步进式加热炉液压系统设计

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1、步进式加热炉液压系统设计摘 要步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。广泛应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。本次设计任务是设计步进梁加热炉的液压系统，采用普通液压阀，由于在以一个运动周期中，要求能适应不同的负载变化和钢坯运动速度，要通过控制系统的流量来满足这些要求。为了保证步进梁下降时平稳下降，在回路上采用了平衡阀，保证了其平稳下降。为了实现钢坯在出现故障的时候能够在任意位置停止，系统加入了液压锁紧装置，以免出现系统失控。关键词： 步进式加热炉； 普通液压阀； 锁紧

2、Step by step heating furnace hydraulic system designAbstractStep by step heating furnace use the beam at the bottom of the furnace of the cool steel beam to rise，to go ahead，to come down，to go back.It is widely used in the petroleum，chemical，metalllurgy，machinery，heat treatment，surface treatment，bui

3、lding materials，electronic，materials，light industry，chemical，pharmaceutical and other industries.The design in mainly to design the hydraulic proportioning system for the walking beam type furnace.,In this design,the normal hydraulic valve will be used.As we know the speed of the beam will change at

4、 the reason of the change of the load in a circle,so we must change the flow of hydraulic actuating cylinder.In order to ensure an steady decline when the walking beam goes down.,the balance valve is been used to ensure its steady decline.As the same time,we use locking acuipement to fasting the bea

5、m at any location in case of malfunction.Keyword: Walking beam type furnace; The normal hydraulic valve; Lockingacuipement1 绪论11.1 背景及工艺11.2中国步进式加热炉炉门液压系统的现状与未来技术发展11.3步进式加热炉炉门升降液压系统的特点21.4加热炉的特点22 设计任务42.1 设计题目4 主要技术参数及要求42.3 设计方案552.4.1确定系统类型52.4.2选择液压基本回路683 液压系统的计算与选型93.1 系统工作压力的确定93.2 执行元件的计算与选

6、型93.2.1 升降液压缸93.3 执行元件速度的计算113.4 执行元件流量的计算123.4.1 升降液压缸123.5 绘制液压系统工况图123.5.1 流量循环图123.5.2 压力循环图133.5.3 功率循环图143.6 液压元件的选择和专用件设计153.6.1 液压泵的选择153.6.2 液压阀的选择163.6.3 蓄能器的选择164 液压系统的计算与选型194.1 油箱的选择194.2 滤油器的选择204.3 冷却器的选择214.4 管道的选择234.4.1 管道内径计算235 液压系统性能验算255.1 液压系统压力损失255.1.1 升降缸回路压力损失255.2 温升验算272

7、86 液压站的设计306.1 液压站的结构设计306.2 液压叠加回路设计306.3 液压系统的安装316.4 管路的安装和清洗326.5 液压系统的维护337. 环境分析347.1 环境污染347.2 机械工业（本部分主要尤指液压）对环境的危害和防治357.2.1液压工业对环境的危害357.2.2 解决方法36结束语38致谢39参考文献401 绪论 背景及工艺步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁

8、式炉可对料坯实现上下双面加热。同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。改进的步进式加热炉，属于冶金行业生产设施，它包括炉体，炉体的侧墙由内向外分别是低水泥料层、隔热砖层、硅酸铝纤维毡隔热层，炉体分为预热段、加热段、均热段，加热段的两面侧墙上设置调焰烧嘴，均热段的上加热段设置平焰烧嘴，均热段的下加热段设置调焰烧嘴，调焰烧嘴的煤气和空气的混合气管道上设置电磁阀和调节阀，平焰烧嘴的煤气和空气的混合气管道上设置调节阀，空气总管道和煤气总管道设置在炉顶。炉门是轧

9、钢加热炉的重要设备。大型步进式加 热炉的炉门，以往多采用主减速机加平衡配重的 机械传动方案 ，这种方案无法调节炉门开启与关闭的速度，停位时冲击较大，而且设备投资也较多。为此，设计了一种针对大型炉 门升降驱动的新型液压回路 ，采用了液压平衡回路与缓冲回路 ，使得炉门升降速度 可以方便的调节，减少了设备停住 时的冲击，并取得了良好的经济效益。大型步进式加热炉，有双侧炉门。其中，进料炉门一侧处于冷端，炉门采用常开状态，而出料炉门随着加热炉完成出料动作，需要频繁的开启和关闭。而且出料炉门是保护炉子加热效率与板坯加热质量的重要设备，炉门钢结构的内衬侧镶嵌了大量的保温材料，自重也比较大，运动产生的惯性冲击

