液壓傳動系統(tǒng)論文

1、目 錄第一章緒論3 1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展概況31.2 液壓驅(qū)動與機械驅(qū)動比較的優(yōu)缺點31.3液壓驅(qū)動在輸送機方面的應(yīng)用4 第二章 液壓傳動的工作原理及基本回路52.1液壓傳動的工作原理和工作特征5 2.2壓力控制回路62.3速度控制回路8第三章液壓輔助元件113.1管件113.2油箱123.3濾油器133.4蓄能器153.5密封裝置17第四章液壓驅(qū)動輸送機的液壓系統(tǒng)的設(shè)計184.1 液壓系統(tǒng)要求實現(xiàn)的動作及系統(tǒng)的參數(shù)184.2 選取液壓馬達184.3選擇液壓元件184.4選擇液壓油224.5擬定系統(tǒng)原理圖234.6液壓系統(tǒng)性能驗算24第五章 帶式輸送機265.1帶式輸送機的發(fā)展狀況265.2

2、帶式輸送機的主要部件的結(jié)構(gòu)及功能295.3安裝運轉(zhuǎn)與維護3 3后記34參考文獻35第一章 緒論1.1 液壓技術(shù)的發(fā)展概況液壓技術(shù)的發(fā)展是與流體力學的理論研究的成果和工程材料、液壓介質(zhì)等相關(guān)學科的發(fā)展緊密相聯(lián)的。1650年帕斯卡提出了封閉靜止液體中壓力傳播的帕斯卡原理；1686年牛頓揭示了粘性流體的內(nèi)摩擦定律；到18世紀，流體力學的兩個重要方程連續(xù)性方程和伯努力能量方程相繼建立，這些理論成果為液壓技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。1795年英國人布拉默發(fā)明了世界上第一臺水壓機，是他首先利用水不僅進行能量傳遞，而且傳遞控制信號，標志現(xiàn)代液壓技術(shù)工程應(yīng)用的開始。水壓機的發(fā)明還與當時鑄鐵等工程材料及一些新的制

3、造方法的出現(xiàn)密切相關(guān)。1851年阿姆斯特發(fā)明重錘式蓄能器以后，促使液壓傳動的應(yīng)用迅速增加，到19世紀90年代，液壓傳動已應(yīng)用于壓力機、起重機、卷揚機、包裝機、試驗機等許多工業(yè)部門。我國從20世紀50年代末期開始發(fā)展液壓工業(yè)，特別是80年代到90年代，國家對液壓行業(yè)進行了重點改造，并先后引進了近五十項國外技術(shù)，使我國液壓行業(yè)的產(chǎn)品水平、科研開發(fā)能力和工藝裝備水平都有大幅度提高，液壓技術(shù)在各工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。但是與國外先進水平相比差距很大，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品水平低，品種規(guī)格少，自我開發(fā)能力薄弱成套性差，特別是對重大技術(shù)裝備、重點工程的配套率嚴重不足；產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性差，壽命短；一些新的應(yīng)

4、用領(lǐng)域如航天航空，海洋工程，生物醫(yī)學工程，機器人，微型機械及高溫、明火環(huán)境下所急需的一些特殊元件，幾乎處于空白。液壓工業(yè)已成為影響我國機械工業(yè)和擴大機電產(chǎn)品國際交往的瓶頸產(chǎn)業(yè)，迅速改變這種落后面貌，是我國液壓技術(shù)界和工業(yè)界多面臨的迫切任務(wù)。1.2液壓驅(qū)動與機械驅(qū)動比較的優(yōu)缺點液壓傳動與機械傳動比較的優(yōu)缺點液壓系統(tǒng)機械系統(tǒng)重 量較輕，同等功率下約為后者的1020%,大結(jié)構(gòu)尺寸較小，約為后者的1213%大反應(yīng)速度快，液壓馬達只需0.1秒，在自動控制系統(tǒng)中具有穩(wěn)、準、快的特點在加速中同等功率的電動機需一秒到幾秒時間調(diào)速范圍調(diào)速性能好，能實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達200250，電機不能調(diào)速功率易實現(xiàn)功

5、率放大操縱、控制比較方便、省力，易實現(xiàn)自動化，如與電器相配合，易于實現(xiàn)遠距離操作和自動控制過載保護易于實現(xiàn)過載保護，只需設(shè)置一安全閥零部件已標準化、系列化和通用化，便于設(shè)計和選用啟動液壓泵可空載啟動電機起動對電網(wǎng)沖擊大元件布置可隨設(shè)備的需要隨意安排，不需中間的機械傳動環(huán)節(jié)難以實現(xiàn)此點制動性能緩沖時間長，制動效果好制動性能不好缺 點生產(chǎn)成本稍高，且元件的制造精度要求高一般后期維修要求工人素質(zhì)高，有一定的液壓知識，且費用較高方便泄漏由于以液體為工作介質(zhì)，有一定的泄漏，容積效率低傳動效率高工作溫度工作介質(zhì)易受溫度影響，在低溫環(huán)境中起動需預熱要求較低總的來說，液壓傳動的優(yōu)點很多，但其缺點也不能忽視。液

6、壓技術(shù)一直在不斷發(fā)展，借助現(xiàn)代科技的支持幾相關(guān)學科的科技成果，使起缺點逐漸被克服，性能不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。1.3液壓驅(qū)動在輸送機方面的應(yīng)用液壓傳動由于其本身諸多的優(yōu)越性，在煤礦礦山機械方面倍受青睞。國外在這方面的應(yīng)用較多，同時其技術(shù)也比較全面先進，設(shè)備也比較先進，使他們的主井提升，定重裝載等在現(xiàn)代化煤礦機械方面獨樹一幟。而國內(nèi)在液壓傳動井下應(yīng)用方面的研究較少，技術(shù)相對比較落后，這是由于我國液壓技術(shù)起步較晚所致。隨著科技和技術(shù)的不斷進步，以及液壓技術(shù)本身的不斷發(fā)展和完善，我相信液壓驅(qū)動技術(shù)一定會實現(xiàn)質(zhì)的躍遷，使它在煤礦井下井上大放異彩。第二章 液壓傳動的工作原理及基本回路2.1液壓傳動的

