采用能蓄能器、差动连接快速移动回路装置设计

1、采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计I 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计 摘要 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域 得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高、配置灵活 方便、调速范围大、工作平稳且快速性好、易于控制并过载保护、易于实现自动化和 机电液一体化整合、系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其 成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基木技术要素。 该实验装置是蓄能器快速运动回路和差动连接的快速运动回路的有机结合设计， 该系统不但能完成液压传动设计性、创造性、综合性实验，而且特别适

2、用于液压工程 测试，性能测试，对教学、科研、检测具有极为强大的支持，是液压学科中的学者、 专家、工程技术人员的得力助手。本文根据一般液压系统的用途，特点和要求，利用 液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统 的参数.然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计，并对系统进 行温升验算。该装置液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统， 结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。 关键词：蓄能器，实验装置，差动连接，快进，工进，快退，温升验算 陕西科技大学毕业设计说明书II Accumulator, the differential connect

3、ion of rapid movement circuit experiment device design ABSTRACT As an important technology of the modern mechanical equipment realizes the drive and control method, hydraulic technology in the national economy in various fields has been widely used. Compared with other drive control technology, hydr

4、aulic technology with high energy density, flexible configuration, large range of speed reg- ulation, smooth work and good rapidity, easy control and overload protection, easy to realize automation and electromechanical integration integration, system design and manufacturing and maintenance is conv

5、enient wait for a variety of significant technical advantage, and thus make it become the basic technology of modern mechanical engineering and modern control engineering of wood technology elements. The experimental device is loop accumulator fast movement and the differential connection of the com

6、bination of rapid movement circuit design, the system can not only complete hydraulic transmission design, creative, comprehensive experiments, and especially suitable for hydraulic engineering testing, performance testing, for teaching, scientific research, detection has very strong support, is the

7、 scholars, experts, hydraulic engineering and technical personnels right-hand man. Hydraulic system based on the general purpose, characteristics and requirements, using the basic principle of hydraulic transmission, and formulate a reasonable hydraulic system diagram, after the necessary calculatio

8、ns to determine the parameters of the hydraulic system. Then according to these parameters to choose the specifications of the hydraulic components and system structure design, and the 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计III system temperature rise calculation. The device is a rectangular hydraulic system layout

9、, novel and beautiful appearance, power system adopts hydraulic system, the structure is simple, compact and reliable. KEY WORDS: Accumulator，The experimental device，Differential connection，Fast forward，Work into，Retreat quickly，Temperature rise calculation 陕西科技大学毕业设计说明书0 1 前言 1.1 国内外液压系统技术现状及发展趋势 近

10、代液压传动技术是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践 成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些 通用车床到 20 世纪 30 年代末才用上了液压传动。第二次世界大战期间，由于军事上 的需要，出现了以电液伺服系统为代表的响应快、精度高的液压元件和控制系统，从 而使液压技术得到了迅猛发展。 20 世纪 50 年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长， 使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、 航空等领域得到了广泛的发展和应用。20 世纪 60 年代以来，随着原子能、航空航天 技术、微电子技

11、术的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展，在工程机械， 数控加工中心，冶金自动线等国民经济的各个方面也都得到了应用。 目前液压技术应用的主要领域是工程机械和冶金机械等，具体来说，液压系统在 国内外领域中有着广泛的应用。 1.2 液压系统的组成及各部分的作用 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 元件和液压油。 1.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。 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计1 2. 执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是

12、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。 3 .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 制阀又分为益流阀(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、梭阀、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。 4.辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 5.液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液 压油

13、等几大类。 1.3 液压系统的特性 1、液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲 击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋 转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用 寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。 陕西科技大学毕业设计说明书2 2、液压传动的缺点 （1）使用液压传动对维护的要求高，工

14、作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低。 1.4 液压产品的应用领域及市场要求 1.由于液压技术有许多的突出优点，从民国用到国防，由一般传动到精确度很高 的控制系统，都得到广范的应用。 2、在机床工业中，目前机床传动系统有 85%采用了液压传动与控制。如磨床、铣 床、刨床、拉床、压力机、剪床、和组合机床等。 3、在冶金工业中，电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高 炉控制、带材跑偏和恒张力装置等都采用了液压技术。 4、在工程机械中

