密煉機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1目錄內(nèi)容提要……………………………………………………………………3ABSTRACT …………………………………………………………….41 引言…………………………………………………………………51.1 課題提出的背景和意義 ………………………………….…51.2 國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)水平和發(fā)展趨勢(shì)……………………………….61.3 課題研究目標(biāo)…………………………………………….………92 液壓系統(tǒng)的要求 …………….…………………………………103 液壓原理和主要技術(shù)參數(shù) ……………………………………114 液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) ……………………………………….…124.1 確定工作壓力 …………………………………………………124.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 …………………………………….…125 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………………………….……155.1 銷鎖油缸和旋轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算說明………………………….155.2 加料門油缸和轉(zhuǎn)子密封油缸設(shè)計(jì)說明……………….………….176 液壓元件的選擇和專用件的設(shè)計(jì)………………………………….216.1 液壓泵的選擇和泵的參數(shù)的計(jì)算 ………………………….…216.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ……………………………………………….…226.3 液壓控制閥的選擇 … ……………………………………………226.4 其他液壓元件的選擇 …………………………………………….246.5 蓄能器的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………….256.6 確定油箱的有效容積 ………………………………………………26邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)26.7 管道尺寸的確定 ……………………………………….….……….267 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算………………………………………………….287.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失…………………………………….…….287.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升的計(jì)算 ………………….………………298 設(shè)計(jì)液壓裝置……………………………………………………….348.1 液壓裝置總體布局 …………………………………….…………348.2 液壓閥的配置形式 ……………………………………….………348.3 集成塊的設(shè)計(jì) …………………………………………………….348.4 繪制正式工作圖 ………………………………………………….359 密煉機(jī)液壓系統(tǒng)使用、維護(hù)說明書 …………………………….369.1 液壓系統(tǒng)組成和控制方式 ………………………….…………369.2 液壓系統(tǒng)安裝及調(diào)試………………………………………………399.3 液壓系統(tǒng)的維護(hù)及注意事項(xiàng)………………………………………409.4 日常維護(hù)要求 ………………………………………………………419.5 常見液壓故障處理辦法 ……………………………………………429.6 主要元件 ……………………………………………………………449.7 易損件 ………………………………………………………………46結(jié)論 …………………………………………………………………………47致謝 …………………………………………………………………………48參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………49附錄: 1 英文原著2 英文翻譯3 設(shè)計(jì)圖紙邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3內(nèi)容提要本文主要講述了密煉機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)、油缸的計(jì)算、系統(tǒng)的性能驗(yàn)算以及系統(tǒng)的使用說明。該系統(tǒng)主要用于密煉機(jī)的液力裝置，控制各工作點(diǎn)油缸動(dòng)作，由于該系統(tǒng)配置有電接點(diǎn)溫度計(jì)（WSSX） 、壓力繼電器（HED10A20） 、電磁閥、溢流閥、安全閥等，因此可對(duì)系統(tǒng)的油液溫度、系統(tǒng)壓力等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、操作方便、性能可靠、節(jié)約能源是密煉機(jī)液力裝置的理想配套液壓設(shè)備。