液压设计范文

液压设计篇1

关键词： 高温；泵站；设计

引言

高温型泵站作为电液伺服系统动力源，为系统提供压力、流量、温度可控的液压油。该泵站可以模拟飞机上液压系统特性，可为飞控系统的主、尾桨舵机提供双路液压动力，该泵站具备远程压力、流量和温度的可调可控，同时能模拟单系统失效、压力脉动等故障，检测飞控系统应对故障的能力。

液压工作介质工作时，高温作为其常见的一种故障模式。在设计高温型泵站时，液压系统各成部件需要耐120℃的高温要求。

1.主要技术参数

1.1.额定工作压力： 21Mpa

1.2.最高压力：25MPa

1.3.调压范围：0～21MPa

1.4.额定流量： 0～30 L/min

1.5.介质温度：0℃～120℃

2.液压原理图

该液压系统设置了两台泵。一台为排量可调的常温型泵，用于常温下使用，以达到节约能源的效果；另一台为高温型泵，为定量泵，用于高温下使用。两泵输出油液通过梭阀进行比较，防止工作泵向非工作泵倒灌。

在工作油路上，设计了三路阀或阀组，可以实现压力的调节，故障压力曲线的模拟、压力的脉冲、软启动、软卸荷等功能。

另外设计了蓄能器、高压油滤等常规液压件，需要选择耐高温型的产品。

3.设计要点

3.1. 工作介质的选择

此例中，选择美标航空油MIL-PRF-83282 液压油。

该液压油闪点160℃，具有良好的抗剪切安定性；在120℃下长期工作，不会出现油液氧化，且与氟橡胶等高温密封圈相容。

3.2.密封的设计

油液处于高温时，会对丁腈橡胶产生较大的影响，可能会发生渗油等故障，且橡胶老化严重。为提高系统的可靠性与寿命，应尽量使用硬密封的密封方法。

使用紫铜垫进行密封时，紫铜垫宜退火使用。

接头与阀块的螺纹与密封端面的垂直度要严格控制，两密封端面的表面粗糙度上限应在1.6μm以上。

软密封处选用O形圈时，使用氟橡胶材质。

3.3.对温度的控制

对温度的控制是基于通过加热器（或溢流发热）、冷却器对油箱内温度传感器的反馈信号的自动控制。

例如：假定工作温度设定为120℃。

当温度小于115℃时，加热器（或溢流发热）自动开启使其升至120℃停止；

当温度大于125℃时，冷却器自动开启使其降至120℃停止；

在实际使用中，考虑到高温工作时，开启的泵为定量泵，故可以利用定量泵发热的原理进行油液加热，同时还可以使系统内的液压油充分循环，使之充分加热。

此例中，泵站为可移动式设计，故冷却装置选择为风式冷却器。因需对温度的严格控制（120±5℃），且温度控制具有严重的滞后性，风式冷却器的冷却功率应按常规设计的3～4倍进行设计选择，以保证其可调、可控。

3.4.泵、阀的选择

泵是液压系统的核心。国内外变量柱塞泵很难满足120℃高温下达到21Mpa的要求。本次高温泵选择国内某厂家A2F定量柱塞泵。其技术参数表面，该泵在油液为10CST的运动粘度下，压力仍可至24～25Mpa。

