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
封爰成
李垒
学士学位论文
升阵台得液压糸统设计
姓
名:
学
号:
指导教师:
原创性声明
本人郑重声明:
所提交得学位论文就就是本人在导师指导下,独立进行硏究取得得成果。
除文中已经注明引用得内容外,论文中不含其她人已经发表或撰写过得硏究成果,也不包含为获得枣庄学院或其她教育机构得学位证书而使用过得材料。
对本文得硏究作出重要贡献得个人与集体,均已
在文中以明确方式标明。
本人承担本声明得相应责任。
摘要一
Abstrack
5绪论
确定液压系统方案
1、1确定基本回路1、1、1卸荷回路得确定
6
I、1、2调速回路得确定
--8
1、3保压回路得确定
10
1.2液压传动系统得形式确定一
12
3液压系统原理图
13
第2章设计选择液圧元件、辅件
2、1确定液压缸系数
2、1、1选择系统初压力
——13
2、2液压缸辅助元件得讣算与选择■一
14
2、3油箱得设计
2、3、1油箱得设计•要点
2、3、2油箱容积计算
16
2、4其她元、辅件得选择
2、4、1吸油滤油器
16
2、4、2选择滤油器得基本要求
2、4、3溢流阀得选择
16
2、4、4单向节流阀得选择-一
2、4、0液控单向阀得选择一
17
2、5液压系统得性能验算
2、5、1压力损失得计算
172、5、2效率得计算一
182、5、3系统发热与温度计算
18
2、5、3液压系统得一般使用与维护
18
致谢
液圧传动在传送过程中既能实现无极变素乂调速方便,简化了机械结构与零件数U,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得欢迎。
液压系统中始终充满油液,能对各部件起到冷却与润滑作用、降低摩擦,能轻松实现过载保护。
液圧升降台升降平稳、安全可靠、操作简单,广泛应用于生产流水线与仓库货物得升降。
这套设备主要用于举升巫物,设它得举升高度为1米,举升重量为一吨,升降台升降速度0、02m/S。
主要靠两个双作用液压缸推动“X“型架带动上板来实现。
在液压系统得设计过程中,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得卸荷回路,保压回路我选自了用液控单向阀得保压回路。
在确定了各种回路之后,考虑到所设计得系统简单与散热条件好等优点决定把传动系统定为开式系统,其后乂对液圧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毫米得液圧缸,液圧泵选定为轮轮泵。
在确定泵后,对其她得元件及辅件进行了合理得选择。
关键词:
液圧;升降台;平稳可靠
Abstract
ThehydraulicIransinissionisoriginatedinthewestofakindofadvancedtechnology,intheprocessoftransmittingbothcanrea1izetheinfinitevariableandspeedregulation,convenientandsiinplifythemechanicalstructureandnumberofparts,I0wertheproductioncostgreatly、Hydrau1ictechnologyinrecentyearsandbinedwithautoinaticcontroltechnology.makeitscontr01beemoresimpie,itsmanyadvantagesreceivedtheweieofpeople、Alwaysfuliofoi1inthehydraulicsystcm,
cantopartscoo1ingandlubrication,reducefriction,caneasilyachieveoverloadprotection>
11ydrau1icliftingplatform1iftsmooth,safeandre1iable,simpleoperation,wide1yusedintheproductionlineandwarehousethegoodslift、ThisequipinentismainlyusedforliftingheaVyweights,setitsliftingheightis1m.1iftingweightforatonne,main1ybytwodouble-actinghydrauliccylinderpushing"X”typerackdrivetheupperplate、Intheprocessofthedesignofthehydrau1icsystem,firsthascarriedontheovera11schemedesign,speedbackIchoseinletthrottlingcontrolofmotorspeed,un1oadingloopchosetouse(wotwo—wayelectromagneticdirectiona1va1veofunloadingloopressureinaintainingcircuitIselectedfromtheuseofhydrauliccontrolledcheckvalvepressure1oop、Afterdeterminethevariouscircuits,IconsiderthatIdesignthesystemoftheadvantagesofsimpleandcoo1
