合理使用汽車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及改進(jìn)畢業(yè)論文.doc

合理使用汽車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及改進(jìn)畢業(yè)論文第一章 緒論1.1液壓起重機(jī)液壓起重機(jī)是裝在普通汽車(chē)底盤(pán)或特制汽車(chē)底盤(pán)上的一種起重機(jī)，其行駛駕駛室與起重操縱室分開(kāi)設(shè)置。這種起重機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好，轉(zhuǎn)移迅速。缺點(diǎn)是工作時(shí)須支腿，不能負(fù)荷行駛，也不適合在松軟或泥濘的場(chǎng)地上工作。液壓起重機(jī)的底盤(pán)性能等同于同樣整車(chē)總重的載重汽車(chē)，符合公路車(chē)輛的技術(shù)要求，因而可在各類(lèi)公路上通行無(wú)阻。此種起重機(jī)一般備有上、下車(chē)兩個(gè)操縱室，作業(yè)時(shí)必需伸出支腿保持穩(wěn)定。起重量的范圍很大，可從8噸1000噸，底盤(pán)的車(chē)軸數(shù)，可從210根。是產(chǎn)量最大，使用最廣泛的起重機(jī)類(lèi)型。1.2液壓傳動(dòng)應(yīng)用于汽車(chē)起重機(jī)上的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點(diǎn)：來(lái)自汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換到工作機(jī)構(gòu)，其間可以獲得很大的傳動(dòng)比，省去了機(jī)械傳動(dòng)所需的復(fù)雜而笨重的傳動(dòng)裝置。不但使結(jié)構(gòu)緊湊，而且使整機(jī)重量大大的減輕，增加了整機(jī)的起重性能。同時(shí)還很方便的把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槠揭七\(yùn)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的變幅和自動(dòng)伸縮。各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和條件。由于元件操縱可以微動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒(méi)有劇烈的干摩擦副，減少了潤(rùn)滑部位，從而減少了維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時(shí)采用先進(jìn)的工藝方法和設(shè)備。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī)總使用期間的利用率，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。2、缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是漏油問(wèn)題難以避免。為了防止漏油問(wèn)題，元件的制造精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會(huì)影響機(jī)構(gòu)的工作性能。液壓元件的制造和系統(tǒng)的調(diào)試需要較高的技術(shù)水平。從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，根據(jù)國(guó)際上起重機(jī)的發(fā)展來(lái)看，不論大小噸位都采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)?？v觀眾多用戶的反饋意見(jiàn)，液壓式汽車(chē)起重機(jī)深受他們的歡迎和好評(píng)。所以,汽車(chē)起重機(jī)決定采用液壓傳動(dòng)的形式。1. 3液壓起重機(jī)系統(tǒng)的意義及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不段進(jìn)步，現(xiàn)代施工項(xiàng)目對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高，高深尖液壓技術(shù)在起重機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，液壓起重機(jī)系統(tǒng)展現(xiàn)了強(qiáng)大的發(fā)展趨勢(shì)。其中，液壓起重機(jī)重鐵系統(tǒng)是整個(gè)起重機(jī)系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的技術(shù)部分?，F(xiàn)代施工項(xiàng)目對(duì)重鐵系統(tǒng)提出了更高的新要求：節(jié)能、高效、微動(dòng)以及平穩(wěn)性好，為了適應(yīng)這些新的要求，先前的定量馬達(dá)或液控變量馬達(dá)也將被取代，以至于滿足現(xiàn)代施工的新的要求。液壓起重機(jī)無(wú)論在結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能還是在經(jīng)濟(jì)性上都具有很多優(yōu)點(diǎn)，具體說(shuō)明如下：1、在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能上的優(yōu)點(diǎn)：各機(jī)構(gòu)使用管路聯(lián)結(jié)，能夠得到緊湊合理的速度，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性。便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，改善了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和條件。由于元件操縱可以微動(dòng)，所以作業(yè)比較平穩(wěn)，從而改善了起重機(jī)的安裝精度，提高了作業(yè)質(zhì)量。采用液壓傳動(dòng)，在主要機(jī)構(gòu)中沒(méi)有劇烈的干摩擦副，減少了潤(rùn)滑部位，從而減少了維修和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。2、在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的起重機(jī)，結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時(shí)采用先進(jìn)的工藝方法和設(shè)備。此種起重機(jī)作業(yè)效率高，輔助時(shí)間短，因而提高了起重機(jī)總使用期間的利用率，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化大有好處。但液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是漏油問(wèn)題難以避免。為了防止漏油問(wèn)題，元件的制造精度要求比較高。油液粘度和溫度的變化會(huì)影響機(jī)構(gòu)的工作性能。液壓元件的制造和系統(tǒng)的調(diào)試需要較高的技術(shù)水平。從液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，根據(jù)國(guó)際上起重機(jī)的發(fā)展來(lái)看，不論大小噸位都采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)的起重機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比較，差距不小。