热棒或通入蒸汽等加热方法使立柱端部伸长，达到一定温度后，将外螺母再向下拧过一个角度，一般是用螺母外径上一点转过的弧长来度量。立柱冷却后，就在螺母与横梁之间产生一个很大的预紧力，使螺母不易松动。加热时应注意两对角立柱同时加热。2.6底座底座安装于工作台下部，与基础相连。底座仅承受机器之总重量。底座材料可选用铸铁件或焊接结构。主要考虑到外形的美观，对精度无要求。2.7上部结构的确定原则横梁由铸造制成，目前以铸造为多，一般采用ZG35B铸钢。 横梁的宽边尺寸由立柱的宽边中心距确定，上梁窄边尺寸应尽可能小些，以便锻造天车的吊钩容易接近液压机中心，梁的中间高度则由强度确定。 由于上横梁外形尺寸很大，为了节约金属和减轻重量，尽量使各个尺寸在允许的范围内降到最小。梁体做成箱形结构，在安装缸的地方做成圆筒形，安装立柱的地方做成方筒形，中间加设筋板，以提高刚度，降低局部应力。2.7活塞杆与压装机构的连接方式刚性连接方式，柱塞下端插压入装置内。 此种连接方式在偏心载时，柱塞跟随活动的压入装置一起倾斜，将压入装置所受偏心力矩的一部分传给工缸导向套，使导向套承受侧向水平推力或一对力偶，从而加剧导向套及封的磨损。图（3）压入装置图（4）液压缸杆和压入装置的连接2.8下部结构设计要求下部结构的刚度要求应略严一些，以保证整个压机的刚性。下部结构直接与立柱、工作台等相连，结构和受力状态都很复杂。对于下部结构，其设计原则与上部结构相同，是在满足相连部件最小几何尺寸要求和工艺要求的条件下，尽可能缩减其纵向、横向尺寸，这是有效提高梁的刚度、强度和减轻结构的重量应首先把握的主要原则。第3章 液压系统及液压元件的选择3.1液压系统原理3.1.1工作原理图（5）液压原理图动作名称电磁换向阀电动机Y1Y2Y3Y41D电机启动下降-上升-停止-图（6）工作原理详述1.油泵打开，开始工作2.Y1线圈通电，1号液压缸匀速下降，当液压杆到了行程开关1时，线圈Y1断电，线圈Y2通电，液压缸返程，当液压杆到行程开关2时，液压缸停止运动，此时三位四通阀处于中间位置。3.Y3线圈通电时，2号液压缸匀速下降，当液压杆到了行程开关3时，线圈Y3断电，Y4线圈通电，液压缸返程，当液压杆到行程开关 4时停止运动，此时三位四通阀处于中间位置。3.2管道及管接头管道及管接头用以把液压元件连接起来，组成一个完整的系统。正确的选择管道和管接头，对液压系统的安装、使用和维修都有着重要的意义。在设计管道时，管径应适应、路线应最短，管道弯头、接头应尽量小，以减小系统的压力损失。同时，管道的连接必须牢固可靠，防止振动松脱，并且要便于调整和维修。3.2.1管道3.2.1.1管道的种类液压传动系统常用的管子有钢管、橡胶软管、尼龙管和塑料管等。应当根据液压元件的装置条件、部位和压力大小来选用油管的材料。本次课程设计选用钢管。钢管分为焊接钢管和无缝钢管。压力小于2.5 Mpa时可选用焊接钢管；压力大于2.5 MPa时，推荐用10号或15号无缝钢管；对于需要防锈防腐蚀的场合，可选用不锈钢管；超高压时可选用合金钢管。本设计主要选用合金钢管。钢管价格便宜，工作压力较高，但装配时不能任意弯曲，因此多用于装配部位限制较少和产品比较定型以及大功率的液压传动装置中，是液压传动系统主要的油管材料。3.2.1.2管子的内径和壁厚确定管道尺寸一般由选定的标准元件连接口尺寸确定，也可以按管路允许流速进行计算。油缸快进时油管的流量可达。取管内流速=0.0114取d=14mm3.2.1.3管接头管接头用于油管之间或油管与液压元件之间的连接。对管接头的基本要求是工作可靠、密封性良好、对液流的阻力小、结构简单、安装和制造方便等。常用的管接头可分为金属管固定连接管接头、活动连接管接头和软管管接头等三类。在设计中选用符合JB966-77标准的管接头和绞式管接头。3.3液压叠加阀的选择叠加阀叠加式液压阀简称叠加阀，它是近10年内发展起来的集成式液压原件。采用这种阀组成液压系统时，不需要另外的连接块，它以自身的阀体作为连接体直接叠合而成所需的液压传动系统。叠加阀的工作原理与一般液压阀基本相同，但在具体结构和连接尺寸上则不相同，它自成系列。每个叠加阀既有一般液压元件的控制功能，又起到通道体的作用，每一种通径系列的叠加阀其主油路通道和螺栓连接孔的位置都与所选用的相应通径的换向阀相同，因此同一通径的叠加阀都能按要求叠加起来，组成各种不同控制功能的系统。