15、，普遍采用了液压传动，如挖掘机、轮胎装载机、汽车起重机、 履带推土机、轮胎起重机、自行式铲运机、平地机和振动式压路机等。 5、在农业机械中，采用液压技术也很广泛，如联合收割机、拖拉机和犁等。 6、在汽车工业中，液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车和消防车等均 采用了液压技术。 7、在轻纺工业中，采用液压技术的有塑料注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机 和纺织机等。 2 蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置原理设计 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计3 2.1 毕业设计目的 液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各 类机械设备中得到了广泛的应用。通过该题

16、目原理图的设计，可以使学生熟悉液压传 动系统设计的一般程序，了解并掌握液压传动这门技术。通过液压传动装置的设计， 可以使学生掌握机械设计的一般程序和基本方法。总之，通过本题目的设计，可以使 机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。 2.2 毕业设计题目描述和要求 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计。 设计（论文）所需收集的原始数据与资料：拟定液压缸速度快进、快退=2m/min， 工进=1m/min，动摩擦阻力 1000N。 主要研究采用蓄能器、差动连接的快速运动回路的原理，设计出合理的、能满足 使用要求的快速运动回路实验装置，并对系统进行温升校核。

17、要求 ： 实验装置应能实现蓄能器、差动连接的快速运动回路实验。 2.3 基本液压回路分析 （1）液压缸差动连接快速运动回路 图 2-1 所示的回路是利用二位三通电磁换向阀实现的差动连接快速运动回路，是 机床中常用的实现“快进一工进一快退”的回路。当换向阀 3 在左位、阀 5 在上位时 回路构成差动连接，实现快速进给运动，一方面油泵全流量供油，另一方面由于液压 缸的作用面积小，故运动速度较高。当阀 5 通电时差动连接即被解除，液压缸的回油 经过调速阀到油箱，形成调速阀回油节流调速，油泵一部分流量进人液压缸，另一部 陕西科技大学毕业设计说明书4 分流量经溢流阀回油箱，实现工作进给运动，一方面油泵部

18、分流量供油，另一方面由 于液压缸的作用面积大，故运动速度较低。 图 2-1 液压缸差动连接快速运动回路 （2）采用蓄能器的快速运动回路 当液压系统在某个较短的时间内需要较高的速度时可以采用蓄能器增速。图 2-2 所示为采用蓄能器的快速运动回路。当换向阀 5 在左位时，泵 1 和蓄能器 4 共同向液 压缸供油，以提高液压缸的运动速度;当系统不工作时，换向阀 5 处于中位，油泵经单 向阀 3 向蓄能器充液，蓄能器充满且压力达到预定值后打开卸荷阀使油泵卸荷。采用 蓄能器的好处是可以用流量较小的油泵。 6 1 5 4 3 2 1 3 6 5 4 2 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计5 图

19、 2-2 采用蓄能器的快速运动回路 2.4 蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置的基本结构 该系统属于中低压实验装置。活动缸的法兰底座固定装在油箱上，工作缸活塞做 左右往复运动，由液压压力推动顶出活塞使活塞杆运动。液压缸工作中承受全部的工 作载荷。 工作缸采用单活塞杆式液压缸，当压力油进入工作缸进油腔，活塞在压力作用下 做快进工进运动，其速度快慢由压力大小决定；当压力油进入工作缸回油腔腔，活塞 返回运动，其做快退运动，如果系统在运动过程中油量不足，将有蓄能器辅助元件储 能补充，故符合一般的实验监测要求。 该装置动力部分是液压泵，将机械能转变为液压能，向设备的工作油腔和液压缸 提供压力液体。

20、2.5 负载分析 根据中压系统要求，给定的的工况条件，卧式安装的液压缸活塞杆带动滑块及动 横梁在立柱上滑行时，运动部件的负载为 Ft=20000N，总行程为 150mm.分析负载中， 暂不考虑回油腔的压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。 因为工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力、导 陕西科技大学毕业设计说明书6 轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，即取=1000N。设导轨的静 Fn 摩擦力为, 动摩擦力,则有 FfsFfd 滑动导轨低速启动，机械设计手册P23-N F f Fn S fs 2000100002 . 0 50, 1

21、2 FfFn d fd 得,(同上，P23-50,)1 . 0 10000 1000 F F f n fd d 12 . 0 1 . 0 f d 惯性力为: (同上，P23-50,N tg G t m F 170 2 . 0 602 8 . 9 10000 ).s t 5 . 01 . 0 如果忽略切削力引起的的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响,一般采取液压缸的机械效 率 0.900.95(同上 P23-50),.95 . 0 m 表 2-1 液压缸各个阶段负载表 运动阶段计算公式总机械负载 F/N 启动 m fsFF / 2105 加速 m mF F F fd S / ) ( 1232 快进 m

