多设备自动润滑系统设计【开题报告+文献综述+毕业设计】

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本科毕业论文系列开题报告机械设计制造及其自动化多设备自动润滑系统设计一、选题的背景和意义液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化，充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点，其主要发展动向如下：液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统，同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化；提高液压元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求，发展与计算机直接接口的高频，低功耗的电磁电控元件；液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断；电子直接控制元件将得到广泛采用，如电控液压泵，可实现液压泵的各种调节方式，实现软启动、合理分配功率、自动保护等；借助现场总线，实现高水平信息系统，简化液压系统的调节、争端和维护。二、研究目标与主要内容（含论文提纲）研究目标：1 液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，通过分析其组成元件：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。再经过计算确定选用何种液压泵、阀类元件、蓄能器、油箱、滤油器和油管等。用AutoCAD画出液压润滑系统的原理图，结合资料分析整个原理图，液压润滑系统虽然有诸多优点，但是该系统运作时存在管路系统压力损失、发热温升、传动效率低等，如何妥善的处理好这些问题，便是本设计的研究目标即构建一个绿色高效率操纵控制简便，自动化程度高的液压润滑系统。主要内容（含论文提纲）：前言第一章润滑技术概论1.1润滑的作用和类型1.1.1润滑的作用1.1.2润滑的类型1.2润滑系统设计和润滑装置1.2.1润滑系统的分类和选择要求1.2.2润滑系统的选择原则第二章润滑油集中润滑系统设计2.1明确设计要求进行工况分析2.1.1润滑系统的总体布局及尺寸、主要参数2.1.2发动机的负载2.2润滑点所需润滑油总消耗量2.3计算及选择润滑（液压）泵及阀类元件2.3.1液压泵的主要性能参数2.3.2阀类元件的选择2.3.3蓄能器的选择2.4定量分配系统的确定2.5油箱及滤油器的设计及选择2.5.1油箱设计要点1 2.5.2油箱容量计算2.5.3滤油器的选择2.6热交换器的选择2.7油管直径的选择2.7.1油管类型的选择2.7.2油管尺寸的确定2.8液压润滑系统原理图的拟定2.9液压系统性能验算2.9.1管路系统压力损失的验算2.9.2系统发热温升的验算2.9.3系统效率验算2.10制定正式工作图和编写技术文件第三章液压润滑系统的形式及评价第四章液压润滑系统的污染及维护4.1污染物的种类4.2污染物的来源4.3污染物的维护第五章液压润滑系统常见问题及解决方法5.1使用液压润滑系统要注意的问题5.2液压润滑系统油温升高的原因、后果及解决措施5.3空气进入到液压润滑系统的不良后果及解决措施5.4系统中流量不足的原因及解决措施5.5在液压润滑系统中安装油管、液压元件、液压泵的注意事项5.6如何清洗液压润滑系统第六章总结致谢参考文献三、拟采取的研究方法、研究手段等研究方法、研究手段：1 主要是对液压泵、阀类元件及蓄能器的选择和原理图的拟定，采用了调查法、文献研究法和实证研究法等。调查法是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史。文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要，提出设计，利用科学仪器和设备，在自然条件下，通过有目的有步骤地操纵，根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。原理图如下四、参考文献[1]成大先.机械设计手册液压传动.北京：化学工业出版社，2004[2]成大先.机械设计手册润滑与密封.北京：化学工业出版社，2004[3]蔡文彦，詹用麒.液压传动系统.上海：上海交通大学出版社，1990.[4]李壮云.中国机械设计大典第五卷.南昌：江西科学技术出版社，2002[5]陈榕林.液压技术与应用北京：电子工业出版社，20021 [6]王裕清，韩成石.液压传动与控制技术煤炭工业出版社，1997[7]雷天觉.新编液压工程手册北京：北京理工大学出版社，1998[8]吴宗泽.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，1981[9]YeapleF.FluidPowerDesignHandbook.ZndEd.RevisedandExpanded.NewYoekandBasel:MarcelDekkerlnc.1990.[10]JaroslavIvantysynandMonikaIvantysynova.HydrostatishePumpenandMotoren:KonstruktionandBerechnung.-1Aufl.–Wurzburg:Vogel,1993五、研究的整体方案与工作进度安排（内容、步骤、时间）整体方案：　　根据题目的要求，认真翻阅了关于集中润滑系统的设计资料，计划本次设计分以下四个阶段进行。第一阶段系统设计调查研究阶段，翻阅相关资料，确定设计所需各项参数；第二阶段系统设计阶段，包括原理图、外形尺寸图、装配图、外部电子接线图。主要采用AutoCAD软件辅助设计；第三阶段写说明书阶段，根据设计要求，设计说明书15000字以上。第四阶段在老师的指导下完善设计。本次毕业设计，基本掌握集中润滑系统的设计步骤，了解设计过程中应该避免的一些问题，将在接下来的设计过程中起到决定性的作用。工作进度安排：20010年11月上旬-2010年12月中旬：资料收集、参考文献收集、完成外文资料翻译2010年12月中旬-2011年3月中旬：整理资料和参考文献，撰写文献综述和开题报告2011年3月上旬-2011年4月中旬：在老师的指导下，开始撰写论文正文2011年4月下旬-2011年5月上旬：在老师的指导下，完善修改论文2011年5月中旬：准备答辩材料六、研究的预期目标及主要特点及创新点1 　　近年来，我国的工程机械取得了蓬勃的发展，其中，液压传动技术起到了至关重要的作用。而且，随着液压传动技术的快速发展和广泛应用，它已成为下业机械、下程建筑机械等行业小可缺少的重要技术。然而，尽管液压技术在机械能与压力能的转换方面，已取得很大进展，但它在能量损失和传动效率上仍然存在着问题。因为，在液压系统中，随着油液的流动，有相当多的液体能量损失掉，这种能量损失不仅体现在油液流动过程中的内摩擦损失上，还反映在系统的容积损失上，使系统能量利用率降低，传动效率无法提高。高能耗和低效率又使油液发热增加，使性能无法达到理想的状况，给液压技术的进一步发展带来障。因此，探索和研究高效液压传动技术，提高其综合性能就成为了液压技术领域研究的重点之一。1 毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化多设备自动润滑系统设计一、液压润滑技术工业的发展现状液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化，充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点，其主要发展动向如下：液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统，同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化；提高液压元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求，发展与计算机直接接口的高频，低功耗的电磁电控元件；液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断；电子直接控制元件将得到广泛采用，如电控液压泵，可实现液压泵的各种调节方式，实现软启动、合理分配功率、自动保护等；借助现场总线，实现高水平信息系统，简化液压系统的调节、争端和维护。