【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) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(shuō)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(lái)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。 Summary This 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. 46 1 引言 1.1 課題提出的背景和意義[8] 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(lái)附屬于主機(jī)廠的液壓車間有的獨(dú)立出來(lái)，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(wàn)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(guò)100萬(wàn)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(lái)，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(guò)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。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)水平和發(fā)展趨勢(shì)[8] 1.2.1 國(guó)內(nèi)外開發(fā)水平 (1) 基本概況 經(jīng)過(guò)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(wàn)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(guò)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(wàn)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(wàn)件，銷售總額近40億元；氣動(dòng)件需求總量約500萬(wàn)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(guò)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(guò)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(shuō)，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(wú)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(<0.385)， 這是因?yàn)槎勘门c油缸的效率分別為85%與95%左右，方向閥及管路等損失約為5%左右。所以，即使不進(jìn)行流量控制，也有25%的功率損失。加上節(jié)流調(diào)速，至少有一半以上的浪費(fèi)。此外，還有泄漏及其它的壓力損失和容積損失，這些損失均會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致 液壓油溫升。所以，定量泵加節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)只能用于小流量系統(tǒng)。為了提高效率減少溫升，應(yīng)采用高效節(jié)能回路，上表為幾種回路功率損失比較。另外，液壓系統(tǒng)的效率還取決于負(fù)載。同一種回路，當(dāng)負(fù)載流量QL與泵的最大流量Qm 比值大時(shí)回路的效率高。例如可采用手動(dòng)伺服變量、壓力控 制變量、壓力補(bǔ)償變量、流量補(bǔ)償變量、速度傳感功率限制變 量、力矩限制器功率限制變量等多種形式，力求達(dá)到負(fù)載流量Q L與泵的流量的匹配。 1.2.2 今后發(fā)展走勢(shì) （1）影響發(fā)展的主要因素 ① 企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)能力不強(qiáng)，技術(shù)開發(fā)的水平和速度不能完全滿足先進(jìn)主機(jī)產(chǎn)品、重大技術(shù)裝備和進(jìn)口設(shè)備的配套和維修需要。 ② 不少企業(yè)的制造工藝、裝備水平和管理水平都較落后，加上質(zhì)量意識(shí)不強(qiáng)，導(dǎo)致產(chǎn)品性能水平低、質(zhì)量不穩(wěn)定、可靠性差，服務(wù)不及時(shí)，缺乏使用戶滿意和信賴的名牌產(chǎn)品。 ③ 行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)專業(yè)化程度低，力量分散，低水平重復(fù)嚴(yán)重，地區(qū)和企業(yè)之間產(chǎn)品趨同，盲目競(jìng)爭(zhēng)，相互壓價(jià)，使企業(yè)效益下降，資金缺乏、周轉(zhuǎn)困難，產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)改造投入不足，嚴(yán)重地制約了行業(yè)整體水平的提高以及競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的增強(qiáng)。 ④ 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化程度日益提高，國(guó)外公司紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)參與競(jìng)爭(zhēng)，加上國(guó)內(nèi)私營(yíng)、合作經(jīng)營(yíng)、個(gè)體、三資等企業(yè)的崛起，給國(guó)有企業(yè)造成愈來(lái)愈大的沖擊。 （2）發(fā)展走勢(shì) 隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深化，液壓產(chǎn)品的市場(chǎng)供求關(guān)系發(fā)生較大變化，長(zhǎng)期來(lái)以“短缺”為特征的賣方市場(chǎng)已基本成為以“結(jié)構(gòu)性過(guò)?！睘樘卣鞯馁I方市場(chǎng)所取代。從總體能力看，已處于供大于求的態(tài)勢(shì)，特別是一般低檔次液壓件，普遍供過(guò)于求；而主機(jī)急需的技術(shù)含量高的高參數(shù)、高附加值的高檔產(chǎn)品，又不能滿足市場(chǎng)需要，只能依賴于進(jìn)口。在我國(guó)加入WTO后，其沖擊有可能更大。