畢業(yè)設(shè)計論文高壓噴水車水路系統(tǒng)的設(shè)計

1、高壓噴水車水路系統(tǒng)的設(shè)計摘要近年來，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染顯得越來越嚴(yán)重為了適應(yīng)城市環(huán)境衛(wèi)生建設(shè)的需要，我們要及時清理城市路面沙土灰塵，改善空氣質(zhì)量，采用普通灑水車已不能適應(yīng)人們對高要求的環(huán)境質(zhì)量的要求。我們所做的高壓噴水車正是適應(yīng)這一要求而設(shè)計的。該車不僅具有普通灑水車的灑水功能，更重要的是加入了高壓噴水和高壓噴霧兩個功能。高壓噴水可清洗城市路面、路牙及隔離墩、廣告牌、護(hù)欄等。高壓噴霧可噴出大量近似霧化的水滴，達(dá)到落塵改善空氣質(zhì)量的目的。目前，國內(nèi)的高壓噴水車生產(chǎn)產(chǎn)量和技術(shù)水平還相對較低希望可以用我們所學(xué)的知識，為該車在我國的發(fā)展做出貢獻(xiàn)關(guān)鍵字：高壓噴水噴霧閥液壓集成塊 THE PIP

2、E LINE DESIGN OF THE HIGH SPRAY TRUCKABSTRACTKey word: The high pressure sprays the water spay fog the liquid press to gather whole piece目 錄第一章 緒論611國內(nèi)外高壓噴水車現(xiàn)狀 612國內(nèi)該類車的發(fā)展前景 6第二章 總體設(shè)計821總體設(shè)計及其思路 822重點難點 8第三章 泵的計算和選擇831高壓泵部分9 311高壓噴水時的計算9 312高壓噴霧時的計算1132低壓泵部分計算11 33泵的選擇14 331液壓泵的分類14 332液壓泵的選用15第四章 閥

3、的設(shè)計2141閥的簡介2142電磁閥的種類2243電磁閥的主要性能2344電磁鐵的選用2545電磁閥的選用設(shè)計計算26451工作原理27452滑閥機(jī)能27453設(shè)計要求27454結(jié)構(gòu)設(shè)計27455計算方法30第五章 管道的選擇3651管道簡介3652鋼管旋入端螺紋的連接3753管接頭37第六章 集成塊的設(shè)計3861集成塊的結(jié)構(gòu)3862液壓集成塊設(shè)計3963液壓集成塊布局3964確定位置與尺寸3965集成塊的設(shè)計步驟4066集成塊零件土的布置41第七章 密封4271密封簡介4272型密封圈45第八章 與其他組員的接口52致謝53參考文獻(xiàn)54附錄1 調(diào)研報告附錄2 開題報告附錄3 外文資料附錄4

4、外文資料翻譯 (注：附錄另附)第一章 緒論第一節(jié) 國內(nèi)外高壓噴水車現(xiàn)狀國外高壓沖洗車生產(chǎn)企業(yè)有如下特點，多品種小批量廠家規(guī)模小，零部件專業(yè)化生產(chǎn)，如戴勒姆本茨汽車公司，相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢主要有：一車多用化，專用地盤專業(yè)化及新材料新技術(shù)和微電腦的應(yīng)用等。相比之下，國內(nèi)高壓沖洗車的生產(chǎn)企業(yè)，品種還比較單一，數(shù)量和品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求具體有長沙中標(biāo)實業(yè)有限公司，以北京為主要市場，福建馬龍牌高壓沖洗車以南方為主要市場，揚州圣達(dá)牌高壓沖洗車面向北京市場，北京清潔車輛廠也有類似的產(chǎn)品上海也有生產(chǎn)高壓沖洗車的企業(yè)，其中以長沙中標(biāo)公司生產(chǎn)的高壓沖洗車最受市場歡迎。第二節(jié) 國內(nèi)此類車的市場發(fā)展前景高

5、壓噴水車屬于專用車類型，我國目前專用車市場飽有率低。但專用車市場的技術(shù)含量高、批量小、專業(yè)化強(qiáng)等特征使國內(nèi)廠家望而卻步或涉獵不深。在汽車工業(yè)“十五”規(guī)劃中，國家提出了專用車發(fā)展戰(zhàn)略，重點發(fā)展高性能、高可靠性、系列化的能適合高速公路使用條件的專用汽車。發(fā)展應(yīng)用電子信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)電液一體化技術(shù)和智能化技術(shù)等高新技術(shù)的專用裝置，國家重點扶植20-30家優(yōu)勢企業(yè)，重點發(fā)展、城市環(huán)衛(wèi)車、市政作業(yè)車、施工工程車、機(jī)場專用車、油田專用車等高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。 第一步：重組零散資本本，整合市場資源2001年全國380家改裝企業(yè)銷售總量29.3萬輛，平均每個專用車企業(yè)產(chǎn)銷量不足1000輛

6、，企業(yè)生產(chǎn)、銷售成本高，無法形成規(guī)模效益。國內(nèi)專用車的生產(chǎn)方式主要有兩種：汽車制造商生產(chǎn)的基本型專用車，如大功率的牽引車，各類側(cè)翻、后翻的自卸車等，這類模式可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，目前像陜汽集團(tuán)等制造商的牽引車、自卻車有著很大的銷售市場份額。專用車公司購買制造商的底盤，經(jīng)過加工上裝專用裝置生產(chǎn)的各類專用車，如油田、林業(yè)用的多種專用車等，這種生產(chǎn)模式特征是“小而全”，品種多、數(shù)量小、技術(shù)要求高。國內(nèi)專用車企業(yè)要迅速適應(yīng)市場競爭必須走“資本聯(lián)合”的道路，整合市場資源，形成營銷網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)品技術(shù)等競爭優(yōu)勢，真正使企業(yè)達(dá)到“112”的整合優(yōu)勢。通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，形成大規(guī)模的生產(chǎn)方式，使企業(yè)產(chǎn)銷量迅速增長，實現(xiàn)企業(yè)

