煙機液壓系統(tǒng)總體及壓緊部分設計

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液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工。業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發(fā)電廠渦輪機調速裝置、核發(fā)電廠等國；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 應該特別提及的是 ,近年來 ,世界科學技術不斷迅速發(fā)展 ,各部門對液壓傳動提出了更高的要求。液壓傳動與電子技術配合在一起 ,廣泛應用于智能機器人、海洋開發(fā)、宇宙航行、地震予測及各種電液伺服系統(tǒng) , 使液壓傳動的應用提高到一個嶄新的高度。目前，液壓傳動發(fā)展的動向 , 概括有以下幾點 : （1）節(jié)約能源 , 發(fā)展低能耗元件 , 提高元件效率 ； （2） 發(fā)展新型液壓介質和相應元件 , 如發(fā)展高水基液壓介質和元件 , 新型石油基液壓介質； （3）注意環(huán)境保護 , 降低液壓元件噪聲； （4）重視液壓油的污染控制； （5）進一步發(fā)展電氣－液壓控制，提高控制性能和操作性能； （6）重視發(fā)展密封技術，防止漏油； （7）其它方面，如元件微型化、復合化和系統(tǒng)集成化的趨勢仍在繼續(xù)發(fā)展，對液壓系統(tǒng)元件的可靠性設計、邏輯設計，與電子技術高度結合，對故障的早期診斷、預測以及防止失效的早期警報等都越來越受到重視。 2 液壓系統(tǒng)的要求 2.1 主要技術要求 2.1.1 總則 液壓系統(tǒng)的設計應符合液壓原理圖，油缸設計圖、平面布置圖。 2.1.2 零部件制造技術要求 (1) 液壓泵電機組 ① 液壓泵的額定排量應符合設計要求。 ② 油泵電機組工作時的噪聲應不大于90db。 (2) 控制閥組 ① 閥的響應時間應少于29ms。在工作壓力29.1MPa的情況下閥的內泄漏不大于0.004L/min。 ② 溢流閥應足以排出液壓泵的流量而無震動，其整定壓力最大不超過上述最大系統(tǒng)壓力的120%。 ③ 其余各控制閥的選用應滿足液壓系統(tǒng)工作要求，其額定壓力和流量應大于實際通過該閥的最高壓力和最大流量。 ④ 壓力控制閥、換向閥、流量控制閥、壓力繼電器、高壓球閥、壓力變送器等關鍵元件應選用國際知名品牌。 ⑤ 電磁閥控制電壓均為直流24V。 3液壓系統(tǒng)的方案的設計 3.1 確定工作壓力 壓力的選擇要根據載荷大小和設備和類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間和經濟條件及元件供應情況等的限制。在載荷一定的情況,工作壓力低,勢必要加大執(zhí)行元件的結構尺寸,對某些設備來說,尺寸要受到限制,從材料消耗角度看也不經濟;反之壓力選得太高,對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設備成本。 3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 3．2．1液壓系統(tǒng)三種運動方式 該煙機液壓系統(tǒng)主要為煙機的三種運動提供服務，即往復擺動推出運動壓緊運動。往復擺動運動是把生產的煙分開出來，擺送到推出運動裝置上，然后返回，如此往復。推出運動把擺動運動送來的煙送到包裝壓緊裝置中去，然后返回，如此往復。壓緊運動是把包裝好的盒子壓緊，然后退出，如此往復。 ⑴ 往復擺動 參見液壓原理圖3.1 在整個系統(tǒng)中,把溢流閥安裝在三個運動回路的最前端用來控制整個回路的壓力,使各回路壓力保持正常,當壓力表6.1顯示壓力不在正常工作范圍內時,溢流閥開啟調節(jié)壓力.油液經過電磁換向閥、單向閥,通過節(jié)流閥的控制影響擺動的幅度,完成運動后,油液由各閥返回油箱.　 ⑵ 推出運動（往復） 參見液壓原理圖3.2 該運動過程因為運動行程由液壓缸的行程來決定,對壓力要求不是很嚴格,整個運動回路中無須節(jié)流閥來調壓。 ⑶ 壓緊運動（往復） 參見原理圖3.3 煙機工作的最后環(huán)節(jié)是壓緊封裝，對壓緊回路中壓力要求較嚴格，它通過壓力表6。2壓力開關節(jié)流閥控制力在所要求的工作范圍內。 該液壓系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)壓力保護、油箱部分電氣控制等幾個部分。其完整液壓系統(tǒng)圖3.4 圖3.4 液壓系統(tǒng)原理圖 4 煙機油缸的設計計算 4.1 工況分析 本次設計是煙機分煙包裝的液壓系統(tǒng)，只做壓緊缸設計，推出缸及擺動缸部分由其他同學完成。額定壓緊力為，工作行程，內容包括液壓油缸、液壓控制系統(tǒng)等。 根據操作煙機工作特點，對該設計制造原則是：“安全可靠，經久耐用、技術先進、操作簡單”，在設計和制造方面，全面執(zhí)行技術條款的全部內容。使煙機的工作方便簡潔。 4.2 液壓缸主要幾何尺寸的計算 液壓缸的主要幾何尺寸，包括液壓缸的內徑，活塞桿的直徑，液壓缸行程等。該設計為壓緊工作回路中的油箱設計，煙機工作中該回路油箱承受的載荷若能滿足要求則其他回路中同型號的油箱也會滿足工作要求。 4.2.1 液壓缸內徑的確定 4.2.1.1 初選液壓缸的工作壓力 煙機的負載較小，初選液壓缸的工作壓力為。 