1、黑龙江八一农垦大学本科毕业设计1目录前言 .11 概述 .21.1 液压传动的现状及展望 .21.2 液压传动的优点缺点 .32 液压系统的设计 .52.1 技术要求 52.2 动力分析和运动分析 52.2.1 工位夹紧缸的负载计算 .52.2.2 工位夹紧缸的负载计算 .62.3 液压系统主要参数的确定 .82.3.1 系统工作压力 的确定 81p2.4 液压执行器主要结构参数的计算 92.4.1工位夹紧缸主要结构参数的确定 92.4.2 工位夹紧缸主要结构参数的确定 102.4.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率 .113 液压系统原理图的拟定和方案论证 133.1 制定基本方案
2、 133.2 油路循环方式的分析和选择 133.3 调速方案的分析和选择 .143.4 液压动力源的分析与选择 .163.5 液压回路的分析、选择与合成 16黑龙江八一农垦大学本科毕业设计23.6 液压原理图的拟定与设计 .164 计算和选择液压元件 184.1 液压泵的选择 184.1.2 液压泵站组件的选择 184.1.3 液压泵的计算与选择 184.2 液压控制阀的选择 214.2.1 选择依据 214.2.2 选择阀类元件应注意的问题 214.3 液压附件的计算和选择 224.3.1 确定管件的尺寸 224.3.2 确定油箱容积 245 液压系统性能验算 255.1 液压系统压力损失验
3、算 255.1.1工位夹紧缸的压力损失验算 255.2 估算系统效率 .275.3 系统的发热和温升 .286 液压动力源装置的设计 316.1 液压泵站的结构形式 .317 液压装置的总体配置 327.1 液压控制阀的块式集成 327.2 集成块设计 338 液压系统的污染控制 35黑龙江八一农垦大学本科毕业设计38.1 污染物的形态和来源 358.2 油液污染对液压系统的危害 358.3 污染控制措施 368.4 油液的过滤 379 液压系统泄漏控制与密封 389.1 泄漏及其危害 389.2 液压系统防漏与治漏的主要措施 .389.3 液压装置泄漏控制的基本准则 399.4 密封装置的选
4、择 .4010 液压系统噪声的控制 .4111 液压介质的选择 4211.1 液压油的主要性能 .4211.2 液压油的质量要求 .4311.3 液压油的选用 .4312 液压系统安装、调试、维护和检修 .4412.1 液压系统的安装 4412.1.1 在液压系统中安装液压元件时的注意事项 .4412.1.2 在液压系统中安装液压泵时的注意事项 .4412.2 液压系统调试 .4512.2.1 调试前的检查 4512.2.2 使用液压系统要注意的问题 4612.2.3 系统耐压试验 46黑龙江八一农垦大学本科毕业设计412.3 液压系统的维护和检修 4812.3.1 液压站使用中的注意事项 4
5、812.3.2 检修液压系统时的注意事项 4813 结论 .49参考文献 50摘要液压传动凭借与其他传动方式相比较具有独特的技术优势，应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。近 30 年来，由于控制技术、微电子技术、计算机技术、传感检测技术及材料科学的发展，极大的推动了液压传动与控制技术的发展，使其成为集传动、控制、计算机、传感检测、机电液为一体化的全新的自动控制技术。本文根据液压系统的技术指标对数控铣床两工位夹紧装置液压系统进行整体方案设计，对其功能和工作原理进行动力分析和运动分析，初步确定了系统各回路的基本结构及主要元件，按照所给机构性能参数和液压性能参数进行元件的选择计算，通过对系统性能的
6、验算和发热校核，以满足该铣床所要达到的要求。关键词：液压系统；工位夹紧；性能参数全套图纸，加 153893706黑龙江八一农垦大学本科毕业设计5ABSTRACTWith hydraulic transmission compared with other transmission methods having unique advantages in technology, Application areas include almost the entire national economy industrial sector. Nearly 30 years, as a result of
7、 the development of control technology, electronics technology, computer technology, sensor detection technology and material science, there is a strong impetus to the hydraulic drive and control technology, setting it a new automatic control technology which integrate drive, control, computer, sens
