液壓鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計含開題及7張CAD圖,液壓,鉆機,系統(tǒng),設(shè)計,開題,CAD 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 1、任務(wù)及要求： 根據(jù)給定的工作要求進(jìn)行工況分析，以確定系統(tǒng)的主要參數(shù)，對液壓系統(tǒng)的基本回路的方案進(jìn)行分析，擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；選擇液壓元件并進(jìn)行液壓系統(tǒng)的性能驗算，最后完成工作圖，編制技術(shù)文件。 2、原始參數(shù)： 全液壓鉆機在進(jìn)行鉆孔過程中，鉆桿的回轉(zhuǎn)、推進(jìn)、提升及鉆桿的斜向打孔的定位及調(diào)整等工作均由液壓系統(tǒng)控制完成。 鉆桿： 最大推進(jìn)力：35KN 最大拉力：70KN 一次推進(jìn)行程：800mm 回轉(zhuǎn)頭： 輸出轉(zhuǎn)速：10~100 r/min 減速比：1：1.6 輸入轉(zhuǎn)速：160 r/min 最大輸出轉(zhuǎn)矩：2000N?m 支撐液壓缸：最大工作行程：560mm 液壓馬達(dá)： 最大工作轉(zhuǎn)速：160 r/min 額定轉(zhuǎn)矩：630N?m 加壓油缸： 最大推進(jìn)力：37KN 最大拉力：70KN 最大工作行程：950mm 3、工作條件： 鉆機工作時，噪聲大，鉆機附近粉塵較大，工作環(huán)境差。 2、 畢業(yè)設(shè)計（論文）圖紙內(nèi)容及張數(shù) 1、完成液壓系統(tǒng)圖 ； 2、合理選擇液壓元件 ； 3、繪制相關(guān)液壓零件圖 ； 4、編制設(shè)計計算說明書 。 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）實物內(nèi)容及要求 無 四、畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃 序號 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備 注 五、主要參考資料 六、畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度表（本表每兩周由學(xué)生填寫一次，交指導(dǎo)教師簽署審查意見） 第一、二周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第三、四周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第五、六周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第七、八周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第九、十周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第十一、十二周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 第十三、十四周 時間: （ 月 日 至 月 日） 學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審核： 年 月 日 七、其他（學(xué)生提交） 1．開題報告1份 2．論文1份（5000字以上） 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué) 院 院 長： 學(xué)生開始執(zhí)行 任務(wù)書日期： 學(xué) 生 姓 名： 送交畢業(yè)設(shè)計（論文）日期： 液壓鉆機液壓系統(tǒng)設(shè)計 摘要 本設(shè)計選擇了液壓鉆機的設(shè)計，主要原因是當(dāng)前我國地質(zhì)勘探、工程建設(shè)和農(nóng)田水利等事業(yè)正在逐漸完善，對各種鉆探設(shè)備尤其是鉆機提出了更多的要求。 本文介紹了對液壓鉆機的工作原理，特點優(yōu)勢，詳細(xì)的說明了液壓系統(tǒng)的設(shè)計思路，液壓系統(tǒng)壓力的選定，液壓油泵和液壓馬達(dá)的設(shè)計計算和選型，液壓油缸的設(shè)計計算和選型以及控制原件、輔助原件的選型。 關(guān)鍵詞：液壓鉆機；液壓系統(tǒng)；選型計算 Abstract This design chose the design of the hydraulic drilling rig, the main reason is that current our country geological exploration, engineering construction and the cause of the irrigation and water conservancy etc is gradually perfect, for all kinds of drilling equipment, especially drill more requirements are put forward. On the working principle of hydraulic drill has been introduced in this paper, characteristic advantage, detail the design idea of hydraulic system, hydraulic system pressure is selected, the design of the hydraulic pump and hydraulic motor calculation and type selection, design and calculation of hydraulic oil cylinder and the choice and control of the original, auxiliary of the original selection. Key words: hydraulic drill rig; The hydraulic system; Selection of 前言 當(dāng)前我國地質(zhì)勘探、工程建設(shè)和農(nóng)田水利等事業(yè)正在逐漸完善，對各種鉆探設(shè)備尤其是鉆機提出了更多的要求?，F(xiàn)在市場上流行的鉆機中以液壓的鉆機為主，這些鉆機在承擔(dān)各種煤礦爆破項目中起到了至關(guān)重要的作用。但是，我們通過調(diào)查和了解發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)建設(shè)項目的擴大，市場對上鉆探的液壓鉆機的需求量正在逐步上漲，尤其是全液壓鉆機，市場前景更加樂觀。全液壓鉆機的設(shè)計不僅對鉆機這個生產(chǎn)行業(yè)有著重要的經(jīng)濟意義，同時間接推動了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，意義十分重大。 鉆探是地質(zhì)勘探工作的重要手段之一。鉆機是實現(xiàn)該手段的主要設(shè)備。其基本功用是以機械動力帶動鉆頭向地殼鉆孔并采取巖石礦心。鉆機同時還是進(jìn)行石油、工程地質(zhì)鉆探、天然氣勘探及開采、水文水井鉆探、等工程的重要設(shè)備。鉆機的技術(shù)性能要保證在施工中能滿足合理的工藝要求，以最優(yōu)規(guī)程達(dá)到預(yù)計的質(zhì)量要求，維護(hù)保養(yǎng)簡單容易，安裝拆卸搬遷方便，節(jié)省能耗，具有低速大載荷的能力，利于快速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)輔助時間短，鉆孔施工周期短，體力勞動強度低等。