1、本科毕业设计(论文)题目：定压式容积节流调速回路实验装置系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及自动化班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月I定压式容积节流调速回路实验装置设计摘 要液压基本回路是指能实现某种特定功能的液压元件的组合。任何液压系统都是由一些基本回路组成的。本文对定压式容积节流调速回路实验装置的设计进行了详细的分析设计。首先，本文分析了简单的容积节流调速基本回路的原理，在此基础上总结出定压式容积节流调速回路系统原理图；其次，根据液压传动相关理论进行数据计算，选择合适的液压元件；再次，根据元件的安装位置及实验台设计原则，进行实验装置整体框架结构的设计；最
2、后，对本次设计的实验台装置进行性能验算，包括压力损失的验算和系统温升校核环节。通过相关理论数据的验算，本次设计的液压实验台装置能完成定压式容积节流调速回路实验。关键词：液压基本回路；调速回路；实验台全套图纸，加 153893706IIConstant Pressure Type Volume Throttling Speed ControlReturn Circuit Experiment Device DesignAbstractHydraulic basic circuit refers to the combination of hydraulic components to achie
3、ve a specific function.Any hydraulic system is composed of some basic loops1. In this paper,the experiment device of constant pressure type volume throttling speed control circuit design has carried on the detailed analysis and design.First of all,this article analyzes the simple volume throttling s
4、peed control circuit of the basic principle,on this basis, summed up the principle of constant pressure type volume throttling speed control circuit system diagram. Secondly, according to the theory of hydraulic drive related data calculation,choose the appropriate hydraulic components.Again, accord
5、ing to component design principle, installation position and test bench experiment device of the overall frame structure design. Finally, for the design of experimental device for performance check, including calculating the pressure loss and temperature rise of the system check.Through calculating
6、the theoretical data, the design of the hydraulic pressure test device can accomplish constant pressure type volume throttling speed control circuit experiment.Keywords: HydraulicBasic loop; Speed control loop;test bench;III目 录摘要 .Abstract.1 绪论 .11.1 综述 11.2 液压传动的发展史 21.3 课题背景 21.4 本文主要研究工作 32 定压式容积
