HT-05智能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)【6張CAD圖紙及說(shuō)明書(shū)全套】【YC系列】

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As the hydraulic system components, functions become more complex, and thus the probability of failure also increases. Therefore, the design HT-05 Intelligent hydraulic test stand is particularly important. The design of the HT-05 intelligent hydraulic test stand is mainly composed of hydraulic systems, pumping stations, Manifold, electronic control systems and other components. The design is first analyzed by bench hydraulic study the current situation and functional requirements, this analysis based on the proposed design; Next, the main hydraulic components line calculation options; then, used in conjunction with the design of the electrical control systems; and finally, drawn by AutoCAD drawing software assembly diagram, hydraulic schematics, electrical control system schematic diagram and major components. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: hydraulic transmission, automatic control theory, mechanical principles, mechanical design, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of hydraulic products and general proficiency Use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life. Keywords: Hydraulic; test-bed; hydraulic valve; electric control 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 目錄 第一章 緒 論 1 1.1課題背景及目的 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況 1 1.2.1國(guó)內(nèi)狀況 1 1.2.2國(guó)外狀況 2 第二章 液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1設(shè)計(jì)要求 4 2.2制定基本方案 4 2.2.1制定調(diào)速方案 4 2.2.2制定壓力控制方案 5 2.2.3制定順序動(dòng)作方案 5 2.2.4選擇液壓動(dòng)力源 5 2.3液壓試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)原理圖 5 2.4初選系統(tǒng)工作壓力 7 2.5計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 8 第三章 液壓元件的設(shè)計(jì)與選用 11 3.1 液壓泵的選型與安裝 11 3.1.1 液壓泵工作壓力的確定 11 3.1.2 液壓泵流量的確定 11 3.1.3 液壓泵的安裝方式 11 3.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 13 3.3 液壓閥的選型與安裝 13 3.4 液壓油缸的選型 15 3.5 液壓油管的選型 15 3.6 液壓油箱的設(shè)計(jì) 16 3.6.1 液壓油箱有效容積的確定 16 3.6.2 液壓油箱的散熱計(jì)算 17 3.6.3 液壓油箱的容量計(jì)算 18 3.6.4 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 3.7液壓泵站 19 3.7.1 液壓泵站的組成及分類(lèi) 19 3.7.2 液壓泵站的選擇 20 3.8液壓集成塊 20 3.8.1 塊體的結(jié)構(gòu) 21 3.8.2 集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 21 3.8.3集成塊的加工 21 第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 4.1線(xiàn)路設(shè)計(jì)基本原理 22 4.1.1主電路的設(shè)計(jì) 22 4.1.2 控制電路的設(shè)計(jì) 22 4.2 繪制原理圖 22 4.3 元器件的選擇 22 4.3.1 斷路器的選擇 22 4.3.2 熔斷器的選擇 23 4.3.3 熱繼電器的選擇 23 4.3.4 中間繼電器選擇 23 4.3.5 交流接觸器的選擇 23 4.3.6 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的選擇 23 4.3.7 按鈕的選擇 23 4.4控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 總 結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 第一章 緒 論 1.1課題背景及目的 隨著液壓工業(yè)的發(fā)展，液壓技術(shù)在各種機(jī)械中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。由于液壓系統(tǒng)的組成、功能日益復(fù)雜，因而發(fā)生故障的機(jī)率也隨之增多。液壓系統(tǒng)的故障具有隱蔽性、變換性和誘發(fā)因素的多元性，所以在故障診斷和排除時(shí)，不但需要有熟練的技術(shù)人員，同時(shí)還要有完善的檢測(cè)設(shè)備。檢測(cè)液壓元件性能參數(shù)的試驗(yàn)設(shè)備多為性能單一的液壓試驗(yàn)臺(tái)，而且一般為液壓件生產(chǎn)廠家和研究所專(zhuān)用。從使用方面來(lái)看，一旦液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，常常需檢測(cè)多種液壓元件的技術(shù)指標(biāo)，才能找出故障部位和根源，達(dá)到及時(shí)修理的目的。同時(shí)液壓傳動(dòng)課程是各類(lèi)工科大學(xué)及職業(yè)院校機(jī)械、機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的重要課程，而液壓試驗(yàn)臺(tái)則是進(jìn)行液壓傳動(dòng)課教學(xué)必不可少實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了滿(mǎn)足課程教學(xué)需要，拓寬學(xué)生知識(shí)面，提高現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種價(jià)格低廉，制造容易，于數(shù)據(jù)檢測(cè)、演示和裝置檢驗(yàn)為一身的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況 液壓行業(yè)的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的速度發(fā)展對(duì)試驗(yàn)提出了新的要求和先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，以獲得較高的試驗(yàn)精度并實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化。