液压系统开式油箱的设计
液压支架液压系统设计
液压支架液压系统设计1. 引言液压支架是一种常见的起重设备，采用液压系统作为动力来源，实现起重、下降和平衡等功能。
本文将介绍液压支架液压系统的设计。
2. 液压系统的工作原理液压支架液压系统由液压油箱、液压泵、液压缸、液压阀和控制系统等组成。
其工作原理如下：1.液压油箱：储存液压油，并通过滤油器保证液压油的清洁。
2.液压泵：将液压油从油箱中抽取出来，并提供所需的压力。
3.液压缸：接受由液压泵提供的液压力，产生线性位移或力。
4.液压阀：通过控制液压油的流通，实现液压系统的各种功能。
5.控制系统：根据需要，控制液压阀的开关，从而控制液压缸的运动。
3. 液压系统的设计要点在设计液压支架液压系统时，需要考虑以下几个要点：3.1. 压力需求液压系统根据使用场景的需要，确定所需的最大工作压力。
根据工作压力来选择液压泵和液压缸的类型和规格。
3.2. 流量需求根据液压系统所需的最大流量来确定液压泵的流量大小。
同时，也需要考虑液压管路的直径和长度，以保证流量传输的顺畅。
3.3. 控制方式液压支架液压系统可以采用手动控制或自动控制方式。
手动控制需要人工操作控制阀，而自动控制可以通过传感器和控制器实现。
3.4. 安全考虑在设计液压系统时，需要考虑安全因素，例如应采用双重液压回路设计，避免单点故障导致系统失效；选择具有过载保护功能的液压阀，以保护系统和操作人员的安全。
4. 液压系统的组成部分液压支架液压系统由以下几个组成部分构成：4.1. 液压油箱液压油箱用于储存液压油，具有适当的容量和良好的密封性能。
油箱上还需设置油面高度计和油温计等监测装置，方便操作人员了解液压系统的工作状态。
4.2. 液压泵液压泵负责将液压油从油箱中抽取出来，并提供所需的压力。
常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等，选择时需考虑流量、压力和效率等因素。
4.3. 液压缸液压缸接受液压泵提供的液压力，产生线性位移或力。
液压缸的规格取决于所需的工作压力、位移和力大小。
液压系统的设计步骤和设计要求
液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
设计步骤 1.1液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
）确定液压执行元件的形式；1）进行工况分析，确定系统的主要参数；2）制定基本方案，拟定液压系统原理图；3）选择液压元件；4）液压系统的性能验算；5）绘制工作图，编制技术文件。
6明确设计要求1.2设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；1）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；2）液压驱动机构的运动形式，运动速度；3）各动作机构的载荷大小及其性质；4）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；5）自动化程序、操作控制方式的要求；6）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；7）对效率、成本等方面的要求。
8制定基本方案和绘制液压系统图制定基本方案 3.1）制定调速方案（1液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。
方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。
对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。
对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。
容积节流调速。
——相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。
液压传动系统设计与计算-说明书
如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表1所示。
表1 液压缸总运动阶段负载表〔单位：N〕3 负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和的个阶段的速度，可绘制出工作循环图如图1〔a〕所示，所设计组合机床动力滑台液压系统的速度循环图可根据的设计参数进行绘制，快进和快退速度3.5快进行程L1=100mm、工进行程L2=200mm、快退行程L3=300mm，工进速度80-300mm/min 快进、工进和快退的时间可由下式分析求出。
快进工进快退根据上述数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图〔F-t〕b图,速度循环图c图.ab c在此处键入公式。
4 确定液压系统主要参数4.1确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为16000时宜取3MPa。
表2按负载选择工作压力表3 各种机械常用的系统工作压力4.2计算液压缸主要结构参数根据参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A1=Fmas/P1-0.5P2=16000/3X10^6那么活塞直径为mm根据经验公式，因此活塞杆直径为d=58.3mm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=80mm，活塞杆直径为d=56mm。
此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：根据计算出的液压缸的尺寸，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值，如表4所示。
表4 各工况下的主要参数值5 液压系统方案设计根据组合机床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。
速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。
此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，本钱低，节约能源，工作可靠5.1确定调速方式及供油形式由表4可知，该组合机床工作时，要求低速运动平稳行性好，速度负载特性好。
液压油箱设计
由于工程机械具有移动性的特点，所以其液压油箱的设计与普通液压油箱设计有所不同，下面就介绍下在移动式工程机械液压油箱设计中应该注意的几个问题：1.应当考虑工程机械爬坡时最低和最高油位需要同时满足在上坡和下坡时你的吸油滤不能外露，回油过滤器和空气滤清器端盖处不能全部在油内；2. 重量的平衡，保持整车合适的重心；3. 良好的散热，确保油温不太高，因此要考虑安装的位置，整车的通风道设计；4. 要考虑工况，防止油液漏出或者外界恶劣环境中脏东西的进入，比普通系统要求更苛刻；5. 充分考虑布局，形状不一定规则，和相邻的部件要协调；6.内壁防锈处理，一般采用酸洗磷化的方式。