因为定量泵，故油箱加热时，可以空载加压，作为溢流发热对油液进行加热。实践表明，此种加热方式比传统加热更快。

3.5.电气控制

因此例中，电气控制箱与液压泵站一体设计，要求系统高温工作时，电气元件能够不受高温影响，正常运行。

高温型泵的柱塞间隙较小，驱动负载较大，故电机的启动继电器应满足大电流的使用要求，推荐1.5～2倍的设计规格。

高温型泵与电机相连时，要严格控制二者之间的同轴度，应控制在0.05mm以内；联轴器可以选用膜片式联轴器，因为全部为金属构造，故耐高温至数百摄氏度。

电气控制箱应设计为夹层，夹层内放置夹布胶木板，以隔绝系统的热量；同时电控箱应设置对外排气风扇，保持空气与外部流通。

3.6.其余设计要点

对常规泵站的电机减震垫、可曲挠接头、外喷漆、液压软管等，必须按耐高温制作、选型；

加热器是易损件，设计时要考虑维修性；

高温型泵站不宜采用常规液位继电器，因为磁铁高温时会失效，建议通过采集油箱底部压力来检测液位高度；

各类传感器以采用检测头与放大器分体式的结构设计，以保护电气元件；

4.总结

高温型液压泵站的设计，比常规的泵站设计考虑的因素更多，这需要对每一个零部件进行高温校核。对温度的控制，需要更强大的制冷、加热方式，来提高温度的可控性。

本文简要的提出了高温型泵站设计时，需要着重考虑的问题，以及面对液压油高温工作时需要采取的措施，对高温泵站的设计工作提供很好的参考。

参考文献：

[1]雷天觉，新编液压工程手册[M]，北京：北京理工大学出版社，1999

[2]成大先，机械设计手册 单行本 液压控制[M]，北京：化学工业出版社，2010

[3]王春行，液压控制系统[M]，北京：机械工业出版社，2007

液压设计篇2

关键词：调速阀；结构设计；计算参数

液压传动是以液体作为介质的，通过液体来实现能量的传递，能量的转换，控制动作的实现等。液压技术具有它独特的优越性。例如它拥有功率与质量比大、调速范围大、响应速度快、负载刚度大、可控性好、转矩与转动惯量比大等优点。

1 调速阀的结构与工作原理

1.1 调速阀的三维结构图

图1为调速阀的工作原理图。调速阀是由定差式减压阀和节流阀串联构成的。调速阀的结构分两种可以先减压后节流；也可以采用先节流后减压的结构。本设计采用的是先减压后节流的结构。调速阀的核心作用是通过定差式减压阀的自动调节功能实现的，其目的是保持节流阀的压力差为一定值，从而可以起到提高控制流量的作用。

1.2 调速阀的结构分析比较和选用

调速阀选用油液先通过节流阀节流再通过减压阀减压的的结构比较好，因为这种结构的调速阀比较稳定，它比较适合在小功率的调速液压系统和小流量的调速液压系统中使用。它的原因如下：首先如果调速阀的进油口在没有调定的状态下，调速阀如果采用先减压后节流的结构油液容易发热，那么油液的温度就会有所改变，那么油液的温度的变化就会影响流量的稳定性。上述的这种结构非常适合用在负载的变化很大，但是负载的运动速度对稳定性的要求不是很高的液压调速系统中；另外一种是调速阀阀口的开度已经调定好后，这样它的油液流量的系数就不会发生改变，调速阀的流量就会非常的稳定。

2 定差式减压阀部分结构设计

2.1 阀芯的设计

阀芯都是大小头两级同心结构的阀芯。比较阀芯是锥形和不成锥形时的稳态液动力计算公式可以得到出以下结论。锥行是阀芯中部，锥形的作用主要是用来减小稳态液动力影响。减少了稳态液动力的影响就可以提高调速阀中的流量的稳定性。

2.2 阀套的选择

调速阀中减压阀如果选择有阀套的结构，就可以提高零件的加工精度。并且其结构对减压阀阀芯的运动是有很多的好处的，因此调速阀中的减压阀通常选择有阀套的结构。

2.3 阀口的选择设计

减压阀的阀口的形状有圆柱形和弓形两种。在一般情况下，减压阀的阀口为圆柱形时，因槠涔流面积会有很大的改变，同时因为减压阀阀芯会产生比较小的位移（也就是面积梯度很大），所以调速阀中的减压阀会非常的灵敏，那么减压阀的阀芯就不怎么稳定了；与此同时，弓形阀口的现象却恰恰和圆柱形阀口有相反的状态。

2.4 节流阀部分设计

在调速阀中，节流阀部分的阀口的选择是阀芯依据节流阀阀芯的运动的形式来确定的。在节流阀正常工作时，节流阀阀芯会有三种运动方式-旋转、轴向和螺旋。阀芯作螺旋运动，它会和调节手轮连成一体，也会使用薄刃式结构节流口当调速阀中节流阀的阀芯做螺旋运动与轴向移动的时候，想要达到消除径向不平衡力的目的，就需要在阀体上节流口的地方加工一个沉割槽。当调速阀阀芯做旋转运动的时候，节流口的结构一般采用的是偏心式的。

3 参数的计算

4 结束语

液压系统的核心部分就是速度调控。因为为了满足被控原件的不同速度的要求，执行原件的速度应该是可以调节和控制的。减压阀得阀芯选择锥形阀芯，有利于减少了稳态液动力的影响，就可以提高调速阀中流量的稳定性。调速阀的结构选择先减压后节流， 有利于提高其稳定性。

参考文献

[1]周长城.液压技术基础[M].机械工业出版社，2011，1.

