卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计【59张CAD图纸+毕业论文】

卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计47页 12000字数+论文说明书+任务书+59张CAD图纸【详情如下】任务书.doc分离轮和检测轮装配小车.dwg加强板.dwg升降架.dwg卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计论文.doc右车轮架.dwg垫圈.dwg垫圈2.dwg导向导轨.dwg导轨.dwg导轨支撑.dwg小车液压系统.dwg左车轮架.dwg板.dwg水泵液压调节器.dwg液压调节器.dwg紧固螺母.dwg车架.dwg轴承座板.dwg轴承销轴.dwg配重块.dwg销轴.dwg销轴1.dwg销轴2.dwgQ220624A03.dwgQ220624A04.dwgQ220624A05.dwgQ220624A07.dwgQ220624A08.dwgQ220624A10.dwgQ220624A12.dwgQ220624A14.dwgQ220624A15.dwgQ220624A18.dwgQ220624A20.dwgQ220624A21.dwgQ220624A22.dwgQ220624A23.dwgQ220624A24.dwgQ220624A25-2.dwgQ220624A25-4.dwgQ220624A25-5.dwgQ220624A26.dwgQ220624A28.dwgQ220624A30.dwgQ220624A31.dwgQ220624A32.dwgQ220624A33-1.dwgQ220624A33-3.dwgQ220624A33-4.dwgQ220624A33-5.dwgQ220624A33-6.dwgQ220624A36-1.dwgQ220624A36-2.dwgQ220624A36-3.dwgQ220624A36-4.1.dwgQ220624A36-4.2.dwgQ220624A36-4.dwgQ220624A36-5.dwgQ220624A36-6.dwgQ220624A42.dwg目录第一章  绪 论6第二章  工艺参数计工况分析82.1 液压小车的工艺参数82.2工况分析8第三章  液压小车机械机构的分析93.1 机械结构型式93.2液压小车的运动机理9第四章    液压小车系统的设计要求10第五章  液压系统主要参数的确定115.1  系统压力的初步确定115.2   液压执行元件的主要参数115.2.1液压缸的作用力115.2.2 缸筒内径的确定125.2.3  活塞杆直径的确定135.2.4   液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定155.2.5  液压缸的流量16第六章  液压系统方案的选择和论证186.1 油路循环方式的分析和选择186.2  开式系统油路组合方式的分析选择196.3  调速方案的选择206.4  液压系统原理图的确定20第七章  液压元件的选择计算及其连接217.1 油泵和电机选择217.1.1泵的额定流量和额定压力217.1.2   电机功率的确定227.1.3  连轴器的选用247.2 控制阀的选用257.2.1 压力控制阀257.2.2 流量控制阀267.2.3  方向控制阀267.3  管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算277.3.1 管路277.3.2  过滤器的选择287.3.3 辅件的选择297.4 液压元件的连接307.4.1 液压装置的总体布置307.4.2液压元件的连接30第八章 油箱及附件318.1  油箱的容积318.1.1 按使用情况确定油箱容积318.1.2  按系统发热和散热计算确定油箱容量31第九章  液压泵站的选择349.1   液压泵站的组成及分类349.2  液压泵站的选择35第十章   液压缸的结构设计3610.1  缸筒3610.1.1 缸筒与缸盖的连接形式3610.1.2  强度计算3710.1.3缸筒材料及加工要求3810.1.4 缸盖材料及加工要求3910.2活塞和活塞杆3910.2.1 活塞和活塞杆的结构形式3910.2.2 活塞、活塞杆材料及加工要求4110.3  活塞杆导向套4210.4  排气装置4210.5  进出油口尺寸的确定4310.6  密封结构的设计选择43第十一章  液压系统性能验算44总结46参 考 文 献47摘   要 本次设计的题目是卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计，它主要包括两个部分的内容：主机的设计，液压系统的设计。在本设计中将液压系统的设计做为主要的内容进行设计，主机的设计根据液压小车工作时的主要工作部件进行大概的估算。液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。 关键字：液压小车  液压系统  执行元件ABSTRACTThis design topic is Cigarette mechanical assembly with a hydraulic pressure car structure and hydraulic system design it mainly includes three partial contents: Host computer design, hydraulic system design, control section design. Makes in this design the hydraulic system design for the main content carries on the design, time the host computer design basis shengjiang-tai work main working part carries on the general estimate. The hydraulic system design has mainly included the power supply, checks the part, the functional element, auxiliary part design. Keywords: Hydraulic car   hydraulic system   functional element第一章  绪 论这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结，使就业前的一次大练兵，是对每个学生四年来所学知识的总体检测，使我们为进入工厂工作做好了准备。本次设计的主要任务是卷烟机械装配用液压小车设计，改液压液压小车是一种升降性能好，适用于烟草机械大零件转配的机械，可用于物料上线，下线，共件装配时部件的举升，大型机库。它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点：（1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。（2）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换向。（3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到2000），还可以在运行的过程中实现调速。（4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。（5）液压装置易于实现过载保护。（6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从1952年试制出我国第一个液压元件齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发和引进消化提高等几个阶段。进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水品上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。今后，液压技术的发展将向着一下方向：（1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。（2）高度的组合化，集成化，模块化。（3）和微电子技术结合，走向智能化。总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。由于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。总结历时十几周的毕业设计在紧张有序中即将结束，回忆这个过程这段经历，感觉收益多多。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，围绕液压小车该题目，既了解了液压小车的有关规范，又涉及到了专业知识，加强了自己的专业，拓宽了知识面。