但是，經(jīng)過(guò)建國(guó)60多年來(lái)的不斷發(fā)展，目前的差距明顯縮小，已經(jīng)建立起自己的起重機(jī)研究部門(mén)、生產(chǎn)廠和專業(yè)人才培養(yǎng)的高等學(xué)校，并能夠批量的生產(chǎn)各種類(lèi)型的起重機(jī)，不僅初步滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分還打入了國(guó)際市場(chǎng)。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)大型起重機(jī)的廠家有很多，其中以中聯(lián)中科、三一重工、撫挖等公司產(chǎn)品系列較全，市場(chǎng)占有率較高，中聯(lián)中科在2007年12月宣布失效品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后，現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)了50t600t履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。作為中國(guó)起重機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者，徐州重型機(jī)械有限公司現(xiàn)在已形成了以汽車(chē)起重機(jī)為主導(dǎo)，履帶式起重機(jī)和全路面起重機(jī)為側(cè)翼強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)的龐大型譜群。國(guó)內(nèi)最具歷史的履帶式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有35t350t的履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。QUY350是撫挖2007年推出的國(guó)產(chǎn)首臺(tái)350t履帶式起重機(jī)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)350t履帶式起重機(jī)的產(chǎn)品型譜空白。國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)的廠家很多，其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司的產(chǎn)品系列較全，市場(chǎng)占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、工作可靠，其生產(chǎn)的LR系列起重機(jī)最大起重量已達(dá)1200t，其起重機(jī)系列在2007年又添新品LR1600/2，使其產(chǎn)品型譜更加完善?？v觀國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)今后的發(fā)展方向，可歸納如下：1、 大型化由于石油、化工、冶煉、造船以及電站等的工程規(guī)模越來(lái)越大，所以吊車(chē)起吊物品的重量也越來(lái)越大。如海上采油平臺(tái)的超大型結(jié)構(gòu)件重達(dá)3000t，所以，未來(lái)起重機(jī)將向大型化發(fā)展。2、 重視“三化”，逐步采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所謂“三化”，是指起重機(jī)械的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。貫徹“三化”可以縮短設(shè)計(jì)周期，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量，便于管理和提高經(jīng)濟(jì)效益。世界上許多國(guó)家，不僅重視產(chǎn)品的“三化”工作，而且非常注意采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。有的國(guó)家甚至廢除本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)而直接采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其最終目的是為了促進(jìn)商品的國(guó)際交流。所以，未來(lái)起重機(jī)行業(yè)將重視“三化”，逐步采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。3、 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化機(jī)械產(chǎn)品需要更新?lián)Q代。在當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、自控技術(shù)及數(shù)顯技術(shù)大發(fā)展的年代里，更新?lián)Q代的重要標(biāo)志是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的機(jī)電一體化。在起重機(jī)械上應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以提高作業(yè)性能，增加安全性，以至于實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)操作。所以，未來(lái)起重機(jī)將實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 1、能源裝置液壓泵。它將動(dòng)力部分所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。2、執(zhí)行裝置液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。3、控制裝置液壓閥。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。4、輔助裝置油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等.通過(guò)這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。5、工作介質(zhì)液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。1.5本課題主要研究工作本文主要論述液壓起重機(jī)重鐵機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。重鐵機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、取物裝置及其他安全裝置等組成，不同種類(lèi)的起重機(jī)需要配置不同的取物裝置，其驅(qū)動(dòng)裝置亦有不同。涉及內(nèi)容為：液壓系統(tǒng)的研究，包括液壓系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，液壓元件的規(guī)格計(jì)算與選擇；重鐵機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓缸的設(shè)計(jì)與選擇。具體內(nèi)容及方法如下: 1、根據(jù)工況選擇合適的液壓元件 2、設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)回路 3、對(duì)重鐵機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 4、對(duì)液壓缸進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇第2章 液壓系統(tǒng)概述2.1 液壓系統(tǒng)的類(lèi)型液壓系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)動(dòng)力源控制機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)三個(gè)環(huán)節(jié)才能實(shí)現(xiàn)其工作目的。