1、汽車制動襯片剪切強度試驗機液壓伺服工作站設計作者姓名：XXXX專業名稱：機械工程及自動化指導教師： XXXXX摘要制動系統是汽車最重要系統之一,是為使高速行駛的汽車減速或停車而設計的。如果該系統不能正常工作,車上的駕駛員和乘客將受到車禍的傷害，其生命和財產安全得不到有效的保障液壓伺服工作站是液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相

2、類似。液壓傳動有許多突出的優點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。因此，對液壓伺服工作站的整體設計，既能鞏固學過的基本知識，又能鍛煉學生的基本技能。關鍵字：液

3、壓伺服工作站 制動器 AbstractKeyword：目錄摘要IAbstractII目錄III前言11 緒論21.1 液壓技術的發展21.2 液壓傳動的特點31.3.液壓傳動的應用42 汽車制動襯片剪切強度試驗機液壓伺服工作站的設計82.1加載方式的選擇82.2動力源的選擇82.3液壓伺服工作站的設計任務102.4液壓伺服工作站的設計總圖112.5 液壓伺服工作站的工作原理113 液壓傳動系統的設計與計算143.1液壓總成的設計143.2負載計算183.3 液壓缸主要參數確定183.4液壓系統組成及原理圖設計223.5液壓元件的選型233.6. 液壓管路的確定273.7 油箱容積V的計算274

4、 液壓系統性能驗算284.1回路壓力損失驗算284.2 系統溫升驗算285主要元件設計與分析295.1油箱的構造和設計要求295.2閥塊的構造和設計要求31總結33致謝34參考文獻35附錄36前言 液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術。隨著科學技術的進步和生產的發展，液壓傳動幾乎已經在國民經濟的各部門中得到廣泛應用。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標志。 液壓傳動與控制技術具有無級調速，自動控制，過載保護和以較小功率可以輸出較大的力和轉矩等優點，現已廣泛應用于機械工程中，任何驅動必須要有動力源，因此液壓

5、驅動中液壓站的設計尤為重要，尤其是自動調節和控制力和速度的伺服工作站的使用越來越多。本次設計為液壓系統中液壓伺服工作站的設計，設計的第一章主要介紹了液壓技術的發展現況及特點；在第二章和第三章當中主要介紹了本次設計的設計結構總圖、工作原理，以及重要部件的選擇和計算；由于理論知識的不足，設計經驗的缺乏，錯誤之處請各位專家老師批評指正。 1 緒論1.1 液壓技術的發展液壓傳動技術的發展從法國帕斯卡提出著名的液體靜壓傳遞原理到現在已經有350多年的歷史了，它之所以不像機械傳動和電器傳動那樣普及和被人們熟知，是因為液壓傳動本身的特殊性致使其發展和普及較為緩慢。從帕斯卡原理的建立，到1795年英國布拉瑪制

6、造出用水作為傳動介質的第一臺水壓機并用于工程實際就經歷了150年。液壓傳動技術的發展是與石油化學工業、金屬工業、機械、電子制造工業及流體力學和其他相關科學發展是緊密聯系在一起的。所以，直到20世紀初，液壓傳動技術從理論到實際應用才基本成熟，30年代才形成了包括液壓泵、液壓馬達、液壓缸和控制閥為主要元件的設計和生產能力并應用于民用和軍事裝備中。到60年代，液壓與氣動技術進入了廣泛的發展階段，除了通用液壓與氣動元件的通用化、系列化、標準化設計和制造外，液壓與氣動伺服控制元件及系統、比例技術的研發和使用也比較普遍。如各種金屬和非金屬加工機床、工程機械、艦艇、飛機、火炮、工業機器人等自動和半自動控制與

7、動力驅動中廣泛的應用了液壓與氣壓技術。時至今日，液壓元件的工作壓力在3242Mpa已非常普遍，100Mpa以上已不是新鮮事。21世紀的液壓與氣壓傳動技術必然向著小體積、高壓大流量、高效低耗、高可靠性、高穩定性、高頻響、高度集成化、數字化、網絡化和智能化方向發展。我國開展液壓技術的研發和產品生產相對較晚。但從1953年生產出第一臺齒輪泵開始至今，我國的液壓與氣壓工業，已建立其數以百計的液壓、氣動元件生產廠和公司，年產數千萬液壓、氣動元件。全國百余所科研院所和大學在進行著普及教育和產品的研發。21世紀，液壓技術的普及和應用標志著一個國家基礎工業的發展水平。我國液壓工業經歷了50年，尤其是近20多年

