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1、中华人民共和国教育部东北林业大学毕 业 论 文论文题目： 森林火车轮轴超声在线自动检测液压系统研究 学 生： 指导教师： 学 院： 工程技术学院 专 业： 森林工程（起重运输）2004级1班 2008年6月森林火车轮轴超声在线自动检测液压系统研究摘 要由于森林火车轮轴经受冲击力和制动力的作用，受力情况复杂，森林铁路的安全运输受到严峻考验，对列车运行的安全性要求非常迫切。因此对森林火车轮轴的自动在线无损检测系统的研究有重要的现实意义。在确定检测装置动力系统类型的工作中，由于液压系统具有诸多优势，因此将其应用于超声在线自动检测装置，并对液压系统进行研究分析。本文对超声在线自动检测装置的液压系统各个
2、组成元器件（液压泵、油缸、控制阀、以及辅助元件）的功能、设计过程进行了研究。结合液压系统工作油缸的动作要求，设计液压系统原理图。在自动检测过程分析中，对液压系统的工作过程和控制系统的控制过程进行分析。液压系统作为动力系统，是检测装置实现自动化的先决条件，因此对它进行研究，对提高森林火车轮轴超声在线自动检测的效率、检测精确度有着积极的推动作用。关键词：液压系统；超声在线自动检测；森林火车轮轴The research of hydraulic system of Forest train axle-automatic ultrasonic testingAbstractAs forest axle
3、 withstand impact of the train braking force and the role of the complexity of the situation, the safety of the forest railway transport severe tests, the safety of train operation is very urgent requirement. So the forest train axle automatic online system of NDT have important practical significan
4、ce.In determining detection device power system type of work, because of the hydraulic system has many advantages, it will be applied automatically detects ultrasonic device online, and hydraulic systems research and analysis. This paper online automatically detects ultrasonic devices various compon
5、ents of the hydraulic system components (hydraulic pumps, fuel tanks, control valves, and auxiliary components) the functions of the design process was studied. With the hydraulic system of the fuel tank of action requirements, design principle of the hydraulic system. In the process of automatic de
