第一篇：液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計論文

1液壓泵站的液壓原理

新的系統(tǒng)選用2臺37kW電機(jī)分別驅(qū)動一臺A10VSO100的恒壓變量泵作為動力源，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)入變量液壓缸推動斜盤減小泵排量，實現(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。每臺泵的供油側(cè)各安裝一個單向閥，以避免備用泵被系統(tǒng)壓力“推動”。為保證比例閥工作的可靠性，每臺泵的出口都設(shè)置了一臺高壓過濾器，用于對工作油液的過濾。為適當(dāng)減小裝機(jī)容量，結(jié)合現(xiàn)場工作頻率進(jìn)行蓄能器工作狀態(tài)模擬，最終采用四臺32L的蓄能器7作為輔助動力源，當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動時載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量儲入蓄能器，當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時，液體從蓄能器放出，以補(bǔ)液壓泵流量。經(jīng)計算，系統(tǒng)最低壓力為14．2MPa，實際使用過程中監(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，以實現(xiàn)液壓缸的運(yùn)動方向控制，當(dāng)液壓缸停止運(yùn)動時，依靠雙液控單向閥錐面密封的反向密封性，能鎖緊運(yùn)動部件，防止自行下滑，在回油回路上設(shè)置雙單向節(jié)流閥，雙方向均可實現(xiàn)回油節(jié)流以實現(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，此外還設(shè)置有油壓過載報警、濾芯堵塞報警、油位報警、油溫報警等。

2機(jī)械手機(jī)體閥臺的液壓原理

對于每臺機(jī)械手都單獨(dú)配置一套機(jī)體閥臺，機(jī)體閥臺采用集成閥塊設(shè)計，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)體閥臺的四個出入油口(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應(yīng)油口相連接。壓力油由P口進(jìn)入機(jī)體閥臺后，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。為保證每個回路產(chǎn)生的瞬間高壓不影響別的工作回路，在每個回路的進(jìn)出口都設(shè)置了單向閥，對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)動方向，液壓馬達(dá)設(shè)置了旋轉(zhuǎn)編碼器，對于馬達(dá)行走采用閉環(huán)控制，以實現(xiàn)平穩(wěn)起制動以及小車的精準(zhǔn)定位。為避免制動時換向閥切換到中位，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)時產(chǎn)生的最大沖擊壓力，以起到制動緩沖作用，考慮到液壓馬達(dá)制動過程中的泄漏，為避免馬達(dá)在換向制動過程中產(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，為實現(xiàn)單臺機(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，為實現(xiàn)檢修時，可以將小車手動推動到任意檢修位置，系統(tǒng)設(shè)置了高壓球閥5．2。對于雙垂直液壓缸回路，由比例閥12．2控制液壓缸22的運(yùn)動方向，液壓缸安裝了位移傳感器，對于液壓缸位置采用閉環(huán)控制，實現(xiàn)液壓缸行程的精準(zhǔn)定位，液壓缸驅(qū)動四連桿機(jī)構(gòu)來完成夾鉗系統(tǒng)的垂直方向運(yùn)動;為防止液壓缸停止運(yùn)動時自行下滑，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，能夠保證活塞較長時間停止在某位置處不動;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)載對液壓執(zhí)行元件的作用力，使之不會因自重作用而自行下滑，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)動作的平穩(wěn)、可靠控制;為防止夾鉗夾持超過設(shè)計重量的車輪，在有桿腔設(shè)置了溢流閥15．1作為安全閥對于夾鉗液壓缸回路，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)測的液壓缸23的運(yùn)動，來驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)完成夾鉗的夾持動作，回路設(shè)置了雙液控單向閥13．2，來保證活塞較長時間停止固定位置，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，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，確保夾持動作有效，當(dāng)比例換向閥17左位工作時，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帶動小車向爐外方向運(yùn)動，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，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，確保了系統(tǒng)的長期穩(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)實際的要求;集成閥塊的設(shè)計方式，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，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)價值。

第二篇：液壓千斤頂設(shè)計論文

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目 錄

1、引言..................................................................1 1.1 液壓千斤頂?shù)姆诸?................................................1

2、液壓千斤頂發(fā)展現(xiàn)狀及常見故障排除......................................1 2.1 國外發(fā)展情況.....................................................1 2.2 國內(nèi)發(fā)展情況.....................................................2 2.3 液壓千斤頂?shù)奶攸c(diǎn).................................................2 2.4 液壓千斤頂優(yōu)缺點(diǎn).................................................2 2.5 液壓千斤頂常見故障排除...........................................3

3、液壓千斤頂?shù)慕M成結(jié)構(gòu)及工作原理........................................3 3.1 液壓千斤頂?shù)慕M成.................................................3 3.2 液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖...............................................4 3.3 液壓千斤頂工作原理...............................................4

