1、一: 毕业设计的内容: 内容:设计液压振动阀在线检测试验台的机械系统,液压试验台的整体结构设计与安装,达到 设计的要求.可以从以下方面论述: 1. 课题的调研。资料的获取。有关知识的准备等； 2. 理论分析，计算机建模，方案论证， 3. 系统方案设计，原理图。电路图。装配图。零件图设计 4. 实验系统，实验设计、实验分析、硬件设计。设计样机 二毕业设计的要求与数据 要求：液压额定流量 266L/min，系统最高压力 31.5MPa 液压试验台的机械整体结构设 计。利用 CAXA 等工具软件设计相应的液压振动阀在线检测试验台机械系统，要求安装、 使用方便，并绘制机械零件图、装配图。涉及以下方面：
2、对于系统方案设计、原理图。 装配图、零件图、施工组织的要求和主要技术指标；对于电路图设计，给出电路的输 入和输出参数。 三毕业论文应完成的任务： 3 液压额定流量 266L/min，系统最高压力 31.5MPa 液压试验台的机械整体结构设计。 例如对于理论分析，计算机建模或者设计方案的工作任务；对于系统方案的设计、原 理图、电路图、装配图、零件图设计的工作任务。以及对于实验设计、实验系统、实 验分析等工作任务。 对于纯机械类课题，绘图工作量折合 A0 图纸 3 张以上，其中必须包括含两张 A3 以上 的计算机绘图图纸。 I 宁 毕业设计(论文) 液压振动阀在线检测试验台的机械系统设计总体设计
3、所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 摘 要 由于液压技术优于传统的电力驱动而广泛使用，为液压设备提供液压动力的 移动式试验台的重要性也凸显出来，由于其功能强大，可移动性而很受欢迎。设 计通过对移动式试验台具体工况的分析，确定试验台总体方案的设计，并且对试 验台的液压系统，动力系统，行走机构，机架分别设计。确定每个部分详细的方 案，并完成机构的设计，详细计算或 选择零件的尺寸规格，对重要零件进行强 度校核。通过对移动式试验台 的详细设计，使其满足了使用者的要求，同时对 不同压力和流量的液压设备提供液压动力。 关键字：无管集成；试验台；移动式 III Abstract Being
4、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 wel
5、come. 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 walki
6、ng 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 sa
7、tiate 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 IV 目 录 前言.6 1 设计概论.7 2 液压系统的设计.8 2.1 设计要求8 2.2 分析系统工况，确定主要参数8 2.3 草拟
8、出系统原理图，确定控制形式10 2.5.2 液压介质的选择13 2.5.3 液压阀类元件的选择13 2.6 油路板的设计14 2.6.1 控制阀的布置14 2.6.2 孔径的确定14 2.6.3 油路板的安装形式15 2.7 油箱的设计15 2.8 其它辅助液压装置的设计选择20 2.8.1 滤油器20 2.8.2 管件和管接头20 3 动力系统的设计.23 3.1 动力系统的设计23 3.2 柴油机型号的选择24 4 机架的设计.25 5 其他辅助机构设计.26 5.1 行走机构26 5.2 蓄电瓶26 5.3 固定支撑机构26 6 装配总成.27 6.1 油箱的安装27 6.2 液压泵和柴
9、油机的安装和布局27 6.3 其他辅助装置的布局28 6.3.1 油箱顶面零件的安装28 6.3.2 固定支撑机构的安装28 结论.30 致 谢.31 参考文献.32 5 前言 液压传动相对于机械传动来说是一种新技术,液压装置由于在同等体 积下，能产出 比电气装置更多的动力，液压系统中的压力可以比电枢磁场 中的磁力大 3040 倍。 工作比较平稳，易于实现快速启动，制动和频繁的 换向。能在大范围内实现无级调速， 易于实现自动化和过载保护等优点， 但是也有一些缺点，比如不能保证严格的传动比 工作中有很大能量损失， 和泄漏等。虽然液压控制出现的时间并不长，但是在在机械 传动中液压装 置广泛采用，特
