液压与气压传动课程设计指导书（参考）(7)

4、选择装配方案

选择装配方案主要指的是选择阀块部件的装配方案。目前较多的是采用集成块组合方法。然而在某些场合，设计人员手头集成块的资料还不完善或根本没有，所需的集成块一时亦不能买到，这时可以根据集成块的设计原理与方法自行设计与制造。

在某些简单的系统中，因为元件数量不多，压力亦不很高(pn＜6.3MPa)，采用阀板式的装配方案也是很适用的。它具有设计简单、制造方便、安装与维修简单、投产快的特点，对于小型机械厂的设备改造尤为适用。因此这种装配方式至今仍有很大的实用意义。

设计阀板组合部件时，一般应注意以下几点： (1)阀板最大几何尺寸一般不能过大，按经验在500mm× 500mm的面积之内是合适的。面积过大，则重量与尺寸太大，阀板的加工与安装会出现困难．如果元件数量较多，可以分为几个阀板[或阀块)部件来设计，其间用管道相连，组成完整的装配部件。

(2)阀板一般分为二层，后层为固定管接头用，前层为固定液压元件与加工连通管道用。两板的结合面与元件的安装面应该磨削平整，连接、紧固螺钉的数量与分布应该根据板受到的液压力的大小来决定，应做到数量充分，分布合理，以保证阀板在工作时不漏油。

(3)阀板必须有一定的厚度，以保证必要的螺孔深度．前板厚度一般在20~ 40mm之间，后板的厚度一般在25~35mm之间．如果两极间要安装自制的单向闻，厚度可以适当增加。

(4)板内的通油腔道之间必须保持一定的距离。一般高、低压通油腔道之间的密封宽度度不能小于5m。当必须使用交叉通道时，可以选择其中的一根作为外接通道，由后板处接出，再用管子连接。板内槽的深宽比约在1.2~ 0.8之间。

(5)一般，压力表可以直接安装在板的最高处或其他便于安装与观察的地方．压力表开关的使用较为困难，但必要时也可以安装，测压时可以直接用管子达到测压点土。如果仅需测两个点的压力，可以直接用两个压力表，这样反而更为方便和经济。

（6)阀板后的管接头安装位置，在分布时应考虑到接管子的方便性，接头之间应留出扳手空间。 5、结构设计的强度校核

对于低压系统，结构的强度一般都不成问题，但在中高压系统中，强度校核必须仔细进行。 强度校核主要是针对以下几个重点部位或零件进行的：

（1）液压缸的缸休、缸盖及其连接处，缸盖及缸体与机体之间连接处的螺栓，活塞与活塞杆连接处以及活塞杆各连接处； （2）油管与管接头； （3）阀板组合螺钉．

以上提到的各部位或零件的强度校核方法，可参阅机械零件设计手册。

6、编写零件目录

编写零件目录是实际设计中不可缺少的一部分，图纸归纳与资料整理工作，它属于设计的工作量之内。零件目录编写得正确、完整，可以减少生产中的许多麻烦，加快设备的制造速度，便于估算设备的成本。

液压系统的零件目录一般可以分为两个栏日：

第一栏为标准件。它可以分为标准液压元件与标准紧固件两部分，每项均应写明编号、 名称、型号、规格、材料、尺寸、数量等内容。有条件的还应在备注中说明生产的厂家或采 购供应单位以及参考价格等。

第二栏为自制非标准元件。每项应写明编号、图号、名称、需用材料的性质和规格、数量、热处理要求等内容．表达的方式应该简练、明确，尽量采用技术表达符号，以使技术文件正确、明了、查阅方便。本例中零件目录的编写从略。

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2.7.2.4 编写设计说明书及答辩

编写设计说明书是完成正规设计的最后一部分工作，也是一个重要环节。认真写好设计说明书是理清设计思想和方法的一个重要步骤。这个工作本身也为顺利参加答辩作了必要的准备，因此必须认真地去做。

设计整理工作可以分为以下三个步骤来进行： 1、编写设计计算说明书

设计计算说明书的内容包括： (1)设计课题及设计要求； (2)工况分析与方案选择； （3）液压元件的计算和选择；

(4)主要部件结构特点分折与强度校核计算； (5)液压系统的验算；

(6)系统设计思想的简单小结．

其中(1)~ (4)点在上面的计算中已说明，在设计说明书中，应简明扼要地进行整理。第(5)点中应做的工作现简述如下：

（a)执行元件输出力或力矩及最低、最高速度的校核

现选工作台液压缸最低要求速度为例进行校核。 工作台液压缸有效作用面积

A2??4(D2?d2)??4?(6.32?22)?2800mm2

由产品样本查得调速阀最小稳定流量为1170mm3/s，如不考虑二位二通电磁阀内部的泄漏流量，工作台液压缸运动的最低速度为

vmin?qmin1.17??0.042cm/s?0.025m/min A28而设计要求的工作台最低运动速度为0.035m／min，所以液压缸最低运动速度能达到预定的

要求。

当此条件不能满足时，可以改用流量规格较小的调速阀或增大液压缸直径重新设计计算，直到满足设计要求时为止。

(b)管路系统压力损失的估算

由于定位、央紧回路在夹紧后的流量几乎为零，所以管路系统的压力损失主要应在工作台液压缸回路中进行估算。

为可靠起见，按快进时最大流量来信算压力损失．即以q3＝16.8L／min来考虑（泵的额定流量qn＝25L／min来考虑也可)。

总压力损失 其中，

??p???p????p?

