液壓振動閥在線檢測試驗臺的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,液壓,振動,在線,檢測,試驗臺,機(jī)械,系統(tǒng),設(shè)計,說明書,仿單,cad,solidworks 寧 畢業(yè)設(shè)計(論文) 液壓振動閥在線檢測試驗臺的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計總體設(shè)計 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 摘 要 由于液壓技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)的電力驅(qū)動而廣泛使用，為液壓設(shè)備提供液壓動力的移動式試驗臺的重要性也凸顯出來，由于其功能強(qiáng)大，可移動性而很受歡迎。設(shè)計通過對移動式試驗臺具體工況的分析，確定試驗臺總體方案的設(shè)計，并且對試驗臺的液壓系統(tǒng)，動力系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)，機(jī)架分別設(shè)計。確定每個部分詳細(xì)的方案，并完成機(jī)構(gòu)的設(shè)計，詳細(xì)計算或 選擇零件的尺寸規(guī)格，對重要零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。通過對移動式試驗臺 的詳細(xì)設(shè)計，使其滿足了使用者的要求，同時對不同壓力和流量的液壓設(shè)備提供液壓動力。 關(guān)鍵字：無管集成；試驗臺；移動式 29 Abstract Being superior to the traditional power drive, the hydraulic technique is extensively used and the importance of providing the mobile hydraulic pressure pumping station of hydraulic pressure motive force for the hydraulic equipment is also protruding, whose powerful function and mobility have received welcome. By means of analyzing the mobile concrete operating mode of hydraulic pressure pumping station, the research defines the overall design of hydraulic pressure pumping station, analyzing in details the hydraulic system of the hydraulic pressure pumping station, the motive force system, the walking mechanism and the machine frame, defining the structure and function design of each part, accomplishing the organization design and choice of spares and checked the strength of important parts. By means of the detailed design of the mobile hydraulic pressure pumping station, we are expected to satiate the requirements of users that provide hydraulic pressure motive force for the hydraulic equipment of different pressure and volume of flow at the same time. Keywords: No-pipe integration; Hydraulic pressure station; Mobility 目 錄 前言 6 1 設(shè)計概論 7 2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 8 2.1 設(shè)計要求 8 2.2 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù) 8 2.3 草擬出系統(tǒng)原理圖，確定控制形式 10 2.5.2液壓介質(zhì)的選擇 13 2.5.3液壓閥類元件的選擇 13 2.6 油路板的設(shè)計 14 2.6.1控制閥的布置 14 2.6.2孔徑的確定 14 2.6.3油路板的安裝形式 15 2.7 油箱的設(shè)計 15 2.8 其它輔助液壓裝置的設(shè)計選擇 20 2.8.1濾油器 20 2.8.2管件和管接頭 20 3 動力系統(tǒng)的設(shè)計 23 3.1 動力系統(tǒng)的設(shè)計 23 3.2 柴油機(jī)型號的選擇 24 4 機(jī)架的設(shè)計 25 5 其他輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計 26 5.1 行走機(jī)構(gòu) 26 5.2 蓄電瓶 26 5.3 固定支撐機(jī)構(gòu) 26 6 裝配總成 27 6.1 油箱的安裝 27 6.2 液壓泵和柴油機(jī)的安裝和布局 27 6.3 其他輔助裝置的布局 28 6.3.1油箱頂面零件的安裝 28 6.3.2固定支撐機(jī)構(gòu)的安裝 28 結(jié)論 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 前言 液壓傳動相對于機(jī)械傳動來說是一種新技術(shù),液壓裝置由于在同等體 積下，能產(chǎn)出比電氣裝置更多的動力，液壓系統(tǒng)中的壓力可以比電樞磁場 中的磁力大 30～40 倍。