10、别是在一些大型机械和移动式机械中，在某些领域，液 压 已经是独树一帜1。 所以，近年来，由于液压技术的优点，液压技术日益普及以及应用范 围的扩大， 越来越多的机械采用液压传动。特别在一些需要大功率，传输 大动力的矿山机械，工 程机械等中广泛使用。但是采用液压传动，必须要 有油箱，动力源装置等配套装置， 对于一些小型设备中，如液压钻机等， 专门设计这些配套装置，会造成体积和重量的 庞大，使用不方便，设计成 本也会太高，这时候就需要专门的设备为这些液压设备提 供液压动力，这 就是试验台。 移动式试验台是专门为矿山机械，工程机械等野外作业时提供液压 动力的机械， 它能根据不同机械的压力和流量要求，调
11、节压力和流量，并 且可以同时为几台设备提 供动力。它具有自己独立的油箱，相关的液压控 制系统，行走机构等。 由于试验台的作用越来越大，但是现在国内对移动式试验台的设 计还没有统一的 标准，在这些方面还比较欠缺相关的经验，于是本课题就 应运而生。本课题主要设计 液压控制回路，以及回路管道形式，以及其他 附属辅助装置。 6 1 设计概论 液压装置按其总体配置分为分散配制型和整体配置型两种主要结构类 型，而集中 配置型即为通常所说的试验台2。 集中配置变液压装置通常是将系统后执行器安放在主机上，而将液压 泵及驱动电 动机，辅助元件等独立安装在主机之外，即集中设置试验台， 按照操作执行器的液压 控制装
12、置（液压控制阀及其安装的路板式油路块等 连接体的统称）的安装位置及试验 台的功能，又可进一步将试验台分为动 力型试验台和复合型试验台两种结构类型。执 行器及操纵控制阀等散装在 主机各适当位置上的动力型试验台，其形态较为简单。它 主要由液压泵及 其驱动电动机，油箱及其附件。少数必要的压力控制阀等组成，因此 经常 称之为试验台，主要的功能是为液压执行器提供一定压力的流量的油液， 而系 统的控制任务主要由散装在主机各处的控制阀来提供3。 液压系统是试验台的最主要系统，液压系统的设计也就是我们设计的 关键，它包 含了液压控制回路形式的设计，液压元件的选择等。 动力系统是试验台的重要系统，它是液压系统的
13、辅助，为液压系统提 供动力源。 移动式试验台由于在野外作业，电力供应肯定不方便，所以肯 定考虑使用功率大，移 动方便的柴油机。 除了这两大系统之外，还要一些辅助设备需要设计，为了液压系统和 传动系统的 放置何安装，需要设计机架。还有，为了方便试验台的移动， 需要设计行走系统等。 移动式试验台的设计主要是以下几个方面： 1. 液压系统的总体方案、回路形式的设计。 2. 动力系统的总体设计、传动形式的设计。 3. 机架以及行走机构的设计。 7 2 液压系统的设计 2.1 设计要求 液压系统的设计一般泛指液压传动系统的设计。由于传动传动系统和液压控制系 统从结构上和工作原理而言并无本质上的差别。通常
14、所说的液压系统设计。皆指液压 传动系统的设计。 液压系统的设计与主机的设计是紧密联系的。当从必要性、可行性和经济也几方 面对机械、电气、液压和气动等传动形式进行另而比较和论证。 决定应用液压传动之 后二者往往同时进行。所设计的液压系统首先应满足主机的拖动循环要求。其次还 应符合结构组成简单、体积小重量轻、工 作安全可靠、使用维护方便经济性好等公认 的设计原则4 。 前面已经确定，移动式试验台主要用于野外作业，为野外的工程采矿 等，为机械 提供液压动力，工作环境通常都是在野外，矿区等条件较差的 地方，这些地方常常尘 埃很多，环境温度不定，可能在2050 0 C 之间， 由于可以外接不同的设备，有
15、时 就需要换接设备，所以必须要有卸荷功能。 它是采用柴油机为其提供动力源，对于移 动式的试验台就必须考虑要在满 足液压设备的压力等情况下重量要轻，外形尺寸也要 尽量紧凑，体积小， 以适于移动。 由于设计着眼点的不同。所以液压系统的设计至今尚未确立公认的统 一步骤，实 际设计工作中，往往是将追求效能和追求日全二者结合起来， 并按图 2-1 所示内容 与流程来设计液压系统、但由于各类主机对系统的要 求的不同及设计者经验的多寡。 图中有些内容与步骤可以省略和从简，或 将其中某些内容与步骤合并交叉进行5。 2.2 分析系统工况，确定主要参数 用于试验台，是包括驱动油箱及其附件及液压控制装置组 成，并不