4、液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計....................................................5 4.1 內(nèi)管設(shè)計.........................................................5 4.2 外管設(shè)計.........................................................6 4.3 活塞桿設(shè)計.......................................................6 4.4 導(dǎo)向套的設(shè)計.....................................................7 4.5 液壓千斤頂活塞部位的密封.........................................9

5、液壓千斤頂裝配圖.....................................................10

6、結(jié)論.................................................................11 參考文獻(xiàn)................................................................12 致謝....................................................................13

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1、引言

液壓千斤頂是典型的利用液壓傳動的設(shè)備，液壓千斤頂具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、攜帶方便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于流動性起重作業(yè), 是維修、汽車、拖拉機(jī)等理想工具。其結(jié)構(gòu)輕巧堅固、靈活可靠，一人即可攜帶和操作。千斤頂是用剛性頂舉件作為工作裝置，通過頂部托座或底部托爪在小行程內(nèi)頂升重物的輕小起重設(shè)備。本次對液壓千斤頂進(jìn)行設(shè)計可以了解液壓千斤頂?shù)脑硪约皯?yīng)用。通過查閱大量文獻(xiàn)，和對千斤頂各部件進(jìn)行設(shè)計使我熟悉了千斤頂內(nèi)液壓傳動原理，同時也在以前書本學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上對液壓傳動加深了理解。1.1 液壓千斤頂?shù)姆诸?/p>

液壓千斤頂分為通用和專用兩類。

通用液壓千斤頂適用于起重高度不大的各種起重作業(yè)。它由油室、油泵、儲油腔、活塞、搖把、油閥等主要部分組成。

工作時，只要往復(fù)扳動搖把，使手動油泵不斷向油缸內(nèi)壓油，由于油缸內(nèi)油壓的不斷增高，就迫使活塞及活塞上面的重物一起向上運(yùn)動。打開回油閥，油缸內(nèi)的高壓油便流回儲油腔，于是重物與活塞也就一起下落。

專用液壓千斤頂使專用的張拉機(jī)具，在制作預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時，對預(yù)應(yīng)力鋼筋施加張力。專用液壓千斤頂多為雙作用式。常用的有穿心式和錐錨式兩種。

2、液壓千斤頂發(fā)展現(xiàn)狀及常見故障排除

2.1 國外發(fā)展情況

早在20世紀(jì)40年代，臥式千斤頂就已經(jīng)開始在國外的汽車維修部門使用，但由于當(dāng)時設(shè)計和使用上的原因，其尺寸較大，承載量較低。后來隨著社會需求量的增大以及千斤頂本身技術(shù)的發(fā)展，在90年代初國外絕大部分用戶已以臥式千斤頂替代了立式千斤頂。在90年后期國外研制出了充氣千斤頂和便攜式液壓千斤頂?shù)刃滦颓Ы镯敗３錃馇Ы镯斒怯杀＜永麃喴黄囘\(yùn)輸研究所發(fā)明的，它用有彈性而又非常堅固的橡膠制成。使用時，用軟管將千斤頂連在汽車的排氣管上，經(jīng)過15～20秒，汽車將千斤頂鼓起，成為圓柱體。這種千斤頂可以把115t重的汽車頂起70cm。Power-Riser Ⅱ型便攜式液壓千斤頂則可用于所有類型的鐵道車輛，包括裝運(yùn)三層汽車的貨車、聯(lián)運(yùn)車以及高車頂

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車輛。同時它具有一個將負(fù)載定位的機(jī)械鎖定環(huán)，一個三維機(jī)械手，一個全封閉構(gòu)架以及一個用于防止雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)的外置過濾器。另外一種名為Truck Jack 的便攜式液壓千斤頂則可用于對已斷裂的貨車轉(zhuǎn)向架彈簧進(jìn)行快速的現(xiàn)場維修。該千斤頂能在現(xiàn)場從側(cè)面對裝有70～125t級轉(zhuǎn)向架的大多數(shù)卸載貨車進(jìn)行維修，并能完全由轉(zhuǎn)向架側(cè)架支撐住。它適用于車間或軌道上無需使用鋼軌道碴或軌枕作承。2.2 國內(nèi)發(fā)展情況

我國千斤頂技術(shù)起步較晚，由于歷史的原因直到1979年才接觸到類似于國外臥式千斤頂這樣的產(chǎn)品。但是經(jīng)過全面改進(jìn)和重新設(shè)計，在外形美觀、使用方便、承載力大、壽命長等方面，都超過了國外的同類產(chǎn)品，并且迅速打入歐美市場。經(jīng)過多年設(shè)計與制造的實踐，除了臥室斤頂以外，我國研究規(guī)格齊全并形成系列產(chǎn)品。2.3 液壓千斤頂?shù)奶攸c(diǎn)

