[優(yōu)秀畢業(yè)設計精品]煉鋼廠傾翻車傾翻鐵水罐的液壓系統(tǒng)分析設計.doc

本科畢業(yè)設計（論文） 目錄目 錄摘 要abstract1緒論1 1.1傾翻車液壓系統(tǒng)的概述1 1.2傾翻車液壓系統(tǒng)在國內外的發(fā)展2 1.3課題研究的意義2 1.4論文研究的主要工作32傾翻車的液壓系統(tǒng)設計42.1傾翻車液壓系統(tǒng)的設計要求4 2.2傾翻車液壓系統(tǒng)的總體設計方案42.3負載分析52.4繪制負載圖和速度圖6 2.5初選系統(tǒng)工作壓力7 2.6計算液壓缸的主要尺寸72.6.1確定液壓缸的尺寸8 2.6.2缸徑、桿徑取標準后的有效工作面積8 2.7確定液壓缸所需流量8 2.8制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖9 2.8.1制定基本方案9 2.8.2液壓源的選擇11 2.8.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖11 2.9液壓元件的選擇12 2.9.1液壓泵的選擇12 2.9.2電機的選擇13 2.9.3液壓閥的選擇13 2.9.4蓄能器的選擇14 2.9.5管道尺寸的確定16 2.10油箱容積的確定17 2.11液壓系統(tǒng)性能驗算18 2.11.1驗算液壓系統(tǒng)壓力損失18 2.11.2油液溫升驗算19 2.12冷卻器所需面積的計算 213集成塊設計22 3.1液壓控制裝置的集成方法22 3.1.1有管集成22 3.1.2無管集成223.2無管集成液壓控制裝置的設計流程22 3.3集成塊設計的要求23 3.4液壓系統(tǒng)集成塊設計23 3.4.1分解液壓系統(tǒng)并構成集成塊單元23 3.4.2集成塊設計步驟23 3.5集成塊的校核244行走機構的液壓系統(tǒng)性能分析26 4.1閥控馬達模型的建立26 4.1.1閥控馬達建模的說明26 4.1.2閥控馬達系統(tǒng)的傳遞函數26 4.1.3電液比例閥傳遞函數29 4.1.4比例放大器及轉速傳感器傳遞函數29 4.1.5傳遞函數的計算29 4.2閥控馬達系統(tǒng)的校正30 4.2.1pid控制策略30 4.2.2采樣周期的確定30 4.2.3系統(tǒng)數字pi控制仿真30 4.3泵控馬達模型的建立32 4.3.1機電轉換元件32 4.3.2比例方向控制閥33 4.3.3閥控液壓缸34 4.3.4活塞斜盤傾角37 4.3.5泵控馬達組合模型38 4.3.6速度傳感器建模40 4.3.7比例放大器建模40 4.4泵控馬達系統(tǒng)方框圖的建立40 4.5泵控馬達的參數確定41 4.6泵控馬達系統(tǒng)傳遞函數的確定及仿真42 4.7行走機構液壓系統(tǒng)仿真44結論46參考文獻 47致謝4850本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論1 緒論1.1傾翻車液壓系統(tǒng)的概述傾翻車是煉鋼廠鐵水罐扒渣系統(tǒng)的重要組成部分。在鐵水罐倒入轉爐冶煉之前，通常液壓行走機構將鐵水送到扒渣的位置，再由傾翻液壓系統(tǒng)將鐵水罐傾翻一定的角度，然后由氣動扒渣機將鐵水罐中的廢渣扒入渣罐中。待廢渣扒完之后，傾翻車的液壓系統(tǒng)再將鐵水罐回到水平位置，為下一不工序做好準備。傾翻車傾翻驅動方式主要有機械傳動驅動方式和液壓油缸頂翻方式兩種。而機械傳動又分為集中驅動方式和分散驅動方式，主要有電動機、制動器、減速機、中間齒輪和齒圈等組成。機械傳動驅動方式在目前屬于傳統(tǒng)的設備，它不但傾翻能力受到限制，而且該系統(tǒng)在安裝和使用過程中存在許多問題：設備結構復雜，基礎施工量大，安裝困難。動力系統(tǒng)在高溫惡劣環(huán)境下工作，故障率高、維修成本高。電機、減速機的慣性大，啟動停止時沖擊大，易造成設備損壞。如滾鍵、傳動軸變形，減速機損壞。頻繁重載啟動，電動機大部分時間在不良工況下運行，極易導致電機及其控制系統(tǒng)故障。如電動機過熱和接觸器燒毀等。過載能力差，經常導致電機和接觸器燒毀。難以實現聯(lián)動和安全閉鎖，占用人員多，勞動強度大，存在安全隱患。經過多方比較，反復論證，采用液壓缸頂翻方式能解決一些弊端，其優(yōu)點有：傾翻采用液壓油缸驅動，其傳動裝置結構較為緊湊，不需要電機和減速機裝置復雜的設備基礎，也省去了專門安裝傳動裝置的機構，從根本上解決了電機及減速機帶來的種種弊端。