長沖程雙缸液壓抽油機的設(shè)計【含CAD圖紙+文檔資料】
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畢業(yè)設(shè)計說明書中文摘要
雙缸長沖程液壓抽油機
摘要：本設(shè)計雙缸長沖程液壓抽油機，是一種利用電動機動力，通過由油泵、液壓缸控制裝置等組成的液壓系統(tǒng)和金屬支架，帶動抽油泵的泵筒和泵桿作相對運動，完成抽吸原油作用。在我國現(xiàn)有的采油機械中，機械式抽油機效率低、自重重、沖程短、成品高?，F(xiàn)普遍在各油田應(yīng)用的游梁式抽油機就屬于這種機械。進來投入使用的鏈式抽油機，雖然具有六米沖程，但是自重重、效率低、成品高、可靠性差等缺點還沒解決結(jié)構(gòu)特點。
長沖程液壓式抽油機工作過程是：由電動機火發(fā)電機驅(qū)動的油泵將工作油經(jīng)濾油器，送入電磁滑閥，通過滑閥將工作油送入抽油桿缸的工作腔，使柱塞桿向上移動，與它一起的抽油桿柱和抽油泵柱塞也隨之向上沖程。這時，油管油缸下腔的工作油在活塞上方壓力和油管柱重量、加熱器到動力油泵吸油口。油管油缸的活塞向下移動，與它一起的油管柱和抽油泵泵筒也隨之向下沖程。這樣一來，抽油泵柱塞向上沖程，而泵筒向下沖程，抽油泵進行排油過程，原油是經(jīng)過油管固定套管排到地面上的。
該機結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，自重輕，不用大基礎(chǔ)，成本低，沖程長；
關(guān)鍵詞：雙油缸液壓系統(tǒng) 單作用缸 液壓抽油機 油泵 液壓缸。
畢業(yè)設(shè)計說明書外文摘要
long-stroke hydraulic cylinder unit
Abstract
The design of long-stroke hydraulic cylinder unit, is a use of motor power,
through a pump, hydraulic cylinder, control unit and hydraulic system composed of metal stents, driven pump of the pump barrel and pump rod for relative movement, complete the role of pumping crude oil. In our existing oil machinery, the mechanical pumping efficiency is low, since the heavy, short stroke, high finished product. Now widely applied in various fields on the beam pumping unit is such a machine. Came into use in the chain unit, although with the 6 m stroke, but from the heavy, low efficiency, high product reliability shortcomings not solve the structural characteristics of poor.
Long-stroke hydraulic pumping unit of work process: from the motor-driven fire pump generator will work the oil through the oil filter, into electric and magnetic valve, the working oil through the slide valve cylinder rod into the working chamber, so that plunger rod upward, with the sucker rod string with it and pump plunger stroke are followed up. Then, the work of the inferior vena tubing cylinder piston oil pressure and oil column above the weight of the heater to the power pump suction port. Cylinder piston moving down the pipeline, together with its tubing string and pump barrel also will down-stroke. Thus, plunger upward stroke, the down-stroke the pump cylinder, pump for discharge of oil process, oil is discharged to ground through the pipe fixed on the casing.
?Simple structure, easy processing, light weight, no big foundation, low cost, long-stroke;
Key words: dual cylinder hydraulic system single-acting cylinder hydraulic pumping unit pump hydraulic cylinder.
目錄
1引言 1
2設(shè)計任務(wù)書 2
