0036-小汽車維修用液壓升舉裝置

0036-小汽車維修用液壓升舉裝置,小汽車,維修,液壓,裝置 I 摘要 雙柱式舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備,廣泛用于轎車 等小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于 3 噸的各種轎車、面 包車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。 關(guān)鍵詞 升舉機(jī) 液壓執(zhí)行元件 起重鏈 槽輪 鋼絲繩 II Abstract A pillar type raises to rise the machine is a kind of automobile to fix and maintain the unit to raise to rise the equipments in common usely, extensively used for the car etc. the compact car maintains and maintains.It is a kind of is no bigger than 3 tons the whole car material weight of various car, bread car, the tool car.etc. raise to rise the certain height to be provided for car maintenance and safeties to check the homework protect to fix the equipments. keyword UP hydraulic power WRAPT hydraulic pressure action element hoisting chain grooved pulley wire rope III 目 錄 摘要 .I ABSTRACTII 第 1 章 緒論 .6 1 前言 .6 2 升舉機(jī)的概述 .7 第 2 章 總體設(shè)計(jì) .8 第 3 章 主要技術(shù)特點(diǎn)及其技術(shù)參數(shù) 9 1 技術(shù)特點(diǎn) 9 2 技術(shù)參數(shù) .9 第 4 章 液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算 .10 1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 .10 2 進(jìn)行工況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) .11 3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 .20 4 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計(jì) .22 5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 .27 第 5 章 液壓執(zhí)行元件 34 1 液壓缸 .34 2 液壓馬達(dá) .45 IV 第 6 章 液壓輔助元件及液壓泵站 46 1 管件 .46 2. 液壓軟管接頭 46 3 油箱及其附件 .47 4 UP 液壓動(dòng)力包 47 6．液壓油的選擇 51 第 7 章 鋼絲繩的選擇計(jì)算 52 1 鋼絲繩的計(jì)算 .52 2 鋼絲繩的選擇 .52 第 8 章 滑輪的選擇和計(jì)算 54 1 滑輪結(jié)構(gòu)和材料 .54 2 滑輪的主要尺寸 .54 3 滑輪直徑與鋼絲繩直徑匹配關(guān)系 .54 4 滑輪形式 .54 5 滑輪技術(shù)條件 .54 6 滑輪強(qiáng)度計(jì)算 .55 第 9 章 起重鏈條和槽輪 .56 1 板式鏈條和槽輪的選擇 .56 2 板式鏈及端接頭 .56 3 板式鏈用槽輪 .56 第 10 章 使用說(shuō)明 .57 1．使用說(shuō)明 57 V 2 使用時(shí)注意事項(xiàng) 57 3.升舉機(jī)安全操作規(guī)程 57 第 11 章 經(jīng)濟(jì)效益分析 58 總 結(jié) 59 謝 辭 60 參考文獻(xiàn) 61 專題 62 附錄 68 1 第 1 章 緒論 1 前言 汽車是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要交通工具之一 ,隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速 增長(zhǎng) ,汽車的保有量與日俱增 ,汽車維修行業(yè)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展 ,已形成了集 車輛修理、維護(hù)、檢測(cè)和配件供應(yīng)等多種功能于一體的車輛技術(shù)狀況保障體系。 已成為道路運(yùn)輸行業(yè)的重要組成部分 ,對(duì)確保車輛安全行駛、高效低耗的運(yùn)作 ,促 進(jìn)道路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展 ,發(fā)揮了有力的保障作用 ,隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深入 ,我 國(guó)汽車維修企業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。 十年來(lái),我國(guó)的汽車保有量增長(zhǎng)迅速 ,技術(shù)水平和檔次也大大提高 ,原有的 維修作業(yè)方式和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理模式 ,越來(lái)越不適應(yīng)社會(huì)各方面對(duì)汽車維修的要 求。加大技術(shù)投入和技術(shù)改造的力度 ,走內(nèi)涵發(fā)展的道路 ,振興汽車維修業(yè) , 已經(jīng)成為汽車維修界有識(shí)之士的共識(shí) ,人們?cè)絹?lái)越體會(huì)到設(shè)備對(duì)維修能力的決 定性。一些骨干維修企業(yè)千方百計(jì)地籌措資金 ,實(shí)施技術(shù)改造 ,改善作業(yè)體系。 購(gòu)置了汽車舉升機(jī)、電子調(diào)漆機(jī)、輪胎平衡機(jī)、汽車噴烤漆房等先設(shè)備。同時(shí) ,具 有現(xiàn)代最新技術(shù)水平的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷儀、電子燃汽噴射系統(tǒng)檢測(cè)診斷裝置 , 車身校正測(cè)量?jī)x、四輪定位儀、測(cè)功機(jī)和測(cè)滑儀等檢測(cè)設(shè)備也開始廣泛應(yīng)用。 從而 ,提高了企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力 ,增加了行業(yè)發(fā)展后勁。通過(guò)技術(shù)改造 行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到調(diào)整和優(yōu)化 ,改變了過(guò)去整車大修的單一模式 ,開始形成汽 車大修、總成維修、汽車維修、汽車小修、汽車專項(xiàng)修理、汽車制造廠特約維 修等門類齊全、分工合理的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)體系?；緷M足了目前不同類型和不同作 業(yè)項(xiàng)目的維修需要 ,汽車維修網(wǎng)點(diǎn)由大、中城市向外延伸 ,輻射各地形成網(wǎng)絡(luò)。 國(guó)內(nèi)汽車維修業(yè)的發(fā)展在宏觀上得到調(diào)控 ,維修能力不斷提高 ,布局趨向 合理。維修企業(yè)分布均衡 ,方位合理、方便。同時(shí)可以保證質(zhì)量 ,維修需求也 相對(duì)平衡。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)與自行調(diào)節(jié)中 ,求得了生存與發(fā)展 ,徹底解決了 維修市場(chǎng)不均衡的問(wèn)題。即:修汽油車的企業(yè)多 ,修柴油車的企業(yè)少;修貨車的 企業(yè)多 ,修客車的企業(yè)少 ;變通型的修理企業(yè)多 ,特種車的企業(yè)少; 修中型的多 , 修小型、重型汽車維修企業(yè)少。由于解決了此類問(wèn)題 ,引導(dǎo)了一些企業(yè)向?qū)I(yè) 方向發(fā)展 ,徹底解決了維修高檔車、輕型車、重型車難的問(wèn)題。基本上形成以 專業(yè)分工為主 ,布局合理 ,修理結(jié)構(gòu)配套的汽車修理體系。