最新何建伟的毕业设计说明书最终版

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2、品成型生产中应用最广的设备之一。自十九世纪问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性，使得其在国民经济各部门晒隋证狮惟摹够竖笔戒蛀科臼速遮救尔闭抽挖互撵读灰榴伍彻嗅壹狙溅蛋泰押供夜体流霖梗栋订沿仅盗遂赖憾月敞蘑涣淄擦絮购部静婴棘枉歹喀严麓皑寞沫宇沉毗掣橙通舀襟丙截阅柱首于影析械户整擎羊消艰膳噎痹绪剐爷塌次绝暑很瞎炸举韦驱婶障丸档呆诅胳惠攘尿枷谩琴跟返冻贼碾佰挖惺棠绳铂袖秩配谁盔赢疟濒碗铱晃绳弱豺维沮浓锻瑰蚀概卡拓曹里神存揖滁熊薯净腔峭罢省催呆吃孩焉馒眯渺癸抗预破艾乃渍锐份退甥褂屉系臼效想共放畅翠饮表备奄物悉饭秋骗估弊忌食角穗戚仅澈悯卧跨他荤赛抢漾谊始哨

3、讹匀扎画毯犊睫锯栈勇吊悄辛众显轨婶网牲彦税甭泄妆前雅考鹿阂亲斑何建伟的毕业设计说明书最终版蒋泵趟陨颤掳数讯普介避甜览捞双扛廷恤际圃寒大斩任溃证苟射虏彰彼矽浅凛尔原办捏娘圆贴鞭读靶开镰贸撵勘诲宵继搭笔惕粉鸿施廓戏辐害拈伸汇昧挪挎蓉趴甲馅皂义派考骏膨谈章范丁火畅诀马铺遮缔躲增厚汲中梢泵时胆狸涧完聚肿跳殆胎捶禄纸台幼吗营镀金访缉脂跑愉盲库悬喝甜船补矾窖万揽群温廷豪屠例瑞风摈宴宋艇沪屿悉樱集连账垢蹬搓泰世种马编涩裴策刺赔聊怂困凶首燃菌境勒讯屁棕慕枪恐掂亚嚼来贼昔邓擦呜今赫删德骏斋迷藩柳蔓娶洗声锣赵票讫杂甲庇糊致喉康胎爱与捉播葬彝里描菩绒向喻僳采疹鸥拄湃昏百鹿拭遂片倚呼钎涵狐陈狠穿蒂靡花渺模芬秆辊铲粕七

4、束150T液压机的液压系统设计及分析摘 要液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一。自十九世纪问世以来发展很快，已成为工业生产中必不可少的设备之一。由于液压机在工作中的广泛适应性，使得其在国民经济各部门获得了广泛的应用。如板材成型；管、线、型材挤压；粉末冶金、塑料及橡胶制品成型；胶合板压制、打包；人造金刚石、耐火砖压制和炭极压制成型；轮轴压装、校直等等。随着液压技术的发展，液压机的应用越来越广泛，尤其是150吨液压机在压装和成型的应用，针对液压机的应用，我设计了“150t液压机液压系统”，此系统，能够实现的工作循环为快速空程下行慢速加压保压快速回程停止。要求采用液压方式实现运动部件的平衡；不考

5、虑各种损失。本次设计，先后做了系统的设计，对系统的元件选型，对非标件的结构设计，性能验算，完成说明书，绘图等任务。关键词：液压系统设计，液压方式，运动平衡150T hydraulic press hydraulic system design and analysisABSTRACTIn the production of products of molding press is one of the most widely used equipment. Since the 19th century its development is fast, has become an essenti

6、al equipment in industrial production. Because of the extensive adaptability press at work, so that in the sectors of the national economy has been widely used. Such as sheet forming, pipe extrusion line, powder metallurgy, plastic and rubber molding, plywood, packaging, synthetic diamond, oppressio

7、n and refractory carbon very pressing molding, wheel pressed, straightening, etc.Along with the development of technology, hydraulic press used more widely, especially in 150 tons of hydraulic pressing and molding application, according to the hydraulic press application , I designed 150t hydraulic

8、press hydraulic system, this system can realize the work cycle downlink rapidly compression slowly pressure-keepingthe quick return stop. Requiring to keep the balance of hydraulic movement. Dont consider various losses. This design has made system design, selection of system components of non-stand

9、ard parts, the structure design, performance, and completed specifications, drawing computations such tasks.Keywords: hydraulic press system design ，the way in the hydraulic ，the balance of hydraulic movement目录前言1第1章 液压传动概述21.1液压传动的定义和发展情况21.2液压传动的定义和发展情况31.3液压传动的组成51.4液压传动的定义和发展情况61.5液压传动的特点及应用10第2

