采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計-論文

1、本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計系 別： 機電信息系 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年5月用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計摘 要 速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個工作循環(huán)中從一種運動速度換到另一種運行速度，因而這個轉(zhuǎn)換不僅包括快速轉(zhuǎn)慢速的換接，而且還包括兩個慢速之間的換接。實現(xiàn)這些功能的回路應該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。 本文闡述了采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗臺的設(shè)計，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計算等發(fā)面做了詳細的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計實驗臺。主要通過查閱相關(guān)資料，應用相關(guān)公式，從

2、而對油箱進行設(shè)計，然后來選擇液壓站的動力裝置，確定電機與泵的安裝方式，最后再根據(jù)原理圖以及各項參數(shù)來進行管路與管接頭的選擇，從而完成整個設(shè)計。論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點從原理設(shè)計、各回路的功能分析與選擇入手，從而選擇液壓元件，計算其性能是否符合指標，最后校核溫升。關(guān)鍵詞：液壓基本回路；速度換接回路；實驗裝置The Design of Switching Circuit Experiment Device Adopting the Speed Regulator ValveAbstract Speed exchange

3、 circuits are used to make the hydraulic actuator to change from one motion to another running speed in a work cycle, so the conversion includes not only the fast switching for slow, but also includes the exchange between the two slow. Loop should achieve these functions with high speed and stabilit

4、y This paper describes the design of circuit experiment platform for the speed regulator valve, mainly on the working principle, structure, parameter calculation etc to do a detailed analysis and research, to design the experiment which obtains a set of suitable method. Through access to relevant in

5、formation, related formulas are used, thus the choice of tank, power plant and then to select the hydraulic station, the installation mode of motor and pump, finally to pipeline according to the schematic and the various parameters and selection of pipe joints, so as to complete the whole design.The

6、 paper first summarizes the analysis of the status quo, and research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, describes the research topics. Then focus from the principle of design, function analysis and selection of circuits, and

7、choosing hydraulic components, its performance is in line with the index calculation, finally the check temperature rise. Key Words: Hydraulic basic circuit；Speed changeover circuit；Experimental installation 主要符號表qp 液壓泵得最大流量pp 液壓泵最大工作壓力p1 執(zhí)行元件最大工作壓力 p 沿程壓力損失KL 系統(tǒng)的泄漏系數(shù) 運動粘度 CT 油箱散熱系數(shù) Re 管道流動雷諾數(shù)目 錄1緒論

8、1 1.1前言1 1.2題目背景及研究意義2 1.3課題主要內(nèi)容32液壓傳動綜述4 2.1液壓傳動系統(tǒng)的組成3 2.2液壓傳動的優(yōu)缺點4 2.3液壓技術(shù)的應用和發(fā)展狀況5 2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及流程63速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計7 3.1液壓系統(tǒng)的工況分析7 3.2原理圖的擬定7 3.2.1確定液壓泵類型7 3.2.2原理圖設(shè)計7 3.3液壓系統(tǒng)參數(shù)的計算及液壓元件的選擇11 3.3.1液壓缸主要尺寸的確定11 3.3.2選擇液壓泵規(guī)格13 3.3.3液壓元件的選擇14 3.3.4確定管路尺寸154液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計16 4.1液壓油路板的結(jié)構(gòu)16 4.2液壓油路板的設(shè)計16 4.2.1

9、分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu)16 4.2.2液壓元件的布局及油孔的位置16 4.2.3繪制液壓油路板零件圖175液壓站的設(shè)計18 5.1液壓油箱的設(shè)計18 5.1.1液壓油箱有效容積的確定18 5.1.2液壓油箱的外形尺寸19 5.1.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計19 5.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計22 5.2.1液壓泵的安裝方式22 5.2.2電動機與液壓泵的聯(lián)接方式23 5.2.3液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項236液壓輔件的選擇25 6.1管路的選擇25 6.2管路的連接25 6.3液壓油的選擇267液壓系統(tǒng)的驗算28 7.1壓力損失的驗算28 7.1.1工作進給時進油路壓力損失19 7.1.2工作進給

10、時回油路壓力損失19 7.1.3變量泵出口處的壓力pp19 7.2系統(tǒng)溫升的驗算298液壓站的組裝調(diào)試、使用維護31 8.1液壓站的組裝31 8.1.1液壓元件和管道安裝31 8.2液壓站的使用與檢查32 8.2.1使用注意事項32 8.2.2操作方法32 8.2.3檢查329結(jié)論33參考文獻34致謝35畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明36畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明371 緒論1.1前言一臺完整的機器一般由三個部分組成：原動機、傳動裝置和工作機構(gòu)。原動機包括內(nèi)燃機、電動機等。工作機構(gòu)是完成該機器的工作任務(wù)所需的直接工作部分。由于原動機輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限，為了適應工作機構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出

