并聯(lián)式六自由度平臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+1張CAD圖紙】
并聯(lián)式六自由度平臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+1張CAD圖紙】,畢業(yè)論文+1張CAD圖紙,并聯(lián),自由度,平臺,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),畢業(yè)論文,CAD,圖紙
畢業(yè)設(shè)計(jì)1.引言12.液壓技術(shù)概況23.液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定33.1工況分析33.1.1液壓缸的負(fù)載分析43.1.2液壓缸的速度分析53.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定53.2.1確定液壓缸的主要參數(shù)53.2.2確定液壓缸的尺寸73.2.3繪制系統(tǒng)工況103.3系統(tǒng)回路的選擇103.3.1 采用液控單向閥的鎖緊回路113.3.2 采用軸向變量柱塞泵提供壓力源113.3.3采用溢流閥保護(hù)整個(gè)液壓回路。113.3.4 采用電液伺服閥的換向,調(diào)速回路123.4液壓系統(tǒng)原理的擬定及元件的選擇133.4.1液壓元件的選擇133.4.2其它元件的選擇153.4.3油箱的選擇173.4.4其它輔助元件的型號和規(guī)格的選擇193.4.5確定管道尺寸193.4.6液壓站的設(shè)計(jì)203.5繪制裝配圖243.6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算253.7液壓系統(tǒng)的清洗與維護(hù)25結(jié)論27致謝28參考文獻(xiàn)291.引言六自由度運(yùn)動(dòng)平臺是由六支作動(dòng)筒(油缸),上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺組成,下平臺固定在基礎(chǔ)上,借助六只作動(dòng)筒的伸縮運(yùn)動(dòng),完成上平臺在空間六個(gè)自由度(X,Y,Z,)的運(yùn)動(dòng)。 用途: 模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài),可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動(dòng)感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域用途及特點(diǎn)。由于有極為廣闊的應(yīng)用前景,近幾年,引起了國內(nèi)外科研、院校廣泛的研究興趣。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺是由六支作動(dòng)筒,上、下各六只萬向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺組成,下平臺固定在基礎(chǔ)上,借助六支作動(dòng)筒的伸縮運(yùn)動(dòng),完成上平臺在空間六個(gè)自由度(X,Y,Z,)的運(yùn)動(dòng),從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài),可廣泛應(yīng)用到各種訓(xùn)練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機(jī)起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車駕駛模擬器、火車駕駛模擬器、地震模擬器以及動(dòng)感電影、娛樂設(shè)備等領(lǐng)域,甚至可用到空間宇宙飛船的對接,空中加油機(jī)的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、靈巧機(jī)器人等。由于六自由度運(yùn)動(dòng)平臺的研制,涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器,空間運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號傳輸處理、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域,因而六自由度運(yùn)動(dòng)平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標(biāo)志性象征。2.液壓技術(shù)概況當(dāng)前,液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲,經(jīng)久耐用,高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的發(fā)展,在完善比例控制,伺服控制,數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外,在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開發(fā)性工作方面,日益顯示出顯著的成績。今天,為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步,液壓技術(shù)必須不斷創(chuàng)新,不斷地提高和改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能,以滿足日益變化的市場需求,體現(xiàn)在如下一些比較重要的特征上:1) 提高元件性能,創(chuàng)制新型元件,體積不斷縮小。為了能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率,液壓元件的結(jié)構(gòu)不斷地在向小型化方向發(fā)展。2) 高度的組成化、集成化和模塊化。液壓系統(tǒng)由管式配置經(jīng)板式配置,箱式配置、集成塊式配置發(fā)展到疊加式配置、插裝式配置,使連接的通道越來越短,這種組合件不但結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠,而且使用簡便,也容易維護(hù)保養(yǎng)。模塊化發(fā)展也是非常重要的方面,完整的模塊以及獨(dú)立的功能單元,對用戶而言,只需要簡單地進(jìn)行組裝即可投入使用,這樣不僅可以大大節(jié)約用戶的裝配時(shí)間,同時(shí)用戶也無須配備各種經(jīng)專門培訓(xùn)的技術(shù)人員。3) 和微電子結(jié)合,走向智能化。匯在一起的聯(lián)接體只要一收到微處理機(jī)或者微型計(jì)算機(jī)處送來的信息,就能實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的任務(wù)。綜上所述可以看到,液壓工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用實(shí)在是很大的,它常常可以用來作為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平餓重要標(biāo)志之一。與世界上主要的工業(yè)國家相比,我國的液壓工業(yè)還是相當(dāng)落后的,標(biāo)準(zhǔn)化的工作有待于繼續(xù)做好,優(yōu)質(zhì)化的工作須形成聲勢,智能化的工作則剛剛在準(zhǔn)備起步,為此必須奮起直追,才能迎頭趕上。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟大體如下:1)液壓系統(tǒng)的工況分析2)擬訂液壓系統(tǒng)原理圖3) 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件4)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算5)繪制正式工作圖和編制技術(shù)文件設(shè)計(jì)的最后一步是要整理出全部圖紙和技術(shù)文件。