型带式输送机可控变速装置系统设计

1、摘要液压技术是机电设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着煤炭生产的发展，长距离、大运量、大功率带式输送机的应用越来越广泛。合理和最佳地确定大型带式输送机的驱动方式，已成为其推广应用的关键技术之一。一般而言，大型带式输送机的驱动系统要能够提供可调的、平滑而无冲击的启动力矩，以减小输送带的动张力，从而改善输送带和整机的受力状况，并保护电网免受冲击。在多台电动机驱动的情况下，希望各驱动装置之间能够做到功率基本平衡，或者说具有合理分配驱动功率的能力。对于长距离带式输送机，为满足日常维修和检带要求，应该能够实现慢速运行。总而言之，长距离、大运量、大功率带式输送机的驱动系统要具有较好的力矩速度控

2、制功能或可控启动功能。因为本项目所研制的带式输送机可控变速装置由机械传动系统、液压系统和电控系统三大部分组成，所以液压调速系统显示出了其优越性。同时液压系统中的液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、低振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。关键词：统筹区域发展；中部崛起；互动发展AbstractKey Words:摘要 1第一章 前言1第二章 总体方案设计31.1 设计目标31.2 拟定液压调速系统原理图31.2.1 液压系统

3、的功能31.2 .2 液压系统的关键制造技术41.3 原始数据41.4 设计总体方案4第2章 系统元件的选择及设计52.1 液压马达的选择52.2 液压泵的选择62.2.1 液压泵的分类62.2.2 液压泵的选择原则62.2.3 液压泵的具体选择62.2.4 液压泵的计算72.2.5 液压工作介质的选择8 2.3 电动机的选择82.3.1 电动机选择原则92.3.2 电动机具体的选择92.4 联轴器的选择102.5 阀的选择102.5.1 单向阀的选择102.5.2 电液比例调速阀的选择122.5.3 电磁溢流阀的选择142.5.4 直动型溢流阀的选择162.6 集成块的设计182.6.1 集

4、成块的特点192.6.2 集成块的设计步骤192.6.3 集成块的设计参数的确定202.7 液压管路及其连接222.7.1 管路的种类及材料222.7.2 油管尺寸的确定232.7.3 管路系统压力损失的计算242.7.4 管接头的结构及选择252.7.5 液压管路的连接方法262.8 液压附件的选择262.8.1 密封件的选择262.8.2 压力表的选择272.8.3 液位液温计的选择272.8.4 滤油器的选择272.8.5 空气滤清器的选择282.9 液压油箱的设计282.9.1 液压油箱的作油、分类及设计要点28302.9.3 油箱的结构设计302.10 液压泵站的设计312.10.1

5、液压泵站的作用、分类及设计要点312.10.2 电动机与液压泵的连接方式322.10.3 液压调速系统的总装33第3章 液压系统的污染控制和治理353.1 液压系统污染的控制353.1.1 污染控制的主要措施353.1.2 液压系统的清洗的要点353.1.3 防止污染物侵入的措施353.2 液压系统的清洗35363.2.2液压元件、油箱及管道清洗3636参考文献37致 谢38第一章 前言带式输送机自1795年被发明以来，经过200多年的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用，特别是第三次工业技术革命后新材料、新技术的采用，带式输送机的发展步入了一个新纪元。当今，无论从输

6、送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已经可以同火车、汽车运输相抗衡，成为各国争先发展的行业。带式输送机具有结构简单、输送量大、输送物料范围广泛、运距长、装卸料方便、可靠性高、运费低廉、自动化程度高等特点，它的优越性已十分明显，是国民经济中不可缺少的关键设备。近年来，随着我国工业由此可见，启动问题对带式输送机尤其是大型带式输送机来说，是一个关键的技术，它不仅对启动性能产生直接影响，而且还可以降低输送机的成本，因此必须对启动加以控制。驱动装置是带式输送机的心脏，从某种程度上来说，驱动装置的性能就决定了输送机的性能。解决上述问题的有效方法就是合理和最佳地确定大型带式输送机的驱动方式。针对大型带式输

7、送机的实际工况，理想的驱动装置应满足以下技术要求：（1）启动时间可在一定的范围内调整，使带式输送机平稳启动，并可实现满载启动；（2）启动加速度控制在一定的范围内，可有效降低启动时的动态初张力，降低整机输送带的选用安全系数，有效地降低输送带的初期投资；（3）在多机启动或多点中间启动时，可以实现多机的功率平衡；（4）电动机空载启动，降低对电网的冲击；（5）具有过载保护功能；（6）带式输送机瞬时停车时，可以实现不停电动机，提高电动机使用寿命；（7）带式输送机低速检带运行时，系统不会严重发热导致停车故障，确保正常检修工作。作为带式输送机的关键技术5之一，可控启动技术或软启动技术应运而生。实现软启动和软

8、停车是解决大型带式输送机上述问题的有效措施。“软启动”是指机械设备在空、重载工况下，能够逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动，而这种启动是可控的7。对于带式输送机而言，“软启动”不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长输送机关键零部件的使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电力并延长电动机的工作寿命。带式输送机可控变速装置带式输送机可控变速装置在国外已经被广泛应用，但到目前为止国内这种产品应用还比较少。第二章 总体方案设计1.1 设计目标本次液压调速系统的设计是整个机器的一部分，其任务是实现利用液压装置带动蜗杆来实现对外部

9、机器的速度控制。1.2 拟定液压调速系统原理图考虑内齿圈载荷小、要求无级变速等具体情况，本装置采用电液比例阀组成的液压系统作为内齿圈的动力源。1.2.1 液压系统的功能液压系统的功能是为控制内齿圈的运动提供动力源，主要元件有液压泵、液压马达、电液比例调速阀和电液比例溢流阀等。其中液压马达是机械传动系统中蜗杆的驱动装置，通过电液比例调速阀6调节液压马达的流量，使其转速实现无级变化。电液比例调速阀6安装在马达的回油路上，不仅形成回油节流调速系统，而且作为马达的负载，起到平衡力矩的作用。马达的驱动回路是闭式回路，若蜗杆为主动时，则泵2变为补油泵。电液比例调速阀9是控制润滑油液流量的。根据温度变送器的

10、信号，通过控制系统调节电液比例调速阀9的开口量，实现对润滑油量的控制。电液比例溢流阀8是用来调整液压系统工作压力的，通过控制系统对液压系统不同工作状态下压力的设定，使液压系统始终工作在最优状态，以实现效率最高、油温最低的设计目标。下图为液压系统原理图1.2 .2 液压系统的关键制造技术液压系统能否长期处于良好的工作状态，除了液压元件具有优良的性能外，系统的安装调试也非常重要。电液比例调速阀6、9和溢流阀8是液压系统的关键元件，安全阀7采用普通溢流阀。这些阀均选用板式安装结构，所以需要设计一个集成块。对液压系统而言，集成块就是一个关键加工件，主要是各个阀的安装基面的平面度要求高一些。其几何形状简

11、单，加工难度不大。1.3 原始数据1）采用定量泵定量马达作为动力源和执行元件2）采用比例调速阀调节马达转速1.4 设计总体方案由液压系统原理图确定总体方案示意图 同时在液压马达后接一个电液比例调速阀，用来调节马达的转速，进而控制对外蜗杆的转动。第2章系统元件的选择及设计2.1 液压马达的选择液压马达的作用是将液体的压力能转化为连续回转的机械能。选择液压马达的原则：主要依据是设备对液压系统的工作要求。如液压系统的工作压力、所使用的工作介质；对液压马达的转矩和转速的要求；对液压马达的体积、重量、价格、货源情况以及使用维护方便性等。以便确定液压马达的结构类型、基本性能参数和变量方式等。液压马达按结构

12、可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。现由液压马达的原始数据确定马达型号。查液压气动系统设计手册表3.25、表3.26和液压系统设计简明手册表5.6选用合肥长源液压件厂的CMW.F204CFZ型齿轮马达。其主要技术参数如下：排量4ml/r额定压力20MPa理论输出转矩10.3N·m转数8003000r/min容积效率88%由液压气动系统设计手册式(1.48) 马达的转速 式中输入马达的流量(L/min) 马达的理论排量（L/r）马达的容积效率 得输入马达的流量由液压气动系统手册式（3.32）马达实际输出转矩式中马达的机械效率，取得马达的实际输出转矩 由液压气动系统设计手册式(1.44)

13、液压马达的输入功率：式中入口与出口压力之差（MPa）输入流量（L/min）得马达的输入功率以上式所选择的液压马达的具体参数的计算，并以此为依据来选定合适的液压泵，并计算出泵的各项参数。2.2 液压泵的选择2.2.1 液压泵的分类液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将电动机输出的机械能转换为液体的压力能，从而为系统提供动力。液压泵分为定量型和变量型：定量型有齿轮泵、叶片泵和螺杆泵，变量泵有叶片式、轴向柱塞式和径向柱塞式。2.2.2 液压泵的选择原则马达的输入功率首先考虑应用的不同来选择，一类是用在固定设备上，另一类是用在行走机械上的。参考液压气动系统设计手册表5.14。其次根据液压系统的设计要求

14、选择合适的泵的类型。最后还应考虑系统对液压泵的其他要求，例如重量、价格，使用寿命及可靠性，液压泵的安装方式，泵与原动机的联接方式及泵的油口联接型式等。2.2.3 液压泵的具体选择根据以上选择原则和液压马达的性能参数数据及液压系统原理图（图一）可确定出泵出口压力不小于。查液压与气压传动表2.3确定选用外啮合齿轮泵最为合适，查液压气动系统设计手册表5.14确定泵为固定设备中使用，查液压气动系统设计手册表5.9及液压系统设计简明手册表5.2确定选用CBF.E510.ALPL型齿轮泵。CBF.E510.ALPL型齿轮泵的其主要技术参数如下：公称排量为额定压力为20MPa(r/min)容积效率95%合肥

15、长源液压件厂2.2.4 液压泵的计算式中泵的容积效率泵的输出流量（L/min）得泵的输出流量：由液压气动系统手册式(1.37)，输出功率：式中输出功率（kw）出口压力和入口压力之差（MPa）泵的输出流量（L/min）得：2.2.5 液压工作介质的选择液压工作介质有液压油和液压液两类。液压系统选择工作介质要考虑一下几点：液体的粘性、粘温特性、润滑性、防锈性、抗氧化性、抗乳化性、抗泡沫性、凝固点、体积弹性模量、与密封材料的相容性等。查液压气动系统设计手册确定选用46# HM液压油。 l)规格 , 抗磨液压油(HM液压油)是从防锈、抗氧液压油基础上发展而来的,它有碱性高锌、碱性低锌、中性高锌型及无灰

16、型等系列产品,它们均按40'C运动粘度分为22、32、46、68四个牌号。 2)用途 (l)抗磨液压油主要用于重负荷、中压、高压的叶片泵、柱塞泵和齿轮泵等液压系统。 (2)用于中压、高压工程机械、引进设备和车辆的液压系统。如电脑数控机床、隧道掘进机、履带式起重机、液压反铲挖掘机和采煤机等的液压系统。 (3)除适用于各种液压泵的中高压液压系统外，也可用于中等负荷工业齿轮(蜗轮、双曲线齿轮除外)的润滑。其应用的环境温度为一10'C.40C。该产品与丁腈橡胶具有良好的适应性。 3)质量要求 (l)合适的粘度和良好的粘温性能，以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润

17、滑、冷却和密封。 (2)良好的抗磨性，以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑，减少磨损。 (3)优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性，以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用，使其不易老化变质，延长使用寿命。 (4)良好的抗泡性和空气释放值，以保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失；并能将混入油中的空气在较短时间内释放出来，以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。 (5)良好的抗乳化性，能与混入油中的水分迅速分离，以免形成乳化液，引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。 (6)良好的防锈性，以防止金属表面锈蚀。 4)注意事项 (

18、l)要保持液压系统的清洁，及时清除油箱内的油泥和金属屑。 (2)按换油参考指标进行换油,换油时应将设备各部件清洗干净，以免杂质等混入油中,影响使用效果。 (3)储存和使用时，容器和加油工具必须清洁,防止油品被污染。 (4)该油品主要适用于钢.钢摩擦副的液压油泵。用于其它材质摩擦副的液压油泵时，必须要有油泵制造厂或供油单位推荐本产品所适用的油泵负荷限值。2.3 电动机的选择2.3.1 电动机选择原则A 电动机的类型选择由于液压泵通常是在空载下启动，故对电动机的启动转矩没有过高的要求，负荷变化比较平稳，起动次数不多，因此可以采用Y系列笼型异步电动机。但如果液压系统功率较大而电网容量不大时，可采用绕

19、线转子电动机。B 电动机的转速选择电动机的转速应与液压泵的转速相适应。电动机与液压泵之间通常采用联轴器连接，电动机的转速应在液压泵的最佳转速范围内。液压泵的转速过高或过低，都会使液压泵的效率下降。C 电动机的功率当液压泵的额定压力和流量下工作时，可按照液压泵产品样本中的液压泵的驱动功率，来选择电动机的功率。泵的驱动功率,由于泵在主电机启动后处于很低的负载下工作，故泵的实际驱动电机功率不大。2.3.2 电动机具体的选择根据以上原则查机械设计手册表9.14、9.55，选用Y90L.6型电动机较合适，转速为910r/min,kw，效率为85%，额定转矩，最大转矩，重量32kg，轴径为24mm。2.4

20、 联轴器的选择考虑到在带式输送机正常工作之前，仅仅由电机产生的振动并不大，刚性联轴器连接这种连接形式虽然无补偿性能，不能缓冲减振，但结构简单，成本低，满足使用要求，故选用刚性凸缘联轴器。型凸缘联轴器。主要技术参数和尺寸（GB/T5843.2003)联轴器的公称扭矩 T= 63N/m 许用转速 n=10000r/min轴孔直径 ,轴孔长度 转动惯量 质量 2.5 阀的选择在液压系统中，液压控制阀用来控制液压系统中的压力、流量及油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动、停止、改变运动速度、方向、力等。以满足各类液压设备对运动、速度、力矩等的要求。液压控制阀按功用控制特点分：方向控制阀、压力控制阀

21、、流量控制阀。按压力大小分：中、底压控制阀（6.3MPa），中、高压控制阀（32MPa）由此可知，本系统应该选用中、高压控制阀。本系统需要选用的阀名称和数量为：单向阀 2个电液比例调速阀 1个电磁溢流阀 1个直动型溢流阀 1个2.5.1 单向阀的选择单向阀的作用是使液压油沿管道一个方向流动，不能反向流动。查 液压气动系统设计手册选择RVP型单向阀。A RVP型单向阀概述：RVP型单向阀的作用是使油液只能向一个方向流动，而另一个方向止流。连接方式：板式。通径（NG）6.40mm。压力至31.5MPa。流量至600L/min。 B RVP型单向阀三维模型图图2.1 RVP型单向阀三维模型图C 符号

22、图2.2 RVP型单向阀符号D 型号说明图2.3 RVP型单向阀型号说明E RVP型单向阀结构图图2.4 RVP型单向阀结构图1. 阀体 2. 锥阀芯 3. 弹簧 4. 弹簧座2.5.2 电液比例调速阀的选择电液比例调速阀是用来控制液压马达的运动速度，从而改变系统对外提供的动力速度大小。它有节流和减压的双重作用。在本系统调速阀安装在液压马达的回油路上，形成了回油节流调速系统。不但提高了承载能力，还扩大了调速范围。查液压元件产品样本选用ZFRE10.40B/16LBV型电液比例调阀。A 型号说明图型电液比例调阀型号说明B ZFRE型二通比例调速阀外形尺寸图图2.6 ZFRE型二通比例调速阀外形尺

23、寸图1. 阀体 2. 带感应式位移传感器的比例电磁铁3. 标牌 4. 压力补偿器的行程限制器MPa，最低压力1.5 MPa，公称流量为10 L/minL/min。2.5.3 电磁溢流阀的选择A 电磁溢流阀概述电磁溢流阀由溢流阀和二位二通电磁换向阀组成。用于液压系统的压力调节和卸载。这种叠加式电磁溢流阀不仅具有结构紧凑、空间位置小、减少管路连接、装配容易等优点，而且能改善系统和回路的性能，抗震和抗冲击能力强，并减少管路的振动等现象。电磁溢流阀根据用途的不同可分为H型（常开式）和O型（常闭式）两种。按电磁铁又可分为交流220V和直流24V。H型当电磁铁不通电时，电磁阀开启，先导阀不起作用，则溢流阀

24、卸荷。当电磁铁通电时，电磁阀关闭，先导阀起作用，则溢流阀在调压值下工作。O型电磁阀及溢流阀工作情况与H型均相反。将H型（常开式）电磁阀阀芯调头装配即可构成O型（常闭式）。本系列阀P口为进油口，O口为溢油口，K口为控制口。板式连接的安装底板尺寸，按照压力控制阀的安装底板样本。B 电磁溢流阀选择电磁溢流阀的主要功用就是在系统中起调压和限压作用，根据系统的工作需要来调整液压泵的供油压力，从而保证系统安全可靠地工作。在本系统中电磁溢流阀是用来调整系统的工作压力的，通过控制系统对不同工作状态下压力的设定，使液压系统始终工作在最优状态、以实现效率最高、油温最低的设计目标。查液压元件产品样本选用Y2DH.H

25、c10型电磁溢流阀。C Y2型电磁溢流阀简介 1) 技术规格如表2.1.表2.1 Y2型电磁溢流阀技术规格公称通径(mm)102032公称流量(L/min)401002002) 符号图2.7 Y2型电磁溢流阀符号3）型号说明图2.8 Y2型电磁溢流阀型号说明2.5.4 直动型溢流阀的选择直动型溢流阀与电液比例溢流阀的作用一样，其工作特点是靠直接作用在阀芯上的液压力与弹簧力相平衡来控制阀口的启用。A 概述此处选择查液压元件产品样本选用型板式连接直动式溢流阀。其调节压力范围为 MPa，额定流量为10 L/min。C 符号D 型号说明图2.11 直动型溢流阀型号说明E 技术规格如表2.2.表2.2

26、技术规格F 外形及安装尺寸，安装尺寸如表2.3.图2.12 表2.3 安装尺寸2.6 集成块的设计通常使用的液压元件有管式和板式两种结构。管式元件通过油管来实现相互之间的连接，液压元件的数量越多，连接的管件越多，结构越复杂，系统压力损失越大，占用空间也越大，维修、保养和拆装越困难。常用于结构简单的系统。板式元件固定在板件上，分为液压油路板连接、集成块连接和叠加阀连接。其中把液压元件分别固定在几个集成块上，再把各集成块按设计规律装配成一个液压集成回路，这种方式标准化、系列化程度高，互换性能好，维修、拆装方便，元件更换容易。同时集成块可进行专业化生产，其质量好、性能可靠而且设计周期短。因此，本系统

27、的液压元件采用集成块方式的连接。从而使系统压力损失降低很多。保证了系统的可靠安全的运行。2.6.1 集成块的特点A用标准元件按典型动作组成单元回路块，选取适当的回路块叠加在一起，构成所需要的液压系统，可以简化液压装置的设计。B 由于液压系统又不同的功能的单元回路块构成，当需要更改系统时，只需更换或增减单元回路块就能实现，所以灵活性大，便于更改设计。C 集成块主要是六个平面及各个孔的加工，工艺简单，便于组织专业化生产，降低成本。D 除去泵、马达等采用管接头和管道外，各元件之间的连接都通过集成块上的通道，所以结构简单，便于安装，占地面积小，系统泄漏少，稳定性好。E 各元件之间连接的通道粗而短，系统

28、压力损失少，发热少，效率高。2.6.2 集成块的设计步骤A 制作液压元件样板对照实物绘制液压元件顶视图轮廓尺寸，虚线绘出液压元件底面各油口位置的尺寸，依照轮廓线剪下来，便是液压元件样板。B 决定通道的孔径集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T、泄漏孔及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔不小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔由上述所选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔（工艺孔）用螺塞在集成块表面堵死。与液压油管连接的液压油孔可采用英制关螺纹。C 集成块上液压元件的布置把制作好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局。因本系统回路简单，所以就直接进行布置。D 集成块零件图

29、的绘制集成块的六个面都是加工面，其中有五个面要装液压元件，剩下一个面作为安装板。集成块的详细尺寸见集成块的零件图。下面是所设计的集成块的三维模型图：图2.13 集成块的三维模型图2.6.3 集成块的设计参数的确定A 油孔直径的确定根据简明液压系统设计手册式（4.3）油孔直径d(mm)由下式确定 (2.10)式中流经孔道的流量（L/min）；孔道内允许流速（m/s）；对压力油孔可取=（5）m/s，对回油孔，可取=（2）m/s。公用泄漏油孔L的内孔一般由经验确定：当Q=25 L/min时，可取；当Q=63 L/min时，可取；直接与阀相通的孔，通道体上的孔径应与阀的孔径相同。与油管接头相连接的孔，

30、其孔径与相应的阀口直径相同，而孔口必须按管接头螺纹小径加工并攻丝。工艺孔口应用螺塞或短圆柱堵死。根据上述，计算出压力油孔直径：，本系统取压力油孔直径：；回油孔直径：，本系统取回油孔直径：；同时取泄漏油孔为。B 油孔间的最小壁厚油孔间最小壁厚一般不小于。当压力高于时，或孔间壁厚较小时，应进行强度效核。当系统选用铸铁材料的集成块时。可根据简明液压系统设计手册式（4.4）式中允许最小壁厚（）；试验压力（MPa）；材料许用应力（MPa），n取35；d油孔直径（）由于通道块上的孔大多较细较长，转孔时有可能偏斜，实际壁厚应再取大一些。由此，计算出：压力油孔最小壁厚不能小于6；回油孔最小壁厚不能小于5。C集

31、成块的高度集成块的高度取决于所安装元件的高度。一般情况下，集成块高度应大于安装元件的高度，并尽可能选取该系列集成块的标准高度。本系统集成块设计高度为130，长度为110，宽度为100D集成块的外形尺寸集成块的长度和宽度尺寸应大于安放元件的尺寸，以便于在设计集成块内的油孔时调整阀的位置。一般长度方向上的调整尺寸为（4050），宽度方向为（2030）。E 集成块上的元件布置集成块的各个侧面放置各种液压元件，放置的依据是液压系统原理图，放置原则是流道相通的阀相邻放置，五个侧面放置液压元件，一个面作为安装面。电液比例调速阀和电磁溢流阀放置在便于调节的位置。各阀的布置不能与相邻侧面的阀相碰。底板的作用是

32、将集成块组件固定在油箱面板上，并将回油口及泄漏油口和油箱相连。下图为各液压元件放置在集成块的具体位置。图2.14 各液压元件放置在集成块的具体位置2.7 液压管路及其连接2.7.1 管路的种类及材料A 管路安其在液压系统中的作用分：主管路包括吸油管路、压油管路和回油管路，用来实现压力能的传递。泄油管路将液压元件泄漏的油液导入回油管并进入油箱。 控制管路用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表连接的管路。旁通管路将通入压油管路的部分或全部压力油直接引回油箱的管路。B 常用的管路有钢管、铜管、胶管、尼龙管及塑料管等。1）无缝钢管无缝钢管耐压高，变形小，耐油、抗腐蚀，虽然装配时不易弯曲，但装配后能

33、长期保持原形。在液压系统中压油管路一般采用10#、15#冷拔无缝钢管，这种钢管的尺寸准确，质地均匀，强度高，可焊性好。2） 有缝钢管最高压力不大于1.6 MPa。3） 橡胶软管制造困难，成本高，寿命短，刚性差。而且不常用在不拆卸的固定的连接中。4) 铜管耐压力低，抗震能力差，一般用在低于5 MPa时使用。而且铜与油接触易使油氧化，且价格贵，常用在仪表和控制装置的小直径油管。5) 塑料管耐压低，一般不超过0.5 MPa，可用作泄漏油管。6） 尼龙管常用于低压系统。综上所述，查简明液压系统设计手册表6.1、6.2；本系统中在吸油管路和液压泵的压油管路分别选用冷拔无缝钢管 YB231.64ø

34、;25型，YB231.64ø20型。2.7.2 油管尺寸的确定A 油管的内径取决于管路的种类及管内的流速。油管内径d(mm)由液压气动系统设计手册，式（4.1）确定式中流经油管的流量；油管内的允许流速m/s。对吸油管可取=（）m/s（一般常取1 m/s以下），回油管可取（）m/s。压力油管，当时，取=2 m/s；p=(2.516) Mpa时，取=（34）m/s；p>14 Mpa时, 5m/s；管道较长或油液粘度较大时，取较小值。根据以上数据确定本系统油管的内径的大小，计算后分别如下：吸油管d=回油管d=压力油管d=考虑泵的进油口直径选取：吸油管为25mm回油管为20mm压力油管

35、为20mmB 金属油管的壁厚由液压气动系统设计手册式（4.2）确定式中油管壁厚（mm）；油管内液体的最大压力（MPa）；d油管内径（mm）；许用应力（MPa）。对钢管（为抗拉强度（MPa），可在机械零件手册中查寻，n为安全系数）；当p<7MPa时，取n=8；当时，取n=6。并通过查液压气动系统设计手册表4.13，确定无缝钢管的尺寸：吸油管YB23164型壁厚为；压油管YB23164型壁厚为2mm；其流量为20L/min。2.7.3 管路系统压力损失的计算其涉及的参数有：管道直径、压力损失、流量、管壁粗糙度以及液压油粘度等。粘性流体在管道中流动时，在整个流程上，要受到粘性阻力的作用而消耗能

36、量。此能量损失以压力降的形式体现出来，称为沿程压力损失。根据简明液压系统设计手册式（1.5），沿程压力损失的计算公式：式中沿程压力损失因数；L管道长度（m）管道内径（m） 液体密度液流平均流速（m/s） 查简明液压系统设计手册表1.3 其中沿程压力损失因数 由此计算：本系统的沿程压力损失为由简明液压系统设计手册式（1.7），可以计算流体经过局部装置时（阀、弯头等）其局部的压力损失。式中局部压力损失因数；平均流速查简明液压系统设计手册表1.5、1.6、1.7，计算出局部的压力损失为0.07 MPa。综上所述，可以看出本系统的压力损失较小。2.7.4 管接头的结构及选择常用的管接头有卡套式管接头、

37、焊接式管接头、钢丝编织胶管接头、快换接头和三瓣式高压胶管接头。A 卡套式管接头适用于油、气及一般腐蚀性介质的管路系统，工作压力为（1640）MPa，这种管接头结构简单、性能良好、重量轻、体积小、使用方便、不用焊接，是液压、系统中较为理想的管路连接件。查液压气动系统设计手册表4.18本系统选择一个卡套式直角管接头（GB3740.183），管子外径范围442（J级628）mm。两个卡套式端直通管接头（GB3754.1.83），管子外径范围442（J级628）mm查液压气动系统设计手册表4.19，确定管子的外径。B 快换接头一种不需要使用工具，就能够实现管路迅速连通或断开的接头。快换接头有两种结构形

38、式：两端开闭式和两端开放式。两端开闭式接头中，接头体内腔各有一个单向阀。分离时左右两个单向阀的阀心都在各自的弹簧的推动下，紧压在接头体的锥孔上，关闭两端通路，使介质不能流出，当两个接头体连接时，单向阀心前端的顶杆相碰，迫使阀心压缩弹簧，使通路打开。根据本系统的具体要求，查液压气动系统设计手册表4.29，选用三个两端开闭式的快换接头，型号为JB/ZQ4434.86。2.7.5 液压管路的连接方法液压管路的连接有焊接、螺纹连接和法兰连接三种。根据压力、管径和材料选定本系统采用法兰连接。当油管直径较大时，应采用法兰连接。常用的方形法兰有：直通法兰，其一侧与钢管焊接，另一侧与液压元件的连接法兰相连；中

39、间法兰用于管路与管路的连接；法兰盖用于堵住液压元件或管路上的连接法兰的油路；直角法兰的法兰平面与管路轴线平行。以上法兰的适用工作压力为20MPa,法兰材料为20#钢。由此，并根据本系统的特点要求，查液压气动系统设计手册表4.54、4.55。选用两个直通法兰KJ02.06；KJ02.05，两个直通法兰KJ02.06；KJ02.05；一个连接法兰KJ02.04；一个清洗孔法兰YG.350。2.8 液压附件的选择2.8.1 密封件的选择密封是防止工作液体从液压元件的零件结合面间泄漏并防止外界灰尘、空气、水分等侵入液体内部。在液压系统中，每个环节都离不开密封。密封是保证液压系统正常工作的关键之一。A

40、根据与密封部位相联系的工作零件的状态可将密封分为静密封与动密封两大类。静密封工作零件无相对运动的密封动密封工作零件有相对运动的密封动密封又可分为往复运动密封和旋转运动密封两类。C 密封件材料的一般要求：1）对工作介质有良好的适应性和稳定性、难溶解、难软化和硬化体积变化小；压缩复原性好，永久变形小。 2）良好的温度适应性及吸振性。 3）适当的机械强度和硬度，受工作介质的影响小。 4）摩擦系数小、耐磨性好。 5）材料密实。6）与密封面贴合的柔软性和弹性好。 7）对密封表面和工作介质的化学稳定性好 8）耐臭氧性和耐老化性好,加工工艺性好，价廉。根据以上的选择原则和要求。查液压气动系统设计手册表6.1

41、、6.2、6.5，可选择三个O形密封圈；两个12JB/ZQ4606.86密封垫圈。2.8.2 压力表的选择压力表是用来对液压系统各工作点的压力进行测量，以便观测后，对系统的压力进行调整和控制。压力表应安装在便于观察的地方。压力表最常用的是弹簧管式压力表。查液压气动系统设计手册表5.43 ，选择弹簧管式压力表Y.150T型一台。2.8.3 液位液温计的选择一般在油箱的侧壁上设置液位液温计，来指示油液液面的位置和油液温度。液位液温计应设置在加油时容易看见的地方。查液压气动系统设计手册及网络查询，选用上海中龙液压机械厂生产的型液位液温计。2.8.4 滤油器的选择滤油器在液压系统中，滤除外部混入或者系

42、统运转中内部产生的液压油中的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压元件使用寿命，保证系统工作的稳定性。滤油器的过滤精度用过滤掉的杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗滤油器、普通滤油器、精滤油器及特精滤油器四种。它们分别能滤掉的颗粒公称尺寸为：100为粗滤油器、10100为普通滤油器、510为精滤油器、15为特精滤油器。查液压气动系统设计手册，泵的吸油口采用其通径为25mm,公称流量为63（L/min）。2.8.5 空气滤清器的选择一般在油箱盖上设置空气滤清器，它包括空气过滤装置和注油过滤网。查液压气动系统设计手册选用EF5.25型空气滤清器。2.9 液压油箱的设计2.9.1 液压油箱的作油、分类及设

43、计要点油箱的主要功能是：储存系统所需的足够油液；散发系统工作时产生的一部分热量；分离油液中的气体及沉淀污物。按照油箱液面是否与大气相通，可分为开式油箱和闭式油箱。本系统采用开式油箱。设计油箱应考虑以下六个方面：A 油箱应设置吸油过滤器，滤油器要有足够的容量，以免阻力太大，一般设计的滤油器通流能力应为油泵吸入量的两倍以上。B 油箱侧壁应设置与壁等高的油位指示计。注油器应带有过滤网。油箱上应装设温度计。C 吸油管及回油管应尽量远远离开，吸油管离箱底距离不小于2D(D管径)，距箱边不小于3D。回油管插入最低油面之下，以防止回油时带入空气，距箱底不小于2d(d管径)。油的排口面向箱壁，管端斜切45度。

44、D 吸油侧和回油侧要用隔板隔开，使油液按一定方向流动，分离回油带来的气泡与赃物。隔板高度不低于油面到箱底高度的3/4。E 为了防锈、防凝水，油箱内壁应用好的耐油涂料。油箱底部应做成适当斜度，并设置放油塞和手孔或人孔，便于清洗换油。在油箱的结构上，要考虑拆卸、安装的方便。F 为防止吸空，提高油泵转速，可设计充压油箱。特别对于吸入性能较差的油泵而又不是辅助泵时，改善了其吸油工况。一般充气压力为0.71MPa。充气方法：当有压缩空气能源时，可与该能源连接；当无压缩空气能源时，可设置一个储气包；二者的共同点是中间必须设置一个减压阀，以保证得到所需的压力。油箱容积的确定，是设计油箱的关键。油箱的容积应能

45、保证当系统有大量供油而无回油时，最低液面应在进口过滤器之上，保证不会吸入空气；当系统有大量回油而无供油，或系统停止运转，油液返回油箱时，油液不致溢出。同时还应该满足以下要求：A设备停止运转时，由于重力作用，油能返回油箱。B操作时，油面保持适当高度。C能散发操作时产生的热量。D分离出油中的空气和杂物。由液压气动系统设计手册式查得式中 V油箱的有效容积（）液压泵的流量（/min）经验系数查表5.15，取=4；计算可得：油箱的外形尺寸一般尺寸比（长：宽：高）为1：1：11：2：3。为了提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将液压油箱的容量予以增大。 由此，本系统设计的油箱尺寸为：长=500mm；宽=

46、400mm；高=400mm。2.9.3 油箱的结构设计在一般设备中，液压油箱多采用钢板焊接的分离式液压油箱。A 隔板隔板能增长液压油流动循环时间，除去沉淀的杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收液压油压力的波动及防止液面的波动。隔板的安装设计成高出液压油面，使液压油从隔板侧面流过；还可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面的2/3，使液压油从隔板上方流过。过滤网可以设计成将液压油箱内部一分为二，使吸油管与回油管隔开，这样液压油可以经过一次过滤。B 吸油管与回油管回油管必须放置在液面下，一般距液压油箱底面的距离大于300mm。吸油管前放置滤油器，滤油器与箱底间的距离应不小于20mm。吸油

47、管应插入液压油面以下，防止吸油时卷吸气或因流入液压油箱的液压油搅动油面，致使油中混入气泡。C 吸油管与回油管的方向把吸油管与回油管用隔板隔开，为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管吸回油管的斜口方向应一致。D 防止杂质侵入为了防止液压油被污染，液压油箱应做成完全密封的，液压马达不装在油箱上面，以防止空气和杂质的侵入。在接合面上需衬入密封填料、密封胶和液态密封胶以保证气密性。同时为了保证液压油箱通大气并净化抽吸空气，需要安装一个空气过滤器。E 顶盖及清洗孔在液压油箱顶盖上装设液压泵、集成块、空气过滤器时必须十分的牢固。液压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封垫圈以及液态密封

48、胶衬入其间，以防杂质、水和空气侵入，并防止漏油。同时还要令行制作泵的底座，不能直接安装在上顶盖上。液压油箱上的清洗孔，应最大限度地易于清扫液压油箱内的各个角落和取出箱内的元件。并且为了便于排放污油，液压油箱底部应做成倾斜式箱底，并将油塞安放在最低处。F 液面指示计为了观察液压油箱内的液面情况，应在箱的侧面安装液面指示计。G 液压油箱的防锈在油箱内壁上涂耐油防锈材料。油箱的上盖板是用来密封油箱的，同时还用于安放电动机和液压泵。下图为油箱的剖视图图2.15 油箱的剖视图2.10 液压泵站的设计2.10.1液压泵站的作用、分类及设计要点液压泵站是液压系统的动力源，它向系统提供一定压力、流量和清洁度的

49、工作介质，是液压系统的重要组部分。A 液压泵站按泵组的布置方式可分为上布置、柜式和非上置式；其中上布置可分为立式和卧式1）立式安装将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内，这种结构形式紧凑、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，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。2） 卧式安装液压泵及管道都安装在，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。综合考虑，本次设计的液压调速系统用卧式安装的方式。A 液压泵站结构设计的注意事项：1）液压装置中各部件、元件的布置要均匀、便于装配、调整、维修和使用，并且要适当的注意外观的整齐和美观。2）液

50、压泵与电动机可装在液压油箱的盖上，也可装在液压油箱之外，主要考虑液压油箱的大小与刚度。3）在阀类元件的布置中，行程阀的安放位置必须靠近运动部件。手动换向阀的位置必须靠近操作部位。换向阀之间应留有一定的轴向距离，以便进行手动调整或装拆电磁铁。压力表及其开关应布置在便于观察和调整的地方。4）液压泵与机床相联的管道一般都先集中接到机床的中间接头上，然后再分别通向不同部件的各个执行机构中去，这样做有利于搬运、装拆和维修。5）硬管应贴地或沿着机床外形壁面敷设。相互平行的管道应保持一定的间隙，并用管夹固定。随工作部件运动的管道可采用软管、伸缩管或弹性管。软管安装时应避免发生扭转，以免影响使用寿命。2.10

51、.2 电动机与液压泵的连接方式电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。A 法兰式液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构装拆方便。B 支架式液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相联，再与带底座的电动机相联。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的同轴度）。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。C 法兰支架式电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架再装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。在本系统设计中为了增加电动

52、机与液压泵的连接刚性，避免产生共振，把液压泵和电动机先装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。在联轴器外用两个直通法兰连接。2.10.3 液压调速系统的总装A 液压系统剖视图图2.16 液压系统剖视B 下图为系统的总装三维模型图2.17 系统的总装三维模型在此调速系统中，电动机的转动通过联轴器，带动液压泵开始吸油，油液通过过滤器进入吸油管，然后进入到集成块中的调速装置，通过对电液比例阀的调节，改变进入马达的油液流量，从而起到调速的目的，也就改变了马达带动外部蜗杆的转速。实现系统的调速功能。第3章液压系统的污染控制和治理3.1 液压系统污染的控制3.1.1 污染控制的主要措施为了有效地控制液压系统的污染、需要采取的主要措施有些以下几个方面：A对元件和系统进行清洗，清除加工和组装过程中残留的污染物。B 防止外界污染物侵入系统。C 在液压系统中采用高性能的过滤器，使系统在工作中不断滤除内部产生和外界侵入的污染物。3.1.2 液压系统的清洗的要点A 清洗液可用清洁度不低于系统要求清洁度等级的系统工作液，或与其相容的低粘度油液。B 清洗时，应采用尽可能大的流量，使管路中液流呈紊流状态。C 在清洗的系统中，需装设高效能的过滤器，以有效的清除系统油液中的颗粒污染物，过滤器的绝对过滤精度为（510）时，可获得满意的清洗效果。D 在清洗过程中