試驗(yàn)臺(tái)是檢驗(yàn)產(chǎn)品的性能，驗(yàn)證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)液壓行業(yè)生產(chǎn)廠均有相應(yīng)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，但是，試驗(yàn)項(xiàng)目、精度大部分不能滿(mǎn)足試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1562-1995的要求，特別是一些動(dòng)態(tài)的性能得不到檢驗(yàn)。此外，人工操作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，人為因素嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果。而且就是現(xiàn)有的設(shè)備只是單一的檢測(cè)項(xiàng)目，而不能在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)對(duì)多個(gè)液壓元件進(jìn)行試驗(yàn)。 1.2.1國(guó)內(nèi)狀況 普通的試驗(yàn)臺(tái)設(shè)備簡(jiǎn)陋，完全通過(guò)人手工操作方式進(jìn)行試驗(yàn)和記錄數(shù)據(jù)，這樣導(dǎo)致試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不易掌握，試驗(yàn)方法缺乏一致性，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，達(dá)不到通過(guò)試驗(yàn)最終控制和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的超聲檢測(cè)，針對(duì)溫度、流速、壓力對(duì)超聲傳播速度的影響，建立溫度—壓力—聲速模型在溫度、壓力、流量大范圍變化條件下對(duì)流量和壓力的測(cè)量。它能夠克服了傳統(tǒng)聲速流量?jī)x器對(duì)溫度敏感且不能有流量大范圍變化場(chǎng)合的不足。而現(xiàn)在普遍使用的超聲測(cè)量試儀器無(wú)論采用頻差、相差或聲差都必須在液體聲速變化范圍不大的前提下進(jìn)行，而液壓系統(tǒng)中，液壓油的溫度、壓力的變化范圍都很大，如溫度變化–40℃~60℃，壓力變化從0—32MPa。這兩個(gè)因素會(huì)引起聲速在大范圍內(nèi)變動(dòng)，由此引起的影響，用超聲測(cè)試液壓元件對(duì)測(cè)量的精度能夠滿(mǎn)足。同時(shí)液壓元件系統(tǒng)CAT的研究應(yīng)用比較廣泛，CAT試驗(yàn)臺(tái)的功能比較單一，不能滿(mǎn)足綜合試驗(yàn)的要求。另外還有計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試CAT，它是由硬件和軟件所組成的，針對(duì)測(cè)量信號(hào)復(fù)雜，為減小信號(hào)的干擾，采取數(shù)據(jù)處理方法和系統(tǒng)抗干擾措施，使測(cè)試數(shù)據(jù)更加真實(shí)、可靠，較為全面地滿(mǎn)足對(duì)被測(cè)液壓元件的測(cè)試要求。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)方面，傳統(tǒng)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)回路單一，實(shí)驗(yàn)效果較差，大多通過(guò)對(duì)泵和閥的控制實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)，主要是由實(shí)物液壓元件所組成的，導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的重量和體積都較大，并且由于實(shí)物元件和管路不透明，學(xué)生觀察不到其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、液流及動(dòng)作等情況。同時(shí)，由于元件位置不能隨意變動(dòng)，使得所實(shí)現(xiàn)的液壓回路單一，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，直接影響了實(shí)驗(yàn)效果。其次，傳統(tǒng)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化程度低，由于傳統(tǒng)的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)多采用繼電器等元件作為控制系統(tǒng)的控制元件，其成本高；實(shí)現(xiàn)功能少，耗電高，使用壽命短，電路連接繁瑣。并且還存在可靠性和靈活性差，自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。還有傳統(tǒng)液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓油漏泄容易污染實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常以礦物型液壓油作為工作介質(zhì)，既消耗大量寶貴的石油資源，加重環(huán)境污染，又易泄漏、易燃燒，并且泄漏出的油液還會(huì)污染實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生怕臟而不肯動(dòng)手。[1] 1.2.2國(guó)外狀況 日本島津VEH型及美國(guó)STEX公司的HVL型液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)均采用電液伺服及閥控制雙向油缸負(fù)荷、變形、位移控制由電液伺服閉環(huán)控制，同時(shí)具有電子測(cè)試和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理功能，電液伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是靜動(dòng)態(tài)性能良好，分辨率高，滯環(huán)線(xiàn)性度高，工作范圍廣，更適合動(dòng)態(tài)電液伺服試驗(yàn)機(jī)。其缺點(diǎn)是：由于靜態(tài)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上未能發(fā)揮其特點(diǎn)，使其造價(jià)提高，抗污染能力變差，工作噪聲較大，油溫升高快，有些還需要水冷卻。西德申克公司的UPV液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，其控制原理是由速度控制器控制力矩而帶動(dòng)壓力控制閥，施加負(fù)載，并且有速度電流反饋，是一種傳統(tǒng)的控制方式。在本試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行產(chǎn)品出廠測(cè)試，同時(shí)也可進(jìn)行行業(yè)檢測(cè)，采用調(diào)速電機(jī)、加載、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、控力、溫度、自動(dòng)控制和顯示，被測(cè)數(shù)據(jù)（參數(shù)）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集實(shí)時(shí)顯示。液壓缸、液壓泵、流量閥、壓力閥、溢流閥等進(jìn)行綜合的測(cè)試。該試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)范圍廣，可以滿(mǎn)足各種型號(hào)的液壓元件的試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，整個(gè)系統(tǒng)人機(jī)界面友好，可以進(jìn)行各種試驗(yàn)，負(fù)載效率試驗(yàn)，耐久性試驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量控制參數(shù)設(shè)定，記錄和數(shù)據(jù)處理的全自動(dòng)化，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)勞動(dòng)強(qiáng)度。改善了操作環(huán)境，而且達(dá)到了較高的試驗(yàn)效率和測(cè)量精度，通過(guò)對(duì)各種液壓元件的預(yù)測(cè)量可以看出，試驗(yàn)臺(tái)及其測(cè)控系統(tǒng)的立意和設(shè)計(jì)都比較新穎，合理和成功，取得了良好的效率。