1、辽宁科技大本科生毕业设计（论文）第页电液执行器的设计摘要电液执行器是一种智能型机、电、液一体化动力装置，随着阀门技术的不断应用与发展，电液执行器也得到了更广泛的应用。本课题所设计的是一种快关阀上应用的电液执行器，很大程上减小了阀门的开关时间，使得阀门的完全开启和关闭的时间提高到了02S。通过对国外电液执行器的借鉴，本课题对电液执行器的液压系统原理图及执行器的执行机构进行了整体设计。本文介绍了电液执行器的组成、液压原理图及其控制机构。设计的执行机构采用拨叉式机构，以其独特的扭矩曲线成为驱动大部分角行程阀最理想的机械，为大口径阀门提供较大的开启扭矩。采用的液压系统则由各液压元件按逻辑原理组成，通过
2、电气信号的转换从而实现功率的转换，控制执行机构动作，驱动阀门开启和关闭。液压系统采用内置小油缸一体化设计无需额外配置庞大的液压站，减小了执行器的整体体积。关键词电液执行器、快关阀、拨叉式结构辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第页THEDESIGNOFTHEELECTROHYDRAULICACTUATORABSTRACTTHEDESIGNOFOPERATIONSTRUCTUREOFTHEELECTROHYDRAULICACTUATORSDIGESTELECTROHYDRAULICACTUATORISAKINDOFINTELLIGENTMACHINE,WITHAINTEGRATIONOFELECT
3、RICITY,LIQUIDANDPOWERINSTALLATIONWITHTHECONTINUOUSAPPLICATIONANDDEVELOPMENTOFVALVETECHNOLOGY,ELECTROHYDRAULICACTUATORHASBEENMOREWIDELYUSEDTHISTOPICISDESIGNOFTHEQUICKCLOSINGVALVEONTHEAPPLICATIONOFELECTROHYDRAULICACTUATOR,LARGELYREDUCEDTHESWITCHINGTIMEOFTHEVALVE,THEVALVEFULLYOPENANDCLOSETIMEINCREASEDT
4、O02SECONDBASEDONTHEREFERENCEOFFOREIGNELECTROHYDRAULICACTUATOR,THISTOPICISABOUTTHEOVERALLDESIGNOFTHEELECTROHYDRAULICACTUATORHYDRAULICSYSTEMPRINCIPLEDIAGRAMANDTHESTRUCTUREOFTHEACTUATORTHISPAPEREXPOUNDSTHECOMPOSITION,HYDRAULICPRINCIPLEDIAGRAMANDTHECONTROLMECHANISMOFTHEELECTROHYDRAULICACTUATORACTUATORUS
5、ESFORKTYPE,ITISTHEMOSTIDEALDRIVINGMECHANICALOFMOSTOFTHEQUARTERTURNVALVESCAUSEOFITSUNIQUETORQUECURVE,ITCANPROVIDELARGEDIAMETERVALVESWITHALARGERTORQUEHYDRAULICSYSTEMISCOMPOSEDOFVARIOUSHYDRAULICCOMPONENTS,WHICHCOMBINEINALOGICALWAYTHESYSTEMREALIZETHETRANSFORMATIONOFTHEPOWERBYTHETRANSFORMATIONOFTHEELECTR
6、ICALSIGNALSTOCONTROLTHEACTUATORMOTION,DRIVINGVALVEOPENINGANDCLOSINGHYDRAULICSYSTEMADOPTTHEDESIGNOFINTEGRATIONOFBUILTINSMALLOILCYLINDER,SOTHEREISNONEEDOFADDITIONALCONFIGURATIONLARGEHYDRAULICSTATION,SOASTOREDUCETHEOVERALLVOLUMEOFTHEACTUATORKEYWORDSELECTROHYDRAULICACTUATORS,QUICKCLOSINGVALVES,FORKTYPES
7、TRUCTURE辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第页目录第一章绪论111引言112电液执行器的发展背景及优势113近些年电液执行器在国内外的发展情况214课题研究的方法及意义2第二章电液执行器液压系统原理设计421电液执行器的基本结构和液压系统4211电液执行器的基本结构4212电液执行器的执行机构4213电液执行器的液压控制系统422电液执行器的液压系统原理图5221液压控制原理5222液压系统原理图5223液压系统主要元件6224液压系统结构图623电液执行器的设计参数624电液执行器的工况分析7241电液执行器液压缸工况分析7242电液执行器液压缸负载和速度循环图8第三章电液执行器液压