16、包含液压执行 元件，所以在确定主要参数时，需要选定一种液压 设备来确定最大动力和最大流量， 以 BW250 型泥浆泵为例，该泵的最大 流量为 25L/min，所以初步选定单条支路为 25L/min，若有需要会做适当调整。 8 明确技术要求 运动和动力分析 确定主要参数 液压执行器工况图编制 拟订液压系统图 标准元件选择专用元件设计 验算液压系统技术性能 通过否？ 编制技术文件 液压装置设计 电控装置设计 全面审查 图 2-1 设计流程图 9 移动式试验台要求性能可靠，重量轻，体积小，以及移动方便，往往在野外作业， 作为液压设备的动力源,其供给的设备压力也不是要求很大,所以应该选用中低压力，根
17、据成大先主编的机械设计手册第四卷， 可以查到一些液压设备的压力，对于试验 台作为动力源，可以供给很多种 类型的液压设备，液压设备的系统压力也不尽相同， 首先只能确定其压力 的大概范围。根据手册，初步确定液压系统支路的最高压力为 7MPa6。 2.3 草拟出系统原理图，确定控制形式 由于试验台具有足够的空间来安转自己专门的油箱，并且不另设置散 热装置，它 只是为液压设备提供不同压力，流量的液流动力，主要控制回 路都在液压设备上，试 验台上只是少量，简单的控制系统。所以采用开式 系统比较适合试验台3。 调速方案的选择使用定量泵-进油口节流调速，该结构简单，调速范围 大，效率中 等，但是不能承受负值
18、载荷，适用于中等功率场合7。 试验台为野外作业的矿山机械等液压设备提供动力，经常会遇到更换 液压设备的 情况，这时就需要切断液流。采用关闭试验台的动力源，以使 试验台停止工作，停止 提供液流的方法肯定不可取。所以应该首先考虑为 控制系统接上卸荷回路，为了减少 液压冲击，使液流比较平稳，采用 M 型 电液换向阀卸荷是比较实用的1，如图 2- 2a。 此外，外接液压设备有时因为工作的需要，要求换向，M 型换向阀就 可以满足换 向要求。 野外矿山等机械种类繁多，对液压动力也有不尽相同的的要求，有些 设备有时为 了工作的需要，往往要求液压缸在不动或者只有很少的运动情 况下保持很定的压力。 所以我们必须
19、考虑在控制系统中增加保压回路。但 是并不是所有的设备都有这些要求， 为了节约试验台的设计和制造成本， 在一条支路上接上保压回路足够满足使用要求，如图 2-2b。 10 a.卸荷回路 b.保压回路 图 2-2 液压基本回路 把前面的各种回路组合在一起，就可以得到图 2-3 液压系统图，但是 将该方案仔 细整理就可以发现，这个方案在工作中还是存在一些问题必须 进行如下更改： 图 2-3 系统原理草图 1.前面说了不同的设备有不同的流量要求，所以必须在各支路上接上 节流阀以调 节流量。 2.试验台在各支路上都有专门的溢流阀调节支路压力，为了了解系统的压力情况， 所以必须在支路出口处加上压力表，以调节
20、满足不同压力设备要求值。 3. 野外作业的矿山机械等很多，试验台往往不是只为一台液压设备提 供动力，很 可能是同时为 2 台或者更多设备提供动力。所以为了更加完善 试验台的功能，为用 户提供更多的方便，需要设置 3 条液压支路，同时为 11 3 台设备提供动力。所以这里需要对液压系统的流量做适当的调整：单条 支路为 25L/min，总的流量就是 75L/min，但是考虑到三条支路同时工作的 概率很小，大多 时间是一条或两条在工作，为了节约成本以及维护方便等 考虑，设计总的流量为 50L/min 足以。 经过这样的一番修改，整形后，液压系统便图 2-4 所示，各方面都比 较合理，完 善。 图 2
21、-4 液压系统原理图 3液压泵的布置方式。 上置式液压动力源结构比较紧凑，占地面积比较小，噪声较低而且容易收集漏油2， 但是这种只适合液压泵和动力源比较轻的情况，对于液压 站采用柴油机，重量较大， 油箱不足以承受柴油机的重量，而柴油机一般 都采用带传送动力，所以肯定不适合整 体型。综合几种布置形式，发现都 不太适合我们这种情况，针对这种情况，应该选用 将柴油机和液压泵防止 在油箱的侧面，同油箱固定在同一块底板上。然后通过管道将 液压泵和液 压回路集成块连接在一起。 2.5.2 液压介质的选择 液压介质运动粘度，即液压介质的牌号的选择： 移动式试验台工作地点是在野外，对噪声，抗燃性方面要求不是很
