3噸叉車(chē)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,說(shuō)明書(shū)+CAD,3噸叉車(chē)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,叉車(chē),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad 3噸叉車(chē)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：楊 俊 指導(dǎo)老師：楊文敏 （湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：隨著工業(yè)的發(fā)展，叉車(chē)的使用越來(lái)越普遍。叉車(chē)的使用不僅可實(shí)現(xiàn)裝卸搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械化，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約大量勞力，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力，而且能夠縮短裝卸、搬運(yùn)、堆碼的作業(yè)時(shí)間，加速汽車(chē)和鐵路車(chē)輛的周轉(zhuǎn)，提高倉(cāng)庫(kù)容積的利用率，減少貨物破損，提高作業(yè)的安全程度。 本課題主要是介紹叉車(chē)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本章以叉車(chē)工作裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹叉車(chē)工作裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及步驟，包括叉車(chē)工作裝置液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定、原理圖的擬定、液壓元件的選擇以及液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算等。 關(guān)鍵詞：叉車(chē)；電液控制；液壓元件 3 Ton Forklift Truck Hydraulic System Design Student:Yang Jun Tutor:Yang Wenmin (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract：With he development of industry, forklift is used more and more widely. The use of forklift trucks can be realized not only the mechanization of loading and unloading operations, reduce labor intensity, save a lot of labor, improve labor productivity, and can shorten the operating time of loading and unloading, handling, stacking, and accelerate the turnover of the automotive and railway vehicles, improve the utilization of warehouse volumerate and reduce the damaged goods, improve the degree of job security. The main subject is to introduce the forklift hydraulic system design. This chapter, for example, describes the forklift hydraulic system design methods and procedures, including the forklift hydraulic system to determine the parameters forklift hydraulic system design, the formulation of the schematic, select hydraulic components and hydraulic system performance checking Key words: Forklift; Electro-hydraulic control; Hydraulic components 1 前言 1.1 課題背景 叉車(chē)最先出現(xiàn)在上世紀(jì)20年代，由工作裝置完成垂直方向作業(yè)，由車(chē)輪行駛系統(tǒng)完成水平方向作業(yè)，是室內(nèi)搬運(yùn)的首選工具。目前歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和日本的電動(dòng)叉車(chē)的產(chǎn)量已經(jīng)占有了國(guó)際上80%以上的市場(chǎng)。目前，科技先進(jìn)的國(guó)家已經(jīng)廣泛采用負(fù)荷傳感，變量系統(tǒng)，并利用先導(dǎo)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的高效節(jié)能和遠(yuǎn)程控制等。但傳統(tǒng)叉車(chē)的液壓系統(tǒng)仍采用定量泵，使得整機(jī)流量大、壓力高，引起了系統(tǒng)油溫過(guò)高，液壓元件泄露，所以可靠性差。與此同時(shí)其制動(dòng)節(jié)能，轉(zhuǎn)向動(dòng)力提高等方面也都已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求，所以叉車(chē)行業(yè)也正面臨著改革與創(chuàng)新。 我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比，差距不小。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)叉車(chē)的技術(shù)更是比國(guó)外落后很多，如何提高叉車(chē)技術(shù)是我們大家共同努力的目標(biāo)。為此，本文主要進(jìn)行叉車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算，重點(diǎn)在于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，已經(jīng)完成了油箱、動(dòng)力元件、控制元件、執(zhí)行元件以及各種液壓元器件的選型和設(shè)計(jì)、校核等，將液壓系統(tǒng)各部分組成按流程逐步設(shè)計(jì)后，以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)布置圖。本設(shè)計(jì)還將論述設(shè)計(jì)方案的合理性，以合力叉車(chē)為原型集中研究現(xiàn)今國(guó)內(nèi)叉車(chē)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況，學(xué)習(xí)叉車(chē)總體設(shè)計(jì)結(jié)合所學(xué)汽車(chē)、機(jī)械和液壓知識(shí)，將其融會(huì)貫通，力求設(shè)計(jì)能夠達(dá)到技術(shù)上的創(chuàng)新同時(shí)又能兼顧經(jīng)濟(jì)性[1]。 1.2 叉車(chē)發(fā)展概況 隨著社會(huì)化生產(chǎn)的發(fā)展與進(jìn)步，勞動(dòng)力與機(jī)械的專(zhuān)業(yè)分工也越來(lái)越細(xì)，各種專(zhuān)業(yè)設(shè)備的配套與銜接，使得整個(gè)物流系統(tǒng)運(yùn)作井然有序，效率得到成倍提高。而叉車(chē)作為裝卸搬運(yùn)車(chē)輛的一種，因?yàn)榫哂心芰哭D(zhuǎn)換效率高、噪聲小、無(wú)廢氣排放、控制方便等優(yōu)點(diǎn)而成為室內(nèi)搬運(yùn)的首選工具。