落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計
說明書 39頁14000字數(shù)+任務書+5張CAD圖紙
任務書.doc
客戶資料--落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計
畢業(yè)設計要求.doc
液壓原理圖.dwg
液壓站裝配圖.dwg
液壓缸裝配圖.dwg
落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計論文.doc
閥塊裝配圖.dwg
閥塊零件圖.dwg
目 錄
1.緒論 2
1.1課題提出的背景及目的 2
1.2落錘式打樁機液壓系統(tǒng)研究的意義 3
1.3 國內(nèi)外液壓系統(tǒng)發(fā)展狀況 3
1.4 本次設計研究的內(nèi)容 5
2 落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計 6
2.1 畢業(yè)設計主要參數(shù)要求 6
2.1.1 控制對象的有關參數(shù) 6
2.1.2 其他要求 7
3 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 8
3.1 制定基本方案 8
3.2 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 9
3.3 液壓系統(tǒng)工作原理 9
4 初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 11
4.1 液壓缸載荷的組成 11
4.2 各液壓缸載荷的計算 12
4.2.1 提錘液壓缸載荷的計算 12
4.2.2 滑架升降液壓缸載荷的計算 13
4.2.3 夾緊液壓缸載荷的計算 13
5 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 14
5.1 初選系統(tǒng)工作壓力 14
5.2計算缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 15
5.2.2 滑架升降液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 16
5.2.3 夾緊液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 17
5.3 計算液壓缸所需流量 17
5.3.1 提錘缸流量計算 17
5.3.2 滑架升降液壓缸流量計算 17
6 液壓元件的選擇 17
6.1 液壓泵的選用 17
6.1.1 確定液壓泵的最大工作壓力 17
6.1.2 選擇液壓泵的規(guī)格 18
6.2 電動機的選用 19
6.2.1 主油路液壓泵驅(qū)動電機的選擇 19
6.3 液壓閥的選擇 19
6.3.1 換向閥的選擇 19
6.3.2 溢流閥的選擇 20
6.3.3 電磁溢流閥的選擇 21
6.3.4 單向閥的選擇 21
6.3.5 單向順序閥的選擇 22
6.4 液壓輔助元件的選擇及計算 22
6.4.1 管道尺寸的計算 22
6.4.2液壓管及管接頭的選擇 23
6.4.3 過濾器的選擇 24
6.4.4 壓力繼電器的選擇 25
6.4.5 蓄能器的選擇 25
6.4.6 蓄能器基本參數(shù)計算 26
6.4.7 液壓介質(zhì)的選擇 27
6.4.8 油箱初步選擇 27
7 液壓系統(tǒng)性能驗算 29
7.1 系統(tǒng)壓力損失 29
7.1.1 管路沿程壓力損失 29
7.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱升溫驗算 32
7.2.1 液壓泵功率損失 32
7.2.2 液壓執(zhí)行元件的功率損失 33
7.2.3 溢流閥功率損失 33
7.2.4 油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 34
7.3 確定油箱尺寸 34
總結(jié) 35
致謝 36
參考文獻 37
摘 要
本次設計針對建筑工程中的落錘式打樁機，進行液壓控制系統(tǒng)的設計，主要做了以下工作。制定設計方案，對工作過程具體參數(shù)的優(yōu)，設計液壓系統(tǒng)并對液壓元件進行設計計算及選擇，對閥臺等液壓元件進行設計。
關鍵詞：落錘式打樁機；控制系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)
參數(shù)：
整機重量 16 KN
樁錘重量 13KN
滑架和樁帽的重量 7KN
最大夾緊力 20 KN
提錘速度 0.1m/s
夾緊缸伸出速度 0.03m/s
滑架和樁帽的上升速度 0.4m/s
系統(tǒng)工作壓力 10MPa
提錘高度 1～1.5m
總結(jié)
本文介紹了落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計，其傳動部分由液壓系統(tǒng)構(gòu)成，液壓系統(tǒng)通過換向閥控制液壓缸，液壓缸完成各個推進動作。本文分別對推進機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)進行設計。
全文共分為四章，第一章是緒論部分，主要介紹了本課題的背景和意義。第二章主要介紹了設計任務的主要方案的確認和對各個方案的比較。并對機械結(jié)構(gòu)進行設計計算。第三章介紹了液壓執(zhí)行元件設計，尤其對夾具液壓缸進行了詳細的設計計算，并對液壓元件，輔件進行選取，包括液壓泵、液壓閥等進行選擇。第四章是本文的結(jié)論部分。
畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的推進機構(gòu)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是大家都希望看到的也正是我進行畢業(yè)設計的目的所在。
致謝
經(jīng)過近一學期的忙碌，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，由于實踐經(jīng)驗的缺乏和對設計項目本身了解不夠透徹，故在設計中遇到了很多難題，但通過和指導老師及周圍同學的探討都一一得到了解決，在此首先感謝XXX老師在我的設計過程中他們給了我悉心指導和細心幫助。同時感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎。
畢業(yè)設計是對學生所學本專業(yè)知識的一次全面考核，它是綜合運用所學知識和技能，理論聯(lián)系實際，獨立分析、解決實際問題，從事專業(yè)工程技術和科學研究工作基本訓練的過程。畢業(yè)設計為我以后研究生階段的繼櫝學習打下了良好好的基礎，它不像以前的課程設計那樣只是按照一定的樣本去模仿，它是展現(xiàn)自我才智，發(fā)揮見解和創(chuàng)造能力的機會。所以從一開始，就本著嚴謹認真的態(tài)度，開始了畢業(yè)設計。雖然在設計中存在許多不中，但收獲很大，學到了很多知識。在張老師的精心指導和耐心講解下，我所學的基礎知識和專業(yè)知識得到了充分的運用，一些不足的地方，張老師也指出了錯誤。
在這三個月的畢業(yè)設計中，我通過互聯(lián)網(wǎng)，圖書館查閱了相關的設計資料，得到了許多相關的信息及重要數(shù)據(jù)，這不僅是對我查閱資料能力的一次鍛煉和提高，也為我順利完成畢業(yè)設計的提供了保證。在整個設計過程中，我的CAD操作也日漸熟練，這對我日后的工作學習也帶來很大的方便。
通過這個設計，我對液壓系統(tǒng)設計的各個環(huán)節(jié)有了更深刻的了解，對所學的專業(yè)知識有了更好的掌握，對四年所學的基本知識都系統(tǒng)的回顧并掌握了更多的知識。這次設計是一次很好的學習與提高的過程，在本次設計過程中所收獲的這些將在今后的學習中發(fā)揮重大的作用。
最后感謝XXXX學院和我的母校四年來對我的大力栽培。這次設計是我第一次進行全面和系統(tǒng)的設計，不免會有疏漏和不足之處，可能存在計算不夠準確，圖紙質(zhì)量不高等問題，還有許多細節(jié)未做到及時處理，請教員指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。我相信通過這次全面系統(tǒng)的設計以及在這個過程中各位老師的不斷點撥，在今后的工作學習中我一定會做到更好。
參考文獻
[1] 王文斌 主編 《機械設計手冊》（4卷） 機械工業(yè)出版社 2004
[2] 成大先 主編 《機械設計圖冊》（1、2卷）化學工業(yè)出版社 2000
[3] 王 鑫 等編 《液壓設計手冊》 機械工業(yè)出版社 1996
[4] 楊志林等主編 《金屬材料手冊》 機械工業(yè)出版社 1996
[5] 賈銘新.《液壓傳動與控制》.第二版.國防工業(yè)出版社，2001
[6] 吳永明，陳建華.《計算機輔助設計基礎》.高等教育出版社，2000
[7] 朱冬梅.《畫法幾何及機械制圖習題集》.第五版.高等教育出版社2000
[8] 濮良貴，紀名剛.《機械設計》.第七版.高等教育出版社，2001
[9] 李賢焱.《液壓傳動與控制》.重慶大學出版社，1993
[10] 張世偉，朱福元.《液壓系統(tǒng)的計算與結(jié)構(gòu)設計》.寧夏人民出版社，1987
[11] 王積偉，章宏甲等主編，《液壓傳動》，第二版.機械工業(yè)出版社， 2006
[12] 孫桓，陳作模主編，《機械原理》，第六版.北京：高等教育出版社，2002；
[13] 周士昌主編，《液壓系統(tǒng)設計圖集》，機械工業(yè)出版社，2005
[14] 王廣懷主編，《液壓技術應用》，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001
[15] 王占林主編，《近代液壓控制》，機械工業(yè)出版社，1997.8
[16] 顏榮慶主編，《現(xiàn)代工程機械液壓與液力系統(tǒng)》，人民交通出版社，2001
[17] Sam Jinc，Talk Of The Electromechanacal Integration Of Domestic Situation and Development, SHANGQING 2010.09，16-21；
[18] 趙家齊編. 《機械制造工藝學課程設計指導書》.機械工業(yè)出版社，2000；
[19] 李明，洪家娣，黃興元主編. 《機械設計指導》.江西高校出版社，2001；
[20] 尹繼瑤 . 液壓傳動系統(tǒng)的故障診斷與排除(一) . 技術講座 . 2004；
[21] 液壓技術創(chuàng)新及發(fā)展趨勢，百度文庫，2003.8；
[22] 張利平主編 《液壓閥原理、使用與維護》，化學工業(yè)出版社，2005.3
[23] C.J.Sexto,S.M.Levis,Experiments for derived factors with application to hydraulic gear pumps,University of Southcapton.
