步進式加熱爐液壓系統(tǒng)設計含5張CAD圖,步進,加熱爐,液壓,系統(tǒng),設計,CAD 設計（論文）任務書 Ⅰ、畢業(yè)設計（論文）題目： 步進式加熱爐液壓系統(tǒng)設計 Ⅱ、畢業(yè)設計（論文）工作內容（從專業(yè)知識的綜合運用、論文框架的設計、文獻資料的收集和應用、觀點創(chuàng)新等方面詳細說明）： 1.查閱相關資料，了解步進式加熱爐的工藝特點和動作要求。 2.設計步進式加熱爐液壓系統(tǒng)原理圖 3.進行相關的設計計算，確定油缸參數(shù)、系統(tǒng)壓力、流量參數(shù)、選擇液壓元件型號，以及液壓泵和電機型號。 4.設計液壓泵站、油箱、控制閥臺、閥塊 5.繪制設計圖紙：液壓泵站裝配圖、控制閥臺裝配圖、油泵電機裝配圖，油箱零件圖、閥塊零件圖、其他零件圖、液壓系統(tǒng)原理圖。 6.編寫設計說明書 7.提交畢業(yè)設計資料，畢業(yè)設計答辯材料（PPT）等。 Ⅲ、進度安排： 2014年10月20日～2013年11月9日（3周）：選擇題目，收集材料，聯(lián)系落實畢業(yè)實習單位，填寫畢業(yè)設計任務書； 2014年11月10日～2013年12月7日（4周）：布置任務，明確目標、制定計劃，確定初步畢業(yè)設計方案； 2014年12月8日～2015年1月4日（4周）：深化初步方案，結合畢業(yè)實習加深對畢業(yè)設計方案的認識； 2015年1月5日～2015年1月16日（2周）：學生畢業(yè)設計方案進一步完善； 2015年1月17日～2015年3月1日（6周）：繼續(xù)前期工作； 2015年3月2日～2015年5月17日（11周）：學生全部返校，進行畢業(yè)設計計算、繪圖，編制畢業(yè)設計說明書，完成畢業(yè)設計工作任務（2015年3月30日～2015年4月5日接受學校畢業(yè)設計期中檢查）； 2015年5月18日～2015年5月31日（2周）：畢業(yè)成果預提交、修改、評閱、答辯。 Ⅳ、主要參考資料： 1.冶金液壓系統(tǒng)100例 2.液壓工程手冊 第二版 3.機械設計手冊（機械零件篇、液壓氣動篇） 4.液壓元件產品樣本 5.網絡查詢資料 指導教師：（簽名： ）， 年 月 日 學生姓名：（簽名： ），專業(yè)年級： 系負責人審核意見（從選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標、是否結合科研或工程實際、綜合訓練程度、內容難度及工作量等方面加以審核）： 專業(yè)負責人簽字： ， 年 月 日 步進式加熱爐液壓系統(tǒng)設計 摘要 步進式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。廣泛應用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領域。 本次設計任務是設計步進梁加熱爐的液壓系統(tǒng)，采用普通液壓閥，由于在以一個運動周期中，要求能適應不同的負載變化和鋼坯運動速度，要通過控制系統(tǒng)的流量來滿足這些要求。為了保證步進梁下降時平穩(wěn)下降，在回路上采用了平衡閥，保證了其平穩(wěn)下降。為了實現(xiàn)鋼坯在出現(xiàn)故障的時候能夠在任意位置停止，系統(tǒng)加入了液壓鎖緊裝置，以免出現(xiàn)系統(tǒng)失控。 關鍵詞：步進式加熱爐；普通液壓閥；鎖緊 Abstract Step by step heating furnace use the beam at the bottom of the furnace of the cool steel beam to rise，to go ahead，to come down，to go back.It is widely used in the petroleum，chemical，metalllurgy，machinery，heat treatment，surface treatment，building materials，electronic，materials，light industry，chemical，pharmaceutical and other industries. The design in mainly to design the hydraulic proportioning system for the walking beam type furnace.,In this design,the normal hydraulic valve will be used.As we know the speed of the beam will change at the reason of the change of the load in a circle,so we must change the flow of hydraulic actuating cylinder.In order to ensure an steady decline when the walking beam goes down.,the balance valve is been used to ensure its steady decline.As the same time,we use locking acuipement to fasting the beam at any location in case of malfunction. Keyword:Walking beam type furnace;The normal hydraulic valve;Locking acuipement II 目錄 摘要 I Abstract II 第一章緒論 1 1.1加熱爐的概述 1 1.2加熱爐的背景及工藝 1 1.3步進式加熱爐的起源與發(fā)展 1 1.4連續(xù)加熱爐 2 1.4.1連續(xù)加熱爐的分類 3 1.5步進式加熱爐爐門升降液壓系統(tǒng)的特點 3 第二章設計任務 4 2.1設計題目 4 2.2主要技術參數(shù)及要求 4 2.3設計方案 4 2.