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1、摘 要液压式圆钢机械手是一种新型的处理钢材多用工具，它具有结构合理、使用平安、装卸快速和一机多用等优点，开展前景前景十分广阔。目前销往国内市场上的机械 液压系统已根本定型，再加上机械结构的不断优化，电气操作系统日益简单化、方便化，因此，在该领域里，未来将是对智能机械手的研究。经过对以往的钢厂机械手使用情况进行分析，并对大量的圆钢机械手用户的意见进行整理，我们希望设计出比拟完善的圆钢机械手的液压系统。我们所研究的移动式圆钢机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型机铝棒料的搬运及高温棒料的自动上料作业，最大抓取棒料直径可达180 mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走
2、距离为1200 mm。根据作用要求和载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。随着机电一体化技术和计算机技术的应用，其研究和开发水平获得了迅猛的开展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的广泛应用。关键词： 圆钢机械手； 液压系统； 棒料AbstractThe hydraulic round steel manipulator is a new typ
3、e of tool to process steel . It has the reasonable structure and use safely. Moreover, it is fast to be loaded and unloaded with multi- usage. So, it has a foreground development prospect. Currently, mechanical mobile hydraulic system sold to domestic market has basically finalized the design and th
4、e mechanical structure has experienced continuous optimization. Furthermore, electrical operating system is increa- singly becoming more and more simplified and convenient. Therefore, intelligent robots will be the research of the future in this field. After the previous analysis towards using situa
5、tion of steel manipulator and clearing up a lot of opinions of the user, we hope we can design a comparatively perfect round steel manipulator hydraulic system. The mobile manipulators we study are suitable for various kinds of distant bar feeders, workpiece automatic handling and up-down material w
6、ork, such as handling aluminum bar stock of aluminum extrusion molding machine and automatic feeding operations of high te- mperature bar stock. The biggest bar stock diameter grabbed can reach 180mm, maximum grasping weigh more than 30 kilograms, and the biggest walking distance can be 1200mm. Acco
7、rding to the function requirement and load conditions, manipulator velocity of each joint is adjustable. Mobile manipulators handling materials are mainly composed of paws, forearm, arm, arm swing. the car walks institutions and hydraulic pump station electric control system composition. The whole m
