直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)書(shū)

...wd......wd......wd...摘要隨著國(guó)家能源工程的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)及各項(xiàng)長(zhǎng)距離輸油輸氣工程的開(kāi)工，大口徑的石油天然氣輸送管道的需求量劇增，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的焊接鋼管均因?yàn)闆](méi)有擴(kuò)徑而造成生產(chǎn)的鋼管質(zhì)量不合格，因此，對(duì)焊接鋼管擴(kuò)徑的研究極其重要。焊管擴(kuò)徑的作用對(duì)鋼管進(jìn)展“整形〞，提高鋼管的形狀與尺寸精度；減少或消除由于成型及實(shí)驗(yàn)造成的鮑辛格效應(yīng)，提高鋼管的屈服強(qiáng)度；消除鋼管成型和焊接的剩余應(yīng)力。直縫焊管機(jī)械擴(kuò)徑工藝技術(shù)國(guó)內(nèi)外制造大口徑直縫埋弧焊管的成型方法有uoe成型法、排輥成型法(cfe)、ce成型等。對(duì)于絕大多數(shù)成型方法的最后一道工序都是對(duì)焊接后管坯再進(jìn)展一次全長(zhǎng)擴(kuò)徑，以提高焊接收形質(zhì)量。擴(kuò)徑成為大口徑直縫焊管生產(chǎn)中確保成品管質(zhì)量的一道重要工序。擴(kuò)徑是一種利用液壓或機(jī)械方式從鋼管內(nèi)壁加力使鋼管沿著徑向向外擴(kuò)脹成型的壓力加工工藝。機(jī)械方式比液壓方式，設(shè)備簡(jiǎn)單且效率更高，在世界上最先進(jìn)的幾條大口徑直縫焊管制管線擴(kuò)徑工序都被采用，其工藝為：機(jī)械擴(kuò)徑利用擴(kuò)徑機(jī)端部的分瓣的扇形塊沿徑向擴(kuò)張，使管坯沿長(zhǎng)度方向以步進(jìn)方式，分段實(shí)現(xiàn)全管長(zhǎng)塑性變形的過(guò)程。分為5個(gè)階段:1初步整圓階段。扇形塊翻開(kāi)直到所有扇形塊都接觸到鋼管內(nèi)壁，此時(shí)步長(zhǎng)范圍內(nèi)鋼管內(nèi)圓管中各點(diǎn)半徑大小都幾乎一致，鋼管得到初步整圓。2名義內(nèi)徑階段。扇形塊從前段位置開(kāi)場(chǎng)降低運(yùn)動(dòng)速度，直到抵達(dá)要求位置，這個(gè)位置是質(zhì)量要求的成品管內(nèi)圓周位置。3彈復(fù)補(bǔ)償階段。扇形塊在2階段的位置開(kāi)場(chǎng)進(jìn)一步將低速度，直到抵達(dá)要求位置，這個(gè)位置是工藝設(shè)計(jì)要求的彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置。4保壓穩(wěn)定階段。扇形塊在彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置一段時(shí)間保持不動(dòng)，這是設(shè)備和擴(kuò)徑工藝要求的保壓穩(wěn)定階段。5卸荷回歸階段。扇形塊從彈復(fù)前鋼管內(nèi)圓周位置開(kāi)場(chǎng)迅速回縮，直到抵達(dá)初始擴(kuò)徑的位置，這是擴(kuò)徑工藝要求的扇形塊最小收縮直徑。在實(shí)際應(yīng)用中，工藝簡(jiǎn)化中，2、3步驟可以合并簡(jiǎn)化，這對(duì)鋼管的擴(kuò)徑質(zhì)量沒(méi)有影響。國(guó)內(nèi)，能生產(chǎn)x120直縫焊管的寶鋼、太鋼在其擴(kuò)徑中都采用了以上5階段的機(jī)械擴(kuò)徑工藝技術(shù)。關(guān)鍵詞：直縫鋼管;擴(kuò)徑;液壓;卸荷;目錄TOC\o\h\z1緒論11.1直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路工作原理11.2直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路主要技術(shù)參數(shù)12系統(tǒng)方案的擬定22.1擬定直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路各局部的工作方案22.2擬定直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路原理圖33液壓元件的選擇計(jì)算43.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作壓力確實(shí)定43.2執(zhí)行元件的計(jì)算43.2.1液壓缸主要尺寸的計(jì)算53.2.2液壓缸所需流量的計(jì)算63.2.3液壓缸工作壓力的計(jì)算73.2.4液壓缸輸入功率的計(jì)算73.3泵的選擇計(jì)算83.4電動(dòng)機(jī)的選擇93.5管道的計(jì)算103.6液壓控制閥的選擇113.7油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算124液壓輔助元件的選擇計(jì)算134.1加熱器的選擇計(jì)算134.2冷卻器的選擇計(jì)算144.2.1系統(tǒng)溫升的計(jì)算144.2.2冷卻器的計(jì)算154.2.3冷卻水流量的計(jì)算164.2.4冷卻器型號(hào)的選擇164.3過(guò)濾器的選擇174.4蓄能器的選擇 184.5油箱輔件的選擇194.6液壓工作介質(zhì)的選取19結(jié)束語(yǔ)20參考文獻(xiàn)22致謝231緒論液壓系統(tǒng)移動(dòng)回路是液壓系統(tǒng)中最根本的回路，一般用于系統(tǒng)的快速運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際工作中多出現(xiàn)在運(yùn)送機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)中等輔助機(jī)構(gòu)中。