[24] 苗耀華，任鳳國，王巨成，TH6563_63型臥式銑鏜加工中心液壓系統(tǒng)設計，《北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報》2004年02期
遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 目 錄 .................................................................... 4 ............................................... 4 ..................................... 4 內(nèi)外液壓系統(tǒng)發(fā)展狀況 ............................................ 5 次設計研究的內(nèi)容 ................................................ 7 2 落錘式打樁機液壓系統(tǒng)設計 ................................................ 8 業(yè)設計主要參數(shù)要求 .............................................. 8 制對象的有關參數(shù) ........................................... 8 他要求 ..................................................... 8 3 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 .......................................... 9 制定基本方案 ..................................................... 9 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 ............................................... 9 液壓系統(tǒng)工作原理 ................................................ 10 4 初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù) ................................................. 12 液壓缸載荷的組成 ................................................ 12 各液壓缸載荷的計算 .............................................. 13 提錘液壓缸載荷的計算 ....................................... 13 滑架升降液壓缸載荷的計算 ................................... 14 夾緊液壓 缸載荷的計算 ....................................... 15 5 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ............................................... 15 選系統(tǒng)工作壓力 ................................................. 15 .............................................. 16 架升降液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ................................ 17 夾緊液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 ................................... 18 算液壓缸所需流量 ............................................... 18 提錘缸流量計算 ............................................. 18 滑架升降液壓缸流量計算 ..................................... 18 6 液壓元件的選擇 ........................................................ 19 液壓泵的選用 .................................................... 19 確定液壓泵的最大工作壓力 ................................ 19 選擇液壓泵的規(guī)格 ........................................... 19 電動機的選用 .................................................... 20 主油路液壓泵驅(qū)動電機的選擇 ................................. 20 液壓閥的選擇 .................................................... 21 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 換向閥的選擇 ............................................... 21 溢流閥的選擇 ............................................... 21 電磁溢流閥的選擇 ........................................... 22 單向閥的選擇 ............................................... 22 向順序閥的選擇 ............................................ 23 液壓輔助元件的選擇及計算 ........................................ 23 管道尺寸的計算 ............................................. 23 ........................................ 24 過濾器的選擇 ............................................... 25 壓力繼電器的選擇 ........................................... 