概括起來說，液壓鉆機要為好、快、省地完成鉆探生產(chǎn)任務(wù)創(chuàng)造有利條件。 III 目 錄 摘要 I Abstract II 前言 III 1.鉆機的設(shè)計要求以及設(shè)計參數(shù) 1 1.1鉆機的設(shè)計要求 1 1.2鉆機的設(shè)計參數(shù) 1 2.運動與負(fù)載分析 1 2.1運動分析 2 2.2負(fù)載分析 2 2.3負(fù)載圖F-t和速度圖v-t圖的繪制 2 3.擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3 3.1整體設(shè)計思路 3 3.2液壓系統(tǒng)設(shè)計 4 3.3液壓鉆機工作原理 5 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 5 4.1系統(tǒng)參數(shù)的確定 5 4.2液壓缸的選定 6 4.3液壓泵和馬達(dá)及電機的確定 6 4.4液壓閥及輔助元件的確定 8 4.5液壓油的選擇 8 4.6液壓元件明細(xì)表 9 5.總結(jié)體會 9 6.參考資料 10 致 謝 11 IV 1.鉆機的設(shè)計要求以及設(shè)計參數(shù) 1.1鉆機的設(shè)計要求 全液壓鉆機主要用于礦洞打孔作業(yè)，其鉆桿的回轉(zhuǎn)、推進(jìn)、提升及鉆桿的斜向打孔的定位及調(diào)整等工作均由液壓系統(tǒng)控制完成。鉆機工作時噪聲大，鉆機附近粉塵較大，工作環(huán)境相當(dāng)惡劣。 要求完成的主要設(shè)計內(nèi)容包括： 1) 根據(jù)液壓鉆機的工況要求，擬定液壓系統(tǒng)方案； 2) 根據(jù)給定的液壓鉆機技術(shù)參數(shù)，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算，并選擇液壓元件、確定液壓元件的型號。 3) 編寫設(shè)計計算說明書(格式見附錄)，并繪制液壓系統(tǒng)原理圖。 1.2鉆機的設(shè)計參數(shù) 已知該液壓鉆機的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示，請設(shè)計該鉆機的液壓驅(qū)動系統(tǒng)。 表1鉆機的主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 項目 參數(shù) 鉆桿 傾角 0~90° 支撐液壓缸最大工作行程 560mm 一次推進(jìn)行程 800mm 液壓馬達(dá) 數(shù)量 1臺 最大推進(jìn)力 35kN 最大工作轉(zhuǎn)速 160r/min 最大拉力 70kN 單臺馬達(dá)額定轉(zhuǎn)矩 630Nm 回轉(zhuǎn)頭 輸出轉(zhuǎn)速 10~100r/min 加壓油缸 行程 950mm 減速比 1:1.6 最大推進(jìn)力 37kN 輸入轉(zhuǎn)速 160r/min 最大拉力 70kN 最大輸出轉(zhuǎn)矩 2000Nm 2.運動與負(fù)載分析 2.1運動分析 圖1液壓鉆機結(jié)構(gòu)簡圖 1-支撐液壓缸 2-液壓馬達(dá) 3-加壓油缸 液壓鉆機主要結(jié)構(gòu)如上圖所示，鉆頭(圖中未畫出)安裝在回轉(zhuǎn)頭上。液壓缸1為支撐液壓缸用于支撐工作滑臺并調(diào)節(jié)鉆桿的角度，使其在0~90°(水平向上)范圍內(nèi)擺動；工作時，液壓馬達(dá)2驅(qū)動工作滑臺上的回轉(zhuǎn)頭以帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)，同時加壓油缸3推動工作臺前進(jìn)，給鉆桿提供推力。反之，加壓油缸3退回且鉆桿反向旋轉(zhuǎn)，以拔出鉆桿。 2.2負(fù)載分析 在液壓鉆機工作前，支撐缸調(diào)節(jié)滑臺角度并鎖死，工作時推進(jìn)缸推動滑臺前進(jìn)，最大推進(jìn)力37KN，最大拉力70KN，由此可知推進(jìn)時由液壓缸有桿腔工作，回退時由液壓缸無桿腔工作。 在全液壓鉆機的工作過程中,主要的運動元件是液壓馬達(dá)。本液壓系統(tǒng)中按照單個液壓馬達(dá)驅(qū)動回轉(zhuǎn)頭設(shè)計,回轉(zhuǎn)頭的減速比為1∶1.6 ,即馬達(dá)的轉(zhuǎn)速最大為160 r/ min ,液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩大于625 Nm。 在鉆頭沒接觸到巖體或地面時，工作臺以較小的輸出力和較大的攻進(jìn)速度前進(jìn)，當(dāng)接觸巖體或地面后，負(fù)載變大，攻進(jìn)速度減小。鉆完后以較大的力和較大的速度退回，詳細(xì)過程見下面的負(fù)載圖（圖2）和速度圖（圖3）。 2.3負(fù)載圖F-t和速度圖v-t圖的繪制 圖2負(fù)載圖F-t 圖3速度圖v-t 3.擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3.1整體設(shè)計思路 為了保證了操作人員的安全使其工作環(huán)境相對來說噪聲降低,粉塵量較小，在本次設(shè)計中決定將整個液壓鉆機分為液壓源部分、操作控制臺部分和鉆機工作三部分。這樣設(shè)計,控制臺可以靈活地放置在較遠(yuǎn)的地方，便利于各種工作場地的布置,同時可使操作人員始終處于最佳觀察控制位置。 根據(jù)這一思路,要求液壓系統(tǒng)不僅要功能齊全,性能安全可靠,而且還要操作簡便,觀測性好,要能隨時反映各部分的工作狀況,以便操作者采取合適的措施進(jìn)行控制,使鉆機始終工作在最佳狀態(tài)。 3.2液壓系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)總體設(shè)計思路,該全液壓鉆機液壓系統(tǒng)主要由液壓源、控制系統(tǒng)、各執(zhí)行機構(gòu)及輔助元件組成。根據(jù)液壓鉆機工況要求，擬定液壓系統(tǒng)方案如下： 1-油箱 2-吸油過濾器 3-回油過濾器 4-電機 5-液壓泵 6-安全閥 7-壓力過濾器 8、15-調(diào)速閥 9-溢流閥 10-換向閥 11、12-液控單向閥 13-支撐缸 14-液壓馬達(dá) 16-壓力表 17-單向節(jié)流閥 18-加壓油缸 圖4液壓回路原理圖 詳細(xì)液壓系統(tǒng)原理圖見A3圖紙。 各種液壓回路的選擇與確定 由工況圖可知，當(dāng)加壓油缸和液壓馬達(dá)工作時要求支撐缸鎖定，不能因為系統(tǒng)壓力不穩(wěn)而出現(xiàn)上下浮動，故支撐缸進(jìn)出油口設(shè)置兩個液控單向閥，形成鎖緊回路，保證支撐缸的穩(wěn)定性。這臺液壓鉆機工作臺運動速度低，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中負(fù)載變化較小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。為提高速度和負(fù)載的剛度，可選用調(diào)速閥調(diào)速，并在加壓油缸進(jìn)油口設(shè)置單向調(diào)速閥。液壓馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)，液壓缸有伸出和縮回，故采用三位四通O型中位機能的手動換向閥實現(xiàn)回路的換向。從液壓鉆機工況圖中可以看出快進(jìn)、工進(jìn)、快退三種工況所需的流量與壓力變化很大，為了達(dá)到節(jié)能效果采用變量泵。在液壓泵出口加安全閥來限定系統(tǒng)最高壓力，變量泵根據(jù)系統(tǒng)情況自行改變油壓，當(dāng)達(dá)到安全閥調(diào)定值時，安全閥打開，保證各液壓元件的安全。 