直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路就是作為擴(kuò)徑機(jī)的輔助機(jī)構(gòu)，完成直縫鋼管的快速移動(dòng)。1.1直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路工作原理電動(dòng)機(jī)為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓系統(tǒng)移動(dòng)回路主要由泵、油缸、安全溢流閥、調(diào)速法、蓄能器、加熱器、冷卻器油箱及其它附件等組成。液壓回路為開(kāi)式，由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸直接驅(qū)動(dòng)。整機(jī)安裝了一個(gè)安全溢流閥以控制系統(tǒng)的最高工作壓力，并可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要來(lái)進(jìn)展調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)速法來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行液壓缸的移動(dòng)速度，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行液壓缸流量的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行液壓缸的快速運(yùn)動(dòng)。液壓油箱容積根據(jù)系統(tǒng)流量大小而定，在環(huán)境溫度過(guò)高或使用溫度較低時(shí)，可根據(jù)液溫選擇開(kāi)啟冷卻器或者加熱器。液壓工作裝置采用先導(dǎo)式電液比例換向閥操作控制。采用壓力補(bǔ)償變量泵，它由發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)，是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。移動(dòng)回路工作過(guò)程：液壓泵打出的壓力油經(jīng)過(guò)換向閥從一端進(jìn)入執(zhí)行液壓缸，液壓缸的活塞桿升出，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大行程后，換向閥換向，壓力油從執(zhí)行液壓缸的另一端進(jìn)入液壓缸，活塞桿縮回，促使先進(jìn)油的油缸腔泄油，泄油壓力為零，同樣經(jīng)過(guò)換向閥通過(guò)回油管回油箱，完成一個(gè)回路。1.2直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路主要技術(shù)參數(shù)〔1〕液壓缸：執(zhí)行元件數(shù)量行程〔mm〕時(shí)間〔s〕負(fù)載〔KN〕移動(dòng)缸172005110系統(tǒng)方案的擬定2.1擬定直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路各局部的工作方案1〕調(diào)速方案液壓系統(tǒng)移動(dòng)回路中對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和速度的控制是擬定液壓回路的核心問(wèn)題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于一般大流量的液壓系統(tǒng)，大多通過(guò)先導(dǎo)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。在本設(shè)計(jì)中，由于系統(tǒng)工作所要求的精度低，采用普通三位四通電液換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)方向控制，又因?yàn)橄到y(tǒng)工作速度快、流量大、壓力高，故采用蓄能器和旁路節(jié)流調(diào)速閥的有機(jī)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的控制，既能降低對(duì)元件的要求，又能防止油液溫度的升高。2〕壓力控制方案在本系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中，由于只有一個(gè)執(zhí)行元件液壓缸，所以工作壓力很容易控制，泵出口安裝了一個(gè)安全溢流閥以控制系統(tǒng)的最高工作壓力，并可根據(jù)整個(gè)回路的壓力降來(lái)進(jìn)展調(diào)節(jié)。為了節(jié)省能源提高系統(tǒng)的使用效率，采用一臺(tái)壓力補(bǔ)償變量柱塞泵供油和配用一個(gè)蓄能器作為輔助動(dòng)力源，以到達(dá)安全節(jié)能的效果。3〕油箱的設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)采用矩形外形的密封式油箱,并作為機(jī)身的支承構(gòu)造。在油箱頂部設(shè)置空氣濾清器，并兼作注油口用。油箱頂部還要預(yù)留冷卻器和安全溢流閥閥塊的安裝位置。油箱內(nèi)部設(shè)置隔板將吸、回油管隔開(kāi)，使液流循環(huán)，將油液中的氣泡與雜質(zhì)別離和沉淀。根據(jù)實(shí)際需要還可以在隔板上安裝濾網(wǎng)。由于過(guò)濾器都是采用自封式，所以油箱內(nèi)部設(shè)計(jì)非常重要。油箱放油孔設(shè)置在油箱的最低部位，還設(shè)置清洗孔以便于定期清理油箱內(nèi)的沉積物。另外，為了能夠觀察向油箱內(nèi)注油的液位上升情況和在系統(tǒng)工作過(guò)程中看見(jiàn)液位高度，設(shè)置帶有液位自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的自動(dòng)液位計(jì)。4〕冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案液壓系統(tǒng)在工作時(shí)，如果油液溫度過(guò)高〔80℃〕將影響系統(tǒng)的工作，一般規(guī)定液壓用油的正常溫度范圍是15℃～65℃。