過載自動保護能力強，當傾翻結構被卡住或承受超過額定負荷時，系統(tǒng)自動卸荷，從而保護了電機和其它設備，安全性高。易于實現反轉控制，當傾翻機構需要下降時，電機無需反轉，采用換向閥進行換向，易于控制，動作迅速，無沖擊。采用液壓制動，停位準確，慣性小，省去了電磁制動系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)更簡單。傾翻車采用液壓技術，升降平穩(wěn)，噪聲低，使用壽命長，承受載荷大而且控制相對簡單?？梢姴捎靡簤合到y(tǒng)驅動，它的優(yōu)越性是顯而易見的。1.2傾翻車液壓系統(tǒng)在國內外的發(fā)展隨著工業(yè)自動化程度的不斷提升，液壓傳動在自動調節(jié)和隨動系統(tǒng)工程的應用日趨廣泛，它與電力傳動和氣動傳動相比，具有相當的優(yōu)點：尺寸相同時功率放大倍數極大；運動部分慣性很小而具有優(yōu)良的快速作用；結構緊湊；有阻尼作用，促進了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液壓傳動可實現工作機構的往復運動、無級調速、伺服控制系統(tǒng)、靜壓支承和各種輔助運動等。液壓執(zhí)行元件具有推力（或轉矩）大、操作方便、布置靈活、與電器配合使用易實現遙控等優(yōu)點。因此被各工業(yè)部門廣泛采用。在工業(yè)煉鋼的大型設備中，傾翻車是不可缺少的一部分。寶鋼引進的300t鋼包翻包機以其高效、安全便捷等特點而著稱。本鋼僅二煉鋼近幾年就上了三臺此種結構的160t鋼包翻包機，梅山鋼廠、南鋼等鋼廠也將上此設備。大連重工集團有限公司與日本川崎重工株式會社鑒定的為日本住友金屬和歌山制鐵所研制210t配套車輛。全套車輛共11種17臺，全部由大連重工按日方的參數進行設計并制造。之所以選用這么多種車輛是因為日本川重在為和歌山制鐵所設計的煉鐵工藝上加強了吹煉前的鐵水預處理（脫磷、脫硫、脫硅均有），并采用了更合理的工藝布局和作業(yè)順序，使煉鋼的時間降為每20分鐘一爐鋼，川重并以此作為向住友金屬和歌山制鐵所的條件。而我國的轉爐煉鋼的時間一般為40分鐘一爐鋼，較好的企業(yè)也不低于30分鐘一爐鋼，單從這一點看，和歌山制鐵所一家就相當我國兩個和一個半相同規(guī)模的鋼廠。在這套工藝中，處理好脫硫、脫硫后的扒渣和吊車作業(yè)之間的矛盾是關鍵之一。國內通常的做法是在扒渣位上增加一套卷揚提升機或是液壓提升鉤，用于翻罐扒渣，這不僅增加了一套設備，還要多一次吊罐作業(yè)。而在鐵水罐車上增加一套翻罐裝置，即脫硫后的鐵水罐直接行使到扒渣位置，傾翻扒渣，從而減少吊車的往返作業(yè)，縮短煉鋼時間。目前對傾翻車的設計還主要存在三個難點：行走機構的設計。傾翻傳動設計。傾翻罐座設計。傾翻車液壓系統(tǒng)在國內還未形成系統(tǒng)化、標準化，行業(yè)之間的競爭比較激烈。價格比較昂貴，一套這樣的設備價值在上百萬。而我國在設計制造時，一些技術還靠歐洲的技術支持，這在降低成本上是很不利的。目前，傾翻車的發(fā)展趨勢是朝著高效性、節(jié)約型、承受負載大、安全性等方面發(fā)展。1.3課題研究的意義傾翻車在冶金行業(yè)的應用越來越被重視。其堅實耐用，噪聲小，工作平穩(wěn)可靠，便于維修保養(yǎng)，是目前煉鋼企業(yè)不可缺少的一部分。研究傾翻車的液壓系統(tǒng)的工作原理和設計計算是很有必要的。但是目前關于傾翻車液壓系統(tǒng)的計算文獻非常少，大多數生產廠家在設計和計算的時候都有所保守。 設計過程中根據需要計算出油缸的推力以及分析傾翻車的工作過程得到油缸的行程，為實際的生產和液壓系統(tǒng)的設計提供理論依據。1.4論文研究的主要工作本論文主要是對煉鋼廠傾翻車傾翻鐵水罐的液壓系統(tǒng)進行分析設計計算。首先對此機構的運動學和動力學進行分析，并建立一般的計算模型，推導出液壓缸活塞所承受的推力，為液壓系統(tǒng)的設計提供了理論依據，同時對液壓系統(tǒng)進行設計，主要是液壓原理圖的確定以及液壓元件的選擇，并對液壓元件做成集成塊的形式安裝到整個系統(tǒng)中。對請翻車的行走液壓系統(tǒng)看成閥控馬達和泵控馬達兩部分進行建模仿真。本科畢業(yè)設計（論文） 2 傾翻車的液壓系統(tǒng)設計2 傾翻車的液壓系統(tǒng)設計2.1傾翻車液壓系統(tǒng)的設計要求系統(tǒng)的傾翻的重量最大不超過300噸，最高壓力不超過30mpa，上升和下降的最大速度不大于0.05米/秒，運行過程要求平穩(wěn)，不能有振動，且基于鋼包的安全性考慮，當出現緊急情況時（如停電、液壓系統(tǒng)故障等）應能保證鋼包中鋼水的安全和系統(tǒng)的安全，在液壓系統(tǒng)中有良好的保護措施。