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动并称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用广泛的技术。1795年英国JosephBraman以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。1 第一次世界大战后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925年F.Vikers发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初Constantimsco对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。在1955年前后,日本迅速发展液压传动,1956年成立了“液压工业会”。二、研究成果1999年第06期《机床与液压》高佩川和沈飞在《液压系统原理图CAD系统研究与开发》一文中介绍了液压系统原理图总成CAD设计的基本方法和软件的构成。软件设计采用了图形可视化和下拉式菜单技术，通过人机交互输入有关参数即可生成原理图；该软件还有庞大而实用的可选的元件参数库（用FoaPro编写）、独特的接口及元件编号程序，使得该软件具有自动生成明细表的功能。原理图中所有元件基本符号均以软图形库（用AutoLISP编写）方式存在于系统中，设计和使用起来效率较高。2007年第1期《流体传动和控制》邱士浩、芮丰和胡大邦在《液压数字控制器（HNC）在液压同步系统中应用》文中介绍了HNC在电液位置同步系统中的应用，分析比较了HNC控制器和基于PC的控制器在系统设计、调试中的不同及优缺点。通过对试验数据分析，表明HNC在电液位移同步应用中，能够满足控制精度和同步误差要求，简单易用。2010年2月第3卷第4期《中国科技论文在线》付鹏飞和戴飞在《液压传动系统的泄露分析及对策》通过对工程机械上常用的锁紧回路分析，说明了液压系统密封的重要性，解决和防治液压系统的泄露对生产、工作有着重要意义。通过对密封机理的研究，对液压传动的泄露形式及密封不良引起的泄露原因进行分析，提出了有效控制措施及常用密封件的选用和安装方法，促使液压技术在实际工作中发挥更大的作用。2010年第3期《液气压世界》张雪峰和孙旭媛在《纯水液压传动的特点及研究现状》介绍了1 纯水液压传动优缺点，同时讲解了世界发达国家对纯水液压传动的研究现状和发展前景，并且介绍了我国对纯水液压传动的研究历程和现状，并为外来纯水液压传动的发展方向进行了总结。纯水液压传动技术是一门新兴技术，具有很大的发展潜力。我国具有众多液压技术的科研院所、大专院校、生产企业和主机用户，然而目前研究和应用纯水液压传动的部门太少。技术水平与西方国家还有很大的差距，因此应该积极参与纯水液压传动技术的研究和应用工作，以缩小我国在此领域与西方国家的差距，从而使我国在21世纪得到强有力的发展。三、存在问题通过本次设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的液压润滑系统，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个液压润滑系统的设计过程中，花费时间最多的是各个部分的选择及液压润滑系统的细节设计上。在设计过程中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个液压润滑系统可稳定工作。实习过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的液压润滑系统还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。参考文献：[1]成大先.机械设计手册-液压传动.北京：化学工业出版社，2004.[2]成大先.机械设计手册-润滑与密封.北京：化学工业出版社，2004.[3]蔡文彦，詹用麒.液压传动系统.上海：上海交通大学出版社，1990.[4]李壮云.中国机械设计大典-第五卷.南昌：江西科学技术出版社，2002.[5]陈榕林.液压技术与应用.北京：电子工业出版社，2002.[6]王裕清，韩成石.液压传动与控制技术.北京煤炭工业出版社，1997.[7]雷天觉.新编液压工程手册.北京：北京理工大学出版社，1998.[8]吴宗泽.机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，1981.[9]YeapleF.FluidPowerDesignHandbook.ZndEd.RevisedandExpanded.NewYoekandBasel:MarcelDekkerlnc,990.[10]JaroslavIvantysynandMonikaIvantysynova.HydrostatishePumpenandMotoren:KonstruktionandBerechnung.-1Aufl.–Wurzburg:Vogel,1993.1 本科毕业论文（20届）多设备自动润滑系统设计专业：机械设计制造及其自动化1 摘要：介绍了集中润滑的作用及类型，稀油集中润滑系统设计步骤，本文主要介绍了液压泵站的设计，如何根据工作压力、有效功率、排量来选择液压泵；电动机的选用；阀类元件的选择；蓄能器的选择；油箱的设计及选择；冷却器和热油器的选择；油管直径的选择；液压系统原理图如何拟定；液压系统性能的估算等。还介绍了液压润滑系统常见问题及解决方法，液压润滑系统的污染及维护和液压系统的形式及评价。简单介绍了润滑系统的测量、监测及报警装置和液压技术的发展趋势。关键词：集中润滑；液压系统；流量；压力TheSystemofAutomaticLubricationwithPoly-facilitiesAbstract：Haveintroducedtypeandtheroleofconcentrationlubrication,rareoilconcentrationlubricationsystematicdesignstageandthispaperhaveintroducedthedesignofhydraulicpumpstationmainly,howtomeasureaccordingtoactuatingpressureandrow,effectivepowercometoselecthydraulicpump;Motorchoose;Theoptionofvalvekindofelement;Theoptionofaccumulator;Optionandthedesignofoilbox;Theoptionofcoolerandhotoilware;Theoptionofthediameterofoilpipe;Hydraulicsystematicprinciplepicturehowtobedraftedsurely;Theestimationofhydraulicsystematicperformance.Havestillintroducedhydrauliclubricationsystematiccommonproblemandtheformofpollutionandmaintenanceandhydraulicsystemofsolutionmethodandhydrauliclubricationsystemandappraisement.Itissimpletohaveintroducedwarningdecice,inspectionandthemeasureoflubricationsystemwithhydraulictechnologydeveloptendency.Keywords：Concentrationlubricating；Hydraulicsystem；Flowrate；Pressure1 目录1前言12润滑技术概论22.1润滑的作用和类型22.1.1润滑的作用22.1.2润滑的类型22.2润滑系统设计和润滑装置22.2.1润滑系统的分类和选择要求22.2.2润滑系统的选择原则43润滑油集中润滑系统设计53.1明确设计要求进行工况分析63.1.1润滑系统的总体布局及尺寸、主要参数73.1.2发动机的负载83.2润滑点所需润滑油的总消耗量93.3计算及选择润滑（液压）泵及阀类元件93.3.1液压泵的主要性能参数：93.3.2阀类元件的选择113.3.3蓄能器的选择113.4定量分配系统的确定113.5油箱及滤油器的设计及选择113.5.1油箱设计要点113.5.2油箱容量计算123.5.3滤油器的选择123.6热交换器的选择123.7油管直径的选择133.7.1油管类型的选择133.7.2油管尺寸的确定133.8液压润滑系统原理图的拟定141 