升降台的液压系统设计.docx

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升降台的液压系统设计

原创性声明

本人郑重声明：

所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得枣庄学院或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人承担本声明的相应责任。

学位论文作者签名：

日期

指导教师签名：

日期

摘要4

AbStraCk5

绪论4

第1章确定液压系统方案

1.1确定基本回路

1.1.1卸荷回路的确定6

1.1.2调速回路的确定8

1.1.3保压回路的确定10

1.2液压传动系统的形式确定12

1.3液压系统原理图13

第2章设计选择液压元件、辅件

2.1确定液压缸系数

2.1.1选择系统初压力13

2.2液压缸辅助元件的计算和选择14

2.3油箱的设计

2.3.1油箱的设计要点15

2.3.2油箱容积计算16

2.4其他元、辅件的选择

2.4.1吸油滤油器16

2.4.2选择滤油器的基本要求16

2.4.3溢流阀的选择16

2.4.4单向节流阀的选择17

2.4.5液控单向阀的选择17

2.5液压系统的性能验算

2.5.1压力损失的计算17

2.5.2效率的计算18

2.5.3系统发热与温度计算18

2.5.3液压系统的一般使用与维护18

摘要

液圧传动在传送过程中既能实现无极变素乂调速方便，简化了机械结构和零件数Lh使生产成本大大降低。

近年来液压技术乂与自动控制技术相结合，使其控制变得越发简单，其众多优点收到了人们的欢迎。

液圧系统中始终充满油液，能对各部件起到冷却和润滑作用、降低摩擦，能轻松实现过载保护。

液压升降台升降平稳、安全可靠、操作简单，广泛应用于生产流水线和仓库货物的升降。

这套设备主要用于举升重物，设它的举升高度为1米，举升重量为一吨，升降台升降速度O.02m∕So主要靠两个双作用液压缸推动“X“型架带动上板来实现。

在液压系统的设计过程中，首先进行了总体方案设计，调速回来我选择了进油口节流调速，卸荷回路选择了使用二位二通电磁换向阀的卸荷回路，保压回路我选自了用液控单向阀的保压回路。

在确定了各种回路之后，考虑到所设计的系统简单和散热条件好等优点决定把传动系统定为开式系统，其后乂对液压元件及其辅件进行了设计、选择、校核。

经计算后液压缸选定为45毫米的液压缸，液压泵选定为轮轮泵。

在确定泵后，对其他的元件及辅件进行了合理的选择。

关键词：

液压；升降台；平稳可靠

AbStraCt

ThehydraulictransmissionisOnginatedintheWeStOfakindOfadvancedtechnology,inthePrOCeSSOftransmittingbothCanrealizetheinfiniteVariabIeandSPeedregulation,COnVenientandSimPIifytheIneChaniCalStrUCtUreandnumberOfparts,IOWerthePrOdUCtiOnCOStgreatly.HydraUIiCtechnologyinrecentyearsandCOnIbinedWithautomaticCOntrOltechnology,makeitsCOntrOlbecomeInOresimple,itsmanyadvantagesreceivedtheWelCOmeOfPeOPle・AlWaySfullOfOilinthehydraulicsystem,CantoPartSCOOIingandlubrication,reducefriction,CaneasilyachieveOVerlOadPrOteCtiOn・

HydraUIiCIiftingPIatfOrmIiftsmooth,Safeandreliable,SinIPleOPeration,WidelyUSedinthePrOdUCtiOnIineandWarehOUSethegoodslift.ThiSequipmentisInainlyUSedforIiftingheavyweights,SetitsIiftingheightis1m,IiftingWeightforatonne,mainlybytwoClOUble-actinghydraulicCylinderPUShingHXHtyperackdrivetheupperplate.IndiePrOCeSSOfthedesignOfthehydraulicsystem,firsthasCamedOntheOVerallSChemedesign,SPeedbackIChOSeinletthrottlingCOntrOlOfmotorspeed,UnlOadingIOOPChOSetoUSetwotwo-wayelectromagneticdirectionalVaIVeOfUnIOadingloop,PreSSUreInaintainingCirCUitISeleCtedfromtheUSeOfhydraulicCOntrOnedCheCkValVePreSSureIOOP・AfterdeterminetheVariOIIScircuits,IconsiderthatIdesigntheSyStemOftheadvantagesOfSimPIeandCOOIingCOnClitiOnSgooddecidedtodriveSyStemastheOPensystem,thenOntheauxiliaryhydraulicCOInPOnentSandPartSdesign,SeleCtiOILrespectively.AfterCaICUIatingthehydraulicCylinderisSeIeCtedfor45mmhydraulicCyIindenhydraulicPUmPSeleCtedforroundsOfPUnIP・Afterdeterminingthepump,OtherauxiliaιβyCOmPOnentSandPartSforthereasonableChOiCe・