4.2.1.2 計算液壓缸的尺寸 （4.1） （4.2） 表4.1 和的關系 工作壓力 速度比 1.33 1.46；2 2 表4.2 和的關系 1.15 1.25 1.33 1.46 2 根據系統(tǒng)工作壓力，選取速度比 再根據速度比選取和的關系： （4.3） 查機械設計手冊，按標準?。?， 最大行程查機械設計手冊，選取最大行程 液壓缸的有桿腔工作壓力： （4.4） 4.2.2 活塞桿穩(wěn)定性驗算 因為活塞桿長為，而活塞直徑為， ，需要對活塞桿進行穩(wěn)定性驗算。 活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界負荷,可按下式計算 （4.5） 在彎曲失穩(wěn)臨界負荷時,活塞桿將縱向彎曲。因此活塞桿最大工件負荷按下式驗證。 （4.6） 式中 —活塞桿材料的彈性模數(shù)，鋼材： —活塞桿橫截面慣性矩，圓截面： —安裝及導向系數(shù) —安全系數(shù)，一般取 —安裝距 經計算活塞桿穩(wěn)定性驗算合格。 4.2.3 液壓缸的有效面積 根據上面的結果，則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積 （4.7） 有桿腔面積 （4.8） 4.2.4 液壓缸的行程 液壓缸的行程為。 4.2.5 液壓缸缸筒的長度 液壓缸缸筒的長度由液壓缸的行程決定，液壓缸缸筒長度。 4.3 液壓缸結構參數(shù)的計算 液壓缸的結構參數(shù)，主要包括缸筒壁厚，油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。 油缸與管路之間采用軟管連接。 4.3.1 缸筒壁厚δ的計算和校核 4.3.1.1 壁厚的計算 查機械設計手冊，由上求得缸體內徑標準值，得外徑。 可知 4.3.1.2 液壓缸的缸筒壁厚的校核 缸的額定壓力,取。 液壓缸缸壁的材料選45號鋼，查金屬工藝學表6-5（GB699-88），得其材料抗拉強度。 取安全系數(shù)為， （4.9） （4.10） =3.56mm<10mm 壁厚合適。 4.3.2 液壓缸油口直徑的計算 （4.11） 式中 —液壓缸油口直徑 —液壓缸內徑 —液壓缸最大輸出速度 —油口液流速度 =0.010m =10mm 4.3.3 缸底厚度h的計算 該液壓缸為平形缸底且有油孔，其材料是45號鋼。 （4.12） 式中 —缸底厚度 —缸底油孔直徑 —試驗壓力 —液壓缸內徑 —缸底材料的許用應力，取安全系數(shù)n=5，則。 由于缸的額定壓力，所以取。 （4.13） 4.3.4 缸頭與法蘭的聯(lián)結 4.3.4.1 聯(lián)結方式：螺紋聯(lián)結 4.3.5 缸頭厚度的計算 本液壓缸選用螺釘聯(lián)結法蘭，其計算方法如下： （4.18） 式中 —法蘭厚度 —法蘭受力總和 —密封環(huán)內徑 —密封環(huán)外徑 —螺釘孔分布圓直徑 —密封環(huán)平均半徑 —法蘭材料的許用應力 均壓槽一般寬為0.4mm，深為0.8mm，O型密封圈的壓縮率為 W=（，缸頭和法蘭的聯(lián)結是固定的，其密封也是固定的，取W=20%，即=0.2 得，為密封圈直徑。 ，，， （4.19） （4.20） （4.21） 4.3.6 缸頭直徑和缸蓋直徑 取兩者相同，即 ==++ （4.22） 4.3.7 缸蓋的聯(lián)結 聯(lián)接方式：螺紋聯(lián)接 4.3.8 法蘭直徑和厚度的確定 法蘭直徑取與缸頭直徑相同，即 法蘭厚度取 4.3.9 液壓缸主要尺寸的確定 4.3.9.1 最小導向長度 （4.27） 4.3.9.2 活塞的寬度 4.3.9.3 導向套長 ， 取 4.3.9.4 隔套長度 （4.28） 4.3.9.5 求液壓缸的最大流量 壓緊油液流量的計算： （4.29） 無桿腔回油流量： （4.30） 有桿腔進油流量： 5 液壓元件的選擇和專用件的設計 5.1液壓控制閥的選擇 選擇液壓閥主要根據閥的工作壓力和通過閥的流量。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，從而控制整個液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構的動作順序，工作部件的運動速度、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)的設計合理，性能優(yōu)良，安裝簡便，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，通過流量，安裝形式，動作方式，性能特點因素。 5.1.1 根據液壓閥額定壓力來選擇 選擇的液壓閥應使系統(tǒng)壓力適當?shù)陀诋a品標明的額定值。對液壓閥流量的選擇，可以按照產品標明的公稱流量為依據，根據產品有關流量曲線來確定。 5.1.2 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液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡繁及布置特點來確定。 5.1.3 液壓閥的控制方式的選擇 液壓閥的控制方式一般有四種，有手動控制，機械控制，液壓控制，電氣控制。根據系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進行選擇。 5.1.4 液壓閥的結構形式的選擇 液壓閥的結構方式分為：管式結構，板式結構。