升降舞台液压系统设计

武汉科技大学毕业设计说明书PAGEPAGE76前言本次毕业设计是我们大学三年的最后一次设计，同时也是对大学生三年来所学的知识系统总结和综合应用。现在我们已经进入大学学习的最后阶段，毕业设计作为本科学习最重要的组成部分之一，它能提高我们发现、分析、解决问题的能力，综合检验和巩固我们所学知识，同时又是对我们大学三年所学知识的全面复习，更是向我们以后即将从事的专业性工作的正常过渡。我们可以紧紧抓住这个机会认真学习并搞好毕业设计，众所周知，它对我们即将走上工作岗位或者更进一步深造有非常重要的意义。它将把我们过去的理论学习引向一个更高、更深的层次，也就是参加工作，可以说我们在做一次过渡性的尝试。毕业设计是我在接受高等教育中的最后一次综合性的实践学习，是实现学生综合运用知识的能力，是实现培养目标、培养学生专业工作能力、提高学生综合素质的重要手段。当然，毕业设计成果的质量，也是学生毕业资格认定的一个重要依据，是对学校人才培养效果的全面检验，是学校教育教学质量评价的重要内容。毕业设计的目的主要是：（1）培养学生创造性地综合运用所学基本理论和技能，独立完成本专业范围内工程设计或实验分析的专业工作能力；（2）学习科学的精神和创新能力；（3）学习调查研究、收集处理信息和查阅文献的能力；（4）学习语言表达和撰写科技报告（论文）的能力；（5）培养学生的效益意识、全局观念和团队协作精神。在此基础上，通过毕业设计，培养学生的整体构建设计的能力，全面的去考虑问题，帮助我们掌握工程设计中的一般产品设计的程序和方法。为我们在以后的实际工作中，能更好的解决工程实际生产中遇到的实际问题打下坚实的基础,而且还有助于我们分析问题和创造性的解决问题的能力，全面提高我们的素质。毕业设计教学基本要求主要是通过毕业设计，将思想道德素质教育、业务素质教育、文化素质教育于一体，注重学生素质的全面提高，以达到培养目标的基本要求；注重培养学生严肃认真的工作态度、勤奋钻研的优良学风和独立工作能力；注重开发学生的创新精神和创造能力，实现毕业设计的教学目的。我所选择的毕业设计题目升降舞台液压系统的设计。由于升降舞台液压系统的设计要求很高，设计环节较多，而且我缺乏实际经验，再加上由于国内升降舞台的发展较晚关于升降舞台的系统地、实际地、具有一定理论指导作用的专业书籍很少，所以在设计中存在很多的不足和疏漏，恳请老师和同学批评指正。1绪论1.1液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动只有二三百年的历史。19世纪末德国制成了液压龙门刨床，美国制成了液压转塔车床和磨床。由于缺乏成熟的液压元件，一些通用机床到20世纪30年代才用上了液压传动。第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、动作准确的自动控制系统，促进厂液压技术的发展。战后液压技术迅速转向民用。随着工业水平的不断提高，各种液压九件的研制不断完善井实现了各类元件产品的标准化、系列化和通用化，从而使它在机械制造、上程机械、农业机械、汽车制造等行业得到推广应用。20世纪60年代以来，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术得到了很大的发展．并渗透到各个工业领域中。液压技术开始向高压、高速、大功率、南效率、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化等方向发展。从20世纪70年代开始，电子技术和计算机技术迅速发展井进入了液压技术领域，在产品设计、制造和测试方面采用厂这些先进技术，取得了显著的效益。利用计算机辅助进行液压元件和液压系统的设计计算、性能仿真、自动绘图以及数据的采集和处理，可提高液压产品的质量，优化其性能，降低成本，并大大缩短其生产和交货周期。在设备控制方面，利用计算机控制液压系统，可简化操作．提高劳动生产率，提高自动化水平，井增加产品的可靠性。因此，近年来，液压行业对于计算机技术的应用给予极大的关注，其中计算机辅助设计CAD(Computeraideddesign)的推广使用和数字控制液压元件的研制开发尤其突出。另外．减小元件的体积和重量，提高元件的寿命，研制新介质以及污染控制的研究，也是当前液压传动及液压控制技术发展和研究的重要课题。我国的液压工业开始于20世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。自20世纪60年代开始，从国外引进液压元件生产技术，问时自行设计液压产品。我国生产的液压元件已形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的应用。目前，我国在消化、推广国外先进液压技术的同时，大力开展国产液压新产品的研制工作，并已取得一定成效。例如，已开发研制了中高压齿轮泵、插装式锥阀、电液比例阀、叠加阀以及新系列中、高压阀等。尽管如此，我国的液压元件和液压产品与国外先进的同类产品相比，在性能上，在种类、规格上仍存在着较大的差距。为了迅速赶超世界先进水平．我国已瞄准世界发展主流的液压元件系列型谱，有计划地引进、消化、吸收国外最先进的液压技术和产品，并对我国观正生产的液压产品进行整顿，合理调整产品结构，大力开展产品国产化工作。可以预见，我国的液压技术在21世纪必将获得更快的发展。1.2液压技术的应用与特点1.2.1液压技术的应用液压技术是涉及液体流动和液体压力规律的科学技术。近几十年来，液压技术发展非常快，广泛应用于工业、农业和国防等各个部门。液压传动主要应用如下：(1)一般工业用液压系统：坯料加工机械(注塑机)、压力机械(锻压机)、重型机械(废钢压块机)、机床(全自动六角车床、平面磨床)等；(2)行走机械用液压系统：工程机械(挖掘机)、起重机械(汽车吊)、建筑机械(打桩机)、农业机械(联合收割机)、汽车(转向器、减振器)等；(3)钢铁工业用液压系统：冶金机械(轧钢机)、提升装置(电极升降机)、轧辊调整装置等；(4)土木工程用液压系统：防洪闸门及堤坝装置(浪潮防护挡板)、河床升降装置、桥梁操纵机构和矿山机械(凿岩机)等：(5)发电厂用液压系统；涡轮机(调速装置)、核发电厂等；(6)特殊技术用液压系统：巨型天线控制装置、测量浮标、飞机起落架的收放装置及方向舵控制装置、升降旋转舞台等；(7)船舶用液压系统：甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；(8)军事工业用液压系统：火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞行器仿真等。上述的概略说明不包括所有应用的可能性。用液压系统传递动力、运动和控制的应用范围相当广泛，它在当今的各个领域中都占有一席之地。目前，液压传动技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低晚声、长寿命、高度集成化等方面都取得了很大的进展。同时，由丁它与微电子技术次紧密配合，能在尽可能小的空间内传送出尽可能人的功率并加以淮确地控制，从而更使得它在各行各业：中发挥出厂巨大作用。在本设计中是将液压传动应用于舞台的升降中，升降舞台液压系统是为某剧场配套而设计制造的。其升降功能由4根液压缸顶升叉架完成，4根液压缸的同步由带补正装置的同步回路完成。升降台是液压系统的重要应用领域，升降台液压系统也是比较成熟的技术。与机械传动相比，采用液压传动可以大大地减少换向冲击，降低能量消耗，井能缩短换向时间。