Q11Y型閘式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4張CAD圖

Q11Y型閘式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4張CAD圖,Q11Y,型閘式剪,板機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD Q11Y 型閘式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 近年來，隨著我國航空、高鐵、汽車等重要制造行業(yè)需求量的大幅增長，剪板機(jī)起著舉足輕重的作用的同時(shí)也取得了快速發(fā)展。液壓剪板機(jī)在工業(yè)加工領(lǐng)域有著重要地位，通過分析現(xiàn)狀和實(shí)地考察，從機(jī)械剪板機(jī)與液壓剪板機(jī)中選擇較先進(jìn)的液壓閘式剪板機(jī)為研究對(duì)象。在設(shè)計(jì)中通過各種剪板機(jī)的性能、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比體現(xiàn)它的優(yōu)點(diǎn)，完成原理圖、裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)，剪切力計(jì)算、剛度校核等，最終設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的剪板機(jī)。 關(guān)鍵詞：液壓閘式；剪板機(jī)；刀架；擋料板 V ABSTRACT Recently,aviation,high speed rail and automobile manufacture has entered a golden age of rapid development. Hydraulic shearing machine play a vital role in the process,meanwhile,it also develop rapidly. There is no doubt that hydraulic shearing machine’s important position in the industry. By the analysis of present situation and on-the-spot investigation,from the mechanical shearing machine and hydraulic shearing machine,choose the latter which is much more advanced as a studying object. Compared with different model of shearing machine,hydraulic shearing machine reflect the advantage in performance,practicality,functionality and efficiency. It is either essential to comprehend the principle,design the shearing machine blueprint and fulfill the calculation of shear force & rigidity check. Eventually,an economic and efficiency hydraulic shearing machine will be designed. Key words: hydraulic brake type; shearing machine; tool post; baffle plate 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 ....................................... 1 1.1 課題選擇的背景和緣由 1 1.1.1 我國液壓剪板機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.1.2 國外液壓剪板機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2 1.2 剪板機(jī)常見種類歸納與分析 3 1.2.1 平行刃剪板機(jī) 3 1.2.2 斜刃剪板機(jī) 4 1.2.3 圓盤式剪板機(jī) 5 1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義 5 第 2 章 方案研究 6 2.1 對(duì)剪板機(jī)參數(shù)的研究 6 2.2 液壓傳動(dòng)方案 9 第 3 章 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 13 3.1 剪板機(jī)基本參數(shù)計(jì)算 13 3.1.1 計(jì)算剪切力 13 3.1.2 各液壓缸的載向力計(jì)算 14 3.1.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 15 第 4 章 動(dòng)力元件的分析與計(jì)算 18 4.1 液壓泵的計(jì)算與選型 18 4.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力 PP 18 4.1.2 確定液壓泵的流量 QVMAX 18 4.1.3 選擇液壓泵規(guī)格 19 4.2 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 19 4.2.1 電動(dòng)機(jī)選型分析 19 4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 20 第 5 章 管路與油箱的計(jì)算與選擇 22 5.1 管道的選擇 22 5.2 油箱的設(shè)計(jì) 24 5.2.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 24 5.2.2 油箱容積計(jì)算 25 第 6 章 液壓執(zhí)行元件的選型 28 6.1 過濾器的計(jì)算與選型 28 6.2 蓄能器的計(jì)算與選型 31 6.2.1 蓄能器原理 31 6.2.2 蓄能器分類 31 6.2.3 蓄能器用途 33 6.2.4 蓄能器分類與功用 34 6.2.5 蓄能器使用維修 34 6.3 閥的計(jì)算與選型 38 6.4 液壓輔件的設(shè)計(jì) 39 6.4.1 集成塊 39 6.4.2 空氣濾清器 39 6.4.3 液位計(jì)的選擇 40 6.4.4 管接頭的選擇 40 第 7 章液壓油的選擇 41 7.1 液壓油的選擇 41 7.2 液壓油的要求 41 7.3 選擇液壓油的依據(jù) 41 總 結(jié) 43 致 謝 44 參考文獻(xiàn) 45 第一章 緒論 1.1 課題選擇的背景和緣由 隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，剪板機(jī)床的發(fā)展越來越成為機(jī)械制造行業(yè)的中流砥柱，剪板機(jī)廣泛適用于航空、汽車、農(nóng)機(jī)、電機(jī)、電器、儀器儀表、醫(yī)療器械、家電、五金等行業(yè)，是高效率、高精度的板料直線剪切通用設(shè)備。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展， 機(jī)械剪板機(jī)逐步被液壓剪板機(jī)所取代。對(duì)液壓系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析研究，改進(jìn)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)提升剪板機(jī)性能、提高生產(chǎn)效率起著十分重要的作用。目前液壓傳動(dòng)的剪板機(jī)在國外已經(jīng)得到普遍推廣，基于液壓剪板機(jī)的眾多優(yōu)點(diǎn)，液壓剪板機(jī)在不久的將來會(huì)被普遍使用，因此對(duì)液壓剪板機(jī)研究、改進(jìn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)是完全有必要的。 