裝配圖鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)

裝配圖鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封系統(tǒng)設(shè)計(jì),裝配,鋼管,水壓試驗(yàn),密封,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 成都理工大學(xué)2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者姓名：張文博 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械工程及自動(dòng)化三班 指導(dǎo)教師：郝興安 摘 要 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)是通過(guò)壓力試驗(yàn)產(chǎn)品的特性指標(biāo)的機(jī)器，主要通過(guò)壓力的測(cè)定和耐壓時(shí)間的測(cè)定對(duì)各種管件的耐壓性能進(jìn)行測(cè)試。在我國(guó)的鋼管企業(yè)中被廣泛用于測(cè)試產(chǎn)品的質(zhì)量。 水壓試驗(yàn)機(jī)試產(chǎn)品的流程如下: 通過(guò)送料裝置將鋼管送至水壓試驗(yàn)機(jī)的預(yù)定密封處→向沖水頭和排氣頭兩側(cè)進(jìn)行徑向加壓預(yù)密封→向鋼管充水排氣→開始增壓→保壓一段時(shí)間后卸壓→兩側(cè)進(jìn)行徑向預(yù)密封卸壓→充水頭和排氣頭退回→鋼管退出。其中預(yù)密封加壓過(guò)程的完成的及時(shí)程度決定了試驗(yàn)?zāi)芊癯晒Α? 傳統(tǒng)的水壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備在工作初始階段由于泄漏會(huì)引起水壓不穩(wěn)定的問(wèn)題，并且由于使用了傳統(tǒng)的油液壓裝置，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本文通過(guò)對(duì)預(yù)密封系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用新技術(shù)改進(jìn)原有的試驗(yàn)機(jī)密封原理，并使用水液壓代替油液壓，使鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)在對(duì)鋼管進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)更加安全、高效從而提高該設(shè)備的可靠性。 關(guān)鍵詞：水壓試驗(yàn)機(jī) 預(yù)密封 水液壓 30 The System Design for ?Are-sealing of Steel pipe?Hydro-static Testing Machine Abstract:Steel pipe hydro-static testing machine is a machine by the characteristic parameters of pressure testing products. The compression properties of various kinds of pipe fittings performance test through the test of pressure and pressure time. It is widely used to test the quality of the products in our country. The testing process of the hydro-static testing machine is as follows:Sending steel pipe to reserve seal of hydraulic press→Radial sealing pressure→ Water filling exhaust → Booster →Holding the pressure → Pressure relief → Radial sealing pressure relief → Exit the water headers and exhaust headers → Exit the tube.The seal compression process is the key part witch determines the test success. Traditional hydraulic equipment reliability test equipment have some flaws.In the initial stage of?the work?of water?leakage will cause?the instability problem, and the use of a conventional hydraulic system, causing pollution on the environment.This paper redesign the sealing system by using high-technology to improve the original principle, and use water?instead of oil in?hydraulic system. The new system makes steel pipe hydro-static testing machine for steel pipe during hydro-static test is more secure and efficient and the reliability of the device can be improved . Keywords：hydro-static testing machine Preliminary seal Water?hydraulic 目 錄 摘 要 1 第1章 前 言 4 1.1 水壓試驗(yàn)機(jī)的簡(jiǎn)介 4 1.2 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封的加壓原理 4 1.3 現(xiàn)有水壓試驗(yàn)機(jī)工作原理的缺陷 4 1.4 設(shè)計(jì)要求及目的 5 第2章 設(shè)計(jì)方案的確定 7 2.1 預(yù)密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的選擇 7 2.1.1 設(shè)計(jì)方案一 7 2.1.2 設(shè)計(jì)方案二 7 2.2方案的選擇 8 2.3 設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意的問(wèn)題 9 第3章 預(yù)密封裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 10 3.1 進(jìn)行工況分析 10 3.2 進(jìn)行方案設(shè)計(jì) 10 3.2.1 初擬液壓系統(tǒng)原理及原理圖 10 3.3 計(jì)算和選擇液壓元件 11 3.3.1柱塞缸的設(shè)計(jì) 11 3.3.2活塞缸的設(shè)計(jì) 11 3.4.3 其它元件的設(shè)計(jì) 17 第4章 元件的選用和校核 19 4.1水液壓泵的選型 19 4.2電機(jī)的選擇 20 4.3 其它元件的選用 20 4.4系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 22 4.2.1液壓缸前進(jìn) 23 4.2.2液壓缸后退 23 4.3 油液溫升驗(yàn)算 23 4.4液壓介質(zhì)的處理 25 4.4.1水的理化性質(zhì)對(duì)設(shè)備的影響以及解決方案 25 4.4.2結(jié)論 26 結(jié)論 27 致　謝 28 參考文獻(xiàn) 29 第1章 前 言 1.1 水壓試驗(yàn)機(jī)的簡(jiǎn)介 水壓試驗(yàn)機(jī)就是一種通過(guò)壓力測(cè)定和耐壓時(shí)間的測(cè)定對(duì)各種管件的耐壓性能進(jìn)行測(cè)試的機(jī)器。