為了作業(yè)方便，通常工作裝置放在叉車(chē)的前方，其主要工作屬具是貨叉，叉車(chē)由此得名。叉車(chē)主要用于成件貨物的裝卸，實(shí)現(xiàn)了裝卸作業(yè)的機(jī)械化?，F(xiàn)階段電動(dòng)叉車(chē)在車(chē)體、門(mén)架、液壓系統(tǒng)以及底盤(pán)技術(shù)方面與傳統(tǒng)叉車(chē)相比均取得了一定成就。車(chē)體一般5mm以上鋼板制成，無(wú)大梁車(chē)體強(qiáng)度高，可承受重載．此外流線(xiàn)型設(shè)計(jì)也將叉車(chē)的護(hù)頂架，車(chē)身，配重及其各種裝飾融為一體。寬視野的兩節(jié)或三節(jié)型門(mén)架，起升高度在2-6m。目前門(mén)架下降還采用負(fù)載勢(shì)能回收的原理，實(shí)現(xiàn)門(mén)架下降的無(wú)級(jí)調(diào)速。將勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能對(duì)蓄電池充電，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 新型液壓系統(tǒng)采用了負(fù)荷傳感、變量系統(tǒng)、先導(dǎo)控制技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的高效節(jié)能和遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)油溫顯著降低，整機(jī)性能先進(jìn)，操作舒適，安全可靠。由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵又能為門(mén)架工作系統(tǒng)的提升和傾斜機(jī)構(gòu)提供液壓動(dòng)力。同時(shí)在工作裝置回路上增設(shè)了單向閥，作用是當(dāng)油泵側(cè)壓力比工作油缸側(cè)壓力低的情況下?lián)Q向時(shí)油液不會(huì)倒流。目前國(guó)外品牌叉車(chē)還采用液壓脈沖控制技術(shù)，可自動(dòng)平衡電機(jī)速度與用油量，電源利用率高，無(wú)電壓峰值，噪聲低，液壓元件磨損低，大大提高了整車(chē)的可靠性，節(jié)能性和使用壽命。 隨著電子技術(shù)漸漸融入機(jī)械制造技術(shù)，電動(dòng)叉車(chē)要求能夠?qū)崿F(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保、安全及智能化。各種新方案的推出讓電動(dòng)叉車(chē)在性能、結(jié)構(gòu)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，配置也變得更優(yōu)化[3]。 1.3 叉車(chē)的液壓系統(tǒng) 叉車(chē)液壓系統(tǒng)是叉車(chē)的重要組成部分，其工作裝置、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)甚至行走傳動(dòng)系統(tǒng)等都需要由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)完成。因此，叉車(chē)液壓系統(tǒng)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著叉車(chē)的性能。 某型號(hào)叉車(chē)工作裝置的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示，該液壓系統(tǒng)有起升液壓缸4、傾斜液壓缸9和屬具液壓缸10三個(gè)執(zhí)行元件，由定量泵6供油，多路換向閥（屬具滑閥1、起升液壓缸滑閥7、傾斜液壓缸滑閥8）控制各執(zhí)行元件的動(dòng)作，單向節(jié)流閥3調(diào)節(jié)起升和屬具動(dòng)作速度，從而驅(qū)動(dòng)工作裝置完成相應(yīng)的工作任務(wù)。 1-屬具滑閥 2-分配閥 3-單向節(jié)流閥 4-起升液壓缸 5-安全閥 6-液壓泵 7-起升液壓缸滑閥 8-傾斜液壓缸滑閥 9-傾斜液壓缸 10-屬具液壓缸 圖1 工作裝置液壓系統(tǒng) Fig 1 Implement hydraulic system 由于叉車(chē)原動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速高，扭矩小，而叉車(chē)的行駛速度較低，驅(qū)動(dòng)輪的扭矩較大，因此在原動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間必須有起減速增矩作用的傳動(dòng)裝置，當(dāng)叉車(chē)在不同載荷和不同作業(yè)條件下工作時(shí)，傳動(dòng)裝置必須要保證叉車(chē)具有良好的牽引性能。對(duì)于內(nèi)燃叉車(chē)，由于內(nèi)燃機(jī)不能反轉(zhuǎn)，叉車(chē)要想倒退行駛，必須依靠傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。叉車(chē)的傳動(dòng)裝置有機(jī)械式、液力式、液壓式和電動(dòng)機(jī)械式幾種。機(jī)械式傳動(dòng)只能具有有限數(shù)目的傳動(dòng)比，因此只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速。液力傳動(dòng)效率較機(jī)械式低，液壓傳動(dòng)能夠使傳動(dòng)系大大簡(jiǎn)化，取消機(jī)械式和液力式傳動(dòng)中的傳動(dòng)軸和差速器。 某型號(hào)叉車(chē)行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的原理圖如圖2所示，該液壓系統(tǒng)由變量主液壓泵1供油，執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)7，主液壓泵的吸油和供油路與液壓馬達(dá)的排油和進(jìn)油路相連，形成閉式回路。雙向安全閥5保證液壓回路雙向工作的安全，梭閥6和換油溢流閥8使低壓的熱油排回油箱，輔助液壓泵2把油箱中經(jīng)過(guò)冷卻的液壓油補(bǔ)充到系統(tǒng)中，起到補(bǔ)充系統(tǒng)泄漏和換油的作用，溢流閥4限定補(bǔ)油壓力，單向閥3保證補(bǔ)油到低壓油路中。 1- 主泵 2-輔助液壓泵 3-補(bǔ)換油溢流閥 4-單向閥 5-雙向安全閥 6-梭閥 7-液壓馬達(dá) 8-換油溢流 圖2 行走驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng) Fig 2 Travel drive hydraulic system 叉車(chē)作業(yè)時(shí)轉(zhuǎn)向頻繁，轉(zhuǎn)彎半徑小，有時(shí)需要原地轉(zhuǎn)向。叉車(chē)空載時(shí)，轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷約占車(chē)重的60%。為了減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)在起重量2噸以上的叉車(chē)多采用助力轉(zhuǎn)向——液壓助力轉(zhuǎn)向或全液壓轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)向操作輕便，動(dòng)作迅速，有利于提高叉車(chē)的作業(yè)效率，油液還可以緩沖地面對(duì)轉(zhuǎn)向的沖擊。 某叉車(chē)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖如圖3所示，該轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)和叉車(chē)工作裝置液壓系統(tǒng)屬各自獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，分別由單獨(dú)的液壓泵供油。系統(tǒng)中流量調(diào)節(jié)閥2可保證轉(zhuǎn)向助力器穩(wěn)定供油，并使系統(tǒng)流量限制在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)液壓泵流量的1.5倍。