11、轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動機和工作機構(gòu)之間設(shè)置傳動設(shè)置。任何機器上的傳動裝置都是將能量或動力由原動機向工作機構(gòu)的傳遞。通過各種不同的傳動方式使原動機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C構(gòu)各種不同的運動形式，如車輪的轉(zhuǎn)動、轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、挖掘機動臂的升降等。因此，傳動裝置就是設(shè)于原動機和工作機構(gòu)之間，起傳遞動力和進行控制作用的裝置。傳動的類型有多種，按照傳動所采取的機件或工作介質(zhì)的不同，可分為機械傳動、電力傳動、氣壓傳動和液體傳動等。 (1) 機械傳動：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機件傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。它是發(fā)展最早、應用最為普遍的傳動形式。 (2) 電力傳動：

12、利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。 (3) 氣壓傳動：以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。 (4) 液體傳動：以液體為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液力傳動的工作原理是基于流體力學的動量矩原理，主要是以液體動能來傳遞動力，故又稱為動力式液體傳動。液壓傳動是基于流體力學的帕斯卡原理，主要是利用液體靜壓能來傳遞動力，故也稱容積式液體傳動或靜液傳動。 本文闡述了增壓回路實驗臺的設(shè)計，主要對工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計算等發(fā)面做了詳細的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計實驗臺。主要通過查閱相關(guān)

13、資料，應用相關(guān)公式，從而對油箱進行選擇，然后來計算液壓站的動力裝置，確定電機與泵的安裝方式，最后在根據(jù)原理圖以及各項參數(shù)來進行管路與管接頭的選擇，從而完成整個設(shè)計。 論文首先綜述了國內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點從原理設(shè)計、即從各回路的功能分析與選擇入手，在選擇液壓元件，計算其性能好壞，最后在校核溫升等指標。1.2題目背景及研究意義液壓傳動由于其具有傳動功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點，使得其在各類機械設(shè)備中得到了廣泛的應用。液壓傳動與控制是現(xiàn)代機械工程的基礎(chǔ)技術(shù),由于其在功率質(zhì)量比、無級調(diào)速、自動控制、過載保護等方面的獨特技術(shù)優(yōu)勢，使其

14、成為國民經(jīng)濟中各行業(yè)、各類機械裝備實現(xiàn)機械傳動與控制的重要技術(shù)手段。特別是20世紀90年代以來，新興產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)，并與現(xiàn)代電子與信息相結(jié)合，進一步刺激和推動了液壓技術(shù)的發(fā)展，使其在國民經(jīng)濟各行業(yè)獲得廣泛應用。液壓傳動技術(shù)應用領(lǐng)域幾乎遍及國民經(jīng)濟各工業(yè)部門。正確合理地設(shè)計和使用液壓系統(tǒng)，對于提高各類液壓機械設(shè)備及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟性能具有重要意義。本課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成機械設(shè)計、液壓與氣壓傳動等課程理論教學以后所進行的重要的實踐教學環(huán)節(jié)。本課程的學習目的在于學生綜合使用液壓與氣壓傳動等專業(yè)課程理論知識和生產(chǎn)實際知識，進行液壓試驗裝置的設(shè)計實踐，

15、使理論知識和生產(chǎn)實際知識緊密結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深和擴展。通過該題目原理圖的設(shè)計，可以使學生熟悉液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，了解并掌握液壓傳動這門技術(shù)。通過液壓傳動裝置的設(shè)計，可以使學生掌握機械設(shè)計的一般程序和基本方法?？傊?，通過本題目的設(shè)計，可以使機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學生對四年所學課程得到一次較為全面的實踐鍛煉。1.3課題主要內(nèi)容 （1）研究采用調(diào)速閥的速度換接回路的原理； （2）設(shè)計出合理的、能滿足使用要求的兩種工進速度換接回路實驗裝置； （3）可實現(xiàn)兩個調(diào)速閥串聯(lián)、并聯(lián)換接實驗； （4）繪制主要零件圖； （5）選擇液壓元件型號； （6）對系統(tǒng)進行溫升校核。

16、2 液壓傳動綜述2.1液壓傳動系統(tǒng)的組成所謂液壓傳動系統(tǒng)，就是根據(jù)機械的生產(chǎn)工藝循環(huán)和生產(chǎn)能力的要求，用管路將有關(guān)的液壓元件合理、有機地連接起來，形成一個整體，用以完成規(guī)定的動力傳動職能。圖2.1所示的是推土機的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖。推土機的液壓系統(tǒng)由液壓泵1、液壓缸2、換向閥3、安全閥4、濾油器5及油箱6等組成。圖2.1 推土機的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖1-液壓泵；2-液壓缸；3-換向閥；4-安全閥；5-濾油器；6-油箱發(fā)動機帶動液壓泵從油箱中吸油，并以較高的壓力輸出，即液壓泵把發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?。液壓缸活塞桿的伸縮使推土機鏟刀升降，即把液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能傳遞給鏟刀。換向閥的作用

