第一篇：液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題

畢業(yè)兩年有余，此間設(shè)計(jì)過一些系統(tǒng)，碰到過很多問題，總結(jié)出一些東西，由于小弟經(jīng)驗(yàn)有限，見識(shí)尚淺，所以可能有不少錯(cuò)誤，以下總結(jié)僅為各位看法，供大家討論，不對(duì)的地方還望各位大俠指教，謝謝!

1、流速：吸油管路為0.5-1m/s，壓油管路為6-8 m/s，回油管路為2-3 m/s，先導(dǎo)管路為1.2 m/s。

2、任何時(shí)候吸油管和泄油管都要在液面以下至少2.5倍的直徑，但不得小于100mm。吸油、回油泄油管之間的間距最少不得小于250mm。

3、壓力表選用：壓力較平穩(wěn)時(shí)，最大壓力值不超過測(cè)量上限的2/3；壓力波動(dòng)時(shí)，其壓力值不應(yīng)超過測(cè)量上限的1/2，最低壓力不能低于測(cè)量上限的1／3

11、溢流閥A和B的規(guī)格和調(diào)定值均相同，并且所在回路的兩個(gè)泵并聯(lián)供油時(shí)，有時(shí)溢流閥發(fā)出很強(qiáng)的噪聲，產(chǎn)生共振。

12、所屬不同泵的兩個(gè)溢流閥的回油管最好分別接回油箱，如果回路管接在一起，當(dāng)兩個(gè)泵同時(shí)工作時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲。

14、對(duì)于先導(dǎo)式溢流閥而言，壓力表一般接在溢流閥的進(jìn)油口，而不是遙控口。

15、使用同步閥時(shí)，實(shí)際流量要盡量與額定流量相同。實(shí)際流量偏小時(shí)，誤差會(huì)增大。

21、負(fù)載漂移：負(fù)載的速度隨著負(fù)載力的變化而改變。

22、液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性主要是指當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，流量能否快速的跟隨著發(fā)生變化。

24、外嚙合齒輪泵：采用斜圓弧齒，噪音低，流量脈動(dòng)小。

25、渦流離心過濾器：濾頭設(shè)計(jì)使得更換濾芯容易；濾芯受力均勻，工作時(shí)無振動(dòng)；液流進(jìn)入后發(fā)生渦流，使顆粒沉淀到底部，從而直接排除。

30、安裝液壓缸應(yīng)牢固可靠,為防止熱膨脹影響,當(dāng)行程大和溫度高時(shí),缸的一端必須保持浮動(dòng)。

31、使用預(yù)壓縮容積法減少流量和壓力波動(dòng)。

33、密封理論認(rèn)為：在一個(gè)動(dòng)態(tài)柔性密封及其配合面之間存在一層完整的潤(rùn)滑膜。在正常狀態(tài)下，正是借助這層潤(rùn)滑膜來達(dá)到密封目的并延長(zhǎng)密封件壽命。

34、油封(旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封)的密封機(jī)理由潤(rùn)滑特性和密封原理兩部分組成。潤(rùn)滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動(dòng)速度支配，油封與軸的相對(duì)滑動(dòng)表面在油膜分離的潤(rùn)滑狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動(dòng)接觸面上油的流動(dòng)是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)?；瑒?dòng)面的潤(rùn)滑良好，可防止磨損的進(jìn)行，由此沒有泄漏。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，影響連續(xù)的潤(rùn)滑膜的形成，導(dǎo)致摩擦熱增加，超出密封材料的耐溫范圍則造成密封件的損壞。壓力過大時(shí)，除影響油膜形成，還會(huì)對(duì)橡塑密封件產(chǎn)生“擠隙”作用，一般可采用加“擋圈”來改善。

45、行走液壓的所有元件和管道系統(tǒng)都不可避免地要經(jīng)常承受行駛中的顛簸和沖擊載荷 因此一般不采用疊加閥那樣的安裝形式，行走機(jī)械中常用的多片組合式多路滑閥的夾緊螺栓要比工業(yè)液壓中疊加閥的粗得多，工業(yè)液壓裝用的一些型式的冷卻器也經(jīng)不住行駛時(shí)加速度的慣性力負(fù)荷。

46、行走機(jī)械的載荷不確定性較強(qiáng) 主要體現(xiàn)為系統(tǒng)壓力波動(dòng)劇烈，因此選用元件時(shí)應(yīng)有較大的瞬間耐壓強(qiáng)度儲(chǔ)備；工業(yè)固定設(shè)備的載荷及相關(guān)的液壓系統(tǒng)的壓力則較有規(guī)律，功率型

元件的平均負(fù)荷率通常定得較飽滿，需要更多地關(guān)注在連續(xù)帶載運(yùn)行情況下的壽命和可靠性問題。50、液壓件用螺釘與螺栓一般用8.8、10.9、12.9級(jí)，32MPa以上用12.9級(jí)，材料用35CrMo、30CrMnSi或Q420合金結(jié)構(gòu)鋼，螺母材料一般比螺栓的軟些。

52、軸向柱塞泵的發(fā)展趨勢(shì)是：高壓化、高速化、大流量化。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的關(guān)鍵問題之一是要合理設(shè)計(jì)軸向柱塞泵中的各種類型的摩擦副，使之形成適當(dāng)?shù)挠湍?，以提高柱塞泵的工作效率和壽命?/p>

53、液體粘性傳動(dòng)（HVD）是一種利用摩擦副之間的油膜剪切來傳遞動(dòng)力的新型傳動(dòng)形式，在大功率風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速節(jié)能方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

54、氣穴是液壓系統(tǒng)中常見的一種有害現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生在閥口附近。不僅破壞了流體的連續(xù)性、降低了介質(zhì)的物理特性，而且引起振動(dòng)和噪聲。同時(shí)系統(tǒng)效率降低，動(dòng)態(tài)特性惡化。

58、過濾器初始?jí)航挡坏么笥谂酝ㄩy壓力的1/3。

59、齒輪泵，轉(zhuǎn)速增加到1000rpm后，壓力脈動(dòng)將會(huì)有很大改善。60、擺線馬達(dá)的噪音很小，但是其效率比較低。62、泵與馬達(dá)效率：

容積效率：泄露、液體壓縮

機(jī)械效率：摩擦、噪音、壓力損失

63、控制器電流輸入的抗干擾能力好（相比電壓輸入）67、油缸內(nèi)泄小于0.05ml/min。油缸運(yùn)行速度小于400mm/s 68、閥塊材料：高壓采用45鋼或者35鋼鍛打后直接機(jī)加工或者機(jī)加工后調(diào)制處理HB200-240。低壓可以采用20或者Q235（焊接性能好）。

69、薩澳推薦經(jīng)驗(yàn)：V補(bǔ)=V系*0.1（V補(bǔ)為補(bǔ)油泵排量，V系為系統(tǒng)中泵與馬達(dá)的排量綜合）但是該經(jīng)驗(yàn)公式不適用于以下場(chǎng)合（高沖擊負(fù)載、長(zhǎng)管路工況3-5m以上，低速大扭矩工況），系統(tǒng)的沖洗流量Q沖洗=（20%-40%）*Q系統(tǒng)。

70、薩澳馬達(dá)（90、H1、51系列）用于開始回路時(shí)，回油口必須至少有7bar的背壓。72、負(fù)載敏感泵Ls管路選取原則：ls管路容積至少為泵出口到ls信號(hào)采集點(diǎn)之間管路容積的10%或更多，以提提高泵的響應(yīng)速度。

73、負(fù)載敏感泵ls壓力設(shè)定規(guī)則：增加ls壓力可以提高泵的響應(yīng)速度但是待機(jī)能耗增加，一半ls壓力為16-20bar，可根據(jù)負(fù)載敏感閥標(biāo)定流量時(shí)的壓差來調(diào)定泵上的ls壓力值。74、設(shè)備液壓油第一次換油時(shí)間：工作500h。以后沒1200-1500h換油。78、比例方向閥閥芯V型槽口： 加速和減速控制性好；C型槽口流量大。

79、比例閥一般為正遮蓋，中位死區(qū)為5%—20%，伺服閥為零遮蓋。比例閥的滯環(huán)為3%—7%，帶位置反饋的為0.3%-1%，伺服閥滯環(huán)為0.1%-0.5%。80、電磁閥電磁鐵多為吸力。

第二篇：液壓系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

液壓系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

一．液壓系統(tǒng)普遍存在的問題 1． 可靠性問題（壽命和穩(wěn)定性）

（1）國(guó)產(chǎn)元件質(zhì)量差，不穩(wěn)定；（2）設(shè)計(jì)水平低，系統(tǒng)不完善。2． 振動(dòng)與噪音

（1）系統(tǒng)中存在氣體，沒有排凈。（2）吸油管密封不好，吸進(jìn)空氣。（3）系統(tǒng)壓力高。（4）管子管卡固定不合理。

（5）選用液壓元件規(guī)格不合理，如小流量選用大通徑的閥，產(chǎn)生低頻振蕩；系統(tǒng)壓力在某一段產(chǎn)生共振。3． 效率問題

液壓系統(tǒng)的效率一般較低，只有80％左右或更低。系統(tǒng)效率低的原因主要由于發(fā)熱、漏油、回油背壓大造成。4． 發(fā)熱問題

系統(tǒng)發(fā)熱的原因主要由于節(jié)流調(diào)速、溢流閥溢流、系統(tǒng)中存在氣體、回油背壓大引起。5． 漏油問題

（1）元件質(zhì)量（包括液壓件、密封件、管接頭）不好，漏油。（2）密封件形式是否合理，如單向密封、雙向密封。（3）管路的制作是否合理，管子憋勁。（4）不正常振動(dòng)引起管接頭松動(dòng)。

（5）液壓元件連接螺釘?shù)膭偠炔粔颍鐕?guó)內(nèi)疊加閥漏油。（6）油路塊、管接頭加工精度不夠，如密封槽尺寸不正確，光潔度、形位公差要求不合理，漏油。6． 維修問題 維修難，主要原因：

（1）設(shè)計(jì)考慮不周到，維修空間小，維修不便。（2）要求維修工人技術(shù)水平高。

液壓系統(tǒng)技術(shù)含量較高，要求工人技術(shù)水平高，出現(xiàn)故障，需要判斷準(zhǔn)確，不僅減少工作量，而且節(jié)約維修成本，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)充滿了液壓油，拆卸一次，必定要流出一些油，而這些油是不允許再加入系統(tǒng)中使用。另外，拆卸過程有可能將臟東西帶入系統(tǒng)，埋下事故隱患。因此要求工人提高技術(shù)水平，判斷正確非常必要。7． 液壓系統(tǒng)的價(jià)格問題