2.2傾翻車液壓系統(tǒng)的總體設計方案經過分析傾翻車的工作原理和設計要求，可以大概的確定傾翻車液壓系統(tǒng)的總體設計方案。方案一：采用一個活塞液壓缸聯(lián)接在罐座的中心線位置，通過活塞桿的伸縮來驅動罐座的傾翻；動力源采用定量葉片泵提供壓力油；調速回路采用進口節(jié)流調速回路。方案二：采用兩個活塞液壓缸聯(lián)接在罐座的中心線靠到兩側處，通過兩個活塞桿的同時伸縮來驅動罐座的傾翻；動力源采用定量柱塞泵提供壓力油；調速回路采用出口節(jié)流調速回路。方案三：采用兩個活塞液壓缸聯(lián)接在罐座的中心線靠到兩側處，通過兩個活塞桿的同時伸縮來驅動罐座的傾翻；動力源采用變量柱塞泵提供壓力油；調速回路采用出口節(jié)流調速回路。系統(tǒng)的傾翻重量達到300噸，需要較高的壓力才能將鐵水罐傾翻，采用一個液壓缸驅動，國內的很多液壓元件都不能達到該壓力，需要引進進口液壓元件才能滿足要求，這樣的經濟成本會很高，而且以后液壓元件出現故障后也不方便更換；單個液壓缸實現驅動對罐座的平穩(wěn)性很難保證，而且傾覆力矩也比較大。采用兩個液壓缸共同實現罐座的傾翻基本能解決上述問題，但是這樣需要兩套液壓系統(tǒng)，增加了液壓元件的數目。由于液壓缸的下降大部分是靠罐體自身的重力下降，只需要小部分的液壓推理就能實現，從節(jié)約能源上考慮，選擇定量泵有點浪費能源。葉片泵的效率沒有柱塞泵的效率低，損失的功率全部用來發(fā)熱，由于這個系統(tǒng)泵的功率比較高，損失的就相對較大。進口節(jié)流調速回路中油液通過節(jié)流閥產生的熱量直接隨著油液進入液壓缸，出口節(jié)流調速回路中的這部分熱量直接排回油箱消散掉，而出口節(jié)流調速還能承受“負方向”的載荷。綜上所述：設計的傾翻車液壓系統(tǒng)采用方案三比較合理。2.3負載分析傾翻車將鐵水罐傾翻一定角度的過程中，液壓缸所受的力僅僅在活塞桿上的外部載荷和活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力。工作載荷：作用在活塞桿軸線上的重力，當此力的方向如與活塞運動方向相同為負，相反為正。 式（2.1） 慣性負載：由于加速度產生的慣性力。 式（2.2）式中 速度變化量（m/s）； 啟動和制動時間（s）。一般機械=0.10.5s，對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值。由于在下降過程中，液壓缸主要是靠鐵水罐的自身重力下降，再增加液壓油的輔助壓力使液壓缸下降。因此，在液壓缸下降時靠順序閥防止液壓缸由于受鐵水罐的作用力而出現俯沖快速下降，在此，初步調定順序閥的壓力為24mpa。所以，當液壓缸下降過程中，作用在液壓缸無缸腔的作用力為： 式（2.3）式中 順序閥的調定壓力（pa）； 液壓缸無桿腔面積（）。因為液壓缸在上升時所承受的推力最大，在求出上升時最大推力后就可以確定液壓缸的尺寸，從而可得出液壓缸無桿腔的面積。作用在活塞上的載荷還包括液壓缸密封處的摩擦阻力，由于各種缸的密封材質和密封形式不同，密封阻力難以精確計算，一般估算為 式（2.4）式中液壓缸的機械效率，一般取0.900.95。（機械設計手冊第4卷） 表2.1 液壓缸在各工作階段的負載值 （單位：kn） 工況負載組成負載值f推力上升起動加速16301812工進16171797續(xù)表2.1減速制動1603.81782下降起動加速519.4577起動加速519.4577起動加速519.4577注：1.液壓缸的機械效率取。2.不考慮鐵水罐的傾覆力矩作用。2.4繪制負載圖和速度圖負載圖按表1-1計算的數值繪制。按上升和下降時的速度相同，取。圖2.1 負載圖圖2.2 速度圖2.5初選系統(tǒng)工作壓力壓力的選擇要根據載荷大小和設備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等限制。在載荷一定的情況下，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，必然要提高設備的成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限的設備，壓力可以選低一些，行走機械重載設備壓力要選的高一些。根據機械設計手冊第4卷（參考文獻1），可取工作壓力。 