8、anipulator and hydraulic system are set in walking cars and they have the compact structure. Electrical control system adopts OMRON PLC and various assi- gnments can be realized through the programming.As the application of electromechanical integration technology and computer technology, the resear
9、ch and the level of development has been fast developing. It involves the human so- cial production and life in all areas, especially the the wide use in the production process of industrial robots.Key words: The round steel manipulator; Hydraulic system; Bar stoc目 录绪论11 设计任务21.1 题目名称21.2 主要技术参数及要求2
10、1.3 设计方案22 液压系统计算与选型32.1 载荷的组成分析与计算32.1.1 液压缸的载荷分析与计算32.1.2 液压马达载荷的分析与计算42.2 初选系统工作压力42.3 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量42.3.1 计算液压缸的主要结构尺寸42.3.2 计算液压马达的排量62.4 计算液压缸和液压马达所需要的流量72.4.1 液压缸工作时所需的流量72.4.2 液压马达的流量72.5 确定液压系统的工况82.5.1 压力循环图的绘制82.5.2 流量循环图的绘制93 制定根本方案和绘制液压系统图103.1 制定根本回路方案103.2 选择液压动力源134 液压元件与专用件的选
11、择及设计134.1 液压泵的选择134.2 电机的选择144.3 液压阀的选择144.3.1 液压缸回路元件的选择144.3.2 液压马达回路元件的选择154.4 蓄能器的选择154.5 管道尺寸确实定174.5.1 管道的分类174.5.2 管道的计算与选择174.6 油箱容量确实定184.7 滤油器的选择194.8 加热器的选择205 液压系统性能验算205.1 验算回路中的压力损失215.1.1 管路沿程损失215.1.2 管路的局部损失235.1.3 阀类元件的局部损失235.2 液压系统的发热温升计算235.2.1 液压系统的发热功率的计算235.2.2 液压系统散热功率的计算245
12、.2.3 冷却器的计算与选择246 液压站的设计266.1 液压站的结构设计266.2 液压站叠加回路的设计266.3 液压系统的安装286.4 管路的安装与清洗296.5 液压站的维护29结束语30参考文献31致谢32绪论机械手在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前开展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替
13、人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在重工业中还在不断开辟着新用途。液压式圆钢机械手是一种新型的处理钢材多用工具，它具有结构合理、使用平安、装卸快速和一机多用等优点，开展前景前景十分广阔。目前销往国内市场上的机械 液压系统已根本定型，再加上机械结构的不断优化，电气操作系统日益简单化、方便化，因此，在该领域里，未来将是对智能机械手的研究。经过对以往的钢厂机械手使用情况进行分析，并对大量的圆钢机械手用户的意见进行整理，我们希望设计出比拟完善的圆钢机械手的液压系统。我们所研究的移动式圆钢机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型机铝棒料的搬运及高温棒料的自动上料作业
14、，最大抓取棒料直径可达180 mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200 mm。根据作用要求和载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于平安防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。随着机电一体化技术和计算机技术的应用，其研究和开发水平获得了迅猛的开展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的广泛应用。轿车半轴加工上料机械手设计