在我國(guó)水壓試驗(yàn)機(jī)被廣泛用于鋼管企業(yè)測(cè)試其企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。[1] 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的組成部分如下： 1.鋼管的傳送系統(tǒng)； 2.鋼管的水路系統(tǒng)； 3.鋼管的油路系統(tǒng)； 4.試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)。 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的傳送裝置可以在測(cè)試前后輸送鋼管，水路系統(tǒng)可以在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)對(duì)鋼管進(jìn)行充水，在被測(cè)鋼管進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，油路系統(tǒng)控制鋼管兩側(cè)密封以平衡水油壓力，控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行控制，與此同時(shí)還可以自動(dòng)保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和管理歷史數(shù)據(jù)。 1.2 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封的加壓原理 其加壓原理如圖1-1所示。首先在鋼管被試驗(yàn)機(jī)的送料裝置送至預(yù)定密封處后，預(yù)密封裝置先對(duì)試壓機(jī)上的密封裝置施加壓力，使密封圈發(fā)生變形后緊貼鋼管外壁（起到密封作用），然后充水罐向鋼管內(nèi)注水；注水的同時(shí)，排氣頭排出水中的空氣；注水完畢，主增壓缸（器）的活塞桿伸出，對(duì)鋼管內(nèi)的水進(jìn)行壓縮（增壓）；水壓達(dá)到試驗(yàn)壓力后，進(jìn)行保壓；在保壓時(shí)間內(nèi)，鋼管管壁完好，水壓波動(dòng)在允許范圍內(nèi)，判定鋼管合格；然后，卸壓裝置開啟，對(duì)鋼管內(nèi)的高壓水預(yù)卸壓；然后進(jìn)行試壓的移動(dòng)裝置帶動(dòng)排氣頭與鋼管分離。鋼管的升降裝置把鋼管放到輸送輥道上運(yùn)走。 在整個(gè)密封過(guò)程中高壓蓄能器和封端蓄能器可以補(bǔ)充泄漏量直到測(cè)試鋼管內(nèi)的水壓可以達(dá)到所需壓力要求,鋼管水壓機(jī)的檢測(cè)完成。[2] 1.3 現(xiàn)有水壓試驗(yàn)機(jī)工作原理的缺陷 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)增壓工作,如液壓系統(tǒng)存在缺陷,必然會(huì)對(duì)增壓效果產(chǎn)生影響?，F(xiàn)有水壓試驗(yàn)機(jī)主要存在以下缺陷： 現(xiàn)有水壓機(jī)預(yù)密封液壓增壓器為單作用的液壓增壓器，由于單作用的液壓增壓器工作方式存在間歇，流量脈動(dòng)量大；在換向時(shí)，會(huì)停止壓水，從而不能持續(xù)對(duì)密封的各處保持壓力的輸出，從而降低設(shè)備的可靠性。 1~7. 換向閥 圖1-1鋼管水壓機(jī)的工作原理圖 眾所周知，液壓利用的工作介質(zhì)是液體。而水是最常見(jiàn)的液體，因此早期的液壓裝置所使用的介質(zhì)一直是水。而隨著20世紀(jì)人們對(duì)密封技術(shù)的進(jìn)一步研究以及石油工業(yè)開始興起，主要的液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)由原來(lái)的水變?yōu)榱艘簤河秃透咚榛?，?duì)于液壓技術(shù)的發(fā)展而言是一次飛躍。礦物型的液壓油理化性能也要優(yōu)于原來(lái)的介質(zhì)水。 液壓系統(tǒng)和元件是一個(gè)工業(yè)過(guò)程中的重要組成部分。然而，由于在密封的過(guò)程中存在持續(xù)緩慢的泄漏，因此會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度上的污染。在內(nèi)泄漏發(fā)生的時(shí)候，過(guò)程中的損失一部分轉(zhuǎn)化為熱能，使系統(tǒng)液壓油的油溫上升，油溫上升使液壓元件工作的性能下降，嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)l(fā)工作事故。這會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全性產(chǎn)生影響，同時(shí)油液的浪費(fèi)會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成污染。[3] 1.4 設(shè)計(jì)要求及目的 針對(duì)Φ140mm-Φ426mm鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)，設(shè)計(jì)以水為介質(zhì)的高壓水動(dòng)力預(yù)密封增壓裝置，要求： 1.預(yù)密封裝置的增壓比1: 3，高壓水輸出流量為200L/MIN，預(yù)密封裝置的輸出壓力為40MPa； 2.保障水壓試驗(yàn)機(jī)在試壓時(shí)的壓力穩(wěn)定性； 3.以水替代液壓油作為工作介質(zhì)，達(dá)到環(huán)保和節(jié)約成本的目的。 需要解決的問(wèn)題： 1.預(yù)密封裝置工作初始階段由于泄漏引起的水壓不穩(wěn)定問(wèn)題； 2.如何應(yīng)用水液壓技術(shù)替代目前不環(huán)保、高成本的油液壓系統(tǒng)。  第2章 設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 預(yù)密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的選擇 2.1.1 設(shè)計(jì)方案一 1. 鋼管 2.梭閥 3.主增壓器 4.單向閥 5.溢流閥 6.蓄能器 7.預(yù)密封驅(qū)動(dòng)缸 8.預(yù)密封增壓缸 圖2-1水壓試管機(jī)預(yù)密封的加壓原理圖 方案一的工作原理如圖2-1所示。首先當(dāng)鋼管被水壓試驗(yàn)機(jī)的送料裝置送至試驗(yàn)機(jī)的預(yù)定密封位后，預(yù)密封裝置先對(duì)試壓機(jī)上的密封裝置施加壓力，使密封圈發(fā)生變形后緊貼鋼管外壁（起到密封作用），鋼管內(nèi)開始注水；當(dāng)鋼管中注滿低壓水時(shí)，壓力油進(jìn)入主增壓缸3的無(wú)桿腔，缸3的活塞桿開始伸出對(duì)鋼管中注入高壓水，其中梭閥2起壓力選擇作用，確保在整個(gè)密封過(guò)程中密封處始終充滿高壓水，密封裝置可以持續(xù)保持密封狀態(tài)直到試壓結(jié)束，蓄能器6可以補(bǔ)充密封過(guò)程中的泄漏量。 