1.1.1 我國液壓剪板機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來我國液壓剪板機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，一些中小企業(yè)如雨后春筍崛地而起， 但行業(yè)發(fā)展依然問題很多，由于我國液壓剪板機(jī)行業(yè)長期進(jìn)行價(jià)格戰(zhàn)，致使國內(nèi)剪板機(jī)水平一直處于世界中低位水平。我們液壓剪板機(jī)廠家應(yīng)認(rèn)識(shí)到問題的嚴(yán)重性，改變發(fā)展方式。 中小型液壓剪板機(jī)企業(yè)在這一過程中增速比較多，所占比重比較大。而大型液壓剪板機(jī)企業(yè)較少，國內(nèi)液壓剪板機(jī)行業(yè)品牌性不強(qiáng)，市場競爭力較差。從行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，液壓剪板機(jī)行業(yè)本身也面臨著淘汰落后產(chǎn)能的風(fēng)險(xiǎn)。液壓剪板機(jī)行業(yè)由于產(chǎn)能與市場供需矛盾的原因，價(jià)格競爭激烈，價(jià)格大戰(zhàn)是液壓剪板機(jī)廠家陷入了非常困難的境地，產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益低下，企業(yè)的盈利水平持續(xù)下降。由于國內(nèi)外市場對(duì)液壓剪板機(jī)的需求都離不開中小企業(yè)，所以會(huì)需要一個(gè)較長期的淘汰過渡期。 業(yè)內(nèi)人士指出，國內(nèi)的液壓剪板機(jī)企業(yè)要想取得新的突破，就需要不斷努力， 在產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品的科技含量方面逐步提高，這對(duì)于下游的液壓剪板機(jī)企業(yè)來說，既是一次新的挑戰(zhàn)，也是整個(gè)液壓剪板機(jī)產(chǎn)業(yè)的一次新機(jī)遇。 22 長期以來，國內(nèi)液壓剪板機(jī)設(shè)備行業(yè)一直有這樣的特點(diǎn)：生產(chǎn)規(guī)模小，入門 門檻低，整體技術(shù)含量不高產(chǎn)品檔次普遍偏低、雷同。但是，經(jīng)過十余年的發(fā)展， 液壓剪板機(jī)行業(yè)技術(shù)水平不斷提升，業(yè)內(nèi)人士指出，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)加快研究液壓 剪板機(jī)技術(shù)，一定程度上降低了能耗，減輕了污染，為社會(huì)帶來了更多的效益和 價(jià)值，為實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，低碳生產(chǎn)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。但現(xiàn)階段，我國液壓剪板機(jī) 革命還未成功，剪板機(jī)生產(chǎn)企業(yè)較為集中，競爭異常激烈，創(chuàng)新能力普遍較低， 能夠推出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新產(chǎn)品的企業(yè)少的可憐，導(dǎo)致技術(shù)發(fā)展緩慢。知識(shí)成果沒有有效地轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，目前液壓剪板機(jī)領(lǐng)域技術(shù)的研發(fā)和革新 主要依靠高校和科研院所，由于與企業(yè)的脫節(jié)，知識(shí)成果很難有效的化為企業(yè)的 生產(chǎn)力。由此可見，在這方面我國相關(guān)企業(yè)應(yīng)該進(jìn)行全面、多層次的節(jié)能技術(shù)改 造，大力發(fā)展應(yīng)用可再生能源全面推進(jìn)我國在液壓剪板機(jī)方面的技術(shù)改革和應(yīng)用。同時(shí)，由于液壓剪板機(jī)也是能耗大戶，隨著近年來能源的日趨緊張，新型的節(jié)能 高效液壓剪板機(jī)得到了快速推廣和普及，這也是此類設(shè)備今后發(fā)展的必然趨勢。 1.1.2 國外液壓剪板機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 目前液壓傳動(dòng)的剪板機(jī)在國外已經(jīng)得到普遍推廣，但是中小型，特別是小型的剪板機(jī)(4 毫米或 6 毫米以下的剪板機(jī))，仍然是以機(jī)械傳動(dòng)的為主。根據(jù)國外剪板機(jī)的發(fā)展情況可以看出國外剪板機(jī)的發(fā)展趨勢。 機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)日益為液壓傳動(dòng)剪板機(jī)所取代(特別是 6 毫米以上的剪板機(jī))。 20 毫米以下的剪板機(jī)多采用擺式結(jié)構(gòu)。 生產(chǎn)帶喉口和不帶喉口的剪板機(jī)。在同樣的剛度下，不帶喉口的剪板機(jī)較帶喉口的剪板機(jī)約輕 15%~25%，根據(jù)國外對(duì)用戶的調(diào)查，有 75%~80%多的用戶的剪板機(jī)不需要喉口，蘇聯(lián)從 1971 年開始，某些規(guī)格的剪板機(jī)已允許生產(chǎn)帶喉口和不帶喉口兩種系列。 為提高剪切精度，刀架運(yùn)動(dòng)方向向后傾 0.5°~2°，或采用擺式結(jié)構(gòu)。剪切角很小或做成可調(diào)形式，刀片間隙易于調(diào)整，壓料力越來越大，越來越多的剪板機(jī)做成整體焊接結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)的組裝床身，綜合消除內(nèi)應(yīng)力，有很好的剛性與穩(wěn)定性以提高機(jī)器的剛度。為提高機(jī)器的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，采用自動(dòng)裝卸 料裝置，降低輔助時(shí)間。減少空程和回程時(shí)間，采用變量油泵和液壓氮?dú)庑钅芷? 回程，以提高行程次數(shù)。 目前國外的剪板機(jī)的附件越來越多，如機(jī)動(dòng)的后擋料，前擋料架、剪切直角及斜角的側(cè)擋料架、板料的支承機(jī)構(gòu)(對(duì)于薄板采用磁輥式支承器)及人身安全保護(hù)裝置等。 1.2 剪板機(jī)常見種類歸納與分析 剪板機(jī)按其用途和結(jié)構(gòu)的類型可以分為多種，種類也較多。剪板機(jī)的分類從不同角度出發(fā)，有不同的分法。按剪切方式可分為橫剪和縱剪；按剪切軋件的溫度分為熱剪和冷剪；按剪板機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式分為機(jī)械剪、液壓剪、氣動(dòng)剪；按機(jī)架的型式分為開式剪和閉式剪；按剪切軋制的品種又可分為軋鋼剪板機(jī)、鋼板剪板機(jī)和切管機(jī)等。通常，按剪板機(jī)的剪刃形狀與配置等特點(diǎn)可分為平行刃剪板機(jī)、斜刃剪板機(jī)和圓盤式剪板機(jī)。 1.2.1 平行刃剪板機(jī) 平行刃剪板機(jī)的兩個(gè)剪刃是彼此平行的（圖 1.1-a），它通常用來在熱態(tài)下橫向剪切方形及矩形斷面的鋼坯。也可用來冷剪型材，將刀片做成成型剪刃來剪切非矩形斷面的軋件。平行刃剪板機(jī)按剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，分為上切式和下切式兩種型式。上切式剪板機(jī)的下剪刃是固定的，由上剪刃的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切。其剪切機(jī)構(gòu)通常采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。下切式剪板機(jī)的兩個(gè)剪刃都運(yùn)動(dòng)，剪切過程是通過下剪刃上升來實(shí)現(xiàn)剪切的。其剪切機(jī)構(gòu)通常有偏心軸式和浮動(dòng)式。平行刃剪板機(jī)，在工作時(shí)能承受的最大剪切力是它的主要參數(shù)，故人們習(xí)慣上以最大剪切力來命名。 1.2.2 斜刃剪板機(jī) 斜刃剪板機(jī)的一個(gè)剪刃相對(duì)另一個(gè)剪刃成某一角度放置（圖 1.1-b）。斜刃剪板機(jī)按剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)也可分為上切式、下切式和復(fù)合式等。斜刃剪板機(jī)的剪切力比平刃剪板機(jī)小，故電機(jī)功率及整機(jī)重量等大大減小，實(shí)際應(yīng)用最多，剪板機(jī)廠家多生產(chǎn)此類剪板機(jī)。