正式工作圖一般包括如下內(nèi)容:液壓系統(tǒng)原理圖;自行設(shè)計(jì)的全套工作圖(指液壓缸和液壓油箱等非標(biāo)準(zhǔn)液壓元件);液壓泵、液壓閥及管路的安裝總圖。技術(shù)文件一般包括以下內(nèi)容:基本件、標(biāo)準(zhǔn)件、通用件及外購件匯總表,液壓系統(tǒng)安裝和調(diào)試要求,設(shè)計(jì)說明書等?!?5】3.液壓系統(tǒng)性能與參數(shù)的初步確定3.1工況分析工況分析是分析機(jī)械工作過程的具體情況,其內(nèi)容包括負(fù)載分析、速度分析和功率變化規(guī)律的分析。對液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析其目的就是要查明它的每個(gè)執(zhí)行元件在各個(gè)動(dòng)作階段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度和所承受的負(fù)載并繪制成圖。而液壓執(zhí)行元件的工況圖是選擇系統(tǒng)液壓元件和基本回路的依據(jù)。這是因?yàn)椋?) 液壓泵和各種控制閥的規(guī)格是根據(jù)工況圖中的最大壓力和最大流量選定的;2) 各種液壓回路及其油源形式都是按工況圖的不同階段內(nèi)的壓力和流量變化情況初選后,再通過相互比較確定的;3) 將工況圖所反映的情況與調(diào)研得來的參考方案進(jìn)行對比,可以對原來設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性做出鑒別,或進(jìn)行調(diào)整。3.1.1液壓缸的負(fù)載分析液壓缸145000-45000-1.2E+0051.2E+005650002-2000025000-5000060000-150003500034500095000-40000-95000-65000-1.45E+00544500095000-40000-95000-65000-1.45E+0055-2000025000-5000060000-1500035000645000-45000-1.2E+0051.2E+00565000 表3-1由上表可知,六自由度運(yùn)動(dòng)平臺結(jié)構(gòu)上具有對稱關(guān)系,液壓缸1和液壓缸6;液壓缸2和液壓缸5;液壓缸3和液壓缸4受力在、方向上相等。液壓缸1和6最大受力F=65000N ,液壓缸2和5最大受力F=60000N ,液壓缸3和4最大受力F=95000N。液壓缸單自由度行程速度/角速度加速度/角加速度Z軸向位移Y軸向位移X軸向位移繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)表3-2長度4200mm火炮重量10T支承輪半徑500mm支架展開角度30deg支承輪間距1800mm支架長度4200mm表3-3圖3-1由表3-2 3-3和圖3-1可知:各個(gè)液壓缸的行程相等,通過計(jì)算的出:液壓缸的行程為980mm。3.1.2液壓缸的速度分析通過計(jì)算可知,此液壓系統(tǒng)的液壓缸速度在0.8m/s,其實(shí)現(xiàn)是通過電液伺服閥發(fā)芯開啟大小來控制,這里要通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。3.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)的初步確定3.2.1確定液壓缸的主要參數(shù)液壓缸是液壓傳動(dòng)中的主要執(zhí)行元件之一,它是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,廣泛應(yīng)用于機(jī)械的液壓傳動(dòng)中。目前,工業(yè)中常用的液壓缸的結(jié)構(gòu)形式有活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸三大類。活塞缸和柱塞缸可實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),輸出速度和推力;擺動(dòng)缸則實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng),輸出角速度(轉(zhuǎn)速)和轉(zhuǎn)矩。形式如下:活塞缸 單桿活塞缸單桿活塞缸是活塞的一端帶有活塞桿的液壓缸。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。這種油缸由于活塞兩側(cè)受力面積不等,活塞往返運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的推力和速度各不相等?;钊麠U外伸時(shí),油缸產(chǎn)生的推力大,速度小;而活塞桿作差動(dòng)連接時(shí),可實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。故這種油缸工業(yè)上常用來實(shí)現(xiàn)“快速進(jìn)給”、“慢速工進(jìn)”和“快速回位”。圖1 單桿活塞缸 雙桿活塞缸雙桿活塞缸是活塞的兩端都帶有活塞桿的液壓缸。結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。其工作原理與單桿活塞缸相同,由于活塞兩側(cè)受壓面積相同,油缸兩端的供油壓力P和供油量Q相同時(shí),其往返運(yùn)動(dòng)速度及產(chǎn)生的推力都分別相等。 圖2 雙桿活塞缸柱塞缸柱塞缸是單作用缸,結(jié)構(gòu)如圖2-3所示,回程依靠自重或外力,常傾斜或豎直安裝。柱塞與缸體內(nèi)壁不接觸,油缸內(nèi)孔只需粗加工,簡化了缸體的加工工藝,制造簡便。工作時(shí)總是承受壓力。因此柱塞必須有足夠的剛度,直徑比較大,且只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),特別適應(yīng)在行程比較長的場合。圖3 柱塞缸擺動(dòng)缸常用的擺動(dòng)缸有單葉片式和雙葉片式兩種。這類油缸是靠轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)來傳動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。輸出的是周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其回轉(zhuǎn)角小于300。這種液壓缸由于密封性較差等原因,一般只用于低壓系統(tǒng),如送料夾緊和工作臺回轉(zhuǎn)的輔助運(yùn)動(dòng)裝置。本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)要求動(dòng)作可靠,且為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),故應(yīng)采用活塞缸。而且單作用活塞缸可以輸出多種速度,差動(dòng)連接時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng),并且體積較雙桿活塞缸小,結(jié)構(gòu)緊湊。本液壓系統(tǒng)只要求動(dòng)作可靠,滑動(dòng)水口打開速度要快,綜合考慮上述兩種活塞缸的適應(yīng)場合、制造成本及體積大小等因素,本液壓系統(tǒng)采用差動(dòng)式單作用活塞缸?!?2】3.2.2確定液壓缸的尺寸初選液壓缸工作壓力液壓缸的推力F是由液壓缸的工作壓力p和活塞的有效工作面積A來確定的,而活塞的運(yùn)動(dòng)速度v由輸入缸的流量Q和活塞的有效工作面積A確定的,即 F=A p v=QA 式中 F 缸(或活塞)的推力(N); p 進(jìn)油腔的工作壓力(MPa); A 活塞的有效工作面積(m2); Q 輸入液壓缸的流量(L/min); V 缸(或活塞)的運(yùn)動(dòng)速度(m/min)。