液压设计篇3

1液压系统设计方案

根据桩架设计要求：履带行走转矩为70000N·m，履带行走速度4～8m/min；机架回转矩为20000N·m，回转速度0.3～0.65m/min；斜支杆伸缩速度0.8～1.6m/min；起落塔油缸伸缩速度0.3～0.6m/min。下面分别对履带行走、回转速度、斜支杆伸缩、起落塔油缸伸缩速度及推力要求进行了计算。1）履带行走的液压计算本桩机行走减速器为XJC800，速比为i1=235，输出转矩M1≤80000N·m；匹配马达为A2F107，排量q1=107mL/r，工作压力p1≤31.5MPa；履带与行走驱动齿啮合处履带外表面距行走驱动齿中心距r=0.46m；电动机转速n=980～1500r/min；齿轮泵采用CBZ2040/2040双联泵，单联泵排量q2=40mL/r，工作压力p2≤25MPa。根据动力学公式：履带行走速度v1=q2×n×ηq1×i1×π×2r=4.28～6.46m/min；履带行走的转矩M1=p3×q1628×η×i1得行走马达工作压差p3=628×M1q1×η×i1≤21MPa，其中η取0.95。2）回转装置液压计算本机回转支承为外齿型，齿模数m=14，齿数z1=130；回转减速器速比i2=80，输出转矩M2≤24000N·m，输出齿轮m=14，z2=13；匹配马达为A2F90，排量q3=90mL/r，工作压力p3≤31.5MPa。根据力学公式：机架回转速度n1=n×q2×z2×ηq3×z1×i2=0.51～0.79r/min；回转减速器的输出转矩M2=p4×q3628×i2×η，得回转减速器马达的工作压差p4=628×M2q3×i2×η≤22MPa。3）斜支杆伸缩速度的计算本机斜支杆油缸为缸径D1=0.16m，活塞杆直径为D2=0.11m。根据动力学公式，活塞杆伸出时速度v2=4q2×n×ηπ×D21×10-6=1.85～2.85m/min；活塞杆收回时速度v3=4q2×n×ηπ×（D21-D22）×10-6=3.52～5.42m/min。4）起落塔油缸伸缩速度及推力要求的计算本机液压系统起落塔采用单泵供油给两个缸作同步动作，油缸的缸径D3=0.2m，活塞杆直径为D4=0.11m，单缸最大工作推力F=650kN。根据动力学公式，活塞杆伸出时速度v4=2q2×n×ηπD23×10-6=0.59～0.91m/min；活塞杆收回时速度v5=2q2×n×ηπ×（D23-D24）×10-6=0.85～1.30m/min；单缸最大工作推力时的压力p5=4Fπ×D23=20.7MPa。经过上面的计算可知，双联齿轮泵的额定工作压力p2≤25MPa满足系统压力要求。机架回转速度、斜支杆伸缩速度、起塔油缸伸缩速度都需加节流装置，用以控制流量，达到规定范围。5）油泵电机功率的计算按双联泵同时工作时计算，油泵电机功率N=2×p2×q2×n612×η=35.5～54.5kW，故选用YD280S-6/4双速电动机作为油泵电机。

2总结

通过对液压系统中关键执行元件所完成功能要求的计算，确定了系统的工作压力p2=23MPa，油路管道通径、各阀体通径不小于φ15mm，吸回油滤油器、冷却器系统流量为120L/min（80mL/r×1500r/min），选择合理规格。经过现场施工实践，达到了设计要求，提高了桩机的施工效益，大大降低了施工成本，得到了用户的肯定。

作者：薛淑华 单位：沈阳钻探机械研制中心

液压设计篇4

关键词：土压平衡；盾构机；液压系统

0.引言

随着我国的经济发展和社会需求，城市发展地铁交通已经成为解决当前交通问题的最佳方式。但是由于一些施工环境的影响，在城市中修建地铁隧道是不能够影响城市正常秩序的，对周围环境的破坏也要降到最低[1]。传统的工艺无法满足这些需求，因此发展新的施工方式已经成为迫切的需求。盾构施工法的出现很好的解决了这一问题，为城市的地下隧道以及地铁的建设提供了强有力的支持。

1.盾构机概述

盾构机主要是由辅助机构、护盾、衬砌机构以及挖掘机构等部分组成。辅助机械通常是由控制装置、注浆装置以及导向测量等组成；排土机械中的泥土式主要是由泥浆泵以及管道组成，土压平衡式主要是由皮带运输及以及螺旋输送机组成，衬砌机主要是由管片拼装机构成；护盾通常是由盾尾、切口环以及支撑环三部分组成；挖掘机构主要是有其他支撑装置、刀具以及刀盘组成；推进机构主要是由液压设备如液压千斤顶、油泵以及油马达等组成。盾构机的工作原理为：由圆柱体的刚组件沿着隧洞的轴线向前推进，对土壤进行挖掘。详情见图1.