液壓千斤頂是一種將密封在油缸中的液體作為介質(zhì)，把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能從而將重物向上頂起的千斤頂。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、舉升力大、易于維修。但同時制造精度要求較高，若出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象將引起舉升汽車的下降，保險系數(shù)降低，使用其舉升時易受部位和地方的限制。傳統(tǒng)液壓千斤頂由于手柄、活塞、油缸、密封圈、調(diào)節(jié)螺桿、底座和液壓油組成。它利用了密閉容器中靜止?jié)L體的壓力以同樣大小向各個方向傳遞的特性。

2.4 液壓千斤頂優(yōu)缺點(diǎn)

液壓傳動的優(yōu)點(diǎn):（1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動機(jī)的10％～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2000(一般為1：100)。（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換；（4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制；（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運(yùn)動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；（6）操縱控制簡便，自動化程度高；（7）容易實現(xiàn)過載保護(hù)。（8）液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和使用。

液壓傳動的缺點(diǎn):（1）使用液壓傳動對維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；（2）對液壓元件

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制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高；（3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平；（4）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)較合適；（5）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。

2.5 液壓千斤頂常見故障排除 重載時頂桿不能升起。當(dāng)千斤頂頂?shù)侥骋桓叨群?，頂桿就不再升高這表明千斤頂內(nèi)缺少工作油，應(yīng)予補(bǔ)足。頂桿抖動。這說明回油閥關(guān)閉不嚴(yán)，可將回油閥針再向里擰緊一些。若仍不能頂起，且壓桿周圍漏油，則為頂桿密封圈損壞，應(yīng)予更換。若不能頂起且壓桿周圍也無漏油，再檢查回油閥和進(jìn)油閥門能否關(guān)嚴(yán)包括壓桿筒體端面接合處的密封墊圈情況若上述均無異常，則為頂桿密封圈損壞或其固定螺栓松動，應(yīng)予更換或擰緊?？蛰d時頂桿就不能升起。首先檢查千斤頂?shù)挠土浚蛔銜r應(yīng)添加。若千斤頂不缺油可將千斤頂回油閥針?biāo)砷_，拆下加油孔油塞，然后用腳踩住千斤頂?shù)鬃?，雙手向上拔起頂桿再壓下去，如此反復(fù)拔、壓頂桿幾次，以排除空氣若做完上述檢查后，擰緊加油孔油塞和回油閥，再試空頂若此時頂桿仍不能上升，應(yīng)將千斤頂放平，拆去回油閥，檢查閥與座的接觸情況是否良好，若有臟物，應(yīng)予清除若有坑、槽、不平應(yīng)予更換。最后檢查進(jìn)油閥門是否密封良好，頂桿密封圈有無損壞或脫落，若有則及時更換。漏油。千斤頂?shù)穆┯筒课欢嘣谧c筒體結(jié)合處、頂桿周圍、回油閥的鎖緊螺紋處、加油孔的固定油塞處、壓桿周圍等。漏油原因多為密封墊圈損壞必須及時更換。

3、液壓千斤頂?shù)慕M成結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 液壓千斤頂?shù)慕M成

液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。

動力元件（油泵）它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是液壓傳動中的動力部分。

執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)）它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

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控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等，它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液壓動機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及郵箱等，它們同樣十分重要。

工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

3.2 液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖

液壓千斤頂結(jié)構(gòu)圖1所示，工作時通過上移6手柄使7小活塞向上運(yùn)動從而形成局部真空，油液從郵箱通過單向閥9被吸入小油缸，然后下壓6手柄使7小活塞下壓，把小油缸內(nèi)的液壓油通過10單向閥壓入3大油缸內(nèi)，從而推動2大活塞上移，反復(fù)動作頂起重物。通過1調(diào)節(jié)螺桿可以調(diào)整液壓千斤頂?shù)钠鹗几叨龋褂猛戤吅笈まD(zhuǎn)4回油閥桿，連通3大油缸和郵箱，油液直接流回郵箱，2大活塞下落，大活塞下落速度取決于回油閥桿的扭轉(zhuǎn)程度。

