[毕业设计精品]拦焦车部分液压系统设计

1、学生课程设计（论文）题 目： 拦焦车部分液压系统设计 学生姓名： 学 号： 所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计机械电子 班 级： 机械电子班 指 导 教 师： 职称： 副教授 09年 6 月 29 日教务处制 课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确

2、处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度

3、5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年 月 日目 录摘要11设计要求22工况分析32.1 运动过程分析32.2 负载分析32.3 运动分析43 确定液压缸的参数53.1 初选液压缸工作压力53.2计算液压缸主要尺寸54 拟定液压系统原理图84.1选择基本回路84.2.液压回路的综合105 液压元件的选择115.1 液压泵的选择115.2 阀类元件及辅助元件的选择125.3 油管的选

4、择135.4 油箱的计算146 管路的设计156.1管路的配置157 液压系统性能的验算157.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值157.1.1快升阶段187.1.2慢升阶段187.1.3慢降阶段197.1.4快降阶段197.2 油液温升验算208.油箱的设计208.1 油箱的作用208.2选择油箱的种类218.3 壁厚、箱顶及箱顶元件的设计218.4 箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计228.5 箱底、放油塞及支架的设计228.6 油箱内隔板及除气网的设置228.7油箱的装配图的绘制23参 考 文 献23致 谢24摘要液压传动的优点很多：在同等的体积下，液压装置能比电气产生更大的动力；液

5、压装置工作比较平稳；液压装置能在大范围内实现无级调速，它还可以在运转中进行调速；液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制；液压装置易于实现过载保护；液压元件实现了标准化、系列化和通用化；用液压传动实现直线运动比用机械传动简单。【关键词】： 液压元件 液压回路 液压缸 辅助装置 动作循环 系统原理图 1设计要求拦焦车部分液压系统设计设计一台拦焦车的卸炉门的部分单缸液压系统，要求该系统能够实现：单缸快进-慢进-停留（保压）-（卸压）慢退-快退-原位停止-液压泵卸荷。其中停留时间滑台采用燕尾形导轨，加,减速时间均为0.1秒。给定条件如下表：完成设计计算，拟定系统方案，确定系统方案，确定各

6、液压原件的型号及尺寸，设计液压缸表1-1 系统参数参数炉门的重量（kg）滑台的滑块重量（kg）快速上升下降慢速上升下降停留时间(min)行程（mm）速度大于（cm/min）行程（mm）速度大于（mm/min）64803801804220622工况分析2.1 运动过程分析液压缸需实现动作 快进-慢进-停留-慢退-快退-液压泵卸荷 动作循环图图1-1 动作循环图2.2 负载分析(1) 工作负载 f=m1g+m2g=4809.8+3809.8=8428n(2) 惯性负载 f= m2 =380 =26.6 n 表2-1液压缸在各工作阶段的负载值 （单位：n）工况负载组成液压缸负载f/n液压缸推力起 动

7、f= m2g37244138加速f= m2g+ f3750.64167快进f= m2g37243720慢进1f= m2g37244138慢进2f= m2g+m1g84289364停留保压f= m2g+m1g84289364慢退1f= m2g+m1g84289364慢退2f= m2g37244138快退f= m2g37244138 注：1.液压缸的机械效率取 。 2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。2.3 运动分析负载图按上面数值绘制，如图一所示。速度图按已知数值v1=0.42 m/min,v2=0.006 m/min,快进行程l1=180mm,慢进行程l2=20 mm. 图2-1 负载fl v

8、-l 图3 确定液压缸的参数3.1 初选液压缸工作压力 所设计的动力滑台在慢进时负载最大，在其它工况负载都不太高，参考表3-1和表3-2初选液压缸的工作压力p1=3mpa表3-1 按负载选择工作压力负载/ kn50工作压力/mpa0.811.522.5334455表3-2 各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/mpa0.823528810101820323.2计算液压缸主要尺寸鉴于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（a1=2a2），估算p=0.5mp,

9、快进时液压缸差动连接。液压缸的回油腔应有背压，参考表5选此背压为p2=0.8mpa。表3-3 执行元件背压力系统类型背压力/mpa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计由式得:a1 = = = 3.405 10-3 m2 则活塞直径 d=65 mm 考查表6及表7，得d 0.71d =46.15mm，圆整后取标准数值得 d=80mm， d=50mm。表3-4 按工作压力选取d/d工作压力/mpa5.05.07.07.0d/d0.50.55

