直縫鋼管升降機(jī)液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、我的參數(shù)1.2 課題設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 (1) 液壓缸行程300mm，其中快上150mm，時(shí)間小于等于3s，慢上150mm，時(shí)間小 于等于8s；慢下150mm，時(shí)間小于等于8s，快下150mm，時(shí)間小于等于3s； (2) 動(dòng)作周期T小于等于25s，稱(chēng)重時(shí)間3s； (3) 系統(tǒng)最高工作壓力140MPa；(4) 采用雙缸同步工作方式。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定1.1 主要技術(shù)參數(shù) 1、運(yùn)管小車(chē)舉升液壓缸：數(shù)量1個(gè)，負(fù)載58KN，全行程1270mm，全行程時(shí)間5s。2、運(yùn)管小車(chē)馬達(dá)：數(shù)量2個(gè)，扭矩200N.M，轉(zhuǎn)速50rpm。3、運(yùn)管小車(chē)托輥馬達(dá)：數(shù)量4個(gè)，扭矩900N.M，轉(zhuǎn)速33rpm。1.2 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)

2、方案的選擇通常傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。直縫鋼管升降機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選用液壓傳動(dòng)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有功率質(zhì)量比大、便于無(wú)極調(diào)速和過(guò)載保護(hù)、布局靈活方便等多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，而液壓系統(tǒng)也因?yàn)槠湟子趯?shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，采用液壓傳動(dòng)是可靠、合理的，用電磁閥來(lái)控制液壓執(zhí)行元件同步和無(wú)級(jí)調(diào)速，可以更好的滿(mǎn)足工藝，實(shí)現(xiàn)其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的要求。直縫鋼管升降機(jī)是較大型的升降機(jī)，需要比較大的驅(qū)動(dòng)功率，驅(qū)動(dòng)裝置一般選用液壓缸和液壓馬達(dá)，這是因?yàn)橐簤涸ぷ骺煽俊①M(fèi)用較低。此外，利用液壓系統(tǒng)的儲(chǔ)能作用，還可以使工作臺(tái)的能耗較

3、低。1.3 控制方式根據(jù)直縫鋼管升降機(jī)的工藝要求，在生產(chǎn)過(guò)程中液壓系統(tǒng)要完成以下動(dòng)作，液壓缸：升降；運(yùn)管小車(chē)馬達(dá)：帶動(dòng)小車(chē)整體在水平方向的移動(dòng)；運(yùn)管小車(chē)托輥馬達(dá)：利用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)鋼管的旋轉(zhuǎn)，來(lái)調(diào)整焊接部位的位置。在舉升液壓缸的控制回路中，采用液控單向閥鎖定回路和進(jìn)油口節(jié)流調(diào)速回路。液控單向閥回路容易控制并且鎖緊時(shí)間較長(zhǎng)，利于保障設(shè)備安全；同時(shí)，根據(jù)工況分析，液壓缸在運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載的變化不大，可以采用進(jìn)油口調(diào)速回路控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。小車(chē)馬達(dá)作為行走機(jī)構(gòu)動(dòng)力源，采用分流閥同步回路實(shí)現(xiàn)馬達(dá)同步；并在馬達(dá)泄油回路設(shè)置一定的背壓。托輥馬達(dá)采用電液比例調(diào)速閥的速度同步回路，保證前后托輥馬達(dá)的同步精度

4、，同時(shí)前、后托輥兩組馬達(dá)分別采用機(jī)械連接來(lái)完成同步動(dòng)作要求。供油回路采用液壓泵直接提供動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，在吸油管道中采用截止閥和減震喉管串聯(lián)，用于減震。在目前液壓技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，采用比例控制可以使液壓缸或馬達(dá)的起動(dòng)和停止由于速度的改變而產(chǎn)生的沖擊降到最低，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度變化的平穩(wěn)過(guò)渡；壓力控制回路可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的的加載、卸載和液壓馬達(dá)的安全工作，并能在過(guò)壓狀態(tài)下溢流或控制泵用電機(jī)斷電，以保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)不致因事故而遭致破壞，所以在升降機(jī)系統(tǒng)液壓中，托輥馬達(dá)采用比例控制方式。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化，執(zhí)行元件之間的協(xié)調(diào)可以通過(guò)PLC來(lái)完成，也可以通過(guò)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2 執(zhí)行元件主要參數(shù)的計(jì)算與選型2.1 液壓缸