7、的規(guī)模效益，從而形成“企業(yè)產(chǎn)銷量-邊際成本-產(chǎn)銷量”-邊際成本-產(chǎn)銷量-邊際成本-產(chǎn)銷量”的良性經(jīng)營循環(huán)。 第二步：嫁接先進(jìn)技術(shù)，市場跟隨策略現(xiàn)階段，國產(chǎn)重型車處于傳統(tǒng)載貨車向?qū)Ｓ密嚨倪^渡期。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)迅速適應(yīng)全球汽車工業(yè)平臺戰(zhàn)略、模塊化開發(fā)以及零部件采購體系，取得與國外重型車相同或相近的產(chǎn)品優(yōu)勢。國內(nèi)制造商可以通過引進(jìn)國外一流技術(shù)，緊縮與國外品牌的技術(shù)差距，當(dāng)前國內(nèi)制造商的市場營銷理念較為落后，市場行為基本上是停留在“生產(chǎn)型”的營銷階段，僅僅注重產(chǎn)品、服務(wù)的質(zhì)量，缺乏市場需求的敏銳性、潮察力、生產(chǎn)規(guī)模及銷售網(wǎng)絡(luò)運作拓展力不足，沒有建立起市場營銷的權(quán)變機(jī)制。第二章 總體設(shè)計第一節(jié)總體設(shè)計及其思

8、路我的題目“高壓噴水車水路系統(tǒng)的設(shè)計”處于小組設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，其它幾個環(huán)節(jié)都是圍繞這個環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計的。所以在設(shè)計之初，我結(jié)合一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對小組成員的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步計算和估計，以利于他們盡快展開工作。我的思路是這樣的：首先利用初始數(shù)據(jù)計算出泵的輸入輸出功率和轉(zhuǎn)矩。根據(jù)流量和壓力等一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)算出管道的直徑，然后選取鋼管。根據(jù)鋼管的參數(shù)和壓力等因素選擇管接頭。然后設(shè)計方向閥和減壓閥以及溢流閥，最后根據(jù)閥的作用和外形參數(shù)在集成塊上合理布置。做出集成塊的裝配圖。第二節(jié) 重點和難點在對國內(nèi)外高壓噴水車情況有了了解的前提下，設(shè)計了二位二通閥和二位三通閥，對管路的進(jìn)行了合理的布置，使空間的利用合理。并

9、第一次在該類罐式車上采用了液壓集成塊，使布局緊湊。通過計算選擇了合適的自吸式灑水泵（/）和高壓柱塞泵（）。另外還選用了卡套式管接頭和無縫鋼管管路。最后，用張A0圖，張A1圖，張A3圖及一些計算來說明自己的成果。此次題目的重點是液壓集成塊的設(shè)計和管路的布置以及閥的設(shè)計。其中難點就是集成塊的設(shè)計和閥的設(shè)計。集成塊的設(shè)計需要大量的空間想像，必要時還需要進(jìn)行模型演示。閥的設(shè)計需要大量的計算來確定各部分直徑和各個參數(shù)。第三章 泵的計算和選擇第一節(jié)高壓泵部分(一)高壓噴水時的計算1.高壓泵的輸入功率高壓泵的水的壓力pa，流量L/min所以泵的輸出功率scpq（）/60=25.3kw 高壓泵的效率，所以泵的

10、輸入功率/80%=25.3/0.85=29.8kw2.泵所需的轉(zhuǎn)距 M=1010000001520.001/60/2=4044N3.泵的排量 V=q/n=152/800=0.19L/min4.泵的出口速度 高壓清洗時,管道的長度約為15m，水槍射程為38-40米 當(dāng)仰角為45時,水槍射程達(dá)到最大40m設(shè)水從出口到落地的時間為t,出口速度為v,所以在y方向1/2gt=cos45v在x方向vsin45t=40可以得出cos45vvsin45/5=40 所以v=20m/s流量q=ddv=152 所以 dd=d=0.013m=13mm所以出口直徑為13mm5.水流速度和壓力損失根據(jù)鋼管的推薦流量表，流

11、量為L/的鋼管內(nèi)徑為32，外徑為42,壁厚為4.5mm, 管內(nèi)的水流速度ddv所以v=5.2m/s 管道的壓力損失0.26Mpa(二)高壓噴霧時的計算 噴頭噴霧所需的沖擊速度約為m/s 水流分為三股，前噴管有個，每個上有個噴頭，后噴管上有個噴頭。按每個噴頭的流量相等得前噴管每個管分得5/22的流量5/2235L/min每個噴頭的流量為7L/min后噴管的流量為12/22152=83L/min1. 噴頭的直徑根據(jù)q=0.25d所以v0.25dd=d=3.15mm根據(jù)推薦鋼管流量表前噴管流量為35L/min,鋼管內(nèi)徑為，外徑為，后噴管流量為83L/min,鋼管內(nèi)徑為20,外徑為噴管的水流速度和壓力