8、or detection, and Hydromechatronics.Based on the hydraulic system of technical indicators for the CNC milling machine two-clamping device hydraulic system,the paper is to design overall program. Which includes dynamic analysis and motion analysis for its functions and working principle, initially id
9、entifies the loop of the systems basic structure and major components. According to the performance parameters of bodies and hydraulic performance parameters ,it can choose components, By checking the performance of the system to meet the requirements of the milling machine .Key words：Hydraulic syst
10、em；Clamping device；Performance parameters前言与其他传动方式相比较，液压传动具有其独特的技术优势，其应用领域几乎囊括了国民经济各工业部门。随着科学技术的发展，机电产品日趋精密复杂。产品的精度要求越来越高、更新换代的周期也越来越短，从而促进了现代制造业的发展。用普通的机床加工精度低，效率低，劳动度大，已经无法满足生产要求，从而一种新型的数字程序控黑龙江八一农垦大学本科毕业设计6制的机床应运而生。这种机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量和机械设计等新技术的机电一体化的产品。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，它对加工精度和自动化都有
11、严格的要求。数控车床上的工位夹紧装置对于加工的精度有着直接的关系，以往的机床的工位夹紧装置使用简单的机械装置，在加工时容易产生大的加工误差。随着数控车床自动化程度的提高，使用液压系统控制这一过程已经大大提高了自动化和加工精度。液压传动在机械设备中的应用非常广泛。有的设备是利用其能传递大的动力，且结构简单、体积小、重量轻的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的设备是利用它操纵控制方便，能较容易地实现较复杂工作循环的优点，如各类金属切削机床、轻工机械、运输机械、军工机械、各类装载机等。所以研究液压系统有很好的应用价值和广阔的前景。我国进入世界贸易组织之后，对我国的机械行业是个机遇，更是一个艰
12、难的挑战。因此作为二十一世纪的主人，我们更应该通过作大量的设计制造和广泛地使用各种先进的机器，以便能加快我国国民经济的增长速度，加快我国现代化建设。1 概述1.1 液压传动的现状及展望目前，液压传动及控制技术不仅用于传统的机械操纵、助力装置，也用于机械的模黑龙江八一农垦大学本科毕业设计7拟加工、转速控制、发动机燃料进给控制，以及车辆动力转向、主动悬挂装置和制动系统，同时也能够扩展到航空航天和海洋作业等领域。当前液压技术正在继续向以下几个方面发展。1）节能近年来，由于世界能源的紧缺，各国都把液压传动的节能问题作为液压技术发展的重要课题。20 世纪 70 年代后期，德、美等国相继研制成功负载敏感泵
13、及低功率电磁铁等。最近美国威克斯公司又研制成功用于功率匹配系统的 CMX 阀。2）液压与微电子、计算机技术相结合20 世纪 80 年代以来，逐步完善和普及的计算机控制技术和集成传感技术为液压技术与电子技术相结合创造了条件。随着微电子、计算机技术的发展，出现了各种数字阀和数字泵，并出现了把单片机直接装在液压组件上的具有位置或力反馈的闭环控制液压元件及装置。3）提高液压传动的可靠性由于有限元法在液压元件设计中的应用，可靠性实验、研究工作的广泛开展以及新材料、新工艺的发展等，是液压元件的寿命得到提高。由于对飞机、船舶、冶金等一些重要液压系统采用多裕度设计，并在系统中设置旁路净化回路及具有初级智能的自
14、动故障检测仪表等，加强了油液的污染度控制。上述领域内的一些重要成果，使液压系统的可靠性逐年提高。4）高度集成化叠加阀、集成块、插装阀的应用以及把各种控制阀集成于液压泵及液压执行元件上形成组合元件，有些还把单片机等集成在其控制机构上，达到了集机、电、液于一体的高度集成化。此外，高压、高转速、低噪声组件的研究，高效滤材的研究，环保型工作介质及其相应高压液压组件的研究等也是值得关注的动向。1.2 液压传动的优点缺点工程机械广泛应用的传动方式主要有机械传动、电气传动、气压传动和液压传动。它们各有优缺。机械传动是发展最早而且应用最普遍的一种传动方式。具有传动准确可靠，操作简单，机构直观易掌握，负荷变化对
