毕业设计论文立式钢轨输送机液压制系统及执行部件设计

《毕业设计论文立式钢轨输送机液压制系统及执行部件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文立式钢轨输送机液压制系统及执行部件设计（30页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、内蒙古工业大学本科毕业论文学校代码： 10128学 号： 本科毕业设计说明书（题 目：立式钢轨输送机液压制系统及执行部件设计学生姓名： 学 院：机械学院系 别：机械系专 业：机械电子工程班 级：机电074班指导教师：2011年 6 月15日- 24 -摘 要液压系统中大部分使用具有连续流动性的液压油作为工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，然后经过封闭管路及控制阀（压力阀、流量阀、和方向阀），送至执行器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载和实现工作机构的直线运动或回转运动通过设计好的油路驱动执行元件，使其完成一系列的动作。本文设计主要对液压缸进

2、行了设计，液压元件的选用，连接，液压泵站采用立式安装，对集成块的设计，以及各个部件的配合。为了使系统综合性能比较高，利用了集成块连接的方式，基于原理图复杂程度不高，采用三个集成块连接的形式。其中之一：保护器件，系统，还有部分保压的成分。第二：对速度的控制。第三：连通执行元件，起到控制执行元件动作和保持执行元件压力的作用。集成块设计完成后就是各件之间的配合装配。关键词：液压缸；集成块；液压泵站；配合装配。AbstractMost of hydraulic systems use a continuous flow of hydraulic oil as the working media, wi

3、ll be driven by hydraulic pump prime mover of the mechanical energy into pressure energy of the liquid, and then after a closed piping and control valves (pressure valves, flow valves, and direction of the valve), sent to the actuator (hydraulic cylinders, hydraulic motors or hydraulic swing motor),

4、 the conversion of mechanical energy to drive the load and the work of agencies to achieve linear motion or rotary motion through the oil-driven actuator designed to complete a series of actions.This design mainly the design of hydraulic cylinders, hydraulic components used to connect the hydraulic

5、pump station with vertical installation, the manifold design, and co-ordination of the various components. To make the system overall performance is relatively high, the use of the manifold ways to connect, based on the complexity of the schematic is not high, with three manifold connections form. O

6、ne: to protect the device, system, part of the packing components. The second: the speed control. Third: connected actuator, play action and maintain control of actuators actuators pressure. Manifold design is complete coordination between the various pieces of the assembly.目 录引 言1第一章 确定液压系统的主要参数21.

7、1 载荷的组成21.2初选系统工作压力21.3拟定液压系统和绘制液压原理图31.3.1拟定液压系统31.3.2 绘制液压原理图3第二章 液压缸的设计52.1液压缸的结构和组成52.2液压缸的计算52.2.1工作压力p的确定52.2.1液压缸尺寸的计算62.2.2油缸流量的计算82.3液压缸的结构设计92.3.1缸体与缸盖的连接形式92.3.2活塞杆与活塞的连续结构102.3.2活塞杆导向部分的结构102.3.4活塞及活塞杆处密封圈的选用102.3.5液压缸的缓冲装置112.3.6液压缸主要零件的材料12第三章 液压泵站的设计133.1液压站结构设计133.1.1 液压站的结构型式133.1.2

8、 液压泵的安装方式133.1.3 电动机与液压泵的联接方式133.1.4 液压阀的配置形式143.1.5 液压泵结构设计的注意事项143.2 液压站元件选择与设计153.2.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格153.2.2阀类元件及辅助元件的选择153.2.3 管道尺寸的确定163.2.4液压油箱的设计183.2.5集成块设计19第四章 液压系统的验算214.1活塞杆强度计算214.2液压系统温升的验算21结 论23参考文献24谢 辞25引 言液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传

9、动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 我国的液压工业开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60年代获得较大发展，已渗透到各个工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业机械、汽车、船舶、航空、石油以及军工等工业中都得到了普遍的应用。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得了显著成果。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电业数字控制阀等。我国机械工业在认真消化、推广国外引

10、进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。液压传动在机械行业中的应用也是相当的广泛，包括机床工业（磨床、铣床、刨床等），工程机械（挖掘机、装载机等），汽车工业（自卸式汽车、平板车），农业机械（联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂装置等），矿山机械（开采机、提升机等），建筑机械，铸造机械等等。立式钢轨输送机的应用于运输铁轨。铁路运输对于社会发展和国民经济具

