油田管材矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

油田管材矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),油田管材矯直機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),油田,管材,矯直機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 油田管材矯直機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)液壓系統(tǒng)為輥?zhàn)映C直機(jī)液壓系統(tǒng)，在油田管材生產(chǎn)中極易產(chǎn)生彎曲變形和扭曲變形的現(xiàn)象，由這個(gè)系統(tǒng)提供動力的矯直機(jī)的主要功能是修復(fù)變形的管材，以達(dá)到節(jié)省材料、降低成本的目的。關(guān)鍵詞：矯直機(jī)；液壓系統(tǒng)；輥?zhàn)?；閥 THE DESIGN of HYDRAULIC PRESSURE SYSTEM FOR THE OIL FIELD PIPE FLATTENING MACHINEAbstract: This flattening machine is a roller flattening machine，it is very easy to get curve in the produce of oil field pipe，the main function of this flattening machine which is provided energy by the hydraulic system is to repair these curved oil field pipe. The major purpose is to save the raw materials and depose the cost.Key words: flattening machine；hydraulic system；roller；valve 1前言1.1矯直機(jī)國外現(xiàn)狀 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和國內(nèi)外資料調(diào)研，國外發(fā)達(dá)國家專門有矯直機(jī)制造公司和研究機(jī)構(gòu)。進(jìn)十年來許多國家發(fā)展了手動伺服控制精密液壓矯直機(jī)。 日本東和精機(jī)株式會社生產(chǎn)的ASP系列智能型矯直機(jī)克服了經(jīng)驗(yàn)矯直的種種弊端，該機(jī)能自動檢測工件在三維方向上的撓度，以計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，選出矯直點(diǎn)控制滑塊的行程值及其矯直撓度值。 日本國際計(jì)測器株式會社與長春試驗(yàn)研究所合作生產(chǎn)了ASC系列矯直機(jī)。該機(jī)有自動、半自動、兩種模型，采用日本技術(shù)及其關(guān)鍵的零部件，由長春試驗(yàn)研究所生產(chǎn)主機(jī)裝配。該矯直機(jī)有智能化的分析測量系統(tǒng)、可程控的電機(jī)、電器、機(jī)械、液壓、空壓等控制技術(shù)。ASC系列矯直機(jī)靈活的人機(jī)界面、向用戶開放的技術(shù)條件為提高整機(jī)的工作效率創(chuàng)造了極大的方便1。 德國DUNKES公司生產(chǎn)矯直機(jī)的矯直力圍從1002000KN共11個(gè)規(guī)格的手動伺服單柱精密液壓矯直機(jī)。 德國的MAE公司發(fā)展了ADS2.5RH型25KN和ADSF63RH型630KN閉式全自動液壓矯直機(jī)。該系統(tǒng)帶有與材料性能有關(guān)的自動優(yōu)化工藝軟件，并以可編程的微處理器控制矯直和測試順序。其功能有：最大8個(gè)感覺位置的測量、處理和記憶系統(tǒng)；數(shù)字鍵盤的屏幕顯示終端并有人機(jī)對話系統(tǒng)；以清楚的文字修正錯(cuò)誤信息和相應(yīng)的程序，能確定最終矯直階段的順序；大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的修正和求值；還有與主計(jì)算機(jī)連接的接口。適用于矯直中、大批量生產(chǎn)的對稱平衡件，或自動生產(chǎn)線中的矯直工序2。 MULLER WEINGARTEN公司生產(chǎn)了用于矯直軸類零件的全自動液壓矯直機(jī)PRE系列。該系列矯直機(jī)為閉式，組合結(jié)構(gòu)床身，由電子系統(tǒng)控制工件的回轉(zhuǎn)和夾緊，可編程控制器可進(jìn)行編程記憶和主要故障防護(hù)、數(shù)據(jù)存儲及對矯直過程控制等。還有一些生產(chǎn)矯直機(jī)知名度較高的企業(yè)，他們的矯直機(jī)都有較高的水平，集中表現(xiàn)在智能化、自動化、測量精度高、生產(chǎn)節(jié)拍快等。1.2 矯直機(jī)國內(nèi)現(xiàn)狀國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的是Y41系列單柱矯直壓裝機(jī)，該產(chǎn)品自動化程度低，屬于憑經(jīng)驗(yàn)矯直，矯直精度低。 近年來，國內(nèi)的矯直設(shè)備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢如下：（1）系列完整、品種規(guī)格完全。（2）精度高，檢測、顯示手段完善，矯直工件質(zhì)量好。（3）附件齊全、矯直工藝范圍擴(kuò)大。（4）向數(shù)控化、柔性化、自動化方向發(fā)展。 合肥工業(yè)大學(xué)與合肥壓力機(jī)械廠合作，研究成功最大矯直力為100KN的精密矯直液壓機(jī)。