气液压课程设计--液压站集成回路及集成块设计

　　广西科技大学（筹）

　　课程设计说明书

　　课程名称 液压与气压传动

　　课题名称 液压站集成回路及集成块设计

　　系 别 职业技术教育学院

　　专业班级 机自-------班

　　学生姓名 ----------

　　学 号 20100220-------

　　指导教师 ----------

　　成绩评定

　　日 期 2012年6月18日—27日上午

　　目录

　　设计题目及主要内容........................................................................2

　　前言....................................................................................................2

　　液压站................................................................................................3

　　3.1液压站简介...................................................................................3

　　3.2液压站的结构设计.......................................................................3

　　3.3液压站总成结构设计中注意的问题................................... 4 四、集成块及中间块的设计方法.............................................................5

　　4.1通用集成块组的结构...................................................................5

　　4.2集成块的特点...............................................................................5

　　4.3集成块装置的设计步骤...............................................................6

　　4.4集成块设计注意事项...................................................................7

　　五、液压集成回路设计.............................................................................9

　　六、液压集成块及其设计........................................................................10

　　七、致谢词................................................................................................12

　　八、参考文献...........................................................................................13

　　设计题目及主要内容

　　题目：下图型号为JK25、三孔的保压回路

　　尺寸要求：130×120×92

　　前言

　　我们的课程设计题目是《液压站集成回路及集成块设计》，要想设计出一个好的作品，首先，我们应该了解液压传动与控制。液压传动与控制简称为液压技术，它是以液体为工作介质，利用液体的静压能实现信息、运动和动力的传递及工程控制的技术，其工作原理基于流体力学的帕斯卡原理（液体静压力传递原理），所以又称为容积式液体传动或静液传动。

　　液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动

　　性的液压油作为工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的

　　压力能，然后经过封闭管路及控制阀（压力阀、流量阀、和方向阀），送至执行器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载和实现工作机构的直线运动或回转运动。

　　液压站

　　3.1液压站简介

　　液压站是现代液压技术中应用最为广泛的结构形态，既是各类液压系统设计过程的归宿，又是保证主机完成其工艺目的和长期可靠工作的重要装置。正确合理的设计和使用液压站，对于提高液压系统乃至整个液压设备的工作品质和技术经济性能，具有重要意义

　　液压站有液压箱、液压泵装置及液压控制阀三大部分组成。液压油箱装有空气过滤器、过滤器、液面指示器和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、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连接体。而机床液压站的结构形式有分散式和集中式两种类型。

　　3.2液压站的结构设计

　　1 液压泵的安装方式

　　液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。

　　立式安装 将液压泵和与之相联的油管放在液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴度能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压油箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。

　　卧式安装 液压泵机管道都安装在液压油箱外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。

　　电动机与液压泵的联接方式

　　电动机与液压泵的连接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。

　　法兰式 液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘的电动机连接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构拆装很方便。

　　支架式 液压泵直接安装在支架的止口里，然后依靠支架的底面与底板相连，再与底座的电动机向联。这种结构对于保证同轴度比较困难。为了防止安装误差产生的振动，常用带有弹性的联轴器。

　　法兰式支架式 电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架连接，最后支架再安装在底板上。它的优点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。

　　为了避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常采用有弹性的联轴器。这种联轴器可以通用零件手册中的标准结构，也可自行设计。为增加电动机与液压泵的连接刚性，避免产生共振，可以把液压泵和电动机先安装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再安装到液压油箱上。

　　3.3液压站结构总成设计中应注意的问题.

　　1 结构布置

　　液压站上各个部件、元件的布置要均匀，便于装配、调试、使用与维护，适当注意外形整齐和美观；液压控制装置在液压油箱上的安放位置应便于压力阀、流量阀的调节，应便于电磁阀电磁铁的手动调整和装拆，应便于压力表与压力表开关的观察和调整。管路布局要符合相应的规定和要求，等等。

　　2 其他

　　在液压站结构总成设计中还应特别注意污染控制、泄漏控制、液压冲击控制、振动与噪声控制。

　　集成块及中间块的设计方法

　　4.1 通用集成块组的结构

　　集成块组，是按通用的液压典型回路设计成的通用组件。它由集成块、底块和顶盖用四只长螺栓垂直固紧而成。

　　液压元件一般安装在集成块的前面、后面和右侧面、左侧面不安放元件，留着连接油管，以便向执行元件供油。为了操纵调整方便，通常把需要经常调节的元件，如调速阀、溢流阀、减压阀等，布置在右侧面和前面。