11、有相当重要意义和实用价值，超长钢轨广泛应用与铁路，可大大提高铁路的运输能力和平稳性、安全性,输送机是钢轨调直线的重要设备之一。 、第一章 确定液压系统的主要参数通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况，为确定系统各执行元件的参数提供依据。液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动的速度和结构尺寸。1.1 载荷的组成图1.1 单活塞杆液压缸计算示意图图1.1是液压缸的是以图，其中Fw是作用在活塞杆上的外部载荷，Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力。作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载

12、荷Fg,导轨的摩擦力Ff和由于速度变化而产生的惯性力Fa。1.2初选系统工作压力 （1-1） 式中 液压泵最大工作压力； 执行元件最大工作压力； 进油管路中的压力损失，本设计中按液压机类型初选液压缸的工作压力为15.5Mpa,根据液压缸速度的要求，采用单杆活塞液压缸。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3倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D满足d=0.55D的关系。1.3拟定液压系统和绘制液压原理图1.3.1拟定液压系统1.确定供油方式考虑到执行元件在工作进给时负载不大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度不宜太高。从节省能量、减少放热考虑，泵源系统宜选用单变量泵泵供油。现采用变

13、量齿轮泵供油。2调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据立式钢轨输送机工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用分流集流阀和单向节流阀组成的节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回路上，具有承受负切削力的能力。3速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，他的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。用三位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作时，为了避免工作时突然失电而松开，应采用失电夹紧方式。考虑到

14、夹紧时间可调节和当进油路压力瞬时下降时仍能保持夹紧力，所以介入节流阀调速和单向阀保压。1.3.2 绘制液压原理图整机的液压系统原理图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作的发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。为便于液压系统的维护和检测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。 绘制原理图（如图1.2）图1.2 液压原理图第二章 液压缸的设计2.1液压缸的结构和组成液压缸是液压系统的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单

15、，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸按其结构形式，可分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输入为推力和速度。液压缸的组成：1.缸筒和缸盖。2.活塞和活塞杆。3.密封装置。4.缓冲装置。5.排气装置五部分组成。图2.1 液压缸结构图2.2液压缸的计算2.2.1工作压力p的确定由于传输机传输的是6075钢轨，则工钢轨每米的重量是6075kg,根据所给数据，300500m的钢轨重量由俩台立式钢轨传输机来承担，所以每台传输机承受的重量F为F=160 KN根据初选系统工作压力p为已知，液压缸的工作压力为15.5MPa。2.2.1液压缸尺寸的计算1单活塞杆液压缸内径 无杆腔

16、为工作腔 P1A1-P2A2=F /om （2-1）式中 F 系统最大外负载力 F=180KN P1 液压系统的压力MPa P1=15.5MPa P 2液压缸回油腔压力 P2=0.5MPa A 1液压缸无杆腔的有效面积 A1=D2/4 A 2液压缸有杆腔的有效面积 A2=1/4（D-d） D 液压缸内径或活塞直径 d 活塞杆直径 F/om液压缸的最大工作力 F 液压缸的最大外负载 om液压缸的机械效率 om=0.90.97当用以上公式确定液压缸尺寸时，需首先选取回油腔压力（被动）P2和杆径比d/D根据回路特点选取背压的经验数据如下表：回路特点背压/MPa回油路上设有节流阀0.20.5回油路上有

17、背压阀或调速阀0.51.5采用补油泵的闭式回路11.5表2.1背压经验数据根据该表格选择系统的背压为0.5MPa。当活塞杆受拉时，一般取d/D=0.30.5；当活塞杆受压时，为保证杆的稳定性，一般取d/D=0.50.7。根据以上推荐值，选d/D=0.55。 D=116mm （2-2）参照机械设计手册(单行本) 表23.633取缸内径D=1252活塞杆直径油缸内径确定后，若单杆活塞缸的双向运动有一定速比要求时，可按速比的关系式求出活塞杆的直径为 = = 70mm （2-3）式中的值可根据机械设计手册 表23.658选取=1.46以上计算所得的活塞杆直径，均需按GB2348-80规定的活塞杆外径尺

18、寸系列圆整成标准值。故d=70mm3液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。工程机械的液压缸，一般是用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 （2-4） 式中 液压缸壁厚(m)； 液压缸内径(m)； 试验压力，取最大工作压力的1.5倍（MPa）； 缸筒材料的许用应力。无缝钢管。 10.5mm 液压缸壁厚算出后，可求出缸体的外径D2=12521=146mm （2-5） 按照工程机械标准液压缸外径尺寸系列，所以取外径为146mm4液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程确定，参照液压缸活塞行程参数系列选用工作行程为200mm