采用液压传动方式可有效利用现场的有限空间，尽可能地减少传动装置的占地面积，可靠保证舞台平稳升降。液压升降舞台具有升降平稳、噪音低、易于实现自动化控制、可实现升降台的无级调速。1.2.2液压传动的特点液压传动由于有许多特点，才使得它被广泛地应用于各行行业之中。液压传动相对于其它传动有以下—些主要优点：(1)在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力。也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里等于工作压力；(2)按压装置容易做到对速度的无级凋节，而且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行；(3)液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向；(4)液压装置易于实现过载保护．能实现自润滑，使用寿命长；(5)按压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气动控制结合起来，实现复杂的运动、操作。(6)液压元件易于实现系列化、标准化；和通用化，便于设计、制造和推广使用当然，压传动还存在以下一些明显缺点：(1)液压传动中的泄漏和液体的可压缩件，使这种传动无法保证严格的传动比；(2)液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等)，因此，传动效率相对低；(3)液压传动对油温的变化比较敏感不宜在较高或较低的温度下工作：(4)液压传动在出现故障时不易找出原因。1.2.3液压系统的组成液压传动装置主要由以下五部分组成：1)能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。2)执行装置——把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。3)控制调节装置——对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4)辅助装置——上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。5)工作介质：液压系统中用量最大的工作介质是液压油，通常指矿物油2液压升降舞台结构分析与设计2.1升降舞台简介舞台升降台是剧场演出过程中使用的一种重要设备，它主要用于载人或载景升降，要求运行平稳、噪声低、安全可靠。其台面尺寸一般为16m×2m,升降行程一般为7.5～3.5m，升降速度为0.2m/s,承载能力应能满足剧场要求：静载荷400kg/㎡，动载荷200kg/㎡。目前，国内外普遍采用的是滑动螺母丝杠升降台。普通滑动螺母丝杠副的特点是可以按需要设计成自锁，这对载人升降台是一很好的优点，或者说是必须。但它在设计成自锁下机械效率很低，理论上可达到40%，实际证明，由于加工精度、表面粗糙度、润滑条件、安装条件的限制，真正能达到的机械效率只有20%～30%。而舞台升降台的载重较重，一般为10t左右，加上升降速度较快，最高达0.2m/s，这样势必要求所选电动机的功率较大，一般为20KW以上，同时，由于舞台升降台一般要求变频调速，这样所选用的变频器的容量也就较大。功率（容量）增大，成本上升，尤其是变频器，随容量的增大，成本急剧上升。为此，我们将金属切削机床上采用的滚柱螺母丝杠副用于舞台升降台的升降传动中。滚珠螺母丝杠副具有较高的传动效率，但它不能自锁，这对载人升降台不安全；而滚柱螺母丝杠副的传动效率高于普通滑动螺母丝杠副，且它能自锁，常用于垂直移动的传动，如平面磨床的磨头。滚柱螺母丝杠副要求丝杠直径较粗，否则，丝杠螺纹与滚柱的环槽有可能发生干涉。这一要求在舞台升降台上是完全能满足的，因为由升降行程所决定的丝杠长度较长，一般为5～7m，根据刚度要求，丝杠直径本身就要求较粗。2.2升降舞台投影图图2－1升降舞台平面图2.3液压升降舞台的方案的确定2.3.1升降舞台液压系统升降舞台液压系统是为剧场配套而设计制造的。其升降功能由4根液压缸顶升叉架完成，4根液压缸的同步由带补正装置的同步回路完成。升降台是液压系统的重要应用领域，升降台液压系统也是比较成熟的技术，但此套大型系统与常规的小型升降台系统相比有其特殊性，不能简单套用，必须解决好以下问题：（1）保证动作平稳，舞台上载重量变化很大，且液压缸在升降过程中随叉架角度变化较大，因此液压缸负载变化较大，液压系统必须要能克服负载变化对速度产生的影响，确保机构无冲击地平稳运行；（2）根据舞台承受的动静载荷、速度要求，经过计算，得出上升过程中液压缸无杆腔工作压力约为1～3MPa，单根液压缸理论流量为32.7～39.5L/min；（3）下降过程主要靠自重，但必须加以控制，尤其是如此大型的设备，一旦失控极其危险。2.3.2常用升降机构比较(1)液压升降台采用液压技术，升降平稳、噪音低。(2)垂直丝杠升降台采用丝杠传动方式，实现双层台面的升降。根据需要可多块组成升降台群，能在行程范围内组成不同的台阶，满足会议和演出的需要，是在舞台上搭设亭、台、楼、阁的理想道具。(3)水平丝杠升降台该结构的升降台具有土建量小、所需基坑浅、行程大，运行平稳，噪音低定位准确、造价低等优点。采用水平丝杠传动，通过剪叉结构实现台面的升降运动，在行程范围内可任意停止。(4)链条式升降台有良好的导向机构，保证设备运行时无倾斜。(5)齿轮齿条式升降台传动精确，造价高。(6)螺旋器升降台具有普通升降台的全部功能，主要特点是设备占用基坑小，行程大。设备高度仅200一500mm行程可达14m。当舞台建在2层以上的建筑物时因空间受到限制时尤为适合。2.3.3升降台机构形式如图1所示，采用剪叉结构达到放大行程的效果，而且要求基坑较浅，从而可节约投资。液压缸左右对称布置，工作时总体水平方向所受合力为零;使得台面水平方向不发生运动，只是垂直方向的往复运动。上下方向设置有高低位行程开关，可保证升降高度。2.3.4台面结构如图2所示，该台面采用析架机构可满足整体刚度的要求，保证人踩上去不会产生晃动和脚底不实的感觉。当台面比较窄时，可并列设置2组彬架；当台面比较宽的时候，要采用多个并列；一般情况下间距为400一500mm。基于以上分析，本设计主要是对舞台升降技术中的1种形式的液压升降台进行设计。3单层升降舞台液压系统的设计计算（左侧）3.1单层升降舞台水平运动部分设计3.1.1确定液压系统的工作要求总体要求：（1）要求单层升降台的伸出与缩回采用“快进—慢速接近—快退”的动作循环。（2）严格保证多缸的动作同步。（3）在单层和三层的下降回路中应保持平衡，使下降平稳。（4）各动作顺序有相应的互锁关系，以保证根据升降舞台的动作顺序确定该系统的工作循环为：快速前进—工作进给—快速退回—原位停止。根据具体工作要求计算得出，快速进退时的速度约为4500mm/min(0.075m/s)。工作时的进给速度应为20～120mm/min（0.0003～0.02m/s）范围内作无极调速运动部件的行程为4000mm，其中工作行程为3050mm。运动部件的自身重力为0.6t，启动换向时间为Δ=0.05s，采用水平放置的平行导轨静摩擦系数=0.2，动摩擦系数为=0.1。