畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）比例減壓閥性能測(cè)試系統(tǒng)

1、武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要此次設(shè)計(jì)的比例減壓閥性能測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)的要求是能夠完成各種比例減壓閥相關(guān)性能試驗(yàn)，包括流量特性和階躍響應(yīng)特性。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包括液壓測(cè)試和電氣兩個(gè)部分，由于設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是液壓測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于電氣系統(tǒng)只做概述。在泵站的設(shè)計(jì)中，核心部分是泵，油箱以及過(guò)濾器的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型，三者的關(guān)系是相互影響的，同時(shí)，液壓系統(tǒng)也受外在因素的諸如工作環(huán)境和空間尺寸的影響，這些影響對(duì)系統(tǒng)的影響是非常大的，這個(gè)因素考慮的不全面直接影響到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否。在系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)計(jì)算中，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容所給出的額定流量、最大流量、額定壓力、最大壓力等條件，得出系統(tǒng)所需的最大流量，然后根據(jù)所需的流量和

2、壓力來(lái)選擇泵、電機(jī)、油箱、管道等液壓元件。各種液壓輔件（過(guò)濾器、冷卻器、加熱器等）就按測(cè)試系統(tǒng)的要求來(lái)具體選定。在計(jì)算過(guò)程的最后，再計(jì)算液壓系統(tǒng)的壓力損失等進(jìn)行校核。因?yàn)榇讼到y(tǒng)是測(cè)試系統(tǒng)，要求測(cè)試精度高，連續(xù)工作的時(shí)間較短，工作環(huán)境較好，所在在選擇液壓輔件時(shí)對(duì)于過(guò)濾器有較高要求，對(duì)于冷卻器和加熱器等輔件要求較低。關(guān)鍵詞：電液比例； 減壓閥； 測(cè)試平臺(tái)； 性能檢測(cè) abstractthe design for the performance detection system of proportional vlave.the requirements for system is able to

3、complete various of proportional valve that related performance experiment. include the flow characteristic and step response characteristic. the designed system includes two parts is what electrical and hydraulic testing. due to the design content is hydraulic testing system, so only do the summary

4、 for the electrical system.in the design of the pumping station. the core part is pump. fuel tank and the design calculation and selection of filter. the three relationship is mutual influence. simultaneously, hydraulic system also suffer the external factors such as the influence of working environ

5、ment and space dimension . these impact is vital for the system. it will be affect the system design directly that reasonable or not if the factor doesn't consider comprehensively.in the system of each parameter calculation according to design content given the rated flow, the maximum flow, rate

6、d pressure , maximum pressure and so on. obtain maximum flow of that system .then according the needs of the flow and pressure to choose the pump , motor, tank and pipeline etc hydraulic components. various of hydraulic auxiliary parts (filters, cooler, heater and so on.)according the requirement of

7、 system to specific selecting .as the system is test system. high precision required. continuous work shortly. good working environment. so have higher requirement for filters when select hydraulic auxiliary parts and have lower requirement for cooler and heater.key words: electro-hydraulic: proport

8、ional valve: direction valve; test platform; performance testing目 錄1. 緒論11.1 背景及工藝11.2設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 設(shè)計(jì)方案12 液壓系統(tǒng)的計(jì)算與選型32.1 系統(tǒng)工作壓力的確定32.2 測(cè)試元件的選型說(shuō)明33 動(dòng)力元件的計(jì)算與選型43.1 液壓泵的選型43.2 電動(dòng)機(jī)的選型54液壓輔助件64.1油箱的選擇64.2濾油器的選擇74.3 冷卻器的選擇84.4 加熱器的選擇104.5 管道的選擇114.5.1 管子的分類114.5.2 管子的計(jì)算與選擇125 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算135.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失136 液壓站的設(shè)

9、計(jì)146.1 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)146.2 液壓疊加回路設(shè)計(jì)156.3 液壓系統(tǒng)的安裝166.4 管路的安裝與清洗176.5 液壓系統(tǒng)的維護(hù)177 結(jié)束語(yǔ)17參考文獻(xiàn)19致謝20211. 緒論1.1 背景及工藝電液比例閥，是電液比例控制技術(shù)的核心和主要功率放大元件。它以傳統(tǒng)的工業(yè)用液壓控制閥為基礎(chǔ)，采用電一機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)，按輸人電信號(hào)指令連續(xù)、成比例地控制液壓系統(tǒng)的壓力、流量或方向等參數(shù)。比例減壓閥就是電液比例閥中重要的一種。雖然比例閥與伺服控制系統(tǒng)中的伺服閥相比性能在某些方面還有一定的差距，但是 其顯著的優(yōu)點(diǎn)是抗污染能力強(qiáng)，減少了由于污染而造成的工作故障，提高了液壓系統(tǒng)的