7、节流调速回路实验装置设计分析 42.1 回路分析 42.1.1 调速基本回路 .42.1.2 加载支路 .52.2 工况分析 52.3 液压系统方案分析 52.4 绘制原理图 63 液压系统参数设计 .83.1 液压缸的设计 83.1.1 液压缸参数设计 .83.1.2 液压缸结构设计 .113.2 液压泵装置 173.2.1 液压泵设计选型 .173.2.2 驱动电机的选型 .183.2.3 联轴器的选型 .193.3 油箱设计 193.3.1 油箱有效容积计算 .193.3.2 油箱组件结构设计 .203.4 液压控制元件选型 234 液压辅件的选择 254.1 油管 254.1.1 油管
8、的作用及要求 .254.1.2 油管的选用计算 .254.2 管接头 264.3 液压油 27IV5 实验台结构设计 285.1 概述 285.2 实验台组件设计 285.3 台面设计 285.4 安装面板设计 296 液压系统性能验算 .306.1 调压回路性能验算 316.1.1 调压回路压力损失 .316.1.2 调压回路发热温升估算 .357 液压系统的安装、调试与故障处理.377.1 液压系统的安装 377.1.1 液压元件的检查 .377.1.2 液压元件与管道安装 .377.2 液压系统的调试 387.3 液压系统常见故障与诊断 388 总结 .40参考文献 .41致谢 .43毕
9、业设计（论文）知识产权声明 .44毕业设计（论文）独创性声明 .451 绪论11 绪论1.1 概述液压传动是以流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。他们通过各种元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路有机的组合成具有一定控制功能的传动系统。液压传动系统涉及的内容较为抽象，不易理解，实验则是学习液压传动的重要途径。液压传动是利用有压液体作为传动介质来传递动力或控制信号的一种传动方式，也是利用有压液体的压力进行能量传递、能量转换和能量控制的传动系统。它由能源装置、传动装置、辅助装置和执行元件组成。传动部分是机械装置的重要组成部分，起着传递运动和力的作用。传动装置的选择正确与否直接决定
10、着实验台的性能好坏；传动方案的选择要充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、效率高、成本低、操作简单、维修方便的液压传动系统。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动。流体传动是以流体为工作介质进行能量的转换、传递和控制的传动。包括液体传动和气体传动。液体传动是以液体为工作介质的流体传动。包括液压传动和液力传动。液压传动是利用液体压力势能的液体传动；液力传动则主要利用液体的动能。液压传动区别于其他传动方式主要有如下两个特征（由于传动中液体的压力损失相对工作压力较小，为揭示液压传动的本质，在本讨论中忽略液体的压力损失和容积损失）：特征一：力（或力矩）的传递是按帕斯卡定律（静压传
11、递定律）进行的。其原理是把在密封容器内的液体当做静止的理想液体来看，则作用在液体上力的将以等值同时传动到液体各点。特征二：速度或转速按“ 容积变化相等 ”的原则进行。此处针对液压传动的基本特征说明两点：(1) 在讨论时我们是忽略液体的压力损失和容积损失的，而事实上当管道中的流速较高时，会存在压力损失，在复杂系统中，压力在各区段也不相同，故泵的出口压力不可能等于执行元件的进口压力，但执行元件的推力（或力矩）1 绪论2仍是有液体的压力来传递的。在稳态下，帕斯卡定律在封闭区域中还是适用的。关于3系统的压力损失会在后面的章节中会做详细的验算。(2) 压力取决于负载，应理解为综合阻力，此负载不仅仅是指克
12、服执行元件的外加负载， 还包括各种流动阻力以及执行元件需要克服的与其接触的元件的摩擦阻力等。1.2 液压传动的发展概况液压传动开始应用于 18 世纪末英国第一台水压机，而我国的液压技术开始于 1952 年，液压元件最初应用于机床和锻压设备，后来应用与工程机械。1964年我国从国外引进一些液压元件的生产技术，同时自行设计液压产品，经过多年的艰苦探索和发展，特别是引进美国、德国、日本的先进技术和设备，使我国的液压技术上了新的台阶。目前我国已经形成门类齐全的标准化、系列化、通用化的液压元件系列产品。在吸收和借鉴国外先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压元件新产品，加强产品的可靠性和新技术的应用领