22、 高8 ，并且 液压系统的压力不高，为中低压系统，并且液压系统回路较为 简单。 在液压系统中，液压泵的负荷最重，所以根据液压泵来选择液压介质 的粘度，前 面选用的是齿轮泵，根据液压传动表 2-4 可以知道，齿轮 泵的允许粘度范围为 4220cSt，最佳粘度为 2554cSt。 并且查阅液压传动与控制表 2-1 可以查到对于符合条件的液压介 质在 5- 40时推荐为 L-HL32， L-HL46，在 40-80时推荐为 L-HL46，L-HL68 ， 考虑到工 作环境温差较大，选用 L-HL46，这种液压油质量比机械油高，用 于低压或简单机具 12 的液压系统。符合试验台的要求。 2.5.3 液
23、压阀类元件的选择 根据前面的设计，三个液压回路的压力和流量都一样，所以换向阀， 溢流阀，单 向阀以及节流阀选择同样的型号。 1.电液换向阀 在液压回路的设计中已经确定了采用电液换向阀，根据机械设计手 册第 4 卷，选择用 34EYF3 型电磁换向阀，其通径为 10mm ，流量为 80L， 质量为 6kg， 工作压力为 16MPa，可以采用多种直流的供电方式，非常适合 移动式试验台的液压 系统。为了结合我们选用无管集成的需求，我们选用 板式连接，具体外形尺寸参照表 19-7-204 2. 溢流阀 溢流阀我们根据简单实用的原则，选用直动型溢流阀：结构简单，灵 敏度高，压 力溢流量的影响较大，不适合
24、在高压大流量下工作，但是却刚 好适合我们的中低压力 和小流量的系统。根据我们确定的流量为 25L/min， 并且前面我们已经确定了液压回 路采用板式连接，根据机械设计手册 我们选择采用 YF3-E10B 型，它的总量约 为 1.9kg，采用 M12X70 的螺栓固 定。通径为 10mm，具体外形尺寸参照表 19-7- 174 确定。 3. 单向阀 单向阀我们根据简单实用的原则，我们是板式连接，我们选用 AF3 型 单向阀， 根据我们确定的单个流量为 25L/min，然后对照机械设计手册 表 19-7-196，我们 发现当通径为 10mm 时，流量为 80L/min，我们选择开 启压力为 0.4
25、5MPa 的 AF3- Eb10B。具体外形尺寸参照表 19-7-196。 4.液控单向阀 液控单向阀我们也是选择用板式连接，选用 YAF3 型液控单向阀，根据 单个压 力为 7MPa，流量为 25L/min 我们选用通径为 10mm，流量为 80L/min， 的 YAF3- Ea10B 具体外形尺寸参照 19-7-187。 5.节流阀 根据我们支路流量最大为 25L/min，压力为 7MPa,同时也是为了无管集 成的需要 我们选择板式连接，所以我们选择 LF3-E6B。具体尺寸参照表 19-7-187。 6.压力表 根据我们压力为 7MPa，我们结合机械设计手册 表 19-8-123 选择
26、测压范围 为 04MPa 的 Y-60T。 所有元件具体规格型号 如表 2-2： 13 表 2-2 液压元件 名称 型号 规格 件数 生产厂家 电液换向阀 34EYF3 16MPa，80 L/min 3 北京液压件厂 溢流阀 YF3-E10B 6-20MPa 调压 3 北京液压件厂 单向阀 AF3-Eb10B 16MPa，80 L/min 3 液控单向阀 YAF3-Ea10B 16MPa，80 L/min 1 压力表 Y-60T 3 节流阀 LF3-E6B 16MPa，25 L/min 3 2.6 油路板的设计 2.6.1 控制阀的布置 试验台的控制回路较为简单，根据拟定的系统原理图来布置液压
27、阀，为 了保证用 最短的回路连接各个液压阀，减少沿程压力损失，需要把相关的液压阀都布置在一起。 具体的液压阀型号在前面的液压阀的选择中可以知道2 。 2.6.2 孔径的确定 液压回路孔道的尺寸，根据前面选择确定的液压阀的型号。查阅机械 设计手册 ，可以得到其外形尺寸，根据其通径尺寸确定与之对应的油路板 上的尺寸。 此外在确定液压阀时还确定了其安装尺寸 2.6.3 油路板的安装形式 油路板的安装有整体式，支架式盒框架式三种，但是三种情况都不太适 合这种情 况，虽然采用 L 型安装刚度好，但是会增加很多空间。结合情况， 油路板尺寸比较 小，油箱顶部平面很大。采用平板式安装，把油路板平铺 在油箱顶面