5、計(jì)算與選型2.1.1 液壓缸主要參數(shù)計(jì)算與選型液壓缸活塞面積計(jì)算公式為 （2-1）式中：F-液壓缸載荷（N）； P-液壓缸工作壓力（Pa）； D-液壓缸內(nèi)徑（m）系統(tǒng)壓力初定為P=16MPa。缸的作用力F=58000N,全行程距離s=1270mm,作用時(shí)間=5s。根據(jù)公式（2-1）計(jì)算活塞面積A： (2-2)計(jì)算液壓缸桿速度v (2-3)由公式（2-1），得： (2-4) 根據(jù)行程速比系數(shù)，計(jì)算活塞桿的直徑d (2-5)查文獻(xiàn)1，表17-6-2圓整液壓缸的內(nèi)徑D=63mm，圓整液壓缸的活塞桿直徑d=45mm。查文獻(xiàn)1，表17-6-3油缸的流量公式 (2-6)式中：-油缸的容積效率 取0.95D

6、-單位為mV-單位為m/min選擇武漢油缸廠(chǎng)液壓缸 WF-尾部法蘭式，10-活塞桿為外螺紋連接方式， 21-壓力級(jí)別21MPa2.1.2 液壓缸校核液壓缸實(shí)際工作所需的壓力 (2-7)式中：-回油背壓，取0.5MPa；-無(wú)桿腔面積；-無(wú)桿腔面積。計(jì)算得：，即系統(tǒng)提供壓力要不小于。2.2 液壓馬達(dá)計(jì)算液壓馬達(dá)的排量與載荷扭矩和壓差有著密切的關(guān)系，具體計(jì)算公式為： (2-8)式中：T-液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩（Nm）p=p1-p2（MPa）-馬達(dá)效率；取0.85馬達(dá)流量計(jì)算公式為 Q=qn (2-9)式中：q-馬達(dá)排量（Lr-1） n-馬達(dá)轉(zhuǎn)速（）液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓差初定為10MPa；2.2.1 馬達(dá)排量

7、計(jì)算及選型小車(chē)馬達(dá)扭矩T1=200Nm，轉(zhuǎn)速，動(dòng)作時(shí)間。根據(jù)公式（2-8）計(jì)算小車(chē)馬達(dá)排量，得： (2-10)選寧波液壓馬達(dá)型號(hào)為型號(hào)排量 Lr-1壓力 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 Nm額定最高0.34610165320483根據(jù)公式（2-9）計(jì)算小車(chē)馬達(dá)流量，得： Qm1=qm1n1= 0.34655 (2-11)=19.03 Lmin-1 托輥馬達(dá)扭矩T1=900Nm,轉(zhuǎn)速，動(dòng)作時(shí)間。根據(jù)公式（2-8）計(jì)算托輥馬達(dá)排量，得： (2-12)選寧波液壓馬達(dá)型號(hào)為型號(hào)排量 Lr-1壓力 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 Nm額定最高0.664162522501572根據(jù)公式（2-9）計(jì)算托輥馬達(dá)流量，得：Qm2=qm2n2= 0.6

8、6433 (2-13)=21.912 Lmin-12.2.2 液壓馬達(dá)校核馬達(dá)的實(shí)際工作壓差 (2-14)式中:T-馬達(dá)扭矩（Nm）；-馬達(dá)排量（）；-馬達(dá)容積效率，取0.92。根據(jù)公式（2-11），計(jì)算小車(chē)馬達(dá)實(shí)際工作壓差 (2-15)根據(jù)公式（2-11），計(jì)算托輥馬達(dá)實(shí)際工作壓差 (2-16)3 泵與電機(jī)3.1 泵的計(jì)算泵的選型主要根據(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。為了保證系統(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工作壓力的80%左右；要求工作可靠性較高的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，系統(tǒng)工作壓力為泵的額定工作壓力的60%左右。泵的流量要大

