啟閉機液壓控制系統(tǒng)設(shè)計

《啟閉機液壓控制系統(tǒng)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《啟閉機液壓控制系統(tǒng)設(shè)計（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、- . z. - 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 啟閉機液壓控制系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計要求： 1.一次、二次平安調(diào)壓保護(hù)，分別滿足啟門和閉門翻開液控單向閥的壓力控制要求，并起平安保護(hù)作用。 2.方向控制，實現(xiàn)啟門和閉門動作，在此功能里設(shè)置了消除換向沖擊的功能 使閘門啟、停平穩(wěn)。 3.任意位置鎖定，在任何開度均通過裝于油缸上的專用閥組實現(xiàn)平安鎖定，防止任何意外事故對閘門系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 4.雙缸啟、閉門同步功能，通過流量調(diào)速閥分別控制兩只油缸的油量，和流量，保證兩只油缸啟、閉門同步,開啟速度到達(dá)度到達(dá)0.5m/Min以上。 設(shè)計進(jìn)度：

2、 1.第一周：確定畢業(yè)設(shè)計題目 2.第二周：查閱資料 3.第三、四周：進(jìn)展初步的設(shè)計 4.第五周：對設(shè)計進(jìn)展修改 5.第六周：完成設(shè)計 6.第七周：打印 7.第八周：辯論 指導(dǎo)教師〔簽名〕： . z. - 摘要 該啟閉機液壓控制系統(tǒng)的功能是通過擬定好的液壓系統(tǒng)圖合理設(shè)計和連接各液壓元件來實現(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)壓力流量輸出正常后，讓電磁換向閥〔件號20.1〕電磁鐵YV2得電、YV3失電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥(件號20.1)，分兩股進(jìn)入二個調(diào)速整流裝置(件號22、23組合)，通過截止閥、鎖緊塊進(jìn)入液壓缸有桿腔；兩處無桿腔油液經(jīng)截

3、止閥(件號36.1、36.2)后合成一股，通過回油背壓閥19、回油濾油器回油箱，這便實現(xiàn)閥門提升動作；讓電磁換向閥電磁鐵YV3得電、YV2失電，壓力油經(jīng)換向閥 (件號20.1)分兩路經(jīng)單向節(jié)流閥(件號27.1)進(jìn)入液壓缸鎖緊塊成為控制油翻開鎖緊塊上的液控單向閥(件號31.1、31.2)， 有桿腔油液經(jīng)鎖緊塊、截止閥、調(diào)速整流閥、電磁換向閥、截止閥(件號36.1、36.2)進(jìn)入液壓缸無桿腔，油缸靠自重下降，如果無桿腔出現(xiàn)負(fù)壓，無桿腔可通過單向閥(件號12.3)從油箱補油，便實現(xiàn)關(guān)門動作。本啟閉機液壓系統(tǒng)構(gòu)造簡單，本錢低，效率高，操作簡單，維修方便，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：啟閉機，液壓系統(tǒng)

4、圖，液壓元件，液壓缸 . z. - 目錄 摘要II 1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與要求1 1.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟1 1.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求1 2 液壓系統(tǒng)圖的擬定3 2.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確實定3 2.2 根本方案的制定3 2.3 液壓系統(tǒng)圖的繪制5 3液壓缸的設(shè)計9 3.1 工況分析9 3.2 液壓缸主要幾何尺寸的計算9 3.3 液壓缸構(gòu)造參數(shù)的計算11 3.4 液壓缸主要零件的構(gòu)造、材料及技術(shù)要求17 4 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計20 4.1 液壓泵和電機的選擇20 4.2 油箱

5、容積的計算21 4.3 液壓啟閉機用油量的計算21 4.4 油管管徑的計算21 4.5 其它液壓元件的選擇22 5 液壓系統(tǒng)的性能驗算25 5.1 管路系統(tǒng)壓力損失的驗算25 5.2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升28 5.3 油箱的尺寸設(shè)計30 致32 參考文獻(xiàn)33 . z. - 1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成局部，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機的總體設(shè)計同時進(jìn)展。著手設(shè)計時，必須從實際出發(fā)，有機地結(jié)合各式各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出構(gòu)造簡單工作可靠，本錢低、效率高、操作簡單

6、、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 本次設(shè)計主要是啟閉機液壓系統(tǒng)的設(shè)計。綜合考慮弧形工作閘門液壓啟閉機油缸務(wù)必傾斜式布置，兩端鉸鏈連接，并且在油缸的上端吊頭與埋件軸以及下端吊頭與閘門吊耳連接處裝自潤滑球面滑動軸承，滿足使油缸自由擺動，并可以消除啟閉機或閘門由于安裝等誤差造成的對油缸的不利影響。油缸與管路之間采用軟管連接。 1.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)展。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下步驟進(jìn)展： 〔1〕進(jìn)展工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 〔2〕制定根本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 〔3〕選擇液壓元件； 〔4〕確定液壓執(zhí)行元件

