噴漿攪拌裝置液壓系統(tǒng)及集成閥塊設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 噴漿攪拌裝置液壓系統(tǒng)及集成閥塊設(shè)計(jì)the design of the hydraulic system and power fuel tank of a shotcreting stiring device 學(xué)院（部）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 噴漿攪拌裝置液壓系統(tǒng)及集成閥塊設(shè)計(jì)摘要煤礦機(jī)械采用液壓原理工作越來越多，液壓在煤礦的發(fā)展的過程中占據(jù)了舉足輕重的作用。煤礦礦井采掘面采掘前要利用相關(guān)裝置進(jìn)行支護(hù)，一般礦井采掘面采用的是混凝土支護(hù)，煤礦井下巷道的支護(hù)方式中如采用錨噴、錨噴網(wǎng)或純噴射混凝土等，都需要對(duì)巷道巖石表面噴射混凝土，凝結(jié)硬化后達(dá)到支護(hù)的目的。噴射的噴

2、漿料是將一定配比的水泥、砂子、石子和速凝劑拌合的混合物。因此，噴漿料的混合程度，直接影響噴漿工藝和支護(hù)的質(zhì)量。課題的研究目的是設(shè)計(jì)出一種具有自動(dòng)攪拌功能的噴漿料攪拌裝置，課題研究成果將大大減輕井下工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大大減少噴漿輔助作業(yè)工時(shí)，提高噴漿作業(yè)效率，對(duì)于提高噴漿作業(yè)質(zhì)量和井下料場(chǎng)的利用率，以及凈化噴漿作業(yè)環(huán)境等也具有重要意義。 本課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括對(duì)裝置的工作原理圖最優(yōu)化設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)，對(duì)電機(jī)、液壓泵、閥塊等各種液壓元件的選型計(jì)算；其集成閥塊設(shè)計(jì)需要對(duì)系統(tǒng)原理圖進(jìn)行規(guī)劃，選擇不同的集成方式，需要對(duì)集成閥塊的集成原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定集成閥的內(nèi)部油孔道設(shè)計(jì)、空間位置、連接方式析等，繪制出集成閥的s

3、olidworks三維圖，展示閥塊內(nèi)部的管道設(shè)計(jì)，同時(shí)要繪制集成閥的二維cad圖，展現(xiàn)閥塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、深孔加工、粗糙度要求等。關(guān)鍵字：噴漿攪拌，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，集成閥塊設(shè)計(jì)，solidworks目錄摘要i1.緒論11.1 引言11.2 研究背景11.3 研究意義21.4 研究?jī)?nèi)容21.5 研究思路和方法32.液壓系統(tǒng)選型計(jì)算42.1 液壓系統(tǒng)具體工作原理圖42.2 液壓系統(tǒng)具體工作原理42.3 液壓缸的選型計(jì)算62.3.1 液壓缸設(shè)計(jì)壓力選擇62.3.2 液壓缸缸徑和活塞桿直徑選型計(jì)算62.4 液壓馬達(dá)的選型計(jì)算82.5 液壓泵的選型計(jì)算82.6 電機(jī)的選型計(jì)算92.7 液壓缸的驗(yàn)算102.8

4、液壓馬達(dá)的驗(yàn)算102.9 液壓泵的驗(yàn)算102.10電機(jī)的驗(yàn)算113 集成閥塊設(shè)計(jì)113.1集成閥塊的介紹113.1.1集成閥塊設(shè)計(jì)的定義113.1.2 集成閥塊設(shè)計(jì)的原則123.1.3 有管和無管集成優(yōu)點(diǎn)比較123.1.4 集成閥塊設(shè)計(jì)所需要的軟件123.2 分解液壓系統(tǒng)繪制疊加液壓回路圖133.3 集成塊材料和疊加閥選型143.3.1集成塊材料的選擇143.3.2液壓元件在安裝面的加工精度要求143.3.3 疊加閥塊的選型和繪制143.4 基塊油道孔和連接孔設(shè)計(jì)193.4.1 確定公用油道孔數(shù)目193.4.2 確定通油孔道直徑和通油孔間的壁厚193.5 基塊液壓元件布置213.6 確定基塊油

5、道外形尺寸和總體設(shè)計(jì)223.7 設(shè)計(jì)與繪制集成閥塊總裝圖23 1.緒論1.1 引言煤礦機(jī)械采用液壓原理工作越來越多，液壓在煤礦的發(fā)展的過程中占據(jù)了舉足輕重的作用。同時(shí)在液壓領(lǐng)域，集成閥塊在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越受到工程人員的重視，通過集成閥塊在工程中的應(yīng)用，很好的解決了煤礦機(jī)械在液壓系統(tǒng)實(shí)際中的遇到的問題，很好地服務(wù)于煤礦工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)。煤礦礦井采掘面采掘前要利用相關(guān)裝置進(jìn)行支護(hù)，一般礦井采掘面采用的是混凝土支護(hù)，煤礦井下巷道的支護(hù)方式中如采用錨噴、錨噴網(wǎng)或純噴射混凝土等，都需要對(duì)巷道巖石表面噴射混凝土，凝結(jié)硬化后達(dá)到支護(hù)的目的。噴射的噴漿料是將一定配比的水泥、砂子、石子和速凝劑拌合的混合物