10、工作穩(wěn)定性和可靠性。因此，更適合于工業(yè)過(guò)程。另一方面，比例閥的成本比伺服閥低， 而且不包含敏感和精密的部件，更容易操作和保養(yǎng)，已在許多場(chǎng)合獲得廣泛應(yīng)用。比例減壓閥是電液比例控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其性能的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作性能，因此有必要設(shè)計(jì)一套電液比例減壓閥測(cè)試系統(tǒng)來(lái)檢驗(yàn)比例減壓閥的性能好壞。本文研制的比例減壓閥測(cè)試系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的測(cè)試各類比例減壓閥，并且采用計(jì)算機(jī)全自動(dòng)數(shù)字化測(cè)試，精度高，排除了人為的干擾。同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并繪制曲線，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)能自動(dòng)打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)表，方便故障診斷。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)題目名稱：比例減壓閥液壓測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)及要求：1、液壓系統(tǒng)最大試驗(yàn)

11、壓力：28mpa。2、選擇電液比例減壓閥（type: 3dreme16p-62/200yg24k31v rexroth產(chǎn)）作為測(cè)試樣本，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試試驗(yàn)。3、測(cè)試項(xiàng)目包括：流量特性和階躍響應(yīng)特性1.3 設(shè)計(jì)方案測(cè)試系統(tǒng)的組成：如圖1.1所示，比例減壓閥測(cè)試系統(tǒng)包括兩個(gè)部分：液壓測(cè)試部分和電氣部分。該系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、信號(hào)放大單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元、傳感器單元以及電液比例閥實(shí)驗(yàn)臺(tái)等組成。工控機(jī)是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的主控機(jī),它通過(guò)人機(jī)界面接收用戶指令,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編制合適程序輸出適宜的實(shí)驗(yàn)信號(hào),通過(guò)與pcld-8115數(shù)據(jù)采集卡的通訊采集測(cè)試數(shù)據(jù),并負(fù)責(zé)測(cè)試結(jié)果的顯示、打印等。傳感器單

12、元是比例減壓閥自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的重要部件,表征被測(cè)電液比例閥的性能或狀態(tài)的壓力、流量、溫度等物理量都需要由相應(yīng)的傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),然后直接送往數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行顯示或處理。圖1.1測(cè)試系統(tǒng)圖系統(tǒng)原理圖如圖1.2所示：圖1.2 液壓系統(tǒng)原理圖1.油箱 2.截止閥 3.減震喉管 4.變量泵 5.電機(jī) 6.溢流閥 7.壓油過(guò)濾器 8.單向閥 9.壓力表 10.壓力傳感器 11.流量計(jì) 12.比例減壓閥 13.箱上回油過(guò)濾器 14.冷卻器 15.加熱器系統(tǒng)中所有無(wú)件的具體型號(hào)如表1所示：表1 系統(tǒng)元件選型明細(xì)表序號(hào)元件名稱型號(hào)1油箱自行設(shè)計(jì)2截止閥2za-f16d3減震喉管kxtdn324變量泵160ccy

13、14-1b5電機(jī)y2-315l2-66溢流閥dbd-s-p-10-ng107壓油過(guò)濾器z/q-uh1608單向閥crg-03-0.59壓力表y-60zt10比例減壓閥3dremei16p-62/200yg24k31v11箱上回油過(guò)濾器wu-400%x180f12冷卻器2lq-fwa10f13加熱器gyy4-220/8 2 液壓系統(tǒng)的計(jì)算與選型2.1 系統(tǒng)工作壓力的確定壓力的選擇要根據(jù)需要測(cè)試的比例減壓閥而定，同時(shí)需要考慮其他元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況的限制。 壓力的選定要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求并考慮壓力損失。初步確定系統(tǒng)工作壓力為p，任務(wù)書中要求系統(tǒng)最高工作壓力不高于28mpa，考慮到

14、這是測(cè)試系統(tǒng)，工作壓力可視為最高工作壓力，故取系統(tǒng)實(shí)際工作壓力為28mpa。2.2 測(cè)試元件的選型說(shuō)明根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，選擇電液比例方向閥（type: 3dreme16p-62/200yg24k31v rexroth產(chǎn)）作為測(cè)試樣本，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試試驗(yàn)。測(cè)試項(xiàng)目包括：壓力特性，流量特性和階躍響應(yīng)特性。表2.1 比例減壓閥的工藝參數(shù)比例減壓閥的代號(hào)代號(hào)功能說(shuō)明3dreme三通帶最大壓力限制，帶內(nèi)置放大器16通徑16p底板安裝62系列62200壓力等級(jí)200bary控制油內(nèi)供，控制沒(méi)外排g24電控器供電電壓24v dck31帶有e din43563-am6-3標(biāo)準(zhǔn)插頭v氟橡膠密封電液比例方

