毕业设计（论文）立式钢轨输送机液压制系统及执行部件设计

1、内蒙古工业大学本科毕业论文 - 1 - （ 2011 年 6 月 15 日 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 学校代码：学校代码： 1012810128 学学 号：号： 题题 目目： 立式钢轨输送机液压制系统及执行立式钢轨输送机液压制系统及执行 部件设计部件设计 学学生生姓姓名名 ： 学学 院院 ： 机机 械械 学学 院院 系系 别别： 机机 械械 系系 专专 业业： 机机 械械 电电 子子 工工 程程 班班 级级： 机机 电电0 0 7 7 4 4 班班 指指导导教教师师 ： 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 1 - 摘 要 液压系统中大部分使用具有连续流动性的液压油作为工作介质，通过液压

2、泵将 驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，然后经过封闭管路及控制阀（压力 阀、流量阀、和方向阀），送至执行器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中， 转换为机械能去驱动负载和实现工作机构的直线运动或回转运动通过设计好的油路 驱动执行元件，使其完成一系列的动作。 本文设计主要对液压缸进行了设计，液压元件的选用，连接，液压泵站采用立 式安装，对集成块的设计，以及各个部件的配合。为了使系统综合性能比较高，利 用了集成块连接的方式，基于原理图复杂程度不高，采用三个集成块连接的形式。 其中之一：保护器件，系统，还有部分保压的成分。第二：对速度的控制。第三： 连通执行元件，起到控制执行元件动作和保持执

3、行元件压力的作用。集成块设计完 成后就是各件之间的配合装配。 关键词：液压缸；集成块；液压泵站；配合装配。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 2 - abstract most of hydraulic systems use a continuous flow of hydraulic oil as the working media, will be driven by hydraulic pump prime mover of the mechanical energy into pressure energy of the liquid, and then after a closed

4、piping and control valves (pressure valves, flow valves, and direction of the valve), sent to the actuator (hydraulic cylinders, hydraulic motors or hydraulic swing motor), the conversion of mechanical energy to drive the load and the work of agencies to achieve linear motion or rotary motion throug

5、h the oil-driven actuator designed to complete a series of actions. this design mainly the design of hydraulic cylinders, hydraulic components used to connect the hydraulic pump station with vertical installation, the manifold design, and co- ordination of the various components. to make the system

6、overall performance is relatively high, the use of the manifold ways to connect, based on the complexity of the schematic is not high, with three manifold connections form. one: to protect the device, system, part of the packing components. the second: the speed control. third: connected actuator, p

7、lay action and maintain control of actuators actuators pressure. manifold design is complete coordination between the various pieces of the assembly. 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 1 - 目目 录录 引引 言言.1 第一章第一章 确定液压系统的主要参数确定液压系统的主要参数.2 1.1 载荷的组成.2 1.2 初选系统工作压力.2 1.3 拟定液压系统和绘制液压原理图.3 1.3.1 拟定液压系统.3 1.3.2 绘制液压原理图.3 第二章第二

8、章 液压缸的设计液压缸的设计.5 2.1 液压缸的结构和组成.5 2.2 液压缸的计算.5 2.2.1 工作压力 p 的确定.5 2.2.1 液压缸尺寸的计算.6 2.2.2 油缸流量的计算.8 2.3 液压缸的结构设计.9 2.3.1 缸体与缸盖的连接形式.9 2.3.2 活塞杆与活塞的连续结构.10 2.3.2 活塞杆导向部分的结构.10 2.3.4 活塞及活塞杆处密封圈的选用.10 2.3.5 液压缸的缓冲装置.11 2.3.6 液压缸主要零件的材料.12 第三章第三章 液压泵站的设计液压泵站的设计.13 3.1 液压站结构设计.13 3.1.1 液压站的结构型式.13 3.1.2 液压