12、損失水流速度0.25d=v=5.2m/s前噴管的壓力損失=0.43Mpa后噴管的水流速度0. 25d=v=4.4m/s 后噴管的壓力損失=0.19Mpa第二節(jié)低壓泵部分低壓部分為灑水，其工作壓力不高，約為，低壓泵的流量為L/min.泵的輸出功率sc=pq=23.3kw低壓泵的效率為85%泵的輸入功率Psr=27.4kw泵所需的轉(zhuǎn)距M=21000000=3715.5 N泵的排量v=0.48L管內(nèi)的水流速度要求的灑水寬度大于前后噴架的寬度為米所以灑出水的距離為米，噴架的高度為0.5m設(shè)落地時間為t(45方向噴出)，出口速度為v在方向上t1v假設(shè)t2時間內(nèi)速度恒定，為vsin45t2=所以t=t1+

13、t2=v+=v水平方向上S= vsin45v=6V=3.2m/s各噴管的流量和管道直徑前噴管的流量為總量的5/22所以q=5/22159L/min后噴管的流量為總流量的12/22所以q=12/22700=381.8L/min每個噴頭的流量為31.8L/minq=0.25dd=14.5mm根據(jù)推薦流量表前噴管的流量q=159L/min 管的直徑為25,外徑為34,后噴管流量q=381.8L/min,管內(nèi)徑為40,外徑為50,因為高低壓管路使用同一條管路，因此，應(yīng)取管路的平均值。各噴管的壓力損失前噴管的速度0. 25d所以v=5.4m/s后噴管的速度0. 25dv=13m/s前噴管的壓力損失=0.

14、1Mpa后噴管的壓力損失=1.3Mpa=0.19Mpa第三節(jié)泵的選擇液壓傳動是一種以液體作為工作介質(zhì)，以靜壓力和流量作為特性參量進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞、分配的技術(shù)手段。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置叫液壓泵。因此，液壓泵的輸入?yún)⒘繛闄C(jī)械參量，輸出為液壓參量。（） 液壓泵的分類圖3液壓泵的主要參數(shù)） 排量、流量：排量泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，由其密封容腔幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積叫泵的排量：理論流量泵在單位時間內(nèi)由密封容腔幾何尺寸變化而得的排出液體的體積叫泵的排量：瞬時流量泵在每一瞬時的流量叫瞬時流量。通常指泵的瞬時理論流量：平均流量泵按時間平均計算的流量叫泵的平均流量：額定流量在正常工作條件下，按實驗標(biāo)準(zhǔn)

15、規(guī)定必須保證的流量：實際流量泵工作時出口處的流量叫泵的實際流量） 壓力：額定壓力在正常工作條件下，按實驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力叫泵的額定壓力：最高壓力按實驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許短暫運行的最高壓力叫泵的最高壓力：工作壓力泵實際工作時的壓力叫泵的工作壓力） 功率：輸入功率驅(qū)動泵軸的機(jī)械功率：輸出功率輸出的液壓功率其值為泵輸出的實際流量和壓力的乘積） 效率：容積效率泵的實際輸出流量與理論流量的比值教容積效率：機(jī)械效率泵的理論扭矩由壓力作用于泵的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的液壓扭矩和泵軸上實際輸出扭矩之比叫泵的機(jī)械效率：總效率泵的輸出液壓功率與輸入的機(jī)械功率之比叫泵的總效率。） 轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速在額定壓力下，能連續(xù)長時間

16、運轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速教泵的額定轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速而允許短暫運行的最大轉(zhuǎn)速叫最高轉(zhuǎn)速：最低轉(zhuǎn)速正常運轉(zhuǎn)所允許的最低轉(zhuǎn)速） 吸入能力最低吸入能力在泵能正常運轉(zhuǎn)而不發(fā)生氣蝕的條件下吸入口處所允許的最高壓力（） 液壓泵的選用目前液壓傳動在各種機(jī)械上的應(yīng)用越來越廣，這些應(yīng)用可分為兩類：一類是在工業(yè)上的應(yīng)用，主要是指固定式設(shè)備上的應(yīng)用，另一類是在行走機(jī)械上應(yīng)用，指的是移動式設(shè)備上的應(yīng)用，選擇時有些不同。低壓泵的選用在低壓灑水系統(tǒng)中，我們采用的是離心齒輪泵。齒輪泵的工作原理是通過傳動軸帶動齒輪副嚙合，在嚙合過程中，形成一個連續(xù)的吸油、排油過程，這也就是齒輪泵的工作原理） 齒輪泵的分類表3齒輪

17、泵的工作原理 外嚙合齒輪泵的工作原理圖3，外嚙合齒輪泵中，在吸油區(qū)和排油區(qū)附近由兩個齒輪的齒廓、殼體和側(cè)蓋板等形成兩個密封的容積。齒輪傳動時在吸油區(qū)附近的封閉容積變大，在排油區(qū)附近的封閉容積變小。由于齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔表面間及齒輪端面和蓋板間間隙很小，而且嚙合齒的接觸面接觸緊密、起密封作用并把二腔隔開。因此，齒輪傳動時泵便連續(xù)地、周期性的排油。圖3圖3圖3圖3第四章閥的設(shè)計第一節(jié)閥的簡介在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力、流量及油液的流動方向，從而控制液壓缸或液壓馬達(dá)的起動、停止、速度、方向、力以及動作順序等，以滿足各種類型的液壓設(shè)備對運動、速度、力或轉(zhuǎn)距的要求。任何一臺液壓設(shè)