8、缸的计算831液压缸的负载计算832液压缸缸筒的确定10321缸筒的的选择10322缸筒的计算1033液压缸活塞杆的确定12331活塞的选择12332活塞杆的计算13333活塞杆的导向套、密封装置、和防尘圈1434液压缸流量的确定16第四章液压泵站及液压阀的确定1741液压泵组的确定1842液压阀的确定21421插装阀的选择21422电磁换向阀的选择21423溢流阀的选择22424单向阀的选择22425液压锁的选择23426平衡阀的选择23辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第页43液压油箱及其附件的确定2344蓄能器的确定2545管件及压力表辅件的确定27第五章液压系统性能验算2951液压系统
9、压力损失的验算2952液压系统发热温升的验算3153系统的散热量计算3154系统热平衡时温度的验算32第六章液压系统阀块的设计33第七章液压站的结构设计34结论35致谢36参考文献36辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第1页第一章绪论11引言执行器作为一种动力装置，是自动化技术工具中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置，综合了气动、液压、控制、机电、计算机、通信等技术，可以快速、稳定地对被控对象的位置进行精确控制，不仅应用于各种阀门的驱动、控制中，而且现已广泛应用在电力、水利、冶金、造纸、航天、管线、石化、工业装备、食品加工等领域众多需要动力驱动的部位1。执行器按其形式不同可分为电动执行
10、器、气动执行器、电液执行器。电液执行器将控制模块和液压动力模块集成一体，分为直行程电液执行器和角行程电液执行器两种，针对于电液执行器目前市场上的使用情况，使用最多的有两种一种是电液伺服执行器，采用开式液压循环系统，通过伺服阀调节液压油流动方向及流量大小，实现对被控对象的调节；另一种是电动机控制电液执行器，采用闭式循环液压系统，通过调节步进电动机或者伺服电动机的转向和转速来控制双向泵压力油输出方向和流量，对被控对象进行精确控制2。本文主要研究的则是电液执行器。12电液执行器的发展背景及优势随着工业自动化的发展，对自动化控制系统中配套的执行机构，提出了大力矩、长行程、高精确度、多功能、快速切断及快
11、速调节等高难度的技术要求。智能型电液执行器完全能满足这些要求。目前，国内的气动和电力执行器大部分依靠进口，电液执行器的智能控制需要进一步开发，以期满足国内需求。传统电液伺服执行器将油源站与电液伺服系统集成为一体，所有部件如电动机泵单元、伺服或比列控制阀、液压缸、位置反馈组件、压力表、液位和温度报警传感器、过滤器、溢流阀、单向阀等都安装在容器内部。伺服阀为电液伺服执行器的控制核心，既是电液转换元件，又是功率放大元件，其功用是将小功率的电信号输入转换为大功率液压能（压力和流量）输出，能够对输出流量和压力进行连续双向控制，从而实现对执行器位移、速度、加速度和力的控制，高精度的电液伺服执行器输出推力大
12、，全行程时间短，响应快，控制精度高，无超调，运行非常平稳，适合于高压差、高黏度介质等严酷辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第2页工况条件3。但其往往需要配套使用一个液压站或者带一套伺服控制系统，体积庞大，对液压油清洁度要求高，往往存在等问题，而且生产成本、使用成本（能耗和维护费用）高。因而仅在少数需要大驱动力或高精度连续调节控制的时候才使用。电液执行器集成了电控系统的简易性、液控系统响应的快速性、电控系统的可靠性和灵活性，具有响应速度快、控制精度高、输出功率大、结构紧凑等优点。电液执行器克服了气动执行器的控制精度低、电动执行器的可控性差等问题，在一定的应用场合和工作环境下，具有无可比拟的优势，
13、因而广泛应用在电厂、石化等相对比较特殊的场合。13近些年电液执行器在国内外的发展情况最近几年，液压技术、计算机技术、电子技术和控制技术不断发展，传统电控液压系统已落伍，取而代之的是一体化的电液执行机构。早期市场上电液执行器多为德国产品，但随着电子元器件技术、计算机技术和控制理论的发展，国内外执行机构都跨入智能控制时代。目前，罗托克（ROTORK）、西博斯（SIPOSSIEMENSPOSITIONER的缩写）、瑞基RAGA、奥马（AUMA）、ABB、上仪ROTORK、利米托克（LIMITORQUE）等各种电动执行机构以及美国福斯，韩国HKC,韩国YTC,英国FCT等著名国际品牌的气动执行器。其中