9、于系統(tǒng)的最大工作流量。為了延長(zhǎng)泵的使用壽命，泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用。3.1.1 確定泵的工作壓力因正常工作中進(jìn)油管路有壓力損失，所以系統(tǒng)工作壓力為 (3-1)式中：-系統(tǒng)工作壓力（）； -執(zhí)行元件最大工作壓力（）；-系統(tǒng)壓力損失（）。 系統(tǒng)工作壓力定為。故泵的工作壓力 (3-2)3.1.2 確定泵的流量泵的最大流量計(jì)算公式 (3-3)式中：q-液壓泵的最大流量；-同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； K -系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取1.11.3。由于本系統(tǒng)中各執(zhí)行元件單獨(dú)動(dòng)作，故直接取主彎曲油的流量 88 L/min。根據(jù)公式(3-3)，得：查力士樂(lè)相關(guān)資料，斜軸式柱塞泵，該泵的基

10、本參數(shù)為:型號(hào)排量 mlr-1額定壓力最高轉(zhuǎn)速rmin-1最大 流量 Lmin-1效率功率403532001059735-61本系統(tǒng)采用兩臺(tái)泵一工一備，在此選用一樣的。圖3.1 A4VSO40DFR/10X-PPB13N00斜軸式柱塞泵功率-流量關(guān)系圖3.1.3 泵的安裝液壓泵裝置安裝要求如下：（1）液壓泵與原動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)軸器的型式及安裝要求必須符合制造廠(chǎng)的規(guī)定。（2）外露的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器必須加裝防護(hù)罩。（3）液壓泵與電動(dòng)機(jī)的安裝底座必須有足夠的剛性，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)始終同軸。（4）液壓泵的進(jìn)油管路應(yīng)短而直，避免拐彎增多，斷面突變。在規(guī)定的油液粘度范圍內(nèi)，必須使泵的進(jìn)油壓力和其他條件符合泵制造廠(chǎng)家的

11、規(guī)定。（5）液壓泵的進(jìn)油管路密封必須可靠，不得吸入空氣。（6）高壓、大流量的液壓泵裝置推薦采用：泵進(jìn)油口設(shè)置橡膠彈性補(bǔ)償接管、泵出油口連接高壓軟管、泵裝置底座設(shè)置彈性減震墊。3.2 電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，一般工廠(chǎng)都采三相交流電動(dòng)機(jī)，而且多采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)性能好，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。由于液壓泵通常在空載下啟動(dòng)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有過(guò)高要求，負(fù)荷變化比較平穩(wěn)，起動(dòng)次數(shù)不多，因此可以采用系列籠型異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)與液壓泵之間通常采用聯(lián)軸器連接，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在液壓泵的最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。 選擇2750r min/工況下選擇的，故可選擇與其相

12、近的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則液壓泵的流量仍可滿(mǎn)足系統(tǒng)2800r min/的要求。系統(tǒng)的總電動(dòng)機(jī)的功率選擇直接影響到電動(dòng)機(jī)工作性能和經(jīng)濟(jì)性能的好壞。如果所選電機(jī)的功率小于工作要求，則不能保證系統(tǒng)正常工作，使電機(jī)經(jīng)常過(guò)載而提早損壞；如果所選電機(jī)的功率過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿(mǎn)載運(yùn)行，功率因數(shù)和效率較低，從而增加電能損耗，造成浪費(fèi)。因此在設(shè)計(jì)中一定要選擇合適的電動(dòng)機(jī)功率。根據(jù)泵的功率要求選擇重慶電機(jī)有限公司生產(chǎn)的Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)，所需的兩臺(tái)電機(jī)選一樣。電機(jī)參數(shù)：型號(hào)功率 KW轉(zhuǎn)速 r/min效率75287094.54 液壓控制元件的選擇為了方便各液壓閥的選擇，將總系統(tǒng)拆分為四個(gè)分系統(tǒng)、，分別對(duì)應(yīng)舉升液壓缸缸