其中主要的動(dòng)力源是液壓泵；主要的傳輸控制裝置是一些輸油管和各種閥的連接機(jī)構(gòu)；主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓馬達(dá)和液壓缸。不同的機(jī)構(gòu)組合就形成了不同功能的液壓回路。泵馬達(dá)回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)比較重要的回路，根據(jù)不同的泵循環(huán)方式有開(kāi)式回路和閉式回路兩種類(lèi)型。開(kāi)式回路中馬達(dá)的回油直接通回油箱，工作油在油箱中冷卻并沉淀過(guò)濾后再由液壓泵送入系統(tǒng)循環(huán)，這種回路可以有效的防止液壓元件磨損。然而油箱的體積比較大，空氣和油液的接觸機(jī)會(huì)增多，空氣容易進(jìn)入油箱。閉式回路中馬達(dá)的回油則是直接與泵的吸油口相連，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是系統(tǒng)非常復(fù)雜，散熱條件也比較差，需要設(shè)置輔助泵以補(bǔ)充油的泄漏和冷卻，過(guò)濾精度要求也較高。油箱體積卻比較小，空氣不容易滲入油中，工作比較平穩(wěn)。 2.2 起重機(jī)液壓系統(tǒng)功能、組成和工作特點(diǎn)圖2-1 起重機(jī)各回路工作狀態(tài)圖起重機(jī)液壓系統(tǒng)通常由起升、變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)、支腿、重鐵和控制等主回路組成。1、起升回路起升回路起到使重物升降的作用。起升回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成。起升回路是起重機(jī)液壓系統(tǒng)的主要回路，對(duì)于大、中型汽車(chē)起重機(jī)一般都設(shè)置主、副卷?yè)P(yáng)起升系統(tǒng)。它們的工作方式有單獨(dú)吊重、合流吊重以及單獨(dú)共同吊重三種方式，其中對(duì)于吊大噸位且要求速度不太高時(shí)用主卷?yè)P(yáng)吊的方式，對(duì)于吊小噸位且要求速度不太高時(shí)用副卷?yè)P(yáng)吊的方式；對(duì)于吊大噸位且要求速度比較高時(shí)用主副卷?yè)P(yáng)泵合流吊的方式；對(duì)于吊比較長(zhǎng)的物體時(shí)用單獨(dú)共同吊重方式。2回轉(zhuǎn)回路回轉(zhuǎn)回路起到使吊臂回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)重物水平移動(dòng)的作用。回轉(zhuǎn)回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥、液壓離合器和液壓馬達(dá)組成，由于回轉(zhuǎn)力比較小所以其結(jié)構(gòu)沒(méi)有起升回路復(fù)雜?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使重物水平移動(dòng)的范圍有限，但所需功率小，所以一般汽車(chē)起重機(jī)都設(shè)計(jì)成全回轉(zhuǎn)式的，即可在左右方向任意進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 3變幅回路絕大部分工程起重機(jī)為了滿足重物裝、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力（幅度減小能提高起重量），需要經(jīng)常改變幅度。變幅回路則是實(shí)現(xiàn)改變幅度的液壓工作回路，用來(lái)擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。變幅回路主要由液壓泵、換向閥、平衡閥和變幅液壓缸組成。工程起重機(jī)變幅按其工作性質(zhì)可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種。非工作性變幅指只是在空載條件下改變幅度。它在空載時(shí)改變幅度，以調(diào)整取物裝置的位置，而在重物裝卸移動(dòng)過(guò)程中，幅度不改變。這種變幅次數(shù)一般較少，而且采用較低的變幅速度，以減少變幅機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)功率，這種變幅的變幅機(jī)構(gòu)要求簡(jiǎn)單。工作性變幅能在帶載的條件下改變幅度。為了提高起重機(jī)的生產(chǎn)率和更好地滿足裝卸工作的需要，常常要求在吊裝重物時(shí)改變起重機(jī)的幅度，這種類(lèi)型的變幅次數(shù)頻繁，一般采用較高的變幅速度以提高生產(chǎn)率。工作性變幅驅(qū)動(dòng)功率較大，而且要求安裝限速和防止超載的安全裝置。與非工作性變幅相比，這種變幅要求的變幅機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，自重也較大，但工作機(jī)動(dòng)性卻大為改善。汽車(chē)起重機(jī)由于使用了支腿，除了吊非常輕的重物之外，必須帶載變幅。4伸縮回路伸縮回路可以改變吊臂的長(zhǎng)度，從而改變起重機(jī)吊重的高度。伸縮回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸和平衡閥組成，根據(jù)伸縮高度和方式不同其液壓缸的節(jié)數(shù)結(jié)構(gòu)也就大不相同。汽車(chē)起重機(jī)的伸縮方式主要有同步伸縮和非同步伸縮兩種，同步伸縮就是各節(jié)液壓缸相對(duì)于基本臂同時(shí)伸出，采用這種伸縮方式不僅可以提高臂的伸出效率，而且可以使臂的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，提高起重機(jī)的吊重。伸縮回路只能在起重機(jī)吊重之前伸出。5支腿回路支腿回路是用來(lái)驅(qū)動(dòng)支腿，支呈整臺(tái)起重機(jī)的。支腿回路主要由液壓泵、水平液壓缸、垂直液壓缸和換向閥組成。汽車(chē)起重機(jī)設(shè)置支腿可以大大提高起重機(jī)的起重能力。為了使起重機(jī)在吊重過(guò)程中安全可靠，支腿要求堅(jiān)固可靠，伸縮方便。在行駛時(shí)收回，工作時(shí)外伸撐地。還可以根據(jù)地面情況對(duì)各支腿進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。6重鐵回路伸縮式重鐵掛放平衡機(jī)構(gòu)位于后轉(zhuǎn)臺(tái)，重鐵伸縮臂一端與后轉(zhuǎn)臺(tái)固定，另一端上安裝有重鐵掛放機(jī)構(gòu)，配重鐵為便于回送時(shí)保持整機(jī)軸重均衡，分為前活動(dòng)配重鐵及后配重鐵兩部分，回送時(shí)前活動(dòng)配重鐵放置在底架前端，吊重時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)車(chē)，將兩塊配重鐵疊加，并由掛放機(jī)構(gòu)（掛放油缸）吊起，起重作業(yè)時(shí)，根據(jù)實(shí)際吊重情況配重伸縮臂內(nèi)的伸縮油缸進(jìn)行伸縮，從而使配重伸縮臂進(jìn)行一定長(zhǎng)度的伸縮，配重機(jī)構(gòu)連同配重鐵的重量作用于伸縮臂這一懸臂梁結(jié)構(gòu)上，形成一定的力矩與前轉(zhuǎn)臺(tái)吊重所產(chǎn)生的力矩相平衡，保證整車(chē)重心在安全支承范圍內(nèi)。