工作比較平穩(wěn)，易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的 換向。能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)自動化和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)， 但是也有一些缺點(diǎn)，比如不能保證嚴(yán)格的傳動比工作中有很大能量損失， 和泄漏等。雖然液壓控制出現(xiàn)的時間并不長，但是在在機(jī)械傳動中液壓裝 置廣泛采用，特別是在一些大型機(jī)械和移動式機(jī)械中，在某些領(lǐng)域，液壓 已經(jīng)是獨(dú)樹一幟[1]。 所以，近年來，由于液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，液壓技術(shù)日益普及以及應(yīng)用范 圍的擴(kuò)大，越來越多的機(jī)械采用液壓傳動。特別在一些需要大功率，傳輸 大動力的礦山機(jī)械，工程機(jī)械等中廣泛使用。但是采用液壓傳動，必須要 有油箱，動力源裝置等配套裝置，對于一些小型設(shè)備中，如液壓鉆機(jī)等， 專門設(shè)計這些配套裝置，會造成體積和重量的龐大，使用不方便，設(shè)計成 本也會太高，這時候就需要專門的設(shè)備為這些液壓設(shè)備提供液壓動力，這 就是試驗臺。 移動式試驗臺是專門為礦山機(jī)械，工程機(jī)械等野外作業(yè)時提供液壓 動力的機(jī)械，它能根據(jù)不同機(jī)械的壓力和流量要求，調(diào)節(jié)壓力和流量，并 且可以同時為幾臺設(shè)備提供動力。它具有自己獨(dú)立的油箱，相關(guān)的液壓控 制系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)等。 由于試驗臺的作用越來越大，但是現(xiàn)在國內(nèi)對移動式試驗臺的設(shè) 計還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在這些方面還比較欠缺相關(guān)的經(jīng)驗，于是本課題就 應(yīng)運(yùn)而生。本課題主要設(shè)計液壓控制回路，以及回路管道形式，以及其他 附屬輔助裝置。 1 設(shè)計概論 液壓裝置按其總體配置分為分散配制型和整體配置型兩種主要結(jié)構(gòu)類 型，而集中配置型即為通常所說的試驗臺[2]。 集中配置變液壓裝置通常是將系統(tǒng)后執(zhí)行器安放在主機(jī)上，而將液壓 泵及驅(qū)動電動機(jī)，輔助元件等獨(dú)立安裝在主機(jī)之外，即集中設(shè)置試驗臺， 按照操作執(zhí)行器的液壓控制裝置（液壓控制閥及其安裝的路板式油路塊等 連接體的統(tǒng)稱）的安裝位置及試驗臺的功能，又可進(jìn)一步將試驗臺分為動 力型試驗臺和復(fù)合型試驗臺兩種結(jié)構(gòu)類型。執(zhí)行器及操縱控制閥等散裝在 主機(jī)各適當(dāng)位置上的動力型試驗臺，其形態(tài)較為簡單。它主要由液壓泵及 其驅(qū)動電動機(jī)，油箱及其附件。少數(shù)必要的壓力控制閥等組成，因此經(jīng)常 稱之為試驗臺，主要的功能是為液壓執(zhí)行器提供一定壓力的流量的油液， 而系統(tǒng)的控制任務(wù)主要由散裝在主機(jī)各處的控制閥來提供[3]。 液壓系統(tǒng)是試驗臺的最主要系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計也就是我們設(shè)計的 關(guān)鍵，它包含了液壓控制回路形式的設(shè)計，液壓元件的選擇等。 動力系統(tǒng)是試驗臺的重要系統(tǒng)，它是液壓系統(tǒng)的輔助，為液壓系統(tǒng)提 供動力源。移動式試驗臺由于在野外作業(yè)，電力供應(yīng)肯定不方便，所以肯 定考慮使用功率大，移動方便的柴油機(jī)。 除了這兩大系統(tǒng)之外，還要一些輔助設(shè)備需要設(shè)計，為了液壓系統(tǒng)和 傳動系統(tǒng)的放置何安裝，需要設(shè)計機(jī)架。還有，為了方便試驗臺的移動， 需要設(shè)計行走系統(tǒng)等。移動式試驗臺的設(shè)計主要是以下幾個方面： 1. 液壓系統(tǒng)的總體方案、回路形式的設(shè)計。 2. 動力系統(tǒng)的總體設(shè)計、傳動形式的設(shè)計。 3. 機(jī)架以及行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計。 2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計一般泛指液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。由于傳動傳動系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上和工作原理而言并無本質(zhì)上的差別。通常所說的液壓系統(tǒng)設(shè)計。皆指液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機(jī)的設(shè)計是緊密聯(lián)系的。