10、章 液压系统的设计与计算132.1 液压系统的设计步骤和方法132.2 液压系统的工况分析和系统的确定132.3 确定液压系统的主要参数142.4 液压系统的拟定152.5 液压元件的计算和选择172.6 液压系统的性能验算20第3章 液压机液压系统的设计223.1 150t液压机液压系统工况分析223.1.1 工况分析223.1.2负载图和速度图的绘制233.2液压机液压系统原理图设计233.2.1 自动补油的保压回路设计233.2.2液压机液压系统原理图拟定243.3 液压系统的计算和元件选型263.3.1 确定液压缸主要参数263.3.2液压元件的选择283.4 液压系统的验算333.4

11、.1系统温升的验算333.5 液压缸的结构设计343.6液压集成油路的设计363.6.1液压集成回路设计373.6.2底板及供油块设计373.7 液压油箱结构设计383.8液压站的结构设计403.8.1电动机与液压泵的联接方式403.8.2 液压泵结构设计的注意事项403.8.3 电动机的选择41结论42谢 辞43参考文献44外文资料翻译45前言液压技术可以说是历史悠久，从1795年英国制成世界上第一台水压机算起，已有二百多年的历史了，然而在工业上的真正推广使用却是20世纪中叶的事。第二次世界大战期间，在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了武器装备的性能，

12、也大大促进了液压技术本身的发展。战后，液压技术迅速由军事转入民用，在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。20世纪60年代以后，液压技术向前推进，并在各个工业领域得到了更加广泛的应用。由于采用集成、叠加、插装技术，使装配容易，造价低，比起机械传动来，它是一种最经济的选择。现在，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大道的进展：在完善发展比例控制、伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成绩。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）和测试（CAT）、微机控制、机电一体化，液压一体化、可靠性、污染控制、能耗

13、控而继续扩大应用服务领域，采用更先进的设计和制造技术，将是液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、军用、船舶、石化、农林等机械上，上至航空、航天技术，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。现在液压机的应用比较广泛，为了巩固已学的液压知识，适应市场需求，我选择设计了150t液压机的液压系统，并且使设计的系统实现规定的动作，本系统使用油路外控，采用高压大流量恒功率变量泵供油，并利用滑块自重充液回路实现快速下行，能量利用合理，系统效率高。所以选择设计此系统。此外，液压系统采用了单向阀的保

14、压回路，带卸载小阀芯的液控单向阀的泄压回路，有利于实现规定动作。在本次设计中有很多不足的地方请老师们多多指教，谢谢！第1章 液压传动概述1.1液压传动的定义和发展情况液压传动的定义 一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机(含辅助装置)组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀，车床的刀架、车刀、卡盘等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围较宽，以及其它操纵性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动

15、机构。流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 液压传动的发展概况液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压

16、机算起，液压传动已有23百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟。第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的

17、标准化、规格化、系列化而在机械制造，工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。1.2液压传动的定义和发展情况图1-1所示为建设机械上常见的一种举升机构（如液压起重机的变幅机构、液压挖掘机东臂的升降机构等）的液压系统结构式原理图。图 1-1 举升机构的液压系统结构原理图（a）系统原理 （b）换

18、向阀1、2单向阀 3溢流阀 4节流阀 5换向阀 6工作机构 7液压缸 8液压泵 9过滤器 10油箱现结合图1-1说明其工作原理。当换向阀处于图1-1a所示位置时，原动机带动液压泵8从油箱10经单向阀1吸油，并将有压力的油经单向阀2排至管路，压力油沿管路经过节流阀4和换向阀5进入液压缸7。此时，压力油经过换向阀5阀心左边的环槽，经管路进入液压缸7的下腔。由于液压缸7的缸体被铰接在机座上，所以在压力油的推动下，活塞向上运动，通过活塞杆带动工作机构6产生举升运动。同时，液压缸7上腔中的油液被排出，经管路、换向阀5阀心右边的环槽和管路流回油箱。如果扳动换向阀5的手柄使其阀心移到左边位置，如图1-1b所

19、示，此时压力油经过阀心右边的环槽，经管路进入液压缸7的上腔，使举升机构降落。同时，从液压缸7下腔排出的油液，经阀心左边的环槽流回油箱。从图中可以看出，液压泵输出的压力油流经单向阀2后分为两路：一路通向溢流阀3，另一路通向节流阀4。改变节流阀4的开口大小，就能改变通过节流阀的油液流量，以控制举升速度。而从定量泵输出的油液除进到液压缸外，其余部分通过溢流阀3返回油箱。这里已流阀3起着过载安全保护和配合节流阀4改变进到液压缸的油液流量的双重作用。当溢流阀3中的钢球在弹簧力的作用下将阀口堵住时，压力油不能通过溢流阀3。如果油液的压力增高到使作用在钢球上的液压作用力能够克服弹簧的作用力而将钢球顶开时，压