2.3 本課題的性能參數(shù)配重總重量35t起重機(jī)最大起重量 160t最大起重力矩1700t.m第3章 液壓系統(tǒng)工況分析3.1 典型工況的分析及對(duì)系統(tǒng)的要求1、伸縮機(jī)構(gòu)的作業(yè)情況汽車(chē)起重機(jī)工作中主要用到的機(jī)構(gòu)是主、副卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；在重物下降定位時(shí)常常用到變幅機(jī)構(gòu)。帶載伸縮是比較危險(xiǎn)的，在實(shí)際作業(yè)中很少使用，空載吊臂伸縮循環(huán)僅占試驗(yàn)基本工況作業(yè)循環(huán)次數(shù)的5，故伸縮及帶載伸縮不是典型工況。2、副臂的作業(yè)情況大多數(shù)汽車(chē)起重機(jī)都帶有副臂，它的作用是增加起重機(jī)的最大起升高度。很多大型汽車(chē)起重機(jī)主臂前都有一個(gè)突出滑輪，在副卷?yè)P(yáng)工作時(shí)，順著滑輪吊下副鉤，用于主、副卷?yè)P(yáng)的組合動(dòng)作，而很少用副臂與主卷?yè)P(yáng)進(jìn)行組合動(dòng)作。本機(jī)屬于中型起重機(jī)，不提倡采用副臂，不過(guò)可以增加臂的節(jié)數(shù)來(lái)增大最大起升高度。3、三個(gè)以上機(jī)構(gòu)的組合作業(yè)情況有些大型汽車(chē)起重機(jī)要求有三、四個(gè)動(dòng)作同時(shí)組合功能，是靠手柄的45聯(lián)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的，即一個(gè)手柄同時(shí)控制兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，這種操作方式對(duì)司機(jī)的操作水平要求很高，且有危險(xiǎn)，實(shí)際作業(yè)中很少使用。本機(jī)為中型起重機(jī)實(shí)現(xiàn)功能沒(méi)有大型的多，操作也沒(méi)大型的那么復(fù)雜，采用電液比例伺服系統(tǒng)來(lái)控制，操作靈活穩(wěn)定，因此，對(duì)操作人員要求不是很高。3.2 工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求根據(jù)汽車(chē)起重機(jī)的典型工作狀況對(duì)系統(tǒng)的要求主要反映在對(duì)以下幾個(gè)液壓回路的要求上。1. 起升回路 （1）主、副卷?yè)P(yáng)既能單動(dòng)，又能同時(shí)動(dòng)作，要求自動(dòng)分流合流并將保證低壓合流高壓自動(dòng)分流。 （2）副卷?yè)P(yáng)只要求單泵供油。 （3）要求卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)微動(dòng)性好，起、制動(dòng)平穩(wěn)，重物停在空中任意位置能可靠制動(dòng)，即二次下滑問(wèn)題，以及二次下降時(shí)的重物或空鉤下滑問(wèn)題，即二次下降問(wèn)題。2. 回轉(zhuǎn)回路 （1）具有獨(dú)立工作能力。 （2）回轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)兼有常閉制動(dòng)和常開(kāi)制動(dòng)（可以自由滑轉(zhuǎn)對(duì)中），兩種情況。3. 變幅回路 （1）帶平衡閥并設(shè)有二次液控單向閥鎖住保護(hù)裝置。 （2）要求起落臂平穩(wěn)，微動(dòng)性好，變幅在任意允許幅值位置能可靠鎖死。 （3）要求在有載荷情況下能微動(dòng)。 （4）平衡閥應(yīng)備有下腔壓力傳感器接口，作為力矩限制器檢測(cè)星號(hào)源。4. 伸縮回路本機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)采用四節(jié)臂（含有三個(gè)液壓缸），由于本機(jī)為中型起重機(jī)為了使本機(jī)運(yùn)用廣泛，采用電液閥控制液壓缸實(shí)現(xiàn)各節(jié)臂順序伸縮。各節(jié)臂具有任意伸縮的選擇性，但不能實(shí)現(xiàn)同部伸縮。5. 控制回路 （1）為了使操縱方便總體要求操縱手柄限制為兩個(gè)。 （2）操縱元件必須具有45方向操縱兩個(gè)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)能力。6. 支腿回路 （1）要求垂直支腿不泄漏，具有很強(qiáng)的自鎖能力（不軟腿）。 （2）要求各支腿可以進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整。 （3）要求水平支腿伸出距離足夠大，能夠滿足最大吊重而不至于整機(jī)傾翻。 （4）要求垂直支腿能夠承載最大起重時(shí)的壓力。 （5）起重機(jī)行走時(shí)不產(chǎn)生掉腿現(xiàn)象。7. 重鐵回路 伸縮式重鐵掛放平衡機(jī)構(gòu)位于后轉(zhuǎn)臺(tái)，重鐵伸縮臂一端與后轉(zhuǎn)臺(tái)固定，另一端上安裝有重鐵掛放機(jī)構(gòu)，配重鐵為便于回送時(shí)保持整機(jī)軸重均衡，分為前活動(dòng)配重鐵及后配重鐵兩部分，回送時(shí)前活動(dòng)配重鐵放置在底架前端，吊重時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)車(chē)，將兩塊配重鐵疊加，并由掛放機(jī)構(gòu)（掛放油缸）吊起，起重作業(yè)時(shí)，根據(jù)實(shí)際吊重情況配重伸縮臂內(nèi)的伸縮油缸進(jìn)行伸縮，從而使配重伸縮臂進(jìn)行一定長(zhǎng)度的伸縮，配重機(jī)構(gòu)連同配重鐵的重量作用于伸縮臂這一懸臂梁結(jié)構(gòu)上，形成一定的力矩與前轉(zhuǎn)臺(tái)吊重所產(chǎn)生的力矩相平衡，保證整車(chē)重心在安全支承范圍內(nèi)。3.3 重鐵機(jī)構(gòu)工況分析配重總重量3.5t，即為.1. 工作負(fù)載FW 不同的機(jī)器有不同的工作負(fù)載。對(duì)于液壓起重機(jī)來(lái)說(shuō)，工件的壓制抗力即為工作負(fù)載。工作負(fù)載FW與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為正值，方向相同時(shí)為負(fù)值。工作負(fù)載既可以為定值也可以為變值，其大小根據(jù)具體情況加以計(jì)算，有時(shí)還要由樣機(jī)實(shí)測(cè)確定。FW=160109.8=1568KN2. 導(dǎo)軌摩擦負(fù)載Ff導(dǎo)軌摩擦負(fù)載是指液壓缸驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)所受的導(dǎo)軌摩擦力，其值與運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌形式、放置情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。各種形式導(dǎo)軌的摩擦負(fù)載計(jì)算公式可查閱有關(guān)手冊(cè)。靜摩擦阻力： Ffs=0.23.5109.8=68.6KN動(dòng)摩擦阻力： Ffd=0.13.5109.8=34.3KN 3. 慣性負(fù)載Fi 慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)加速或制動(dòng)減速時(shí)的慣性力，其值可按照牛頓第二定律求出，即 Fi=(G/g)(V/t)式中： g-重力加速度V-t時(shí)間內(nèi)的速度變化值t啟動(dòng)、制動(dòng)或速度轉(zhuǎn)換時(shí)間。t可取0.010.5s,輕載低速時(shí)取較小值。Fi=3.5100.30.4=26.25KN Fn=3.510100.024=840KN4.