15、传动比影响小等优点。但是对自动控制的情况，单纯黑龙江八一农垦大学本科毕业设计8靠机械传动来完成就显得结构复杂而笨重，而且远距离操纵困难、操作力度大、安装位置变化的自由度小等缺点。电气传动是通过电来进行传动和控制的，利用交流电机来传动，简单而且价廉，应用最广，也是各种传动的组成部分。但交流电机一般难于进行无级变速，而直流电机虽然可以实现无级变速，但支流电源价格比较昂贵。电气控制，特别是电子计算机控制，具有信号变化方便，远距离操纵容易等独特优点，在自动化程度要求高的场合是必不可少的。气压传动是以压缩空气为传动介质，可通过调节气量很容易的实现无级变速。同时有传递及变换信号方便、反应快、结构简单、无污
16、染等优点。空气黏度小，故管道压力损失小，流速大，而且可获得高速度。但是气动传动的致命弱点是空气压缩性大，无法获得均匀而稳定的运动。此外为减少泄漏，提高效率，气动系统的压力不能太高。这使其不能用于大功率场合。液压传动是用液体作为介质来传递能量的，液压传动与上述三种传动比较有以下一些优点：1）液压传动可在运行过程中方便地实现大范围的无级调速，调速范围可达1000：1。液压传动装置可在极低的速度下输出很大的力，如果采用机械传动装置减速，其减速器结构往往十分庞大；2）在输出相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小。由于液压系统中的压力比电枢磁场中单位面积上的磁力大 30 倍40
17、 倍，液压传动装置的体积和质量只占相同功率电动机的 12%左右。因此，液压传动易于实现快速启动、制动及频繁幻想，每分钟的换向次数可达 500 次（左右摆动）、1000 次（往复移动）；3）液压传动易于实现自动化，特别是采用电液和气液传动时，可实现复杂的自动控制；4）液压装置易于实现过载保护。当液压系统超负荷（或系统承受液压冲击）时，液压油可以经溢流阀排回油箱，系统得到过载保护；5）易于设计、制造。液压元件已实现了标准化、系列化和通用化。液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也有很大的灵活性。液压传动的缺点：1）不能保证严格的传动比。着是由于液压介质的可压缩性和不可避免的泄露等
18、因素引起的；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计92）系统工作时，对温度的变化较为敏感。液压截至的粘性随温度变化而变化，从而使液压系统不易保证在高温和低温下都具有良好的工作稳定性；3）在液压传动中，能量需经过两次变换，且液压能在传递过程中有流量和压力的损失，所以系统能量损失较大，传动效率较低；4）元件的制造精度高、造价高，对其使用和维护提出了较高的要求；5）出现故障时，比较难于查找和排除，对维修人员的技术水平要求较高。从液压传动的优缺点来看，优点大于缺点。采用液压传动符合本次设计的工位夹紧装置的工作条件。 2 液压系统的设计2.1 技术要求本设计是完成某机床需要对零件进行两工位装夹装置（装夹装置静动
19、摩擦因数， ）的设计，拟采用缸筒固定的液压缸驱动夹紧装置，完成工件装夹运0.2s.1d动。夹紧装置由液压与电气配合实现的自动循环要求为： 工位夹紧缸夹紧工位夹紧缸松开工位夹紧缸夹紧工位夹紧缸松开。机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数如表 2-1 所列。表 2-1 机床工位夹紧装置的运动参数和动力参数工况 行程/mm速度 /vmsA时间/ 1t运动部件重力 G/N 负载 /NeF启动、制动时间 t/s1夹紧 0.012350002t工位夹紧缸松开350.035124500.053t工位夹紧缸夹紧 25 0.1250.21500 2000 0.05黑龙江八一农垦大学本科毕业设计104t松开 0.2
20、50.12.2 动力分析和运动分析2.2.1 工位夹紧缸的负载计算惯性负载夹紧： iGFgt=2450/9.810.012/0.05 =59N松开： iGFgt=2450/9.810.035/0.05=175N静摩擦负载 fsnFG=0.2（2450+0）= 490N动摩擦负载 fdnFG=0.1（2450+0）=245N2.2.2 工位夹紧缸的负载计算惯性负载夹紧：黑龙江八一农垦大学本科毕业设计11iGFgt=1500/9.810.125/0.05=382N松开： iGFgt=1500/9.810.25/0.05=765静摩擦负载 fsnFG=0.2（1500+0）= 300N动摩擦负载 f
