液压升降工作台毕业论文.doc

兰州工业学院毕业设计论文液压升降工作台毕业论文1 绪 论1.1课题研究的目的和意义本次设计的主要任务是液压升降台的设计，升降台是一种升降性能好，适用范围广的货物举升机构，可用于生产流水线高度差设备之间的货物运送，物料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库上料，下料，仓储装卸等场所，与叉车等车辆配套使用，以及货物的快速装卸等。它采用液压系统设计，具有以下特点：（1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，液压马达的体积和重量只有同等功率电机的12%。（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。（3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），还可以在运行的过程中实现调速。（4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。（5）液压装置易于实现过载保护。（6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。在工厂生产中，经常会用到升降式工作台。例如，在铸造、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合就有各种升降式工作台被用作输送和定位的工具。较大型的升降式工作台的驱动装置一般选用液压缸，这是因为液压缸工作可靠、费用较低。此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。 在升降式工作台携带着工件上升时，需要液压缸向其提供驱动力，即液压缸向工作台输出能量；而在工作台携带着工件下降时，其势能将释放出来。这种势能如果不能有效地利用，则会造成能量浪费。这种能量浪费对于小型工作台来说尚不显严重，但对于较大工作台来说，就非常可惜了。因此，对于较大工作台，需在其液压系统中加入储能装置，在工作台下降时将其势能储存起来，以便在工作台上升时重新释放出去，使能量的利用更加合理，并同时达到保护系统安全的目的。由于液压控制的升降台可运送一定程度的重物，且能在必要的高度停止，体积小、操作简单直观、价格低廉，特别适用于企业对频繁升降的设备或零部件的控制。因此，液压系统的设计已成为目前不可缺少的技术之一。现在我国升降机生产力不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，国际市场的供应能力也在加强。 1.2液压传动的发展历程及特点1.2.1液压传动的发展历程液压传动相对机械传动来说，是一门比较新的学科，它具有结构紧凑、传动平稳、输出功率大、易于实现无级调速及自动控制等特点，因此发展很快。几十年来，随着我国工业水平的不断提高，液压传动技术被广泛应用在机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、航空航海、轻工、农机、渔业、林业等各个方面，也被应用在宇宙航行、海洋开发、核能建设、地震预测等新的技术领域中。从1795年英国制造出世界上第一台水压机至今，液压传动已有二三百年的历史，但广泛的应用和推广仅有六七十年。19世纪末，德国制造出液压龙门刨床，美国制成液压六角车床和液压磨床，但因当时没有成熟的液压元件以及机械制造工艺水平的限制，液压传动技术的应用仍不普遍。第二次世界大战期间，一些兵器采用恶劣反应快、精度高、功率大的液压传动装置，大大提高了兵器的性能，同时推动了液压技术的发展。战后，其迅速转向民用，在机床、工程机械、农业机械、汽车、船舶等行业中逐步推广。20世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术的应用更加广泛。目前，正在向高压、高速、高效、大流量、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化和模块化、提高可靠性技术及污染控制技术的方向发展。同时，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、微机控制等，又使液压技术的发展进入到了一个新的阶段。在机械工业中应用液压传动技术的目的各不相同。