該機(jī)采用移動式手動液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫?cái)?shù)字顯示和預(yù)置功能，并具有多種報(bào)警。該機(jī)的研制成功，提高了我國型材精密矯直工藝裝備的水平。對軸類零件，棒類零件等進(jìn)行精密矯直，可提高工件精度和生產(chǎn)效率。手動伺服控制精密矯直液壓機(jī)帶有適應(yīng)各種軸類零件的附件，調(diào)整操作方便，矯直精度高，國外發(fā)達(dá)國家已普及應(yīng)用。我國液壓機(jī)行業(yè)在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，應(yīng)積極開發(fā)技術(shù)附加值高的精密矯直液壓機(jī)系列及成套附件，完善檢測裝置，這樣對以國產(chǎn)品替代自產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場競爭力等都具有廣闊的前景。 在型材轎直方面，國外學(xué)者將重點(diǎn)放在了鋼軌的研究上面，代表性的是澳大利亞的Schleinzer.G的“鋼軌輥式矯直殘余應(yīng)力的研究”。這篇論文通過建立彈塑性模型，從理論上研究了鋼軌矯直過程，并通過建立三維有限元模型，全面仿真了矯直時(shí)鋼軌內(nèi)的殘余應(yīng)力變化。通過結(jié)合試驗(yàn)和已有文獻(xiàn)，徹底分析了鋼軌內(nèi)應(yīng)力的分布及對鋼軌性能的影響。比較全面的還有美國的Varney的“輥式矯直機(jī)理”。2 矯直機(jī)的設(shè)計(jì)2.1 矯直機(jī)的介紹現(xiàn)行矯直方式可分為兩大類：A輥式矯直；B三點(diǎn)彎曲式矯直。輥式矯直機(jī)比較普遍，本文主要研究前一種可逆輥式矯直理論及其所用的液壓系統(tǒng)設(shè)備。本次設(shè)計(jì)的矯直機(jī)為可逆輥式矯直機(jī)。其示意圖如下圖1所示。圖1 輥式矯直機(jī)Fig1 Roll flattening machine機(jī)架上方安裝有三個(gè)液壓缸驅(qū)動的上矯直輥，在底座的工作臺上對應(yīng)安裝兩個(gè)與主機(jī)軸線成一定角度的下矯直輥。輥?zhàn)拥哪妇€呈雙曲線。在工作臺的兩端還有兩個(gè)沖頭，分別有兩個(gè)沖頭液壓缸驅(qū)動。進(jìn)出料裝置是將矯直后的管材送到物料架中。它們均采用電動機(jī)驅(qū)動的滾道輸送管材。2.2 設(shè)計(jì)要求 （1）完成動作：直線運(yùn)動，液壓缸的壓下和上升。（2）運(yùn)動速度要求：沖頭缸缸和矯直缸對運(yùn)動速度并不像精密機(jī)床那樣要求嚴(yán)格，可以說基本上沒有什么要求，只要能完成動作即可，但要求動作穩(wěn)定。（3）操作控制方式：沖頭缸和矯直缸的壓下和上升，均由各自的電磁換向閥控制。2.3 方案制定根據(jù)以上的設(shè)計(jì)要求，初步制定液壓系統(tǒng)的主要部分實(shí)現(xiàn)方案。（1）調(diào)速方式執(zhí)行元件是由機(jī)械部分給定的油缸，對速度的精度要求不高，故本系統(tǒng)采用單向節(jié)流閥的回油調(diào)速回路。（2）液壓系統(tǒng)及其工作原理系統(tǒng)的油源為變量液壓泵1，液壓執(zhí)行器為上輥缸13（三個(gè)），沖頭缸（兩個(gè)）和兩個(gè)雙向定量液壓馬達(dá)4（兩個(gè)）。系統(tǒng)的控制主要采用了疊加式液壓閥5-9,14-16，各液壓缸的升降由電磁換向閥10、12和17-19控制，速度通過疊加式單向節(jié)流閥8、9、14-16調(diào)節(jié)；系統(tǒng)最高工作壓力由疊加式電磁溢流閥7設(shè)定，兩沖頭缸3的工作壓力分別由疊加式減壓閥5和6控制，在液壓馬達(dá)回路上，設(shè)有分流集流閥25，以保證二液壓馬達(dá)通過擺線針輪行星減速器帶動下輥同步旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)的換向則由閥11控制。通過調(diào)節(jié)變量葉片泵上的壓力調(diào)節(jié)器，葉片泵的輸出流量變化，各執(zhí)行器速度相應(yīng)變化。電接觸式溫度計(jì)20、加熱器21、冷卻器23等溫控裝置分別用于系統(tǒng)的溫度檢測、加熱和冷卻；22為空氣過濾器，24為回油過濾器。整個(gè)液壓站安裝在機(jī)器的底座上。（3）技術(shù)特點(diǎn)該管材矯直機(jī)工藝先進(jìn)、性能穩(wěn)定、效率高，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。液壓系統(tǒng)為變量泵供油的回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)能量的合理使用和散熱。二液壓馬達(dá)采用分流集流閥實(shí)現(xiàn)同步控制。系統(tǒng)采用疊加閥式集成，液壓站結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，調(diào)整方便。該系統(tǒng)可推廣至其他型材的矯直機(jī)中。3 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)已知在三個(gè)輥輪液壓缸做整體矯直工作時(shí)最大負(fù)載F=106KN，兩個(gè)沖頭液壓缸做局部矯直工作時(shí)最大負(fù)載F=96KN，上三輥輪下壓速度v=40mm/s，沖頭速度v=20mm/s。3.1 初選系統(tǒng)壓力壓力和流量是液壓系統(tǒng)最主要的兩個(gè)參數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來計(jì)算和選擇液壓元件、輔件和原動機(jī)的規(guī)格型號。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸主要尺寸的排量即可確定。