斗轮堆取料机液压系统的改进设计.doc

斗轮堆取料机液压系统的改进 设计06级所留毕业论文 2010-04-06 17:56:19 阅读549 评论0 字号：大中小订阅 济源职业技术学院毕 业 设 计 题目 斗轮堆取料机液压系统的改进 系别 机电系 专业 机电一体化 班级 机电0504 姓名 曹朋举 学号 05010402 指导教师 苑成友 日期 2007年 12月 设计任务书设计题目： 斗轮堆取料机液压系统的改进设计要求：1、熟悉斗轮堆取料机的各项操作功能。2、分析系统工况，确定主要参数并认真设计各部件机构。3、计算液压系统各部分零件尺寸。4、拟定尾车俯仰及脱钩液压系统原理图。进度要求：第一周：布置毕业设计任务第二周：开始查资料,打稿第三周：画图及修改底稿第四周：完成电子稿第五周：检查电子稿及排版第六周：改电子稿及非标准零件第七周：完成毕业设计指导教师（签名）： 摘 要. II1 简 介. 1课题简述. 12 绪 论. 22.1 设计目的. 22.2 设计内容. 22.3 液压系统. 22.4 斗轮堆取料机. 63 液压系统的方案设计. 93.1 液压系统设计要求. 93.2 液压系统俯仰装置的设计. 93.3 液压系统设计分析. 104 液压系统各部件选择和计算. 154.1 液压泵的选择和计算. 154.2 电动机的选择和计算. 154.3 液压缸类型及安装连接方式选择. 164.4 阀类元件的选择和计算. 164.5 管路的选择和计算. 174.6 油箱容积的计算. 184.7 辅助元件的选择和计算. 205 液压系统的结构设计. 225.1 油箱的设计. 225.2 集成块设计. 246 系统说明书. 266.1元件清单. 266.2 操作说明. 276.3 功能说明. 27致 谢. 29参考文献. 301 简 介课题简述斗轮堆取料机主要应用于电厂、煤矿、港口码头等地；是对煤炭、沙子、石子等散料的输送、堆取作业的主要工程机械。以前国内生产的斗轮堆取料机把液压控制系统安装在比较集中的地方，虽然使液压控制系统的安装、调试及维修等带来了方便，减少了系统的泄漏点，但这种液压控制系统把泵电机组、液压阀等液压元件平铺在斗轮机上，这样在工作环境比较恶劣情况下对液压控制系统中液压元件及附件的寿命有很大影响；而且此种安装方法还有占地面积大；以致使斗轮机的整体结构庞大、布置不美观等缺点；我们研究所针对这些问题致力于此课题的研究，通过多次的试验、实践、改进研制出目前的斗轮机液压控制系统；我们所研制的液压控制系统；不但外形美观、防护等级高；而且液压控制系统高度集成，有体积小、结构紧凑、操作简单、易于安装、调试、维护及维修等优点；在性能方面使斗轮机的液压驱动性能得到很大的改善，使斗轮机工作可靠、运行平稳，为防止悬臂失稳和超压现象，液压系统设有安全闭锁装置及超压保护装置，而且解决了斗轮机在工作时大臂振动的技术难题。技术水平：国内领先。2 绪 论2.1 设计目的斗轮堆取料机液压系统包括俯仰系统、尾车变幅及脱钩系统两部分,尾车变幅及脱钩系统与俯仰系统配合,完成尾车液压缸的脱挂钩和尾车的升降变幅功能。本论文涉及的是其中尾车俯仰及脱钩液压系统的设计,旨在通过本论文设计实现的尾车液压缸能够满足使用要求,运行稳定,安全性好,维修及改造方便,可以应用在散料货场的斗轮堆取料机上,改善散料堆取、混匀作业的工作效率2.2 设计内容设计的主要内容为一套完整的液压传动系统,从系统工作环境和完成的功能的分析开始,通过比较分析拟定该液压系统的原理图,计算系统的主要参数,选择执行元件和各种液压辅助元件,包括油箱的初步设计,泵、电动机、阀类元件以及其它液压辅助装置(过滤器、液位计、密封件、管件、管接头、测压组件等)的选择,集成块和油箱结构的机械设计,最后是液压泵站的结构设计以及整个液压系统的组装,并提出系统的使用说明书。2.3 液压系统2.3.1 液压系统的特点液压传动系统是一种以液压油液为工作介质的系统，主要由四部分组成：能源装置、执行装置、控制调节装置和辅助装置。液压传动的优点：在同等体积下，液压装置能比电气装置产生更多的动力，因而在同等功率下，液压装置体积小、重量轻、结构紧凑。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、制动和频繁换向。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达1：2000），还可在运行过程中进行调速。