3.9液压系统性能验算153.9.1管路系统压力损失的验算153.9.2系统发热温升的验算163.9.3系统效率验算173.10制定正式工作图和编写技术文件174液压润滑系统的形式及评价175液压润滑系统的污染及维护185.1污染物的种类195.2污染物的来源195.3系统的维护196液压润滑系统常见问题及解决方法206.1使用液压润滑系统要注意的问题206.2液压润滑系统油温升高的原因、后果及解决措施206.3空气侵入到液压润滑系统的不良后果及解决措施216.4系统中流量不足的原因及解决措施216.5在液压润滑系统中安装油管、液压元件、液压泵的注意事项226.6如何清洗液压润滑系统22总结23参考文献23致谢241 1前言液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为350亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%~3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向21世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。本次设计题目为多设备自动润滑系统设计，它包括液压泵站的设计、控制系统的设计、监测系统的设计。此次设计主要为液压泵站的设计。第1章主要介绍了润滑技术以及一般润滑系统的设计步骤、设计原则等；第2章为本次设计的主要部分，介绍了液压泵站设计的详细步骤，如齿轮泵的选择、电动机的选择、阀类零件的选择、油箱的选择；油管内径、外径的计算及选择；热交换器的选择；还介绍了液压润滑系统的性能验算等；第3章简要介绍了液压润滑系统的形式及评价；第4章介绍了液压润滑系统的污染及维护；第5章介绍了液压润滑系统常见问题及解决方法；第6章为总结。由于时间仓促以及自身水平有限，说明书中一定存在一些错误和不妥之处，敬请读者批评指正。26 2润滑技术概论摩擦现象存在于一切作相对运动的机械零部件表面间，它会产生磨损，因而需要进行润滑。润滑能够有效地降低能源消耗和摩擦阻力，减少磨损和延长使用寿命，保证设备正常运转。2.1润滑的作用和类型2.1.1润滑的作用润滑的目的是通过润滑剂降低在机械设备摩擦副相对运动表面间的摩擦阻力和能源消耗,减少表面磨损,延长使用寿命,保证设备正常运转。润滑的作用如下：1.降低摩擦；2.减小磨损；3.冷却以防止胶合；4.防止腐蚀。此外,润滑剂还有阻尼、减振和缓冲作用。通过润滑剂的流动可将摩擦表面上的污染物、磨屑等冲洗带走，起清洁作用。在某些场合，润滑剂还起到密封作用，减少冷凝水、灰尘及其他杂质的侵入。2.1.2润滑的类型1.液体润滑(摩擦),摩擦为流体内的粘性阻力形成，两表面完全被润滑剂隔开；2.混合润滑(摩擦)，两表面之间既有液体润滑状态，又有边界润滑状态的混合情况；3.边界润滑(摩擦)，两表面之间由边界膜形成的润滑；4.无润滑(干摩擦)，没有或很少润滑剂的情况。最佳的润滑状态是流体润滑，其主要的形成方式有：流体动压润滑、弹性流体动压润滑、流体静压润滑等。2.2润滑系统设计和润滑装置2.2.1润滑系统的分类和选择要求向机器或机组的摩擦点供送润滑剂的系统就是润滑系统，包括用以输送、分配、调节、冷却和净化润滑剂以及其压力，、流量和温度等参数、报警和监控的整套装置。根据各种设备的实际工况，为保证设备具有良好的润滑状况和工作性能以及保持较长的使用寿命就必须合理选择和设计其润滑方法、润滑系统和装置。一般而言，机械设备的润滑系统应满足以下几点要求：1.油量充足，并可按需要调节，保证均匀、连续地对各润滑点供应一定压力的润滑剂；2.工作可靠性高。采用有效的密封和过滤装置，保证润滑剂的清洁并防止外界环境中的灰尘、水分进入系统，同时也应防止因泄漏而污染环境；3.结构简单，起始投资及维修费用低，尽可能标准化，便于检查及更换润滑剂，26 便于维修及高速调整；4.为及时发现润滑故障，润滑系统带有工作参数的指示、报警保护及工况监测装置；5.可加装冷却及预热装置以及热交换器，以保证润滑系统有合适的润滑剂工作温度。在设计润滑系统时必须考虑以下三种润滑要素，即：①摩擦副的种类（如轴承、齿轮、导轨等支承元件）和其运转条件（如载荷、温度以及油膜形成机理等）；②润滑剂的类型（如润滑油或固体、气体润滑剂）以及它们的性能；③润滑方法的种类和供油条件等。1）润滑系统和方法的分类通常按润滑剂的使用方式和情况将目前机械设备所使用的润滑系统的方法和类型分为：分散润滑系统和集中润滑系统两大类；同时这两类润滑系统又分为循环润滑和全损耗性两类。除以上分类以外，还可根据润滑剂的类型，将润滑方法分为润滑油润滑、润滑脂润滑以及固体润滑、气体润滑等。（1）分散润滑：用于润滑分散的或个别部件的润滑点。在分散润滑中还可分为全损耗型和循环型两种基本类型，如使用便携式加油工具（油壶、油枪、手刷、氯溶胶喷枪等）油嘴、油杯、导轨表面等润滑点手工加油，以及油绳或油垫润滑、飞溅润滑、油链润滑或油环等。(2)集中润滑：用成套供油装置同时对许多润滑点供油，常用于进给箱、变速箱、整台或成套机械设备以及自动化生产线的润滑。集中润滑系统按供油方式可分为手动操纵、半自动操纵以及自动操纵三类系统。同时又可分为全损耗性系统、循环系统。全损耗性系统是指润滑剂送至润滑点以后，不再回收循环使用，常用于润滑剂回收困难或无须回收、需油量很小、难以安置油池或油臬的场合，而循环润滑系统的润滑剂送至润滑点进行润滑以后又流回油箱再循环使用。2)集中润滑系统的类型集中润滑系统是在机械设备中应用最广泛的系统，大致可分为以下7种类型：(1)节流式:利用流体阻力分配润滑剂，所分配的润滑剂量与压力及流孔尺寸成正比，润滑点可达3００以上，供油压力范围为０．２～１．５ＭＰａ；(2)单线式:润滑剂在间歇压力下通过单线的主管路被送至喷油嘴，然后送至各润滑点。润滑点可多至此２００以上，供油压力范围为０．３～２１ＭＰａ；(3)双线式:润滑剂在压力作用下通过一个方向控制阀交替变换流向的两条主管路送至定量分配器，依靠主管路中润滑剂压的交替升降操纵定量分配器，使定量润滑剂供送至润滑点。供油压力范围０．３～４０ＭＰａ润滑点可多达２０００个；(4)多线式:管路的布置可以是串联或并联安装，多头油泵的多个出口各有一条管路直接将定量的润滑剂送至相应的润滑点。供油压力范围０．３～４０ＭＰａ，润滑点亦可多达２０００个；(5)递进式:由升降的压力操纵定量分配器按预定的递进程序将润滑剂送至各润滑点。26 供油压力范围０．３～４０ＭＰａ，润滑点在８００个以上；(6)油雾／油气式（油雾／油气润滑）:压缩空气与润滑油液混合后经喷嘴或凝缩嘴后呈现油雾或微细油滴送向润滑点的润滑方式。供油量可以调整，润滑油能跟随压缩空气中的油雾，对环境有污染，必要时可用通风装置排除废气。采用此润滑方式时，必须采用经过净化和除水的压缩空气，润滑油最好加抗氧化添加剂。油气和油雾润滑的区别是，前者的油颗粒尺寸为５０～１００ｍ，通常为微小油滴状，其输送距离较前者短得多；后者的颗粒尺寸为１～３ｍ。(7)混合式:此润滑系统是由上述润滑系统组成而成的。2.2.2润滑系统的选择原则在设计润滑系统时，对机械设备各部分的润滑要求作全面的分析，确定所使用润滑剂的品种，尽量减少润滑装置和润滑剂类别。综合考虑其他润滑点的润滑是在保证主要总值件的良好润滑条件的前提下，应使润滑系统既满足设备运转中对润滑的需要，又与设备的工况条件和使用环境相适应，以免产生不适当的摩擦、温度、噪声及过早的失效。应使润滑系统供送的油保持清洁，防止外界尘屑等入侵造成的污染，提高使用的可靠性。复杂润滑系统的主要元件如泵、分配阀、过滤器等应适当地组合在一起并标准化，便于进行维护、清洗，降低设备运转与维修、保养费用，防止发生人身、设备安全事故。在选择润滑系统时，要注意该系统的可靠性和自动化程度。为提高设备开动率和使用寿命，应装设指示、报警和工况监控装置，预测和防止早期润滑故障。润滑油集中润滑系统的设计1.润滑油集中润滑系统是目前应用最广泛的润滑系统，包括全损耗与循环润滑方式的节流式、单线式、双线式、多线式及递进式等类型。