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JTP12液压绞车液压系统设计

2020-11-21 01:52

  目 目 录 1 前言 ...................................................... 5 1.1 液压传动的发展概况 ......................................... 5 1.2 液压传动在机械行业中的应用 ................................. 5 1.3 液压机的发展及工艺特点 .................................... 5 1.4 液压系统的基本组成 ......................................... 6 2 液压绞车的液压系统原理设计 ................................. 7 2.1 液压绞车的基本结构 ......................................... 7 2.2 工况分析 .................................................. 7 2.3 拟定液压系统原理图 ......................................... 7 2.4 液压系统图的总体设计 ....................................... 8 3 液压系统的元件选择计算 ................................... 10 3.1 液压马达的选定 ........................................... 10 3.2 选取液压元件 .............................................. 11 3.3 液压系统的验算 ............................................ 15 4 液压马达的结构设计 ....................................... 20 4.1 确定液压马达 .............................................. 17 4.2 液压马达的结构设计 ....................................... 19 5 集成油路的设计 ........................................... 20 5.1 设计液压油路板 ............................................ 20 5.2 设计液压集成块结构 ........................................ 20 6 液压站结构设计 ........................................... 22 6.1 液压站的结构、安装 ....................................... 22 6.2 液压油箱的设计 ............................................ 22 6.3 设计液压站的结构 .......................................... 24 总 结 ...................................................... 25 参考文献................................................25 致 谢 ....................................................... 27 JTP1.2 ×0 1.0 绞车液压系统设计 【摘要】 本次毕业设计对液压绞车进行设计。通过实际的工作环境、结合理论知识,对绞车液压工况进行分析,随后在其基础上,设计液压系统的原理图。完成框架设计后,对液压系统的液压泵进行计算,对液压系统的阀进行遴选。最后确定液压马达的结构,并对集成油路和液压站进行设计。 本论文第一章阐述本次设计的理由和背景,第二章对液压系统的构造进行设计。第三、四、五、六章分别从液压元件、马达、集成油路以及液压站这几个方面对这个液压系统进行设计。最终完成设计并验证可行。 