3.1.2分析液压系统的工况计算液压缸在工作行程各阶段的负载启动加速阶段：（+)/N工进阶段：N 快进或快退阶段：653.3N将液压缸在各阶段的速度与负载值列于表一中表3－2液压缸在各阶段的速度与负载阶段速度v/(m/s)负载F/N启动加速0.0752306.67工进0.0003~0.0026553.3快进快退0.0756553.33.2单层升降舞台垂直部分的设计3.2.1确定液压系统的工作要求根据工作要求，确定该系统的工作循环为工进－工退－原位停止。根据具体加工要求就计算得出：工作进给时的速度应在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范围内作无极调速，运动部件的最大行程为3m，其中工作行程为2m。运动部件的自身重为0.6t，启动换向时间为∆t=0.05∆t=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数=0.2，动摩擦系数为=0.1。3.2.2分析液压系统的工况工进阶段：F===6553.3N工退阶段：F==6553.3N表3-3液压系统在各阶段的速度和负载阶段速度v/(m/s)负载F/N工进0.0003～0.0026553.3工退0.0003～0.0026553.33.3确定液压缸的主要参数1.初选液压缸的工作压力根据计算得出各阶段负载值的最大值，曲液压缸的工作压力为0.3MPa。2.确定液压缸的主要结构参数最大负载启动加速阶段负载：N，求得m根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值，取mm。为实现快进与快退速度相同，采用差动连接。则，所以mm查得，符合活塞杆标准直径系列，由mm,mm。算出液压缸无杆腔有效工作面积为cm2，有杆腔有效工作面积为工作进给采用调速阀调速，调速阀最小稳定流量，工进速度则<<能满足低速稳定性要求。3.计算液压缸得工作压力流量和功率（1）计算工作压力根据有关资料，系统的背压在0.5～0.8MPa范围内选取。暂定：工进的背压=0.8MPa;快速时背压＝0.5MPa。液压缸在工作循环各阶段的工作压力P按下面的公式计算得出。工作进给阶段：MPa快速退回阶段：MPa差动快进阶段：MPa（2）计算液压缸的输入量根据快进快推速度0.075m/s，计算液压缸各阶段所应输入的流量。工进阶段：m3/sL/min快退阶段：cm2/s、=18L/min快退阶段：-)=0.00029cm2/s=17.3L/min（3）计算液压缸的输入功率工进阶段：P=pQ=0.49×16=7.84W=0.00784kW快退阶段：P=pQ=1.11×0.3×1000=33W=0.333kW快进阶段：P=pQ=0.69×0.23×1000=200.1W=0.2kW将以上计算得出的压力，流量和功率值列在表三中表3－4压缸在各工作阶段的压力，流量和功率阶段工作压力P/MPa输入流量Q/(L/min)输入功率P/kW工进阶段0.490.940.00784快速退回1.11180.333快速前进0.6917.30.23.4拟定液压系统原理图图3-1左侧液压缸工作示意图3.5选择液压元件1.选择液压泵已知液压缸的工作压力在快退阶段最大。设进油路压力损失∑∆p=0.5MPa，则液压泵的最高工作压力为：MPa将表二中的流量值代入公式中，（其中为系统的泄漏修正系数，一般取为=1.1~1.3)分别求出快进及工进阶段的供油量。快进快退时泵的供油量为：=1.1×18L/min=19.8L/min工进时泵的流量为：=1.1×0.94L/min=1.04L/min考虑到节流调速系统中，溢流阀的性能特点。应加上溢流阀稳定工作时的最小溢流量一般取为3L/min。选择=25ml/min的TB1型的单联叶片泵，额定转速=960r/min。则泵的额定流量为：==25×960×0.9×0.001L/min=21.62L/min由表二看出，快退阶段的功率最大。所以根据快退阶段功率计算电动机功率。设快退时进油路的压力损失ع∆p＝0.21MPa。液压泵的总效率为p=0.7,则电动机功率为：==673w查电动机产品样本，选用Y901－6型异步电动机P＝1.11W,n=910r/min图3-2液压泵站示意图2.选择液压阀根据所画液压系统图，计算分析通过各液压阀的最大油压和最大流量，选择各液压阀的规格型号。表3－4液压元件的规格型号序号元件名称通过流量Q/(L/min)规格型号12三位五通电磁换向阀383SEF3Y-E10B14压力继电器DP-63B10调速阀13.82AF3-Ea10B11背压阀0.48YF3-10B3.选择辅助元件油管内径可参照所接元件的接头尺寸确定，也可以根据管路的允许流速计算。系统采18mm×1.6mm无缝钢管。油箱容量定位：=(5~7)×19=95~133L3.6液压系统性能的验算3.6.1系统压力损失计算（1）快速退回时快速退回阶段的流量最大，并且液压缸有杆腔进油，故回油流量最大，是进油量的1/c倍，即：1/C=1/0.44=2.27倍，进回油路压力损失应分别计算。1）进油路已知：管长≈2m;流量Q＝1050cm2/s=62.9L/min;管径d=32mm;粘度v=0.20m2/s;密度ρ=900kg/m2。单向阀一个，=0.2MPa；换向阀一个，=0.2MPa；单向顺序阀（反向流）一个，＝0.2MPa；直角弯头一个，＝1.12。由此可算得：流速v===131cm/s=1.31m/s雷诺数Re===2096，属层流；沿程阻力系数λ＝=0.036沿程压力损失===0.002MPa局部压力损失=∆=+=0.14MPa进油路总压力损失：＝+=0.002+0.14=0.142MPa2)回油路已知：流量Q===2386cm3=143L/min;管长l≈1m;换向阀一个，=0.2MPa;直角弯头一个，＝1.12；其余与进油路一样。由此可算得：流速=297cm/s=2.97m/s雷诺数4752,紊流；沿程阻力系数λ＝0.3164Re−=0.3164×4752-=0.038沿程压力损失=4713.7Pa=0.0047MPa局部压力损失=＋==0.12MPa回油路总压力损失＝+=0.0047+0.12=0.125MPa（2）慢速折弯时从快速退回行程的压力损失计算可看出，沿程压力损失与局部压力损失相比很小。在慢速折弯行程，流量更小，使得沿程压力损失更小，故可忽略不计，只考虑局部压力损失。进油路：已知：流量Q=542cm2/s=32.5L/min；其余与前相同。由此可算得：进油路压力损失为=+∆++=0.2×+0.2×+=0.03MPa2)回油路已知：流量Q=542×0.44=238cm2/s=14.28L/min，单向顺序阀（正向流），＝0.3,其余从前。由此可算得：回油路压力损失为:==++=0.2×++0.3×=0.004MPa3)系统压力的调节对工作行程（慢速折弯）时系统压力的调节如下：安全阀调节压力为>++=+0.004×=Pa=24.35MPa单向顺序阀调节压力为：P>-=-4000=0.75×Pa=0.75MPa3.6.2系统发热及温升计算1）发热量估算从整个工作循环看，功率变化较大，计算平均发热量。从速度循环图可近似计算各阶段的时间：快速下降≈=7.85s；慢速折弯启动时初压==1.25s终压===0.83s快速退回＝=3.77s循环周期T=+++=7.85+1.25+0.83+3.77=13.7s从功率循环图可求出各阶段液压缸的输出功率。但应扣除液压缸的机械效率因素的影响，因功率循环图是液压缸的输入功率的变化规律。快速下降≈0慢速，初压≈==0.3kW终压该段较复杂，可从速度，负载循环图来求均值：=Fv=（1000000+5×10000)×（0.012＋0）×2×2=3150w=3.15kw快速退回≈0.87=0.87×0.91=0.79kW从压力，流量循环图求各阶段液压泵输入流量。