ingconditionsgooddecidedtodrivesysternastheopensystem,thenontheauxiiiaryhydraulicponentsandpartsdesign,selection,
respectively、Aftercalculatingthehydrauliccylinderisse
lectedfor45mmhydrauliccylinder,hydraulicpumpse1ectedforroundsofpump、Afterdeterminingthepump.otherauxiliary
ponentsandpartsforthereasonablechoice、
绪论
液圧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,减少了零件得数U。
由于系统充满了油液,对各液圧件有润滑与冷却得作用,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、制造与推广。
液压升降平台山于升降平稳、安全可黑、操作简单,经济实用,被广泛应用于儿生产流水线与仓库、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;仓储装卸场所与义车等搬运车辆配套进行货物快速装却等。
因此,对于液压升降平台得设il•与研究具有重要意义。
我国液压、气动与密封工业虽取得很大得进步,但与主机发展需求,以及与世界先进水平相比,还存在不少差距,主要反映在产品品种、性能与可靠性等方面。
以液圧产品为例,产品品种只有国外得1/3,寿命为国外得1/2。
为了满足重点主机、进口主机以及《大技术装备得需要,每年都有大量得液圧.气动与密封产品进口。
据海关统计及有关资料分析,1998年液压、气动与密封件产品得进口额约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,U前进口产品得国内市场占有率约为30%01998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。
社会需求永远就就是推动技术发展得动力,降低能耗,提高效率,适应环保需求,机电一体化,高可黒性等就就是液压气动技术继续努力得永恒U标,也就就是液圧气动产品参与市场竟争就就是否取胜得关键。
为了适应这些U标与满足用户得需要,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,主要反映在系统得容积损失与机械损失失。
如果全部圧力能都能得到充分利用,则将使能量转换过程得效率得到显著提高。
为减少圧力能得损失,必须解决下面儿个问题;
1减少元件与系统得内部压力损失,以减少功率损失。
主要表现在改进元件内部流道得压力损失,采用集成化回路与铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。
2减少或消除系统得节流损失,尽量减少非安全需要得溢流量避免采用节流系统来调节流量与压力。
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,二次调节系统与采用蓄能器回路。
⑥为及时维护液圧系统,防止污染对系统寿命与可靠性造成影响,必须发展新得污染检测方法,对污染进行在线测量,要及时调整,不允许滞后,以免山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得故障拆修。
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,避免设备恶性事件得发展。
要实现主动维护技术必须要加强液压系统敌障诊断方法得研究,当前,凭有经验得维修技术人员得感官与经验,通过瞧、听、触、测等判断找故障己不适于现代不业向大型化、连续化与现代化方向发展,必须使液圧系统故障诊断现代化,加强专家系统得研究,要总结专家得知识,建立完整得、具有学习功能得专家知识库,并利用计算机根据输入得现象与知识库中知识,用推理机中存在得推理方法,推算出引出故障得原因,提高维修方案与预防措施、要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件,对于不同得液压系统只需修改与增减少量得规则。
列外,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。
这就就是液压行业努力得方向。
(3)机电一体化
电子技术与液压传动技术相结合,使传统得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靠性,实现液压系统柔性化、智能化,改变液圧系统效率低,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发展与计算机直接接口得功耗为5mA以下电磁侧,以及用于脉宽调制系统得高频电磁阀(小于3inS)等。
②液压系统得流量、圧力、温度、油得污染等数值将实现自动测量与诊断,山于计算机得价格降低,监控系统,包括集中监控与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、“髙级”系统更有此要求。