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 5 第三章液壓系統(tǒng)的計算與選型 7 3.1系統(tǒng)工作壓力的確定 7 3.2執(zhí)行元件的計算與選型 7 3.2.1升降液壓缸 7 3.2.2水平液壓缸 10 3.3執(zhí)行元件的速度 11 3.4執(zhí)行元件流量的計算 13 3.4.1升降液壓缸 13 3.4.2水平液壓缸 13 3.5繪制液壓系統(tǒng)工況圖 13 3.5.1流量循環(huán)圖 13 3.5.2壓力循環(huán)圖 14 3.5.3功率循環(huán)圖 15 第四章液壓元件的選擇和專用件的設計 17 4.1液壓泵的選擇 17 4.1.1確定液壓泵的最大工作壓力PP 17 4.1.2確定液壓泵的流量QP 17 4.2電動機的選擇 18 4.3液壓閥的選擇 18 4.3.1升降液壓缸 19 4.3.2水平液壓缸 20 4.4液壓輔件的設計 21 4.4.1空氣濾清器 21 4.4.2液位計的選擇 21 4.4.3管接頭的選擇 21 4.5液壓系統(tǒng)的計算與選型 22 4.5.1油箱的選擇 22 4.5.2濾油器的選擇 24 4.5.3系統(tǒng)溫升的計算 24 4.6管道的選擇 27 4.6.1管道內徑的計算 27 4.7液壓油的選擇 29 4.7.1液壓油的選擇 30 4.7.2液壓油的要求 30 4.7.3選擇液壓油的依據(jù) 30 第五章液壓系統(tǒng)性能運算 32 5.1液壓系統(tǒng)壓力損失 32 5.1.1升降缸回路壓力損失 33 5.1.2水平缸回路壓力損失 34 第六章液壓站的設計 36 6.1液壓站的概述 36 6.1.1液壓站 36 6.1.2液壓站的工作原理 36 6.2液壓站的結構設計 36 6.3液壓疊加回路的設計 38 6.3.1液壓集成塊的特點 39 6.3.2液壓集成塊的作用 39 6.3.3液壓集成回路的設計 39 6.3.4液壓集成塊的設計步驟 40 6.3.5液壓集成塊設計注意事項 40 6.4液壓系統(tǒng)的安裝 41 6.5管路的安裝和清洗 42 6.6液壓系統(tǒng)的維護 43 致謝 44 參考文獻 45 IV XXXX 第一章緒論 1.1加熱爐的概述 步進式加熱爐是一種靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作使毛坯前進的連續(xù)加熱爐。已近廣泛的在石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、材料、輕工、等這些行業(yè)應用。 1.2加熱爐的背景及工藝 加熱爐分為步進底式爐和步進梁式爐。在軋鋼中所使用的加熱爐的步進梁一般是由水冷管組成。步進梁式加熱爐可對料坯實現(xiàn)上下雙面加熱。 和推鋼式爐相比，它自身的優(yōu)點是：運料靈活，必要時可將爐料全部排出爐外；料坯在爐底或梁上有間隔地擺開，能較快地均勻加熱；這樣完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，從而使爐的長度不受這些因素的限制。 改進的步進式加熱爐，屬于冶金行業(yè)的生產設備，它包括爐體，爐體的側墻由內向外分別是低水泥料層、隔熱磚層、硅酸鋁纖維氈隔熱層，爐體分為預熱段、加熱段、均熱段，加熱段的兩面?zhèn)葔ι显O置調焰燒嘴，均熱段的上加熱段設置平焰燒嘴，均熱段的下加熱段設置調焰燒嘴，調焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設置電磁閥和調節(jié)閥，平焰燒嘴的煤氣和空氣的混合氣管道上設置調節(jié)閥，空氣總管道和煤氣總管道設置在爐頂。 爐門是軋鋼加熱爐的重要設備。大型步進式加熱爐的爐門，以前采用主減速機加平衡配重的機械傳動方案，這種方案無法調節(jié)爐門開啟與關閉的速度，停位時沖擊較大，而且設備投資也較多。所以設計了一種針對大型爐門升降驅動的新型液壓回路，采用了液壓平衡回路與緩沖回路，使得爐門升降速度可以方便的調節(jié)，減少了設備停住時的沖擊，并取得了良好的經濟效益。 1.3步進式加熱爐的起源與發(fā)展 步進式加熱爐是機械化爐底加熱爐中使用較為廣泛的一種，是取代推鋼式加熱爐的主要爐型。 20世紀60年代中期，已近開始使用步進式加熱爐了。這種爐子已存在多年，因受耐熱鋼使用溫度的限制，開始只用在溫度較低的地方，適用范圍有一定的局限性。隨著軋鋼工業(yè)的發(fā)展，對加熱產品質量、產量、自動化和機械化操作計算機控制等方面的日益提高，在生產中要求在產量和加熱時間上有更大的靈活性，這就要求與之相適應的爐子機構也應具有很大的靈活性，以適應生產的需要。傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐已難于滿足要求。與傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐相比，步進式加熱爐具有加熱質量好、熱工控制與易操作、勞動環(huán)境好等優(yōu)點，特別是爐子長度不受推鋼長度的限制，可以提高爐子的容量和產量，更適應當代軋機向大型化、高速化與現(xiàn)代化發(fā)展的需要。 步進式加熱20世紀70年代初，由于工業(yè)的發(fā)展，同時燃料價格便宜，這一時期連續(xù)加熱爐主要是大型化和強化加熱，建造了許多產量達200～300t/h以上的爐子。這一時期加熱爐爐型結構上出現(xiàn)了步進式加熱爐,有效地改善了推鋼爐鋼坯水冷黑印和表面劃傷的缺陷。加熱爐還實現(xiàn)了快速加熱,用高溫高速燃氣直接噴到坯料表面，加強對流換熱，達到快速加熱的目的。同時加熱爐汽化冷卻的使用，使得爐底水管結構冷卻強度減少，水的消耗量銳減，產生的蒸汽可用于生產和生活。各加熱爐水冷卻損失減少到15%以下。 經過改造后的步進爐結構，采用了步進床耐火材料爐底或水冷步進梁的措施，已能應用于高溫加熱。目前，合金鋼的板坯、方坯、管坯甚至鋼錠等軋制前的加熱已有不少采用步進爐加熱，使用效果較好。它的爐長不受推鋼比的限制，大型步進爐生產率高達420萬噸/年 爐的爐底基本由活動部分和固定部分構成。按其構造不同又有步進梁式、步進底式和步進梁、底組合式加熱爐之分。一般坯料斷面大于(120×120)mm2多采用步進梁式加熱爐，鋼坯斷面小于(100×100)mm2多采用步進底式加熱爐 1.4連續(xù)加熱爐 連續(xù)式加熱爐包括所有的連續(xù)運料的加熱爐，如推鋼式爐、步進式爐、輸送帶式爐（鏈式爐）、輥底式爐、分室式快速加熱爐等。 我們通常習慣上稱呼的連續(xù)式加熱爐，大多是指由推鋼機運料的推鋼式連續(xù)加熱爐和后來發(fā)展的由步進梁或步進底運料的步進式連續(xù)加熱爐。 1.4.1連續(xù)加熱爐的分類 連續(xù)加熱爐是多種多樣的。