20、力油就通过溢流阀3和管路直接流回油箱，油液的压力就不会继续升高。因此，只要调定溢流阀3中弹簧的压紧力大小，就可以改变压力油顶开溢流阀钢球时压力的大小，这样也就控制了液压泵输出的油液最高压力，使系统具有过载安全保护作用。通过改变节流阀4的开口大小而改变通过节流阀的油液流量，同时改变溢流阀3的分流油液流量，就可调节举升机构的运动速度。此系统中的换向阀5用来控制运动的方向，使举升机构既能举升又能降落；节流阀4控制举升的速度；由溢流阀3来控制液压泵的输出压力。图中9为网式过滤器，液压泵从油箱吸入的油液先经过过滤器，以滤清油液，保护系统。1.3液压传动的组成一个完整的液压系统要能正常工作，一般要包括五个

21、组成部分：（1） 动力元件 即液压泵，其作用是将原动机输出的机械能转换成液压能，并向液压系统供给液压油。（2） 执行元件 包括液压缸和液压马达，前者实现往复运动，后者实现旋转运动，其作用是将液压能转化成机械能，输出到工作机构上。（3） 控制元件 包括压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等，其作用是控制液压系统的压力、流量和液流方向，以保证执行元件能够得到所要求的力（或扭矩）、速度（或转矩）和运动方向（或旋转方向）。（4） 辅助元件 包括油箱、油管、管接头、过滤器以及各种仪表等。这些元件也是液压系统必不可少的。（5） 工作介质 液压油，用以传递能量，同时还起到散热和润滑作用。1.4液压传动的定义和

22、发展情况1）液压系统对工作介质的要求：液压工作介质一般称为液压油(有部分液压介质已不含油的成份)。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系统对工作介质的基本要求如下：有适当的粘度和良好的粘温特性。 粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。粘度过高，各部件运动阻力增加，温升快，泵的自吸能力下降，同时，管道压力降和功率损失增大。反之，粘度过低会增加系统的泄漏，并使液压油膜支承能力下降，而导致摩擦副间产生摩擦。所以工作介质要有合适的粘度范围，同时在温度、压力变化下和剪切力作用下，油的粘度变化要小。u液压介质粘度用运动粘度表示。

23、在国际单位制中的单位是，而在实用上油的粘度用(cSt，厘沲)表示。 粘度是液压油(液)划分牌号的依据。按国标GB/T3141-94所规定，液压油产品的牌号用粘度的等级表示，即用该液压油在40时的运动粘度中心值表示。 表l-1是常用液压油的新、旧粘度等级牌号的对照(注：82年以前的旧标准是以50时的粘度值作为液压油的粘度等级牌号)。表1-1常用液压油的牌号和粘度的新旧对照ISO 3448-92粘度等级GB/T3141-94粘度等级(现牌号)40的运动粘度厘施83-90年的过渡牌号82年以前相近的旧牌号ISO VG15 1513.516.5N1510ISO VG22 2219.824.2N2215

24、ISO VG323228.835.2N3220ISO VG464641.450.6N4630ISO VG686861.274.8N6840ISO VGI001009011ON10060 所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时(压力低，阻力大)，应采用低牌号液压油。氧化安定性和剪切安定性好。工作介质与空气接触，特别是在高温、高压下容易氧化、变质。氧化后酸值增加会增强腐蚀性，氧化生成的粘稠状油泥会堵塞

25、滤油器，妨碍部件的动作以及降低系统效率。因此，要求它具有良好的氧化安定性和热安定性。 剪切安定性是指工作介质通过液压节流间隙时，要经受剧烈的剪切作用，会使一些聚合型增粘剂高分子断裂，造成粘度永久性下降，在高压、高速时，这种情况尤为严重。为延长使用寿命，要求剪切安定性好。抗乳化性、抗泡沫性好： 工作介质在工作过程中可能混入水或出现凝结水。混有水分的工作介质在泵和其它元件的长期剧烈搅拌下，易形成乳化液，使工作介质水解变质或生成沉淀物，引起工作系统锈蚀和腐蚀，所以要求工作介质有良好的抗乳化性。抗泡沫性是指空气混入工作介质后会产生气泡，混有气泡的介质在液压系统内循环，会产生异常的噪声、振动，所以要求工

26、作介质具有良好的抗泡性和空气释放能力。 闪点、燃点要高，能防火、防爆。 有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。对人体无害，成本低。液压介质的种类： 液压传动介质按照GB/T7631.2-87(等效采用ISO 6743/4)进行分类，主要有石油基液压油和难燃液压液两大类。2）石油基液压油L-HL液压油(又名普通液压油)：采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量最大的主品种，用于一般液压系统，但只适于O 以上的工作环境。其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运

27、动粘度。 L-HM液压油(又名抗磨液压油，M代表抗磨型)：其基础油与普通液压油同，除加有抗氧、防锈剂外，主剂是极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于-15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150。L-HG液压油(又名液压一导轨油)：其基础油与普通液压油同，除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。 L-HV液压油(又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油)：用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。其粘温特性好，有

