【文章內(nèi)容簡介】 2112()cmF pAp A??? 22q Av? 1N pq? 300 — — — 加速 915 — — 松開 150 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定和方案論證 油路循環(huán)方式的分析和選擇 液壓系統(tǒng)油路循環(huán)方式分為開式和閉式兩種，他們各自的特點及相互比較見下表 表 31開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)的比較 油液循 環(huán)方式 開式 閉式 散熱 條件 較方便 ，但是油箱較大 較復雜，需要用輔泵來換油冷卻 抗污 染性 較差，但可采用壓力油 箱或者油箱呼吸器來改善 較好，但是油液過濾要求較高 系統(tǒng) 效率 管路壓力損失較大，用節(jié) 流調(diào)速時效率低 管路腰里損失較小，容積調(diào)速時效率較高 限速 制動 形式 用平衡閥進行能耗限速， 用制動閥進行能耗制動， 引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動機拖動時，限速及制動 過程中拖動電能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速和再生制動 其他 對泵的自吸性能要求高 對主泵的自吸性能要求低 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調(diào)速 方式和散熱條件。一般來說，凡是有較大空間可以存放油箱而且不需要另設(shè)散熱裝置的系統(tǒng)，要求結(jié)構(gòu)盡可能簡單的系統(tǒng)，采用節(jié)流調(diào)速或者容積節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，均宜采用開式系統(tǒng)。在本設(shè)計中，油泵向兩個液壓執(zhí)行元件供油而且功率較小，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較簡單，所以本設(shè)計采用開式系統(tǒng)。 調(diào)速方案的分析和選擇 調(diào)速方案對主機的性能起到?jīng)Q定性的作用。 相應的調(diào)整方式有節(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)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單 ，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 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。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)比較復雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小 ，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 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。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 考慮到系統(tǒng)本身的性能要求和一些使用要求以及負載特性，本設(shè)計決定采用節(jié)流調(diào)速。 液壓動力源的分 析與選擇 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無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，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源 中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 本設(shè)計采用節(jié)流調(diào)速，所以使用定量泵供油 液壓回路的分析、選擇與合成 1）選擇系統(tǒng)一般都必須設(shè)置的基本回路，包括調(diào)壓回路、向回路、卸荷回路及安全回路等。 2）根據(jù)系統(tǒng)的負載特性和特殊要求選擇基本回路，在本系統(tǒng)中考慮到安全的要求，設(shè)置了背壓回路，同時由 于是兩個執(zhí)行元件先后動作，且沒有順序聯(lián)動關(guān)系，所以設(shè)置了互不干擾回路。 3）合成系統(tǒng) 選定液壓基本回路之后，配以輔助性回路，如控制油路，潤滑油路、測壓油路等，可以組成一個完整的液壓系統(tǒng)。 在合成液壓系統(tǒng)時要注意以下幾點：防止油路間可能存在的相互干擾；系統(tǒng)應力求簡單，并將作用相同或者相近的回路合并，避免存在多余回路；系統(tǒng)要安全可靠，力求控制油路可靠；組成系統(tǒng)的元件要盡量少，并應盡量采用標準元件；組成系統(tǒng)時還要考慮節(jié)省能源，提高效率減少發(fā)熱，防止液壓沖擊；測壓點分布合理等。 液壓原理圖的擬 定與設(shè)計 根據(jù)上述分析，可以擬定整個液壓系統(tǒng)的原理圖如下： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 1－油箱 2－空氣濾清器 3－液位計 4－吸油過濾器 5－液壓泵 6－單向閥 7－壓力表開關(guān) 8－壓力表 9－通道體 10－疊加式溢流閥 11－疊加式減壓閥 12－疊加式雙單向節(jié)流閥 13－電磁換向閥 14－疊加式雙液控單向閥 15－壓力繼電器 16－電動機 圖 31 液壓系統(tǒng)的原理圖 Hydraulic system diagram 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 4 液壓元件的計算和選擇 液壓元件的計算是指計算元件在工作中承受的壓 力和流量，以便選擇零件的規(guī)格和型號，此外還要計算原動機的功率和油箱的容量。選擇元件時應盡量選擇標準件。 液壓泵的確定 液壓泵的最大工作壓力： p = 1maxp ＋ p?? （ 4－ 1） 其中 1maxp —— 液壓執(zhí)行元件最大工作壓力； p?? —— 液壓泵出口大執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損失和局部壓力損失之和。