一般按照系統(tǒng)的工作需要來確定液壓閥的結構形式 根據以上的要求來選擇液壓控制閥，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)格型號和名稱見表2 表2 液壓控制閥 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 1 GRD350M200M-170 溢流閥 成品 1 2 KH3-08SP-L-1112-12X-KPMBI 球閥 成品 1 3 DHO-0713/-SP-666-24DC 電磁換向閥 成品 3 4 HR-012 疊加式雙液控單向閥 成品 3 5 HQ-012/G 單向節(jié)流閥 成品 2 6 KHP-06-1212-04X 截止閥 成品 1 7 HMP-013/350 疊加式溢流閥 成品 1 8 DZ5E-01X-250V 單向順序閥 成品 2 9 DB4E-01X-350V 溢流閥 成品 1 5.2其他元件的選擇 5.2.1 壓力表 由液壓系統(tǒng)的壓力來選擇壓力表，查《機械設計手冊》得： HM63-25MPa-B-G1/4-FF 壓力表 5.2.2軟管 根據系統(tǒng)的壓力來選擇高壓軟管和快換接頭，查《機械設計手冊》得： 1SN12-DKO-S-1000 測壓軟管 PAV1.0606.001+PAV1.0606.003 PAV1.1313.002+PAV1.1313.003 快換接頭 5.2.3 液位液溫計，空氣濾清器和回油濾油器濾芯的選擇 依據液壓系統(tǒng)的壓力和流量，系統(tǒng)的發(fā)熱量來選擇，由《機械設計手冊》得： 回油濾油器濾芯 FAX-250*10 液位液溫計 YWZ-200TA 液位液溫計 WSSX-411，-40～80°C 空氣濾清器 QUQ2-20*1.0 5.3 確定油箱的有效容積 初步確定油箱的有效容積,跟據經驗公式來確定油箱的容量, V= (5.7) 式中--液壓泵每分鐘排出的壓力油的容積 --經驗系數(shù) 已知所選泵的總流量為1.706L/min,查表3 表3 系統(tǒng)類型 行走機械 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=2 故V==2×0.001706=0.003412 設計油箱圖如圖5.1 5.4管道尺寸的確定 5.4.1 非橡膠管道的選擇 （1） 管道內徑的計算 本系統(tǒng)管路很復雜，取其中主要的幾條來計算，按照公式： d≥1130 (5.8) --液體流量 --流速，對于吸油管v=1~2m/s,一般取1m/s以下，對于壓油管v≤3~ 6m/s,對于回油管v≤1.5~2.5m/s。 再按照公式d= (5.9) 算出管道內徑： --液體流量 --流速 查《機械設計手冊》得：Φ12 5.4.2 膠管的選擇 根據工作壓力和按公式得管子的內徑選擇膠管的尺寸規(guī)格。高壓膠管的工作壓力對不正常使用的情況下可提高20%；對于使用頻繁，經常扭變的要降低40%。膠管在使用及設計中應主要下列事項： （1）膠管的彎曲半徑不宜過小，一般不應小于320，膠管與管接頭聯(lián)接處應留有一段直的部分，此段長不應小于管外徑的兩倍。 （2）膠管的長度應考慮到膠管在通入壓力油后，長度方向將發(fā)生收縮變形，一般收縮是取3%~4%，膠管安裝時避免處于拉緊狀態(tài)。 （3）膠管安裝是應保證不發(fā)生扭轉變形，為便于安裝，可沿管長涂以色紋，以便檢查。 （4） 膠管的接頭軸線，應盡量放置在運動的平面內，避免兩端互相運動時膠管受 （5）膠管應避免與機械上的尖角部分想接觸和摩擦，以免管子損壞。 5.5 電動機功率的確定 5.5.1 電動機選用的一般原則 ⒈　在選擇電動機的類型時要根據工作機的要求來選取。負荷平穩(wěn)且無特殊要求的長期工作制機械，應首先采用鼠籠型異步電動機。 ⒉　電動機的結構有開啟式、防護式、封閉式和防爆式，應根據防護要求及環(huán)境條件進行選擇。 ⒊　選用電動機的類型，除滿足工作機械的要求外，還需滿足電網的要求。如啟動時能維持電網電壓水準，保持功率因數(shù)在合理的范圍內等。 ⒋　電動機功能應有適當?shù)膫溆萌萘俊Ｍǔυ谧冚d荷作用下，長期穩(wěn)定連續(xù)運行的機械，所選用的電動機額定功率應稍大于工作機的功率。 5. 煙機在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。 從工況圖來看出，活塞桿在上升時系統(tǒng)的壓力和流量均較大。泵通過一個溢流閥、一個電磁換向閥、一個節(jié)流閥和一個液控單向閥供油給油缸。 N=P×Qmax/60×η 其中：η為電機效率取0.88. P為液壓系統(tǒng)油泵出口壓力 那么:N=56.52×24.3÷60÷0. 88=26Kw 查產品樣品，選用電機，型號為Y270M-4，轉速n=1480rpm,電機功率為27kw。 6液壓系統(tǒng)性能驗算 6.1 驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓缸執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算快速運動回路，故主要驗算由泵到液壓缸這段管路的損失 6.1.1 沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是液壓缸快速運動時進油管路的損失。