26 蓄能器的選 擇 ............................................... 26 蓄能器基本參數(shù)計算 ......................................... 27 壓介質(zhì)的選擇 .............................................. 28 箱初步選擇 ................................................ 28 7 液壓系統(tǒng)性能驗算 ....................................................... 30 統(tǒng)壓力損失 ..................................................... 30 路沿程壓力損失 ............................................ 30 液壓系統(tǒng)發(fā)熱升溫驗算 ............................................ 33 液壓泵功率損失 ............................................. 34 液壓執(zhí)行元件的功率損失 ..................................... 34 溢流閥功率損失 ............................................. 34 油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 ................................. 35 定油箱尺寸 ..................................................... 35 總結(jié) ..................................................................... 36 致謝 ..................................................................... 37 參考文獻 ................................................................. 38 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 摘 要 本次設計針對建筑工程中的落錘式打樁機，進行液壓控制系統(tǒng)的設計，主要做了以下工作。制定設計方案，對工作過程具體參數(shù)的優(yōu)，設計液壓系統(tǒng)并對液壓元件進行設計計算及選擇，對閥臺等液壓元件進行設計。 關鍵詞：落錘式打樁機；控制系統(tǒng)；液壓系統(tǒng) he of of of of 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 題提出的背景及目的 建筑機械具有工作循環(huán)時間短，各執(zhí)行機構(gòu)啟動制動頻繁，負載變化大，振動沖擊多，工作環(huán)境惡劣，維護條件差等工況特點，利用液壓技術傳動功率大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于進行過載保護和遠距離遙控操縱等優(yōu)點，可以提高設備的技術水平，作業(yè)效率以及安全可靠性，舒適性和適應性。 打樁機較好的克服了在舊房加高建筑物糾偏扶正、建筑物地基加固等建筑施工中低空間打樁的難題。 根據(jù)以上情況，本次 落錘式液壓打樁機的設計主要是以達到以上方面為 目的的，在設計中，運用所學知識對 打樁 機的液壓系統(tǒng)進行設計，提高自己的專業(yè)技能 。 錘式打樁機液壓系統(tǒng) 研究的意義 (1)低空間落錘式液壓自動打樁機的工作原理及設計方法是完全正確的，它為低空間條件下的樁基處理問題提供了一種有效解決問題的方法。 (2)低空間落錘式液壓自動打樁機在舊房加高、建筑物地基加固、糾偏、名勝古跡等地基處理的應用場合，具有突出的優(yōu)點。 該機使打樁的過程變得安全、可靠、快捷并自動進行，因而，極大地減輕了工人的勞動強度，改善了工作環(huán)境，提高了工作效率。 (3)低空間落錘 式液壓自動打樁機的設計相對較簡單，制造精度要求較低，并且液壓元件為可直接選取的標準件，因而該打樁機的設計制造周期短、成本低、易于實現(xiàn)標準化、系列化批量生產(chǎn)，故可在建筑部門廣泛推廣。 (4)低空間落錘式液壓自動打樁機的工作原理及設計方法也可應用于現(xiàn)有各種大型落錘式打樁機上，使這些打樁機能實現(xiàn)自動打樁的工作要求 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 內(nèi)外液壓系統(tǒng)發(fā)展狀況 由于液壓技術廣泛應用了高技術成果，如自動控制技術、計算機技術、微電子技術、磨擦磨損技術、可靠性技術及新工藝和新材料 ，使傳統(tǒng)技術有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的液壓技術不可能有驚人的技術突破，應當主要靠現(xiàn)有技術的改進和擴展，不斷擴大其應用領域以滿足未來的要求。綜合國內(nèi)外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面： 少能耗 ,充分利用能量 液壓技術在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失 ，必須解決下面幾個問題： ① 減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進元件內(nèi)部流道的壓力損失 ,采用集成化回路和鑄造流道 ,可減少管道損失 ,同時還可減少漏油損失。 ② 減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。 ③ 采用靜壓技術，新型密封材料，減少磨擦損失。 ④ 發(fā)展小型化、輕量化、復合化、廣泛發(fā)展 3 通徑、 4 通徑電磁閥以及低功率電磁閥。 ⑤ 改善液壓系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。 ⑥ 為及時維護液壓系統(tǒng)，防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。 動維護 液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預先進行維修，清除故障隱患，避免設備惡性事故的發(fā)展。 