型帶式輸送機可控變速裝置系統(tǒng)設計

1、摘要液壓技術是機電設備中發(fā)展速度最快的技術之一，特別是近年來，隨著煤炭生產(chǎn)的發(fā)展，長距離、大運量、大功率帶式輸送機的應用越來越廣泛。合理和最佳地確定大型帶式輸送機的驅動方式，已成為其推廣應用的關鍵技術之一。一般而言，大型帶式輸送機的驅動系統(tǒng)要能夠提供可調的、平滑而無沖擊的啟動力矩，以減小輸送帶的動張力，從而改善輸送帶和整機的受力狀況，并保護電網(wǎng)免受沖擊。在多臺電動機驅動的情況下，希望各驅動裝置之間能夠做到功率基本平衡，或者說具有合理分配驅動功率的能力。對于長距離帶式輸送機，為滿足日常維修和檢帶要求，應該能夠實現(xiàn)慢速運行?？偠灾L距離、大運量、大功率帶式輸送機的驅動系統(tǒng)要具有較好的力矩速度控

2、制功能或可控啟動功能。因為本項目所研制的帶式輸送機可控變速裝置由機械傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)三大部分組成，所以液壓調速系統(tǒng)顯示出了其優(yōu)越性。同時液壓系統(tǒng)中的液壓元件將向高性能、高質量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、低振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質等適應環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。關鍵詞：統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展；中部崛起；互動發(fā)展AbstractKey Words:摘要 1第一章 前言1第二章 總體方案設計31.1 設計目標31.2 擬定液壓調速系統(tǒng)原理圖31.2.1 液壓系統(tǒng)

3、的功能31.2 .2 液壓系統(tǒng)的關鍵制造技術41.3 原始數(shù)據(jù)41.4 設計總體方案4第2章 系統(tǒng)元件的選擇及設計52.1 液壓馬達的選擇52.2 液壓泵的選擇62.2.1 液壓泵的分類62.2.2 液壓泵的選擇原則62.2.3 液壓泵的具體選擇62.2.4 液壓泵的計算72.2.5 液壓工作介質的選擇8 2.3 電動機的選擇82.3.1 電動機選擇原則92.3.2 電動機具體的選擇92.4 聯(lián)軸器的選擇102.5 閥的選擇102.5.1 單向閥的選擇102.5.2 電液比例調速閥的選擇122.5.3 電磁溢流閥的選擇142.5.4 直動型溢流閥的選擇162.6 集成塊的設計182.6.1 集

4、成塊的特點192.6.2 集成塊的設計步驟192.6.3 集成塊的設計參數(shù)的確定202.7 液壓管路及其連接222.7.1 管路的種類及材料222.7.2 油管尺寸的確定232.7.3 管路系統(tǒng)壓力損失的計算242.7.4 管接頭的結構及選擇252.7.5 液壓管路的連接方法262.8 液壓附件的選擇262.8.1 密封件的選擇262.8.2 壓力表的選擇272.8.3 液位液溫計的選擇272.8.4 濾油器的選擇272.8.5 空氣濾清器的選擇282.9 液壓油箱的設計282.9.1 液壓油箱的作油、分類及設計要點28302.9.3 油箱的結構設計302.10 液壓泵站的設計312.10.1

5、液壓泵站的作用、分類及設計要點312.10.2 電動機與液壓泵的連接方式322.10.3 液壓調速系統(tǒng)的總裝33第3章 液壓系統(tǒng)的污染控制和治理353.1 液壓系統(tǒng)污染的控制353.1.1 污染控制的主要措施353.1.2 液壓系統(tǒng)的清洗的要點353.1.3 防止污染物侵入的措施353.2 液壓系統(tǒng)的清洗35363.2.2液壓元件、油箱及管道清洗3636參考文獻37致 謝38第一章 前言帶式輸送機自1795年被發(fā)明以來，經(jīng)過200多年的發(fā)展，已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)廣泛采用，特別是第三次工業(yè)技術革命后新材料、新技術的采用，帶式輸送機的發(fā)展步入了一個新紀元。當今，無論從輸

6、送量、運距、經(jīng)濟效益等各方面來衡量，它已經(jīng)可以同火車、汽車運輸相抗衡，成為各國爭先發(fā)展的行業(yè)。帶式輸送機具有結構簡單、輸送量大、輸送物料范圍廣泛、運距長、裝卸料方便、可靠性高、運費低廉、自動化程度高等特點，它的優(yōu)越性已十分明顯，是國民經(jīng)濟中不可缺少的關鍵設備。近年來，隨著我國工業(yè)由此可見，啟動問題對帶式輸送機尤其是大型帶式輸送機來說，是一個關鍵的技術，它不僅對啟動性能產(chǎn)生直接影響，而且還可以降低輸送機的成本，因此必須對啟動加以控制。驅動裝置是帶式輸送機的心臟，從某種程度上來說，驅動裝置的性能就決定了輸送機的性能。解決上述問題的有效方法就是合理和最佳地確定大型帶式輸送機的驅動方式。針對大型帶式輸

7、送機的實際工況，理想的驅動裝置應滿足以下技術要求：（1）啟動時間可在一定的范圍內調整，使帶式輸送機平穩(wěn)啟動，并可實現(xiàn)滿載啟動；（2）啟動加速度控制在一定的范圍內，可有效降低啟動時的動態(tài)初張力，降低整機輸送帶的選用安全系數(shù)，有效地降低輸送帶的初期投資；（3）在多機啟動或多點中間啟動時，可以實現(xiàn)多機的功率平衡；（4）電動機空載啟動，降低對電網(wǎng)的沖擊；（5）具有過載保護功能；（6）帶式輸送機瞬時停車時，可以實現(xiàn)不停電動機，提高電動機使用壽命；（7）帶式輸送機低速檢帶運行時，系統(tǒng)不會嚴重發(fā)熱導致停車故障，確保正常檢修工作。作為帶式輸送機的關鍵技術5之一，可控啟動技術或軟啟動技術應運而生。實現(xiàn)軟啟動和軟