圖1 液壓千斤頂內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 液壓千斤頂工作原理

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圖2 液壓千斤頂工作原理圖

1—油箱 2—放油閥 3—大缸 4—大活塞 5—單向閥 6—杠桿手柄 7—小活塞 8—小缸體

9—單向閥

液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D所示，大缸體3和大活塞4組成舉升缸；杠桿手柄

6、小缸體

8、活塞

7、單向閥5和9組成手動液壓泵。活塞和缸體之間保持良好的配合關(guān)系，又能實現(xiàn)可靠的密封。當(dāng)抬起手柄6，使小活塞7向上移動，活塞下腔密封容積增大形成局部真空時，單向閥9打開，油箱中的油在大氣壓力的作用下通過吸油管進(jìn)入活塞下腔，完成一次吸油動作。當(dāng)用力壓下手柄時，活塞7下移，其下腔密封容積減小，油壓升高，單向閥9關(guān)閉，單向閥5打開，油液進(jìn)入舉升缸下腔，驅(qū)動活塞4使重物G上升一段距離，完成一次壓油動作。反復(fù)地抬、壓手柄，就能使油液不斷地被壓入舉升缸，使重物不斷升高，達(dá)到起重的目的。如將放油閥2旋轉(zhuǎn)90°（在實物上放油閥旋轉(zhuǎn)角度是可以改變的），活塞4可以在自重和外力的作用下實現(xiàn)回程。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程。

4、液壓千斤頂結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計液壓千斤頂?shù)念~定載荷為19600N，初定額定壓力為15Mpa。千斤頂?shù)淖畹褪褂酶叨葹?92mm,最高使用高度為277mm。4.1 內(nèi)管設(shè)計

根據(jù)以上設(shè)計要求可以得到如下計算結(jié)果：

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F=P×A 得到A=19600/9.8/150=13.3cm2

所以內(nèi)管的直徑D=42mm，長為115mm,有效長度為85mm 這里： F=外部作用力（㎏f）A=內(nèi)管的作用面積(cm2)P=被傳遞的壓力（㎏f/cm2）

內(nèi)管的壁厚δ為 δ=δ0+C1+C2

根據(jù)公式δ0>PmaxD/2δp(m)δp=δb/N 查機(jī)械設(shè)計手冊可知δb=550（無縫鋼管，牌號20）N為安全系數(shù)一般取5 δ0>15×0.042/(2×550/5)=0.002m=2mm δ=δ0+C1+C2=3mm 上式中C1為缸筒外徑公差余量

C2為腐蝕余

缸筒壁厚的驗算

根據(jù)公式Pn≤0.35δs(D12-D2)/D12MPa 0.35×550×0.00054/0.002304=50MPa Pn=15MPa 所以缸筒的臂厚完足滿足設(shè)計需要的要求。4.2 外管設(shè)計

立式千斤頂?shù)耐夤苤饕淖鳛槭怯脕韮Υ娑嘤嗟囊簤河停跓o電動源作用的情況下，外管起了一個油箱的作用。

由上可知道內(nèi)管的內(nèi)徑為42mm 可得V內(nèi)=AH=3.14×2.12×8.5=117.7cm2 外管的外徑D=66mm 可得V外=AH=3.14×3.32×10=341.94cm2 △V= V外-V內(nèi)=341.94-117.7=224.24cm2 所以△V>V內(nèi)，完全滿足要求。4.3 活塞桿設(shè)計

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活塞桿是液壓缸傳遞力的重要零件，它承受拉力，壓力，彎力，曲力和振動沖擊等多種作用力，所以必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，由于千斤頂?shù)囊簤焊谉o速比要求，可以根據(jù)液壓缸的推力和拉力確定。

可根椐內(nèi)管的內(nèi)徑D=42mm，初步確定活塞桿的外徑為d=30mm 活塞桿強(qiáng)度的計算：

活塞桿在穩(wěn)定的工況下，只受縱向推力，可按下式進(jìn)行計算 δ=F×10-6/(nd2/4)<= δp MPa 可得δ=19600×10/(0.03×3.14/4)=27.7 查表可知δp的許用應(yīng)力為100-110MPa（無縫鋼管）所以δ<δp

所以活塞桿的設(shè)計要求強(qiáng)度完全滿足。

活塞桿彎曲穩(wěn)定性驗算可以用實用驗算法活塞桿彎曲計算長度為Lf= KSm具體可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊表中選取。4.4 導(dǎo)向套的設(shè)計

活塞桿導(dǎo)向套裝在內(nèi)管的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對活塞桿進(jìn)行導(dǎo)行，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封，導(dǎo)向套采用非耐磨材料時，內(nèi)圈可設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用以作活塞桿的導(dǎo)向。-6