其主要特點(diǎn)是：當(dāng)主機(jī)超載時(shí)，本系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)入浮動(dòng)狀態(tài)；該系統(tǒng)采用多種措施來實(shí)現(xiàn)加料門開、關(guān)動(dòng)作的緩沖，以減少對(duì)液壓系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4ABSTRACTThis document talks about the hydraulic system design of the Close Rubber Extrusion Machine, it include the system parameter design、the calculation of the cylinder、the check of the system property and the using application of the system. This system is mainly used for control the cylinder motion at any working point in the hydraulic equipment of the close rubber extrusion machine, for it equipped with the electric connect thermometer (WSSX)、pressure relay (HED10A20)、solenoid valve、relief valve、safety valve and so on, it can far away control the oil temperature、system pressure, and it also has the priority of good structure、convenient operation、reliable property、less energy consuming and so on. The main characteristics is : it can automatic go into the floating state when it over loading; the system employs many measures in order to buffer feed door’s impact.邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)51 引言1.1 課題提出的背景和意義我國(guó)液壓工業(yè)發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段，即：20 世紀(jì) 50 年代初到 60 年代初為起步階段；60~70 年代為專業(yè)化生產(chǎn)體系成長(zhǎng)階段；80~90 年代為快速發(fā)展階段。其中，液壓工業(yè)于 50 年代初從機(jī)床行業(yè)生產(chǎn)仿蘇的磨床、拉床、仿形車床等液壓傳動(dòng)起步，液壓元件由機(jī)床廠的液壓車間生產(chǎn)，自產(chǎn)自用。進(jìn)入 60 年代后，液壓技術(shù)的應(yīng)用從機(jī)床逐漸推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械等領(lǐng)域，原來附屬于主機(jī)廠的液壓車間有的獨(dú)立出來，成為液壓件專業(yè)生產(chǎn)廠。到了 60 年代末、70 年代初，隨著生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展，特別是在為第二汽車制造廠等提供高效、自動(dòng)化設(shè)備的帶動(dòng)下，液壓元件制造業(yè)出現(xiàn)了迅速發(fā)展的局面，一批中小企業(yè)也成為液壓件專業(yè)制造廠。1968 年中國(guó)液壓元件年產(chǎn)量已接近 20 萬件；1973 年在機(jī)床、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械等行業(yè)，生產(chǎn)液壓件的專業(yè)廠已發(fā)展到 100 余家，年產(chǎn)量超過 100 萬件，一個(gè)獨(dú)立的液壓件制造業(yè)已初步形成。這時(shí)，液壓件產(chǎn)品已從仿蘇產(chǎn)品發(fā)展為引進(jìn)技術(shù)與自行設(shè)計(jì)相結(jié)合的產(chǎn)品，壓力向中、高壓發(fā)展，并開發(fā)了電液伺服閥及系統(tǒng)，液壓應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 進(jìn)入 80 年代，在國(guó)家改革開放的方針指引下，隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，基礎(chǔ)件滯后于主機(jī)的矛盾日益突出，并引起各有關(guān)部門的重視。為此，原一機(jī)部于 1982 年組建了通用基礎(chǔ)件工業(yè)局，將原有分散在機(jī)床、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等行業(yè)歸口的液壓專業(yè)廠，統(tǒng)一劃歸通用基礎(chǔ)件局管理，從而使該行業(yè)在規(guī)劃、投資、引進(jìn)技術(shù)和科研開發(fā)等方面得到基礎(chǔ)件局的指導(dǎo)和支持。從此進(jìn)入了快速發(fā)展期，先后引進(jìn)了 60 余項(xiàng)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，其中液壓 40 余項(xiàng)，經(jīng)消化吸收和技術(shù)改造，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)，并成為行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。近年來，行業(yè)加大了技術(shù)改造力度，1991~1998 年國(guó)家、地方和企業(yè)自籌資金總投入共約 20 多億元，其中液壓 16 億多元。經(jīng)過技術(shù)改造和技術(shù)攻關(guān)，一批主要企業(yè)技術(shù)水平進(jìn)一步提高，工藝裝備得到很大改善，為形成高起點(diǎn)、專業(yè)化、批量生產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。近幾年，在國(guó)家多種所有制共同發(fā)展的方針指引下，不同所有制的中小企業(yè)迅猛崛起，呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。隨著國(guó)家進(jìn)一步開放，三資企業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)提高行業(yè)水平和擴(kuò)大出口起著重要作用。