大致可按下列特征分類： (1)按運料方式分類(推鋼式、步進式、其他類型機械化爐底加熱爐)； (2)按燃料種類、燃燒方法和預熱情況分類(燃煤、燃油、燃煤氣的，使用各種類型燃燒器的，無預熱、換熱式的、蓄熱式的)； (3)按供熱制度和爐型分類(二段式、三段式、四段式、……順流式、反向供熱式)； (4)按有無下加熱分類(單面加熱和雙面加熱的)； (5)按爐內料坯排數(shù)分類(單排的、雙排的、三排的)； (6)按出料方式分類(端出料、側出料)； (7)按燒嘴布置分類(端供熱(軸流式)、側供熱、頂供熱)； (8)按加熱金屬品種分類(如加熱矩形或圓形斷面的料坯或鋼錠的，加熱普碳鋼或合金鋼的)。 以上是按照爐子的基本特征分類的。爐子的設計方案如何確定，首先需要對上述的分類特征加以選擇。 1.5步進式加熱爐爐門升降液壓系統(tǒng)的特點 通過對爐門液壓系統(tǒng)的設計，與機械傳動方案相比，具有以下優(yōu)點： 1.液壓系統(tǒng)采用了緩沖回路，可以使爐門開啟，關閉的速度調節(jié)到更快，而運行業(yè)更平穩(wěn)。也可以爐子的加熱效率得到提高，并改善了板坯加熱質量。 2.省略了機械傳動中的龐大的減速機和配重，主設備液壓油缸安裝在地坪上，從而降低了安裝難度與安裝時間。 3.相比機械傳動方案來說，節(jié)約了大量的設備采購成本。 目前，已經將這種爐門升降驅動液壓回路運用到熱軋線板坯步進式加熱爐工程實踐之中，已近收到了良好的經濟效益。 第二章設計任務 2.1設計題目 步進式加熱爐液壓系統(tǒng)設計 2.2主要技術參數(shù)及要求 1.加熱爐橫移部件重量10T，升降部件重量10T，坯料重量40T； 2.步進梁垂直位移500mm，水平位移800mm； 3.液壓系統(tǒng)最高工作壓力不超過20MPa；最大工作周期為80s，最小工作周期為20s。 2.3設計方案 本次主要是設計一個步進式加熱爐液壓系統(tǒng)。要求這個液壓系統(tǒng)能實現(xiàn)自動化，能進行過載保護，工作平穩(wěn)，能夠在一定范圍內進行無級調速，在步進梁式加熱爐里，鋼坯移動是通過固定梁和載有鋼坯的移動梁進行的。步進梁的一個工作循環(huán)分為上升，前進，下降，后退四個動作。在步進梁的水平運動和升降運動中，運動過程都是先加速運動，后做勻速運動，最后做減速運動，速度減為0，然后轉換到下一個運動。在步進梁的運動中，我們始終要保證其平穩(wěn)運動，要控制進入或流出液壓缸的流量。為了達到上面的工作要求，采用以下方案。 1.壓力的選定要根據(jù)設計任務的要求,并考慮到壓力損失，初步選定液壓系統(tǒng)的工作壓力不能超過20MPa，由于系統(tǒng)的工作壓力應比最高工作壓力低10%-20%,所以系統(tǒng)選用的實際工作壓力為16MPa。采用兩個升降液壓缸來完成步進梁的垂直運動，采用單向節(jié)流閥進行回油調速，從而保證了升降液壓缸的速度平穩(wěn)，同時采用了平衡閥，以保證液壓缸在下降時平穩(wěn)下落。 2.水平運動采用用一個水平液壓缸來實現(xiàn)，采用了普通差裝閥組成壓力補償回路，這樣有效防止了步進梁前移時產生的慣性沖級，起到了緩沖作用。 3.在快速運動的液壓機械或系統(tǒng)需要大流量時，為了節(jié)省能源，通常采用多泵供油或將蓄能器作為輔動力源供油。為解決大流量的供油問題，本系統(tǒng)設計了用三位無通換向閥組成的差動回路，成功的滿足了步進梁下降所需的大流量。 .以上液壓缸的動作實現(xiàn)都要用一供一備的變量液壓泵來提供壓力油。 2.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 本次主要是設計步進梁加熱爐液壓系統(tǒng)。因為液壓系統(tǒng)要實現(xiàn)工作平穩(wěn)，過載保護，無級調速等要求。如今的加熱爐從直推式到步進式，在步進梁加熱爐控制和動作方面采用液壓系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢，現(xiàn)在已經廣泛應用于實踐中。 其液壓系統(tǒng)的設計要求更安全、更可靠，而且要求能夠平穩(wěn)、準確地完成步進梁加熱爐的一系列動作。 步進梁式加熱爐液壓系統(tǒng)設計是整個機器設計的一部分，它的任務是根據(jù)任務的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)原理圖，在經過了相應的計算來參數(shù)，然后按照參數(shù)進行系統(tǒng)的結構設計。 在步進式加熱爐中，鋼坯的移動是通過固定梁和載有鋼坯的移動梁進行的。步進梁的運動是由升降機構的垂直運動和平移機構的水平運動組合而成。步進梁相對于水平梁作上升、前進、下降、后退四個動作并構成一個循環(huán)。為了達到步進梁的動梁能平穩(wěn)地加速啟動，減速停止即在動梁上升或下降到與靜梁持平時，運動速度較慢，以便輕抬或輕放鋼坯，防止沖擊；當上升到最高點時要減速，平移時運動要平穩(wěn)，防止鋼坯產生晃動，因此要控制步進的運行速度，根據(jù)液壓原理就是要控制液壓油缸的運動速度，即控制進入或流出液壓缸的液體流量。 （1）為了滿足實際步進式加熱爐的性能要求，本次設計采用兩個升降液壓缸來完成步進梁的垂直運動，同時對系統(tǒng)的回油進行調速，進而控制升降液壓缸的速度，以滿足動梁的加速啟動和減速停止。為了實現(xiàn)步進梁在升降過程中的任意位置停止，在液壓系統(tǒng)中添加液壓鎖裝置，這樣步進梁的上升和下降動作就可以實現(xiàn)。 （2）步進梁在進行對鋼坯前進過程中，以及最后退回運動，需要采用一個水平液壓缸來完成，由于前進過程中需要將鋼坯前移，而在后退過程中，需自行后退，所需的負載不同，因此速度就不同，為了實現(xiàn)對前進和后退不同速度的要求，可以對回路采用節(jié)流調速，由于油路流量較大以及對控制精度的要求較高，所以采用了三位四通電液比例換向閥進行比例控制。 （3）對整個系統(tǒng)性能分析，考慮到加熱爐在不同工作階段的負載不同，從節(jié)省能量、減少發(fā)熱方面綜合考慮，泵源系統(tǒng)應選用雙泵供油或變量泵供油。 以上所有動作一供一備的變量液壓泵來提供壓力油，回油冷卻，并且回油過濾。最后把所選擇的液壓回路組合起來，便可構成圖2.1所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 圖2.1步進式加熱爐液壓系統(tǒng)原理圖 第三章液壓系統(tǒng)的計算與選型 3.1系統(tǒng)工作壓力的確定 在選定系統(tǒng)工作壓力時要考慮壓力的損失，初步選定液壓系統(tǒng)的工作壓力不能超過20MPa，由于系統(tǒng)工作壓力應比最高工作壓力低10%-20%,故系統(tǒng)的實際工作壓力為16MPa。 3.2執(zhí)行元件的計算與選型 升降液壓缸分為上升和下降兩個動作，采用兩個升降液壓缸完成，要完成液壓缸的選取，先要計算其負載。 