初算時按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵危苤辛魉俨淮髸r，取 p?? ＝ ～ ；管路復雜而且管中流速較大或者有調(diào)速元件時，取 p?? ＝ ～ 。 由上述選取 p?? ＝ ，然后帶入公式（ 41）計算得： p ≥ +＝ 在選擇泵的額定壓力時應考慮到動態(tài)過程和制造質(zhì)量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應比上述最大工作壓力高 20％ － 60％ ，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應為： （ 1+）＝ 表 41 液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 ～ ～ ～ ～ 液壓泵的流量 pq 按下式計算 pq ＝ K max)q?? （ 4－ 2） 式中 K—— 考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數(shù)，一般取 K＝ ～ ， max)q?? —— 同時工作的執(zhí)行元件的最大總流量（ ? 3=） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 本設(shè)計取泄漏系數(shù)為 ，所以： pq ＝ ＝ 由液壓元件產(chǎn)品樣本查得 CBNE312 齒輪泵滿足上述估算得到的壓力和流量要求：該泵的額定壓力為 16MPa，公稱排量 V＝ 12 mL/rev，額定轉(zhuǎn)速為1800r/min?，F(xiàn)取泵的容積效率 v? ＝ ，當選用轉(zhuǎn)速 n＝ 1400 r/min 的驅(qū)動電機時，泵的流量為： pq ＝ Vn v? ＝ 12 mL/rev 1400r/min 310? ＝ 14L/min 由前面的計算可知泵的最大功率出現(xiàn)在Ⅱ工位夾緊階段，現(xiàn)取泵的總效率為 p? ＝ ，則： pN ＝ ppppq? ＝ 10 1060 ?? ??? ?? ＝ 840W 選用電動機型號： Y90S— 4B5 型封閉 式三相異步電動機滿足上述要求，其轉(zhuǎn)速為 1400r/min，額定功率為 。電動機與泵之間采用連軸器聯(lián)結(jié)。 根據(jù)所選擇的液壓泵規(guī)格及系統(tǒng)工作情況，可計算出液壓缸在各個階段的實際進出流量，運動速度和持續(xù)時 間，從而為其他液壓元件的選擇及系統(tǒng)的性能計算奠定了基礎(chǔ)。計算結(jié)果如下表所示： 表 42Ⅰ工位夾緊缸的實際工況 工作階段 流量 / 1minL ? 速度 / 1ms? 時間 /s 無桿腔 有桿腔 夾緊 q出 ＝ 12Aq A進 = ? = q進 ＝ 1v ＝2qA進 = 341060 10?????????? 111Lt V? = 335 ?? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 = =3 松開 q進 = 3qP =143 = q出 =q進 21AA = ＝ 2v ＝1qA進 = 341060 10????????? = 122Lt V? = 335 ?? ＝ 1 表 43Ⅱ工位夾緊缸的實際工況 工作階段 流量 / 1minL ? 速度 / 1ms? 時間 /s 無桿腔 有桿腔 夾緊 q進 ＝ q出 ＝ 21Aq A進 = ? = 1v ＝1qA進 = 341060 10????????? = 1 1Lt V? = 325 ?? = 松開 q進 =q進 12AA =14 ＝ q出 = pq =14 2v ＝2qA進 = 341060 10??????? = 2 2Lt V? = 325 ?? ＝ 上表中 1A —— 油缸的工作腔面積； 2A —— 油缸回油腔面積； q進 —— 進油缸流量； q出 —— 出油缸流量； 12,vv—— 油缸的運動速度 ； 12,tt—— 油缸的運動時間。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 閥類的選擇 選擇依據(jù) 選擇依據(jù)為：額定壓力，最大流量，動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等。 選擇閥類元件應注意的問題 1)應盡量選用標準定型產(chǎn)品，除非不得已時才自行設(shè)計專用件； 2)閥類元件的規(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，應按液壓泵的最大流量選取。選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，應考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機器低速性能的要求； 3)一般 選擇控制閥的額定流量應比系統(tǒng)管路實際通過的流量大一些，必要時，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的 20%； 根據(jù)以上要求，現(xiàn)選定各類閥和組將的型號如表 44 所示： 表 44 各種液壓元件的類型選擇 序號 名稱 通過流量 /L 額定流量/ 1minL ? 額定壓力 /MPa 額定壓降 /MPa 型號規(guī)格 1 吸油過濾器 14 20 — — MF02 2 單向閥 14 40 25 CIT03A1 3 壓力繼電器 — — 25 — MJCS02BHH 4 壓力表 — — 0～ 10 — W21/2100A1 5 壓力表開關(guān) 14 21 10 — GCT02 6 疊加式溢流閥 14 35 25 MRF02PK120 7 疊加式減壓閥 14 35 25 MPR02PK102 8 疊加式單向閥 14 35 21 MPC02W0530 9 二位四通換向閥 80 25 D5023N2D2 10 疊加式單向節(jié)流閥 35 21 MTC02WKI20 11 二位四通換向閥 14 80 25 D5023N2D2 12 疊加式單向節(jié)流 14 35 21 MTC02WKI20 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 閥 13 空氣濾清器 — — — — AB1162 14 液位計 — — — — LS3” 液壓附件的計算和選擇 確定管件的尺寸 表 45 油管中的允許流速 油液流經(jīng)油管 吸油管 高壓管 回油管 短管及局部收縮處 允許速度（ m/s） － 2． 5－ 5 － 5－ 7