2.推进液压系统设计

推进系统是盾构的关键系统，主要负责盾构的推进任务，要求完成盾构的同步运动、完成定盾构转弯、姿态控制以及曲线进行等工作。推进系统的主要控制目标就是有效的克服在盾构推进的工作中遭遇阻力的前提下，按照所处的施工地层的土质以及土压的变化，对推进的速度以及推进的压力进行无级协调调节，最终达到控制地表沉降以及减少地表变形的情况。盾构的动力传递以及相关的控制系统具有传递功率大、运动复杂以及作业环境恶劣等特征，而液压传动以及控制系统的固有特点能够满足盾构的需求。

2.1推进液压系统的设计

盾构机推进液压系统主要由液压管路、驱动泵、推进液压缸以及液压控制阀等设备组成，推进液压缸主要是安装在密封舱隔板的后部，沿着盾体周围均匀的分布，是推进系统的主执行机构[2]。因此，推进系统应当由放置在液压泵站的推进泵配置高压油或者通过各类液压阀的控制来实现工作。大型盾构推进系统的设计通常应当采用38根液压缸为推进系统的执行部分，均匀分布在盾体圆周上，部分液压缸内安置一个磁质伸缩式位移传感器，如此便可对液压缸的位移进行测量。详情见图2.

推进液压系统在主油路上采用的是变量泵来实现压力自适应控制，38根执行元件液压缸主要是按照实际盾构的控制方式进行，将其分为5组，分别进行控制。各个分组的控制模块都应当是统一的，主要由相关的监测元件、比例溢流阀、辅助阀以及比例调速阀等构成。例如盾构推进系统的主要技术规格为：最大推力为79000kN；最大的推进速度为60mm/min；推进油缸的数量38个；油缸行程为2500mm。

液压缸参数的设计为：每个液压缸多承受的作用力为

比例溢流阀的选择主要应当按照工程的实际情况进行，本文以系统最高压力为35MPa为例，选用DBET-50/3 G24K4M的无电反馈式电液比例溢流阀。

液压元件过滤器的设计：过滤器的主要功能就是清除液压系统工作介质中出现的固体污染物，保证工作介质的清洁度，延长元器件的使用寿命。而液压系统故障的主要原因就是由于介质产生污染导致的，因此过滤器对于液压系统来说是不可或缺的。整个系统中布置了8个过滤器，4个循环回油精过滤器、1个泵吸油过滤器以及3个系统回油精过滤器等，吸油过滤主要是为了更好的保护泵，因此应当选用大容量的过滤器。回油精过滤器主要是为了保证油箱的清洁，因此应当选用容量大且精度较高的过滤器[3]。额定流量是系统流量的1.5-2倍最佳，回滤器上应当设置压差发信号装置，出现堵塞时能够及时更换，预防背压过高的现象。

冷却器的设计：盾构机在运行的过程中，一定会产生庞大的热能，假如不能够及时的给液压系统降温，系统中的比例阀的泄露以及相关的功能都会减少，影响盾构机的整体性能。因此，冷却器的作用是非常关键的，应当合理的选择冷却器的型号，控制油温，改善系统的可控性。

2.2推进液压系统泵站的集成

按照液压动力泵站的结构形式以及冷却方式，推进液压系统在设计时应当使用风冷式装配结构，将主驱动泵、风冷却器以及电机安装在油箱的下方，如此便可有效的散热，使泵站的油箱单元结构更加紧密，节省了安装的空间。考虑到推进系统中的液压缸是均匀分布的，因此设计是应当使用集成阀将分组的集成阀集中的在一起，各个部分的集成阀块应当就近分布，统一安装在推进系统的后部，尽量靠近液压缸的无杆腔。

3.结语

盾构施工法主要是在地面下暗挖隧道的一种方式，使用盾构机在地下进行挖掘，能够有效的预防软基开挖面出现崩塌，保持开挖面稳定，能够在机内快速进行隧洞的开挖以及扯砌作业，且施工速度快，是修建地铁以及地下隧道的重要施工设备。

参考文献：

[1] 庄欠伟，龚国芳，杨华勇. 盾构机推进液压系统比例压力流量复合控制仿真[J]. 液压气动与密封. 2009（03）06-08.