3.2.1升降液壓缸 圖3.1升降液壓缸 由上圖[2]可知： （3.1） 由（3.1）式可得： （3.2） 式中P1------液壓缸工作壓力，初算時可取系統(tǒng)工作壓力 P2------液壓缸回油腔背壓力，初算時無法準確確定，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》表3.1所示: 表3.1執(zhí)行元件背壓的估計值 當中高壓系統(tǒng)＞8～16MPa，其背壓P2（MPa）比中低壓系統(tǒng)高50％～100％，其中，中、低壓系統(tǒng)背壓范圍為0.5～1.5MPa，即取P2為2MPa。 d/D-----活塞桿直徑與液壓缸內徑之比，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》表3-3[2]所示： 表3.2 活塞桿直徑與液壓缸內徑之比 如圖所示：按液壓缸工作壓力選取d/D,取d/D=0.7. F-------工作循環(huán)中最大的外負載。 ------液壓缸密封處摩擦力，它的準確值不易求得，常用液壓缸的機械效率進行估算 （3.3） 式中-----液壓缸的機械效率，一般=0.9～0.97，這里取=0.95。 外負載F=50×103×9.8=490000N 由于由兩個液壓缸同時作用，所以單個液壓缸的負載為外負載的一半。 所以F=245000N,代入（3.2）式 d=0.7D=107.14mm。 根據(jù)《液壓系統(tǒng)設計簡明手冊》表3.3所示： 表3.3液壓缸內徑尺寸系列（GB234B-80） 將D圓整到160mm，查表3.4 表3.4活塞桿直徑系列（GB2348-80） 將d圓整到110mm。 液壓缸的工作行程的確定：液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機構實際工作的最大行程來確定，根據(jù)《機械設計簡明手冊》表2-6液壓缸活塞行程參數(shù)系列（GB2349-80）106得升降缸的垂直位移是500mm，查《機械設計手冊》，采用升降缸的型號為：ZQ-160/110X630 3.2.2水平液壓缸 其中外負載F=50×103×9.8×0.1=49000N 取P1=16MPa,P2=2Mpa,=0.95,d/D=0.7 代入（3.2）式得 d=0.7D=46.4mm 根據(jù)機械設計簡明手冊表2-4，液壓缸內徑尺寸系列（GB2348-80）D圓整到80mm，d圓整到56mm 由于水平缸的水平位移為800mm，查《機械設計手冊》，采用水平缸的型號為 ZQ-80/56X1000 3.3執(zhí)行元件的速度 由于設計任務要求的工作循環(huán)周期在20s到80s之間，并且每個工況執(zhí)行的運動速度大有不同，其系統(tǒng)工況圖如圖3.3(a)、(b)、(c)、(d)所示 圖3.2（a）上升速度曲線 圖3.2（b）前移速度曲線 圖3.2（c）下降速度曲線 圖3.2（d）后退速度曲線 步進梁在每個運動階段的運動過程中，都是先加速后勻速，然后減速，由于為了便于分析，且加減速度的過程時間較短，可以按平均速度計算。由四個階段速度曲線圖，可以算出每個階段的平均速度如下： 上升速度：V上=50mm/s 下降速度：V下=62.5mm/s 前進速度：V前=80mm/s 后退速度:V后=100mm/s 運動周期：T=10s+10s+8s+8s=36s 3.4執(zhí)行元件流量的計算 3.4.1升降液壓缸 運動周期基本參數(shù)D=160mm，d=110mm，V上=50mm/s，V下=62.5mm/s 上升時進入升降缸的流量： 下降時進入升降缸的流量： 3.4.2水平液壓缸 基本參數(shù)D=80mm，d=56mm，V前=100mm/s，V后=200mm/s 前進時進入水平缸的流量： 后退時進入水平缸的流量 由于升降缸是由兩個液壓缸同時作用，所以其流量是兩個液壓缸的流量之和。 3.5繪制液壓系統(tǒng)工況圖 3.5.1流量循環(huán)圖 圖3.3系統(tǒng)流量循環(huán)圖 3.5.2壓力循環(huán)圖 （1）升降缸實際工作壓力計算 基本參數(shù)D=160mm，d=110mm，P2=2Mpa,F=245000N,ηcm=0.95, 由公式（3.1）和（3.3）可得： 當步進梁上升時升降液壓缸實際工作壓力為P1=12.83Mpa； 當步進梁下降時由于液壓缸是通過自身重力下降，所以它的工作壓力為0。 （2）水平缸實際工作壓力計算 基本參數(shù)D=80mm，d=56mm，P2=2Mpa，F(xiàn)=49000N，ηcm=0.95 由公式（3.1）和（3.3）可得 當步進梁前進時水平液壓缸實際工作壓力為P1=11.28MPa； 由公式和（4.3） 可得：當步進梁后退時水平液壓缸的實際工作壓力P1=24.08MPa； 系統(tǒng)的壓力循環(huán)圖如下： 圖3.4系統(tǒng)壓力循環(huán)圖 3.5.3功率循環(huán)圖 由于功率N=PQ （3.4） 所以步進梁上升時所需的功率： N=12.83Mpa×2×60.32L/min=25.80Kw； 步進梁下降時所需的功率N=0； 步進梁前進時所需的功率N=11.28Mpa×24.13L/min=4.54Kw； 步進梁后退時所需的功率N=24.08 Mpa×26.86L/min=10.78Kw 所以功率循環(huán)圖如下： 圖3.5系統(tǒng)功率循環(huán)圖 第四章液壓元件的選擇和專用件的設計 4.1液壓泵的選擇 液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，它的功能是把機械能轉變成液壓能，并向系統(tǒng)提供一定壓力和流量的油液，因此液壓泵是一種能量轉換裝置。 4.1.1確定液壓泵的最大工作壓力PP （4.1） 式中P1----------液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； ∑△p------從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失?！啤鱬的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數(shù)據(jù)選??；管路簡單，流速不大的，取∑△p=（0.2～0.5）Mpa；管路復雜，進口有調速閥的，取∑△p=（0.5～1.5）Mpa，這里取1.2Mpa。 由于上述計算的最大壓力P1=24.08Mpa，所以根據(jù)式4.1可得： PP=P1+∑△p=24.08MPa+1.2MPa=25.28MPa。 