14、英国的罗托克已成为全球阀门自动化以及流体控制市场的领导者，在海洋石油平台、污水处理、石油及石化、电厂等方面都有着广泛的应用。除了这些国外品牌的电液执行器之外，国内优秀厂家也在这几年陆续开发出民族品牌的电液产品。比如国内的天津市太平洋仪表有限公司DYZT电液执行机构、武汉热工仪表厂DYJZ、鞍山拜尔、丽水中德石化，虽然品质还有待提升，成本还很高昂（单价甚至超过了原装进口的韩国产品），但毕竟我们的民族企业家走出了艰难的第一步，期待他们越走越好。国内市场上还有高仿国外的产品，对照原装产品的结构与外形，很容易辨认，对此，我们也只能说借鉴是好的，但是要在借鉴的基础上不断改进才会更好。希望国内一些厂商能够
15、沿着“第一台仿制，第二台改进，第三台自产”的路走下去，不要只留在初级阶段。要创造出属于我们自己的领先品牌。14课题研究的方法及意义执行器控制技术在我国运用已经多年，但很多技术都还存在着一些不成熟，本课题辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第3页采用的主要的研究方法是文献研究法、案例分析法和模拟法进行研究。通过文献研究，探究一种新型电液执行机构，研究和设计电液执行器的结构及工作原理；通过对现有电液执行机构的分析,创设一个相似的模型，然后通过模型来间接研究原有的电液执行机构。所获得资料来自于校阅览室、图书馆、网上数据库和对企业的走访与调研。本课题研究的主要内容是电液执行器的电液控制系统和液压执行机构
16、。1、本地/远程控制可以在本地或远程操作阀门开启、关断；2、远程部分行程测试功能定期进行部分行程测试，可以防止阀门长期在全开状态而无法关闭。3、保位功能阀门不动作（阀门开关到位或故障时），自动切断油路保压，保持阀门处于原位。4、自动保压在动力电源丢失的情况下，系统可以保持正常工作压力8HRS。5、ESD关阀当控制器接收ESD（紧急关阀）信号后，阀门紧急关断，该信号为优先级信号。6、控制器输出1报警及指示综合报警指示灯输出包括液位低、油温高、压力低、电源故障、阀位丢失。2阀位反馈具有开阀到位及关阀到位状态指示2SPDT。3ESD指示当有ESD信号时，ESD指示灯亮。4部分行程测试指示当进行部分行
17、程测试时，控制器输出1SPDT信号。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第4页第二章电液执行器液压系统原理设计21电液执行器的基本结构和液压系统211电液执行器的基本结构电液执行器由电机驱动机构、液压执行机构、阀门控制机构和蓄能器等基本机构组成，电液执行器的的基本结构如图所示212电液执行器的执行机构1、全密封全天候防护的碳钢外壳，装配式结构，坚固可靠；2、拨叉式机构，以其独特的扭矩曲线成为驱动大部分角行程阀最理想的机械，其特点是为大口径阀门提供较大的开启扭矩；3、导向杆不但能吸收拨叉机构的横向力，也校正了活塞杆的运动方向；4、青铜的拨叉衬套和滑块提供了极高的机械效率，并且可延长使用寿命；5、外
18、部的行程调整螺钉，使满行程在90100精确可调；6、活塞杆和导向杆的表面镀铬并经过抛光处理，可有效的防腐和减少摩擦阻力；7、烧结铜的导向块衬套、活塞杆衬套、弹簧作用杆衬套、导向杆衬套上包有聚四氟乙烯，可有效地防腐和减少摩擦阻力；8、无电镀镍和经抛光处理的活塞，可有效地防腐和减少摩擦阻力；9、聚四氟乙烯的活塞和活塞杆密封圈，安装在O型圈外面以降低滞后、提高灵敏度、防止粘连问题；10、导向柱的表面镀铬并经过抛光处理，可有效地防腐和减少摩擦阻力；11、液压缸最大压力为320MPA。213电液执行器的液压控制系统1、本地/远程控制可以在本地或远程操作阀门开启、关断；2、远程部分行程测试功能定期进行部分
19、行程测试，可以防止阀门长期在全开状态而无法关闭。3、保位功能阀门不动作（阀门开关到位或故障时），自动切断油路保压，保持阀门处于原位。4、自动保压在动力电源丢失的情况下，系统可以保持正常工作压力8HRS。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第5页5、ESD关阀当控制器接收ESD（紧急关阀）信号后，阀门紧急关断，该信号为优先级信号。6、控制器输出1综合报警指示灯输出包括液位低、油温高、压力低、电源故障、阀位丢失。2阀位反馈具有开阀到位及关阀到位状态指示2SPDT。3ESD指示当有ESD信号时，ESD指示灯亮。4部分行程测试指示当进行部分行程测试时，控制器输出1SPDT信号。22电液执行器的液压系统原