圖3 導(dǎo)向套

根據(jù)千斤頂?shù)氖芰Ψ绞?，可以作以下分?/p>

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圖4 活塞桿導(dǎo)向套受力分析圖

如圖4所示，垂直安放的千斤頂，無負(fù)載導(dǎo)向裝置，受偏心軸向載荷9800N,L=0.1m時

M0=F1L Nm Fd=K1 M0/LG N 可得M0=9800×0.1=9800Nm Fd= K1 M0/LG（N）

可得Fd=1.5×9800/0.057=2.5×105N 在上式中

Fd-----------------導(dǎo)向套承受的載荷，N M0----------------外力作用于活塞上的力矩，N.m F1-----------------作用于活塞上的偏心載荷，N L------------------載荷作用的偏心矩，m

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LG-----------------活塞至導(dǎo)向套間距，m。D、d---------------分別為活塞及活塞桿外徑，m 4.5 液壓千斤頂活塞部位的密封

圖5 液壓千斤頂活塞部位密封圖

在大活塞與大油缸配合部位采用的尼龍碗形密封件與O形密封圈組合而成的組合密封裝置，由于橡膠具有良好的彈性，受力時迫使尼龍碗的唇邊與缸壁貼合，起良好的密封作用。

缺點(diǎn)如圖：

圖6 液壓千斤頂活塞密封缺點(diǎn)分析圖

密封圈處在小孔口，缸中的超高壓工作油在限位孔處存在極大的壓力差，會使密封圈在此處遭受極大的撕拉作用。從而產(chǎn)生損傷，形成軸向溝痕。此溝痕隨著起重物的加

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重，限位孔直徑的增大以及超越限位孔次數(shù)的增多而變大加深，最終會破壞了密封圈的密封性能。致使活塞不能推動重物上升。為此。要求密封圈材質(zhì)的強(qiáng)度要高。由于面柱與面柱面的配合始終存在一定的誤差，為了避免因為油液單獨(dú)進(jìn)入一邊空隙造成壓力不平衡而引起活塞卡死現(xiàn)象，可以在活塞與大油缸配合的活塞頭上適當(dāng)開辟油溝，平衡各邊壓力。

5、液壓千斤頂裝配圖

圖7液壓千斤頂

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圖8 單向閥裝配圖

6、結(jié)論

畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會，通過這次對液壓千斤頂理論知識和實際設(shè)計的相結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在，提高是有限的但卻是全面的，正是這一次畢業(yè)設(shè)計讓我積累了許多實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝起來，也必然讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。

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參考文獻(xiàn)

XXXXX 主編 《液壓與氣壓傳動》 機(jī)械工業(yè)出版社，2009 XXXXX 主編 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 國防科技大學(xué)出版社，2008 XXXX 主編 《公差配合與幾何精度檢測》 人民郵電出版社，2007 XXXX 主編 《液壓原件》 機(jī)械工業(yè)出版社，1982 XXXX 主編 《液壓傳動》 冶金工業(yè)出版社，1998 XXXX，XXXX主編?！兑簤簜鲃痈耪摗?機(jī)械工業(yè)出版社，1992 XXXX主編?！兑簤涸?機(jī)械工業(yè)出版社，1982 XXXX主編?！兑簤簜鲃印?中央廣播電視大學(xué)出版社，1995 XXXX主編。《液壓傳動》 冶金工業(yè)出版社。1998

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致謝

大學(xué)四年即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠摯的感謝。

畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年的總結(jié)，因而投入了極大的熱情和很高的積極性，更幸得指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，感謝老師在百忙之中還時常來對我們進(jìn)行指導(dǎo)，老師總是不厭其煩，耐心細(xì)心的指導(dǎo)我們，讓我們受益匪淺。同時老師實事求是，不擺架子的作風(fēng)也讓我很是敬佩。

其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，在此感謝他們。

本次的設(shè)計是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計的一個月里，我們合作的非常愉快，從中學(xué)到的知識是我人生中的一筆寶貴財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們表示誠摯的感謝！

第三篇：液壓系統(tǒng)管路設(shè)計注意事項

液壓系統(tǒng)管路設(shè)計注意事項

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）國產(chǎn)元件質(zhì)量差，不穩(wěn)定；（2）設(shè)計水平低，系統(tǒng)不完善。2． 振動與噪音

（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）不正常振動引起管接頭松動。

（5）液壓元件連接螺釘?shù)膭偠炔粔?，如國?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，因為液壓系統(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)的價格問題

液壓系統(tǒng)相對機(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；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)元件對過濾精度的要求選擇。

（3）裝配時，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，延長使用壽命。首先設(shè)計要合理。

? 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）增加油溫指示和報警。（7）增強(qiáng)系統(tǒng)的密封性能。（8）增加失壓報警和油位報警。

? 振動與噪音問題

振動厲害，噪音大，是液壓系統(tǒng)普遍存在的問題之一。減少振動，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；對泵和馬達(dá)要爭取在缸體外換熱。