全损耗润滑方式又称压力强制润滑，附装在主机上的油泵或润滑器由主机上的传动机构带动，强制供送润滑油到各润滑点，但使用过的润滑油不再流回油池循环使用。例如活塞式空气压缩机的气缸、蒸汽机、电动空气锤等都采用这种润滑方式。压力循环润滑方式常用于润滑点相对较多的单机器或由若干台机器组成的成套生产线。压力循环润滑系统一般是标准的成套润滑站，通常包括油泵及驱动装置、分配阀、管路及阀门、油箱、滤油器、冷却器及热交换器、控制装置及仪表、指示、报警及监测装置等。2.稀油集中润滑系统设计的任务和步骤（1）润滑油（稀油）集中润滑系统设计的任务:根据总体设计中机械设备各机构和摩擦副的润滑要求、工况和环境条件，进行综合设计以确定合理的集中润滑系统，包括确定润滑系统的形式、计算及组成系统的各种润滑元件、装置的性能、数量、规格及系统中各管路的尺寸布局等。（2）集中润滑系统的设计步骤26 ①根据润滑系统设计要求、工况和环境条件，确定润滑系统的方案；②计算各润滑点所需润滑油的总消耗量。(3)计算及选择润滑泵:润滑泵的最大流量Q、工作压力P、润滑泵的类型和相应的电动机，可根据系统所消耗的润滑油总量来确定。①确定润滑泵的工作压力P；②确定润滑泵的排量Ｑ；③润滑泵的有效功率Ｎ。(4)确定定量分配系统。(5)油箱的设计及选择。(6)热油器和冷却器的设计及选择。(7)油管直径的选择。(8)拟定液压系统原理图。(9)估算液压系统性能。(10)绘制工作图和编写技术文件。３.润滑系统的测量、监测及报警装置为了防止润滑系统因供油不足而损坏，保证润滑系统向各润滑点持续供油，常在系统中配置测量、监测及报警装置。在润滑系统中常见的故障有油泵失效、供油管路堵塞、轴承过热及磨损甚至咬粘、污染严重、分流器工作不正常、给油循环时间不准确等。润滑系统中通常采用以下测量装置：1)测温装置在油箱、润滑泵、重要的轴承等部件、冷却器的进口与出口处安装测温装置及显示、控制装置如水银温度计、热电偶和接触温度计等，可及时看到这些部位的温度变化；2)压力测量装置在润滑泵出口处过滤器的进、出口处等部位安装压力计，用以观察压力变化。必要时需安装压差报警器，当压差过高时发出报警信号；3)油面及流量测量装置在油箱中装有油标和油面指示器，在管道中安装流量监控计来观测流量。在集中润滑系统的控制系统中一般要考虑到可以调整润滑给油时间和循环时间，以及显示及控制润滑剂供应不足或过量以及润滑泵过载等情况。3润滑油集中润滑系统设计润滑油集中润滑系统是目前应用最广泛的润滑系统，包括全损耗与循环润滑方式的节流式、单线式、双线式、多线式及递进式等类型。全损耗润滑方式又称压力强制润滑，附装在主机上的油泵或润滑器由主机上的传动机构带动，强26 制供送润滑油到各润滑点，但使用过的润滑油不再流回油池循环使用。例如活塞式空气压缩机的气缸、蒸汽机、电动空气锤等都采用这种润滑方式。压力循环润滑方式常用于润滑点相对较多的单机器或由若干台机器组成的成套生产线。压力循环润滑系统一般是标准的成套润滑站，通常包括油泵及驱动装置、分配阀、管路及阀门、油箱、滤油器、冷却器及热交换器、控制装置及仪表、指示、报警及监测装置等。稀油集中润滑系统设计的任务和步骤1.稀油集中润滑系统设计的任务:根据总体设计中机械设备各机构和摩擦副的润滑要求、工况和环境条件，进行综合设计以确定合理的集中润滑系统，包括确定润滑系统的形式、计算及组成系统的各种润滑元件、装置的性能、数量、规格及系统中各管路的尺寸布局等。2.稀油集中润滑系统的设计步骤：(1)根据润滑系统设计要求、工况和环境条件，考虑必要的参数，确定润滑系统的方案。如几何参数：最高、最低及最远润滑点位置尺寸、摩擦副有关尺寸、润滑点范围等；工况参数：如速度、载荷及温度等；环境条件：温度、湿度、水气、沙尘等；运动性质：变速运动、连续运动、间歇运动、摆动等。力能参数：如传递功率、系统的流量、压力等要求。在此基础上考虑制定系统方案。(2)计算各润滑点所需润滑油的总消耗量。计算出经过润滑后，各摩擦副工作时克服摩擦所消耗的功率和总效率，以便计算出用以带走运转中摩擦副产生的热量所需的油量，再加上形成润滑油膜以达到流体润滑作用所需油量，即为润滑油的总消耗量。(3)计算及选择润滑泵及液压元件。根据系统所消耗的润滑油总量，可确定润滑泵的类型和相应的电动机、润滑泵的最大流量Q和工作压力P。①确定润滑泵的工作压力PB；②确定润滑泵的排量Ｑ；③润滑泵的有效功率Ｎ。(4)确定定量分配系统。根据各润滑点的耗油量，确定每个摩擦副上安置几个润滑点，选用相应类型的润滑系统，然后选择相应的润滑泵及定量分配器。其中单线式、双线式及递进式润滑系统则用定量分配器（或称分油器）供油。而多线式系统是通过多点或多头式的每个给油口直接向润滑点供油。(5)油箱的设计及选择。(6)热交换器的选择。(7)油管直径的选择。(8)拟定液压系统原理图。(9)估算液压系统性能。(10)绘制工作图和编写技术文件。润滑系统的测量、监测及报警装置:为了防止润滑系统因供油不足而损坏，26 保证润滑系统向各润滑点持续供油，常在系统中配置测量、监测及报警装置。在润滑系统中常见的故障有油泵失效、供油管路堵塞、轴承过热及磨损甚至咬粘、污染严重、分流器工作不正常、给油循环时间不准确等。润滑系统中通常采用以下测量装置：1)测温装置:在油箱、润滑泵、重要的轴承等部件、冷却器的进口与出口处安装测温装置及显示、控制装置如水银温度计、热电偶和接触温度计等，可及时看到这些部位的温度变化；2)压力测量装置:在润滑泵出口处过滤器的进、出口处等部位安装压力计，用以观察压力变化。必要时需安装压差报警器，当压差过高时发出报警信号；3)油面及流量测量装置:在油箱中装有油标和油面指示器，在管道中安装流量监控计来观测流量。在集中润滑系统的控制系统中一般要考虑到可以调整润滑给油时间和循环时间，以及显示及控制润滑剂供应不足或过量以及润滑泵过载等情况。3.1明确设计要求进行工况分析在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。1.主机的用途、总体布局、工艺过程以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、运动平稳性、调速范围、换向定位精度以及对系统的温升、效率等的要求。3.液压系统的工作环境，如温度、振动冲击、湿度以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图。3.1.1润滑系统的总体布局及尺寸、主要参数26 图3-1润滑系统的总体布局及尺寸表3-1润滑系统的主要参数型号公称流量l/min油箱容积M3电动功率kw过滤面积M2换热面积M2冷却水管通径mmXHZ-6.36.30.20.750.051.325出油口通径mm回油口通径mm冷却水耗量M3/h电加热器功率kw15400.63型号LL1L2BB1B2B3B4B5HXHZ-6.31640110041098070011023519088124026 H1H2H3H4H5hh1AA1A2A371559051029024025023035023035703.1.2发动机的负载工作机构作旋转运动时，发动机必须克服的外负载为：M=Me+Mf+Mi(3.1)(1)工作负载力矩Me。工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行分析。(2)摩擦力矩Mf。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：Mf=GfR(N·m)(3.2)式中：G为旋转部件的重量(N)；f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数；R为轴颈半径(m)。(3)惯性力矩Mi。为旋转部件减速或加速时产生的惯性力矩，其计算公式为：Mi=Jε=J(N·m)(3.3)式中:ε为角加速度(r/s2)；Δω为角速度的变化(r/s)；Δt为加速或减速时间(s)；J为旋转部件的转动惯量(kg·m2)，J=1GD2/4g。式中:GD2为回转部件的飞轮效应(Nm2)。各种回转体的GD2可查《机械设计手册》。根据式(2-1)，分别计算出发动机在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制发动机的负载循环图。经计算电动机的功率为0.75KW3.2润滑点所需润滑油的总消耗量根据初步拟定的润滑系统方案，计算出经过润滑后，各摩擦副工作时克服摩擦所消耗的功率和总效率，以便计算出用以带走运转中摩擦副产生的热量所需的油量，再加上形成润滑油膜以达到流体润滑作用所需油量，即为润滑油的总消耗量。