【正文】 馬達的回油排油油箱，工作液在油箱中冷卻及沉淀后再進行工作循環(huán) .閉式系統(tǒng)是 :液壓泵的吸油管路直接與液壓馬達的回油管路相連通，形成一個閉合回路，補油泵經(jīng)單向閥補償系統(tǒng)中各液壓元件的泄漏損失。 ，液壓系統(tǒng)可分為液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。前者以傳遞動力為主，以信息傳遞為次，追求傳動特征的完善。后者則以傳遞信息為主，以傳遞動力為次，追求控制特性的完善。但是，隨著科學技術(shù) 的飛速發(fā)展和現(xiàn)在機械設(shè)備技術(shù)性能要求的不斷提高，這種分類方法并非是絕對的。因為現(xiàn)代機械設(shè)備（如兵器、數(shù)控機床和航空航天設(shè)備等）的動力傳遞和控制指標都很重要，所以其液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)在具體結(jié)構(gòu)上往往融為一體，這時就很難斷定這樣的系統(tǒng)是傳動系統(tǒng)或控制系統(tǒng)。 ，液壓系統(tǒng)可分為閥控系統(tǒng)和泵控系統(tǒng)。前者通過改變閥的開口度控制流量，從而控制執(zhí)行器的速度。后者通過改變泵的排量來改變泵的流量，從而控制速度。一般而言，閥控系統(tǒng)效率較低；而泵控系統(tǒng)效率較高。 求及流程 液壓的設(shè)計一般泛指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。由于液壓傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)和工作原理而言，并無本質(zhì)上的區(qū)別。通常所說的液壓系統(tǒng)設(shè)計，皆指液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計。液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機的設(shè)計是緊密聯(lián)系的，當從必要性、可行性和經(jīng)濟性幾方面對機械、電氣、液壓和氣動等傳動形式進行全面比較和論證，決定應(yīng)用液壓傳動之后，二者往往同時進行。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)滿足主機的拖動、循環(huán)要求，其次還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)組成簡單、體積小重量輕、工作安全可靠、 總體看來，液壓系統(tǒng)設(shè)計的流程是： 主要參數(shù) 。 課題的基本要求： 查閱 20 篇以上參考文獻，設(shè)計一液壓綜合實驗臺，完成總裝圖和零部件圖，并按規(guī)定格式撰寫文獻綜述、開題報告、畢業(yè)設(shè)計說明書。要求：方案 12 可行，機構(gòu)合理，經(jīng)濟實用，并滿足給定的設(shè)計技術(shù)條件，實驗臺能滿跑液壓基本實驗－液阻特性實驗、液壓泵性能實驗、節(jié)流調(diào)帶回路性能實驗、溢流閥靜 /動態(tài)性能實驗、減壓閥靜 /動態(tài)性能實驗等。 工作原理 液壓綜合實驗裝置的液壓系統(tǒng)的油源為定量液壓泵（葉片 泵），其最高工作壓力由溢流閥設(shè)定，二位二通電磁換向閥用于控制液壓泵的卸荷和供油。系統(tǒng)的執(zhí)行器為豎直液壓缸和液壓缸，其中豎直液壓缸和液壓缸的運動方向均采用電磁換向閥作為導(dǎo)閥的液控順序閥控制。豎直液壓缸進回油路中并聯(lián)的順序閥和單向閥用于該缸差動反饋連接，液控順序閥在缸差動時關(guān)閉回油路，在非差動時，提供回油路。液壓缸的回油路上串聯(lián)的溢流閥起背壓作用。系統(tǒng)中壓力繼電器作為電磁鐵通斷電的發(fā)信裝置，控制電磁換向閥的換向動作。壓力表及其開關(guān)分別用于調(diào)整系統(tǒng)最高壓力和壓力繼電器的動作壓力時的顯示和觀測。 13 圖 液 壓綜合實驗裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 課題設(shè)計要求 液壓傳動由于其具有傳動功率大、易于實現(xiàn)無級調(diào)速等優(yōu)點，使得其在各類機械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。通過該題目原理圖的設(shè)計，可以使學生熟悉液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，了解并掌握液壓傳動這門技術(shù)。通過液壓傳動裝置的設(shè)計，可以使學生掌握機械設(shè)計的一般程序和基本方法。總之，通過本題目的設(shè)計，可以使機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的學生對四年所學課程得到一次較為全面的實踐鍛煉。 14 第 3 章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓綜合實驗裝置的制作過程包括：液壓缸的結(jié)構(gòu)、裝置、機架。并根據(jù)系統(tǒng)壓 力、流量選擇了液壓閥、電機、泵。本文的設(shè)計能夠滿足液壓綜合實驗裝置要求。 