6、。因此，噴漿料的混合程度，直接影響噴漿工藝和支護(hù)的質(zhì)量。在井下混凝土攪拌一般是采用人工攪拌，耗時(shí)耗力，于是采用機(jī)械裝置進(jìn)行混合物自動(dòng)化攪拌成為一種研究方向。1.2 研究背景目前全國(guó)絕大多數(shù)的煤礦井下巷道錨網(wǎng)噴支護(hù)的混凝土料均采用人力攪拌和上料，部分煤礦研發(fā)了一些攪拌上料裝置，但還存在一些問題和不足。 徐州中部礦山設(shè)備有限公司開發(fā)研制的jpsi-l系列轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)組，雖然將攪拌和上料與噴漿機(jī)組合作業(yè)，但是它僅僅依靠橫置的螺旋攪拌器進(jìn)行攪拌，很難實(shí)現(xiàn)將混凝土攪拌均勻，另外其螺旋攪拌器的進(jìn)料仍然采取人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大粉塵易飛揚(yáng)等問題還是沒有解決。山東天河科技有限公司研制的機(jī)械化裝車、混料、上

7、料無塵化噴漿系統(tǒng)，體積過于龐大，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)比較昂貴，不適合中小巷道，更不能在斜巷中進(jìn)行作業(yè)。萊蕪市萬祥礦業(yè)有限公司設(shè)計(jì)的井下攪拌站，規(guī)模太大，配有專門的裝料倉和輸送機(jī)，只適合在大型煤礦推廣。還有一些煤礦或公司設(shè)計(jì)的噴漿混凝土料攪拌與上料裝置，也都不能直接使用礦車攪拌和運(yùn)輸，需要專門的裝置，不便直接應(yīng)用。國(guó)內(nèi)各大煤礦對(duì)噴漿料的拌合主要存在以下問題：（1）需要二次上料或二次攪拌，不能直接利用礦車進(jìn)行攪拌1；（2）需要在井下設(shè)置多個(gè)儲(chǔ)料倉，建立較大的攪拌站，且不能充分利用2；（3）攪拌不充分，難以達(dá)到支護(hù)強(qiáng)度要求，回彈率高；（4）大多仍采用人力現(xiàn)場(chǎng)攪拌，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，粉塵污染

8、影響健康。 為克服以上缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種噴漿料攪拌裝置，適合用在中小型巷道中，可遠(yuǎn)離掘進(jìn)工作面，直接在礦車中進(jìn)行攪拌。攪拌充分，結(jié)構(gòu)緊湊易拆裝，機(jī)械自動(dòng)化程度較高，系統(tǒng)安全可靠，實(shí)現(xiàn)噴漿料的機(jī)械自動(dòng)化攪拌。1.3 研究意義目前淮南礦業(yè)集團(tuán)公司所屬煤礦的巖巷開拓掘進(jìn)，一般采用支護(hù)強(qiáng)度高、柔性讓壓、施工簡(jiǎn)單、工程投資低的錨網(wǎng)噴支護(hù)。此支護(hù)工藝流程中最重要的一步是使用噴漿機(jī)進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。但是，噴漿機(jī)工作時(shí)所需要的混凝土料之前需要經(jīng)過人工攪拌均勻后、再經(jīng)運(yùn)輸和人工上料到達(dá)噴漿機(jī)的料斗，與噴漿機(jī)配合作業(yè)，形成一組聯(lián)合配套的作業(yè)系統(tǒng)。目前，噴漿用混凝土料的攪拌中存在如下主要問題：混凝土攪拌過程，主要是依

9、靠人工進(jìn)行。當(dāng)需要進(jìn)行噴漿作業(yè)時(shí)，需提前通過人力將水泥與砂子和碎石的混合料在料場(chǎng)進(jìn)行攪拌，再?gòu)牧蠄?chǎng)取出裝入礦車。人力攪拌不均勻不充分，使噴漿料回彈率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，粉塵飛揚(yáng)危害健康。 因此，課題的研究目的是設(shè)計(jì)出一種具有自動(dòng)攪拌功能的噴漿料攪拌裝置，課題研究成果將大大減輕井下工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大大減少噴漿輔助作業(yè)工時(shí)，提高噴漿作業(yè)效率，對(duì)于提高噴漿作業(yè)質(zhì)量和井下料場(chǎng)的利用率，以及凈化噴漿作業(yè)環(huán)境等也具有重要意義。1.4 研究?jī)?nèi)容 本課題研究的是關(guān)于噴漿攪拌裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其集成閥塊設(shè)計(jì)，本噴漿攪拌裝置設(shè)計(jì)思路是通過液壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)攪拌功能，通過控制水平油缸的伸縮來實(shí)現(xiàn)礦車的水