2.1.2 設(shè)計(jì)方案二 第二種方案的原理如圖2-2所示。鋼管水壓機(jī)預(yù)密封的增壓裝置由柱塞缸和活塞缸兩部分組成。 增壓裝置是水壓機(jī)的核心部分。為了高效快捷的得到符合壓力的水壓，一般采用液壓增壓的方式提高水壓。把活塞缸和柱塞缸組成增壓缸，并利用兩者的有效面積不同，通過(guò)活塞缸的運(yùn)動(dòng)使增壓缸中獲得高壓水，并將高壓水注入鋼管兩端的預(yù)密封裝置。鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)在低壓水充滿被試鋼管后，DT1通電，此時(shí)預(yù)增壓裝置開始向右側(cè)運(yùn)動(dòng)，向預(yù)密封裝置中注入高壓水。在增壓器的活塞桿即將運(yùn)動(dòng)到極限工作位置的時(shí)候，限位開關(guān)2會(huì)被撞塊開啟，DT2處于通電狀態(tài)，此時(shí)預(yù)增壓裝置開始反向工作。當(dāng)撞塊碰到限位開關(guān)3的時(shí)候，預(yù)增壓裝置會(huì)再次換向。以此形成循環(huán)。這樣就可以補(bǔ)充增壓器在換向的時(shí)候由于水壓的改變而產(chǎn)生壓力的瞬間下降，從而使整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程變得穩(wěn)定。電接點(diǎn)壓力表10可以測(cè)量預(yù)密封裝置中的壓力，當(dāng)預(yù)密封裝置的泄漏引起壓力表指針低于最低點(diǎn)時(shí)，DT3通電，電液換向閥9開啟，水液壓泵1、2來(lái)補(bǔ)充泄漏量，當(dāng)電接點(diǎn)壓力表10的指針高于最高點(diǎn)時(shí)，DT3失電，電液換向閥9復(fù)位，從而確保預(yù)密封裝置工作可靠性。 1、2、3、4.限位開關(guān)　5.預(yù)增壓裝置　6、7.水液壓泵 8.溢流閥 9.二位四通型電液換向閥 10.電接點(diǎn)壓力表 圖2-2　鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)的預(yù)密封原理圖 本方案選擇使用純水壓泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓泵。 2.2方案的選擇 方案一使用油液壓工作，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在實(shí)際使用過(guò)程中,預(yù)密封時(shí)經(jīng)常由于鋼管兩端面外形不規(guī)則無(wú)法完全密閉，有水外泄漏，導(dǎo)致預(yù)密封水壓下降，預(yù)密封作用失效；此外，在試壓過(guò)程中，若鋼管兩端有少量外泄漏，會(huì)導(dǎo)致試壓的高壓水壓力下降和波動(dòng)，影響試壓的效果。當(dāng)?shù)蛪核錆M試驗(yàn)機(jī)的鋼管內(nèi)的時(shí)候，開啟增壓裝置向鋼管內(nèi)注入高壓水。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，由于在預(yù)密封作用下，密封圈同鋼管內(nèi)壁會(huì)在預(yù)密封壓力作用下緊密的接觸，但是當(dāng)密封裝置突然前后微動(dòng)時(shí)候，由于摩擦力作用，可能會(huì)導(dǎo)致密封圈側(cè)面同密封槽不再接觸，嚴(yán)重時(shí)甚至可能從密封槽翻出造成預(yù)密封泄漏，從而導(dǎo)致加壓失敗。第一種方案增壓的方式為間歇增壓, 此種方式僅適用于泄漏量比較小的液壓系統(tǒng)。 方案二使用了雙向的液壓缸進(jìn)行水的輸出，由于可以連續(xù)輸出高壓水，工作過(guò)程不存在波動(dòng)性，保證高壓水的持續(xù)穩(wěn)定輸出，同時(shí)出于環(huán)保的角度使用水液壓泵進(jìn)行工作。而且相對(duì)傳統(tǒng)的液壓裝置，水液壓裝置有很多優(yōu)點(diǎn)： (1) 使用水不消耗稀缺資源，在液壓油的更新方面成本會(huì)更低，同時(shí)在進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)和清潔上也比傳統(tǒng)的液壓油要方便。 (2) 它還能降低采購(gòu)、儲(chǔ)存和處理廢液的成本。由于水的自身成本比較低，并且儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)某杀疽膊桓撸虼讼鄬?duì)于其它的液壓介質(zhì)而言，使用水的經(jīng)濟(jì)性更高。 (3) 水的阻燃性能好，安全性高，特別是在存在明火的隱患時(shí)更顯示出其優(yōu)越性。因?yàn)樗膲嚎s系數(shù)比傳統(tǒng)液壓油小，壓縮的損失大約是傳統(tǒng)液壓介質(zhì)的75%，因此也可對(duì)由于泄漏引起容積損失有一定的補(bǔ)償作用，故純水介質(zhì)可使控制系統(tǒng)的執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的定位，對(duì)于增加鋼管水壓機(jī)工作的穩(wěn)定性也有一定的幫助。 (4) 由于水的環(huán)保性好，因此純水即使在工作時(shí)的真的發(fā)生泄漏也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。用水液壓的元件和系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓元件和系統(tǒng)，不僅節(jié)約了傳統(tǒng)液壓油，同時(shí)還可以避免污染，節(jié)約治污費(fèi)，為人類創(chuàng)造一個(gè)美好的環(huán)境，并且在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)兩方面同時(shí)創(chuàng)造巨大的效益。 綜合上面討論應(yīng)采取方案二。 2.3 設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意的問(wèn)題 水液壓也有自己的缺點(diǎn)。當(dāng)水的溫度達(dá)到50℃時(shí)其粘度為0.55～1mm2/s，而傳統(tǒng)液壓介質(zhì)的粘度為15～70mm2/s，故水液壓的液壓泵的泄漏比傳統(tǒng)液壓泵大，這個(gè)問(wèn)題一方面造成其容積效率降低，而另一方面也加大了裝置密封間隙的流速，這會(huì)腐蝕硬度較低的金屬?gòu)亩屝孤└訃?yán)重。 同時(shí)相對(duì)傳統(tǒng)液壓油水的潤(rùn)滑性較差，水自身所能夠產(chǎn)生的潤(rùn)滑膜厚度僅僅有傳統(tǒng)液壓油的1/3～1/20，因此摩擦副沒(méi)有辦法達(dá)到液體潤(rùn)滑的要求，在高壓的時(shí)候容易造成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的表面進(jìn)行直接的接觸，加劇磨損，導(dǎo)致縮短泵的壽命。與此同時(shí)水的氣蝕性較強(qiáng)，水的飽和氣化壓力數(shù)值比傳統(tǒng)液壓油要高出千倍，隨著溫度升高，水的氣化壓力上升迅速，因此純水氣化沸騰都比較容易。同時(shí)隨著壓力的進(jìn)一步上升，水中如氯化物的雜質(zhì)將會(huì)在材料的表面進(jìn)行復(fù)雜的理化反應(yīng)，也就導(dǎo)致了泵和閥等液壓元件很容易發(fā)生水的氣蝕現(xiàn)象。