【畢業(yè)設(shè)計(jì)】橡膠密煉機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【畢業(yè)設(shè)計(jì)】橡膠密煉機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì),橡膠,密煉機(jī),液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（中文譯文） 液壓傳動(dòng)和傳動(dòng)油 流體傳動(dòng)包括氣體(壓)傳動(dòng)和液體傳動(dòng)，液體傳動(dòng)分為液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和液粘傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)基于帕卡定律，以液體的壓能來傳遞動(dòng)力；液力傳動(dòng)基于歐拉方程，以液體動(dòng)量短的變化來傳遞動(dòng)力；液粘傳動(dòng)基于牛頓內(nèi)摩擦定律，以液體的粘性來傳遞動(dòng)力。 液力傳動(dòng)的基本元件是液力偶合器和液力變矩器。液力偶合器的基本構(gòu)件是具有若干徑向平面葉片的、構(gòu)成工作腔的泵輪和渦輪。液力傳動(dòng)油在工作腔里高速循環(huán)流動(dòng)傳遞動(dòng)力，油液隨從泵輪做牽連運(yùn)動(dòng)的同時(shí)因受離心力作用而做離心運(yùn)動(dòng)，從泵輪(及輸入軸)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為動(dòng)量矩(mVR)增量，高速液流從泵輪沖入渦輪做向心流動(dòng)釋放動(dòng)量矩，推動(dòng)渦輪(及輸出軸)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作機(jī)(及負(fù)載)做功。液力變矩器的基本構(gòu)件是泵輪、渦輪和導(dǎo)輪，它們均是具有空間(彎曲)葉片的工作輪，按相關(guān)順序排列構(gòu)成工作腔。液力傳動(dòng)油在工作腔中被泵輪渦輪攪動(dòng)，使液流獲得動(dòng)量矩增量，經(jīng)過導(dǎo)輪調(diào)轉(zhuǎn)液流方向后沖入渦輪，釋放動(dòng)量矩(動(dòng)能)推動(dòng)渦輪帶動(dòng)工作機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。 我國(guó)液力元件近年發(fā)展較快，2003年液力偶合器的全國(guó)年產(chǎn)量約7萬臺(tái)。廣泛應(yīng)用于帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵和油泵等設(shè)備的傳動(dòng)中，提高傳動(dòng)品質(zhì)并節(jié)約能源。當(dāng)前我國(guó)液力偶合器的最高輸出轉(zhuǎn)速為6500r/min，最小功率為0.3kW，最大功率為7100kW。液力偶合器的發(fā)展趨勢(shì)是高轉(zhuǎn)速、大功率。 國(guó)際上液力偶合器產(chǎn)品以德國(guó)福依特公司最為著名，據(jù)資料稱已有轉(zhuǎn)速達(dá)20000r/min、功率達(dá)55000kW的產(chǎn)品，可見我國(guó)與之尚有相當(dāng)大的差距。當(dāng)然，功率大的液力元件對(duì)液力傳動(dòng)油的要求較高。液力變矩器主要用于工程機(jī)械、石油機(jī)械和內(nèi)燃機(jī)車。液力變矩器主要與內(nèi)燃機(jī)匹配應(yīng)用，其轉(zhuǎn)速范圍在2000～3000r/min。工程機(jī)械應(yīng)用較多，最大功率700HP左右，年產(chǎn)量約7萬臺(tái)。石油機(jī)械應(yīng)用較少，功率達(dá)1500HP。內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)用更少，功率高達(dá)3000HP。 液粘傳動(dòng)是液體傳動(dòng)一門新興學(xué)科，在我國(guó)尚處于起步階段。由于液粘傳動(dòng)產(chǎn)品(如液粘調(diào)速離合器)與液力傳動(dòng)產(chǎn)品(如調(diào)速型液力偶合器)雖有本質(zhì)上的不同，但由于有相似的性能和相同的用途(調(diào)速節(jié)能)，在若干技術(shù)活動(dòng)(如制訂發(fā)展規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)管理、訂貨活動(dòng)等)中均被視為同一類型，與液力行業(yè)有共性，故本文另辟章節(jié)介紹其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)用油。 一、液力傳動(dòng)油的性能特點(diǎn)及發(fā)展 液力傳動(dòng)油作為工作介質(zhì)不僅傳遞動(dòng)力，而且還用以潤(rùn)滑軸承和齒輪，同時(shí)又是滑差熱的載體，帶走熱量。液力傳動(dòng)油是一個(gè)復(fù)雜而需專門研究的課題，它直接關(guān)系到液力元件的可靠性、傳動(dòng)效率和使用壽命。