液压设计篇5

关键词：大流量；液压清洗；智能控制；工程机械

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0012-02

整个设备由抽油泵、滤油器组、地面高架钢管、金属软管、吊挂二重管及PLC电控系统组成，用于液压油箱的循环冲洗。地面抽油泵先通过滤油器经过高架管路从液压油箱吸油，过滤后再泵回油箱，冲洗流量500L/min。用于进出油使用同一台油泵，因此保证了液压油箱在冲洗过程中液位稳定。

本套装置集成了油液在线监测系统，定时进行油液检测，到达客户所需油液清洁度等级后自动停机。还配有报警装置，如遇滤芯阻塞等异常情况，设备可自动停机并伴有滤芯报警提示，用户此时可进行滤芯的更换。其他报警，可进行相对应提示的相关检查。

1 液压系统污染产生的严重后果

1.1 国际科研机构研究结果

影响设备使用寿命的因素如图1所示：

1.2 目前工程机械中液压系统清洁度控制方式

加油时，使用滤油小车；系统中吸油、回油和压油采用滤油器。

1.3 清洗管路常见的方法

1.3.1 常温手洗法。先用煤油、柴油或浓度2%～5%的水剂清洗液（664金净洗剂）在常温下浸泡，再用手刷洗，此法在小批零件清洗时普遍采用，但清洗效果欠佳，提高油温可增强效果但欠安全。

1.3.2 加压机械喷洗法。用2%～5%（特殊情况下用10%）的水剂清洗液，在适当温度下加压至0.5～1MPa，经喷嘴喷至零件表面。这种方法适用中批量零件的清洗，清洗效果较好。

1.3.3 加温浸洗法。将上述浓度的清洗液加热至70℃～80℃，浸洗5～15min，为了提高手工清洗和浸泡的效果，可在清洗液中添加一定量的添加剂，以提高去污防锈能力。

1.3.4 蒸气清洗法。用有机溶剂（如三氯乙烯、三氯乙烷、三氯三氟乙烷或其混合物）在高温高压作用下，清除油污层。这是目前国内外积极推广的生产率高、三废少的清洗法。

1.3.5 超声波清洗法。这是目前国内清洗液压元件普遍采用的方法。超声波的频率比声波的频率高得多，传播能量比声波大得多。在液体中传播时，液体分子可得到几十万倍至几百万倍的重力加速度，使液体产生压缩和稀疏的作用，压缩部分受压，稀疏部分受拉，受拉的地方就会因发生断裂而产生许多气泡状的小空腔，在瞬间又会因受压闭合产生数千至数万个大气压，这种空腔在液体中反复产生和消失，使压力产生巨大变化，即可将附着在物体上的油脂和尘埃清洗干净。

1.4 清洗管路后

保证系统的可靠性；延长设备的寿命；降低全寿命的费用。

1.5 采用智能系统

此套冲洗设备，采用智能系统，能在线清洗液压系统中的油液清洁度，本套系统采用大流量冲洗泵，对油箱油液进行快速清洗，最终达到用户所需的油液清洁度等级。

1.6 现有液压设备清洗方案的不足

总之，现有的液压设备清洗方案，停留在手动操作，方法落后，手段无法完成对大型液压系统的快速清洗，特别是结构复杂的设备效率低。

2 系统描述

2.1 液压部分

本装置是为大型液压设备液压系统安装完成后，提供初次冲洗的装置。该过滤装置适用于PC110、PC200、PC300、PC400等机型，过滤时可根据不同机型通过选择开关选择不同的过滤时间。

设备包括可插入油箱的吸油/加油二重管、吊挂高压软管、过滤器泵组装置及电气控制系统。过滤器组采用双联三组并联安装方式。抽油、加油功能可以通过手操器远距离控制。手操器上设有油泵启停按钮。5档冲洗时间选择开关及急停按钮，按下急停后电机无法启动。

参考液压原理图，系统由电动机驱动的大流量螺杆泵（应对高污染的流体介质），将液压油经液压油箱——吸油球阀——粗过滤器——精过滤器——出油球阀——返回油箱，实现一个工作循环。该滤油装置具有滤芯堵塞报警功能，同时还装有目视压差指示器，当滤芯堵塞报警时，应立即停止工作，及时更换滤芯。