7、工作原理和工作特征用流體作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的一種傳動方式稱為液壓傳動。液體傳動按其工作原理的不同分為兩類，主要以液體動能傳遞能量的傳動方式稱為液力傳動（如離心泵、液力變距器等）；主要以液體壓力傳遞能量的傳動方式稱為液壓傳動。下面以一個簡單的例子來說明液壓傳動的工作原理。圖0-1為一常見的手動液壓千斤頂原理圖。液壓缸9為起重缸，手動杠桿1操縱的液壓缸為2的動力缸（即液壓泵），兩缸通過管道6連接構(gòu)成通路（形成密閉連通器）。當操縱桿1上下運動時，小活塞3在缸體內(nèi)隨之運動，缸體2的容積上一密閉的，當小活塞3上行時，剛體2下腔的容積擴大而形成局部真空。油箱12中液體在大氣壓力作用下，通過管道5推開

8、吸油閥4，流入小活塞的下腔；當小活塞下行時，缸體2下腔容積縮小，在小活塞作用下，受到擠壓的液體通過管道6打開排由閥7，進入液壓缸9的下腔（此時吸油閥4關(guān)閉）。迫使大活塞8向上移動。如果反復推動把手1，液體就會不斷地送入大活塞的下腔，推動大活塞及重物上升。用節(jié)流閥11，可以控制液壓缸9下腔通過管道10流回油箱的液壓量的大小。式中Q為單位時間內(nèi)流過某截面的液體容積，簡稱為流量。此例中Q即為小活塞動力缸排出的流量，而為通過節(jié)流閥口的流量。由式可知，在大活塞端面積一定的條件下，大活塞的運動速度決定于輸給它的流量的大小。若Q為定值，則由決定，亦即操縱節(jié)流閥11可起到控制的作用。F為加在小活塞上的力，稱為

9、輸入力。重物為外界加在大活塞上的阻力（包括活塞自重），稱為負載。F力使小活塞下移，將動力缸2下腔液體通過管道6排入起重缸9下腔，迫使大活塞克服負載上升。動力缸2中液體的壓力：式中 液體的壓力。若不計各種阻力和液體自重，根據(jù)帕斯卡原理，這一壓力將等值地傳遞到起重缸的下腔中。此時，作用在起重缸大活塞上的推力應(yīng)為：所謂基本回路就是能夠完成某種特定控制功能的液壓元件和管道的組合。例如用來調(diào)節(jié)液壓泵供油壓力的調(diào)壓回路，改變液壓執(zhí)行元件工作速度的調(diào)速回路等都是常見的液壓基本回路，所謂全局為局部之總和，因而熟悉和掌握液壓基本回路的功能，有助于更好地分析、使用和設(shè)計各種液壓傳動系統(tǒng)。2.2壓力控制回路功用：使

10、液壓系統(tǒng)整體或部分的壓力保持恒定或不超過某個數(shù)值。在定量泵系統(tǒng)中，液壓泵的供油壓力可以通過溢流閥來調(diào)節(jié)。在變量泵系統(tǒng)中，用安全閥來限定系統(tǒng)的最高壓力，防止系統(tǒng)過載。若系統(tǒng)中需要二種以上的壓力，則可采用多級調(diào)壓回路。（1） 單級調(diào)壓回路如圖21a所示，在液壓泵1出口處設(shè)置并聯(lián)的溢流閥2，即可組成單級調(diào)壓回路，從而控制了液壓系統(tǒng)的最高壓力值。圖21溢流閥的作用（2） 二級調(diào)壓回路如圖22a，可實現(xiàn)兩種不同的壓力控制。 （3） 多級調(diào)壓回路 如圖22b所示的由溢流閥1、2、3分別控制系統(tǒng)的壓力，從而組成了三級調(diào)壓回路。在這種調(diào)壓回路中，閥2和閥3的調(diào)定壓力要小于閥1的調(diào)定壓力，但閥2和閥3的調(diào)定壓力

11、之間沒有什么一定的關(guān)系。2.3速度控制回路液壓傳動系統(tǒng)中速度控制回路包括調(diào)節(jié)液壓執(zhí)行元件的速度的調(diào)速回路、使之獲得快速運動的快速回路、快速運動和工作進給速度以及工作進給速度之間的速度換接回路。一、調(diào)速回路調(diào)速是為了滿足液壓執(zhí)行元件對工作速度的要求，在不考慮液壓油的壓縮性和泄漏的情 況下，液壓缸的運動速度為 液壓馬達的轉(zhuǎn)速： 由以上兩式可知，改變輸入液壓執(zhí)行元件的流量q或改變液壓缸的有效面積A（或液壓馬 達的排量VM）均可以達到改變速度的目的。但改變液壓缸工作面積的方法在實際中是不現(xiàn)實 的，因此，只能用改變進入液壓執(zhí)行元件的流量或用改變變量液壓馬達排量的方法來調(diào)速。為 了改變進入液壓執(zhí)行元件的流