当无数次的奔波于图书馆，设计教室时，发现设计不仅仅是设计，还包括了实践、耐心、耐力、毅力。这也是学校、老师让我们设计的目的所在。设计即将结束了，体会了、学到了。在此我感谢学校给与我的培育之恩，老师的教育之情，更由衷地感谢，我本次设计的指导老师XXX老师，感谢X老师的细心指导。参 考 文 献 1 雷天觉主编 新编液压工程手册  北京：北京理工大学出版社  1998   2 黄宏甲、黄谊、王积伟主编 液压与气压传动  北京：机械工业出版社  2001  3 刘连山主编 流体传动与控制  北京：人民交通出版社  1983  4 张利平、邓钟明主编 液压气动系统设计手册  北京：机械工业出版社1997   5 成大先主编 机械设计手册  第三版第三卷  化学工业出版社  2001  6 成大先主编 机械设计手册  第四版第四卷  化学工业出版社  2002  7 路甬祥主编 液压气动设计手册   北京：机械工业出版社   2003 毕业设计任务书 设计题目 一种卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 起止时间 2010 年 10 月 31日 至 2011 年 5 月 15 日 毕业设计任务、目的与基本要求： 毕业设计既是工科类大学教学过程中的最后一个环节，又是大学毕业生走向工作岗位之前综合运用所学知识独立分析和解决工程实际问题的一次重要演练，具有承前启后的实际意义。 卷烟机械装配用液压小车主要用于高速卷烟机某零件（分离轮）的装卸。其设计与开发工作不仅具有深远的现实意义，而且是液压传动与控制在实际生产中的具体应用。卷烟机械装配 用液压小车设计的具体要求如下： 读、参考有关文献 10种以上，将一篇完整的与本专业有关的外文原文资料（ 15000字符左右）翻译成中文，了解液压传动与控制技术的国内外发展动态。 2. 毕业设计开题。根据设计题目撰写毕业设计开题报告，务必于 2010年 11月 30日前完成开题。开题报告应包括课题研究的目的、意义、主要内容、创新之处和国内外研究动态等主要内容。 3. 毕业实习与调研。 2011年 1月 18日至 2011年 2月 25日，学生需结合毕业设计课题完成毕业实习与调研。按要求撰写毕业实习与调研报告，报告内 容应包括实习的目的、要求、内容与收获等。 4. 设计卷烟机械装配用液压小车液压系统原理图，系统总负载 1000据给定的参数进行有关计算，合理选择组成元件并给予分析说明，设计其总装配图、重要零部件图。图纸设计总量折合应超过 3张零号图纸。 5. 编写毕业设计计算说明书一份，字数达 15000左右。 主要参考文献与资料： 1 2路甬祥主编 M机械工业出版社 3雷天觉主编 M. 北京机械工业出版社 , 1990 4许福玲等主编 压传动 M. 北京机械工业出版社 , 2007 5何存兴等主编 M. 湖北 :华中科技大学出版社 6刘跃南主编 M. 北京 : 机械工业出版社 7司徒忠等主编 M. 武汉 : 武汉理工大学出版社 8孔庆华等主编 M同济大学出版社 , 9周风云 M华中科技大学出版社 , 10刘潭玉 M湖南大学出版社， 1998 毕业设计进度安排： 毕业设计起止时间为： 2010年 10月 31日 2011年 5月 15日，分为以下六个阶段： 题报告：（ 行资料查找及外文翻译，撰写毕业设计开题报告； 1周（ 行毕业分散实习与毕业设计课题调研，撰写毕业实习与调研报告； 1 12周（ 要求完成图纸设计及文字撰写工作； 2011年 3月 31日前，要求任务过半； 11周（ 格审查； 12周（ 查、补遗，答辩。 课 题 申 报 与 审 查 指导教师（签名）： 年 月 日 教研室主任（签名）： 年 月 日 教学院院长（签名）： 年 月 日 1 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目： 卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 2 目 录 第一章 绪 论 . 6 第二章 工艺参数计工况 分析 . 8 压小车的工艺参数 . 8 况分析 . 8 第三章 液压小车机械机构的分析 . 9 械结构型式 . 9 压小车的运动机理 . 9 第四章 液压小车系统的设计要求 . 10 第五章 液压系统主要参数的确定 . 11 系统压力的初步确定 . 11 液压执行元件的主要参数 . 11 压缸的作用力 . 11 筒内径的确定 . 12 活塞杆直径的确定 . 13 液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定 . 15 液压缸的流量 . 16 第六章 液压系统方案的选择和论证 . 18 路循环方式的分析和选择 . 18 开式系统油路组合方式的分析选择 . 19 调速方案的选择 . 20 液压系统原理图的确定 . 20 第七章 液压元件的选择计算及其连接 . 21 泵和电机选择 . 21 的额定流量和额定压力 . 21 电机功率的确定 . 22 连轴器的选用 . 24 3 制阀的选用 . 25 力控制阀 . 25 量控制阀 . 26 方向控制阀 . 26 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 . 27 路 . 27 过滤器的选择 . 28 件的选择 . 29 压元件的连接 . 30 压装置的总体布置 . 30 压元件的连接 . 30 第八章 油箱及附件 . 31 油箱的容积 . 31 使用情况确定油箱容积 . 31 按系统发热和散热计算确定油箱容量 . 31 第九章 液压泵站的选择 . 34 液压泵站的组成及分类 . 34 液压泵站的选择 . 35 第十章 液压缸的结构设计 . 36 缸筒 . 36 筒与缸盖的连接形式 . 36 强度计算 . 37 筒材料及加工要求 . 38 盖材料及加工要求 . 39 塞和活塞杆 . 39 塞和活塞杆的 结构形式 . 39 塞、活塞杆材料及加工要求 . 41 活塞杆导向套 . 42 排气装置 . 42 4 进出油口尺寸的确定 . 43 密封结构的设计选择 . 43 第十一章 液压系统性能验算 . 44 总结 . 46 参 考 文 献 . 47 摘 要 5 本次设计的题目是 卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 ，它主要包括 两 个部分的内容：主机的设计 ，液压系统的设计。在本设计中将液压系统的设计做为主要的内容进行设计，主机的设计根据 液压小车 工作时的主要工作部件进行大概的估算。液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。 关键字： 液压小车 液压系统 执行元件 a it in on on 6 第一章 绪 论 这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结，使就业前的一次大练兵，是对每个学生四年来所学知识的总体检测，使我们为进入工厂工作做好了准备。 本次设计的主要任务是 卷烟机械装配用液压小车 设计， 改液压液压小车 是一种升降性能好，适用 于烟草机械大零件转配的机械，可用于 物料上线，下 线，共件装配时部件的举升，大型机库 。它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点： （ 1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下 ，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。 （ 2）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换向。 （ 3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到 2000），还可以在运行的过程中实现调速。 （ 4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。 （ 5）液压装置易于实现过载保护。 （ 6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。 当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围 ，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。 我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从 1952 年试制出我国第一个液压元件 齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发 7 和引进消化提高等几个阶段。 进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。 