3.3液壓鉆機工作原理 壓油源部分由油箱1、吸油過濾器2、電機4、液壓泵5、安全閥6、壓力表P1、壓力過濾器7和回油過濾器3組成,其功能為向執(zhí)行機構(gòu)提供壓力油?？刂骑@示部分由調(diào)速閥8、三位四通換向閥10、液控單向閥11、12、單向調(diào)速閥18、分流節(jié)流閥15、壓力表P2、P3、P4、P5組成。各執(zhí)行機構(gòu)同處鉆機主體部分,如下圖所示,由液壓缸13、液壓馬達(dá)14、16和液壓缸19組成。 當(dāng)液壓泵正常工作后，三位四通換向閥S1閥芯向右動作左位機能工作液壓油通過液控單向閥進(jìn)入支撐缸13，支撐缸13伸出，使工作臺角度變化達(dá)到預(yù)定鉆孔角度，三位四通換向閥閥芯向左動作換到中位機能，液控單向閥11、12關(guān)閉，支撐缸鎖定。三位四通換向閥S2閥芯向左（向右）動作，左位（右位）機能工作，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可以用調(diào)速閥15來實現(xiàn)調(diào)速。三位四通換向閥S3閥芯向左（向右）動作液壓油通過單向調(diào)速閥進(jìn)入加壓油缸18，來控制鉆桿的前進(jìn)和后退。溢流閥6、9分別控制系統(tǒng)的最高壓力和系統(tǒng)的工作壓力。壓力表P1顯示液壓泵的出口壓力，P2、P3分別顯示馬達(dá)正反轉(zhuǎn)時進(jìn)出油口的壓力，進(jìn)而得知鉆桿的轉(zhuǎn)矩，P4、P5顯示加壓油缸進(jìn)給壓力和后退壓力。 4.液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 4.1系統(tǒng)參數(shù)的確定 根據(jù)表2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力，小型工程機械工作壓力為10~18Mpa，為了減小液壓缸和液壓馬達(dá)的外形尺寸，初步暫定系統(tǒng)壓力為16MPa，中低壓液壓系統(tǒng)。 表2各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 機械類型 機 床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 4.2液壓缸的選定 ①加壓油缸的計算選擇 加壓油缸在工作過程中的作用是推進(jìn)或拉回鉆桿,達(dá)到推進(jìn)或拔起鉆桿的目的,推進(jìn)時為有桿腔工作,拉回時為無桿腔工作,工作速度一般很慢。根據(jù)其工作性質(zhì),首先確定選擇工程系列液壓缸,因其一次推進(jìn)行程要求達(dá)到800 mm ,考慮到安裝的要求,查機械設(shè)計手冊，初步定為HSGK80/ 55*HEZ型液壓缸,該液壓缸行程為950mm，D為80mm，d為55mm。當(dāng)液壓系統(tǒng)額定壓力限定在16 MPa時,該缸的最大工作壓力也同樣為16 MPa。此時, 該液壓缸的最大推力為: F = 16×106 [(80/ 1000)2- (55/ 1000)2]π/ 4= 42.39KN＞37KN 最大撥起力: F = 16×10- 3×802×π/ 4 = 80.38KN＞70KN 該液壓缸完全符合要求,所以最后確定選擇HSGK80/ 55*HEZ1型液壓缸為加壓油缸。 ②支撐缸的計算選擇 支撐缸在工作過程中只起到固定工作滑臺和調(diào)整鉆孔角度的作用,主要考慮的因素是能否滿足鉆桿在0°～90°(水平向下)范圍內(nèi)調(diào)節(jié),根據(jù)鉆機工作滑臺幾何結(jié)構(gòu),只要行程大于560 mm即可滿足使用要求,考慮到安裝形式,故在此選定了和推進(jìn)缸屬同一系列的HSGL63/ 45*HEZ1工程液壓缸,其行程為600 mm ,滿足其要求。 4.3液壓泵和馬達(dá)及電機的確定 ①液壓馬達(dá)的選擇 根據(jù)液壓鉆機的工況條件，查機械設(shè)計手冊，選用QJM型液壓馬達(dá)。這是一種內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，配油軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)力平衡，采用可自動補償磨損的軟性塑料活塞環(huán)密封高壓油，具有較高的機械效率和容積效率，能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，啟動力矩較大。根據(jù)液壓馬達(dá)的使用參數(shù)，選擇型號為1QJM11-0.63的液壓馬達(dá)。這種馬達(dá)排量為0.496L/r，額定工作壓力16Mpa，轉(zhuǎn)速范圍5~320r/min，輸出轉(zhuǎn)矩為734Nm符合設(shè)計要求。 qmax =0.496×320/0.9= 142.8 (L/ min) ②液壓泵的選擇 全液壓鉆機在工作時,主要是液壓馬達(dá)在要求的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn),加壓油缸緩慢推進(jìn)或拔起,泵的額定流量選擇主要以液壓馬達(dá)的最大流量來確定液壓馬達(dá)的容積效率大于0.90 ,所以液壓馬達(dá)所需最大流量為: q = 0.496×160/ 0.9= 88.2 (L/ min) 工程上一般用的液壓泵為軸向柱塞泵這種液壓泵脈動小，輸出壓力高，容積效率高,該類型的泵的容積效率大于96 % ,電機轉(zhuǎn)速按1470 r/ min計算,故所需泵的排量大于: q = 88.2×1000/（1470×0.96）=62.5 (ml/r) 鉆機在鉆孔的過程中,加壓油缸有緩慢的進(jìn)給,以20 cm/ min進(jìn)給為例,所需流量約為0.53 L/ min ,幾乎可以忽略不計。 選擇排量為80 ml/ r的泵,電機轉(zhuǎn)速按1470 r/ min計算,其流量為: q = 80×10- 3×1470×0.96 = 112.896 (L/ min) 該規(guī)格的液壓泵的流量是可以滿足其工作要求的。 根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，最后確定選取JBN-G80QF柱塞泵，額定轉(zhuǎn)速1800r/min，公稱排量為80mL/r，滿足要求。這種液壓泵具有工作壓力高、壽命長、耐沖擊、噪聲低、響應(yīng)快、抗污染能力強、自吸性能好的特點。主要用于礦山、冶金、起重、輕工機械等液壓系統(tǒng)中。 q = 80×10- 3×1800×0.96 = 138.24 (L/ min) ③確定電動機功率及型號 不計油路損失，液壓泵輸出壓力為16MPa，輸出最大流量為138.24 (L/ min)，液壓泵總效率，這時液壓泵的驅(qū)動電動機的功率為： 根據(jù)此數(shù)值查閱機械設(shè)計手冊，選用電動機型為Y225M-4異步電動機，其額定功率為45kW，額定轉(zhuǎn)速為1470r/ min。 4.4液壓閥及輔助元件的確定 ①液壓閥的確定 根據(jù)實際工作壓力以及流量大小即可選擇液壓閥。 ②油箱容積的確定 液壓系統(tǒng)的油箱容積如不加冷卻裝置，自然風(fēng)冷，一般取液壓泵額定流量的5～7倍，本設(shè)計取6倍，故油箱容積為： 考慮到實際工作環(huán)境,油箱設(shè)計為封閉結(jié)構(gòu),其上裝有油溫表、油標(biāo)、空氣過濾器等。 ③過濾器的選擇 過濾器的功用是過濾液壓油中的雜質(zhì)，降低油液污染度，保證液壓系統(tǒng)正常工作。由于液壓系統(tǒng)的各類故障絕大多數(shù)有液壓油污染造成，而過濾器是保持油液清潔的主要手段，所以合理的選用和設(shè)置液壓系統(tǒng)中的過濾器顯得非常重要。 由于泵的自吸能力都不是很好，則吸油口過濾器應(yīng)該選擇粗過濾。管路上的壓力過濾器是保護(hù)液壓系統(tǒng)中的各個元件且承受高壓，則應(yīng)該選用大流量高精度高強度的過濾器。