液壓系統(tǒng)相對(duì)機(jī)械產(chǎn)品，元件制造精度高，因此成本高。二． 如何保證液壓系統(tǒng)正常使用

液壓系統(tǒng)正常工作，需要滿足以下條件： 1． 系統(tǒng)干凈

系統(tǒng)出現(xiàn)故障，70％都是由于系統(tǒng)中有臟東西如鐵屑、焊渣、鐵銹、漆皮等引起。例如，這類污染物，如果堵住溢流閥中的小孔（0.2mm）就建立不了壓力；如果卡在方向閥閥芯，就導(dǎo)致不能換向，功能不對(duì)；如果堵住柱塞泵滑靴的小孔，就產(chǎn)生干摩擦，損壞泵。另外，特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，如果水進(jìn)入液壓油中，導(dǎo)致液壓油乳化，最容易引起堵住柱塞泵滑靴的小孔，就產(chǎn)生干摩擦，損壞泵。如何保證系統(tǒng)干凈，應(yīng)注意：

（2）選用性能好的過濾器，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有多級(jí)精度過濾，不是精度越高越好，應(yīng)該有粗有細(xì)，根據(jù)元件對(duì)過濾精度的要求選擇。

（3）裝配時(shí)，每一件零件都要打毛刺，清洗干凈；焊接管路，接頭焊縫都要用銑刀銑去內(nèi)孔焊渣、焊瘤。管子要進(jìn)行酸洗處理。

（4）管子不要大拆大卸；拆下的液壓件和管路要保證清潔。（5）臨時(shí)增加管子的處理，首先酸洗，然后用大空壓機(jī)吹，加上汽油，吹到發(fā)白為止。（6）加油要進(jìn)行過濾。

（7）運(yùn)輸過程中，注意密封，保證液壓元件、管件不被污染。2． 無氣

系統(tǒng)中有氣體，性能不穩(wěn)定，壓力波動(dòng)大，引起發(fā)熱。特別是吸油管密封不好，又發(fā)現(xiàn)不了，沒有油漏出，但氣體卻被吸入。吸油管的密封要特別注意。

如何保證系統(tǒng)沒有氣體，應(yīng)考慮：

（1）系統(tǒng)應(yīng)有放氣閥，每次調(diào)試前都要排氣，包括維修后開車。（2）吸油管路密封可靠，加避震管防止接頭憋勁。3． 油溫合理

油溫過高，引起油的粘度變小或變質(zhì)。粘度變小，影響系統(tǒng)性能，內(nèi)泄增加；變質(zhì)，則可能損壞液壓元件。4．不漏油

三． 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

如何解決液壓系統(tǒng)存在的各種問題，安全可靠，延長(zhǎng)使用壽命。首先設(shè)計(jì)要合理。

? 可靠性問題

提高液壓系統(tǒng)的可靠性，建議采用以下幾種方法： 1． 選用性能優(yōu)良、制造水平高的液壓元件。2． 降低指標(biāo)使用。

如選用額定壓力為32MPA的液壓元件，其經(jīng)常使用的壓力為21－25MPA之間；如泵馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為3250rpm，使用到1000－1500 rpm，這樣就可以提高安全系數(shù)，提高元件使用壽命。

3． 盡量選用一家生產(chǎn)的液壓元件，以利提高質(zhì)量及解決備件問題。

4． 非標(biāo)元件盡量使用由專業(yè)液壓廠生產(chǎn)的元件、元素，以保證質(zhì)量，降低成本，提高標(biāo)準(zhǔn)化水平和解決備件供應(yīng)問題。5． 完善保護(hù)措施，提高安全可靠性。（3）采用雙泵系統(tǒng)。（4）增加需要現(xiàn)場(chǎng)工人調(diào)整的安全閥。（5）加強(qiáng)過濾，保證系統(tǒng)清潔。（6）增加油溫指示和報(bào)警。（7）增強(qiáng)系統(tǒng)的密封性能。（8）增加失壓報(bào)警和油位報(bào)警。

? 振動(dòng)與噪音問題

振動(dòng)厲害，噪音大，是液壓系統(tǒng)普遍存在的問題之一。減少振動(dòng)，降低噪音，具有重要的意義。選用低噪音的泵和其他液壓件，目前很困難。在設(shè)計(jì)上需要考慮的是： 1． 降低泵的轉(zhuǎn)速。2． 降低使用壓力。

3． 合理選擇液壓元件和參數(shù)，不要產(chǎn)生吸空現(xiàn)象。

4． 把泵站閥架分開，并加減震墊，各部分之間均有軟管連接。

? 發(fā)熱問題的解決 1． 采用容積式調(diào)速系統(tǒng)

2． 閉式系統(tǒng)中，加強(qiáng)系統(tǒng)換熱，確定在特定的情況下，最佳的補(bǔ)油量，換油量，補(bǔ)油壓力和換油壓力；對(duì)泵和馬達(dá)要爭(zhēng)取在缸體外換熱。

3． 加強(qiáng)冷卻，選用性能好的冷卻器。

4． 減少回油背壓，減少系統(tǒng)壓力損失，管路的流速要合理，匹配合適的通徑；管子轉(zhuǎn)彎避免急彎，小通徑可直接彎管制成，大直徑選用流線形的彎頭。5． 要有泄漏油口，直接接回油箱。舉一個(gè)例子，恒壓變量泵的泄漏油口接回油箱，中間裝了截至閥，使用中，截至閥的手柄位置不對(duì)，工人以為已經(jīng)打開，實(shí)際上卻是處于關(guān)閉狀態(tài)。結(jié)果，變量泵的輸出軸的油封被擠壞，漏油，泵發(fā)熱。? 漏油問題的解決

漏是絕對(duì)的，不漏是相對(duì)的。

1．選用優(yōu)良的液壓元件和連接方式，盡量集成，采用板式、疊加或插裝元件，減少管接頭。

2． 選用性能好的密封件，機(jī)械性能等級(jí)高的連接螺釘。3． 保證油路塊、管接頭、法蘭等加工件制造精度，尺寸正確，粗糙度要求合理，形位公差達(dá)到要求。

4． 硬管子與接頭不別勁，橫平豎直，不直，要對(duì)直，中間有登臺(tái)彎過渡；一根管子最少有一個(gè)彎，避免兩頭接頭互相牽扯。5． 軟管要平滑過渡，運(yùn)動(dòng)時(shí)不能產(chǎn)生多次彎折，運(yùn)動(dòng)到最大行程時(shí)，保證仍有一段直段；同時(shí)軟管長(zhǎng)度要合理，過長(zhǎng)成本高。

6． 加強(qiáng)管路的固定，不但要有合理數(shù)量的管卡，還要考慮保證固定管卡的基礎(chǔ)，也要有剛度，避免振動(dòng)引起接頭松動(dòng)，產(chǎn)生漏油。? 維修問題

設(shè)計(jì)中，在滿足功能的前提下，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)，減少故障點(diǎn)。不要多一個(gè)功能，就加一個(gè)元件；要綜合考慮，簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，達(dá)到一個(gè)元件擔(dān)任多種角色。同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理布置元件、管接頭，便于安裝、操作。對(duì)于管路講，閥架上的A、B口接頭錯(cuò)開布置，就便于安裝維修。

? 價(jià)格問題

主機(jī)廠，自制液壓元件價(jià)格高。不同液壓件廠價(jià)格差別大，老廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)液壓件，價(jià)格低；引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的液壓元件，價(jià)格貴。進(jìn)口液壓件，價(jià)格是國(guó)產(chǎn)件的幾倍，世界名牌廠家產(chǎn)品更貴。

1． 性價(jià)比是選擇液壓件的標(biāo)準(zhǔn)。

2． 進(jìn)口件，工作可靠，能提高主機(jī)品牌，有品牌效應(yīng)。3． 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)液壓件，減少自制件。

4． 要注意選用大路貨，生產(chǎn)量大，銷路多的液壓件。5． 自制元件時(shí)，也要選擇液壓件廠生產(chǎn)的基本元件進(jìn)行改裝，成本比自己制造低，還能保證質(zhì)量。

6． 要向信譽(yù)好、質(zhì)量可靠、價(jià)格優(yōu)惠的廠家訂貨。

7． 在液壓元件的選取中，不單純追求技術(shù)指標(biāo)高的液壓元件，要根據(jù)實(shí)際情況使用要求，性價(jià)比等做綜合考慮，選取滿足要求，價(jià)格合理的液壓元件。四． 液壓管路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）鋼管

1． 根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)（工作壓力、工作流量）選定管子的材料、壁厚、通徑。見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷P17-615~616頁。2． 選擇接頭形式。見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷P17-617~618頁。3． 管子走向美觀、順暢，不干涉，對(duì)于設(shè)備上的管子，盡量沿著設(shè)備布置，與設(shè)備構(gòu)成一體。4． 管子要橫平豎直，這是管子的基準(zhǔn)。

5． 不允許管子與管子直接焊接，每根管子兩端要有管接頭，以便清理焊渣、酸洗槽酸洗，運(yùn)輸。

6． 兩個(gè)接口之間的管子，不要設(shè)計(jì)成直的，容易漏油。7． 管子與接頭要垂直，如果不直，要對(duì)直，中間有登臺(tái)彎過渡。否則，容易漏油。

8． 管子轉(zhuǎn)彎盡量避免急彎，小通徑管子可直接彎管制成，大直徑管子選用流線形的彎頭。9． 管子變徑處，要有過渡接頭。10． 管子與接頭焊接處，要開坡口。

11． 焊接要求采用氬弧焊，至少用氬弧焊打底。

（二）軟管

1． 軟管一般應(yīng)用在設(shè)備有振動(dòng)和兩個(gè)接口有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。要求見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷P17-772~774頁。2． 應(yīng)盡量避免軟管的扭轉(zhuǎn)。3． 避免外部損傷。

4． 減少?gòu)澢鷳?yīng)力。在總的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)不超過允許的最小半徑，同時(shí)，不承受拉應(yīng)力。彎曲半徑9－10倍軟管外徑。5． 安裝輔件，加以導(dǎo)向和保護(hù)。

（三）管夾

1． 管路要有管夾固定，間隔距離按設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定。見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷P17-774頁。2． 管接頭附近應(yīng)有管夾。