由上兩式可見,當(dāng)缸的推力一定時(shí),工作壓力p取的越高,活塞的有效面積A就越小,缸的結(jié)構(gòu)就緊湊,但液壓元件的性能及密封要求要相應(yīng)提高;工作壓力p取的越低,活塞的有效面積A就越大,缸的結(jié)構(gòu)尺寸就越大,要使工作機(jī)構(gòu)得到同樣的速度就要求有較大的流量,這樣使有關(guān)的泵、閥等液壓元件的規(guī)格相應(yīng)增大,有可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的龐大。因此,液壓缸的工作壓力常采用類比法或通過試驗(yàn)確定。設(shè)計(jì)時(shí),液壓缸的工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小和設(shè)備的類型,選擇工作壓力:表1 各類液壓設(shè)備常用的工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力p/(Mpa)0.8-2.03-52-88-1010-1620-32表2 液壓缸推力與工作壓力之間的關(guān)系液壓缸力F/KN551010202030305050工作壓力p/MPa0.811.522.53344557由于本液壓系統(tǒng)設(shè)備屬于運(yùn)輸機(jī)械,體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,采用中低壓液壓系統(tǒng)時(shí),液壓缸的尺寸小、體積小,而且成本較低。綜合考慮各種因素,再參考表1、表2本系統(tǒng)選用中低壓系統(tǒng),選取工作壓力為P=8MPa。計(jì)算出液壓缸的內(nèi)徑D通過調(diào)查可知系統(tǒng)在取工作壓力為8MPa時(shí),系統(tǒng)P2被壓可按0.8MPa(回油路帶背壓閥的回路中背壓為0.5-1.5MPa)估算。由最大負(fù)載按公式A2=F/cm(P1*-P2),A1=*A2計(jì)算液壓缸面積.其中: F 缸的最大外負(fù)載; P1缸的最大工作壓力; P2缸的背壓; A1缸無桿腔有效面積; A2缸有桿腔有效面積; cm機(jī)械效率; 缸往返速比 =1/2 =d/D (為直徑比)本系統(tǒng)工作壓力為8MPa,大于7 MPa,活塞桿受壓力,故選取為0.5帶入上式后算得D1-6=90mmD2-5=87mmD3-4=108mm按國標(biāo)可圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 D1-6 =D2-5=90mm D3-4=110mm計(jì)算活塞桿直徑d活塞桿直徑d為d1-6=d2-5=D=900.5=45mm d3-4=55mm按國標(biāo)可取整為標(biāo)準(zhǔn)直徑d1-6=d2-5=45mm d3-4=55mm由此可得液壓缸的兩腔的實(shí)際面積為液壓缸無桿腔面積A1A1(1-6 2-5)=D2/4=3.140.92 /4=0.6dm2A1(3-4)=D2/4=0.95dm2液壓缸有桿腔面積A2 A2(1-6 2-5)=(D2 -d2 )/4=0.47 dm2A2(3-4)=(D2 -d2 )/4=0.71 dm2式中 D液壓缸缸筒直徑d液壓缸活塞桿直徑對選定后的液壓缸內(nèi)徑D,必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算。要保證液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積A,必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積Amin,即AAminAmin=qmin/vmin式中 qmin流量閥的最小穩(wěn)定流量,一般從選定流量閥的產(chǎn)品樣本中查得 取q=0.05L/minvmin液壓缸最低速度,由設(shè)計(jì)給定 取v=0.8m/s將數(shù)值帶入Amin=0.05L/min/1m/s A可見此液壓缸尺寸符合要求。液壓缸輔件設(shè)計(jì)液壓缸缸蓋設(shè)計(jì)液壓缸的缸蓋可以選用35、45鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鋼或HT200、HT350鑄鐵等材料。當(dāng)缸體本身優(yōu)勢活塞桿的導(dǎo)向套時(shí),缸蓋最好選用鑄鐵。同時(shí),應(yīng)在導(dǎo)向表面上熔堆黃銅、青銅或其他耐磨材料。也可以在缸蓋中壓入導(dǎo)向套?!?0】3.2.3繪制系統(tǒng)工況根據(jù)上面算得的D與d的值,估算液壓缸在各個(gè)工作階段中的流量。進(jìn)油腔的流量 Q1(1-6 2-5) = V2 A1= 480dm/min0.6dm2= 280L/minQ1(3-4) = V2 A1= 480dm/min0.9dm2= 432L/min式中 A1 液壓缸進(jìn)油腔(無桿腔)的面積(cm2); V2 活塞桿移動(dòng)速度(m/min); Q1 液壓缸進(jìn)油腔的流量(L/min)?;赜颓坏牧髁?Q2(1-6 2-5) = V2 A2= 480dm/min0.47dm2= 225 L/minQ2(3-4) = V2 A2= 480dm/min0.7dm2= 336 L/min 式中 A2 液壓缸回油腔(有桿腔)的面積(cm2); V2 活塞桿移動(dòng)的速度(m/min); Q2 液壓缸回油腔的流量(L/min)。3.3系統(tǒng)回路的選擇擬定液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟。這一步要做的主要工作:一是選擇基本回路,二是把選出的回路組成液壓系統(tǒng)?!?】3.3.1 采用液控單向閥的鎖緊回路鎖緊回路的功用是使液壓缸能在任意位置上停留,且停留后不會(huì)因外力作用而移動(dòng)位置。在液壓回路中雙液控單向閥應(yīng)用廣泛,主要利用液控單向閥的良好密封性,在鎖緊回路中,鎖緊的可靠性及鎖定位置的精度,僅僅受油缸本身內(nèi)泄露的影響,在保壓回路中可保證將活塞鎖定在任何位置,并可防止由于換向閥的內(nèi)部泄露而引起的帶有負(fù)載的活塞桿下降。在實(shí)際中選用的液控單向閥,一方面應(yīng)考慮打開時(shí)所需要的控制壓力,此外還應(yīng)該考慮系統(tǒng)壓力變化對控制油路壓力變化的影響,以免出現(xiàn)誤開啟。另外一方面因該考慮在油流反向出口無背壓的油路中選用內(nèi)泄式,否則需要外泄式,以降低控制油壓力,而外泄式的油口必須無壓回油,否則會(huì)抵消一部分控制壓力。雙向鎖的鎖緊回路:當(dāng)換向閥左位接入時(shí),壓力油經(jīng)左邊液控單向閥進(jìn)入液壓缸左腔,同時(shí)通過控制口打開右邊液控單向閥,使液壓缸右腔的回油可經(jīng)右邊液控單向閥回油箱,活塞向右運(yùn)動(dòng)。反之,活塞向左運(yùn)動(dòng)。到了需要停留的位置,只要使換向閥處于中位,因閥的中位為“H”型機(jī)能(“Y”型也可),所以兩個(gè)液控單向閥均關(guān)閉,使活塞雙向鎖緊。由于本系統(tǒng)需要在上升過程中將鋼坯固定,因此需要設(shè)置鎖緊回路,且采用上述雙向鎖的鎖緊回路。【8】3.3.2 采用軸向變量柱塞泵提供壓力源柱塞泵相對于葉片泵具有發(fā)熱量低,系統(tǒng)壓力大等特點(diǎn),現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)中。目前國內(nèi)的柱塞泵技術(shù)日益成熟,但和國外相比,還有很大的差距。3.3.3采用溢流閥保護(hù)整個(gè)液壓回路。