10、也比较大。1.图1.1 炉门出料设备安装示意以往炉门驱动，采用电动机匹配减速机组成动力单元。再加上滑轮组、链条和配重，构成一整套完整的驱动设备。一般情况下这套设备投资也比较的大，例如以十吨重的炉门而言，就需要两套设备，投资相应翻倍。整套设备安装于加热炉而言，就需要两套设备，投资也相应的翻倍。整套设备安装于加热炉顶部，吊装与安装就位也需要很大的工作量。炉门设备的运行速度无法调定过高，在实践中，链速达到4m/s时，曾发生惯性冲击使得链条断裂的事故。为改善炉门机械传动时存在的不足，设计了一种采用液压传动的炉门升降驱动新方案，液压回路中采用平衡回路和缓冲回路的复合设计。通过对炉门驱动方式的重新设计，与

11、机械传动方案相比，具有以下优点：1液压系统采用了缓冲回路，可以使得炉门开启，关闭的速度调节到更快，而运行业更平稳。还使得炉子加热效率得到提高，并改善了板坯加热质量。2省却了机械传动中的庞大的减速机和配重，主设备液压油缸安装在地坪上，因此降低了安装难度与安装施工时间。3相比机械传动方案来说，采用节约了大量的设备采购成本。目前，已经将此炉门升降驱动液压回路应用到热轧线板坯步进式加热炉工程实践之中，收到良好的经济效益。加热炉的特点步进式加热炉于1967年在日本问世,由于一系列的特点决定它的优势,很快地得到了工业发达国家的重视,在热轧厂、线材厂、管材厂等轧钢厂推广应用,现在世界上已有一百多座步进式加热

12、炉,代替传统的推钢式加热炉。与推钢式加热炉相比,步进式加热炉具有以下特点(1)不要均热床,在同等生产能力条件下,炉长较短,节约场地和相应的维修费用。推钢式加热炉都用推钢机推送料,由于推钢机行程及推力的限制,炉长受到一定的限制,同时钢坯之间无间隔,因此炉内钢坯加热温度不均匀,在出料端设置了实底均热床,使钢坯温度实现均热步进式加热炉采用步进间隔送料,钢坯多面加热,温度均匀,均热段已满足钢坯加热温度均匀要求,不需均热床。(2)钢坯在支承梁上无摩擦地运行,消除滑轨划伤,黑印小,因而提高了轧制钢材的产品质量。(3)减少空气渗入,钢坯氧化少,提高了钢坯的成材率。由于炉子的结构,易于用进出料机出钢和进钢坯,

13、按轧制计划进出料,关闭炉门推钢式加热炉大多用滑道出钢坯,推钢机推钢坯进料,钢坯一块一块地从装料端到出料端连成一片,装入坯料才能推出坯料,因而炉门关闭时间短。因空气渗入而产生的钢坯氧化损失和燃料损失,步进式加热炉比推钢式加热炉少。(4)步进式加热炉由于炉内不产生拱钢现象,炉长不受限制,故可加长预热段,提高热能利用由于自身能出空炉料,缩短停炉和升温时间,节省燃料消耗,由于进出料炉门关启自动控制,减少热能损失由于采用了先进的节能烧嘴和余热利用,提高了热能利用以及自动化控制的完善,近几年投产的步进式加热炉燃料单耗为又左右,而年以前建的推钢式加热炉包括早期步进式加热炉燃料单耗为为以上,节约能源左右能耗数

14、字摘自日本工业炉协会编工业炉手册页燃料单耗部分（5）炉子可将炉内钢坯全部送出,轧机停机时不会造成炉内因送不出的钢坯氧化及热能损失现象。也便于更换钢材规格、品种。（6）步进式加热炉送料是无冲击平稳传动,从装料端到出料端跑偏量小,不会产生推钢式加热炉的“起拱”和“粘钢”等危险,因而任何时候可确定坯料在炉内位置,从而可预计坯料出炉的准确时间,便于实现装出料过程的自动不匕。现代步进式加热炉不仅实现了装出料过程的自动控制,而且通过计算机控制炉内温度及各种控制项目,提高产品质量设定控制空燃比,节约燃料,减少污染具有监视控制机能及自己诊断的机能,确保安全生产2 设计任务本次任务是设计步进式加热炉液压系统，具

