【導(dǎo)讀】機(jī)活動部分的行程及速度和工作流程。液壓缸的尺寸設(shè)計：依據(jù)初選壓力及負(fù)載計算液壓缸的尺寸。PLC控制系統(tǒng)，給出PLC梯形圖。驗算數(shù)據(jù)后最終給出本液壓系統(tǒng)的設(shè)計說明書。而在液壓機(jī)中液壓傳動系統(tǒng)是其非常重要的組成部分，對液壓機(jī)的。各種工藝性能起到?jīng)Q定性的作用。傳統(tǒng)液壓機(jī)的控制有欠缺自動化、操縱性和安全性差等缺點。缺點，本設(shè)計采用可編程控制器來控制液壓系統(tǒng)。對本液壓傳動系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的初步設(shè)計是在某些估計參數(shù)情況下進(jìn)行的，主要是進(jìn)一步確切的計算系統(tǒng)各段的壓。力損失和發(fā)熱升溫等。根據(jù)計算發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其它必要措施。

　　

【正文】 以防止贓物顆粒從外部進(jìn)入油箱，又能延長油液及元件的工作周期和使用壽命，從而保證了液壓系統(tǒng)的正常工作。此外液壓系統(tǒng)工作時空氣濾清器能維持油箱內(nèi)的壓力和大氣壓力平衡，以避免泵可能出現(xiàn)空穴現(xiàn)象 [5]。 當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時油箱內(nèi)油面時而上升時而下降，上升時由里向外排除空氣，下降時有外向里吸入空氣。為凈化油箱內(nèi)油液，在油箱蓋板上垂直安裝空氣濾清器，就可 以過濾吸入的空氣；同時空氣濾清器又是注油口，注入新的工作油液，須經(jīng)過濾才能進(jìn)入油箱。從而濾除了油液內(nèi)的贓物顆粒。 依據(jù)系統(tǒng)的最大進(jìn)油流量 1259L/Min 以及系統(tǒng)的最大回油流量 。 查找相關(guān)手冊，選擇空氣濾清器型號為： EF120a 。 表 EF120a 型空氣濾清器的技術(shù)參數(shù) [2] 規(guī)格項 參數(shù)值 規(guī)格項 參數(shù)值 型號 EFa120 空氣流量 (L/min) 1512 加油流量 (L/min) 160 油過濾面積 (cm2) 1370 空氣過濾精度 mm 油過濾精度 (um) 125 壓力表及壓力表輔件的選擇 壓力表的選定 液壓系統(tǒng)和各油路壓力的大小通過液壓表觀測，以便調(diào)整和控制液壓系統(tǒng)各工作點的壓力。常用的壓力表是彈簧彎管式。它是由彈簧彎管、放大機(jī)構(gòu)、指針、基座等零件組成。當(dāng)彈簧彎管受壓力作用發(fā)生伸張變形后，通過放大機(jī)構(gòu)使指針偏轉(zhuǎn)，壓力越高，指針偏轉(zhuǎn)越大。 本系統(tǒng)壓力表選擇 Y 系列，具體型號為： YNX 10 0 40X Mpa? 。其調(diào)壓范圍為. . 0~40MPa，壓力表接口螺紋為 ? 。 壓力表開關(guān)的選定 壓力表與系統(tǒng)的連接需要經(jīng)過壓力表開關(guān)。常見的壓力表開關(guān)是 AF 型，可手動打開或關(guān)閉液壓表油路，也可以適當(dāng)調(diào)節(jié)手輪由指針閥調(diào)節(jié)油路開口，起到阻尼緩沖作用，使壓力表指針動作平穩(wěn)。液壓表開關(guān)的型號為： AF6EA30/X 壓力繼電器的選定 壓力繼電器是利用液體的壓力與彈簧力的平衡關(guān)系來啟閉電氣微動開關(guān)觸點的液壓 電氣轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時，發(fā)出電信號，使電氣元件動作 [5]。 在本 系統(tǒng)中，壓力繼電器的發(fā)出信號使得系統(tǒng)開始保壓，起到控制保壓的作用。依據(jù)系統(tǒng)壓力選擇型號為 HED1OA20/35，具體參數(shù)如表 所示： 表 HED1OA20/35 壓力繼電器參數(shù) 型號 額 定 壓 力/Mpa 最高工作壓力 /Mpa 復(fù) 原 壓 力/Mpa 動 作 壓 力/Mpa 切 換 頻 率（次 /Min） HED1OA20/35 35 35 2 35 50 液位儀表的選定 液位計用來顯示油箱中油液的多少，保證油箱內(nèi)液壓油儲存量，確保系統(tǒng)能正常工作。