該類剪板機(jī)按刀架運(yùn)動(dòng)形式分閘式剪板機(jī)和擺式剪板機(jī)；按主傳動(dòng)系統(tǒng)不同分為液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩類。 （一）上切式斜刃剪 這種剪板機(jī)的下剪刃平直而固定，上剪刃是傾斜的并上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)剪切。上切式斜刃剪通常作為單獨(dú)設(shè)備，用來剪切寬的板材，當(dāng)板材厚度大于 20mm 時(shí)， 可用在連續(xù)作業(yè)線上橫切板材，但要有擺動(dòng)輥道，另外，當(dāng)板材厚度大于 25mm 不能用圓盤剪切邊時(shí)，在連續(xù)作業(yè)線上的兩邊設(shè)置上切式斜刃剪進(jìn)行切邊。 （二）下切式斜刃剪 這種剪板機(jī)的上剪刃是固定的，由下剪刃上下運(yùn)動(dòng)經(jīng)行剪切。由于它是下剪刃向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行剪切，故不需要設(shè)置擺動(dòng)輥道，一般多用于連續(xù)作業(yè)線上橫切帶材。這種剪板機(jī)的剪刃通常是上剪刃是傾斜的，下剪刃是水平的。但近來采用上剪刃是水平的，下剪刃是傾斜的愈來愈多，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，這種型式能夠保證剪切面相對(duì)帶板中心線及表面垂直度。 （三）復(fù)合式斜刃剪 在連續(xù)式作業(yè)線上的尾部，為了將原來焊接起來的長帶材分成一定重量的卷材，設(shè)有復(fù)合式斜刃剪。這種剪中間有固定的雙刃刀架，上下有活動(dòng)刀架，也稱 上下雙層斜刃剪板機(jī)。當(dāng)帶材通過固定雙刃刀架上部，帶材由 1 號(hào)卷取機(jī)卷取。當(dāng)需要分卷時(shí)，上活動(dòng)刀架下降切斷帶材，后面的帶材通過固定的雙刃刀架下部， 由另一臺(tái)卷取機(jī)卷取。 1.2.3 圓盤式剪板機(jī) 這種剪板機(jī)的上下剪刃是圓盤狀的（圖 1.1-c）。剪切時(shí)，圓盤刀以相等于軋件的運(yùn)動(dòng)速度做圓周運(yùn)動(dòng)，形成一對(duì)無端點(diǎn)的剪刀。圓盤剪通常設(shè)置在板材或 板帶的剪切線上，用來縱向剪切運(yùn)動(dòng)的板材或板帶。 1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義 本次將設(shè)計(jì)完成一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、功能完整且滿足精度要求的剪板機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料的剪切。通過剪板機(jī)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解剪板機(jī)的工作原理；掌握對(duì)剪板機(jī)各個(gè)部件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算、強(qiáng)度校核、驗(yàn)算過程、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇；了解常規(guī)工程設(shè)計(jì)的過程，并使所學(xué)知識(shí)得到深化、鞏固和提高。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的掌握程度及對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，以此作為評(píng)定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績的主要依據(jù)之一。剪板機(jī)是一種利用運(yùn)動(dòng)的刀片和固定的刀片，采用合理的刀片間隙，對(duì)各種厚度的金屬板材施加剪切力，使板材按所需的尺寸斷裂分離的設(shè)備，常用來裁剪直線邊緣的板料毛坯，能保證被剪切板料剪切表面的直線性和平行度要求，并減少板材的扭曲，以獲得高質(zhì)量的工件，廣泛適用于機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、汽車、造船、電器、電氣工程設(shè)備、鈑金加工、鋼管焊接、電子工業(yè)、航天航空工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械制造、餐飲家具等機(jī)械行業(yè)。在使用金屬板材較多的工業(yè)部門，都需要根據(jù)尺寸要求對(duì)板材進(jìn)行剪切加工，所以剪板機(jī)就成為各工業(yè)部門使用最為廣泛的板材切斷設(shè)備。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)全面系統(tǒng)地進(jìn)行一次有關(guān)機(jī)械工程設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，獨(dú)立分析、解決問題的能力。 第 2 章 方案研究 2.1 對(duì)剪板機(jī)參數(shù)的研究 剪板機(jī)的工藝用途是剪切各種長度的板料，可連續(xù)剪切長度不限的板料也可將板料切成條料角板等。由于焊接結(jié)構(gòu)及沖壓零件數(shù)量日益增長，剪板機(jī)的數(shù)量、規(guī)格及品種都得到很大的發(fā)展，國外剪板機(jī)最大剪切厚度為 60 毫米，最大剪切 長度為 9000 毫米。據(jù)國外工業(yè)部門的統(tǒng)計(jì)，四十四個(gè)金屬加工部門中，有四十二個(gè)部門使用剪板機(jī)，只有鐘表制造業(yè)除外，剪板機(jī)目前不僅作為準(zhǔn)備工序用， 而且用于零件的最終剪切。因此對(duì)剪板機(jī)的剪機(jī)精度提出了更高要求，在十五年前，剪板機(jī)的剪切精度一般不超過0.8～18 毫米，而現(xiàn)在則可達(dá)到百分之幾毫米。剪板機(jī)具有很高的精度，能剪出光滑成直角的剪切面，剪下板條的變形(扭曲、彎曲和拱起)很小。影響剪切精度的主要因素有： 1. 剪切角 剪板機(jī)的上剪刃對(duì)下剪刃傾斜的角度稱為剪切角。剪板機(jī)的剪切角對(duì)板條的變形和精度影響很大。剪切角愈大對(duì)剪切質(zhì)量愈不利，然而小的剪切角要求較大的剪切力，需要采用大而昂貴的剪板機(jī)，目前剪板機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是采用小的剪切角，現(xiàn)代小型剪板機(jī)的剪切角只有 1o左右，大型剪板機(jī)的剪切角為 3o左右， 一般剪板機(jī)都采用固定的剪切角，但是為了使薄板變形盡可能的小，而又能剪切較厚的板料，現(xiàn)在國外生產(chǎn)剪切角可調(diào)的剪板機(jī)，特別是在液壓剪板機(jī)上剪切角的調(diào)整易于實(shí)現(xiàn)。 2. 剪切間隙 剪切間隙系指上下剪刀片的間隙，它對(duì)于切面平整和外觀有著很大的意義， 間隙的大小與材料的強(qiáng)度和厚度有關(guān)。間隙太小會(huì)導(dǎo)致切面不平整，產(chǎn)生尖劈形和 S 形，板邊上的摩擦也就增大了，加速刀片變鈍，間隙過大時(shí)形成一個(gè) S 形的斷口，切邊很粗糙，變形也增加（見圖 2.1）。 正確的選擇刀片間隙，剪切面就會(huì)與板材平面成 90o，不同間隙對(duì)板材剪切質(zhì)量的影響不同（見圖 2.2）。國外生產(chǎn)的剪板機(jī)除了少數(shù)廠家外(如西德 Wieger機(jī)械公司)，絕大多數(shù)都做成間隙可調(diào)的。 3. 傾斜剪切或擺式剪切 由于上、下刀片間剪切力的作用，板材的剪切面趨向于成 S 形，刀片沿垂直方向動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致剪切面不光滑，很早以前就有人提出為了得到光滑的剪切面， 上刀片在下落時(shí)，必須具有一定的傾斜角度，這就稱為傾斜剪切（見圖 2.3）。 國外有很多廠家的剪板機(jī)上刀架的運(yùn)動(dòng)和垂直面呈 0.5～2o的角度。有的公司(如瑞典 Ursviken 公司)生產(chǎn)的剪機(jī)傾角是可調(diào)的。為了能實(shí)現(xiàn)傾斜剪切，目前國外還比較普遍的采用擺式剪板機(jī)。