15、体细节如下。2.1 设计题目步进式加热炉液压系统设计 主要技术参数及要求已知炉门质量m=3t工作行程S=1m2.3 设计方案此次设计主要是设计一个步进式加热炉液压系统设计。要求这个液压系统能实现自动化，能进行过载保护，工作平稳，能够在一定范围内进行无级调速，在步进梁式加热炉里，钢坯移动是通过固定梁和载有钢坯的移动梁进行的。步进梁的一个工作周期分为上升下降两个动作。在步进梁的升降运动中，运动过程都是先加速运动，后做匀速运动，最后做减速运动，速度减为0，然后切换到下一个运动过程。在步进梁的运动中，我们始终要保证其平稳运动，既要控制进入或流出液压缸的流量。为了满足上列工作要求，采用如下方案。1 压力

16、的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失，初步选定液压系统的工作压力不能小于4MPa，由于系统工作压力应比最高工作压力低10%-20%,故系统的实际工作压力MPa。采用两个升降液压缸来完成步进梁的垂直运动，采用单向节流阀进行回油调速，从而保证升降液压缸的速度平稳，同时采用了平衡阀，保证液压缸在下降时平稳下落。2 本液压系统采用了平衡缓冲阀组成压力补偿回路，有效防止了液压缸升降时产生的惯性冲级，起到了缓冲作用。3 在快速运动的液压机械或系统需要大流量时为节省能源，通常采用多泵供油或将蓄能器作为辅动力源供油。4 以上液压缸的动作实现都要用一供一备的变量液压泵来提供压力油。 液压系统原理图的拟订是从

17、液压系统的作用原理和结构组成上润足各项设计要求的其体体现.可通过确定系统类型、选择液压基本回路以及由基本回路组成液压系统这三个步骤来实现。定性和效率有较高要求的系统，或采用容积调速的系统.都适于采用闭式类型。 主要根据执行机构的性能、负载、速度和运动形式来确定组成液压系统的基本回路.在液压系统.考书和设计手册中都可以找到关于液压基本回路的介绍内容，因此最好的方法是从参考书或设计手册介绍的诸多成熟方案中选择合适的基本回路来满足系统设计的要求.选择基本回路时既要保证主机的各项性能要求，也要考虑符合节约能深、减少发热、减少冲击等原则。基本回路的选择应首先从对主机性能起决定作用的换向和调速回路开始，然

18、后根据需耍考虑其他回路。 (1)选择换向和调速方案 液压执行元件运动方向和运动速度控制是拟订液压回路的核心问超，应根据主机运动方向和调速性能要求选择合适的基本回路。对于中小流盆的液压系统.大多采用换向阀的各种组合形式来实现系统对换向的要求:对于高压大流量的液压系统.多采用先导式阀和插装阀来实现.对于调速回路，如果系统要求调速刚度大.回路简单，则采用节流调速方式.并根据系统对启动冲击、提升对密封件的影响等要求选择进口、出口还是旁路节流调速。如果要求系统效率高、发热少，则采用容积调速方式。回路的循环方式一般由调速方式来确定，节流调速通常采用开式回路.容积调速大多采用闭式娇环形式。 (2)选择压力控

19、制方案 在液压系统工作过程中，耍求系统保持一定工作压力或压力在一定范围内变化，有时也要求压力能够多级或无级地连续调节。对于节流阅速回路.由定最泵供油.用滋流阀调节系统所需压力，并保持系统压力基本恒定。在容积调速系统中.用变量泵供油，安全阔起安全保护作用并限定系统的最大工作压力。如果系统需要流流不大的高压油.可以考虑采用增压装置实现的增压回路.而不会采用高压液压泵.当考虑到系统间歇工作时的节能和发热等问题时，应考虑采用不同形式的卸荷回路.如果系统某个支回路的工作压力需低于主油源压力时.应考虑采用减压回路。 (3)选择顺序动作方案 不同的设备类型对主机执行机构的顺序动作要求也不同，有的耍求按照固定