8、停車是解決大型帶式輸送機上述問題的有效措施?！败泦印笔侵笝C械設備在空、重載工況下，能夠逐步克服整個系統(tǒng)的慣性而平穩(wěn)地啟動，而這種啟動是可控的7。對于帶式輸送機而言，“軟啟動”不僅能夠大幅度減輕傳動系統(tǒng)本身所受到的啟動沖擊，延長輸送機關鍵零部件的使用壽命，同時還能大大縮短電動機啟動電流的沖擊時間，減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電力并延長電動機的工作壽命。帶式輸送機可控變速裝置帶式輸送機可控變速裝置在國外已經(jīng)被廣泛應用，但到目前為止國內這種產(chǎn)品應用還比較少。第二章 總體方案設計1.1 設計目標本次液壓調速系統(tǒng)的設計是整個機器的一部分，其任務是實現(xiàn)利用液壓裝置帶動蝸桿來實現(xiàn)對外部

9、機器的速度控制。1.2 擬定液壓調速系統(tǒng)原理圖考慮內齒圈載荷小、要求無級變速等具體情況，本裝置采用電液比例閥組成的液壓系統(tǒng)作為內齒圈的動力源。1.2.1 液壓系統(tǒng)的功能液壓系統(tǒng)的功能是為控制內齒圈的運動提供動力源，主要元件有液壓泵、液壓馬達、電液比例調速閥和電液比例溢流閥等。其中液壓馬達是機械傳動系統(tǒng)中蝸桿的驅動裝置，通過電液比例調速閥6調節(jié)液壓馬達的流量，使其轉速實現(xiàn)無級變化。電液比例調速閥6安裝在馬達的回油路上，不僅形成回油節(jié)流調速系統(tǒng)，而且作為馬達的負載，起到平衡力矩的作用。馬達的驅動回路是閉式回路，若蝸桿為主動時，則泵2變?yōu)檠a油泵。電液比例調速閥9是控制潤滑油液流量的。根據(jù)溫度變送器的

10、信號，通過控制系統(tǒng)調節(jié)電液比例調速閥9的開口量，實現(xiàn)對潤滑油量的控制。電液比例溢流閥8是用來調整液壓系統(tǒng)工作壓力的，通過控制系統(tǒng)對液壓系統(tǒng)不同工作狀態(tài)下壓力的設定，使液壓系統(tǒng)始終工作在最優(yōu)狀態(tài)，以實現(xiàn)效率最高、油溫最低的設計目標。下圖為液壓系統(tǒng)原理圖1.2 .2 液壓系統(tǒng)的關鍵制造技術液壓系統(tǒng)能否長期處于良好的工作狀態(tài)，除了液壓元件具有優(yōu)良的性能外，系統(tǒng)的安裝調試也非常重要。電液比例調速閥6、9和溢流閥8是液壓系統(tǒng)的關鍵元件，安全閥7采用普通溢流閥。這些閥均選用板式安裝結構，所以需要設計一個集成塊。對液壓系統(tǒng)而言，集成塊就是一個關鍵加工件，主要是各個閥的安裝基面的平面度要求高一些。其幾何形狀簡

11、單，加工難度不大。1.3 原始數(shù)據(jù)1）采用定量泵定量馬達作為動力源和執(zhí)行元件2）采用比例調速閥調節(jié)馬達轉速1.4 設計總體方案由液壓系統(tǒng)原理圖確定總體方案示意圖 同時在液壓馬達后接一個電液比例調速閥，用來調節(jié)馬達的轉速，進而控制對外蝸桿的轉動。第2章系統(tǒng)元件的選擇及設計2.1 液壓馬達的選擇液壓馬達的作用是將液體的壓力能轉化為連續(xù)回轉的機械能。選擇液壓馬達的原則：主要依據(jù)是設備對液壓系統(tǒng)的工作要求。如液壓系統(tǒng)的工作壓力、所使用的工作介質；對液壓馬達的轉矩和轉速的要求；對液壓馬達的體積、重量、價格、貨源情況以及使用維護方便性等。以便確定液壓馬達的結構類型、基本性能參數(shù)和變量方式等。液壓馬達按結構

12、可分為齒輪式、葉片式、柱塞式三大類?，F(xiàn)由液壓馬達的原始數(shù)據(jù)確定馬達型號。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表3.25、表3.26和液壓系統(tǒng)設計簡明手冊表5.6選用合肥長源液壓件廠的CMW.F204CFZ型齒輪馬達。其主要技術參數(shù)如下：排量4ml/r額定壓力20MPa理論輸出轉矩10.3N·m轉數(shù)8003000r/min容積效率88%由液壓氣動系統(tǒng)設計手冊式(1.48) 馬達的轉速 式中輸入馬達的流量(L/min) 馬達的理論排量（L/r）馬達的容積效率 得輸入馬達的流量由液壓氣動系統(tǒng)手冊式（3.32）馬達實際輸出轉矩式中馬達的機械效率，取得馬達的實際輸出轉矩 由液壓氣動系統(tǒng)設計手冊式(1.44)

13、液壓馬達的輸入功率：式中入口與出口壓力之差（MPa）輸入流量（L/min）得馬達的輸入功率以上式所選擇的液壓馬達的具體參數(shù)的計算，并以此為依據(jù)來選定合適的液壓泵，并計算出泵的各項參數(shù)。2.2 液壓泵的選擇2.2.1 液壓泵的分類液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，其作用是將電動機輸出的機械能轉換為液體的壓力能，從而為系統(tǒng)提供動力。液壓泵分為定量型和變量型：定量型有齒輪泵、葉片泵和螺桿泵，變量泵有葉片式、軸向柱塞式和徑向柱塞式。2.2.2 液壓泵的選擇原則馬達的輸入功率首先考慮應用的不同來選擇，一類是用在固定設備上，另一類是用在行走機械上的。參考液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表5.14。其次根據(jù)液壓系統(tǒng)的設計要求