當(dāng)從必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)也幾方面對機(jī)械、電氣、液壓和氣動等傳動形式進(jìn)行另而比較和論證。 決定應(yīng)用液壓傳動之后．二者往往同時進(jìn)行。所設(shè)計的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)滿足主機(jī)的拖動循環(huán)要求。其次還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)組成簡單、體積小重量輕、工 作安全可靠、使用維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)性好等公認(rèn)的設(shè)計原則[4]。 前面已經(jīng)確定，移動式試驗臺主要用于野外作業(yè)，為野外的工程采礦 等，為機(jī)械提供液壓動力，工作環(huán)境通常都是在野外，礦區(qū)等條件較差的 地方，這些地方常常塵埃很多，環(huán)境溫度不定，可能在－20～50 0 C 之間， 由于可以外接不同的設(shè)備，有時就需要換接設(shè)備，所以必須要有卸荷功能。 它是采用柴油機(jī)為其提供動力源，對于移動式的試驗臺就必須考慮要在滿 足液壓設(shè)備的壓力等情況下重量要輕，外形尺寸也要盡量緊湊，體積小， 以適于移動。 由于設(shè)計著眼點(diǎn)的不同。所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計至今尚未確立公認(rèn)的統(tǒng) 一步驟，實際設(shè)計工作中，往往是將追求效能和追求日全二者結(jié)合起來， 并按圖 2-1 所示內(nèi)容與流程來設(shè)計液壓系統(tǒng)、但由于各類主機(jī)對系統(tǒng)的要 求的不同及設(shè)計者經(jīng)驗的多寡。圖中有些內(nèi)容與步驟可以省略和從簡，或 將其中某些內(nèi)容與步驟合并交叉進(jìn)行[5]。 2.2 分析系統(tǒng)工況，確定主要參數(shù) 用于試驗臺，是包括驅(qū)動油箱及其附件及液壓控制裝置組 成，并不包含液壓執(zhí)行元件，所以在確定主要參數(shù)時，需要選定一種液壓 設(shè)備來確定最大動力和最大流量，以 BW－250 型泥漿泵為例，該泵的最大 流量為 25L/min，所以初步選定單條支路為 25L/min，若有需要會做適當(dāng)調(diào)整。 明確技術(shù)要求 運(yùn)動和動力分析 確定主要參數(shù) 液壓執(zhí)行器工況圖編制 擬訂液壓系統(tǒng)圖 標(biāo)準(zhǔn)元件選擇專用元件設(shè)計 驗算液壓系統(tǒng)技術(shù)性能 通過否？ 編制技術(shù)文件 液壓裝置設(shè)計 電控裝置設(shè)計 全面審查 圖 2-1 設(shè)計流程圖 移動式試驗臺要求性能可靠，重量輕，體積小，以及移動方便，往往在野外作業(yè)，作為液壓設(shè)備的動力源,其供給的設(shè)備壓力也不是要求很大,所以應(yīng)該選用中低壓力，根據(jù)成大先主編的《機(jī)械設(shè)計手冊》第四卷， 可以查到一些液壓設(shè)備的壓力，對于試驗臺作為動力源，可以供給很多種 類型的液壓設(shè)備，液壓設(shè)備的系統(tǒng)壓力也不盡相同，首先只能確定其壓力 的大概范圍。根據(jù)手冊，初步確定液壓系統(tǒng)支路的最高壓力為 7MPa[6]。 2.3 草擬出系統(tǒng)原理圖，確定控制形式 由于試驗臺具有足夠的空間來安轉(zhuǎn)自己專門的油箱，并且不另設(shè)置散 熱裝置，它只是為液壓設(shè)備提供不同壓力，流量的液流動力，主要控制回 路都在液壓設(shè)備上，試驗臺上只是少量，簡單的控制系統(tǒng)。所以采用開式 系統(tǒng)比較適合試驗臺[3]。 調(diào)速方案的選擇使用定量泵-進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速，該結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍 大，效率中等，但是不能承受負(fù)值載荷，適用于中等功率場合[7]。 試驗臺為野外作業(yè)的礦山機(jī)械等液壓設(shè)備提供動力，經(jīng)常會遇到更換 液壓設(shè)備的情況，這時就需要切斷液流。采用關(guān)閉試驗臺的動力源，以使 試驗臺停止工作，停止提供液流的方法肯定不可取。所以應(yīng)該首先考慮為 控制系統(tǒng)接上卸荷回路，為了減少液壓沖擊，使液流比較平穩(wěn)，采用 M 型 電液換向閥卸荷是比較實用的[1]，如圖 2-2a。 此外，外接液壓設(shè)備有時因為工作的需要，要求換向，M 型換向閥就 可以滿足換向要求。 野外礦山等機(jī)械種類繁多，對液壓動力也有不盡相同的的要求，有些 設(shè)備有時為了工作的需要，往往要求液壓缸在不動或者只有很少的運(yùn)動情 況下保持很定的壓力。所以我們必須考慮在控制系統(tǒng)中增加保壓回路。但 是并不是所有的設(shè)備都有這些要求，為了節(jié)約試驗臺的設(shè)計和制造成本， 在一條支路上接上保壓回路足夠滿足使用要求，如圖 2-2b。 a.卸荷回路 b.保壓回路 圖 2-2 液壓基本回路 把前面的各種回路組合在一起，就可以得到圖 2-3 液壓系統(tǒng)圖，但是 將該方案仔細(xì)整理就可以發(fā)現(xiàn)，這個方案在工作中還是存在一些問題必須 進(jìn)行如下更改： 圖 2-3 系統(tǒng)原理草圖 1.前面說了不同的設(shè)備有不同的流量要求，所以必須在各支路上接上 節(jié)流閥以調(diào)節(jié)流量。 2.