【关键词】液压绞车,液压系统,设计 Hydraulic system design of JTP1.2 x 1 .0 winch 【 【abstract 】 This graduation design is designed for the hydraulic winch. Through the actual working environment, combined with theoretical knowledge, the hydraulic condition of the winch is analyzed, and then on the basis of it, the schematic diagram of the hydraulic system is designed. After completing the frame design, the hydraulic pump of the hydraulic system is calculated, and the valve of the hydraulic system is selected. Finally, the structure of the hydraulic motor is determined, and the integrated oil circuit and hydraulic station are designed. The first chapter of this paper explains the reason and background of the design, and the second chapter designs the structure of the hydraulic system. The third, fourth, fifth and sixth chapters design the hydraulic system from the hydraulic components, motors, integrated oil circuit and hydraulic station. Finally complete the design and verify the feasibility. 【 【Key Words 】Hydraulic Winch, Hydraulic system, Design 1 前言 1.1 液压传动的发展概况 17 世纪,通过液体静态压力传动而完善出一种新的流体传动技术。这种工业技术已经演变成为工业生产部门的非常重要的理论,是衡量一个国家工业能力的重要标准。在1975 年的伦敦,约瑟夫使用水作为介质完成了世界第一台液压机的工作机理。随后又把介质变换成油,使得液压机性能进一步提升。 在我国,由于各种各样的原因,液压工业起步比较晚,距离欧美日等相关同等产品仍然有比较大的距离。然而,在系统而又艰巨的努力下,我国的液压系统装备出现在了冶金、汽车、石油、军工、航空等各方面领域。在性能上,我国的液压装备正在逐步走向高压化、大功率、低噪音的道路上。近些年计算机技术的发展,也为液压系统的精确、精准创造了条件。为了早日摆脱国外液压装备的垄断,科研人员都在进行不懈的努力[1] 。 1.2 液压传动在机械行业中的应用 液压装备的使用范围非常广泛。在机械伤,机床的基本构成中,少不了液压装备的身影,工程机械比如装载机、挖掘机等也运用了液压相关技术。在农业、轻工、起重机械领域,液压装备也是必不可少的通用装备。在大型的工业制造领域,冶金、矿山、建筑等等方面都需要用到液压方面的相关装备。 液压传动设备正常情况下具备独立的传动机构和电气控制系统,传动机构是液压传动设备的骨骼,电气控制系统则是一套设备的神经,而液压在整个系统中承担着血液和润滑的作用。液压系统的好坏,直接影响到一个设备能否正常工作,是最重要的一个环节[2] 。 1.3 液压机的发展及工艺特点 综上所述,液压机是生产环节中的重要环节,自从问世以来就受到了广泛关注,因而发展神速。液压机主要由三个方面构成:主机传动、电气控制以及液压系统。在主机传动和电气传动方面,国内外的工艺水平还是具备一定差距。而在油路设计上,现在国内外都越来越倾向于集成化、分布式、封闭化的发展方向。通过大量使用插装阀和叠加阀等复合式元件,液压系统的稳定性也是越来越好。通过集成化发展的液压元件的进步,液压系统的工作性能也是逐步提高[3] 。 在应用上,液压机可以进行弯曲、挤压、成型、拉伸等工艺,也可以对成件进行校正和压装。具备有大型工作台,具备顶伸装置等特点。允许点动、手动、连动、自动等多种操作方式,具备保压、延时等功能,方便工序的进展,可以调节液压机构的压力。 