【正文】 損，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間正常工作。當(dāng)前，液壓系統(tǒng)和元件正朝高壓、高速方向發(fā)展，液壓元件內(nèi)部摩擦副處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，這時(shí)，液壓油液更應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑性。 （ 3）具有 良好的化學(xué)穩(wěn)定性。液壓油液與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生膠質(zhì)沉淀物質(zhì)，這些沉淀粘附在滑閥表面或節(jié)流縫隙處會(huì)堵塞孔、隙等通道，影響元件的動(dòng)作，從而降低系統(tǒng)的效率。因此，液壓油液應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 （ 4）剪切安定性好，液壓油液通過液壓元件和狹窄通道時(shí)要經(jīng)受劇烈的剪切，使一些聚合型增粘劑分子破壞，造成粘度永久性下降，這在高速、高壓時(shí)尤為嚴(yán)重。為延長(zhǎng)液壓油液使用壽命，液壓油液的剪切安全性要好。 （ 5）抗乳化性好。水可能從不同途徑進(jìn)入液壓油液，含水的液壓油液在泵和其他元件的劇烈攪拌下極易乳化，致使液壓油液變質(zhì) 或生成沉淀物，防礙冷卻器的導(dǎo)熱，阻滯閥門和管道，降低潤(rùn)滑性且腐蝕金屬，所以，液壓油液應(yīng)具有良好的抗乳化性。 （ 6）消泡抗泡性能好。在大氣中，礦物油通常能溶解 5%至 10%的空氣，空氣混入液壓油液后會(huì)產(chǎn)生氣泡，氣泡在液壓系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，不僅會(huì)使系統(tǒng)的剛性下降，動(dòng)特性變壞，潤(rùn)滑條件惡化，而且還會(huì)產(chǎn)生異常的噪音、振動(dòng)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 此外，氣泡還增大了與空氣的接觸，使氧化加速，所以，液壓油液應(yīng)具有良好的消泡和抗泡能力。 （ 7）防銹性能好，對(duì)金屬的腐蝕性小。長(zhǎng)期與液壓油液接觸的金屬件，在溶解于液壓油液中水分和空氣的作用下 會(huì)產(chǎn)生銹蝕，而使精度和表面質(zhì)量受到破壞。銹蝕而使精度和表面質(zhì)量受到破壞。銹蝕顆粒在系統(tǒng)中循環(huán)，還會(huì)使磨損加速和系統(tǒng)發(fā)生故障。所以，液壓油液應(yīng)具有良好的防銹性能和不腐蝕金屬性能。 （ 8）對(duì)密封等材料的相容性。密封材料長(zhǎng)期共存于液壓油液中會(huì)產(chǎn)生溶脹軟化或干縮硬化，使密封失效，產(chǎn)生泄漏，系統(tǒng)壓力下降，以致工作不正常。所以，液壓油液對(duì)密封材料應(yīng)有良好的相容性。 （ 9）無毒性，價(jià)格便宜 液壓油選擇 液壓油的選擇首先要考慮的是油液的粘度問題，即根據(jù)泵的種類、工作溫度、系統(tǒng)速度和工作壓力首先確定適用粘度 范圍，然后再選擇合適的液壓油品種。合理選擇液壓油，對(duì)于延長(zhǎng)液壓裝置的使用壽命、提高工作效率、避免各類液壓事故的發(fā)生都有重要意義。液壓油的選擇包括兩方面的內(nèi)容，即品種選擇和粘度選擇。根據(jù)工作環(huán)境和工況條件選擇液壓油的品種。在選用液壓設(shè)備所使用的液壓油時(shí)，應(yīng)從工作壓力、工作溫度、工作環(huán)境等方面綜合考慮和判斷。 （ 1）工作壓力 主要對(duì)液壓油的潤(rùn)滑性即抗磨性提出要求。高壓系統(tǒng)的液壓元件特別是液壓泵中處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)的摩擦副，由于正壓力加大、速度高而使摩擦磨損條件較為苛刻，必須選擇潤(rùn)滑性即抗磨性、極壓性優(yōu)良的 HM 油。按液壓系統(tǒng)和油泵工作壓力選用液壓油，壓力 8MPa 用 LHH、 LHL（葉片泵則用LHM），壓力 8~16MPa 用 LHL、 LHM、 LHV，壓力 16MPa 用 LHM、 LHV 液壓油。