隨動(dòng)閥3與普通的三位四通換向閥基本相同，只不過(guò)該閥的閥體與轉(zhuǎn)向液壓缸缸筒連接為一體，隨液壓缸缸筒的動(dòng)作而動(dòng)作。叉車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，方向盤(pán)處于中間位置，隨動(dòng)閥3的閥芯也處于中間位置，轉(zhuǎn)向液壓缸4不動(dòng)作，叉車(chē)直線(xiàn)行駛。當(dāng)叉車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)隨動(dòng)閥4的閥芯動(dòng)作，使轉(zhuǎn)向液壓缸的兩腔分別與液壓泵或油箱連通，液壓缸動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)，叉車(chē)轉(zhuǎn)向，直到液壓缸缸筒的移動(dòng)距離與閥芯的移動(dòng)距離相同時(shí)，閥芯復(fù)位，轉(zhuǎn)向停止。 1-液壓泵 2-調(diào)速閥 3-隨動(dòng)閥 4-轉(zhuǎn)向液壓缸 5-濾油器 6-單向閥 7-安全閥 8-油箱 圖3 叉車(chē)助力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng) Fig 3 Forklift hydraulic power steering system 叉車(chē)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要能夠保證叉車(chē)正常安全地完成工作任務(wù)，對(duì)液壓系統(tǒng)的工作要求包括： （1）超載保護(hù)，多路換向閥殼體無(wú)裂紋、滲漏；工作性能應(yīng)良好可靠；安全閥動(dòng)作靈敏，在超載25%時(shí)應(yīng)能全開(kāi)，調(diào)整螺栓的螺帽應(yīng)齊全堅(jiān)固。操作手柄定位準(zhǔn)確、可靠，不得因震動(dòng)而變位。 叉車(chē)在裝卸運(yùn)輸作業(yè)時(shí)不允許貨物的重量大于叉車(chē)本身的重量。在叉車(chē)試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)是允許叉車(chē)以110%的起重量載荷進(jìn)行聯(lián)合操作，即一邊起升載荷一邊向前運(yùn)行，以檢驗(yàn)叉車(chē)各部件的協(xié)調(diào)性和動(dòng)作的可能性，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到額定的參數(shù)，液壓系統(tǒng)應(yīng)能夠承壓、無(wú)滲油。對(duì)超載起升保護(hù)的性能檢驗(yàn)是以125%的起重量載荷進(jìn)行起升動(dòng)作。此時(shí)，液壓系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的超載保護(hù)裝置，例如多路換向閥中安全閥。超載時(shí)，雖然多路換向閥閥桿動(dòng)作，但貨叉和125%起重量載荷不得離開(kāi)地面或離開(kāi)地面不超過(guò)300mm，即叉車(chē)應(yīng)呈現(xiàn)出起升速度下降或起升動(dòng)作失靈。 （2）最大下降速度控制，為了提高裝卸效率，如果叉車(chē)起升速度增大，滿(mǎn)載下降速度也增大，下降速度過(guò)大是危險(xiǎn)的，因此叉車(chē)液壓系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置下降限速閥，既要控制貨叉的下降速度不超過(guò)限定的速度值，又要防止起升液壓缸的高壓橡膠軟管突然爆破時(shí)，起升在一定高度的載荷不會(huì)和貨叉一起突然落下，損傷貨物或傷人。 （3）液壓系統(tǒng)管路接頭牢靠、無(wú)滲漏，與其它機(jī)件不磨碰，橡膠軟管不得有老化、變質(zhì)、腐蝕等現(xiàn)象。 （4）液壓系統(tǒng)中的傳動(dòng)部件在額定載荷、額定速度范圍內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)爬行、停滯和明顯的沖動(dòng)現(xiàn)象。 （5）其它為節(jié)省叉車(chē)攜帶電動(dòng)機(jī)，減少叉車(chē)附屬設(shè)備，從而減小液壓系統(tǒng)的整體尺寸，叉車(chē)工作裝置液壓系統(tǒng)可以由叉車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)液壓泵來(lái)提供油源。為適應(yīng)叉車(chē)有可能工作在具有粉塵和沙粒的廠房環(huán)境中，應(yīng)考慮為液壓系統(tǒng)設(shè)置合適的過(guò)濾器，液壓油的工作溫度應(yīng)限定在合適的范圍內(nèi)，叉車(chē)的工作環(huán)境溫度一般為-10~45°C。 1.3.1 本設(shè)計(jì)要求及技術(shù)參數(shù) （1）起升裝置液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計(jì)實(shí)例所設(shè)計(jì)的叉車(chē)主要用于工廠中作業(yè)，要求能夠提升5000kg的重物，最大垂直提升高度為2m，叉車(chē)桿和導(dǎo)軌的重量約為200kg，在任意載荷下，叉車(chē)桿最大上升（下降）速度不超過(guò)0.2m/s，要求叉車(chē)桿上升（下降）速度可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)叉車(chē)桿的緩慢移動(dòng)，并且具有良好的位置控制功能。要求對(duì)叉車(chē)桿具有鎖緊功能，無(wú)論在多大載荷作用下，或者甚至在液壓油源無(wú)法供油，油源到液壓缸之間的液壓管路出現(xiàn)故障等情況下，要求叉車(chē)桿能夠被鎖緊在最后設(shè)定的位置。叉車(chē)桿在上升過(guò)程中，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，要求安全保護(hù)裝置能夠使負(fù)載安全下降。 本設(shè)計(jì)實(shí)例所設(shè)計(jì)叉車(chē)工作裝置中叉車(chē)桿起升裝置示意圖如圖4所示，由起升液壓缸驅(qū)動(dòng)貨叉沿支架上下運(yùn)動(dòng)，從而提升和放下貨物[4]。 圖4 起升裝置 Fig 4 Lifting device 2 液壓元件 2.1 液壓閥塊簡(jiǎn)介 油路塊的結(jié)構(gòu)油路塊是一塊較厚的液壓元件安裝板，用螺釘將板式液壓元件安裝在油路板的正面或者各個(gè)側(cè)面（保持底面或某一個(gè)面為安裝固定面），在正面對(duì)應(yīng)的孔與液壓閥的各孔相通，各孔間按照液壓系統(tǒng)原理圖的通路要求，在油路板內(nèi)部鉆縱、橫孔道，在孔口開(kāi)有螺紋，安裝管接頭用以接管。為避免孔道過(guò)長(zhǎng)、過(guò)多而不便于加工，在一塊油路板上安裝元件的數(shù)量一般不超過(guò)10-12個(gè)。油路板邊長(zhǎng)不宜大于400mm。油路板內(nèi)部孔道數(shù)量較多且又互相交叉時(shí)，為了便于設(shè)計(jì)和制造，減少工藝孔，可將油 路板的厚度分為三層，第一層為泄露油和控制油孔的通道（L層），其孔徑較?。坏诙訛閴毫τ涂淄ǖ溃≒層）；第三層為回油孔通道（O層）。如果元件數(shù)量并不多，盡可能將壓力油孔通道和回油孔通道布置在同一層內(nèi)，以減小油路板的厚度。把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個(gè)液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。使用近年來(lái)在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無(wú)管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。 本次設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)由集成塊組成，由于本液壓系統(tǒng)的壓力比較大，所以調(diào)壓閥選擇DB/DBW型直動(dòng)溢流閥，而換向閥等以及其他的閥采用廣州機(jī)床研究所的GE系列閥。 