液压装置易于实现过载保护，还能自行润滑，因此寿命较长。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。液压传动的缺点：1.由于油液的泄漏性和可压缩性，液压传动不能保证严格的传动比。2.液压传动在工作过程中常有较多能量损失，长距离传动时更是如此。3.液压传动对油温变化比较敏感，工作稳定性易受到温度的影响。为减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动要求有单独的能源。2.3.2液压系统现状分析由于要使用原油炼制品作为传动介质，近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。二战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化而在机器制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。本世纪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、监测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各方面都得到了应用。当前，液压技术在现实高压、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成果，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外、液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真的优化以及微机控制等开发性工作方面也有日益有显著的成绩。2.3.3液压系统技术标件及要求本液压控制系统技术条件参照中华人民共和国国家标准GB376683，JB21317制定。1液压系统的设计满足以下一般要求（1）基本要求：人员安全 运转正常 设备寿命长 维修方便 . 成本低廉 外形美观 性能稳定 防尘能力强 操作简单（2）安全要求：系统中必须有超压保护。设计系统时，应使元件位于装拆处，并能安全地调整与工作。系统中所有元件必须按制造厂家的规定进行操作。系统中所有元件必须具有合格证。（3）工作温度：系统的设计必须将系统发热减小到最小程度，液压泵的进口温度不应超过60度。2液压控制系统中液压泵的选择及安装要求、液压泵的选择 ： 液压泵是液压系统的动力源，应选用能适应执行器所要求的压力发生回路的泵，同时要充分考虑其可靠性、寿命、维护性等以便所选的泵能够长期运行。选择液压泵时，要考虑的因素有结构形式，工作压力，流量，转速，效率（容积效率和总效率）定量或变量、变量方式、寿命、原动机的种类、噪声、压力、脉动率、自吸能力等。还要考虑与液压油的相溶性、尺寸、重量、经济性、维护性等。这些因素有些已写在产品样本或技术图表资料里，要仔细研究并应严格遵照产品说明书中的规定，不明确的地方最好询问货源单位或制造厂，液压传动的主机，一类是固定设备，另一类是行走机械，这两类机械的工作条件不同，所以，液压系统的主要特性参数及液压泵的选择也有所不同。、液压泵的安装要求；（1）液压泵与电动机之间的联轴器的形式与安装，必须符合液压泵和源动机制造厂的规定。（2）液压泵与源动机的安装底座，必须具有足够的刚性，以保证运转时始终同轴。（3）外露的旋转轴和联轴器必须有防护罩。3控制阀一般要求选择的控制阀的工称压力和流量大于系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，有时也允许短时间通过的流量可略大于该阀的公称流量。但一般不超过20流量阀按系统中流量调节范围来选取，其最小稳定流量应能满足机器最低稳定速度的要求。（1）为保证安全，阀的安装必须考虑重力、冲击或振动对内部主要零件的影响。（2）在起动、制动或在控制系统失灵时必须由起失效保护作用的阀来控制。4管路、接头及通道（1）管路设置应安全合理，便于元件调整、修理、更换。（2）管路弯曲处，应圆滑，不应有明显的凹痕及压扁现象。（3）系统装配前，接头、管路及通道（包括钻孔）必须清洗干净，不允许有任何污物（如铁屑、毛刺、纤维状杂质等）存在。（4）管路不允许用来支承设备或阀板。5油箱（1）油箱公称容积，应符合GB287681的规定。