18、備或裝置的液壓系統(tǒng)中，液壓閥無論在品種還是數(shù)量上都占有相當(dāng)大的優(yōu)勢比重。因此，液壓閥的性能的好壞對液壓系統(tǒng)的靜態(tài)性、動作性、工作可靠性有直接影響。在該噴水車中，采用的水壓為，流量在/min左右，壓力不高，所以，我們采用電磁換向閥，采用類型為型，它采用濕式電磁鐵驅(qū)動閥芯動作，這種閥具有高壓，大流量，壓力損失低，動作可靠等優(yōu)點。如果換向閥是根據(jù)電信號的指令，由電磁鐵或彈簧使閥芯實現(xiàn)換向或?qū)χ袆幼鳎瑥亩_(dá)到改變油液流動方向的目的，這就是電磁換向閥。第二節(jié)電磁閥的種類電磁換向閥的品種繁多，按其工作位置和通路數(shù)的多少可分為二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。按其復(fù)位和定位形式可分為：彈簧

19、復(fù)位式、鋼球定位式、無復(fù)位彈簧式等；按其閥芯切換切換油路的臺肩數(shù)可分為二臺肩式和三臺肩的；按其閥體內(nèi)的沉割槽構(gòu)形式可分為干式和濕式兩類，每一類型又有交流型、直流型、本整型等幾種，電磁鐵所需電源電壓也有好幾種。另外電磁換向閥還有幾種不同的通徑和不同的最高工作壓力。因此他們在結(jié)構(gòu)上就有很多差別。1) 干式電磁鐵彈簧復(fù)位式的電磁換向閥圖4為二位二通電磁換向閥的結(jié)構(gòu)。它有兩個工作油口，即進(jìn)油口和出油口。它有兩個工作位置：電磁鐵斷電，復(fù)位彈簧將閥芯推向左邊的初始位置。電磁鐵通電，將閥芯推到右邊的換向位置。圖中所示的初始位置為相通，換向位置為不通，是常開型（型）的滑閥機(jī)能。另外還有一種初始位置不通，換向位

20、置相通的常閉型（型）。另外還有一個泄油口將通過閥芯間隙泄漏到閥芯兩端容腔中的油液排出油箱。這種電磁換向閥用的是干式電磁鐵，推桿上的形圈和形圈座上的形圈將閥體的泄漏腔與電磁鐵隔開，以免油液進(jìn)入電磁鐵和出現(xiàn)外泄漏現(xiàn)象。）濕式電磁鐵的電磁換向閥濕式電磁鐵是年代出現(xiàn)的一種新型電磁鐵。它具有比干式電磁鐵高的多的使用壽命，還能簡化閥的結(jié)構(gòu)，提高工作可靠性，近年來濕式電磁鐵正逐漸取代干式電磁鐵。圖4所示是一個采用直流濕式電磁鐵的三位四通電磁換向閥。與用干式電磁鐵的電磁閥相比，它將閥芯與推桿連成一體，取消了閥芯與推桿連接部分的形槽結(jié)構(gòu)。又把回油腔的油引入電磁鐵，以對電磁鐵進(jìn)行潤滑和冷卻，并取消了原兩端推桿上的

21、形密封圈。原來推桿與形圈之間的摩擦阻力不存在了。從而提高了換向和復(fù)位的可靠性。由于沒有推桿上的動密封結(jié)構(gòu)，只有電磁鐵與閥體之間的密封性，解決了推桿上形圈的磨損而產(chǎn)生外泄漏問題。第三節(jié)電磁閥的主要性能電磁閥的主要性能有以下幾點） 工作可靠性在各種不同的使用場合，電磁閥通電后能否可靠的換向，斷電后能否可靠的復(fù)位，這就是它的工作可靠性。電磁換向閥的工作可靠性主要取決于設(shè)計和制造。從設(shè)計角度講就是指閥的結(jié)構(gòu)是否合理，對各種力的計算和估計是否正確。其中復(fù)位彈簧的剛度和預(yù)壓縮量的選擇是電磁閥設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。在設(shè)計中有些反力用計算的方法很難得到精確的數(shù)字，如推桿和形圈之間的摩擦力、液壓卡緊力和液流力等

22、。從制造角度講主要是指閥體孔和閥芯的加工精度，特別是它們的幾何精度和粗糙度是影響電磁閥工作可靠性的重要因素。尤其是閥體孔與閥芯表面在精加工后出現(xiàn)的毛刺，它常常在油壓的作用下嚴(yán)重影響閥的換向和復(fù)位，應(yīng)在制造中特別引起重視。） 壓力損失電磁換向閥因閥的開口比較小。如10mm通徑的電磁閥開口僅2mm左右，6mm通徑的電磁閥開口僅1.5mm左右。加之電磁閥的體積很小，各流道的通油面積也受到很大的限制。這樣就使液流通過電磁閥時造成較大的壓力損失，相應(yīng)也限制了通過電磁閥的流量。如何降低電磁閥的壓力損失是國內(nèi)外普遍重視的問題。一般來說，機(jī)加工的流道和鑄造流道相比，前者的壓力損失比較大。因為鑄造流道可采用非圓