21、dnFG=0.1（1500+0）=150N由此得工位夹紧缸和工位夹紧缸在工作的各个阶段所受的负载，由表 2-2 所示表 2-2工位夹紧缸的外负载计算结果工况 负载组成 外负载 F/N启动 fsF490加速 fdGgt304夹紧 efd5245反向启动 fsF490加速 fdGgt420黑龙江八一农垦大学本科毕业设计12松开 fdF245表 2-3工位夹紧缸的外负载计算结果工况 负载组成 外负载 F/N启动 fsF300加速 fdGgt532夹紧 efd2150工况 负载组成 外负载 F/N反向启动 fsF300加速 fdGgt915松开 fd1502.3 液压系统主要参数的确定2.3.1 系统
22、工作压力 的确定1p根据液压执行元件的负载表可以确定系统的最大负载数，在充分考虑系统所需的流量、性能等因素后，可参照表 2-4 或者 2-5 选择系统的工作压力表 2-4 按负载选择工作压力负载 /kN 50系统压力/MPa 5-7表 2-5 按主机类型选择系统工作压力主机类型 设计压力/MPa精加工机床 0.82半精加工机床 35机床龙门刨床 28黑龙江八一农垦大学本科毕业设计13拉床 810农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构 1016液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械 2032地质机械、冶金机械、铁道车辆维护机械、各类液压机具等 25100本设计根据主机类型是数控铣床，初步
23、选择系统压力为 4MPa。为了防止夹紧时发生冲击，液压缸需保持一定回油背压。参考表 2-6 液压执行器的背压力取 0.2MPa表 2-6 液压执行器的背压力系统类型 背压力(MPa)简单系统和和一般轻栽节流调速系统 0.2 0.5回油带背压阀 调整压力一般为 0.5 1.5回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时 0.5中低压系统设补油泵的闭式系统 0.8 1.5高压系统 初算是可忽略不计2.4 液压执行器主要结构参数的计算2.4.1 工位夹紧缸主要结构参数的确定本设计将工位夹紧缸的有杆腔作为主工作腔，则有公式：（21）121maxcPAF公式中 液压缸无杆腔的有效面积 ；214AD2液压缸有杆
24、腔的有效面积 ；2d2液压缸的最大负载力 ；maxFN液压缸的机械效率（一般取 0.9-0.97）本设计取 0.95；液压缸工作腔压力；1p系统的背压，本设计取 0.2Mpa。2黑龙江八一农垦大学本科毕业设计14当计算液压缸的结构参数时，还需确定活塞杆直径与液压缸内径的关系，以便在计算出液压缸内径 D 时，利用这一关系获得活塞杆的直径 d。通常是由液压缸的往返速比确定这一关系，即 ，按这一关系得到的 d 的计算公式入如下表1d表 2-7 根据往返速度比 计算活塞杆直径 d 的公式往返速度比 1.1 1.2 1.33 1.46 1.61 2活塞杆直径 d 0.3D 0.4D 0.5D 0.55D
25、 0.62D 0.7D油缸的速比 ，可由机械设计手册查得。本设计取 =1.33。则由上表查得 d=0.5D。 2 243.140.314cmDdDF 得 D=49.9（mm）按 GB/T2348-1980 ,取标准值： D=50（mm）又 d=0.5D，得 d=25（mm） ，取标准值 d=28（mm）则液压缸无杆腔实际有效面积为： 214AD5.0=19.62cm有杆腔实际有效面积为： 224ADd25.08=13.5 cm2.4.2 工位夹紧缸主要结构参数的确定工位夹紧缸的无杆腔作为主工作腔，则有公式： 12maxcPAF则有 2243.40.34cmDDdF 得 D=27.9（mm）黑龙
26、江八一农垦大学本科毕业设计15按 GB/T23481980 ,取标准值： D=32（mm）又 d=0.5D，得 d=16（mm） ，取标准值 d=20（mm）则液压缸无杆腔实际有效面积为： 214AD3.=8.042cm有杆腔实际有效面积为： 224ADd23.0=4.89 cm2.4.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如下表所示：表 2-8 工位夹紧缸工作循环个阶段的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载/N回油腔压力/MPa2p工作腔压力 /MPa1p输入流量Q 1/minLA输入功率 /w启动 490 0.98
27、加速 304 0.2 0.53 夹紧211()cmFpA21qvNp5245 0.2 4.38 0.972 7096反向启动490 0.40 加速211()cmFA420 0.2 0.30 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计16松开 12qAvNp245 0.2 0.27 4.116 18.52表 2-9 工位夹紧缸工作循环各个阶段的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载/N回油腔压力/MPa2p工作腔压力 /MPa1p输入流量Q 1/minLA输入功率 /w启动 300 0.39 加速 532 0.2 0.44 夹紧211()cmFpAqv1Np2150 0.2 3.06 6.03 307.53反
