林木移栽机液压系统设计【2张CAD图纸+毕业论文】

林木移栽机液压系统设计32页 9900字数+论文说明书+2张CAD图纸【详情如下】提升液压缸装配图.dwg林木移栽机液压系统设计论文.doc液压原理图.dwg目录摘要1Abstract2第一章 前言31.1毕业设计目的31.2本课题的内容和要求31.2 课题研究的意义4第二章 林木移栽机机构52.1整体结构及其主要参数52.2主要部件结构分析与设计62.3 本章小结9第三章 制定基本方案和绘制液压系统图103.1制定基本方案103.2 绘制液压系统图13第四章 液压元件的选型与计算154.1 液压泵的选择154.2 液压阀的选择174.3 蓄能器的选择184.4 管道尺寸的确定184.5 油箱容量的确定20第五章 液压缸的计算215.1 负载分析215.2 提升液压缸主要参数的确定225.3 拟订液压系统图235.4 液压元件的选择245.5 液压系统的性能验算26结论29致谢30参考文献31林木移栽机液压系统设计摘要为提高林木成活率，园林绿化等植树造林中多栽种根部带有土球的的林木，结构简单、高效的林木移栽机械更加倍受市场的青睐。对型林木移栽机的整体结构和铲刀组件，铲斗组件提升机构、液压系统等关键部件进行了设计与分析，开发出了一种适合中小型林木的移栽机械。 液压系统是林木移栽机的重要组成部分，主要包括液压泵，液压油缸、控制阀和油箱等，本课题通过应用AutoCAD 技术对林木移栽机液压系统设计，通过计算完成对液压缸、电磁阀、液压泵等选型。关键字  林木移栽机；液压系统；液压缸；AbstractIn order to improve the survival rate of trees, landscaping, etc in plant root station trees with soil ball, simple in structure and efficient forest transplanting machine more highly market's favor. The trees of transplanting machine type whole structure and shovel knife components, bucket component hoisting mechanism, hydraulic system, key components design and analysis, developed a kind of suitable for small and medium-sized trees transplanting machinery. Hydraulic system is forest is an important part of transplanting machine, mainly including hydraulic pump, hydraulic oil cylinders, valves and tank etc, this topic through the application of forest tree transplanting machine AutoCAD technology, through the calculation of hydraulic system design of hydraulic cylinder, finish such as electromagnetic valve, pump selection. Keyword   trees transplanting machine; Hydraulic system; Hydraulic cylinder 第一章 前言1.1毕业设计目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。1.2本课题的内容和要求了解小型林木移栽机的结构特点和工作方式，并重点对林木移栽机液压系统进行设计。1.2 课题研究的意义随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈现了飞速发展之势。我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同也降低了生产成本，提高了经济效益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。结论随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈现了飞速发展之势。我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同时也降低了生产成本，提高了经济效益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。本课题主要研究小型铃木移栽机的液压部分，通过本次设计，我对液压方面的知识有了更深一步的了解，也进一步掌握了各类液压元件的功能以及经常会出现的故障。为以后的工作打下了坚实的基础。我们即将步入社会，我们面临的将会是更多的困难和挑战，只要我们努力学习，勇于实践，勤学好问，就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快 适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断前进，前进，再前进！ 总之，通过这次毕业设计，我的创新思维的能力，自学的能力，学以致用的能力都得到提高为，这为我以后的工作打下一个良好的基础致谢将近两个月的毕业论文阶段结束了，这次毕业课程设计使我受益匪浅，为以后的工作打下一个良好的基础。在此，感谢学院为我们精心安排的毕业课程设计和良好的学习环境，使我们能更快更好地完成毕业设计。在这段时间里，我得到了许多老师和朋友的关心和帮助。首先，我要对我的指导老师罗烈雷表示最诚挚的谢意，在整个做毕业论文期间，罗老师无微不至的关心我的学习和生活，课题遇到困难时更是关注着课题的进程。俞老师高深的学术造诣、严谨的治学态度和勤勉的工作精神以及他平易近人的态度使我受益终身。在我做毕业论文期间我的同学给予了我很大的帮助，在我遇到困难的时候，总是不断给我提出许多有价值的意见，并且经常鼓励我。最后感谢在我的课题进行中给予我帮助的所有的朋友们！参考文献1朱成根。简明机械零件设计手册。机械工业出版社，1999：P38-472成大先。机械设计手册。化学工业出版社，2001：P79-1023曹玉平，阎祥安。液压传动与控制M。天津大学出版社，2003：P45-684黄迷梅。液压气动密封与泄漏防治M。 北京：机械工业出版社，2003：P14-195周士昌。液压气动系统设计运行禁忌470倒M北京：机械工业出版社，2002：P77-986陈次昌，宋文武。流动机械基础M。北京：机械工业出版社，2002：P11-217胡宗武、徐履冰、石来德。非标准机械设备设计手册M。 北京机械工业出版社，2003：P25-528濮良贵、纪名刚。机械设计（第七版）M。北京高等教育出版社，2001：P92-1179王昆，何小柏，汪信远。