14、選擇合適的泵的類型。最后還應考慮系統(tǒng)對液壓泵的其他要求，例如重量、價格，使用壽命及可靠性，液壓泵的安裝方式，泵與原動機的聯(lián)接方式及泵的油口聯(lián)接型式等。2.2.3 液壓泵的具體選擇根據(jù)以上選擇原則和液壓馬達的性能參數(shù)數(shù)據(jù)及液壓系統(tǒng)原理圖（圖一）可確定出泵出口壓力不小于。查液壓與氣壓傳動表2.3確定選用外嚙合齒輪泵最為合適，查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表5.14確定泵為固定設備中使用，查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表5.9及液壓系統(tǒng)設計簡明手冊表5.2確定選用CBF.E510.ALPL型齒輪泵。CBF.E510.ALPL型齒輪泵的其主要技術參數(shù)如下：公稱排量為額定壓力為20MPa(r/min)容積效率95%合肥

15、長源液壓件廠2.2.4 液壓泵的計算式中泵的容積效率泵的輸出流量（L/min）得泵的輸出流量：由液壓氣動系統(tǒng)手冊式(1.37)，輸出功率：式中輸出功率（kw）出口壓力和入口壓力之差（MPa）泵的輸出流量（L/min）得：2.2.5 液壓工作介質的選擇液壓工作介質有液壓油和液壓液兩類。液壓系統(tǒng)選擇工作介質要考慮一下幾點：液體的粘性、粘溫特性、潤滑性、防銹性、抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、凝固點、體積彈性模量、與密封材料的相容性等。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊確定選用46# HM液壓油。 l)規(guī)格 , 抗磨液壓油(HM液壓油)是從防銹、抗氧液壓油基礎上發(fā)展而來的,它有堿性高鋅、堿性低鋅、中性高鋅型及無灰

16、型等系列產(chǎn)品,它們均按40'C運動粘度分為22、32、46、68四個牌號。 2)用途 (l)抗磨液壓油主要用于重負荷、中壓、高壓的葉片泵、柱塞泵和齒輪泵等液壓系統(tǒng)。 (2)用于中壓、高壓工程機械、引進設備和車輛的液壓系統(tǒng)。如電腦數(shù)控機床、隧道掘進機、履帶式起重機、液壓反鏟挖掘機和采煤機等的液壓系統(tǒng)。 (3)除適用于各種液壓泵的中高壓液壓系統(tǒng)外，也可用于中等負荷工業(yè)齒輪(蝸輪、雙曲線齒輪除外)的潤滑。其應用的環(huán)境溫度為一10'C.40C。該產(chǎn)品與丁腈橡膠具有良好的適應性。 3)質量要求 (l)合適的粘度和良好的粘溫性能，以保證液壓元件在工作壓力和工作溫度發(fā)生變化的條件下得到良好潤

17、滑、冷卻和密封。 (2)良好的抗磨性，以保證油泵、液壓馬達、控制閥和油缸中的摩擦副在高壓、高速苛刻條件下得到正常的潤滑，減少磨損。 (3)優(yōu)良的抗氧化安定性、水解安定性和熱穩(wěn)定性，以抵抗空氣、水分和高溫、高壓等因素的影響或作用，使其不易老化變質，延長使用壽命。 (4)良好的抗泡性和空氣釋放值，以保證在運轉中受到機械劇烈攪拌的條件下產(chǎn)生的泡沫能迅速消失；并能將混入油中的空氣在較短時間內釋放出來，以實現(xiàn)準確、靈敏、平穩(wěn)地傳遞靜壓。 (5)良好的抗乳化性，能與混入油中的水分迅速分離，以免形成乳化液，引起液壓系統(tǒng)的金屬材質銹蝕和降低使用性能。 (6)良好的防銹性，以防止金屬表面銹蝕。 4)注意事項 (

18、l)要保持液壓系統(tǒng)的清潔，及時清除油箱內的油泥和金屬屑。 (2)按換油參考指標進行換油,換油時應將設備各部件清洗干凈，以免雜質等混入油中,影響使用效果。 (3)儲存和使用時，容器和加油工具必須清潔,防止油品被污染。 (4)該油品主要適用于鋼.鋼摩擦副的液壓油泵。用于其它材質摩擦副的液壓油泵時，必須要有油泵制造廠或供油單位推薦本產(chǎn)品所適用的油泵負荷限值。2.3 電動機的選擇2.3.1 電動機選擇原則A 電動機的類型選擇由于液壓泵通常是在空載下啟動，故對電動機的啟動轉矩沒有過高的要求，負荷變化比較平穩(wěn)，起動次數(shù)不多，因此可以采用Y系列籠型異步電動機。但如果液壓系統(tǒng)功率較大而電網(wǎng)容量不大時，可采用繞

19、線轉子電動機。B 電動機的轉速選擇電動機的轉速應與液壓泵的轉速相適應。電動機與液壓泵之間通常采用聯(lián)軸器連接，電動機的轉速應在液壓泵的最佳轉速范圍內。液壓泵的轉速過高或過低，都會使液壓泵的效率下降。C 電動機的功率當液壓泵的額定壓力和流量下工作時，可按照液壓泵產(chǎn)品樣本中的液壓泵的驅動功率，來選擇電動機的功率。泵的驅動功率,由于泵在主電機啟動后處于很低的負載下工作，故泵的實際驅動電機功率不大。2.3.2 電動機具體的選擇根據(jù)以上原則查機械設計手冊表9.14、9.55，選用Y90L.6型電動機較合適，轉速為910r/min,kw，效率為85%，額定轉矩，最大轉矩，重量32kg，軸徑為24mm。2.4