13、域，现在的国产液压元件积极采取新的国际标准，使我国现代的液压技术得到进一步发展。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到了愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多 4。1.3 课题背景近年来中国液压机械行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生成仍然是“中国制造 ”普遍的生存模式。很多高端产品表面上是中国生产，其实核心技术都来自国外。为此， “十二五” 明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为
14、国民经济的先导产业和支柱产业。制造业的升级和转型，对液压机械行业有着深远的影响和重大意义 5。我国农业、水利、能源、交通等产业的发展较快，为此需要大量机械装备以满足其发展的需要。随着工业化和自动化水平的提高，这些装备需要配套大量的高性能和高可靠性的液压传动部件。国家在对重大技术装备实行国产化的同时，也正积极鼓励和支持关键零部件的开发生产，以此增强配套能力，提高装备制造业整体水平。液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。在整个液压系统中，液压回路起着至关重要的作用，决定着能否实现预期的规定的功能，因此，本设计将设计液压回路实4验台供实验使用，
15、对实现机电一体化有重要意义。1.4 本文主要研究工作(1) 本文旨在设计定压式容积节流调速回路研究采限压式变量叶片泵+调速阀的容积节流调速回路的原理；(2) 设计出合理的、能满足使用要求的定压式容积节流调速回路实验装置；(3) 可实现快进 -工进- 快退工作循环；(4) 绘制主要零件图；(5) 选择液压元件型号；(6) 对系统进行温升校核。实验台装置，本文研究的工作分三个阶段：一，定压式容积节流调速回路原理分析与设计；二，实验台机构总成设计；三，对系统温升的校核。在第一阶段主要分析绘制系统的实验原理图，根据所绘制的原理图进行后续实验台机构分析设计，在第二阶段根据已知的液压系统原理图上分布的各部
16、分元件及其功能设计、计算相应的机械结构来固定安装，第三阶段是对理论计算值进行验证，说明设计的合理性与可行性，主要包括系统压力损失的校核及系统温升的校核。2 定压式容积节流调速回路实验装置设计分析52 定压式容积节流调速回路实验装置设计分析2.1 回路分析根据所给课题可以将题目分解为以下几个部分：(1) 研究采用限压式变量叶片泵+ 调速阀的容积节流调速回路的原理；(2) 设计出合理的能满足使用要求的定压式容积节流调速回路实验装置；(3) 可实现快进 工进快退工作循环；(4) 选择液压元件型号；(5) 对系统进行温升校核。此次设计的系统需要满足的基本功能是在实验台的基础上实现在叶片泵和液压元件的控
17、制下液压缸的快进，工进，快退的过程，在一套实验台上完成其功能要求。2.1.1 调速基本回路这种调速回路采用限压式变量泵供油，通过调速阀来确定进入液压缸或自液压缸流出的流量，本实验采用调速阀安装在回油路上，使变量泵输出的流量与液压缸所需的流量自动相适应。这种调速没有溢流损失，效率较高，速度稳定性能较好。现在以最基本的调速回路为例进行分析，如图 2.1。图 2.1 基本调速回路6图 2.1 为在本次实验中基本调速回路，溢流阀始终开启，使系统的工作压力稳定在溢流阀调定压力附近，溢流阀用来保证液压系统出口压力的恒定。换向阀用来进行工作动作的转换，当换向阀 1 位，3 位接通可实现快进动作，即利用液压缸
18、的差动连接实现；当仅接通 1 位时，可实现工进动作，因为调速阀接在系统的回油路上，所以可利用改变调速阀中节流阀的通流面积的大小，就可以调节液压缸的运动速度，泵的输出流量和通过流出液压缸的流量自相适应；当仅换向阀 2 位接通时，系统中液压缸处于快退状态；当 1.2 均未接通，则系统停止运动，液压泵自行卸荷。2.1.2 加载支路加载支路的功能在于使系统处于工进状态时，利用调定溢流阀的压力可以检测出液压缸的运动速度。如图 2.2 所示。图 2.2 加载支路2.2 工况分析根据已知的条件是不能够分析出具体参数的，可以根据相关资料定义参数，进行分析，为之后的数据计算做准备。首先，此机构最终是要在实验室使