系統(tǒng)壓力選定的是否合理，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的合理程度。在液壓系統(tǒng)功率一定情況下，若系統(tǒng)壓力選得過低，則液壓元、輔件的尺寸和重量就增加，系統(tǒng)造價(jià)也相應(yīng)增加；若系統(tǒng)壓力選得較高，則液壓設(shè)備的重量、尺寸和造價(jià)會相應(yīng)降低。然而，若系統(tǒng)壓力選用過高，由于對制造液壓元、輔件的材質(zhì)、密封、制造精度等要求的提高，反而會增大或增加液壓設(shè)備的尺寸、重量忽然造價(jià)，其系數(shù)效率和使用壽命也會相應(yīng)下降，因此不能一味追求高壓。參照液壓傳動系統(tǒng)中常用系統(tǒng)壓力表9-3初選壓力為12MPa。因?yàn)榛芈飞嫌携B加式單向節(jié)流閥，所以選取回油腔壓力（背壓）P2，由表1取0.5 MPa。表1 背壓經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 1 Experience data of Back pressure回路特點(diǎn) 背壓 (MPa) 回路特點(diǎn) 背壓(MPa) 回油路上設(shè)有節(jié)流閥 0.20.5 采用補(bǔ)油泵的閉式回路 11.5 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥 0.51.5桿徑比d/D一般按下述原則選?。寒?dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般取d/D=0.30.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，為保證壓桿的穩(wěn)定性， 一般取d/D=0.50.7 3。本次設(shè)計(jì)取d/D=0.7。3.2 計(jì)算液壓缸尺寸液壓缸示意圖如圖2所示圖2 液壓缸Fig2 Hydraulic cylinder由公式 （1）其中為無桿腔壓力，為有桿腔壓力為無桿腔的有效面積， = （2）液壓缸有腔桿的有效面積，= （3） 液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90.97，在此取=0.95由原始數(shù)據(jù)：沖頭液壓缸負(fù)載F=96KN，上輥液壓缸負(fù)載F=106KN。代入上式可得上輥液壓缸：= 計(jì)算得D=108.423mm圓整后取D為標(biāo)準(zhǔn)110 mm，可得d=0.7D=77mm 取d=80mm可得=94.985cm2 ， =46.54265cm2沖頭液壓缸：=計(jì)算得D=98.72mm圓整后取D為標(biāo)準(zhǔn)100mm，可得d=0.7D=70mm可得=78.5cm2 ， =38.465cm23.3 計(jì)算系統(tǒng)最大流量上輥液壓缸：=AV=94.985 =22.7964L/min （4） =3 =68.3892 L/min沖頭液壓缸：=AV=78.5=9.42 L/min=2 =18.82 L/min可知工作時(shí)系統(tǒng)最大流量qmax=87.2292+25.6=112.8292L/min4 液壓元件的選擇4.1 液壓泵選擇(1) 確定液壓泵工作壓力:液壓泵的最大工作壓力Pp=+ （5）式中 為執(zhí)行元件的最大工作壓力12 MPa為液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。初算時(shí)按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈泛唵巍⒘魉俨淮蟮娜?0.2-0.5MPa；管路復(fù)雜、流速較大的取=0.5-1.5MPa。據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 =1 MPa， 故Pp=13MPa(2) 確定液壓泵流量由原理圖可知，當(dāng)二流方坯同時(shí)出坯時(shí)，流量最大由 （6） K系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取1.1同時(shí)動作的液壓缸的總流量由于系統(tǒng)采用一個(gè)泵供油，故：=1.2112.8292=124.11212L/min(3) 選擇液壓泵的規(guī)格：按照系統(tǒng)擬訂的液壓泵的形式，根據(jù)其最大工作壓力和流量，參考產(chǎn)品樣本選擇液壓泵的規(guī)格。前面我們所算的泵的最大工作壓力僅是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力。系統(tǒng)工作過程中存在過渡過程中的動態(tài)壓力，其最大值往往比靜態(tài)壓力大的多。所以選取液壓泵的額定壓力時(shí)應(yīng)該比系統(tǒng)的最高壓力大20%60%，從而使液壓泵有一定的壓力儲備。高壓系統(tǒng)的壓力儲備應(yīng)該取小值，中、低壓系統(tǒng)的壓力儲備應(yīng)該取大值；最高壓出現(xiàn)時(shí)間較短，壓力儲備可取小些；反之，壓力儲備應(yīng)該取大些。液壓泵的流量應(yīng)該按所需的最大流量選取。故最大工作壓力為 =15.6 MPa；最大流量為 =161.35L/min根據(jù)計(jì)算的流量和壓力，選擇泵的規(guī)格V4-1254，最高工作壓力16MPa,最大流量181L/min4.2 液壓馬達(dá)的選擇根據(jù)最高工作壓力選定XM系列斜盤式軸向柱塞馬達(dá)4XM1-E80 排量80mL/r 額定壓力16MPa 額定轉(zhuǎn)速320r/min 額定轉(zhuǎn)矩180Nm 最大轉(zhuǎn)矩229Nm 額定功率5KW4.3 確定驅(qū)動液壓泵的功率和電機(jī)的選擇因?yàn)樵诠ぷ餮h(huán)中，液壓泵的壓力和流量比較恒定，即泵的壓力和流量隨時(shí)間的變化比較平穩(wěn)，則液壓泵的驅(qū)動功 （7）式中 液壓泵的最高工作壓力； 液壓泵的流量； 液壓泵的總效率。