試驗臺在各支路上都有專門的溢流閥調(diào)節(jié)支路壓力，為了了解系統(tǒng)的壓力情況，所以必須在支路出口處加上壓力表，以調(diào)節(jié)滿足不同壓力設(shè)備要求值。 3. 野外作業(yè)的礦山機(jī)械等很多，試驗臺往往不是只為一臺液壓設(shè)備提 供動力，很可能是同時為 2 臺或者更多設(shè)備提供動力。所以為了更加完善 試驗臺的功能，為用戶提供更多的方便，需要設(shè)置 3 條液壓支路，同時為 3臺設(shè)備提供動力。所以這里需要對液壓系統(tǒng)的流量做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整：單條 支路為 25L/min，總的流量就是 75L/min，但是考慮到三條支路同時工作的 概率很小，大多時間是一條或兩條在工作，為了節(jié)約成本以及維護(hù)方便等 考慮，設(shè)計總的流量為 50L/min 足以。 經(jīng)過這樣的一番修改，整形后，液壓系統(tǒng)便圖 2-4 所示，各方面都比 較合理，完善。 圖 2-4 液壓系統(tǒng)原理圖 3．液壓泵的布置方式。 上置式液壓動力源結(jié)構(gòu)比較緊湊，占地面積比較小，噪聲較低而且容易收集漏油[2]，但是這種只適合液壓泵和動力源比較輕的情況，對于液壓 站采用柴油機(jī)，重量較大，油箱不足以承受柴油機(jī)的重量，而柴油機(jī)一般 都采用帶傳送動力，所以肯定不適合整體型。綜合幾種布置形式，發(fā)現(xiàn)都 不太適合我們這種情況，針對這種情況，應(yīng)該選用將柴油機(jī)和液壓泵防止 在油箱的側(cè)面，同油箱固定在同一塊底板上。然后通過管道將液壓泵和液 壓回路集成塊連接在一起。 2.5.2液壓介質(zhì)的選擇 液壓介質(zhì)運(yùn)動粘度，即液壓介質(zhì)的牌號的選擇： 移動式試驗臺工作地點(diǎn)是在野外，對噪聲，抗燃性方面要求不是很 高[8 ] ，并且液壓系統(tǒng)的壓力不高，為中低壓系統(tǒng)，并且液壓系統(tǒng)回路較為 簡單。 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的負(fù)荷最重，所以根據(jù)液壓泵來選擇液壓介質(zhì) 的粘度，前面選用的是齒輪泵，根據(jù)《液壓傳動》表 2-4 可以知道，齒輪 泵的允許粘度范圍為 4～220cSt，最佳粘度為 25～54cSt。 并且查閱《液壓傳動與控制》表 2-1 可以查到對于符合條件的液壓介 質(zhì)在 5-40℃時推薦為 L-HL32，L-HL46，在 40-80℃時推薦為 L-HL46，L-HL68， 考慮到工作環(huán)境溫差較大，選用 L-HL46，這種液壓油質(zhì)量比機(jī)械油高，用 于低壓或簡單機(jī)具的液壓系統(tǒng)。符合試驗臺的要求。 2.5.3液壓閥類元件的選擇 根據(jù)前面的設(shè)計，三個液壓回路的壓力和流量都一樣，所以換向閥， 溢流閥，單向閥以及節(jié)流閥選擇同樣的型號。 1.電液換向閥 在液壓回路的設(shè)計中已經(jīng)確定了采用電液換向閥，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手 冊》第 4 卷，選擇用 34EYF3 型電磁換向閥，其通徑為 10mm ，流量為 80L， 質(zhì)量為 6kg，工作壓力為 16MPa，可以采用多種直流的供電方式，非常適合 移動式試驗臺的液壓系統(tǒng)。為了結(jié)合我們選用無管集成的需求，我們選用 板式連接，具體外形尺寸參照表 19-7-204 2. 溢流閥 溢流閥我們根據(jù)簡單實用的原則，選用直動型溢流閥：結(jié)構(gòu)簡單，靈 敏度高，壓力溢流量的影響較大，不適合在高壓大流量下工作，但是卻剛 好適合我們的中低壓力和小流量的系統(tǒng)。根據(jù)我們確定的流量為 25L/min， 并且前面我們已經(jīng)確定了液壓回路采用板式連接，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》 我們選擇采用 YF3-E10B 型，它的總量約為 1.9kg，采用 M12X70 的螺栓固 定。通徑為 10mm，具體外形尺寸參照表 19-7-174 確定。 3. 單向閥 單向閥我們根據(jù)簡單實用的原則，我們是板式連接，我們選用 AF3 型 單向閥，根據(jù)我們確定的單個流量為 25L/min，然后對照《機(jī)械設(shè)計手冊》 表 19-7-196，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)通徑為 10mm 時，流量為 80L/min，我們選擇開 啟壓力為 0.45MPa 的 AF3-Eb10B。具體外形尺寸參照表 19-7-196。 4.液控單向閥 液控單向閥我們也是選擇用板式連接，選用 YAF3 型液控單向閥，根據(jù) 單個壓力為 7MPa，流量為 25L/min 我們選用通徑為 10mm，流量為 80L/min， 的 YAF3-Ea10B 具體外形尺寸參照 19-7-187。 5.節(jié)流閥 根據(jù)我們支路流量最大為 25L/min，壓力為 7MPa,同時也是為了無管集 成的需要我們選擇板式連接，所以我們選擇 LF3-E6B。具體尺寸參照表19-7-187。 6.壓力表 根據(jù)我們壓力為 7MPa，我們結(jié)合《機(jī)械設(shè)計手冊》表 19-8-123 選擇 測壓范圍為 0～4MPa 的 Y-60T。 