例如，工程机械、矿山机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因侧重于结构简单、体积小、重量轻、输出力大；机床上采用液压传动侧重于能在工作过程中方便地实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化等。我国的液压工业始于20世纪50年代，最初只是应用于机床和锻压设备，后来发展到拖拉机和工程机械上。自1964年开始引进国外液压元件生产技术，并自行设计液压产品以来，我国的液压元件生产从低压刀高压形成了系列。液压技术中的重大进展是微电子技术和计算机技术在液压系统中的应用。微电子技术与液压技术相结合，创造出了很多高可能性、低成本的微型节能元件，为液压技术在工业中的应用开辟了更为广阔的前景。计算机控制是必然趋势，电业比例阀和伺服阀只能接受连续变化的电压或电流信号，而计算机要求数字开关量，使用电液比例阀和伺服阀与计算机接口必须经过D/A转换和A/D转换，极不方便。而数字液压泵、数字控制阀、数字液压缸等，即用数字量进行控制并具有数字量输出响应特性的液压元件。由于是可以直接与计算机接口，不需D/A数模转换器，是今后液压技术发展的重要趋向之一。计算机与液压技术的结合包括：计算机实时控制技术、计算机辅助设计（液压元件CAD和液压系统CAD）、液压产品的计算机辅助试验（CAT）及计算机仿真和优化设计。利用计算机闭环控制、最优控制和自适应控制以及灵活的多余度控制等。计算机辅助设计的基本特点是利用计算机的图形功能，由设计者通过人机对话控制设计过程以得到最优设计结果，并能通过动态仿真对设计结果进行检测。计算机辅助试验则可运用计算机技术对液压元件及液压系统的静、动态性能进行测试，对液压设备故障进行诊断和对液压元件和系统的数学模型辨识等。此外，高压大流量小型化与液压集成技术、液压节能与能量回收技术也成为近年研究的重要课题。总之，随着科学技术的进步，液压技术也随之发展，拓宽范围，以适应各行各业新技术的发展需求。1.2.2 液压传动的特点液压传动与机械传动、电气传动、气压传动相比较有以下优点：1. 在相同功率的情况下，体积小、重量轻、结构紧凑，从而惯性小，可快速启动和频繁换向，且能传递较大的力和转矩。2. 能方便地实现无级调速，且调速范围大，可达100：1至2000：1。而最低稳定转速可低至每分钟几转，即可实现低速强力或低速大扭矩转动，不需减速器。3. 传递运动均匀平衡、方便可靠，负载变化时速度较稳定。4. 控制调节比较方便、省力，易于实现自动化，当与电气控制或气动控制配合使用时，能实现各种复杂的自动工作循环，还可远程控制。5. 易于实现过载保护。同时液压元件可自行润滑，使用寿命较长。6. 液压元件易于实现标准化、通用化、系列化，便于设计制造和推广使用。元件之间用管路连接时，在系统中的排列布置有较大的机动性。7. 用液压传动实现直线运动一般比机械传动简单。液压传动同时存在的缺点如下：1. 由于采用液体传递压力，系统不可避免地存在泄露，因而传动效率较低，不宜于作远距离传动。2. 液压装置对油温变化比较敏感，运动件的速度不易保持稳定，同时对油液的清洁程度要求较高。3. 为减少泄露，液压元件制造精度要求高，加工工艺复杂，因而成本较高。4. 系统发生故障时，不易查找原因，维修难度较大。5. 系统或元件的噪声较大。总的来说，液压传动的优点是主要的，随着科学技术和设计、制造工艺水平的发展，其缺点正逐步得到改善。因此，液压传动有着广阔的发展前景。1.3液压升降工作台在国内外的发展概况1.3.1在国内的发展情况改革开放三十年以来,我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展,升降机作为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从1952年试制出我国第一个液压元件齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发和引进消化提高等几个阶段。1.引进外资，合作办厂1978年，党的十一届三中全会做出了实行改革开放的重大决策。我国从独立研发、生产、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。引进外资，合作办厂不仅有利于我国升降机行业的进一步发展，对于推动我国城市发展建设也有重大深远的影响。2稳步发展,不断创新 改革开放后的第二个十年可以说是我国升降台行业稳步发展,不断创新的十年。经过改革开放第一个十年，我国升降台行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。