高爐平移液壓推移裝置(201267)新

1、上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高爐平移液壓推移系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄摘 要10 引言21 高爐平移液壓推移裝置的設(shè)計(jì)21.1 高爐的簡述21.2 動(dòng)力裝置42 液壓傳動(dòng)52.1應(yīng)用范圍的基本原理62.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)72.3液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)73 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1 工況分析83.2 液壓缸選型93.3 液壓系統(tǒng)原理圖113.3.1 同步與不同步的原因113.3.2 液壓回路中解決同步的基本方法123.3.3 分流集流閥153.4 選擇元器件223.5輔助元件223.6系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算223.7壓力閥調(diào)整壓力243.8系統(tǒng)升溫驗(yàn)算244系統(tǒng)控制電路255.總結(jié)26.參考文獻(xiàn)2730摘 要 高爐是煉鐵

2、的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動(dòng)力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。這種新的施工方法是高爐大修施工技術(shù)的一大進(jìn)步。 本文設(shè)計(jì)了高爐平移液壓推移裝置。先將高爐放置在承接裝置上再有兩個(gè)大型油缸并行的方式推出。這個(gè)推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時(shí)推出或推入的功能。關(guān)鍵詞：高爐

3、 液壓傳動(dòng) 液壓同步 流量控制高爐平移液壓推移系統(tǒng)設(shè)計(jì)吳 人 1646092210 引言高爐是煉鐵的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。由于高爐的工作時(shí)間很長，幾乎不會(huì)停止工作，同時(shí)又長期在高溫的工作狀態(tài)。所以，定期的大修變的不可或缺。高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動(dòng)力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。這

4、種新的施工方法是高爐大修施工技術(shù)的一大進(jìn)步。為了實(shí)現(xiàn)這種施工方法動(dòng)力裝置一般采用平移液壓推移裝置。先將高爐放置在承接裝置上再有兩個(gè)大型油缸并行的方式推出。這個(gè)推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時(shí)推出或推入的功能。所以本文主要就是解決對(duì)這套推移裝置的設(shè)計(jì)工作。主要針對(duì)這要系統(tǒng)的液壓設(shè)計(jì)和理論計(jì)算。從而設(shè)計(jì)出符合工況要求的液壓回路。1 高爐平移液壓推移裝置的設(shè)計(jì) 1.1 高爐的簡述高爐是煉鐵的一種設(shè)施，也是目前最具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的煉鐵法。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)

5、。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 鼓風(fēng)機(jī)送出的冷空氣在熱風(fēng)爐加熱到8001350以后，經(jīng)風(fēng)口連續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入爐缸，熱風(fēng)使風(fēng)口前的焦炭燃燒，產(chǎn)生2000以上的熾熱還原性煤氣。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑，使成為液態(tài)；并使鐵礦石完成一系列物理化學(xué)變化，煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進(jìn)行劇烈的傳熱、傳質(zhì)和傳動(dòng)量的過程。 下降爐料中的毛細(xì)水分當(dāng)受熱到100200即蒸發(fā)，褐鐵礦和某些脈石中的結(jié)晶水要到500800才分解蒸發(fā)。主要的熔劑石灰石和白云石，以及其他碳酸鹽和硫酸鹽，也在爐中受熱分解。石灰石中CaCO3和白云石中MgCO3的分解溫度

6、分別為9001000和740900。鐵礦石在高爐中于 400或稍低溫度下開始還原。部分氧化鐵是在下部高溫區(qū)先熔于爐渣，然后再從渣中還原出鐵。 石炭在高爐中不熔化,只是到風(fēng)口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時(shí)氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到10001100時(shí)就開始軟化；到13501400時(shí)完全熔化；超過1400就滴落。焦炭和礦石在下降過程中，一直保持交替分層的結(jié)構(gòu)。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個(gè)區(qū)域: 1區(qū)是礦石與焦炭分層的干區(qū)，稱塊狀帶，沒有液體；2區(qū)為由軟熔層和石炭夾層組成的軟熔帶，礦石開始軟化到完全熔化；3區(qū)是液態(tài)渣、鐵的滴落帶，帶內(nèi)只有石炭仍是固體；4風(fēng)口前有一