6、tection analysis of the hydraulic system of work processes and the control process for analysis.Hydraulic system as a dynamic system, the detection device is a prerequisite for automation, so it was on the improvement of forest train axle-automatic ultrasonic testing the efficiency of detection accu
7、racy has a positive role in promoting.Key words: hydraulic system; ultrasound online automatically detect; forest train axle目录摘要Abstract1绪论11.1森林火车轮的安全隐患及检测的必要性11.2超声在线自动检测概述11.3常用无损检测方法概述21.4在线自动检测系统的国内现状31.5研究内容32. 液压系统设计研究42.1液压原理图的拟定42.2组成元器件的设计62.3液压系统计算 142.31压力损失验算142.32系统效率的估算142.33发热温升估算142
8、.34液压冲击估算152.4 小结 153自动检测过程分析过程探讨163.1工作油缸功能的确定 163.2探测前准备工作 163.3探伤过程 173.4探伤结束 173.5机械单元运动控制系统 173.6可编程控制器在森林铁路轮轴系统中的应用 194总结 21参考文献附录致谢森林火车轮轴的超声在线自动检测液压系统的研究1 绪论1.1 森林火车车轮的安全隐患与及检测的必要性森林火车工作环境恶劣，火车车轮作为火车的行走部件，常受到撞击、摩擦等作用，因此车轮的磨损、裂纹、剥离等损坏现象很常见。一般铁道客货车辆使用的是碾钢车轮，车轮在使用中受力情况较为复杂，碾钢车轮在碾制过程中形成的制造缺陷，易在使用
9、过程中不断发展和扩大，最终发生车轮部分的开裂和脱落，造成行车事故。特别是当车辆运行速度提高以后，这种可能性会进一步增加。80年代末全国火车轮磨损报废达13万吨，还时而发生车辋裂纹损坏。1997年上海铁路局共计处理轮对故障1211件，其中车轮裂纹63件，比提速前高了许多。近年来，宝鸡机务段电力机车轮箍踏面剥离比较严重，特别是担当宝广段客运任务的SS6B型机车，轮箍踏面剥离尤为严重。从1999年做一次中修开始，截止目前，共有29台机车发生轮箍剥离153台次，因剥离严重超限无法镀修消除或因配轮需要而更换轮对129根，更多的是轮箍剥离漩修轮对360个。车轮内部裂纹和车轮辐板裂纹与提速前相比也有了较大幅
10、度的提高，若不能及时发现，会使车轮碎裂，直接造成车辆脱轨、列车颠覆等一系列恶性事故。1998年德国的工CE列车由于脱轨翻车造成德国二战以后最大的交通事故，据称就与车轮轮箍有关。由于轮轴疲劳裂纹引起的切轴事故，大多数是由于轮轴嵌入内部、外侧裂纹形成的。对于车轮产生的裂纹进行检测并准确地确定裂纹位置是铁道运输非常关注的问题。因此，为了能准确地检测车轮内部缺陷，克服人工外观检测和经验判断的随机性，减少车辆行车事故，火车轮车轮裂纹在线、在役检测方法的研究是十分必要的。1.2 超声在线自动检测概述火车轮是行车安全的重要部件，各个国家对车轮质量要求都十分严格。目前世界上不少发达国家己经开发出火车车轮的在线
11、自动检测装置。美国早在80年代就开始研制火车轮缺陷的自动检测系统，近几年己研制成功EMAT检测装置。意大利也研制成适用于车轮检测的超声波检测装置。近年来俄罗斯、日本、德国、匈牙利等国家都各自开发出了各具特色的检测系统，分别用于车轮裂纹检测、断面检测及擦伤检测。英国、法国、丹麦也各自不同程度地开发出监测火车运行状态的车载式检测系统。从国外机车行走部件自动化在线无损检测技术的发展充分说明了对火车轮实现自动化检测是大势所趋。我国目前是对火车轮是在整个生命周期内(20年)的运行状况都要进行检测。对在运行中的火车轮用耳听、眼看、手模或用锤子敲击听其声音有无变异对车轮进行简单的检测，这种检测不但效率低，而