快速下降：=1.1×62=68.2L/min=1137cm2/s=+=0+0.142=0.14MPa(近似用快退工况压力损失数据）===187W慢速折弯，初压==1.1×32.5=35.75L/min=596cm2/s==0.61+0.04=0.65MPa===456W终压===17.88L/min=298cm2/s==12.76+0.03=12.8MPa==4488W快速退回：==0.83+0.142=0.97MPa ==1.1×62.9=62.19L/min=1153cm2/s==1316W系统的发热量为：H=[(-)+(-)+(-)+(-)]/T=[(0.187-0)×7.85+(0.456-0.3)×1.25+(4.488-3.15)×0.83+(1.316-0.79)×3.77]/13.7 =0.347kW2）系统热平衡温度计算设油箱边长比为1：1：1～1：2：3范围，油箱散热面积为A=0.065V=0.065×378=3.4m2假定自然通风不好，取油箱散热系数为=0.008Kw/m2室内环境温度为30摄氏度，系统热平衡温度为=+=30+=43满足≤[t]=50,油箱容量合适。4升降舞台三层液压系统的设计计算4.1确定液压系统的工作要求根据工作要求，确定该系统的工作循环为工进－工退－原位停止。根据具体加工要求就计算得出：工作进给时的速度应在20～120mm/min(0.0003~0.002m/s)范围内作无极调速，运动部件的最大行程为3m，其中工作行程为2m。运动部件的自重为0.6t，启动换向时间为=0.05=0.05。系统竖直放置的垂直导轨的静摩擦系数=0.2，动摩擦系数为=0.1。4.2分析液压系统的工况工进阶段：F===6553.3N工退阶段：F==6553.3N表4-1液压系统在各阶段的速度和负载阶段速度v/(m/s)负载F/N工进0.0003～0.0026553.3工退0.0003～0.0026553.34.3确定液压缸的主要参数1.初选液压缸的工作压力根据计算得出各阶段负载值的最大值，并参照同类升降舞台取液压缸工作压力为0.7MPa。2.确定液压缸的主要结构参数 最大负载为工进阶段负载F=6553.3N，求得D===0.11m=110mm 根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值，取D=110mm。 为规定工进与工退速度相同采用差动连接，则d=0.7D，所以d=0.7×110=77mm根据液压缸内径系列将所计算的值圆整为标准值。取d=80mm。由D=110mmd=80mm算出液压缸无杆腔有效工作面积为＝==50.24cm2工作进给采用调速阀调速，查产品样本调速阀的最小稳定流量=0.05L/min工进速度=20mm/min，则==25cm2<<能满足低速稳定性要求。3.计算液压缸的工作压力流量和功率1）计算工作压力根据有关资料，系统的背压在0.5～0.8MPa范围内选取。暂定：工进时背压=0.8MPa;液压缸在工组循环各阶段的工作压力P按下面的公式计算得出。工作进给阶段：=+=+=1.1MPa工作退回阶段=+＝＋94.99×0.5××50.24=2.3MPa2）计算液压缸的输入流量根据最大工进工退速度V=0.002m/s。计算液压缸各阶段所应输入的流量。工进阶段：==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min工退阶段：==94.99×0.0001×0.002=0.02×0.001m/s=1.2L/min3）计算液压缸的输入功率工进阶段==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW工退阶段==1.11×0.02×1000=22.2W=0.0222kW将以上计算得出的压力流量和功率值列于表二中表4-2液压缸在各工作阶段的压力流量和功率阶段工作压力P/Ma输入流量Q/(L/min)输入功率P/kw工作进给1.111.20.0222工作退回1.111.20.02224.4拟定液压系统原理图竖直升降液压系统原理图4.5选择液压元件1.选择液压泵已知：液压缸的工作压力在工作进给阶段最大。设进油路压力损失=0.5MPa，则液压泵的最高工作压力为≥+=(1.11+0.5)MPa=1.61MPa在泵的最高工作压力上，则考虑再加上25%的压力储备，所以泵的额定压力应为＝1.61＋1.11×25%＝1.88MPa将表4-2中的流量值代入公式≥中（其中k为系统的泄漏修正系数，一般取为=1.1~1.3)分别求工进与工退阶段的供油量。工进时泵的流量为：≥=1.1×1.2=1.32L/min工退时泵的流量为：≥=1.1×1.2=1.32L/min考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点，应加上溢流阀稳定工作时的最小溢流量。溢流量一般取为3L/min。查产品样本选用排量为V=6ml/r的PB1型的单联叶片泵。则泵的额定流量为：==6×0.001×960×0.9=5.18L/min设工进时进油路的压力损失为=0.2MPa，液压泵的总效率为=0.7，则电动机的功率为：===161.57W查电动机设计手册，选用YB801-24的异步电动机p=0.55kn=1390r/min。液压泵站工作原理图2.选择辅助元件油箱内径可参照所接元件的接头尺寸确定，也可以根据管路的允许流速计算。本系统采用18mm×1.6mm无缝钢管。油箱容量定为：=(5~7)×6=30~42L4.6液压系统性能验算1系统压力损失估算1）快进时液压缸差动连接，进油路压力总损失为=++=0.2×+0.5×+0.3×有杆腔与无杆腔的压力差：=-=0.5×+0.2×+0.3×=0.046+0.029+0.199=0.274MPa2）工进进油路的总损失为：=0.5×＋0.5×+0.3×=0.8MPa液压缸回油腔的压力P2为=0.5×+0.6+0.3×=0.637MPa考虑到压力继电器的动作压力比系统工作压力髙0.5MPa，因此溢流阀的调定压力为：>++=3.75+0.5×+0.5+0.5=4.75MPa3）快退进油路压力总损失为：=0.2×+0.5×=0.082MPa回油路总压力损失为：=0.2×+0.5×+0.2×=0.592MPa则快退阶段，液压泵的工作压力Pp为=+=(1.5+0.082)=1.582MPa2温升验算以工进时的消耗功率计算温升。工进时，液压缸的有效功率为：==0.0278kW发热功率为：=0.556-0.0278=0.529kW油箱散热面积A=6.5V=2.85m2温升：==22.8式中，取散热系数。温升在允许的范围内，可不设冷却装置。升降舞台总体液压系统原理图5液压系统的设计与分析拟定液压系统原理图是整个液压系统设计中最重要的一环节，它的好坏从根本上影响整个液压系统。因此本次设计中对有些回路考虑了多个方案并进行了分析比较。5.1液压回路的选择5.1.1确定供油方式根据前几节的工况分析，在本设计中选用限压式变量叶片泵和蓄能器联合供油的方式，蓄能器在系统中作为应急能源，限压式变量叶片泵可根据系统的负载变化自动调节输出流量具有降低能源消耗、限制油液温升的特点，还具有自吸能力好、输出压力脉动小、对污染敏感度小、噪声低，但粘度对效率的影响较大结构复杂、功率损失大、价格较贵。5.1.2确定调速方法调速方法有节流调速、容积调速和联合调速。