15、向閥的流量確定，如圖2.1所示的特性曲線，由曲線得，系統(tǒng)最大流量為280l/min.圖 2.1 a口壓力-設(shè)定值特性曲線3 動(dòng)力元件的計(jì)算與選型3.1 液壓泵的選型1）確定液壓泵的最大壓力pp p + p+ 公式參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（五）p37-106 式中： p比例減壓閥最大工作壓力(mpa)； p從液壓泵出口到比例減壓閥入口之間總的管路損失，初算是可依據(jù)經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。管路簡(jiǎn)單、流速不大的，取p =0.20.5mpa。管路復(fù)雜、進(jìn)口油調(diào)速閥的，取p =0.51.5mpa 。由上面計(jì)算數(shù)據(jù)可知，比例減壓閥最大的工作壓力為28mpa，取p =1.5mpa; 則泵的工作壓力pp=p+p=29.5 m

16、pa；取pp=32 mpa。2）確定液壓泵的流量qvp ，液壓泵的流量應(yīng)該為：qvp k(qvmax ) 公式參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（五）p37-106式中： k系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取k=1.11.3； å qvmax同時(shí)動(dòng)作的液壓缸的最大流量，可以從流量循環(huán)表上查到。對(duì)于溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4 m³/s。從流量循環(huán)表上查得，比例減壓閥的最大流量是280l/min。取泄露系數(shù)k=1.1； 則：qvp1.1×280=308l/min3）選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（五）p37-155,選擇2臺(tái)160ccy14-1b斜盤式軸向柱塞變量泵，其

17、主要技術(shù)參數(shù)如表3.1所示：表3.1 泵主要技術(shù)參數(shù)公稱排量ml/r160 驅(qū)動(dòng)功率kw94.5額定壓力mpa32容積效率%92額定轉(zhuǎn)速r/min1000重量kg1583.2 電動(dòng)機(jī)的選型該系統(tǒng)是測(cè)試系統(tǒng)，所以電機(jī)的功率由系統(tǒng)需要的最大功率來(lái)確定：p=pmax×qmax=28×106×280×10-3÷60=130.7kw根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本p16-36, 選擇型號(hào)為y2-315l2-6型電機(jī)參數(shù)如表3.2所示：表3.2 電機(jī)y2-315l2-6主要技術(shù)參數(shù)額定功率/kw132效率%94.2額定轉(zhuǎn)矩2.0額定電流/a244額定轉(zhuǎn)速/r/min

18、980功率因數(shù)0.874 液壓輔助件4.1 油箱的選擇油箱在系統(tǒng)中的功能，主要是儲(chǔ)油和散熱，也起著分離油液中的氣體及沉淀污物的作用。油箱有開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式油箱應(yīng)用廣泛，箱內(nèi)液面與大氣相通，為防止油液被大氣污染，在油箱頂部設(shè)置空氣濾清器，并兼作注油口。閉式油箱一般指箱內(nèi)液面不直接與大氣連通，而將通氣孔與具有一定壓力的惰性氣體相接，充氣壓力可達(dá)0.05mpa。本系統(tǒng)采用開(kāi)式油箱，在清洗蓋板上設(shè)置空氣濾清器。油箱的形狀一般采用矩形，而容量大于2m3的油箱采用圓筒形結(jié)構(gòu)比合理，設(shè)備重量輕，油箱內(nèi)部壓力可達(dá)0.05mpa。油箱必須有足夠大的容量，以保證系統(tǒng)工作時(shí)能夠保持一定的液位高度。油箱的排油口與

19、回油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插入最低液面之下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口制成45°的斜角，以增大吸油及出油的截面，本系統(tǒng)中的回油管和泄油管均須設(shè)置斜角。為了使油液流動(dòng)時(shí)速度變化不致過(guò)大，管口應(yīng)面向箱壁。 油箱應(yīng)設(shè)置隔板將吸、回油管隔開(kāi)，使液流循環(huán)，油液中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀。隔板結(jié)構(gòu)有溢流式標(biāo)準(zhǔn)型、回流式及溢流式等幾種。另外還可根據(jù)需要在隔板上安置過(guò)濾網(wǎng)。本系統(tǒng)采用兩個(gè)隔板交錯(cuò)布置，使液流呈s形流動(dòng)，增加了液壓油的流動(dòng)行程，更利于散熱。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(lái)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（p<

20、;2.5mpa ）,可?。簐=(24)q在中壓系統(tǒng)中（p<6.3mpa），可?。?v=(57)q在中高壓或高壓大功率系統(tǒng)中（p>6.3mpa），可取： v=(612)q式中，v液壓油箱有效容量；q液壓泵額定流量。應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力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(yīng)超過(guò)液壓油箱高度的80。本次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)最高工作壓力不高于28mpa，系統(tǒng)工作壓力取為28mpa，屬中高壓或高壓大功率系統(tǒng)，故有： v=(612)q。取:v=8q； 又因?yàn)閝=280l/min；所以v=8×280=2040油箱的有效

21、容量v=0.8abc=0.8v1油箱的容量v1=2040/0.8=2550l油箱的外形尺寸的計(jì)算：液壓油箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為5:5:4。為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。 所以設(shè)a=5x,b=5x,c=4x 5x*5x*4x=2550a=5x=1472mm,考慮到一般放置液壓測(cè)試系統(tǒng)的地方高度方向的空間是足夠的，盡量取油箱所占地面面積較小，取長(zhǎng)a=1300mm, 寬b=1200mm, 高c=1720mm4.2 濾油器的選擇濾油器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)，使油液保持清潔，