應(yīng)引起人們的重視，展開廣泛深入的研究。 液力傳動(dòng)油應(yīng)能滿足以下要求： 1、要有適宜的粘度 液體粘度低，表明液體內(nèi)摩擦小，流動(dòng)阻力損失小，可減少液力元件的液力損失；但從潤(rùn)滑密封角度考慮，粘度不能過低。因此應(yīng)在滿足潤(rùn)滑和密封要求前提下，盡量采用粘度低的液體，以提高液力元件傳動(dòng)效率。同時(shí)要求液體粘溫性要好，以便在高溫或低溫時(shí)仍能保持有效的潤(rùn)滑和密封。 2、要有較大的重度 由于液力元件傳遞的力矩和功率與工作液體的重度成正比，故液體重度越高越好。 3、性能穩(wěn)定 不易產(chǎn)生泡沫、老化和沉淀。 4、酸值要低 對(duì)密封件應(yīng)是中性，有良好的相容性，不泡脹，不溶解，對(duì)金屬無腐蝕作用。 5、要有較高的閃點(diǎn)和較低的凝點(diǎn) 液力元件工作時(shí)油溫變化幅度很大，有時(shí)可達(dá)160℃，因此要求閃點(diǎn)要高于180℃，而凝點(diǎn)要低-20℃，以利于低溫環(huán)境下液力元件的起動(dòng)。 6、要有良好的潤(rùn)滑性能 液體要有足夠的油性，能很好的粘附在零件表面上，起到良好的潤(rùn)滑作用。 目前，國(guó)內(nèi)外液力傳動(dòng)應(yīng)用的工作液體種類較多，除各種石油基產(chǎn)品外，也有采用清水或其它難燃液體的(煤礦井下為防引燃爆炸而應(yīng)用)。國(guó)內(nèi)液力元件通常采用6號(hào)液力傳動(dòng)油(也有用8號(hào)液力傳動(dòng)油的)，有時(shí)以22號(hào)汽輪機(jī)油替代。 內(nèi)燃機(jī)車有專用油，要求使和壽命不小于2000小時(shí)，要求新設(shè)備裝油初次運(yùn)行100小時(shí)和500小時(shí)之后進(jìn)行第一、第二次換油，進(jìn)行濾清后仍可使用。 屬下列情況之一時(shí)，需要更換新油： 含水量大于0.2%時(shí)； 在50℃時(shí)的粘度比新油高出6厘沲時(shí)； 機(jī)械雜質(zhì)(苯不溶物)達(dá)到0.2%時(shí)； 出現(xiàn)水溶性酸堿或有高的酸值時(shí)； 泡沫過多影響傳動(dòng)功率時(shí)。 以上各條對(duì)內(nèi)燃機(jī)車專用油以外的液力傳動(dòng)油也有一定的參照價(jià)值。 二、國(guó)內(nèi)外液力傳動(dòng)油的品牌對(duì)照（略） 三、液粘傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)油的要求 液粘傳動(dòng)可按運(yùn)行中油臘厚度是否變化分為兩大類，一類是在運(yùn)行中油膜厚度始終不變的液粘傳動(dòng)，如硅油風(fēng)扇離合器油膜厚度是固定的，運(yùn)行中變化工作腔中油液充滿程度以調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速。另一類是運(yùn)行中油膜厚度是可變的液粘傳動(dòng)，這類液粘傳動(dòng)產(chǎn)品包括有液粘調(diào)速離合器、液粘制動(dòng)器、液粘測(cè)功機(jī)、液粘聯(lián)軸器、液粘調(diào)速裝置。當(dāng)前應(yīng)用較多的是液粘調(diào)速離合器、液粘調(diào)速裝置和硅油風(fēng)扇離合器。 1、液粘調(diào)速離合器與傳動(dòng)油 液粘調(diào)速離合器通過其主、從動(dòng)摩擦片間的若干油膜來傳動(dòng)動(dòng)力，依靠油液的粘性主動(dòng)摩擦片“拉著"從動(dòng)摩擦片同方向旋轉(zhuǎn)，傳遞力矩與油液粘度、兩片間“滑差"成正比，而與油膜厚度(片間隙)成反比。主動(dòng)摩擦片及輸入軸與動(dòng)力機(jī)相聯(lián)，輸入轉(zhuǎn)速可視為常量。從動(dòng)摩擦片及輸出軸與工作機(jī)相聯(lián)，輸出轉(zhuǎn)速隨控制壓力而變化，球狀油缸的控制壓力大，則片間油膜變薄，則輸出轉(zhuǎn)速升高，反之亦然。當(dāng)控制壓力足夠大時(shí)，主、從動(dòng)摩擦片粘合，變?yōu)橹甭?lián)傳動(dòng)。當(dāng)控制壓力足夠時(shí)小，主、從動(dòng)摩擦片脫離，則輸出轉(zhuǎn)速為零。在液粘調(diào)速離合器轉(zhuǎn)速比從0→1變化過程中，片間摩擦狀況呈現(xiàn)出液體摩擦→(機(jī)械一液體)混合摩擦→(純機(jī)械的)邊界摩擦。因此液粘調(diào)速離合器在調(diào)速過程中有分離工況、調(diào)速工況和接合工況。 工作液體在液粘傳動(dòng)中的作用是傳遞動(dòng)力、冷卻散熱和潤(rùn)滑，應(yīng)具有以下性能： (1)有適宜的粘度。 (2)有離好的潤(rùn)滑性能(油性和極壓性)。 (3)有良好的氧化安定性。 (4)有較高的比熱容和較高的熱導(dǎo)率。 除上述要求外，工作液體還應(yīng)具有防銹作用、抗泡沫能力、凝點(diǎn)要低、閃點(diǎn)應(yīng)高、不易揮發(fā)、無毒等。 目前國(guó)產(chǎn)液粘調(diào)速離合器多采用8號(hào)液力傳動(dòng)油為工作液體。 當(dāng)前國(guó)產(chǎn)液粘調(diào)速離合器有TL型和HC型，額定轉(zhuǎn)速多為1500r/min，個(gè)別有3000r/min的。