4山电了直接控制元件将得到广泛采用,如电子直接控制液圧泵,采用通用化控制机构也就就是今后需要探讨得问题,液压产品机电一体化现状及发展。
液圧元件山于制造精度高,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得产品,并且有直流电源与交流电源两种,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得价格远比一个电磁块得价格高,况且电磁阀被卡住得情况也就就是偶而得。
权衡了一下还就就是选择了交流电池。
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得产品。
这样使用时避免了一些不必要得麻烦。
选择剪式得机构图
第1章确定液压系统方案
液压系统方案得确;4^就就是液压系统设计得一个重要环节0目得就就是选择回路,并把齐个回路组成系统,以便确宦原理0
理论课上,我们知逍任任何复杂得液压系统都就就是由一些简单得基本回路构得。
液压元件又组成了基本得回路。
所以根据液压系统得动作要求与性能特点选取液压元件组成液压系统。
本次设讣设;^举升高度为一米,原始高度为0、6米.举升重量为1吨0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得一些问题。
1\1确定基本回路
卸荷回路得作用就就是在电动机不熄火得情况下使液压油卸荷,即泵输出得液压油以最低压力回油箱。
卸荷回路主要有以下几种:
采用换向阀得卸荷回路,如图2。
或用三位四通换向阀中位M型(或乩K型)滑阀机能,或在液斥泵出口旁路接二位二通阀,使液压泵输出得油液流回油箱■液爪泵卸荷(P=2・5Mpa,Qp<40L/min)得液斥系统■高压大流量系统用换向阀卸荷
Lb
0k
1、二位二通换向阀2、溢流阀3、液圧泵
1、二位二通换向阀2、先导式溢流阀
3、液压泵
a
4
图4
1、液压缸阀
2、液控单向阀3、二位四通换向阀
4、溢流
5、液压泵
溢流阀得卸荷回路,如图3。
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,液压泵输出得油液以很低得压力经溢流阀回油箱。
实现液压泵得卸荷。
工作过程中流量变化较大得液压系统,采用双连泵供油。
利用特殊结构得液压缸使泵卸荷得回路,如图4。
在液压缸活塞向左运动返回终点时,缸体上带单向阀得旁通油口开启,液压泵得油液从液压缸得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得液压系统,并且比较简单。
1、1、2调速回路得确定
液圧调速分为节流调速,容积调速与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。
山于本系统简单,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,定量泵与执行元件等组成。
它通过改变流量控制阀得通流面积,控制与调节流入与流出执行元件得流量,达到调速得U得。
这种调速回路其有结构简单,工作可黑,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,一般用于功率不大得场合。
山于流量控制阀在回路中得按放位置得不同,节流调速回路有进日节流式,出口节流式,旁路节流式与进出口同时节流式儿种节流形式。
1)进口节流调速回路
为使油液通过节流阀流入液压缸,液压泵得工作压力P必须大于P1,节流阀得压差在工作中或因负载变化或因其她得改变,要在一定得范围内变动。
其设定值一般为AP1=0・2~0・3Mpa。
2)出口节流调速回路
这种调速回路就就是将节流阀置在回油路上,用它来控制汕腔流岀得汕量,因而也就控制了进入液压缸得流量,从而也就控制了液压缸得速度。
3)旁路节流调速回路
如图6,这种调速回路就就是把节流阀放在与液压缸相并联得支路上。
节流阀在调节流量得同时、起溢出多余流量得作用。
回路中溢流阀起安全阀作用。
1)当节流面积一定时,负载越大,速度刚性越大:
2)当负载不变时,节流阀通流而枳越小,即速度越大,速度刚性越大;
3)当活塞面积变大时,减小*•流阀指数与泄系数均可提高速度刚性。
4)容积节流调速回路
容积节流调速回路就就是利用变量泵与节流阀合而成得一种调速回路0它保留了容积调速回路无溢流损失、效率高•与发热少得长处0综合以上调速回路得特点,我选择了进口调速回路。
1\1\3保压回路得确定
有些机械回程时如释放过快,将引起液压系统剧烈得冲击、震动与噪声,甚至导致管路与阀门得破裂。
保压回路就这样产生了。
保压回路有以下几种:
1)用液控单向阀得保压回路
在液压缸无杆腔汕路上接入一个液控单向阀,利用单向阀锥形阀座得密封性能实现保压•—般在20MPa工作压力下保压lOmino
图7
2)用辅助液压泵保压回路
在回路中增设一台辅助液压泵0当液圧缸加压完毕要求保压时,由压力继电器发出电讯号,使辅助液压泵供汕,维持系统压力不变。
3)用蓄能器得保压回路
用重锤式番能器在保压过程中向a点供油、保压时,禱能器充入高压汕,重锤上升,触及限位开关时,使电液换向阀得电磁铁1Y断电,主液压泵卸荷,以后由番能器保持系统压力。
此种保压回路压力液动小,不超过0、1-0.2Mpao
图8
综上所述,我选用了第一种用液控单向阀得保压路。
1、2液压传动系统得形式确定
液压传动系统可分为开式系统与闭式系统。