3.3计算及选择润滑（液压）泵及阀类元件润滑（液压）是将机械能转化为液压能的转化装置。它为液压系统提供具有一定流量和压力的液体，是液压润滑系统的一个重要组成部分。液压泵性能好坏直接影响液压系统的稳定性和可靠性。液压泵是依靠其密封工作腔容积不断的变化，实现输入和吸入的。构成液压泵的基本条件是：(1)具有密封的工作腔；(2)密封工作腔容积大小交替变化，变小时与压油口相通，变大时与吸油口相通；(3)吸油口和压油口不能连通。26 3.3.1液压泵的主要性能参数：(1)确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到进油口处总的压力损失ΣΔp，即pB=p1+ΣΔp(3.4)ΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的管路沿程损失、局部压力损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统ΣΔp为(2～5)×105Pa，用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为(5～15)×105Pa，ΣΔp也可将管路系统的沿程损失忽略不计，只考虑流经各控制阀的压力损失。各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表3-2选取。表3-2常用中、低压各类阀的压力损失(Δpn)阀名Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)单向阀0.3～0.5背压阀3～8行程阀1.5～2转阀1.5～2换向阀1.5～3节流阀2～3顺序阀1.5～3调速阀3～5(2)确定液压泵的流量qB泵的流量qB根据系统的泄漏和执行元件动作循环所需最大流量qmax确定。①多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即qB≥K(Σq)max(m3/s)(3.5)式中:K为系统泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值；(Σq)max为同时动作的液压缸(或马达)的最大总流量(m3/s)。②采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s)(3.6)式中：A1，A2为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积(m2)；vmax为活塞的最大移动速度(m/s)。③当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即qB=ViK/Ti(3.7)式中：Vi为液压缸在工作周期中的总耗油量(m3)；Ti为机器的工作周期(s)；Z为液压缸的个数。(3)选择液压泵的规格:根据上面所计算的最大压力pB和流量qB26 ，查液压元件产品样本，选择与qB和PB相当的液压泵的规格型号。上面所计算的最大压力pB是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%～60%。若系统属于中低压范围，压力储备取大值；若系统属于高压范围，压力储备取小值。(4)确定驱动液压泵的功率。①当液压泵的压力和流量比较衡定时，所需功率为：p=pBqB/103ηB(kW)(3.8)式中:pB为液压泵的最大工作压力(N/m2)；qB为液压泵的流量(m3/s)；ηB为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考表3-3估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。表3-3液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率0.6～0.70.65～0.800.60～0.750.80～0.85②在工作循环中，泵的压力和流量有显著变化时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值，即p=(3.9)式中：t1，t2，…，tn为一个工作循环中各阶段所需的时间(s)；P1，P2，…，Pn为一个工作循环中各阶段所需的功率(kW)。按上述泵的转速和功率，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内。在齿轮转动时，吸入部的齿牙相啮合，产生真空，液压油从齿间流入。腔内的液压油被传递到泵的压力部。在这里齿牙啮合，液压油受压力从齿牙间流到泵的输出口。齿牙的啮合防止液压油从压力部流回吸入部。压力部的压力由系统中的阻力决定。主要阻力是液压马达或液压气缸的负荷。为防止空穴现象，泵的吸入部的压力在气压下不能超过0.1to0.2bar(10to20kPa)，最小绝对压力：0.8baror80kPa。经比较选择，选取外啮合齿轮泵。其优点是：结构简单，性能可靠，受尘土影响较少，价格相对较低。3.3.2阀类元件的选择1.选择依据选择依据为:额定压力，最大流量，动作方式，压力损失数值，安装固定方式，工作性能参数和工作寿命等。26 2.选择阀类元件应注意的问题(1)应尽量选用标准定型产品，不得已才使用自行设计的专用件；(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大流量和最大压力选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求；(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。3.3.3蓄能器的选择1.蓄能器用于补充液压泵供油不足时，其有效容积为：V=ΣAiLiK-qBt(m3)(3.10)式中:A为液压缸有效面积(m2)；L为液压缸行程(m)；K为液压缸损失系数，估算时可取Ｋ＝1.2；qB为液压泵供油流量(m3/s)；t为动作时间(s)。2.蓄能器作应急能源时，其有效容积为：V=ΣAiLiK(m3)(3.11)根据求出的有效容积并考虑其他要求，即可选择活塞式蓄能器。3.4定量分配系统的确定根据各润滑点的耗油量，确定每个摩擦副上安置几个润滑点，选用对应类型的润滑系统，然后选择相应的定量分配器及润滑泵。其中单线式、双线式及递进式润滑系统则用定量分配器（或称分油器）供油，而多线式系统是通过多点或多头式的每个给油口直接向润滑点供油。3.5油箱及滤油器的设计及选择油箱的作用是储油，散发油的热量，逸出油中的气体，沉淀油中杂质。其形式有开式和闭式两种:闭式油箱油液液面与大气隔绝；开式油箱油液液面与大气相通,开式油箱应用较多。3.5.1油箱设计要点(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证油液液面不应超过油箱高度的80%，系统中油液全部流回油箱时不渗出；(2)吸箱管和回油管的间距应尽量大；(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，方便排油；(4)注油器上应装滤网；(5)油箱的箱壁应涂防锈耐油涂料。3.5.2油箱容量计算油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定V=KΣq(3.12)26 式中：K为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取5～7；Σq为同一油箱供油的各液压泵流量总和，经计算油箱容量为0.2M3。3.5.3滤油器的选择选择滤油器的依据有以下几点：(1)承载能力:按系统管路工作压力确定；(2)通流能力:按通过最大流量确定；(3)过滤精度:按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅表3-4；(4)阻力压降:应满足过滤材料强度与系数要求。表3-4滤油器过滤精度的选择系统过滤精度(μm)元件过滤精度(μm)低压系统100～150滑阀1/3最小间隙70×105Pa系统50节流孔1/7孔径(孔径小于1.8mm)100×105Pa系统25流量控制阀2.5～30140×105P系统10～15安全阀溢流阀15～25电液伺服系统5  高精度伺服系统2.5  3.6热交换器的选择液压系统在工作时的能量损失转化为热量，一部分通过装置的表面和油箱向周围的空气发散，而大部分使油液的温度升高。