在本设计中选用选用限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积节流调速回路，容积节流调速回路由变量泵供油，用流量阀改变进入液压缸的流量，以实现工作速度的调节，这时泵的供油量自动与液压缸所需的流量相所适应。这种回路的特点是效率高、发热小（比节流调速）速度稳定性（比容积调速回路）好。常用于调速范围大的中、小功率场合。5.1.3速度换接回路的选择速度换接回路的形式常用行程阀或电磁阀来实现。行程阀具有换接平稳、工作可靠、换接位置精度高，电磁阀具有结构简单、控制灵活、调整方便。在本设计中的快进回路与慢速接近回路的换接是采用了由行程开关控制的电磁换向阀，具有换接位置精度高、换接灵活的优点。5.1.4换向回路的选择根据执行元件对换向性能的要求选择换向阀机能和控制方式。在本设计中多采用电磁换向阀实现回路的换向，它具有操作方便、便于布置、低速换向的特点，在泵的卸荷回路中采用了手动换向阀。5.1.5压力控制回路的选择本设计中采用了容积节流调速，常用溢流阀组成限压、安全、保护回路。5.1.6其他回路的分析与选择根据升降舞台的要求，本设计中选用了多缸同步回路、顺序动作回路、平衡回路、琐紧回路和卸荷回路等。在选择中对同步回路和顺序动作回路做了详细的分析。（1）多缸同步回路：同步回路是保持两个或两个以上的液压缸在运动中保持相同的位移或相同的速度，常用的有：（a）带补偿措施的串联液压缸同步回路；（b）调速阀控制的同步回路，；（c）机械连接同步回路，。（a）带补偿措施的串联液压缸同步回路在这个回路中液压缸1的有杆腔面积与液压缸2的无杆腔面积相等便可以实现两液压缸的升降同步。为了保证严格同步，采用取补偿措施以避免误差的累积，在每一次下行运动中能消除同步误差。其原理为：当换向阀1左位工作时，两缸下行，若缸2的活塞先运动到底，它就触动行程开关a使电磁铁3YA通电，压力油经阀2的左位向缸一的有杆腔补油，推动活塞继续运动到底，误差即被消除；若缸一先运动到底则触动行程开关b使电磁铁4YA通电，压力油经阀二的右位，控制压力油使液控单向阀3打开，缸2无杆腔的油液经液控单向阀3和阀2回油箱，使活塞继续运行到底。这种串联式的同步回路只适用于负载较小的液压系统，能保证严格同的步。(b)调速阀控制的同步回路在这个回路中，两个调速阀分别调节两液压缸活塞的运动速度，仔细调整两个调速阀的开口可使两液压缸在同一个方向上实现速度同步。这种同步回路的结构简单并且速度可调，但是由于油温变化及调速阀性能差异等影响，显然这种回路不易保证位置同步，且调整麻烦，速度同步精度也比较低，一般在5%～7%左右。(c)机械连接同步回路其特点是：回路结构简单、工作可靠，但只适用于两缸载荷相差不大的场合，连接应具有良好的导向结构和刚性，否则，回出现卡死现象。根据以上分析，在本设计中对同步精度要求较高，所以选用a方案。(2)顺序动作回路：常用的顺序动作回路可分为压力控制、行程控制和时间控制三类，其中前两类应用的较多。（a）压力控制的顺序动作回路：压力控制就是利用液压系统工作过程中的压力变化来使执行件按顺序先后动作，这是液压独具的控制特性。压力控制的顺序动作回路一般用顺序阀或压力继电器来实现。在本设计中采用的顺序阀控制的顺序动作回路，其优点在于动作灵敏安装连接方便。(b)用行程控制的顺序动作回路行程控制就是利用执行元件运动到一定位置时发出控制信号，使下一个执行元件开始动作。行程控制可利用行程阀和行程开关来实现。利用行程阀实现的顺序动作回路可靠，但动作顺序一旦确定再改变就困难，且管道长、布置麻烦。5.1.7舞台升降液压系统工作原理该系统采用变量叶片泵和蓄能器联合供油的方式，液压泵为限压式变量叶片泵，最高工作压力为6.3。溢流阀4作安全阀用，其调整压力为7。手动换向阀5用于卸荷，过滤器6的过滤精度为10，用于回油过滤，当回油压力超过0.3时系统报警，此时应更换过滤器的滤芯。5.1.8液压系统组成及工作原理舞台升降：油泵电机启动后，双联油泵1开始工作，但大流量泵和小流量泵均处于卸荷状态。舞台上升时，电磁铁YA6得电，升降回路升压，大流量泵输出的液压油分别通过换向阀4~8再经四个液控单向阀12~15进入四个液压缸无杆腔，产生推力，克服舞台重量和导轨副摩擦推动舞台上升。因液压缸尺寸较大，舞台上升速度较慢（设计上升速度为0.02m/s），为减少液压元件的数量，保障系统的可靠性，不设置调速元件而采取由油泵和液压缸尺寸予以直接保证的设计方案；当舞台停止上升或到达最大行程时，电磁铁YA6失电，换向阀25处于左位，主回路卸压。由于液控单向阀12~15锁死，舞台停止在锁死位置；舞台下降时，电磁铁YA5、

YA6得电，系统控制回路升压，高压油进入液控单向阀12~15的先导控制阀，将液控单向阀打开，同时YA1～YA4得电，换向阀4～7接油箱，舞台依靠自重下降。下降速度可由调速阀12~15调定。同步控制：本系统四条同步支路所选用的元件型号相同、各支路输入流量相同，可以较好的保证四个伸缩式油缸的同步上升、同步下降。

平衡控制：为使四个液压缸产生相同的推力，系统中采用四个单向阀16~19将四条支路隔离开，然后用一个溢流阀20进行压力控制，保证各支路设定压力相同。

舞台伸缩：考虑到施工现场场地有限，为节约空间，提高效率，本设计中采用了双联式油泵。大流量泵用于驱动舞台升降，小流量泵用于驱动液压马达带动舞台伸缩。两种运动可以独立控制，互不干涉。油泵启动时，通过换向阀27卸压；需要控制舞台外伸时，电磁铁YA9、YA7得电，换向阀24处于左位。高压油经阀24进入液压马达驱动其伸缩，通过马达输出轴齿轮与齿圈传递舞台以驱动力矩。若YA9、YA7得电，则马达驱动舞台反转。单向阀22、23和溢流阀26组成液压马达过载保护回路。5.2液压元件的选择5.2.1液压泵的选择根据前三节对液压系统的工况分析来确定泵的最高工作压力和最大供油量：（1）液压泵的最高工作压力：＋=（3.6＋0.6）=4.2（2）液压泵的最大供油量：取K=1.1则：=1.1=1.1×39.1=43查《液压元件产品样本》手册，选用YBX-40B型限压式变量叶片泵，其技术参数为：驱动功率：P=9.8KW（3）确定电动机功率：限压式变量叶片泵的驱动功率可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下可取：=0.8，。则：式中：——液压泵的总效率，查表取=0.7——液压泵的最大工作压力（）——液压泵的额定流量（）所以：=4.7（KW）查手册选择Y系列三相异步电动机，Y132M—4型，额定功率=7.5KW同步转速。5.2.2液压阀的选择根据液压系统原理图计算液压阀在不同工况时的工作压力和最大实际流量，将计算值填入表5—1、5—2、5—3中，最后确定液压阀规格。