所有元件具體規(guī)格型號 如表 2-2： 表 2-2 液壓元件 名稱 型號 規(guī)格 件數(shù) 生產(chǎn)廠家 電液換向閥 34EYF3 16MPa，80 L/min 3 北京液壓件廠 溢流閥 YF3-E10B 6-20MPa 調(diào)壓 3 北京液壓件廠 單向閥 AF3-Eb10B 16MPa，80 L/min 3 液控單向閥 YAF3-Ea10B 16MPa，80 L/min 1 壓力表 Y-60T 3 節(jié)流閥 LF3-E6B 16MPa，25 L/min 3 2.6 油路板的設(shè)計 2.6.1控制閥的布置 試驗臺的控制回路較為簡單，根據(jù)擬定的系統(tǒng)原理圖來布置液壓閥，為 了保證用最短的回路連接各個液壓閥，減少沿程壓力損失，需要把相關(guān)的液壓閥都布置在一起。具體的液壓閥型號在前面的液壓閥的選擇中可以知道[2] 。 2.6.2孔徑的確定 液壓回路孔道的尺寸，根據(jù)前面選擇確定的液壓閥的型號。查閱《機(jī)械 設(shè)計手冊》，可以得到其外形尺寸，根據(jù)其通徑尺寸確定與之對應(yīng)的油路板 上的尺寸。 此外在確定液壓閥時還確定了其安裝尺寸 2.6.3油路板的安裝形式 油路板的安裝有整體式，支架式盒框架式三種，但是三種情況都不太適 合這種情況，雖然采用 L 型安裝剛度好，但是會增加很多空間。結(jié)合情況， 油路板尺寸比較小，油箱頂部平面很大。采用平板式安裝，把油路板平鋪 在油箱頂面，完全是可以的，并且不用鑄造成 L 型這樣麻煩[2]。 此外，油路板的外接油口都采用螺紋連接管件。 具體的設(shè)計以及尺寸可以參看圖 2-5 a 油路板 1 b 油路板 2 圖 2-5 油路板結(jié)構(gòu) 2.7 油箱的設(shè)計 油油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計等。 油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。 2.1 油箱的設(shè)計要點(diǎn) 圖10為油箱簡圖。設(shè)計油箱時應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。 1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧? 2）吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100μm左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5°角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。 3）吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的2/3～3/4。 圖10 油箱 1—液位計；2—吸油管；3—空氣過濾器；4—回油管；5—側(cè)板；6—入孔蓋；7—放油塞；8—地腳；9—隔板；10—底板；11—吸油過濾器；12—蓋板； 4）為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 5）油箱底部應(yīng)距地面150mm以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計，以監(jiān)視液位。 6）對油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： ① 酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 ② 噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理條件限制，大型油箱較多采用此方法。 ③ 噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。 ④ 噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過大。 考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工 性、制造到投入使用之間的時間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。 油箱容量的計算 液壓泵站的油箱公稱容量系列（JB/T7938-1995），見表1。 表1 油箱容量JB/T7938-1995（L） 4 6.3 10 25 40 63 100 160 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 3150 4000 5000 6300 ? ? 油箱容量與系統(tǒng)的流量有關(guān)，一般容量可取最大流量的3～5倍。另外，油箱容量大小可從散熱角度去設(shè)計。計算出系統(tǒng)發(fā)熱量與散熱量，再考慮冷卻器散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量。不設(shè)冷卻器、自然環(huán)境冷卻時計算油箱容量的方法如下。 1）系統(tǒng)發(fā)熱量計算 在液壓系統(tǒng)中，凡系統(tǒng)中的損失都變成熱能散發(fā)出來。每一個周期中，每一個工況其效率不同，因此損失也不同。一個周期發(fā)熱的功率計算公式為 式中 H——一個周期的平均發(fā)熱功率（W）； T——一個周期時間（s）； Ni——第i個工況的輸入功率（W）； ηi——第i個工況的效率； ti——第i個工況持續(xù)時間（s）。 2）散熱量計算 當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功率H全部由油箱散熱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式為 式中 A——油箱的散熱面積（m2）； H——油箱需要散熱的熱功率（W）； △t——油溫（一般以55℃考慮）與周圍環(huán)境溫度的溫差（℃）； K——散熱系數(shù)。與油箱周圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時K=8～9；良好時X=15～17.