（终稿）采用单向顺序阀的平衡回路实验装置设计（全套完整有CAD）

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滤油器的类型选择通径，通径的线隙式滤油器，将其安装于泵的吸油口处，且需低于最低油位面以下。空气滤清器此次设计的装置选用的空气滤清器见后章节中的油箱结构设计。液位计此次设计的装置，选择的是带有温度计的液位计，螺钉中心距为，型号为，见后章节中的油箱结构设计。液压站设计机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。此次设计为集中式，即单独设置个液压站。液压站是有液压油箱液压泵装置动力源及液压控制装置三大部分组成。.液压泵装置液压泵装置包括不同类型的液压泵驱动电机及其它们之间的联轴器等。液压泵的作用是将原动机的机械能转化为液压能，驱动电机的作用是驱动液压泵，联轴器起到连接电动机和液压泵。液压泵安装方式液压泵装置包括不同类型的液压泵驱动电机及其它们之间的联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。此设计考虑到实验室应用，故选择立式安装。立式安装的优点是占地面积小结构紧凑噪声低且便于收集漏油，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，在中小功率液压站中被广泛应用。液压泵设计选型.确定液压泵的工作压力由液压系统的工况分析知，执行元件液压缸的最大工作压力.，考虑到正常工作中进油管路有定的压力损失，初算时简单系统可取，复杂系统取，本例可取。按如下公式计算得.考虑到定的压力贮备量和泵的寿命，因此泵的额定压力应满足。其中，中低压系统取最小值，高压系统取最大值。在本例中取可.。.确定液压泵的流量多液压缸同时动作，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸所需的最大流量，并考虑系统的漏损和液压泵磨损后容积效率的下降，即.系统泄漏系数，般取此处可取.同时动作的液压缸的最大总流量，即同时动作各执行元件所需流量之和的最大值。液压泵的选型根据以上计算的和查阅相关手册，现选用常用的系列叶片泵，该泵的基本参数为额定压力为.，转速为，公称排量为零压力时流量为，额定压力下流量为，容积效率大于，总效率大于，驱动功率输入功率为.，重量为.。当选用的驱动电机时，验算泵的流量按下式计算.即，经验算满足要求。驱动电机选型电机的型号应该与液压泵相匹配，驱动液压泵所需的功率可按下式计算.计算得因此，根据所计算的参数，选取常用的封闭式三相异步电机，其满载转速为，同步转速为，额定功率为.，效率螺纹连接锥销连接还必须锁紧。本次设计液压缸几乎没有振动，缸径也不大，整体式结构则显示出其结构简单方便的优越性，故活塞和活塞杆可设计为体的。.活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆和端盖导向套的结构，以及密封防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向，也可以做成与端盖分开的导向套结构。虽然分离式的导向套在应用中更为广泛，也便于导向套磨损后的更换，但本设计只在实验室使用，为了使结构简单，结构更加紧凑，将其设计成端盖整体式直接导向。即缸盖本身又是活塞的导向套，此时缸盖最好选用铸铁。.密封装置和防尘装置的选择活塞与缸筒壁间的密封，是液压缸中最重要的密封，其密封性能的好坏，直接影响液压缸的工作性能。漏油是液压系统的主要弊病之，采用密封装置来防止漏油是最有效和最主要的方法。漏油不仅会降低系统的容积效率，使系统发热，而且元件外部泄露的液压油还会弄脏设备，污染环境。密封又不宜过紧，过紧虽能有效降低漏油的可能性，但是由于活塞与缸筒间存在相对运动，属于动密封，过紧则会引起很大的摩擦，降低机械效率和密封件的寿命。故此设计综合以上因素最终确定活塞与缸筒和活塞杆间的密封装置选择型密封圈进行密封。在活塞杆与缸盖的密封处，由于活塞杆往复运动经常与外界接触，所以还应考虑增加防尘装置，此处可以选择无骨架的防尘圈。.液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构液压缸进出油口的连接等。液压缸的安装形式根据安装位置及工作要求的不同，液压缸的安装形式分为长螺栓安装脚架安装法兰安装和耳环安装等。本系统设计的液压缸外部无负载，只做观察使用，可采用底面脚架的安装形式，并将液压缸的安装脚架加工为体，使结构更为紧凑。液压缸进出油口形式及大小的确定此处液压缸无专用的排气装置，故进出油口应设在液压缸的最高处，以便于空气能首先从液压缸排出。进出油口形式的般选用螺孔连接。表.为压力小于的小型系列单杆液压缸螺孔连接油口安装尺寸表，参考缸体内径，可得出进出油口连接螺纹尺寸为.。表.单杆液压缸油口安装尺寸缸体内径进出油口液压缸主要零件的材料和技术要求液压缸主要零件如缸体活塞活塞杆缸盖等，材料和技术要求具体见附录中的零件图。液压缸所需流量计算此设计给定的工作速度范围为，即，则缸的流量如下计算工作缸所需最大流量.负载缸所需最大流量.同时动作的液压缸的最大总流量控制元件选型液压控制装置是对系统中流体的压力流量及流动方向进行控制和调节的装置。考虑到此设计的液压系统最高工作压力均小于.，故选用由广州机床研究所开发研制的系列液压阀，此系列阀为中低压液压元件，额定压力为，具有较大的通流能力。各类阀规格型号根据系统的最高压力不超过.和通过阀的实际流量如下式.计算出为.为依据，从产以上三个式子得出内径为.上式中液压缸的工作腔压力.液压缸的回油腔压力背压力，背压的经验选取由于此设计为简单的低压系统，故取值范围为，此处可取.工作缸无杆腔的有效面积工作缸有杆腔的有效面积液压缸内径或活塞直径活塞杆直径，杆径比般按表.