擺動(dòng)剪切時(shí)，上刀架圍繞著 O 點(diǎn)進(jìn)行擺動(dòng)， 擺動(dòng)軸心的位置高出工作臺(tái)面 E 段距離（見圖 2.4）。 剪切區(qū)內(nèi)的剪切方向 A—A 傾斜剪切時(shí)相同，因此可以得到同樣好的剪切效果。此外擺式剪板機(jī)的刀片間隙易于調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)軸本身是偏心軸，調(diào)整偏心位置即可達(dá)到調(diào)整偏心的目的。有的旋轉(zhuǎn)軸安裝在偏心套內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套同樣也可以改變旋轉(zhuǎn)軸的位置，從而達(dá)到調(diào)整刀片間隙的目的。擺式剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，加工也比較容易，因此使用越來越多。 4. 機(jī)器的剛性 剪板機(jī)零件的剛性特別是床身和刀架的剛性對(duì)剪切精度有很大的影響，現(xiàn)代各國剪板機(jī)除了小規(guī)格底傳動(dòng)剪板機(jī)外，絕大多數(shù)都采用鋼板制造。鋼板制造的床身要比鑄造床身剛性好，材質(zhì)均勻，可防止斷裂等現(xiàn)象。目前鋼板制造的床身有兩種結(jié)構(gòu)型式：整體焊接結(jié)構(gòu)及組合結(jié)構(gòu)，由于整休焊接床身可以提高機(jī)器剛性，因此愈來愈多的剪板機(jī)做成整體焊接結(jié)構(gòu)的。除小規(guī)格的剪板機(jī)外，刀架都用鋼板焊接而成。 2.2 液壓傳動(dòng)方案 剪板機(jī)主要是通過上刀片的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)剪切功能，能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的主要由液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)三種，本次設(shè)計(jì)采用液壓傳動(dòng)方案。 Q11Y 型閘式剪板機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖如圖 2.5 所示： 圖 2.5 液壓系統(tǒng)原理圖 1. 過濾器 2.液壓泵 3.電機(jī) 4.壓料油缸 5.手動(dòng)截止閥 6.插裝閥 7.二位四通電磁換向閥（如圖起二位二通電磁換向閥作用）8.三位四通電磁換向閥（如圖起三位三通電磁換向閥作用）9.溢流閥 10.左油缸 11.右油缸 12.蓄能器 工作原理： 待機(jī)：機(jī)器啟動(dòng)，油泵 2 從油箱吸油，液壓油經(jīng)過過濾器 1 通過開啟狀態(tài)的 插裝閥 6.1 回到油箱。 剪切：1DT 得電，6.1 和 9.1 組成溢流閥，系統(tǒng)建立壓力，液壓油一路通過開啟的手動(dòng)截止閥 5.1 進(jìn)入壓料油缸 4，壓料油缸活塞桿下壓。3DT 得電，另外一路液壓油進(jìn)入由插裝閥 6.2，控制油路液壓油通過三位三通電磁換向閥 8 左位 和溢流閥 9.2（6.2+9.2=順序閥），到一定壓力值后順序閥開啟，油液進(jìn)入油缸，蓄能器吸收左油缸下腔的液壓油。 回程：1DT 失電，系統(tǒng)卸荷，2DT 得電，插裝閥 6.2 控制油口 X 接油箱，刀架 13 在蓄能器 12 的作用下回程，兩主油缸的油首先通過開啟狀態(tài)的插裝閥 6.2 再通過開啟狀態(tài)的插裝閥 6.1 流回油箱，壓料油缸 4 在彈簧作用下也通過開啟狀 態(tài)的手動(dòng)截止閥 5.1 和插裝閥 6.1 流回油箱。 剪切角調(diào)大：關(guān)閉手動(dòng)截止閥 5.1 切斷壓料油缸 4 供油，1DT 得電系統(tǒng)建立 壓力，三位三通電磁換向閥 8 默認(rèn)工位（此時(shí)插裝閥起單向閥作用，切斷主油缸供油并頂住油缸）手動(dòng)截止閥 5.3、5.4 開啟，蓄能器 12 和左油缸 11 之間形成差動(dòng)回路，同時(shí)蓄能器吸油，左油缸活塞桿下降，剪切角增大。 剪切角調(diào)?。菏謩?dòng)截止閥 5.1、1DT 如上，手動(dòng)截止閥僅僅開啟 5.5，5.2、5.3、5.4 保持關(guān)閉，插裝閥 6.2 頂住右油缸 10，左油缸 11 的活塞桿在蓄能器 12 作用下上行，其上腔液壓油流回油箱，剪切角減小。 蓄能器充油：1DT 不通電，插裝閥 6.1 開啟狀態(tài)，系統(tǒng)不建立壓力，手動(dòng)截止閥僅僅開啟 5.2，5.3、5.4、5.5 保持關(guān)閉，刀架下降到下死點(diǎn)。此時(shí)關(guān)閉手動(dòng)截止閥 5.1，斷開壓料油缸，1DT 再得電，系統(tǒng)建立壓力，插裝閥 6.2 此時(shí)為單向閥，A—B 不通。壓力油經(jīng)過開啟狀態(tài)的手動(dòng)截止閥 5.2 進(jìn)入蓄能器 12，達(dá)到一定壓力后關(guān)閉 5.2，蓄能器充油完畢，刀架在蓄能器作用下返回上止點(diǎn)。 優(yōu)點(diǎn)：①采用插裝閥為主油路工作，結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，適合于各種高壓大流量系統(tǒng)，即使長期連續(xù)工作，沒有冷卻器也能保持正常工作油溫。 ②改變不同的先導(dǎo)控制閥及蓋板，便可輕易地實(shí)現(xiàn)不同閥的功能，而插裝主閥的結(jié)構(gòu)不變，便于標(biāo)準(zhǔn)化，集成化。 ③控制油路所需壓力小，降低了故障率，先導(dǎo)控制閥功率小，有明顯的節(jié)能效果。 ④蓄能器的使用使刀架回程時(shí)油泵卸荷，回程功耗低，減少發(fā)熱保持正常油溫。 第 3 章 剪板機(jī)液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 3.1 剪板機(jī)基本參數(shù)計(jì)算 表 3.1 液壓剪板機(jī)基本參數(shù) 主要技術(shù)規(guī)格 單位 大小 1．剪板抗拉強(qiáng)度 MPa 450 2．油液最大工作壓力 MPa 16 3．最大被剪寬度 mm 3200 4．最大被剪厚度 mm 6 5．剪切角 0.5°-1.5° 6．行程次數(shù) Min-1 16 3.1.1 計(jì)算剪切力 剪切板料厚度為 6mm，根據(jù)諾沙里公式： F = 0.6s d h2 ?1+ Z  tana + ?1 ? 注： F——剪切力 b x tana ? è 0.6d x 1+ 10d x ÷ sby2X ?  （3-1） s b ——被剪板料抗拉強(qiáng)度，取 450MPa d x ——被剪板料的延伸率，取 26% h——板料厚度，h=6mm α——剪切角α=0.5°（剪切角最小時(shí)剪切力最大） X 壓系數(shù)，取 7.7 Y 刀片間隙相對(duì)值 y=0.083 Z 彎曲系數(shù)，取 0.95 將已知數(shù)據(jù)代入上式解得：F=5.66×105 N 3.1.2 各液壓缸的載向力計(jì)算 （1） 主油缸的載向力計(jì)算 Fw1=R+Ffs+Fa （3.2） 注：R—液壓執(zhí)行的工作負(fù)載 Ffs—垂直于上刀架的負(fù)載（因?yàn)榈都茇Q直方向運(yùn)動(dòng)，可不計(jì)） Fa—慣性負(fù)載 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：刀架質(zhì)量 m=100kg，a=20m/s2 Fa=ma （3.3） =100×20 =2000N 分配給兩主油缸的剪切力負(fù)載為 0.5F Fw1=R+Fa （3.4） =0.5F+ Fa =2.83×105N+2000N =2.85×105N （2） 壓料缸的載向力計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)壓料缸慣性負(fù)載 Fa=ma=75×20=1500N Fw2=R+Fa （3.5） =5.66×105N+2000N =5.68×105N 取機(jī)械效率 0.92 計(jì)算液壓缸外負(fù)載，列下表： 表 3.2 液壓缸工況 液壓缸名稱 工況 液壓缸外負(fù) 載 Fw 活塞內(nèi)載荷 F 主油缸 下壓 2.85×105N 3.09×105N 回程 0.2×105N 0.2×105N 壓料缸 壓緊 5.68×105N 6.17×105N 復(fù)位 0.15×105N 0.163×105N 3.1.