机械设计机械设计基础课程设计 M北京高等教育出版社，1995P220-27410 工程力学M。北京高等教育出版社，2003P152-189 目录 摘要 . 1 . 1 第一章 前言 . 2 业设计目的 . 2 课题的内容和要求 . 3 题研究的意义 . 3 第二 章 林木移栽机机构 . 4 体结构及其主要参数 . 4 要部件结构分析与设计 . 5 章小结 . 8 第三章 制定基本方案和绘制液压系统图 . 9 定基本方案 . 9 制液压系统图 . 12 第四章 液压元件的选型与计算 . 14 压泵的选择 . 14 压阀的选择 . 16 能器的选择 . 16 道尺寸的确定 . 17 箱容量的确定 . 18 第五章 液压缸的计算 . 19 载分析 . 20 升液压缸主要参数的确定 . 21 订液压系统图 . 22 压元件的选择 . 23 压系统的性能验算 . 24 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 1 林木移栽机液压系统设计 摘要 为提高林木成活率，园林绿化等植树造林中多栽种根部带有土球的的林木，结构简单、高效的林木移栽机械更加倍受市场的青睐。对型林木移栽机的整体结构和铲刀组件，铲斗组件提升机构、液压系统等关 键部件进行了设计与分析，开发出了一种适合中小型林木的移栽机械 。 液压系统是林木移栽机的重要组成部分，主要包括液压泵，液压油缸、控制阀和油箱等 ， 本课题通过应用 术对 林木移栽机 液压系统设计，通过计算完成对液压缸、电磁阀、液压泵等选型。 关键字 林木移栽机；液压系统；液压缸； n to of in in s of a of is is an of of of of as 第一章 前言 业设计目的 毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围3 内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。 其主要目的： 一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手 册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 课题的内容和要求 了解小型林木移栽机 的结构特点和工作方式，并重点对林木移栽机液压系统进行设计。 题研究的意义 随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但 促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈现了飞速发展之势。我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同也降低了生产成本，提高了经济效4 益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。 第二章 林木移栽机 机构 体结构及其主要参数 小型林木移栽机由主框架，提升架，铲刀 组件，铲斗组件和液压系统等组成，如图 示。提升架可沿主框架上下运动，铲斗可沿提升架上下运动。型林木移栽机可挂接在多种配套动力（如各种轮式拖拉机）上，各工作部件由液压油缸驱动。工作时，通过操纵液压系统的分配器，首先打开铲刀、铲斗，通过调整移栽机的位置，将被挖林木置于铲斗中心处，然后将提升架下移，使铲刀、铲斗置5 于地面上，操纵铲刀油缸将两铲刀入土后再操纵铲斗油缸将铲斗下挖至要求的深度后，通过提升架将铲刀、铲斗和林木同时提出地面，最后松开铲刀、铲斗，将根部带有圆台型土块的林木放入塑料盆中，以提高林木成活率， 方便运输。 型林木移栽机主要技术指标： 配套动力 18 22拉机） 土球大端直径 600木胸径 80120作效率 5080 株 /小时 图 型林木移栽机结构简图 要部件结构分析与设计 斗组件的设计 6 铲斗组件主要包括铲斗导轨、铲斗油缸、铲斗滑块和铲斗，如图 示。铲斗的运动轨迹由铲斗导轨控制。为实现一定直径林木的移栽要求，铲斗小端直径不能太小。铲斗设计为半圆台面形，导轨角度和圆台的角度相同， 以便使铲斗滑快能自如的上下移动。铲斗的大端直径为 600端直径为 450为500铲斗架处于闭合状态时铲斗导轨与铅垂方向的夹角为 图 木移栽机铲斗组件结构示意图 油缸两端均是铰接形式， 当铲斗油缸伸出时， 活塞杆与连接的滑块在铲斗的滑轨上移动，铲斗慢慢张开。反之，当油缸缩回回时，铲斗慢慢闭合。 刀组件的设计 铲刀组件主要包括铲斗油缸、连接件、铲刀臂和铲刀，如图 示。工作时铲刀绕铲刀臂旋转，依靠锋利的刀刃切断 林木的底根，同时铲入泥土的铲刀可以平衡一部分铲斗的入土阻力，起到了地锚的作用，以防移栽机被抬起。 7 图 木移栽机铲刀组件结构示意图 框架和提升架的设计 提升架通过滑块安装在主框架的导轨中，铲刀、铲斗等安装在提升架上。在提升油缸的作用下，提升架、铲刀及铲斗沿主框架轨道上下运动，用来提升完成挖掘工作的铲刀、铲斗及所要移栽的林木，其结构如图 示。 图 木移栽机主框架和提升架结构示意图 8 章小结 本章主要介绍了小型林木移栽机的机械结构部分，包括 主框架，提升架，铲刀组件，铲斗组件和液压系统等组成 。并分析了 主框架，提升架，铲刀组件，铲斗组件 部分的部件组成，下面我们将重点介绍液压系统的设计与计算。 9 第三章 制定基本方案和绘制液压系统图 定基本方案 （ 1）制定调速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换 向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合 容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 10 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用 开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （ 2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系 统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。 （ 3）制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加 工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动11 到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。 另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或 打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。 （ 4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对 长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 12 制液压系统图 小型林木移栽机 系统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监测，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）。 图 木移栽机液压原理图 如图 林木移栽机液压原理图，其中包含：三位四通电磁换向阀； 齿轮泵 ；油滤器；单向阀；液压锁；平衡阀；限位二位二通手动换向阀；液压缸组成。其中各液压元件的作用： 齿轮泵 ：液压动力源 单向阀：防止回流现象产生 三位四通电磁换向阀：改变油路的流向 13 限位二位二通手动换向阀：防止液压缸超出规定行程 液压锁：防止液压缸由于外界原因，在电磁阀中位时移 动 平衡阀：使液压缸两工作腔压力平衡。 14 第四章 液压元件的选型与计算 压泵的选择 1）确定液压泵的最大工作压力 pp pp p 式中 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。 算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取 p=（ 路复杂，进口有调阀的，取 p=（ 2）确定液压泵的流量 液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为 （ 式中 K系统泄漏系数，一般取 K= 同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（ 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 0s。 系统使用蓄能器作辅助动力源时 式中 K系统泄漏系数，一般取 K= 液压设备工作周期（ s）； 每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（ 15 z液压缸或液压马达的个数。 3）选择液压泵的规格 根据以上求得的 ，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本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%。 4）确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（ （ 变化较平缓，则 式中 液压泵的最大工作压力（ 液压泵的流量（ m3/s） ； P液压泵的总效率，参考表 4择。 表 4压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 齿轮泵 柱塞泵 总效率 压式变量 齿轮泵 的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取 n，则 16 式中 液压泵的最大工作压力（ 液压泵的额定流量（ m3/s）。 在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即（ （ 线起伏变化较大，则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 式中 一个循环中每一动作阶段内所 需的时间（ s）； 一个循环中每一动作阶段内所需的功率（ W）。 按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内。电动机允许的短时间超载量一般为 25%。 压阀的选择 1）阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，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最低稳定速度的要求。 控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有 20%以内的短时间 过流量。 2）阀的型式，按安装和操作方式选择。 能器的选择 根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。 17 1）液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油，其有效工作容积为 式中 A液压缸有效作用面积（ l液压缸行程（ m）； K油液损失系数，一般取 K= 液压泵流量（ m3/s）； t动作时间（ s） 2）作应急能源，其有效工作容积为： 式中 要求应急动作液压缸总的工作容积（ 有效工作容积算出后，根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积，再根据其他性能要求，即可确定所需蓄能器。 道尺寸的确定 （ 1）管道内径计算 式中 Q通过管道内的流量（ m3/s）； 管内允许流速（ m/s），见表 5计算出内径 d 后，按标准系列选取相应的管子。 18 （ 2）管道壁厚 的计算 表 5允许流速推荐值 管道 推荐流速 /（ m/s） 液压泵吸油管道 般常取 1 以下 液压系统压油管道 3 6，压力高，管道短，粘度小取大值 液压系统回油管道 中 p 管道内最高工作压力（ d 管道内径（ m）； 管道材料的许用应力（ = ； b 管道材料的抗拉强度（ n 安全系数，对钢管来说， p 7，取 n=8； p n=6； p ，取 n=4。 箱容量的确定 初始设计时，先按经验公式（ 31）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。 油箱容量的经验公式为 19 V= 式中 液压泵每分钟排出压力油的容积（ 经验系数，见表 4 表 4经验系数 系统类型 行走机械 低压 系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 1 2 2 4 5 7 6 12 10 在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。 第 五 章 液压缸的计算 本章对 小型林木移栽机 液压系统进行设计计算。要求驱动它的液压传动系统完成 铲斗，铲刀打开 铲斗铲刀闭合掘土 提升 打开 的工作循环。其垂直上升林木 的重力为 5000N， 机架本省 重量为 1000N，快速上升行程 350度要求 45mm/s；慢速 上升行程为 100最小速度为 8mm/s；快速下降行程为 4500 速度要求 55mm/s，滑台采用 V 形导轨，其导轨面的夹角为 90 度，滑台与导轨的最大间隙为 2动加速和减速时间均为 压缸的机械效率为 载分析 工作负载 G=（ 5000+1000） N=6000N 摩擦负载 Ff= /2） 由于 林木 为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸求得 20N，取 有 静摩擦负载 20/=摩擦负载 20/=性负载 加速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ （ G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =向加速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =向制动 据以上计算。