構架翻轉機液壓系統(tǒng)設計含4張CAD圖

構架翻轉機液壓系統(tǒng)設計含4張CAD圖,構架,轉機,液壓,系統(tǒng),設計,CAD 設計（XX）任務書 姓名 學號 專業(yè) 設計（論文）題目 構架翻轉機液壓系統(tǒng)設計 題目 性質 □ 設計； □ 論文 題目 來源 □ 教學；□ 科研；□ 生產(chǎn)； □ 其他 指導教師 職 稱 工作單位 備注 楊國志 工程師 神華貨車滄州分公司 畢業(yè)設計(論文)的內容和要求： 1、設計內容： 機車轉向架的構架是一個長×寬×高為4.7m×2.8m×0.9m的焊接框架結構，檢修過程中，需要對構架的所有位置檢查、測量、探傷，需要構架翻轉180度，現(xiàn)有的方式是用天車的主副鉤交換起升，更換吊繩的方式，實現(xiàn)構架翻轉，這樣的操作方式存在極大的安全隱患，容易造成人身傷亡事故，因此需要一個構架翻轉機，天車將構架放置在翻轉機上，翻轉機夾緊構架翻轉180度后松開，天車將翻轉后的構架取下，請根據(jù)已設計出構架翻轉機的結構樣式，工件夾緊方式，設計控制方式及原理，確定實現(xiàn)過程。 畢業(yè)設計(論文)主要參考資料： 畢業(yè)設計(論文)應完成的工作： （1）對構架的結構及使用要求進行調研； （2）研究構架的結構，確定翻轉機的設計方案； （3）設計、繪制出產(chǎn)品的控制原理圖，合計圖紙大小不少于1.5A0圖紙； （4）完成該產(chǎn)品的設計說明書 進度安排： 進度安排： 2015.12——2016.03 查閱資料，方案論證，掌握相關知識，并完成文獻綜述和開題報告； 2016.03——2016.04 進行結構設計，并實際論證，確定最佳方案； 2016.04——2016.05 完成設計圖紙繪制； 2016.05——2016.06 完成設計說明書和材料整理工作，準備并參加答辯； 指導教師簽字： 年 月 日 注：表中所填內容采用5號字，中文采用宋體、英文采用Times New Roman字體， 表中段落采用1.5倍行距，首行縮進2個字符。每一頁的外框四周均采用雙線條，當?shù)撞砍霈F(xiàn)單線條時，應該修正為雙線條。 摘 要 為實現(xiàn)大型結構件的翻轉，提高生產(chǎn)效率，采用全液壓翻轉機已成為一種趨勢。面對我國經(jīng)濟近年來的快速發(fā)展，機械制造工業(yè)的壯大，在國民經(jīng)濟中占重要地位的制造業(yè)領域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進，使得作為制造工業(yè)重要設備的各類機加工藝裝備也有了許多新的變化，在今天液壓系統(tǒng)的地位越來越重要。 本課題設計一種構件翻轉機的液壓系統(tǒng)，擬定起設計參數(shù)，分別完成液壓原理圖、液壓站裝配圖和閥塊的設計。 關鍵詞：構件翻轉機，液壓系統(tǒng)，液壓站，閥塊 Abstract For the realization of the large-scale structure of the flip, improve production efficiency, adopts full hydraulic pressure turnover has become a trend.In the face of the rapid development of economy in our country in recent years, machinery manufacturing industry, played important roles in the national economy of manufacturing to healthy and rapid development.Improvement of manufacture equipment and makes all kinds of machining equipment as an important equipment manufacturing industry also has a lot of new changes, the status of the hydraulic system is more and more important today. This topic to design a component tipper hydraulic system, drawing up the design parameters, respectively, complete hydraulic principle diagram, the assembly drawing of the hydraulic pressure station and the design of the valve block. Keywords: member turnover, hydraulic system, hydraulic station, valve block 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 前言 5 1.1 課題研究的意義 5 1.