15、在综合多种机械手的设计原理和设计思想，根据轿车半轴加工的特点提出的，有一定的理论根底，设计水平和应用价值。虽然现在工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力，其效用是代替从事繁重的工作，危险的工作，单调重复的工作，恶劣环境下的工作方面尤其明显。至于像汽车工业和电子工业之类的费工的工业局部，机械手的应用情况决不能说是好的。虽然这些工业部门工时缺乏的问题锋利，但采用机械手只限于一小局部工序，其原因是，工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求，适于机械手工作的范围很狭小，这是主要原因。经济性问题当然也很重要，采用机械手来节约人力从经济上看，不一定总是合算的。然而，利用机械手或类似机械设备
16、节省人力和实现生产合理化的要求，今后还会持续增长，只要技术方面和价格方面存在的问题得到解决，机械手的应用必将会飞跃开展。1 设计任务本次主要是针对液压系统的设计，其细节如下。1.1 题目名称圆钢机械手液压系统设计1.2 主要技术参数及要求1、圆钢重3-5T；2、小车重8T；3、机械手提升200mm及500mm；4、系统最高工作压力约15MPa。1.3 设计方案此次设计主要是对圆钢机械手液压系统的设计。在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，又易于实现过载保护，工作平稳，可无级调速，控制精度高等优点而被广泛应用。在冶金行业方面采用液压系统是开展趋势，现在也已经广泛
17、应用于实践中。本设计要求液压系统更平安、更可靠，而且要求能够平稳、准确地完成圆柱形钢材夹取的一系列动作。设计圆钢夹取机构固定在小车上，整个装置在搬运圆钢时的机械运动过程如下：夹钳下降200mm5s_夹钳闭合，抓紧圆钢4s_夹钳上升200mm4s_小车前进8m后停下20s_夹钳下降500mm5s_夹钳翻开，放开圆钢4s_夹钳上升500mm5s_小车后退8m，回到原位，准备下一个循环20s。其中，夹钳升降动作由夹钳升降油缸实现，夹钳开闭动作由夹钳开闭油缸实现，而整个装置的前进与退回由液压马达驱动小车底部的齿轮转动，齿轮与类似于齿条的导向轨道啮合，使整个装置沿导向轨道运动。本设计的特殊之处是在一个工
18、作循环中，夹钳升降液压缸在不同时间段行程不同，故采用一个液压缸结合行程开关解决该问题，在计算相关参数时，为了保证各项符合强度要求，运用大行程状态时相关数值代入计算。为了保证夹钳升降与开闭平安性及小车的位置，在设计方案的时候考虑到锁紧状态，本设计中采用液压锁紧种方式，提高系统的可靠性，液压锁紧采用一个双液控单向阀。由于液压马达是驱动小车运动的关键，并且负载比拟大，是设计的重点。本设计为了提高系统的可靠性，采用一工一备形式的电机泵组和蓄能器提供压力油，保证在有一个液压泵不能正常工作的情况下系统也能正常工作。夹钳升降油缸，夹钳开闭油缸以及液压马达是顺序工作的，整个系统还设计有油过滤保证液压油的清洁度
19、。2 液压系统计算与选型液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤之间往往要互相穿插进行。此次设计是从实际情况出发，有机的结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、本钱低、效率高、操作简单、维修方便的液压系统，其设计步骤如下。2.1 载荷的组成分析与计算液压系统的载荷一般有液压缸的载荷和液压马达的载荷，这两种不同执行元件的载荷计算是不同的，在本设计中有以下计算步骤。2.1.1 液压缸的载荷分析与计算液压缸的载荷来源一般有工作载荷Fg、导轨摩擦载荷Ff和惯性载荷Fg。在本设计中，夹钳升降油缸，夹钳开闭油缸交替工作。可知对于夹钳升降油缸，其工作载荷近似等于所夹取圆钢的重
20、量，有考虑到惯性载荷的作用，取外载荷为圆钢重量的1.3倍；对夹钳开闭油缸，由于它只是起到固定圆钢的作用，由夹钳的结构可知其所受的外载荷不是大。由此可见：夹钳升降油缸的外载荷为 F升=，夹钳开闭油缸的外载荷为 F开=除外载荷Fw外，作用于活塞上的载荷还包括液压缸密封处的摩擦阻力Fm，由于各种缸的密封材质和密封形式不一样，密封阻力难以精确计算，一般估算为：F=(1-m)F (2.2)式中m为液压缸的机械效率，一般取为，本设计中取为.95。 (2.3)所以夹钳升降油缸外载荷=63700/0.95=67052.6N，夹钳开闭油缸外载荷F锁=20000/0.95=21052.63N。2.1.2 液压马达
21、载荷的分析与计算液压马达的载荷矩和液压缸一样分为工作载荷力矩Tg、轴颈摩擦力矩Tf和惯性力矩Ta。在本设计中采用比例驱动系统，所以炉底的转动冲击大大降低，可以忽略不计。根据题目要求，给出的负载质量为：M=5+3。由运动过程求小车加减速过程加速度：其中，解得： 工作载荷力矩：计算液压马达载荷转矩T时还要考虑液压马达的机械效率mm0.99。 取m (2.4)每个马达的实际转矩T=400 Nm =。2.2 初选系统工作压力压力的选择要根据载荷的大小和设备而定，同时需要考虑执行元件的装配空间，经济条件及元件供给情况的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的尺寸，反之，压力选得太高，对