叠加阀的分类与一般液压阀相同，它同样分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀3大类，其中方向控制阀仅有单向阀类，主换向阀不属于叠加阀。3.3.1先导式溢流阀 溢流阀分类1.直动型溢流阀当系统中压力低于弹簧调定压力时，阀不起作用，当系统中压力超过弹簧所调整的压力时，锥阀被打开，油经溢油口回油箱。这种溢流阀称为直接动作溢流阀。其压力可以进行一定程度的调节。压力受溢流量变化的影响较大，调压偏差大，不适于在高压、大流量下工作阻力小，动作比较灵敏，压力超调量较小，宜在需要缓冲、制动等场合下使用，结构简单，成本低。2先导式溢流阀调整弹簧的压力，即可调整溢流阀的溢流压力。平衡活塞式溢流阀的压力滞后现象小，震动也较直接动作式小，能够正常操作和无载荷操作，如果加工精度高，则稳定性较好，但超调（启动时的最高压力超过所需的调整压力）幅度大，动作迟缓。加工精度要求高，成本高。单向阀式溢流阀的工艺性好，加工、装配精度容易保证，结构简单a主阀为单向阀结构，过流面积大，流量大，阀的启闭特性好。阀性能稳定，噪声小。溢流阀的应用1作为安全阀防止液压系统过载溢流阀用于防止系统过载时，此阀是常闭的，当阀前压力不超过某一预调的极限时，此阀关闭不溢油。当阀前压力超过此极限值时，阀立即打开，油即流回油箱或低压回路，因而可防止液压系统过载。通常安全阀多用于带变量泵的系统，其所控制的过载压力，一般比系统的工作压力高8%10%。 2作为溢流阀使液压系统中压力保持恒定在定量泵系统中，与节流元件及负载并联，此时阀是常开的，常溢油，随着工作机构需油量的不同，阀门的溢油量时大时小，以调节及平衡进入液压系统中的油量，使液压系统中的压力保持恒定。但由于溢流部分损耗功率，故一般只应用于小功率带定量泵的系统中。溢流阀的调整压力，应等于系统的工作压力。 3远程调压将远程调压阀的进油口和溢流阀的遥控口（卸荷口）连接，在主溢流阀的设定压力范围内，实现远程调压。 4作卸荷阀用换向阀将溢流阀的遥控口（卸荷口）和油箱连接，可以使油路卸荷。 5高低压多级控制用换向阀将溢流阀的遥控口（卸荷口）和几个远程调压阀连接时，即可实现高低压的多级控制。 6作顺序阀用将溢流阀顶盖加工出一个泄油口，而堵死主阀与顶盖相连的轴向孔，并将主阀溢油口作为二次压力出油口，即可作顺序阀用。 7卸荷溢流阀一般常用于泵、蓄能器系统中，泵在正常工作时，向蓄能器供油，当蓄能器中油压达到需要压力时，通过系统压力，操纵溢流阀，使泵卸荷，系统就由蓄能器供油而照常工作；当蓄能器油压下降时，溢流阀关闭，油泵继续向蓄能器供油，从面保证系统的正常工作。3.3.1.1 ZDB 6先导式溢流阀1.4X 系列2.规格 63.最大工作压力 315 巴4.最大流量 60 l/min5.1 个压力阀插件6.叠加阀板设计3.3.1.2调整原件 六角套筒和保护罩3.3.1.3喷射从P到T3.3.1.4定位孔 没有定位孔3.3.1.5密封氟橡胶密封适用于矿物油(HL,HLP) 按 DIN 51524，HETG （菜籽油）,HEPG （聚乙二醇）HEES （合成脂）生物快速降解油液按 VDMA 245683.3.2单向阀单向阀分类及应用单向阀分为直动式和直角式两种。直通式结构简单，成本低，体积小，但容易产生震动，噪声大，在同样流量下，它的阻抗比直角式大，更换弹簧不方便。液压操纵单向阀是由上部锥形阀和下部活塞所组成，在正常油液的通路时，不接通控制油，与一般直角式单向阀一样。当需要油液反向流动时，活塞下部接通控制油，使阀杆上升，打开锥形阀，油液即可反向流动。应用：单向阀用于液压系统中防止油液反向流动。也可作背压阀用，但必须改变弹簧压力，保持回路的最低压力，增加工作机构的运动平稳性。液控单向阀与单向阀相同，但可利用控制油开启单向阀，使油液在两个方向上自由流动。3.3.2.1 Z1S 6单向阀1.4X 系列2.规格 63.最大工作压力 350 巴4.最大流量 40 l/min5.叠加阀板设计6.