鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含7張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj45

鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含7張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj45

油田鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計

鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計【含7張CAD圖紙】

摘  要

本次設計的液壓系統(tǒng)是油田鉆桿矯直機的液壓系統(tǒng)，此液壓系統(tǒng)主要為矯直機的工作提供動力，油田鉆桿生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生彎曲變形，油田鉆桿矯直機的主要功能是解決變形的鉆桿，來達到減低生產(chǎn)成本，提高施工精度的目的。

輥輪式矯直機是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的機械設備，廣泛應用于石油化工業(yè)﹑建筑材料業(yè)﹑以及機械制造業(yè)中。由于老式的矯直設備主要是機械傳動和手動操作，限制矯直機的加工精度和發(fā)展空間，液壓伺服系統(tǒng)在矯直機中的廣泛使用最大限解決了這個問題，不僅提高了加工精度，而且具有矯直力大，反應速度快等優(yōu)點。

本設計主要對液壓系統(tǒng)的回路進行了設計，分析了矯直機的工作原理并且對液壓系統(tǒng)的設計方法做了簡要敘述，對主要液壓源、電動機、冷卻器及控制元件進行了擬定并根據(jù)設計要求選擇最優(yōu)選項。通過對本機機液壓系統(tǒng)分析，我們計算了輔助系統(tǒng)和油箱的相關參數(shù)，而且對液壓系統(tǒng)的壓力損失展開了計算和解析。在論文最后，對液壓系統(tǒng)的裝配﹑檢查及保養(yǎng)做了全面說明。

關鍵詞  矯直機；液壓系統(tǒng)；輥輪；

Hydraulic system design of oil field drill pipe straightener

Abstract

The hydraulic system design of the hydraulic system of oil drill pipe straightening machine, the hydraulic system provides power for the main straightening machine, the bending deformation is easy to produce oil drill pipe production process, the main function of oil drill pipe straightening machine is to solve the deformation of drill pipe, to reduce production cost, improve the precision of the construction.

Roller type straightening machine is a very important mechanical equipment in industrial production, widely used in petroleum chemical industry, building materials industry and machinery manufacturing industry. Because of the old-fashioned straightening equipment is mainly mechanical drive and manual operation, the processing precision and the development space of the straightening machine, widely used in maximum limit straightening in the hydraulic servo system to solve this problem, not only to improve the machining accuracy, but also has the advantages of straightening force, fast response.

The design of the main circuit of the hydraulic system are designed, analyzed the working principle of the straightening machine and the design method of hydraulic system are briefly described. The main source of hydraulic motor, control, cooler and components are developed and designed according to the requirements to choose the optimal option. Based on the analysis of the machine hydraulic system. We calculate the related parameters of the auxiliary system and the fuel tank, and the pressure loss of the hydraulic system carried out calculation and analysis. In the end, assembly, inspection and maintenance of the hydraulic system to do a comprehensive description.

Keywords  flattening machine,hydraulic system,roller

目  錄

摘要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 研究背景及意義 1

1.2 矯直機國外現(xiàn)狀 1

1.3 矯直機國內(nèi)現(xiàn)狀 3

1.4 本章小結 5

第2章 矯直機的設計 6

2.1 矯直機的介紹 6

2.2 設計要求 6

2.3 方案制定 7

2.4 本章小結 8

第3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 9

3.1 初選系統(tǒng)壓力 9

3.2 計算液壓缸尺寸 9

3.3 計算系統(tǒng)最大流量 11

3.4 本章小結 11

第4章 液壓元件的選擇 12

4.1 液壓泵選擇 13

4.2 液壓馬達的選擇 14

4.3 液壓泵的功率和電機的選擇 14

4.4 控制閥的選擇 14

4.5 管道選擇和計算 15

4.5.1 管道種類的選擇 15

4.5.2 管道內(nèi)徑的計算 15

4.5.3 管道壁厚計算 16

4.5.4 管接頭的設計 16

4.6 油箱的設計 17

4.6.1 油箱的功用與分類 17

4.6.2 油箱基本結構 17

4.6.3 油箱容量的計算 17

4.7 油箱設計參考原則 18

4.8 液壓系統(tǒng)驗算 19

4.8.1 系統(tǒng)壓力損失 19

4.8.2 計算雷諾數(shù) 20

4.8.3 計算壓力損失 20

4.8.4 系統(tǒng)效率計算 21

4.8.5 系統(tǒng)的發(fā)熱計算 21

4.9 本章小結 22

第5章 輔件的設計與選擇 22

5.1 過濾器的選擇 23

5.2 加熱器的選擇 23

5.3 溫度計的選擇 23

5.4 油路板的設計 24

5.5 本章小結 24

第6章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 24

6.1 液壓系統(tǒng)的安裝 25

6.2 液壓系統(tǒng)的調試 26

6.3 液壓系統(tǒng)維護 27

6.3.1 液壓系統(tǒng)的檢查 27

6.3.2 液壓系統(tǒng)的保養(yǎng) 28

6.4 本章小結 29

結論 29

致謝 30

參考文獻 31

附錄A 32

附錄B 38

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】

A0-液壓系統(tǒng)圖.dwg

A1-液壓裝配圖.dwg

A2-示意圖.dwg

A3-前缸蓋.dwg

A3-后缸蓋.dwg

A3-缸體.dwg

A3-軸.dwg

封皮.doc

開題報告.doc

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鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計說明書.doc

