绞车实验台设计（液压系统）说明书
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目 录
1 绪论 ...................................................................................................................................... 1
1(1矿井提升在矿山生产中的地位 ................................................................................. 1 1(2矿井提升设备的现状与发展趋势 ............................................................................. 1
1.3 液压系统 ....................................................................................................................... 1 2液压系统的设计 ................................................................................................................... 3 2.1液压系统的使用要求及速度负载分析 ........................................................................ 3
2.1.1使用要求 ................................................................................................................. 3 2.1.2速度负载分析 ......................................................................................................... 3 2.2液压系统
方案
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设计 ........................................................................................................ 4 2.2.1确定回路方式 ......................................................................................................... 4 2.3液压系统各元件概述 .................................................................................................... 7 2.3.1液压执行元件的选择 ............................................................................................. 7 2.3.2液压控制元件的选定 ............................................................................................. 7 2.3.3泵的选型 ................................................................................................................. 7 2.3.4系统中管路的选定 ................................................................................................. 9 2.3.5电机的选用 ............................................................................................................. 9 3 制动系统整体方案确定 .................................................................................................. 10 3.1 制动器的类型选择原则 ............................................................................................. 10 3.2 制动器规格的计算原则 .............................................................................................. 11 3.3 制动器校核验算原则 .................................................................................................. 11 3.4 制动器方案确定 .......................................................................................................... 11 3.5 确定系统主要参数 ..................................................................................................... 12 4 碟形弹簧设计 .................................................................................................................. 13 4(1 参数计算 ................................................................................................................ 13 4(2 碟形弹簧设计: ...................................................................................................... 13 4(2(1 碟形弹簧的特点及应用 .............................................................................. 13
4(2(2 碟形弹簧的材料及成型后的处理 .............................................................. 13
4(3碟形弹簧的计算 ....................................................................................................... 14 4(4 碟形弹簧校核 .......................................................................................................... 16 5 液压缸主要技术性能参数的计算 .................................................................................. 17 5.1常用液压缸 .................................................................................................................. 17 5.1.1活塞式液压缸 ....................................................................................................... 17 5.1.2柱塞式液压缸 ....................................................................................................... 17 5.2其它形式液压缸 .......................................................................................................... 18 5.2.1伸缩液压缸 ........................................................................................................... 18 5.2.2齿条活塞液压缸 ................................................................................................... 18 5.2.3增压缸(增压器) .................................................................................................... 18
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5.2.4增速缸 ................................................................................................................... 18 5.3液压缸主要参数的设计计算 ...................................................................................... 19 5.3.1液压缸的特征尺寸 ............................................................................................... 19 5.3.2 液压缸工作压力的确定 ...................................................................................... 20 5.3.3 活塞杆 .................................................................................................................. 21
5.3.4 缸筒 .................................................................................................................... 22 5.4 液压缸的校验 ............................................................................................................. 26 5.4.1缸筒壁厚验算 ....................................................................................................... 26 5.4.2 活塞杆强度验算 .................................................................................................. 29 5.4.3液压缸的稳定性验算 ........................................................................................... 29 5.5缸体组件及连接形式 .................................................................................................. 30 5.5.1缸体组件 ............................................................................................................... 30 5.5.2缸体组件的连接形式 ........................................................................................... 30 5.6活塞组件及连接形式 .................................................................................................. 31 5.6.1活塞组件 ............................................................................................................... 31 5.6.2活塞组件的连接形式 ........................................................................................... 31 5.7密封装置 ...................................................................................................................... 33 5.7.1 O形密封圈 ........................................................................................................... 33 5.7.2Y形密封圈 ............................................................................................................ 34 5.8缓冲装置 ...................................................................................................................... 35 5.8.1圆柱形环隙式缓冲装置 ....................................................................................... 35 5.8.2圆锥形环隙式缓冲装置 ....................................................................................... 36 5.8.3可变节流槽式缓冲装置 ....................................................................................... 36 5.8.4可调节流孔式缓冲装置 ....................................................................................... 36 5.9排气装置 ...................................................................................................................... 36 6 液压泵的设计计算与选型 ................................................................................................ 37 6.1液压泵的分类 .............................................................................................................. 37 6.2液压泵选择 .................................................................................................................. 38 6.3 齿轮泵分类与工作原理: ......................................................................................... 38 6.4 外啮合齿轮泵结构组成 ............................................................................................. 39 6.5 液压泵的参数计算 ..................................................................................................... 39 7 泵站电机的计算与选型 .................................................................................................. 42 7.1泵的驱动功率 .............................................................................................................. 42 7.2泵站电机的选型及安装 .............................................................................................. 42 7.2.1泵站电机的选型 ................................................................................................... 42 7.2.2电动机的安装形式 ............................................................................................... 43 7.2.3联轴器 ................................................................................................................... 43 7.2.4泵组底座 ............................................................................................................... 43 7.2.5管路附件 ............................................................................................................... 43 8 液压马达 ............................................................................................................................ 44
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8.1液压马达概述: .......................................................................................................... 44 8.2液压马达的分类: ...................................................................................................... 44
8.2.1高速液压马达: ................................................................................................... 44
8.2.2低速液压马达: ................................................................................................... 45 8.3液压马达特性参数: .................................................................................................. 45
8.3.1工作压力与额定压力: ....................................................................................... 45
8.3.2流量与容积效率: ............................................................................................... 45 9 液压阀的设计与选型 ........................................................................................................ 46 9.1 阀块的设计 ................................................................................................................. 46