用在垂直叠加装配中3.3.2.2封闭 管道P中无泄漏闭塞3.2.2.3开启压力 0.5bar=50KPa3.2.2.4定位孔 无定位孔3.2.2.5密封 氟橡胶密封3.3.3减压阀减压阀应用导阀上的遥控口，需要时可以接上远程调压阀，实现远程调压。单向减压阀，同减压阀和单向元件组成，其作用与减压阀相同。但反向油流由单向元件自由通过，不受减压阀的限制。1减压阀是一种使阀门出口压力（二次油路压力）低于进口压力（一次油路压力）的压力调节阀。一般减压阀均为定压式，减压阀的阀孔缝隙随进口压力变化而自行调节，因此能自动保证阀的出口压力为恒定。2减压阀也可以作为稳定油路工作压力的调节装置，使油路压力不受油源压力变化及其他阀门工作时压功啵动韵蟛响3.减压阀根据不同需要将液压系统区分成不同压力的油路，例如控制机构的控制油路或其他辅助油路，以使不同的执行机构产生不同的工作力 4.减压阀在节流调速的系统中及操作滑阀的油路中广泛应用。减压阀常和节流阀串联在一起，用以保证节流阀前后压力恒定，流过节流阀的测量不随载荷而变化。5应用时，减压阀的泄油口必须直接接回油箱，并保证泄油路畅通。如果泄油孔有背压时，会影响减压阀及单向减压阀的正常工作。3.3.3.1 ZDRK直动式减压阀1.1X 系列2.规格 6 3.最大工作压力 210 巴4.最大流量 40 l/min5.叠加阀板设计3.3.3.2设定压力 设定至5Mpa3.3.3.3调整原件 六角头套筒和保护罩3.3.3.4控制油供应 内部控制油进油，外部控制油回油。3.3.3.5不带单向阀3.3.3.6压力控制 降低 P1 通道中的压力3.3.3.6密封 1. 氟橡胶密封适用于2. 矿物油(HL,HLP) 按 DIN 51524，3. HETG （菜籽油）,4. HEPG （聚乙二醇）5. HEES （合成脂）6. 生物快速降解油液7. 按 VDMA 245683.3.4节流阀节流阀原理节流阀由节流口和调节节流口大小的装置组成，阀心可作轴向移动，节流开口大小改变，从而调节流量。单向节流阀由单向阀与节流阀组合而成。适用于液流在一个方向上可以控制流量，当液流反向流动时，单向阀被开启。节流阀特点1.结构简单、制造和维护方便2.使用节流阀调节流量是有条件的，即在定量泵系统中，节流阀必须与溢流阀等并联，以补偿节流阀的流量变化。3.这种阀一般没有压力、温度补偿装置。4.节流阀只适用载荷变化不大或对速度稳定性要求不高的液压系统中。 节流阀的应用1.节流阀是简易的流量控制阀，它的主要用途是在压力油路中，调节通过的流量，以改变液压机的工作速度。2.这种阀门没有压力补偿及温度补偿装置，不能自动补偿载荷及油黏度变化时所造成的速度不稳定，但其结构简单紧凑，故障少，一般油路中应用可以满足要求。 3.单向节流阀只在一个方向起调速作用，反向液流可以自由通过，若要求调节反向速度时，须加接入一个节流阀，通过分别调节，可以得到不同的往复速度。4.节流阀及单向阀在回路上的应用方法一般有3种，即进口节流、出口节流和旁路节流。3.3.4.1 Z2FS6双单向节流阀1.4X 系列2.规格 63.最大工作压力 315 巴4.最大流量 80 l/min5.叠加阀板设计3.3.4.2单向节流阀 A和B侧3.3.4.3 调整元件 带六角孔和刻度的芯杆3.3.4.4流量 结构中带精密设定 （控制流量限制）3.3.4.5定位孔 没有定位孔3.3.4.6密封氟橡胶密封适用于矿物油(HL,HLP) 按 DIN 51524，HETG （菜籽油）,HEPG （聚乙二醇）HEES （合成脂）生物快速降解油液按 VDMA 245683.3.5换向阀液动换向阀原理液动换向阀是利用控制油路改变滑阀位置的换向阀可调式液动换向阀是在阀体上装有萆向节流元件，以调节控制油路的油量，来调节换向时间电液换向阀原理由电磁换向阀和液动换向阀组成电液换向阀由电磁阀起先导控制作用，液动换向阀进行油路换向、卸荷及顺序动作。电液换向阀换向的快慢，可用控制油路中的节流阀（阻尼器）来调节，以避免液压系统的换向冲击。一般适用于流量较大的液压系统中，使用电源要求与电磁换向阀相同。机动换向阀原理 是利用机械的挡块或凸轮压住或离开行程滑阀的滚轮，以改变滑阀的位置，来控制油流的方向 一般为二位的或三位的，并有各种不同的通路数。手动换向阀原理是用手动杠杆操纵的方向控制阀。手动换向阀分为自动复位及弹跳机构定位。