1970_液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì)

1970_液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì),液壓式,組合,建筑機(jī)械,液壓,部分,部份,設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 1 頁1 緒論1.1 選題背景及課題意義在設(shè)計(jì)前期，我們進(jìn)行了許多調(diào)查，了解了鋼筋鋼管加工的發(fā)展和我國(guó)現(xiàn)階段的鋼筋鋼管加工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展情況。鋼筋是鋼筋砼結(jié)構(gòu)中主要受力材料，鋼筋加工是鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工的前期工序，鋼筋加工的質(zhì)量影響到施工質(zhì)量，也影響到建筑物質(zhì)量。鋼筋加工產(chǎn)品主要包括：各種規(guī)格的定尺鋼筋、彎曲成型的鋼筋、各種形狀的箍筋、螺紋連接用鋼筋、套筒式連接用鋼筋、鋼筋連接接頭、鋼筋（行架）龍骨架、鋼筋籠和鋼筋網(wǎng)以及按照建筑施工需要加工成型其它形狀的鋼筋加工產(chǎn)品等。目前大量的鋼筋加工作業(yè)分散于各項(xiàng)建筑工程之中，采取人工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋加工的生產(chǎn)方式很普遍，只有少數(shù)企業(yè)在鋼筋加工車間生產(chǎn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼筋加工的生產(chǎn)條件較差、加工設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率低，加工出來的鋼筋產(chǎn)品質(zhì)量差異性大、標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，可加工產(chǎn)品種類少，可移動(dòng)性差，占用施工現(xiàn)場(chǎng)，給建筑施工工作帶來了諸多不便，同時(shí)因現(xiàn)場(chǎng)存放大量鋼筋既擠占施工用地也積壓了資金，給管理工作帶來了麻煩 [1]?，F(xiàn)代建筑工程中廣泛采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋作為一種特殊的建筑材料起著極其重要作用。目前全國(guó)每年用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，包括非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋總量超過 5000 萬 t，接近我國(guó)鋼產(chǎn)量的一半。 1999 年我國(guó)建筑用螺紋鋼筋產(chǎn)量達(dá) 2495 萬 t，已占鋼產(chǎn)量的 1/5。因此鋼筋加工成為一個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中由于鋼筋加工生產(chǎn)落后于商品混凝土和建筑模板，現(xiàn)已成為施工機(jī)械化程度提高的瓶頸。在建筑工程中，鋼筋的彎曲、切斷作業(yè)量是非常巨大的，但目前，除鋼筋的切斷多為機(jī)械作業(yè)外，彎曲作業(yè)仍以人工作業(yè)為主，致使所加工出的鋼筋在同一規(guī)格中尺寸大小不一，質(zhì)量不好，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。造成這種現(xiàn)象的原因主要是國(guó)內(nèi)鋼筋加工設(shè)備的型式及規(guī)格不全。目前，我國(guó)鋼筋加工設(shè)備主要有兩種形式：一是手動(dòng)操縱設(shè)備，如鋼筋切斷機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)等。該類設(shè)備的主要缺點(diǎn)是功能單一，基本參數(shù)需人為控制(如彎曲角度需人眼確定) ，效率低、操作也不方便，所以該類設(shè)備只適用于人力不可及的粗鋼筋加工，對(duì)于成批大量的細(xì)鋼筋加工，仍以人工手工作業(yè)為主；二是自動(dòng)化程度高的鋼筋加工設(shè)備，雖然該類設(shè)備效率很高、質(zhì)量也很好，但價(jià)格昂貴，在目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)條件下，大多數(shù)施工單位不愿購置。如果將鋼筋的彎曲、切斷、套絲三種作業(yè)設(shè)備合三為一，既減少了鋼筋加工的設(shè)備數(shù)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 2 頁量，又節(jié)約了能源。通過上述的調(diào)查，使我對(duì)未來的市場(chǎng)發(fā)展前景有了較深入的了解，發(fā)現(xiàn)多用途建筑機(jī)械的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常有研究意義的課題 [2]。又通過畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師的介紹，我們項(xiàng)目組基本上對(duì)課題有了一定的了解，參照一般工程設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，我們開展了設(shè)計(jì)前期的調(diào)研工作，展開了資料收集和前提的準(zhǔn)備工作。經(jīng)過幾周的收集，掌握了與本設(shè)計(jì)有關(guān)的相關(guān)資料、論文，與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種參數(shù)。依照設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選用計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)的主要工具，使用AUTOCAD 等設(shè)計(jì)軟件。1.2 目前國(guó)內(nèi)外行業(yè)的整體狀況1.2.1、國(guó)外行業(yè)整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)在發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)普遍采用工廠化生產(chǎn)建筑用鋼筋加工產(chǎn)品，如意大利 OSCAM 公司、奧地利 EVG 公司、德國(guó) PEDAX 公司和美國(guó) KRB 公司 等，他們采用鋼筋數(shù)控彎箍機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)、調(diào)直彎曲切斷于一體的加工機(jī)械，可建成鋼筋加工中心，為施工企業(yè)生產(chǎn)建筑用鋼筋加工產(chǎn)品，或者提供鋼筋加工企業(yè)的成套設(shè)備。具體的說，OSCAM 公司的彎曲機(jī)可以將鋼筋彎曲成螺旋狀，大直徑鋼筋自切斷的端頭非常整齊、加工效率高； EVG 公司生產(chǎn)的鋼筋自動(dòng)彎箍機(jī)采用程序控制， 按照所需箍筋的尺寸、形狀和數(shù)量生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好，可生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的鋼筋加工產(chǎn)品。1.2.2、國(guó)內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)鋼筋加工機(jī)械的技術(shù)水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的鋼筋切斷機(jī)、彎曲機(jī)、調(diào)直機(jī)、調(diào)直切斷機(jī)，冷軋帶肋鋼筋及冷軋扭鋼筋加工機(jī)械，鋼筋鐓頭機(jī)、冷拔機(jī)、彎箍機(jī)、鋼筋籠自動(dòng)滾焊機(jī)等產(chǎn)品，主要是電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動(dòng)化程度差、制造精度較低、創(chuàng)新力不強(qiáng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力弱。 近年來由中國(guó)建筑科學(xué)研究院機(jī)械化分院開發(fā)成功的鋼筋網(wǎng)自動(dòng)成型機(jī)、鋼筋剝肋滾壓直螺紋加工機(jī)械和鋼筋數(shù)控彎箍機(jī)在技術(shù)上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，具備國(guó)際品質(zhì)，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要提高鋼筋機(jī)械技術(shù)水平、為鋼筋加工企業(yè)提供先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、滿足市場(chǎng)需求，需要不斷創(chuàng)新、不斷研發(fā)出新產(chǎn)品。 