7、的形式； 〔5〕液壓系統(tǒng)的性能驗算。 1.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求 設(shè)計要進(jìn)展每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定根本方案并進(jìn)展進(jìn)一步著手液壓系統(tǒng)各局部設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計容有關(guān)的其他方面了解清楚。 〔1〕主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； 〔2〕液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何； 〔3〕液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度； 〔4〕各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； 〔5〕對調(diào)速圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； 〔6〕自動化程度、操作控制方式的要求； 〔7〕對防塵、防爆、防寒、噪聲、平安可靠性的要求； 〔8〕對效率、本錢等方

8、面的要求。 本液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造，用于控制溢洪道弧門啟閉機油缸開啟和關(guān)閉的液壓系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有構(gòu)造緊湊、布局美觀、性能可靠、能耗低的優(yōu)點，其油缸工況符合用戶提供的原理要求。 本套液壓系統(tǒng)配有壓力控制器(*ML)、電接點溫度計(WSS*)、液位控制器(YKJD24)，可對系統(tǒng)壓力、油液溫度及液位高度實現(xiàn)自動控制。在閘門啟閉過程中，閘門開度及行程實行全程控制，通過電器、液壓動作進(jìn)展同步控制，實現(xiàn)自動調(diào)整同步。 2 液壓系統(tǒng)圖的擬定 2.1 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)確實定 通過工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過程中速度和載荷變化情況，為確定系統(tǒng)及各執(zhí)行元件的參數(shù)提供依據(jù)。 液壓系統(tǒng)的主要參

9、數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷。流量取決于執(zhí)行元件的運動速度和構(gòu)造尺寸。 表2.1 主要技術(shù)參數(shù) 序號 名稱 參數(shù) 備注 1 最大啟門力 2×630KN 2 最大閉門力 自重閉力 3 工作行程 1300mm 4 油缸徑 100mm 5 活塞桿直徑 70mm 6 油泵 32SCY14-1B 邵 液 7 電動機(滿足SL41) Y180L-4-B35 22KW1480rpm 8 有桿腔計算壓力 17.5Mpa 9 閘門關(guān)閉時間 約17min 10 閘門開

10、啟時間 約17min 11 系統(tǒng)壓力等級 25MPa 2.2 根本方案的制定 〔1〕制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定后，運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。 速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)

11、速度。此種調(diào)速方式構(gòu)造簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來到達(dá)調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 ?容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其構(gòu)造比較復(fù)雜。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排

12、回油箱。開式回路構(gòu)造簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其構(gòu)造緊湊，但散熱條件差。 〔2〕制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力圍工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用平安閥起平安保護(hù)作用。在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，*段時間不需要供油

13、，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 〔3〕制定順序動作方案 主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當(dāng)工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號使電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制連續(xù)的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當(dāng)泵正常運轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力,壓力

14、控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當(dāng)*一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時，回路中的壓力到達(dá)一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或翻開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 〔4〕選擇液壓動力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用平安閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 系統(tǒng)采用流量調(diào)速閥來控制液壓啟閉機兩側(cè)油缸的進(jìn)出流量，實現(xiàn)同步運行和糾偏。同時并聯(lián)手動流量控制閥，便于設(shè)備調(diào)試和檢修

15、時操作油缸和閘門，最大程度地保證了閘門的平安和穩(wěn)定運行。 2.3 液壓系統(tǒng)圖的繪制 整機的液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要力求系統(tǒng)構(gòu)造簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，防止誤動作發(fā)生。盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)工作效率。為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件，關(guān)鍵部位要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時能迅速更換，保證主要部件連續(xù)工作。 各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號的常態(tài)位置繪制。系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動作，注明各液壓元件的序號以及各電磁鐵的代號，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件

16、的動作表。 本液壓系統(tǒng)原理圖如下： 圖2.1 液壓系統(tǒng)原理圖 本液壓控制系統(tǒng)由兩臺泵組供油，在通常情況下互為備用，同時啟動兩臺油泵可以同時開啟兩條門。 在設(shè)備初次調(diào)試前，請檢查液壓系統(tǒng)的各溢流閥、各平安溢流閥、各減壓閥的調(diào)壓手柄，確定都處于松開狀態(tài)，確定油箱已加滿液壓油，拆開主油泵泄油膠管，從油泵泄油口參加清潔的液壓油，直至充滿殼體，裝上主油泵泄油膠管，拆下電機的防護(hù)罩，按順時針方向手動盤車20～30圈，排盡油泵吸油區(qū)的空氣，裝上防護(hù)罩；點動主油泵電機，確定電機旋轉(zhuǎn)方向正確。 按原理圖要求連接好缸旁鎖緊塊、工作油缸，啟動任意一臺電機，空載運行5分鐘，確定電機油泵運行正常后，讓電磁鐵Y