9、泵的安装方式.13 3.1.3 电动机与液压泵的联接方式.13 3.1.4 液压阀的配置形式.14 3.1.5 液压泵结构设计的注意事项.14 3.2 液压站元件选择与设计.15 3.2.1 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格.15 3.2.2 阀类元件及辅助元件的选择.15 3.2.3 管道尺寸的确定.16 3.2.4 液压油箱的设计.18 3.2.5 集成块设计.19 第四章第四章 液压系统的验算液压系统的验算.21 4.1 活塞杆强度计算.21 4.2 液压系统温升的验算.21 结结 论论.23 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 2 - 参考文献参考文献.24 谢谢 辞辞.25 内蒙古工

10、业大学本科毕业论文 - 1 - 引引 言言 液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传 动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今， 流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。 60 年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机 械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技 术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方 向发展。同时，新元件的应用、系统计算

11、机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控 制等工作，也取得了显著成果。 目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插 装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消 化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加 强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构， 对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见， 随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用 将更加广泛。 液压传动在机械行业中的应用也是相当的广泛，包括机床工业（磨床、铣床、 刨床等

12、） ，工程机械（挖掘机、装载机等） ，汽车工业（自卸式汽车、平板车） ，农业 机械（联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等） ，矿山机械（开采机、提升机 等） ，建筑机械，铸造机械等等。 立式钢轨输送机的应用于运输铁轨。铁路运输对于社会发展和国民经济具有相 当重要意义和实用价值，超长钢轨广泛应用与铁路，可大大提高铁路的运输能力和 平稳性、安全性,输送机是钢轨调直线的重要设备之一。 、 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 2 - 第一章第一章 确定液压系统的主要参数确定液压系统的主要参数 通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为 确定系统各执行元件的参数提供依据。 液压

13、系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主 要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动的速度和结构尺寸。 1.1 载荷的组成 图 1.1 单活塞杆液压缸计算示意图 图 1.1 是液压缸的是以图，其中 fw 是作用在活塞杆上的外部载荷，fm 是活塞 与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。 作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷 fg,导轨的摩擦力 ff 和由于速度变 化而产生的惯性力 fa。 1.2 初选系统工作压力 （1-1） 1p ppp 式中 液压泵最大工作压力； p p 执行元件最大工作压力； 1 p 进油管路中的压力损失，本设计中p0.5pmpa 按液

14、压机类型初选液压缸的工作压力为 15.5mpa,根据液压缸速度的要求，采用单杆 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 3 - 活塞液压缸。这种情况下液压缸=无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的 3 倍， 1 a 2 a 即活塞杆直径 d 与缸筒直径 d 满足 d=0.55d 的关系。 1.3 拟定液压系统和绘制液压原理图 1.3.1 拟定液压系统 1.确定供油方式 考虑到执行元件在工作进给时负载不大，速度较低。而在快进、快退时负载较 小，速度不宜太高。从节省能量、减少放热考虑，泵源系统宜选用单变量泵泵供油。 现采用变量齿轮泵供油。 2调速方式的选择 在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用

15、节流阀或调速阀。 根据立式钢轨输送机工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定 采用分流集流阀和单向节流阀组成的节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小 和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回路上，具有承受负切削力的能力。 3速度换接方式的选择 本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，他的特点是结构简单、调节行程比较方 便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统换接平稳性，则 可改用行程阀切换的速度换接回路。用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作 时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到夹紧时间可调 节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以介入节

16、流阀调速和单向阀保压。 1.3.2 绘制液压原理图绘制液压原理图 整机的液压系统原理图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组 合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免 误动作的发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。 为便于液压系统的维护和检测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压 力表、温度计等）。 绘制原理图（如图 1.2） 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 4 - 图 1.2 液压原理图 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 5 - 第二章第二章 液压缸的设计液压缸的设计 2.1 液压缸的结构和组成 液压缸是液压系统的执行元件，它是一种

17、把液体的压力能转换成机械能以实现 直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了 广泛的应用。 液压缸按其结构形式，可分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为 压力和流量，输入为推力和速度。 液压缸的组成： 1.缸筒和缸盖。 2.活塞和活塞杆。 3.密封装置。 4.缓冲装置。 5.排气装置五部分组成。 图 2.1 液压缸结构图 2.2 液压缸的计算 2.2.1 工作压力 p 的确定 由于传输机传输的是 6075 钢轨，则工钢轨每米的重量是 6075kg,根据所给数 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 6 - 据，300500m 的钢轨重量由俩台立式钢轨传输机来承担，