水的強(qiáng)腐蝕性會(huì)使材料表面發(fā)生變化，而磨損會(huì)變得加速。另外由于水的硬度和pH 值以及水中存在大量微生物，元件和系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生一些影響。同時(shí)，純水的工作溫度為 3～50℃之間，比傳統(tǒng)的液壓油要小一些。 鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)一般會(huì)用較高含水量的乳化液作為介質(zhì), 所以要保證試驗(yàn)機(jī)中直接與介質(zhì)接觸的裝置表面具有防水功能, 最好是采用不銹鋼材料。同時(shí)由于水壓試管機(jī)使用的介質(zhì)為水，要注意將水排出空氣后使用，從而使增壓過(guò)程穩(wěn)定。[4] 第3章 預(yù)密封裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算 3.1 進(jìn)行工況分析 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的輸出水量和輸出壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，已知高壓水輸出流量200L/min，額定壓力40MPa。 3.2 進(jìn)行方案設(shè)計(jì) 3.2.1 初擬液壓系統(tǒng)原理及原理圖 設(shè)計(jì)方案的原理如圖3-1所示。 1、2、3、4.限位開關(guān)　5.雙出桿缸　6、7.水泵 8.溢流閥 9.鋼管 10.主增壓器 圖3-1　水壓試管機(jī)的預(yù)密封裝置原理圖 水液壓線路p可以補(bǔ)充預(yù)密封裝置的泄漏量，同時(shí)滿足正常的液壓工作。 3.3 計(jì)算和選擇液壓元件 3.3.1柱塞缸的設(shè)計(jì) 1. 柱塞桿直徑d的確定 現(xiàn)已知額定壓力為40Mpa，輸出流量為200L/min。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]的液壓缸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)選定柱塞缸的柱塞桿直徑d取200mm。速度v由式3-1可知： (3-1) 其中q為輸出流量，由于雙出桿缸做法往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)都有輸出，因此q取100L/min。F為系統(tǒng)所受壓力。 （m/s） (3-2) （N） 由公式3-1得出：柱塞桿移動(dòng)速度v=3.2mm/s。 由公式3-2 得出：所受壓力F=12560N。 2. 柱塞缸厚度確定 活塞缸缸壁厚度，必須滿足： (3-3) 其中為選用材料的許用應(yīng)力為228.6Mpa，為1.5P 。 通過(guò)公式3-3計(jì)算柱塞缸缸壁厚為30mm，材料選用35號(hào)無(wú)縫鋼管。 3. 柱塞缸的確定 由前面計(jì)算確定出柱塞缸壁厚取30mm，內(nèi)徑取200mm，前后端蓋厚取30mm，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]的液壓缸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缸體長(zhǎng)度取800mm。由與柱塞桿與活塞桿需連接工作，因此柱塞桿也一定有部分在外工作。則其長(zhǎng)度取1000mm。缸徑為210mm，行程按標(biāo)準(zhǔn)取750mm。根據(jù)JB/T 5122-1991標(biāo)準(zhǔn)，可選擇CC1-F200800柱塞缸。 3.3.2活塞缸的設(shè)計(jì) 活塞缸為雙出桿缸，已知增壓比為1：3，輸出高壓水額定壓力為40Mpa，則活塞缸內(nèi)工作壓力約為13.34Mpa，由于柱塞缸和活塞缸通過(guò)柱塞桿與活塞桿直接相連接，可以得出，活塞桿受力為F等于柱塞桿受力F，兩桿運(yùn)動(dòng)速度V相等。 (3-4) =345（mm） 由公式3-4可得活塞缸內(nèi)徑D取為345mm。 雙作用活塞缸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速比為： (3-5) d為活塞桿直徑。速比的取值過(guò)小或者過(guò)大，可能會(huì)造成背壓的值過(guò)大或活塞桿的直徑太細(xì)，從而影響工作的穩(wěn)定性。按照J(rèn)B2183-77標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下。用于本次設(shè)計(jì)的活塞缸工作壓力較大，因此值取為1.6。 (3-6) (mm) 公式3-6可知d=211mm，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]取標(biāo)準(zhǔn)值210mm。 （m/s） (3-7) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]液壓缸的取0.9。 由公式3-7可得出活塞缸輸入流量Q約為160L/min。 　1. 對(duì)活塞桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性的校核　　　 本次設(shè)計(jì)選用35號(hào)鋼作為活塞桿材料。 （1）活塞桿強(qiáng)度必須滿足： (3-8) 其中為材料許用應(yīng)力為228.6Mpa。 通過(guò)對(duì)公式3-8的計(jì)算符合《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]的要求。 （2）活塞桿的穩(wěn)定性校核，活塞桿必須滿足： (3-9) 當(dāng)時(shí)： (3-10) 當(dāng)時(shí)， (3-11) 式中： —臨界載荷； —活塞桿的最小回轉(zhuǎn)半徑； —柔性指數(shù)； —活塞缸支撐方式覺(jué)得的末端系數(shù)； —活塞材料的彈性模量。 取2～4，l為安裝長(zhǎng)度，為活塞桿橫截面的慣性矩，的取值由材料本身決定，公式3-11中取=4.9 N/，為系數(shù)，取3，為2，為85，E為2.06N/，Ea為1/5000。 因此。 因此活塞桿滿足要求。 3. 活塞缸厚度確定 活塞缸缸壁厚度，必須滿足公式3-3，其中為選用材料的許用應(yīng)力，為1.5P 。同理通過(guò)公式3-3計(jì)算活塞缸缸壁厚30mm，材料選用35號(hào)無(wú)縫鋼管。 4. 活塞缸外徑確定 活塞缸外徑由活塞缸的內(nèi)徑加上下壁厚之和得到，由壁厚為30mm，可得出此次設(shè)計(jì)活塞缸的外徑等于405mm。 5. 油缸端蓋的密封和防塵圈 活塞與活塞桿選用O形密封圈，該密封圈利用材料本身的彈性使橡膠環(huán)形圈能在靜配合面和動(dòng)配合面上緊密貼合，從而起到防止泄漏的作用。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]可知活塞缸內(nèi)徑為210mm時(shí)O形圈截面直徑為1.8mm,材料NBR+夾纖維。 防塵圈選用橡膠圈FA形，內(nèi)徑為210mm時(shí),其防塵圈厚度為6.5mm。 6. 活塞缸缸蓋厚度確定 活塞缸，缸蓋的厚度t的確定，可用以下公式進(jìn)行計(jì)算： 有孔時(shí)： (3-13) 無(wú)孔時(shí)： (3-14) 其中為缸蓋止口直徑，為缸蓋孔的直徑26mm。 