附錄 A of of of is an by a of is of in or of to of he of be of 1. he of on 800 000 003 . of as ? is to of a ? to of of be by a of in of ? is to ? of of SM is in to ? SM a be to a to a in is is to of of of of in in In do ? of ? in a ? a of in in ? of of a of ? to to as to by a in in o. 3 in is of to is to of of of in of of of to in is a is of HM of of is to of 2. of he is on a is as a or to a in to of to be be as at is on be in by to of to SM is in is to if a of is it so in be of of of a of to in to of of is of SM is It be to of to or of be to be In of of of is in a of It in a w = ?(M); at 3. on to t = 20 C); A is on a at 0m is on at of In a in to SM In to If a of be to In is a to so is or to In by As a is in by 4. he to a is a as a In to a 7 on of a ). is of a of he is by SM of on of to in be to or as is a by of on of of to of SM is of to is on to of by is SM of to a A a of a To is as In is by on In in of on of SM of by of BS is to an to is at a to 5. in to a of it to of of on of no to of of is as a of of s to of In is a of of s 附錄 B 矯正扁軋制品現(xiàn)代化設備的自動化 摘要： 本文通過實例對新型矯直設備發(fā)展進行介紹， 新 型 矯直機是包括一個有由數(shù)字和模擬信號控制的大范圍液壓和電力驅動組件構成的先進多功能系統(tǒng)機制。整個復雜的機制可以被劃分為以下兩個功能組：主要功能組，包括直接參與矯直運作的機制（ 阻跌機制，單獨調整輥的機制，調整不同矯直過程的組件，從頂部輥到各支線的機制，主驅動器 ）；輔助功能組，（包括暗盒更換機制，軸鎖機制，輥冷卻系統(tǒng)設備）。運用現(xiàn)代化的液壓及電力驅動使得 矯直機 及其元件上操作的主輔運作都能實現(xiàn)完全的自動化 。最后對新型設備自動化的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展進行總結。 關鍵詞： 矯直機 ： 自動化 ： 輥 1. 簡介 司 于 2003 年 8 月在其 2800 和 5000 輾軋器上成功完成引進新的線內(nèi)矯直機（ 此機器的主要設計特點如下： 每臺機器配備液壓暫緩機制（以改善機器調整的動力和準確度，更加可靠地維持恒定差距） ; 每臺機器擁有借助液壓缸來單獨調整每個工作輥的機制（這就通過提供對一個曲率改變的控制拓寬了矯直的范圍）； 每一工作輥由其自身的可調驅動提供（以消除軸與軸之間堅硬的動力約束）； 輥的 方便維修和降低輥更換費用）； 就是雙倍的輥間距離（這就拓寬了機器可提供的板厚范圍）。 以下是對最重要的板矯直機器機制的特點和自動化控制系統(tǒng)的描述。同時討論下這些機制的運作機制。單片矯直機器功能的液壓阻跌機制（ 要是以下兩個機制：調整機制；通過此機制維持特殊位置。每一機制對應的控制系統(tǒng)和一定效率標準都需滿足一定要求。在調整機制中，液壓阻跌機制控制系統(tǒng)必須完成以下職能： 與液壓缸同步運動并保持偏差角度在規(guī)定范圍內(nèi)； 為調整一個新板的尺寸而加速； 維持機制安置的高精度； 在維持機制的運作時控制系統(tǒng)需滿足以下條件： 穩(wěn)固頂部暗盒與頂部支線輥的高精度協(xié)調； 減少當設備發(fā)生偏差時將其返回至規(guī)定坐標所需的時間（比如因矯直一塊板而用的力）； 需要同步化。在 別是軸配置重量的影響）。服務系統(tǒng)閥的“電力零點”及其關聯(lián)的“液壓零點”也是一個作用因素。液壓缸的體積越小，后者的作用就越為顯著。因此，支線的頂部輥的 2. 輥的單獨驅動 上述設計基于帶不同能量供應的自控馬達驅動頻繁地轉換實現(xiàn)。每個單獨的驅動提供多于一個足驅動的優(yōu)點如下： 更大的可靠性，工作輥線速與板的速度差異使機制少了很多負載的組件； 當一個或甚至幾個驅動發(fā)生故障時機器仍能繼續(xù)運作；在這種情況下，輥的回應能從矯直區(qū)域撤去； 輥的線速可以根據(jù)板的實際速度單獨被糾正；此糾正能被作為預備措施（在已測值和已計算值的基礎上）也可以在矯直運作的過程中（通過雇傭人員來獲得頻繁轉化的數(shù)據(jù)）進行。 主驅動繞九個矯直輥和兩個外罩輥轉動。因為 裝在輾軋線上，也就是說，如果驅動在即使很短的時間內(nèi)也無法正常運作，那么可能造成不能大批量生產(chǎn)，所以驅動在運作中必須高可靠。 驅動必須要滿足的要求決定機器的運作和設計特性如下： 進行矯直的板必須在矯直輥，外罩輥以及輥轉送器的毗鄰部分建立剛性的動力學連接； 由于在矯直操作中塑性變形，板需要伸長，長度的增加隨著各工作輥長度因彎曲半徑的不同而不同。這種情況導致板速在朝 必須可能使用不同直徑的工作輥（這一點還正在做，比如，因為不均勻的磨損或重磨）； 輥的負載應根據(jù)所選矯直機制來區(qū)分 ； 反向的矯直也應該可以； 鑒于以上因素與此處討論的板矯直機器實際運作機制問題，以下是建立電力驅動的要求： 速度的規(guī)定在較廣的限制內(nèi)，包括負荷下的馬達啟動； 在逆向機制中也可運行； 剛性特性 ???= ?(M)； 維持規(guī)定速度的高精度； 完全同步操作； 3. 節(jié) 步驟 基于板厚和鋼組成的預備調整，適用于冷軋板（ t = 20°C ）； 深一層調整基于安裝在與 0 最終調整基于安裝在機器入口處的高溫及獲得的數(shù)據(jù)； 在自動化變種中，當下一塊板將要到達機器的時候，控制機器的毗鄰輥轉送器轉變?yōu)? 在這種情況下，板要直到調整完成后才可進入機器工作區(qū)。如果通過機器的一塊板不需要矯直，那么機器將轉入傳輸機制。在這種情況下，頂部橫架以及暗盒被升至一規(guī)定量，輥的速度改變，這樣其速度就與毗鄰的輥轉送器速度一致了。暗盒更換機制用在當輥破損或需要再次研磨工作輥和備用輥時。在這種情況下，操作者可通過控制輔助機制控制運作：軸鎖機制，出輥車，鎖住暗盒底部以及車位置，以及移動車的液壓缸。 該機制通過非接觸式傳感器固定于適當位置。 4. 制系統(tǒng) 控制板矯直機需要開發(fā)一個強有力的高性能系統(tǒng)，為其提供理想的控制精度并結合快速的運作。 此控制系統(tǒng)被劃分為兩個層次：基礎層次，更高層次。診斷系統(tǒng)被建立為一個分離的系統(tǒng)。為了控制 泵站還提供了一個第二控制器?？刂葡到y(tǒng)的基礎層次采用 7工業(yè)程序控制器，而上等層次控制器和診斷控制器則建立在標準的計算機基礎之上。用于更高層次系統(tǒng)的計算機同時也為 制器的不同元素與一個 3）。第一個環(huán)路的功能是與控制器，更高層次計算機，診斷站， 水泵站控制器 之間的溝通連接。第二個環(huán)路由系統(tǒng)功能元素連接 率轉換，線更換儀器，輸入/輸出遙控模塊）。 控制系統(tǒng)的功能依據(jù)下列原則被劃分為基礎層次和更高層次：所有牽涉從安裝在機制上的傳感器接收數(shù)據(jù)，通過自動過程控制系統(tǒng)從將被矯直的板上獲取信息，為執(zhí)行機制（傳動裝置）生成或發(fā)射信號的運作都被指定為基礎層次。歸檔控制點與控制控制板運作的功能被指定為更高層次。以下具體功能則都是由控制板上的基礎層次自動化系統(tǒng)完成的： 從更高層次系統(tǒng)獲得指定矯直參數(shù)（輥速度，頂部橫臂坐標，與橫臂相關聯(lián)的輥的坐標）； 加工 參數(shù)，將控制信號的回應發(fā)送給自動器； 從安裝在機制上決定 從安裝在機制上計算控制行動的反饋傳感器獲取信息； 分析從感應器所讀數(shù)據(jù)確定數(shù)據(jù)的準確性； 與 水 泵電池站 (行數(shù)據(jù)交換，并將該站的運作參數(shù)發(fā)射高更高層次顯示； 接收從更高層次系統(tǒng)傳輸來的為機器或 為作出恰當調整從更高層次系統(tǒng)獲取為數(shù)據(jù)自動糾正的初始數(shù)據(jù)； 更高層次的自動系統(tǒng)功能如下： 在矯直機制上為機制選拔輸入數(shù)據(jù)并將這些信息計入數(shù)據(jù)庫 ； 從回應板數(shù)據(jù)庫手 動選擇矯直機制（此由操作者完成）； 基于從更高層次系統(tǒng)所獲信息自動選擇矯直機制； 在矯直與暗盒更換機制內(nèi)手動控制機器； 基于從感應器所讀信息與限制轉換位置指示機制位置； 指示在 指示由測溫計所量板的溫度； 視覺指示矯直機制與機器調整的代表； 為診斷而視覺指示機器機制與 遠程輸入輸出模塊 來為不受管制的驅動器供電。