1、全套图纸，加 153893706目 录摘要 .11 前言 21.1 带式输送机张紧装置的主要作用 21.2 张紧装置的类型及发展现状 31.2.1 固定张紧装置 .31.2.2 重锤张紧装置 .41.2.3 液压张紧装置 .41.3 张紧装置发展趋势 42 整体方案设计 .42.1 主要设计要求 52.2 方案选择 52.2.1 方案一 .52.2.2 方案二 .62.3 方案对比及确定 62.4 系统主要参数确定 73 液压缸设计 .73.1 液压缸主要零件设计 73.1.1 缸筒选择 .73.1.2 缸筒材料 .83.1.3 缸筒计算 .83.1.4 活塞杆 103.1.5 活塞杆的计算
2、113.1.6 活塞杆的导向套、密封和防尘 123.1.7 活塞 123.2 密封圈、防尘圈的选用 .133.3 液压缸的类型和安装形式 .143.4 耳轴的安装 .143.5 液压缸支架设计 .154 确定液压泵及配套电机 154.1 液压泵的选用 .154.1.1 液压泵在系统中的作用 154.1.2 液压泵的分类 164.1.3 选用液压泵的原则和根据 164.1.4 液压泵的主要性能参数 164.2 电动机的选用 .175 确定液压系统元件、辅件 185.1 液压系统中液压元件选取 .185.2 确定液压辅件 .195.2.1 蓄能器的选用 205.2.2 过滤器的选用 215.2.3
3、 液压管路的设计 226 液压泵站设计 236.1 液压泵站分类及特点 .236.2 油箱极其辅件 .236.2.1 油箱的用途和分类 236.2.2 油箱的构造和设计要点 246.2.3 油箱容积确定 256.3 液压油箱的结构设计 .257 液压工作介质的选用 .307.1 对液压工作介质的主要要求 .307.2 对液压工作介质的选用 .318 液压系统的安装、使用和维护 .318.1 液压系统的安装、试压和调试 .318.1.1 液压系统的安装 318.1.2 液压元件的安装 358.1.3 管路的安装与清洗 368.2 试压 .368.3 调试 .368.4 液压系统常见故障诊断与排除
4、 .378.5 本装置的安装与使用操作 .388.5.1 安装 388.5.2 运行前的准备工作 388.5.3 液压系统的试运行 388.5.4 注意事项 388.5.5 安全保护装置及事故处理 388.5.6 保养与维修 399 结论 .39参考文献 401带式运输机液压张紧装置设计摘 要： 张紧装置是带式输送机不可缺少的部分，是影响输送带动张力的主要部件之一，它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命，对于大运量、长距离等大型带式输送机的正常运行而言尤为重要。本带式输送机液压张紧装置的设计是在吸收国、内外输送机张紧技术的基础上，根据国内带式输送机的运行特点及要求研制的一种新型液压张紧装置
5、。采用比例控制技术及可靠性较高的可编程控制技术，可以对张紧力进行多点控制，根据不同工作情况随时调节张紧力的大小。自动实现在胶带机在启动时提供较大张力（约为正常运行时张力的 1.5 倍） ，正常运行时较小张力。使胶带在工作过程中有科学合理的张力，即防止了胶带启动时打滑，又可使胶带机正常运行不在过紧状态。利用该装置可以延长胶带的寿命，大大节约输送机的运行成本。本设计中，利用滑轮机构增大了张紧行程，避免使用行程较长的液压缸，减少了制造液压缸的难度。液压系统中采用蓄能器，可以最大限度的吸收液压冲击，减小对负载变化对胶带的冲击，提高胶带的使用寿命。1 前言带式输送机结构简单,工作平稳可靠,能实现连续长距
6、离大倾斜输送,运行费用低,可在胶带的任意位置加卸料,具有生产效率高、输送量大的特点,被广泛应用于煤炭、冶金以及粮食等许多工业领域。经过长时间发展,带式输送机已经在技术上具备了大运量、大功率的现代化散状物料输送设备的特征。张紧装置是带式输送机的一个基本组成部分,是保证带式输送机正常工作的重要部件，它的性能好坏直接影响带式输送机整机的工作性能 1。1.1 带式输送机张紧装置的主要作用带式输送机在工作过程中,输送带会由于拉力和惯性的作用发生蠕变,导致输送带变长松弛而无法工作。输送带张紧装置是保证输送带能持续正常工作的重要组件。张紧装置在带式输送机中具有以下作用 2:(1)保证带式输送机驱动滚筒分离点