因此，“十五”期間行業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)，決不能依賴于量的增長(zhǎng)，而應(yīng)針對(duì)行業(yè)自身的結(jié)構(gòu)性矛盾，加大力度，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，也就是應(yīng)依靠質(zhì)的提高，促進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，以適應(yīng)和拉動(dòng)市場(chǎng)需求，求得更大的發(fā)展。 在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門都應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)。例如，工程機(jī)械、礦山機(jī)械、壓力機(jī)械和航空工業(yè)中采用液壓傳動(dòng)，機(jī)床上的傳動(dòng)系統(tǒng)也采用液壓傳動(dòng)。 液壓傳動(dòng)所采用的工作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體，氣壓傳動(dòng)所采用的工作介質(zhì)為壓縮空氣。 1.3 課題研究目標(biāo) 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、低振動(dòng)、無(wú)泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)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(jī)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(shù)。 液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、高性能、高度集成化、模塊化、智能化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試、計(jì)算機(jī)直接控制、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向；氣壓傳動(dòng)技術(shù)在科技飛速發(fā)展的當(dāng)今世界發(fā)展將更加迅速。隨著工業(yè)的發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵、機(jī)械工業(yè)等行業(yè)迅速擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。氣動(dòng)技術(shù)已發(fā)展成包含傳動(dòng)、控制與檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。由于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性，降低總成本為目標(biāo)。研究和開發(fā)系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)、電、液、氣綜合技術(shù)。顯然，氣動(dòng)元件當(dāng)前發(fā)展的特點(diǎn)和研究方向主要是節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與電子學(xué)相結(jié)合的綜合控制技術(shù)。 液壓與氣壓傳動(dòng)是研究利用有壓流體(壓力油或壓縮空氣)作為傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)和自動(dòng)控制的學(xué)科。液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和控制的方法基本相同，它們都是利用各種元件組成需要的控制回路，再由若干回路組成能夠完成一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制。 2 液壓系統(tǒng)的要求[9] 本液壓系統(tǒng)應(yīng)用于橡膠廠煉提煉橡膠,具體要求如下： （1）加料門油缸運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn),不能很大有的沖擊載荷 （2）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)； （3）本液壓系統(tǒng)采用多種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)加料門開、關(guān)動(dòng)作的緩沖，以減少對(duì)液壓系 和機(jī)械設(shè)備的沖擊。 （4）本液壓系統(tǒng)控制各工作點(diǎn)油缸的動(dòng)作。 （5）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，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、操作方便 性能可靠。 （6）為保證安全生產(chǎn),系統(tǒng)設(shè)有安全聯(lián)鎖裝置,停電安全聯(lián)鎖裝置。 3 液壓原理和主要技術(shù)參數(shù) 本液壓系統(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，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，系統(tǒng)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。 (1) 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。 (2) 電機(jī)：型號(hào)—Y180M-4-B35(50HZ、AC380V)，供應(yīng)商—南陽(yáng)電機(jī)， 功率—18.5Kw，轉(zhuǎn)速—1470r/Min，防護(hù)等級(jí)—IP54。 (3) 電磁鐵電壓：DC24V。 (4)　工作介質(zhì)：抗磨液壓油L-HM46 ，(建議用美孚油　ISOVG46) 工作介質(zhì)污染度等級(jí):　 NAS8級(jí)　 (5) 油箱容積：500L (6) 液壓系統(tǒng)壓力范圍：5-10M 4液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 4.1 確定工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備和類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間和經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況,工作壓力低,勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)某些設(shè)備來(lái)說(shuō),尺寸要受到限制,從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì);反之壓力選得太高,對(duì)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(shè)備成本。