重力負(fù)載G垂直或傾斜放置的運(yùn)動(dòng)部件，在沒(méi)有平衡的情況下，其自重也成為一種負(fù)載。傾斜放置時(shí)，只計(jì)算重力在運(yùn)動(dòng)上的分力。液壓缸上行時(shí)重力取正值，反之取負(fù)值。G=mg=343KN5.密封負(fù)載Fs密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類(lèi)型和尺寸、液壓缸的制造質(zhì)量和油液的工作壓力有關(guān)。Fs的計(jì)算公式詳見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，不知道密封裝置的參數(shù)，無(wú)法計(jì)算。一般用液壓缸的機(jī)械效率加以考慮，一般取=0.90.97。6背壓負(fù)載Fb背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔背壓所造成的阻力。在系統(tǒng)方案及液壓缸結(jié)構(gòu)尚未確定之前，其無(wú)法計(jì)算，在負(fù)載計(jì)算時(shí)，可暫時(shí)不考慮。7. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：其中：。 液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.90.97。表3-1： 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工況負(fù)載組成推力 F/ F= Fn+ Ffs-G=560KN628KNF= Fn+ Ffd+Fi-G=557KN619KN590KNF= Fn+ Ffd+ Fw-G=2100KN2333KNF= Fn+ Ffd+G=1217KN1353KN3.4 負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制負(fù)載圖按上面的數(shù)值繪制，速度圖按給定條件繪制，如圖所示： 圖3-1速度循環(huán)圖 圖3-2 負(fù)載循環(huán)圖3.5擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.5.1確定供油方式考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)需要承受較大的工作壓力，系統(tǒng)功率也較大，現(xiàn)采用軸向柱塞泵，具有將32MPa壓力的純凈液壓油輸入到各種油壓機(jī)、液動(dòng)機(jī)等液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)巨大的工作動(dòng)力，該柱塞泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高，流量調(diào)節(jié)方便。3.5.2液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì) 圖3-3 重鐵系統(tǒng)液壓原理圖圖3-3為重鐵系統(tǒng)液壓原理圖。操縱伸縮先導(dǎo)操縱閥1，控制油路通過(guò)先導(dǎo)操縱閥1的a7(b7)口，進(jìn)入四聯(lián)閥組2的a7(b7)口，使四聯(lián)閥組換向，重鐵主油路接通，主泵的液壓油通過(guò)四聯(lián)閥組2、液壓鎖，分別進(jìn)出伸縮油缸的有桿腔或無(wú)桿腔，從而驅(qū)動(dòng)伸縮油缸進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)重鐵油缸的伸縮動(dòng)作。當(dāng)操縱手動(dòng)換向閥時(shí)，液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥、雙向液壓鎖進(jìn)入掛放油缸，實(shí)現(xiàn)掛放油缸的掛放動(dòng)作。雙向液壓鎖的作用是封閉油缸的進(jìn)出油路，閉鎖無(wú)桿腔液壓油，使掛放油缸的活塞桿鎖定在某一工作位置，保證系統(tǒng)安全。平衡閥的作用是在起重機(jī)重鐵下降時(shí)，防止在載荷或重鐵自重的作用下，其下降速度過(guò)快，引起機(jī)構(gòu)失控，而造成事故。第4章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選擇4.1 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(jì)是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量。液壓執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載圖中的最大負(fù)載來(lái)選取，見(jiàn)表4-1也可以根據(jù)主機(jī)的類(lèi)型來(lái)選取，見(jiàn)表4-2最大流量則由液壓執(zhí)行元件速度圖中最大速度計(jì)算出來(lái)。工作壓力和最大流量的確定都與液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)（指液壓缸的有效工作面積A或液壓馬達(dá)的排量Vm）有關(guān)。一般的做法是先選定液壓執(zhí)行元件的類(lèi)型及其工作壓力P，在按照最大負(fù)載和預(yù)估的液壓執(zhí)行元件的機(jī)械效率求出A或Vm，并通過(guò)各種必要的驗(yàn)算、修正和圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后定下這些結(jié)構(gòu)參數(shù)，最后，再算出最大流量Qmax來(lái)。 表4-1 按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/KN 50工作壓力/MPa=57表4-2 按主機(jī)類(lèi)型選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力設(shè)備類(lèi)型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械汽車(chē)工業(yè)小型工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)工程機(jī)械重型機(jī)械鍛壓設(shè)備液壓支架等船用系統(tǒng)磨床組合機(jī)床齒輪加工機(jī)床刨床車(chē)床銑床研磨機(jī)床拉床龍門(mén)刨床工作壓力/MPa1.26.32425101016163214254.1.1確定液壓缸的主要參數(shù)按液壓機(jī)床類(lèi)型初選液壓缸的工作壓力為25Mpa，根據(jù)快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸?？爝M(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，并通過(guò)充液補(bǔ)油法來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種情況下液壓缸無(wú)桿腔工作面積A應(yīng)為有桿腔工作面積A的6倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑滿足： 的關(guān)系?？爝M(jìn)時(shí)，液壓缸回油路上必須具有背壓，防止上壓板由于自重而自動(dòng)下滑，根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2-2中，可取=1Mpa，快進(jìn)時(shí)，液壓缸是做差動(dòng)連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無(wú)桿腔，估計(jì)時(shí)可取，快退時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí)亦按2Mpa來(lái)估算。