12、且容易漏检；在生产过程中是对火车轮进行100%的检测;在检修过程中则是将火车轮和轴作为一个整体从火车上拆下来进行静态检测，如图1-1所示。目前火车轮无损检测依据的标准有以下几种，其中有的是国家标准(GB)，有的是参照ISO的相关标准，并根据国内的实际情况制定的。.磁粉探伤机标准GB3721.TBZO性7铁路用探伤磁粉技术条件.铁道机车车辆材料超声波验收标准ISO5948一1994.超声探伤用探头性能测试方法ZBY231一84.超声波探伤仪JJG746一91.铁道机车车辆车轴磁粉探伤标准TB/T18191998图1-1检测l现场1.3 常用无损检测方法概述 使用的检测方法主要还是传统的超声波、涡
13、流和磁粉等无损探伤方法。这几种检测方法的特点如表1-1所示。表1-1超声波、涡流和磁粉等常规无损检测方法的主要特点方法探测项目优点缺点涡流(2006O0rlz)表面和次表面缺陷、裂纹、热处理偏析、裂纹深度设备自动化程度高，不必清理试件表面，省时，不需耦合剂和探针对零件几何形状突变引起的边缘效应敏感，容易给出虚假的结果。超声波(125HZ)内表面缺陷及各种瑕疵，缩孔，夹杂，分层厚度对缺陷敏感，获得结果迅速，设备便于携带，对缺陷定位方便对小、薄及复杂的零件难以检测需特制的探头和仪器标定的参考标准。磁粉表面及近表面缺陷，裂纹，夹杂，对小的、非穿透裂纹敏感显示近表面缺陷，特别是夹杂，省时，成本低磁场的
14、对中要求苛刻，实验后要退磁，检验前后都要清理表面。现场使用的检测设备普遍效率低，人员劳动强度大，图1-2是一种比较先进的超声波探伤仪，但对于裂纹特征的识别还需要检测人员较强的经验和技能。我国目前规定对火车零部件进行无损检测的技师每隔4年接受一次培训，这种情况在其他行业里也是少见的。图1-21.4 在线自动检测系统的国内现状 由于我国国民经济的快速发展，铁道部决定从1997年4月1日起分阶段提速。提速后，列车故障增多，其中车轮故障最为明显闭。由于车轮的裂纹、磨损等破坏急剧增加，铁路的安全运输受到严峻考验，对列车运行的安全性要求也更加迫切。因此尽快开发火车轮的自动在线无损检测系统显得尤为迫切和需要
15、，有重要的现实意义。我国关于火车轮的在线自动检测还处于起步阶段，与国外相比还存在很大差距。目前只有北方交通大学、上海铁道学院、华中理工大学等在这方面作探索研究。他们的研究也只是涉及车轮踏面缺陷检测方面，对车轮裂纹检测尚未触及。中科院成都光电所在2002年研制成功车辆轮对动态检测装置，实现了轮对各关键面尺寸、形状以及位置的全自动检测，但对于车轮内部的裂纹也还没有涉及。1.5 研究内容本文在以液压系统为在线自动检测系统的动力系统的基础上，完成以下工作：（1）完成对超声在线自动检测装置液压系统功能实现的分析。（2）液压系统原理图的设计。（3）对液压系统各组成元器件功能分析设计过程的研究。（4）液压系
16、统工作过程的研究叙述。（5）对控制系统的功能进行分析研究。2 液压系统设计自动检测系统主要有机械系统，动力系统以及控制系统组成。液压是自动检测系统的动力，控制环节是神经。自动检测系统的所有动作都是靠机械、液压、控制共同完成的。检测结果的准确性，可靠性也都依赖于机械、液压、控制。动力系统和控制系统是自动检测装置的两个支柱，它们是实现自动检测的先决条件。如果把控制系统比作神经，那么动力系统就是自动检测装置的肌肉，而课题所研究的正是自动检测装置的“肌肉”动力系统。常见的动力系统有以下几种类型：电力、气动和液压等。课题所选择的动力类型是液压系统。与其他几种类型相比，液压系统具有一定的优势，以下是液压系