腔內(nèi)包括中繼設備，連接它們的驅動器與控制器保持相當距離。使用這一模塊可以顯著縮端連接電纜。 5. 結論 立國家聯(lián)合體（獨聯(lián)體） 的合作伙伴成功引進配備現(xiàn)代自動化控制系統(tǒng)的板矯直機器。此機器的使用減小并幾乎徹底消除了成品板質量對其操作者技術的依賴。 其控制系統(tǒng)與方便的用戶接口允許沒有受過專業(yè)培訓的人員快速地掌握機器的操作。由于機器機制的準確動作以及使用恰當?shù)目刂婆c特殊的控制算法的精密設備使其位置維持在高準確度，生產(chǎn)高質量產(chǎn)品就得到了保障。 另外，此機器還配備了先進的診斷系統(tǒng)來記錄其重要運作參數(shù)。此系統(tǒng)的有效性方便機器許多復雜組件的維護與維修。 哈 爾 濱 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計 題 目： 油田鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計 院、 系： 榮成 成學院 機械工程系 姓 名： 鄭旭航 指導教師： 趙金濤 系 主 任： 杜野 2017 年 6 月 23 日 哈爾濱理工大學 畢業(yè)設計 (論文 ) 開 題 報 告 學生姓名 鄭旭航 學 號 1330060233 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 13 指導教師 趙金濤 2017 年 3 月 17 日 課題題目及來源： 題目：鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設計 題目來源：自擬 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn) 狀： 研究意義： 液壓技術對現(xiàn)代社會中人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究活動正起著越來越重要的作用，已成為現(xiàn)代機械設備和裝置中的基本技術構成、現(xiàn)代工程控制的基本技術要素和工業(yè)及國防自動化的重要手段，并在國民經(jīng)濟各行業(yè)以及幾乎所有技術領域中日益廣泛應用，應用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志 在工業(yè)生產(chǎn)中，各種矯直機被廣泛用作材料的矯直，由于液壓矯直機優(yōu)良的性能，液壓矯直機的使用相當廣泛 ,它不僅操作方便 ,而且可以大大提高工作效率。液壓矯直機也是冶金行業(yè)的重要設備，被廣泛應用在冶煉、焊接、噴 涂、搬運、裝配等工作場合。 油田管在加熱、精整、運輸及各種加工過程中，由于外力作用，溫度變化及內(nèi)力消長等因素的影響，往往產(chǎn)生不同程度的彎曲、瓢曲、浪形、鐮彎或歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應力。為了消除這些形狀缺陷和殘余應力，獲得平直的成品油田管，油田管需要在矯直機上進行矯直。 管件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因 素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷。如鋼軌、型鋼和鋼管經(jīng)常出現(xiàn)弧形彎曲；某些型鋼 (如工字鋼等 )的斷面會產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴和扭轉；板材和帶材則會產(chǎn)生縱向 彎曲 (波浪形 )、橫向彎曲、邊緣浪形、中間瓢曲和鐮刀彎等。 為了獲得 很 直的板材和具有正確幾何形狀的鋼材，軋件需要在矯直機上進行矯直。所以矯直機是軋鋼生產(chǎn)中的重要機械設備，而且也廣泛用于以軋材作坯料的各種車間 (如汽車、 船 舶制造廠等 )。 由于軋材品種規(guī)格的多樣化和對其形狀精度要求的提高，促進了矯直理論和矯直機結構的研究工作的快速發(fā)展以及矯直技術水平的不斷提高，矯直不同品種規(guī)格的軋件，采用不同結構形式和不同規(guī)格的矯直機。所以矯直機的結構形式繁多，矯直方式也不大相同，按其用途和工作原理可以分為壓力矯直機、輥式矯直機、管棒材矯直機、拉伸矯直機、拉伸彎曲矯直機和扭轉矯直機 等幾種類型。 矯直技術多用于金屬加工的后部工序，在很大程度上決定著成品的質量水平。 20 世紀 70年代以來，矯直技術與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎直技術很快走向成熟；開發(fā)成功平動 (萬能 )矯直技術、行星矯直技術、全長矯直技術、程序控制矯直技術、變凸度及變輥距矯直技術，以及雙間旋轉矯直技術等。新的矯直技術也需積極開發(fā)，如振動矯直、高效高精度滾光矯直、液壓拉彎矯直、高精度壓力矯直，矯直過程的計算機控制、復合輥形的矯直技術以及復合轉轂矯直技術等；在矯直理論研究方面應該走出自己的道路，如材料強化影響的計算方法、變形能 的測定及計算方法、等曲率塑性區(qū)長度及深度對矯直質量的影響，在矯直過程中克服殘留應力影響的方法，減矯直過程的摩擦損失，最佳結構參數(shù)的確定方法，斜輥的受力測定與計算方法、熱處理軋材的矯直方法以及雙向旋轉矯直法等。 國內(nèi)應用比較普遍的是 列單柱矯直壓裝機，該產(chǎn)品自動化程度低，屬于憑經(jīng)驗矯直，矯直精度低。 近年來，國內(nèi)的矯直設備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢如下： （ 1）系列完整、品種規(guī)格完全。 （ 2）精度高，檢測、顯示手段完善，矯直工件質量好。 （ 3）附件齊全、矯直工藝范圍擴大。 （ 4）向數(shù)控化、柔性化、自動 化方向發(fā)展。 合肥工業(yè)大學與合肥壓力機械廠合作，研究成功最大矯直力為 100精密矯直液壓機。該機采用移動式手動液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫數(shù)字顯示和預置功能，并具有多種報警。該機的研制成功，提高了我國型材精密矯直工藝裝備的水平。對軸類零件，棒類零件等進行精密矯直，可提高工件精度和生產(chǎn)效率。 手動伺服控制精密矯直液壓機帶有適應各種軸類零件的附件，調整操作方便，矯直精度高，國外發(fā)達國家已普及應用。我國液壓機行業(yè)在調整產(chǎn)品結構中，應積極開發(fā)技術附加值高的精密矯直液壓機系列及成套附件，完善檢測裝置，這樣對 以國產(chǎn)品替代自產(chǎn)品，提高經(jīng)濟效益，增強市場競爭力等都具有廣闊的前景。 在型材轎直方面，國外學者將重點放在了鋼軌的研究上面，代表性的是澳大利亞的 “鋼軌輥式矯直殘余應力的研究”。這篇論文通過建立彈塑性模型，從理論上研究了鋼軌矯直過程，并通過建立三維有限元模型，全面仿真了矯直時鋼軌內(nèi)的殘余應力變化。通過結合試驗和已有文獻，徹底分析了鋼軌內(nèi)應力的分布及對鋼軌性能的影響。比較全面的還有美國的 “輥式矯直機理”。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，近年內(nèi)，管材生產(chǎn)不論在數(shù)量上還是品種上，都有相當 大的增長。新型高效率的管材精整設備，尤其是管材矯直機，是保證管材質量的重要關鍵。國內(nèi)外對管材矯直機均做了大量的研究工作。管材生產(chǎn)在數(shù)量和品種方面有很大增長，這就提出了管材精整過程現(xiàn)代化。制造新型高生產(chǎn)率的精整設備的任務首先是管材矯直機。擺在我們面前的任務，是生產(chǎn)新型管材矯直機。 管材矯直機的發(fā)展趨勢是：用數(shù)字控制系統(tǒng)精確調整上矯直輥位置，并借助自動測量裝置控制矯直輥負荷和在線計算機進行全自動操作；高剛度矯直機座，可滿足大直力條件下的使用，變形小，精度高；為了提高矯直效果，矯直機出口處的上（下）輥可以單獨調整 ，且在矯直過程可以進行調整；裝備有液壓安全裝置和快速松開裝置，以便在設備過載、卡鋼和停電時快速松開矯直輥；為避免矯直輥輥面滑傷，輥面應有一定的硬度。 研究現(xiàn)狀： 矯直技術多用于金屬加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)、成品的質量水平。矯直技術同其他金屬加工技術一樣在 20 世紀取得了長足的進展，相應的矯直理論比取得了很大的進步。不過理論滯后于實踐的現(xiàn)象比較明顯。另外，就矯直理論的總體來看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗算法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、 壓彎量及矯直速度等。 到 20 世紀 70 年代以來，矯直技術與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎矯直技術很快走向成熟；開發(fā)成功平動 (萬能 )矯直技術、行星矯直技術、全長矯直技術、程序控制矯直技術、變凸度及變輥距矯直技術，以及雙間旋轉矯直技術等。