考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量。 21 升 液压缸主要参数的确定 初选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为 计算液压缸的尺寸 A=F/P=000000m =0000m D= 4A/ = (4*(10000*m =00m 按标准取： D=63 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径： D/（ =55/45 d=标准取 d=25 则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积 D/4=（ /4） *杆腔面积 （ D d ） /4= （ /4塞杆稳定性校核 因为活塞杆总行程为 450活塞杆直径为 25l/d=450/25=1810，需要进行稳定性校核，由材料力学中的有关公式，根据该液压缸一端支承一打铰接22 取末端系数 2=2，活塞杆材料用普通碳钢则：材料强度试验值 f=0 数 =1/5000，柔性系数 1=85， J/A=d/4=为 l/以，满足稳定性条件。 ，可以分别计算出铲刀油缸，铲斗油缸、开合油缸。 订液压系统图 液压系统图的拟订，主要考虑以下几个方面的问题： 1. 供油方式 该系统在快上和快下时做需流量较大，且比较接近。在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油方式显然是不合适的，宜选用双联式定量 齿轮泵 作为油源。 2. 调速回路 该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。 3. 速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接， 但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。 4. 平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留期间内保持重物的位置，特在液压缸23 的下腔进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。 为了防止左右铲刀、铲斗油缸超出滑轨行程，当油缸伸出碰到二位二通手动换向阀是，液压油由换向阀排入油箱中。 本液压系统的换向采用三位四通 Y 型中位机能的电磁换向阀。 压元件的选择 确定液压泵的型号及电动机功率 液压缸在整个 工作循环中最大工作压力为 于该系统比较简单，所以取其压力损失 p=以液压泵的工作压力为 + p=（ 个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄露按 10%计算，则两个泵的总流量应为 于溢流阀最小稳定流量为 3L/工进时液压缸所需要流量为 以，高压泵的输出流量不得少于 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用 的双联 齿轮泵 ，其额定压力为 积效率 =效率 =以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力和输出流量 *10*0 L/出 p *q ） / =电机产品目录，拟选用电动机的型号为 率为 750W，额定转速为 910r/ 选择阀类元件及辅助元件 24 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如表 5 表 5液压元件型号及规格（ 列） 序 号 名 称 通过流量 型号及规格 1 滤油器 齿轮泵 单向阀 外控顺序阀 溢流阀 三位四通电磁换向阀 34 单向顺序阀 液控单向阀 二位二通电磁换向阀 220 单向调速阀 1 压力表 2 压力表开关 3 柴油机 管：油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算。在本例中，出油口采用内径为 8径为 10紫铜管。 油箱：油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 V=（ 57） V=70L。 压系统的性能验算 压力损失及调定压力的确定 25 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为 s，通过的流量 为 值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算，因而必须以快进为依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为 v1=1=s=52mm/s 此时油液在进油管中的流速为 v=s。 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10%；而后者则与 通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为 则当通过阀的流量为 q 时的阀的压力损失为 q/ 因为 列 10径的阀的额定流量为 63L/加阀 10径系列的额定流量为 40L/在本例中通过每一个阀的最大流量仅为 以通过整个阀的压力损失很小，可以忽略不计。 同理，快上时回油路上的流量 q =（ q *A ） /A =回油路油管中的流速 v=s。由此可计算出 Re=vd/v= =75/以回油路上的沿程压力损失为 总的压力损失 由上面的结果可求出 p= 1） * 6 原设 p=与计算结果略有差异，应用计算出的结果来确定系统中压力阀的调定值。 压力阀的调定值 双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足快进的要求，保证双泵同时向系统供油，因而卸荷阀的调定值应略大于快进时泵的供油压力 + p=（ 以卸荷阀的调定压力应取 宜。 溢流阀的调定压力应大于卸荷阀调定压力 以取溢流阀调定压力为 3 背压阀的调定压力以平衡滑台自重为依据，即 P 背 = p 背 = 系统的发热与温升 根据以上的计算可知，在快上时电动机的输入功率为 / =上时的电动机的输入功率为 / =325W；而快上时其有用功率为上时的有效功率为 以慢上时的功率损失为 大于快上时的功率损失 以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升。 设油箱的三个边长在 1： 1： 11： 2： 3 范围内，则散热面积为 A= =假设通风良好，取 h=15/1000 m * C），所以油液的温升为 t=H/ 室温为 20 C，热平衡温度为 65 C，没有超出允许范围。 