17、统的特点：(1)更易于实现自动化(2)更易实现远程控制(3)传递运动平稳(4)承载能力大(5)元件使用寿命长(6)易于实现过载保护(7)易于实现标准化，系列化和通用化(8)体积小、质量轻、结构紧凑液压传动的一些优点是其他传动形式无法比拟的。随着科学技术的发展，液压系统的缺点正在逐步被克服。如今，液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的基本技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中日益广泛应用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志。2.1 液压
18、原理图的拟定（1）液压回路的选择各个工作油缸作频繁的往复运动，要实现前进、退回、停止或升降动作，并且有一定的自动化要求，所以各个执行回路选用应用三位四通电磁换向阀的换向回路。端面探头升降缸回路：系统为了保证端面探头的定位精度，在此回路上设置应用两个液控单向阀组成的紧锁回路。由于端面探头缸紧贴轮轴端面，离轮端面较远时，需要以较快的速度接近，当离端面很近后，需要减慢速度，这就需要设置速度换接回路。减少由于速度变化过快对探头的损坏。保压回路：系统在工作过程中会不可避免发生漏油，或者动力源无法工作，造成油压下降，使系统无法正常工作，通过蓄能器来补油稳压。最后选定压力控制回路：在高压泵出口并联溢流阀，实
19、现系统的定压溢流。调速方式：液压系统的调速方式因使用的原动机不同而有油门调速、变频调速、和液压调速等三种不同方案a.油门调速。此种调速方案用于以内燃机为原动机的主机液压系统 中，通过调节内燃机的油门大小，改变发动机的转速，从而达到改变液压泵输出流量，实现液压执行器的调速要求。此种方案的调速范围因受到发动机最低转速的限制，故常需和液压调速相配合。b.变频调速。此种调速方案，用于以变频器控制的交流异步电动机作为原动机的机械设备，通过改变电动机也即定量泵的转速从而改变液压泵的输出流量，从而实现液压执行器的调速要求。此种方案，液压泵的动、静特性良好。变频器是根据电动机的最大转矩和泵的最高工作压力所要求
20、的最大流量来设计的。但由于目前变频器价格尚高，故此种调速方案的应用受到限制。c.液压调速。此种调速方案用于固定频率为电源的电动机作为原动机的机械设备，其液压系统只能采用液压调速。液压调速包括节流调速、容积调速、容积-节流联合调速三种方案，具体选用时应根据工况图中压力、流量和功率的大小以及系统对温升、效率和速度平稳性的要求来进行。表2-1液压调速方案比较调速方式节流调速容积调速容积-节流联合调速变速调节方法手动调节流量控制阀或电动调节电液比例流量阀手动调节式、压力反馈式、电动伺服、电动比例调节变量泵或变量马达压力反馈式变量泵和流量控制阀联合调节结构、成本简单、成本低复杂、成本高较复杂、成本较高调
21、速范围小大较大速度刚性用普通节流阀调速时，速度刚性低。可得到恒功率或恒转矩调速特性，速度刚性较节流调速高。较高功率损失大小较小适用工况小功率(5kW)，要求温升小、平稳性要求不太高的系统。中等功率(3-5kW)，要求温升小、平稳性要求较高的系统。（2）油路循环方式液压系统的油路循环方式有开式和闭式两种，油路循环方式主要取决于液压调节方式：节流调节和容积节流联合调速只能采用开式系统，容积调速多采用闭式系统。表2-2循环方式开式系统闭式系统结构特点和造价结构简单，造价低结构复杂，造价高适应工况一般均能适应，一台泵可向多个执行器供油限于换向平稳、换向速度要求较高的部分容积调速系统，通常一台泵只能向一
22、个执行器供油。抗污染能力较差较好，但油液过滤精度要求较高。散热较好，但油箱较大较差，需用辅助泵换油冷却管路损失及效率损失较大，节流调速时效率较低损失较小，容积调速时效率较高。由于本系统采用节流调速，则循环方式采用开式系统。（3）液压系统的合成在选定了满足系统主要要求的主液压回路之后；再配上过滤、测压、控温之类的辅助回路，即可将它们组合成一个完整的液压系统了。此时，应注意下列事项：1力求系统简单可靠，除非系统因可靠性要求有冗于元件和回路，应避免和消除多余液压元件和回路。2从实际出发，尽量采用具有互换性的标准液压元件。3管路尽量要短，使系统发热少、效率高。4保证工作循环中的每一动作均安全可靠，且相