目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化 工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。 但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水品上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。 今后，液压技术的发展将向着一下方向： （ 1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。 （ 2）高度的组合化，集成化，模块化。 （ 3）和微电子技术结合，走向智能化。 总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。 本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。 由 于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。 8 第二章 工艺参数计工况分析 压小车 的工艺参数 本设计 液压小车 为全液压系统，相关工艺参数为： 额定载荷 ： 1000低高度： 200 大起升高度： 1500大高度： 1700台尺寸： 93况分析 本 液压小车 是一种升降性能好，适用 于烟草机械零件的运输与装配， 工件装配时调节工件高度 。 该 液压小车 主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构 主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现 液压小车 的功能。 9 第三章 液压小车 机械机构的 分析 械结构型式 根据 液压小车 的平台尺寸 4 0 0 0 2 0 0 0 ，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该 液压小车 宜采用单双叉机构形式：即有两个单叉机构 液压小车 合并而成，有四个同步液压缸做同步运动，以达到 液压小车 升降的目的。其具体结构形式为： 图 图 示即为该 液压 小车 的基本结构形式， 改小车行走为手推形式，中间是工作台和液压缸部分，该部分为主要部分，可实现零件的升降 通过这些机构的相互配合，实现 液压小车 的稳定和可靠运行。 压小车 的运动机理 小车底部安装三个轮子 ， 其中一个万向轮，两个定向轮小车中间位置安装有升降机构，包括升降平台和升降液压缸 。 升降平台是在升降液压缸的作用下升降，液压缸通过 手动 换向阀换向从而控制液压缸的升降。其结构原理图如图 3示。 10 第四章 液压小车 系统的设计要求 液压系统的设计在本 液压小车 的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设 计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。 本 液压小车 对液压系统的设计要求可以总结如下： 液压小车 的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制， 液压小车 的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为01000载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般 . 11 第 五 章 液压系统主要参数的确定 系统压力的初步确定 液压缸的有效工作压力可以根据下表确定： 表 压缸牵引力与工作压力之间的关系 牵引力 F（ 50 工作压力 P（ 5于该液压缸的推力即牵引力为 10据上表，可以初步确定液压缸的工作压力为： p=2 液压执行元件的主要参数 压缸 的作用力 液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力，该 液压小车 工作时液压缸产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力： F= 2式中： p 液压缸的工作压力 p= 5(2 0 1 0 P a D 活塞内径 m 压缸的效率 入数据 : F = 3 2 5( 9 0 1 0 ) ( 2 0 3 ) 1 0 0 . 9 54 F = 液压缸工作时产生的推力为 12 表 路特点进油路调速进油路调速回油装被压阀回油路调速背压值1-2 x 102-5 x 106x 筒内径的确定 该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算式如下： 要求活塞无杆腔的推力为 F 时，其内径为： 4式中： D 活塞杆直径 缸筒内经 m F 无杆腔推力 N P 工作压力 压缸机械效率 入数据： D= 34 1 0 1 02 1 0 0 = 83圆整值为 D=90压缸的内径，活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活 13 塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。 活塞杆直径的确定 （ 1）活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定 受拉时： ( 0 受压时： 5p ( 0 5 p 7 M P a ( 0 . 5 0 . 7 ) p 7 该液压缸的工作压力为为： p=2,取 0 . 5 , 4 5d D d c m。 （ 2）活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行： 62104式中： F 活塞杆的推力 N d 活塞杆直径 m 材料的许用应力 活 塞杆用 45 号钢 , 3 4 0 , 2 . 5 P a 代入数据： 36321 0 1 0 1 0 43 . 1 4 ( 4 5 1 0 ) = 活塞杆的强度满足要求。 （ 3）稳定性校核 该活塞杆不受偏心载荷，按照等截面法，将活塞杆和缸体视为一体，其细长比为： 14 L 时， 22 在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： 1 , 8 5 , 1 2 6 0n m L m m 4将上述值代入式中得： L 故校核采用的式子为： 22 式中： n=1 安装形式系数 E 活塞杆材料的弹性模量 钢材取 112 0E P a J 活塞杆截面的转动惯量 464L 计算长度 入数据： 2 1 1 3 423 . 1 4 2 . 1 0 3 . 1 4 ( 4 5 1 0 )6 4 1 . 0 6 =371其稳定条件为： n 式中： 般取4 取 F 液压缸的最大推力 N 代入数据： 3713=123 15 故活塞杆的稳定性满足要求。 液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确 定 液压缸壁厚的确定 液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定： 2式中： D 液压缸内径 m 缸体壁厚 一般取 p 缸体材料的许用应力 钢材取 1 0 0 1 1 0 M P a 代入数据： 661 . 3 2 1 0 90 . 1 1 72 1 0 0 1 0 考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚 3 。 最小导向长度 活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面重点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度 H，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其 稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为 L，缸筒直径为 D 时，最小导向长度为： 图 16 20 2即 5 3 0 9 0 7 1 . 52 0 2H c m 取为 72塞的宽度一般取 ( 0 D ，导向套滑动面长度 A ，在 D80，取 A = ( ，在 D=80，取 A =()d ，当导向套长度不够时，不宜过分增大 A 和 B，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小导向长度 H 确定。 液压缸的流量 液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量 Q 不变时，除去在形程开始和结束时有一加 速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度压缸的流量可以计算如下： 式中： A 活塞的有效工作面积 对于无杆腔 24塞的容积效率 采用弹形密封圈时1，采用活塞环时 17 液压缸的最大运动速度 m/s 代入数据： 23 . 