會有過濾器主要是防止液壓元件、執(zhí)行機構(gòu)在工作中的正常磨損產(chǎn)生的粉末、金屬屑等污染物隨液壓油流回油箱，則應(yīng)該選擇大流量高精度的過濾器。 根據(jù)以上原則查機械設(shè)計手冊選擇過濾器型號如下： 吸油過濾器：WU-160×180S 油路過濾器：ZU-H160×10S 回油過濾器：ZU-A250×10S 管道及連接件的確定 管道及連接件由液壓元件的尺寸確定。液壓缸的進(jìn)出油管按輸入、輸出的最大流量來計算。 4.5液壓油的選擇 液壓工作介質(zhì)的功用是載能和潤滑、冷卻，其特點對液壓系統(tǒng)的工作品質(zhì)及功能具有很大影響。不同的工作機械設(shè)備和系統(tǒng)，對工作液體的要求不同。根據(jù)液壓鉆機的工況條件查機械設(shè)計手冊選用L-HM32。這種液壓油具有很好的抗磨性，適用低、中、高壓液壓系統(tǒng)。 4.6液壓元件明細(xì)表 表5液壓元件明細(xì)表 序號 元件名稱 最大通過流量/ 型號 1 油箱、溫度計、液面表 — CTW-200 2 吸油過濾器 160 WU-160×180S 3 回油過濾器 250 ZU-A250×10S 4 電機 — Y225M-4 5 液壓泵 138.24 JBN-G80QF 6 安全閥 200 DB10A-2-30/31.5 7 油路過濾器 160 ZU-H160×10S 8 調(diào)速閥 160 MSA30EP160 9 溢流閥 200 DB10A-2-30/31.5 10 多路換向閥 160 ZS2-L25F-T-O 11 液控單向閥 — SVPP20PA 12 液控單向閥 — SVPP20PA 13 支撐缸 — HSGL63/ 45*HEZ1 14 液壓馬達(dá) 138.24 JBN-G80QF 15 調(diào)速閥 160 MSA30EP160 16 帶截止閥的壓力表 — YN-100 17 單向調(diào)速閥 100 QA-H20 18 加壓油缸 — HSGK80/ 55*HEZ 5.總結(jié)體會 通過這次畢業(yè)設(shè)計，加強了自己的專業(yè)能力。包括：液壓系統(tǒng)方案設(shè)計，液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算(包括：負(fù)載分析和運動分析，元件計算與選型，系統(tǒng)性能驗算等)，液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(包括：結(jié)構(gòu)類型的確定，油路塊設(shè)計，液壓泵站的設(shè)計等)，以及相關(guān)設(shè)計軟件(如AutoCAD，Pro/Engineer等)和機械設(shè)計手冊的熟練使用等。 這次畢業(yè)設(shè)計提高了我的綜合運用機械設(shè)計知識及其他理論知識來解決實際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。我覺得更為重要的一點是它讓我更理性的認(rèn)識了我們的專業(yè)，學(xué)會查閱資料的能力。同時培養(yǎng)了我們的團隊精神和吃苦耐勞的能力，相信我們有了些許設(shè)計方面的經(jīng)驗，將在設(shè)計應(yīng)用方面有更大的進(jìn)步。 6.參考資料 [1] 張利平. 液壓傳動設(shè)計指南. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2009.7。 [2] 雷天覺. 新編液壓工程手冊. 北京理工大學(xué)出版社. 2005.9。 [3] 王守城, 段俊勇. 液壓元件及選用. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2007.1。 [4] 杜國森. 液壓元件產(chǎn)品樣本. 機械工業(yè)出版社. 2000.4。 [5] 成大先. 機械設(shè)計手冊. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2000。 [6] 孫文質(zhì). 液壓控制系統(tǒng). 國防工業(yè)出版社. 1985.1。 [7] 張利平. 液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2000.4。 致 謝 通過本次畢業(yè)設(shè)計讓我收獲很大。使我對液壓鉆機的性能做了進(jìn)一步更深刻的了解。在XXX老師的悉心指導(dǎo)下,現(xiàn)已基本掌握了液壓鉆機的結(jié)構(gòu)原理、適用范圍，液壓系統(tǒng)的設(shè)計以及液壓元件的選擇。XXX老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，深深地感染和激勵著我。 從剛開始進(jìn)入課題時的茫然，到畢業(yè)設(shè)計的順利完成，中間有許多新知識要學(xué)，XXX老師不僅在大局上給我以引導(dǎo)，同時還在細(xì)節(jié)上給我指出要注意的問題，這讓我少走了很多彎路，很快就上手了。XXX老師在我畢業(yè)設(shè)計上傾注了大量的時間和心血。在此，謹(jǐn)向XXX老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！我還要感謝機械系領(lǐng)導(dǎo)給我們提供專門的實驗室，讓我有一個做畢業(yè)設(shè)計的良好環(huán)境。正是由于XXX老師和系領(lǐng)導(dǎo)的幫助與支持，我才能克服在畢業(yè)設(shè)計中遇到的困難和疑惑，順利地完成了這次設(shè)計工作。 在此，我對在這次畢業(yè)設(shè)計中，幫助過我的老師、同學(xué)和朋友表示誠摯的感謝！ 11 第一章 緒論 1.1液壓傳動的工作原理 　　液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)，以液體的壓力能進(jìn)行運動和動力傳遞的一種傳動方式。它先通過能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵），將原動機（電動機）的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，再通過封閉管道、液壓控制元件等，經(jīng)另一能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，以驅(qū)動負(fù)載，實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)所需的直線或旋轉(zhuǎn)運動。 1.2 液壓傳動系統(tǒng)的組成 液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）-執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)-控制元件（各種閥）-輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 1、動力元件 指各種液壓泵，它的作用是把液體利用原動機的機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，給液壓系統(tǒng)提供壓力油，是液壓系統(tǒng)的動力源。 2、執(zhí)行元件 指各種類型的液壓缸、液壓馬達(dá)。其作用是將油液的壓力能轉(zhuǎn)變成機械能，使工作機能驅(qū)動負(fù)載，實現(xiàn)規(guī)定的運動。 3、控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 4、輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們對保證液壓系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久地工作，有重大作用。 