冷卻系統(tǒng)有兩種工況：一種是水冷卻系統(tǒng)，另一種是空氣冷卻系統(tǒng)。水冷卻系統(tǒng)中所使用的水全部為軟化水，軟化水系統(tǒng)是控制冷卻水質(zhì)量的設(shè)備，軟化水的使用有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。本設(shè)計(jì)方案采用的是水冷方式，這種冷卻方式散熱效果好，熱傳系數(shù)可達(dá)230～815。為了防止油溫過(guò)低(<15℃),可以在油箱內(nèi)部設(shè)置電加熱裝置，在冷卻器和加熱器之間采用溫度自動(dòng)控制器，以便實(shí)現(xiàn)油溫自動(dòng)控制。5〕過(guò)濾器的設(shè)置方案因?yàn)橐簤合到y(tǒng)和元件發(fā)生故障的重要原因之一就是工作油液被污染，因此任何液壓設(shè)備，在各種使用工作狀態(tài)下，都必須注意工作油液的被污染問(wèn)題。因此，必須首先保證給液壓系統(tǒng)提供盡可能干凈的工作油液，以保證不會(huì)因提供的油液不符合清潔要求而影響系統(tǒng)性能。因此在系統(tǒng)的壓油路和回油路分別安裝有過(guò)濾器，在油箱的排油口(即泵的吸口〕為了防止意外落入油箱的污染物，設(shè)置一個(gè)吸油過(guò)濾器；在油箱的回油口設(shè)置系統(tǒng)所要求的回油過(guò)濾器以保持返回油箱的油液具有允許的污染等級(jí)；為了防止來(lái)自空氣中的灰塵，需采用密閉油箱，并在呼吸器中采用適當(dāng)?shù)目諝鉃V清器。新添加的油液并不是干凈的，所以在注油口也一定要設(shè)置過(guò)濾器。在回油過(guò)濾器和泵出口的過(guò)濾器上安裝有污染等級(jí)指示和壓差報(bào)警裝置,提醒人們注意濾芯堵塞。2.2擬定直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路原理圖圖2.1直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路原理圖1——電機(jī)；2——液壓泵；3——吸油截止閥；4——吸油過(guò)濾器；5——加熱器；6——回油過(guò)濾器；7——液位液溫計(jì)；8——空氣濾清器；9——單向閥；10——溢流閥；11——壓力表；12——蓄能器；13——流量計(jì)；14——換向閥；15——單向閥；16——調(diào)速閥；17——冷卻器；18——壓油截止閥；19——液壓缸；20——過(guò)濾器；21——油箱3液壓元件設(shè)計(jì)計(jì)算3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作壓力確實(shí)定系統(tǒng)工作壓力要根據(jù)載荷的大小和設(shè)備類(lèi)型而定，同時(shí)需要考慮執(zhí)行元件的裝配空間，經(jīng)濟(jì)條件，安全性，管路承載能力及其他元件供給情況的限制，同時(shí)還要進(jìn)展廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，工作壓力的選取要符合液壓行業(yè)習(xí)慣。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢(shì)必要加大執(zhí)行元件的尺寸，反之，壓力選得太高，對(duì)缸、閥等元件的材質(zhì)，密封，制造，精度等要求也高。一般可參考同類(lèi)型的液壓系統(tǒng)的工作壓力選取。表3.1常用機(jī)械類(lèi)型的工作壓力精加工0.8-2MPa農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械輔助機(jī)構(gòu)10-16MPa半精加工3-5MPa液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重機(jī)20-32MPa精加工和重型機(jī)床5-10MPa礦山采掘機(jī)械10-25MPa綜合考慮本執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程大、速度快等特點(diǎn)，現(xiàn)初取系統(tǒng)工作壓力為。3.2執(zhí)行元件的計(jì)算3.2.1液壓缸主要尺寸的計(jì)算計(jì)算缸筒內(nèi)徑時(shí)，通常有兩種計(jì)算方法：一種是根據(jù)液壓缸所承受的負(fù)載和系統(tǒng)給定的工作壓力來(lái)計(jì)算，另一種方法是根據(jù)活塞運(yùn)動(dòng)速度和輸入流量來(lái)計(jì)算。本次設(shè)計(jì)采用單活塞桿式液壓缸，如圖〔圖3.1〕所示為雙作用單活塞桿液壓缸，活塞桿只從液壓缸的一端伸出，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力流量都不變時(shí)，活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等，即運(yùn)動(dòng)具有不對(duì)稱(chēng)性。在這里我們選擇第一種方式：圖3.1雙作用單活塞桿液壓缸當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞受到壓力和負(fù)載,在不考慮液壓缸容積效率和機(jī)械效率的情況下，有公式：(3.1)(3.2)式中：——液壓缸的負(fù)載——液壓缸的容積效率——液壓缸的機(jī)械效率——液壓缸的有效工作面積——進(jìn)油壓力——活塞直徑，即缸筒直徑——活塞桿直徑將數(shù)值上述各式，計(jì)算得：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)照其中液壓缸標(biāo)準(zhǔn)系列表最接近的標(biāo)準(zhǔn)缸徑，所以確定執(zhí)行液壓缸的內(nèi)經(jīng)。