非接触逆止器毕业设计.docx

中国矿业大学2013届本科生毕业设计1 绪论1.1课题研究意义带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。在现代散装物料的连续输送中，带式输送机是主要的运输设备，适用范围相当广泛。具有运输成本低、运量大、无地形限制及维护简便等优势。在采矿、冶金、港口、码头等工矿企业越来越显现其重要的作用，并且随着现代工业规模的扩大和技术的发展，带式输送机也随之向长距离、大运量、大型化方向发展，尤其在煤炭等采矿业的散装物料输送中有着极其广泛的应用。凡倾角大于4度的上运带式输送机均需要安装逆止器，以防由于各种原因而停料停车时，输送机的物料由于自重而带动输送带下滑并反转，如不及时停机就会出现飞车、滑料等事故。逆止器是一种用于上运带式输送机以防止输送机倒转的机械装置，有时输送机在停电或驱动机构发生机械故障时，输送机的物料及输送带会因重力作用向后倒转。逆止器一般可分为两种类型：一种是非接触式逆止器，另一种是接触式逆止器。安装相对配合的逆止器在上运带式输送机上，可以阻止输送机的输送带倒转，也不会让物料在输送机尾部堵住，使输送带损坏和发生不必要的安全事故。目前国内对于逆止器的产品质量检验，现有的性能试验方法和手段还不够完善，试验装置也相对落后，部分项目还无法进行完整的试验。尤其是作为综合考核逆止器性能的寿命试验，依据标准要进行次逆止试验，由于作用力矩大，试验时间长，目前国内该项性能试验所能进行的最大逆止器额定逆止力矩为100000。随着大倾角上运带式输送机在煤矿的使用越来越多，大力矩的逆止器在煤矿的使用也越来越广。因此，为保证带式输送机的安全生产，逆止器在带式输送机上起着至关重要的作用，它是带式输送机的保险装置，它的性能测试直接关系到带式输送机的安全性，对逆止器综合性能试验方法进行研究，并为建立一套能够对其各项性能进行全面、综合实验的装置具有重要的意义。1.2非接触逆止器简介1.2.1非接触式逆止器工作原理非接触式逆止器工作原理如图1.1所示，在逆止器内部，有多个异形块分布在由内、外圈所形成的滚道中，当内圈正向运转时，带动异形块一起旋转，当转速过非接触转速时，异形块在离心力的作用下发生偏转，与内、外圈脱离接触，从而实现无摩损运转。当内圈反向运转时，在弹簧的作用下，异形块与内、外圈接触并将其楔紧成一体，承受由内圈传送来的反向力矩。图1.1工作原理1.2.2NF非接触式逆止器适用范围及用途NF型非接触式逆止器是用在高速轴上的防逆转装置，具有逆止可靠，解脱容易、逆止力矩大、重量轻、安装方便等优点。其综合机械性能明显优于其他逆止装置，广泛应用于带式输送机、斗式提升机、刮板输送机及其它有逆止要求的设备。1.2.3技术要求（1）逆止器工作环境温度为20+60。（2）逆止器在正常工作情况下其温升应低于30。（3）在额定逆止力矩作用下，逆止器工作次，其楔块，内圈，外圈表面不得出现点蚀，塑性变形和裂纹。（4）逆止器的主要零件热处理硬度应符合表1.1的规定。表1.1 HRC楔块内圈外圈606458625862（5）所有零件必须经检验合格，外购件必须有合格证，方可进行装配。（6）装配后转向指示牌所示旋向应与楔块装配所示旋向一致。（7）逆止器外露表面应涂一层底漆，两层面漆。（8）逆止器内圈端面面漆为红色，其余外表面面漆颜色为乳黄色，也可根据用户要求采用其它颜色。1.3逆止器在带式输送机中的应用上运带式输送机的配置逆止器是保证输送机安全运行的一个必要措施，煤矿安全规程第三百七十三条明确规定，上运带式输送机必须装设防逆转装置。而选用何种逆止器应根据具体情况而定。通常，凡是倾角大于4o的小运量、短距离、小功率、驱动滚筒小的带式输送机都需要安装逆止器，以避免一些事故的发生。上运带式输送机的逆止装置主要有：按其结构和动作原理可分非接触逆止器、带式逆止器；接触式逆止器又有棘轮棘爪逆止器、带式逆止器、滚柱逆止器、异型块逆止器等。根据其安装部位不同又可分为高速逆止器（安装在高速轴）和低速逆止器（安装在滚筒或低速轴）。逆止器在带式输送机中安装的位置如图1.2所示：图1.2逆止器位置2 设计方案的确定本设计选取的逆止器型号为NF63非接触式逆止器，其主要的外形基本参数如图2.1所示：图2.1逆止器外形NF63非接触式逆止器基本尺寸如表2.1所示：表2.1逆止器基本尺寸型号dbhDHBLNF63702074.926045415195180303557579.9802285.48590.4902595.42.1试验方法概述根据标准JB/T 9015-1999，逆止的试验项目和方法如下所述：（1）自由运转试验：将被测逆止器安装在试验台上，电机带动逆止器内圈以最高转速旋转0.5h，应无过热等异常现象。