22、FF fd S /1053 工进 m tF F F fd S / ) ( 22105 快退 m FF fd S /1053 2.6 负载循环图和速度循环图绘制 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计7 根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘出负载图（F-L）和速度图（V- L）,见图 2.3（a）和（b）。 图 2-3 负载图（F-L）和速度图（V-L） 2.7 拟定液压系统原理图 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计 2105 1232 1053 NF minL 22105 制动快退反向启动 10 150 0 minL 150 min2m min2m min1m 100

23、 min 启动 快进 工进 100 135 a b 陕西科技大学毕业设计说明书8 设计（论文）所需收集的原始数据与资料：拟定液压缸速度快进、快退=2m/min， 工进=1m/min，动摩擦阻力 1000N。 主要研究采用蓄能器、差动连接的快速运动回路的原理，设计出合理的、能满足 使用要求的快速运动回路实验装置，并对系统进行温升校核。要求 ： 实验装置应能实现蓄能器、差动连接的快速运动回路实验。制定方案原理图如 2-4 图 所示： 图 2-4 液压系统原理图 2.8 该实验装置液压系统原理循环 1.蓄能器油路 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计9 三位四通电磁换向阀 10 处于中位，

24、液压泵 3 经过调节阀 4，再打开单向阀 5 给蓄 能器 6 供油。当蓄能器 6 储油满后打开溢流阀 7，使多余的油液流回油箱 1。 2.差动连接快速运动回路 液压泵 3 经过三位四通电磁换向阀 10（1DT 接通），油液进入液压缸 14 的无杆腔 和有杆腔，溢流阀 7 也同时工作，组成差动连接快进回路。 当液压泵 3 供给液压缸 14 的油量不足时，蓄能器 6 打开，把储存的油液经节流阀 8，打开单向阀 9 与液压泵 3 同时给液压缸供油，使液压缸活塞向右快速运动，油液流 回油箱。 3.工进油路 液压泵 3 经过三位四通电磁换向阀 10（1DT 接通），油液进入液压缸 14 的无杆腔， 经过

25、换向阀 13（3DT 接通，右位接入），再经过调速阀 11 和三位四通电磁换向阀 10， 使液压缸活塞向右实现工进，油液流回油箱。 4.快退油路 液压泵 3 经过三位四通电磁换向阀 10（2DT 接通），经过单向阀 12 和换向阀 13（3DT 接通，右位接入），油液进入液压缸 14 的无杆腔和有杆腔，使液压缸活塞向 左快速退回复位，油液流回油箱。 表 2-2 电磁铁动作顺序表 电磁铁 动作 1DT2DT3DT 快进 +- 工进 +-+ 快退 -+ 停止 - 陕西科技大学毕业设计说明书10 3 液压传动系统的设计计算 3. 1 确定液压缸主要参数 1.据机械设计手册表 23.4-2 和表 23

26、.4-3，P23-51,按载荷和液压机床类型初 选液压缸的工作压力为. a MPP3 1 2.根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸(缸体卧式固定)，快进时采用 差动连接，并通过蓄能器补油法来实现。据机械设计手册表 23.4-6，P23-51，若 要求往返速度相同时，应取 d=0.71D,即液压缸无杆腔有效面积应为有杆腔有效工作 1 A 面积的 2 倍，即=2。 2 A 1 A 2 A 液压缸回油路上装有调速阀，据机械设计手册表 23.4-4，初定背压 . a MPP4 . 0 2 根据表 2-1 计算知，最大负载为工进阶段的负载 F=22105N,按此计算液压缸无杆腔有效 面积，则有 1

27、 A 图 3-1 13 9 . 781089 . 7 104 2 1 103 22105 2 1 223 56 21 1 cmm PP F A 1 A 2 A 1 p 2 p D d W F 1 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计11 液压缸直径2303.10 9 . 7844 1 cm A D 单活塞杆液压缸直径 d=0.71D=7.12cm 据机械设计手册表 23.4-7 和表 23.4-8 知分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封式元件。圆整后得： D=100mm,d=70mm. 按标准直径算出 222 1 5 . 7810 44 cmDA 3304.40710 44