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)展 6 1.3　本論文研究的主要內容 7 第二章 構件翻轉機整體方案的擬定 8 2.1 擬定設計參數(shù) 8 2.2 擬定液壓原理圖 8 2.3 動作分析 9 第三章 主要執(zhí)行部件的選擇 10 3.1 液壓馬達的選用與驗算 10 3.1.1 液壓馬達的分類及特點 10 3.1.2 液壓馬達的選用 10 3.1.3 馬達的驗算 10 3.2 制動力的計算 13 3.2.1 制動轉矩的計算 13 3.3 制動液壓缸的設計 14 3.3.1 液壓缸的效率 14 3.3.2 液壓缸缸徑的計算 14 3.3.3活塞寬度的確定 15 3.3.4 缸體長度的確定 15 第四章 液壓系統(tǒng)設計 16 4.1 確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 16 4.1.1泵的工作壓力的確定 16 4.1.2 泵流量的確定 16 4.1.3 選擇與液壓相匹配的電動機 17 4.2 選擇液壓元件 17 4.3. 確定管道尺寸 18 4.4 確定液壓油箱容積 18 4.5 確定液壓油液 18 4.6 液壓系統(tǒng)的驗算 19 4.6.1 系統(tǒng)溫升的驗算 19 第五章 液壓站的設計 20 5.1 油箱的結構設計 20 5.2 油箱附件的安裝 20 5.3 油箱的清潔控制 20 5.4 油箱的防銹 21 5.5 焊接工藝 21 5.6 液壓泵組的結構設計 21 第六章 集成塊的設計與制造 23 6.1塊式集成的結構 23 6.2 塊式集成液壓控制裝置的設計 23 6.2.1 分解液壓系統(tǒng)并繪制集成塊單元回路圖 23 6.2.2 塊的設計 23 結論 28 致 謝 29 參考文獻 30 IV 第一章 前言 1.1 課題研究的意義 焊接作為一種重要的材料成型方法，近些年來，伴隨著新材料、新工藝、新方法的不斷進步，焊接技術取得了長足的發(fā)展。焊接作為一種制造技術，在機械制造工業(yè)中有著廣泛的應用，在現(xiàn)代制造技術中焊接結構件所占的比重也越來越大，結構件的焊接向著大型化、復雜化、自動化的方向發(fā)展。而焊接機械裝備就是為保證焊接質量，提高焊接生產(chǎn)率，改善工人作業(yè)條件，為實現(xiàn)機械化、自動化焊接生產(chǎn)過程的各種輔助裝置和設備。因此焊件翻轉機械已成為機械化、自動化焊接生產(chǎn)線上的重要組成部分。針對工件大型化、復雜化與加工制造自動化的要求，文中分析并設計了一種適應性強、生產(chǎn)效率高、運行穩(wěn)定、安全的全液壓翻轉機 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。 第一個使用液壓原理的是1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其應用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年他又將工作介質水改為油,進一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀末 20 世紀初的20年間,才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式柱塞泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動 的逐步建立奠定了基礎。20 世紀初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發(fā)展。 我國的液壓工業(yè)開始于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個工業(yè)部門，在機床、工程機械、冶金、農(nóng)業(yè)機械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應用。當前液壓技術正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時，新元件的應用、系統(tǒng)計算機輔助設計、計算機仿真和優(yōu)化、微機控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機械工業(yè)在認真消化、推廣國外引進的先進液壓技術的同時，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強產(chǎn)品質量可靠性和新技術應用的研究，積極采用國際標準，合理調整產(chǎn)品結構，對一些性能差而且不符合國家標準的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學技術的迅速發(fā)展，液壓技術將獲得進一步發(fā)展，在各種機械設備上的應用將更加廣泛。 1.