【正文】 能簡單，開式系統(tǒng)剛好能滿足上述要求。 油源回路的原理圖如下所示： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 18 頁 共 42 頁 13425678 12345678油 缸過 濾 器溫 度 計 液 位 計壓 力 表溢 流 閥液 壓 泵電 動 機 圖 油源回路的原理圖 開式系統(tǒng)油路組合方式的分析選擇 當系統(tǒng)中有多個液壓執(zhí)行元件時，開始系統(tǒng)按照油路的不同連接方式又可以分為串聯(lián)，并聯(lián)，獨聯(lián)，以及它們的組合復(fù)聯(lián)等。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 19 頁 共 42 頁 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案對主機的性能起決定作用，選擇調(diào)速方案時，應(yīng)根據(jù)液壓執(zhí)行元件的負載特性和調(diào)速范圍及經(jīng)濟性等因素選擇。本升降機采用節(jié)流調(diào)速回路，原因是該調(diào)速回路有以下特點：承載能力好，成本低，調(diào)速范圍大，適用于小功率，輕載或中低壓系統(tǒng)，但其速度剛度差，效率低，發(fā)熱大。有液壓元件的不同連接組合構(gòu)成了功能各異的液壓回路，下面根據(jù)主機的要求進行液壓元件的選擇計算。 （ 2）泵的最高工作壓力 泵的工作壓力應(yīng)該根據(jù)液壓缸的工作壓力來確定，即 maxpP P P? ? ?? 式中： pP 泵的工作壓力 Pa maxP 執(zhí)行元件的最高工作壓力 Pa 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 21 頁 共 42 頁 P?? 進油路和回油路總的壓力損失。 代入數(shù)據(jù)： 2 0 .5 2 .5pP M Pa? ? ? 考慮到液壓系統(tǒng)的動態(tài)壓力及油泵的使用壽命，通常在選擇油泵時，其額定壓力比工作壓力 pP 大 25%60%，即泵的額定壓力為 MPa ，取其額定壓力為4MPa 。 電機功率的確定 （ 1）液壓系統(tǒng)實際需要的輸入功率是選擇電機的主要依據(jù)，由于液壓泵存在容積損失和機械損失，為滿足液壓泵向系統(tǒng)輸出所需要的的壓力和流量，液壓泵的輸入功率必須大于它的輸出功率，液壓泵實際需要的輸入功率為： 776 1 0 6 1 0 ti mPqPqP ?????? 式中： P 液壓泵的實際最高工作壓力 Pa q 液壓泵的實際流量 /minL iP 液壓泵的輸入功率 KW tq 液壓泵向系統(tǒng)輸出的理論流量 ， /minL ? 液壓泵的總效率見下 圖 m? 液壓泵的機械效率 7610? 換算系數(shù) 代 入數(shù)據(jù)： 672 .5 1 0 2 5 .7 1 .6 46 1 0 0 .6 5iP K W?????? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 22 頁 共 42 頁 液壓泵類型總效率齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 螺 桿 泵 液壓泵的總效率圖 液壓泵的總效率 （ 2）電機的功率也可以根據(jù)技術(shù)手冊找，根據(jù)《機械設(shè)計手冊》第三版，第五卷，可以查得電機的驅(qū)動功率為 4 KW ，本設(shè)計以技術(shù)手冊的數(shù)據(jù)為標準 ，取電機的功率為 4KW 。 使用要求：一般用于液壓傳動系統(tǒng)中的三螺桿泵多采用 20號液壓油或 40號液壓油，其粘度范圍為 21 7 2 3 / ( 5 0 )omm s??之間。泵的進油管道不得過長，彎頭不宜過多，進油口管道應(yīng)接有過濾器，其濾孔一般可用 40 目到60 目過濾網(wǎng)，過濾器不允許露出油面，當泵正常運轉(zhuǎn)后，其油面離過濾器頂面至少有100mm， 以免吸入空氣，甭的吸油高度應(yīng)小于 500mm。 維護要求：為保護泵的安全，必須在泵的壓油管道上裝安全閥（溢流閥）和壓力 表。 連軸器的選用 連軸器的選擇應(yīng)根據(jù)負載情況，計算轉(zhuǎn)矩，軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速來選擇。 控制閥的選用 液壓系統(tǒng)應(yīng)盡可能多的由標準液壓控制元件組成，液壓控制元件的主要選擇依據(jù)是閥所在的油路的最大工作壓力和通過該閥的最大實際流量，下面根據(jù)該原則依次進行壓力控制閥，流量控制閥和換向閥的選擇。 壓力調(diào)節(jié)范圍：系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力應(yīng) 在法的壓力調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)。 結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)結(jié)構(gòu)類性及工作原理，壓力控制閥可以分為直動型和先導(dǎo)型兩種，直動型壓力控制閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但壓力受流量的變化影響大，調(diào)壓偏差大，不適用在高壓大流量下工作。 