（2）逆止性能试验将被测逆止器安装在试验台上，在额定逆止力矩作用下，进行100次逆止，工作应可靠，无异常现象。（3）最小接触转速测试 将被测逆止器的楔块装配安装在无极调速的试验台上，电机带动楔块装配旋转，测定楔块与外圈脱离接触时逆止器内圈的最低转速。（4）阻力矩测试将被测逆止器安装在试验台上，电机带动逆止器内圈以1000r/min的转速旋转，用弹簧秤测定转销臂轴中心处的阻力F，然后按照式(2-1)来计算逆止器的阻力矩: （2-1）式中: 阻力矩，Nm；在与逆止器内孔轴心线垂直的平面内，在销轴中心处测得的阻力，N；销轴中心至逆止器内孔中心距(见图2.1)，m；在测定平面内阻力与销轴中心至逆止器内孔中心连线的夹角。（6）寿命试验将被测逆止器安装在试验台上，在额定逆止力矩作用下，进行次逆止，试验后，内圈，外圈和楔块表面不得出现点蚀，塑性变形和裂纹等缺陷。2.2试验方法的分析由于非接触式系列逆止器的型号规格繁多，内径范围从40160mm不等，额定逆止力矩也从100025000范围不等。同时，试验装置的设计还应该考虑到试验时安装方便、占用空间尽可能小的要求。依据JB/T 9015-1999中试验项目和试验方法，逆止器试验台可分为两大部分：一部分是旋转（动态）性能试验，即试验时需带动逆止器内圈旋转的试验项目；另一部分是静态试验，即试验时逆止器内圈固定不动的试验项目，包括逆止器性能试验和寿命试验。故试验装置的设计可分为两大部分来考虑。3 静态试验总体设计静态试验台应该能够满足逆止器的性能测验和寿命测验这2个项目的试验。在那些传统的试验方法中，一般是把被测的逆止器通过轴用水平安装的形式进行这俩个项目的试验，但是这种方式的试验，需要用比较庞大的机架来固定逆止器的安装。为了能够更方便的安装和检测逆止器，同时减小空间上的利用，本方案采用的是把轴垂直安装，然后通过液压泵站电磁阀控制液压油缸来实现逆止器的运转。由于NF63非接触式逆止器的内径是从7090mm不等，如若想用本方案的试验台进行静态性能试验会有一些不便之处，因而，本方案采用了一些方法才解决此问题。逆止器所需的安装轴选用固定的直径，通过增加或者减少轴套来改变内径。静态试验简图如图3.1所示：图3.1静态试验台运动简图3.1液压系统的设定参数设定及分析设：NF63非接触式逆止器，额定逆止力矩，非接触转速，最高转速。油缸活塞杆运动速度。逆止器是通过液压油缸施加的力运转的，其力矩。 静态试验台液压系统原理图如图3.2所示：图3.2液压原理图1液压缸 2电磁换向阀 3压力表 4单向阀 5溢流阀6泵 7截止阀 8蓄能器本方案的液压系统采用三位四通的电磁换向阀2作为控制元件，功能是换向，使执行器液压油缸1的活塞杆伸出或者缩回，从而推动负载或者回程。油液由油箱流经齿轮泵6，然后经过单向阀4，流向三位四通的电磁换向阀2，从而带动液压油缸1的运动。此液压系统的动力源则为带电机的齿轮泵6，输出有压力的液压油。但是齿轮泵6的出口必须有压力保护装置，因此设有一个溢流阀5，溢流阀5在此液压系统中起保压作用。液压系统中装有一个蓄能器8，其作用是给整个液压回路蓄压。由于试验台要测试许多不同的项目，有时候液压系统需要关闭，因此设有截止阀7，使得液压系统可以即时关启。液压系统各工作点的压力的观测一般都是通过压力表来实现的，以便把压力调整到系统所需要的工作压力。因此设有压力表3.3.2液压缸的选择及计算液压缸是将液压能转变成直线运动或者是摆动的机械能的一种能量转化装置，可作为执行元件。液压缸结构简单，工作可靠，应用广泛，种类繁多。根据作用方式分为单作用缸和双作用缸，前者只有一个方向由液压驱动，反向运动则由弹簧力或重力完成，后者两个方向的运动均由液压实现。根据逆止器尺寸，参照机械设计手册第四卷表20-3-7选取液压缸活塞杆直径,则液压缸内径。 液压缸有杆腔有效工作面积为： （3-1） 则 =逆止器的额定逆止力矩为： （3-2）式中 活塞杆伸出时的实际推力； 销轴中心至逆止器内孔中心距； 逆止器额定逆止力矩。得液压缸的供油压力为： （3-3）式中 油缸机械效率，一般取=0.95； 液压缸有杆腔有效工作面积；活塞杆实际推力。则油缸工作时所需最大流量为：= （3-4）液压缸速比为： （3-5） 则 查现代机械设计手册第四卷，选用速比为1.33的HSG系列的液压缸，结构图如3.3所示：图3.3液压缸结构3.3液压油液功能、基本要求及选用3.3.1液压油功能 液压油液是液压系统中传递能量的工作介质，同时还兼有润滑、冲洗污染物质、密封、冷却和防锈作用。液压系统运转的可靠性、准确性和灵活性，在很大程度上取决于工作液体的选择与使用是否合理。