9.1.1 设计阀块时应注意事项: .................................................................................. 46
9.1.2 液压阀块的结构 .................................................................................................. 46
9.1.3 液压阀块设计 ...................................................................................................... 46 9.2 溢流阀 ......................................................................................................................... 49
9.3 换向阀 ..................................................................................................................... 50 10 液压辅助元件选择与设计 .............................................................................................. 52 10.1 过滤器的选择 ........................................................................................................... 52
10.1.1 选择过滤器的基本要求和应考虑的项目 ........................................................ 53
10.1.2 过滤器的主要性能包括: ................................................................................ 54
10.1.3过滤器的主要类型 ............................................................................................. 54 10.2 油管和管接头的选择 ............................................................................................... 55
10.2.1 油管的选择 ........................................................................................................ 55
10.2.2 管接头的选择 .................................................................................................... 56
56 10.3 油箱的设计和计算 ...................................................................................................
10.3.1 概述 .................................................................................................................... 56
10.3.2油箱的构造和设计要点 ..................................................................................... 57
10.3.3 油箱结构辅助元件设计: ................................................................................ 57
10.3.4 油箱的设计: .................................................................................................... 60 10.4 液压泵组的连接和安装方式 ................................................................................... 62 11 液压系统的安装、使用和维护 ...................................................................................... 64 11.1 液压系统的安装 ....................................................................................................... 64 11.2 调试 ........................................................................................................................... 70
11.3 液压系统的合理使用 ............................................................................................... 71 11.4 保养 ......................................................................................................................... 73 结 论 .................................................................................................................................... 75
参考文献: ............................................................................................................................ 76
英文原文 ................................................................................................................................ 77
中文译文 ................................................................................................................................ 81
致 谢 .................................................................................................................................... 85
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摘 要
矿井提升设备是沿井筒提升矿石、废石、升降人员和设备、下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽、是矿山运输的咽喉。因此，矿井提升设备在矿井生产全过程中占有及其重要的地位。
随着科学技术的发展及生产的机械化和集中化，目前，世界上经济比较发达的一些国家，提升机的运输速度已达，一次提升量达到，电动机容量已经超20~25ms50t
过，其安全可靠性尤为突出。在矿井生产过程中，如果提升设备出现了故障，10000kw
必然会造成停产。轻者，影响矿石产量，重者，则会危及人身安全。
此外，矿山提升设备是一大型的综合机械,电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。
液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件及传动介质五大部分组成。具有以下特点:通过能量的相互转换在运行过程中具有平稳无间隙传动功能，以实现大范围的无级变速，简化传动;可自动循环工作、自动过载保护;在同等功率输出情况下，液压传动装置具有体积小、质量轻、运动惯性小、动态性能好等特点;由于油作为传动介质，液压元件具有自我润滑作用，寿命延长，且液压元件都是标准化、系列化产品，便于互换和推广应用。
关键词:矿井提升设备;液压系统
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ABSTRACT
Mine is along the shaft upgrade equipment upgrade ore, waste rock, the movements of personnel and equipment, the decentralization of large-scale machinery and equipment. It is mine and mine production systems connected to the ground at the industrial hub of the transport is mine throat. Therefore, upgrading equipment in the mine shaft in the whole process of production and occupy an important position.
With the development of science and technology and production mechanization and decentralization, at present, the world economy is relatively developed in some countries, upgrading the transport plane has speed, the first upgrade of reach, the motor has exceeded capacity, particularly in its security and reliability. Mine production in the process of upgrading equipment if a fault, will inevitably cause shutdown. Light, the impact of ore production, weight, will endanger their personal safety.
In addition, the mine is a major upgrade of equipment and Machinery - electrical equipment, the cost and power consumption is relatively high, therefore, the design of the new and old mine shaft into the design, determine a reasonable upgrade system, must go through various technical Economy, with the specific conditions of the mine to ensure that upgrading equipment in the selection and operation of the two aspects are reasonable, which called for mine equipment upgrade of an economic nature.
The main driving force from the hydraulic system components, the implementation of components and control devices, components and auxiliary transmission medium five major components. Has the following characteristics: the conversion of energy in the process of running a smooth seamless transmission functions, in order to achieve a wide range of CVT, simplifying transmission; automatically cycle work, automatic overload protection; power output in the same circumstances, the hydraulic Transmission device with small size, light weight, small movement of inertia, good dynamic performance characteristics as a transmission medium because of oil, hydraulic components are self-lubricating, life extension, and hydraulic components are standardized, and serialization of products, facilitate inter - For the promotion and application.
mine upgrade equipment; hydraulic system Key words:
1 绪论
第6页 1(1矿井提升在矿山生产中的地位
矿井提升设备是沿井筒提升矿石、废石、升降人员和设备、下放材料的大型机械设备。它是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽、是矿山运输的咽喉。因此，矿井提升设备在矿井生产全过程中占有及其重要的地位。
随着科学技术的发展及生产的机械化和集中化，目前，世界上经济比较发达的一些国家，提升机的运输速度已达，一次提升量达到，20~25ms50t电动机容量已经超过，其安全可靠性尤为突出。在矿井生产过程中，10000kw
如果提升设备出现了故障，必然会造成停产。轻者，影响矿石产量，重者，则会危及人身安全。
此外，矿山提升设备是一大型的综合机械,电气设备，其成本和耗电量比较高，所以，在新矿井的设计和老矿井的改建设计中，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件，保证提升设备在选型和运转两个方面都是合理的，即要求矿井提升设备具有经济性。 1(2矿井提升设备的现状与发展趋势
矿井提升装置是采矿业的重要设备，随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是机电、机液、电液在提升机控制中的应用己成为必然的发展方向。
研制与发展
(1)国产大型直流提升机及电控系统正在逐步完善和推广使用。
(2)大功率变频调速电控提升机其效率可达98%，国内正在组织研究这种 系统，不少院校和研究单位都在着手研制。如天津电气传动研究所已研制了一台300kW的变频调速装置。
(3)可编程序控制器在提升机电控系统的应用
1.3 液压系统
液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件及传动介质五大部分组成。具有以下特点:通过能量的相互转换在运行过程中具有平稳无间隙传动功能，以实现大范围的无级变速，简化传动;可自动循环工作、自动过载保护;在同等功率输出情况下，液压传动装置具有体积小、质量轻、运动惯性小、动态性能好等特点;由于油作为传动介质，液压元件具有自我润滑作用，寿命延长，且液压元件都是标准化、系列化产品，便于互换和推
第7页 广应用。
2液压系统的设计
液压系统设计作为液压主机设计的重要组成部分，设计时必须满足主机
第8页 工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好、效率高、结构简单、工作安全可靠、寿命长、经济性好、使用维护方便。为此，要明确与液压系统有关的主机参数的确定原则，要与主机的总体设计(包括机械、电气设计)综合考虑，做到机、电、液相互配合，保证整机的性能最好。
液压系统设计的步骤一般是:
1) 明确液压系统的使用要求，进行负载特性分析。
2) 设计液压系统方案。
3) 计算液压系统主要参数。
4) 绘制液压系统工作原理图。
5) 选择液压元件。
6) 验算液压系统性能。
7) 液压装置结构设计。
8) 绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。 2.1液压系统的使用要求及速度负载分析
2.1.1使用要求
主机对液压系统的使用要求是液压系统设计的主要依据。因此，设计液压系统前必须明确下列问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
:
1) 主机的用途、总体布局、对液压装置的位置及空间尺寸的限制。
2) 主机的工艺流程、动作循环、技术参数及性能要求。
3) 主机对液压系统的工作方式及控制方式的要求。
4) 液压系统的工作条件和工作环境。
5) 经济性与成本等方面的要求。
2.1.2速度负载分析
对主机工作过程中各执行元件的运动速度及负载规律进行分析的
内容
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
包括:
1) 各执行远近无负载运动的最大速度(快进、快退速度)、有负载的工
作速度(工进速度)范围以及它们的变化规律，并绘制速度图()。 vt-
2) 各执行元件的负载是单向负载还是双向负载、是与运动方向相反的
正值负载还是与运动方向相同的负值负载、是恒定负载还是变负载，
负载力的方向是否与液压缸活塞轴线重合，对复杂的液压系统需绘
制复杂谱()。 Ft-
第9页 2.2液压系统方案设计
2.2.1确定回路方式
一般选用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。行走机械和航空航天液压装置为减少体积和重量可选择闭式回路，即执行元件的排油直接进入液压泵的进口。本设计选用开式回路。
1. 选用液压油液
普通液压系统选用矿油型液压油作工作介质，其中室内设备多选用汽轮机油和普通液压油，室外设备则选用抗磨液压油或低凝液压油，航空液压系统多选用航空液压油。对某些高温设备或井下液压系统，应选用难燃介质，如膦酸酯液、水一乙二醇、乳化液。液压油液选定后，设计和选择液压元件时应考虑其相容性。本系统属于普通液压系统，故选用矿油型液压油作为工作介质。
2. 初定系统压力
液压系统的压力与液压设备工作环境、精度要求等有关。
工作压力可根据负载大小及机器的类型来初步确定，经相关资料初步p
确定系统的工作压力P=10Mpa。
3. 选择执行元件
1) 若要求实现连续回转运动，选用液压马达。如果转速高于
500，可直接选用告诉液压马达，如齿轮马达、双作用叶片r/min
马达或轴向柱塞马达;若转速低于500，可选用低速液压r/min
马达或告诉液压马达加机械减速装置，低速液压马达有单作用连
杆型径向柱塞马达和多作用内曲线径向柱塞马达。
2) 要求往复摆动，可选用活塞液压缸。
3) 若要求实现直线运动，应选用活塞液压缸或柱塞液压缸。如果是
双向工作进给，应选用双活塞杆液压缸;如果只要求一个方向工
作、反向退回，应选用单活塞杆液压缸;如果负载力不与活塞杆
轴线重合或缸径较大、行程较长，应选用柱塞缸，反向退回则采
用其他方式。
4. 确定液压泵类型
1) 系统压力p<21MPa，选用齿轮泵或双作用叶片泵;p>21MPa，
选用柱塞泵。在本系统中为了保证整个系统的良好工作，选用叶
片泵。
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2) 若系统采用节流调速，选用定量泵，若系统要求高效节能，应选
用变量泵。本系统属于一泵多缸的系统，而且执行元件不是同时
工作，所以本系统中选用变量柱塞泵。
3) 若液压系统有多个执行元件，且各工作循环所需流量相差很大，
应选用多台泵供油，实现分级调速。
5. 选择调速方式
1) 中小型液压设备特别是机床，一般选用定量泵节流调速。若设备
对速度稳定性要求较高，则选用调速阀的节流调速回路。
2) 设备可采用定量泵变转速调速，同时用多路换向阀阀口实现微
调。
3) 采用变量泵调速，可以是手动变量调速，也可以是压力适应变量
调速。在本系统中选用手动变量调速。
6. 确定调压方式
1) 溢流阀旁接在液压泵出口，在进油和回油节流调速系统中为定压
阀，保持系统工作压力恒定 ，其他场合为安全阀，限制系统最
高工作压力。当液压系统在工作循环不同阶段的工作压力相差很
大时，为节省能量消耗，应采用多级调压。
2) 中低压系统为获得低于系统压力的二次压力可选用减压阀，大型
高压系统宜选用单独的控制油源。
3) 为了使执行元件不工作时液压泵在很小输出功率下工作，应采用
卸载回路。
4) 对垂直性负载应采用平衡回路，对垂直变负载则应采用限速锁，
以保证重物平稳下落。
7. 选择换向回路
1) 若液压设备自动化程度较高，应选用电动换向。此时各执行元件
的顺序、互锁、联动等要求可由电气控制系统实现。
2) 对行走机械，为工作可靠，一般选用手动换向。若执行元件较多，
可选用多路换向阀。
8. 绘制液压系统原理图
液压基本回路确定以后，用一些辅助元件将其组合起来构成完整的液压
系统。在组合回路时，尽可能多地去掉相同的多余元件，力求系统简单，元
件数量、品种规格少。综合后的系统要能实现主机要求的各项功能，并且操
作方便，工作安全可靠，动作平稳，调整维修方便。对于系统中的压力阀，
应设置测压点，以便将压力阀调节到要求的数值，并可由测压点处压力表观
第11页 察系统是否正常工作。
此方案要在水泵车上加制动装置，制动器的安装可以用的方式，泵车上的制动器成对安装于轨道两侧，制动器所需压力油用在泵车安装的液压站供给，采用液压打开，无压时碟形弹簧制动，采用抱轨制动方式。这种制动方式属于事故安全型，即无论什么原因造成液压系统失压(断电、电磁不动作等)，则制动器在碟形弹簧力作用下泵车可以安全制动。因为采用抱轨制动方式，所以要求轨道压板要有足够的预紧力，否则出现断绳时泵车下滑会把轨道拉起一起滑落。解决的
方法
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是:可以在钢轨上在每个压板处焊接一个防滑的挡板，将制动力转变为地脚螺栓的剪切力。