1 4 0 . 9 0 . 1 3 2 56 0 5 . 1 6 / m i 9 8 4m a 2m i 1 4 0 . 9 0 . 1 0 66 0 4 . 1 3 / m i 9 8 4 即液压缸以其最大速度 运动时，所需要的流量为 以其 最小运动速度运动时，所需要的流量为 18 第 六 章 液压系统方案的选择和论证 液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的工作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选择，从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容有：油路循环方式的分析与选择， 油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择，合成，液压系统原理图的拟定 . 路循环方式的分析和选择 油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表： 表 液循环方式散 热 条 件抗 污 染 性系 统 效 率其 它限速制动形式开 式较方便，但油箱较大较差，但可用压力油箱或其它改善管路压力损失较大，用节流调速效率低对泵的自吸性能要求较高用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，可引起油液发热闭 式管路压力损失较小，容积调速效率高对主泵的自吸性能要求低较好，但油液过滤要求高较好，需用辅泵换油冷却液压泵由电机拖动时，限速及制动过程中拖动电机能向电网输电，回收部分能量开式系统和闭式系统的比较油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。 比较上述两种方式的差异，再根据 液压小车 的性能要求，可以选择的油路循环方式为开式系统，因为该 液压小车 主机和液压泵要分开安装，具有较大的空 间存放油箱，而且要求该 液压小车 的结构尽可能简单，开始系统刚好能满足上述要 19 求。 油源回路的原理图如下所示： 1342567812345678油 缸过 滤 器温 度 计液 位 计压 力 表溢 流 阀液 压 泵电 动 机图 开式系统油路组合方式的分析选择 当系统中有多个液压执行元件时，开始系统按照油路的不同连接方式又可以分为串联，并联，独联，以及它们的组合 20 串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的特点是多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行元件同时动作。 调速方案的选择 调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本 液压小车 采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低 ，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。 液压系统原理图的确定 初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图： 图 21 第 七 章 液压元件的选择计算及其连接 液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计算 . 泵和电机选择 的额定流量和额定压力 的额定流量 泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统 所需要的最大流量和泄漏量来确定： Q n式中： /K 系统泄漏系数 一般取 K= /n 执行元件个数 代入数据： 1 . 1 5 . 1 6 4 2 2 . 7 / m i 对于工作过程中始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢流阀的最小溢流量，一般取 3 / 2 2 . 7 3 2 5 . 7 / m i 泵的最高工作压力 泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 m a P 22 式中： Pa 进油路和回油路总的压力损失。 初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 ,对于进油路有调速阀和管路比较复杂的系统可以取 。 代入数据： 2 0 . 5 2 . 5 P a 考虑到液压系统的动态压力及油泵的使用寿命，通常在选择油泵时，其额定压力比工作压力5%，即泵的额定压力为 取其额定压力为 4 电机功率的确定 （ 1） 液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，由于 液压泵存在容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为： 776 1 0 6 1 0 ti 式中： P 液压泵的实际最高工作压力 Pa q 液压泵的实际流量 / / 液压泵的总效率 见下表 m液压泵的机械效率 7610 换算系数 代入数据： 672 . 5 1 0 2 5 . 7 1 . 6 46 1 0 0 . 6 5 W 23 表 压泵类型总效率齿 轮 泵 叶 片 泵 柱 塞 泵 螺 杆 5 液压泵的总效率（ 2）电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为 4本设计以技术手册的数据为标准 ，取电机的功率为 4 根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下： 型 号： 112 2 额定功率： 4满载时转速： 2890 / 电流： 效率： 净重： 45额定转矩： 电机的安装形式为 5( 1)，其参数为： 基座号： 112M 极数： 4 国际标准基座号： 28 215F 液压泵为三螺杆泵，其参数如下： 规格： 2/ h256 标定粘度： 50 24 转速： / 2900 压力： 4 流量： / 率： 4 吸入口直径： 25 排出口直径： 20 重量： 11 允许吸上真空高度： m(2 5 制造厂： 北京第二机床厂 说明： 三螺杆泵的使用、安 装、维护要求。 使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用 20 号液压油或 40 号液压油，其粘度范围为 21 7 2 3 / ( 5 0 )om m s之间。 安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于 向跳动不得大于 ,当每隔 90o 转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可 用 40 目到 60 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有 100免吸入空气，甭的吸油高度应小于 500维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。 连轴器的选用 连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。 计算转矩由下式求出： 9550 ()式 中： 各连轴器标准 25 n 工作转速 /K 工况系数 取为 代入数据： 41 . 5 9 5 5 0 1 9 . 8 32890 m 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称： 挠性连轴器 ( 4 3 2 3 8 4 )弹性套柱销连轴器 许用转矩： m许用转速： 4700r/孔直径： 1 2 3, , 1 6 , 1 8 , 1 9d d d c m轴孔长度： Y 型： L=42 D=95 量： 制阀的选用 液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。 力控制阀 压力控制阀的选用原则 压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。 压力调节范围：系统调节压力应在法 的压力调节范围之内。 流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。 结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动 26 阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。 此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货 源情况等。 