4.1.2確定液壓泵的流量QP 多液壓缸同時工作時，根據(jù)公式，液壓泵的輸出流量應為 QP≥K（∑Qmax） （4.2） 式中K-----系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1～1.3，這里取1.2； ∑Qmax—同時動作的液壓缸的最大總流量，可從（Q-t）圖上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。 根據(jù)式[5]4.2計算： Qmax=120.64L/min，QP≥1.2×（120.64+0.05×60）=148.37L/min。 根據(jù)以上求得的pP和QP值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。 參照《機械設計手冊》第四卷表17-5-39，選取CY14-1B型號軸向柱塞泵，它的作用是通過柱塞在柱塞孔內往復運動時，密封工作容積的變化來實現(xiàn)吸油排油的，具有泄露小，容積效率高，可以在高壓下工作。查表17-5-4，選取的柱塞泵為160CCY14-1B系列軸向柱塞泵，其性能參數(shù)如下所示： 排量：160ml/r，轉速：1000r/min驅動功率為94.5KW，容積效率為0.92，額定壓力為32MPa，額定流量為160L/min。 4.2電動機的選擇 電動機是機械能和電能相互轉換的電磁裝置，在選取電動機型號時，需根據(jù)液壓泵壓力和功率進行選擇。 由于在工作循環(huán)中，液壓泵的壓力和流量比較大，即（Q-t），（P-t）曲線起伏較大，所以首先必須計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率 （4.3） 式中t1，t2…tn-----一個循環(huán)內每一動作階段內所需要的時間（s）； N1，N2…Nn----一個循環(huán)內每一動作階段內所需要的功率（W）。 其中N1=25.80KW,N2=4.54KW,N3=0,N4=10.78KW t1=10s,t2=10s,t3=8s,t4=8s 代入上式得Nper=14.71KW。 查閱《機械設計課程設計手冊》第3版表[3]12-1，Y系列電動機的技術參數(shù)，應選取電動機型號為Y200L1-2，此種電機的參數(shù)為：額定功率P額=30KW，轉速n=2950r/min，最大額定轉矩為2.2，效率η=0.9。 4.3液壓閥的選擇 閥的選擇首先是根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件，溢流閥的作用是使系統(tǒng)中多余的油液通過該閥溢出，從而維持其進口壓力近于恒定的壓力控制閥。在液壓系統(tǒng)中，這種閥有多種功能，可以防止液壓系統(tǒng)過載，用作作制動閥，還可以對執(zhí)行元件進行緩沖、制動、作背壓閥等，要根據(jù)通過液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調速閥時，要滿足系統(tǒng)最小穩(wěn)定流量應該滿足執(zhí)行機構的最低穩(wěn)定速度的要求。控制閥地流量通常要選的比實際通過的流量大一些。 4.3.1升降液壓缸 下圖為升降液壓缸原理圖： 圖4.1升降回路液壓原理圖 根據(jù)以上計算得，上升時的流量為120.64L/min，下降時的流量為79.52L/min； 電磁換向閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取4WEH16J/6EG24K4系列三位四通電磁換向閥一個。 定差減壓閥：選取型號為DR10DP型減壓閥。 雙單向節(jié)流閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取Z2FS16-3X/SV系列雙單向節(jié)流閥2個。（它用于限制一個或兩個工作油口的主油流量或先導油流量。彼此對稱排列的兩個單向節(jié)流閥可以限制一個方向上的流量，同時允許相反方向上的自由回流） 平衡閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取FD16PB10平衡閥（該閥主要用于重型機械的液壓系統(tǒng)，使液壓缸或液壓馬達的運動速度不受載荷變化的影響，保持穩(wěn)定。它附加的單向閥功能，可防止管路損壞或制動失靈時重物自由降落，以避免事故，具有自鎖功能） 4.3.2水平液壓缸 下圖為水平液壓缸原理圖 圖4.2水平回路原理圖 根據(jù)以上計算得，水平液壓缸前進時的流量為24.13L/min，水平液壓缸后退時的流量為26.86L/min。 電磁換向閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取5-WE10J3X/CG24K4/V系列三位四通電磁換向閥，1個。 雙單向節(jié)流閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取Z2FS10-5-3X/V 系列雙單向節(jié)流閥，2個。 定差減壓閥：DR10DP 其他閥的選擇： 電磁溢流閥：查閱《力士樂液壓樣本》，選取DBW10A12-50電磁溢流閥[1]。 單向閥：查閱《機械設計手冊》第四版，選取S30A3O單向閥。 4.4液壓輔件的設計 4.4.1空氣濾清器 液壓系統(tǒng)的大部分故障是因為油液被污染而造成的，因此要保持工作油液的清潔?？諝鉃V清器的作用是讓油箱與大氣相通，保證液壓泵的自吸能力，既能濾除空氣中的灰塵雜物，也可以做加油口。在液壓系統(tǒng)中，凈化工作油液相當重要?？諝鉃V清器能保持油箱內油液的清潔，既可以防止贓物顆粒從外部進入油箱，又可以延長油液及元件的工作周期和使用壽命，這樣系統(tǒng)才能正常工作。液壓系統(tǒng)工作時空氣濾清器還能保持油箱內的壓力和大氣壓力平衡，避免了泵可能出現(xiàn)的空穴現(xiàn)象。查閱《機械設計手冊》第四版，選擇型號為QUQ2型空氣濾清器。 4.4.2液位計的選擇 液位計可以檢測液面高度，所以它的窗口尺寸需要滿足對最高和最低液位的觀察。查《機械設計手冊》第四版，根據(jù)實際要求，選擇YWZ-150型液位計，這種液位計普遍應用于石油，化工等行業(yè)，適用于腐蝕性介質，從低溫到高溫，從真空到高壓等領域，測量帶壓或敞口容器內液體的液位或界位。主要的作用是各類儲罐的液位測量。該種液位儀特點是精度高、環(huán)境適應性強、安裝方便。 