28、22222 2 cmdDA 由于行程与活塞杆直径比，故无需做压杆稳定性验算。10dL 按最低工进速度验算液压缸尺寸，据液压元件及选用表 4.118- P263 型号和 技术参数，调速阀最小稳定流量，因工进速度为最小速度，min02 . 0 min Lqmin1L 则有 432 . 0 101 1002 . 0 2 2 3 min min 1 cm q A ，故满足最低速度要求。 22 1 2 . 0 5 . 78cmcmA 3. 2 计算液压缸各阶段的压力、流量和功率 根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程 的各个阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按代入，

29、 aa MPMPP 5 2 1044 . 0 快退时背压按，根据机械设计手册表 23.4-4- P23-51.计 aa MPMPP 5 2 1044 . 0 算公式和计算结果列于表 3-1 中： 表 3-1 负载进油压力回油压力流量输入功率 工作循 环 计算公式 F/NP/KW aj MPp / ah MPp /min)/(LQ 陕西科技大学毕业设计说明书12 )( 212 AApAFpj )( 21 AAQ 差动快 进 m PP 10530.791.297.690.101 122 / )(AApFpj 1 AQ 工进 m PP 221052.520.47.850.395 211 / )(AA

30、pFpj 2 AQ 快退 m PP 10530.850.58.010.113 注：1.差动连接时，液压缸的回油路到进油路之间的压力损失，而 a MPp5 . 0 ；2.快进时，液压缸有杆腔进油压力为，无杆腔回油压力为。ppp jh j p h p 4 液压元件的选择 4.1 确定液压泵的规格和驱动电动机功率 4.1.1 液压泵的选择 由前面工况分析和表 3-1 计算结果，工进阶段液压缸的工作压力最大，据机械 设计手册- P23-53 取进油路总的压力损失，前面液压缸的工作压力 a MPp5 . 0 为。所以液压泵的最高工作压力为 a MPP3 1 145 . 35 . 03 1ap MPppp

31、 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计13 上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过程阶段出现的 p p 动态压力往往超过静态压力.另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工 作压力为泵的额定压力的 80%左右，因此选泵的额定压力应满足: n p )24(375 . 4 5 . 325 . 1 25 . 1 apn MPpp 据式（23.4-22）机械设计手册- P23-53 液压泵的最大流量应为: maxVvp qKq K系统泄漏系数，一般取 K =1.1-1.3.现取 K=1.2 对于在工作过程中用节流调速的系统，还需加上溢流最小流量为 。故液压泵的输出流

32、量计算为)min3(5 . 0 3410 Lsm 34min212.13301 . 8 2 . 1 max LpqKq Vvp 根据以上算得的泵的额定压力=4.375MPa 和液压泵的输出流量 n p ,查阅机械设计手册表 23.5-2 和根据液压泵的常用计算公式min212.13Lqvp P23-64,选用 YB1-10 定量叶片泵，排量 1OmL/r,额定压力 6.3Mpa,额定转速 1450r/min, 驱动功率 2.2KW,重量 5.3kg.外形安装尺寸机械设计手册P23-85. 4.1.2 与液压泵匹配的电动机的选定 （1）差动连接 查阅机械设计手册表 23.4-4，系统比较简单，取

33、泵出口压力损失 MPa。计算泵的出口压力，液压泵的总效率。4 . 0 1 p ap MPp19 . 1 4 . 079. 0 1 p 叶片泵为 0.60 一 0.75. 机械设计手册表 23.4-9,取.7 . 0 p 电动机功率为 4489.217 7 . 0 601069 . 7 1019 . 1 36 11 1 W qp P p p 陕西科技大学毕业设计说明书14 （2）工进 考虑到调速阀所需最小压差，据机械设计手册表 23.4-4 查得。同理 at MPp5 . 0 计算泵的出口压力，则 ap MPp52 . 3 5 . 002 . 3 2 电动机功率为 W qp P p p 658

34、. 0 7 . 0 601085 . 7 1052 . 3 36 22 2 （3）快退 取压力损失为，计算泵的出口压力，则 a MPp5 . 0 ap MPp35 . 1 5 . 085 . 0 3 电动机功率为W qp P p p 47.257 7 . 0 601001 . 8 1035 . 1 36 33 3 由此得知，本液压系统最大功率出现在工进阶段，这时液压泵的供油压力值为 3.52MPa.流量为已选定泵的流量值，液压泵的总效率。叶片泵为 0.60 一 0.75. p 机械设计手册表 23.4-9,取.7 . 0 p 选用 1380r/min 的电动机，则驱动电机功率为: 54658