液位計選擇型號為 YWZ 型液位計，具體型號為 ： YWZ 250? 。 管件的選定 管件包括管道和管接頭。管件的選用原則是要保證油管中油液做層流流動，管路應(yīng)盡量短，以減小損失；要根據(jù)工作壓力、安裝位置確定管路的連接結(jié)構(gòu)。與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑。 密封件是保證液壓系統(tǒng)正常工作最基本也是最重要的裝置。密封裝置主要用來防止液體的泄漏。良好的密封是液壓系統(tǒng)能夠傳遞動力，正常工作的保證。如果密封不好，將會導(dǎo)致系統(tǒng)或元件的泄漏加大，使系統(tǒng)壓力或容積效率降低，浪費(fèi)能量，嚴(yán)重時將導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，因此，正 確使用密封裝置是非常重要的 [2]。 管路尺寸參數(shù)的確定 (1)吸油管路尺寸的確定 . . 管路內(nèi)徑由公式 Qdv?來確定，其中 Q為吸油管液體的流量 ，v 為金屬管內(nèi)油液的流速推薦值取 v=1m/s。 得出 mm? 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 50mm 、鋼管外徑為 63 mm、管子壁厚 。 (2) 壓油管路尺寸的確定 依據(jù)公式 Qdv?，壓油管路的內(nèi)徑 ? 。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 25mm 、鋼管外徑為 34 mm、管子壁厚 5mm。 (3) 回油管路尺寸的確定 依據(jù)公式 Qdv?，回油管路的內(nèi)徑 ? 。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 32mm 、鋼管外徑為 42 mm、管子壁厚 6mm。 (4) 控制油管路尺寸的確定 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》中鋼 管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 10mm 、鋼管外徑為 18 mm、管子壁厚 。 管接頭的確定 管接頭是管道與管道，管道與其它元件 (如泵、閥、集成塊等 )之間的可拆卸連接件，管接頭與其他元件之間可采用普通細(xì)牙螺紋連接或錐螺紋連接 (多用于中低壓 )。 管路與各液壓元件的連接需要的管接頭規(guī)格按照各液壓元件的連接尺寸和油管的連接螺紋匹配選擇，這里不在做詳細(xì)說明。 油箱的設(shè)計確定 油箱的作用主要是儲油，此外油箱還有一定的表面積，能夠散發(fā)油液工作是產(chǎn)生的熱量，沉淀油液中的污物，逸出油液中滲入 的空氣，有時還能做液壓元件和閥塊的安裝臺。油箱中安裝了一些液壓輔件，如液位計，溫度計等。 . . 油箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱箱中液面與大氣相通，在油箱上裝有空氣過濾器，開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體。本系統(tǒng)采用開式矩形油箱 [2]。 油箱設(shè)計要點： (1) 油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能的滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時，應(yīng)能容納系統(tǒng)中所有的工作介質(zhì)，而工作是又能保證適當(dāng)?shù)囊何弧? (2) 吸油管和回油管應(yīng)插入 最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺，產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的 3 倍。 (3) 吸油管和回油管之間的距離要盡可能選遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)有隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，能夠提高散熱，分離空氣及沉淀雜質(zhì)。 (4) 為保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油或通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。 (5) 油箱應(yīng)距離地面 150mm 以上，以便搬運(yùn)，放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)有吊耳，以便吊運(yùn)。 初選油箱容積 初始設(shè)計時，先按照經(jīng)驗公式確定油箱的容積，待系統(tǒng)確定后再按照散熱 要求校核。 油箱容積的經(jīng)驗公式為： V=aqv a經(jīng)驗系數(shù)取 10 qv液壓泵每分鐘排出液壓油的體積 (m179。) 得到初選油箱容積為： 179。 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到設(shè)計的美觀、大方，油箱是用不銹鋼板焊成的全封閉結(jié)構(gòu)，油箱的形狀一般長方形的，為了便于清洗油箱內(nèi)壁及箱內(nèi)濾油器，油箱蓋板一般都是可拆開的。設(shè)計油箱時應(yīng)考慮以下幾點 [2]： (1) 壁板：厚度一般為 4mm；。 . . (2) 底板與底腳：底板應(yīng)比側(cè)板稍厚一些，底板應(yīng)有適當(dāng)斜度以便排凈存油和清洗。油箱的底部應(yīng)裝設(shè)底腳，底腳高度一 般為 150mm，以利于通風(fēng)散熱及排出箱內(nèi)油液。 (3) 頂板：頂板一般取得厚一些，為 10mm。頂板上的元件和部件的安裝面應(yīng)經(jīng)過機(jī)械加工，以保證安裝精度。為減少機(jī)加工工作量，安裝面應(yīng)該用形狀和尺寸適當(dāng)?shù)暮皲摪搴赋觥? (4) 油箱的隔板底部兩端要做成 45 度倒角型，這樣很有助于油液的散熱。 工作介質(zhì)的選擇及污染控制 液壓油的選定 在液壓系統(tǒng)中，工作介質(zhì)是用來傳遞動力和信號的，此外，液壓系統(tǒng)中液壓油還起到潤滑，冷去和防銹等作用，液壓系統(tǒng)能否可靠，有效的工作，在很大程度上取決于系統(tǒng)中所使用的工作介 質(zhì)。正確合理地選擇液壓油液，對保證液壓系統(tǒng)正常工作，延長液壓系統(tǒng)和液壓元件的使用壽命以及提高液壓系統(tǒng)的工作可靠性等都有重要影響。所以，工作介質(zhì)的選擇很重要。 液壓油液的選用，首先應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件來選擇合適的液壓油液類型，然后在選擇液壓油液的粘度 [7]。 (1) 選擇液壓油液的類型 在選用液壓油液類型時，首選的是專用液壓油，最主要的是考慮液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，當(dāng)工作溫度在 60oC 以下，載荷較輕時，可選用機(jī)械油；工作溫度超過 60oC 應(yīng)選擇汽輪機(jī)油或普通液壓油。 (2) 選擇液壓油的粘度 液壓油的類型確定后，再選擇液壓油的粘度，即牌號。粘度太大，液流的壓力損失和發(fā)熱大使系統(tǒng)效率降低；粘度太小，泄漏增大，也會使液壓系統(tǒng)的效率降低，因此，應(yīng)選擇能使系統(tǒng)正常、高效和可靠工作的油液粘度。 液壓系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴(yán)峻。它不但壓力大，轉(zhuǎn)速和溫度高，而且液壓油油液被泵吸入和壓出時要受到剪切作用，所以一般根據(jù)液壓泵的要求來確定液壓油液的粘度。同時因油溫對油液的粘度影響很大，所以應(yīng)根據(jù)具體情況控制油 溫，使泵和系統(tǒng)在油液的最佳粘度范圍內(nèi)工作。 本系統(tǒng)采用柱塞泵，選用礦物油，牌號為： LHL32 精制液壓油。 . . 液壓介質(zhì)的污染控制 液壓裝置是以工作油作為介質(zhì)傳遞功率。另外，工作油也起潤滑的作用，油中由于金屬磨耗的粉末，鐵銹等的增加，外界臟物的污染，油本身由于氧化而劣化變質(zhì)形成油泥等等情況，使性能變壞。據(jù)統(tǒng)計，液壓系統(tǒng)的故障大部分是由于工作油管理、維護(hù)不良所引起，所以工作油的管理維護(hù)十分重要。