在液压系统中，由于压力、速度及温度在很大范围内变化，为了保证工作状态的稳定，要求所应用的液压油液能适应这种变化，并保持稳定的性能，不致因外界条件的变化而引起很大的改变或破坏。3.3.2液压油应满足基本要求:（1）具有适当的粘度和良好的粘温特性。粘度要符合实际工作条件，粘度国大，摩擦损失将增加；粘度过小，会造成泄漏。粘度过大或过小都将导致效率的降低。因此为了使液压系统能够稳定的工作，液压油液的粘度随温度的变化要小，也即要具有良好的粘温特性。 （2）具有优良的润滑性。液压油液对液压系统中的各运动部件起润滑作用，以降低摩擦和减少磨损，保证系统能够长时间正常工作。当前，液压系统和元件正朝高压、高速方向发展，液压元件内部摩擦副处于边界润滑状态，这时，液压油液更应具有良好的润滑性。 （3）具有良好的化学稳定性。液压油液与空气接触会产生胶质沉淀物质，这些沉淀粘附在滑阀表面或节流缝隙处会堵塞孔、隙等通道，影响元件的动作，从而降低系统的效率。因此，液压油液应具有良好的化学稳定性。 （4）剪切安定性好，液压油液通过液压元件和狭窄通道时要经受剧烈的剪切，使一些聚合型增粘剂分子破坏，造成粘度永久性下降，这在高速、高压时尤为严重。为延长液压油液使用寿命，液压油液的剪切安全性要好。 （5）抗乳化性好。水可能从不同途径进入液压油液，含水的液压油液在泵和其他元件的剧烈搅拌下极易乳化，致使液压油液变质或生成沉淀物，防碍冷却器的导热，阻滞阀门和管道，降低润滑性且腐蚀金属，所以，液压油液应具有良好的抗乳化性。 （6）消泡抗泡性能好。在大气中，矿物油通常能溶解5%至10%的空气，空气混入液压油液后会产生气泡，气泡在液压系统内循环，不仅会使系统的刚性下降，动特性变坏，润滑条件恶化，而且还会产生异常的噪音、振动。此外，气泡还增大了与空气的接触，使氧化加速，所以，液压油液应具有良好的消泡和抗泡能力。 （7）防锈性能好，对金属的腐蚀性小。长期与液压油液接触的金属件，在溶解于液压油液中水分和空气的作用下会产生锈蚀，而使精度和表面质量受到破坏。锈蚀而使精度和表面质量受到破坏。锈蚀颗粒在系统中循环，还会使磨损加速和系统发生故障。所以，液压油液应具有良好的防锈性能和不腐蚀金属性能。（8）对密封等材料的相容性。密封材料长期共存于液压油液中会产生溶胀软化或干缩硬化，使密封失效，产生泄漏，系统压力下降，以致工作不正常。所以，液压油液对密封材料应有良好的相容性。（9）无毒性，价格便宜3.3.3液压油选择 液压油的选择首先要考虑的是油液的粘度问题，即根据泵的种类、工作温度、系统速度和工作压力首先确定适用粘度范围，然后再选择合适的液压油品种。合理选择液压油，对于延长液压装置的使用寿命、提高工作效率、避免各类液压事故的发生都有重要意义。液压油的选择包括两方面的内容，即品种选择和粘度选择。根据工作环境和工况条件选择液压油的品种。在选用液压设备所使用的液压油时，应从工作压力、工作温度、工作环境等方面综合考虑和判断。（1）工作压力主要对液压油的润滑性即抗磨性提出要求。高压系统的液压元件特别是液压泵中处于边界润滑状态的摩擦副，由于正压力加大、速度高而使摩擦磨损条件较为苛刻，必须选择润滑性即抗磨性、极压性优良的HM油。按液压系统和油泵工作压力选用液压油，压力16MPa用L-HM、L-HV液压油。液压系统的工作压力一般以其主油泵额定或最大压力为标志。（2）工作温度工作温度是指液压系统液压油在工作时的温度，其主要对液压油的黏温性和热安定性提出要求，工作温度-1090用L-HH、L-HL、L-HM液压油，低于-10用L-HV、L-HS，工作温度90选用优质的L-HM、L-HV、L-HS。环境温度和操作温度一般关系为：液压设备在车间厂房，正常工作温度比环境温度高1525 ；液压设备在温带室外，会高2538；在热带室外日照下，会高4050。（3）工作环境一方面考虑液压设备工作的环境是室内还是室外，地下或水上，以及是否处于冬夏温差大的寒区、内陆沙漠区等工作环境；另一方面若液压系统靠近300以上高温表面热源或有明火场所，就要选用难燃液压油。按使用温度及压力选择难燃液压油：高温热源或明火附近，压力在7MPa以下、温度50用L-HFAE、L-HFAS；压力714MPa、温度14MPa、温度在80100用L-HFDR。（4）液压油使用注意事项 在使用中，为防止油质恶化，应注意如下事项：一是保持液压系统清洁，防止水、其他油类、灰尘和其他杂质混入油中。二是油箱中的油面应保持一定高度，正常工作时油箱的温升不应超过液压油所允许的范围，一般不得超过70，否则需冷却调节。三是换油时必须将液压系统的管路彻底清洗，新油要过滤后再注入油箱。四是不能用废机油来代替液压油，否则会带来很大的危害。