22、缸、阀等元件的材质，密封，制造、精度等要求也高。根据本次的设计任务要求系统最高工作压力不高于15MPa，考虑到系统工作压力应比最高工作压力低10%20%，系统的最小工作压力应比最高工作压力低30%40%。故取系统额定工作压力为Pe=12MPa，取系统的最小工作压力为Pmin=10MPa。为了保证在最小工作压力的情况下仍然能够工作，在本设计中用Pmin作为工作压力来计算选型。2.3 计算液压缸的主要结构尺寸和液压马达的排量液压缸的选型与其在具体工况的实际需要有关系，液压马达的排量与其型号也有密切的关系。在本设计中对其计算如下。2.3.1 计算液压缸的主要结构尺寸液压缸有关的设计参数如下图，其中图
23、(a)为液压缸活塞杆工作在受压状态时的受力，图(b)为活塞杆工作在受拉状态时的受力9。图2.1 活塞杆受力示意图活塞杆受压时，其受力为： (2.5)活塞杆受拉时，其受力为： )式中：为无杆腔的有效作用面积m2； 为有杆腔的有效作用面积m2。液压缸在受压状态下，其活塞面积为 。 运用上式必须先确定D与d的关系，根据机械设计手册10表，按工作压力选取，且取背压。根据这一比例关系，结合公式(2.5)1对于夹钳升降油缸受压时无杆腔的内径为 (2.7)代入数据得： 。结合公式(2.6)受拉时无杆腔的内径为 (2.8)代入数据得：。2对于夹钳开闭油缸受压时无杆腔的内径为 (2.7)代入数据得： 。结合公式
24、(2.6)受拉时无杆腔的内径为 (2.8)代入数据得：。考虑到液压缸活塞杆的强度，需要将液压缸的尺寸放大，结合冶金设备用标准液压缸系列查机械设计手册10P37-192表，选择型号为Y-HG1-E160/110500的液压缸作为夹钳升降油缸，选择型号为Y-HG1-E100/70100的液压缸作为夹钳开闭油缸。2.3.2 计算液压马达的排量液压马达的排量与载荷扭矩和压差有着密切的关系，具体计算公式为： (2.9)式中：T为液压马达的载荷转矩Nm；p=p1-p2为液压马达进出口压差MPa。由于在计算时已经将p1取的很小，这里不再考虑背压，即p2=0。代入数据得：。2.4 计算液压缸和液压马达所需要的
25、流量液压缸和液压马达的流量是其工作特性指标之一，对流量的计算有助于我们对液压系统的了解，在本设计中作了如下计算。2.4.1 液压缸工作时所需的流量Q=Av (2.10)式中：A为液压缸有效作用面积m2；v为活塞与缸体的相对速度m/s。本设计中取夹钳升降油缸推进时间为5s，那么V升=m/s，那么Q1=A1v顶=0.13.14160210-660000L/min=L/min。取夹钳开闭油缸的推进时间为4s，所以v开=m/s。那么Q2=A2v锁=0.0253.14100210-660000L/min= L/min。2.4.2 液压马达的流量液压马达流量确实定要根据其排量和转速确定，由于液压马达的排量
26、是一定的，所以在本设计中先选取液压马达的型号，再计算出转速，最后确定马达的排量。(1) 液压马达的选取由题目可知Pmax=15MPa，根据上面的计算得知马达的排量为，马达的载荷转矩为T=Nm，根据以上参数查机械设计手册10 P37-169，选取液压马达型号为1JMD-63,其各项参数如下：q=780m L/r； Pe=16 MPa； Pmax=22 MPa; n=10200r/min Te=1779Nm Tmax=2459Nm(2) 马达转速的计算液压马达驱动小车前进是通过齿轮与导向轨道上的齿条的啮合实现的。初定齿轮半径，由题目要求知道。 (2.11)马达的转速为： 2)(3) 马达流量确实定
27、根据机械设计手册10,马达的流量为:Q=qn式中：q为马达的排量(m3/r);n为马达的转速(r/s)。那么 Q马=m3/s=L/min。 2.5 确定液压系统的工况工况图包括压力循环图、流量循环图、和功率循环图。它们是调整参数、选择液压泵、阀等元件的依据。因为功率是由压力和流量决定的，所以在本设计中只绘制压力循环图和流量循环图。2.5.1 压力循环图的绘制1 确定液压缸的工作压力确实定夹钳升降油缸上升活塞收回时，由公式(2.5)得：。夹钳升降油缸下降活塞伸出时，由公式(2.6)得：。夹钳开闭油缸夹紧活塞伸出时，由公式(2.5)得：。夹钳升降油缸张开活塞收回时，由公式(2.6)得：。2 液压马
28、达的工作压力确实定马达正常工作时候的压力， (2.14)因为正常工作时的运动过程：夹钳下降200mm5s_夹钳闭合，抓紧圆钢4s_夹钳上升200mm4s_小车前进8m后停下20s_夹钳下降500mm5s_夹钳翻开，放开圆钢4s_夹钳上升500mm5s_小车后退8m，如此形成一个循环，因此系统的压力循环图如图2.2。图 压力循环图2.5.2 流量循环图的绘制在整个系统正常工作过程中:夹钳下降4sQ=夹钳闭合，抓紧圆钢4sQ夹钳上升200mm4sQ小车前进8m后停下20sQ=Q夹钳下降500mm5sQ=夹钳翻开，放开圆钢4sQ夹钳上升500mm5sQ小车后退8mQ=Q平均流量Q均= Q总/2=/6
29、6L/min= L/min，因此其流量循环图如图2.3：图 流量循环图3 制定根本方案和绘制液压系统图对于不同的工况我们采用的具体方案不一样，对控制要求不高的系统就采用一般的液压系统，但是本设计中控制要求比拟高，所以本设计采用比例的控制系统。具体方案设计如下。3.1 制定根本回路方案根据设计任务可知，本次设计主要设计三个液压回路：夹钳升降油缸回路、夹钳开闭油缸回路和液压马达回路。其中夹钳升降油缸回路负载较大，系统对其要求较高，工作压力要比液压马达回路的正常工作的压力大，所以在本设计中就利用平衡阀实现调速以及减压。另外在系统正常工作的时候，回路加双液控单向阀，起到液压锁的作用，提高其可靠性。其设