1.4 液压系统的基本组成 (1)液压泵:这是一个动力部分,将电动机产出的机械能转换成为液压能,给液压机构提供液压油液。 (2)液压马达:这是一个将液压能转换成为机械能的机构。 (3)液压阀:液压机构通过这个环节的控制,可以使得液压流量、压力、流速等等参数得以控制。从而改变执行元件的力以及力矩。 (4)液压辅助装置:现场的液压装置还需要使用邮箱、蓄能器、滤油器等装置进行辅助,将各个机构连接起来,使得整个系统正常运行。 (5)液压油:液压油作为液压装备的介质,起到传递能量的作用。 2 液压绞车的液压系统原理设计 2.1 液压绞车的基本结构 液压绞车的机身通过上下横梁和立柱构造而成,属于四立柱的液压设备。机构的各部件在机身的各处布置。工作缸位于上横梁部位的中间孔位置。顶出缸位于下横梁部位的中间孔位置。用来安装模具的 T 形槽位于工作台面上。在四个立柱上还有活动横梁的孔套。通过连接活塞,可以使得孔套在横梁上自由活动,整个液压机所有的工作载荷,都通过机身来承担[4] 。 本设计 JTP-1.2*1.0 绞车液压站使用的工作缸形制上位双作用的。当压力介质被压入工作缸上腔时,活塞的速度缓慢,这时产生的压力比较大。反之,速度就比较迅速,产生的压力也相较小一些。作为运动部分的活动横梁,处于机身的中间部位。高压泵则是整台液压机构的动力部分,为介质提供高压液体[5] 。 2.2 工况分析 JTP-1.2 型绞车,主要用于金属矿、煤矿等倾斜巷道的提升、下方人员物料的作用。也同时应用在竖井里。作为运输辅助设备时,也具有很好的性能。在海洋应用上,可以用作船舶的系泊和拖拉等。不但可以通过手动方式实现收放线缆,也可以利用本身缆绳张力自动放置缆绳[6] 。 (1)滚筒的速度设定:在本设计中,滚筒的最大线)负载:在本设计中,最大的拉力设定为 18 吨。 (3)钢丝绳直径:本设计中,钢丝绳直径为 20mm。 (4)卷筒直径:1200mm,光滚筒。 2.3 拟定液压系统原理图 绞车工作状态下,会产生非常大的压力。这就使得整个绞车液压系统的工作功率也很高。这里使用轴向柱塞泵 63SCY14-1B,能够为整个液压系统提供 32MPa 压力的强劲压强。 在设计液压回路中,同时需要考虑保压回路的设计。这里为了延长保压时间,所以选择了 M 型三位四通换向阀。在维持保压时间的同时,还可以提高液压系统的稳定性。 当启动按钮被按下去以后,电磁换向阀 6 因为电磁铁接通的缘故,使得液压介质被压入节流调节阀 8 中,从而进入到主缸内。而同时还有一部分介质,自然将单向阀 7 撞开,从而使得主缸的下腔保持回油的状态。这就使得上滑块跟随活塞以非常快的速度往下行走。这时,主腔内部压力就会瞬时减小。液压油介质便通过单向阀 14 对其进行充油。当主缸的上腔压力足够大时,关闭单向阀 14。导致滑块的速度减慢。持续到主缸上腔压力迫使压力继电器工作的时候,就使得电磁阀电源被切断。此时,换向阀达到中位。液压泵在这个时候就卸下负荷[7] 。 在实际的生产工作状况中,为了防止整个油路受到很大的冲击,通常在液压系统中 设立释压回路,使介质的能量得以缓慢放出。而节流阀是日常生产中,常用来作为释压回路的重要部件。在保压步骤结束之后,释压信号发出,使得二位二通换向阀处在下位,这样就使得介质通过 9 号节流阀以及 10 号电磁阀,通连油箱,就能让主缸上腔的油压被释放[8] 。当压力降低到一定程度时,迫使 6 号换向阀切换到左位状态。液压马达内部上腔的介质就透过 6 号二位二通电磁阀以及 4 号顺序阀的回路进入马达顶部。导致主缸的迅速收回。 图 2.1 液压系统原理图 在生产工作中,为了防止液压油无法到达油泵的特殊情况,保护液压油路设备,在泵口处还需要增加一个溢流阀来起到导通保护的作用[9] 。 2.4 液压系统图的总体设计 2.4.1 主缸运动工作循环 (1) 在快速下行的阶段。 按下启动,进油回路上:介质液压油通过变量泵打向 6 号换向阀,通过 8 号节流阀之后到达液压马达的上腔室。 回油油路上: 介质液压油通过液压马达流入 7 号液控单向阀之后经过 6 号换向阀的右位,之后经过 4 号背压阀之后,进入油箱[10] 。 (2) 保压时的油路情况:在主缸快速下降阶段进行到一定程度的时候,触发压力继电器,迫使6号换向阀断电,使换向阀进入中位状态,进入保压状态。而此时,液压介质油径直回到油箱。 (3) 回程时的油路情况:液压介质油首先经过变量泵,然后仍然仅需 6 号换向阀的左位,之后同下降阶段最后进入液压马达的下腔。而液压马达的上腔中的液压介质油通过 14 号液控单向阀后进入 13 号副油箱。