8、的產品研發、對外技術交流、技術引進和消化吸收，到處可見到液壓設備在運轉，初步體現出我國液壓工業已具有一定規模。但從整體來看，我們與世界工業強國相比仍有一定差距，因此，大力普及教育和技術培訓，對于推動我國液壓技術發展，提升基礎工業水平具有重要意義。1.2 液壓傳動的特點 1.液壓傳動與其它傳動方式相比較，具有以下主要優點： 1) 液壓傳動可以獲得較大輸出力或轉矩,而結構簡單。 2) 液壓傳動可實現較大范圍的無級調速,且可在運行中直接調節。 3) 液壓傳動易于實現過載保護。 4） 液壓傳動動作靈敏,啟動、停止和換向響應快，沖擊小。 5）液壓傳動自潤滑性能好； 6）液壓傳動易于實現通用化、系列化和標

9、準化，設計和組裝周期短。 7）液壓傳動易于實現自動化，易與數控技術和智能化技術相結合。2.液壓傳動目前仍存在以下主要缺點： 1）液壓傳動因工作介質的可壓縮性、泄漏等原因，難以保證嚴格的定比傳動。 2）液壓傳動工作介質受溫度變化影響大，不宜在極高溫度和極低溫度下直接工作。 3）液壓傳動中阻力損失、泄漏損失較大，傳動效率仍然較低，故不宜遠距離傳動。 4）液壓傳動系統出現故障不太容易診斷。液壓傳動技術之所以得到各工業領域的普遍應用，就是因為具有上述優點。它存在的缺點和問題正在研究解決中。1.3.液壓傳動的應用 1） 金屬切削機床中的應用 如：萬能外圓磨床液壓系統、龍門刨床液壓系統、拉床液壓系統等。

10、2）鍛壓機械中的應用 如：液壓機液壓系統、鍛錘液壓系統、鑄造液壓系統、鍛造機械手液壓系統等。 3）輕工機械中的應用 如：造紙機械液壓系統、陶瓷坯料成型機液壓系統、香皂研磨機液壓系統等。 4）建筑材料機械中的應用 如：回轉窯液壓系統、水泥機械立窯液壓系統、石料磨光機液壓系統等。 5)石油機械中的應用 如:石油鉆機液壓系統、采油機械液壓系統 、鉆井平臺樁腿升降機液壓系統等。 6) 煤炭采掘機械中的應用 如：井下長臂采煤工作面綜合機械液壓系統、巷道掘進機系統、支柱液壓系統等。 7) 農業機械中的應用 如：聯合收割機液壓系統、土豆收獲機液壓系統、拖拉機液壓系統等。 8）林業機械中的應用 如：木材集材機

11、液壓系統、人造板熱壓機液壓系統等。 9）工程機械中的應用 如：裝載機液壓系統、鏟運機液壓系統、剪切破碎設備液壓系統等。 10）汽車運輸中的應用 如：汽車助力轉向液壓系統、自卸式卸貨車廂舉升液壓系統、汽車變速器液壓系統等。 11）鐵道工程機械中的應用 如：鑿巖機液壓系統、鋼軌校直機液壓系統、鋼軌焊接機液壓系統等。 12）航空工業中的應用 如：飛機舵機、起落架、前輪轉向、進氣道、噴口等液壓控制系統。 13）船舶中的應用 如：船舶舵機液壓系統、甲板機械液壓系統、減搖液壓系統等。 14）兵器中的應用 如：高炮瞄準液壓系統、坦克火炮穩定液壓系統、導彈發射液壓系統等。15）機器人、模擬器中的應用 如：示教

12、再現機器人液壓系統、飛行駕駛艙模擬器液壓系統等。面對日益嚴格的環保、節能和可持續發展的要求，液壓技術因噪聲、泄漏、污染、效率低等缺點而受到了電氣傳動、機械傳動強有力的競爭挑戰。為提高液壓傳動的競爭力，擴大其應用領域，液壓傳動應抓住主要的核心技術問題，改進技術，移植先進的技術成果，改正缺點，發揮優勢，創造新的活力，滿足未來的發展需要。主要的發展動向： 一、提高效率：1、采取節能技術，液壓泵的變量調節采用壓力補償，負載傳感系統，使它具有流量適應控制和負載壓力自動補償功能；2研制新型密封和減摩材料，改進相對運動件間油膜潤滑設計方法，有效減少潤滑泄漏損失，提高容積效率；3采用先進的設計理念，盡量減少能