35、. 0 7 . 060 85 . 7 52 . 3 KW qp N p pp P 选择电动机 Y3-80M2 -4 .其额定功率为 0.75KW. 外形安装尺寸机械实用手册 P1482 页。 4. 2 与液压泵和电动机匹配的联轴器的选择 据机械实用手册P811 计算如下： 6419 . 5 1380 75 . 0 95509550mN n P T T联轴器的理论转矩（Nm）； P联轴器的传递功率（KW）； 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计15 n联轴器的转速（r/min）； mNKKKTKT tzWc 57 . 8 1 . 10 . 15 . 10 . 119 . 5 联轴器的计

36、算转矩（Nm）； c T 动力机系数；可参考表 5.1-79 选取，取=1.0； W K W K 工况系数；可参考表 5.1-79 选取，取=1.5；KK 起动系数；可参考表 5.1-78 选取，取=1.0； z K z K 温度系数；可参考表 5.1-80 选取，取=1.1. t K t K 规格选择满足条件：；联轴器的许用转矩（Nm）；联轴 ncPc TTTT, P T n T 器的公称转矩（Nm），据机械实用手册P824 选择型号为 LT2 弹性套柱销联轴器20024323/ 4216 3019 1 TGB BJ ZC 4. 3 液压介质的选择 液压工作介质的基本要求：各类液压设备根据其

37、工作环境和使用情况，对液压系 统工作介质的要求有很大的差异，为了有效地传递运动和动力，液压系统工作介质应 具有如下性能: 1.适当的粘度，良好的粘温特性 过高的粘度会增加系统的压力损失，降低效率， 使系统发热，并恶化泵的吸入条件，反之粘度过低会加大泄漏量，不仅影响效率，而 且会降低润滑性能。因此选用并保持适当的粘度，不可将不同型号的液压油混用。介 质的粘温特性应使其在使用的温度范围内，油液随温度变化较小。 2.具有良好的润滑性能 工作油液不仅是传递能量的介质，而且是相对运动零件 之间的润滑剂，在工作压力和温度发生变化时，油液应能在零件的滑动表面上形成强 度较高的油膜，以便形成液体润滑，避免产生

38、半干磨擦或干磨擦。 陕西科技大学毕业设计说明书16 3.质地纯净、杂质少 油液不能含有酸性和碱性物质，以免腐蚀管道及密封元件; 油液不能含有高温分解物(如沥青等)，以免堵塞油管和元件小孔而影响正常工作;油液 不应含挥发性物质，否则长期使用后会使油液变稠，并容易在油液中产生气泡。 4.相容性 具有较好的相容性，即对金属、密封件、软管及缸内涂料层等又产生 溶解等有害影响。 5.抗泡沫性好，抗乳化性好 若油液中混入水份会使油液乳化，降低油的润滑性 能，增加其酸值及腐蚀性缩短油液的使用寿命。油液在使用中产生泡沫，以致在系统 中引起断油或空穴现象，影响系统的正常工作，因此油液要具有良好的抗乳化性和抗 泡

39、沫性，腐蚀性小，防锈性好。 6.对人体无害，成本低油液应无毒或对皮肤无刺激性，以免对人体造成危害。 查机械设计手册P23-647 知，叶片泵工作温度：540.液压泵粘度推荐值 （表 23.10-17）P23-655 知叶片泵压力,1729.MPap 7smm2 综合考虑以上情况选用：LHM32 矿物油型液压油，据机械设计手册P23- 647648 知 LHM32 矿物液压油运动黏度 0时不大于 420，40时液压油运smm2 动黏度范围 28.835.5，是防锈抗氧精制矿物油，可改善液压试验系统的抗磨smm2 性，保证试验数据真实可靠，使系统稳定运行，保持性能安全可靠。其部分质量指标 如下：

40、运动黏度范围:28.8；smm2 粘度指数：不小于 95； 抗磨性试验：不小于 100（叶片泵试验）； 机械杂质：无； 空气释放值：6/min(50)； 泡沫性：150/10（24）. 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计17 4. 4 溢流阀的选择 D 型直动式溢流阀用于防止系统压力过载和保持系统压力恒定，据机械设计手册 P23-266 故选型号为 DG-02-B-22,性能技术参数： 通径：1/4（in）=6.35mm； 阀代号：G直动式溢流阀； 连接型式：板式； 压力调整范围：B0.57；安装形状尺寸见机械设计手册P23-265MPa 4. 5 单向阀的选择 单向阀是止回阀又称