液壓泵的總效率即是液壓泵的容積效率與其機(jī)械效率之乘積。各類液壓泵的效率各不相同，一般葉片泵的總效率。在計(jì)算過程中取葉片泵的總效率0.85，故葉片泵的驅(qū)動功率故選擇電機(jī)型號：Y200L44，其額定功率為30KW。 4.4 控制閥的選擇選擇控制閥的依據(jù)是系統(tǒng)的最高壓力和通過閥的實(shí)際流量以及閥的操縱、安裝方式等，需要注意的問題是：（1）確定通過閥的實(shí)際流量。（2）控制閥的使用壓力、流量不要超過其額定值。否則，容易引起液壓卡緊和液動力，對閥的工作品質(zhì)造成不良影響。也不要使通過減壓閥、順序閥的流量遠(yuǎn)小于其額定流量，否則，容易產(chǎn)生振動和其它不穩(wěn)定現(xiàn)象。（3）注意單向閥開啟壓力的合理選用。一般來說，為了減小流動阻力損失，應(yīng)盡能使用低開啟壓力的單向閥。（4）注意電磁換向閥的應(yīng)用場合。（5）注意節(jié)流閥、調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量符合要求，其最小穩(wěn)定流量關(guān)系到執(zhí)行元件的最低工作速度是否能實(shí)現(xiàn)，故不可忽視。據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各元、輔件的實(shí)際流量，所選擇的閥格如表2所示4。表2 液壓元件表Table 2 Table of Hydraulic pressure element元件名稱 型號 額定流量（） 額定壓力（）單向閥 CPG-10-5 250 250疊加式減壓閥 DR10-30/Y 60 31.5 疊加式電磁溢流閥 ZDB6-40B/ 31.5 疊加式單向節(jié)流閥 MK20G1.2 3. 5-200 31.5三位四通電磁換向閥 34DK-H10B-T 40 31.5分流集流閥 3FJLK 10-50 215 管道選擇和計(jì)算5.1 管道種類的選擇液壓傳動系統(tǒng)常用的管道有鋼管、銅管、橡膠軟管、尼龍管等。選擇的主要依據(jù)是系統(tǒng)的工作壓力、工作環(huán)境和液壓裝置的總體布局等，視具體工作條件、參考液壓手冊加以確定。因鋼管的承壓能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，強(qiáng)度高，剛度好，故本次設(shè)計(jì)采用鋼管。5.2 管道內(nèi)徑的計(jì)算管道內(nèi)徑一般根據(jù)所通過的最大流量和允許流速，按下式計(jì)算 （8）式中 通過管道的最大流量；管道內(nèi)液流允許流速； 管道的內(nèi)徑； 吸油管道內(nèi)徑的計(jì)算： 取=1m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選5 壓油管道內(nèi)徑的計(jì)算 取=4m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選 回油管道的計(jì)算 取v=2m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選5.3 管道壁厚計(jì)算 （9）式中： 為金屬管道內(nèi)壁（m）d為管子內(nèi)徑(m)P為工作壓力(pa)允許壓力(pa)其中 = ：管道材料的抗拉強(qiáng)度 （MPa）n：安全系數(shù)； 因?yàn)镻0.971 MPa所以系統(tǒng)驗(yàn)算后符合要求8 系統(tǒng)效率和發(fā)熱計(jì)算8.1 系統(tǒng)效率計(jì)算由回路效率一般表達(dá)式： = （18） 式中：、；、為每個(gè)執(zhí)行元件的工作壓力和流量+為系統(tǒng)輸入給同時(shí)動作的執(zhí)行元件的功率、；、為每個(gè)液壓泵的工作壓力和流量+為同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的各液壓泵的輸出功率（1）按回路效率表達(dá)式計(jì)算回路效率，即 （2）計(jì)算系統(tǒng)總效率葉片泵的總效率、液壓缸的總效率，則按系統(tǒng)效率表達(dá)式計(jì)算系統(tǒng)效率，即 （19）8.2 系統(tǒng)的發(fā)熱計(jì)算液壓系統(tǒng)的壓力、容積和機(jī)械損失構(gòu)成總的能量損失，這些能量損失轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)油溫升高，由此產(chǎn)生一系列不良影響。為此，必須對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算，以便對系統(tǒng)溫升加以控制。計(jì)算系統(tǒng)的總發(fā)熱量，即 （20）式中： 為液壓泵的輸入功率 為液壓系統(tǒng)總效率所以=8.632KW當(dāng)只考慮油箱散熱時(shí)，其散熱量=KA （21）式中 A 為油箱散熱面積為系統(tǒng)溫升，單位為為系統(tǒng)的發(fā)熱量，單位為W為傳熱系數(shù)，單位通風(fēng)良好時(shí)K=常用機(jī)械的允許溫升為：一般工作機(jī)械工程機(jī)械數(shù)控機(jī)床7取 ； =35 因油箱容量設(shè)計(jì)為1800L設(shè)計(jì)長為1500mm寬為1200mm高為1200mm(油箱支架高200mm)故散熱面積A為（15001200）=1.8所以散熱量=KA=181.835=1134(w)由于大于 所以系統(tǒng)要冷卻裝置。在選擇冷卻器時(shí)應(yīng)首先要求冷卻器安全可靠、有足夠的散熱面積、壓力損失小、散熱效率高、體積小、重量輕等。然后根據(jù)使用場地、作業(yè)環(huán)境等情況選擇冷卻器類型。