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時K=20～23；強(qiáng)迫水冷時K=110～175。 3）油箱容量的計算 設(shè)油箱長、寬、高比值為α：b：c，則邊長分別為αl、bl、cl、時（見圖11），l的計算公式為 式中 A——散熱面積（m2）。 圖11 油箱容量計算圖 液壓系統(tǒng)的工作溫度一般希望保持在30~50°C的范圍之內(nèi)，最高不超過65°C，最低不低于15°C，如果液壓系統(tǒng)靠自然冷卻仍不能使油溫控制在上述范圍內(nèi)時，就須安裝冷卻器；反之，如環(huán)境溫度太低，無法使液壓泵啟動或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，就須安裝加熱器。 油箱的容積1700L 根據(jù)《試驗臺的設(shè)計與使用》表 4-5 可以取油箱容量為 最為接近，為 了便于放油和搬運(yùn)，應(yīng)該把油箱升起來，油箱底離地 150mm .并且設(shè)有支 架，油箱是用鋼板焊接成的，而支架是通過單獨(dú)制作的焊接在油箱的箱底 邊緣。支架上設(shè)置有 4 ×φ14 的螺栓固定在底板上。具體尺寸以及外形見下 圖 2-6： 圖 2-6 油箱 1、隔板，放油塞，清洗孔，通氣器，注油口的設(shè)計 前面我們已經(jīng)確定了，由于采用柴油機(jī)為動力源，把柴油機(jī)和液壓泵 放置在油箱側(cè)面，為了保證油泵吸油的干凈，需要把油箱用隔板分成兩部 分[9]。一側(cè)是吸油區(qū)，另一側(cè)為回油區(qū)，并且在回油區(qū)我們把地面設(shè)計有 1/10 左右的傾斜度，以利于雜質(zhì)沉淀，并且在下方設(shè)置放油口，在附近放 置一些永磁體，取出油液中的鐵屑[10]，這樣液壓回路的回油必須在回油區(qū) 沉淀一下后，才能經(jīng)過隔板下的縫隙流進(jìn)吸油區(qū)，保證吸油的干凈。 油箱需要定期清洗，所以為了清洗的方便應(yīng)該在油箱的兩側(cè)都設(shè)置了清洗口，清洗孔采用螺絲釘連接固定板密封，并加上密封墊子。 注油口對油箱來說是必不可少的，考慮選擇帶有注油口的通氣器，取 下通氣冒就可以注油[2]。 2、吊耳 為了便于搬運(yùn)油箱，在油箱的四角箱壁的上方和焊接了吊耳，吊耳有 圓柱形和鉤型兩種[2]。選用圓柱吊耳，通過估算，試驗臺的重量肯定不大 于 600kg，根據(jù)《試驗臺的設(shè)計與使用》表 4-7，我們選用 0.7t 的，具體 尺寸見圖。 3.管路的配置 (1) 吸油管和回油管 吸油管設(shè)置在吸油區(qū)，管口最低面在液面以下，在管口設(shè)置了濾油器 （具體選擇見濾油器的選擇）。如圖 2－7 回油管設(shè)置在回油區(qū)，管口斜切45 度，這樣可以增加開口面積，降低了液流的速度，有利于沿箱壁環(huán)流。 為了防止空氣進(jìn)入管中，吸油管和回油管管口都淹沒在液面以下，為了過 濾大顆粒雜質(zhì)，保護(hù)液壓泵[2]，我們在吸油管口安裝了過濾器，過濾器的 選擇見 1.8.1。 (2)泄油管 圖 2－7 油箱 泄油管如圖 2－7 單獨(dú)接入油箱，并且在油箱液面以上終結(jié)[2]。 (3)穿孔的密封 吸油管，回油管以及泄油管都是要在油箱頂部進(jìn)入油箱的，如果密封 不好，空氣肯會從此處進(jìn)入油箱，所以必須考慮他們的密封問題。由于設(shè) 計油箱頂蓋只有 5mm 厚，這樣薄的壁厚不利于密封，所以需要在油管進(jìn)入 油箱出焊接了一個 20mm 厚的一個凸臺，這樣便于密封。并且可以防止在維 修的時候，污染物進(jìn)入油箱內(nèi)。 2.8 其它輔助液壓裝置的設(shè)計選擇 2.8.1濾油器 濾油器的有關(guān)參數(shù)和性能指標(biāo)，我國目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國外 常用的性能參數(shù)[1]：過濾精度，壓差性能，納垢容量和工作壓力來選擇確 定我們需要的濾油器。 濾油精度:根據(jù)《液壓傳動與控制》表 7-2，可以知道，對于試驗臺的 中壓傳動系統(tǒng)，過濾精度為 100-150 μ m 。 2.8.2管件和管接頭 對于移動式試驗臺的壓力不大（只有 7MPa）, 考慮到成本和布置得 方便，選擇用無縫鋼管，這種管子安裝和布局連接比較方便。 管子直徑根據(jù) d ≥ 1130 QV (2-4) 來確定，d 的單位為 mm ，其中 Q 為液壓系統(tǒng)的流量單位為 m3/s，V 根 據(jù)液壓回路的來選取，一般小于 6m/s，根據(jù)前面設(shè)計液壓回路草圖，我們 把液壓油路管道分為 4 類[6]: 1、對于液壓泵壓油管這段取 4m/s，流量為 50L/min ，壓力為 7MPa； 2、分支到各條液壓支路的壓有管取 3m/s 流量為總的流量的 1/3，為 25L/min 壓力為 7MPa。 3、回油管選取 2m/s，流量為 25L/min 壓力為 7MPa 4 吸油管取 2m/s，流量為 50L/min 壓力為 7MPa。 可以計算出管子內(nèi)徑分別為 16.3mm，13.3mm,16.3mm，28.25mm。 此外管子壁厚可以根據(jù)下面公式計算的 (2-5) 其中 p 為工作壓力 MPa， [σ ] 為許用壓力 ，MPa， σ b 為抗拉強(qiáng)度，MPa， n 為安全系數(shù)（當(dāng) p<7 MPa 時，n＝8；當(dāng) p<17.5MPa 時，n＝6；當(dāng) p>17.5MPa 時，n＝4。）