5、工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 1.3 液壓傳動的優(yōu)缺點 (一) 主要優(yōu)點 與其他傳動方式相比，液壓傳動具有下列優(yōu)點。 1） 液壓傳動在運行中，能方便的實現(xiàn)無極調(diào)速，且調(diào)速范圍比較大，可達(dá)1000：1~2000：1 2） 在同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積下、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊(如液壓馬達(dá)的重量只有同功率電機重量的10%~20%)，而且能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。 3） 液壓傳動工作比較平穩(wěn)，反映快，沖擊快小，能高速啟動、制動和換向。液壓傳動裝置的換向頻率對于回轉(zhuǎn)運動每分可達(dá)500次，往復(fù)直線運動可達(dá)400~100次。 4） 液壓傳動裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱比較方便、省力，易于實現(xiàn)自動化。與電氣控制配合使用能實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。 5） 液壓傳動裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)，系統(tǒng)超負(fù)載，油液會經(jīng)溢流閥回郵箱。由于采用油液作工作介質(zhì)，液壓元件能自行潤滑，因而使用壽命長。 6） 液壓傳動元件和裝置易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，易于設(shè)計、制造和推廣使用。 7） 液壓傳動易于實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、直線運動，且元件排列布置靈活。 8） 液壓傳動中，由于功率損失所產(chǎn)生的熱量可由流動著的油液帶走，因此可避免在系統(tǒng)某些局部位置產(chǎn)生過度溫升。 （二） 主要缺點 1） 液體為工作介質(zhì)，易泄漏；油液可壓縮，故不能用于傳動比要求準(zhǔn)確的場合。 2） 液壓傳動中有機械損失、壓力損失、泄漏損失，效率下降，故不宜作遠(yuǎn)距離傳動。 3） 液壓傳動對油溫和負(fù)載變化敏感，不宜于在低、高溫度下使用；對污染很敏感。 4） 液壓傳動需要有單獨的能源(如液壓泵站)，液壓能不能像電能那樣從遠(yuǎn)處傳送；液壓元件制造精度高、造價高，所以需組織專業(yè)生產(chǎn)。 5） 液壓傳動裝置出現(xiàn)故障時不易查找原因，難以迅速排除。 總之，液壓傳動優(yōu)點很多，而其缺點正隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展逐步加以克服，因此，液壓傳動在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。 1.4 液壓傳動的應(yīng)用及發(fā)展 液壓傳動在國民經(jīng)濟各部門應(yīng)用廣泛。常用于機床工業(yè)、汽車工業(yè)、航空工業(yè)、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、輕工機械、冶金機械、起重運輸機械、礦山機械、建筑機械、船舶港口機械、鑄造機械等。 第二章 設(shè)計內(nèi)容及要求 一、任務(wù)及要求： 明確主機對液壓系統(tǒng)的設(shè)計要求，根據(jù)給定的工作條件，計算各工況負(fù)載；確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)和繪制液壓系統(tǒng)原理圖；并選擇主要的液壓元件，編制技術(shù)文件。 二、原始資料： 工作臺最大運動速度為: 8m/min 最小運動速度為: 4 m/min 工作臺及工件等移動部件的重量為: 10000N 磨削時的X方向切削分力為： 500N Y方向切削分力為： 1000N 啟動時間為： 0.05s， 導(dǎo)軌摩擦因數(shù)為： 0.16， 要求采用節(jié)流回油節(jié)流調(diào)速，回油背壓為：0.3MPa 第三章 負(fù)載與運動分析 工況分析就是要分析執(zhí)行元件在整個工作過程中速度和負(fù)載的變化規(guī)律，求出工作循環(huán)中各動作階段的速度和負(fù)載的大小，畫出速度圖和負(fù)載圖（簡單系統(tǒng)可不畫）。從這兩張圖中可以方便地看出系統(tǒng)對液壓執(zhí)行元件作用的負(fù)載和速度的要求及它們的變化范圍，還可方便地確定最大負(fù)載值、最大速度值，以及它們所在的工作階段，這是確定液壓系統(tǒng)方案、確定液壓系統(tǒng)性能參數(shù)和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。 1.2.1速度分析 速度圖 速度分析就是對執(zhí)行元件在整個工作循環(huán)中各階段所要求的速度進(jìn)行分析，速度圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來的圖形。速度圖一般用速度—時間（v—t）或速度—位移（v—l）曲線表示。 如圖3-1，圖3-2所示。 夾緊缸負(fù)載圖F-l 進(jìn)給缸負(fù)載圖F-l 第四章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 4.1 初選液壓缸工作壓力 根據(jù)系統(tǒng)中油缸工作最大負(fù)載為，在工進(jìn)時負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載很小，參考《機械設(shè)計手冊》液壓部分，綜合表4-1和4-2考慮初選液壓缸的工作壓力p1=4MPa。進(jìn)給油缸工作最大負(fù)載為，在工進(jìn)時負(fù)載最大，在其它工況負(fù)載較小，參考《機械設(shè)計手冊》液壓部分，綜合表4-1和4-2考慮初選液壓缸的工作壓力p1=8MPa。 表4-1 按負(fù)載F選擇執(zhí)行元件工作壓力 F/N <5000 5000~10000 10000~20000 20000~30000 30000~50000 >50000 p/MPa <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 >5~7 表4-2 按主機類型選擇執(zhí)行元件工作壓力 主機類型 磨床 組合機床 龍門刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機械，小型工程機械等 液壓機，中、大型挖掘機，重型機械 工作壓力p/MPa 3~5 8~10 10~16 20~32 4.2 計算液壓缸主要尺寸 機床沒要求快退速度這里選取液壓缸快進(jìn)和快退速度相等，這里的液壓缸可選用單活塞桿式即液壓缸有（A1=2A2）。工進(jìn)時為防止沖擊現(xiàn)象，液壓缸的回油腔應(yīng)有背壓，參考《機械設(shè)計手冊》由于選用有桿腔回油路直接油缸，背壓可忽略不計，選此背壓為p2=0 MPa 。無桿腔回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)，這時參考《機械設(shè)計手冊》如表4-3，可選取背壓為p2=0.5MPa 。 