渣罐倾翻车液压系统设计

全套设计（图纸）加扣扣194535455渣罐倾翻车液压系统设计摘要渣罐倾翻车是钢铁厂钢水脱磷、硫的重点生产环节。在渣罐将钢水倒入炼钢炉锻炼前，渣罐倾翻车会将预处理钢水运送到除渣位，倾翻车液压系统会依据液压系统规格，将渣罐倾翻指定角度，除渣机构会将渣罐中钢水表面废渣除净。结束除渣工作后，渣罐缓慢回落初始位置，转炉冶炼。液压系统以渣罐倾翻车安全升降，操控简单且危险系数低，在钢铁生产行业应用广泛。研究渣罐倾翻车的液压系统工作原理和设计计算，是优化设计，为钢铁生产行业提升生产效率的重要手段。关键词：渣罐倾翻车液压缸二通插装阀

ThedesignofhydraulicsystemofslagladletiltingcarAbstract：Tippingcarisanimportantpartofthesteelmillladleslagsystem.Beforeladleintothesmelting,hydraulicwalkingmechanismisusuallysenttothelocationofthemoltenslag,andthenbytiltinghydraulicsystemwillladletippingacertainangle,andthenbyapneumaticmachineslagladleslaginPaintotheslagpot.Grilledfinisheduntilafterthewaste,tippingvehiclehydraulicsystemthenladlebacktoahorizontalposition,readyforthenextstep.Tippingvehiclesusinghydraulictechnology,liftsmooth,lownoise,longlife,beartheloadislargeandcontrolisrelativelysimple.Tippingcarusedinthemetallurgicalindustry,moreandmoreattention.Itssolidanddurable,lownoise,smoothandreliableoperation,easymaintenance,isanindispensablepartofthesteelbusiness.Workingprincipleanddesigncalculationoftippingvehiclehydraulicsystemisnecessary.Keywords:slagladletiltingcar,hydrauliccylinders,cartridgevalve

目录第1章前言 11.1倾翻车液压系统的概述 11.2倾翻车液压系统在国内的发展 11.3倾翻车液压系统的设计要求 21.4课题研究的意义及主要工作 2第2章倾翻车的液压系统设计方案 42.1倾翻车液压系统的总体设计方案 42.1.1设计方案1 42.1.2设计方案2 52.1.3可行性论证 6第3章负载分析 73.1系统受力分析 73.2绘制负载图和速度图 93.3制定基本方案 103.3.1制定调速方案 103.3.2换向方式确定 103.3.3安全连锁措施 103.3.4液压源的选择 12第4章液压系统元件的选取 134.1初选系统工作压力 134.2计算液压缸的主要结构尺寸 134.2.1确定液压缸尺寸 134.2.2活塞缸工作面积的确定 144.3确定液压缸所需流量 144.4液压元件的选择 154.4.1液压泵的选择 154.4.2电机的选择 164.4.3液压阀的选择 184.4.4蓄能器的选择 194.4.5管道尺寸的确定 204.5油箱容量的确定 214.6泵站元件的选型 214.7液压系统性能验算 224.7.1验算液压系统压力损失 224.7.2油液温升验算 234.8冷却器所需面积的计算 254.9液压介质的选择 25第5章集成块设计 275.1液压控制装置的集成方法 275.2无管集成液压控制装置的设计流程 275.3集成块设计的要求 275.4液压系统集成块设计 285.5集成块的校核 29结论 31致谢 32PAGE33第1章前言1.1倾翻车液压系统的概述世界上第一台液压机，就是在一个简单的容器中通过水位的变化产生压强，从而产生作用力，这就是由英国的JosephBraman发明最早的液压系统。