2.1題目名稱： 2
2.2設(shè)計技術(shù)要求： 2
2.3 原始數(shù)據(jù)及要求： 2
3設(shè)計計算說明書 3
3.1雙缸長沖程液壓抽油機設(shè)計概述 3
3.1,1主機的功能結(jié)構(gòu)： 3
3.1.2 液壓系統(tǒng)的組成： 4
3.1.3 技術(shù)特點： 5
3.2液壓缸總體設(shè)計 5
3.2.1液壓缸主要零件材料及技術(shù)要求 5
3.2.2液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 7
3.2.3抽油桿液壓缸設(shè)計計算 8
3.3輔助裝置的設(shè)計 13
3.3.1油箱裝置的設(shè)計 13
3.3.2 液壓泵的計算和安裝方式 15
3.3.3電動機的選擇 17
3.3.4液壓泵與電機的聯(lián)接 17
3.3.5 其它輔助元件的選擇 18
4使用說明書 21
4.1雙缸長沖程液壓抽油機液壓系統(tǒng)的安裝 21
4.2雙缸長沖程液壓抽油機的維護 22
5標準審查報告 23
5.1 產(chǎn)品圖樣的審查 23
5.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查 23
5.3 標注件的使用情況 23
5.4 審查結(jié)論 24
結(jié) 論 25
參 考 文 獻 26
致 謝 27
雙缸長沖程液壓抽油機的設(shè)計
1引言
液壓傳動的實用化與迅速發(fā)展，很大程度上取決于專用設(shè)備的開發(fā)與普及。美國、日本及一些歐洲國家都已開發(fā)出了專業(yè)的液壓成形設(shè)備。國際上能夠提供成套技術(shù)與設(shè)備的制造商多數(shù)集中在歐洲；液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力源，液壓抽油機機中的液壓泵大多是柱塞泵。由于泵的流量一定，也就意味著在工作周期的各個階段其流量均為最大工作流量，在不需最大工作流量的工序上，多余的壓力油經(jīng)溢流閥回路流回油箱，而驅(qū)動液壓泵的電機始終保持著維持最大工作流量時的轉(zhuǎn)速，因此電機所消耗的功率也始終維持在工作周期中的最大功率上，造成了大量的電能浪費。
在液壓回路上加裝變頻器回路，根據(jù)工作周期中所需的壓力的變化，利用變頻器的變頻功能改變驅(qū)動電機的電源頻率，使周期中的每一個確定的液壓工作流量都對應(yīng)不同的電機轉(zhuǎn)數(shù)（頻率），使電機的轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)工作要求的變化而實時變化，從而可達到對液壓系統(tǒng)的工作流量和工作壓力進行實時控制和節(jié)約電能的目的。增壓缸是在成形的最后階段為成形工件的小圓角而為液壓室提供高壓的一種措施。由于所需壓強較高，一般的液壓元件難以滿足，若整個系統(tǒng)采用超高壓泵和耐高壓液壓元件，勢必會增加制造成本，所以采用了增壓缸來滿足成形后期所需的高壓。
我國自行設(shè)計研制并全部采用國產(chǎn)液壓元件的全演壓抽油機樣機已經(jīng)完成,1987年底通過了臺架試驗。 以前,油田大多數(shù)采用機械式抽油機,因結(jié)構(gòu)笨重,耗費大量鋼材,功耗大,工況作業(yè)靈活性差,已逐漸淘汰。國外六十年代已有商品的液壓抽油機,國內(nèi)因國產(chǎn)液壓元件質(zhì)量較差,阻礙了濃壓抽油機的研制。 用于油田的抽油機數(shù)以萬臺計,如以我們研制的液壓抽油機為例,有著明顯的經(jīng)濟效益。它的功率比同類機械式抽油機減少了10KW,而所耗鋼材只有原機械式抽油機的1/3左右。設(shè)備成本也明顯地降低為原值的4/5。
液壓抽油機是已被國內(nèi)外油田生產(chǎn)實踐所證實了的具有采油經(jīng)濟性好、重量輕、體積小、沖程長度及沖程次數(shù)可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)和工作性能優(yōu)越等特點的新型抽油設(shè)備.目前液壓抽油機已得到國內(nèi)油田工程技術(shù)人員的高度重視,使液壓抽油機近十幾年來得到了迅速發(fā)展,并在油田生產(chǎn)中得到了一定的應(yīng)用。
2設(shè)計任務(wù)書
本設(shè)計，是一種利用電動機動力，通過由油泵、液壓缸、控制裝置等組成的液壓系統(tǒng)和金屬支架，帶動抽油泵的泵筒和泵桿作相對運動，完成抽吸原油作用。
在我國現(xiàn)有的采油機械中，機械式抽油機效率低、自重重、沖程短、成品高?，F(xiàn)普遍在各油田應(yīng)用的游梁式抽油機就屬于這種機械。進來投入使用的鏈式抽油機，雖然具有六米沖程，但是自重重、效率低、成品高、可靠性差等缺點還沒解決。本設(shè)計的目的是在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，加工制作容易、自重輕、沖程長，造價低，不用大基礎(chǔ)的液壓式抽油機。
雙缸長沖程液壓抽油機，以汽油、柴油發(fā)動機或電動機為動力。驅(qū)動液壓泵，產(chǎn)生具有一定壓力的工作油，通過電磁滑閥使油管油缸和抽油桿油缸相對移動，抽吸提升原油。雙缸重疊布置，二者下腔由油路相連，起到變平衡作用。上部抽油桿油缸為單作用缸，柱塞與抽油桿和抽油泵柱塞連接；下部為雙作用缸，活塞下部與油管和抽油泵泵筒連接，活塞上部油腔用來調(diào)整平衡力。該機用于油田采油作業(yè)。
2.1 題目名稱：
雙缸長沖程液壓抽油機的設(shè)計
2.2設(shè)計技術(shù)要求：