（2）在系统正常工作条件下，必须能充分散发油中的热量。（3）在正常工况下，必须容纳全部从系统中流回的液压油。（4）必须防止溢出或漏出的污染油液直接通油箱。（5）油箱表面处理时，所有内在面必须彻底清洗并除去全部水分、灰土、锈蚀物、纤维及其他杂质等。（6）油箱上必须有液位计，油箱上部应有空气滤清器，使油箱内空气达到清洁度标准。6滤油器（1）为消除液压油中有害杂质，必须装有滤油器，滤油器的等级和过滤后液压、油清洁度应符合元件与设备的要求。（2）滤油器应安装在方便之处，并必须有足够的空间以便更换滤芯，且不必将油箱中的油排出就可以维修。（3）当滤油器需清洗和更换滤芯时，应有污染报警装置。7密封件（1）密封件的材料必须与同它相接触的材料及环境相适应。（2）密封件如有创伤、拉伤、切边、老化等不得用于装配。2.4 斗轮堆取料机2.4.1斗轮堆取料机械分析斗轮堆取料机械主要包括皮带运输机、装船机、卸船机、斗轮堆取料机等。其应用范围主要是大型煤炭码头、矿石码头、火力发电厂、矿山、钢铁厂的堆料场等。主要用于散状物料输送，存储与均化。斗轮堆取料机械是单件小批量生产的大型机械设备，大多数产品为针对某一个项目设计制造的产品，因此相对形势参数等通常并不固定，设备的设计和制造在不同的用户都存在异地差异，因此，设备必然会存在这样或那样的问题和不足。要提高设备的综合质量就要求产品设计从开始就严格按照产品的规范或合同的规定进行，制造阶段要制定严格的制造工艺，通过设计和计算尽可能使设备达到最完善的要求。进入八十年代以来，中国经济迅速发展，一大批港口、电厂相继建成并投入使用，许多国家重点工程引进了国外的先进技术和设备。这些散货港口的主要装卸货物为煤炭或铁矿石，大量的老电厂已不再是用推土机、装卸桥、叉车等低效率的输送设备，新建电厂已全部采用高效率连续运输设备。国内用户采用进口及合作制造等多种方式使用国外先进设备，国产部分设备还出口到其他国家，散料机械设备有了长足的进步。大量的国外公司加入到中国的基本建设中。在此期间，相继引进了大型抓斗岸桥、斗轮堆取料机、大型装船机以及整个散货装卸系统，同时也促进了国内的此类设备的设计水平制造水平。目前国内生产过斗轮堆取料机的厂家达十余家，长期设计制造堆取料机的厂家有四五家，这些厂家为国民经济的发展做出了贡献。2.4.2斗轮堆取料机简介斗轮堆取料机是散料机械的一种，使散货料场的专用堆取设备。我国从六十年代中期开始设计斗轮堆取料机，到目前已有三十多年的历史。到2001年，保守的估计国内堆取料机拥有量达1200台以上。这些堆取料机主要用在大型散货港口、火力发电厂的储煤场、大型钢铁公司的矿石煤炭原料厂、大型水泥厂等企业。堆取料机具有成产销率高、能耗低、使用成本低、使用过程中维护量少、操作简单，安全可靠等优点。堆料机，取料机，堆取料机用于单一的存储料场的堆取作业，混匀取料机，混匀堆料机用于料场的均化堆取作业。堆取料机通常包括：走行装置、门做架、回转装置、俯仰装置、悬臂梁、悬臂皮带机、回转塔架、斗轮、尾车等组成。堆料作业时可将地面皮带机送来的物料经过悬臂皮带机送到料场，取料作业时有斗轮将物料从料场取到悬臂皮带机，再由悬臂皮带将物料送到地面皮带机。混匀堆料机堆料时大车连续运行沿轨道长度方向堆料，其前进的速度小于后退的速度。混匀取料机、混匀堆料机应用的目的除堆取作业外，更重要的是均化物料的各种成分，如电厂煤炭可均化成分，燃烧值，提高效率降低成本。取料机的种类： 1).取料机按其功能可分为：（1）. 堆料机（堆料作业）（2）. 取料机（取料作业） （3）. 堆取料机（堆取料作业）（4）. 混匀堆料机（均化堆料）（5）. 混匀取料机（均化取料）2). 堆取料机按形式可分为：（1）. 门式斗轮堆取料机（2）. 桥式取料机（3）. 圆形料场堆取料机（4）. 刮板式取料机（5）. 普通摇臂式3）.按尾车功能又分为：（1）. 固定单尾车（2）. 活动单尾车 （3）. 固定双尾车 （4）. 活动双尾车（5）. 伸缩升降双尾车 4）斗轮堆取料机的应用范围：日燃煤量在200吨以上的各个电厂、水泥厂、化工厂，年吞吐量在170万吨的散货码头，大型钢铁企业的烧结厂。5）使用堆取料机的优点： （1）. 生产效率高（2）. 能耗低（3）. 使用成本低（4）. 使用过程中维护量少（5）. 