27 结论 随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天 和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈28 现了飞速发展之势。 我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同时也降低了生产成本，提高了经济效益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。 本课题主要研究小型铃木移栽机的液压部分， 通过本 次设计，我对液压方面的知识有了更深一步的了解，也进一步掌握了各类液压元件的功能以及经常会出现的故障。为以后的工作打下了坚实的基础。 我们即将步入社会，我们面临的将会是更多的困难和挑战， 只要我们努力学习，勇于实践，勤学好问，就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快 适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断前进，前进，再前进！ 总之，通过这次毕业设计，我的创新思维的能力，自学的能力，学以致用的能力都得到提高为，这为我以后的工作打 下一个良好的基础。 致谢 将近两个月的毕业论文阶段结束了， 这次毕业课程设计使我受益匪浅，为以后的工作打下一个良好的基础。在此，感谢学院为我们精心安排的毕业课程设计和良好的学习环境，使我们能更快更好地完成毕业设计。 在这段时间里，我得到了许多老师和朋友的关心和帮助。 首先，我要对我的指导老师 罗烈雷 表示最诚挚的谢意，在整个做毕业论文期29 间， 罗 老师无微不至的关心我的学习和生活，课题遇到困难时更是关注着课题的进程。俞老师高深的学术造诣、严谨的治学态度和勤勉的工作精神以及他平易近人的态度使我受益终身。 在我做毕业论文期 间我的同学给予了我很大的帮助，在我遇到困难的时候，总是不断给我提出许多有价值的意见，并且经常鼓励我。 最后感谢在我的课题进行中给予我帮助的所有的朋友们！ 参考文献 1朱成根。简明机械零件设计手册。机械工业出版社， 1999： 2成大先。机械设计手册。化学工业出版社， 2001： 3曹玉平，阎祥安。液压传动与控制 M。天津大学出版社， 2003： 4黄迷梅。液压气动密封与泄漏防治 M。 北京：机械工业出版社， 2003：5周士 昌。液压气动系统设计运行禁忌 470 倒 M北京：机械工业出版社，2002： 0 6陈次昌，宋文武。流动机械基础 M。北京：机械工业出版社， 2002： 7胡宗武、徐履冰、石来德。非标准机械设备设计手册 M。 北京 机械工业出版社， 2003： 8濮良贵、纪名刚。机械设计（第七版） M。北京高等教育出版社， 2001：9王昆，何小柏，汪信远。机械设计机械设计基础课程设计 M 北京高等教育出版社， 199510 工程力学 M。北京高等教育出版社， 2003 目录 摘要 . 1 . 1 第一章 前言 . 2 业设计目的 . 2 课题的内容和要求 . 3 题研究的意义 . 3 第二 章 林木移栽机机构 . 4 体结构及其主要参数 . 4 要部件结构分析与设计 . 5 章小结 . 8 第三章 制定基本方案和绘制液压系统图 . 9 定基本方案 . 9 制液压系统图 . 12 第四章 液压元件的选型与计算 . 14 压泵的选择 . 14 压阀的选择 . 16 能器的选择 . 16 道尺寸的确定 . 17 箱容量的确定 . 18 第五章 液压缸的计算 . 19 载分析 . 20 升液压缸主要参数的确定 . 21 订液压系统图 . 22 压元件的选择 . 23 压系统的性能验算 . 24 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 1 林木移栽机液压系统设计 摘要 为提高林木成活率，园林绿化等植树造林中多栽种根部带有土球的的林木，结构简单、高效的林木移栽机械更加倍受市场的青睐。对型林木移栽机的整体结构和铲刀组件，铲斗组件提升机构、液压系统等关 键部件进行了设计与分析，开发出了一种适合中小型林木的移栽机械 。 液压系统是林木移栽机的重要组成部分，主要包括液压泵，液压油缸、控制阀和油箱等 ， 本课题通过应用 术对 林木移栽机 液压系统设计，通过计算完成对液压缸、电磁阀、液压泵等选型。 关键字 林木移栽机；液压系统；液压缸； n to of in in s of a of is is an of of of of as 第一章 前言 业设计目的 毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围3 内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。 其主要目的： 一、 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手 册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 四、 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 课题的内容和要求 了解小型林木移栽机 的结构特点和工作方式，并重点对林木移栽机液压系统进行设计。 题研究的意义 随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但 促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈现了飞速发展之势。我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同也降低了生产成本，提高了经济效4 益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。 第二章 林木移栽机 机构 体结构及其主要参数 小型林木移栽机由主框架，提升架，铲刀 组件，铲斗组件和液压系统等组成，如图 示。提升架可沿主框架上下运动，铲斗可沿提升架上下运动。型林木移栽机可挂接在多种配套动力（如各种轮式拖拉机）上，各工作部件由液压油缸驱动。工作时，通过操纵液压系统的分配器，首先打开铲刀、铲斗，通过调整移栽机的位置，将被挖林木置于铲斗中心处，然后将提升架下移，使铲刀、铲斗置5 于地面上，操纵铲刀油缸将两铲刀入土后再操纵铲斗油缸将铲斗下挖至要求的深度后，通过提升架将铲刀、铲斗和林木同时提出地面，最后松开铲刀、铲斗，将根部带有圆台型土块的林木放入塑料盆中，以提高林木成活率， 方便运输。 型林木移栽机主要技术指标： 配套动力 18 22拉机） 土球大端直径 600木胸径 80120作效率 5080 株 /小时 图 型林木移栽机结构简图 要部件结构分析与设计 斗组件的设计 6 铲斗组件主要包括铲斗导轨、铲斗油缸、铲斗滑块和铲斗，如图 示。铲斗的运动轨迹由铲斗导轨控制。为实现一定直径林木的移栽要求，铲斗小端直径不能太小。