目前我國(guó)已和美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)著名廠商合資或由外國(guó)廠商獨(dú)資建立了柱塞泵/馬達(dá)、行星減速機(jī)、轉(zhuǎn)向器、液壓控制閥、液壓系統(tǒng)、靜液壓傳動(dòng)裝置、液壓件鑄造、機(jī)械密封、橡塑密封等類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè) 50 多家，引進(jìn)外資 2 億多美元。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)61.2 國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)水平和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 國(guó)內(nèi)外開發(fā)水平(1) 基本概況 經(jīng)過 40 多年的努力，我國(guó)液壓行業(yè)已形成了一個(gè)門類比較齊全，有一定生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的工業(yè)體系。據(jù) 1995 年全國(guó)第三次工業(yè)普查統(tǒng)計(jì)，我國(guó)液壓工業(yè)鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以上年銷售收入在 100 萬元以上的國(guó)營(yíng)、村辦、私營(yíng)、合作經(jīng)營(yíng)、個(gè)體、“三資” 等企業(yè)約有 700 余家，其中液壓 700 家。按 1996 年國(guó)際同行業(yè)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)液壓行業(yè)總產(chǎn)值 23.48 億元，占世界第 6 位。 (2) 當(dāng)前供需概況 通過技術(shù)引進(jìn)，自主開發(fā)和技術(shù)改造，高壓柱塞泵、齒輪泵、葉片泵、通用液壓閥門、油缸和各類密封件第一大批產(chǎn)品的技術(shù)水平有了明顯的提高，并可穩(wěn)定的批量生產(chǎn)，為各類主機(jī)提高產(chǎn)品水平提供了保證。另外，在液壓元件和系統(tǒng)的 CAD、污染控制、比例伺服技術(shù)等方面也取得一定成果，并已用于生產(chǎn)。目前，液壓產(chǎn)品總計(jì)約有 1200個(gè)品種、10000 多個(gè)規(guī)格。已基本能適應(yīng)各類主機(jī)產(chǎn)品的一般需要，為重大成套裝備的品種配套率也可達(dá) 60%以上，并開始有少量出口。 1998 年國(guó)產(chǎn)液壓件產(chǎn)量 480 萬件，銷售額約 28 億元；密封件產(chǎn)量約 8 億件，銷售額約 10 億元。據(jù)中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì) 1998 年年報(bào)統(tǒng)計(jì)，液壓產(chǎn)品產(chǎn)銷率為97 .5%，密封為 98.7%。這充分反映了產(chǎn)銷基本銜接。 我國(guó)液壓業(yè)雖取得了很大的進(jìn)步，但與主機(jī)發(fā)展需求，以及和世界先進(jìn)水平相比，還存在不少差距，主要反映在產(chǎn)品品種、性能和可靠性等方面。以液壓產(chǎn)品為例，產(chǎn)品品種只有國(guó)外的 1/3，壽命為國(guó)外的 1/2。為了滿足重點(diǎn)主機(jī)、進(jìn)口主機(jī)以及重大技術(shù)裝備的需要，每年都有大量的液壓、氣動(dòng)和密封產(chǎn)品進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)及有關(guān)資料分析，1998 年液壓、氣動(dòng)和密封件產(chǎn)品的進(jìn)口額約 2 億美元，其中液壓約 1.4 億美元，氣動(dòng)近 0.3 億美元，密封約 0.3 億美元，比 1997 年稍有下降。按金額計(jì)，目前進(jìn)口產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率約為 30%。1998 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)液壓件需求總量約 600 萬件，銷售總額近 40 億元；氣動(dòng)件需求總量約 500 萬件，銷售總額 7 億多元；密封件需求總量約 11 億件，銷售總額約 13 億元。由于液壓傳動(dòng)具有體積小、操作靈活、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)；也可用簡(jiǎn)單的管路連接邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7代替復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)，因而在收割機(jī)和插秧機(jī)中得到了廣泛關(guān)注和大量應(yīng)用。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推廣與普及，農(nóng)機(jī)研究部門、主機(jī)生產(chǎn)廠家和農(nóng)戶對(duì)液壓系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)程度也在不斷的提高，他們不僅要求產(chǎn)品有低廉的價(jià)格，更要求有較高的品質(zhì)、可靠的使用性能；作為農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣重點(diǎn)之一的聯(lián)合收割機(jī)、插秧機(jī)，其液壓系統(tǒng)的配置通過液壓件生產(chǎn)廠家近幾年的探索與努力，在功能、可靠性、合理性等方面已取得了較大的突破。集成、復(fù)合、大通徑、多功能。已成為新一代農(nóng)機(jī)液壓件的開發(fā)熱點(diǎn)。結(jié)構(gòu)上的集成化便于安裝布置；性能上的復(fù)合為用戶提供了很大方便；通道的大而暢更有利于減少發(fā)熱與能耗；產(chǎn)品的多功能與農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展與開創(chuàng)緊密相連。