并联式六自由度平台液压系统设计论文【CAD原理图插入文档最后】

毕业设计 - 1 - . 2 . 3 . 4 . 4 . 4 . 6 压系统参数的初步确定 . 6 . 6 . 8 . 10 . 11 用液控单向阀的锁紧回路 . 11 用轴向变量柱塞泵提 供压力源 . 11 . 12 用电液伺服阀的换向，调速回路 . 12 的拟定及元件的选择 . 13 . 13 . 16 . 18 . 20 . 20 . 21 . 25 . 26 . 26 结论 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 30 毕业设计 - 2 - 六自由度运动平台是由六支作动筒（油缸），上、下各六只万向铰链和 上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只作动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（ X， Y， Z， ， ， ）的运动。 用 途： 模拟出各种空间运动姿态，可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域用途及特点 。 由于有极为广阔的应用前景，近几年，引起了国内外科研、院校广泛的研究兴趣。六自由度运动平台是由六支作动筒，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支作 动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（ X， Y， Z， ， ， ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态，可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域， 因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。 毕业设计 - 3 - 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益 变化的市场需求，体现在如下一些比较重要的特征上： 1) 提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。 2) 高度的组成化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短，这种组合件不但结构紧凑、工作可靠，而且使用简便，也容易维护保养。模块化发展也是非常重要的方面，完整的模块以及独立的功能单元，对用户而言，只需要简单地进行组装即可投入使用，这样不仅可以大大节约用户的装配 时间，同时用户也无须配备各种经专门培训的技术人员。 3) 和微电子结合，走向智能化。汇在一起的联接体只要一收到微处理机或者微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。 综上所述可以看到，液压工业在国民经济中的作用实在是很大的，它常常可以用来作为衡量一个国家工业水平饿重要标志之一。与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还是相当落后的，标准化的工作有待于继续做好，优质化的工作须形成声势，智能化的工作则刚刚在准备起步，为此必须奋起直追，才能迎头赶上。 液压系统的设计步骤大体如下： 1)液压系统的工况分析 2)拟 订液压系统原理图 3) 液压系统的计算和选择液压元件 4)对液压系统进行验算 5)绘制正式工作图和编制技术文件 设计的最后一步是要整理出全部图纸和技术文件。正式工作图一般包括如下内容：液压系统原理图；自行设计的全套工作图（指液压缸和液压油箱等非标准液压元件）；液压泵、液压阀及管路的安装总图。 技术文件一般包括以下内容：基本件、标准件、通用件及外购件汇总表，液压系统安装和调试要求，设计说明书等。 【 15】 毕业设计 - 4 - 况分析 工况分析是分析机械工作过程的具体情况，其内容包括负载分析 、速度分析和功率变化规律的分析。对液压系统进行工况分析其目的就是要查明它的每个执行元件在各个动作阶段内的运动速度和所承受的负载并绘制成图。而液压执行元件的工况图是选择系统液压元件和基本回路的依据。这是因为： 1) 液压泵和各种控制阀的规格是根据工况图中的最大压力和最大流量选定的； 2) 各种液压回路及其油源形式都是按工况图的不同阶段内的压力和流量变化情况初选后，再通过相互比较确定的； 3) 将工况图所反映的情况与调研得来的参考方案进行对比，可以对原来设计参数的合理性做出鉴别，或进行调整。 压缸的 负载分析 液压缸 N N N 1 45000 05 0565000 2 5000 0000 5000 3 4500095000 95000 05 4 4500095000 95000 05 5 5000 0000 5000 6 45000 05 0565000 表 3上表可知，六自由度运动平台结构上具有对称关系，液压缸 1和液压缸 6；液压缸 2和 液压缸 5；液压缸 3和液压缸 4 受力在 向上相等。 液压缸 1和 6最大受力 F=65000N ，液压缸 2和 5最大受力 F=60000N ，液压缸 3和 4最大受力 F=95000N。 毕业设计 - 5 - 液压缸 单自由度行程 速度 /角速度 加速度 /角加速度 850 600 /mm s 700 600 /mm s 700 600 /mm s 绕 25 20s 260s 绕 20 20s 260s 绕 20 20s 260s 表 3度 4200 炮重量 10T 支承轮半径 500架展开角度 30承轮间距 1800架长度 4200 3 3表 3个液压缸的行程相等，通过计算 的出：液压缸的行程为 980 毕业设计 - 6 - 压缸的速度分析 通过 计算可知 ，此液压系统的液压缸速度在 s，其实现是通过电液伺服阀发芯开启大小来控制 ， 这里要通过控制系统实现。 压系统参数的初步确定 定液压缸的主要参数 液压缸是液压传动中的主要执行元件 之一，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。液压缸结构简单、工作可靠，广泛应用于机械的液压传动中。目前，工业中常用的液压缸的结构形式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类。活塞缸和柱塞缸可实现往复直线运动，输出速度和推力；摆动缸则实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。形式如下： 活塞缸 单杆活塞缸 单杆活塞缸是活塞的一端带有活塞杆的液压缸。结构如图 2种油缸由于活塞两侧受力面积不等，活塞往返运动时所产生的推力和速度各不相等。活塞杆外伸时，油缸产生的推力大，速度小；而活塞杆作差动连接时，可实现快速运动。 故这种油缸工业上常用来实现“快速进给”、“慢速工进”和“快速回位”。 图 1 单杆活塞缸 双杆活塞缸 双杆活塞缸是活塞的两端都带有活塞杆的液压缸。结构如图 2示。其工作原理与单杆活塞缸相同，由于活塞两侧受压面积相同，油缸两端的供油压力 相同时，其往返运动速度及产生的推力都分别相等。 毕业设计 - 7 - 图 2 双杆活塞缸 柱塞缸 柱塞缸是单作用缸，结构如图 2程依靠自 重或外力，常倾斜或竖直安装。柱塞与缸体内壁不接触，油缸内孔只需粗加工，简化了缸体的加工工艺，制造简便。工作时总是承受压力。因此柱塞必须有足够的刚度，直径比较大，且只能实现一个方向的运动，特别适应在行程比较长的场合。 图 3 柱塞缸 摆动缸 常用的摆动缸有单叶片式和双叶片式两种。这类油缸是靠转子的回转来传动力和运动的。输出的是周期性的回转运动，其回转角小于 300。这种液压缸由于密封性较差等原因，一般只用于低压系统，如送料夹紧和工作台回转的辅助运动 装置。 毕业设计 - 8 - 本次设计的液压系统要求动作可靠，且为往复直线运动，故应采用活塞缸。而且单作用活塞缸可以输出多种速度，差动连接时还可以实现快速运动，并且体积较双杆活塞缸小，结构紧凑。本液压系统只要求动作可靠，滑动水口打开速度要快，综合考虑上述两种活塞缸的适应场合、制造成本及体积大小等因素，本液压系统采用差动式单作用活塞缸。 【 12】 定液压缸的尺寸 初选液压缸工作压力 液压缸的推力 F 是由液压缸的工作压力 p 和活塞的有效工作面积 A 来确定的，而活塞的运动速度 v 由输入缸的流量 Q 和活塞的有效工作面积 A 确定的， 即 F=A p v=Q A 式中 F 缸（或活塞）的推力（ N）； p 进油腔的工作压力（ A 活塞的有效工作面积（ Q 输入液压缸的流量（ L/ V 缸（或活塞）的运动速度（ m/ 由上两式可见，当缸的推力一定时，工作压力 p 取的越高， 活塞的有效面积 A 就越小，缸的结构就紧凑，但液压元件的性能及密封要求要相应提高；工作压力 p 取的越低，活塞的有效面积 A 就越大，缸的结构尺寸就越大，要使工作机构得到同样的速度就要求有较大的流量，这样使有关的泵、阀等液压元件的规格相应增大，有可能导致液压系统的庞大。因此，液压缸的工作压力常采用类比法或通过试验确定。设计时，液压缸的工作压力可根据负载大小和设备的类型，选择工作压力： 表 1 各类液压设备常用的工作压力 设备类型 机床 农业机械或中型工程机械 液压机、重型机械、起重运输机 磨床 组合机床 龙门刨床 拉 床 工作压力p/(00 2 液压缸推力与工作压力之间的关系 液压缸力F/ 5 510 1020 2030 3050 50 毕业设计 - 9 - 工作压力 p/ 34 45 57 由于本液压系统设备属于运输机械，体积小，结构紧凑，采用中低压液压系统时，液压缸的尺寸小、体积小，而且成本较低。综合考虑各种因素，再参考表 1、表 2本系统选用中低压系统，选取工作压力为 P=8 计算出液 压缸的内径 D 通过调查可知系统在取工作压力为 8，系统 油路带背压阀的回路中背压为 算。 由最大负载按公式 1* , *算液压缸面积 . 其中 : F 缸的最大外负载； 缸的最大工作压力； 缸的背压； 缸无杆腔有效面积； 缸有杆腔有效面积 ； 机械效率； 缸往返速比 =1/ 2 =d/D ( 为直径比 ) 本系统工作压力为 8于 7 塞杆受压力，故选取 为 027308国标可圆整为标准直径 0310计算活塞杆直径 d 活塞杆直径 =90 55国标可 取 整为标准直径 55此可得液压缸的两腔的实际面积为 液压缸无杆腔面积 1(1 =4=业设计 - 10 - =压缸 有 杆腔面积 (3 ( 液压缸缸筒直径 d 液压缸活塞杆直径 对选定后的液压缸内径 D，必须进行最小稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积 A，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积 A中 流量阀的最小稳定流量，一般从选定流量阀的产品样本中查得 取q=液压缸最低速度 ,由设计给定 取 v=s 将数值带入 m/s A 可见此液压缸尺寸符合要求。 液压缸辅件设计 液压缸缸盖设计 液压缸的缸盖可以选用 35、 45 锻钢或 钢或 铁等材料。当缸体本身优势活塞杆的导向套时，缸盖最好选用铸铁。同时，应在导向表面上熔堆黄铜、青铜或其他耐磨材料。也可以在缸盖中压入导向套。 【 10】 制系统工况 根据上面算得的 D 与 d 的值，估算液压缸在各个工作阶段中的流量。 进油腔的流量 = 1 = 480dm/ 280L/1(3 = 1 = 480dm/ 432L/中 液压缸进油腔（无杆腔）的面积（ 活塞杆移动速度（ m/ 液压缸进油腔的流量（ L/ 回油腔的流量 = 2 = 480dm/业设计 - 11 - = 225 L/2(3 = 2 = 480dm/ 336 L/中 液压缸 回油腔 （ 有杆腔 ） 的面积 （ 活塞杆移动的速度 （ m/ 液压缸回油腔的流量（ L/ 统回路的选择 拟定液压系统图是液压系统设计中的一个重要步骤。这一步要做的主要工作：一是选择基本回路，二是把选出的回路组成液压系统。 【 8】 用液控单向阀的锁紧回路 锁紧回路的功用是使液压缸能在任意位置上停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。在液压回路中双液控单向阀应用广泛，主要利 用液控单向阀的良好密封性，在锁紧回路中，锁紧的可靠性及锁定位置的精度，仅仅受油缸本身内泄露的影响，在保压回路中可保证将活塞锁定在任何位置，并可防止由于换向阀的内部泄露而引起的带有负载的活塞杆下降。 在实际中选用的液控单向阀，一方面应考虑打开时所需要的控制压力，此外还应该考虑系统压力变化对控制油路压力变化的影响，以免出现误开启。另外一方面因该考虑在油流反向出口无背压的油路中选用内泄式，否则需要外泄式，以降低控制油压力，而外泄式的油口必须无压回油，否则会抵消一部分控制压力。 双向锁的锁紧回路：当换向阀左位接入时 ，压力油经左边液控单向阀进入液压缸左腔，同时通过控制口打开右边液控单向阀，使液压缸右腔的回油可经右边液控单向阀回油箱，活塞向右运动。反之，活塞向左运动。到了需要停留的位置，只要使换向阀处于中位，因阀的中位为“ H”型机能（“ Y”型也可 ） ,所以两个液控单向阀均关闭，使活塞双向锁紧。由于本系统需要在上升过程中将钢坯固定，因此需要设置锁紧回路，且采用上述双向锁的锁紧回路。 【 8】 用 轴向变量柱塞泵提供压力源 柱塞泵相对于叶片泵具有发热量低，系统压力大等特点，现在广泛应用于各种液压系统中。目前国内的柱塞泵 技术日益成熟，但和国外相比，还有很大的差距。 毕业设计 - 12 - 用 溢流阀保护整个液压回路。 在液压系统中， 溢流阀是作 安全阀，由于液压泵输出的压力是随负载而变化的，当在系统出现异常（如过载）时，使压力超过设计时的压力，使系统进入危险时，阀开启溢流，对系统起过载保护。现在不知道这个的液压系统，溢流阀在这种情况也可能是起稳压和调压的功能。使系统的压力能稳定于溢流阀设定的压力上。因为溢流阀的溢流压力是可以调节的。 要是做安全阀用，没有它就相当于你家的电路没装保险丝 要是起稳压作用时没它就是你家的冰箱没稳压器 因为 六自由度 并联驱动平台与常见的串联式运动机构相比，具有刚度好、承载能力大、误差累积少、但空间运动工作区间较小等特点。它在自动生产线搬运装配、机器人、飞行运动模拟器、航天物体空间交会对接模拟器仿真、现代游乐机等诸多方面均具有极大的应用价值 。 所以为了确保其稳定性，这里我们选用力士乐溢流阀，通过压力表调节，可以精确地调整其溢流的能力。 用 电液伺服阀 的换向 ，调速 回路 三位四通 电液伺服阀 的使用场合：能使元件在任意位置上停止运动， 通过伺服控制器的控制，能够使定位更加准确。通过阀芯开启大小来调整整个液压执行单元的快慢 速，执行元件正反向运动时，回油方式相同。经过比较本系统采用三位四通电磁换向阀（“ Y”和“ O”型）的换向回路 。 在拟定液压系统时，注意了以下几方面向题： 1)防止回路间可能存在的相互干扰。 2)确保系统安全可靠 液压系统运行中的不安全因素是多种多样的。例如异常的负载、停电，外部环境条件的急剧变化，操作人员的误操作等，都必须有相应的安全回路或措施，确保人身似设备安全。例如，为了防止工作部件的漂移、下滑、超速等，应有锁紧、平衡、限速等回路；为了防止操作者的误操作，或由干液压元件失灵而产生误动作，应有误动作防止问 路等。 【 8】 综上各种油路的选择，可得到如下图所示的钢坯修复机系统原理图： 毕业设计 - 13 - 图 7 液压系统原理图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压系统原理的拟定及元件的选择 拟定液压系统原理图包含两项内容：一是通过分析、对比选出合适的液压回路；二是把选出的回路组合成液压系统 【 2】 压元件的选择 液压元件的选择主要依据计算出 的元件的工作压力和流量、电机的功率等的结果。选择的原则是尽量选用标准元件。 泵和电机的选择 在选择油泵时，应首先根据系统对动力源的要求，确定油泵的额定压力和额定流量，然后根据系统的工作环境、工作条件、系统对油泵精度的要求以及油泵本身的工作性能来选取油泵的类型、型号、规格。 目前工业上常用的油泵类型，主要有齿轮泵、双作用叶片泵、限压式变量叶片泵和轴向柱塞泵。表 3列出了上述几种泵的主要性能及优缺点。从表中可以看出：毕业设计 - 14 - 外啮合齿轮泵主要适用于 中高压及中低压系统，特别是低压系统。目前常把它用于精度要求不高的一般机床及工程机械上。中高压齿轮泵常用于航空及造船等方面。铸造设备中常把低压齿轮泵作为辅助油泵使用。叶片泵由于工作平稳，流量脉动小，因此特别适用于中压、中速及精度要求较高的液压系统中。铸造设备、机床及一般工程机械中应用非常广泛。柱塞泵具有许多优点，虽然价格昂贵及维修较困难，但是性能比其他液压泵要高。 【 6】 表 3 油泵性能及优缺点对照表 性能及优缺点 外啮合齿轮泵 双作用叶片泵 限压式变量叶片泵 轴向柱塞泵 压力范围 7 20 21 40 流量范围 550 4 210 25 63 10 250 流量调节 不能 不能 能 能 容积效率 效率 出流量脉冲 很大 很小 一般 1 5% 对油污染敏感度 小 中 中 大 噪声 大 小 较大 大 功率重量比 中 中 小 大 结构 简单 稍复杂 较复杂 复杂 价格 便宜 较贵 较贵 昂贵 维护修理 容易 较难 较难 困难 油液粘度 540 17 40 31 40 17 29 25 44 4080 63 88 37 54 25 44 40 98 本次设计液压系统属于中 高 压系统，精度要求较高，综合考虑上述几种泵的优缺点，选取 柱塞泵 。 计算液压泵的工作压力和额定压力 1） 液压泵的工作压力 毕业设计 - 15 - 液压泵的工作压力是根据执行元件的工作性质来确定的。 + 中 执行元件的最大工作压力； 进油路上的压力损失，系统管路未曾 画出以前，按经验资料选取： 一般节流调速系统和管道简单的系统取 = 2 105 5 105油路有调速阀的系统及管道复杂的系统取 = 5 105 15 105压泵的最大工作压力 + =) 液压泵的额定压力 系统在工作的过程中常因过渡过程内的压力超调或周期性的压力脉动而存在着动态压力，其值远超过静态压力。所以液压泵的额定压力应比系统最高压力大 25%本系统负载变化不大，且无冲击载荷 ，故取额定压力为： = () 算液压泵的额定流量 油泵的额定流量应满足液压系统中同时工作的执行元件所需要的最大流量之和。本系统只有一个执行元件，故其流量为： K ( Q)中 油泵的额定流量（ L/ K 系统泄露系数 (约取 ( Q) 系统中同时工作的执行元件所需的最大流量之和(L/在本系统，液压缸工作所需的 最大流量为 系统泄露系数 K= 泵的额定流量 ，查阅液压手册及产品样本，选定量泵的具体型号规格为 定压力 0定流量为 75L/ 确定驱动电机的功率 由系统可知， 机所需功率按下式计算，即： 毕业设计 - 16 - = P 式中 P 液压泵的总效率，查液压手册可以知道，该泵的效率为 80%； 液压泵的工作压力（ 液压泵的额定流量（ L/ 故所需电机的功率为： = 电机产品目录，综合考虑选取 7.5 型号为：P=15kw,n=4460r/率高，节能，堵转转矩高，噪声低，振动小，运行安全可靠。作为一般用途的电动机，适用于驱动无特殊性能要求 的各种机械设备，如金属切削机床，该系列电动机的定额是以连续工作为基准的连续定额。 表 4 液压泵的总效率 液压泵类型 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 总效率 其它元件的选择 选择控制阀 选择液压阀应尽量选择标准定型产品。首先根据使用要求包括用途，动作方式，压力损失数值，工作寿命和阀的生产条件确定阀的形式，然后根据流经这个阀的油液的最大工作压力和流量来确定阀的规格。 液压控制阀在液压系统中的功用是通过控制调节液压系统中的油液的流向、压力和流量，使执行器及 其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力（转矩）及运动速度（转速）等。所设计的液压系统，将来能否按照既定要求正常可靠运行，在很大程度上取决于其中所采用的各种液压阀的性能优劣及参数匹配是否合理。 各种液压控制阀的规格型号，可以系统的最高压力和通过阀的实际流量为依据，并考虑阀的控制特性、稳定性及油口尺寸、外形尺寸与重量、安装连接方式、操纵方式、适应性与维修方便性、货源及产品历史等，从相关设计手册或产品样本中选取。 各液压控制阀的额定压力和额定流量一般应与其使用压力和流量相接近。对于可靠性要求较高的系统，阀的额定 压力应高出其使用压力较多。如果额定压力和额定流量小于使用压力和流量，则易引起液压卡紧和液动力，并对阀的工作品质产生不良影响；对于系统中的顺序阀和减压阀，其通过流量不应远小于额定流量，否则毕业设计 - 17 - 易产生振动或其他不稳定现象。对于流量阀，应注意其最小稳定流量。 【 6】 根据上述选择阀的原则，选择该系统所需的各个阀的型号及规格如下表 5所示 表 5 液压阀的型号规格 序号 名称 估计通过流量 型号 数量 生产厂家 1 液压锁 100 力士乐 2 电液伺服阀 100 力士乐 3 单向 阀 200 34 力士乐 4 溢流阀 50 力士乐 滤油器的选择 选过滤器时，主要根据液压系统对滤油器的性能指标的要求以及系统的工作压力大小，从产品样本中选取。根据过滤器在系统中的安装位置不同，可以分为：吸油口过滤器、压油口过滤器、回油口过滤器三种安装方式，在此液压系统中选用吸油口过滤器。在液压泵的吸油口安装过滤器的主要目的是，防止泵在吸油的同时将污物吸进油路，主要防止大颗粒物的进入。但是必须注意过滤器的压差必须满足泵的吸油特性，过滤器的压差过大容易造成吸油困 难，而出现气穴，气穴现象是泵的最大危害之一。 【 6】 滤油器的性能指标： 1. 工作压力 不同结构形式的滤油器所允许的工作压力不同，在选择时应考虑其最高工作压力。本系统最高工作压力为 2. 过滤精度 过滤精度是指油液通过滤油器时，滤芯能够滤除的最小机械杂质的颗粒度的公称尺寸，系统的过滤精度一般按下列两因素考虑：一是污垢颗粒应小于运动零件滑动面的配合间隙或油膜厚度，以免引起划伤和磨损；二是污垢颗粒应小于系统中节流小孔的最小截面积，以免堵塞小孔。 液压系统对过滤精度的要求，随系统压力不同而不同。系 统压力越高，运动零部件的配合间隙越小，过滤精度要求越高，表 6给出了各种压力下的液压系统及控制元件对过滤精度的要求。 毕业设计 - 18 - 表 6 滤油器过滤精度的选择 系统 过滤精度 元件 过滤精度 低压系统 100 150 叶片泵（电动机） 30 p=7 10 50 齿轮泵（电动机） 50 P=10 14 25 柱塞泵（电动机） 20 P 14 10 15 滑阀 1/3最小间隙 电液伺服系统 5 流量控制阀 25 30 高精度伺服系统 全阀、溢流阀、节流阀 1/7孔 径 据上表选取：滤油器型号为 箱的选择 1. 油箱的主要作用： 1) 贮存充足的油液，以满足液压系统正常工作的需要； 2) 散发热量，保证油温不超过规定值（ 60）； 3) 使油中污染物沉淀，空气逸出。 2. 油箱的计算与选择 油箱的容量主要依据散热的需要来确定 ,同时还必须保证在液压系统工作的整个过程中 ,无论流量如何波动 ,油箱中的油面都能保持一定的高度 ,使渗入油液中的空气和污染物有足够的时间分离出来 其油箱的有效容量可 按下列经验公式确定 : 对于低压系统 (P V = ( 2 4 ) Q 对于中压系统 V = ( 5 7 ) Q 对于高压系统 V = ( 6 12 ) Q 式中 V 油箱的容积（ L） ; Q 泵的额定流量 (L/ 各式中的系数选择原则是 :不连续工作时取小值 ,连续工作时取大值 ;使用 变量泵时取小值 ,使用定量泵时取大值 压力 P 8油箱的有效容积 V = 5 Q = 5 100L 毕业设计 - 19 - = 500 L 对于本液压系统，由于油箱盖用来作为液压泵、电机、液压阀等元件的安装底版，故要求体积足够大，油箱的有效容积选为 600L。油箱有效容积大时，有利于散热，油液中的杂质能够充分沉淀，渗入在油液中的空气也可以充分逸出。 液位计的控制及显示 油箱内液位计的控制可以通过液位发讯器或液位计进行检测。前者当液位低于要求时会发出报警信号，目前应用的有浮 子式液位发信装置。后者需要人工进行监视，当液位低于要求时进行人工补油。 油箱内油温控制 为了保证液压系统的正常工作，必须将工作介质的温度控制在一定范围内，油箱的温度控制采用与电接点温度计相配合的温度控制器。当温度低于要求的最低值时，电接点温度计通过继电器电路通电，加热器开始工作，当温度升到调定值时，加热电路断电，加热器停止工作。同理，当温度高于要求的最高温度值时，使冷却器电路通电，冷却器开始工作；当油温降至调定值时，冷却器电路断电，冷却器停止工作。油温控制的范围可以通过电接点温度计进行调节。箱体确定 油箱 体 油箱体由 取钢板厚度 58体大者取大值，本粗轧机的油箱板厚度为 8油箱侧壁上安装油位指示器。在油箱与隔板垂直的一个壁上常常开清洗孔，以便于清洗油箱。油箱底部 油箱底部采用倾斜的方式，用焊接方法与壁板焊接而成，采用这种结构，便于排油，底部最低处有排油口。 油箱隔板 为了使吸油区和压油区分开，便于回油中杂质的沉淀，油箱中设置了隔板。隔板的安装方式主要有两种，第一种：回油区的油液按一定方向流动，既有利于回油中的杂质、气泡的分离，又有利于散热。第二种：回油经过隔板上方 溢流至吸油区，或经过金属网进入吸油区，更有利于杂质和气泡的分离。在本次设计中，采用隔板的方式，主要为了将沉淀的杂质分开。隔板的位置在油箱的中间，将吸油区和回油区分开，隔板的高度，最低为油面的 1/2。隔板的厚度等于油箱侧壁厚度。 空气滤清器 空气滤清器是对空气进行净化的装置，它由壳体和滤芯组成，滤芯布置在壳体内。大气中有各种异物，例如灰尘、砂粒等， 会对液压系统的油液造成污染， 它们将加速 系统 的磨损，从而降低 系统 的使用寿命。空气滤清器能防止出现这种情况。 查参考文献 3，表 6择 空气滤清器 。 防噪音问题是现代机械装备设计中必须考虑的问题之一。油路系统的噪音源，以泵站为首，因此，进行油箱设计时，从下列几方面减轻噪音： 毕业设计 - 20 - 1)油箱与箱盖间增加防振橡皮垫： 2)用地脚螺栓将油箱牢固固定在基础上； 3)油泵排油口用橡胶软管与阀类元件相连接； 4)回油管管接头振动噪音较大时，改变回油管直径或增设一条回油管，使每个回油管接头的通路减少。 【 6】 它辅助元件的型号和规格的选择 其他辅助元件的型号如下表： 表 7 辅助元件的型号规 格 序号 名称 型号 数量 生产厂家 1 液位液温计 温州黎明 2 滤油器 贺德客 3 压力表 沈阳仪表厂 4 油箱 V=400 1 按图制作 5 回油滤油器 北液 定管道尺寸 确定油管直径 d 根据参考书得知，油管的规格尺寸（管道内径和壁厚）可由下面的公式算出后，查阅有关的标准选定。 D 4.6 式中 D 油管内径； q 管内流量； v 管中油液的 流速。 油液流速参考数据 管路名称 进油管路 压油管路 回油管路 推荐流速 v (m/s (m/s (m/s 吸油管：取流速 v=2m/s，则吸油管的直径为： d 4.6 毕业设计 - 21 - = 50L/2m/s） 1/2 = 23 油管：取流速 v=4m/s，则压油管的直径为： d 4.6 = 00L/ 4m/s)1/2 = 42.6 油管：取 流速 v=2.m/s，则回油管的直径为： d 4.6 = 50L/2m/s） 1/2 = 45 整为标准直径后，选取吸油管内径 25油管内径 18油管内径 25 压站的设计 液压装置按其总体配置分为分散配置型和集中配置型两种主要结构类型，而集中配置型即为通常所说的液压站。因为本课题要研究的是液压站，所以对分散型结构不予说明。 【 5】 （ 1） 分散配置型液压装置是将液压系统的液压泵及其驱动电机、执行器、液压控制阀和辅 助元件按照机器的布局、工作特性和操纵要求等分散安设在主机的适当位置上，液压系统各组成元件通过管道逐一连接起来。例如有的金属加工机床采用此种配置时，可将机床的机身、立柱或底座等支撑件的空腔部分兼作液压油箱，安放动力源，而把液压控制阀等元件安设在机身上操作者便于接近和操纵调节的位置。 分散配置型液压装置的优点是节省安装空间和占地面积；缺点是元件布置零乱，安装维护较复杂，动力源的振动、发热还会对机床类主机的精度产生不利影响。所以此种结构类型主要适宜结构安装空间受限的移动式机械设备采用。 （ 2） 集中配置型液压装置通 常是将系统的执行器安放在主机上，而将液压泵及其驱动电机、辅助元件等安装在主机之外，即集中设置所谓液压站。 按照操作执行器的液压控制装置（液压控制阀及其安装油路板或油路块等连接毕业设计 - 22 - 体的统称）的安放位置及液压站的功能，又可进一步将液压站分为动力型液压站和复合型液压站两种结构类型。 执行器及其操纵控制阀等散装在主机各适当位置上的动力型液压站，其形态较为简单，它主要由液压泵及其驱动电机、油箱及其附件、少数必要的压力控制阀等组成，因此经常称之为液压泵站。其主要功能是为液压执行器提供一定压力 和流量的油液，而系统的控 制主要由散装在主机各处的控制阀来担当。 （ 3） 复合型液压站是将系统中液压泵及其驱动电机、油箱及其附件、液压控制装置及其他辅助元件等均安装在主机之外，系统的执行器仍然安装在主机上。复合型液压站不仅具有向执行器提供液压动力的功能，同时还兼具控制调节功能。按照液压控制装置是否安装在液压泵站上，此种液压站又可进一步分为整体式液压站和分离式液压站两类。整体式液压站是将液压控制装置及蓄能器等均安装在液压泵上，而分离式液压站则是将液压泵及其驱动电机和油箱及其附件、液压控制装置和蓄能器等分装成液压泵站、液压阀站（一组或多组 ）和蓄能器器站等几部分（根据液压阀站的安放位置又有阀架式、机身式和执行器搭载式三种），各部分之间按照液压系统原理图中确定的油路关系通过管路进行连接。 液压站的优点是外形整齐美观，便于安装维护，便于采集和检测电液信号以利于自动化，可以隔离液压系统振动、发热等对主机精度的影响。缺点是占地面积大，特别是对有强烈热源和烟雾、粉尘污染的机械设备，有时还需为安放液压站建立专门的隔离房间或地下室。 根据以上的阐述结合自己所设计的课题，本课题液压站的设计结构采用集中配置型液压装置中的整体式液压站的结构设计方式。 液压泵的 安装方式 液压泵装置包括不同类型的液压泵驱动电动机及其联轴器等。其安装方式分为上置式和非上置式两种。 1) 上置式安装 将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省内地面积。 毕业设计 - 23 - 图 8 2）非上置式安装 将液压泵和与电动机放在液压油箱旁，如图所示，这种结构，振动较小，油箱的清洗比较容易，但占地面积较大，吸油管与泵连接要求 严格，应用于较大型液压站。 毕业设计 - 24 - 图 9 本次设计采用的 积适中，因此可用为上置式。 确定控制装置的集成方式 。 液压控制装置的集成主要有板式集成、块式集成和叠加阀式集成。 （ 1） 板式集成液压控制装置，是把若干个标准板式液压控制阀用螺钉固定在一块公共底板（油路板，亦称阀板）上，按系统要求，通过油路板中钻、铣或铸造出的孔道实现各阀之间的油路联系，构成一个回路。对于较复杂的系统，则需将系统分解成若干个回路，用几个油路板来安装标准板式液压元件，各个油路板之间通过管道来连接。通常将油路板上安装阀的一面 称为正面，不安装阀的一面称为背面。 板式集成的特点是对于动作复杂的液压系统，会因液压元件数量的增加，导致所需油路板的尺寸和数量的增大，致使有些孔道甚至无法钻出，而铣槽往往出现渗漏串腔现象。此外，油路板是根据特定的液压系统专门设计制造的，不易实现标准化和通用化，不易组织专业生产。特别是当需要更改回路或追加元件时，油路板就要重新设计加工，而其中的差错可能会使整块油路板报废。 总之，板式集成液压控制装置适合不太复杂的低压液压系统采用。 （ 2） 块式集成是按典型液压系统的各种基本回路，做成通用化的 6 面体油路块（集成块 ），通常其四周除 1 面安装通向液压执行器（液压缸或液压马达）的管接头外，其余 3面安装标准的板式液压阀及少量叠加阀或插装阀，这些液压阀之间的油路联系由油路块内部的通道孔实现，块的上下两面为块间叠积结合面，布有由下向上贯穿通道体的公用压力油孔 P、回油孔 O（ T）、泄油孔 个回路块叠积在一起，同过 4只长螺栓固紧后，各块之间的油路联系通过公用油孔来实现。 块式集成有以下几个特点： 1）可简化设计； 2）设计灵活，