液压系统，使用范围极广，一个现代化的制造业，在生产链中绝对不可能离开液压系统，从产品的研发、设备的运作，一直产业链末端的运输，都和液压系统有关，而在现代钢铁生产行业中，液压系统使用在倾翻车中较为普遍。渣罐倾翻车，它的主要工作内容是在盛装锻前铁水后通过倾翻车身来实现和扒渣机的对接，为除渣机处理锻前钢水中磷硫化合物的工序提供了便利，接着把除渣后的钢水送至锻造车间[1]。液压系统提供渣罐倾翻车倾翻渣罐的动力。液压系统包括油缸、电动机、电磁换向阀等一系列的元件组成。倾翻车中的液压系统工作原理是通过介质在油缸内部产生压力，推动油缸活塞，从而推动活塞杆连接的倾翻架。倾翻车的液压系统，运作稳定体现在油缸内的位移传感器，从而能够精确控制倾翻架的倾斜角度，这样能与扒渣车更好的对接，提高了扒渣车的脱磷硫效率[2]。1.2倾翻车液压系统在国内的发展随着液压系统的适用范围变广，倾翻车的使用率也相应变高，特别是在电力、港口、冶金、化工等工业的重工业设施里，倾翻车在运用于大型设备的运输，变得越来越普遍。的在钢铁生行业中，锻造之前铁水的处理尤为重要，很多在国际上炼钢工艺领先的企业都很重视渣灌倾翻车的使用，因为其能极大提高炼钢工艺的效率。单从这一点来看，处理好渣罐倾翻车液压系统的设计，提高工作效率是促进生产的关键所在。河北钢铁集团唐钢分公司引进的大型的300t液压式渣罐倾翻车以其高效和安全等特点而大大提高企业效率；河北省，邯钢新区炼铁厂二期近年就上了一批此种结构160t液压式渣罐倾翻车[3],我国其他同类行业也纷纷效仿。但目前为止，我国整体对倾翻车采用液压系统还没有统一，还有待发展，因为，目前生产出来的渣罐倾翻车的价格普遍较高，一套完整的液压倾翻式设备，价值在上百至上千万不等。要在国内降低液压倾翻式渣罐倾翻车的生产成本，在设计方面来讲，主要还存在以下两个难点：1.设计出的液压系统应用于恶劣工作环境（户外，工作环境多灰尘，多碱性蒸汽等）。2.设计出的液压系统应按照流量和压力等多方要求选取适当阀块。1.3倾翻车液压系统的设计要求1、渣罐的倾翻：渣罐与铁水的最大重量60吨，渣罐翻转时间约18.3秒，角速度0.1rad/s。2、动作过程：倾翻机构在0°启动--匀速旋转到110°停止（正转）--匀速旋转到30°暂停（反转）--再次启动匀速旋转到0°停止（反转）。3、此套液压系统应用于户外，工作环境多灰尘，多碱性蒸汽；液压系统应加以考虑事意外故解除的应急处理；以上所有工序集中在一台液渣罐倾翻车的统中。此系统采用一套车载液压站，由于倾翻系统有相对移动，需设一段液压油管随电缆拖链与车体一起移动供油。1.4课题研究的意义及主要工作如上文所述，倾翻车在钢铁等工业的大型设备里的应用，越来越被企业所重视。渣罐倾翻车因为其的结构紧凑、损失功耗低、易于工作人员操作和工作危险系数低的优点，备受国内外各大钢铁生产厂家的青睐。研究渣罐倾翻车液压系统的不同方案原理和不同规格液压系统液压元器件的设计是目前迫切需要解决的。目前对于不同载荷的渣罐倾翻车液压系统设计，采取提出方案，再按照不同载荷液压元器件的流量、压力等参数来计算。国内大多数生产商，在对渣罐倾翻车设计和计算负载分析时都有所保守，设计过程中，根据需要的最大载荷，从而推算出液压缸的推力，再分析倾翻车的液压系统在不同工作进程，得出液压缸的工作行程，为整个液压系统的原理和设计，再到倾翻车实际生产，提供了完整的理论依据。本文主要是设计渣罐倾翻车的液压系统方案，并计算出系统内的功率、压力、流量等数值：首先对渣罐倾翻车的液压系统做出不同方案，为液压系统设计提供理论依据，主要做出液压原理图和选择合适的液压元件，分析优缺点，找到合适方案；再按照倾翻车的受力和不同工作进程的负载进行液压系统的分析，推算出油缸活塞所能承受的最大推力，选取合适压力流量的液压阀，设计出合理油路，并安装到整个渣罐倾翻车液压系统中。