作為液壓件，曾經(jīng)困擾著農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用與發(fā)展，劣質(zhì)液壓元件、配置不合理的液壓系統(tǒng)曾一度充斥著農(nóng)機(jī)市場(chǎng)。由此這也成為了液壓件生產(chǎn)廠家的一個(gè)攻關(guān)課題。通過多年的探索與研究，農(nóng)機(jī)液壓件的整體配套水平已取得了一個(gè)飛躍，并逐步接近了發(fā)達(dá)國(guó)家水平。比如說，帶有復(fù)合功能的手控、電控的操縱系統(tǒng)替代了功能單一的分配閥，而且性能、功效在不斷升級(jí)；此外，行走系統(tǒng)采用了靜液壓無級(jí)變速器（HST） ，大大提高了操縱性能與工作效率。因此，我們必須按照客觀規(guī)律去辦事，不能守舊，一定要有創(chuàng)新，要有突破，相信，液壓技術(shù)在農(nóng)機(jī)上的應(yīng)用將更普及一定會(huì)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平。液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、壓力高、自吸性能好。在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不但要實(shí)現(xiàn)其拖動(dòng)與調(diào)節(jié)功能，還要 盡可能地利用能量，達(dá)到高效、可靠運(yùn)行的目的。液壓系統(tǒng)的功率 損失會(huì)使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，導(dǎo)致液壓設(shè)備發(fā)生故障。因此，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)必須多途徑地考慮降低系統(tǒng)的 功率損失。目前普遍使用著的定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其效率較低( -停電卸料門打開 - - - - - -電 磁鐵工 步邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)155 液壓缸的計(jì)算5.1 銷鎖油缸和旋轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算說明5.1.1 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定根據(jù)技術(shù)條件：確定液壓缸徑和桿徑及行程為：缸徑 D=Φ160mm，桿徑 d=Φ63mm由此計(jì)算出液壓系統(tǒng)工作壓力為：P= )(412dDF??（5.1） =（4×169× 103）/（ π×（160 2-632） ）=10MPa式中 F 為鎖緊力 ，F(xiàn)=169KN5.1.2 缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此液壓系統(tǒng)中，3.2≤D/δ＜16，故缸筒壁厚應(yīng)用中等壁厚計(jì)算公式，此時(shí)：δ= +C ??)3][.2(PyD?（5.2） ψ：強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無縫鋼管，ψ=1C：用來圓整壁厚數(shù)Py:液壓缸內(nèi)最高工作壓力。Py=10MPaD：缸筒內(nèi)徑[σ]= [σ s]/2.5=150/2.5=60MPaδ=10×160/(2.3×60-3×10)+C=17mm故油缸缸筒外圓取 D1=194mm.邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)165.1.3 缸筒強(qiáng)度校核根據(jù) SL41-93，缸體合成應(yīng)力按下式計(jì)算：σ zh1= ≤[σ] 121hznz???（5.3）式中：[σ]=60MPaσ z1：縱向應(yīng)力：σ z1= =17MPa ?124)(Ddp?(5.4)σ h1：環(huán)向應(yīng)力：σ h1= =70.5 MPa ?21p(5.5)P：工作壓力，P=10MPaD：油缸缸徑，D=Φ160mmd：油缸桿徑，d= Φ63mmδ：缸筒壁厚，δ=17mm終計(jì)算，σ zh1= =53.2 MPa 60 MPa121hznz???即: σ zh1 [σ],符合要求 .5.1.4 活塞桿長(zhǎng)度和缸筒長(zhǎng)度計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求的行程，來設(shè)計(jì)活塞桿的長(zhǎng)度；本油缸的行程為 800mm，故油缸的活塞桿的長(zhǎng)度為 920mm，缸筒的長(zhǎng)度為 1027mm。5.1.5 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿受拉力最危險(xiǎn)截面是兩端連接螺紋的退刀槽橫截面， （取截面直徑較少值）其應(yīng)力計(jì)算如下 ：σn= ≤[ σ] 23???（5.6）式中 σ 為拉應(yīng)力：σ=(5.7) 21.4dFk?邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17τ 為剪應(yīng)力：τ=(5.8) 3102.dFk上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取 K=1.25K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取 K1=0.12d1：活塞桿危險(xiǎn)截面處直徑，d1=60mmd0：螺紋外徑，d0=61mm[σ] ： 60MPa則：σ==35.3MPaτ==15.3MPa得: σn=50.3MPa所以: σn [σ],符合工況要求。5.1.6 下蓋聯(lián)接螺釘強(qiáng)度校核計(jì)算螺釘聯(lián)接采用高強(qiáng)度螺釘 M20×80(GB/T70.1-2000)聯(lián)接,兩端數(shù)量均為 24 件，螺釘精度等級(jí)為 10.9 級(jí)，其強(qiáng)度校核，按照公式（5.7） 、 （5.8） 。拉應(yīng)力：σ= =184.8 MPa.214dzFk?