學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，加速研發(fā)數(shù)字化控制、功能集成化的鋼筋加工機(jī)械是今后發(fā)展的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)鋼筋加工機(jī)械的升級(jí)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 3 頁換代，為發(fā)展鋼筋加工產(chǎn)品商品化創(chuàng)造條件，為建筑施工企業(yè)生產(chǎn)各種鋼筋加工產(chǎn)品，推動(dòng)鋼筋加工產(chǎn)品的商品化進(jìn)程，使我國(guó)鋼筋加工機(jī)械產(chǎn)品躋身于世界先進(jìn)行列。1.3 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.3.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。（2）液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的 12%～13% 。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至 0.0025N/W(牛/瓦)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為 0.03N/W。（3）可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá) 1∶2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。（4）傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。（5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)——借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。（6）液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。（7）液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。1.3.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)（1）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。（2）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 4 頁作。（3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。（4）液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。（5）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。總之，綜合分析液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。只要我們綜合利用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，采用合適的密封方法和提高元件的制造質(zhì)量等措施就可以很好的控制泄漏和噪聲等缺點(diǎn)，方便的實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)械自動(dòng)化。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。1.4 液壓傳動(dòng)在機(jī)械中的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及各種傳動(dòng)和操縱裝置有多種形式。根據(jù)所用的部件和零件，可分為機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的、液壓的傳動(dòng)裝置。經(jīng)常還將不同的形式組合起來運(yùn)用——四位一體。由于液壓傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，使這種新技術(shù)發(fā)展得很快。液壓傳動(dòng)應(yīng)用于金屬切削機(jī)床也不過四五十年的歷史。航空工業(yè)在 1930 年以后才開始采用。特別是最近二三十年以來液壓技術(shù)在各種工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛 [3]。在機(jī)床上，液壓傳動(dòng)常應(yīng)用在以下的一些裝置中：(1) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置磨床砂輪架和工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大部分采用液壓傳動(dòng)；車床、六角車床、自動(dòng)車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架；銑床、刨床、組合機(jī)床的工作臺(tái)等的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也都采用液壓傳動(dòng)。這些部件有的要求快速移動(dòng)，有的要求慢速移動(dòng)。有的則既要求快速移動(dòng)，也要求慢速移動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無級(jí)調(diào)速；有的要求持續(xù)進(jìn)給，有的要求間歇進(jìn)給；有的要求在負(fù)載變化下速度恒定，有的要求有良好的換向性能等等。所有這些要求都是可以用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。(2) 往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置龍門刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并且要求換向沖擊小、換向時(shí)間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動(dòng)。 (3) 仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來完成。其精度可達(dá) 0.01～0.02mm。此外，磨床上的成形砂輪修正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。(4) 輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、絲桿螺母間隙消除裝置、黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 5 頁垂直移動(dòng)部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動(dòng)后，有利于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動(dòng)化程度。(5) 靜壓支承重型機(jī)床、高速機(jī)床、高精度機(jī)床上的軸承、導(dǎo)軌、絲杠螺母機(jī)構(gòu)等處采用液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度 [4]。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 6 頁2 方案論證及其設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)的題目是液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì), 該機(jī)適用于建筑單位，因此要求操作靈活方便，液壓系統(tǒng)要安全可靠；主機(jī)為可移動(dòng)式，移動(dòng)、固定要靈活方便。由于建設(shè)機(jī)械在野外作業(yè)較多，工作條件較為惡劣，油液溶液污染，因此要求所用的元件對(duì)油液污染的敏感性低，系統(tǒng)要設(shè)置良好的加油，吸油過濾裝置和防塵裝置。