第2章倾翻车的液压系统设计方案2.1倾翻车液压系统的总体设计方案依据上文所述倾翻车系统的设计要求，可以大概确定倾翻车的液压系统总体的设计方案。2.1.1设计方案11液压缸2泵3油箱4电动机5溢流阀6压力表7单向阀8电液换向阀9节流阀图2-1设计方案1的液压原理图设计方案1如图2-1所示，采用一个液压缸驱动，通过活塞杆的伸缩来驱动罐座的倾翻。系统采用定量泵2供油，当电磁铁1DT得电，电磁换向阀9换向，压力油进入进油路节流阀，节流阀控制流量，液压油通过软管进入液压缸1的无杆腔，活塞杆伸出，驱动渣罐的倾翻；当渣罐倾翻到位时，1DT失电，渣罐倾翻停止；当2DT得电，电磁阀9换向，压力油进入液压缸1的有杆腔，缸的活塞杆回缩，渣罐下降。本方案结构简单，将液压缸直接安装在倾翻车的渣罐底部，进行维护工作困难。在出现系统断电的情况下，倾翻缸无法复位，危险系数增大。

2.1.2设计方案21、2液压缸3罐座图2-2设计方案2的机构布置空间设计方案2的设备结构如图2-2所示，图2-3为本方案的液压原理，采用两个液压缸驱动，分别联接在渣罐座中心线两侧，通过液压缸活塞杆同时升降，驱动渣罐座的倾翻。系统采用变量泵4供油，当搬动换向阀，手动换向阀换向，压力油进入单向节流阀7，通过单向节流阀7节流调速后，打开液控单向阀，经单向平衡阀9流入液压缸10的无杆腔，通过活塞杆的伸长，驱动渣罐倾翻；当渣罐倾翻完毕，换向阀6换向，液压缸10的有杆腔进压力油，无杆腔回油，渣罐回到初始位置。单向平衡阀9确保渣罐匀速下降。安全阀组7的设计是为了方便更换蓄能器8。电磁换向阀1和截止阀11构成应急回路，可以在意外停电过程中，使渣罐回到安全位置。1电磁换向阀2油箱3电动机4变量泵5单向阀6手动换向阀7单向节流阀8安全阀9单向平衡阀10液压缸11截止阀图2-3设计方案2液压原理图2.1.3可行性论证方案一结构简单，采用定量泵，但在整个液压系统的设计中，将液压缸直接安装在罐底，增大了维护难度，并且在出现紧急断电的情况下，倾翻缸无法及时复位，危险系数增大。方案二采用了两个液压缸，通过推动罐座底部转动来倾翻罐座；变量泵较定量泵相比，能改变输出功率大小，起到节能的作用；单向平衡阀可以使渣罐匀速下降。应急回路可以在意外停电过程中，使渣罐回到安全位置。综上所述，考虑到在户外，工作环境多灰尘，多碱性蒸汽的工作环境下，液压系统的整体设计，考虑液压缸、集成块的选取，并将以上所有动作集成在一台液压系统中，方案二比较合适。

第3章负载分析3.1系统受力分析倾翻车将渣罐倾翻一定的角度过程中，油缸所受的力分为两部分：1.渣罐在活塞杆上的负载。2.活塞环与液压缸内壁、活塞杆之间摩擦阻力。其机构如图3-1所示。1倾翻车2液压缸3罐座图3-1机构受理简图依据上文所述倾翻车系统的设计要求，渣罐与铁水的最大重量60吨，通过计算，可以得出整个系统的工作载荷和惯性负载。单缸分担整个系统重量的一半，为方便计算设m=30×103kg。工作载荷：渣罐重力法线方向与液压缸推力方向相同，重力方向与液压缸推力方向相同时工作负载为负，作用力相反，工作负载为正。（3-1）惯性负载：由于加速度产生的惯性力。依据《机械设计手册》[5]，在本设计中，对倾翻车等大型液压设备取∆t=0.5s；由公式V=ω∙R，由设计书要求ω=0.1rad/s，取R=0.4，则v=0.04m/s。（3-2）式中Δv—速度的变化量（m/s）；Δt—初始工作启动和停止工作的时间（s）。在渣罐倾翻车回落进程中，渣罐自身重力使液压缸活塞杆下落，液压油在回落进程中倾翻作用很小。所以，用单向平衡阀来使液压缸回落时安全平稳回落。因此，设定单向平衡阀在回落过程中，压力为11MPa。依据《机械设计手册》【5】，这里估算无杆腔面积A1=40212.39mm2，因此当液压缸处于回落过程中，作用于液压缸的作用力为：（3-3）式中P—单向平衡阀初步设定压力（Pa）；A1—液压缸无杆腔面积（m2）。在液压缸推动渣罐上升进程中，液压缸作用于渣罐的推力达到峰值，计算得到渣罐上升进程作用于罐底两侧的最大推力，就能够计算出液压缸外径与内径的尺寸，就可以计算出液压缸的面积。活塞与液压缸内壁间的摩擦力Fm与液压缸缸体的材质、活塞套与液压缸内壁的密封方式不一，很难精确计算出摩擦力Fm，依据《机械设计手册》[5]，在本设计中，设液压缸的工作效率ηm为0.90。（3-4）表3-1液压缸在各工作进程的受力分析（单位：KN）工作进程受力分析受力值F推力F/ηm上升起动加速329366工进327363减速制动325361下降起动加速178.8199工进181.2201减速制动183.6204