該機用于油田開采石油生產(chǎn)機械，主要有：機械零部件、液壓系統(tǒng)等組成。
2.3 原始數(shù)據(jù)及要求：
表2.1原始數(shù)據(jù)
沖程S
(m)
沖次n
(次/min)
功率
（KW）
井深
（m）
油溫（）
5.4
3～7
30
1000～2000
-30～+30
3設(shè)計計算說明書
3.1 雙缸長沖程液壓抽油機設(shè)計概述
3.1,1主機的功能結(jié)構(gòu)：
該雙缸長沖程液壓抽油機用于油田的抽油生，其結(jié)構(gòu)和工作原理見圖1.1由圖1.1可見，該長沖程液壓式抽油機為雙油缸液壓系統(tǒng)（或稱主液壓系統(tǒng)），其長油缸為單作用缸，雙杠重疊布置。上面油缸（或稱抽油桿油缸）中的柱塞和光桿相連，上面油缸的工作使抽油桿和抽油泵柱塞作上下往復(fù)運動，起抽吸原油作用。下面油缸（或稱為油管油缸）中的活塞通過活塞桿接頭和油管柱相連，下面油缸活塞的工作使油管柱和抽油泵泵筒作上下往復(fù)運動，用油管柱重量作為抽油機的平衡重。上下兩個油缸中活塞運動的配合，恰好使抽油泵柱塞相對于泵筒的沖程長度等于抽油桿柱和抽油管柱位移的總和（此時忽略抽油桿柱和油管柱的變形）。而且抽油桿柱的沖程長度比油管柱的沖程長度大2~4倍；液壓系統(tǒng)采用閉合回路，并帶有自動補油裝置，兩個油缸工作腔的工作油是由電動機驅(qū)動的動力油泵交遞傳送的。為了調(diào)整平衡效果，以適應(yīng)不同的井況，在油管油缸的上腔加一儲能器及調(diào)壓閥，用以調(diào)整和補償壓力。更好地平衡抽油桿和油管柱重。為了補償系統(tǒng)工作腔工作油滲漏損失，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有補壓補油液裝置。上述兩種功能均由一個獨立的、有二個壓力繼電器控制的油泵供工作油分系統(tǒng)實現(xiàn)的。為了防止油溫過高或過低，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有降溫和升溫裝置。為了使抽油泵的啟動和油缸換向減少沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有緩沖結(jié)構(gòu)。
當(dāng)泵出口壓力超過溢流閥的標定壓力時，工作油不經(jīng)滑閥和二個油缸，而經(jīng)溢流閥溢流到泵的吸油口，保護了抽油機的各部件安全進行。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作油因滲漏等原因有損失時，系統(tǒng)油壓降低、當(dāng)降到壓力繼電器的標定壓力時，由另一臺電動機驅(qū)動的供油系統(tǒng)的油泵運轉(zhuǎn)，油泵是不經(jīng)常運動的補油泵，它運轉(zhuǎn)送出的高壓油經(jīng)濾油器、電磁滑閥進入主液壓系統(tǒng)，以補充油液不足。儲能器是用來調(diào)整油管油缸上腔的平衡壓力，以更好地平衡油管油缸和抽油桿油缸。當(dāng)液體滲漏等愿意造成油缸上腔壓力變化，不能做好起平衡作用時，電磁繼電器和電磁滑閥動作，起動分系統(tǒng)油泵，按溢流閥的標定壓力往儲能器和油缸工的上腔沖壓。恢復(fù)原平衡效果。
上述沖壓達到溢流閥和的標定壓力時，溢流閥溢流工作油回到油箱，壓力繼電器、恢復(fù)原工況。金屬支架起著穩(wěn)定油桿油缸柱塞作用，當(dāng)油桿油缸柱塞伸出時，柱塞上部滑套移定器依托在金屬支架導(dǎo)柱上。
3.1.2 液壓系統(tǒng)的組成：
抽油機的總體結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的原理圖如圖3.1所示，
1. 抽油桿油缸 2.油管油缸 3.油路 4. 電磁滑閥 5.溢流閥 6.濾油器 7. 控溫器 8. 油泵 9. 控溫器 10. 電動機 11.溢流閥 12.溢流閥 13. 電磁滑閥 14.濾油器 15. 油泵 16.油箱 17.抽油泵柱塞 18.抽油泵泵筒 19. 抽油桿柱 20.油管 21.繼電器 22.活塞 23.繼電器 24.蓄能器 25.固定架
圖3.1抽油機的總體結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)的原理圖
3.1.3 技術(shù)特點：
該雙缸長沖程液壓抽油機是一種新型半自動化抽油設(shè)備。液壓系統(tǒng)采用閉合回路，并帶有自動補油裝置，兩個油缸工作腔的工作油是由電動機驅(qū)動的動力油泵交遞傳送的。為了調(diào)整平衡效果，以適應(yīng)不同的井況，在油管油缸的上腔加一儲能器及調(diào)壓閥，用以調(diào)整和補償壓力，更好地平衡抽油桿和油管柱重。為了補償系統(tǒng)工作腔工作油滲漏損失，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有補壓補油液裝置。上述兩種功能均由一個獨立的、有二個壓力繼電器控制的油泵供工作油分系統(tǒng)實現(xiàn)的。為了防止油溫過高和過低，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有降溫和升溫裝置，為了使抽油泵的啟動和油缸換向減少沖擊，系統(tǒng)中設(shè)有緩和結(jié)構(gòu)。
1） 本機的主要動作由液壓傳動，采用PLC控制，手控與自控相結(jié)合方式，控制機動、靈活可靠；動作平衡可靠，故障少；降低了勞動強度。
2） 通過設(shè)置液控單向閥及油路的合理拼搭等動作連鎖控制措施，保證機器工作時，嚴格按照規(guī)定的先后順序動作，以免因系統(tǒng)失靈或操作者失誤打亂動作節(jié)拍，損壞模具與機器。