液压站如图，它的控制包括电机的控制，电磁继电器的控制和电磁换向阀的控制。液压系统大致分为两个工作状态。油路工作状态: 如需进行移动泵房时，令电机，电磁换向阀得电，油泵向液压缸及蓄能器供油，如果压力继电器入口处的压力达到了继电器的调定压力，压力继电器发出信号，使电机断电停止供油。油路卸荷状态 :如需使泵房静止不动时，使换向阀失电，阀芯回到原始位置，液压缸内的油液卸载。
M
液压泵站系统图 2.3液压系统各元件概述
第12页 2.3.1液压执行元件的选择
由于该液压系统的液压执行元件是负责对盘式制动器的控制，因此
选择双作用、单活塞杆液压缸，由已知给定参数可知该系统中需要两个
液压缸。
2.3.2液压控制元件的选定
由于该系统为单泵多缸系统，因此选择两个三位四通电磁换向阀，考虑到缸的进退，为保证其进退速度相同，选择可实现差动连接的滑阀机能，即选用XOP型机能的电磁换向阀。
:由于卸载油缸需要倾斜安装，为保证其正常工作，需要考虑背压，10
故选用背压阀来实现该执行元件工作时的平衡。
考虑到两个油缸不同时工作，对于泵的卸荷采用带有远程控制的电磁溢流阀。
为了实现在执行元件正常工作时对泵及油箱的检修，因此在泵的出口处装有单向阀。
2.3.3泵的选型
液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机(电动机、柴油机)输入的
TP机械能(转矩和角速度)转换为压力能(压力和流量)输出，为执q,
行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性，在液压传动中占用及其重要的地位。
由于该系统初定的工作压力为10Mpa，为了使该系统能够更好的达到这一压力，并有较好的性能，选用柱塞式变量泵。
液压泵的工作原理:
单柱塞泵由偏心轮、柱塞、弹簧、缸体和单向阀等组成，柱塞与缸体孔之间形成的密闭容积。当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧力的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积增大，形成真空，油箱中的油液在大气压下的作用下经单向阀进入其内(此时单向阀关闭)。这一过程成为吸油，在偏心轮的几何中心转到最下点时，容积增大到极限时终止。吸油过程终了，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积减小，油液受挤压经单向阀排出，这一过程成为排油，到偏心轮的几何中心转到最上点时，容积减小至极限终止。偏心轮继续旋转，柱塞上下往复运动，泵在半个周期内吸油，半个周期内压油。
第13页
综上所述，液压泵的工作原理可归纳如下:
1)液压泵必须具有一个由(柱塞)和非运动件(缸体)所构成的密闭容积，该容积的大小随运动件的运动发生周期性变化。容积增大时形成真空，油箱的油液在大气压作用下进入密封容积(吸油);容积减小时油液受挤压克服管路阻力排出(排油)。
2)液压泵的密闭容积增大到无限大时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油;同理，密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。
3)液压泵每转一转吸入或排除的油液体积取决于密闭容积的变化量。
4)液压泵的吸油的实质是油箱的油液在大气压的作用下进入具有一定真空度的吸油腔。为防止气蚀，真空度应小于，因此对吸油管路的0.05MPa
液流速度及油液提升高度有一定的限制。
5)液压泵的排油压力取决于排油管路油液流动所受到的总阻力，即液流的管路损失、元件的压力损失及需要克服的外负载阻力。总阻力越大，排油压力越高。若 排油管路直接接回油箱，则总阻力为零，泵排出的压力为零，泵的这一工况称之为卸载。
6)组成液压泵密闭容积的零件，有的是固定件，有的是运动件。它们之间存在相对运动，因此必然存在间隙。当密闭容积为排油时，压力油将经此间隙向外泄漏，使实际排出的油液体积减小，其减少的油液体积称为泵的容积损失。
7)为了保证液压泵的正常工作，泵内完成吸、压油的密闭容积在吸油与压油之间相互转换时，将瞬间存在一个既不与吸油腔相通、又不与压油腔相通的闭死的容积。若此闭死的容积在转移的过程中大小发生变化，，则容积减小时，因液体受挤压而使压力提高;容积增大时又会因无液体补充而使压力降低。
必须注意的是，如果闭死容积的减小是发生在该容积离开压油腔之后，则压力将高于压油腔的压力，这样会导致周期性的压力冲击，同时高压液体会通过运动副之间的间隙挤出，导致油液发热;如果闭死容积的增大是发生在该容积刚离开吸油腔之后，则会使闭死容积的真空度增大，以致引起气蚀和噪声。这种因存在闭死容积大小发生变化而导致的压力冲击、气蚀、噪声等危害液压泵性能和寿命的现象，称之为液压泵的困油现象，在设计和制造液压泵时应竭力消除与避免。
2.3.4系统中管路的选定
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液压泵的吸油管一般选用硬管，管路尽可能短，过流面积尽可能大，以减少吸油阻力。安装吸油管时注意液压泵有吸油高度的限制。安装非上置式泵组，需在油箱与泵的吸油口之间加闸阀，以便于检修。
在管路安装图上应表示出各液压部件和元件在设备和工作地的位置和固定方式，油管的规格和分布位置，各种管接头的形式和规格等。在绘制装配图时应考虑安装、使用、调试和维修方便，管道尽量短，弯头和管接头尽量少。
2.3.5电机的选用
可供选择的电动机的安装形式主要有三种:机座带底脚、端盖上无凸缘结构;机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构;机座带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。一般都选用水平放置。若泵组立式放置则应选用机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。机座带底脚且端盖上带凸缘的结构用于水平放置的泵组，此时液压泵通过法兰式支架支承在电动机上。
3 制动系统整体方案确定
其整体方案的确定，需要对其所需要的制动器进行选择，常用的标准系列制动器有电力液压块式制动器、电磁块式制动器、盘式制动器等等，其设计选用一般按类型选择、规格计算、校核验算步骤进行，并依据或考虑诸多
第15页 相关的因素。
3.1 制动器的类型选择原则
(1) 根据主机或机构的产品标准要求和实际需要确定制动器的类型，如标准规定，起升机构必须设置常闭式制动器，行走或回转机构可选用常开式制动器。
(2) 考虑应用场所，如制动器安装地点有足够的空间，可选用块式、带式制动器或臂式盘式制动器，空间受限制时，可选用内蹄式或钳形盘式制动器。
(3) 考虑配套主机的使用环境，对渗漏油有严格要求的场合应选用电磁或气动制动器，对环境温度较高的冶金场合可选用绝缘等级较高的电力液压制动器或冶金型电磁制动器。在环境温度较低或较高的室外场所使用电力液压制动器时，应注意更换相应牌号的液压油;在含铁粉严重的环境中，应避免使用电磁铁制动器，防止粉尘进入磁铁间隙影响电磁铁的吸合。
(4) 对于特殊或重要的场合，应根据需要增设制动器的附加功能。在温度较低的环境中，可使用电力液压推动器的加热器;对启动与制动过程转换有严格要求时，加装行程开关以了解制动器的开闭状态;对于维护、调整教难实施的环境，可加装制动间隙均等装置或摩擦片磨损自动补偿装置;增设手动松闸装置可在特殊情况下人工打开制动器。
(5) 为了减缓制动器的磨损，减轻因制动过猛产生的冲击和震动，推荐支持制动和控制制动并用。控制制动一般为电力制动，如再生制动、反接制动、能耗制动和涡流制动等。电力制动仅用于消耗动能，使机构安全减速。在与电力制动并用时，支持制动器的最低安全系数应单独满足原有的规定。也可采用二次制动减少磨损和冲击，第1 次制动用于消耗动能使机构安全减速并停止，第2 次制动确保支持制动的安全，如用于防风制动。国家标准规定:对吊钩式提升机，当起升机构工作级别等于或高于M4 且额定起升速度等于或高于5m/min 时，应采用电气制动方法，保证在(0.2,1.0)倍额定起重范围内的载荷下降时，制动前的电机转速降至1/3 以下。
(6) 常规标准制动器的工作环境中不得有易燃易爆及腐蚀性气体，如环境状况超出有关规定，应选用防爆型制动器，如井下输送机用制动器。
有以上综合分析，选用液压盘式制动器比较合适。
3.2 制动器规格的计算原则
(1) 制动器的规格选用计算应保证具有机构要求的制动力矩，且符合相关标准规定的制动安全系数。如一般机构不低于1.5，重要机构不低于1.75
第16页 对于安全性高度要求的机构如输送熔化金属的提升机构，规定必须装设2 个制动器，其中每个都能安全地支持吊物，每个制动器的制动安全系数不低于1.25。
(2) 制动器的选用应注意经济性，维修性和使用可靠性。机构所需制动力矩的计算往往叠加了各种不利因素，如运动机构考虑了满载、爬坡、顶风、啃轨等，得出的所需制动力矩偏大，而实际使用中这种状态很少出现。制动器的额定制动力矩是在任何情况下均能保证的最小值。因此，在选用计算时，机构所需的制动力矩应尽可能接近制动器的额定制动力矩。有以上分析，安全系数设为1.5。
3.3 制动器校核验算原则
在制动器规格确定以后，为保证制动器既能有效地制动或支持载荷，又避免制动距离过长或制动过猛造成冲击应校核被制动机构的平均减速度、制动时间、制动距离。不同设备应用于不同工况，有关标准对相应机构的平均减速、制动时间、制动距离作了明确的规定。
根据要求，盘式制动器的制动距离为10mm。
3.4 制动器方案确定
盘式制动器是一种新型高性能制动器如图2-3，它靠通过的压力油松闸、靠碟簧组的弹簧力制动。当油通过油口进入油腔时，碟型弹簧组被压缩，随着油压P 的升高，碟簧组压缩并且储存弹簧力，弹簧力越大闸瓦离开钢轨的间隙越大，此时盘式制动器处于松闸状态。当油压P 降低时，弹簧力释放，推动活塞、活塞杆及闸瓦向钢轨方向移动，当闸瓦间隙为为零后，弹簧力作用在钢轨上，并产生正压力，随着油压P 的降低正压力加大，当油压P 为零时，正压力最大，在正压力的作用下，闸瓦与钢轨间产生摩擦力，即制动力最大(全制动状态)。
该盘式制动器结构简单，易加工，易修理，给工人降低了劳动强度，同时它的可靠性非常高。
第17页
图:盘式制动器
1-制动闸 2-制动闸 3-制动器底座 3.5 确定系统主要参数
扭矩测试范围:
483.95Nm~3226.30Nm
制动器提供的制动力矩应不低于:
600Nm
制动盘直径:
500mm
制动盘厚度:
30mm
装置最大转速:
1500r/min
制动片摩擦系数:
0.3
4 碟形弹簧设计
第18页 4(1 参数计算
制动盘外径的线速度最大为:
，500，1500,s,,39.25m/s 60，100
所需制动力:
3226.3 F,1.5，，1000,9678.9N1500
取10kN
由于采用两个制动器，则:
液压缸负载作用力:
F101 F,,,5kN22
总推力:
F5F,,,17kN N,0.3
单缸正压力:
F17N F,,,8.50kNd22
4(2 碟形弹簧设计:
4(2(1 碟形弹簧的特点及应用
蝶形弹簧是用金属板料或锻压而成的截锥形截面的垫圈式弹簧。
碟形弹簧的特点是:
(1)刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，适合于轴向空间要求小的场合。
(2)具有变刚度特性，可通过适当选择碟形弹簧的压平时变形量和厚度t之比，得到不同的特性曲线。其特性曲线可以呈直线型、渐减形或是它们的组合，这种弹簧具有很广范围的非线性特性。
(3)用同样的碟形弹簧采用不同的组合方式，能使弹簧特性在很大范围的变化。可采用对合、叠合的组合方式，也可采用复合不同厚度，不同片数等的组合方式
4(2(2 碟形弹簧的材料及成型后的处理
碟形弹簧的材料应具有高的弹性极限、屈服极限、耐冲击性能和足够大
第19页 的塑性变形性能。目前我国常用60Si2MnA和50CrVA或机械性能与此接近的弹簧钢制造。
(1)弹簧盛成型后，必须进行了热处理，即淬火、回火处理淬火次数不得超过两次。碟簧淬火、回火后的硬度必须在43~52HRC范围内。
(2)经热处理后的碟簧，其单面脱层的深度，对于厚度小于1.2mm的碟簧，不得超过其厚度的5%;对于不少于1.25mm的碟簧，不得超过其厚度的3%，其最小值允许为0.06mm
(3)碟簧应全部进行强压处理。处理方法为:一次压平，持续时间不少于12%，或短时压平，压平次数不少于5次，压平力不小于2倍的F。碟簧经强压处理后，自由高度尺寸应确定。在试验的条件下，其自由高度应在规定的极限偏差范围内。
(4)对于承受变载荷的碟簧，内锥面推荐进行表面强化处理，例如喷丸处理等
(5)根据需要碟簧表面应进行防腐处理。经电镀处理后的碟簧必须进行去氢处理。对于承受变载荷作用的碟簧应避免采用电镀的方法
(6)碟簧表面不允许有毛剌，裂纹，斑疤等缺陷。
4(3碟形弹簧的计算
本设计所要求的碟形弹簧是一组合弹簧，其承受载荷为4kN时变形量应为10mm。
(1)选择碟形弹簧系列及组合型式
根据载荷初选碟形弹簧规格:
碟形弹簧系列: DS = B
碟形弹簧类别: DTPE = 2
碟形弹簧外径:D = 80mm
碟形弹簧内径: d = 41mm
碟形弹簧压力:P = 10.50kN
碟形弹簧厚度:t = 3mm
压平时厚度: h0=2.3 mm
自由高度: H0 = 5.3mm
碟形弹簧表面上OM点的计算压应力:ζOM=-1030MPa
在?点的计算拉应力:ζ?=1140MPa
重量:Q = 8.3g
(2)碟形弹簧设计计算
单片预加载荷: F1 = 4kN
单片工作载荷 :F2 = 5.19kN
第20页
?计算压平时蝶形弹簧计算载荷值:
3th4E20p,，，k(N)c422,1,kD1 式中:pc——压平时的蝶形弹簧载荷计算值
t——碟形弹簧厚度
D——碟形弹簧外径
h——压平时的蝶形弹簧变形量计算值 0
E——材料弹性模量;取E=206000Mpa
μ——泊松比;取μ=0.3
k1 k4——计算系数
其中:
c1,2()1ck,1c12，,,c1lnc, 式中:c——蝶形弹簧外径与内径的比值
Dc,d
对于无支承面碟形弹簧:k=1 4
则:
D33.5c,,,1.83d18.3
c,11.83,122()()11c1.83k,,,0.6721c，121.83，12,3.14,,c,1lnc1.83,1ln1.83
33th4E4，2060002，0.8220p,，，k,，，1,7684(N)c42222,1,kD1,0.30.672，33.51
PP12
PPcc ?计算及
由于设计采用复合组合，则单个弹簧载荷:P=4250N
则:
P42501,,0.55P7684c
第21页
f ?计算 h0
hP0 由图7-6-2查得A系列，及时， ,0.4,0.55Ptc
f ; ,0.54h0
?计算f
f,0.54h,0.54，0.8,0.43(mm)0
?计算组合的片数
f10z i,,,23.2f0.43
取24片
?计算未受载荷时的自由高度
H,i[H，(n,1)t],12，[2.8，(2,1)，2],57.6mmz0
?计算受载荷作用时的自由高度
H,H,if,57.6,12，0.43,52.44mm1z1
第22页
5 液压缸主要技术性能参数的计算
液压缸与液压马达一样，也是将液压能转变成机械能的一种能量转换装置，同为执行元件。与液压马达不同，液压缸将液压能转变成直线运动或摆动的机械能。
液压缸结构简单，工作可靠，应用广泛，种类繁多。根据结构特点分为活塞式、柱塞式、回转式三大类;根据作用方式分为单作用式和双作用式，前者只有一个方向由液压驱动，反向运动则由弹簧力或重力完成，后者两个方向的运动均由液压实现。
5.1常用液压缸
5.1.1活塞式液压缸
1. 双活塞杆液压缸
双活塞杆缸的活塞两端都有活塞杆伸出。它主要由缸筒、活塞、活塞杆、左右缸盖、左右压盖等零件组成。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与活塞杆用柱塞销连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封(低压)，活塞杆与缸盖之间采用了V型密封圈。
因双活塞杆缸两端活塞杆直径相等，所以左右两腔有效面积相等。当分别向左、右腔输入相同的压力和流量时，液压缸左、右两个方向上输出的推
和速度相等。 力Fv
2. 单活塞杆液压缸
单活塞杆缸只有一端有活塞杆。它主要由缸底、缸筒、缸头、活塞、活塞杆、导向套、缓冲套、节流阀、带放气孔的单向阀及密封装置等组成。缸筒与法兰焊接成一体，通过螺钉与缸底、缸头连接。活塞与缸筒、活塞杆与缸盖之间在半剖视图上部为橡塑组合密封，下部为唇形密封。单活塞杆缸也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装形式。两种安装方式的工作台移动范围均为活塞有效行程的两倍。 l
单活塞杆缸因左、右两腔有效面积A和A不等，因此当进油腔和回油12
腔压力分别为p和p，输入左、右两腔的流量均为时，液压缸左、右两个q12
方向的推力和速度不相同。
5.1.2柱塞式液压缸
活塞式液压缸的活塞与缸筒内孔有配合要求，要有较高的精度，特别是缸
第23页 筒较长时，加工就很困难，但柱塞液压缸就可以解决此困难。因柱塞液压缸的缸筒与柱塞没有配合要求，缸筒内孔不需要精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合要求，所以特别适合行程较长的的场合，例如导轨磨床，龙门刨床等。为了减轻柱塞重量、减少柱塞的弯曲变形，柱塞常做成空心的，还可以在缸筒内设置辅助支承，以增强刚性。
5.2其它形式液压缸
5.2.1伸缩液压缸
伸缩液压缸又称多套缸，它是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞的缸筒。各级活塞依次伸出时可获得很长的行程，而当依次缩回时又能使液压缸保持很小的轴向尺寸。
当液压缸当通入压力油时，活塞有效面积最大的缸筒以最低油压力开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。外伸缸筒有效面积越小，工作油液压力越高，伸出速度加快。各级压力和速度可按活塞式液压缸有关公式来计算。
除双作用伸缩液压缸外，还有一种单作用伸缩液压缸。它与双作用不同点主要是，单作用回程靠外力，而双作用回程靠液压油作用。
伸缩液压缸，特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。 5.2.2齿条活塞液压缸
齿条活塞液压缸也称无杆液压缸，其工作原理是:压力油进入液压缸后，推动具有齿条的活塞直线运动，齿条带动齿轮旋转，从而带动进刀机构、回转工作台转位、液压机械手、装载机的铲斗的回转等。
5.2.3增压缸(增压器)
增压缸与活塞式液压缸相类似，但不是将液压能转换成机械能，而是液压能的传递，使之增压。
D增压缸为活塞缸与柱塞缸组成的复合缸。当低压油p推动直径为的a
大活塞向右移动时，也推动与其连成一体的直径为的小柱塞，由于大活塞d
pp与小柱塞面积不筒，因此小柱塞缸输出的压力要比高。 ba
5.2.4增速缸
第24页
增速缸由活塞缸和柱塞缸复合而成。当压力油只经过柱塞孔进入增速缸小腔时，推动活塞快速向右移动，此时大腔需要充液，活塞输出推力较小。当压力油同时进入增速缸小腔和大腔时，活塞转为慢进，输出推力增大。采用增速缸使得执行机构获得尽可能大的运动速度，且功率利用合理。
在本系统中，由于液压缸只是实现对闸门的打开与关闭，所以其中所用的三个液压缸(一个卸载液压缸，两个分配小车液压缸)选择用活塞式液压缸即可满足要求。
5.3液压缸主要参数的设计计算
5.3.1液压缸的特征尺寸
1) 缸筒内径 根据液压缸推力和选定工作压力，或者运动速DFp
度和输入流量，按相关公式确定缸筒内径后，然后再从D
GB/T3248-1993标准中选取相近的尺寸加以圆整。
d2) 活塞杆直径 通常先满足液压缸速度或往返速比来确定活塞,v
杆的直径，按GB/T3248-1993标准进行圆整，然后再按其结构强d
度和稳定性进行校核。
s3) 液压缸缸筒长度 液压缸的缸筒长度由最大工作行程长度决s
定，缸筒的长度一般不超过其内径的20倍。
4) 液压缸最小导向长度H 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中
点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度H。
已知活塞直径杆缸得左、右两腔同时通压力油，称为差动连接，差动连接的单活塞杆缸称之为差动液压缸。差动液压缸虽然左、右两腔压力相等，但因为左腔(无杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积。
第25页
Ffc
F v D d
p p 12
图:单活塞杆液压缸计算示意图
因此使活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞向右运动，液压缸有
,qq杆腔排出的流量与泵的流量汇合进入液压缸的左腔，使活塞运动速度加
快。
5.3.2 液压缸工作压力的确定
根据1 的参数及相关资料，由于采用两个制动器，则: 液压缸负载作用力:
F101 F,,,5kN22
总推力:
F5F,,,17kN N,0.3
单缸正压力:
F17N F,,,8.50kNd22
液压缸活塞行程:s=10mm
选用碟型弹簧时取最大单缸正压力为
则单缸最大正压力为8.50kN
所以，可知道液压缸工作压力属中压设备
因此液压缸的工作压力范围为:10~16Mpa
初取液压缸的工作压力为10Mpa
第26页 5.3.3 活塞杆
单活塞杆缸只有一端有活塞杆。它主要由缸底、缸筒、缸头、活塞、活塞杆、导向套、缓冲套、节流阀、带放气孔的单向阀及密封装置等组成。缸筒与法兰焊接成一体，通过螺钉与缸底、缸头连接。活塞与缸筒、活塞杆与缸盖之间在半剖视图上部为橡塑组合密封，下部为唇形密封。单活塞杆缸也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装形式。两种安装方式的工作台移动范围
l均为活塞有效行程的两倍。
AA12单活塞杆缸因左、右两腔有效面积和不等，因此当进油腔和回油
ppq12腔压力分别为和，输入左、右两腔的流量均为时，液压缸左、右两个方向的推力和速度不相同。
(1)活塞杆的结构
杆体采用实心杆式
杆内端活塞与活塞杆的连接采用轴套型连接
杆外端杆头与摩擦机构的连接采用大螺栓头的链接型式;由于需要用锁紧螺母故采用长型的螺纹长度。
(2)活塞杆的材料和技术要求
材料选择:采用45号中碳钢。由于活塞杆主要承受推力的作用，则不必进行调质处理。活塞杆要求淬火，淬火深度为0.5mm。表面镀鉻25μm。
活塞杆要在导向套中滑动，一般采用H8/f7配合。太紧了，摩擦力大，太松了，容易引起卡滞现象和单边磨损，其圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半。安装活塞的轴颈与外圆的同轴度公差不大于0.01 mm，是为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，以避免活塞与缸筒、活塞杆与导向套的卡滞现象。安装活塞的轴肩端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于0.04 mm /100 mm，以保证活塞安装不产生歪斜。
活塞杆的外圆粗糙度,a值一般为0.1~0.3 m.太滑了，表面形成不了油膜，反而不利于润滑。为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需进行镀铬处理，镀层厚0.03~0.05 mm，并进行抛光或磨削加工。对于工作条件恶劣、碰撞机会较多的情况，工作面耐先经高频淬火后再镀铬。用于低载荷和良好环境条件时，可不做表面处理。
活塞杆内端的卡环槽、螺纹和缓冲柱塞也要保证与轴线的同心，特别是缓冲柱塞，最好与活塞杆做成一体。卡环槽取动配合公差，螺纹则取较紧的配合。
(3)活塞杆的计算
第27页