活塞缸的缸蓋厚度取30mm，材料選取35號(hào)鋼。 7. 活塞缸行程確定 活塞缸要長(zhǎng)于柱塞桿，因此行程取1200mm。 8. 確定活塞缸的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H就是在活塞桿全部伸出的時(shí)候，活塞所在的支撐面和缸蓋滑動(dòng)所在的支撐面的中點(diǎn)距離。如果H過(guò)小，活塞缸的初始撓度會(huì)受到影響，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。 一般情況下，H應(yīng)滿足： (3-15) 其中L為液壓缸工作的最大行程，本次設(shè)計(jì)取1200mm。 D為液壓缸內(nèi)徑，取210mm。 本次設(shè)計(jì)中H取 170mm。 活塞的寬度B，一般取B=（0.6～1.0）D；根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]B可取200mm。 9. 活塞缸長(zhǎng)度確定 一般情況下，活塞缸的行程同活塞的寬度的和為缸體的內(nèi)部長(zhǎng)度：L+H。內(nèi)部長(zhǎng)度與兩端蓋的厚度之和為缸體的外形長(zhǎng)度。此設(shè)計(jì)活塞缸長(zhǎng)度取1067mm。 10．活塞桿長(zhǎng)度確定 活塞缸體長(zhǎng)度為1067mm，活塞寬度為207mm，活塞行程為1200mm，導(dǎo)向長(zhǎng)度為230mm。因活塞到達(dá)缸底時(shí)，活塞桿還有部分仍在缸體外，則活塞桿長(zhǎng)度取2600mm。 11.缸體結(jié)構(gòu)連接方式的選擇及缸體材料的確定 由于雙出出桿缸的極限工作壓力,因此使用35號(hào)鋼作為缸體的材料，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后符合241-285HB標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)中缸體采用法蘭式連接。 技術(shù)要求： （1）缸體內(nèi)徑采用H8、H9配合，表面粗糙度Ra的值為0.3μm，需經(jīng)過(guò)珩磨處理，密封方式為O型橡膠密封。 （2）缸體圓柱度的公差值取8級(jí)精度，其內(nèi)徑d圓度的公差值選取10級(jí)精度。 （3）為提高使用壽命，在缸體表面應(yīng)鍍鉻層，其厚度為30-40，缸體表面需要拋光處理。 （4）與的同軸度公差值為。 （5）缸體端面的垂直公差值及A、B兩端面與軸心線的公差值選取7級(jí)精度。 （6）導(dǎo)向孔的表面粗糙度為Ra0.4μm。 12.活塞 活塞與或是桿的連接形式：螺紋連接 活塞與缸體的密封：O型密封圈密封，圓形截面，材料為耐油橡膠，本次設(shè)計(jì)使用防水腐蝕性的橡膠密封活塞與缸體，如圖3-4所示。 圖3-4　O型密封圈示意圖 活塞的材料：選用45號(hào)鋼。 活塞的技術(shù)要求： （1）活塞的外徑對(duì)內(nèi)徑的徑向跳動(dòng)公差值的精度等級(jí)為7。 （2）端面對(duì)內(nèi)孔尺寸在軸線垂直度公差值的精度等級(jí)為7。 （3）外徑的圓柱度公差值的精度等級(jí)為10。 活塞材料為QA19-4，外徑公差為f8，內(nèi)徑公差為H9，采用基孔制，其加工精度h9，密封面粗糙度取值為，內(nèi)孔與端面A、B的垂直度為，外徑內(nèi)徑間同軸度為。 13.活塞桿的端部結(jié)構(gòu)：外螺紋連接 端部結(jié)構(gòu)尺寸 端部連接方式為螺紋連接，尺寸如下： 直徑與螺紋M30，螺紋長(zhǎng)為40。 活塞桿結(jié)構(gòu)：活塞桿選用實(shí)心桿。活塞桿的材料：35號(hào)鋼。 技術(shù)要求： （1）桿部圓柱度以及端面T垂直度的公差值精度等級(jí)為7。 （2）和圓度公差的精度等級(jí)為10。 （3）對(duì)的徑向跳動(dòng)值為0.01mm。 （4）螺紋的加工精度等級(jí)為7。 （5）桿件的表面粗糙度為μm。 （6）活塞桿的表面使用乳白鉻和硬鉻的雙層鍍鉻工藝，桿頭位置開有夾頭和導(dǎo)向角，其表面硬度大于HRC60標(biāo)準(zhǔn)。 3.4.3 其它元件的設(shè)計(jì) 1. 缸筒和缸蓋的連接 本設(shè)計(jì)缸筒和缸蓋都選用35號(hào)鋼，選用法蘭式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，拆裝也容易，其結(jié)構(gòu)形式如圖3-6。 1 缸蓋，2缸體 圖3-6 法蘭式連接 3. 缸頭與法蘭的聯(lián)結(jié)計(jì)算 聯(lián)結(jié)方式：螺栓聯(lián)結(jié) 螺栓的設(shè)計(jì) (1)計(jì)算每個(gè)螺栓的總拉力F 6個(gè)螺栓在缸頭上均勻布置，由公式3-16 （3-16） 得F=1444（N）。其中為螺栓所受總拉力8664N。 (2)計(jì)算直徑 缸頭和法蘭通過(guò)螺栓連接，由于會(huì)受到變載荷作用，零件的疲勞強(qiáng)度會(huì)受到應(yīng)力幅的影響，因此需要符合疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力條件。 缸頭法蘭連接，連接螺栓的拉應(yīng)力為： δ= （3-17） 其中為螺栓受到軸向變載荷最大值，切應(yīng)力 = （3-18） 則，合成應(yīng)力 ==1.3δ （3-19） 螺栓直徑可按下式進(jìn)行計(jì)算，即： >= （3-20） 螺紋預(yù)緊系數(shù) k=1.3，螺栓的個(gè)數(shù) Z=6，材料的須用應(yīng)力 []= 296MP， 材料為45號(hào)鋼，由公式3-20得取7.1mm。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]，選M8。 4. 缸頭厚度的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)選用鏈接法蘭的方式為螺釘聯(lián)結(jié)，因此可按下式計(jì)算，即： （3-21） 式中槽寬0.4mm，槽深0.8mm，W為O型密封圈的壓縮率，取W=20%，即：=0.2 （3-22） 得，為密封圈直徑。 由公式3-21， h可取32mm。 5. 法蘭直徑和厚度的確定 法蘭直徑和缸頭直徑取同一值，為413mm。法蘭厚度取。 6. 缸體的固定 此增壓裝置在高壓強(qiáng)度下工作，選用固定式連接，缸體利用法蘭用螺釘固定于基架上。 基架與基座選用鋼材焊接即可。 7.活塞桿與柱塞桿的連接 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]可選用選用扁頭與插頭連接。 根據(jù)之前計(jì)算，查找《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6]選取符合要求的雙出桿缸。其型號(hào)為CG350CD/200-1200A1002CGUVA。 第4章 元件的選用和校核 4.1 詳細(xì)設(shè)計(jì)原理以及原理圖 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案的原理如圖4-7所示。 1. 梭閥 2.單向閥 3.二位四通電液換向閥 4.插裝閥 5.單向閥 6.溢流閥 7.過(guò)濾器 8.截止閥 9.三位四通電磁換向閥 圖4-7 詳細(xì)設(shè)計(jì)方案原理圖 其中插裝閥4可以代替初擬原理圖中的三位四通電液換向閥控制增壓裝置的正常工作。 