22、延長(zhǎng)液壓元件使用壽命，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。液壓系統(tǒng)75%左右的故障是由介質(zhì)的污染造成的，所以應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置濾油器。濾油器的過(guò)濾精度用過(guò)濾掉的雜質(zhì)的顆粒大小表示，一般可分為粗濾油器、普通濾油器、精濾油器及特精濾油器四種。他們分別濾掉的雜質(zhì)的顆粒公稱尺寸為： 100 以上為粗濾油器，（10100）為普通濾油器，（510）為精濾油器、（15）為特精濾油器。本系統(tǒng)中，壓油路上和回油路上均采用過(guò)濾精度較高的濾油器。根據(jù)濾油器在液壓系統(tǒng)中所處的位置不同，濾油器的種類也多種多樣。網(wǎng)式濾油器，裝在液壓泵吸油管路上，用以保護(hù)液壓泵。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點(diǎn)。線隙式濾油器，一般用于中、低

23、壓系統(tǒng)。這種濾油器阻力小、通流能力大，但不易清洗。紙質(zhì)濾油器，比一般其它類型濾油器過(guò)濾精度高，可濾除油液中的微細(xì)雜質(zhì)。這種濾油器有用于高壓管路的和低壓管路上的兩種。可安裝壓差發(fā)訊裝置。用于要求過(guò)濾質(zhì)量高的液壓系統(tǒng)中。燒結(jié)式濾油器，是由燒結(jié)青銅濾芯作為過(guò)濾元件，加上鋼質(zhì)殼體而成的。這種濾油器耐高壓、高溫，有時(shí)顆粒脫落影響精度，堵塞后不易清洗。用于要求過(guò)濾質(zhì)量高的液壓系統(tǒng)中。片式濾油器，用于一般過(guò)濾，油流速度不超過(guò)0.51m/s。磁性濾油器，用于吸附鐵屑與其他濾油器合用。選擇過(guò)濾器時(shí)應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面：根據(jù)使用目的選擇過(guò)濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過(guò)濾器的安裝形式。過(guò)濾器應(yīng)具有足夠大的通油能力

24、。并且壓力損失要小。過(guò)濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。濾芯所使用的濾材應(yīng)滿足所使用的工作介質(zhì)的要求。并且有足夠的強(qiáng)度過(guò)濾器的強(qiáng)度及壓力損失是選擇時(shí)需要重點(diǎn)考慮的因素，安裝過(guò)濾器后會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。濾芯的更換及清洗要方便。應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護(hù)附件。結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、緊湊，安裝形式合理。價(jià)格低廉。在此測(cè)試平臺(tái)中，需要的過(guò)濾精度比較高，因此壓油路選擇精濾油器，回油路選擇普通濾油器。因?yàn)榇讼到y(tǒng)是測(cè)試系統(tǒng)，要求精度較高，故將壓油路和回油路上的過(guò)濾器選同一型號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)要求（此系統(tǒng)由兩臺(tái)泵供油，兩臺(tái)泵平均分配提供壓力和流量），吸油路上的壓力為12.5mpa,流量為140

25、l/min，在網(wǎng)上查閱相關(guān)過(guò)濾器的參數(shù)，壓油路上的過(guò)濾器選擇型號(hào)為z/q/uh160，回油路上的過(guò)濾器選擇型號(hào)為21fh2410-140的回油過(guò)濾器。4.3 冷卻器的選擇液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因液壓泵、液壓缸的容積損失和機(jī)械損失，或控制元件及管路的壓力損失等消耗的能量，幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。這些熱量除一部分散發(fā)到周圍空間，大部分使油液及元件的溫度升高。如果油液溫度過(guò)高（>80），將嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。為了提高液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，應(yīng)使系統(tǒng)在適宜的溫度下工作。液壓油溫度一般希望保持在3050范圍內(nèi)，最高不超過(guò)60，最低不低于15。溫度過(guò)高，將使油液迅速變質(zhì)，同時(shí)使泵的容積效率下降；還會(huì)使液

26、壓缸產(chǎn)生密封件早期老化，活塞熱脹，容易卡死等現(xiàn)象。因此，必須對(duì)油液進(jìn)行冷卻。冷卻器除通過(guò)管道散熱面積直接吸收油液中的熱量以外，還使油液流動(dòng)出現(xiàn)紊流，通過(guò)破壞邊界層來(lái)增加油液的傳熱系數(shù)。冷卻器的基本要求有： 1）有足夠的散熱面積。 2）散熱效率高。 3）油液通過(guò)時(shí)壓力損失小。 4）結(jié)構(gòu)力求緊湊、堅(jiān)固、體積小、重量輕。 冷卻器的計(jì)算主要根據(jù)熱交換量來(lái)確定散熱面積，從而選定冷卻器。1、發(fā)熱溫升計(jì)算 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外負(fù)載荷輸出有效率外，其余的功率損失全部轉(zhuǎn)化成熱量，使油溫升高。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，其發(fā)熱功率為：pht =pt-pc 式中：pt液壓系統(tǒng)總的輸入功率； pc液壓系統(tǒng)輸出的有