12、量，可采用變量液壓泵來供油，也可采用定量泵和流量控制閥， 以改變通過流量閥流量的方法。用定量泵和流量問閥來調(diào)速時，稱為節(jié)流擁速；用改變變量泵或變量液壓馬達的排量調(diào)速時，稱為容積調(diào)速；用變量泵和流量閥來達到調(diào)速目的時，則稱 為容積節(jié)流調(diào)速。（）節(jié)流調(diào)速回路節(jié)流調(diào)速回路的工作原理是通過改變回路中流量控制元件（節(jié)流閥和調(diào)速閥）通流截面積的大小來控制流入執(zhí)行元件或自執(zhí)行元件流出的流量，以調(diào)節(jié)其運動速度。根根流量閥在回路中的位置不同，分為進油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速三種回路。前兩種回路稱為定壓式節(jié)流調(diào)速回路，后一種由于回路的供油壓力隨負載的變化而變化又稱為變壓式節(jié)流調(diào)速回路。1、 回路進油節(jié)

13、流調(diào)速（1）速度負載特性缸穩(wěn)定工作時有 式中，P1為進油腔壓力；P2為出油腔壓力，P2=0；F為液壓缸的負載；A1為液壓缸無桿腔面積；A2為液壓缸有桿腔面積，AT為節(jié)流閥通流面積。故節(jié)流閥兩端的壓差為P1=FA1液壓缸的運動速度為這種回路的調(diào)速范圍較大，當AT調(diào)定后，速度隨負載的增大而減小，故負載特性軟。適用于低速輕載場合。（2）最大承載能力 （3）功率和效率在節(jié)流閥進油節(jié)流調(diào)速回路中，液壓泵的輸出功率為=常量，而液壓缸的輸出功率為，所以該回路的功率損失為式中，qy為通過溢流閥的溢流量，qy=qp-q1由上式可以看出，功率損失由兩部分組成，即溢流損失功率和節(jié)流損失功率。（4）回路效率為 第三章

14、 液壓輔助元件液壓系統(tǒng)中的液壓輔件，是指動力元件、執(zhí)行元件和控制元件以外的其它配件，如管件、油箱、過濾器、密封件、壓力表、蓄能器等。3.1管件管件包括管道、管接頭和法蘭等，其作用是保證油路的連通，并便于拆卸、安裝；根據(jù)工作壓力、安裝位置確定管件的連接結(jié)構(gòu)；與泵、閥等連接的管件應(yīng)由其接口尺寸決定管徑。管道管道特點、種類和適用場合見表。表管道的種類和適用場合種類特點和適用范圍鋼管價廉、耐油、抗腐、剛性好，但裝配不易彎曲成形，常在拆裝方便處用作壓力管道，中壓以上用無縫鋼管，低壓用焊接鋼管。紫銅管價格高，抗振能力差，易使油液氧化，但易彎曲成形，用于儀表和裝配不便處。尼龍管半透明材料，可觀察流動情況，加

15、熱后可任意彎曲成形和擴口，冷卻后即定形，承壓能力較低，一般在2.88MPa之間。塑料管耐油、價廉、裝配方便，長期使用會老化，只用于壓力低于0.5MPa的回油或泄油管路橡膠管用耐油橡膠和鋼絲編織層制成，價格高，多用于高壓管路；還有一種用耐油橡膠和帆布制成，用于回油管路。管道的內(nèi)徑d和壁厚可采用下列兩式計算，并需圓整為標準數(shù)值，即（3-1）（3-2）式中：允許流速，推薦值為：吸油管為0.51.5m/s，回油管為1.52m/s，壓力油管為2.55m/s，控制油管取23m/s，橡膠軟管應(yīng)小于4m/s。n安全系數(shù)，對于鋼管，£7MPa時，n=8；7MPa<£17.5MPa時，n

16、=6；>17.5MPa時，n=4。管道材料的抗拉強度，可由材料手冊查出。管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，拐彎少，為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配的彎曲半徑要足夠大，管道懸伸較長時要適當設(shè)置管夾。管道盡量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接觸振動，并便于安裝管接頭。軟管直線安裝時要有30%左右的余量，以適應(yīng)油溫變化、受拉和振動的需要。彎曲半徑要大于9倍軟管外徑，彎曲處到管接頭的距離至少等于6倍外徑。管接頭管接頭是管道和管道，管道和其它元件，如泵、閥、集成塊等的可拆卸連接件。管接頭與其它元件之間可采用普通細牙螺紋連接或錐螺紋連接。（1）硬管接頭按管接頭和管道的連接方式分，有擴口式管接

17、頭，卡套式管接頭和焊接式管接頭三種。擴口式管接頭，適用于紫銅管、薄鋼管、尼龍管和塑料管等低壓管道的連接，擰緊接頭螺母，通過管套使管子壓緊密封?？ㄌ资焦芙宇^，擰緊接頭螺母后，卡套發(fā)生彈性變形便將管子夾緊，它對軸向尺寸要求不嚴，裝拆方便，但對連接用管道的尺寸精度要求較高。焊接式管接頭，接管與接頭體之間的密封方式有球面、錐面接觸密封和平面加O形圈密封兩種。前者有自位性，安裝要求低，耐高溫，但密封可靠性稍差，適用于工作壓力不高的液壓系統(tǒng)；后者密封性好，可用于高壓系統(tǒng)。此外尚有二通、三通、四通、鉸接等數(shù)種形式的管接頭，供不同情況下選用，具體可查閱有關(guān)手冊。（2）膠管接頭膠管接頭有擴口式和扣壓式兩種，隨管

18、徑和所用膠管鋼絲層數(shù)的不同，工作壓力在640MPa之間，圖3-1-2為扣壓式膠管接頭，擴口式膠管接頭與其類似，可參見液壓工程手冊。3.2油箱油箱的基本功能油箱的基本功能是：儲存工作介質(zhì)；散發(fā)系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的熱量；分離油液中混入的空氣；沉淀污染物及雜質(zhì)。按油面是否與大氣相通，可分為開式油箱與閉式油箱。開式油箱廣泛用于一般的液壓系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無穩(wěn)定氣壓的場合，這里僅介紹開式油箱。油箱的容積與結(jié)構(gòu)在初步設(shè)計時，油箱的有效容量可按下述經(jīng)驗公式確定（3-3）式中：油箱的有效容量；液壓泵的流量；經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)：=24，中壓系統(tǒng)：=57，中高壓或高壓系統(tǒng)：=612。對功率較大且連續(xù)工作的

