液壓架車機(jī)4噸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、液 壓 架 車 機(jī) 4 噸 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 目錄 第一章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .2 1.1 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案： .2 1.1.1 進(jìn)行共況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) .2 1.1.2 工況分析 .2 1.1.3 確定液壓缸尺寸以及所需流量 :.3 1.2 制定基本方案、繪制液壓系圖 .5 1.2.1 確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖 .5 1.3 選擇液壓元件和確定輔助裝置 .7 1.3.1 液壓泵 .7 1.3.2. 確定油管尺寸 .8 1.3.3 確定油箱容量 .8 1.3.4 計(jì)算液壓泵需要的電動(dòng)機(jī)功率 .9 1.3.5 液壓元件的選擇 .9 1.4 計(jì)算壓力損失和壓

2、力閥的調(diào)整值 .9 1.4.1 沿程壓力損失 .9 1.4.2 局部壓力損失 .10 1.4.3 壓力閥的調(diào)整值 .10 第二章 液壓系統(tǒng)的維護(hù)、常見(jiàn)故障和故障分析 .11 2.1 維護(hù)方面的安全保證措施 .11 2.2 本產(chǎn)品的排除故障的方法 .12 結(jié) 論 .13 致 謝 .14 參考文獻(xiàn) .15 1 第 一 章 液 壓 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 1.1 明確設(shè)計(jì)要求 制定基本方案： 設(shè)計(jì)之前先確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的基本情況，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定基本方案。以下列出了 本設(shè)計(jì)四柱液壓升降臺(tái)的一些基本要求： 1) 主機(jī)的概況：主要用途用于家用小型重型設(shè)備的起升，便于維修，占地面積小， 適用于室外，總體

3、布局簡(jiǎn)潔； 2) 主要完成起升與下降重物的動(dòng)作，速度較緩，液壓沖擊小； 3) 最大載荷量定為 5 噸，采用四柱式進(jìn)行升降動(dòng)作。 4) 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好； 5) 人工控制操作，按鈕啟動(dòng)控制升降； 6) 工作環(huán)境要求：不宜在多沙石地面、木板磚板地面等非牢固地面進(jìn)行操作，不宜 在有坡度或有坑洼的地面進(jìn)行操作，不宜在過(guò)度寒冷的室外進(jìn)行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移動(dòng)，無(wú)其他附屬功能及特殊功能； 1.1.1 進(jìn)行共況分析、確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 設(shè)計(jì)任務(wù):設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)車車輛液壓駕車機(jī)5噸液壓系統(tǒng).液壓油缸要求:舉升質(zhì)量不小于5噸,油 缸最大工作高度1200mm, 最小高度760mm780mm,升舉速

4、度500mm/min,缸徑80-200mm.系 統(tǒng)要求:舉升機(jī)構(gòu)有四根油缸組成,在長(zhǎng)時(shí)間(24小時(shí))靜止支撐狀下,油缸不得因泄露而明 顯自行下滑.動(dòng)作要求:四缸聯(lián)動(dòng),至少前兩缸聯(lián)動(dòng),后兩缸聯(lián)動(dòng).機(jī)車自重為0.51噸。 1.1.2 工況分析 （1） 運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析： 根據(jù)主機(jī)的要求畫出動(dòng)作循環(huán)圖。 2 本次設(shè)計(jì)的是由液壓驅(qū)動(dòng)的普通式四柱汽車舉升機(jī)。它的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部 分：立柱、承車跑板、橫梁。普通式四柱汽車舉升機(jī)的舉升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由液壓系 統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制的，由承車跑板下安裝的液壓油缸來(lái)推動(dòng)連接立柱與橫梁的鋼絲繩，使 橫梁上安裝的大滾輪沿立柱滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)承車跑板的上下移動(dòng)。 （2） 動(dòng)力參