此管路長為5m，管內徑0.012運動時通過的流量為2.7L/s，正常運轉后的粘度為= 27 ，油的密度為=918Kg/ 油在管路的實際流速 ===2.93m/s (6.1) Re===3702＞2300 (6.2) 油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： = (6.3) 根據公式=求得沿程壓力損失為: ==0.023MPa 6.1.2 局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過控制閥的局部壓力損失。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要考慮通過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油口,要經過單向閥、電磁換向閥、單向調速閥、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。 通過各閥的局部壓力損失之和： =0.65 MPa 通過各閥的損失之和為: =0.76Mpa =0.023+0.76=0.783MP 6.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升的計算 6.2.1 計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉化為熱量，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 (6.4) 式中--工作循環(huán)周期（s）； z—投入工作液壓泵的臺數(shù)； --液壓泵的輸入功率（W）； --各臺液壓泵的總效率； --第I臺泵工作時間（s）； （2）壓執(zhí)行元件的功率損失 (6.5) 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個執(zhí)行元件工作時間（s）； （3）溢流閥的功率損失 (6.6) 式中 --溢流閥的調整壓力（MPa）； --經過溢流閥回油箱的流量（）。 （4）油液流經閥或管道的功率損失 (6.7) 式中 --通過閥或管路的壓力損失（MPa）； --通過閥或管路的流量（）。 由以上各種損失構成了整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 (6.8) 該公式適用于回路比較簡單的液壓系統(tǒng)，對于復雜系統(tǒng)，由于功率損失的環(huán)節(jié)太多，一一計算較麻煩，通常用下式計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 =- (6.9) 式中是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，是輸出的有效功率。 對于本系統(tǒng)來說, 就是正個工作循環(huán)中的雙泵的平均輸入功率 ==13.3KW (6.10) 式中是液壓系統(tǒng)的總輸入功率，是輸出的有效功率。 ==3KW (6.11) 式中 --工作周期（s）； z、n、m—分別為液壓泵、液壓缸、液壓馬達的數(shù)量； 、、--第i臺泵的實際輸出壓力、流量、效率； --第i臺泵工作時間（s）； 、--液壓缸外載荷及驅動此載荷的行程（N·m）。 總的發(fā)熱功率按照公式(6.9) =-=13.3-3=10.3KW 6.2.2 計算液壓系統(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，而且要考慮管道的散熱功率時，也應考慮管路表面散熱。 (6.12) =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5 表5 （W/℃） 冷卻條件 通風條件很差 8～9 通風條件良好 15～17 用風扇冷卻 23 循環(huán)水強制冷卻 110～170 管道的散熱系數(shù)見表6 表6（W/℃） 風速 / 管道外徑/m 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 則計算出的，油溫會不斷升高，這時，最大溫差,根據公式(6.12) 環(huán)境溫度為，則油溫。當油箱的散熱面積不能再加大，或加大一些無濟于事時，需要安裝冷卻器。 6.2.3 根據散熱要求計算油箱容量 在初步確定油箱容積的情況下，驗算其散熱面積是否滿足要求。當系統(tǒng)的發(fā)熱量求出以后，可依據散熱的要求拉確定油箱的容量。 油箱的散熱面積,根據公式(6.12) 油箱的主要設計參數(shù)如下圖，一般油面的高度為油箱高h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,油箱的散熱遠遠滿足不了系統(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大，遠超出用油量的需要，且又受空間尺寸的限制，則應當縮小油箱尺寸，則需要另設冷卻器。 6.2.4 冷卻器所需冷卻面積的計算 冷卻面積 A= (6.13) 式中 K—冷卻器的散熱系數(shù)，用管式冷卻器時，去K=116W/（W/℃） --平均溫升 = (6.14) 、--液壓油入口和出口溫度 、--冷卻水或風的入口和出口溫度 取油進入冷卻器的溫度=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 考慮到冷卻器長期使用時，設備腐蝕油垢。