因为液压系统的主要元件是精密偶件，其精度、光洁度较高，废机油内的杂质会加速其磨损，增加内漏。废机油中的污物会堵塞回流阀上的节流孔。 选用20号精密机床液压油。3.4液压泵的选择及计算液压泵是动力元件，它的作用是把机械能转变成液压能，向系统提供一定压力和流量的油液。液压泵有齿轮泵、叶片泵、螺杆泵和柱塞泵等多种类型，各种泵有着其各自的特点。选择液压泵的主要依据是液压泵的最大工作压力以及其最大流量。同时还要考虑定量或者变量、原动机的类型、转速、容积效率、总效率、自吸特性以及噪音等因素。齿轮泵的主要优缺点：优点： （1）结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，质量轻，工艺性好，自吸性好。 （2）对油液污染不敏感，工作可靠。缺点： （1）流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。 （2）受较大的不平衡径向液压力，使得液压力的提高得到限制，多用于中低压系统。压力越高、转速越低，则泵的容积效率越低。转速恒定的时候，泵的总效率在某一个压力下达到最高。泵的总效率对整个液压系统的效率有很大影响，所以应尽量选择高效液压泵，并尽量使泵在高效区工作。3.4.1确定液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力为： （3-6）式中 液压泵的最大工作压力； 液压缸最大工作压力； 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失，的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取为0.20.5MPa：管路复杂，进口有调速阀的，取0.51.5MPa。由于液压油在主油路上只流经一个单向阀的主油路，其压力损失很小，粗估其压力损失，则泵的工作压力为：3.4.2确定液压泵的流量液压泵的输出流量为： （3-7）式中 液压泵的输出流量； 系统所需流量； 系统泄漏系数，一般取1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）； 同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，对于工作过程始终用流量阀节流调速的系统，还需加上溢流阀的最小溢流量，一般取23。取=1.2= =1.221.92=22.9L/min根据现代机械设计手册第四卷，选用型单机齿轮泵。其参数为公称排量，额定工作压力,油泵效率。泵的输出流量为： （3-8）式中 泵的排量，； 泵的转速，； 泵的容积效率，。则 3.5电动机的确定电动机的功率为： （3-9）取，则电动机的功率为：当联轴器效率时，电动机的功率为：查机械设计手册，选用电动机转速为，功率为的型电动机。3.6各类阀的选择 液压控制阀在一个液压系统中所起到的作用是通过调节和控制液压系统里面油液的流向、压力以及流量，使得执行元件以及其工作机构能够得到所需要的运动方向、转矩以及转速等等。对于同一个工艺目的的液压机械设备来说，液压阀的组合不同，可以组成多种拥有截然不同的油路结构的液压系统方案，因此，液压阀的选择以及其参数的匹配是否合理，在很大程度上能够决定一个液压系统能否按照要求正常运转。3.6.1电磁换向阀的选择 电磁换向阀也称之为电磁阀，是液压控制系统和电气控制系统之间的转换元件。它利用通电电磁铁的吸力推动滑阀阀芯移动，改变油流的通断，来实现执行元件的换向、启动、停止。电磁换向阀有滑阀和球阀两种结构，通常所说的电磁换向阀为滑阀结构，而称球阀结构的电磁换向阀为电磁球阀，电磁换向阀可直接用于液压系统，控制主油路的通断和切换；也可用作先导阀来操纵主油路的主阀，如溢流阀、液控阀、调速阀及插装阀等。 电磁换向阀的品种很多，按其工作位置数和通路数的多少可分为二位二通、三位四通、三位三通、二位四通等；按其复位和定位形式可分为弹簧复位式、钢球定位式、无复位弹簧式等；按其阀芯切换油路的台肩数可分为两台肩和三台肩式；按其阀体内的沉槽数可分为三槽式和五槽式；按其阀体与电磁铁的连接形式可分为法兰连接和螺纹连接；按其所配电磁铁的结构形式可分为干式和湿式两类，每一类又有交流、直流等形式。 由于主油管中的最高工作压力为7.6MPa，当油泵所供液压油经电磁换向阀、溢流阀全部卸荷时，通过电磁换向阀的流量为28L/min，参照现代机械设计手册第四卷，选用DG4V-3型电磁换向阀，其回油压力为15.5MPa，最大流量为50L/min。 