5、數(shù)分析： 系統(tǒng)是勻速運(yùn)動(dòng)所以所受負(fù)載為 F F= f + F1 +F 負(fù) +F2 f為動(dòng)摩擦阻力，f = K x F 2 ,取 K = 0.1 F1為密封阻力, F 1 = 0.1 x F2 F 負(fù) 四個(gè)液壓缸所承受的最大重量為 5 噸 = 49000N F2液壓缸的自重，取 1 噸=9800N F=60760N 每個(gè)缸平均所受的最大負(fù)載：F max= F /4=15190N 1.1.3 確定液壓缸尺寸以及所需流量: （1）工作壓力的確定: 根據(jù)表 1-1 按負(fù)載選執(zhí)行元件的工作壓力 負(fù)載 F(N) 5000 5000- 10000 10000- 20000 20000- 30000 3000

6、0- 50000 50000 缸工作壓 力 P/MPa 0.8-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 5-7 3 按最大負(fù)載選 Pmax=3MPa （2）根據(jù)負(fù)載和工作壓力的大小確定 D， 液壓缸無(wú)桿腔的有效面積 A1=Fmax/ Pmax =5.06x10-3M2 液壓缸內(nèi)徑 D= pFmax/40.080M 根據(jù)表 1-2 液壓缸內(nèi)徑系列 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：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用者 故選 D= 80m m

7、,符合設(shè)計(jì)要求 （3）確定活塞桿直徑 d 由 =d/D，得 d=D 根據(jù)表 1-3 系數(shù) 的推薦表 工作壓力 P/MPa 受力情況 5 57 7 活塞桿受拉力 0.30.45 活塞桿受壓力 0.50.55 0.60.7 0.7 因此選 0.55 d=D= 44 m m 根據(jù)表 1-4 活塞桿直徑尺寸系列 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 4 故選 d= 45m m （4）缸徑、桿徑取標(biāo)準(zhǔn)后的有效面

8、積 無(wú)桿腔有效工作面積：A 1=D 2/45.024x10 -3M2 活塞桿面積： A 3=d 2/4= 1.590 x10-3M2 有桿腔有效工作面積：A 2= A1- A3= 3.434x10-3M2 （5）確定液壓缸所需的流量： （1） 勻速上升 q1=A1v= 2.512 L/min （2） 勻速下降 q2=A2v=1.717 L/min （6） 液壓缸的校核： 1）活塞桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 穩(wěn)定條件 FF K/nk nk穩(wěn)定安全系數(shù) nk=24 按不受偏心負(fù)載： FK=n 2EIP/L2 IP活塞桿截面二次極矩，單位為 m4 E 活塞桿材料彈性摸量，對(duì)鋼材 E=2.1x1011Pa n末端系

9、數(shù)，n 取 0.25 L活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度 L=670mm 對(duì)于實(shí)心桿 IP= d4/64 =2.01x10-7 M4 FK= 231700 N 取 nk=2 FK/nk= 115850 N 因 F= 15190N 因此活塞桿能夠穩(wěn)定運(yùn)行 1.2 制定基本方案、繪制液壓系圖 5 1.2.1 確定液壓系統(tǒng)方案，擬訂液壓系統(tǒng)圖 （1）確定執(zhí)行元件的類型 （2）換向方式的確定 （3）調(diào)速方式的選擇 （4）同步方式的選擇 （5）平衡方式的選擇 （6）供油方式的選擇 （7） 自鎖方式的選擇 6 1.3 選擇液壓元件和確定輔助裝置 1.3.1 液壓泵 （1）泵的工作壓力的確定 泵的工作壓力可按缸的工作壓力加上

10、管路和元件的壓力損失來(lái)確定，所以要 到求出系統(tǒng)壓力損失后，才能最后確定。 取P=0.51.2MPa，現(xiàn)取P=0.8MPa。 泵的工作壓力 Pb初定： Pb=P+P =3.8 MPa 式中 P液壓泵的工作壓力 P系統(tǒng)的壓力損失 （2）泵的流量確定 由于液壓缸為勻速上升,勻速下降 勻速上升時(shí) q1=2.512 L/min 勻速下降時(shí) q2=1.717 L/min 所以取勻速上升時(shí)泵應(yīng)供油量 qb=Kq1 =1.3x2.512 =3.2656L/min 式中 K 為系統(tǒng)的泄露系數(shù)，一般取 K=1.11.3，此處取 1.3。 故選用柱塞泵。 齒輪泵 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便 宜 高轉(zhuǎn)速低扭矩的回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 葉片