在液壓系統(tǒng)中,溢流閥是作安全閥,由于液壓泵輸出的壓力是隨負(fù)載而變化的,當(dāng)在系統(tǒng)出現(xiàn)異常(如過載)時(shí),使壓力超過設(shè)計(jì)時(shí)的壓力,使系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)時(shí),閥開啟溢流,對系統(tǒng)起過載保護(hù)?,F(xiàn)在不知道這個(gè)的液壓系統(tǒng),溢流閥在這種情況也可能是起穩(wěn)壓和調(diào)壓的功能。使系統(tǒng)的壓力能穩(wěn)定于溢流閥設(shè)定的壓力上。因?yàn)橐缌鏖y的溢流壓力是可以調(diào)節(jié)的。要是做安全閥用,沒有它就相當(dāng)于你家的電路沒裝保險(xiǎn)絲要是起穩(wěn)壓作用時(shí)沒它就是你家的冰箱沒穩(wěn)壓器因?yàn)榱杂啥炔⒙?lián)驅(qū)動(dòng)平臺與常見的串聯(lián)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)相比,具有剛度好、承載能力大、誤差累積少、但空間運(yùn)動(dòng)工作區(qū)間較小等特點(diǎn)。它在自動(dòng)生產(chǎn)線搬運(yùn)裝配、機(jī)器人、飛行運(yùn)動(dòng)模擬器、航天物體空間交會(huì)對接模擬器仿真、現(xiàn)代游樂機(jī)等諸多方面均具有極大的應(yīng)用價(jià)值。所以為了確保其穩(wěn)定性,這里我們選用力士樂溢流閥,通過壓力表調(diào)節(jié),可以精確地調(diào)整其溢流的能力。3.3.4 采用電液伺服閥的換向,調(diào)速回路三位四通電液伺服閥的使用場合:能使元件在任意位置上停止運(yùn)動(dòng),通過伺服控制器的控制,能夠使定位更加準(zhǔn)確。通過閥芯開啟大小來調(diào)整整個(gè)液壓執(zhí)行單元的快慢速,執(zhí)行元件正反向運(yùn)動(dòng)時(shí),回油方式相同。經(jīng)過比較本系統(tǒng)采用三位四通電磁換向閥(“Y”和“O”型)的換向回路。在擬定液壓系統(tǒng)時(shí),注意了以下幾方面向題:1)防止回路間可能存在的相互干擾。2)確保系統(tǒng)安全可靠 液壓系統(tǒng)運(yùn)行中的不安全因素是多種多樣的。例如異常的負(fù)載、停電,外部環(huán)境條件的急劇變化,操作人員的誤操作等,都必須有相應(yīng)的安全回路或措施,確保人身似設(shè)備安全。例如,為了防止工作部件的漂移、下滑、超速等,應(yīng)有鎖緊、平衡、限速等回路;為了防止操作者的誤操作,或由干液壓元件失靈而產(chǎn)生誤動(dòng)作,應(yīng)有誤動(dòng)作防止問路等?!?】綜上各種油路的選擇,可得到如下圖所示的鋼坯修復(fù)機(jī)系統(tǒng)原理圖:圖7 液壓系統(tǒng)原理圖1-液壓泵 2-單向閥 3-油濾器 4-壓力表 5-雙向鎖 6-電液伺服閥 7-雙向鎖 8-溢流閥 9-溢流閥 3.4液壓系統(tǒng)原理的擬定及元件的選擇擬定液壓系統(tǒng)原理圖包含兩項(xiàng)內(nèi)容:一是通過分析、對比選出合適的液壓回路;二是把選出的回路組合成液壓系統(tǒng)【2】3.4.1液壓元件的選擇液壓元件的選擇主要依據(jù)計(jì)算出的元件的工作壓力和流量、電機(jī)的功率等的結(jié)果。選擇的原則是盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件。泵和電機(jī)的選擇在選擇油泵時(shí),應(yīng)首先根據(jù)系統(tǒng)對動(dòng)力源的要求,確定油泵的額定壓力和額定流量,然后根據(jù)系統(tǒng)的工作環(huán)境、工作條件、系統(tǒng)對油泵精度的要求以及油泵本身的工作性能來選取油泵的類型、型號、規(guī)格。目前工業(yè)上常用的油泵類型,主要有齒輪泵、雙作用葉片泵、限壓式變量葉片泵和軸向柱塞泵。表3列出了上述幾種泵的主要性能及優(yōu)缺點(diǎn)。從表中可以看出:外嚙合齒輪泵主要適用于中高壓及中低壓系統(tǒng),特別是低壓系統(tǒng)。目前常把它用于精度要求不高的一般機(jī)床及工程機(jī)械上。中高壓齒輪泵常用于航空及造船等方面。鑄造設(shè)備中常把低壓齒輪泵作為輔助油泵使用。葉片泵由于工作平穩(wěn),流量脈動(dòng)小,因此特別適用于中壓、中速及精度要求較高的液壓系統(tǒng)中。鑄造設(shè)備、機(jī)床及一般工程機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。柱塞泵具有許多優(yōu)點(diǎn),雖然價(jià)格昂貴及維修較困難,但是性能比其他液壓泵要高。【6】表3 油泵性能及優(yōu)缺點(diǎn)對照表性能及優(yōu)缺點(diǎn)外嚙合齒輪泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵軸向柱塞泵壓力范圍7206.3212.56.36.340流量范圍0.755504210256310250流量調(diào)節(jié)不能不能能能容積效率0.70.90.80.940.850.90.950.98總效率0.60.80.750.850.750.850.850.95輸出流量脈沖很大很小一般15%對油污染敏感度小中中大噪聲大小較大大功率重量比中中小大結(jié)構(gòu)簡單稍復(fù)雜較復(fù)雜復(fù)雜價(jià)格便宜較貴較貴昂貴維護(hù)修理容易較難較難困難油液粘度540174031401729254440806388375425444098本次設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)屬于中高壓系統(tǒng),精度要求較高,綜合考慮上述幾種泵的優(yōu)缺點(diǎn),選取柱塞泵。計(jì)算液壓泵的工作壓力和額定壓力1) 液壓泵的工作壓力液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來確定的。pp p1 + p1式中 pp 執(zhí)行元件的最大工作壓力;p1 進(jìn)油路上的壓力損失,系統(tǒng)管路未曾畫出以前,按經(jīng)驗(yàn)資料選?。阂话愎?jié)流調(diào)速系統(tǒng)和管道簡單的系統(tǒng)取p1 = 21055105Pa進(jìn)油路有調(diào)速閥的系統(tǒng)及管道復(fù)雜的系統(tǒng)取p1 = 510515105Pa液壓泵的最大工作壓力pp = p1 + p1 =12.81+0.5=13.31MPa2) 液壓泵的額定壓力系統(tǒng)在工作的過程中常因過渡過程內(nèi)的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動(dòng)而存在著動(dòng)態(tài)壓力,其值遠(yuǎn)超過靜態(tài)壓力。所以液壓泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大25%-60%。本系統(tǒng)負(fù)載變化不大,且無沖擊載荷,故取額定壓力為:pn = (1.25-1.6)pp= 14.89MPa計(jì)算液壓泵的額定流量油泵的額定流量應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)中同時(shí)工作的執(zhí)行元件所需要的最大流量之和。本系統(tǒng)只有一個(gè)執(zhí)行元件,故其流量為:Qp K (Q)max式中 Qp 油泵的額定流量(L/min);K 系統(tǒng)泄露系數(shù)(約取1.11.3);(Q)max 系統(tǒng)中同時(shí)工作的執(zhí)行元件所需的最大流量之和(L/min)在本系統(tǒng),液壓缸工作所需的最大流量為45.24L/min,取系統(tǒng)泄露系數(shù)K=1.1,則泵的額定流量Qp為: Qp 1.145.24L/min= 49.74 L/min根據(jù)計(jì)算出的額定壓力及額定流量,查閱液壓手冊及產(chǎn)品樣本,選定量泵的具體型號規(guī)格為YBN型葉片泵(額定壓力pp=10MPa,額定流量為75L/min)。