液壓系統(tǒng)的工作壓力一般以其主油泵額定或最大壓力為標(biāo)志。 （ 2） 工作溫度 工作溫度是指液壓系統(tǒng)液壓油在工作時(shí)的溫度，其主要對(duì)液壓油的黏溫性和熱安定性提出要求，工作溫度 10~90℃ 用 LHH、 LHL、 LHM 液壓油，低中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 于 10℃ 用 LHV、 LHS，工作溫度 90℃ 選用優(yōu)質(zhì)的 LHM、 LHV、 LHS。環(huán)境溫度和操作溫度一般關(guān)系為：液壓設(shè)備在車間廠房，正常工作溫度比環(huán)境溫度高 15~25℃ ；液壓設(shè)備在溫帶室外，會(huì)高 25~38℃ ；在熱帶室外日照下，會(huì)高 40~50℃ 。 （ 3）工作環(huán)境 一方面考慮液壓設(shè)備工作的環(huán)境是室內(nèi)還是室外，地下或水上，以及是否處于冬夏溫差大的寒區(qū)、內(nèi)陸沙漠區(qū)等工作環(huán)境；另一方面若液壓系統(tǒng)靠近 300℃ 以上高溫表面熱源或有明火場(chǎng)所，就要選用難燃液壓油。按使用溫度及壓力選擇難燃液壓油：高溫?zé)嵩椿蛎骰鸶浇?，壓力?7MPa 以下、溫度50℃ 用 LHFAE、 LHFAS；壓力 7~14MPa、溫度 60℃ 用 LHFB、 LHFC；壓力 7~14MPa、溫度在 50~80℃ 用 LHFDR；壓力 14MPa、溫度在 80~100℃用 LHFDR。 （ 4）液壓油使用注意事項(xiàng) 在使用中，為防止油質(zhì)惡化，應(yīng)注意如下事項(xiàng)：一是保持液壓系統(tǒng)清潔，防止水、其他油類、灰塵和其他雜質(zhì)混入油中。二是油箱中的油面應(yīng)保持一定高度，正常工作時(shí)油箱的溫升不應(yīng)超過液壓油所允許的范圍，一般不得超過 70℃ ，否則需冷卻調(diào)節(jié)。三是換油時(shí)必須將液壓系統(tǒng)的管路徹底清洗，新油要過濾后再注入油箱。四是不能用廢機(jī)油來代替液壓油，否則會(huì)帶來很大的危 害。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的主要元件是精密偶件，其精度、光潔度較高，廢機(jī)油內(nèi)的雜質(zhì)會(huì)加速其磨損，增加內(nèi)漏。廢機(jī)油中的污物會(huì)堵塞回流閥上的節(jié)流孔。 選用 20號(hào)精密機(jī)床液壓油。 液壓泵的選擇及計(jì)算 液壓泵是動(dòng)力元件，它的作用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓能，向系統(tǒng)提供一定壓力和流量的油液。液壓泵有齒輪泵、葉片泵、螺桿泵和柱塞泵等多種類型，各種泵有著其各自的特點(diǎn)。選擇液壓泵的主要依據(jù)是液壓泵的最大工作壓力以及其最大流量。同時(shí)還要考慮定量或者變量、原動(dòng)機(jī)的類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸特性以及噪音等因素。 齒輪泵的主要優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，體積小，質(zhì)量輕，工藝中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 性好，自吸性好。 （ 2）對(duì)油液污染不敏感，工作可靠。 缺點(diǎn)： （ 1）流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲大，排量不可調(diào)。 （ 2）受較大的不平衡徑向液壓力，使得液壓力的提高得到限制，多用于中低壓系統(tǒng)。 壓力越高、轉(zhuǎn)速越低，則泵的容積效率越低。轉(zhuǎn)速恒定的時(shí)候，泵的總效率在某一個(gè)壓力下達(dá)到最高。泵的總效率對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的效率有很大影響，所以應(yīng)盡量選擇高效液壓泵，并盡量使泵在高效區(qū)工作。 確定液壓泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力為： Pp p p? ? ?? （ 36） 式中 Pp —— 液壓泵的最大工作壓力 ； p —— 液壓缸最大工作壓力 ； p?? —— 從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失， p?? 