根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关参数，可以选择 直动式溢流阀，相关参数如下： 型号： 最低调节压力： 5流量： 40L/ 介质温度： 2 0 7 0 量控制阀 流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。 流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。 测量范围：流量控制阀的 流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要求。 该 液压小车 液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单向分流阀，单向分流阀的规格和型号如下： 型号： 公称通径： 10称流量 : P,O 口 40L/ A， B 口 20L/接方式：管式连接 重量： 4分流阀的型号为： 其余参数与单向分流阀相同。 方向控制阀 方向控制阀的选用原则如下： 压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力 流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。 27 滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。 操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。 方向控制阀在该系统中主要是指 手动 换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下： 型号： 4 额定流量： 15L/消耗功率： 26 电源电压： 5 0 , 1 1 0 , 2 2 0H z V V 工作压力： 25 T 腔： 6 重量： 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 路 管路按其在液压系统中的作用可以分为： 主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。 泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱 . 控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接 的管路。 本设计中只计算主管路中油管的尺寸。 （ 1）吸油管尺寸 油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径 d 由下式确定： 04式中： d 油管直径 油管内液体的流量 3/ /吸油管，取 0 ( 0 . 5 1 . 5 ) /v m s，本设计中取：0 v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 1 0 1 0 2 8 . 43 . 1 4 0 . 7d m m 取圆整值为： 30d 28 （ 2）回油管尺寸 回油管尺寸与上述计算过程相同：0 1 v m s，取为0 2/v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 1 0 1 0 1 6 . 83 . 1 4 2d m m 取圆整值为： 18d （ 3）压力油管 压力油管： 0 3 4 /v m s，本设计中取为：0 3/v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 2 1 0 1 0 9 . 73 . 1 4 3d m m 取圆整值为： 10d （ 4）油管壁厚： 液压小车 系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便，能吸收液压系统中的冲击 和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管，用于低压系统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下： 内径： 10径： 型 作压力： 型 16最小弯曲半径： 130 过滤器的选择 过滤器的选择应考虑以下几点： (1)具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际流量的二倍，或大于 管路的最大流量。 (2)过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要求也不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高，过滤精度与液压系统压力的关系如下所示： 表 过滤精度与液压系统的压力关系 29 系统类型压力 M P 般 液 压 系 统 伺服系统7 7 355 1 0 2 5 2 5 - 5 0（ 3）滤芯应有足够的强度，过滤器的实际压力应小于样本给出的工作压力。 （ 4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下长期工作。 根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量，选定过滤器为烧结式过滤器，其 型号及具体参数如下所示： 型号： 2 7 0 1 6 F 流量： 70 / 过滤精度： 16m 接口尺寸： 27 2M 工作压力： 0 压力损失 : 生产厂 :北京粉末冶金二厂 件的选择 温度计的选择 液压系统常用接触式温度计来显示油箱内工作介质的温度，接触式温度计有膨胀式和压力式。本系统中选用膨胀式，其相关参数如下： 型号： 11 测量范围： 003 0 5 0 ， 000 50 ， 000 5 0 0 名称：内表式工业玻璃温度计 力表选择 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号： 量范围： 0 4 30 名称：一般弹簧管压力表 生产厂：上海宜川仪表厂 压元件的连接 压装置的总体布置 液压装置的总体布置可以分为几种式和分散式两种。 集中式布置是将液压系统的油源、控制及调节装置至于主机之外，构成独立的液压站，这种布置方式主要用于固定式液压设备。其优点是装配、 维修方便，从根本上消除了动力源的振动和油温对主机的影响。本液压系统采用集中式布置。 压元件的连接 液压元件的连接可以分为管式连接、板式连接，集中式连接三种。这里介绍整体式连接中的整体式阀板。它是本液压系统中将要采用的连接方式。 整体式阀板的油路是在整块板上钻出或用精密铸造铸出的，这种结构的阀板比粘合式阀板可靠性好，应用较多，但工艺较差，特别是深孔的加工较难。当连接元件较多时，各孔的位置不易确定。它属于无管连接，多用于不太复杂的固定式机械中。 采用整体式阀板时，需要自行设计阀板，阀板的设计可参考相 关资料。 31 第八章 油箱及附件 油箱在系统中的主要功能为：储存系统所需要的足够的油液 ;散发系统工作时产生的一部分热量，分离油液中的气 毕业设计任务书 设计题目 一种卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 起止时间 2010 年 10 月 31日 至 2011 年 5 月 15 日 毕业设计任务、目的与基本要求： 毕业设计既是工科类大学教学过程中的最后一个环节，又是大学毕业生走向工作岗位之前综合运用所学知识独立分析和解决工程实际问题的一次重要演练，具有承前启后的实际意义。 卷烟机械装配用液压小车主要用于高速卷烟机某零件（分离轮）的装卸。其设计与开发工作不仅具有深远的现实意义，而且是液压传动与控制在实际生产中的具体应用。卷烟机械装配 用液压小车设计的具体要求如下： 读、参考有关文献 10种以上，将一篇完整的与本专业有关的外文原文资料（ 15000字符左右）翻译成中文，了解液压传动与控制技术的国内外发展动态。 2. 毕业设计开题。根据设计题目撰写毕业设计开题报告，务必于 2010年 11月 30日前完成开题。开题报告应包括课题研究的目的、意义、主要内容、创新之处和国内外研究动态等主要内容。 3. 毕业实习与调研。 2011年 1月 18日至 2011年 2月 25日，学生需结合毕业设计课题完成毕业实习与调研。按要求撰写毕业实习与调研报告，报告内 容应包括实习的目的、要求、内容与收获等。 4. 设计卷烟机械装配用液压小车液压系统原理图，系统总负载 1000据给定的参数进行有关计算，合理选择组成元件并给予分析说明，设计其总装配图、重要零部件图。图纸设计总量折合应超过 3张零号图纸。 5. 编写毕业设计计算说明书一份，字数达 15000左右。 主要参考文献与资料： 1 2路甬祥主编 M机械工业出版社 3雷天觉主编 M. 北京机械工业出版社 , 1990 4许福玲等主编 压传动 M. 北京机械工业出版社 , 2007 5何存兴等主编 M. 湖北 :华中科技大学出版社 6刘跃南主编 M. 北京 : 机械工业出版社 7司徒忠等主编 M. 