开式系统中,汕泵自油箱吸油,供给执行机构,低压汕直接返回汕箱,有系统简单、系统散热条件好等优点。
闭式系统中汕泵进油管宜接与执行机构得排汕管相连通,形成一个闭合回路。
为了补偿系统中泄露损失,还需有一个辅助供汕泵,其优点就就是:
1)汕箱所需容枳小;
2)无论就就是高压管路还就就是低压管路都有一定压力。
因此空气难进入,运转平稳;
3)系统中采用变量轴向柱塞泵,一般不需要换向阀来改变执行机构运行方向,减少了换向时得冲击Q综合以上传动系统得特点我选用开式系统•
1V3液压系统原理图
在以上基本回路确定得基础上,拟定液压系统原理图■如图9
图9
设计、选择液压元件、辅件
2、1液压缸得设计
系统压力选世就就是否合理直接关系到整个系统设讣得合理程度。
在液压系统功率一泄情况下,若选取得系统压力过低,则液压元件辅件得尺寸、重量就增加,系统造价也相应增加;若系统压力选得较高,则液压设备得重童、尺寸与造价会相对较低。
由于造液压元件、辅件得材料、密封、制造精度等要求得提高,反而会增大或增加液压设备得尺寸、重量与造价、英系统效率与使用寿命也会相应下降。
根据所要设计得机器得特点,并参照有关资料C1],初选系统工作压力P=10Mpa,11=90%,工作压力F选250ONo
计算液压缸尺寸:
F
活塞而积A=—=2、7
np
液压缸内径D=“89cm
査GBT2348-1993得液压缸得内径为63mm,外径为76mm。
杆径比d/D,—般按下述原则取:
当下舌塞杆受拉时,一般选取d/D=O、3~0、5、、当活塞杆手压时,一般选取d/D=O、
所以本设计取d/D=0、7,即d=0、7D=44mm,
无杆腔而矗lAi=iiD2/4=38・465cm2
有杆腔而=兀(D-—d^)/4=19・6cm22、2液压泵得选取
液斥缸所需流量为
q=2Av=2nD^v*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/min。
査表选取齿轮泵CB3-10.理论排量10ml/r,理论排量19ml/r,额定流量=14SL/min,总效率1)=80%。
电动机最大功率P=pq/ib
P为系统压力,q为液压泵额泄流量,n为总效率
电机最大功率P=3、02KW取电动机Y112M-4型;额定功率4KW,功率84、55%。
2、3其她元件得计算及选择
根据齿轮泵得额定流量14、5L/min査表(JB827-66)°根据推荐皆路通过流量为25L/min得管径为8mm管路通过6、3L/min得管径为5、6Dmi所以选取公宜径D=8mm得钢管,钢管外径为10mm,管接头连接螺纹M10*I、5。
2、3、1管接头得类型
管接头按材料可分为金属管接头、软管接头与快速接头。
通常选用金属笛接头。
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。
齐管接头得特点如下:
扩口式管接头:
利用管子端部扩口进行密封,不需英她密封件;结构简单,适用十薄管连接,工作压力<8Mpao
卡套式管接头:
利用卡套变形卡住管子进行密封,装拆方便,但对管尺寸精度要求较高,工作压力<31.5Mpa。
焊接式管接头:
利用“0”型密封圈端而密封,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:
利用球而进行密封,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根据以以上介绍得各种管接头得特点,我选择了焊接式管接头,因为它得特点更适合十我所设讣得系统。
2、3、2吸油滤油器
滤油器有以下几种形式、用途特性如下
1)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,通汕能力大,过滤效果差;
2)线隙式滤油器过滤材料强度低,一般用于低压系统,特性为结构简单,过滤效果较好,通油能力大,但不易淸洗;
3)纸芯滤油器用于油得粗过滤,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,无法淸洗,需要换纸蕊;
4)烧结式滤油器用于特别要求过滤质量得液压系统中,最好与英它滤汕器合用,特性就就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)磁式滤油器用于滤淸带磁性铁般、与磨料,特性就就是效果好,维护复杂:
6)片式滤油器用于一般过滤,特性为强度大■不易损坏、通油能力大。
选择滤油器得基本要求
(1)过滤精度满足要求:
(2)能力满足设计系统要求;
(3)滤芯应有足够得强度,不至于因油液压力而破坏;
(4)在一定温度下,有一;^得耐久性:
(5)能抵抗滤汕得侵蚀:
(6)容易清洗•与更换滤芯;
⑺价钱低廉。
因此我选得滤汕器为XV-40*180jo
2、3、3溢流阀得选择
由于系统圧力为lOMpa,流量为14、5L/mino所以我选择了自动式溢流阀型号为DBDS6P10。
压力表开关选择由于就就是板式连接,系统管道公称直牡8mm。
所以我选择了型号为KF-L8/12E得压力表开关。
单向节流阀单向节流阀选管式,根据管路公称宜径、流量,我选择了型号为MK8GI0/V得单向节•流阀。
2、3、4单向节流阀得选择
单向节流阀选择管式得,根据公称直径、流量我选
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