7、的足够张力,防止输送带打滑,从而将驱动装置传递的摩擦牵引力传递给输送带,以带动输送机的正常运转。(2)保证承载分支最小张力点的必须张力,限制输送带在托辊之间的垂度,防止物2料垂直跳动对托辊形成冲击而导致电机能量的损失及物料的洒落现象。(3)在输送带、传动滚筒等部件维修时释放输送带中的张紧力。1.2 张紧装置的类型及发展现状张紧装置直接影响带式输送机的整机性能。目前张紧装置主要分为固定、重锤和液压3种。1.2.1 固定张紧装置固定张紧装置的特点是张紧滚筒在运转过程中的位置保持不变,张紧力不能自动进行调节,只有在停车状态,才能对张紧力和张紧行程进行调整。固定张紧装置的优点是张紧滚筒位置固定,操作维
8、护方便,一般用于小型带式输送机。螺旋张紧装置如图1所示 3。图 1 螺旋张紧装置1.2.2 重锤张紧装置重锤张紧装置是靠重锤的重力将输送带张紧,张紧力的大小依靠增加或减少重锤重量来调节。重锤张紧装置又分为重载车式和重锤式。重载车式是将重物由钢丝绳通过定滑轮与滑动小车相连,将张紧滚筒固定在滑动小车上,由重物拉动滑动小车对输送带产生张紧力，重载车式装置如图2所示。 图 2 重锤张紧装置31.2.3 液压张紧装置通过液压油缸(或绞车)的快速位移来吸收输送带的弹性伸长,分为液压绞车张紧、液压油缸张紧、液压油缸与固定绞车组合张紧3种。液压绞车张紧装置是通过液压马达动作,使张紧绞车卷进和松开输送带来自动调
9、节输送带的张紧力;液压油缸张紧装置通过液压站压力使油缸产生伸缩来调节带式输送机的张紧力。液压张紧装置如图3所示 4。(1)张紧小车；(2)钢丝绳；(3)定滑轮；(4)动滑轮；(5)油缸支座；(6)张紧油缸；(7)电控箱；(8)液压泵站；(9)胶管；(10)蓄能站；(11)轨道；(12)输送带图 3 液压张紧装置1.3 张紧装置发展趋势综上所述,按常规方式设计的各种张紧装置,其动态调节很难达到最佳张紧效果，主要问题在于设计都是在静态特性的基础上,通过对起动、运行各阶段不同张力的要求进行设计,未能考虑负载动态变化对胶带张力的影响,因此产生调节的不合理性。在输送带张力过度时,输送带过张紧,应力疲劳加
10、大,容易出现皮带拉断故障;在输送带张力不足时,导致皮带打滑及断带、着火故障,而且还容易出现皮带横向振动过大、功率消耗过大等一系列问题。针对DYL 系列和其他常规张紧装置存在的问题,基于输送机驱动电机电流与负载间呈现对应比例关系的考虑,现在有科学家提出了一种基于电机电流输入控制的力反馈动态张紧装置的设计方案。其基本原理是:通过识别驱动电机的电流变化来间接识别输送带上载荷量的变化,以电机电流为闭环回路的控制信号,通过电流与负载的对应关系计算出理论张紧力的值,然后与力传感器所测的实际张紧力的值进行比较,从而适应负载的动态变化 5。42 整体方案设计2.1 主要设计要求了解长距离带式输送机的工作过程、
11、张紧装置的作用，了解各种张紧装置的工作原理及特点，设计一台液压张紧装置。2.2 方案选择2.2.1 方案一方案一的原理图如图4所示(1) 慢速绞车；(2) 张紧小车；(3) 输送带；(4) 手动换向阀；(5) 张紧油缸；(6) 单向阀；(7) 电磁换向阀；(8) 油泵；(9) 油箱；(10) 溢流阀；(11) 溢流阀；(12) 压力继电器图 4 张紧装置原理其工作原理为：当司机合上开关后，电控箱开始工作。首先启动油泵8，压力油经过手动换向阀4及单向阀6进入油缸，拉动张紧小车2；然后启动慢速绞车，直接拉动张紧小车2。当达到输送机启动时所需的张紧力时，电动箱的压力继电器控制输送机启动。溢流阀10控
12、制胶带的最大张紧力。正常运行阶段张紧力由压力继电器J1,J2和溢流阀调整。溢流阀10的调定压力比溢流阀11的调定压力高。通过这种控制就可以保证输送胶带的自动张紧，张紧力减小时，溢流阀11关闭，油泵向油缸补液，油缸拉动张紧小车提高张紧力；张紧力超出整定范围时，溢流阀11打开进行回油，油缸带动张紧小车减小张紧力。启动与正常运行这两个阶段由测速装置进行控制，将速度信号转换为开关信号，由电磁阀7进行切换。52.2.2 方案二液压张紧装置的原理如图4所示：(1) 液压泵；(2) 过滤器；(3) 单向阀；(4) 电磁换向阀；(5) 溢流阀；(6) 压力表；(7) 单向节流阀；(8) 液控单向阀；(9) 溢
13、流阀；(10) 蓄能器； (11) 压力表；(12) 压力传感器；(13) 液压缸图 4 液压张紧装置原理液压原理图见图 2-3：张紧时，电控系统使电磁换向阀到左位；由液压油泵排出的压力油先经过精过滤器-单向阀电磁换向阀单向节流阀液控单向阀后进入液压缸的活塞杆腔。使液压缸达到预定张紧力。当张紧油缸的工作压力达到额定值的1.5倍时，压力传感器发出信号，输送机启动。平稳启动后，压力传感器发出信号，使三位四通阀打到右位，当系统的工作压力调定为正常工作所需的压力后，压力传感器发出信号，使三位四通阀回到中位。当负载过大时，高压溢流阀9开启卸载，保护系统。当系统压力小于正常工作压力时，压力传感器发出信号，