4.1.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定以單活塞桿液壓缸（伸縮油缸）為例來(lái)說(shuō)明其計(jì)算過(guò)程。圖4-1：?jiǎn)位钊麠U液壓缸計(jì)算示意圖其中 液壓缸工作腔的壓力 Pa 液壓缸回油腔的壓力 Pa 故： A= 0.0524mD=0.2508m=250.8mm=0.1994m=199.4mm當(dāng)按GB2348-80將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)得：D=260mm,d=200mm. 由此求得伸縮油缸缸面積的實(shí)際有效面積為：A=0.0531 mA=0.02167 m同理可求得重鐵掛放油缸D=160mm,d=100mm.由此求得掛放油缸缸面積的實(shí)際有效面積為：A=0.0201 mA=0.01225 m4.1.3液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 工作快速空程時(shí)所需流量其中 液壓缸的容積效率，取Q=0.05310.31060/0.9610=995.625L/min 工作缸壓制時(shí)所需流量Q=0.05310.011060/0.9610=33.1875L/min 工作缸回程時(shí)所需流量 Q=0.021670.061060/0.9610=81.2624L/min同理，可求得重鐵掛放油缸Q=0.02010.31060/0.9610=376.875L/minQ=0.02010.011060/0.9610=12.5625L/min Q=0.012250.061060/0.9610=45.9375L/min4.2 液壓元件的選擇4.2.1確定液壓泵規(guī)格 1.確定液壓泵的最高供油壓力及額定供油壓力由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類(lèi)型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為式中 P-執(zhí)行元件的最高工作壓力P-從液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的總的壓力損失該值較為準(zhǔn)確的計(jì)算需要管路和元件的布置圖確定后才能進(jìn)行，初步計(jì)算可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)流速較小時(shí)，P取0.20.5Mpa，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)流速較大時(shí)，P取0.51.5Mpa上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足：2.確定液壓泵的最大供油量液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中 液壓泵的最大流量同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。計(jì)算得出 92.139 L/min3.選擇液壓泵的規(guī)格由于液壓系統(tǒng)的工作壓力高，負(fù)載壓力大，功率大，大流量，所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門(mén)刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：1） 工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力，一般是（），最高可以達(dá)到。2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變?cè)龃蟆?） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價(jià)格昂貴。根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先P20-195得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%。4.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率和泵的轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。在整個(gè)工作循環(huán)中，若液壓泵的壓力和流量比較穩(wěn)定，即工況圖曲線變化比較平穩(wěn)時(shí)，則驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率為Np=PpQp/式中 Pp液壓泵的最高供油壓力Qp液壓泵的實(shí)際輸出流量液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為：選擇電動(dòng)機(jī) ，其額定功率為18.5KW。4.3閥類(lèi)元件及輔助元件的選擇4.3.1 對(duì)液壓閥的基本要求(1). 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。(2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。表4-3 選擇液壓控制元件的主要依據(jù)和應(yīng)考慮的問(wèn)題液壓控制元件主要依據(jù)應(yīng)考慮的問(wèn)題壓力控制元件閥所在的油路的最大工作壓力和通過(guò)閥的最大實(shí)際流量壓力調(diào)節(jié)范圍，流量變化范圍，所要求的壓力靈敏度和平穩(wěn)性等。流量控制元件流量調(diào)節(jié)范圍，流量-壓力特性曲線，最小穩(wěn)定流量，壓力與溫度的補(bǔ)償要求，對(duì)工作介質(zhì)清潔度的要求，閥進(jìn)口壓差的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等方向控制元件性能特點(diǎn)，換向頻率，閥口壓力損失的大小以及閥的內(nèi)泄漏大小等4.3.2 各閥的選擇1.溢流閥的選擇直動(dòng)式溢流閥的響應(yīng)快，一般用于流量較小的場(chǎng)合，宜做制動(dòng)閥、安全閥用；先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性好，用于中、高壓和流量較大的場(chǎng)合，宜做調(diào)壓閥、背壓閥用，最低調(diào)定壓力一般只能在0.51Mpa范圍內(nèi)。溢流閥的流量應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其允許的最小穩(wěn)定流量，一般來(lái)說(shuō)，最小穩(wěn)定流量為額定流量的15%左右。2.流量閥的選擇一般中、低壓流量閥的最小穩(wěn)定流量為50100ml/min，高壓流量閥為2.520ml/min。流量閥的進(jìn)出口需要有一定的壓差，高精度流量控制閥約需1Mpa壓差。3.換向閥的選擇a.按通過(guò)閥的流量來(lái)選擇結(jié)構(gòu)形式。一般來(lái)說(shuō)，流量在190L/min以上時(shí)宜用二通插裝閥；190L/min以下時(shí)可采用滑閥型換向閥。70L/min以下時(shí)用電磁換向閥（一般為6,10mm通徑），否則需要選用電液換向閥。b.按換向性能等來(lái)選擇c.按系統(tǒng)要求來(lái)選擇滑閥機(jī)能。選擇三位換向閥時(shí)，應(yīng)特別注意中位機(jī)能。一泵多缸系統(tǒng)，中位機(jī)能必須選擇O型和Y型，若回路中有液控單向閥或液壓鎖時(shí)，必須選擇Y或H型4.單向閥及液控單向閥的選擇應(yīng)選擇開(kāi)啟壓力小的單向閥；開(kāi)啟壓力較大的單向閥可做背壓閥用。