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況，選取冷卻器類型：BR0.2-209 其他輔助元件的選擇9.1 過濾器的選擇在液壓系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)內(nèi)的形成或系統(tǒng)外的侵入，液壓油中難免會存在這樣或那樣的污染物，這些污染物的顆粒不僅會加速液壓元件的磨損，而且會堵塞法件的小孔，卡住閥芯，劃傷密封件，使液壓閥失靈，系統(tǒng)產(chǎn)生故障。因此，必須對液壓油中的雜質(zhì)和污染物的顆粒進(jìn)行清理。選擇過濾器應(yīng)考慮如下幾個(gè)方面： 根據(jù)使用目的選擇過濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過濾器的安裝形式。 過濾器應(yīng)具有足夠的通油能力，并且壓力損失要小。 過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需的清潔要求，并且有足夠的強(qiáng)度。 過濾器的強(qiáng)度及壓力損失時(shí)選擇是重點(diǎn)考慮的因素，安裝過濾器后會對系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。 濾芯使用的濾材應(yīng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求。 濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護(hù)附件。 結(jié)構(gòu)盡量簡單、緊湊、安裝形式合理。 價(jià)格低廉。空氣過濾器的精度級別為普通過濾器，濾材形式為多層疊加式濾芯，能過濾掉10微米以上的顆粒。介于本次設(shè)計(jì)為達(dá)到價(jià)格合理，節(jié)約能源和提高效率的目的，所以這次決定采用EF4-50型號的空氣過濾器?；赜瓦^濾器的精度級別為普通過濾器，濾材形式為紙質(zhì)、纖維濾芯，能過濾掉5-10微米的顆粒。故采用YLH型箱上回油過濾器YLH-250，濾芯型號為H-X2509.2 加熱器的選擇液壓系統(tǒng)中的油溫，一般應(yīng)控制在30-50度范圍內(nèi)。最高不應(yīng)高于70度，最低不應(yīng)低于15度。油溫過高，將使油液迅速老化變質(zhì)，同時(shí)使油液的黏度降低，造成元件內(nèi)泄漏量增加，系統(tǒng)效率降低；油溫過低，使油液黏度過大，造成泵吸油困難。油溫過高或過低都會引發(fā)系統(tǒng)工作不正常，為保證油液能夠在正常的范圍內(nèi)工作，需對系統(tǒng)油液溫度進(jìn)行必要的控制，即采用加熱或冷卻方式。本次設(shè)計(jì)采用GYY型電加熱器GYY2-220/69.3 溫度計(jì)的選擇本次設(shè)計(jì)采用電接觸式溫度計(jì)WTZ-288，此溫度計(jì)還能在工作溫度達(dá)到和超過給定值時(shí)，自動發(fā)出電信號，也可作為溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的電路接觸開關(guān)。10 油路板的設(shè)計(jì)油路板零件圖是加工制造集成塊的主要依據(jù)，設(shè)計(jì)和繪制時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)如下：應(yīng)有足夠的視圖數(shù)目油路板的零件圖要有足夠的視圖數(shù)目，以完整的表達(dá)和反映油路板的內(nèi)外形狀及各種幾何尺寸。一般應(yīng)包括油路板的正面視圖及各鉆孔層的剖面圖。尺寸標(biāo)注應(yīng)齊全無誤在外形尺寸標(biāo)注齊全的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定出個(gè)液壓元件的基礎(chǔ)線坐標(biāo)，標(biāo)注出各孔相對于基礎(chǔ)線的尺寸。零件圖上各孔的直徑與深度應(yīng)標(biāo)注齊全。一般孔的位置公差和孔深誤差為自由公差，故可不標(biāo)注，有較高要求時(shí)，則應(yīng)標(biāo)明。合理確定集成塊材料與技術(shù)要求油路板材料，通常采用45鋼。鑄件不得有疏松、縮孔及裂紋等缺陷。安裝液壓元件的正面應(yīng)磨削加工，表面粗糙度可按所選用的液壓閥對安裝面進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)零件圖為三個(gè)電磁換向閥和三個(gè)疊加式單向節(jié)流閥組成油路板的零件圖。11 液壓系統(tǒng)的安裝、使用和維護(hù)11.1 液壓傳動系統(tǒng)得安裝與調(diào)試隨著液壓傳動技術(shù)的廣泛應(yīng)用，液壓裝置在整個(gè)機(jī)械設(shè)備中所占的比重越來越大，不僅對設(shè)計(jì)制造性能優(yōu)良的液壓設(shè)備提出了更高的要求，而且對液壓系統(tǒng)安裝于調(diào)試質(zhì)量的好壞也提出了更高的要求。液壓系統(tǒng)的安裝，一般可按下述程序進(jìn)行： 預(yù)安裝（試裝配）：彎管、組對油管和元件、整個(gè)管路定位； 第一次清洗（分配清洗）：酸洗回路、清洗油箱和各類元件等； 第一次安裝：連成清洗回路及系統(tǒng)； 第二次清洗（系統(tǒng)清洗）：用清洗油清洗管路； 第二次安裝：組成正式系統(tǒng)； 調(diào)整試驗(yàn)：加入實(shí)際工作油，進(jìn)行正式系統(tǒng)試驗(yàn)。下面將對液壓系統(tǒng)的安裝、清洗及調(diào)試的基本原則、要求和方法加以闡述。11.1.1 液壓系統(tǒng)的安裝液壓系統(tǒng)的安裝有預(yù)安裝、第一次安裝、第二次安裝3道程序，包括液壓管道、液壓元件（包括液壓閥類元件、液壓缸和液壓泵）及輔助元件的安裝等內(nèi)容。（1）液壓管道的安裝液壓管道是連接液壓泵、各種液壓閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸、液壓馬達(dá)等）的通道。