表2.2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 (單位：mp a)機械類型機床 農業(yè)機械、小型工程機械、建筑機械、液壓鑿巖機 液壓機、大中型挖掘機、重型機械、起重運輸機械磨床組合機床龍門刨床拉床工作壓力0.823528810101820322.6 計算液壓缸的主要結構尺寸為了避免液壓缸下降和上升時的速度相差較大，液壓缸在下降的回路作差動連接；由于鐵水罐的自身的質量較大，為了防止下降過程的俯沖，在下降的回油路連接上背壓閥。在上升過程的回油路中帶有調速閥，這時的回油壓力可根據機械設計手冊第4卷（參考文獻1），按1.2mpa估算。由于上升的系統(tǒng)壓力較高，回路中的壓力可以忽略不計。各執(zhí)行元件的背壓力如下表2.3所示：表2.3 執(zhí)行元件的背壓力系統(tǒng)類型背壓力/mpa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調速閥的系統(tǒng)0.40.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5有補油泵的閉式回路0.81.5回油路較復雜的工程機械1.23回油路較短，且直接回油箱可以忽略不計2.6.1確定液壓缸尺寸由液壓缸的推力公式計算出液壓缸面積 式（2.5）在次可以忽略背壓力，當選取液壓缸內徑時，取的大一點來補償。故有液壓缸有效工作面積為：液壓缸內徑為： 式（2.6）活塞桿的直徑可以根據液壓缸的內徑標準值來選取。當按gb/2348200將這些直徑圓整成就近標準值參考機械設計手冊第4卷（參考文獻1）可得出： （型號為cd350a）2.6.2缸徑、桿徑取標準值后的有效工作面積：無桿腔有效面積 ： 活塞桿面積： 有桿腔有效面積 ： 2.7確定液壓缸所需流量 式（2.7）根據上述計算數據，可估算液壓缸在各個工作段中的壓力、流量和功率，如表2.4所示： 表2.4 液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況推力f/kn回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率計算式上升啟動加速18121.223.2工進179723193.0274減速制動178221下降啟動加速5772413.6工進56213.3101.822.6減速制動56013.22.8制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖2.8.1制定基本方案執(zhí)行機構的確定傾翻車的動作為直線往返運動，采用單活塞桿直接驅動，由于傾翻力較大，用兩個相同的單活塞桿液壓缸作為驅動機構。制定調速方案液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。根據傾翻車的工作要求，采用手動換向閥來實現方向控制。速度控制是通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出流量或者利用蜜封空間的容積變化來實現。相應的調速方式有節(jié)流調速、容積調速以及二者的結合容積節(jié)流調速。節(jié)流調速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調節(jié)速度。此種調速方式結構簡單，由于這種系統(tǒng)必須用溢流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多采用功率不大的場合。容積調速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補油泄露，需要有輔助泵。此種調速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。容積節(jié)流調速一般采用變量泵供油，用流量控制閥調節(jié)輸入或者輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量和需油量相適應。此種調速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但是結構比較復雜。節(jié)流調速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流。