19、用，观察定压式容积节流调速回路中液压缸的动作。定义其最高工作压力 P=2.5Mpa；外负载为 F=2000N；取动作速度13m/min。2.3 液压系统方案设计(1) 确定供油方式及动力系统该机构在实验室为观察现象使用，负载较小，速度较低，从节省能量，减少发7热考虑，泵源系统宜采用定量泵供油。动力由常用的三相异步电机提供，通用性更好，便于使用与维护。(2) 执行机构执行机构多且复杂，本次设计只是观察液压缸速度变化，可以选择简单的单作用活塞杆式液压缸。(3) 压力等级变换方式本系统采用三位四通电磁换向阀，利用其阀芯机能的特点实现压力等级的换向及液压缸的进退。2.4 绘制原理图本实验的工作目的为实
20、现动作快进，工进，快退的转换，在此可以带上加载缸的正常工作，实验的基本原理如下：当液压泵工作时，溢流阀始终处于开启状态，保证液压泵出口压力的稳定。电磁换向阀 1YA、3YA 接通，系统实现差动连接即工作缸处于快进状态；当到达指定行程时电磁换向阀 3YA 断开，工作缸开始处于工进状态，当工作缸顶动加载缸运动时，此时加载缸的有杆腔空间增大压强减小，即通过单向阀从油箱吸油，无杆腔充满液压油存在一定的负载背压，当压力增大，加载缸回油路上的溢流阀开启，油液从溢流阀留回油箱，到达指定行程后工进结束；电磁换向阀 1YA 断开，2YA 接通，工作缸处于快速复位阶段即快退状态，同时加载支路中换向阀 5YA 接通
21、，加载缸也处于快退状态，速度小于工作缸的快退速度，当都到达指定位置后换向阀1YA、2YA、4YA、5YA 都断电，此时液压泵自行卸荷，系统运动停止。原理如图 2.3 所示：图 2.3 定压式容积节流调速回路原理图8表 2.1 元件动作顺序表1YA 2YA 3YA 4YA 5YA快进 + - + - -工进 + - - - -快退 - + - - +停止 - - - - -3 液压系统的参数设计93 液压系统的参数设计3.1 液压缸的设计3.1.1 液压缸参数设计（1） 液压缸内径 D 和活塞杆外径 d 的确定 系统工作压力 P=2.5MPa首先进行受力分析:液压缸所受外负载 F=Fw+Ff+F
22、aFw工作负载，在本实验中取 2000NFf导轨摩擦力负载 Ff=G.f(f 导轨摩擦系数，静摩擦取 0.2，动摩擦取 0.1)在本实验设液压缸重力 G=100N则：静摩擦阻力 Ffs=20N; 动摩擦阻力 Ffa=10N;Fa：惯性负载; :加速或减速时间 一般是 0.010.5S 取 0.1StgvGa;v：t 时间内的速度变化量 取 v=3 时，F a 为最大则：F a=306N液压缸启动.加速时的外负载 F=Ffs+Ffa=306+20=326N快进时的外负载 F=Ffa=10N;工进时的外负载 F=2Ffa+Fw=2000+20=2020N;快退时的外负载 F=Ffa=10N;工作循
23、环中的最大外负载 F 为工进时的力F+Ffc=F/cm Ffc：液压缸密封处摩擦力；液压缸机械效率取 0.95则：F+F fc=2020/0.95=2244N; Ffc=224N;根据公式(3.1) 计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d(3.1)(14221DpcmF:最大外负载，F=2020N;P1：液压缸工作压力 2.5MPaP2：背压压力，根据液压系统设计简明手册取 p2=0.5MPad/D:根据表 2-3，取 0.510则：67.1345.019.05214.322 DD=37mm，查表 3.2 取 D=40mm；则 d=20mm;表 3.1 液压缸内径 D 与活塞杆直径 d 的关系工
24、作压力 P/(MPa) d/D 2 0.20.32 5 0.50.5857 0.620.707 0.7表 3.2 液压缸内径尺寸系列（GB2348-80） (mm)40 50 63 80 （90） 100 (110)注：括号内数值为非优先选用数值。对选定的液压缸内径 D 进行最小稳定速度验算，保证液压缸节流腔有效面积A 大于保证最小稳定速度的最小有效面积 Amin 即 AAmin2294160)(4mdAmin=qmin/Vmin; qminl 流量阀的最小稳定流量，本次试验所用调速阀为 GE 系列：AQF3-E10B,最小稳定流量为 0.05L/min; =1m/minA Amin=0.2可