19、液壓系統(tǒng)，必要時還要進行熱平衡計算，以此確定油箱容量。（1）泵的吸油管與系統(tǒng)回油管之間的距離應(yīng)盡可能遠些，管口都應(yīng)插于最低液面以下，但離油箱底要大于管徑的23倍，以免吸空和飛濺起泡，吸油管端部所安裝的濾油器，離箱壁要有3倍管徑的距離，以便四面進油。回油管口應(yīng)截成45°斜角，以增大回流截面，并使斜面對著箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)。（2）在油箱中設(shè)置隔板，以便將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動，利于散熱和沉淀。（3）設(shè)置空氣濾清器與液位計?？諝鉃V清器的作用是使油相箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物，有時兼作加油口，它一般布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。（4）最高油面只允許達到油

20、箱高度的80%，油箱底腳高度應(yīng)在150mm以上，以便散熱、搬移和放油，油箱四周要有吊耳，以便起吊裝運。（5）油箱正常工作溫度應(yīng)在1566°C之間，必要時應(yīng)安裝溫度控制系統(tǒng)，或設(shè)置加熱器和冷卻器。3.3濾油器對過濾器的要求液壓油中往往含有顆粒狀雜質(zhì)，會造成液壓元件相對運動表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)流孔口堵塞，使系統(tǒng)工作可靠性大為降低。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。過濾器的過濾精度是指濾芯能夠濾除的最小雜質(zhì)顆粒的大小，以直徑d作為公稱尺寸表示，按精度可分為粗過濾器（d100)普通過濾器(d10)，精過濾器（d5)，特精過濾器（d1)。一般對過濾器的基本要求

21、是：（1）能滿足液壓系統(tǒng)對過濾精度要求，即能阻擋一定尺寸的雜質(zhì)進入系統(tǒng)。（2）濾芯應(yīng)有足夠強度，不會因壓力而損壞。（3）通流能力大，壓力損失小。（4）易于清洗或更換濾芯。過濾器的類型及特點按濾芯的材料和結(jié)構(gòu)形式，濾油器可分為網(wǎng)式、線隙式，紙質(zhì)濾芯式、燒結(jié)式濾油器及磁性濾油器等。按濾油器安放的位置不同，還可以分為吸濾器，壓濾器和回油過濾器，考慮到泵的自吸性能，吸油濾油器多為粗濾器。（1）網(wǎng)式濾油器濾芯以銅網(wǎng)為過濾材料，在周圍開有很多孔的塑料或金屬筒形骨架上，包著一層或兩層銅絲網(wǎng)，其過濾精度取決于銅網(wǎng)層數(shù)和網(wǎng)孔的大小。這種濾油器結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，清洗方便，但過濾精度低，一般用于液壓泵的吸油口。

22、 (2)線隙式濾油器用鋼線或鋁線密繞在筒形骨架的外部來組成濾芯，依靠銅絲間的微小間隙濾除混入液體中的雜質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，過濾精度比網(wǎng)式濾油器高，但不易清洗，多為回油過濾器。（3）紙質(zhì)濾油器濾芯為平紋或波紋的酚醛樹脂或木漿微孔濾紙制成的紙芯，將紙芯圍繞在帶孔的鍍錫鐵做成的骨架上，以增大強度。為增加過濾面積，紙芯一般做成折疊形。其過濾精度較高，一般用于油液的精過濾，但堵塞后無法清洗，須經(jīng)常更換濾芯。（4）燒結(jié)式濾油器其濾芯用金屬粉末燒結(jié)而成，利用顆粒間的微孔來擋住油液中的雜質(zhì)通過。其濾芯能承受高壓，抗腐蝕性好，過濾精度高，適用于要求精濾的高壓、高溫液壓系統(tǒng)。過濾器的安裝（1）泵入口的吸油

23、粗濾器用來保護泵，使其不致吸入較大的機械雜質(zhì)，根據(jù)泵的要求，可用粗的或普通精度的濾油器，為了不影響泵的吸油性能，防止發(fā)生氣穴現(xiàn)象，濾油器的過濾能力應(yīng)為泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過0.010.035MPa。(2)泵出口油路上的高壓濾油器這種安裝主要用來濾除進入液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì)，一般采用過濾精度1015mm的濾油器。它應(yīng)能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，其壓力降應(yīng)小于0.35MPa，并應(yīng)有安全閥或堵塞狀態(tài)發(fā)訊裝置，以防泵過載和濾芯損壞。（3）系統(tǒng)回油路上的低壓濾油器可濾去油液流入油箱以前的污染物，為液壓泵提供清潔的油液。因回油路壓力很低，可采用濾芯強度不高的精濾油器，并允許濾油器有較大的壓

24、力降。（4）安裝在系統(tǒng)以外的旁路過濾系統(tǒng)大型液壓系統(tǒng)可專設(shè)一液壓泵和濾油器構(gòu)成的濾油子系統(tǒng)，濾除油液中的雜質(zhì)，以保護主系統(tǒng)。安裝濾油器時應(yīng)注意，一般濾油器只能單向使用，即進、出口不可互換。3.4蓄能器蓄能器的作用蓄能器的作用是將液壓系統(tǒng)中的壓力油儲存起來，在需要時又重新放出。其主要作用表現(xiàn)在以下幾個方面。（1）作輔助動力源在間歇工作或?qū)崿F(xiàn)周期性動作循環(huán)的液壓系統(tǒng)中，蓄能器可以把液壓泵輸出的多余壓力油儲存起來。當系統(tǒng)需要時，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機功率消耗，降低液壓系統(tǒng)溫升。（2）系統(tǒng)保壓或作緊急動力源對于執(zhí)行元件長時間不動作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能