20、理图221液压控制原理液压系统由各液压元件按逻辑原理组成，通过电气信号的转换从而实现功率的转换，控制执行机构动作，驱动阀门开启和关闭。1、阀门开关操作该系统能够驱动阀门打开或关闭及时保持系统压力维持在正常工作范围内（MPA1614）,给开阀信号时，电机/双向泵顺时针旋转，驱动阀门打开，给关阀信号时，电机/双向泵逆时针旋转，驱动阀门关闭。2、蓄能器压力控制蓄能器的压力由压力开关控制，当蓄能器压力低于低压压力设定值MPA14时，电机启泵，给蓄能器补压，低压压力设置由压力开关设定，当压力升到高压压力设定值MPA16时，电机停止，系统保压，高压压力设置由压力开关设定。3、ESD关阀当有ESD信号时，电
21、磁阀得电，逻辑阀打开，蓄能器中的液压油通过进入执行机构的有杆腔，执行机构无杆腔中的液压油通过回油箱，从而驱动阀门快速关闭。4、流量控制由于执行机构油缸两腔的流量不同，通过平衡阀可以消除由于流量不平衡而引起的振荡和噪音。222液压系统原理图液压系统原理图如图所示图22液压系统原理图辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第6页223液压系统主要元件1、电机（21）一台电机，功率为15KW，380VAC50HZ，提供动力；2、液压泵（20）一台双向液压泵，驱动执行机构开关动作及为蓄能器提供压力油；3、吸油过滤器（23）粗过滤液压油，保护液压泵及液压元件；4、液位显示器（25）用于观察油箱油液的液位，带温
22、度显示；5、回油过滤器（22）液压系统回油过滤,保证油箱油液清洁；6、溢流阀（18、19）保障系统油压安全（出厂已经设定好，禁止随意调整）；7、压力继电器（7、8）系统间歇运行模式，设定系统高、低压值；8、压力表及开关（9、11）可观察系统的压力；9、ESD电磁阀（5）控制逻辑阀通断，使阀门在ESD情况下快速关断；10、液压锁（14）阀门不动作或故障时，自动切断油路保压，使阀门保持原位。11、呼吸阀（24）空气过滤作用，防止外界脏物对油箱内油液的污染及排气；油箱加油可旋开上盖后进行加油；12、蓄能器（6）储存压力油，提供足够的压力油用于快速关断阀门；13、单向阀（1217）系统压力控制和隔离不
23、同功能系统油路；14、平衡阀（2）平衡油缸两腔进出口流量，消除流量不平衡而造成的管路振荡和噪音224液压系统结构图23电液执行器的设计参数拨杆设定回转角度1000液压缸最大压力32MPA最大输出力矩15000NM动作时间SS120死区0170精度0157线性度全行程的005回差全行程的01输入信号模拟420MADC标准信号电源电压AC220V/380V10瞬时最大电流12A/AC连续平稳电流55A/AC平均功率12千瓦辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第7页24电液执行器的工况分析241电液执行器液压缸工况分析1、液压缸所受外负载F主要有三种类型，即FDFSWFFFF12式中WF工作负载；KN
24、FW243FF回转油缸摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力。静摩擦阻力N392196020FFFNFS动摩擦阻力N196196010FFFNFD式中20F（静摩擦阻力系数10F动摩擦阻力系数NF运动部件及外负载对支承面的正压力；N196089200MGFN液压缸在各工作阶段的负载值其中90MM液压缸的机械效率，一般取97090M工作循环各阶段的外负载表21液压缸工况分析工况负载组成推力（MF）N启动FSFF392开阀FDFFWF43396关阀FDFFWF43396辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第8页242电液执行器液压缸负载和速度循环图液压缸的负载和速度循环图如图所示图24
25、液压缸负载循环图图25液压缸速度循环图第三章电液执行器液压缸的计算31液压缸的负载计算根据设计需要，液压缸系统供油为1416MPA，按要求选MPA16P；液压缸最大推力的确定根据设计和结构尺寸的需要，初步确定阀杆中心线与液压杆中心线的距离，取MMLOC100设定拨杆的转动范围是1000，设计要求最大扭矩为MN15000T,当拨杆处于中心位置时，即35时，此时扭矩为给定值MN4320T，如图31所示KN243104320DTF1辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第9页当拨杆转动到最大角度时即100时，MN15000T，如图31所示MM6226365COS100COSLLOCOBKN8156264