此外，在減輕試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作條件方面，綜合測(cè)試系統(tǒng)都具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。但不足之處是：系統(tǒng)需要的設(shè)備及投資較多，設(shè)備及元件的可靠行對(duì)試驗(yàn)工作的影響較大，設(shè)備的使用，維修和編程比較復(fù)雜，需要一定的專(zhuān)職人員。 第二章 液壓系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 課題要求設(shè)計(jì)HT-05智能液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有： （1）壓力形成； （2）液壓泵性能實(shí)驗(yàn)； （3）溢流閥靜動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)； （4）節(jié)流調(diào)速回路性能實(shí)驗(yàn)； （5）比例閥性能實(shí)驗(yàn)。 2.2制定基本方案 2.2.1制定調(diào)速方案 運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。對(duì)高壓大流量的液壓，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度控制涌過(guò)改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用溢流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)性比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流啟動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 綜合考慮本試驗(yàn)臺(tái)采用旁通節(jié)流調(diào)速，調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了，采用開(kāi)式循環(huán)形式，在開(kāi)式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)施放能量后，再排回油箱。開(kāi)式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好。 2.2.2制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一點(diǎn)的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力。由于采用節(jié)流調(diào)速，本系統(tǒng)由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。 2.2.3制定順序動(dòng)作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，是根據(jù)設(shè)備類(lèi)型不同，有的按固定程序，有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的控制機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直接壓下行程閥來(lái)控制連續(xù)的動(dòng)作。行程開(kāi)關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路連接比較方便的場(chǎng)合。為降低成本，同時(shí)使操縱可靠，本系統(tǒng)采用手動(dòng)操縱方式。 2.2.4選擇液壓動(dòng)力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全有液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。本系統(tǒng)采用定量泵供油，在無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥用時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在泵的入口裝有吸油過(guò)濾器，使進(jìn)入系統(tǒng)的油液符合使用要求。 2.3液壓試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的連鎖關(guān)系，避免誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖如圖l所示。該試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力來(lái)源于電動(dòng)機(jī)1，它可以驅(qū)動(dòng)液壓泵3運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓泵3是該試驗(yàn)臺(tái)的壓力油源。當(dāng)需要測(cè)試液壓閥和液壓缸時(shí)，由液壓泵3供給壓力油，通過(guò)調(diào)速閥13進(jìn)行分流，可使供油量發(fā)生變化，以滿(mǎn)足不同類(lèi)型液壓閥和液壓缸對(duì)流量的要求，安全閥12可以限定系統(tǒng)的最高壓力。測(cè)試液壓閥和液壓缸時(shí)，采用先導(dǎo)型溢流閥作調(diào)壓閥，調(diào)壓閥11并聯(lián)在主油路中。系統(tǒng)中的換向閥10采用了手動(dòng)操縱方式，降低了成本，同時(shí)使操縱可靠。 測(cè)試液壓缸時(shí)，調(diào)壓閥11松開(kāi)，調(diào)整調(diào)速閥13的開(kāi)度，使供油量達(dá)到液壓缸的額定流量。將快速頭分別與液壓缸的進(jìn)出油口相連接。液缸的主要測(cè)試項(xiàng)目如下： (1)最低啟動(dòng)壓力，在空載工況下，向液壓缸無(wú)桿腔通入液壓油，逐漸擰緊調(diào)壓閥11手柄，通過(guò)壓力表8記錄活塞桿啟動(dòng)時(shí)的壓力值； (2)內(nèi)泄漏，通過(guò)上下移動(dòng)換向閥10，即可壓力油分別送入液壓缸各腔，再逐漸擰緊調(diào)壓閥11手柄，當(dāng)活塞運(yùn)行到行程終點(diǎn)后，使調(diào)壓閥11調(diào)至被測(cè)缸的額定壓力，卸下液壓缸的回油管并接一量杯，保壓5分鐘，觀察內(nèi)泄漏量； 圖2-2 液壓系統(tǒng)圖 (3)耐壓試驗(yàn)，根據(jù)(2)的調(diào)整方法，當(dāng)活塞運(yùn)行到行程終點(diǎn)后，使調(diào)壓閥11調(diào)至被測(cè)缸額定壓力的1.5倍，保壓2分鐘，觀察零件的破壞或永久變形情況； (4)外滲漏，在(2)、(3)測(cè)試項(xiàng)目中，觀察活塞桿處及其他結(jié)合面滲油情況。 測(cè)試液壓閥時(shí)，同測(cè)試液壓缸一樣，調(diào)整調(diào)速閥13的開(kāi)度，使供油量達(dá)到液壓閥的額定流量。將快速接頭分別與液壓閥的進(jìn)出油口相連接。以溢流閥為例，其主要測(cè)試項(xiàng)目如下： (1)壓力調(diào)節(jié)范圍，將換向閥10上移，調(diào)壓閥11調(diào)至被測(cè)閥額定壓力的1.15倍左右。調(diào)節(jié)被測(cè)閥的調(diào)壓手輪，從最小壓力至被測(cè)閥額定壓力，再?gòu)念~定壓力至最小壓力，重復(fù)三次，觀察壓力表8的上升與下降情況，并記錄調(diào)壓范圍； (2)壓力振擺值，將換向閥10上移，調(diào)壓閥11調(diào)至被測(cè)閥的額定壓力。壓力振擺值可由壓力表8讀出； (3)內(nèi)泄漏，將換向閥10上移，調(diào)節(jié)被測(cè)閥的調(diào)壓手輪，使閥口關(guān)閉。調(diào)壓閥24調(diào)至比被測(cè)閥額定壓力高0.3-0.5 MPa，從被測(cè)閥的溢油口測(cè)量泄漏量，該值應(yīng)小于規(guī)定值； (4)壓力損失，將換向閥10上移，調(diào)節(jié)被測(cè)閥的調(diào)壓手輪至全松位置，分別通過(guò)壓力表8和9(低壓表)測(cè)出進(jìn)口和出口壓力，其差值即為被測(cè)閥的壓力損失。