液压架车机4吨液压系统设计

液 压 架 车 机 4 吨 液 压 系 统 设 计 目录 第一章 液压传动系统的设计 .2 1.1 明确设计要求 制定基本方案： .2 1.1.1 进行共况分析、确定液压系统的主要参数 .2 1.1.2 工况分析 .2 1.1.3 确定液压缸尺寸以及所需流量 :.3 1.2 制定基本方案、绘制液压系图 .5 1.2.1 确定液压系统方案，拟订液压系统图 .5 1.3 选择液压元件和确定辅助装置 .7 1.3.1 液压泵 .7 1.3.2. 确定油管尺寸 .8 1.3.3 确定油箱容量 .8 1.3.4 计算液压泵需要的电动机功率 .9 1.3.5 液压元件的选择 .9 1.4 计算压力损失和压力阀的调整值 .9 1.4.1 沿程压力损失 .9 1.4.2 局部压力损失 .10 1.4.3 压力阀的调整值 .10 第二章 液压系统的维护、常见故障和故障分析 .11 2.1 维护方面的安全保证措施 .11 2.2 本产品的排除故障的方法 .12 结 论 .13 致 谢 .14 参考文献 .15 1 第 一 章 液 压 传 动 系 统 的 设 计 1.1 明确设计要求 制定基本方案： 设计之前先确定设计产品的基本情况，再根据设计要求制定基本方案。以下列出了 本设计四柱液压升降台的一些基本要求： 1) 主机的概况：主要用途用于家用小型重型设备的起升，便于维修，占地面积小， 适用于室外，总体布局简洁； 2) 主要完成起升与下降重物的动作，速度较缓，液压冲击小； 3) 最大载荷量定为 5 吨，采用四柱式进行升降动作。 4) 运动平稳性好； 5) 人工控制操作，按钮启动控制升降； 6) 工作环境要求：不宜在多沙石地面、木板砖板地面等非牢固地面进行操作，不宜 在有坡度或有坑洼的地面进行操作，不宜在过度寒冷的室外进行操作； 7) 性能可靠，成本低廉，便于移动，无其他附属功能及特殊功能； 1.1.1 进行共况分析、确定液压系统的主要参数 设计任务:设计一个机车车辆液压驾车机5吨液压系统.液压油缸要求:举升质量不小于5吨,油 缸最大工作高度1200mm, 最小高度760mm780mm,升举速度500mm/min,缸径80-200mm.系 统要求:举升机构有四根油缸组成,在长时间(24小时)静止支撑状下,油缸不得因泄露而明 显自行下滑.动作要求:四缸联动,至少前两缸联动,后两缸联动.机车自重为0.51吨。 1.1.2 工况分析 （1） 运动参数分析： 根据主机的要求画出动作循环图。 2 本次设计的是由液压驱动的普通式四柱汽车举升机。它的结构主要包括以下几个部 分：立柱、承车跑板、横梁。普通式四柱汽车举升机的举升机构的传动系统是由液压系 统来驱动和控制的，由承车跑板下安装的液压油缸来推动连接立柱与横梁的钢丝绳，使 横梁上安装的大滚轮沿立柱滚动，实现承车跑板的上下移动。 （2） 动力参数分析： 系统是匀速运动所以所受负载为 F F= f + F1 +F 负 +F2 f为动摩擦阻力，f = K x F 2 ,取 K = 0.1 F1为密封阻力, F 1 = 0.1 x F2 F 负 四个液压缸所承受的最大重量为 5 吨 = 49000N F2液压缸的自重，取 1 吨=9800N F=60760N 每个缸平均所受的最大负载：F max= F /4=15190N 1.1.3 确定液压缸尺寸以及所需流量: （1）工作压力的确定: 根据表 1-1 按负载选执行元件的工作压力 负载 F(N) 5000 5000- 10000 10000- 20000 20000- 30000 30000- 50000 50000 缸工作压 力 P/MPa 0.8-1 1.5-2 2.5-3 3-4 4-5 5-7 3 按最大负载选 Pmax=3MPa （2）根据负载和工作压力的大小确定 D， 液压缸无杆腔的有效面积 A1=Fmax/ Pmax =5.06x10-3M2 液压缸内径 D= pFmax/40.080M 根据表 1-2 液压缸内径系列 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：括号内数值为非优先选用者 故选 D= 80m m ,符合设计要求 （3）确定活塞杆直径 d 由 =d/D，得 d=D 根据表 1-3 系数 的推荐表 工作压力 P/MPa 受力情况 5 57 7 活塞杆受拉力 0.30.45 活塞杆受压力 0.50.55 0.60.7 0.7 因此选 0.55 d=D= 44 m m 根据表 1-4 活塞杆直径尺寸系列 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 故选 d= 45m m （4）缸径、杆径取标准后的有效面积 无杆腔有效工作面积：A 1=D 2/45.024x10 -3M2 活塞杆面积： A 3=d 2/4= 1.590 x10-3M2 有杆腔有效工作面积：A 2= A1- A3= 3.434x10-3M2 （5）确定液压缸所需的流量： （1） 匀速上升 q1=A1v= 2.512 L/min （2） 匀速下降 q2=A2v=1.717 L/min （6） 液压缸的校核： 1）活塞杆稳定性验算 稳定条件 FF K/nk nk稳定安全系数 nk=24 