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的尺寸不太受限的設(shè)備，壓力可以選低一些，行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選擇參考表4.1[5] 表4.1 按載荷選擇工作壓力 載荷/KN ＜5 5～10 10～20 20～30 30～50 ＞50 工作壓力/MPa ＜0.8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～5 ≥5 所以本系統(tǒng)的工作壓力5~10MPa, 4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 該液壓系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)油缸、轉(zhuǎn)子密封油缸、加料門油缸、銷鎖油缸、液壓系統(tǒng)壓力保護(hù)、油箱部分電氣控制等幾個(gè)部分。其完整液壓系統(tǒng)圖4.2 圖4.2 液壓原理圖動(dòng)力部分 圖4.3 液壓系統(tǒng)圖的執(zhí)行部分 其動(dòng)作循環(huán)狀況見下表4.4 表4.4 加料機(jī)構(gòu)電磁鐵動(dòng)作 電 磁 鐵 工 步 YV3 YV2 備　注 啟始位置 - - 加料門打開 + - 加料門關(guān)閉 - + 不失電 表4.5 鎖緊、卸料機(jī)構(gòu)電磁鐵動(dòng)作 電磁鐵 工步 YV8 YV9 YV6 YV7 YV4 YV5 備注 啟始位置 - - - - - + - 卸料門快速關(guān)閉 + - + - - - - 卸料門慢速關(guān)閉 + - - - - - - 鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊 + - - - + - - 機(jī)構(gòu)鎖緊后，煉膠 - - - - - - - 鎖緊機(jī)構(gòu)松開 - + - + - + - 卸料門快速打開 - + - + - - - 續(xù)：表4.5 鎖緊、卸料機(jī)構(gòu)電磁鐵動(dòng)作 卸料門慢速打開 - + - - - - - - 停電鎖緊機(jī)構(gòu)松開 - - - - - <> - 停電卸料門打開 - - - <> - - - 5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(shuō)明 5.1.1 液壓油缸的缸徑、桿徑和工作壓力確定[16] 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= （5.1） =（4×169×103）/（π×（1602-632）） =10MPa 式中F為鎖緊力，F(xiàn)=169KN 5.1.2 缸筒壁厚計(jì)算[5] 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 （5.2） ψ：強(qiáng)度系數(shù)，對(duì)無(wú)縫鋼管，ψ=1 C：用來(lái)圓整壁厚數(shù) Py:液壓缸內(nèi)最高工作壓力。Py=10MPa D：缸筒內(nèi)徑 [σ]= [σs]/2.5=150/2.5=60MPa δ=10×160/(2.3×60-3×10)+C=17mm 故油缸缸筒外圓取D1=194mm. 5.1.3 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： σzh1=≤[σ] （5.3） 式中：[σ]=60MPa σz1：縱向應(yīng)力：σz1==17MPa (5.4) σh1：環(huán)向應(yīng)力：σh1==70.5 MPa (5.5) P：工作壓力，P=10MPa D：油缸缸徑，D=Φ160mm d：油缸桿徑，d=Φ63mm δ：缸筒壁厚，δ=17mm 終計(jì)算，σzh1==53.2 MPa <60 MPa 即: σzh1< [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(lái)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] （5.6） 式中σ為拉應(yīng)力：σ= (5.7) τ為剪應(yīng)力：τ= (5.8) 上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=1.25 K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取K1=0.12 d1：活塞桿危險(xiǎn)截面處直徑，d1=60mm d0：螺紋外徑，d0=61mm [σ]：60MPa 則：σ=35.3MPa τ=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 剪應(yīng)力：τ==83.92 MPa K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=1.25 K1: 螺紋摩擦系數(shù),一般取K1=0.12 d1：螺紋內(nèi)徑，d1=16.752mm d0：螺紋外徑，d0=20mm Z：24 σs螺釘材料屈服強(qiáng)度，σs≥900Mpa(10.9級(jí)) [σ]= [σs]/2=450Mpa 得：σn=≈235.12MPa<[σ] 符合工況要求 5.1.7 活塞桿柔度校核計(jì)算 活塞桿細(xì)比計(jì)算如下： λ=≤[λ] （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(shuō)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= =（4×21.5×103）/（π×（632-352））=10MPa 式中F為加料力，F(xiàn)=21.5KN 5.2.2 缸筒壁厚計(jì)算[5] 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)： δ （5.10） Py—試驗(yàn)壓力 工作壓力小于16MPa時(shí),Py=1.5P D—液壓缸內(nèi)徑 --液壓缸缸體材料許用應(yīng)力 = （5.11） --液壓缸缸體材料抗拉強(qiáng)度 n—安全系數(shù) 對(duì)于無(wú)縫鋼管來(lái)說(shuō), =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： σzh1=≤[σ] 式中：[σ]=100MPa σz1：縱向應(yīng)力：σz1==9 MPa σh1：環(huán)向應(yīng)力：σh1==23MPa P：工作壓力，P=10MPa D：油缸缸徑，D=Φ63mm d：油缸桿徑，d=Φ135mm D1：缸筒中心直徑，DI=Φ76mm δ：缸筒壁厚，δ=6.5mm 終計(jì)算，σzh1==32.5MPa <100 MPa 即: σzh1< [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(lái)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： σn=≤[σ] 式中σ為拉應(yīng)力：σ= τ為剪應(yīng)力：τ= 上面兩公式中，K：螺紋擰緊系數(shù)，此處取K=1.25 K1:螺紋內(nèi)摩擦系數(shù),一般取K1=0.12 d1：活塞桿危險(xiǎn)截面處直徑，d1=52mm d0：螺紋外徑，d0=46mm [σ]：120MPa 則：σ=4×1.25×21500/π×522=58.1MPa τ=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[16] 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] 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。 