17、V1得電，調(diào)節(jié)溢流閥〔件號11〕使壓力表1顯示壓力為1Mpa后，讓電磁換向閥(件號20.1)電磁鐵YV3得電，調(diào)節(jié)回油背壓溢流閥〔件號19〕，控制壓力表2顯示壓力為0.3Mpa，鎖緊調(diào)節(jié)螺母，然后電磁溢流閥(件號11)和溢流閥(件號21.1)配合調(diào)壓，使溢流閥(件號21.1)工作壓力7Mpa(壓力表1顯示)；讓電磁鐵YV1、YV2得電、YV3失電，逐級調(diào)節(jié)電磁溢流閥〔件號11〕和鎖緊閥塊上平安溢流閥〔件號30.1、30.2〕，使平安溢流閥溢流壓力為19Mpa，最后先松開電磁溢流閥(件號11)手柄，讓電磁鐵YV2、YV3失電、YV1得電，逐級調(diào)節(jié)電磁溢流閥(件號11)溢流閥控制壓力為18 Mpa

18、，配合調(diào)節(jié)工作油泵手動變量，使工作泵組輸出壓力和流量符合工況要求的壓力油，鎖緊所有壓力閥上的調(diào)節(jié)螺母，這便完成了對1*工作油泵和1*油缸組的壓力調(diào)試。用同樣的方法啟動2*油泵電機組，可完成對2*油缸組的壓力調(diào)試。 液壓系統(tǒng)動作說明： 本系統(tǒng)含二組工作油缸，其工作原理一樣，下面以1*油缸組為例作動作說明。 系統(tǒng)壓力流量輸出正常后，讓電磁換向閥〔件號20.1〕電磁鐵YV2得電、YV3失電，壓力油經(jīng)過電磁換向閥(件號20.1)，分兩股進(jìn)入二個調(diào)速整流裝置(件號22、23組合)，通過截止閥、鎖緊塊進(jìn)入油缸有桿腔；兩處無桿腔油液經(jīng)截止閥(件號36.1、36.2)后合成一股，通過回油背壓閥19、回油

19、濾油器回油箱，這樣便實現(xiàn)閥門提升動作；讓電磁換向閥電磁鐵YV3得電、YV2失電，壓力油經(jīng)換向閥 (件號20.1)分兩路經(jīng)單向節(jié)流閥(件號27.1)進(jìn)入油缸鎖緊塊成為控制油翻開鎖緊塊上的液控單向閥(件號31.1、31.2)，有桿腔油液經(jīng)鎖緊塊、截止閥、調(diào)速整流閥、電磁換向閥、截止閥(件號36.1、36.2)進(jìn)入油缸無桿腔，油缸靠自重下降，如果無桿腔出現(xiàn)負(fù)壓，無桿腔可通過單向閥(件號12.3)從油箱補油，這樣便實現(xiàn)關(guān)門動作。 速度及同步控制說明： 二組油缸控制方法一樣，下面以1*油缸組為例來說明。 工作油缸動作正常后，在閥門開啟、關(guān)閉過程中，調(diào)節(jié)左、右兩路調(diào)速整流裝置上調(diào)速閥〔件號23.1、

20、23.2〕可調(diào)節(jié)活塞桿退回、伸出速度，調(diào)速閥可無級調(diào)節(jié)活塞桿運動速度。所以，通過調(diào)節(jié)調(diào)速閥可到達(dá)兩只油缸根本同步。 在閘門啟閉過程中，同孔閘門兩只油缸要求同步，閘門開度方向不同步誤差不大于10mm。閘門開度及行程控制裝置全程實行自動檢測，當(dāng)左油缸運動速度快于右油缸運動速度，自動糾編儀發(fā)信，電磁換向閥(件號25.1)電磁鐵YV5得電，進(jìn)入左油缸的壓力油會經(jīng)過單向節(jié)流閥〔件號26.1〕、電磁換向閥〔件號25.1〕進(jìn)展分流而降低運動速度，調(diào)節(jié)節(jié)流閥〔件號26.1〕左端可控制分流量大??；當(dāng)右油缸運動速度快于左油缸運動速度，自動糾編儀發(fā)信，電磁鐵YV4得電，進(jìn)入右油缸的壓力油會經(jīng)過單向節(jié)流閥〔件號26

21、.1〕、電磁換向閥〔件號25.1〕進(jìn)展分流而降低運動速度，調(diào)節(jié)節(jié)流閥〔件號26.1〕右端可控制分流量大?。煌瑯釉陂y門關(guān)閉過程中，通過電磁換向閥〔件號25.1〕得失電，可實現(xiàn)工作油缸同步的自動微調(diào)整。 單孔閘門啟、閉操作：本系統(tǒng)具有閘門下滑自動提升功能，由于系統(tǒng)正常的泄漏，閘門長時間保壓會出現(xiàn)閘門自動下滑現(xiàn)象，當(dāng)閘門下滑50mm時，通過電器控制自動啟動系統(tǒng)進(jìn)展補壓實現(xiàn)提升，閘門提升至原位后發(fā)出報警；如繼續(xù)下滑至100mm，啟動備用電機油泵，將閘門提升運動至原來位置并發(fā)出報警，本系統(tǒng)能實現(xiàn)液壓啟閉的工作油泵與備用泵啟、停及切換控制等功能。 油箱液位控制說明： 按油箱的實際使用情況合理的安裝