進油節(jié)流起動沖擊小，回油節(jié)流常用于有負載的場合，旁路節(jié)流多用于高速。結合傾翻車實際工作的狀況，可采用容積節(jié)流調速和回油節(jié)流。換向方式確定為了便于傾翻機構能夠在任意位置停止，使調整方便，所以采用三位換向閥；只是為了實現液壓油進入液壓缸的方向控制，而且鐵水罐在傾翻時用人工控制，在此采用三位四通手動換向閥。閥的中位機能的選擇對保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，為了滿足本專機工作位置的調整方便性和傾翻到具體位置時，能使系統(tǒng)卸荷，決定采用“y”型中位機能。安全連鎖措施當鐵水罐傾翻到具體位置時，手動換向閥處于中位機能位置，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，此時由于液壓缸仍然處于受力較大的狀態(tài)，為了實現使鐵水罐穩(wěn)定的停止在原位置，要求液壓缸實現互鎖。采用兩個液控單向閥分別連接在進油路和回油路上，構成液壓鎖。當液壓缸的活塞桿在上升或下降時，利用進油路的壓力油將回油路中的單向閥打開，使液壓油能順利流回油箱；在手動換向閥處于中位機能時，系統(tǒng)卸荷，兩個液控單向閥關閉，保證液壓缸的活塞桿處于原位置，從而使鐵水罐不出現運動，保證扒渣機將鐵水罐中的廢渣扒入渣罐中。在此液壓系統(tǒng)中，安全性是非常重要的，要保障鐵水罐的平穩(wěn)地工作。只是兩個液控單向閥是不夠的，為了防止在下降過程中，由于鐵水罐的自身的重力而向下俯沖使液壓缸的有桿腔產生真空，在此增加個液控單向閥和節(jié)流閥，當鐵水罐向下俯沖時，使液壓缸無桿腔壓力升高將溢流閥打開，產生高壓液壓油將掖控單向閥開啟，使液壓油流向液壓缸有桿腔，補償系統(tǒng)的瞬間供油不足。為了液壓缸的活塞桿在下降時，系統(tǒng)的液壓油能進入液壓缸有桿腔，而不進入回油路中，在節(jié)流閥處連接個單向閥。本系統(tǒng)采用的是液壓鎖對鐵水罐固定在某一位置，需要兩個溢流閥連接在進油路和回油路中，對液壓鎖起安全保護作用。當液控單向閥發(fā)生故障時，通過調節(jié)溢流閥來實現系統(tǒng)的正常工作。防止液壓系統(tǒng)在工作過程中突然停電現象時，保障鐵水罐能順利完成一次工作循環(huán)，在該液壓系統(tǒng)中應該有蓄能器。在液壓泵停止工作時，蓄能器產生的液壓油壓力使鐵水罐完成一次工作循環(huán)，保證鐵水罐中的鋼水能順利扒渣，從而不讓鋼水凝固在鐵水罐中。同樣在控制油路上也要有蓄能器，保證各個液壓元件也能正常工作。 2.8.2液壓源的選擇由于該液壓系統(tǒng)的液壓缸不是采用差動連接，在整個工作循環(huán)中需油量變化大，所以選擇變量泵供油系統(tǒng)。這樣可以減小功率損失，提高系統(tǒng)效率。為了保證液壓系統(tǒng)的正常工作，采用兩個變量泵供油。當一個泵發(fā)生故障時，備用泵開始工作，它們兩者之間用電氣控制，實現互鎖控制。2.8.3擬定液壓系統(tǒng)圖液壓執(zhí)行元件以及各基本回路確定之后，把它們有機地組合在一起。再加上其他一些輔助元件便構成傾翻車完整的的液壓系統(tǒng)圖。圖2.3 液壓原理系統(tǒng)圖2.9液壓元件的選擇2.9.1液壓泵的選擇液壓泵工作壓力的確定 式（2.8）式中 液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，對于本系統(tǒng)，最高壓力是液壓缸的活塞桿上升時的入口壓力，。 泵到液壓缸之間總的管路損失。的準確計算要待元件選定并繪制出管路圖時才能夠進行，初算時可按經驗數據選?。汗苈泛唵?、流速不大的取=（0.20.5）mpa；管路復雜，進口有調速閥的，取=（0.51.5）mpa。在傾翻車液壓系統(tǒng)中，管路較復雜，經過的單向閥數目多，在次選取所以可得出：液壓泵工作壓力的確定多液壓缸同時工作時，液壓泵的輸出流量應為： 式（2.9）式中 k系統(tǒng)泄露系數，一般取k=1.11.3；同時動作的液壓缸的最大總流量。對于在工作過程中用節(jié)流調速的系統(tǒng)，還需要加上溢流閥的最小溢流量，一般取。所以可得出： 選擇液壓泵的規(guī)格根據以上求得的和值，按照系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從機械設計手冊第4卷（參考文獻1）中選擇相應的液壓泵。為了使液壓泵有一定的壓力儲備，提高系統(tǒng)的可靠性，延長泵的使用壽命，一般在固定設備中的系統(tǒng)正常壓力可選擇為泵額定壓力的70%80%，車輛用液壓系統(tǒng)工作壓力可選擇為泵的額定壓力的50%60%。