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，工人以為已經(jīng)打開，實際上卻是處于關(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

漏是絕對的，不漏是相對的。

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，要對直，中間有登臺彎過渡；一根管子最少有一個彎，避免兩頭接頭互相牽扯。5． 軟管要平滑過渡，運(yùn)動時不能產(chǎn)生多次彎折，運(yùn)動到最大行程時，保證仍有一段直段；同時軟管長度要合理，過長成本高。

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，避免振動引起接頭松動，產(chǎn)生漏油。? 維修問題

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

? 價格問題

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

1． 性價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，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)實際情況使用要求，性價比等做綜合考慮，選取滿足要求，價格合理的液壓元件。四． 液壓管路設(shè)計注意事項

（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)計手冊第四卷P17-615~616頁。2． 選擇接頭形式。見機(jī)械設(shè)計手冊第四卷P17-617~618頁。3． 管子走向美觀、順暢，不干涉，對于設(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． 兩個接口之間的管子，不要設(shè)計成直的，容易漏油。7． 管子與接頭要垂直，如果不直，要對直，中間有登臺彎過渡。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)備有振動和兩個接口有相對運(yùn)動的場合。要求見機(jī)械設(shè)計手冊第四卷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． 減少彎曲應(yīng)力。在總的運(yùn)動范圍內(nèi)不超過允許的最小半徑，同時，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)計手冊規(guī)定。見機(jī)械設(shè)計手冊第四卷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)計雙層管路，走管溝時，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，不易拆卸?；蛘撸苯庸潭ㄔ跍媳?。

5． 固定管夾基礎(chǔ)一定要剛性好，否則，容易產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時，甚至損壞管件。舉一個例子，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)震動導(dǎo)致接管開裂。

第四篇：液壓傳動課程壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

液壓傳動

設(shè)計說明書

設(shè)計題目

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

機(jī)電工程學(xué)院

班

設(shè)

計

者

2010

年

X

月

X

日

液壓傳動任務(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。自動化程度為半自動，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

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)計液壓缸；

4.驗算液壓系統(tǒng)性能；

5.編寫上述1、2、3和4的計算說明書。

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

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個立柱，在4個立柱之間安置上、下兩個液壓缸3和7。上液壓缸驅(qū)動上滑塊4，下液壓缸驅(qū)動下滑塊6。為了滿足大多數(shù)壓制工藝的要求，上滑塊應(yīng)能實現(xiàn)快速下行→慢速加壓→保壓延時→快速返回→原位停止的自動工作循環(huán)。下滑塊應(yīng)能實現(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)動依次進(jìn)行，不能同時動作。

壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計要求

設(shè)計一臺壓制柴油機(jī)曲軸軸瓦的液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。

軸瓦毛坯為：長×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)動由主液壓缸驅(qū)動，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：壓制時工作負(fù)載可區(qū)分為兩個階段。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。

移動件（包括活塞、活動橫梁及上模）質(zhì)量＝3058

kg。（在實際壓力機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計之前，應(yīng)該已經(jīng)完成壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這里假設(shè)已經(jīng)設(shè)計完成壓力機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，移動件的質(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、制動時間：0.2

s。

設(shè)計要求。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)不能同時動作，以防出現(xiàn)該動作事故。

（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），在移動件快速空程下行時，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)行測量。

（e）能進(jìn)行保壓壓制。

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

（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。因此在對壓頭向下運(yùn)動作負(fù)載分析時，壓頭自重所產(chǎn)生的向下作用力不再計入。另外，為簡化問題，壓頭導(dǎo)軌上的摩擦力不計。

慣性力；快速下降時起動

Faz

=

m

=

3058×=

917

N

快速回程時起動與制動

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）

快速下行

起動

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

FL

=

F回

=

3.6×105

3.96×105

21×106

等速

FL

=

mg

=

30000

32967

1.75×106

制動

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算利用了后續(xù)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。

運(yùn)動分析：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。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不夠穩(wěn)定，對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，液壓缸會處于單向自鎖狀態(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

活塞快速下行起動時

p1

=

=

=

12533

Pa

初壓階段末

p1

=

=

=

2.46×106

Pa

終壓階段末

p1

=

=

=

24.6×106

Pa

活塞回程起動時

p2

=

=

=

21×106

Pa

活塞等速運(yùn)動時

p2

=

=

=

1.75×106

Pa

回程制動時

p2

=

=

=

1.7×106

Pa

（e）液壓缸缸筒長度

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

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

（3）計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q1

=

A1v1

=

804×6

=

4824cm3/s

=

289.4

L/min

工作行程時q2

=

A2v2

=

804×0.6

=

482cm3/s

=

28.9

L/min

快速回程時q3

=

A3v3

=

183.5×5.3

=

999cm3/s

=

59.9

L/min

（b）主缸的功率計算

快速下行時（起動）：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；等速階段P

=

pq

=

1.75×106×999×10-6

=

1.748

kW

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

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)載是變動的，頂出開始壓頭離工件較大（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，頂出開始時速度由零逐漸增加到v4；由于這些原因，功率計算就較復(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)計中首先要考慮的。