22、面板式液位控制器，當(dāng)液位超過上限時，LVS1發(fā)出聲光報警，停頓往油箱加液壓油；當(dāng)液位低于下限液面時，LVS2發(fā)出聲光報警，停泵檢查液面下降原因，人工往油箱加油。 油箱油溫控制說明： 油箱安裝有兩個電接點溫度計〔件號9.1、9.2〕共設(shè)有四個發(fā)信點，當(dāng)液溫低于10℃時，TS1發(fā)出低溫報警，不能啟動電機；當(dāng)溫度高于60℃時，TS2發(fā)出高溫報警，延時5秒停泵檢查；當(dāng)油溫低于20℃時，TS3發(fā)信接通電加熱器；當(dāng)油溫到達(dá)40℃時，TS4發(fā)信斷開電加熱器。 表2.2 電磁鐵動作表 M1或M2 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV9 電機啟動

23、 + - 系統(tǒng)啟動 + + 閘門開啟 缸一過快 + + + - + - 缸二過快 + + + - - + 閘門關(guān)閉 缸一過慢 + + + - + + 缸二過慢 + + - + - + 閘門開啟 缸三過快 + + + - + - 缸四過快 + + + - - + 閘門關(guān)閉 缸三過慢 + + - + + -

24、缸四過慢 + + - + - + 3液壓缸的設(shè)計 3.1 工況分析 本次設(shè)計是啟閉機(一站控制兩門)的液壓系統(tǒng)，用于操作弧形門型液壓啟閉機，額定啟門力為，工作行程，容包括液壓油缸、液壓控制系統(tǒng)等。 根據(jù)操作弧形門液壓啟閉機運行的功能特點，對該啟閉機制訂的設(shè)計制造原則是："平安可靠，經(jīng)久耐用、技術(shù)先進(jìn)、操作簡單〞，在設(shè)計和制造方面，全面執(zhí)行技術(shù)條款的全部容。并可以同時開啟兩條門，開啟速度到達(dá)以上。 3.2 液壓缸主要幾何尺寸的計算 液壓缸的主要幾何尺寸，包括液壓缸的徑，活塞桿的直徑，液壓缸行程等。 液壓缸徑確實定 〔1〕初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分

25、析，此起重機的負(fù)載較大，按類型屬于起重運輸機械，初選液壓缸的工作壓力為。 〔2〕計算液壓缸的尺寸 表3.1和的關(guān)系 工作壓力 速度比 1.33 1.46~2 2 表3.2和的關(guān)系 1.15 1.25 1.33 1.46 2 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力選取速度比 再根據(jù)速度比選取和的關(guān)系： 查機械設(shè)計手冊，按標(biāo)準(zhǔn)?。?， 最大行程查機械設(shè)計手冊，選取最大行程 液壓缸的有桿腔工作壓力： 3.2.2 活塞桿穩(wěn)定性驗算 因為活塞桿長為，而活塞直徑為， ，需要對活塞桿進(jìn)展穩(wěn)定性驗算。 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界負(fù)荷,可按下式計算 在彎曲失

26、穩(wěn)臨界負(fù)荷時,活塞桿將縱向彎曲。因此活塞桿最大工件負(fù)荷按下式驗證。 式中 —活塞桿材料的彈性模數(shù)，鋼材： —活塞桿橫截面慣性矩，圓截面： —安裝及導(dǎo)向系數(shù) —平安系數(shù)，一般取 —安裝距 經(jīng)計算活塞桿穩(wěn)定性驗算合格。 3.2.3 液壓缸的有效面積 根據(jù)上面的結(jié)果，則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 有桿腔面積 3.2.4 液壓缸的行程 液壓缸的行程為。 3.2.5 液壓缸缸筒的長度 液壓缸缸筒的長度由液壓缸的行程決定，液壓缸缸筒長度。 3.3 液壓缸構(gòu)造參數(shù)的計算 液壓缸的構(gòu)造參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。 弧形工作閘門液壓啟閉機油缸

27、為傾斜式布置，兩端鉸接連接，并且在油缸的上端吊頭與埋件軸以及下端吊頭與閘門吊耳連接處裝自潤滑球面滑動軸承，滿足使油缸自由擺動，并可以消除啟閉機或閘門由于安裝等誤差造成的對油缸的不利影響。油缸與管路之間采用軟管連接。 3.3.1 缸筒壁厚δ的計算和校核 〔1〕壁厚的計算 查機械設(shè)計手冊，由上求得缸體徑標(biāo)準(zhǔn)值，得外徑。 可知 〔2〕液壓缸的缸筒壁厚的校核 缸的額定壓力,取。 液壓缸缸壁的材料選45號鋼，查金屬工藝學(xué)表6-5〔GB699-88〕，得其材料抗拉強度。 取平安系數(shù)為， =11.86mm<12.5mm 壁厚適宜。 3.3.2 液壓缸油口直徑的計算 式中 —液壓缸油口