10、平運(yùn)動(dòng)，控制豎直同步油缸的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)攪拌旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的上下運(yùn)動(dòng)，控制馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)來控制攪拌的速度，從而達(dá)到對(duì)噴漿自動(dòng)攪拌的功能。 本課題系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括對(duì)裝置的工作原理圖最優(yōu)化設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)，對(duì)電機(jī)、液壓泵、閥塊等各種液壓元件的選型計(jì)算，確定其所需的轉(zhuǎn)速、排量、壓力和外形尺寸等；其集成閥塊設(shè)計(jì)需要對(duì)系統(tǒng)原理圖進(jìn)行規(guī)劃，選擇不同的集成方式，需要對(duì)集成閥塊的集成原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定集成閥的內(nèi)部油孔道設(shè)計(jì)、空間造型、連接方式及有限元分析等，繪制出集成閥的solid works 三維圖，展示閥塊內(nèi)部的管道設(shè)計(jì)，同時(shí)要繪制集成閥的二維cad圖，展現(xiàn)閥塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、深孔加工、粗糙度要求等。1.5 研究思路和方法本

11、課題噴漿攪拌裝置的功能目的確定設(shè)計(jì)流程，總的思路主要是根據(jù)原理來設(shè)計(jì)選型，再選擇各種設(shè)計(jì)方案，將不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和取舍，找到一種最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)流程圖如圖1-1所示。在原理圖設(shè)計(jì)方面，采用根據(jù)實(shí)際成本需要來設(shè)計(jì)，做到能達(dá)到相應(yīng)的功能卻最優(yōu)化的液壓元件選型。在集成閥塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方面，做到閥塊集成的最優(yōu)化，在實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的同時(shí)又滿足位置、空間、尺寸等方面的要求。在軟件繪圖方面要用到auto cad和solid works軟件進(jìn)行繪圖，通過二維圖來設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)原理圖和集成閥塊的三維結(jié)構(gòu)，通過三維圖來實(shí)現(xiàn)集成閥塊的三維設(shè)計(jì)和內(nèi)部管道的分布展示。圖1-1 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究思路流程圖2.液壓系統(tǒng)選

12、型計(jì)算2.1 液壓系統(tǒng)具體工作原理圖 經(jīng)過綜合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了以下的原理圖，見圖2-1。圖2-1 噴漿攪拌系統(tǒng)原理圖1.油箱 2.先導(dǎo)式溢流閥 3.吸油濾油器 4.電機(jī) 5.雙聯(lián)泵6. 高壓濾油器 7.單向閥 8.壓力表 9.壓力表 10.手動(dòng)換向閥 11.單向閥（液控）12.單向節(jié)流閥13.三向接頭 14.同步支撐油缸 15.分流集流閥 16.水平牽引油缸 17.雙向液壓馬達(dá)、2.2 液壓系統(tǒng)具體工作原理本裝置液壓系統(tǒng)包括支撐油缸帶動(dòng)支架的上下豎直運(yùn)動(dòng)，水平牽引油缸帶動(dòng)礦車的在軌道上的水平運(yùn)動(dòng)和液壓馬達(dá)帶動(dòng)的雙向旋轉(zhuǎn)攪拌運(yùn)動(dòng)。（1） 實(shí)現(xiàn)由支撐油缸帶動(dòng)支架的上下運(yùn)動(dòng)液壓支路系統(tǒng)：本裝置液壓系統(tǒng)采

13、用雙聯(lián)泵來提供壓力源，前泵由于提供壓力較小，用于提供水平牽引油缸水平運(yùn)動(dòng)和豎直支撐油缸的上下運(yùn)動(dòng)，后泵提供壓力大，用于提供雙向旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。雙聯(lián)泵前泵5通過吸油濾油器3從油缸1吸油，再通過高壓濾油器6將油液流入系統(tǒng)，經(jīng)過單向閥7，流入手動(dòng)換向閥10，再經(jīng)過液控單向閥雙向液壓鎖11，接著流入單向節(jié)流閥，再流入并聯(lián)的豎直支撐油缸14，在回流到單向節(jié)流閥和液壓鎖，經(jīng)手動(dòng)換向閥回流至油缸1，完成油缸的上升運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，反之，通過手動(dòng)換向閥的換向可以完成油缸的下降動(dòng)作。（2） 實(shí)現(xiàn)水平牽引油缸的水平運(yùn)動(dòng)的液壓支路系統(tǒng)：雙聯(lián)泵5前泵2提供壓力源，壓力油經(jīng)過吸油濾油器3從油缸1吸油，再經(jīng)過高壓濾油器6

14、油液流入系統(tǒng)，經(jīng)過單向閥7，流入控制水平牽引油缸的手動(dòng)換向閥10，再經(jīng)過進(jìn)油的單向節(jié)流閥，再流入水平牽引油缸16，接著回流到單向節(jié)流閥，經(jīng)手動(dòng)換向閥回流至油缸1，完成水平牽引油缸的水平左移運(yùn)動(dòng)，反之，通過手動(dòng)換向閥的換向可以完成水平牽引油缸的右移運(yùn)動(dòng)。（3） 實(shí)現(xiàn)雙向液壓馬達(dá)的雙向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓支路系統(tǒng)：雙聯(lián)泵5后泵1提供較大的壓力源，雙聯(lián)泵5同樣通過吸油濾油器3從油缸1吸油，再通過高壓濾油器6將油液流入系統(tǒng)，經(jīng)過單向閥和手動(dòng)換向閥，在經(jīng)過單向節(jié)流閥，流入雙向液壓馬達(dá)的一端，在通過另一端流入單向節(jié)流閥，再經(jīng)過單向節(jié)流閥，手動(dòng)換向閥流入油缸1，由此完成液壓馬達(dá)的雙向旋轉(zhuǎn)攪拌運(yùn)動(dòng)。（4） 整個(gè)液壓