23、截面，充分利用閥體內(nèi)的空間，盡量加大通油面積，有助于降低液流通過時的壓力損失。即使允許電磁閥有較大的壓力損失，但也不能因此隨意提高電磁閥的流量。因超過了換向界限的最大允許流量，電磁閥就不能可靠地工作。同一個電磁閥各口之間的壓力損失流量曲線并不都是重合的，因為所經(jīng)過的油道不同，還牽涉到閥體和閥芯加工的對稱性，從而造成壓力損失的差別。3)內(nèi)泄漏量電磁閥的內(nèi)泄漏量是指它在各個不同的工作位置，在規(guī)定的工作壓力下，從高壓腔到低壓腔的泄漏量。4)換向和復(fù)位時間電磁閥的換向時間是指從電磁鐵通電到閥芯換向終止的時間，復(fù)位時間是指從電磁鐵斷電到閥芯恢復(fù)到初始位置的時間。換向時間和恢復(fù)時間都由兩部分組成。一部分是

24、滯后時間t1。它是從電磁鐵開始通電或斷電至閥芯剛開始移動所需要的時間；另一部分是動作時間t2,它是從閥芯開始移動到行程終止所需的時間。如圖4所示圖4從提高工作效率和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來說，希望盡量縮短換向和復(fù)位時間。但歡喜和復(fù)位時間越短，容易引起液壓沖擊，產(chǎn)生振動和噪聲。所以換向和復(fù)位時間是一個供不同場合選用時的參考數(shù)據(jù)。一般來說交流電磁換向時間較短，約為0.030.15s，換向沖擊較大。而直流電磁閥的換向時間較長，約為0.10.3s，換向沖擊較小，通常復(fù)位時間比換向時間稍長。復(fù)位時間與電磁鐵無關(guān)，。但換向和復(fù)位時間與滑閥機(jī)能有關(guān)。5）換向頻率電磁換向閥的換向頻率是在單位時間內(nèi)閥允許的換向次數(shù)。

25、主要取決于電磁閥所用電磁鐵允許的最高吸合頻率。雙電磁鐵的電磁閥的換向頻率是單電磁鐵的兩倍。目前單電磁鐵電磁閥換向頻率一般為60次/分鐘，有些電磁閥的換向頻率最高可達(dá)240次/分鐘。6）使用壽命電磁換向閥使用壽命是指電磁閥使用到它的某一個零部件損壞，不能進(jìn)行正常的換向和復(fù)位動作，或者使用到電磁閥的主要性能指標(biāo)明顯惡化，超過規(guī)定指標(biāo)時所經(jīng)歷的換向次數(shù)。電磁閥的使用壽命很大程度上取決于電磁鐵的壽命。一般來說電磁鐵的壽命往往低于電磁閥本體部分的壽命。干式電磁鐵的使用壽命較短，為數(shù)十萬次到數(shù)百萬次，長的可達(dá)2000萬次。而濕式電磁鐵的使用壽命較長，一般為數(shù)千萬次，有的甚至可達(dá)幾億次。無論干式或濕式電磁鐵

26、，直流電磁鐵的使用壽命總要比交流電磁鐵要長。電磁閥本體部分影響使用壽命的因素主要是閥芯和閥體孔的磨損，另外一個因素是復(fù)位彈簧的疲勞斷裂。第四節(jié)電磁鐵的選用電磁鐵有干式電磁鐵和濕式電磁鐵兩種。傳統(tǒng)的干式閥用電磁鐵結(jié)構(gòu)上存在不足之處。例如，由于電磁鐵不允許油液進(jìn)入，必須在閥的推桿處采用動密封，而密封圈的抱緊力往往影響工作可靠性。密封圈磨損后又會造成工作介質(zhì)的泄漏。又由于換向時沒有緩沖，銜鐵在空氣中運動，贓物易入其間，引起換向振動甚至導(dǎo)致線圈損壞。濕式電磁鐵在結(jié)構(gòu)上消除了這些缺點。其結(jié)構(gòu)入圖4所示。圖4濕式電磁鐵的優(yōu)點是：1) 導(dǎo)磁套和閥體采用靜密封連接，減去了推桿處的O形密封圈的抱緊力。2) 不受

27、密封磨損和泄漏等問題的影響3) 干式閥的背壓受到O形圈抱緊力的限制，而濕式電磁換向閥的背壓取決于導(dǎo)磁套承受油壓的水平，目前有的濕式電磁鐵已能承受21Mpa的油壓4) 具有良好的散熱性能，有利于提高電磁鐵的吸力5) 換向時噪聲小6) 具有長的工作壽命，不論交流、直流電磁鐵其工作壽命均在10000000小時以上。其缺點是：1) 價格比同類電磁鐵價格高2) 交流濕式電磁鐵由于銜鐵、導(dǎo)磁套等采用整體加工材料，漩渦損耗增大，總的損耗也隨之增大。由于該液壓閥用于水路系統(tǒng)，水的粘滯性要比油低的很多，因此該閥的流量可以達(dá)到最大，符合要求，如采用電液閥，要增加油泵和液壓缸，成本提高，因此我們采用濕式電磁閥。第五

28、節(jié)電磁閥的設(shè)計計算 工作原理如下圖是普通三位四通閥的結(jié)構(gòu)圖，圖示配用閥芯為“”型，滑閥機(jī)能，（即中間位置、四個口封閉），當(dāng)右邊的電磁鐵通電，通過推桿電磁鐵把閥芯推到左邊位置，使和的油路溝通，右邊的電磁鐵斷電時，左邊對中彈簧把閥芯推到中間位置，使和的路封閉，反之，當(dāng)左邊的電磁鐵通電或斷電時，可使和的通路溝通或封閉。第五章管道的選擇第一節(jié)管道簡介在液壓管道中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管。鋼管能承受的壓力較高，價廉，但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高，裝配位置比較方便的地方，一般采用無縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于時，也可用焊接無縫鋼管。紫銅管能承受的壓力較低，經(jīng)過加熱冷卻處