28、，完全是可以的， 并且不用铸造成 L 型这样麻烦2。 此外，油路板的外接油口都采用螺纹连接管件。 具体的设计以及尺寸可以参看图 2-5 a 油路板 1 b 油路板 2 14 图 2-5 油路板结构 2.7 油箱的设计 油油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等 作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。 油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在 油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这 种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达 0.05MPa。如果按油
29、箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容 易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清 扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。 2.1 油箱的设计要点 图 10 为油箱简图。设计油箱时应考虑如下几点。 1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在 液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。 2）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。 管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的 3 倍。吸油管可安装 100m 左右的网式或线 隙式过滤器，安装位置要便于装
30、卸和清洗过滤器。回油管口要斜切 45角并面向箱壁， 以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。 3）吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液 流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度 的 2/33/4。 图 10 油箱 1液位计；2吸油管；3空气过滤器；4回油管；5侧板；6入孔盖；7 放油塞；8地脚；9隔板；10底板；11吸油过滤器；12盖板； 4）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器， 15 注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜 度，并在最低处设置放油阀。对于不易
31、开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部 的清理。 5）油箱底部应距地面 150mm 以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适 当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。 6）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压 液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。 喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。 喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。 考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还
32、要考虑处理后的 可加工 性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油 箱无疑是最理想的选择。 油箱容量的计算 液压泵站的油箱公称容量系列（JB/T7938-1995 ） ，见表 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 油箱容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的 35 倍。另外，油箱 容量大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量与散热量，再考虑冷却器散热后， 从热平衡角度
33、计算出油箱容量。不设冷却器、自然环境冷却时计算油箱容量的方法如 下。 1）系统发热量计算 在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。 每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算 公式为 式中 H一个周期的平均发热功率（W） ； T一个周期时间（s） ； Ni第 i 个工况的输入功率（W） ； i第 i 个工况的效率； 16 ti第 i 个工况持续时间（s） 。 2）散热量计算 当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系 统的总发热功率 H 全部由油箱散热来考虑。这时油箱散热面积 A 的计算公式为 式中 A油箱的散热面积（m2） ； H油箱需要散热
34、的热功率（W） ； t油温（一般以 55考虑）与周围环境温度的温差（ ） ； K散热系数。与油箱周围通风条件的好坏而不同，通风很差时 K=89； 良好时 X=1517.5；风扇强行冷却时 K=2023；强迫水冷时 K=110175。 3）油箱容量的计算 设油箱长、宽、高比值为 ：b：c，则边长分别为 l 、bl、cl、时（见图 11） ，l 的计算公式为 式中 A散热面积（m2） 。 图 11 油箱容量计算图 液压系统的工作温度一般希望保持在 3050C 的范围之内，最高不超过 65C， 最低不低于 15C，如果液压系统靠自然冷却仍不能使油温控制在上述范围内时，就须 安装冷却器；反之，如环境温
35、度太低，无法使液压泵启动或正常运转时，就须安装加 热器。 油箱的容积 1700L 根据试验台的设计与使用表 4-5 可以取油箱容量为 最为接近，为 了便于放油和搬运，应该把油箱升起来，油箱底离地 150mm .并且设有支 架，油 箱是用钢板焊接成的，而支架是通过单独制作的焊接在油箱的箱底 边缘。支架上设置 有 4 14 的螺栓固定在底板上。具体尺寸以及外形见下 图 2-6： 17 图 2-6 油箱 1、隔板，放油塞，清洗孔，通气器，注油口的设计 前面我们已经确定了，由于采用柴油机为动力源，把柴油机和液压泵 放置在油箱 侧面，为了保证油泵吸油的干净，需要把油箱用隔板分成两部 分9。一侧是吸油区，
36、 另一侧为回油区，并且在回油区我们把地面设计有 1/10 左右的倾斜度，以利于杂质沉淀，并且在下方设置放油口，在附近放 置一些 永磁体，取出油液中的铁屑10，这样液压回路的回油必须在回油区 沉淀一下后，才 能经过隔板下的缝隙流进吸油区，保证吸油的干净。 油箱需要定期清洗，所以为了清洗的方便应该在油箱的两侧都设置了清洗口，清 洗孔采用螺丝钉连接固定板密封，并加上密封垫子。 注油口对油箱来说是必不可少的，考虑选择带有注油口的通气器，取 下通气冒就 可以注油2。 2、吊耳 为了便于搬运油箱，在油箱的四角箱壁的上方和焊接了吊耳，吊耳有 圆柱形和钩 型两种2 。选用圆柱吊耳，通过估算，试验台的重量肯定不
37、大 于 600kg，根据试验 台的设计与使用表 4-7，我们选用 0.7t 的，具体 尺寸见图。 3.管路的配置 (1) 吸油管和回油管 吸油管设置在吸油区，管口最低面在液面以下，在管口设置了滤油器 （具体选择见滤油器的选择） 。如图 27 回油管设置在回油区，管口斜切 45 度， 这样可以增加开口面积，降低了液流的速度，有利于沿箱壁环流。 为了防止空气进入 管中，吸油管和回油管管口都淹没在液面以下，为了过 滤大颗粒杂质，保护液压泵2， 我们在吸油管口安装了过滤器，过滤器的 选择见 1.8.1。 18 (2)泄油管 图 27 油箱 泄油管如图 27 单独接入油箱，并且在油箱液面以上终结2。 (