3.2绘制负载图和速度图依据受力分析表3-1，可以绘制出液压系统在工作中的负载图。依据《机械设计手册》[5]，在本设计中由公式V=ω∙R，设ω=0.1rad/s，R=0.4，v=0.04m/s渣罐上升和回落过程速度同等，得到系统的负载图和速度图。图3-2负载图图3-3速度图3.3制定基本方案3.3.1制定调速方案 由于倾翻车的工作环境，在倾翻装有铁水的罐座的时候，负载较大，须采用大流量的液压系统，要保证和除渣系统的良好对接，精确控制倾翻架的角度，运作缓慢，故采节流调速，回油节流。3.3.2换向方式确定渣罐在倾翻过程中，为达到液压油由液压泵供能，并顺利进入液压缸完成倾翻工作，在液压系统中采用二通插装阀。二通插装阀中位机能选择，能够直接决定并提高整个液压系统的工作效率，若想使渣罐倾翻车在工作时能够方便达到任务要求的倾翻角度，并能够使液压系统卸除载荷，再设计渣罐倾翻车液压系统时，中位机能选用“O”型。二通插装阀可以在液压系统中通过大流量液压油，减少压力油功能损失，因此适和安装在流量要求较大的重型液压机械系统中；在二通插装阀中，其主阀芯的行程很短，工作指令迅速，反应能力强，对系统中其他零部件的冲击力度小；液压油的附着能力低，不会阻塞液压阀控；并且二通插装阀设计简便，更换便捷。二通插装阀的优点在其投入生产的一刻就备受各个重型加工行业的青睐，所以本设计中，采用二通插装阀作为液压系统的方向控制阀。3.3.3安全连锁措施在渣罐的上升进程中，倾翻角度达到要求的110度后，二通插装阀在此时达到工作要求的中位机能的位置，整个液压系统开始卸除载荷。在这个过程中，液压缸的负载值达到很大，若想让渣罐达到水平位置，平稳下落，我们在液压系统中，在单个液压缸的进油和回油两条油路安装液控单向阀，在二通插装阀和安全阀中间形成液压锁，液压缸活塞杆在工作中伸长和回缩，进油路的液压油打开液压系统中回油路的单向阀，压力油通过回油路进入油箱；渣罐倾翻车达到110度倾翻角度后，二通插装阀在此时达到工作要求的中位机能的位置，整个液压系统开始卸除载荷。此时单个液压缸的液压锁闭合，活塞杆达到最大行程后停止，保证渣罐安全平稳的停止，除渣机进行除渣工作。钢铁厂的生产要求是安全第一，但在此渣罐倾翻车的液压系统里，不能单单靠液压锁来保证渣罐停止在任意位置，在渣罐倾翻完毕以后，回落进程中渣罐主要依靠重力的作用回复到初始位置，所以需要在回油路增加液控单向阀。在液压系统中，液压锁能保证液压油无泄漏，保证渣罐可以再任意位置停下。二通插装阀在液压系统中也可以保护液压锁。为了以防液压系统在工作过程中，因突发事故导致液压泵供能不足，液压缸达不到足够大的推力将渣罐倾翻至指定位置角度，需要在泵站系统中加入蓄能器。当变量泵在上升工作进程中供能不足，蓄能器就可以及时补充能量，保证渣罐倾翻至指定角度。1电磁换向阀2二通插装阀3测压头4液压锁5安全阀6单向平衡阀7液压缸8液控单向阀9节流阀10单向阀图3-4液压系统原理图

3.3.4液压源的选择在本套液压系统设计中变量泵的选用尤为关键，变量泵就定量泵来讲，功率在不同工作情况下的变化是尤为关键的，可以起到节能的作用；同时，采用变量泵，在渣罐回落的过程中，降低功率输出，大幅提升渣罐倾翻车液压系统的生产效率。在本设计中，若想使液压系统的供能达到要求，有必要将变量泵数量设为两个。双泵双用。1压力表2二通插装阀3变量泵4空气过滤器5电动机6油箱7回油滤油器8蓄能器图3-5液压源的原理图