　　元件之间的联系借助于块体内部的油道孔、每块的上下两面为叠积结合面，布有公用的压力油孔P、回油孔O、泄漏油孔L和连接螺栓孔。

　　4.2 集成块的特点

　　从集成块的组成原理图可以看出，集成块由板式元件与通道体组成，元件可以根据设计要求任意选择，因此，集成块连接装置广泛地应用在机床及组合机床自动线中，其工作压力为0.3×106～3.5×107Pa，流量一般在30～60l/min，集成块与其它的连接方式相比有以下特点：

　　可以采用现有的板式标准元件，很方便地组成各种功能的单元集成回路，且回路的更换很方便，只须更换或增、减单元回路就能实现，因而有极大的灵活性。

　　由于是在小块体上加工各种孔道，故制造简单，工艺孔大为减少，便于检查和及时发现毛病。如果加工中出了问题，仅报废其中一小块通道体，而不是整个系统报废。

　　系统中的管道和管接头可以减少到最少程度，使系统的泄漏大为减少，提高了系统的稳定性，并且结构紧凑，占地面积小，装配与维修方便。

　　由于装在通道体侧面的各液压元件间距离很近，油道孔短，而且通油孔径还可选择大一些，因而系统中管路压力损失小，系统发热量也小。

　　有利于实现液压装置的标准化、通用化、系列化，能组织成批生产。由于组成装置的灵活性大，故设计和制造周期大为缩短，生产成本低，为在机床广泛应用液压技术提供了方便。

　　4.3 集成块装置的设计步骤

　　4.3.1绘制集成块单元回路图。

　　本回路需将三位四通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀、压力继电器、储能器、先导式溢流阀和单向阀安装于集成块上，由于元件数目多，不易布局，故采用两块中间块，图纸所画为上部中间块。

　　上部中间块安装阀体有三位四通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀和单向阀，其中两个电磁阀均为电磁式。

　　4.3.2布置液压元件，由于换向阀均为电磁式，故将三位四通电磁换向阀安装于前侧面，两位两通电磁换向阀安装于后侧面，手动单向阀安装于右侧面。

　　4.3.3绘制集成块加工图。本图纸采用比例为1：1,绘图时按照机械制图标准绘制。

　　（a）为更好反映零件，本图纸绘制了集成块四个侧面、顶面、和M向视图。

　　(b)根据各层孔道布局绘出A-A、B-B、C-C三层层剖视图，分别由三位四通的B油口、P和T油口及A油口处剖。

　　（c）为加工方便，可将各孔编号列表，并注明通径、孔深和与之连通的孔号。图如下

　　表一

　　4.4 集成块设计注意事项

　　（1）公用油道孔的选定。集成块上有公用的压力油孔P，回油孔O及泄漏油孔L。集成块通道体有二孔式、三孔式、四孔式、五孔式等多种设计方案。（本次设计只采用三孔式）

　　（a）本次设计为JK25系列集成块，采用了P、O以及L三个公用油孔，其中L为泄油孔，这种结构的特点是，固定连接螺栓呈四方形或六角形，底座上的这四个螺栓孔是相互钻通的，其加工工艺好，结构简单。螺栓孔，一般孔为Φ14，螺栓为M12的，以保证通油面积大于0.4cm2.

　　（b）三孔式通道体有P、O、和L公用油孔各一个。JK,它具有结构简单，公用通道孔数少的优点，但是由于泄漏油孔L要与各元件的泄漏油孔相通，因而各元件泄漏油孔与L孔的连通孔道较长，而这些孔道的直径都较小，一般为Φ5～Φ6，加工比较困难，且工艺孔较多。

　　（2）油孔直径的确定。按公式：

　　D=4.6×√q/v (mm)

　　Q—流经油孔的流量（l/min）

　　V—孔道中的允许流速（m/s）

　　公用泄漏油孔L的孔径一般按经验确定，当Q=25l/min时，取Φ6；当Q=60l/min时，取Φ10直接与阀相通的孔，块体上的孔径应近似等于阀的油孔直径。不直接与阀相通的工艺孔，应用螺塞或短圆柱堵死，或直接焊堵。与油管接头相连接的油孔，其孔径与相应的阀口直径相同，但孔口必须按管接头螺纹底孔尺寸钻孔并攻丝，（本设计方案中均用螺塞堵死）