7、個(gè)袋形的石炭回旋區(qū)，在這里，焦炭強(qiáng)烈地回旋和燃燒，是爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)生地。 目前所知最古老高爐是中國西漢時(shí)代（紀(jì)元前1世紀(jì)）熔爐。在紀(jì)元前5世紀(jì)中國文物中就發(fā)現(xiàn)鑄鐵出土可見該時(shí)代熔煉已經(jīng)實(shí)用化。初期熔爐內(nèi)壁是用粘土蓋的，用來提煉含磷鐵礦。西方最早的熔爐則是于瑞典1150年到1350年間出現(xiàn)。這兩國的熔爐都是自行發(fā)展摸索出現(xiàn)，沒有互相傳達(dá)關(guān)系。 使用石炭的近代高爐出現(xiàn)于1709年。由于歐洲當(dāng)時(shí)森林多用途砍伐導(dǎo)致木炭產(chǎn)量減少、被迫開發(fā)使用石炭的煉鐵法導(dǎo)致新技術(shù)出現(xiàn)，大幅增加煉鐵效率。日本第一個(gè)現(xiàn)代高爐是釜石市大橋高爐。由大島高任設(shè)計(jì)，安政4年（1857年）11月26日點(diǎn)火，12月1日第

8、一批鐵產(chǎn)出。這天也定為日本打鐵業(yè)紀(jì)念日。1.2 動(dòng)力裝置我們可以看到為了保證高爐的性能與其規(guī)模經(jīng)濟(jì)的性質(zhì)，通常鍋爐的質(zhì)量會(huì)很大，是一個(gè)非常大的負(fù)載。圖1.1 高爐如圖1.1高爐體積通常非常龐大，維修起來變的很困難，耗時(shí)也特別長，所以高爐大修采用易地預(yù)裝新爐體，待老爐體拆除后，使用動(dòng)力裝置將新爐體移至老路基，然后在進(jìn)行設(shè)備的安裝工作。對(duì)于需要推動(dòng)質(zhì)量如此巨大的負(fù)載情況下，在所有動(dòng)力裝置中。液壓傳動(dòng)成為最為適合的動(dòng)力裝置。 如圖1.2推移裝置我們看到這一裝置是先將高爐放置在承接裝置上再有兩個(gè)大型油缸并行的方式推出。這個(gè)推移裝置解決了當(dāng)高爐需要大修時(shí)推出或推入的功能。圖1.2 推移裝置2 液壓傳動(dòng)

9、1795年英國約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，又進(jìn)一步得到改善。 第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是1920年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在19 世紀(jì)末20 世紀(jì)初的20年間才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞

10、所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910年對(duì)液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。 第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出，日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近20 多年。在1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。近2030 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。近20年來，我國液壓工業(yè)通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，科研攻關(guān)，產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)飛快發(fā)展，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了許多新型的液壓元件。此外通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）、污染控制、故障診斷、機(jī)電一體化等方面研究成果的應(yīng)用，液壓

11、技術(shù)水平得到了很大的提高。當(dāng)前液壓技術(shù)正向著高效率、高精度、高性能等方向發(fā)展；液壓元件向著體積小、重量輕、微型化和集成化、易維修的方向發(fā)展。因此急需加速人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新，使我國液壓工業(yè)盡早達(dá)到世界先進(jìn)水平。 液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展旨在研究液壓系統(tǒng)各類元件結(jié)構(gòu)、作用、工作原理、應(yīng)用方法，以及組成液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)。人們經(jīng)過理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，能夠很快的掌握液壓傳動(dòng)設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)及操作。2.1應(yīng)用范圍的基本原理液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝

12、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(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)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(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的