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)展 隨著液壓技術的深入普及和應用領域的日益擴大，對液壓缸的工作性能、結構、使用范圍、制造精度、外觀、材料、試驗方法都不斷提出新的要求。在新的形勢下，液壓缸的發(fā)展趨勢為： （1） 高壓化、小型化 高壓化是減小液壓缸徑向尺寸和減輕重量，并縮小整套液壓裝置體積尺寸的有效途徑，目前超高壓泵的輸出壓力已經(jīng)高達250MPa以上，一臺工作壓力為100MPa的15t輕型壓力機，可以制造成手電筒一般大小。 （2） 新材質、輕型化 不久前，日本采用新組份的鋁合金，從液態(tài)開始進行新的熱處理工藝，結果最終成型鋁合金材料的抗拉強度等機械性能可達到45號優(yōu)質碳素鋼的水平。這將使現(xiàn)用的液壓缸的重量減輕三分之二以上。此外，國外在航空航天工業(yè)中已采用高彈性纖維復合樹脂塑料制作液壓缸筒和活塞桿。據(jù)資料記載：該材料的比重僅為鋁的1/2左右，強度為碳素鋼的2倍。隨著新型材料的社會需求總量的擴大以及成形、加工方法的不斷更新，價格下降后，將會在其他機械結構中推廣應用。 （3） 新型機構復雜化 隨著社會分工的進一步細化以及液壓缸在社會生產(chǎn)活動的普及應用。為了適應液壓缸應用范圍的擴大，各種新穎結構的液壓缸不斷出現(xiàn)。 （4） 高性能、多品種化 高速、低速性能以及密封件的壽命是評價液壓缸的重要指標。國外，超高速性能的液壓桿在高速達2000mm/s的工況下能均勻運動，且換向平穩(wěn)。低速液壓缸能在8mm/s至零的最易發(fā)生液壓振蕩的速度區(qū)間，要不存在爬行，別勁等現(xiàn)象，液壓缸的工作溫度擴大到-60至+200℃。因此，對新型密封件，密封件的材料與摩擦體間的匹配性，以及液壓缸的加工工藝均提出了相應的要求 （5） 節(jié)能化與耐腐蝕 高水基工質和水質液壓缸，以及用于深海開發(fā)的耐蝕海水用傳動液壓缸也在不斷的完善、發(fā)展，在我國也已進入適用和試制階段 1.3　本論文研究的主要內容 查閱參考資料，根據(jù)任務要求，我們擬定完成以下三點內容 （1） 完成構件翻轉機液壓系統(tǒng)工作原理圖的設計，以及工作原理的分析說明。 （2） 選擇AutoCAD為設計開發(fā)工具，完成構件翻轉機液壓系統(tǒng)的總體設計。 （3） 完成液壓馬達制動液壓缸的設計計算。 第二章 構件翻轉機整體方案的擬定 2.1 擬定設計參數(shù) 本文設計的構件翻轉機由翻轉液壓馬達，四個夾緊液壓缸組成擬定，其設計參數(shù)如下： 額定翻轉力：30KN 轉速：7-23r/min 系統(tǒng)工作壓力：20MPA 額定流量：62L/min 轉軸直徑：200mm 2.2 擬定液壓原理圖 系統(tǒng)的油源一臺定量柱塞泵，泵出口并聯(lián)有起安全保護作用的溢流閥3，。制動裝置的執(zhí)行器為制動液壓缸，構件翻轉機翻轉運行的執(zhí)行機構為變量液壓馬達。夾緊運行機構為液壓缸。構件翻轉機的工作過程中，受負載的影響，液壓缸的工作壓力是變化的，構件翻轉機翻轉過程中，都經(jīng)過一個加速或減速過程，當空載工作時，此時系統(tǒng)的壓力近乎于為0，當滿載加速運行是，此時，此時系統(tǒng)的壓力最大，當勻速運行時，系統(tǒng)的壓力為溢流閥的設定壓力；從液壓系統(tǒng)回路效率、功率利用有理情況以及構件翻轉機對速度平穩(wěn)性要求不高等條件考慮，系統(tǒng)采用雙向調速閥來通過流量來控制系統(tǒng)的速度。制動液壓缸的運動方向由兩位四通電磁換向閥控制，以保證制動缸在制動過程中的鎖定，動力液壓馬達的運動方向由Y型滑閥機能的三位四通電磁換向閥控制，通過調速閥控制其運行速度。加緊液壓缸同樣通過由Y型滑閥機能的三位四通電磁換向閥控制，通過雙向調速閥控制起速度。構件翻轉機驅動部分還增加有外控平衡閥，其作用是防止系統(tǒng)突然停止工作，系統(tǒng)油管爆裂時產(chǎn)生的墜落事故。其液壓原理圖如圖2-3所示 圖2-3 構件翻轉機液壓原理圖 2.3 動作分析 （1）構件翻轉機翻轉（液壓馬達順時針轉動）構件翻轉機液壓馬達三位四通電磁換向閥切換至右位，液壓泵的壓力油經(jīng)液控單向閥、節(jié)流閥、外控平衡閥，帶動液壓馬達順時針轉動。當三位四通換向閥失電后，構件翻轉機停止。 （2）構件翻轉機回初始位置（液壓馬達逆時針轉動）構件翻轉機液壓馬達三位四通電磁換向閥切換至左位，液壓泵的壓力油經(jīng)液控單向閥、節(jié)流閥、帶動液壓馬達逆時針轉動。當三位四通換向閥失電后，構件翻轉機停止。 （3）剎車控制，當構件翻轉機上升電磁閥同事失電時，剎車兩位位四通電磁閥切換到左位，剎車油缸前進，制動器閉合，剎車鎖止。當構件翻轉機繼續(xù)前行時，剎車二位四通電磁閥切換到右位，油缸后退，解除剎車。 第三章 主要執(zhí)行部件的選擇 3.1 液壓馬達的選用與驗算 3.1.1 液壓馬達的分類及特點 起重機的常用液壓馬達分為高速液壓馬達和低速液壓馬達。