而另外一部分液压介质油,从液压马达的上腔开始,通过 8 号节流阀之后进入 6 号换向阀的左位,最后进入油箱,实现释放压力的功能[11] 。 2.4.2 顶出缸运动工作循环 在向上定出阶段,顶出缸的进油时液压介质油通过液压泵打向 19 号换向阀的左位,之后流入 18 号单向节流阀,最后液压油全部流入下液压马达的下腔部位。顶出缸的回油时,通过下液压马达的上腔,液压介质油通过 19 号换向阀后进入油箱。 在向下退回阶段,启动退回开关,19 号换向阀瞬间打入右位,这时液压介质油就进入定出缸的上腔,下滑块走入下移步骤。 停止保持阶段,当下滑块已经到达原位,19 号换向阀保持中位时,此时就是停止保持阶段。 3 液压系统的元件选择计算 3.1 液压马达的选定 根据题目,本设计液压系统初步选定为 25MPa 的液压马达,在快进状态下,液压马达的有杆腔工作面积2A当为无杆腔的六分之一,即有活塞杆的 d 和缸的 D 之间存在56d D  的关系[12] 。 在快速前进的状况下,以防上压板会掉落,一个背压2p 始终存在在液压马达的油路上,查阅相关资料可以得知,取2p =1Mpa,然而,在管路中,还存在油路上的压降 p  ,同样查阅相关资料可以得知,此时 p  取 1 p MPa   。在油缸快速收缩时,此时 p 2 由于也存在背压,所以这个时候2p 也视作 2Mpa。 3.1.1 液压马达内径 D 以及活塞直径 d 参数的确定 11 1 2 2 1 1 2( )6mAFAP A P AP P    (3-1) 1P 工作腔内的压力,单位为 Pa 2P 回油腔内的压力,单位为 Pa 所以:32 212 61( )150 10 9.80.06622( )(25 ) 0.9 1066mFA m mPP      (3-2) 图 3.1:单活塞杆液压马达计算示意图 1(4 )0.2904AD m  (3-3) 5 50.2904 0.2656 6d D m      (3-4) 通过相关技术资料[13] ,将这两个值规整到规定参数值上:320 D mm  , 280 d mm  通过上面的直径就可以求得面积分别为: 2 2210.320.08034 4DA m     (3-5) 2 2 2 222( ) (0.32 0.28 )0.018844 4D dA m        (3-6) 3.1.2 液压马达通过流量的计算 ① 在工作缸快速空程过程中流量的需求量为: 1 11cvAVQ (3-7) cv  取为马达容积率,这里取 0.96 3130.0803 0.3 10 601506( )min0.96 10LQ    (3-8) ② 在工作缸进行压制过程中的流量 31 2230.0803 0.01 10 6050.1875( )min0.96 10cvAVLQ     (3-9) ③ 在工作缸进行回程动作流量消耗 32 3230.01884 0.06 10 6070.65( )min0.96 10cvAVLQ     (3-10) 3.2 选取液压元件 3.2.1 液压泵电机的确定 综上所言,选定液压泵的工作压力为 25MPa,而再考虑管路上的损失,所以设定液压泵的工作压力为: 61 1(25 1) 10 26pP P P MPa       (3-11) 而上式所描述的压力仅仅为静态压力,为了确保油路的正常使用,还需要在正常工作压力的基础上再保留一定余量,所以nP 应满足: /0.8 26/0.8 31.25n pP P Mpa    (3-12) 这样算来,液压泵的流量应该为: max( )p Lq K q  (3-13) 其中设定pq  液压泵运行过程中的最大流量 max( ) q 为油路上各个部分所需要流量和的最大值。而在溢流阀工作的状态下,需要额外增加溢流阀的流量 2 ~ 3 min L 。 LK  这里描述的是系统的泄漏系数,本设计中取 1.1LK  ,则: max( ) 1.1 (70.65 2.5) 80.465minp LLq K q q         (3-14) 在液压泵的选择上,需要选择抗压能力强,功率更大,流量更大的轴向柱塞变量泵,使用这种泵,改变柱塞的行程即可以达到改变流量的目的。使用寿命长,单位功率重量小。根据前面所算出来的pq 和pP 参数,本设计选择额定压力 32MPa,排量 63ml/r,驱动功率达 71KG 的 63 14 1 YCY B  系列液压泵[14] 。 在电机的选择上,前面已经知道稳定状态下供油的压力为 26MPa,柱塞泵的效率p  0.8~0.85,这里本设计取p  0.82。