13、作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。在液壓傳動(dòng)中，液壓油缸就是一個(gè)最簡單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過程，可以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。2.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) （1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1：2000(一般為1：100）。 （3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。 （4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制。

14、 （5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長。 （6）操縱控制簡便，自動(dòng)化程度高。 （7）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （8)液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。 2.3液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) （1）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔。 （2）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高。 （3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平。 （4）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)不宜在很高或很低的溫度下工作，一般工作溫度在-1560范圍內(nèi)較合適。 （5）液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力

15、大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。 （6）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏使這種傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 工況分析在設(shè)計(jì)液壓原理圖之前，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做工況分析確定的負(fù)載的阻力大小確定，之后才能進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。（1）負(fù)載大小 如公式3.1和3.2所示高爐的重量確定為7912.8KN。速度為0.2-0.32M/min。 （3.1 ） （3.2 ）（2）經(jīng)過公式3.3和3.4計(jì)算出靜態(tài)阻力，與動(dòng)態(tài)阻力。 （3.3 ） （3.4 ） （3）在啟動(dòng)是系統(tǒng)瞬間的輸出力如公式3.5所示。 （3.5 ）（4）在正常前進(jìn)是系統(tǒng)的輸出力如公式3.6所示。 （3.6 ）負(fù)載位移曲線圖如圖3.1所示。速

16、度位移曲線圖如圖3.2所示。圖3.1 負(fù)載位移曲線圖圖3.2 速度位移曲線圖3.2 液壓缸選型（1）系統(tǒng)的初選工作壓力為，計(jì)算面積以便選擇液壓缸如公式3.7所示。 （3.7 ）（2）計(jì)算出缸筒內(nèi)徑D如公式3.8所示。 （3.8 ）根據(jù)GB/T 2348-1993 選用HSG16-FA 400 確定有效面積。 無桿腔面積如公式3.9所示。 （3.9 ）有桿腔面積如公式3.10所示。 （3.10 ）活塞桿的面積如公式3.11所示。 （3.11 ）（3）確定系統(tǒng)最低穩(wěn)定流量最低穩(wěn)定速度根據(jù)MG15G1.2查得最小穩(wěn)定流量為。 （3.12 ）如果公式3.12所示最低穩(wěn)定速度下面積是滿足要求的。液壓缸工

17、況圖如圖3.3所示。圖3.3 液壓缸工況圖表3.1 液壓壓力、流量、功率計(jì)算工況計(jì)算公式速度（m/s)有效面積（) 負(fù)載（N）壓力（MPa)流量（L/min)功率（kW)前進(jìn)啟動(dòng)14恒速85080后退后退6.580（4）液壓泵與電機(jī)確定系統(tǒng)的液壓最高工作壓力如公式3.13所示。 （3.13 ）確定系統(tǒng)的液壓最高供油量如公式3.14所示。 （3.14 ）選用齒輪泵CBN-E463。確定電機(jī)功率如公式3.15所示。 （3.15 ）選用電機(jī)選用Y112M-4。3.3 液壓系統(tǒng)原理圖3.3.1 同步與不同步的原因同步運(yùn)動(dòng)包括速度同步和位置同步兩類。速度同步是指各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度相同；而位置同步是指各

18、執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)中或停止時(shí)都保持相同的位移量。 造成兩個(gè)大型油缸不會(huì)保持同步的原因：1.兩個(gè)油缸外載何的偏差，如果兩個(gè)油缸的阻力不同、摩擦力不同會(huì)導(dǎo)致不平衡。其中阻力小的油缸位移量就會(huì)大一些。2. 內(nèi)部摩擦力的不同，如每個(gè)油缸的活塞與油缸之間，活塞桿與密封件之間的摩擦里的差導(dǎo)致油缸不同步。3. 兩個(gè)油缸的輸油管路上液壓油沿程阻力的不同導(dǎo)致油缸出現(xiàn)不同步。4. 控制原件調(diào)整的偏差導(dǎo)致流量的偏差出現(xiàn)不同步，如每個(gè)油缸使用獨(dú)立的節(jié)流閥會(huì)出現(xiàn)進(jìn)油的流量的差別影響到兩個(gè)油缸的同步。5. 被支撐件的油缸支撐點(diǎn)最初就已經(jīng)出現(xiàn)偏差，即初始狀態(tài)就是偏斜的。6. 油缸使用時(shí)間過長后出現(xiàn)活塞與油缸之間泄漏導(dǎo)致雙油缸不