30、计原理图如图。图3.1 夹钳升降油缸原理图夹钳开闭油缸回路与夹钳升降油缸回路类似，工作压力要比夹钳升降油缸回路的正常工作的压力小，工作时间也不长，所以在本设计中就利用双单向节流阀实现调速以及减压，同样在回路中加双液控单向阀，起到液压锁的作用，提高其可靠性。其设计原理图如图3.2图3.2 夹钳开闭油缸原理图对于液压马达回路，液压马达在整个工作过程中是周期性的启停，因此保证液压马达停止工作的时候小车能保持静止，在此回路中同样加了双液控单向阀，起到液压锁的作用提高系统的可靠性。其原理图设计如图。图3.3 液压马达原理图3.2 选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。
31、在本系统中采用变量泵来满足工况要求。在本系统中长时间系统的流量较小，为了节省能源提高效率，增设蓄能器作为辅助动力源11。4 液压元件与专用件的选择及设计4.1 液压泵的选择结合在毕业实习中看到的泵站液压系统，在本设计中液压泵采取一工一备的方式。其选型过程如下10：1 确定液压泵的最大压力 (4.1)式中：P1是液压缸最大工作压力(MPa)； P从液压泵出口到液压缸入口之间总的管路损失。初算时可依据经验数据选取。管路简单、流速不大的，取P。管路复杂、进口油调速阀的，取 。在本系统中取P =1MPa。那么Pp(15+1)MPa，即Pp16MPa。2 确定液压泵的流量在本设计中由于采用了蓄能器作为辅
32、助动力源，所以计算液压泵的流量应该以平均流量来计算： (4.2)式中：K为系统的泄漏系数，一般取，本系统中取， 为同时动作的马达的平均流量。从流量循环图上查得，同时动作的马达的平均流量是/min。取泄漏系数； 那么：Qp L/minL/min。那么泵的流量Q =L/min。3 选择液压泵的型号一般泵的额定工作压力比Pp大20%60%，那么液压泵的额定压力为：PN1+50%Pp16MPa=24MPa。由于液压泵的性能对整个系统的运行有很大的影响，在本设计中采用质量有保证的的泵，根据机械设计手册10P37-155表Q和PN，选择型号为A4VSO180的斜盘式轴向柱塞泵，其各项性能参数如表。 表4.
33、1 泵主要技术参数公称排量mL/r180额定转速r/min1800额定压力MPa35液压泵容积效率驱动功率KW最大流量L/min3244.2 电机的选择电机是与泵相连的，在选择电机的时候，电机功率Ppc根据经验公式PpcmaxQmax (4.3)式中：Pmax为系统的最高工作压力，在本系统中为MPa， Qmax为泵的最大流量。那么根据表的数据有Ppc=1.3106324/60000KWkW。查机械设计手册(单行本)减速器电机与电器14 P22-3710，选择型号为Y2-280S-4的电机，其额定功率为75kW，转速为1480r/min。4.3 液压阀的选择在本系统中阀的选择是根据系统的工作压力
34、和实际通过阀的最大流量，结合阀的安装方式，选择有定型产品的的阀件。溢流阀按通过液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应该考虑最小稳定流量应该满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选的比实际通过的流量大一些，必要时可以允许有20%以内的短时间过流量15。在本系统中主要选取的元件主要有双单向节流阀、双液控单向阀、换向阀，其选取步骤如下。4.3.1 液压缸回路元件的选择液压元件的性能对整个系统的影响比拟大，所以在本设计中阀类元件均采用力士乐公司产品。夹钳升降油缸回路和夹钳开闭油缸回路的最大工作压力均为15MPa，其流量分别为Q顶=L/min Q锁=L/min根据以上数据查力士乐公司
35、产品手册13知，所需6通径阀的最大流量均比Q顶大，所以在这两个回路中所选用的阀均为6通径且型号一样，其所选元件的参数如表：表 顶紧、锁紧回路的各元件参数元件 参数名称型号通径(mm)最大流量(L/min)最大压力(MPa)平衡阀FD16PA10/B00F P20-45816200双单向节流阀Z2FS 16-30/S2F P20-472(力士乐)16双液控单向阀Z2S 16-2-5X/(力士乐)16300三位四通电磁阀比例式4WRZE 16 E150-7X/6EG24ETK31/A1D3M1615035 截止阀YJZQ-H 20 NF P20-63620三位四通电磁阀5-4WE16EA3X/CG
36、24K4161504.3.2 液压马达回路元件的选择液压马达回路的原理设计如下图，马达的执行对液压马达的运行起到关键性的作用,在本设计中液压锁和比例阀均选择力士乐公司的产品，马达的流量为，那么流经液控单向阀和三位四通电磁阀的流量也为，查力士乐产品手册13，选择元件参数如表：表 液压马达回路的各元件参数元件 参数名称型号通径(mm)最大流量(L/min)最大压力(MPa)双液控单向阀Z2S 10-1-6X/10120三位四通电磁阀5-4WE10EA3X/CG24K4101204.4 蓄能器的选择蓄能器主要用于储存油液的压力能，其主要功能有：辅助动力源、系统保压和吸收系统脉动，缓和液压冲击。在本系