23、互间无干扰。5防止液压冲击、振动及噪声。6组合而成的液压系统应经济合理，避免盲目追求先进，脱离实际。7液压系统原理图应使用标准图形符号绘制。液压系统原理图见附录2.2 组成元器件的设计液压系统中的元件分为四大类，即能量输入元件，例如液压泵；能量输出元件，例如液压缸或马达；控制元件，例如各种控制阀；辅助元件，例如油箱、管件、过滤器等。前三类元件直接参与系统的能量传递功能，辅助元件尽管不直接参与能量传递，却是保证和改善系统功能所必需的。(1) 液压泵的确定液压泵有齿轮泵、叶片泵、螺杆泵和柱塞泵等多种类型，各种泵间的特性有很大差异。选择液压泵的主要依据是其最大工作压力和最大流量。同时还要考虑定量或变
24、量、原动机类型、转速、容积效率、总效率、自吸特性、噪声等因素。液压泵的最大工作压力系统最高工作压力系统进油路上的总压力损失，若系统在执行器停止运动时才出现最高工作压力，则=0；否则需对其进行计算。初算时可凭经验进行估取：简单系统取0.20.5Mpa; 复杂系统取0.51.5MPa。 液压泵的最大流量系统是多个执行器同时动作，液压泵的最大流量应大于同时动作的执行器所需的总流量，并应考虑系统的泄露，即K系统的泄露系数，一般取1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）；同时动作的液压执行器的最大流量，对于工作过程始终用流量阀节流调速的系统，尚需加上溢流阀的最小溢流量，一般取23L/min液压泵的规格
25、按照液压系统图中拟定的液压泵的形式及上述计算得到的和值，由产品型录或样本选取相应的液压泵规格。为了保证系统不致因过渡过程中过高的动态压力作用被破坏，系统应有一定的压力储备量，通常推荐液压泵的额定压力可比高25%60%；液压泵的额定流量宜与相当，不应超过太多。式中V排量，n转速，容积效率压力越高、转速越低，则泵的容积效率越低，变量泵在小排量下工作容积效率较低。转速恒定时泵的总效率在某个压力下最高，变量泵的总效率在某个排量、某个压力下最高。泵的总效率对整个系统的效率有很大影响，所以应尽量选用高效液压泵，并尽量使泵在高效区工作。 液压泵的驱动功率计算与电动机的选择工作循环中，若液压泵的压力和流量比较
26、恒定，液压泵驱动功率可由下式计算式中液压泵的最大工作压力，液压泵的最大流量液压泵的总效率固定设备液压泵的驱动电动机需由设计者选定。驱动液压泵的电动机，可根据上述计算公式算出的功率和液压泵的转速及其使用环境从产品样本或录中选定其型号规格，并进行核算以保证每个工作阶段电动机的峰值超载量都低于25%。(2) 压力表与压力表开关的选择液压系统的静态压力测量一般采用弹簧管式压力表。测量单点压力时采用单点压力变开关。若测量多点的压力则可采用多点压力表开关。在压力表开关的压力表之间应设缓冲阻尼器，以保护压力表不因动态压力冲击而损坏。由于系统只需测量进油处的油压，所以采用单点压力表开关。(3) 液压控制阀的确
27、定液压控制阀在液压系统中的功用是通过控制调节液压系统中的油液的流向、压力和流量，使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力（转矩）及运动速度（转速）等。液压阀是液压技术中品种与规格最多、应用最广泛、最活跃的部分（元件）。所设计的液压系统，将来能否按照既定要求正常可靠运行，在很大程度上取决于其中所采用的各种液压阀的性能优劣及参数匹配是否合理。足见液压阀的选择在整个液压系统设计中占有相当重要的地位。表2-3 国内开发和生产的常规液压阀产品系列概览系列名称开发单位、特点及应用主要生产厂广州机床研究所中低系列液压阀19661968年以广州机床研究所为主联合开发设计而成包括方向、压力、流量三大类