4.2水液壓泵的選型 ①確定水液壓泵工作壓力的大小 （4-1） 式中： —水液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力； —水液壓泵與液壓缸之間管路的總損失。 在本系統(tǒng)中，最高壓力是雙出桿缸前進(jìn)時(shí)的壓力，。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，管路簡(jiǎn)單而且工作時(shí)流速較小的取；取=（0.5～1.5）MPa。 在水壓機(jī)系統(tǒng)中選取 所以可得出： 水液壓泵工作時(shí)的輸出流量由式4-2可知。 （4-2） 式中： K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1～1.3； —液壓缸同時(shí)工作的最大總流量。 系統(tǒng)中存在溢流閥時(shí)，要同時(shí)加入溢流閥最小溢流量的值，取。 所以可得出： ②選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的和值，按照系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，為了使液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，對(duì)系統(tǒng)可靠性和使用壽命進(jìn)行優(yōu)化，一般選取液壓泵額定壓力的80%作為系統(tǒng)的正常工作時(shí)的工作壓力，可得出泵的額定壓力： 由于液壓泵的流量受工況影響，因此在選擇液壓泵流量時(shí)須要比系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量還要大。與此同時(shí)，為了延長(zhǎng)液壓泵的使用壽命，要注意最高壓力與最高轉(zhuǎn)速盡量選擇其一使用。根據(jù)以上所述，可選擇由Danfoss公司生產(chǎn)的Goldcup系列的P14，最大流量229.5L/min，額定壓力18.5MPa，最高壓力42MPa，其控制功能集成化，此泵為水液壓泵。液壓泵的外形圖如圖4-8和圖4-9所示。 圖4-8 液壓泵站外形圖 圖4-9 液壓泵站外形圖 4.3電機(jī)的選擇 在水壓機(jī)整個(gè)動(dòng)作循環(huán)中，所需功率較大而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，按較大功率段來(lái)確定電動(dòng)機(jī)功率。 由前面的計(jì)算已知，液壓泵的壓力為，由流量為排量轉(zhuǎn)速的乘積，最大流量，由公式： （4-3） 式中： —水液壓泵工作時(shí)所受最大壓力； —水液壓泵的流量（）； —水液壓泵的總效率，可以參考表4-5選擇總效率為0.8。 表4-5 液壓泵的總效率 液壓泵種類 螺桿泵 齒輪泵 柱塞泵 葉片泵 總效率 0.65～0.80 0.6～0.7 0.80～0.85 0.60～0.75 所以水液壓泵的總驅(qū)動(dòng)功率為： 根據(jù)此計(jì)算數(shù)據(jù)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[5]選取Y280M-4電機(jī)，其額定功率為90KW，額定轉(zhuǎn)速1490rpm。 4.4 其它元件的選用 應(yīng)根據(jù)計(jì)算的系統(tǒng)工作壓力與實(shí)際通過(guò)的最大流量選擇閥件，所選擇的閥件應(yīng)有相應(yīng)的定型產(chǎn)品。應(yīng)按照已選水液壓泵工作的最大流量選取溢流閥；同時(shí)節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量要滿足該節(jié)流閥經(jīng)過(guò)液壓缸的最低穩(wěn)定速度。在控制閥流量的選擇上要稍大于實(shí)際通過(guò)流量。 根據(jù)之前計(jì)算，插裝閥需要滿足流量192L/min，同時(shí)需要滿足額定壓力為40Mpa。因此查Danfoss公司相關(guān)元件手冊(cè)，選擇型號(hào)為C1D08的插裝閥，可滿足工作要求。 4.4.1水液壓閥的選用 由于本次設(shè)計(jì)使用水作為液壓介質(zhì)，因此元件選用Danfoss公司產(chǎn)品。 查Danfoss公司相關(guān)元件手冊(cè)，可選用元件如表4-6。 表4-6 元件表 序號(hào) 名稱 通過(guò)流量/ 額定流量/ 額定壓力/ 型號(hào)規(guī)格 1 梭閥 160 193 13.3 KSF-50-L1X 2 單向閥 160 193 35 C4V03 3 電磁換向閥 80 — 35 4D01-3246 4 插裝閥 192 — 35 C1D08 5 單向閥 192 — 35 C5V06 6 溢流閥 192 — 35 R4V06 4.4.2. 連接管道以及油箱的選用 本設(shè)計(jì)為增壓缸，工作壓力為40MPa，工作壓力大，工作介質(zhì)為水，應(yīng)選用能承受高壓，價(jià)格低廉，耐氧化，抗腐蝕，剛性好的無(wú)縫不銹鋼作為連接管道和油箱的材料。 4.4.3. 過(guò)濾器的選用 根據(jù)之前計(jì)算，過(guò)濾器需要滿足流量192L/min，目標(biāo)清潔度為NAS 9，因此查《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6]，選擇型號(hào)為YPH240-005W，可滿足工作要求。 4.5系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 沿程壓力損失可由公式4-6，4-7算出： （4-6） 其中，為阻力系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式可得，v為平均流速，為液體密度，水的密度為1g/cm3。 液體在直管中作層流流動(dòng)時(shí)，由公式4-7及可得： （4-7） 其中阻力系數(shù)理論值是 局部壓力損失可由公式4-8算出： （4-8） 其中為局部阻力系數(shù)，v為平均流速。由于阻力系數(shù)由管道的具體布局圖確定，因此此處根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取估算值，由前式計(jì)算速度確定。 發(fā)熱升溫驗(yàn)算，可根據(jù)公式 （4-9） 算出，為油液升高溫度40°C，其中為單位時(shí)間輸入的熱量，V油箱有效容積。 整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失無(wú)法全面估算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設(shè)計(jì)好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。 4.5.1雙出桿缸前進(jìn) 雙出桿缸前進(jìn)過(guò)程中，油路總壓降為： 此值不大，不會(huì)使壓力閥開啟，故能保證泵的流量全部進(jìn)入雙出桿缸。 回油路上，液壓缸兩側(cè)有桿腔中的油液的流量都是193.02L/min。由此可算出雙出桿缸前進(jìn)時(shí)兩側(cè)有桿腔的壓力之差。 此值小于原估計(jì)值，所以是安全的。 4.6 油液溫升驗(yàn)算 ①計(jì)算發(fā)熱功率 在系統(tǒng)的工作過(guò)程當(dāng)中，功率損失會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。由于液壓缸在前進(jìn)和后退過(guò)程中，95%以上為勻速過(guò)程，因此在驗(yàn)算過(guò)程中可以忽略。 