2.2 电气部分

系统采用SIEMENS PLC控制，在触摸屏上有6个过滤器的预报警和报警指示、吸油过滤器堵塞、电机热保护、电机运行显示及冲洗选择显示。点击触摸屏上的“时间设置”按键，进入时间设置界面，对5档冲洗时间进行重新设定。正常启动PLC时，备用、PC110、PC200、PC300、PC400 5个设定时间缺省值是6min、7min、8min、9min、10min。点击“返回监控”按键返回。选择连续时，油泵连续运转，手动按停止按钮停泵。PLC在系统运行时进行实时监控，当有声光报警时，可在触摸屏上查看报警信息。过滤器预报警提示用户准备更换滤芯，过滤器堵塞报警提示用户需要更换滤芯。如果滤芯没有及时更换，当6个过滤器全部堵塞后，油泵自动停机，更换滤芯或处理完故障后，按下急停按钮再复位即可解除报警。

触摸屏上插有SD卡，具有数据存储功能，能够记录设备从上电到工作结束的时间段内，各档位工作次数及电机每次启动和停止的时刻。当天工作结束后，必须按触摸屏上的“保存记录退出”按键，否则记录没有存档。存在SD卡中的数据可通过读卡器在任何一台装有WINDOWS OFFICE EXCEL软件的电脑中打开，然后进行查询、统计。

在液压系统工作过程中，完成对油箱内油液的快速清洗。

3 结语

在高铁设备中运梁车、运架一体机和提梁机等未出现完整的油箱快速冲洗的解决方案，特别是在现场，需要很长时间对管路的清洗，此产品的推出解决了这些问题。

参考文献

[1] American society of lubrication engineers，berting.

[2] 史纪宝.液压系统故障诊断与维修技术[J].北京：电子工业出版社，1989.

液压设计篇6

关键词：液压支架；优化设计；煤矿综采

中图分类号：TD355.4 文献标识码：A

1. 液压支架概述

液压支架在煤矿开采中是利用液体压力转变为支撑力来进行工作的液压动力装置，其工作原理我们可以用图1进行解释。液压支架在实际的工作中不仅能够实现可靠的支承顶板，而且还可以随着回采工作面的推进而向前慢慢移动，这在一定意义上来说就得要求液压支架必须具备升降推移最为基本的实现功能，这些功能的实现同时又需要由乳化液泵供给的高压液体做保障，然后通过各种阀控制立柱和千斤顶实现。

2. 液压支架优化设计

上文所提到的这些是液压支架最为基本的结构构造和实现功能，在提高综采工作面的产量和效率，发挥综采设计的效能实现高产高效是有很大作用的。这些的实现源自于液压支架的设计，但是随着综采面的不同液压支架掩护梁水平面方向的夹角和梁端摆幅就会存在设计方面的缺陷，这个时候就需要进行对其优化设计。本文结合实际工作对液压支架的优化设计做一分析，供实际生产需要做参考。

我们先设计出如图2所示的掩护梁水平夹角优化路线。先以掩护梁与水平面方向的夹角最小值为目标函数进行优化，再以梁端摆幅为目标函数进行设计优化。

2.1 液压支架模型坐标化参数化设计。在实际设计中为了满足设计重点的需要，我们需要对模型作进一步地简化设计。在设计中我们可以忽略液压支架的掩护梁、底座、顶梁和连杆的形状和宽度等，同时对简化液压支架模型进行仿真，并运用机械原理处理那些不必要的坐标化设计点，除此之外，将优化的液压支架长度半径等表示的液压支架模型转变为以坐标表示的液压支架模型。

我们如果根据这个简化方法和原则可以设计出如图3所示的液压支架优化模型，34个坐标化设计点可以浓缩为16个关键的坐标化设计点。其中将16个坐标化的设计点参数化为5个设计点的9个坐标了。

在优化设计中，液压支架的模型还是会受到空间限制的，液压支架部件之间在设计时包括在工作时不能出现明显的干涉。这就要求我们对所选的DV_3、DV_4、DV_6三个设计变量的取值范围进行必要的限制和控制，所以根据这个要求我们做出如图4所示的设计变量限制范围。