3.2液壓缸總體設(shè)計
液壓缸是液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的另一種執(zhí)行原件，它的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出往復(fù)直線運動或者小于360°的往復(fù)直線運動。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，工作可靠。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。本系統(tǒng)有2個液壓缸，下面介紹液壓缸的設(shè)計過程；
3.2.1液壓缸主要零件材料及技術(shù)要求
3.2.1.1缸體
液壓缸缸體的常用材料為20、35、45號無縫鋼管。因20號鋼的力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需焊接時，則應(yīng)采用焊接性能較好的35鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用45鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到241～285HBS。
缸體毛坯也可采用鍛鋼、鑄鋼或鑄鐵件。鑄鋼可采用ZG35B等材料，鑄鐵可采用HT200～HT350間的幾個牌號或球墨鑄鐵。
因此，本設(shè)計液壓缸缸體選用35鋼。
1、缸體內(nèi)徑采用H8、H9配合。表面粗糙度：活塞采用橡膠密封圈密封時，為0.1～0.4。
2、缸體內(nèi)徑D的圓度公差值可按9、10或11級精度選取，圓柱度公差值應(yīng)按8級精度選取。
3、為了防止腐蝕和提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為30～40的鉻層，鍍后進行珩磨或拋光。
3.2.1.2缸蓋
液壓缸的缸蓋可選用35、45號鍛鋼或ZG35、ZG45鑄鋼或HT200、HT300、HT350鑄鐵等材料。本設(shè)計選用35號鍛鋼。
1、的圓度和圓柱度不大于直徑公差的一半；
2、和D的同軸度不大于0.03mm；
3、端面A、B對軸線的垂直度，在直徑200mm上不大于0.06mm；
4、導(dǎo)向孔表面粗糙度不低于6。
3.2.1.3活塞
液壓缸活塞常用的材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵（HT300、HT350）、鋼（有的在外徑上套有尼龍66、尼龍1010或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán)）及鋁合金等，這里選用Q235。
1、D對的徑向跳動，不大于D的公差的一半；
2、端面對軸線垂直度在直徑上200mm不大于0.06mm；
3、D的圓度，圓柱度不大于公差的一半。
3.2.1.4抽油桿
由于是空心抽油桿，起內(nèi)徑為40mm；外徑為60mm；故選用45鋼。
1、粗加工后熱處理，調(diào)質(zhì)硬度217～255HBS，必要時高頻淬火；
2、d和圓度和圓柱度，不大于相應(yīng)直徑公差的一半；
3、工作表面直線度在5400mm長度上不大于0.1mm；
4、d和的徑向跳動不大于0.01mm；
5、端面垂直度，在直徑200mm上不大于0.06mm；
6、螺紋一般按2和3級精度制造；
7、工作表面粗糙度不低于8。
3.2.2液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.2.2.1液壓缸缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)
采用焊接連接見圖3.2
圖3.2 焊接連接
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小。
缺點：1、焊后易變形，且內(nèi)徑不易加工；2、清洗、裝拆有一些困難。
3.2.2.2 活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)
采用螺紋連接見圖3.3
圖3.3螺紋連接
優(yōu)點：連接穩(wěn)固，活塞與活塞桿之間無公差要求。
缺點：裝卸較麻煩，螺紋加工也較麻煩。
3.2.2.3活塞與缸體的密封形式
采用O型密封見圖3.4
圖3.4 O型密封
優(yōu)點：屬于擠壓密封，結(jié)構(gòu)簡單，方便，摩擦系數(shù)小，安裝空間小，適用范圍廣。
3.2.2.4活塞桿的導(dǎo)向裝置與密封、防塵裝置
采用端蓋直接導(dǎo)向見圖3.5
圖3.5 端蓋直接導(dǎo)向
3.2.3抽油桿液壓缸設(shè)計計算
3.2.3.1 主油缸缸抽油桿速度
由設(shè)計參數(shù)知，沖次n=5(1/min)，即抽油機每分鐘完成5個工作循環(huán)，所以每一工作循環(huán)時間t：
(3-1)
設(shè)提升行程時間與下行程時間相等,則上行程時間t1 :
(3-2)
抽油桿上行程速度v:
(3-3)
3.2.3.2 抽油桿所具有的落下負載
回程時抽油桿所具有的落下負載,回程時抽油桿受力如
圖3.6所示：
圖中 FG1——抽油桿自重
FG2——活塞桿自重
Fa——慣性載荷
FB——摩擦載荷
FC——油注液阻 圖3.6抽油桿受力
由受力分析可知，落下負載W為：
（3-4）
（1）抽油桿直徑d=24mm,抽油桿面積A0:
（3-5）
抽油桿長取h=1500mm,液壓油密度 r=8.6kg/dm3,,抽油桿自重FG1:
（3-6）
（2）活塞桿自重、傳力結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)部件的自重為FG2，根據(jù)經(jīng)驗得：
（3-7）
（3）慣性載荷Fa
（3-8）
式中 G——抽油桿所受重力
g——重力加速度；g=9.81m/s2;
——變化量即活塞桿加速度 ，取Δt=0.5s,
則 （3-9）
(4)摩擦載荷FB
（3-10）
μ----摩擦系數(shù)，本設(shè)計μ=0.05；
(5)油注液阻 FC：
（3-11）
根據(jù)GB2714-80,取抽油泵公稱直徑d1=25㎜
則 （3-12）
把FG1、FG2、Fa、FB、FC代入式（2-4）中
得 （3-13）
3.2.3.3主油缸參數(shù)
設(shè)下行程時，抽油桿的重力勢能全部被蓄能器（平衡回路中）回收，且在上行程時全部被釋放出來，幫助主油缸提升負載。則上行程時主缸提升負載F為：
(3-14)
由F=PA可以看出，提升力與油缸有效面積A和油缸工作壓力P有關(guān)。P不能太高，過高的壓力會影響元件的強度和密封性，縮短元件和系統(tǒng)的壽命，則A面積就很大，油缸變粗重量增加，消耗材料，同時泵的流量很大。由提升載荷5N〈F〈10N，初選主油缸工作壓力1.5Mpa〈P〈 2Mpa ，初步確定P=1.65Mpa。計算主油缸主要結(jié)構(gòu)尺寸：
計算主油缸活塞桿直徑D為
（3-15）
計算時可令回油背壓＝0,那么對于單桿液壓缸，無桿腔進油時可得
則
取標準直徑為
（標準直徑）
計算主油缸活塞桿內(nèi)徑d
（標準直徑）
活塞有效工作面積
(3-16)
主油缸工作壓力P為
(3-17）
為了能合理確定Ｐ和Ａ，在計算機上進行輔助計算，對于液壓缸的強度校核見附表。對計算結(jié)果進行綜合考慮，確定計算合理。
3.2.3.4液壓缸長度及壁厚確定
1） 液壓缸的長度一般有工作行程長度來確定，由于整個抽油沖程為5400mm，則確定抽油桿油缸液壓缸長度為360 mm，油管油缸液壓缸長度為740mm；
2） 對于高壓系統(tǒng)或16時，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算：
δ——液壓缸缸筒厚度（m）；
——試驗壓力（MPa），當(dāng)工作壓力p≤16 MPa時，=1.5p；工作壓力p≥6 MPa時，=1.25p；本系統(tǒng)是高壓系統(tǒng)，所以=1.25p=7.5(MPa)
D——液壓缸內(nèi)徑，
——缸體材料的許用應(yīng)力，；
則δ≥1.58(㎜)，取15㎜
3.2.3.5液壓缸進出油口尺寸的確定
液壓缸的進、出油口，可布置在缸筒或前、后端蓋上，其連接型式有螺紋、方形法蘭和矩形法蘭等（圖3.7）。
圖3.7液壓缸的進、出油口尺寸代號
液壓缸的進、出油口采用螺紋連接，國家標準GB/T2878-93（等效于ISO6149-1980）規(guī)定了液壓缸進、出油口采用螺紋連接的油口尺寸系列見表3.1。
表3.1液壓缸進、出油口采用螺紋連接的油口尺寸系列
M5×0.8
M8×1
M10×1
M12×1.5
M14×1.5
M16×1.5
M18×1.5
M20×1.5
M22×1.5
M27×2
M33×2
M42×2
M50×2
M60×2
注：螺紋精度為6H
得螺紋連接的油口尺寸M27×2。
3.2.3.6最小導(dǎo)向長度確定
根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》P13
(3-18）
L——液壓缸最大相對行程， L=5400㎜；
D——液壓缸內(nèi)徑，D=160㎜；
得H=107㎜；
活塞寬度B，一般取B=(0.6～1.0)D，取120㎜；
缸體內(nèi)部長度等于活塞的行程和寬度之和（5520mm）。
3.2.3.7液壓缸的排氣裝置
當(dāng)液壓系統(tǒng)由于長期停止工作,系統(tǒng)中的油液由于本身重量的作用和其它原因而流出，這時會有空氣滲入或油中混有空氣,都會使液壓缸運動不平穩(wěn)，重新工作時產(chǎn)生爬行、噪聲、發(fā)熱等現(xiàn)象。為防止這些不良現(xiàn)象的產(chǎn)生,一般在液壓缸的最高位置設(shè)置放氣閥。
3.3輔助裝置的設(shè)計
液壓系統(tǒng)的液壓裝置，采取集中式，其中油箱的結(jié)構(gòu)尺寸的確定比較方便，安裝和維修都比較方便，并且，油源的振動及發(fā)熱不會對其它裝置產(chǎn)生影響。液壓站由油箱裝置、液壓泵裝置和液壓連接裝置三部分組成。
3.3.1油箱裝置的設(shè)計
在液壓傳動的過程中，油箱是不可缺少的，它的作用是存儲液壓油液、逸出空氣、沉淀雜質(zhì)、分離水分、散發(fā)油液熱量。因此，進行油箱設(shè)計時，要考慮到油箱的容積、油液在油箱中的冷卻和加熱，油箱中的裝置和防噪音等問題。
3,3.1.1油箱容量設(shè)計
油箱主要設(shè)計參數(shù)，取油面的高度為油箱高h的0.8倍，與油直接接觸的便面算全散熱面，初步求油箱有效容積為
(3-19）
由V=0.8abh求的各邊之積
(3-20）
取a=1.17 m,bh=1.17㎡,與油不直接接觸表面算辦散熱面，油箱的有效容積和散熱面積分別
(3-21）
最大溫差是在初步確定油箱容積的情況下，驗算其散熱面積是否滿足要求,當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出后，可根據(jù)散熱的要求確定油箱的容量。
由個公式求得油箱的散熱面積為
(3-22）
如不考慮管路的散熱，上式簡化為
(3-23）