促進(jìn)汽車維修行業(yè) 由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的進(jìn)程 ,建 2 立完善了汽車維修市場(chǎng) ,使汽車維修行業(yè)成為一個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的技 術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、專業(yè)分工明確、優(yōu)質(zhì)方便、秩序良好的維修體系 ,并以其 良好的運(yùn)行機(jī)制服務(wù)于各行各業(yè)。 本課題探討的是適用于社區(qū)汽車維修服務(wù)的一種新型汽車維修平臺(tái)。這種 汽車維修平臺(tái)是適用四輪汽車維修使用的一種現(xiàn)代液壓技術(shù)專用產(chǎn)品. 雙柱型 汽車維修液壓同步升降平臺(tái)作為一種液壓技術(shù)新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)研究 ,是利用現(xiàn) 代液壓技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來(lái)改善日益興旺發(fā)達(dá)的汽車維修產(chǎn)業(yè)界勞動(dòng)者的 工作條件,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本, 提高汽車維修保養(yǎng)整體服務(wù)質(zhì)量。 2 升舉機(jī)的概述 小汽車維修用雙柱液壓升舉機(jī),使用的是雙液壓缸同步設(shè)計(jì)，通過(guò)雙液壓 缸驅(qū)動(dòng)；動(dòng)力強(qiáng)勁平穩(wěn)；鋼絲繩輔助平衡；液壓、機(jī)械多重保險(xiǎn)裝置；安全可 靠，美觀整潔，操作簡(jiǎn)便，220V-380V 電源；頂車重量：3000KG 托舉高度： 2 米。 雙柱式舉升機(jī)是一種汽車修理和保養(yǎng)單位常用的舉升設(shè)備,廣泛用于轎車等 小型車的維修和保養(yǎng)。它是一種把整車裝備重量不大于 3 噸的各種轎車、面包 車、工具車等舉升到一定高度內(nèi)供汽車維修和安全檢查作業(yè)的保修設(shè)備。過(guò)去 汽車維修，大多采用地溝作業(yè)，工作空間狹小，積油積水后排出困難，溝內(nèi)陰 暗，需人工采光，通風(fēng)不良，工作起來(lái)極其不便。 在我國(guó)以汽車運(yùn)輸生產(chǎn)為主的今天,汽車的需求量日益增加、對(duì)汽車修理、 保養(yǎng)要求越來(lái)越高,因此,根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要 ,設(shè)計(jì)并應(yīng)用雙柱型汽車保修液 壓多級(jí)同步定位舉升機(jī)在汽車保修、保養(yǎng)工作中邁出重要一步。對(duì)液壓傳動(dòng)系 統(tǒng)分析液壓傳動(dòng)在雙柱型舉升機(jī)上的應(yīng)用,主要是利用密閉工作容積內(nèi)液壓能 的變化來(lái)傳遞動(dòng)力。 3 第 2 章 總體設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)調(diào)研了解到，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于維修用升舉機(jī)的需求量比較大，考慮到國(guó) 內(nèi)的特點(diǎn)，從實(shí)用角度出發(fā)，確定如下方案： 1. 考慮到大多數(shù)維修是屋內(nèi)作業(yè)，野外作業(yè)有，但是少，故采用兩立柱 升舉，盡量在滿足升舉條件的情況下，節(jié)省空間。 2. 為了減少噪音及其達(dá)到升降的平穩(wěn)性采用液壓動(dòng)力升舉裝置。 3. 由于升舉的同時(shí)，兩個(gè)同步液壓缸的設(shè)計(jì)不可能完全一樣，將導(dǎo)致升 舉的同時(shí)車會(huì)發(fā)生傾斜，故采用鋼絲繩平穩(wěn)系統(tǒng)，以消除該影響。 4. 在滿足上述要求的同時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用于整體或解體 搬運(yùn)盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，系列化。 4 第 3 章 主要技術(shù)特點(diǎn)及其技術(shù)參數(shù) 1 技術(shù)特點(diǎn) 1.1 舉升機(jī)液壓系統(tǒng)采用定量液壓泵油源，有利于減少能耗和系統(tǒng)發(fā)熱。 1.2 同步液壓缸采用分流集流閥孔制同步，基本滿足液壓缸的同步要求； 兩極液壓控制單向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸舉升后的鎖定，舉升停位安全可靠。 2 技術(shù)參數(shù) 舉升機(jī)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 單位 工作壓力 17 MPa 流量 22 L/min 液壓齒輪 泵 電動(dòng)機(jī)功率 4 kW 每個(gè)缸的舉升力 70 kN 舉升行程 1000液壓缸 缸徑 100 mm 5 第 4 章 液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是液壓機(jī)械的一個(gè)組成部分，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要同主機(jī) 的總體設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。著手設(shè)計(jì)時(shí)，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動(dòng)形 式，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)地優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低、效 率高、操作簡(jiǎn)單、維修方便的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求 1.1 設(shè)計(jì)步驟 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟并無(wú)嚴(yán)格的順序，各步驟間往往要相互穿插進(jìn)行。一 般來(lái)說(shuō)，在明確設(shè)計(jì)要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。 1) 確定液壓執(zhí)行元件的形式； 2) 進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； 3) 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； 4) 選擇液壓元件； 5) 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算； 6) 繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 1.2 明確設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)一步著手液壓 系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前，必須把設(shè)計(jì)要求以及該設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清 楚。 1) 主機(jī)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(dòng)作，動(dòng)作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何； 3) 液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式，運(yùn)動(dòng)速度； 4) 各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； 5) 對(duì)調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)速精度等性能方面的要求； 6) 自動(dòng)化程度、操作控制方式的要求； 7) 對(duì)防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8) 對(duì)效率、成本等方面的要求。 