液壓課程設(shè)計(jì)液壓課程設(shè)計(jì)

攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)〔論文〕液壓課程設(shè)計(jì)立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：******學(xué)生學(xué)號(hào)：20091060110**院〔系〕：機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：09級(jí)機(jī)制1班指導(dǎo)教師：****二〇一二年六月攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的1、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)根底課程、專業(yè)課程的理論知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際完成一般機(jī)電產(chǎn)品〔或零部件〕的設(shè)計(jì)制造方法及步驟的設(shè)計(jì)能力。2、強(qiáng)化專業(yè)各課程知識(shí)的掌握，對課程的有機(jī)聯(lián)系與應(yīng)用加深理解。3、培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力與綜合應(yīng)用知識(shí)解決工程問題的能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求〔包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等〕設(shè)計(jì)立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，工作臺(tái)要求完成：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止。動(dòng)力滑臺(tái)采用平面導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為f=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為f=0.1，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加〔減速〕的時(shí)間=0.05s，系統(tǒng)的參數(shù)如下:滑臺(tái)的重量為117248N快進(jìn)快退的速度6.4m/min滑臺(tái)工進(jìn)速度50mm/min快進(jìn)行程126mm工進(jìn)行程63mm切削負(fù)載為27369N3、主要參考文獻(xiàn)1王積偉﹒液壓傳動(dòng)﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010﹒2俞啟榮﹒機(jī)床液壓傳動(dòng)﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983﹒3席偉光﹒機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)﹒北京：高等教育出版社，2003﹒4李壯云﹒中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典﹒南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002﹒5王文斌﹒機(jī)械設(shè)計(jì)手冊﹒北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004﹒4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度方案1.明確機(jī)床對液壓系統(tǒng)的要求，進(jìn)行工作過程的分析；2學(xué)時(shí)2.初步確定液壓熊的參數(shù)，進(jìn)行工況分析和負(fù)載圖的編制；12學(xué)時(shí)3.確定液壓系統(tǒng)方案，擬定液壓系統(tǒng)圖；8學(xué)時(shí)4.選擇液壓元件個(gè)確定輔助裝置；8學(xué)時(shí)5.液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；2學(xué)時(shí)6.液壓裝置的哦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制工作圖及編制技術(shù)文件；8學(xué)時(shí)指導(dǎo)教師〔簽字〕日期年月日教研室意見：年月日學(xué)生〔簽字〕：接受任務(wù)時(shí)間：年月日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)〔論文〕指導(dǎo)教師成績評定表題目名稱立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)評分工程分值得分評價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)〔實(shí)驗(yàn)〕能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力〔綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力〕10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖〔或圖紙〕質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)〔論文〕標(biāo)準(zhǔn)化程度5符合本專業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定要求；標(biāo)準(zhǔn)化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書〔論文〕質(zhì)量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對前人工作有改良或突破，或有獨(dú)特見解。