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （1）確定主油缸的活塞直徑（油缸內(nèi)徑）及和活塞桿直徑主油缸最大載荷時(shí)為下壓工況，其載荷力為 3.09×105N 系統(tǒng)最大工作壓力為 16MPa 工作在活塞桿受壓狀態(tài)，如圖 3.1 圖 3.1 液壓缸工作示意圖 注： A1—無桿腔活塞有效作用面積 m2 A2—有桿缸活塞有效作用面積 m2 P1—液壓缸工作腔壓力 P2—液壓缸回油腔壓力D—活塞直徑 d—活塞桿直徑 根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖，先計(jì)算右油缸的活塞桿直徑 D1= （3.6） = =0.156m 根據(jù)表 3.3， 表 3.3 常用液壓缸內(nèi)徑表 D1 取 160mm d/D 活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑之比 表 3.4 常用活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)徑比例 根據(jù)表 3.4，因?yàn)橄到y(tǒng)最大工作壓力為 16MP， PSYSTEM ≥7MPa 時(shí)，d/D=0.7 所以 d1=0.7D1=112m d1 取整，取 110mm 查表得速比為 2 （速比：無桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度與有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度之比） = 1 因?yàn)橐簤洪l式剪板機(jī)油箱采用串聯(lián)設(shè)計(jì)，所以要求右油缸上腔即無桿腔面 積與左油缸下腔即有桿腔面積相等。（左油缸直徑大于右油缸） D p A1 = 右油缸無桿腔面積： 4 2 0.02mm2 （3-7） p (D 2 - d2）= p D 2 左油缸有桿腔面積：4 2 2 4 1 （3-8） 得 D2=0.224m， 取 220mm d2=0.7D2=0.157m，取 160mm 工作行程一般取大于等于活塞桿直徑，在這里 L=160mm 第 4 章 動(dòng)力元件的分析與計(jì)算 4.1 液壓泵的計(jì)算與選型 4.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力 PP pP 3 p1 + ? Dp  （4-1） ? Dp = 0.5MPa 代入數(shù)據(jù)得系統(tǒng)最大工作壓力為 16.5 MPa 為使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般比最大工作壓力大 25% - 60% 在這里pP =20.6 – 26.4 Mpa 4.1.2 確定液壓泵的流量 QVMAX 首先計(jì)算右油缸活塞桿壓油速度 V V1 = NL 60s （4-2） 注：N—行程次數(shù) L—活塞桿行程距離 代入數(shù)據(jù)得：V1 = 0.04267m / s 速比為 2，V2 = 2V1 先計(jì)算系統(tǒng)流量 Q=AV （4-3） 代入數(shù)據(jù)得：Q1 = Q2 = 50L / min 再計(jì)算所需液壓泵的流量QP 3 k(? QMAX ) （4-4） 其中 k 為漏損系數(shù)，一般取 1.1 代入數(shù)據(jù)得QP 3 55L / min 所選泵的流量必須高于 55L/min 4.1.3 選擇液壓泵規(guī)格 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得知： 1. 選擇液壓泵的流量時(shí)，禁忌小于或等于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量 2. 液壓泵的流量與原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，禁忌原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不在液壓泵的工作轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)，否則應(yīng)當(dāng)設(shè)置增速或減速裝置。 3. 液壓泵的實(shí)際流量等于泵的轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之積，它應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘呱陨源笥谝簤合到y(tǒng)設(shè)計(jì)中計(jì)算出的流量 4. 液壓泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速禁忌同時(shí)使用，以延長液壓泵的使用壽命 5. 一般認(rèn)為液壓泵在 1000-1800r/min 范圍工作時(shí)，對(duì)總效率的影響不大 參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，設(shè)電機(jī)帶動(dòng)液壓泵工作的轉(zhuǎn)速為 1500r/min 計(jì)算選擇液壓泵所需的流量Q  排need  3 QSYSTEM n  （4-5） 注：n 為泵的最高轉(zhuǎn)速。 代入數(shù)據(jù)得：Q排need 3 36.7ml/r 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，泵選 CBF-F40 B 型齒輪泵 其公稱排量為 40ml/r，額定工作壓力 20MPa，最高工作壓力 25Mpa，最高轉(zhuǎn)速 2000r/min，容積效率≥92%，總效率≥83%，滿足要求。 4.2 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 4.2.1 電動(dòng)機(jī)選型分析 直流伺服力矩電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)恒力矩調(diào)速，用的是速度環(huán)，在使用電機(jī)時(shí)，每個(gè)電機(jī)需要配一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。 電機(jī)的種類 1．按工作電源分類：可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。 2．按結(jié)構(gòu)及工作原理分類：可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的功率．應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”的現(xiàn)象，造成長期的電機(jī)過載，絕緣因熱損傷，甚至電動(dòng)機(jī)會(huì)燒毀。 本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)的類型和機(jī)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作條件、載荷大小和性質(zhì)變化、啟動(dòng)性能、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的頻率程度等條件來選擇。 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此，無特殊要求時(shí)，均應(yīng)采用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中異步電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)的一種，它是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動(dòng)力機(jī)械，一般以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)為封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電機(jī)內(nèi)部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振動(dòng)小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便。不僅使用于水泵、鼓風(fēng)機(jī)、金屬切削機(jī)床及運(yùn)輸機(jī)械， 更使用于灰塵較多、水土飛濺的地方，如碾米機(jī)，磨粉機(jī)，脫殼機(jī)及其它農(nóng)業(yè)機(jī)械，礦山機(jī)械等。 