[4] 2.4初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類(lèi)型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選的太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選的高一些。具體選擇可參考表2-1、表2-2。 表2-1 按載荷選擇工作壓力 載荷/kN ＜5 5-10 10-20 20-30 30-50 ＞50 工作壓力/MPa ＜0.8-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 ≥5 表2-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 機(jī)械類(lèi)型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門(mén)刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8-2 3-5 2-8 8-10 10-18 20-32 本試驗(yàn)臺(tái)屬于中低壓裝置，初選最大工作壓力16MPa。 2.5計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)圖2-1。 （a） （b） 圖2-1 液壓缸的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 圖（a）未液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖（b）未活塞桿工作在受拉狀態(tài)。 活塞桿受拉時(shí) （3-1） 活塞桿受壓時(shí) （3-2） 式中 ——無(wú)桿腔活塞有效作用面積（m2）； ——有桿腔活塞有效面積（m2）； p1——液壓缸工作腔壓力(Pa)； p2——液壓缸回油腔壓力(Pa)，即被壓力，初算時(shí)按表2-3選取； D——活塞直徑； d——活塞桿直徑。 表2-3 執(zhí)行元件被壓力 系統(tǒng)類(lèi)型 被壓力/MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2-0.5 回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.4-0.6 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) 0.5-1.5 用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8-1.5 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 1.2-3 回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計(jì) 一般，液壓缸在受拉狀態(tài)下工作，其活塞面積為 （3-3） 運(yùn)用式（3-3）須事先確定A1與A2的關(guān)系，或是活塞桿徑d與活塞直徑D的關(guān)系，令桿徑比，其比值可按表2-4和表2-5選取為0.5。 表2-4 按工作壓力選取d/D 工作壓力/MPa ≤5.0 5.0-7.0 ≥7.0 d/D 0.5-0.55 0.62-0.70 0.7 表2-4 按速比要求確定d/D v2/v1 1.15 1.25 1.33 1.46 1.61 2 d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71 注：v1—無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； v2—有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。 FW初選為20kN,為液壓缸的機(jī)械效率，取0.9，由式（3-1）可計(jì)算出F≈22.2kN，由表2-3選取被壓力為0.2MPa,則可由公式 （3-4） 計(jì)算出D=40.093mm,按表2-5圓整為40mm。 表2-5 常用液壓缸內(nèi)徑D（mm） 40 125 50 140 63 160 80 180 90 200 100 220 110 250 第三章 液壓元件的設(shè)計(jì)與選用 3.1 液壓泵的選型與安裝 3.1.1 液壓泵工作壓力的確定 （3-1） p1是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對(duì)于本系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)給定系統(tǒng)最高壓力為16MPa,則泵的工作壓力選定為16MPa。 3.1.2 液壓泵流量的確定 (3-2) 設(shè)計(jì)給定原始數(shù)據(jù)要求系統(tǒng)最大流量為12L/min，則相當(dāng)于=12L/min，取泄露系數(shù)K=1.2，求得液壓泵流量qvp=14.4L/min。 根據(jù)以上參數(shù)，綜合考慮后選用上海申葉液壓件廠生產(chǎn)的YB-E10型定量葉片泵，當(dāng)壓力為16MPa、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速為1440時(shí)，泵流量為14.4MPa/min。油泵從軸端看轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，進(jìn)油口與出油口在同一側(cè)方向。 3.1.3 液壓泵的安裝方式 液壓泵裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其聯(lián)軸器等，其安裝方式分為立式和臥式兩種。 （1）立式安裝：將液壓泵和與之相連的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)形式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證好，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。 （2）臥式安裝：液壓泵及管道都裝在液壓油箱的外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不容易保證。 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)結(jié)方式可分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。 （1）法蘭式：液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤(pán)的電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證同軸度，這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。 （2）支架式：液壓泵直接安裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相連。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難（電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度≤0.05mm）。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動(dòng)，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。 （3）法蘭支架聯(lián)接：電動(dòng)機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上。它的優(yōu)點(diǎn)是大底板不用加工，安裝方便，電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤(pán)的止口來(lái)保證的。 由于本試驗(yàn)臺(tái)沒(méi)有采用外部冷卻裝置，優(yōu)先考慮散熱所以液壓泵裝置采用臥式安裝。液壓泵與電動(dòng)機(jī)的連接采用支架式，安裝支架如圖3-1所示。 圖3-1 泵安裝支座 泵的進(jìn)油口和出油口采用自制的法蘭連接油管，法蘭形式簡(jiǎn)單，加工容易，外形尺寸如圖3-2所示。 圖3-2 泵進(jìn)油口法蘭 法蘭上沒(méi)有加工密封用溝槽，密封由自制的密封墊保證，密封墊由耐油橡膠制成,裝配時(shí)要先用清潔劑或者丙酮將密封墊清洗干凈并抹上密封膠，該密封墊能保證密封性能，并且成本較低，容易加工。 3.2 電動(dòng)機(jī)功率的確定 在試驗(yàn)臺(tái)工作過(guò)程中，由于被檢測(cè)對(duì)象的不用系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿(mǎn)足整個(gè)設(shè)計(jì)要求，按較大功率來(lái)確定電動(dòng)機(jī)功率。 