4.4.3管接頭的選擇 管接頭是管道與管道和其他元件之間的可拆卸連接件，它需要滿足連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、裝配方便、工藝性能好這些要求。管接頭的密封性能是影響系統(tǒng)外泄漏的重要原因。在液壓系統(tǒng)中，外徑大于50mm的金屬管一般采用法蘭連接；對于小直徑的油管可用管接頭連接。在步進式加熱爐液壓系統(tǒng)設計中，查閱《機械設計手冊》第四版，表20-10-127，選擇焊接式管接頭，這種管接頭是利用接管與管子焊接，接頭體和接管之間用O型密封圈端面密封。結構簡單，密封性能好。它的工作壓力可達31.5MPa，工作的溫度范圍為25～80℃，主要應用于以油為介質的管路系統(tǒng)中。 4.5液壓系統(tǒng)的計算與選型 4.5.1油箱的選擇 油箱的作用主要是儲油。此外油箱有一定的表面積，便于散發(fā)油液工作時產生的熱量。還可以沉淀油液中的污物，溢出滲入油液中的空氣，有時還提供了液壓元件和閥塊的安裝平臺 油箱的外形一般采用矩形，如果容量大于2m3的油箱，采用圓筒形結構比較合理，設備重量輕，油箱內部壓力可達0.05MPa。油箱也要有足夠的剛度，大容量，這樣才能保證系統(tǒng)工作時有一定的液面高度。 液壓泵的吸油管與系統(tǒng)回油管管口之間的距離應盡量遠些，并且都應該是插在最低油面之下。吸油口管應采用的鏈接方式應容易將過濾器從油箱內取出的，過濾器的安裝位置要在油面以下較深的部位，距離油箱地面不得小于50mm，這是因為油箱底部有沉淀物，安裝太低時容易把雜質吸入泵內。 油箱中需要設置隔板將吸回油管隔開，讓油液循環(huán)流動，分離回油帶進來的氣泡和雜質，便于散熱和沉淀。 油箱的有效容量一般為泵每分鐘流量的3～7倍。對于移動的機械設備，冷卻效果比較好的設備，油箱的容量可選擇小些；對于固定的設備，空間，面積不受限制的設備，則應采用較大容量。 在對油箱容量的確定過程中，在進行初始計算時，先按經驗公式（4.4）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。經驗公式為： V=aQV m3 （4.4） 式中：a---經驗系數(shù)，可參見表4.1 QV---液壓泵每分鐘排出壓力油的容積m3 表4.1經驗系數(shù)a 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金機械 a 1-2 2-4 5-7 6-12 10 根據(jù)表4.1得： a=10 按液壓泵的最大排量計算每分鐘排出的壓力容積 QV=160L=0.16m3 由公式（4.4）得： V=aQV=10×0.16=1.6m3 故可取油箱的容量為1800L，所以采用矩形油箱。如圖4.3所示： 圖4.3矩形油箱 4.5.2濾油器的選擇 液壓系統(tǒng)所使用的油液包含有各種各樣雜質。這些雜質可能會引起運動零件表面劃傷，加速零件的磨損，使壽命降低，此外這些雜質還會堵塞節(jié)流口和阻尼孔等縫隙，引起滑閥卡死等，造成工作部件的運動不穩(wěn)定、動作失調等這些故障。嚴重的還會使液壓系統(tǒng)停止工作。因此保持油液的清潔，對油液進行過濾是十分必要的。 濾油器的過濾精度用過濾掉的雜質的顆粒大小來表示，一般可分粗濾油器，普通濾油器，精濾油器及特精濾油器四種。它們分別能濾掉的顆粒公稱尺寸為： 100um為粗濾油器、10-100um為普通濾油器、5-10um為精濾油器、1-5um為特精濾油器。 液壓系統(tǒng)中所要求的油液過濾精度是雜質的顆粒尺寸小于液壓元件運動表面間隙。這樣就可以避免雜質顆粒使運動件卡主或者急劇磨損，此外，雜質的顆粒尺寸應該小于液壓系統(tǒng)中節(jié)流空或縫隙的最小間隙，這樣才能避免造成堵塞。 對于選擇濾油器，應當按照以下特點選取。 （1）有足夠的過濾精度，能阻擋一定大小的雜質。 （2）通油性能好。 （3）過濾材料應有一定的機械強度，不致因受油的壓力而損壞。 （4）在一定的溫度下，應有良好的抗腐蝕性和足夠的壽命。 （5）清洗維修方便，容易更換過濾材料。 此外，對油的過濾精度的要求與系統(tǒng)的壓力有關。 查閱《液壓設計手冊》(電子版)，回油路上的過濾器選用SRFA-180×10FC回油過濾器，過濾精度為10 um，系統(tǒng)流量為160L/min，濾油器通油能力為180L/min，滿足系統(tǒng)要求。 4.5.3系統(tǒng)溫升的計算 系統(tǒng)在工作時，有壓力損失、容積損失和機械損失，這些損失所消耗的能量大部分轉化為熱能。液壓系統(tǒng)中，系統(tǒng)發(fā)熱使油溫升高，是油液的粘度下降、油液變質的主要原因。液壓系統(tǒng)的發(fā)熱主要來自液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、管道的壓力損失以及溢流閥的溢油損失等。管道的發(fā)熱較少，散熱面積也較少，一般可忽略不計。因此，我們必須通過驗算，使其滿足系統(tǒng)工作的要求。當油箱散熱不足并且要使油溫保持在允許范圍之內時，就需要在系統(tǒng)中設置冷卻器。冷卻可用水冷，也可采用風冷，它結構形式有多種。對冷卻器性能的主要要求是： （1）要有足夠的散熱面積，以保持油溫在允許范圍之內。 （2）油通過冷卻器時，壓力損失要小。 （3）在系統(tǒng)負荷變化時，容易控制油液保持恒定的溫度。 （4）要有足夠的強度。 （5）散熱效率要高。 （6）結構力求緊湊，堅固，體積小，重量輕。 冷卻器的選擇依據(jù)： （1）系統(tǒng)的技術要求。（2）系統(tǒng)的環(huán)境。（3）安裝條件。（4）經濟性。（5）可靠性及壽命要求。 溫升的計算 （1）散熱面積的計算 冷卻器的計算主要根據(jù)熱交換量確定散熱面積和冷卻水量 根據(jù)《機械設計手冊》第四版表17-8-108所示： 熱平衡方程式：H2=H-H1 （4.50） 式中：H=PP-Pc=PP（1-ηpηcηm） （4.51） 式中： （4.52） 液壓系統(tǒng)在一個動作循環(huán)內的平均發(fā)熱量： （4.53） 當液壓系統(tǒng)處于長期連續(xù)工作狀態(tài)時，為了不使系統(tǒng)溫升增加，必須使系統(tǒng)產生的熱量全部散發(fā)出去，即H2=H 冷卻器的散熱面積計算公式[5]： （4.54） 式中 （4.55） H------系統(tǒng)的發(fā)熱功率，W PP------油泵的總輸入功率，W ηp--------油泵的效率 ηm--------液壓執(zhí)行元件的效率，對液壓缸一般按0.95計算 ηc--------液壓回路效率 ∑p1q1----各液壓執(zhí)行元件工作壓力和輸入流量乘積總和 ∑ppqp----各油泵供油壓力和輸出流量乘積總和 T------循環(huán)周期，s H1------油箱散熱功率，W H2------冷卻器的散熱功率，W △tm—油和水之間的平均溫差，K t1-----液壓油進口溫度，K t2-----液壓油出口溫度，K ----冷卻水進口溫度，K ----冷卻水出口溫度，K k------傳熱系數(shù)，單位為W/(㎡.