粮仓料斗回转机构液压系统设计说明书

图书分类号：密级：课程设计说明书粮仓料斗回转机构液压系统设计 学生姓名学号班级指导教师专业名称学院名称2022年11月7日课程设计说明书液压系统的设计与分析2.1液压系统基本参数额定压力：3MPa泵额定流量：8L/min最大压力：10MPa最大流量：24L/min马达减速比：2302.2液压系统原理图的设计图2.2油箱2-过滤器3-泵4、13-单向阀5-溢流阀6、11-压力表二位二通电磁换向阀8-三位四通电磁换向阀9-双向节流阀10-双向液压锁12-马达14-加热器15-液位计16-空气过滤器17-温度计18-放油阀2.3液压系统原理图的分析根据工况确定其需要的动作，然后进行了液压系统原理图的设计与确定，最终设计出2.2中的原理图，现对此液压原理图进行详细分析如下：油液从油箱1中经过过滤器2被泵3吸入，油液进入泵3中后，以一定的排量输出，当整个粮仓料斗不工作时候，此时二位二通电磁换向阀7处于失电状态，此时油液直接回油箱进行卸荷；当粮仓需要动作的时候，此时二位二通电磁换向阀7处于1YA得电状态，卸荷功能关闭，油液经过单向阀4、溢流阀5和压力表6进入到三位四通电磁换向阀8的P口，当换向阀8两边电磁铁都失电的情况下，此时处于中位，P口堵死，油液不通，当电磁换向阀右位3YA得电，此时油液经过换向阀8来到阀的A口，然后经过双向节流阀9和双向液压锁10进入到马达12中，然后带动马达按照一定方向旋转，马达再带动整个粮仓料斗回转；当电磁阀8左位2YA得电，此时油液经过换向阀8的B口，经过双向节流阀9、双向液压锁10进入到马达12的另一端，带动马达反方向旋转，马达再带动整个粮仓料斗回转；当不需要工作时候，电磁换向阀8回到中位，A口和B口油液经过T口卸荷。此回路中：单向阀4和13是防止油液逆流，电磁阀7是卸荷阀，溢流阀5是用来设定系统压力，6和11用来观察油路油压，电磁阀8用来换向，双向节流阀9用来平稳回转过程，双向液压锁10使在回转机构停止时能立刻锁死油路停止到需要的位置，马达12是动力执行元件，带动减速机构继而带动整个粮仓料斗回转机构回转。3液压系统的设计计算与分析3.1液压系统工作参数分析系统额定压力为3MPa,泵额定流量为8L/min，最大流量24L/min3-1各种机械常用的系统工作压力机床机械类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械小型工程建筑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工作压力/MPa0.8-23-52-88-1010-1820-32因本系统为农业机械简单液压系统，设定最大工作系统压力10MPa,3.2液压泵的计算选型液压泵的选择1）.确定液压泵的最大工作压力Pp式中：—液压元件可达到最大工作压力；=10MPa—进油路上总压力损失，=0.5MPa（简单系统0.2-0.5MPa，复杂系统0.5-1.5MPa）则：≥10+0.5=10.5MPa∵所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%∴选取的液压泵要求额定压力为2）.液压泵流量的确定式中：K—系统泄露系数，一般取K=1.1～1.3，这里取K=1.2；—系统液压元件最大总流量，=20L/min（根据回路经验值）则：=1.2×20=24L/min故选择液压泵供油，型号为YCY14变量泵，满足最大压力14MPa，最大流量24L/min。3.3电机的计算选型驱动液压泵的功率为：式中：—液压泵最大额定压力，=14MPa—液压泵额定流量，=24L/min—液压泵总效率，=0.8则：电动机一般允许在短时间内超载0-25%，因此，取电机的功率为7.5KW。