前面的計(jì)算已知，泵供油壓力為pp=16MPa，泵的流量為14.4MPa/min，取泵的總效率為=0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率由公式（3-1）計(jì)算為P=4.8kW （3-3） 考慮到本試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試對(duì)象主要為中低壓元件，而電動(dòng)機(jī)一般允許短時(shí)間超載25%，這樣電動(dòng)機(jī)的功率還可以降低一些。 查看產(chǎn)品樣本，選用4kW的電動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440r/min。 3.3 液壓閥的選型與安裝 首先要確定液壓元件的安裝連接形式，液壓元件的安裝形式與液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和元件的配置形式有關(guān)： （1）按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式確定。液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分為集中式和分散式兩種。集中式結(jié)構(gòu)是將液壓系統(tǒng)的動(dòng)力裝置、控制調(diào)節(jié)裝置和油箱等放在主機(jī)之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這中形式的優(yōu)點(diǎn)是安裝連接方便，液壓源的振動(dòng)、發(fā)熱都不會(huì)影響主機(jī)的工作性能。缺點(diǎn)就是設(shè)置液壓站，增加了占地面積和管路長(zhǎng)度。分散式結(jié)構(gòu)是將液壓元件分散放置在主機(jī)的某些部位，與主機(jī)合為一體，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、管路短。缺點(diǎn)是安裝連接（包括維修）復(fù)雜液壓源的振動(dòng)和發(fā)熱都會(huì)影響主機(jī)的工作性能和精度。為此，對(duì)于一般的液壓系統(tǒng)，為了使結(jié)構(gòu)緊湊，可采用分散式安裝連接的方式，而對(duì)于組合機(jī)床、自動(dòng)線(xiàn)和精密設(shè)備的液壓系統(tǒng)為了減少油箱的發(fā)熱、液壓源振動(dòng)的影響，保持主機(jī)的工作精度，多采用集中式的配置形式確定。 （2）按閥類(lèi)元件的配置形式確定。液壓元件的配置形式分為管式、板式和集成式配置三種形式。配置形式不同， 液壓系統(tǒng)的壓力損失和元件的連接方式也就不同。目前，閥類(lèi)元件的配置形式廣泛采用集成式。通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用的空間就越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。板式元件固定在板件上，分為液壓油路連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個(gè)液壓回路中個(gè)元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過(guò)管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥塊上，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維修方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差，互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。 通過(guò)綜合考慮，鑒于本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，為降低成本，液壓元件采用管式連接。液壓閥與試驗(yàn)臺(tái)的安裝連接采用自制的安裝支座，安裝時(shí)，液壓閥安裝在對(duì)應(yīng)的閥安裝支座上，支座再插入燕尾槽工作臺(tái)面上。這使得液壓閥的安裝位置容易調(diào)整，方便拆裝和組合不同的液壓回路，其外形尺寸如圖3-4所示。 選擇閥類(lèi)元件應(yīng)注意的問(wèn)題： (1)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，除非不得已時(shí)才自行設(shè)計(jì)專(zhuān)用件； (2)閥類(lèi)元件的規(guī)格主要根據(jù)流經(jīng)該閥油液的最大壓力和最大流量選取。選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿(mǎn)足機(jī)器低速性能的要求； (3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)，允許通過(guò)閥的最大流量超過(guò)其額定流量的20%。 圖3-4 液壓閥安裝支座 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過(guò)閥的流量，本系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)最高壓力為16MPa，所選閥的規(guī)格型號(hào)見(jiàn)表3-1 表3-1 液壓試驗(yàn)臺(tái)液壓閥明細(xì)表 序號(hào) 名稱(chēng) 選用規(guī)格 1 調(diào)速閥 2FRM5-20/15 2 溢流閥 DBDH8G10NG25 3 先導(dǎo)溢流閥 DB10AG1 4 手動(dòng)換向閥 DMT-03-3C2-50 3.4 液壓油缸的選型 在2.2節(jié)已經(jīng)求得液壓缸的直徑為40mm，系統(tǒng)工作壓力為16MPa。 選YHGE40/28260LJ1L1Q型液壓缸，缸徑40mm，速度比2，活塞桿直徑28，工作壓力。 3.5 液壓油管的選型 液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。 (1)鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無(wú)縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。 (2)銅管：紫銅管工作壓力在6.5~10MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，但不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。 (3)軟管：用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線(xiàn)或麻線(xiàn)編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.5～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。油管的規(guī)格尺寸大多由它所連接的液壓元件接口處的尺寸所決定的，對(duì)一些重要的管道應(yīng)驗(yàn)算其內(nèi)徑和壁厚。油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。 （3-4） 式中 qv——通過(guò)管道內(nèi)的流量（m3/s）； v——管內(nèi)允許流速（m/s），見(jiàn)表3-2. 按最大流量計(jì)算，本系統(tǒng)的最大流量為12L/min，吸油管v取0.8m/s，由公式（3-4）計(jì)算得d=17.867mm，選取公稱(chēng)通徑15mm，外徑22mm，壁厚2mm的鋼管；壓油管v取3m/s，由公式（3-4）計(jì)算得d=9.226mm；回油管v取1.5m/s，計(jì)算得d=13.048mm，選取公稱(chēng)通徑15mm，外徑22mm，壁厚2mm的鋼管。由于壓油管選用的是膠管總成，液壓元件的進(jìn)出油口尺寸不同也就需要不同的接頭，所以膠管在經(jīng)濟(jì)允許的條件下可以購(gòu)買(mǎi)一系列的不同尺寸的膠管，用于實(shí)驗(yàn)的不同液壓元件的連接和回路組織。 