從單桿活塞缸的工作特點(diǎn)可以看出：，所以液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比為：〔3.3〕液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑可根據(jù)最大總負(fù)載、傳動(dòng)比和選取的工作壓力來(lái)確定。液壓行業(yè)習(xí)慣中，工作壓力、缸徑、傳動(dòng)比有如表3.2和表3.3的關(guān)系：表3.2液壓缸工作壓力與活塞桿徑液壓缸工作壓力≤5MPa5—7MPa≥7MPa推薦活塞桿直徑〔0.5—0.55〕D〔0.6—0.7〕D0.71D表3.3液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比推薦值液壓缸工作壓力≤10MPa10—20MPa≥20MPa往復(fù)運(yùn)動(dòng)比1.331.46-22所以參照表3.2和表3.3，再對(duì)照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上標(biāo)準(zhǔn)活塞桿徑，選取。3.2.2液壓缸所需流量的計(jì)算液壓缸所需流量的計(jì)算公式為:〔3.4〕式中:——液壓缸所需流量——液壓缸活塞桿外伸速度——液壓缸最大有效作用面積則由公式〔3.12〕可以看出液壓缸的工作速度取決于系統(tǒng)的流量，所以要確定液壓缸所需的流量，首先要確定執(zhí)行液壓缸的工作速度。由于本執(zhí)行液壓缸是個(gè)移動(dòng)缸，我們可以把它的工作過(guò)程擬合為“勻加速→勻速→勻減速〞三個(gè)階段。通常在液壓設(shè)備中要求執(zhí)行液壓缸在0.5s內(nèi)，從速度為0升到,在0.5s內(nèi)降為0，所以可得圖：圖3.1根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)液壓缸技術(shù)參數(shù)要求：,由圖得：〔3.5〕解得:因此：液壓缸入口〔3.6〕液壓缸出口〔3.7〕式中：——液壓缸容積效率，取。所以我們?nèi)∠到y(tǒng)最大工作流量為。3.2.3液壓缸工作壓力的計(jì)算液壓缸工作壓力的計(jì)算公式為〔3.1〕式中:——液壓缸工作壓力——液壓缸的工作負(fù)載——液壓缸的有效工作面積則根據(jù)已經(jīng)確定的缸徑和返回公式〔3.1〕中再計(jì)算，得移動(dòng)油缸的工作壓力為：3.2.4液壓缸輸入功率的計(jì)算液壓缸輸入功率的計(jì)算公式為：〔3.8〕式中:——液壓缸的輸入功率〔〕——液壓缸的工作壓力〔〕——液壓缸的流量()則由式〔3.8〕計(jì)算得移動(dòng)油缸的輸入功率為：通過(guò)對(duì)執(zhí)行元件的尺寸計(jì)算結(jié)果、工作壓力、工作流量及執(zhí)行元件工況的分析，我們選擇執(zhí)行液壓缸型號(hào)為：CDM1MS2/80/56/8000/A1XF2CHDMCY7200Rexroth公司3.3泵的選擇計(jì)算主要根據(jù)系統(tǒng)的工況來(lái)選擇液壓泵。泵的主要參數(shù)有壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。常見(jiàn)的液壓泵主要有齒輪泵，葉片泵，柱塞泵，螺桿泵。一般說(shuō)來(lái)，葉片泵在低壓的情況下選用比擬好，因?yàn)槿~片泵的葉片可能不能承受太大的壓力。中壓下選用齒輪泵比擬適合，高壓下宜用柱塞泵。葉片泵與齒輪泵相比對(duì)油液污染較為敏感，構(gòu)造也比擬復(fù)雜。柱塞泵的精度高，密封性能好，工作壓力高，因此得到廣泛應(yīng)用。為了保證液壓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和泵的使用壽命，一般在固定設(shè)備系統(tǒng)中，正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右，泵的流量要大于系統(tǒng)工作的最大流量。為了延長(zhǎng)泵的壽命，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用。液壓泵的工作壓力公式為〔3.9〕公式中：——液壓泵的額定工作壓力——執(zhí)行液壓缸工作壓力——系統(tǒng)整個(gè)回路的壓力損失初設(shè)計(jì)時(shí)一般取之間，考慮到直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路單一，元件較少，管路簡(jiǎn)單等多方面因素，此時(shí)選，因此。根據(jù)液壓泵的額定工作壓力確定原則，應(yīng)比系統(tǒng)最大工作壓力大，同時(shí)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中標(biāo)準(zhǔn)公稱(chēng)壓力系列，最終確定液壓泵的額定工作壓力為。根據(jù)之前計(jì)算的泵的流量和液壓泵的額定工作壓力選擇液壓泵，考慮到系統(tǒng)流量較大，壓力較大，單個(gè)液壓泵難以滿(mǎn)足要求，所以選擇2個(gè)型號(hào)為：250YCY14-1B壓力補(bǔ)償變量泵。該泵的技術(shù)參數(shù)如表3.4：表3.4泵的規(guī)格技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定壓力額定轉(zhuǎn)速每轉(zhuǎn)排量驅(qū)動(dòng)功率容積效率重量250YCY14-1B32MPa1000r/min250mL/r148KW≥92%255Kg3.4電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)選擇的一般原則：①選擇在構(gòu)造上與所處環(huán)境條件相適應(yīng)的電動(dòng)機(jī)。如根據(jù)使用場(chǎng)合的環(huán)境條件選用相適應(yīng)的防護(hù)方式及冷卻方式的電動(dòng)機(jī)。②選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械所提出的各種機(jī)械特性要求。