28、阀，主要用于机床液压传动。安装连接尺寸不符合国际标准，目前一般仅作旧设备维修之用。沈阳液压件厂、天津液压件一厂、南通液压件厂、佛山液压件厂、成都液压件厂等。榆次中高压系列液压阀1965年从日本油研公司引进，产品结构与美国VIKERS公司同类产品接近。安装连接尺寸不完全符合国际标准，主要用于工程机械、冶金设备。目前正在被新油研系列液压阀所替代。榆次液压件厂、四平液压件厂、武汉液压件厂等。联合设计系列高压阀20世纪70年代有关科研院所和企业联合设计与试制，吸取了国际上同类产品的先进技术，遵循了标准化、系列化和通用化的设计原则，安装连接尺寸符合国际标准。上海液压件二厂、沈阳液压件厂、邵阳液压件厂等。
29、威格士（VICK-ERS）系列液压阀1980年从美国威格士（VICKERS）公司引进的38个图号的液压阀产品，工艺性好、便于批量生产，连接尺寸符合国际标准。榆次液压件厂、上海液压件一厂。力士乐（REX-ROTH）系列液压阀1980年从西德力士乐（REXROTH）公司引进，包括60多个品种，大多数符合国际标准，具有体积小、通流能力强等特点。北京华德液压工业集团公司液压阀分公司、天津液压件厂、上海立新液压件厂、沈阳液压件厂等。广州机床研究所GE系列中高液压阀1987年由广州机床研究所研制成功。该系列阀具有力士乐阀的一些优点，铸造阀体、机加工流道；安装连接尺寸符合国际标准。可用于机床、冶金、船舶交通
30、、起重、建筑等的液压设备中，完全可以替代广研所中低压系列阀的换代产品，对原使用中低压系列板式阀的设备可以采用过渡板连接。广州机床研究所、南通液压件厂、西安液压件厂、佛山液压件厂、上海高行液压件厂、安阳液压件厂等。大连组合机床研究所D系列液压阀1986年由大连组合机床研究所推出，安装板面符合国际标准。海门液压件厂有限责任公司等。新YUKEN系列阀1992年开始，按日本油研公司当前技术合资生产，安装连接尺寸符合国际标准，是榆次中高压系列液压阀的换代产品。榆次油研液压有限公司。在我们这个液压系统中，推荐选用阿托斯液压阀，因为阿托斯液压阀精度较高，质量较国内同类产品好，而价格在国外品牌中是较低的。(4
31、) 液压阀的安装连接方式由于阀的安装连接方式对后续设计的液压装置的结构形式有决定性的影响，所以选择液压阀时应对液压控制装置的集成方式做到心中有数。例如采用板式连接液压阀，因阀可以装在油路板或油路块上，一方面便于系统集成化和液压阀装置设计合理化；另一方面更换液压阀时不需拆卸油管，安装维护较为方便；如果采用叠加阀，则需根据压力和流量研究叠加阀的系列型谱进行选型等。液压传动系统中所用液压阀的安装方式的选择，通常应考虑如下四个方面的因素： 体积与结构液压系统工作流量在100L/min以下时，可优先选用叠加阀，这样会大大减少油路块（或通道体）的数量，从而使系统体积减小，重量减轻；系统工作流量在200L/
32、min以上时，可优先考虑使用插装阀，这时插装阀的一系列优点可得到充分发挥；系统流量在100200L/min之间时，优先顺序应是常规板式阀、叠加阀、插装阀。价格实现同等功能时，相同规格的不同类型的阀相比较，常规板式液压阀价格最低，叠加阀次之，而插装阀最高。随着国内叠加阀、插装阀生产厂商的增多和技术不断进步，其价格将会与常规阀接近。另外，虽然单个叠加阀、插装阀的价格最高，但是由它组成系统时油路块的简化反而会抵消一部分成本。从目前发展趋势看，叠加阀与插装阀的使用量处于增长和上升状态，而常规板式阀则保持以往水平或稍有下降。货源国内生产常规阀的历史较长且制造厂家较多，技术工艺也比较成熟，因此显得货源充足
33、，价格低廉。生产叠加阀的厂家较少且规模较小，产品品种规格不全，货源远不如常规阀充足，从而造成系统设计中不能大量采用叠加阀。但随着一批国内合资企业叠加阀的批量生产，会大大改善叠加阀货源不足问题。制造插装阀的厂家较多，但目前的状况是，以盖板式二通插装阀为例，各制造厂家处于自身利益目的，一般不愿意将插装阀（插装件与盖板）以元件的形式出售给用户使用，而希望提供整套插装阀液压系统。但插装阀系统价格一般较高，致使用户难以接受，从而限制了插装阀的大量推广应用。其他现代液压系统日趋复杂，通常一个液压系统往往包含许多回路或支路，各支路通过流量和工作压力不尽相同，这种情况下若牵强、机械地选用同一类型的液压阀有时未