27、效功率。因?yàn)榇穗娨罕壤较蜷y液壓測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)中沒(méi)有執(zhí)行元件，可視為泵的輸出功率全部轉(zhuǎn)化成熱量。又因?yàn)榇藴y(cè)試系統(tǒng)中，系統(tǒng)的工作壓力和流量是隨時(shí)間周期性變化的，所以其發(fā)熱功率按壓力和流量的均值計(jì)算，其發(fā)熱功率為p=28×106×280×10-3/60×2×2=32.7kw2、散熱計(jì)算1）油箱散熱面積液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是郵箱表面，采用回油冷卻，前面已經(jīng)初步計(jì)算求得油箱的有效容積為2040l，油箱的容積為2550l，一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱表面，與油不直接接觸的表面算是半散熱面。已經(jīng)知道油箱長(zhǎng)a=1472mm,

28、 寬b=1472mm, 高c=1178mm油箱的散熱面積為：a=(0.8ac+0.8bc)*2+ab+ab/2+(0.2ac+0.2bc)*2/2 =1.8c(a+b)+1.5ab = 9.49m22）油箱的散熱功率為：phc=kt*at*t 式中： kt油箱的散熱系數(shù)，查表取kt=16w/（m² ）； t油溫與環(huán)境溫度之差，取t=25所以phc=16*25*9.49=3.796kw<p=32.7kw由此可見(jiàn)，油箱表面的但熱不能滿足系統(tǒng)的散熱要求，管路的散熱極小，所以需要另設(shè)冷卻器。3）冷卻器散熱面積冷卻器的散熱面積為 ： a=(pht-phc)/(ktm)式中： k傳熱系數(shù)，

29、用管式冷卻器時(shí); 取k=116w/（m² ）tm平均溫升。因?yàn)椋簍m=- 式中：t1,t2液壓油入口和出口的溫度； t1,t2 冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度。 取油進(jìn)入冷卻器的溫度t1 =60 ,油流出冷卻器的溫度t2=50，冷卻水入口溫度t1=25,冷卻水的出口溫度為t2 =30，則：tm=-=27.5所需的冷卻器的散熱面積為： a=(32.7-3.796)×1000/(116×27.5) =9.1m2由此，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（五）p37-731，選擇2lq-fwa10f的冷卻器,其散熱面積為10m2,可以滿足需求。參照表4.1。表4.1 2lq-fwa10f冷卻器

30、參數(shù)說(shuō)明如下：字母代號(hào)說(shuō)明字母代號(hào)說(shuō)明2通道數(shù)a使用壓力lq冷卻器類型10換熱面積fw浮動(dòng)頭臥式f法蘭連接4.4 加熱器的選擇寒冷地區(qū)因溫度低，液壓泵啟動(dòng)困難，需首先對(duì)油液進(jìn)行加熱。工廠中常用sry2和sry4型油用管狀點(diǎn)加熱器，這兩種加熱器是用兩根管子彎成，用法蘭固定，兩端通過(guò)接頭接通電源，用于在敞開(kāi)式或封閉式油箱中加熱用。sry型還可以加熱水和其他導(dǎo)熱比油好的液體。sry2型適合在敞開(kāi)或封閉式的油箱中用，其最高工作溫度為300。sry4 型適合在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)加熱油類用，其最高工作溫度為300。電加熱器安裝在油箱中，為了防止加熱器管子表面燒焦液壓油，在加熱管的外邊裝上套管。加熱器的使用安裝要求

31、：加熱管部分應(yīng)全部浸入液壓油中，不允許因液面降低而使加熱管部分外露；為保證電加熱器加熱管部分全部浸入液壓油中，應(yīng)使之水平安裝；使用電加熱器的時(shí)候，應(yīng)同時(shí)加一個(gè)熱電偶，當(dāng)液壓油溫度升高至預(yù)定值時(shí)，加熱器自行斷電。電加熱器的發(fā)熱能力可按下式進(jìn)行估算： n式中： n加熱器的發(fā)熱能力； c油的比熱,取c=1680-2094j/（kg ）r油的密度，取r=900kg/m3v油箱內(nèi)油的體積（m3）；q油加熱后的溫升(); t加熱時(shí)間（s）。由前面計(jì)算可知： v=2040l,取q=30，c=1800j/（kg ）,t=40min=2400s把上述參數(shù)代入上式可得：n=(1800*900*2.04*30)/2