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式相比，其控制壓力低，工作可靠，選用時(shí)優(yōu)先考慮。4.3.3 輔助元件的選擇1.濾油器的選擇濾油器是保持工作介質(zhì)清潔，使系統(tǒng)正常工作所不可缺少的輔助元件。濾油器應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中所處部位及被保護(hù)元件對(duì)工作介質(zhì)的過(guò)濾精度要求、工作壓力、過(guò)流能力及其他性能要求而定。2.油箱的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)中油箱的作用是儲(chǔ)油，保證供給系統(tǒng)充分的油液；散熱，液壓系統(tǒng)中由于能量損失所轉(zhuǎn)換的熱量大部分由油箱表面散逸；沉淀油中的雜質(zhì)；分離油中的氣泡，凈化油液。3.冷卻器的選擇液壓系統(tǒng)如果依靠自然冷卻不能保證油溫保持在限定的最高溫度之下，就需要裝設(shè)冷卻器進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。對(duì)冷卻器的選擇主要依據(jù)其熱交換量來(lái)確定其散熱面積及其所需要的冷卻介質(zhì)量。4連接件的選擇連接件包括油管和管接頭。4.4管道尺寸的確定油管系統(tǒng)中使用的油管種類(lèi)很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無(wú)縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。4.4.1 管接頭的選用管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。管接頭的種類(lèi)很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見(jiàn)聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。4.4.2. 管道內(nèi)徑計(jì)算 式中 Q通過(guò)管道內(nèi)的流量 v管內(nèi)允許流速 ，見(jiàn)表：表4-4：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速 m/s液壓泵吸油管0.51.5液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取v=4m/s 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm； 管接頭聯(lián)接螺紋M272。(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=2.4m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm； 管接頭聯(lián)接螺紋M332。4.4.3. 管道壁厚的計(jì)算 式中： p管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d管道內(nèi)徑 m管道材料的許用應(yīng)力 Pa，管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pan安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取n=8；時(shí)，取n=6； 時(shí)，取n=4。根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa；(1). 液壓泵壓油管道的壁厚(2). 液壓泵回油管道的壁厚 所以所選管道適用。4.5系統(tǒng)性能的驗(yàn)算估算液壓系統(tǒng)性能的目的在于評(píng)估設(shè)計(jì)質(zhì)量或從幾種方案中評(píng)選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。估算內(nèi)容一般包括：系統(tǒng)壓力損失、系統(tǒng)效率、系統(tǒng)溫升等。4.5.1 系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算液壓系統(tǒng)壓力損失包括管道內(nèi)的沿程損失和局部損失等。計(jì)算系統(tǒng)壓力損失時(shí)，不同的工作階段要分開(kāi)來(lái)計(jì)算?；芈飞系膲毫p失要折算到進(jìn)油路上去。因此，某一工作階段液壓系統(tǒng)總的壓力損失為P=P+(PA/A)但由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失暫時(shí)無(wú)法計(jì)算。4.5.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所占的時(shí)間最長(zhǎng)，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，工進(jìn)時(shí)做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。當(dāng)V=10mm/s時(shí)，即v=600mm/min即 此時(shí)泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有（公式P）即此時(shí)的功率損失為：假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，油箱的散熱面積A為系統(tǒng)的溫升為根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：油箱中溫度一般推薦30-50，所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。第5章 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1液壓缸主要尺寸的確定5.1.1液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律應(yīng)壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機(jī)械的液壓缸，一般用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 式中 液壓缸壁厚(m)； D液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍； 缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管：。故 =22.9則在中低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓缸的壁厚往往很小，使缸體的剛度往往很不夠，如在切削過(guò)程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為D+2=260+235=330mm5.1.2液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來(lái)確定，并參閱P12表2-6中的系列尺寸來(lái)選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選 l=2655mm l=2455mm5.1.3缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算。無(wú)孔時(shí) 有孔時(shí) 式中 t缸蓋有效厚度(m)； 缸蓋止口內(nèi)徑(m)； 缸蓋孔的直徑(m)。