【文章內容簡介】 得： 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 13 cmAD ?? ? 根據(jù) d= 可知活塞桿直徑 d 得： cmd ??? 查閱資料可查得液壓缸標準直徑表 GB/T23481993，取 D=100mm， d=63mm； 頂出缸的有效面積為： 2200222422234)36100(4)(444cmdAcmdDAcmDA???????????????? 液壓缸工作時系統(tǒng)流量的計算 主液壓缸 主液壓缸快速下行的進油流量： m i n/ 3111 LVAq ?????? 主液壓缸工進時的進油流量： m i n/ 3212 LVAq ?????? 主液壓缸回程時的進油流量： m i n/ 1 3323 LVAq ?????? 頂出缸 頂出缸頂出時的進出流量： m i n/ m i n/ 34453434LVAq LVAq ?????? ?????? 頂出缸回程時的進出流量： m i n/ m i n/ 35373546LVAq LVAq ?????? ?????? 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 14 第六章 組成元件的選擇 液壓泵的選擇 液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力源，選用的液壓泵一定要滿足液壓系統(tǒng)對壓力、流量的需求，同時要考慮到可靠性、壽命、維修性等諸多因素，以便所選的泵能在系統(tǒng)中長期運行。系統(tǒng)中是否需要考慮背壓，根據(jù)下表 6 可知。 —— 系統(tǒng)類型 背壓力 /MPa 低壓系統(tǒng) 簡單系統(tǒng)和一般輕載節(jié)流調速系統(tǒng) ~ 低壓系統(tǒng) 有回油背壓閥 ~ 低壓系統(tǒng) 回油路設流量調節(jié)閥的進給系統(tǒng)滿載 低壓系統(tǒng) 設計補油泵的閉式回路 ~ 高壓系統(tǒng) —— 初算時可忽略不計 表 6 液壓泵最大工作壓力 pP ，由 PPPp ???? 1 可得： ?pP 式子中： pP —— 系統(tǒng)給定最高工作壓力 25MPa； ??P —— 系統(tǒng)進油路上的總壓力損失，簡單系統(tǒng)選取 ??P =~，復雜系統(tǒng)選取 ??P =~，此處 ??P =。 液壓泵的最大流量 pq ， pq 應大于執(zhí)行器的最大流量，并考慮到系統(tǒng)的泄流量，根據(jù)公式 max)(?? qKqp 可得： m in/210)( Lq p ??? ； K—— 系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取值在 ~ 之間（大流量取小值，小流量取大值）。 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 15 max)(?q —— 液壓系數(shù)執(zhí)行器的最大流量，對于工作過程中始終用流量閥節(jié)流調速的系統(tǒng)，還需要加上溢流閥的最小溢流流量，這里取 2~3L/min。 系統(tǒng)應有足夠的壓力儲備容量，以保證液壓系統(tǒng)不會因為過度過程中產生的過高的動態(tài)壓力作用而被破壞，通常計算液壓泵的額定壓力時 ，可比 P 高出25%~60%（高壓系統(tǒng)應取小值，中低壓系統(tǒng)應取大值），液壓泵的額定流量應該與 pq 相當，而且不應超太多，則： 額定壓力 M P aPP pn ???? 選用 250YCY141B 型斜盤軸向柱塞泵，產品規(guī)格如下表 7 所示。 型號 排量rml/ 壓力 MPa 轉速r/min 容積效率（ %） 驅動功率（ kw） 重量 kg YCY1B 250 1000 ? 92 148 147 表 7 電動機的選擇 系統(tǒng)功率最大出現(xiàn)在工況快進的時候，根據(jù)公式 pqP ?max 可得： KWP 102501025m a x 36 ?? ???? ? 選取型號為 Y180L6 的三相異步電動機，產品規(guī)格如下表 8 所示。 同步轉速1000r/min 型號 額定功率KW 滿載轉速（ r/min） 最大轉矩mN? 6 級 Y315s4 110 1480 表 8 液壓閥的選擇 根據(jù)液壓系統(tǒng)工況中經(jīng)過各個液壓閥以及輔助元件的流量與系統(tǒng)的最高工作壓力，選取液壓閥，型號規(guī)格和所需數(shù)量如表 9 所示。 