同时，我们还给出掩护梁水平夹角最大值对预设计变量的敏感度曲线，如图5所示。

2.2 优化设计结果分析。经过上面的实际优化设计我们可以得出，掩护梁水平夹角在12.43°时，其理想化的角度是9°～17°的范围内，这个时候液压支架就得到了很好地运动和受力特质，达到了我们想要的设计目的。

同时我们在设计之前找到了敏感度较大的参数化坐标用来作为设计变量，最后使迭代次数显著减少了，效果也不错。

经过这样的预设得到的优化结果对整个液压支架模型的其他性能基本没有任何的影响，在一定程度上保证了液压支架模型具有很好的纵横向的动态稳定性。

参考文献

[1]张闯，杨琳琳.掩护式液压支架的优化设计[J].煤矿支护，2014（2）：34-36.

[2]范储旭，刘付营，边彦胜，陆金桂.ANSYS-PDS在液压支架前连杆可靠性分析中的应用[J].矿山机械，2015（4）：30.

液压设计篇7

【关键词】 液压缸 活塞杆 活塞 密封 优化设计

1 液压缸简介

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。其基本结构图如图1所示。

2 问题的提出

传统的液压缸设计思路，在保证一定的加工精度、装配水平的条件下，均可满足一般工况的使用。但在使用环境恶劣，尤其是粉尘浓度大、环境温度高、负载较大的条件下，液压缸的损坏形式一般有两种，其一为液压缸密封直接损坏，导致液压缸漏油（内泄、外泄）不能继续使用；其二为活塞杆划伤，进一步导致密封损坏液压缸漏油。可见密封系统是液压缸质量的关键，因此对液压缸密封系统进行优化设计势在必行。

3 优化设计思路

加强密封圈的刚度及强度，增强液压缸缸体与活塞之间、活塞杆与缸盖之间的密封、导向和能力，从而减小密封圈在受力的情况下，达到变形小、与缸体、活塞、活塞杆的基础面积最大化的目的。密封方式及结构如图2所示。

4 具体实施方案

（1）密封圈的选型：对液压缸密封系统进行优化设计，提高密封系统的使用寿命，密封圈的选型为基础。我们选用密封圈的宗旨为：保证密封功能稳定性及可靠性；与液压流体的互溶性好；抗机械磨损性能强；摩擦系数低，弹性性能好。

（2）密封系统的设计：液压缸密封系统的结构设计是重中之重，结构直接决定使用效果，根据不同的使用工况有着与之最合理的结构设计的搭配。现以粉尘浓度大作为工况举例。粉尘浓度大时，随着液压缸上线时间的延长，堆积在活塞杆与缸体之间的杂质就会越多，杂质跟随活塞杆的往复运动，多少会挤在密封圈和缸体内壁及密封槽内。此种条件下会对活塞杆造成额外损伤，从而对密封圈造成损坏。解决该种问题的方式为：在最外侧的O型密封圈以外，再设计一道防尘密封圈，一般密封槽的宽度在2mm左右，不易过宽。这样就会将环境中的杂质阻挡在液压密封圈以外，起到保护作用。

（3）密封圈的安装：由于O形圈弹性较大，安装比较容易；而耐磨环弹性较差，如果直接安装则活塞的各台阶、沟槽容易划伤其密封表面，影响密封效果。为保证耐磨环安装时不被损坏，应采取一定的安装措施。耐磨环主要由填充聚四氟乙烯（PTFE）材料制成，具有耐腐蚀的特性，热膨胀系数较大，故安装前先将其在100℃的油液中浸泡20min，使其逐渐变软，然后将其装入活塞的沟槽中。一般情况来讲，密封装配采用间隙配合。

5 结语

通过对液压缸密封系统的优化设计，可以延长液压缸使用寿命，改善使用效果。

参考文献：

[1]臧克江.液压缸.化学工业出版社，2011.02.