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取 p?? 為 ~ p?? ：管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的，取 ~。 由于液壓油在主油路上只流經(jīng)一個(gè)單向閥的主油路，其壓力損失很小，粗估其壓力損失 MPa??? ， 則泵的工作壓力為： M Pa? ? ? 確定液壓泵的流量 液壓泵的輸出流量為： Pvq q K q??? （ 37） 式中 Pq —— 液壓泵的輸出流量 ； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 vq —— 系統(tǒng)所需流量 ； K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 ~（大流量取小值，小流量取 大值） ； q? —— 同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，對(duì)于工作過程始終用流量閥節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還需加上溢流閥的最小溢流量，一般取 2~3 /minL 。 取 K = Pq = K q? =? =根據(jù)《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷，選用 1016CBG 型單機(jī)齒輪泵。 其參數(shù)為公稱排量 /PV mL r? ， 額定工作壓力 PP KW?,油泵效率 ?? 。 泵的輸出流量0Pq為： 0 310PVq Vn ???? （ 38） 式中 V—— 泵的排量， /mLr ； n —— 泵的轉(zhuǎn)速， /minr ； V? —— 泵的容積效率， % 。 則0 2021 10 ?? ? ? ? / minL? 電動(dòng)機(jī)的確定 電動(dòng)機(jī)的功率為： pq= ?泵 泵電泵 （ 39） 取 =?泵 ，則電動(dòng)機(jī) 的 功率為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 7 .6 2 2 .9= = 3 .1 3 K W6 1 .2 0 .9 1P ??電 當(dāng)聯(lián)軸器效率 =? 時(shí)， 電動(dòng)機(jī)的功率為： 39。 / = 3. 13 / 0. 99 = 3. 16 K WPP ??電 電 聯(lián) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 n 1440 / minr? ，功率為 4P KW? 的112 4YM? 型電動(dòng)機(jī)。 各類閥的選擇 液壓控制閥在一個(gè)液壓系統(tǒng)中所起到的作用是通過調(diào)節(jié)和控制液壓系統(tǒng)里面油液的流向、壓力以及流量，使得執(zhí)行元件以及其工作機(jī)構(gòu)能夠得到所需要的運(yùn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速等等。對(duì)于同一個(gè)工藝目的的液壓機(jī)械設(shè)備來說，液壓閥的組合不同，可以組成多種擁有截然不同的油路結(jié)構(gòu)的液壓系統(tǒng)方案，因此，液壓閥的選擇以及其參數(shù)的匹配是否合理，在很大程度上能夠決定一個(gè)液壓系統(tǒng)能否按照要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 電磁換向閥的選擇 電磁換向閥也稱之為電磁閥，是液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換元件。它利用通電電磁鐵的吸力 推動(dòng)滑閥 閥芯移動(dòng)，改變油流的通斷，來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的換向、啟動(dòng)、停止。