表5—1液压元件明细表（单层舞台的伸缩回路）序号名称型号规格实际流量/L·快进慢速接近快退1限压式变量叶片泵YBX-40B6.391.416.50.2～0.3162单向阀AF2-Fa10B6.3100<0.216.50.2～3.2163单向节流阀MK10G126.3504溢流阀YF3-10L4635手动换向阀22S-H10B31.51006过滤器RS60×100A10CF1<0.27手动换向阀22S-H10B31.51008三位四通电磁换向阀34DF3O16B-A6.380<0.216.50.2～3.2169三位四通电磁换向阀34DF3M16B-A6.325<0.216.50.2～3.21610单向调速阀QA-F10D-U6.340<0.216.50.2～3.21611两位三通电磁换向阀23DF3-6B2A6.325<0.216.50.2～3.21612三位四通电磁换向阀34DF3O6B-A6.325<0.213液控单向阀YAF3-a10B6.340<0.214压力继电器ST-02-B-200.7～7表5—2液压元件明细表（单层舞台的升降回路）序号名称型号规格实际流量/L·上升下降15三位四通电磁换向阀34DF3M10B-A6.340<0.2<25<18.816单向顺序阀（作背压）AXF3-10B0.5～6.363背压时<0.3<25<18.817三位四通电磁换向阀34DF3O6B-A6.325<0.218液控单向阀YAF3-a10B6.340<0.219调速阀Q-8H6.325～2.5<0.3<25<18.820三位四通电磁换向阀34DF3O6B-A6.325<0.221液控单向阀YAF3-a10B6.340<0.222三位四通电磁换向阀34DF3O6B-A6.325<0.223液控单向阀YAF3-a10B6.340<0.224压力继电器ST-02-B-200.7～7表5—3液压元件明细表（三层舞台的升降回路）序号名称型号规格实际流量/L·上升下降25三位四通电磁换向阀34DF3O16B-A6.3100<0.2<80<7026单向顺序阀（作背压）AXF3-10B0.5～6.363背压时<0.3<39<3127、31、33、57、42、40、三位四通电磁换向阀34DF3O6B-A6.325<0.228、32、34、38、43、41液控单向阀YAF3-a10B6.340<0.230、44调速阀Q-H206.3100～10<0.3<39<3135、47、48、45压力继电器ST-02-B-200.7～736单向顺序阀AXF3-10B0.5～6.363进油时<0.2<39<3139单向顺序阀（作背压）AXF3-10B0.5～6.363背压时<0.2<39<315.2.3蓄能器的选择根据蓄能器在液压系统中的功用，确定其类型和主要参数。（1）在本设计中蓄能器用来作应急能源，其有效工作容积为：=式中：——液压缸有效工作面积（㎡）——液压缸的行程（）=1.17——油液损失系数，一般取=1.2（2）气囊式蓄能器总容积的（）的计算：按等温过程计算：式中：——充气压力（绝对压力）（）——最低工作压力，——最高工作压力，——有效工作容积查产品样本手册，选用NXQ1-63/10型，公称容积63L，公称压力。5.2.4其它辅助元件的确定（1）油管：取式中：——管道中最大流量，查手册，根据GB/T3683-1992，采用1型公称直径为的一层钢丝编织的液压橡胶软管。（2）过滤器：吸油过滤器：查产品样本手册采用—100×80型，额定压力为：1.6，流量：100L/min，过滤精度80。回油过滤器：查产品样本手册采用RS60×100A10CF，额定压力为：1.0，报警压力0.25，过滤精度10。（3）油箱容积的确定：V=（5～7）=（5～7）×58L=（290×406）L式中：——泵的额定排量。5.3液压系统的验算液压系统初步设计是在某些估计参数的情况下进行的，当回路形式、液压系统及联接管路等完全确定后针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。5.3.1判断流动状态在单层舞台伸缩回路中，油管长度为2公称直径为的一层钢丝编织的液压橡胶软管，选用L-HM46液压油，按时计算。流动状态为层流。5.3.2压力损失沿程压力损失：局部压力损失：根据分析较小，不作详细计算。5.3.3局部压力损失（油液流经阀的损失）按计算或直接查产品得到。5.4压力阀的调整压力及各压力继电器的调定值：在单层舞台升降中顺序阀16起背压作用，其设定值为1顺序阀29和39起背压作用，设定值为：3顺序阀36控制三层舞台的顺序动作，设定值为：1溢流阀4作安全阀用，调整压力为：7各压力继电器的调定值为：压力继电器14：3.624：145，35：2.547，48：1.56：0.36升降舞台液压系统的安装调试、使用与维护6.1液压系统的安装安装的基本要求：1)方便安装及检查，便于维修或替换。2）抑制环境噪声。（要对液压泵和液压马达采取隔振措施，在阻振器上以及所有运动/振动部件和刚性零件上使用软管，都可抑制噪声。3)遵循油管、软管和接头的手册说明。4）焊接的或热弯的油管必须彻底清洗。用线刷或用油泽冲洗。6.1.1系统安装前注意事项1）便于马达或电动机执行工作。2）安装场所应该在灰尘小，通风条件好，受其他机器工作影响小的地方。3）过滤器蓄能器等需经常维护检修的元件，要安装在易于维修的位置。4）对系统外部的各个零部件油箱油管和过滤器等安置于最佳散热位置。6.1.2系统安装时注意事项1.清洁度1)软管油管接头在安装前总不太干净，因而在安装前要清洗。最好用浸有煤油的皱纹纸或无丝纸清洗，然后用压缩空气吹干净。此过程应重复用这种纸、布擦干净，直到擦出完全干净的纸、布来。如果油管时热弯的或焊接的，那么它们应用盐酸浸洗，再用冷水和热水冲洗和晾干。若油管并不马上安装，那么它们应用干净的液压油浸之，并用纸、布包住，否则它们将会生锈。在没有安装部件之前，不要把包在液压泵、马达、阀门等部件上的纸去掉。车间、厂房、工具和工作服都必须尽量干净，不准有灰尘。远离火源，禁止吸烟。2）尽量避免油变质，即：过滤器必须清洁，尤其是活塞杆，轴和轴的油封。用于装油的工具也要清洁，装到系统中的油液必须用过滤器进行过滤。大油箱里的油通常不太干净，根据装油的情况，常常会含些水。因而在储存时应将油箱放倒，若放置在室外时，则最好倾斜放着，这样水不会在盖口处停留。2.配管配管时需要注意管道的热胀冷缩、管接头处的漏油与空气吸入。管道支架的间隔适当，取为2m。橡胶软管要保持合理的弯曲半径，不允许与其他机械及管道接触，否则会在短时间内损坏。管子与软管损坏的要及时更换。选择管子软管螺纹接头或法兰时，要保证压力额定值（即壁厚材质）满足使用要求。硬管要用无缝钢管。钢管与金属接头在安装前必须绝对清洁、不得以有污垢、锈皮、焊渣和切屑等。可以用钢丝刷、洗管器清理或者酸洗。酸洗前的管子要进行脱脂处理，酸洗之后要进行彻底漂洗。切削之后的管子内棱应铰锥孔以免消弱连接。装配之后管子不得再行电焊或气焊，因为无法清理。软管应该多弯几次以便释放任何滞留的脏东西。弯管前管材要退火，以防止弯管时起皱或变扁。要准确弯管，使管子不经弹性变形即可到位。法兰必须在安装面上配合平整，并用长度合适的螺钉紧固。螺纹接头安装之前应检查螺纹上有无金属毛刺。如果导管要放置一段时间，应该堵住管口以防止异物进入。但不得用破布或其它东西堵住管口，因为这只会带来污染问题，应该用尺寸合适的封帽。3.加油油桶要卧式存放，并尽可能在室内或棚内存放。打开油桶前，应彻底清理桶顶及桶口，防止泥土和其他外界污染物进入油液。只准用清洁的容器、软管等从油桶向油箱输送油液。推荐使用带有过滤器的输油泵。有时在新液压油中也发现污染物，因此应通过便携式过滤机给工作着的液压系统充油。当便携式过滤机的软管接入油箱时，要把接头擦拭干净，以防止泥土或其他杂质进入系统。4.冲洗冲洗之前应取下精密的系统元件或空心件。从被冲洗的主管路上拆下系统滤芯。冲洗流量应为系统预期流量的2～2.5倍。如果可能的话，使用热冲洗液。每次只冲洗一个支路，从最靠近冲洗泵的回路开始，依次向下游推进。这可能要在系统中增设截止阀，以实现这种方案。不能用系统泵作为冲洗泵。在冲洗系统中应使用容量与所用流量匹配的冲洗过滤器。过滤精度应尽可能髙，不得低于推荐的系统过滤精度。冲洗油箱以避免污染物滞留在系统油箱中。