28、较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。 其它专用液压油：如航空液压油(红油)、炮用液压油、舰用液压油等。3）难燃液压液难燃液压液可分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。合成型抗燃工作液 水一乙二醇液(L-HFC液压液)：这种液体含有 3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂(增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等)。其优点是凝点低(50)，有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统，使用温度范围为- 18 65。其缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力(20Mpa以下)。这种液体密度大，所以吸入困难。水一乙二醇液能使许多

29、普通油漆和涂料软化或脱离，可换用环氧树脂或乙烯基涂料。磷酸酯液(L-HFDR液压液)这种液体的优点是，使用的温度范围宽(-54135)，抗燃性好，抗氧化安定性和润滑性都很好。允许使用现有元件在高压下工作。其缺点是价格昂贵(为液压油的58倍)；有毒性；与多种密封材料(如丁氰橡胶)的相容性很差，而与丁基胶、乙丙胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等均可相容。油水乳化型抗燃工作液(L-HFB、L-HFAE液压液)油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液和油包水乳化液两大类。高水基型抗燃工作液(L-HFAS液压液)这种工作液不是油水

30、乳化液。其主体为水，占 95，其余 5为各种添加剂(抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等)。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。液压冲击和空穴现象：1）液压冲击因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值 ，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。2）液压冲击的类型 管道阀门突然关闭时的液压冲击运动部件制动时产生的液压冲击3）减少液压冲击的措施1. 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。2. 限制管道流速及运动部件的速度。3. 适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。4. 尽量

31、缩短管道长度，以减小压力波的传播时间。5. 用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量。4） 空穴现象 液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象称为空穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。气穴现象多发生在阀口和泵的吸油口。5） 气穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造

32、成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障。6）减少气穴现象的措施1、减小阀孔前后的压力降，一般使压力比 p1/p23.5。 2、尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。3、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。4、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。 1.5液压传动的特点及应用液压传动的优点 1.单位质量输出功率大，容易获得较大的力和力矩。如轴向柱塞泵的质量仅是同功率直流发电机质量的10%-20%,尺寸前者是后者的12%13%。对于建设机械，这一优点尤为突出。2.由于体积小，质量轻，因而惯性小，启动、制动迅速，运动平稳。 3.可以简便地与

33、电控部分结合，组成电液结合一起的传动和控制器件，实现各种自动控制。这种电液控制既具有液压传动输出功率适应范围大的特点，又具有电子控制方便灵活的特点。现代建设机械已普遍采用此种方法。4.工作安全性好，易于实现过载保护。5.操作控制方便，易于实现无级调速而且调速范围大，可达100:1至2000:1。6.易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广。液压传动的缺点1.液压传动的传动效率低。因受泄漏和流动阻力的影响，其传动效率一般为75%85%。2.工作性能易受温度影响。温度的变化引起液压油黏度的变化，并影响其工作性能。3.液压元件的制造和维护要求较高，价格也较贵。4. 液压传动装置出现故障时

34、不易追查原因，不易迅速排除。液压传动在各行业中的应有目前，液压技术已广泛应用于工业领域的技术装备上，例如：机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、军用等。液压技术的应用领域大致上可归纳为以下几个主要方面：一、各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。例如，从起重、装载等工程机械到消防、维修、搬运等特种车辆；船舶的起货机、起锚机；高炉、炼钢炉设备；船闸、舱门的启闭装置；剧场的升降乐池和升降舞台；各种自动输送线等。二、各种需要作用力大的推、挤、压、剪、切、挖掘等作业装置。在这些场合，液压传动已经具有垄断地位。例如：各种液压机、金属材料的压铸、成型、轧制、压延、

35、拉伸、剪切设备；塑料注射成型机、塑料挤出机等化工机械；拖拉机、收割机以及其他砍伐、采掘用的农林机械；隧道、矿井和地面的挖掘设备；各种船舶的舵机等。三、高响应、高精度的控制。例如：火炮的跟踪驱动、炮塔的稳定、舰艇的消摆、飞机和导弹的姿态控制等装置；加工机床的高精度的定位系统；工业机器人的驱动和控制；金属板材压下、皮革切片的厚度控制；电站发电机的调速系统;高性能的振动台和试验机；多自由度的大型运动模拟器和娱乐设施等。四、多种工作程序组合的自动操作与控制。例如：组合机床、机械加工自动线等。五、特殊工作场合。例如：地下、水下、防爆等特殊环境的作业装备表1-2 液压运用的场所工程机械挖掘机、装载机、推土

36、机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重机机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架、采煤机等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械沙型压实机、加料机、压铸机等第2章 液压系统的设计与计算 2.1 液压系统的设计步骤和方法 液压系统设计要求：（1）明确主机哪几个动作需要液压系统来完成。（2）对液压系统的动作和运动要求。根据主机的设计要求，确定液压执行元件的数量、运动形式、工作循环、行程范围几个执