成績指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師簽名：年月日目錄摘要…………………ⅠABSTRACT………………Ⅱ目錄…………………..11方案確實(shí)定………………………31.1整體性分析……………………31.2擬定方案………………………31.3比擬方案并確定方案……………42工況分析…………52.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析…………………52.2動(dòng)力參數(shù)分析…………………52.3負(fù)載圖和速度圖的繪制…………63液壓缸尺寸和所需流量…………73.1液壓缸尺寸計(jì)算…………………73.2確定液壓缸所需流量…………74擬定液壓系統(tǒng)圖…………………94.1確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型………94.2液壓回路的選擇………94.3擬定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖…………………135選擇液壓元件確實(shí)定輔助裝置………………145.1選擇液壓泵…………………145.2電機(jī)的選擇…………………145.3選擇閥類元件…………………145.4確定油管尺寸…………………156油箱的設(shè)計(jì)………………………166.1油箱容量確實(shí)定………………166.2估算油箱的長、寬、高…………176.3確定油箱壁厚…………………176.4確定液位計(jì)的安裝尺寸………176.5隔板尺寸的計(jì)算………………176.6油箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………186.7輔助元件的選擇………196.8油箱其他附件的選擇…………197液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算……………217.1回路中壓力損失………………217.2確定液壓泵工作壓力…………237.3液壓系統(tǒng)的效率………………237.4液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗(yàn)算………24結(jié)論…………………25參考文獻(xiàn)……………26致謝…………………………27組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)，切削負(fù)載為27369N，滑臺(tái)工作速度為50mm/min,快進(jìn)和快退速度為6.4m/min，滑臺(tái)〔包括動(dòng)力頭〕的重量為117248N,往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速〔減速〕的時(shí)間為=0.05S,滑臺(tái)用平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd=0.1，快進(jìn)行程為126mm,工進(jìn)行程為63mm。1方案確實(shí)定1.1整體性分析要求此液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是：工作快進(jìn)工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快退工作臺(tái)原位停止。滑臺(tái)的重量117248N,快進(jìn)快退的速度6.4m／min,滑臺(tái)工進(jìn)速度50mm/min，快進(jìn)行程126mm,工進(jìn)行程63mm,切削負(fù)載為27369N。對于立式組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)而言，加工的零件需要精度高，定位準(zhǔn)確。所以整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求定位精度高，換向速度快。在設(shè)計(jì)閥的時(shí)候，考慮這些方面變的尤其重要，要考慮到工作在最低速度時(shí)調(diào)速閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應(yīng)該比要求的工作行程大點(diǎn)，包括工作行程、最大行程和夾緊缸行程，主要是考慮到在平安方面和實(shí)際運(yùn)用中。在壓力方面也要考慮到滿足最大負(fù)載要求。而且在液壓系統(tǒng)能滿足要求的前提下，使液壓系統(tǒng)的本錢較低。1.2擬定方案方案一液壓系統(tǒng)中工作臺(tái)的執(zhí)行元件為伸縮缸，工件的夾緊用單桿活塞缸；工作臺(tái)采用節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)出油口節(jié)流調(diào)速，用行程閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，在工進(jìn)回路上串接個(gè)背壓閥；為了防止工件在加工過程中松動(dòng)，在夾緊進(jìn)油路上串接個(gè)單向閥；工作臺(tái)的進(jìn)、退采用電磁換向閥。