根據(jù)近年矯直技術的不斷提高和發(fā)展，首先在矯直過程的變形機理方而取得不少的研究成果，如拉力對矯直的作用，在斜輥矯直機上壓緊力對矯直的作用，殘留應力對矯直尺寸精度的影響，等曲率接觸區(qū)對矯直變形的重義作用等。就我國工業(yè)發(fā)展水平來看，常規(guī)的矯直設備尚需添補和改造，不過應該盡量采用新的高效能的常規(guī)設備，如新 的拉彎矯直設備，新的 3— 1— 3 矯直機，大型二輥矯直機、滾動模轉矯直機及變輥距矯直機等；新的矯直技術也需積極開發(fā)，如振動矯直、高效高精度滾光矯直、液壓拉彎矯直、高精度壓力矯直，矯直過程的計算機控制、復合輥形的矯直技術以及復合轉轂矯直技術等；在矯直理論研究方面應該走出自己的道路，如材料強化影響的計算方法、變形能的測定及計算方法、等曲率塑性區(qū)長度及深度對矯直質量的影響，在矯直過程中克服殘留應力影響的方法，減少矯直過程的摩擦損失，最佳結構參數(shù)的確定方法，斜輥的受力測定與計算方法、熱處理軋材的矯直方法以及雙向旋轉 矯直法等。所有這些已經(jīng)遇到的和想到的問題，即使不能概括全面，只要同行們從實際出發(fā)，發(fā)現(xiàn)問題，抓住不放，搞出結果，將來一定會集腋成裘，形成我國的矯直理淪體系。并讓它更好地為我國社會主義四化建設服務。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，近年內(nèi)，管材生產(chǎn)不論在數(shù)量上還是品種上，都有相當大的增長。新型高效率的管材精整設備，尤其是管材矯宜機，是保證管材質量的重要關鍵。國內(nèi)外對管材矯直機均做了大量的研究工作。 管材生產(chǎn)在數(shù)量上和晶種方面有很大增長，這就提出了管材精整過程現(xiàn)代化。制造新型高生產(chǎn)率的精整設備的任務首先是管材矯直機。擺在 我們面 前的任務，是生產(chǎn)新型管材矯直機。為進一步完善精整過程和提高軋制速度，必須制造新的高效率管材矯 直機。提高被矯管材材質的機械性能和矯直速度，要求認其而客觀地研究 斜輥式和其它型式矯直機的矯直過程。足夠精確地確定矯宜過程的力能參 數(shù)，對于設計和使用管材矯直饑是非常重要的，因為這樣才有可能正確地 評價矯直機的承裁能力，減少多余的安全系數(shù)，進而減輕不必要的設備重 量。在研究工作中，最困難的是測量斜輥式矯直機矯直力能參數(shù)。因為在 這種情況下其力的相互作用關系是相當復雜的 . 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究 過程中的主要問題和解決辦法： 研究內(nèi)容： 1、了解 矯直原理 2、 矯直機基本參數(shù)確定 3、設計 各零件 的 基本參數(shù)及 對主要零件的 校核 4、 液壓系統(tǒng)設計 （ 1）完成動作：直線運動，液壓缸的壓下和上升。 （ 2）運動速度要求：沖頭缸缸和矯直缸對運動速度并不像精密機床那樣要求嚴格，可以說基本上沒有什么要求，只要能完成動作即可，但要求動作穩(wěn)定。 （ 3）操作控制方式：沖頭缸和矯直缸的壓下和上升，均由各自的電磁換向閥控制。 （ 4） 液壓缸的設計 （ 5） 液壓泵站的設計 （ 6） 液壓管路的設計與計算、校核 5、 設計小結 根據(jù)以 上的設計要求，初步制定液壓系統(tǒng)的主要部分實現(xiàn)方案。 （ 1）調速方式 執(zhí)行元件是由機械部分給定的油缸，對速度的精度要求不高，故本系統(tǒng)采用單向節(jié)流閥的回油調速回路。 （ 2）液壓系統(tǒng)及其工作原理 系統(tǒng)的油源為變量液壓泵，液壓執(zhí)行器為上輥缸（三個），沖頭缸（兩個）和兩個雙向定量液壓馬達。系統(tǒng)的控制主要采用了疊加式液壓閥，各液壓缸的升降由電磁換向閥控制，速度通過疊加式單向節(jié)流閥調節(jié)；系統(tǒng)最高工作壓力由疊加式電磁溢流閥設定，兩沖頭缸的工作壓力分別由疊加式減壓閥和控制，在液壓馬達回路上，設有分流集流閥，以保證二液壓馬達通 過擺線針輪行星減速器帶動下輥同步旋轉，液壓馬達的換向則由閥 11 控制。通過調節(jié)變量葉片泵上的壓力調節(jié)器，葉片泵的輸出流量變化，各執(zhí)行器速度相應變化。電接觸式溫度計、加熱器、冷卻器等溫控裝置分別用于系統(tǒng)的溫度檢測、加熱和冷卻。整個液壓站安裝在機器的底座上。 （ 3）技術特點 該管材矯直機工藝先進、性能穩(wěn)定、效率高，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。液壓系統(tǒng)為變量泵供油的回油節(jié)流調速系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)能量的合理使用和散熱。二液壓馬達采用分流集流閥實現(xiàn)同步控制。系統(tǒng)采用疊加閥式集成，液壓站結構緊湊，外形美觀，調整方便。該系 統(tǒng)可推廣至其他型材的矯直機中。 研究方法： 矯直機有一個初步了解，并對液壓式矯直機有深入的認識； 對方案進行比較，經(jīng)過計算及經(jīng)驗，并請指導老師指導，最終確定最優(yōu)方案。 定各回路，選取各元器件，并對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，工作效能進行計算校核。 助設計繪圖，繪制液壓系統(tǒng)圖、裝配圖、部分零件圖。 所設計的圖紙及系統(tǒng)進行深入的認識，并作出修改。最終定稿。 解決的主要問題： 擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設計液壓系統(tǒng) 的關鍵，也是整個液壓系統(tǒng)設計中最重要的一步，它是從油路原理上來具體體現(xiàn)設計任務中提出的各項性能要求的。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖包括兩項內(nèi)容： 比選出合適的液壓回路：根據(jù)工況圖上壓力、流量和功率的大小以及系統(tǒng)對溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇調速回路，調速回路一旦確定，快速回路也基本上就確定了，選擇壓力控制回路時，應該仔細推敲這種回路在選用時所考慮的問題以及各種方案的特點和適用場合； 采用經(jīng)驗法。 課題研究所需的參考文獻： [1] 丁紹南 M]界圖書出版社， 1992. [2] 邢?？?M]炭工業(yè)出版社， 1991. [3] 趙宏珠綜采面礦壓與液壓支架設計 [M]國礦業(yè)學院出版社， 1987. [4] 楊振復，羅恩波放頂煤開采技術與放頂煤液壓支架 [M]炭工業(yè)出版社， 1995. [5]《綜采技術手冊》編委會綜采技術手冊 [M]炭工業(yè)出版社， 2000. [6] 程居山礦山機械 [M]國礦業(yè)大學出版社， 2000. [7] 雷天覺新編液壓工程手冊 [M]京理工大學出版社， 1998. [8] 成大先 M]學工業(yè)出版社， 2004. [9] 曾正明 M]械工業(yè)出版社， 2003. [10] 陶馳東 M]炭工業(yè)出版社， 1993. [11] 張家鑒，陳文享 M]炭工業(yè)出版社， 1985. [12] 甘永立 M]?？茖W技術出版社， 2001. [13] 徐灝 M]械工業(yè)出版社， 2003. [14] 單輝祖 M]等教育出版社， 1999. [15] 王國法 M]炭工業(yè)出版社， 1999. [16] 王國彪，饒明杰 M]炭工業(yè)出版社， 1994. 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 20 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 20 年 月 日 哈爾濱理工大學學士學位論文 田 鉆桿 矯直機液壓系統(tǒng)設計 摘 要 本次設計的液壓系統(tǒng)是油田鉆桿 矯直機 的 液壓系統(tǒng) ，此液壓系統(tǒng)主要為矯直機的工作提供動力，油田鉆桿 生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生彎曲變形， 油田鉆桿矯直機 的主要功能是解決變形的 鉆桿 ， 來達到減低生產(chǎn)成本，提高施工精度的目的。 輥輪式矯直機是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的機械設備，廣泛應用于石油化工業(yè)﹑建筑材料業(yè)﹑以及機械制造業(yè)中。由于老式的矯直設備主要是機械傳動和手動操作，限制矯直機的加工精度和發(fā)展空間，液壓伺服系統(tǒng)在矯直機中的廣泛使用最大限解決了這個問題，不僅提高了加工精度，而且具有矯直力大，反應速度 快等優(yōu)點。 本設計主要對液壓系統(tǒng)的回路進行了設計， 分析了矯直機的工作原理并且 對液壓系統(tǒng)的設計方法做了簡 要 敘述 ， 對主要液壓源、電動機、 冷卻器 及控制元件進行了 擬定并根據(jù)設計要求 選擇 最優(yōu)選項 。 通過對本機機液壓系統(tǒng)分析，我們計算了輔助系統(tǒng)和油箱的相關參數(shù)，而且對液壓系統(tǒng)的壓力損失展開了計算和解析。 在論文最后，對液壓系統(tǒng)的裝配﹑ 檢查 及 保養(yǎng) 做了 全面說明 。 