要實現(xiàn)主動維護技術必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經(jīng)驗的維修技術人員的感宮和經(jīng)驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向 發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識 ,建立完整的、具有學習功能的專家知識庫，并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預防措施。要進一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。 另外，還應開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。 電一體化 電子技術和液壓傳動技術相結(jié)合 ，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術增加了活力，擴大了應用領域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應快等優(yōu)點 ,其主要發(fā)展動向如下： (1)電液伺服比例技術的應用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓 統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng) ,為適應上述發(fā)展 ,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應實現(xiàn)標準化。計算機接口也應實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。 (2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為 5下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥 (小于 3。 (3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷 ,由于計算機的價格降低 ,監(jiān)控系統(tǒng) ,包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。 (4)計算機仿真標準化，特別對高精度、 “ 高級 ” 系統(tǒng)更有此要求。 (5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題，液壓產(chǎn)品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。 液壓行業(yè)： 液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向 發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應用水基介質(zhì)等適應環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術。 液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動裝置發(fā)展，開發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車應用領域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無故障工作時間； 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術，提高可靠性，推廣計算機輔助技術，開發(fā)液力變矩器與動力換檔變速箱配套使用技術；液粘調(diào)速離合器應提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。 氣動行業(yè)： 產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動元件與電子技術相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展，普遍采用無油潤滑，應用新工藝、新技術、新材料。 （ 1）采用的液壓元件高壓化，連續(xù)工作壓力達到 40間最高壓力達到 48 （ 2）調(diào)節(jié)和控制方式多樣化； （ 3）進一步改善調(diào)節(jié)性能，提高動力傳動系統(tǒng)的效率 ； （ 4）發(fā)展與機械、液力、電力傳動組合的復合式調(diào)節(jié)傳動裝置； （ 5）發(fā)展具有節(jié)能、儲能功能的高效系統(tǒng)； （ 6）進一步降低噪聲； 次設計研究的內(nèi)容 本次設計針對 建筑工程 中的 落錘式打樁機， 進行液壓控制系統(tǒng)的設計，主要做了以下工作： 1. 制定設計方案； 2. 對 工作過程 具體參數(shù)的優(yōu)化； 3. 設計液壓系統(tǒng)并對液壓元件進行設計計算及選擇； 4. 對閥臺等液壓元件進行設計。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 2 落錘式打樁 機 液壓系統(tǒng)設計 業(yè)設計主要參數(shù)要求 制對象的有關參數(shù) 整機重量 16 樁錘重量 13架和樁帽的重量 7大夾緊力 20 錘速度 s 夾緊缸伸出速度 s 滑架和樁帽的上升速度 s 系統(tǒng)工作壓力 10錘高度 1～ 其他要求 結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，工作可靠，操縱簡便 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 3 制定系統(tǒng)方案和擬定液壓系統(tǒng)圖 制定基本方案 為了能夠?qū)崿F(xiàn)在建筑物內(nèi)低空間打樁的工作要求，該打樁機必須具備下列特點： ①整機便于拆裝組合，且拆開后的小組件能在一般的建筑物門內(nèi)通過。 ②整機在建筑物的有效空間內(nèi)能正常工作，且工作時的操作安全、可靠、簡便。 ③整機在交換樁位的過程中應移動輕便、安全、快速、準確以減少打樁的輔助時間。根據(jù)以上三點要求，低空間落錘式液壓自動打樁機的組成與工作原理圖如圖所示。該打樁機主要由以下部分組成：枕木 1、導軌 2、自動夾緊裝置 3、 機架 4、提錘液壓缸 5、樁錘 6、自動掛鉤機構(gòu) 7、滑輪 8、電動葫蘆 9、接近開關 10、 13、自動打樁滑架 11、滑架升降液壓缸 12、樁帽 14、分段式預制水泥樁 15、液壓控制系統(tǒng) 16等組成。 繪制液壓系統(tǒng)原理圖 初步設計液壓系統(tǒng)圖如圖 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 液壓系統(tǒng)工作原理 如上圖所示，當打樁機移到一個新的樁位時，按下夾緊按鈕，電磁鐵 5切換至右位，泵 2的壓力油經(jīng)單向閥 5，換向閥 8進入夾緊液壓缸 10的有桿腔，帶動兩套夾緊 裝置將打樁機牢牢的夾在導軌上，夾緊力大小取決于溢流閥 4的設定值。