℃)。 當周圍通風很差時，K=810；當周圍通風良好時，K=14~20；當用風扇冷卻時K=2025；當用循環(huán)水強制冷卻時K=110175。 當系統(tǒng)產生的熱量H等于其散發(fā)出去的熱量H1時，系統(tǒng)達到熱平衡，這時有 已知參數(shù)PP=25Kw,ηp=0.9，ηm=0.95,ηc=0.9，T=45,求得系統(tǒng)的發(fā)熱量H=PP（1-ηpηcηm）=25Kw×（1-0.9×0.95×0.9）=5.76Kw 同時由于在前面已經初步計算求得油箱的有效容積為1.8m3，一般油面的高度為油箱高h的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱表面，與油不直接接觸的表面算是半散熱面。 按V=0.8abh求得油箱的各邊之積，abh=1.8/0.8=2.25m3，取油箱的長度a=1.5m， 油箱的寬b=1.5m，高度h=1m。 油箱的散熱面積為：A=1.8h（a+b）+1.5ab=8.8m2 因此：算得=5760/(20×8.8)=32.73 oC 因為常用機械的允許溫升為：一般工作機械；工程機械；數(shù)控機床，所以該系統(tǒng)滿足溫升條件，無需加冷卻器。 4.6管道的選擇 在液壓傳動中常用的管道有鋼管，銅管，橡膠軟管以及尼龍管等。 鋼管的具有耐高壓、變形小、耐油性、抗腐蝕性這些特點，而且價格低，裝配時不易彎曲，裝配后能很長時間保持原形。常常在拆裝方便處用作壓力管道。 紫銅管的具有容易彎曲成形，安裝方便，其內壁光滑，摩擦阻力小的這些好的特性，但同時耐壓低，抗振動能力弱，容易使油液氧化，而且銅的價格較貴，。通常只限于用作儀表等小直徑油管。紫銅管一般在中低壓液壓系統(tǒng)中采用。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)，塑料管一般只做回油管用。 橡膠軟管具有可繞性、吸振動性和消聲性這些優(yōu)良特性。裝接方便，能減輕液壓系統(tǒng)的沖擊，但價格貴，壽命低。 由于本次設計的液壓系統(tǒng)屬于高壓系統(tǒng)，所以考慮用鋼管。而對于聯(lián)接兩個相對運動部件的管路則需要橡膠軟管聯(lián)接。軟管有高壓和低壓兩種，壓力較高的油路中采用以鋼絲編織或鋼絲纏繞為骨架的高壓軟管，壓力較低的回油路中則采用采用以麻線或棉線編織體為骨架的軟管。 4.6.1管道內徑的計算 根據(jù)《機械設計手冊》（第四版），表17-8-1管路參數(shù)計算 (4.56) 式中Q------通過管道內的流量（L/min） V------管內允許流速（m/s），見下表： 表4.2管道與流速的選擇 管道 推薦流速 液壓泵吸油管道 0.5~2，一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 2.5~6，壓力高，管道短，粘度小取最大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5~3 短管道及局部收縮處 5~10 泄油管道 0~1 1泵出口吸油管路 由于液壓泵的最大流量為160L/min，所以吸油管路的流量Q=160L/min，由于泵的出口是軟管連接，依據(jù)上表，取流速v=1m/s，，代入公式（4.56）得 =58.3mm 查《機械設計手冊》（第四版）表6-4鋼管標準內徑外徑壁厚系列，如下圖所示： 即可選取吸油管路公稱通徑為DN=65mm，鋼管外徑為75mm，壁厚為8mm。 2壓力管路 （1）泵聯(lián)接段流量Q=160L/min×0.9=144L/min，根據(jù)上表，取流速v=5m/s,代入 公式，得d=24.72mm 查《機械設計手冊》（第四版），如表6-4所示： 選取吸油管路公稱通徑DN=32mm，外徑為42mm，由于系統(tǒng)的公稱壓力≤25MPa，即管子的壁厚為5mm。 （2）升降液壓缸回路流量Q=120.64L/min，根據(jù)上表，取流速v=4m/s，代入公式（5.16）得d=25.30mm 查《機械設計手冊》（第四版），表6-4所示： 選取吸油管路公稱通徑DN=32mm，外徑為42mm，壁厚為5mm。 （3）水平液壓缸回路流量Q=26.86L/min，根據(jù)上表，取流速v=4m/s，代入公式（4.56）得d=11.94mm 查《機械設計手冊》（第四版），表6-4： 選取吸油管路公稱通徑DN=25mm，外徑為34mm，壁厚為4.5mm。 3吸油管路 由于系統(tǒng)的最大流量為160L/min，取v=3m/s,代入公式 得：d=33.66mm。查《機械設計手冊》（第四版），如下表4.3所示： 選取吸油管路公稱通徑為DN=40mm，外徑為50mm，壁厚為5.5mm。 表4.3鋼管標準內徑外徑壁厚系列 4.7液壓油的選擇 液壓油是液壓傳動及控制系統(tǒng)的工作介質，又是被液壓元件的潤滑劑。液壓傳動及控制系統(tǒng)影響著工作的可靠性、耐久性和工作性能。因此，我們需要掌握液壓油的性質，以便正確選用。 4.7.1液壓油的選擇 液壓傳動及控制系統(tǒng)所采用的液壓油可分為兩大類：一類為礦物質，一類為不燃或難燃性油系。礦物油系液壓油的主要成分是石油，在油液中加入了各類添加劑（抗氧、耐高溫等）精致而成，根據(jù)它的性質和使用場所的不同，礦物油系液壓油有多種牌號（如20號機械油、30號汽輪機油等）。礦物系液壓油的具有潤滑性好，腐蝕性小，化學安定性這些好的特點，被大多數(shù)機械液壓系統(tǒng)所采用。 不燃或難燃性液壓油系中分水基液壓油和合成性液壓油兩種。水基液壓油的主要成分是水，其中加入了某些防銹、潤滑等添加劑。水基液壓油價格低，不怕火；其缺點是潤滑性能差，腐蝕性大且適用范圍小，所以只在液壓機上使用。合成液壓油是由多種磷酸酯和（正三丁磷酸酯）和添加劑化學方法組合而成，國內已研制成功4611、4602—1等多種品種，其特點是潤滑性較好、凝固點低、防火性能好等。 4.7.2液壓油的要求 1.粘度要適當；2.粘溫性好；3.防銹性好；4.抗氧化性好；5.抗乳化性好；6.抗泡沫性好；7.潤滑性能好；8.凝固點低；9.閃點要高，以免發(fā)生火災；10.含有盡量少的機械雜質，如瀝青、灰分等。 