【文章內(nèi)容簡介】 上面的例子中可以得到： 1）動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動力的。 2）液壓傳動用液體的壓力能來傳遞動力，它與利用液體動能的液力傳動是不相同的。 3）壓傳動中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進行工作的，因此液壓傳動和液壓控制常常難以截然分開。 液壓傳動的組成部分 液壓傳動裝置主要由以下四部分組成： 1）能源裝置 —— 把機械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最 常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。 2）執(zhí)行裝置 —— 把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置。它可以是作直線運動的液壓缸，也可以是作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達。 3) 控制調(diào)節(jié)裝置 —— 對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開停閥等。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。 4) 輔助裝置 —— 上述三部分以外的其它裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作也有重要作用。 液壓傳動的優(yōu)缺點 液壓傳動有以下一些優(yōu)點： 1） 在同等的體積下，液壓裝置能比電氣 裝置產(chǎn)生出更多的動力，因為液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場中的磁力大出 30~40 倍。在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，結構緊湊。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的 12%左右。 2） 液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓裝置的換向頻率，在實現(xiàn)往復回轉(zhuǎn)運動時可達 500次 /min，實現(xiàn)往復直線運動時可達 1000次 /min。 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 3 3） 液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達 2020），它還可以在運行的過程中進行調(diào)速。 4） 液壓傳動易于自動化，這是因為它對 液體壓力、流量或流動方向易 于進行調(diào)節(jié)或控制的緣故。當將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)很復雜的順序動作，接受遠程控制。 5） 液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。液壓缸和液壓馬達都能長期在失速狀 態(tài)下工作而不會過熱，這是電氣傳動裝置和機械傳動裝置無法辦到的。液壓件能自行潤滑，使用壽命較長。 6） 由于液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設計、 制造和使用都比較方便。液壓元件的排列布置也具有較大的機動性。 7） 用液壓傳動來實現(xiàn)直線運動遠比用機械傳動簡單。 液壓傳動的缺點是： 1） 液壓 傳動不能保證嚴格的傳動化，這是由液壓油液的可壓縮性和泄漏等原因造成的。 2） 液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。 3） 液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 4） 為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。 5） 液壓傳動要求有單獨的能源。 6） 液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。 總的說來，液壓傳動的優(yōu)點是突出的，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學技術的發(fā) 展而進一步得到克服。 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 4 第 2 章 液壓系統(tǒng)設計 明確設計要求并制定基本方案 設計要求 設計要求是進行每項工程設計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手進行液壓系統(tǒng)各部分設計之前，必須把設計要求以及與該設計內(nèi)容有關的其他方面的情況了解清楚。 單柱液壓機主機概況： ① 液壓機公稱力 25 KN ② 液壓系統(tǒng)最大工作壓力 8 Mpa ③ 骨塊行程 125 MM ④ 壓頭下行速度 45 mm/s ⑤ 壓頭上行速度 130 mm/s 制定液壓系統(tǒng)基本方案 （ 1）確定液壓執(zhí)行元件的形式 在本設計中 ,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能以實現(xiàn)直線往復運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結構簡單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁?，輸出為推力和速度。 液壓缸除了單個地使用外，還可以組合起來或和其它機構相結合，以實現(xiàn)特殊的功能。 根據(jù)參考文獻 [2]表 我們選擇活塞缸類中的單桿活塞液壓缸，其特點及適用場合見表 21。 表 21 名稱 特點 適用場合 單桿活塞液壓缸 有效工作面積大，雙向不對稱 往返不對稱的直線運動等 （ 2） 確定液壓執(zhí)行元件運動控制回路 1）為了實現(xiàn)液壓缸的進和退，我們選擇電磁換向閥作為液壓系統(tǒng)的方向控制閥。 電磁換向閥的基本 工作原理是通過電磁鐵控制滑閥閥芯的不同位置，以改變油液的流動方向。當電磁鐵斷電時，滑閥由彈簧保持在中間位置或初始位置（脈沖式閥除外）。若推動故障xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 5 檢查按鈕可使滑閥閥芯移動。電磁換向閥在液壓系統(tǒng)中的作用是用來實現(xiàn)液壓油路的換向、順序動作及卸荷等。由于電磁鐵的推力有限，電磁換向閥應用在流量不大的液壓系統(tǒng)中。 2）為了實現(xiàn)其工進，可以選擇調(diào)速閥或節(jié)流閥作為速度控制閥。 節(jié)流閥的調(diào)節(jié)應該輕便、準確。在小流量調(diào)節(jié)時，如通流截面相對于閥心位移的變化率較小，則調(diào)節(jié)的精確性較高。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口，便可調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的大 小。 而調(diào)速閥的工作原理：液壓泵出口（即調(diào)速閥進口）壓力，由溢流閥調(diào)整，基本上保持恒定。調(diào)速閥出口處的壓力由活塞上的負載決定。