电磁换向阀的结构如图3.4所示：图3.4电磁换向阀结构1-推杆 2-阀体 3-阀芯 4-弹簧座 5-盖板它有两个工作油口（即进油口P和出油口A ）和两个工作位置：当电磁铁断电时，复位弹簧将阀芯推向左边的位置。当电磁铁通电时，则将阀芯推向右边的初始位置。图中所示的初始位置为P、A相通，换向位置为 P、A不通，是常开型的滑阀机能。3.6.2单向阀的选择液压系统中经常会用到的单向阀有普通单向阀和液控单向阀这俩种，前者的简称为单向阀。普通单向阀是一种只允许液流沿着一个方向通过，而反向液流则会被截止的一种方向阀。要求其正向液流在通过的时候压力损失要小，反向截止的时候密封性能要好。单向阀通常是安装在泵的出口处的，这样一方面可以防止系统的压力冲击影响泵的正常工作，另外一方面呢，在泵不工作的时候，可以防止液压系统的油液倒流经过泵回流到油箱。液控单向阀是一种允许液流沿着一个方向流动，反向开启时必须要通过液压的控制才能实现的一种方向阀。液控单向阀既可以用作二通开关阀，也可以用作保压阀或者是立式液压缸的支承阀，还可以作为锁紧元件，若是同时使用两个液控单向阀还可以组成液压锁。（1）工作原理当液空单向阀正向流动的时候，液流是经由A腔流向B腔得；若是从控制油口K通入控制油，使得控制活塞把锥阀芯顶开，便可以实现液控单向阀的反向开启，这时，液流就可以从B腔流向A腔了。其工作原理如图3.5：图3.5单向阀工作原理图要使阀芯反向开启必须满足： (3-10)即 式中 阀反向开启时的控制油压力； 进油腔A的油液压力； 进油腔B的油液压力； 控制活塞的摩擦阻力； 锥阀阀芯的摩擦阻力； 弹簧力； G阀芯重力； 控制活塞面积； A阀座口面积。如果忽略控制活塞和锥阀阀芯的摩擦阻力不计的话，原式便可简化为：如果将口接油箱的话，则，上式又可变为从上述公式中可以看出，液控单向阀如果要反向开启的话，其反向开启时的控制压力主要取决于进油腔压力和锥阀活塞与控制活塞的面积比，同时，也与A腔压力有关系。（2）性能要求液控单向阀除了应该具有的单向阀的基本功能之外，还应该要满足以下要求：a.要保证控制活塞的泄漏量小。b.反向开启时的控制压力要低。c.反向压力的损失要小。根据流量和压力，参考现代机械设计手册选用型号为4CT的液控单向阀。3.6.3溢流阀的选择溢流阀是通过阀口的开启溢流，来维持被控制系统的压力的恒定，从而实现稳压、调压或限压作用。溢流阀通常旁接在液压泵的出口，溢流阀的用途主要有下面俩点：一是用来保证液压系统即泵的出口压力恒定或者限制系统压力的最大值。前者称为定压阀，主要用于定量泵的进油和回流节流调速系统；后者称为安全阀，对系统起保护作用，有时候也旁接在执行元件的进口，用于限制执行元件的最高工作压力。电磁溢流阀除了能够完成溢流阀所拥有的功能外，还可以在执行元件不工作的时候使液压泵卸载。溢流阀按照结构型式可分为直动型溢流阀和先导型溢流阀。直动型溢流阀的原理图如图所示，直动型溢流阀是作用在阀芯4上的主油路的油液压力和调压弹簧力直接相平衡的一种溢流阀。图3.6溢流阀结构1调压手轮 2锁紧螺母 3阀体 4阀芯直动型溢流阀的图形符号如图所示：图3.7图形符号在直动型的溢流阀中，发的进口压力为定植。当阀口的液压的作用力低于调压弹簧力的时候，阀口便会关闭，阀芯在弹簧力的作用下将会压紧在阀座上，此时溢流口无液体溢出；当阀口的液压作用力超过调压弹簧力时，阀芯将会开启，此时会有液体溢出，弹簧力会随着开口量的增加而增加，直至与阀口的液压作用力相平衡为止。 在阀芯的重力、摩擦力和液动力均忽略不计的情况下，直动型的溢流阀在稳定状态下的力平衡方程为： （3-11） (3-12)式中 进口压力即系统压力； 阀芯的直径； 弹簧钢度； 弹簧预压缩量； 阀的开口长度； 阀芯的有效承压面积。 由式（311）可以看出，只需要在设计的时候能够保证，即可使常数。这就表明，当溢流量变化时，直动型的溢流阀的进口压力是接近于恒定的。溢流阀的工作压力为，当压力油全部通过溢流阀卸荷时，其流量为22.9L/min,查现代机械设计手册由此确定选用DBD型直动型溢流阀，其工作压力为40MPa，公称流量为50L/min。在液压系统中，将溢流阀分别调整到7.13MPa的工作压力即可。3.7.4截止阀的选择截止阀的启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。阀杆的运动形式，（通用名称：暗杆），也有升降旋转杆式，（通用名称：明杆）截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。 根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。