26、015000B3LTFO此时液压杆所受推力为KN012465COS8156COS3FF当拨杆转动到最大角度时即0时，此时扭矩为给定值MN11000T，如图31所示MM0712235COS100COSALLOCOKN1690122011000A2LTFO此时液压杆所受推力为KN857335COS1690COS2FF液压杆所受推力范围是KN8573401KN2F确定液压缸的液压缸的最大推力为KN8573F所以当拨杆在1000范围内转动时，液压杆的行程为MM027035TAN100TANLLOCACMM4521465TAN100TANLLOCBCMM47284452140270LLLBCACAB取M
27、M300L辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第10页图31液压缸受力分析32液压缸缸筒的确定321缸筒的的选择1、连接型式的选择设计参数给出液压缸的额定压力为16MPA,考虑到液压缸的用途和使用环境因素，查机械设计手册选取液压缸筒的连接型式为法兰连接，其优点是结构简单、易加工、易装卸。2、材料的选择液压缸筒材料的选择应有足够的强度和冲击韧性，根据设计所给出的液压缸参数和用途，材料选择45钢，液压缸缸筒选用无缝钢管，则材料的力学性能为MPA610B；MPA350S。322缸筒的计算1、液压缸缸筒内径D的确定根据31计算可知，液压缸工作最大负载KN8573F，工作压力MPA16P。辽宁科技大学本科
28、生毕业设计（论文）第11页可得MM6776101673850446PFD由文献821312表21638可知MM80D2、缸筒壁厚的确定液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计按照薄壁缸筒设计，材料为无缝钢管，其壁厚按薄壁缸筒公式计算为PDP2MAX23最高允许压力一般是额定压力的15倍，根据给定参数P16MPAPPPPPP5151251MAXMAX，取；MPAPY241651；NBP；P为缸筒材料的许用应力，N为安全系数，通常取N5MPA1
29、255610NBP；代入式23则MM12512528016，为保证选取的壁厚安全，所以选取壁厚MM8。3、缸筒壁厚验算对于液压缸缸筒的壁厚要进行验算，液压缸缸筒的壁厚为MM8，则液压缸缸筒外径为MMDD96828021；为保证工作安全，额定压力PN应低于一定极限值，所以MPADDDPNS737116809636035035022221221显然工作压力MPA16P，工作压力低于极限压力，所以壁厚MM8满足条件。辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第12页4、缸筒底部厚度的确定缸筒底部为平面时，其厚度1可以按照四周嵌住的圆盘强度公式进行近似的计算M01501251609604330433011PP
30、D，P筒内最大工作压力，MPAP筒底材料许用应力，MPA，其选用方法与上述缸筒厚度计算相同1D计算厚度外直径，M所以MM1515、缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径D的2030倍。即缸体内部长度MM37070300缸体长度MM2400160080030203020DMM即取缸体长度为500MM33液压缸活塞杆的确定331活塞的选择活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，它与缸的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动
31、配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。1、活塞的结构型式根据活塞密封装置型式来选用活塞结构型式（密封装置则按工作条件选定）。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞圆周上开沟槽，安置密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来困难，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合活塞结构多样，主要由密封型式决定。组合活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向环的大量使用，多数密封圈辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第13页与导向环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。根据设计需要，活塞杆的结构型式采用整体活塞，同时采用O型密封圈密封。2、活塞与活塞杆