20、 聯(lián)軸器的選擇考慮到在帶式輸送機正常工作之前，僅僅由電機產(chǎn)生的振動并不大，剛性聯(lián)軸器連接這種連接形式雖然無補償性能，不能緩沖減振，但結構簡單，成本低，滿足使用要求，故選用剛性凸緣聯(lián)軸器。型凸緣聯(lián)軸器。主要技術參數(shù)和尺寸（GB/T5843.2003)聯(lián)軸器的公稱扭矩 T= 63N/m 許用轉速 n=10000r/min軸孔直徑 ,軸孔長度 轉動慣量 質量 2.5 閥的選擇在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力、流量及油液的流動方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動、停止、改變運動速度、方向、力等。以滿足各類液壓設備對運動、速度、力矩等的要求。液壓控制閥按功用控制特點分：方向控制閥、壓力控制閥

21、、流量控制閥。按壓力大小分：中、底壓控制閥（6.3MPa），中、高壓控制閥（32MPa）由此可知，本系統(tǒng)應該選用中、高壓控制閥。本系統(tǒng)需要選用的閥名稱和數(shù)量為：單向閥 2個電液比例調速閥 1個電磁溢流閥 1個直動型溢流閥 1個2.5.1 單向閥的選擇單向閥的作用是使液壓油沿管道一個方向流動，不能反向流動。查 液壓氣動系統(tǒng)設計手冊選擇RVP型單向閥。A RVP型單向閥概述：RVP型單向閥的作用是使油液只能向一個方向流動，而另一個方向止流。連接方式：板式。通徑（NG）6.40mm。壓力至31.5MPa。流量至600L/min。 B RVP型單向閥三維模型圖圖2.1 RVP型單向閥三維模型圖C 符號

22、圖2.2 RVP型單向閥符號D 型號說明圖2.3 RVP型單向閥型號說明E RVP型單向閥結構圖圖2.4 RVP型單向閥結構圖1. 閥體 2. 錐閥芯 3. 彈簧 4. 彈簧座2.5.2 電液比例調速閥的選擇電液比例調速閥是用來控制液壓馬達的運動速度，從而改變系統(tǒng)對外提供的動力速度大小。它有節(jié)流和減壓的雙重作用。在本系統(tǒng)調速閥安裝在液壓馬達的回油路上，形成了回油節(jié)流調速系統(tǒng)。不但提高了承載能力，還擴大了調速范圍。查液壓元件產(chǎn)品樣本選用ZFRE10.40B/16LBV型電液比例調閥。A 型號說明圖型電液比例調閥型號說明B ZFRE型二通比例調速閥外形尺寸圖圖2.6 ZFRE型二通比例調速閥外形尺

23、寸圖1. 閥體 2. 帶感應式位移傳感器的比例電磁鐵3. 標牌 4. 壓力補償器的行程限制器MPa，最低壓力1.5 MPa，公稱流量為10 L/minL/min。2.5.3 電磁溢流閥的選擇A 電磁溢流閥概述電磁溢流閥由溢流閥和二位二通電磁換向閥組成。用于液壓系統(tǒng)的壓力調節(jié)和卸載。這種疊加式電磁溢流閥不僅具有結構緊湊、空間位置小、減少管路連接、裝配容易等優(yōu)點，而且能改善系統(tǒng)和回路的性能，抗震和抗沖擊能力強，并減少管路的振動等現(xiàn)象。電磁溢流閥根據(jù)用途的不同可分為H型（常開式）和O型（常閉式）兩種。按電磁鐵又可分為交流220V和直流24V。H型當電磁鐵不通電時，電磁閥開啟，先導閥不起作用，則溢流閥

24、卸荷。當電磁鐵通電時，電磁閥關閉，先導閥起作用，則溢流閥在調壓值下工作。O型電磁閥及溢流閥工作情況與H型均相反。將H型（常開式）電磁閥閥芯調頭裝配即可構成O型（常閉式）。本系列閥P口為進油口，O口為溢油口，K口為控制口。板式連接的安裝底板尺寸，按照壓力控制閥的安裝底板樣本。B 電磁溢流閥選擇電磁溢流閥的主要功用就是在系統(tǒng)中起調壓和限壓作用，根據(jù)系統(tǒng)的工作需要來調整液壓泵的供油壓力，從而保證系統(tǒng)安全可靠地工作。在本系統(tǒng)中電磁溢流閥是用來調整系統(tǒng)的工作壓力的，通過控制系統(tǒng)對不同工作狀態(tài)下壓力的設定，使液壓系統(tǒng)始終工作在最優(yōu)狀態(tài)、以實現(xiàn)效率最高、油溫最低的設計目標。查液壓元件產(chǎn)品樣本選用Y2DH.H

25、c10型電磁溢流閥。C Y2型電磁溢流閥簡介 1) 技術規(guī)格如表2.1.表2.1 Y2型電磁溢流閥技術規(guī)格公稱通徑(mm)102032公稱流量(L/min)401002002) 符號圖2.7 Y2型電磁溢流閥符號3）型號說明圖2.8 Y2型電磁溢流閥型號說明2.5.4 直動型溢流閥的選擇直動型溢流閥與電液比例溢流閥的作用一樣，其工作特點是靠直接作用在閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡來控制閥口的啟用。A 概述此處選擇查液壓元件產(chǎn)品樣本選用型板式連接直動式溢流閥。其調節(jié)壓力范圍為 MPa，額定流量為10 L/min。C 符號D 型號說明圖2.11 直動型溢流閥型號說明E 技術規(guī)格如表2.2.表2.2