19、同步。 對(duì)于液壓的同步回路來說主要解決的是兩個(gè)油缸外載何的偏差；兩個(gè)油缸的阻力不同、摩擦力不同會(huì)導(dǎo)致不平衡；內(nèi)部摩擦力的不同，如每個(gè)油缸的活塞與油缸之間，活塞桿與密封件之間的摩擦里的差導(dǎo)致油缸不同步和兩個(gè)油缸的輸油管路上液壓油沿程阻力的不同導(dǎo)致油缸出現(xiàn)不同步。對(duì)于其他原因照成不同步，需要工程人員安裝與日常維護(hù)時(shí)解決。3.3.2 液壓回路中解決同步的基本方法（1） 液壓缸機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路如圖3.3這種同步回路是用剛性梁齒輪齒條等機(jī)械零件在兩個(gè)液壓缸的活塞桿間實(shí)現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié)以便來實(shí)現(xiàn)位移的同步。圖3.3 機(jī)械聯(lián)結(jié)的同步回路由于機(jī)械零件在制造，安裝上的誤差，同步精度不高。同時(shí)，兩個(gè)液壓缸的負(fù)載差異不

20、宜過大，否則會(huì)造成卡死現(xiàn)象。（2） 調(diào)速閥的同步回路如圖3.4這種同步回路結(jié)構(gòu)簡單，但是兩個(gè)調(diào)速閥的調(diào)節(jié)比較麻煩,而且還受油溫泄漏等的影響故同步精度不高,不宜用在偏載或負(fù)載變化頻繁的場合。但這種回路基本是由人工觀測兩個(gè)大型油缸上的標(biāo)示以便確定位移，并手動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)大型油缸的各自的流量。 因?yàn)樨?fù)載較大，所以每次調(diào)節(jié)都必須停止系統(tǒng)，以防發(fā)生意外。這種控制方式導(dǎo)致了效率的低下，同步效果差等問題。圖3.4 調(diào)速閥的同步回路（3) 采用液壓同步馬達(dá)的同步回路如圖3.5液壓同步馬達(dá)是由尺寸相同的若干個(gè)液壓馬達(dá)組成的。相同的尺寸和較高的加工精度，使得各液壓馬達(dá)的流量基本相同，從而實(shí)現(xiàn)速度的同步。 同步進(jìn)度主要

21、取決于液壓馬達(dá)和液壓缸的加工精度以及負(fù)載的均勻性。由于加工誤差總是存在的，故同步誤差是不可避免的。因此，在采用同步馬達(dá)的同步回路中，要采取措施消除累積誤差，提高同步進(jìn)度。在液壓同步馬達(dá)內(nèi)部每一條油路上都設(shè)有一個(gè)溢流閥和單向閥組成的閥組，用于消除位置不同步誤差。一個(gè)液壓同步馬達(dá)一般要控制幾個(gè)液壓缸，由于存在同步誤差，其中必有一個(gè)液壓缸先到達(dá)終點(diǎn)，隨著馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，已到終點(diǎn)的液壓缸的壓力油就通過溢流閥回流到油箱；同樣，在液壓缸回程時(shí)，也必然有一個(gè)缸首先到達(dá)終點(diǎn)，隨著馬達(dá)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，該油缸與其馬達(dá)之間會(huì)產(chǎn)生真空，這時(shí)通過單向閥對(duì)該支路進(jìn)行補(bǔ)油，這樣，通過溢流和補(bǔ)油來實(shí)現(xiàn)同步，從而消除累計(jì)誤差。雖然這種