確定液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)方案時要重點(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，在快速下行時速度也較大，從工況圖看出，此時需要的流量較大（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。因為壓機(jī)的運(yùn)動部件的運(yùn)動方向在快速行程中是垂直向下，可以利用運(yùn)動部件的重量快速下行；在壓力機(jī)的最上部設(shè)計一個充液筒（高位油箱），當(dāng)運(yùn)動部件快速下行時高壓泵的流量來不及補(bǔ)充液壓缸容積的增加，這時會形成負(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

在主缸實現(xiàn)自重快速行程時，換向閥4切換到右邊位置工作（下行位置），同時電磁換向閥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，實行滑塊快速空程下行。

（b）減速方式

液壓機(jī)的運(yùn)動部件在下行行程中快接近制件時，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自動變換速度；某些工藝過程要求在運(yùn)動部件接觸制件前就必須減速，本例壓制軸瓦工藝就有這個要求，這時適合選用行程減速方式。本系統(tǒng)擬選用機(jī)動控制的伺服變量軸向柱塞泵（CCY型）作動力源，液壓泵的輸出流量可由行程擋塊來控制，在快速下行時，液壓泵以全流量供油，當(dāng)轉(zhuǎn)換成工作行程（壓制）時，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，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，電氣擋塊碰到行程并關(guān)，發(fā)信號使電磁換向閥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。

有時壓制工藝要求液壓缸在壓制行程結(jié)束后保壓一定時間，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，此時由于主機(jī)彈性變形和油液受到壓縮，儲存了相當(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，實踐已證明，若泄壓過快，將引起劇烈的沖擊、振動和驚人的聲音，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，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換向閥，該閥中位機(jī)能是H型，控制換向速度，延長換向時間，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，在主缸動作時，必須保證頂出缸的活塞下行到最下位置。本例采用兩個換向閥適當(dāng)串聯(lián)的方法來實現(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，即頂出缸活塞是下行狀態(tài)時壓力油才會通入換向閥4，主缸才能動作。當(dāng)閥6處于左位工作，頂出缸為上行狀態(tài)時，只有壓力很低的回油通至閥4，主缸才不能動作。

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

1.2

電磁鐵動作循環(huán)表

元件

動作

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

名

稱

型

號

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

頂出液壓缸

自行設(shè)計

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現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時液壓泵進(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3YA失電，控制油路斷開，閥3關(guān)閉，此時單向順序閥（平衡閥）2使主缸下腔形成背壓，與移動件的自重相平衡。自重快速下行結(jié)束。與此同時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，換向時間可以控制，而閥4的中位機(jī)能是H型，閥處于中位時使主缸上腔的高壓油泄壓，然后閥4再換為左位，此時壓力油經(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，此時主缸實現(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。

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)計算與選擇液壓元件

（a）選擇液壓泵和確定電動機(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的最大工作壓力

pp

=

=

=

24.6

MPa

因為行程終了時流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計。

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)值計算，而按回程時的流量計算。

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，選軸向杜塞泵型號規(guī)格為63CCY14-1B，其額定壓力為32

MPa，滿足25~60％壓力儲備的要求。排量為63m

L/r，電動機(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

電動機(jī)功率

驅(qū)動泵的電動機(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的電動機(jī)。電動機(jī)型號為：Y132m-4（Y系列三相異步電動機(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)液壓元件型號規(guī)格明細(xì)表

序號

元件名稱

型

號

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

頂出液壓缸

自行設(shè)計

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）油管的計算和選擇

如參考元件接口尺寸，可選油管內(nèi)徑d

=

20mm。

計算法確定：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號抗磨液壓油。

液壓系統(tǒng)性能的驗算

（1）油路壓力的計算

本系統(tǒng)是容積調(diào)速，系統(tǒng)在各運(yùn)動階段的壓力由負(fù)載決定。本系統(tǒng)在開始設(shè)計時已經(jīng)說明，運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上的摩擦和自重的影響均忽略不計（對實際計算產(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)對壓力的要求主要是工作行程終了時能達(dá)到的最大壓力值，由于此時速度已接近于零，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）驗算電機(jī)功率