3． 管夾不宜布置在彎管半徑內(nèi)，應(yīng)布置在彎管兩端處。否則，管子沒有變形空間。

4． 設(shè)計(jì)雙層管路，走管溝時(shí)，使用雙層管夾；如果選不到合適的雙層管夾，使用單層管夾，支架不能固定在溝壁兩側(cè)，只能使用懸臂式，否則，鋼管維修時(shí)，不易拆卸?；蛘?，直接固定在溝壁。

5． 固定管夾基礎(chǔ)一定要?jiǎng)傂院?，否則，容易產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，甚至損壞管件。舉一個(gè)例子，液壓防爆絞車，工作壓力達(dá)到31.5Mpa，由于，固定管夾的支架直接固定在地面，側(cè)面懸空，系統(tǒng)震動(dòng)導(dǎo)致接管開裂。

第三篇：液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文

1液壓泵站的液壓原理

新的系統(tǒng)選用2臺(tái)37kW電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)一臺(tái)A10VSO100的恒壓變量泵作為動(dòng)力源，系統(tǒng)采用一用一備的工作方式。恒壓變量泵變量壓力設(shè)為16MPa，在未達(dá)到泵上調(diào)壓閥設(shè)定壓力之前，變量泵斜盤處于最大偏角，泵排量最大且排量恒定，在達(dá)到調(diào)壓閥設(shè)定壓力之后，控制油進(jìn)入變量液壓缸推動(dòng)斜盤減小泵排量，實(shí)現(xiàn)流量在0～Qmax之間隨意變化，從而保證系統(tǒng)在沒有溢流損失的情況下正常工作，大大減輕系統(tǒng)發(fā)熱，節(jié)省能源消耗。在泵出口接一個(gè)先導(dǎo)式溢流閥作為系統(tǒng)安全閥限定安全壓力，為保證泵在調(diào)壓閥設(shè)定壓力穩(wěn)定可靠工作，將系統(tǒng)安全閥調(diào)定壓力17MPa。每臺(tái)泵的供油側(cè)各安裝一個(gè)單向閥，以避免備用泵被系統(tǒng)壓力“推動(dòng)”。為保證比例閥工作的可靠性，每臺(tái)泵的出口都設(shè)置了一臺(tái)高壓過濾器，用于對(duì)工作油液的過濾。為適當(dāng)減小裝機(jī)容量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作頻率進(jìn)行蓄能器工作狀態(tài)模擬，最終采用四臺(tái)32L的蓄能器7作為輔助動(dòng)力源，當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動(dòng)時(shí)載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量?jī)?chǔ)入蓄能器，當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時(shí)，液體從蓄能器放出，以補(bǔ)液壓泵流量。經(jīng)計(jì)算，系統(tǒng)最低壓力為14．2MPa，實(shí)際使用過程中監(jiān)控系統(tǒng)最低壓力為14．5MPa，完全滿足使用要求。頂升機(jī)液壓系統(tǒng)在泵站閥塊上，由于系統(tǒng)工作壓力低于系統(tǒng)壓力，故設(shè)計(jì)了減壓閥以調(diào)定頂升機(jī)系統(tǒng)工作壓力，該系統(tǒng)方向控制回路采用三位四通電磁換向閥，以實(shí)現(xiàn)液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向控制，當(dāng)液壓缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，依靠雙液控單向閥錐面密封的反向密封性，能鎖緊運(yùn)動(dòng)部件，防止自行下滑，在回油回路上設(shè)置雙單向節(jié)流閥，雙方向均可實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流以實(shí)現(xiàn)速度的設(shè)定，為便于在故障狀態(tài)下能單獨(dú)檢修頂升機(jī)液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)在進(jìn)油回路上設(shè)置了高壓球閥9，在回油回路上設(shè)置了單向閥14。該液壓站采用了單獨(dú)的油液循環(huán)、過濾、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此外還設(shè)置有油壓過載報(bào)警、濾芯堵塞報(bào)警、油位報(bào)警、油溫報(bào)警等。

2機(jī)械手機(jī)體閥臺(tái)的液壓原理

對(duì)于每臺(tái)機(jī)械手都單獨(dú)配置一套機(jī)體閥臺(tái)，機(jī)體閥臺(tái)采用集成閥塊設(shè)計(jì)，通過整合優(yōu)化液壓控制系統(tǒng)，將各相關(guān)液壓元件采用集約布置方式，使全部液壓元件集中安裝在集成閥塊上，元件間的連接通過閥塊內(nèi)部油道溝通，從而最大限度地減少外部連接，基本消除外泄漏。機(jī)體閥臺(tái)的四個(gè)出入油口(P－壓力油口，P2－補(bǔ)油油口，T－回油油口，L－泄漏油口)分別與液壓泵站的對(duì)應(yīng)油口相連接。壓力油由P口進(jìn)入機(jī)體閥臺(tái)后，經(jīng)高壓球閥1及單向閥2．1后，一路經(jīng)單向閥4給蓄能器6供油以作為系統(tǒng)緊急狀態(tài)供油，一路經(jīng)插裝閥3給系統(tǒng)正常工作供油。為保證每個(gè)回路產(chǎn)生的瞬間高壓不影響別的工作回路，在每個(gè)回路的進(jìn)出口都設(shè)置了單向閥，對(duì)于夾鉗工作回路因設(shè)置了減壓閥16進(jìn)行減壓后供油，無需設(shè)置單向閥。對(duì)于小車行走系統(tǒng)，由比例閥12．1控制液壓馬達(dá)21的運(yùn)動(dòng)方向，液壓馬達(dá)設(shè)置了旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)于馬達(dá)行走采用閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起制動(dòng)以及小車的精準(zhǔn)定位。為避免制動(dòng)時(shí)換向閥切換到中位，液壓馬達(dá)靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的液壓沖擊，設(shè)置了雙向溢流閥11分別用來限制液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的最大沖擊壓力，以起到制動(dòng)緩沖作用，考慮到液壓馬達(dá)制動(dòng)過程中的泄漏，為避免馬達(dá)在換向制動(dòng)過程中產(chǎn)生吸油腔吸空現(xiàn)象，用單向閥9．1和9．2從補(bǔ)油管路P2向該回路補(bǔ)油，為實(shí)現(xiàn)單臺(tái)機(jī)械手的故障檢修，在補(bǔ)油管路P2上設(shè)置了高壓球閥8，為實(shí)現(xiàn)檢修時(shí)，可以將小車手動(dòng)推動(dòng)到任意檢修位置，系統(tǒng)設(shè)置了高壓球閥5．2。對(duì)于雙垂直液壓缸回路，由比例閥12．2控制液壓缸22的運(yùn)動(dòng)方向，液壓缸安裝了位移傳感器，對(duì)于液壓缸位置采用閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)液壓缸行程的精準(zhǔn)定位，液壓缸驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)來完成夾鉗系統(tǒng)的垂直方向運(yùn)動(dòng);為防止液壓缸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)自行下滑，回路設(shè)置了雙液控單向閥13．1，其為錐面密封結(jié)構(gòu)，閉鎖性能好，能夠保證活塞較長(zhǎng)時(shí)間停止在某位置處不動(dòng);為防止垂直液壓缸22因夾鉗系統(tǒng)及工件自重而自由下落，在有桿腔回路上設(shè)置了單向順序閥14，使液壓缸22下部始終保持一定的背壓力，用來平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)重力負(fù)載對(duì)液壓執(zhí)行元件的作用力，使之不會(huì)因自重作用而自行下滑，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)動(dòng)作的平穩(wěn)、可靠控制;為防止夾鉗夾持超過設(shè)計(jì)重量的車輪，在有桿腔設(shè)置了溢流閥15．1作為安全閥對(duì)于夾鉗液壓缸回路，工作壓力經(jīng)減壓閥16調(diào)定工作壓力后由比例閥17控制帶位置監(jiān)測(cè)的液壓缸23的運(yùn)動(dòng)，來驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)完成夾鉗的夾持動(dòng)作，回路設(shè)置了雙液控單向閥13．2，來保證活塞較長(zhǎng)時(shí)間停止固定位置，考慮到夾鉗開啟壓力原小于關(guān)閉壓力(液壓缸向無桿腔方向運(yùn)動(dòng)夾鉗關(guān)閉)，在液壓缸無桿腔回路上設(shè)置了溢流閥15．3，調(diào)定無桿腔工作壓力，當(dāng)比例換向閥17右位工作時(shí)，壓力油經(jīng)液控單向閥13．2后，一路向有桿腔供油，一路經(jīng)電磁球閥18向蓄能器19供油，當(dāng)夾鉗夾住車輪，有桿腔建立壓力達(dá)到壓力繼電器20設(shè)定值后，比例換向閥17回中位，蓄能器19壓力油與有桿腔始終連通，確保夾持動(dòng)作有效，當(dāng)比例換向閥17左位工作時(shí)，蓄能器19壓力油經(jīng)電磁球閥18與有桿腔回油共同經(jīng)過比例換向閥17回回油口。緊急情況下，電磁換向閥7得電(與系統(tǒng)控制電源采用不同路電源)，將蓄能器6儲(chǔ)存的壓力油，一路經(jīng)單向閥9．11供給夾鉗液壓缸23，使夾鉗打開，同時(shí)有桿腔回油經(jīng)電磁球閥18，單向閥9．9回回油T口;一路壓力油經(jīng)節(jié)流閥10，單向閥9．3使液壓馬達(dá)21帶動(dòng)小車向爐外方向運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)回油經(jīng)比例換向閥12．1，單向閥9．5回回油T口。以確保設(shè)備能放下待取車輪，退出加熱爐內(nèi)部，保護(hù)設(shè)備安全。

3結(jié)論

全液壓裝出料系統(tǒng)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的裝機(jī)容量由100kW下降到37kW，大大降低能源消耗，適應(yīng)了當(dāng)今綠色發(fā)展的要求。由于系統(tǒng)采用備用泵設(shè)計(jì)，確保了系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行;蓄能器的大量使用，保證了系統(tǒng)的流量和壓力滿足生產(chǎn)實(shí)際的要求;集成閥塊的設(shè)計(jì)方式，減少了系統(tǒng)下泄漏的幾率，降低了油液消耗，保護(hù)了環(huán)境;緊急回路的設(shè)計(jì)，可以有效保護(hù)設(shè)備的使用安全。該技術(shù)成果具有向同類加熱爐裝出料機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

第四篇：液壓傳動(dòng)課程壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓傳動(dòng)

設(shè)計(jì)說明書

設(shè)計(jì)題目

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電工程學(xué)院

班

設(shè)

計(jì)