管道的選擇是否合理，安裝是否正確，清洗是否干凈等，對液壓系統(tǒng)的工作性能影響很大。1）管道的檢查 為保證液壓管道具有足夠的耐壓強(qiáng)度，在輸送壓力油過程中能量損失小，安裝使用方便，要求管道必須內(nèi)壁光滑清潔、無砂、無銹蝕、無氧化皮。檢查管道時(shí)，若發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)外側(cè)已腐蝕或有明顯變色，管道被割口，壁內(nèi)有小孔，管道表面凹入深度達(dá)管道直徑的20%以上，管道傷口裂痕深度為管道壁厚的10%以上等情況勻不能使用。檢查長期存放的管道，若發(fā)現(xiàn)內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)用酸液徹底沖洗內(nèi)壁，清洗干凈，再檢查其耐用程度合格后，才能進(jìn)行安裝。檢查經(jīng)加工彎曲的管道時(shí)，應(yīng)注意管道的彎曲半徑不宜太小。彎曲曲率太大，將導(dǎo)致管道應(yīng)力集中的增加，降低管道的疲勞強(qiáng)度，同時(shí)也易出現(xiàn)鋸齒形皺紋。用填充物彎曲管道時(shí)，其最小彎曲半徑為：鋼管熱彎曲：R3D 鋼管冷彎曲：R6D管道彎曲處最大的橢圓度不應(yīng)超過15%；彎曲處外側(cè)壁厚的減薄不應(yīng)超過管道壁厚的20%；彎曲處內(nèi)側(cè)部分不允許有扭傷、壓壞或凹凸不平的皺紋，彎曲處內(nèi)外側(cè)部分都不允許有鋸齒形或形狀不規(guī)則的現(xiàn)象。扁平彎曲部分的最小外徑應(yīng)為原管外徑的70%以下。2）管道的安裝 吸油管的安裝及要求：a吸油管道要盡量短，彎曲少，以減少吸油管的阻力，避免吸油困難，生吸空現(xiàn)象。泵的吸程高度，各類泵的要求有所不同，但一般不得大于500毫米8。b吸油管連接應(yīng)嚴(yán)密，不得有泄漏，以免泵在工作時(shí)吸進(jìn)空氣，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲，甚至無法吸油。c吸油管上應(yīng)安裝過濾器，濾油精度通常為100200目，過濾器的通油能力至少相當(dāng)于泵的額定流量的兩倍，同時(shí)要考慮清洗時(shí)拆裝方便。 回油管的安裝及要求：a執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主回油路及溢流閥的回油管應(yīng)伸到油面以下，以防止油飛濺混入氣泡。b溢流閥的回油管不允許和泵的進(jìn)油口直接連通，可單獨(dú)接回油箱，也可與主回油管冷卻器相通，避免油溫上升過快。c具有外部泄漏的單向減壓閥的泄油口與回油管連通時(shí)不允許有背壓，否則應(yīng)單獨(dú)接回油箱，以免影響閥門的正常工作。d安裝水平面的油管應(yīng)有3/10005/1000的坡度。管路過長時(shí)，每500mm應(yīng)固定一個(gè)夾持油管的管夾。壓油管道的安裝及要求壓油管的安裝位置應(yīng)既靠近設(shè)備和基礎(chǔ)，同時(shí)又要便于支管的連接和檢修，為了防止壓力油管振動，應(yīng)將管道安裝在牢固的地方。在振動的地方要加阻尼來消振，或?qū)⒛緣K、硬橡膠的襯墊裝在管夾上，使鐵板不直接接觸管道。安裝壓力油管時(shí)，應(yīng)符合下列要求：a管線要盡量短，轉(zhuǎn)彎數(shù)少，過度平滑，盡量減少上下彎曲和接頭數(shù)量，并保證管道的伸縮變形。在有管接頭的地方，管道的長度應(yīng)能保證接頭的拆卸安裝方便。系統(tǒng)中主要管道或輔件能自由拆裝，而不影響其他元件。b在設(shè)備上安裝管道時(shí)，應(yīng)布置成平行或垂直方向，注意整齊，管道交叉要盡量少。c平行或交叉的管道之間應(yīng)有10mm以上的空隙，以防止干擾和振動。d在圓弧部分接合，必須在平直部分接合。法蘭盤要與管道中心線成直角。在有彎曲的管道上安裝法蘭時(shí)，只能安裝在長的直線部分。e管道的長度最高部分應(yīng)設(shè)有排氣裝置，以便啟動時(shí)排除管道中的氣體。（2）液壓元件的安裝9液壓元件的安裝方法和具體要求，在產(chǎn)品說明書中通常都有詳細(xì)的說明，安裝時(shí)必須加以注意?，F(xiàn)介紹液壓元件在安裝時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。液壓閥類元件的安裝及要求 液壓元件安裝前，對拆裝的液壓元件要先查驗(yàn)合格證書和審閱說明書，如果是手續(xù)完備的合格產(chǎn)品，又不是長期露天存放、內(nèi)部已經(jīng)銹蝕了的產(chǎn)品，不需要另做任何試驗(yàn)，也不建議重新清洗拆裝。調(diào)試時(shí)出了故障，要準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，不得已時(shí)才對元件重新拆裝，尤其對國外產(chǎn)品更不允許隨意拆裝，以免影響產(chǎn)品出廠時(shí)的精度。安裝閥類元件時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）安裝時(shí)應(yīng)注意各閥件進(jìn)油口和回油口的方位。2）安裝的位置無規(guī)定時(shí)，應(yīng)安裝在便于使用、維修的位置上。3）用法蘭安裝的閥件，螺釘應(yīng)均勻擰緊而不能擰得過緊，過緊有時(shí)也會造成密封不良。須擰緊，而原密封件或材料不能滿足密封要求時(shí)，應(yīng)更換密封件的材料。4）有時(shí)元件為了制造安裝方便，會開有相同作用的兩個(gè)孔，安裝后不用的要堵死。5）需要調(diào)整的閥類，通常按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，增加流量或壓力；反時(shí)相反。6）在安裝時(shí)，若有些閥件及連接件購置不到時(shí)，允許用通過流量超過其額定流量的40%的液壓閥件代用。