高速液壓馬達的主要性能特點是負載速度低、扭矩小、體積緊湊、重量輕，但在機構傳動中需與相應的減速器配套使用，以滿足機構工作的低速重載要求，其他的特點與同類的液壓泵相同，較多應用的有擺線齒輪馬達，軸向柱塞馬達。低速液壓馬達的負載扭矩大、轉速較低、平穩(wěn)性較好，可直接或只需一級減速驅動機構，但體積和重量較大。內曲線徑向柱塞或球塞馬達和軸向球塞式馬達是較常用的型式。 液壓馬達在使用中并不是泵的逆運轉，它的效率較高，轉速范圍更大，可正、反向運轉，能長期承受頻繁沖擊，有時還承受較大的徑向負載。因此，應根據(jù)液壓馬達的負載扭矩、速度、布置型式和工作條件等選擇液壓馬達的結構型式、規(guī)格和連接型式等。 3.1.2 液壓馬達的選用 初選液壓馬達的工作壓力為16.5MP，總排量520ml/r，初選液壓馬達的型號為HGM05-16型低速大扭矩馬達，參數(shù)見（表3-1）。 型號 排量 （ml/r） 壓力 （Mp） 轉速（r/min） 效率 轉矩（N/m） HGM05-16 604 額定 最高 額定 最高 容積效率 總效率 1440 16 20 75 400 0.95 0.85 表3-1 YM630型馬達參數(shù) 3.1.3 馬達的驗算 （1） 滿載翻轉時液壓馬達的輸出功率 （kw） 式中——翻轉載荷動載系數(shù)，因液壓馬達不具有電動機的過載能力而馬達 工作壓力又受系統(tǒng)壓力限制，一般取=1.15~1.3； ——額定翻轉載荷（N） ——構架翻轉速度（m/s） ——機械總效率，初步計算時，取0.8~0.85。 額定翻轉載荷根據(jù)下式計算 式中——自由端拉力（N）； ——滑輪組倍率。 根據(jù)已知=10787.7N。一般當翻轉載荷時，滑輪組倍率宜取2，時，倍率取3~6，載荷量更大時，倍率可取8以上。因此，。 把數(shù)值代入到式子中得： =21575.4N 構架翻轉速度按下式計算 式中——線速度（m/min） 由已知得=60m/min，把數(shù)值代入得：=0.5m/s 根據(jù)需要選取=1.3，機械總效率取=0.85，卷筒機械效率=0.97，=0.5m/s， =21575.4N，把數(shù)據(jù)代入式中得： =17.009kw （2） 滿載翻轉時液壓馬達輸出扭矩 式中——減速器傳動比； ——層數(shù)。 其余符號同以前式子。 由于已知為大排量馬達，選用低速方案。因此不采用減速器，所以=1。又由已知卷筒卷繞三層，故=3。 把所有數(shù)值代入式子中得： =1004.845 所選用的馬達的額定轉矩為=1440，因為 ，所以選用的馬達轉矩符合要求。 （3） 計算液壓馬達的轉速和輸入油量 根據(jù) 式中各符號同以前的式子。 把數(shù)值代入式中得： =176.43 r/min 計算馬達的輸入油量用下式 式中——液壓馬達的排量（ml/r）； ——液壓馬達容積效率。 馬達的排量根據(jù)已知得=520 ml/r， 根據(jù)下式計算： 式中——液壓馬達總效率； ——液壓馬達機械效率。 根據(jù)表查得取0.85，取0.9。 把數(shù)代入式中得： =0.95 把所計算的數(shù)據(jù)代入式中得： = 選用的液壓馬達轉速范圍為r/min，由于計算得=88.5 r/min，所以馬達的轉速符合要求。 3.2 制動力的計算 3.2.1 制動轉矩的計算 制動轉距應滿足以下要求： 式中 Q——系統(tǒng)載荷 ——制動轉矩; ——制動安全系數(shù)，與機構重要程度和機構工作級別有關，取1.5； ——直徑（mm），本文去直徑為200mm。 ——機械效率； ——滑輪組倍率，這里去2 ——減速比，這里采用液壓馬達直接驅動滾筒，減速比取1 其他各符號同以前的式子。 把各數(shù)值代入到式子中得： =1912.5 由此可知制動器制動轉矩應大于1912.5。 即制動力： 轉換到油缸上的推力 式中G——重力，這里相當于制動力 ——垂直負載，本系統(tǒng)中為零; F——導軌摩擦系數(shù)，這里取1。 得出油缸的推力，這里取15000N 3.3 制動液壓缸的設計 3.3.1 液壓缸的效率 油缸的效率由以下三種效率組成： A.機械效率，由各運動件在額定壓力下摩擦損失所造成，通?？扇?0.9 B.容器效率，密封件所造成泄露，通常容積效率為： 裝彈性體的密封圈時 1 裝活塞環(huán)時 0.98 C.作用力效率，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。 一般取=0.9 所以 =0.9 =1 =0.9 總效率為。 3.3.2 液壓缸缸徑的計算 內徑D可按下列公式初步計算： 液壓缸的負載為推力 式中 —液壓缸實際使用推力15000（N）； —液壓缸的負載效率，一般取0.5～07； —液壓缸的總效率，一般取=07～09；計算=0.8； —液壓缸的供油壓力，一般為系統(tǒng)壓力（MPa） 本次設計中液壓缸已知系統(tǒng)壓力=20MPa； 根據(jù)式（3-1）得到內徑：=12.6mm 查缸筒內徑系列/mm(GB/T 2348-1993)可以取為32mm。 活塞桿外徑： 制動油缸的要求退回的速度快，這里我們選取最大的活塞桿的直徑以滿足強度的要求。 