根據(jù)工作環(huán)境和要求，選用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 電動(dòng)機(jī)的容量選擇的是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選的過小，不能保證工作機(jī)的正常的工作或使電動(dòng)機(jī)因過載而過早的損壞;而容量選的過大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)行，其效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗而造成能源的浪費(fèi)。 確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率，在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定， 即（p-t），（qv-t）圖變化較平緩，則：P ppqvp h （4-6） = p 注： pp —液壓泵的最大工作壓力，Pa qvp —液壓泵的流量，m3/s hp —液壓泵的總效率，已知為 83% 代入數(shù)據(jù)得：P=24500W 查表選電動(dòng)機(jī) Y200L-4-B3 型 Y 系列三相異步電機(jī)。 第 5 章 管路與油箱的計(jì)算與選擇 5.1 管道的選擇 管道內(nèi)徑的計(jì)算，利用公式d = （5-1） v 注： q —通過管道內(nèi)的流量，m3/s v —管內(nèi)允許流速，m/s 計(jì)算出內(nèi)徑 d 后，按標(biāo)準(zhǔn)系列選取相應(yīng)的管子與，流速參考表 5.1 表 5.1 液壓系統(tǒng)管路允許流速推薦 允許流速推薦值 管道 推薦流速（m3/s） 液壓泵吸油管道 0.5-1.5，一般常取 1 以下 液壓泵壓油管道 3-6，壓力高，管道短，黏度小選大 值 液壓泵回油管道 1.5-2.5 22 表 5.2 鋼管標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑外徑壁厚系列 代入數(shù)據(jù)并取整，根據(jù)表 5.2 得： d1=40mm（ 外 徑 50mm） d2=16mm（ 外 徑 23mm） d3=25mm（外徑 34mm） 冷拔鋼管有較理想的內(nèi)表質(zhì)量和外觀，且柔韌性好，能彎曲成各種形狀，有利于少用接頭，用于液壓系統(tǒng)配管最為廣泛。 管道材料采用 15 鋼，冷拔無縫鋼管。 47 5.2 油箱的設(shè)計(jì) 5.2.1 油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 圖 5.1 油箱零件圖 1—液位計(jì)；2—吸油管；3—空氣過濾器；4—回油管；5—側(cè)板；6—入孔蓋； 7—放油塞；8—地腳；9—隔板；10—底板；11—吸油過濾器；12—蓋板； 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計(jì)等。 油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá) 0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高， 重量輕，易于清掃，但制造較難，占地空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。 設(shè)計(jì)油箱時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)。 1） 油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時(shí)應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧? 2） 吸油管及回油管應(yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。 管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的 3 倍。吸油管可安裝 100μm 左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?45° 角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也有利于散熱。 3） 吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面高度的 2/3～3/4。 4） 為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個(gè)空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對(duì)于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 5） 油箱底部應(yīng)距地面 150mm 以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。 6） 對(duì)油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： ①酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 ②噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理?xiàng)l件限制，大型油箱較多采用此方法。 ③噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。 ④噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過大?？紤]油箱內(nèi)表面的防腐處理時(shí)，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理 后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇。 5.2.2 油箱容積計(jì)算 1 油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時(shí)的容積)應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算，這項(xiàng)計(jì)算在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時(shí)是必不可少的。但對(duì)于一般情況來說，油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量 qp(L/min) 估計(jì)出來。例如，適用于機(jī)床或其它一些固定式機(jī)械的估算式為：V=ξqp 式中：V 為油箱的有效容積(L)；ξ為與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字：低壓系統(tǒng) ξ=2～4，中壓系統(tǒng)ξ=5～7，高壓系統(tǒng)ξ=10～12。 2. 吸油管和回油管應(yīng)盡量相距遠(yuǎn)些，兩管之間要用隔板隔開，以增加油液循環(huán)距離，使 液有足夠的時(shí)間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的 3/4。吸油管入口處要裝粗濾油器。精濾油器與回油管管端在油面最低時(shí)仍應(yīng)沒在油中，防止吸油時(shí)卷吸空氣或回油沖入油箱時(shí)攪動(dòng)油面而混入氣泡?；赜凸芄芏艘诵鼻?45°，以增大出油口截面積，減慢出口處油流速度， 此外，應(yīng)使回油管斜切口面對(duì)箱壁，以利油液散熱。當(dāng)回油管排回的油量很大時(shí)， 宜使它出口處高出油面，向一個(gè)帶孔或不帶孔的斜槽(傾角為 5°～15°)排油， 使油流散開，一方面減慢流速，另一方面排走油液中空氣。減慢回油流速、減少它的沖擊攪拌作用，也可以采取讓它通過擴(kuò)散室的辦法來達(dá)到。泄油管管端亦可斜切并面壁，但不可沒入油中。 管端與箱底、箱壁間距離均不宜小于管徑的 3 倍。粗濾油器距箱底不應(yīng)小于 20mm。 3. 為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。