活塞杆是液压缸传递力的重要零件，它承受拉力、压力、弯曲力和震动冲击力等多种作用力，必须有足够的强度和刚度。
对与无速比要求，活塞杆长度小于10倍缸径D时，实心杆可按下式计算:
3F4，10d dmm,,,p
式中:d——活塞杆直径
F——液压缸推力 d
σ——活塞杆的许用应力，对于中碳钢，σp =40Mp p
则:
4F4，85000d d,,,52mm,,3.14，40p
GB/T2348—1993将活塞杆直径圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得
d,63mm
5.3.4 缸筒
(1)缸筒结构
通常根据缸筒与端盖的连接型式选用，而连接型式又取决于额定工作压力、用途和使用环境。
由于法兰连接的结构简单、易于加工、易装卸等优点。故选择法兰连接。
(2)缸筒材料
材料的选择:由于缸筒需要足够的强度和冲击韧性，对焊接后的缸筒要求有良好的焊接性能。故选用35号钢，调质处理。
(3)对缸筒的要求
?有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态试验压力而不致产生永久变形。
?有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲。
?内表面与活塞密封件及导向环的磨擦作用下，能长期工作而磨损少，尺寸公有效期等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性。
?需要焊接的缸筒还要求有良好的可焊性，以便在焊上法兰或管头后不至于产生裂纹或过大的变形。
总之，缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、缸底、油口等零件构成密
第28页 封的容腔，用以容纳压力油液、同时它还是活塞的运动“轨道”。设计液压缸缸筒时，应该正确确定和部分的尺寸，保证液压缸有足够的输出力、运动速度和有效行程，同时还必须具有一定的强度，能足以承受液压力、负载力和意外的冲击力;缸筒的内表面应具有合适的配合公差等级、表面粗糙度和形位公差等级，以保证液压缸的密封性、运动平稳性和耐用性。
(4)缸筒计算
?缸筒直径:当液压缸的理论作用力F及供油压力p为已知时，则l
有活塞杆腔的缸筒内径D为:
3F4，10l Dmm,,p
式中:D——缸筒内径
F——液压缸的理论作用力 l
p——供油压力
液压缸的理论作用力F，按下式确定: l
F F,KkN l,
式中:F——液压缸的理论作用力 l
F——液压缸在工作阶段的总机械负载
Ψ——负载率，一般取Ψ=0.5~0.7
则:
F10F,K,1.9，,31.67kN l,0.6
34F，104，3167022l D,，d,，63,89.46mm,p3.14，10
GB/T2348—1993将缸筒内径圆整到相近的标准直径，以便采用
标准的密封装置。圆整后得
D,90mm
? 缸筒壁厚:缸筒壁厚为
,,,，c，c 012
式中:δ——缸筒厚度
第29页
δ——为缸筒材料强度要求的最小值 0
c——为缸筒外径公差余量,取c1=0.5mm 1
c——腐蚀余量,取c2=1mm 2
缸筒材料强度要求的缸筒壁厚最小值
pDmax, ,mm02.3,P
式中: δ——为缸筒材料强度要求的最小值 0
p——缸筒内最高工作压力 max
ζ——缸筒的许用应力，对于中碳钢，ζp =40Mp p
则:
pD10，50max, ,,,6.25mm0,22，40P
,,,，c，c,6.25，1，0.5,7.75mm012
?缸筒底部厚度
缸筒度部为平面时，其厚度可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近
似的计算:
p, ,0.433Dmm1,p
式中: δ——缸筒底部厚度 1
D——缸筒内径
p——筒内最大工作压力
ζ——缸筒的许用应力，对于中碳钢，ζp =40Mp p
则:
p10, ,0.433D,0.433，50，,10.825mm1,40p
取: δ1=11mm
(5)缸筒制造加工要求
?缸筒内径D采用H7或H8级配合，表面粗糙度值Ra一般为
0.16~0.32μm都需要进行研磨。
?热处理:调质，硬度HB?241-285。
?缸筒内径D的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差之半。
第30页
?缸筒直线度公差在500mm长度上不大于0.03mm。
?缸筒端面T对内径的垂直度在直径100mm上不大于0.04mm。
此外，还有通往油口、排气阀孔的内孔口必须倒角，不允许有飞边、毛
O刺，以免划伤密封件。为便于装配和不损坏密封件，缸筒内孔口应倒15角。需要在缸筒上焊接法兰、油口、排气阀座时，都必须在半精加工以前进行，以免精加工后焊接而引起内孔变形。如欲防止腐蚀生锈和提高使用寿命，在缸筒内表面可以镀铬，再进行研磨或抛光，在缸筒外表面涂耐油油漆。
图: 缸体
(6)计算液压缸工作阶段的工作压力、流量和功率
根据液压缸的负载和速度以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程的压力、流量和功率。
液压缸工作压力:
pc p,(MPa)gA
式中:p——蝶形弹簧工作载荷 c
A——缸筒作用面积
液压缸工作所需流量:
q,Av(L/min) g
式中:A——缸筒作用面积
v——活塞运动速度
其中:
L v,(mm/s)t
第31页
式中:L——制动器行程
t——制动器动作时间
,222 A,(D,d)(mm)4
式中: ——缸筒内径 D
——活塞杆直径 d
液压缸功率:
pqgg P,(kW)1,
式中:p——液压缸工作压力 g
q——液压缸工作流量 g
η——液压缸容积效率;选取η=0.5 则:
L10 v,,,20(mm/s)t0.5
3.14,222232 A,(D,d),(50,18),1.71，10(mm)44
3p10，10c p,,,5.85(MPa)g3A1.71，10
343 q,Av,1.71，10，20,3.42，10(mm/s)g
4,6pq5.85，3.42，10，10ggP,,,0.4(kW) 1,0.55.4 液压缸的校验
5.4.1缸筒壁厚验算
对最终采用的缸筒壁厚应做四方面的验算
额定工作压力应低于一定极限值，以保证工作安全:
22DD,(,)s1 pMPa,0.35n2D1
式中: p——额定工作压力 n
ζ——缸筒材料的屈服强度;对于35号钢调质，一般取ζ=320MPa ss
第32页
D——液压缸筒外径 1
D——液压缸筒内径
对于液压缸筒外径
D,D，2,1
式中: D——液压缸筒外径 1
D——液压缸筒内径
δ——缸筒厚度
则:
D,D，2,,50，2，7.75,65.5mm1
2222(D,D),320，(65.5,50)1s p,0.35,0.35，,46.7MPan22D65.51
p,,pn
液压缸筒工作压力方面合格。
同时额定工作压力也应与完全塑性变形压力有一定的比例范围，以
避免塑性变形的发生:
p,0.35PnrL
式中: p——液压缸额定工作压力 n
p——液压缸筒发生完全塑性变形的压力 rL
D1p ,2.3,lgrLsD
则:
D65.51 p,2.3,lg,2.3，320，lg,86.3MParLsD50
p,0.35P,0.35，86.3,30.20MPa nrL
p,,p n
液压缸筒塑性变形方面合格。
此外，尚须验算缸筒径向变形应处在允许范围内
第33页
22DpD，D1r ,D,(，,)mm22ED,D1
式中: ΔD——缸筒径向变形
D——缸筒内径
D1——缸筒外径
pr——液压缸筒耐压试验压力
ν——缸筒材料泊松比，对钢材 ν=0.3
E——材料的弹性模数;对于钢材，E=2.1×105N/mm
变形量ΔD不应超过密封圈允许范围。 最后，还应验算缸筒的爆裂压力
D1 p,2.3,lgrbD
式中: p——液压缸筒耐压试验压力 r
ζ——缸筒材料的抗拉强度;对于35号钢调质，一般取 b
ζ=540MPa b
D——缸筒内径
D——缸筒外径 1
则:
D65.51 p,2.3,lg,2.3，540，lg,145.65MParbD50
2222DpD，D50，145.665.5，501r ,D,(，,),，(，0.3),0.142mm22522ED,D2.1，1065.5,501
变形量ΔD不超过密封圈允许范围,合格 用费帕尔(FAUPEL)公式校验
,Ds1, p,2.65(2,)lgMPaEb,Db式中: ζ——缸筒材料的抗拉强度;对于35号钢调质，一般取 b
ζ =540MPa b
ζ——缸筒材料的屈服强度;对于35号钢调质，一般取 s
ζs=320MPa
D——缸筒内径
第34页
D——缸筒外径 1
计算的应远超过耐压试验压力
则:
,D32065.5s1, p,2.65(2,)lg,2.65，540，(2,)lg,345.70MPaEb,D54050b
p,,pEr
缸筒的爆裂压力合格
5.4.2 活塞杆强度验算
由于活塞杆在稳定工况下，只受轴向推力，故可以近似的用直杆承
受压载荷的强度计算公式进行计算:
6F，10 ,,,,(MPa)p,2d4
式中:F——活塞杆的作用力
d——活塞杆直径
ζ——活塞杆材料的许用应力;取σ=40MPa pp
即:
F8500, ,,,33.42MPa,40MPa,3.1422d，1844
通过
5.4.3液压缸的稳定性验算
如果液压缸的活塞直径为d，而活塞杆全部伸出后活塞杆加上液压
缸体的总长为l，则当l/d=10,15时，液压缸易出现不稳定状态，造成
活塞杆纵向弯曲破坏的后果，故必须验算液压缸的稳定性。
由于液压缸并不是一个简单的细长杆件，而是缸体、活塞、活塞杆
等零件的组合体，并且在活塞与缸体之间和活塞杆与端盖之间有间隙，
缸体内还有压力轴的作用等等，使情况相当复杂。实际计算时，很难精
确的考虑到各种因素，而只能粗略地将缸体看作与活塞杆具有相同截面
的杆件，即把整个油缸当作一个等截面的受压件，用一般的欧拉公式进
行计算，显然，这种方法的计算结果是偏于安全的。
检验液压缸稳定性时，采用下式
第35页
FK F,(kN)n
式中:F——活塞杆在工作中能承受的最大压缩力;
n——安全系数，一般可取n=2,4
F——活塞杆能保持工作稳定的临界压力 K
其中，F可按下式计算 K
2,EJ F,(kN)K2,(l)
式中:E——活塞杆材料的弹性模数，对钢E=2.02×105Mpa;
J——活塞杆横截面惯性矩，对圆截面实心杆J=πd2/64;
ϕ ——长度折算系数，其值根据液压缸的安装支点位置和支撑方式确
定;
l——计算长度，亦根据液压缸指点位置确定。
所以该液压缸满足稳定性要求。
5.5缸体组件及连接形式
5.5.1缸体组件
缸筒是液压缸的主体，它与端盖、活塞等零件构成密闭的容腔，承受油压，因此要有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其它外力的作用。缸筒内孔一般采用铿削、铰孔、液压等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度R。值为0.1,0.4，以便活塞及其密封件、支承件能顺利滑动和保证密封效果，减少磨损，为了防止腐蚀，缸筒内表面有时需镀铬。
端盖装在缸筒两端，与缸筒形成密闭容腔，同样承受很大的液压力，因此它们及其这些部件部应有足够的强度。设计时既要考虑强度，又要选择工艺性较好的结构形状。
导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用。有些液压缸不设号向套，直接用端盖孔导向，这种结构简单，但磨损后必须更换端盖
5.5.2缸体组件的连接形式
(1) 法兰式结构简单,加工和装拆都很方便，连接可靠。缸筒端部—船用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径，用以穿装螺栓或旋入螺钉。其径向尺寸和重量都较大。大、中型液压缸大部分采用此种结构。
(2) 螺纹式连接有外螺纹连接和内螺纹连接两种。其特点足重量轻，外径小，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同轴，
第36页 装卸需专用工具，旋端盖时易损坏密封圈，一般用于小型液压缸。
(3) 半环式连接分外半环连接和内半环连接两种。半环连接工艺性好，连接可靠(结构紧凑。装拆较方便，半环槽对缸筒强度有所削弱(需加厚筒壁，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接。
(4) 拉杆式连接结构通用性好，缸筒加工方便，装拆方便，但端盖的体积较大，重量也较大。拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不大的中低压缸。
(5) 焊接式连接外形尺较小，结构简单，仅焊接时易引起缸筒变形，主要用于柱塞式液压缸。
综合制动器的工作方式、安装型式及结构特点。选择法兰式结构。 5.6活塞组件及连接形式
5.6.1活塞组件
活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。随工作压力、安装方式和工作条件的不同，活塞组件有各种结构形式。
(1) 活塞受油压的作用杯在缸筒内作往复运动，因此，活宽必须具备一 定的强度和良好的耐磨性、活寒一般用铸铁制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式两类。
(2) 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它必须具有足够的强度和刚度。活塞杆无论是实心的还是空心的，通常都用钢料制造 ，活塞杆在导向套内往复运动，其外圆表面应当耐磨并有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需镀铬。
5.6.2活塞组件的连接形式
活塞与活塞杆的连接形式如图3.1 所示:
(a) (b) (c)
第37页
(d) (e)
(f) (g)
图:活塞与活塞杆的连接形式
(1) (图a)和焊接式连接(图b)结构简单、轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换。
(2) 式连接(图c)加工容易，装配简单，但承载能力小，且需要必要的防止脱落措施。
(3) 螺纹式连接(图d、e)结构简单，装拆方便，但—般需备有螺母防松装置。
(4) 半环式连接(图f、R)强度高、但结构复杂。在轻载情况下可采用锥销式
(5) 整体式连接(图a)和焊接式连接(图b)结构简单、轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换。
(6) 锥销式连接(图c)加工容易，装配简单，但承载能力小，且需要必要的防止脱落措施。
(7) 整体式连接(图a)和焊接式连接(图b)结构简单、袖向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换。
(8) 锥销式连接(图c)加工容易，装配简单，但承载能力小，且需要必要的防止脱落措施。
(9) 螺纹式连接(图d、e)结构简单，装拆方便，但—般需备有螺母防松装置。
第38页
(10) 半环式连接(图f、R)强度高、但结构复杂。在轻载情况下可采用锥销式连接;一般使用螺纹式连接;高压和振动较大时多用半环式连接;对活塞和活塞杆比值D/d较小、行程较短或尺寸不大的液压缸，其活塞与活塞杆可采用整体式或焊接式连接。
5.7密封装置
密封装置主要用来防止液压油的泄漏，液压缸因为是依靠密闭油液容积的变化来传递动力和速度，故密封装置的优劣，将直接影响液压缸的工作性能。根据两个需要密封的偶合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。设计或选用密封装置的基本要求是:有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高其其密封性能，摩擦阻力小。密封件耐油性、抗腐蚀性好，耐磨性L好，使用寿命长，使用的温度范围广，制造简单，装拆方便，常见的密封方法有:间隙密封、活塞环密封、密封圈密封。其中， 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封形式，密封圈有O形、Y形、v形组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙等。
5.7.1 O形密封圈
O 型密封图的截面为圆形(主要用于静密封和滑动密封(转动密村用得较少)其结构简单紧凑，摩擦力较其它密封圈小，装拆方便，密封可靠，成本低，可在-40~120 度的温度范围内工作。但与唇形密封圈(如 Y 形)相比。共寿命较短，密封装置机械部分的精度要求高(启动摩擦阻力较大。O 形圈的使用速度范围为0.005,0.3m/s。
O 形圈密封原理如图3.2，O 形图密封属于挤压密封，当O 形圈装入密封槽后，其截面受到—定的压缩变形。在无液压力时，靠O 形圈的弹性对接触面产生顶接触压力p，实初始密封(如图);当密封腔充入压力油后，在液压力p 的作用下，O 型圈被挤列槽的一侧，O 形圈变成如图所示(O 形圈以更大的弹件变形力密封，密封面上的接触压力上升为Pn，跳高了密封效果。
O 形圈在安装时必须保证适当的预压缩量，压缩量的大小直接影响O 形圈的使用性能和寿命，过小不能密封(过大则摩擦力增大，且易损坏。因此安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。在静密封中，当压力大干32Mp 时，或在动密封中，当压力大于40MP 时，O形圈就会被挤入间隙中而损坏，以致密封效果降低或失去密封作用，为此需在O形圈低压侧设置出聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈。双向受高压时，两侧都要加挡圈。
第39页
(a) (b)
(c) (d) (e)
图: O形密封圈
5.7.2Y形密封圈
Y形密封圈的截面呈Y形。属唇型密封圈。它是一种密封性、稳定性和耐压性都较好、摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，足目前比较广泛使用的密封结构之—，Y形圈主要用于往复运动的密封。
Y形圈的密封作用是依赖于它的唇边对偶合面的紧密接触，在液压力的作用下产生较大的接触压力，达到密封的目的。液压力越高贴得越紧，接触压力越大，密封性能越好。因此，Y形圈从低压到高压的压力范围内都表现了良好的密封性，还能自动补偿唇边的磨损。
根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式。 Y形圈安装时，唇口端应对着液压力高的一侧。当压力变化较大、滑动速度较高时，为避免翻转，要使用支承环，以固定密封圈。宽断面Y形圈—般适用于工作压力小于20MPa、工作温度为-30,100度、使用速度小于0.5m,s的场合。
窄断面Y形圈是宽断由Y形圈的改型产品，其截面的长宽比有2倍以上，因而不易翻转。它有等高唇Y形圈和不等高唇Y形圈两种，后者又有孔用和轴用之分。其低唇与密封面接触，滑动摩擦阻力小，耐磨性好，寿命长;高唇与非运动表面有较大的预压缩量，摩擦阻力大，工作时不易窜动。窄断面Y形圈一般适用于工作压力小于32MPa、使用温度为30~100度的场合。
此外，还有V型密封圈和组合式密封，在次就不做详细介绍了。如有需要
第40页 可参考有关手册。
5.8缓冲装置
当液压缸拖动质量较大的部件作快速往复运动时，运动部件具有很大的动能，这样，当活塞运动到液压缸的终端时，会与端盖发生机械碰撞，产牛很大的冲击和噪声，会引起液压缸的损坏。故一般应在液压缸内设置缓冲装置，或在液压系统中设置缓冲回路。
缓冲的一般原理是:当活塞快速运动到接近缸盖时，通过节流的方法增大了回油阻力，使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力，活塞因运动受阻而减速，从而避免与缸盖快速碰撞。常见的缓冲装置如图所示。
(a) (b)
(c) (d)
图 液压缸的缓冲装置
a) 圆柱形环隙式 b)圆锥形环隙式 c)可变节流槽式 d)可调节流孔式
A-缓冲柱塞 B-缓冲油箱 C-节流阀 D-单向阀 5.8.1圆柱形环隙式缓冲装置
当缓冲柱塞A进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞间形成环形缓冲油箱R，被封闭的油液只能经环形间隙排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种装量在缓冲过程中，由于回油通道的节流面积不变，故缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，其缓冲效果较差，液压冲击较大，但实现减速所需行程较长，但这种装置结构简单，便于设计和降低成本，所以在一般系列化的成
第41页 品液压缸中多采用这种缓冲装置。
5.8.2圆锥形环隙式缓冲装置
由于缓冲柱塞A为圆锥形，所以缓冲环形间隙随位移量不同而改变，即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使机械能的吸收获均匀。其缓冲效果较好(但仍有液压冲击.
5.8.3可变节流槽式缓冲装置
在缓冲柱塞A上开有三角节流沟槽，节流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，其缓冲压力变化较平缓。
5.8.4可调节流孔式缓冲装置
当缓冲柱塞A进入到缸盖内孔时，回油口被柱塞堵住，只能通过节流阀C回路，调节节流阀的开度，可以控制回油量，从而控制活塞的缓冲速度。当活塞反向运动时，压力油通过单向阀D很快进入到液压缸内，并作用在活塞的整个有效面积上，故活塞不会因推力不足而产生启动缓慢现象。这种缓冲装置可以根据负载情况调整节流阀开度的大小，改变缓冲压力的大小，因此适用范围广。
5.9排气装置
液压系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、噪声及工作部件爬行和前冲等现象，严重时会使系统下能正常工作，因此设计液压缸时必须考虑排除空气。
在液压系统安装时或停止工作后又重新启动时，必须把液压系统中的空气排出去。对于要求不高的液压缸往往不设专门的排气装置，而是将油口布置在缸筒两端的最高处，这样也能使空气随油液排往油箱，再从油面逸出，对于速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸。常在液压缸两侧的最高位置处(该处往往是空气聚积的地方)设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。
第42页
6 液压泵的设计计算与选型
6.1液压泵的分类
液压泵在液压传动中将原动机输出的机械能转换为液体的压力能，为液压系统提供压力油源。液压泵是利用封闭容积的大小变化来工作的。泵内的封闭油腔分为吸油腔和压油腔，当泵轴旋转时，吸油腔的容积增大形成局部真空，油箱中的液体介质在大气压的作用下进入吸油腔，压油腔的容积减小，容腔内的液体介质背挤压排出。
液压泵按主要运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。其中:齿轮泵又分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵;叶片泵分为双作用叶片泵、单作用叶片泵和凸轮转子叶片泵;柱塞泵分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵;螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。
液压泵按排量能否改变分为定量泵和变量泵，其中变量泵可以是单作用叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵。