13、量傳輸過程中功率的損失；4采用容積調速代替節流調速；5利用現有的先進技術，如采用交流變頻調速電機驅動定量液壓泵，達到系統節能的目的。 二、注重系統設計：1、在滿足使用性能的前提下，實現系統的簡單化、集成化和模塊化，以提高系統的可靠性、操作性和易維護性；2、充分考慮系統的節能必環保要求；3、借鑒電子、控制、計算機和網絡技術的研究成果，提高機電液一體化技術水平，滿足現代生產設備自動化、智能傾向網絡化的發展方向要求。 三、注重環保：1、降低噪聲，降低液壓泵的噪聲主要是改進泵的結構設計使流體流動平穩，減少壓力脈動，并提高提高液壓泵的殼體和配流系統結構剛度，以減少其變形所產生的振動。另一個要解決因系統總

14、體設計不合理而產生的系統應用噪聲；2、生物可降解液壓油，尋求礦物基液壓油的替代產品、發展可生物降解迅速的液壓油以及純水液壓系統是液壓技術發展新動向，這已經受到美國、歐盟、日本等世界各國的高度重視。據專家預測，今后10年，大部分行走機械中使用的礦物液壓油將會被可生物降解迅速的液壓油替代；3、水液壓傳動：水液壓元件集液壓傳動功率密度大和氣壓傳動清潔價廉的優點于一體，倍受關注，成為當今液壓技術領域的一大前沿課題。目前日本、丹麥德國等公司都已發展品種規格較完整的水壓泵和控制閥門。四、提高工作壓力：是提高工作壓力將使液壓元件重量減輕，體積減小，也就使功率質量比和功率體積比提高，這對于在重量、體積方面有嚴

15、格要求的航空、航天、行走機械和船舶等到工程領域的應用顯得更為重要，這將使主機實現輕量化，小型化、節能化。這是一種必然趨勢。展望未來，液壓傳動的主要競爭者是電氣傳動和機械傳動，液壓技術必須充分發揮自身優點各借鑒其他領域的先進技術成果，運用新材料，新工藝，與電子技術、控制技術、計算機技術和網絡技術相結合，實現機電一體化集成，并向自動化智能化網絡化方向發展，才能保持紡織品在的競爭力并不斷擴大應用領域。2 汽車制動襯片剪切強度試驗機液壓伺服工作站的設計2.1 加載方式的選擇 本試驗對象是汽車制動器襯片，厚度為10-30mm,一般汽車剎車時，制動襯片的壓縮量為5-7mm,壓縮力范圍為1-100KN，試驗

16、次數頻繁且為上下往復直線運動，加載過程要求平穩，需要選擇合理的加載裝置。通過對課題的分析，我們可以列出3種常見的加載方式：A.齒輪傳動方式加載，B.凸輪傳動方式加載，C.液壓傳動方式加載。比較如下： A.齒輪傳動方式加載：雖然齒輪傳動有效率較高且傳動比穩定等優點。但是傳動中有振動、沖擊和噪聲，并產生動載荷；無過載保護作用 ； 要求齒輪的切齒精度較高或具有特殊齒形時，需要高精度機床、特殊刀具和測量儀器來保證，制造工藝復雜，成本較高； 需要較好的潤滑條件，難實現直線運動，也不適宜頻繁啟動。  B.凸輪傳動方式加載：可以實現往復直線運動，且結構也較簡單、緊湊、

17、設計方面。但是凸輪與從動件之間組成了點或線接觸的高副，在接觸處由于相互作用力和相對運動的結果會產生較大的摩擦和磨損。加載過程也不能滿足該試驗對加載平穩的要求。 C.液壓傳動方式加載：可以獲得較大的輸出力和轉矩，而且結構也并不復雜；可以實現較大范圍內的無級調速，且可在運行中直接調節；易于實現過載保護；液壓傳動動作靈敏，啟動，停止和換向響應快，沖擊小；液壓元件能夠自動潤滑；壓力平穩，質量輕體積小。綜上所訴，本試驗機的加載裝置選用液壓傳動加載。2.2動力源的選擇 在2.1中已經明確了將液壓作為本試驗機的加載方式。那么其動力源是單純的液體，單純的氣體，還是綜合兩者呢？這三種方式的對比如下： A.氣壓傳

