7吨叉车液压系统设计

HarbinInstituteofTechnology综合课程设计（二）设计题目：7吨叉车双缸倾斜液压系统设计院系：机械设计制造及其自动化班级：1208103班设计者：张谦学号：1120810333指导教师：张辉设计时间：2015.11.30-2015.12.18哈尔滨工业大学目录1提升装置的设计.............................................................................12系统工作压力的确定.....................................................................23倾斜装置的设计.............................................................................24油路设计.........................................................................................45液压阀的选择.................................................................................55.1提升系统液压阀选择............................................................65.2倾斜系统液压阀选择............................................................66液压泵的参数确定.........................................................................67输入功率计算.................................................................................78管路的尺寸.....................................................................................78.1排油管路计算........................................................................88.2吸油孔计算............................................................................89油箱设计.........................................................................................810系统温升验算...............................................................................911参考文献.....................................................................................1017.0吨叉车工作装置液压系统设计1提升装置的设计根据设计条件，要提升的负载为7200kg，因此提升装置需承受的负载力为：70009.8168670LFmgN为减小提升装置的液压缸行程，通过加一个动滑轮和链条（绳），对装置进行改进，如图1所示。图1提升装置示意图由于链条固定在框架的一端，活塞杆的行程是叉车杆提升高度的一半，但同时，所需的力变为原来的两倍（由于所需的功保持常值，但是位移减半，于是负载变为原来的两倍）。即提升液压缸的负载力为2137340LFN如果系统工作压力为210bar，则对于差动连接的单作用液压缸，提升液压缸的活塞杆有效作用面积为532r2137340=106.5410m210LFAP2-42rd=65.410m4A所以活塞杆直径为d=0.091m，查标准，取d=0.10m。根据液压缸的最大长径比20：1，液压缸的最大行程可达到2.0m，即叉车杆的最大提升高度为4.0m，能够满足设计要求的2m提升高度。因此，提升液压缸行程为1m，活塞杆和活塞直径为100/140mm（速比2）、100/180mm（速比1.46），或100/200mm(速比1.33)。选择100/200mm(速比1.33)2型的液压缸。因此活塞杆的有效作用面积为22-42rd0.10===78.510m44A-4r137340==174.9bar78.510LSFPA当工作压力在允许范围内时，提升装置最大流量由装置的最大速度决定。在该动滑轮系统中，提升液压缸的活塞杆速度是叉车杆速度(已知为0.3m/s)的一半，于是提升过程中液压缸所需最大流量为：-43rmaxq=v=78.5100.15m/sAmax70.65/minrqAvL2系统工作压力的确定系统最大压力可以确定为大约在175bar左右，如果考虑压力损失的话，可以再稍高一些。3倾斜装置的设计倾斜装置所需的力取决于它到支点的距离，活塞杆与叉车体相连。因此倾斜液压缸的尺寸取决于它的安装位置。安装位置越高，即距离支点越远，所需的力越小。图2倾斜装置示意图3假设载荷中心500mm，倾斜角度：前倾5°后倾10°。故最大倾斜力矩为(2sin50.5cos5)mg46127NTm因此倾斜装置所需的作用力F为：46127922540.5TFNr如果该作用力由两个双作用液压缸提供，则每个液压缸所需提供的力为46127N。