18、所以每台传输机承受的重 量 f 为 f=160 kn 根据初选系统工作压力p为已知，液压缸的工作压力为 15.5mpa。 2.2.1 液压缸尺寸的计算 1单活塞杆液压缸内径 无杆腔为工作腔 p1a1-p2a2=f /om （2-1） 式中 f 系统最大外负载力 f=180kn p1 液压系统的压力 mpa p1=15.5mpa p 2液压缸回油腔压力 p2=0.5mpa a 1液压缸无杆腔的有效面积 a1=d2/4 a 2液压缸有杆腔的有效面积 a2=1/4（d-d） d 液压缸内径或活塞直径 d 活塞杆直径 f/om液压缸的最大工作力 f 液压缸的最大外负载 om液压缸的机械效率 om=0.

19、90.97 当用以上公式确定液压缸尺寸时，需首先选取回油腔压力（被动）p2和杆径比 d/d 根据回路特点选取背压的经验数据如下表： 回路特点背压/mpa 回油路上设有节流阀 0.20.5 回油路上有背压阀或调速阀 0.51.5 采用补油泵的闭式回路 11.5 表 2.1 背压经验数据 根据该表格选择系统的背压为 0.5mpa。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 7 - 当活塞杆受拉时，一般取 d/d=0.30.5；当活塞杆受压时，为保证杆的稳定性， 一般取 d/d=0.50.7。根据以上推荐值，选 d/d=0.55。 d=116mm （2-2） 9 . 0 180 55 . 0 44 5 . 0

20、 4 5 . 15 222 ddd 参照机械设计手册(单行本) 表 23.633 取缸内径 d=125 2活塞杆直径 油缸内径确定后，若单杆活塞缸的双向运动有一定速比要求时，可按速比的 关系式求出活塞杆的直径为 = = 70mm （2-3）dd 1 mm125 6.41 16.41 式中的值可根据机械设计手册 表 23.658 选取=1.46 以上计算所得的活塞杆直径，均需按 gb2348-80 规定的活塞杆外径尺寸系列 圆整成标准值。故 d=70mm 3液压缸壁厚和外径的计算 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝 钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆

21、筒公式计算 （2-4） y p d 2 式中 液压缸壁厚(m)； 液压缸内径(m)； d 试验压力，取最大工作压力的 1.5 倍（mpa） ； y p 缸筒材料的许用应力。无缝钢管。 100mpa 10.5mm 液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径 1 d d2=12521=146mm （2-5） 1 d 按照工程机械标准液压缸外径尺寸系列，所以取外径为 146mm 4液压缸工作行程的确定 液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程确定，参照液压缸 活塞行程参数系列选用工作行程为 200mm。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 8 - 5缸盖厚度的确定 一般液压缸多为平底缸盖 有孔时 (

22、2-6) . y 2 p t0 433d 无孔时 (2-7) . y2 2 20 p d t0 433d dd 式中 t缸盖有效厚度(m)； 缸盖止口内径(m)； 2 d 缸盖孔的直径(m)。 0 d 在本设计中有孔 t = 30mm 6最小导向长度的确定 h = =72.5mm （2- 20 s 2 d 20 200 2 125 8） 活塞宽度 b 取 b=0.6d=0.6125mm=75mm 图 2.2 液压缸最小导向长度 7缸体长度的确定 液压缸刚体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要 考虑到两短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍。 因此取缸

23、体长度=500mm。 2.2.2 油缸流量的计算 一般油泵直接供油的液压系统中，主缸的工作速度不超过 50mm/s，快进是速度 不超过 300mm/s，快退与快进速度大体相等。 故 v1=20mm/s， v2=20mm/s， 活塞杆前进时： q=d2/4vv （2-9） 式中 v容积效率，采用橡胶或塑料圈时，v=1，采用金属环时， v=0.98 代入公式 2-9 得： 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 9 - q=(3.14（1252-702）/40.98) 0.02=10.3dm3/min 2.3 液压缸的结构设计 2.3.1 缸体与缸盖的连接形式 缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料