32、400=41.31kw因?yàn)殡娂訜崞鞯墓β蕄=n/,是熱效率是熱效率，一般=0.60.8,取=0.8。 所以p=41.31/0.8=51.6kw根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（五）p37-743，選擇4臺(tái)gyy4-220/8的加熱器才能滿足該系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，但是考慮到此系統(tǒng)是測(cè)試系統(tǒng)，不會(huì)在溫度很低的情況下工作，所以取3臺(tái)加熱器就能滿足工作要求。參照表4.2.4.2 gyy4-220/8的加熱器參數(shù)說(shuō)明如下：型號(hào)gyy4-220/8電壓/v220功率/kw8生產(chǎn)廠上海電熱器廠a/mm1007侵入油長(zhǎng)度/mm9304.5 管道的選擇4.5.1 管子的分類 管道的作用是保證右路的連通，并便于拆卸、安裝；根據(jù)工作壓力

33、、安裝位置確定管件的連接結(jié)構(gòu)；與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑。 在液壓傳動(dòng)中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。 鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝置位置比較方便的地方。一般采用無(wú)縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6mpa 時(shí)，也可用焊接鋼管。 紫銅管能承受的壓力較低（p3.610mpa） ，經(jīng)過(guò)加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需要進(jìn)行彎曲；但價(jià)貴且抗振能力較弱。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般只作回油管用。 膠管作聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高雅膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于

34、壓力較高的油路中。低壓膠管是麻繩或棉線編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，故考慮用鋼管，鋼管材料對(duì)于中、高壓系統(tǒng)采用20號(hào)鋼。而對(duì)于聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管路則考慮用軟管聯(lián)接。軟管分高、低壓兩種。高壓軟管是以鋼絲編織或鋼絲纏繞為骨架的橡膠軟管，用于壓力油路。低壓軟管是以麻線或棉線編織體為骨架的橡膠軟管，用于壓力較低的回油路或氣動(dòng)管路中。 4.5.2 管子的計(jì)算與選擇鋼管內(nèi)油液的流速推薦值v 吸油管路取v0.5-2 m/s，一般取1m/s以下； 壓油管路取v2.6-6 m/s； 短管道及局部收縮處取v=5-10m/s； 回流管路取 v1.5-3m/s；

35、 泄油管路取 v1m/s。 管子內(nèi)徑的計(jì)算公式如下： 式中：q通過(guò)管道內(nèi)的最大流量（l/min）； v管內(nèi)允許流速（m/s） ，按推薦值選定。 吸油管路，取v=1m/s 內(nèi)徑=54.8 mm壓油管路，取v=3 m/s 內(nèi)徑=44.7 mm回油管路，取v=2m/s 內(nèi)徑=54.8mm泄油管路，取v=1m/s 內(nèi)徑= 24.5mm（泄漏油的流量取最大流量的十分之一）按照液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（111）選取油管列表4.3如下：（p<28mpa）表4.3項(xiàng)目類別內(nèi)徑（mm）外徑（mm）管接頭連接螺紋（mm）壁厚（mm）吸油5063m48×28.5壓油4050m48×27回油50

36、63m48×28.5泄露2534m32×255 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各個(gè)回路形式、液壓元件及連接管路完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對(duì)一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是進(jìn)一步確切的計(jì)算液壓回路的各段壓力損失，容積損失和系統(tǒng)效率，發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新的調(diào)整，或者采取其他必要的措施。5.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失p 1,管路的局部壓力損失p2 和閥類元件的局部損失p3，總的壓力損失為： p=p 1+p2+p3式中： l管道的長(zhǎng)度（m）；d管道的內(nèi)徑（

37、m）；v液體的平均流速（m）；根據(jù)選定的各管道內(nèi)徑，根據(jù) v=4qv/(d²）和實(shí)際流量計(jì)算各管道實(shí)際流速列表5.1（最大流量為280l/min,取實(shí)際流量為150l/min）：表5.1管道名稱實(shí)際流量(l/min)選定管道內(nèi)徑(mm)實(shí)際流速(m/s)壓油管路150401.99回油管路150501.271) 沿程壓力損失沿程壓力損失，主要是泵到被測(cè)的電液比例方向閥之間的壓力損失，此時(shí)管路取30m，已知液壓油的密度為960kg/m³，正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候起運(yùn)動(dòng)粘度為 46mm²/s已知： re=式中：d管道內(nèi)徑（m） v管道內(nèi)實(shí)際流速（m/s） v油液運(yùn)動(dòng)粘度（mm&#

38、178;/s）壓油管路壓力損失：re=1.99×0.04/（4.6×10-5）=1730<2300回油管路壓力損失：re=1.27×0.05/（4.6 ×10-5）=1380<2300油在管路中呈層流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：=代入p1=lv²/(2d)(p1)壓油=64×15×1.99²×960/(1730×0.04×2)pa=0.03mpa(p1)回油=64×15×1.27²×960/(1380×0.05×2