6 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) --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 --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。 6.1.2 確定液壓泵的流量 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) 其中 K-系統(tǒng)泄露系數(shù)，取K=1.2 Tt-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) 銷鎖油缸的最大流量 (6.3) =60.101=60 加料門油缸的最大流量 =60.140.0031=26 根據(jù)以上可知: =60 大泵流量 =80%=48 小泵流量 =20%=12 大泵排量 =37 小泵排量 =8.1 =0.9L/s 按照泵的排量 和、的值來(lái)選擇液壓泵 6.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格[7] 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，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(lái)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(guò)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，大泵供油壓力應(yīng)為=6. 4Mpa 取泵的總效率=0.8，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為： P= (6-4) =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)[5] 功率--18.5KW 轉(zhuǎn)速--1470r/min 防護(hù)等級(jí)--IP54[5] 6.3 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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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[10～11] 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(lái)確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)以上的要求來(lái)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 2 2 DBDW10B-1-50X/10UG24NZ5L 電磁溢流閥 成品 1 3 S20P1.0 S型單向閥 成品 1 4 S10P1.0 S型單向閥 成品 1 5 XJF-32/10 蓄能器截止閥 成品 1 續(xù)：表6-1 液壓控制閥 6 DRV16-1-10/2 單向節(jié)流閥 成品 1 7 S6A1.0/2 S型單向閥 成品 1 18 ZDR6DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 1 9 Z1S6P-1-30/ 疊加式單向閥 成品 1 10 4WE10J3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 1 11 ZDR10DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 1 12 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 13 4WEH16Y50/OF6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 14 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 15 DR20-5-5X/10YM 先導(dǎo)式減壓閥 成品 2 16 DR20-5-5X/10Y 先導(dǎo)式減壓閥 成品 1 17 4WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 18 4WE10E3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 1 19 DB20-2-5X/315 溢流閥 成品 2 20 S20P1.0/ 單向閥 成品 1 21 Z2FS10-20/ 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 1 22 溢流閥 成品 1 23 QJH-6WL 高壓球閥DN6 成品 3 6.4 其他液壓元件的選擇[7] 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(lái)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(lái)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~2。軟管通徑2.9 mm，最大靜大壓力64Mpa，化學(xué)性能，耐酸性溶劑。 