在這個(gè)課題設(shè)計(jì)的過程中我做的是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)要求分析，該機(jī)通過液壓系統(tǒng)對(duì)主機(jī)的控制最終要實(shí)現(xiàn)三個(gè)動(dòng)作：即對(duì)鋼筋或鋼管的切斷、彎曲和套絲。從材料的力學(xué)性能來考慮，鋼筋的變形要比鋼管的變形困難的多，所以本設(shè)計(jì)以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的切斷、彎曲、套絲。切斷時(shí)所需的切斷力，材料彎曲、套絲時(shí)所需的扭矩，以對(duì)鋼筋的計(jì)算為準(zhǔn)。在滿足工作性能要求的情況下，力求設(shè)計(jì)過程的簡(jiǎn)潔?，F(xiàn)在初步考慮對(duì)鋼筋切斷時(shí)，用液壓缸的活塞桿帶動(dòng)刀具來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的切斷；對(duì)彎曲和套絲動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)有兩種方案：一種是用回轉(zhuǎn)液壓缸帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn),其彎曲過程為使彎曲缸活塞前移，通過活塞內(nèi)孔大導(dǎo)程槽的作用，使缸內(nèi)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過絲杠頭部帶動(dòng)彎曲回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行鋼筋彎曲作業(yè)。一種是用液壓馬達(dá)帶動(dòng)工作臺(tái)來實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的彎曲和套絲，即將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸直接與彎曲工作臺(tái)連接，對(duì)于彎曲的角度可由馬達(dá)所帶的行程開關(guān)來控制?？紤]到回轉(zhuǎn)液壓缸的回轉(zhuǎn)角度僅限于 0——180度，對(duì)于大角度的彎曲和套絲來說，一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸不能完成操作，為使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)采用雙向定量液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)彎曲和套絲加工?，F(xiàn)就系統(tǒng)工作原理制定以下兩種方案加以比較：方案一：圖 2-1 系統(tǒng)原理圖 1黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 7 頁方案二：圖 2-2 系統(tǒng)原理比較兩種方案，方案一在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面比較簡(jiǎn)單，但僅僅限于完成鋼筋鋼管的切斷、彎曲和套絲，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化方面有所欠缺。方案二雖然在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比方案一復(fù)雜，但其在流量和壓力控制方面有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在切斷直徑在 20mm 以下的鋼筋時(shí)，即工作壓力小于 16MPa 時(shí)，方案二可以不經(jīng)過增壓缸，在中低壓環(huán)境下直接切斷，可以降低液壓元件間的磨損和工作油液的間隙泄漏，從而可以延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命。在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)綜合考慮，采用方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。2.1 鋼筋切斷力的計(jì)算在建筑中混凝土用鋼筋查《金屬手冊(cè)》第九版第一卷 P237 表 18 可知其光圓鋼筋：用作銷釘，圈簧，構(gòu)件接頭和支撐桿，其材料為 ASTM A615，螺紋鋼筋與混凝土共用提供抗拉強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度，其材料為 ASTM A706。表 2-1鋼筋尺碼 公稱尺寸（mm） 橫截面面積（ ）2m公稱重量（kg/m ）黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 8 頁3 9.52 71 0.5604 12.70 129 0.9945 15.80 200 1.5526 19.05 284 2.2357 22.22 387 3.0428 25.40 510 3.9739 28.65 645 5.05910 32.26 819 6.40311 35.81 1006 7.90614 43.00 1452 11.38418 57.33 2581 20.238數(shù)據(jù)來源：《金屬手冊(cè)》第九版第一卷工程上最常用的光圓鋼筋為 HPB335 級(jí)鋼筋，帶肋鋼筋為 HRB 級(jí)鋼筋，查《鋼筋的力學(xué)性能》得冷拉鋼筋的力學(xué)性能：表 2-2鋼筋級(jí)別直徑mms?MPbMP?%最小彎曲半徑冷拉應(yīng)力 N/ 2mHPB335 6~12 280 490 11 3 0d280HRB3356~2528~50335 570 1634 0280HRB4006~2528~50 400 570 144d5 0480HRB5006~2528~50 500 630 1267 0d460數(shù)據(jù)來源：《建筑用鋼材及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編》黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 9 頁熱軋帶肋力學(xué)性能：表 2-3數(shù)據(jù)來源：《鋼筋的力學(xué)性能》試驗(yàn)表明，一般情況下材料的許用切應(yīng)力與許用拉應(yīng)力之間關(guān)系為：剪切應(yīng)力對(duì) 塑性材料[ ]=0.6～0.8 [ ]??脆性材料[ ]=0.8～1.0 [ ] ?（2.1）[ ]為鋼材拉應(yīng)力對(duì)于鋼材、銷釘許用壓應(yīng)力[ ]=1.7～2[ ][5]? s?查金屬材料的力學(xué)性能,建筑中光圓盤鋼筋材料為普通碳素鋼 Q235，其未退火狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度[ ]為 310～380Mpa， 為 440～470Mpa， =240 MPa。本設(shè)計(jì)取[ ]b?s ?=340MP。 根據(jù)鋼筋公稱尺碼，參照一般的鋼筋切斷機(jī),選取切斷鋼筋的最大直徑 d=30mm。根據(jù)>P52 頁提供的計(jì)算公式： F= d2/4· (N) ?c?（2.2）式中 d—鋼筋的直徑(mm)；—材料的抗剪切極限強(qiáng)度(N/mm2)。c?將數(shù)據(jù)帶入公式：即 P= 302/4 340=240.21KN??根據(jù)本設(shè)計(jì)要求加工 =30mm，為方便工件的安裝，要求刀頭端部距工件上端部有max?56mm 的距離，切斷效率大約為 14 次每分鐘，行程為 L=36 mm，在下面的切斷系統(tǒng)計(jì)算過程中要按照此要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。2.2 彎曲扭矩的計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中與彎曲鋼筋相比，無論是彎曲力的大小還是彎曲半徑的選擇，鋼筋HRB355 S?b??335 490 16黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 10 頁彎曲要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鋼管彎曲條件高，現(xiàn)在工程施工中很多是直接用鋼筋彎曲機(jī)彎鋼管，因此本設(shè)計(jì)根據(jù)鋼筋的彎曲要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.1 工作盤轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)同類彎曲機(jī)械相比,彎曲機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為 3.7r/min,5 r/min,7.2 r/min,8 r/min,10 r/min,14 r/min,16 r/min。本次設(shè)計(jì)?。? r/min。1、作用在工作盤上的轉(zhuǎn)矩 M根據(jù)>P79M=[K1+K2d/(r+d)] w(N·cm) b?