19、。5缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖 有孔时 (2-6)无孔时 (2-7)式中 t缸盖有效厚度(m)； 缸盖止口内径(m)； 缸盖孔的直径(m)。在本设计中有孔 t = 30mm 6最小导向长度的确定 H = =72.5mm （2-8） 活塞宽度B取B=0.6D=0.6125mm=75mm 图2.2液压缸最小导向长度 7缸体长度的确定液压缸刚体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两短端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍。因此取缸体长度=500mm。2.2.2油缸流量的计算一般油泵直接供油的液压系统中，主缸的工作速度不超过50mm/s，快进是速度

20、不超过300mm/s，快退与快进速度大体相等。故V1=20mm/s， V2=20mm/s， 活塞杆前进时： Q=D2/4VV （2-9）式中 V容积效率，采用橡胶或塑料圈时，V=1，采用金属环时，V=0.98代入公式2-9得： Q=(3.14（1252-702）/40.98) 0.02=10.3dm3/min2.3液压缸的结构设计2.3.1缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。主要连接形式有法兰连接、螺纹连接、半环连接。（如图2.3）1.法兰连接 优点：(1)结构简单、成本低(2)容易加工、便于装拆(3)强度较大、能承受高压 缺点：(1)径向尺寸较大

21、(2)重量比螺纹连接的大(3)用钢管焊上法兰、工艺过程复杂些2.螺纹连接 优点：(1)外形尺寸小(2)重量较轻 缺点：(1)端部结构复杂、工艺要求较高(2)装拆时需用专用工具(3)拧端盖时易损坏密封圈3.半环连接 优点：(1)结构较简单(2)加工装配方便 缺点：(1)外形尺寸大(2)缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒厚度比较各连接形式，本设计中选取半环连接的形式。 图2.3 缸筒与端盖（或缸底）的连接形式2.3.2活塞杆与活塞的连续结构 活塞杆与活塞的连接结构有几种常用的形式，分整体式结构和组合式结构。组合式结构又分螺纹连接、半环连接和锥销连接。1. 整体式结构：结构简单，适用于缸径较小的液压缸

22、。2. 螺纹连接：结构简单，在振动的工作条件下容易松动，必须用锁紧装置。应用较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。3. 半环连接：结构简单，装拆方便，不易松动，但会出现轴向间隙。多应用在压力高、负荷大、有振动的场合。4. 锥销连接：结构可靠，用锥销连接销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧，多用于负荷较小的场合。由于本设计是选用螺母连接的活塞杆与活塞的连接结构。2.3.2活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套结构。1.端盖直接导向：(1)端盖与活塞杆直接接触导向，结构简

23、单，但磨损后只能更换整个缸盖(2)盖与杆的密封常用O型，Y型等密封圈(3)防尘圈用无骨架的防尘圈。2.导向套导向： (1)导向套与活塞杆接触支承导向，磨损后便于更换，导向套也可用耐磨材料(2)盖与杆的密封常用Y型等密封装置。密封可靠适用于中高压液压缸(3)防尘方式常用J型或三角形防尘装置。由于密封圈的是选用O形圈的密封类型，常于O形圈配合导向套结构为端盖直接导向，因此本设计选用端盖直接导向的导向部分结构。2.3.4活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处的密封圈的选用，根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常用的密封圈类型有O形圈、Y形圈、V型和活塞环。O

24、形圈的结构简单，密封性好，安装空间小，摩擦力小，易于制造，所以应用较广，但运动速度不能太大。Y形圈适用于压力在20MPa以下、往返速度较高的液压缸，密封性能可靠。V形圈耐高压性能好，耐久性也好，缺点是安装空间大，调整困难，摩擦阻力大，只适用于运动速度较低的液压缸。活塞环寿命长，不容易损坏，常常用在不便于拆卸的液压缸中，缺点是泄漏较大，必须成组使用，加工工艺比较复杂，所以成本较高。图2.4 O形圈示意图由于本设计中液压缸的工作压力为15.5MPa，速度范围50mm/s，因此选用缸体与缸盖的密封形式选用O形圈的密封形式（如图2.4）。活塞杆与缸盖，活塞与缸体的密封选用Y形圈的密封形式。2.3.5液