HFH2-P2-3-P-1.000 測(cè)壓軟管 公稱通徑3.0mm， 最大壓力40Mpa PT-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(guò)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(lái)選擇，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 直回式回油過(guò)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*1.0 6.5 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(lái)補(bǔ)充供油，則計(jì)算公式為：△V=∑K- 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=15.32L t--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Φ219[16] 6.6 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(lái)確定油箱的容量, V= (6.6) 式中--液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積 --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 -經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 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=0.4 6.7 管道尺寸的確定 6.7.1 非橡膠管道的選擇 （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(lái)計(jì)算，按照公式： d≥1130 (6.7) --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) 算出管道內(nèi)徑： --液體流量 --流速 表6.4 計(jì)算數(shù)值 管路名稱 通過(guò)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 續(xù)：表6.4 計(jì)算數(shù)值 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、Φ65×4[16] 6.7.2 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(guò)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(guò)的流量為2.7L/s，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后的粘度為= 27 ，油的密度為=918Kg/ 油在管路的實(shí)際流速===2.93m/s Re===3702＞2300 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) 根據(jù)公式=求得沿程壓力損失為: ==0.023MPa 7.1.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過(guò)管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過(guò)控制閥的局部壓力損失。其中管路局部壓力損失相對(duì)來(lái)說(shuō)小得多，故主要考慮通過(guò)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(guò)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(guò)各閥的局部壓力損失之和： =0.65 MPa 從小泵出油口到油缸進(jìn)油口也要經(jīng)過(guò)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(guò)各閥的損失之和為: =0.76Mpa 以上計(jì)算結(jié)果是大小是同時(shí)工作的,所經(jīng)過(guò)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=0.783MP 7.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升的計(jì)算 7.2.1 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) 式中--工作循環(huán)周期（s）； z—投入工作液壓泵的臺(tái)數(shù)； --液壓泵的輸入功率（W）； --各臺(tái)液壓泵的總效率； --第I臺(tái)泵工作時(shí)間（s）； （2）壓執(zhí)行元件的功率損失 (7.3) 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）； --液壓執(zhí)行元件的輸入效率； --第j個(gè)執(zhí)行元件工作時(shí)間（s）； （3）溢流閥的功率損失 (7.4) 式中 --溢流閥的調(diào)整壓力（MPa）； --經(jīng)過(guò)溢流閥回油箱的流量（）。 （4）油液流經(jīng)閥或管道的功率損失 (7.5) 式中 --通過(guò)閥或管路的壓力損失（MPa）； --通過(guò)閥或管路的流量（）。 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 (7.6) 該公式適用于回路比較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計(jì)算較麻煩，通常用下式計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 =- (7.7) 式中是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，是輸出的有效功率。 對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 就是正個(gè)工作循環(huán)中的雙泵的平均輸入功率 ==13.3KW (7.8) 式中是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，是輸出的有效功率。 ==3KW (7.9) 式中 --工作周期（s）； z、n、m—分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達(dá)的數(shù)量； 、、--第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率； --第i臺(tái)泵工作時(shí)間（s）； 、--液壓缸外載荷及驅(qū)動(dòng)此載荷的行程（N·m）。 總的發(fā)熱功率按照公式(7.7) =-=13.3-3=10.3KW 7.2.2 計(jì)算液壓系統(tǒng)的散熱功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管路較長(zhǎng)，而且要考慮管道的散熱功率時(shí)，也應(yīng)考慮管路表面散熱。 (7.10) =1.932+0.5 =2.432KW 式中 --油箱的散熱系數(shù) --管路的散熱系數(shù) 、--分別為油箱、和管道的散熱面積 --油溫與環(huán)境溫度之差 油箱散熱系數(shù)見表7.1 表7.1油箱散熱系數(shù) （W/℃） 冷卻條件 通風(fēng)條件很差 8～9 通風(fēng)條件良好 15～17 用風(fēng)扇冷卻 23 循環(huán)水強(qiáng)制冷卻 110～170 管道的散熱系數(shù)見表7.2 表7.2 管道的散熱系數(shù) （W/℃） 風(fēng)速 / 管道外徑/m 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 則計(jì)算出的，油溫會(huì)不斷升高，這時(shí)，最大溫差,根據(jù)公式(7.10) 環(huán)境溫度為，則油溫。