2 進(jìn)行工況分析、確定液壓 系統(tǒng)的主要參數(shù) 6 通過(guò)工況分析，可以看出液壓執(zhí)行元件在工作過(guò)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)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計(jì)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。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu) 尺寸。 2.1 載荷的組成和計(jì)算 2.1.1 液壓缸的載荷組成與計(jì)算 圖 1 表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖。各有關(guān)參數(shù)標(biāo)注 圖上，其中 Fw 是作用在活塞桿上的外部載荷， Fm 是活塞與缸壁以及活塞桿與 導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷 Fg，導(dǎo)軌 的摩擦力 Ff 和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力 Fa。 A1 υ A 2 d FW P1 Fm P2 ?? ? ? ▲ p1 圖 1 液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖 (1) 工作載荷 Fg 常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用 力的方向如與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。當(dāng)液壓缸舉升小車時(shí)，工作 載荷為 （200+1500） 9.8=16660(N)′ 7 (2) 導(dǎo)軌摩擦載荷 Ff 對(duì)于平導(dǎo)軌 Ff =μ(G+FN)----------------------------------------------1 Ff =μ(G+FN)=0 式中 G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力（N）; FN——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）; μ—— 摩擦系數(shù)，見表 1. （3）慣性載荷 a = -----------------------------------2GgtuD = =200 1=200(N);agtu′ 式中 g——重力加速度；g=9.81m/s2； ?υ—— 速度變化量（ m/s） ； ?t—— 起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s） 。一般機(jī)械?t=0.1~0.5s,對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件 取小值，對(duì)重載高速部件取大值。行走機(jī)械一般取 =0.5~1.5 m/s2.tuD 表 1 摩擦系數(shù) μ 導(dǎo)軌類型 導(dǎo)軌材料 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 摩擦系數(shù) 滑動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)鑄鐵 起動(dòng)時(shí) 低速 (υ0.16m/s) 0.15~0.20 0.10~0.12 0.05~0.08 滾動(dòng)導(dǎo)軌 鑄鐵對(duì)滾柱（珠） 淬火鋼導(dǎo)軌對(duì)滾 柱 0.005~0.02 0.003~0.006 靜壓導(dǎo)軌 鑄鐵 0.005 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 ．wF 起動(dòng)加速時(shí) ---------------------gfa=+ 8 ----------3 =16660+0+200=16860(N)wgfaF=+ 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí) ----------------------------------------- 4wgfF =16660+0=16660(N)wgf 減速制動(dòng)時(shí) ------------------------------------5wgfa=+- =16660+0 200=16460(N) wgfaF- 工作載荷 并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 ＝０．gF 除外載荷 外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓缸密封處的摩擦阻力w Fm，由于各種缸的密封材質(zhì)和密封形成不同，密封阻力難以精確計(jì)算，一般 估算為 Fm=(1-ηm)F------------------------------------------------------------6 Fm=(1-ηm)F=(1 0.92) =0.08 =1466(N)-′wmh′1680.92 式中 ——液壓缸的機(jī)械效率，一般取 0.90~0.95.h = ---------------------------------------------------7Fwm F= = =18326.1(N)w1680.92 2.1.2 液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算 (1) 工作載荷力矩 gT 9 常見的載荷力矩有被驅(qū)動(dòng)輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等。 (2) 軸頸摩擦力矩 fT = ------------------------------------------8fGrm 式中 ——旋轉(zhuǎn)部件施加于軸頸上的徑向力(N);G ——摩擦系數(shù)，參考表 1 選用；? ——旋轉(zhuǎn)軸的半徑(m).r (3) 慣性力矩 aT ------------------------------------9JtweD= 式中 ——角加速度( );e2/rds ——角速度變化量( );wDa ——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s);t ——回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量( ).J 2kgmA 啟動(dòng)加速時(shí) ----------------------------------10wgfaT=+ 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí) ----------------------------------------11f 減速制動(dòng)時(shí) ---------------------------------12wgfa- 計(jì)算液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩 時(shí)還要考慮液壓馬達(dá)的機(jī)械效率 ( =0.9~0.99)。Tmh -------------------------------------13wmh= 2.2 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè) 10 備類型而定．還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限 制．載載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì) 某些設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選 得太高，對(duì)泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提 高設(shè)備成本。壓力可以選低一些，行走機(jī)械種載設(shè)備壓力要選得高一些。具體 選擇可參考表 2 和表 3。 參照表 2 初選系統(tǒng)工作壓力為 2.8MPa 2. 3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 2.3.1 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 液壓缸有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見圖 2. 圖 a 為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖 b 為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。 