26、技術規(guī)格F 外形及安裝尺寸，安裝尺寸如表2.3.圖2.12 表2.3 安裝尺寸2.6 集成塊的設計通常使用的液壓元件有管式和板式兩種結構。管式元件通過油管來實現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結構越復雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。常用于結構簡單的系統(tǒng)。板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。其中把液壓元件分別固定在幾個集成塊上，再把各集成塊按設計規(guī)律裝配成一個液壓集成回路，這種方式標準化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易。同時集成塊可進行專業(yè)化生產(chǎn)，其質量好、性能可靠而且設計周期短。因此，本系統(tǒng)

27、的液壓元件采用集成塊方式的連接。從而使系統(tǒng)壓力損失降低很多。保證了系統(tǒng)的可靠安全的運行。2.6.1 集成塊的特點A用標準元件按典型動作組成單元回路塊，選取適當?shù)幕芈穳K疊加在一起，構成所需要的液壓系統(tǒng)，可以簡化液壓裝置的設計。B 由于液壓系統(tǒng)又不同的功能的單元回路塊構成，當需要更改系統(tǒng)時，只需更換或增減單元回路塊就能實現(xiàn)，所以靈活性大，便于更改設計。C 集成塊主要是六個平面及各個孔的加工，工藝簡單，便于組織專業(yè)化生產(chǎn)，降低成本。D 除去泵、馬達等采用管接頭和管道外，各元件之間的連接都通過集成塊上的通道，所以結構簡單，便于安裝，占地面積小，系統(tǒng)泄漏少，穩(wěn)定性好。E 各元件之間連接的通道粗而短，系統(tǒng)

28、壓力損失少，發(fā)熱少，效率高。2.6.2 集成塊的設計步驟A 制作液壓元件樣板對照實物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，依照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。B 決定通道的孔徑集成塊上的公用通道，即壓力油孔P、回油孔T、泄漏孔及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔不小于壓力油孔。直接與液壓元件連接的液壓油孔由上述所選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔（工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓油孔可采用英制關螺紋。C 集成塊上液壓元件的布置把制作好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進行布局。因本系統(tǒng)回路簡單，所以就直接進行布置。D 集成塊零件圖

29、的繪制集成塊的六個面都是加工面，其中有五個面要裝液壓元件，剩下一個面作為安裝板。集成塊的詳細尺寸見集成塊的零件圖。下面是所設計的集成塊的三維模型圖：圖2.13 集成塊的三維模型圖2.6.3 集成塊的設計參數(shù)的確定A 油孔直徑的確定根據(jù)簡明液壓系統(tǒng)設計手冊式（4.3）油孔直徑d(mm)由下式確定 (2.10)式中流經(jīng)孔道的流量（L/min）；孔道內允許流速（m/s）；對壓力油孔可取=（5）m/s，對回油孔，可取=（2）m/s。公用泄漏油孔L的內孔一般由經(jīng)驗確定：當Q=25 L/min時，可取；當Q=63 L/min時，可?。恢苯优c閥相通的孔，通道體上的孔徑應與閥的孔徑相同。與油管接頭相連接的孔，

30、其孔徑與相應的閥口直徑相同，而孔口必須按管接頭螺紋小徑加工并攻絲。工藝孔口應用螺塞或短圓柱堵死。根據(jù)上述，計算出壓力油孔直徑：，本系統(tǒng)取壓力油孔直徑：；回油孔直徑：，本系統(tǒng)取回油孔直徑：；同時取泄漏油孔為。B 油孔間的最小壁厚油孔間最小壁厚一般不小于。當壓力高于時，或孔間壁厚較小時，應進行強度效核。當系統(tǒng)選用鑄鐵材料的集成塊時。可根據(jù)簡明液壓系統(tǒng)設計手冊式（4.4）式中允許最小壁厚（）；試驗壓力（MPa）；材料許用應力（MPa），n取35；d油孔直徑（）由于通道塊上的孔大多較細較長，轉孔時有可能偏斜，實際壁厚應再取大一些。由此，計算出：壓力油孔最小壁厚不能小于6；回油孔最小壁厚不能小于5。C集

31、成塊的高度集成塊的高度取決于所安裝元件的高度。一般情況下，集成塊高度應大于安裝元件的高度，并盡可能選取該系列集成塊的標準高度。本系統(tǒng)集成塊設計高度為130，長度為110，寬度為100D集成塊的外形尺寸集成塊的長度和寬度尺寸應大于安放元件的尺寸，以便于在設計集成塊內的油孔時調整閥的位置。一般長度方向上的調整尺寸為（4050），寬度方向為（2030）。E 集成塊上的元件布置集成塊的各個側面放置各種液壓元件，放置的依據(jù)是液壓系統(tǒng)原理圖，放置原則是流道相通的閥相鄰放置，五個側面放置液壓元件，一個面作為安裝面。電液比例調速閥和電磁溢流閥放置在便于調節(jié)的位置。各閥的布置不能與相鄰側面的閥相碰。底板的作用是

32、將集成塊組件固定在油箱面板上，并將回油口及泄漏油口和油箱相連。下圖為各液壓元件放置在集成塊的具體位置。圖2.14 各液壓元件放置在集成塊的具體位置2.7 液壓管路及其連接2.7.1 管路的種類及材料A 管路安其在液壓系統(tǒng)中的作用分：主管路包括吸油管路、壓油管路和回油管路，用來實現(xiàn)壓力能的傳遞。泄油管路將液壓元件泄漏的油液導入回油管并進入油箱。 控制管路用來實現(xiàn)液壓元件的控制或調節(jié)以及與檢測儀表連接的管路。旁通管路將通入壓油管路的部分或全部壓力油直接引回油箱的管路。B 常用的管路有鋼管、銅管、膠管、尼龍管及塑料管等。1）無縫鋼管無縫鋼管耐壓高，變形小，耐油、抗腐蝕，雖然裝配時不易彎曲，但裝配后能