由式 式（4-1） 在式（4-1）中 、—分別為缸的工作壓力、回油路背壓 、—分別為缸的無桿腔工作面積、有桿腔工作面積 —缸的工作負(fù)載 —液壓缸的機械效率，取 再根據(jù)，得 ，求得 油缸無桿腔工作面積 由 得，油缸活塞直徑 考慮到快進(jìn)、快退速度相等，按液壓缸工作壓力選取d/D，取 得，，，參考，根據(jù)表4-4，4-5選取，圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，得油缸，， 表4-4 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） （mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 （220） 250 320 400 500 630 注：括號內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值。 表4-5 活塞桿直徑系列（GB2348-80） （mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由，求得液壓缸兩腔的實際有效面積為 油缸兩腔的實際有效面積為， 經(jīng)檢驗，參考表4-6，活塞桿強度和穩(wěn)定性均符合要求。 表4-6按工作壓力選取d/D 工作壓力/MPa ≤5.0 5.0~7.0 ≥7.0 d/D 0.5~0.55 0.62~0.70 0.7 第五章 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 5．1選擇基本回路 5．1．1 選擇調(diào)速回路 對任何液壓系統(tǒng)而言，調(diào)速回路都是其核心部分。這種回路可以通過事先的調(diào)整或工作過程中自動調(diào)節(jié)來改變執(zhí)行器的運動速度。因此合理的選擇調(diào)速回路對整個液壓系統(tǒng)的運行起關(guān)鍵作用。考慮本設(shè)計機床的工作要求和成本（參照表5-1），再由圖2可知，這臺機床液壓系統(tǒng)功率與運動速度，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化小，故可選用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路。節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中的流量控制閥的通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行器或流出執(zhí)行器的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。節(jié)流調(diào)速回路的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠、調(diào)速范圍大、使用維護(hù)方便等。 液壓系統(tǒng)的油路循環(huán)方式有開式和閉式兩種。油路循環(huán)方式主要取決于液壓調(diào)速方式：節(jié)流調(diào)速和容積-節(jié)流聯(lián)合調(diào)速只能采用開式系統(tǒng)。由于系統(tǒng)選用節(jié)流調(diào)速方式，系統(tǒng)必然為開式循環(huán)系統(tǒng)。 5．1．2選擇油源形式 液壓油源回路是液壓系統(tǒng)中提供一定壓力和流量傳動介質(zhì)的動力源回路。在設(shè)計和構(gòu)成油源時要考慮壓力的穩(wěn)定性、流量的均勻性、系統(tǒng)工作的可靠性、傳動介質(zhì)的溫度、污染度以及節(jié)能等因素，針對不同的執(zhí)行元件功能的要求，綜合上述個因素，考慮油源裝置中各種元件的合理配置，達(dá)到既能滿足液壓系統(tǒng)各項功能的要求，又不因配置不必要的元件和回路而造成投資成本的提高和浪費。 一般在負(fù)載小、功率小的機械設(shè)備中，可用齒輪泵和雙作用葉片泵；精度較高的機械設(shè)備（如磨床）可用螺桿泵和雙作用葉片泵；在負(fù)載較大并有快速和慢速行程的機械設(shè)備（如組合機床）可用限壓式變量葉片泵；負(fù)載大、功率大的機械設(shè)備可使用柱塞泵；機械設(shè)備的輔助裝置，如送料、夾緊等要求不太高的地方，可使用廉價的齒輪泵。 從工況圖可以清楚看出，在工作中兩個液壓缸要求油源提供快進(jìn)、快退行程的低壓大流量和工進(jìn)行程的高壓小流量的油液。夾緊系統(tǒng)中最大流量與最小流量之比，而在進(jìn)給系統(tǒng)中最大流量與最小流量之比，在工作前可根據(jù)加工需要夾緊和進(jìn)給最大行程可以隨時調(diào)節(jié)。根據(jù)該機床工作原理，則系統(tǒng)兩個油缸可公用一個泵，為此可選用限壓式變量泵或葉片泵作為油源。且兩者都能實現(xiàn)系統(tǒng)功能，從要求壓力較高、系統(tǒng)效率、經(jīng)濟適用的角度來看，再根據(jù)設(shè)計要求系統(tǒng)由雙向變量葉片泵供油，最后確定選用雙作用葉片泵方案。 5．1．3選擇快速運動和換向回路 考慮到系統(tǒng)流量較大，且機床要求能夠平穩(wěn)無沖擊的換向，因此系統(tǒng)中選用電液換向閥換向回路。因為在電液換向閥中，主閥心的移動速度可由單向節(jié)液閥來調(diào)節(jié)，這使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向。這里的單向節(jié)流閥是換向時間調(diào)節(jié)器，也稱為阻尼調(diào)節(jié)器。它可疊放在先導(dǎo)閥與主閥之間。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，即可調(diào)節(jié)主閥換向時間，從而消除執(zhí)行元件的換向沖擊。所以，這種操縱形式的換向性能是比較好的，它適用于高壓、大流量的場合。在控制進(jìn)油方向選用三位四通電液換向閥，控制液壓缸選用三位四通電液換向閥， 5．1．5選擇進(jìn)油調(diào)壓回路 在雙缸利用一個雙作用葉片泵供油時，根據(jù)本機床工作原理和工作參數(shù)可知兩個油缸不是同時進(jìn)行工作且兩個油缸所需要的供油壓力不同。需要設(shè)置簡單的調(diào)壓，即在進(jìn)給系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)中各設(shè)置一個溢流閥調(diào)節(jié)壓力。溢流閥主要是通過閥口的溢流，使被控制系統(tǒng)回路的壓力維持恒定，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。如圖5-3所示。 圖5-3 5．2組成液壓系統(tǒng) 將上面選出的液壓基本回路組合在一起，并經(jīng)修改和完善，就可得到完整的液壓系統(tǒng)工作原理圖 第六章 計算和選擇液壓元件 液壓元件的計算是計算該元件在整個工作循環(huán)中所承受的最高壓力和通過的流量，以便選擇和確定元件的型號與規(guī)格，以便對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的性能驗算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 6．1．確定液壓泵的規(guī)格 6．1．1計算液壓泵的最大工作壓力 1）確定液壓泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力pp可按下式計算 式中 p1max——執(zhí)行元件進(jìn)油腔的最大工作壓力，可從工況圖中找到； ∑△p1——與執(zhí)行元件最大工作壓力同一工況下進(jìn)油路上的總壓力損失，它包括沿程壓力損失和局部壓力損失。在此只能先按經(jīng)驗資料估計：一般節(jié)流調(diào)速和管路較簡單的系統(tǒng)取∑△p1=0.2~0.5MPa,進(jìn)油路上有調(diào)速閥或管路復(fù)雜的系統(tǒng)取∑△p1=0.5~1.5MPa。 2）液壓泵供油流量Qp的計算 液壓泵供油流量Qp必須大于或等于同時工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值（∑Qi）max與回路泄漏量之和，可用下式表示： 式中 Qi——工作循環(huán)中某一執(zhí)行元件在第i個動作階段所需的流量； K——回路的泄漏折算系數(shù)，K=1.1~1.3。 