铲斗设计为半圆台面形，导轨角度和圆台的角度相同， 以便使铲斗滑快能自如的上下移动。铲斗的大端直径为 600端直径为 450为500铲斗架处于闭合状态时铲斗导轨与铅垂方向的夹角为 图 木移栽机铲斗组件结构示意图 油缸两端均是铰接形式， 当铲斗油缸伸出时， 活塞杆与连接的滑块在铲斗的滑轨上移动，铲斗慢慢张开。反之，当油缸缩回回时，铲斗慢慢闭合。 刀组件的设计 铲刀组件主要包括铲斗油缸、连接件、铲刀臂和铲刀，如图 示。工作时铲刀绕铲刀臂旋转，依靠锋利的刀刃切断 林木的底根，同时铲入泥土的铲刀可以平衡一部分铲斗的入土阻力，起到了地锚的作用，以防移栽机被抬起。 7 图 木移栽机铲刀组件结构示意图 框架和提升架的设计 提升架通过滑块安装在主框架的导轨中，铲刀、铲斗等安装在提升架上。在提升油缸的作用下，提升架、铲刀及铲斗沿主框架轨道上下运动，用来提升完成挖掘工作的铲刀、铲斗及所要移栽的林木，其结构如图 示。 图 木移栽机主框架和提升架结构示意图 8 章小结 本章主要介绍了小型林木移栽机的机械结构部分，包括 主框架，提升架，铲刀组件，铲斗组件和液压系统等组成 。并分析了 主框架，提升架，铲刀组件，铲斗组件 部分的部件组成，下面我们将重点介绍液压系统的设计与计算。 9 第三章 制定基本方案和绘制液压系统图 定基本方案 （ 1）制定调速方案 液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。 方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换 向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合 容积节流调速。 节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。 容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。 容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。 节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。 10 调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。 节流调速一般采用 开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。 容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。 （ 2）制定压力控制方案 液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系 统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。 在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。 在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。 （ 3）制定顺序动作方案 主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加 工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动11 到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。 另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或 打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。 （ 4）选择液压动力源 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。 为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对 长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。 油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 12 制液压系统图 小型林木移栽机 系统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监测，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）。 图 木移栽机液压原理图 如图 林木移栽机液压原理图，其中包含：三位四通电磁换向阀； 齿轮泵 ；油滤器；单向阀；液压锁；平衡阀；限位二位二通手动换向阀；液压缸组成。其中各液压元件的作用： 齿轮泵 ：液压动力源 单向阀：防止回流现象产生 三位四通电磁换向阀：改变油路的流向 13 限位二位二通手动换向阀：防止液压缸超出规定行程 液压锁：防止液压缸由于外界原因，在电磁阀中位时移 动 平衡阀：使液压缸两工作腔压力平衡。 14 第四章 液压元件的选型与计算 压泵的选择 1）确定液压泵的最大工作压力 pp pp p 式中 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。 算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取 p=（ 路复杂，进口有调阀的，取 p=（ 2）确定液压泵的流量 液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为 （ 式中 K系统泄漏系数，一般取 K= 同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（ 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 0s。 系统使用蓄能器作辅助动力源时 式中 K系统泄漏系数，一般取 K= 液压设备工作周期（ s）； 每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（ 15 z液压缸或液压马达的个数。 3）选择液压泵的规格 根据以上求得的 ，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本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%。 4）确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（ （ 变化较平缓，则 式中 液压泵的最大工作压力（ 液压泵的流量（ m3/s） ； P液压泵的总效率，参考表 4择。 