活塞桿受壓時(shí) F= =P1A1—P2A2---------------------------------14wmFh F= =P1A1—P2A2=2.8 106A1 0.4 106A2=2.8 106 D2π/4 0.4 106 ( D2—wm′-′′-′ d2)π/4 活塞桿受拉時(shí) F= =P1A2—P2A1---------------9wmFh F= =P1A2—P2A1=2.8 106A2 0.4 106A1w′-′ 式中 A1= D2π/4——無(wú)桿腔活塞有效作用面積(m 2); A2=( D2—d2)π/4——有桿腔活塞有效作用面積(m 2); 表 2 按載荷選擇工作壓力 11 載荷／ kN50 工作壓力/ MPa0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 P1 —— 液壓缸工作腔壓力 (Pa);取 2.8MPa P2 —— 液壓缸回油腔壓力(Pa)，即背壓力．其值根據(jù)回路的具體情況而 定，初算時(shí)參照表 4 取值,選 0.4MPa． D —— 活塞直徑(m); d —— 活塞桿直徑(m). A1 A2 υ1 D d Fw P1 P2 a) 1A2 υ1 D d Fw P1 P2 b) 圖 2 液壓缸主要設(shè)計(jì)參數(shù) 12 表 3 執(zhí)行元件背壓力 系統(tǒng)類型 背壓力／ MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系 統(tǒng) 0.2~0.5 回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.4~0.6 回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) 0.5~1.5 用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8~1.5 回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 1.2~3 回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計(jì) 一般，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為 A 1= -----------------------------------------1521 FpA+ 運(yùn)用式 17 須事先確定 A1 與 A2 的關(guān)系，或是活塞桿徑 d 與活塞直徑 D 的 關(guān)系，令桿徑比 Φ=d/D,其比值可按表 5 和表 6 選取, 選取 =0.5．f D= ----------------------------------16()214Fpféù-êú?? D= = =0.0966m，則214pféù-êú??()6624183.3.05′ù--ú? d=0.0483m 由公式 A1= D2π/4=0.12 π/4=7.85 10-3m2′′ A2=( D2—d2)π/4=(0.01 0.0025) π/4=5.89 10-3m2-′ 液壓缸直徑 D 和活塞桿直徑 d 的計(jì)算值要按國(guó)標(biāo)規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行圓整．如與標(biāo)準(zhǔn)液壓缸參數(shù)相近，最好選用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸. 對(duì)數(shù)值進(jìn)行圓整得到：D=0.1m=100mm D=0.5m=50mm 常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表 7 和表 8 表 4 按工作壓力選取 d/D 13 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 表 5 按速比要求確定 d/D υ2/υ1 115 1.25 1.33 1.46 1.61 2 d/D 0.3 0.4 0.5 0.55 0.62 0.71 注：υ 1—無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； υ 2—有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度． 表 6 常用液壓缸內(nèi)徑 D(mm) 40 125 50 140 63 160 80 180 90 200 100 220 110 250 表 7 活塞桿直徑 d (mm) 缸 徑速比 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 1.46 2 22 28 35 45 45 50 50 60 55 70 63 80 70 90 80 100 90 110 100 125 110 140 125 140 2.3.2 計(jì)算液壓馬達(dá)的排量 液壓馬達(dá)的排量為 -----------------------------------------------172TVp=D =4.71 10-4m3/s′ 式中 ——液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩( );NA ——液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差(Pa)。12pD=- 液壓馬達(dá)的排量也應(yīng)滿足最底轉(zhuǎn)速要求 ---------------------------------------------18minqVv3 式中 ——通過(guò)液壓馬達(dá)的最minq小流量； 14 ——液壓馬達(dá)工作時(shí)的最底轉(zhuǎn)速。min 2.4 計(jì)算液壓缸或液壓馬達(dá)所需流量 2.4.1 液壓缸工作時(shí)所需流量 qv=Aυ----------------------------------------19 qv=Aυ=4.71 10-4m3/s′ 式中 A——液壓缸有效作用面積(m 2); A=7.85 10-3m2′ υ——活塞與缸體的相對(duì)速度 (m/s). υ=3.6 m/min= 0.06m/s 3.6/0s= 2.4.2 液壓馬達(dá)的流量 -------------------------------------20mqvVn= 式中 ——液壓馬達(dá)排量(m 3/r);V ——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速(r/s).mn 2. 5 繪制液壓系統(tǒng)工況圖 工況圖包括壓力循環(huán)圖、流量循環(huán)圖和功率循環(huán)圖。它們是調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)、 選擇液壓泵、閥等元件的依據(jù)。 2.5.1 壓力循環(huán)圖 壓力循環(huán)圖——(p-t )圖 通過(guò)最后確定的液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，再根 據(jù)實(shí)際載荷的大小，倒求出液壓執(zhí)行元件在其動(dòng)作循環(huán)各階段的工作壓力，然 后把它們繪制成(p-t)圖。 2.5.2 流量循環(huán)圖 流量循環(huán)圖——(qv-t) 圖 根據(jù)已確定的液壓缸有效工作面積或液壓馬達(dá) 的排量，結(jié)合其運(yùn)動(dòng)速度算出它在工作循環(huán)中每一階段的實(shí)際流量，把它繪制 成(qv-t) 圖。若系統(tǒng)中有多個(gè)液壓執(zhí)行元件同時(shí)工作，要把各自的流量圖疊加 起來(lái)繪出總的流量循環(huán)圖。 15 2.5.3 功率循環(huán)圖 功率循環(huán)圖——(P-t)圖 繪出壓力循環(huán)圖和總流量循環(huán)圖后，根據(jù) P=pqv, 即可繪出系統(tǒng)的功率循環(huán)圖。 3 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 3.1 制定基本方案 3.1.1 制定調(diào)速方案 液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬訂液壓回路的 核心問(wèn)題。 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一般中小流量的液壓系統(tǒng)， 大多通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所需求的動(dòng)作。對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)。 