表3-2活塞桿直徑系列 活塞桿直徑系列/mm (GB/T 2348-1993) 4、5、6、8、10、12、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、220、250、280、320、360 所以取d=22mm 3.3.3活塞寬度的確定 活塞的寬度一般取=（0.6-1.0） 即=（0.6-1.0）×32=（19.2-32）mm 取=30mm 3.3.4 缸體長度的確定 液壓缸缸體內部的長度應等于活塞的行程與活塞寬度的和。缸體外部尺寸還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應大于缸體內徑的20-30倍。 第四章 液壓系統(tǒng)設計 4.1 確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格 4.1.1泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力 (4-1) 式中：—液壓泵最大工作壓力 —執(zhí)行元件最大工作壓力 進油管路中的壓力損失，初算簡單系統(tǒng)可取0.2 0.5Mpa，復雜系統(tǒng)取0.5 1.5Mpa，本設計取0.5Mpa 4.1.2 泵流量的確定 液壓泵的最大流量應為 (4-2) 式中：—液壓泵的最大流量； —同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作，尚需加溢流閥的最小流量2 3L/min —系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1 1.3，現(xiàn)取=1.2 所以 根據(jù)以上算得的和，再查閱有關手冊，現(xiàn)選用5MCY-14B定量柱塞泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉排量，泵的額定壓力，電動機轉速，驅動功率為4KW，總效率為0.7，重量為9Kg 4.1.3 選擇與液壓相匹配的電動機 根據(jù)上述泵的型號和匹配電機功率查閱電動機產(chǎn)品樣本，現(xiàn)選用Y112L2-4型電動機，其額定功率為4.0KW，額定轉速為1430r/min 。 4.2 選擇液壓元件 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選取。對于節(jié)流閥，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足執(zhí)行機構最低穩(wěn)定速度的要求?，F(xiàn)查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號規(guī)格如表4-1所示： 表4-1 液壓元件明細表 序號 元件名稱 型號規(guī)格 額定流量L/min 額定壓力Mpa 1 濾油器 WU-40×180 80 1 2 液壓泵 5MCY-14B 25 3 壓力表 YN-63 — 測壓范圍 0~25 4 溢流閥 DWB10B-2-3 80 25 5 節(jié)流閥 Z2FS-6-30 40 25 6 三位四通電磁閥 4WE6J6X/EG24N9K4 40 25 8 平衡閥 VBCF-380-1 40 25 4.3. 確定管道尺寸 油管內徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。查參考液壓設計手冊表23.4-10b取油管允許流速取V=4.5m/s，同時由前面計算可知兩個缸同時工作是流量為41L/min，則內徑d為 參照參考文獻液壓設計手冊，同時考慮到制作方便和配套液壓泵的接口尺寸，吸油管選用253，出油管選用203，其余管都取1,23(外徑12mm，壁厚3mm)的12號冷拔無縫鋼管（YB231-70）; 4.4 確定液壓油箱容積 初設計液壓油箱容量時，可按參考液壓設計手冊經(jīng)驗公式23.4-31來確定，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再按散熱的要求進行校核。 油箱容量為： 式中 —液壓油箱的容積（L） —液壓泵的總額定流量（L/min） —與液壓系統(tǒng)壓力有關的經(jīng)驗系數(shù)，查參考液壓設計手冊表23.4-11取，因設計中需將在借助油箱頂蓋安放液壓閥集成裝置，現(xiàn)取=5 所以選用容量為180L的油箱。 4.5 確定液壓油液 根據(jù)所選用的液壓泵類型，參照參考液壓設計手冊表1-17，選用牌號為L-HL32的油液，考慮到油的最低溫度為15，查得15時該液壓油的運動粘度為150cst=1.5，油的密度為920。 4.6 液壓系統(tǒng)的驗算 4.6.1 系統(tǒng)溫升的驗算 液壓系統(tǒng)在整個循環(huán)中，翻轉過程狀態(tài)，占整個循環(huán)時間的90%以上，所以系統(tǒng)溫升可概略的用翻轉的過程數(shù)值來代表。 