13、系統(tǒng)、小車(chē)馬達(dá)系統(tǒng)、托輥馬達(dá)系統(tǒng)和油源系統(tǒng)，各系統(tǒng)管路流量圓整后，如下表：表4.1 各分回路管路流量表系統(tǒng)工作時(shí)壓力 MPa最大流量 L/min19.5501038總回路19.588前、后托輥馬達(dá)回路19.544壓油路25.5105回油路51054.1 執(zhí)行元件控制閥的選擇4.1.1 舉升液壓缸回路閥的選擇根據(jù)分系統(tǒng)的流量為50L/min，工作壓力為19.5MPa，并根據(jù)液壓站控制閥臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)際選用疊加閥，各閥型號(hào)：節(jié)流閥：電磁換向閥：液控單向閥：4.1.2 小車(chē)馬達(dá)回路閥的選擇根據(jù)分系統(tǒng)的流量為38L/min，工作壓力為10MPa，并根據(jù)液壓站控制閥臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)際選用疊加閥，各閥型號(hào)：減壓閥：

14、溢流閥：電磁換向閥：分集流閥：4.1.3 托輥馬達(dá)回路閥的選擇根據(jù)分系統(tǒng)的總回路流量為88L/min，工作壓力為19.5MPa，前、后托輥馬達(dá)回路流量為44L/min，工作壓力為19.5Mpa，并根據(jù)液壓站控制閥臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)際選用疊加閥，各閥型號(hào)：比例調(diào)速閥：電磁換向閥：?jiǎn)蜗蜷y：對(duì)于比例閥的選取，應(yīng)設(shè)計(jì)的要求，比例閥通過(guò)托輥馬達(dá)位置檢測(cè)電信號(hào)，控制前、后托輥速度同步，輸入電信號(hào)輸出流量，同時(shí)將速度誤差進(jìn)行反饋。除了流量參數(shù)外，在選擇比例閥時(shí)，還應(yīng)考慮以下因素：比例閥的流量增益線(xiàn)性好。 在速度同步控制系統(tǒng)中，比例閥的零點(diǎn)漂移，溫度漂移和不靈敏度區(qū)要盡量小，可以更好保證由此引起的系統(tǒng)誤差不超過(guò)設(shè)計(jì)要

15、求；其他要求，比如零位泄露，抗污染能力，電功率，壽命和價(jià)格等都有一定的要求。根據(jù)流量40L/min和壓力19.5MPa，伺服閥選用力士 。圖.4.1比例調(diào)速閥流量與電壓設(shè)定值關(guān)系4.2 泵入口液壓閥的選擇4.2.1 溢流閥的選擇作為泵的的出口的安全用閥，根據(jù)泵的的流量105L/min，工作壓力為35Mpa，調(diào)定壓力20MPa，先導(dǎo)式溢流閥選用 DBW10A1-5X/200-G24N9K4通徑10mm，底板安裝，5X安裝連接尺寸不變，壓力等級(jí)200bar。4.2.2 截止閥及減震喉管的選擇泵入口處的低壓球式截止閥，查文獻(xiàn)1表17-7-253選用型號(hào)3PC-Q11F-16P-50通徑50 mm，板

16、式連接，最大流量160L/min，生產(chǎn)商：黎明液壓件廠(chǎng)。泵入口處的減震管，根據(jù)上海欣昌產(chǎn)品資料，選用型號(hào)KXT50S10，通徑50mm， 圖4.2 低壓球式截止閥4.2.3 單向閥的選擇泵出口處的單向閥，根據(jù)北京華德產(chǎn)品資料，選用型號(hào)S20P5-0.0B，通徑20mm，4.3 控制閥塊的設(shè)計(jì)閥塊的選用材料一般為鑄鐵或鍛鋼。低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)震場(chǎng)合要用鍛鋼，整體結(jié)構(gòu)加工成正方體或長(zhǎng)方體。4.3.1 設(shè)計(jì)原則（1）塊體內(nèi)油路通道應(yīng)盡量簡(jiǎn)捷，盡量減少深孔、斜孔和工藝孔。（2）對(duì)于有垂直或水平安裝要求的元件，必須按其安裝要求設(shè)計(jì)集成塊。（3）集成塊體的外形尺寸，應(yīng)根據(jù)所安裝元件的外形尺寸，并