如速度、速度的穩(wěn)定性、速度的調(diào)節(jié)以及啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間等。③選擇電動(dòng)機(jī)的功率能被充分利用，防止出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)〞的現(xiàn)象。通過(guò)計(jì)算確定出適宜的電動(dòng)機(jī)功率，使設(shè)備需求的功率與被選電動(dòng)機(jī)的功率相接近。④所選擇的電動(dòng)機(jī)的可靠性高并且便于維護(hù)。 ⑤互換性能要好，一般情況盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。⑥綜合考慮電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和電壓等級(jí)，使電動(dòng)機(jī)在高效率、低損耗狀態(tài)下可靠運(yùn)行。前面選擇的泵的驅(qū)動(dòng)功率為，但實(shí)際工作中還應(yīng)考慮沖擊、振動(dòng)等各種功率損耗，因此選用的電機(jī)功率應(yīng)大于。根據(jù)以上要求，本回路選用Y系列電動(dòng)機(jī)，同時(shí)滿(mǎn)足同步轉(zhuǎn)速為才能與泵相匹配，所以查找Y系列電機(jī)型號(hào)大全，選擇電機(jī)型號(hào)為Y355M1-6，該電機(jī)詳細(xì)參數(shù)規(guī)格如表3.5所列。表3.5電動(dòng)機(jī)具體規(guī)格參數(shù)系列同步轉(zhuǎn)速額定功率效率Y1000r/min160kW，94.1%型號(hào)轉(zhuǎn)速額定電流功率因數(shù)Y355M1-6990r/min300A0.93.5管道的計(jì)算1〕內(nèi)徑的計(jì)算導(dǎo)管內(nèi)徑主要由油液的流速確定。導(dǎo)管內(nèi)徑按照通過(guò)的最大流量和允許的流速確定：或者〔3.10〕液壓系統(tǒng)各個(gè)局部的油液流速都有相應(yīng)的規(guī)定。對(duì)于金屬管內(nèi)油液的流速一般的推薦值為：吸油管路??；壓油管路取；短管道及局部收縮處取；回油管路取；泄油管路取。2〕壁厚的計(jì)算對(duì)于金屬管道，其壁厚可按下式計(jì)算：〔3.11〕式中：——導(dǎo)管內(nèi)油液最大工作壓力——導(dǎo)管內(nèi)徑——導(dǎo)管材料許用應(yīng)力，，是材料的抗拉強(qiáng)度極限，為安全系數(shù)。一般規(guī)定安全系數(shù)。對(duì)于振動(dòng)沖擊較大的地方，取8；對(duì)于振動(dòng)沖擊不太大的地方，取6，一般情況取4。在根據(jù)式〔3.10〕〔3.11〕計(jì)算的各管道的內(nèi)徑和壁厚后可根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷》表17-8-2將其圓整到標(biāo)準(zhǔn)值?！踩绫?.6〕表3.6管道計(jì)算取整值管道類(lèi)型通過(guò)流量L/min推薦流速m/s管道內(nèi)徑mm管道外徑mm泵壓油管2505.53242合壓油管50055065回油管49736585泵吸油管2501.56585合吸油管500280100泄油管、旁路回油管內(nèi)徑為32mm、外徑為42mm3.6液壓控制閥的選擇根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量,選用標(biāo)準(zhǔn)閥類(lèi)或設(shè)計(jì)專(zhuān)用液壓件。溢流閥按照液壓泵的最大流量和最大壓力選?。贿x擇旁路調(diào)速閥時(shí)，調(diào)速閥調(diào)節(jié)流量范圍應(yīng)滿(mǎn)足在系統(tǒng)穩(wěn)定流量與執(zhí)行液壓缸所需流量差值之間，以做到準(zhǔn)確調(diào)速；方向控制閥的流量一般要選的比實(shí)際通過(guò)的流量大一些，必要時(shí)也允許有20％以?xún)?nèi)的短時(shí)間過(guò)流量，但不宜過(guò)大,以免引起發(fā)熱、噪聲、壓力損失增加和閥的性能變壞；選擇單向閥時(shí)要考慮到通過(guò)流量的大小、開(kāi)啟壓力和安裝形式等；選擇截止閥時(shí)要根據(jù)管路壓力大小，來(lái)選擇適合高壓、低壓、甚至是負(fù)壓的不同截止閥。同時(shí)各種閥的選取應(yīng)該考慮與之連通的管徑大小。根據(jù)本回路流量大、壓力高的特點(diǎn)和對(duì)壓力、流量、和各管道的計(jì)算結(jié)果，選取各種控制閥的規(guī)格：〔1〕先導(dǎo)溢流閥Y2Hd32：Y——溢流閥；2——二級(jí)同心構(gòu)造；H——公稱(chēng)壓力；d——調(diào)壓范圍；32——通徑；板式連接。〔2〕先導(dǎo)式電液換向閥4WRZ52E100-7XF/6EG24N9K31/V：4WRZ——先導(dǎo)式三位四通方向閥，最大工作壓力，最大流量；52——通徑；E——O型機(jī)能；1000——有壓差時(shí)的額定流量；7X——標(biāo)準(zhǔn)安裝尺寸；G24——電控電壓24V；N9——帶手動(dòng)保護(hù)應(yīng)急操作；K4——帶插座；V——氟橡膠密封?！?〕調(diào)速閥QAH32：QA——單向調(diào)速閥；H——壓力；32——通徑；調(diào)節(jié)流量范圍?！?〕直角單向閥AJ-Hb32L、AJ-Hb32B：AJ——直角式單向閥；H——公稱(chēng)壓力；b——開(kāi)啟壓力；32——通徑；L——螺紋連接；B——板式連接?！?〕球芯截止閥CJZQ-H80F：CJZQ——高壓球閥；H——公稱(chēng)壓力80——通徑；F——法蘭連接。〔6〕吸油蝴蝶閥DG343F46-16C：D——蝶閥；G——設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)G-GB/T12238；3——蝸輪傳動(dòng)；4——法蘭連接；3——斜板偏心式；F46——密封材料SI橡膠；16——公稱(chēng)壓力；C——閥體材料鑄鋼。