25、见:液压缸能满足所需低速。（2） 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计算。通常所说的壁厚是指其结构中最薄处的厚度。圆筒材料其内壁受力时，应力分布规律与它的壁厚有关。本设计液压缸采用 35#无缝钢管，属薄壁圆筒结构，其壁厚按公式计算(3.2)2DPY(3.3)nb式中 液压缸壁厚（m）；D液压缸内径（m）；11Py试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa ）；材料的许用应力；b缸体材料的抗拉强度（MPa ），35 #钢抗拉强度 b=240MPa；n安全系数。一般 n=3.55，这里取 n=4.由上式(3.2)可得 则缸筒外径 D1D+20=46.2mm查无缝钢
26、管标准 GB/T 17395-199 得 D1=50mm 因此缸筒壁厚 =5mm（3） 液压缸工作行程的确定此次设计活塞杆外部不受力，活塞杆的动作只是便于观察，参照活塞移动速度 v=1m/min 及表 3.4，选取行程 S=150 mm。表 3.4 液压缸活塞行程系列（GB/T2349-1980） (mm)50 80 100 125 160 200 250 320活塞理论动作时间 )(0.9svSt液压缸动作时间过于太长浪费资源，时间太短则不利于观察实验现象，此时间相对比较合理。（4） 缸盖厚度此液压缸为单活塞杆双作用缸，缸底无油孔，其有效厚度 t 按强度要求可用下式进行理论计算 5。（3.4
27、）43.02YPDt式中 t缸盖有效厚度（m）；D2缸盖止口内径(图 3.1)（m）,取 D2=50mm。则 T5.420.134.03取 t=5 mm。（5） 最小导向长度当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离 H 称之为最小导向长度（图 3.1）。如果最小导向长度过小，将使液压缸的初始挠度12（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，以此设计时必须保证具有一定的最小导向长度。图 3.1 液压缸导向长度及缸盖厚度普通液压缸的最小导向长度 H 必须满足以下要求：（3.5）240L式中 L液压缸的最大行程； D液压缸的内径。 mH5.724015H=28mm活塞的宽度
28、B 一般取 B=(0.61.0)D，则 B=37.8 63 (mm)，取 B=32(mm);缸盖滑动支撑面的长度 l1 根据液压缸的内径 D 而定；当 D80mm 时，取 l1=(0.61.0)D ；当 D80mm 时，取 l1=(0.61.0)d；本次设计的液压缸内径 D80mm，故而 l1=37.863 (mm) 取 l1=32(mm);最小导向长度需要保证，但过分的增大 l1 和 B 都是不适宜的，必要时可在缸盖与活塞之间加一隔套 K 来增加 H 的值。隔套的长度 C 由下式确定：(3.6)(21lCC=0缸体长度的确定，一般液压缸缸体长度不应大于内径的 2030 倍，则缸体长度取 M=
29、320mm；3.1.2 液压缸结构设计13（1） 液压缸的安装连接结构根据安装位置及工作要求的不同，液压缸的安装方式分为长螺栓安装、脚架安装、法兰安装和耳环安装等如表 3.5。 本设计系统的液压缸只做观察使用，综合考虑采用前后脚架的安装方式。此安装方式虽然侧翻力矩较大，但液压缸安装在面板上，在竖直方向只有其自身重力的影响，可以不考虑。采用前后脚架安装，不至于液压缸在径向外形尺寸过大。表 3.5 液压缸的安装方式（部分）序号 安装形式 安装结构简图 注1长螺栓安装2 径向脚架3 地面脚架4 前后脚架侧翻力矩比较序号 2 较小序号 4 较大5 头部外法兰6 头部内法兰安装螺钉受拉力比较序号 6、7
30、 较小序号 5 较大（2） 缸体与缸盖的连接方式14缸体与缸盖的连接方式多种多样，各有各的优缺点如表 3.6。缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料及工作条件有关，考虑到液压缸的安装方式为前后脚架安装，选择缸体与缸盖的连接方式为法兰连接。在缸筒两端焊接一法兰，缸盖加工成法兰结构，并将液压缸的安装脚架加工为一体，结构更为紧凑。另一方面，法兰连接相对于螺纹连接等连接方式具有结构简单、成本低、容易加工成本低和强度大等优点。表 3.6 液压缸缸盖与缸体的连接形式安装方式 结构形式图例 优缺点法兰连接优点：1）结构简单、成本低2）易加工，便于装拆3）强度大、能承受高压缺点：1）径向尺寸较大2）重量