傾翻車的液壓系統(tǒng)是固定設備，考慮到工作時的安全性和可靠性，而且該系統(tǒng)的壓力以比較高，在此選取系統(tǒng)正常工作壓力為泵額定壓力的80%，可得出泵的額定壓力泵的流量與工況有關，選擇泵的流量須大于液壓系統(tǒng)工作時的最大流量。另外，泵的最高壓力與最高轉速不宜同時使用，以延長泵的使用壽命。根據以上所述，可選擇斜軸式軸向柱塞泵，型號為a7v355，排量355ml/r，額定壓力35mpa，最高壓力40mp a；最高轉速1650r/min，變量形式為液控。此泵由北京華德液壓泵分公司生產。2.9.2電機的選擇傾翻車在整個動作循環(huán)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需要，按較大功率段來確定電動機功率。從工況圖可以看出，傾翻車在將鐵水罐向上傾翻時的壓力和流量均較大。兩個液壓缸同時參加工作，一起推起鐵水罐傾翻到一定位置。由前面的計算已知，液壓泵的供油壓力為，最大流量，由公式： 式（2.10）式中 液壓泵的最大工作壓力（pa）； 液壓泵的流量（）； 液壓泵的總效率，可以參考下表選擇總效率為0.8。表2.5 液壓泵的總效率液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率0.60.70.650.800.600.750.800.85所以液壓泵的總驅動功率為：根據此計算數據，查閱電動機產品樣本（機械設計實用手冊參考文獻15）選取z4-280-11小型直流電動機，其額定功率為，額定轉速，最高轉速。2.9.3液壓閥的選擇液壓傳動系統(tǒng)，選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)的設計合理，性能優(yōu)良，安裝簡便，維修容易，并保證系統(tǒng)正常工作的重要條件。根據系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。在選擇溢流閥時，按照液壓泵的最大流量選取；選擇節(jié)流閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應滿足液壓缸最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量要選得比實際通過的流量大一些。傾翻車液壓閥的安裝方式選擇板式連接形式。板式連接適合系統(tǒng)較復雜，元件較多，且安裝較緊湊的場合。表2.6 傾翻車液壓系統(tǒng)所用液壓元件序號名稱通過流量/額定流量/額定壓力/型號規(guī)格1節(jié)流閥193.0220032l-h322單向閥193.0220031.5rvp203單向順序閥193.0224531hcg-104二位四通電磁閥314we6y5液控單向閥193.0225031.5sv20pb6單向節(jié)流閥193.0220032la-h327液控單向閥386.64630wu-630x180f20斜軸式軸向柱塞泵386.6420500ml/r35a7v35521液壓缸cd350a2.9.4蓄能器的選擇本液壓系統(tǒng)中，采用蓄能器閥組來保證傾翻車的正常工作。在此，蓄能器是用來提供主油路的，當電路發(fā)生故障或是突然停電液壓泵停止工作，靠蓄能器提供壓力油使鐵水罐完成一個工作循環(huán)，防止鐵水罐停留時間過長使鐵水罐中的鐵水凝固。其有效工作面積為： 式（2.11） 式中 液壓缸有效作用面積（）； 液壓缸行程（），在傾翻車工作過程中，取行程為=1； 油液損失系數，一般取=1.2。 有效工作面積算出后，可根據公式算出蓄能器的容積 式（2.12）式中 所需蓄能器的容積（）； 充氣壓力（），按充氣；一般折合型氣囊，。 蓄能器的工作容積（）； 系統(tǒng)最低壓力（）； 系統(tǒng)最高壓力（）； 指數；等溫時取=1；絕熱時取=1.4。在此，蓄能器作用是瞬間提供大量油液，釋放能量速度很快，可以認為是在絕熱條件下工作，但是蓄能器工作時間較長占主要因素，所以按等溫條件計算，取=1?？捎嬎愠鲂钅芷鞯娜莘e根據蓄能器產品目錄（參考文獻機械設計手冊第4卷1）選擇蓄能器型號為nxq1l150/31.5h。由于在產品目錄中找不到容積達到240l的蓄能器，因此，使用兩個上述型號的蓄能器個提供壓力油來保證系統(tǒng)的正常工作。