3迅猛发展，日新月异 随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。中国升降机行业之所以迅猛发展，日新月异，其根本的原因就是党的十一届三中全会推出的改革开放的大政方针，改革开放加快了中国发展的步伐。 但由于经济发展不平衡，造成我国升降机行业发展的区域性。升降机生产中心主要在华东和华南地区，华东地区以上海为中心，辐射苏州、杭州、无锡、宁波一带长江三角洲，华南地区以广州为中心辐射东莞、中山、佛山一带珠江三角洲。华东是中国升降机产业的发源地，华南区域的升降机产业起步较晚，很多企业是随着广州改革开放的发展兴起。各主要中心省市相比，江浙一带市场容量更大，升降机产业发展势头更猛，特别是苏州，苏州整体年产量占国内升降机市场的三分之一，而配件产品中，升降机零配件的年产量也已经超过四分之一。苏州已经成为中国最集中的升降机生产制造基地之一，在中国升降机行业发展过程中具有举足轻重的地位。1.3.2世界升降台发展现状和发展趋向近20年世界工程升降行业发生了很大变化。RT(越野轮胎升降机)和AT(全地面升降机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。升降制造业中的联合之风与汽车业很相似，在汽车行业中，通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路，这两个行业的世界市场已日趋一体化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长，捷径是购买竞争对手，其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在升降机行业，某种意义上，打入世界市场即意味着进入北美、日本（亚洲）和欧洲三大市场。世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力，但迄今还没有一家公司在上述三大市场取得主导地位。有4家公司已在两大市场建立了根据地：格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建 机在亚洲及北美。现在，我国升降台生产力在不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，而且在国际市场的供应能力也在加强。 1.4本文的主要研究工作本次设计主要进行液压升降台的设计。设计包括了液压系统原理图的拟定，液压元件的选择，液压系统参数的计算与校核以及液压缸参数的确定；控制系统的设计主要包括电气控制原理图的拟定，电气元件的选型。本文共分为五章：第1章 绪论 简述了本课题研究的主要目的和意义，介绍了液压传动的发展历程及特点，以及液压升降 工作台在国内外的发展概况，提并出了本文的主要研究工作。第2章 液压传动系统的设计 通过对液压系统的工况分析和计算，液压缸的主要结构参数的确定，拟定液压系统原理图 选择液压元件并对液压系统进行验算。第3章 液压缸的设计 通过相关的计算，确定液压缸的主要结构尺寸。第4章 液压工作台的总体设计 进行液压升降台总体结构的确定，并对强度进行校核。第5章 控制系统设计 绘制相关的电气控制原理图并选择相关的电器元件。1.5本章小结本章主要内容包括：对液压升降工作台的由来与发展进行了阐述。说明了本次设计课题的来源及背景，并对本书所涉及的内容进行了概括性的讲述。2 液压系统设计计算液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它与主机的设计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求,还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。升降台的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制，升降台的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为2008000N，负载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，工作平稳，结构合理，安全。2.1设计要求根据升降工作台的主要参数，设计一台小型电动升降工作台，要求该工作台的升降靠液压泵站控制。