液压系统的油温一般希望保持在30～50℃范围内，最高不超过65℃；最低不得低于15℃。如果液压系统仅靠自然冷却不能使油温控制在上述范围内时，因此，液压系统就须安装冷却器。相反，如油温过低而无法起动液压泵，就须安装加热器。热交换器就是冷却器和加热器的总称。液压系统的冷却器一般安放在低压管路或回油管上，液压系统中用得最多的冷却器是强制对流式冷却器。本次设计采用多管式冷却器。其工作原理如图3-2所示，冷却水从进水口7流入，通过多根水管后由出水口流出；而油液从进油口5流入，从出油口3流出。冷却器内设置了隔板4，在水管外部流动的油液的行进路线因隔板的上下布置变得迂回曲折，从而增强了热交换效果。26 图3-2多管式冷却器1-出水口26-端盖3-出油口4-隔板5-进油口7-进水口油液可用蒸汽或来热水加热，也可用电加热。电加热因为结构简单，使用方便，能按需要自动调节温度，因而被广泛使用。3.7油管直径的选择3.7.1油管类型的选择液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的承压能力和通流截面，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。(1)钢管:中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。(2)铜管:紫铜管工作压力在6.5～10MPa以下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达25MPa，不如紫铜管易弯曲。铜管价格高，易使油液氧化，抗震能力弱，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。(3)软管:用于两个相对运动件之间的连接。低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.5～8MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在调速阀和液压缸之间。3.7.2油管尺寸的确定(1)油管内径d按下式计算：d=(3.13)式中:q为通过油管的最大流量(m3/s)；v为管道内允许的流速(m/s)。一般吸油管取0.5～5(m/s)；压力油管取2.5～5(m/s)；回油管取1.5～2(m/s)。(2)油管壁厚δ按下式计算：δ≥p·d/2〔σ〕(3.14)式中:p为管内最大工作压力；〔σ〕为油管材料的许用压力，〔σ〕=σb/n；σb26 为材料的抗拉强度；n为安全系数，钢管p＜7MPa时，取n=8；p＞17.5MPa时，取n=4；p＜17.5MPa时，取n=6。根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管。确定油口通径为15mm，回油口通径为40mm。3.8液压润滑系统原理图的拟定液压系统油路循环方式分为开式和闭式两种，他们各自的特点及其相互比较见表3-5。表3-5开闭式液压系统油路循环方式比较油路循环方式开式闭式散热条件较方便，但油箱较大较复杂，需用辅泵换油冷却抗污染性较差，但可采用油箱呼吸器或压力油箱来改善较好，但油液过滤要求较高系统效率管路压力损失较大，用节流调速时效率低容积调速时效率较高，管路压力损失较小限速、制动形式由平衡阀进行能耗限速，用制动阀进行能耗制动，引体油液发热液压泵由电动机拖动时，限速和制动过程中拖动电动机能向电网输电，回收部分能量，即是再生限速及再生制动其他对泵的自吸性能要求高对主泵的自吸性能要求低油路循环方式的选择主要取决于液压系统的散热条件和调速方式。一般来说，凡要求结构尽可能简单、具备有较大空间可以存放油箱且不需另设散热装置的系统，采用节流调速或容积-节流调速系统，均宜采用开式系统。凡允许采用辅助泵进行补油并通过换油来达到冷却目的的系统，对效率和工作稳定性有较高要求的系统，采用容积调速系统，都宜采用闭式系统26 图3-3XHZ-6.3原理图很明显，本次要设计的系统为闭式系统。经过比较选择，本次设计液压润滑系统的原理图见图3-3。设计液压系统应注意的问题：1.在组合基本回路时，要防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。2.提高系统的工作效率，防止系统过热。例如功率大，最好用容积调速系统；功率小，可用节流调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑采用压力补偿变量泵或蓄能器等效率高的回路。3.防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击，用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度。4.系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单。系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。此外，还应具有互锁装置和安全措施。5.尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。3.9液压系统性能验算为了判断液压系统的设计质量，需要对系统的发热温升、压力损失、效率和系统的动态特性等进行验算。由于液压系统的验算较复杂，只能采用一些简化公式近似地验算某些性能指标，如果有较可靠的实验结果可以采用时或设计中有经过生产实践考验的同类型系统供参考时，可以不进行验算。3.9.1管路系统压力损失的验算当液压元件规格型号和管道尺寸确定之后，就可以较准确的计算系统的压力损失，压力损失包括：油液流经管道的沿程压力损失ΔpL、局部压力损失Δpc26 和流经阀类元件的压力损失ΔpV，即：Δp=ΔpL+Δpc+ΔpV(3.15)计算沿程压力损失时，如果管中为层流流动，可按下经验公式计算：ΔpL=4.3V·q·L×106/d4(Pa)(3.16)式中:q为通过管道的流量(m3/s)；L为管道长度(m)；d为管道内径(mm)；υ为油液的运动粘度(m2)。局部压力损失可按下式估算：Δpc=(0.05～0.15)ΔpL(3.17)阀类元件的ΔpV值可按下式近似计算：ΔpV=Δpn（qV/qVn）2(Pa)(3.18)式中:qVn为阀的额定流量(m3/s)；qV为通过阀的实际流量(m3/s)；Δpn为阀的额定压力损失(Pa)。计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压力和分析系统设计的好坏。系统的调整压力：p0≥p1+Δp(3.19)式中:p0为液压泵的工作压力或支路的调整压力；p1为执行件的工作压力。如果计算出来的Δp比在初选系统工作压力时粗略选定的压力损失大得多，应重新调整有关辅件、元件的规格，再重新确定管道尺寸。3.9.2系统发热温升的验算系统发热来源于系统内部的能量损失，如溢流阀的溢流损失、液压泵和执行元件的功率损失、液压阀及管道的压力损失等。这些能量损失转换为热能，使油液温度升高。油液的温升使粘度下降，泄漏增加，同时，使油分子裂化或聚合，产生树脂状物质，堵塞液压元件小孔，影响系统正常工作，因此必须使系统中油温保持在允许范围内。一般矿山机械正常工作油温50～70℃；机床液压系统正常工作油温为30～50℃；最高允许油温为70～90℃。1.系统发热功率P的计算P＝PB(1-η)(W)(3.20)式中:PB为液压泵的输入功率(W)；η为液压泵的总效率。若一个工作循环中有几个工序，则可根据各个工序的发热量，求出系统单位时间的平均发热量：P=（w）(3.21)式中:T为工作循环周期(s)；ti为第i个工序的工作时间(s)；Pi为循环中第i个工序的输入功率(W)。2.系统的散热和温升系统的散热量可按下式计算：26 P′=(W)(3.22)式中:Kj为散热系数(W/m2℃)，当周围通风良好时，K≈15；周围通风很差时，K≈8～9；用风扇冷却时，K≈23；用循环水强制冷却时的冷却器表面K≈110～175；Aj为散热面积(m2)，当油箱长、宽、高比例为1∶1∶1或1∶2∶3，油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似看成A＝0.065(m2)，式中V为油箱体积(L)；Δt为液压系统的温升(℃)，即液压系统比周围环境温度的升高值；j为散热面积的次序号。