17、是控制液流的方向，它共有P、A、B、O四個油口，分別與液壓泵、液壓缸上下腔及油箱相通。閥桿有四個操作位置，對應于推土機的四種工作狀態(tài)。當閥桿處于中立位置I時，在換向閥內(nèi)部P口與O口相通，A口與B口被封閉，此時液壓泵輸出的油液不通過液壓缸而直接流回油箱，液壓泵卸荷，液壓缸活塞保持在一定位置；當閥桿在位置II時，換向閥內(nèi)部P口與B口相通，A口與O口相通，液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥進入液壓缸下腔，液壓缸活塞桿縮回，提升鏟刀，液壓缸上腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當閥桿在位置III時，液壓泵輸出的油液進入液壓缸上腔，使鏟刀下降，液壓缸下腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當閥桿在位置IV時，換向閥內(nèi)部四個口全通，此時鏟刀

18、處于浮動狀態(tài)。在閥桿處于位置II或III時，如果液壓缸活塞桿上升或下降到極限位置，液壓缸內(nèi)的壓力便急劇上升，可能造成油管破裂等事故，為此設(shè)置了安全閥4，以限制系統(tǒng)內(nèi)的最高壓力。當系統(tǒng)壓力高于某一限定值時，安全閥開啟，液壓泵出口的油液通過安全閥直接流回油箱。油箱的作用主要是儲存液壓油并散熱。濾油器的作用是濾去工作油液中的雜質(zhì)，以減小對液壓元件的磨損。由上面的例子可以看出，液壓傳動系統(tǒng)由以下幾部分組成。(1) 動力元件包括各種液壓泵。它們用來將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能。(2) 執(zhí)行元件包括各類液壓缸和液壓馬達。它們的作用是把工作液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，推動負載運動。液壓缸完成直線運動

19、，液壓馬達完成旋轉(zhuǎn)運動。(3) 控制元件包括各類壓力、流量、方向控制閥等。通過它們控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和流向，以保證執(zhí)行元件所要求的輸出力、速度和方向。(4) 輔助元件包括液壓油箱、管路、濾油器、蓄能器、冷卻器、加熱器、壓力表、溫度計等。它們對保證液壓系統(tǒng)正常、可靠、穩(wěn)定的工作是不可缺少的。(5) 工作介質(zhì)也稱為工作液體，是傳遞能量的媒介。它的性質(zhì)對液壓系統(tǒng)的正常工作有直接的重要影響。2.2液壓技術(shù)的優(yōu)缺點液壓傳動與其他傳動形式相比，有許多獨特的優(yōu)點。(1) 能容量大，即較小重量和尺寸的液壓元件，可傳遞較大的功率。如液壓馬達的外形尺寸約為同功率電動機的12%，重量約為同功率電

20、動機的10%20%。(2) 慣性小，啟動、制動迅速，運動平穩(wěn)，沖擊小，換向迅速。(3) 能在運行過程中進行無極調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍較大，可從100:1至2000:1。(4) 簡化整機結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)目，減輕整機重量。例如，斗容量為1m3的機械式挖掘機，零件總數(shù)為1500多件，機重41噸，而相通斗容量的全液壓挖掘機，零件總數(shù)為700多件，機重23噸。(5) 易于實現(xiàn)低速大扭矩；易于實現(xiàn)直線往復運動，可以直接驅(qū)動工作裝置；各液壓元件間用于管道連接，因而安裝位置自由度大，易于總體布置。(6) 操縱方便，省力，控制、調(diào)節(jié)簡單，易于實現(xiàn)自動化。與電氣元件相配合，易于實現(xiàn)復雜的控制操作。(7) 由于系

21、統(tǒng)充滿油液，對各液壓元件有自潤滑作用；又由于液壓系統(tǒng)容易實現(xiàn)過載保護，因而有利于延長元件的使用壽命。(8) 易于實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和維修。液壓傳動與其它傳動形式相比，也存在著下面一些缺點。(1) 由于存在泄露及油的可壓縮性，因而不能用于高精度的定比傳動。(2) 由于油的黏度隨溫度變化，影響傳動系統(tǒng)的工作性能，因而不宜在高溫或低溫下工作。(3) 能量損失較大，因而效率較低。(4) 對油液的污染比較敏感，要求有良好的防護和過濾設(shè)施。(5) 液壓元件制造精度要求高，造價高。(6) 故障診斷及排除比較困難，要求操作維修人員有較高的專業(yè)水平。2.3液壓技術(shù)的應用和發(fā)展狀況液壓與氣