39、)pa=0.01mpap1=(p1)壓油+(p1)回油=0.04 mpa2) 液壓油通過(guò)閥的壓力損失比例減壓閥 損失取0.15mpa溢流閥 損失取0.2mpa單向節(jié)流閥 損失取0.3×4mpa單向調(diào)速閥 損失取0.3mpap總=0.15+0.2+1.2+0.3+0.05=1.95mpa<15mpa（最大壓力為25 mpa，取15 mpa為實(shí)際壓力）所以泵的選擇是滿足條件的，是合適的。6 液壓站的設(shè)計(jì)6.1 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站是由液壓油箱、液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器、濾油器、液面指示器和清洗孔等。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它

40、們之間的聯(lián)軸器等。液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。 液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。本系統(tǒng)采用集中式結(jié)構(gòu)，將液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與執(zhí)行元件隔開(kāi)。 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)： 1) 液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調(diào)整、維修和使用，并且要適當(dāng)?shù)刈⒁馔庥^的整齊和美觀。 2) 液壓泵與電動(dòng)機(jī)可裝在液壓油箱的蓋上，也可裝在液壓油箱之外。主要考慮液壓油箱的大小與剛度。由于本系統(tǒng)的油箱較大，故將液壓泵與電動(dòng)機(jī)安裝在液壓油箱之外。 3) 在閥類元件的布置中，行程閥的安放位

41、置必須靠近運(yùn)動(dòng)部件。手動(dòng)換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應(yīng)留有一定的軸向距離，以便進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整或裝拆電磁鐵。壓力表及其開(kāi)關(guān)應(yīng)布置在便于觀察和調(diào)整的地方。所以，本系統(tǒng)中，將手動(dòng)換向閥裝在現(xiàn)場(chǎng)，方便操作人員及時(shí)將事故鋼包旋轉(zhuǎn)到事故處理點(diǎn)，將危害控制在最小。壓力表安裝在閥臺(tái)最上面的顯示牌上。 4) 液壓泵與系統(tǒng)相聯(lián)的管道一般都先集中接到系統(tǒng)的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去，這樣做有利于搬運(yùn)、裝拆和維修，也比較美觀。 5) 硬管應(yīng)貼地或沿著外形壁面敷設(shè)。相互平行的管道應(yīng)保持一定的間隔，并用管夾固定。隨工作部件運(yùn)動(dòng)的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時(shí)應(yīng)避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)，

42、以免影響使用壽命。本系統(tǒng)在泵的出口處用軟管連接，還可減少液壓沖擊。 6.2 液壓疊加回路設(shè)計(jì)對(duì)液壓疊加回路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)注意的是疊加閥的機(jī)能、通徑和工作壓力，將所選的疊加閥按一定的規(guī)律疊加成液壓疊加回路。設(shè)計(jì)疊加回路時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： 1）主換向閥、疊加閥、底板塊之間的通徑連接尺寸應(yīng)一致。所以，本系統(tǒng)將通徑一樣的疊加支路安放在同一個(gè)閥塊上。 2）主換向閥應(yīng)該布置在疊加閥的最上面，兼作頂蓋用。執(zhí)行元件通過(guò)連接油管和底板塊的下底面連接，疊加閥布置在主換向閥和底板塊之間。 3）壓力表開(kāi)關(guān)應(yīng)緊靠底板塊，否則將無(wú)法測(cè)出各點(diǎn)壓力。 4）集中供油系統(tǒng)，順序閥通徑按高壓泵流量確定，溢流閥通徑由液壓泵總流量確定。

43、 5）回油路上的調(diào)速閥、節(jié)流閥和電磁節(jié)流閥，應(yīng)布置在緊靠主換向閥的地方，盡量減少回油路上的壓力損失。 集成塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 1）與液壓油管連接的液壓油口可采用多種螺紋。本系統(tǒng)采用米制細(xì)牙螺紋。 2）液壓元件的布置應(yīng)以集成塊上加工的孔最少為好。 3）孔道相通的液壓元件盡可能布置在同一水平面或直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔。 4）不通孔道之間的最小壁厚必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。 5） 液壓元件水平面上的孔道若與公共油孔相通，則應(yīng)盡可能布置在同一垂直位置或直徑d范圍內(nèi)，否擇要鉆中間孔道。 6）集成塊前后與左右連接孔道應(yīng)互相垂直，不然要鉆中間孔道。 7）設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元

44、件的最大橫向尺寸大2-3mm，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰。 本設(shè)計(jì)大多采用疊加閥，將疊加好的閥安裝在集成塊上，再將它們一起安放在閥臺(tái)上。這里對(duì)集成塊的設(shè)計(jì)采用分層設(shè)計(jì)法，將p、t、a、b油道分層布置，這樣可以有效地防止各個(gè)油路的溝通。6.3 液壓系統(tǒng)的安裝各種液壓元件的安裝方法和具體要求，在產(chǎn)品說(shuō)明書中，都有詳細(xì)的說(shuō)明，在安裝時(shí)必須加以注意。以下僅是液壓元件在安裝時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。 安裝前元件應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，若確認(rèn)元件被污染需要拆開(kāi)清洗，并進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)符合液壓元件通用技術(shù)條件的規(guī)定，合格后安裝。 安裝前應(yīng)將各種自動(dòng)控制儀表（如壓力計(jì)、電接觸壓力計(jì)、壓力繼電器、液位計(jì)、溫度計(jì)等）進(jìn)行校正。這