4.7.3選擇液壓油的依據(jù) 1.選擇液壓油的主要依據(jù) 在對液壓油的要求中，最重要的是粘度。它是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要條件。因此，選擇液壓油的主要依據(jù)是粘度。確定粘度要考慮的主要因素是： （1）周圍環(huán)境溫度高，應選用高粘度的油，相反則采用低粘度的油；寒冷地帶宜采用低凝點低粘度的油。 （2）系統(tǒng)壓力高時，用高粘度的油，相反則用低粘度的有。 （3）液壓執(zhí)行元件速度較低時采用高粘度的油，相反則用低粘度的油。 （4）某些泵，閥產品規(guī)定了使用液壓油的粘度，應按其規(guī)定使用。 2.綜合考慮其他因素 （1）由最低使用溫度，可確定低流動點和粘度指數(shù)。 （2）由最高使用溫度，可確定粘度指數(shù)。 （3）有火災危險時，宜采用抗燃或不燃性油。 （4）使用加熱器時，宜采用抗氧化性好的油。 （5）環(huán)境污染嚴重時，采用廉價常更換的油。 （6）漏油較多時，采用廉價常更換的油。 （7）無法保養(yǎng)保管場所，宜采用壽命長穩(wěn)定性好的油。 （8）水分可能混入系統(tǒng)時，宜采用抗乳化性好的油。 根據(jù)以上幾點考慮，本設計中選用磷酸酯液壓油。 第五章液壓系統(tǒng)性能運算 為了驗證所設計的液壓系統(tǒng)的優(yōu)劣，在擬定和繪制出液壓系統(tǒng)原理圖后，需要進行液壓系統(tǒng)的性能驗算，一般包括壓力損失和溫升等性能驗算。液壓系統(tǒng)初步設計是在某些估計參數(shù)情況下進行的，當各回路形式，液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實際情況對所設計的系統(tǒng)進行各項性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進一步確切地計算液壓回路各段壓力損失，容積損失和系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。 5.1液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失包括管路的沿程損失△P1，管路的局部壓力損失△P2，閥類元件的局部損失△P3，總的壓力損失，根據(jù)《機械設計手冊》（第四版）表17-1-18[5]得： △P=△P1+△P2+△P3 （5.1） （5.2） （5.3） 式中l(wèi)-------管道的長度（m）； d-------管道內徑（m）； v-------管內液流平均速度（m/s）； ρ-------液壓油密度（kg/m3）； λ-----------延程阻力系數(shù)； ζ------------局部阻力系數(shù)。 Λ，ζ的具體值可參考流體力學相關內容。 （5.4） 式中Qn-----閥的額定流量(m3/s); Q------通過閥的實際流量（m3/s）； △Pn----閥的額定壓力損失（Pa）（可從產品樣本中查到） 5.1.1升降缸回路壓力損失 1沿程壓力損失 由于升降回路選取的管路公稱通徑為40mm，且通過升降管路的最大流量為 120.64L/min，依據(jù)公式，求得其實際流速為V=1.14m/s，取管路長度為30mm，油液的運動粘度為v=46mm2/s 因為Re=Vd/ν, 故：Re==991.3 式中：d--------管道內徑（m）; V--------管道內實際流速（m/s） ν--------油液運動粘度(mm2/s) Re-------雷諾數(shù) 將上述參數(shù)代入得Re=991.3<2300，故由表17-1-19可以查出，管中油液流動狀態(tài)為層流，其表中圓管的沿程阻力系數(shù)λ的計算公式為：λ=64/Re=64/991.3=0.0646 故=0.041MPa 2局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部損失壓力△P2以及通過控制閥的局部壓力損失△P3。其中管路局部壓力損失相對來說小的多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。此油路的流量為120.64L/min。 由原理圖可知，由泵出口到升降回路進油口，依次經過單向閥，定差減壓閥，三位四通電磁換向閥，或門梭閥，單向節(jié)流閥，F(xiàn)D平衡閥。 單向閥S30A3O：查《機械設計手冊》中的特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.8MPa。 定差減壓閥：查《力士樂樣本》中特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.5MPa。 三位四通電磁換向閥4WEH16J7/6EG24K4，查《力士樂樣本》中特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.6MPa。 或門梭閥：查《力士樂樣本》中特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.5MPa。 單向節(jié)流閥Z2FS16-3X/SV，查《力士樂樣本》中特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.6MPa。 FD平衡閥：查《機械設計手冊》中特性曲線可知，當流量為120.64L/min時，其壓降為0.7MPa。 所以升降回路上通過各閥的局部壓力損失之和為： △P3=0.8MPa+0.5MPa+0.6MPa+0.5MPa+2×0.6MPa+2×0.5MPa=4.6MPa 故升降回路上壓力損失總和為 △P=△P1+△P3=0.041MPa+4.6MPa=4.641MPa 由于升降液壓缸實際最高工作壓力12.83MPa，所以在升降液壓缸工作時，泵的實際工作壓力為P=12.83MPa+4.641MPa=17.471MPa。由于所選定的液壓泵的額定功率為32MPa，實際工作壓力小于其額定壓力，所以該泵的選擇是合適的。 5.1.2水平缸回路壓力損失 1沿程壓力損失 水平回路所選擇的管路通徑為32mm，且通過升降管路的最大流量為26.86L/min， 根據(jù)公式，求得實際流速V=0.56m/s。取管路的長度為40m，油液的運 動粘度為ν=46mm2/s。同理，由Re=Vd/ν求得Re=390<2300，故油液在管中呈層流流動狀態(tài)，其延程阻力系數(shù)λ=64/Re=0.164。 依據(jù)公式將上述參數(shù)代入得△P1=0.0