關鍵詞 矯直機；液壓系統(tǒng)；輥 輪 ； 哈爾濱理工大學學士學位論文 of he of of is to of is to of to of is a in in of is of in in to to of of of of of of to to on of We of of In 爾濱理工大學學士學位論文 of to do a 爾濱理工大學學士學位論文 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 究背景及意義 ........................................... 1 直機國外現(xiàn)狀 ........................................... 1 直機國內(nèi)現(xiàn)狀 ........................................... 3 章小結 ................................................. 5 第 2 章 矯直機的設計 ......................................................................................... 6 直機的介紹 ............................................. 6 計要求 ................................................. 6 案制定 ................................................. 7 章小結 ................................................. 8 第 3 章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) ......................................................................... 9 選系統(tǒng)壓力 ............................................. 9 算液壓缸尺寸 .......................................... 10 算系統(tǒng)最大流量 ........................................ 11 章小結 ................................................ 11 第 4 章 液壓元件的選擇 ................................................................................... 13 壓泵選擇 .............................................. 13 壓馬達的選擇 .......................................... 14 壓泵的功率和電機的選擇 ................................ 14 制閥的選擇 ............................................ 14 道選擇和計算 .......................................... 15 道種類的選擇 ...................................... 15 道內(nèi)徑的計算 ...................................... 15 道壁厚計算 ........................................ 16 接頭的設計 ........................................ 17 箱的設計 .............................................. 17 箱的功用與分類 .................................... 17 箱基本結構 ........................................ 17 箱容量的計算 ...................................... 18 箱設計參考原則 ........................................ 18 壓系統(tǒng)驗算 ............................................ 19 哈爾濱理工大學學士學位論文 系統(tǒng)壓力損失 ........................................ 19 算雷諾數(shù) .......................................... 20 算壓力損失 ........................................ 20 統(tǒng)效率計算 ........................................ 21 統(tǒng)的發(fā)熱計算 ...................................... 21 章小結 ................................................ 22 第 5 章 輔件的設計與選擇 ............................................................................... 23 濾器的選擇 ............................................ 23 熱器的選擇 ............................................ 23 度計的選擇 ............................................ 24 路板的設計 ............................................ 24 章小結 ................................................ 24 第 6 章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 ....................................................................... 25 壓系統(tǒng)的安裝 .......................................... 25 壓系統(tǒng)的調試 .......................................... 26 壓系統(tǒng)維護 ............................................ 27 壓系統(tǒng)的檢查 ...................................... 27 壓系統(tǒng)的保養(yǎng) ...................................... 28 章小結 ................................................ 29 結論 ..................................................................................................................... 30 致謝 ..................................................................................................................... 31 參考文獻 ............................................................................................................. 32 附錄 A ................................................................................................................. 33 附錄 B ................................................................................................................. 39 哈爾濱理工大學學士學位論文 1章 緒論 究背景及意義 隨著人類技術的不斷發(fā)展，人類社會對于能源的依賴與需求與日劇增，各行各業(yè)以及日常生活的正常運行都離不開能源的支持。雖然各種新興能源如核能 ﹑ 潮汐能 等得到了快速的發(fā)展，但在生產(chǎn)生活中 占主體地位的能源仍然是石油、天然氣等化石能源 。據(jù)有效統(tǒng)計在世界能源占比中石油能源處于第一位，隨著能源爭奪的日益嚴重，設備因素成為能源產(chǎn)量的關鍵因素。 圖 1油鉆桿矯直加工 我國石油開采主要是在陸地進行，石油開采需要經(jīng)過精確勘探，在石油開采過程中鉆井工作尤為重要，鉆井工作主要是使用鉆桿進行，而鉆桿經(jīng)過反復打壓和高強度擠壓后極易產(chǎn)生彎曲以及產(chǎn)生形變，鉆桿發(fā)生形變后會影響鉆井精度，以至于必須 校直 加工后 才 可以繼續(xù) 使用 ，已達到節(jié)約成本的目的 。