操作简单，安全可靠3 液压系统的方案设计3.1 液压系统设计要求尾车变幅液压系统属于液压传动系统，适用于煤炭、沙子、石子等散料堆取机械的尾车变幅及脱钩功用，属于中小型液压系统，没有过高的行走及抗燃要求，露天工作，环境比较恶劣，工作场地沙尘较多，冬季气温较低，因此，要求系统防尘能力强，工作安全性高，可靠性好，能在较低气温下持续可靠的工作，并能够适应较恶劣且温度变化较大的工作环境。根据工况条件判断，该系统属于中压中载系统，液压尾车采用双缸同时、同步工作，工作时液压泵在斗轮工作期间应不间断持续运行，变幅动作由电磁换向阀控制，为提高安全性，系统有超压保护等保护装置，同时保证系统的密闭性。完成主要功能为：泵的启动、停止：系统压力、流量的任意调节；尾车变幅调节；油缸的脱钩和挂钩；一定的安全保护措施。3.2 液压系统俯仰装置的设计斗轮堆取料机的液压俯仰系统的设计包括两种方式。一种是非整体俯仰系统，另一种是整体俯仰系统。所谓整体俯仰系统是当俯仰机构在运动时设备的塔架、悬臂、配重体绕同一个铰轴转动同样的角度。非整体俯仰系统是一个多连杆系统，在俯仰过程中塔架不随俯仰角度发生变化，悬臂的俯仰角度变化和配重的角度变化的角度不同，其运动由连杆连接来完成。在堆取料机的设计中现在更多的使用整体俯仰式俯仰系统作为设备的俯仰驱动方式。在俯仰液压系统的设计时通常有两种设计思想，一种是将油缸设计成只受压力的油缸，另一种是设计成拉压油缸。在非整体俯仰系统中油缸可以设计成只受压力的油缸或者设计成既受压力也受拉力的油缸。在整体俯仰式系统通常只设计成油缸既受压力也受拉力的俯仰系统。在俯仰机构的运动过程中如果油缸只受压力，则油缸在整个的俯仰上升过程做正功，既系统始终由液压系统驱动。在拉压油缸的系统中油缸在整个俯仰角度范围内油缸的力是在变化的，例如，当俯仰角度从最低到最高的角度变化时，油缸的受力是从受压变为受拉，在这个俯仰过程中有一个角度位置油缸的受力为零。在受压的角度范围内液压系统做正功。当俯仰角度达到油缸受拉的俯仰角度时液压系统做负功，也就是说由外力推动油缸运动；在俯仰系统从最高的俯仰角度运动到最低角度时通常油缸的受力状态是从受拉到受压，在油缸受拉的俯仰角度范围内液压系统是做正功，当达到受压的俯仰角度位置时液压系统开始做负功，也是外力推动油缸运动。根据系统的这种载荷的变化，液压系统需要相应的满足这种载荷变化的要求。一般油缸单纯受压的俯仰液压系统相对简单。对使用即受拉也受压油缸的液压系统一般要在油缸的非载荷侧施加背压，以解决在液压系统工作期间油缸从受压到受拉，或者是从受拉到受压的变化过程中系统的速度控制和震动等问题。所谓施加背压是指如果油缸是在受压状态，则有杆腔要有一定的压力，反之，无杆腔具有一定的压力。这样可以保证系统在随着俯仰角度变化，油缸的受力状态发生变化时系统运动的平稳性。在系统中可以使用平衡阀、节流阀、比例阀等液压元件来实现上述的功能。在系统中因为外载荷的变化会导致系统油压的变化，所以，对需要控制油来控制各种阀应使用独立的供油系统，而不能使用主系统的供油。在俯仰系统中一般需要两个油缸，对一些用户希望使用通过液压的方式来解决双油缸的同步。但是，实际上对斗轮堆取料机来讲勿需要这样的系统，原因是斗轮堆取料机的俯仰液压系统相对油压力较高，通过液压来实现同步非常困难。实现起来效果也不一定理想。另一方面在斗轮堆取料机的设计中双油缸是通过机械的刚度来实现同步。在这里建议不设有通过液压系统调整两个油缸的同步。实际上，目前基本上斗轮堆取料机的双油缸俯仰液压系统不设液压同步系统。3.3 液压系统设计分析根据对液压系统的要求，斗轮机尾车变幅及脱钩液压系统应有能实现以下功能的基本回路：换向回路：实现尾车脱钩和挂钩、变幅升和变幅降之间的转换。调压回路：控制系统的工作压力，使它不超过预先调好的某个数值。卸载回路：系统在只需要输出少量功率或不需输出功率时，液压泵停止运转或在很低压差下运转，以减少系统功率损耗和噪声，延长泵的工作寿命。保压回路：使变幅液压缸在某个工作阶段内压力保持恒定不变。泄压回路：使得两个双缸内高压腔中的压力缓慢释放，以免突然减压引起的冲突、振动和噪声。平衡回路：使得变幅液压缸保持一定的背压力，和负载相平衡。缓冲回路：使液压缸在行程终点前预先减速、延缓其停止或换向的时间，以及延缓调压卸载回路的卸载和升压过程来达到缓和冲击的目的。调速回路：调节两个双缸的工作速度。分析拟给定的原理图(如下图2.2)：1). 换向回路由两个电磁换向阀完成，分别控制俯仰缸和脱钩缸。2). 调压回路由两个溢流阀完成，分别控制两个电磁换向阀入口处的压力，液压泵的最大工作压力由溢流阀规定，可以预先调定以控制系统的工作压力，同时还起安全阀的作用。