14、使三位四通阀打到左位，补油。系统工作压力到正常工作压力后，压力传感器发出信号，使三位四通阀回到中位。2.3 方案对比及确定方案一的优点是，它是靠油缸来张紧皮带的，只要选用对应大小的液压缸，即可达到规定的张紧力要求，结构设计比较紧凑。由于它是采用压力继电器来控制系统，6所以它容易实现自动化。它的缺点就是，对于张紧力不能达到实时控制，不容易实现张紧力的点动控制。方案二的优点是，它可自动调节张紧力，能达到减少设备投资及运行费用的目的；适应性强，该张紧带现已系列化,适应范围较广,设计张紧小车最大张紧力为400kN ,最大张紧行程为24m ,所以一般可满足各种大型带式输送机对张紧系统的要求；该张紧装置还
15、可以与输送机的集控装置连接,以实现对张紧站的远距离控制。与机械传动和电力拖动系统相比，液压传动具有以下优点：(1)液压元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。(2)可以在运行过程中实现大范围的无级调速，调速范围可达2000：1。(3)操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现工作循环和自动过载保护。通过以上两种方案的比较，液压张紧自动张紧装置，性能完善、工作平稳、可靠、张力的设定和调解方便、操作简单、张紧行程和张力的调节范围大，适应多种工况的需要、工作可靠，是
16、一种先进理想的张紧装置。在此选择第二种方案进行设计。2.4 系统主要参数确定查机械设计手册第四卷液压传动部分相关数据，确定液压缸的工作压力为20Mpa。系统最高压力调定为25Mpa。根据经验，初定液压缸的速度0.3m/min 4。3 液压缸设计 3.1 液压缸主要零件设计3.1.1 缸筒选择常用的缸筒结构有法兰连接、外螺纹连接、内螺纹连接以及外半环连接等多种类型。本设计中选用外螺纹连接。而液压缸分为单作用液压缸、双作用液压缸和组合式液压缸三种形式。通过对比各种类型的优缺点，本设计中设计单作用活塞式液压缸。同时液压缸的常用安装形式有耳环型、脚架型、法兰型和耳轴型安装，这里选择端部耳环型安装，其安
17、装如图5所示 4。7图 5 安装图3.1.2 缸筒材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要求有良好的焊接性能。本设计中选用45号钢，毛坯采用退火的冷拔或热轧无缝钢管。材料机械性能如下表1所示：表 1 材料性能材料 b 最小值 s 最小值 s 最小值45 610 610 143.1.3 缸筒计算根据设计的主要要求，液压张紧装置的张紧行程、最大张紧力，以及张紧装置是通过一根钢丝绳绕过定动滑轮装置与液压的耳环连接等已知条件可以知道液压缸的主要设计参数 6：液压缸负载作用力：F=600KN液压缸行程：S=3400mm (1)液压缸工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备类型来确定，不同
18、液压设备采用的压力范围也不同。查液压传动部分相关数据，并考虑到液压系统压力，初步选取液压缸的公称压力系列为31.5Mpa。(2)液压缸内径和活塞杆外径的确定 7当液压缸理论作用力F（包括推力F1 及拉力F2）及供油压力P为已知时，根据公式：26410FDd（1）其中 F 表示液压缸的理论作用力。1/tF（2）F1 表示液压缸的理论拉力； 表示负载率； 表示液压缸的总效率，默认为 1；t由此根据公式（2）可得 F = 666KN。8不妨以 P 表示供油压力，单位为 MP；d 表示活塞杆的直径； 表示液压缸的速比，根据压力，在液压设计手册查取为 1.33；存在如下公式（3）：1dD（3）将公式(3
19、)代入公式(1)可求得D = 220m;不妨假设圆整D的标准值选220mm,则计算活塞杆外径得d=103mm;计算速比主要是为了确定活塞杆的直径和要否设置缓冲装置。速比不宜过大或过小，以免产生过大的背压或者活塞杆太细，稳定性不好。验算油缸的最大回程张紧力，其计算公式如(4)所示: (4)23.1459*()=DdpF根据公式(4)得到的结果为770KN,要大于要求的666KN,符合要求。由此可知液压缸的缸筒内径D=220mm,活塞杆直径d=100mm。(3)液压缸壁厚关于液压缸壁厚可以按照公式(5)计算：(5)maxax2.3pPD其中 Pmax 表示液压缸筒内最高的工作压力； 表示缸筒材料的