17、保證塊體內(nèi)油道孔的最小允許壁厚，力求結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。（4）要把工作中需要經(jīng)常調(diào)整的元件(如溢流閥、調(diào)速閥等)，安裝在便于操作和觀(guān)察的位置上。（5）塊體上要設(shè)置足夠數(shù)量的測(cè)壓點(diǎn)，以便在作其功能、耐壓等調(diào)試試驗(yàn)時(shí)使用。（6）集成塊與外界連接的油口，如連接液壓泵的油口、通油箱的回油口、通各種傳感器的油口等，要留有安裝法蘭盤(pán)和管接頭的足夠空間。（7）對(duì)于重30kg以上的集成塊，應(yīng)設(shè)置起吊螺釘孔。（8）考慮鉆頭剛性及加工偏移，深孔流道的孔深與孔徑之比，一般不大于10。（9）兩邊對(duì)鉆的深孔，其交接處的過(guò)流斷面，必須不小于其中個(gè)孔的橫斷面積。4.3.2 控制閥安裝（1）閥的安裝方式應(yīng)該符合廠(chǎng)家規(guī)定

18、。（2）為了保證安全，閥的安裝必須考慮重力，沖擊，震動(dòng)對(duì)閥內(nèi)零件的影響。（3）應(yīng)注意進(jìn)油口與回油口的方位，某些閥如將進(jìn)油口與回油口裝反，會(huì)造成事故。（4）為了避免空氣的滲入，連接處應(yīng)保證有良好的密封性。（5）方向控制閥的安裝，一般應(yīng)使軸線(xiàn)安裝在水平位置上。（6）一般調(diào)整的閥件，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，增加流量、壓力；反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，則減少流量、壓力。4.3.3 注意事項(xiàng) 閥塊的設(shè)計(jì)必須注意以下問(wèn)題： 同一個(gè)液壓回路的液壓元件應(yīng)布置在同一塊閥塊上，盡量減少連接管道。 液壓閥閥芯應(yīng)處于水平方向，防止閥芯自重影響液壓閥的靈敏度，特別是換向閥一定要水平布置?？刂崎y塊零件圖詳見(jiàn)WJES11-02，控制閥裝配圖詳

19、見(jiàn)WJES11-03。5 輔助元件的選擇計(jì)算5.1 油箱的設(shè)計(jì)考慮到要保證系統(tǒng)工作時(shí)油箱能夠保持一定的液位高度，油箱必須有足夠大的容量，而不能僅僅是夠用即可，一般以裝三分之二的油為好。油箱的排油口與回油口之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些，管口都應(yīng)插入最低液面之下，以免發(fā)生吸空和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口制成45的斜角，以增大吸油及出油的截面，本系統(tǒng)中的回油管和泄油管均須設(shè)置斜角。為了使油液流動(dòng)時(shí)速度變化不致過(guò)大，管口應(yīng)面向箱壁。油箱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下幾點(diǎn)：油箱必須有足夠大的容積，一方面盡可能的滿(mǎn)足散熱要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止時(shí)油箱應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)，而工作時(shí)又能保持適當(dāng)?shù)囊何?。吸回油管?yīng)插入最低

20、液面之下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡，管口與箱底、箱壁的距離一般不小于管徑的3倍，吸油管口可安裝100左右的網(wǎng)式或線(xiàn)隙式過(guò)濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過(guò)濾器?；赜凸芸谛鼻谐刹⒚嫦蚬鼙冢苑乐够赜蜎_擊油箱底部的沉積物，同時(shí)也便于散熱。吸油管和回油管之間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板高度為液面的2/33/4。為了保證油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過(guò)濾器，注油和通氣一般都由一個(gè)空氣過(guò)濾器來(lái)完成。為便于放油和清理，箱底應(yīng)有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油。，對(duì)于不易開(kāi)蓋的油箱，應(yīng)設(shè)置清洗孔，以便油箱內(nèi)部的清理。箱底應(yīng)距

21、地面150mm以上，便于搬運(yùn)、放油和散熱，在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)置吊耳，以便于吊運(yùn)，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置液位計(jì)以監(jiān)視液位。對(duì)油箱內(nèi)表面的處理要給予充分的注意。常用的方法有：（1）酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽的限制，油箱不能太大。（2）噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合水液壓液。因不受處理?xiàng)l件限制，大型油箱見(jiàn)多采用此法。（3）噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。（4）噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過(guò)大?？紤]油箱內(nèi)表面的防腐處理，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時(shí)間間隔及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時(shí)