方案二液壓系統(tǒng)中工作臺(tái)的執(zhí)行元件為單桿活塞缸，工件的夾緊也采用單桿活塞缸；工作臺(tái)采用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，也采用行程閥實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)從快進(jìn)到工進(jìn)的轉(zhuǎn)換，工進(jìn)時(shí)，為了防止前沖現(xiàn)象，在回路上串接個(gè)背壓閥；夾緊缸上串接個(gè)蓄能器和單向閥，防止工件在加工過程中松動(dòng)；工作臺(tái)的進(jìn)、退換向采用電液換向閥，工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)，采用差動(dòng)連接。1.3比擬方案并確定方案單桿活塞缸比伸縮缸結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格廉價(jià)，易維護(hù)，而且也能滿足要求；調(diào)速閥的性能比節(jié)流閥穩(wěn)定，調(diào)速較好，用于負(fù)載變化大而運(yùn)動(dòng)要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中；采用出油口調(diào)速回路中油液通過節(jié)流閥產(chǎn)生的熱量直接排回油箱散熱；夾緊缸進(jìn)油口處串接蓄能器，更好的保證工件的夾緊力，使工件在加工過程中始終在夾緊狀態(tài)。電液換向閥的信號(hào)傳遞快，配合液壓動(dòng)力的輸出力大、慣性小、反映快的優(yōu)點(diǎn)使控制靈活、精度高、快速性好。綜上比擬選擇方案二較好。2工況分析2.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析首先根據(jù)主機(jī)要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖〔圖一〕。圖一2.2動(dòng)力參數(shù)分析計(jì)算各階段的負(fù)載工作負(fù)載：由條件可知切削力=27369N。慣性負(fù)載：===25523.37N〔參考機(jī)床的工作臺(tái)加速時(shí)間，取=0.05s〕阻力負(fù)載：靜摩擦阻力動(dòng)摩擦阻力〔滑動(dòng)導(dǎo)軌：鑄鐵對鑄鐵—啟動(dòng)低速時(shí),v<0.16m/s〕表1液壓缸在各個(gè)工作階段的負(fù)載值其中=0.9工況負(fù)載組成負(fù)載值〔N〕推力〔N〕快進(jìn)起動(dòng)23449.626055加速3724841387快進(jìn)11724.813028工進(jìn)工進(jìn)3909443438快退11724.8132082.3負(fù)載圖和速度圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，如圖2所示。速度圖按數(shù)值，工進(jìn)的速度。3液壓缸尺寸和所需流量3.1液壓缸尺寸計(jì)算3.1.1工作壓力確實(shí)定：工作壓力可根據(jù)負(fù)載和主機(jī)類型確定，由〔書〕表11—3得出：3.1.2計(jì)算液壓缸尺寸：由于立式組合機(jī)床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使,快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，因管路中有壓力損失，快進(jìn)時(shí)回油路壓力損失取Pa，快退時(shí)回油路壓力損失亦取Pa。工進(jìn)時(shí)，為使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在液壓缸回路油路上須加背壓閥，背壓力值一般為,選取背壓Pa。根據(jù),可求出液壓缸大腔面積為(3-2)根據(jù)GB2348-80圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得D=220mm，液壓缸活塞桿直徑，根據(jù)GB2348-80就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值d=160mm。3.1.3缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)值后的有效工作面積：無桿腔有效面積活塞桿面積有桿腔有效面積3.2確定液壓缸所需流量液壓缸回油路上有背壓P2，保證速度平穩(wěn)。根據(jù)《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊》中推薦值，取P2=0.8MPa，快進(jìn)時(shí)液壓缸雖做差動(dòng)連接，但油管中有壓降，取=0.5MPa?？焱耸杏颓恢杏斜粔海@時(shí)可取=0.6MPa根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)，可估算液壓缸在各個(gè)工作段中的壓力、流量和功率，如下表所表2工況推力F/N回油腔壓力進(jìn)油腔壓力輸入流量輸入功率計(jì)算式快進(jìn)起動(dòng)2605501.724——加速413872.505——恒速130281.097128.62.34工進(jìn)434380.81.521.8990.048快退起動(dòng)2605501.456——加速413870.62.912——恒速130280.61.328114.52.5344擬定液壓系統(tǒng)圖液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖是從液壓系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成上來具體表達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)所提出的各項(xiàng)要求，它包括三項(xiàng)內(nèi)容：確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型、選擇液壓回路和組成液壓系統(tǒng)。