选取，此处取.液压缸的最大外负载，取液压缸的机械效率，般取，此处选取.由以上数据计算得出.，圆整后，查相关资料，得到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。液压缸内径活塞杆直径。表.液压缸内径与活塞杆直径的关系按机床类型选取按液压缸工作压力选取机床类别工作压力磨床及研磨机床插床拉床刨床.钻镗车铣床.其他.对于选定后液压缸内径，必须进行最小稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积，必须保证大于最小稳定速度的最小有效面积，即其中为流量阀的最小稳定流量，般从选定流量阀的产品样本中查得为液压缸的最低工作速度，此次设计要求的速度范围为，故取，即为每秒六十分之米。如果液压缸节流腔的有效工作面积不大于计算所得的最小有效面积，则说明液压缸不能保证最小稳定速度，此时必须增大液压缸的内径，以满足速度稳定的要求。.液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件计算。液压缸的壁厚通常是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计液压缸采用无缝钢管，即属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式.计算.式中液压缸壁厚液压缸内径试验压力，般取最大工作压力的倍缸筒材料的许用应力此设计的缸体选用高强度铸铁，则此时许用应力。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在安装变形等问题引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。对于此设计即为低压系统，故可选液压缸壁厚。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径，式中值应按无缝钢管标准，或按有关标准圆整为标准值。估计算出可取液压缸外径。.液压缸工作行程的确定由于此次设计的是实验台装置，故活塞杆外部般不受外力，活塞杆的运动动作只是为了便于观察，参考活塞杆移动速度及表.，选取液压缸工作行程。表.液压缸活塞行程系列活塞理论动作时间为。液压缸动作时间过于太长，浪费资源，时间太短则不利于观察实验现象，此时间相对比较合理。.缸盖厚度的确定此设计选用的液压缸为单活塞杆双作用缸，缸底无油孔，其有效厚度按强度要求可用式.进行近似计算。发热对主机的影响等诸多突出优点，在现代机床及其它工业生产设备中被广泛采用。液压站按照动力源与控制装置是否安装在起，可分为整体式液压站和分离式液压站。个液压系统能否可靠有效地运行，在很大程度上取决于液压站结构选型是否合理及设计质量的优劣，后续设计时必须给予足够重视。液压系统的设计具体的流程包括明确系统的设计分析系统工况确定主要参数拟定液压系统原理图选择液压元件验算液压系统性能绘制工作图编制技术文件。.系统工况分析负载分析和运动分析统称为液压系统的工况分析，它是确定液压系统主要参数的基本依据。工况分析就是分析每个液压元件在各自工作循环中的负载和速度随时间或位移的变化规律，并用负载循环图和运动循环图加以表示，以便了解运动过程的本质。对于此题目设计的实验台装置运动动作较为简单，这两种图均可省略。此题涉及到的液压执行元件的外负载包括工作负载摩擦负载惯性负载三类，其中摩擦负载惯性负载在此可忽略不计，故液压缸的外负载即为工作负载。其中的工作负载为负负载与运动方向相同而助长运动的负载。此装置机构最终是要在实验室里使用，根据原理等分析可定义其系统的最高工作压为.外负载为回路动作速度范围。.系统方案确定.确定供油方式及动力系统此次设计的装置在实验室为观察现象而使用，速度般较低，从节省能量，减少发热等方面考虑，采用定量泵供油。动力由常用的三相异步电机提供，通用性更好，便于使用与维护。.执行机构执行机构多而复杂，此次设计仅为观察平衡回路现象变化，故可以选择简单的单作用活塞杆液压缸。.压力等变换方式本系统采用三位四通电磁换向阀，利用其阀芯机能的特点实现换向及液压缸的进与退。.能源装置泵的类型叶片泵具有流量均匀，压力脉动小，运转平稳，噪声小，结构紧凑，体积小，重量轻，排量大等优点。在工程机械船舶压铸和冶金设备中得到广泛应用。工作原理主要是当叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内圆上。两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转周时，完成两次吸油与排油。双作用叶片泵转子旋转周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和两次压油，双作用叶片泵可用作定量泵。定量泵可以满足回路要求，故泵可选用双作用叶片泵。.平衡回路实验装置功能原理设计平衡回路概述为了防止立式放置的液压缸活塞，因为垂直运动工作部件的重力而自行下滑，或在工作部件下行时速度失控这种现象发生，往往在液压系统中设置能产生定背压的液压元件，以保证活塞在任意位置上被锁定，并且可以控制工作部件的下落速度，这样的液压回路称为平衡回路。平衡回路在工程机械起重机械以及些具有垂直运动部件的场合得到广泛应用。其作用就是防止立式安装的液压缸受负载力或重力的作用自行下落，或者下落时出现超速失控现象等，它对于保证液压系统的安全性等方面起到了重要作用。单向顺序阀平衡回路分析顺序阀与单向阀组合成单向顺序阀起到平衡阀的作用。.研究意义本次毕业设计是机械设计制造及其自动化专业学生在完成机械设计液压与气压传动等课程理论教学以后所进行的重要的实践教学环节。本课题的学习目的在于学生综合使用液压与气压传动等专业课程的理论知识和生产实践知识，