如果工作压力为210bar，则倾斜液压缸环形面积Aa为：325461272.201021010aFAmP由于负载力矩的方向总是使叉车杆回到垂直位置，所以倾斜装置一直处于拉伸状态，不会弯曲。假设活塞直径D=80mm，环形面积给定，则活塞杆直径可以用如下方法求出。)(422dDAa0.060dm为了保证环形面积大于所需值，活塞杆直径必须小于该计算值，取0.056dm，0.080Dm（速比2）则环形面积为：2222632(D)802.51044aAdm（-56）10倾斜机构所需最大压力为：5346127184.510184.52.510aFpPabarA而液压缸工作压力为210bar，因此有足够的余量。倾斜系统所需的最大流量出现在倾斜液压缸的伸出过程中，此时液压缸无杆腔充满液压油，因此应按照活塞端部一侧计算，活塞面积用如下公式计算：22320.085.031044PDAm倾斜装置所需最大速度给定为2º/s，先转换成弧度制，然后再转换成线速度：22deg/2/0.0349/360sradsrads0.03490.50.0175/Vrms4因此，两个液压缸在伸出过程中所需的流量为：3432220.01755.03101.760510/10.563/minpqAvmsL倾斜装置需要走过的行程为：0.5(tan5?tan10?)=0.132mS综上，两个倾斜液压缸的可选尺寸为63/28mm/mm，行程为160mm。4油路设计对于提升工作装置，因为叉车体的重量能使叉车杆自动回到底部，液压缸不必有低压出口，高压油可同时充满活塞环形面和另一面（构成差动缸），由于活塞两侧面积的不同而产生提升力。为减少管道连接，可以通过在活塞上面钻孔实现液压缸两侧的连接。倾斜装置通常采用两个液压缸驱动，以防止叉车杆发生扭曲变形。行走机械液压系统中通常采用中位卸荷的多路换向阀（中路通）控制多个液压缸的动作。采用双泵供油方案，先确定基本油路组成，然后再加入安全装置，如图3所示。注意前述大部分计算过程对所有油路设计方案都适用，包括引入中通多路换向阀的设计。提升和倾斜两个装置都需要通过比例控制阀来控制，比例阀由手动操纵杆和对中弹簧来操纵。液压系统原理图中还应增加液压泵，油箱和两个溢流阀以保证安全，溢流阀可以用于调节供油压力的大小。由于提升和倾斜两个工作装置的流量差异很大但相对都比较小，因此采用两个串联齿轮泵比较合适。大齿轮泵给提升装置供油，小齿轮泵给倾斜装置供油。齿轮泵与中通比例换向阀相连，当系统不工作时，两个泵处于卸荷状态，这样可以提高系统的效率。5图3双泵供油方案的液压系统另外，用于提升装置的方向控制阀可选用标准的四通阀，其B口应该与油箱相连不应堵塞。这样，当叉车杆处于下降状态，泵卸荷时，液压油可以直接流回油箱，有利于提高系统效率。基本油路确定后，油路还不能正常工作，因为没有安全保护装置，也没有调节流量（为限制负载下降速度而流出液压缸的流量）的装置。可以通过引入一个安全阀，从而在负载下落时限制负载下落速度来解决这个问题，也可以在每个进油路上加一个单向阀，防止油液倒流。因为存在负值负载（与活塞运动方向相同的负载），所以倾斜系统的回路设计稍微有所不同。上述回路设计过程中，应对如下两个问题加以注意：1环形面一侧一直处于增压状态，有可能通过方向阀产生泄漏；2防止在活塞另一侧产生气穴现象（设置防气穴阀）。5液压阀的选择提升系统中，所有液压阀通过的流量至多为70.65L/min，所以阀的尺寸很小。如果采用的是串联泵，则倾斜装置子系统流过的流量至多为10.56L/min。6为考虑系统的压力损失（管路和各方向阀造成的），液压系统提供的压力应比负载所需压力高15~20bar：barPs20420184max溢流阀的调定压力应高于供油压力10%左右，即设成224.4bar比较合适。溢流阀的最大压力值可能比224bar还高，甚至超过225bar。注意与使用中通旁路式多路换向阀相比，使用标准方向阀可以节省成本。但是，使用标准方向阀需要多增加一个溢流阀和一个泵，即使用两个溢流阀和一个串联泵。5.1提升系统液压阀选择由以上计算可知：提升子系统最大流量为70.65L/min。选择直动式溢流阀的型号为DBDS10P10，带保护罩的调节螺栓，通径10mm,板式阀，进油口最大压力63MPa，出油口最大压力31.5MPa。选择单向阀的型号为RVP-20-10，通径20mm,最大工作压力31.5MPa，最大流量200L/min。选择二通流量控制阀的型号为MSA30EP-10；选择手动换向阀的型号为4WMM10，通径为10mm,最高工作压力：油口A、B、P为31.5MPa,油口T为15MPa，最大流量100L/min。5.2倾斜系统液压阀选择由以上计算可知：倾斜子系统最大流量为10.56L/min。选择直动式溢流阀的型号为DBDS6P10，调节手柄，通径6mm,板式阀，进油口最大压力40MPa，出油口最大压力31.5MPa。选择单向阀的型号为RVP-8-1-0，通径8mm,最大工作压力31.5MPa，最大流量36L/min。选择手动换向阀的型号为4WMM6，通径为6mm,最高工作压力：油口A、B、P为31.5MPa,油口T为15MPa，最大流量60L/min。6液压泵的参数确定由于提升系统与倾斜系统的流量相差很大，并且都很小，所以本设计采用结构简单、价格低廉的齿轮泵串联满足设计要求。7（1）提升假定齿轮泵的容积效率为90%，电机转速为1500r/m，则泵的排量为：37065052.3/0.91500reqDcmrev从Sauer-Danfoss目录中可查出，选择SNP3系列排量为55.1cm3/rev的泵。液压泵SNP3/055满负载条件下（1500rpm，容积效率90%）的实际流量为：385.7415009.01.55ql/min大于所需值70.65L/min，满足设计要求。（2）倾斜310.5610007.8/0.91500reqDcmrev第二