者

2010

年

X

月

X

日

液壓傳動(dòng)任務(wù)書

1.液壓系統(tǒng)用途（包括工作環(huán)境和工作條件）及主要參數(shù)：

單缸壓力機(jī)液壓系統(tǒng)，工作循環(huán)：低壓下行→高壓下行→保壓→低壓回程→上限停止。自動(dòng)化程度為半自動(dòng)，液壓缸垂直安裝。

最大壓制力：20×106N；最大回程力：4×104N；低壓下行速度：25mm/s；高壓下行速度：1mm/s；低壓回程速度：25mm/s；工作行程：300mm；液壓缸機(jī)械效率0.9。

2.執(zhí)行元件類型：液壓缸

3.液壓系統(tǒng)名稱：壓力機(jī)液壓系統(tǒng)。

設(shè)

計(jì)

內(nèi)

容

1.擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；

2.選擇系統(tǒng)所選用的液壓元件及輔件；

3.設(shè)計(jì)液壓缸；

4.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；

5.編寫上述1、2、3和4的計(jì)算說明書。

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

壓力機(jī)的功能

圖1.1

液壓機(jī)外形圖

1－充液筒；2－上橫梁；3－上液壓缸；4－上滑塊；5－立柱；6－下滑塊；7－下液壓缸；8－電氣操縱箱；9－動(dòng)力機(jī)構(gòu)

液壓機(jī)是一種利用液體靜壓力來加工金屬、塑料、橡膠、木材、粉末等制品的機(jī)械。它常用于壓制工藝和壓制成形工藝，如：鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、翻邊、薄板拉深、粉末冶金、壓裝等等。

液壓機(jī)有多種型號(hào)規(guī)格，其壓制力從幾十噸到上萬噸。用乳化液作介質(zhì)的液壓機(jī)，被稱作水壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力很大，多用于重型機(jī)械廠和造船廠等。用石油型液壓油做介質(zhì)的液壓機(jī)被稱作油壓機(jī)，產(chǎn)生的壓制力較水壓機(jī)小，在許多工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。

液壓機(jī)多為立式，其中以四柱式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)布局最為典型，應(yīng)用也最廣泛。圖1.1所示為液壓機(jī)外形圖，它主要由充液筒、上橫梁2、上液壓缸3、上滑塊4、立柱5、下滑塊6、下液壓缸7等零部件組成。這種液壓機(jī)有4個(gè)立柱，在4個(gè)立柱之間安置上、下兩個(gè)液壓缸3和7。上液壓缸驅(qū)動(dòng)上滑塊4，下液壓缸驅(qū)動(dòng)下滑塊6。為了滿足大多數(shù)壓制工藝的要求，上滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)快速下行→慢速加壓→保壓延時(shí)→快速返回→原位停止的自動(dòng)工作循環(huán)。下滑塊應(yīng)能實(shí)現(xiàn)向上頂出→停留→向下退回→原位停止的工作循環(huán)。上下滑塊的運(yùn)動(dòng)依次進(jìn)行，不能同時(shí)動(dòng)作。

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)一臺(tái)壓制柴油機(jī)曲軸軸瓦的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。

軸瓦毛坯為：長(zhǎng)×寬×厚

=

365

mm×92

mm×7.5

mm的鋼板，材料為08Al，并涂有軸承合金；壓制成內(nèi)徑為Φ220

mm的半圓形軸瓦。

液壓機(jī)壓頭的上下運(yùn)動(dòng)由主液壓缸驅(qū)動(dòng)，頂出液壓缸用來頂出工件。其工作循環(huán)為：主缸快速空程下行?慢速下壓?快速回程?靜止?頂出缸頂出?頂出缸回程。

液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式為四柱單缸液壓機(jī)。

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)工況

液壓機(jī)技術(shù)參數(shù)：

（1）主液壓缸

（a）負(fù)載

壓制力：壓制時(shí)工作負(fù)載可區(qū)分為兩個(gè)階段。第一階段負(fù)載力緩慢地線性增加，達(dá)到最大壓制力的10%左右，其上升規(guī)律也近似于線性，其行程為90

mm（壓制總行程為110

mm）第二階段負(fù)載力迅速線性增加到最大壓制力18×105

N，其行程為20

mm。

回程力（壓頭離開工件時(shí)的力）：一般沖壓液壓機(jī)的壓制力與回程力之比為5～10，本壓力機(jī)取為5，故回程力為Fh

=

3.6×105

N。

移動(dòng)件（包括活塞、活動(dòng)橫梁及上模）質(zhì)量＝3058

kg。（在實(shí)際壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該已經(jīng)完成壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這里假設(shè)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動(dòng)件的質(zhì)量已經(jīng)得到。）

（b）行程及速度

快速空程下行：行程Sl

=

200

mm，速度v1＝60

mm/s；

工作下壓：行程S2

=

mm，速度v2＝6

mm/s。

快速回程：行程S3

=

310

mm，速度v3＝53

mm/s。

（2）頂出液壓缸

（a）負(fù)載：頂出力（頂出開始階段）Fd＝3.6×105

N，回程力Fdh

=

2×105

N。

（b）行程及速度；行程L4

=

120

mm，頂出行程速度v4＝55

mm/s，回程速度v5＝120

mm/s。

液壓缸采用V型密封圈，其機(jī)械效率ηcm＝0.91。壓頭起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間：0.2

s。

設(shè)計(jì)要求。本機(jī)屬于中小型柱式液壓機(jī)，有較廣泛的通用性，除了能進(jìn)行本例所述的壓制工作外，還能進(jìn)行沖孔、彎曲、較正、壓裝及沖壓成型等工作。對(duì)該機(jī)有如下性能要求：

（a）為了適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要應(yīng)具有較高的生產(chǎn)率，故要求本機(jī)有較高的空程和回程速度。

（b）除上液壓缸外還有頂出缸。頂出缸除用以頂出工件外，還在其他工藝過程中應(yīng)用。主缸和頂出缸應(yīng)不能同時(shí)動(dòng)作，以防出現(xiàn)該動(dòng)作事故。

（c）為了降低液壓泵的容量，主缸空程下行的快速行程方式采用自重快速下行。因此本機(jī)設(shè)有高位充液筒（高位油箱），在移動(dòng)件快速空程下行時(shí)，主缸上部形成負(fù)壓，充液筒中的油液能吸入主缸，以補(bǔ)充液壓泵流量之不足。

（d）主缸和頂出缸的壓力能夠調(diào)節(jié)，壓力能方便地進(jìn)行測(cè)量。

（e）能進(jìn)行保壓壓制。

（f）主缸回程時(shí)應(yīng)有頂泄壓措施，以消除或減小換向卸壓時(shí)的液壓沖擊。

（g）系統(tǒng)上應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌踩Ｗo(hù)措施。

確定壓力機(jī)液壓缸的主要參數(shù)

（1）初選液壓缸的工作壓力

（a）主缸負(fù)載分析及繪制負(fù)載圖和速度圖

液壓機(jī)的液壓缸和壓頭垂直放置，其重量較大，為防止因自重而下滑；系統(tǒng)中設(shè)有平衡回路。因此在對(duì)壓頭向下運(yùn)動(dòng)作負(fù)載分析時(shí)，壓頭自重所產(chǎn)生的向下作用力不再計(jì)入。另外，為簡(jiǎn)化問題，壓頭導(dǎo)軌上的摩擦力不計(jì)。

慣性力；快速下降時(shí)起動(dòng)

Faz

=

m

=

3058×=

917

N

快速回程時(shí)起動(dòng)與制動(dòng)

Fas

=

m

=

3058×=

810

N

壓制力：初壓階段由零上升到F1

=

1.8×106

N×0.10

=

1.8×105

N

終壓階段上升到F2

=

1.8×106

N

循環(huán)中各階段負(fù)載見表1.1，其負(fù)載圖見圖1.2a。

表1.1

主缸的負(fù)載計(jì)算

工作階段

負(fù)載力FL（N）

液壓缸推力

（N）

液壓缸工作壓力（Pa）

（回程時(shí)）

快速下行

起動(dòng)

FL

=

Fa下

=

917

1008

12533

等速

FL

=

0

0

0

壓制

初壓

FL

=

1.8×105

1.98×105

2.46×106

終壓

FL

=

1.8×106

1.98×106

24.6×106

快速回程

起動(dòng)

FL

=

F回

=

3.6×105

3.96×105

21×106

等速

FL

=

mg

=

30000

32967

1.75×106

制動(dòng)

FL

=

mg-

Fa下

=

30000-810

=

29190

32077

1.7×106

注：表1.1中的液壓缸工作壓力的計(jì)算利用了后續(xù)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。

運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)給定條件，空載快速下降行程200

mm，速度60

mm/s。壓制行程110

mm，在開始的90

mm內(nèi)等速運(yùn)動(dòng)。速度為6

mm/s，最后的20

mm內(nèi)速度均勻地減至零，回程以53

mm/s的速度上升。利用以上數(shù)據(jù)可繪制出速度圖，見圖1.2b。

a

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)負(fù)載圖

b

壓力機(jī)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度圖

圖1.2

液壓機(jī)主液壓缸負(fù)載和速度圖

（2）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

根據(jù)有關(guān)資料，液壓機(jī)的壓力范圍為20~30

MPa，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)液壓泵、液壓閥的最高工作壓力為32

MPa，如選此壓力為系統(tǒng)工作壓力，液壓元件的工作性能會(huì)不夠穩(wěn)定，對(duì)密封裝置的要求以較高，泄漏較大。參考系列中現(xiàn)已生產(chǎn)的其它規(guī)格同類液壓機(jī)（如63、100、200、300噸液壓機(jī)）所采用的工作壓力，本機(jī)選用工作壓力為25×106Pa。液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定。

（a）主缸的內(nèi)徑D

D

=

=

=

0.317m

=

317

mm

按標(biāo)準(zhǔn)取D

=320mm

（b）主缸無桿腔的有效工作面積A1

A1=D2

=×0.322=0.0804m2=804

cm2

（c）主缸活塞桿直徑d

d

===0.287

m=287

mm

按標(biāo)準(zhǔn)值取d

=

280

mm

D-d＝320–280＝40

mm＞允許值12.5

mm

（據(jù)有關(guān)資料，（D–d）小于允許值時(shí)，液壓缸會(huì)處于單向自鎖狀態(tài)。）

（4）主缸有桿腔的有效工作面積A2

A2

=

（D2–d2）=

×（0.322–0.282）=

0.01885

m2

=

188.5

cm2

（d）主缸的工作壓力

活塞快速下行起動(dòng)時(shí)

p1

=

=

=

12533

Pa

初壓階段末

p1

=

=

=

2.46×106

Pa

終壓階段末

p1

=

=

=

24.6×106

Pa

活塞回程起動(dòng)時(shí)

p2

=

=

=

21×106

Pa

活塞等速運(yùn)動(dòng)時(shí)

p2

=

=

=

1.75×106

Pa

回程制動(dòng)時(shí)

p2

=

=

=

1.7×106

Pa

（e）液壓缸缸筒長(zhǎng)度

液壓缸缸筒長(zhǎng)度由活塞最大行程、活塞長(zhǎng)度、活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的其他長(zhǎng)度確定。其中活塞長(zhǎng)度