34、必合理。这时可统筹考虑，根据系统工况特点，混合选用几类阀（如有的回路选用常规阀，而有的回路则选用叠加阀或插装阀）。同等功能相同规格的常规阀与叠加阀比较，一般常规阀性能指标要优于叠加阀，所以对于性能指标有较高要求的系统在选择液压阀时除了考虑压力、流量的合理匹配外，还应对液压阀的性能指标有所了解。(5) 方向控制阀的选用对于结构简单的普通单向阀，主要应注意其开启压力的合理选用：较低的开启压力，可以减小液流经过单向阀的阻力损失；但是，对于作背压阀使用的单向阀，其开启压力较高，一保证足够的背压力。对于液控单向阀，除了本款换向阀中相关的注意事项外，为避免引起系统的异常振动和噪声，还应注意合理选用其泄压方
35、式：当液控单向阀的出口存在背压时，宜采用外泄式，其他情况可选用内泄式。对于换向阀，应注意从满足系统对自动化和运行周期的要求出发，从手动、机械、电磁、电液动等形式中合理选用其操纵形式。 由于本系统要求有一定的自动化程度，所以选用电磁控制方式(6) 过滤器的确定过滤器以前称滤油器，其功用是过滤液压油液中的杂质，降低油液污染度，保证液压系统正常工作。由于液压系统的各类故障绝大多数由油夜污染造成，而过滤器是保持油液清洁的主要手段，所以合理选择和设置液压系统中的过滤器显得非常重要。表2-4过滤器的类型序号类型作用1吸油过滤器保护液压泵2高压过滤器保护液压泵以外的液压元件3回油过滤器滤除液压元件磨损后生成
36、的污物4离线过滤器独立于主系统之外，连续清除系统杂质5泄油过滤器防止生成物进入油箱6注油过滤器防止注油时污物侵入7安全过滤器保护抗污染能力低的液压元件该系统有两个过滤器，分别是吸油过滤器和回油过滤器。(7) 油箱容量的确定油箱容量首先应能保持对系统有足够的油液供应，即油箱容量应等于或大于系统中流进油箱的所有油液的体积，同时在工作循环期间能保持安全的工作液位。其次还应考虑散热、空气溢出、水分分离等因素。油箱容量按经验公式进行计算：式中-油箱容量，L；-与系统压力有关的经验系数：低压系统=24，中压系统=57，高压系统=1012；-液压泵的额定流量表2-5油箱在液压系统中的作用序号作用描述1存储液
37、压油液油箱必须能够存放液压系统中的所有油液。液压泵从油箱抽走油液送至系统，载能油液在系统中完成动力传递之后返回油箱。2散发油液热量液压系统中的容积损失和机械损失导致油液温度升高。油液从系统中带回来的热量大部分靠油箱壁散发到周围空气中。这就要求油箱有足够的尺寸，尽量设置在通风良好的位置上，必要时油箱外壁要设置翅片来增加散热能力。3逸出空气液压系统低压区压力低于饱和蒸汽压、吸油管漏气或液位过低时由旋涡作用引起泵吸入空气、回油的搅动作用等都是形成气泡的原因。未溶解的空气可在油箱中逸出，因此希望有尽可能大的油液面积，并应使油液在油箱里逗留较长的时间。4沉淀杂质未被过滤器捕获的细小污染物，如磨损屑或油液
38、老化生成物，可以沉落到油箱底部并在清洗油箱时加以清除。5分离水分由于温度变化，空气中的水蒸气在油箱内壁上凝结成水滴而落入油液中，其中只有少数量溶解在油液里。未溶解的水会使油液乳化变质。油箱提供油水分离的机会，使这些游离水聚积在油箱中的最低点，以备清除。6安装元件在中小型设备的液压系统中，往往把液压泵组和一些阀或整个液压控制装置直接安装在油箱顶盖上。油箱必须制造足够牢固以支撑这些元件。一个牢固的油箱还在降低噪声方面发挥作用。根据该系统的散热状况、工作性质，通过经验公式计算所需油箱容量为90L.油箱的结构外形图如下：(8) 管路的确定管路种类与材料 液压系统中的管路按其作用分为： 主管路。包括吸油