32、的连接型式活塞与活塞杆连接有多种型式，所有型式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开。同时在活塞与活塞之间需设置静密封。根据设计的需要，本设计采用轴套型的连接方式。3、活塞的密封结构通过设计需要以及对结构的分析，活塞的密封方式采用O型密封圈，具有以下优点1）密封部位结构简单，安装部位紧凑，重量较轻；2）有自密封作用，往往只用一个密封件便能完成密封；3）密封性能较好，用作静密封时几乎可以做到没有泄露；4）运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应；5）尺寸和沟槽已标准化，成本低，便于使用和外购。4、活塞材料活塞杆为无导向环活塞，所以材料采用45钢。332活塞杆的计算1、活塞杆结构活塞杆
33、的杆体选择实心杆，活塞杆的外端头部与载荷的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心承载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，根据液压缸的具体工作要求，确定活塞杆的杆头连接型式为大螺栓头连接。2、活塞杆材料的选择一般用中碳钢（45钢）调制处理，对活塞杆通常要求淬火，淬火深度一般要求051MM,或活塞杆直径每毫米淬深003MM。3、活塞杆直径的计算根据设计要求液压缸伸出和退回的时间相同，液压杆从零位运动到最大行程位置所需时间为和从最大行程运动到零位所需时间均为10S,则STLVM0301030对于双作用单边活塞杆液压缸，其活塞杆直径D可根据往复运动速比（即面积比）来确定查机械设计手册21
34、290表21616可知速比2，可得辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第14页MM56212801DD查参考文献8,21312表21638可得MM56D4、活塞杆强度的计算活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向推力或拉力，可以近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算MPA41026PDF33式中F活塞杆作用力，ND活塞杆直径，MP材料的许用应力，无缝钢管MPA110100P代入式33中PDFMPA98290560410738504102626333活塞杆的导向套、密封装置、和防尘圈活塞杆的导向套装在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封，外侧装有防尘
35、圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置处，损坏密封装置。当导向套采用非常耐磨材料时，其内圈还可装设导向环，用作活塞杆的导向。导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式两种。1、导向套的结构根据液压缸的使用要求，本设计采用轴套式的连接型式，增加导向环，降低了加工成本，同时增加了活塞杆的稳定性，适用于行程较长的液压缸。2、导向套的材料金属导向套一般采用摩擦因数小、耐磨性好的青铜材料制作，非金属导向套可以用尼龙、聚四氟乙烯玻璃纤维和聚三氟氯乙烯材料制作。3、导向套长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为H，称为最辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第15页小导
36、向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此在设计时必须保证有一定的最小导向长度。对一般的液压缸，最小导向长度H应满足MM5528020300220DLH式中L液压缸的最大行程MMD液压缸内径MM取70HMM导向套滑动面的长度A，在缸径小于或等于80MM时，取MM80488001600160DA取导向滑动面长度MM50A活塞杆宽度一般取MM80488001600160DB取活塞宽度MM70B4、中隔圈的确定在长行程液压缸内，由于安装方式及负载的导向条件，可能使活塞杆导向套受到过大的侧向力而导致严重磨损，因此在长行程液压缸内需在活塞与有杆侧端盖之间安装一个中隔圈，
37、使活塞杆在全部外伸时仍能有足够的支撑长度，活塞杆在缸内支撑长度GL的最小值应满足下式MM108256802DDLG5、缓冲装置的确定液压缸的活塞运动的速度在01M/S以下时，不必采用缓冲装置；在02M/S以上时，必须设置缓冲装置，通过计算，本课题液压缸的活塞运动速度为01M/S,不需设置缓冲装置。6、排气阀的选择排气阀的位置选择要合理，水平安装的液压缸，其位置应设在缸体两腔端部的上方，查参考文献8,21297表21623可知，选择整体排气阀。这种排气阀简单、方便，单螺纹与锥面的密封处同轴度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成外泄露。阀的辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第16页材料选择4