表 4压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 齿轮泵 柱塞泵 总效率 压式变量 齿轮泵 的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取 n，则 16 式中 液压泵的最大工作压力（ 液压泵的额定流量（ m3/s）。 在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即（ （ 线起伏变化较大，则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 式中 一个循环中每一动作阶段内所 需的时间（ s）； 一个循环中每一动作阶段内所需的功率（ W）。 按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内。电动机允许的短时间超载量一般为 25%。 压阀的选择 1）阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，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最低稳定速度的要求。 控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有 20%以内的短时间 过流量。 2）阀的型式，按安装和操作方式选择。 能器的选择 根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。 17 1）液压执行元件短时间快速运动，由蓄能器来补充供油，其有效工作容积为 式中 A液压缸有效作用面积（ l液压缸行程（ m）； K油液损失系数，一般取 K= 液压泵流量（ m3/s）； t动作时间（ s） 2）作应急能源，其有效工作容积为： 式中 要求应急动作液压缸总的工作容积（ 有效工作容积算出后，根据有关蓄能器的相应计算公式，求出蓄能器的容积，再根据其他性能要求，即可确定所需蓄能器。 道尺寸的确定 （ 1）管道内径计算 式中 Q通过管道内的流量（ m3/s）； 管内允许流速（ m/s），见表 5计算出内径 d 后，按标准系列选取相应的管子。 18 （ 2）管道壁厚 的计算 表 5允许流速推荐值 管道 推荐流速 /（ m/s） 液压泵吸油管道 般常取 1 以下 液压系统压油管道 3 6，压力高，管道短，粘度小取大值 液压系统回油管道 中 p 管道内最高工作压力（ d 管道内径（ m）； 管道材料的许用应力（ = ； b 管道材料的抗拉强度（ n 安全系数，对钢管来说， p 7，取 n=8； p n=6； p ，取 n=4。 箱容量的确定 初始设计时，先按经验公式（ 31）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。 油箱容量的经验公式为 19 V= 式中 液压泵每分钟排出压力油的容积（ 经验系数，见表 4 表 4经验系数 系统类型 行走机械 低压 系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 1 2 2 4 5 7 6 12 10 在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。 第 五 章 液压缸的计算 本章对 小型林木移栽机 液压系统进行设计计算。要求驱动它的液压传动系统完成 铲斗，铲刀打开 铲斗铲刀闭合掘土 提升 打开 的工作循环。其垂直上升林木 的重力为 5000N， 机架本省 重量为 1000N，快速上升行程 350度要求 45mm/s；慢速 上升行程为 100最小速度为 8mm/s；快速下降行程为 4500 速度要求 55mm/s，滑台采用 V 形导轨，其导轨面的夹角为 90 度，滑台与导轨的最大间隙为 2动加速和减速时间均为 压缸的机械效率为 载分析 工作负载 G=（ 5000+1000） N=6000N 摩擦负载 Ff= /2） 由于 林木 为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸求得 20N，取 有 静摩擦负载 20/=摩擦负载 20/=性负载 加速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ （ G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =向加速 G/g） *（ v/ t） =（ 6000/*（ =向制动 据以上计算。考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量。 21 升 液压缸主要参数的确定 初选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为 计算液压缸的尺寸 A=F/P=000000m =0000m D= 4A/ = (4*(10000*m =00m 按标准取： D=63 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径： D/（ =55/45 d=标准取 d=25 则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积 D/4=（ /4） *杆腔面积 （ D d ） /4= （ /4塞杆稳定性校核 因为活塞杆总行程为 450活塞杆直径为 25l/d=450/25=1810，需要进行稳定性校核，由材料力学中的有关公式，根据该液压缸一端支承一打铰接22 取末端系数 2=2，活塞杆材料用普通碳钢则：材料强度试验值 f=0 数 =1/5000，柔性系数 1=85， J/A=d/4=为 l/以，满足稳定性条件。 ，可以分别计算出铲刀油缸，铲斗油缸、开合油缸。 订液压系统图 液压系统图的拟订，主要考虑以下几个方面的问题： 1. 供油方式 该系统在快上和快下时做需流量较大，且比较接近。在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油方式显然是不合适的，宜选用双联式定量 齿轮泵 作为油源。 2. 调速回路 该系统在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。 3. 速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接， 但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。 4. 平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留期间内保持重物的位置，特在液压缸23 的下腔进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。 为了防止左右铲刀、铲斗油缸超出滑轨行程，当油缸伸出碰到二位二通手动换向阀是，液压油由换向阀排入油箱中。 本液压系统的换向采用三位四通 Y 型中位机能的电磁换向阀。 