電磁換向閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，通常所說的電磁換向閥為滑閥結(jié)構(gòu)，而稱球閥結(jié)構(gòu)的電磁換向閥為電磁球閥，電磁換向閥可直接用于液壓系統(tǒng)，控制主油路的通斷和切換；也可用作先導(dǎo)閥來操縱主油路的主閥，如溢流閥、液控閥、調(diào)速閥及插裝閥等。 電磁換向閥的品種很多，按其工作位置數(shù)和通路數(shù)的多少可分為二位二通、三位四通、三位三通、二位四通等；按其復(fù)位和定位形式可分為彈簧復(fù)位式、鋼球定位式、無復(fù)位彈簧式等；按其閥芯切換油路的臺(tái)肩數(shù)可分為兩臺(tái)肩和三臺(tái)肩式；按其閥體 內(nèi)的沉槽數(shù)可分為三槽式和五槽式；按其閥體與電磁鐵的連接形式可分為法蘭連接和螺紋連接；按其所配電磁鐵的結(jié)構(gòu)形式可分為干式和濕式兩類，每一類又有交流、直流等形式。 由于主油管中的最高工作壓力為 ，當(dāng)油泵所供液壓油經(jīng)電磁換向閥、溢流閥全部卸荷時(shí)，通過電磁換向閥的流量為 28L/min，參照《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷，選用 DG4V3 型電磁換向閥，其回油壓力為 ，中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 最大流量為 50L/min。 電磁換向閥的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 1推桿 2閥體 3閥芯 4彈簧座 5蓋板 它有兩個(gè)工作油口（即進(jìn)油口 P 和出油口 A ）和兩個(gè)工作位置：當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，復(fù)位彈簧將閥芯推向左邊的位置。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，則將閥芯推向右邊的初始位置。圖中所示的初始位置為 P、 A 相通，換向位置為 P、 A不通，是常開型的滑閥機(jī)能。 單向閥的選擇 液壓系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)用到的單向閥有普通單向閥和液控單向閥這倆種，前者的簡(jiǎn)稱為單向閥。 普通單向閥是一種只允許液流沿著一個(gè)方向通過，而反向液流則會(huì)被截止的一種方向閥。要求其正向液流在通過的時(shí)候壓力損失要小，反向截止的時(shí)候密封性能要好。 單向閥通常是安裝在泵的出口處的，這樣一方面可以防止系統(tǒng)的壓力沖擊影響泵的正常工作，另外一方面呢，在泵不工作的時(shí)候，可以防止液壓系統(tǒng)的油液倒流經(jīng)過泵回流到油箱。 液控單向閥是一種允許液流沿著一個(gè)方向流動(dòng)，反向開啟時(shí)必須要通過液壓的控制才能實(shí)現(xiàn)的一種方向閥。 液控單向閥既可以用作二通開關(guān)閥，也可以用作保壓閥或者是立式液壓中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 缸的支承閥，還可以作為鎖緊元件，若是同時(shí)使用兩 個(gè)液控單向閥還可以組成 液壓鎖 。 （ 1）工作原理 當(dāng)液空單向閥正向流動(dòng)的時(shí)候，液流是經(jīng)由 A腔流向 B腔得；若是從控制油口 K通入控制油，使得控制活塞把錐閥芯頂開，便可以實(shí)現(xiàn)液控單向閥的反向開啟，這時(shí)，液流就可以從 B 腔流向 A腔了。其工作原理如圖 ： 圖 要使閥芯反向開啟必須滿足： ( ) ( )K A K Kf B A t fp p A F p p A F F G? ? ? ? ? ? ? (310) 即 1( ) ( )K B A A t f K fK K KAAp p p p F F F GA A A? ? ? ? ? ? ? 式中 Kp —— 閥反向開啟時(shí)的控制油壓力； Ap —— 進(jìn)油腔 A 的油液壓力； Bp —— 進(jìn)油腔 B 的油液壓力； KfF —— 控制活塞 的 摩擦阻力； fF —— 錐閥 閥 芯 的 摩擦阻力； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 tF—— 彈簧力； G—— 閥芯重力； KA —— 控制活塞面積； A—— 閥座口面積。 如果忽略 控制活塞和錐閥 閥 芯的摩擦阻力 不計(jì)的話 ， 原式 便 可簡(jiǎn)化為