液压泵按进、出油口的方向是否可变分为单向泵和双向泵，其中单向定量泵和单向变量泵只能一个方向旋转;双向定量泵可以改变泵的转向，变换进、出油口，双向变量泵不仅可以改变泵的转向，而且还可以操纵变量机构来变换进、出油口。显然，双向泵具有对称的结构，而单向泵是针对某一转向设计的，为非对称结构。
选用液压泵的原则和根据主要有:
1. 是否要求变量 要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作
压力较低，仅适用于机床系统。
2. 工作压力 目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，
柱塞泵的额定压力最高。
3. 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好，因此特别适用于工作环境
较差的场合。
4. 噪声指标 属于低噪声的液压泵内有啮合齿轮泵、双作用叶片泵
和螺杆泵，后两种泵的瞬时理论流量均匀。
5. 效率 按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高;而同一种结构
的液压泵，排量大的总效率高;同一排量的液压泵，在额定工况(额
定压力、额定转速、最大排量)时总效率最高，若工作压力低于额
定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将下
降，甚至下降很多。因此，液压泵应在额定工况(额定压力和额定
转速)或接近额定工况的条件下工作。
第43页
一般定义液压泵每转一转理论上可排出的液体体积为泵的理论排量。理论排量取决于液压泵的结构尺寸，与其工作压力无关。按理论排量是否可变，液压泵又分为定量型和变量型两种。
液压泵实现进排的方式称为配流，除齿轮式和螺杆式是进排油口直接与吸油腔和压油腔相通外，叶片式和柱塞式需通过专门的配流机构配流，具体的方式有阀式配流，配流轴式配流和配流盘式配流。在本次设计的系统中有三个执行元件，它们的工作时间和所需要的流量不同，为了节省系统能量的损失，这里选用变量泵，另外为了获得系统较高的总效率及保证系统压力,这里选择斜盘式轴向变量柱塞泵。
6.2液压泵选择
液压泵是系统的能量转换装置，向系统提供一定压力和流量的液体，把机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。
液压泵主要根据系统工况来选择。泵的主要参数有压力、流量、转数、效率。为了保证系统正常运转和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为泵的额定压力的80%左右;要求工作可靠性较高的系统或设备，系统工作压力为泵额定压力的60%左右。泵的流量要大于系统工作的最大流量。为了延长泵的寿命，泵的最高压力与最高转数不宜同时使用。
各种液压泵的主要特点:
(1)齿轮泵:
(2)叶片泵
(3)柱塞泵
(4)螺杆泵
6.3 齿轮泵分类与工作原理:
1、齿轮泵分类:外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、摆线内啮合齿轮泵。 2、各种齿轮泵的工作原理;
(1)外啮合齿轮泵:两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。
(2)内啮合齿轮泵:一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔;轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。
(3)摆线内啮合齿轮泵:相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐
第44页 渐形成，容积增大为吸油腔;右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。 6.4 外啮合齿轮泵结构组成
1、外啮合齿轮泵结构组成:
(1)一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z; (2)泵体;
(3)前后盖板;
(4)长短轴;
2、外啮合齿轮泵结构特点:
(1)泄漏与间隙补偿措施
(2)齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。
(3)端面泄漏占80%~85%。
(4)端面间隙补偿采用静压平衡措施:在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。 3、困油现象与卸荷措施。
困油现象产生的原因:齿轮重迭系数ε>1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。
困油现象的危害:闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。
卸荷措施:在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽
开设卸荷槽的原则:两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。
6.5 液压泵的参数计算
供油系统的液压泵流量:
60QP, q(ml/r)06,，n10
式中:q——液压泵的排量 0
n——液压泵的转数
Q——液压泵的流量 P
ZK3Q,V(m/s) ,PiTi
第45页
式中:Q——液压泵的流量 P
T——工作循环周期时间
K——系统泄露系数，K =1.1~1.2
V——第i个执行元件在周期中的耗油量 i
Z——工作周期中需要系统供液进行工作的执行元件数
由于系统中共用二对制动器同时作用，则:
Z3 V,4q(m/s),igi
式中:q——液压缸工作流量 g
泵的额定压力可以比系统工作压力高25%。
p,p(1，0.25)(MPa)P
式中:p——液压泵的压力 P
p——系统工作压力
则:
Z453 V,4q,4，3.42，10,1.37，10(mm/s),igi
ZK1.2553 Q,V,，1.37，10,1.64，10(mm/s),PiT1i
560Q60，1.64，10P q,,,4.92(ml/r)0,6,6n，102000，10
p,p(1，0.25),10，(1，0.25),12.50(MPa)P
根据计算压力和流量结果，查产品样本，选用CB-F10齿轮泵该泵参数: c
公称排量:10.44ml/r
额定压力:16Mp
容积效率?90%
总效率?81%
额定转速:2000r/min
第46页
最高转速:2500r/min
最低转速:600r/min
驱动功率:6.4kW
法兰安装
油口尺寸:
进口:M33×2
出口:M27×2
第47页
7 泵站电机的计算与选型
液压泵——电动机装置包括液压泵、电动机、泵用联轴器、传动底座及管路附件等，又称为泵组。
7.1泵的驱动功率
计算泵的驱动功率，根据公式
,pqNN P,310,
式中 ——液压泵的额定压力，; pPaN
3 ——液压泵的额定流量，; msqN
——液压泵的总效率 ,
——转换系数 ,
代入公式计算可得:
,pq0.4，16，348NN P,,,4.30kW33,100.81，10
考虑到电机允许短期超载25,，故实际电机功率可为
4.30 P,,3.44kWd1.25
7.2泵站电机的选型及安装
7.2.1泵站电机的选型
根据泵的驱动功率和泵的额定转速对电动机进行选型。选定泵站电机型号为YS160M,4，功率为11，转速为1460 。 kWr/min
第48页 7.2.2电动机的安装形式
可供选择的电动机的安装形式主要有三种:机座带底脚、端盖上无凸缘结构;机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构;机座带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。一般都选用水平放置。若泵组立式放置则应选用机座不带底脚，端盖上带大于机座的凸缘结构。机座带底脚且端盖上带凸缘的结构用于水平放置的泵组，此时液压泵通过法兰式支架支承在电动机上。
在本系统中，为了使整个泵站系统外形美观及结构布局的合理，故选择电机立式安装的型式，通过支架与油箱及油箱底座连接在一块。 7.2.3联轴器
由于液压泵的传动轴不能承受径向载荷和轴向载荷，但又要求泵轴与电动机轴有很高的同轴度，因此一般采用弹性联轴器的的连接形式。联轴器的规格按其传递的转矩最大值选取。
若选用特殊的轴端带内花键连接孔的电动机，则可选用主轴输入端为花键的液压泵，二者直接插入组装。这样既可保持两轴的同心，又可省去联轴器，使泵组的尺寸减小。
考虑到电机泵运行时，可能会产生轴向的位移，故选择弹性柱销联轴器用以缓冲它们之间的错位。
7.2.4泵组底座
小功率泵组可以安装在油箱的上盖(上置式)，功率较大时需要单独安装在专用的平台上(非上置式)。泵组的底座应具有足够的强度和刚度，需便于安装和检修，同时在适合的部位设置泄油盘，以防止液压油液污染场地。
为减少噪声和振动，泵组与安装平台之间最好加弹性材料制成的防振垫。
7.2.5管路附件
液压泵的吸油管一般选用硬管，管路尽可能短，过流面积尽可能大，以减少吸油阻力。安装吸油管时注意液压泵有吸油高度的限制。安装非上置式泵组，需在油箱与泵的吸油口之间加闸阀，以便于检修。
因吸油管采用硬管，因此应在吸油口设置橡胶补偿接管(隔振喉)，起隔振、补偿作用。
第49页
8 液压马达
8.1液压马达概述:
液压马达(简称马达)，是将液体的压力能转换为旋转机械能的装置。从工作原理上讲，液压传动中的泵和马达都是靠工作腔密封容积的 容积变化而工作的，所以説泵可以作马达用，反之也一样，即泵与马达有可逆性。
实际上由于二者工作状况不一样，为了更好的发挥各自工作性能，泵和马达在结构上存在某些差别，使之不能通用。
8.2液压马达的分类:
按照工作特性马达可分为两大类:额定转速在500r/min以上为高速液压马达;额定转速在500r/min以下为低速液压马达。高速液压马达有齿轮马达、螺杆马达、叶片马达、轴向柱塞马达等。低速液压马达有单作用连杆型径向柱塞马达和多作用内曲线径向柱塞马达等。
与液压泵类似，液压马达按排量能否改变可分为定量马达和变量马达，柱塞液压马达可以作变量马达。液压马达一般双向旋转，也可以用于单向旋转。
8.2.1高速液压马达:
齿轮液压马达:
齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄露油引出壳体外;为了减少起动摩擦力矩，采用滚动轴承;为了减少转矩脉动，齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。
齿轮液压马达由于密封性差，容积效率较低，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩，并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。一般用于工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。
叶片液压马达:
为了适应马达正反转要求，叶片液压马达的叶片为径向放置，为了使叶片底部始终通入高压油，在高、低油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。为了保证叶片液压马达在压力油通入后，高、低压腔不致串通能正常起动，在叶片底部设置了预紧弹簧-燕式弹簧。
叶片液压马达体积小，转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄露较大，低速时不够稳定。它适用于转矩小，转速高，机械性能要求不严格的场合。
轴向柱塞马达:
轴向柱塞泵除阀式配流型不能做马达外，配流盘配流的轴向柱塞泵只需要将配流盘改成对称结构，即可作液压马达用，因此二者是可逆的。
第50页
轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若要改变马达压力油输入 方向，则马达轴按瞬时针方向旋转，实现换向。改变斜盘倾角，可改变其排量。这样，在马达的进、出口压力差和输入流量不变的情况下，改变了马达的输出转矩和转速，斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。若改变斜盘倾角的方向，则在马达进出油口不变的情况下，可以改变马达的旋转方向。
8.2.2低速液压马达:
低速液压马达通常是径向柱塞式结构，为了获得低速和大转矩，采用高压和大排量，它的体积和转动惯量很大，不能用于反应灵敏和频繁换向的场合。
低速液压马达按其每转作用次数，可分为单作用式和多作用式。若马达每旋转一周，柱塞作往复运动，称为单作用式，若马达转一周柱塞作多次往复运动，称为多作用式。
8.3液压马达特性参数:
8.3.1工作压力与额定压力:
马达输入油液的实际压力称为马达的工作压力，其大小取决于马达的负载。马达进口压力与出口压力的差值称为马达的压差。
8.3.2流量与容积效率:
，马达入口处流量为马达的实际流量q。由于马达存在间隙，产生泄露,Mq为了达到要求转速,则输入马达的实际流量必须为理论流量与产生泄露之和。
终上所述，选取CM-C 10 齿轮马达:
额定压力:10MPa
转速:1800~2000r/min
排量: 10~32ml/r
输出转矩:17~52N.m
第51页
9 液压阀的设计与选型
9.1 阀块的设计
9.1.1 设计阀块时应注意事项:
(1) 阀用螺钉固定在阀块上以后，彼此间应留有一定空隙，以免造成阀与阀之间的而影响装配;
2) 对于拧入阀块的管接头和螺钉、螺栓等，要留有适当的扳手空间。
(3) 需要调整的阀，如压力阀和流量阀等，应使其手柄处于容易调整的位置;对电磁换向阀，要考虑留有适当的空间，以便拆卸电磁铁等;
(4) 要把阀合理布置在阀块上，一般情况下应尽可能避免在阀上加工过细长的孔和太多的工艺孔;孔道彼此之间应保证最小壁厚大于5mm;
(5) 阀块应当有适当的技术要求，包括尺寸公差和形位公差在内，一定要标全;
(6) 有单独泄油口的阀，不要将其泄油或系统的回油同阀块连在一起，以免系统运行时，因回油压力过大而影响该阀甚至液压系统的正常工作;
(7) 有时需要将几个阀块叠加在一起，一般有两种连接方法:一个是用四根较长的螺栓把要联接的阀块彼此固定在一起，该种方法所用联接螺栓少，但某一个阀块在设计加工和装配过程中出现漏油等问题对其他阀块也会带来影响;另一个是各阀块之间分别用四个较短的螺钉或螺栓彼此固定在一起，该方法联接起来较复杂，但一个阀块在设计、加工或装配过程中出现的问题不至于影响到其余阀块彼此之间的联接而出现漏油等问题。总之，两种方法各有特点，设计时应综合考虑加工装配水平而定;
(8) 在满足上述要求前提下，应使阀块体积小，重量轻。 9.1.2 液压阀块的结构
液压阀块一般采用灰铸铁来制造，要求材料致密，缩孔疏松。液压阀块安装液压元件的表面用螺钉固定液压元件，表面粗糙度值为Ra1.6μm，其余表面连接压力油管、回油管和工作油管等。油管与液压阀块通过管接头用米制细牙螺纹或英制管路罗纹连接。液压元件之间通过液压阀块的孔道连接。除安装液压元件的表面外，其余加工面和孔道的表面粗糙度值Ra6.3μm。此外，液压阀块通过螺纹安装固定在油箱的上表面的阀块法兰上。 9.1.3 液压阀块设计
1、确定公用油道孔的数目
集成块体的公用油道孔，有二孔、三孔、四孔、五孔等多种设计方案，应用较广的为二孔式和三孔式。
二孔式集成块的优点是结构简单，公用通道少，便于布置元件;泄漏油道孔的通流面积大，泄漏油的压力损失小。缺点是:在基块上需将4 个螺栓孔相互钻通，所以必须堵塞的工艺孔较多，加工麻烦，为防止油液外漏，集
第52页 称块相互叠积面的粗糙度要求较高，一般应小于Ra0.8μm。
三孔式集成块的优点是结构简单，公用油道孔较少，缺点是因泄漏油孔L要与元件的泄漏油口相通，故其连通孔道一般细(φ5,φ6)而长，加工较困难，且工艺孔多。
为了减少阀块中心块的设计量，本设计选用二孔式集成阀块。 2、制造液压元件样板
设计液压阀块时，要制作液压元件样板。根据产品样本，对照实物绘制液压元件的视图轮廓尺寸，虚线绘出液压元件底面各油口上位置的尺寸。对于简单回路则不必制作样板，直接摆放布置即可。
3、孔道直径及通油孔间的壁厚
集成块上的孔道很多，但可分为3类:第一类是通油孔道，其中包括贯通上下面的功用孔道，安装液压阀的3个侧面上直接与阀的油口相通的孔道，另一侧面安装管接头孔道，不直接与阀的油口相通的中间孔道即工艺孔等4种;第二类是连接孔，其中包括固定液压阀的定位销和螺钉孔(螺孔)，成摞连接各集成块的螺栓孔(光孔);第三类是重量在30kg以上的集成块的起吊螺钉孔。
(1) 确定通油孔道的直径
? 与阀的油口相通孔道的直径，应与液压阀的油口直径相同。
? 与管接头相连接的孔道，其直径一般应按通过的流量和允许流速
计算，但孔口须按管接头螺纹小径钻孔并攻丝。
? 工艺孔应用螺塞或球涨堵死。
? 对于公用孔道，压力油孔和回油孔的直径可以类比同压力等级的
系列集成块中的孔道直径确定;泄油孔的直径一般由经验确定，例
如对于低中压系统，当q=25L/min时，可取6mm，当q=63L/min时，可
取10mm。
(2) 连接孔的直径
? 固定液压阀的定位销孔的直径和螺钉孔的直径，应与所选定的液
压阀的定位销直径及配合要求与螺钉孔的螺纹直径相同。
? 连接集成块组的螺栓规格可类比相同压力等级的系列集成块的
连接螺栓确定，也可以通过强度计算得到。
(3) 起吊螺钉孔的直径。单个集成块重量在30kg以上时，应按重量和强
度确定螺钉孔的直径。
(4) 油孔间的壁厚及其校核。通油孔间的最小壁厚的推荐值不小于5mm。
当系统压力高于6.3Mpa时，或孔间壁厚较小时，应进行强度校核，以防
止系统在使用中被击穿。
4、分析液压系统，确定中间块
中间块用来安装液压阀，其高度H取决于安装元件的高度。H通常应大于所安装的液压阀的高度。在确定中间块的长度和宽度尺寸时，在已确定公用油道孔基础上，应首先确定公用油道孔在块间结合面上的位置。如果集成块
第53页 组中有部分采用标准系列通道块，则自行设计的公用油道孔位置应与标准通道块上的孔一致。中间块的长度和宽度均应大于安放元件的尺寸，以便于设计集成块内的通油孔道时调整元件的位置。调整尺寸留得较大，孔道布置方便，但将加大块的外形尺寸和重量，反之，则结构紧凑、体积小、重量轻，但孔道布置空难。
简单液压系统的元件不多，要求液压阀块上的元件布局紧凑，尽量把元件都安装在一块板上。但，当液压系统复杂时，由于液压元件较多，应避免液压阀块上孔道过长，给加工制造带来困难，块上安装的阀一般不宜多于8 个，这也可以避免孔道过于复杂，难于设计和制造。
本设计中，安装在阀块上的液压阀有七个，故系统只需设计一个阀块。长、宽、高分别为:260mm，120mm，100mm。
一个液压回路的液压元件应布置在同一块液压阀块上，尽量减少连接管道。
5、液压元件的布局
绘出液压阀块的平面尺寸，把做好的液压元件样板放在液压阀块上进行布局,此时要注意:
液压阀芯应处于水平方向，防止阀芯自重影响液压阀的灵敏度，特别是换向阀一定要水平布置。
液压阀块上主液压阀相通的液压元件，其相应油口应尽量沿同一坐标轴线布置，以减少加工孔道。
液压元件之间的距离应大于5mm，换向阀上的电磁铁、压力阀的先导阀等可适当伸到液压阀块的轮廓线外，以减少阀块尺寸。
6、绘制集成块的加工图
(1)加工图的内容
为了便于看图、加工和安装，通常集成块的加工图应包括4个侧面视图及顶面视图、各层孔道剖面图与该集成块的单元回路图。当然，加工图还应包括集成块所用材料及加工技术要求等。
在绘制集成块的4个侧面和顶面图时，往往是以集成块的底边和任一邻边为坐标，定出个元件基准线的坐标，然后绘制各油孔和连接液压阀的螺钉孔及块间连接螺栓孔，以基准线为坐标标注各尺寸。
液压阀块结构较复杂，用多个视图表达。主视图表示液压元件安装固定的位置、液压元件进出口的位置的大小，液压阀块两条棱为坐标轴绘出。液压元件规格一旦确定，安装螺孔和油口的尺寸亦确定。
(2) 集成块的材料和主要的技术要求
制造集成块的材料因液压系统压力高低和主机类型不同而异。通常，对于固定机械，低压系统的集成块，宜选用HT250或球墨铸铁;高压系统的集成块宜选用20钢和35钢锻件。对于有重要限制要求的行走机械等设备的液压系统，其集成块可采用率合金锻件，但要注意强度设计。
集成块的毛坯不得有砂眼、气孔、缩松和夹层等缺陷，必要时需对其进
第54页 行探伤检查。毛坯在切削加工前应进行时效处理或退火处理，以消除内应力。 集成块各部分的粗糙度要求不同:集成块各表面和安装嵌入史液压阀的孔的粗糙度不大于Ra0.8μm，末端管接头的密封面和O形圈沟槽的粗糙度不大于Ra3.2μm，一般通油孔道的粗糙度不大于Ra12.5μm。块间结合面不得有明显划痕。
形位公差要求为:块间结合面的平行度公差一般为0.03μm，其余4个侧面与结合面的垂直度公差为0.1mm。为了美观，机械加工后的铸铁和钢质集成块表面可镀锌。
9.2 溢流阀
溢流阀的主要功用:
(1)溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀。
(2)溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。
(3)电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。 溢流阀按结构形式分:直动型溢流阀和先导型溢流阀。
电液比例阀是介于普通液压阀(开关阀)和电液伺服阀之间的一种液压阀。它可以接受电信号的指令，连续地控制液压系统的压力、流量等参数，使之与输入电信号成比例地变化。与普通阀相比，它能大大提高液压系统的控制水平。
近年来，我国在比例电磁铁及响应控制放大器方面取得了长足进步。浙江大学FPTC研制的高响应比例电磁铁，其最大瞬时推力比市售产品提高了50%，工作频宽提高了5倍。中山四通公司的电反馈比例溢流阀是在先导式比例溢流阀基础上设置高精度压力传感器及配置SBT-B9109型电控放大器，其重复精度、线性度、滞环均低于0.5%，频宽10,15Hz。作为我国唯一一家引进德国比索公司比例电磁铁技术的安阳精密液压电器元件厂对德国技术又作一些改进，用日本线性轴承代替油轴承，电磁铁磁滞从,8%降低到4%左右，其它性能也有改善。
就我国的液压技术发展现状而言，对不含位置反馈、性能良好的电液比例阀有相当的市场需求，主要存在的是上批量和技术推广普及问题。 电液比例阀是广州机床研究所影响较大的名牌产品，早于70年代初已开发研制成功广研系列比例阀。和国外同类产品相比较，主要性能指标差距不大，但是该系列比例阀连接尺寸及电磁铁非标，工艺复杂，生产成本高，产量及规模难以扩大，有必要研制一种推广型电液比例阀对旧系列进行更新换代。 结构与特点
本课题主要研制应用较广的10通径先导式电液比例溢流阀。电液比例压
第55页 力阀与普通压力阀的区别在于后者是用手动调压的，而前者则是用比例电磁来调压的。电液比例溢流阀的设定压力由与输入电信号成比例的电磁力决定。当输入一电信号给比例电磁铁时，比例电磁铁将输出相应的电磁力推动先导阀中的针阀。来自系统的压力也作用于针阀上并与电磁力相平衡，如果系统压力升高而超过对应着的电磁力设定值，先导阀中的针阀打开系统压力将回复至设定值。从而系统压力基本上保持恒定。由于比例电磁铁的最大推力是一定的，所以不同压力等级要通过改变阀座孔径来获得。而不象普通溢流阀那样靠更换不同刚度的调节弹簧来得到。
本系列电液比例溢流阀的特点是:?针阀结构，工艺简单，易于制造;?电磁铁采用引进德国比索技术，同时在吸收消化的基础上提高性能;?阀连接尺寸符合国际及国家标准;?先导式电液比例溢流阀将普通先导溢流阀的先导级作安全及过渡块，加上电液比例先导压力阀，提高通用化程度;?电液比例控制放大器将采用可与德国力士乐产品交换的BD系列产品。 综上所述，选取先导型溢流阀，用电接点压力表及三位四通电磁阀进行控制。
选择: YDF-3-10B 电液比例溢流阀
最大工作压力:16MPa
流量:120L/min
介质:矿物油磷酸酯液压液
介质温度:-20~70?