（2.3）式中： K1—與鋼筋截面有關(guān)的系數(shù)，圓截面鋼筋取 K1=1.7K2—與鋼筋材料有關(guān)的系數(shù)，一般取 K2=0.63～0.71d—鋼筋直徑 cmr—彎曲半徑 cmw—抗彎截面模數(shù) cm，取 w=0.1d3—鋼筋彎曲應(yīng)力.N/cm 2b?對(duì)抗拉和抗壓強(qiáng)度相等的材料（如碳鋼），只要絕對(duì)值最大的應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。對(duì)抗拉和抗壓不相等的材料（如鑄鐵）則拉和壓的最大應(yīng)力都不應(yīng)超過各自的許用應(yīng)力（摘自《材料力學(xué)》P174）。通過對(duì)材料力學(xué)的研究可知，表征塑性材料破壞的行為是屈服，表征脆性材料破壞的行為是斷裂。因此，塑性材料的屈服極限 和脆性材料的強(qiáng)度極限 分別被定義s?b?為兩類材料的極限應(yīng)力。由鋼筋材料為碳素鋼 Q235 則 Mpasu235?根據(jù)前面鋼筋的性能，最小彎曲半徑 d=3 。則 r=1.5 。0d0d代入數(shù)據(jù):則 M=[1.7+0.7×30/(30+1.5×30)]×235×0.1×303×0.001=1256.31N·m 2、驅(qū)動(dòng)功率黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 11 頁P(yáng)=M·n/(974000·η) （2.4）本傳動(dòng)為液壓傳動(dòng)，取效率為 0.75。則 P=1256.31N·m×8/(97400×00.75)=1.376KW2.2.2 危險(xiǎn)部位軸的直徑按強(qiáng)度條件 ??mTD3.540.143.256max1633 ???????選 d=60mm按剛度條件 ?? mGTD 6.490.510883.261ax32494 ??????2.3 套絲切削力計(jì)算zpkts?（2.5）k：為車螺紋時(shí)切削系數(shù)， MPb450?? （碳鋼 k=150kgf/ ）t：切削深度 mm 2m,t=2 =1.732mm 三角形螺紋，s 為走刀量 s=p/2=0.75mm，p 為螺距，查表螺紋06sin?直徑在 30mm 以下最大螺距為 2mm 。則 p=150 1.732 0.75=194.86kgf=1.95KN?切削功率： 6120PVN?（2.6）其中： p 為切削力 （kgf） v 切削速度 (m/min)查表螺紋直徑在 30mm 以下者切削速度 min/4.12maxv?黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 12 頁則 )(395.061248.9kwN???考慮傳動(dòng)損失 設(shè) 。8.?)(39506124.8.9k???2.4 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)明確以下問題，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。1、主機(jī)的用途、工藝過程、總體布局以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置和空間尺寸的要求。2、主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向定位精度以及對(duì)系統(tǒng)的效率、溫升等的要求。3、液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度、濕度、振動(dòng)沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況 [6]。鋼筋的切斷工步應(yīng)該是：無桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞桿快進(jìn);切刀碰到鋼筋后活塞桿帶動(dòng)切刀慢速工進(jìn)；切斷鋼筋后,行程開關(guān)控制電磁換向閥換向，有桿腔回油，活塞桿快速返回。由于該機(jī)屬于中小型建筑機(jī)械，系統(tǒng)壓力范圍為 16～25MPa 。初定液壓缸的工作壓力為 16MPa。由于切斷 30mm 的鋼筋時(shí)切斷力為 240.21KN，考慮到機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的各種阻力和壓力損失，因此預(yù)設(shè)切斷缸工作時(shí)的推力為 260KN。由公式：D=3.57×10-2 PF（2.7）其中 F—KN P—MPa代入數(shù)據(jù)得液壓缸缸筒內(nèi)徑m14.016257.3???由數(shù)據(jù)得知此缸用在該中型機(jī)械上顯得較為笨重，如果使系統(tǒng)的壓力升高，要換較大工作壓力的液壓泵，現(xiàn)在初步估算彎曲和套絲所需的工作壓力和流量都較小，因此如果液壓泵的工作壓力選的過大，則會(huì)造成能源浪費(fèi)和大馬拉小車的現(xiàn)象，因此系統(tǒng)的工作壓力暫定為 16 MPa?；芈窋M用增壓缸，對(duì)切斷缸的工作壓力進(jìn)行增大，現(xiàn)在初步確定將系統(tǒng)的壓力黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 13 頁增大 2 倍。切斷鋼筋時(shí)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)：表 2-4 工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)工況 行 程（mm） 速 度（m/s ） 時(shí) 間（s ）工作負(fù)載（KN）快進(jìn) 6 0.02 0.3工進(jìn) 30 0.01 3.0快退 36 0.04 0.9260即在刀頭接觸到工件之前，活塞桿帶動(dòng)刀頭快速運(yùn)動(dòng)，下降接觸工件，如果是在直徑小于 20mm 時(shí)，則不經(jīng)過切斷缸直接切斷。如果鋼筋直徑在 20mm 以上時(shí)則經(jīng)增壓缸增壓來完成切斷動(dòng)作。然后快速退回進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。2.5 確定液壓系統(tǒng)原理圖對(duì)這三個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)綜合考慮用三個(gè)液壓回路來進(jìn)行控制。鋼筋切斷所需切斷力較大，切斷缸的工作壓力應(yīng)該較大，因此利用增壓回路來控制；彎曲和套絲對(duì)速度要求較平穩(wěn)，初步考慮用調(diào)速閥來組成調(diào)速回路?，F(xiàn)在擬訂系統(tǒng)工作原理圖為：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 14 頁圖 2-3 液壓系統(tǒng)原理圖如圖所示：整個(gè)系統(tǒng)有增壓切斷支路，彎曲支路和套絲支路組成。系統(tǒng)由單個(gè)齒輪泵供油，切斷支路和彎曲支路有主油路上的溢流閥調(diào)壓，三支路均單獨(dú)工作，亦可部分的同時(shí)參與工作，三個(gè)支路分別有三個(gè)兩位兩通電磁換向閥來控制。2.5.1 切斷支路工作原理：將二位二通電磁換向閥 I 和 J 處于上位工作狀態(tài)，使三位四通電磁換向閥 D 處于下位的工作狀態(tài)，此時(shí)只有切斷支路處于工作狀態(tài)，彎曲支路和套絲支路處于關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)被切斷的鋼筋較細(xì)時(shí)，不經(jīng)過增壓缸就可切斷，此時(shí)其工作流程是：經(jīng)液壓泵流出的液壓油經(jīng)過三位四通電磁換向閥 D 進(jìn)入到切斷缸的無桿腔，此時(shí)由于行程閥 F 處于打開的狀態(tài)，切斷缸有桿腔的油液可直接流回油箱，因此此時(shí)是處于快進(jìn)的狀態(tài)，當(dāng)?shù)毒哳^部接觸到鋼筋時(shí)，位于活塞桿頭部的擋塊壓下行程閥 F 的開關(guān)時(shí)行程閥關(guān)閉，此時(shí)切斷缸有桿腔的油液只有經(jīng)過節(jié)流閥 L 才可以流回油箱，此時(shí)處于工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)切斷鋼筋后刀頭碰到行程開關(guān) A，在 A 的作用下電磁換向閥 D 處于上位，從液壓泵流出的油液經(jīng)單向閥 K 進(jìn)入到切斷缸的有桿腔，推動(dòng)活塞向上快速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞頭部的擋黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 15 頁塊與行程閥脫離接觸時(shí)行程閥又處于打開狀態(tài)，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到刀頭碰到行程開關(guān) B 后，在 B 的作用下三位四通電磁換向閥 D 處于下位工作狀態(tài)，再進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！