此外，還應(yīng)考慮閥的安裝及連接形式，尺寸重量，價格，使用壽命，維護方便性 ，貨源情況等。相關(guān)參數(shù)如下： 型號： DBDS6G10，最低調(diào)節(jié)壓力： 5MPa 流量： 40L/min，介質(zhì)溫度： 20 70oC? ??? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 25 頁 共 42 頁 流量控制閥 流量控制閥的選用原則如下： 壓力：系統(tǒng)壓力的變化必須在閥的額定壓力之內(nèi)。 測量范圍：流量控制閥的流量調(diào)節(jié)范圍應(yīng)大于系統(tǒng)要求的流量范圍，特 別注意，在選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，所選閥的最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行元件的最低穩(wěn)定速度要求。 方向控制閥 方向控制閥的選用原則如下： 壓力：液壓系統(tǒng)的最大壓力應(yīng)低于閥的額定壓力 流量：流經(jīng)方向控制閥最大流量一般不大于閥的 流量。 操縱方式：選擇合適的操縱方式，如手動，電動，液動等。所選擇的換向閥型號及規(guī)格如下： 型號： 4WE5E5OF，額定流量： 15L/min 消耗功率： 26KW，電源電壓： 50 ,110 , 220Hz V V 工作壓力： 腔， 25MPa? ， T 腔： 6MPa? ，重量： 其性能參數(shù)見文獻 [11]。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 26 頁 共 42 頁 泄油管路：將液壓元件泄露的油液導(dǎo)入回油管或郵箱。 本設(shè)計中只計算主管路中油管的尺寸。 過濾器的選擇 過濾器的選擇應(yīng)考慮以下幾點： (1)具有足夠大的通油能力，壓力損失小，一般過濾器的通油能力大于實際流量的二倍，或大于管路的最大流量。 （ 4）濾芯抗腐蝕性能好，能在規(guī)定的溫度下長期工作。本系統(tǒng)中選用膨脹式，其相關(guān)參數(shù)如下： 型號： 11WNG? 測量范圍： 0030 50CC? ?? ， 000 50CC?? ， 000 500CC?? 名稱：內(nèi)表式工業(yè)玻璃溫度計 （ 2）壓力 表選擇 壓力表安裝于便于觀察的地方。 液壓元件的連接 液壓裝置的總體布置 液壓裝置的總體布置可以分為幾種式和分散式兩種。其優(yōu)點是裝配、維修方便，從根本上消除了動力源的振動和油溫對主機的影響。 液壓元件的連接 液壓元件的連接可以分為管式連接、板式連接、集中式連接三種。它是本液壓系統(tǒng)中將要采用的連接方式。當連接元件較多時，各孔的位置不易確定。 采用整體式閥板時，需要自行設(shè)計閥板，閥板的設(shè)計可參考相關(guān)資料。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 29 頁 共 42 頁 油箱的容積 油箱容積的確定是設(shè)計油箱的關(guān)鍵，油箱的容積應(yīng)能保證當系統(tǒng)有大量供油而無回油時。 按使用情況確定油箱容積 初始設(shè)計時，可依據(jù)使用情況，按照經(jīng)驗公式確定油箱容積： pVQ?? 式中 ： V ，油箱的容積， L pQ ，液壓泵的流量， /minL ? ，經(jīng)驗系數(shù)見下表 表 經(jīng)驗系數(shù)表 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機械 ? 1— 2 2— 4 5— 7 6— 12 10 本升降機為為中壓系統(tǒng)，取 ? =5，則油箱的容量可以確定為 ： 5 26 .6 13 3pV Q L?? ? ? ? 按系統(tǒng)發(fā)熱和散熱計算確定油箱容量 油箱中油液的溫度一般推薦為 30500C ，最高不超過 650C ，最低不低于 150C ，對于工具機及其它裝置，工作溫度允許在 40550C 。 其性能參數(shù)見文獻 [14]。 缸筒 缸筒與缸蓋的連接形式 缸筒與剛蓋的連接形式如下： 缸筒和前端蓋的連接采用螺栓連接，其特點是徑向尺寸小，重量輕，使用廣泛，端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缸筒外徑需加工，且應(yīng)于內(nèi)徑同軸，裝卸需要用專門的工具， 安裝時應(yīng)防止密封圈扭曲。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 33 頁 共 42 頁 圖 缸蓋與后端蓋的連接圖 強度計算 （ 1）缸筒底部強度計算 缸筒底部為平面時，可由下式計算厚度： ? ? pD? ?? 式中： ? 缸筒底部厚度， m D 缸筒內(nèi)徑， m p 筒內(nèi)最大工作壓力， MPa ??? 缸筒材料的許用應(yīng)力， MPa 代入數(shù)據(jù)： 33 9 100? ?? = 缸筒底部厚度應(yīng)根據(jù)工藝要 求適當加厚，如在缸筒上設(shè)置油口或排氣閥，均應(yīng)增大缸筒底部厚度。另外缸筒也可以采用鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、青銅和鋁合金等材料加工。 缸筒內(nèi)徑應(yīng)進行研磨。 缸筒內(nèi)徑的圓度及圓柱度誤差不大于直徑公差的一半，缸體內(nèi)表面的公差度誤差在500mm上不大于 。 