29、理后，紫銅管軟件，裝配時可按需要進(jìn)行彎曲，但價貴且抗震能力較弱。尼龍管在低壓系統(tǒng)，塑料管一般只用作回油管用，膠管用作連接兩個相對運動的部件之間的管道。膠管分為高低壓兩種，高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于較高的油路中，低壓膠管是麻線或棉線編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中，由于膠管制造比較困難，成本高，因此不推薦采用。在高壓噴水車的管路中，我們采用了半徑為的無縫鋼管作為管路，因為其壓力較高達(dá)，需用鋼管才能保證安全，其具體參數(shù)為內(nèi)部直徑鋼管外徑連接螺紋為了增大高壓噴槍的噴射范圍，我們采用了鋼絲編織液壓膠管，與高壓噴頭配合，所以我們采用直徑為的膠管，它的最小直徑為，

30、最大直徑為，長度約為，外徑最小為，最大為，工作壓力為。第二節(jié)在液壓系統(tǒng)中，管路旋入端用的聯(lián)結(jié)螺紋采用國家標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋和普通細(xì)牙螺紋，米制螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用麻、聚四氟乙烯、塑料填料進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓系統(tǒng)。但用于高壓系統(tǒng)時，其密封性能不如細(xì)牙螺紋連接的好，普通細(xì)牙螺紋采用組合墊圈或“”形圈進(jìn)行端面密封，其密封性好，廣泛用于高壓系統(tǒng)。國外采用英制螺紋作為標(biāo)準(zhǔn)連接螺紋，英制圓柱螺紋和圓錐管螺紋適用于低壓液壓系統(tǒng)，它們密封簡單，用量大，使用范圍廣，英制圓錐螺紋的牙形和密封性能大致上和我國標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋相對應(yīng)，適用于中低壓液壓系統(tǒng)為了檢修方便，我們采用國家標(biāo)準(zhǔn)，壓力為，屬于中低壓系統(tǒng)，

31、我們采用米制錐螺紋作為連接螺紋，其結(jié)構(gòu)如圖51所示圖51圖52第六章集成塊的設(shè)計第一節(jié) 集成塊的結(jié)構(gòu)通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)，管式元件通過管道來實現(xiàn)相互間的連接。液壓元件的數(shù)量越多，連接的管件的數(shù)量越多，連接的元件數(shù)量越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用的空間也越大，維修保養(yǎng)和拆裝越困難。板式元件固定在板件上，與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則的固定在一塊液壓板上，元件之間由液壓油路板上的孔道溝通。液壓油路板一般用灰鑄鐵來制造，要求材料致密，無縮孔疏松等缺陷，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件。表面粗糙度值為Ra0.8，背面連接壓力油管、回油管。油

32、管與液壓油路板通過管接頭用米制細(xì)牙螺紋或英制螺紋連接，液壓元件之間通過液壓油路板內(nèi)部的孔道連接，除正面外，其他加工面和孔道表面粗糙度值為Ra6.312.5第二節(jié)液壓集成塊的設(shè)計簡單液壓系統(tǒng)元件不多，要求液壓油路板上的元件布局緊湊，盡量把元件都安裝在一塊板上，板的外形尺寸一般在左右第三節(jié)液壓元件的布局要注意以下幾個問題 液壓閥閥芯處應(yīng)處于水平方向，防止閥芯自重影響液壓閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置。 液壓元件之間的距離應(yīng)大于，換向閥上的電磁鐵、壓力閥的先導(dǎo)閥以及壓力表等可適當(dāng)伸到液壓油路板的輪廓線外，以減小油路板尺寸。第四節(jié)確定位置與尺寸液壓水路正面用來安裝液壓元件，表面粗糙度值為Ra0

33、.8，上面布置元件固定螺孔。其固定孔和液壓元件的油孔，當(dāng)液壓元件布置完畢后，孔道位置尺寸基本上確定了。 液壓塊內(nèi)部孔道一般分為三層布置： 第一層：距液壓油路板正面距離約為，一般布置泄漏油孔和控制油孔。要注意防止第一層孔道與液壓元件固定螺孔相通。第二層：距液壓油路板正面約，距第一層，布置壓力油口。第三層：距液壓油路板正面約，距第二層約，距液壓油路板反面，布置回油孔，因此液壓油路板總厚度約為。 第五節(jié)集成塊的設(shè)計步驟 制作液壓元件樣板。 決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔、回油孔，泄漏孔及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵的流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。 集成塊上液壓元件的布置。把制

34、作好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前、后面上，要避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其它部分相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。（入圖所示?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面上，或在直徑的范圍內(nèi)（如圖），否則要鉆垂直中間油孔（如圖、），不通孔道之間的最小壁厚必須進(jìn)行強(qiáng)度校核（如圖）。液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑的范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集 成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。設(shè)計專用集成塊時，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的

35、最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰。影響集成塊緊固。 集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口相通液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖。溢流閥的先導(dǎo)閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。第六節(jié)集成塊零件圖的繪制集成塊的六個面都是加工面，其中有三個側(cè)面要安裝液壓元件，一個側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯、層次多，需要多個視圖和個剖面圖才能表達(dá)清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸、公差及表