绪论液压传动能在运动过程中实现无级调速、调速方使。

液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。

山于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，山山于容易实现过载保护，因而寿命长。

液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。

液压升降平台由于升降平稳、安全可靠、操作简单，经济实用，被广泛应用于儿生产流水线和仓库、造纸、医药等行业，主要用于生产流水线高度差之间货物运送;物料上线、下线;工件装配时调节工件高度；高处给料机送料;大型设备装配时部件举升;大型机床上料、下料;仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装却等。

因此，对于液压升降平台的设计与研究具有重要意义。

我国液压、气动和密封工业虽取得很大的进步，但与主机发展需求，以及和世界先进水平相比，还存在不少差距，主要反映在产品品种、性能和可翥性等方面。

以液压产品为例，产品品种只有国外的1/3,寿命为国外的1/2。

为了满足重点主机、进口主机以及重大技术装备的需要，每年都有大量的液压、气动和密封产品进口。

据海关统计及有关资料分析，1998年液压、气动和密封件产品的进口额约2亿美元，其中液压约1.4亿美元，气动近0.3亿美元，密封约0.3亿美元，比1997年稍有下降。

按余额计，Ll前进口产品的国内市场占有率约为30%o1998年国内市场液压件需求总员约600万件，销竹总额近40亿元；气动件需求总量约500万件，销售总额7亿多元；密封件需求总量约11亿件，销售总额约13亿元。

社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒U标，也是液压气动产品参与市场竟争是否取胜的关键。

为了适应这些IJ标和满足用户的需要，现代液压气动产品发展呈如下主要趋势。

（1）减少能耗，充分利用能量

液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，己取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失失。

如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。

为减少压力能的损失，必须解决下面儿个问题；

1减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。

主要表现在改进元件内部流道的压力损失，釆用集成化回路和铸造流道，可减少管道损失，同时还可减少漏油损失。

2减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量避免釆用节流系统来调节流量和压力。

3采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。

4发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。

5改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。

6为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。

（2）主动维护

液压系统维护己从过去简单的故障拆修。

发展到故障预测，即发现故障苗头时。

预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事件的发展。

要实现主动维护技术必须要加强液压系统敌障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感官和经验，通过看、听、触、测等判断找故障己不适于现代不业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化,加强专家系统的研究，要总结专家的知识，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用讣算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法,推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施、要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。

另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市性补偿。

这是液压行业努力的方向。

（3）机电一体化

电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。

实现机电一体化可以提高工作可幕性，实现液圧系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点，其主要发展动向如：

1发展和计算机直接接口的功耗为OnlA以下电磁侧，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀（小于3mS）等。

2液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断，由于计算机的价格降低，监控系统，包括集中监控和自动调节系统将得到发展。