20、的方式运行.有的可以是随机的或人为控制的。例如.工程机械工作装工的动作多是人为控制的.因此顺序动作可以由操作人员操纵手动多路阀来实现。加工机械的暇序动作通常是由行程控制的.因此可以采用行程阀或行程开关来实现。此外。还可以采用时间控制(如时间继电器)或压力控侧(如压力继电器)的顺序动作方式。除上述设计方式。对有垂直运动工况的系统应考虑采用平衡回路，有快速运动部件的系统要考虑增设缓冲和制动回路，有多个执行元件的系统还要考虑同步或互不干扰回路等。此外，在不同的工作阶段.系统所需要的流量差别较大时，可以考虑采用双泵或多泵供油方式.或者增设蓄能器作为辅助油源. 由液压荃本回路组成系统的方法是首先选择和拟

21、订液压系统的主回路.其次拟订所需要的辅助回路.之后把各种液压基本回路综合在一起，并加人其他起辅助作用的元件和装置。例如加人保证顺序动作或自动循环的相应元件.接人起安全保险、连锁作用的阔和装置以及辅助元件。然后进行整理合并.去掉作用相同或相近的元件和油路，使系统简单，成为完整的液压系统。为便于液压系统的维护和监侧.在系统的关健部位还要装设必要的检侧元件，例如压力表、沮度计和流皿计等。最后进行回路检查，粉是否能够实现系统的设计要求。此外，还应注惫防止系统过热，提高系统效率.系统循环中的每一个动作是否安全可靠、相互间有无千扰等。在实际的设计过程中.确定液压系统原理图时，应尽量参考已有的同类产品或相近

22、产品的有关设计资料。 绘制液压系统原理图时，各液压元件图形符号应尽量采用国家标准中规定的图形符号，在图中要按照国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘侧.对于自行设计的非标准元件可用结构原理图或半结构示愈图绘制。在系统图中.应注明各液压执行元件的名称和动作、各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作顺序表。 图3.2 系统原理图1液压泵2电动机3电磁溢流阀4液压表5电磁换向阀6双向夜控单向阀7双向节流阀8截止阀9平衡阀10蓄能器11安全阀12单向阀13空气滤清器14温度计15液位计16嵌入式加热器17回油过滤器18油箱加热炉炉门受到的重力得出3 液压系统的计

23、算与选型3.1 系统工作压力的确定压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失，初步选定液压系统的工作压力不能小于4MPa，由于系统工作压力应比最高工作压力低10%-20%,故系统的实际工作压力为5MPa。3.2 执行元件的计算与选型升降液压缸分为上升和下降两个动作，采用两个升降液压缸完成，要完成液压缸的选取，先要计算其负载。3.2.1 升降液压缸 图3.1 液压缸受力图由上图可知： （3.1）由（3.1）式可得： （3.2）式中 -液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统回油路带调速阀的系统回油路设有背压阀的系统用补油泵的闭式回路回油路较复杂的工

24、程机械回油路较短且直接回油箱可忽略不计 -液压缸回油腔背压力，初算时无法准确确定，根据液压系统设计简明手册表2-2，取P2为0.5MPa。 d/D-活塞杆直径与液压缸内径之比，根据液压系统设计简明手册表2-3，取d/D=0.7. F-工作循环中最大的外负载。 -液压缸密封处摩擦力，它的准确值不易求得，常用液压缸的机械效率进行估算 （3.3）式中 -液压缸的机械效率，一般=0.90.97，这里取=0.95。 外负载F=31039.8=29400N由于由两个液压缸同时作用，所以单个液压缸的负载为外负载的一半。所以F=14700N代入（3.2）式得根据机械设计简明手册表2-4，D圆整到63mm，d圆

25、整到45mm。由于升降缸的垂直位移是1000mm，查机械设计手册，采用升降缸的型号为冶金液压缸UY-TF-20-631000-163.3 执行元件速度的计算由于设计任务要求的工作循环周期为15s，并且由于每个工况的运动速度不同，先将任务分配与如下 图3.3 系统工况图 步进梁在每个运动阶段的运动过程中，都是先加速后匀速最后减速，由于加速和减速的过程中所有时间极短，可以忽略不计，故按平均速度计算。 上升速度 =1000mm/10s=100mm/s 下降速度 =1000mm/5s=200mm/s 运动周期 T=10s+5s=15s3.4 执行元件流量的计算3.4.1 升降液压缸 基本参数 D=56