24、以及工作条件有关。主要连 接形式有法兰连接、螺纹连接、半环连接。（如图 2.3） 1.法兰连接 优点：(1)结构简单、成本低(2)容易加工、便于装拆(3)强度较大、能 承受高压 缺点：(1)径向尺寸较大(2)重量比螺纹连接的大(3)用钢管焊上法兰、 工艺过程复杂些 2.螺纹连接 优点：(1)外形尺寸小(2)重量较轻 缺点：(1)端部结构复杂、工艺要求较高(2)装拆时需用专用工具(3)拧 端盖时易损坏密封圈 3.半环连接 优点：(1)结构较简单(2)加工装配方便 缺点：(1)外形尺寸大(2)缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒厚度 比较各连接形式，本设计中选取半环连接的形式。 图 2.3 缸筒与端盖

25、（或缸底）的连接形式 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 10 - 2.3.2 活塞杆与活塞的连续结构 活塞杆与活塞的连接结构有几种常用的形式，分整体式结构和组合式结构。组 合式结构又分螺纹连接、半环连接和锥销连接。 1. 整体式结构：结构简单，适用于缸径较小的液压缸。 2. 螺纹连接：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较 多，如组合机床与工程机械上的液压缸。 3. 半环连接：结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。多应用在压力 高、负荷大、有振动的场合。 4. 锥销连接：结构可靠，用锥销连接销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧，多用于 负荷较小的场合。 由于本设计是选

26、用螺母连接的活塞杆与活塞的连接结构。 2.3.2 活塞杆导向部分的结构 活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘 和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分 开的导向套结构。 1.端盖直接导向：(1)端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单，但磨损后只能 更换整个缸盖(2)盖与杆的密封常用 o 型，y 型等密封圈(3)防尘圈用无骨架的防尘 圈。 2.导向套导向： (1)导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向 套也可用耐磨材料(2)盖与杆的密封常用 y 型等密封装置。密封可靠适用于中高压液 压缸(3)防尘方式常用 j 型或三角形防尘装

27、置。 由于密封圈的是选用 o 形圈的密封类型，常于 o 形圈配合导向套结构为端盖直 接导向，因此本设计选用端盖直接导向的导向部分结构。 2.3.4 活塞及活塞杆处密封圈的选用 活塞及活塞杆处的密封圈的选用，根据密封的部位、使用的压力、温度、运动 速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常用的密封圈类型有 o 形圈、y 形圈、v 型和活塞环。 o 形圈的结构简单，密封性好，安装空间小，摩擦力小，易于制造，所以应用 较广，但运动速度不能太大。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 11 - y 形圈适用于压力在 20mpa 以下、往返速度较高的液压缸，密封性能可靠。 v 形圈耐高压性能好，耐久性也好，缺点

28、是安装空间大，调整困难，摩擦阻力 大，只适用于运动速度较低的液压缸。 活塞环寿命长，不容易损坏，常常用在不便于拆卸的液压缸中，缺点是泄漏较 大，必须成组使用，加工工艺比较复杂，所以成本较高。 图 2.4 o 形圈示意图 由于本设计中液压缸的工作压力为 15.5mpa，速度范围50mm/s，因此选用缸体 与缸盖的密封形式选用 o 形圈的密封形式（如图 2.4）。活塞杆与缸盖，活塞与缸 体的密封选用 y 形圈的密封形式。 2.3.5 液压缸的缓冲装置 常用的缓冲装置结构有 1.环状间隙式节流缓冲装置，它适用于运动惯性不大、运动速度不高的液压系 统。 2.三角槽式节流缓冲装置，它是利用被封闭液体的节