建立油液取取样计划以检查污染度，从而确定何时结束冲洗过程。冲洗之后，采取一切措施防止在重装工件元件时滞入污染物。用尽可能大的流速进行冲洗，以便清除管接头处的污染物，清洗压力一般为1～3MPa。清洗结束后要清除管道和油箱壁上附着的清洗液。6.1.3系统的安装方法1.安装油管1）吸油管不应漏气，各接头处要紧牢并密封好。2）吸油管道上一般应设置过滤器。3）回油管应插入油箱的液面下，防止飞溅泡沫和混入空气。4）电磁换向阀内的泄漏油液，应单独设回油管，这样可以防止泄漏回油时产生背压，避免阻碍阀芯的运动。5）溢流阀回油口不许与液压泵的入口相接。6）全路管路应进行两次安装，第一次试装，第二次正式安装。试装后，拆下油管，用20℅的硫酸或盐酸溶液进行清洗，再用10%的苏打水中和，最后用温水清洗，待干燥后涂油进行二次安装。注意安装时不得有沙子和氧化皮等。2.安装液压元件1）液压元件安装前，要用煤油清洗，自制的重要元件应进行密封和耐压试验，液压压力可取工作压力的2倍，或取最高使用压力的1.5倍。试验时要分级进行，不要一下子就升到试验压力，每升一级检查一次。2）方向控制阀应保证轴线呈水平位置安装。3）板式元件安装时，要检查进出口的密封圈是否合乎要求，安装前密封圈应突出装平面，保证安装后有一定的压缩量，以防泄漏。4）板式元件安装时，固定螺钉的预紧力要均匀，使元件的安装平面与元件底板平面能很好的接触。3.安装液压泵1）液压泵的传动轴与电动机驱动同轴度误差应小于Φ0.1mm，一般采用挠性连轴器连接。2）液压泵的旋转方向和进出油口应按要求安装。3）液压泵的吸油高度要小于0.5m。6.1.4系统典型部件的安装1.油箱的安装油箱的安装位置可能影响整个液压系统的性能，必须认真对待，下面是油箱安装的有关原则。1）不要将油箱安装在地坑内。地坑的通风条件差，工作产生的热量若不能很好散发，就会引起系统故障，而且安放在地坑内还使维护困难。2）不要将油箱紧靠墙放置，因为这样会使空气循环受阻。要使油箱保持容易接近，不允许周围乱放其它物品。3）不要忘记避开热源，如热处理设备和热轧机，因液压系统本身就发热严重不要再添加额外热源。4）尽量使油箱靠近应用它的设备，可以减少执行元件相应需要的时间。5）不要将安装在底层的油箱去操作一台安装上层的机器，因为这样安装，在泵停止工作后，油泵中大量的油会倒流，使油溢出油箱。这种安装形式，即使装了单向阀也会有麻烦。要保持油箱液面在控制范围内。如果可以避免的话，不要将油箱暴露在低温环境中。6）如果必须安装在寒冷的地方，请安装温度控制加热器。2.蓄能器的安装1）蓄能器应就近安装对其服务的缸马达泵等元件附件，但不能妨碍巡回操作，还要便于检查维修，要远离热源。2）装在管路上的蓄能器承受着油压压力的作用，因此，必须有牢固的安装装置，防止蓄能器从固定位置脱开，引起事故，但不能用焊接的方法来固定。3）用于吸收液压冲击，压力脉动和降低噪声的蓄能器，应尽可能靠近振源处。4）使用液压泵的系统与液压泵之间应安装单向阀，以防止液压泵停车时，蓄能器的压力油倒流而使液压泵反转。5）蓄能器与系统管路之间应安装截止阀，以供充气检查维修使用。3.液压泵的安装液压缸的工程机械中的安装应考虑到它是直接拖动负载的装置，即考虑到它与负载小、性质和方向有关，在安装时必须注意如下问题：连接的机座必须有足够的刚度。如果机座不牢固，在加压时，缸筒将呈弓形向上翘起，致使活塞杆弯曲或折损。6.2液压系统的调试6.2.1调试的目的1）从设计制造和使用的角度验证所定的方案，所设计和选择的液压元件是否合理，是否符合主机所要求的工作性能。2）确定液压传动装置以及元件的改进方向。3）判断在设计液压系统时所采用的计算方法及原理是否合理，以便改进。6.2.2调试的步骤1）开箱验收，清点到货内容是否与装相单相符，部件附件随机工具和文件是否齐全，目测检查有无运输中的损坏或污染。2）把主机和分总成安装定位，并进行必要的找正和固定。3）连接机器中的液压执行器。冲洗较长的管子和软管。4）检查电源电压，然后连接动力线和控制线。根据需要连接 冷却水源。检查泵的旋转方向是否正确。5）用规定的油液灌注油箱。用油正确，尤其油液粘度适当，乃是系统无故障工作的关键所在。要特别注意粘度。加油不要超过最高液面标准。6）根据需要给泵壳体注油。打开吸油管截止阀。7）先把压力控制阀流量控制阀和变量泵的压力调节器调整到低设定值。方向控制阀置于中立位置。8）蓄能器应充气到充气压力。按绝对压力计算时，用于能量存储的蓄能器的充气压力应为系统最低工作压力的0.8～0.9，但不要低于系统最高工作压力的25%；用于吸收压力冲击和脉动的蓄能器的充气压力应为蓄能器回路额定压力的0.5～0.8。9）电动驱动电动机或内燃机怠速，检查旋转方向。10）在可能的最高点给液压系统放气。旋转放气塞或管接头。操作换向阀并使执行器伸出缩回若干次。慢慢加大负载，提高压力阀的设定值。当油箱中不再有泡沫执行器不再爬行系统不再有异常噪声时，即充气良好，旋转放气阀。11）在管路内充满油液而所有执行器都外伸的条件下，补油至油箱最低液面标志。12）进行机器跑合。逐渐提高设定值。使机器满载运行几小时，监测稳态工作温度。13）重新拧紧螺栓和接头以防泄漏。14）清理或更新滤芯。6.2.3调试的主要内容1.外观检查外观检查的目的是对影响系统正常可靠的外观因素设计和安装质量的一般性初步检查，以求及早发现并予以纠正。主要内容有：1）液压缸泵阀等液压元件的连接及主机相应部件的安装是否正确可靠。2）系统中各液压元件管道和接头的位置是否便于安装调试检查和修理。3）油箱中的液面高度，油箱结构和工作油液的种类是否符合要求。4）检查系统工作状态的测试仪表如压力表转速计及防尘5）防污染等有关装置是否具备和完好。2.空载试验空载试验的作用是使整个液压系统载无工作负载的条件下运转，全面检查液压系统的各部分回路和控制调节装置的工作是否正常可靠，工作循环是否符合要求，同时也为进行负载试验做准备。空载试验的步骤：1）将系统置于“停止”（或“卸荷”）位置，使液压泵按卸荷回路工作，启动液压泵。此时，检查液压泵油管中的压力表指针是否稳定地处于“0”位或指出相应地压力；液压系统各部分不应出现刺耳地噪声；油箱中油箱地表面不应有表明系统中吸入空气的泡沫。2）将系统置于启动位置，使机器的工作部件以最大行程往复运动，其目的是：排除寄存在液压系统中的空气；检查所有的安全保护装置（如安全阀压力继电器）工作的正确性和可靠性，检查的方法可以是使机器的工作部件以慢速移动顶在刚性挡块上（或其它方式），通过观察相应的管路中的压力表，以保证安全保护装置的压力下可靠的工作；检查液压系统各部分有无外部泄漏。3）按设计要求实现机器工作部件空载运行，以检查机器工作部件按规定的工作循环相互协调动作的正确性。此时，检查的主要内容是：自动工作循环中所有动作顺序的正确性和连续性；工作循环中执行元件行程距离的正确性；各种互所装置的可靠性；执行元件的最高速度，启动，换向和速度换接时的运动平稳性；不应有爬行跳动和冲击现象；在液压系统连续地空载运转一段时间后，检查工作油温的温升，不应超过规定值；在执行元件作执行运动的全部行程内，观察工作油路中的压力表读数的稳定性，以检查机器各部件的制造装配质量。确信液压系统和所有的液压机构能不间断正常和可靠地工作后，即可进行负载试验。3.负载试验负载试验地目的是：检验最大地负载压力检查消耗功率检查整个液压系统和部件在负载条件下工作的稳定性和使用的可靠性。试验的负载条件，应调整到与机器的实际工作条件相符合。根据压力表的读数检验负载压力。按照前述的空载试验的步骤和主要内容，检查在负载条件下，机器工作机构的动作（或自动工作循环）的正确性和可靠性。