確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型就是在根據(jù)課題提供的要求下，參照立式組合機(jī)床液壓系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，選擇適合的系統(tǒng)類型。選擇液壓回路就是在根據(jù)課題提供的要求和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)具體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，選擇適合本課題的液壓回路。組成液壓系統(tǒng)就是在確定各個(gè)液壓回路的根底上，將各個(gè)液壓回路綜合在一起，根據(jù)課題的實(shí)際要求，對液壓系統(tǒng)草圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改良，最終形成一個(gè)合理有效、符合課題設(shè)計(jì)要求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖。4.1確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的類型究竟采用開式還是采用閉式，主要取決于它的調(diào)速方式和散熱要求。一般的設(shè)計(jì)，凡具備較大空間可以存放油箱且不另設(shè)置散熱裝置的系統(tǒng)，要求盡可能簡單的系統(tǒng)，或采用節(jié)流調(diào)速或容積---節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，都宜采用開式。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，把壓力油輸送給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件排出的油那么直接流回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，油液能得到較好的冷卻，但油箱的尺寸大，空氣和贓物易進(jìn)入回路；凡容許采用輔助泵進(jìn)行補(bǔ)油并通過換油來到達(dá)冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定和效率有較高要求的系統(tǒng)，或采用容積調(diào)速的系統(tǒng)都宜采用閉式。在閉式回路中，液壓泵的排油管直接與執(zhí)行元件的進(jìn)油管相連，執(zhí)行元件的回油管直接與液壓泵的吸油管相連，兩者形成封閉的環(huán)狀回路。閉式回路的特點(diǎn)是雙向液壓泵直接控制液壓缸的換向，不需要換向閥及其控制回路，液壓元件顯著減少，液壓系統(tǒng)簡單，用油不多而且動(dòng)作迅速，但閉式回路也有其缺點(diǎn)，就是回路的散熱條件較差，并且所用的雙向液壓泵比擬復(fù)雜而且系統(tǒng)要增設(shè)補(bǔ)、排油裝置，本錢較高，故應(yīng)用還不普遍。本課題設(shè)計(jì)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)類型采用開式液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。4.2液壓回路的選擇液壓機(jī)械的液壓系統(tǒng)雖然越來越復(fù)雜，但是一個(gè)復(fù)雜的液壓系統(tǒng)往往是由一些根本回路組成的。液壓根本回路就是由有關(guān)液壓元件組成，能夠完成某一特定功能的根本回路。在本設(shè)計(jì)中選擇五種回路，分別為調(diào)壓回路、調(diào)速回路、平衡回路、換向回路和卸荷回路4.2.1調(diào)壓回路調(diào)壓回路的功用在于調(diào)定或限制液壓源的最高工作壓力，也就是說能夠控制系統(tǒng)的工作壓力，使它不超過某一預(yù)先調(diào)定好的數(shù)值，或使工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)階段具有不同的工作壓力。調(diào)壓控制回路包括連續(xù)調(diào)壓回路、多級(jí)調(diào)壓回路、恒壓控制回路等。液壓源工作壓力級(jí)的多少，壓力在調(diào)節(jié)、控制或切換方式上的差異，是這種回路出現(xiàn)多種結(jié)構(gòu)方案的原因，也是對它進(jìn)行評比、選擇時(shí)要考慮的因素。該設(shè)計(jì)選擇溢流閥單級(jí)調(diào)壓回路，溢流閥開啟壓力可通過調(diào)壓彈簧調(diào)定，如果調(diào)定溢流閥調(diào)壓彈簧的頂壓縮量，便可設(shè)定供油壓力的最高值。系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力有負(fù)載決定，當(dāng)外負(fù)載壓力小于溢流閥調(diào)定壓力時(shí)，溢流閥處無溢流流量，此時(shí)溢流閥起平安閥作用。圖示4-1油路可靠，價(jià)格廉價(jià)。圖4-1調(diào)壓回路4.2.2調(diào)速回路調(diào)速閥調(diào)速回路由調(diào)速閥、溢流閥、液壓泵和執(zhí)行元件等組成。它通過改變調(diào)速閥的通流面積來控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量，從而到達(dá)調(diào)速的目的。這種調(diào)速回路具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、本錢低、使用維護(hù)方便、調(diào)速范圍大等優(yōu)點(diǎn)。