為了保證液壓泵穩(wěn)定的提供壓力油和緩和手動換向閥迅速關閉和變換方向時引起的壓力沖擊現象，需要蓄能器吸收液壓泵的壓力脈動和起緩沖作用。此蓄能器也同時能保證控制油液的壓力穩(wěn)定性。根據蓄能器的容積計算公式： 式（2.13）式中 所需蓄能器的容積（）； 充氣壓力（），按系統(tǒng)工作壓力的%60充氣； 缸的有效面積（）； 系統(tǒng)最低壓力（）； 系統(tǒng)最高壓力（）； 與泵的類型有關的系數：單缸單作用泵取0.60；單缸雙作用泵取0.25；雙缸單作用泵取0.25；雙缸雙作用泵取0.15；三缸單作用泵取0.13；三缸單雙作用泵取0.06； 柱塞行程（m）； 指數；等溫時取=1；絕熱時取=1.4。在此，蓄能器作用是瞬間提供大量油液，釋放能量速度很快，可以認為是在絕熱條件下工作，但是蓄能器工作時間較長占主要因素，所以按等溫條件計算，取=1。可計算出蓄能器的容積根據蓄能器產品目錄（參考文獻機械設計手冊第4卷1）選擇蓄能器型號為nxq1l100/31.5h。2.9.5管道尺寸的確定在液壓傳動中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。鋼管能承受較高的壓力，價格低廉，但安裝時彎曲半徑不能太?。ㄒ姳?.7），多用于在裝配位置比較方便的地方。常用的是無縫鋼管，當工作壓力小于1.6mpa時，也可以用焊接鋼管。紫銅管能承受的壓力較低，一般只在低壓系統(tǒng)使用。紫銅管在裝配時可按需要來彎曲，但是價格貴且抗振動能力較弱，也易使油氧化，要盡量少用。尼龍管可用在低壓系統(tǒng)。塑料管一般只用于回油管或泄油管。膠管用作連接兩個相對運動部件之間的管道。膠管分為高低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力回路。低壓膠管是麻線或棉線編織體為骨架的膠管，多用于低壓的回路。通過以上所述，在系統(tǒng)的壓力回路中選擇無縫鋼管；為了降低振動，提高穩(wěn)定性，液壓泵的吸油口和出油口處選擇高壓膠管。表2.7 推薦鋼管彎曲的最小曲率半徑（mm） 管子外徑d101418222834425063最小曲率半徑5070757590100130150190支架最大距離4004505006007008008509001000管道內徑計算 式（2.12）式中 通過管道內的流量（）； 管內允許流速（），見表2.8。表2.8 允許流速推薦值管 道推薦流速（m/s）液壓泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短，粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6可以計算出管道內徑：按照標準系列（機械設計手冊第4卷 表23.9-2參考文獻1）選取相應的管子內徑為32mm，鋼管的外徑為42mm。管道壁厚的計算 式（2.13）式中 管道內最高工作壓力（pa）； 管道內徑（m）； 管道材料的許用應力（pa），； 抗拉強度； 安全系數（當7mpa時，取=8；當17.5mpa時，取=6；當17.5mpa時，取=4）；可計算出管子的壁厚：因為2.65，所以選取的標準管子符合要求。2.10油箱容量的確定初始設計時，先按經驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。油箱容量的經驗公式為 式（2.14） 式中 液壓泵每分鐘排出壓力油的容量； 經驗系數，見表2.9。表2.9 經驗系數系統(tǒng)類型行走機械低壓系統(tǒng)中壓系統(tǒng)鍛壓機械冶金機械a12245761210求得油箱的容量為由液壓泵站的油箱公稱容量系列選取油箱的容積為。2.11液壓系統(tǒng)性能驗算液壓系統(tǒng)初步設計是在某些估計參數情況下進行的，當各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實際情況對所設計的系統(tǒng)進行各項性能分析。對一般液壓傳動系統(tǒng)來說，主要是進一步確切的計算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據分析計算發(fā)現問題，對某些不合理的設計對其進行重新調整，或采取其他必要的措施。2.11.1驗算液壓系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)的管路布置尚未具體確定，整個系統(tǒng)的壓力損失無法全面估算，故只能先估算閥類元件的壓力損失，待設計好管路布局圖后，加上管路的沿程損失和局部損失即可。