-12 介质粘度: (2.8 ~ 380) ×10?6m .s
9.3 换向阀
换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。
(1)换向阀的分类
按结构形式可分:滑阀式、转阀式、球阀式。
按阀体连通的主油路数可分:两通、三通、四通„等。
按阀芯在阀体内的工作位置可分:两位、三位、四位等。
按操作阀芯运动的方式可分:手动、机动、电磁动、液动、电液动等。
按阀芯定位方式分:钢球定位式、弹簧复位式。
(2)滑阀式换向阀的结构:
阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。
阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也可以是三台肩五沉割槽。当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽，接通或关闭与沉
第56页 割槽相通的油口。
(3)换向阀的性能:
换向可靠性:换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置; 换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。
压力损失:包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超过1MPa。
内泄漏量:滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高， 内泄漏越大。泄漏不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此阀芯与阀体要同心，并要有足够的封油长度。
换向平稳性:就是要求换向时压力 冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。
换向时间和换向频率:交流电磁铁的换向时间约为0.03~0.15s，直流电磁铁的换向时间约为0.1~0.3s;换行频率为60~240次/min。
(4)换向阀选择:
4WE10型电磁换向阀是电磁铁通电吸和时产生推力操纵的直动式换向滑阀，用以控制液体的通断和流动方向。该阀主要有阀体，一个或两个电磁铁，阀芯及一个或两个复位弹簧组成。当电磁铁未通电时，电磁铁的力经推杆作用在阀芯上，将其由静止位置推到所需的工作位置。由此使液流由P到A和B到T通，或者P到B和A到T通。当电磁铁断电后，阀芯被复位弹簧返回到其静止位置。在电磁铁不通电时可以推动手动按钮使阀芯运动。
功能:换向阀是利用阀芯与阀体间的相对运动来切换油路中液流的方向。
选择:4WE10E20/AW220NZ4 三位四通电磁换向阀
介质:矿物油，磷酸酯
介质温度:-30~80?
工作压力:A、B、P 腔31.5MPa，T 腔16 MPa
额定流量:100L/ min
电源电压:~ 220v
第57页
10 液压辅助元件选择与设计
液压辅助元件是组成液压传动系统心不可少的一部分、它包括蓄能器、过滤器、油箱、管件、压力计、压力计开关、热交换器等。除油箱通常需要自行设计外，其余皆为标准件。液压辅件的合理设计和选用在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能。 10.1 过滤器的选择
过滤器是液压系统中重要元件。它可以清除液压油中的污染物，保持油液清洁度，确保系统元件工作的可靠性。过滤器的工作能力，取决于滤芯的有效过滤面积，滤芯本身的性能，油的粘度与温度，过滤前后油的压力差以及油中固体颗粒的含量。过滤器出入口压差越大，阻力越小时，过滤器的出油能力越大。油液流经滤芯的速度越低，表面压力越小，则过滤精度越高。应尽可能选择液压阻力小的滤芯以延长滤芯的滤清周期。
过滤器按过滤原理区分主要有:表面型过滤器，深度型过滤器和磁性过滤器。结合滤材及使用范围考虑，则唱分为表面型和深度型两大类。
表面型过滤器是靠滤材表面的孔口阻截液流中的颗粒，属于这一类的有金属网，金属微孔板，线隙式，片式等过滤元件。表面型滤材的通径大小一般是均匀的，过滤机制比较单一，主要是直接阻截，凡尺寸大于通孔的颗粒被截留在液流上游一侧的滤材表面，则小于通孔的颗粒则进入下游。当滤材表面有限的孔口全部被截留的污染物堵塞后，滤芯前后的压差增加到最大值，其过滤作用也就停止了，所以表面型滤材的纳垢容量较少，但经过反向冲洗后，滤材表面的污染物可被清除干净，然后可重复使用。
深度型过滤器的滤材为多孔可透性材料，常用的有非织品纤维，如滤纸，复合滤纸，合成纤维，不锈钢丝毡;多孔刚性材料，如陶瓷，金属粉末烧结，天然和合成纤维织品等。这类滤材中有无数细长且迂回曲折的通道，每一通道中还可能有一些狭窄的横向空穴。当油液流过时，大颗粒污染物被阻截在滤材表面或内部通道的缩口处，而小颗粒污染物在重力，布朗扩散，静电力或惯性力作用下，有些可能被吸附在通道内壁表面，有些可能沉积在通道横向空穴内。所以深度型滤材的过滤机制既有直接阻截，又有吸附作用，过滤作用发生在滤材整个深度范围内。与表面型相比，深度型滤材的纳垢容量大，但被滤除的污染物不容易被清洗掉，所以只能一次性使用。
过滤器的设计主要根据工作压力和过滤精度的要求选择滤芯材料，按所要求的流量及选择的滤芯材料来计算过滤面积。
A滤芯的有效过滤面积
第58页
,q2,4L A,，10m,,p
式中: ——过滤器的额定流量，; qLminL
Pas,——油的动力粘度，; ,
2Lcm——滤芯材料的单位过滤能力，。 ,
由实验测定;在时(液体温度)，值为:特殊滤网，?,20,,0.003~0.006
纸质滤芯，线隙式滤芯，一般网式滤芯 ,,0.035,,10,,2
10.1.1 选择过滤器的基本要求和应考虑的项目
基本要求
1、 过滤精度应满足液压系统的要求
2、 具有足够大的过滤能力，压力损失小
3、 滤芯及外壳应有足够的强度，不致因油压而破坏
4、 有良好的抗腐蚀性，不会对油液造成化学的或机械的污染
5、 在规定的工作下，能保持性能稳定，有足够的耐久性
6、 清洗维护方便，更换滤芯容易
7、 结构尽量简单、紧凑
8、 价格低廉
需要考虑的项目(对滤油器)
1、 油路压力(正常工作压力、冲击压力)
2、 允许的最高负荷压差
3、 安全阀的设定值(必要时应考虑开启压力)
4、 联接形式与尺寸(进口、出口、其他)
5、 安装形式
6、 附件(阻塞指示装置、报警装置等) 对滤芯
1、 型式(可以再次使用、一次使用)
2、 过滤精度
3、 纳垢容量
4、 最高允许压差
第59页
5、 破坏压力
6、 典型性污染情况
10.1.2 过滤器的主要性能包括:
1、 过滤精度:也称绝对过滤精度，是指油液通过过滤器时，能
够穿过滤芯的球形污染物的最大直径(即过滤介质的最大孔
口尺寸数值)，单位mm。
2、 允许压力降:油液经过过滤器时，要产生压力降，其值与油
液的流量、粘度和混合油液的杂质数量有关。为了保持滤芯
不破坏或系统的压力损失不致过大，要限制过滤器最大允许
压力降。过滤器的最大允许压力降取决于滤芯的强度。
3、 纳垢容量:是过滤器在压力降达到规定值以前，可以滤除并
容纳的污染物数量。过滤器的纳垢容量越大，使用寿命越长。
一般来说，过滤面积越大，其纳垢容量也越大。
4、 过滤能力:也叫通油能力，指在一定压差下允许通过过滤器
的最大流量。
工作压力:不同结构形式的过滤器允许的工作压力不同，选择过滤器时应考虑 允许的最高工作压力。
10.1.3过滤器的主要类型
按滤心材料和结构形式的不同，过滤器可分为网式、线隙式、纸心式、烧结式过滤器及磁性过滤器等。本设计采用网式过滤器，下面独立介绍此种过滤器。在液压泵的吸油管路上，安装网式过滤器，以清除较大的颗粒杂质保护液压泵。为了不影响液压泵的吸油能力，过滤器的通油能力选为大于泵流量的2倍。
选择XU-100×80J
过滤精度:80μm
压力损失:<0.02MPa
流量:100L/min
通径:32mm
联接方式:螺纹联接
第60页
图 : 网式过滤器
外形尺寸:如图
M:M42×2
H,285mm
D,86mm
10.2 油管和管接头的选择
液压系统中使用的管件包括油管和管接头。油管用于在液压系统中输送油液，管接头用于油管与油管、油管与元件之间的联接。为了保证液压系统工作可靠，要求油管及管接头应有足够的强度、良好的密封性，并且压力损失小，拆装方便。
10.2.1 油管的选择
?液压系统中常用的油管有钢管、铜管、橡胶管、尼龙管及塑料管等，必须据系统的工作压力及其安装位置正确选用。钢管能承受高压，油液不易氧化，价格低廉，刚性好，但安装时不易歪曲，常用在装卸方便处。压力小于2.5MPa时，可用焊接钢管;压力大于2.5MPa时，选用冷拔无缝钢管。紫钢管可承受的压力为6.5~10MPa，安装时可根据需要歪曲成任意形状，适用于小型设备及内部安装不方便处。由于钢材短缺并且其抗振能力差，又易使油液氧化，应尽量少用。橡胶软管多用于两个相对部件之间的连接，分高压和低压两种。高压软管由耐油橡胶夹钢丝编织网制成，最高承受压力可达40MPa。低压软管由耐油橡胶夹麻线或棉线制成，承受压力在10MPa以下，常用于回油管路。橡胶软管安装方便，还能吸收部分液压冲击，但价格高，寿命短。尼龙管是新型油管，承受压力可达2.5~8MPa，用于低压系统或回油
第61页 管路。尼龙管可塑性大，加热后可任意弯曲和扩口，冷却后即定型，使用较方便，且价格便宜。
由于本设计为中压液压泵，压力高，故油箱辅助油路采用无缝钢管作为油管;油箱到制动器的油路采用橡胶软管。
?油管尺寸的确定
管路按其在液压系统中的作用分为主管路、泄油管路、控制管路和旁通管路，因为泄油管路和控制管路集中在集成块中，所以这里的管路主要是指主管路而言。
根据系统流量及压力:Q=49L/min ;p=13MPa选取油管:
公称通径:15mm (1/2in)
钢管外径:22mm
管接头连接螺纹:M22×1.5mm
管子壁厚:2mm
10.2.2 管接头的选择
管接头是油管与油管，油管与液压元件之间可拆卸的联接件，应满足联接牢固、密封可靠、掖阻小、结构紧凑、拆装方便等要求。
管接头的种类很多:
按接头的通路方向可分直通、直角、三角、四通、铰接等形式;
按其与油管的联接方式分，有管端扩口式、卡囊式、焊接式、扣压式等。
管接头与机体的联接常用圆锥螺纹和普通细牙螺纹。用圆锥螺纹联接时，
应外加防漏填料;用普通细牙螺纹联接时，应采用组合密封垫(熟铝合
金与耐油橡胶组合)，且应在被联接件上加工出一个小平面。 10.3 油箱的设计和计算
10.3.1 概述
油箱在液压系统中的主要功能是:
(1) 贮存供系统工作循环所需的油量;
(2) 散发系统工作过程中产生的一部分热量;
(3) 促进油液中的空气分离及消除泡沫;
(4) 为系统提供元件的安装位置。
过去认为，油箱还起到分离和沉积油液中污物的作用，但近期的液压系统污染控制理论，要求油箱不再是一个容纳污垢的场合，而要求在油箱中的油液本身是达到一定清洁度等级的油液，并以这样清洁的油液提供给液压泵和整个液压系统的工作回路，因此对油箱的设计、制造、运行和维护都应按照以上这些功能的要求来实施。
第62页 10.3.2油箱的构造和设计要点
(1)油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度;为满足散热要求，对于管路比较长的系统，还应考虑停车维修时能容纳油液自由流回油箱的容量;在油箱容积不能增大而又不能满足散热要求时，须要设冷却装置。
(2)设置过滤器。油箱一般都要设置过滤器，以保持油箱的油液具有允许的污染等级。
(3)设置油箱主要油口。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管o45口制成的斜角，以增大吸油及出油的截面，使油液流动时速度变化不致
H,2D过大。管口应面向箱壁。吸油管离箱底距离(D为管径)，距箱边不
h,3D小于3D。回油管离箱底距离。
(4)设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离和沉淀。隔板结构有溢流式标准型、回流式及溢流式等几种。另外还可根据需要在隔板上安置滤网。
(5)在开式油箱上部的通气孔上必须配置空气滤清器。兼作注油口用。油箱的注油口一般不从油桶中将油液直接注入油箱，而是经过滤车从注油口注入，这样可以保证注入油箱中的油液具有一定的污染等级。
(6)放油孔要设置在油箱底部最低的位置，使换油时油液和污染物能顺利地从放油孔流出。在设计油箱时，从结构上应考虑清洗换油的方便，设置清洗孔，以便于油箱内沉淀物的定期清理。
(7)当液压泵和电动机安装在油箱盖板上时，必须设置安装板。安装板在油箱上通过螺栓加以固定。
(8)为了能够观察向油箱注油的野味上市情况和在系统过程中看见液位高度，必须设置液位计。
GB3766,835、2、3amm(9)按中中规定:“油箱的底部应离地面150以上，以便于搬移、放油和散热”。
(10)为了防止油液可能落在地面上，可在油箱下部或上盖附近四周设置油盘。油盘必须有排油口，以便于油盘的清洁。
以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净之油箱的内壁应进行抛光或喷砂处理，
后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磷化处理。对于高水基或水、乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。
10.3.3 油箱结构辅助元件设计:
第63页 (1) 油箱必须具有足够大的容积，以满足散热要求，停车时能容纳液压
系统所有溶液，而工作时又保证适当的油液要求。
(2) 为保持油液清洁，吸、回油管应设置过滤器，安装位置要便于装拆
和清洗。油箱应有密封的顶益，顶盖上设有带滤油网的注油口，带空气过滤
器的通气扎。有时通气口和注油口可以兼用。
选择QUQ1-10×0.25(1.5*49=74L)
空气过滤精度:10μm
空气流量:0.25
油过滤网孔:0.5mm
温度适应范围:-20,100
外形尺寸:
D,41.3mm
D1,50mm
D2,44mm
D3,28mm
H,134mm
H1,82mm
螺栓规格GB30-1976::3-M4×12
(3) 吸油管及回油管应插入最低油面以下，以防吸油管吸空和回油冲溅
产生气泡。管口一般与箱底，箱壁的距离不小于管径D的三倍。
9
5
48
7
3
2
1
第64页
图:油箱简图
1. 滤油网 2.吸油管 3.油面指示器 4.油箱壁回油管 5.起吊环
6.放油阀7.隔板 8.回油管 9.空气过滤器
(4) 吸、回油管距离应尽量远，中间设置隔板，将吸、回油管隔开，以增加油的循环时间和距离，增大散热效果 ，并使油中的气泡和杂质有较长时间分离和沉淀，隔板的高度约为油面高度的2/3，另还根据需要在隔板上安装过滤网。
(5) 为便于放油，箱底应倾斜。
(6) 油箱的底部要距地面要150mm以上。以便散热、放油和搬移。为了防锈、防凝水，油箱内壁应涂耐油防锈涂料。
(7) 油箱壁上需安装液位计及油箱上安装温度计等。
选择YWZ-127T 型液位计。
工作温度:-20,100?