26、mm，d=40mm，V升=100mm/s ，v降=200mm/s 上升时进入升降缸的流量： 下降时进入升降缸的流量：3.5 绘制液压系统工况图3.5.1 流量循环图 图3.4 系统流量循环图3.5.2 压力循环图 升降缸实际工作压力计算基本参数D=56mm，d=40mm， P2=Mpa, F=14700N, cm=0.95,由公式 （2.1） 和（2.3）可得：当步进梁上升时升降液压缸实际工作压力P1=Mpa；当步进梁下降时液压缸通过重力自己下降，由重力提供压力，故其工作压力为 图3.5 压力循环图3.5.3 功率循环图由于功率 N=PQ （3.4）pa214.8L/min=5.8Kw；pa2

27、14.4L/min=10Kw； 图3.6 系统功率循环图3.6 液压元件的选择和专用件设计 液压泵的选择3.6.1.1 确定液压泵的最大工作压力PP （3.5）式中 P1-液压缸或液压马达最大工作压力； p-从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。p的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取；管路简单，流速不大的，取p=（0.20.5）Mpa；管路复杂，进口有调速阀的，取p=（0.51.5）Mpa，这里取1.2Mpa。由于上述计算的最大压力P1=10.1Mpa，所以pP11.3Mpa。3.6.1.2 确定液压泵的流量QP多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵

28、的输出流量应为 QPK（Qmax） （3.6）式中 K-系统泄漏系数，一般取K=1.11.3，这里取1.2； Qmax同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（Q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.510-4m3/s。根据上述计算，Qmax=L/min，QP1.2（2+4）=L/min。根据以上求得的pP和QP值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%。参照液压技术实用手册HVPVC型变量叶片泵，选取用HVPVC-F54-A1-02系列

29、叶片泵，其性能参数如下所示排量：54L/min，最高转速：1800r/min，最大流量：1800r/min时 54L/min，800r/min时 24L/min；容积效率：0.9，额定压力：14MPa。3.6.1.3 确定液压泵的驱动功率由于在工作循环中，液压泵的压力和流量比较大，即（Q-t），（P-t）曲线起伏较大，所以必须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率 （3.7）式中 t1，t2tn-一个循环内每一动作阶段内所需要的时间（s）； N1，N2Nn-一个循环内每一动作阶段内所需要的功率（W）。其中N1=5.8KW。t1=10s。代入上式得Nper=7.46KW。查阅机械

30、设计手册第四卷表17-1-29，选取电动机型号为Y4-160L4.其参数为：额定功率P额=15KW，转速n=1460r/min，效率。选用轴向弹性联轴器HL9型 液压阀的选择选择阀根据系统的工作压力和实际通过阀的最大流量，选择有定型产品的阀件，溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构的最低稳定速度的要求。控制阀地 流量一般要选的比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%的以内的短时间过流量。液压阀型号数目平衡阀截止阀双单向节流阀液压锁三位四通电磁换向阀蓄能器单向阀过滤器FD12PB10CJZQF10VS01-06/MDSVV-06/MCV4WE6J

31、6X/EG12N9K4HAB35-330-2X/10G09G-2N111-CEZ1S6C1-3X/VABZFR-S0140-10-1X/M-A21222151表3.2 部分元件列表 蓄能器的选择 蓄能用的蓄能器包括“做辅助动力源”，“补偿泄漏保持恒压”，“做应急动力源”，“改善频率特性”和做液压空气弹簧等。由于本系统为高压系统，故选用皮囊式蓄能器。蓄能器总容积的计算：蓄能器的总容积V0，即充气容积（对活塞式蓄能器而言，是指气腔容积与液腔容积之和）。根据玻尔定律： （3.8）蓄能器工作在绝热过程（t0,要设置冷却器。取冷却器的冷却系数多管式水冷k=116 W/（m2.K），取液压油进口温度t1=

32、60 oC，液压油出口温度t2=50 oC，冷却水进口温度t11=25 oC，冷却水出口温度t22=30 oC。将上述参数带入公式（），求得：tm oC不需要冷却器4.4 管道的选择 在液压传动中常用的管子有钢管，铜管，橡胶软管以及尼龙管等。钢管能承受较高的压力，价廉；但弯制比较苦难，弯管半径不能太小，多用在压力较高，装置位置比较方便的地方，一般采用无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可用焊接钢管。紫铜管能承受的压力较低（P 3.610MPa）,经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；但价贵且抗振能力较弱。 尼龙管用在低压系统，塑料管一般只做回油管用。胶管作联接两个相对运