液压设计篇8

该液压伺服振动系统为试验室装置，用于试件的振动试验，每次试验任务，需多次间隔振动完成多套试件的振动试验，整个试验周期包括试件振动的工作周期和试件更换的待机周期，为保证试件的控制精度，要求待机周期油源不停机，液压系统处于保压状态。液压系统的设计，尤其是配套油源的设计，除满足技术参数要求外，试验室的场地和用电限制也需要同时考虑。该液压系统，不同工况输出功率存在较大的差异，对油源进行节能设计，提高能源利用率，是非常必要的。

2油源节能设计的技术分析和计算

该液压系统工作时为非连续振动，使得油源具有启动后工作周期的大流量输出和待机周期的小流量输出的特点。通过对液压系统的分析和计算，以及技术参数中的用电限制，油源的节能设计从两方面进行，一是充分利用蓄能器的储能功能，采用液压泵主供油、蓄能器短时辅助供油的方式，通过合理配比液压泵和蓄能器的供油量，减少流量过剩。二是通过设计多种功能液压回路，实现两种工况大小流量的切换和系统保压，尽量减少无用功耗。

2.1液压原理图

由定量泵、恒压变量泵、卸荷溢流阀、比例溢流阀和蓄能器等组成。工作周期，液压伺服振动系统需要大流量输入时，恒压变量泵处于最大排量摆角位置，定量输出，与定量泵和蓄能器联合供油，卸荷溢流阀作为安全阀，系统压力由比例溢流阀设定；待机周期，油源仅需要输出很小的流量补偿系统泄漏，卸荷溢流阀电磁阀开通，定量泵卸荷，恒压变量泵变量输出，比例溢流阀作为安全阀，系统压力由恒压变量泵设定。

2.2液压泵和蓄能器的供油量配比计算

油源节能设计充分利用蓄能器的储能功能，采用泵和蓄能器联合供油的方式。工作周期前，液压泵启动，系统压力由零压升到设定的最高工作压力，期间蓄能器进行储能；在工作周期内，液压泵连续供油，当泵输出流量不够时，系统压力开始下降，蓄能器储存的油液快速释放补充系统需要的流量。泵组的规格、数量，决定了系统装机功率的大小。泵组确定后，按照系统最大需要的输出流量，来配置蓄能器，考虑系统工作频率较高和蓄能器的频响情况，保守设计，工作周期蓄能器不充油，蓄能器工作周期前的储油量要能维持一个工作周期的补油量。

2.3液压回路的节能设计

该液压系统的工作周期和待机周期的流量需求差异较大，油源的节能设计充分利用恒压变量泵和卸荷回路的特点。油源设计的四套泵机组中，三套使用定量泵并联卸荷溢流阀，一套使用恒压变量泵，总油路并联比例溢流阀。由恒压变量泵并联溢流阀组成的油源，具有变量的特点，即当系统溢流阀的设定压力不高于泵的设定压力值时，溢流阀起到调节系统压力的作用，变量斜盘处于在最大摆角位置，该泵作为定量泵使用，系统流量固定，压力可调；当系统溢流阀压力高于泵的设定压力值时，系统压力由变量泵设定，变量泵的斜盘摆角会随着系统所需流量而变化，系统压力恒定，流量变化。由定量泵并联卸荷溢流阀组成的卸荷回路，可以实现定量泵的降压卸荷。

3液压系统启、停时，大规模蓄能器群组对系统压力的影响

液压系统启、停时，也是系统建立压力和卸荷压力的过程，期间同时进行着蓄能器的储能和释放的过程。该油源包含有36个100L的蓄能器，蓄能器总量3600L。所选用的蓄能器是皮囊式，蓄能器的工作是靠皮囊内气体的压缩实现的。液压系统启动，当泵站输出油液建立起来的系统压力高于蓄能器充气压力时，蓄能器气囊被压缩，压力油储存入蓄能器，由于气体的可压缩性远大于液体，达到设定的系统压力时间要大于无蓄能器的场合。所以在系统工作周期前应考虑系统建立压力的时间，提前启动泵机组。液压系统停机时，蓄能器内储存的高压油经由压力管路、比例溢流阀卸荷，随着压力下降，蓄能器内的气体快速膨胀，大量液压油流经卸荷回路，如果压力快速下降，会对通路造成很大的冲击。因此在比例溢流阀中设计卸荷节流，使系统压力平稳缓慢下降，直到压力降低到蓄能器的充气压力，蓄能器内的储油全部释放，压力才快速降到最低。

4总结

蓄能器补油、恒压变量泵油源、卸荷回路等是液压系统节能设计中常用的成熟技术。本油源的设计，依据该液压系统使用工况，将这几种看似普通的技术综合应用，合理利用了各个节能技术的优势，实现了液压系统工作周期的高压、大流量、大功率输出，待机周期的保压、小功率输出，将最大装机功率由1100kW降到440kW。随着科技的进步，探索研究新型的节能技术可更高效的利用能源，但务实、灵活、合理的综合使用成熟的节能技术，在工程设计领域也不失为节能技术的突破。