由于该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流用。截止阀属于强制密封式阀门，所以在阀门关闭时，必须向阀瓣施加压力，以强制密封面不泄漏。当介质由阀瓣下方进入阀门时，操作力所需要克服的阻力，是阀杆和填料的摩擦力与由介质的压力所产生的推力，关阀门的力比开阀门的力大，所以阀杆的直径要大，否则会发生阀杆顶弯的故障。截止阀开启时，阀瓣的开启高度，为公称直径的25%30%时，流量已达到最大，表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置，应由阀瓣的行程来决定。截止阀有以下几个优点：a.结构简单，制造和维修比较方便。 b.工作行程小，启闭时间短。c.密封性好，密封面间磨擦力小，寿命较长。 d.截止阀阀体的结构形式有直通式、直流式和直角式。直通式是最常见的结构，但其流体的阻力最大。直流式流体阻力较小，多用于含固体颗粒或粘度大的流体。截止阀结构图如图3.8所示：图3.8截止阀结构 根据需要选用JZFS系列截止阀。液压阀汇总表如表3.1所示：名称型号压力(MPa)流量(L/min)电磁换向阀DG4V-315.550单向阀4CT2145溢流阀DBD4050截止阀JZFS31.53.7液压辅件的选择液压辅件是系统的一个重要组成部分，它包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件、密封装置、压力表装置等。液压辅件的合理设计和选用在很大程度上影响液压系统的效率、噪声、温升、工作可靠性等技术性能。3.7.1压力表辅件的选择压力表辅件主要包括压力表以及压力表开关。(1)压力表液压系统各工作点的压力的观测一般都是通过压力表来实现的，以便把压力调整到系统所需要的工作压力。在液压系统中弹簧管压力表是经常会用到的压力表。弹簧管式压力表基本原理如图3.9所示，当压力油进入弹簧管1时，弹簧管1在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，通过拉杆2使扇形齿轮3转动，带动中心齿轮4转动，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针5在刻有法定计量单位的刻度盘6上读出被测压力或真空量值。压力表精度用精度等级来衡量，即压力表最大误差占整个量程的百分数。压力表最大误差占整个量程的百分数越小压力表精度越高。在选用压力表时，其量程要比液压系统压力高。压力表的固定不能仅仅只靠一根细管，而是应该在面板上将其固定，压力表应该在调整系统压力时能直接观察到的部位来安装。压力表接入压力管道时，应通过阻尼小孔以及压力表开关，以防止系统压力的突变或者是压力脉动从而使得压力表损坏。图3.9弹簧管式压力表1弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮 4中心齿轮 5指针6刻度盘 7游丝 8调整螺针 9街头（2）压力表开关 压力表开关主要用于切断或沟通压力表和连接管道之间的回路，以通过压力表测量系统某一部分的压力，并可防止压力表受液压冲击而损坏。压力表开关相当于一个小型的截止阀。压力表开关有一点、三点、六点等。压力表开关根据结构形式和工作原理可分为单点式、多点式、卸荷式和限压式等。多点的压力表开关是可以用一个压力表同时与几个测压点的油路相通，从而测出相对应的那几个点的油液压力分别是多少。压力表开关结构图如图3.10所示：图3.101手轮 2阀杆 3阀体根据机械设计手册，选取Y系列压力表。3.7.2蓄能器的选择蓄能器在液压系统中是一种作为储存和释放能量的装置。按其储存能量的方式不同分为重力加载式（重锤式）、弹簧加载式（弹簧式）和气体加载式。气体加载式又可分为非隔离式（气瓶式）和隔离式。常用的蓄能器的机构简图以及其用途如下：重力式蓄能器特点和用途：结构简单，压力恒定；体积大，笨重，运动惯性大，有噪声，密封处易漏油并有摩擦损失。用作蓄能或者稳定系统的工作压力。最高工作压力可达45MPa。简图如图3.11所示：图3.11重力式蓄能器弹簧式蓄能器特点和用途：结构简单，反应较灵敏；容量小，产生的压力取决于弹簧的刚度和压缩量，有噪声。供小容量及低压系统在循环频率低的情况下用作蓄能或缓冲。结构简图如图3.12所示：3.12弹簧式蓄能器非隔离式（气瓶式）蓄能器主要特点及用途：容积大，惯性小，反应灵敏，占地面积小，无机械磨损；气体容易混进油液中，使液压系统的平稳性受到影响，必须经常充气。用惰性气体虽好，但是费用相对比较高；用空气时，油液容易氧化变质。这种蓄能器一般适用于大流量的中、低压回路蓄能，也可吸收脉动。最高工作压力为5MPa。