第4章液压系统元件的选取4.1初选系统工作压力液压系统中的负载压力，要根据系统内不同工作情况下的受力和设备类型而定。还要考虑液压阀、阀块的尺寸大小、经济条件及维修更换频率等情况的制约。根据《机械设计手册》【5】可知，在本设计中，初步设定系统在上升过程中取压力P为17MPa。4.2计算液压缸的主要结构尺寸倾翻车在倾翻时，也就是液压缸产生推力和回落的过程，为了避免液压缸回落和上升时完成工序的时间比相差较大，液压缸在回落的过程中作分隔式连接；考虑到铁水罐负载在倾翻架上，加大了质量，防止惯性带来的影响故分别在上升和下降的回油路上设计调速阀和背压阀。而回落时的系统负载可依据《机械设计手册》[5]，按1.2MPa估算。由于上升工作进程中，液压系统负载较高，回路中的系统压强差可暂不考虑。各液压控制系统的支撑力见表4-2。表4-2执行元件的支撑力油路中的控制方式液压元件压力系数/MPa轻型工业中液压系统0.1～0.4在关闭过程中调节速度的系统3～0.5关闭过程中承受负负载的系统0.4～1.4有补油泵的闭式回路0.8～1.5关闭过程油路布置过于密集的回路1.1～2.9通过大通径阀块回油无阻塞的油路暂不考虑4.2.1确定液压缸尺寸液压缸无杆腔面积，依据《机械设计手册》[5]，可以由以下公式得出。（4-1）由表3-1可得，在上升工作进程中所承受的最大负载压力为366N，在本次计算中可以忽略支撑力P2，在设计中可以选择较大活塞杆径的油缸增大系统压力。通过公式可以计算出液压缸在系统中作用压力面积：液压缸内径为：（4-2）决定液压缸型号的重要条件是缸径与杆径的比值，缸径大小相同但杆径不同的液压缸，在液压系统中上升过程产生的推力大小也不同。参照GB/2486-300，通过计算得出的数值可以成为帮助选用液压缸的参考，依据《力士乐液压缸参数》样本，可得出：D=180mmd=160mm选取液压缸型号为：YHG1-E180/160×1500LJ-HL104.2.2活塞缸工作面积的确定无杆腔有效面积：活塞杆面积：有杆腔有效面积：4.3确定液压缸所需流量（4-3）通过计算可以知道液压缸在不同工作进程的液压系统参数值，结果如表4-3所示。表4-3不同工作进程下YHG1型油缸的参数值工作进程最大负载F/KN油路最小压力P2/MPa油路最大压力P1/MPa系统流量q/L∙min-1系统功率P/KW上升启动加速3661.2178037工进36311257.5减速制动36111207.5下降启动加速19918.511207.5工进20111207.5减速制动20411207.54.4液压元件的选择4.4.1液压泵的选择①液压泵工作压力的确定PP≥P1+∑∆P（4-4）式中：P1—在液压系统中，液压阀所承受的最大压力负载，即为上升工作进程中系统中的最大压力P1，P1=17MPa。∑∆P—油泵工作时液压系统供能损失。∑∆P的准确计算要待液压阀选定并绘制出详细系统原理时才能够进行，初算时可依据《机械设计手册》[5]选取：管路简单、流速不大的取∑∆P=（0.2～0.5）MPa；系统设计精确，降低系统速率的部分∑∆P取1.5MPa。在倾翻车液压系统中，系统设计精确，液压元件数目多，所以在此选取∑∆P=1.5可以得出：PP≥17+1.5=18.5MPa②液压泵工作压力的确定本设计中计划采用两个油缸供能，通过公式求出液压泵最大供能。qVP≥K(∑qVmax)（4-5）式中：K—系统泄漏系数，一般取K=1.1～1.3；本设计在计算过程中K取1.2。∑qVmax—两台工作油缸在倾翻过程中达到的最大通量。液压系统通过减少流量来调整速度，所以必须计算溢流阀对管路中的能量损失，依据《机械设计手册》[5]，本设计中∑qVmax取0.5×10-4m/s。因为两台工作油缸在上升阶段，液压泵达到80L/min的排量输出，溢流阀的最小流量取0.5×10-4m3/s，系统泄漏系数K取1.2，所以可得出：③选择液压泵的规格根据以上求得的PP和qVP值，按形式照系统中拟定的计算，依据《机械设计手册》[5]，在本设计中选择相应的。为了补偿压泵供能不足，降低系统工作的危险系数，减少泵的维修成本。一般在渣罐倾翻车中，系统在工作中损失压力，一般为液压泵输出压力的20%-30%。倾翻车在推动罐座上升的过程中，系统达到压力峰值，可以通过设定液压系统在最大工作进程中的压力的75%，为变量泵额定工作压力，变量泵额定压力即可求出。Q泵与工作进程有关，需满足Q泵>Qmax。此外，长期使变量泵处于高负载压力的作用下，容易增加变量泵的维修成本，过多支出预算。根据《液压传动》[3]，在本设计中，泵的选型可定为斜轴式轴向柱塞泵，通过《华兴液压泵》样本，选择由广州华液压泵分公司生产的型号为A7V335变量泵，该泵流量为，额定压力37MPa，额定压力为40MPa；额定转速为1650r/min。4.4.2电机的选择倾翻车工作重复，液压系统参数时刻改变，相应的功率也在改变，为了使其正常运作，考虑大功率电动机。从不同工作进程的受力分析可以得出，倾翻车的液压缸在推动渣罐达到指定角度的过程中负载达到最大。由此确定电机的各项参数，并选择合适电动机。由前面的计算已知，Pp=24.67MPa，qvp=199.2L/min，根据公式：（4-6）式中：—液压泵的最大工作压力（Pa）；—液压泵的流量（）；—液压泵的系统功率，依据《机械设计手册》[5]，在本设计中，选择系统功率为0.8。

表4-4液压泵的总效率泵的选取叶片泵直轴柱塞泵斜轴柱塞泵径向柱塞泵系统功率0.6～0.70.65～0.800.60～0.750.80～0.85根据公式4-6计算，可以计算出液压泵在整个系统中提供的最大功率。根据此计算数据，依据查阅《实业电机有限公司》产品样本，在本设计中选取Q7-270-23交流电机，其额定功率为Pn=75KW，常规工作时转速可达到1500r/min，符合设计要求。