3). 该系统原理图中脱钩缸的卸载功能由电磁换向阀的中位机能来实现。而俯仰缸的卸载是限压式变量卸载，当回路中压力达到溢流阀的预先调定值时，通过溢流阀实现保压卸载，这使得俯仰缸能够承受一定的负载，同时又能实现卸载，减少功率损耗，延长泵的寿命。 4). 脱钩液压缸不承受负载，所以不需有保压回路功能，而俯仰缸的保压回路由液控单向阀实现，在俯仰缸的进油路口串接一个液控单向阀，利用锥形阀座的密封性能实现保压。采用电接点接触式压力计，可以控制液流波动范围和补压动作。5). 平衡回路的功能由液控单向阀来完成，液压缸回油腔由液控单向阀和单向节流阀串接锁闭，活塞能长期停留在任意位置，活塞上下行时有不大的功率损失，能够满足系统要求。6). 调速回路由叠加式单向节流调速阀实现。由以上分析，给定的回路能够比较好的满足工作要求，保压、卸荷、调压、调速的功能要求都能够完全满足，但是在缓和冲击方面还有待改进，并且该回路效率比较高，安全性好，成本适中，考虑到该系统的工作环境对噪音和振动没有太高要求，可以使用该回路提出的原理。 如图2.2 1 开关 2 液面计 3 加热器 4 液位液面计 5 叠加式单向节流阀6 冷却器 7 过滤器 8 定量泵 9电动机 10 单向阀 11 压力计12 电磁阀 13 溢流阀 14 单向节流阀 15 液控单向阀 16 液压缸17 液压缸 18 电磁阀 工作原理：电机9启动后，泵8开始向系统供油，此时各电磁阀均处于停电状态，泵供出的油经过电磁换向阀12的中位直接回油箱。当操纵开关处于“俯仰升”位置时，电磁阀12右侧电磁铁通电，泵的来油经过单向阀10、电磁阀12、单向截流阀14右侧的单向阀及液控单向阀15进入俯仰缸16的无杆腔使油缸伸出，有杆腔的油经过左侧单向截流阀14中的节流阀、电磁阀12、溢流阀13回油箱。当操纵开关处于尾车“俯仰降”的位置时，电磁阀12左侧的电磁铁通电，泵的来油经过电磁阀12左侧单向节流阀14中的单向阀进入俯仰缸16有杆腔，同时打开液控单向阀15，使无杆腔的油经液控单向阀、右侧单向节流阀中的单向阀、电磁阀12、电磁溢流阀流回油箱。当操纵开关处于“脱钩”位置时，电磁阀18右侧电磁铁通电，泵的来油经单向阀10、电磁阀12中位、电磁阀18流入液压缸17无杆腔，液压缸向上伸出完成脱钩动作;当操纵开关处于“挂钩”位置时，电磁阀18左侧电磁铁通电，泵的来油经单向阀10、电磁阀12中位、电磁阀18中位流回油箱，从而使得液压缸与油箱相通，靠其自重使液压缸落回从而完成挂钩动作。 4 液压系统各部件选择和计算4.1 液压泵的选择和计算选择液压泵的主要原则是满足系统的工况要求，据此初步确定泵的结构形式，通过对液压泵的主要参数工作压力和流量的选取进而确定泵的具体型号和相关参数。4.1.1确定液压泵的额定流量QP QmaxQmax 式中QP液压泵的额定输出流量（L/min）Qmax流量最大值（L/min） Qmax泄漏量，根据经验估算Qmax=（1.11.3），因管路结构比较简单取Qmax=1.14.6Lmin=5.1Lmin所以Qp=365.1=183.6Lmin4.1.2确定液压泵的额定压力Pp=k(Pmax+P) 式中Pp液压泵的最大工作压力(额定压力) (MPa)Pmax执行元件的最高工作压力(MPa)P压力总损失，该系统结构比较简单，取0.7MPak系数，该系统结构比较简单，取1.8所以Pp=(16+0.7)1.8=30.06根据以上计算，液压泵的工作压力较高，因此选用斜盘式轴向柱塞泵，根据液压泵的额定压力和输出流量确定液压泵的型号为63SCY14-1B,电机转速为1500rpm。4.2 电动机的选择和计算液压泵实际需要的输入功率是选择电动机的主要依据。由于液压泵存在着容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率。Pn = (pqt/6x107m )式中 n液压泵的输入功率（kw）p液压泵的额定压力（Pa）液压泵的额定流量（ /s）液压泵的总效率， ，其中， 是液压泵机械效率， 是液压泵的容积效率，取 0.95所以:Pt=(16x106x36/6x107x0.95)=10.11 kw因此选择电动机型号为Y160L-44.3 液压缸类型及安装连接方式选择为了保证液压缸工作可靠性和寿命，在选择液压缸的类型及连接方式时，应尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载或在受压状态下，具有良好的纵向稳定性；承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连接；液压缸不能再两端用键或错定位，只能在一端定位，以免阻碍它在受热时的膨胀，冲击载荷使活塞杆压缩，定位件需设置在活塞杆端，拉伸则设置在缸盖端等。