目前， 隨著石油行業(yè)的興起，人們對先進設備的需求也日益增加，而矯直 設備更是其中的關鍵環(huán)節(jié)。 直機國外現(xiàn)狀 按照 設計任務書 的要求和海內(nèi)海 外 現(xiàn)有材料的整理 ，國外 較 發(fā)達 的 國哈爾濱理工大學學士學位論文 都 很重視 矯直機 的發(fā)展，有專門 制造企業(yè)和 的 科研機構。在過去的十 幾年中，許多 發(fā)達 國家都 研發(fā)液壓 伺服控制 的矯 直機。 圖 1本高精度矯直機 日本 公司制造 的 自動 型矯直機 列克服了直接經(jīng)驗不足， 零件在立體方向上的撓度可以通過該系列機器智能分析運算 ， 并 根據(jù) 計算 結果，選擇矯直撓度值。 韓國 公司與 中國企業(yè)聯(lián)合研發(fā) 列機 型 。該機具有 智能和 半 智能兩種 不同的 型號， 采納 日本 較先進的科技以及核心零 件， 主要機體 部分是由長春實驗研究所 制造的 。 該系列的 矯直機具有 自動運算 系統(tǒng) ，能夠根據(jù)需求進行 編程 ，從而達到對 機械、液壓等 元件的調控 。 操作界面 智能 、 操作簡便 ， 以向使用者提供先進的 技術 為根本 ， 最大程度的 提高機器 使用 效率 [ 1 ]。 德國 達克斯 公司 研制 的 半自動 伺服單柱液壓校直機 ， 矯直力從00 ，能夠根據(jù)需求選擇不同規(guī)格進行使用 。 圖 1國矯直機控制裝置 哈爾濱理工大學學士學位論文 國 公司開發(fā)的 動液壓校直機。該 機械 具有 分析 材料 特性的智能系統(tǒng) ，能根據(jù)特性智能 優(yōu)化過程， 并且能夠通過 微處理器 調節(jié) 矯直和測試序列。它的 特點主要 是： 可允許安裝 8個 位置測量﹑感覺處理和存儲系統(tǒng)； 觸摸顯示 屏幕和人機對話系統(tǒng) ，極大程度的方便操作者的使用 ；糾錯 提示 和清晰文本 的 相應程序， 分析加工階段 的最后 順序 ；大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的修改和評價； 還可以和 主計算機 連接 。 可以對大量 對稱 件進行矯直處理 ， 且應用于流水 生產(chǎn)線 中 [ 2 ]。 司 研制 的 壓矯直機 ，此系列機 主要加工 桿 類 工 件 ， 矯直機是封閉 型 、組合 型機 身結構， 零 件的旋轉和 固定 由 智能 系統(tǒng) 調控，該矯 直機具有程序 控制器可 以對參數(shù)進行限定，從而預防事故的發(fā)生，并且可對材料加工 數(shù)據(jù) 進行 存儲 并且對 矯直過程 進行 控制等。 在型材矯直方面， 海外人員 對軌道的研究 尤其看重。《軌道 矯直輥殘余應力的 分析 》很具有代表性 。 此 文通過建立彈性模型，對 軌道 矯直過程 展開 了 原理 研究，并 且 建立有限元模型，模擬了軌道 的殘余應力 變化，對內(nèi)應力的分布展開分析。于此類似的還有輥 輪矯直機構 》 。 直機國內(nèi)現(xiàn)狀 圖 1列石油鉆桿矯直機 哈爾濱理工大學學士學位論文 國使 用 最廣泛 的是 這類機器智能 化程度較低， 主要靠 經(jīng)驗 矯直 ， 導致 精度 不高 。 隨著近年科技的進步 ，中國矯直設備有了很大 提高 ： （ 1）系列齊全，品種齊全，規(guī)格齊全。 （ 2） 定位 精度高， 并且 檢測和顯示方法 相對完備 ，矯直質量好。 （ 3）配件齊全，矯直工序擴大。 （ 4） 壓頭移動更換校直點，移動負載小，移動速度快 。 （ 5） 大力 發(fā)展數(shù)控、柔性及自動化。 合肥壓力機械 公司制造出 最大矯直力 100直液壓機。本實用新型 矯直機 采用移動式液壓伺服控制，具有數(shù)字顯示 操作屏，可以根據(jù)需求設置 壓力、行程、油溫等， 并且遇到危險事件時會發(fā)出危險信號 。 此機器 的 制造成功 提 升 了精密矯直設備的水平。它可以提 升 軸類、桿件等工件的精度和生產(chǎn)效率。 圖 1長春機械科學有限公司生產(chǎn)的 列機械式軸類自動校直機， 該類產(chǎn)品 基于 直機的研發(fā)經(jīng)驗， 研制出 的一款 自動化程度高的矯 直機 ，可以全方位模擬人工加工， 能夠普遍應 用于 各 軸 類 、 桿類零件的自動矯直工作。該機器具有智能化的人機操作界面可以根據(jù)工件變化繪制柱狀圖，自動對公差進行判斷分析，如果公差不符合會進行提示，并且可以對修正量 進行 限定， 可以防止 工件 出現(xiàn) 壓斷或壓裂 的現(xiàn)象 ， 提高了工 件的生產(chǎn)效率。該機器還具有手動調節(jié)功能，可以對特定的單元進行操作。該機器占地面積小并且無噪音污染，實用范圍廣。 移 動伺服控制精密校直液壓機 可以適用 多種 桿 類 工件 ，易于操 控 ， 加工 精度 較 高， 獲得工業(yè)化 國家 的 廣泛 認可 。 目前中國正處于供給側改革的關鍵時期 ，中國的 矯直 機行業(yè)應積極 研發(fā) 高附加值的精密校直機系列配件哈爾濱理工大學學士學位論文 配 套設備， 嚴格的檢驗制度 ，使 國產(chǎn)機器代替進口機器 ，提高 國家 經(jīng)濟效益，提高市場 占有率 ， 使中國矯直機行業(yè)具有更輝煌未來 [ 3 ]。 章小結 本章對鉆桿矯直機的發(fā)展前景進行介紹，通過具體機型更全面的了解了 近年來各國在矯直機行業(yè)取得的進步，全面分析了國內(nèi)外矯直機現(xiàn)狀，總結各方優(yōu)缺點，明確了發(fā)展方向。哈爾濱理工大學學士學位論文 2章 矯直機的設計 直機的介紹 現(xiàn)行矯直方式可分為兩大類： 式矯直機 的應用相對廣泛 ，本文研 究的是 輥式矯直理論及其所 應 用的液壓系統(tǒng)。 圖 2直機工作示意圖 機架上 部分安裝三個 上矯直輥， 由各自的液壓缸提供動力，加工臺 上設有 一對 較低的矯直輥。軋輥的母線為雙曲線。在 加工 臺 下部 的兩端， 安裝一對 沖頭 輥 ，由 各自的沖頭 缸 提供動力 。 傳輸設備 是 把加工 后 的鉆桿 送到收集架里 。 本次設計的機器 使用電 機驅動滾筒輸送管 [ 4 ]。 計要求 線運動，液壓缸上下。 頭液壓 缸和 輥 筒上的速度 限制 不象精密機床 那樣嚴格 ， 甚至能 說基本上 沒 有什么 特別的限制 ，只要 能 完成動作 就滿足條件 ，但 必須哈爾濱理工大學學士學位論文 證 動作平穩(wěn)。 壓力升高的情況下，沖頭缸和矯直缸由各自的電磁換向閥 進行調控 。 案制定 按照上述的 設計要求， 擬定 了 油田鉆桿矯直機的 液壓系統(tǒng)的 組成部分的完成方案 。 式 執(zhí)行 部件實現(xiàn)由機械 機構 給出， 對液壓 缸 速率 精度 沒有嚴格的規(guī)定 ，因此本 設計使用 單向節(jié)流閥 的調速回路 。 及其工作原理 圖 2壓系統(tǒng)圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 系統(tǒng)的油源是變量泵，液壓執(zhí)行機構是 三個 上輥缸， 一對 沖頭缸 以及一對 雙向定量液壓馬達?？刂葡到y(tǒng)主要采用液壓閥疊加，各缸 運動 的 方向是由 電磁閥控制，速度 的控制 通 過疊加式節(jié)流閥；最大系統(tǒng)工作壓力由疊加式 電磁閥 進行設置 ， 沖頭缸 工作 時的 壓力分別由 兩個 疊加 式減壓 閥 控制， 在液壓馬達控制回路 上的分流集流閥主要是為了確保兩個液壓馬達經(jīng)過擺線針輪減速器的帶動可以達到同步旋轉 ， 而液壓馬達的 換向 由三位四通的電磁換向 閥 控制 。通過調節(jié)變量葉片泵上的壓力調節(jié)器，使葉片泵的輸出流量發(fā)生變化，并且各執(zhí)行器的 流量 也隨之變化。 如圖 述的溫度控制裝置，如電接點溫度計、加熱器、冷卻器等，分別用于系統(tǒng)的溫度檢測、加熱和冷卻；空氣過濾器為空氣過濾器。液壓站安裝在機器的底座上 [ 5 ]。 本實用 新型技術 成熟 ，性能 優(yōu)越 ，效率 較 高，具有 非常高 的 經(jīng)濟回報率 。液壓系統(tǒng)是一個變量油泵調速系統(tǒng)， 可以最大限度的 使用 能源，并且散熱 較好 。 本設計 采用一體化式疊加閥， 系統(tǒng)各部分連接緊密 ， 布局相對合理 ， 調試簡單 。 本 系統(tǒng) 還 可擴展到 不同型材 矯直機 的設計中 。 章小結 本章主要從分析了目前 以及 現(xiàn)行矯直方式 的種類、特點和適用條件，通過特點對比并結合實際設計要求，最終確定了 液壓系統(tǒng)圖 的方案。哈爾濱理工大學學士學位論文 3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 選系統(tǒng)壓力 眾所周知， F=106沖床液壓缸在整個矯直工作 最大負載 F=96上 部輥輪 的 下降 速度 40mm/ ，沖頭 輥輪上升 速度20mm/ 。 通過壓力和流量 計算 的數(shù)據(jù)進行液壓元件 、附件 以及電 動機 的 選 取 。在 確定 系統(tǒng)壓力后，可以 進行 液壓缸的位移 和排量的計算 。 系統(tǒng)壓力 的 合理 性決定了整個液壓 系統(tǒng)的 安全等級 。在 確定一個 動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的 條件 下，如果選擇的壓力太 小 ， 會導致系統(tǒng) 元件、輔件的 大小 和重量的 增長 ， 成品 的成本也相 對提高 ；如果壓力較 大 ， 會導致 設備的重量 和大小的相對減 少，從而 成本也相 對 減少。