15、系統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)：在液壓系統(tǒng)的兩路油路支路設(shè)有壓力表8，9和兩個(gè)先導(dǎo)式溢流閥2，在壓力過大時(shí)通過溢流閥來減小系統(tǒng)的壓力使其達(dá)到實(shí)際所需的壓力，在雙聯(lián)泵的前泵和后泵都設(shè)有溢流閥是為了對(duì)不同的支路進(jìn)行不同的壓力調(diào)節(jié)，滿足實(shí)際工作的需要。為了進(jìn)一步了解噴漿攪拌裝置液壓系統(tǒng)工作的具體情況，對(duì)各種閥塊處于各位的工作情況，并對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)工況的實(shí)際情況，見表2-2。動(dòng)作名稱手動(dòng)換向閥1手動(dòng)換向閥2手動(dòng)換向閥3左位中位右位左位中位右位左位中位右位空程下降+攪拌下降+攪拌左移+攪拌右移+攪拌上升+空程上升+表2-2 噴漿攪拌系統(tǒng)的全自動(dòng)、半自動(dòng)工作各閥門部位機(jī)能循環(huán)圖表其中“+”代表閥工作的位置所處位處于工作狀態(tài)，手

16、動(dòng)換向閥1主要是控制同步支撐油缸運(yùn)動(dòng)換向，手動(dòng)換向閥2主要是控制水平牽引油缸的換向，手動(dòng)換向閥3主要是控制雙向液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)向。上表2-2主要是將各個(gè)換向閥的不同位機(jī)能的工作情況，通過對(duì)噴漿攪拌裝置的工作一個(gè)循環(huán)，對(duì)應(yīng)出各個(gè)閥的機(jī)能工作情況。2.3 液壓缸的選型計(jì)算2.3.1 液壓缸設(shè)計(jì)壓力選擇 在以輸出力為主的設(shè)計(jì)中，首先要選擇設(shè)計(jì)（確定）工作壓力。由不同液壓設(shè)備或不同負(fù)載下設(shè)計(jì)參考?jí)毫?，選擇的壓力應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如下表2-3、表2-4和表2-5。表2-3 各類液壓缸設(shè)備常用的設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力/機(jī)床類精加工機(jī)床（如各類磨床）半精加工機(jī)床（如組合機(jī)床）龍門刨床拉床0.823528810農(nóng)業(yè)機(jī)械、

17、小型工程機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)1016液壓機(jī)、大中型液壓機(jī)、中型機(jī)械2032表2-4 不同負(fù)載下的設(shè)計(jì)參數(shù)壓力負(fù)載/551010202030305050設(shè)計(jì)壓力/<0.811.522.5334455表2-5 液壓缸的公稱壓力（gb79381987）p n/1.01.62.54.06.310.016.025.031.540.0通過上述標(biāo)準(zhǔn)，由于噴漿攪拌裝置的工作負(fù)載小于20kn，所以液壓缸設(shè)計(jì)的要求壓力為10mpa，故液壓缸公稱壓力選取10mpa，液壓執(zhí)行元件的背壓力選擇0.4mpa。2.3.2 液壓缸缸徑和活塞桿直徑選型計(jì)算 由表2-1所得液壓缸的負(fù)載約為15kn，系統(tǒng)工作壓力為10mp

18、a。本設(shè)計(jì)所選水平油缸、豎直油缸均選用同一種規(guī)格型號(hào)的活塞桿雙作用油缸，由張利平液壓工程簡(jiǎn)明手冊(cè)中設(shè)計(jì)公式得：（3-1）（3-1） （3-2）式中： 液壓缸的最大負(fù)載力，n； 主工作腔壓力，pa； 回油腔壓力（背壓力），pa； 液壓缸活塞缸徑、活塞桿直徑，m； 液壓缸機(jī)械效率，一般取=0.900.95； 桿徑比； 速比。 通過圓整，取豎直支撐液壓缸缸徑為63mm，活塞桿直徑為45mm，行程為700mm，型號(hào)選取uyrwf11700-10 w優(yōu)瑞納斯冶金重標(biāo)系列油缸。 同樣可選水平液壓缸缸徑為63mm，活塞桿直徑為45mm，行程為1500mm，型號(hào)選取uyrwf111500-10 w；優(yōu)瑞納斯冶

19、金重標(biāo)系列油缸，實(shí)物圖如2-2所示。圖2-2 優(yōu)瑞納斯冶金重標(biāo)系列油缸2.4 液壓馬達(dá)的選型計(jì)算 由系統(tǒng)工作壓力為10mpa ，液壓馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速約為30r/min，工作時(shí)螺旋攪拌頭的轉(zhuǎn)矩為左右，故選擇1qjm11-0.63型號(hào)的液壓馬達(dá)，其具體技術(shù)參數(shù)如表2-6所示，實(shí)物圖如圖2-3所示。表2-6 1qjm11-0.63的液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)1qjm11-0.63液壓馬達(dá)排量額定壓力 尖峰壓力轉(zhuǎn)速范圍最大功率額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量0.664l/r10mpa16mpa4250r/min20kw983n.m 28kg圖2-3 1qjm11-0.63型號(hào)的液壓馬達(dá)2.5 液壓泵的選型計(jì)算 選擇液壓泵需要對(duì)系統(tǒng)執(zhí)