22、采用不銹鋼制油箱無(wú)疑是最理想的選擇。 本設(shè)計(jì)中采用開(kāi)式矩形油箱，材料不銹鋼，詳見(jiàn)油箱焊接圖（WJES11-04）。5.1.1 油箱尺寸的確定該系統(tǒng)那個(gè)有兩臺(tái)工作泵，每臺(tái)流量為105L/min，由于泵是一工一備，總流量也為105L/min，查文獻(xiàn)1，第17篇第5.2節(jié)液壓油箱有效容積 （5-1）油箱的外型尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）一般為1：1：11：2：3。同時(shí)考慮泵站的安裝方便及合理，設(shè)計(jì)油箱的尺寸為 （容積為1125L） （5-2）油箱出油口距離油箱底部200mm，液面最低面應(yīng)高于出油口液面200mm，則該郵箱的有效容積 （5-3）考慮到泵在最大流量下工作的時(shí)間不是很長(zhǎng)，油箱有效容積540L是合適

23、的。5.1.2 油箱安裝（1）油箱應(yīng)仔細(xì)清洗，用壓縮空氣干燥后，再用煤油檢查焊縫質(zhì)量。（2）必須有足夠的支持面積，以便在裝備和安裝是用墊片等進(jìn)行調(diào)整。油箱應(yīng)設(shè)置隔板將吸、回油管隔開(kāi)，使液流循環(huán)，油液中的氣泡與雜質(zhì)分離和沉淀。隔板結(jié)構(gòu)有很多，另外還可根據(jù)需要在隔板上安置過(guò)濾網(wǎng)。油箱可分為開(kāi)式油箱和閉式油箱兩種。開(kāi)式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過(guò)濾器。開(kāi)式油箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式；閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。按油箱形狀分可分為矩形油箱和圓灌形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓

24、灌形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占用空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。本設(shè)計(jì)中采用開(kāi)式矩形油箱，材料不銹鋼，詳見(jiàn)油箱焊接圖（WJES11-04）。5.2 工作介質(zhì)的選擇液壓工作介質(zhì)的要求（1）粘度合適，隨溫度的變化小，潤(rùn)滑性良好，抗氧化性能，剪切安定性良好，防銹和不腐蝕金屬，同密封材料相容，消泡和抗泡沫性，抗乳化性性，潔凈度以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等。（2）潤(rùn)滑性良好。工作介質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)中的各運(yùn)動(dòng)部件起潤(rùn)滑作用，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間正常工作。（3）抗氧化。工作介質(zhì)與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生氧化變質(zhì)，而且氧化生成的粘稠物會(huì)堵塞元件的孔隙，影響系統(tǒng)正常工作。（4）防銹和不腐蝕金屬。（5）同密封材料

25、相容。（6）消泡和抗泡沫性。（7）清潔度。根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)選取液壓工作介質(zhì)型號(hào)為：32液壓油的工作介質(zhì)，運(yùn)動(dòng)粘度等級(jí)為： 。5.3 冷卻器的選擇與計(jì)算冷卻器除通過(guò)管道散熱面積直接吸收油液中的熱量以外，還使油液流動(dòng)出現(xiàn)紊流，通過(guò)破壞邊界層來(lái)增加油液的傳熱系數(shù)。冷卻器的基本要求有：（1）有足夠的散熱面積。（2）散熱效率高。（3）油液通過(guò)時(shí)壓力損失小。（4）結(jié)構(gòu)力求緊湊、堅(jiān)固、體積小、重量輕。系統(tǒng)發(fā)熱功率計(jì)算公式為 （5-4）式中：-系統(tǒng)發(fā)熱功率，W-油泵的中輸入功率，W-油泵的效率，油泵的容積效率為85%，機(jī)械效率為95%-液壓執(zhí)行元件的效率，對(duì)液壓缸一般按95%計(jì)算-液壓回油效率-各液壓執(zhí)行元件