對于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，若最大流量點處于調(diào)速狀態(tài)，則在泵的供油量中還要增加溢流閥穩(wěn)壓時的最小溢流量3L/min。 6．1．2 計算液壓泵的流量 液壓泵的最大流量應(yīng)為 式中 ——液壓泵的最大流量； ——同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大量。如果這時溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量2~3L/min； ——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1~1.3，現(xiàn)取=1.1。 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，則泵的總流量根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取型葉片泵，排量為。若取液壓泵的容積效率為，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速時，液壓泵的實際輸出流量為 6.2 確定與液壓泵匹配的電動機 首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時的總功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。因為前面已計算出了各工況的功率，由表4—7和表4—8可知，進(jìn)給油缸工進(jìn)時輸入功率最大，這時液壓泵最大工作壓力為8.67MPa。查設(shè)計手冊葉片泵的總效率在0.75~0.90之間，若取液壓泵總效率ηp=0.80， 則由式 式（6-3） 式（6-3）中—電動機功率， —工作壓力，—工作流量 ，—液壓泵總效率。 表6 液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 葉片泵 柱塞泵 螺桿泵 總效率 0.6~0.7 0.6~0.75 0.8~0.85 0.65~0.8 這時液壓泵的驅(qū)動電動機功率為 根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y225M—6型電動機，其額定功率為30KW，額定轉(zhuǎn)速為980r/min，工作效率為，額定轉(zhuǎn)矩為2.0N m 。 6．3 確定其它元件及輔件 6．3．1 確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表6—1所列。 6．3．2確定油管 油管的作用是將液壓元件連接起來組成液壓系統(tǒng)，為進(jìn)入系統(tǒng)及返回油箱的油液或控制油液提供通路。選用的主要依據(jù)是液壓系統(tǒng)的工作壓力、通過流量、工作環(huán)境和液壓元件的安裝位置等。一般應(yīng)盡量選用硬管。各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定，由于液壓缸在實際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運動階段的運動速度、時間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量，與原定數(shù)值不同，重新計算的結(jié)果如表6—2所列。由表6—2可以看出，液壓缸在各階段的實際運動速度符合設(shè)計要求。 根據(jù)表6—2數(shù)值，系統(tǒng)中當(dāng)油液在壓力管中流速取由式計算得各液壓缸系統(tǒng)中相連的油管內(nèi)徑分別為 由于兩根管道內(nèi)徑差別大，則不統(tǒng)一選取。查閱產(chǎn)品樣本，再參考表6-3，選出夾緊缸系統(tǒng)中選用外徑、厚度1.6mm的鋼管，進(jìn)給缸系統(tǒng)中選用外徑、厚度3mm的無縫鋼管。 6．3．3確定油箱 (一) 油箱的功用 油箱往往是一個功能組件，在液壓系統(tǒng)中主要用于存儲液壓油液、散發(fā)油液熱量、逸出空氣及消除泡沫和安裝元件等。 （二） 油箱的結(jié)構(gòu)及設(shè)計要點 1） 總則 油箱包括油箱體及箱上所設(shè)置的各種附件。油箱體主要由箱頂、箱壁、箱底等部分構(gòu)成。為了保證裝上各類元件、輔件和注油后發(fā)生較大變形，箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計除應(yīng)有足夠的強度外，還必須油足夠的剛度。裝于油箱的各檢測裝置各類元輔件，應(yīng)便于從外部拆卸，在這些器件修理時不必將油箱放油或大量漏油，也不應(yīng)造成污染。油箱內(nèi)壁上應(yīng)盡量保持平整，少焊和少裝東西，以便清理箱內(nèi)污垢。 2） 箱頂、通氣器（空氣過濾器）、注油口 油箱的箱頂結(jié)構(gòu)取決于其上面安裝的元件。油箱箱頂上固定元件、輔件的螺紋孔應(yīng)該用盲孔（不通孔），以防污染物落入油箱內(nèi)。 3） 箱壁、清洗孔、吊耳（環(huán)）、液位計 當(dāng)箱頂與箱壁之間為不可拆連接時，應(yīng)在箱壁上至少設(shè)置一個清洗孔（俗稱人孔）。清洗孔的數(shù)量和位置應(yīng)便于用手清理油箱所有內(nèi)表面。為了便于油箱的搬移，應(yīng)在油箱四角的箱壁上方設(shè)置有足夠強度和剛度的吊耳或起吊孔。油箱的側(cè)壁及便于觀察的位置上（一般設(shè)在油箱外壁并靠近注油口），應(yīng)安裝能目視的透明液位計，以便注油時觀測液面。 4） 箱低、放油塞、支腳 應(yīng)在油箱底部最低點設(shè)置放油塞（M181.5），以便油箱清洗和油液更換。為此，箱底應(yīng)朝向清洗孔和放油塞傾斜，傾斜坡度通常為1/25~1/20；這樣可以促使沉積物（油泥或水）聚集到油箱中的最低點。為了便于搬遷、放油和散熱，應(yīng)將油箱架起來，油箱底至少離開安裝面150mm。油箱應(yīng)設(shè)有支腳。 5） 隔板、除氣網(wǎng) 為了延長油液在油箱中逗留的時間，促進(jìn)油液在油箱中的環(huán)流，促使更多的油液參與在系統(tǒng)中的循環(huán)，從而更好地發(fā)揮油箱的散熱、除氣等功能，油箱中，尤其在油液容量超過100L的油箱中應(yīng)設(shè)置內(nèi)部隔板。隔板要把系統(tǒng)回油區(qū)與吸油區(qū)隔開，并盡可能使油液在油箱內(nèi)沿著油箱壁環(huán)流。隔板缺口處要有足夠大的過流面積，使環(huán)流速度為0.3~0.6m/s。為了有助于油液中的氣泡浮出液面，可在油箱內(nèi)傾斜設(shè)置除氣網(wǎng)，除氣網(wǎng)用網(wǎng)眼直徑0.5mm的金屬網(wǎng)制作。 6） 管路及其配置 液壓系統(tǒng)的管路要進(jìn)入油箱并在油箱內(nèi)部終結(jié)。 7） 油液過濾器 油液過濾器簡稱過濾器的功用是過濾液壓油液中的雜質(zhì)，降低油液污染度，保證液壓系統(tǒng)正常工作。由于液壓系統(tǒng)的各類故障絕大多數(shù)由油液污染造成，而過濾器是保持油液清潔的主要手段，所以合理選擇和設(shè)置液壓系統(tǒng)中的過濾器顯得非常重要。安裝過濾器時應(yīng)注意：盡量采用全流量過濾以便保證油液對濾芯的最大暴露；液壓泵吸油口不帶殼體的粗過慮器要設(shè)置在油箱吸油區(qū)的中央以改善流動條件；因為系統(tǒng)的最大回油流量可能大于液壓泵的流量，故回油過濾器要足夠大。 （三） 油箱容量的計算 油箱的容量，即油面高度為油箱高度80%時的油箱有效容積，應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱平衡的原則來計算。