20、行元件所需的流量進(jìn)行計(jì)算，再通過總流量大小確定要選的液壓泵類型和大小。通過計(jì)算執(zhí)行元件的最大流量來選擇液壓泵。在無桿腔進(jìn)液時(shí)，液壓缸所需最大流量計(jì)算如下：（3-4） （3-3） 式中： 油缸無桿腔有效作用面積，m； 油缸無桿腔缸徑，m； 液壓缸的最大運(yùn)行速度，m/s； 液壓油缸所需的最大工作流量，l/min。（3-5）當(dāng)液壓馬達(dá)在工作一定轉(zhuǎn)速下的流量，液壓馬達(dá)需要的流量 （3-5）式中： 液壓馬達(dá)工作時(shí)所需的轉(zhuǎn)速，r/min； 液壓馬達(dá)在工作時(shí)的扭矩，； 液壓馬達(dá)機(jī)械效率； 液壓馬達(dá)所需最大流量，l/min。 將執(zhí)行元件的總流量q估算如下:（3-6） 故初選cbqtf550/410型號(hào)雙聯(lián)泵，

21、見圖3-3，該雙聯(lián)泵的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表3-5。表3-5 cbqtf550/410型號(hào)雙聯(lián)泵的相關(guān)參數(shù)列表公稱排量允許轉(zhuǎn)速r/min重量/kg工作壓力/最高 最低后泵50250080010.125前泵1020圖3-3 cbqtf550/410型號(hào)雙聯(lián)泵2.6 電機(jī)的選型計(jì)算 考慮到井下工作環(huán)境粉塵多和安全因素，由液壓設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，選用yb系列防爆電機(jī)，具體型號(hào)yb180l-4，主要參數(shù)：額定功率22kw，額定轉(zhuǎn)速1470rpm，其相關(guān)技術(shù)要求見表3-6所示。表3-6 yb180l-4型號(hào)電機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgy180l-4221

22、4702.02.2270圖3-4 yb180l-4型號(hào)電機(jī)2.7 液壓缸的驗(yàn)算 在液壓缸選定后，需要對(duì)其推拉力進(jìn)行驗(yàn)算，看其是否符合實(shí)際工作負(fù)載的需求。 其中取，為液壓缸機(jī)械效率，則上升時(shí)推力（3-7）下降時(shí)拉力（3-8）滿足要求。2.8 液壓馬達(dá)的驗(yàn)算 由馬達(dá)的相關(guān)參數(shù)得：排量l/r，取，機(jī)械效率，則（3-9） ，滿足要求。2.9 液壓泵的驗(yàn)算 由雙聯(lián)泵相關(guān)參數(shù)知，大泵排量，小泵排量，雙聯(lián)泵總流量，（3-10）其中， （3-11） 故. 由液壓馬達(dá)的容積效率為0.95，排量為0.664l/min，則馬達(dá)最大轉(zhuǎn)速滿足要求。2.10電機(jī)的驗(yàn)算泵的驅(qū)動(dòng)功率p按下式計(jì)算當(dāng)按10mpa系統(tǒng)壓力時(shí)， （

23、3-12）式中： 雙聯(lián)泵的工作壓力，； 雙聯(lián)泵的排量，ml/r； 電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。因此，選電機(jī)功率為22kw可滿足要求。3 集成閥塊設(shè)計(jì)3.1集成閥塊的介紹3.1.1集成閥塊設(shè)計(jì)的定義一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由很多液壓閥塊組成，如何對(duì)這些閥塊進(jìn)行連接和集成有著不同的方式。有管集成和無管集成定義：有管集成，通過管件將每個(gè)管式連接的液壓閥塊集成起來的一種集成化方式。無管集成在一種專用或通用的輔助連接件上固定液壓控制元件，在輔助連接件內(nèi)開設(shè)一系列油路孔道，通過油路孔道來聯(lián)系液壓控制元件的油路。無管集成的集成方式有疊加閥式、板式或其復(fù)合等幾種集成方式。各類液壓設(shè)備廣泛使用這種集成方式，在行走機(jī)械和其他

24、設(shè)備也的得到了很多的應(yīng)用。3.1.2 集成閥塊設(shè)計(jì)的原則通過分析液壓原理圖的相關(guān)要求，如何正確合理設(shè)計(jì)集成閥塊，具有很高的挑戰(zhàn)性，這源于液壓閥塊內(nèi)部復(fù)雜的孔系和油路通道。因此，在集成閥塊的設(shè)計(jì)過程中，有一定的技術(shù)要求：（1）液壓閥塊的通路應(yīng)該根據(jù)液壓系統(tǒng)原理圖來進(jìn)行設(shè)計(jì)；（2）通過分析得出原理圖中需要集成的閥塊的種類型號(hào)和個(gè)數(shù)；（3）集成閥塊內(nèi)部油路設(shè)計(jì)應(yīng)采用最合理的設(shè)計(jì)方式；（4）集成閥塊設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意油口的走向和布置；（5）盡量將重要的元件放置在最頂面，便于工程人員的操作和維修。3.1.3 有管和無管集成優(yōu)點(diǎn)比較有管集成閥塊作為液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的一部分，集成閥塊的有管集成設(shè)計(jì)有連接