7.油箱容积的设计计算，为了更好的沉淀杂质和分离空气,油箱的有效容积(液面高度只占油箱高度百分之八十的油箱容积)一般取为液压泵每分钟排出的油液体积的2-7倍.当系统为低压系统时取2-4倍;当系统为中高压时取5-7倍;对行走机械一般取2倍.也就是必许保证有足够的油。
一般采用经验公式V=（1.2~1.25）×（（0.2~0.33）*Qb+Qg），其中Qb是泵的流量，Qg是液压油缸的容量。
我们很多国内的厂商一般参考国外同类产品布管.关于长度,有些需要样机出来后调整.胶管安装后须有适当的松裕度,在工作状态下不应有被拉紧,扭转,摩擦和接头处急剧弯曲等现象,弯曲半径不小于GB3683-83<钢丝编织液压胶管>标准中的规定.油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。
油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。
油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。
开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。
开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。
闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。
如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。
矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。
液压系统的设计计算步骤和内容
• 最大负载值是初步确定执行元件工作压力和结构尺寸的依据。 • 液压马达的负载力矩分析与液压缸的负载分析相同，只需将上述负载
设计计算
步骤和内容
4～5
＞5～7
18
系统工作压力的确定
表9-3 按主机类型选择系统工作压力
设备 类型
磨床
机床
组合机床 牛头刨床
插床 齿轮加工
机床
车床 铣床 镗床
珩磨 拉床 机 龙门 床 刨床
农业机械 汽车工业 小型工程 机械及辅 助机械
工程机械 重型机械 锻压设备 液压支架
船用 系统
压力 /MPa
摆动缸
单叶片缸转角小于300°，双叶片缸转角小于150°
往复摆动运动
齿轮、叶片马达 轴向柱塞马达 径向柱塞马达
结构简单、体积小、惯性小 运动平稳、转大、转速范围宽 结构复杂、转大、转速低
设计计算
步骤和内容
高速小转矩回转运动 大转矩回转运动 低速大转矩回转运动
7
负载分析
• 负载分析就是通过计算确定各液压执行元件的负载大小和方向，并分 析各执行元件运动过程中的振动、冲击及过载能力等情况。
设计计算
步骤和内容
2
1.1 液压系统的设计依据和工况分析
液压系统的设计依据
• 设计要求是进行工程设计的主要依据。设计前必须把主机对液压系统 的设计要求和与设计相关的情况了解清楚，一般要明确下列主要问题：
液压系统设计步骤
液压系统设计的步骤大致如下：1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
一、工况分析本机主要用于剪切工件装配时可通过夹紧机构来剪切不同宽度的钢板。
剪切机在剪切钢板时液压缸通过做弧形摆动提供推力。
主机运动对液压系统运动的要求：剪切机在剪切钢板时要求液压装置能够实现无级调速，而且能够保证剪切运动的平稳性，并且效率要高，能够实现一定的自动化。
该机构主要有两部分组成：机械系统和液压系统。
机械机构主要起传递和支撑作用，液压系统主要提供动力，它们两者共同作用实现剪切机的功能。
本次主要做液压系统的设计。
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
该系统的剪切力为400T剪切负载F=400×10000=4×106N一、运动分析主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t图（1）为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。
该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、运行压制、保压、泄压和快速回程五个阶段组成。
图（1）位移循环图2.速度循环图v—t(或v—L)工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。
图（2）为种液压缸的v—t图，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，速度循坏图液压缸在总行程的一大半以上以一定的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。
v—t图速度曲线，不仅清楚地表明了液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析液压缸运动循环各阶段的总负载力。
液压站设计
压站的设计第一节 液压站简介液压站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。
液压油箱装有空气滤清器、滤油器、液面指示器和清洗孔等。
液压泵装置包括不同同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的联轴器等。
液压控制装置是指组成液压系统的各阀类元件及其联接体。
机床液压站的结构型式有分散式和集中式两种类型。
(1)集中式 这种型式将机床按压系统的供油装置 , 控制调节装置独立于机床之外，单独设置一个液压站。
这种结构的优点是安装维修方便，控制调节装置独立于机床之外，液压装置的振动、发热都与机床隔开；缺点是液压站增加了占地面积。
(2)分散式 这种型式将机床液压系统的供油装置、控制调节装置分散在机床的各处。
例如利用机床床身或底座作为液压油箱存放液压油。
把控制调节装置放任便于操作的地方。
这种结构的优点是结构紧凑，泄漏油易回收，节省占地面积，但安装维修不方使。
同时供油装置的振动、液压油的发热都将对机床的工作精度产生不良影响，故较少采用，一般非标设备不推荐使用。
第二节 油箱设计在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的，它的作用是，贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。
因此，进行油箱设计时候，要考虑油箱的容积、油液在油箱中的冷却、油箱内的装置和防噪音等问题。
一 油箱有效容积的确 （一）油箱的有效容积油箱应贮存液压装置所需要的液压油，液压油的贮存量与液压泵流量有直接关系，在一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定： （ 6.1） 式中， ——油箱的有效容积（L）； Q ——油泵额定流量（L/min）； K ——系数；查参考文献[1]，P47，取K=7，油泵额定流量Q=41.76 L/min，代入公式6.1，计算得：=7×41.76=292.32 L油箱有效容积确定后，还需要根据油温升高的允许植，进行油箱容积的验算。