當(dāng)被剪的鋼筋較粗時(shí)，切斷缸需要由增壓缸提供壓力。其工作過程為，由液壓泵流出的油液由于單向閥 N 的作用只能經(jīng)過三位四通電磁換向閥 D 進(jìn)入切斷缸的無桿腔，此時(shí)由于行程閥 F 處于打開的狀態(tài)使切斷缸有桿腔的油液可直接流回油箱，因此此時(shí)是處于快進(jìn)的狀態(tài)， 。當(dāng)?shù)毒哳^部接觸到鋼筋時(shí)，位于活塞桿頭部的擋塊壓下行程閥 F的開關(guān)時(shí)行程閥關(guān)閉，當(dāng)油液的壓力超過 16MP 時(shí)，在壓力繼電器 C 的作用下使三位四通電磁換向閥 D 處于中位，在壓力的作用下，液控單向閥 N 被打開，經(jīng)液壓泵流出的油液經(jīng)液控單向閥和換向閥 E（此時(shí) E 處于左位）進(jìn)入增壓缸，經(jīng)增壓缸流出的壓力油再經(jīng)過調(diào)速閥進(jìn)入到切斷缸的無桿腔，推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，由于此時(shí)切斷缸有桿腔的油液只有經(jīng)過節(jié)流閥 L 才可以流回油箱，因此此時(shí)處于工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)切斷鋼筋后刀頭碰到行程開關(guān) A，在 A 的作用下電磁換向閥 D 處于上位，同時(shí)使換向閥 P 處于下位，則在鋼筋被切斷的瞬間高壓油通過 P 卸荷，使油壓降到 16MP 以下，同時(shí)在壓力繼電器的控制下使換向閥 E 處于右位。此時(shí)液控單向閥 N 關(guān)閉，液壓油經(jīng)過單向閥 K 進(jìn)入切斷缸的有桿腔，推動(dòng)活塞向上快速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞頭部的擋塊與行程閥脫離接觸時(shí)行程閥又處于打開狀態(tài)，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到刀頭碰到行程開關(guān) B 后，在 B 的作用下三位四通電磁換向閥 D 處于下位工作狀態(tài)，并使 P 處于上位，進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！2.5.2 彎曲支路的工作原理：使換向閥 J 處于上位，D 處于中位，I 處于下位，此時(shí)只有彎曲支路處于工作狀態(tài)。經(jīng)液壓泵流出的油液經(jīng)減壓閥和二位四通電磁換向閥 M 再經(jīng)過單向調(diào)速閥進(jìn)入到液壓馬達(dá)的左腔，液壓馬達(dá)開始正轉(zhuǎn)，開始彎曲工作，由于鋼筋彎曲的套絲所需的壓力較小，所以在回路中設(shè)置減壓閥用來調(diào)節(jié)合適的壓力。調(diào)速閥的作用則是使工作油路流量穩(wěn)定，使液壓馬達(dá)能夠以穩(wěn)定的速度帶動(dòng)工作盤實(shí)現(xiàn)鋼筋的彎曲。鋼筋彎曲的度數(shù)是由行程開關(guān)來控制的，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的彎曲角度后由行程開關(guān)控制換向閥 M 使其右端的電磁鐵通電，換向閥處于下位工作的狀態(tài)，此時(shí)液壓油進(jìn)入到馬達(dá)的右腔，使馬達(dá)帶動(dòng)工作盤反轉(zhuǎn)，取出鋼筋，電磁換向閥的左端通電使其處于上位工作狀態(tài)。然后進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 16 頁2.5.3 套絲支路工作原理套絲支路工作原理與彎曲支路極其相似,在這里不在贅述。2.6 系統(tǒng)液壓缸的設(shè)計(jì)和液壓元件的選擇 2.6.1 液壓缸的設(shè)計(jì)若提供的系統(tǒng)壓力較小時(shí)，所計(jì)算的液壓缸內(nèi)徑及活塞桿尺寸較大，與實(shí)際中小機(jī)械小巧方便的性能不相符合；若系統(tǒng)提供的壓力較大時(shí)，不僅使液壓泵成本提高，還會(huì)對(duì)彎曲和套絲支路造成大馬拉小車的現(xiàn)象，且能源浪費(fèi)，因此應(yīng)選工作壓力較為適中的液壓泵，對(duì)切斷支路進(jìn)行增壓。擬定增壓后液壓缸工作腔的壓力為 32MPa。根據(jù)鋼筋的切斷運(yùn)動(dòng)要求，切斷缸擬用雙作用單活塞桿無緩沖式液壓缸。查切割工藝的速度合理范圍，取切斷（鋼筋從接觸到鋼筋至切斷）時(shí)的速度為 0.01m/s?？爝M(jìn)（無桿腔進(jìn)油至活塞桿接觸到鋼筋）時(shí)速度為 0.02m/s?？焱藭r(shí)的速度是 0.04m/s 以下進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算都是在此前提下進(jìn)行的。1、液壓缸內(nèi)徑的確定 mDPFD102.361057.057.322 ?????代 入 數(shù) 據(jù) 即(2.8)對(duì)內(nèi)徑進(jìn)行圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 取 D=110mm2、活塞桿直徑 d 的計(jì)算與校核 （1）活塞桿的直徑計(jì)算 由 d= (2.9)D?根據(jù)工作壓力選取工作壓力/MPa 5.0?5.0～7.0 7.0?d/D 0.5～0.7 0.62～0.7 0.7d=0.7D=0.7 110=77mm?對(duì)活塞桿尺寸進(jìn)行圓整取 d=80mm（2）活塞桿的直徑校核由黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 17 頁??mFd9.5410264?????可知 80mm 大于 54.9mm，所以活塞桿直徑可用(3) 活塞桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。詳見圖紙則液壓缸無桿腔的有效面積:23221 104985.1.04mDA?????有杠腔的有效面積 ???23221 1047.08.. md???液壓缸的實(shí)際計(jì)算工作壓力MPDFP.1.06422??32>27.4，顯然 32MPa 的工作壓力肯定可以達(dá)到工作要求。(2.10) 2V??快 進(jìn)退：切斷缸回油，活塞桿返回時(shí)的速度； ：活塞桿伸出(從伸出至接觸到鋼筋)時(shí)退V快 進(jìn)V的速度; 切斷作業(yè)時(shí)速度明顯變得緩慢，取 v=0.01m/s活塞桿快進(jìn)時(shí)的流量： smsmAvq /109.4.0/2. 3421 ???????快 進(jìn)快 進(jìn)切斷作業(yè)時(shí)，增壓缸啟用，現(xiàn)在擬用增壓缸小缸內(nèi)徑與切斷缸內(nèi)徑相等，那么大缸的內(nèi)徑為 160mm，那么小缸的面積為大缸的一半，切斷缸的流量等于小缸流量等于進(jìn)入增壓缸大缸的流量，即： ??min/6i/6041./0.2LsmVAq ????工 進(jìn)3、缸體壁厚的設(shè)計(jì)查工程機(jī)械用液壓缸外徑系列，取外徑 =160mm。1D21062.31???D=6.5L/20+D/2式中 L---液壓缸的最大行程 ；D—液壓缸的內(nèi)徑；黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 19 頁即 ??mH572104???活塞的寬度 B 根據(jù)液壓缸的工作壓力和密封方式確定，一般有 B=（0.6—1）DB=0.7*110=77mm導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度 A，在 D80mm 時(shí)，取 A=(0.6---1)d。故取 A=0.7*80=56mm為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，不宜過分的增大導(dǎo)向套長(zhǎng)度和活塞寬度，最好的辦法就是在導(dǎo)向套和活塞之間加裝一個(gè)隔離套 K，隔離套的長(zhǎng)度一般的來講應(yīng)該取為 C=H-(A+B)/2。7、缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體的長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的 20—30 倍。8、緩沖裝置的設(shè)計(jì)由于切斷時(shí)的速度較低所以此液壓缸不設(shè)緩沖裝置。9、排氣裝置的設(shè)計(jì)如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)存在空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作過程中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。