该工作台的承载能力为：2008000N，工作部件重量约为1000N，上0.1m/min1.0m/min，降速为6.0/min，工作行程为300mm，升降台的静动摩擦系数分别为fs=0.2，fd=0.1。2.2液压升降工作台工况分析，确定液压系统的主要参数2.2.1工况分析负载分析1） 工作负载：Ft=Fe=8000+1000=9000N2） 摩擦负载静摩擦负载： (2-1)由公式2-1得=0.29000=1800N动摩擦负载： （2-2）由公式2-2得=0.19000=900N3） 惯性负载 （2-3）由公式2-3得 =90009.80.0150.3 =918.370.05 =45.92N根据以上计算，得出工作台在各工作阶段的负载如表2-1所示：表2-1升降台在各工作阶段的负载N工况负载组成F系统负载F启动18000.9=2000N上升99000.9=11000N下降9000.9=1000N制动8954.10.9=9949N 注：1.=0.2，=0.1mm, 2.取液压缸机械效率=0.9.2.2.2运动分析 根据设计要求知上升速度=0.1ms ，下降速度=6ms，绘制出速度循环图。2.3计算和拟定液压原理图一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。2.3.1液压缸主要尺寸的确定查 骆简文，朱琪，李兴成主编的液压传动与控制8.1和表8.2，取液压缸的工作压力为2MPa。由此求得液压缸无杆腔面积为：=99001 =99000.9210 =991.810 =5510m D= (2-4)由公式2-4得D=8.4cm (2-5)由公式2-5得=6.15cm 由GB2348-2348查得标准值为：D=9cm，d=6cm。由此计算出液压缸的实际有效面积为： 由公式2-1变形得 = D4cm =63.6cm =（D-d）4=（9-6）4cm =3.14 454cm =35.3cm 根据以上数据，可以计算出液压缸在一个工作循环各阶段的压力、流量和功率，如表2-2所示：（假定快退时回油压力损失为0.5MPa）表2-2 液压缸在不同阶段所需压力、流量和功率工作阶段系统负载FN回油腔压力P2MPa工作腔压力P1MPa输入流量q（Lmin）输入功率PKM上升110000.20.36.361.91下降90000.51.221.281.456注意：液压缸的机械效率=0.9。2.3.2初拟液压系统原理图液压系统循环图是表示系统的组成和工作原理的图样，它是以简图的形式全面的具体体现设计任务中提出的技术和其他方面的要求。要拟订一个比较完善的液压系统，就必须对各种基本回路、典型液压系统有全面深刻的了解。以下是对液压系统回路选择进行的简要分析： 1. 确定共有方式机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用变量叶片泵供油。现采用限压式变量叶片泵。2. 换向回路的选择选用三向四通电磁换向阀和溢流阀组成的回路。3. 调压回路的选择采用直通式溢流阀作为调压回路。根据以上分析选定的液压回路，再考虑以下因素，联系实际设计出了如图 2-1 所示的液压系统原理图。图 2-1 液压系统原理图2.4液压工作介质的选定液压工作介质的功用是载能和润滑、冷却，其特性对液压系统的工作品质及功能具有很大影响。选择液压油要考虑到工作环境（易燃、毒性和气味等）、工作条件（黏度、系统压力、温度、速度等）、油液质量（物化指标、相容性、防锈性等）和经济性（价格、寿命等）等因素。尽管各种液压元件产品都指定了应使用的液压油，但考虑到液压泵是整个系统中工作条件最严俊的部分，所以根据泵的要求来确定液压油的黏度及牌号。在此次设计中，选择中压系统所适用的液压油HM油，黏度等级为32。2.5液压元件的选择2.5.1. 液压泵的选择1.液压泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路中有一定的压力损失，所以液压泵的工作压力为 （2-6）式中 液压泵的最大工作压力； 执行元件的最大工作压力； P进油管路中总的压力损失,初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5MPa,故取P =。上述计算所得的式系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量，并确保液压泵的寿命，因此选液压泵的额定压力应满足。