工作压力:0.1,0.15MPa
外形尺寸:
H=154mm
H1=127mm
H2=90mm
油箱上安装螺钉的光孔为φ11mm
(8)为防止油泵吸空，提高油泵转速，可设计充压油箱。特别对于自吸能力较差的油泵而又无设辅助泵时，用充压油箱能改善其自吸能力，一般冲气压为70,100kPa。
(9)油箱的内壁应进行喷砂处理，以清除焊渣和铁锈。待灰砂清理干净之后，按不同工作介质进行处理或者涂层。对于矿物油，常采用磁化处理。对于高水基或水、乙二醇等介质，则应采用与介质相容的涂料进行涂刷，以防油漆剥落污染油液。
10.3.4 油箱的设计:
按照油箱液面与大气是否相通，可分为开式油箱和闭式油箱。
(1) 开式油箱
开式油箱应用最广，油箱内的液面与大气相通。为了减少油液的污染，在油箱盖上设置空气滤清器。使入气与油箱内的空气经过滤清器相通。在潮湿地区应用的袖箱，在空气滤清器上还应装有一定量的干燥剂。图4.7为开式油箱示意图。
(2) 闭式油箱
第65页
闭式油箱有隔离式和充气式两种。
?隔离式油箱:开式油箱示意图此种油箱有带折叠器和带挠性隔离器的两种结构。其工作原理:当液压泵工作时，前一种油箱的折叠器可收缩或撑开;后一种油箱的挽性隔离器可鼓起或收缩。使外界空气不与油箱内液面接触，并保持液面上的压力为大气压力。一般折叠器或挠性隔离器的体积要比液压泵的最人流量大25,以上。为了防止油箱内液面压力低于大气压力的意外事故发生，需要安装低压报警器，自动停机装置或自动紧急补充液压油装置。
?充气油箱(又称压力油箱)其工作原理是将油箱完全封闭，通入经过滤清的压缩空气，使箱内压力高于外面大气压力。充气工具一般是压力为0.7,0. 8MPa的小型空压机或气源。压缩空气应经过滤清、干燥、减压(0.05,0.15MPa)后通到油箱液面之上。充气油箱的气压不宜过高，以免油液中溶入过量的空气，一般以0.05,0.07MPa为佳。为避免压力过大，充气油箱要设置气动安全阀。为避免压力不足，还需配备电接点压力表和报警器。这种油箱—船用在水下作业的液压设备上。
按照油箱的形状可分为矩形油箱和圆筒形油箱。
(1) 矩形油箱
矩形油箱是使用最为普通的—种油箱，它既便于制造、又能充分利用空间，故一般(容量小于2000L)都采用这种型式。
(2) 圆筒形油箱
圆筒形油箱通常用于容量较大的场合,它有立式和卧式两种。立式的由于油液深，上下部的温差较大，必须考虑使油箱内部的油液具有良好的循环。在内部清洁处理时和运输时部比较困难，因此这种油箱很少采用。所以容量较大的常用卧式圆筒形油箱，它们可按压力容器的方法来制造，两端可选用标准化尺寸的封头。制造和焊接工艺都很成熟，刚性也较好。
按照液压泵与油箱相对安装位置不同可分为上置式、下置式和旁置式三种。
(1) 上置式油箱
上置式油箱把液压泵等装置安装在油箱的上盖板上，其结构紧凑，应用极为普遍，尤其是需要经常移动的设备上。由于这种安置方法动力振动源在油箱盖板上，所以油箱体，尤其是上盖板必须具有较好的刚度。它的上盖板有设计成可拆下和不可拆下(焊死)的两种，有些专业生产油箱的厂商，对于较小的油箱进行系列化的批量生产，采用压铸件。
(2)旁置式油箱
第66页
旁置式油箱把液压泵等装置安装在油箱旁边。系统的流量和油箱的容量较大时常采用这种形式，尤其是在靠一个油箱给多台液压泵供油的场合。旁置油箱使油箱内液面高于泵的吸油口，从而使液压泵具有较好的吸油效果。设计时要注意，在泵的吸油口与油箱之间的管路上应设置一个手动截止阀、便于液压泵维修或拆卸时防止油箱的油外流。而这个截止阀上还必须要设置一个表明阀已开启的电信号开关和只有当该阀完全开启时，液压泵才能启动的连锁装置。
(3)下置式油箱
下置式油箱是把液压泵置于油箱底下，这种安置方法，可使设备的安装面积减少，也可使液压泵的吸入能力大为改善。这种安置方式，常常将油箱架高到使人能够在油箱底下穿越过去，以便对液压泵的安装与维修。
本设计根据具体的空间情况、安装及维修和经济性等各方面因素。选择开式的矩形下置式油箱。
容量的确定
(1)考虑的原则
油箱的容量是油箱的最基本参数。油箱的容量通常为液压泵每分钟排出体积额定值的3~5倍。对于安装位置受到限制的行走机械和设置冷却装置的设备，油箱的容量可选择偏小值，对于固定设备，空间位置不受限制及没有冷却装置，依靠油箱散热的设备，则应选择侗大值。采用定量泵或不带压力补偿的变量泵时，油箱的容量至少要大于泵每分钟排出体积的3倍以上。
当采用带压力补偿的变量泵时，应尽量提供至少为系统每分钟所需油液休积的平均值(以升计)三倍的油箱容量。
还要注意:当液压系统需要尖峰流量时，对应的油箱液面正好下降到最低点，此时，液面还应高于泵的吸油口75mm或3/2倍管径，二者中取大值。当液压系统，处于最大回油量时油箱液面达到最高位，此时油箱内还应有10,的储备容量(液面以上的空气容积)，以便形成与大气接触的自由液面，供热膨胀和空气从液体中分离之用。
(2)容量的计算
本设计属中压系统，所以，油箱的容量V 应为泵每分钟流量的5~7倍 前面章节已选择的泵的流量为:Q=49L/min L
因此，可以确定油箱的容量大概为
V,(5~7)Q,(5~7)，49,(245~343)LL
圆整到标准容量为:63L
液压泵站一般由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件和蓄能器组件等5个相对独立的部分组成。尽管这5个部分相对独立，但设计者在液压动力源装置的设计中，除了根据机器设备的工况特点和使用的具体要求合理
第67页 进行取舍外，经常需要将它们进行适当的组合，合理构成一个部件。 10.4 液压泵组的连接和安装方式
1、轴间连接方式
(1) 直接驱动型连接
?联轴器。由于泵轴在结构上一般不能承受额外的径向和轴向载荷，所以液压泵最好由原动机经联轴器直接驱动。并且使泵轴与驱动轴之间严格对中，轴线的同轴度误差不大于0.08mm。原动机与液压泵之间的联轴器宜采用带非金属弹性元件的挠性联轴器。其中梅花形弹性联轴器具有弹性、耐磨性、缓冲性及耐油性较高，制造容易、维护方便等优点，应用较多。
?花键连接。除了采用挠性联轴器外，原动机与液压泵之间还采用特殊的轴端带话键连接孔的原动机，将泵的话键轴直接插入原动机轴端。此种连接方式在省去联轴器的同时，还可以保证两轴间的同轴度。 (2) 间接驱动连接
如果液压泵不能经联轴器由原动机直接驱动，而需要通过齿轮传动、链传动或皮带传动间接驱动时，液压泵轴所受的径向载荷不得超过泵制造厂的规定值，否则带动泵轴的齿轮、链轮或皮带轮应架在另外设置的轴承上。此种连接方式也应满足规定的同轴度要求。
选择:
标准:GB/T 5843-1986
名称:凸缘联轴器
从动端:
型号:YL3
额定转矩:Tn=25(N.m)
许用转速:[n]=10000(r/min)\钢
轴孔直径:d(H7) =20(mm)
轴孔长度:L\Y 型=52(mm)
D=90(mm)
D1=69(mm)
螺栓\数量:n=3(3)
螺栓\直径M=M8(mm)
L0\Y 型=108(mm)
重量?1.99(kg)
转动惯量=0.0060(kg.m^2)
第68页
主动端:
型号=YL3
额定转矩Tn=25(N.m)
许用转速[n](r/min)\铁=6400 许用转速[n]=10000(r/min)\钢 轴孔直径d(H7)=24(mm) 轴孔长度L =52(mm)
D=90(mm)
D1=69(mm)
螺栓数量:n=4
螺栓直径:M=M8(mm) L0 =108(mm)
重量?1.99(kg)
转动惯量=0.0060(kg.m^2) 则所选的联轴器为: GB 5843 - 86
YL 联轴器YA
2、液压泵组的安装方式 (1) 角形支架卧式安装 (2) 形罩立式安装
(3) 脚架钟形罩卧式安装 (4) 支架钟形罩卧式安装
第69页
11 液压系统的安装、使用和维护 11.1 液压系统的安装
液压系统的安装是液压系统能否正常运行的一个重要环节。
1. 安装人员
液压传动系统虽然与机械传动系统有大量相似之处，但是液压传动系统确实有它的特性。经过专业培训，并有一定安装经验的人员才能从事液压系统的安装。
2. 审查液压系统
主要是审查该项设计能否达到预期的工作目标，能否实现机器的动作和达到各项性能指标。安装工艺有无实现的可能。全面了解设计总体各部分的组成，深入地了解各部分所起的作用。审查的主要内容包含以下几点:
1) 审查液压系统的设计
2) 鉴定液压系统原理图的合理性
3) 评价系统的制造工艺水平
4) 检查并确认液压系统的净化程度
5) 液压系统零部件的确认
3. 安装前的技术准备工作
液压系统在安装前，应按照有关技术资料做好各项准备工作。
1) 技术资料的准备与熟悉
液压系统原理图、电气原理图、管道布置图、液压元件、辅件、管件清单和有关元件样本等，这些资料都应准备齐全，以便工程技术人员对具体内容和技术要求逐项熟悉和研究。
2) 物资准备
按照液压系统图和液压件清单，核对液压件的数量，确认所有液压元件的质量状况。尤其要严格检查压力表的质量，查明压力表交验日期，对检验时间过长的压力表要重新进行校验，确保准确可靠。
3) 质量检查
液压元件在运输或库存过程中极易被污染和锈蚀，库存时间过长会使液压元件中的密封件老化而丧失密封性，有些液压元件由于加工及装配质量不良使性能不可靠，所以必须对元件进行严格的质量检查。
A. 液压元件质量检查
a) 各类液压元件型号必须与元件清单一致。
第70页 b) 要查明液压元件保管时间是否过长，或保管环境不合要求，应
注意液压元件内部密封件老化程度，必要时要进行拆洗、更换、
并进行性能测试。
c) 每个液压元件上的调整螺钉、调节手轮、锁紧螺母等都要完整
无损。
d) 液压元件所附带的密封件表面质量应符合要求、否则应予更换。 e) 板式连接元件连接平面不准有缺陷。安装密封件的沟槽尺寸加
工精度要符合有关标准。
f) 管式连接元件的连接螺纹口不准有破损和活扣现象。 g) 板式阀安装底板的连接平面不准有凹凸不平缺陷，连接螺纹不
准有破损和活扣现象。
h) 将通油口堵塞取下，检查元件内部是否清洁。
i) 检查电磁阀中的电磁铁芯及外表质量，若有异常不准使用。 j) 各液压元件上的附件必须齐全。
B. 液压辅件质量检查
a) 油箱要达到规定的质量要求。油箱上附件必须齐全。箱内部不
准有锈蚀，装油前油箱内部一定要清洗干净。
b) 所领用的滤油器型号规格与设计要求必须一致，确认滤芯精度
等级，滤芯不得有缺陷，连接螺口不准有破损，所带附件必须
齐全。
c) 各种密封件外观质量要符合要求，并查明所领密封件保管期限。
有异常或保管期限过长的密封件不准使用。
d) 蓄能器质量要符合要求，所带附件要齐全。查明保管期限，对
存放过长的蓄能器要严格检查质量，不符合技术指标和使用要
求的蓄能器不准使用。
e) 空气滤清器用于过滤空气中的粉尘，通气阻力不能太大，保证
箱内压力为大气压。所以空气滤清器要有足够大的通过空气的
能力。
C. 管子和接头质量检查
a) 管子的材料、通径、壁厚和接头的型号规格及加工质量都要符合设计要求。
b) 所用管子不准有缺陷。有下列异常，不准使用:
i. 管子内、外壁表面已腐蚀或有显著变色。
ii. 管子表面伤口裂痕深度为管子壁厚的10%以上。
第71页 iii. 管子壁内有小孔。
iv. 管子表面凹入程度达到管子直径的10%以上。 c) 使用弯曲的管子时，有下列异常不准使用:
i. 管子弯曲部位内、外壁表面曲线不规则或有锯齿形。 ii. 管子弯曲部位其椭圆度大于10%以上。
iii. 扁平弯曲部位的最小外径为原管子外径的70%以下。 d) 所用接头不准有缺陷。若有下列异常，不准使用: i. 接头体或螺母的螺纹有伤痕、毛刺或断扣等现象。 ii. 接头体各结合面加工精度未达到技术要求。
iii. 接头体与螺母配合不良，有松动或卡涩现象。 iv. 安装密封圈的沟槽尺寸和加工精度未达到规定的技术要求。 e) 软管和接头有下列缺陷的不准使用:
i. 软管表面有伤皮或老化现象。
ii. 接头体有锈蚀现象。
iii. 螺纹有伤痕、毛刺、断扣和配合有松动、卡涩现象。 f) 法兰件有下列缺陷不准使用:
i. 法兰密封面有气孔、裂缝、毛刺、径向沟槽。 ii. 法兰密封沟槽尺寸、加工精度不符合设计要求。 iii. 法兰上的密封金属垫片不准有各种缺陷。材料硬度应低于法兰
硬度。
4. 液压管道的安装要求
液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是
关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一。
1) 布管设计和配管时都应先根据液压原理图，对所需连接的组件、液
压元件、管接头、法兰作一个通盘的考虑。
2) 管道的敷设排列和走向应整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂
直布管，水平管道的不平行度应?2/1000;垂直管道的不垂直度应
?2/400。用水平仪检测。
mm3) 3、平行或交叉的管系之间，应有10以上的空隙。 4) 管道的配置必须使管道、液压阀和其它元件装卸、维修方便。系统
中任何一段管道或元件应尽量能自由拆装而不影响其它元件。 5) 配管时必须使管道有一定的刚性和抗振动能力。应适当配置管道支
架和管夹。弯曲的管子应在起弯点附近设支架或管夹。管道不得与
支架或管夹直接焊接。
第72页 6) 管道的重量不应由阀、泵及其它液压元件和辅件承受;也不应由管
道支承较重的元件重量。
7) 较长的管道必须考虑有效措施以防止温度变化使管子伸缩而引起的
应力。
8) 使用的管道材质必须有明确的原始依据材料，对于材质不明的管子
不允许使用。
9) 液压系统管子直径在50mm以下的可用砂轮切割机切割。直径
50mm以上的管子一般应采用机械加工方法切割。如用气割，则必
须用机械加工方法车去因气割形成的组织变化部分，同时可车出焊
接坡口。除回油管外，压力由管道不允许用滚轮式挤压切割器切割。
管子切割表面必须平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面与
管子轴线应垂直。
10) 一条管路由多段管段与配套件组成时应依次逐段接管，完成一段，
组装后，再配置其后一段，以避免一次焊完产生累积误差。 11) 为了减少局部压力损失，管道各段应避免断面的局部急剧扩大或缩
小以及急剧弯曲。
12) 与管接头或法兰连接的管子必须是一段直管，即这段管子的轴心线
应与管接头、法兰的轴心是平行、重合。此直线段长度要大于或等
于2倍管径。
mmmm13) 外径小于30的管子可采用冷弯法。管子外径在30,50时可
mm采用冷弯或热弯法。管子外径大于50时，一般采用热弯法。 14) 焊接液压管道的焊工应持有有效的高压管道焊接合格证。 15) 焊接工艺的选择:乙炔气焊主要用于一般碳钢管壁厚度小于等于
mmmm2的管子。电弧焊主要用于碳钢管壁厚大于2的管子。管子
mm的焊接最好用氩弧焊。对壁厚大于5的管子应采用氩弧焊打底，
电弧焊填充。必要的场合应采用管孔内充保护气体方法焊接。 16) 焊条、焊剂应与所焊管材相匹配，其牌号必须有明确的依据资料，
有产品合格证，且在有效使用期内。焊条、焊剂在使用前应按其产
品说明书规定烘干，并在使用过程中保持干燥，在当天使用。焊条
药皮应无脱落和显著裂纹。
17) 液压管道焊接都应采用对接焊。焊接前应将坡口及其附近宽10,
