【《T式举升机构液压系统设计案例》3400字】

T式举升机构液压系统设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u13766T式举升机构液压系统设计案例 1135021.1液压系统原理及结构特点 1206211.1.1液压缸的设计与计算 254861.1.2液压泵的选型和设计 557751.1.3其他液压阀选型 566061.1.4取力器的选择 61.1液压系统原理及结构特点液压举升系统是自卸车能不能够实现举升过程的重要环节，下面将列举出液压系统的主要组成部分。(1)动力单元：取力器、传动轴、液压油泵；(2)控制单元：分配阀、操纵阀、限位阀；(3)执行单元：液压油缸；(4)辅助部分：液压油箱、油路、管件等。其中开式回路的工作原理是液压油在大气压力作用下，通过油箱进入液压泵，当举升机构进行做功时，液压油又由液压泵流回油箱的过程；闭式回路最大的特点就是液压油在液压泵的作用下直接进入到液压缸中推动液压缸完成卸货的工作过程，并且当工作结束后液压油是经过液压泵的吸油口又重新的回到液压泵。与开式回路相比闭式回路的油液不会直接与空气接触，因此油液的清洁度较好，除此之外还有自重轻、结构紧凑、使用维修方便等优点。因此，目前大多数的重型自卸车都是采用闭式液压回路。如图1.1所示，为液压闭式回路系统原理图①开始举升：此时操纵手控阀处于三位四通阀最左端时，气源通过三位四通阀向右推动分配阀使其处于“举升位置”，通过取力器的工作，液压油泵开始工作将油液泵出。如图所示，由于分配阀中单向阀的作用，使得油液只能由液压油泵输送到液压缸②保持阶段：当操纵手控阀处于三位四通阀中间位置，气源无法通过三位四通阀，此时分配阀处于“中停位置”，同时取力器泵油工作被切断。此时液压油被三位四通阀锁死在油缸内，无法流动，货厢可以在任意位置停止。③下降阶段：此时操纵手控阀处于三位四通阀最右端时，气源通过三位四通阀向左运动，分配阀被祈愿推至“下降位置”，在货厢自身重力的作用下，液压油缸内部的液压油将重新返回到油箱，同时由于单向调速阀的存在能够保证货物在降落复位时速度保持均匀，这就实现了车厢下降。图4-1液压闭式回路系统原理图（内置油缸型）1.1.1液压缸的设计与计算液压缸作为液压系统的执行元件影响着整个液压系统，液压缸的好坏将对整个机构能否正常运转起到绝对作用，如果液压缸失效，那么举升机构将不能完成整个举升过程，所以要想液压系统获得良好的工作要率，液压缸的设计与选用就显得很重要了。市场上生产出品的液压缸种类繁多，目前应用最广泛的是柱塞式的液压缸，这种液压缸结构简单紧凑，单作用式的液压缸在生产中成本相对较低，是众多自卸车车企选择的液压缸。本设计中T式举升机构，由于机构布置较为紧凑，选择短行程的单级活塞缸就行了。①油缸内径和长度的确定活塞杆的材料选择45钢。由举升机构最大推力FmaxFmax=PA=πDd：液压油缸的直径P；液压油缸的工作压力A；为油缸的截面积。压力取决于负载，液压油缸的工作压力主要是由负载的大小决定的，当然这不是唯一影响的因素，工作压力还和与之配合使用的设备有关，不同设备由不同的工作压力，表4-1和4-2分别给出了不同载荷和不同机械设备对应下的液压缸工作压力。表4-1载荷/kN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MP0.8~11.5~22.5~33~44~5≥5表4-2机械类型机床农业机械建筑机械液压重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MP0.8~23~52~88~1010~1820~32根据表4-1、4-2格数据所示，本次设计应选择工作压力较大的液压重型机械，工作压力在20-32MP这个范围内，综合液压系统密封性以及材料强度的要求，最终确定本设计的液压缸工作压力为30MPa。液压缸的内径满足下列公式：D≥4FD为液压缸内径。根据GB/T2348-1993，可选择液压缸的内径D为100mm。若把活塞的行程用表示，活塞的宽度用表示，根据经验活塞的宽度与活塞缸内径存在者这一关系，由得到的液压缸的内径计算取活塞宽度为96mm。考虑到安装有缸盖，所以在计算时液压缸的长度时要加上缸盖厚度，查阅液压技术手册[4]，液压缸的长度必须满足如下关系：L0≤(20~30)B 为液压缸的长度。本设计中L0取700mm。