武汉 : 武汉理工大学出版社 8孔庆华等主编 M同济大学出版社 , 9周风云 M华中科技大学出版社 , 10刘潭玉 M湖南大学出版社， 1998 毕业设计进度安排： 毕业设计起止时间为： 2010年 10月 31日 2011年 5月 15日，分为以下六个阶段： 题报告：（ 行资料查找及外文翻译，撰写毕业设计开题报告； 1周（ 行毕业分散实习与毕业设计课题调研，撰写毕业实习与调研报告； 1 12周（ 要求完成图纸设计及文字撰写工作； 2011年 3月 31日前，要求任务过半； 11周（ 格审查； 12周（ 查、补遗，答辩。 课 题 申 报 与 审 查 指导教师（签名）： 年 月 日 教研室主任（签名）： 年 月 日 教学院院长（签名）： 年 月 日 1 本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目： 卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 2 目 录 第一章 绪 论 . 6 第二章 工艺参数计工况 分析 . 8 压小车的工艺参数 . 8 况分析 . 8 第三章 液压小车机械机构的分析 . 9 械结构型式 . 9 压小车的运动机理 . 9 第四章 液压小车系统的设计要求 . 10 第五章 液压系统主要参数的确定 . 11 系统压力的初步确定 . 11 液压执行元件的主要参数 . 11 压缸的作用力 . 11 筒内径的确定 . 12 活塞杆直径的确定 . 13 液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确定 . 15 液压缸的流量 . 16 第六章 液压系统方案的选择和论证 . 18 路循环方式的分析和选择 . 18 开式系统油路组合方式的分析选择 . 19 调速方案的选择 . 20 液压系统原理图的确定 . 20 第七章 液压元件的选择计算及其连接 . 21 泵和电机选择 . 21 的额定流量和额定压力 . 21 电机功率的确定 . 22 连轴器的选用 . 24 3 制阀的选用 . 25 力控制阀 . 25 量控制阀 . 26 方向控制阀 . 26 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 . 27 路 . 27 过滤器的选择 . 28 件的选择 . 29 压元件的连接 . 30 压装置的总体布置 . 30 压元件的连接 . 30 第八章 油箱及附件 . 31 油箱的容积 . 31 使用情况确定油箱容积 . 31 按系统发热和散热计算确定油箱容量 . 31 第九章 液压泵站的选择 . 34 液压泵站的组成及分类 . 34 液压泵站的选择 . 35 第十章 液压缸的结构设计 . 36 缸筒 . 36 筒与缸盖的连接形式 . 36 强度计算 . 37 筒材料及加工要求 . 38 盖材料及加工要求 . 39 塞和活塞杆 . 39 塞和活塞杆的 结构形式 . 39 塞、活塞杆材料及加工要求 . 41 活塞杆导向套 . 42 排气装置 . 42 4 进出油口尺寸的确定 . 43 密封结构的设计选择 . 43 第十一章 液压系统性能验算 . 44 总结 . 46 参 考 文 献 . 47 摘 要 5 本次设计的题目是 卷烟机械装配用液压小车的结构与液压系统设计 ，它主要包括 两 个部分的内容：主机的设计 ，液压系统的设计。在本设计中将液压系统的设计做为主要的内容进行设计，主机的设计根据 液压小车 工作时的主要工作部件进行大概的估算。液压系统的设计又主要包括了动力源，控制元件，执行元件，辅助元件的设计。 关键字： 液压小车 液压系统 执行元件 a it in on on 6 第一章 绪 论 这次毕业是学校为我们每个工科学生安排的一次实践性的总结，使就业前的一次大练兵，是对每个学生四年来所学知识的总体检测，使我们为进入工厂工作做好了准备。 本次设计的主要任务是 卷烟机械装配用液压小车 设计， 改液压液压小车 是一种升降性能好，适用 于烟草机械大零件转配的机械，可用于 物料上线，下 线，共件装配时部件的举升，大型机库 。它采用全液压系统控制，采用液压系统有以下特点： （ 1）在同等的体积下，液压装置能比其他装置产生更多的动力，在同等的功率下 ，液压装置的体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。 （ 2）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁的换向。 （ 3）液压装置可在大范围内实现无级调速，（调速范围可达到 2000），还可以在运行的过程中实现调速。 （ 4）液压传动易于实现自动化，他对液体压力，流量和流动方向易于进行调解或控制。 （ 5）液压装置易于实现过载保护。 （ 6）液压元件以实现了标准化，系列化，通用化，压也系统的设计制造和使用都比较方便。 当然液压技术还存在许多缺点，例如，液压在传动过程中有较多的能量损失，液压传动易泄露，不仅污染工作场地，限制其应用范围 ，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。对油温变化比较敏感，液压元件制造精度要求较高，造价昂贵，出现故障不易找到原因，但在实际的应用中，可以通过有效的措施来减小不利因素带来的影响。 我国的液压技术是在新中国成立以后才发展起来的。自从 1952 年试制出我国第一个液压元件 齿轮泵起，迄今大致经历了仿制外国产品，自行设计开发 7 和引进消化提高等几个阶段。 进年来，通过技术引进和科研攻关，产品水平也得到了提高，研制和生产出了一些具先进水平的产品。 目前，我国的液压技术已经能够为冶金、工程机械、机床、化 工机械、纺织机械等部门提供品种比较齐全的产品。 但是，我国的液压技术在产品品种、数量及技术水品上，与国际水品以及主机行业的要求还有不少差距，每年还需要进口大量的液压元件。 今后，液压技术的发展将向着一下方向： （ 1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。 （ 2）高度的组合化，集成化，模块化。 （ 3）和微电子技术结合，走向智能化。 总之，液压工业在国民经济中的比重是很大的，他和气动技术常用来衡量一个国家的工业化水平。 本次设计严格按照指导要求进行，其间得到老师和同学们的帮助，在此向他们表示诚挚的谢意。 由 于本人水平和知识所限，其中错误在所难免，恳望老师予以指导修正。 8 第二章 工艺参数计工况分析 压小车 的工艺参数 本设计 液压小车 为全液压系统，相关工艺参数为： 额定载荷 ： 1000低高度： 200 大起升高度： 1500大高度： 1700台尺寸： 93况分析 本 液压小车 是一种升降性能好，适用 于烟草机械零件的运输与装配， 工件装配时调节工件高度 。 该 液压小车 主要有两部分组成：机械系统和液压系统。机械机构 主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，他们两者共同作用实现 液压小车 的功能。 9 第三章 液压小车 机械机构的 分析 械结构型式 根据 液压小车 的平台尺寸 4 0 0 0 2 0 0 0 ，参考国内外同类产品的工艺参数可知，该 液压小车 宜采用单双叉机构形式：即有两个单叉机构 液压小车 合并而成，有四个同步液压缸做同步运动，以达到 液压小车 升降的目的。其具体结构形式为： 图 图 示即为该 液压 小车 的基本结构形式， 改小车行走为手推形式，中间是工作台和液压缸部分，该部分为主要部分，可实现零件的升降 通过这些机构的相互配合，实现 液压小车 的稳定和可靠运行。 压小车 的运动机理 小车底部安装三个轮子 ， 其中一个万向轮，两个定向轮小车中间位置安装有升降机构，包括升降平台和升降液压缸 。 升降平台是在升降液压缸的作用下升降，液压缸通过 手动 换向阀换向从而控制液压缸的升降。其结构原理图如图 3示。 10 第四章 液压小车 系统的设计要求 液压系统的设计在本 液压小车 的设计中主要是液压传动系统的设计，它与主机的设 计是紧密相关的，往往要同时进行，所设计的液压系统应符合主机的拖动、循环要求。还应满足组成结构简单，工作安全可靠，操纵维护方便，经济性好等条件。 本 液压小车 对液压系统的设计要求可以总结如下： 液压小车 的升降运动采用液压传动，可选用远程或无线控制， 液压小车 的升降运动由液压缸的伸缩运动经转化而成为平台的起降，其工作负载变化范围为01000载平稳，工作过程中无冲击载荷作用，运行速度较低，液压执行元件有四组液压缸实现同步运动，要求其工作平稳，结构合理，安全性优良，使用于各种不同场合，工作精度要求一般 . 11 第 五 章 液压系统主要参数的确定 系统压力的初步确定 液压缸的有效工作压力可以根据下表确定： 表 压缸牵引力与工作压力之间的关系 牵引力 F（ 50 工作压力 P（ 5于该液压缸的推力即牵引力为 10据上表，可以初步确定液压缸的工作压力为： p=2 液压执行元件的主要参数 压缸 的作用力 液压缸的作用力及时液压缸的工作是的推力或拉力，该 液压小车 工作时液压缸产生向上的推力，因此计算时只取液压油进入无杆腔时产生的推力： F= 2式中： p 液压缸的工作压力 p= 5(2 0 1 0 P a D 活塞内径 m 压缸的效率 入数据 : F = 3 2 5( 9 0 1 0 ) ( 2 0 3 ) 1 0 0 . 