33、長期保持原形。在液壓系統(tǒng)中壓油管路一般采用10#、15#冷拔無縫鋼管，這種鋼管的尺寸準確，質地均勻，強度高，可焊性好。2） 有縫鋼管最高壓力不大于1.6 MPa。3） 橡膠軟管制造困難，成本高，壽命短，剛性差。而且不常用在不拆卸的固定的連接中。4) 銅管耐壓力低，抗震能力差，一般用在低于5 MPa時使用。而且銅與油接觸易使油氧化，且價格貴，常用在儀表和控制裝置的小直徑油管。5) 塑料管耐壓低，一般不超過0.5 MPa，可用作泄漏油管。6） 尼龍管常用于低壓系統(tǒng)。綜上所述，查簡明液壓系統(tǒng)設計手冊表6.1、6.2；本系統(tǒng)中在吸油管路和液壓泵的壓油管路分別選用冷拔無縫鋼管 YB231.64ø

34、;25型，YB231.64ø20型。2.7.2 油管尺寸的確定A 油管的內徑取決于管路的種類及管內的流速。油管內徑d(mm)由液壓氣動系統(tǒng)設計手冊，式（4.1）確定式中流經(jīng)油管的流量；油管內的允許流速m/s。對吸油管可取=（）m/s（一般常取1 m/s以下），回油管可取（）m/s。壓力油管，當時，取=2 m/s；p=(2.516) Mpa時，取=（34）m/s；p>14 Mpa時, 5m/s；管道較長或油液粘度較大時，取較小值。根據(jù)以上數(shù)據(jù)確定本系統(tǒng)油管的內徑的大小，計算后分別如下：吸油管d=回油管d=壓力油管d=考慮泵的進油口直徑選?。何凸転?5mm回油管為20mm壓力油管

35、為20mmB 金屬油管的壁厚由液壓氣動系統(tǒng)設計手冊式（4.2）確定式中油管壁厚（mm）；油管內液體的最大壓力（MPa）；d油管內徑（mm）；許用應力（MPa）。對鋼管（為抗拉強度（MPa），可在機械零件手冊中查尋，n為安全系數(shù)）；當p<7MPa時，取n=8；當時，取n=6。并通過查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表4.13，確定無縫鋼管的尺寸：吸油管YB23164型壁厚為；壓油管YB23164型壁厚為2mm；其流量為20L/min。2.7.3 管路系統(tǒng)壓力損失的計算其涉及的參數(shù)有：管道直徑、壓力損失、流量、管壁粗糙度以及液壓油粘度等。粘性流體在管道中流動時，在整個流程上，要受到粘性阻力的作用而消耗能

36、量。此能量損失以壓力降的形式體現(xiàn)出來，稱為沿程壓力損失。根據(jù)簡明液壓系統(tǒng)設計手冊式（1.5），沿程壓力損失的計算公式：式中沿程壓力損失因數(shù)；L管道長度（m）管道內徑（m） 液體密度液流平均流速（m/s） 查簡明液壓系統(tǒng)設計手冊表1.3 其中沿程壓力損失因數(shù) 由此計算：本系統(tǒng)的沿程壓力損失為由簡明液壓系統(tǒng)設計手冊式（1.7），可以計算流體經(jīng)過局部裝置時（閥、彎頭等）其局部的壓力損失。式中局部壓力損失因數(shù)；平均流速查簡明液壓系統(tǒng)設計手冊表1.5、1.6、1.7，計算出局部的壓力損失為0.07 MPa。綜上所述，可以看出本系統(tǒng)的壓力損失較小。2.7.4 管接頭的結構及選擇常用的管接頭有卡套式管接頭、

37、焊接式管接頭、鋼絲編織膠管接頭、快換接頭和三瓣式高壓膠管接頭。A 卡套式管接頭適用于油、氣及一般腐蝕性介質的管路系統(tǒng)，工作壓力為（1640）MPa，這種管接頭結構簡單、性能良好、重量輕、體積小、使用方便、不用焊接，是液壓、系統(tǒng)中較為理想的管路連接件。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表4.18本系統(tǒng)選擇一個卡套式直角管接頭（GB3740.183），管子外徑范圍442（J級628）mm。兩個卡套式端直通管接頭（GB3754.1.83），管子外徑范圍442（J級628）mm查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表4.19，確定管子的外徑。B 快換接頭一種不需要使用工具，就能夠實現(xiàn)管路迅速連通或斷開的接頭。快換接頭有兩種結構形

38、式：兩端開閉式和兩端開放式。兩端開閉式接頭中，接頭體內腔各有一個單向閥。分離時左右兩個單向閥的閥心都在各自的彈簧的推動下，緊壓在接頭體的錐孔上，關閉兩端通路，使介質不能流出，當兩個接頭體連接時，單向閥心前端的頂桿相碰，迫使閥心壓縮彈簧，使通路打開。根據(jù)本系統(tǒng)的具體要求，查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表4.29，選用三個兩端開閉式的快換接頭，型號為JB/ZQ4434.86。2.7.5 液壓管路的連接方法液壓管路的連接有焊接、螺紋連接和法蘭連接三種。根據(jù)壓力、管徑和材料選定本系統(tǒng)采用法蘭連接。當油管直徑較大時，應采用法蘭連接。常用的方形法蘭有：直通法蘭，其一側與鋼管焊接，另一側與液壓元件的連接法蘭相連；中

39、間法蘭用于管路與管路的連接；法蘭蓋用于堵住液壓元件或管路上的連接法蘭的油路；直角法蘭的法蘭平面與管路軸線平行。以上法蘭的適用工作壓力為20MPa,法蘭材料為20#鋼。由此，并根據(jù)本系統(tǒng)的特點要求，查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表4.54、4.55。選用兩個直通法蘭KJ02.06；KJ02.05，兩個直通法蘭KJ02.06；KJ02.05；一個連接法蘭KJ02.04；一個清洗孔法蘭YG.350。2.8 液壓附件的選擇2.8.1 密封件的選擇密封是防止工作液體從液壓元件的零件結合面間泄漏并防止外界灰塵、空氣、水分等侵入液體內部。在液壓系統(tǒng)中，每個環(huán)節(jié)都離不開密封。密封是保證液壓系統(tǒng)正常工作的關鍵之一。A