压元件的选择 确定液压泵的型号及电动机功率 液压缸在整个 工作循环中最大工作压力为 于该系统比较简单，所以取其压力损失 p=以液压泵的工作压力为 + p=（ 个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄露按 10%计算，则两个泵的总流量应为 于溢流阀最小稳定流量为 3L/工进时液压缸所需要流量为 以，高压泵的输出流量不得少于 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用 的双联 齿轮泵 ，其额定压力为 积效率 =效率 =以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力和输出流量 *10*0 L/出 p *q ） / =电机产品目录，拟选用电动机的型号为 率为 750W，额定转速为 910r/ 选择阀类元件及辅助元件 24 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如表 5 表 5液压元件型号及规格（ 列） 序 号 名 称 通过流量 型号及规格 1 滤油器 齿轮泵 单向阀 外控顺序阀 溢流阀 三位四通电磁换向阀 34 单向顺序阀 液控单向阀 二位二通电磁换向阀 220 单向调速阀 1 压力表 2 压力表开关 3 柴油机 管：油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算。在本例中，出油口采用内径为 8径为 10紫铜管。 油箱：油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 V=（ 57） V=70L。 压系统的性能验算 压力损失及调定压力的确定 25 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为 s，通过的流量 为 值较小，主要压力损失为调速阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算，因而必须以快进为依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，其快上时液压缸的速度为 v1=1=s=52mm/s 此时油液在进油管中的流速为 v=s。 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10%；而后者则与 通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为 则当通过阀的流量为 q 时的阀的压力损失为 q/ 因为 列 10径的阀的额定流量为 63L/加阀 10径系列的额定流量为 40L/在本例中通过每一个阀的最大流量仅为 以通过整个阀的压力损失很小，可以忽略不计。 同理，快上时回油路上的流量 q =（ q *A ） /A =回油路油管中的流速 v=s。由此可计算出 Re=vd/v= =75/以回油路上的沿程压力损失为 总的压力损失 由上面的结果可求出 p= 1） * 6 原设 p=与计算结果略有差异，应用计算出的结果来确定系统中压力阀的调定值。 压力阀的调定值 双联泵系统中卸荷阀的调定值应该满足快进的要求，保证双泵同时向系统供油，因而卸荷阀的调定值应略大于快进时泵的供油压力 + p=（ 以卸荷阀的调定压力应取 宜。 溢流阀的调定压力应大于卸荷阀调定压力 以取溢流阀调定压力为 3 背压阀的调定压力以平衡滑台自重为依据，即 P 背 = p 背 = 系统的发热与温升 根据以上的计算可知，在快上时电动机的输入功率为 / =上时的电动机的输入功率为 / =325W；而快上时其有用功率为上时的有效功率为 以慢上时的功率损失为 大于快上时的功率损失 以较大的值来校核其热平衡，求出发热温升。 设油箱的三个边长在 1： 1： 11： 2： 3 范围内，则散热面积为 A= =假设通风良好，取 h=15/1000 m * C），所以油液的温升为 t=H/ 室温为 20 C，热平衡温度为 65 C，没有超出允许范围。 27 结论 随着现代化城市的高速发展、人们环境意识的不断增强，城乡生态环境矛盾日益突出，建设生态园林，进行城乡绿化，营造青山、碧水、蓝天 和谐的人居生态环境不仅是现代城乡发展要求，更是人们对美好生活的渴望。城市环境的建设，不但促使了各地城市不断增加环境和景观的建设投入，同时也使我国园林事业呈28 现了飞速发展之势。 我国目前林木的移栽大都采用人工作业，劳动强度大，作业效率低、成本高、成活率低。采用机械化作业可提高工效几十倍甚至上百倍，减轻了劳动强度，加快了城市园林化的步伐，同时也降低了生产成本，提高了经济效益。因此研制开发适合常规配套动力的林木移栽机械具有十分重要的现实意义，其产品具有广阔的市场前景。 本课题主要研究小型铃木移栽机的液压部分， 通过本 次设计，我对液压方面的知识有了更深一步的了解，也进一步掌握了各类液压元件的功能以及经常会出现的故障。为以后的工作打下了坚实的基础。 我们即将步入社会，我们面临的将会是更多的困难和挑战， 只要我们努力学习，勇于实践，勤学好问，就会懂得以前不明白或不十分明白的道理，就会很快地成长和成熟起来，我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快 适应这个多变的社会，充分发挥长处，朝我的方向不断前进，前进，再前进！ 总之，通过这次毕业设计，我的创新思维的能力，自学的能力，学以致用的能力都得到提高为，这为我以后的工作打 下一个良好的基础。 致谢 将近两个月的毕业论文阶段结束了， 这次毕业课程设计使我受益匪浅，为以后的工作打下一个良好的基础。在此，感谢学院为我们精心安排的毕业课程设计和良好的学习环境，使我们能更快更好地完成毕业设计。 在这段时间里，我得到了许多老师和朋友的关心和帮助。 首先，我要对我的指导老师 罗烈雷 表示最诚挚的谢意，在整个做毕业论文期29 间， 罗 老师无微不至的关心我的学习和生活，课题遇到困难时更是关注着课题的进程。俞老师高深的学术造诣、严谨的治学态度和勤勉的工作精神以及他平易近人的态度使我受益终身。 在我做毕业论文期 间我的同学给予了我很大的帮助，在我遇到困难的时候，总是不断给我提出许多有价值的意见，并且经常鼓励我。 最后感谢在我的课题进行中给予我帮助的所有的朋友们！ 参考文献 1朱成根。简明机械零件设计手册。机械工业出版社， 1999： 2成大先。机械设计手册。化学工业出版社， 2001： 3曹玉平，阎祥安。液压传动与控制 M。天津大学出版社， 2003： 4黄迷梅。液压气动密封与泄漏防治 M。 北京：机械工业出版社， 2003：5周士 昌。液压气动系统设计运行禁忌 470 倒 M北京：机械工业出版社，2002： 0 6陈次昌，宋文武。流动机械基础 M。北京：机械工业出版社， 2002： 7胡宗武、徐履冰、石来德。非标准机械设备设计手册 M。 北京 机械工业出版社， 2003： 8濮良贵、纪名刚。机械设计（第七版） M。北京高等教育出版社， 2001：9王昆，何小柏，汪信远。机械设计机械设计基础课程设计 M 北京高等教育出版社， 199510 工程力学 M。北京高等教育出版社， 2003