此液壓缸的排氣裝置根據(jù)《液壓缸》第 70 頁表3—13 可選用 整體式排氣裝置。 2.6.2 液壓泵的選擇液壓泵的最大供油量按液壓缸的最大輸入流量(11.4L/min)進(jìn)行估算，查>, 取泄漏系數(shù) K=1.2 則：泵提供的主油路流量為： min/6.13in/4.12Lqp???根據(jù)工況分析：切斷缸的最高工作壓力出現(xiàn)在切斷作業(yè)階段,這時(shí)候系統(tǒng)主油路的壓力跟流量是選取泵的主要參數(shù).此時(shí)系統(tǒng)提供壓力為：切斷缸工作壓力的一半，為16MPa，進(jìn)油路元件較小，管路簡(jiǎn)單，因此取 從液壓泵到出口???MPap5.0?：p黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 20 頁到液壓缸或液壓馬達(dá)之間的總的管路損失。則： 。MPap5.16.0??1、初選液壓泵：為使所選液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比工作壓力大25%～ 30%。所選液壓泵的工作壓力 根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手??aPp65.20%1??冊(cè)》P73 表 5—1 初選齒輪泵型號(hào)為 CB-Y 型，額定壓力 20Mpa，最高壓力為 25Mpa。轉(zhuǎn)速：2500r/min；排量為 25L/min。因此泵的驅(qū)動(dòng)功率： (2.12)WQPp 418075.091.6??????：液壓泵的總效率，齒輪泵的效率為 0.75。?2、由所選的液壓泵來選取電機(jī)可選怎 Y132M-4 型電機(jī)，其功率是 7.5KW圖 2-4 切斷缸結(jié)構(gòu)圖2.6.3 增壓缸設(shè)計(jì)本人在設(shè)計(jì)過程中查閱了大量有關(guān)液壓方面的書籍和手冊(cè)，均對(duì)增壓器的介紹較少。本人只有參照對(duì)一般液壓缸的設(shè)計(jì)步驟來設(shè)計(jì)增壓缸。根據(jù)最初擬定的把系統(tǒng)的壓力的增大兩倍的方案，由平衡關(guān)系：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 21 頁× ＝ × (2.17)1PA2：增壓后的壓強(qiáng)，A 1：增壓缸小腔的活塞面積；：增壓缸大缸的油液壓力即系統(tǒng)的工作壓力； ：增壓缸大缸的活塞面積。2 2A。即增壓缸大腔活塞桿面積為小腔面積的 2 倍?，F(xiàn)在取小缸內(nèi)徑與切16321?P斷缸內(nèi)徑相等，即 ＝D＝110mm；根據(jù)增壓要求即 2????222 10404???????dd可得其內(nèi)徑為 155.54mm，圓整為 160 mm 。因此大缸直徑為160mm, ＝63mm。1增壓缸行程根據(jù)切斷缸運(yùn)動(dòng)要求，進(jìn)入切斷缸的油液由增壓缸提供，切斷缸切斷鋼筋的行程為 36mm，因此增壓缸的行程需為切斷缸切斷鋼筋行程的 2 倍，增壓缸的行程為 72mm?；钊c活塞桿設(shè)計(jì)參照同類增壓缸的設(shè)計(jì)，活塞與活塞桿設(shè)計(jì)為一體，材料選用 45 鋼。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面鍍硬鉻并拋光。密封槽開在活塞桿的兩端，即活塞桿的兩端充當(dāng)活塞，密封圈采用 O 型圈，由于增壓缸工作壓力較高，因此在密封圈的兩側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈。壁厚計(jì)算：小缸的工作壓力為 32MPa，工作壓力較大，因此按中等壁厚計(jì)算小缸壁厚。根據(jù)公式：??cDPy??????)3.2－（ 小 缸（2.18）帶入數(shù)據(jù)得 ＝0.0175m 取 ＝20mm?由于大缸一側(cè)進(jìn)油及回油時(shí)受沖擊力均較小，按薄壁缸進(jìn)行計(jì)算，求得＝ 0.014m ，取大缸壁厚為 20mm，用 4 個(gè) M10 螺釘與缸體連接。?增壓缸的結(jié)構(gòu)圖如下所示：黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 22 頁圖 2-5 增壓缸的零件結(jié)構(gòu)圖2.6.4 液壓缸出現(xiàn)問題的解決方法1、液壓缸工作時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的原因及排除方法（1）缸內(nèi)有空氣侵入，應(yīng)增設(shè)排氣裝置或使液壓缸以最大行程快速運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)迫排除空氣。（2）液壓缸的端蓋處密封圈壓得太緊或太松，應(yīng)調(diào)整密封圈使之有適當(dāng)?shù)乃删o度，保證活塞桿能用手來回平穩(wěn)地拉動(dòng)而無泄漏。（3）活塞與活塞桿同軸度不好，應(yīng)校正、調(diào)整。（4）液壓缸安裝后與導(dǎo)軌不平行，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重新安裝。（5）活塞桿彎曲，應(yīng)校直活塞桿。（6）活塞桿剛性差，加大活塞桿直徑。（7）液壓缸運(yùn)動(dòng)零件之間間隙過大，應(yīng)減小配合間隙。（8）液壓缸的安裝位置偏移，應(yīng)檢查液壓缸與導(dǎo)軌的平行度，并校正。（9）液壓缸的內(nèi)徑線性差（鼓形、錐形等），應(yīng)修復(fù)，重配活塞。（10）缸內(nèi)腐蝕、拉毛，應(yīng)去銹蝕和毛刺，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)鏜磨。（11）雙出桿活塞缸的活塞桿兩端螺帽摒得太緊，使其同心不良，應(yīng)略微松螺帽，使活塞處于自然狀態(tài) [8]。2、液壓缸的調(diào)整黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 23 頁（1）排氣裝置調(diào)整。先將缸內(nèi)工作壓力降到（0.5--1）MPa 左右，然后使活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打開排氣塞進(jìn)行排氣。打開的方法是：當(dāng)活塞到達(dá)行程末端，壓力升高的瞬間打開排氣塞，而在開始返回之前立即關(guān)閉。排氣塞排氣時(shí)，可聽到噓噓的氣聲，隨后噴出濁色的泡沫狀油液，空氣排盡時(shí)噴出的油呈澄清色?？梢杂萌庋叟袆e排氣是否徹底。（2）緩沖裝置調(diào)整。在裝有可調(diào)節(jié)緩沖裝置的情況下，而活塞又在運(yùn)動(dòng)中，應(yīng)先將節(jié)流閥放在流量較小的位置上，然后逐漸調(diào)節(jié)節(jié)流口大小，直到滿足要求為止。（3）液壓缸各部位的檢查。液壓缸除做上述調(diào)整工作外，還要檢查各個(gè)密封件的漏油情況，以及安裝聯(lián)結(jié)部件的螺栓有無松動(dòng)等現(xiàn)象，防止意外事故的發(fā)生。（4）定期檢查。根據(jù)液壓缸的使用情況，安排定期檢查的時(shí)間，并做好檢查記錄。3、液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生牽引力不足或速度下降現(xiàn)象的原因及排除方法（1）活塞配合間隙過大或密封裝置損壞，造成內(nèi)泄漏。應(yīng)減小配合間隙，更換密封件。（2）活塞配合間隙過小，密封過緊，增大運(yùn)動(dòng)阻力。應(yīng)增大配合間隙，調(diào)整密封件的松緊度。（3）活塞桿彎曲，引起劇烈磨擦。應(yīng)校直活塞桿。（4）液壓缸內(nèi)油液溫升太高、粘度下降，使泄漏增加；或是由于雜質(zhì)過多，卡死活塞和活塞桿。應(yīng)采取散熱降溫等措施，更換油液。（5）缸筒拉傷，造成內(nèi)泄漏。應(yīng)更換缸筒。（6）由于經(jīng)常用工作行程的某一段，造成液壓缸內(nèi)徑直線性不良（局部有腰鼓形），致使液壓缸的高、低壓油互通。應(yīng)鏜磨修復(fù)液壓缸內(nèi)徑，單獨(dú)配置活塞 [9]。2.6.5 彎曲支路和套絲支路執(zhí)行元件的選擇1、彎曲支路 根據(jù)彎曲鋼筋的工作要求，彎曲時(shí)所需扭矩 1509.29N·m，彎曲時(shí)轉(zhuǎn)速為 8r/min，若選取高速馬達(dá)則必須通過減速裝置進(jìn)行減速增扭后驅(qū)動(dòng)工作裝置，這樣會(huì)使整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。徑向球塞馬達(dá)為低轉(zhuǎn)速大扭矩馬達(dá)，因此可以直接與工作裝置連接，不需要減速裝置，大大減化了機(jī)械的減速系統(tǒng)。選擇型號(hào)為 1QJM-1.25。