對于一般情況而言，油箱的容量可按液壓泵的額定流量估算出來。對于機床和其他一些固定式裝置，油箱的容量（單位為L）。根據(jù)機床工作原理夾緊缸和進(jìn)給缸不會同時工作，由于進(jìn)給缸工作流量最大，則計算進(jìn)給缸的油量。油箱的容量按式估算，其中為經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)，=2～4；中壓系統(tǒng)，=5～7；高壓系統(tǒng)，=6～12。 由式 式（6-4） 式（6-4）中 —油箱的容量 —經(jīng)驗系數(shù) —最大工作流量，單位為L/min 第六章 驗算液壓系統(tǒng)性能 液壓系統(tǒng)設(shè)計初步完成后，應(yīng)對系統(tǒng)得到技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行一些必要的驗算，以便初步判斷設(shè)計的質(zhì)量?；驈膸讉€方案中評選出最好的設(shè)計方案來。然而由于影響系統(tǒng)性能的因素較多且較復(fù)雜，加上具體得到液壓裝置尚未設(shè)計出來，所以現(xiàn)在的驗算工作只能是采用一些簡化公式近似估算。如果有經(jīng)過生產(chǎn)實踐考驗的同類型系統(tǒng)，這項工作可省略。 液壓系統(tǒng)性能驗算的項目很多，常見的有系統(tǒng)的壓力損失驗算和發(fā)熱溫升驗算。 6．1驗算系統(tǒng)壓力損失 由于系統(tǒng)管路布置尚未確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，所以只能估算閥類元件壓力損失，待設(shè)計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。但對于中小型液壓系統(tǒng)，管路壓力損失可以不考慮。壓力損失的驗算應(yīng)按一個工作中不同階段分別進(jìn)行。 如果計算結(jié)果與原假設(shè)得到壓力損失相差過大，以使系統(tǒng)無法正確調(diào)整，保證系統(tǒng)正常工作，則應(yīng)對原設(shè)計進(jìn)行修正。 當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓缸時，由式（6）和式（14）可得液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)滿足 式中，△p1、△p2分別為液壓缸進(jìn)、回油管路的總壓力損失。 同理，系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)時，液壓泵的最大工作壓力pp應(yīng)滿足 式中，T為液壓馬達(dá)軸上的總外負(fù)載轉(zhuǎn)矩，ηMm為液壓馬達(dá)的機械效率，qM為液壓馬達(dá)的排量，△p1、△p2分別為液壓馬達(dá)進(jìn)、回油管路的總壓力損失。 這里，管路中的總壓力損失∑△p按計算方法的不同，可分為管道內(nèi)總沿程損失∑△pl、液流通過管道內(nèi)變截面管道、彎管等局部地區(qū)所造成的總局部壓力損失∑△pξ和液流通過閥類元件的總局部壓力損失∑△pv.三部分組成。即 6．2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 系統(tǒng)工進(jìn)在整個工作循環(huán)中占90%以上，所以系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升可按工進(jìn)工況來計算。 液壓系統(tǒng)工作時，各種能量損失最終都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使油溫升高。油溫升高會使油液粘度下降，泄漏增加；油液通過節(jié)流元件時的節(jié)流特性發(fā)生變化，造成系統(tǒng)性能的變化；油溫上升，還會加速油液氧化變質(zhì)。因此系統(tǒng)必須將油溫控制在允許的范圍內(nèi)。 6.2.1系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)熱功率計算 系統(tǒng)的發(fā)熱量要進(jìn)行準(zhǔn)確計算一般很困難，下面介紹一種工程上常用的近似計算方法。 液壓系統(tǒng)的輸入功率與輸出功率之差就是系統(tǒng)運行中的能量損失，也就是系統(tǒng)產(chǎn)生的發(fā)熱功率H 。即 式中 Ni——系統(tǒng)的輸入功率，即液壓泵的輸入功率，可用Ni = ppqp /ηp計算，式中符號意義同前； No——系統(tǒng)的輸出功率，即執(zhí)行元件的輸出功率； 對于液壓缸 No=Fv 式中 F——液壓缸的總外負(fù)載力； v——液壓缸的運動速度； n——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。 6.2.2系統(tǒng)的散熱功率計算 液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量，一般可近似認(rèn)為系統(tǒng)散發(fā)的熱量全部被油箱散發(fā)和吸收。油箱的散熱功率H’由下式計算 式中 △T——系統(tǒng)溫升（°C），△T=t2-t1 ，其中，t1為系統(tǒng)的環(huán)境溫度（°C），t2為系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后的溫度（°C）； A——油箱的散熱面積(m2)； CT——郵箱的散熱系數(shù)(W / m2°C)， 它們的取值見表7 表7 油箱散熱系數(shù) 散熱條件 散熱系數(shù) 散熱條件 散熱系數(shù) 通風(fēng)很差 8~9 風(fēng)扇冷卻 23 通風(fēng)良好 15~17.5 循環(huán)水冷卻 110~175 6.2.3系統(tǒng)溫升 當(dāng)液壓系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱功率等于系統(tǒng)的散熱功率，即H=H’, 聯(lián)系式（27）可得系統(tǒng)的溫升△T 熱平衡后的油溫 6.2.4散熱面積計算 由式（9-28）可計算油箱散熱面積A為 當(dāng)油箱三個邊的比例在1:1:1至1:2:3之間，油箱液面高度為油箱高度的80%，油箱的散熱面積可由下式計算 式中 V——油箱的有效容積，單位為m3。 當(dāng)系統(tǒng)需要設(shè)冷卻裝置時，冷卻器的散熱面積Ac可按下式計算 式中 Cc——散熱器的散熱系數(shù)(kW / m2°C)，由產(chǎn)品樣本查得 tj1——工作介質(zhì)的進(jìn)口溫度（°C）； tj1——工作介質(zhì)的出口溫度（°C）； tw1——冷卻水（或風(fēng)）的進(jìn)口溫度（°C）； tw2——冷卻水（或風(fēng)）的出口溫度（°C）. 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張利平．液壓傳動設(shè)計指南 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [2] 容一鳴，陳傳艷．液壓傳動 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [3] 姜繼海，宋錦春．液壓與氣壓傳動 [M]．北京：高等教育出版社，2009． [4] 臧克江．液壓缸 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [5] 毛衛(wèi)平．液壓閥 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． [6] 黃志堅．液壓輔件 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．