向平衡狀態(tài)靠近時，v=300cm/min則 此時泵的效率為0.1，泵的出口壓力為2.1Mpa，則有 此時的功率損失為： 可見在工進時，功率損失為0.075Kw。 假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為： 式中 V—液壓油箱的容量，根據(jù)說明書液壓油箱的設計可得V=180L 系統(tǒng)溫升為： 驗算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內。 第五章 液壓站的設計 5.1 油箱的結構設計 1）油箱的長、寬、高是根據(jù)油箱的有效工作面積來確定的，設計時應結合系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱及熱平衡原則來計算。 2）油箱隔板布置將回油區(qū)和吸油區(qū)隔開，防止回油被直接吸入，有利于散熱，雜志沉淀和氣泡逸出。隔板的高度為油面高度的2/3~3/4。 3)油箱采樣鋼板焊接而成，選用鋼板厚度8，為提高油箱的強度，以防止其發(fā)生變形，油箱的骨架有標準的角鋼焊接而成。 4)為使進油口于回油口盡可能遠，將回油濾油器裝在油箱左上側，將進油口連接法蘭設置在油箱右前側，中間焊接隔板高500來增加油液的行程，隔板底部切割45°的三角形孔，便于清洗油箱時兩側的油液沉淀物流至放油口排出。 5.2 油箱附件的安裝 在油箱上安裝有進油管路、集成塊、回油濾油器、空氣濾清器、冷卻器、液位液溫計、液位發(fā)訊計、電接點溫度計、加熱器等零部件，故油箱上應該有安裝上述部件的安裝法蘭或安裝螺紋孔。法蘭可選用標準件，也可以根據(jù)實際情況自行加工，安裝法蘭選用45號鋼，并進行調質，以焊接的方式安裝在油箱上。本系統(tǒng)所用的法蘭全部根據(jù)實際情況加工 5.3 油箱的清潔控制 為了防止液壓油被污染液油箱應制成完全密封的，在結構上和安裝時應注意以下幾點： A.不要將配管簡單的插入油箱，這樣雜質和水分等便會從其周圍的間隙侵入。同時應盡量避免將液壓泵及馬達直接裝在油箱的頂部，這樣減少了振動對油箱的破壞影響。 B.在接合面上需安裝密封填料、密封圈和密封墊圈等，以保證可靠的氣密性。 C.為保證液壓油箱通大氣并凈化進入油箱內的空氣，須配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設計成既能過濾空氣，又能過濾向油箱內添加的液壓油的結構。 D.裝配前，油箱內壁必須清洗干凈?？衫么_經(jīng)試驗成功的，適合于清洗液壓系統(tǒng)的清潔劑。擦洗油箱內壁時，不可用棉紗或棉質纖維布料，可用白綢布或吸油泡沫海棉，輕輕按擦，當擦干后還見有小污垢，可用浸有石油醚或濕面粉團輕輕按吸，直到目視在白綢布或濕棉團上無污物為止。 凡要裝入油箱內壁的零部件、部件必須清洗干凈。油箱內腔的零、部件裝配完畢后，必須立即加蓋。 5.4 油箱的防銹 油箱內壁表面須用酸洗磷化法清洗、除銹或用噴丸處理除銹。油箱內壁表面應涂耐油的涂料，如鋅粉、過濾乙烯涂料、R0-1耐油涂料，或確經(jīng)試驗成功的其他耐油涂料。油箱在裝配前，內壁涂料必須確認牢固，外壁可先涂一層底漆，待裝配完再涂一層底漆和二層面漆。 5.5 焊接工藝 油箱焊接前，焊接處先加工出坡口。焊接時，板間應留有適當?shù)目p隙。焊接前，必須清除板材焊接部位及周圍的氧化層和鐵銹。箱壁、箱蓋焊縫的內外壁都必須滿焊，所有焊接在油箱上的法蘭，其外壁必須滿焊，或凸出0.4mm以上的焊材。 油箱焊接完畢后，油箱內側焊縫必須用噴丸或打磨或刷凈，達到焊縫表面光潔，無任何焊渣、毛刺。油箱內外壁的毛刺和飛濺物必須全部清除 5.6 液壓泵組的結構設計 液壓泵組是指液壓泵及驅動泵的原動機和聯(lián)軸器及傳動底座組件。液壓泵組的結構設計要點如下： 1．液壓泵組的布置方式 可根據(jù)主機的結構布局、工況特點、使用要求及安裝空間的大小，合理確定液壓泵組的布置方式 2．液壓泵組的連接 確定液壓泵與原動機的軸間連接和安裝方式首先考慮的問題是：液壓泵軸的徑向和軸向負載的消除或防止。由于本設計中泵軸在結構上不能承受額外的徑向和軸向載荷，所以液壓泵最好由原動機經(jīng)聯(lián)軸器直接驅動，并使泵軸與驅動軸之間嚴格對中，軸線的同軸度誤差不大于0.08mm. 原動機與液壓泵之間的聯(lián)軸器宜采用帶非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器.例如GB-5272-1985中規(guī)定的梅花形彈性聯(lián)軸器,具有彈性、耐磨性、緩沖性及耐油性較高，制造容易，維護方便等優(yōu)點。 3．液壓泵組的安裝方式 本設計中采用鐘形罩立式安裝，通過液壓泵上的軸端法蘭實現(xiàn)泵與鐘形罩的連接，鐘形罩再與帶發(fā)蘭的立式電動機連接，依靠鐘形罩上的止口保證液壓泵與電動機的同軸度。此種方式安裝和拆卸均較方便。 4．液壓泵的安裝姿態(tài) 應使液壓泵的殼體泄油口朝上，以保證工作時泵殼體中始終充滿油液。泵的軸伸和聯(lián)軸器等外露的旋轉部分，應該設有可拆裝的防護罩以保證安全。泵的下方應設置滴油盤，以免檢修時油液流到地面上。 