11、泵 體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 小 高轉(zhuǎn)速低扭矩動(dòng)作 靈敏的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 擺線齒輪泵 體積小，輸出扭矩 大 低速，小功率，大 扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 軸向柱塞泵 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩大、 轉(zhuǎn)速范圍寬 大扭矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 7 徑向柱塞泵 轉(zhuǎn)速低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 輸出大扭矩 低速大扭矩的回轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng) 1.3.2. 確定油管尺寸 （1) 油管內(nèi)徑的確定 d= (4q/v) 1/2 q=3.2656L/min=0.0544L/s=5.44x10-5 M3/s = 91 mm V=0.0083 （2)按標(biāo)準(zhǔn)選取油管 對(duì)應(yīng)管子壁厚 16.m 可按標(biāo)準(zhǔn)選取膠管。 1.3.3 確定油箱容量 本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)，油箱有效容量可按照泵每分鐘內(nèi)公稱流量

12、的 57 倍來(lái)確定。 V=q b 選 5 。 v=5x5.44x10-5 M3/s x60 = 16.32L 1.3.4 計(jì)算液壓泵需要的電動(dòng)機(jī)功率 勻速上升時(shí)泵的調(diào)整壓力為 3.8MPa，流量為 3.2656L/min,取其效率為 =0.85 則所需電動(dòng)機(jī)功率 P=Pb qb/ =3.8x106x3.2656/0.85x60 x1000= 243.3 KW 按標(biāo)準(zhǔn)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 其額定功率 243.3 kw 8 1.3.5 液壓元件的選擇 1.4 計(jì)算壓力損失和壓力閥的調(diào)整值 1.4.1 沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用 N32 液壓油。室溫為 20時(shí)， =1.0 x10-4

13、m2/s, 所以有；Re 為雷諾數(shù)，Re=vd/ =3x6x10-3/10 x10-5=1802300,管中為層流，則阻力系數(shù) =75/Re=75/180=0.42,若取進(jìn)、出油管長(zhǎng)度均為 2m,油液的密度為 =890Kg/m3,則其進(jìn)、出 油路上的沿程壓力損失為 P 1= v2=0.42X X X32=5.61x105Pa=0.561Mpadl61089 常用管路的允許流速 名稱 流速/（ m3/s） 液壓泵吸油管 0.61.2 壓油管中，低壓 24 壓油管高壓 56 回油管 1.52 閥內(nèi)通道和縮口等 6 安全閥口或溢流閥口 30 1.4.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭

14、的壓力損失和通過(guò)液壓閥的局部壓力損失，前 者視管道具體安裝結(jié)構(gòu)而定，一般取沿程壓力損失的 10，即 P 2=10P 1=0.0481MPa;而 后者則與通過(guò)閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為 qn和 Pn,則通過(guò) 閥的流量為 q 時(shí)的閥的壓力損失 Pv=Pn(q/q n)2 因?yàn)?GE 系列 10mm 通徑的閥的額定流量為 63L/min，疊加閥 10mm 通徑系列的額定流 量為 30 L/min,而在本系統(tǒng)中通過(guò)每一個(gè)閥 9 的最大流量?jī)H為 4.16 L/min,所以通過(guò)整個(gè)閥的壓力損失很小，且可以忽略不計(jì)。 故總的壓力損失P=P 1+P 2=0.561+0.0561=0.62MPa 原設(shè)P=0.8MPa,因?yàn)?0.62 比 0.8 小，所以液壓元件及輔助裝置滿足要求可以選 用。應(yīng)用計(jì)算出來(lái)的結(jié)果來(lái)確定系統(tǒng)中壓力的調(diào)整值。 1.4.3 壓力閥的調(diào)整值 葉片泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)整值應(yīng)該滿足勻速上升的要求，保證葉片泵向系統(tǒng)供油， 因而卸荷閥的調(diào)整值應(yīng)略大于勻速上升時(shí)泵的供油壓力。 Pb=F/A1+P=1.519x10 -2/6361.73x10-6+0.62=3MPa 所以卸荷閥的調(diào)整壓力應(yīng)取 3.1MPa 為宜。 溢流閥的調(diào)整壓力應(yīng)大于調(diào)定壓力 0.30.5MPa，所以取溢流閥調(diào)定壓力為 3.5Mpa。