如果 一再增加 系統(tǒng)壓力， 導致壓力過大，會使 液壓元件的 生產(chǎn) 、輔助材料 難度提高 、 并且 密封要求 和 精度 要求也會相應增加 ， 不但導致 尺寸、重量和成本 的增加 ， 而且引起 效率系數(shù)和使用壽命減少，所以 不應該 盲目 提高 高壓力。參見 《 液壓傳動系統(tǒng) 》 中常用的系統(tǒng)壓力 ，選定的 初始壓力 為6 ]。 由于回 路上有單向節(jié)流閥， 以至于 選擇取回油腔壓力 表 表 3壓經(jīng)驗數(shù)據(jù) 回路特點 背壓 (回路特點 背壓 (回油路上設有節(jié)流閥 回油路上有背壓閥或調速閥 采用補油泵的閉式回路 活塞 桿徑比 當活塞桿受 到 拉 力 ， 通常當桿受 到 壓 力 ，為 確保 壓桿的 平 穩(wěn)性， 通常 d[3] 。d 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 算液壓缸尺寸 液壓缸示意圖如圖 2 所示 圖 2 液壓缸 根據(jù)公式 2211 ? (3 式 中 1A — 無桿腔有效面積 1P — 無 桿腔有效壓力 2A — 有桿腔有效面積 2P — 有桿腔有效壓力 1A = 22 ??????? D? 2A = 2222 ??????????????? ? 液壓缸的機械效率為 ? ，一般范圍 本次選擇 由原始數(shù)據(jù)：沖頭液壓缸負載 F=96輥液壓缸負載 F=106入上式可得 上輥液壓缸： D=]})(1[1{42121 ???D=爾濱理工大學學士學位論文 整后取 D 為標準 110 可得 d=7 d=80得 1A = 22 ??????? D? =， 2A =2222 ??????????????? ? =頭液壓缸： ]})(1[1{42121 ????計算得 D =整后取 D 為標準 100可得 d=0得 1A = 22 ??????? D? = 2A = 2222 ??????????????? ? =算系統(tǒng)最大流量 上輥液壓缸： ? =0410 3 ??? ? = ?q =3 q? =： ? =0210 3 ??? =?q =2 q? =+章小結 本章主要是對 系統(tǒng)壓力和流量 進行了設計計算，給出了設計依據(jù)和計哈爾濱理工大學學士學位論文 過程，介紹了 液壓缸尺寸 ，利用 各部件進行繪圖 ，并借助 個液壓缸 進行裝配，從而完成整體結構的設計。 哈爾濱理工大學學士學位論文 4章 液壓元件的選擇 壓泵選擇 ??? 1 （ 4中 P — 為執(zhí)行元件的 最大工作壓力 12 ?? — 為液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。由于本次是 初次計算可以按意愿選擇：管路簡單、流速不大的取 P?? =路復雜、流速較大的取 P?? = 1P — 機器運轉時 執(zhí)行部件的最大壓力 ,據(jù)經(jīng)驗取1 ?， 故3?由圖分析可知，系統(tǒng)流量最大時，為上輥液壓缸和沖頭缸同時出油時 m a x)( P ??（ 4 式中 K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 1.2 q?—同時動作的液壓缸的總流量 由于系統(tǒng)采用一個泵供油 ， 故： . 選擇液壓泵的規(guī)格： 參考液壓泵的工作方式，按照系統(tǒng)最大壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)有液壓泵產(chǎn)品進行規(guī)格選擇。 通過上述計算的液壓泵的最大壓力 P ，稱此壓力為靜態(tài)壓力。機器工作過渡過程中產(chǎn)生的壓力通常大于 P ，通常稱此壓力為動態(tài)壓力。因此為保證系統(tǒng)正常工作需要泵具有一定后備壓力，額定壓力需要高于系統(tǒng)最大壓力 %60~%20 ，由于高壓持續(xù)時間短壓力儲備可以取小些，中、低壓系統(tǒng)持續(xù)時間較長壓力儲備應該取大些；綜上所述泵的流量需要按系統(tǒng)最大流量進行選擇 [ 7 ]。故最大工作壓力為 大流量為 =爾濱理工大學學士學位論文 過以上計算，選擇型號 液壓泵 ，此泵的最高工作壓力大流量 181 。 壓馬達的選擇 為使系統(tǒng)正常工作，選取 此馬達工作時 位移mL/ 額定壓力為 額定轉矩 額定轉速 r/ 最大扭矩 定功率 4]。 壓泵的功率和電機的選擇 由于在工作過程中，影響液壓泵的因素很少，所以液壓泵所產(chǎn)生的壓力和流量并無太大變 化，故液壓泵的驅動功率 η? （ 4 式中 P —最高工作壓力； 液壓泵的流量； η —液壓泵的總效率。 由于液壓泵的總效率 η =容積效率 ×機械效率。由于液壓泵種類較多，效率也各不相同，在此計算中取 ，故葉片泵的驅動功率 ? ? ??=選擇電機型號： 4[4]，其額定功率為 30 制閥的選擇 一般來說按照系統(tǒng)最大工作壓力 、 通過閥的實際流量以及閥門的裝配這幾個因素 選 取 控制閥， 以下是較容易出錯的地方 ： 量不超過其額定值。否則 會產(chǎn)生 液壓夾緊和液壓動力， 會降低閥門質量，導致液壓油的泄漏 。 應該加大 通過 減壓 閥 和順序閥的流量 ， 如果 閥門的流量遠遠小于其額定流量，容易 引發(fā) 振動等不 良反應 。 通常 來 講 ，為了 降低不必要的能哈爾濱理工大學學士學位論文 消耗 ，應 選 用開啟壓力 較小 止回閥 ，以便于降低流量阻力損失 。 流閥的最 低 穩(wěn)定流量， 是否 滿足閥門的 開啟條件 ，使最 低 穩(wěn)定流量達到最 低 運行速度的部件即可實現(xiàn)， 應該值得注意 。 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和各部件和附件的實際流量，所選 閥門如表 44]。 表 4壓元件表 元件名稱 型號 額定流量（ L） 額定壓力（ 單向閥 50 250 疊加式減壓閥 60 加式電磁溢流閥 加式單向節(jié)流閥 位四通電磁換向閥 340 流集流閥 301 道選擇 和計算 道種類的選擇 傳動系統(tǒng)一般使用鋼、銅、橡膠軟、尼龍等材料的管道。選取一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作時的壓力、機構的總體排布和工作環(huán)境等，分析具體工作條件以及查閱液壓手冊進行確定。本次設計采用鋼管，主要因為承壓能力較強，價格相對便宜，并且能較好的滿足需求 [ 8 ]。 道內(nèi)徑的計算 管道內(nèi)徑按以下公式進行計算 ? （ 4 式中 q — 通過管道的最大流量； v — 管道內(nèi)液流允許流速； d — 管道的內(nèi)徑； 取 ? =1m/s 哈爾濱理工大學學士學位論文 0/160 10m 1 ?? ?? ? 根據(jù)機械設計手冊選 01 ? [5] 取 ? =4m/s 6010m 1 ???? ? 根據(jù)機械設計手冊選 01 ? [5] 取 v=2m/s 6/26010m 1 ???? ? 根據(jù)機械設計手冊選 02 ? 道壁厚計算 2? （ 4 式中 ? — 金屬管道內(nèi)壁（ m） d — 管子內(nèi)徑 (m) P — 工作壓力 (b?— 管道材料的抗拉強度 n — 安全系數(shù)； 因為 以系統(tǒng)驗算后符合要求 統(tǒng)效率計算 由回路效率一般表達式： ??? pp qp 1?（ 4 式中 11 各執(zhí)行器的負載壓力和負載流量（輸入流量）城際的總和(W) 各個液壓泵供油壓力和輸出流量乘積總和 (W) ??? pp qp 1?=葉片泵的總效率 P? =壓缸的總效率 A? = 則系統(tǒng)效率 ：??? ???? 統(tǒng)的發(fā)熱計算 液壓系統(tǒng)的能量損失轉化為熱量， 導致油溫增加 。 所以 ，必須對 溫度進行調節(jié) ， 以免產(chǎn)生危險 。 計算系統(tǒng)的總發(fā)熱量，即 )1( ???4液壓泵的輸入功率 ? — 液壓系統(tǒng)總效率 所以 )1( ??? 6 3 2 k 7 1 )-(1×30 ?? 當只考慮油箱散熱時，其散熱量，即 ?0（ 4 式中 A— 為油箱散熱面積 2m 哈爾濱理工大學學士學位論文 t? — 系統(tǒng)溫升，單位為 C? ，一般工作機械 ?? 35 ;工程機械 ?? 40 ；數(shù)控機床 ?? 25 ， 本次取 35 C? H— 系統(tǒng)的發(fā)熱量，單位為 W K— 傳熱系數(shù)，單位 ? ??/ ,計算時可選用推薦值；通風很差 （空氣不循環(huán)）時， K=8;通風良好時， K=14～ 20;風扇冷卻時 K=20～ 25;用循環(huán)水冷卻時 ,K=110～ =18 因油箱容量設計為 1800L 設計長為 1500為 1200為1200箱支架高 200散熱面積 A 為 =m 所以散熱量 ?0)(???? 由于 1134W 小 于 8632W 所以系統(tǒng)要冷卻裝置。 在經(jīng)過安全性﹑散熱率和本次設計情況進行考慮 選 ，最終選 取冷卻器類型： 章小結 本章對 油田鉆桿矯直機的液壓系統(tǒng) 進行了 部件尺寸選擇 。