排量為黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 24 頁1.295L/r，額定壓力為 20MPa，額定轉(zhuǎn)矩為 3833N·m，轉(zhuǎn)速范圍 2～200r/min 。當(dāng)馬達(dá)排量為 1.25L/r 時(shí)，轉(zhuǎn)速為 8r/min，進(jìn)入馬達(dá)的流量為 q＝1.25×8＝10L/min，考慮油路的油液泄漏, ＝q×1.1＝11L/min，由于油路簡(jiǎn)單，設(shè)油路壓力損失為 0.5MPa，則pq＝14.8 ＋0.5＝15.3MPa。p2、套絲支路根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取套絲時(shí)軸的轉(zhuǎn)速為 50r/min，套絲時(shí)所需扭矩為 56.5 N·m，根據(jù)這兩個(gè)主參數(shù)，選擇馬達(dá)型號(hào)為 1QJM001-0.063 那么＝ 50r/min×0.064L/r×K＝3.2×1.1＝3.52L/min， ＝0.2＋5.78＝5.98Mpapq p該系統(tǒng)為單泵間隔的向三個(gè)支路供油，因此泵的壓力應(yīng)根據(jù)最高工作回路所需的工作壓力和流量來選擇，即應(yīng)根據(jù)切斷支路的工作壓力和所需最大流量來選擇液壓泵，上面已經(jīng)選過。2.6.6 液壓泵和液壓馬達(dá)使用注意事項(xiàng) 元件選擇安裝到系統(tǒng)以后應(yīng)該對(duì)照說明書，嚴(yán)格按使用要求使用。要想使液壓泵和液壓馬達(dá)獲得滿意的使用效果，除選擇高質(zhì)量的產(chǎn)品外，還應(yīng)根據(jù)機(jī)械各工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，并按照液壓泵和液壓馬達(dá)使用說明書的要求進(jìn)行安裝、使用和維護(hù)。這里僅對(duì)與液壓泵和液壓馬達(dá)直接有關(guān)的問題簡(jiǎn)述如下：1、 液壓泵和液壓馬達(dá)使用條件所允許的范圍（1）轉(zhuǎn)速和壓力不能超過規(guī)定值。（2）若液壓泵旋轉(zhuǎn)方向有規(guī)定，則不能反向旋轉(zhuǎn)，特別是葉片泵和齒輪泵反向旋轉(zhuǎn)會(huì)引起低壓密封甚至是本身損壞。（3）泵的自吸真空度應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)，否則會(huì)造成吸油不足而引起氣蝕、噪聲和振動(dòng)。（4）使用時(shí)必須保證馬達(dá)的主回油口有一定的背壓。（5）液壓系統(tǒng)中的油液應(yīng)該嚴(yán)格保持清潔，過濾精度不應(yīng)低于 100μm。2、安裝時(shí)液壓泵和液壓馬達(dá)要考慮的工作要求（1）液壓泵和液壓馬達(dá)與其他機(jī)械連接時(shí)要保證同心，或采用柔性連接。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 25 頁（2）應(yīng)盡可能使泵和馬達(dá)輸出軸不受或少受徑向負(fù)荷，不能承受徑向力的泵和馬達(dá)不得將帶輪、齒輪等傳動(dòng)件直接裝在輸出軸上。（3）泵和馬達(dá)的泄漏油管要暢通，一般不接背壓，馬達(dá)的泄油管應(yīng)單獨(dú)引回油箱，若與回油管相連時(shí)，需保證其壓力不超過一個(gè)大氣壓。（4）馬達(dá)在首次啟動(dòng)前應(yīng)向殼體內(nèi)灌清潔的工作液，以保證摩擦副的潤(rùn)滑。（5）具有相位微調(diào)機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，調(diào)整后不得任意撥動(dòng)。采用浮動(dòng)配流機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，其進(jìn)、回油口應(yīng)用軟管連接，以保證配流機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)性。（6）停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的泵和馬達(dá)，不應(yīng)滿載啟動(dòng)，待空轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，再正常使用。2.6.7 選擇控制元件（液壓閥的選擇）任何一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，都必須選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，維修方便，并保證系統(tǒng)能正常工作的重要條件。除按系統(tǒng)功能需要選擇各種類型的液壓控制閥以外，還需要考慮到額定壓力、通過流量、安裝形式、動(dòng)作方式、性能特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格等因素。液壓閥的選擇，首先應(yīng)盡可能的考慮標(biāo)準(zhǔn)系列的通用產(chǎn)品，在不得意的情況下，在自行設(shè)計(jì)專用的控制元件。專用的控制元件的設(shè)計(jì)也必須遵守一系列有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（如安裝連接尺寸，基本參數(shù)等）的規(guī)定，以有利于組織生產(chǎn)和品種的發(fā)展。（1）額定壓力的選擇液壓閥額定壓力的選擇，可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作壓力和相應(yīng)壓力級(jí)的液壓閥，并應(yīng)使系統(tǒng)工作壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品表明的額定壓力值。高壓系統(tǒng)的壓力閥，一般都能夠使用于該額定壓力以下的所有工作壓力范圍。當(dāng)然高壓液哎呀元件在額定壓力條件下指定的某些技術(shù)指標(biāo)，在不同的工作壓力情況下回有所不同，而有些指標(biāo)可以變的更好。在液壓閥壓力級(jí)逐步向高壓發(fā)展，并統(tǒng)一為一套通用高壓系列的趨勢(shì)下，對(duì)液壓閥額定壓力的選擇也將更方便了。系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力，如果稍高于液壓閥標(biāo)明的額定壓力值，一般來說，在短時(shí)期內(nèi)也是允許的，但如果長(zhǎng)期處在這種狀態(tài)下工作，將會(huì)影響產(chǎn)品的正常壽命，也將影響某些性能指標(biāo)。（2）通過流量的選擇黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 26 頁對(duì)液壓閥流量參數(shù)的選擇，可以依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)。如果產(chǎn)品能夠提供不同流量時(shí)的有關(guān)性能曲線，則對(duì)元件的選擇使用就更為合理了。一個(gè)液壓系統(tǒng)部分回路通過的流量不可能都是相同的，應(yīng)此，不能單純根據(jù)液壓泵的額定輸出流量來選擇閥的流量參數(shù)，而應(yīng)該考慮到液壓系統(tǒng)在所有設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下各個(gè)部分閥可能通過的最大流量。如果換向閥的選擇則要考慮到如果系統(tǒng)中采用差動(dòng)油缸，在油缸換向動(dòng)作時(shí)，無桿腔排出的流量比有桿腔排出的流量要大許多，甚至可能比液壓泵輸出的流量還要大；再如選擇節(jié)流閥、調(diào)速閥時(shí)，不僅要考慮可能通過該閥的最大流量，還應(yīng)該考慮到該閥的最小穩(wěn)定流量指標(biāo)；又如某些回路通過的流量比較大，如果選擇與該流量相當(dāng)?shù)膿Q向閥，在換向動(dòng)作時(shí)則可能會(huì)產(chǎn)生較大的壓力沖擊，為了改善工作性能，可選擇大一檔規(guī)格的換向閥，某些系統(tǒng)，大部分工作狀態(tài)通過的流量不太大，偶爾會(huì)有大流量通過，考慮到系統(tǒng)布置的緊湊，以及閥本身的工作性能的允許，或者壓力損失的瞬時(shí)增加，在許可的情況下，不按偶爾的大流量工況選取，仍然按大部分的工作狀況的流量規(guī)格選取，允許閥在短時(shí)間內(nèi)超流量狀態(tài)下使用也是可以的 [10]。（3）安裝方式的選擇液壓閥的安裝方式，是指與系統(tǒng)管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接形式。一般有三種：螺紋連接型，板式連接型和法蘭盤連接型。安裝方式的選擇，要根據(jù)所選擇的液壓閥的規(guī)格的大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)而定，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液壓閥公稱通徑在 20mm 以下規(guī)格的，有螺紋連接和板式連接兩種結(jié)構(gòu)，公稱通徑 32mm 的，三種連接方式的結(jié)構(gòu)都有。