10、0.620.700.72/ 11.151.251.331.461.612d/d0.30.40.50.550.620.71表3-5 按速比要求确定d/d由此求得液压缸两腔的实际有效面积为a1 = = = 510-3 m2 a2 = =310-3 m2 根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表8所列，由此绘制的液压缸工况图如图3所示 表3-6 液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力f0/n回油腔压力p2/mpa进油腔压力p1/mpa输入流量q/l.min-1输入功率p/kw快进启动41382.07加速4167p1+p2.83恒速4138p1+p2.81

11、 0.840.039工进141380.8 1.310.030.655 工进293640.82.350.031.175 保压9364 0.82.35- 慢退193640.8 2.350.031.175 慢退24138p1+p2.810.030.039快退启动41381.38加速41670.82.22恒速41380.8 2.21 1.260.046（p为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取p=0.5mpa。快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为p2。）图3-1 液压缸工况图 4 拟定液压系统原理图4.1选择基本回路首先选择调速回路，由表3-6中的数据可得知，液压系统

12、功率很小，滑快运动速度低，工作负载变化小，工作循环为快升、慢升、慢降、快降，可以采用进、出口调速回路的形式。为了解决进出口调速回路在快降结束时由于负载突然消失引起运动部件的前冲现象，回油路上要设置背压阀，在下降过程中考虑到液压工作台和滑块自重，在进油路中应设置平衡阀，因此其调速回路4-1为： 图4-1从工况图可以清楚地看出，在工作循环内，液压缸要求油源提供快升、慢升、慢降、快降行程的最大流量值并不大，而快升、慢升所需时间分别为：亦即因此从节能和节约成本的角度考虑，采用单个液压泵就可以满足系统的工作要求，供油方案如图4-2所示： 图4-2其次是选择快速运动和换向回路。本系统选定液压缸差动连接实现

13、快速运动，考虑到快速上升时间较短，而慢速上升时间较长，选用换向时间可调的电磁换向阀式换向回路，以减小液压冲击，由于要实现液压回路的差动连接，在回路上安置一个行程换向阀，而在给液压缸两腔供油方向换向时所选用的换向阀为三位四通电磁换向阀，由液压缸在慢速上升后需停留5min，此时将电磁阀置中位、采用m型三位换向阀滑阀工作位置机能，使系统在卸载时，缸两腔封闭、防止液压缸在工件和滑块自重下回降，其速度换向回路如图4-3所示的形式。 图4-34.2.液压回路的综合把上面选出的各种回路组合在一起，就可以得到液压系统原理图，但这个系统在工作中要实现快升、快降，还应在进回油路上做一些修改和整理：1） 为实现液压

14、缸的快进，需在进油路上调速阀旁设置一个单向阀。2） 同理为实现液压缸的快退、在回油路上调速阀旁设置一个单向阀和一个二位二通行程控制阀。3） 为保证在液压缸快速下降时滑台运动平稳性问题，在电液换向阀出口处设置背压阀。经过整理、修改后液压系统图如图4-4所示：它在各个方面都比较合理、完善了。 图4-45 液压元件的选择5.1 液压泵的选择液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为2.83mpa，如取进油路上的压力损失为1.0,见液压传动表11-4由液压泵最大工作压力必须等于或超过液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失之和，液压执行元件的最大工作压力由工况图得知，则液压泵的最大工作压力为：液压泵向

15、液压缸提供的最大流量为1.26l/min（见表八），若回路中的泄露按照液压缸输入流量的20%估计，则泵的流量为：根据以上压力和流量是数值查阅产品样本，最后确定选取ybx-a*n型变量叶片泵，液压泵的最大排量为: ，压力调定范围为2.0-7.0,额定转速为1500r/min,最低转速600r/min,最高转速2000r/min,若取液压泵的容积效率为，所以当其转速为900r/min时，液压泵的实际输出流量为： 由于液压缸在快升时的输入功率最大，这时液压泵工作压力为3.84，流量为12.96，取泵的总效率，则液压泵的驱动电机的所需功率为：根据此数值按jb/t8680.11998，查阅电动机产品样本

16、选取y100l-6型电动机，其额定功率为，额定转速5.2 阀类元件及辅助元件的选择根据阀类及辅助元件所在的油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见九，表中序号与图4-4中标号相同。表5-1 元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量l/min额定流量/l/min额定压力/mpa额定压降/mpa型号、规格 1变量叶片泵12.963.84ybx-a*n,2单向阀81831.50.2s8a520/03三位四通电磁阀81831.50.534dm-h6b-tzz4调速阀0.5814.0fcg-01-8-305单向阀71731.50.2s8a320/06单向顺序平衡阀