B=（0.6~1.0）D；導(dǎo)向套長(zhǎng)度A=（0.6~1.5）d。為了減少加工難度，一般液壓缸缸筒長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20～30倍。

（3）計(jì)算液壓缸的工作壓力、流量和功率

（a）主缸的流量

快速下行時(shí)q1

=

A1v1

=

804×6

=

4824cm3/s

=

289.4

L/min

工作行程時(shí)q2

=

A2v2

=

804×0.6

=

482cm3/s

=

28.9

L/min

快速回程時(shí)q3

=

A3v3

=

183.5×5.3

=

999cm3/s

=

59.9

L/min

（b）主缸的功率計(jì)算

快速下行時(shí)（起動(dòng)）：P1

=

p1q1

=

12533×4824×10-6

=

60.46

W

工作行程初壓階段末：P2

=

p2q2

=

2.46×106×482×10-6

=

1186

W

終壓階段：此過程中壓力和流量都在變化，情況比較復(fù)雜。壓力p在最后20

mm行程內(nèi)由2.46

MPa增加到24.6

MPa，其變化規(guī)律為

p

=

2.46+S

=

2.46+1.11S（MPa）

式中S——行程（mm），由壓頭開始進(jìn)入終壓階段算起。

流量q在20

mm內(nèi)由482

cm3/s降到零，其變化規(guī)律為q

=

482（1－）（cm3/s）

功率為P

=

pq

=

482×（2.46+1.11S）×（1－）

求其極值，=

0得S

=

8.9（mm）此時(shí)功率P最大

Pmax

=

482×（2.46+1.11×8.9）×（1－）=

3300.8

W

=

3.3

kW

快速回程時(shí)；等速階段P

=

pq

=

1.75×106×999×10-6

=

1.748

kW

起動(dòng)階段：此過程中壓力和流量都在變化，情況也比較復(fù)雜。設(shè)啟動(dòng)時(shí)間0.2秒內(nèi)作等加速運(yùn)動(dòng)，起動(dòng)階段活塞行程為

S

=

0.5vt

=

0.5×5.3×0.2

=

5.3mm

在這段行程中壓力和流量均是線性變化，壓力p由21

MPa降為1.75

MPa。其變化規(guī)律為

p

=

21–S

=

21–3.6S（MPa）

式中

S——行程（mm），由壓頭開始回程時(shí)算起。流量q由零增為999

cm3/s，其變化規(guī)律為

q

=

S

=

188S（cm3/s）

功率為P

=

pq

=

188S（21–3.6S）

求其極值，=

0得S

=

2.9（mm），此時(shí)功率P最大

Pmax

=

188×2.9×（21–3.6×2.9）

=

5755

W

=

5.76

kW

由以上數(shù)據(jù)可畫出主液壓缸的工況圖（壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖）見圖1.3。

（c）頂出缸的內(nèi)徑Dd

Dd

=

=

=

1419

m

=

142

mm

按標(biāo)準(zhǔn)取Dd

=

150

mm

a

壓力循環(huán)圖

b

流量循環(huán)圖

c

功率循環(huán)圖

圖1.3

主液壓缸工況圖

（d）頂出缸無桿腔的有效工作面積A1d

A1d

=

Dd

=

×0.152

=

0.0177m2

=

177

cm2

（e）頂出缸活塞桿直徑dd

dd

=

=

=

0.1063

m

=

mm

按標(biāo)準(zhǔn)取dd

=

mm

（f）頂出缸有桿腔的有效工作面積A2d

A2

d

=

（D

d

2–d

d

2）=

×（0.152–0.112）

=

0.00817m2

=

81.7cm2

（g）頂出缸的流量

頂出行程q4

=

A1

dv4

=

177×5.5

=

973.5

cm3/s

=

58.4

L/min

回程q5

=

A2

dv5

=

81.7×12

=

980

cm3/s

=

58.8

L/min

頂出缸在頂出行程中的負(fù)載是變動(dòng)的，頂出開始?jí)侯^離工件較大（負(fù)載為Fd），以后很快減小，而頂出行程中的速度也是變化的，頂出開始時(shí)速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計(jì)算就較復(fù)雜，另外因頂出缸消耗功率在液壓機(jī)液壓系統(tǒng)中占的比例不大，所以此處不作計(jì)算。

擬訂壓力機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

（1）確定液壓系統(tǒng)方案

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在行程中壓力變化很大，所以在行程中不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的。

確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問題：

（a）快速行程方式

液壓機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，從工況圖看出，此時(shí)需要的流量較大（289.4

L/min），這樣大流量的油液如果由液壓泵供給；則泵的容量會(huì)很大。液壓機(jī)常采用的快速行程方式可以有許多種，本機(jī)采用自重快速下行方式。因?yàn)閴簷C(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向在快速行程中是垂直向下，可以利用運(yùn)動(dòng)部件的重量快速下行；在壓力機(jī)的最上部設(shè)計(jì)一個(gè)充液筒（高位油箱），當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件快速下行時(shí)高壓泵的流量來不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加，這時(shí)會(huì)形成負(fù)壓，上腔不足之油，可通過充液閥、充液筒吸取。高壓泵的流量供慢速壓制和回程之用。此方法的優(yōu)點(diǎn)為不需要輔助泵和能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)為下行速度不易控制，吸油不充分將使升壓速度緩慢，改進(jìn)的方法是使充液閥通油斷面盡量加大，另外可在下腔排油路上串聯(lián)單向節(jié)流閥，利用節(jié)流造成背壓，以限制自重下行速度，提高升壓速度。由于本例的液壓機(jī)屬于小型壓機(jī)，下行速度的控制問題不如大型壓機(jī)突出，所以本例采用的回路見圖1.4。

圖1.4

液壓系統(tǒng)回路圖

在主缸實(shí)現(xiàn)自重快速行程時(shí)，換向閥4切換到右邊位置工作（下行位置），同時(shí)電磁換向閥5斷電，控制油路K使液控單向閥3打開，液壓缸下腔通過閥3快速排油，上腔從充液筒及液壓泵得到油液，實(shí)行滑塊快速空程下行。

（b）減速方式

液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件在下行行程中快接近制件時(shí)，應(yīng)該由快速變換為較慢的壓制速度。減速方式主要有壓力順序控制和行程控制兩種方式；壓力順序控制是利用運(yùn)動(dòng)部件接觸制件后負(fù)荷增加使系統(tǒng)壓力升高到一定值時(shí)自動(dòng)變換速度；某些工藝過程要求在運(yùn)動(dòng)部件接觸制件前就必須減速，本例壓制軸瓦工藝就有這個(gè)要求，這時(shí)適合選用行程減速方式。本系統(tǒng)擬選用機(jī)動(dòng)控制的伺服變量軸向柱塞泵（CCY型）作動(dòng)力源，液壓泵的輸出流量可由行程擋塊來控制，在快速下行時(shí)，液壓泵以全流量供油，當(dāng)轉(zhuǎn)換成工作行程（壓制）時(shí)，行程擋塊使液壓泵的流量減小，在最后20

mm內(nèi)擋塊使液壓泵流量減到零；當(dāng)液壓缸工作行程結(jié)束反向時(shí)，行程擋塊又使液壓泵的流里恢復(fù)到全流量。與液壓泵的流量相配合（協(xié)調(diào)），在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)換為工作行程時(shí)，電氣擋塊碰到行程并關(guān)，發(fā)信號(hào)使電磁換向閥5的電磁鐵3YA得電，控制油路K不能通至液控單向閥8，閥8關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥2不允許滑塊等以自重下行。只能靠泵向液壓缸上腔供油強(qiáng)制下行，速度因而減慢（見圖1.4）。

（c）壓制速度的調(diào)整

制件的壓制工藝一般要提出一定壓制速度的要求，解決這一問題的方很多，例如可以用壓力補(bǔ)償變量泵來實(shí)現(xiàn)按一定規(guī)律變化的壓制速度的要求。本例中采用機(jī)動(dòng)伺服變量泵，故仍利用行程擋塊（塊擋的形狀）來使液壓泵按一定規(guī)模變化以達(dá)到規(guī)定的壓制速度。

（d）壓制壓力及保壓

在壓制行程中不同階段的系統(tǒng)壓力決定于負(fù)載，為了保證安全，應(yīng)該限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，本系統(tǒng)擬在變量泵的壓油口與主油路間并聯(lián)一只溢流閥作安全閥用。

有時(shí)壓制工藝要求液壓缸在壓制行程結(jié)束后保壓一定時(shí)間，保壓方法有停液壓泵保壓與開液壓泵保壓兩種，本系統(tǒng)根據(jù)壓機(jī)的具體情況擬采用開液壓泵保壓；此法的能量消耗較前一種大。但系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。

（e）泄壓換向方法

液壓機(jī)在壓制行程完畢或進(jìn)入保壓狀態(tài)后，主液壓缸上腔壓力很高，此時(shí)由于主機(jī)彈性變形和油液受到壓縮，儲(chǔ)存了相當(dāng)大的能量。工作行程結(jié)束后反向行程開始之前液壓缸上腔如何泄壓（控制泄壓速度）是必須考慮的問題，實(shí)踐已證明，若泄壓過快，將引起劇烈的沖擊、振動(dòng)和驚人的聲音，甚至?xí)蛞簤簺_擊而使元件損壞。此問題在大型液壓機(jī)中愈加重要。

各種泄壓方法的原理是在活塞回程之前，當(dāng)液壓缸下腔油壓尚未升高時(shí)，先使上腔的高壓油接通油箱，以一定速度使上腔高壓逐步降低。本例采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥中位機(jī)能是H型，控制換向速度，延長(zhǎng)換向時(shí)間，就可以使上腔高壓降低到一定值后才將下腔接通壓力油（見圖1.5）。此法最為簡(jiǎn)單，適合于小型壓機(jī)。