表3-2 允許流速推薦值 管道 推薦流速/(m/s) 液壓泵吸油管道 0.5-1.5，一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3-6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5-2.6 3.6 液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱的作用。 3.6.1 液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱容量是油箱主要的技術(shù)參數(shù)，油箱必須有一定的容量，才能實(shí)現(xiàn)基本功能，設(shè)計(jì)油箱容量涉及很多的因素，常采用經(jīng)驗(yàn)法，但對(duì)于要求較高的液壓系統(tǒng)有必要分析系統(tǒng)的各種要求，并以熱量為基礎(chǔ)采用計(jì)算的方法來(lái)確定。液壓油箱在不同的工作條件下影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。 油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 （3-5） 式中 qv——液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積； ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表3-3。 表3-3 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 系統(tǒng)類(lèi)型 行走機(jī)構(gòu) 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 1~2 2~4 5~7 6~12 10 本系統(tǒng)的最大流量為12L/min，為中低壓系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取7，由公式（3-5）計(jì)算得油箱的有效容量為84L。 3.6.2 液壓油箱的散熱計(jì)算 （1）系統(tǒng)發(fā)熱量計(jì)算，在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來(lái)。由于本系統(tǒng)工作裝置和回路并非固定形式，因?yàn)榻M裝不同的液壓元件、不同的工況而產(chǎn)生不同效率，損失也就不同，本系統(tǒng)的散熱按系統(tǒng)輸入功率最大值的20%來(lái)計(jì)算，系統(tǒng)的輸入功率為4kW，則發(fā)熱功率為0.8kW。 （2）散熱量計(jì)算，由于本系統(tǒng)沒(méi)有安裝額外的冷卻裝置，忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱是，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來(lái)考慮。這時(shí)油箱散熱面積A的計(jì)算公式為 （3-6） 式中 A——油箱的散熱面積（m2）； H——油箱需要散熱的熱功率（W）； ——油溫（一般以55℃考慮）與周?chē)h(huán)境溫度的溫度（℃）； K——散熱系數(shù)。與油箱周?chē)L(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時(shí)K=8~9；良好時(shí)K=15~17.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí)K=20~23；強(qiáng)迫水冷時(shí)K=110~175。 上面步驟已經(jīng)計(jì)算出H=800W，取15，散熱系數(shù)取9，則又公式3-6計(jì)算得A=5.93m2。 設(shè)備在停止運(yùn)行后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱，為了防止液壓油從油箱里溢出，油箱的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過(guò)液壓油箱高度的80%，本系統(tǒng)所用的油箱容量為110L。 3.6.3 液壓油箱的容量計(jì)算 液壓油箱的有效容積為84L，油箱的散熱面積為5.39m2，綜合考慮試驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)，由于沒(méi)有設(shè)置外部冷卻裝置，為提高冷卻效率，油箱的容量適當(dāng)增大，油箱尺寸設(shè)計(jì)為：1057×1341×933mm，油箱總?cè)萘繛?322L，由于設(shè)備在停止運(yùn)行后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱，為了防止液壓油從油箱里溢出，油箱的液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過(guò)液壓油箱高度的80%，本系統(tǒng)所用的油箱裝油量為1000L。 3.6.4 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓油箱采用鋼板焊接的分離式液壓油箱。其結(jié)構(gòu)： （1）隔板 ①作用：增長(zhǎng)液壓油流動(dòng)循環(huán)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)、分離、清降水和空氣，調(diào)整溫度，吸收液壓油壓力的波動(dòng)及防止液面的波動(dòng)。 ②安裝形式：隔板的安裝形式有多種，可以設(shè)計(jì)成高出液壓油面，使液壓油從側(cè)面流過(guò)，還可以把隔板設(shè)計(jì)成低于液面，其高度為最低油面的2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)，本系統(tǒng)采用后者。 （2）吸油管和回油管： ①回油管出口：回油管出口有直口、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種形式，斜口應(yīng)用得教多，一般為45°斜口。為防止液面波動(dòng)，可以在回油管出口裝擴(kuò)散器?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嘁簤河拖涞酌娴木嚯x大于300 ，回油管出口絕對(duì)不允許放在液面以上。本系統(tǒng)才用45°斜口形式，加工容易。 ②吸油管：吸油管前設(shè)置了線(xiàn)隙濾油器，過(guò)濾精度為100，流量為16L/min，要有足夠的容量，避免阻力太大，濾油器與箱底間的距離為25mm。吸油管插入液壓油面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入液壓油箱的液壓油攪動(dòng)油面，致使油中混入氣泡。 （3）防止雜質(zhì)侵入 為了防止液壓油被污染，液壓油箱做成完全封閉型的。 ①配管通過(guò)隔壁接頭和油箱連接，這樣能很好的防止空氣、雜質(zhì)和水等從其周?chē)拈g隙侵入。 ②為了保證液壓油箱通大氣并凈化抽吸空氣，本系統(tǒng)配備了空氣濾清器，空氣濾清器為既能過(guò)濾空氣又能加油結(jié)構(gòu)。 （4）液面指示 為了觀察液壓油箱內(nèi)的液面情況，應(yīng)在油箱的側(cè)面安裝液面指示計(jì)，指示最高、最低油位，液面指示計(jì)選用帶溫度計(jì)的。 （5）液壓油箱的起吊 為了方便液壓試驗(yàn)臺(tái)的裝卸搬運(yùn)，在油箱上裝設(shè)有吊耳。 （6）液壓油箱的防銹 油箱焊接后內(nèi)壁涂X06-1磷化底漆（HGZ-27-64），油箱外面涂X06-1磷化底漆（HGZ-27-64）。 3.7液壓泵站 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它向系統(tǒng)提供一定的壓力，流量和清潔的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，液壓泵站適用于主機(jī)與液壓裝置可以分離的各種液壓機(jī)械上。 3.7.1 液壓泵站的組成及分類(lèi) 液壓泵站按其泵組的布置方式有上置式，柜式，非上置式三種。其中上置式又包括立式和臥式兩種。 泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當(dāng)電機(jī)采用立式安裝，液壓泵置于油箱之內(nèi)時(shí)，稱(chēng)為立式液壓泵站，本液壓系統(tǒng)即采用該種泵站作為動(dòng)力源，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，廣泛應(yīng)用于中小功率液壓系統(tǒng)中的特點(diǎn)。 