故根据《机械设计手册》第五卷，选定Y3-132M1型三相异步电动机，其额定功率为7.5KW，同步转速为1500r/min3.4马达的计算选型减速器减速比为i=230，输出转速0.4r/min,扭矩20000N.m系统压力为10MPa。则液压马达所需转速为n=i×0.04r/min=230×0.4=92r/min马达排量马达实际所需流量取容积效率马达输出最大功率3.5油箱的设计油箱容量可按下面的经验公式计算得到;也可按系统发热温升计算公式确定。V=ξQp式中:V-油箱的有效容积(L);Qp-液压泵的总额定流量(L/min);ξ-与系统压力有关的经验系数:低压系统ξ=2~4,中压系统ξ=5~7,高压系统ξ=10~12。对于行走机械或经常间断作业的设备，系数取较小值;对于安装空间允许的固定机械，或需借助油箱顶盖安放液压泵和电动机和液压集成装置时，系数可适当取较大值。由上式可知V=ξQp=7×24=168（L)又因液压油箱油液基本占据油箱2/3，所以油箱要比计算值大10%-25%所以，油箱设计为250L油箱图3-13.6管路的设计依据工作压力、工作环境和液压装置的总体布局，对于具有不同管路长度的刚性连接，一般使用硬管。由于硬管流动阻力小，安全可靠性高且成本低，油管与执行机构的运动部分并未一起。所以初步选用硬管（钢管），材料为钢。

管道内径一般根据所通过的流量和允许流速，按下式计算：δ≥式中q—通过油管的最大流量;ν—油管中允许流速;d—油管内径;δ—油管壁厚;p—管内最高工作压力;σb—管材抗拉强度;n—安全系数。图3-2图3-3图3-43.7液压元件的选型各种阀门选型应该根据标准液压手册中列出的零件型号进行选择。各类阀门的额定压力和额定流量应接近其工作压力和最大流量，最大流量不得超过额定流量的20%。选择安全阀，以确保液压泵的总流量。此外，所有的压力阀都必须具有适当的压力控制范围，以使额定工作压力不高于工作压力。流量阀和阀门的最小恒定流量满足液压系统执行器的最小稳定速度。选择节流阀时，实际流量不得低于阀门额定流量，避免过度偏差误差（或恢复误差）。过滤精度应注意允许通过的流量满足系统使用和清洁回路；流量容量应大于或等于实际流量的两倍；过滤器的耐受压力应大于其安装现场的系统压力；适用场合一般根据产品样例检查职业代码描述。其余各阀的选择应注意系统最大压力和最大流量值，所选取型号规格要略大于最大压力和流量。表3-2主要液压元件型号选择序号液压元件名称型号数量1粗滤油器XU-40×18012泵YCY1413电机Y3-132M114精过滤器GU-H1015溢流阀ZDB616单向节流阀MK-1527压力表Y-10038蓄能器NXQ-A19冷却器SL-304110截止阀QJH211二位二通电磁阀M-SED6112三位四通电磁阀4WE6J113双向节流阀Z2FS6114双向液压锁Z2S614集成阀组的设计计算与分析4.1集成块孔道尺寸的确定1、确定通油孔道的直径（1）主级孔道的直径。主级孔道的直径按下列空时进行估算选取：孔道直径mmQ-孔道内可能流过的最大工作流量，L/minVmax-孔道允许的最大工作液流速，m/s一般，对于压力孔道，Vmax不大于6m/s；对于回油孔道，Vmax不大于3m/s.（一般取压力孔道不超过8m/s，回油孔道不超过4m/s。）圆整取D=8mm(2)阀的油口相通孔道的直径，应与液压阀的油口直径相同。（3）与管接头相连接的孔道，其直径一般应按通过的流量和允许流速计算；具体计算如下：q-通过油管的最大流量v-油管中允许的流速d-油管内径油液流经油管吸油管高压管回油管短管及局部收缩处允许流速0.5-1.52.5-51.5-2.55-7（4）工艺孔应用螺塞活球涨堵死.（5）对于公用孔道，压力油孔和回油孔的直径可以类比同压力等级的系列集成块中的孔道直径确定。