液壓執(zhí)行元件的配置 由于液壓綜合實驗裝置要求布置，行程較小，故選用缸筒固定的單桿活塞桿（取缸的機械效率 ?cm? ）。 液壓缸的主要結(jié)參數(shù) 根據(jù)表 以及液壓缸內(nèi)徑尺寸系列與活塞桿直徑系列推薦的優(yōu)選尺寸，選擇缸的尺寸。加載缸結(jié)構(gòu)如圖 。 表 液壓缸內(nèi)徑 D 與活塞桿直徑 d 之間的關(guān)系 按機床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取 d/D 機床類別 d/D 工作壓力 p/（ MPa） d/D 磨床及研磨機床 ~ 2 ~ 插床、拉床、刨床 2~5 ~ 鉆、鏜、車、銑、床 5~7 ~ 其他 — 7 現(xiàn)采用活塞桿固定的單桿式液壓缸?？爝M時采用差動聯(lián)接，并取無桿腔有效面積 1A 等于有桿腔有效面積 2A 的兩倍，即 21 2AA? 。為了防止在在回油路中裝有背壓閥，初選背壓 Papb 5108?? 。 初選最大負載 F=22021N，按此計算 1A 則 22325511211040 2202121 cmmmpp FAb?????????? ?() 液壓缸直徑 15 cmcmAD 1 ???? ?? 由 21 2AA? 可知活塞桿直徑 cmcmDd ???? 按 GB/T23481993 將所計算的 D 與 d 值分別圓 整到最相近的標準直徑，以便采用標準的密封裝置。圓整后得 cmD 9? cmd ? 按標準直徑算出 2222222221.432).369(4)(4cmdDAcmDA?????????????? 活塞桿強度計算 活塞桿在穩(wěn)定工作下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似的采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強度計算公式進行計算， 活塞桿應(yīng)力 ? ???? ?? 24 dP () 或 ? ???Pd 4? () 式中 P— 活塞桿所受的軸向載荷 d— 活塞桿直徑 ??? — 活塞桿制造材料的許用應(yīng)力 根據(jù)以上公式可知 豎直液壓缸 ? ???? ??????? 32624 10164 dP 液壓缸 16 ? ???? ??????? 32624 10164 dP 可見，活塞桿的強度均滿足要求。 液壓缸活塞的推力及拉力計算 液壓油作用在液壓缸活塞上的作用力 P，對于一般單邊活塞桿液壓缸來說，當活塞桿前進時的推力： 1211 4 pDpAP ??? () 當活塞桿后退時的拉力： 12222 4 pdDpAP ）（??? () 當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）的推力： 12213 4 pdpAAP ??? ）（ () 式中 D— 活塞直徑（即液壓缸內(nèi)徑） cm d— 活塞桿直徑 cm 1p 液壓缸的工作壓力 當活塞桿前進時的推力： NpDpAP 8621211 ???????? ? 當活塞桿后退時的拉力： NpdDpAP 862212222 ???????? ）（）（? 當活塞桿差動前進時（即活塞的兩側(cè)同時進壓力相同的壓力油）的推力： NpdpAAP 86212213 . ???????? ?）（ 液壓缸活塞的推力及拉力可以直接從附錄中的有關(guān)計算中查出；大部分也可以從《機械設(shè)計手冊》表 11133 中直接讀出。 表 11133為活塞桿直徑 d采用速度比計算得出，不同液壓缸直徑 D和壓力 1p 17 下液壓缸活塞上的推力 1P 及拉力 2P 數(shù)值。 圖 液壓缸活塞的受力 活塞桿最大容許行程 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》表 11141 和表 11142 即可以概略的求出液壓缸的最大容許行程。 兩個液壓缸均采用如圖固定 — 自由模式進行安裝。 圖 安裝型式簡圖 根據(jù)長度公式 Pdl2205? ClS ? () 可知豎直液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為 Pdl2205? =821010 90205??= ClS ? == 18 液壓缸活塞桿計算長度 l 和實際行程 S 分別為 Pdl2205? = 10125 63205 62 ??? ClS ? == 液壓缸內(nèi)徑及壁厚的確定 當 P 和 p 已知，則液壓缸內(nèi)徑 D 可按公式得： pPD ?4?() 式中 P—活塞桿上的總作用力， N p—液壓油的工作壓力， KN 可知 豎 直液壓缸的內(nèi)徑為 125mm,液壓缸的內(nèi)徑為 90mm。 