液壓泵站通常有以下五個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元組合而成，它們是泵組，油箱組件，控溫組件，蓄能器組件，及過(guò)濾器組件，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行取舍。 泵組由液壓泵，原動(dòng)機(jī)，連軸器，傳動(dòng)底座，管路附件等組成。 油箱用于儲(chǔ)存系統(tǒng)所需要的足夠的油液，散發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，以及分離油液中的氣體沉淀污染物。 控溫組件有升溫和降溫兩種組件組成，當(dāng)液壓系統(tǒng)的自身熱平衡不能使工作介質(zhì)處于合適的溫度范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置控溫組件，使介質(zhì)溫度始終處于可控的范圍內(nèi)。 蓄能器組件通常由蓄能器，控制裝置，支撐臺(tái)架等部件組成的。 過(guò)濾器組件的作用是從液體中分離出非溶性固體顆粒，防止顆粒污染物對(duì)液壓元件的摩擦和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化變質(zhì)。為了保護(hù)液壓泵，在吸油口應(yīng)安裝過(guò)濾器，過(guò)濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1、具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過(guò)濾器的通油能力大于實(shí)際流量的二倍，或大于管路的最大流量。2、過(guò)濾精度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，一般液壓系統(tǒng)的壓力不同，對(duì)過(guò)濾精度的要求也不同，系統(tǒng)壓力越高，要求液壓元件的間隙越小，所以過(guò)濾精度要求越高， 考慮本油路對(duì)過(guò)濾精度不高，可采用網(wǎng)式過(guò)濾器 3.7.2 液壓泵站的選擇 所選擇的液壓泵站為UZ系列液壓泵站，是由電動(dòng)機(jī)泵組，油箱，液壓閥集成塊等組成的小型液壓動(dòng)力源。其電機(jī)全部立式安裝在油箱上。UZ站以各種螺紋插裝閥為主體，兼用各種板式閥和疊加閥，結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全。[1] UZ系列為性液壓泵站由天津優(yōu)瑞納斯油缸有限公司生產(chǎn)。所選液壓泵站型號(hào)如下： 型號(hào)：UZ2.5C20/1.160 額定壓力：2.5Mpa，齒輪泵； 額定流量20L/min； 電動(dòng)機(jī)功率：1.1kw 3.8液壓集成塊 液壓元件的配置形式，目前有板式和集成塊式，液壓元件的配置形式現(xiàn)在多為集成塊式，這些形式各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，板式配置是板前接閥，板后接管，安裝維修方便，各高校的液壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多為板式，各元件的連接比較直觀，但管路復(fù)雜時(shí)接管不便；箱體式配置是箱體內(nèi)鉆孔組成所需油路，結(jié)構(gòu)緊湊但維修不便，系統(tǒng)也不能變化；集成塊式配置是用基本回路做成的通用化集成塊疊加組成的液壓系統(tǒng)裝置，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，更改方便，可節(jié)省設(shè)計(jì)工作量，是當(dāng)前應(yīng)用較多的一種配置形式。 3.8.1 塊體的結(jié)構(gòu) 集成塊的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)震場(chǎng)合要用鍛鋼。塊體加工成正方體或長(zhǎng)方體。 對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其液壓元件較少，可安裝在同一個(gè)集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制液壓閥件較多，就要采取多個(gè)集成塊疊積的形式，本系統(tǒng)液壓元件相對(duì)較多，采用集成塊疊積的形式。本設(shè)計(jì)參考JK系列集成塊。 相互疊積的集成塊，上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公用回油孔T，和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔。P孔，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)過(guò)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公用油源。T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。集成塊的其余四個(gè)表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個(gè)面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。 3.8.2 集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要滿(mǎn)足液壓元件的安裝，孔道布置及其它工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，液壓閥的安裝位置要仔細(xì)考慮，使相通油孔盡量在同一水平面或是同一豎直面上。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個(gè)集成塊疊積時(shí)，一定要保證三個(gè)主通道。各油孔的內(nèi)徑要滿(mǎn)足允許流速的要求，一般來(lái)說(shuō)，與液壓閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝液壓閥的油孔通徑。油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。[22] 3.8.3集成塊的加工 由于集成塊的安裝面要與液壓元件連接，而且要保證不漏油，所以安裝面有形位公差要求：平面度5-7級(jí)；表面粗糙度為輪廓算術(shù)平均偏差R。12.5.-0.8微米；起孔的垂直度，臺(tái)肩同軸度要求精度5-7級(jí)。 集成塊是多孔加工，內(nèi)部通孔縱橫交錯(cuò)，制圖時(shí)最好采用1：1的比例繪制，這樣比較直觀。 集成塊的材料一般選用鑄鐵或者中低碳優(yōu)質(zhì)缸，原則上是既要保證強(qiáng)度，又要便于加工。鑄鐵要經(jīng)過(guò)退火或者人工時(shí)效處理。有的流道可以鑄造，但必須清砂干凈，鍛件要經(jīng)過(guò)退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)部要進(jìn)行探傷，防止裂紋。[22] 第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1線(xiàn)路設(shè)計(jì)基本原理 4.1.1主電路的設(shè)計(jì) 由液壓傳動(dòng)裝置可知，液壓元件主要有電磁閥、溢流閥、減壓閥、壓力繼電器等。電磁閥吸合需要24V的直流電源，這就需要一臺(tái)可控變壓器和硅橋整流。2臺(tái)1.1千瓦油泵，用按鈕實(shí)現(xiàn)啟或停。2個(gè)交流接觸器、2個(gè)熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)，從而完成電路的設(shè)計(jì)。 4.1.2 控制電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)要求要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制，需要一個(gè)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。由于中間環(huán)節(jié)比較多，需增加多個(gè)不同型號(hào)的中間繼電器來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳遞，利用繼電器的觸點(diǎn)和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。