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中。2. 液压泵的流量确定液压泵的最大流量应为 (27)式中 液压泵的最大流量；同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值；系统泄露系数，一般取=1.1-1.3，现取=1.1。则 3. 选择液压泵的规格根据以上算得的和再查阅有关手册，现选用YBX-16限压式变量叶片泵，该液压泵的基本参数为：每转排量,液压泵的额定压力，电动机转速，容积效率，总效率。4.泵的确定首先确定液压泵的最大工作压力。小流量泵在上升和下降时都向系统供油。由以上即是知，在整个工作循环中 液压缸的最大工作压力为1.2MPa，总的压力损失为0.5MPa。为使压力继电器可靠的工作，取其调整压力高出液压缸的最大工作压力0.5MPa。小流量泵的最大工作压力应为 P=1.2+0.5=1.4MPa其次确定液压泵的最大供油量，由以上计算可知，液压泵所需的最大流量为21.28MPaLmin，若取系统泄漏系数K=1.05，则泵的总流量为 q=1.0521.18=22.24Lmin由以上计算知，上升时所需的流量为0.636Lmin，考虑到顺序阀的最小稳定流量为10Lmin，应此，泵的最小稳定流量至少应该为10Lmin。 最后根据以上计算数据查阅产品样本，确定选择YB25的单级叶片泵，其液压泵的压力位6.3 MPa,当液压泵的转速n=960rmin时，液压泵的输出流量为q=25Lmin2.5.2驱动电机的选择根据课题概述和课题要求，经过对液压系统的设计计算可知，需要电动机一台方可实现其功能，从而来控制工作台的上升、下降以及停止。所以选择的电动机为:Y90L6（1.1KW 1000rmin）M（1）电动机的选择原则在选用电动机类型时要根据工作机的要求来选取，不需要调速的机械包括长期工作制，短期工作制和反复短期工作机械，应采用异步电动机。负荷平稳但无特殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼式异步电动机。常周期性波动负荷的长期工作机械，在带飞轮和启动条件沉重时，应采用绕线式异步电动机。某些反复短期工作制机械，当选用交流电动机，在发热，启动制动特性，调速等方面不能满足需要或技术经济指标过低时，应采用直流电动机。带周期性性冲击负荷的机械，应采用直流电动机。可采用同步电动机。需要连续调速的机械，是调速要求采用交流电动机或直流电动机调速系统，应首先考虑交流电动机调速。 电动机的结构有开启式，防护式，封闭式和防燥式，应根据防护要求及环境进行选择。 选用电动机的类型，除满足工作机械的要求外，还须满足电网的要求，如启动时能满足电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内。 电动机功率应由适当的备用容量，如采用的额定功率小于工作及要求的功率，则不能保证工作机正常工作，甚至因长期过载而使电动机过早的损坏，如采用的额定功率比工作机要求的功率大得多，则因容量本能的充分利用而造成成本提高，同时电机价格升高。通常对在变载荷作用下，长期稳定连续运行的机械，所选用的电动机额定功率应稍大于工作机的功率。 （2） 常用电动机的特征及用途如表2-3所示。（3）电动机的选用根据综前所述，应选用Y系列三相异步电动机。 电机的选用 （2-8）式中：工作机械所需要的功率，单位KW，从电动机到工作机械间各运动副总机械效率。 工作机械所需工作功率可根据工作机械的工作阻力和运动参数进行计算。 = （2-9）或 = （2-10）式中：F工作机的工作阻力，单位，N；v工作机的速度，单位，m/s；nw=工作机的转速，单位，r/min;工作机的效率 总的机械效率可按下式计算： 式中：。分别为传动链中各运动副的效率。根据上式可计算出，所以选电机的功率为1.1KW。所以选择电机型号为：Y90L-6。2.5.3液压控制阀的选择液压控制阀在液压系统中的作用是控制液流的压力，流量和方向，以满足执行元件在输出的力、运动速度及运动方向上的不同要求。按机能可分为：管式、板式、法兰式、叠加式和插装式等。出上述分类外，又可根据阀的使用压力将其分为低压、中低压、中高压和高压等。1.控制阀皆具有的共性（1）所有阀都由阀体、阀芯和操纵部分（手动、机械、电动）所组成；（2）都是通过改变通流面积或通路来实现操纵控制作用的； （3）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击振动小； （4）液流通过时压力损失小；（5）密封性能好；(6)结构紧凑，安装、调节、使用维护方便，通过性和互换性好。