18、動動力源：氣壓傳動的工作介質來源方面，而無需投資。使用后的氣體直接排向大氣、幾乎無污染；安全可靠，自動保護能力強；壓力損失小，可遠距離傳動和集中供氣；傳動與與控制相應快，調節使用方便；適應工作環境能力強。然而，它也有局限性：不宜用于精確的定比傳動；通常工作壓力低，輸出功率小；排氣時會產生高頻噪聲。 B.液壓傳動出了具有氣壓傳動的大部分有點外，還有如可以獲得更大的輸出力和轉矩；實現較大范圍內的無級調速；潤滑性能好等。 C.單純使用氣壓加載不能提供較大的輸出力，工作壓力不高，達不到本試驗機的要求，而且工作壓力不夠穩定；單純使用液壓加載，雖能達到要求，但是需要一個專門的液壓站提供壓力，這樣就使系統變

19、的復雜，成本也提高了。 綜合液壓加載和氣壓加載的優點，我們選用氣頂液加載方式，其結構原理如圖所示圖2.1 氣液原理圖1-油杯 2-氣液增壓缸 3-氣動比例閥 4-加載油缸 5-二位三通閥 6-節流消聲器 7-調壓閥 8-儲氣筒 9-氣動三聯體 其工作原理為：氣源首先通過氣動三聯體9進入氣壓回路中，通過氣動三聯體，可以進行除油、除塵、除水，得到清潔、干燥的氣體進入儲氣筒8，能為整個回路提供穩定的氣壓源，使氣體進入氣動比例閥3，整個氣體通過氣動比例閥可以實現自動控制其加載壓力，然后進入氣液增壓缸2的左腔，實現氣體1：10的氣體增壓，為加載提供足夠的壓力。氣通過氣液增壓缸，液體壓力由右腔輸出，通過油

20、杯1可實現前面有壓液體的自動補油，進入加載油缸4的下腔，推動活塞桿向上運動做功。加載油缸的上腔氣體通過二位三通閥5，通過排氣消音器排除氣體。油缸復位則是通過二位三通閥5的右位工作實現液壓缸的復位2.3液壓伺服工作站的設計任務現已學完機械原理、機械設計、液壓傳動與控制、機械制造工藝學等課程，且已完成工藝實習和課程設計等實踐過程，在此基礎上可進行相關的機械零部件及整機設計。圖書館有關液壓傳動與控制的相關知識較多，機電傳動與控制實驗室可做簡單的液壓傳動試驗，網絡上的資料也比較豐富，完成并解決以下問題： 1、繪制液壓伺服工作原理圖。2、0100 kN 液壓伺服控制。3、6500±500 N/

21、s 無級可調。4、熟練使用二維軟件繪制液壓站總裝圖及部分零件圖。5、所有圖紙均要寫好技術要求。根據設計任務的要求，我們設計思路是首先根據設計任務的目的設計中壓活塞式液壓缸總體工作流程框架；其次設計總圖所需要的零件以及零件所用材料，最后進行設計計算；并將相關知識進行歸納總結。設計良好的液壓系統應達到以下要求：1）全面而準確地滿足整機工藝和技術要求2）結構簡單，使用和維護容易3）傳動平穩，符合國家噪聲標準要求4）無泄漏，無污染，高節能5）所有原件和零部件的標準化、系統化、通用化程度高6）自動化程度、造價應與整機2.4液壓伺服工作站的設計總圖如圖2.1所示2.5 液壓伺服工作站的工作原理由液壓電動機

22、通過聯軸器驅動軸向柱塞泵產生壓力油，油液先通過粗濾器粗濾，再通過油管傳道到精濾器精濾。經溢流閥調節、穩定限定工作壓力，通過單向閥隔離高低壓后輸送到電液伺服閥。電液伺服閥主要有電-機轉換裝置、及反饋機構組成。其有自動化程度高，控制精度高，響應快，可完成對被控對象的位置控制、速度控制、加速度控制等。油液經電液伺服閥調節后輸送到電磁換向閥，它通過對油液的通斷和流向的控制，來控制液壓缸的工作狀態。油路上并聯有蓄能器和壓力表。蓄能器用于穩定系統中的油壓，補償流量的變化量，它下面的高壓截止閥用于在需要對整個系統進行檢修時進行卸荷。由于油路中的油壓是動態的，所以需要壓力表開關來保護壓力表。在油箱側壁上還安裝