当液压系统工作一段时间后，达到热平衡状态，则：P＝P′所以液压系统的温升为：Δt=(℃)(3.23)计算所得的温升Δt，加上环境温度，不超过油液的最高允许温度。3.9.3系统效率验算液压系统的效率是由液压泵、执行元件和液压回路效率来确定的。液压回路效率ηc一般可用下式计算：(2.24)式中:p1，q1；p2，q2；……为每个执行元件的工作压力和流量；pB1，qB1；pB2，qB2为每个液压泵的供油压力和流量。液压系统总效率：η＝ηBηCηm(3.25)式中:ηB为液压泵总效率；ηm为执行元件总效率；ηC为回路效率。3.10制定正式工作图和编写技术文件经过对液压系统性能的验算和必要的修改之后，便可绘制正式工作图，它包括绘制液压系统原理图、系统管路装配图和各种非标准元件设计图。正式液压系统原理图上要标明各液压元件的型号规格。对于自动化程度较高的机床，还应包括运动部件的运动循环图和压力继电器、电磁铁的工作状态。管道装配图是正式施工图，各种液压部件和元件在机器中的位置、尺寸、固定方式等应表示清楚。自行设计的非标准件，应绘出装配图和零件图。编写的技术文件包括设计计算书，使用维护说明书，标准件、通用件、专用件、外购件明细表，以及试验大纲等。26 4液压润滑系统的形式及评价液压元件逐步实现了标准化、系列化，其规格、质量、品种、性能都有了很大提高，尤其是采用电子技术、伺服技术等新技术新工艺后，液压系统的质量得到了显著的提高，其在国民经济及军事工业中发挥了重大作用。从不同的角度出发，可以把液压系统分成不同的形式。（1）按油液的循环方式，液压系统可分为开式系统和闭式系统。开式系统是指液压泵从油箱吸油，油经各种控制阀后，驱动液压执行元件，回油再经过换向阀回油箱。系统结构简单，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质作用，但因油液常与空气接触，使空气易于渗入系统，导致机构运动不平稳等后果。闭式系统中，液压泵的进油管直接与执行元件的回油管相连，工作液体在系统的管路中进行封闭循环。结构紧凑，与空气接触机会少，空气不易渗入系统，故传动较平稳。工作机构的变速和换向靠马达的变量机构或调节泵实现，避免了开式系统换向过程中所出现的能量损失和液压冲击。但闭式系统较开式系统复杂，因无油箱，油液的散热和过滤条件较差。为补偿系统中的泄漏，通常需要一个小流量的油箱和补油泵。由于单杆双作用油缸大小腔流量不等，在工作过程中会使功率利用下降，所以闭式系统中的执行元件一般为液压马达。（2）按系统中液压泵的数目，可分为单泵系统，双泵系统和多泵系统。（3）按所用液压泵形式的不同，可分为变量泵系统和定量泵系统。变量泵的优点是在调节范围之内，可以充分利用发动机的功率，但其结构和制造工艺复杂，成本高，可分为手动变量、尽可能控变量、压力补偿变量、伺服变量、液压变量、恒压变量等多种方式。（4）按向执行元件供油方式的不同，可分为串联系统和并联系统。串联系统中，上一个执行元件的回油即为下一个执行元件的进油，每通过一个执行元件压力就要降低一次。在串联系统中，只要液压泵的出口压力足够，当主泵向多路阀控制的各执行元件供油时，便可以实现各执行元件的运动复合。并联系统中，当一台液压泵向一组执行元件供油时，进入各执行元件的流量只是液压泵输出流量的一部分。流量的分配随载荷的不同而变化，只有当各执行元件上外载荷相等时，才能实现同时动作。全液压传动机械性能的优劣，主要取决于液压系统性能的好坏，包括所用元件质量优劣，基本回路是否恰当等。系统性能的好坏，除满足使用功能要求外，应从液压系统的功率利用、效率、调速范围和微调特性、振动和噪声以及系统的安装和调试是否方便可靠等方面进行。现代工程机械几乎都采用了液压系统，并且与计算机控制技术、电子系统相结合，成为现代工程机械的重要组成部分。26 5液压润滑系统的污染及维护一个液压润滑系统的好坏不仅取决于系统元件性能的的优劣和系统设计的合理性，还因系统的污染防护和处理，系统的污染直接影响液压系统元件的使用寿命和工作的可靠性，据统计，国内外的液压系统故障大约有70%是由于污染引起的。油液污染对系统的危害主要如下：1）元件的污染磨损油液中各种污染物引起元件各种形式的磨损，固体颗粒进入运动副间隙中，对零件表面产生疲劳磨损或切削磨损。油液中的水和油液氧化变质的生成物对元件产生腐蚀作用。此外，系统的油液中的空气引起气蚀，导致元件表面剥蚀和破坏。2）元件堵塞与卡紧故障固体颗粒堵塞液压阀的间隙和孔口，引起卡紧和阀芯阻塞，影响工作性能，甚至导致严重的事故。3）加速油液性能的劣化油液氧化的主要条件是油液中的水和空气热能，同时油液中的金属微粒对油液的氧化起重要催化作用，此外，油液中的水和悬浮气泡显著降低了运动副间油膜的强度，使润滑性能降低。5.1污染物的种类污染物是液压系统油液中对系统起危害作用的的物质，它在油液中以不同的形态形式存在，根据其物理形态可分为：固态、液态、气态污染物。固态污染物可分成硬质污染物，有：金刚石、灰尘、硅砂、磨损金属和金属氧化物；软质污染物有：水的凝聚物、添加剂、油料的分解物与聚合物和维修时带入的棉丝、纤维。液态污染物通常是不符合系统要求的切槽油液、水、涂料和氯及其卤化物等，通常难以去掉，所以在选择液压油时要选择符合系统标准的液压油，可以避免一些不必要的故障。气态污染物主要是混入系统中的空气，这些颗粒常常是如此的细小，以至于不能沉淀下来而悬浮于油液之中，最后被挤到各种阀的间隙之中，对一个可靠的液压系统来说，这些间隙的对实现有限控制、准确性和重要性是极为重要的。5.2污染物的来源系统油液中污染物的来源途径主要有以下几个方面：1）外部侵入的污染物：外部侵入污染物主要是大气中的尘埃或沙砾，通常通过油缸的封轴，油箱气孔，泵和马达等侵入系统的。2）内部污染物：元件在加工、装配、调试、包装、储存、运输和安装等环节中残留的污染物，当然这些污染物是无可避免的，但可以降到最低，例如：有些特种元件在装配和调试时需要在洁净室或洁净台的环境中进行。26 3）液压系统产生的污染物：系统在运作过程当中由于元件的磨损而产生的颗粒，铸件上脱落下来的砂粒，泵、阀和接头上脱落下来的金属颗粒，管道内锈蚀剥落物以其油液氧化和分解产生的胶状物与颗粒。5.3系统的维护一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗，冲洗的目的就是要清除残留在系统内的污染物、金属屑、纤维化合物、铁心等，在最初两小时工作中，即使没有完全损坏系统，也会引起一系列故障。所以应该按下列步骤来清洗系统油路：1）用易干的清洁溶剂清洗油箱，再用经过过滤的空气清除溶剂残渣。2）某些情况下需要把管路和接头进行浸渍，清洗系统全部管路。3）在管路中装油滤，以保护阀的压力管路和供油管路。4）在集流器上装一块冲洗板以代替精密阀，如电液伺服阀等。5）检查所有管路尺寸是否合适，连接正确要是系统中使用到电液伺服阀，伺服阀的冲洗板要使油液能从供油管路流向集流器，并直接返回油箱，这样可以让油液反复流通，以冲洗系统，滤掉固体颗粒，冲洗过程中，每隔1～2小时要检查一下油滤，以防油滤被污染物堵塞，同时旁路不要打开，若是发现油滤堵塞就马上换油滤。有计划的维护：建立系统定期维护制度，对液压系统较好的维护制度建议如下：1）至多500小时或是三个月就要检查和更换油滤。2）定期冲洗油泵的进口油滤。3）检查液压油被酸化或其他污染物污染情况，从液压油的气味可大致鉴别是否变质。4）确保系统无泄漏。5）确保没有外来颗粒从油箱的通气盖、回油管路的密封垫圈、油虑的塞座以及油箱其他开口处进入油箱。6液压润滑系统常见问题及解决方法6.1使用液压润滑系统要注意的问题1）液压油要定期检查更换，对于新投入使用的液压设备，使用3个月左右应更换新油。以后每隔半年至1年进行清洗和换油一次。2）工作中应随时注意油液，正常工作时，油箱中油液温度应不超过60℃。油温过高应设法冷却，并使用粘度较高的液压油。温度过低时，要进行预热，或在运转前进行间歇运转，使油温逐步升高后，再正式进入工作运转状态。3）检查油面，保证系统的油量充足。26 4）有排气装置的系统应进行排气，无排气装置的系统须通过往复运转系统，使之自然排出气体。5）油箱应加盖密封，油箱上面的通气孔处应设置空气过滤器，防止污物和水分的侵入。6）系统中应根据需要配置粗、精过滤器，对过滤器应经常地检查、清洗和更换。7）对压力控制元件的调整，一般先调整系统压力控制阀---溢流阀，从零压力开调，逐步提高压力，使之达到规定压力值；然后依次调整各回路的压力控制阀。主油路液压泵的安全溢流阀的调整压力一般要大于执行元件所需工作压力的10%--25%。快速运动液压泵的压力阀，其调整压力一般大于所需压力10%--20%。压力继电器的调整压力一般应低于供油压力0.3--0.5MPa。