设定电动机的转速为 1000r/min,也就是工业上通常使用的 6 极电机,计算功率为: 3(18.3 50)18.37(60 0.82)(10 )p pppP qN KW   (3-15) 这里通过功率选择 180 4 Y M  型号的电机,额定功率为 18.5KW。 3.2.2 阀的选择 在液压阀的选择上,需要考虑通过阀的流量以及运作方式和工作动作方式,同时,还需要考虑阀在长时间工作时,会不会因为经常受到冲击而造成损坏,有没有密闭性上的问题,维护起来是否方便等[15] 。 表 3.1:本设计中使用的阀的类别型号 元件名称 估计通过流量( )minL 型号 规格 斜盘式柱塞泵 156.8 63SCY14-1B 32Mpa,驱动功率59.2KN 直动式溢流阀 120 DBT1/315G24 10 通径,32Mpa,板式联接 WU 网式滤油器 160 WU-160*180 40 通径,压力损失 0.01MPa 背压阀 80 YF3-10B 10 通径,21Mpa,板式联接 二位二通 80 22EF3-E10B 手动电磁阀 二位二通电磁阀 30 22EF3B-E10B 6 通径,压力 20 MPa 三位四通电磁阀 100 34DO-B10H-T 10 通径,压力 31.5MPa 三位四通电磁换向阀 25 34DO-B10H-T 液控单向阀 80 YAF3-E610B 32 通径,32MPa 节流阀 80 QFF3-E10B 10 通径,16MPa 液控单向阀 YAF3-E610B 32 通径,32MPa 单向节流阀 48 ALF3-E10B 10 通径,16MPa 减压阀 40 JF3-10B 3.2.3 管道尺寸的确定 在本设计中,因为液压油路的压力比较大,这就对油路使用的管道的抗压性提出了要求。可以经受住 32.25MPa 高压的油管,我们选择管道的材质为钢管。在弯曲的地方使用管接头进行辅助。在本设计中,使用细牙螺纹密封性好的普通细牙螺纹管接头,同时在链接管子的地方,使用 O 形圈进行密封[16] 。 1、对管道内壁进行计算 有直径公式: 4Qd mv  (3-16) 上式中 Q是工作过程中经过管道内部的油量,单位为3ms v为管路内部可以通过的速度,单位为 ms 表 3.2:液压系统各管道流速推荐值 流经管道类型 合理速度 m/s 液压泵吸油油路 0.5~1.5 出油油路 3~6,这里尽量取最大值 回油油路 1.5~2.6 (1).计算液压系统出油油路管道内径: 这里的流速设定为 v=4m/s 4Qd mv  (3-17) 34 4 50 1016.360 3.14 4Qd m mmv      (3-18) 通过相关资料可以取得管壁内径为 d=20mm,同时可以知道钢管的外径 D 为 28mm; 而油管接头处的螺纹为 M27×2[17] 。 (2). 计算液压系统回油油路管道的内径: 这里的流速设定为 v=2.4m/s 4Qd mv  (3-18) 34 4 70.65 102560 3.14 2.4Qd m mmv      (3-19) 通过相关资料可以取得管壁内径为 d=25mm,同时可以知道这里钢管的外径取 D 为34mm; 而油管接头处的螺纹为 M33×2。 2、计算管道壁厚  的参数值 ,通过公式 2[ ]pdm  (3-20) 这其中: p是为油路管道中的最高承受压力,单位为 Pa d是为油路管道的内径,单位为 m [ ]  是油管管道材料可以承受的许用应力,单位为 Pa, [ ]  =b /n (3-21) b 是油管管道材料可以承受的抗拉强度,单位为 Pa n是材料的安全系数,本设计中即是钢管的安全系数,即在压力小于7MPa 时,n 取 8;压力小于 17.5MPa 时,n 取 6;压力大于 17.5MPa 时,n 取 4[18] 。 本设计中,45#钢被选作油管的材料,可以查得抗拉强度为b=600MPa; 同时计算: 600MPa[ ] 150MPa4   (3-22) (1). 计算液压系统出油油路管道的壁厚 6 331.25 10 20 102.12[ ] 2 150pdm mmMPa     (3-23) (2). 计算液压系统回油油路管道的壁厚 6 331.25 10 25 102.62[ ] 2 150pdm mmMPa     (3-24) 所以以上设计是可以的。 3.3 液压系统的验算 通过以上章节的计算,我们可以得出出、回油管的内径,这里对以上内径是否可以用于实际设计进行验算。在本设计中,为了简便计算,只考察工进时所产生的热量损失。