23、有冷卻器和汽車空調用散熱器，幫助調節工作介質溫度。圖2.1 液壓原理圖1-油箱 2-液位計 3-粗濾器 4-空氣濾清器 5-精濾器 6-高壓截止閥 7-蓄能器 8-壓力表開關 9-壓力表 10-電液伺服閥 11-閥塊 12-液壓缸 13-電磁換向閥 14-單向閥 15-溢流閥 16-軸向柱塞泵 17-聯軸器18-電機 19-汽車空調散熱器 20-冷卻器3 液壓傳動系統的設計與計算3.1液壓總成的設計此次設計的任務是：1、繪制液壓設計總圖。2、液壓缸的工作壓力為8MPa。3、工作最大行程15mm。根據設計任務的要求，我們設計思路是先進行總體設計，其次對確定設計總圖各部分零件尺寸參數以及零件所用材

24、料，最后進行計算校核。液壓缸設計總圖圖3.1液壓缸裝配圖1 缸體2.活塞與活塞桿3.缸蓋4.鉸接管接頭.密封圈7.螺釘8.通管接頭 液壓缸工作原理單桿式活塞缸的速度計算無桿腔進油時，進給速度 有桿腔進油時，退回速度 根據：由下表 液壓缸往復速度比推薦值表3.1液壓缸裝配圖工作壓力p/Mpa1012.520>20往復速度比1.331.46；22由于本機液壓缸提供的壓力為8Mp,暫時取=0.8。 主要尺寸的確定差動缸主要尺寸包括缸筒內徑、活塞桿直徑、活塞寬度、缸筒長度、和主體軸向尺寸。.1 活塞尺寸設計液壓缸活塞直徑=90mm活塞桿直徑 由式 得 mm活塞寬度 活塞和活塞桿的材料均為45號鋼

25、，具體尺寸要求如圖圖3.2 活塞與活塞桿.2缸體（一）缸體材料的選擇缸體材料應具有足夠的強度、良好的澆鑄性和切削性，切價格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍，因為鋁合金缸體重量輕，導熱性良好，冷卻液的容量可減少。由于增壓缸缸體對材料的要求很高，因此選用調質45號鋼 所謂調質，即淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝。調質件大都在比較大的動載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉或剪切的作用，有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。總之，零件處在各種復合應力下工作。這類零件主要為各種機器和機構的結構件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機床、汽車和拖拉機等制造

26、工業中用得很普遍。尤其是對于重型機器制造中的大型部件，調質處理用得更多。在機械產品中的調質件，因其受力條件不同，對其所要求的性能也就不完全一樣。一般說來，各種調質件都應具有優良的綜合力學性能，即高強度和高韌性的適當配合，以保證零件長期順利工作。（二）缸體的設計與分析缸體的形狀以及具體尺寸見圖：圖3.3缸體1.尺寸精度的設計重要配合面加工尺寸有精度要求，如圖4-3為液壓缸的缸體，右端缸90mm內孔徑直接與活塞配合，查表得其上偏差為+0.054mm，下偏差為0； 94mm內孔無精度要求；114mm為缸體與下板配合的面,要保證精度，上偏差-0.036，下偏差-0.071；其他設計尺寸如上圖所示。2.

27、位置精度設計要保證其同軸度，缸體加工6孔的耳邊上下面均要與其它部分配合，要保證加工的垂直度。.3缸蓋的設計鋼蓋的材料為Q235A，具體尺寸要求如圖圖3.4 缸蓋3.2負載計算由設計要求可設：運動部件總質量為100kg; 快進最大速度v=0.1m/s; 快退速度v=0.1m/s; 工進速度最大設為：v=0.810m/s；導軌摩擦系數fs=0.2; 動摩擦系數fd=0.1。運動部件對導軌的法向力 G=mg=1009.81=981N靜摩擦力 Fs=Gfs=9810.2=196.2N動摩擦力 Fd=Gfd=9810.1=98.1N慣性力 Fm=m=1000.1/0.2=50N3.3 液壓缸主要參數確定