22、壓傳動相對于機械傳動來說是一門新興技術(shù)。雖然從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀末英國制造出世界上第一臺水壓機算起，已有幾百年歷史，但液壓與氣壓傳動在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展卻是20世紀中期以后的事情。近代液壓傳動是由19世紀崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早時間成功的液壓傳動裝置是艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后才在機床上應用。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)和裝備迫切需要反應迅速、動作準確、輸出功率大的液壓傳動及控制裝置，促使液壓技術(shù)迅速發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機床、工程機械、冶金機械、塑料機械、農(nóng)林機械、汽車、船舶等行業(yè)得到了大幅度的應用和發(fā)展。20世紀

23、60年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。如發(fā)達國家生產(chǎn)的95%的工程機械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動。隨著液壓機械自動化程度的不斷提高，液壓元件應用數(shù)量急劇增加，元件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近十年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓、高速、大功率、節(jié)能高效、低噪聲、使用壽命長、高度

24、密集化等方面取得了重大進展。無疑，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助試驗（CAT）和計算機實時控制也是當前液壓技術(shù)的發(fā)展方向。人們很早就懂得用空氣作工作介質(zhì)傳遞動力做功，如利用自然風力推動風車、帶動水車提水灌田，近代用于汽車的自動開關(guān)門、火車的自動抱閘、采礦用風鉆等。因為空氣做工作介質(zhì)具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動、沖擊、輻射等優(yōu)點，近年來氣動技術(shù)的應用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵，機械工業(yè)等重工業(yè)迅速擴展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。和液壓技術(shù)一樣，當今氣動技術(shù)亦發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內(nèi)的自動化技術(shù)，作為柔性制造系統(tǒng)（FMS）在包裝設(shè)備、自動生產(chǎn)線和機器

25、人等方面成為不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動化以及FMS的發(fā)展，要求氣動技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應為目標，進行系統(tǒng)控制技術(shù)和機電液氣綜合技術(shù)的研究和開發(fā)。顯然，氣動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當前的發(fā)展特點，與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的自適應元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，使氣動系統(tǒng)從開關(guān)控制進入到反饋控制。計算機的廣泛普及與應用為氣動技術(shù)的發(fā)展提供了更廣闊的前景。2.4液壓系統(tǒng)設(shè)計要求及流程液壓的設(shè)計一般泛指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。由于液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)和工作原理而言，并無本質(zhì)上的區(qū)別。通常所說的液壓系統(tǒng)設(shè)計，皆指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機的設(shè)計是緊密聯(lián)

26、系的，當從必要性、可行性和經(jīng)濟性幾方面對機械、電氣、液壓和氣動等傳動形式進行全面比較和論證，決定應用液壓傳動之后，二者往往同時進行。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)首先應滿足主機的拖動、循環(huán)要求，其次還應符合結(jié)構(gòu)組成簡單、體積小重量輕、工作安全可靠、總體看來，液壓系統(tǒng)設(shè)計的流程是：(1) 明確系統(tǒng)的設(shè)計； (2) 分析系統(tǒng)工況；(3) 確定主要參數(shù)；(4) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖；(5) 選擇液壓元件；(6) 驗算液壓系統(tǒng)性能；(7) 繪制工作圖編織技術(shù)文件。3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計3.1液壓系統(tǒng)的工況分析采用調(diào)速閥的速度換接回路實驗裝置設(shè)計主要是利用電磁換向閥的通電與否，不同位的工作控制不同調(diào)速閥的工作狀

27、態(tài)來實現(xiàn)。首先，液壓油液通過液壓泵輸出，經(jīng)由未連接調(diào)速閥的油路直接工作給液壓缸，實現(xiàn)液壓缸快進的工作狀態(tài)，通過控制電磁換向閥的通電，先使某一個調(diào)速閥進行工作，控制液壓泵輸出后的流量的大小，實現(xiàn)液壓缸一工進的任務(wù)要求，然后控制不同電磁換向閥的通電，實現(xiàn)液壓缸二工進的任務(wù)要求。其中，通過液壓回路的設(shè)計，實現(xiàn)調(diào)速閥之間的串并聯(lián)要求，以此完成題目中的任務(wù)要求。任務(wù)書中給出壓力的大小為2.5MPa左右，液壓缸的速度為13m/min。3.2原理圖的擬定3.2.1確定液壓泵類型葉片泵具有流量均勻，壓力脈動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，而排量較大等優(yōu)點。在工程機械、船舶、壓鑄及冶金設(shè)備中得到