25、方式不復(fù)雜，不用專門設(shè)計(jì)各種輔助連接件等好處，但當(dāng)較多組成系統(tǒng)的控制元件時(shí)，要求有很多的管子和管接頭，占用空間大，安裝維護(hù)和故障診斷不易，從而造成系統(tǒng)布置不便，易產(chǎn)生泄漏，噪音振動(dòng)大等不良現(xiàn)象。無管集成在液壓閥體上直接做油路，省去大量管件，安裝方便，外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，但是油路通道較短，壓力損失不大，不易泄露。3.1.4 集成閥塊設(shè)計(jì)所需要的軟件 solid works三維軟件是在auto cad二維軟件過后的一款很好的三維軟件，它彌補(bǔ)了二維軟件在空間立體上繪圖的缺憾，為我們提供了一種全新的三維設(shè)計(jì)方法，是在所有的三維設(shè)計(jì)軟件中最簡(jiǎn)單易學(xué)的的，用起來很得心應(yīng)手，在各種零件繪制、零件裝配、零件模擬運(yùn)

26、行等方面都提供了很大的方便，在實(shí)際工程中都得到了廣泛的應(yīng)用。 solid works三維軟件在繪制三維圖方面，分為零件圖繪制、零件裝配、生成工程圖紙三個(gè)部分。在零件圖繪制過程中，其以獨(dú)特的拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)等一系列功能能夠?qū)ψ龊玫牟輬D進(jìn)行三維圖生成，然后能夠在外觀設(shè)計(jì)中設(shè)置零件的顏色和材料等一系列參數(shù)，在通過設(shè)置零件的透明度，還可以看到零件內(nèi)部的孔道布置和大小，顯得十分直觀和方便；同時(shí)該軟件有著全面的標(biāo)準(zhǔn)庫，對(duì)于某些固定的零件可以從庫里調(diào)用，只要設(shè)置一些所需要的參數(shù)即可，這樣就減少了設(shè)計(jì)過程中一些列重復(fù)的工作。在零件裝配過程中，可以將繪制好的工程零件進(jìn)行裝配，在裝配后還可以通過動(dòng)畫模擬來實(shí)現(xiàn)裝配

27、體的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和分析；在生成三維體的二維平面圖時(shí)，不用像二維auto cad那么復(fù)雜地標(biāo)記尺寸，只要在工程圖紙上直接生成二維圖即可，這一點(diǎn)讓二維圖的設(shè)計(jì)通過三維圖的轉(zhuǎn)化，這一點(diǎn)十分的方便。 本設(shè)計(jì)中的集成閥塊設(shè)計(jì)將充分利用solid works 軟件的功能來完成集成閥塊的設(shè)計(jì)，通過軟件的異型孔向?qū)Э梢院芊奖愕膶?duì)基塊上的孔徑和螺紋孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過在三維圖上的直觀體現(xiàn)，可以看到在基塊的內(nèi)部設(shè)計(jì)的各個(gè)孔道的位置分布和方向，這對(duì)集成閥塊的內(nèi)部孔徑的設(shè)計(jì)提供了很好的途徑，使得集成閥塊的設(shè)計(jì)能夠盡量合理，盡量滿足工程的需要。 3.2 分解液壓系統(tǒng)繪制疊加液壓回路圖液壓疊加回路圖是在液壓系統(tǒng)原理圖的重新布置，

28、通過對(duì)液壓疊加回路的分析后采用相應(yīng)的具體疊加方式。在繪制液壓系統(tǒng)疊加圖之前，應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)所需要的一些疊加閥進(jìn)行研究，根據(jù)液壓回路的基本原理來確定該選用哪種形式的疊加閥，以滿足系統(tǒng)工作需要滿足的流量和壓力等，選擇合適的疊加閥來進(jìn)行疊加，選擇一定的公稱壓力和公稱通徑，并將選擇的閥塊和普通的閥塊進(jìn)行比較，看是否滿足系統(tǒng)的要求。最后，將選擇好的疊加閥按照一定的系列和順序排列好，一般以液壓油源、執(zhí)行元件、疊加閥、手動(dòng)閥的順序放置元件，隨后繪制好液壓疊加回路圖，再疊加回路圖中用細(xì)點(diǎn)畫線將各疊加閥進(jìn)行分類，標(biāo)明閥塊間的油路方式。本噴漿攪拌裝置的液壓回路圖系統(tǒng)，有三個(gè)執(zhí)行器，兩個(gè)串聯(lián)的的支撐油缸、一個(gè)水平牽引油