缸蓋材料及加工要求 缸蓋材料可以用 35， 45 號鋼，或 ZG270500，以及 HT250， HT350 等材料。當單獨設(shè)置導(dǎo)向套時，導(dǎo)向材料為耐磨鑄鐵，青銅或黃銅等，導(dǎo)向套壓入缸蓋。 活塞和 活塞桿 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 活塞的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)密封裝置的形式來選擇，本設(shè)計中選用形式如下： 1 231 導(dǎo)向 環(huán) 2 密封圈 3 活塞 圖 活塞的結(jié)構(gòu)形式圖 活塞、活塞桿材料及加工要求 （ 1）活塞材料及加工要求 有導(dǎo)向環(huán)的活塞用 20， 35 或 45 號鋼制成。 活塞兩端面對活塞軸線的垂直度誤差在 100mm 上不大于 。 活塞桿的工作部分公差等級可以取 f7f9 ，表面粗糙度不大于 aR m?? ，工作表面的直線度誤差在 500mm上不大于 。 活塞桿導(dǎo)向套 活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸有桿腔一側(cè)的端蓋內(nèi)，用來對活塞桿導(dǎo)向，其內(nèi)側(cè)裝有密封裝置，保證缸筒有桿腔的密封性，外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿內(nèi)縮時把雜質(zhì)，灰塵及水分帶到密封裝置，損壞密封裝置。本設(shè)計采用端蓋式。 導(dǎo)向套尺寸主要是指支撐長度，通常根據(jù)活塞桿直徑，導(dǎo)向套形式，導(dǎo) 向套材料的承壓能力，可能遇到的最大側(cè)向負載等因素確定。 進出油口尺寸的確定 進出油口尺寸按照下式確定： 4Qd= v? 式中： Q 流經(jīng)液壓缸的最大流量， L/min v 油液進入液壓缸是的流速， m/s 代入數(shù)據(jù)： 4 5 .1 6d = 9 .0 m m3 .1 4 0 .1 3 2 5? ?? 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 37 頁 共 42 頁 根據(jù) GB287881 油口連接螺紋尺寸，取 螺紋連接。 其性能參數(shù)見文獻 [5]。 液壓泵站的組成及分類 液壓泵站按其泵組的布置方式有上置式，柜式，非上置式三種。非上置式包括整體式和分離式兩種，泵組布置在油箱之上的上置式液壓泵站，當電機采用立式安裝，液壓泵置于油箱之內(nèi)時，稱為立式液壓泵站，本液壓系統(tǒng)即采用該種泵站作為動力源，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，廣泛應(yīng)用于中小功 率液壓系統(tǒng)中的特點。 泵組由液壓泵，原動機，連軸器，傳動底座，管路附件等組成。 控溫組件有升溫和降溫兩種組件組成，當液壓系統(tǒng)的自身熱平衡不能使工作介質(zhì)處于合適的溫度范圍內(nèi)時，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置控溫組件，使介質(zhì)溫度始終處于可控的范圍內(nèi)。 過濾器組件的作用是從液體中分離出非溶性固體顆粒，防止顆粒污染物對液壓元件的摩擦和堵塞小截面流道，防止油液本身的劣化變質(zhì)。其電機全部立式安裝在油箱上。估算內(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。 系統(tǒng)壓力損失驗算 系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)沿程損失和局部損失以及法類元件的局部損失之和，計算時不同的工作階段要分開來計算，回油路上的壓力損失要折算到進油路上去，因此某一階段的系統(tǒng)總的壓力損失為： 2121Ap p ( p )A? ? ? ? ?? ? ? 式中： 1p?? 系統(tǒng)進油路的壓力總損失 1 1 1 1vp p p p??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2p?? 系統(tǒng)回油路的壓力總損失 2 2 2 2vp p p p??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 現(xiàn)在根據(jù)上式計算液壓系統(tǒng)工作過程中的壓力損失。 摩擦阻力系數(shù)： 75 87 5400? ?? 管子當量長度及總長度： o90 標準彎頭 2 個 所以： 1L 2 .5 2 0. 4 3. 3 m? ? ? ?? 進油路的壓力損失為： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè) 計說明書 第 40 頁 共 42 頁 21 41 102L vp dg? ?? ??? ? ?? 2 61 3 . 3 30 . 1 8 5 7 5 1 0 0 . 0 2 1 30 . 0 1 2 9 . 8p M P a? ??? ? ? ? ? ? ?? 各閥的壓力損失為： 分流閥： 換向閥為： 油路的總壓力損失為： 1 3 M Pa? ? ? ? ? 由此得出液壓系統(tǒng)泵的出口壓力為： 11 6 6p p p M Pa? ?? ? ? ? ? 其性能參數(shù)見文獻 [12]