（f）主缸與頂出缸的互鎖控制回路

為保障頂出缸的安全，在主缸動(dòng)作時(shí)，必須保證頂出缸的活塞下行到最下位置。本例采用兩個(gè)換向閥適當(dāng)串聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見圖1.5）。從圖1.5中可見，只有在閥6處于右位工作時(shí)，即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時(shí)壓力油才會(huì)通入換向閥4，主缸才能動(dòng)作。當(dāng)閥6處于左位工作，頂出缸為上行狀態(tài)時(shí)，只有壓力很低的回油通至閥4，主缸才不能動(dòng)作。

液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作見表1.2，液壓元件規(guī)格明細(xì)表見表1.3。

1.2

電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表

元件

動(dòng)作

1YA

2YA

3YA

4YA

5YA

主缸快速下行

–

+

+

–

+

主缸慢速下壓

–

+

–

–

–

+

主缸泄壓

–

+

–

–

主缸回程

–

+

–

+

–

頂出缸頂出

+

–

–

+

–

頂出缸回程

–

+

–

+

–

原位卸荷

–

–

–

–

–

表1.3

液壓元件明細(xì)表

序

號(hào)

名

稱

型

號(hào)

液控單向閥

SV30P-30B

單向順序閥（平衡閥）

DZ10DP1-40BY

液控單向閥

SV20P-30B

電液換向閥

WEH25H20B106AET

電磁換向閥

3WE4A10B

電液換向閥

WEH25G20B106AET

順序閥

DZ10DP140B210M

溢流閥（安全閥）

DBDH20P10B

軸向柱塞泵

63CCY14-1B

主液壓缸

自行設(shè)計(jì)

頂出液壓缸

自行設(shè)計(jì)

壓力表

Y-100

壓力表開關(guān)

KF-L8/20E

（2）擬定液壓系統(tǒng)原理圖

在以上分析的基礎(chǔ)上，擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1.5所示。

圖1.5

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)的工作過程如下：

液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥4及6處于中位，液壓泵輸出油液經(jīng)背壓閥7再經(jīng)閥6的中位低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端位置而頂出缸在最下端位置，電磁鐵2YA得電，換向閥6在右位工作，此時(shí)5YA得電，換向閥4也在右位工作，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入主缸上腔，此時(shí)3YA也得電，控制油路經(jīng)閥5通至液控單向閥3，使閥3打開，主缸下腔的油能經(jīng)閥3很快排入油箱，主缸在自重作用下實(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)液壓泵進(jìn)入主缸上腔的流量不足，上腔形成負(fù)壓，充液筒中的油液經(jīng)充液閥（液控單向閥）1吸入主缸。

當(dāng)電氣擋塊碰到行程開關(guān)時(shí)3YA失電，控制油路斷開，閥3關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2使主缸下腔形成背壓，與移動(dòng)件的自重相平衡。自重快速下行結(jié)束。與此同時(shí)用行程擋塊使液壓泵的流量減小，主缸進(jìn)入慢速下壓行程，在此行程中可以用行程擋塊控制液壓泵的流量適應(yīng)壓制速度的要求。由壓力表刻度指示達(dá)到壓制行程的終點(diǎn)。

行程過程結(jié)束后，可由手動(dòng)按鈕控制使5YA失電，4YA得電，換向閥4換向，由于閥2帶阻尼器，換向時(shí)間可以控制，而閥4的中位機(jī)能是H型，閥處于中位時(shí)使主缸上腔的高壓油泄壓，然后閥4再換為左位，此時(shí)壓力油經(jīng)閥2的單向閥進(jìn)入主缸下腔，由于下腔進(jìn)油路中的油液具有一定壓力；故控制油路可以使閥1打開，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分經(jīng)閥4排回油箱，此時(shí)主缸實(shí)現(xiàn)快速回程。充液筒油液充滿后，溢出的油液可經(jīng)油管引至油箱。

回程結(jié)束后，閥4換至中位，主缸靜止不動(dòng)。

1YA得電，2YA失電，閥6換至左位，壓力油進(jìn)入頂出缸下腔，頂出缸頂出制件，然后1YA失電，2YA得電，閥6換至右位，頂出缸回程；回程結(jié)束后，2

YA失電，閥6換至中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。

選擇液壓元件

（1）液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件

（a）選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率

①

液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力

pp

=

=

=

24.6

MPa

因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。

②

液壓泵的最大流量

qp≥K（∑q）max

泄漏系數(shù)K

=

1.1~1.3，此處取K

=

1.1。由工況圖（圖1.3）知快速下降行程中q為最大（q

=

289.41

L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按回程時(shí)的流量計(jì)算。

qmax

=

q3

=

59.9

L/min

qp

=

1.1q3

=

1.1×59.9

=

65.9

L/min

③

根據(jù)已算出的qP和pP，選軸向杜塞泵型號(hào)規(guī)格為63CCY14-1B，其額定壓力為32

MPa，滿足25~60％壓力儲(chǔ)備的要求。排量為63m

L/r，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500

r/min，故額定流量為：q

=

qn

=

=

94.5

L/min，額定流量比計(jì)算出的qP大，能滿足流量要求，此泵的容積效率ηv

=

0.92。

④

電動(dòng)機(jī)功率

驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率可以由工作循環(huán)中的最大功率來確定；由工況分析知，最大功率為5.76

kW，取泵的總效率為η泵

=

0.85。

則P

=

=

=

6.78

kW

選用功率為7.5

kW，額定轉(zhuǎn)速為1440

r/min的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132m-4（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)）。

（2）選擇液壓控制閥

閥2、4、6、7通過的最大流量均等于qP，而閥1的允許通過流量為q。q

=

q1–qP＝289.4–65.9＝223.5

L/min，閥3的允許通過流量為

q

=

q1

=

289.4

=

67.9

L/min

閥8是安全閥，其通過流量也等于qP。

以上各閥的工作壓力均取p＝32

MPa。

本系統(tǒng)所選用的液壓元件見表1.4。

表1.4

液壓機(jī)液壓元件型號(hào)規(guī)格明細(xì)表

序號(hào)

元件名稱

型

號(hào)

規(guī)

格

液控單向閥

SV30P-30B

華德：31.5MPa，30通徑，流量400L/min

單向順序閥

（平衡閥）

DZ10DP1-40BY

華德：10通徑，流量80L/min，控制壓力（25~210）×105Pa

液控單向閥

SV20P-30B

華德：31.5MPa，20通徑，流量400L/min

電液換向閥

WEH25H20B106AET

華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min

電磁換向閥

3WE4A10B

華德：21MPa，4通徑，流量25L/min

電液換向閥

WEH25G20B106AET

華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min

順序閥

DZ10DP140B210M

華德：10通徑，流量80L/min，控制壓力（25~210）×105Pa

溢流閥

（安全閥）

DBDH20P10B

華德：20通徑，流量250L/min，調(diào)壓范圍（2.5~40）MPa

軸向柱塞泵

63CCY14-1B

32MPa，排量63mL/r，1500r/min

主液壓缸

自行設(shè)計(jì)

頂出液壓缸

自行設(shè)計(jì)

壓力表

Y-100

（0~400）×105Pa

壓力表開關(guān)

KF-L8/20E

（3）選擇輔助元件

（a）確定油箱容量

由資料，中高壓系統(tǒng)（p>6.3

MPa）油箱容量

V

=

（6~12）qP。

本例取V

=

8×qP

=

8×94.5

=

756

L（qP用液壓泵的額定流量）.取油箱容量為800

L。

充油筒容量V1

=

（2–3）Vg

=

3×25

=

75（L）

式中

Vg——主液壓缸的最大工作容積。

在本例中，Vg

=

A1Smax

=

804×31

=

24924cm3

≈

25（L）

（b）油管的計(jì)算和選擇

如參考元件接口尺寸，可選油管內(nèi)徑d

=

20mm。

計(jì)算法確定：液壓泵至液壓缸上腔和下腔的油管

d

=

取v

=

4m/s，q

=

65.9

L/min

d

=

=

1.87

cm，選d

=

mm.與參考元件接口尺寸所選的規(guī)格相同。

充液筒至液壓缸的油管應(yīng)稍加大，可參考閥1的接口尺寸確定

選d

=

mm的油管，油管壁厚：δ≥。

選用鋼管：[σ]

=

≈

83.25MPa，取n

=

4，σb

=

333MPa（10＃鋼）。

σ

=

=

=

3.84

mm，取σ

=

mm

（4）選擇液壓油

本系統(tǒng)是高壓系統(tǒng)，油液的泄漏是主要矛盾。為了減少泄漏應(yīng)選擇粘度較大的油，本系統(tǒng)選用68號(hào)抗磨液壓油。

液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算

（1）油路壓力的計(jì)算

本系統(tǒng)是容積調(diào)速，系統(tǒng)在各運(yùn)動(dòng)階段的壓力由負(fù)載決定。本系統(tǒng)在開始設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)說明，運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上的摩擦和自重的影響均忽略不計(jì)（對(duì)實(shí)際計(jì)算產(chǎn)生的影響很?。虼艘紤]的僅僅是閥和管路的壓力損失，而本系統(tǒng)對(duì)壓力的要求主要是工作行程終了時(shí)能達(dá)到的最大壓力值，由于此時(shí)速度已接近于零，閥門和管路的損失也接近于零，所以本例不詳細(xì)計(jì)算壓力損失值。

（2）確定安全閥、平衡閥和順序閥的調(diào)整壓力

安全閥調(diào)整壓力ps

=

1.1p泵

=

1.1×25×106

=

27.5

MPa

平衡閥調(diào)整壓力pX

=

=

=

1.59

MPa

順序閥7的調(diào)整壓力：該閥的作用是使液壓泵在卸荷時(shí)泵的出口油壓不致降為零，出口油壓應(yīng)滿足液控單向閥和電液換向閥所需控制油壓的要求。由資料查的SV10型液控單向閥的控制壓力≥5×105

Pa，另外WEH10型電液換向閥所需的控制油壓不得低于10×105

Pa，故取順序閥的調(diào)整壓力為（10~12）×105

Pa。

（3）驗(yàn)算電機(jī)功率

由工況圖知主缸在快速起動(dòng)階段中S

=

2.9

mm處功率為最大，Pmax

=

5.76

kW

在Pmax時(shí)液壓泵的流量較小，管路和閥的損失不大。在選擇電機(jī)時(shí)也已考慮功率留有一定量的儲(chǔ)備，所以電機(jī)功率不必再進(jìn)行驗(yàn)算，此處對(duì)液壓泵卸荷狀態(tài)下的功率再作一下計(jì)算，此時(shí)卸荷壓力p卸等于閥7的調(diào)整壓力

p卸＝18×105

Pa

q泵取泵的額定流量qP

=

94.5

L/min。

p卸

=

p卸qP

=

（18×105×94.5）/60×10-3

=

2835W

=

2.835

kW

將液壓機(jī)在工作循環(huán)中的功率進(jìn)行比較后得知主缸快速回程起動(dòng)階段的功率為最大，所以用這個(gè)功率來計(jì)算電機(jī)功率是合理的。