液壓缸前進(jìn)時(shí)的有效功率： （4-13） 液壓缸在前進(jìn)時(shí)液壓油經(jīng)過(guò)閥類元件的總損失壓力為： 因此液壓泵輸出的壓力為： （4-14） 液壓缸前進(jìn)時(shí)泵的總輸出功率為： （4-15） 液壓缸前進(jìn)時(shí)的總發(fā)熱功率為： （4-16） 由于液壓缸為雙出桿缸，因此后退時(shí)的發(fā)熱功率與前進(jìn)時(shí)相同。 液壓缸整個(gè)工作循環(huán)的總發(fā)熱功率為： ②計(jì)算散熱功率 前面初步求得油箱的有效容積為，按求得油箱各邊之積： 取為1.25m，、分別為2m。 由油箱散熱面積公式： （4-17） 可求得散熱面積為： 油箱的散熱功率為 （4-18） 式中 —油箱散熱系數(shù)，此處??； —油溫與環(huán)境溫度之差。 由于油箱本身散熱不能滿足系統(tǒng)對(duì)于散熱的要求，需要額外使用冷卻器進(jìn)行冷卻。因此查《液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)》[6]，選擇型號(hào)為FL-10，可滿足工作要求。 4.7液壓介質(zhì)的處理 水液壓系統(tǒng)使用的水所指的不不是純凈水，而是經(jīng)過(guò)加工過(guò)后的生活用水。因此液壓介質(zhì)必須要滿足GB5750。通常來(lái)說(shuō)未經(jīng)加工的生活用水也可以看做純水，但是經(jīng)過(guò)水液壓系統(tǒng)中一段時(shí)間的使用過(guò)后，生活用水的理化性質(zhì)可能發(fā)生變化，從而影響到水液壓系統(tǒng)的正常工作。 4.7.1水的理化性質(zhì)對(duì)設(shè)備的影響以及解決方案 （1） 理化性質(zhì)的改善 由于水本身的粘度只有傳統(tǒng)化石液壓油的1/30，潤(rùn)滑性能沒(méi)有傳統(tǒng)化石液壓油的潤(rùn)滑性能好，因此為了避免由于水本身潤(rùn)滑性能的問(wèn)題引起的泄漏量過(guò)大而對(duì)水壓試驗(yàn)機(jī)的工作產(chǎn)生影響，因此要提高水的潤(rùn)滑性能。傳統(tǒng)的乳化劑雖然可以提高水的潤(rùn)滑性能，但是由于乳化劑本身也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，因此出于環(huán)保的目的選擇向水內(nèi)添加對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響而且無(wú)色無(wú)味的水溶性和硅樹脂以提高水的潤(rùn)滑性能。同時(shí)要減少水壓系統(tǒng)中的間隙和公差，對(duì)液壓介質(zhì)中顆粒的大小進(jìn)行控制，在現(xiàn)有工藝的水平上盡量將間隙減小到318-8μm范圍內(nèi)，這樣可以防止液壓介質(zhì)中的顆粒對(duì)水液壓設(shè)備造成磨損?，F(xiàn)有的解決方案是在泵的出口使用過(guò)濾精度能夠達(dá)到要求的過(guò)濾器。 （2） 排氣 由于水中本身存在空氣，因此隨著壓力的升高可能導(dǎo)致一定的空氣排出，由于液壓介質(zhì)的不穩(wěn)定而影響水壓試驗(yàn)機(jī)本身的穩(wěn)定性，因此可以通過(guò)降低氣體在水中的溶解度來(lái)優(yōu)化液壓介質(zhì)。常溫水在50℃-60℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡，這是因?yàn)楦邷厥沟脷怏w在水中的溶解度減小，溢出的氧氣和二氧化碳?xì)怏w形成氣泡。因此可以在液壓介質(zhì)使用前增加溫度使水中的氣體含量減少，從而提高水壓試驗(yàn)機(jī)的工作穩(wěn)定性。 （3） 微生物 關(guān)于水中微生物和雜質(zhì)的處理，由于未經(jīng)過(guò)處理的水中含有微生物和雜質(zhì)，如果不進(jìn)行處理，長(zhǎng)時(shí)間使用未經(jīng)處理的水作為液壓介質(zhì)可能會(huì)對(duì)液壓元件造成損害，形成生物膜，對(duì)過(guò)濾器造成阻塞。液壓介質(zhì)本身也可能存在變質(zhì)的現(xiàn)象。因此在使用前需要對(duì)液壓介質(zhì)使用活性炭過(guò)濾器進(jìn)行預(yù)處理，由于活性炭有很強(qiáng)的吸附性，可以除去液壓介質(zhì)中的異味和有機(jī)物，同時(shí)也可以起到過(guò)濾雜質(zhì)的作用，從而延長(zhǎng)液壓介質(zhì)的使用時(shí)間，降低產(chǎn)品的維護(hù)成本。同時(shí)可以增加系統(tǒng)的液壓介質(zhì)的流速，同時(shí)利用化學(xué)方法調(diào)整水的PH值，使環(huán)境不適合微生物的生長(zhǎng)。 （4） 腐蝕性 水的腐蝕性可能對(duì)設(shè)備造成損害，從而影響水壓試驗(yàn)機(jī)的使用壽命，可以通過(guò)加入緩蝕劑來(lái)抑制水對(duì)產(chǎn)品的腐蝕。同時(shí)由于水液壓系統(tǒng)采用了不銹鋼作為材料，而縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕可能對(duì)不銹鋼造成損壞，因此可以選擇奧氏體作為零件材料。 （5） 系統(tǒng)的清潔度 由于水液壓元件在制造運(yùn)輸過(guò)程中可能在元件上涂抹有機(jī)物，因此在水液壓元件開始使用前要用清洗劑清洗來(lái)保證元件的清潔。 同時(shí)水質(zhì)參數(shù)應(yīng)滿足表4-7條件。 表4-7 水質(zhì)參數(shù)表 參數(shù) 取值 pH值 6.5-8.5 Cl- 濃度(鹽類) ＜250mg/L 硬度 50≤總硬度≤250mg/L (以CaCO3 計(jì)) 微生物有機(jī)體 22℃: < 100個(gè)/ml 固體顆粒直徑 < 10μm 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)成功的解決了由單作用增壓缸輸出高壓水壓力波動(dòng)引起的鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)預(yù)密封失效問(wèn)題，并以水代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓油作為液壓介質(zhì)，不僅降低了設(shè)備的維護(hù)成本，更重要的是水作為介質(zhì)比傳統(tǒng)液壓油對(duì)環(huán)境更加友好。既符合了可持續(xù)發(fā)展的原則，又能降低設(shè)備工作時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。 本次設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)使用元件時(shí)使用DENISON丹尼遜公司的產(chǎn)品，該公司的元件針對(duì)水作為液壓介質(zhì)從材料和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化，可以滿足鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)使用水作為介質(zhì)穩(wěn)定工作所需要求。 同時(shí)由于增壓缸由標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)成，因此節(jié)省了額外制作研發(fā)的成本，同時(shí)方便維護(hù)、修理和設(shè)備的替換。 