简图如图3.13所示：图3.13气瓶式蓄能器活塞式蓄能器主要特点及用途：气液隔离，油液不容易被氧化，结构简单，且寿命比较长，安装相对比较容易，维修比较方便；容量较小，缸体的加工和活塞的密封要求比较高，反应不是很灵敏，当活塞运动到最低位置的时候，空气容易通过活塞与缸体之间的那个间隙泄露到油液之中去，会有噪声。这种蓄能器一般用作蓄能，可以传递异性液体，最高工作压力可以达到21MPa。简图如图3.14所示：图3.14活塞式蓄能器气囊式蓄能器主要特点及用途：空气与油液隔离，油液不易被氧化，尺寸小，重量轻，反应灵敏，充气方便。这种蓄能器一般作蓄能（折合型）、吸收冲击（波纹型）用，也可传递异性液体，最高工作压力为200MPa。气囊式蓄能器的结构简图如图3.15所示：图3.15气囊式蓄能器隔膜式蓄能器主要特点及用途：以隔膜代替气囊，壳体为球形，重量与体积比值最小；容积小。这种蓄能器主要用于航空机械上蓄能、吸收冲击，可传送异性液体，最高工作压力7MPa。结构见图如图3.16所示：图3.16隔膜式蓄能器根据液压系统的需要，本文采用型号为NXQ1-L1.6的蓄能器。3.7.3油箱的设计一、油箱的功用及注意事项（1）液压油箱的功用a.储存系统所需的足够油液；b.散发油液中的热量；c.逸出溶解在油液中的空气；d.沉淀油液中的污物；e.对中小型液压系统，泵装置及一些液压元件还安装在油箱顶板上。 油箱有总体式和分离式两种。总体式油箱是与机械设备机体做在一起，利用机体空腔部分作为油箱。此种形式结构紧凑，各种漏油易于回收。但散热性较差，易使邻近构件发生热变形，从而影响了机械设备精度，而且维修不方便。分离式油箱是一个单独的与主机分开的装置，它的布置比较灵活，维修保养方便，可减少油箱发热和液压振动对工作精度的影响，便于设计成通用化、系列化的产品，因而得到广泛的应用。对于一些小型液压设备，或为了节省占地面积或为了批量生产，常将液压泵电动机装置及液压控制阀安装在分离油箱的顶部组成一体，称为液压站。对于大中型液压设备一般采用独立的分离油箱，即油箱与液压泵电动机装置及液压控制阀分开放置。当液压泵电动机安装在油箱侧面时，称为旁置式油箱；当液压泵电动机安装在油箱下面时，称为下置式油箱（高架油箱）。（2）设计油箱时应注意的问题：a.油箱容积主要根据热平衡来确定。为使系统回油不致溢出油箱，油面高度不超过油箱高度的0.8 倍。b.油箱中应设吸油过滤器，为方便清洗过滤器，油箱结构要考虑拆卸方便。c.油箱底部应做成适当斜度，并设置放油塞。油箱箱盖上应安装空气滤清器，其通气流量不小与泵流量的1.5倍。大油箱还应在侧面设计清洗窗口。d.油箱侧壁要安装油位指示计，以指示最高、最低油位。新油箱要做防锈、防凝水处理。e.吸油管与回油管要用隔板分开，增加油液循环的距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质。隔板高度一般取油面高度的3/4。吸油管距油箱底面距离H2D，距箱壁不小于3D。回油管应插入油面以下，为防止回油带入空气，回油管距箱底h2d，且排油口切成45，以增大通流面积。泄油管则应在油面以上。f.大、中型油箱应设起吊钩或起吊孔。二、确定油箱的容量及型号油箱容量的经验公式为： （3-13）式中 液压泵每分钟排出压力油的容积； 经验系数，见表3.2； 表3.2经验系数系统系数行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械取选择油箱，外形尺寸为油箱外形见图如图3.17所示：图3.17油箱简图1紧固螺钉 2密封垫 3清洗口端盖 4紧固螺钉5放油塞 6配电箱 7吊钩 8油标 9空气滤清器3.7.4液位计的选择液位是指液体表面的位置，即液体表面在容器中所处的高度。液位作为表征生产过程进行状况的重要变量之一，准确及时地对其进行检测在化工生产过程中是十分重要的，液位计是用来检测液位的仪表。常用的有：玻璃管液位计、玻璃板液位计、磁性液位计和彩色石英管液位计。（1）玻璃管液位计：主要用于公称压力不大于1.6MPa，使用温度为0200，介质流动性较好的液体。虽然结构简单、操作方便、维修方便、价格低廉，但存在适用范围较窄，怕碎、不坚固、不安全、不耐压、显示不清楚、使用温度低等弱点。（2）玻璃板液位计：主要用于透明或较透明的介质中，其公称压力比玻璃管液面计稍高，可达到6.3MPa，使用最高温度达到了250。它不仅有结构简单、观察直观、安装方便、维修简单等优点，且比玻璃管液面计适用范围更为广泛。但其也具有与玻璃管液面计相似的缺点即：指示清晰度差；测量范围较小，在超过其测量范围时要采用组合式玻璃板液面计，其体积大、笨重、且存在观察盲区；易破裂等。