4.4.3液压阀的选择二通插装阀在液压系统中安装便捷，电路控制原理简单，维修成本低、在工作中出现意外事故系数低，大流量，可靠性高，无泄漏。正因为其拥有许多独特的优点，所以广泛地应用在冶金、锻压、铸造、塑料机械等各个领域。由上文得出，泵为整个系统中提供的额定输出流量为199.2L/min，系统中最大压力为17MPa，取行程L=1.5m，系统倾翻过程t=18.3s，由计算可以得出：式中q—每分钟内，系统通过的液压油。qvmax—液压泵的输出流量。t—系统倾翻时间。由《重液二通插装阀样本》[6]，在本设计中，二通插装阀选择型号为TJK025-4/3WOABL2/C-40-0。该插装阀作为换向阀使用，其额定通量可以达到250L/Min，最大压力为25MPa，采用“O”型中位控制机能，由重庆液压件厂生产。依据上述计算和《机械设计手册》[5]，在本设计中已可以确定全部液压阀的选取，根据整个液压系统中的额定压力值，通过液压阀的实际，选择标准型号的阀件。液压系统元件如表4-8所示。表4-4系统中液压阀的选用序号名称通过流量/L∙min-1额定流量/L∙min-1额定压力/MPa型号规格1电磁换向阀8010031.54WE6D6X/EG24N9K42二通插装阀121.3940031.5TJK025-4/3WOABL2/C-30-03测压点———2103-01-18.00HD4液压锁121.3925031.5SV20PB5安全阀121.39—31.5DBDH6P6单向平衡阀121.39—31.5RBG-067液压缸———YHG1-E180/160×1500LJ-HL1O8液控单向阀121.3925031.5SV20PB9节流阀121.3920031.5KC-0610单向阀121.3920031.5RVP204.4.4蓄能器的选择蓄能器的主要起到的是应急作用，蓄能器连接，在液压泵停止工作后，继续提供压力，让液压系统能够正常运行一个。其有效工作面积为：（4-7）式中—有效作用面积（）；—行程（m），在倾翻车工作过程中，取行程为1.5m；—油液损失系数，一般取K=1.2。所以：蓄能器的容积：（4-8）式中所需蓄能器的容积（m3）；充气压力（Pa），按充气；一般折合型气囊，P0=（0.8~0.85）P2。蓄能器的工作面积（m3）；系统最低压力（）；系统最高压力（）；指数；依据《机械设计手册》[5]，在本设计中n取1。由表4-3可知，P1=17MPa，P2=11MPa，可求出在液压系统工作中蓄能器体积的大小。根据《奉化顾德液压元件生产厂》产品目录，在本设计中，为了保证液压缸压力足够，选择型号为NXQ1L100/31.5—H的蓄能器，体积V=100L，最大压力P1=17MPa，最小压力P2=11MPa。在本设计中，取蓄能器充气压力P0=0.8P2，可以推出蓄能器充气压力。P0=0.8P2=8.8(MPa)4.4.5管道尺寸的确定在确定管道尺寸之前，考虑到计算应先确定好管道材料。根据倾翻车的工作环境，以及液压系统内部特征，在系统的压力回路中选择能承受较高压力的无缝钢管同时为了降低振动，提高液压系统安全性，在液压泵的进油口、出油口均安装压力强度很好的胶质软管。依据《机械设计手册》[5]，表4-5为钢管的一些基本参数。表4-5不同管径胶质软管的最小弯折半径管子外径D101418222834425063最小曲率半径5070757590100130150190支架最大距离4004505006007008008509001000压力油管道内径计算（4-10）式中—液压油通过系统内的流量（m3/s）；—管内允许流速（m3/s），见表4-6。表4-6允许流速推荐值管道推荐流速（m/s）液压泵站供能部分0.5～1液压系统工作部分3～6液压系统回油部分1.5～2.6根据公式4-10可以得出压力油经过液压系统的管道内径：依据《机械设计手册》[5]，在本设计中选取相应的压力油管内径为32mm，钢管的外径为42mm。管道壁厚δ的计算（4-11）式中—液压系统油管壁承受的最大张力（Pa）；—管道内径（m）；[σ]—管道材料的许用应力（Pa），[σ]=σb/n—抗拉强度，依据《机械设计手册》[5],取σb=647；—安全系数（当P<7Mpa时，取n=8；当P≤17.5Mpa时，取n=6；当P＞17.5Mpa时，取n=4）；由上文可知，P=18.5MPa，油管内外径可以求出。因为1.8＜5，所以选取的标准管子符合要求。4.5油箱容量的确定设计应满足三点条件：首先须满足液压油在工作进程内的额定油量。液压阀在回油进程中将液压系统的压力油排入油箱，保证油箱容积。液压系统在上升工作进程时，保证液压油在油箱的额定储备。油箱容量的经验公式为（4-12）式中—液压泵每分钟排出压力油的容量（m3）；—经验系数。表4-7经验系数系统类型行走机构小型车间大型车间重工车间冶金矿业经验系数1～22～45～76～1210由上述计算得出qv=199.2，求得油箱的容量为由计算得除，在泵站系统中，考虑到系统回油和供能需求量，选用油箱容积为4m3。4.6泵站元件的选型通过上述计算所得数据，依据《机械设计手册》[5]，在本设计中已可以确定全部液压元件的选取，液压系统元件如表4-8所示。