2.液压控制阀的性能对液压系统的工作性能有很大的影响，因此液压控制阀应满足下列要求：(1).动作灵敏、准确、可靠、工作平稳、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，工艺性能好，安装、调整、使用、维修方便，通用性大。3.阀的基本类型控制阀在液压系统中的作用是控制液流的压力，流量和方向，以满足执行元件在输出的力、运动速度及运动方向上的不同要求。按机能可分为：管式、板式、法兰式、叠加式和插装式等。出上述分类外，又可根据阀的使用压力将其分为低压、中低压、中高压和高压等。4.对阀的基本要求：控制阀的性能对液压系统的工作性能有很大影响，因此液压控制阀应满足下列要求：1）动作灵敏、准确、可靠、工作平稳、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，工艺性能好，安装、调整、使用、维修方便，通用性大。5.换向阀（1）.换向阀的作用、性能要求及分类换向阀在系统中的作用是利用阀芯和阀体的相对运动来接通、关闭油路或变换油液通向执行元件的流动方向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。对换向阀的主要性能要求：1）油液流经换向阀时的压力损失小。2）各关闭阀口的泄露量小。3）换向可靠，换向时平稳迅速。换向阀的应用很广，种类也很多。按结构分由转阀式和滑阀式；按阀芯工作位置数分由二位、三位和多位等；按进出口通道数分有二通、三通、四通和五通等；按操纵和控制方式分有手动、激动、电动和液动等；按安装方式分有管式、板式和法兰式等。（2）三位换向滑阀的中位机能如下：三位换向阀的左、右位是切换油液的流动方向，以改变执行元件运动方向的。其中位为常态位置。利用中位P、A、B、T间通路的不同连接，可获得不同的中位机能以适应不同的工作要求。在分析和选择三位滑阀的中位机能时，须考虑以下几点：1) 系统的保压与卸荷。2) 换向平稳性和换向精度。3) 启动平稳性。4) 液压缸的停止与浮动。其机能特点为：在中间位置时，液压泵卸荷，不能并联其他执行元件，从静止到启动较平稳。换向时与O型性能相同。可用于立式或锁紧的系统中。换向发的操作方式：换向阀的换向原理均相同，只是按阀芯所受操作外力的方式不同可分为手动换向阀、机动换向阀、电动换向阀、液动换向阀和电液动换向阀等。电磁换向阀是利用电磁铁的推力来实现阀芯换位的换向阀。其因其自动化程度高，操纵轻便，易实现远距离自动控制，因而应用非常广泛。电磁换向阀按电磁铁所用电源的不同可分为交流（D型）和直流（E型）两种。交流电磁铁使用电源方便，换向时间短，起动力大，但换向冲击大，噪声大，换向频率低，且起动电流大，在阀芯被卡住时会使电磁铁线圈烧毁/。相比之下，直流电磁铁工作比较可靠，换向冲击小，噪声小，换向频率可较高，且在阀芯被卡住时不会增大以至烧毁电磁线圈，但它需要直流电源或整流装置，不很方便。此外，还有一种本整形电磁铁，它的电磁铁是直流型，但上面附有整流器，能将交流电自行整流后再控制电磁铁，因此拥有交直流电磁铁两者的拥有的特点。本次设计中选用中位机能为H型，电源为H型的三位四通换向阀，型号为34D-63B。当电磁铁1YA得电时，液压升降台处于上升状况；当电磁铁2YA得电时，液压升降台处于下降状况。6.液控单向顺序阀液控单向顺序阀的作用是使回路能承受一定的背压力， 根据本设计中系统的要求选用的液控单向顺序阀型号为XY-B25，采用板式连接。溢流阀安装在电磁换向阀前面。7.溢流阀的选择溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现调压、稳压和限压的功能。对溢流阀的主要性能要求是：调压范围大，调压偏差小，工作平稳，动作灵敏，过流能力大，压力损失小，噪声小。溢流阀根据结构和工作原理可分为：直动式溢流阀和先导式溢流阀。根据本设计中系统的要求，现选用直动式溢流阀，型号为YEF3-10B，采用板式连接。溢流阀安装在电磁换向阀前面。2.5.4过滤器的选择过滤是目前液压系统应用最广泛的油液净化方法。过滤器的基本作用是是系统的液体保持清洁，以延长液压及润滑元件的寿命和保证系统工作正常稳定。液压系统故障的75%左右是由介质的污染所造成的，因此，过滤对液压系统来说是不可缺少的重要辅件。理想的情况是过滤器能全部滤除污粒，但实际上因污物有各种来源，滤除全部污物是不可能的。