29、缸和一個(gè)雙向液壓馬達(dá)，故由三個(gè)液壓回路組成。 疊加回路圖將各種元件分類，分為手動(dòng)換向閥，疊加閥，油源基塊三類，通過疊加回路圖對(duì)元件進(jìn)行不同的分層，然后按照這個(gè)疊加原理圖來進(jìn)行閥塊的疊加合成。通過細(xì)點(diǎn)化線將各種元件進(jìn)行分區(qū)分類，繪制后的疊加回路圖4-1如下：圖3-1 噴漿攪拌裝置疊加回路液壓原理圖在繪制噴漿攪拌裝置疊加回路液壓原理圖遇到以下一些問題：（1） 應(yīng)將繪制的液壓原理圖分為幾個(gè)疊加部分，整體上分為換向閥、疊加閥和基塊三大部分；（2） 在布置液壓元件時(shí)，要將換向閥至于裝置的最頂層，用做頂蓋，執(zhí)行器液壓泵放在裝置的最下面，通過孔道與基塊相連接，在中間部分則放置各種疊加閥；（3） 組成的回路有

30、時(shí)會(huì)受到部分疊加閥疊加順序的限制，因此要注意:在設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)雙單向節(jié)流閥和雙液控單向閥組合時(shí)，在執(zhí)行器的下面設(shè)置前者，這樣可以防止在非正常情況下后者不能正常啟閉帶給液壓缸的沖擊；（4） 如果液壓系統(tǒng)的執(zhí)行器回路較多，則采用多撂閥來進(jìn)行疊加設(shè)計(jì)； （5） 本系統(tǒng)中一個(gè)回路中含有液控單向閥系統(tǒng)，則它的主換向閥要用h型或y型中位機(jī)能，這樣一來保證中位時(shí)接油箱，釋放壓力使閥芯復(fù)位，便于鎖緊液壓缸。3.3 集成塊材料和疊加閥選型3.3.1集成塊材料的選擇對(duì)于集成閥塊的材料選擇可用鍛壓、鑄造等方式獲得，常用的有熱軋鋼板、碳鋼、鑄鐵和鋁合金等，由于該集成閥塊適用于中高壓力系統(tǒng)，故選擇45號(hào)鋼較為合適。3.

31、3.2液壓元件在安裝面的加工精度要求油路塊各平面的銑削和磨削余量不小于2mm。集成閥塊基塊上的液壓閥安裝平面的表面粗糙度應(yīng)滿足廠家產(chǎn)品樣本的要求，通常不大于0.8。塊間結(jié)合面的平行度共差一般為0.03，其余四個(gè)側(cè)面與結(jié)合面的垂直度公差為0.1，塊間結(jié)合面不允許有內(nèi)凹的平面度缺陷。液壓閥的安裝孔粗糙度不大于0.8，末端管接頭的密封面和o形圈溝槽的粗糙度不大于3.2，一般油孔道的粗糙度不大于12.5。3.3.3 疊加閥塊的選型和繪制 在集成閥塊上進(jìn)行疊加，故應(yīng)選用一定型號(hào)的疊加閥塊，再根據(jù)選用的疊加閥塊的尺寸來進(jìn)行集成閥塊的設(shè)計(jì)。（1） 疊加閥塊的選型a.先導(dǎo)溢流閥 選用立新公司的板式安裝的先導(dǎo)溢

32、流閥db10a15x/20y/2（或疊加式先導(dǎo)溢流閥zdb10vp1-l3x2，通徑為10，工作壓力達(dá)20mpa，流量可達(dá)100l/min。選用db10a1-l5x/20y/z型號(hào)的溢流閥，其實(shí)物圖、二維圖及尺寸圖如下圖3-2、圖3-3所示：圖 3-2 db10a1-l5x/20y/z先導(dǎo)溢流閥實(shí)物圖 圖3-3 db10a1-l5x/20y/z先導(dǎo)溢流閥底尺寸b.單向閥 經(jīng)過一番比較，管式單向閥更加適用于本系統(tǒng)，還有一種板式單向，如果采用板式單行閥，則要在閥塊上安裝一個(gè)板塊，則顯得比較繁瑣，故選擇該型號(hào)s20p20/2單向閥，通徑10，壓力至31.5mpa，流量至200l/min。見圖3-4、

33、圖3-5。圖3-4 s20p20/2單向閥實(shí)物圖1. 閥體 2.錐閥芯 3.彈簧 4.彈簧座 5.鋼絲擋圈圖3-5 s20p20/2單向閥二維圖c.疊加式雙液控單向閥 選用立新10通徑疊加式雙向液控單向閥z2s10，壓力至31.5mpa，流量至80l/min，其實(shí)物圖和底面尺寸圖如圖3-6和圖3-7所示。圖3-6 z2s10-1-3x/疊加式雙液控單向閥實(shí)物圖 圖3-7 z2s10-1-3x/疊加式雙液控單向閥尺寸圖 d. 手動(dòng)換向閥 立新10通徑wmm型手動(dòng)換向閥4wmm10e10/f，工作壓力達(dá)31.5mpa，流量可達(dá)100l/min。圖3-8 4wmm10j-l4x/f手動(dòng)換向閥實(shí)物圖