如果用卸荷压力供给控制油路和润滑油路时，压力应保持在0.3--0.6MPa范围内。8）流量控制阀要从小流量调到大流量，并且应逐步调整。同步运动执行元件的流量控制阀应同时调整以保证运动的平稳性。6.2液压润滑系统油温升高的原因、后果及解决措施液压润滑系统在工作中有能量损失，包括压力损失、机械损失和容积损失三方面，这些损失转化为热能，使液压润滑系统的油温升高。一般液压润滑系统的油温应控制在30℃～60℃范围内，最高不超过60℃～70℃。油温升高会引起一系列不良后果：（1）油液粘度下降，降低了容积效率，甚至影响工作机构的正常运动；（2）油液变质，产生氧化物杂质，堵塞液压元件中的小孔或缝隙，使之不能正常工作；（3）引起机床或机械的热变形，破坏原有的精度；（4）引起热膨胀系数不同的相对运动零件之间的间隙变小，甚至卡死，无法运动。保证液压润滑系统正常工作温度的措施：1.当压力控制阀的调定值偏高时，应降低工作压力，以减少能量损耗；2.当油箱容积小、散热条件差时，应适当加大油箱容积，必要时设置冷却器；3.由于液压泵及其连接处的泄漏造成容积损失而发热时，应紧固各连接处，加强密封；4.由于油液粘度太高，使内磨擦增大而发热时，应选用粘度低的液压油；5.由于周围环境温度过高使油温升高时，要利用隔热材料和反射板等，使系统和外界隔绝；6.当油管过于细长并弯曲，使油液的沿程阻力油温升高、损失增大时，应加大管径，缩短管路，使油液通畅；7.高压油长时间不必要地从溢流阀回油箱，使油温升高时，应改进回路设计，采用变量泵或卸荷措施。6.3空气侵入到液压润滑系统的不良后果及解决措施空气侵入到液压润滑系统的不良后果主要有：（1）使油液具有一定的压缩性，致使系统产生振动、噪声26 和引起运动部件的爬行，破坏工作的平稳性；（2）易使油液氧化变质，降低油液的使用寿命。解决措施：1.空气由油箱进入系统的机会较多，如油箱的油量不足；液压泵吸入空气；回油飞溅，搅成泡沫；吸油管和回油管在油箱中距离太近或没有用隔板隔开；回油管没有插入油箱，使回油冲出油面和箱壁，在油面上会产生大量气泡，使空气与油一起吸入系统。因此，油箱的油面要经常保持足够的高度；吸油管和回油管应保证在最低油面以下，两者要用隔板隔开；2.由于密封不严或管接头处和液压元件接合面处的螺钉拧得不紧，外界空气就会从这些地方侵入；系统中低于大气压部分，如液压泵的吸油腔、压油管和吸油管中油流速度较高的局部区域；在系统停止工作，系统中回油腔的油液经回油管返回油箱时，也会形成局部真空的区域，在这些区域空气最容易侵入。因此，要尽量防止各处的压力低于大气压力；经常清洗液压泵吸油口处的过滤器，以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空气游离出来进入系统；各个密封部件均应使用良好的密封装置，管接头和各接合面处的螺钉应拧紧；3.重要的液压设备最好设有排气装置，以排除系统中的空气。6.4系统中流量不足的原因及解决措施1.由于液压泵流量不足，致使系统中流量不足时，应检查液压泵零件是否有损坏情况，及时地更换或修复损坏部件；如果因泵内吸入空气影响了液压泵的流量，则要采取措施，防止空气吸入，变量泵由于变量机构工作不良影响泵的流量，应对变量机构拆卸、清洗或修理、更换；2.由于液压缸、阀等元件泄漏严重，造成流量不足时，应针对不同情况采取相应的措施；3.因油液粘度不合适而影响流量时，要更换粘度适当的油液；4.溢流阀工作不良影响流量时，应采取措施，使其工作正常；5.压力分配阀工作不良引起流量不足时，应修理或更换；6.流量控制阀的调节机构工作不正常时，应根据零件损坏情况予以修复或更换、或拆开清洗，使调节机构动作灵活，工作正常。6.5在液压润滑系统中安装油管、液压元件、液压泵的注意事项在液压润滑系统中安装油管的注意事项：1.吸油管不应漏气，各接头要紧牢和密封好；2.吸油管道上应设置过滤器；3.回油管应插入油箱的油面以下，防止泡沫飞溅和空气混入；4.电磁换向阀内的泄漏油液，必须单独设回油管，避免阻碍阀芯运动；5.溢流阀回油口不许与液压泵的入口相接；6.26 注意安装时不得有砂子和氧化皮等。全部管路应进行两次安装，第一次试装，第二次正式安装。试装后，拆下油管，用20%的硫酸或盐酸溶液酸洗，再用10%的苏打水中和，最后用温水清洗，待干燥后涂油进行二次安装。在液压系统中安装液压元件时的注意事项：1.液压元件安装前，要用煤油清洗，自制的重要元件应进行耐压和密封试验，试验压力可取工作压力的2倍。试验时要分级进行，不要一下子升到试验压力，每升一级检查一次；2.方向控制阀应保证轴线呈水平位置安装；3.板式元件安装时，密封圈应突出安装平面，保证安装后有一定的压缩量，以防泄漏；4.板式元件安装时，固定螺钉的拧紧力要均匀，使元件的安装平面与元件底板平面能很好地接触。在液压润滑系统中安装液压泵时的注意事项：1.液压泵传动轴与电动机驱动轴同轴度偏差小于0.1MM，一般采用挠性联轴节联结，不允许用V带直接带动泵轴转动，以防泵轴受径向力过大，致使泵不能正常运转。2.液压泵的旋转方向和进、出油口应按要求安装；3.各类液压泵的吸油高度，一般要小于0.5M。6.6如何清洗液压润滑系统液压润滑系统在制造、试验、储存和使用中都会受到污染，清洗是清除污染，使液压油、液压元件和管道等保持清洁的重要手段。生产中，液压系统的清洗通常有全系统清洗和主系统清洗。全系统清洗是指对液压装置的整个回路进行清洗，在清洗前应将系统恢复到实际运转状态。清洗介质可用液压油，清洗时间一般为2-4小时，清洗效果以回路滤网上无杂质为标准。清洗时注意事项：1.一般液压系统清洗时，多采用工作用的试车油或液压油。不能用煤油、酒精、汽油、蒸气或其它液体，防止液压元件、管路、油箱和密封件等受腐蚀；2.清洗过程中，液压泵运转和清洗介质加热同时进行。清洗油液的温度为50℃～80℃时，系统内的橡胶渣是容易除掉的；3.清洗过程中，可用非金属锤棒敲击油管，以利清除管路内的附着物；4.液压泵间歇运转有利于提高清洗效果，间歇时间一般为10～30分钟;5.在清洗油路的回路上，应装过滤器或滤网。刚开始清洗时，因杂质较多，先采用80目滤网，清洗后期改用150目以上的滤网；6.清洗时间一般为48～60小时，要根据系统的复杂程度、过滤精度要求和污染程度等因素决定；7.为了防止外界湿气引起锈蚀，清洗结束时，保证液压泵连续运转，直到温度恢复正常为止；8.清洗后要将回路内的清洗油彻底排除。26 总结随着工业的迅猛发展，液压润滑技术日新月异。伴随着数学、控制理论、计算机、电子器件和液压流体学的发展，出现了液压伺服系统，并作为一门应用科学已经发展成熟，形成自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。通过本次的设计，进一步了解了液压润滑技术在现代工业中的重要性，现代工程机械大部分都采用了液压系统，它与电子系统、计算机控制技术结合在今后的工业发展中将起到攻打的作用。在本次设计中，通过亲身体会，了解了一个完整的液压系统所必须具备的基本元件；在设计液压润滑系统时一些容易对整个系统造成影响的因素。通过本次设计，积累了一些设计经验，完善了自己的思维，相信在今后的学习工作中会对自己有所帮助。参考文献：[1]成大先.机械设计手册-液压传动[M].北京：化学工业出版社，2004.[2]成大先.机械设计手册-润滑与密封[M].北京：化学工业出版社，2004.[3]蔡文彦，詹用麒.液压传动系统[M].上海：上海交通大学出版社，1990.[4]李壮云.中国机械设计大典-第五卷[M].南昌：江西科学技术出版社，2002.[5]陈榕林.液压技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.[6]王裕清，韩成石.液压传动与控制技术[M].北京煤炭工业出版社，1997.[7]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1998.[8]吴宗泽.机械零件设计手册[M].北京：机械工业出版社，1981.[9]YeapleF.FluidPowerDesignHandbook.ZndEd.RevisedandExpanded.NewYoekandBasel:Marcel[M].Dekkerlnc,990.[10]JaroslavIvantysynandMonikaIvantysynova.HydrostatishePumpenandMotoren:KonstruktionandBerechnung[M].-1Aufl.–Wurzburg:Vogel,1993.26