序號 產品名稱 元件型號 額定流量 數(shù)量 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 16 1 三位四通電液換向閥 WEH16 300L/min 1 2 溢流閥 YFB20K 100L/min 2 3 單向閥 S30P 260L/min 1 4 液控單向閥 SV20 300L/min 2 5 液控換向閥 5X(WH) 60L/min 1 6 順序閥 DZ10DP 80L/min 1 7 二位四通電磁換向閥 3WE650/G24 60L/min 1 8 壓力繼電器 SG02 1 9 背壓閥 YFB20K 100L/min 1 10 電液換向閥 WEH16 300L/min 1 表 9 液壓系統(tǒng)各輔助元件 液壓管件 管道 液壓系統(tǒng)中液壓元件之間的連接管道由其安裝位置、工作壓力還有工作環(huán)境來決定，液壓油管的種類是很多的，其中包括了鋼管、橡膠、銅管、尼龍管等等，選取合適的連接油管，避免因通過的壓力油壓力超過油管彈性而出現(xiàn)不必要的破裂等問題， 這是在設計工作中須注意的一點。 管道內徑 d（單位為 mm）的計算，按照公式vqd v1130?計算； 式子中 vq —— 液體的流量（ sm/3 ）； v—— 流速（ m/s），流速分為以下幾種情況選?。簩τ谖凸苈穪碚fv ? 1~2m/s；對于壓油管 ?v 3~6m/s（壓力高、管道短或者油粘度小的情況下，可以取大值，反之取小值，特殊情況下可以取 ?v 10m/s）；對于回油管來說?v ~。 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 17 計算壓力油管的內徑 1d ，選取 v =6m/s 然后根據(jù)以上公式可得： 102501130 31 ???? ?d mm 計算回油管道的內徑 2d ，選取 v =2m/s，則有： 1025011 30 32 ???? ?d mm 管接頭 管接頭是液壓系統(tǒng)中油管與油管、油管與液壓元件之間的連接件，管接頭應用于不同的連接要求，分為焊接式連接、卡套式連接、擴口式連接、扣壓式膠管連接等。所選的管接頭必須具有方便拆裝、流通能力強、連接緊固、緊密性可靠、外形尺寸小、工藝好等等條件。根據(jù)系 統(tǒng)的中液壓元件的安裝方式，選取卡套式管接頭。 濾油器的選擇 在液壓系統(tǒng)中，工作油液中難免會有沉積物、雜質等污染物會隨著油液流入到系統(tǒng)中，顆粒污染物有可能會造成堵塞現(xiàn)象，引起液壓元件發(fā)生故障，除此之外，還可能會加劇磨損，導致元件的性能衰減，從而降低元件的使用壽命。為了保證工作油液的高度清潔性，在從油箱中引出的吸油管處安裝吸油過濾器，在油液流回油箱處安裝回油過濾器，進入液壓系統(tǒng)和流回油箱的工作油液經(jīng)過濾油器過濾，在這一過程中降低油液的污染度。選用濾油器時有以下幾點注意事項： （ 1）過濾精度 應該滿足要求； （ 2）耐腐蝕，在高溫下等惡劣環(huán)境下能持久工作； （ 3）濾芯在清洗、拆裝等方面要方便； （ 4）強度足夠大，油壓可能會導致濾芯的損壞。 選擇的濾油器如下表 10 名稱 型號 流量 L/min 過濾精度 um 允許最大壓損MPa 吸油過濾器 CXL250FC 250 100 回油過濾器 RFA250（ LHN） 250 80 63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 18 表 10 第七章 油箱的設計 油箱的容量計算與確定 油箱的容量分為兩部分，大部分容量屬于油液容納量，另一小部分是空氣的容量 體積?？从鸵簼M容量時的標準是油液液面與液位計的上刻線重合，此時油液的體積正是油液的容量。在設計油箱時，常常在油液容量達到滿值時，即油液總量時，在液面上方到油箱的頂部空出一部分容納空氣的體積，這部分容量大小等于油液總量的 10%~15%?？粘鰜淼捏w積是為了給油液活動的空間，在工作過程中，液壓系統(tǒng)的能量損失產生為熱量，從而油液液面溫升，油液受熱膨脹產生的熱量可以通過這部分空間散發(fā)。另一方面，在維修或者系統(tǒng)停止工作時，液壓元件以及管道中會殘存一小部分尚未流走的工作油液，由于自重，這些油液會流回油箱之中，這個空出來的 部分空間在這時起到容納作用。 油箱容量的大小與諸多因素息息相關，比如在運行過程中油液的液位變動、工作循環(huán)中油液溫升等等。對于四柱式液壓機而言，液面的變動量往往決定設計油箱時的容量大小，考慮到油箱內的流速較快的問題，容易挾裹空氣等因素，油箱的容量一般在液壓泵每分鐘流量的 3~5 倍。