水垢對散熱的影響，冷卻面積應比計算面積大30﹪，實際選用冷卻器散熱面積為： A=1.3×2.2=2.9㎡ 查《機械設計手冊》并圓整得 A=3㎡ 7 設計液壓裝置 7.1 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)選用分散式結構，該結構是將液壓系統(tǒng)中液壓泵、控制調節(jié)裝置分別安裝在設備上適當?shù)牡胤健C床、工程機械等可移動設備一般采用該種結構。 7.2 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，板上鉆有與閥口對應的孔，通過管接頭聯(lián)接油管而將各閥按系統(tǒng)圖接通。這種配置可根據需要靈活改變回路形式。液壓實驗臺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，另一方面起內部油路作用。這種配置結構緊湊、安裝方便。本液壓站即采用該種配置方式。 7.3 集成塊的設計 7.3.1 塊體結構 集成快的材料一般為鑄鐵或鍛鋼，低壓固定設備可用鑄鐵，高壓強振場合要用鍛鋼，高壓強振場合要用鍛鋼。塊體結構為長方體或正方體。 對于較簡單的液壓系統(tǒng),其閥件較少,可安裝在同一個集成快。如果液壓系統(tǒng)復雜,控制閥較多,就要采取多個集成快疊積的形式。 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個用以疊積緊固的螺栓孔. P孔,液壓泵輸出的壓力油經調壓后進入公用壓力油孔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)一通過公用泄漏油孔流回油箱。 集成塊的其余四個表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個面用以安裝液壓閥。塊體內部按系統(tǒng)圖的要求，鉆有溝通各閥的孔道。 7.3.2 集成塊結構尺寸的確定 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，縮短孔道長度，閥的安裝位置要仔細考慮，使相通油孔精良在同一水平面或是同一豎直面上。對于復雜的液壓系統(tǒng)，需要多個集成塊疊積時，一定要保證三個公用油孔的坐標相同，使之疊積起來后形成三個主通道。 各通油孔的內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。一般來說，與閥直接相通的孔徑應等于所裝閥的油孔通徑。 油孔之間的壁厚不能太小，一方面防止使用過程中，由于油的壓力而擊穿，另一方面避免加工時，因油孔的偏斜而誤通。對于中低壓系統(tǒng)，不得小于5mm，高壓系統(tǒng)應更大些。 設計閥體如圖7.1 7.4 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。除元件符號表示的原理圖外，還包括動作循環(huán)和元件的規(guī)格型號表。圖中各元件一般按系統(tǒng)停止位置表示，如特殊需要，也可以按運動狀態(tài)畫出，但要加以說明。 7.4.1 繪制裝配圖 8煙機液壓系統(tǒng)使用說明 8.1 概述 本說明書所述液壓系統(tǒng)是用于煙機油缸擺動、推出、壓緊的液壓系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有結構緊湊、布局美觀、性能可靠、能耗低的優(yōu)點，其油缸工況符合用戶提供的原理要求。 8.2 液壓系統(tǒng)組成及參數(shù) 主要元件型號及參數(shù)： (1) 油泵： 25CY14-1B 額定壓力：60MPa 排量：37 ml/rev (2) 主電動機：Y200L-6 (IP54)　　　　　　　 功率：22KW 　　轉速：1480r/min (3) 液壓系統(tǒng)內各發(fā)訊觸點：DC24V (4) 工作介質：LHM-N46液壓油 精度等級不低于NAS8級 (5) 油箱容積：不銹鋼焊接2200L (6) 液壓系統(tǒng)壓力范圍：不大于16.2 Mpa (7) 壓緊力：56.52KN (8) 最大工作行程：1000mm 8.3 油箱的幾種控制方式 動力及壓力控制 在設備初次調試前，請按原理圖要求正確連接缸旁閥塊、工作油缸，檢查液壓系統(tǒng)的各油泵吸油口球閥、溢流閥、各安全溢流閥的調壓手柄，確定都處于松開狀態(tài)。 確定油箱內已加滿液壓油；拆開主油泵泄油膠管，從油泵泄油口加入清潔的液壓油，直至充滿殼體，裝上主油泵泄油膠管；點動油泵電機，確定電機旋轉方向正確。 球閥處于開啟狀態(tài)，方可啟動油泵電機，自動或半自動啟動油泵電機，往外輸出壓力油液，完成主油泵的啟動。 油箱內液體清潔度控制 當回油過濾器進出口壓力差上升到0.35MPa時（顯示過濾器的濾芯已堵塞），濾油器報警裝置觸點閉合并發(fā)訊啟動聲光報警，提醒更換或清洗濾芯。 油箱內液位控制 按油箱的實際使用情況合理的安裝面板式液位控制器，當液位超過上限時，發(fā)出聲光報警，停泵檢查；當液位低于下限液面時，發(fā)出聲光報警，停泵檢查液面下降原因，人工往油箱內加油。 油箱內油溫控制 油箱內安裝一個溫度開關共設有三個發(fā)信點，系統(tǒng)工作的正常溫度為20-60℃，用戶可根據系統(tǒng)所處地具體情況調節(jié)發(fā)信溫度。當油溫過高時，發(fā)出聲光報警，停泵檢查；當溫度過低時，發(fā)出聲光報警，啟動電加熱器。 9 液壓系統(tǒng)安裝及調試 9. 