當(dāng)油箱的散熱面積不能再加大，或加大一些無(wú)濟(jì)于事時(shí)，需要安裝冷卻器。 7.2.3 根據(jù)散熱要求計(jì)算油箱容量 在初步確定油箱容積的情況下，驗(yàn)算其散熱面積是否滿足要求。當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出以后，可依據(jù)散熱的要求拉確定油箱的容量。 油箱的散熱面積,根據(jù)公式(7.10) 油箱的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下圖，一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱面，與油不接觸的表面算半散熱面，油箱的有效容積和散熱面積分別為 V=0.8abh=0.4 a=0.5, b=1,h=1 =1.8h(a+b)+1.5ab=1.8×1(0.5+1)+1.5×0.5×1=3.45㎡ 油箱的散熱功率為 式中 --油箱散熱系數(shù),查表得16W/℃ --油溫與環(huán)境溫度之差,取=35℃ =16×3.45×35=1.932KW＜=10.3KW 由此可見,油箱的散熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了系統(tǒng)散熱的要求,管路散熱是極小的。如按要求求出的油箱容積過(guò)大，遠(yuǎn)超出用油量的需要，且又受空間尺寸的限制，則應(yīng)當(dāng)縮小油箱尺寸，則需要另設(shè)冷卻器。 7.2.4 冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算 冷卻面積 A= (7.11) 式中K—冷卻器的散熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，去K=116W/（W/℃） --平均溫升 = (7.12) 、--液壓油入口和出口溫度 、--冷卻水或風(fēng)的入口和出口溫度 取油進(jìn)入冷卻器的溫度=60℃，油流出冷卻器的溫度=50℃，冷卻水入口溫度=25℃，冷卻水出口溫度=30℃。則： =℃ 所需冷卻面積為： A===2.2 考慮到冷卻器長(zhǎng)期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕油垢。水垢對(duì)散熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算面積大30﹪，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為： A=1.3×2.2=2.9㎡ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》并圓整得 A=3㎡ 8 設(shè)計(jì)液壓裝置 8.1 液壓裝置總體布局 液壓系統(tǒng)總體布局有集中式、分散式。本液壓系統(tǒng)選用分散式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是將液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置分別安裝在設(shè)備上適當(dāng)?shù)牡胤?。機(jī)床、工程機(jī)械等可移動(dòng)設(shè)備一般采用該種結(jié)構(gòu)。 8.2 液壓閥的配置形式 液壓閥的配置形式有兩種：板式配置、集成式配置。板式配置是把板式液壓元件用螺釘固定在平板上，板上鉆有與閥口對(duì)應(yīng)的孔，通過(guò)管接頭聯(lián)接油管而將各閥按系統(tǒng)圖接通。這種配置可根據(jù)需要靈活改變回路形式。液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)等普遍采用這種配置。目前液壓系統(tǒng)大多數(shù)采用集成式。它將液壓閥件安裝在集成塊上，集成塊一方面起安裝底板作用，另一方面起內(nèi)部油路作用。這種配置結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便。本液壓站即采用該種配置方式。 8.3 集成塊的設(shè)計(jì) 8.3.1 塊體結(jié)構(gòu) 集成快的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合要用鍛鋼，高壓強(qiáng)振場(chǎng)合要用鍛鋼。塊體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體或正方體。 對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng),其閥件較少,可安裝在同一個(gè)集成快。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜,控制閥較多,就要采取多個(gè)集成快疊積的形式。 相互疊積的集成塊,上下面一般為疊積接合面,鉆有公共壓力油孔P,公共回油孔T,泄漏油孔L和4個(gè)用以疊積緊固的螺栓孔. P孔,液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公用壓力油孔P,作為供給各單元回路壓力油的公用油源。 T孔，各單元回路的回油均通到公用回油孔T，流回到油箱。 L孔，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過(guò)公用泄漏油孔流回油箱。 集成塊的其余四個(gè)表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個(gè)面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。 8.3.2 集成塊結(jié)構(gòu)尺寸的確定 外形尺寸要滿足閥件的安裝、孔道布置及其他工藝要求。為減少工藝孔，縮短孔道長(zhǎng)度，閥的安裝位置要仔細(xì)考慮，使相通油孔精良在同一水平面或是同一豎直面上。對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，需要多個(gè)集成塊疊積時(shí)，一定要保證三個(gè)公用油孔的坐標(biāo)相同，使之疊積起來(lái)后形成三個(gè)主通道。 各通油孔的內(nèi)徑要滿足允許流速的要求，具體參照本章4.4節(jié)確定孔徑。一般來(lái)說(shuō)，與閥直接相通的孔徑應(yīng)等于所裝閥的油孔通徑。 油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。對(duì)于中低壓系統(tǒng)，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應(yīng)更大些。 8.4 繪制正式工作圖 液壓系統(tǒng)確定以后，要正規(guī)繪制出液壓系統(tǒng)圖。除元件符號(hào)表示的原理