28、廣泛應用。工作原理主要是當葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。這樣兩個葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉(zhuǎn)一周時，完成兩次吸油與排油。單作用葉片泵轉(zhuǎn)自每轉(zhuǎn)一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。這次所設(shè)計的實驗臺要求壓力不高，單作用泵可以滿足回路要求，故選用單作用葉片泵。3.2.2原理圖的設(shè)計 a. 二調(diào)速閥串聯(lián)兩工進速度換接回路的設(shè)計 (1) 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進速度換接回路如圖3.1所示為我們教材中常見的二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進速度換接回路。當閥1左位工作且閥3斷開時，控制閥2的通斷與否，使油路經(jīng)調(diào)速閥A或既經(jīng)調(diào)速閥A

29、后又經(jīng)調(diào)速閥B才能進入液壓缸左腔，從而實現(xiàn)第一次工作進給或第二次工作進給。這里要求調(diào)速閥B的開口需要調(diào)節(jié)的比調(diào)速閥A的開口小，即第二次工進的速度必須比第一次工進的速度低；此外，第二次工作進給時，油液流經(jīng)調(diào)速閥A后又流過調(diào)速閥B，須經(jīng)過兩個調(diào)速閥，故液壓能量損失較大。 圖3.1 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進 圖3.2 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進 速度換接回路原有原理圖 速度換接回路新原理圖 (2) 新回路的組成與原理將現(xiàn)有回路圖3.1中閥3接在E點的油路略略改動，移接到D點處，即閥3的進、出油口分別接到C、D處，只與調(diào)速閥A并聯(lián)，另外閥2的規(guī)格相應加大，而其他部分均無變化。如圖3.1所示，這就是新回路的組成。

30、圖3.2則是新回路圖3.2的另一種等效畫法。新回路不但可以完全實現(xiàn)已有回路3.1所要求的動作循環(huán)，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的一些新的優(yōu)點，現(xiàn)分析如下（參考圖3.3）：圖3.3 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進速度換接回路新原理圖 1) 快進按下啟動按鈕，電磁鐵1TA通電，三位換向閥1左位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵3YA及4YA均不帶電，閥2和閥3的右位（常開）接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)閥1左位、閥3和閥2的右位進入液壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥1回油箱，推動活塞快速右移，實現(xiàn)快進。 2) 一工進電磁鐵1YA通電，閥1左位接入系統(tǒng)工作，電磁鐵4YA通電、3YA仍不通電，閥3左位、閥2右位接入系統(tǒng)工作；從油泵來

31、的壓力流經(jīng)流經(jīng)閥1左位后，流過調(diào)速閥A，在流經(jīng)閥2右位而進入液壓缸左腔，液壓缸右腔油經(jīng)閥1回油箱；活塞推動工作臺慢速右移，實現(xiàn)了第一次工作進給，進給量的大小由調(diào)速閥A來調(diào)節(jié)。 3) 二工進電磁鐵1YA仍通電，閥1左位仍接入系統(tǒng)工作；此時電磁鐵4YA失電（與已有回路圖2.1中通電剛好相反，從而可節(jié)約用電）、3YA通電，閥3的右位和閥2的左位接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)過閥1左位后，會流過閥3的右位，再流經(jīng)調(diào)速閥B而進入液壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥1后回油箱；活塞推動工作臺慢速右移，實現(xiàn)了第二次工作進給，進給量的大小由調(diào)速閥B來調(diào)節(jié)，不受調(diào)速閥A通流面積大小的限制。（現(xiàn)有回路圖3.1中，閥B的

32、開度需調(diào)的比A小，即二工進速度必須比一工進速度低）。4) 快退 電磁鐵1YA失電、2YA通電，閥1的右位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵3YA和4YA均失電，閥2和閥3的右位同時接入系統(tǒng)工作。從油泵來的壓力油經(jīng)閥1右位流入液壓缸右腔；液壓缸左腔的油經(jīng)閥2和閥3的右位后，再流經(jīng)閥1后位而進入油箱；活塞帶動工作臺快速左移，實現(xiàn)了快退。 5) 原位停止工作臺快速退回到原位后，工作臺上的擋塊壓下行程開關(guān)、發(fā)出信號，使電磁鐵2YA斷電，至此全部電磁鐵皆斷電，閥1處于中位，液壓缸兩腔油路均被切斷，活塞與工作臺原位停止。此時，油泵經(jīng)閥1中位卸荷。綜上所述，圖3.2和圖3.3所示的新回路不但完全可以實現(xiàn)圖3.1所示現(xiàn)有回