則計算發(fā)熱功率，液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率轉(zhuǎn)化為熱量：
(3-24）
(3-25）
(3-26）
(3-27）
—整個工作循環(huán)中泵的工作效率
—系統(tǒng)的有效輸出功率
(3-28）
則油溫為-30～30+15.245.2C，既沒有超過最高允許范圍 50C～70C
設(shè)油箱的壁厚為，根據(jù)上述計算，油箱尺寸設(shè)計如下：
油箱長： a=1328㎜ 油箱寬：b=720㎜
油箱高：h=980㎜ 油箱壁厚：=5㎜
擋板高：h=630㎜
3.3.1.2油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計
進行油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要考慮的是油箱的剛度，其次要考慮便于換油和清洗油箱，以及考慮油泵裝置安裝和拆卸的方便，當(dāng)然油箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，以利于密封和提高其經(jīng)濟性。
油箱體一般由Q235鋼板焊接而成，鋼板厚度為,大者取大值。油箱分為整體式油箱、兩用油箱和獨立油箱，一般獨立油箱應(yīng)用最為廣泛。油箱側(cè)壁上安裝油位指示器；油箱底面與基礎(chǔ)面的距離一般為，以保證通風(fēng)良好，充分散熱；油箱下部焊接底腳。本課題的油箱采用獨立油箱，焊接式，鋼板厚度取5mm,油箱底面與基礎(chǔ)面的距離取120mm。在油箱后面上安裝油位指示器。
油箱底部一般為傾斜狀，底部最低處有排油口。
為了使吸油區(qū)和回油區(qū)分開，便于回油中雜質(zhì)的沉淀，油箱底部需要設(shè)置隔板，回油經(jīng)過隔板上方溢流至吸油區(qū)，經(jīng)過金屬網(wǎng)進入吸油區(qū)，既有利于回油中的雜質(zhì)和氣泡的分離，又有利于散熱。
隔板的位置，取吸油區(qū)容積為油箱容積的1/2，隔板的高度約為最低液面的2/3，隔板的厚度等于或者稍大于油箱側(cè)壁的厚度。
油箱蓋多采用鑄鐵或鋼板兩種材料制成，本課題采用45鋼制造而成。在油箱蓋上考慮有下列孔道：吸油管孔、回油管孔、通大氣孔（孔口安裝空氣過濾器，同時為加油裝置）以及安裝液壓集成裝置的安裝孔等。把液壓泵、液壓泵電機及集成塊裝置安裝在油箱蓋上，其優(yōu)點主要是結(jié)構(gòu)緊湊，因產(chǎn)生的噪音和振動較大，所以選取缸蓋的厚度為16mm。
防噪音問題是現(xiàn)代化機械裝備設(shè)計中必須考慮的問題之一。油路系統(tǒng)的噪音源，以液壓泵站為首，因此，進行油箱設(shè)計時，應(yīng)從下列幾個方面著手減輕噪音：
1、箱體及箱蓋的材質(zhì)，在條件允許的情況下，用鑄鐵代替鋼板，以利于吸振，然而鑄鐵的焊接性能較差，所以本課題的材料采用Q235；
2、箱體與箱蓋之間需要增加防震橡皮墊；
3、吸油區(qū)與回油區(qū)之間增設(shè)一層金屬網(wǎng)，以便分離回油液中的氣泡；
4、油泵排油口用橡膠軟管與閥類元件相連接；
5、回油管管接頭振動和噪音較大時，改變回油管直徑或者增設(shè)一條回油管，使每個回油管接頭的通路減少。
3.3.1.3其它注意事項
1、吸油管端部的濾油器與油箱底面距離不得小于20mm。在條件允許時，油箱蓋的吸油管孔應(yīng)比濾油器的直徑稍大，以便對濾油器進行清洗與更換；
2、油箱內(nèi)外應(yīng)涂有防銹油漆。
3.3.2 液壓泵的計算和安裝方式
液壓泵裝置是指將電能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w勢能所需要的設(shè)備、元件及輔助元件，具體而言，主要指電機、聯(lián)軸器、液壓泵、吸油管、排油管以及吸油管口的濾油器。正確地設(shè)計尤其是正確的安裝液壓泵裝置，是液壓系統(tǒng)正常工作的重要保證，必須予以足夠的重視。
設(shè)泵的流量只供液壓缸，而無別的損耗，液壓泵的工作壓力的確定
（3-29）
取=0.28Mpa, P液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對于本系統(tǒng) P=1.9 Mpa.泵的額定壓力在最高工作壓力加上25%的壓力儲備，所以泵的額定壓力應(yīng)為：
(3-30）
液壓泵流量的確定Q
（3-31）
取泄漏系數(shù)K=1.2,求得液壓泵流量：
（3-32）
則
故液壓泵選用CB-B2.5，理論排量200.9ml.r ,額定壓力6Mpa，額定轉(zhuǎn)速1450r.min
主要安裝形式有立式和臥式安裝，本課題采用臥式安裝（見圖3.8）。
圖3.8 支架鐘罩臥式安裝
安裝液壓泵應(yīng)注意的問題：
1、 為了防止振動與保證液壓泵的使用壽命，液壓泵必須牢固的緊固法蘭上，注意經(jīng)常檢查螺釘是否松動；
2、 調(diào)整好液壓泵與電機的聯(lián)軸器，使二者同心，用手撥動聯(lián)軸器時不能有松緊不一致的現(xiàn)象；
3、液壓泵吸油管路的安裝必須注意密封可靠及油管插入油液有足夠的深度，以防止空氣被吸入液壓泵；
4、安裝液壓泵時，應(yīng)注意各類液壓泵的吸油高度，正確確定液壓泵與油液液面的距離，葉片泵的吸油高度一般不大于500mm。
3.3.3電動機的選擇
驅(qū)動泵的電機功率：
（3-33）
式中 ——液壓泵最大工作壓力
Q——液壓泵流量
n——液壓泵總?cè)莘e
則 (3-34）
選用電機型號為Y160L-4，額定功率為15kw，轉(zhuǎn)速1460r/min.