4.4 阀类元件的选择和计算根据系统的要求、工作压力和流量，从元件产品样本中选择元件型号如下：三位四通电磁阀 4WE10G30/CW220R电磁溢流阀 DB10A-2-50/31.5UW220液控单向阀 SL10PB-30/2双联单向节流阀 Z2FS10-30单向阀 S10A/24.5 管路的选择和计算管路的选择主要依据安装位置、工作环境、工作压力和油管的特点来进行。4.5.1管路内径的计算式中 管子内径（mm）管内流量（ /s）油液流速，吸油管0.51.5m/s，压油管2.55m/s,回油1.52.5m/s,阀内通道6m/s。取v11m/s, v2=5m/s, v3=2m/s, v4=6m/s, 则:4.5.2管子壁厚的计算(pdn/2b)式中 油管壁厚（mm） 管内工作压力（MPa） 管子内径（mm） 安全系数，7MPaP17.5MPa, 取n=6 b材料抗拉强度，对于钢管，b380MPa则: 1(16x28x6/2x380)=3.54mm2(16x12.4x6/2x380)=1.57mm3(16x19.5x6/2x380)=2.5mm4(16x11.3x6/2x380)=1.43mm根据以上数据，选取管子尺寸见表3-1表3.1 管子尺寸公称通径外径接头螺纹壁厚吸油管3242M42 24压油管1018M18 1.51.6回油管1522M22 1.52.5阀内通道1018M18 1.51.64.6 油箱容积的计算油箱容积的确定，是设计油箱的关键。油箱的容积应能够保证当系统供油流量大于回油流量时，最低液面在进口过滤器之上;当系统回油流量大于供油流量，或者系统停止运转油液返回油箱时，油液不会溢出。同时，油箱还应该满足系统散热要求。4.6.1根据使用情况确定油箱的容积有效容积的计算按经验公式:式中经验系数，本系统属于中压系统所以7额定流量（L/min）所以V=736=252L=0.25m3/s4.6.2按系统发热与散热关系进行校核为了简化计算，在一般情况下，计算发热量时，只考虑液压泵和溢流阀的发热量；在计算散热量时，只考虑油箱温升所允许的热量。在元件选择合理时，其他液压阀及管的发热量并不大，且考虑到他们会向空气中散热，故可忽略不计。1. 液压系统的发热计算1). 液压泵的发热功率HP HP=NP(1-P)式中Hp液压泵的发热功率（kw） NP液压泵的输入功率（kw）P液压泵的效率，由产品样本查取所以 : Hp =(16x106x36x10-3/60)x(1-0.92)=0.768kw2).液压执行元件的发热功率 式中 执行元件的发热功率（kw）执行元件的有效功率（kw）执行元件的效率，液压缸取0.95所以:Hm =(16x106x36x10-3/60)x(1-0.95)=0.522kw3).阀孔发热损失功率 式中 阀孔发热损失功率（kw）对溢流阀而言是其调定压力，对其他阀而言是其压降（MPa）流经液压阀的流量（ ）根据阀类元件的要求，忽略除溢流阀和换向阀外其他阀类元件的阀孔损失热量，得Hv = (16x36x10-3/60)+(0.2x36x10-3/60)x103=9.72kw综上，系统发热总功率为：2. 系统的散热计算油箱的散热功率：H0=KA（t1-t2）KAVt式中H0系统的散热功率（kw）散热系数，根据该系统情况取17散热面积（ ）Vt系统温升（ ） 系统油温（ ）环境温度（ ）所以:A(H0/KVt)=(11.01/17x10-3x40)=16.2m2由于所需的散热面积比较大，所以在油箱上安装冷却器，选取冷却器型号FL16,冷却面积为16mm2，可满足散热要求，并初步确定油箱的尺寸为1200600600mm24.7 辅助元件的选择和计算1. 回油滤油器RFA系列微型直回式回油过滤器适用于液压系统回油精过滤，滤除系统中由于元件磨损产生的金属颗粒和密封件的橡胶杂质等污染物，使流回油箱的油液保持清洁。过滤器配有发讯器、旁通阀、液流扩散器。滤油器具体的型号为：RFA-1601F-Y，通径50mm，公称流量为180L/min，过滤精度为1m，法兰连接，带CY-型发讯器，当滤芯堵塞时将报警。2. 