因此，必须根据系统不同的使用要求，对油液中污粒的尺寸和数量加以限制。根据通过阀的最大流量所选液压元件如表2-7所示：表 2-7 液压元件表序号元件名称通过阀的最大流量（Lmin）规格型号额定流量（Lmin）额定压力MPa额定压降MPa1单级叶片泵YB25256.32三位四通电磁换向阀4034E25606.30.33单项顺序阀18.6XE636.30.24溢流阀6.2Y10B106.35过滤器20XU50200 506.3 2.6辅助元件的选择在液压系统中，常用的油管有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。主要按压力和工作环境选择。钢管能承受较高的压力，价廉；但弯制比较困难，弯曲半径不能太小，多用在压力较高、装配位置比较方便的地方。一般采用无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可用焊接钢管。紫铜管能承受的压力较低（），经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；但价贵且抗振能力较弱。尼龙管用在低压系统；塑料管一般只用作回油管用。胶管用作联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻线或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时尽量不用。1. 油管的选择油管的内径可按照所连接口的尺寸确定，也可按照管路中允许的的流速来计算。在本次选择中，由查 骆简文，朱琪，李兴成主编的液压传动与控制表1.7推荐，取油液在流管的流速为v=3ms，根据液压课本中式5.5算得液压缸及有杆腔相连的油管的内径d为 d=1.13=1.13m =1.610=0.016m所以取油管d=16mm。 现参照YBX-25变量液压泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为22mm的紫铜管。2. 管接头的选择管接头是连接液压元件与油管之间的可拆式元件。要求连接可靠，拆装方便，密封性好。常用的管接头有卡套式、扩口式和焊接式，还有软管接头和快速接头等。管接头按通路数分直通、直角通、三通、四通等。此次设计选用的是扩口式管接头。扩口式管接头利用管子端部扩口进行密封，不需要其他密封件。其结构简单，适用于薄壁管件连接，工作压力8MPa。根据管子内径d=16mm选取扩口式直通管接头的直径亦为16mm，管接头起紧压螺母型号GB5647-85。3. 密封件的选择在液压元件及其系统中，某些有耦合关系的零件之间存在着平面间隙或环行间隙，不仅高压区的油液会经此间隙向低压区转移形成外泄漏和外泄露，而且空气中的灰尘或异物会乘隙侵入系统，从而导致容积损失，由温升高，污染环境及工作介质。液压缸是创地传递力和速度的执行元件，密封的好坏将直接影响液压缸的工作性能，因此，必须采用有效的密封措施。密封按耦合面间有无相对运动，可分为动密封和精密封两大类，按其工作原理可分为非接触式密封和接触式密封，非接触式密封主要指间隙密封，接触式密封指线密封和密封件密封。除存在相对运动的耦合面可以采用间隙密封或线密封外，一般应在耦合面之间怎增设密封件。液压系统中最常用的密封间有O型密封圈、Y型密封圈、V型密封圈、防尘圈等。本次设计选取O形密封圈。O形密封圈是由耐油橡胶制成，具有结构简单、密封性能良好、摩擦力小、沟槽尺寸小且容易制造等优点，所以在液压与起动装置中获得广泛使用。2.7验算液压系统性能2.7.1计算系统的功率损失 1.液压泵的功率损失： 式中： P 液压泵的输入功率 KW 液压泵的实际输出压力 Pa 液压泵的实际输出流量 液压泵的效率，该系统中为螺杆泵，代入数据： 2.阀的功率损失其中以泵的流量流经溢流阀时的损失为最大： 式中： P 溢流阀的调整压力 Pa q 经过溢流阀流回油箱的流量 代入数据： 3.管路及其它功率损失此项损失包括很多复杂因素，由于其值较小，加上管路散热等原因，在计算时常予以忽略，一般可取全部能量的0.03-0.05，即 取 系统的总功率损失为： 2.7.2系统压力损失的计算 由于系统具体的管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法计算，但是阀类元件的局部压力损失是可以由液压课本式8.18估算出来的，他在总的压力损失中占了很大的份额。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分步进行。