41、逆止阀，它的作用是油液只能沿一个方向通过，而不能反向 流动，起一个导向作用。据机械设计手册P23-354 选型号为：R VP6-1-0/0.05 单 向阀。技术参数： 通径： 6mm； 阀代号：R单向阀； 连接型式：板式； 开启压力：0.05；MPa 安装形状尺寸见机械设计手册P23-356 4. 6 蓄能器的选择 当蓄能器作辅助动力源时，补充液压系统中的油量，减小液压泵的最大供油量。 用于间歇动作，工作时间短，要求瞬间大量补油的场合。据机械设计实用手册 P1244，计算如下： 7400013113 . 0 75 . 3 37 . 2 100060)75 . 3 01 . 8 385 . 7

42、7 . 269 . 7 3 sm t tq qq i ii m 当蓄能器作辅助动力源时，其有效工作容积据机械设计手册（式 23.4-27） 陕西科技大学毕业设计说明书18 P23-54 计算为 849402 . 0 10402 . 9 75 . 3 10006001 . 8 2 . 1125 . 0 1004.4005 . 0 10 5 . 7809 . 0 1004.40 5 . 78 34 444 Lm tqKlAV vp i i 液压缸有效作用面积（）； i A 液压缸行程（m）；l K油液损失系数，一般取 K=1.2； 液压泵流量； vp q)( 3 sm t动作时间（s）。 据机械设

43、计手册P23-492 知： 当蓄能器作辅助动力源时， 94469. 310469 . 3 )29 . 1 /79 . 0 (1 )7 . 0/79. 0(10402. 9 )(1 )( 33 4 . 1 1 4 . 1 1 4 1 21 1 21 0 Lm pp ppV V n n 所需蓄能器的容积（）； 0 V 3 m 充气压力（Pa），按充气，取=0.7； 0 p 102 9 . 025 . 0 ppp 0 p a MP 蓄能器的工作容积（）；V 3 m 系统的最低压力（Pa）； 1 p 系统的最高压力（Pa） 2 p 指数，等温条件取 n=1；绝热条件取 n=1.4；n 注：蓄能器工作循

44、环在 3min 以上时，按等温条件计算，其他按绝热条件计算。据 机械设计手册P23-492493 选蓄能器型号为 囊式蓄能器。规HFQN1041 格及外形尺寸 P23-493。 4. 7 溢流阀的选择 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计19 D 型直动式溢流阀用于防止系统压力过载和保持系统压力恒定，据机械设计手册 P23-264,选择型号 DG-02-H-22,技术参数： 通径：1/4（in）=6.35mm； 阀代号：D直动式溢流阀； 连接型式：G-板式； 压力调整范围：H721；MPa 最大工作压力为：21； a MP 最大流量:16；minL 重量:1.5。安装形状尺寸见机械设

45、计手册P23-266 4. 8 流量控制阀的选择 节流阀、调速阀的最小稳定流量应满足执行器最低速度的要求。据机械设计手 册P23-326,选择节流阀型号为 SR G-06-50,技术参数： 阀类型：SR-节流阀； 连接型式：G-板式连接； 通径：06-6mm； 最大工作压力为：21； a MP 设计号:50。安装尺寸机械设计手册P23-327 2FRM 调速阀为二通流量控制阀，由减压阀和节流阀串联组成。调速不受负载压力 变化影响，保持执行元件工作速度稳定。据机械设计手册P23-336,选择节流阀型 号为 2FRM 10-20/16,技术参数： 通径：10mm； 连接型式：板式（G28101）；

46、 回油压力差：0.25；MPa 陕西科技大学毕业设计说明书20 最大工作压力为：31.5；MPa 最大流量:16；minL 介质黏度: 2.8380。安装形状尺寸见机械设计手册P23-337smm2 4. 9 电磁换向阀的选择 电磁换向阀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。据机械设计手册P23-368 选择型号为 3WE 650/W 220-50 二位三通电磁换向阀和 4WE 650/W 220-50 三位四通电 磁换向阀，技术参数为： 通径：6mm； 连接型式：板式； 额定压力为：35/16；MPa 额定流量:80；

47、minL 系列：50-50 系列 安装底板尺寸见机械设计手册P23-374 4. 10 过滤器的选择 网式过滤器是一种利用滤网直接拦截水中、油中等液体的杂质，去除水体、油体 中悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质和油质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生, 以净化水质、油质等液体及保护系统其他设备正常工作的精密设备。据机械设计手 册P23-499 选用滤油器的通油能力时，一般应大于实际通过流量的 2 倍以上，故据 机械设计手册P23-368 选用型号 WU-25X180 网式过滤器，起保护液压泵作用。技术 参数： 通径：15mm； 压力损失为：0.01；MPa 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验