用一臺(tái)松下PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 4.2 繪制原理圖 根據(jù)要求要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制，繪制的控制電路圖如下： 4.3 元器件的選擇 4.3.1 斷路器的選擇 斷路器的額定工作電壓應(yīng)大于或等于設(shè)備的額定工作電壓。對(duì)于電路來(lái)說(shuō)還要注意是對(duì)電源端保護(hù)還是負(fù)載端保護(hù)，電源端電壓比負(fù)載端電壓高5%左右。因此根據(jù)三相異步電機(jī)所給的額定電流判斷出此電氣柜短路器的選擇范圍是1A-2A. 4.3.2 熔斷器的選擇 熔斷器的選擇應(yīng)根據(jù)電器的設(shè)計(jì)要求及使用場(chǎng)合進(jìn)行選擇。熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器工作的電壓。 熔斷器的額定電流應(yīng)根據(jù)被保護(hù)的電路及設(shè)備的額定負(fù)載電流選擇。熔斷器的電流必須等于或高于所裝熔體的額定電流。 熔斷器的額定分析能力必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。 因此根據(jù)三相異步電機(jī)所給的額定電流計(jì)算出電氣柜熔斷器的選擇范圍應(yīng)是:0.51-0.68A. 4.3.3 熱繼電器的選擇 (1) 額定電流選大一級(jí)的. (2) 額定值一般為電動(dòng)機(jī)電流的 1.7-2 倍。 4.3.4 中間繼電器選擇 中間繼電器結(jié)構(gòu)上是一個(gè)電壓繼電器，但它的觸點(diǎn)多，容量大，是用來(lái)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的中間元件，在此選用 JZC1-44 型和HHP5型。 4.3.5 交流接觸器的選擇 (1) 選額定電壓為 380V，額定電流40A (2) 接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓選擇應(yīng)大于或定于負(fù)載的額定電壓 (3) 接觸器吸引線(xiàn)圈電壓的選擇，一般選380V或220V。由于控制電路比較復(fù)雜，使用的電器又比較多，為安全起見(jiàn)，線(xiàn)圈的額定電壓可選的低一些。 4.3.6 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的選擇 (1) 按額定工作電壓和工作電流選用合適系列。 (2) 按操作需要選定手柄形式和適位特征。 (3) 按控制要求參照萬(wàn)能開(kāi)關(guān)樣本確定觸頭數(shù)量和接線(xiàn)編號(hào)。選擇面板形式及標(biāo)志，在此選 HZ5-20/4 型。 4.3.7 按鈕的選擇 分別用兩個(gè)綠按鈕和紅按鈕實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)停動(dòng)控制，另有11個(gè)綠按鈕對(duì)PLC進(jìn)行輸入控制。 4.4控制柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總 結(jié) 長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于告一段落了。通過(guò)這次設(shè)計(jì)我對(duì)四年來(lái)學(xué)習(xí)的各門(mén)功課進(jìn)一步加深了了解，并給予一定的總結(jié)。對(duì)于各方面知識(shí)之間的有機(jī)結(jié)合有了實(shí)際體會(huì)，同時(shí)也深深的感到了自己所掌握的知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用之間還有相當(dāng)大的差距，在以后的學(xué)習(xí)中有待進(jìn)一步加強(qiáng)。綜合運(yùn)用本專(zhuān)業(yè)以及其它有關(guān)課程的理論，結(jié)合生產(chǎn)知識(shí)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際以及分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，并使大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。 當(dāng)然，設(shè)計(jì)中也難免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤、疏漏和不盡如人意的地方。在此，我衷心的懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)給予批評(píng)、指正，我會(huì)虛心接受所有的意見(jiàn)和建議，不斷總結(jié)，使自己在今后的學(xué)習(xí)和工作中日臻完善。 參考文獻(xiàn) 1.王威，李錫正，黃榮富，蔡軍．淺析液壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備在教學(xué)中的發(fā)展趨勢(shì)[J]．液壓與氣動(dòng)，2008，12：6-9． 2.趙恩剛，等．純水液壓傳動(dòng)在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J]．流體傳動(dòng)與控制，2006(9)：50-52． 3.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：23-49． 4.孫永厚，液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J] ．工程機(jī)械，2003，11． 5.徐福玲，陳堯明．液壓與氣壓傳動(dòng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：170． 6.宋錦春，液壓與氣壓傳動(dòng)[m]，北京，科學(xué)出版社，2001． 7.范鳳仙．簡(jiǎn)易壓力機(jī)的設(shè)計(jì)[J] ．鍛壓技術(shù)，2002，2． 8.顏榮慶，液壓與液力機(jī)械傳動(dòng)[m]，北京，交通出版社，2003． 9.Schmidt, Jens，Application of a new test procedure for mechanical testing of hydraulic fluids，BALTTRIB 2007 International Scientific Conference, Proceedings, 2007, p77-83． 10.徐灝，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2003． 11.吳宗澤，羅圣國(guó)．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[S]．北京：高等教育出版社，2006． 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這短短的四年里，讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友、工作嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)相幫的教師。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，在此向所有給予我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的感謝。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫穿于設(shè)計(jì)的全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我學(xué)會(huì)書(shū)本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，她和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 另外，也向給予我?guī)椭乃型瑢W(xué)表示感謝。 總之，本次的設(shè)計(jì)是老師和同學(xué)共同完成的結(jié)果，在設(shè)計(jì)的一個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了大我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝！ 第27頁(yè)