22、回路精度較高但，每一個(gè)液壓缸都存在一個(gè)液壓馬達(dá)，說以系統(tǒng)整體體積較大，成本也太高，在工作環(huán)境狹小，雜亂，現(xiàn)場配管幾系統(tǒng)清洗有一定困難的情況下不宜采用。圖3.5 液壓同步馬達(dá)的同步回路（4） 分流閥節(jié)流同步回路 如圖3.6單程節(jié)流同步也可用分流閥（也稱同步伐）來實(shí)現(xiàn)。分流閥也是以節(jié)流的原理工作的，不過能根據(jù)兩個(gè)液壓缸負(fù)載不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流口的大小，使兩個(gè)液壓缸的流量相同以實(shí)現(xiàn)同步，故同步精度比單純的節(jié)流同步高。 圖3.6 分流閥節(jié)流同步回路根據(jù)對(duì)四種不同的同步回路做比較，分流閥節(jié)流同步回路最為適用。3.3.3 分流集流閥 分流集流閥也稱速度同步閥，是液壓閥中分流閥，集流閥，單向分流閥，單向集流閥

23、和比例分流閥的總稱.同步閥主要是應(yīng)用于雙缸及多缸同步控制液壓系統(tǒng)中。通常實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)的方法很多，但其中以采用分流集流閥同步閥的同步控制液壓系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制造容易、可靠性強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因而同步閥在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。分流集流閥的同步是速度同步，當(dāng)兩油缸或多個(gè)油缸分別承受不同的負(fù)載時(shí)，分流集流閥仍能保證其同步運(yùn)動(dòng)。分流閥的作用是使液壓系統(tǒng)中由同一個(gè)油源向兩個(gè)以上執(zhí)行元件供應(yīng)相同的流量(等量分流)，或按一定比例向兩個(gè)執(zhí)行元件供應(yīng)流量(比例分流)，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件的速度保持同步或定比關(guān)系。 集流閥的作用，則是從兩個(gè)執(zhí)行元件收集等流量或按比例的回油量，以實(shí)現(xiàn)其間的速度同步或定比關(guān)系

24、。分流集流閥則兼有分流閥和集流閥的功能。它們的圖形符號(hào)如圖3.7所示。圖3.7 分流集流閥符號(hào)（1）分流閥 圖3.8（a）所示為等量分流閥的結(jié)構(gòu)原理圖，它可以看作是由兩個(gè)串聯(lián)減壓式流量控制閥結(jié)合為一體構(gòu)成的。該閥采用“流量-壓差-力”負(fù)反饋，用兩個(gè)面積相等的固定節(jié)流孔1、2作為流量一次傳感器，作用是將兩路負(fù)載流量Q1、Q2分別轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的壓差值P1和P2。代表兩路負(fù)載流量Q1和Q2大小的壓差值P1和P2同時(shí)反饋到公共的減壓閥芯6上，相互比較后驅(qū)動(dòng)減壓閥芯來調(diào)節(jié)Q1和Q2大小，使之趨于相等。 圖3.8 分流閥的工作原理 1、2-固定節(jié)流孔；3、4-減壓閥的可變節(jié)流口；5-閥體；6-減壓閥；7-彈

25、簧 工作時(shí)，設(shè)閥的進(jìn)口油液壓力為P0，流量為Q0，進(jìn)入閥后分兩路分別通過兩個(gè)面積相等的固定節(jié)流孔1、2，分別進(jìn)入減壓閥芯環(huán)形槽a和b，然后由兩減壓閥口（可變節(jié)流口）3、4經(jīng) 出油口I和通往兩個(gè)執(zhí)行元件，兩執(zhí)行元件的負(fù)載流量分別為Q1、Q2，負(fù)載壓力分別為P3、P4。如果兩執(zhí)行元件的負(fù)載相等，則分流閥的出口壓力P3 P4，因?yàn)殚y中兩支流道的尺寸完全對(duì)稱，所以輸出流量亦對(duì)稱，Q1=Q2=Q0/2，且P1=P2。當(dāng)由于負(fù)載不對(duì)稱而出現(xiàn)P3P4，且設(shè)P3>P4時(shí)，Q1必定小于Q2，導(dǎo)致固定節(jié)流孔1、2的壓差P1<P2，P1>P2，此壓差反饋至減壓閥芯6的兩端后使閥芯在不對(duì)稱液壓力的作