20、许用应力，本设p计中选用 45#钢；(6)bpn其中 表示缸筒材料的抗拉强度；n 表示安全系数，通常取 5。由此可得 为b p122MPa。将 代入公式(5)可得 =22.55mm。p考虑到缸筒的外径公差余量缸筒的壁厚定为25mm。(4)壁厚验算额定工作压力 nP额定工作压力 应低于一定极限值，以保证工作安全：(7)221()0.35snD其中 表示缸筒材料的屈服强度； 表示缸筒的外径。根据公式(7)可知道s1必须少于42.4mpa，而当前值31.5符合要求。nP9发生塑性变形的压力同时额定工作压力也应与返券塑性变形压力有一定的比例范围，以避免塑性变形的发生，其计算公式如(8)所示：(8)(0
21、.35.42)Pn rlP其中 表示缸筒发生塑性变形的压力，单位为 MPa。而其中 的计算公式如(8)n Prl所示：(9)12.3rlsDLg其中 表示缸筒材料的屈服强度； 表示缸筒的外径； 表示缸筒的内径。s D根据上述公式可得 小于39.1MPa，满足要求。nP缸筒的爆裂压力 r缸筒的爆裂压力 的计算公式如(10)所示：(10)12.3rbDLg根据计算公式可得 等于 125mpa，满足要求。Pr(5)缸筒底部厚度确定缸底底部为平面时，其厚度 可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算，其计算公式如(11) 所示：(11)20.43pPD其中 D2 代表计算厚度外直径；P 代表缸内最大
22、工作压力； 代表缸底材料的需p用应力，这里选用 45#钢。由此可得 大于等于 0.0165m，设计中壁厚取 63mm。(6)活塞与活塞杆联接处外半卡环的宽度及厚度的校核半环截面上的切应力计算公式如(12)所示：(12)250.7501041pMPaal (7)前缸盖与缸筒联接处内半卡环的宽度及厚度的校核，其公式如(13)所示：(13).Dl半环截面上的挤压应力计算公式如(14)所示：(14)2250.156183.8208cp PaMah 3.1.4 活塞杆活塞杆的端部结构形式选择外螺纹，其结构简图如图 6 所示： 10图 6 活塞杆(1)活塞杆结构活塞杆有实心杆和空心杆两种，见下图。空心活塞
23、杆的一端，要留出焊接和热处理时用的通气孔 d2，本设计选择其中的实心活塞杆结构。(2)活塞杆材料实心活塞杆材料为 35、45 钢；空心活塞杆材料为 35、45 无缝钢管。本设计选择45 钢作为活塞杆材料。(3)活塞杆的技术要求塞杆的热处理：粗加工后调质到硬度为 229285HB,必要时，再经高频淬火，硬度达 4555HRC。活塞杆 d 和 d1 的圆度公差值，按 9、10 或 11 级精度选取。我选取 10 级精度。活塞杆 d 的圆柱度公差值，应按 8 级精度选取。活塞杆 d 对 d1 的径向跳动公差值，应为 0.01mm。端面 T 的垂直度公差值，则应按 7 级精度选取。活塞杆上的螺纹，一般
24、应按 6 级精度加工；如载荷较小，机械振动也较小时，允许按 7 级或 8 级精度制造。这里选择按 6 级精度加工。活塞杆上若有联接销孔时，该孔径按 H11 级加工。该孔轴线与活塞杆轴线的垂直公差值，按 6 级精度选取。活塞杆上下工作表面的粗糙度为 Ra0.63m，必要时，可以镀铬，镀层厚度约为 0.05mm,镀后抛光。3.1.5 活塞杆的计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似的用直杆承受拉压载荷的简单计算公式进行计算，具体如公式(15)所示 7：(15)62104pFd11其中 F 表示活塞杆的作用力；d 表示活塞杆的直径； 表示材料的许用应力；其p中无缝钢管 =100110
25、Map；根据公式可得 等于 76.43，满足要求。p活塞杆一般都设有螺纹、退刀槽等结构，这些部位往往是活塞杆上的危险截面，也要进行计算。活塞杆两端的螺纹 M72 处是危险截面，危险截面处的合成应力应满足公式(16)：(16) 21.8npFd其中 F2 表示活塞杆的拉力；d 2 表示危险截面处的直径； 表示材料的许用应力，p对中碳钢（调质）， =400Mpa，根据计算公式可得 等于 192mpa，满足要求。p n3.1.6 活塞杆的导向套、密封和防尘活塞杆导向套在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有杆侧的密封。外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘和