3计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。

4由电了直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。

液压元件由于制造精度高，因而造价相对于机械零件要求，为了做到经济实惠，在选择液压元件时，尽量以国内同类产品代替国外产品。

比如电磁换向阀，我选择了沈阳液压件厂的产品，并且有直流电源和交流电源两种，我选择了交流电源。

因为，虽然用直流电源，电磁换向阀如果卡位，电磁块不至于被烧坏。

但配置一套直流电源的价格远比一个电磁块的价格高，况且电磁阀被卡住的情况也是偶而的。

权衡了一下还是选择了交流电池。

同理，在一些产品性能不相上下时，我尽量选用了沈阳液压件厂的产品。

这样使用时避免了一些不必要的麻

烦。

选择剪式的机构图

1、上板2、“X”型架3.轨道

第1章确定液压系统方案

液压系统方案的确定是液压系统设计的•个重要环节。

目的是选择回路，并把各个回路组成系统，以便确定原理。

理论课上，我们知道任任何复杂的液压系统都是由•些简单的基本回路构的。

液压元件又组成了基本的回路。

所以根据液压系统的动作要求和性能特点选取液压元件组成液压系统C

本次设计设定举升高度为•米，原始高度为0.6米，举升重量为1吨。

系统必须能完成举升动作并达到以上要求，还得考虑效率以及经济上的一些问题。

1•1确定基本回路

1.1.1卸荷回路

卸荷回路的作用是在电动机不熄火的情况下使液压油卸荷，即泵输出的液压油以最低压力回油箱。

卸荷回路主要有以下几种：

采用换向阀的卸荷回路，如图2o或用三位四通换向阀中位M型（或H,K型）滑阀机能，或在液压泵IB口旁路接二位二通阀，使液压泵输出的油液流回油箱，液压泵卸荷（P=2.SMpa,Qp≤40L∕min）的液压系统，高压人流量系统用换向阀卸荷

1、二位二通换向阀2、溢流阀3、液压泵

1、二位二通换向阀2、先导式溢流阀3、液压泵

1、液压缸2、液控单向阀3、二位四通换向阀4、溢流阀

5、液压泵

溢流阀的卸荷回路，如图3o当先导式溢流阀2拧制管路通过二位二通电磁换向阀接回油箱时，液压泵输出的油液以很低的圧力经溢流阀回油箱。

实现液压泵的卸荷。

工作过程中流量变化较大的液压系统，采用双连泵供油。

利用特殊结构的液压缸使泵卸荷的回路，如图4o在液压缸活塞向左运动返回终点时，缸体上带单向阀的旁通油口开启，液压泵的油液从液压缸的有杆腔经过此油口流回油箱，液压泵卸荷。

在设计中选择了第一种卸荷方式，因为共适用于低压小流量的液压系统，并且比较简单。

1.1.2调速回路的确定

液丿玉调速分为节流调速，容积调速和容积节流调速三种方式、节流调速，容积节流调速只能用于开式系统。

容积调速多用于闭式系统。

由于本系统简单，固采用开式系统，具体原因以后在述。

节流调速回路，山流量控制阎，溢流阀，定量泵和执行元件等组成。

它通过改变流量控制阀的通流面积，控制和调节流入和流出执行元件的流量，达到调速的IJ的。

这种调速回路其有结构简单，工作可靠，成本低，使用维护方便，调速方便，调速范围大等优点.。

但它能量损失大，效率低，一般用于功率不大的场合。

山于流量控制阀在回路中的按放位置的不同，节流调速回路有进日节流式，出口节流式，旁路节流式和进出口同时节流式儿种节流形式。

D进口节流调速回路

为使油液通过节流阀流入液压缸，液压泵的工作压力P必须大于Pi,节流阀的压差在工作中或因负载变化或因其他的改变，要在一定的范围内变动。

其设定值一般为API=0.2-0.3MPao

1、液压缸2、液压泵3、节流阀4、溢流阀

2）出口节流调速回路

这种调速回路是将节流阀置在回油路上，用它来控制油腔流出的油⅛,W而也就控制了进入液压缸的流量，从而也就控制了液压缸的速度。

3）旁路节流调速回路

如图6,这种调速回路是把节流阀放在与液压缸相并联的支路上。

节流阀在调节流虽的同时、起溢出多余流量的作用。

回路中溢流阀起安全阀作用。

1）当节流面积•定时，负载越人，速度刚性越人：

2）当负载不变时，节流阀通流而积越小，即速度越人，速度刚性越人；

3）当活塞血积变人时，减小节流阀指数和酬露系数均可提高速度刚性。

2

图6

1、溢流阀2、液压缸3、液压泵4、节流阀

4）容积节流调速回路

容积节流调速回路是利用变量泵和节流阀合而成的•种调速回路。

它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高和发热少的长处＜=综合以上调速回路的特点，我选择了进口调速回路。