38、5碳素钢。7、油口的确定液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上，本课题将液压缸进、出油口布置在缸筒上，进、出油口处的流速不大于5M/S。查参考文献8,21298表21625，根据16MPA中型系列单杆液压缸油口安装尺寸（ISO8138）确定。进出油口的尺寸为M27X2。连接方式为螺纹连接。8、密封件、防尘圈的选用查参考文献8,21299，表21627可知密封件和防尘圈的型号和尺寸。34液压缸流量的确定1、液压缸实际有效面积无杆腔面积2322111003508044有杆腔面积2322221210562056008044DD2、液压缸所需流量计算根据流量公式AVQ得活塞杆伸出流量SLVAQV150
39、980030100353111活塞杆缩回流量SLVAQV0780980030105623122式中1Q、2Q液压缸流量11液压缸无杆腔面积12液压缸有杆腔面积辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第17页V液压杆运动速度通过计算得出SL1501MAXQQ。所以，液压缸的最大流量为015SL。第四章液压泵站及液压阀的确定液压泵站是多种元、附件的组合而成的整体，作为液压系统的动力源，它为一个或辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第18页几个系统存放一定清洁度的工作介质，并输出一定压力、流量的液体动力，兼作整体式液压站安放液压阀组的基座的整体装置。液压泵站是整个液压系统或液压站的一个重要部件，设计质量的优
40、劣和使用维护的合理性，对液压设备性能影响很大。液压泵站通常由液压泵组、油箱组件、控温组件、过滤器组件、和蓄能器组件五个相对独立的部分组成。尽管这五个部分相对独立，但在液压泵站的设计和使用中，除了根据及其折本的工作特点和使用的具体要求合理进行取舍外，经常需要将它们进行适当的组合，合理构成一个部件。例如，常需将控温组件中的液温计和过滤器组件作为油箱附件而组合在一起构成液压油箱等。液压泵站按液压泵组布置的方式不同有多种分类方式，包括上置式液压泵站和非上置式液压泵站，本设计考虑到节省占地面积，结构紧凑，采用上置式液压泵站的安装方式，电动机采用立式安装，液压泵置于油箱内，这种安装方式也成为立式液压泵站。
41、41液压泵组的确定1、液压泵的选择液压泵的主要技术参数有压力、排量、转速、效率等，为了保证系统正常运转和使用寿命，一般在固定设备中，正常工作压力为泵的额定压力的80左右；要求工作可靠性较高的系统或移动的设备，系统正常工作压力为泵的额定压力的6070。通过对液压系统原理图的分析可知，液压缸的换向是通过液压泵的调节实现的，所以本设计采用双作用泵，通过对比分析可知，齿轮泵的结构简单、价格相对较低、可以满足设计的流量和压力要求，所以本设计采用双作用齿轮泵。通过33计算可知，液压缸的最大流量为MINL9SL1501MAXQQ。（1）确定液压泵的最大工作压力PPPPPP114式中1P缸的最大工作压力（MP
42、A）；P从液压泵出口到液压缸入口之间总的管路损失。管路简单，流速不大的取0205MPA复杂管路取0515MPA。此处取P1MPA。代入14可得辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第19页MPA171161PPPP（2）确定液压泵的流量VPQ本课题其他支路无速度要求，故液压泵流量只要满足电液执行器的液压缸的速度要求即可，故按液压缸缸的速度来选取液压泵KQVPQ42式中K系统泄漏系数取3111，此处取11K代入式（42）可得L/MIN99911QKQVP（3）选择液压泵的规格根据以上求得的PP和VPQ值，按系统中拟立的的液压泵形式，从样本中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压
43、力一般要比最大工作压力大，查机械设计手册21138，表21516可知，选CBNE306型齿轮泵，下表为其性能参数表41双作用齿轮泵性能参数2、电机的选择根据液压泵的驱动功率选择电机，查参考文献7,1753表17135选取Y112M2型号三相异步电动机。其性能参数如下。表42电动机性能参数型号CBNE306公称压力MPA315公称排量L/MIN12理论流量L/MIN2000R/MIN123000R/MIN18驱动功率KW37型号Y112M2辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第20页3、联轴器的选择梅花形弹性联轴器具有减震、缓冲、径向尺寸小，不用润滑、维护方便的特点，通过梅花形连接可以防止泵的震动