當夾緊缸回路的壓力升至壓力繼電器 9的設定值時發(fā)信，即可使泵 3升壓，缸 14和 11投入工作。當電磁鐵 3向閥 15處于中位，利用 4處于浮動狀態(tài)，以滿足打樁時滑架隨樁帽一起下落的工作要求。當調(diào)整樁錘的工作位置時，采用點動方式使閥 13中的電磁鐵 1現(xiàn)缸 11的點動提錘，當自動打樁時，由裝在自動滑架上的兩個接近開關 10和 13發(fā)出的電信號來控制電磁鐵 1實現(xiàn)缸 11的自動往復運動，自動往 復運動的行程由接近開關 10和 13兩者間的距離來確定。 由液壓系統(tǒng)的電磁鐵動作順序表容易分析了解各工況下的油液流動路線。 表 1 液壓系統(tǒng)動作循環(huán)表 工況 1 2 3 4 5 6 7 整機夾緊 ＋ 點動調(diào)整 ＋ (－ ) － (＋ ) ＋ 滑架提升 ＋ ＋ 滑架下落 ＋ ＋ 滑架浮動 － (＋ ) ＋ (－ ) － (＋ ) 提 錘 ＋ ＋ 落 錘 ＋ ＋ 掛鉤下落 ＋ ＋ ＋ 掛鉤掛錘 ＋ 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 整機松開停止 注： 1 表中＋ (－ )或－ (＋ )表示交替通斷電，其余同前。 2 7 3 除松開停止階段，其他工況壓力繼電器始終通電。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 4 初步確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 液壓缸載荷的組成 (1)工作負載削力、擠壓力等。這些作用力的方向與活 塞運動方向相同為負，相反為正。 (2)導軌摩擦負載 () F???(對于 V 型導軌 ( ) / s i F?? ??(式中 N） ; N） ; ? ? 導軌的夾角，一般為 90 。 3)慣性負載其值可按牛頓第二定律求出 (式中 g— 重力加速度 g=9.8 m/ 2s ； V? — 時間內(nèi)的速度變化值； t? — 啟動，制動速度轉(zhuǎn)換時間，一般機械取 t? =s ，對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機械一般 ?, 20 . 5 1 . 5 /V ??? 錯誤 !未找到引用源。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 啟 動 加 速 時 錯誤 ! 未找到引用源。 w g f F F? ? ? ( 穩(wěn) 態(tài) 運 動 時 w g F?? ( 減 速 制 動 時 w g f F F? ? ? ( 工作載荷該階段沒有工作，則。 除外載荷用于活塞上的載荷 F 還包括液壓密封處的摩擦阻力于各種缸的密封材質(zhì)和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為： (1 )?式中 m?般取 ? (1 )? ?? (總載荷 F 錯誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 為 F??(各液壓缸載荷的計算 提錘液壓缸載荷的計算 （ 1） 工作負載× 13000=26000N （ 2） 慣性負載 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 = (由公式 m/2s ) (3) 外載荷g F??=26000+4) 摩擦阻力?，由公式 (得： 1 1 0 . 9 5 2 8 6 5 3 . 0 6 1 5 0 80 . 9 5 N??? ?? ? ? ? （ 5） 總載荷 F 由公式 (得 : 2 8 6 5 3 . 0 6 1 5 0 8 3 0 1 6 1 . 1 F N? ? ? ? ?滑架升降液壓缸載荷的計算 （ 1） 工作負載 2 ( 1 4 0 0 0 G N???滑 架 樁 帽 ） (2) 慣性負載 1 4 2 8 . 5 79 . 8?? ? ? ??(由公式 m/2s ) (3) 外載荷 0 0 0 1 4 2 8 . 5 7 1 5 4 2 8 . 5 7w g F N? ? ? ? ? (4) 摩擦阻力?，由公式 (得： 1 1 0 . 9 5 1 5 4 2 8 . 5 7 8 1 2 . 0 30 . 9 5 N??? ?? ? ? ? （ 5） 總載荷 F 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 由公式 (得 : 1 5 4 2 8 . 5 7 8 1 2 . 0 3 1 6 2 4 0 . 6 F N? ? ? ? ? 夾緊液壓缸載荷的計算 （ 1） 工作負載 11 2 0 0 0 0 1 0 0 0 022 N? ? ?夾 緊 ? (2) 外載荷 N??(3) 摩擦阻力?,錯誤 !未找到引用源。 由公式 (得： 1 1 0 . 9 5 1 0 0 0 0 5 2 6 . 30 . 9 5 N??? ?? ? ? ? (4) 總載荷 F 1 0 0 0 0 5 2 6 . 3 1 0 5 2 6 . 3 F N? ? ? ? ?5 計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 選系統(tǒng)工作壓力 系統(tǒng)工作壓力由設備類型、載荷大小、結(jié)構(gòu)要求和技術水平而定。壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟 ;反之 ，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。系統(tǒng)工作壓力高，省材料，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，是液壓的發(fā)展方向，但要注意治漏、噪聲控制私可靠性問題的妥善處理，具體選擇參考表 5— 1 表 5— 1 各類設備常用的工作壓力 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 設備類型 壓力范圍/力等級 說明 機床、壓鑄機、汽車 高壓 追求大作用力、減輕重量 由上表初選工作壓力 P 為 10算缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 錘液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）缸筒內(nèi)徑 本系統(tǒng)選用雙作用 單 活塞桿液壓缸，當壓力 油 輸入 有 桿腔，活塞桿以 拉 力驅(qū)動工作負載，其 拉 力為 ： 220[ ( ) ]4 mR p p D p d F? ?? ? ? ? ?( 由此得缸筒內(nèi)徑： 020 )(4??? ?? (m) 式中 P— 工作壓力（ 回油背壓（ 由于回油直接通油箱，故取 m?— 機械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取 m?