注油器上要加濾油網(wǎng)。防止油箱出現(xiàn)負(fù)壓而設(shè)置的通氣孔上須裝空氣濾清器。空氣濾清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的 2 倍。油箱內(nèi)回油集中部分及清污口附近宜裝設(shè)一些磁性塊，以去除油液中的鐵屑和帶磁性顆粒。 4. 為了易于散熱和便于對(duì)油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按 GB3766—83 規(guī)定， 箱底離地至少應(yīng)在 150mm 以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油閥，以便排放污油。按照 GB3766—83 規(guī)定，箱體上注油口的近旁必須設(shè)置液位計(jì)。濾油器的安裝位置應(yīng)便于裝拆。箱內(nèi)各處應(yīng)便于清洗。 5. 油箱中如要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測溫、控制等措施。 6. 分離式油箱一般用 2.5～4mm 鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快。有資料建議100L 容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L 以下的取3mm，400L 以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的 4 倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋條， 以增加剛性。當(dāng)液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其它液壓件都要裝在油箱上時(shí)，油箱頂蓋要相應(yīng)地加厚。 7. 油箱內(nèi)壁應(yīng)涂上耐油防銹的涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆(不超過 0.025mm 厚度)，會(huì)有很好的輻射冷卻效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般只進(jìn)行噴砂處理，不涂漆。 確定油箱容積，V = aqv  （5-2） 注： qv —液壓泵每分鐘排出的壓力油容積 a —經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，中壓系統(tǒng)選 5-7 代入數(shù)據(jù)得：V = 7qv = 410 L 根據(jù)以上匯總參數(shù)繪制油箱裝配圖。 第 6 章 液壓執(zhí)行元件的選型 6.1 過濾器的計(jì)算與選型 液壓過濾器作為液壓系統(tǒng)污染控制的主要元件，其設(shè)計(jì)選型是否合理，日常使用(維護(hù))是否正確直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全及可靠性。而在實(shí)際應(yīng)用中，許多用戶對(duì)過濾器選型及使用還存在著諸多誤區(qū)，不加以糾正將會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正?？煽抗ぷ?。 1 液壓系統(tǒng)中過濾器的選型誤區(qū) 誤區(qū)一:選擇高精度吸油過濾器既能有效的保護(hù)泵，又能保證系統(tǒng)的清潔度由于油液中的顆粒污染物會(huì)加劇泵的磨損從而影響泵的使用性能和壽命，大 顆粒污染物可能還會(huì)卡死泵，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全、可靠性。因此，有些用戶就選擇了高精度吸油過濾器，認(rèn)為其既能保護(hù)泵又能保證系統(tǒng)的清潔度。但是，高精度吸油過濾器由于承受了過多污染物而易堵塞，導(dǎo)致泵吸油不暢，以致吸空， 加速泵的磨損，嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全。所以，吸油過濾器的壓降要進(jìn)行嚴(yán)格控制。一般液壓系統(tǒng)可以考慮安裝低精度吸油過濾器來保護(hù)泵，并且在對(duì)污染物敏感的元件前安裝過濾器加以保護(hù)，以控制顆粒污染對(duì)其影響。為了最有效的截獲回路中因元件磨損或外界侵入的污染，建議安裝回油過濾器加以控制，以提高整個(gè)系統(tǒng)的清潔度。同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)對(duì)管道、油箱進(jìn)行徹底清洗，以保證其油液污染度。這樣整個(gè)系統(tǒng)的油液污染度基本上都得到了控制，既保護(hù)了泵也保護(hù)了整個(gè)系統(tǒng)。 誤區(qū)二:過濾器的額定(公稱)流量就是系統(tǒng)的實(shí)際流量 過濾器的額定流量是油液黏度在 32cst 的時(shí)候，油液在規(guī)定原始阻力下的清潔濾芯所通過的流量。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于使用介質(zhì)不同和系統(tǒng)的溫度不同， 油液黏度也會(huì)隨時(shí)變化。假如按額定流量與實(shí)際流量 1:1 選用過濾器，在系統(tǒng)油液黏度稍大時(shí)，油液通過過濾器的阻力將增大(如 32 號(hào)液壓油 0℃時(shí)其黏度約為420cst)，甚至達(dá)到過濾器的污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值，濾芯被認(rèn)為堵塞。其次，過 濾器的濾芯是屬于易損件，工作中逐漸被污染，濾材實(shí)際有效過濾面積不斷的減少，油液通過過濾器的阻力很快達(dá)到污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊值。這樣，過濾器需頻繁的清洗或更換濾芯，加大用戶的使用成本。 目前，國內(nèi)各過濾器生產(chǎn)商都規(guī)定了其生產(chǎn)的過濾器的額定流量，筆者根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和眾多客戶使用情況，系統(tǒng)使用油液為一般液壓油時(shí)，建議過濾器在選型時(shí)按以下流量的倍數(shù)選用:①吸油、回油過濾器的額定流量是系統(tǒng)實(shí)際流量的 3 倍以上;②管路過濾器的額定流量是系統(tǒng)實(shí)際流量的 2.5 倍以上。若使用油液非一般液壓油或高黏度液壓油時(shí)，請(qǐng)咨詢各生產(chǎn)廠家選型。 誤區(qū)三:過濾器選用的精度越高越好 液壓系統(tǒng)中固體污染是造成液壓系統(tǒng)故障的主要原因，所以就選用高精度過濾器來控制污染。其實(shí)不然，這樣不但增加了系統(tǒng)的制造成本，還縮短了濾芯的使用壽命。那如何合理的選擇過濾器的精度呢?其主要由液壓系統(tǒng)的元件對(duì)油液的污染度要求所決定，元件要求達(dá)到的清潔度越高，過濾器選擇的精度也就越高。 當(dāng)磨損顆粒進(jìn)入元件的運(yùn)動(dòng)副間隙，就會(huì)產(chǎn)生磨損的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。所以要把磨損降到最低，并最大限度的延長元件壽命，就必須濾除與間隙尺寸相近的顆粒。典型液壓元件要求達(dá)到的油液污染度等級(jí)和選擇過濾器精度推薦值見表 6.1。 誤區(qū)四:(Xμm)過濾精度的濾芯，其就能濾除大于其精度的所有顆粒 因液壓污染控制技術(shù)在我國還屬于發(fā)展階段，諸多用戶對(duì)濾芯過濾精度的定義不是太了解，認(rèn)為系統(tǒng)只要安裝了(Xμm)精度的濾芯就能保證系統(tǒng)油液中沒有大于(Xμm)顆粒的污染物，其實(shí)這是錯(cuò)誤的。國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T20079-2006 中規(guī)定: 過濾器的過濾能力用過濾比βx(c)表示來表示，其定義為:過濾器上、下游的油液單位體積中大于某一給定尺寸 x(c)的污染物顆粒數(shù)之比。 即:過濾精度定義為:過濾器所能有效捕獲(βx(c)≥100 時(shí))的最小顆粒尺寸x(c)，以微米為計(jì)量單位，用μm 表示。目前，各過濾器制造廠家對(duì)過濾比βx(c) 值的大小規(guī)定不是很統(tǒng)一。