表3.7液壓控制閥的規(guī)格名稱(chēng)型號(hào)個(gè)數(shù)供給商先導(dǎo)溢流閥Y2Hd321上海液壓件二廠先導(dǎo)式電液換向閥4WRZ52E100-7XF/6EG24N9K4/V1Rexroth公司調(diào)速閥QAH322上海液壓件二廠直角單向閥AJ-Hb32L1上海液壓件二廠AJ-Hb32B2上海液壓件二廠球芯截止閥CJZQ-F80F3上海航海儀器廠吸油蝴蝶閥DG343F46-16C(通徑80)1永嘉尼威閥門(mén)3.7油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算油箱容積包括總?cè)莘e和有效容積，有效容積是指液面高度占油箱高度的80％時(shí)的油箱容量。有效容積確實(shí)定除必須保證液壓系統(tǒng)的油液正常循環(huán)外，還要考慮散熱的需要。油箱的有效容積一般可根據(jù)經(jīng)歷公式求得。〔3.12〕式中：——經(jīng)歷系數(shù)，一般取4-7——液壓缸或馬達(dá)工作時(shí)候的最大所需流量在本系統(tǒng)中，油箱的有效容積按照泵每分鐘流量之和6倍計(jì)算。由式〔3.12〕得油箱的有效容積為：,則油箱的容積為：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得油箱的散熱面積計(jì)算公式為：(3.13)由式〔3.13〕得油箱的散熱面積為：為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將油箱的容量予以增大，考慮油箱加工過(guò)程中切割材料的方便和節(jié)省材料，取：油箱的長(zhǎng)×寬×高=油液在油箱內(nèi)高度〔3.14〕所以：滿(mǎn)足油箱液面要求。油箱采用自制鋼板焊接油箱，在油箱制作過(guò)程中要充分考慮油箱的承壓能力，防止在加油過(guò)程中壓力過(guò)大，撕裂焊縫，所以在油箱內(nèi)部必要處采用加強(qiáng)肋板等構(gòu)造工藝處理。4液壓輔助元件的選擇計(jì)算4.1加熱器的選擇計(jì)算油箱中的油溫，一般在范圍內(nèi)工作比擬適宜，最高不大于，最低不小于。過(guò)高，使油液迅速變質(zhì)，同時(shí)泵的容積效率也降低；過(guò)低，泵的啟動(dòng)吸入困難。所以必要時(shí)，要對(duì)油液進(jìn)展加熱或冷卻。在低溫情況下工作我們必須對(duì)油液進(jìn)展加熱，常用加熱形式有蒸汽加熱和電加熱，這里我們選擇電加熱。由電加熱器的發(fā)熱功率公式：〔4.1〕式中：——油的比熱，。一般取，此處可取；——油的密度；——油箱的容積；——油加熱后的溫升。一般情況下該系統(tǒng)不會(huì)停機(jī)，故加熱前溫度不會(huì)太低，可取最低溫度為，要加熱到，溫升為；——加熱時(shí)間。由于油箱較大，可?。弧訜崞鞯募訜嵝?。它的范圍為之間，這里取為將數(shù)值代入公式〔4.1〕所以加熱器的功率為：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇常用電加熱器，最大功率才，所以選擇2個(gè)型號(hào)為SRY2-220/8電加熱器,具體參數(shù)為〔如表4.1〕：表4.1SRY2-220/8電加熱器參數(shù)功率電壓浸入油中長(zhǎng)生產(chǎn)廠8kW220V825mm上海電熱電氣廠4.2冷卻器的選擇計(jì)算4.2.1系統(tǒng)溫升的計(jì)算系統(tǒng)發(fā)熱功率為泵輸出功率-執(zhí)行元件輸出功率的，即系統(tǒng)發(fā)熱功率為：〔4.2〕式中：——泵的輸出功率——系統(tǒng)發(fā)熱功率——執(zhí)行元件輸出功率由于是初設(shè)計(jì)計(jì)算，,所以得：油箱散熱面積：系統(tǒng)熱量全部由散發(fā)時(shí)，在平衡狀態(tài)下油液到達(dá)的溫度：〔4.3〕式中：——環(huán)境溫度，取——散熱系數(shù)，超過(guò)最高允許溫度,所以此回路在工作過(guò)程中需要安裝冷卻器進(jìn)展降溫。4.2.2冷卻器的計(jì)算1〕計(jì)算冷卻器的熱交換量油箱的散熱量為：〔4.4〕式中：——油箱的散熱系數(shù)，取為9；——油箱的散熱面積，；——油加熱的起始溫度所以油箱的散熱量為：則冷卻器的散熱量為：〔4.5〕2〕冷卻器散熱面積的計(jì)算冷卻器的散熱面積為：〔4.6〕式中：——冷卻管的傳熱系數(shù)，由于溫度過(guò)高，溫差大，本系統(tǒng)選用的冷卻方式是多管式式水冷，??；——油與水的平均溫差；在這里我們初步預(yù)計(jì)：進(jìn)水口水溫；出水口水溫；進(jìn)油口油溫；出油口油溫；則：〔4.7〕考慮到冷卻器在使用過(guò)程中的污染等因素，將冷卻器的散熱面積再擴(kuò)大一些，所以根據(jù)經(jīng)歷將散熱面積擴(kuò)大1.3倍，4.2.3冷卻水流量的計(jì)算冷卻器的冷卻水吸收的熱量應(yīng)等于液壓油放出的熱量，即〔4.8〕式中：，——油及水的流量，；，——油及水的比熱，，取，——油及水的密度，，在這里我們?nèi)∮偷谋葻幔瑒t冷卻水量為：〔4.9〕按上式計(jì)算出的冷卻水量，應(yīng)保證水在冷卻器內(nèi)的流速不超過(guò)，否則應(yīng)增大冷卻器的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e。通過(guò)冷卻器的油液流量應(yīng)適中，以便使油液通過(guò)冷卻器時(shí)的壓力損失在范圍內(nèi)。4.2.4冷卻器型號(hào)的選擇根據(jù)以上計(jì)算的、、結(jié)果，綜合考慮，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，對(duì)照冷卻器選用圖，根據(jù)計(jì)算的冷卻面積，所以冷卻器需要用A-14F型，為到達(dá)充分冷卻效果，我們必須要保證冷卻水的流量，綜合三者考慮，選擇冷卻器的型號(hào)為：2LQFW-A14F如圖4.1。圖4.1冷卻器4.3過(guò)濾器的選擇液壓系統(tǒng)的故障大多數(shù)是由油液中的雜質(zhì)而造成的，油液中的污染物會(huì)使液壓元件運(yùn)動(dòng)副的結(jié)合面磨損，堵塞閥口，卡死閥芯，使系統(tǒng)工作的可靠性大為降低。