??p?—管路中沿程阻力损失之和；

??p?——管路中的局部阻力损失与各阀类元件的阻力损失之和(其中阀类元件在额定流

量下的压力损失可由产品说明书中查得)。

一般，在简单的低压金属切削机床(非高速运动机械)液压系统中3)p n (p n为系统调整压力)．

(c)压力阀调整压力的确定 可取

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??p值可按经验取为(0.1~0.

py?1.1pn?1.1?1.5?1.65MPa

由于系统压力在初步设计时一般取为泵的额定压力的50％~70％，目的是为了延长泵的寿命，减小噪音，所以泵源总有一定的压力能力储备．系统的调整压力可以在试车阶段进— 步调节。

顺序阀的控制压力可以选择为先动液压缸最大起动压力值的150％~200％；而必须比系统调整压力低。在本例中，顺序阀的控制压力可调为0.6~0.7MPa，可以在试车时调定。

压力继电器发讯时的压力必须比系统额定压力值稍小一些，这样才能发出讯号来，在本例中压力继电器的发讯压力可调为1.4~1.5MPa。 (d)系统热平衡计算与油箱容积的验算

系统的发热量可以由能量守恒、平均有效功率的概念出发简捷求得．在本例中因为定位、夹紧液压缸消耗的功率很小，所以可以略去不计。工作台液压缸的每一工作阶段输出的功率及时间示于表2.7—3中。

工作循环时间

T?t快进?t工进?t快退?t装拆

?3.25?137?4.05?20?164.3(s)

发热量：

??1?(Pi1?Pi1)ti T ?1[(0.087?0.079)?3.25?(0.84?0.0014)?137 164.3 ?(0.087?0.079)?4.05?0.85?20]

?0.803kW?s?2.9?106J/h

液压系统在工作中产生的热量，经过所有元件的表面散发到空气中去，但绝大部分热量是由油箱散发的。油箱单位时间内的散热量

?'?hA?T

42按油箱设计资料，在通风良好的条件下取h?6.3?10J/m?h?℃

3油箱散热面积 A?0.065V2?0.06531002?1.4m2

取温升权限 △T＝35℃，代入计算式可得

?'?6.3?104?1.4?35?3.1?106J/h??

可见油箱容量符合要求。

表2.7-3工作台液压缸每一工作阶段的输出功率和时间 工作阶段 时间（s） 液压缸输出功率（kW） 液压泵输出功率（kW）

快进 3.25 0.079 0.087 工进 137 0.0014 0.84 快退 4.05 0.079 0.087 装拆工件停留 20 0 0.85 26

下面对系统设计作一简单小结：

本系统是工厂自制专用设备，因此考虑的主要因素是简单、实用、成本低、上马快。因为功率不大，所以系统效率不是主要矛盾，因而可采用定量泵非卸荷式简单的供油系统。装配方式采用阀板式也是鉴于上述原因。定位夹紧系统采用蓄能器与顺序阀，目的是为了简化电气系统，增加夹紧的可靠性。采用分立标准油箱是为了便于液压系统的安装、调试与维修。在床身结构允许的条件下，采用内部油箱可以进一步缩小机床的占地面积，但势必增加床身的复杂性，单件制造的成本亦会提高。因为工作滑台进给力不很大，故采用双出杆的液压缸结构也是合理和方便的。若采用标准滑台，则重新计算整个系统即可。 2．绘制正式的液压原理图

根据经过局部修改的液压系统草图，重新绘制一张清楚的液压系统图，其大小按实际需要可用2号至4号图纸绘出。元件的型号及图示符号均应正确完整地标出。方向阀和管路的连接一般应按常态画出。图面应清晰，线条要分明，布局应合理。

本例的液压系统原理图见图2—1。 3．资料整理，答辩或考核

资料整理工作是在编写设计说明书的同时完成的，另外，必要的产品样本和设计参考资料也属于应该整理的资料的范畴。

这种整理工作主要还是对设计笔记作一番整理，以便明确与记住主要的设计思路、设计原则和重要的计算公式以及设计结果。对于回路或结构设计中的独创部分尤其要治备好充分的理论依据，这样才能顺利地通过答辩，取得优良成绩。

答辩与考核对于一个真正独立思考、积极认真地进行设计的人来说，只不过是一件水到集成的事情，不应过分的紧张。但在正式答辩之前，同学之间互相提问和质疑，会对答辩有很大的帮助。

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