用流量控制閥實(shí)現(xiàn)速度控制的回路有三種根本方式，節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、旁通節(jié)流調(diào)速回路等。本設(shè)計(jì)選用單向進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。用溢流閥和串聯(lián)在執(zhí)行元件進(jìn)油路上的調(diào)速閥調(diào)節(jié)流入執(zhí)行元件的油液流量，從而控制執(zhí)行元件的速度。根本回路如圖4-2所示：圖4-2調(diào)速回路4.2.3平衡回路平衡回路的功用在于防止垂直或傾斜放置的液壓缸和與之相連的工作部件因自重而自行下落。下列圖是一種使用單向順序閥的平衡回路。由圖可見，當(dāng)換向閥左位接入回路使活塞下行時(shí)，回油路上存在著一定的背壓；只要將這個(gè)背壓閥調(diào)得使液壓缸內(nèi)的背壓能支承得住活塞與之相連的工作部件，活塞就可以平穩(wěn)的下落。當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，活塞就停止運(yùn)動(dòng)，不在繼續(xù)下移。這種回路在活塞向下快速運(yùn)動(dòng)時(shí)功率損失較大，鎖住時(shí)活塞和與之相連的工作部件會(huì)因單向順序閥和換向閥的泄漏而緩慢下落；因此它只使用于工作部件重量不大、活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場合。圖4-3平衡回路4.2.4換向回路往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)換向回路的功用是使液壓缸和與之相連的主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件在其行程終端處迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確地變換運(yùn)動(dòng)方向。簡單的換向回路只須采用標(biāo)準(zhǔn)的普通換向閥。4.2.5卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不須頻繁啟閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損失，降低系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵和電機(jī)的使用壽命。如圖4-4所示。圖4-4卸荷回路4.3擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由許多的回路組合而成，所以將上面的幾個(gè)液壓回路組合在一起.。再根據(jù)本設(shè)計(jì)課題的實(shí)際要求采用疊加閥技術(shù)，故將所選液壓元件轉(zhuǎn)換成疊加閥系列元件，并對液壓系統(tǒng)傳動(dòng)原理圖進(jìn)行必要的修改和整理，擬定出完整的符合要求的液壓系統(tǒng)原理圖。經(jīng)過修改、整理后的液壓系統(tǒng)圖如圖4-5所示，它在各方面都比擬合理、完善了，能夠根本到達(dá)本課題的設(shè)計(jì)要求。圖4-5液壓系統(tǒng)原理圖5選擇液壓元件和確定輔助裝置5.1選擇液壓泵取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K=1.1那么液壓泵的最大流量，即。根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調(diào)速，進(jìn)油路壓力損失選取，故液壓泵工作壓力為：(5-1)考慮到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力因素的影響，液壓泵的額定工作壓力為：(5-2)根據(jù)、和已選定的單向定量泵型式，查手冊書〔二〕選用PVL3-153-F-2R-D-1型定量葉片泵。該泵額定排量為153mL/r,額定轉(zhuǎn)速960r/min，其額定流量為146.88m/s。5.2電動(dòng)機(jī)的選擇最大功率在快退階段，如果取液壓泵的效率為為0.75，驅(qū)動(dòng)液壓泵最大輸入功率為：(5-3)查電工手冊選取7.5kw的電動(dòng)機(jī)YCT200－4B。5.3選擇閥類元件各類閥可通過最大流量和實(shí)際工作壓力選擇，閥的規(guī)格如下表所示：表3序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量L/min額定流量L/min額定壓力MPa額定壓降MPa型號(hào)、規(guī)格1過濾器15016025<0.02XU-160X80-J2變量葉片泵10～160—6.3—YBP3溢流閥314025—YF3-Ea10B4三位五通電液換向閥6014025<0.535DYF3Y-E10B5單向閥6014025<0.2AF3-Ea10B6行程閥4114025<0.3AXQF-E10B7調(diào)速閥350.07～140250.5QCI-63B5.4確定油管尺寸5.4.1油管內(nèi)徑確實(shí)定可按下式計(jì)算：泵的總流量為1.29L/min，但快速時(shí)，局部回油管流量可達(dá)128.6L/min，故按128.6L/min計(jì)算：V取6.4m/min取標(biāo)準(zhǔn)值d=25mm，外徑為、內(nèi)徑為的紫銅6油箱的設(shè)計(jì)6.1油箱容量確實(shí)定油箱的作用主要是儲(chǔ)藏油，此外，因?yàn)橛拖溆幸欢ǖ耐獗矸e，能夠散發(fā)油液工作時(shí)產(chǎn)生的熱量；同時(shí)還具有沉淀油液中的污物，使?jié)B入油液中的空氣逸出，別離水分的作用；有時(shí)它還兼作液壓元件和閥塊的安裝臺(tái)等功能。