（二） 油箱容积的验算 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失，这些能量损失转化为热量，使系统油温升高，由此产生一系列不良影响。
液压油箱制作流程
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在开始制作液压油箱之前，需要进行详细的设计与规划。
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液压系统开式油箱的设计
油箱可分为开式油箱和闭式油箱两种。
开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气滤清器。
开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。
设计原则
(1) 油箱必须有足够大的容积。
一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质，而工作时又能保持适当的液位。
(2) 吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。
管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。
吸油管可安装l00μm 左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。
回油管口要斜切45°。
角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。
(3) 吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。
隔板高度为液面高度的2/3~3/4。
(4) 为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气滤清器，注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成。
为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。
对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。
(5) 油箱底部应距地面l50mm以上，以便于搬运、放油和散热。
在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。
(6) 对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。
常用的方法有：
1) 酸洗后磷化。
适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。
2) 喷丸后直接涂防锈油。
适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。
因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。
3) 喷砂后热喷涂氧化铝。
适用于除水-乙二醇外的所有介质。
4) 喷砂后进行喷塑。
适用于所有介质。
但受烘干设备限制，油箱不能过大。
考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱是最理想的选择。
1.油箱的有效容积(油面高度为油箱高度80%时的容积)应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算，这项计算在系统负载较大、长期连续工作时是必不可少的。
但对于一般情况来说，油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量qp(L/min)估计
出来。
例如，适用于机床或其它一些固定式机械的估算式为：
V=ξqp (6-7)
式中：V为油箱的有效容积(L)；ξ为与系统压力有关的经验数字：低压系统
ξ=2～4，中压系统ξ=5～7，高压系统ξ=10～12。
2.吸油管和回油管应尽量相距远些，两管之间要用隔板隔开，以增加油液循环距离，有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量。
隔板高度最好为箱内油面高度的3/4。
吸油管入口处要装粗滤油器。
精滤油器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中，防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡。
回油管管端宜斜切45°，以增大出油口截面积，减慢出口处油流速度，此外，应使回油管斜切口面对箱壁，以利油液散热。
当回油管排回的油量很大时，宜使它出口处高出油面，向一个带孔或不带孔的斜槽(倾角为5°～15°)排油，使油流散开，一方面减慢流速，另一方面排走油液中空气。
减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作用，也可以采取让它通过扩散室的办法来达到。
泄油管管端亦可斜切并面壁，但不可没入油中。
管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的3倍。
粗滤油器距箱底不应小于20mm。
3.为了防止油液污染，油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。
注油器上要加滤油网。
防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器。
空气滤清器的容量至少应为液压泵额定流量的2倍。
油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块，以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒。
4.为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养，按GB3766—83规定，箱底离地至少应在150mm以上。
箱底应适当倾斜，在最低部位处设置堵塞或放油阀，以便排放污油。
按照GB3766—83规定，箱体上注油口的近旁必须设置液位计。
滤油器的安装位置应便于装拆。
箱内各处应便于清洗。
5.油箱中如要安装热交换器，必须考虑好它的安装位置，以及测温、控制等措施。
6.分离式油箱一般用2.5～4mm钢板焊成。
箱壁愈薄，散热愈快〖ZW(Y〗有资料建议100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱盖厚度应为箱壁的4倍。
〖ZW)〗。
大尺寸油箱要加焊角板、筋条，以增加刚性。
当液压泵及其驱动电机和其它液压件都要装在油箱上时，油箱顶盖要相应地加厚。
7.油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料。
外壁如涂上一层极薄的黑漆(不超过
0.025mm厚度)，会有很好的辐射冷却效果。