確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率由系統(tǒng)可知,P-L和Q-L曲線變化比較平穩(wěn),電機(jī)所需功率按下式計(jì)算,即: Pp = pp QP / P式中 P 液壓泵的總效率,查液壓手冊可以知道,該泵的效率為80%;pp 液壓泵的工作壓力(MPa);QP 液壓泵的額定流量(L/min)。故所需電機(jī)的功率為:pp = 49.74L/min6.31MPa0.80= 6.54kw按電機(jī)產(chǎn)品目錄,綜合考慮選取7.5 kw的電動(dòng)機(jī),其型號為:Y132S2-4,(P=15kw,n=4460r/min) Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)是:效率高,節(jié)能,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高,噪聲低,振動(dòng)小,運(yùn)行安全可靠。作為一般用途的電動(dòng)機(jī),適用于驅(qū)動(dòng)無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備,如金屬切削機(jī)床,該系列電動(dòng)機(jī)的定額是以連續(xù)工作為基準(zhǔn)的連續(xù)定額。表4 液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.80.70.850.80.93.4.2其它元件的選擇選擇控制閥選擇液壓閥應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品。首先根據(jù)使用要求包括用途,動(dòng)作方式,壓力損失數(shù)值,工作壽命和閥的生產(chǎn)條件確定閥的形式,然后根據(jù)流經(jīng)這個(gè)閥的油液的最大工作壓力和流量來確定閥的規(guī)格。液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中的功用是通過控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中的油液的流向、壓力和流量,使執(zhí)行器及其驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)方向、推力(轉(zhuǎn)矩)及運(yùn)動(dòng)速度(轉(zhuǎn)速)等。所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng),將來能否按照既定要求正常可靠運(yùn)行,在很大程度上取決于其中所采用的各種液壓閥的性能優(yōu)劣及參數(shù)匹配是否合理。各種液壓控制閥的規(guī)格型號,可以系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實(shí)際流量為依據(jù),并考慮閥的控制特性、穩(wěn)定性及油口尺寸、外形尺寸與重量、安裝連接方式、操縱方式、適應(yīng)性與維修方便性、貨源及產(chǎn)品歷史等,從相關(guān)設(shè)計(jì)手冊或產(chǎn)品樣本中選取。各液壓控制閥的額定壓力和額定流量一般應(yīng)與其使用壓力和流量相接近。對于可靠性要求較高的系統(tǒng),閥的額定壓力應(yīng)高出其使用壓力較多。如果額定壓力和額定流量小于使用壓力和流量,則易引起液壓卡緊和液動(dòng)力,并對閥的工作品質(zhì)產(chǎn)生不良影響;對于系統(tǒng)中的順序閥和減壓閥,其通過流量不應(yīng)遠(yuǎn)小于額定流量,否則易產(chǎn)生振動(dòng)或其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。對于流量閥,應(yīng)注意其最小穩(wěn)定流量?!?】根據(jù)上述選擇閥的原則,選擇該系統(tǒng)所需的各個(gè)閥的型號及規(guī)格如下表5所示表5 液壓閥的型號規(guī)格序號名稱估計(jì)通過流量型號數(shù)量生產(chǎn)廠家1液壓鎖100Z2FS166力士樂2電液伺服閥100 Z2S106力士樂3單向閥20034DF3Y-16B1力士樂4溢流閥50FJL-B15H1力士樂濾油器的選擇選過濾器時(shí),主要根據(jù)液壓系統(tǒng)對濾油器的性能指標(biāo)的要求以及系統(tǒng)的工作壓力大小,從產(chǎn)品樣本中選取。根據(jù)過濾器在系統(tǒng)中的安裝位置不同,可以分為:吸油口過濾器、壓油口過濾器、回油口過濾器三種安裝方式,在此液壓系統(tǒng)中選用吸油口過濾器。在液壓泵的吸油口安裝過濾器的主要目的是,防止泵在吸油的同時(shí)將污物吸進(jìn)油路,主要防止大顆粒物的進(jìn)入。但是必須注意過濾器的壓差必須滿足泵的吸油特性,過濾器的壓差過大容易造成吸油困難,而出現(xiàn)氣穴,氣穴現(xiàn)象是泵的最大危害之一?!?】濾油器的性能指標(biāo):1. 工作壓力不同結(jié)構(gòu)形式的濾油器所允許的工作壓力不同,在選擇時(shí)應(yīng)考慮其最高工作壓力。本系統(tǒng)最高工作壓力為14.5MPa。2. 過濾精度過濾精度是指油液通過濾油器時(shí),濾芯能夠?yàn)V除的最小機(jī)械雜質(zhì)的顆粒度的公稱尺寸,系統(tǒng)的過濾精度一般按下列兩因素考慮:一是污垢顆粒應(yīng)小于運(yùn)動(dòng)零件滑動(dòng)面的配合間隙或油膜厚度,以免引起劃傷和磨損;二是污垢顆粒應(yīng)小于系統(tǒng)中節(jié)流小孔的最小截面積,以免堵塞小孔。液壓系統(tǒng)對過濾精度的要求,隨系統(tǒng)壓力不同而不同。系統(tǒng)壓力越高,運(yùn)動(dòng)零部件的配合間隙越小,過濾精度要求越高,表6給出了各種壓力下的液壓系統(tǒng)及控制元件對過濾精度的要求。表6 濾油器過濾精度的選擇系統(tǒng)過濾精度元件過濾精度低壓系統(tǒng)100150葉片泵(電動(dòng)機(jī))30p=710MPa50齒輪泵(電動(dòng)機(jī))50P=1014MPa25柱塞泵(電動(dòng)機(jī))20P14MPa1015滑閥1/3最小間隙電液伺服系統(tǒng)5流量控制閥2530高精度伺服系統(tǒng)2.5安全閥、溢流閥、節(jié)流閥1/7孔徑1.8mm根據(jù)上表選?。簽V油器型號為ZU-H160及RAF160 。3.4.3油箱的選擇1. 油箱的主要作用:1) 貯存充足的油液,以滿足液壓系統(tǒng)正常工作的需要;2) 散發(fā)熱量,保證油溫不超過規(guī)定值(60);3) 使油中污染物沉淀,空氣逸出。2. 油箱的計(jì)算與選擇油箱的容量主要依據(jù)散熱的需要來確定,同時(shí)還必須保證在液壓系統(tǒng)工作的整個(gè)過程中,無論流量如何波動(dòng),油箱中的油面都能保持一定的高度,使?jié)B入油液中的空氣和污染物有足夠的時(shí)間分離出來.對于一般的開式液壓系統(tǒng),其油箱的有效容量可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定:對于低壓系統(tǒng)(P2.5Ma) V = ( 2 4 ) Q對于中壓系統(tǒng) V = ( 5 7 ) Q對于高壓系統(tǒng) V = ( 6 12 ) Q式中 V 油箱的容積(L); Q 泵的額定流量(L/min)。各式中的系數(shù)選擇原則是:不連續(xù)工作時(shí)取小值,連續(xù)工作時(shí)取大值;使用變量泵時(shí)取小值,使用定量泵時(shí)取大值.對于本液壓系統(tǒng),壓力P8Ma,故油箱的有效容積 V為:V = 5 Q= 5100L= 500 L對于本液壓系統(tǒng),由于油箱蓋用來作為液壓泵、電機(jī)、液壓閥等元件的安裝底版,故要求體積足夠大,油箱的有效容積選為600L。油箱有效容積大時(shí),有利于散熱,油液中的雜質(zhì)能夠充分沉淀,滲入在油液中的空氣也可以充分逸出。3.油箱輔件的設(shè)計(jì) 液位計(jì)的控制及顯示油箱內(nèi)液位計(jì)的控制可以通過液位發(fā)訊器或液位計(jì)進(jìn)行檢測。