液壓泵及其驅(qū)動電動機的選擇 確定液壓執(zhí)行元件的形式 液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動，二者的特點及適用場合見下表 表 各執(zhí)行元件的特點 名 稱 特 點 適 用 場 合 雙活塞桿液壓缸 雙向?qū)ΨQ 雙作用往復(fù)運動 柱塞缸 結(jié)構(gòu)簡單 單向工作，靠重力或其他外力返回 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回轉(zhuǎn)運動 葉片泵 體積小，轉(zhuǎn)動慣量小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動作靈敏的回轉(zhuǎn)運動 擺線齒輪泵 體積小 ，輸出扭矩大 低速，小功率，大扭矩的回轉(zhuǎn)運動 軸向柱塞泵 運動平穩(wěn)、扭矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運動 19 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn)運動 注： A1——無桿腔的活塞面積 A2——有桿腔的活塞面積 常用液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等類型，各種泵間的特性有很大差異。選擇液壓泵的主要依據(jù)是其最大工作壓力和最大流量。同時還要考慮定量或變量、原動機類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸特性、噪聲等因素。這些因素通常在產(chǎn)品樣本中均有反映。葉片泵也就是常說的離心泵，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，流量大，調(diào)節(jié)也很方便。故選擇葉片泵作為系統(tǒng)的油源。 通過查資料，得知葉片泵的額定壓力是 16Mpa，中壓，排量 1~350mL/r，最高轉(zhuǎn)速 500~4000r/min，最大功率 320kW，容積效率 80~94%，總效率 75~90%，適用黏度 20~200mm2/s，自吸能力好，功率質(zhì)量比大，輸出壓力脈動小，污染敏感度大，葉片磨損后效率下降較小，黏度對效率的影響較小，噪聲小 ~中，價格中，適用于機床、液壓機、注塑機、工程機械、飛機及要求噪聲較低的場合。 液壓泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力 pp 取決于執(zhí)行 元件（液壓缸或液壓馬達）的最大工作壓力，即 pp? p1+ p?? () 式中 p1——液壓缸或液壓馬達的最大工作壓力， 16MPa； p?? ——系統(tǒng)進油路上的總壓力損失 [系統(tǒng)管路未曾確定前，可按經(jīng)驗進行估取，簡單系統(tǒng)取 p?? =（ ~） ? 106Pa，復(fù)雜系統(tǒng)取 p?? =（ ~） ? 106Pa，該系統(tǒng)中取 p?? 為 ? 106Pa]。 故可知 pp ? 16? 106+ ? 106= ? 106Pa，即液壓泵的最大工作壓力為17Mpa。 計 算液壓泵的最大流量 主液壓缸的最大流量 qP（ m3/s）取決于系統(tǒng)所需流量 qv 對于采用差動缸回路的系統(tǒng)，液壓泵的最大流量為 qP? qv=K(A1A2)vmax () 20 式中 A A2——液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積， m3； vmax——液壓缸的最大移動速度， m/s； K——系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取 ~（大流量取小值，小流量取大值）。 由于液壓綜合實驗裝置每分鐘循環(huán)次數(shù)為 86 次，故可知兩個液壓缸循環(huán)一次約為 ，初選豎直液壓缸和液壓缸 前進和后退的時間相同，故每次前進或者后退的時間約為 。故由公式 mFa i? 可知 () mFa i? = 2/1 sm? atv? () 可知 smatv /1 7 ??? =可知液壓缸的最大移動速度 maxv 為 。 液壓缸的工作行程根據(jù)公式 S= 221at = ?? = () 故液壓泵的最大流量 豎直液壓缸 1pq ? qv=K(A1A2) maxV = ??? ）（ m3/s 液壓缸 smVAAKqq vp /)()( 3m a x212 ???????? 取液壓泵的最大流量為 120 sm/3 選擇液壓泵 的規(guī)格 按照液壓系統(tǒng)圖中擬訂的液壓泵的型式及上述計算得到的 pp 和 qP值，由產(chǎn)品樣本或手冊選取相應(yīng)的液壓泵規(guī)格。為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動態(tài)壓力作用被破壞，液壓泵應(yīng)有一定的壓力儲備量，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%~60%（高壓系統(tǒng)取小值，中低壓系統(tǒng)取大值）。 關(guān)于泵的流量，在實際選擇中，由于產(chǎn)品樣本上通常給出泵的排量、轉(zhuǎn)速范 21 圍及典型轉(zhuǎn)速下不同壓力下的輸出流量，故在系統(tǒng)所需流量 qv 已知的情況下，泵的流量 Pq （ L/min）、轉(zhuǎn)速 n(r/min)與排量 V（ mL/r）應(yīng)綜合考慮。事實上，由于泵的輸出流量 qP為 Pq =Vn ? 103 ? v() 式中 ?v——泵的容積效率， %； 所以，一般首先根據(jù)系統(tǒng)所需流量 qv（ L/min）和初選的液壓泵轉(zhuǎn)速 n1(r/min)及泵的容積效率 ? v（可 從產(chǎn)品樣本查得或估取為 ? v=）計算泵排量參考值，即 Vg=Vvn q?11000 () 然后再倒算（復(fù)算）出泵的實際流量 0qp 即