26、用下左移，使可變節(jié)流口3增大，節(jié)流口4減小，從而使Q1增大，Q2減小，直到Q1Q2為止，閥芯才在一個(gè)新的平衡位置上穩(wěn)定下來。即輸往兩個(gè)執(zhí)行元件的流量相等，當(dāng)兩執(zhí)行元件尺寸完全相同時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度將同步。根據(jù)節(jié)流邊及反饋測壓面的不同布置，分流閥有(b)、(c)所示兩種不同的結(jié)構(gòu)。 (2) 集流閥如圖3.9所示為等量集流閥的原理圖，它與分流閥的反饋方式基本相同，不同之處為：（1）分流閥裝在兩執(zhí)行元件的回油路上，將兩路負(fù)載的回油流量匯集在一起回油；（2）分流閥的兩流量傳感器共進(jìn)口壓力P0，流量傳感器的通過流量Q1（或Q2）越大，其出口壓力P1（或P2）反而越低；集流閥的兩流量傳感器共出口O，流量傳感器的

27、通過流量Q1（或Q2）越大，其進(jìn)口壓力P1（或P2）則越高。因此集流閥的壓力反饋方向正好與分流閥相反； （3）集流閥只能保證執(zhí)行元件回油時(shí)同步。 圖3.9 集流閥（3）分流集流閥如圖3.10分流集流閥又稱同步閥，它同時(shí)具有分流閥和集流閥兩者的功能，能保證執(zhí)行元件進(jìn)油、回油時(shí)均能同步。 圖為掛鉤式分流集流閥的結(jié)構(gòu)原理圖。分流時(shí)，因P0P1（或P0P2），此壓力差將兩掛鉤閥芯1、2推開，處于分流工況，此時(shí)的分流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯1、2的內(nèi)棱邊和閥套5、6的外棱邊組成；集流時(shí)，因P0P1（或P0P2），此壓力差將掛鉤閥芯1、2合攏，處于集流工況，此時(shí)的集流可變節(jié)流口是由掛鉤閥芯1、2的外棱邊和閥

28、套5、6的棱邊組成。 圖3.10 分流集流閥根據(jù)上述結(jié)論，系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)如下。123456圖3.11 系統(tǒng)原理圖通過閥三位四通電液閥（閥1）控制油缸的伸出、縮回和停止。電液換向閥既能實(shí)現(xiàn)換向緩沖，又能用較小的電磁鐵控制大量的流量的流液，從而方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。電液閥（閥1）所示為彈簧對(duì)中三位四通換向閥的職能符號(hào)。當(dāng)先導(dǎo)電磁閥的兩個(gè)電磁鐵均不通電而處于圖示位置時(shí)，先導(dǎo)電磁閥閥芯在其對(duì)中彈簧的作用下處于中位，此時(shí)來自主閥P口（或外接油口）的控制壓力油不能進(jìn)入主閥芯左、右兩端的控制腔。此中位是M行中位，當(dāng)主閥芯處于中位時(shí)液壓泵進(jìn)入P口（或外接油口）的液壓油直接通過T口直接進(jìn)入油箱，于是此時(shí)的液壓泵處