剪應(yīng)力：τ= =83.92 MPa310,.K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取 K=1.25K1: 螺紋摩擦系數(shù),一般取 K1=0.12d1：螺紋內(nèi)徑，d1=16.752mm d0：螺紋外徑，d0=20mmZ：24σ s 螺釘材料屈服強(qiáng)度，σ s≥900Mpa(10.9 級(jí))[σ]= [σ s]/2=450Mpa得：σn= ≈235.12MPa[ σ] 符合工況要求23???5.1.7 活塞桿柔度校核計(jì)算活塞桿細(xì)比計(jì)算如下：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18λ= ≤[λ] dL4（5.9）此處：L 為折算長(zhǎng)度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約 920mm活塞桿直徑 d=63mm,[λ] 活塞桿許用細(xì)長(zhǎng)比，按規(guī)定拉力桿此處[ λ]≤100。計(jì)算得 λ=4 ×920/63=59＜[λ]，故滿足要求。5.2 加料門油缸和轉(zhuǎn)子密封油缸設(shè)計(jì)說明5.2.1 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定液壓缸徑和桿徑及行程為：缸徑 D=Φ63mm，桿徑 d=Φ35mm由此計(jì)算出液壓系統(tǒng)工作壓力為：P= =（4×21.5×10 3）/（π×（ 632-352） ）=10MPa)(412dDF??式中 F 為加料力， F=21.5KN5.2.2 缸筒壁厚計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此液壓系統(tǒng)中，D/δ≥16，故液壓缸缸筒壁厚應(yīng)按薄壁筒計(jì)算公式，此時(shí)： δ2[]PyD??（5.10）Py—試驗(yàn)壓力工作壓力小于 16MPa 時(shí),Py=1.5PD—液壓缸內(nèi)徑--液壓缸缸體材料許用應(yīng)力[]?= ?/bn邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19（5.11）--液壓缸缸體材料抗拉強(qiáng)度b?n—安全系數(shù)對(duì)于無縫鋼管來說, =100~110Mpa[]?由以上的公式得 δ=6.5故油缸缸筒外圓取 D1=76mm.5.2.3 缸筒強(qiáng)度校核根據(jù)公式（5.3）得： σ zh1= ≤[σ]121hznz???式中：[σ]=100MPaσ z1：縱向應(yīng)力：σ z1= =9 MPa?124)(Ddpσ h1：環(huán)向應(yīng)力：σ h1= =23MPaP：工作壓力，P=10MPaD：油缸缸徑，D=Φ63mmd：油缸桿徑，d= Φ135mmD1：缸筒中心直徑，D I=Φ76mmδ：缸筒壁厚，δ=6.5mm終計(jì)算，σ zh1= =32.5MPa 100 MPa121hznz???即: σ zh1 [σ],符合要求 .5.2.4 活塞桿長(zhǎng)度與缸筒長(zhǎng)度計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求的行程，來設(shè)計(jì)活塞桿的長(zhǎng)度；本油缸的行程為 400mm，故油缸的活塞桿的長(zhǎng)度為 320mm，缸筒的長(zhǎng)度為 527mm。5.2.5 活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿受拉力最危險(xiǎn)截面是兩端連接螺紋的退刀槽橫截面， （取截面直徑較少值）其應(yīng)力按公式（5.4） 、 （5.5） 、 （5.6）計(jì)算：邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20σn= ≤[ σ]23???式中 σ 為拉應(yīng)力：σ= 21.4dFk?τ 為剪應(yīng)力：τ= 310.上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取 K=1.25K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取 K1=0.12d1：活塞桿危險(xiǎn)截面處直徑，d1=52mmd0：螺紋外徑，d0=46mm[σ] ： 120MPa則：σ=4× 1.25×21500/π×52 2=58.1MPaτ=0.12×1.25 ×21500×46/0.2×523=28.4MPa得: σn=36.2MPa所以: σn [σ],符合工況要求.5.2.6 活塞桿柔度校核計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，活塞桿按公式（5.9）計(jì)算如下：λ= ≤[λ]dL4此處：L 為折算長(zhǎng)度，導(dǎo)向套中心至吊頭尺寸，約 400mm活塞桿直徑 d=35mm,[λ] 活塞桿許用細(xì)長(zhǎng)比， [λ]≤200。計(jì)算得 λ=4 ×400/35=46＜[λ]故滿足要求。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)216 液壓元件的選擇和專用件的設(shè)計(jì)6.1 液壓泵的選擇和泵的參數(shù)的計(jì)算6.1.1 液壓泵的工作壓力的確定+ (6.1)pP?1??--是執(zhí)行元件的最高工作壓力,對(duì)于本系統(tǒng)的最高工作壓力是銷鎖油缸的入口壓力1--是從液壓泵出口液壓缸之間的管路損失。管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥，則取=1Mpa。P?6.1.2 確定液壓泵的流量 vpq多液壓缸同時(shí)工作時(shí)，而且系統(tǒng)使用蓄能器鋪助動(dòng)力源時(shí)，則液壓泵輸出流量公式應(yīng)為≥(6.2)vpq2221.cPttPnt?其中 K-系統(tǒng)泄露系數(shù)，取 K=1.2Tt-液壓系統(tǒng)工作周期Vi-每個(gè)液壓缸的工作周期中的總耗油z-液壓缸的個(gè)數(shù)邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22銷鎖油缸的最大流量 (6.3)42610ijQA???