電機的安裝形式主要有立式和臥式兩種，為了使液壓站結(jié)構(gòu)緊湊，在這里電機的安裝采用臥式安裝。將電機固定在油箱的蓋板上。
3.3.4液壓泵與電機的聯(lián)接
液壓泵與電機之間的聯(lián)軸器，一般用彈性套柱銷聯(lián)軸器，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，承載能力大，具有一定補償兩軸相對偏移和一般減振性能，應(yīng)用于啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)、載荷平穩(wěn)的傳動。
查《機械設(shè)計實用手冊》P835表5－2-21選取TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器見圖3.9。
圖3.9彈性套柱聯(lián)軸器
安裝聯(lián)軸器的技術(shù)要求是：
1、半聯(lián)軸器Ⅰ做主動件；
2、半聯(lián)軸器與電動機軸的配合時采用配合，與液壓泵軸端采用低于的配
合，否則應(yīng)該驗算輪轂長度；
3.最大同軸度偏差不大于0.1mm，軸線傾斜度不大于40′。
3.3.5 其它輔助元件的選擇
在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓輔助元件是指那些不直接參與能量轉(zhuǎn)換，也不直接參與方向、壓力、流量等控制的在液壓系統(tǒng)中必不可少的元件或裝置。主要包括過濾器、蓄能器、油箱、管路和管接頭以及密封裝置等。其中，過濾器、油箱等一些輔助裝置在前面章節(jié)已經(jīng)詳述，在本節(jié)不在贅述。
3.3.5.1空氣過濾器的選擇
空氣過濾器安裝在油箱蓋板上，選擇時要考慮油箱的容積和加油速度，參考《機械設(shè)計手冊》第四卷，P19-584表19－8-114，選取空氣過濾器的型號為EF-50見圖3.10。
圖3.10 EF型空氣濾清器外形尺寸
安裝尺寸見表3.2
表3.2EF型空氣濾清器安裝尺寸
型號
基 本 尺 寸
螺釘（四只均布）
A
B
a
b
c
EF-50
150
59
66
82
92
M6×14
3.3.5.2液位計的選擇
油箱的左側(cè)壁上安裝長形油標，油標的選擇要考慮到油箱液面的變化范圍，同時在條件允許的情況下，可一起安裝溫度計，以便比較直觀地觀測到油液溫度，從而更能準確的控制工作油溫。參考《簡明手冊》P184表6－70，所選油位指示器的型號為：油標YWZ-150T見圖3.11 L＝107mm ，E＝80mm ，B＝42mm。
圖3.11YWZ型液位計外形尺寸
3.3.5.3 管路和管接頭的選擇
在液壓傳動系統(tǒng)中，吸油管路和回油管路一般采用鋼管，也可以使用橡膠和塑料軟管。本液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程中，油箱內(nèi)部的管路采用鋼管。取鋼管時，鋼管的彎曲半徑不能太小，一般應(yīng)為管道半徑的3～5倍。
管接頭的選取要以管路內(nèi)徑為依據(jù)，同時要注意考慮所能承受的最大壓力。因為液壓系統(tǒng)中油液的泄漏多發(fā)生在管路的連接處，所以管接頭的重要性不能忽視，管接頭必須在強度足夠的條件下能在振動、壓力沖擊下保持管路的密封性。要保證在高壓處不能向外泄漏，在有負壓的吸油管路上不允許空氣向內(nèi)滲入。本液壓系統(tǒng)中所需要的管接頭幾乎全部采用卡套式端管接頭，這種管接頭能滿足相對較高的壓力要求，而且不需要另外的密封件，尺寸小，拆卸方便，具體管接頭見裝配圖。查《簡明手冊》P116 表6－7 選取管接頭為J18 GB3733.1－83 見圖3.12。
圖3.12卡套式端直通管接頭
3.3.5.4 布置液壓系統(tǒng)管道時應(yīng)注意的問題
1. 要盡量縮短管路，避免過多的交叉迂回；
2. 彎曲鋼管時要用彎曲器，彎曲部分要保持圓滑，防止皺折；
3. 金屬管道在連接時要注意留有膨脹余地。
4使用說明書
4.1雙缸長沖程液壓抽油機液壓系統(tǒng)的安裝
油管的安裝應(yīng)注意以下幾點：
（1） 泵的吸油管高度盡量高一些，一般小于500㎜；
（2） 吸油管下端應(yīng)安裝濾油器，以保證油液清潔。
（3） 擴口管接頭錐面結(jié)合處要先锪平整，以免緊固后泄漏；
（4） 回油管插入液面以下，以免產(chǎn)生氣泡；
（5） 溢流閥的回油管不應(yīng)與泵的吸油口接近，否則油溫將升高。
全部管路應(yīng)兩次安裝，一次試裝后拆下的管道用溫度為40～ 60C的10%～20%的稀硫酸或稀鹽酸溶液酸洗30～40min，取出后用10%的蘇打水中和，溶液溫度為30～40C。然后用溫水清洗、干燥、涂油以備正式安裝。正式安裝時管內(nèi)不得有沙子、氧化皮和雜物。
液壓元件的安裝應(yīng)注意以下幾點：
（1） 安裝液壓元件時應(yīng)用干凈的煤油清洗。
（2） 安裝前密封圈應(yīng)突出安裝平面，保證安裝后有一定的壓縮量，以防泄露。
（3） 安裝板式元件用緊固螺釘要均勻擰緊，最后是安裝平面全面接觸。
安裝液壓泵應(yīng)注意以下幾點：
（1） 液壓泵傳動軸于電機驅(qū)動軸的同軸度偏差應(yīng)小于0.1㎜。一般采用撓性聯(lián)軸器連接，不允許三角皮帶直接帶動泵軸轉(zhuǎn)動。
（2） 液壓泵的旋向和進、出口不得接反。
4.2雙缸長沖程液壓抽油機的維護
在生產(chǎn)中用的液壓抽油機，必須建立有關(guān)使用和維護方面的制度，以保證液壓系統(tǒng)的正常工作。為了使液壓抽油機保持必要的工作精度，延長設(shè)備的使用壽命，經(jīng)常性地維護保養(yǎng)工作是很重要的。對系統(tǒng)中有連接件間有無松動和泄露、泵的噪聲和發(fā)熱、閥的動作是否可靠以及油液的溫升和污染等，應(yīng)按時進行檢查液壓抽油機的維護應(yīng)注意一些幾點：
（1） 抽油機的整機全部外涂防護油漆，在液壓泵站外圍搭小圍房，防風(fēng)、防雨、防塵。
（2） 抽油機起動前應(yīng)先使安全閥置于低壓，待運轉(zhuǎn)正常后，才調(diào)至安全壓力，進入工作狀態(tài)。
（3） 抽油機工作時，油箱中的液壓油應(yīng)維持油箱容量的80%左右，在液面調(diào)低至70%時，應(yīng)及時補油。
（4） 本系統(tǒng)使用的是30號機械油。油液應(yīng)保持清潔，定期換油，油箱應(yīng)經(jīng)常清洗。油箱的油溫應(yīng)該保持在35C ～60C范圍內(nèi)。。
由于我國幅員遼闊，北方氣候寒冷異常，在低溫下使用液壓抽油機時，應(yīng)該注意：
①起動油泵時，應(yīng)加熱使油融化，泵也應(yīng)時停時開，反復(fù)幾次使油溫升高，油壓裝置運轉(zhuǎn)靈活后，再投入抽油工作。
②緊靠加熱器，使油溫變熱時不夠的，應(yīng)該使各液壓元件也熱起來，這時才能工作。
5標準審查報告
5.1 產(chǎn)品圖樣的審查
雙缸長沖程液壓抽油機的設(shè)計已經(jīng)基本完成，現(xiàn)以具備全套圖紙和一線基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對其進行標注化審查，結(jié)果如下：
（1） 產(chǎn)品的圖樣完整、統(tǒng)一、表達準確清楚、圖樣清楚。符合GB4440-84、GB-83《機械制圖》的規(guī)定。
（2） 產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標準符合GB/T1800、3-1998的規(guī)定。
（3） 產(chǎn)品圖樣的編號符合JB/T5054.5-2000《中華人民共和國機械行業(yè)標準》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計的完整性。