表4-8倾翻车所用液压元件序号名称通过流量/L∙min-1额定流量/L∙min-1额定压力/MPa型号规格1压力表——0～40YN-1002二通插装阀121.3916031.5TJK025-4/3WOABL2/C-40-03变量泵199.220～500mL/r31..5A7V3554过滤器WU-630X180F5电动机———Q7-270-236蓄能器199.231.5NXQ1L100/31.5—H4.7液压系统性能验算在对整个渣罐倾翻车的液压系统设计的过程中，溢流阀的泄漏量、管路中的功耗磨损等参数值是按照手册上绝大多数大多数情况下默认设定的，所以当各回路形式、液压缸、电动机包括液压泵等部件完全确定后，要按照已选用的液压阀的流量、压力、功耗等一系列值进行性能验算。4.7.1验算液压系统压力损失虽然在方案中已经绘制出整个系统的原理，但无法计算出液压油在整个系统的功耗流损，故只能初步得出各种液压阀的功耗流损，再详细的计算整个液压系统，包括油路上的功耗磨损和局部损失即可。压力损失应按照整个液压系统在上升进程和回落进程的不同工作状态分别进行验算。1.液压缸上升液压缸在液压系统的上升工作进程中，在正常工作状态下液压锁入口前的截止阀为全开，为全通状态，功耗流损不计。单向阀10的通量是为121.39L/min，安全阀的通量为121.39L/min，单向平衡阀8的通量是121.39L/min，油液进入液压缸无杆腔。因此进油路上的总压降为（4-13）计算所得值不大，所以能够保证变量泵提供足够液压油，供应系统正常工作。在回油路上，液压缸中的液压油经过安全阀5、回油口截止阀和二通插装阀2的流量都是121.36L/min。经过上述液压阀块的两条油路的压力值检验油缸在活塞伸长过程中，油缸的两腔的压力是否正常。（4-14)计算值在安全范围。2.液压缸下降下降时，油液在进油路上通过安全阀5、回油口截止阀和二通插装阀2的流量为121.39L/min，再经过节流阀9、液控单向阀8的流量为121.39L/min，进入液压缸。因此进油路是的总压降为（4-15）计算值在安全范围，电动机的功率可以满足变量泵对整个液压系统的供能。4.7.2油液温升验算①计算发热功率液压系统工作时，除泵站系统驱动外载荷输出功率外，其余功耗磨损失全部转化为液压系统中的发热功耗，使整个液压系统的温度升高，液压缸在上升工作进程和回落工作进程均平稳进行。液压缸在上升工作进程时，提供给系统的额定功率为：P0=2Fv=2×922×0.04=73.76(KW)（4-17）液压系统在上升工作进程中，推动活塞杆的压力油经过阀类元件的功耗流损的压力为：∑∆P=0.864+0.778=1.642(MPa)因此液压泵输出的压力为：P=P1+∑∆P=17+0.864=17.864(MPa)（4-18）液压系统在上升工作进程中，变量泵的总输出为：（4-19）液压系统在上升工作进程中，整个系统的发热功耗流损为：Phr=Pi-P0=38.65-28.69=9.96(KW)（4-20）液压缸在回落工作进程时，提供给系统的额定功率为：P0=2Fv=2×562×0.04=14.96(KW)液压系统在回落工作进程中，推动活塞杆的压力油经过阀类元件的功耗流损的压力为：Pp=P1+∑∆P=11+0.24=11.24(MPa)液压系统在回落工作进程中，变量泵的总输出为：液压系统在上升工作进程中，整个系统的发热功耗流损为：Phr=pi-p0=11.24-4.536=6.7(KW)液压系统在两个工作进程中，整个系统的发热功耗流损之和为：Phr=9.96+6.7=16.66(KW)②计算散热功率上文已经计算得出，在液压源系统中油箱的容积为4m3，依照公式，可以验算得出油箱体积：设a为1.25m,b和h分别为2m。由油箱散热面积公式：（4-21）可求得散热面积为：油箱的散热功率为（4-22）式中—整个液压源的散热系数，取；—油温与环境温度之差，。计算得知，渣罐倾翻车液压系统的液压源散热达不到系统要求，特别是管路散热太小，需要在液压源系统增加冷却器。

4.8冷却器所需面积的计算冷却面积为（4-23）式中—液压系统热传导指数，用风冷却式时，；—平均温升，。在设计中，设液压油在进入冷却器之前的温度为，油流出冷却器的温度。则：所需冷却器的散热面积为冷却器在实际工作中，设备的老化、腐蚀、污垢等杂质这些因素都影响传热，所以在本设计中，液压源系统冷却器要想在工作时有效缓解液压源过高温度造成对整个液压系统的不良影响，应该选择大一号冷却器，通过计算得出设计面积。A=1.3×4.6=6(m2)依据《机械设计手册》[5]，在本设计中，冷却器散热面积为6m2，选择YJ-049油冷却器。4.9液压介质的选择在渣罐倾翻车液压系统中，液压油的选择也很关键。由上文得知，液压系统在工作中会产生功耗流损，但绝大多数的流损功耗都转化为热能。如果液压系统在工作中，液压油因温度过高而发生燃烧，后果将不堪设想。根据上文计算发热量，依据《上海亨越精细化工液压油》样本，选择6号液力传动油。

6号液力传动油有着优良的氧化安定性和热安定性，使油品在苛刻的运行条件下不易变质；良好的抗乳化性、抗泡性与密封材料相容性；独有的MMC分子油膜，有效抑制摩擦，确保自动变速箱离合器耦合时间短，换挡迅速，液力传动系统运行平稳；降低传动损耗和变速冲击；适用于各种重型液压系统，可作为手动变速器和动力转向器的工作介质。