吸油滤油器WU型号的过滤器适用于油泵吸油口处滤除油液中的杂质，用以保护油泵及其他液压元件，有效的控制液压统污染，提高液压系统清洁度，具有通油能力大、阻力小管路简单、易清洗等特点。具体型号为：WUI-35080-J，通径为系70mm，公称流量为380L/min，过滤精度为75m，管式连接，带旁通阀。3. 空气滤清器该系列过滤器根据国外先进技术资料进行标准化、系列化设计，适用于液压系统油箱的空气过滤，既有体积轻巧、结构合理、外形美观新颖、过滤性能稳定、安装使用方便等特点。具体型号为：QUQ2-1010，规格2，过滤精度12m，空气流量2.8m3/min。4. 测压组件液压系统应设置必要的压力检测和显示装置。主要功能是调定各有关部位的压力和检查各有关部位压力是否正常。测压组件一般安装在液压泵的进出口，主要执行元件的进油口，压力继电器安装处，液压系统中与主油路压力不同的支路及控制油路，蓄能器进油口处。压力表型号：YX-100微型高压测压接头型号：MS2A20/2505. 液位计CYW-450传感器式液位液温计5 液压系统的结构设计5.1 油箱的设计5.1.1油箱设计要点油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。本系统采用开式油箱，油液与大气相通，设计要点如下：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. 吸油管和回油管应尽量相距远些，两板之间要用隔板隔开以增加油液循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。隔板高度最好为箱内油面高度的3/4，隔板形式可采用溢流式标准型，溢流式，回流式，此处采用溢流式标准式，隔板下部开有缸口。吸油管入口和回油管出口处应安装相应精度的滤油器。3. 回油管管端应斜切45度，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度，此外，应使回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热。当回油管排回的油量很大时，应使它的出口处高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽排油，使油流散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中的空气，减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作用。4. 为防止油液污染起见，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油器上要加滤油网防止油箱出现负压而设置的通气孔上安装空气滤清器。油箱内回油集中部分及清污口附近设置一些磁性块。5. 为易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按GB376683规定，箱底离地至少应在150mm以上，便于散热、放油和搬运。箱底应适当倾斜，在最低部位处设置放油阀。按GB376683规定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计，滤油器的安装位置应便于拆装。箱内各处应便于清洗。6. 分离式油箱一般用2.54mm钢板焊成，大尺寸油箱要加槽钢、筋条，以增加刚性。当压泵及其驱动电机和其他液压件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应的加厚。7. 油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。外壁涂一层极薄黑漆加强辐射冷却效果，铸造油箱内壁进行喷砂处理，不涂漆。(如下图4.1油箱简图) 图4.1油箱5.2 集成块设计5.2.1集成块简介一个液压系统要使用很多执行元件，其中包括众多完成各种功能的液压阀，为简化液压系统结构，方便液压系统的管理和维修，通常将大部分液压阀集成起来。阀的集中主要有三种形式：块式集成、叠加阀式集成和插装式集成。块式集成是将标准的板式阀及少量的叠加阀或插装阀装在集成块上组成基本回路，元件之间靠集成块上加工出的通道连接，块与块之间又有连接孔，以便将适当的回路块叠积在一起成为所需要的系统。