29、流产生的液压阻力来缓冲 的。 3.可调节流缓冲装置，它调节针形节流阀的流通面积，就可改变缓冲作用的强 弱和效果。 本设计中的液压缸运动惯性不大、速度也不高，因此选用圆柱形环状间隙式节 流缓冲装置。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 12 - 名称和工作原理图特点说明 1针形节流阀 2单向阀 1. 被封在活塞和缸盖间的油液经 针形节流阀流出 2. 节流阀开口可根据负载情况进 行调节 3. 起始缓冲效果大，随着活塞的 行进，缓冲效果逐渐减弱，故 制动行程长 4. 缓冲腔中的冲击压力大 5. 缓冲性能受油温影响 6. 适用范围广 1轴向节流阀 1. 被封在活塞和缸盖间的油液经 活塞上的轴向节流槽流出

30、2. 缓冲过程中节流口通流截面不 断减小，当轴向槽的横截面为 矩形，纵截面为抛物线形时， 缓冲腔可保持恒压 3. 缓冲作用均匀，缓冲腔压力较 小，制动位置精度高 表 2.2 液压缸中常用的缓冲装置 2.3.6 液压缸主要零件的材料 1.缸体 无缝钢管 45 钢 无缝钢管作缸体毛坯加工余量小，工艺性能好，生产准备周期断，是与大批量 生产，标准液压缸大部分都采用无缝钢管，一般常用调质的 45 号钢。 2.活塞 铸铁 ht200 活塞常用材料灰铸铁，耐磨铸铁、35 及 40 钢和铝合金等。缸径较小的整体式 活塞用 35、45 钢，其他多用灰铸铁。 3.活塞杆 45 钢 活塞杆常使用 35、45 钢等

31、材料。对于冲击震动很大的活塞杆，也可以使用 55 钢。一般实心的活塞杆用 35、45 钢。 4.前缸盖 铸铁 ht200 缸盖常用 35、45 钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用铸铁材料。 5.后缸盖 铸铁 ht200 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 13 - 缸盖常用 35、45 钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用灰铸铁材料。起导向作用时 则用铸铁 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 14 - 第三章第三章 液压泵站的设计液压泵站的设计 3.1 液压站结构设计 液压站是由液压油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装 有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等。液压站装置包括不同类型的液压

32、泵，驱动电机及其它们之间的联轴器等，液压控制装置是指组成液压系统的各阀类 元件及其联接体。 3.1.1 液压站的结构型式 钢轨传输机液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。 1.集中式 这种型式将钢轨传输机液压系统的供油装置、控制调节装置独立于 传输机之外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的 振动、发热都与之隔开；缺点是液压站增加了占地面积。 2.分散式 这种型式将钢轨传输机液压系统的供油装置、控制调节装置分散在 传输机的各处。这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油回收，节省占地面积，但安装 维修方便。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影 响，故

33、较少采用，一般非标设备不推荐使用。本次设计采用集中式。 3.1.2 液压泵的安装方式 液压站装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式为 立式和卧式两种。 1. 立式安装 将液压泵和与之相联接的油管放在液压油箱内，这种结构型式 紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液 压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。 2. 卧式安装 液压泵及管道都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条 件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。 考虑到维修，散热等方面的要求。本设计中采用立式联接。 3.1.3 电动机与液压泵的联接方式 电动机与液压

34、泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。 1. 法兰式 液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机联接，电动机与 液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构装拆很方便。 2. 支架式 液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连， 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 15 - 再与带底座的电动机相联。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的 同轴度）。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。0.05mm 3. 法兰支架式 电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架 再装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度 靠法兰盘

35、上的止口来保证。 本设计采用法兰式联接。设计连泵盘，将电机与泵连接在一起。同时考虑本设 计中的电动机与液压泵的联接在安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常用带有 弹性的联轴器。然后联泵盘加垫再装到液压油箱盖上。 3.1.4 液压阀的配置形式 1.板式配置 板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口 对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活 改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。 2.集成式配置 目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集 成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构 紧凑、安装方便。