40、根據(jù)與密封部位相聯(lián)系的工作零件的狀態(tài)可將密封分為靜密封與動密封兩大類。靜密封工作零件無相對運動的密封動密封工作零件有相對運動的密封動密封又可分為往復運動密封和旋轉運動密封兩類。C 密封件材料的一般要求：1）對工作介質有良好的適應性和穩(wěn)定性、難溶解、難軟化和硬化體積變化??；壓縮復原性好，永久變形小。 2）良好的溫度適應性及吸振性。 3）適當?shù)臋C械強度和硬度，受工作介質的影響小。 4）摩擦系數(shù)小、耐磨性好。 5）材料密實。6）與密封面貼合的柔軟性和彈性好。 7）對密封表面和工作介質的化學穩(wěn)定性好 8）耐臭氧性和耐老化性好,加工工藝性好，價廉。根據(jù)以上的選擇原則和要求。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表6.1

41、、6.2、6.5，可選擇三個O形密封圈；兩個12JB/ZQ4606.86密封墊圈。2.8.2 壓力表的選擇壓力表是用來對液壓系統(tǒng)各工作點的壓力進行測量，以便觀測后，對系統(tǒng)的壓力進行調整和控制。壓力表應安裝在便于觀察的地方。壓力表最常用的是彈簧管式壓力表。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊表5.43 ，選擇彈簧管式壓力表Y.150T型一臺。2.8.3 液位液溫計的選擇一般在油箱的側壁上設置液位液溫計，來指示油液液面的位置和油液溫度。液位液溫計應設置在加油時容易看見的地方。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊及網(wǎng)絡查詢，選用上海中龍液壓機械廠生產(chǎn)的型液位液溫計。2.8.4 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

42、統(tǒng)運轉中內部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質，使液壓油保持清潔，延長液壓元件使用壽命，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。濾油器的過濾精度用過濾掉的雜質的顆粒大小表示，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。它們分別能濾掉的顆粒公稱尺寸為：100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。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊，泵的吸油口采用其通徑為25mm,公稱流量為63（L/min）。2.8.5 空氣濾清器的選擇一般在油箱蓋上設置空氣濾清器，它包括空氣過濾裝置和注油過濾網(wǎng)。查液壓氣動系統(tǒng)設計手冊選用EF5.25型空氣濾清器。2.9 液壓油箱的設計2.9.1 液壓油箱的作油、分類及設

43、計要點油箱的主要功能是：儲存系統(tǒng)所需的足夠油液；散發(fā)系統(tǒng)工作時產(chǎn)生的一部分熱量；分離油液中的氣體及沉淀污物。按照油箱液面是否與大氣相通，可分為開式油箱和閉式油箱。本系統(tǒng)采用開式油箱。設計油箱應考慮以下六個方面：A 油箱應設置吸油過濾器，濾油器要有足夠的容量，以免阻力太大，一般設計的濾油器通流能力應為油泵吸入量的兩倍以上。B 油箱側壁應設置與壁等高的油位指示計。注油器應帶有過濾網(wǎng)。油箱上應裝設溫度計。C 吸油管及回油管應盡量遠遠離開，吸油管離箱底距離不小于2D(D管徑)，距箱邊不小于3D?；赜凸懿迦胱畹陀兔嬷?，以防止回油時帶入空氣，距箱底不小于2d(d管徑)。油的排口面向箱壁，管端斜切45度。

44、D 吸油側和回油側要用隔板隔開，使油液按一定方向流動，分離回油帶來的氣泡與贓物。隔板高度不低于油面到箱底高度的3/4。E 為了防銹、防凝水，油箱內壁應用好的耐油涂料。油箱底部應做成適當斜度，并設置放油塞和手孔或人孔，便于清洗換油。在油箱的結構上，要考慮拆卸、安裝的方便。F 為防止吸空，提高油泵轉速，可設計充壓油箱。特別對于吸入性能較差的油泵而又不是輔助泵時，改善了其吸油工況。一般充氣壓力為0.71MPa。充氣方法：當有壓縮空氣能源時，可與該能源連接；當無壓縮空氣能源時，可設置一個儲氣包；二者的共同點是中間必須設置一個減壓閥，以保證得到所需的壓力。油箱容積的確定，是設計油箱的關鍵。油箱的容積應能

45、保證當系統(tǒng)有大量供油而無回油時，最低液面應在進口過濾器之上，保證不會吸入空氣；當系統(tǒng)有大量回油而無供油，或系統(tǒng)停止運轉，油液返回油箱時，油液不致溢出。同時還應該滿足以下要求：A設備停止運轉時，由于重力作用，油能返回油箱。B操作時，油面保持適當高度。C能散發(fā)操作時產(chǎn)生的熱量。D分離出油中的空氣和雜物。由液壓氣動系統(tǒng)設計手冊式查得式中 V油箱的有效容積（）液壓泵的流量（/min）經(jīng)驗系數(shù)查表5.15，取=4；計算可得：油箱的外形尺寸一般尺寸比（長：寬：高）為1：1：11：2：3。為了提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大。 由此，本系統(tǒng)設計的油箱尺寸為：長=500mm；寬=

46、400mm；高=400mm。2.9.3 油箱的結構設計在一般設備中，液壓油箱多采用鋼板焊接的分離式液壓油箱。A 隔板隔板能增長液壓油流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質，分離、清除水和空氣，調整溫度，吸收液壓油壓力的波動及防止液面的波動。隔板的安裝設計成高出液壓油面，使液壓油從隔板側面流過；還可以把隔板設計成低于液壓油面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過。過濾網(wǎng)可以設計成將液壓油箱內部一分為二，使吸油管與回油管隔開，這樣液壓油可以經(jīng)過一次過濾。B 吸油管與回油管回油管必須放置在液面下，一般距液壓油箱底面的距離大于300mm。吸油管前放置濾油器，濾油器與箱底間的距離應不小于20mm。吸油