28、目前，液壓設備中使用的液壓缸分為活塞式、柱塞式、組合式三類。其中，活塞式液壓缸又分為雙桿活塞式和單桿活塞式，而組合式液壓缸最典型的是伸縮缸、增壓缸和齒輪齒條缸，用戶可根據不同需要選用。液壓傳動在機械工程中得到廣泛應用，液壓缸是重要的液壓執行元件，在液壓回路中，經常采用液壓缸來驅動工作部件，其是整個液壓回路中必不可少的組成部分。缸筒內徑D的確定方法有兩種方法。其一是根據驅動的最大負載F來確定。其二是運動速度v和已知流量q來確定。如果液壓缸驅動負載是主要目的，則以第一種計算；如果強調速度，則以第二種計算。以單桿活塞式液壓缸為例。當無桿腔進油，有桿腔回油，且回油背壓P2=0時，有= （3-1） =

29、（3-2）此次設計則是根據驅動的最大負載，所以選擇第一種計算方式。 由上述公式 = = 93mm查液壓系統設計簡明手冊，缸體內徑D=100mm.活塞桿直徑d的確定有三種方法，參見表3-1表3-3。表3-1是已知液壓缸工作壓力來確定d；表3-2是按設備類型來確定d；表3-3是在確定了速度 以后，按下式求出d =1- （3-3） 表3.1 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑工作壓力P/MPa557>7活塞桿直徑d(0.50.55)D(0.60.7) D0.7D表3.2 設備類型和活塞桿直徑設備類型磨床、研磨機插、拉、刨床鉆、鏜、車、銑床活塞桿直徑d(0.20.3)D0.5D0.7D表3.3

30、 液壓缸往復速度比推薦值工作壓力p/Mpa1012.520>20往復速度比1.331.46；22此次設計的中壓活塞式液壓缸的工作壓力為15Mpa,因此可按照表3-3進行計算。活塞桿直徑d=D=70mm液壓缸兩腔實際有效面積為A=/4=7.85410 m A=(D-d)/4=4.00610mA=A-A=3.84810m在工作循環中各個階段的實際壓力、流量和功率見表3-4表 3.4工作循環記錄3.4液壓系統組成及原理圖設計由表3-4可知，本系統屬于速度變化不多的小功率固定作業系統，可采用軸向柱塞泵（軸向柱塞泵是利用與傳動軸平行的柱塞在柱塞孔內往復運動所產生的容積變化來進行工作的。柱塞和柱塞孔

31、都是圓形零件，加工時可以達到很高的精度配合，因此具有容積效率高，運轉平穩，流量均勻性好，噪聲低，工作壓力高等優點）。基本回路確定：1、 供油回路 按主體方案供油回路如圖3-12、 壓力控制和速度控制回路 溢流閥控制泵的壓力。電液伺服閥可完成對油液流速壓力進行精確控制。如圖3-23、 方向控制回路 為滿足液壓缸停止、啟動、換向和液壓差動控制。如圖3-3 選用三位四通的電磁換向閥4、 液壓系統原理圖 如圖2-1圖 3.1 供油回路圖3.2壓力控制和速度控制回路 圖3.3方向控制回路 3.5 液壓元件的選型由表3.4可知 在系統液壓缸最大工作壓力：p=12.73MPa 。考慮到進油路的總壓力損失p=

32、0.8MPa。這樣，液壓泵最高壓力為 p=12.73+0.8=13.53MPa,由溢流閥調定。由表3.4可知 液壓表快退時所需流量最大。因此選用軸向柱塞泵的總流量應滿足此時要求，并考慮泄漏量 q=Kq=1.30.410=0.5210m/s工進時流量q，考慮油路上控制元件作用，由經驗公式得q=(0.0063+0.06)10=0.066310m/s查機械設計手冊可知，2.5MCY14-1B 是本系列泵中最接近系統所需的規格。液壓泵驅動電機的選擇由表3.4可知液壓缸快退時要求功率最大，此時泵流量為0.5210m/s 。工作壓力 q =1.03+0.5=1.53MPa 。 取泵的效率為=0.75 。電