25、器來補償泄漏，從而使壓力恒定。對某些系統(tǒng)要求當泵發(fā)生故障或停電時，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動作時，需要有適當容量的蓄能器作緊急動力源。蓄能器的結(jié)構(gòu)形式（1）活塞式蓄能器活塞式蓄能器中的氣體和油液由活塞隔開，活塞1的上部為壓縮空氣，氣體由閥3沖充入，其下部經(jīng)油孔a通向液壓系統(tǒng)，活塞1隨下部壓力油的儲存和釋放而在缸筒2內(nèi)來回滑動。這種蓄能器結(jié)構(gòu)簡單、壽命長，它主要用于大體積和大流量。但因活塞有一定的慣性和O形密封圈存在較大的摩擦力，所以反應(yīng)不夠靈敏。（2）皮囊式蓄能器皮囊式蓄能器中氣體和油液用皮囊隔開，皮囊用耐油橡膠制成，固定在耐高壓的殼體的上部，皮囊內(nèi)充入惰性氣體，殼體下端的提升閥A由彈簧加菌形

26、閥構(gòu)成，壓力油由此通入，并能在油液全部排出時，防止皮囊膨脹擠出油口。這種結(jié)構(gòu)使氣、液密封可靠，并且因皮囊慣性小而克服了活塞式蓄能器響應(yīng)慢的弱點，因此，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，其弱點是工藝性較差。（3）薄膜式蓄能器薄膜式蓄能器利用薄膜的彈性來儲存、釋放壓力能，主要用于體積和流量較小的情況，如用作減震器，緩沖器等。（4）彈簧式蓄能器彈簧式蓄能器利用彈簧的壓縮和伸長來儲存、釋放壓力能，它的結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，但容量小，可用于小容量、低壓回路起緩沖作用，不適用于高壓或高頻的工作場合。蓄能器的容量計算容量是選用蓄能器的依據(jù)，其大小視用途而異，現(xiàn)以皮囊式蓄能器為例加以說明。.1作輔助動力源時的容量計算當蓄能

27、器作動力源時，蓄能器儲存和釋放的壓力油容量和皮囊中氣體體積的變化量相等，而氣體狀態(tài)的變化遵守玻義耳定律，即（3-4）式中:皮囊的充氣壓力；皮囊充氣的體積，由于此時皮囊充滿殼體內(nèi)腔，故亦即蓄能器容量；系統(tǒng)最高工作壓力，即泵對蓄能器充油結(jié)束時的壓力；皮囊被壓縮后相應(yīng)于時的氣體體積；系統(tǒng)最低工作壓力，即蓄能器向系統(tǒng)供油結(jié)束時的壓力；氣體膨脹后相應(yīng)于時的氣體體積。體積差為供給系統(tǒng)油液的有效體積，將它代入式（3-3），使可求得蓄能器容量，即充氣壓力在理論上可與相等，但是為保證在時蓄能器仍有能力補償系統(tǒng)泄漏，則應(yīng)使<，一般取=（0.80.85），如已知，也可反過來求出儲能時的供油體積，即（3-6）在

28、以上各式中，n是與氣體變化過程有關(guān)的指數(shù)。當蓄能器用于保壓和補充泄漏時，氣體壓縮過程緩慢，與外界熱交換得以充分進行，可認為是等溫變化過程，這時取n=1；而當蓄能器作輔助或應(yīng)急動力源時，釋放液體的時間短，氣體快速膨脹，熱交換不充分，這時可視為絕熱過程，取n=1.4。在實際工作中，氣體狀態(tài)的變化在絕熱過程和等溫過程之間，因此，n=11.4。3.4.3.2用來吸收沖擊用時的容量計算當蓄能器用于吸收沖擊時，其容量的計算與管路布置、液體流態(tài)、阻尼及泄漏大小等因素有關(guān)，準確計算比較困難。一般按經(jīng)驗公式計算緩沖最大沖擊力時所需要的蓄能器最小容量，即（3-7）式中:允許的最大沖擊（）閥口關(guān)閉前管內(nèi)壓力（）用于

29、沖擊的蓄能器的最小容量() L發(fā)生沖擊的管長，即壓力油源到閥口的管道長度() t閥口關(guān)閉的時間()，實然關(guān)閉時取t=03.5密封裝置對密封裝置的要求1.在工作壓力和一定的溫度范圍內(nèi)，應(yīng)具有良好的密封性，并隨著壓力的增加能自動提高密封性能。2.密封裝置和運動件之間的摩擦力要小，摩擦系數(shù)要穩(wěn)定。3.抗腐蝕能力強，不易老化，工作壽命長，耐磨性好，磨損后在一定程度上能自動補償。4.結(jié)構(gòu)簡單，使用、維護方便，價格低廉。密封裝置的類型密封按其工作原理分為非接觸式密封和接觸式密封。（）間隙密封（）形密封圈（）唇形密封圈（）組合式密封裝置（）回轉(zhuǎn)軸的密封裝置第四章液壓驅(qū)動輸送機的液壓系統(tǒng)的設(shè)計4.1液壓系統(tǒng)要

