5000kn液壓機液壓系統設計任務書-資料下載頁

【導讀】機活動部分的行程及速度和工作流程。液壓缸的尺寸設計：依據初選壓力及負載計算液壓缸的尺寸。PLC控制系統，給出PLC梯形圖。驗算數據后最終給出本液壓系統的設計說明書。而在液壓機中液壓傳動系統是其非常重要的組成部分，對液壓機的。各種工藝性能起到決定性的作用。傳統液壓機的控制有欠缺自動化、操縱性和安全性差等缺點。缺點，本設計采用可編程控制器來控制液壓系統。對本液壓傳動系統來說，系統的初步設計是在某些估計參數情況下進行的，主要是進一步確切的計算系統各段的壓。力損失和發熱升溫等。根據計算發現問題，對某些不合理的設計要進行重新調整，或采取其它必要措施。

　　

【正文】 以防止贓物顆粒從外部進入油箱，又能延長油液及元件的工作周期和使用壽命，從而保證了液壓系統的正常工作。此外液壓系統工作時空氣濾清器能維持油箱內的壓力和大氣壓力平衡，以避免泵可能出現空穴現象 [5]。 當液壓系統工作時油箱內油面時而上升時而下降，上升時由里向外排除空氣，下降時有外向里吸入空氣。為凈化油箱內油液，在油箱蓋板上垂直安裝空氣濾清器，就可 以過濾吸入的空氣；同時空氣濾清器又是注油口，注入新的工作油液，須經過濾才能進入油箱。從而濾除了油液內的贓物顆粒。 依據系統的最大進油流量 1259L/Min 以及系統的最大回油流量 。 查找相關手冊，選擇空氣濾清器型號為： EF120a 。 表 EF120a 型空氣濾清器的技術參數 [2] 規格項 參數值 規格項 參數值 型號 EFa120 空氣流量 (L/min) 1512 加油流量 (L/min) 160 油過濾面積 (cm2) 1370 空氣過濾精度 mm 油過濾精度 (um) 125 壓力表及壓力表輔件的選擇 壓力表的選定 液壓系統和各油路壓力的大小通過液壓表觀測，以便調整和控制液壓系統各工作點的壓力。常用的壓力表是彈簧彎管式。它是由彈簧彎管、放大機構、指針、基座等零件組成。當彈簧彎管受壓力作用發生伸張變形后，通過放大機構使指針偏轉，壓力越高，指針偏轉越大。 本系統壓力表選擇 Y 系列，具體型號為： YNX 10 0 40X Mpa? 。其調壓范圍為. . 0~40MPa，壓力表接口螺紋為 ? 。 壓力表開關的選定 壓力表與系統的連接需要經過壓力表開關。常見的壓力表開關是 AF 型，可手動打開或關閉液壓表油路，也可以適當調節手輪由指針閥調節油路開口，起到阻尼緩沖作用，使壓力表指針動作平穩。液壓表開關的型號為： AF6EA30/X 壓力繼電器的選定 壓力繼電器是利用液體的壓力與彈簧力的平衡關系來啟閉電氣微動開關觸點的液壓 電氣轉換元件。當系統壓力達到壓力繼電器的調定值時，發出電信號，使電氣元件動作 [5]。 在本 系統中，壓力繼電器的發出信號使得系統開始保壓，起到控制保壓的作用。依據系統壓力選擇型號為 HED1OA20/35，具體參數如表 所示： 表 HED1OA20/35 壓力繼電器參數 型號 額 定 壓 力/Mpa 最高工作壓力 /Mpa 復 原 壓 力/Mpa 動 作 壓 力/Mpa 切 換 頻 率（次 /Min） HED1OA20/35 35 35 2 35 50 液位儀表的選定 液位計用來顯示油箱中油液的多少，保證油箱內液壓油儲存量，確保系統能正常工作。液位計選擇型號為 YWZ 型液位計，具體型號為 ： YWZ 250? 。 管件的選定 管件包括管道和管接頭。管件的選用原則是要保證油管中油液做層流流動，管路應盡量短，以減小損失；要根據工作壓力、安裝位置確定管路的連接結構。與泵、閥等連接的管件應由其接口尺寸決定管徑。 密封件是保證液壓系統正常工作最基本也是最重要的裝置。密封裝置主要用來防止液體的泄漏。良好的密封是液壓系統能夠傳遞動力，正常工作的保證。如果密封不好，將會導致系統或元件的泄漏加大，使系統壓力或容積效率降低，浪費能量，嚴重時將導致系統不能正常工作，因此，正 確使用密封裝置是非常重要的 [2]。 管路尺寸參數的確定 (1)吸油管路尺寸的確定 . . 管路內徑由公式 Qdv?來確定，其中 Q為吸油管液體的流量 ，v 為金屬管內油液的流速推薦值取 v=1m/s。 得出 mm? 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 50mm 、鋼管外徑為 63 mm、管子壁厚 。 (2) 壓油管路尺寸的確定 依據公式 Qdv?，壓油管路的內徑 ? 。 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 25mm 、鋼管外徑為 34 mm、管子壁厚 5mm。 (3) 回油管路尺寸的確定 依據公式 Qdv?，回油管路的內徑 ? 。 根據《機械設計手冊》中鋼管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 32mm 、鋼管外徑為 42 mm、管子壁厚 6mm。 (4) 控制油管路尺寸的確定 根據《機械設計手冊》中鋼 管公稱通徑、外徑、壁厚，選擇公稱通徑為 10mm 、鋼管外徑為 18 mm、管子壁厚 。 管接頭的確定 管接頭是管道與管道，管道與其它元件 (如泵、閥、集成塊等 )之間的可拆卸連接件，管接頭與其他元件之間可采用普通細牙螺紋連接或錐螺紋連接 (多用于中低壓 )。 管路與各液壓元件的連接需要的管接頭規格按照各液壓元件的連接尺寸和油管的連接螺紋匹配選擇，這里不在做詳細說明。 油箱的設計確定 油箱的作用主要是儲油，此外油箱還有一定的表面積，能夠散發油液工作是產生的熱量，沉淀油液中的污物，逸出油液中滲入 的空氣，有時還能做液壓元件和閥塊的安裝臺。油箱中安裝了一些液壓輔件，如液位計，溫度計等。 . . 油箱可分為開式油箱和閉式油箱兩種。開式油箱箱中液面與大氣相通，在油箱上裝有空氣過濾器，開式油箱結構簡單，安裝維護方便，液壓系統普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內充一定壓力的惰性氣體。本系統采用開式矩形油箱 [2]。 油箱設計要點： (1) 油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能的滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統停止工作時，應能容納系統中所有的工作介質，而工作是又能保證適當的液位。 (2) 吸油管和回油管應插入 最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺，產生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的 3 倍。 (3) 吸油管和回油管之間的距離要盡可能選遠些，之間應設有隔板，以加大液流循環的途徑，能夠提高散熱，分離空氣及沉淀雜質。 (4) 為保持油液清潔，油箱應有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油或通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。 (5) 油箱應距離地面 150mm 以上，以便搬運，放油和散熱。在油箱的適當位置要設有吊耳，以便吊運。 初選油箱容積 初始設計時，先按照經驗公式確定油箱的容積，待系統確定后再按照散熱 要求校核。 油箱容積的經驗公式為： V=aqv a經驗系數取 10 qv液壓泵每分鐘排出液壓油的體積 (m179。) 得到初選油箱容積為： 179。 油箱的結構設計 考慮到設計的美觀、大方，油箱是用不銹鋼板焊成的全封閉結構，油箱的形狀一般長方形的，為了便于清洗油箱內壁及箱內濾油器，油箱蓋板一般都是可拆開的。設計油箱時應考慮以下幾點 [2]： (1) 壁板：厚度一般為 4mm；。 . . (2) 底板與底腳：底板應比側板稍厚一些，底板應有適當斜度以便排凈存油和清洗。油箱的底部應裝設底腳，底腳高度一 般為 150mm，以利于通風散熱及排出箱內油液。 (3) 頂板：頂板一般取得厚一些，為 10mm。頂板上的元件和部件的安裝面應經過機械加工，以保證安裝精度。為減少機加工工作量，安裝面應該用形狀和尺寸適當的厚鋼板焊出。 (4) 油箱的隔板底部兩端要做成 45 度倒角型，這樣很有助于油液的散熱。 工作介質的選擇及污染控制 液壓油的選定 在液壓系統中，工作介質是用來傳遞動力和信號的，此外，液壓系統中液壓油還起到潤滑，冷去和防銹等作用，液壓系統能否可靠，有效的工作，在很大程度上取決于系統中所使用的工作介 質。正確合理地選擇液壓油液，對保證液壓系統正常工作，延長液壓系統和液壓元件的使用壽命以及提高液壓系統的工作可靠性等都有重要影響。所以，工作介質的選擇很重要。 液壓油液的選用，首先應根據液壓系統的工作環境和工作條件來選擇合適的液壓油液類型，然后在選擇液壓油液的粘度 [7]。 (1) 選擇液壓油液的類型 在選用液壓油液類型時，首選的是專用液壓油，最主要的是考慮液壓系統的工作環境和工作條件，當工作溫度在 60oC 以下，載荷較輕時，可選用機械油；工作溫度超過 60oC 應選擇汽輪機油或普通液壓油。 (2) 選擇液壓油的粘度 液壓油的類型確定后，再選擇液壓油的粘度，即牌號。粘度太大，液流的壓力損失和發熱大使系統效率降低；粘度太小，泄漏增大，也會使液壓系統的效率降低，因此，應選擇能使系統正常、高效和可靠工作的油液粘度。 液壓系統中，液壓泵的工作條件最為嚴峻。它不但壓力大，轉速和溫度高，而且液壓油油液被泵吸入和壓出時要受到剪切作用，所以一般根據液壓泵的要求來確定液壓油液的粘度。同時因油溫對油液的粘度影響很大，所以應根據具體情況控制油 溫，使泵和系統在油液的最佳粘度范圍內工作。 本系統采用柱塞泵，選用礦物油，牌號為： LHL32 精制液壓油。 . . 液壓介質的污染控制 液壓裝置是以工作油作為介質傳遞功率。另外，工作油也起潤滑的作用，油中由于金屬磨耗的粉末，鐵銹等的增加，外界臟物的污染，油本身由于氧化而劣化變質形成油泥等等情況，使性能變壞。據統計，液壓系統的故障大部分是由于工作油管理、維護不良所引起，所以工作油的管理維護十分重要。液壓油液的正確使用、管理以及污染控制，是提高液壓傳動系統可靠性及延長液壓元件使用壽命的重要手段。 液壓油污染的 來源主要有三個方面，一是殘留物的污染；二是侵入物的污染；三是生成物的污染。 由于液壓油被污染的原因比較復雜，液壓傳動系統在工作過程中液壓油又在不斷的產生污染物。因此，為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓傳動系統的正常工作，應將液壓油的污染控制在一定的范圍。一般采取以下措施來控制污染[2]。 (1) 減少外來污染。液壓傳動系統在裝配前后都要嚴格清洗，液壓傳動系統的維修，液壓元件的更換、拆卸應在無塵區進行。 (2) 濾除系統產生的污物。在系統的相應部位安裝適當精度的過濾器，并且要定期檢查、清洗或更換濾芯。 (3) 控制液壓油液的工作溫度。液壓油液的工作溫度過高會加速其氧化變質，產生各種生成物，縮短使用期限，所以要限制油液的最高使用溫度。 (4) 定期檢查更換液壓油液。根據液壓設備使用的要求和維護保養規程的有關規定，定期檢查更換液壓油液。 . . 第 4 章 驗算液壓系統性能 液壓系統初步設計是在某些估計參數情況下進行的，當各種回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，就能對其某些技術性能進行驗算，以判斷設計質量，找出修改設計的依據。計算的內容一般包括：系統壓力損失、系統效率、 系統發熱與溫升、液壓沖擊等。計算時通常采用一些簡化公式以求得到概略結果 [2]。 液壓系統壓力損失驗算 驗算液壓系統壓力損失的目的是為正確調整系統的工作壓力，使執行元件輸出的力（或扭矩）滿足設計要求，并根據壓力損失的大小分析判斷系統設計是否符合要求。由于工進階段和快速回程階段，系統工作壓力較大，所以只計算這兩個階段的壓力損失。 液壓系統的壓力損失包括管路的沿程損失 1p? ，管路的局部壓力損失 2p? 和閥類 元件的壓力損失 3p? 。總的壓力損失為： . . 1 2 3p p p p? ? ? ? ? ? ? (41) 其中： 21 2lvp d???? (42) 22 2vp ???? (43) 以上各式中： l —— 管道的長度 (m)； d—— 管道內徑 (m)； v—— 液流平均速度 (m/s)； ?—— 液壓油密度 (kg/m3)； ?—— 沿程阻力系數； ? —— 局部阻力系數； 工作缸工進階段的壓力損失 管路中的壓力沿程損失主要包括：液壓泵出油口到閥塊最后到液壓缸，這幾部分組成的。 (1)壓油管路壓力延程損失 11P? 計算 21111 1 2lvp d???? (44) 其中估計壓油管路長度 1 5lm? ， 1 25d mm? ，1 2 1 .6 9 /* ( / 2 )Qv m sd???，3900 /kg m? ? ? 為沿程阻力系數， eR 為雷諾數。 本系統管路屬于水力光滑管區，雷諾數 8722( )e dR ??（ 45），其中 ? 為絕對粗 糙度取 。 計算 eR 。 由于 3810 10eR?? ,所以 20 .3 0 8 / ( 0 .8 4 2 l g ) 0 .0 2 3 9eR? ? ? ?。 . . 由式（ 44）計算 11 Pa?? 。 (2)回油管路壓力延程損失計算 22212 2 2lvp d???? （ 46） 其中估計壓油管路長度 2 5lm? ， 2 32d mm? ，