对其进行计算,随后分析: 在流速 V=10mm/s 时,也就是 v=600mm/min 的状态下,计算: 2 2 30.32 0.6 /min 48 10 /min4 4q D v m m       (3-25) 也就是流量min / 48L q  将效率 0.9,泵出口压力 26MPa 带入这个状态,就会得到: 26 482360 0.9P KW KW 入 (3-26) KW Fv P3 310 000     输出 (3-27) 也就得到KW P 14.7 输出 计算这个时候的损失:   23 14.7 8.3 P P P KW KW      入 出 (3-28) 根据相关资料,在本设计中取  C cm KW K   2 3/ 10 20, 而在本设计中的油箱散热面积可以通过计算得到: 3 3 2 2 2 20.065 0.065 1650 9.08 A V m m      (3-29) 就可以就算出温度升高的值为: 38.335.720 10 9.08Pt C CKA     (3-30) 而正常的生产过程中,油箱的温度保持在 30~50℃的状态最好。所以热量损失是没 有问题的。 4 液压马达的结构设计 4.1 确定液压马达 4.1.1 液压马达外壁以及外径的参数计算 液压马达的外壁参数由其强度来决定,本设计中的液压马达,是薄壁圆筒结构,按照如下公式计算:   2D p y (4-1) 而其中  设定为马达的外壁厚度(m); D设定为马达的内径长度 (m); yp 设定为试验压力,通常为正常状况下的(1.25-1.5)倍  aMP ;    马达材料可以承受的许用应力。本设计中采用的材料为无缝钢管,通过查阅资料可以知道为 100~110MPa。 yp = 18.3 1.25  =22.9aMP (4-2) 则  (18.3 1.25) 0.320.332 22035yp Dmmm    取 (4-3) 而正常工作中的液压管路并非理想状况下的设计,所以大多数情况下需要在设定好参数之后,对所设计的参数进行验算。在马达的外壁厚度计算出来以后,可以计算出马达缸体的外径如下: mm D D 390 35 2 320 21       (4-4) 4.1.2 确定马达工作行程 对于液压马达的工作行程,需要通过相关技术手册进行查明,核对以后确定马达的工作行程为 500mm。 日常使用的液压马达大多是平底缸盖样式,其厚度可以通过下式进行计算: 无孔时   ypD t2433 . 0  (4-5) 有孔时    0 222433 . 0d DD pD ty (4-6) 其中 t是马达缸盖的有效厚度(m); 2D 是马达缸盖内径(m); 0d 是为马达缸盖孔直径(m)。 液压马达在没有孔的时候 322.90.433 320 10 63110t m mm     (4-7) 这里取 t=65mm 液压马达在有孔的时候 322.9 3100.433 0.31 10 49.6100 270t m mm    (4-8) 这里取 t=50mm 4.1.3 确定最小导向长度 在活塞杆全部伸出的状态下,需要有一个距离为 H 的最小导向长度。公式如下: 2 20D LH   (4-9) 式中 L是为马达的最长行程; D是为马达内部直径。 活塞宽度一般为 (0.6-10)D;马达的内径 D 来决定缸盖滑动的支承面长度1l ; 一般状况下马达内部直径小于 80mm 时,就使   D l 0 . 1 ~ 6 . 01 ;内部直径大于 80mm时,使   d l 0 . 1 ~ 6 . 01 。[19] 同时,可能需要在缸盖和活塞间增加隔套防止支撑面长度以及活塞宽度 B 过长,长度 C 的公式如下:   B l H C   121 (4-10) 本设计中最小导向长度: 500 32018520 2H mm    (4-11) 这里取 H=200mm 同时可以得到活塞宽度:B=0.6D=192mm 以及支承面长度:10.6 168 l d mm   计算隔套长度:  1240 192 168 602C mm      所以无隔套。 这里就可以计算出液压马达的缸体内部长度为: 192 500 692 L B l mm mm      (4-12) 由于马达的支撑长度不足 LB  (10-15)d,所以这里不需要进行稳定性的考查。 4.2 液压马达的结构设计 在决定好马达的主体大小以后,后面就可以开始对各个细节部分进行考虑了。而这些部分包括缸体缸盖之间的连接,密封装置的设置,马达的安装连接等。 4.2.1 缸体缸盖之间的连接设计 在本设计中,这部分的设计采用外半环的连接方式,如下图: 在这种设计中,凸显较为简单的结构,并且装配时也比较方便。通过查阅相关资料采用连接结构较为简单的组合式的螺纹连接。应用广泛,不容易松动,如下图: 4.2.2 活塞导向部分的相关设计 活塞导向部分包含活塞杆、端盖以及密封防尘系统。