2.2 集成塊的設(shè)計(jì)步驟 （1）制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對(duì)照實(shí)物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線(xiàn)繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，按照輪廓線(xiàn)剪下來(lái)，便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實(shí)物有出入，則以實(shí)物為準(zhǔn)。若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板提供的尺寸來(lái)制作。若沒(méi)有底板，則要注意，有的樣本提供的是元件的俯視圖，做樣板時(shí)應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻成180°。 （2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P﹑回油孔T﹑泄露孔L及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不小于壓力油孔。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。孔與孔之間的連接孔用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。 （3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前﹑后面上，要避免電磁閥兩端的電磁鐵與其它部分進(jìn)行相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。設(shè)計(jì)專(zhuān)用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。 （4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道﹑集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄露孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。溢流閥的先導(dǎo)部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。 （5）集成塊零件圖的繪制。集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯(cuò)，層次多，需要由多個(gè)視圖和2-3個(gè)剖視圖才能表達(dá)清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸﹑公差及表面粗糙度應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說(shuō)明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線(xiàn)表達(dá)。為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號(hào)，列表說(shuō)明各個(gè)孔的尺寸﹑深度以及與哪些孔相交等情況。 圖5 油路塊 Fig 5 Manifold 3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算[9] 3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 液壓系統(tǒng)除油箱及其管路外，由工作轉(zhuǎn)向油泵和電機(jī)作為動(dòng)力元件，多路換向閥，限速閥等作為控制元件，油缸作為執(zhí)行元件。液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件主要可分三部分： （1）為了升降貨物配有起升油缸。 （2）轉(zhuǎn)向油缸和全液壓轉(zhuǎn)向器。 （3）為使裝貨的框架能前后傾斜，以利于搬運(yùn)和行走方便使用傾斜油缸。 油泵輸出的壓力油分別進(jìn)入到工作裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，通過(guò)前后傾手柄使多路換向閥的滑閥移動(dòng)以改變液壓油的流動(dòng)方向，從而控制升降油缸與門(mén)架傾斜油缸，實(shí)現(xiàn)起重貨架和門(mén)架的前后傾斜。另一個(gè)油路是油液經(jīng)轉(zhuǎn)向油泵與電機(jī)到全液壓轉(zhuǎn)向器控制轉(zhuǎn)向油缸；最后油液將再度重返油箱如此不斷循環(huán)，液壓系統(tǒng)是叉車(chē)工作過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。一套合理的液壓系統(tǒng)方案要求能夠?qū)崿F(xiàn)主機(jī)要求的各項(xiàng)功能，并且操縱方便，工作可靠，動(dòng)作平穩(wěn)，調(diào)整維修方便。完善的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下部分的設(shè)計(jì)： （1）選執(zhí)行元件：液壓缸。 （2）選液壓油：普通礦物液壓油。 （3）確定換向回路：三位六通手動(dòng)換向閥控制。 （4）調(diào)速方式：定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速，同時(shí)使用換向閥閥口實(shí)現(xiàn)微調(diào)。 （5）液壓泵類(lèi)型：系統(tǒng)壓力小于21Mpa，選用齒輪泵或葉片泵；大于21Mpa選柱塞泵。 （6）確定回路方式：選開(kāi)式回路，即執(zhí)行元件的排油直接回油箱，油液徑沉淀、冷卻后再進(jìn)入液壓泵的進(jìn)口。 （7）調(diào)壓方式：溢流閥做安全閥，限制系統(tǒng)最高壓力；執(zhí)行元件不工作時(shí)液壓泵在小功率下工作采用卸荷回路。對(duì)垂直變負(fù)載(起升缸升降)采用限速閥，以保證重物平穩(wěn)下落。 3.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前文已經(jīng)對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，為了更進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究，本節(jié)將直觀講述液壓原理圖、工作線(xiàn)路圖、零部件圖等相關(guān)圖示并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。主要任務(wù)包括：負(fù)載分析；系統(tǒng)參數(shù)分析（包括泵和電機(jī)參數(shù)的選取和設(shè)計(jì)計(jì)算）；元件選擇；以及驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能，（壓力損失驗(yàn)算）等。 3.2.1 原理圖 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明： （1）油箱：選擇開(kāi)式油箱。 （2）液壓泵：工作油泵采用齒輪泵，型號(hào)分別為CB-F18C-FL。 （3）工作電機(jī)：Z4-112-4。 （4）起升油缸：選擇單作用柱塞式液壓缸。 （5）傾斜油缸：選擇雙作用活塞式液壓缸。 （6）液壓控制閥：選用多路換向閥ZFS-L10C-YT-O。 （7）流量控制：設(shè)計(jì)單向限速閥。 （8）液壓輔件設(shè)計(jì)：過(guò)濾器設(shè)計(jì)，空氣濾清器設(shè)計(jì)，各種儀表選擇密封件的選型等，液壓油及壓力損失計(jì)算。 