速度控制通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(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(lái)調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于這種系統(tǒng)必須用溢流閥， 故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場(chǎng)合。 容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。其優(yōu)點(diǎn)是 沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵。 此種調(diào)速方式適用于功率大、運(yùn)動(dòng)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，用節(jié)流控制閥調(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)定性好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 節(jié)流調(diào)速又分別有進(jìn)油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進(jìn)油節(jié)流起 動(dòng)沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負(fù)載荷的場(chǎng)合，旁路節(jié)流多用于高速。 調(diào)速回路一經(jīng)確定，回油的循環(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，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱性好，但油 箱體積大，容易混入空氣。 16 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(gè)封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 3.1.2 制定壓力控制方案 液壓執(zhí)行元件工作時(shí)，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍 內(nèi)工作，也有的需要多級(jí)或無(wú)級(jí)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，用安全閥起安全保護(hù)作用。在有些液壓系統(tǒng)中，有時(shí)需要流量 不大的高壓油， 這時(shí)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，某段時(shí)間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回 路。 在系統(tǒng)的某個(gè)局部，工作壓力需低于主油源壓力時(shí)，要考慮采用減壓回路 來(lái)獲得所需的工作壓力。 3.1.3 制定順序動(dòng)作方案 主機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運(yùn)行， 有的則是隨機(jī)的或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動(dòng)，一般用手動(dòng)的多路 換向閥控制。加工機(jī)械的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動(dòng)作多采用行程控制，當(dāng)工作部件 移動(dòng)到一定位置時(shí)，通過(guò)電氣行程寬開關(guān)發(fā)出電信號(hào)給電磁鐵推動(dòng)電磁閥或直 接壓下行程閥來(lái)控制連續(xù)的動(dòng)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，因此只適用于管路連接比較方便的場(chǎng)合。 另外還有時(shí)間控制、壓力控制等。例如液壓泵無(wú)載啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間， 當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時(shí)繼電器發(fā)出電信號(hào)使卸菏閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓 力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機(jī)床，擠壓機(jī)、壓力機(jī)等場(chǎng)合。當(dāng)某一執(zhí) 行元件完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)，回路中的壓力達(dá)到一定的數(shù)值，通過(guò)壓力繼電器發(fā)出 電信號(hào)或打開順序閥使壓力油通過(guò)，來(lái)啟動(dòng)下一個(gè)動(dòng)作。 3.1.4 選擇液壓動(dòng)力源 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓油來(lái)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(wú)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 17 閥流回油箱，溢流閥同時(shí)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，用安全閥限制系統(tǒng)的最高壓力。 為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對(duì) 在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量 泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過(guò)慮器， 進(jìn)入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護(hù)元件的要求，通過(guò)相應(yīng)的精過(guò)慮器再次過(guò)慮。為防 止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過(guò)濾器或其他類型的過(guò)濾器。 根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境即對(duì)溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 綜合各種因素，選擇標(biāo)準(zhǔn) UG 液壓動(dòng)力包。 3.2 繪制液壓系統(tǒng)圖 整機(jī)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(shí)要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系， 避免錯(cuò)誤動(dòng)作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 為便于液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測(cè)元 件（如壓力表、溫度計(jì)等） 。 大型設(shè)備的關(guān)鍵部位，要附設(shè)備用件，以便意外事件發(fā)生時(shí)能迅速更換， 保證主機(jī)連續(xù)工作。 各液壓元件盡量采用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，在圖中要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職 能符號(hào)的常態(tài)位置繪圖。對(duì)于自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)元件可用結(jié)構(gòu)原理圖繪制。 系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓執(zhí)行元件的名稱和動(dòng)作，注明各液壓元件的序號(hào)以 及各電磁鐵的代號(hào)，并附有電磁鐵、行程閥及其他控制元件的動(dòng)作表。 4 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計(jì) 4.1 液壓泵的選擇 4.