1 液壓系統(tǒng)管道安裝 (1) 液壓系統(tǒng)所有的管道均采用二次安裝方式，即：預安裝→酸洗→循環(huán)沖洗→正式安裝； (2) 預安裝時，先將液壓系統(tǒng)，液壓缸固定在規(guī)定的基礎上，然后根據圖紙要求把液壓系統(tǒng)各部件的進出油口按原理圖管路連線要求用要求的管路連接起來，彎管處橢圓度不低于95%； (2) 管路的焊接要求全部采用管道對接焊接，焊接前，管口處要求倒角、去刺處理，焊接時，要求采用氬弧焊進行或用氬弧焊打底、電弧焊蓋面進行，焊接后要求對焊接處進行管路通徑檢驗和耐壓試驗，如果條件允許，可對管道焊接處進行探傷處理； (3) 管道的酸洗工藝參見"YBJ207-85"中有關要求，（建議采用循環(huán)沖洗形式對管道內表面進處理）； 正式安裝前，要將管道內部沖洗干凈，本套設備要求沖洗后管道內部清潔度不低于16/13（ISO4406），相當于Nａｓ7～ Nａｓ8級； (4) 正式安裝時，各管口要求擦拭干凈，不準有砂粒、焊渣等污物進入管道內，管道安裝完畢后，可在適當位置上安裝管夾（1500 ｍｍ至2500ｍｍ），以防止管道震動。 9.2 調試前準備工作 (1) 用加油泵往油箱中加入清潔的、規(guī)定牌號的液壓油液，將油液加至液面高度達可視液位液溫計的上限位置。 (2)按照液壓原理圖，將各液壓元件的手柄打到正確的啟、閉位置上，鎖定。 (3) 調試運行 ① 首次啟動電機時，注意保證電機正確的旋轉方向；在啟動前，給油泵灌入清潔的引液。 ② 啟動油泵電機，待油泵空運轉數(shù)分鐘之后，方可將系統(tǒng)壓力逐步調節(jié)至設計要求。 ③ 油泵運轉正常后，按前面所說次序調好系統(tǒng)壓力、溫度控制、液位控制等系統(tǒng)各參數(shù)。 ④ 系統(tǒng)壓力油液輸出正常后，按前面所說各控制閥組調節(jié)調試好閥組的控制參數(shù)。 ⑤ 系統(tǒng)液壓調試正常后，接入電器控制進行半自動化調試，進一步測試各報警是否正常。 ⑥ 系統(tǒng)半自動化調試正常后，接入中央控制進行自動化調試，進一步測試各報警是否正常。 ⑦中央控制自動化調試完全成功后，交給生產線試生產，試生產正常后，液壓調試人員撤離。 9.3 液壓系統(tǒng)的用液及對污染的控制 (1) 液壓所用油液對液壓系統(tǒng)能否正常使用具有十分重要的意義，除系統(tǒng)設計的合理、元件制造的質量和維護使用等條件外，油液的適用性和油液清潔度是一個十分重要的因素。 (2) 液壓油液作為液壓傳動的工作介質，除了傳替能量外，還有潤滑液壓元件運動副以及保護金屬不被銹蝕等作用。 (3) 液壓油液污染的主要原因是多方面的，從量值角度可用如下公式表示： M=Mo+Mi+Ms-Mq M--系統(tǒng)中所含有的污染總量 Mo--系統(tǒng)中原含有的污染量 Mi--系統(tǒng)中被侵入的污染量 Ms--系統(tǒng)中新生的污染量 Mq--過濾,去除舊的污染量 (4) 液壓油液污染嚴重時，液壓系統(tǒng)工作性能惡化，容易產生故障、元件加速磨損、壽命縮短、甚至造成設備和操作的重大事故。 9.4 調試運行中應注意的問題 (1) 在正常運行情況下，各球閥手柄應按原理圖處于正確的位置，并將其鎖定； (2) 溢流閥調定值應按前面的數(shù)值調定，并將其鎖定，不得隨意更改。 9.5 液壓系統(tǒng)的維護及注意事項 (1) 液壓系統(tǒng)應加入規(guī)定牌號的液壓油液，不得將不同牌號的液壓油液混合使用。 (2) 應保證液壓系統(tǒng)內所使用的液壓油液的污染度等級不低于規(guī)定的污染度等級要求；系統(tǒng)第一次投入運行三個月后，應將液壓油液過濾一次或更換，并清洗油箱；以后，一般每一年換一次油液；油液每三個月應化驗一次，對于已經變質老化或被嚴重污染的液壓油液應及時更換。 (3) 不得隨意將壓力控制繼電器的控制點變動，以免影響系統(tǒng)正常工作。 (4) 要經常檢查儀表及其它元件功能是否正常，如要維修更換，請注意型號和說明書要求。 (5) 每班檢查一次油箱內的液面高度，如異常應檢查各元件和管線滲漏點；如果發(fā)現(xiàn)滲漏點，在不影響使用的情況下作好標記，停機時進行處理，如滲漏嚴重，應立即停機處理。 (6) 要保持液壓系統(tǒng)周圍環(huán)境的清潔，要求周圍環(huán)境的相對濕度不大于85%，且無雨雪侵蝕。 (7) 液壓系統(tǒng)要定期檢修，過濾或更換液壓油液，并清洗油箱。 9.6日常維護要求 9.6.1 操作保養(yǎng)規(guī)程 (1) 操作者必須熟練掌握液壓系統(tǒng)原理，熟悉生產工藝規(guī)程和安全操作規(guī)程，了解系統(tǒng)主要元件特別是各種閥與泵的結構、作用。 (2) 經常監(jiān)視，注意系統(tǒng)工作狀況，觀察系統(tǒng)工作壓力，油缸工作速度，電壓、電表讀數(shù)，并且按時作好記錄。 (3) 每天觀察檢查油箱液位，并作好記錄。 (4) 未經主管部門同意，操作者不得對各液壓元件私自拆動。 (5) 液壓設備出現(xiàn)故障時，操作者不得擅自離開崗位，應報告主管部門，等待維修人員，維修人員趕赴現(xiàn)場后，應協(xié)助配合進行修理。 (6) 保持液壓設備及周圍環(huán)境的清潔，防止塵埃、棉絨、污物等進入油箱及系統(tǒng)。 (7) 行程開關、壓力控制繼電器等發(fā)訊裝置應實行定期檢查的制度。 (8) 定期拆洗油箱，定期更換濾油器濾芯。 9.6.2 日常維護 (1) 按設計規(guī)定和工作要求，合理地調節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力，油缸工作速度，當溢流閥、節(jié)流閥等調節(jié)到所要求的數(shù)值后，應將調節(jié)桿螺母鎖定，防止松動。 (2) 按照設備使用說明書規(guī)定用油液牌號選用液壓油液，加油液時，油液必須經不低于5ｕ的濾油車過濾，并要求定期化驗油液質量，合理更換。 (3) 工作溫度一般適宜在55℃之下，最高不能超過60℃，發(fā)現(xiàn)油液溫度突然升高，應立即檢查原因并予以排除。 (4) 經常檢查緊固件連接接頭，防止松動。 (5) 當系統(tǒng)某部位發(fā)生故障時，要及時分析原因并處理好。 (6) 油泵在運行過程中如有故障或有不正常的噪聲時，應立即停機，排除故障后才可以開車運行。 9.6.3 檢修程序 　原則上至少五年更換一次系統(tǒng)的所有液壓元件。在日常維護中，哪個元件失效換哪個元件，在更換系統(tǒng)元件時應按以下步驟進行元件更換。 (1) 當設備需要檢修時，首先必須根據原理圖關閉或打開相應的球閥、蝶閥。 (2) 球閥、蝶閥關閉或打開后，方可撤換損壞的液壓元件。 (3) 工作完成后應按原理圖將球閥、蝶閥恢復到原來的位置。 (4) 對需要調節(jié)的元件，如壓力繼電器、溢流閥、減壓閥等，按前面說明的方法進行調節(jié)，調至需要的值時，鎖定。 9.7 常見液壓故障處理辦法 　　液壓系統(tǒng)的故障出現(xiàn)都是由于液壓元件的失效造成的，原因是多方面的，要求維護、維修人員根據液壓原理圖進行分析處理，根據由易至難的方法來處理出現(xiàn)的現(xiàn)象，直至找到原因。對于一些原因復雜的現(xiàn)象，應用多種思路綜合分析，要參照原理圖考慮何種原理才出現(xiàn)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。表9.1列舉了一些本液壓系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的簡單的液壓故障及處理辦法。 表7 故障分析 故障現(xiàn)象 原因分析 處理辦法 油泵不出油 1 電機轉向錯誤 2 吸油濾油器堵塞 3 油箱內液面過低 4 油泵卡死或損壞 5 變量泵的流量為零 修改電機接線 清洗或更換濾芯 往油箱內加入適量的液壓油液 修理或更換油泵 調節(jié)變量泵的變量機構 油泵電機在運轉中噪音大、振動大 1 油液的粘度過大 2 泵內有空氣或吸油管漏氣 3　油泵、電機同心度不夠 4　油泵內部損傷 對油液加熱或更換油液 排盡泵內空氣或更換泵吸油管的密封圈，旋緊螺母、螺釘 找出原因并處理好 修理或更換油泵 油泵的輸出壓力、流量不夠 1 泵有故障或磨損 2 油泵的參數(shù)沒調節(jié)好 3 溢流閥工作不良或損壞 4 各零、部件滲漏太大 修理或更換油泵 進行油泵參數(shù)調節(jié) 修復或更換溢流閥 修復或更換各零、部件 系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定 1 油泵有故障 2 溢流閥工作不穩(wěn)定 修理或更換油泵 修復或更換溢流閥 油液溫升過高 1　油泵泄漏量過大，發(fā)熱 2　主油泵卸荷時間過短 3　環(huán)境溫度過高 修理或更換油泵 適當延長主油泵卸荷時間 改善環(huán)境條件 油缸運行不正常 1 油缸或管路中有氣體，油缸爬行 2 減壓閥與溢流閥的調壓值靠得太近，或控制閥工作不正常 3 油缸串缸 4 油缸內部零件損傷或磨損過度 排盡氣體 調大減壓閥與溢流閥的工作壓力值差，或更換控制閥 更換密封圈 修復或更換油缸 系統(tǒng)有外部滲漏 1密封件過期或損壞 2密封接觸處松動 3元件安裝螺釘松緊度不均 更換密封件 進行緊固處理 調整元件安裝螺釘松緊度 換向閥不換向 1電磁鐵未通電 2電磁鐵損壞 3閥中有污垢，閥芯卡死 4閥損壞 接通控制電源 更換電磁鐵或電磁換向閥 清洗閥體、閥芯 更換換向閥 9.8主要元件 本液壓系統(tǒng)的主要元件包括油箱 、控制閥、組泵集成塊、電動機、蓄能器、各種密封圈、管道,具體見表9.2 表8 元件匯總表 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 01 HP2HF-2.6-05-XITS-11TP20BX 油箱泵組 成品 1 02 GRD350M200M-170 溢流閥 成品 1 03 LFBN/HC30-IB10AI.X/-B6 過濾器 成品 1 04 KH3-08SP-L-1112-12X-KPMBI 球閥 成品 1 05 S100-AC(M16*1.5)-AC(G1/4)-080 軟管(兩端均不是快換式) 成品 3 06 HM63-25Mpa-B-G1/4-FF 壓力表 成品 2 07 DHO-0713/-SP-666-24DC 電磁換向閥 成品 3 08 HR-012 疊加式雙液控單向閥 成品 3 09 HQ-012/G 單向節(jié)流閥 成品 1 10 KHP-06-1212-04X 截止閥 成品 2 11 EDS345-1-250=000+ZBE01+ZBM300 壓力開關 成品 1 12 HMP-013/350 疊加式溢流閥 成品 1 13 PAV1.1313.002+PAV1.1313.003 快換接頭 成品 1 14 ISN12-DKO-S-1000 高壓軟管(M24*1.5) 成品 1 15 PAV1.0606.001+PAV1.0606.003 快換接頭 成品 2 16 YXNZ-76T 液位計 成品 1 17 QXZ-L6 消聲器 成品 1 18 2SX16-BES-1200 消聲器 成品 2 19 DZ5E-01X-250V 單向順序閥 成品 1 20 DB4E-01X-350V 溢流閥 成品 1 21 DH-0151 