壓力損失的驗算應按一個工作循環(huán)中的不同工作階段分別進行計算。 液壓缸上升液壓缸上升時，由表2-6和圖2.3可知，進油路上油液通過高壓截止閥的壓力損失太小，可以忽略不計。通過單向閥17.1的流量為386.64l/min，通過手動換向閥8.1的流量為386.64l/min，通過單向節(jié)流閥6.1、截止閥15.1、液控單向閥5.1、順序閥3.1的流量都是193.02l/min，油液進入液壓缸無桿腔。因此進油路上的總壓降為 式（2.15） 此值不大，不會使壓力閥開啟，故能保證泵的流量全部進入液壓缸?；赜吐飞希簤焊子袟U腔中的油液通過液控單向閥5.2、截止閥15.2、單向節(jié)流閥6.2、手動換向閥8.1和單向閥17.4的流量都是193.02l/min。由此可算出上升時有桿腔的壓力與無桿腔的壓力之差。 式（2.16）此值小于原估計值，所以是偏安全的。液壓缸下降下降時，油液在進油路上通過截止閥15.5、單向閥17.1和手動換向閥8.1的流量為152.6l/min。再經過單向節(jié)流閥6.2和液控單向閥5.2的流量為76.3l/min，進入液壓缸的有桿腔。因此進油路是的總壓降為 式（2.17）此值較小，所以液壓泵的驅動電動機的功率是足夠的。液壓油在回油路上從液壓缸無桿腔經過順序閥3.1、液控單向閥5.1、截止閥15.1單向節(jié)流閥6.1、手動換向閥6.1和單向閥17.4的流量為76.3l/min，再回油箱。因此回油路上的總壓降為 式（2.18）2.11.2油液溫升驗算計算發(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。由于液壓缸在上升和下降過程中，勻速過程占到95%以上，所以驗算時可以忽略不計。兩個液壓缸同時上升時的有效功率 式（2.19）液壓缸在上升時液壓油經過閥類元件的總損失壓力為：因此液壓泵輸出的壓力為： 式（2.20）液壓缸上升時泵的總輸出功率為： 式（2.21）液壓缸上升時的總發(fā)熱功率為： 式（2.22）兩個液壓缸同時上升時的有效功率為：液壓缸在下降時液壓泵輸出的壓力為：液壓缸上升時泵的總輸出功率為：液壓缸下降時的總發(fā)熱功率為：液壓缸整個工作循環(huán)的總發(fā)熱功率為：計算散熱功率前面初步求得油箱的有效容積為，按求得油箱各邊之積： 取為1.25m，、分別為2m。由油箱散熱面積公式： 式（2.23）可求得散熱面積為：油箱的散熱功率為 式（2.24）式中 油箱散熱系數，??； 油溫與環(huán)境溫度之差。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；再考慮到液壓缸上升到最高處停留的時間較長，雖然此時有利于油液的散熱，但是對于總的發(fā)熱功率來說是不夠的，因此需要另設冷卻器。2.12冷卻器所需面積的計算冷卻面積為 式（2.25）式中 傳熱系數，用風冷卻式時，； 平均溫升，。取油進入冷卻器的溫度，油流出冷卻器的溫度，冷卻水入口溫度，冷卻水出口溫度。則：所需冷卻器的散熱面積為考慮到冷卻器長期使用時，設備腐蝕和油垢，水垢對傳熱的影響，冷卻面積比計算面積大30%，實際選用冷卻器散熱面積為油液的冷卻是通過另外的液壓泵將油液從油箱里抽出，進入冷卻器冷卻再流回油箱。對它的設計不再詳細敘述。本科畢業(yè)設計（論文） 行走機構的液壓系統(tǒng)性能分析本科畢業(yè)設計（論文） 3 集成塊設計3 集成塊設計3.1液壓控制裝置的集成方法一個液壓系統(tǒng)中有很多控制閥，這些控制閥可用不同的方式連接起來或集成。集成方式合理與否，對液壓系統(tǒng)的工作性能及使用維護有著很大的影響?？傮w而言，液壓控制裝置可分為有管集成和無管集成兩類集成方式。3.1.1有管集成有管集成是液壓技術中最早采用的一種集成方式，它用管件（管子和管接頭）將各管式連接的液壓控制閥集成在一起。其主要優(yōu)點是連接方式簡單，不需要專門設計、制造油路板或油路塊等輔助連接件。缺點是當組成系統(tǒng)的控制元件較多時，要求有較多的管子和管接頭，上下交叉，縱橫交錯，占用空間大，從而使系統(tǒng)布置相當不便，安裝維護和故障診斷困難，系統(tǒng)運行時，壓力損失大，且容易產生泄漏，混入空氣及振動噪聲等不良現象。因此僅用在簡單的液壓系統(tǒng)及有些行走機械設備中。3.1.2無管集成無管集成是將液壓控制元件固定在某種專用或通用的輔助元件上，輔助連接件內開有一系列通油孔道，液壓控制元件之間的油路聯(lián)系通過孔道來實現。按輔助連接件形式的不同，無管集成可分為板式、塊