工程通徑在 50mm 以上規(guī)格的液壓閥三種連接結(jié)構(gòu)方式都有。另外還有按動(dòng)作方式，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性方面的選擇，在這里不再累述。綜合以上各種方式的選擇，所選用的各種液壓閥的型號(hào)和類型見圖紙明細(xì)表。2.7 其他輔助元件及液壓油液2.7.1 油管內(nèi)徑計(jì)算根據(jù)公式 VQd?4?黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 27 頁（2.19）其中 Q：通過管的流量；V：管內(nèi)液流速度：對(duì)于吸油管 V 1～2m/s （一般取?1m/s 以下）；對(duì)于壓油管，V 3～6 m/s；對(duì)于回油管；V 1.5～2.5 m/s 。?油管的選取原則：對(duì)于不同長(zhǎng)度的剛性連接，一般使用硬管，因?yàn)橛补艹杀镜?，阻力小，安全，在硬管和軟管之間應(yīng)優(yōu)先考慮硬管。選取硬管的材料為15號(hào)冷拔無縫鋼管。本設(shè)計(jì)選擇外徑定尺寸的鋼管，即管的規(guī)格由外徑與壁厚的尺寸確定。以對(duì)切斷支路的計(jì)算為準(zhǔn)：吸油管，液流速度取為 0.8m/s，則d＝ =0.0191m 查表 37·9－1（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)），選取 28×2.5（外徑8.01432??28mm，壁厚 2.5mm）的 15 號(hào)冷拔無縫鋼管；對(duì)管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核：??mpdmd 67.10.102365.26??????（2.20）所選管子壁厚安全；以下校核同上，不再進(jìn)行校核。排油管 ＝9mm 查表取 14×1.6， 材料為 15 號(hào)冷拔無縫41.30284???VQd?鋼管；校核略?；赜凸埽阂?guī)格 22×2，材料同上。其他支路規(guī)格按切斷支路選取。2.7.2 油箱選擇取 ξ＝8，則 V＝ξ×20.33 ＝8×20.33＝162.64＝165L本設(shè)計(jì)中油箱外形為長(zhǎng)六面體，油箱的頂蓋上安裝電機(jī)和各種液壓閥件，實(shí)際使用時(shí)最高油面只允許達(dá)到油箱高度的 80％，油箱箱體為鋼板焊接而成，頂蓋可拆卸，通過螺釘連接固定在箱體上。為了方便散熱、搬移和放油，油箱的底腳高度設(shè)計(jì)為70mm。油箱四周設(shè)計(jì)裝有吊耳，以便起吊裝運(yùn)。為了將吸回油隔開迫使油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀，本油箱設(shè)置隔板，高度為最大液面高的 2/3。在油箱的最低處設(shè)置放油口，油口用螺塞或放油閥堵住，換油時(shí)可將其打開放走油污。油箱的正常工作溫度為 15～66℃之間，另外新油箱經(jīng)過酸洗和表面清洗后，四壁可涂一層與工作液相容的黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 28 頁耐油清漆。2.7.3 液壓油液的選擇液壓閥的工作油液，除了有特殊要求的以外，都與液壓系統(tǒng)本身對(duì)工作油液的要求相同。而在液壓系統(tǒng)中，液壓泵是主要?jiǎng)恿υ?，因此一般都可以液壓泵?duì)工作油液的要求來選擇液壓油。建設(shè)機(jī)械液壓系統(tǒng)常用液壓油為抗磨液壓油、低溫液壓油、高粘度指數(shù)液壓油和全消耗系統(tǒng)液壓油。為了很好的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，建設(shè)機(jī)械液壓系統(tǒng)使用的液壓油應(yīng)具備如下性能：（1）合適的粘度，較好的粘溫特性；（2）潤(rùn)滑性能好；（3）質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少；（4）對(duì)金屬和密封件有良好的相容性；（5）對(duì)熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性；（6）抗泡沫性和抗乳化性好，腐蝕性小，防銹性好；（7）體積膨脹系數(shù)低，比熱容高；（8) 流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高；（9）對(duì)人體無害，成本低。根據(jù)上述要求以及所選用液壓泵的類型，選用牌號(hào)為 L－HH32 的油液，其運(yùn)動(dòng)粘度為 32mm2/s。 液壓系統(tǒng)性能計(jì)算：由于該液壓系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，另外采用齒輪泵，發(fā)熱少，油箱容量又較大，因此不必進(jìn)行壓力損失及溫升的驗(yàn)算。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 29 頁3 液壓站設(shè)計(jì)及系統(tǒng)維護(hù)3.1 總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)集中布置液壓裝置，即將系統(tǒng)的執(zhí)行元件（本設(shè)計(jì)的執(zhí)行元件為切斷缸、彎曲馬達(dá)和套絲馬達(dá)）安放在主機(jī)上，考慮到增壓缸與切斷缸連接的管路不能太長(zhǎng)，因?yàn)閺脑鰤焊纵斖袛喔椎挠偷膲毫^高，否則壓力損失會(huì)較大，因此將增壓缸與切斷缸一并裝到主機(jī)上。將液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制元件、輔助元件等獨(dú)立裝在主機(jī)之外，即集中設(shè)置所謂液壓站。液壓控制元件全部采用板式安裝，即水平均勻分散的布置在油箱的頂蓋上。液壓動(dòng)力源裝置采用臥式液壓動(dòng)力源，即將電機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上。3.2 油管的布置要求吸油管不應(yīng)漏氣，各接頭要緊牢和密封好；吸油管道上應(yīng)設(shè)置過濾器；回油管應(yīng)插入油箱的油面以下，防止飛濺泡沫和混入空氣。設(shè)計(jì)時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)：（1）為了減少因減少摩擦導(dǎo)致的沿程壓力損失，管子應(yīng)盡可能的短。（2）為了適應(yīng)熱脹冷縮，固定點(diǎn)之間的直管段應(yīng)盡可能有一個(gè)松彎。應(yīng)該避免緊死的直管。（3）應(yīng)盡可能減少彎管數(shù)量，并采用盡可能大的彎管半徑。但在管端不宜有過大的彎管半徑，否則難以與管接頭找正。管子應(yīng)該盡量有一段直管接近管接頭，而把近處的彎管調(diào)整到遠(yuǎn)處。（4）所有管路，尤其是高壓管路均應(yīng)適當(dāng)支撐。特別在高壓系統(tǒng)中彎管前后及與軟管聯(lián)接之前必須支撐，流量的任何突然擾動(dòng)都將在彎管處產(chǎn)生使管路伸直的傾向，如果管路未加支撐則可能導(dǎo)致‘甩動(dòng)’。管夾不應(yīng)把管子卡死，而應(yīng)為熱脹冷縮留出足夠的竄動(dòng)空間。（5）彎管半徑通常只針對(duì)管子中心線跟外徑來規(guī)定。最小彎管半徑約為外徑的2.5倍。有兩個(gè)原因：一是彎得越厲害（彎管半徑與外徑之比較?。?，則內(nèi)側(cè)越容易起皺，而外側(cè)應(yīng)力越大；二是彎管半徑（與半徑之比）越小則彎頭引起的流動(dòng)損失越大。（6）全部管路應(yīng)分兩次安裝。第一次為試裝配，將管接頭及法蘭點(diǎn)焊在適當(dāng)?shù)奈稽S 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 30 頁置上，當(dāng)整個(gè)管路確定后，拆下來進(jìn)行酸洗或清洗后，再進(jìn)行第二次安裝 [11]。本設(shè)計(jì)所選的液壓閥件的油口直徑及油口位置均沒有給出，因此以所選的管徑確定閥件的油口直徑，實(shí)際安裝時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況確定具體的安裝方案。各液壓閥件采用板式安裝，安裝時(shí)，固定螺釘?shù)臄Q緊力要均勻，使元件的安裝平面與元件底板平面能很好地接觸。3.3 液壓泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的連接與安裝方式液壓泵軸一般不允許承受徑向載荷，因此常用電動(dòng)機(jī)直接通過彈性聯(lián)軸器來傳動(dòng)安裝時(shí)，要求電機(jī)和液壓泵軸有較高的同心度和垂直度。其偏差應(yīng)在0