[6] 根據(jù)公式和查閱的參數(shù)可以估算的壁厚約為 3mm 吸油管是連接液壓泵和油箱之間，是主要液壓油路，壓力也是最大的 是液壓系統(tǒng)的總的壓力為 7MPa，所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》表選擇管的標(biāo) 準(zhǔn)外徑和內(nèi)徑分別為 34mm，28mm。 對于液壓泵出油管的這段，承載液壓系統(tǒng)的全部壓力和液壓泵的所有 流量，根據(jù)壓力為 7MPa ，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》選擇標(biāo)準(zhǔn)外徑和內(nèi)徑分 別為 24mm，17mm。 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理草圖，我們在液壓泵分支出三條回路，分別承載各 條支路的壓力 7MPa，和流量 25L/min，根據(jù)手冊選擇標(biāo)準(zhǔn)外徑和內(nèi)徑分別 為 20mm，14mm。 對于試驗臺采用無縫鋼管，可以采用多種接頭形式，有焊接式管接 頭，擴(kuò)口密封管接頭，卡套式管接頭。 焊接式管接頭式最常用的，它采用接管焊接油管，焊接工作很大，需 要酸洗，耐振性很好。 擴(kuò)口密封接頭，需要對油管進(jìn)行擴(kuò)口處理，耐振性很差，并且只能用 于管徑小于 34mm 的系統(tǒng)。 卡套式連接裝配比較方便，但是對油管的要求很高。 綜合比較，我們發(fā)現(xiàn)采用焊接式管接頭比較符合我們的要求，但是也 有很多不足，接頭型號也不是很全面，需要考慮專門設(shè)計接頭，采用螺紋 密封和連接。 3 動力系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 動力系統(tǒng)的設(shè)計 在前面已經(jīng)確定了液壓泵的型號為 CB-D32C-FL 型，輸入功率為 10.1kw， 因為移動試驗臺為了布置的方便，緊湊，并且采用柴油機(jī)為動力源，這 種情況的傳動一般有帶傳動或者聯(lián)軸器連接兩軸，一般聯(lián)軸器是兩軸轉(zhuǎn)速 相同，要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。帶傳動是用于中心距離比較大，傳動比不為 1 不能采用聯(lián)軸器直接連接的傳動。 根據(jù)《設(shè)計手冊》可以知道柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n1=2000r/min，液壓泵的 額定轉(zhuǎn)速為 n2=1800 r/min ,最高轉(zhuǎn)速為 2400r/min,可以知道柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速 滿足液壓泵的轉(zhuǎn)速范圍，并且試驗臺要求結(jié)構(gòu)緊湊，所以可以確定采用 聯(lián)軸器傳動。 下面進(jìn)行聯(lián)軸器的選擇： 根據(jù)公式 (3-1) 其中 P 為柴油機(jī)的輸出功率，為了方便我們估算約為 P0,T 為輸出軸的轉(zhuǎn)矩。 可以計算出轉(zhuǎn)矩 T＝48N.m。 從上面可以看出：柴油機(jī)軸和液壓齒輪泵的輸入軸轉(zhuǎn)速高達(dá) 2000r/min，為了減小啟動載荷，緩和沖擊，，并且柴油機(jī)和齒輪泵安裝在 同一個機(jī)架上，沒有較大的曲線偏移補(bǔ)償，所以應(yīng)該采用彈性聯(lián)軸器，一 般我們采用彈性柱銷聯(lián)軸器。型號的選擇需要根據(jù)柴油機(jī)輸出軸的直徑才 可以確定，在 2.2 中確定。 由此可以查閱《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 1-7，可以知道彈性柱銷聯(lián) 軸器的傳動效率為 0.99-0.995 之間[11]，取 0.992。 所以，可以計算出柴油機(jī)的功率 p = p0 =η 10.1 0.992 = 10.2KW 3.2 柴油機(jī)型號的選擇 前面已經(jīng)計算柴油機(jī)的最小功率為 10.2kW。查閱相關(guān)的資料可以選擇柴 油機(jī)的型號以及尺寸如圖 3-1。 功率為 11kw， 圖 3-1 柴油機(jī) 可以查到軸徑為 25mm，安裝尺寸為采用 4x12 的螺栓安裝固定在機(jī)架上。 然后根據(jù)柴油機(jī)輸出軸直徑 d1＝25mm，傳動轉(zhuǎn)矩 T＝48N.m，齒輪泵輸入 軸直徑 d2＝25mm，轉(zhuǎn)速為 n1＝2000r/min，查閱《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》 表 8-5，可以確定聯(lián)軸器的型號為 TL4。 4 機(jī)架的設(shè)計 前面在總體設(shè)計時就知道，試驗臺有幾大系統(tǒng)，他們是互相聯(lián)系的， 為了使他們更好的聯(lián)系工作，成為一個整體，必須把他們固定在一個機(jī)構(gòu) 上。這就是機(jī)架。 機(jī)架通過考慮有三種連接形式。螺栓連接，焊接或者鉚接成為機(jī)架。 采用螺栓連接方便安裝和拆裝維護(hù)，穩(wěn)定性不是很好，采用鉚接安裝 比較方便，但是不如螺栓連接的穩(wěn)定性好。采用焊接穩(wěn)定性很好，但是拆 裝很麻煩。 通過上面的比較不難發(fā)現(xiàn)，采用標(biāo)準(zhǔn)型材焊接成機(jī)架，穩(wěn)定性和剛性 最好，對于焊接拆裝麻煩的缺點(diǎn)，移動式試驗臺機(jī)架設(shè)計完成之后，是 一個完整的整體，不需要拆裝，所以采用焊接。 5 其他輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計 5.1 行走機(jī)構(gòu) 試驗臺工作地點(diǎn)是不固定的，需要經(jīng)常移動，所以加上行走機(jī)構(gòu)是 必須的。