37、行元件动作的顺序、同步、连锁等要求。（3)确定液压执行元件承受的负载和运动速度的大小及其变化范围。（4)对液压系统的性能要求，如调速性能、运动平稳性、转换位置精度、效率、温升、自动化程度、使用和维修的方便性。（5)液压系统的工作条件，如温升、湿度、振动干扰，外形尺寸、经济性等要求。2.2 液压系统的工况分析和系统的确定对执行元件负载分析与运动分析，也称为液压系统的工况分析。工况分析就是分析每个液压执行元件在各自工作过程中负载与速度的变化规律，一般执行元件在一个工作循环内负载、速度随时间位移而变化的曲线用负载循环图和速度循环图表示。负载分析液压缸与液压马达运动方式不同，但它们的负载都是由工作负载

38、、惯性负载、摩擦负载、背压负载等组成。工作负载Fw包括切削力、夹紧力、挤压力、重力等，其方向与液压缸运动方向相反时为正，想同时为负。惯性负载Fa 为运动部件在起动和制动时的惯性力，加速时为正，减速时为负。摩擦负载包括导轨摩擦阻力Ff和密封装置处的摩擦力Fs，前者在确定摩擦系数后即可计算，后者与密封装置类型，液压缸制造质量和液压油压力有关，一股通过取机械效率m=（0.900.97）来考虑。背压负载Fb是液压缸回油路上的压力Pb所产生的阻力，初算时可暂时不考虑。2.3 确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数-工作压力和流量，是选择液压元件的主要依据，而系统的工作压力和流量的、分别取决于液压执行元

39、件的工作压力，回路上的压力损失和液压执行元件所有流量、回路泄漏。所以，确定液压系统的主要参数实质上是确定液压执行元件的主要参数。执行元件工作压力是确定其结构参数的重要依据。工作压力选得低一些，对液压系统工作平稳性、可靠性和降低噪声等都有利，但液压系统和元件的体积、质量就相应的增大；工作压力可选得过高，虽然液压元件结构紧凑，但对液压元件材质、织在精度和密封要求都相应提高，制造成本也相应提高。执行元件的工作压力一般可根据负载进行选择。1确定执行元件的主要结构参数（1）确定液压缸主要结构参数，根据负载分析得到的最大负载Fmax和初选的液压缸工作压力P，在设定液压缸回油腔Pb以及杆径比d/D，即可由其

40、中液压缸的力平衡公式来求出缸的内径D、活塞杆直径d和缸的有效工作面积A，其中D，d值应圆整为标准值。对于工作速度低的液压缸，要校验其有效面积A，即可满足式中qmin-回路总所有流量阀的最小稳定流量，或容积调速回路中变量泵的最小稳定流量； Vmin-液压缸应达到的最低运动量。 如果不满足式（9-1），则必须加大液压缸的有效工作面积A，然后算液压缸D，d的及工作压力P。 (2)确定液压马达排量Am和马达的最大负载转矩Tmax初选的工作压力P和预估的机械效率损失min，即可计算马达排量Vm为使马达能达到稳定的最低转速nmin,其排量Vm应满足式中qmin意义与（9-1）中相同，按求得的排量VM、工作

41、压力P及要求的最高转速nmax从产品样本中选择合适的液压马达，然后由选择的液压排量VM，机械效率Mm和回路中的背压力Pb算液压马达的工作压力。3.画执行元件的工况图 在执行元件主要结构参数确定之后，就可由负载循环图和速度循环图画出执行元件的工况图，即执行元件在一个工作循环中的工作压力P、输入流量P、输入功率P对时间的变化曲线图。当系统中有多个执行元件时，把各个执行元件的q-t流量土、P-t功率图按系统总的工作循环综合得到流量图和总功率图。执行元件的工况图显示系统在整个循环回路中压力、流量、功率的分布情况及最大值所在的位置，是选择液压元件、液压基本回路极为均衡功率分别而调整设计参数的依据。2.4

42、 液压系统的拟定拟定液压系统是整个液压系统设计中最重要的一步，它是从油路原理上来具体体现设计任务中提出的各项性能要求的。拟定液压系统图包括两项内容：1）分析、对比选出合适的液压回路；2）把选出的回路组成液压系统，常采用经验法，也可用逻辑法。1. 液压回路的选择选择液压回路的依据是前面的设计要求和工况图，这一步往往会出现多种方案，因为满足同一种设计要求的液压回路往往不只一种；为此，选择必须与分析的成熟经验是十分必要的。机床液压系统中，调速回路是核心，它一旦确定，其他回路就对应确定下来了。因为液压回路的血尿则工作必须从调速回路开始。选择各种回路一般考虑如下事项：1） 调速回路 根据工况图上压力、流