29、于卸荷狀態(tài)，功率損耗少。此時(shí)油口A、B是堵塞的，液壓缸能可靠的停留在任意位置上。 當(dāng)先導(dǎo)閥左邊的電磁閥YV2通電后，閥芯會(huì)向右移動(dòng)，來自主閥P口（或外接油口）的壓力油進(jìn)入主控制閥左控制腔。于是系統(tǒng)開始對(duì)液壓缸無桿腔進(jìn)油，液壓缸開始伸出。當(dāng)先導(dǎo)閥右邊的電磁閥YV1通電后，則反之，來自主閥P口（或外接油口）的壓力油進(jìn)入主控制閥右控制腔。系統(tǒng)開始對(duì)液壓缸的有桿腔進(jìn)油，液壓缸開始縮回。液壓泵流出的液壓油通過三位四通電液閥（閥1）流進(jìn)節(jié)流閥（閥2）。節(jié)流閥（閥2）改變油管的橫截面迫使溢流閥開啟，將部分液壓油流入油箱，從而控制了進(jìn)油路上的流量，同時(shí)控制兩個(gè)液壓缸伸出時(shí)與縮回時(shí)的速度。為了實(shí)現(xiàn)伸出與縮回時(shí)的

30、同步，在進(jìn)油路與回油路上各加一組分流閥（閥3），用來保持油缸伸出與縮回時(shí)兩個(gè)油缸的流量保持一致，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)液壓缸的同步。由于存在同步誤差，其中必有一個(gè)液壓缸先到達(dá)終點(diǎn)，并且根據(jù)分流閥（閥3）工作原理當(dāng)負(fù)載不對(duì)稱而出現(xiàn)P3P4，且設(shè)P3>P4時(shí)，Q1必定小于Q2，導(dǎo)致固定節(jié)流孔1、2的壓差P1<P2，P1>P2，此壓差反饋至減壓閥芯6的兩端后使閥芯在不對(duì)稱液壓力的作用下左移，使可變節(jié)流口3增大，節(jié)流口4減小，從而使Q1增大，Q2減小，直到Q1Q2為止。發(fā)現(xiàn)如果一個(gè)液壓缸先到達(dá)終點(diǎn)，那么這個(gè)液壓缸的進(jìn)油的節(jié)流口會(huì)變到最大，從而徹底封掉另一個(gè)液壓缸的進(jìn)油路。如果，這時(shí)將兩個(gè)液壓缸

31、收回，就會(huì)產(chǎn)生累積誤差。為了避免累計(jì)誤差造成系統(tǒng)無法正常工作，所以在進(jìn)油路與回油路上分別加裝了兩個(gè)順序閥（閥4）用來消除累計(jì)誤差。當(dāng)液壓缸1先到達(dá)終點(diǎn)，那么液壓缸1進(jìn)油路上的油壓上升，分流閥（閥3）閥芯移動(dòng)關(guān)閉液壓缸2的節(jié)流口。當(dāng)液壓上升到順序閥（閥4）的開啟壓力時(shí)，液壓缸1的進(jìn)油路通過順序閥（閥4）聯(lián)通到液壓缸2的進(jìn)油路，從而對(duì)液壓缸2進(jìn)行補(bǔ)油，利用補(bǔ)油來實(shí)現(xiàn)同步，從而消除累計(jì)誤差。為了確保累計(jì)誤差能真正的消除，分在兩個(gè)液壓缸的進(jìn)油路與出油路上分別安裝了四個(gè)壓力繼電器。當(dāng)液壓缸運(yùn)行到底時(shí)，液壓缸內(nèi)的油壓會(huì)沖工作時(shí)的壓力上升至系統(tǒng)的最高壓力，當(dāng)壓力上升到壓力繼電器（閥5）的開啟壓力時(shí)，壓力繼電