26、水分带到密封装置处，损坏密封装置。当导向套采用非耐磨材料时，其内圈还可装设导向环，用作活塞杆的导向。导向套的结构采用轴套式。导向套长度的确定：通常采用两段导向段，每段宽度为 d/3，两段中线距离为2d/3。受力分析：分析导向套的受力情况。本次设计的液压缸受力主要为拉力，与活塞杆轴线重合，所以外力作用在活塞上的力矩主要为由安装形式决定的重力产生的力矩。即导向套受到的支撑压应力非常小。远远小于材料的许用压应力，可以不进行验算。所以设计时满足结构及运动要求即可。导向长度的确定：导向长度过短，将使液压缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度
27、，一般缸的最小导向长度应满足公式(17) 6：(17)20SDHm由此可得 。8导向套滑动面的长度 A，在缸径小于 80mm 时，取 A=（0.61.0）D 当缸径大于80mm 时，取 A=（0.61.0）d本次设计液压缸缸径为 220mm。大于 80mm。所以代入第二个公式，即A=（0.61.0 ） d。选择 A=0.8 d=0.870=56mm。3.1.7 活塞12选用组合活塞。组合式活塞结构多样，主要受密封型式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环的大量使用，多数密封圈与导向环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。图 7 为活塞连接图。(1)活塞杆；(2)活
28、塞；(3)套筒；(4)弹性挡圈；(5)外半卡环图 7 活塞联接图(2)活塞与活塞杆的连接： 选用卡环式，用锁紧机构防止工作时由于往复运动而松开。同时采用静密封。(3)活塞的密封：采用车氏组合密封角形滑环式。(4)活塞尺寸与加工公差：活塞宽度取值为活塞外径的 0.8 倍。活塞外径的配合采用 f9，外径对内孔的同轴度公差不大于 0.02mm，端面与轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm，外表面的圆度和圆柱度不大于外径公差之半。 (5) 活塞的材料液压缸活塞常用的材料为耐磨铸铁、灰铸铁(HT300、HT350)、钢(有的在外径上套有尼龙 66、尼龙 1010 或夹布酚醛塑料的耐磨环)及铝合
29、金等。选择 45 作为液压缸活塞的材料。3.2 密封圈、防尘圈的选用13O 形密封圈是一种横断面形状为圆形的耐油橡胶形（简称 O 形圈），是液压设备中使用得最多，最广泛的一种密封件，可用于静密封和动密封。一般用于动密封的 O形圈也可以用于静密封。与其它的密封圈相比，O 形圈具有以下优点：(1)密封性能好，用量少;(2)密封部位结构简单、占用空间小、拆装方便;(3)对油液、压力和温度的适应性好;(4)动摩擦阻力较小，既可做动密封，又可做静密封使用.其缺点是在作动密封时，启动摩擦阻力较大，使用寿命短。3.3 液压缸的类型和安装形式根据前文分析本文设计的液压缸选择单作用活塞式液压缸，并且选择耳轴型安
30、装。通用型液压缸结构比较简单，零部件标准化、制造和安装都比较方便。因此，用途比较广泛，使用于各种液压系统。它一般有拉杆型、焊接型和法兰型液压缸。其中焊接型液压缸的缺点在于由于受到前端盖与缸筒连接强度的限制，缸的内径不能太大，额定压力不能太高。通常额定压力小于 25MPa，缸筒内径小于 320mm。拉杆型液压缸的端盖有圆形和方形两种，拉杆型液压缸的优点在于制造成本较低,适用于批量生产.法兰型液压缸的缸筒与前端盖和后端盖均采用法兰连接.法兰与缸筒有整体结构式,也有采用焊接和螺纹等方式的法兰型液压缸的缸筒内径通常大于 100mm,外形尺寸大,额定压力高,能承受较大的冲击负载和恶劣的外界环境条件,属重
31、型液压缸,多用于重型机械,冶金机械等.法兰型液压缸的通常额定压力小于 35MPa,缸筒内径小于 320m，允许最大行程 10m。这次设计的液压缸,是用于牵引皮带前后运动,活塞杆的行程为 3.4m,牵引力为600KN,结合以上的介绍可以选择单作用活塞式液压缸,液压缸的安装选择销轴型,液压缸的连接方式前端盖采用卡环式连接,后端盖采用焊接方式 8.3.4 耳轴的安装耳轴结构图如图 8 所示：14图 8 耳轴结构图(1)缸体上耳轴的校核液压缸缸体上设计有两个直径为 80mm,长为 70mm 的耳轴，耳轴主要受挤压力和剪切力作用。由下式 18 校核耳轴所受的挤压应力：(18)/bsbsbsFA其中 F