17、750210.3hcg03b1227行程阀66064wmr6a50b/50b108调速阀0.581.40fcg03-8-309单向阀61031.50.2s6a120/010行程阀56060.34wmr6a50b/50b1011背压阀10636.3_fbf3c-10b12液控顺序阀102030.3x4f-l20ey113过滤器13251.60.02zu-a2510s5.3 油管的选择各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出口油管则按输入、排出的最大流量计算,由于液压泵是具体选定之后液压缸在各个不同阶段的进出流量与原定值不同、所以要求从新计算.液压缸在各阶段的进、出流量及流速表5-

18、2：表5-2 液压缸的进、出流量及流速流量流速快升慢升慢降快降输入流量l/minq1=0.03排出流量l/min运动速度m/min由表十所示，表中数据说明液压缸快升、慢升、慢降、快降速度与设计值相似，这表明所选液压泵的型号、规格是适宜的。由表八可知，该系统中最大压力小于3mpa，油管中流速取1.53m/min；所以当油液在压力管中流速取1.5m/min时， 按公式（7-9）可算得与液压缸无杆腔相连的油管内径分别为：这两根油管都按gb/t3639,gb/t8163选项用外径15mm、内径6mm的无缝钢管。5.4 油箱的计算油箱容积按（7-8）公式估算，当取为7时，求得其容积为：式中：液压泵的额定

19、流量，单位l/min 与压力有关的经验数据按jb/7938-1999规定，取标准值100l。6 管路的设计6.1管路的配置在油箱内回油管与吸油管分布在回油测和吸油测，回油管端加工成朝向箱壁的斜口，以便于油液通过箱壁向外传热，以利于散热。油管管口应在油液液面以下，其入口应高于底面23倍管径，但不应小于20mm，以避免空气或沉积物的吸入或混入。对泄油管由于其中通过的流量一般较小，为防止泄油阻力，不应插入到液面以下。另外在油箱的表面的通孔处，要妥善密封，所以在接口上焊上高出箱顶20mm的凸台，以免维修时箱顶的污物落入油箱。由上知：回油管直径取上边用到油管的最大管径，内径为：20mm,外径为：28mm

20、。泄油管的尺寸取为和回油管尺寸一样。吸油管尺寸的确定：q泵入=取吸油管中油液的流速为2m/s。则依书上公式79得：查资料得，将其取公称直径圆整取d=40mm,故有外径为50mm。7 液压系统性能的验算7.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 由于系统的油路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先按式3-46估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统，管路的压力损失甚微，可以不予考虑。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。7.1.1快升阶段滑台快升时，液压缸差动连接，由表八和表十可知，进油路上油液通过单向

21、阀2，电磁换向阀3的流量是8l/min，然后与有杆腔的回油汇合，以3.78l/min通过单向调速阀4与平衡阀6进入无杆腔,因此进油路上的总压力降为:此压力值不大，不会会使顺序阀打开，故可保证从单向阀流出的油液全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过行程阀7的流量都是6l/min，然后与液压泵的供油合并，经平衡阀6流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力与无杆腔压力之差。此值远小于原估计值0.4mpa（见表3-1），所以是偏安全的。7.1.2慢升阶段 慢升时，油液在进油路上通过电磁换向阀3的流量为0.03l/min，在调速阀4处的压力损失为0.5,然后通过平衡阀6进入无杆腔,油液在回油路

22、上通过行程阀7的流量为0.03l/min,通过单向阀9的流量为0.03l/min,在调速阀8处的压力损失为0.3,经过换向阀3的流量为0.03l/min,在背压阀11处的压力处的压力损失为0.3,通过顺序阀12的流量为(0.03+8)=8.03l/min,因此这时液压缸回油腔的压力为:可见此值小于原估计值0.8mpa。故可按表3-1中公式重新计算工进时液压缸进油腔压力，即此值与表3-1中数值2.35mpa相近。7.1.3慢降阶段 慢降时,油液在进油路上通过单向阀2的流量为0.03l/min,通过换向阀3的流量为0.03l/min，通过调速阀8的压力损失为0.5mpa，经过行程阀7的流量为0.0