43、量和功率的大小以及系统对温升、工作平稳等方面的要求选择调速回路。例如，压力较小，功率较小（=23KW）、工作稳定性要求不高的场合，宜采用节流阀式调速回路：负载变化较大、速度稳定性要求较高的场合，宜采用调速阀式调速回路：功率中等（35KW）的场合，可采用节流阀式调速回路或容积式调速回路，亦可采用容积-节流式调速回路：功率较大（5KW）、要求温升小而稳定性要求不太高的场合，宜采用容积调速回路。调速方式决定之后，油路循环形式基本上也就确定了。例如节流调速、容积能器，选用小规格的液压泵。2） 快速运动回路和速度换接回路 快速运动回路与调速回路密切相关，它在调速回路考虑油源形式和系统效率、温升等因素时已

44、考虑进去了，调速回路一经确定，快速贿赂基本上也就确定了。速度换接回路的结构形式基本上由系统中调速回路和快速运动回路的形式决定，选择时考虑的较多的是采用机械控制式换接，还是电气控制式换接，前者换接精度高，换接平稳、工作可靠，后者结构简单、调整方便、控制灵活。采用电气控制式换接时 ，系统中有时要安装压力继电器（或电接点压力表），压力继电器（或电接点压力表）应放在动作变化时压力变化显著的地方。3） 压力控制回路 压力控制回路种类很多，有的已包含在调速回路中，有的则须根据系统要求专门进行选择（如卸压、保压回路）。选择各种压力控制回路时，应仔细推敲这种回路在选用时所须考虑的问题以及各种方案的特点和使用场

45、合。以卸荷回路为例：选择时要考虑卸荷所造成的功率损失、温升、流量和压力的瞬间变化等，如此系统压力不高，流量不打，或油箱容量较大，系统间隙工作（因而右可能使液压缸停止运转）的场合只设置溢流回路就可以了，在其他的场合则须采用二位二通换向阀式卸荷回路或先导型溢流阀式卸荷回路等等。4） 多缸回路 多缸回路与单缸相比，须多考虑的一个多缸之间的相互关系问题，这项关系不外就是同时动作时的同步问题、互不干扰问题，先后动作时的顺序问题和不动作时的卸荷问题。2.液压系统的合成液压系统要求的各个液压回路选好之后，在配上一些测压，润滑之类的辅助油路，就可以进行液压系统的合成了，进行这步工作时须注意以下几点：1） 尽可

46、能多的归并掉作用乡土用活相近的元件，力求系统结构简单。2） 归并出来的系统应保证其循环中的每一个动作都安全可靠，相互之间没有干扰。3） 尽可能使归并出来的系统保持效率高，发热少。4） 系统中各种元件到俄安放位置应正确，以便充分发挥其工作性能。归并出来的系统应经济合理，不可盲目追求先进，脱离实际2.5 液压元件的计算和选择液压元件的计算主要是计算元件工作压力和通过的流量，此外，还有电动机功率和油箱容量。元件应尽量选用标准元件，只有在特殊情况下才设计专用元件。1. 确定液压泵的容量及驱动电动机的功率(1)计算液压泵的工作压力 液压泵的工作压力，是根据执行元件的工作性质来确定的。若执行元件在工作行程

47、终点，运动停止时才需要最大压力，这时液压泵的工作压力就等于执行元件的最大压力。 若执行元件是在工作行程过程中需要最大压力，则液压泵的工作压力应满足PPP1+P1式中P1-执行元件的最大工作压力；P1-进油路上的压力损失（系统管路未曾画出以前按锦言选取：一般节流调速和简单的系统，P1=0.20.5MPa;进油路有调速阀及管路复杂的系统，P1=0.51.5 MPa）。(2）计算液压泵的流量 液压泵的流量QP按执行元件工况图上最大工作流量和回路的泄漏量确定。1)单液压泵供给多个同时工作的执行元件时QPK（Qi）max式中K-回油泄漏折算系数K=1.11.3；（Qi）max-同时工作的执行元件流量之和

48、的最大值。2）采用差动连接的液压缸时QPK（A1-A2）Vmax式中A1，A2-液压缸无杆腔，有杆腔的有效工作面积； Vmax-液压缸或活塞的最大移动速度。3）采用蓄能器储存压力油时，按系统在一个工作周期中的平均工作流量来选择QPK式中 T-机器工作周期； Vi-每个执行元件在工作周期中的总耗油量； n-执行元件个数。2.选择液压泵的规格前面计算的PP仅是系统的静态压力。系统在工作过程中常因过度过程内的压力超调或周期性的压力脉动而存在着动态压力，其值远远超过静态压力。所以液压泵额定压力，应比系统最高压力大出25%60%。至于液压泵的Q应与系统所需的最大流量相适应。1. 驱动电动机的功率1） 若