液壓缸：無(wú)孔時(shí) 取 t=65mm有孔時(shí) 取 t=50mm5.1.4最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度（間隙引起的撓度）增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求：設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 過(guò) 程 式中 L液壓缸的最大行程； D液壓缸的內(nèi)徑?；钊膶挾菳一般取B=(0.6-10)D；缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；當(dāng)D80mm時(shí)，取。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H，若過(guò)分增大和B都是不適宜的，必要時(shí)可在缸蓋與活塞之間增加一隔套K來(lái)增加H的值。隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，即滑臺(tái)液壓缸：最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：H262.55mm取 H=270mm活塞寬度：B=0.6D=156mm缸蓋滑動(dòng)支承面長(zhǎng)度：l=0.6d=120mm隔套長(zhǎng)度：C=270-0.5(156+120)=132mm 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。液壓缸：缸體內(nèi)部長(zhǎng)度L=B+l=156+2655=2811mm當(dāng)液壓缸支承長(zhǎng)度LB(10-15)d時(shí)，需考慮活塞桿彎度穩(wěn)定性并進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。5.2液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓缸主要尺寸確定以后，就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同，結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。5.2.1缸體與缸蓋的連接形式1.缸體與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。常見(jiàn)的連接形式有：法蘭連接式、半環(huán)連接式、螺紋連接式、拉桿連接式以及焊接式連接。其中常用半環(huán)連接式和螺紋連接式。半環(huán)連接式又分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種形式，其特點(diǎn)是容易加工、裝拆，重量輕，但削弱了缸筒的強(qiáng)度。而螺紋連接又有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種形式，其外形尺寸和重量較小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證與內(nèi)徑同心，裝拆要使用專用工具。2.密封形式缸筒與缸蓋間的密封屬于靜密封，主要的密封形式是采用O型密封圈密封。3.導(dǎo)向與防塵對(duì)于缸前蓋還應(yīng)該考慮導(dǎo)向與防塵問(wèn)題導(dǎo)向的作用是保證活塞的運(yùn)動(dòng)不偏離軸線，以免產(chǎn)生“拉缸”現(xiàn)象，并保證活塞桿的密封件能正常工作。導(dǎo)向套是用鑄鐵、青銅、黃銅或尼龍等耐磨材料制成，可與缸蓋做成整體或另外壓制。導(dǎo)向套不應(yīng)太短，以保證受力良好。防塵就是防止灰塵被活塞桿帶入缸體內(nèi)，造成液壓油的污染。通常是在缸蓋上裝一個(gè)防塵圈。4.缸筒與缸蓋的材料缸筒：35或45調(diào)質(zhì)無(wú)縫鋼管；也有采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵等材料的，在特殊情況下也有采用合金鋼的缸蓋：35鋼或45鋼鍛件、鑄件、圓鋼或焊接件；也有采用球鐵或灰鑄鐵的。5.2.2活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)以及密封、防塵和鎖緊裝置等。1. 導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向，也可做成與端蓋分開(kāi)的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換，所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，有利于導(dǎo)向套的潤(rùn)滑；而油壓機(jī)常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu)，在高壓下工作時(shí)，使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開(kāi)，以提高密封性能。參閱P16表2-9，在本次設(shè)計(jì)中，采用導(dǎo)向套導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)為：導(dǎo)向套與活塞桿接觸支承導(dǎo)向，磨損后便于更換，導(dǎo)向套也可用耐磨材料。2.密封形式蓋與桿的密封常采用Y形、V形密封裝置。密封可靠適用于中高壓液壓缸。3.防塵方式防塵方式常用J形或三角形防塵裝置活塞及活塞桿處密封圈的選用4.活塞及活塞桿處的密封圈的選用活塞及活塞桿處的密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類(lèi)型的密封圈。參閱P17表2-10，在本次設(shè)計(jì)中采用O形密封圈。5.活塞機(jī)活塞桿的材料活塞：通常用鑄鐵和鋼；也有用鋁合金制成的活塞桿：35號(hào)鋼、45號(hào)鋼的空心桿或?qū)嵭臈U。第6章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類(lèi)元件及其聯(lián)接體。6.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類(lèi)型。（1）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。（2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計(jì)采用集中式。6.2 液壓泵的安裝方式液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為立式和臥式兩種。1. 立式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。2. 臥式安裝 液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。考慮到維修，散熱等方面的要求。本設(shè)計(jì)中采用臥式聯(lián)接。6.3液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。1、 液壓油箱有效容積的確定液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。液壓油箱的有效容量可概略地確定為： （無(wú)表頭）系統(tǒng)類(lèi)型低壓系統(tǒng)（）中壓系統(tǒng)（）中高壓或大功率系統(tǒng)（）2457612根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要，選擇的，所以此系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng)，所以?。?式中 液壓油箱有效容量；液壓泵額定流量。參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)即： 取 應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中的液壓油位不