23、3l/min；回油路上通过平衡阀6、单向阀5和换向阀3、背压阀11、顺序阀12的流量都为0.07l/min,因此进油路上的总压降为：回油上的总压降为：7.1.4快降阶段 快降时，通过单向阀2、换向阀3的流量都为5l/min,油液在回油路上通过平衡阀6、单向阀5、换向阀3的流量都为12l/min，流经背压阀的损失为0.3mpa,因此进油路上的总压降为：此值较小，所以液压泵的驱动电动机的功率是足够的。回油路上的总压降为：此值与表3-6中的估计值相近，故不必重算，所以快降时液压泵的最大工作压力为：故液压泵卸荷的顺序阀12的调定压力应大于2.864mpa.7.2 油液温升验算由慢速上升和下降在整个工作

24、循环中所占的时间比例达96.7%，所以系统发热和油液温升可用慢速运行阶段的情况来计算。慢速上升阶段液压缸的有效功率（系统输出功率）为：由于使用变量泵，则液压泵的出油量是根据系统所需油量出油的，又在慢速运行阶段所需油液为0.06l/min，同时回路中油液损失按10%计算，则液压泵出油量为：，由手册查得，变量叶片泵的效率可取0.81,故此时液压泵总的输出功率为：由此得液压系统的发热量为: 由于在液压系统中，油管的散热面积相对于油箱来说小的多，可以忽略不计，故系统主要考虑油箱的热量问题。因为液压系统采用变量泵供油，其发热量根据经验公式(11-2)可算得，式中v为油箱的有效体积，由前面计算可知v=51

25、.84l,故其发热量为：所以没室温为，则油液总的温度为：查相关手册得，对于一般机械而言，油液的工作温度应保持在，所以该系统的温升没有超出允许范围，液压系统中不需要设置冷却器。8.油箱的设计8.1 油箱的作用 油箱在液压系统中具有存储液压油液,散发油液的热量,溢出空气,沉淀杂质,分离水分,和安装元件的作用。8.2选择油箱的种类油箱有开式油箱和闭式油箱之分，考虑到油箱的散热的问题，所以选择开式油箱。由前面计算可知，该液压系统所需油液体积为：v=51.84l，但应考虑油箱内散热条件，由相关资料查得油箱顶面应高出油液高度10%-15%，所以油箱的内体积应为：，并取标准容积为100l，且选择开式油箱，考

26、虑到油箱的整体美观大方,将其设计成为带支撑脚的长方体形油箱。所以其长、宽、高尺寸均按国家规格选取，其外形图如图8-1所示。 图8-1根据有关手册及资料初步确定其外形尺寸为如表8-1所示：表8-1 油箱的轮廓参数公称容量b1b2l1l2h近似油深固定孔径最小壁厚100l460mm360mm633mm393mm410mm350mm14mm3mm基于上表中数据设计油箱如下：8.3 壁厚、箱顶及箱顶元件的设计由表中数据分析可采取钢板焊接而成，故取油箱的壁厚为：，并采用将液压泵安装在油箱的上表面的方式，故上表面应比其壁要厚，同时为避免产生振动，则顶扳的厚度应为壁厚的4倍以上，所以取：，并在液压泵与箱顶之

27、间设置隔振垫。在箱顶设置回油管、泄油管、吸油管、通气器并附带注油口，即取下通气帽时便可以进行注油，当放回通气帽地就构成通气过滤器，其注油过滤器的滤网的网眼小于，过流量应大于20l/min。另外，由于要将液压泵安装在油箱的顶部，为了防止污物落入油箱内，在油箱顶部的各螺纹孔均采用盲孔形式，其具体结构见油箱的结构图.8.4 箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计在此次设计中采用箱顶与箱壁为不可拆的连接方式，由于油箱的体积也相对不大，采用在油箱壁上开设一个清洗孔，在法兰盖板中配以可重复使用的弹性密封件。法兰盖板的结构尺寸根据油箱的外形尺寸按标准选取，具体尺寸见法兰盖板的零件结构图，此处不再着详细的叙述。为了便于油箱的搬运，在油箱的四角上焊接四个圆柱形吊耳，吊耳的结构尺寸参考同类规格的油箱选取。在油箱的箱体另一重要装置即是液位计了，通过液位计我们可以随时了解油箱中的油量，同时选择带温度计的液位计，我们还可以检测油箱中油液的温度，以保证机械系统的最佳供油。将它设计在靠近注油孔的附近以便在注油时观察油