39、管路、压油管路和回油管路，用来实现压力能传递。 泄油管路。将液压元件的泄露油液导入油箱的管路。 控制管路。用来实现液压元件的控制或调节以及与检测仪表连接的管路。液压系统所用的管路分为硬管和软管。硬管有无缝钢管、有缝钢管、铜管等；软管有耐油橡胶软管、塑料管、尼龙管等。其中有缝钢管、铜管、塑料管、尼龙管仅限用低压，一般用作吸油管、回油管、泄油管和控制管；无缝钢管因耐高压、变形小、耐油、抗腐蚀，装配后不易变形，且低碳钢的无缝钢管具有良好的可焊性，因此在液压系统中应用最广。若用于可动不见之间的连接，应采用耐油橡胶管。管接头液压系统中管路之间或管路与元件之间的连接，在管路外径大于50mm时采用法兰连接，
40、小于50mm时采用管接头连接。若管路需经常装拆，可用快速接头；软管连接则采用软管接头（可拆式和扣压式）。常用的钢管连接管接头有焊接式和卡套式。焊接式管接头结构简单，制造方便，耐高压（32Mpa）且密封性能好。与焊接管接头连接的钢管应选用可焊性好的低碳冷拔无缝钢管。卡套式管接头利用卡套刃口切入接管外壁，形成卡套与接管之间的密封，利用卡套前端的外表面与接头体内锥面之间形成球面接触密封，不需要其他密封件，使用压力可达32Mpa。卡套式管接头的缺点式卡套的制造工艺高，要求接管的尺寸精度较高，因此应用不如焊接管接头广泛。 森林小火车轮轴在线自动检测装置液压系统的管路连接采用的也是焊接管接头。(9) 液压
41、缸的确定应尽量按已确定的液压缸结构性能参数（如液压缸内径、活塞杆直径、速度及速比、工作压力等），从现在标准液压缸产品（工程、冶金、车辆和农机四大系列）若干规格中，选用所需的液压缸，选用时应综合考虑如下两方面的问题。 从占用空间、重量、刚度、成本和密封性等方面，对各种液压缸的缸筒组件、活塞组件、密封组件、排气装置、缓冲装置的结构形式进行比较。 根据负载特性和运动方式综合考虑液压缸的安装方式，使液压缸只受运动方向的负载而不受径向负载。从法兰式、中线凸耳式、耳轴式、耳环式、拉杆式、脚架式中所选出的安装方式，应满足液压缸不受复合力作用，并容易找正、刚度好、成本低、维护性好等条件。表2-6液压缸的安装方
42、式安装方式特点法兰式可提供高强度的中线支座，但对找正的要求较高。可以用有杆端法兰或无杆端法兰安装缸，有杆端法兰比较适合于拉力负载。为防止下垂，水平安装的长缸有时需要在自由端设置附加支座。中线凸耳式中线凸耳沿活塞杆中心线所在平面支撑缸体，这种安装使安装螺栓只受单纯的拉伸或剪切，不受复合力；要求精确找正，但精确找正后很牢固。耳轴式耳轴安装使缸可以驱动曲线运动的负载。耳轴通常布置在活塞杆中心线所在平面内，并且只承受剪切载荷。因它是一种铰接安装，故有助于补偿不对正度。耳环式整体式耳环是缸底盖的一部分。由于支点在缸体以外，因此，此安装的杠杆臂较长。拉杆式加长拉杆安装与法兰安装一样，也提供中线支座，刚度较
43、低。脚架式由于脚架低于活塞杆的中心线而使缸承受倾翻力矩。应力值高于中线凸耳安装而刚度较低。允许稍大的不对正度。往往用键或销来承受剪切载荷，以便使安装螺栓仅受拉力。从系统的精确度要求，结合现场情况，推荐使用法兰式液压缸。系统的工作执行机构包括：量轮径缸、端面探头升降缸、端面探头缸、轴身探头缸、缓冲缸、推轮缸。它们在系统中发挥着不同的作用：定位、找正、夹持、探头扫查、移动工件、缓冲。这一系列动作的配合、衔接就能完成液压系统在整个在线自动检测装置中所要完成的任务。所以它们缺一不可。在以往设计过程中，碰到过一些没有预料到的问题，为防止碰到类似问题，特别提出一些解决方案。下面是各个液压缸的结构示意图，碰到的问题及解决方法，如表2-7：表2-7量轮径缸由于车轮在长期的工作之后会出现不同程度的磨损，造成了轮径的不同，使轮轴中心线的高度不一样。给随后的检测带来了困难。通过量轮径缸测量出轮径，将信息反馈给控制系统，控制系统再控制端面升降探头移动距离，这是保证检测精确度的重要环节。由于量轮径缸不承受压力，所以需要较快的动作速度，以提高系统检测效率。选择较小的缸径为宜。端面油缸及端面探头升降油缸组合为了更好保证在检测过程中探头盘和探测面的中心重合，确保检测的准确性。探头盘中心部分装一可转动的顶针杆，找好中心后端面探头前进。轮对进入缓