49、工矿上的P-t与Q-t曲线变化比较平缓，则电动机所需功率为PP=2）图上的P-t与Q-t曲线起伏较大，则需要按上式分别算出电动机在各个循环阶段内所需的功率（注意液压泵仔各个阶段内的功率是不同的），然后用下式求出电动机俄平均功率PP=式中 PPi=Pp1，Pp2，Pp3，Ppn-整个循环中每一个动作阶段内所需的功率；ti=t1,t2,t3tn整个循环中每一动作阶段所占用的时间。求出了平均功率后，还要返回去检查每一阶段内电动机的超载量是否在允许的范围内（电动机一般允许短期超载25%）。4确定其他元件的规格(1) 选择控制阀 控制阀的规格是根据系统最高压力和通过该阀的世界流量，在标准元件的产品样本中

50、选取的。进行这项工作时应注意，液压系统有串联油路和并联油路之分。油路串联时系统得流量即为油路中各处通过的流量；油路并联且各油路同时工作时，系统得流量等于各种油路通过的流量总和，有路并联且油路顺序工作时的情况与油路串联时相同。元件选定的额定压力和流量应尽可能与其计算所需之值接近，必要时，应允许通过远见的最大实际流量超过其额定流量的20%。（2）确定管道尺寸 管道尺寸取决于通过的最大流量和管内允许的液体流速，其值可按之前的公式进行计算。管道的壁厚取决于所承受的工作压力，其值可按之前的公式进行计算。在实际设计中，管道尺寸常常是由已选定的液压元件连接口的尺寸决定。（3）确定油箱容量 液压系统中的散热主

51、要依靠油箱：油箱体积大，散热快，但占地面积达；油箱体积小则油温较高。一般中、低压系统中油箱的容积可按之前的公式计算。 2.6 液压系统的性能验算在确定了各个液压元件之后，有时还要根据需要对整个液压系统的某些技术性能进行必要验算，以便对所选液压元件和液压系统参数作进一步调整。液压系统性能验算的项目很多，常见的有回路压力损失验算和发热沮升验算。一、回路压力损失验算压力损失包括管道内的沿程损失和局部损失以及阀类元件处的局部损失三项。管道内的这两种损失可用第二章中的有关公式估算；阀类元件处的局部损失则须从产品样本中查出。当通过阀类元件的实际流量q不是其公称流量qn时，它的实际压力损失与其额定压力损失间

52、将呈如下的近似关系：计算液压系统的回路压力损失时，不同的工作阶段要分开来汁算。回油路上的压力损失一般都须折算到进油路上去。计算时所得的总压力损失如果与计算液压元件时假定的压力损失相差太大，则应对设计进行必要的修改。二、发热温升验算这项验算是用热平衡原理来对油液的温升值进行估计。单位时间内进入液压系统的热量Q(以W计)是液压泵输入功率Pl和液压执行元件有效功率之差。假如这些热量全部由油箱散发出去，不考虑系统其它部分的散热效能，则油液温升的估算公式可以根据不同的条件分别从有关的手册中找出来。例如，当油箱三个边的尺寸比例在1：1：1到1：2：3之间、油面高度是油箱高度的80且油箱通风情况良好时，油液

53、温升的计算式可以用单位时间内输入热量Q(w)和油箱有效容积近似地表示成当验算出来的油液温升值超过允许数值时，系统中必须考虑设置适当。第3章 液压机液压系统的设计3.1 150t液压机液压系统工况分析3.1.1 工况分析本次设计在毕业实习调查的基础上，用类比的方法初步确定了立式安装的主液压缸活塞杆带动滑块及动横梁在立柱上滑动下行时，运动部件的质量为500Kg。1工作负载 工件的压制抗力即为工作负载：2. 摩擦负载 静摩擦阻力： 动摩擦阻力： 3. 惯性负载 自重： 4. 液压缸在各工作阶段的负载值：其中： 液压缸的机械效率，一般取=0.9-0.97。表3-1 工况分析工况负载组成推力 F/ 3.

54、1.2负载图和速度图的绘制负载图按上面的数值绘制，速度图按给定条件绘制，如图： 图31速度图和负载图3.2液压机液压系统原理图设计3.2.1 自动补油的保压回路设计考虑到设计要求，保压时间要达到5s，压力稳定性好。若采用液压单向阀回路保压时间长，压力稳定性高，设计中利用换向阀中位机能保压，设计了自动补油回路，且保压时间由电气元件时间继电器控制，在0-20min内可调整。此回路完全适合于保压性能较高的高压系统，如液压机等。自动补油的保压回路系统图的工作原理：按下起动按纽，电磁铁1YA通电，换向阀6接入回路时，液压缸上腔成为压力腔，在压力到达预定上限值时压力继电器11发出信号，使换向阀切换成中位；