（3）磁性液位计：常用于密度不小于0.45g/cm3的液体，主要是透明和半透明的介质，但有时也可用于原油等较高粘度介质的液位检测，其测量范围较之玻璃管液面计和玻璃板液面计大很多，最大可达到7m，且适用的公称压力达到了16MPa，适用温度范围也达到了40300。测量范围大，可不受贮槽高度的限制，不易出现观察盲点。（4）彩色石英管液位计：用于水、油、酸等多种介质，特别适用于两种混合不易分辨的介质液位。其优点有：气、液相显示清晰，特别适用于远距离观察与夜间巡视；无盲区、密封性能好、耐高温高压、防粘稠、质量轻、寿命长等。缺点有：测量范围不大，不适用于一些高液位的测量。根据需要选用YWZ型液位计，其结构简图如图3.18所示：图3.18液位计简图1螺钉 2螺母 3垫圈 4密封垫片5标体 6标头7、8O形圈 9外壳 10温度计 11标牌 12扎丝液压辅件汇总如表3.3所示：名称型号压力/MPa压力表Y-6016蓄能器NXQ1-L1.610油箱BEX-160液位计YWZ-150T0.153.9液压管件的选择及计算管件是用来连接液压元件、输送液压油液的连接件。包括油管和管接头。管件要有足够的强度，密封性能要好，绝对不允许有外泄漏存在。油管流经管件时的压力损失要小，且拆装方便。3.9.1油管油管用于输送液压系统中的有压工作介质，常用的油管有硬管（钢管、铜管和铝管）和软管（橡胶软管、塑料软管和尼龙管）两类。管道内径及壁厚是液压管道的两个主要参数，计算公式如下。 （3-14） （3-15） （3-16）式中 通过管道内的流量，； 管道内允许流速，（取值见表3.4）； 管道内径，； 管道壁厚，； 管道内最高工作压力，； 管道材料的许用应力，；管道材料的抗拉强度，；安全系数，对钢管来说，时，取； 时，取；时，取。 表3.4允许流速推荐值管道推荐流速/液压泵吸油管道，一般常取1以下液压系统压油管道，压力高，管道短，黏度小取大值液压系统回油管道一、吸油管的选择吸油管流速一般取，则吸油管内径为：由于吸油管所承受的压力较小，一般用选用钢管作为吸油管，壁厚一般取1mm，便可得吸油管的外径。所以，选用冷拔钢管，其外径为25mm，壁厚为1.2mm。二、压油管的选择对于压油管道，当压力时，；当时，；当时，。取，则压油管内径为：根据液压系统压力选取，钢管的材料选取15号钢，则则壁厚为：压油管的外径查手册，选取外径为14mm，壁厚为1.8mm的油管。三、回油管的选择对于回油管道，取，则回油管内径为： 回油管道一般不承受压力，壁厚可以取，回油管的外径则为。查手册，选取外径为18mm，壁厚为0.8mm的回油管。3.9.2管接头管接头用于管道与管道或管道与元件之间的连接，它必须在强度足够的前提下，安装、拆卸方便，抗振动、抗冲击，密封性能好，外形尺寸小、加工工艺性好。目前，用于硬管连接的管接头形式主要有扩口式、焊接式、卡套式。当被连接件之间存在摆动或转动时，应该选用铰接式管接头或中心回转接头。下面介绍几种常用管接头。1.焊接式管接头图3.19焊接式管接头1接头 2螺母 3O形密封圈 4接头体 5组合垫圈图3.19所示为焊接式直通管接头，主要由接头体 4、螺母2和接管l组成，在接头体和接管之间用O形密封圈3密封。当接头体拧入机体时，采用金属垫圈或组合垫圈 5实现端面密封。接管与管路系统中的钢管用焊接连接。焊接式管接头连接牢固、密封可靠，缺点是装配时需焊接，因而必须采用厚壁钢管，且焊接工作量大。2.卡套式管接头图 3.20所示为卡套式管接头结构。这种管接头主要包括具有 24锥形孔的接头体4，带有尖锐内刃的卡套2，起压紧作用的压紧螺母3三个元件。旋紧螺母3时，卡套2被推进24锥孔，并随之变形，使卡套与接头体内 锥面形成球面接触密封；同时，卡套的内刃口嵌入油管l的外壁，在外壁上压出一个环形凹槽，从而起到可靠的密封作用。卡套式管接头具有结构简单、性能良好、 质量轻、体积小、使用方便、不用焊接、钢管轴向尺寸要求不严等优点，且抗振性能好，工作压力可达 31.5MPa，是液压系统中较为理想的管路连接件。图3.20卡套式管接头1油管 2卡套 3螺母 4接头体 5组合垫圈3.扩口式管接头 图3.21所示是扩口式管接头结构。这种管接头有A型和B型两种结构形式：A型由具有74外锥面的管接头体1、起压紧作用的螺母2和带有60内锥孔的管套 3组成；B型由具有90外锥的接头体l和带有90内锥孔的螺母2组成。将已冲成喇叭口的管子置于接头体的外锥面和管套(或B型螺母)的内锥孔之间，旋 紧螺母使管子的喇叭口受压，挤贴于接头体外锥面和管套(或B型的螺母)内锥孔所产生的间隙中，从而起到密封作用。扩口式管接头结构简单、性能良好、加工和 使用方便，适用于以