=6 0.1 01 =601加料門油缸的最大流量=6 0.14 0.0031 =262??410根據(jù)以上可知: =60maxQ大泵流量= 80%=481ax小泵流量= 20%=122max?大泵排量=37310DQqn?小泵排量=8.1321D?=0.9L/svpq按照泵的排量 和 、 的值來選擇液壓泵12pPvq6.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格根據(jù)以上求的泵的排量 、 和 、 的值，按系統(tǒng)中給定的液壓泵的形式，12pvq從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷得雙聯(lián)葉片油泵：型號(hào)—PV2R13-10/52-FRAAB ，排量—10/52ml/rev 額定壓力—31.5MPa，系統(tǒng)設(shè)定壓力小流泵—10Mpa，大流量油泵為—8 Mpa。6.2 電動(dòng)機(jī)的選擇液壓缸在整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的。所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需要，需按大功率段來確定電動(dòng)機(jī)的功率。從液壓原理圖可以看出，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的壓力和流量都較大，這時(shí)，大小泵同時(shí)參加工作，小泵排油壓力和流量均較大。此時(shí)，大小泵同時(shí)參與工作小泵排油除保證鎖緊力外，還通過順序閥將壓力油供給加料門油缸。前面的計(jì)算已知，小泵供油壓力為 =6.9 MPa,考慮大泵到銷鎖油缸路損失，大1P泵供油壓力應(yīng)為 =6. 4Mpa 2P邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)23取泵的總效率 =0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為：p?P=(6-4)11vpvPq?=17KW 考慮安全系數(shù),故取 18KW;查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》電機(jī)參數(shù)表得：電機(jī)型號(hào)—Y180M-4-B35(50Hz、AC380V)功率--18.5KW 轉(zhuǎn)速--1470r/min 防護(hù)等級(jí)-- IP546.3 液壓控制閥的選擇選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在 9Mpa 左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。液壓閥的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個(gè)液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，工作部件的運(yùn)動(dòng)速度、方向，以及變換頻率，輸出力和力矩等。在液壓系統(tǒng)中，液壓閥的選擇是非常重要的?？梢允瓜到y(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，安裝簡(jiǎn)便，維修容易，并保證系正常工作的重要條件。不但要按系統(tǒng)功需要選擇各種類型的液壓控制閥，還需要考慮額定壓力，通過流量，安裝形式，動(dòng)作方式，性能特點(diǎn)因素。6.3.1 根據(jù)液壓閥額定壓力來選擇選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線來確定。6.3.2 液壓閥的安裝方式的選擇是指液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來確定。6.3.3 液壓閥的控制方式的選擇液壓閥的控制方式一般有四種，有手動(dòng)控制，機(jī)械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。6.3.4 液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)24根據(jù)以上的要求來選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿足工作的需要。所以本液壓系統(tǒng)所選的液壓閥有中、高壓閥。具體規(guī)格型號(hào)和名稱見表 6.1表 6.1 液壓控制閥序號(hào) 代 號(hào) 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量1 Q11F-16P-25 不銹鋼截止閥 成品 22 DBDW10B-1-50X/10UG24NZ5L電磁溢流閥 成品 13 S20P1.0 S 型單向閥 成品 14 S10P1.0 S 型單向閥 成品 15 XJF-32/10 蓄能器截止閥 成品 16 DRV16-1-10/2 單向節(jié)流閥 成品 19 S6A1.0/2 S 型單向閥 成品 110 ZDR6DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 111 Z1S6P-1-30/ 疊加式單向閥 成品 112 4WE10J3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 113 ZDR10DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 114 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 215 4WEH16Y50/OF6AG24NETS2Z5L/B08電液換向閥 成品 116 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 217 DR20-5-5X/10YM 先導(dǎo)式減壓閥 成品 218 DR20-5-5X/10Y 先導(dǎo)式減壓閥 成品 119 4WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08電液換向閥 成品 120 4WE10E3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 121 DB20-2-5X/315 溢流閥 成品 222 S20P1.0/ 單向閥 成品 123 Z2FS10-20/ 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 124 溢流閥 成品 125 QJH-6WL 高壓球閥 DN6 成品 3邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)256.4 其他液壓元件的選擇6.4.1 壓力繼電器的選擇能夠自動(dòng)感到壓力變化，但壓力達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)，可以自動(dòng)將電路進(jìn)行通斷的儀表。