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力 液壓泵的最大工作壓力 pｐ pｐ ≥p1+?p----------------------------------21 式中 p1——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力；取 pｐ =10MPa ?p——從液壓泵出口到液壓 18 缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失。?p 的準(zhǔn)確計(jì)算要待元件選定并繪出管 路圖時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛?jiǎn)單、流速不大的，取 ?p=(0.2~0.5) ;管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的， 取 =(0.5~0.15) 。MPapDMPa 4.1.2 確定液壓泵的流量 液壓泵的流量 vpq 多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵的輸出流量應(yīng)為 ≥K ( )---------------------------22vpmax 式中 K——系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取 K=1.1~1.3; ——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量。 maxqv 4.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的 pｐ 和 值，按系統(tǒng)中擬定的形式，從產(chǎn)品樣本或手冊(cè)vpq 中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的壓力一般要比 最大工作壓力大 25%~60%。 4.1.4 確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的工作壓力和流量比較恒定，即(p-t) 、( -t)qv 圖變化較平緩，則 P= pｐ --------------------------------------------------23vqh 式中 pｐ ——液壓泵的最大工作壓力(Pa); ——液壓泵的工作流量(m 3/s);v ——液壓泵的總效率，參考表 9 選擇.p 表 9 液壓泵的總效率 19 液壓泵類 型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.6~0.7 0.65~0.80 0.60~0.75 0.80~0.85 限制式變量葉片泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按流量特性曲線拐點(diǎn)處的流量、壓力值計(jì) 算．一般情況下，可取 ＝0.8 , = ,則pmaxPvpqn P=0.8 ---------------------------24axvnph 式中 ——液壓泵的最大工作壓力(Pa);maxpP ——液壓泵的額定流量(m 3/s).vnq 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即 (qv-t), (p-t)曲線起伏 較大，則須分別計(jì)算出各個(gè)動(dòng)作階段內(nèi)所需功率，驅(qū)動(dòng)功率取其平均功率 ---------------------------25 2221npc Ptt+=A 式中 、 、 —— 一個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的時(shí)間(s);1t2nA 、 、 ——一個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的功率(W).P 按平均功率選出電動(dòng)機(jī)功率后，還要驗(yàn)算一下每一階段內(nèi)電動(dòng)機(jī)超載量是 否都在允許范圍內(nèi)．電動(dòng)機(jī)允許的短時(shí)間超載量一般為 25%。 4.2 液壓閥的選擇 4.2.1 閥的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過(guò)該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥 件．溢流閥按液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，要考慮最小穩(wěn) 定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有 20% 以內(nèi)的短時(shí)間過(guò)流量。 20 4.2.2 閥的型式 按安裝和操作方式選擇，以下是所需的液壓閥： 1) 壓力控制閥——先導(dǎo)式溢流閥 它旁接在液壓泵的出口，保證系統(tǒng)壓力恒定或限制其最高壓力。 2）方向控制閥——單向閥 安置在液壓泵的出油口，防止系統(tǒng)壓力突然升高時(shí)損壞液壓泵，另外拆卸 泵時(shí)系統(tǒng)中的油不會(huì)流失，它還可做保壓閥用，當(dāng)開啟壓力大的單向閥，還可 做背壓閥用。 2）方向控制閥——二位二通電磁換向閥的選擇 3）方向控制閥——三位四通電磁換向閥 4）流量控制閥——分流集流閥（同步閥） 由齒輪泵同時(shí)向兩個(gè)液壓缸供油，不論負(fù)載怎樣變化，基本上能達(dá)到 同步運(yùn)行。 5）流量控制閥——調(diào)速閥 4.3 管道尺寸的確定 4.3.1 管道內(nèi)徑計(jì)算 d = ----------------------------------------------264qvpu 式中 ——通過(guò)管道內(nèi)的流量(m 3/s);v υ——管道內(nèi)允許速度(m/s)，見表 10. 計(jì)算出內(nèi)徑 d 后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子． = = =0.025m=25mm吸 4qpu吸 4.71308-′ = = =0.016m=16mm壓 v壓 .14v ′壓 21 = = =0.019m=19mmd回 4qvpu回 3.1408v′回 4.3.2 管道壁厚 δ 的計(jì)算 δ= -----------------------------------------------27[]2s 式中 p— —管道內(nèi)最高工作壓力(Pa); d——管道內(nèi)徑(m); [σ] ——管道材料的許用應(yīng)力(Pa), [σ]= σ b/n; σb——管道材料的抗拉強(qiáng)度(Pa); n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，p7Mpa 時(shí)，取 n=8; p17.5Mpa 時(shí)，取 n=4. =33.3mm(查手冊(cè)選取)[]2ps=吸吸 =21.4mm(查手冊(cè)選取)[]d壓壓 =25.4mm(查手冊(cè)選取)[]2ps=回回 表 10 允許流速推薦值 管道 推薦流速（m/s） 液壓泵吸油管道 0.5~ 1.5 , 一般常取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3~ 6，壓力高，管道短，黏度 小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5 ~2.6 4.4 油箱容量的確定 初始設(shè)計(jì)時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)公式 30 確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散 22 熱的要求進(jìn)行校核．油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 V=aqv---------------------------------------------------28 式中 qv——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積(m 3); a——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，見表 11 表 11 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) a 系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機(jī)械 冶金機(jī)械 a 1~2 2~4 5~7 6~12 10 在確定油箱尺寸時(shí)，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全 部排油時(shí)，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時(shí)，油箱的油位不低于 最低限度． 