48、装置设计21 流量:25；minL 过滤精度：180m 安装底板尺寸见机械设计手册P23-374 表 4-1 液压元件及辅助元件明细表 元件名称 最大通过流 量 （）minL 额定压力（ ）MPa 型号规格 叶片泵(3) 10mL/r6.3YB1-10 驱动功率 2.2KW 直动式溢流阀(4) 16 调压：0.50.7 DG-02-B-22 6 通径，板式 单向阀(5，9，12)开启压力：0.05 R VP6-1-0/0.05 6 通径，板式 蓄能器（6） 公称容积： 4L 10NXQ1-F4/10-H 法兰 直动式溢流阀（7） 16 调压：721 DG-02-H-22 6 通径，板式 节流阀

49、（8） 21SRG-06-50 10 通径，板 式 调速阀（11） 16 31.5；回油压力 差： 0.25；MPa 2FRM 10-20/16 6 通径，板式 二位三通电磁换向阀（13） 8035/163WE 650/W 220-50 6 通径，板式 三位四通电磁换向阀（10） 8035/164WE 650/W 220-50 6 通径，板式 网式过滤器（15） 25 压力损失为： WU-25X180 15 通径 陕西科技大学毕业设计说明书22 0.01MPa 4. 11 管道尺寸的确定 1.管道内径计算 根据机械设计手册P23-54 表 23.4-10 和式（23.4-29） 表 23.4-

50、10 允许流速推荐值 液压系统回油管道1.52.6（m/s） 液压泵吸油管道0.51.5（m/s）,一般常取 1 m/s 以下 液压系统压油管道36（m/s），压力高，管道短，粘度小取大值 （1）液压泵压油管道内径，取：sm/5 10477 . 5 5 10006085 . 7 44 mm q d v 据机械设计手册P23-583 表 23.9-2 查得取 d=6mm, 壁厚，外径mm0 . 1 1 D=10mm.管接头螺纹。110M （2）液压泵回油管道内径，：sm/2 mm q d v 22 . 9 2 10006001 . 8 44 据机械设计手册P23-583 表 23.9-2 查得取

51、 d=10mm, 壁厚，外径mm6 . 1 2 D=18mm.管接头螺纹。5 . 118M （3）液压泵吸油管道内径，取：sm/8 . 0 mm q d v 58.14 8 . 0 10006001 . 8 44 据机械设计手册P23-583 表 23.9-2 查得取 d=15mm, 壁厚，外径mm6 . 1 3 D=22mm.管接头螺纹。5 . 122M 2. 管道壁厚及强度校核计算 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计23 查机械设计手册 第 5 版第 1 卷P2-185 表 2.1-141 选用无缝 10 号钢，抗拉 强度，查机械设计手册P23-583 知当时，s=8,许用应力

52、 ab MP410 a MPp7 。 11425.51 8 410 a b MP s 管内最高工作压力；p 油管内径；d 管道抗拉强度； b s安全系数。据机械设计手册式子（23.9-2）得则强度满足，计算 2 pd 如下： mm0 . 1 1 12426 . 0 1025.512 10610375 . 4 2 6 36 mm pd mm6 . 1 2 mm pd 43 . 0 1025.512 101010375 . 4 2 6 36 mm6 . 1 3 mm pd 64 . 0 1025.512 101510375 . 4 2 6 36 强度满足，选择管子安全的。其他油管可以按所连接的液压

53、元、辅件的接口尺寸 决定管子内径。 4. 12 油箱容量的确定 据机械设计手册P23-54，初始设计时，先按经验公式（23.4-31）确定油箱容 量，待系统稳定再后按散热的要求进行校核。 油箱容量的经验公式为 )134( v aqV 液压泵每分钟排出压力油的容积（）； v q 3 m 经验系数，见表 23.4-11。对于中压系统，,取。所a a MPp3 . 675a6a 以油箱容量 陕西科技大学毕业设计说明书24 。LmaaqV v 87087 . 0 101450106nV 3-6 0 排量 此外考虑到液压系统回到油箱不会溢出，油箱高度一般不超过油箱高度的 80%，据 流体传动与控制 第