前者當(dāng)液位低于要求時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號,目前應(yīng)用的有浮子式液位發(fā)信裝置。后者需要人工進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)液位低于要求時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)油。 油箱內(nèi)油溫控制為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作,必須將工作介質(zhì)的溫度控制在一定范圍內(nèi),油箱的溫度控制采用與電接點(diǎn)溫度計(jì)相配合的溫度控制器。當(dāng)溫度低于要求的最低值時(shí),電接點(diǎn)溫度計(jì)通過繼電器電路通電,加熱器開始工作,當(dāng)溫度升到調(diào)定值時(shí),加熱電路斷電,加熱器停止工作。同理,當(dāng)溫度高于要求的最高溫度值時(shí),使冷卻器電路通電,冷卻器開始工作;當(dāng)油溫降至調(diào)定值時(shí),冷卻器電路斷電,冷卻器停止工作。油溫控制的范圍可以通過電接點(diǎn)溫度計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。箱體確定油箱體 油箱體由Q235鋼板焊接而成,取鋼板厚度58mm,箱體大者取大值,本粗軋機(jī)的油箱板厚度為8mm。在油箱側(cè)壁上安裝油位指示器。在油箱與隔板垂直的一個(gè)壁上常常開清洗孔,以便于清洗油箱。油箱底部 油箱底部采用傾斜的方式,用焊接方法與壁板焊接而成,采用這種結(jié)構(gòu),便于排油,底部最低處有排油口。油箱隔板 為了使吸油區(qū)和壓油區(qū)分開,便于回油中雜質(zhì)的沉淀,油箱中設(shè)置了隔板。隔板的安裝方式主要有兩種,第一種:回油區(qū)的油液按一定方向流動(dòng),既有利于回油中的雜質(zhì)、氣泡的分離,又有利于散熱。第二種:回油經(jīng)過隔板上方溢流至吸油區(qū),或經(jīng)過金屬網(wǎng)進(jìn)入吸油區(qū),更有利于雜質(zhì)和氣泡的分離。在本次設(shè)計(jì)中,采用隔板的方式,主要為了將沉淀的雜質(zhì)分開。隔板的位置在油箱的中間,將吸油區(qū)和回油區(qū)分開,隔板的高度,最低為油面的1/2。隔板的厚度等于油箱側(cè)壁厚度??諝鉃V清器空氣濾清器是對空氣進(jìn)行凈化的裝置,它由殼體和濾芯組成,濾芯布置在殼體內(nèi)。大氣中有各種異物,例如灰塵、砂粒等,會(huì)對液壓系統(tǒng)的油液造成污染,它們將加速系統(tǒng)的磨損,從而降低系統(tǒng)的使用壽命??諝鉃V清器能防止出現(xiàn)這種情況。查參考文獻(xiàn)3,表6-68,選擇EF6-80型空氣濾清器。4.減少油箱噪音防噪音問題是現(xiàn)代機(jī)械裝備設(shè)計(jì)中必須考慮的問題之一。油路系統(tǒng)的噪音源,以泵站為首,因此,進(jìn)行油箱設(shè)計(jì)時(shí),從下列幾方面減輕噪音:1)油箱與箱蓋間增加防振橡皮墊:2)用地腳螺栓將油箱牢固固定在基礎(chǔ)上;3)油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接;4)回油管管接頭振動(dòng)噪音較大時(shí),改變回油管直徑或增設(shè)一條回油管,使每個(gè)回油管接頭的通路減少?!?】3.4.4其它輔助元件的型號和規(guī)格的選擇其他輔助元件的型號如下表:表7 輔助元件的型號規(guī)格序號名稱型號數(shù)量生產(chǎn)廠家1液位液溫計(jì)YWZ-150T1溫州黎明2濾油器ZH-H1601賀德客3壓力表Y-601沈陽儀表廠4油箱V=4001按圖制作5回油濾油器RFA1601北液3.4.5確定管道尺寸 確定油管直徑d根據(jù)參考書得知,油管的規(guī)格尺寸(管道內(nèi)徑和壁厚)可由下面的公式算出后,查閱有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選定。D 4.6式中 D 油管內(nèi)徑;q 管內(nèi)流量;v 管中油液的流速。油液流速參考數(shù)據(jù)管路名稱進(jìn)油管路壓油管路回油管路推薦流速v(0.5-2)m/s(2.5-6)m/s(1.5-3)m/s吸油管:取流速v=2m/s,則吸油管的直徑為:d 4.6= 4.6(50L/min2m/s)1/2= 23 mm壓油管:取流速v=4m/s,則壓油管的直徑為:d 4.6 = 4.6(100L/min 4m/s)1/2= 42.6 mm回油管:取流速v=2.m/s,則回油管的直徑為:d 4.6= 4.6(50L/min2m/s)1/2= 45 mm圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑后,選取吸油管內(nèi)徑25mm,壓油管內(nèi)徑18mm,回油管內(nèi)徑25mm。3.4.6液壓站的設(shè)計(jì)液壓裝置按其總體配置分為分散配置型和集中配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類型,而集中配置型即為通常所說的液壓站。因?yàn)楸菊n題要研究的是液壓站,所以對分散型結(jié)構(gòu)不予說明?!?】(1)分散配置型液壓裝置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、執(zhí)行器、液壓控制閥和輔助元件按照機(jī)器的布局、工作特性和操縱要求等分散安設(shè)在主機(jī)的適當(dāng)位置上,液壓系統(tǒng)各組成元件通過管道逐一連接起來。例如有的金屬加工機(jī)床采用此種配置時(shí),可將機(jī)床的機(jī)身、立柱或底座等支撐件的空腔部分兼作液壓油箱,安放動(dòng)力源,而把液壓控制閥等元件安設(shè)在機(jī)身上操作者便于接近和操縱調(diào)節(jié)的位置。分散配置型液壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間和占地面積;缺點(diǎn)是元件布置零亂,安裝維護(hù)較復(fù)雜,動(dòng)力源的振動(dòng)、發(fā)熱還會(huì)對機(jī)床類主機(jī)的精度產(chǎn)生不利影響。所以此種結(jié)構(gòu)類型主要適宜結(jié)構(gòu)安裝空間受限的移動(dòng)式機(jī)械設(shè)備采用。(2)集中配置型液壓裝置通常是將系統(tǒng)的執(zhí)行器安放在主機(jī)上,而將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輔助元件等安裝在主機(jī)之外,即集中設(shè)置所謂液壓站。按照操作執(zhí)行器的液壓控制裝置(液壓控制閥及其安裝油路板或油路塊等連接體的統(tǒng)稱)的安放位置及液壓站的功能,又可進(jìn)一步將液壓站分為動(dòng)力型液壓站和復(fù)合型液壓站兩種結(jié)構(gòu)類型。 執(zhí)行器及其操縱控制閥等散裝在主機(jī)各適當(dāng)位置上的動(dòng)力型液壓站,其形態(tài)較為簡單,它主要由液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及其附件、少數(shù)必要的壓力控制閥等組成,因此經(jīng)常稱之為液壓泵站。其主要功能是為液壓執(zhí)行器提供一定壓力和流量的油液,而系統(tǒng)的控制主要由散裝在主機(jī)各處的控制閥來擔(dān)當(dāng)。(3)復(fù)合型液壓站是將系統(tǒng)中液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)、油箱及其附件、液壓控制裝置及其他輔助元件等均安裝在主機(jī)之外,系統(tǒng)的執(zhí)行器仍然安裝在主機(jī)上。