28、向启动300 0.65 加速 915 0.2 0.85 松开211()cmFA2qv1Np150 0.2 0.65 4.116 79.46黑龙江八一农垦大学本科毕业设计173 液压系统原理图的拟定和方案论证3.1 制定基本方案液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。本液压系统设计的内容大致为： 1）油路循环方式的分析与选择；2）调速方案的分析和选择；3）液压动力源的分析与选择；4）液压回路的分析、选择与合成；5）液压系统原理图的拟订。3.2 油路循环方式的分析和选择液压系统油
29、路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及相互比较见下表表 3-1 开式系统和闭式系统的比较油液循环方式开式 闭式散热条件 较方便，但是油箱较大 较复杂，需要用辅泵来换油冷却抗污染性较差，但可采用压力油箱或者油箱呼吸器来改善 较好，但是油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低 管路腰里损失较小，容积调速时效率较高限速 制动形式用平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引起油液发热液压泵由电动机拖动时，限速及制动过程中拖动电能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速和再生制动其他 对泵的自吸性能要求高 对主泵的自吸性能要求低油路循环方式的选择主要取决于液压系统的调速方式和
30、散热条件。一般来说，凡是有较大空间可以存放油箱而且不需要另设散热装置的系统，要求结构尽可能简单的系统，黑龙江八一农垦大学本科毕业设计18采用节流调速或者容积节流调速的系统，均宜采用开式系统。在本设计中，油泵向两个液压执行元件供油而且功率较小，整个系统的结构也比较简单，所以本设计采用开式系统。3.3 调速方案的分析和选择调速方案对主机的性能起到决定性的作用。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
31、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。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
32、，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。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计19表 3-2 各种调速方式的性能比较节流调速 容积调速回路容积节流调速回路简式节流调速系统 带压力补偿阀的节流调速系统主要性能 进油节流及回油节流旁路节流调速阀在进油路调速阀在旁油路及溢流节流调速回路变量泵 定量马达流量适应 功率适应负载 速度刚度差 很差 好 较好 好特性 承载能力好 较差 好 较好 好调速范围大 小 大 较大 大效率 低 较低 低 较低 最高
33、 较高 高功率特性 发热 大 较大 大 较大 最小 较小 小成本 低 较低 高 最高适用范围小功率 轻载或者低速的中 低压系统及工程机械非经常性调速的场合大功率高速中高压系统负载变化小，速度刚度要大的中小功率，中压系统负载变化大速度刚度较大的中高压系统考虑到系统本身的性能要求和一些使用要求以及负载特性，本设计决定采用节流调速。3.4 液压动力源的分析与选择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。节流调速系统黑龙江八一农垦大学本科毕业设计20一般用定量泵供油，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
34、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。本设计采用节流调速，所以使用定量泵供油。3.5 液压回路的分析、选择与合成1）
35、选择系统一般都必须设置的基本回路，包括调压回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。2）根据系统的负载特性和特殊要求选择基本回路，在本系统中考虑到安全的要求，设置了背压回路，同时由于是两个执行元件先后动作，且没有顺序联动关系，所以设置了互不干扰回路。3）合成系统 选定液压基本回路之后，配以辅助性回路，如控制油路，润滑油路、测压油路等，可以组成一个完整的液压系统。在合成液压系统时要注意以下几点：防止油路间可能存在的相互干扰；系统应力求简单，并将作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系统要安全可靠，力求控制油路可靠；组成系统的元件要尽量少，并应尽量采用标准元件；组成系统时还要考虑节省能源，提高效