33、动部件之间的管道。胶管分高，低压两种。高压胶管是钢丝编织踢为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。低压胶管是麻绳或者棉线编织踢为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时不用。由于本次设计的液压系统属于高压系统，故考虑用钢管。而对于联接两个相对运动部件的管路则采用那个软管联接。软管分高低压两种，压力油路中采用以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的高压软管，压力较低的回油路或气动回路中则采用以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管。 4.4.1 管道内径计算 (4.7)式中 Q-通过管道内的流量（L/min） V-管内允许流速（m/s），见下表 管道推荐流速液

34、压泵吸油管道0.52，一般常取1以下液压系统压油管道2.56，压力高，管道短，粘度小取最大值液压系统回油管道1.53短管道及局部收缩处510泄油管道01表4-1 管道与流速的选择4.4.1.1 吸油管路查液压设计手册（电子版），选取吸油管路公称通径为40mm，外径为50mm，壁厚为4.5mm。4.4.1.2 压力管路（1） 泵联接段 流量Q =L/min0.9=L/min，根据上表，取流速v=5m/s,代入公式（）得d=mm查液压设计手册（电子版），选取吸油管路公称通径为15mm，外径为22mm，壁厚为2mm。（2） 升降液压缸回路 流量Q=L/min，根据上表，取流速v=3m/s，代入公式（

35、）得d=mm查液压设计手册（电子版），选取吸油管路公称通径为12mm，外径为18mm，壁厚为3mm。4.4.1.3 吸油管路由于系统的最大流量为43.8L/min，取v=3m/s，代入公式（）得。查液压设计手册（电子版），选取吸油管路公称通径为20mm，外径为28mm，壁厚为4mm。5 液压系统性能验算液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式，液压元件及联接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压传动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失，容积损失和系统效率，压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新

36、调整，或采取其他必要的措施。5.1 液压系统压力损失压力损失包括管路的沿程损失P1，管路的局部压力损失P2，阀类P3，总的压力损失 P=P1+P2+P3 （5.1） （5.2） （5.3） 式中 l-管道的长度（m）； d-管道内径（m）； v-液流平均速度（m/s）； -液压油密度（kg/m3）； -延程阻力系数； -局部阻力系数。，的具体值可参考流体力学相关内容。 （）式中 Qn-阀的额定流量(m3/s); Q-通过阀的实际流量（m3/s）； Pn-阀的额定压力损失（Pa）（可从产品样本中查到）5.1.1 升降缸回路压力损失5.1.1.1 延程压力损失由于升降回路选取的管路公称通径为12m

37、m，且通过升降管路的最大流量为L/min，依据公式（4.7），求得其实际流速V=m/s。取管路的长度为40m，油液的运动粘度为=46mm2/s。 因为 Re=Vd/式中：d-管道内径（m）; V-管道内实际流速（m/s） -油液运动粘度(mm2/s) Re-雷诺数将上述参数代入得Re=2300，故油液在管中呈层流流动状态，其延程阻力系数=64/Re=0.112.依据公式（）将上述参数代入得P1=0.38MPa。5.1.1.2 局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部损失压力P2以及通过控制阀的局部压力损失P3。其中管路局部压力损失相对来说小的多，故主要计算通过控制阀的局

38、部压力损失。此油路的流量为14.8L/min。由原理图可知，由泵出口到升降回路进油口，依次经过单向阀，三位四通电磁换向阀，液压锁，单向节流阀，截止阀。单向阀S30A3O：查机械设计手册中的特性曲线可知，当流量为54L/min时，其压降为0.7MPa。三位四通电磁换向阀4WEH16J7XO/6EG24K4，查力士乐样本中特性曲线可知，当流量为L/min时，其压降为。液压锁VS01-06/MDSV，查ARGO HYTOS液压样本中特性曲线可知，当流量为L/min时，其压降为0.6MPa。单向节流阀V-06/MCV，查ARGO HYTOS液压样本中特性曲线可知，当流量为54L/min时，其压降为。P

39、3=0.7MPa+0.5MPa+0.6MPa+0.5MPa=2.3MPa故升降回路上压力损失总和为P=P1+P3=0.047MPa+2.3MPa=2.347MPa由于升降液压缸实际最高工作压力MPa，所以在升降液压缸工作时，泵的实际工作压力为P=MPa+2.547MPa=12.347MPa。由于所选定的液压泵的额定功率为14MPa，实际工作压力大大小于其额定压力，所以该泵的选择是合适的。5.2 温升验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，且发热量最大。为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进时做功的功率损失大引起发热量较大，所以只考虑工进时的发热量，然后取其值进行分析。当V