復(fù)合型液壓站不僅具有向執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力的功能,同時(shí)還兼具控制調(diào)節(jié)功能。按照液壓控制裝置是否安裝在液壓泵站上,此種液壓站又可進(jìn)一步分為整體式液壓站和分離式液壓站兩類。整體式液壓站是將液壓控制裝置及蓄能器等均安裝在液壓泵上,而分離式液壓站則是將液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)和油箱及其附件、液壓控制裝置和蓄能器等分裝成液壓泵站、液壓閥站(一組或多組)和蓄能器器站等幾部分(根據(jù)液壓閥站的安放位置又有閥架式、機(jī)身式和執(zhí)行器搭載式三種),各部分之間按照液壓系統(tǒng)原理圖中確定的油路關(guān)系通過管路進(jìn)行連接。液壓站的優(yōu)點(diǎn)是外形整齊美觀,便于安裝維護(hù),便于采集和檢測電液信號以利于自動(dòng)化,可以隔離液壓系統(tǒng)振動(dòng)、發(fā)熱等對主機(jī)精度的影響。缺點(diǎn)是占地面積大,特別是對有強(qiáng)烈熱源和煙霧、粉塵污染的機(jī)械設(shè)備,有時(shí)還需為安放液壓站建立專門的隔離房間或地下室。根據(jù)以上的闡述結(jié)合自己所設(shè)計(jì)的課題,本課題液壓站的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用集中配置型液壓裝置中的整體式液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。液壓泵的安裝方式液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為上置式和非上置式兩種。1) 上置式安裝 將液壓泵和與之相聯(lián)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)省內(nèi)地面積。 圖8 2)非上置式安裝 將液壓泵和與電動(dòng)機(jī)放在液壓油箱旁,如圖所示,這種結(jié)構(gòu),振動(dòng)較小,油箱的清洗比較容易,但占地面積較大,吸油管與泵連接要求嚴(yán)格,應(yīng)用于較大型液壓站。圖9本次設(shè)計(jì)采用的Y132S-2型,體積適中,因此可用為上置式。確定控制裝置的集成方式。液壓控制裝置的集成主要有板式集成、塊式集成和疊加閥式集成。(1)板式集成液壓控制裝置,是把若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)板式液壓控制閥用螺釘固定在一塊公共底板(油路板,亦稱閥板)上,按系統(tǒng)要求,通過油路板中鉆、銑或鑄造出的孔道實(shí)現(xiàn)各閥之間的油路聯(lián)系,構(gòu)成一個(gè)回路。對于較復(fù)雜的系統(tǒng),則需將系統(tǒng)分解成若干個(gè)回路,用幾個(gè)油路板來安裝標(biāo)準(zhǔn)板式液壓元件,各個(gè)油路板之間通過管道來連接。通常將油路板上安裝閥的一面稱為正面,不安裝閥的一面稱為背面。板式集成的特點(diǎn)是對于動(dòng)作復(fù)雜的液壓系統(tǒng),會(huì)因液壓元件數(shù)量的增加,導(dǎo)致所需油路板的尺寸和數(shù)量的增大,致使有些孔道甚至無法鉆出,而銑槽往往出現(xiàn)滲漏串腔現(xiàn)象。此外,油路板是根據(jù)特定的液壓系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)制造的,不易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化,不易組織專業(yè)生產(chǎn)。特別是當(dāng)需要更改回路或追加元件時(shí),油路板就要重新設(shè)計(jì)加工,而其中的差錯(cuò)可能會(huì)使整塊油路板報(bào)廢??傊?,板式集成液壓控制裝置適合不太復(fù)雜的低壓液壓系統(tǒng)采用。(2)塊式集成是按典型液壓系統(tǒng)的各種基本回路,做成通用化的6面體油路塊(集成塊),通常其四周除1面安裝通向液壓執(zhí)行器(液壓缸或液壓馬達(dá))的管接頭外,其余3面安裝標(biāo)準(zhǔn)的板式液壓閥及少量疊加閥或插裝閥,這些液壓閥之間的油路聯(lián)系由油路塊內(nèi)部的通道孔實(shí)現(xiàn),塊的上下兩面為塊間疊積結(jié)合面,布有由下向上貫穿通道體的公用壓力油孔P、回油孔O(T)、泄油孔L及塊間連接螺栓孔,多個(gè)回路塊疊積在一起,同過4只長螺栓固緊后,各塊之間的油路聯(lián)系通過公用油孔來實(shí)現(xiàn)。塊式集成有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)可簡化設(shè)計(jì);2)設(shè)計(jì)靈活,更改方便;3)易于加工,專業(yè)化程度高;4)結(jié)構(gòu)緊湊,裝配維護(hù)方便;5)系統(tǒng)運(yùn)行效率較高。塊式集成的主要缺點(diǎn)是集成塊的孔系設(shè)計(jì)和加工容易出錯(cuò),需要一定的設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。 (3)疊加閥是在集成塊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,液壓元件間的連接不需要另外的連接塊,而是以特殊設(shè)計(jì)的疊加閥的閥體作為連接體,通過螺栓將液壓閥等元件直接疊積并固定在最底層的基塊(底板)上.基塊側(cè)面開有螺紋孔,通過管接頭作為通向執(zhí)行器、液壓泵或油箱的孔道,并可以根據(jù)需要用螺塞封堵打開,只要把同一規(guī)格的疊加閥按一定順序疊加起來,再將板式換向閥直接安裝于這些疊加閥的上面,即可構(gòu)成各種典型液壓回路.疊加閥的特點(diǎn)為:結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,占地面積小。疊加閥安裝簡便,裝配周期短,系統(tǒng)有變動(dòng)增減元件時(shí),重新組裝較為方便。使用疊加閥,元件間無管連接,消除了因管接頭引起的漏油、振動(dòng)和噪聲。使用疊加閥系統(tǒng)配置簡單,元件規(guī)格統(tǒng)一,外行整齊美觀,維修保養(yǎng)容易。采用我過疊加閥組成的集中供油系統(tǒng) 節(jié)電顯著。 由于規(guī)定尺寸限制,由疊加閥組成的回路形式少,通徑較小,一般使用于工作壓力小于20Mpa,流量小于200L/min的機(jī)床,輕工機(jī)械,工程機(jī)械等行業(yè)。綜上比較可以得出此液壓系統(tǒng)適用的塊式集成為疊加式。動(dòng)力源裝置確定液壓動(dòng)力源一般由液壓泵組、油箱組件、控溫組件和過濾器組件等相對獨(dú)立的部分組成。盡管這幾個(gè)部分相對獨(dú)立,但設(shè)計(jì)者在液壓動(dòng)力源裝置設(shè)計(jì)中,除了根據(jù)機(jī)器設(shè)備的工況特點(diǎn)和使用的具體要求合理進(jìn)行取舍外,經(jīng)常需要將它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合,合理構(gòu)成一個(gè)部件。例如,油箱上常需將控溫組件中的油溫計(jì)、過濾器組件作為油箱附件而組合在一起構(gòu)成液壓油箱等等。按液壓泵組布置的方式分上置式液壓動(dòng)力源、非上置式液壓動(dòng)力源和柜式液壓動(dòng)力源三種方式。本設(shè)計(jì)采用上置式液壓動(dòng)力源設(shè)計(jì)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)臥式安裝,液壓泵置于油箱之上時(shí),稱為臥式液壓動(dòng)力源。當(dāng)電動(dòng)機(jī)立式安裝于油箱之上時(shí),稱為立式液壓動(dòng)力源。上置式液壓動(dòng)力源占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,液壓泵置于油箱內(nèi)的立式安裝動(dòng)力源,躁聲低且便于收集漏油。綜合考慮本設(shè)計(jì)決定采用臥式液壓動(dòng)力源布置?!?6】3.5繪制裝配圖泵站部分的原理結(jié)構(gòu)比較簡單,因此直接使用管道連接,在這里采用焊接式管接頭,焊接式管接頭的特點(diǎn)是連接牢固、密封可靠、耐高壓,但焊接工作量大。根據(jù)原理圖連接管路,在控制閥的部分采用疊加閥式集成,將疊加閥通過基板連接在一起固定在油箱上。因?yàn)殇撆餍迯?fù)機(jī)液壓系統(tǒng)不止這些部分,因此留出其余的部分的油路入口和出口?!?4】將以上內(nèi)容綜合可得液壓系統(tǒng)裝配圖為:圖103.6液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算系統(tǒng)主要技術(shù)性能含壓力損失計(jì)算、發(fā)熱與溫升計(jì)算及液壓沖擊計(jì)算等。因本系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)較簡單,油箱容量足夠大,各執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn),故壓力損失、發(fā)熱與溫升及液壓沖擊的驗(yàn)算省略。【4】3.7液壓系統(tǒng)的清洗與維護(hù)液壓系統(tǒng)在制造、試驗(yàn)、使用和儲存中都會(huì)受到污染,而清洗是清除污染,使液壓油、液壓元件和管道等保持清潔的重要手段。生產(chǎn)中,液壓系統(tǒng)的清洗通常有主系統(tǒng)清洗和全系統(tǒng)清洗。全系統(tǒng)清洗是指對液壓裝置的整個(gè)回路進(jìn)行清洗,在清洗前應(yīng)將系統(tǒng)恢復(fù)到實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。清洗介質(zhì)可用液壓油,清洗時(shí)間一般為2-4小時(shí),特殊情況下也不超過10小時(shí),清洗效果以回路濾網(wǎng)上無雜質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)。清洗時(shí)注意事項(xiàng):1、一般液壓系統(tǒng)清洗時(shí),多采用工作用的液壓油或試車油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸氣或其它液體,防止液壓元件、管路、油箱和密封件等受腐蝕;2、在清洗油路的回路上,應(yīng)裝過濾器或?yàn)V網(wǎng)。剛開始清洗時(shí),因雜質(zhì)較多,可采用80目濾網(wǎng),清洗后期改用150目以上的濾網(wǎng);3、清洗時(shí)間一般為(48-60)小時(shí),要根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、過濾精度要求和污染程度等因素決定;4、清洗后要將回路內(nèi)的清洗油排除干凈。另外系統(tǒng)應(yīng)該定期維護(hù),檢查系統(tǒng)的油溫,壓力和是否漏油,而且應(yīng)定期檢查過濾器和空氣濾清器等設(shè)備。【2】結(jié)論此液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)的是六自由度平臺液壓系統(tǒng),平臺主要采用液壓控制系統(tǒng),不但提高了液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性,而且結(jié)構(gòu)簡單,性能較高。在設(shè)計(jì)中,盡可能的采用通用元件。從而使設(shè)計(jì)周期縮短,成本降低。設(shè)計(jì)過程中,主要考慮是機(jī)器的性能和經(jīng)濟(jì)性,在保證完成工作要求的前提下,盡可能的提高其性價(jià)比。這是一次綜合性的設(shè)計(jì),難免設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)一些漏洞或不足之處,如一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),標(biāo)準(zhǔn)件的選用或一些經(jīng)濟(jì)性上的構(gòu)思可能有欠妥當(dāng),造成一些不必要的浪費(fèi),敬請各位老師給予批評和指正。此次設(shè)計(jì)是我們走向社會(huì)的第一步,也是我們真正練兵的一次機(jī)會(huì)。通過本次設(shè)計(jì)使我對所學(xué)知識有了更深層次的理解,同時(shí)也從設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多以前沒有學(xué)到的東西。通過本次設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠初步的將理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去,為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。致謝為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的悉心關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的,從課題的選定到方案的確立,從思想的產(chǎn)生到具體的實(shí)現(xiàn)無不傾注了他的心血和辛勞。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度,細(xì)致的工作作風(fēng),誨人不倦的教學(xué)精神,讓我終生難忘,受益匪淺。強(qiáng)烈的事業(yè)心和高度的責(zé)任感將激勵(lì)我在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷努力進(jìn)取另外,感謝校方給予我這樣一次機(jī)會(huì),能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題,并在這個(gè)過程當(dāng)中,給予我們各種方便,使我們在即將離校的最后一段時(shí)間里,能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識,增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動(dòng)手應(yīng)用能力,提高了獨(dú)立思考的能力。在此我謹(jǐn)向我的導(dǎo)師以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我很大幫助的老師、同學(xué)們致以最誠摯的謝意!參考文獻(xiàn)1.張利平主編.液壓傳動(dòng)與控制.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,20052.張利平編著.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20053.官忠范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19874.路甬祥主編.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20025.張利平.液壓站設(shè)計(jì)與使用.北京:海洋出版社,20046.李壯云.液壓元件與系統(tǒng).華中科技大學(xué)出版社,20057.張利平.液壓傳動(dòng)與控制.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,20058.張利平.液壓控制系統(tǒng)及設(shè)計(jì). 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