31、比螺纹连接大；缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也较大3）用钢管焊接法兰，工艺复杂螺纹连接优点：1） 外形尺寸小2） 重量轻缺点：1） 端部结构复杂、工艺要求高2） 拆装时需要专用工具3） 拧端盖时易损坏密封圈外半环连接优点：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。需要增加缸筒壁厚15内半环连接优点：1）外形尺寸小2）结构紧凑、重量较轻缺点：1） 缸筒开槽，削弱了强度2） 端部进入缸体内较长、安装密封圈易被槽口擦伤（3） 活塞杆与活塞的连接方式活塞杆与活塞的连接分为整体式连接和组合式连接如表 3.7。整体式连接用于缸径较小的液压缸，即把活塞杆与活塞作为一
32、体加工。而组合式连接又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。半环连接不易松动，且存在轴向间隙，用锥销连接，销控必须配铰，销钉连接后还必须锁紧，在此，螺纹连接则显示出其结构简单拆装方便的优越性，本次设计液压缸几乎没有震动，只需添加弹性垫圈就能克服对其锁紧。表 3.7 活塞杆与活塞的连接结构连接方式 结构形式图例 特点整体式连接结构简单适用于缸径较小的液压缸螺纹连接结构简单，在振动条件下容易松动，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16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
33、须锁紧，多用于负荷较小的场合（4） 密封件的选择漏油是液压系统经常发生的毛病之一，密封式防止漏油的最有效和最主要的方法。漏油不仅会降低系统的容积效率使系统发热，而且向元件外部泄露的液压油还会弄脏设备，污染环境。密封件过紧，虽然能有效的防止漏油，但同时此处为动密封，会引起很大的摩擦损失，降低机械效率，并降低密封件的寿命。为此，在设计中时时刻刻纵观全局，在选择液压缸内径时就考虑到密封件的选择，液压缸内径已按照标准系列选取。O 形密封圈是由耐用橡胶制成，结构简单，密封性能好，摩擦力小，沟槽尺寸小且易于制造等优点。此处选择 O型密封圈 35.53.55 GB3452.1-82。活塞杆与缸盖处的密封选择
34、 21.12.65 GB3452.1-82，在活塞杆与缸盖的密封处活塞杆往复运动经常与外界接触，所以还应考虑增加防尘装置，此处增加防尘圈 FA-40-32-40-5-D-GB10708.3-89。（5） 液压缸排气装置当液压缸内混有气体时，气体的压缩性比液压油的压缩性高，会产生震动，传动不平稳，因此在液压缸最高处设置排气装置。排气装置一般设在液压缸端部的最高处。本设计的液压缸为双作用液压缸，则需要两个排气装置。本设计的排气装置是顶端带有圆锥的螺塞，在螺纹孔的侧面开一小通气孔。不需要排气时，拧紧螺塞，顶部的圆锥将有口封死，不会泄露；需要排气时打开螺塞，有口开启，螺纹退至通气孔时，气体排出。本次设
35、计的液压缸不需要经常排气，此结构简单，相对专业的排气阀成本低廉。（6） 活塞杆导向部分的结构如前所述，在计算最小导向长度时，将隔套的长度设置为零，此部分不再有隔套。活塞杆导向部分（如表 3.8）的结构包括活塞杆和缸盖、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。分离式的导向套在活塞杆经常往复运动的场合应用广泛，便于导向套磨损更换。本设计只在实验室使用，为了使结构简17单，零件数目更少，结构更加紧凑，将其设计为与端盖一体的整体式直接导向机构。此处的密封和防尘均已在密封件的选择章节做过陈述，不再赘述。表 3.8 活塞杆的导向与
36、密封及防尘装置结构形式 结构简图 特点端盖直接导向1） 端盖与活塞杆直接导向，结构简单，但磨损后只能更换整个端盖2） 盖与杆的密封常采用 O 型、Y 型、YZ 型密封圈3） 防尘圈用无骨架的防尘圈（7） 液压缸主要零件的材料及技术要求液压缸主要零件包括缸体、活塞、活塞杆、导向套等，这些零部件的材料及技术要求直接影响液压缸的机械效率，表 3.9 参数作为设计依据。表 3.9 液压缸主要零件的材料和技术要求零件名称 简图 材料主要表面粗糙度 技术要求缸体 无缝钢管35 钢液压缸内圆柱表面粗糙度Ra0.2:0.4m1、内径用 H8H9 的配合2、内径圆度、圆柱度不大于直径公差之半3、内径母线的直线度