40、=100mm/s时，即v=6000mm/min（）即 此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为15MP，则有（）（）即此时的功率损失为：假定系统的散热状况一般，取，油箱的散热面积A为系统的温升为根据机械设计手册成大先P20-767：油箱中温度一般推荐30-50所以验算表明系统的温升不在许可范围内。 选取SRY油用加热器GYY2-220/1加热器集成阀块又称为集成块，是各个液压元件集成的平台。在集成阀块表面可以安装各种液压阀、压力表以及其他辅助元件，以组成一个完善的液压系统。目前液压系统的控制阀大多数采用集成形式安装，即将液压阀件安装在集成阀块上，集成阀块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用

41、，这样集成式的液压阀和液压元件的安装方式结构紧凑，安装方便，维护简单。集成阀块的材料一般为铸铁或铸钢，低压固定设备可用铸铁材料，高压强震场合最好使用锻钢材料，块体形状通常为正方形或长方形。对于简单的液压系统，液压阀数量较少时，采用一个集成块即可满足安装需要。如果液压系统复杂，控制阀较多，最好采用多个集成块叠加的形式集成阀块的设计步骤主要有1）确定各个液压元件的尺寸，包括液压元件的外形尺寸，链接尺寸，操作空间大小等。2）确定孔道的直径。阀块上的公用通道，包括压力油孔P、回油口T、泄漏油口L(有时不用)及四个安装紧固的螺栓孔。液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油口P，作为供给歌单元回路压力油的

42、公用油源。各单元回路的回油均通到公用回油孔T,然后流回油箱。各液压阀的泄露油，统一通过公用泄露油孔L流回油箱。压力油孔的尺寸由液压泵的流量确定，回油孔一般不得小于压力油孔，直接与液压元件链接的液压油孔由选定的液压元件规格确定，与液压油管链接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹，孔与孔之间的链接孔（工艺孔）用螺塞在阀块表面堵死。3）确定集成阀块上液压元件的布置。把选择好的各个液压元件放在阀块的各个视图上进行布局，最好让各个阀体集中布置在阀块的正面。保证各个液压元件之间不会干涉。同时还应该考虑元件在安装固定时的操作空间。4）确定集成阀块的尺寸要求满足阀件的安装、孔道布置及其他工艺要求。在液压系

43、统较复杂时，由于液压元件较多，应避免阀块上孔道过长，给加工制造带来困难，所以集成阀块的外形尺寸一般不大于400mm，为减少工艺孔，缩短孔道长度。阀的安装位置要仔细考虑，使想通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上，需要多个集成阀块叠积时一定要保证三个公用油孔的坐标相同，使之叠积起来后形成三个主通道。各个通油孔的直径要满足最大允许流速要求，在设计手册和参考书中均可以找到相应的推荐流速值。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力面击穿；另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通。对于中低压系统，壁厚不得小于5mm，高压应该更大些。5）集成阀块零件图的绘制。阀块的六个表面都是加工表面，其

44、中有三个侧面要安装液压元件，一个侧面引出管道。阀块内孔道纵横交错，需要多个视图和剖面图才能表达清楚。孔道的位置精度要求度高，因此尺寸、公差及表面粗糙度均应标记清楚，技术要求也应予以说明。此外，为了便于检查和装配阀块，应把集成回路图和阀块上液压元件布置简图绘在旁边，而且应将各个孔道编号。孔道较多时，最好采用列表的方式说明各个孔的尺寸，深度以及孔与孔之见的相交等情况。6 液压站的设计6.1 液压站的结构设计液压站是由液压油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱专有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵，驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其连接体。液压站的结构分为分散式和集中式两种结构。本系统采用集中式结构，将液压系统的供油装置，控制调节装置单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的震动，发热都与执行元件隔开。压站的结构设计有以下几点注意事项：液压装置中各部件，元件的布置要均匀，便于装配，调整，维修和使用，并且要适当地注意外观的整齐和美观。液压泵与电动机可装早液压油箱的盖上，也可装在液压油箱之外。主要考虑液压油箱的大小和刚度。由于本系统的油箱较大，故将液压泵与电动机按装在液压油箱之外。