所以當負載增大時，調(diào)速閥進出口壓差將將減小。 調(diào)速閥在液壓系統(tǒng)中的應用和節(jié)流閥相仿，它適用于執(zhí)行元件負載變化大而運動速度要求穩(wěn)定的系統(tǒng)中。 因此，在本設計中選擇調(diào)速閥作為速度控制閥。 （ 3） 液壓源系統(tǒng) 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。在無其它輔助油源的情況下，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。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。在此，我們在泵的小口裝上粗濾油器。進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應的精濾油器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設置磁過濾器或其他型式的濾油器。根據(jù)液壓設備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 液壓系統(tǒng)各液壓元件的確定 液壓介質(zhì)的選擇 液壓介質(zhì)應具有適宜的粘度和良好的粘溫特性；油膜強度要高，具有較好的潤滑性能；能抗氧化，穩(wěn)定性好；腐蝕作用小，對 涂料、密封材料等有良好的適應性；同時液壓介質(zhì)還應具有一定的消泡能力。 選擇液壓介質(zhì)時，除專用液壓油外，首先是介質(zhì)種類的選擇。根據(jù)液壓系統(tǒng)對介質(zhì)是否有抗燃性的要求，決定選用礦油型液壓油或抗燃型液壓液。 其次，應根據(jù)系統(tǒng)中所用液壓泵的類型選用具有合適粘度的介質(zhì)。 最后，還應考慮使用條件等因素，如環(huán)境溫度、工作壓力、執(zhí)行機構速度等。當工作溫度在 60℃ 以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過 60℃時，應選用汽輪機油或普通液壓油。若設備在很低溫度下啟動時須選用低凝液壓油。 據(jù)參考文獻 [2]表 中各普 通液壓油質(zhì)量指標及應用以及本設計中單柱液壓機液壓系統(tǒng)的要求選用 N32 號普通液壓油，其各項質(zhì)量指標見表 22。 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 6 表 22 名稱 N32 號普通液壓油 代號 / 原牌號 YAN32 / 20 號 運動粘度 mm2/s (40℃ ) 28． 8~ 運動粘度 mm2/s (50℃ ) 17~23 粘度指數(shù)≥ 90 抗氧化安定性 (酸值達2mgKOH/g)≥ h 1000 凝點≤ ℃ 10 閃點 (開口 )≥ ℃ 170 防銹性 (蒸鎦水法 ) 無銹 臨界載荷≥ N 600 抗泡沫性 (93℃ )≤ ml 起泡 50 / 消泡 0 抗磨性（四球， DB） N 800 應用 適用于環(huán)境溫度 0~40℃的各類中高壓系統(tǒng)（適用工作壓力為 擬定液壓系統(tǒng)圖 在這種單柱液壓機上，實現(xiàn)了“工進 → 快退 → 停止”的動作循環(huán)（見圖 21）?？梢赃M行沖剪、彎曲、翻邊、裝配、冷擠、成型等多種加工工藝。表 2 3 示此單柱液壓機的動作循環(huán)表，圖 22 則是這種液壓機的液壓系統(tǒng)圖，其滑塊的工作情況如圖所示。 換 向 延 時 快 退 停 止進 給停 止 圖 21 單 柱液壓機動作循環(huán)圖 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 7 1 Y A 2 Y A7 油 箱1 Y B1 4 0葉 片 泵2 5 K N 單 柱 液 壓 機 液 壓 系 統(tǒng) 原 理 圖6 Y D F 3 E 1 0 B B電 磁 溢 流 閥5 A X F 3 E 1 0 B單 向 順 序 閥3 A Q F 3 E 1 0 B單 向 調(diào) 速 閥4 油 缸2 3 4 D F 3 O E 1 0 B D電 磁 換 向 閥 圖 22 單柱液壓機液壓系統(tǒng)圖 進油路 液壓泵 1 → 電磁換向閥 2（左位）→ 單向調(diào)速閥 3 → 液壓油缸 4上腔 回油路 液壓油缸 4下腔 → 單向順序閥 5 → 電磁換向閥 2（右位）→ 油箱 7 表 23 單柱液壓機液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表 動作名稱 信號來源 電磁換向閥 2 的工作狀態(tài) 滑塊 工進 1YA通電 左位 快退 2YA通電 右位 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類 型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些，行走機械重載設備壓力要選得高一些。 公稱力為 25KN 的單柱液壓機屬小型液壓機類型，一般情況下，載荷不會太高，參考資料[2]表 ，初步確定系統(tǒng)工作壓力為 4MPa。 白秋實： 25KN 單柱液壓機液壓系統(tǒng)設計 8 液壓缸主要參數(shù)的確定 （ 1） 液壓缸設計中應注意的的問題 液壓缸的設計和使用正確與否，直接影響到它的性能和易否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。所以，在設計液壓缸時，必須注意如下幾點： 1）盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載，或受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。 2）考慮液壓缸行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。 3）正確確定液壓缸的 安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接。液壓缸不能在兩端用鍵或銷定們，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時的膨脹。如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設 置在活塞桿端，如為拉伸則設置在缸蓋端。 4) 液壓缸各部分的結構需根據(jù)推薦的結構形式和設計標準進行設計，盡可能做到 結構簡單、緊湊，加工、裝配和維修方便。 （ 2） 液壓缸主要參數(shù)的確定 鑒于液壓系統(tǒng)的最大工作壓力 P1=8Mpa7Mpa 由參考文獻 [1]表 52 推薦初定 d= 取液壓缸 m? = 則此時活塞所受推力 ??F N 由式 11 PFA? （ 21） 61 10427778??? A = cm2 ?)14( AD? （ 22） = cm 則 d= D = cm 參考文獻 [2]表 及表 對這些直徑圓整成就近標準值時 得： D =100 mm d =70 mm 由此求得液壓缸兩腔的實際有效面積為： 21 ?? DA ? cm2 xxxxxxx 本科畢業(yè)設計說明書 9 )( 222 ??? dDA ? cm2 液壓缸強度校核 液壓缸的缸筒壁厚 δ 、活塞桿直徑 d和缸蓋處固定螺栓直徑在高壓系統(tǒng)中必須進行強度校核。 ?。阂簤焊撞牧蠟?45鋼，無縫鋼管 活塞桿材料 45鋼 （ 1）壁厚強度校核 根據(jù)參考文獻 [2]表 及表 選擇液壓缸外徑為 121mm 即液壓缸壁厚 δ= 對于本系統(tǒng)： ?D ＜ 10 為厚壁 按壁筒計算：