根據(jù)公式 pqV ?? 可適當?shù)脑O計油箱大小。 LV 15006250 ??? 式子中： V—— 油箱容量，單位 為 L； ? —— 與系統(tǒng)壓力相關的系數(shù)，一般大小在于 3~12 之間，此處取 ? =6； pq —— 液壓泵的額定流量，單位為 L/min。 油箱的類型選擇 油箱有整體式油箱、獨立式油箱、兩用油箱三種類型，而獨立式油箱是最常見的一種，應用于各類工業(yè)生產設備中，它的形狀有矩形、圓柱形、油罐型等，使用最為普遍的是矩形狀。從生產制造方面來說，矩形油箱生產工藝比 較簡單；63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 19 在液壓站整體布局方面，矩形油箱的空間將會更好得到利用。 液壓泵的流量超過 180L/min，考慮到運作過程中產生的振動問題，該液壓站設計上將液壓泵安裝在油箱的旁邊，箱蓋板沒有承受振動源帶來的振動，其鋼板的厚度可以相應的減薄一些。 油箱的結構 為了能充分發(fā)揮油箱儲存、散熱、分離工作油液中的空氣以及沉淀物，在設計油箱的結構上需要注意以下幾個問題： （ 1）有足夠的空間容納油液，保證工作系統(tǒng)對油液的需求，在計算和確定油箱的容量時便已談到了油箱容量的重要性，此處不多做說明。 （ 2）設置通氣孔，油箱不可能處于完全封閉的狀態(tài)，如果產生負壓，液壓泵難以將油液吸出來，最好是在油箱箱蓋板上設計適當?shù)耐饪?。同時，為了防止塵埃顆粒物等污染從空氣中進入油液，在通氣孔上安裝一個空氣濾清器，保證空氣的清潔性。在空氣濾清器的選擇上，可以根據(jù)液壓泵的流量大小來選擇，一般空氣濾清器的通流能力是所選液壓泵流量的 倍。 （ 3）除了在油箱箱蓋板上設計通氣孔之外，還應該設置加油口，加油口的位置一般設計在油箱頂部上比較容易接近的地方，邊緣的位置則較為理想。加油口考慮的問題和通氣孔是一樣的，在加 油口上放置過濾網(wǎng)，然后用蓋子蓋上，以防止油液受到污染。為了設計更為美觀以及合理，一般都將加油口和通氣孔合在一起，濾網(wǎng)安置在空氣濾清器中便可以實現(xiàn)加油過濾和空氣過濾這兩項功能。 （ 4）在油箱的側面應該設計清洗口，清洗口開得要足夠大，以便于清洗過程中油箱內部的部件抑或是元件均在工作人員所能觸碰的范圍內。清洗口蓋板應該便于拆裝，密封性能良好，防止油液從中泄露出來。 （ 5）油箱底部的鑄造面應該是傾斜的，在傾斜面最低的那側油箱箱壁上開一個放油孔，使排油更為方便，同時油箱中的部件應該便于拆裝，在檢修中不 會耗費過多的人力。 （ 6）為了便于托運，同時考慮散熱和清洗工作進行，油箱的底板應該與地面應該保持應有的高度，這個離地高度一般在 150mm~200mm，這個離地高度由與油箱底板焊接的底腳支撐，底腳的厚度一般為油箱壁厚的 2~3 倍，底板厚度等于或大于側壁厚，此處設置油箱壁厚為 4mm。油箱的側壁偏上的位置設置吊耳，63T 四柱式油壓機系統(tǒng)設計 20 便于起重機的托運。 （ 7）油箱中為了將吸油區(qū)域和回油區(qū)域隔開，使油液不會形成相互之間的沖擊，一般會設置隔板，隔板結構分為標準式、回流式以及溢流式幾種。 （ 8）選擇合適的液位計，安裝 在適宜的高度上，以觀察油液液面的高度，一般液位計安放在加油口近旁?？紤]到液位計的使用環(huán)境，這里選擇型號為YWZ250T 的液位計。 第八章 液壓集成回路的設計 油路塊集成方式 液壓機液壓系統(tǒng)由許多控制閥以及液壓輔件組成，閥與液壓輔件之間通過各種管道連接將使得液壓機系統(tǒng)安裝變得較為復雜，工作量較大，液壓站整個布局看起來繁瑣。那么可以選擇將各類閥設計成閥塊的形式，也就是常說的油路塊。油路塊的本身內部結構就是各種孔道，在孔道中實現(xiàn)了液壓閥的油路連接，在塊面上可以安裝液壓閥和管接頭等元件。 油路塊的集成方式多種多樣，在這里不作贅述，本次液壓機控制裝置采用的是塊式集成方式。整體看起來這是一個通用化的六面體長形塊，除了上下兩面，周圍四面是的安裝是其中一面用于安裝連接執(zhí)行器的管接頭，比如液壓缸或液壓馬達，另外三面則用于安裝標準的液壓閥。根據(jù)液壓閥的壓力油口 P、回油口O(T)，卸油口 L 以及控制油口，在油路塊內部開鑿孔系，實現(xiàn)油路如原理圖回路一樣。 塊式集成優(yōu)缺點 優(yōu)點：簡化設計，避免繁瑣的油管連接工作；加工變得容易，因為集成塊的尺寸小，與以往的油路板相比較而言，在平面和孔道加工上更 加容易，在減少了工作量的同時，降低了生產成本；系統(tǒng)效率高，由于孔道直徑大且長度短，可以有效減小壓力損