在本设计中,使用导向套的结构方式。导向套同活塞杆之间的导向支撑在磨损后易于更换,同时端盖和活塞杆之间的密封采取的 Y、V 型密封装置可靠性好;在防尘中的表现上也十分优良。本设计采用日常生活生产中最为常见的 O 形圈进行密封。 图 4.1:缸体与缸盖的连接方式 图 4.2:活塞杆与活塞螺纹连接方式 5 集成油路的设计 本设计使用集成化的组块对液压系统进行构建,通过叠加阀直接搭配起来,结构紧凑体积更小,也减少了振动噪音的一系列麻烦。考虑到本设计中的压力过大,所以使用的是 DB/DBW 型直动溢流阀[20] 。 5.1 设计液压油路板 液压油路板的材料需要非常致密,具备可以固定液压元件的能力,所以要求材料表面没有缩孔,一般选择的材料是铸铁。一般需要材料的表面具有 Ra0.8um 的粗糙度。有关以及接头之间的连接通常是细牙螺纹,而液压油路上的各个元件都通过油路板内部的孔洞相互连接,其加工表面粗糙度为 Ra6.3~12.5um。在板子的背面,连接有回油管、压力油管、工作油管等。如下图所示。 5.2 设计液压集成块结构 使用通用的液压单元进行集成,同时将液压回路分成几个单元回路,在每个单元回路中划入若干液压元件,这样可以减少集成块设计的工作量,增加液压集成块的通用性能。然后将各液压集成回路相互连接,组成回路。在回路设计完成之后,需要分析工作原理比对设计是否正确。 液压绞车通常由底板、释压集成块、顶盖、换向集成块构成。通过螺栓进行紧固。之后与液压站相连接。最后固定集成块构成完成液压系统。 底板以及供油块的作用主要是连接集成块,通过液压泵对压力油进行加能,然后打入各个集成块中,通过回油路 T,以及泄油回路打回油箱进行冷却。 为了封闭主油路,需要在顶盖上安装各式仪表进行油路的观测。 在集成块的设计中,首先根据设计对各个液压元件的位置尺寸进行标量,并且画出轮廓,之后进行裁剪。在设计时,可以参考液压元件的底板。 图 5.1:液压油路板的结构 在设计中,注意通道的孔径,主要是集成块上的公共孔以及安装孔。而在设计是,回油孔的大小要比出油油孔的稍大。直接和元件相连接的孔径参考液压元件的规格,同液压油管相连的油孔可以用细牙螺纹进行连接。 随后将液压元件放在集成块视图上进行布局,某些液压元件还需要连接板进行连接。为了防止电磁阀线圈工作时收到干扰,需要防止这些元件碰触到其他地方。各孔道相连接的元件尽量布置在一个平面上。而集成块前后左右的孔道应当彼此之间垂直,方便布局。在设计专用集成模块时,注意设计的高度要比在上面的元件的横向长度长 2mm。可以使集成块更加紧固。 布置电磁换向阀的时候注意需要摆放在集成块的前后,遵循先垂直后平行的原则,也要避免电磁换向阀的固定螺孔同集成块固定洛龙和阀口通道之间相通。某些液压元件,比如单向阀,可以对其进行横向的摆放。 对于集成块而言,多个面需要加装液压元件,内部孔道层次复杂,需要多个剖面图才能分辨清晰。在作图时,多注意运用虚线,同时对各个部件以及孔洞都注明标号,方便日后查验。 6 6 液压站结构设计 液压油箱、贵州快3,控制装置以及作为动力的液压泵三个大部分是液压站的构成部分。在液压油箱间还需要配备各种过滤装置[21] 。 6.1 液压站的结构、安装 本设计的液压站采用集中式的布置方式,这种方式将液压系统的供油、控制都脱离在工作区域外,通过这样的布局,可以减少液压方面的维修量也可以很好的解决发热散热问题。避免对工作区域的精度产生影响。在安装方式上,采取卧式装配方案,理由同样是基于安装维修的考虑。但是,有的时候会影响液压泵的同轴度。 6.2 液压油箱的设计 液压站中油箱的作用是储存液压油、并且对液压油进行冷却和过滤。 6.2.1 确定液压油箱有效容积 液压油箱的散热有着多种因素的影响,而有效容积可以通过下面的式子进行计算: vV Q   (6-1) 式子中,系数的选取分为三种情况,在压力小于 2.5MPa 的时候,取 2~4,在不大于 6.3MPa 的时候,取 5~7,在大于 6.3MPa 的时候,取 6~12。在本设计中,由于压力比较高,达到了 26MPa,所以这里 (6~12)vV Q  (6-2) 即: 这里取 而在正常液压站的工作中,在设备停止时,会有一些液压油因为重力或者其他原因进入油箱,所以在计算时,需要考虑到余量,约 80%,这样设计出的油箱体积应为: 6.2.2 确定液压油箱的外形尺寸 通过上面一节,液压油箱的有效体积就确定下来了,但是还需要对油箱的外形尺寸进行设计。正常的设计为:长:宽:高为 1:1:1~1:2:3。