液壓系統(tǒng)回路的工作線(xiàn)路主要分兩路進(jìn)行，詳見(jiàn)框圖： 圖6 液壓系統(tǒng)回路的工作線(xiàn)路 Figure 6 Circuit of hydraulic system lines 為了說(shuō)明液壓系統(tǒng)回路，下面插圖表示加深對(duì)液壓系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，（液壓系統(tǒng)原圖、液壓系統(tǒng)工作線(xiàn)路圖） 圖7 液壓系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖 Figure 7 Hydraulic system of schematic diagram 3.2.2 起升油缸最大工作壓力及流量 壓力為100㎏/㎝2；流量為25.8L/min 3.2.3 求液壓系統(tǒng)最大壓力 換向閥要求最大壓力100㎏/㎝2，參照同類(lèi)同規(guī)格產(chǎn)品，P1選100㎏/㎝2。 3.2.4 液壓泵站及液壓泵的規(guī)格及選用 液壓泵站是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，它向液壓系統(tǒng)提供一定的壓力和流量的工作介質(zhì)。在液壓泵站上安裝必須的液壓閥可以直接控制液壓執(zhí)行元件工作，本課題布置采用非上置臥式，即油泵及電機(jī)單獨(dú)安裝在專(zhuān)用平臺(tái)上，即采用機(jī)座帶底腳、端蓋上無(wú)凸緣結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)水平放置，安裝處可加彈性防振墊。 （1）液壓泵的最大工作壓力據(jù)公式 + (1) 圖8 液壓系統(tǒng)工作線(xiàn)路圖 Figure 8 Hydraulic system wiring diagram 即 +=110.12㎏/㎝2 (2) 式中：為進(jìn)回油路中總壓力損失，其包括局部損失和沿程壓力損失。 （2）液壓泵流量 (3) 式中：K為系統(tǒng)漏損系數(shù)，常取1.1；為同時(shí)動(dòng)作的各液壓執(zhí)行器的最大泵工作流量，可由同時(shí)動(dòng)作的各液壓執(zhí)行器最大流量相加。 (4) (5) （3）選油泵。工作油泵采用CB系列齒輪泵，型號(hào)為CB-F18C-FL。其參數(shù)如下：流量為=30.6L/min；額定轉(zhuǎn)速為1800r/min；額定壓力為12.5Mpa；驅(qū)動(dòng)功率為11.2kw；質(zhì)量為8.2kg；容積效率大于90%。轉(zhuǎn)向油泵采用CB-6：流量為8.7L/min；驅(qū)動(dòng)功率為0.31kw，額定壓力為2.5Mpa；額定轉(zhuǎn)速1450r/min。 3.2.5 油泵功率及電機(jī)選擇 （1）油泵的驅(qū)動(dòng)功率： (6) 式中：為泵的實(shí)際最大工作壓力，其值為140Mpa；為泵的額定流量，其值為510cm3/s；為泵的機(jī)械效率，取0.8。因此， (7) （2）選擇油泵電機(jī) 據(jù)油泵額定轉(zhuǎn)速及所需驅(qū)動(dòng)功率，選擇Z4-112-4，其參數(shù)如下：額定功率為5.5kw；額定電壓為160v；額定電流為42.7A；轉(zhuǎn)速(最高)3000/4000r/min；效率為83.5%；飛輪矩為0.8；質(zhì)量為60kg。選用的油泵電機(jī)采用5min工作制，故折算成后功率，故該電機(jī)油泵符合工作需要。 3.2.6選擇換向閥 查《液壓控制傳動(dòng)手冊(cè)》表17.6-1，選擇關(guān)于ZFS-C型多路換向閥性能參數(shù)，選擇 圖9 ZFS-C型多路換向閥性能參數(shù) Figure 9 ZFS-C Multi directional control valve performance parameters 主要參數(shù)：工作壓力為14Mpa；最大流量為30L/min；概算質(zhì)量為10.5kg；公稱(chēng)直徑為10mm。ZFS型多路換向閥時(shí)手動(dòng)控制換向閥的組合閥，由2-5個(gè)三位六通手動(dòng)換向閥、溢流閥、單向閥組成。根據(jù)用途的不同，閥在中間位置時(shí)，主油路有中間全封閉式、壓力口封閉式及中間位置時(shí)壓力油路短路卸荷等。主要用于多個(gè)工作機(jī)構(gòu)的集中控制。換向閥圖示如下： 圖10 換向閥示意圖 Figure 10 Valve schematic 完成快進(jìn)—工進(jìn)—快退—停止等自動(dòng)循環(huán)，工作臺(tái)采用平導(dǎo)軌，主要參數(shù)見(jiàn)下表。 表1 自動(dòng)循環(huán)參數(shù) Table 1 Automatic cycle parameters 液壓缸 負(fù)載力（N） 工作臺(tái)重量（N） 工作臺(tái)及夾具重量（N） 行程(mm) 速度(m/min) 啟動(dòng)時(shí)間(s) 靜摩擦系數(shù)fs 動(dòng)摩擦系數(shù)ft 快進(jìn) 工進(jìn) 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 4800 900 800 150 40 7 0.25 7 0.7 0.25 0.15 （1）初選液壓缸的工作壓力 表2 工作壓力 Table 2 Operating pressure 工況 計(jì)算公式 液壓缸的負(fù)載N 啟動(dòng) F啟=F靜＋F密 F啟=425/0.9=472.2 加速 F加=F動(dòng)＋F貫＋F密 F加=（255＋28.882）/0.9=315.42 快進(jìn) F快=F動(dòng)＋F密 F快=255/0.9=283.3 工進(jìn) F工=F切＋F動(dòng)＋F密 F工=（4800＋255）/0.9=5616.7 快退 F快=F動(dòng)＋F密 F快=255/0.9=283.3 由以上分析計(jì)算可知，該銑床在最大負(fù)載約為5616.7N是的液壓系統(tǒng)宜取壓力P=2MP。 （2）確定液壓缸的內(nèi)徑D和活塞竿直徑d 由液壓缸工作負(fù)載表可以看出，最大負(fù)載為工幾年階段的負(fù)載F=5616.7N，考慮兩邊的差動(dòng)比為2，則工作腔的有效工作面積和活塞直徑分別為： (8) (9) 活塞直徑為： (10) 根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑： 根據(jù)缸徑和活塞竿內(nèi)徑，計(jì)算出液壓缸實(shí)際有效工作面積，無(wú)竿腔面積A1和有竿腔面積A2分別為 (11) (12) 則液壓缸的實(shí)際計(jì)算工作壓力為： (13) 則實(shí)際選取的工作壓力P=2MP滿(mǎn)足要求。 按最低工作速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度。若驗(yàn)算后不能獲得最小的穩(wěn)定速度是，還需要響應(yīng)家大液壓缸的直徑，直至滿(mǎn)足穩(wěn)定速度為止。 (14) 由于，所以能滿(mǎn)足最小穩(wěn)定速度的要求。 計(jì)算液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段的壓力，流量和功率。根據(jù)上述所確定的液壓缸的內(nèi)徑D和活塞竿直徑d，以及差動(dòng)快進(jìn)時(shí)的壓力損失P=0.5MP，工進(jìn)時(shí)的背壓力P=0.8MP，快退是P=0.5MP，則可以計(jì)算出液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率。如下表： 表3 壓力、流量和功率參數(shù) Table 3 Pressure, flow and power parameters 工況 負(fù)載F（N） 回油腔壓力P2105(Pa) 進(jìn)油腔壓力 P1105(MPa) 輸入流量q(L/min) 輸出流量p(kw) 計(jì)算公式 快進(jìn)啟動(dòng) 472.2 — 2.97 — — 快進(jìn)加速 315.4 11.785 6.785 變化值 變化值 快進(jìn)恒速 283.3 11.583 6.583 14.31 0.157 工進(jìn) 5616.7 8 21.94 0.78 0.0285 ； 快退啟動(dòng) 472.2 — 3.1 — — 快退加速 315.4 5 12.272 變化值 變化值 快退恒速 283.3 5 12.062 10.689 0.215 根據(jù)上表可以用坐標(biāo)法繪制出“液壓工況圖”，此圖可以直觀看出液壓缸各運(yùn)動(dòng)階段的主要參數(shù)變化情況。 （3）確定液系統(tǒng)方案和擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 1）由于該機(jī)床是固定式機(jī)械，卻不存在外負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況，并由其工況圖可知，這臺(tái)銑床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度不是很高，工作負(fù)載變化小。則該液壓系統(tǒng)以采用節(jié)流式開(kāi)式循環(huán)為宜?，F(xiàn)才用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路。從工況圖很清楚地看到，在這個(gè)液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源提供低壓大油量和高壓小流量的油液?？爝M(jìn)加快退的時(shí)間和工進(jìn)的時(shí)間分別為 (15) (16) 因此從提高系統(tǒng)效率和節(jié)省能量的角度來(lái)看，采用單個(gè)定量液壓泵作為油源顯然是不合適的，而宜采用大，小兩個(gè)液壓泵并聯(lián)供油的油源方案 2）選擇基本回路。由于不存在負(fù)載對(duì)系統(tǒng)作功的工況，也不存在負(fù)載制動(dòng)的過(guò)程，故不需要設(shè)置平衡及制動(dòng)回路。但必須具有快速運(yùn)動(dòng)，換向，速度換節(jié)以及調(diào)壓，卸荷等回路。系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)速回路以后，不論采用何中油源形式都必須有單獨(dú)的油路直接通向液壓缸兩腔，以實(shí)現(xiàn)快速遠(yuǎn)東。在本系統(tǒng)中，快進(jìn)，快退換向回路采用所示形式。由工況圖中的可知，當(dāng)滑臺(tái)從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量由降至，滑臺(tái)的速度變化交大，可選用行程閥來(lái)控制速度的換接，以減小液壓沖擊。當(dāng)滑臺(tái)由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí)，回路中通過(guò)的流量很大—進(jìn)油路中通過(guò)，回油路中通過(guò)。為了保證換向平穩(wěn)其見(jiàn)，宜采用換向時(shí)間可調(diào)的電液式換接回路。由于這一回路換要實(shí)現(xiàn)液壓缸的差動(dòng)連接，所以換向閥必須是五通的。 3）選擇調(diào)壓和卸荷回路 油源中有逆流閥，調(diào)定系統(tǒng)工作壓力，因此調(diào)壓3問(wèn)題在油源中解決，無(wú)須另外在設(shè)置調(diào)壓回路。而且，系統(tǒng)采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速，故溢流閥常開(kāi)，即使滑臺(tái)被卡住，系統(tǒng)的壓力也不會(huì)超過(guò)溢流閥的調(diào)定值，所以又起安全作用。雙液壓泵自動(dòng)兩級(jí)供油的油源中設(shè)有卸荷閥，當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)和停止時(shí)，低壓，大流量液壓泵都可以經(jīng)此閥卸荷。由于工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)周期中占了絕大部分時(shí)間，切高壓，小流量液壓泵的功率較小，故可以認(rèn)為卸荷問(wèn)題已基本解決，就不需要在設(shè)置卸荷回路。 （4）選擇液壓元件 圖11 液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖 Figure 11 Hydraulic cylinder diagram 1-防塵圈，2-前端蓋密封“O”型圈，3-缸體，4-活塞，5-孔用密封，6-后缸蓋，7-活塞桿密封“O”型圈 1）確定液壓泵的壓力 液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為2.193MP，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，為使繼電器能可靠的工作，取其調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力，則小流量液壓泵的最大工作壓力為 (17) (18) (19) 2）計(jì)算液壓泵的流量 兩個(gè)液壓泵的向液壓缸提供的最大的流量為14.31L/min，取泄漏系數(shù)為KL=1.1，則兩個(gè)液壓泵的實(shí)際流量為 (20) 3）選擇液壓泵的型號(hào) 由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為0.78L/min，由小流量液壓泵單獨(dú)供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為3.78L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，最后確定選取小泵排量為6ml/r，大泵排量為12ml/r的YB型雙聯(lián)葉片泵。當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=960r/min時(shí)，若取液壓泵的容積效率為0.95，該液壓泵的實(shí)際輸出流量為 (21) 表4 液壓元件的型號(hào)及規(guī)格 Table 4 Hydraulic component models and specifications 序號(hào) 元件名稱(chēng) 估計(jì)通過(guò)流量（L/min） 額定流量 (L/min) 額定壓力(MPa) 額定壓降(MPa) 型號(hào)和規(guī)格 1 雙聯(lián)葉片泵 — 5.47+10.94 17.5 — YB1，YB2 2 三位五通電磁閥 36 80 16 <0.5 35DYF3Y-E19B 3 行程閥 32 63 16 <0.3 AXQF-E10B qmax=100L/min 4 調(diào)速閥 0.78 0.07-50 16 5 單向閥 36 63 16 0.2 6 液控順序閥 16 63 16 <0.3 XF3-E10B 7 背壓閥 0.78 63 16 YF3-E10B 8 溢流閥 5 63 16 YF3-E10B 9 濾油器 18 63 16 <0.02 XU-J63X80 10 壓力表開(kāi)關(guān) 16 KF3-E3B 3測(cè)點(diǎn) 11 單向閥 36 63 16 <0.2 AF3-EA3B qmax=80L/min 12 壓力繼電器 14 PF-B8L 8通徑 表5 電磁鐵動(dòng)作順序表 Table 5 Magnet order form 注：“＋”表示電磁鐵通電吸合，其他表示斷電脫開(kāi) 表3.8 發(fā)信 YV1 YV2 YV3 YV4a YV4b YV5 起動(dòng) 人工按鈕 　 ＋ ＋ ＋ 　 ＋ 上料 人工 　 ＋ ＋ ＋ 　 ＋ 工作夾緊 人工按鈕 　 ＋ 　 ＋ 　 　 定位缸下降 xk5 磨架進(jìn)給 xk9 xk5 xk3 ＋ 主刃磨削 xk1 ＋ 磨架后退 凸輪計(jì)數(shù) 工 作 臺(tái) 松開(kāi) xk2 　 　 　 　 　 ＋ 回轉(zhuǎn) xk8 　 　 　 　 ＋ ＋ 鎖緊 xk6 　 　 　 　 ＋ 磨架進(jìn)給 xk3 xk5 xk9 ＋ 圓刃磨削 xk1 ＋ 磨架后退 凸輪計(jì)數(shù) 工 作 臺(tái) 松開(kāi) xk2 　 　 　 　 　 ＋ 回轉(zhuǎn) xk8 　 　 　 ＋ 　 ＋ 鎖緊 xk7 　 　 　 ＋ 　 　 定位缸上升 凸輪計(jì)數(shù) xk2 　 ＋ 工件松開(kāi) 人工按鈕 　 ＋ ＋ 下料 人工 　 ＋ ＋ 3.2.7 管道設(shè)計(jì)與管件的選擇[1] 液壓管件是用來(lái)連接泵、閥、缸等液壓元件構(gòu)成液壓油傳輸回路，實(shí)現(xiàn)液壓能的傳遞。