5 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 5.1 壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失 ，管路的局部壓力損失 和閥類元1pD2pD 件的局部損失 ，總的壓力損失為3pD --------------------------28123=+ ?p1= ρ----------------281ldru2ld ?p2=ζυ2ρ/2------------------------------------------2pxrD -----29 式中 ?——管道的長(zhǎng)度(m); d——管道內(nèi)徑(m); υ——液流平均速度(m/s); ρ——液壓油密度(kg/m 3); λ——沿程阻力系數(shù)； 23 ζ——局部阻力系數(shù)． λ、ζ 的具體值參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四本第二章的有關(guān)內(nèi)容． ---------------------------------------------------30 23nVNqpD=??÷?è? 式中 ——閥的額定流量(m 3/s); ——通過(guò)閥的實(shí)際流量(m 3/s);V ——閥的額定壓力損失(Pa) (可從產(chǎn)品樣品中查到)．npD 對(duì)于泵到執(zhí)行元件間的壓力損失，如果計(jì)算出的?p 比選泵時(shí)估算的管路 損失大得多時(shí)，應(yīng)該重新調(diào)整泵及其他有關(guān)元件的規(guī)格尺寸等參數(shù)． 系統(tǒng)的調(diào)整壓力 ------------------------------311Tp3+D 式中 ——液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力．Tp 5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 5.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失 全部轉(zhuǎn)化為熱量，使溫度升高．液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式： (1) 液壓泵的功率損失 = ------------------------------------------321hP1ip zriittTh??÷?-è?? 式中 ——工作循環(huán)周期(s);t z——投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù); ——液壓泵的輸入功率ri (W); ——各臺(tái)液壓泵的總效p 率; 24 ——第 臺(tái)泵工作時(shí)間(s).iti 5.2.2 計(jì)算機(jī)液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長(zhǎng)，而且 用式 40 計(jì)算發(fā)熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路表面散熱。 -------------------------------------------33()12hc TpKA=+D 式中 ——油箱散熱系數(shù)，見表 12; ——管路散熱系數(shù)，見表 13;2 、 ——分別為油箱、管道的散熱面積(m 2);1 ——油溫與環(huán)境溫度之差(°c)。TD 表 12 油箱散熱系數(shù) K1(W/(m2 · °c)) 冷卻條件 K1 通風(fēng)條件很差 通風(fēng)條件良好 用風(fēng)扇冷卻 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻 8~9 15~27 23 110~170 表 13 管道散熱系數(shù) K2(W/(m2 · °c)) 管道外徑/m風(fēng)速 /m ·s-1 0.01 0.0 5 0.1 0 1 5 8 25 69 6 14 40 5 10 23 若系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則 ，油溫不在升高，此時(shí)，最大溫差hrcp=12hrTKAD+ ------------------------------34 環(huán)境溫差為 T0，則油溫 T= T0+?T。如果計(jì)算出的油溫超過(guò)該液壓設(shè)備允 25 許的最高溫度(各種機(jī)械允許油溫見表 14，就要設(shè)法增大散熱面積，如果油箱 的散熱面積不能加大，或加大一些也無(wú)濟(jì)于事時(shí)，需要裝設(shè)冷卻器。冷卻器的 散熱面積 表 14 各種機(jī)械允許油溫(°c) 液壓設(shè)備類型 正常工作溫度 最高允許溫度 數(shù)控機(jī)床 30~50 55~70 一般機(jī)床 30~55 55~70 機(jī)車車輛 40~60 70~80 船舶 30~60 80~90 冶金機(jī)械、液壓機(jī) 40~70 60~90 工程機(jī)械、礦山機(jī) 械 50~80 70~90 ------------------------------------35A=hrcmKPt-D 式中 K——冷卻器的散熱系數(shù)(液壓輔助元件有關(guān)散熱器的散熱系數(shù))； ——平均溫升(°c).mtD = 1212tT+- 、 ——液壓油入口和出口溫度；12 、 ——冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度．t 5.2.3 根據(jù)散熱要求計(jì)算油箱容量 式 45 是在初步確定油箱容積的情況下，驗(yàn)算其散熱面積是否滿足要 求．當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出之后，可根據(jù)散熱的要求確定油箱的容量． 由式 45 可得油箱的散熱面積為 --------------- 211hrTpKA??÷?-Dè?=-------------------------------36如不考慮管路的散熱，式 47 可簡(jiǎn)化為 26 ------------------------------------------------------3711hrTPAK=D 油箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)如圖 3 所示．一般油面的高度為油箱高 h 的 0.8 倍，與 油直接接觸的表面算全散熱面，與油不直接接觸的表面算半散熱面，圖示油箱 的有效容積和散熱面積分別為 V=0.8abh-----------------------------------------------------38V=0.8abh --------------------------------------------39()11.5ab+ 若 求出，再根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定 、 、 的比例關(guān)系，即可確定油箱Aabh 的主要結(jié)構(gòu)尺寸． 根據(jù)結(jié)構(gòu)選擇 =23mm， =23mm， =23mm 得出 V=0.8 =9733.6 mm3ababh h 0.8h b a 圖 3 油箱結(jié)構(gòu)尺寸 如按散熱要求求出的油箱容積過(guò)大，遠(yuǎn)超出用油量的需要，且又受空間 尺寸的限制，則應(yīng)適應(yīng)當(dāng)縮小油箱尺寸，增設(shè)其他散熱措施． 5.3 計(jì)算液壓系統(tǒng)沖擊壓力 壓力沖擊是由于管道液流速度急劇改變而形成的．例如液壓執(zhí)行元件在 高速運(yùn)動(dòng)中突然停止，換向閥的迅速開啟和關(guān)閉，都會(huì)產(chǎn)生高于靜態(tài)值的沖擊 壓力．它不僅伴隨產(chǎn)生振動(dòng)和噪音， 27 而且會(huì)因過(guò)高的沖擊壓力而使管路、液壓元件遭到破壞．對(duì)系統(tǒng)影響較大的壓 力沖擊常為以下兩種形式： 1) 當(dāng)迅速打開或關(guān)閉液流通路時(shí)，在系統(tǒng)中產(chǎn)生的沖擊壓力． 直接沖擊（即 tτ）時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值 ?p= ------------------------------------------37cparuD= 間接沖擊（即 t＞τ）時(shí)，管道內(nèi)壓力增大值 = --------------------------------------38ctr 式中 ——液體密度(kg/m 3);r ?υ——關(guān)閉或開啟液流通道前后管道內(nèi)流速之差(m/s); t——關(guān)閉或打開液流通道的時(shí)間(s); τ= ——管道長(zhǎng)度為 ? 