38、3)穿孔的密封 吸油管，回油管以及泄油管都是要在油箱顶部进入油箱的，如果密封 不好，空气肯会从此处进入油箱，所以必须考虑他们的密封问题。由于设 计油箱 顶盖只有 5mm 厚，这样薄的壁厚不利于密封，所以需要在油管进入 油箱出焊接了一 个 20mm 厚的一个凸台，这样便于密封。并且可以防止在维 修的时候，污染物进入 油箱内。 2.8 其它辅助液压装置的设计选择 2.8.1 滤油器 滤油器的有关参数和性能指标，我国目前尚无统一的标准，根据国外 常用的性能 参数1：过滤精度，压差性能，纳垢容量和工作压力来选择确 定我们需要的滤油器。 滤油精度:根据液压传动与控制表 7-2，可以知道，对于试验台的 中
39、压传动系 统，过滤精度为 100-150 m 。 2.8.2 管件和管接头 对于移动式试验台的压力不大（只有 7MPa）, 考虑到成本和布置得 方便，选择 用无缝钢管，这种管子安装和布局连接比较方便。 管子直径根据 d 1130 QV (2-4) 来确定，d 的单位为 mm ，其中 Q 为液压系统的流量单位为 m3/s，V 根 据液 压回路的来选取，一般小于 6m/s，根据前面设计液压回路草图，我们 把液压油路管 道分为 4 类6: 19 1、对于液压泵压油管这段取 4m/s，流量为 50L/min ，压力为 7MPa； 2、分支到各条液压支路的压有管取 3m/s 流量为总的流量的 1/3，为
40、 25L/min 压力为 7MPa。 3、回油管选取 2m/s，流量为 25L/min 压力为 7MPa 4 吸油管取 2m/s，流量为 50L/min 压力为 7MPa。 可以计算出管子内径分别为 16.3mm，13.3mm,16.3mm，28.25mm。 此外管子壁厚 可以根据下面公式计算的 (2-5) 其中 p 为工作压力 MPa， 为许用压力 ，MPa， b 为抗拉强度，MPa， n 为安全系数（当 p17.5MPa 时，n4。 ）6 根据公式和查阅的参数可以估算的壁厚约为 3mm 吸油管是连接液压泵和油箱之间，是主要液压油路，压力也是最大的 是液压系统 的总的压力为 7MPa，所以根
41、据 机械设计手册 表选择管的标 准外径和内径分别为 34mm，28mm。 对于液压泵出油管的这段，承载液压系统的全部压力和液压泵的所有 流量，根据 压力为 7MPa ，根据机械设计手册选择标准外径和内径分 别为 24mm，17mm。 根据液压系统原理草图，我们在液压泵分支出三条回路，分别承载各 条支路的压 力 7MPa，和流量 25L/min，根据手册选择标准外径和内径分别 为 20mm，14mm。 对于试验台采用无缝钢管，可以采用多种接头形式，有焊接式管接 头，扩口密封 管接头，卡套式管接头。 焊接式管接头式最常用的，它采用接管焊接油管，焊接工作很大，需 要酸洗，耐 振性很好。 扩口密封接头
42、，需要对油管进行扩口处理，耐振性很差，并且只能用 于管径小于 34mm 的系统。 卡套式连接装配比较方便，但是对油管的要求很高。 综合比较，我们发现采用焊接式管接头比较符合我们的要求，但是也 有很多不足， 接头型号也不是很全面，需要考虑专门设计接头，采用螺纹 密封和连接。 20 3 动力系统的设计 3.1 动力系统的设计 在前面已经确定了液压泵的型号为 CB-D32C-FL 型，输入功率为 10.1kw， 因为 移动试验台为了布置的方便，紧凑，并且采用柴油机为动力源，这 种情况的传动一般 有带传动或者联轴器连接两轴，一般联轴器是两轴转速 相同，要求结构紧凑的场合。 带传动是用于中心距离比较大，
43、传动比不为 1 不能采用联轴器直接连接的传动。 根据设计手册可以知道柴油机的转速为 n1=2000r/min，液压泵的 额定转速为 n2=1800 r/min ,最高转速为 2400r/min,可以知道柴油机的转速 满足液压泵的转速范围， 并且试验台要求结构紧凑，所以可以确定采用 联轴器传动。 下面进行联轴器的选择： 根据公式 (3-1) 其中 P 为柴油机的输出功率，为了方便我们估算约为 P0,T 为输出轴的转矩。 可以计算出转矩 T48N.m。 从上面可以看出：柴油机轴和液压齿轮泵的输入轴转速高达 2000r/min，为了减小启动载荷，缓和冲击， ，并且柴油机和齿轮泵安装在 同一个 机架上