試驗臺的行走機(jī)構(gòu)只是輔助，方便移動，是手動驅(qū)動的，不需要 加上另外的驅(qū)動裝置。顯而易見，滾動行走是唯一的選擇。 對于滾動行走，采用傳統(tǒng)的四個輪子滾動。前面的為了方便轉(zhuǎn)向，選 擇使用萬向轉(zhuǎn)輪。后面的兩個輪子則采用軸連接在一起。結(jié)合日常所見的 行走機(jī)構(gòu)，一般由兩種形式：一種是兩輪固定在同一軸上，軸通過軸承連 接在軸承座和機(jī)架上，實現(xiàn)同軸傳動。即：輪子隨軸動。這種機(jī)構(gòu)一般由 于重要的行走機(jī)械，并且都有動力源裝置驅(qū)動的，比如汽車等。另一種是 軸焊接在機(jī)架上，兩個輪子通過軸承連接在軸上，即：輪子動，軸不動。 這種一般用于人力機(jī)械。如三輪車，板車等。 通過比較，第二種形式比較適合試驗臺，并且第二種形式加工比較 簡單。軸不需要專門加工定制，只要滿足強(qiáng)度要求，采用壁厚較大的無縫 鋼管即可。 5.2 蓄電瓶 在前面液壓件的選擇上為了實現(xiàn)液流的平穩(wěn)，選用的電液換向閥，但 是試驗臺在野外作業(yè)，沒有電源。所以必須選用蓄電瓶為電液換向閥提供 電力。根據(jù)電液換向閥使用的電壓也 26V 直流電壓。選擇蓄電瓶的型號也 為 26V 直流蓄電瓶。 電瓶可以考慮使用野外發(fā)電機(jī)為其充電。 5.3 固定支撐機(jī)構(gòu) 在液壓作業(yè)的時候，由于柴油機(jī)的振動比較大，試驗臺使用過程中如 果是只采用輪子支撐，會由于振動的導(dǎo)致試驗臺移動，所以必須設(shè)計固定 支撐機(jī)構(gòu)。 一般的大型行走液壓機(jī)械往往都是設(shè)計的是自動支撐機(jī)構(gòu)，但是移動式試驗臺，由于體積和重量的限制，不必要設(shè)計成自動支撐，肯定只能設(shè)計成手動支撐。 6 裝配總成 幾大系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計完畢，需要對其進(jìn)行組裝，使其成為一個完整的整體。 6.1 油箱的安裝 根據(jù) 1.7 節(jié)油箱的設(shè)計，為采用 4×φ14 的地腳螺釘安裝，為了節(jié)約 空間，和方便總體布局，采用圖 6-1 的安裝形式。 圖 6-1 油箱的安裝 6.2 液壓泵和柴油機(jī)的安裝和布局 由于前面確定的液壓泵的安裝形式為法蘭式安裝，并且結(jié)合柴油機(jī)輸 出軸的尺寸，以及采用聯(lián)軸器傳動，安裝形式如圖 6-2 所示 圖 6-2 柴油機(jī)和齒輪泵的安裝 6.3 其他輔助裝置的布局 6.3.1油箱頂面零件的安裝 在 2.6 中油路板的設(shè)計中，油路板板設(shè)計為采用 4×φ8 的螺釘，平板 式安裝在油箱頂面，則需要對油箱頂面焊接帶有安裝螺孔的凸臺，依次定 位和安裝油路板。如圖 6-3 所示。 圖 6-3 油箱頂面上零件的安裝 此外蓄電瓶為了方便給液壓閥提供電力，并且油箱頂面的空間足夠安 裝，蓄電瓶安裝也如圖 6-3。 6.3.2固定支撐機(jī)構(gòu)的安裝 現(xiàn)在試驗臺基本上已經(jīng)成型，結(jié)合試驗臺空間的布置，固定支撐機(jī)構(gòu) 設(shè)計如圖 6-4 所示： 圖 6-4 試驗臺總成 此外，試驗臺經(jīng)常需要移動的，由于總的體積和重量太大，一般需要汽車或者其他行走設(shè)備牽引，因此在試驗臺的前面焊接了兩個鉤。 還有，因為試驗臺需要外接很多不同型號規(guī)格的液壓設(shè)備， 各種液壓設(shè)備的接口也不盡相同，為了方便換接設(shè)備，油路板輸出的端直 角接頭，設(shè)計出很多不同的型號，并在試驗臺上安裝工具箱，來放置這些 快換接頭。 結(jié)論 試驗臺在國內(nèi)的發(fā)展還是比較短的，在國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo) 準(zhǔn)。在整個設(shè)計過程中，很多環(huán)節(jié)都沒有太多的標(biāo)準(zhǔn)可以參考，是通過自 己對移動式液壓泵站的工作條件和所需功能的分析，結(jié)合固定液壓站和其 他液壓設(shè)備來完成總體方案的設(shè)計和結(jié)構(gòu)的計算。完成了液壓控制回路的 設(shè)計。回路管道形式設(shè)計中采用了比較創(chuàng)新的設(shè)計，如采用相對方便和簡 潔的無管集成，用集成的一塊油路板代替繁雜、凌亂的有管集成。設(shè)計成 的移動式液壓泵站滿足絕大多數(shù)野外作業(yè)的礦山機(jī)械、工程機(jī)械等的要求. 此外,更加完善移動式液壓泵站的功能,適應(yīng)不同的情況,在液壓站上設(shè)計了 三條液壓回路滿足多臺設(shè)備同時工作要求, 以及為各條支路出油口提供不 同管徑的接頭,為野外作業(yè)的使用者創(chuàng)造了方便。此外為了防止液壓泵站工 作時由于振動移位，還在上面設(shè)計了固定支撐機(jī)構(gòu)。 當(dāng)然，也存在一些問題，液壓系統(tǒng)的功能還不是十分完善，一些附屬 的功能還不健全。如因體積和布局的限制，沒有在移動式液壓泵站上設(shè)置 在野外作業(yè)很重要的發(fā)電機(jī)。希望液壓站的功能越來越完善，國內(nèi)能制定一整套完整的標(biāo)準(zhǔn)。 致 謝 本論文是在導(dǎo)師XXX的悉心指導(dǎo)下完成的，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（正文，小四號宋體，1.5倍行距，段前段后0行，首行縮進(jìn)2字符。 附 錄 參考文獻(xiàn) [1]徐方.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2007(9)：2-4