36、 本设计液压系统采用集成式配置。 3.1.5 液压泵结构设计的注意事项 1. 液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用， 并且要适当地注意外观的整齐和美观。 2. 考虑液压油箱的大小与刚度，液压泵与电动机装在液压油箱的盖子上或装 在液压油箱之外。 3. 在阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀 的位置必须靠近操作部位。换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便进行手动调整 或装拆电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。 5. 硬管应贴地或沿着输送机外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间 隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸

37、缩管或弹性管。软管安 装时应避免发生扭转，影响使用寿命。 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 16 - 3.2 液压站元件选择与设计 3.2.1 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 1. 泵的工作压力的确定 有任务书上的说明可知，泵的工作压力是 16mpa 2泵的流量确定 液压泵的最大流量应为 max pl qkq (3-1) 式中 液压泵的最大流量； p q 同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时maxq 溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量 23l/min； l k 系统泄露系数， =1.1 l k = 1.112.3 l/min=13.53 l/min p q l kma

38、xq 3选择液压泵的规格 根据算得的和，选用外啮合单级齿轮泵 cbf-e10，该泵的基本参数为：每 p q p p 转排量 10mlr，泵的额定压力 p=16mpa，电动机转速 2500r，容积效率 9095。 4与液压泵匹配的电动机的选定。 所需电动机功率为 （3-2） kw lmpa qp pp 15 . 5 7 . 060 min/53.1316 7 . 060 p 查询电动机产品样本，选用 y132s-4 型电动机，其额定功率为 5.5kw，额定转 速为 1440r/min。 3.2.2 阀类元件及辅助元件的选择 1.1.对液压阀的基本要求： (1) 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振

39、动小。油液流过时压力损失小。 (2) 密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大 2.根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格 主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他 还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 17 - 等条件来选择标准阀类的规格： 序号名称型号数量 1溢流阀dbd-s-p1 2液控单向阀cpg-03-20-502 3单向阀crg-06-501 4单向节流阀src(g)2 5过滤器wu-63*j1 6压力表yn-601 7三位四通换向阀4we5-d2

40、 8空气过滤器ef1-401 表 3.1 传输机液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格 3.2.3 管道尺寸的确定 油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等， 必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因 为本设计中所须的压力是中压，p=16mpa ， 钢管能承受高压，价格低(6.3)pmpa 廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管 道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现 弯曲。 尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。 胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管

41、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 胶管是麻丝或棉丝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，成本很高，因此非必要时一般不用。 1.管接头的选用： 管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方 便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条 件。 管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有： 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 18 - 焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接 头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米

42、制锥螺纹（zm）和普通细牙螺纹（m）。 锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压 系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或 o 形圈进行端 面密封，有时也采用紫铜垫圈。 2.管道内径计算： （3-3） 4q dm v 式中 q通过管道内的流量 3 m s v管内允许流速 ，见表： m s 油液流经的管道推荐流速 m/s 液压泵吸油管0.51.5 液压系统压油管道36，压力高，管道短粘度小取大值 液压系统回油管道1.52.6 表 3.2：液压系统各管道流速推荐值 3.液压泵压油管道的内径： 取 v=4m/s （3-4） 4q dm v 根据机械

43、设计手册（单行本）图 23.9-12 查得：取 d= 18mm,钢管的外径 d=22mm; 管接头联接螺纹 m221.5。 4.液压泵回油管道的内径： 取 v=2.4m/s 4q dm v 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 19 - 根据机械设计手册（单行本）图 23.9-12 查得：取 d=24mm,钢管的外径 d=28mm; 管接头联接螺纹 m272。 5管道壁厚的计算 （3-5） 2 pd m 式中： p管道内最高工作压力 pa d管道内径 m 管道材料的许用应力 pa 管道材料的抗拉强度 pa b n安全系数，对钢管来说，时，取 n=8；时，7pmpa17.5pmpa 取 n=6； 时，

44、取 n=4。17.5pmpa 根据上述的参数可以得到： 我们选钢管的材料为 45#钢，由此可得材料的抗拉强度=600mpa; b =100mpa 6 600mpa 6.液压泵压油管道的壁厚 =1.44mm 2 pd m 6 3-6 101002 10181016 7.液压泵回油管道的壁厚 =1.92mm 2 pd m 6 3-6 101002 10241016 所以所选管道适用。 3.2.4 液压油箱的设计 液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液， 并对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。 1 液压油箱有效容积的确定 液压油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多