（4）繪制正式液壓系統(tǒng)圖

通過上述驗(yàn)算表明；所擬定的液壓系統(tǒng)原理圖是可行的，可以以此原理圖為基礎(chǔ)經(jīng)修改完善后，繪制出正式的液壓系統(tǒng)原理圖。繪制時(shí)注意下列幾點(diǎn)：

（l）液壓元件職能符號(hào)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T786.1-93）；

（2）各元件按常態(tài)位置繪制；

（3）執(zhí)行元件附近畫出工作循環(huán)圖；

（4）繪出測(cè)壓點(diǎn)的位置并繪出壓力表開關(guān)；

（6）繪出行程開關(guān)的位置；

（6）繪出電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表；

（7）繪出按工程實(shí)際使用的標(biāo)題欄，填清各元件的名稱、圖號(hào)、規(guī)格及必要的調(diào)整值等。

液壓控制裝置集成設(shè)計(jì)

對(duì)于機(jī)床等固定式的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源、閥類元件（包括某些輔助元件）集中安裝在主機(jī)外的液壓站上。這樣能使安裝與維修方便，并消除了動(dòng)力源振動(dòng)與油溫變化對(duì)主機(jī)工作精度的影響。而閥類元件在液壓站上的配置也有多種形式可供選擇。配置形式不同，液壓系統(tǒng)元件的連接安裝結(jié)構(gòu)和壓力損失也有所不同。閥類元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，具體形式有油路板式、疊加閥式、集成塊式、插入式和復(fù)合式集成。根據(jù)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，選擇合適的集成方式。

本系統(tǒng)采用塊式集成方式，它是將液壓閥安裝在六面體集成塊上，集成塊一方面起安裝地板的作用，另一方面起內(nèi)部油路通道作用，故集成塊又稱為油路塊或通道塊。

當(dāng)液壓控制裝置決定采用塊式集成時(shí)，首先要對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的液壓系統(tǒng)原理圖進(jìn)行分解，并繪制集成塊單元回路圖。集成塊單元回路圖實(shí)質(zhì)上是液壓系統(tǒng)原理圖的一個(gè)等效轉(zhuǎn)換，它是設(shè)計(jì)塊式集成液壓控制裝置的基礎(chǔ)，也是設(shè)計(jì)集成塊的依據(jù)。具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)可參考張利平編寫的《液壓站》。如下圖1.5所示為本液壓機(jī)系統(tǒng)的集成塊單元回路圖。

單元回路確定之后，可進(jìn)行集成塊設(shè)計(jì)。由于集成塊的孔系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的多寡對(duì)于設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣乃至成敗有很大影響。對(duì)于初次涉足集成塊的設(shè)計(jì)者而言，建議研究和參考現(xiàn)有通用集成塊系列的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，還可借助于solidworks等軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，以便加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，減少設(shè)計(jì)失誤，提高設(shè)計(jì)工作質(zhì)量和效率。

圖1.6

集成塊單元回路圖

液壓缸的校核

（1）

缸筒壁厚δ的驗(yàn)算

中、高壓缸一般用無縫鋼管做缸筒，大多屬薄壁筒，即時(shí)，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式驗(yàn)算壁厚，即

(mm)

當(dāng)液壓缸采用鑄造缸筒時(shí)，壁厚由鑄造工藝確定，這時(shí)應(yīng)按壁厚圓筒公式驗(yàn)算壁厚。

當(dāng)時(shí)，可用下式

(mm)

當(dāng)時(shí)，可用下式

(mm)

式中——缸筒內(nèi)的最高工作壓力

(MPa)；

——缸筒內(nèi)徑

(mm)；

——缸筒材料的許用應(yīng)力

(MPa)。

對(duì)于本系統(tǒng)的液壓缸，擬采用45鋼薄壁圓筒，用時(shí)的驗(yàn)算公式，其中

MPa，mm，MPa，則

mm，圓整取

mm即可滿足要求。

（2）

液壓缸活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

只有當(dāng)液壓缸活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)，才進(jìn)行其縱向穩(wěn)定性的驗(yàn)算。驗(yàn)算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。

對(duì)于本系統(tǒng)，由于其有效行程較短，且活塞桿直徑較大，滿足，所以無需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算。

（3）

缸體組件強(qiáng)度校核

缸體組件有多種連接方式，對(duì)于可拆卸組件，常見的連接方式有缸蓋螺釘式、缸蓋螺栓式、缸蓋卡環(huán)式和缸蓋螺紋式。若組件連接用到了螺釘或螺栓，則需要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核，校核公式可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。另外，對(duì)于液壓缸前后端蓋的厚度也要進(jìn)行強(qiáng)度校核。

安徽建筑工業(yè)學(xué)院

第五篇：怎樣處理液壓系統(tǒng)的泄露問題

怎樣處理液壓系統(tǒng)的泄露問題

液壓系統(tǒng)的泄漏會(huì)造成液壓量減少且不能建立正常壓力，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。液壓系統(tǒng)的泄露主要有兩種情況：外漏和內(nèi)漏。本文主要介紹液壓系統(tǒng)泄漏的兩種主要泄漏故障的排除方法以及防漏與治漏的主要措施。

一．液壓系統(tǒng)泄漏的兩種主要泄漏故障的排除方法

A、液壓系統(tǒng)內(nèi)漏故障的排除

內(nèi)漏主要是液壓系統(tǒng)內(nèi)部的液壓泵、液壓缸、分配器等產(chǎn)生泄漏造成的。內(nèi)漏的故障不易被發(fā)現(xiàn)，有時(shí)還需借助儀器進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，才能排除。歸納起來主要在以下幾個(gè)方面：

1、齒輪液壓泵相關(guān)部位嚴(yán)重磨損或裝配錯(cuò)誤

（1）液壓泵齒輪與泵殼的配合間隙超過規(guī)定極限。處理方法是：更換泵殼或采用鑲套法修復(fù)，保證液壓泵齒輪齒頂與殼體配合間隙在規(guī)定范圍之內(nèi)。

（2）齒輪軸套與齒輪端面過度磨損，使卸壓密封圈預(yù)壓縮量不足而失去密封作用，導(dǎo)致液壓泵高壓腔與低壓腔串通，內(nèi)漏嚴(yán)重。處理方法是：在后軸套下面加補(bǔ)償墊片（補(bǔ)償墊片厚度一般不宜超過2mm），保證密封圈安放的壓縮量。

（3）拆裝液壓泵時(shí)，在2個(gè)軸套（螺旋油溝的軸套）結(jié)合面處，將導(dǎo)向鋼絲裝錯(cuò)方向。處理方法是：保證導(dǎo)向鋼絲能同時(shí)將2個(gè)軸套按被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使2個(gè)軸套平面貼合緊密。

（4）在拆裝液壓泵時(shí)，隔壓密封圈老化損壞，卸壓片密封膠圈被裝錯(cuò)。處理方法是：若隔壓密封圈老化，應(yīng)更換新件：卸壓片密封膠圈應(yīng)裝在吸液腔（口）一側(cè)（低壓腔），并保證有一定的預(yù)緊壓力。如裝在壓液腔一側(cè)，密封膠圈會(huì)很快損壞，造成高壓腔與低壓腔相通，使液壓泵喪失工作能力。

2、液壓缸密封圈老化和損壞活塞桿鎖緊螺母松動(dòng)

（1）液壓缸活塞上的密封圈、活塞桿與活塞接合處的密封擋圈、定位閥密封圈損壞。處理方法是：更換密封圈和密封擋圈。但要注意，選用的密封圈表面應(yīng)光滑；無皺紋、無裂縫、無氣孔、無擦傷等。

（2）活塞桿鎖緊螺母松動(dòng)。處理方法是：擰緊活塞桿鎖緊螺母。（3）缸筒失圓嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致液壓缸上下腔的液壓油相通。處理方法：若失圓不太嚴(yán)重，可采取更換加大活塞密封圈的辦法來恢復(fù)其密封性；若圓度、圓柱度誤差超過0.05mm時(shí)，則應(yīng)對(duì)缸筒進(jìn)行珩磨加工，更換加大活塞，來恢復(fù)正常配合間隙。

3、分配器上的安全閥和回油閥關(guān)閉不嚴(yán)

（1）安全閥磨損或液壓油過臟；球閥銹蝕，調(diào)節(jié)彈簧彈力不足或折斷；液壓油不合規(guī)格；液壓油過稀或油溫過高（液壓油的正常溫度應(yīng)是30℃~60℃），都會(huì)使安全閥關(guān)閉不嚴(yán)。處理方法是：a、更換清潔的符合標(biāo)準(zhǔn)的液壓油；更換規(guī)定長(zhǎng)度和彈力的彈簧；

b、更換球閥中的球，裝入閥座后可敲擊，使之與閥座貼合，并進(jìn)行研磨。（2）回油閥磨損嚴(yán)重或因液壓油過臟而導(dǎo)致回油閥關(guān)閉不嚴(yán)。

處理方法是：a、研磨錐面及互研閥座。若圓柱面嚴(yán)重磨損，可采取鍍鉻磨削的方法修復(fù)；

b、若小圓柱面與導(dǎo)管磨損，造成內(nèi)隙過大，可在導(dǎo)管內(nèi)鑲銅套，恢復(fù)配合間隙；

c、清洗油缸，更換清潔的液壓油。

（3）滑閥與滑閥孔磨損，使間隙增大，油缸的油在活塞作用下從磨損的間隙處滲漏，流回油箱。

處理方法是：鍍鉻后磨削修復(fù)，與滑閥孔選配。

B、液壓系統(tǒng)外漏故障的排除

外漏主要是管路破裂、接頭松動(dòng)、緊固不嚴(yán)密等情況等造成的。外漏的主要部位及原因可歸納以下幾種：

（1）管接頭和油塞在液壓系統(tǒng)中使用較多，在漏油事故中所占的比例也很高，可達(dá)30%～40%以上。管接頭漏油大多數(shù)發(fā)生在與其它零件聯(lián)接處，如集成塊、閥底板、管式元件等與管接頭聯(lián)接部位上，當(dāng)管接頭采用公制螺紋連接，螺孔中心線不垂直密封平面，即螺孔的幾何精度和加工尺寸精度不符合要求時(shí)，會(huì)造成組合墊圈密封不嚴(yán)而泄漏。當(dāng)管接頭采用錐管螺紋連接時(shí)，由于錐管螺紋與螺堵之間不能完全吻合密封，如螺紋孔加工尺寸、加工精度超差，極易產(chǎn)生漏油。以上兩種情況一旦發(fā)生很難根治，只能借助液態(tài)密封膠或聚四氟乙烯生料帶進(jìn)行填充密封。管接頭組件螺母處漏油，一般都與加工質(zhì)量有關(guān)，如密封槽加工超差，加工精度不夠，密封部位的磕碰、劃傷都可造成泄漏。必須經(jīng)過認(rèn)真處理，消除存在的問題，才能達(dá)到密封效果。