液壓能是以壓力和流量的形式傳輸?shù)?。因此液壓管道首先?yīng)具備承受壓力的能力，即必須選用適當(dāng)材料和壁厚，同時(shí)還應(yīng)保證恰當(dāng)?shù)牧魉?，即?yīng)選用合理的通徑。 鋼管多用于吸回油管路一般選用硬管，即管路盡可能短，過(guò)流面積盡可能大以減少吸油阻力。中高壓系統(tǒng)多采用無(wú)縫鋼管；壓力在8-31.5Mpa時(shí)采用20號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管，管路中較長(zhǎng)部分一般選軟管即膠管（或塑料管）。管道設(shè)計(jì)注意問(wèn)題： 管道設(shè)計(jì)壓力流量和回油管道流速進(jìn)行限制、排列走向要一致、盡量水平或垂直布置。 油管彎曲處應(yīng)圓滑，不應(yīng)由凹痕或壓扁現(xiàn)象，短長(zhǎng)軸比大于0.75，盡可能選用高壓軟管，有抑制機(jī)械振動(dòng)和噪聲的作用。 （1）硬管的選用 1）壓油管 油管內(nèi)徑： (23) 得 (24) 式中：d為油管內(nèi)徑；Q為通過(guò)油管的流量，取Q=30L/min；v為液壓油在油管內(nèi)允許流速。 查《液壓液壓系統(tǒng)元件設(shè)計(jì)手冊(cè)》第864頁(yè)，據(jù)油口公稱(chēng)直徑尺寸：取d=15mm，外徑為22mm相應(yīng)的管接頭螺紋為M221.5。 2）油管內(nèi)流速 (25) 滿(mǎn)足要求。 3）油管壁厚 (26) 式中：為液壓系統(tǒng)最大工作壓力，取值為140kg/；d為油缸內(nèi)徑；為許用拉伸應(yīng)力單位/，對(duì)于鋼管=，取=6000/。查《液壓控制傳動(dòng)手冊(cè)》，在P<7.5Mpa時(shí)，安全系數(shù)n=8；在P=7.5~17.5壓力時(shí)，安全系數(shù)n=6；在P>17.5壓力時(shí)，安全系數(shù)n=4；故=6000/6=1000kg/，故選用油壁管厚 =mm=1.05mm (27) 考慮到與閥等件的聯(lián)結(jié)，取=3mm。則鋼管外徑=15+23=21mm，選用鋼管為203。 4）回油管選?。簽楸ＷC統(tǒng)一性，與壓油管選用相同。 （2）軟管的選擇（膠管） 中高壓系統(tǒng)選用鋼絲編織型和鋼絲纏繞型膠管，查《液壓控制傳動(dòng)手冊(cè)》第799頁(yè)表12-5：選用膠管B-140，內(nèi)徑為13mm，外徑：20.5-23.1mm，工作壓力為140Mpa，最小曲率半徑為140mm。 （3）管接頭：詳見(jiàn)附錄-液壓系統(tǒng)圖中標(biāo)示。 （4）螺紋連接：采用60圓錐管螺紋：適用于機(jī)器的油管及水管等的連接，內(nèi)外螺紋配合無(wú)間隙。 （5）密封件設(shè)計(jì)與選擇。傾斜油缸的密封為例：選用了O型密封圈、V型密封圈。查《液壓控制傳動(dòng)手冊(cè)》第825頁(yè)表13-1，由于系統(tǒng)壓力小于25Mpa，故選用O型氟化乙丙烯封裝的密封圈。V型密封圈由支承環(huán)、密封環(huán)、壓環(huán)三部分成套使用。 3.2.8 液壓油選取 查《液壓控制傳動(dòng)手冊(cè)》第12頁(yè)，表1-3由于溫度和壓力較高，選用46號(hào)普通液壓油。46號(hào)(HL)普通油：40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度/10/s數(shù)值范圍為41.4~50.6；粘度指數(shù)不小于90；閃點(diǎn)不低于170℃；凝點(diǎn)不高于-10℃；無(wú)機(jī)械雜質(zhì)；氧化穩(wěn)定性不小于1000；最重要的是其具有良好的防銹性和氧化安定性，其空氣釋放能力，抗泡性，分水性和對(duì)橡膠密封材料的適應(yīng)性也較好。故選用此種油液滿(mǎn)足要求。 3.2.9 濾油器及油箱選取 過(guò)濾器的功用是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中固體的污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長(zhǎng)元器件的使用壽命，保證液壓元件性能可靠，液壓系統(tǒng)故障的75%左右是由介質(zhì)的污染所造成的，因此過(guò)濾器對(duì)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是不可缺少的重要輔件。 （1）過(guò)濾器主要性能參數(shù)是指：過(guò)濾精度是指油液通過(guò)過(guò)濾器時(shí)能穿過(guò)濾芯的球形污染物的最大直徑；過(guò)濾能力（通油能力）；納垢容量，允許壓降等。 （2）過(guò)濾器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意： 1)據(jù)使用目的選擇種類(lèi)，據(jù)安裝位置選安裝形式 2)過(guò)濾器應(yīng)有足夠的通油能力，且壓力損失要小。（通油能力大于實(shí)際通過(guò)流量的兩倍）。 3)過(guò)濾精度應(yīng)滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)或元件所要求的清潔度要求。 4)濾芯使用的濾材應(yīng)滿(mǎn)足所用工作介質(zhì)要求，且有足夠的強(qiáng)度。 5)過(guò)濾器的強(qiáng)度及壓力損失要求在合適范圍內(nèi)。 6)濾芯的更換和清洗要方便。 7)據(jù)系統(tǒng)要求考慮選擇合適的濾芯保護(hù)附件。 8)結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單緊湊，安裝形式合理，價(jià)格低廉。 濾油器：常用網(wǎng)式，線(xiàn)隙式，紙芯式，燒結(jié)式等網(wǎng)式濾油器，應(yīng)用廣泛且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油能力大，壓力損失小，清洗方便，主要用于泵的吸油管路上保護(hù)油，故選用網(wǎng)式濾油器。選型號(hào)（WU型網(wǎng)式過(guò)濾器）。 圖12 WU型網(wǎng)式過(guò)濾器 Figure 12 WU mesh filter (3)油箱的設(shè)計(jì)： 本課題選開(kāi)式油箱，設(shè)計(jì)問(wèn)題：油箱的容量及液面、隔板高度；濾油器、箱底坡度選擇；是否采用加強(qiáng)筋增加剛性以便承載液壓泵或其他液壓件；密封裝置的選取，是否用熱交換器及其安裝位置的布置等。具體要求如下： 1）油箱一般用2.5-4mm鋼板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角鐵和肋板以增加剛度。叉車(chē)要在油箱上放置電動(dòng)機(jī)，液壓泵等其他液壓件，故其厚度要增加。 2）油箱應(yīng)有足夠容量，以滿(mǎn)足散熱要求，同時(shí)注意到：在系統(tǒng)工作時(shí)油面必須保持足夠高度，以防液壓泵吸空；系統(tǒng)停止時(shí)由于油液全返回油箱，不至于造成油液溢出油箱，通常油箱容量可按照液壓泵2-6min的流量估計(jì)，油箱液面高度要小于80%，并用油位計(jì)觀察。油箱有效容積應(yīng)為泵每分鐘流量的2-3以上，設(shè)泵每分鐘流量為，則油箱的有效容量為V=30.62.8=85.8L。 3）油箱底設(shè)計(jì)一定坡度以方便放油，箱底與地面有一定距離，（離安裝底面150mm以上以便散熱和搬移），最低處應(yīng)裝放油閥。 4）泵吸油管上安裝網(wǎng)式濾油器，濾油器與箱底間的距離不應(yīng)小于20mm。且其和系統(tǒng)回油管應(yīng)該插入最低油面以防卷入空氣和回油沖濺產(chǎn)生氣泡，管口和箱底，箱壁距離要大于管徑的三倍。此外管口須斜插成45°，并面向箱壁，泄油管不宜插入油中。回油管隔開(kāi)，以增加油液循環(huán)距離，使油液可以有充分時(shí)間沉淀污物，排出氣泡和和冷卻。隔板高度取油面高度的1/4。為防止油液被污染，箱蓋各蓋板、管口都要加密封裝置，注油口要裝濾油網(wǎng)通氣孔要裝空氣濾清器。 5）安裝熱交換器時(shí)，還要考慮安裝位置，還可以裝油溫計(jì)測(cè)油溫。 