2、确定通油孔道的壁厚当较小孔道孔径不大于25mm时，两相邻孔壁之间的距离不应该小于5mm；较小孔径大于25mm时，两相邻孔道孔壁之间的距离应不小于10mm。本文中设计的集成块孔径不大于25mm，而孔径远远大于5mm，所以符合孔道壁厚的条件。3、连接螺纹孔的直径（1）固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔的直径，应与所选定的液压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同。（2）连接集成块组的螺栓规格可类比相同压力等级的系列集成块的链接螺栓确定，也可以通过强度计算得到。单个螺栓的螺纹小径d的计算公式为：块体内部最大受压面上的推力n-螺栓个数-单个螺栓的材料许用应力经计算的本文集成块固定螺栓M8,4个螺栓固定。4.2集成阀组的装配与调试4.2.1集成阀组装配注意事项（1）装配前保证各元件分开放置，保证各元件不被污染。保证清洁（2）装配前检查各元件是否有明显的缺陷，是否有损坏等（3）装配时，要小心避免元件磕碰损坏，注意密封不要损坏。（4）装配时，严格按照顺序装配。（5）装配后要将外接口封堵，防止进入灰尘等异物。4.2.2集成阀组装配与调试的要求液压阀块的装配制造以及调试，要严格按照使用要求。液压阀块装配前的清洗阀块进行装配前，一般使用液压油打循环，以此去掉遗留的铁屑、污垢及杂质，防止系统装配好之后,再次打循环时，铁屑等进入液压阀体内，影响使用。（2）液压阀块装配时的注意事项装配阀块时，首先要将阀块的油口用塑料堵盖或磁性贴片封住，防止脏东西进入污染阀块；其次要用捅块法再次校对，看孔道的相通情况是否符合相对应的液压原理图；然后核对所有待装的元件等，以免漏件或错件。另外，对于阀块上的工艺堵头也应检查一遍，即与图纸相符。对于阀块上安装液压阀或液压元件时所需的螺栓，安装强度应符合该元件的使用要求，使用力矩扳手紧固，否则影响阀与块的密封性。（3）液压阀块的调试液压阀块的调试是指阀块上已安装好液压阀与液压元件后进行的调试。首先应进行回路清洗，即不断地变换换向阀，以保证所有的油路都能被清洗到；若有伺服阀或者比例阀，则需要使用冲洗盖板来替代，这种清洗不同于之前块加工完成之后所进行的清洗处理，不可省略。（4）阀块调试包括耐压试验和功能试验。试验时可以直接将阀块接入液压系统中进行，也可使用阀块试验台单独对阀块进行功能测试。液压阀块的试验压力应根据液压系统的工作压力来确定，对于小于16MPa的工作压力，试验压力为工作压力的1.5倍；对于16MPa～25MPa的工作压力，试验压力为工作压力的1.25倍；对于25MPa～31.5MPa的工作压力，试验压力为工作压力的1.15倍。耐压试验时应将块上的节流阀开口调到大，压力阀调节弹簧调到松，逐步地进行升压。当压力达到要求的试验压力后保压5min~10min，要求所有结合面不得有渗漏(即渗油)现象，若有渗漏，应查明原因，并在结合面处加密封胶。试验完成后，将阀块上的溢流阀或安全阀调到系统要求的设定压力值。阀块的每个回路都应按照液压系统的原理图一一进行功能核对试验。在液压系统中进行块的功能试验时，只需按照系统原理图的动作要求一一完成即可。在阀块试验台上进行功能试验时，首先应将块上的一组阀的对外油口包括测压点接好，其余回路的油口暂时用螺栓或堵盖封住，依次进行功能试验，对于有节流阀、比例伺服阀、调速阀之类的回路，要外接执行元件做试验；其次将阀块上P口的压力调节到系统要求的工作压力后再测试回路的动作功能，要求该组回路中的电磁阀中位机能正确、换向灵敏，能达到回路的动作功能且准确可靠，并应多次重复试验。