液壓缸的安裝及要求液壓缸的安裝應(yīng)扎實(shí)可靠。配管連接不得有松弛現(xiàn)象，缸的安裝面與活塞的滑動面應(yīng)保持合格的平行度和垂直度。安裝液壓缸應(yīng)注意以下事項(xiàng)10：1) 液壓缸的軸線應(yīng)與負(fù)載作用力的中線同軸，以避免引起側(cè)向力，側(cè)向力容易使密封件磨損及活塞損壞。2) 安裝液壓缸體的密封壓蓋螺釘，其擰緊程度以保證活塞在全行程上移動靈活。螺釘擰的過緊會增加阻力，加速磨損；過松會引起泄漏。3) 在行程大和工作油溫高的場合，液壓缸一端必須保持浮動，防止熱膨脹的影響。4) 液壓缸安裝在機(jī)械設(shè)備導(dǎo)軌上時(shí)，必須注意缸下導(dǎo)軌的平行度和直線度，其允差均在0.1mm/全長。液壓泵的安裝及要求液壓泵布置在單獨(dú)的油箱上時(shí)，有兩種安裝方式：臥式和立式。立式安裝，管道和泵均在油箱內(nèi)部，便于收集漏油，外形整齊。臥式安裝，管道露在外面，安裝和維修比較方便。液壓泵一般不允許承受徑向負(fù)載，因此常用電動機(jī)直接通過彈性聯(lián)軸器傳動。安裝時(shí)要求電動機(jī)和液壓泵的軸應(yīng)有較高的同軸度，其偏差應(yīng)在0.1mm以下，其傾角不得大于18。安裝液壓泵還應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：1)液壓泵的進(jìn)口、出口和旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)該符合泵上標(biāo)明的要求，不得反接。2)安裝聯(lián)軸器時(shí)，不要用力敲打泵軸以免損傷泵轉(zhuǎn)子。輔助元件的安裝液壓系統(tǒng)的輔助元件包括：油管、管接頭、油箱、冷卻和密封裝置等。輔助元件在液壓系統(tǒng)中起輔助作用，但在安裝時(shí)絲毫不能忽視，否則也會影響液壓系統(tǒng)的正常工作。輔助元件的安裝注意以下幾點(diǎn)：1) 應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的位置進(jìn)行安裝并注意整齊和美觀。2) 安裝前應(yīng)該用煤油進(jìn)行清洗、檢查。在符合設(shè)計(jì)要求情況下，盡可能考慮使用、維修方便11.1.2 液壓系統(tǒng)的調(diào)試工程機(jī)械設(shè)備的安裝、精度檢驗(yàn)合格之后，必須進(jìn)行調(diào)整試車，使設(shè)備在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下能夠滿足生產(chǎn)工藝對設(shè)備提出的各項(xiàng)要求，并達(dá)到設(shè)備設(shè)計(jì)的最大生產(chǎn)力。液壓設(shè)備調(diào)試的主要內(nèi)容就是液壓系統(tǒng)的調(diào)試。液壓系統(tǒng)的調(diào)試應(yīng)按以下步驟進(jìn)行11：（1）外觀檢查1) 各個(gè)液壓元件的安裝及其管道連接是否正確可靠；各種閥的進(jìn)出油口是否搞錯(cuò)；液壓泵的入口、出口和旋轉(zhuǎn)方向與泵上標(biāo)明的是否符合等。2) 防止冷卻液、磨粒、灰塵及其其他雜質(zhì)落入油箱，各個(gè)液壓部件的防護(hù)裝置是否具備和完好可靠。3) 油箱中的油液及其液面高度十分符合要求。4) 系統(tǒng)中各個(gè)液壓部件、管道和管接頭位置是否便于安裝、調(diào)節(jié)、檢查和維修，檢查壓力表是否安裝在便于觀察的地方。外觀檢查發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)改正后才能進(jìn)行調(diào)整試車。（2）加油、潤滑按設(shè)計(jì)要求，用規(guī)定牌號的潤滑油或潤滑脂，對設(shè)備部件加油潤滑。用液壓油向油箱注油，并用手按指定轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動液壓泵，使泵內(nèi)充滿液壓油，避免液壓泵啟動時(shí)因缺少潤滑油燒傷或咬死。（3）空負(fù)試機(jī)空負(fù)試機(jī)是在不帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，全面檢查液壓系統(tǒng)的各液壓元件、各種輔助裝置和系統(tǒng)的各回路工作是否正常；工作循環(huán)或各種動作的自動換接是否符合要求。空載試車及調(diào)整的方法與步驟：1) 間歇啟動液壓泵，使整個(gè)滑動部分得到充分的潤滑。使液壓泵在卸荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查液壓泵的卸荷壓力是否在允許范圍內(nèi)；看運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無刺耳的噪音；油箱中的液面是否有過多的泡沫，液面高度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。2) 使系統(tǒng)在沒有負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，先令液壓缸活塞頂在缸蓋上或使運(yùn)動部件頂死在擋鐵上，或用其他方法使運(yùn)動逐漸停止，將溢流閥徐徐地調(diào)節(jié)到規(guī)定的壓力值，檢查溢流閥在調(diào)節(jié)過程中有無異常現(xiàn)象，其次讓液壓缸以最大行程多次往復(fù)運(yùn)動，打開系統(tǒng)的排氣閥排出積存的空氣；檢查安全防護(hù)裝置工作的正確性和可靠性。檢查各個(gè)元件及管道的外泄漏、內(nèi)泄漏是否在允許的范圍內(nèi)；空載運(yùn)轉(zhuǎn)一端時(shí)間后，檢查油箱的液面下降是否在規(guī)定高度范圍內(nèi)，由于液壓油進(jìn)入了管道和液壓缸中，使油箱液面下降，甚至?xí)刮凸苌系倪^濾網(wǎng)露出液面。