【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版 [M]。有這么一位耐心、負(fù)責(zé)的老師，何苦畢業(yè)設(shè)計(jì)不能高質(zhì)量的按時(shí)完成！ 在此，我要再次感謝我程老師，使我不但按時(shí)完成了論文，更重要的是讓我在這期間學(xué)到了一生受用的知識(shí)，謝謝你，敬愛(ài)的程老 師！ 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 參考文獻(xiàn) [1]徐灝 ． 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5[M] ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1992： 3746． [2]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，包起帆 ． 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) [M] ． 北京：中國(guó)鐵道出版社， 1997： 11116。 在設(shè)計(jì)期間，無(wú)論什么時(shí)候，程老師都能耐心 的解答我們遇到的專業(yè)問(wèn)題，即使是在星節(jié)假日。聽(tīng)了程老師的這些話，讓我樹(shù)立了要好好完成不本次設(shè)計(jì)的信心和決心。 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 謝 辭 這次的設(shè)計(jì)題目是起重及支腿液壓系統(tǒng)，這三年來(lái)學(xué)的都是機(jī)械，雖然開(kāi)過(guò)液壓課，是考查課，沒(méi)怎么用心過(guò)，那跟沒(méi)學(xué)過(guò)也差不多。 在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)參考液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)起重機(jī)各工況的分析計(jì)算，確定了液壓系統(tǒng)的工作壓力，以此為依據(jù)進(jìn)行了液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓泵的選取，液壓 油箱的設(shè)計(jì)，管路及控制閥的選取，對(duì)整個(gè)液壓回路進(jìn)行了壓力損失的計(jì)算，驗(yàn)證原有設(shè)計(jì)壓力的正確性，對(duì)整個(gè)液壓回路發(fā)熱量的計(jì)算確定了液壓回路能量的損失。則： 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 352 30252 507522 2121 ?????????? ttTTt m ?C 所需冷卻器的散熱面積為： 35551 0 1 42 ???A 考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大 30％ ，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為： mA ??? 但由于下車液壓系統(tǒng)工作時(shí)間短（ 45s） ,因此不需要單獨(dú)的冷卻回路。 冷卻器的選擇 冷卻器所需冷卻面積為： mhch tK PPA ??? 式中： K —— 傳熱系數(shù)，用空氣冷卻器時(shí)，取 K ＝ 55W／ (m2 ? C)； T? —— 油溫與環(huán)境溫度之差，取 T? ＝ 50? C。 算 齒輪泵的做功壓力為 1p =,流量 1pq =?? m3/s,齒輪泵的總效率為 ?p? 。 溢流閥調(diào)定壓力的確定 1. 垂直支腿溢流閥的調(diào)定壓力 垂直支腿的最大壓力為 p =，回路壓力損失為 p? =。其中經(jīng)單向閥，電磁換向閥的流量為 。 當(dāng)水平支腿同時(shí)伸出時(shí)回路的流量為 。由圖 212 可知回路電磁換向閥、液控單向閥、溢流閥等。液壓閥處的壓力損失可有以下公式得到： 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 2????????????nqqnpp (4— 2) 式中： np? —— 元件的公稱壓力損失； q —— 通過(guò)元件的實(shí)際流量； nq —— 元件的公稱流量?；赜吐飞蠟V油器，其壓力損失之和2p? = MPa。 下表給出幾種不同牌號(hào)的液壓油及其適用條件。經(jīng)公式（ 4— 1）計(jì)算可得系統(tǒng)油管的內(nèi)徑，如表 4— 2 所示： 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 表 4— 2 油管內(nèi)徑 項(xiàng)目 液壓泵工作油管 支腿缸油管（膠管） 總回油管（膠管） 支路回油管（鋼管） 吸油管（膠管） 壓油管（鋼管） 通過(guò)流量L/min 允許流速（ m/s） 6 6 計(jì)管徑算值（ mm） 管子內(nèi)徑（ mm） 16 25 5 16 25 管子外徑 （ mm） 34 34 注： ，按垂直液壓缸的工作油管取值； 液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)（液壓油） 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 正確的選用液壓油對(duì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種環(huán)境條件和工作狀況的能力、延長(zhǎng)系統(tǒng)和元件的壽命、提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性、防止事故發(fā)生等方面都有重要影響。 (m/s) 鋼管：vqd 1130? q —— 流經(jīng)管路的流量 ( 3m /S) v — — 油管內(nèi)的允許流速。 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的流量及壓力較大，故油管內(nèi)的允許流速應(yīng)取大值，對(duì)吸油管取 ；對(duì)回油管可取 ；對(duì)壓力油管，取 6m/s。對(duì)于要求比較高的特殊油箱還設(shè)有加熱器、冷卻器和油溫測(cè)量裝置等，可根據(jù)實(shí)際要求選擇配 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 油管的確定 表 4— 1 油管流速表 推薦各種情況管道中油液的流速 各種管路 吸油管 壓力管 回油管 短管及局部收縮處 流速 V（ m/s） 26 ≤ 10 注：對(duì)于壓力管：當(dāng)壓力高、流量大、管路短時(shí)取大值，反之取小值。當(dāng)液位達(dá)到最低允許油位時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作者加油。 油箱液位計(jì)的最高刻度線對(duì)應(yīng)油液最高位置，最低刻度線 對(duì)應(yīng)油液最低允許油位 (為了確保液壓泵不被吸空，最低允許油位一般設(shè)置在泵吸油口以上 75 IIlln左右 )。回油濾清器過(guò)濾精度一般按液壓設(shè)備對(duì)油清潔度要求最高的液壓元件來(lái)選擇確定。△ P 為濾殼的壓差 APlk和濾芯壓差△ Jpl 之和，如果 Ap ≤ 0． 05 MPa，表明所選的濾油器規(guī)格合適。實(shí)際 Q h流量不僅要考慮泵的 最大流量，而且要考慮不等面積液壓缸、系統(tǒng)的蓄能器等因素。設(shè)有吸油濾清器的系統(tǒng)，為了達(dá)到泵吸油所需的真空度要求，特別在需冷起動(dòng)的情況下，選配吸油濾清器須考慮： (1)選配的吸油濾清器過(guò)濾能力要適當(dāng)增大； (2)吸油管盡可能短、直； (3)盡量將油箱安裝在泵吸油口以上，以增加泵的吸油真空度； (4)吸油濾清器的過(guò)濾精度一般選擇 40～ 125m ； (5)在滿足液壓系統(tǒng)要求下，盡量選擇較小的液壓油箱，以短期內(nèi)達(dá)到操作所需的溫度和粘度； (6)選擇帶濾芯和濾殼的濾清器，不僅具有自封能力而且?guī)в姓婵毡?。?duì)于某些變量泵，其吸油口的真空度都有嚴(yán)格的要求。 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 4— 2 空氣濾清器 表 4— 1 型號(hào) PAF2※ ※ ※ F 單向閥開(kāi)啟壓力／ MPa 、 、 空氣流量／ (m^3/min) 、 、 過(guò)濾精度／μ m 40 油過(guò)濾網(wǎng)孔／ mm (可據(jù)用戶要求 ) 適應(yīng)溫度／℃ 20～ 100 聯(lián)接方式 法蘭 (6 只 M4 16) 重量／ kg 2. 吸油濾清器 吸油濾清器一般作為保護(hù)型過(guò)濾器，用于保護(hù)液壓泵不被較大顆粒的污染物損壞，常安裝在液壓油箱內(nèi)。它通常兼作注油口，其容量一般按泵最大流量的 1． 5～ 2倍選配，即使系統(tǒng)在峰值液面迅速變化時(shí)，也能使油箱保持足夠大的氣壓。油箱附件主要包括 空氣濾清器、吸油濾清器、回油濾清器、泄露回油口、液位液溫計(jì)組成其 位置分布如下圖。 油箱附件的選取 一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體要求配置油箱附件。油箱的內(nèi)壁也必須進(jìn)行加工處理。閥的泄漏油管應(yīng)在液面以上 (不洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 宜插入油中 )，以免增加漏油腔的背壓?；赜?管口應(yīng)切成 45。 (5)泵的吸油管口所裝濾油器底面與油箱底面應(yīng)保持一定距離，其側(cè)面離箱壁應(yīng)有 3倍管徑的距離，以使油液能從濾油器的四周和上、下面進(jìn)入濾油器內(nèi)。在箱壁的易見(jiàn)部位應(yīng)設(shè)置油面高度指示器。通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣濾清器，它既能過(guò)濾空氣，又可利用其下部的濾油網(wǎng)作加油時(shí)的過(guò)濾裝置。 （ 2）由于是大型油箱須先用角鋼焊成骨架，然后再焊上鋼板制成，壁板的厚度應(yīng)考慮油箱容積的大小及實(shí)際工況，在條件允許的情況下，盡量選薄些，以減輕油箱重量；則選定厚度為 4mm (3)油箱底腳的高度一般在 150 mm以上，以便散熱、搬移和放油，其壁厚應(yīng)為 箱體壁厚的 2～ 3倍。油箱的具體尺寸需根據(jù)汽車起重機(jī)上車系統(tǒng)實(shí)際布置情況確定。 油箱的容積一般為泵每分鐘流量的 24 倍，當(dāng)系統(tǒng)采用定量泵時(shí)油箱的容量不能小于泵每分鐘流量的 2 倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計(jì)。 油箱中油液溫度一般推薦在 30～ 50℃ ，最高不應(yīng)超過(guò) 75℃ 。 考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時(shí)，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)采用不銹鋼制油箱無(wú)疑是最理想的選擇。適用于所有介質(zhì)。適用于除水 乙二醇外的所有介質(zhì)。因不受處理 條件限制，大型油箱較多采用此方法。 ② 噴丸后直接涂防銹油。常用的方法有： ① 酸洗后磷化。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。對(duì)于不易開(kāi)蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 （ 4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝 有空氣過(guò)濾器，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過(guò)濾器來(lái)完成。 （ 3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果?；赜凸芸谝鼻?45176。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的 3 倍。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊?位。設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá) 。開(kāi)式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過(guò)濾器。 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4 章 支腿液壓系統(tǒng)附件的選用 液壓油箱的設(shè)計(jì) 油箱的基本功能和分類 ； 散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量； 分離油液中混入的空氣； 沉淀污染物及雜質(zhì)。 4. 液壓泵的工作壓力 由式 (3— 6— 1) 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 得： M p ap p )(1 .4~ ?????? ）（ 液壓泵額定流量的計(jì)算 ： maxKqqp ? 式中： K —— 系統(tǒng)泄漏系統(tǒng) ,其值為 ～ ,現(xiàn)取 K = ； qmax —— 液壓系統(tǒng)需要的最大流量 ?maxq += L/min 液壓泵的選擇 ，可選擇斜外嚙合齒輪泵 CB100 為支腿液壓回路油泵。則垂直支腿液壓缸的作用力 R 為： 洛陽(yáng)理工學(xué)院業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 32 垂直支腿受力情況 babGR ?? 0 (3— 14) 式中： 0G —— 起重機(jī)整車自重， 0G =539KN； a —— 前支腿到重心的距離，由上面數(shù)據(jù)得 a =； b —— 后支腿到重心的距離，由上面數(shù)據(jù)得 b =。 ： m i n/ i n/0 1 5 341 LmAVq ?????? ? 式中： 1A —— 水平支腿液壓缸無(wú)桿腔面積， 1A = 2cm 。 ： 41 5 ????? AVq =式中： 1A —— 垂直支腿液壓缸無(wú)桿腔面積， 1A = 2cm 。各液壓尺寸如表 31 所示： 表 31 各種液壓缸的尺寸 液壓缸 作用力（ KN） 缸筒內(nèi)徑 (mm） 活塞桿直徑（ mm） 無(wú)桿腔面積(cm2) 有桿腔面積（ cm2） 壁厚 （ mm） 垂直液壓缸 707 180 125 20 水平液壓缸 100 63 45 7 5. 各種液壓缸工作壓力差的計(jì)算 假設(shè)液壓缸回油壓力為零，則液壓缸的工作壓力差 p? 可由公式 34 計(jì)算得到： 21 10??? A Fp (312） 式中： F —— 液壓缸作用力； 1A —— 液壓缸無(wú)桿腔的面積。因 920/180/ ??D? 小于 10，故為薄壁缸 4. 各種液壓缸尺寸的確定 因?yàn)楦鞲坠ぷ鳁l件相同，其余液壓缸尺寸的計(jì)算過(guò)程與變幅液壓缸的相同。 ??? —— 缸筒材料的許用應(yīng)力， ??? = 3002600 ??ns? MPa，其中 s? 為缸筒材料的屈服強(qiáng)度，缸筒材料為 45 鋼無(wú)縫鋼管，故 s?