在系統(tǒng)中安裝濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。選擇過(guò)濾器的根本要求：過(guò)濾精度應(yīng)滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)的要求〔如表4.2〕；具有足夠大的過(guò)濾能力，壓力損失小；濾芯及外殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不致因油壓而破壞；有良好的抗腐蝕性，不會(huì)對(duì)油液造成化學(xué)的或機(jī)械的污染；在規(guī)定的工作溫度下，能保持性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性；清洗維護(hù)方便，更換濾芯容易；構(gòu)造盡量簡(jiǎn)單、緊湊；價(jià)格低廉。過(guò)濾器有很多種，有網(wǎng)式的，也有不銹鋼纖維的。按照安裝位置不同，分為吸油過(guò)濾器、壓油過(guò)濾器和回油過(guò)濾器。選擇過(guò)濾器時(shí)既要能滿(mǎn)足精度要求、流量要求、又要滿(mǎn)足壓力要求。本系統(tǒng)中三種位置過(guò)濾器都有：吸油過(guò)濾器多為粗濾器，選擇型號(hào)為T(mén)F630x80L-Sl吸油過(guò)濾器，通徑80mm，公稱(chēng)流量630L/min，過(guò)濾精度80；回油過(guò)濾器為低壓濾油器，選擇型號(hào)為XU-A630x30FS過(guò)濾器，通徑80mm，公稱(chēng)流量630L/min，過(guò)濾精度30；壓油過(guò)濾器為高壓精濾器，回路中有電液控制閥對(duì)過(guò)濾精度要求高，所以選擇型號(hào)為ZU-H25010-FS，通徑為38mm,公稱(chēng)流量為250L/min，過(guò)濾精度10。表4.2常見(jiàn)液壓系統(tǒng)的過(guò)濾精度要求系統(tǒng)類(lèi)別工作壓力MPa過(guò)濾精度潤(rùn)滑系統(tǒng)0-2.51001425-50傳動(dòng)系統(tǒng)14-32253210伺服系統(tǒng)2154.4蓄能器的選擇蓄能器主要用于儲(chǔ)存油液的壓力能，其功能：〔1〕輔助動(dòng)力源工作周期較短的間歇工作系統(tǒng)或一個(gè)循環(huán)內(nèi)速度差異很大的系統(tǒng)，在系統(tǒng)不需要大流量時(shí)，可以把液壓泵輸出的多余壓力油儲(chǔ)存在蓄能器中，到需要時(shí)再由蓄能器快速向系統(tǒng)釋放，這樣可以減小液壓泵的容量和電動(dòng)機(jī)的功率消耗，從而降低系統(tǒng)溫升。系統(tǒng)中使用了蓄能器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可按平均流量選用較小流量規(guī)格的泵。〔2〕系統(tǒng)保壓在液壓泵停頓向系統(tǒng)提供油液的情況下，蓄能器所儲(chǔ)存的壓力油向系統(tǒng)補(bǔ)充，補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏或充當(dāng)應(yīng)急能源，使系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)維持系統(tǒng)壓力，防止系統(tǒng)在油源突然中斷是所造成的機(jī)件損壞?！?〕吸收系統(tǒng)脈動(dòng)、緩和液壓沖擊蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時(shí)的沖擊，如液壓泵突然啟動(dòng)或停頓，液壓閥的突然關(guān)閉、開(kāi)啟或換向，液壓缸突然運(yùn)動(dòng)或停頓；也能吸收液壓泵工作時(shí)的流量脈動(dòng)所引起的壓力脈動(dòng)，相當(dāng)于油路中的平滑濾波。所以系統(tǒng)中常選用有蓄能器，蓄能器的選擇一般根據(jù)蓄能器所需要的容積和系統(tǒng)工作壓力來(lái)選定，通常使用較多的為皮囊是蓄能器，這里我們也使用皮囊蓄能器，由于本移動(dòng)回路中不需要蓄能器提供壓力源，只是需要蓄能器起安全保護(hù)作用，所以對(duì)蓄能器公稱(chēng)容積沒(méi)用計(jì)算上的要求。移動(dòng)回路總流量為，加之回路中又有旁路調(diào)速閥進(jìn)展旁路調(diào)泄，所以我們把蓄能器公稱(chēng)容積選取為150L就夠了，公稱(chēng)壓力31.5MPa，通徑與所選管路對(duì)應(yīng)為50mm。所以選用型號(hào)為：NXQ2-L150/31.5-F-H皮囊式蓄能器〔如圖4.2〕，并配用CQJ-16充氣工具。圖4.24.5油箱輔件的選擇4.5.1空氣濾清器型號(hào)的選擇空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜質(zhì)，有時(shí)兼作加油口，一般布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。選擇型號(hào)為：QUQ310x4.0空氣濾清器,黎明液壓機(jī)電廠。4.5.2液位液溫計(jì)型號(hào)的選擇由于傳感技術(shù)的開(kāi)展，各種傳感器的靈敏度大大提高，各種利用傳感器技術(shù)做成的測(cè)量?jī)x器也相當(dāng)精細(xì)并且一體化。油箱的液位液溫計(jì)就將液位計(jì)和液溫計(jì)合為一體，既美觀，又節(jié)省安裝空間，安裝也簡(jiǎn)單。這里我們也選擇合為一體的液位液溫計(jì)，型號(hào)為：YWZ400T,常州市瑞明儀表廠。4.6液壓工作介質(zhì)的選取液壓工作介質(zhì)的要求：有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦?；氧化安定性和剪切安定性好；抗乳化性、抗泡沫性好；閃點(diǎn)、燃點(diǎn)要高，能防火、防暴；有良好的潤(rùn)滑性和防腐性，不腐蝕金屬和密封件；對(duì)人體無(wú)害、本錢(qián)低。