=d— 活塞桿直徑 系統(tǒng)工作壓力為 10表 5工作壓力選取活塞桿直徑為 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 d 表 5按工作壓力選取 d/D 工 作壓力 /7.0 d/D 于提錘液壓缸，前面已知 F=d=代入020 )(4??? ?? 得 D=由表 5整為 90 5用液壓缸內(nèi)徑 D（ 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 （ 2）計算活塞桿直徑 由 d得 d=3表 5活塞桿直徑圓整為 63 5用液壓缸 活塞桿的外徑 d 尺寸 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 架升降液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）缸筒內(nèi)徑 同上 ，對于滑架升降液壓缸， F=d=入020 )(4??? ?? 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁 得 D= 由表 5整為 80 2）計算活塞桿直徑 由 d得 d=6由表 5活塞桿直徑圓整為 56 夾緊液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 （ 1）缸筒內(nèi)徑 同上 ，對夾緊液壓缸 , 1 0 5 2 6 . 3 , 0 . 7F N d D??, 代入020 )(4??? ?? 得 D=由表 5整為 63 2）計算活塞桿直徑 由 d得 d=由表 5活塞桿直徑圓整為 45算液壓缸所需流量 提錘缸流量計算 221 ()4q D d v???= 3 2 3 2[ ( 9 0 1 0 ) ( 6 3 1 0 ) ] 0 . 0 5 0 . 0 0 0 1 6 24? ????? ? ?3m /s 滑架升降液壓缸流量計算 222 ()4q D d v???= 3 2 3 2[ ( 8 0 1 0 ) ( 5 6 1 0 ) ] 0 . 2 0 . 0 0 0 5 1 34? ????? ? ?3m /s 夾緊液壓缸流量計算 223 ()4q D d v???= 3 2 3 2[ ( 6 3 1 0 ) ( 4 5 1 0 ) ] 0 . 0 34? ????? ? ?m /s 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 6 液壓元件的選擇 液壓泵的選用 確定液壓泵的最大工作壓力 （ 1）主油路液壓泵的最大壓力1 11 1 0 0 . 5 1 0 . 5P p P p? ? ? ? ? ? ?中 1P — 液壓缸最大工作壓力 p?? — 從液壓泵出 口 到液壓缸或液壓馬達入 口 之間總的 管 路損失。 p?? 的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取 :管路簡單、流速不大的，取 p?? =（ 路復雜，進口有調(diào) 速 閥的，取 p?? =( 樁 機系統(tǒng)取 p?? 為 （ 2） 夾緊 液壓泵的最大工作壓力根據(jù)所選換向閥的規(guī)格，選取 夾緊泵 油的壓力為210 選擇液壓泵的規(guī)格 （ 1）為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一半要比最大工作壓力大 25%～ 60%。根據(jù)以上求得的 12擇液壓泵為 425? 型齒輪泵，其主要參數(shù)如表 6— 1 表 6— 1 主油路液壓泵規(guī) 格表 型 號 額定壓力 /量 /(mL/r) 額定轉(zhuǎn)速 /(r/最高 轉(zhuǎn)速 /(r/驅(qū)動功率 /(425? 16 25 2000 2500 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 20 頁 （ 2）根據(jù)以上 23擇 夾緊 油路液壓泵為 304? 型齒輪泵，其主要參數(shù)如表 6— 2 表 6— 2 夾緊 液壓泵規(guī)格表 電動機的選用 主油路液壓泵驅(qū)動電機的選擇 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定時，驅(qū)動泵的電機功率為 ：1211 0 . 5 0 . 0 0 0 5 1 3 6 0 1 0 0 0 6 . 46 0 6 0 0 . 8 4p ? ? ????中： 1P — 驅(qū)動泵的電機功率 1液壓泵的最大工作壓力 2q— 液壓泵的流量 L/ p?— 液壓泵的總效率，這里取 根據(jù)以上計算所得選取電動機為 4 型，額定功率為 轉(zhuǎn)速 1440r/ 夾緊 油路液壓泵驅(qū)動電機的選擇 2321 0 0 . 0 0 0 0 4 5 6 0 1 0 0 0 0 . 56 0 6 0 0 . 8 4p ? ?? ? ??據(jù)以上計算所得選取電動機為 4 型，額定功率為 數(shù)為1400r/ 型 號 額定壓力 /量 /(mL/r) 額定轉(zhuǎn)速 /(r/最高 轉(zhuǎn)速/(r/驅(qū)動功率 /(304? 16 4 2000 3000 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 液壓閥的選擇 換向閥的選擇 電磁換向閥是用電磁鐵推動閥芯，從而改變流體流動的方向的控制閥。電磁換向閥有滑閥和球閥兩種結(jié)構(gòu)，通常所說的電磁換向閥為滑閥機構(gòu)，而稱球閥結(jié)構(gòu)的電磁換向閥為電磁球閥。電磁換向閥可直接用在液壓系統(tǒng)中，控制油路的通斷和切換，也可作先導閥，用來操縱其他閥，如溢流閥、調(diào)速閥、液控閥及插裝閥等。 打樁 機的液壓系統(tǒng)中有 三 處用到電磁換向閥 。由原理圖知 8 ：二位四通電磁換向閥， 13， ,15：三位四通電磁換向閥。 對于 8：二位四通電磁換向閥，它的作用是使壓力油進入液壓缸 10 的有桿腔，帶動兩套夾緊裝置將打樁機牢牢地夾在導軌上。根據(jù)泵的流量，按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選取二位四通電磁換向閥為 對于 13： 三位四通電磁換向閥，它的作用是當調(diào)整樁錘的工作位置時，采用點動方式使閥 13 中的電磁鐵 1電，實現(xiàn)缸 11 的點動提錘，當自動打樁時，由裝在自動滑架上的兩個接近開關 10 和 13 發(fā)出的電信號來控制電磁鐵 1 2通電狀態(tài)，以實現(xiàn)缸 11 的自動往復運動。根據(jù)提錘缸的流量，按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選取三位四通電磁換向閥為 4對于 15： 三位四通電磁換向閥，它的作用是當電磁鐵 3 4通電時，換向閥處于中位，利用其 Y 型中位機能能使缸 14 處于浮動狀態(tài)，以滿足打樁時滑架隨樁帽一起下落的工作要求。