33、機的功率為 p= =1.06kW所以可以選用額定功率為1.5kW，轉速為1500r/min的交流電機。 液壓控制元件和輔助元件的選擇根據液壓控制元件和輔助元件選擇原則，查相關手則和產品樣本。本系統所選主要元件見表3.5表3.5主要元件序 號元 件 名 稱額 定 流 量/Lmin額 定 壓 力 /MPa型 號 及 規 格 1 油箱 / /自制2軸流風機 / /市售3電機 / /Y90L44軸向柱塞泵 /31.52.5MCY141B5溢流閥 330 31.5DBDS6P 10/206單向閥 50 31.5RVP6107液壓缸 / /自制8閥塊 / /自制 9電液伺服閥 4015320QDY6 40

34、mA10電磁換向閥 60 31.54WE6E50/AW220RNZ5L11壓力表 / /Y60 40MPa12壓力表開關 / 31.5KFL8/14E13蓄能器 / 31.5NXQ0.63/2014高壓截止閥 / /市售15精濾器 / /濾芯型號 HX101016空氣濾清器 / /QUQ1100.6317粗濾器 / /WU1680J18液位計 / /市售19汽車空調用散熱器 / /市售溢流閥：其功用是調節、穩定和限定系統工作壓力。這里選用直動型溢流閥，這種閥特點是阻力小，動作比較靈敏，壓力超調量小，宜在需要緩沖、制動等場合下使用，結構簡單，成本低。但其壓力受溢流量變化的影響較大，調壓偏差大，不

35、適于在高壓、大流量下工作。單向閥：其主要用于隔離高低壓。它也可復合在其他元件中組成復合閥，如單向減壓閥。電磁換向閥：它的功用是控制油液的通斷和流動方向，控制執行元件的啟動、變速、停止和換向電磁換向閥是靠電磁鐵的吸合力經推桿推閥芯換向的。電磁鐵有交流式和直流式，前者響應快，但抗負載能力弱，宜燒壞；后者抗負載能力強，響應慢，需要直流。電磁換向閥具有自動化程度高的優點，但工作壓力和額定流量不易太大，否則換向困難。軸向柱塞泵：軸向柱塞泵結構緊湊，徑向尺寸小，重量輕，轉動慣量小，易于實現變量度，壓力也可以提得很高，但它對油液污染十分敏感。電液伺服閥：電液伺服閥的結構比較復雜，主要由電機轉換裝置、放大器及

36、反饋裝置組成。其自動化程度高、控制精度高、響應快，可完成對被控對象的位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等。現在由電液伺服閥組成的電液伺服控制系統廣泛的應用于各個工業領域。壓力表：其作用是用于檢測和顯示液壓系統工作壓力。壓力表開關：用于將壓力表和被測點連接在一起的裝置。測量完畢后旋轉手柄，關閉節流口，以防止沖擊和震蕩損壞液壓表。蓄能器：可以用于儲存或吸收系統中具有一定壓力的油液。當系統需要時，儲存的油液再次釋放出來。這樣，蓄能器就可以用作輔助動力源、應急油源、補償泄漏維持保壓壓力、消除震動和沖擊。高壓截止閥：該類閥門的閥桿開啟或關閉行程相對較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變

37、化與閥瓣的行程成正比例關系，非常適合于對流量的調節。因此，這種類型的閥門非常適合作為切或調節以及節流使用。3.6 液壓管路的確定液壓管路確定液壓管路的確定主要是確定其內徑與所選元件一致。油道直徑設為6mm。計算液壓缸大腔油管、差動油管以及回油管的內徑。設壓力油管流速為v=3m/s，回油管流速為v=1m/s。進油管道內徑： d=0.01m回油管道內徑： d=0.012m查手冊標準值 ： 取 d=10mm d=12mm 壁厚=2mm的冷拔無縫鋼管。3.7 油箱容積V的計算油箱容積V的計算V=tq=4200.5210 =218.410m根據GB28761981，并取標準值 V=22010m 4 液壓

38、系統性能驗算4.1回路壓力損失驗算回路壓力損失包括沿程損失、局部損失和閥口壓力損失。由于系統比較簡單，根據經驗可知，壓力損失小于1MPa。所選泵和壓力控制閥均有足夠的調節余量。故驗算從略。4.2 系統溫升驗算在快進和快退的壓力較低，時間短，功耗不大。在工進時，工作壓力大，時間長，所以工進時液壓泵的輸入功率P=pq/，工進時q=（0.0063+0.06）=0.066310m/s得P=1196WP=1000000.0008=80WP=P-P=1116 W油箱散熱面積A為A=6.5=2.33m取油箱散熱系數=9 則升溫為t=53.2 這一升溫大于一般機床和油箱允許升溫3035，所以需要加裝強制散熱設