第六章 集成塊的設計與制造 6.1塊式集成的結構 塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路，做成通用化的6面體油路塊（集成塊），通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器（液壓缸或液壓馬達）的管接頭外，其余3面安裝標準的板式液壓閥及少量疊加閥或插裝閥，這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內部的通道孔實現(xiàn)，塊的上下兩面為塊間疊積結合面，布有由下向上貫穿通道體的公用壓力油孔P、回油孔O（T）、泄漏油孔L及塊間連接螺栓孔，多個回路塊疊積在一起，通過4只長螺栓固緊后，各塊之間的油路聯(lián)系通過公用油孔來實現(xiàn)。 6.2 塊式集成液壓控制裝置的設計 6.2.1 分解液壓系統(tǒng)并繪制集成塊單元回路圖 集成塊單元回路實質上是液壓系統(tǒng)原理圖的一個等效轉換。 分解集成塊單元回路時，應優(yōu)先采用現(xiàn)有系列集成塊單元回路，以減少設計工作量。集成塊上液壓閥的安排應緊湊，塊樹應盡量曬，以減少整個液壓控制裝置的結構尺寸和重量。集成塊的數(shù)量與液壓系統(tǒng)的復雜程度有關，一摞集成塊組中，除基塊和頂塊外，中間塊一般1-7塊。當所需中間塊多于7塊時，可按系統(tǒng)工作特點和性質，分組多摞疊加，否則集成簡單回路合用一個集成塊；液壓 泵的出口竄接單向閥時，可采用管式連接的單向閥（竄接在泵與集成塊組的基塊之間）；采用少量疊加閥、插裝閥及集成塊專用嵌入式插裝閥；集成塊側面加裝過渡板與閥連接；基塊與頂塊上布置適當?shù)脑鹊取? 6.2.2 塊的設計 （1）確定公用油道孔的數(shù)目 集成塊體的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多種設計方案，應用較廣的為二孔式和三孔式。 二孔式 在集成塊上分別設置壓力油孔P和回油孔O各一個，用4個螺栓孔與塊組連接螺栓間的環(huán)形孔來作為泄漏油通道。二孔式集成塊的優(yōu)點是結構簡單，公用通道少，便于布置元件；泄漏油道孔的通流面積大，泄漏油的壓力損失小。缺點是：在基塊上需將4個螺栓孔相互鉆通，所以須堵塞的工藝孔較多，加工麻煩，為防止油液外漏，集成塊間相互疊加面的粗糙度要求較高，一般應小于Ra0.8μm。 三孔式 在集成塊上分別設置壓力油孔P、回油孔O和泄油孔L共3個公用通道三孔式集成塊的優(yōu)點是結構簡單，公用油道孔數(shù)較少，缺點是因泄漏油孔L要與各元件的泄漏油口相通，故其連通孔道一般細而長，加工較困難，且工藝孔較多。 （2）液壓元件樣板 （3）確定孔道直徑及通油孔間的壁厚 a.確定通油孔道的直徑 與閥的油口相通孔道的直徑，應與液壓閥的油口直徑相同； 與管接頭相連接的孔道，其直徑一般應按通過的流量和允許流速，用式 計算，但孔口須按管接頭螺紋小徑鉆崆并攻絲； 工藝孔應用螺塞或球漲堵死； 對于公用孔道，壓力油孔和回油孔的直徑可以類比同壓力等級的系列集成塊中的孔道直徑確定，也可通過式計算得到；泄油孔的直徑一般由經(jīng)驗確定。 b.連接孔的直徑 固定液壓閥的定位銷孔的直徑和螺釘孔的直徑，應與所選定的液壓閥的定位銷直徑及配合要求與螺釘孔的螺紋直徑相同； 連接集成塊組的螺栓規(guī)格可類比相同壓力等級的系列集成塊的連接螺栓確定，也可以通過強度計算得到。單個螺栓的螺紋小徑d的計算公式為： 式中；P-塊體內部最大受壓面上的推力； n-螺栓個數(shù)； -擔擱螺栓的材料許用應力。 螺栓直徑確定后，其螺栓孔（光孔）的直徑也就隨之而定，系列集成塊的螺栓直徑為M8-M12，其相應的連接孔直徑為?9-?12（mm）。 c.起吊螺釘?shù)闹睆健? 單個集成塊重量在30以上時，應按重量和強度確定螺釘孔的直徑。 d.油孔間的壁厚及其校核。 通油孔間的最小壁厚的推薦值不小于5 mm。當系統(tǒng)壓力高于6.3Mpa時，或孔間壁厚較小時，應進行強度校核，以防止系統(tǒng)在使用中被擊穿。 (4) 中間塊外形尺寸的確定 中間塊用來安裝液壓閥，其高度H取決于所安裝元件的高度。H通常應大于所安裝的液壓閥的高度。在確定中間塊的長度和寬度尺寸時，在已確定共有油道孔基礎上，應首先確定公有油道孔位置應與標準通道塊上的孔一致。中間塊的長度和寬度尺寸均應大于安放元件的尺寸，以便于設計集成塊內的通油孔道時調整元件的位置。一般長度方向的調整尺寸為40-50 mm，寬度方向為20-30 mm。調整尺寸留的較大，孔道布置方便，但將加大塊的外形尺寸和重量，反之，則結構緊湊、體積小、重量輕，但孔道布置困難。最后確定的中間塊長度和寬度應與標準系列塊的一致。 (5)布置集成塊上的液壓元件 液壓元件在通道塊上的安裝位置合理與否，直接影響集成塊體內孔道結構的復雜程度、加工工藝性的好壞及壓力損失大小。元件安放位置不僅與典型單元回路的合理性有關，還要受到元件結構、操縱調整的方便性等因素的影響。 a.中間塊 中間塊的側面安裝各種液壓控制元件。當需與執(zhí)行裝置連接時，3個側面安裝元件，一個側面安裝管接頭。