按不受偏心负载： FK=n 2EIP/L2 IP活塞杆截面二次极矩，单位为 m4 E 活塞杆材料弹性摸量，对钢材 E=2.1x1011Pa n末端系数，n 取 0.25 L活塞杆计算长度 L=670mm 对于实心杆 IP= d4/64 =2.01x10-7 M4 FK= 231700 N 取 nk=2 FK/nk= 115850 N 因 F= 15190N 因此活塞杆能够稳定运行 1.2 制定基本方案、绘制液压系图 5 1.2.1 确定液压系统方案，拟订液压系统图 （1）确定执行元件的类型 （2）换向方式的确定 （3）调速方式的选择 （4）同步方式的选择 （5）平衡方式的选择 （6）供油方式的选择 （7） 自锁方式的选择 6 1.3 选择液压元件和确定辅助装置 1.3.1 液压泵 （1）泵的工作压力的确定 泵的工作压力可按缸的工作压力加上管路和元件的压力损失来确定，所以要 到求出系统压力损失后，才能最后确定。 取P=0.51.2MPa，现取P=0.8MPa。 泵的工作压力 Pb初定： Pb=P+P =3.8 MPa 式中 P液压泵的工作压力 P系统的压力损失 （2）泵的流量确定 由于液压缸为匀速上升,匀速下降 匀速上升时 q1=2.512 L/min 匀速下降时 q2=1.717 L/min 所以取匀速上升时泵应供油量 qb=Kq1 =1.3x2.512 =3.2656L/min 式中 K 为系统的泄露系数，一般取 K=1.11.3，此处取 1.3。 故选用柱塞泵。 齿轮泵 结构简单，价格便 宜 高转速低扭矩的回 转运动 叶片泵 体积小，转动惯量 小 高转速低扭矩动作 灵敏的回转运动 摆线齿轮泵 体积小，输出扭矩 大 低速，小功率，大 扭矩的回转运动 轴向柱塞泵 运动平稳、扭矩大、 转速范围宽 大扭矩的回转运动 7 径向柱塞泵 转速低，结构复杂， 输出大扭矩 低速大扭矩的回转 运动 1.3.2. 确定油管尺寸 （1) 油管内径的确定 d= (4q/v) 1/2 q=3.2656L/min=0.0544L/s=5.44x10-5 M3/s = 91 mm V=0.0083 （2)按标准选取油管 对应管子壁厚 16.m 可按标准选取胶管。 1.3.3 确定油箱容量 本设计为中压系统，油箱有效容量可按照泵每分钟内公称流量的 57 倍来确定。 V=q b 选 5 。 v=5x5.44x10-5 M3/s x60 = 16.32L 1.3.4 计算液压泵需要的电动机功率 匀速上升时泵的调整压力为 3.8MPa，流量为 3.2656L/min,取其效率为 =0.85 则所需电动机功率 P=Pb qb/ =3.8x106x3.2656/0.85x60 x1000= 243.3 KW 按标准选择电动机型号为 其额定功率 243.3 kw 8 1.3.5 液压元件的选择 1.4 计算压力损失和压力阀的调整值 1.4.1 沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统采用 N32 液压油。室温为 20时， =1.0 x10-4m2/s, 所以有；Re 为雷诺数，Re=vd/ =3x6x10-3/10 x10-5=1802300,管中为层流，则阻力系数 =75/Re=75/180=0.42,若取进、出油管长度均为 2m,油液的密度为 =890Kg/m3,则其进、出 油路上的沿程压力损失为 P 1= v2=0.42X X X32=5.61x105Pa=0.561Mpadl61089 常用管路的允许流速 名称 流速/（ m3/s） 液压泵吸油管 0.61.2 压油管中，低压 24 压油管高压 56 回油管 1.52 阀内通道和缩口等 6 安全阀口或溢流阀口 30 1.4.2 局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前 者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10，即 P 2=10P 1=0.0481MPa;而 后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为 qn和 Pn,则通过 阀的流量为 q 时的阀的压力损失 Pv=Pn(q/q n)2 因为 GE 系列 10mm 通径的阀的额定流量为 63L/min，叠加阀 10mm 通径系列的额定流 量为 30 L/min,而在本系统中通过每一个阀 9 的最大流量仅为 4.16 L/min,所以通过整个阀的压力损失很小，且可以忽略不计。 故总的压力损失P=P 1+P 2=0.561+0.0561=0.62MPa 原设P=0.8MPa,因为 0.62 比 0.8 小，所以液压元件及辅助装置满足要求可以选 用。应用计算出来的结果来确定系统中压力的调整值。 1.4.3 压力阀的调整值 叶片泵系统中卸荷阀的调整值应该满足匀速上升的要求，保证叶片泵向系统供油， 因而卸荷阀的调整值应略大于匀速上升时泵的供油压力。 Pb=F/A1+P=1.519x10 -2/6361.73x10-6+0.62=3MPa 所以卸荷阀的调整压力应取 3.1MPa 为宜。 溢流阀的调整压力应大于调定压力 0.30.5MPa，所以取溢流阀调定压力为 3.5Mpa。