25、压缸的缓冲装置常用的缓冲装置结构有1.环状间隙式节流缓冲装置，它适用于运动惯性不大、运动速度不高的液压系统。2.三角槽式节流缓冲装置，它是利用被封闭液体的节流产生的液压阻力来缓冲的。3.可调节流缓冲装置，它调节针形节流阀的流通面积，就可改变缓冲作用的强弱和效果。本设计中的液压缸运动惯性不大、速度也不高，因此选用圆柱形环状间隙式节流缓冲装置。名称和工作原理图特点说明1针形节流阀 2单向阀1. 被封在活塞和缸盖间的油液经针形节流阀流出2. 节流阀开口可根据负载情况进行调节3. 起始缓冲效果大，随着活塞的行进，缓冲效果逐渐减弱，故制动行程长4. 缓冲腔中的冲击压力大5. 缓冲性能受油温影响6. 适用

26、范围广1轴向节流阀1. 被封在活塞和缸盖间的油液经活塞上的轴向节流槽流出2. 缓冲过程中节流口通流截面不断减小，当轴向槽的横截面为矩形，纵截面为抛物线形时，缓冲腔可保持恒压3. 缓冲作用均匀，缓冲腔压力较小，制动位置精度高表2.2 液压缸中常用的缓冲装置2.3.6液压缸主要零件的材料1.缸体 无缝钢管 45钢无缝钢管作缸体毛坯加工余量小，工艺性能好，生产准备周期断，是与大批量生产，标准液压缸大部分都采用无缝钢管，一般常用调质的45号钢。2.活塞 铸铁HT200活塞常用材料灰铸铁，耐磨铸铁、35及40钢和铝合金等。缸径较小的整体式活塞用35、45钢，其他多用灰铸铁。3.活塞杆 45钢活塞杆常使用

27、35、45钢等材料。对于冲击震动很大的活塞杆，也可以使用55钢。一般实心的活塞杆用35、45钢。4.前缸盖 铸铁HT200缸盖常用35、45钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用铸铁材料。5.后缸盖 铸铁HT200缸盖常用35、45钢的短剑或铸造毛坯，也可以使用灰铸铁材料。起导向作用时则用铸铁第三章 液压泵站的设计3.1液压站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。液压油箱装有空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等。液压站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联接体。3.1.1 液压站的结构型式钢轨传输机液压站

28、的结构型式有分散式和集中式两种类型。1.集中式 这种型式将钢轨传输机液压系统的供油装置、控制调节装置独立于传输机之外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的振动、发热都与之隔开；缺点是液压站增加了占地面积。2.分散式 这种型式将钢轨传输机液压系统的供油装置、控制调节装置分散在传输机的各处。这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油回收，节省占地面积，但安装维修方便。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响，故较少采用，一般非标设备不推荐使用。本次设计采用集中式。3.1.2 液压泵的安装方式液压站装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器等。其安装方式为立

29、式和卧式两种。1. 立式安装 将液压泵和与之相联接的油管放在液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。2. 卧式安装 液压泵及管道都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。考虑到维修，散热等方面的要求。本设计中采用立式联接。3.1.3 电动机与液压泵的联接方式电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。1. 法兰式 液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构装拆很方便。

30、2. 支架式 液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，再与带底座的电动机相联。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的同轴度）。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。3. 法兰支架式 电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架再装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。本设计采用法兰式联接。设计连泵盘，将电机与泵连接在一起。同时考虑本设计中的电动机与液压泵的联接在安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常用带有弹性的联轴器。然后联泵盘加垫再装到液压油箱盖上。3.1.4 液压阀的配置形式1.板式配置

31、 板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。2.集成式配置 目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。本设计液压系统采用集成式配置。3.1.5 液压泵结构设计的注意事项1. 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。2. 考虑液压油箱的大小与刚度，液压泵与电动机装在液压油箱的盖子上或装在液压油箱之外。3. 在

32、阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近操作部位。换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。5. 硬管应贴地或沿着输送机外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间隔，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生扭转，影响使用寿命。3.2 液压站元件选择与设计3.2.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格1. 泵的工作压力的确定有任务书上的说明可知，泵的工作压力是16Mpa2泵的流量确定液压泵的最大流量应为 (3-1)式中 液压泵的最大流量； 同时动作的各执行

33、元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23L/min； 系统泄露系数， =1.1 = 1.112.3 L/min=13.53 L/min 3选择液压泵的规格 根据算得的和，选用外啮合单级齿轮泵CBF-E10，该泵的基本参数为：每转排量10mLr，泵的额定压力P=16Mpa，电动机转速2500r，容积效率9095。4与液压泵匹配的电动机的选定。所需电动机功率为 （3-2） 查询电动机产品样本，选用Y132S-4型电动机，其额定功率为5.5kW，额定转速为1440r/min。3.2.2阀类元件及辅助元件的选择1.对液压阀的基本要求：(1) 动作灵敏，使用可靠，