6）箱壁要涂防銹涂料 油箱設(shè)計(jì)如下圖所示： 圖13 油箱裝配圖 Figure 13 Fuel tank Assembly 3.2.10 壓力損失的計(jì)算 管道中的壓力損失是指：粘性液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，都要受到與流動(dòng)方向相反的流體阻力，消耗的能量將以壓力降的形式反映出來(lái)，故產(chǎn)生壓力損失（或水頭損失）。表現(xiàn)為局部壓力損失與沿程壓力損失之和。又因?yàn)橹仙龝r(shí)，柱塞與密封環(huán)之間的相對(duì)滑動(dòng)也產(chǎn)生摩擦阻力損失： (28) 式中：為起升油缸柱塞直徑，單位cm；為密封環(huán)與柱塞接觸器長(zhǎng)度；為密封填料單位工作表面上摩擦力，常取=1kg/。 （1）沿程壓力損失 (29) 式中：為沿程阻力系數(shù)；為圓管的沿程長(zhǎng)度，取管總長(zhǎng)3m；為圓管內(nèi)徑15mm；為管內(nèi)平均流速，取3m/s。 行走機(jī)械為紊流且光滑，則沿程阻力系數(shù)采用公式： =0.04； (30) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中（液壓工程手冊(cè)單行本）》第644頁(yè)表23.10-2可知，礦物質(zhì)液壓油的密度范圍為850~960kg/m3，據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二頁(yè)表1-5選取液壓油密度為920kg/m3。由以上公式得： =3.312kg/ （2）局部壓力損失 = (31) 式中：總的局部阻力系數(shù)，考慮起升油缸工作，則有單向閥，溢流閥，換向閥，起升缸的節(jié)流閥等均存在局部壓力損失。查[5]表8-7-閥類(lèi)元件局部損失估算： =1×1+1×0.5+1×4+1×1=6.5kg/ (32) 為確保精確在進(jìn)行公式驗(yàn)算，查[12]表23.2-7~9，其中：局部阻力取=1.5；彎頭處取=0.29彎頭較多，設(shè)計(jì)彎頭20個(gè)；入口阻力系數(shù)=0.5；出口阻力系數(shù)=2；所以 =1.54+1.5+0.5+0.2920=13.8 (33) =5.72kg/。 =3.31+5.72+1.09=10.12kg/ (34) （3）液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力為100+3.31+5.72+1.09=110.12kg/，故選用140kg/滿(mǎn)足要求。 3.2.11 節(jié)流閥的設(shè)計(jì) 節(jié)流閥應(yīng)該滿(mǎn)足一下性能要求：流量調(diào)節(jié)范圍大，流量-壓差變化平滑；內(nèi)漏量小，對(duì)外的泄漏口也應(yīng)?。粔毫p失??；調(diào)節(jié)力矩?。粍?dòng)作靈敏；流量穩(wěn)定性。叉車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)采用MK單向節(jié)流閥。 （1）節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)。如下圖所示。 圖14 節(jié)流閥 Fig 14 Throttle valve （2）節(jié)流閥能通過(guò)的流量 最大起升速度V=0.3~0.4m/s，即為18~24m/min，根據(jù)起升速度的范圍計(jì)算： 空載下降時(shí)，初定v=24m/min Q===74.7L/min (35) 滿(mǎn)載下降時(shí)，初定v=18m/min ==56.1L/min （3）壓力 當(dāng)空載后缸下降時(shí)， /=11.37/ (36) 前缸下降時(shí)P=6.5/cm2；當(dāng)滿(mǎn)載下降（后缸下降）時(shí)，假定P=42.4/cm2，前缸下降時(shí)，假定P=41.4/cm2。 （4）節(jié)流孔兩端的壓力差 1）空載下降，孔A=11.37-10.12=1.25/cm2，后缸空載下降時(shí)壓力=11.37/cm2。 2）滿(mǎn)載下降，孔B=42.4-10.12=32.28/cm2，后缸滿(mǎn)載下降時(shí)壓力=42.4/cm2。 （5）節(jié)流口通流面積，本節(jié)流閥采用薄壁小孔查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中（液壓工程手冊(cè)單行本）查得： (37) 式中：c為流量系數(shù)，取值為0.7；f為節(jié)流孔通流面積；為節(jié)流孔前后壓差（即損失）。利用此公式反求通流面積： Q===74.7L/min (38) Q===56.1L/min (39) 1）空載下降， fA==108.26mm2 (40) 2）滿(mǎn)載下降， fB==15.94mm2 (41) （6）節(jié)流的直徑 查《新編液壓工程手冊(cè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，表中節(jié)流閥的通徑及流量表 1）空載下降，A口直徑dA===9.2mm10mm。 (42) 2）滿(mǎn)載下降，B口直徑dB===3.5mm4mm。 (43) （7）確定彈簧剛度 1）空載下降，此時(shí)調(diào)節(jié)閥由于左右壓力差的作用，把主閥芯壓住。只通過(guò)A口回流，但主閥芯不動(dòng)，即彈簧的壓緊力與油壓差對(duì)閥作用的力平衡。 2）滿(mǎn)載下降，起升油缸油壓增高，調(diào)節(jié)閥左右壓力差也隨之升高，主閥開(kāi)始克服彈簧力向左移動(dòng)，關(guān)閉主閥座上的下孔，僅由小孔B回油，孔C直徑為12mm。因此，彈簧位移為12mm.參照 同類(lèi)產(chǎn)品選擇彈簧剛度K=8kg/cm2。 4 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[15] 液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類(lèi)元件及其聯(lián)接體。 4.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式 機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類(lèi)型，下面進(jìn)行介紹： （1）分散式。這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積，但安裝維修方便。同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。 （2）集中式。這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。本次設(shè)計(jì)采用集中式。 4.2 液壓泵的安裝方式 液壓站裝置包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式為臥式和立式兩種。 （1）臥式安裝。液壓泵及管道都安裝在液壓油箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。 （2）立式安裝。將液壓泵和與之相聯(lián)接的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓油箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好?？紤]到空間，占地面積等方面的要求，本設(shè)計(jì)中采用立式聯(lián)接。 4.3 液壓油箱的設(shè)計(jì) 液壓油箱的作用是貯存液壓油、充分供給液壓系統(tǒng)一定溫度范圍的清潔油液，并對(duì)回油進(jìn)行冷卻，分離出所含的雜質(zhì)和氣泡。 4.3.1 液壓油箱有效容積的確定 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。本設(shè)計(jì)中油箱為叉車(chē)用，所以油箱不能過(guò)大，應(yīng)為300-500L。 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)。液壓油箱的有效面積確定后，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般設(shè)計(jì)尺寸比為1: