3吨叉车液压系统设计

1、 3吨叉车的液压系统设计摘 要：随着工业的发展，叉车的使用越来越普遍。叉车的使用不仅可实现装卸搬运作业的机械化，减轻劳动强度，节约大量劳力，提高劳动生产力，而且能够缩短装卸、搬运、堆码的作业 时间，加速汽车和铁路车辆的周转，提高仓库容积的利用率，减少货物破损，提高作业的安全程度。本课题主要是介绍叉车液压系统设计。本章以叉车工作装置液压系统设计为例，介绍叉车工作 装置液压系统的设计方法及步骤，包括叉车工作装置液压系统主要参数的确定、原理图的拟定、 压元件的选择以及液压系统性能验算等。关键词：叉车；电液控制；液压元件3 Ton Forklift Truck Hydraulic System Des

2、ignAbstract： With he deve lopment of in dustry, forklift is used more and more widely. The use of forklift trucks can be realized not only the mechanization of loading and unioading operations, reduce labor inten sity, save a lot of labor, improve labor p roductivity, and can shorte n the op erat in

3、g time of loading and unioading, handling, stacking, and accelerate the turnover of the automotive and railway vehicles, i mp rove the utilizati on of warehouse volumerate and reduce the damaged goods, i mp rove the degree of job security.The main subject is to introduce the forklift hydraulic syste

4、m design. This chapter, for example, describes the forklift hydraulic system design methods and procedures, including the forklift hydraulic system to determine the parameters forklift hydraulic system design, the formulation of the schematic, select hydraulic components and hydraulic system p erfor

5、ma nee check ingKey words: Forklift; Electro-hydraulic con trol; Hydraulic components1刖言课题背景叉车最先出现在上世纪20年代，由工作装置完成垂直方向作业，由车轮行驶系统 完成水平方向作业，是室内搬运的首选工具。目前欧美发达国家和日本的电动叉车的 产量已经占有了国际上 80%以上的市场。目前，科技先进的国家已经广泛采用负荷传感， 变量系统，并利用先导控制技术实现了液压系统的高效节能和远程控制等。但传统叉 车的液压系统仍采用定量泵，使得整机流量大、压力高，引起了系统油温过高，液压 元件泄露，所以可靠性差。与此同

6、时其制动节能，转向动力提高等方面也都已经不能 满足要求，所以叉车行业也正面临着改革与创新。我国的机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进国家相比，差 距不小。国内生产叉车的技术更是比国外落后很多，如何提高叉车技术是我们大家共 同努力的目标。为此，本文主要进行叉车的设计计算，重点在于液压系统设计计算， 已经完成了油箱、动力元件、控制元件、执行元件以及各种液压元器件的选型和设计、 校核等，将液压系统各部分组成按流程逐步设计后，以此为依据，设计了液压系统布 置图。本设计还将论述设计方案的合理性，以合力叉车为原型集中研究现今国内叉车 技术发展的实际情况，学习叉车总体设计结合所学汽车、机械和

7、液压知识，将其融会 贯通，力求设计能够达到技术上的创新同时又能兼顾经济性 1 。叉车发展概况随着社会化生产的发展与进步，劳动力与机械的专业分工也越来越细，各种专业 设备的配套与衔接，使得整个物流系统运作井然有序，效率得到成倍提高。而叉车作 为装卸搬运车辆的一种，因为具有能量转换效率高、噪声小、无废气排放、控制方便 等优点而成为室内搬运的首选工具。为了作业方便，通常工作装置放在叉车的前方， 其主要工作属具是货叉，叉车由此得名。叉车主要用于成件货物的装卸，实现了装卸 作业的机械化。现阶段电动叉车在车体、门架、液压系统以及底盘技术方面与传统叉 车相比均取得了一定成就。车体一般 5mm 以上钢板制成，

8、无大梁车体强度高，可承受 重载此外流线型设计也将叉车的护顶架，车身，配重及其各种装饰融为一体。宽视 野的两节或三节型门架，起升高度在2-6m。目前门架下降还采用负载势能回收的原理, 实现门架下降的无级调速。将势能转化为电能对蓄电池充电，从而达到节能的目的。新型液压系统采用了负荷传感、变量系统、先导控制技术等实现了液压系统的高 效节能和远程控制，系统油温显著降低，整机性能先进，操作舒适，安全可靠。由单 独电机驱动的油泵又能为门架工作系统的提升和倾斜机构提供液压动力。同时在工作 装置回路上增设了单向阀，作用是当油泵侧压力比工作油缸侧压力低的情况下换向时 油液不会倒流。目前国外品牌叉车还采用液压脉冲

9、控制技术，可自动平衡电机速度与 用油量，电源利用率高，无电压峰值，噪声低，液压元件磨损低，大大提高了整车的 可靠性，节能性和使用寿命。随着电子技术渐渐融入机械制造技术，电动叉车要求能够实现高效、节能、环保、 安全及智能化。各种新方案的推出让电动叉车在性能、结构方面取得了长足进步，配 置也变得更优化。叉车的液压系统叉车液压系统是叉车的重要组成部分，其工作装置、助力转向系统甚至行走传动系 统等都需要由液压系统驱动完成。因此，叉车液压系统的质量优劣直接影响着叉车的 性能。某型号叉车工作装置的液压系统原理图如图 1所示，该液压系统有起升液压缸 4、 倾斜液压缸9和属具液压缸10三个执行元件，由定量泵6

10、供油，多路换向阀（属具滑 阀1、起升液压缸滑阀7、倾斜液压缸滑阀8）控制各执行元件的动作，单向节流阀 3 调节起升和属具动作速度，从而驱动工作装置完成相应的工作任务。s65XX】0lo1-属具滑阀2-分配阀 3-单向节流阀 4-起升液压缸 5-安全阀 6-液压泵 7-起升液压缸滑阀8-倾斜液压缸滑阀9-倾斜液压缸10-属具液压缸图1工作装置液压系统Fig 1 ImpI eme nt hydraulic system由于叉车原动机（内燃机和电动机）的转速高，扭矩小，而叉车的行驶速度较低， 驱动轮的扭矩较大，因此在原动机和驱动轮之间必须有起减速增矩作用的传动装置， 当叉车在不同载荷和不同作业条件下

11、工作时，传动装置必须要保证叉车具有良好的牵 引性能。对于内燃叉车，由于内燃机不能反转，叉车要想倒退行驶，必须依靠传动装 置来实现。叉车的传动装置有机械式、液力式、液压式和电动机械式几种。机械式传 动只能具有有限数目的传动比，因此只能实现有级变速。液力传动效率较机械式低,液压传动能够使传动系大大简化，取消机械式和液力式传动中的传动轴和差速器。某型号叉车行走驱动液压系统的原理图如图 2所示，该液压系统由变量主液压泵1 供油，执行元件为液压马达7,主液压泵的吸油和供油路与液压马达的排油和进油路相 连，形成闭式回路。双向安全阀 5保证液压回路双向工作的安全，梭阀 6和换油溢流 阀8使低压的热油排回油箱

12、，辅助液压泵2把油箱中经过冷却的液压油补充到系统中， 起到补充系统泄漏和换油的作用，溢流阀 4限定补油压力，单向阀3保证补油到低压 油路中。1-主泵2-辅助液压泵3-补换油溢流阀4-单向阀5-双向安全阀6-梭阀7-液压马达8-换油溢流图2行走驱动液压系统Fig 2 Travel drive hydraulic system叉车作业时转向频繁，转弯半径小，有时需要原地转向。叉车空载时，转向桥负荷 约占车重的60%为了减轻驾驶员的劳动强度，现在起重量2吨以上的叉车多采用助力 转向液压助力转向或全液压转向。液压助力转向操作轻便，动作迅速，有利于提高叉车的作业效率，油液还可以缓冲地面对转向的冲击。2可

13、保1.5 倍。某叉车液压助力转向系统原理图如图 3所示，该转向液压系统和叉车工作装置液 压系统属各自独立的液压系统，分别由单独的液压泵供油。系统中流量调节阀 证转向助力器稳定供油，并使系统流量限制在发动机怠速运转时液压泵流量的随动阀3与普通的三位四通换向阀基本相同，只不过该阀的阀体与转向液压缸缸筒连 接为一体，随液压缸缸筒的动作而动作。叉车直线行驶时，方向盘处于中间位置，随 动阀3的阀芯也处于中间位置，转向液压缸 4不动作，叉车直线行驶。当叉车转弯时， 驾驶员转动方向盘，联动机构带动随动阀 4的阀芯动作，使转向液压缸的两腔分别与 液压泵或油箱连通，液压缸动作，驱动转向轮旋转，叉车转向，直到液压

14、缸缸筒的移 动距离与阀芯的移动距离相同时，阀芯复位，转向停止。图3叉车助力转向液压系统Fig 3 Forklift hydraulic po wer steeri ng system叉车液压系统的设计要能够保证叉车正常安全地完成工作任务，对液压系统的工作要求包括：超载保护，多路换向阀壳体无裂纹、渗漏；工作性能应良好可靠；安全阀动 作灵敏，在超载25%寸应能全开，调整螺栓的螺帽应齐全坚固。操作手柄定位准确、可 靠，不得因震动而变位。叉车在装卸运输作业时不允许货物的重量大于叉车本身的重量。在叉车试验项目中，有一项是允许叉车以110%勺起重量载荷进行联合操作，即一边起升载荷一边向前 运行，以检验叉车

15、各部件的协调性和动作的可能性，此时发动机的功率、转速应达到 额定的参数，液压系统应能够承压、无渗油。对超载起升保护的性能检验是以125%勺起重量载荷进行起升动作。此时，液压系统中应设置相应的超载保护装置，例如多路 换向阀中安全阀。超载时，虽然多路换向阀阀杆动作，但货叉和125%5重量载荷不得离开地面或离开地面不超过300mm即叉车应呈现出起升速度下降或起升动作失灵。最大下降速度控制，为了提高装卸效率，如果叉车起升速度增大，满载下降 速度也增大，下降速度过大是危险的，因此叉车液压系统中应设置下降限速阀，既要 控制货叉的下降速度不超过限定的速度值，又要防止起升液压缸的高压橡胶软管突然 爆破时，起升

16、在一定高度的载荷不会和货叉一起突然落下，损伤货物或伤人。液压系统管路接头牢靠、无渗漏，与其它机件不磨碰，橡胶软管不得有老化、 变质、腐蚀等现象。液压系统中的传动部件在额定载荷、额定速度范围内不应出现爬行、停滞和 明显的冲动现象。（5）其它为节省叉车携带电动机，减少叉车附属设备，从而减小液压系统的整体 尺寸，叉车工作装置液压系统可以由叉车发动机直接驱动液压泵来提供油源。为适应 叉车有可能工作在具有粉尘和沙粒的厂房环境中，应考虑为液压系统设置合适的过滤 器，液压油的工作温度应限定在合适的范围内，叉车的工作环境温度一般为-10-45 C。1.3.1本设计要求及技术参数（1）起升装置液压系统技术参数本

17、设计实例所设计的叉车主要用于工厂中作业，要求能够提升5000kg的重物，最大垂直提升高度为2m叉车杆和导轨的重量约为 200kg，在任意载荷下，叉车杆最大 上升（下降）速度不超过 0.2m/s，要求叉车杆上升（下降）速度可调，以实现叉车杆 的缓慢移动，并且具有良好的位置控制功能。要求对叉车杆具有锁紧功能，无论在多 大载荷作用下，或者甚至在液压油源无法供油，油源到液压缸之间的液压管路出现故 障等情况下，要求叉车杆能够被锁紧在最后设定的位置。叉车杆在上升过程中，当液 压系统出现故障时，要求安全保护装置能够使负载安全下降。本设计实例所设计叉车工作装置中叉车杆起升装置示意图如图4所示，由起升液压缸驱动

18、货叉沿支架上下运动，从而提升和放下货物图4起升装置Fig 4 Lifti ng device42液压元件2.1液压阀块简介油路块的结构油路块是一块较厚的液压元件安装板，用螺钉将板式液压元件安装 在油路板的正面或者各个侧面（保持底面或某一个面为安装固定面），在正面对应的孔与液压阀的各孔相通，各孔间按照液压系统原理图的通路要求，在油路板内部钻纵、 横孔道，在孔口开有螺纹，安装管接头用以接管。为避免孔道过长、过多而不便于加 工，在一块油路板上安装元件的数量一般不超过 10-12 个。油路板边长不宜大于 400mm。 油路板内部孔道数量较多且又互相交叉时，为了便于设计和制造，减少工艺孔，可将 油 路板

19、的厚度分为三层，第一层为泄露油和控制油孔的通道（ L 层），其孔径较小；第 二层为压力油孔通道（P层）；第三层为回油孔通道（0层）。如果元件数量并不多，尽 可能将压力油孔通道和回油孔通道布置在同一层内，以减小油路板的厚度。把液压元 件分别固定在几块集成块上，再把各集成块按设计规律装配成一个液压集成回路，这 种方式与油路板比较，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；集成块可进行专业化生产，其质量好、性能可靠而且设计生产周期短。使 用近年来在液压油路板和集成块基础上发展起来的新型液压元件叠加阀组成回路也有 其独特的优点，它不需要另外的连接件，由叠加阀直接叠加而成。其结构

20、更为紧凑， 体积更小，重量更轻，无管件连接，从而消除了因油管、接头引起的泄漏、振动和噪 声。本次设计采用系统由集成块组成，由于本液压系统的压力比较大，所以调压阀选 择DB/DBW型直动溢流阀，而换向阀等以及其他的阀采用广州机床研究所的 GE系列阀。集成块的设计步骤（ 1）制作液压元件样板。 根据产品样本， 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，按照轮廓线剪下来，便是液压元件样板。 若产品样本与实物有出入，则以实物为准。若产品样本中的液压元件配有底板，则样 板可按底板提供的尺寸来制作。若没有底板，则要注意，有的样本提供的是元件的俯 视图，做样板时应把产品样本

21、中的图翻成 180。（2）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、泄露孔L 及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不小于压力油孔。直接与液 压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔用螺塞在集 成块表面堵死。与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。（ 3）集成块上液压元件的布置。把制做好的液压元件样板放在集成块各视图上进 行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。电磁阀应布置在集成块 的前、后面上，要避免电磁阀两端的电磁铁与其它部分进行相碰。液压元件的布置应 以在集成块上加工的孔最少为好。孔道相通的液压元件尽可能

22、布置在同一水平面，或 在直径 d 的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔之间的最小壁厚 h 必须进行强度 校核。液压元件在水平面上的孔道若与公共孔道相通，则应尽可能地布置在同一垂直 位置或在直径 d 范围内，否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元 件的最大横向尺寸大2mm以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块紧固。(4)集成块上液压元件布置程序。电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布 置垂直位置后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固定螺孔与阀口通道、集成块固定 螺孔相通。液压元件泄露孔可考虑与回油孔合

23、并。水平位置孔道可分三层进行布置。根据水平孔道布置的需要，液压元件可以上下左右移动一段距离。溢流阀的先导部分 可伸出集成块外，有的元件如单向阀，可以横向布置。(5)集成块零件图的绘制。集成块的六个面都是加工面，其中有三个面要装液压 元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错，层次多，需要由多个视图和2-3个剖边。视图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高，因此尺寸、公差及表面粗糙度应标注 清楚，技术要求也应予说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。 为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上液压元件布置图绘在旁 而且应将各孔道编上号，列表说明各个孔的尺寸、深度以及与哪些孔

24、相交等情况。3.1Fig 5 Man ifold液压系统设计计算9液压系统设计概述此处省略 NNNNNNNNNN字N如需要完整说明书和设计图纸等请联系 扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩液压系统设计前文已经对液压系统设计进行了概述，为了更进一步学习和研究，本节将直观讲 述液压原理图、工作线路图、零部件图等相关图示并进行相关计算。主要任务包括：负载分析；系统参数分析（包括泵和电机参数的选取和设计计算）；元件选择；以及验算液压系统性能，（压力损失验算）等。原理图液压系统设计说明:(1)油箱：选择开式油箱。(2)(3)液压泵：工作油泵采用齿轮泵，型号分别为CB-F

25、18C-FL。工作电机：Z4-112-4。(4)起升油缸：选择单作用柱塞式液压缸。(5)倾斜油缸：选择双作用活塞式液压缸。液压控制阀：选用多路换向阀 ZFS-L10C-YT-O流量控制：设计单向限速阀。（7）（8）液压辅件设计：过滤器设计，空气滤清器设计，各种仪表选择密封件的选型等，液压油及压力损失计算。液压系统回路的工作线路主要分两路进行，详见框图:图6液压系统回路的工作线路Figure 6 Circuit of hydraulic system lines工作油箱为了说明液压系统回路,系统工作线路图）F面插图表示加深对液压系统的认识，（液压系统原图、液压图7液压系统示意简图Figure 7

26、 Hydraulic system of schematic diagram322起升油缸最大工作压力及流量压力为 100 kg/ cm 2；流量为 25.8 L/min求液压系统最大压力换向阀要求最大压力100 kk/ m 2,参照同类同规格产品，P1选100 kk/ m 2。液压泵站及液压泵的规格及选用液压泵站是液压系统的重要组成部分，它向液压系统提供一定的压力和流量的工 作介质。在液压泵站上安装必须的液压阀可以直接控制液压执行元件工作，本课题布 置采用非上置卧式，即油泵及电机单独安装在专用平台上，即采用机座带底脚、端盖 上无凸缘结构，电动机水平放置，安装处可加弹性防振垫。（1）液压泵的最

27、大工作压力据公式(1)Pp 3 P + AR尿向TtL竄转器 全压向转fil湘泉 耳电机=SB工作油箱xt图8液压系统工作线路图Figure 8 Hydraulic system wiring diagram2Pp P+心R=110.12 kg/ cm(2)式中：AR为进回油路中总压力损失，其包括局部损失和沿程压力损失。液压泵流量Qp 3 KW Qmax式中：K为系统漏损系数，常取1.1 ； Z Qmax为同时动作的各液压执行器的最大泵工作 流量，可由同时动作的各液压执行器最大流量相加。 Qmax =Qmax=25.8L/minQp = 1.1X25.8L/mi n =28.4L/min2.5

28、 Mpa 额定转速 1450r/min。（3）选油泵。工作油泵采用 CB系列齿轮泵，型号为CB-F18C-FL其参数如下： 流量为Qmax=30.6L/ min;额定转速为1800r/min;额定压力为12.5Mpa驱动功率为 11.2kw；质量为8.2 kg;容积效率大于90%转向油泵采用CB-6：流量为8.7 L/min； 驱动功率为0.31 kw,额定压力为油泵功率及电机选择（1）油泵的驱动功率：P=w61.2小式中：Pp为泵的实际最大工作压力，其值为140Mpa Qn为泵的额定流量，其值为518卅心；匕为泵的机械效率，取0.8。因此，pJ4 的+510d06 = 89 25w=8.93

29、kw61.2x0.8（2）选择油泵电机据油泵额定转速及所需驱动功率，选择Z4-112-4，其参数如下：额定功率为5.5 kw；额定电压为160V ；额定电流为42.7 A；转速（最高）3000/4000 r/min；效率为83.5%;飞轮矩为0.8 ;质量为60kg。选用的油泵电机采用5min工作制，故折算成后功率P =5.515=9.5kw，故该电机油泵符合工作需要。3.2.6选择换向阀ZRS-L10C-VT-0 I L d-B-查液压控制传动手册表17.6-1，选择关于ZFS-C型多路换向阀性能参数，选中位机能-弾簧复位 附溢流陶单向陶组 压力:3. 514Mpa 公称直径10mm 螺纹连

30、接图9 ZFS-C型多路换向阀性能参数Figure 9 ZFS-C Multi direct ional con trol valve p erforma nee p arameters主要参数：工作压力为14Mpa最大流量为30L/min；概算质量为10.5 kg;公称直径为10mm ZFS型多路换向阀时手动控制换向阀的组合阀，由2-5个三位六通手动换主要用于多个工作机构的集向阀、溢流阀、单向阀组成。根据用途的不同，阀在中间位置时，主油路有中间全封 闭式、压力口封闭式及中间位置时压力油路短路卸荷等。0爭0串-Z中控制。换向阀图示如下:I令04图10换向阀示意图Figure 10 Valve

31、schematic完成快进一工进一快退一停止等自动循环，工作台采用平导轨，主要参数见下表。表1自动循环参数Table 1 Automatic cycle p arameters液负载力工作台重工作台及行程(mm)速度(m/mi n)启动静摩动摩压(N)量(N)夹具重量快工 进 进快工快进进退时间擦系擦系缸(N)(s)数fs数ft4800900800150 4070.25 70.70.250.15(1)初选液压缸的工作压力 表2 工作压力Table 2 Op erat ing p ressure工况计算公式液压缸的负载N启动F启=F静+ F密F 启=425/0.9=472.2加速F加=F动+ F

32、贯+ F密F加=(255 + 28.882 ) /0.9=315.42快进F快=F动+ F密F 快=255/0.9=283.3工进F x=F切+ F动+ F密F工=(4800+255)心9=5616.7快退F快=F动+ F密F 快=255/0.9=283.3由以上分析计算可知，该铣床在最大负载约为5616.7N是的液压系统宜取压力P=2MP(2)确定液压缸的内径D和活塞竿直径d由液压缸工作负载表可以看出，最大负载为工几年阶段的负载 F=5616.7N,考虑两边的差动比为2,则工作腔的有效工作面积和活塞直径分别为:(8)A =F / P =5616.7 子(2咒106) =0.00281m2活塞

33、直径为:D =兀孔驻281 = 0.0598m(9)d = D ”5/2 = 0.707x0.0598 =0.0423(10)根据行业标准，选取标准直径：D =63mmd = 45mm根据缸径和活塞竿内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无竿腔面积 腔面积A分别为Ai和有竿242A1 =D /4 =3.14x0.063-4 =31.17x10-m(11)2242A2 =(D -d )/4=3.14x(0.063 -0.045)+4=15.27x10 m(12)则液压缸的实际计算工作压力为:P = 4F /JiD =4x5616.7/(兀 X0.0632) =1.802Mpa(13)则实际选取的工

34、作压力P=2MP满足要求。按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度。若验算后不能获得最小的稳定速度是，还需要响应家大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止。2q/v =(50/250)x10 =0.02x10m2(14)由于A :q/v，所以能满足最小稳定速度的要求。计算液压缸各运动阶段的压力，流量和功率。根据上述所确定的液压缸的内径和活塞竿直 径d，以及差动快进时的压力损失P=0.5MP，工进时的背压力P=0.8MP，快退是P=0.5MP，则可以计算出液压缸各工作阶段的压力、流量和功率。如下表工况负载F(N回油腔压力P2x105(Pa)进油腔压力P1X105(MPa输入流量q( L/ min)输出

35、流量p(kw)计算公式快进启动472.2一2.97一一P = F松少/ (A -人2)快进加速315.411.7856.785变化值变化值q = (A-A2)v快快进恒速283.311.5836.58314.310.157P = pg工进5616.7821.940.780.0285P1=(F+A1 P2)/A2q = Aw； P = pg表3压力、流量和功率参数Table 3 Pressure, flow and po wer p arameters快退启动472.23.1一一P1 =(F + A P2)/A2快退加速315.4512.272变化值变化值q = Av快快退恒速283.3512.

36、06210.6890.215p = P1q根据上表可以用坐标法绘制出“液压工况图”，此图可以直观看出液压缸各运动阶段的主要参数变化情况。（3）确定液系统方案和拟订液压系统原理图(15)1）由于该机床是固定式机械，却不存在外负载对系统作功的工况，并由其工况图 可知，这台铣床液压系统的功率小，滑台运动速度不是很高，工作负载变化小。则该 液压系统以采用节流式开式循环为宜。现才用进油路节流调速回路。从工况图很清楚 地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸要求油源提供低压大油量和高压小流 量的油液。快进加快退的时间和工进的时间分别为t,丄+ 旦 J5。沢 60 J90%60 =2.9s(16)Vi v

37、37 X10007 X1000邑=60 30=9.6sV20.25 X1000因此从提高系统效率和节省能量的角度来看，采用单个定量液压泵作为油源显然是不 合适的，而宜采用大，小两个液压泵并联供油的油源方案2）选择基本回路。由于不存在负载对系统作功的工况，也不存在负载制动的过程, 故不需要设置平衡及制动回路。但必须具有快速运动，换向，速度换节以及调压，卸荷等回路。系统中采用节流调速回路以后，不论采用何中油源形式都必须有单独的油 路直接通向液压缸两腔，以实现快速远东。在本系统中，快进，快退换向回路采用所 示形式。由工况图中的可知，当滑台从快进转为工进时，输入液压缸的流量由降至， 滑台的速度变化交大

38、，可选用行程阀来控制速度的换接，以减小液压冲击。当滑台由 工进转为快退时，回路中通过的流量很大一进油路中通过，回油路中通过。为了保证 换向平稳其见，宜采用换向时间可调的电液式换接回路。由于这一回路换要实现液压 缸的差动连接，所以换向阀必须是五通的。3）选择调压和卸荷回路油源中有逆流阀，调定系统工作压力，因此调压3问题在油源中解决，无须另外在设置调压回路。而且，系统采用进油节流调速，故溢流阀常开，即使滑台被卡住， 系统的压力也不会超过溢流阀的调定值，所以又起安全作用。双液压泵自动两级供油 的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压，大流量液压泵都可以经此阀卸荷。 由于工进在整个工作循环周期中占

39、了绝大部分时间，切高压，小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸荷回路。（4）选择液压元件Figure 11 Hydraulic cyli nder diagram1-防尘圈，2-前端盖密封“O型圈，3-缸体，4-活塞，5-孔用密封，6-后缸盖，7-活塞杆密封“O 型圈1）确定液压泵的压力液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为2.193MP,如取进油路上的压力损失为，为使继电器能可靠的工作，取其调整压力高出系统最大工作压力，则小流量液压 泵的最大工作压力为卩泵=卩额=2.94+0.8 =2.994 Mpa(17)ppj、=3.75M pa(18)Pp大 =1.5M

40、 pa(19)2）计算液压泵的流量两个液压泵的向液压缸提供的最大的流量为14.31 L/ mi n，则两个液压泵的实际流量为取泄漏系数为KL=1.1 ,3）选择液压泵的型号qp =1.1天14.31 =15.751L/min(20)由于溢流阀的最小稳定流量为 3L/min，而工进时输入液压缸的流量为 0.78 L/min， 由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为 3.78 L/ min。根据以上压 力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取小泵排量为 6ml/r，大泵排量为12ml/r 的YB型双联叶片泵。当液压泵的转速为n=960r/min时，若取液压泵的容积效率为0.95，该

41、液压泵的实际输出流量为(21)qp = (6 +12)x940 x0.95-1000 =5.47+10.94 =16.41L/min表4液压元件的型号及规格Table 4 Hydraulic component models and sp ecificati ons序 号兀件名称估计通过流量(L/mi n)额定流量(L/mi n)额定压 力(MPa额定压 降(MPa型号和规格1双联叶片一5.47+10.917.5一YB, YB泵42三位五通电磁阀3680160.535D YF3 Y-E19B3行程阀3263160.3AXQF-E10B4调速阀0.780.07-5016qmax=100L/ mi

42、n5单向阀3663160.26液控顺序阀1663160.3XF3-E10B7背压阀0.786316YF3-E10B8溢流阀56316YF3-E10B9滤油器1863160.02XU-J63X8010压力表开16KF3-E3B关3测点11单向阀36631617.5压力时，安全系数n=4;故k =6000/6=1000kg/cm2，故选用油壁管厚140 X15(27)6 =5mm1.05mm2X1000考虑到与阀等件的联结，取6=3mm则钢管外径=15+2：3=21mm选用钢管为20咒3。4）回油管选取：为保证统一性，与压油管选用相同。（2）软管的选择（胶管）799中高压系统选用钢丝编织型和钢丝缠

43、绕型胶管，查液压控制传动手册第页表12-5 :选用胶管B-140，内径为13mm外径：20.5-23.1 mn，工作压力为140Mpq 最小曲率半径为140mm（3）管接头：详见附录-液压系统图中标示。（4）螺纹连接：采用60圆锥管螺纹：适用于机器的油管及水管等的连接，内外 螺纹配合无间隙。（5）密封件设计与选择。倾斜油缸的密封为例：选用了 0型密封圈、V型密封圈。查液压控制传动手册第825页表13-1，由于系统压力小于25Mpa故选用0型氟 化乙丙烯圭寸装的密圭寸圈。V型密圭寸圈由支承环、密圭寸环、压环三部分成套使用。液压油选取查液压控制传动手册第12页，表1-3由于温度和压力较高，选用 4

44、6号普通 液压油。46号（HL）普通油：40C时运动粘度/10 m2/s数值范围为41.450.6 ;粘度 指数不小于90;闪点不低于170C ;凝点不高于-10 C；无机械杂质；氧化稳定性不小 于1000；最重要的是其具有良好的防锈性和氧化安定性，其空气释放能力，抗泡性， 分水性和对橡胶密封材料的适应性也较好。故选用此种油液满足要求。滤油器及油箱选取过滤器的功用是清除液压系统工作介质中固体的污染物，使工作介质保持清洁， 延长元器件的使用寿命，保证液压元件性能可靠，液压系统故障的75%左右是由介质的 污染所造成的，因此过滤器对液压系统来说是不可缺少的重要辅件。（1）过滤器主要性能参数是指：过滤

45、精度是指油液通过过滤器时能穿过滤芯的球 形污染物的最大直径；过滤能力（通油能力）；纳垢容量，允许压降等。（2）过滤器设计时应注意：1）据使用目的选择种类，据安装位置选安装形式2）过滤器应有足够的通油能力，且压力损失要小。（通油能力大于实际通过流量的 两倍）。3）过滤精度应满足液压系统或元件所要求的清洁度要求。4）滤芯使用的滤材应满足所用工作介质要求，且有足够的强度。5）过滤器的强度及压力损失要求在合适范围内。6）滤芯的更换和清洗要方便。7）据系统要求考虑选择合适的滤芯保护附件。8）结构尽量简单紧凑，安装形式合理，价格低廉。滤油器：常用网式，线隙式，纸芯式，烧结式等网式滤油器，应用广泛且结构简

46、单，通油能力大，压力损失小，清洗方便，主要用于泵的吸油管路上保护油，故选用 网式滤油器。选型号（WI型网式过滤器）。W-JOxJO流量图12 WU型网式过滤器Figure 12 WU mesh filter逹觥式：F曲兰连接 无管皑接（3）油箱的设计：本课题选开式油箱，设计问题：油箱的容量及液面、隔板高度；滤油器、箱底坡 度选择；是否采用加强筋增加刚性以便承载液压泵或其他液压件；密封装置的选取， 是否用热交换器及其安装位置的布置等。具体要求如下：1）油箱一般用2.5-4 mm钢板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角铁和肋板以增加刚度。叉车要在油箱上放置电动机，液压泵等其他液压件，故其厚度要增加。2）油

47、箱应有足够容量，以满足散热要求，同时注意到：在系统工作时油面必须保 持足够高度，以防液压泵吸空；系统停止时由于油液全返回油箱，不至于造成油液溢 出油箱，通常油箱容量可按照液压泵 2-6min的流量估计，油箱液面高度要小于 80% 并用油位计观察。油箱有效容积应为泵每分钟流量的2-3以上，设泵每分钟流量为，则油箱的有效容量为V=30.6 X 2.8=85.8 L。3）油箱底设计一定坡度以方便放油，箱底与地面有一定距离，（离安装底面150mm 以上以便散热和搬移），最低处应装放油阀。4）泵吸油管上安装网式滤油器，滤油器与箱底间的距离不应小于 20mm且其和系 统回油管应该插入最低油面以防卷入空气和

48、回油冲溅产生气泡，管口和箱底，箱壁距 离要大于管径的三倍。此外管口须斜插成 45,并面向箱壁，泄油管不宜插入油中。 回油管隔开，以增加油液循环距离，使油液可以有充分时间沉淀污物，排出气泡和和 冷却。隔板咼度取油面咼度的1/4。为防止油液被污染，箱盖各盖板、管口都要加密封 装置，注油口要装滤油网通气孔要装空气滤清器。5）安装热交换器时，还要考虑安装位置，还可以装油温计测油温。6）箱壁要涂防锈涂料油箱设计如下图所示：/C图13油箱装配图Figure 13 Fuel tank Assembly压力损失的计算管道中的压力损失是指：粘性液体在管道内流动时，都要受到与流动方向相反的 流体阻力，消耗的能量将

49、以压力降的形式反映出来，故产生压力损失（或水头损失） 表现为局部压力损失与沿程压力损失之和。又因为柱塞上升时，柱塞与密封环之间的 相对滑动也产生摩擦阻力损失： TOC o 1-5 h z 碍擦=址=址 +土 J25%1+殳竺= 1.096(28)兀 兀 兀，兀 C兀Cxd X dr X d?x8644444式中：I为起升油缸柱塞直径，单位cm d为密封环与柱塞接触器长度；k为密封填料单位工作表面上摩擦力，常取k=1kg/ cm2 o沿程压力损失AZx-x 人d2(29)式中：A为沿程阻力系数；L为圆管的沿程长度，取管总长3m d为圆管内径15mm十 为管内平均流速，取30/So行走机械为紊流且

50、光滑，则沿程阻力系数采用公式：“劈=0.04 ；Re(30)查机械设计手册中(液压工程手册单行本)第644页表23.10-2可知，矿物质 液压油的密度范围为85096(kg/m，据机械设计课程设计手册第二页表 1-5选取 液压油密度为920kg/m。由以上公式得：P=3.312kg/ cm2扎(2)局部压力损失(31)式中：壬巴总的局部阻力系数，考虑起升油缸工作，贝U有单向阀，溢流阀，换向阀，起 升缸的节流阀等均存在局部压力损失。查5表8-7-阀类元件局部损失估算：2(32)ip=1 X 1+1X 0.5+1 X 4+1X 1=6.5 kg/ cm为确保精确在进行公式验算，查12表23.2-7

51、9，其中：局部阻力取=1.5 ;弯头处取匕=0.29弯头较多，设计弯头20个；入口阻力系数=0.5 ;出口阻力系数=2;所以(33)工 =1.5x4+1.5+0.5+0.2920=13.82人P=5.72 kg/ cm o2AP1=3.31+5.72+1.09=10.12 kg/ cm(34)液压系统调节压力为100+3.31+5.72+1.09=110.12 kg/ cm2，故选用140kg/ cm2满足要求。节流阀的设计节流阀应该满足一下性能要求：流量调节范围大，流量-压差变化平滑；内漏量小, 对外的泄漏口也应小；压力损失小；调节力矩小；动作灵敏；流量稳定性。叉车设计 时采用MK单向节流阀

52、。（1）节流阀的结构。如下图所示。主阀座（2）节流阀能通过的流量 最大起升速度空载下降时，初定满载下降时，初定v=24m minQ上X D2 X V =乙 6.32 X 24 =74.7L/min 44v=18m min(35)V=0.30.4m/s，即为1824mmin,根据起升速度的范围计算:兀2兀2（3）压力当空载后缸下降时，N318 kg/cm2=11.37kg/cm兀2X6.3 咒0.94Q= XD Xv=X6.3 x18=56.1L/min 4(36)P =X D2 xn4前缸下降时P=6.5kg/cm；当满载下降（后缸下降）时，假定P=42.4kg/cm,前缸下降时，假定 P=4

53、1.4kg/cm。（4）节流孔两端的压力差1）空载下降，孔A=11.37-10.12=1.25 kg/cm2,后缸空载下降时压力=11.37 kg/cm2。2）满载下降，孑L B=42.4-10.12=32.28 kg/cn2，后缸满载下降时压力=42.4 kg/cn2。Q =0.885咒 f 7（5）节流口通流面积，本节流阀采用薄壁小孔查机械设计手册中（液压工程手 册单行本）查得：（37）式中：c为流量系数，取值为0.7 ； f为节流孔通流面积；AP为节流孔前后压差（即损失）。利用此公式反求通流面积：Q=x D2 X V =tx 6.32 X 24 =74.7 L/ min44q=x D2x

54、v=x6.32 c18=56.1 L/min44(38)(39)1)空载下降,f A=74.7 _ =108.26 mm0.885x0.7x71(40)2)满载下降,B=56.1 T =15.94mm0.885x0.7xJ3*8(41)（6）节流的直径查新编液压工程手册设计手册，表中节流阀的通径及流量表1)空载下降，A 口直径 dA= J- f A = - X 108.26 =9.2mm 10mnnV兀Y兀(42)2）满载下降，B 口直径dB=4X 15.94=3.5 mm4mm兀(43)（7）确定弹簧刚度1）空载下降，此时调节阀由于左右压力差的作用，把主阀芯压住。 流，但主阀芯不动，即弹簧的

55、压紧力与油压差对阀作用的力平衡。2）满载下降，起升油缸油压增高，调节阀左右压力差也随之升高，只通过A 口回主阀开始克服弹簧力向左移动，关闭主阀座上的下孔，仅由小孔B回油，孔C直径为12mm因此,弹簧位移为12mm参照同类产品选择弹簧刚度K=8kg/ cm。4液压站结构设计15液压站是由液压油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有 空气滤清器，滤油器，液面指示器和清洗孔等。液压站装置包括不同类型的液压泵， 驱动电机及其它们之间的联轴器等，液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及 其联接体。液压站的结构型式机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型，下面进行介绍：（1）分散式。

56、这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的 各处。例如，利用机床或底座作为液压油箱存放液压油。把控制调节装置放在便于操 作的地方。这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油回收，节省占地面积，但安装维修方 便。同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响，故较 少采用，一般非标设备不推荐使用。（2）集中式。这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置独立于机床之 外，单独设置一个液压站。这种结构的优点是安装维修方便，液压装置的振动、发热 都与机床隔开；缺点是液压站增加了占地面积。本次设计采用集中式。液压泵的安装方式液压站装置包括不同类型的液压泵、驱动电动机及其联轴器

57、等。其安装方式为卧 式和立式两种。（1）卧式安装。液压泵及管道都安装在液压油箱外面，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。（2）立式安装。将液压泵和与之相联接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，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。考虑到空间，占地面积等 方面的要求，本设计中采用立式联接。液压油箱的设计液压油箱的作用是贮存液压油、充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液，并 对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。4.3.1 液压油箱有效容积的确定液压油箱在不同的工作条件下，影

58、响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。 本设计中油箱为叉车用，所以油箱不能过大，应为300-500L。液压油箱的外形尺寸设计。液压油箱的有效面积确定后，需设计液压油箱的外形 尺寸，一般设计尺寸比为 1:1:1-1:2:3 。但有时为了提高冷却效率， 在安装位置不受限 制时，可将液压油箱的容量予以增大，本设计中的油箱根据液压泵与电动机的联接方 式的需要以及安装其它液压元件需要，选择长为1.0m宽为0.8m高为0.6 0。液压油箱的结构设计一般采用抗腐蚀性钢材制作，且须考量油箱内表面防腐处理，并顾及与介质之相 容性、处理后之可加工性及制造之经济性，条件允许时采用不锈钢制作是最理想的选 择。油箱必

59、须有足够的容积，一方面须满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工 作时应能容纳系统中的所有工作介质，工作时又能保持适当的液位。为了便于随时检查和观察箱内液体液位的情况，应该在油箱壁板的侧面安装液面 指示器，指示最高、最低油位。液面指示器一般选用带有温度计的液面指示器。油箱 顶板需要装设空气滤清器，对进入油箱的空气进行过滤，防止大气中的杂质污染液压 油。空气滤清器的过滤能力一般为油泵流量的两倍，其过滤精度应与液压系统中最细 的滤油器的精度相同。油箱内部应刷浅色的耐油油漆。以防止锈蚀。液压泵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 且要适当地注意外

60、观的整齐和美观。（2）考虑液压油箱的大小与刚度，液压泵与电动机装在液压油箱的盖子上或装在 液压油箱之外。（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）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隔， 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