但是,在正常的工作中,为了具有更好的冷却效率,需要将液压油箱的容量稍微增加一些,在本设计中,考虑到连接其他的液压元件,所以设计出的长、宽、高分别为:长 1.5m,宽 1.1m,高 1.0m。 6.2.3 确定液压油箱的结构 通常油箱的材料都是钢板焊接,而大型的油箱都以型钢制作骨架,再在外部焊接一层钢板,油箱盖板的设计一般都是可以拆装的。便于清洗。 由于本设计中的油箱容量比较大,所以取外壁的厚度为 6mm。为了方便清洗,可以在油箱侧壁处开个窗口,使用侧盖板进行封闭。 对底板的设计需要比侧板要厚实一点,也需要安排一个适当的倾角方便后期的清洗,同时,在油箱内部的油塞,需要安置在最底部。底脚的高度设置在 150mm~200mm 的11320minLV 6 156.8~12 156.8 940.8 ~1881.6min minL LV    1 132016500.8 0.8 minVLV    高度上,方便通风散热。下图表示的是油箱的五种构造方式,在本设计中,选择 c 型设计。 顶板:在本设计中,顶板设计的尽量厚一些,为了确保在工作状态下,设置在顶板上的元件具备一个好的精度。所以设定顶板的厚度为 10mm。 隔板:隔板的作用是将油箱内的回油区和出油区间隔开来,一般沿着油箱的纵向进行布置。一般高度为油箱的三分之二或者四分之三。在隔板上可能还布置有滤网,对进油进行初步过滤。 侧板:侧板的作用是防止液压元件在工作状态中漏出去的油污染工作区域,也可以阻隔油箱的顶板受潮腐蚀。回油管及吸油管布置在油箱最低液位的 100mm 以下。可以防止油层出现的泡沫。回油管的布置应当将管口切成 45。同时使其远离管壁 3 个管径大小。本设计中,使管口到油箱底部的距离为160mm,而切口到油箱内壁的距离当为250mm。。 在回油收集的考虑上,最好是设置回油管路,如果没有办法设置的话,合理的利用溢流阀或者是其他液压元件。尽量不要人为产生背压。 图 6.1:液压油箱底部构造的五种情况 在吸油管的设置上,正常状况下都会在前端设置一个滤油器,精度一般为 100 到 200目。滤油器在设置时就需要考虑大容量低阻力的,为了防止油箱中产生气泡,需要将滤油器放置在距离箱底至少 20mm 的位置上。 液压系统的介质油在通过一系列循环以后,常常会有一些杂质,就需要使用滤油器来对介质油进行过滤,保证液压系统的使用寿命,防止介质油中的杂质对油路元件造成磨损,划伤。甚至是堵塞堵死。在顶部还需要安装空气过滤装置,防止空气中的污染物或者是杂质对油路产生污染。 在液压油箱上,还需要安装一系列表示内部油路各种状态的指示仪表等。油箱内部应当使用防油油漆进行油箱的防腐。 6.3 设计液压站的结构 6.3.1 电动机与液压泵的连接 在本设计中,电动机和液压泵之间的连接使用的是法兰支架式,先用法兰将两个部件进行连接,再将法兰和支架连接。最后把支架固定在刚性比较好的底板上,避免谐振的出现。在安装过程中,还需要使用略带弹性的联轴器。这样的组合安装方便,加工简单。 6.3.2 液压泵结构设计的注意事项 1. 在泵中使用的各种元件布置要平衡,安装要简单,模块化设计便于维护和调整,同时顾忌美观。 2. 将液压泵同电机的组合体安装在液压箱端盖上方或者液压油箱外,保证液压油箱的大小,方便维持其刚度。 3. 在布置阀元件的时候,行程阀需要靠近运动机械部位,手动换向阀需要在操作部分旁边,换向阀周围需要留下轴向距离,便于维修更换。各类仪表也需要方便维修更换。 4. 硬管的安装需要保持平行并且紧贴地面或者外形外壁。管道间保持一定距离同时使用管夹固定好。软管部分的安装注意不要受到工作中运动的工件的影响。 总 结 通过这次的毕业设计,使我对 JTP1.2*1.0 绞车有了更加深刻的理解。通过实际对这款绞车的液压部分的设计,使我掌握了一些机械设计的步骤以及基本的动手能力,对原来所学过的东西有了更加深刻的理解。同时,也加强了我的机械液压设计能力,增强了对各种知识合理组合应用的能力。 在本篇设计中通过机械上的参数,选定了需要输出作用的液压马达,并且以此为开端,对各种液压阀的选取,液压泵的选取做了诠释。从零件到组合成整体。从构思到最终呈现在 CAD 设计图纸上的概念。一步一步,稳扎稳打,步步为营。最终完成了本篇论文的设计。 参考文献 【1】 杨培元,朱福元.液压系统设计简明手册.[M]北京:机械工业出版社,1999,1-191. 【2】吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版.北京:高等教育出版社,1999,1-260. 【3】汪恺.机械设计标准应用手册.第 2 卷. 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