34、工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。(2) 密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大2.根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件及辅助元件型号和规格主要依据是根据该阀在系统工作的最大工作压力和通过该阀的实际流量，其他还需考虑阀的动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等条件来选择标准阀类的规格： 序号名称型号数量1溢流阀DBD-S-P12液控单向阀CPG-03-20-5023单向阀CRG-06-5014单向节流阀SRC(G)25过滤器WU-63*J16压力表YN-6017三位四通换向阀4WE5-D28空气过滤器EF1-401表3.1 传输机液压系统中

35、控制阀和部分辅助元件的型号规格3.2.3 管道尺寸的确定油管系统中使用的油管种类很多，有钢管、铜管、尼龙管、塑料管、橡胶管等，必须按照安装位置、工作环境和工作压力来正确选用。本设计中油管采用钢管，因为本设计中所须的压力是中压，P=16MPa ， 钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，常在装拆方便处用作压力管道一中、高压用无缝管，低压用焊接管。本设计在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。尼龙管用在低压系统；塑料管一般用在回油管用。胶管用做联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体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

36、压胶管是麻丝或棉丝编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比较困难，成本很高，因此非必要时一般不用。1.管接头的选用：管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求

37、采用组合垫圈或O形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。2.管道内径计算： （3-3）式中 Q通过管道内的流量 v管内允许流速 ，见表：油液流经的管道推荐流速 m/s液压泵吸油管0.51.5液压系统压油管道36，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6 表3.2：液压系统各管道流速推荐值3.液压泵压油管道的内径： 取v=4m/s （3-4）根据机械设计手册（单行本）图23.9-12查得：取d= 18mm,钢管的外径D=22mm; 管接头联接螺纹M221.5。4.液压泵回油管道的内径：取v=2.4m/s根据机械设计手册（单行本）图23.9-12查得：取d=24mm,钢管的外径 D=2

38、8mm; 管接头联接螺纹M272。5管道壁厚的计算 （3-5）式中： p管道内最高工作压力 Pa d管道内径 m管道材料的许用应力 Pa 管道材料的抗拉强度 Pan安全系数，对钢管来说，时，取n=8；时，取n=6； 时，取n=4。根据上述的参数可以得到：我们选钢管的材料为45#钢，由此可得材料的抗拉强度=600MPa; =100Mpa6.液压泵压油管道的壁厚=1.44mm 7.液压泵回油管道的壁厚=1.92mm所以所选管道适用。3.2.4液压油箱的设计 液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液，并对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。1 液压油箱有效容积的确定液压油

39、箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。液压油箱的有效容量可概略地确定为： （3-6）系统类型低压系统（）中压系统（）中高压或大功率系统（）2457612根据实际设计需要，选择的P=16Mpa，所以此系统属于中高压系统，所以取： （3-7） 式中 液压油箱有效容量；液压泵额定流量。参照机械设计手册锻压机械的油箱容积通常取为每分钟流量的6-12倍。即： V=613.53=81.83 应当注意：设备停止运转后，设备中的那部分油液会因重力作用而流回液压油箱。为了防止液压油从油箱中溢出，油箱中的液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。所以，实际油箱的体积为：V=81

40、.8380=101.47参照机械设计手册（单行本）， 表23.9-1 取油箱容量为100L。2液压油箱的外形尺寸设计液压油箱的有效面积确定后，需设计液压油箱的外形尺寸，一般设计尺寸比（长：宽：高）为1：1：11：2：3。但有时为了提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大，本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联接方式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长为633mm,宽为460mm，高为560mm。3.2.5集成块设计1.块体结构 集成块的材料一般为铸铁或锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合要用锻钢。块体加工成正方体或长方体。对于较简单的液压系统，其阀件较少，可安装在同一

41、个集成块上。如果液压系统复杂，控制阀较多，就要采取多个集成块叠积的形式。相互叠积的集成块，上下面一般为叠积接合面，钻有公共压力油孔P，公用回油孔T，泄漏油孔L和4个用以叠积紧固的螺栓孔。P孔，液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔P，作为供给各单元回路压力油的公用油源。T孔，各单元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。L孔，各液压阀的泄漏油，统一通过公用泄漏油孔流回油箱。集成块的其余四个表面，一般后面接通液压执行元件的油管，另三个面用以安装液压阀。块体内部按系统图的要求，钻有沟通各阀的孔道。2.集成块结构尺寸的确定 外形尺寸要求满足阀件的安装，孔道布置及其他工艺要求。为减少工艺孔，缩短