37、统中，正常工作时流量比拟小，使用蓄能器可以存储多余的流量，同时可以吸收系统脉动，缓和冲击。蓄能器的计算与选型如下：1做蓄能器时容积的计算 蓄能器在作储能用时，是与油泵一起供油的，因而需要蓄能器排出的有效油量应按下式计算 (4.4)式中: 为液压缸有效作用面积； 为液压缸行程；K 为油液泄露系数。一般取K=1.2； 为泵的总供油量指在一个工作循环内系统所需的平均流量; 为最大耗油时泵工作时间。 代入数据得： 2做应急动力源时其有效工作容积为此处的V为需要应急动作的工作容积 (4.5) 式中: 为液压缸有效作用面积； 为液压缸行程；K 为油液泄露系数。一般取K=1.2。 代入数据得： 故V又有公式
38、P1V1=P2V2 (4.6)V= V2-V1 (4.7)式中：P1 为系统最高工作压力,本设计中MPa；P2 为系统最低工作压力,本设计中2.94MPa；V2 为蓄能器最大容积；V1 为蓄能器最小容积。根据公式(4.4)得：V1/V2=P1/P2代入数据得：V1/V2=/=结合公式(4.5)得：所以有V2=V根据经验一般取V2=34V (4.8)在本设计中取V2=3V=3L=L，经圆整后取V2=150L，查机械设计手册18 F P20-458选取4个容积为40L的蓄能器，其型号为NXQ 1-40/20-L-H。4.5 管道尺寸确实定管道的作用是保证油路的连通，并便于拆卸、安装；根据工作压力、
39、安装位置确定管件的连接结构；与泵、阀等连接的管件应由其接口尺寸决定管径。4.5.1 管道的分类在液压传动中，常用的管道有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。钢管能承受较高的压力，价廉；但弯制比拟困难，弯曲半径不能太小，多用在压力较高、装置位置比拟方便的地方。一般采用无缝钢管，当工作压力小于时，也可用焊接钢管。紫铜管能承受的压力较低p3.610MPa，经过加热冷却处理后，紫铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；但价贵且抗振能力较弱。尼龙管用在低压系统；塑料管一般只作回油管用。胶管作联接两个相对运动部件之间的管道。胶管分高、低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的
40、油路中。低压胶管是麻绳或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。由于胶管制造比拟困难，本钱高，因此非必要时不用。本次设计的液压系统中采用钢管，钢管材料对于中、高压系统采用20号钢。而对于联接两个相对运动部件之间的管路那么考虑用软管联接。软管分高、低压两种。高压软管是以钢丝编织或钢丝缠绕为骨架的橡胶软管，用于压力油路。低压软管是以麻线或棉线编织体为骨架的橡胶软管，用于压力较低的回油路或气动管路中。所以本系统中的压力油路软管采用高压软管。4.5.2 管道的计算与选择根据机械设计手册10，钢管内油液的流速推荐值v一般按下面原那么选取：吸油管路取v0.52m/s，一般取1m/s以下；压油管路取
41、v2.56m/s；短管道及局部收缩处取v510m/s；回流管路取v1.53m/s；泄油管路取v1m/s。管子内径的计算公式如下： (4.9) 式中：qv为通过管道内的流量m3； v为管内允许流速m/s，按推荐值选定。根据以上公式计算各管道内径。(1) 泵吸油口管径的计算取泵的吸油管路流速为v，那么，查机械设计手册10选用钢管通径为65mm。(2) 泵压油口管径的计算取泵的压油管路流速为v，那么，选用钢管通径为25mm。(3) 同步马达压力油口管径的计算取马达压力油管路流速为v，那么，选用钢管通径为15mm。4.6 油箱容量确实定油箱在本系统中的功能，主要是储油和散热，也起着别离油液中的气体及沉
42、淀污物的作用。油箱有开式和闭式两种。开式油箱应用广泛，箱内液面与大气相通，为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口。闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气连通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体相接，充气压力可达0.05MPa。本系统采用开式油箱，在清洗盖板上设置空气滤清器。在本系统中油箱的设计充分考虑了油箱设计的考前须知。油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保持一定的液位高度。油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低液面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45的斜角，以增大吸油及出油的截面，本系统中的回油管和泄油管均须设置斜角。为了使油液流动时速度变化不致过大，管口应面向箱壁。油箱应设置隔板将吸、回油管隔开，使液流循环，油液中的气泡与杂质别离和沉淀。隔板结构有
