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我的毕业设计
毕业论文
液压架车机4吨液压系统设计
学号09834228
姓名李君
班级机电092
专业机电一体化
系部机电工程系
指导老师周玲
指导老师
完成时间年月日至年月日
目录
第一章液压传动系统的设计2
1.1明确设计要求制定基本方案：
2
1.1.1进行共况分析、确定液压系统的主要参数2
1.1.2工况分析2
1.1.3确定液压缸尺寸以及所需流量:
3
1.2制定基本方案、绘制液压系图5
1.2.1确定液压系统方案，拟订液压系统图5
1.3选择液压元件和确定辅助装置7
1.3.1 液压泵7
1.3.2.确定油管尺寸8
1.3.3确定油箱容量8
1.3.4 计算液压泵需要的电动机功率9
1.3.5液压元件的选择9
1.4计算压力损失和压力阀的调整值9
1.4.1沿程压力损失9
1.4.2局部压力损失10
1.4.3压力阀的调整值10
第二章液压系统的维护、常见故障和故障分析11
2.1维护方面的安全保证措施11
2.2本产品的排除故障的方法12
结论13
致谢14
参考文献15
第一章液压传动系统的设计
1.1明确设计要求制定基本方案：
设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。
以下列出了本设计——四柱液压升降台的一些基本要求：
1）主机的概况：
主要用途用于家用小型重型设备的起升，便于维修，占地面积小，适用于室外，总体布局简洁；
2）主要完成起升与下降重物的动作，速度较缓，液压冲击小；
3）最大载荷量定为5吨，采用四柱式进行升降动作。
4）运动平稳性好；
5）人工控制操作，按钮启动控制升降；
6）工作环境要求：
不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜在有坡度或有坑洼的地面进行操作，不宜在过度寒冷的室外进行操作；
7）性能可靠，成本低廉，便于移动，无其他附属功能及特殊功能；
1.1.1进行共况分析、确定液压系统的主要参数
设计任务:
设计一个机车车辆液压驾车机5吨液压系统.液压油缸要求:
举升质量不小于5吨,油缸最大工作高度1200mm,最小高度760mm—780mm,升举速度500mm/min,缸径80-200mm.系统要求:
举升机构有四根油缸组成,在长时间（24小时）静止支撑状下,油缸不得因泄露而明显自行下滑.动作要求:
四缸联动,至少前两缸联动,后两缸联动.机车自重为0.5—1吨。
1.1.2工况分析
（1）运动参数分析：
根据主机的要求画出动作循环图。
本次设计的是由液压驱动的普通式四柱汽车举升机。
它的结构主要包括以下几个部分：
立柱、承车跑板、横梁。
普通式四柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系统来驱动和控制的，由承车跑板下安装的液压油缸来推动连接立柱与横梁的钢丝绳，使横梁上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现承车跑板的上下移动。
（2）动力参数分析：
系统是匀速运动所以所受负载为F
F=f+F1+F负+F2
f——为动摩擦阻力，f=KxF2,取K=0.1
F1——为密封阻力,F1=0.1xF2
F负——四个液压缸所承受的最大重量为5吨=49000N
F2——液压缸的自重，取1吨=9800N
F=60760N
每个缸平均所受的最大负载：
Fmax=F/4=15190N
1.1.3确定液压缸尺寸以及所需流量:
（1）工作压力的确定:
根据表1-1按负载选执行元件的工作压力
负载F（N）
＜5000
5000-
10000
10000-
20000
20000-
30000
30000-
50000
＞50000
缸工作压力P/MPa
＜0.8-1
1.5-2
2.5-3
3-4
4-5
≥5-7
按最大负载选Pmax=3MPa
（2）根据负载和工作压力的大小确定D，
液压缸无杆腔的有效面积A1=Fmax/Pmax=5.06x10-3M2
液压缸内径D=
＝0.080M
根据表1-2液压缸内径系列
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
220
250
320
400
500
630
注：
括号内数值为非优先选用者
故选D=80mm,符合设计要求
（3）确定活塞杆直径d
由λ=d/D，得d=λD
根据表1-3系数λ的推荐表
工作压力P/MPa
受力情况
＜5
5～7
＞7
活塞杆受拉力
0.3～0.45
活塞杆受压力
0.5～0.55
0.6～0.7
0.7
因此选λ＝0.55
d=λD=44mm
根据表1-4活塞杆直径尺寸系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
55
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
136
400
故选d=45mm
（4）缸径、杆径取标准后的有效面积
无杆腔有效工作面积：
A1=πD2/4＝5.024x10-3M2
活塞杆面积：
A3=πd2/4=1.590x10-3M2
有杆腔有效工作面积：