1.1.3保压回路的确定

有些机械回程时如释放过快，将引起液压系统剧烈的冲击.震动和噪声，甚至导致管路和阀门的破裂。

保压回路就这样产生了。

保压回路有以下几种：

1）用液控单向阀的保压回路

在液压缸无杆腔油路上接入•个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性能实现保压。

•般在2OMPa工作压力下保压IOIninO

图7

1、液控单向阀

2、三位四通电磁换向阀3、液压泵4、液压缸

2）用辅助液压泵保压回路

在回路中增设•台辅助液压泵。

当液压缸加压完毕要求保压时，由压力继电器发出电讯号，使辅助液压泵供油，维持系统压力不变。

3）用蓄能器的保压回路用重锤式蓄能器在保压过程中向a点供油、保压时，蓄能器充入高

压油，重锤上升,触及限位开关时，使电液换向阀的电戰铁IY断电，主液压泵卸荷，以后由蓄

能器保持系统压力。

此种保压回路压力液动小，不超过0.1-0.2Mpac

1、蓄能器2、流量阀3、液控单向阀4、三位四通电磁换向阀

5、液压泵6、液压缸

综上所述，我选用了第•种用液控单向阀的保压路。

1.2液压传动系统的形式确定

液压传动系统可分为开式系统和闭式系统。

开式系统中，油泵自油箱吸油，供给执行机构，低压油直接返回油箱，有系统简单、系统散热条件好等优点。

闭式系统中油泵进油管直接与执行机构的排油管和连通，形成•个闭合回路。

为了补偿系统中泄露损失，还需有一个辅助供油泵，其优点是：

1）油箱所需容积小；

2）无论是高压管路还是低压管路都有•定压力。

因此空气难进入，运转平稳；

3）系统中采用变量轴向柱塞泵，•般不需耍换向阀来改变执行机构运行力向，减少了换向

时的冲击。

综合以上传动系统的特点我选用开式系统。

1.3液压系统原理图

在以上基本回路确定的基础上，拟定液压系统原理图，如图9

图9

1、液压缸2、卸荷3、保压4、调速5、溢流阀

6、液压泵7、滤油器

第2章设计、选择液压元件、辅件

2.1液压缸的设计

系统压力选定是否合理直接关系到整个系统设计的合理程度。

在液压系统功率•定情况下，若选取的系统压力过低，则液压元件辅件的尺寸、重量就增加，系统造价也相应增力【I：

若系统压力选的较高，则液压设备的重童、尺寸和造价会相对较低。

由于造液压元件、辅件的材料.密封、制造精度等要求的提高，反而会增人或增加液压设备的尺寸、重量和造价、其系统效率和使用寿命也会相应下降。

根据所要设计的机器的特点，并参照有关资料【1】，初选系统匸作压力P=IOMpa,

1）=90%,工作压力F选250ONO

计算液压缸尺寸：

F

活塞面积A=F=2.78*10-3Hi2

ηp

液压缸内径D=5.89Cm

查GB/T2348-1993得液压缸的内径为63mm,外径为76≡«

杆径比d∕D,•般按下述原则取：

当下舌塞杆受拉时，•般选取d∕D=0.3~0.5..当活塞杆手压时，•般选取d∕D=O.5~0.7。

所以本设计取d∕D=O.7,即d=0.7D=44mm»

取活塞杆庖径为45mm。

无杆腔面积AI=πD2∕4=38.465cm2

有杆腔面积A2=π（D2∙d2）/4=19.6cm2

2.2液压泵的选取

液压缸所需流量为

q=2Av=2πD2v*1/4

A液压缸内径，V液压缸运动速度

液压缸所需流量q=7.48L∕mino

查衣选取齿轮泵CB3-10o理论扌I區IOmI∕r,理论j∣∣⅛19ml∕r,额定流⅛q∏=14.5L∕min,总效率

η=80%<,

电动机最人功率P=pq∕∏o

P为系统压力，q为液压泵额定流⅛.1］为总效率

电机最人功率P=3.02KW

取电动机Y112M-4型：

额定功率4KW,功率84.55%o

2.3其他元件的计算及选择

根据齿轮泵的额定流量14.5L∕min查衣（JB827-66）。

根据推荐管路通过流虽为25L∕min的管径为8≡管路通过6.3L∕min的管径为5.6mm所以选取公直径D=Smrn的钢管，钢管外径为IOmm,管接头连接螺纹M10⅛l.5。