32、器（閥5）吸合。當(dāng)兩個(gè)壓力繼電器（閥5）都吸合時(shí)，證明兩個(gè)液壓缸都已經(jīng)伸出到位了。這時(shí)縮回液壓缸才能保證消除了累計(jì)誤差。當(dāng)壓力油進(jìn)入主控制閥右控制腔。系統(tǒng)開始對(duì)液壓缸的有桿腔進(jìn)油，液壓缸開始縮回。這時(shí)的工作原理與液壓缸伸出時(shí)的，基本相同。唯一不同的是，這時(shí)的液壓油不再通過節(jié)流閥（閥2），進(jìn)行調(diào)速。全速退回時(shí)為了保證在空載時(shí)的效率。 油路中有三位四通電液閥（閥1）和壓力繼電器（閥5）就意味著，是由一套控制電路來控制整個(gè)系統(tǒng)的推進(jìn)、退回與停止。3.4 選擇元器件表3.2 液壓元件明細(xì)表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格實(shí)際流量前進(jìn)后退1三位四通電液閥4WEH16E35300<0.288882節(jié)流閥LDF-L2

33、0H31.5100<0.28003分流閥FLD-F4820200<0.240/4044/444順序閥YF3-R20B20500/800/805壓力繼電器HED8OA-L1X/20206單向閥DIF-L20Hb0.3100<0.20883.5輔助元件 當(dāng)速度 時(shí)，確定油管的直徑如公式3.16所示， （3.16 ） 查手冊(cè)確定采用902-51-2S -13鋼絲纏繞膠管。 過濾器取用XU-B200×100。 系統(tǒng)的郵箱選用LA4。 系統(tǒng)的選用L-HM32液壓油。3.6系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算沿程壓力損失局部壓力損失的計(jì)算結(jié)果較小可以忽略，所以不作詳細(xì)計(jì)算。（1） 前進(jìn)進(jìn)油路上的各

34、個(gè)伐的壓力損失如公式3.17、3.18和3.19所示。 (閥1）（3.17 ） （閥2） （3.18 ） （閥3） （3.19 ）回油路上的各個(gè)伐的壓力損失如公式3.20所示 (閥1） （3.20 ）折算到進(jìn)油路上如公式3.21所示 （3.21 ）前進(jìn)時(shí)總壓力損失如公式3.22所示 （3.22 ）（2）退回回油路上的各個(gè)伐的壓力損失如公式3.23、3.24和3.25所示。 (閥1） （3.23 ） （閥3） （3.24 ） （閥6） （3.25 ） 進(jìn)油路上的各個(gè)伐的壓力損失如公式3.26所示 (閥1） （3.26 ） 折算到回油路上如公式3.27所示 （3.27 ） 退回時(shí)總壓力損失如公式3

35、.28所示 （3.28 ）3.7壓力閥調(diào)整壓力 溢流閥的理論開啟壓力如公式3.29所示 （3.29 ） 所以確定溢流閥設(shè)定的開啟壓力如公式3.30所示 （3.30 ） 順序閥的理論開啟壓力為如公式3.31所示 （3.31 ） 所以確定順序閥設(shè)定的開啟壓力為如公式3.32所示 （3.32 ）3.8系統(tǒng)升溫驗(yàn)算 計(jì)算液壓缸輸出功率，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度，液壓缸負(fù)載如公式3.33和3.34所示 （3.33 ） （3.34 ） 計(jì)算液壓泵輸入功率如公式3.35所示 （3.35 ） 計(jì)算液壓油的升溫驗(yàn)算如公式3.36和3.37所示，取。 （3.36 ） （3.37 ） 由于系統(tǒng)使用平率很慢，所以驗(yàn)算表明，溫升在許可范圍之內(nèi)。4系統(tǒng)控制電路 有了液壓控制的原理圖，但是光光存在液壓回路是完全不夠的。為了能讓液壓系統(tǒng)真正能實(shí)現(xiàn)功能，電控系統(tǒng)就不能缺少。電控原理圖如下： 圖 4.1 控制電路圖如圖4.1在電路中Y2是伸出繼電器，Y1為縮回繼電器，當(dāng)Y1（縮回繼電器）和Y2（伸出繼電器）都不吸合時(shí)，系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB2被壓下Y2（伸出繼電器）吸合，通過Y2的常開觸點(diǎn)自鎖線圈，