36、率减少发热，防止液压冲击；测压点分布合理等。3.6 液压原理图的拟定与设计根据上述分析，可以拟定整个液压系统的原理图如下：黑龙江八一农垦大学本科毕业设计211油箱 2空气滤清器 3液位计 4吸油过滤器 5液压泵6单向阀 7压力表开关 8压力表 9通道体 10叠加式溢流阀11叠加式减压阀 12叠加式双单向节流阀 13电磁换向阀14叠加式双液控单向阀 15压力继电器 16电动机图 3-1 液压系统的原理图黑龙江八一农垦大学本科毕业设计224 计算和选择液压元件液压元件的计算是指计算元件在工作中承受的压力和流量，以便选择零件的规格和型号，此外还要计算原动机的功率和油箱的容量。选择元件时应尽量选择标准
37、件。4.1 液压泵的选择4.1.2 液压泵站组件的选择液压泵站一般由液压泵组、油箱组件、过滤器组件和蓄能器组件等组成。根据系统的实际需要，本设计选择液压泵组、油箱组件、过滤器组件。液压泵组由液压泵，原动机，连轴器及管路附件等组成。油箱组件由油箱面板，空气滤清器， ，液位显示计等组成。过滤器组将是保持工作介质清洁度必备的组将，可根据系统对介质清洁度的不同要求设置不同等级的粗过滤器，精过滤器等。4.1.3 液压泵的计算与选择液压泵的最大工作压力： = p1maxp（41）其中 液压执行元件最大工作压力；maxp液压泵出口大执行元件入口之间所有的沿程压力损失和局部压力损失之和。初算时按经验数据选取：
38、管路简单，管中流速不大时，取 0.2Mpa 0.5Mpa；管路复杂而且管中流速较大或者有调速元件时，p取 0.5MPa1.5MPa 。由上述选取 0.5MPa，然后带入公式（4-1）计算得：4.38+0.5 4.88MPap在选择泵的额定压力时应考虑到动态过程和制造质量等因素，要使液压泵有一定的压力储备。一般泵的额定工作压力应比上述最大工作压力高 2060，所有最后算得的液压泵的额定压力应为：4.88（1+0.25 ）6.1MPa黑龙江八一农垦大学本科毕业设计23表 4-1 液压泵的总效率液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵总效率 0.650.90 0.700.85 0.550.85 0
39、.800.90液压泵的流量 按下式计算pqK （42）pqmax)式中 K考虑系统泄漏和溢流阀保持最小溢流量的系数，一般取 K1.11.3，同时工作的执行元件的最大总流量（4.116 3=12.348L/min）max)q 本设计取泄漏系数为 1.1，所以：1.112.34813.583L/minpq由液压元件产品样本查得 CBN-E312 齿轮泵满足上述估算得到的压力和流量要求：该泵的额定压力为 16MPa，公称排量 V12 mL/rev，额定转速为 1800r/min。现取泵的容积效率 0.85，当选用转速 n1400 r/min 的驱动电机时，泵的流量为：vVnpqv12 mL/rev0
40、.851400r/min 31014L/min由前面的计算可知泵的最大功率出现在工位夹紧阶段，现取泵的总效率为 0.85，则：ppNpq633.010.85840W选用电动机型号：Y90S4B5 型封闭式三相异步电动机满足上述要求，其转速为1400r/min，额定功率为 1.5kW。电动机与泵之间采用连轴器联结。根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可计算出液压缸在各个阶段的实际进出黑龙江八一农垦大学本科毕业设计24流量，运动速度和持续时间，从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定了基础。计算结果如下表所示：表 4-2工位夹紧缸的实际工况流量/ 1minLA工作阶段无杆腔 有杆腔速度/ 1
41、msA时间 /s夹紧q出 12进= 0.97.635=1.410.972q进 1v2q进=3406.51=0.0121LtV=350.2=3松开=q进 P= 143=4.67=q出 进 21A=4.67 3.5963.212v1q进=3409.6=0.03912LtV=350.91表 4-3工位夹紧缸的实际工况流量/ 1minLA工作阶段无杆腔 有杆腔速度/ 1msA时间 /s夹紧 6.03q进q出 21进= 6.03489=3.671vq进=34068.1=0.1251LtV=3250.=0.2松开=q进 进 12A=14 8.04923.02=q出 p=142vqA进=34106.892L