根據(jù)滑架升降液壓缸的流量，按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選取三位四通電磁換向閥為 4溢流閥的選擇 溢流閥是使系統(tǒng)中多余流體通過該閥溢出，從而維持其進口壓力近于恒定的壓力控制閥。在液壓系統(tǒng)中，溢流閥可作定壓閥，用以維持系統(tǒng)壓力恒定，實現(xiàn)遠程調(diào)壓 或多級調(diào)壓，作安全閥防止液壓系統(tǒng)過載，作制動閥，對執(zhí)行機構(gòu)進行緩沖、制動，作背壓閥，給系統(tǒng)加載或提供背壓，它還可以與電磁閥組成電磁溢流閥，控制系統(tǒng)卸荷。在 打樁 機液壓系統(tǒng)中溢流閥主要作定壓閥用 。 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 22 頁 液壓系統(tǒng)選用直動式溢流閥，當壓力作用低于調(diào)定彈簧力時，閥口關閉，閥芯在彈簧力的作用下壓緊在閥座上，溢流口無液體流出，但液壓作用力超過彈簧力時，閥芯開啟，液體流出，彈簧力隨著開口兩的增大而增大，直至與液壓作用力相平衡。 按圖 6— 1 溢流閥的特性曲線選擇溢流閥的通經(jīng)為 6圖 6— 1。 直動式溢流閥 特性曲線 綜上溢流閥選擇為 0 型 電磁溢流閥的選擇 電磁溢流閥由溢流閥和電磁閥組合而成，用于液壓系統(tǒng)的卸載和多級壓力控制。根據(jù)系統(tǒng)壓力， 按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選擇 電磁溢流閥 單向閥的選擇 單向閥是只允許液流向一個方向流動，而不允許反向流動的閥。它可用于液壓泵的出口，防止系統(tǒng)油液倒流，用于隔開油路之間的聯(lián)系，防止油路相互干擾，也可用作 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 旁通閥，與順序閥、減壓閥、節(jié)流閥和調(diào)速閥并聯(lián)，從而組成單向順序閥、單向減壓閥、單向節(jié)流閥和單向 調(diào)速閥等。 打樁 機液壓系統(tǒng)中的單向閥用在泵的出油口，防止反向流動 。 按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選擇單向閥的型為 單向順序閥的選擇 按機械設計手冊第 20 篇液壓傳動，選擇單向順序閥的型為 液壓輔助元件的選擇及計算 管道尺寸的計算 管道內(nèi)徑的計算可按公式 4— 通過管道內(nèi)的流量 3m /s; v— 管內(nèi)允許流速 (m/s)， 管 內(nèi)的允許流速按表 6— 3 選取合適值 表 6— 3 允許流速推薦值 管道 推薦流速（ m/s） 液壓泵吸油管道 般常取 1 以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1） 液壓泵吸油管計算 4 0 . 0 0 0 5 1 3280 . 8d m m? ????根據(jù)表 6— 4，對其圓整 后得 322) 泵到提錘缸計算 4 0 . 0 0 0 1 6 26d m m? ?壓 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 6 0 . 0 0 0 1 6 210d m m? ?回 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 10 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁 （ 3） 泵到滑架升降缸計算 4 0 . 0 0 0 5 1 311d m m? ?壓 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 15 0 . 0 0 0 5 1 318d m m? ?回 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 20 4）泵到夾緊缸計算 4 0 . 0 0 0 0 4 5 3d m m? ?壓 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 6 0 . 0 0 0 0 4 55d m m? ?回 油????根據(jù)表 6— 4，對其圓整后得 5 6— 4 鋼管標準內(nèi)徑外徑壁厚系列 公稱直徑 鋼管外徑 公稱壓力 8 ? 16 ? 25 ? 31.5 管子壁厚 6 10 1 1 1 0 18 1 5 22 20 28 25 34 2 2 3 32 42 2 5 6 40 50 壓管及管接頭的選擇 在液壓傳動系統(tǒng)中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。 鋼管能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、 遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁 裝 配位置比較方便的地方。常用的鋼管是無縫鋼管，當工作壓力小于 ，也可采用焊接鋼管。 銅管分為紫銅管和黃銅管。紫銅管能承受的壓力較低（ p≤10裝配時可按需要來彎曲，但抗振能力較低，也易使油液氧化，價格昂貴；黃銅管可承受較高壓力（ p≤25但不如紫銅管易彎曲。 尼龍管常用在低壓系統(tǒng)。塑料管一般只用于回油管或泄油管。 膠管用作連接兩個相對運動部件之間的管道。膠管分高壓、低壓兩種。高壓膠管是以鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架，可用于壓力較高的油路。低壓膠管是以麻繩和棉線編織體為 骨架的膠管，多用于壓力較低的油路。 根據(jù) 打樁 機的系統(tǒng)工作壓力和所計算的管道內(nèi)徑，本設計中主油路選擇 型號 為32/ 的 焊接式直通管接頭 作為吸油管道， 選擇型號 為 6/ 的 焊接式直通管接頭 作為 提錘缸 壓油管道，選擇 10/接式直通管接頭 作為 提錘缸 回油管道，選用型號為 15/焊接式管接頭 作為升降缸壓油管道， 20/ 作為 升降缸回油管道 夾緊 油路選擇 6/ 的 焊接式直通管接頭 作為 壓 油管道， 6/為 回 油管道，鋼管在安裝時，彎曲半徑應盡可能大，其最小彎曲 半徑取 3 倍的管子外徑 過濾器的選擇 過濾器的功能是清除液壓系統(tǒng)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長元件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。液壓系統(tǒng)故障的 75%左右是由介質(zhì)的污染造成的。因此過濾器對液壓系統(tǒng)來說是不可缺少的重要輔件。系統(tǒng)中使用的過濾器是吸油過濾器， 選用濾油器時，應考慮以下 幾 點： （ 1）過濾精度滿足 設計 要求； （ 2） 具有足夠大的通油能力，壓力損失??； （ 3） 濾芯具有足夠的強度； （ 4） 濾芯 抗腐蝕性好能在