　　（3）元件在通道体上的初步布局

　　（a）中间块

　　通常是按单元回路的通路要求在集成块上钻孔构成通油孔道，在集成块的三个侧面安装所需的板式控制元件，左侧面安装通往执行元件的管接头。电磁换向阀应安装在集成块前、后侧面上。电磁铁伸出部分也要避免与侧面的阀相碰。右侧面或前面安放需经常调节的控制阀如（调速阀、节流阀、溢流阀、减压阀、顺序阀等）。要尽量减少钻孔的数量，集成块中的油孔分为公用油孔和阀孔相通的油孔两类。在布置元件垂直位置应使与各元件相通的油孔尽量安排在同一水平面内，并在油孔直径范围内，以减少中间接通孔的数量，对于不相通的孔应注意保持一定的壁厚，孔钻好后应进行耐压试验以免工作时击穿，并注意尽量减少水平层次。同理，在布置元件水平位置时，应将与公用孔相通的油孔排列在公用孔的直径范围内。有时减少过多的拐弯而钻了一些工艺孔。当有多级压力回路时，可增设一公用油孔P1。由于集成块内部的油孔是立体的，为了将油路表示清楚，一般需画出三层横剖面图，电磁阀的P、O孔为一层，A、B孔为一层，而与电磁阀油孔不相通的其它阀的通油孔则为第三层。对无法剖到的油孔，可在某层上用虚线表示。

　　（b）底板

　　底板的作用，一是将集成块组件固定在油箱板上，二是将P孔、O孔和螺钉孔、合用的L孔从底板上引出，用管接头连接到相应的泵源或通入油箱。因此底板上的垂直压油孔P为盲孔，通过横孔将压油孔P在底板后侧面引出，由管接头与泵源相联，回油孔O与泄漏油孔L可直接通油箱，泵源出口经某些液压元件后才进入主压油路时 ，加泵源的P压油孔由底板前侧面的液压元件的输入孔，由输出孔与集成块上的公用孔P或P1相通。

　　（c）顶盖

　　顶盖的作用是封闭主油路，连接集成块组，并在右侧面安装压力表开关以便测压，当测压点较多时，为了减少集成块中的测压油孔，除主油路P或P1直接在顶盖上钻孔与压力表开关测压点接头相连外，其他测压点应尽量放在顶盖上。

　　（d）过渡板

　　当集成块上安装四个液压元件时，为避免阀的安装螺孔与集成块的安装螺孔相碰，可采用过渡板，将相邻两阀的油路与过渡板的进油口P1、出油口P2，泄漏孔L预先在过渡板上钻通，然后把过渡板安装在集成块的前后侧面上。

　　而本次设计分为两块中间块，尺寸为130×120×92，经验证无需用过渡板。

　　五、 液压集成回路设计

　　把液压回路划分为若干单元回路，每个单元回路一般由三个液压元件组成，采用通用的压力油路P和回油路T，这样的单元回路称液压单元集成回路。设计液压单元集成回路时，优先选用通用液压单元集成加路，以减少集成块设计工作量，提高通用性。

　　把各液压单元集成加路连接起来，组成液压集成回路。一个完整的液压集成回路由底板、供油回路、压力控制回路、方向控制回路、顶盖及测压回路等单元液压集成回路组成。液压集成回路设计完后，要和液压回路进行比较，分析工作原理是否相同，否则说明液压集成回路出了差错。

　　六、 液压集成块及其设计

　　液压集成块由底板、中间块Ⅰ、中间块Ⅱ、夹紧块和顶盖组成，由四个紧固螺栓M12把它们连接起来，再由四个螺钉将其紧固在液压轴箱上，液压泵通过油管与底板连接，组成液压站，液压元件分别固定在各集成块上，组成一个完速的液压系统。下面分别介绍其设计。

　　6.1底板及供油块设计

　　底板块及供油块，其作用是连接集成块组。液压泵供应的压力油P由底板引入各集成块，液压系统回油路T及泄油漏油路L经底板引入液压油箱冷却沉淀。本次图纸所采用的连接底板如下：图三为三位四通电磁换向阀连接底板，图四为两位两通电磁换向阀连接底板，图五为单向阀连接底板。