本課題設(shè)計(jì)的油箱為別離式油箱，單獨(dú)設(shè)計(jì)，與主機(jī)分開，減少油箱的發(fā)熱和液壓系統(tǒng)振動(dòng)對主機(jī)工作精度的影響。油箱的有效容積及尺寸確實(shí)定油箱有效容量一般為泵每分鐘流量的3～7倍。對于行走機(jī)械，冷卻效果比擬好的設(shè)備，油箱的容量可選擇小些；對于固定設(shè)備，空間、面積不受限制的設(shè)備，那么應(yīng)采用較大的容量。油箱中油液溫度一般推薦30～50℃。液壓油箱有效容積V確實(shí)定，其主要依據(jù)就是保證泵有足夠的流量。又因?yàn)樵O(shè)備停止后，設(shè)備中的那局部油液會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔枚骰赜拖?，為防止液壓油液從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不能太高，一般不?yīng)超過液壓油箱高度的80%。中壓系統(tǒng)中，油箱有效容積可按泵每分鐘內(nèi)公稱流量的5～7倍來確定，即油箱的容積V=〔5～7〕查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得油箱的標(biāo)準(zhǔn)值為800L。所以其長、寬、高尺寸均按國家規(guī)格選取，其外形圖如下圖。6.2估算油箱的長、寬、高設(shè)油箱的長、寬、高比值范圍為1：1：1～3：2：1，那么根據(jù)油箱的容量可算出油箱的長、寬、高分別為a=b=c=930mm,由于在選擇油箱的容量時(shí)系數(shù)選的較大，在此就不在考慮油箱的壁厚，即油箱的壁厚包括在上面計(jì)算的長、寬、高中。6.3確定油箱壁厚別離式油箱一般用2.5～4mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快，大尺寸油箱要增加焊角板、筋條，以增加剛性。油箱頂蓋要稍微加厚些。800以上容量的油箱箱壁厚取4mm。箱底厚度應(yīng)大于箱壁，取箱底厚度為6mm，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的3～4倍，取箱蓋厚度為12mm。6.4確定液位計(jì)的安裝尺寸在設(shè)計(jì)液位計(jì)時(shí)，要考慮液位計(jì)的顯示最大刻度與最小刻度之間的差值和油箱的高度。油箱內(nèi)的液面高度為油箱高度的80%，所以：mm選擇液位計(jì)XYW—1000，最大刻度與最小刻度之間為700mm。安裝時(shí)，液位計(jì)的中心位置與上述的液面高度在同一水平面。6.5隔板的尺寸計(jì)算隔板的長度由油箱的內(nèi)部尺寸可以確定，主要計(jì)算隔板的高度。隔板的高度一般為油箱內(nèi)液面高度的3/4。但是也要考慮到當(dāng)油箱內(nèi)的油液降到最低位置時(shí)，液壓油也能流入到吸油腔，防止液壓系統(tǒng)吸入空氣。所以隔板的高度為回油腔一側(cè)的隔板要考慮吸油腔快速吸油時(shí)，油箱底部的沉淀雜質(zhì)不能流入吸油腔中，再此取隔板離油箱底的尺寸為300mm。吸油側(cè)的沉積物經(jīng)此缺口至回油側(cè)，經(jīng)放油孔排出。如下圖。在油箱中為了使油液中的氣泡浮出液面，并在油箱內(nèi)6.6油箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使油箱實(shí)現(xiàn)存油、散熱和別離污物及防止污染的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：1)開式油箱液面應(yīng)和大氣連通。為防止空氣中的污物進(jìn)入油箱，油箱上部的通氣孔上必須配置空氣過濾器。一般通氣孔兼作注油孔用。2)在液壓泵的吸油管路上，必須安裝網(wǎng)式過濾器，以去除較大的顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵。過濾器的安裝方式應(yīng)能便于取出過濾器。3)液壓泵的吸入油管和回油管的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插入最低液面以下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口制成45o斜角，以增大吸油及回油截面，使油液流動(dòng)速度變化不致過大，斜口應(yīng)面向箱壁。兩管件之間要用隔板隔開，并使油液循環(huán)，將油液中的氣泡和雜質(zhì)別離和沉淀。為了充分發(fā)揮隔板的作用，要設(shè)計(jì)兩塊隔板，上面一塊隔板隔氣泡，下面一塊隔板隔雜質(zhì)。管端與箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍；粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。4)為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。選擇合理的密封方式進(jìn)行有效密封。為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按GB3766-83規(guī)定，箱底離地至少在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油塞，以便排放污油。在油箱蓋上焊接四個(gè)吊鉤，油箱上焊兩個(gè)提手，以便于油箱的搬移。為了防止油箱內(nèi)部生銹，應(yīng)在油箱內(nèi)壁涂上耐油防銹的涂料。油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后應(yīng)布置好箱蓋上電機(jī)、泵、疊加閥的位置，疊加閥應(yīng)放在一端，這樣不僅有利于回油，而且有利于給液壓缸供油，電機(jī)和泵的位置確實(shí)定要考慮為其他輔助元件留下合理的空間。