9 54 F = 液压缸工作时产生的推力为 12 表 路特点进油路调速进油路调速回油装被压阀回油路调速背压值1-2 x 102-5 x 106x 筒内径的确定 该液压缸宜按照推力要求来计算缸筒内经，计算式如下： 要求活塞无杆腔的推力为 F 时，其内径为： 4式中： D 活塞杆直径 缸筒内经 m F 无杆腔推力 N P 工作压力 压缸机械效率 入数据： D= 34 1 0 1 02 1 0 0 = 83圆整值为 D=90压缸的内径，活塞的的外径要取标注值是因为活塞和活塞杆还要有其它的零件相互配合，如密封圈等，而这些零件已经标准化，有专门的生产厂家，故活 13 塞和液压缸的内径也应该标准化，以便选用标准件。 活塞杆直径的确定 （ 1）活塞杆直径根据受力情况和液压缸的结构形式来确定 受拉时： ( 0 受压时： 5p ( 0 5 p 7 M P a ( 0 . 5 0 . 7 ) p 7 该液压缸的工作压力为为： p=2,取 0 . 5 , 4 5d D d c m。 （ 2）活塞杆的强度计算 活塞杆在稳定情况下，如果只受推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行： 62104式中： F 活塞杆的推力 N d 活塞杆直径 m 材料的许用应力 活 塞杆用 45 号钢 , 3 4 0 , 2 . 5 P a 代入数据： 36321 0 1 0 1 0 43 . 1 4 ( 4 5 1 0 ) = 活塞杆的强度满足要求。 （ 3）稳定性校核 该活塞杆不受偏心载荷，按照等截面法，将活塞杆和缸体视为一体，其细长比为： 14 L 时， 22 在该设计及安装形式中，液压缸两端采用铰接，其值分别为： 1 , 8 5 , 1 2 6 0n m L m m 4将上述值代入式中得： L 故校核采用的式子为： 22 式中： n=1 安装形式系数 E 活塞杆材料的弹性模量 钢材取 112 0E P a J 活塞杆截面的转动惯量 464L 计算长度 入数据： 2 1 1 3 423 . 1 4 2 . 1 0 3 . 1 4 ( 4 5 1 0 )6 4 1 . 0 6 =371其稳定条件为： n 式中： 般取4 取 F 液压缸的最大推力 N 代入数据： 3713=123 15 故活塞杆的稳定性满足要求。 液压缸壁厚，最小导向长度，液压缸长度的确 定 液压缸壁厚的确定 液压缸壁厚又结构和工艺要求等确定，一般按照薄壁筒计算，壁厚由下式确定： 2式中： D 液压缸内径 m 缸体壁厚 一般取 p 缸体材料的许用应力 钢材取 1 0 0 1 1 0 M P a 代入数据： 661 . 3 2 1 0 90 . 1 1 72 1 0 0 1 0 考虑到液压缸的加工要求，将其壁厚适当加厚，取壁厚 3 。 最小导向长度 活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面重点到导向滑动面中点的距离为活塞的最小导向长度 H，如下图所示，如果最小导向长度过小，将会使液压缸的初始挠度增大，影响其 稳定性，因此设计时必须保证有最小导向长度，对于一般的液压缸，液压缸最大行程为 L，缸筒直径为 D 时，最小导向长度为： 图 16 20 2即 5 3 0 9 0 7 1 . 52 0 2H c m 取为 72塞的宽度一般取 ( 0 D ，导向套滑动面长度 A ，在 D80，取 A = ( ，在 D=80，取 A =()d ，当导向套长度不够时，不宜过分增大 A 和 B，必要时可在导向套和活塞之间加一隔套，隔套的长度由最小导向长度 H 确定。 液压缸的流量 液压缸的流量余缸径和活塞的运动有关系，当液压缸的供油量 Q 不变时，除去在形程开始和结束时有一加 速和减速阶段外，活塞在行程的中间大多数时间保持恒定速度压缸的流量可以计算如下： 式中： A 活塞的有效工作面积 对于无杆腔 24塞的容积效率 采用弹形密封圈时1，采用活塞环时 17 液压缸的最大运动速度 m/s 代入数据： 23 . 1 4 0 . 9 0 . 1 3 2 56 0 5 . 1 6 / m i 9 8 4m a 2m i 1 4 0 . 9 0 . 1 0 66 0 4 . 1 3 / m i 9 8 4 即液压缸以其最大速度 运动时，所需要的流量为 以其 最小运动速度运动时，所需要的流量为 18 第 六 章 液压系统方案的选择和论证 液压系统方案是根据主机的工作情况，主机对液压系统的技术要求，液压系统的工作条件和环境条件，以成本，经济性，供货情况等诸多因素进行全面综合的设计选择，从而拟订出一个各方面比较合理的，可实现的液压系统方案。其具体包括的内容有：油路循环方式的分析与选择， 油源形式的分析和选择，液压回路的分析，选择，合成，液压系统原理图的拟定 . 路循环方式的分析和选择 油路循环方式可以分为开式和闭式两种，其各自特点及相互比较见下表： 表 液循环方式散 热 条 件抗 污 染 性系 统 效 率其 它限速制动形式开 式较方便，但油箱较大较差，但可用压力油箱或其它改善管路压力损失较大，用节流调速效率低对泵的自吸性能要求较高用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，可引起油液发热闭 式管路压力损失较小，容积调速效率高对主泵的自吸性能要求低较好，但油液过滤要求高较好，需用辅泵换油冷却液压泵由电机拖动时，限速及制动过程中拖动电机能向电网输电，回收部分能量开式系统和闭式系统的比较油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和散热条件。 比较上述两种方式的差异，再根据 液压小车 的性能要求，可以选择的油路循环方式为开式系统，因为该 液压小车 主机和液压泵要分开安装，具有较大的空 间存放油箱，而且要求该 液压小车 的结构尽可能简单，开始系统刚好能满足上述要 19 求。 油源回路的原理图如下所示： 1342567812345678油 缸过 滤 器温 度 计液 位 计压 力 表溢 流 阀液 压 泵电 动 机图 开式系统油路组合方式的分析选择 当系统中有多个液压执行元件时，开始系统按照油路的不同连接方式又可以分为串联，并联，独联，以及它们的组合 20 串联方式是除了第一个液压元件的进油口和最后一个执行元件的回油口分别与液压泵和油箱相连接外，其余液压执行元件的进，出油口依次相连，这种连接方式的特点是多个液压元件同时动作时，其速度不随外载荷变化，故轻载时可多个液压执行元件同时动作。 调速方案的选择 调速方案对主机的性能起决定作用，选择调速方案时，应根据液压执行元件的负载特性和调速范围及经济性等因素选择。 常用的调速方案有三种：节流调速回路，容积调速回路，容积节流调速回路。本 液压小车 采用节流调速回路，原因是该调速回路有以下特点：承载能力好，成本低 ，调速范围大，适用于小功率，轻载或中低压系统 ，但其速度刚度差，效率低，发热大。 液压系统原理图的确定 初步拟定液压系统原理图如下所示；见下图： 图 21 第 七 章 液压元件的选择计算及其连接 液压元件主要包括有：油泵，电机，各种控制阀，管路，过滤器等。有液压元件的不同连接组合构成了功能各异的液压回路，下面根据主机的要求进行液压元件的选择计算 . 泵和电机选择 的额定流量和额定压力 的额定流量 泵的流量应满足执行元件最高速度要求，所以泵的输出流量应根据系统 所需要的最大流量和泄漏量来确定： Q n式中： /K 系统泄漏系数 一般取 K= /n 执行元件个数 代入数据： 1 . 1 5 . 1 6 4 2 2 . 7 / m i 对于工作过程中始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，应再加上溢流阀的最小溢流量，一般取 3 / 2 2 . 7 3 2 5 . 7 / m i 泵的最高工作压力 泵的工作压力应该根据液压缸的工作压力来确定，即 m a P 22 式中： Pa 进油路和回油路总的压力损失。 初算时，节流调速和比较简单的油路可以取 ,对于进油路有调速阀和管路比较复杂的系统可以取 。 代入数据： 2 0 . 5 2 . 5 P a 考虑到液压系统的动态压力及油泵的使用寿命，通常在选择油泵时，其额定压力比工作压力5%，即泵的额定压力为 取其额定压力为 4 电机功率的确定 （ 1） 液压系统实际需要的输入功率是选择电机的主要依据，由于 液压泵存在容积损失和机械损失，为满足液压泵向系统输出所需要的的压力和流量，液压泵的输入功率必须大于它的输出功率，液压泵实际需要的输入功率为： 776 1 0 6 1 0 ti 式中： P 液压泵的实际最高工作压力 Pa q 液压泵的实际流量 / / 液压泵的总效率 见下表 m液压泵的机械效率 7610 换算系数 代入数据： 672 . 5 1 0 2 5 . 7 1 . 6 46 1 0 0 . 