　　6.2顶盖及测压块设计

　　顶盖的主要用途是封闭主油路，安装压力表开关及压力表来观察液压泵及系统各部分工作压力的。设计顶盖时，要充分利用顶盖的有效空间，也可以把测压回路，卸荷回路以及定位夹紧回路等布置在顶盖上。

　　6.3中间块设计

　　集成块中的一块，集成块上布置了三个液压元件。采用GE系列液压阀。

　　若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可采用过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某则面要固定两个液压元件比较困难，如果采用过渡板则会使问题经较容易解决。使用过渡板时，注意过渡板不能与上下集成上的元件相碰，避免影响集成块的安装，过渡板在高度应比集成块小2mm。过渡板一般厚为35～40mm，在不影响其它部件工作条件下，其长度可稍大于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用镙钉与集成块连好，再将阀装在其上的方法安装。

　　集成块设计步聚为：

　　制做液压元件样板。方法与油路板一节相同

　　决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T，泄油孔L（有时不用）及四个安装孔。JK25系列参数详见表二。

　　直表二 表二

　　集成块上液压元件的布置。把制做好的液压元件样板放在集成块各视图上进行布局有的液压元件需要连接板，则样板应以连接为准。

　　电磁阀应布置在集成块的前、后面上，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其它部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔敢少为好。如Ⅰ号设计图纸所示，孔道相通的液压元件尽可能布置在同一水平面，或直径d的范围内，否则要钻垂直中间油孔，不通孔道之间的最小壁厚h必顺进行强度校核。

　　液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则应尽可能地布置在同一垂直或在直径d范围,否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连接的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道.

　　设计专用集成块时，要注意其高度应比装在其上的液压元件的最大横向尺寸2mm，以避免上下集成块上的液压元件相碰，影响集成块紧固。

　　集成块上液压元件布置程序。电磁换向阀布置在集成块的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免电磁换向阀的固下螺孔与阀口通道、集成块固定螺孔相通。液压元件泄油孔可考虑与回油孔合并。水平位置孔道可分三层进行布置。根椐水平位置布置的需要，液压元件可能上下左右移动一段距离.溢流阀的先导阀部分可伸出集成块外，有的元件如单向阀，可以横向布置。

　　6.4集成块零件图的绘制

　　集成块的六个面都是加工面，其中有三个是侧面要装液压元件，一个侧面引出管道。块内孔道纵横交错、层次多、需要多个视图和2～3个个剖切面图才能表达清楚。孔系的位置精度要求较高，因此尺寸小、公差及表面粗糙度均标注清楚，技术要求也要应予于说明。集成块的视图比较复杂，视图应尽可能少用虚线表达。

　　为了便于检查和装配集成块，应把单向集成回路图和集成块上的液压元件布置简图绘在旁边。而且应将各孔道编上号。列表说明各孔的尺寸、深度以及哪些孔想交等情况。

　　关于液压集成块，广州机床研究所已推出了GM系列模块，当系统没计好了之后可选用或着按其联系尺寸设计专用集成块。

　　致谢词

　　致谢：

　　为期两周的课程设计很快结束，首先，感谢丁老师的耐心辅导，是您每天不辞辛劳奔波于两所学校之间，辛苦的教育和辅导我们。而在您的努力下，我受益匪浅，使我知道搞设计关键在于静得下心，不要一开始就畏难而退，当然再设计之初要明白自己要设计什么，要对该设计有一个大体的了解，并总结此项设计的关键点在哪里，从而重点攻克，我相信经过这次设计将会给我未来的工作带来莫大的益处。同时，这次设计也让我看到了自己一些严重的问题，例如基础不扎实，在绘图时将一些制图基本知识已遗忘，造成绘图的困难，所以在以后我要不断地温故知新，不断的提高自己，从现在开始为毕业设计和工作做准备。

　　另外，对此次设计我提些自己的建议，我认为在设计之初老师可以将一些常见的问题总结一下，如连接底板范围内不可打工艺孔、测压孔只能开在安装阀的三个面等等。这样就避免了一些同学走很多的弯路，节省了时间去完善作品，同时也减少了老师的工作量。当然适当的犯错误也可以加深印象。

　　最后，我再次谢谢老师的教导。老师！您辛苦了！！

　　参考文献

　　《液压与气压传动》、《液压集成回路设计指导资料》、《画法几何及机械制图》、《机械原理》、《液压传动系统及设计》、《液压阀选择手册》、《机械加工切削手册》、《互换性与测量》、《机械工程材料》