多路换向阀原理根据用途的不同，阀中间位置时，主油路有中间全封闭式、压力口封闭式及B腔常闭式等，中间位置时压力油短路卸荷，各个组成串联式油路时阀必须操作。 是集中式手动换向阀的组合，阀由25个三位六通手动换向阀、溢流阀、单向阀组成。有螺纹连接的公共进油口和回油口，各个控制阀有两个工作油孔以连接液压缸或液压马达，阀门分为自动复位式及弹跳定位式。电磁换向阀原理电磁换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷的液压控制阀，可由电气系统的按钮开关、限位开关、压力继电器、可编程控制器以及其他元件发出的电信号控制。电磁换向阀分类电磁换向阀的电磁铁有交流、直流和交流本整型3种，又分干式和湿式。电磁换向阀特点直流电磁换向阀的优点是换向频率高，换向特性好，工作可靠度高，对低电压、短时超电压、超载和机械卡住反应不敏感。交流电磁换向阀（非本整型）的优点是动作时间短，电气控制线路简单，不需特殊的触头保护；缺点是换向冲击大，启动电流大，线圈比直流的易损坏。湿式电磁铁具有良好的散热性能，工作噪声也小。无论干式或湿式电磁铁，直流的使用寿命总要比交流的长。电磁换向阀电源电压有多种等级，直流的常用24V、交流的常用220V。对电源要求如下。直流电磁铁对电源要求1稳压源、蓄电池或桥式全波整流装置等电源装置只要容量满足要求都能使直流电磁伯可靠地工作。2在桥式全波整流装置的输出端，不需并联滤波电容。因直流电磁铁的线圈本身就带有电感性质，而容量不足的滤波电容反而会造成电磁铁输入电压的下降。3电磁铁通断的开关应安装在直流输出端，以免切断电源时整流电路成为电磁铁线圈的放电回路，延长电磁铁的释放时间。4为保护开关触点，用户往往在直流电磁铁线圈两端并接放电二极管，此法会延长电磁铁释放时间，在要求释放时间短的场合，可并接与输入电压相匹配的压敏电阻。 交流电磁铁对电源要求1电源电压要求尽量稳定。由于交流电磁铁的吸力与电源电压的平方成正比，电压增高10%，吸力增大21%、电压下降10%，吸力减小19%。2由于交流电磁铁的吸力与电源频率的平方成正比，而涡流损耗又与电源频率的平方成正比，因此50H、60Hz的阀用电磁铁尽管额定电压一致，也不能互换使用。3由于交流电磁铁启动电流大于吸持电流，在选择电源容量、特别是在选择控制高压器容量对，必须考虑这一因素。3.3.5.1带湿式插脚直流或交流电压线圈的三位四通直动式方向滑阀 6X 系列规格 6最大工作压力 350 巴最大流量 80 l/min（直流）最大流量 60 l/min（交流）高功率阀用于底板安装3.3.5.2阀芯 E阀芯3.3.5.3切换位3个切换位3.3.5.4电压 G24 24V直流电压3.3.5.5插头符合 DIN EN 175301-803 规定的设备插头3.3.5.6终端开关 带QR 型感应式位置开关，受监控的开关位置 a 和 b3.3.5.7无插入式节流阀3.3.5.8夹紧长度夹紧长度按标准取42mm3.3.5.9定位孔 无定位孔3.3.5.10密封氟橡胶密封适用于矿物油(HL,HLP) 按 DIN 51524，HETG （菜籽油）,HEPG （聚乙二醇）HEES （合成脂）生物快速降解油液按 VDMA 24568第4章 油箱设计4.1油箱的主要功能1贮存供系统工作循环所需的油量。2散发系统工作过程中产生的一部分热量。3.促进油液中的空气分离及消泡作用。4.为系统提供某些元件的安装位置。过去认为，油箱还应起到分离和沉积油液中污物的作用，但现在的液压系统污染控制理论，要求油箱不再是一个容纳污垢的场合，油箱中的油液是达到一定清洁度等级的油液，以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路，因此对油箱的设计、制造、工作运行和维护都应按照以上这些功能的要求来实施。4.2油箱的种类和特点根据液压泵安装位置，可分为上置式油箱、下置式油箱和旁置式油箱3种1）上置式油箱上置式油箱把液压泵等装置安装在油箱顶盖板上，这种安装形式要求油箱，尤其是油箱顶盖板具有足够的刚度。2）下置式油箱下置式油箱把液压泵置于油箱底部。这种安置方法，可使设备的安装面积减少，也可使液压泵的吸入能力得到改善。在安置时，常常将油箱架高到使人能在油箱底下穿越，便于对液压泵的安装与维修。