6 5 W 23 表 压泵类型总效率齿 轮 泵 叶 片 泵 柱 塞 泵 螺 杆 5 液压泵的总效率（ 2）电机的功率也可以根据技术手册找，根据机械设计手册第三版，第五卷，可以查得电机的驱动功率为 4本设计以技术手册的数据为标准 ，取电机的功率为 4 根据上述计算过程，现在可以进行电机的选取，本液压系统为一般液压系统，通常选取三相异步电动机就能够满足要求，初步确定电机的功率和相关参数如下： 型 号： 112 2 额定功率： 4满载时转速： 2890 / 电流： 效率： 净重： 45额定转矩： 电机的安装形式为 5( 1)，其参数为： 基座号： 112M 极数： 4 国际标准基座号： 28 215F 液压泵为三螺杆泵，其参数如下： 规格： 2/ h256 标定粘度： 50 24 转速： / 2900 压力： 4 流量： / 率： 4 吸入口直径： 25 排出口直径： 20 重量： 11 允许吸上真空高度： m(2 5 制造厂： 北京第二机床厂 说明： 三螺杆泵的使用、安 装、维护要求。 使用要求：一般用于液压传动系统中的三螺杆泵多采用 20 号液压油或 40 号液压油，其粘度范围为 21 7 2 3 / ( 5 0 )om m s之间。 安装要求：电机与泵的连接应用弹性连轴器，以保证两者之间的同轴度要求，（用千分表检查连轴器的一个端面，其跳动量不得大于 向跳动不得大于 ,当每隔 90o 转动连轴器时，将一个联轴节作径向移动时应感觉轻快。泵的进油管道不得过长，弯头不宜过多，进油口管道应接有过滤器，其滤孔一般可 用 40 目到 60 目过滤网，过滤器不允许露出油面，当泵正常运转后，其油面离过滤器顶面至少有 100免吸入空气，甭的吸油高度应小于 500维护要求：为保护泵的安全，必须在泵的压油管道上装安全阀（溢流阀）和压力表。 连轴器的选用 连轴器的选择应根据负载情况，计算转矩，轴端直径和工作转速来选择。 计算转矩由下式求出： 9550 ()式 中： 各连轴器标准 25 n 工作转速 /K 工况系数 取为 代入数据： 41 . 5 9 5 5 0 1 9 . 8 32890 m 据此可以选择连轴器的型号如下： 名称： 挠性连轴器 ( 4 3 2 3 8 4 )弹性套柱销连轴器 许用转矩： m许用转速： 4700r/孔直径： 1 2 3, , 1 6 , 1 8 , 1 9d d d c m轴孔长度： Y 型： L=42 D=95 量： 制阀的选用 液压系统应尽可能多的由标准液压控制元件组成，液压控制元件的主要选择依据是阀所在的油路的最大工作压力和通过该阀的最大实际流量，下面根据该原则依次进行压力控制阀，流量控制阀和换向阀的选择。 力控制阀 压力控制阀的选用原则 压力：压力控制阀的额定压力应大于液压系统可能出现的最高压力，以保证压力控制阀正常工作。 压力调节范围：系统调节压力应在法 的压力调节范围之内。 流量：通过压力控制阀的实际流量应小于压力控制阀的额定流量。 结构类型：根据结构类性及工作原理，压力控制阀可以分为直动型和先导型两种，直动型压力控制阀结构简单，灵敏度高，但压力受流量的变化影响大，调压偏差大，不适用在高压大流量下工作。但在缓冲制动装置中要求压力控制阀的灵敏度高，应采用直动型溢流阀，先导型压力控制阀的灵敏度和响应速度比直动 26 阀低一些，调压精度比直动阀高，广泛应用于高压，大流量和调压精度要求较高的场合。 此外，还应考虑阀的安装及连接形式，尺寸重量，价格，使用寿命，维护方便性，货 源情况等。 根据上述选用原则，可以选择直动型压力阀，再根据发的调定压力及流量和相关参数，可以选择 直动式溢流阀，相关参数如下： 型号： 最低调节压力： 5流量： 40L/ 介质温度： 2 0 7 0 量控制阀 流量控制阀的选用原则如下： 压力：系统压力的变化必须在阀的额定压力之内。 流量：通过流量控制阀的流量应小于该阀的额定流量。 测量范围：流量控制阀的 流量调节范围应大于系统要求的流量范围，特别注意，在选择节流阀和调速阀时，所选阀的最小稳定流量应满足执行元件的最低稳定速度要求。 该 液压小车 液压系统中所使用的流量控制阀有分流阀和单向分流阀，单向分流阀的规格和型号如下： 型号： 公称通径： 10称流量 : P,O 口 40L/ A， B 口 20L/接方式：管式连接 重量： 4分流阀的型号为： 其余参数与单向分流阀相同。 方向控制阀 方向控制阀的选用原则如下： 压力：液压系统的最大压力应低于阀的额定压力 流量：流经方向控制阀最大流量一般不大于阀的流量。 27 滑阀机能：滑阀机能之换向阀处于中位时的通路形式。 操纵方式：选择合适的操纵方式，如手动，电动，液动等。 方向控制阀在该系统中主要是指 手动 换向阀，通过换向阀处于不同的位置，来实现油路的通断。所选择的换向阀型号及规格如下： 型号： 4 额定流量： 15L/消耗功率： 26 电源电压： 5 0 , 1 1 0 , 2 2 0H z V V 工作压力： 25 T 腔： 6 重量： 管路，过滤器，其他辅助元件的选择计算 路 管路按其在液压系统中的作用可以分为： 主管路：包括吸油管路，压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。 泄油管路：将液压元件泄露的油液导入回油管或邮箱 . 控制管路：用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表相连接 的管路。 本设计中只计算主管路中油管的尺寸。 （ 1）吸油管尺寸 油管的内径取决于管路的种类及管内液体的流速，油管直径 d 由下式确定： 04式中： d 油管直径 油管内液体的流量 3/ /吸油管，取 0 ( 0 . 5 1 . 5 ) /v m s，本设计中取：0 v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 1 0 1 0 2 8 . 43 . 1 4 0 . 7d m m 取圆整值为： 30d 28 （ 2）回油管尺寸 回油管尺寸与上述计算过程相同：0 1 v m s，取为0 2/v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 1 0 1 0 1 6 . 83 . 1 4 2d m m 取圆整值为： 18d （ 3）压力油管 压力油管： 0 3 4 /v m s，本设计中取为：0 3/v m s代入数据： 3 34 2 6 . 6 6 0 2 1 0 1 0 9 . 73 . 1 4 3d m m 取圆整值为： 10d （ 4）油管壁厚： 液压小车 系统中的油管可用橡胶软管和尼龙管作为管道，橡胶软管装配方便，能吸收液压系统中的冲击 和振动，尼龙管是一种很有发展前途的非金属油管，用于低压系统，压力油管采用的橡胶软管其参数如下： 内径： 10径： 型 作压力： 型 16最小弯曲半径： 130 过滤器的选择 过滤器的选择应考虑以下几点： (1)具有足够大的通油能力，压力损失小，一般过滤器的通油能力大于实际流量的二倍，或大于 管路的最大流量。 (2)过滤精度应满足设计要求，一般液压系统的压力不同，对过滤精度的要求也不同，系统压力越高，要求液压元件的间隙越小，所以过滤精度要求越高，过滤精度与液压系统压力的关系如下所示： 表 过滤精度与液压系统的压力关系 29 系统类型压力 M P 般 液 压 系 统 伺服系统7 7 355 1 0 2 5 2 5 - 5 0（ 3）滤芯应有足够的强度，过滤器的实际压力应小于样本给出的工作压力。 （ 4）滤芯抗腐蚀性能好，能在规定的温度下长期工作。 根据上述原则，考虑到螺杆泵的流量，选定过滤器为烧结式过滤器，其 型号及具体参数如下所示： 型号： 2 7 0 1 6 F 流量： 70 / 过滤精度： 16m 接口尺寸： 27 2M 工作压力： 0 压力损失 : 生产厂 :北京粉末冶金二厂 件的选择 温度计的选择 液压系统常用接触式温度计来显示油箱内工作介质的温度，接触式温度计有膨胀式和压力式。本系统中选用膨胀式，其相关参数如下： 型号： 11 测量范围： 003 0 5 0 ， 000 50 ， 000 5 0 0 名称：内表式工业玻璃温度计 力表选择 压力表安装于便于观察的地方。其选择如下： 型号： 量范围： 0 4 30 名称：一般弹簧管压力表 生产厂：上海宜川仪表厂 压元件的连接 压装置的总体布置 液压装置的总体布置可以分为几种式和分散式两种。 集中式布置是将液压系统的油源、控制及调节装置至于主机之外，构成独立的液压站，这种布置方式主要用于固定式液压设备。其优点是装配、 维修方便，从根本上消除了动力源的振动和油温对主机的影响。本液压系统采用集中式布置。 压元件的连接 液压元件的连接可以分为管式连接、板式连接，集中式连接三种。这里介绍整体式连接中的整体式阀板。它是本液压系统中将要采用的连接方式。 整体式阀板的油路是在整块板上钻出或用精密铸造铸出的，这种结构的阀板比粘合式阀板可靠性好，应用较多，但工艺较差，特别是深孔的加工较难。当连接元件较多时，各孔的位置不易确定。它属于无管连接，多用于不太复杂的固定式机械中。 采用整体式阀板时，需要自行设计阀板，阀板的设计可参考相 关资料。 31 第八章 油箱及附件 油箱在系统中的主要功能为：储存系统所需要的足够的油液 ;散发系统工作时产生的一部分热量，分离油液中的气