28、直徑 —液壓缸徑 —液壓缸最大輸出速度 —油口液流速度 =0.02m=20mm 3.3.3 缸底厚度h的計算 該液壓缸為平形缸底且有油孔，其材料是45號鋼。 式中 —缸底厚度 —缸底油孔直徑 —試驗壓力 —液壓缸徑 —缸底材料的許用應(yīng)力，取平安系數(shù)n=5，則 由于缸的額定壓力，所以取 3.3.4 缸頭與法蘭的聯(lián)結(jié)計算 〔1〕聯(lián)結(jié)方式：螺栓聯(lián)結(jié) 〔2〕計算每個螺栓的總拉力F 選用6個螺栓均布在缸頭上，則 計算直徑 螺栓連接缸頭和法蘭，主要受到變載荷的作用，而影響零件疲勞強度的主要因素為應(yīng)力幅，故應(yīng)滿足疲勞強度條件 查機械原理與設(shè)計表15-3公式，設(shè)

29、螺栓直徑<14mm，取ε=1， =1，=2，=3.9。 求得 = 螺栓和被聯(lián)結(jié)件均為鋼制，采用金屬墊片，故取相對剛度系數(shù) 即有 由設(shè)計手冊，選M14，與原設(shè)相符。 3.3.5 缸頭厚度的計算 本液壓缸選用螺釘聯(lián)結(jié)法蘭，其計算方法如下： 式中 —法蘭厚度 —法蘭受力總和 —密封環(huán)徑 —密封環(huán)外徑 —螺釘孔分布圓直徑 —密封環(huán)平均半徑 —法蘭材料的許用應(yīng)力 均壓槽一般寬為0.4mm，深為0.8mm，O型密封圈的壓縮率為 W=〔，缸頭和法蘭的聯(lián)結(jié)是固定的，其密封也是固定的，取W=20%，即=0.2 得，為密封圈直徑。 ，，， 法蘭直徑和厚度確實定

30、 法蘭直徑取與缸頭直徑一樣，即 法蘭厚度取 3.3.7 缸蓋的聯(lián)結(jié)計算 聯(lián)接方式：螺栓聯(lián)接 缸體螺紋處的拉應(yīng)力為： 切應(yīng)力為： 合成應(yīng)力為： 式中 —螺紋擰緊系數(shù)，動載荷，取 —缸體螺紋處所受的拉力， —螺紋徑 —螺栓個數(shù)，取 —螺紋處的拉應(yīng)力 —螺紋材料的許用應(yīng)力， —平安系數(shù)，一般取 由設(shè)計手冊，取M14。 3.3.8 缸頭直徑和缸蓋直徑 取兩者一樣，即==++ 3.3.9 液壓缸主要尺寸確實定 圖3.1 液壓缸構(gòu)造圖 (1)最小導(dǎo)向長度 (2) 活塞的寬度 (3)導(dǎo)向套長 ， 取 (4)隔套長度 (5) 求液壓缸的

31、最大流量 啟門流量的計算： 無桿腔回油流量： 有桿腔進(jìn)油流量： 3.4 液壓缸主要零件的構(gòu)造、材料及技術(shù)要求 在液壓啟閉機液壓油缸各零部件材料的選擇上，嚴(yán)格按用戶要求和相關(guān)設(shè)計技術(shù)規(guī)執(zhí)行。油缸缸體材料采用優(yōu)質(zhì)無縫鋼管，活塞桿采用符合GB699的優(yōu)質(zhì)45*實心鍛鋼正火處理、銷軸材料采用鍛鋼40Cr調(diào)質(zhì)處理、并做無損探傷檢測，上端蓋、下端蓋及活塞、吊頭材料均采用45鋼鍛焊構(gòu)造、其焊縫為Ⅰ類焊縫、并按Ⅰ類焊縫進(jìn)展檢查和探傷。油缸活塞桿強度、油缸徑、活塞寬度、活塞導(dǎo)向桿長度及零部件的公差、配合的設(shè)計依據(jù)DL/T5167-2002、機械設(shè)計手冊等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，從設(shè)計上保障了油缸啟閉機性能的先進(jìn)

32、性及可靠性。 導(dǎo)向套用QA19-4材料，導(dǎo)向面的配合公差為H9和f8，粗糙度Ra0.2um~Ra0.3um。配合面的圓度公差為0.05mm，同軸度為0.03mm。 3.4.1 缸體 缸體端部連接構(gòu)造及缸體材料 液壓缸的工作壓力,其材料選用45號無縫鋼，并調(diào)質(zhì)到241-285HB，其構(gòu)造連接方式選用法蘭式連接。 液壓缸的缸體材料為優(yōu)質(zhì)無縫鋼管制作，強度高于ST5.2N，徑采用GB1184中的H9配合要求，外表粗糙度達(dá)Ra0.2，直線度要求達(dá)1000:0.1，圓度要求達(dá)0.25，孔口有導(dǎo)向角，粗糙度為Ra0.8，缸口采用法蘭連接，法蘭材料為45*鍛鋼，并經(jīng)正火處理。有關(guān)焊接采用氬弧焊，焊