39、備。5主要元件設計與分析5.1油箱的構造和設計要求 圖5.1 油箱油箱在液壓系統中主要功能是儲存油液，散發熱量，沉淀污物，及分離水份，還可以作為液壓元件和閥塊的安裝臺。計算過程詳見3.5油箱的容積計算。其設計構造特點如下: 1） 油箱應有足夠的容量，油箱容積應有一定余量。 2） 油箱的形狀應服從液壓系統的整體布局。 3） 吸油管和回油管應插入最低油面下，以防止卷吸空氣和回油時產生的氣泡。管口與油箱底部距離要大于兩倍內徑，距離箱壁要大于三倍內徑。此外，吸油管和排油管要保持一定的距離，并盡量增加油液在油箱內的循環長度，以便有足夠的時間沉淀，污物，排出氣泡，并使油 液壓泵液冷卻。 4） 液壓泵油管上

40、應裝上粗濾器，其與箱底距離應不小于20mm。管接頭和液壓泵必須嚴格密封，防止空氣吸入泵內。吸油管和排油管斜口面向箱壁，可使油液迅速降溫。泄油管不宜插入油液，因為泄油壓力小。 5） 為了方便排污，油箱底部應有1:30的斜度，泄油堵塞應放在油箱的最低處。 6） 油箱上端設置注油孔和通氣孔，中部安裝油位計，以便加油和觀察油位的高度。 7） 油箱用Q235-A的鋼板焊成，壁厚34mm，油箱底板厚度應大于側壁厚度，側壁應高出上蓋1015mm，以防止液壓裝置滲漏的油液流到箱外污染工作環境。頂蓋應適當加厚，一般為側壁的34倍，以便安裝液壓元件。8） 油箱散熱條件好，箱壁在保證強度和剛度的前提下，盡量薄，以利

41、于散熱。 9） 油箱密封性要好，防止油液滲漏到箱外，避免粉塵污物侵入箱體內。油箱內壁應進行拋丸或噴砂處理，以清除焊渣鐵銹。待灰沙清洗后，按不同工作節制進行處理或涂層。詳見附錄中油箱圖紙5.2閥塊的構造和設計要求 圖 5.2 閥塊油孔直徑可按公式：d=4.6 （51）其中d（mm）為油孔直徑Q為流經孔通道的流量（L/min） v為孔道內允許流速，m/s，對壓力孔可取v=（2.55）m/s;對回油孔可取v=（1.52）m/s。 公用油孔一般按經驗確定，當Q=63L/min時取直徑12。該閥塊選用二孔式通道體，其特點是：加工工藝好，結構簡單。公油通道少，便于布置元件。泄漏油道通流面積大，泄漏油的壓力

42、損失小。 在確定通道外形時，應首先布置好公用油通道孔。通道塊的長度和寬度尺寸應大于安放元件尺寸。尺寸調整時留得大一些，孔道布置較為方便，但不宜過大，因為尺寸越大，重量越大。 元件在中間塊上的布置： 中間塊：其側面放置各種液壓元件，當需要與執行機構連接時，三個側面放置液壓元件，一個側面安裝管接頭，需要經常調節的控制閥應放置在便于調節的位置。各閥的布置應不與相鄰側面的閥相碰。要盡量減少鉆孔數量。集成塊的油孔分為公油孔和閥相通的油孔兩類。在布置元件的垂直位置時，應使與各元件相通的油孔盡量安排在同一水平面內，并在公用油孔的直徑范圍內，以減少中間連接孔的數量。工藝孔都應堵死。 底板：其作用是將集成塊組件固定在油箱面板上。當液壓泵出口經單向閥后才進入主油路時，可采用管式連接的單向閥。 頂蓋：頂蓋的作用是封閉主油路，在其側面安裝壓力表開關，以便測量。其材料采用30號鋼制造。鑄件不得有砂眼，氣孔及收縮。其表面粗糙度不大于0.8m，兩結合面的平行度公差一般為0.03mm，其余四個面與結合面垂直度公差為0.1mm。結合面不能有劃痕。表面進行鍍鎳處理。圖紙