30、求實現(xiàn)的動作及系統(tǒng)的參數(shù)：要求液壓系統(tǒng)為單驅(qū)動，能夠調(diào)速、制動，運動平穩(wěn)，可以實現(xiàn)過載保護。初定系統(tǒng)功率為20kW，馬達轉(zhuǎn)速n=60rpm,扭距T=3.2KNM.4.2選取液壓馬達：根據(jù)所給參數(shù)和馬達選用原則，我們由液壓馬達選?。篫JM11型徑向滾柱式高壓液壓馬達型號排量ml/r壓力 (MPa)轉(zhuǎn)速 (r/min)扭距(N.m)額定最高壓力額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速范圍額定扭距ZJM11104825406501603915計算馬達轉(zhuǎn)速n=60rpm時的壓力以及流量由公式T=pV2得 p=2T/ V注：p馬達進出口壓差MPa；T馬達扭距（Nm）；V排量ml/r.p=19.18×10pa=19.18

31、MPaQ=nV =60×1048=62.88l/min4.3選擇液壓元件：選擇液壓泵和驅(qū)動電機取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)K=1.1，則液壓泵的流量Q為Q=KQ=1.1×62.88=69.17 l/min根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)是采用回油路節(jié)流調(diào)速，進油路壓力損失選取p=5×10Pa 故液壓泵的壓力為： p=p+p=(19.18+0.5)×10pa=19.68 MPa考慮到系統(tǒng)動態(tài)壓力因素的影響，液壓泵額定工作壓力為：p=19.68×（1+25%）=24.6 MPa N=36 kW2油管和其他輔助裝置的選擇序號控制元件名稱型號規(guī)格技術(shù)數(shù)據(jù) 壓力p(Mpa)

32、流量Q(l/min)通徑備注1溢流閥1YHd20Lp=31.5;Q=10020管式2溢流閥2YHd20Lp=31.5;Q=10020管式3溢流閥3YHd20Lp=31.5;Q=10020管式4單向閥1AHa20Lp=32;Q=10020管式5單向閥2AHa20Lp=32;Q=10020管式6比例流量閥BQH16p=31.5; Q=63167換向閥34DYH-H20B-Tp=32；Q=10020板式8安全關(guān)閉閥24DY-H20Bp=32；Q=10020（1）選擇油管和管接頭a) 油管類型的選擇：根據(jù)系統(tǒng)壓力要求，我們選用鋼管和橡膠軟管。由于鋼管能承受高壓（最高壓力可達32 Mpa），價格便宜，耐

33、油、抗腐蝕和剛性都較好。但裝配中不能任意彎曲。彎曲部分可用橡膠軟管聯(lián)接。b) 油管尺寸的確定：油管內(nèi)徑d可根據(jù)通過的流量和允許的流速來確定： d=4.6(mm) 式中 Q通過油管的流量（l/min）;v油管中的允許流速（m/s），對吸油管可取0.61.5m/s，流量大時取大值。對壓油管道取2.55m/s，壓力高時取大值?；赜凸苋?.52m/s。對吸油管：v=1.5m/s, d=4.6× =31.24mm.對壓油管：v=5m/s, d=4.6× =17.11mm.對回油管：v=2m/s, d=4.6× =25.79mm.油管壁厚按下式計算(mm)式中 p管內(nèi)最高工作

34、壓力（pa）;d油管內(nèi)徑（mm）;油管材料許用應(yīng)力（Pa），對于鋼管，=（為抗拉強度，n為安全系數(shù)），當p>175×10Pa時，取n=4.我們選用20冷拔無縫鋼管，則=510N/mm.對吸油管：；對壓油管：；對回油管：管接頭是油管與油管、油管與液壓元件間的可拆式連接件。它應(yīng)滿足裝拆方便，連接牢固，密封可靠，外形尺寸小，通油能力大、壓力小，工藝性好等要求。由于該液壓系統(tǒng)工作壓力較高，考慮到管路布置，元件和機體間的連接以及元件之間的連接我們選用卡套式管接頭、固定鉸接式管接頭和扣壓式管接頭。油箱的作用是儲油、散發(fā)油的熱量、沉淀油中雜質(zhì)、逸出油中的氣體。油箱的容量計算液壓系統(tǒng)總的發(fā)熱量

35、H可用下式計算： H=860P（1） （kcal/h）式中 P油泵電機的實際輸出功率（kW）整個液壓系統(tǒng)的總效率，總效率的數(shù)值可按下式計算：=式中 p馬達的有效工作壓力（Pa）；Q馬達的實際流量（l/min）；馬達的效率。 其中1Kw=860kcal/h。由以前計算的可知= =48.4%.所以液壓系統(tǒng)總的發(fā)熱量H為： H=860P（1）=860×37×（148.4%） =16419.12kcal/h =19.09kW 假設(shè)油箱容量為1m，由公式V=（l） 式中 H油箱總的散熱量（kcal/h）；系統(tǒng)長期工作后的油溫，取為80；環(huán)境溫度，取為30； 由以上公式可得：1000=

36、計算可得H=5000kcal/h.則由冷卻器散熱量H為： H=HH=16419.125000=11419.12kcal/h=13.278 kW.4.4選擇液壓油 考慮到該系統(tǒng)工作壓力較高，系統(tǒng)對環(huán)境要求不高，由液壓元件手冊我們選取礦油型液壓油（L-HM），其部分指標如下：項目質(zhì)量指標試驗方法品種（按GB7631.2）L-HM質(zhì)量等級一級品粘度等級（按GB3141）46GB265運動粘度（40）（mm/s）41.450.6GB2541外觀（25）清亮目測密度（kg/m）920水質(zhì)量分數(shù)/（%）痕跡GB260腐蝕試驗（銅片，100，3h）/級 不大于1GB5096液相銹蝕試驗蒸餾水合成海水無銹GB