42、孔道长度，阀的安装位置要仔细考虑，使相通油孔尽量在同一水平面或是同一竖直面上。对于复杂的液压系统，需要多个集成块叠积时，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。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，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，不得小于5mm，高压系统应更大些。采取的液压块的基本尺寸为：长、宽、高分别为200mm、180mm、150mm第四章 液压系统的验算4.1活塞杆强度计算活塞杆的直径d按下式进行校核 （4-1） 式中，为活塞杆上的作用力；为活塞杆材料的许用应力，=。活塞杆的材料是45#钢，所以=600Mpa即

43、（4-2）等式成立，所以活塞杆稳定。4.2液压系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进速度大时发热量较大，由于限压式变量泵在流量不同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取大值进行分析。当时 (4-3)此时泵的效率为0.123，泵的出口压力为1.968MPa，则有 （4-4） (4-5)此时的功率损失为-=0.328kw-0.266kw=0.062kw (4-6)当=80cm/min，q=9.8L/min时 =2.61kw =2.13kw -=2.61kw-2.13kw=0.48kw 可见在工进速

44、度高时，功率损失为0.48kw，发热量最大。假设系统的散热状况一般，取,油箱的散热面积A为A (4-7)系统温升为 34.2 （4-8）一般机械的正常工作温度为30-55 验算表明系统的温升在许可范围内。结 论本说明书对立式钢轨输送机液压系统设计的过程进行了详细的说明，包括液压原理图的绘制，液压缸、液压泵站的结构设计，参数的计算以及稳定性的校核。设计过程中充分引用了CAD（2007）软件和CAXA,其中液压原理图是用CAXA画的，其余由CAD来完成。在设计过程中，发现液压系统在将机械能转换成压力能及反转换方面，存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，

45、则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，我觉得必须解决下面几个问题： 减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。采用新型密封材料，减少磨擦损失。发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展通径电磁阀以及低功率电磁阀。改善液压系统性能，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 由于时间仓促，设计中没

46、有对集成块内部油路的设计，只是进行了集成块外部尺寸初步设计，并且由于设计者能力有限，难免有一些漏洞，希望各位老师指出错误，我将虚心地接受并加以改进。在设计过程中，得到了指导老师的精心指点。由于时间较紧，任务重、经验不足，缺点和错误在所难免，参考文献1 雷秀.液压与气压传动.机械工业出版社.2 张利平.液压传动系统设计与使用.化学工业出版社.2010.3.3 机械设计手册编委会.机械设计手册第4卷.机械工业出版社.2004.8.4 机械设计手册编委会.机械设计手册.液压传动与控制. 机械工业出版社.2007.2.5 贾培起.液压缸.北京:北京科学技术出版社.1987.6 周士昌.液压系统图集.机

47、械工业出版社.7 严金坤.液压传动.北京:国防工业出版社.1979.8 张利平.工业设备液压传动系统设计中液压泵的选用.机械技术.2003(1)9 陆望龙.实用液压机械故障排除与修理大全.现在机械.1995(4):35-3710Anthony Esposito Fluid Power With Applications. New Jersey:Prentice-Hall.Inc.200111Hitchcox Alan L.Hydraulics Powers Greet Wheel of Beijing HydraulicsPneumatics. Aug.2008谢 辞历时十二周的毕业设计在紧张

48、有序中即将结束，回忆这个过程这段经历，感觉收益颇多。当我初涉设计时，主、客观问题层出不穷，按着设计计划，设计思路有序地进行，围绕钢轨传输机系统设计该题目，既了解了液压机系统的有关规范，又涉及到了专业知识，加强了自己的专业，拓宽了知识面。在此我感谢学校给与我的培育之恩，老师的教育之情。本次毕业设计是杨涛老师指导的，从毕业设计前期资料的收集到具体的实施过程，从到呼铁局焊轨段参观到最后毕业设计的顺利完成，至始至终都在杨老师的精心指导和大力的支持帮助下完成的。杨老师为本设计提出了许多宝贵性的、具有指导性的意见和建议，在她的指导下本设计才得以圆满完成。杨老师的指导和帮助我将铭记于心！在此表示由衷的感谢！在此对学院也表示忠心的感谢，学院对本次毕业设计提供了硬件上的支持，包括机房、实验室。也对呼铁局焊轨段表示感谢。