32、代表耳轴所受的挤压力； Abs 表示挤压面积； 表示许用挤压应力，这bs里选用 45 钢， =183Map1.5bsp将数据代人式(18) 得： 347019828bs bs由公式(19) 校核耳轴所受的剪切应力：(19)/sFA其中 Fs 代表剪切力；A 代表剪切面积； 代表许用剪切应力，可得 等于110。将数据代人式(19) 得： ，耳轴经挤压、剪切校核满足要求。833.5 液压缸支架设计液压缸支架采用厚为 20mm 的 45 钢制成，底部由 6 个直径是 30mm 的地脚螺栓固定。由下式(20)校核地脚螺栓 7：(20)21.3/4Fd代表螺栓的许用拉应力，查表得 MPa； 代表螺/19
33、0/.72sSF15栓所受的总拉力，其计算公式为(21)：(21)102cFF代表螺栓预紧力； , 代表螺纹材料的屈服点，这里选用性能0F.6sAs等级是 3.6 级的地脚螺栓屈服极限是 190 MPa； A 代表螺栓公称应力截面积。由此可得 等于 80541。F 表示螺栓工作力， N；0 4703926F将上述数据代人式(20) 得： 21.380/4Map由此可知地脚螺栓满足要求。4 确定液压泵及配套电机4.1 液压泵的选用4.1.1 液压泵在系统中的作用液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩 T 和角速度 w）转换为压力能（压力 P 和流量 q）输出
34、，为执行元件提供压力油。液压泵性能的好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占有极其重要的地位。4.1.2 液压泵的分类液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质背挤压排出。根据构件不同，液压泵分为齿轮式，螺杆式，叶片式和柱塞式。液压泵按进、出口的方向是否可变分为单向泵和双向泵 9。4.1.3 选用液压泵的原则和根据(1)是否要求变量，要求变量选用变量泵。(2)工作压力，目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱塞泵的额
35、定压力最高。(3)噪声指标，属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。(4)效率，按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液压泵，排量大的总效率高；因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况的条件下工作。16综上所述，本设计中选用斜盘式轴向柱塞泵 10MCY14-1B 。4.1.4 液压泵的主要性能参数泵的型号：10MCY14-1B；泵的排量：10mL/r；额定压力： 32Mpa；额定转速：1500r/min；驱动功率：10KW； 容积效率大于等于 92%，重量为 16Kg；生产厂家：邵阳液压件厂(1)额定压力，在正常工作
36、条件下，按试验标准连续运转的最高压力，10MCY14-1B 的额定压力是 32Map；泵的工作压力是泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。(2)10MCY14-1B 的排量是 10mL/r，这是液压泵每转一转理论上应排出的油液体积，排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。(3)10MCY14-1B 的额定转速是 1500r/min。(4)液压泵的流量分为理论流量、实际流量、瞬时流量。理论流量 qt,液压泵在单位时间内理论上排出的油液体积，它正比于泵的排量和转速，计算公式如公式(22)所示：(22)tqnV其中 n 表示泵的额定转速，单位 r/min。V 表示泵的排量，单位为 ml/min。由此可得 等