37、11143機械雜質(zhì)（%） 不大于無GB511硫酸鹽灰分（%）報告GB24334.5擬定系統(tǒng)原理圖根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計的要求及要實現(xiàn)的動作，我們擬定液壓驅(qū)動系統(tǒng)如下圖：（1）系統(tǒng)主回路 由于該液壓系統(tǒng)驅(qū)動功率較大，系統(tǒng)不要求換向，系統(tǒng)主油路采用單向變量泵和定量馬達組成閉式容積調(diào)速回路，液壓馬達的調(diào)速由變量泵來實現(xiàn)。1. 系統(tǒng)補油和熱交換回路當主油路變量泵1處于零位，主泵不排油。輔助液壓泵2排出壓力油，一部分經(jīng)單向閥1和2進入主油路的兩側(cè)形成低壓平衡，此時液動換向閥11處于中間位置。主油路兩側(cè)的油液經(jīng)換向閥的節(jié)流孔、背壓閥5和冷卻器7流入油箱。而輔助泵的大部分油液直接經(jīng)低壓安全閥回油箱，對系統(tǒng)進行補油

38、，并對液壓馬達有一定制動作用。當主油路變量泵1離開零位，輸出壓力油時，如果圖示上方為高壓油路，下方為低壓油路，液動換向閥在壓差作用下?lián)Q向，輔助泵2排出冷油經(jīng)單向閥2補進低壓油路，置換出低壓油路中的部分熱油，此熱油經(jīng)換向閥11、背壓閥5、冷卻器7回油箱，實現(xiàn)熱交換。不論主油路高低壓側(cè)如何變換，都能實現(xiàn)補油和熱交換。（3）過載保護回路當液壓驅(qū)動部分需要壓力過大，主油路工作壓力超過允許值時，安全閥打開，高壓油經(jīng)安全閥節(jié)流孔回油箱，使壓力不再升高。輸送機液壓驅(qū)動部系統(tǒng)原理圖4.6液壓系統(tǒng)性能驗算（1） 液壓系統(tǒng)壓力損失的驗算鑒于油泵和油箱整個裝置處于一起，所以其油液壓降可以不于考慮。 壓油管路壓力損失

39、：初定壓油管路長5m,由前面的計算可知，對壓油管平均流速v=5m/s,其內(nèi)徑d=20mm=0.02m.判斷壓油管液流狀態(tài)，由于雷諾數(shù)Re為 Re=1976<Re=2300故為層流。式中 Re臨界雷諾數(shù)。所以其沿程阻力系數(shù)=0.032。則其管路沿程壓力損失為：=0.092Pa.由液壓元件手冊查得單向閥A-Ha20L的壓力損失=0.04×Pa.忽略油液通過管接頭等處的局部壓力損失，則壓油管路壓力損失為：= + =（0.092+0.04）×Pa=0.132×Pa. 回油管路壓力損失：同樣回油管路長度為5m，由前面的計算可知，回油管內(nèi)徑d=30mm=0.03m.回油

40、管路油液平均流速v=2m/s.所以其雷諾數(shù)Re=1186< Re=2300故回油管路也為層流。 則其沿程阻力系數(shù)=0.054。所以回油管的壓力損失為：=0.017×Pa.由液壓元件手冊查得比例流量閥BQ-H16的壓力損失=0.65×Pa. 故回油管路的壓降損失為：=+=（0.017+0.65）×Pa =0.667×Pa.（2） 系統(tǒng)溫升的驗算由于發(fā)熱和散熱的因素復雜，在此只對主要因素作概略計算。又管路的發(fā)熱和散熱基本平衡，故不計算。 液壓系統(tǒng)總的發(fā)熱量H為：H=860P（1）=860×37×（148.4%） =16419.12k

41、cal/h =19.09 kW. 已知油箱的容積為1m,則油箱的散熱面積A為： A=6.66=6.66=6.66m又 由冷卻器散熱量H= 13.278 kW.所以由油箱散熱量H為： H= H-H=19.09-13.278=5.812 kW. 所以由H=KA得 =取油箱散熱系數(shù)K=20. 則有 =43.63顯然溫升超過了允許值，應(yīng)增大油箱散熱面積：V=1.25 V=1.25m,于是 A=6.66=7.73 m=37.6沒有超過允許溫升3540的范圍。 第五章 帶式輸送機5.1帶式輸送機的發(fā)展狀況帶式輸送機是連續(xù)運輸機的一種,連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一。其運行可靠，輸送量大

42、，輸送距離長，維護簡便，適應(yīng)于冶金煤炭，機械，電力，輕工，建材，糧食等部門，是最常見的運輸設(shè)備。帶式輸送機運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。連續(xù)運輸機可分為：(1)具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機，自動扶梯及架空索道等；(2)不具有撓性牽引物件的輸送機,如螺旋輸送機、振動輸送機等；(3)管道輸送機(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道。其中帶式輸送機是連續(xù)運輸機中是使用最廣泛的,在國民經(jīng)濟各部門中最常用的連續(xù)運輸機。其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約

43、為刮板輸送機的1/3到1/5；由于物料同輸送機一起移動，同刮板輸送機比較，物料破碎率小；帶式輸送機的單機運距可以很長，與刮板輸送機比較，在同樣運輸能力及運距條件下，其所需設(shè)備臺數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并且維護比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。輸送帶伸長率為普通帶的1/5左右；其使用壽命比普通膠帶長；其成槽性好；運輸距離大。帶式輸送機常用的類型及型號。其分分類方法又有多種,按運輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類。一類是普通型帶式輸送機,這類帶式輸送機在輸送帶運輸物料的過程中,上帶呈槽形,下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均

44、為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機,各有各的輸送特點。其簡介如下:QD80輕型固定式帶輸送機與TD型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運距一般不超過100m，電機容量不超過22kw。DX型屬于高強度帶式輸送機，其輸送帶的帶芯中有平行的細鋼繩。一臺運輸機運距可達幾公里到幾十公里。U形帶式輸送機又稱為槽形帶式輸送機,其明顯特點是將普通帶式輸送機的槽形托輥角由30°45°提高到90°使輸送帶成U形.這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓，導致物料對膠帶的摩擦力增大，從而輸送機的運輸傾角可達25°。U形帶式輸送帶進一步的成槽,最后形成一個圓管狀，即為管形帶式輸送機，因為輸