37、在 500mm长度上不大于 0.03mm4、缸体端面 T 对轴线的垂直度在直径每 100mm 上不大于0.04mm5、为防止腐蚀和提高寿命，内径表面镀 0.030.04mm 的硬铬,在进行抛光,缸体外涂耐腐蚀油漆6、缸体的端盖采用螺纹连接时，螺纹采用 6H 级精度；18活塞灰铸铁HT200活塞外圆柱表面粗糙度Ra0.8:1.6m1、外径 D 度、圆柱度不大于外径公差之半2、外径 D 对内孔 d1 的径向跳动不大于外径公差之半3、端面 T 对轴线的垂直度在直径每 100mm 上不大于 0.04mm4、活塞外径用橡胶密封圈密封时可取 f7f9 配合，内孔与活塞杆的配合可取 H8活塞杆实心活塞杆 3
38、5钢杆外圆圆柱表面粗糙度Ra0.4:0.8m1、材料热处理：调质2025HRC2、外径 d 与 d2 的圆度、圆柱度不大于直径公差之半3、外径表面直线度在 500mm长度上不大于 0.03mm4、d 2 对 d 的径向跳动不大于0.01mm5、活塞杆与导向套的可采用H8/ 的配合与活塞的连接采用 H8/h8 配合缸盖直接导向套耐磨铸铁配合表面粗糙度Ra0.8:1.6m导向表面粗糙度 Ra0.8m1、外径 D 与内孔的同轴度不大于内径的公差之半2、端面 A、B 对孔轴线的垂直度在 100mm 上不大于0.04mm3、配合表面的圆度、圆柱度不大于内孔的公差之半3.2 液压泵装置液压泵装置包括不同类
39、型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。3.2.1 液压泵设计选型（1） 确定液压泵的工作压力19由液压系统的工况分析知道执行元件液压缸的最大工作压力 P=2.5MPa,考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失 p,初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取 0.51.5MPa，本例取 p=0.3MPa。（3.7）MPaP8.2考虑到一定的压力贮备量和泵的寿命，因此泵的额定压力 PP 应满足Pa(1.251.6)PP。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中取 Pn=1.25PP（2） 确定液压泵的流量计算在各阶段工作液压缸所需流量 min94.0iL31024d2-2Vq）（快
40、进快 进 6.1-D）（工 进工 进 in/L8.in204d-4121 ）（）（ 快 退快 退q mi/26.513-22V）（快 退快 退快 退 液压泵最大供油量 qp（3.8）max)(KLKL系统泄漏系数，一般取 KL=1.11.3,现取 KL=1.3.(q)max同时动作各执行元件所需流量之和的最大值，因为此时加载缸在工作，所以应加上加载缸的流量，此时溢流阀正进行工作，需加溢流阀最小溢流流量 2L/min则： min/35.)2()(max LqqLLP 工 进（3） 液压泵的选型根据以上计算得 pn 和 qp 再查阅有关手册，现选用常用的 Y 系列定量叶片泵 YB1-6.3，该泵的
41、基本参数为：额定压力 PP=6.3MPa,额定转速 n=1450r/min，公称排量 V=6.3ml/min，容积效率 v=0.8，总效率 p=0.7.当选用 1400r/min 的驱动电机时，验算泵的流量按下式计算：(3.9)YpVmqqp=7.3L/min经验算满足要求。3.2.2 驱动电机的选型电机的型号应该与液压泵相匹配，驱动液压泵所需的功率可按下式计算20（3.10）pnqPN计算得 Np=1050w因此，根据所计算的参数，选取常用的 Y90S-4，封闭式三相异步电机,其额定转速 n=1400r/min，额定功率 N=1.1Kw，效率 78%。3.2.3 联轴器的选型联轴器的种类繁多
42、，但在此传动过程中，震动很小，也无需频繁启动，正反转也没有变化，综合多方面的因素选用凸缘联轴器。凸缘联轴器结构简单，制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、维护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度，一般常用于载荷平稳，高速或传动精度要求较高的轴系传动。如前所述，查驱动电机 Y90S-4 的技术参数得到电机轴的直径为 24，查叶片泵 YB1-6.3 的技术参数得到叶片泵输入轴的直径为 15。联轴器的计算转矩（3.11）TKTAcaT理论转矩 T=9.55103Pw/n；KA工作情况系数，本实验取=1.3；n工作转速，r/min；Pw驱动功率，kw；T联轴器的许用转矩；mNTca 8.