壓力預(yù)定值是根據(jù)壓力控制要求，預(yù)先在壓力校驗(yàn)臺(tái)還是調(diào)定的點(diǎn)觸點(diǎn)動(dòng)作的壓力值。根據(jù)要求查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：HED10A20/35L24/2 壓力繼電器6.4.2 壓力表由液壓系統(tǒng)的壓力來選擇壓力表，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：YN100-Ⅲ-0-16Mpa 壓力表YN100-Ⅲ-0-25Mpa 壓力表6.4.3 測(cè)壓軟管和測(cè)壓排氣接頭根據(jù)系統(tǒng)的壓力來選擇測(cè)壓軟管和測(cè)壓排氣接頭，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：HF 測(cè)壓軟管的有關(guān)參數(shù)：公稱通經(jīng) 3.0mm,最大動(dòng)態(tài)壓力 40Mpa，適用溫度 ~23/ms。軟管通徑 2.9 mm，最大靜大壓力 64Mpa，化學(xué)性能，耐酸性溶劑。06CHFH2-P2-3-P-1.000 測(cè)壓軟管 公稱通徑 3.0mm， 最大壓力 40MpaPT-3 測(cè)壓排氣接頭6.4.4 液位液溫計(jì)，空氣濾清器和直回式回油過濾器的選擇依據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力和流量，系統(tǒng)的發(fā)熱量來選擇，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：直回式回油過濾器 RFA-250*20FY液位液溫計(jì) YWZ-200TA液位液溫計(jì) WSSX-411，-40 ～80°C空氣濾清器 QUQ2-20*1.06.5 蓄能器的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類型和主要參數(shù)。在本液壓系統(tǒng)中，液壓缸在短時(shí)間內(nèi)快速運(yùn)動(dòng)，由蓄能器來補(bǔ)充供油，則計(jì)算公式為：△V= ∑ K- iAlqv?pt邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)26(6.5)A--液壓缸有效作用面積L—液壓缸的行程K—油液損失系數(shù)，一般取 K=1.2--液壓泵流量 △V=15.32Lvpqt--動(dòng)作時(shí)間由以上公式得△V=15.32L考慮安全系數(shù)和其他方面△V 取 20L,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：NXQ1-L40/31.5 蓄能器 Φ2196.6 確定油箱的有效容積初步確定油箱的有效容積,跟據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定油箱的容量,V= (6.6) qv?式中 --液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積qv--經(jīng)驗(yàn)系數(shù)已知所選泵的總流量為 78.962L/min,這樣,液壓泵每分鐘排出的壓力油體積為78.962L,查表 6.3表 6.3系統(tǒng)類型 行走機(jī)械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓系統(tǒng) 冶金系統(tǒng)?1～2 2～4 5～7 6～12 10得 =5故 V= =5×0.078962=0.4qv3m6.7 管道尺寸的確定6.7.1 非橡膠管道的選擇邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)27（1） 管道內(nèi)徑的計(jì)算本系統(tǒng)管路很復(fù)雜，取其中主要的幾條來計(jì)算，按照公式：d≥1130(6.7)qv?--液體流量--流速，對(duì)于吸油管 v=1~2m/s,一般取 1m/s 以下，對(duì)于壓油管 v≤3~6m/s,對(duì)于回油管 v≤1.5~2.5m/s 。再按照公式 d=(6-8)4q??算出管道內(nèi)徑：--液體流量qv--流速?表 6.4 計(jì)算數(shù)值管路名稱通過流量/(L/s)允許流速/(m/s)管道內(nèi)徑/m實(shí)際取值/m大泵吸油管 2.5 0.8 0.0621 0.065小泵吸油胳 0.635 0.9 0.0302 0.034大泵排油管 2.56 4 0.027 0.034小泵排油管 0.625 4 0.013 0.018查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：Φ18×2、Φ34×3、Φ65×46.7.2 膠管的選擇根據(jù)工作壓力和按公式得管子的內(nèi)徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。高壓膠管的工作壓力對(duì)不正常使用的情況下可提高 20%；對(duì)于使用頻繁，經(jīng)常扭變的要降低 40%。膠管在使用及設(shè)計(jì)中應(yīng)主要下列事項(xiàng)：（1）膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不應(yīng)小于 320，膠管與管接頭聯(lián)接處應(yīng)留有一段邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)28直的部分，此段長(zhǎng)不應(yīng)小于管外徑的兩倍。