37、于 。tq15/miL实际流量 q，液压泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力不等于零时，因存在泄漏流量，因此实际流量小于理论流量，其计算公式为(23)所示：(23)tvq其中 表示液压泵的容积效率，由此可得 q 等于v13.8/minL瞬时理论流量 qsh,液压泵任一瞬时流量输出的流量，一般液压泵的瞬时理论流量是波动的，既瞬时流量不等于理论流量。额定流量是液压泵在额定压力、额定转速下允许连续运行的流量。10MCY14-1B 的驱动功率 10KW。液压泵的输出的液压功率，既平均实际流量 q 和工作压力 p 的乘积，其计算公式如(24)所示：(24)pq其中 P 表示工作压力，单位 P
38、a。q 表示液压泵的实际流量，单位为 m3/s，由此可得 P 等于 。4.6KW4.2 电动机的选用(1)计算液压泵的驱动功率 1017在泵的规格表中，一般同时给出额定工况（额定压力，额定速，额定流量）下泵的驱动功率，可以按此直接选择电动机，也可按液压泵的实际使用情况，用下式(25)计算液压泵的驱动功率：P= KW (25)PNQp310式中 表示液压泵的额定压力； 表示液压泵的额定流量； 表示液压泵的总Np P效率； 表示转换系数。一般液压泵的转换系数公式如(26)所示： (26)maxNp恒功率变量液压泵的转换系数 0.4；限压式变量叶片泵转换系数的计算公式如(27)所示： (27) Np
39、max85.0表示液压泵实际使用的最大工作压力，Pa ；maxp泵实际工作压力的计算公式如(28)所示：(28)max12FpA其中 F 表示活塞杆的拉力， 表示活塞无杆侧面积； 表示活塞有杆侧面积，2A由此看得实际压力 等于 19.9MPa，转换系统 等于 0.995，由此将数据代入(25)max 可知道液压泵的驱动功率 等于 5.2KWp(2)选择电机型号本设计选择的电机型号为 Y132S-4，其额定功率为 7.5KW，满载转速为1440r/min，额定转矩为 2.2 Nm，最大转矩为 2.2 Nm，同步转速为 1500r/min。5 确定液压系统元件、辅件5.1 液压系统中液压元件选取根
40、据泵的流量和系统的压力来选取各类阀 11。(1)溢流阀 系统中用到两个溢流阀都选用型号 DBDH6P10 的溢流阀。通径 6mm，P 口工作压力40Mpa，T 口的工作压力 31.5Mpa，流量 50L/min，介质矿物油磷酸酯液压液，介质温度-20-70 度。18溢流阀按结构分可分为是直动型和先导型两种，本设计中选用的是直动型溢流阀，直动型溢流阀都是起到保持系统压力恒定，在定量泵系统中，与节流元件及负载并联，此时阀是常开的，常溢流，随着工作机构需油量的不同，阀门的溢流量时大时小，以调解及平衡进入液压系统中的油量，使液压系统中的压力保持恒定。但由于溢流部分损耗功率，故一般指应用于小功率带定量泵
41、的系统中。溢流阀的调整压力，应等于系统的工作压力。(2)三位四通电磁换向阀设计中选用型号是 4WE6H/W220-50 型换向阀的通径是 6mm，A、B、P 腔的工作压力是 31.5Mpa，额定流量 60L/min，工作介质是矿物油或磷酸酯，介质温度-3080 摄氏度。图 9 滑阀阀芯图示为滑阀阀芯，它借助于电磁铁吸力直接被推动到不同的工作位置上。还有以钢球作为阀芯的，电磁铁通过杠杆推动球阀，使其推力放大 34 倍，以适应高的工作压力。电磁换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷的液压控制阀，是通过电气系统的按钮开关、限位开关、压力继电器以及其他元件发出的电信号控制的。电磁换向阀的电磁铁有交流、
42、直流和交流本整型三种。换向阀主要应用于起重运输车辆、工程机械及其他行走机械。用于进行多个工作机构的集中控制。换向滑阀在在中间位置或原始位置时阀中各油口的连通形式称为滑阀机能。滑阀机能有很多种，常见的三位四通换向阀机能有 O、H、Y、K、M、X、P、J、C、N、U 等。采用不同的滑阀机能会直接影响执行元件的工作状态，正确选择滑阀机能是十分重要的。本设计中选用的是 H 型，中位可卸荷。(3)单向阀选用型号 S8A320，工作压力 31.5Map，最大流量 18L/min，温度范围-3080 摄氏度。如图 10 是单向阀的结构图，单向阀有直通式和直角式两种。直通式结构简单，成本低，体积小，但容易产生
43、震动，噪声大 ，在同样流量下，它的阻抗比直角式大，19更换弹簧不方便。图 10 单向阀单向阀常被安装在泵的出口，一方面防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，另一方面在泵不工作的时候防止系统的油液倒流经泵会油箱。5.2 确定液压辅件5.2.1 蓄能器的选用(1)蓄能器的种类及特点蓄能器是液压系统中的一种能量储存装置，它利用力的平衡原理使工作液体的体积发生变化，从而达到储存或释放液压能的作用。蓄能器一般分为重力加载式，弹簧加载式和气体加载式三类。重力蓄能器的特点为在输出液体过程中，无论输出量的大小和输出速度的快慢，均可得到恒定的液体压力，结构简单，缺点在于不宜消除脉动和吸收液压冲击。弹簧式蓄能器的特