叠加阀式集成以阀体自身作为连接体，同一通径的叠加阀，其油口和螺栓孔的大小、位置及数量都与相匹配的板式换向阀相同，只要将同一通径的叠加阀按一定次序叠加起来，再加上电磁换向阀或电液换向阀，即可组成各种典型的液压系统。叠加阀式集成的优点众多，但由于回路形式较少，通径较小，不能满足复杂的和大功率液压系统的要求。插装阀是不同于滑阀的另一类液压控制阀的统称，其基本核心为插入元件，将一个或若干个插入元件进行不同的组合，并配以相应的先导控制级，可以组成插装阀的各种控制功能单元。而所谓的插装式集成就是集成插装阀的一类阀集成形式。在斗轮机的设计中，根据功能要求和系统特点，选择块式集成。5.2.2块式集成特点1. 集成是用标准元件按典型动作组成单元回路块，选取适当的回路块叠积在一起，即可构成所需的液压系统。所以可简化液压装置的设计。2. 由于液压系统由不同功能的单元回路块构成，当需要更改系统时，只需更换或增减单元回路块就能实现，所以灵活性大，便于更改设计。3. 集成块主要是六个平面及各个孔的加工，工艺简单，便于组织专业化生产，减低成本。4. 除去与泵、马达或液压缸及蓄能器等的连接仍然采用管接头和管道以外，各元件之间的连接都通过集成块上的通道，所以结构简单，便于安装，占地面积小，系统泄漏少，稳定性好。5. 各元件之间连接的通道粗而短，系统压力损失小，发热少，效率高。5.2.3自行设计集成块的要点1. 公用油道孔的确定集成块体的油道孔，有二孔式、三孔式、四孔式及五孔式等多种设计方案，其中二孔式和三孔式应用广泛。二孔式采用P口和O口两个公用油孔，用四个螺栓孔来接通泄漏油，二孔式结构简单，压力损失小。三孔式通道体有P口、O口和L口共三个公用油口，泄漏口L要与各元件的泄漏油口相通，孔道较长，直径较小，加工较困难且工艺孔较多。四孔式通道体有两个泄漏油孔，布置在靠近元件的地方，故泄漏油道短，便于加工，但对设置其它孔道不方便，且不利于元件的布置。2. 油孔直径d(mm)的确定d=4.6(Q/v)1/2式中 流经孔道的流量（L/min）v孔内允许流速，对压力油孔可取v=(2.55)m/s，对回油孔可取v=(1.52)m/s若取v15m/s, v2=2m/s, 则有：d14.6(36/5)1/212.5mmd24.6(36/2)1/219.8mm取d110mm, d220mm公用泄漏油孔L的孔径一般由经验确定，取10。直接与阀相通的孔，通道体上的孔径与阀的孔径相同。1. 油孔间的最小壁厚油孔间最小壁厚一般不小于8mm，当压力高于6.3MPa或孔间壁厚较小时，应进行校核。2. 通道块的外形尺寸通道块的外形尺寸主要取决于其于所安装的阀的尺寸。3. 集成块的材料及主要技术要求集成块通常采用HT250、20号钢和硬铝制造，铸件不得有砂眼、气孔及缩松。6 系统说明书 6.1元件清单轴向柱塞泵 25SCY14-1B电动机 Y160L-4溢流阀 DB10A-2-50/31.5UW220电磁换向阀 4WE10G30/CW220R叠加式单向节流阀 Z2FS10-30液控单向阀 SL10PB-30/2单向阀 S10A/2截止阀 Q11F-16液位液温计 CYW-500空气滤清器 QUQ2-202.5 冷却器 FL16回油滤油器 RFA-1601-Y 吸油滤油器 WUI-35080-J加热器 GYY2-220/1压力表 YX100微型高压测压接头型号 MS2A20/250管接头 压油管、压力表 18/M181.5 JB966-77(JB966.6.00)回油管 22/M221.5 JB966-77(JB966.8.00)吸油管 42/M422 JB966-77(JB966.14.00)管路 无缝钢管 普通精度等级高压软管 A102S-20 软管接头 卡套式软管接头GB9065.219886.2 操作说明6.2.1准备工作操作前检查油箱中油液情况，如不够应及时加油，所加的油必须与原来所用油的牌号相同，油液的污染度控制在ISO440619/16内。1) 压力调节俯仰缸的压力调节：俯仰缸的压力调节依靠对左侧电磁溢流阀的调节来实现，调解时先使溢流阀的调压螺杆处于旋松状态，然后使液压泵供油，并使俯仰缸处于某一端的极限位置，逐渐拧紧调节螺杆，使左侧压力表的压力达到设定值，然后用螺杆上的螺母锁紧固定。脱钩液压缸的压力调节：脱钩液压缸的压力调节依靠对右侧电磁溢流阀的调节来实现，调节方法和上述方法相同，使脱钩缸处于某一端的极限位置，逐渐拧紧调节螺杆，并观察右侧压力