36、面粗糙度均應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線表達(dá)。為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置簡圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號，列表說明各個孔的尺寸、深度以及哪些孔相交等情況。第七章密封第一節(jié)密封簡介在液壓元件及其系統(tǒng)中，密封裝置用來防止工作介質(zhì)的泄漏及外界灰塵和異物的侵入。其中起著密封作用的元件，即密封件。外泄漏會造成工作介質(zhì)的浪費，污染機(jī)器和環(huán)境，甚至引起機(jī)械操作失靈及設(shè)備人身事故內(nèi)泄漏會引起液壓系統(tǒng)容積效率急劇下降，達(dá)不到所需的工作壓力，甚至不能進(jìn)行工作侵入系統(tǒng)中的微小灰塵顆粒，會引起或加劇液壓元件摩擦副的磨損，進(jìn)一步導(dǎo)致泄

37、漏因此，密封件和密封裝置是液壓設(shè)備的一個重要組成部分。它的工作的可靠性和使用壽命，是衡量液壓系統(tǒng)好壞的一個重要指標(biāo)。近年來，隨著尖端科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和工業(yè)、交通運輸?shù)炔块T機(jī)械化、自動化水平的不斷提高，對密封件的性能和質(zhì)量要求也越來越高（） 密封的分類被密封的部位是在兩個需要密封的偶合面之間。通常根據(jù)此偶合面在機(jī)器運轉(zhuǎn)時有無相對運動，可把密封分為動密封和靜密封兩大類。再按照密封件的制造材料、安裝方式、結(jié)構(gòu)型式等進(jìn)一步分成不同的小類，在動密封中應(yīng)用的最多最廣的是壓緊型型及滑環(huán)組合型密封圈、唇型密封圈型、型及雙向組合唇型密封圈等數(shù)種。型密封圈可作動密封及靜密封使用，安裝方便，價格便宜。但與唇形密封

38、圈相比，壽命較差；密封裝置的機(jī)械部分的精度須很好；使用時，如靜置時間過長，則起動阻力增大；此外速度很慢時，會引起“爬行“現(xiàn)象”。其使用速度范圍為到滑環(huán)組合型密封圈，可以改善上述行密封圈的缺點，但安裝較不便。此種密封裝置的使用速度可達(dá)，壽命也比形密封圈長。在此種組合圈中，采用矩形圈要比采用形圈的壽命長，密封性能也較好。型密封圈比型密封圈壽命長。使用速度范圍：在采用丁氰橡膠時，為到；采用聚氨酯橡膠時，為到，采用氟橡膠時，為到。密封性能、壽命和不用支撐環(huán)時的使用壓力限度，都以聚氨酯橡膠為最佳。對于型密封圈的安裝槽，可以設(shè)計為整體槽。型密封圈的密封性能較型密封圈差，但可靠性好，特別是用夾織物橡膠制成的

39、型密封圈，壽命很長。使用速度范圍：用丁氰橡膠時為到，用夾織物橡膠是為到。組合或復(fù)合唇形密封圈的性能和使用壽命，都比型密封圈好。型和型密封圈對于壓力都有一定的方向性，因此，在用于雙作用缸的活塞密封時，必須采用兩組密封圈，背靠背的使用。最近發(fā)展起來的雙向組合唇形密封圈，可以消除上述型和型密封圈的單向性缺點，所以目前已被世界廣泛的采用。） 設(shè)計選用原則密封件的選擇方法，首先根據(jù)密封設(shè)備的使用條件和要求，例如負(fù)載情況、工作壓力及速度大小和變化情況、使用環(huán)境以及對密封性能的具體要求等，正確選擇與之相匹配的密封件結(jié)構(gòu)形式。然后再根據(jù)所用工作介質(zhì)的種類和使用溫度，合理選擇密封件材料。在具有塵埃和雜質(zhì)的環(huán)境中

40、使用密封裝置時，還必須根據(jù)污染情況和對防塵的要求，選用合適的防塵圈。第二節(jié) 型密封圈在此次設(shè)計的水路系統(tǒng)中，我們采用了型密封圈，下面主要介紹一下型密封圈） 特點圖72型密封圈其截面為圓形，。其主要材料為合成橡膠，在液壓工程中是用得最多、最普遍的一種密封件，主要用于靜密封及滑動密封，轉(zhuǎn)動密封用的較少。與其它的密封圈相比，具有下述主要優(yōu)點：i. 密封性好，壽命長ii. 用量少，單圈即可對兩個方向起密封作用。iii. 動摩擦阻力小iv. 對油液、溫度和壓力的適應(yīng)性好v. 體積小、重量輕，成本低vi. 密封部位結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，拆裝方便。vii. 既可作為靜密封、也可做動密封使用其缺點是：在做動密

41、封時，啟動摩擦阻力較大，壽命較短） 密封原理靜密封用型圈的密封作用型圈裝入密封槽后，其截面受到一定的壓縮變形。在無液壓力的情況下，由于形圈具有良好的彈性，對接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力。當(dāng)密封腔充入壓力液體后，在液壓力的作用下，形圈移至溝槽的一邊，封閉了密封間隙，此時在密封接觸面上的接觸壓力上升為，這樣，就大大提高了密封效果，。即使充入的介質(zhì)壓力很小，甚至?xí)r，由于預(yù)接觸力的作用，也能保證無泄漏密封，密封的此種特性，稱為自密封作用。圖73i. 往復(fù)運動用形圈的密封作用在動密封中，形圈的密封作用復(fù)雜，除了上述的自密封作用外，由于在壓力作用下，液體分子與金屬表面相互作用的結(jié)果，油液中所含的“極性分子”在金屬