44、传给其它元件，并且也可以避免泵的震动加剧。而且适用于启动频繁，中低速、中小功率的传动，正满足本课题的要求，所以选择梅花形联轴器。NTZWTZWTKKKKNKKKTKTCWP9550（323）式中T理论转矩（MN）；WP驱动功率（KW）；N工作转速（R/MIN）；WK动力机系数电动机10KW；K工作系数15K；查机械设计手册655，表622ZK启动系数10KZ；TK温度系数10KT；NT公称转矩（MN）。MN8418010101512890839550TC根据计算的TC值和电机与泵的轴颈以及长度，选取LMD2型联轴器。额定功率/KW4满载时额定电流/A82转速/RMIN12890效率/855噪声
45、/DB74振动速度/MMS118转动惯量/KGM200055质量/KG45辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第21页42液压阀的确定液压阀是液压系统中的控制元件，用来控制系统中液体的流向、压力及流量，以使液压执行元件及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、运动速度（转速）及推力（转矩）等。任何一个液压系统，不论其如何简单，都不能缺少液压阀；同一工艺目的的液压机械设备，通过液压阀的不同组合与使用，可以组成油路结构截然不同的多种液压系统方案，故液压阀是液压技术中品种与规格最多、应用最广的元件；一个液压系统设计的合理性、运转的可靠性及安装维护的便利性等，在很大程度上取决于其中所采用的各种液压阀性能优劣
46、及参数匹配是否合理。根据系统的工作压力和通过阀的最大流量选取。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20以内的过流量。本课题所采用的液压阀包括溢流阀、单向阀、电磁换向阀、截止阀、平衡阀。421插装阀的选择插装阀是一种用小流量控制油来控制大流量工作油液的开关式阀。本设计快速关断时，所需流量较大最大流量为476L/MIN，查参考文献8,217149，表217150，确定插装阀型号为Z1BHB32Z4。422电磁换向阀的选择电磁换向阀主要是利用电磁铁通电吸合时产生的力来操纵滑阀阀芯移动的由于受到电磁铁的尺寸和推力的限制,电磁换向阀允许通过的流量较小,其通径不大于10MM,本设计
47、所用的电磁换向阀是为了调节插装阀的开启，所以所需的流量不大，根据原理图和华德手册选取电磁换向阀型号为3WE6A61/CG24N9Z5L。表43电磁换向阀性能参数技术参数最高工作压力油口A、B、P（MPA）至315油口T（MPA）至21最大流量（L/MIN）至60介质矿物质液压油或磷脂液压油辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第22页粘度范围/SMM210800温度范围C3080过滤精度NAS9级423溢流阀的选择在泵的出口处和油箱处安装溢流阀，用来限定系统的最高压力，可以起到过载保护作用，系统正常工作时此阀处于常闭状态，当某些原因导致系统压力高于正常工作压力时，阀口打开溢流，使压力不再升高。根据
48、系统的流量与压力要求，查华德手册选用DBW10B230/315G24NZ5L型溢流阀。表44先导式溢流阀能参数技术参数工作压力（油口A、P、X）至35背压（油口Y）至16最大流量（L/MIN）至250介质矿物质液压油或磷脂液压油粘度范围/SMM210800温度范围C3080过滤精度NAS9级424单向阀的选择1、过滤器出口处和快速关断回路处用单向阀系统压力控制和隔离不同功能系统油路，为防止油液倒流回过滤器击穿过滤器，故在过滤器出口处安装单向阀，根据压力与流量选取S20A0型单项阀，其性能参数如下表所示表45单向阀性能参数技术参数工作压力（油口A、P、X）至315辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第23页最大流量（L/MIN）至60介质矿物质液压油或磷脂液压油粘度范围/SMM228500温度范围C3080425液压锁的选择液压锁实质是由两个液控单向阀组成，阀门不动作或故障时，自动切断油路保压，使阀门保持原位，根据流量和压力的要求，查华德手册可选取Z2S640型叠加式液控单向阀。其性能参数如下表46单向阀性能参数技术参数工作压力（油口A、P、X）至315最大流量（L/MIN）至60面积比A1/A213介质矿物质液压油或磷脂液压油粘度范