表4-96号液压油规格指标及典型数据粘度牌号

6号项

目

指标要求

典型数据

运动粘度(100℃),mm2/s5.0~7.06.02粘度指数

≥100105闪点（开口），℃

≥180215倾点，℃

≤-17-30腐蚀试验（铜片，100℃，3h），级

≤1<1液相锈蚀试验

蒸馏水

无锈

无锈

水份，%（m）

≤痕迹

痕迹

泡沫性（泡沫倾向/泡沫稳定性）ml/ml

24℃

93.5℃

后24℃

报告

报告报告

25/0

10/0

25/04.10系统油液清洁度的设计油液清洁度的设计也是液压系统设计的一个重要环节，在液压系统中，清洁度NAS9级就可以了。NAS9级是NAS1638标准,9级污染的简称。当今液压行业主要应用NAS和ISO两大系列,NAS是美国航空航天联合会的标准,在世界应用更广泛一些。依据《机械设计手册》[5]，在本设计中，选择回油过滤器的型号为DSF.3605.25VG.10.S.P，最大通径150。

第5章集成块设计5.1液压控制装置的集成方法对于整个液压系统的控制，多采用集成方式，在集成方式中又分为两大类，有管集成和无管集成。在有管集成和无管集成中对比中发现，有管集成虽然设计简单，但不能满足复杂液态系统的构成，当控制元件较多时，有管集成有诸多缺点。液压阀占用空间大，系统布置不便，这样还会导致运行时压力损失大，故障排查困难等难题的解决。无管集成，简单地说就是讲液压阀安装在内置管道的阀块上，使整个液压系统中，众多的液压阀能够集中在很小的空间上，方便维修更换，也方便整个液压系统的空间布局设计，减小液压系统的泄露系数。减少压力油管的使用，在另一方面来说也是节约成本的体现。所以，在渣罐倾翻车液压系统的设计中，对于控制阀块采用无管集成更为有利。5.2无管集成液压控制装置的设计流程上文已经提到阀块。阀块就是根据无管集成的特点，专门为一套系统中部分控制阀设计的油路块。如图5-1，阀块的设计大概经过以下几个步骤。5.3集成块设计的要求针对集成块的设计有以下要求：首先在油路块加工图样中，清楚的表达其阀块的三视图，以整个集成方式为中心，把包括油路块在内，连接的各个阀块、内部孔道等都一一注明相应参数，如确定基准，尺寸等，应便于块的设计和控制阀的安装。油路块各平面的加工余量不小于2mm；阀块上元件安装平面的表面光华度应达到制造厂产品手册的要求，一般Ra不小于0.8；有关阀块的具体精度及形状位置参数，可以参考板式控制元件的安装规程的相关。液压阀在阀块上的进出油口和阀块内部的油路是设计的难点，孔道与孔道相交处，要考虑不形成污物或气窝，易于排除加工中的金属屑与去除毛刺。为了方便加工，可以把较长的不通改变为通孔，打通后再把不通方向油路用堵头堵死。5.4液压系统集成块设计通过分析液压原理得知，在液压缸下面的，三个液压元件集成一个块；一个直动式溢流阀、一个卸荷阀和一个主球阀组成的补充蓄能的油路块，由于这部分的控制阀是标准件，为了减少设计的难度，可以直接选型。蓄能器安装过程中，采用的是管式连接，需要支架来支撑，待支架安装完毕，阀和管接头直接安装到蓄能器支架下，再通过管子将蓄能器依顺序组装起来，就可以完成装配图。图5-1安全阀阀块图5-1安全阀阀块三视图5.5集成块的校核在本设计中我们为安全阀和液压锁设计阀块，在液压缸倾翻渣罐的过程中，集成块本身也要经受较大载荷，我们可以通过验算来确定集成块的油道是否达到系统压力的强度标准，才能确定集成块是否能够在液压系统中正常工作。验算集成块中管道之间管道壁强度公式：（5-1）式中—集成块管道的直径（m）；—集成块之间管道壁的厚度（m）；—在工作中管道所受最大压力（MPa）；—集成块拉力的强度，依据《机械设计手册》[5]，本设计中，集成块设计45#钢的拉力强度是535MPa。—液压系统中的安全指数。表5-1集成块安全强度管道壁的最大负载压力/MPa＜77～17.5＞17.5安全系数864通过计算，我们可以得出集成块管道的厚度。集成块中的油路管道之间的壁厚，通过验算可以达到3.6mm，证明在最大压力强度下，集成块中管道与管道之间的最小壁厚可以通过验算标准，所以我们可以得出，孔道之间的壁厚是达到系统的设计要求的，在液压系统工作中，液压缸推动罐体在承受最大载荷的上升过程中，也能够满足工作需要。

结论在国内，渣罐倾翻车的设计难点主要集中在不同的工作环境下、不同的负载重量下和不同的生产效率下的倾翻车液压系统种类的设计。通过对渣罐倾翻车工作原理的分析和根据设计要求，设计出不同方案，根据工作要求和维修便捷程度，选取最佳设计方案，采用变量泵供能，并采用二通插装阀，主要是因为二通插装阀流量大、无泄漏并且可靠性高，便于维护。完成系统的受力分析后，通过计算我们可以知道液压缸在不同的工作进程的受力值的相关参数，绘出受力图和渣罐倾翻车的速度图，制定出渣罐倾翻车液压系统的调速方式、换向方式和安全联锁方式，初步制定渣罐倾翻车系统的泵站图，选择方案中的额定压力，继而得出油缸无杆腔面积，得出油缸型号，根据负载分析