54、2 版P99。故油箱总容积，机LVV75.1088725 . 1 25 . 1 0 械设计手册P23-582 表 23.9-1 油箱容量 JB/T 7938-1999(L)知，油箱的公称容积容 量是 160L。 5 液压系统性能进行验算 5.1 液压系统压力损失验算 在快进、快退过程中，系统压力很低，所以不必验算，只对工进过程进行压力损 失验算。据液压与气压传动P187 知:当执行元件为液压缸时， 式中 F 为作用在液压缸上的外负载；分别为液压缸进、)169 ( 12 1 2 1 PP A A A F p m p 21A A 回油腔的有效面积；分别为液压缸进、回油管的总的压力损失，为液压缸的

55、21 pp m 机械效率。 计算出的系统压力值应小于泵的额定压力的 75%，因为应是泵有一定的压力储 p p 备。否则就另选择额定压力较高的液压泵，或者采用其他方法降低系统的压力，如增 大液压缸直径等方法。 据机械设计手册P23-55，压力损失包括管路的沿程损失，管路的局部压力 1 p 损失和阀类元件的局部压力损失，总压力损失为 2 p 3 pp ，其中： )32 4 . 23( 321 pppp ) 15( 2 2 1 d l p )25( 2 2 2 p 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计25 )35( 2 3 VN V n q q pp 管道的长度（m）；l 管道的内径（m）

56、；d 液流平均速度（）；sm 液压油密度（）； 3 mkg 沿程阻力系数； 局部阻力系数。 油液在进油管中的流速为 。4563 . 4 60106 4 1085 . 7 62 3 sm A qp 1. 沿程的压力损失 首先判别管中的流态，系统采用 L-HM 32 矿物油型液压油。室温为 20时， ，所以有雷诺数，管sm 26 10 8 . 28 2320 6 . 964 10 8 . 28 10663 . 4 6 3 ecre R d R 中为层流，则阻力系数。若取进、回油管长度为 2m, 078 . 0 6 .9647575 e R 据机械设计手册P23-644 油液密度，取， 3 9608

57、50mkg 3 900mkg 则其进油路上沿程的压力损失为 。 a MP d l p251 . 0 900 2 63 . 4 106 2 078 . 0 2 2 3 2 1 2. 局部的压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部的压力损 失，前者视管道具体安装结构而定，据机械设计手册P23-26 油液密度 ，计算如下： 3 960850mkg 陕西科技大学毕业设计说明书26 ，层流时，取，通过调速阀的最大 a MPp019 . 0 900 2 63 . 4 2 2 22 2 2 流量为 7.85 L/min。所以通过整个阀的压力损失很小，可以忽略。回油路上的流量 。

58、回油路油管中的流速为min004 . 4 5 . 78 04.4085 . 7 1 21 2 L A Aq q 。sm A qp 85 . 0 601010 4 1004 . 4 62 3 判别管中的流态，系统采用 L-HM 32 矿物油型液压油。室温为 20时， ，所以有雷诺数，管sm 26 10 8 . 28 232011.236 10 8 . 28 101063 . 4 6 3 ecre R d R 中为层流，则阻力系数。若取进、回油管长度为 2m, 据32 . 0 11.2367575 e R 机械设计手册P23-644 油液密度，取，则其回 3 960850mkg 3 900mkg

59、油路上沿程的压力损失为 。 a MP d l p209 . 0 900 2 85 . 0 1010 2 32 . 0 2 2 3 2 2 单向阀的开启压力为 0.05，压力损失很小可以忽略不计。 a MP 3. 总的压力损失 55512 . 0 019 . 0 209 . 0 251 . 0 )( 221321 a MPppppppp 原取，相差很小，压力无需调整。 a MPp5 . 0 5.2 液压系统热分析及其计算 5.2.1 计算系统的发热功率 液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转 化为热量，使油温升高。按机械设计手册P23-55 式（23.4-42）计

60、算其发热功率。 式中液压系统的总输入功率，输出的有效功率。由式 crhr PPP r P c P （23.4-43）计算液压系统的总输入功率为 r P 采用蓄能器、差动连接的快速运动回路实验装置设计27 6513336 . 1 36.113347.25765889.217 332211 KWW qpqpqp qp P pi ppp pi vii r 由式（23.4-44）计算液压系统的总输入功率为 C P 7513356 . 0 56.133 125 . 0 105305 . 0 2210508 . 0 105301 . 0 2105 05.10 11 1 KWW SF T P n i iwi