3）旁置式油箱旁置式油箱把液压泵等装置安装在油箱旁边。由于振动源不放在油箱顶部，盖板厚度可相应减薄，油箱的容量大。盖板和侧板外表面可用型钢进行加固，当液压泵的自吸能力较差时，可采用旁置式油箱，使油箱内的液面高于液压泵的吸油口，从而收到较好的吸油效果。4.3油箱的设计时应考虑的问题设计油箱时应考虑如下几点：1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。吸油管可安装100m左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。5）油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。6）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有：（1）酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。（2）喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。（3）喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。（4）喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。4.4油箱容量的计算4.4.1计算原则液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995），表（1）油箱容量JB/T7938-1995（L）4.4.1.1确定油箱容量油箱容量的确定是设计油箱的关键。油箱容积一般为油泵流量的37倍4.4.2 具体计算系统发热量估算(1-) = 3360(1-50)=1680式子中为系统的总效率，合理高效的系统为70-80，一般系统仅达50-60通过查询机械设计手册中的“冷却器选用表”可知该系统不需要添加冷却器。本系统为低压系统，故24，为了让液压油液在油箱内自然冷却省去冷却器,因此将取为10V=1028.8L/min=288L选定油箱尺寸17:14:10选取长850mm，宽700mm，高500mm4.4.3管系尺寸计算吸油管内径 =2 =2=23.13mm压油管内径=2 =2=13.35mm吸油管壁厚= = =2.88mm压油管壁厚= = =1.68mm第5章 控制部分4.1 PLC概述在本次设计中控制部分用可编程控制器，即PLC。关于可编程控制器的定义，1980年，NEMA将可编程控制器定义为：“可编程控制器是一种带有指令存储器，数字的或模拟输入/输出接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置。”从定义可知，PLC也是一种计算机，它有着与通用计算机相类似的结构，即由中央处理器（CPU）、存储器（MEMORY）、输入/ 输出（I/O）接口及电源组成的。只不过它比一般的通用计算机具有更强的与工业过程相连的接口和更直接的适应控制要求的编程语言。4.2控制部分设计PLC采用欧姆龙控制，芯片型号选CPM1A-20CDT-D，输出形式是晶体管（NPN）这种形式适合工作频繁的机械中，功能比较强大。此芯片项目为20点I/O型。可实现循环扫描和即时刷新并用。编程语言是梯形图方式。输入12点00000-00011，输出8点01000-01007。采用梯形图编程方式，工艺流程是分步进行，所以按照流程图所需进行编译。表（2）输入元件地址分配表控制元件符号地址启动开关SB100000停止开关SB200001急停开关SB300002行程开关1SQ100003行程开关2SQ200004行程开关3SQ300005行程开关4SQ400006热继电器FR00007表（3）输出元件地址分配表控制元件符号地址电动机KM01000电磁阀线圈KM101001电磁阀线圈KM201002电磁阀线圈KM301003电磁阀线圈KM401004报警灯HL01005图（7）流程图总 结毕业设计是对大学四年生活和学习的一个总结，通过毕业设计将大学里学到知识进行了一次系统是总结复习和应用