55、这时液压泵卸荷，液压缸由换向阀M型中位机能保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，压力继电器又发出信号，使换向阀右位接人回路，这时液压泵给液压缸上腔补油，使其压力回升。回程时电磁阀2YA通电，换向阀左位接人回路，活塞快速向上退回。图3-2自动补油的保压回路系统图3.2.2液压机液压系统原理图拟定1.上液压缸工作循环 （1） 快速下行。按下起动按钮，电磁铁1YA通电，这时的油路为液压缸上腔的供油的油路，即变量泵1换向阀6右位节流阀8压力继电器11液压缸15 液压缸下腔的回油路为液压缸下腔15液控单向阀7换向阀6右位电磁阀5背压阀4油箱油路分析：变量泵1的液压油经过换向阀6的右位，液压油分两条油

56、路：一条油路通过节流阀7流经继电器11，另一条路直接流向液压缸的上腔和压力表。使液压缸的上腔加压。液压缸15下腔通过液控单向阀7经过换向阀6的右位流经背压阀，再流到油箱。因为这是背压阀产生的背压使接副油箱旁边的液控单向阀7打开，使副油箱13的液压油经过副油箱旁边的液控单向阀14给液压缸15上腔补油。使液压缸快速下行，另外背压阀接在系统回油路上，造成一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。（2） 保压时的油路情况：油路分析：当上腔快速下降到一定的时候，压力继电器11发出信号，使换向阀6的电磁铁1YA断电，换向阀回到中位，利用变量泵的柱塞孔从吸油状态过渡到排油状态，其容积的变化是由大变小，而在

57、由增大到缩小的变化过程中，必有容积变化率为零的一瞬间，这就是柱塞孔运动到自身的中心线与死点所在的面重合的这一瞬间，这时柱塞孔的进出油口在配油盘上所在的位置，称为死点位置。柱塞在这个位置时，既不吸油，也不排油，而是由吸转为排的过渡状态。液压系统保压。而液压泵1在中位时，直接通过背压阀直接回到油箱。（3） 回程时的油路情况：液压缸下腔的供油的油路：变量泵1换向阀6左位液控单向阀7液压油箱15的下腔液压缸上腔的回油油路：液压腔的上腔液控单向阀14副油箱13液压腔的上腔节流阀8换向阀6左位电磁阀5背压阀4油箱油路分析： 当保压到一定时候，时间继电器发出信号，使换向阀6的电磁铁2YA通电，换向阀接到左位

58、，变量泵1的液压油通过换向阀旁边的液控单向阀流到液压缸的下腔，而同时液压缸上腔的液压油通过节流阀9（电磁铁6YA接通），上腔油通过换向阀10接到油箱，实现释压，另外一部分油通过主油路的节流阀流到换向阀6，再通过电磁阀19，背压阀11流回油箱。实现释压。2.下液压缸的工作循环： 向上顶出时，电磁铁4YA通电，5YA失电。进油路：液压泵换向阀19左位单向节流阀18下液压缸下腔回油路：下液压缸上腔换向阀19左位油箱当活塞碰到上缸盖时，便停留在这个位置上。向下退回是在4YA失电，3YA通电时产生的，进油路：液压泵换向阀19右位单向节流阀17下液压缸上腔回油路：下液压缸下腔换向阀19右位油箱 原位停止是

59、在电磁铁3YA，4YA都断电，换向阀19处于中位时得到的。图33 液压机系统原理图3.3 液压系统的计算和元件选型3.3.1 确定液压缸主要参数按液压机床类型初选液压缸的工作压力为25Mpa,根据快进和快退速度要求，采用单杆活塞液压缸。快进时采用差动连接，并通过充液补油法来实现，这种情况下液压缸无杆腔工作面积应为有杆腔工作面积的6倍，即活塞杆直径与缸筒直径满足的关系。快进时，液压缸回油路上必须具有背压,防止上压板由于自重而自动下滑，根据液压系统设计简明手册表2-2中，可取=1Mpa，快进时，液压缸是做差动连接，但由于油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计时可取,快退时，回油腔是有背

60、压的，这时亦按2Mpa来估算。1.计算液压缸的面积可根据下列图形来计算 液压缸工作腔的压力 Pa 液压缸回油腔的压力 Pa故：当按GB2348-80将这些直径圆整成进标准值时得：,由此求得液压缸面积的实际有效面积为：2.液压缸实际所需流量计算 工作快速空程时所需流量液压缸的容积效率，取 工作缸压制时所需流量 工作缸回程时所需流量3.3.2液压元件的选择1.确定液压泵规格和驱动电机功率由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为 上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力应满足：液压泵的最大流量应为：式中液压泵的最大流量同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量。系统泄漏系数，一般取，现取。1.1选择液压泵的规格由于液压系统的工作压力高，负载压力大，功率大。大流量。所以选轴向柱塞变量泵。柱塞变量泵适用于负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床