傳遞功率最小75kW，最大達(dá)1100kW。 液粘調(diào)速離合器同調(diào)速型液力偶合器一樣，均是在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速向下調(diào)節(jié)，且在低速時(shí)功率小，效率低。為此在液粘調(diào)速離合器的輸入前或輸出端后加裝齒輪傳動(dòng)，以適應(yīng)與動(dòng)力機(jī)或與工作機(jī)的匹配，如此產(chǎn)生了新的裝置——液粘調(diào)速裝置。 2、液粘調(diào)速裝置 當(dāng)前生產(chǎn)和應(yīng)用的有兩類不同結(jié)構(gòu)的液粘調(diào)速裝置，一類是美國(guó)費(fèi)城齒輪公司生產(chǎn)的平行軸液粘調(diào)速裝置，輸入轉(zhuǎn)速1785r/min，輸出轉(zhuǎn)速5000r/min，傳遞功率達(dá)5200kW。我國(guó)山西安太堡煤礦的帶式輸送機(jī)用的是較小規(guī)格。其傳動(dòng)油系由美國(guó)帶來。保定螺旋漿制造廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)了與之結(jié)構(gòu)相似的產(chǎn)品。另一類是美國(guó)道奇(DODGE)公司的CST液粘調(diào)速裝置，它是在園柱齒輪——行星輪系減速器差動(dòng)輪系的輸出端、與輸出軸(連接太陽輪)并行輸出的大齒圈上裝有液粘調(diào)速離合器(從動(dòng)摩擦片固定)，起動(dòng)時(shí)液粘調(diào)速離合器處于分離工況(空轉(zhuǎn))，逐漸加大控制壓力，當(dāng)其傳遞扭矩與輸出軸承受扭矩相等時(shí)，輸出軸(帶負(fù)載)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，繼續(xù)增大控制壓力直至接合工況，則輸出軸承擔(dān)全部動(dòng)力的輸出。CST液粘調(diào)速裝置被稱作大型帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)系統(tǒng)，在我國(guó)煤礦大型帶式輸送機(jī)上已有應(yīng)用。CST系列產(chǎn)品，輸入轉(zhuǎn)速1483r/min，額定減速比為15.38～57.66，傳遞功率范圍702～3115kW。CST系列產(chǎn)品由美國(guó)供應(yīng)專用液力傳動(dòng)油。 3、硅油風(fēng)扇離合器與工作液體 硅油風(fēng)扇離合器的主、從動(dòng)盤上各有若干緯向環(huán)狀葉片，兩者的環(huán)狀葉片相互交替的插入，構(gòu)成若干園環(huán)狀間隙(油膜)，利用這些間隙中油膜的粘性來傳遞動(dòng)力。工作過程中油膜厚度不變，通過改變充油量和油膜受剪切面積的大小來調(diào)速。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜溫度下才能有較高的燃油效率，過冷過熱均不適宜。汽車用的硅油風(fēng)扇離合器主動(dòng)盤與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)，從動(dòng)盤與風(fēng)扇相聯(lián)，工作液體為粘度較大的硅油。靠感溫器對(duì)冷卻水箱后方氣流溫度的感受來控制充油量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水溫度低時(shí)，則氣流溫度低，感溫器使充油量小，油膜剪切面積小，傳動(dòng)力矩小，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻能力低。反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度高時(shí)，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速高，提高對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果。這樣可使發(fā)動(dòng)經(jīng)常在最適宜的溫度下工作。燃油效率高，噪聲小，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。 硅油風(fēng)扇離合器所用硅油是一種合成潤(rùn)滑油，并非由石油提煉得來。它是一些半有機(jī)硅的聚合物或共聚物，含有重復(fù)的硅氧單元為元機(jī)骨干，并沿著聚合鏈的硅原子上取代烴基，一般不含支鏈。為了滿足規(guī)定的性能要求，可用不同的有機(jī)取代基或調(diào)整聚合物分子的大小(即改變其分子量)，以變化其粘度或獲得其它性能。 硅油的物理性能取決于聚合物的分子結(jié)構(gòu)，如分子量、有機(jī)基因的類型和數(shù)量、支鏈的位置及長(zhǎng)短等。 在油膜厚度不變的液粘傳動(dòng)中使用硅油的主要原因，在于它具有高的粘度、良好的粘溫性能和較強(qiáng)的抗剪切能力。 硅油風(fēng)扇離合器可以應(yīng)用在各種類型汽車上，目前我國(guó)的應(yīng)用主要是吉普車、北京130型等汽車上。生產(chǎn)廠有北京汽車機(jī)油泵廠和長(zhǎng)春第一汽車制造廠等單位。 6