分析了 液壓系統(tǒng) 中 的效率和發(fā)熱計算 ，并通過強度校核計算公式計算 油箱尺寸， 通過計算可知， 液壓泵和系統(tǒng)壓力損失等滿足設計要求可以進行應用 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5章 輔件的設計與選擇 濾器的選擇 在液壓系統(tǒng) 工作 中，由于 外部 入侵和 和內(nèi)部產(chǎn)生 ，不可避免地會出現(xiàn)各種各樣 的污染物，污染物不 但 會加 快系統(tǒng) 元件的 消耗 ， 并且阻塞小 孔 卡住閥芯 ， 破壞 密封， 使 液壓閥的故障，系統(tǒng)故障。 所以 ，有必要對油中的污染物進行 清除 。 過濾器 的選擇時需要注意下列因素 ： 用 方案進行 的過濾器類型的選 取 ， 按照位置布局進行 選擇。 允許通過 足夠油量， 而 且損失小。 須保證達到 液壓系統(tǒng)或部件的清潔要求， 還要保證使用 強度 滿足要求 。 件 ，安 裝后會導致系統(tǒng)的部分壓降或背壓。 要 符合工作介質的 需 求。更換和清洗應方便。 裝形式、緊湊合理。 從價格層面看，應該選擇價格便宜，以降低制作成本 。 空氣過濾器的準確度為 一般 過濾器，材料為多層疊加式濾芯，可濾除大于 10微米的 污垢 。 經(jīng)過多方面考慮 ，因此決定使用 回油過濾器的準確度為普通過濾器，過濾材料為濾紙和纖維濾芯，可過濾 5用 的回油過濾器，濾芯型號 X [ 14 ]。 熱器的選擇 液壓系統(tǒng)油溫應控制在 C?30 ～ C?50 。最高不應高于 C?70 ，最低不應小于 C?15 。油的溫度 超標 ，會使機油變質， 減少 油的粘度，導致組件的泄漏 提高 ，降低了效率； 當 油溫過低，使 油 的粘度 變 大， 導致液壓 泵吸油 難度增加 。油溫 過高或者過低 會造成工作 異常 ，為了 使 油能工作在 允許溫度范圍內(nèi)，需要 調節(jié) 油溫的系統(tǒng)，即采用 溫度調節(jié) 的方法 [ 15 ]。 本設計采用美國電熱器 ? 哈爾濱理工大學學士學位論文 度計的選擇 電接點溫度計的 288 設計，能在溫度達到和超過給定值時，發(fā)出一個電子 脈沖 ， 并 且 可以 當作 溫度控制系統(tǒng)電路開關。 路板的設計 油路板的一部分 為 集成塊制造的主要 根據(jù) ： 油路板的各部分應具有 一定 數(shù)量的 圖紙 ， 用來 表示和反映油路板的形狀和尺寸。 通常 應 該 包括油路板的前視圖和各層的剖面圖。 標注必須完整， 有必要確定元件的基本線坐標，并指示每個孔的大小和深度 。一般孔位公差和孔深誤差為自由公差， 所以 不能標注， 如果有特殊需求 ，應 寫明 。 油板材料，通常為 45鋼。鑄件不得松動、收縮和裂紋等缺 點 。安裝前應對元件進行磨削，表面 粗糙度可根據(jù)液壓閥進行加工。 本設計的部件為三 個換向 閥和單向節(jié)流元件 構 成的油路板 [ 16 ]。 章小結 本章對輔件進行設計和選擇，對過濾器 ﹑加熱器和溫度計進行最優(yōu)選擇，并對油路板進行設計，最終各部分均滿足本次設計要求。 哈爾濱理工大學學士學位論文 6章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 壓系統(tǒng)的安裝 驟 ： (1)預安裝（試裝）：彎頭， 安 上油管及 部件 ， 全部 管道 固定 ； (2)第一 次 清洗（清洗）：酸洗回路、清洗槽及各種部件等； (3)第 一次 安裝：連接清洗電路和系統(tǒng)； (4)二次清洗（系統(tǒng)清洗）：用清洗油清洗管路； (5)第二次安 裝：正式系統(tǒng)； (6)實際工作的調整與測試：加油，正式測試系統(tǒng)。 管 道 路連接泵、 各類元件 和執(zhí)行機構。 所以 管道 應 選擇合理，安裝正確，清洗干凈等。 (1)管道檢查，確保管路 擁有 足夠的抗壓強度，在輸送過程中油量損失小，安裝方便，管路 干凈 ，內(nèi)壁 沒有 銹 痕 ， 沒有 水垢。 檢查管道 得時候 ，如果內(nèi)部和外部有腐蝕或 顯著 的變色， 有 切斷的 裂痕和小孔 ，管 上 表面壓痕深度 達到 管道直徑管 %20 ，裂紋的深度創(chuàng)面 達到管壁厚度 10%以上， 則 不能用統(tǒng) 一的。 檢查管道的存放情況，如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)部腐蝕 損壞 ，使用酸 全面 清洗內(nèi)壁，然后檢查合格， 后 安裝。 (2)管道彎曲半徑不宜過小。彎曲曲率過大，會 引起 應力集中 加劇 ，減少 疲勞強度，而且容易出現(xiàn) 褶皺 。當管 道為填充物彎曲管道 時，最小彎曲半徑為： 鋼管熱彎： R>3D 鋼 管 冷彎： R>6D 最大彎管橢圓度 不能大于 %15 ；彎曲的側 壁 厚度不超過該管彎頭 壁厚厚度的 20%；內(nèi)側部分不 應該 有扭傷、 壓壞 或 褶皺 ，在外部彎曲 可以出現(xiàn)鋸齒或不規(guī)則的現(xiàn)象。平面 轉彎區(qū)域 外徑應小于原管道直徑的 %70 [ 17 ]。 (1)吸油管安裝及要求： ①吸油管道 應該 盡可能短 并且盡量保持直線 ， 降低 吸 油 的阻力， 方便吸油 ， 防止產(chǎn)生空 吸 情況 。泵的吸入 垂直距離 ， 各種 類型泵的要求是不 一樣的 ， 通常應該小于 500 ②油管的連接 需要較好密封性 ， 不應 泄漏 現(xiàn)象 ， 如果工作時吸入氣體會 造成噪音， 嚴重時會導致 無法吸收油。 ③ 吸油管應安裝在過濾器上，機油濾清器的精度一般為 200~100 目，哈爾濱理工大學學士學位論文 油量 要大于 是泵額定流量的 %200 ， 還應該參照 清洗和拆卸的 難易 性。 (2)回油管的安裝和要求： ①執(zhí)行機構的主回路和 輔件 的回油閥應 處于 油面 之 下， 預防 油濺入氣泡內(nèi)。 ②安全閥可 接 回油箱 并且允許 與 冷卻器 連接 ，來降低油溫上升速度，但 不 可以 泵 的 進油口直接連接 。 ③單向減壓閥的排油口 和回油管 之間 不 可以存在 背壓， 如果存在需要取回油箱， 來避免出現(xiàn)故障 。 ④安裝水平油管應為 1000/3 ～ 1000/5 坡度。當管道太長， 需要使用夾持油管進行安裝 。 油的壓力管道的安裝位置應靠近設備基礎 也要便于連接和維修 ， 在震動劇烈處應該將木塊或橡膠加在管夾上， 還應該注意以下事項： (1)管線應該盡量減少轉彎，和不必要的長度，安裝管道時應盡量平行或者垂直 。 (2)在交叉處應該有 10免相互干擾，在最高位置上應該設置排氣裝置。 液壓系統(tǒng)的輔助部件包括：油管、管接頭、油箱、冷卻密封裝置等。 輔助元件的安裝注意以下幾點： (1)應按照設計要求 進行組裝 和 保持 整潔。 (2)原封件和材料如果不能滿足需求，應主動更換 。 按照設計要求，盡量考慮使用方便保養(yǎng) 液壓系統(tǒng)的調試 施工機械設備 組 裝完畢后，試驗精度 是否滿足要求 ， 一定要 進行試運行 ， 以檢測設備的狀況。 操作條件滿足設備 制造 工藝 需 求，實現(xiàn) 機器預期的最大生產(chǎn)率。 液壓系統(tǒng)的調試 是機器檢驗的重要環(huán)節(jié) 。 液壓系統(tǒng)的調試應遵循以下步驟： （ 1）安裝與 連接是否正確 安全 ；各種閥門進 出油口是錯誤的； 液壓泵的輸出流向是否正確 。 （ 2） 為防止冷卻液、磨料顆粒、灰塵等雜質進入罐體，液壓元件的保護裝置可用且處于良好狀態(tài)。 （ 3） 油箱油位和液位都很好。 （ 4） 系統(tǒng)中的元件、管路及管路接頭安裝、調試、檢修方便， 確定哈爾濱理工大學學士學位論文 力表安裝 位置能否易于 觀察。 目視檢查發(fā)現(xiàn)，調試前應糾正的問題。 先進行潤滑，然后 用液壓油裝滿油箱，用手 帶動 液壓泵，使泵內(nèi) 注 滿液壓油， 預防 液壓泵 工作 時因缺油而燃燒或 卡住 。 空氣負試驗機 可以在沒有 負載 情況 下， 仔細 檢查每個元件，輔助裝置和系統(tǒng)循環(huán)是 否 正 確 ， 閥 門的切換是 否符合要求。 （ 1）運轉 液壓泵， 在 泵 無載荷工作 時，檢查泵的壓力是否在 合理的區(qū)間 內(nèi)；看操作是否正常，有 無 噪音；罐內(nèi)液面 有無 氣泡， 油 面 的 高度 是否處于 規(guī)定限度 里面 。 （ 2） 空載運行狀態(tài)的系統(tǒng)， 應使 活塞 頂在液壓 缸蓋上或移動部件在上死點停止，或用 別的手段 使運動 緩慢暫 停， 使 溢流閥慢慢調整到 合理 的壓力， 查看 調整過程中 是否存在故障 ，然后讓液壓缸多次 重復 運動，打開存儲在排氣系統(tǒng)的閥 門 ；檢驗工作正確性和安全 設備 的 安全 性。檢查所有部件和管道泄漏，內(nèi)泄漏量 處于可以接受的 范圍 里 ；空載運行時間結束后，看 液位 是否 下降，由于液壓油進入管道和液壓缸 ，會導致 水平 面降 低。 （ 3） 用電氣設備 查看 啟動和更換動作的 穩(wěn)定 性，不 允許出現(xiàn) 爬行、跳躍和碰撞。 （ 4） 系統(tǒng) 持續(xù) 續(xù) 工作 一段時間后，查 看 油溫升高，溫度升高應在規(guī)定值內(nèi)（ 通常 油溫為 ? 60~35 ）。 負載測試機是根據(jù) 設定 的載荷設計的系統(tǒng)，查 看 系統(tǒng)是否達到預期要求；檢查噪聲和振動在允許范圍內(nèi)；穩(wěn)定性檢查工作部件和扭轉運動，應無爬行、跳躍和影響檢查電源 [ 18 ]。 壓系統(tǒng)維護 通常來說液壓系統(tǒng)的安全程度較高，依舊需要定期的進行維護和保養(yǎng)，如果維護不達標，會產(chǎn)生嚴重的安全隱患，影響生產(chǎn)，嚴重時甚至會