43、93140.5.93综合考虑，选用凸缘联轴器的型号为 GY2 联轴器 J11630，GB5843-2003，公称扭矩 Tn=63Nm，满足要求。3.3 油箱的设计油箱分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱 3 类。独立油箱是应用最广泛的一类油箱，通常做成矩形，也有圆柱形或油罐形的。独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散热。对于把液压泵、电动机和液压控制装置放在油箱盖上的液压站结构，则需要一定的安装装置，因此要求偏扁的油箱形状，油箱越扁，则油箱越容易脱气。21油箱的功用主要是贮存油液，此外应能散发系统工作中所产生的部分或全部热量；分离混入工作介质中的气体，沉淀其中的杂质；安装系统中的一些必备
44、的附件等。3.3.1 油箱有效容积计算（1） 油箱容量的确定 油箱容量可按经验公式【2】 （3.12）pqV与系统压力有关的经验系数：低压系统 =24，重压系统 =57，高压系统 =1012。需要借助油箱顶盖安放液压泵及电动机时，系数可适当取较大值。本设计系统为低压系统，但油箱顶盖需要放置液压泵及电动机（后续章节会详细说明），所以取 =5。计算得到 LqVp5.36.7表 3.14 液压泵油箱公称容量系列 JB/T 7938-1999 (部分) /L4.0 6.3 10 16 25 40 63 100按标准油箱系列选取油箱容量 V=40L。（2） 油箱外形尺寸确定油箱的有效容积确定以后需要设计
45、液压油箱的外形尺寸，一般尺寸比（高：宽：长）为 c:b:a=1:1:11:2:3。考虑到液压系统回油到油箱不至溢出，油面高度一般不超过油箱高度 0.8 倍。本设计取尺寸比（高：宽：长）为c:b:a=1:1.2:1.5。计算得到 a=455mm,b=364mm,c=303mm.将尺寸化整得到油箱的有效尺寸为：a=455mm,b=365mm,c=305mm.3.3.2 油箱组件结构设计（1） 油箱顶盖的连接方式 油箱顶盖与油箱壁的连接分为可拆连接和不可拆连接。对于不可拆的连接形式，需要在其侧面至少设置一个清洗孔，便于清理油箱所有内表面。本设计采用的油箱容量相对较小，为使设计结构紧凑，可将油箱顶盖设
46、计成可拆连接，省去清洗孔结构。油箱顶盖与油箱壁的连接细节结构如图 3.2 所示。22图 3.2 油箱顶盖与油箱壁的连接细节在油箱壁上焊接一角钢，顶盖用螺栓与角钢连接，之间添加密封件。（2） 焊接吊耳为便于油箱搬运，应在油箱四角的箱壁上焊接吊耳（也称吊环）。吊耳分圆柱形和勾形两种，此两种吊耳并无本质区别，本设计选用勾形吊耳，材料为35#钢，如图 3.3 和表 3.15 所示。图 3.3 勾形焊接吊耳 图 3.4 液位温度计表 3.15 勾形焊接吊耳尺寸（部分） /mm每吊耳起重量（t）b h1 h2 h3 L l s R r1 r2 r3 K每吊耳质量（kg）1.6 8 80 70 20 50
47、20 20 10 8 20 10 4 0.353.3 10 12 100 5 60 25 26 20 8 25 13 5 0.6423（3） 液位计液位计通常为带有温度计的结构，液位计通常在油箱外壁上，并靠近注油口，以便注油时观察液面。液位计与油箱的连接处有密封措施。本设计选用符合国际和国家标准的大连组合机床研究所研制的 YWZ-150T 液位温度计（如图3.4）。（4） 空气滤清器空气滤清器通常为带有注油口的结构，此结构将注油口与通气结为一体，结构简单。空气滤清器兼有除湿、收尘和注油的功能。本设计选用符合国际和国家标准的 QUQ1 型空气滤清器。 （5） 隔板为增加液压油流动循环时间，除去沉
48、淀杂质，分离清除水和空气调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面波动，通常在油箱中增加隔板。隔板把系统吸油区与回油区隔开，同时，隔板缺口处要有足够大的过流面积，不至于环流速度过大。隔板材料常用的为 Q235A 钢板，Q235A 钢板的韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。（6） 箱底、放油孔、支脚应该在油箱最底部设置放油塞，以便油箱的清洗和油液更换。为此，油箱底部朝向放油塞的位置设置一定的斜度，并将放油塞放在最低处；这样可以使沉积物聚集到油箱的最底点。放油孔螺塞通常用外六角螺塞，本设计选用型号为 M181.5JB/ZQ4450-86的螺塞，材料 35#钢，表面要求发蓝处理。为方便放油和搬运，应该把油箱架起来，油箱底至少离地面 150mm。油箱应设有支脚，支脚可以单独制作后焊接在箱底边缘，也可以适当增加两侧壁的高度，以使其经弯曲加工后兼做油箱支脚。油箱支脚应有足够大的面积，以便可以用垫片或楔铁来调平。本例设计选用焊接支脚。 （7） 管路配置液压泵的吸油管和系统的回油管要分别进入由隔板隔开的吸油区和回油区。吸油管要增加滤油器（在液压辅件选择章节会详细说明），清除大颗粒杂质，保护液压泵及液压元件。滤油器要有足够容量，避免阻力过大，滤油器也箱底的距离应不小于 20mm，吸油管应插在液压油面以下防止吸油时卷吸空气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油