由于過濾精度是根據(jù)過濾比來確定的，所以同樣的過濾精度因?yàn)槠鋵?shí)際的βx 值不同，濾芯的過濾效率就完全不一樣。因此(Xμm)過濾精度的濾芯還是不能完全濾除大于其精度的顆粒.系統(tǒng)如果選擇了過濾比βx 值較小的過濾器，其油液污染度也較難控制。 日常使用(維護(hù))過濾器誤區(qū) 誤區(qū)一:帶有旁通閥的過濾器在濾芯堵塞后可長時(shí)間不清洗或更換濾芯 很多用戶會(huì)認(rèn)為過濾器的旁通閥和系統(tǒng)的安全閥具有同種功能:濾芯堵塞后旁通閥打開，系統(tǒng)油液全流量通過，對(duì)系統(tǒng)沒有影響，這是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。當(dāng)過濾器的旁通閥開啟后，被濾芯阻攔的污染物(已過濾出的污染顆粒)會(huì)通過旁通閥重新進(jìn)入系統(tǒng)，此時(shí)局部油液的污染濃度是最高的，對(duì)液壓元件有極大損害， 此前的污染控制也將失去意義。除非系統(tǒng)要求工作連續(xù)性非常高，否則最好選用不帶旁通閥的過濾器。即使選用了帶有旁通閥的過濾器，當(dāng)過濾器的污染堵塞發(fā)訊器發(fā)訊時(shí)，也要及時(shí)清洗或更換濾芯，這才是保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的辦法。 誤區(qū)二:以過濾器的使用壽命來判斷過濾器性能的優(yōu)劣 很多用戶由于沒有油液污染度檢測設(shè)備，就以過濾器的使用壽命來判斷過濾器性能的優(yōu)劣。以過濾器堵塞快慢就說明其性能的好與壞，這兩種觀念都是片面的。因?yàn)檫^濾器的過濾性能主要由過濾比、納污容量、原始?jí)毫p失等性能指標(biāo)來體現(xiàn)，只有在同樣的工況并保證液壓系統(tǒng)清潔度要求的情況下，使用壽命越長越好。 在液壓系統(tǒng)中能否正確選型和使用過濾器，是液壓系統(tǒng)污染控制的關(guān)鍵，也 是系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保證。為了讓系統(tǒng)和元件有一個(gè)理想的工作壽命，必須對(duì)油液進(jìn)行污染控制，配置合理的不同類型的過濾器，以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)最可靠的效果， 并對(duì)過濾器進(jìn)行良好的日常維護(hù)保養(yǎng)確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的需要，確定過濾器的類型、過濾精度和尺寸大小，選擇過濾器的通油能力時(shí)，一般應(yīng)大于實(shí)際通過流量的 2 倍以上，在此，過濾精度選擇 20 微米。查液壓設(shè)計(jì)手冊得： 過濾器選用 QU-H250×20F，參數(shù)符合要求。 6.2 蓄能器的計(jì)算與選型 蓄能器是液壓氣動(dòng)系統(tǒng)中的一種能量儲(chǔ)蓄裝置。它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲(chǔ)存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補(bǔ)供給系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)瞬間壓力增大時(shí)，它可以吸收這部分的能量，以保證整個(gè)系統(tǒng)壓力正常。 6.2.1 蓄能器原理 液壓油是不可壓縮液體，因此利用液壓油是無法蓄積壓力能的，必須依靠其他介質(zhì)來轉(zhuǎn)換、蓄積壓力能。例如，利用氣體（氮?dú)猓┑目蓧嚎s性質(zhì)研制的皮囊式充氣蓄能器就是一種蓄積液壓油的裝置。皮囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密封件的氣體部分組成，位于皮囊周圍的油液與油液回路接通。當(dāng)壓力升高時(shí)油液進(jìn)入蓄能器，氣體被壓縮，系統(tǒng)管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力下降時(shí)壓縮空氣膨脹，將油液壓入回路，從而減緩管路壓力的下降。 6.2.2 蓄能器分類 蓄能器按加載方式可分為： （1） 彈簧式 它依靠壓縮彈簧把液壓系統(tǒng)中的過剩壓力能轉(zhuǎn)化為彈簧勢能存儲(chǔ)起來，需要時(shí)釋放出去。其結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是因?yàn)閺椈缮炜s量有限，而且彈簧的伸縮對(duì)壓力變化不敏感，消振功能差，所以只適合小容量、低壓系統(tǒng)（P≦1.0～ 1.2MPa），或者用作緩沖裝置。 圖 6.1 彈簧式蓄能器 （2） 重錘式 它通過提升加載在密封活塞上的質(zhì)量塊把液壓系統(tǒng)中的壓力能轉(zhuǎn)化為重力勢能積蓄起來。其結(jié)構(gòu)簡單、壓力穩(wěn)定。缺點(diǎn)是安裝局限性大，只能垂直安裝； 不易密封；質(zhì)量塊慣性大，不靈敏。這類蓄能器僅供暫存能量用。 這兩種蓄能器因?yàn)槠渚窒扌砸呀?jīng)很少采用。但值得注意的是，有些研究部門從經(jīng)濟(jì)角度考慮在這兩種蓄能器的結(jié)構(gòu)上做一些改進(jìn)，在一定程度上克服了其缺點(diǎn)。比如國內(nèi)某廠采用改進(jìn)彈簧式蓄能器的結(jié)構(gòu)。加大彈簧外徑（大于液壓腔直徑）、限定彈簧行程（將彈簧最大載荷限定在許用極限載荷以內(nèi)）的方法提高了蓄能器的工作壓力和容量，降低了成本。 圖 6.3 外彈簧式蓄能器 （3） 氣體式 它以波義爾定律（PVn=K=常數(shù)）為基礎(chǔ)，通過壓縮氣體完成能量轉(zhuǎn)化，使用時(shí)首先向蓄能器充入預(yù)定壓力的氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力超過蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，油液壓縮氣體，將油液中的壓力轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于蓄能器內(nèi)部壓力時(shí)，蓄能器中的油在高壓氣體的作用下流向外部系統(tǒng)，釋放能量。選擇適當(dāng)?shù)某錃鈮毫κ沁@種蓄能器的關(guān)鍵。這類蓄能器按結(jié)構(gòu)可分為管路消振器、氣液直接接觸式、活塞式、隔膜式、氣囊式等。 6.2.3 蓄能器用途 蓄能器有兩種用途。①當(dāng)?shù)退龠\(yùn)動(dòng)時(shí)載荷需要的流量小于液壓泵流量，液壓泵多余的流量儲(chǔ)入蓄能器，當(dāng)載荷要求流量大于液壓泵流量時(shí)，液體從蓄能器放出來，以補(bǔ)液壓泵流量之不足。②當(dāng)停機(jī)但仍需維持一定壓力時(shí)，可以停止液壓泵而由蓄能器補(bǔ)償系統(tǒng)的泄漏，以保持系統(tǒng)的壓力。 圖 6.4 蓄能器示意圖 蓄能器也可用來吸收液壓泵的壓力脈動(dòng)或吸收系統(tǒng)中產(chǎn)生的液壓沖擊壓力。蓄能器中的壓力可以用壓縮氣體、重錘或彈簧來產(chǎn)生，相應(yīng)地蓄能器分為氣體式、重錘式和彈簧式。氣體式蓄能器中的氣體與液體直接接觸者，稱為接觸式，其結(jié) 構(gòu)簡單，容量大，但液體中容易混入氣體，常用于水壓機(jī)上。氣體與液體不接觸的稱為隔離式，常用皮囊和隔膜來隔離，皮囊體積變化量大，隔膜體積變化量小， 常用于吸收壓力脈動(dòng)。重錘式容量較大，常用于軋機(jī)等系統(tǒng)中，供蓄能用。 6.2.4 蓄能器分類與功用 蓄能器的種類主要分為：彈簧式和充氣式。蓄能器的功用 （1） 短期大量供油 （2） 系統(tǒng)保壓 （3） 應(yīng)急能源 （4） 緩和沖擊壓力 （5） 吸收脈動(dòng)壓力 蓄能器的功能主要分為存儲(chǔ)能量、吸收液壓沖擊、消除脈動(dòng)和回收能量四大類。 第一類：存儲(chǔ)能量。這一類功用在實(shí)際使用中又可細(xì)分為：①作輔助動(dòng)力源，減小裝機(jī)容量；②補(bǔ)償泄漏；③作熱膨脹補(bǔ)償；④作緊急動(dòng)力源；⑤構(gòu)成恒壓油源。 第二類：吸收液壓沖擊。換向閥突然換向、執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的突然停止都會(huì)在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生壓力沖擊，使系統(tǒng)壓力在短時(shí)間內(nèi)快速升高，造成儀表、元