当调试中出现故障和问题时，应先从液压原理进行分析，并列出引起故障的各种可能性原因,从主到次逐一检查。功能试验完毕，应将外露的油口堵住，以防脏物进入。4.2.3集成阀组装配三维建模5液压集成块设计要点及禁忌总结液压集成块设计是一项复杂的、技术含量高的设计，其中所要依据的标准错综复杂，所要设计的内容千奇百怪，为了实现整个液压集成块设计与应用，现就液压集成块设计中的需要注意的一些要点和禁忌进行了简单的总结，具体如下：1、设计要点块体内油路通道尽量简洁，尽量减少深孔、斜孔和工艺孔；对于有垂直或水平安装要求的元件，必须按安装要求设计集成块；结构紧凑、体积小、重量轻；要把工作中需要经常调整的元件（如溢流阀、调速阀等）安装在便于操作和观察的位置；块体上要设置足够数量的测压点。2、设计禁忌（1）尺寸标注禁忌可以采用基面式、坐标式两种尺寸标注方法中的一种。结构紧凑复杂的集成块宜采用坐标式，即在块体上选一角（通常以主视图左下角）作为坐标原点，以xyz坐标形式标出各孔的中心坐标，其安装面上只用坐标法标出基准螺钉孔的位置，其余相关的尺寸以基准螺钉孔为基准标注。这样，既便于实现CAD、CAM，也便于手工绘图，粘贴元件样板图样（对所选元件，按其产品标本，绘出它顶视图轮廓尺寸和其底面上各蚀口位置尺寸的图样）和孔道位置。（2）材料选择禁忌承受低压的集成块一般选用球墨铸铁为好，因为它的可加工性好，尤其对深孔加工有利。但铸铁块的厚度不宜过大，因随着厚度的增加，其内部组织疏松的倾向较大，在压力油的作用下易发生渗漏，故不适宜用于中、高压场合。承受中、高压的集成块，一般选20钢和35钢。承受高压的集成块最好选用35锻钢。行走机械以及注塑机、机床等有特殊要求的场合，为减轻重量，有时也采用铝合金制造集成块，这时要注意强度设计。所用毛坯不得有砂眼、夹层等缺陷，必要时应对其进行检测。铸铁块和较大的钢块在加工前应对期进行时效处理或退火处理，以消除内应力。（3）加工精度禁忌集成块各部位表面粗糙度应达到4-6所列要求。由于集成块的安装面要与液压元件连接，并且要保证不漏油，各安装面应有形位公差要求：平面度应5~7级，安装插装阀等芯式元件的孔同安装面的垂直度应5~7级。部位表面粗糙度数值Ra/μm集成块的表面0.4末端管接头的密封面3.2一般管道12.5阀块结合面上O形圈沟槽3.2插装阀安装孔0.8（4）封堵工艺禁忌工艺孔是为了连接内部交叉孔而加工的，通常采用以下三种方法进行封堵。球涨堵头。这种方法多用于堵塞孔径小于10mm的孔，要求有足够过盈焊接堵头。这种封堵方法将焊接堵头周边连续均匀焊牢在要封堵的工艺孔处，多用于横孔靠近边壁的交叉孔的堵塞；直径小于5mm的工艺孔可以不用堵头直接焊接。螺纹堵头。采用螺纹堵头的封堵方法，这种方法不但便于清洗集成块内部，而且需要时拧下螺纹堵头，改接压力表、传感器等，便于系统调试。（5）集成块其他禁忌集成块体积不宜过大。在油路边厚允许的情况下，应尽量减小集成块体积，以使液压系统紧凑。如果集成块体积加大，除生产成本增加以外，块中的孔道深度相应增加，工艺性变差，且孔道位置精度难于控制，增加废品率。液压集成块钻相交孔最大偏心距不得大于规定值。集成块钻孔多为直角相交，有时两个直角相交孔的轴线不完全相交，称其偏心为e，e相对于孔径D之比称为相对偏心率，即E=e/D。经实验及回归分析得到局部阻力系数ξ的经验公式，ξ=1.6+0.16E0.04，当E小于30%，阻力系数ξ可以接受。液压集成块油口间的间距应注意管接头旋转空间。集成块油口应为内螺纹，而拧入的管接头为外六角，这样就应有接头旋转和扳手空间，应避免油口之间距离太近而产生干涉。液压集成块通道应尽量避免斜孔。集成块孔道的加工为钻孔，为了防止钻头损坏尽量避免任斜孔。液压集成块孔间壁厚不宜小于5mm。集成块钻孔时，两个孔道间的壁厚应有足够的强度以免油压破坏孔壁，