44、，没有较大的曲线偏移补偿，所以应该采用弹性联轴器，一 般我们采用弹性柱 销联轴器。型号的选择需要根据柴油机输出轴的直径才 可以确定，在 2.2 中确定。 由此可以查阅机械设计课程设计手册表 1-7，可以知道弹性柱销联 轴器的传 动效率为 0.99-0.995 之间11，取 0.992。 所以，可以计算出柴油机的功率 p = p0 = 10.1 0.992 = 10.2KW 3.2 柴油机型号的选择 前面已经计算柴油机的最小功率为 10.2kW。查阅相关的资料可以选择柴 油机的 型号以及尺寸如图 3-1。 功率为 11kw， 21 图 3-1 柴油机 可以查到轴径为 25mm，安装尺寸为采用 4
45、x12 的螺栓安装固定在机架上。 然后 根据柴油机输出轴直径 d125mm，传动转矩 T 48N.m，齿轮泵输入 轴直径 d225mm，转速为 n12000r/min，查阅 机械设计课程设计手册 表 8-5，可以确定联轴器的型号为 TL4。 22 4 机架的设计 前面在总体设计时就知道，试验台有几大系统，他们是互相联系的， 为了使他们 更好的联系工作，成为一个整体，必须把他们固定在一个机构 上。这就是机架。 机架通过考虑有三种连接形式。螺栓连接，焊接或者铆接成为机架。 采用螺栓连 接方便安装和拆装维护，稳定性不是很好，采用铆接安装 比较方便，但是不如螺栓连接的稳定性好。采用焊接稳定性很好，但是
46、拆 装很麻 烦。 通过上面的比较不难发现，采用标准型材焊接成机架，稳定性和刚性 最好，对于 焊接拆装麻烦的缺点，移动式试验台机架设计完成之后，是 一个完整的整体，不需要 拆装，所以采用焊接。 23 5 其他辅助机构设计 5.1 行走机构 试验台工作地点是不固定的，需要经常移动，所以加上行走机构是 必须的。试验 台的行走机构只是辅助，方便移动，是手动驱动的，不需要 加上另外的驱动装置。显 而易见，滚动行走是唯一的选择。 对于滚动行走，采用传统的四个轮子滚动。前面的为了方便转向，选 择使用万向 转轮。后面的两个轮子则采用轴连接在一起。结合日常所见的 行走机构，一般由两种 形式：一种是两轮固定在同一
47、轴上，轴通过轴承连 接在轴承座和机架上，实现同轴传 动。即：轮子随轴动。这种机构一般由 于重要的行走机械，并且都有动力源装置驱动 的，比如汽车等。另一种是 轴焊接在机架上，两个轮子通过轴承连接在轴上，即：轮 子动，轴不动。 这种一般用于人力机械。如三轮车，板车等。 通过比较，第二种形式比较适合试验台，并且第二种形式加工比较 简单。轴不需 要专门加工定制，只要满足强度要求，采用壁厚较大的无缝 钢管即可。 5.2 蓄电瓶 在前面液压件的选择上为了实现液流的平稳，选用的电液换向阀，但 是试验台在 野外作业，没有电源。所以必须选用蓄电瓶为电液换向阀提供 电力。根据电液换向阀 使用的电压也 26V 直流
48、电压。选择蓄电瓶的型号也 为 26V 直流蓄电瓶。 电瓶可以考虑使用野外发电机为其充电。 5.3 固定支撑机构 在液压作业的时候，由于柴油机的振动比较大，试验台使用过程中如 果是只采用 轮子支撑，会由于振动的导致试验台移动，所以必须设计固定 支撑机构。 一般的大型行走液压机械往往都是设计的是自动支撑机构，但是移动式试验台， 由于体积和重量的限制，不必要设计成自动支撑，肯定只能设计成手动支撑。 24 6 装配总成 几大系统已经设计完毕，需要对其进行组装，使其成为一个完整的整体。 6.1 油箱的安装 根据 1.7 节油箱的设计，为采用 414 的地脚螺钉安装，为了节约 空间，和 方便总体布局，采用
49、图 6-1 的安装形式。 图 6-1 油箱的安装 6.2 液压泵和柴油机的安装和布局 由于前面确定的液压泵的安装形式为法兰式安装，并且结合柴油机输 出轴的尺寸， 以及采用联轴器传动，安装形式如图 6-2 所示 图 6-2 柴油机和齿轮泵的安装 25 6.3 其他辅助装置的布局 6.3.1 油箱顶面零件的安装 在 2.6 中油路板的设计中，油路板板设计为采用 48 的螺钉，平板 式安装在 油箱顶面，则需要对油箱顶面焊接带有安装螺孔的凸台，依次定 位和安装油路板。如 图 6-3 所示。 图 6-3 油箱顶面上零件的安装 此外蓄电瓶为了方便给液压阀提供电力，并且油箱顶面的空间足够安 装，蓄电瓶 安装也如图 6-3。 6.3.2 固定支撑机构的安装 现在试验台基本上已经成型，结合试验台空间的布置，固定支撑机构 设计如图 6- 4 所示： 图 6-4
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