34、e. 疊加式雙單向節(jié)流閥選用z2fs10-30/雙單向節(jié)流閥，立新10通徑疊加式雙單向節(jié)流閥z2fs10-3x，壓力至35mpa，流量至80l/min。見圖3-9、圖3-10。 圖4-9 z2fs10-30/疊加式雙單向節(jié)流閥 圖3-10 z2fs10-30/疊加式雙單向節(jié)流閥底面尺寸圖(2)繪制疊加閥塊零件圖 圖3-11 疊加式雙液控單向閥圖 3-12 疊加式雙單向節(jié)流閥 圖3-13 先導(dǎo)式溢流閥 圖3-14 手動(dòng)換向閥3.4 基塊油道孔和連接孔設(shè)計(jì)3.4.1 確定公用油道孔數(shù)目 集成塊體的公用油口道，應(yīng)用較為廣泛的二孔式和三孔式設(shè)計(jì)方案。由于液壓系統(tǒng)有進(jìn)油回油，故集成閥塊有進(jìn)油口p回油口t

35、，由于液壓系統(tǒng)有三個(gè)回路，故有三組進(jìn)油回油口，系統(tǒng)是雙聯(lián)泵進(jìn)行油液供油，于是有兩組進(jìn)油口，分別在集成閥塊基塊的兩側(cè)開有進(jìn)油口p，回油管路有三個(gè)支路，都連接到主回油管道上，在集成閥塊的頂面開有三個(gè)回油口。在集成閥塊的頂面還要開設(shè)執(zhí)行元件的a、b口，分別用來連接執(zhí)行元件。 3.4.2 確定通油孔道直徑和通油孔間的壁厚集成閥塊上的孔道可分為三類：第一類是通油孔道，其中包括貫穿上下疊加面的公用孔道，安裝液壓閥的側(cè)面上直接與閥口相通的孔道，另一側(cè)面安裝管接頭的孔道，不直接與閥的油口相通的孔道即工藝孔等四種；第二類是連接孔，其中包括固定液壓閥的定位銷孔和螺釘孔，成摞連接的各集成塊的螺栓孔。（1）通油孔道直

36、徑的確定與疊加閥的油口相通孔道的直徑，應(yīng)與液壓閥的油口直徑相通，與管接頭相連接的孔道，其流量一般根據(jù)通過的流量和允許轉(zhuǎn)速，按公式 計(jì)算確定，但孔口需接管接頭螺紋小徑鉆孔并攻螺絲，工藝孔應(yīng)采用螺塞和球漲將其堵死。對(duì)于進(jìn)回油口來說，流量由上章計(jì)算得到，大概進(jìn)油口約為q=70l/min，回油口流量約為q1=17l/min。由液壓工程簡(jiǎn)明手冊(cè)中管路選用公式 （4-1） （4-2） 式中： 通過進(jìn)油管路的最大流量，l/min； ，管路中允許流速，m/s，對(duì)于壓力油孔，取v=2.55m/s；吸油管道取0.51.5m/s;回油管道取1.52.5m/s； 液壓泵大泵主進(jìn)回油管路直徑，mm； 液壓泵小泵主進(jìn)回油

37、管路直徑，mm。于是在液壓泵提供液壓馬達(dá)回路進(jìn)回油孔直徑選擇，在液壓馬達(dá)提供液壓缸回路主進(jìn)回油孔道的直徑選擇，滿足系統(tǒng)的要求。在與疊加閥塊疊加時(shí)的進(jìn)油回油支路，按選定的疊加閥底面安裝尺寸來定，分進(jìn)油口直徑為，回油口為。對(duì)于集成閥塊上的執(zhí)行元件油口a、b口直徑也按照疊加閥塊底部尺寸來確定直徑為。（2） 連接孔直徑的確定固定先導(dǎo)式溢流閥的定位銷釘?shù)闹睆綉?yīng)與所選定閥的定位銷直徑及配合要求相同，螺紋孔的直徑應(yīng)與螺釘孔的直徑相同。固定兩撂疊加閥塊的螺釘代號(hào)為gb/t70.1-10.9，規(guī)格型號(hào)為，8個(gè)；固定一撂疊加閥塊的雙頭螺柱代號(hào)為lt30.02.06145，規(guī)格型號(hào)為，4個(gè)，螺母代號(hào)lt30.01.

38、006，規(guī)格型號(hào)m6，4個(gè)；固定溢流閥的螺釘代號(hào)為gb/t70.1-10.9，規(guī)格型號(hào)為，8個(gè)；固定疊加閥塊的螺釘代號(hào)為gb/t70.1-2000，規(guī)格型號(hào)為,4個(gè)。（3）油孔間壁厚及其校核由于系統(tǒng)壓力為10mpa，集成閥塊材料選用45號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度為600mpa左右，因?qū)砷y塊進(jìn)行強(qiáng)度校核，以防止系統(tǒng)在使用過程中被擊穿?？组g的壁厚可按下式進(jìn)行校核計(jì)算：（4-3）式中：孔間的壁厚，mm； 管內(nèi)最高工作壓力，mpa； n 安全系數(shù)，按孔道內(nèi)最高壓力p選?。寒?dāng)p<7mpa時(shí)，取n=8；當(dāng)p=717.5mpa時(shí)，取n=6，當(dāng)p>17.5mpa,取n=4； 管材抗拉強(qiáng)度，?？紤]到集成塊的孔大多細(xì)而長(zhǎng)，鉆孔加工時(shí)可能會(huì)偏斜，所以壁厚取得稍大一些，通油孔間的最小壁厚不小于5mm，故油孔間壁厚