時(shí)，沖擊波往返所需的時(shí)間(s);2cla ——管道內(nèi)液流中沖擊波的傳播速度(m/s).c 若不考慮粘性和管徑變化的影響，沖擊波在管內(nèi)的傳播速度 = ---------------------------------------------39ca 001dEr+ 式中 ——液壓油的體積彈性模量(Pa),其推薦值為 =700MPa;0 0E 、 ——管道的壁厚和內(nèi)徑(m);d ——管道材料的彈性模量(Pa),常用管道材料彈性模量：鋼 =2.1×1011Pa,紫銅 =1.18×1011Pa。 2）急劇改變液壓缸運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，由于液體及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣性作用而引起的壓 力沖擊，其壓力的增大值為 -iiAMptlur??D÷?D=+è??----------------------------------40 28 第 5 章 液壓執(zhí)行元件 1 液壓缸 1.1 液壓缸的基本參數(shù) （1）根據(jù)計(jì)算選擇 D=100mm, d=50mm. （2）液壓缸行程 .10lm=1inr-A 29 （3）活塞桿桿端花鍵型式 , 鍵長(zhǎng) 60mm.842′′ 1.2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 （1）液壓缸的輸出力 推力 F1= =21.98kN310pA′ 拉力 F2= =2.83kN2 （2）液壓缸的輸入、輸出速度 =5.08m/min260vqu入 =3.6m/min1vA=出 （3）液壓缸的儲(chǔ)油量 =Vs37.850m-′ （4）液壓缸的輸出功率 =1.32kWNFu 1.3 液壓缸主要零件的結(jié)構(gòu)、材料及技術(shù)要求 液壓缸缸體的常用材料為 20、35、45 號(hào)無(wú)縫鋼管。用 20 號(hào)鋼的力學(xué)性能略 低,且不能調(diào)質(zhì),應(yīng)用較少;當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時(shí), 則應(yīng)采用焊接性能較好的 35 號(hào)缸,粗加工后調(diào)質(zhì);一般情況下,均采用 45 鋼,并 調(diào)質(zhì)到 241~285HB。 液壓缸主要零件如缸體、活塞、活塞桿、缸蓋、導(dǎo)向套的材料和技術(shù)要求 見下表 液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 零件 名稱 簡(jiǎn) 圖 材 料 主要表面粗糙 度 技術(shù)要求 31 缸體 無(wú)縫鋼 管 液壓缸內(nèi)圓柱 表面粗為: Ra0.2~0.4μm (1)內(nèi)徑用 H8~H9 的配合； (2)內(nèi)徑 D 的圓 度公差值按 10 級(jí)精度選取，圓 柱度公差值按 8 級(jí)精度選??； (3)缸體端面 T 的垂直度公差值 按 7 級(jí)精度選?。?(4)為防止腐蝕 和提高壽命,內(nèi)徑 表面鍍 0.03~0.04mm 厚 的硬鉻,再進(jìn)行拋 光,缸體外涂耐腐 蝕油漆 32 活塞 耐磨鑄 鐵 活塞外圓柱表 面粗糙度為: Ra0.8~1.6μm (1)外徑 D 對(duì)內(nèi) 孔 D1 的徑向跳 動(dòng)公差值，按 7、8 級(jí)精度選取； (2) 端面 T 對(duì)內(nèi) 孔 D1 軸線的垂 直度公差值，按 7 級(jí)精度選??； (3)外徑 D 的圓 柱度公差值，按 9、10 或 11 級(jí)精 度選??； (4)活塞外徑用橡 膠密封圈密封時(shí) 取 f7~f9 配合,內(nèi) 孔與活塞桿的配 合可取 H8 33 活塞 桿 實(shí)心活 塞桿： 45 鋼 桿外圓柱面粗 糙度為： Ra0.63μm （1）材料熱處 理：粗加工后調(diào) 質(zhì)到硬度為 229~285HB； (2)活塞桿 d 和 d1 的圓度公差值， 按 9、10 或 11 級(jí)精度選??； （3）活塞桿 d 的圓柱度公差值， 按 8 級(jí)精度選取； (4)活塞桿 d 對(duì) d1 的徑向跳動(dòng)公 差值，應(yīng)為 0.01 mm； (5)活塞桿與導(dǎo)向 套采用 H8/f7 配 合，與活塞的連 接采用 H8/h7 配 合(6) 活塞桿上 的螺紋，按 6 級(jí) 精度加工； 34 缸蓋 耐磨鑄 鐵 配合表面粗糙 度為： Ra0.8~1.6μm （1）直徑 D（基本直徑同 缸徑） 、D 2(活塞 桿的緩沖孔)、 D3( 基本尺寸同 活塞桿密封圈外 徑)的圓柱度公 差值，按 9、10 或 11 級(jí)精度選 取； （2）D 2、D 3 對(duì) d 的同軸度公差 值：0.03mm （3）端面 A 、B 與直徑 d 軸 心線的垂直度公 差值，按 7 級(jí)精 度選取 導(dǎo)向 套 耐磨鑄 鐵 導(dǎo)向表面粗糙 度為：Ra0.8 （1）導(dǎo)向套的 長(zhǎng)度一般取活塞 桿直徑的 60%~100% （2）導(dǎo)向套內(nèi) 徑的配合為 H8/f9(或 H9/f9)。 1.4 液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算 液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚 度等。 35 （1）缸筒壁厚的計(jì)算 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)查取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑：D 1=121mm；從而得出缸筒壁厚 δ=D 1- D=10.5mm （2）液壓缸油口直徑的計(jì)算 液壓缸油口直徑應(yīng)根據(jù)活塞最高運(yùn)動(dòng)速度 和油口最高液流速度 而定u0u d0=0.13D -----------------------------------------------------410u d0=0.13D =0.0259m0 式中 d0——液壓缸油口直徑（m） ；d 0=0.0259m D——液壓缸內(nèi)徑（m） ； D=0.01m ——液壓缸最大輸出速度（m/min） ； =4m/min=0.067m/s uu ——油口液流速度（m/s） 。 =0.017m/s0 0 （3）缸底厚度計(jì)算 -----------------------------------------------42[].43yhDps= =0.035m[]0.y 式中 ——缸底厚度（m） ；h D ——液壓缸內(nèi)徑（m） ； ——試驗(yàn)壓力( )；ypMPa ——缸底材料的許用應(yīng)力( )。[]s 對(duì)于：鋼管 =100~110MPa[]s 36 鍛鋼 =100~120MPa[]s 鑄鋼 =100~110MPa 鑄鐵 =60MPa[]s (4) 缸頭厚度計(jì)算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導(dǎo)向孔，因此其厚度的計(jì)算方法與缸底有所 不同。 螺釘連接法蘭 --------------------------------------------------------43()[]0 3cpFhdDs-= =0.028m[]0cp - 式中 ——法蘭厚度（m） ； =0.028mhh F——法蘭受力總和(N) ()224Hpqd=+- 37 ——密封環(huán)內(nèi)徑(m) ; =0.09mdd ——密封環(huán)外徑(m); =0.095mHH ——系統(tǒng)工作壓力(Pa) ； =2.8 106Papp′ ——附加密封力(Pa) ，若采用金屬材料密封時(shí)， 值取其屈服點(diǎn)；q q =35 106Pa′ ——螺紋孔分布圓直徑(m)； =0.144m0D0D ——密封環(huán)平均直徑(m)； =0.092mcpdcpd ——法蘭材料的許用應(yīng)力(Pa)。 =105 106Pa[]s[]s′ 1.5 液壓缸的連接計(jì)算 1.5.1 缸蓋連接計(jì)算 缸體與缸蓋采用螺栓連接的計(jì)算 螺紋處的拉應(yīng)力為： ------------------------------------44214KFZdsp= 螺紋處的切應(yīng)力為： ---------------------------------45103.2t 1.5. 2 缸體與缸蓋用螺栓連接的計(jì)算 式中 Z——螺栓數(shù)； ——螺紋處的拉應(yīng)力(Pa);s K——螺紋擰緊系數(shù)，靜載時(shí)，取 K=1.25~1.5；動(dòng)載時(shí)，取 K=2.5~4； K1——螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取 K1=0.12； 38 ——螺紋外徑