（2）膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入壓力油后，長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收縮變形，一般收縮是取 3%~4%，膠管安裝時(shí)避免處于拉緊狀態(tài)。（3）膠管安裝是應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為便于安裝，可沿管長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。（4） 膠管的接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管受（5）膠管應(yīng)避免與機(jī)械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。7 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算7.1 驗(yàn)算回路中的壓力損失本系統(tǒng)較為復(fù)雜，有多個(gè)液壓缸執(zhí)行元件動(dòng)作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算快速運(yùn)動(dòng)回路，故主要驗(yàn)算由泵到液壓缸這段管路的損失7.1.1 沿程壓力損失沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)油管路的損失。此管路長(zhǎng)為 5m，管內(nèi)徑 0.034 速運(yùn)動(dòng)時(shí)通過的流量為 2.7L/s，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后的粘度為 = 27 ，油的?2/ms密度為 =918Kg/?3m油在管路的實(shí)際流速 = = =2.93m/s?24qvd?32.7104??Re= = =3702＞2300?5.9?油在管路中呈紊流流動(dòng)狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：= (7.1)?0.253164Re根據(jù)公式 = 求得沿程壓力損p?d??失為:邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)29= =0.023MPa1p?20.56364.97210?7.1.2 局部壓力損失局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失 ，以及通2p?過控制閥的局部壓力損失 。其中管路局部壓力損失相對(duì)來說小得多，故主要考慮通3p?過控制閥的局部壓力損失。從系統(tǒng)圖中可以看出,從大泵的出口到油缸的進(jìn)油口,要經(jīng)過單向閥、電磁換向閥、單向調(diào)速閥、溢流閥。單向閥的額定流量為 50L/min,額定壓力損失 0.3MPa, 電磁換向閥的額定流量為150L/min,額定壓力損失為 0.2MPa, 單向調(diào)速閥的額定流量為 160L/min,額定壓力損失為 0.3MPa。溢流閥的額定流量為 120L/min,額定壓力損失為 0.2MPa。通過各閥的局部壓力損失之和： 222231.573413.57413.574173.40000.6p? ??????????????? ?????????????????? ?=0.65 MPa3從小泵出油口到油缸進(jìn)油口也要經(jīng)過單向閥、電磁換向閥、單向調(diào)速閥、溢流閥。向閥的額定流量為 50L/min,額定壓力損失 0.3MPa, 電磁換向閥的額定流量150L/min,額定壓力損失為 0.2MPa, 單向調(diào)速閥的額定流量為 160L/min,額定壓力損0.3MPa。溢流閥的額定流量為 120L/min,額定壓力損失為 0.2MPa通過各閥的損失之和為:222231.573413.57413.57413.57400006p? ???????????????? ?????????????????? ?=0.76Mpa以上計(jì)算結(jié)果是大小是同時(shí)工作的,所經(jīng)過的管道都是一樣的。則大小泵是同時(shí)工作的,所以大小泵到油缸之間總的壓力損失為:=0.023+0.76=0.783MP13p???7.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升的計(jì)算邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)307.2.1 計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率液壓系統(tǒng)工作時(shí)，除執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式：（1）液壓泵的功率損失(7.2)1()zhripitPtT????式中 --工作循環(huán)周期 （s） ；tz—投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù)；--液壓泵的輸入功率 （W ） ；rPi--各臺(tái)液壓泵的總效率；pi?--第 I 臺(tái)泵工作時(shí)間（s） ；it（2）壓執(zhí)行元件的功率損失(7.3)21()MhrjpjtPtT????式中 M—液壓執(zhí)行元件的數(shù)量；--液壓執(zhí)行元件的輸入功率（W ） ；rj--液壓執(zhí)行元件的輸入效率；pj?--第 j 個(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間（s） ；jt（3）溢流閥的功率損失(7.4)3hyPqv?式中 --溢流閥的調(diào)整壓力（MPa） ；yp--經(jīng)過溢流閥回油箱的流量（ ） 。3/ms（4）油液流經(jīng)閥或管道的功率損失(7.5)4hPpqv??式中 --通過閥或管路的壓力損失（MPa） ；--通過閥或管路的流量 （ ） 。3/s由以上各種損失構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率qv12341P()hrhhinmWijvipijtPFSTtqtT??????(7.6)