②液压杆外径的计算液压油缸内径和液压杆外径可以通过速比选择，下表1.3就是按速比要求，可以确定d/D=0.5，顾可得液压杆外径为50mm，根据GB/T2348-1993，从而可选择液压杆外径的尺寸为50mm。表4-3按速比要求确定d/Dv2/v11.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71③油缸工作行程的确定在之前设计当中提到，自卸车最大举升角大多数情况下为50°~55°居多，参照表3.2，本设计中取最大举升角为50°。当处于最大举升角时可知油缸的最大工作行程为700。④液压缸缸盖的设计缸体缸盖选择的连接方式是法兰连接，这种结构简单，通过螺钉就可以固定连接，相比于其他方式的设计，成本较低，维护较为简单，也可以降低不必要的故障。在对缸体的拆卸过程中，也显得简单易上手。有效厚度根据下列公式进行近似计算可得：t≥0.433D2pyD为缸盖止口内径，为缸盖孔的直径。在满足结构设计要求的前提下取104mm。⑤液压缸耳环尺寸选择耳环的连接方式是比较稳定可靠的，本设计将采用这种耳环连接方式，这能保证液压缸在运动过程中稳定的转动，活塞杆端部和液压缸都将采用这种连接方式，由已知条件液压缸的内径为100mm，查阅液压技术手册[4]可知耳环直径为60mm，扁厚60mm。考虑到活塞杆端耳环与三角臂连接选择耳环直径为40mm，扁厚40mm。⑥液压缸强度的校核液压缸强度校核是必要的，液压缸的强度必须要满足相应要求，是整个举升系统正常工作，本设计将对活塞杆和缸体进行强度校核。本次对活塞杆强度的校核选择为求活塞杆应力：σ=4Fmaxπd2由上式计算结果得出，活塞杆受到的最大应力小于45号钢的许用应力为235MPa，所以该设计要求。液压缸缸体的材质选择为45号钢，调质为241~285HB，因此液压缸最小壁厚满足公式：δ≥pyDpy表示试验压力（一般为最大工作压力的1.25~1.5倍（MPa））；表示缸筒材料的许用应力，采用锻钢：。为了满足设计要求取液压缸壁厚为16mm。综合以上条件，本文自卸车液压缸选择HSGL01-50-700型液压缸，其缸径为100mm，液压杆直径为50mm，行程为700mm。1.1.2液压泵的选型和设计液压泵的最大工作液压为：P=4×FmaxD2×π×η 为液压系统效率在此取0.8。为了保证液压泵的正常工作，防止一些意外情况的产生，通常我们要是所选液压泵的额定压力大于工作压力，所以考虑到这个因素本次液压泵额定工作压力选为32MPa，额定选为工作转速1500r/min，可以求得液压缸的工作容积为：ΔV=LπD式子中表示液压缸的行程，表示液压缸的内径。液压油流量还必须同时必须满足：Q≥ΔVtηvt为举升机构举升时间，一般要求不大于18s，在此取18s。ηv液压泵的排量公式如下：q=2×Q×60nBe其中nBe查阅液压系统设计简明手册[4]，液压泵的选型选择为斜盘式轴向柱塞泵，选取型号为CBY3050型液压泵，其参数如下。表5-2CBY3050液压泵参数压力MPa排量ml/r转速r/min323015001.1.3其他液压阀选型液压阀体在该液压系统起着连接和限流的作用。液压阀体的选择依据有：系统额定压力、系统最大流量，安装固定方式等[15]。在选择阀体时应该注意以下几个问题：应尽量选择标准型产品；选取阀体时要满足系统的性能要求；控制阀在选择时，其额定流量要大于系统流量。本次设计选用的阀体是三位四通阀，其中单向阀和单向调速阀的选用能使整个液压系统可以稳定的运行，这是液压阀选型的重要因素。单向阀的作用就是保证液压油流向的单一性，即液压油只能通过液压缸经单向阀流回到液压泵当中，这样才能保证举升过程的完成。单向调速阀不仅可以保证流向的单一性，还能实现调速的功能，这就有利于液压油流动的稳定，更大程度的保证了系统的稳定性，这主要体现在下降这一过程中，控制了下降过程中的速度，避免车厢过速降落造成的损害。两种液压阀的选用主要是额定流量决定的，依据前文中对流量的计算所确定的额定流量，因此选择额定流量为25L/min的单向阀和单向调速阀，两者具体参数如下表4-5所示表4-5液压阀的选型名称公称直径额定流量压力调整范围型号单向阀20mm25L/min50~70kg/cm2PCG5V单向调速阀20mm25L/min0~70kg/cm22FRM61.1.4取力器的选择取力器顾名思义就是一种获取动力的中间装置，自卸车一般需要很大的动力来完成举升这一过程，那么它的动力从何而来呢，那就是汽车的发动机，为了将汽车发动机的动力传递到举升装置上，就必须采用取力器了。取力器是自卸货车举升动力的直接来源，取力器工作时应保证发动机处于最大转矩时。通