3) 與電器配合檢查啟動和換向時(shí)運(yùn)動的平穩(wěn)性，不應(yīng)有爬行、跳動和沖擊現(xiàn)象。4) 液壓系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，檢查油液的溫升，其溫升應(yīng)在允許規(guī)定值之內(nèi)（一般工作油溫為3560度12）。（4）負(fù)載試機(jī)負(fù)載試機(jī)是使液壓系統(tǒng)按設(shè)計(jì)預(yù)定的負(fù)載下工作，檢查系統(tǒng)是否實(shí)現(xiàn)預(yù)定的工作要求，如工作常見的力、力矩或運(yùn)轉(zhuǎn)特性等；檢查噪音和振動是否在允許范圍內(nèi)；檢查工作部件運(yùn)動和換向的平穩(wěn)性，不應(yīng)該有爬行、跳動和沖擊現(xiàn)象；檢查功率損耗情況及連續(xù)工作一段時(shí)間的溫升情況。負(fù)載試機(jī)，一般是先在低于最大負(fù)載的一、二種情況下試車，如果一切正常，才進(jìn)行最大負(fù)載的試機(jī)，這樣可以避免出現(xiàn)設(shè)備損壞事故。11.2 液壓系統(tǒng)的清洗（1）液壓系統(tǒng)的清洗液壓系統(tǒng)的清洗有第一次清洗和第二次清洗兩道程序。第一次清洗分解清洗 液壓系統(tǒng)的第一次清洗是在預(yù)安裝后，將管路全部拆下解體進(jìn)行的。第一次清洗主要是酸洗管路和清洗油箱及各類元件。管路酸洗的方法為：1) 脫脂清洗。去掉油箱上的毛刺，用氫氧化鈉、碳酸鈉等（脫脂）去油后，用溫水清洗。2) 酸洗。在體積分?jǐn)?shù)為20%30%的稀鹽酸或10%20%稀硫酸溶液中浸漬和清洗3040min后，再用溫水清洗。清洗管子須經(jīng)振動或敲打，以促使氧化皮脫落。3) 中和。在體積分?jǐn)?shù)為10%的荷性鈉（蘇打）溶液中浸漬和清洗15min后，再用溫水或蒸汽清洗13。4) 防銹處理。在清潔干燥的空氣中干燥后，涂以防銹油。當(dāng)確定清洗合格后，即可進(jìn)行第一次安裝。第二次清洗系統(tǒng)沖洗液壓系統(tǒng)的第二次清洗是在第一次安裝連成清洗回路后進(jìn)行的系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)清洗。第二次清洗的目的是把第一次安裝后殘存的污物，如密封碎塊、不同品質(zhì)的洗油和防銹油以及鑄件內(nèi)部沖洗掉的砂粒、金屬磨合下來的粉末等洗滌干凈，而后再進(jìn)行第二次安裝組成正式系統(tǒng)，以保證順利進(jìn)行正式的調(diào)整和投入正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。首先將回路恢復(fù)到正式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)，并注入實(shí)際工作時(shí)所需要的油液，在實(shí)際使用狀態(tài)下，空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使油液在系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)。第二次清洗時(shí)間將為13小時(shí)。（2）液壓系統(tǒng)的試壓液壓系統(tǒng)試壓的主要目的是檢查系統(tǒng)、回路的漏油和耐壓程度。這對保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常重要。液壓系統(tǒng)的試壓一般采取分級實(shí)驗(yàn)，每升一級，檢查一次，逐步升到規(guī)定的實(shí)驗(yàn)壓力。這樣可以避免發(fā)生事故。系統(tǒng)試壓時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)14：1）試壓時(shí)，系統(tǒng)的安全閥應(yīng)該調(diào)到所選定的實(shí)驗(yàn)壓力值。2）當(dāng)送油時(shí)，應(yīng)該將系統(tǒng)的放氣閥打開，等其空氣排除干凈后，方可關(guān)閉。同時(shí)將節(jié)流閥打開。3）系統(tǒng)中出現(xiàn)不正常聲音時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)。為保證安全，應(yīng)查出原因并排除后，再進(jìn)行試驗(yàn)。4）試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該切實(shí)注意安全措施。11.3 液壓傳動系統(tǒng)的使用與維護(hù)一般來說，液壓傳動系統(tǒng)的工作是可靠的，但是如果使用和維護(hù)不當(dāng)，也會出現(xiàn)各種故障，以至影響生產(chǎn)。因此，正確地使用和維護(hù)液壓系統(tǒng)是延長其使用壽命，保證工作穩(wěn)定、靈敏、可靠的重要因素。11.3.1 液壓系統(tǒng)的日常檢查和定期檢查液壓設(shè)備通常采用“日常檢查15”和“定期檢查”的方法，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。 表3 日常檢查項(xiàng)目和內(nèi)容Table 3 Content of daily check檢查時(shí)間 項(xiàng)目 內(nèi)容 啟動前檢查 液位 是否正常，如液面過低，必須及時(shí)加標(biāo)注 行程開關(guān)和限位塊 是否緊固 手動、自動循環(huán) 是否正常啟動前檢查 電磁閥 是否處于初始位置 壓力 是否穩(wěn)定在正常范圍、是否波動劇烈噪聲、振動 有無異常聲響油溫 應(yīng)在35 55 范圍內(nèi)，最大60 漏油 漏油電壓 電壓表4 定期檢查項(xiàng)目和內(nèi)容Table4 Content of regularly check定檢項(xiàng)目