mm20处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。 18) 管道与法兰的焊接应采用对接焊法兰，不可采用插入式法兰。 19) 管道与管接头的焊接应采用对接焊，不可采用插入式的形式。
第73页 20) 管道与管道的焊接应采用对接焊，不允许用插入式的焊接形式。 21) 液压管道采用对接焊时，焊缝内壁必须比管道高出0.3,0.5。不mm
允许出现凹入内壁的现象。在焊完后，再用锉或手提砂轮把内壁中
高出的焊缝修平。去除焊渣、毛刺，达到光洁程度。 22) 对接焊焊缝的截面应与管子中心线垂直。
23) 焊缝截面不允许在转角处，也应避免在管道的两个弯管之间。 24) 在焊接配管时，必须先按安装位置点焊定位，再拆下来焊接，焊后
再组装上整形。
25) 在焊接全过程中，应防止风、雨、雪的侵袭。管道焊接后，对壁厚
小于等于5的焊缝，应在室温下自然冷却，不得用强风或淋水强mm
迫冷却。
26) 焊缝应焊透，外表应均匀平整。压力管道的焊缝应抽样探伤检查。 27) 管道配管焊接以后，所有管道都应按所处位置预安装一次。将各液
压元件、阀块、阀架、泵站连接起来。各接口应自然贴和、对中，
不能强扭连接。当松开管接头或法兰螺钉时，相对结合面中心线不
许有较大的错位、离缝或跷角。如发生此种情况可用火烤整形消除。 28) 可以在全部配管完毕后将管夹与机架焊牢，也可以按需求进行。 29) 管道在配管、焊接、预安装后，再次拆开进行酸洗磷化处理。经酸
洗磷化后的管道，向管道内通入热空气进行快速干燥。干燥后，如
在几日就复装成系统、管内通入液压油，一般可不作防锈处理，但
应妥善保管。如须长期搁置，需要涂防锈涂料，则必须在磷化处理
48小时后才能涂装。应注意，防锈涂料必须能与以后管道清洗时的
清洗液或使用的液压油相容。
30) 管道在酸洗、磷化、干燥后再次安装起来以前，需对每一根管道内
壁先进行一次预清洗。预清洗完毕后应尽早复装成系统，进行系统
的整体循环净化处理，直至达到系统设计要求的清洁度等级。 31) 软管的应用只限于以下场合:
――设备可动元件之间
――便于替换件的更换处
――抑制机械振动或噪声的传递处
32) 软管的安装一定要注意不药使软管和接头造成附加的受力、扭曲、
急剧弯曲、磨擦等不良工况。
33) 软管在装入系统前，也应将内腔及接头清洗干净。 5. 液压件安装要求
第74页 1) 泵的安装
a) 在安装时，油泵、电动机、支架、底座各元件相互结合面上必须无
锈、无凸出斑点和油漆层。在这些结合面上应涂一薄层防锈油。 b) 安装液压泵、支架和电动机时，泵与电动机两轴之间的同轴度允差，
平行度允差应符合规定，或者不大于泵与电动机之间联轴器制造商
推荐的同轴度、平行度要求。
c) 直角支架安装时，泵支架的支口中心高，允许比电动机的中心高略
高0,0.8mm，这样在安装时，调整泵与电动机的同轴度时，可只
垫高电动机的底面。允许在电动机与底座的接触面之间垫入图样未
规定的金属垫片(垫片数量不得超过3个，总厚度不大于0.8mm)。
一旦调整好后，电动机一般不再拆动。必要时只拆动泵支架，而泵
支架应有定位销定位。
d) 调整完毕后，在泵支架与底板之间钻、铰定位销孔。再装入联轴器
的弹性耦合件。然后用手转动联轴器，此时，电动机、泵和联轴器
都应能轻松、平滑地转动，无异常声响。
2) 集成块的安装
a) 阀块所有各油流通道内，尤其是空与孔贯穿交叉处，都必须仔细去
净毛刺，用探灯伸入到孔中仔细清除、检查。阀块外周及各周棱边
必须倒角去毛刺。加工完毕的阀块与液压阀、管接头、法兰相贴合
的平面上不得留有伤痕，也不得留有划线的痕迹。 b) 阀块加工完毕后必须用防锈清洗液反复用加压清洗。各孔流道，尤
其是对盲孔应特别注意洗净。清洗槽应分粗洗和精洗。清洗后的阀
块，如暂不装配，应立即将各孔口盖住，可用大幅的胶纸封在孔口
上。
c) 往阀块上安装液压阀时，要核对它们的型号、规格。各阀都必须有
产品合格证，并确认其清洁度合格。
d) 核对所有密封件的规格、型号、材质及出厂日期(应在使用期内)。 e) 装配前再一次检查阀块上所有的孔道是否与设计图一致、正确。 f) 检查所用的连接螺栓的材质及强度是否达到设计要求以及液压件生
产厂规定的要求。阀块上各液压阀的连接螺栓都必须用测力扳手拧
紧。拧紧力矩应符合液压阀制造厂的规定。
g) 凡有定位销的液压阀，必须装上定位销。
h) 阀块上应订上金属制的小标牌，标明各液压阀在设计图上的序号，
各回路名称，各外接口的作用。
第75页
i) 阀块装配完毕后，在装到阀架或液压系统上之前，应将阀块单独先
进行耐压试验和功能试验。
6. 液压系统清洗
液压系统安装完毕后，在试车前必须对管道、流道等进行循环清洗。使系统清洁度达到设计要求
1) 清洗液要选用低粘度的专用清洗油，或本系统同牌号的液压油。
2) 清洗工作以主管道系统为主。清洗前将溢流阀压力调到0.3,
0.5，对其它液压阀的排油回路要在阀的入口处临时切断，将主MPa
管路连接临时管路，并使换向阀换向到某一位置，使油路循环。
3) 在主回路的回油管处临时接一个回油过滤器。滤油器的过滤精度，
一般液压系统的不同清洗循环阶段，分别使用30、20、10μmμmμm
的滤芯;伺服系统用20、10、5滤芯，分阶段分次清洗。μmμmμm
清洗后液压系统必须达到净化标准，不达净化标准的系统不准运行。
4) 复杂的液压系统可以按工作区域分别对各个区域进行清洗。
5) 清洗后，将清洗油排尽，确认清洗油排尽后，才算清洗完毕。
6) 确认液压系统净化达到标准后，将临时管路拆掉，恢复系统，按要
求加油。
11.2 调试
液压系统的调试应在相关的土建、机械、电气、仪表以及安全防护等工程确认具备试车条件后进行。现场调试步骤如下。
(1) 验收，清点到货内容是否与装箱单相符，部件、附件、随机工具和文件是否安全，目测检查有无运输中的损坏或污染。
(2) 把机组和各部件安装就位，并进行必要的找正和固定。
(3) 连接机器中的液压执行器，冲洗较长的管子和软管。
(4) 检查电源电压，然后连接动力线路和控制线路。根据需要连接冷却水源。检查泵的旋转方向的正确性。
(5) 用规定的油液灌注油箱。加油不要超过最高液面标志。加油过程中要特别注意清洁。例如打开油筒前，要彻底清理筒顶和筒口，以防泥土与其他污染物进入油液;向油箱输送油液时，只能使用清洁的容器和软管。最好采用带有过滤器的输油泵。在油箱注油管提供200目的滤网。并确保过滤器是专为系统所需油液品种所使用。
(6) 点动驱动电机或使内燃机怠速，检查旋转方向。
(7) 在可能的最高点给液压系统放气。旋松气塞或管接头。操作换向阀
第76页 并使执行器伸出缩回若干次。逐步加大负载，提高压力阀的设定值。当油箱中不再有泡沫，执行器不再爬行、系统不再有异常噪声时，表明放气良好，旋紧放气阀(塞)等。
(8) 在管路内充满油液而所有执行器都外伸的情况下，补油至油箱最低液面标志。
(9) 根据需要给泵壳体注油。打开吸油管截止阀。
(10) 先把压力控制阀、流量控制阀和变量泵的压力调节器调整到低设定值。方向控制阀置于中立。
(11) 蓄能器应充气到充气压力。按绝对压力计算时，用于蓄能的蓄能器，其充气压力应为系统最低工作压力的0.8,0.9倍，但不要低于系统最高工作压力的25%;用于吸收液压冲击和脉动的蓄能器的冲气压力应为蓄能器回路额定压力的0.5,0.8倍。
(12) 进行机器跑合。逐渐提高设定值，直到按制造厂的说明书最终调整压力控制阀(含压力继电器)、流量控制阀;液压泵变量调节器、时间继电器等。使机器满载运行时，监测稳态工作温度。
(13) 重新拧紧螺栓和接头，以防泄漏。
(14) 清理或更换滤芯
11.3 液压系统的合理使用
做到液压系统的合理使用，必须注意以下事项:
1、油箱中的液压油液应经常保持正常液面。管路和液压缸的容量很大时，最初应故人足够数量的油液，在启动之后，由于油液进入了管路和液压缸，液面会下降，甚至使过滤器露出液面，因此必须再一次补充油液。在使用过程中，还会发生泄漏(应该在油箱上设置液面计，以便经常观察和补充油液。
2、液压油液应经常保持清洁。检查油液的清洁应经常和检查油液面同时进行。
3、换油时的要求如下。
(1)更换的新油液或补加的油液必须符合本系统规定使用的油液牌
号，并应经过化验，符合规定的指标。
(2)换油液时须将油箱内部的旧油液全部放完，并且冲洗合格。
(3)新油液过滤后再注入油箱，过滤精度不得低于系统的过滤精度。
(4)新油液加入油箱前，应把流入油箱的主回油管拆开，用临时油
桶接油。点动液压泵电动机，使新油将管道内的旧油“推出”(置换出来)，
第77页 如在液压泵转动时，操纵液比缸的换向阀，还可将缸内的旧油置换出来。
(5)加油液时，注意油桶口、油箱口、滤油机进出油管的清洁。
(6)油箱的油液量在系统(管路和元件)充满油液后应保持在规定液位范围内。
(7)更换液压油(液)的期限，因油(液)品种，工作环境和运行工况 不同而有很大不同。一船来说，在连续运转，高温、高湿、灰尘多的地方，需要缩短换油的周期。
4、油温应适当。油箱的油温不能超过60?，一般液压机械在35~60?范围内工作比较合适。从维护的角度看，也应绝对避免油温过高。若油温有异常的上升时，应进行检查。常见有如下原因:
(1)粘度太高;
(2)外界的影响(例如开关炉门的油压装置等);
(3)回路设计不好，例如效率太低，采用的元件的容量太小、流速过高等所致;
(4)油箱容量小，散热慢(一般来说，油箱容量在油泵每分钟排油量的3 倍以上);
(5)阀的性能不好，例如容易发生振动就可能引起异常发热;
(6)油质变坏，阻力增大;
(7)冷却器的性能不好，例如水量不足，管道内有水垢等。 5、回路里的空气应完全清除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比，所以随着载荷的变动、液压缸的运动也要受到影响(例如机床的切削力是经常变化的，但需保持送进速度平稳，所以应特别避免空气混入)。
另外空气又是造成油液变质和发热的重要原因，所以应特别注意下列事项:
(1)为了防止回油管回油时带入空气，回油管必须插入油面以下;
(2)入口过滤器堵塞后，吸入阻力大大增加，溶解在油中的空气分离出来，产生所谓空蚀现象;
(3)吸入管和泵轴密封部分等各个低于大气压的地方应注意不要漏入空气;
(4)油箱的液面要尽量大些，吸油侧和回油侧要用隔板隔开，以达到消除气泡的目的;
(5)管路及液压缸的最高部分均要有放气孔，在启动时应放掉其中的空气。
第78页 6、装在室外的液压装置使用时应注意以下事项:
(1)随着季节的不同室外温度变化比较剧烈，因此尽可能使用粘度指数大的油;
(2)由于气温变化，油箱中水蒸气会凝成水滴，在冬天应每一星期进行一次检查，发现后立即除去;
(3)在室外因为脏物容易进入油中，因此要经常换油。 7、在初次启动液压泵时，应注意以下事项:
(1)向泵里灌满工作介质;
(2)检查转动方向是否正确
(3)入口和出口是否接反;
(4)用手试转;
(5)检查吸油侧是否漏入空气;
(6)在规定的转速内启动和运转。
8、在低温下启动液压泵时，应注意以下事项:
(1) 在寒冷地带或冬天启动液压泵时，应该开开停停，往复几次使油温上升，液压装置运转灵活后，再进入正式运转。
(2) 在短时间内用加热器加热油箱，虽然可以提高油温，但这时泵等装置还是冷的，仅仅油是热的，很容易造成故障，应该注意。 9、其他注意事项:
(1) 在液压泵启动和停止时，应使溢流阀卸荷;
(2) 溢流阀的调定压力不得超过液压系统的最高压力;
(3) 应尽量保持电磁阀的电压稳定，否则可能会导致线圈过热;
(4) 易损零件，如密封田等，应经常有备品，以便及时更换。
11.4 保养
1. 按设计规定和工作要求，合理调节液压系统的工作压力与工作速度。
压力阀、调速阀调到所要求的数值时，应将调节螺钉紧固，防止松
动。
2. 液压系统生产运行过程中，要注意油质的变化状况，要定期取样化
验，若发现油质不符合要求，要进行净化处理或更换新油液。 3. 液压系统油液工作温度不得过高。
4. 为保证电磁阀正常工作，应保持电压稳定，其波动值不应超过额定
电压的5%,10%。
第79页 5. 电气柜、电气盒、操作台和指令控制箱等应有盖子或门，不得敞开
使用。
6. 当系统某部位产生异常时，要及时分析原因进行处理，不要勉强运
转。
7. 定期检查冷却器和加热器工作性能。
8. 经常观察蓄能器工作性能，若发现气压不足或油气混合，要及时充
气和修理。
9. 高压软管、密封件要定期更换。
10. 主要液压元件定期进行性能测定，实行定期更换维修制。 11. 定期检查润滑管路是否完好，润滑元件是否可靠，润滑油脂量是否
达标。
12. 检查所有液压阀、液压缸、管件是否有泄漏。
13. 检查液压泵或马达运转是否有异常噪声。
14. 检查液压缸运动全行程是否正常平稳。
15. 检查系统中各测压点压力是否在允许范围内，压力是否稳定。 16. 检查系统各部位有无高频振动。
17. 检查换向阀工作是否灵敏。
18. 检查各限位装置是否变动。
第80页
结 论
毕业设计是我们每个大学生大学生活的最后一个重要环节，是对大学四年学习过程综合能力的考核。对每个学生来说，毕业设计都很重要。它既
总结
初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf
了我们大学所学的理论知识，又给我们提供了应用所学知识的和锻炼动手能力的机会，是对大学四年学习的检验与完善。经过三个多月的现场实习和近三个月的专业设计，毕业设计已接近尾声。
本次毕业设计的题目是矿山提升机卸载液压系统的设计。本次所设计的液压系统，既借鉴了前人已有的优秀成果，同时通过查阅了大量相关资料，结合自己的实际题目，把以前学到的理论知识具体地应用到这次设计中，渗入了自己的思考。
通过本次毕业实习与设计，我学会了如何查阅资料，如何应用已学的知识，体会到了所学知识的重要性，逐渐形成了一套自己的提出问题、分析问题以及解决问题的思路。这些都会使自己的将来的学习和工作受益非浅。由于所学知识有限，实践经验缺乏，因此，我的毕业设计中难免存在缺陷与不足，恳请各位老师及参阅者批评指正，我将在今后的学习与工作中不断改进与完善。
第81页 参考文献:
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1984
第82页
致 谢
在繁忙、疲惫与充实中度过了毕业设计的三个月，在这九十天的时间里，使我对专业知识有了一个较系统的重温，同时也使我对液压系统的设计有了一个全面的了解。
第83页
在本次毕业设计过程中，指导教师黄嘉兴、杨寅威、王忠宾、姚洪老师给了我许多重要的参考意见，特别是姚洪老师，定期和我讨论设计过程遇到的难题，给予了我极大的鼓励和耐心的教诲。无论是总体方案的确定、论文的撰写，还是图纸的绘制，都凝聚了他们大量的心血。值此毕业设计完成之际，谨向导师表以衷心的感谢，并致以崇高的敬意～
设计完成，也就意味着大学生活即将结束。在这大学生活和学习的四年时间中，得到过许多老师的帮助和支持。从班主任杨寅威老师到辅导员老师再到学院领导，他们都一直在关注着我。在此，我也向他们表示衷心的感谢，祝愿各位老师身体健康，工作顺利～在毕业实习的过程中还得到了实习单位的大力帮助，在这一并表示感谢。最后，感谢各位参阅教师在百忙之中给以评阅与指导。
此致
敬礼
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浙公网安备 33021202002483