33、前預(yù)熱，焊后局部高溫回火去應(yīng)力處理，并對焊縫進(jìn)展100%超聲波探傷，按4730-1級標(biāo)準(zhǔn)驗收。 技術(shù)要求 〔1〕缸體徑采用H8、H9配合。液壓缸采用O型橡膠密封，外表粗糙度Ra取0.3μm，需珩磨。 〔2〕缸體徑d的圓度公差值取10級精度，圓柱度公差值取8級精度。 〔3〕缸體端面T的垂直公差值選7級精度。 〔4〕為了防止腐蝕和提高壽命，缸體的外表應(yīng)鍍上厚度為30-40的鉻層，鍍后進(jìn)展珩磨或拋光。 3.4.2 缸蓋 液壓缸的缸蓋材料選用鍛焊鋼件，材料為45*并經(jīng)正火處理，并在其外表熔堆黃銅、青銅或其他材料。各配合處的圓柱度高于9級。 技術(shù)要求 〔1〕直徑根本尺寸〔同缸徑〕、〔根

34、本尺寸同活塞桿密封圈外徑〕的圓度公差值選取7級精度。 〔2〕與的同軸度公差值為。 〔3〕端面A、B與直徑軸心線的公差值選7級精度。 〔4〕導(dǎo)向孔的外表粗糙度為Ra0.4μm。 3.4.3 活塞 活塞與活塞桿的連接形式：螺紋連接 活塞與缸體的密封：O型密封圈密封 活塞的材料：選用45號鋼 活塞的技術(shù)要求 〔1〕活塞外徑與對徑的徑向跳動公差值選取7級精度。 〔2〕端面T對孔的軸線垂直度公差值選取7級精度。 〔3〕外徑的圓柱度公差值選取10級精度。 3.4.4 活塞桿 活塞桿的端部構(gòu)造：外螺紋連接 端部構(gòu)造尺寸：端部為螺紋連接，其活塞桿螺紋尺寸為螺紋M48，螺紋長為40。

35、 活塞桿構(gòu)造：活塞桿選用實心桿 活塞桿的材料：45號鋼 技術(shù)要求 〔1〕活塞桿和的圓度公差值選10級精度。 〔2〕活塞桿的圓柱度公差值選取7級精度。 〔3〕端面T的垂直度公差值選7級精度。 〔4〕活塞桿上的螺紋按7級精度加工。 〔5〕活塞桿上工作外表的粗糙度為Ra0.63μm。 〔6〕桿頭開有夾頭及導(dǎo)向角，外表硬度達(dá)HRC60以上。 3.4.5 活塞桿的導(dǎo)向、密封與防塵導(dǎo)向套 〔1〕材料：QA19-4 〔2〕導(dǎo)向套徑的配合，選為H8/f9，外表粗糙度為μm。 〔3〕密封：選用O型密封圈；防塵：防塵圈 3.4.6 液壓缸的緩沖裝置 緩沖裝置是為了防止和減少液壓運動時

36、的沖擊，通過節(jié)點產(chǎn)生壓力抵抗液壓推力、慣性力和載荷力，降低液壓桿的速度。該系統(tǒng)中活塞桿的運動速度較小，移動慣性不大，選用固定性的緩沖方式。 3.4.7 排氣裝置 當(dāng)系統(tǒng)長時間停頓工作，系統(tǒng)中的油液由于本身重量的作用和其他原因而流出，這時易使空氣進(jìn)入系統(tǒng)，如果液壓缸中有空氣或混入空氣，都會使液壓缸運動不平穩(wěn)，所以要安裝排氣裝置。 4 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計 4.1液壓泵和電機的選擇 油泵最高工作壓力、最大工作流量，電機功率的計算。 油泵工作壓力計算 液壓泵的出口壓力必需滿足系統(tǒng)中啟門的最大工作壓力〔〕，并考慮沿程壓力流量損失和油泵的使用工作壽命等因素，選取油泵出口壓力，根據(jù)招標(biāo)

37、文件要求，液壓系統(tǒng)油泵最高工作壓力應(yīng)滿足： 其中：〔油缸啟動額定工作壓力〕 〔平安系數(shù)〕 〔系統(tǒng)中沿程壓力損失〕 故： 油泵最大工作流量計算 油泵最大工作流量： 其中：為系統(tǒng)的泄漏系數(shù)：由于系統(tǒng)不允許有外漏，漏不能過大，所以取1.2。 ：為同時動作的液壓缸最大總工作流量，故： 油泵排量計算 其中：為油泵最大工作流量。 為電機工作轉(zhuǎn)速，選用三相異步電機，4級轉(zhuǎn)速故額定轉(zhuǎn)速。 則： 因此：油泵選用邵液公司提供的32SCY14-1B柱塞泵，排量，在轉(zhuǎn)速情況下，流量為，額定工作壓力為,排量可調(diào)。 電機功率計算 其中： 為電機效率取0.9 為液壓系統(tǒng)油泵出口壓力 則:

38、 選用： 電機，型號為Y180L-4-B35，轉(zhuǎn)速,電機功率為。 4.2 油箱容積的計算 一控二油箱體積的選取 油箱容積應(yīng)滿足檢修時使油缸無桿腔的油流回油箱，故油箱的容積計算如下： 油箱容積。即： 選取油箱容積為：。 4.3 液壓啟閉機用油量的計算 液壓系統(tǒng)工作用油量=〔油箱容積+油缸桿腔容積+管路容積〕×1.2，即： 液壓系統(tǒng)推薦采用46*抗磨液壓油(L-HM46) 4.4 油管管徑的計算 按設(shè)計要求，油管允許流速為： 壓力油： 吸油管： 回油管： 啟閉閘門過程中，壓力油管最大流量為有桿腔啟門進(jìn)油量〔、〕回油管最大流量即為四只油缸無桿腔啟門回流量根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案

39、，系統(tǒng)為差動閉門，油缸下腔油液流回油缸上腔。閘門關(guān)閉時，泵源提供壓力油翻開液控單向閥，其余油通過溢流閥直接補入上腔。 ，取 ，取 ，取 4.5 其它液壓元件的選擇 表4.1 液壓元件 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 01 不銹鋼油箱(1600L) 焊接件 1 邵液 02 Q11F-16P-G3/4 球閥 DN20 成品 2 奉化 03 32SCY14-1B 軸向柱塞泵(32ml/r) 成品 2 液壓 04 Y180L-4-B35 電機(22KW) 1440r/min 成品 2 電機 05 LH

40、N-250×20F-Y 回油濾油器(DC24) 成品 1 黎明 06 QLS1-1-10 吸濕空氣濾清器 成品 1 黎明 07 YWZ-500TA 液位液溫計 成品 1 遠(yuǎn)東 08 WSS*-411 (0～100%%d) 電接點雙金屬溫度計L=1200 成品 2 09 YKJD24-1000-120 液位控制器 DC24V L=1200 成品 1 黎明 10 DBW20-B-2-30/315G24NZ5L 電磁溢流閥 DN20 成品 1 北　液 11 S20A1-2 單向閥 成品 3 北　液 12 PPT-

41、1 測壓排氣接頭(M10*1) 成品 18 黎明 13 HFH1-E2-3-P-1.5 測壓軟管(M10*1) 成品 7 黎明 14 HFH1-P2-3-P-1.5 高壓軟管L=1.5二件，L＝1.2一件 成品 3 黎明 15 YN100-III(0-40MPa) 耐震壓力表 成品 2 海天 16 *ML-B070D2C11+*Z-CC43FCP40B 壓力控制器 成品 1 旋耐德 17 *ML-B300D2C11+*Z-CC43FCP40B 壓力控制器 成品 6 旋耐德 18 DB20-2-30/100YU/2 溢流閥

42、 DN20 成品 1 北　液 19 4WE10J31/CG24NZ5L 電磁閥 DN10 成品 2 北　液 20 ZDB10VB-2-200/ 溢流閥 DN10 成品 2 北　液 21 Z4S10-13B 整流板 成品 4 北　液 22 2FRM10-21/25 調(diào)速閥 DN10 成品 4 北　液 23 YN100-III(0-4MPa) 壓力表 成品 1 海天 24 4WE6E61/CG24NZ5L 電磁閥 DN6 成品 2 北　液 25 Z2FS6-30B 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 北　液

43、 26 MK6G1.2B/2 單向節(jié)流閥 DN6 成品 2 北　液 27 KHB-M30×1.5-1212-01* 球閥 DN16 成品 8 HYDAC 28 KHB-M16×1.5-1212-01* 球閥 DN6 成品 2 HYDAC 29 DBDS10K10/315 溢流閥 DN10 成品 4 華德 30 SL10PB-30/ 液控單向閥 DN10 成品 4 華德 31 A-19×4SP-3000 高壓軟管 成品 4 邵液液壓 32 A-8×2SP-3000 高壓膠管 成品 4 邵液液壓 33 油缸

44、(帶防水行程開關(guān)) 成品 4 34 SRY2-220/2 電加熱器3KW AC220V 成品 2 35 KHB-M36×2-1212-01* 球閥 DN20 成品 4 HYDAC 36 Q41F-16C 球閥 DN32 成品 2 奉化 37 A-22×4SP-3000 高壓軟管 成品 4 邵液液壓 38 CFF-510×100 吸油濾油器 成品 2 黎明 39 WU.I-160×100-J 加油濾油器 成品 1 黎明 表4.2易損件匯總表 序號 代號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 01 GB34

45、52.1-92 O型圈 50×3.55G 丁晴橡膠 5 02 GB3452.1-92 O型圈 13.5×2.65G 丁晴橡膠 5 03 GB1235-76 O型圈 24×2.4 丁晴橡膠 20 5 液壓系統(tǒng)的性能驗算 5.1 管路系統(tǒng)壓力損失的驗算 根據(jù)計算慢下時管的油液流動速度: 通過的流量為1.5L/min，數(shù)值較小，主要考慮的壓力損失為快進(jìn)時的壓力損失。由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為: =150mm/s 此時，油液在進(jìn)油管中的流速為: 壓力損失主要包括管路的沿程損失△p1，管路的局部損失△p2和閥類元件的局部損失△p3，總的