33、路的所有循環(huán)動作，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的新特點。 b. 二調(diào)速閥并聯(lián)兩工進速度換接回路的設(shè)計兩個調(diào)速閥并聯(lián)的速度換接回路設(shè)計思路與兩調(diào)速閥串聯(lián)的原理大同小異，通斷電情況、工進情況均相同，原理圖如圖3.4。圖3.4 二調(diào)速閥并聯(lián)的兩工進速度換接回路原理圖c. 實驗原理圖的完善在一個液壓站的實驗裝置設(shè)計實驗中，要求完成兩種工進速度換接回路實驗裝置的設(shè)計，可實現(xiàn)兩個調(diào)速閥的串聯(lián)、并聯(lián)換接實驗，原理圖如圖3.5。圖3.5 液壓試驗原理圖電磁鐵動作順序表如表3.1。表3.1 電磁鐵動作順序表1YA2YA3YA4YA5YA快進一工進二工進/快退停止3.3液壓系統(tǒng)的計算和液壓元件的選擇3.3.1液壓缸主

34、要尺寸的確定a. 工作壓力p的確定液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。由表3.2列出的數(shù)據(jù)【4】，可選擇工作壓力為2.5MPa。表3.2 液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型機 床農(nóng)業(yè)機械或中型工程機械液壓機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力p/(MPa)0.82.0352881010162032b. 計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。分析得液壓缸所受的外負載： （3.1） 式中Fw-工作負載，為0； Ff-導軌摩擦阻力負載： f為導軌摩擦系數(shù)，其中靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。 Ffs=0.2

35、100=20N Ffa=0.1100=10N F-運動部件速度變化時的慣性負載： （3.2） t取0.0006s，v=3時，F(xiàn)a為最大。 取v=1.5時， 所有液壓元器件的尺寸計算由壓力最大時的計算， 故：F最大=850N+20N=870N （3.3）式中F-工作循環(huán)中最大的外負載； Ffc-液壓缸密封處的摩擦力，精確值不易求得，通常由cm進行估算； cm-液壓缸的機械效率，現(xiàn)取值0.9。 解得Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N D2=+（D2-d2） （3.4）式中p1-液壓缸工作壓力； p2-液壓缸回油腔背壓力，由表3.3可知； d/D-活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)經(jīng)之比，由表3.4可

36、知d=0.5D； 帶入式（3.4）得D=35mm表3.3 執(zhí)行元件背壓的估算值 系 統(tǒng) 類 型背壓p2（MPa）中、低壓系統(tǒng)08MPa簡單系統(tǒng)、一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)0.50.8回油路帶背壓閥0.51.5采用帶補液壓泵的閉式回路0.81.5中高壓系統(tǒng)816MPa同上比中低壓系統(tǒng)高50%100%高壓系統(tǒng)1632MPa如鍛壓機械等初算時背壓可忽略不計表3.4 液壓缸內(nèi)經(jīng)D與活塞桿直徑d的關(guān)系按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類別d/D工作壓力p/（MPa）d/D磨床、絎磨及研磨機床0.20.320.20.3插床、拉床、刨床0.5250.50.58

37、鉆、鏜、車、銑床0.7570.620.7070.7通過查詢表3.5、表3.6可知D取40mm，取20mm。表3.5 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表3.6 活塞桿直徑系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400 c. 計算在各工作階段液壓缸所需的流量q進=v=0.0423m/min=3.768L/minq工進=v=0.0421.5m/min=1

38、.884L/min q退=v=（0.042-0.022）3m/min=2.826m/min3.3.2選擇液壓泵的規(guī)格 a. 液壓泵工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以繃得工作壓力為 pp=p1+p （3.5）式中pp液壓泵最大工作壓力； p1執(zhí)行元件最大工作壓力； p進油管路中的壓力損失，本例取0.5MPa。 pp=p1+p=2.5+0.5MPa=3MPab. 液壓泵流量的確定。液壓泵的最大流量應為 qpKl（q）max （3.6） 式中qp液壓泵的最大流量； (q)max 同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； Kl系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.11.3，現(xiàn)取1.2。

39、 qp=1.23.768L/min=4.5216L/min c. 選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得的pp和qp再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YB16.3型液壓泵，該泵的基本參數(shù)為：公稱排量為6.3mL/r，轉(zhuǎn)速為1450r/min，額定壓力為6.3MPa，容積效率為0.8，總效率為0.62，驅(qū)動功率為2.2kw。 d. 與液壓泵匹配的電動機的選定。需要電機的功率 （3.7） 故選擇電機的型號為YZ-90S-6。3.3.3液壓元件的選擇本液壓系統(tǒng)采用GE系列的閥，根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇元件型號規(guī)格如下表3.7：表3.7 元件型號圖序號名稱代號1液壓泵Y