A2=A1-A3=3.434x10-3M2
（5）确定液压缸所需的流量：
（1） 匀速上升q1=A1v=2.512L/min
（2） 匀速下降q2=A2v=1.717L/min
（6）液压缸的校核：
1）活塞杆稳定性验算
稳定条件F≤FK/nk
nk——稳定安全系数nk=2～4
按不受偏心负载：
FK=nπ2EIP/L2
IP——活塞杆截面二次极矩，单位为m4
E——活塞杆材料弹性摸量，对钢材E=2.1x1011Pa
n——末端系数，n取0.25
L——活塞杆计算长度L=670mm
对于实心杆
IP=πd4/64
=2.01x10-7M4
FK=231700N
取nk=2FK/nk=115850N
因F=15190N
因此活塞杆能够稳定运行
1.2制定基本方案、绘制液压系图
1.2.1确定液压系统方案，拟订液压系统图
（1）确定执行元件的类型
（2）换向方式的确定
（3）调速方式的选择
（4）同步方式的选择
（5）平衡方式的选择
（6）供油方式的选择
（7）自锁方式的选择
1.3选择液压元件和确定辅助装置
1.3.1 液压泵
（1）泵的工作压力的确定
泵的工作压力可按缸的工作压力加上管路和元件的压力损失来确定，所以要
到求出系统压力损失后，才能最后确定。
取∑ΔP=0.5～1.2MPa，现取∑ΔP=0.8MPa。
泵的工作压力Pb初定：
Pb=P+∑ΔP
=3.8MPa
式中P—液压泵的工作压力∑ΔP—系统的压力损失
（2）泵的流量确定
由于液压缸为匀速上升,匀速下降
匀速上升时q1=2.512L/min
匀速下降时q2=1.717L/min
所以取匀速上升时泵应供油量
qb=Kq1
=1.3x2.512
=3.2656L/min
式中K为系统的泄露系数，一般取K=1.1～1.3，此处取1.3。
故选用柱塞泵。
齿轮泵
结构简单，价格便宜
高转速低扭矩的回转运动
叶片泵
体积小，转动惯量小
高转速低扭矩动作灵敏的回转运动
摆线齿轮泵
体积小，输出扭矩大
低速，小功率，大扭矩的回转运动
轴向柱塞泵
运动平稳、扭矩大、转速范围宽
大扭矩的回转运动
径向柱塞泵
转速低，结构复杂，输出大扭矩
低速大扭矩的回转运动
1.3.2.确定油管尺寸
（1） 油管内径的确定
d=（4q/πv）1/2q=3.2656L/min=0.0544L/s=5.44x10-5M3/s
=91mmV=0.0083
（2）按标准选取油管对应管子壁厚
可按标准选取胶管。
1.3.3确定油箱容量
本设计为中压系统，油箱有效容量可按照泵每分钟内公称流量的5～7倍来确定。
V=∮qb
∮选5。
v=5x5.44x10-5M3/sx60
=16.32L
1.3.4 计算液压泵需要的电动机功率
匀速上升时泵的调整压力为3.8MPa，流量为3.2656L/min,取其效率为
=0.85
则所需电动机功率
P=Pbqb/
=3.8x106x3.2656/0.85x60x1000=243.3KW
按标准选择电动机型号为其额定功率243.3kw
1.3.5液压元件的选择
1.4计算压力损失和压力阀的调整值
1.4.1沿程压力损失
首先要判别管中的流态，设系统采用N32液压油。
室温为20℃时，=1.0x10-4m2/s,所以有；Re为雷诺数，Re=vd/
=3x6x10-3/10x10-5=180<2300,管中为层流，则阻力系数
=75/Re=75/180=0.42,若取进、出油管长度均为2m,油液的密度为=890Kg/m3,则其进、出油路上的沿程压力损失为
ΔP1=
v2=0.42X
X
X32=5.61x105Pa=0.561Mpa
常用管路的允许流速
名称
流速/（m3/s）
液压泵吸油管
0.6∽1.2
压油管中，低压
2∽4
压油管高压
5∽6
回油管
1.5∽2
阀内通道和缩口等
6
安全阀口或溢流阀口
30
1.4.2局部压力损失
局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的10﹪，即ΔP2=10﹪ΔP1=0.0481MPa;而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为qn和ΔPn,则通过阀的流量为q时的阀的压力损失ΔPv=ΔPn（q/qn）2
因为GE系列10mm通径的阀的额定流量为63L/min，叠加阀10mm通径系列的额定流量为30L/min,而在本系统中通过每一个阀的最大流量仅为4.16L/min,所以通过整个阀的压力损失很小，且可以忽略不计。
故总的压力损失∑ΔP=ΔP1+ΔP2=0.561+0.0561=0.62MPa
原设∑ΔP=0.8MPa,因为0.62比0.8小，所以液压元件及辅助装置满足要求可以选用。
应用计算出来的结果来确定系统中压力的调整值。
1.4.3压力阀的调整值
叶片泵系统中卸荷阀的调整值应该满足匀速上升的要求，保证叶片泵向系统供油，因而卸荷阀的调整值应略大于匀速上升时泵的供油压力。
Pb=F/A1+∑ΔP=1.519x10-2/6361.73x10-6+0.62=3MPa
所以卸荷阀的调整压力应取3.1MPa为宜。
溢流阀的调整压力应大于调定压力0.3～0.5MPa，所以取溢流阀调定压力为3.5Mpa。
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