45、送帶被卷成一個圓管，故可以實現(xiàn)閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對環(huán)境的污染，并且可以實現(xiàn)彎曲運行。氣墊式帶輸送機的輸送帶不是運行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運行,省去了托輥,用不動的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運行的托輥，運動部件的減少，總的等效質(zhì)量減少，阻力減小，效率提高，并且運行平穩(wěn)，可提高帶速。但一般其運送物料的塊度不超過300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運載面做成垂直邊的，并且?guī)в袡M隔板.一般把垂直側(cè)擋邊做成波狀，故稱為波狀帶式輸送機，這種機型適用于大傾角，傾角在30°以上，最大可達90°。壓帶式

46、帶輸送機是用一條輔助帶對物料施加壓力。這種輸送機的主要優(yōu)點是:輸送物料的最大傾角可達90°，運行速度可達6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送，其主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。鋼繩牽引帶式輸送機是無際繩運輸與帶式運輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強度、牽引靈活的特點，又具有帶式運輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點。輸送帶是帶式輸送機的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，根據(jù)需要物料可以在輸送機的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運行阻力小。帶式輸送機可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時，不同物料的最大運輸傾角是不同的

47、，如下表5-1所示： 表5-1 物料種類與許用最大傾角物料種類角度（°）物料種類角度（°）煤塊18篩分后的石灰石12原煤20干沙15篩分后的焦碳17未篩分的石塊180350mm礦石16水泥 200200mm油田頁巖22干松泥土20目前帶式輸送機已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)經(jīng)濟各個部門,近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運輸系統(tǒng)中帶式輸送機又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機和排棄場的連續(xù)輸送設(shè)施等.這些輸送機的特點是輸送能力大(可達3萬t/h),適用范圍廣(可運礦石,煤炭,巖石和各種粉狀物料,特定條件下也可以運人),安全可靠,自動化程度高,設(shè)備維護檢修容易,爬

48、坡能力大(可達16°),經(jīng)營費用低,由于縮短運輸距離可節(jié)省基建投資.目前,帶式輸送機的發(fā)展趨勢是:大運輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機長度和水平轉(zhuǎn)彎,合理使用膠帶張力,降低物料輸送能耗,清理膠帶的最佳方法等.我國已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機的定型設(shè)計.鋼繩芯帶式輸送機的適用范圍:(1) 適用于環(huán)境溫度一般為-40° +40°C；在寒冷地區(qū)驅(qū)動站應(yīng)有采暖設(shè)施；(2) 可做水平運輸,傾斜向上(16°)和向下(10°12°)運輸,也可以轉(zhuǎn)彎運輸；運輸距離長,單機輸送可達15km；(3) 可露天敷設(shè),運輸線可設(shè)防護罩或設(shè)通廊。5.2帶

49、式輸送機的主要部件的結(jié)構(gòu)及功能帶式輸送機結(jié)構(gòu)簡圖如下所示：輸送帶輸送帶在帶式輸送機中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。輸送機的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時的全部負載。因此，帶芯材料必須有一定的強度和剛度。覆蓋膠用來保護中間帶芯不受機械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一

50、面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機架相碰時，保護帶芯不受機械損傷。.1輸送帶的分類：按輸送帶帶芯結(jié)構(gòu)及材料不同，輸送帶被分成織物層芯和鋼絲繩芯兩大類。織物層芯又分為分層織物芯和整體織物層層芯兩類，且織物層芯的材質(zhì)有棉，尼龍和維綸等。整體編織織物層芯輸送帶與分層織物層芯輸送帶相比，在帶強度相同的情況下，整體輸送帶的厚度小，柔性好，耐沖擊性好，使用中不會發(fā)生層間剝裂，但伸長率較高，在使用過程中，需要較大的拉緊行程。鋼絲繩芯輸送帶是有許多柔軟的細鋼絲繩相隔一定的間距排列，用與鋼絲繩有良好粘合性的膠料粘合而成。鋼

51、絲繩芯輸送帶的縱向拉伸強度高，抗彎曲性能好；伸長率小，需要拉緊行程小。同其它輸送帶相比，在帶強度相同的前提下，鋼絲繩芯輸送帶的厚度小。.2輸送帶的連接為了方便制造和搬運，輸送帶的長度一般制成100200米，因此使用時必須根據(jù)需要進行連接。橡膠輸送帶的連接方法有機械接法與硫化膠接法兩種。硫化膠接法又分為熱硫化和冷硫化膠接法兩種。塑料輸送帶則有機械接法和塑化接法兩種。(1)機械接頭機械接頭是一種可拆卸的接頭。它對帶芯有損傷，接頭強度效率低，只有25%60%，使用壽命短，并且接頭通過滾筒表面時，對滾筒表面有損害，常用于短距或移動式帶式輸送機上?？椢飳有据斔蛶С２捎玫臋C械接頭形式有膠接活頁式，鉚釘固定的夾板式和鉤狀卡子式，但鋼絲繩芯輸送帶一般不采用機械接頭方式。(2)硫化（塑化）接頭硫化（塑化）接頭是一種不可拆卸的接頭形式。它具有承受拉力大，使用壽命長，對滾筒表面不產(chǎn)生損害，接頭效率高達60%95%的優(yōu)點，但存在接頭工藝復雜的缺點。然后將兩個端頭相互很好的粘合，用專用的硫化設(shè)備加壓加熱并保持一定的時間即可完成。其強度為原來強度的(i-1)/i3100%。其中i為帆布層數(shù)。