2.3.1管接头的类型

管接头按材料可分为金属管接头、软管接头和快速接头。

通常选用金属管接头。

金属管接头又可

分为扩口式管接头、卡套式管接头.焊接式管接头、球面焊式管接头。

各管接头的特点如下：

扩口式管接头：

利用管/端部扩口进行密封，不需其他密封件；结构简单，适用十薄管连接，工作压力<8。

卡套式管接头:

利用卡套变形卡住管了•进行密封，装拆方便，但对管尺寸精度要求较高，匸作压力

<31.5。

焊接式管接头：

利用“O”型密封圈端面密封，连接牢固可靠，对管了尺寸精度要求不高。

管壁要求较厚，装配时需要焊接。

工作压力≤31.5Mpao

球面焊接式管接头:

利用球面进行密封，不需要其它密封件。

但加工精度要求较高，装配时需要焊接。

工作压力全≤35Mpao

根据以以上介绍的各种管接头的特点，我选择了焊接式管接头，因为它的特点更适合十我所设计的系统。

2.3.2吸油滤油器

滤油器有以下几种形式、用途特性如下

D网式滤油器装在油泵吸油管上，可以保护油泵。

特性为结构简单，通油能力人，过滤效果差；

2）线隙式滤油器过滤材料强度低，•般用于低压系统，特性为结构简单，过滤效果较好，通油能力大，但不易清洗；

3）纸芯滤油器用于油的粗过滤，最好与其它滤油器联合使用，特性为过滤效果好，精度高，但易阻塞，无法清洗，需要换纸蕊；

4）烧结式滤油器用于特别耍求过滤质量的液压系统中，最好与其它滤汕器合用，特性是能在高温下工作与承受较高压力，抗腐浊能力强，制造简单，性能稳定；

5）磁式滤油器用于滤清带磁性铁屑.与磨料，特性是效果好，维护复杂；

6）片式滤油器用于•般过滤，特性为强度大，不易损坏.通油能力大。

选择滤油器的基本要求

（1）过滤精度满足要求；

（2）能力满足设计系统要求；

（3）滤芯应有足够的强度，不至于因油液压力而破坏；

（4）在-定温度下，有•定的耐久性：

（5）能抵抗滤油的侵蚀；

（6）容易清洗和更换滤芯；

（7）价钱低廉。

因此我选的滤油器为XV-40*180jo

2.3.3溢流阀的选择

由于系统压力为IOMPa,流量为14.5L∕min□所以我选择了自动式溢流阀型号为DBDS6P10。

压力农开关选择

由于是板式连接，系统管道公称直牡S≡o所以我选择了型号为KF-L8/12E的压力农开关。

单向节流阀单向节流阀选管式，根据管路公称直径、流量，我选择了型号为MKSGIO/V的单向节流阀。

2.3.4单向节流阀的选择

单向节流阀选择管式的，根据公称直径、流量我选择了型号为MKSGlO/V的单向节流阀。

2.3.5液控单向阀的选择

选择液控单向阀为SVIOPB120型

2.4油箱的设计

油箱的作用是储油、散发油的热量、沉淀油的杂质和使油中的气泡上浮释出；有时油箱盖还可以用作油泵装置和其它液压元件的底板。

2.4.1油箱的设计要点

（1）油箱必须有足够人的容积以满足散热、容纳停机时因重力作用而返回油箱的油液操作

时油面保持适当高度的要求；

（2）油箱底部做成适当的斜度，并设放油塞；

（3）从构造上应考虑淸洗换油方使，应设置人孔，使于清洗污物；

（4）箱壁上需装油血指示器，油箱并装上温度计；

（5）油箱上应有带空