46、壓力損失為: △p=△p1+△p2+△p3 沿程壓力損失 首先，要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用46號抗磨液壓油，其工作環(huán)境溫度為20-50℃時，運動粘度=60 所以有: =1373 因為系統(tǒng)中采用紫銅管，是光滑的金屬圓管，其臨界雷諾數(shù)為2000-3000，而實際流動時的雷諾數(shù)為1373，小于2000-3000，則管中應(yīng)為層流，則阻力系數(shù): λ=75/Re =75/1373 =0.0546 假設(shè)取油管長度均為3m，油液的密度為ρ=890kg/m，則進(jìn)油路上的沿程壓力損失為: =0.464433105Pa =0.046MPa。 局部損失 液體流經(jīng)如閥口、彎管、通流截面

47、變化等局部阻力處所引起的壓力損失。液流經(jīng)過這些局部阻力處時，由于液流方向和流速均發(fā)生變化，在這里形成了旋渦，使液體的指點之間互相撞擊，從而產(chǎn)生能量的損耗。 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道的具體構(gòu)造而定，一般取沿程壓力損失的10%，而后者與通過閥的流量大小有關(guān)，假設(shè)閥的額定流量和額定壓力損失為qn和，則當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失為為 在該系統(tǒng)中主要有手動換向閥、液控單向閥和液壓缸，根據(jù)各個產(chǎn)品的參數(shù)〔如前表〕，可知，各個閥的壓力損失如下： 液壓缸快下時回油路上的流量為: 則回油路管中的流速為: 可算出: =0.352210-3

48、/6010-6 =128.3 λ=75/Re =75/128.3 =0.542 所以回油了路上的沿程壓力損失為: 總的壓力損失 由上面的計算所得可求出： 原設(shè)，這與計算結(jié)果略有差異，且大于計算結(jié)果，不必更改。 5.2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 系統(tǒng)在工作時，有壓力損失、容積損失和機械損失，這些損失所消耗的能量多數(shù)轉(zhuǎn)化為熱能。特別是液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)發(fā)熱使油溫升高，導(dǎo)致油的粘度下降、油液變質(zhì)，影響正常的工作。為此，必須控制溫升在許可的圍，如工程機械和機車車輛應(yīng)控制在△T=35-40℃。 該系統(tǒng)中產(chǎn)生熱量的元件主要有液壓缸、液壓泵、溢流閥和單向閥，散熱的元件主要有油箱，系統(tǒng)經(jīng)一段時間后

49、，發(fā)熱與散熱會相等，即到達(dá)熱平衡。 系統(tǒng)發(fā)熱量的計算 根據(jù)以上的計算可知 在快下時電動機的輸入功率為: =4.1110625.6810-3/600.85w =2069.5w 在慢下時電動機的輸入功率為： =4.111064.5610-3/600.85w =367.5w 而快下時的有用功率為： =4.1110625.6810-3/60w =1544.83w 慢下時的有用功率為： =4.111064.5610-3/60w =274.36w 所以，快下的功率損失為524.7w大于慢下的功率損失92.9w，應(yīng)以較大值來校核其熱平衡。 系統(tǒng)的散熱計算 液壓系統(tǒng)的散

50、熱途徑有油箱外表和油管外表，在本系統(tǒng)中只考慮油箱外表的散熱。 在單位時間，油箱的散熱量為，設(shè)油箱的三個邊的比例為a：b：h=1：1.5：2.5， 則散熱面積為: 式中是散熱系數(shù)，取。 為系統(tǒng)的溫升，等于系統(tǒng)熱平衡時的溫度和環(huán)境溫度之差，取油液的最高工作溫度為60℃，工作的環(huán)境溫度為40℃，則 可求出: 系統(tǒng)熱平衡溫度的驗算 當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡的時候有：，即 環(huán)境溫度為40℃，熱平衡溫度為57.6℃<60℃，沒有超出允許圍。 5.3 油箱的尺寸設(shè)計 根據(jù)上面計算結(jié)果對散熱面積的要求，對油箱的尺寸進(jìn)展計算。 假設(shè)油箱的長、寬、高分別為，、。一般情況下，油的高度為油箱高的0.8

51、倍，即，與油直接接觸的外表算全散熱，與油不直接接觸的算半散熱，其外形如圖： 圖5.1 油箱構(gòu)造尺寸圖 根據(jù)上面確定的油箱的容積和散熱面積，可查機械設(shè)計手冊，公式： V=0.8abh mm3 和長、寬、高的比例：：=1：2.5：1.5，聯(lián)立解方程，可求得 參考文獻(xiàn) [1] 左健編.液壓與氣壓傳動〔2版〕.：機械工業(yè)，1999.5 [2] 王三民，諸文俊主編.機械原理與設(shè)計.:機械工業(yè),2000.12 [3] 徐灝主編.機械設(shè)計手冊(第5卷).:機械工業(yè),1992.1 [4] 丁德全主編.金屬工藝學(xué).:機械工業(yè),2000.5 [5] 雷天覺主編.新編液壓工程手冊.:理工大學(xué),1998 [6] 繼海,宋錦春,高常識主編.液壓與氣壓傳動.:高等教育,2002.1 . z.