45、對(duì)以后的調(diào)整工作極為重要，以避免不準(zhǔn)確而造成事故。 液壓泵裝置安裝要求如下： 1）液壓泵與原動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)軸器的型式及安裝要求必須符合制造廠的規(guī)定。 2）外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器必須加裝防護(hù)罩。 3）液壓泵與電動(dòng)機(jī)的安裝底座必須有足夠的剛性，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)始終同軸。 4）液壓泵的進(jìn)油管路應(yīng)短而直，避免拐彎增多，斷面突變。在規(guī)定的油液粘度范圍內(nèi)，必須使泵的進(jìn)油壓力和其他條件符合泵制造廠家的規(guī)定。 5）液壓泵的進(jìn)油管路密封必須可靠，不得吸入空氣。 6）高壓、大流量的液壓泵裝置推薦采用：泵進(jìn)油口設(shè)置橡膠彈性補(bǔ)償接管、泵出油口連接高壓軟管、泵裝置底座設(shè)置彈性減震墊。 本系統(tǒng)為高壓、大流量的系統(tǒng)，故采用在泵的出口

46、連接高壓軟管。 油箱安裝要求如下： 1）油箱應(yīng)仔細(xì)清洗，用壓縮空氣干燥后，再用煤油檢查焊縫質(zhì)量。 2）必須有足夠的支持面積，以便在裝備和安裝是用墊片等進(jìn)行調(diào)整。 液壓閥安裝要求如下： 1）閥的安裝方式應(yīng)該符合廠家規(guī)定。 2）為了保證安全，閥的安裝必須考慮重力，沖擊，震動(dòng)對(duì)閥內(nèi)零件的影響。 3）應(yīng)注意進(jìn)油口與回油口的方位，某些閥如將進(jìn)油口與回油口裝反，會(huì)造成事故。 4）為了避免空氣的滲入，連接處應(yīng)保證有良好的密封性。 5）方向控制閥的安裝，一般應(yīng)使軸線安裝在水平位置上。 6）一般調(diào)整的閥件，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，增加流量、壓力；反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，則減少流量、壓力。 6.4 管路的安裝與清洗管路的安裝一般

47、在所連接的設(shè)備和元件安裝完畢后再進(jìn)行。鋼管路酸洗應(yīng)在管路配置完畢，且已具備沖洗條件后進(jìn)行。管路酸洗復(fù)位后，應(yīng)盡快進(jìn)行循環(huán)沖洗，以保證清潔與防銹。 6.5 液壓系統(tǒng)的維護(hù)系統(tǒng)的壓力實(shí)驗(yàn)應(yīng)在安裝完畢組成系統(tǒng)，并沖洗合格后進(jìn)行。 系統(tǒng)調(diào)試一般應(yīng)按泵站調(diào)試、系統(tǒng)壓力調(diào)試和執(zhí)行元件調(diào)試的循序進(jìn)行，并應(yīng)配合機(jī)械的單部件調(diào)試、單機(jī)調(diào)試、區(qū)域聯(lián)動(dòng)、機(jī)組聯(lián)動(dòng)的調(diào)試循序。 液壓設(shè)備通常采用“日常檢查”和“定期檢查”的方法，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。 液壓系統(tǒng)某個(gè)回路的某項(xiàng)液壓功能出現(xiàn)失靈、失效、失控、失調(diào)或功能不全稱為液壓系統(tǒng)故障。它會(huì)導(dǎo)致液壓機(jī)構(gòu)某些技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)偏離正常值或正常狀態(tài)，如液壓機(jī)構(gòu)不能動(dòng)作、輸出不

48、穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)不符合要求、運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)方向不準(zhǔn)確、產(chǎn)生爬行或者液壓沖擊等，這些故障一般都可以從液壓系統(tǒng)的壓力、流量、液流方向去查找原因，并想對(duì)策來(lái)排除。 液壓系統(tǒng)的故障大多屬于突發(fā)性故障和磨損性故障，這些故障的液壓系統(tǒng)的調(diào)試期、運(yùn)行的初期、中期和后期表現(xiàn)形式與規(guī)律也不一樣。應(yīng)盡早采用狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，努力做到早期診斷及排除。一般來(lái)說(shuō)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的因素約有85%是由液壓油受到污染所造成的，所以應(yīng)定期檢查油液的清潔度。 7 結(jié)束語(yǔ)這次為期一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼就將結(jié)束了，我們從中所學(xué)到的知識(shí)、學(xué)到的治學(xué)精神，將對(duì)我們今后的工作和進(jìn)一步的學(xué)習(xí)有很大幫助。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們從最初的完全不懂，到現(xiàn)在明白工作原理，裝配方式，加工方法，空間布置，是一次巨