在负载条件下，检验运动速度及其稳定性。在液压系统的负载试验过程中，应注意液压部件和油箱中的温升，不应超过规定。表6-1液压系统的调整调整参数被调节的元件调整范围及要求液压泵的工作压力液压泵的安全阀要比执行元件的工作压力大10%～20%快速行程时的压力液压泵的安全阀要比快速行程所需的实际压力大15%～20%次级工作压力减压阀应满足工作机构的要求压力继电器的工作压力压力继电器的弹簧低于工作压力0.3～0.5MPa卸荷压力安全阀和卸荷阀卸荷压力应小于0.1～0.2MPa执行元件换向或换接顺序行程开关导阀或换向阀挡块和撞块换接顺序及其精度应满足工作部件的要求工作部件的运动速度及其平稳性节流阀变量泵或液压马达压板和密封装置负载速度降低不应超过10%～20%4.动态试验液压系统的主要参数在工作过程中是不断变化的，起动，换向和卸压等工况都会使系统参数发生变化，是影响液压系统工作性能的重要因素。动态试验的项目有：1）执行元件换向过渡过程的试验研究及曲线绘制。2）液压系统自激振动的试验研究及曲线分析。3）液压系统动态刚度的试验确定及曲线记录。6.3使用维修时的注意事项1.安全性（1）停机程序降低悬置的负载或对其进行机械支撑释放系统压力释放蓄能器中的压力油释放增压器两端的压力油切断电气控制系统切断电源（2）重新启动程序排除失效根源如果元件失效或更换期间污染物进入系统，则根据需要清理或冲洗系统确认元件正确无误确定液压连接正确无误确定电气连接正确无误把可调元件调至安全状态给泵及马达壳体灌油根据需要给系统加油和放气解除安全性连锁保护鸣警铃或通知所有在场人员系统即将重新启动起动系统2.清洁性在检查和维修时要关心清洁度。维修液压系统时，必须竭尽权全力注意绝对清洁的条件，因为污染物是液压系统最危险的敌人。在拆洗液压部件前，应清洁该部件以及附近环境。不允许在室外拆除液压部件，而应在一个密封的车间内。使用必要的工具，专用设备，由有经验的人员进行。不得在维修液压系统的场所进行打磨与焊接作业。清理油箱时不准使用棉丝和破布。向系统注油必须经过过滤器。3.更换元件元件型号必须正确无误。如找不到同样型号的元件而需用类似元件取代时，要注意功能参数和连接尺寸等是否一致，还要注意安装位置环境温度和工作电压等。旧密封圈必须更换，不准二次使用。4.涂漆涂漆或刷漆时，尤其时使用硝基漆时，应把所有挠性密封件安装座轴承销轴电镀件、导轨件和标牌等遮起来。5.蓄能器在装有蓄能器的液压系统上进行任何作业之前，必须先卸掉系统压力。蓄能器壳体上不准焊接和加工。7液压系统污染的控制7.1污染的控制7.1.1污染物种类和来源液压系统的污染物是液压系统油液中存在的一切对系统有危害作用的物质。它包括固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物、静电、热能、磁场和放射性物质等。污染物的来源各不相同，但总体来说，可分为系统内部残留、内部生成和外部浸入三种，见下表表7-1污染物的种类和来源种类来源举例说明固体颗粒系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的切屑、焊渣、型砂系统内部生成元件运动副间摩擦生成的磨屑、内表面锈蚀生成的锈片系统外部侵入从油箱吸油口或液压缸活塞杆伸出端进入的尘埃水系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的水系统内部生成溶解于溶液中的水在低温下转化为非溶解水系统外部侵入与油箱液面接触的空气中的水蒸气溶解于油液中冷却器泄漏时，进入油液中的水空气系统内部残留液压系统初始运行时，未将空气排尽系统内部生成溶解在油液中的空气在低压下释放出来系统外部侵入当系统内压力低于大气压时，吸入的空气油液中的油液搅动剧烈，生成气泡被吸入系统化学物质系统内部残留制造或装配过程中残留于系统内部的溶剂系统内部生成油液气化和分解产生的化学物质系统外部侵入元件或系统维修时进入的表面活性剂微生物系统内部生成在油液含有非溶解水的条件下，滋生和繁殖的霉菌等静电系统内部生成油液高速流动时产生静电热能系统内部生成油液高速流动时产生热量系统外部侵入环境温度过高磁场系统外部生成环境中有强磁场放射性物质系统外部侵入环境中有射源7.1.2油液污染的控制 污染物对液压系统的危害是十分巨大的。据统计，液压系统75℅以上的故障是由于油液及其污染造成的。固体颗粒是液压系统中最主要的污染物，液压系统污染故障中的三分之二都是由固体颗粒引起的。下表给出了各种污染物的危害。表7-2污染物的危害种类危害举例说明固体颗粒元件的污染磨损磨损元件的运动副表面，降低元件的工作性能元件的污染卡紧电磁阀间隙进入污染物，使阀动作缓慢或失灵元件的污染堵塞元件的功能性小孔被堵塞，使元件的功能失效油液的劣化变质金属颗粒的存在，使油液的酸值迅速升高水腐蚀腐蚀金属表面，生成的锈片进一步污染油液加速油液劣化与金属颗粒共同作用，使油液氧化速度急剧加快与添加剂产生作用产生沉淀物、胶质等低温结冰低温时，自由水变成冰粒，堵塞元件的间隙和小孔空气气蚀破坏元件表面空气降低弹性模量降低油液体积弹性模量，使系统相应缓慢加速油液劣化加速油液氧化变质化学物质腐蚀与水反应形成酸，腐蚀金属表面洗涤将附着于金属表面的污染物洗涤到油液中微生物油液的劣化变质引起油液变质，降低油液润滑性能静电危害安全静电与油蒸汽作用可引起爆炸和火灾腐蚀引起元件的电流腐蚀热能改变油液性能降低油液粘度油液的劣化变质加速油液氧化加速元件老化加速密封件老化磁场吸附颗粒将油液中铁磁性颗粒吸附在间隙内，引起磨损和卡紧放射性物质加速油液劣化加速油液的劣化变质7.2泄漏控制产生外部泄漏的主要部位有：元件和集成块之间的固定连接面，管接头的螺纹连接处，液压缸的滑动面，轴伸的转动部位，阀孔和阀芯的间隙，这些易漏的连接部位，必须认真处理。表7-3液压装置外泄漏的主要部位及原因泄漏部位原因管接头管接头的类型与使用条件不符，接头的加工质量差，不起密封作用；接头装配不良；接头密封圈老化或破损；机械振动压力脉动等原因引起接头松动不承受压力负载的固定接合面接合面的表面粗糙度和平面度过大；由各种原因引起的零件变形使两表面不能全面接触；密封垫硬化或破损使密封失效；装配时接合面上有沙尘等杂质；被密封的容腔内有压力承受压力负载的固定接合面接合面粗糙不平；紧固螺栓的拧紧力矩不够，或各螺钉拧紧的力矩不等；密封圈失效；接合表面翘起变形；密封圈压缩量不够等轴向滑动表面密封处密封圈的材料或结构类型与使用条件不符；密封圈老化或破损；轴表面粗糙或滑伤；密封圈安装不当等转轴密封处转轴表面粗糙或滑伤；油封材料或形式与使用条件不符；有风老化或破损；油封与轴偏心量过大或转轴摆振过大等1.控制泄漏控制泄漏主要靠密封装置，靠密封装置的正确设计和正确使用，靠密封装置有效的发挥作用。为了防止泄漏，应注意以下几点：1）密封部位的沟槽面的加工尺寸和精度表面粗糙度应严格符合规范要求，这是保证密封起作用杜绝外泄漏的基本条件。2）装配时应十分重视各密封部位及密封圈的清洁度，并按规定方法进行正确的安装，防止密封圈在装配时发生破损。3）各种管道连接件是产生泄漏的主要部位。因此，设计时应尽量减少管接头等连接部位的数量，可以减少泄漏的可能性。采用集成化的液压阀和阀块来组成系统，是简化管路布置，减少连接件的有效方法。4）设计时应根据使用条件，正确选用接头和密封的类型确定密封圈的材料合理设计密封沟槽的尺寸规定恰当的加工要求，是保证密封有效的前提，必须认真对待。2.液压系统泄漏的排除方法表7-4液压系统泄漏分析及排除方法管接头泄漏故障源