42、tV=3510.8黑龙江八一农垦大学本科毕业设计25=0.480.05上表中 油缸的工作腔面积；1A油缸回油腔面积；2进油缸流量；q进出油缸流量；出油缸的运动速度；12,v油缸的运动时间。t4.2 液压控制阀的选择4.2.1 选择依据选择依据为：额定压力，最大流量，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。4.2.2 选择阀类元件应注意的问题1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件；2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取。选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求；3)一
43、般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%；根据以上要求，现选定各类阀和组将的型号如表 4-4 所示：表 4-4 各种液压元件的类型选择黑龙江八一农垦大学本科毕业设计26序号名称通过流量/L额定流量/ 1minLA额定压力/MPa额定压降/MPa型号规格1 吸油过滤器 14 20 MF-022 单向阀 14 40 25 0.1 CIT-03-A13 压力继电器 25 MJCS-02B-HH4 压力表 010 W-2-1/2-100-A15 压力表开关 14 21 10 GCT-026 叠加式溢流阀 14 35 25 0.12 M
44、RF-02P-K1-207 叠加式减压阀 14 35 25 0.2 MPR-02P-K1-028 叠加式单向阀 14 35 21 0.1 MPC-02W-05-309 二位四通换向阀 23.02 80 25 0.2 D5-02-3N2-D210 叠加式单向节流阀 23.02 35 21 0.15 MTC-02W-K-I-2011 二位四通换向阀 14 80 25 0.2 D5-02-3N2-D212 叠加式单向节流阀 14 35 21 0.15 MTC-02W-K-I-2013 空气滤清器 AB-116214 液位计 LS-3”4.3 液压附件的计算和选择4.3.1 确定管件的尺寸表 4-5
45、油管中的允许流速油液流经油管 吸油管 高压管 回油管 短管及局部收缩处允许速度（m/s） 0.51.5 255 1.52.5 57表 4-6 安全系数Tab.4-6 Safety Factor管内最高工作压力 7 7 17.5 17.5安全系数 8 6 4由表 4-2 和 4-3 得知工位夹紧液压缸有杆腔和无杆腔油管的实际最大流量分别为3.21L/min 和 4.67L/min，工位夹紧液压缸有杆腔和无杆腔油管的实际最大流量分别为黑龙江八一农垦大学本科毕业设计2714L/min 和 23.02L/min，按照表 4-5 的推荐值取油管内油液的允许流速为 4m/min，按计算公式：d 4q（43
46、）式中 q通过油管的最大流量；V油管中允许流速；d油管内径。将数值代入公式（4-3）得工位夹紧液压缸：d无 34.67104.9mmd有 34.21064.1mm工位夹紧液压缸：d无 3410611.1mmd有 341068.6mm根据 JB827 66，同时考虑到制作方便， 工位夹紧液压缸两根油管同时选用101（外径 10mm，壁厚 1mm）的 10 号冷拔无缝钢管。工位夹紧液压缸两根油管同时选用 141（外径 14mm，壁厚 1mm）的 10 号冷拔无缝钢管。由机械设计手册查得管材的抗拉强度为 412MPa，由表 4-6 取安全系数为 8，按公式对管子的强度进行校核： 2bpdn黑龙江八一
47、农垦大学本科毕业设计28（44）式中 p管内最高工作压力；d油管内径；n安全系数；管材抗拉强度；b油管壁厚。将数值代入公式（4-4）得：1mm = 2bpdn636.108420.5mm1mm = 2bpdn636.108420.7mm所以选的管子壁厚安全。其他油管，可直接按所连接的液压元、辅件的接口尺寸决定其管径的大小。4.3.2 确定油箱容积油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通；闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。油箱设计要点：1）油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的 80%；2）吸箱管和回油管的间距应尽量大，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的 2/33/4 。吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3 倍。吸油管可安装 100m 左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热；黑龙江八一农垦大学本科毕业设计293）油箱底部应有适当斜度，