42、表面上緊密而整齊地排列起來，形成一個堅固的邊界層油膜，并對軸產(chǎn)生極大的附著力。這種液體薄膜始終存在于密封件與往復(fù)運動的軸之間，當(dāng)軸向外伸出時，軸上的液體薄膜便與軸一起拉出，當(dāng)軸縮回時，液體薄膜便被密封件阻留在外面，隨著往復(fù)次數(shù)的增多，阻留在外邊的液體也就越多，最后形成油滴，從軸上落下，這就是往復(fù)運動密封裝置的泄漏。圖74）形密封圈的尺寸系列和安裝溝槽形密封圈的尺寸系列見基礎(chǔ)篇國標(biāo)，其相應(yīng)安裝用溝槽的形式、尺寸與公差及形圈規(guī)格使用范圍的選擇也見基礎(chǔ)篇，其標(biāo)準(zhǔn)號為。讀者在實際使用中可以遵照上述標(biāo)準(zhǔn)。）密封擋圈）擋圈的作用擋圈作用于密封槽中，用以防止行圈發(fā)生間隙“擠出”之用：在一般情況下，對于動密封

43、，當(dāng)工作壓力超過時，如形全為單側(cè)承受介質(zhì)壓力，則在低壓的一側(cè)用一個擋圈；如為雙側(cè)承受介質(zhì)壓力，則在每側(cè)各用一個擋圈，對于靜密封，當(dāng)壓力超過時，考慮應(yīng)用擋圈。圖75：當(dāng)壓力脈動時，一般應(yīng)使用擋圈，防止形圈的磨損加快：單動式活塞或柱塞用形圈，受單向壓力作用，當(dāng)活塞逆著壓力方向運動時，會促成“擠出”現(xiàn)象，最好也使用擋圈。但是，當(dāng)采用擋圈后，會增加密封裝置的摩擦阻力。應(yīng)用時應(yīng)予以考慮。b) 密封圈的類型如圖76所示圖76c) 擋圈的材料一般擋圈的材料為聚四氟乙烯和皮革，也可以用尼龍和尼龍。皮革擋圈的溫度使用范圍為到，在高壓下所產(chǎn)生的摩擦力較聚四氟乙烯擋圈大。適宜于作擋圈的皮革，主要是耐熱耐油性良好的鉻

44、酸革。在超高壓場合，要求間隙盡可能小，宜用巴氏合金等軟金屬制成擋圈） 安裝形圈的安裝質(zhì)量，對密封性能和使用壽命均有重要影響，在安裝過程中，不能對形圈有劃傷或安裝不當(dāng)?shù)那闆r出現(xiàn)） 形圈在安裝時所通過的軸端、軸肩必須倒棱或修圓，圓角半徑至少應(yīng)等于形圈截面的直徑。金屬表面不能有毛刺、生銹或腐蝕等情況圖77） 形圈安裝在缸中或內(nèi)孔中時，孔口邊應(yīng)倒角到。如圖78所示圖78） 如形圈需要通過內(nèi)部橫孔時，應(yīng)將孔口倒成所示的形狀，其中直徑不小于形圈的實際外徑，坡口斜度一般為到圖79） 當(dāng)形圈需要通過外螺紋時，應(yīng)用所示的金屬導(dǎo)套圖710） 當(dāng)形圈以拉伸狀態(tài)安裝時，如果需要在軸上滑行較長的距離才能置于槽內(nèi)，則軸的

45、表面必須有較低的粗糙度，并要涂以潤滑劑。對于小截面大直徑的形圈，安裝在槽中后，應(yīng)使伸張變形的截面恢復(fù)成圓形后，才組裝到缸中去。要注意負(fù)壓與正壓的密封完全不同，例如自吸式液壓泵或瞬時流速大于的管路，均可以產(chǎn)生負(fù)壓現(xiàn)象，如果誤用負(fù)壓，就有可能形圈吸進(jìn)去，造成空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)的危險。圖711 第八章 與組中其它組員的接口小組中共有四個人參與高壓噴水車的設(shè)計，所以我有三個接口用于與其他組員的組件進(jìn)行聯(lián)系。第一：與組員張維的接口，他所設(shè)計的是取力器，作用是將發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過機(jī)械裝置的轉(zhuǎn)換，輸入到我所選用的泵里。由于是機(jī)械連接，所以我們采用了成本低而且可靠性較好的連軸器連接。動力由發(fā)動機(jī)產(chǎn)生，經(jīng)過取力器，轉(zhuǎn)換成我所需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速到達(dá)取力器的輸出軸，該輸出軸與泵的輸入軸之間采用連軸器進(jìn)行連接，將轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸入到泵中，轉(zhuǎn)換成液壓能。第二 與組員唐傳軍的接口，他所設(shè)計的是霧化噴頭，主要是和我的高壓水路進(jìn)行連接。高壓水經(jīng)水泵、方向閥、溢流閥、減壓閥和管道到達(dá)前噴管和后噴管。通過焊接在噴管上的法蘭或管接頭，與霧化噴頭進(jìn)行連接。為了解決液壓泵的壓力過高（達(dá)）與霧化噴頭需要較低壓力的問題，我加裝了減壓閥。使到達(dá)前后噴管的壓力大大降低。第三與組員寇寧的接口。由于我所采用的閥中方向閥采用了電磁閥，需要通過電路控制來實現(xiàn)高壓噴水、噴霧、低壓灑水的轉(zhuǎn)換和水的引入。同時實現(xiàn)報警