45、，通常按压力范围来考虑。 液压油箱的有效容量可概略地确定为：v 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 20 - （3-6） v vq 3 m 系统类型 低压系统（ ）2.5pmpa 中压系统（ ）6.3pmpa 中高压或大功率系 统（）6.3pmpa 2457612 根据实际设计需要，选择的 p=16mpa，所以此系统属于中高压系统，(6.3)pmpa 所以取： （3-7） (6 12) v vq 式中 液压油箱有效容量；v 液压泵额定流量。 v q 参照机械设计手册锻压机械的油箱容积通常取为每分钟流量的 6-12 倍。 即： v=613.53=81.83 l/min l/min 应当注意：设备停止

46、运转后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油 箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液 压油箱高度的 80%。 所以，实际油箱的体积为： v=81.8380=101.47l/min 参照机械设计手册（单行本）， 表 23.9-1 取油箱容量为 100l。 2液压油箱的外形尺寸设计 液压油箱的有效面积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般设计尺寸比 （长：宽：高）为 1：1：11：2：3。但有时为了提高冷却效率，在安装位置不受 限制时，可将液压油箱的容量予以增大，本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联 接方式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长为 633mm

47、,宽为 460mm，高为 560mm。 3.2.5 集成块设计 1.块体结构 集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强 振场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。 对于较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在同一个集成块上。如果液压系 统复杂，控制阀较多，就要采取多个集成块叠积的形式。 相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔 p，公用回 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 21 - 油孔 t，泄漏油孔 l 和 4 个用以叠积紧固的螺栓孔。 p 孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔 p，作为供给各单元回路 压力油的公用油源。 t 孔，各单元回路的回油均通

48、到公用回油孔 t，流回到油箱。 l 孔，各液压阀的泄漏油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。 集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安 装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。 2.集成块结构尺寸的确定 外形尺寸要求满足阀件的安装，孔道布置及其他工艺 要求。为减少工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量 在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个集成块叠积时， 一定要保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。 油孔之间的壁厚 不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿， 另一方面避免加工时，因油孔

49、的偏斜而误通。对于中低压系统， 不得小于 5mm， 高压系统应更大些。 采取的液压块的基本尺寸为： 长、宽、高分别为 200mm、180mm、150mm 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 22 - 第四章第四章 液压系统的验算液压系统的验算 4.1 活塞杆强度计算 活塞杆的直径 d 按下式进行校核 （4-1） 4 f d 式中，为活塞杆上的作用力；f 为活塞杆材料的许用应力，=。4 . 1/ b 活塞杆的材料是 45#钢，所以=600mpa b 即 （4-2）.8mm21 .41 10600 4.13 101604 4 6 3 f d 等式成立，所以活塞杆稳定。 4.2 液压系统温升的验算 在整

50、个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进 时的发热量。一般情况下，工进速度大时发热量较大，由于限压式变量泵在流量不 同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取大 值进行分析。 当时min10cm (4-3)min/23 . 1 min/1 . 0 4 125 . 0 14 . 3 4 q 3 2 2 lmd 此时泵的效率为 0.123，泵的出口压力为 1.968mpa，则有 （4-4） kw28.30 23.1060 min/3.211068.91 p 6 l 人 (4-5)kw66.2010 60 10 10160 23 fp出 内蒙古工业大学本科毕业论文 - 23 - 此时的功率损失为 -=0.328kw-0.266kw=0.062kw (4-6)p 人 p 出 p 当 =80cm/min，q=9.8l/min 时 =2.61kw 人 p =2.13kw 出 p -=2.61kw-2.13kw=0.48kw p 人 p 出 p 可见在工进速度高时，功率损失为 0.48kw，发热量最大。 假设系统的散热状况一般，取,油箱的散热面积 a 为 32 k10 10kwcmc