47、管應插入液壓油面以下，防止吸油時卷吸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。C 吸油管與回油管的方向把吸油管與回油管用隔板隔開，為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管吸回油管的斜口方向應一致。D 防止雜質侵入為了防止液壓油被污染，液壓油箱應做成完全密封的，液壓馬達不裝在油箱上面，以防止空氣和雜質的侵入。在接合面上需襯入密封填料、密封膠和液態(tài)密封膠以保證氣密性。同時為了保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，需要安裝一個空氣過濾器。E 頂蓋及清洗孔在液壓油箱頂蓋上裝設液壓泵、集成塊、空氣過濾器時必須十分的牢固。液壓油箱同它們的接合面要平整光滑，將密封填料、耐油橡膠密封墊圈以及液態(tài)密封

48、膠襯入其間，以防雜質、水和空氣侵入，并防止漏油。同時還要令行制作泵的底座，不能直接安裝在上頂蓋上。液壓油箱上的清洗孔，應最大限度地易于清掃液壓油箱內的各個角落和取出箱內的元件。并且為了便于排放污油，液壓油箱底部應做成傾斜式箱底，并將油塞安放在最低處。F 液面指示計為了觀察液壓油箱內的液面情況，應在箱的側面安裝液面指示計。G 液壓油箱的防銹在油箱內壁上涂耐油防銹材料。油箱的上蓋板是用來密封油箱的，同時還用于安放電動機和液壓泵。下圖為油箱的剖視圖圖2.15 油箱的剖視圖2.10 液壓泵站的設計2.10.1液壓泵站的作用、分類及設計要點液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動力源，它向系統(tǒng)提供一定壓力、流量和清潔度的

49、工作介質，是液壓系統(tǒng)的重要組部分。A 液壓泵站按泵組的布置方式可分為上布置、柜式和非上置式；其中上布置可分為立式和臥式1）立式安裝將液壓泵和與之相聯(lián)的油管放在液壓油箱內，這種結構形式緊湊、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。2） 臥式安裝液壓泵及管道都安裝在，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。綜合考慮，本次設計的液壓調速系統(tǒng)用臥式安裝的方式。A 液壓泵站結構設計的注意事項：1）液壓裝置中各部件、元件的布置要均勻、便于裝配、調整、維修和使用，并且要適當?shù)淖⒁馔庥^的整齊和美觀。2）液

50、壓泵與電動機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。3）在閥類元件的布置中，行程閥的安放位置必須靠近運動部件。手動換向閥的位置必須靠近操作部位。換向閥之間應留有一定的軸向距離，以便進行手動調整或裝拆電磁鐵。壓力表及其開關應布置在便于觀察和調整的地方。4）液壓泵與機床相聯(lián)的管道一般都先集中接到機床的中間接頭上，然后再分別通向不同部件的各個執(zhí)行機構中去，這樣做有利于搬運、裝拆和維修。5）硬管應貼地或沿著機床外形壁面敷設。相互平行的管道應保持一定的間隙，并用管夾固定。隨工作部件運動的管道可采用軟管、伸縮管或彈性管。軟管安裝時應避免發(fā)生扭轉，以免影響使用壽命。2.10

51、.2 電動機與液壓泵的連接方式電動機與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。A 法蘭式液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動機聯(lián)接，電動機與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。這種結構裝拆方便。B 支架式液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相聯(lián)，再與帶底座的電動機相聯(lián)。這種結構對于保證同軸度比較困難（電動機與液壓泵的同軸度）。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。C 法蘭支架式電動機與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上。它的優(yōu)點是大底板不用加工，安裝方便，電動機與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。在本系統(tǒng)設計中為了增加電動

52、機與液壓泵的連接剛性，避免產(chǎn)生共振，把液壓泵和電動機先裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。在聯(lián)軸器外用兩個直通法蘭連接。2.10.3 液壓調速系統(tǒng)的總裝A 液壓系統(tǒng)剖視圖圖2.16 液壓系統(tǒng)剖視B 下圖為系統(tǒng)的總裝三維模型圖2.17 系統(tǒng)的總裝三維模型在此調速系統(tǒng)中，電動機的轉動通過聯(lián)軸器，帶動液壓泵開始吸油，油液通過過濾器進入吸油管，然后進入到集成塊中的調速裝置，通過對電液比例閥的調節(jié)，改變進入馬達的油液流量，從而起到調速的目的，也就改變了馬達帶動外部蝸桿的轉速。實現(xiàn)系統(tǒng)的調速功能。第3章液壓系統(tǒng)的污染控制和治理3.1 液壓系統(tǒng)污染的控制3.1.1 污染控制的主要措施為了有效地控制液壓系統(tǒng)的污染、需要采取的主要措施有些以下幾個方面：A對元件和系統(tǒng)進行清洗，清除加工和組裝過程中殘留的污染物。B 防止外界污染物侵入系統(tǒng)。C 在液壓系統(tǒng)中采用高性能的過濾器，使系統(tǒng)在工作中不斷濾除內部產(chǎn)生和外界侵入的污染物。3.1.2 液壓系統(tǒng)的清洗的要點A 清洗液可用清潔度不低于系統(tǒng)要求清潔度等級的系統(tǒng)工作液，或與其相容的低粘度油液。B 清洗時，應采用盡可能大的流量，使管路中液流呈紊流狀態(tài)。C 在清洗的系統(tǒng)中，需裝設高效能的過濾器，以有效的清除系統(tǒng)油液中的顆粒污染物，過濾器的絕對過濾精度為（510）時，可獲得滿意的清洗效果。D 在清洗過程中