1上升通过电磁换向阀2的流量为0.636Lmin，管路中的压力损失为0.5 MPa，电磁换向阀2 的流量是Lmin=0.28Lmin，顺序阀的流量为3。53MPa，也造成压力损失，其背压为0.2 MPa，因此，在整个回路中进油路上的总压降为 =0.5MPa+ 0。5MPa 所以液压缸回油腔的压力P为 P=0.2+0.3（+0.3（ 0.2MPa 可见此值稍大于原估计值，故需要重新计算液压腔压力P，即 P = =0.30627 =0.31MPa 此值稍高于表2中的数值。因为电磁换向阀的压力损失为0.3（MPa，所以溢流阀的调整压力为 PP=0.31+0.31（MPa 0.31MPa 2下降下降时，通过单向阀的流量为3.53Lmin，通过电磁换向阀的流量为20Lmin, 回油路上通过单向阀的流量也为20Lmin。所以进油路上的总压降为 =0.06MPa此值小于原估计值，应此，液压泵驱动电动机的的的功率是足够的。下降时回油路上的总压降为 =0.01MPa此值稍小于估计值，应此重新计算下降时液压缸进油腔压力P为 P= =0.98MPa所以下降时液压泵的工作压力P P+0.06MPa =1.04MPa2.7.3计算系统效率一个工作循环中，上升占大部分时间，因此，完全可以用上升时的效率就来代替整个工作循环的系统效率 取单叶片泵的总效率取；液压缸的效率为，则回路效率为； =0.09式中，P上升时小流量泵工作压力P=0.31MPa; P大流量泵的卸荷压力，它等于顺序阀的压力损失，则P=0.3（=0.03MPa所以， 2.7.4系统发热与温升的计算系统发热和油液温升可按上升时的工况来计算。上升时液压泵的有效功率为 P =11000 =0.203KW 这时泵经过顺序阀卸荷，因此，泵的总功率为P = =0.38KW根据液压课本中式（8.22），可计算出液压系统的发热量为 H=P =0.38KW-0.203KW =0.177KW根据液压课本中式（8.24），求出油液温升为 = C =7.27C查 骆简文，朱琪，李兴成主编的液压传动与控制表8.3可知，没有超过所允许的温升值。2.8本章小结本章是整个液压系统设计的理论基础，其主要内容有：首先分析了课设的题目，其次对液压升降台进行了工况分析，并确定了液压系统的主要参数，其内容包括计算和选择液压元件，工作压力的选定、液压缸主要尺寸的确定、液压缸流量的确定、验算液压系统的性能、液压系统原理图的初步拟定等。具体包括：液压缸主要尺寸的确定、液压泵规格的选择、计算系统的功率损失、液压泵及其驱动电机的选择、液压缸工作压力的确定、液压控制阀的选择、管道的选择等等。3 液压缸的设计液压缸是液压传动系统中的执行元件，用来实现工作机构直线往复运动或小于360摆动运动的能量转换装置。柱塞缸结构简单、工作可靠，因此在液压系统中得到了广泛的使用。在完成了液压系统的设计后，还必须对主要参数进行计算与校核，确定液压缸的材料，并对液压缸各部分的结构进行了设计。3.1液压缸的主要零件确定及其技术要求3.1.1缸体液压缸缸体的常用材料一般为20、35、45号无缝钢管，一般情况下均采用45号钢，并调质到241285HB。铸铁可采用HT200HT350间的几个牌号或球墨铸铁。由于球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳强度，也具有良好的塑性和韧性，其屈服度比钢高。因此，球墨铸铁制造承受静载荷的构件比铸钢节省材料，重量也轻。所以本设计的液压缸采用Q235。铸件需进行正火消除内应力处理。1缸体的内径因为须与活塞配合，防止漏油，所以要尽量减少表面粗糙度，可采用H8、H9配合。当活塞采用橡胶密封圈时，Ra为0.10.4m，当活塞用活塞环密封时，Ra为0.20.4m，且均需珩磨。 2缸体内径的圆度公差值可按9、10、11级精度选取，圆柱度公差应按8级精度选取。3缸体端面的垂直度公差可按7级精度选取。4缸体与缸头采用螺纹连接时，螺纹应用6级精度的米制螺纹。5当缸体带有耳环或轴销时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线垂直公差值按9级精度选取。此液压缸体的外径需要与机架配合，应进行加工，且与中心线同轴度的要求。装卸时需把吊环螺栓吊起。所以缸体端部选用螺纹连接，螺纹连接径向尺寸小，质量轻，使用广泛。装卸需用专用工具，安装是应防止密封圈扭曲。3.1.2缸盖本液压缸采用在缸盖中压入导向套，缸盖选用HT200铸铁，导向套选用铸铁HT200，以使导