手動換向閥 成品 1 22 HD13 手動泵 成品 1 9.9易損件 本煙機液壓系統(tǒng)的主要易損件是各中型號的密封圈,具體型號見表9.3 表9.3 序號 代號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 01 GB1235-76 O型圈 11*1.9 丁晴橡膠 6 02 GB1235-76 O型圈 12*1.9 丁晴橡膠 4 03 GB1235-76 O型圈 30*3.1 丁晴橡膠 1 04 GB3452.1-92 O型圈 4.5*1.8G 丁晴橡膠 1 05 GB3452.1-92 O形圈 7.5*1.8G 丁晴橡膠 1 06 GB3452.1-92 O型圈 16*2.65G 丁晴橡膠 2 07 GB3452.1-92 O型圈 21.2*3.55G 丁晴橡膠 1 08 GB3452.1-92 O型圈 28*3.55G 丁晴橡膠 3 09 GB3452.1-92 O型圈 32.5*3.55G 丁晴橡膠 1 10 GB3452.1-92 O型圈 42.5*3.55G 丁晴橡膠 1 11 GB3452.1-92 O型圈 50*3.55G 丁晴橡膠 4 12 JB982-77 組合墊　8 成　品 9 13 JB982-77 組合墊　10 成　品 1 14 JB982-77 組合墊　14 成　品 22 15 JB982-77 組合墊　22 成　品 18 16 JB982-77 組合墊　33 成　品 4 17 YN100-Ⅲ -0-16Mpa 壓力表 成品 1 18 YN100-Ⅲ-0-25Mpa 壓力表 成品 1 19 FAX-250*10 回油濾油器濾芯 成品 總 結 在戴正強老師的耐心指導下，以及各位同學的熱心幫助下，經過兩個月多時間的設計，本課題——煙機液壓系統(tǒng)總體及壓緊部分設計，其說明書的編寫終于完成。雖然不是很復雜，但通過這一設計實踐，我感到自己在這方面仍存在許多不足之處。對于我的本次設計，我覺得設計計算部分非常認真。在各種機械設備上，液壓系統(tǒng)得到了廣泛的使用。液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動的設計要同主機的總體設計同時進行。著手設計時，必須從實際情況出發(fā)，有機的結合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設計出結構簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 此次設計，利用油泵產生油壓，再經過電磁閥控制液壓缸來達到控制油缸擺動、推出、壓緊的效果。其中結合了需方需要的技術要求，根據計算來確定電機、油箱容積、油泵的型號及各種液壓元件的選擇。由于系統(tǒng)需要安全互鎖，所以在油缸設計中采用了鎖緊裝置。 根據已知的條件和性能要求，計算了油缸壓緊時的受力情況。參照了機械設計手冊上的計算公式，根據計算所得的結果來選取各種液壓元件。對系統(tǒng)的性能、發(fā)熱溫升進行了驗算。并對液壓站的液壓原理、操作及調試步驟進行了說明。出于對液壓站的進一步了解，我還對液壓站以后的使用、維護和一般故障的排除進行了跟蹤說明。 液壓站設計結構緊湊，操作方便、外形美觀，并且有在突然停電情況下迅速關閉蝶閥的功能。 通過此設計，使我加深了對液壓原理和流體機械及有關課程和知識，提高了綜合運用這些知識的能力。并為在今后走下工作崗位打下了堅實的基礎，并提高了運用設計資料，及國家標準的能力。 致謝 經過這次畢業(yè)設計過程，我覺得收獲甚豐。畢業(yè)設計是我大學過程中重要的實踐教學環(huán)節(jié)，讓我學到了許多課本上學不到的東西，學會了獨立設計液壓系統(tǒng)，以及如何查閱資料。得到了一個很好的鍛煉機會，為以后的走上工作崗位打下了良好的基礎。在此，我忠誠的感謝學校的領導和各位導師給我的幫助。 回想大學四年的學習生活，我真誠地感謝我的導師戴正強老師和邵陽學院機械能源工程系的所有老師，正是在他們精心的培養(yǎng)、指導、無私的關懷與幫助下，促使我順利完成了學業(yè)。 各位老師，不僅在學業(yè)上嚴格要求我，而且在工作、生活中給予了我無微不至的長者的關懷和照顧。他們淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，執(zhí)著的敬業(yè)精神、認真的教學作風以及高尚的人品，使我受益終生。在此我謹向老師們致以最崇高的敬意和最衷心的感謝！ 這次畢業(yè)設計培養(yǎng)了我科學的思維方式和正確的設計思想，以及分析和解決實際問題的能力，是我在畢業(yè)前全面素質教育的重要實踐訓練。在畢業(yè)設計工作中，我認真貫徹理論與實踐相結合，教學與科研、生產相結合，教育與國民經濟建設和社會發(fā)展相結合的原則，加強多學科理論知識和技能綜合運用能力的訓練，加強了我的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。 同時也感謝邵陽學院領導和同學，他們給予了我無私的幫助。 感謝論文引用的參考文獻的作者們，他們大量開拓性的工作和成果，為我的畢業(yè)設計提供了堅實的基礎。 此外，我的家人在我求學期間一直默默地鼓勵、支持我，也向他們表示衷心的感謝！ 參考文獻 1.張建中主編，《機械設計基礎課程設計》，中國礦業(yè)大學出版社1999 2.張建中主編，《機械設計基礎》中國礦業(yè)大學出版社2001年 3.盧頌峰主編，《機械設計基礎課程設計》北京工業(yè)大學出版社1993 4.吳宗澤主編，《機械設計》高等教