鋼管水壓機(jī)的預(yù)密封設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)是整個(gè)水壓試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)水壓機(jī)的用途以及自身的特點(diǎn)和要求，在液壓傳動(dòng)的基本原理的基礎(chǔ)上，確定改進(jìn)的預(yù)密封方案，同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算來(lái)確定該系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，最后通過(guò)這些參數(shù)選用合適的液壓元件完成系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)根據(jù)鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)中預(yù)密封裝置設(shè)計(jì)的實(shí)際工作條件和工作環(huán)境，從已知條件出發(fā)，通過(guò)查閱大量的書籍、手冊(cè)、圖表以及從相關(guān)網(wǎng)站上的了解，對(duì)水壓機(jī)的預(yù)密封裝置有了一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，在對(duì)工作條件確定之后，著重分析并重點(diǎn)對(duì)鋼管水壓機(jī)的預(yù)密封原理進(jìn)行了解，在分析了原有原理的不足后對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。最后設(shè)計(jì)出了符合設(shè)計(jì)要求的預(yù)密封裝置。 致　謝 在指導(dǎo)老師郝興安老師的耐心輔導(dǎo)和大力支持下，我得以完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。十分感謝郝興安老師能夠給我這樣一次機(jī)會(huì)增強(qiáng)自己的專業(yè)能力，在此我對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中所有輔導(dǎo)我的老師們表示由衷的感謝，是在你們的悉心教育下我才得以在大學(xué)四年里打下良好的知識(shí)基礎(chǔ)，并能將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去。 在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料的整合以及思考，我充分的認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)者應(yīng)該具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中明確自己的任務(wù)，不斷地尋找更優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)該注重細(xì)節(jié)，同時(shí)兼顧全局。設(shè)計(jì)中難免遇到各種各樣的難題，當(dāng)自己無(wú)法解決這些問(wèn)題的的時(shí)候就應(yīng)該多和指導(dǎo)老師、同學(xué)溝通的交流，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和改正自己的缺點(diǎn)和不足之處，同時(shí)同學(xué)也會(huì)從自己的角度提出一些自己沒(méi)有想到的觀點(diǎn)。在今后的學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中應(yīng)該注意多積累經(jīng)驗(yàn)，多思考，多提問(wèn)，多交流，多實(shí)踐，才能使自己成為一名合格的設(shè)計(jì)者。 我也切實(shí)認(rèn)識(shí)到無(wú)論做什么樣的設(shè)計(jì)都應(yīng)該有恒心去完成，遇到難題不可心煩氣燥，做設(shè)計(jì)需要的是創(chuàng)新能力，但這并不意味著閉門造車，我們應(yīng)帶著一顆孜孜不倦的求學(xué)心和上進(jìn)心，這樣才能使我們的設(shè)計(jì)更加完善。 最后，再次對(duì)認(rèn)真指導(dǎo)我本次設(shè)計(jì)的郝興安老師以及對(duì)本次課題給予幫助的人們應(yīng)予衷心的感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 史亞臣、張晶晶、韓飛躍、周立兵.鋼管水壓試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的研究與分析[J];機(jī)械,2011:S1 [2] 姚彩虹、蔣興加、劉經(jīng)華.油管試壓機(jī)增壓慢的原因與故障處理[J];　石油礦場(chǎng)機(jī)械,2008:S2 [3] Mike Higgins.Water hydraulics – the real world. [J] Industrial Robot.,1996, 23(4):13–18. [4] 楊華勇，周華，路甬祥.水液壓技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)機(jī)械工程,2000:12 :1430–04. [5] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.4. [6] 張利平主編. 液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社, 1997.9. [7] 郝興安，陳凱.水壓試管機(jī)預(yù)密封加壓原理的改進(jìn)[J];液壓與氣動(dòng),2009:03 [8] 姜繼海、宋錦春、高常識(shí)主編.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5. [9] 劉國(guó)華,花蓉; 現(xiàn)代液壓控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展[J]; 淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào); 2006:01. [10] 王廣懷主編.液壓技術(shù)應(yīng)用[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2001.5. [11] 薛祖德主編. 液壓傳動(dòng)[M].中央廣播電視大學(xué)出版社, 1999.2. [12] Dauphin-Tan guy G, Brahman A, Sure C; Bond graph aided design of controlled systems [M];Simulation Practice and Theory; 1999. [13] 章宏甲、黃誼、王積偉主編.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.6. [14] 太鋼不銹冷軋廠 劉建忠; 液壓系統(tǒng)的泄漏與密封件的選擇[N];山西科技報(bào); 2004. [15] 徐繩武; 淺談中國(guó)液壓傳動(dòng)的發(fā)展和出路[J]; 液壓氣動(dòng)與密封; 2002,06. [16] Elvish Science.Two-valve control of a large steam turbine.Control Engineering Practice,2002-04.