注意事項如下： 應給安裝液壓閥、管接頭、傳感器及其他元件的各面留有足夠的空間； 集成塊體上要設置足夠的測壓點，以便于調試和工作中使用； 需經(jīng)常調節(jié)的控制閥如各種壓力閥和流量閥等應安放在便于調節(jié)和觀察的位置，應避免相鄰側面的元件發(fā)生干涉； 應使與各元件相通的油孔盡量安排在同一水平面，并在公用通油道的直徑范圍內，以減少中間連接孔、深孔和斜孔的數(shù)量。互不相通的孔間應保持一定壁厚，以防工作時擊穿； 集成塊的工藝孔均應封堵，封堵有螺塞、焊接和球漲等三種方式； 在集成塊間的疊加面上，公用油道孔出口處要安裝O形密封圈，以實現(xiàn)塊間的密封。應在公用油道孔出口處按選用的O形密封圈的規(guī)格加工出深孔，O型圈溝槽尺寸應滿足相關標準的規(guī)定； b.基塊（底版） 基塊的作用是將集成塊組件固定在油箱頂蓋或專用底座上，并將公用通油孔道通過管接頭與液壓 泵和油箱相連接，有時需在基塊側面上安裝壓力表開關。設計時要留有安裝法蘭、壓力表開關和管接頭等的足夠空間。當液壓泵出油口經(jīng)單向閥進入主油路板時，可采用管式單向閥，并將其裝在基塊外。 c.頂塊（蓋板） 頂塊的作用是封閉公用通油孔道，并在其側面安裝壓力表開關以便測壓，有時也可在頂塊上安裝一些控制閥，以減少中間塊數(shù)量。 (6)集成塊油路的壓力損失 集成塊組的壓力損失，是指貫通全部集成塊的進油、回油孔道的壓力損失。在孔道布置一定后，壓力損失隨流量增加而增加。通常，經(jīng)過一個塊的壓力損失值約為0.01Mpa. (7)集成塊的材料和主要技術要求 制造集成塊的材料因液壓系統(tǒng)壓力高低和主機類型不同而異。通常，對于固定機械，低壓系統(tǒng)的集成塊，宜選用HT250或球墨鑄鐵；高壓系統(tǒng)的集成塊宜選用20鋼和35鋼鍛件。對于有重量限制要求的行走機械等設備的液壓系統(tǒng)，其集成塊可采用鋁合金鍛件，但要注意強度計算。 集成塊的毛坯不得有砂眼、氣孔、縮孔和夾層等缺陷，必要時需對其進行探傷檢查。毛坯在切削加工前應進行時效處理或退火處理，以消除內應力。 集成塊各部位的粗糙度要求不同：集成塊各表面和安裝嵌入式液壓閥的孔的粗糙度不大于Ra0.8μm，末端管接頭的密封面和O形圈溝槽的粗糙度不大于Ra3.2μm，一般通油孔道的粗糙度不大于Ra12.5μm。塊間結合面不得有明顯劃痕。 形位公差要求為：塊間結合面的平行度公差一般為0.03μm，其余4個側面與結合面的垂直度公差為0.1 mm。為了美觀，機械加工后的鑄鐵和鋼質集成塊表面可鍍鋅。 本次設計的集成塊圖如圖6-1所示： 圖6-1 集成塊 本系統(tǒng)設計的集成塊為一體式，其中三位四通閥，平衡閥，雙向節(jié)流閥選用疊加形式，溢流閥單獨安裝。 結論 本文對構件翻轉機的液壓系統(tǒng)進行了參數(shù)計算和結構設計。在液壓油路和各液壓元件的選擇及分析，液壓缸的設計計算，液壓站的設計計算?，F(xiàn)將有關總結如下： 1．液壓缸和液壓馬達的設計計算。 2．液壓系統(tǒng)的設計，包括主要元件的選擇，液壓系統(tǒng)的驗算等。 3. 液壓泵站的設計，包括液壓油箱的設計和液壓元件的安裝布置等。 4. 集成塊的設計。 致 謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，我四年的大學時光也即將敲響結束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉折點上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生?；厥准韧约阂簧顚氋F的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。 論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。在此，我特別要感謝我的導師XXX老師。從論文的選題、文獻的采集、框架的設計、結構的布局到最終的論文定稿，從內容到格式，從標題到標點，他都費盡心血。沒有X老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我論文的順利完成。X老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘X老師對我的親切關懷和悉心指導，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學生營造的濃郁學術氛圍，以及學習、生活上的無私幫助! 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授! 參考文獻 [1] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊—液壓傳動與控制. 機械工業(yè)出版社,2007.2 [2] 徐灝．機械設計手冊（第四、五卷）．北京：機械工業(yè)出版社，1991.9. 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