液壓油液的正確使用、管理以及污染控制，是提高液壓傳動系統(tǒng)可靠性及延長液壓元件使用壽命的重要手段。 液壓油污染的 來源主要有三個方面，一是殘留物的污染；二是侵入物的污染；三是生成物的污染。 由于液壓油被污染的原因比較復(fù)雜，液壓傳動系統(tǒng)在工作過程中液壓油又在不斷的產(chǎn)生污染物。因此，為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，應(yīng)將液壓油的污染控制在一定的范圍。一般采取以下措施來控制污染[2]。 (1) 減少外來污染。液壓傳動系統(tǒng)在裝配前后都要嚴(yán)格清洗，液壓傳動系統(tǒng)的維修，液壓元件的更換、拆卸應(yīng)在無塵區(qū)進(jìn)行。 (2) 濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的污物。在系統(tǒng)的相應(yīng)部位安裝適當(dāng)精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。 (3) 控制液壓油液的工作溫度。液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短使用期限，所以要限制油液的最高使用溫度。 (4) 定期檢查更換液壓油液。根據(jù)液壓設(shè)備使用的要求和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，定期檢查更換液壓油液。 . . 第 4 章 驗算液壓系統(tǒng)性能 液壓系統(tǒng)初步設(shè)計是在某些估計參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各種回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，就能對其某些技術(shù)性能進(jìn)行驗算，以判斷設(shè)計質(zhì)量，找出修改設(shè)計的依據(jù)。計算的內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、 系統(tǒng)發(fā)熱與溫升、液壓沖擊等。計算時通常采用一些簡化公式以求得到概略結(jié)果 [2]。 液壓系統(tǒng)壓力損失驗算 驗算液壓系統(tǒng)壓力損失的目的是為正確調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力，使執(zhí)行元件輸出的力（或扭矩）滿足設(shè)計要求，并根據(jù)壓力損失的大小分析判斷系統(tǒng)設(shè)計是否符合要求。由于工進(jìn)階段和快速回程階段，系統(tǒng)工作壓力較大，所以只計算這兩個階段的壓力損失。 液壓系統(tǒng)的壓力損失包括管路的沿程損失 1p? ，管路的局部壓力損失 2p? 和閥類 元件的壓力損失 3p? ?？偟膲毫p失為： . . 1 2 3p p p p? ? ? ? ? ? ? (41) 其中： 21 2lvp d???? (42) 22 2vp ???? (43) 以上各式中： l —— 管道的長度 (m)； d—— 管道內(nèi)徑 (m)； v—— 液流平均速度 (m/s)； ?—— 液壓油密度 (kg/m3)； ?—— 沿程阻力系數(shù)； ? —— 局部阻力系數(shù)； 工作缸工進(jìn)階段的壓力損失 管路中的壓力沿程損失主要包括：液壓泵出油口到閥塊最后到液壓缸，這幾部分組成的。 (1)壓油管路壓力延程損失 11P? 計算 21111 1 2lvp d???? (44) 其中估計壓油管路長度 1 5lm? ， 1 25d mm? ，1 2 1 .6 9 /* ( / 2 )Qv m sd???，3900 /kg m? ? ? 為沿程阻力系數(shù)， eR 為雷諾數(shù)。 本系統(tǒng)管路屬于水力光滑管區(qū)，雷諾數(shù) 8722( )e dR ??（ 45），其中 ? 為絕對粗 糙度取 。 計算 eR 。 由于 3810 10eR?? ,所以 20 .3 0 8 / ( 0 .8 4 2 l g ) 0 .0 2 3 9eR? ? ? ?。 . . 由式（ 44）計算 11 Pa?? 。 (2)回油管路壓力延程損失計算 22212 2 2lvp d???? （ 46） 其中估計壓油管路長度 2 5lm? ， 2 32d mm? ，