其次，布置其他輔助元件的位置，為保證箱蓋的強(qiáng)度，要加厚箱蓋的尺寸，確定采用10mm厚的箱蓋鋼板。6.7輔助元件的選擇1)過濾器的選擇過濾器的功用是在于過濾混在液壓油液中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)中去的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)的正常工作。過濾器按過濾方式分，有外表型過過濾器、深度型過濾器和中間型過濾器三種。選擇過濾器的根本要求：a.過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)的要求；b.具有足夠大的過濾能力，壓力損失小；c.濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不致因油壓而損壞；d.有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染；e.清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易；f.在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性；g.結(jié)構(gòu)盡量簡單、緊湊、價(jià)格低廉。根據(jù)上述要求和本課題的要求，選擇濾油器型號(hào):XU-50×2002〕空氣濾清器的選擇一般應(yīng)在油箱蓋上設(shè)置空氣過濾器，它包括空氣過濾器和注油過濾網(wǎng)。選擇：QUQ2，技術(shù)參數(shù)：空氣阻力〈0.02Mpa，加油網(wǎng)孔0.5mm。3)選擇壓力表選擇：Y-100T4)選擇液位計(jì)一般在油箱側(cè)壁上設(shè)置液位計(jì)，以指示液面位置。液位計(jì)應(yīng)設(shè)置在加油時(shí)容易看到的地方。這里選擇：YWZ1506.8油箱其它附件的選擇油箱的其它附件可根據(jù)《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》上選擇?；谝陨蠋c(diǎn)，最后設(shè)計(jì)出油箱圖，如下圖。圖7.1油箱結(jié)構(gòu)圖油箱的CAD繪制見附圖7液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算7.1回路中壓力損失回路壓力損失計(jì)算應(yīng)在管道布置圖完成后進(jìn)行，必須知道管道的長度和直徑。管道直徑按選定元件的接口尺寸確定，即d=25mm,長度在管道布置圖未完成前暫按進(jìn)油管、回油管均為L==4m估算。油液運(yùn)動(dòng)粘度取，在此設(shè)計(jì)中主要驗(yàn)算工進(jìn)和快退工況時(shí)的壓力損失。7.1.1工進(jìn)時(shí)壓力損失進(jìn)油管路壓力損失：首先判別進(jìn)油管液流狀態(tài)，由于雷諾數(shù)(6-1)故為層流。管路沿層壓力損失：(6-2)取管道局部損失油液流經(jīng)單向閥和三位五通換向閥的壓力損失按下面公式計(jì)算，有關(guān)數(shù)據(jù)見表5-1(6-3)工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路總壓力損失：此值小于0.5MPa,所以是平安的(6-4)工進(jìn)時(shí)回油路壓力損失：因回油管路流量為(6-5)液流狀態(tài)經(jīng)判斷為層流〔，于是沿程壓力損失：(6-6)局部壓力損失：(6-7)回油路中油液流經(jīng)調(diào)速閥和三位五通換向閥時(shí)的壓力損失計(jì)算方法同上，即(6-8)工進(jìn)時(shí)回油路總壓力損失(6-9)將回油路中壓力損失折算到進(jìn)油路上，就可求出工進(jìn)時(shí)回路中整個(gè)壓力損失(6-10)7.1.2快退時(shí)壓力損失快退時(shí)進(jìn)油路和回油路中經(jīng)檢查都是層流，進(jìn)油路壓力損失為：(6-11)進(jìn)油路中油液流經(jīng)單向閥、三位五通換向閥、單向調(diào)時(shí)壓力損失計(jì)算方法同前(6-12)快退時(shí)進(jìn)油路總壓力損失：(6-13)快退時(shí)回油路中壓力損失：由于,那么有液流狀態(tài)經(jīng)判斷為層流(6-14)回油路總壓力損失：(6-15)將回油路中的壓力損失折算到進(jìn)油路上去，可得到快推時(shí)回油路中的整個(gè)壓力損失：(6-16)這個(gè)數(shù)值比原來估計(jì)的數(shù)值大，因此系統(tǒng)中元件規(guī)格和管道直徑不宜再減小。7.2確定液壓泵工作壓力工進(jìn)時(shí)，負(fù)載壓力(6-17)液壓泵工作壓力(6-18)快退時(shí)，負(fù)載壓力：(6-19)液壓泵的工作壓力：(6-20)根據(jù)，那么溢流閥調(diào)整壓力取。7.3液壓系統(tǒng)的效率由于在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)占用時(shí)間最長，因此，系統(tǒng)的效率可以用工進(jìn)時(shí)的情況來計(jì)算。工進(jìn)速度為，那么液壓缸的輸出功率為(6-21)液壓泵的輸出功率：(6-22)工進(jìn)時(shí)液壓回路效率：(6-23)液壓系統(tǒng)效率,取液壓泵效率，液壓缸效率取，于是(6-24)7.4液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)總發(fā)熱功率計(jì)算液壓泵輸入功率：(6-25)液壓缸有效功率：(6-26)系統(tǒng)總發(fā)熱功率：(6-27)油液溫升近似值