選擇液壓工作介質(zhì)應(yīng)考慮的因素有：〔1〕液壓系統(tǒng)所處的工作環(huán)境直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)一般是在室內(nèi)工作，周?chē)鸁o(wú)明火或高溫?zé)嵩?，?duì)防火安全、保持室內(nèi)環(huán)境清潔、防止污染等無(wú)特殊要求?！?〕液壓系統(tǒng)的工況直縫鋼管擴(kuò)徑機(jī)移動(dòng)回路液壓系統(tǒng)選用壓力補(bǔ)償變量泵，系統(tǒng)工作溫度為，工作壓力為32MPa,屬于高壓系統(tǒng)。液壓缸動(dòng)作的精細(xì)程度要求較高。〔3〕經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性由于控制閥對(duì)供油系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定性、油液的清潔度、油溫以及液壓品質(zhì)等均有較高的要求，因此，液壓系統(tǒng)中一般對(duì)液壓油源要求比擬高。綜合考慮以上因素，本系統(tǒng)選用型號(hào)為L(zhǎng)-HM46的液壓油。其各項(xiàng)指標(biāo)如下：粘度等級(jí)：；運(yùn)動(dòng)粘度：結(jié)束語(yǔ)歷時(shí)兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在教師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助和自己的努力下順利完成了，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)完了大學(xué)的全部公共根基課、技術(shù)根基課、專(zhuān)業(yè)必修課以及專(zhuān)業(yè)選修課和完成金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)實(shí)習(xí)之后進(jìn)展的一次有針對(duì)性的知識(shí)能力綜合應(yīng)用考察，也是大學(xué)對(duì)學(xué)生的最后一道考核。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的：一、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專(zhuān)業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。二、培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序標(biāo)準(zhǔn)和方法。三、培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。四、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)展調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的根本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解了我所設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的用途及工作原理，熟悉了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟以及每個(gè)元件的計(jì)算方法和選型原則。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到到，設(shè)計(jì)要從實(shí)際出發(fā)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，每個(gè)元件的選擇和安裝都要進(jìn)展嚴(yán)格的計(jì)算和安排。設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)一定要有縝密性、安全性、可行性和可靠性。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲甚多，比方學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提高了自己的知識(shí)信息的檢索能力；學(xué)會(huì)了將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)字問(wèn)題，提高了自己的數(shù)據(jù)分析能力；通過(guò)對(duì)系統(tǒng)原理圖、零件圖、裝配圖的繪制，使我對(duì)AutoCAD繪圖軟件的使用能力得到進(jìn)一步的提高。與此同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己的很多缺乏之處，比方說(shuō)專(zhuān)業(yè)知識(shí)不夠扎實(shí)，對(duì)液壓知識(shí)的了解僅僅停留在那幾節(jié)液壓傳動(dòng)課上。理論聯(lián)系實(shí)際的能力還有待加強(qiáng)，缺乏專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力等。在今后的學(xué)習(xí)工作中，我一定會(huì)以這次設(shè)計(jì)過(guò)程作借鑒，努力提高自己的專(zhuān)業(yè)水平，改正自己的缺乏之處，不斷提高自己的綜合能力。完畢語(yǔ)意味著一件事情的完畢，同時(shí)也意味著另一件事情的開(kāi)場(chǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)完畢了，意味著我們的大學(xué)也將完畢了，同時(shí)也意味著即將踏入社會(huì)工作崗位的我們新角色的扮演也開(kāi)場(chǎng)了。以后的路還有很長(zhǎng)很長(zhǎng)，我將遇到的問(wèn)題和困難也會(huì)