由工況圖知主缸在快速起動階段中S

=

2.9

mm處功率為最大，Pmax

=

5.76

kW

在Pmax時液壓泵的流量較小，管路和閥的損失不大。在選擇電機(jī)時也已考慮功率留有一定量的儲備，所以電機(jī)功率不必再進(jìn)行驗算，此處對液壓泵卸荷狀態(tài)下的功率再作一下計算，此時卸荷壓力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階段的功率為最大，所以用這個功率來計算電機(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。繪制時注意下列幾點(diǎn)：

（l）液壓元件職能符號按國家標(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）繪出電磁鐵動作循環(huán)表；

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

液壓控制裝置集成設(shè)計

對于機(jī)床等固定式的液壓設(shè)備，常將液壓系統(tǒng)的動力源、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，并消除了動力源振動與油溫變化對主機(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，首先要對已經(jīng)設(shè)計好的液壓系統(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質(zhì)上是液壓系統(tǒng)原理圖的一個等效轉(zhuǎn)換，它是設(shè)計塊式集成液壓控制裝置的基礎(chǔ)，也是設(shè)計集成塊的依據(jù)。具體設(shè)計要點(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。由于集成塊的孔系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此設(shè)計者經(jīng)驗的多寡對于設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣乃至成敗有很大影響。對于初次涉足集成塊的設(shè)計者而言，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，以便加快設(shè)計進(jìn)程，減少設(shè)計失誤，提高設(shè)計工作質(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的驗算

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

(mm)

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

當(dāng)時，可用下式

(mm)

當(dāng)時，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)。

對于本系統(tǒng)的液壓缸，擬采用45鋼薄壁圓筒，用時的驗算公式，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)定性驗算

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

對于本系統(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)定驗算。

（3）

缸體組件強(qiáng)度校核

缸體組件有多種連接方式，對于可拆卸組件，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，則需要對其強(qiáng)度進(jìn)行校核，校核公式可參考《機(jī)械設(shè)計》教材。另外，對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：液壓系統(tǒng)設(shè)計問題

畢業(yè)兩年有余，此間設(shè)計過一些系統(tǒng)，碰到過很多問題，總結(jié)出一些東西，由于小弟經(jīng)驗有限，見識尚淺，所以可能有不少錯誤，以下總結(jié)僅為各位看法，供大家討論，不對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，最大壓力值不超過測量上限的2/3；壓力波動時，其壓力值不應(yīng)超過測量上限的1/2，最低壓力不能低于測量上限的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泵并聯(lián)供油時，有時溢流閥發(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)兩個泵同時工作時，有時會產(chǎn)生很大的噪聲。

14、對于先導(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，實際流量要盡量與額定流量相同。實際流量偏小時，誤差會增大。

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)的動態(tài)響應(yīng)性主要是指當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，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，流量脈動小。

25、渦流離心過濾器：濾頭設(shè)計使得更換濾芯容易；濾芯受力均勻，工作時無振動；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,缸的一端必須保持浮動。

31、使用預(yù)壓縮容積法減少流量和壓力波動。

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

34、油封(旋轉(zhuǎn)動密封)的密封機(jī)理由潤滑特性和密封原理兩部分組成。潤滑特性：油封的摩擦特性受流體的粘度與滑動速度支配，油封與軸的相對滑動表面在油膜分離的潤滑狀態(tài)下運(yùn)動，因此保持摩擦阻力小，磨損小。密封原理：油封滑動接觸面上油的流動是從大氣側(cè)流向油側(cè)又從油側(cè)流向大氣側(cè)的循環(huán)。滑動面的潤滑良好，可防止磨損的進(jìn)行，由此沒有泄漏。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動速度過高時，影響連續(xù)的潤滑膜的形成，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，除影響油膜形成，還會對橡塑密封件產(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)壓力波動劇烈，因此選用元件時應(yīng)有較大的瞬間耐壓強(qiáng)度儲備；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，32MPa以上用12.9級，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)展趨勢是：高壓化、高速化、大流量化。要實現(xiàn)這些目標(biāo)的關(guān)鍵問題之一是要合理設(shè)計軸向柱塞泵中的各種類型的摩擦副，使之形成適當(dāng)?shù)挠湍ぃ蕴岣咧玫墓ぷ餍屎蛪勖?/p>

53、液體粘性傳動（HVD）是一種利用摩擦副之間的油膜剪切來傳遞動力的新型傳動形式，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，而且引起振動和噪聲。同時系統(tǒng)效率降低，動態(tài)特性惡化。

58、過濾器初始壓降不得大于旁通閥壓力的1/3。

59、齒輪泵，轉(zhuǎn)速增加到1000rpm后，壓力脈動將會有很大改善。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：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)驗公式不適用于以下場合（高沖擊負(fù)載、長管路工況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，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。