44、点为结构简单、反应灵敏，缺点在于使用寿命取决于弹簧的寿命，对于循环频率较高的场合不宜使用 12。(2)蓄能器的作用 作辅助动力源对于间歇运行的液压系统，或在一个工作循环内，执行元件运行速度差别很大，当需要供油量很大时，蓄能器与液压泵一起供油，当要求供油量小时，泵输出的多余压力油就输入蓄能器储存起来。这样泵的利用和功率消耗比较合理。补偿泄漏保持压力对于执行元件长时间不动，又要求保持一定的压力，可以用蓄能器来补偿泄漏。作紧急动力源某些系统要求当液压泵发生故障或对执行元件的供油突然中断时，执行元件仍须完成必要的动作。例如为了安全起见，液压缸的活塞杆必须内缩到缸筒内，这时就需要有适当容量的蓄能器作动力
45、源。20(3)蓄能器总容积的计算蓄能器的总容积是指充气容积，这里选择蓄能器主要用于消除脉动和吸收液压冲击。根据经验选择两个容积为 25L 的蓄能器即可。(4)蓄能器充气压力 的确定 0p由于蓄能器主要用于吸收液压冲击和消除脉动，降低噪声，因此，蓄能器的充气压力应等于蓄能器设置点的正常工作压力。(5)蓄能器的主要参数 本文所选型号为 NXQA-25/31.5LH，公称压力为 31.5MPa ，安装方式为垂直安装，生产厂家为南京锅炉厂。(6)蓄能器的安装蓄能器须安装在便于检查，维修的位置，并要远离热源。蓄能器一般应垂直安装，油口向下，充气阀朝上。装在管路上的蓄能器承受着液压力的作用，因此必须牢靠的
46、固定装置，以防蓄能器从固定部位脱开，引起事故。注意不能用焊接方法进行安装。吸收液压冲击，压力脉动和降低噪声的蓄能器应尽量安装在振源附近。蓄能器与液压泵之间应安装截至阀，以供充气和检查维修使用。5.2.2 过滤器的选用(1)过滤原理过滤是从流体中分离非溶性固体颗粒污染物的过程。它在压力差的作用下，让流体通过多孔隙可透性介质（过滤介质） ，迫使流体中的固体颗粒被截留在过滤介质上，从而达到分离污染物的目的。(2)过滤器的分类。过滤器按过滤精度分可分为：粗过滤器（能滤掉 100 微米以上的颗粒） ；普通过滤器（能滤掉 10100 微米的颗粒） ；精过滤器（能过滤掉 510 微米的颗粒） ；特精过滤器（
47、能过滤到 15 微米的颗粒） 12。过滤器按安装部位可分为：油箱加油口用过滤器，或通气口用过滤器，属于粗过滤器；吸油管路用过滤器，可以是粗过滤器；回油管路用过滤器，属于精过滤器；压油管路用过滤器，属于精过滤器。(3)过滤器的安装与应用安装在液压泵吸油管路上，保护液压泵，要求通油能力大，阻力小，一般多用粗过滤器。21安装在供油管路上，保护除液压泵以外的其他液压元件。要求滤芯及壳体耐高压，装在溢流阀之后或与安全阀并联，安全阀的开启压力应略低于过滤器的最大允许压力差；有事装堵塞只是器，过滤器允许有较大压力降（不超过 0.35Mpa） 。由于过滤器只能单方向使用，所以不要安装在液流方向经常改变的油路上
48、。(4)过滤器的主要性能参数过滤精度过滤精度是指过滤器对不同尺寸颗粒精度污染物的滤除能力，评定过滤器精度的常用方法有下面几种：名义过滤精度：名义过滤精度评定方法最早由美国军工部门提出，用微米值表示。绝对过滤精度：绝对过滤精度是指能够通过过滤器的最大球形颗粒的直径。绝对过滤精度比较确定地反映出过滤介质的最大孔口尺寸和过滤器能够滤除和控制的最小颗粒尺寸，这对实施污染控制有实用意义。过滤效率过滤效率是指被过滤器滤除的污染物数量与加入到过滤器上游的污染物数量之比。污染物的量可以用质量表示，也可用各种尺寸的颗粒数表示。压差特性油液流经滤油器时由于油液运动和粘性阻力的作用，在滤油器的入口和出口之间产生一定的压差。影响清洁的滤油器压差的因素有：油液的粘度和比重，通过流量，以及滤芯的结构参数。(5)过滤器的选择选择过滤器的基本要求如下：1、过滤精度应满足液压系统的要求；2、具有足够大的过滤能力，压力损失小；3、清洗维护方便，更换滤芯容易；4、价格低廉。根据上述要求本设计所选的过滤器型号为：ZU-H100 10S5.2.3 液压管路的设计(1)管路的材料无缝钢管耐压高，变形小，虽装配时不易弯曲，但装配后能长期保持原状，用于中高压系统。无缝钢管有冷拔和热轧两种。工作压力比较高的管路多采