（4） 圖紙的標題欄與明細欄符合GB/T10609. 1-1989GB/T10690. 2-1989的規(guī)定。
（5） 產(chǎn)品圖樣粗糙度的標注符合GB131-83《表面特征代號及注法》的規(guī)定。
（6） 產(chǎn)品圖樣焊縫的代號符合GB324-80《焊縫代號》的規(guī)定。
5.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查
（1） 產(chǎn)品的技術(shù)文件名稱、術(shù)語符合ZB/TJ01和0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件術(shù)語》及有關(guān)標準的規(guī)定。
（2） 量和單位符合GB3100—GB3102-93的規(guī)定。
（3）技術(shù)文件所用的編碼符合JB/T8823-1998《機械工業(yè)企業(yè)計算機輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。
（4）技術(shù)文件的完整性符合JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及農(nóng)機部門的有關(guān)具體要求。
5.3 標注件的使用情況
本設(shè)計所用的緊固件均采用標準的螺栓，材料及材料代號也符合國家標準和部頒標準的相關(guān)規(guī)定。
5.4 審查結(jié)論
經(jīng)過對播種機裝置和傳動設(shè)計的標準化審查，認為該設(shè)計基本貫徹了國家最新頒發(fā)的各種標準，圖紙和設(shè)計文件完整齊全，符合標準化得要求。
結(jié) 論
1、該機為雙油缸液壓系統(tǒng)（或稱主液壓系統(tǒng)），其長油缸為單作用缸，雙缸重疊布置。抽油桿油缸1中的柱塞和光桿相連，抽油桿油缸的工作使抽油桿柱和抽油泵柱塞做上下往復(fù)運動，起抽汲原油的作用。油管油缸2中的活塞通過活塞桿接頭和油管注相連，油管油缸活塞的工作使油管柱和抽油泵泵筒做上下往復(fù)運動，用油管柱重量作為抽油機的平衡重。上下兩個油缸中活塞運動的配合，恰好使抽油泵柱塞相對于泵筒的沖程長度等于抽油桿柱和抽油管柱位移的總和
2、采用液壓傳動，穩(wěn)定迅速，反應(yīng)較快，能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會因環(huán)境變化影響傳動及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會污染環(huán)境。同時成本低廉。
3、通過對液壓傳動系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度，節(jié)省了大量時間和避免了不必要的重復(fù)勞動，同時做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。
此次設(shè)計還鍛煉了我綜合運用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)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(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等專業(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。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。當(dāng)然，由于經(jīng)驗和知識的局限，在設(shè)計中還存在一定不足，但以后會繼續(xù)加強，努力提高自己的專業(yè)水平。
參 考 文 獻
［1］左健民．液壓與氣壓傳動 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2002
［2］方昌林．液壓、氣壓傳動與控制 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000
［3］何存興．液壓傳動與氣壓傳動 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001
［4］章宏甲，黃誼，王積偉．液壓與氣壓傳動 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000
［5］雷天覺. 液壓工程手冊 [M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2003
［6］丁樹模，姚如一．液壓傳動 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2005
［7］王明智，王春行．液壓傳動概論 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2004
［8］毛信理．液壓傳動和液力傳動 [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004
［9］章宏甲, 黃誼．液壓傳動 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000
［10］薛祖德．液壓傳動 [M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2004
［11］張利平. 液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊 [M].北京: 機械工業(yè)出版社，2007
［12］盛敬超. 工程流體力學(xué) [M].北京: 機械工業(yè)出版社,2000
［13］蔡文彥，偐永麟液 .壓傳動系統(tǒng) [M].上海: 上海交通大學(xué)出版社, 2003
［14］姜繼海. 液壓傳動 [M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社, 2005
［15］李洪人. 液壓控制系統(tǒng) [M].北京: 國防工業(yè)出版社, 2000
致 謝
經(jīng)過一個學(xué)期的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有張老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。
在設(shè)計過程中，得到了老師親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。特別是他多次詢問設(shè)計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥，熱忱鼓勵。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的確定到項目的最終完成，張老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，感謝在設(shè)計過程中，幫助過我、并且共同奮斗四年的大學(xué)同學(xué)們。能夠順利完成論文，是因為一路上有你、有你們。在這里請接受我誠摯的謝意!同時我還要感謝培養(yǎng)我長大，含辛茹苦的父母，希望你們身體健康，萬事如意！
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