（2）元件等接合面的泄漏也是常見的，如：板式閥、疊加閥、閥蓋板、方法蘭等均屬此類密封形式。接合面間的漏油主要是由幾方面問題所造成：與o形圈接觸的安裝平面加工粗糙、有磕碰、劃傷現(xiàn)象、o型圈溝槽直徑、深度超差，造成密封圈壓縮量不足；溝槽底平面粗糙度低、同一底平面上各溝槽深淺不一致、安裝螺釘長(zhǎng)、強(qiáng)度不夠或孔位超差，都會(huì)造成密封面不嚴(yán)，產(chǎn)生漏油。解決辦法：針對(duì)以上問題分別進(jìn)行處理，對(duì)o形圈溝槽進(jìn)行補(bǔ)充加工，嚴(yán)格控制深度尺寸，提高溝槽底平面及安裝平面的粗糙度、清潔度，消除密封面不嚴(yán)的現(xiàn)象。（3）軸向滑動(dòng)表面的漏油，是較難解決的。造成液壓缸漏油的原因較多，如活塞桿表面粘附粉塵泥水、鹽霧、密封溝槽尺寸超差、表面的磕碰、劃傷、加工粗糙、密封件的低溫硬化、偏載等原因都會(huì)造成密封損傷、失效引起漏油。解決的辦法可從設(shè)計(jì)、制造、使用幾方面進(jìn)行，如選耐粉塵、耐磨、耐低溫性能好的密封件并保證密封溝槽的尺寸及精度，正確選擇滑動(dòng)表面的粗糙度，設(shè)置防塵伸縮套，盡量不要使液壓缸承受偏載，經(jīng)常擦除活塞桿上的粉塵，注意避免磕碰、劃傷，搞好液壓油的清潔度管理。

（4）泵、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸處的漏油主要與油封內(nèi)徑過盈量太小，油封座尺寸超差，轉(zhuǎn)速過高，油溫高，背壓大，軸表面粗糙度差，軸的偏心量大，密封件與介質(zhì)的相容性差及不合理的安裝等因素造成。解決方法可從設(shè)計(jì)、制造、使用幾方面進(jìn)行預(yù)防，控制泄漏的產(chǎn)生。如設(shè)計(jì)中考慮合適的油封內(nèi)徑過盈量，保證油封座尺寸精度，裝配時(shí)油封座可注入密封膠。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)泵的轉(zhuǎn)速、油溫及介質(zhì)，選用適合的密封材料加工的油封，提高與油封接觸表面的粗糙度及裝配質(zhì)量等。

（5）溫升發(fā)熱往往會(huì)造成液壓系統(tǒng)較嚴(yán)重的泄漏現(xiàn)象，它可使油液粘度下降或變質(zhì)，使內(nèi)泄漏增大；溫度繼續(xù)增高，會(huì)造成密封材料受熱后膨脹增大了摩擦力，使磨損加快，使軸向轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)部位很快產(chǎn)生泄漏。密封部位中的o形圈也由于溫度高、加大了膨脹和變形造成熱老化，冷卻后已不能恢復(fù)原狀，使密封圈失去彈性，因壓縮量不足而失效，逐漸產(chǎn)生滲漏。因此控制溫升，對(duì)液壓系統(tǒng)非常重要。造成溫升的原因較多，如機(jī)械摩擦引起的溫升，壓力及容積損失引起的溫升，散熱條件差引起的溫升等。為了減少溫升發(fā)熱所引起的泄漏，首先應(yīng)從液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出傳動(dòng)效率高的節(jié)能回路，提高液壓件的加工和裝配質(zhì)量，減少內(nèi)泄漏造成的能量損失。采用粘-溫特性好的工作介質(zhì)，減少內(nèi)泄漏。隔離外界熱源對(duì)系統(tǒng)的影響，加大油箱散熱面積，必要時(shí)設(shè)置冷卻器，使系統(tǒng)油溫嚴(yán)格控制在25～50℃之間。

二、液壓系統(tǒng)防漏與治漏的主要措施如下：

1）盡量減少油路管接頭及法蘭的數(shù)量，在設(shè)計(jì)中廣泛選用疊加閥、插裝閥、板式閥，采用集成塊組合的形式，減少管路泄漏點(diǎn)，是防漏的有效措施之一。

2）將液壓系統(tǒng)中的液壓閥臺(tái)安裝在與執(zhí)行元件較近的地方，可以大大縮短液壓管路的總長(zhǎng)度，從而減少管接頭的數(shù)量。

3）液壓沖擊和機(jī)械振動(dòng)直接或間接地影響系統(tǒng)，造成管路接頭松動(dòng)，產(chǎn)生泄漏。液壓沖擊往往是由于快速換向所造成的。因此在工況允許的情況下，盡量延長(zhǎng)換向時(shí)間，即閥芯上設(shè)有緩沖槽、緩沖錐體結(jié)構(gòu)或在閥內(nèi)裝有延長(zhǎng)換向時(shí)間的控制閥。液壓系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離外界振源，管路應(yīng)合理設(shè)置管夾，泵源可采用減振器，高壓膠管、補(bǔ)償接管或裝上脈動(dòng)吸收器來消除壓力脈動(dòng)，減少振動(dòng)。

4）定期檢查、定期維護(hù)、及時(shí)處理是防止泄漏、減少故障的最基本保障。

液壓系內(nèi)漏故障的排除

液壓系漏油會(huì)造成液壓量減少且不能建立正常油壓，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。液壓系漏油有外漏和內(nèi)漏2種情況。本文介紹液壓系內(nèi)漏故障的排除方法。液壓系漏油會(huì)造成液壓量減少不能建立正常油壓，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。液壓系漏油有外漏和內(nèi)漏2種情況。外漏主要是油管破裂、接頭松動(dòng)、緊固不嚴(yán)密等情況等造成的；內(nèi)漏主要是液壓系內(nèi)部的油泵、油缸、分配器等產(chǎn)生泄漏造成的。內(nèi)漏的故障不易被發(fā)現(xiàn)，有時(shí)還需借助儀器進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，才能排除。

1、齒輪油泵相關(guān)部位嚴(yán)重磨損或裝配錯(cuò)誤（1）油泵齒輪與泵殼的配合間隙超過規(guī)定極限。處理方法是：更換泵殼或采用鑲套法修復(fù)，保證油泵齒輪齒頂與殼體配合間隙在規(guī)定范圍之內(nèi)。

（2）齒輪軸套與齒輪端面過度磨損，使卸壓密封圈預(yù)壓縮量不足而失去密封作用，導(dǎo)致油泵高壓油腔與低壓油腔串通，內(nèi)漏嚴(yán)重。處理方法是：在后軸套下面加補(bǔ)償墊片（補(bǔ)償墊片厚度一般不宜超過2mm），保證密封圈安放的壓縮量。

（3）拆裝油泵時(shí)，在2個(gè)軸套（螺旋油溝的軸套）結(jié)合面處，將導(dǎo)向鋼絲裝錯(cuò)方向。處理方法是：保證導(dǎo)向鋼絲能同時(shí)將2個(gè)軸套按被動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使2個(gè)軸套平面貼合緊密。

（4）在拆裝油泵時(shí)，隔壓密封圈老化損壞，卸壓片密封膠圈被裝錯(cuò)。處理方法是：若隔壓密封圈老化，應(yīng)更換新件：卸壓片密封膠圈應(yīng)裝在吸油腔（口）一側(cè)（低壓腔），并保證有一定的預(yù)緊壓力。如裝在壓油腔一側(cè)，密封膠圈會(huì)很快損壞，造成高壓腔與低壓腔相通，使油泵喪失工作能力。

2、油缸密封圈老化和損壞活塞桿鎖緊螺母松動(dòng)

（1）油缸活塞上的密封圈、活塞桿與活塞接合處的密封擋圈、定位閥密封圈損壞。處理方法是：更換密封圈和密封擋圈。但要注意，選用的密封圈表面應(yīng)光滑；無皺紋、無裂縫、無氣孔、無擦傷等。

（2）活塞桿鎖緊螺母松動(dòng)。處理方法是：擰緊活塞桿鎖緊螺母。

（3）缸筒失圓嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致油缸上下腔的液壓油相通。處理方法：若失圓不太嚴(yán)重，可采取更換加大活塞密封圈的辦法來恢復(fù)其密封性；若圓度、圓柱度誤差超過0.05mm時(shí)，則應(yīng)對(duì)缸筒進(jìn)行珩磨加工，更換加大活塞，來恢復(fù)正常配合間隙。

3、分配器上的安全閥和回油閥關(guān)閉不嚴(yán)

（1）安全閥磨損或液壓油過臟；球閥銹蝕，調(diào)節(jié)彈簧彈力不足或折斷；液壓油不合規(guī)格；液壓油過稀或油溫過高（液壓油的正常溫度應(yīng)是30℃~60℃），都會(huì)使安全閥關(guān)閉不嚴(yán)。處理方法是：更換清潔的符合標(biāo)準(zhǔn)的液壓油；更換規(guī)定長(zhǎng)度和彈力的彈簧；更換球閥中的球，裝入閥座后可敲擊，使之與閥座貼合，并進(jìn)行研磨。

（2）回油閥磨損嚴(yán)重或因液壓油過臟而導(dǎo)致回油閥關(guān)閉不嚴(yán)。處理方法是：研磨錐面及互研閥座。若圓柱面嚴(yán)重磨損，可采取鍍鉻磨削的方法修復(fù)；若小圓柱面與導(dǎo)管磨損，造成內(nèi)隙過大，可在導(dǎo)管內(nèi)鑲銅套，恢復(fù)配合間隙。清洗油缸，更換清潔的液壓油。

滑閥與滑閥孔磨損，使間隙增大，油缸的油在活塞作用下從磨損的間隙處滲漏，流回油箱。處理方法是：鍍鉻后磨削修復(fù)，與滑閥孔選配。