40、B1-6.32溢流閥Y1-D6B3調(diào)速閥AQT1-D6B-64三位四通換向閥34E01-f6B5兩位三通換向閥23D-B10H6兩位兩通換向閥22F3-10B7電動機TZ-90S-63.3.4確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可接管路允許流速進行計算。本系統(tǒng)主油路流量為q=4.5216L/min，壓油管的允許流速取v4m/s，則內(nèi)徑d為 （3.8）若系統(tǒng)主油路流量按快退時取q=2.826L/min,則可算得油管內(nèi)徑d=3.9mm.綜合諸因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑d為10mm，外徑為12mm。4 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計4.1液壓油路板的結(jié)構(gòu)液壓油路板是蓋在實驗臺表面的面板

41、。一般用灰鑄鐵制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷。其正面需要直接與各類液壓元件相連，背面要求與油管相連。結(jié)構(gòu)以20mm的鋼板為主，在上面分布的是各種螺孔與通孔，用來安裝各個液壓元件。液壓油路板的安裝固定也是重要的。油路板一般采用框架固定，要求安裝、維修和檢測方便。它可安裝固定在機床上或機床附屬設(shè)備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。本次采用螺栓直接固定在用角鋼焊接而成實驗臺支架上。這種設(shè)計裝卸方面，符合實驗臺要求。4.2液壓油路板的設(shè)計4.2.1分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu)本次實驗臺設(shè)計都采用的是用管接頭來連接液壓閥與管道，選用的是卡套式管接頭。這就要求面板的一端連接閥底部有空，另一端設(shè)計

42、成螺紋孔以便與管接頭相連。本次采用的是12mm外徑的鋼管來作為油管，管接頭將采用卡套式直通管接頭，然后連接油管。4.2.2液壓元件的布局及油孔的位置繪出油路面板平面尺寸，把制作好的液壓元件樣板放在面板上進行布局，此時要注意：a. 液壓閥閥芯應處于水平位置，防止閥芯自重影響液壓閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置。b. 與液壓油路板上主液壓油路相同的液壓元件，其相應的油口應盡量要沿同一坐標布置。c. 壓力表開關(guān)布置在最上方，如果需要在液壓元件之間布置，則應留足壓力表的安裝空間。d. 液壓元件之間的距離應大于5mm，換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導閥以及壓力表等可伸到面板的輪廓外。根據(jù)以上準則，布

43、局出各個閥類的位置，然后就可以在是實驗臺面板上根據(jù)液壓元件的要求布局各個孔的位置以及尺寸了。液壓油路板的正面用來安裝液壓元件。上面布置有液壓元件固定螺孔、油路板固定孔和液壓元件的油孔。當液壓元件布置完畢后，基本位置就確定了。液壓油路板背面，設(shè)計有與執(zhí)行元件連接的油孔、與液壓泵連接的壓力油孔以及與液壓油箱連接的回油孔。此類液壓油孔可加工成米制細牙螺紋或者英制管螺紋孔。在設(shè)計過程中，會出現(xiàn)各個孔間的干涉問題。采用的方法是可以把油路板設(shè)計成偏心油孔，只要兩孔有公共部分即可保證油路的暢通。4.2.3繪制液壓油路板零件圖實驗臺面板結(jié)構(gòu)復雜，用多個視圖表達，主視圖表示液壓元件安裝固定的位置、液壓元件進出油

44、口位置和大小，后視圖表示各油管接頭位置和尺寸。圖4.1為實驗臺面板的主視圖。圖4.1 實驗臺面板主視圖5 液壓站的設(shè)計5.1液壓油箱的設(shè)計液壓油箱的作用是貯存液壓油、分離液壓油中雜質(zhì)和空氣，同時還起到散熱的作用。5.1.1液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量V可概略地確定為：在低壓系統(tǒng)中（p2.5MPa）可取： (5.1)在中壓系統(tǒng)中（p6.3MPa）可?。?(5.2)在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中（p6.3MPa）可取： (5.3)式中V液壓油箱有效容量； 液壓泵額定流量。在本課題中qp=3.768L/min，V=3.76

45、85=18.84L。應當注意：設(shè)備停止運轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會因策略作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不應超過液壓油箱高度的80%。根據(jù)設(shè)計條件，本實驗臺屬于中壓系統(tǒng)，液壓油箱的有效容量按泵的流量的57倍來確定(參照表5.1)，現(xiàn)油箱有效容積取150L。表5.1 BEX系列液壓油箱外形尺寸尺寸(mm)型號abcBEX63A550450600BEX100700500600BEX160800600660BEX2501000650680BEX-1000180011008005.1.2液壓油箱的外形尺寸 液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸

46、，一般尺寸比（長：寬：高）為1：1：11：2：3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受時，可將液壓油箱的容量予以增大。如果所設(shè)計的液壓油箱能滿足下列尺寸的要求，則可以從中選擇一種。由于我國液壓油箱還沒有統(tǒng)一的標準，本文只介紹其中的一種。此次選用的油箱型號為BEX-63A，可滿足設(shè)計所需要求。設(shè)計圖如5.1所示。圖5.1 油箱主視圖5.1.3液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計在一般設(shè)備中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱。a. 隔板(1) 作用 增長液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。(2) 安裝形式 隔板的安裝形式有多種，可以設(shè)計成高出液壓油

47、面，使液壓油從隔板側(cè)面流過；還可以把隔板設(shè)計成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過。本次實驗設(shè)計中隔板的安裝形式如圖5.2。圖5.2 隔板b. 吸油管與回油管(1) 油管出口回油管的出口形式有直口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等幾種型式，斜口應用得較多，一般為45C斜口。為了防止液面波動，可以在回油管出口裝擴散器?；赜凸鼙仨毿D(zhuǎn)在液面以下，一般距液壓油箱底面的距離大于300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。(2) 回油集管單獨設(shè)置回油管當然是理想的，但不得已時則應使用回油集管。對溢流閥、順序閥等，應注意合理設(shè)計回油集管，不要人為地施以背壓。(3) 泄漏油管的配

48、置管子直徑和長度要適當，管口應在液面之上，以避免產(chǎn)生背壓。泄漏油管以單獨配管為好，盡量避免與回油管集流配管的方法。(4) 吸油管吸油管前一般應設(shè)置濾油器，其精度為100200目的網(wǎng)式或線隙式濾油器。濾油器要有足夠的容量，避免阻力太大。濾油器與箱底間的距離就不小于20mm。吸油管應插入液壓油面以下，防止吸油時卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動油面，致使油中混入氣泡。(5) 吸油管與回油管的方向為了使油液流動具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管的配置，盡量把吸油管和回油管用隔板開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管及回油管的斜口方向應一致，而不是相對著。c. 防止雜質(zhì)侵入為了防止液

49、壓油被污染，液壓油箱應做成完全密封型的。在結(jié)構(gòu)上應注意以下幾點：(1) 不要將配管簡單地插入液壓油箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會從其周圍的間隙侵入。同時應盡量避免將液壓泵及馬達直接裝在液壓油箱頂蓋上。(2) 在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的氣密性。例如，液壓油箱的上蓋可直接焊上，也可加密封墊（1.5mm厚以上的耐油密封墊）進行密封。(3) 為保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設(shè)計成既能過濾空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。d. 頂蓋及清洗孔(1) 頂蓋在液壓油箱頂蓋上裝設(shè)泵、馬達、閥組、空氣濾清器時，必須十分牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密

50、封填料、耐油橡膠密封圈（厚21.5mm左右）以及液態(tài)密封膠（耐油性、半干燥性）襯入其間，以防雜質(zhì)、水和空氣侵入，并防止漏油。同時，不允許由閥和管道泄漏在箱蓋上的液壓油流回液壓油箱內(nèi)。液壓泵及液壓馬達的底座要與上頂蓋分開，另行制做。如圖5.3所示。圖5.3 油箱頂蓋(2) 清洗孔液壓油箱上的清洗孔，應最大限度地易于清掃液壓油箱內(nèi)的各個角落和取出箱內(nèi)的元件。(3) 雜質(zhì)和污油的排放為了便于排放污油，液壓油箱底部應做成傾斜式箱底，并將放油塞安放在最低處。e. 液面指示為觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應在箱的側(cè)面安裝液位指示計，指示最高、最低油位。液面指示計可選用帶溫度的（見圖5.4）。圖5.4 液面指示

51、計的形式與位置f. 液壓油箱的防銹為了防止液壓油箱內(nèi)部生銹，應在油箱內(nèi)壁涂耐油防銹涂料。g. 液壓油箱的加熱與冷卻為提高液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，應使系統(tǒng)在適宜的油溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在30C50C范圍內(nèi)，最高不超過60C，最低不低于15C。(1) 加熱寒冷地區(qū)因溫度低，液壓泵走動困難，需首先加熱。工廠中常用SRY2型油用管狀電加熱器。(2) 冷卻液壓系統(tǒng)工作時，因各種損失，有時使液壓油液產(chǎn)生大量的熱量，直接影響系統(tǒng)的正常工作，這些熱量單憑一般的液壓油箱散發(fā)是不夠的。因此，需設(shè)置冷卻設(shè)備。液壓系統(tǒng)中冷卻器的常用冷卻方式有水冷和風冷兩種。5.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.1液壓泵的安裝方式液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。a. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放到液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。b. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時電動機與液壓泵的同軸度不易保證。 本次設(shè)計采用的是臥式安裝（如圖5.5）。液壓泵及掛到都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散