26、工作壓力和輸入流量乘積總和-各油泵供油壓力和輸入流量乘積總和由于各執(zhí)行元件是順序工作，分段求出各段的發(fā)熱功率由于電機(jī)一直處于工作狀態(tài)，故 保持不變。 （5-5）05s （5-6） （5-7）發(fā)熱功率： 該段持續(xù)時(shí)間： 510s （5-8） （5-9）發(fā)熱功率： 該段持續(xù)時(shí)間： 1012s （5-10） （5-11）發(fā)熱功率： 該段持續(xù)時(shí)間： 總的發(fā)熱功率 （5-12）式中 t-總時(shí)間（s）冷卻器的算熱面積 （5-13）式中:，t1液壓油進(jìn)口溫度（K），t2液壓油出口溫度（K），t1、冷卻水進(jìn)口溫度（K），t2、冷卻水出口溫度（K）冷卻器的傳熱系數(shù)，初步計(jì)算多管式水冷k=465W/(m2K)將數(shù)

27、據(jù)帶入公式得 （5-14） （5-15）冷卻器選擇型號(hào)為 生廠(chǎng)商：營(yíng)口液壓機(jī)械廠(chǎng)5.4 加熱器加熱器的加熱功率： （5-16）式中 -油的比熱-油的密度， V-油箱容積，-油加熱后溫升，KT-加熱時(shí)間，s初算代式（5-16），得： （5-17）電加熱器安裝在油箱中，為了防止加熱器管子表面燒焦液壓油，在加熱管的外邊裝上套管。加熱器的使用安裝要求：加熱管部分應(yīng)全部浸入液壓油中，不允許因液面降低而使加熱管部分外露；為保證電加熱器加熱管部分全部浸入液壓油中，應(yīng)使之水平安裝；使用電加熱器的時(shí)候，應(yīng)同時(shí)加一個(gè)熱電偶，當(dāng)液壓油溫度升高至預(yù)定值時(shí)，加熱器自行斷電。在低溫環(huán)境工作，為保證合適的油溫，油箱須進(jìn)行加

28、熱?？捎谜羝訜峄螂娂訜帷RY4型適合在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)加熱油類(lèi)用，其最高工作溫度為300。故選擇SRY型油用管狀電加熱 型號(hào)：,功率1kw，選用五個(gè)個(gè)。浸入中250mm，生產(chǎn)商：上海電熱電氣廠(chǎng)。5.5 管路選擇管道的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。在液壓傳動(dòng)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(jià)廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝置位置比較方便的地方。一般采用無(wú)縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6MPa時(shí)，也可用焊接鋼管。紫銅管能承受的壓力較低（），經(jīng)過(guò)

29、加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需要進(jìn)行彎曲；但價(jià)貴且抗振能力較弱。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般只作回油管用。膠管作聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高雅膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻繩或棉線(xiàn)編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本高，因此非必要時(shí)不用。導(dǎo)管內(nèi)徑尺寸應(yīng)與要求的通流能力相適應(yīng)，壁厚應(yīng)滿(mǎn)足工作壓力和管材的強(qiáng)度要求。內(nèi)徑和壁厚是選擇液壓導(dǎo)管的重要參數(shù)。液壓系統(tǒng)各個(gè)部分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：吸油管路取；壓油管路?。欢坦艿兰熬植渴湛s處取；

30、回油管路取；泄油管路取。表5.1 鋼管公稱(chēng)通徑、外徑、壁厚、連接螺紋及推薦流量表公稱(chēng)通徑Dg/mm公稱(chēng)通徑Dg/in鋼管外徑/mm管接頭連接螺紋/mm公稱(chēng)壓力25MPa時(shí)的壁厚/mm公稱(chēng)壓力8MPa時(shí)的壁厚/mm公稱(chēng)壓力16MPa時(shí)的壁厚/mm公稱(chēng)壓力25MPa時(shí)的壁厚/mm公稱(chēng)壓力315MPa時(shí)的壁厚/mm推薦管路流量/（L/min）203/428M2721.622.53.5410025134M3322234.55160321 1/442M42222.5456250401 1/250M4822.534.55.5740050263M60233.556.58.5630根據(jù)公式 （5-18） 計(jì)算

31、主要油道的直徑，得：主吸油管路查文獻(xiàn)1，第17篇表17-8-2，圓整為65mm,低壓，壁厚取3.5mm。壓油管路查文獻(xiàn)1，第17篇表17-8-2，圓整為25mm,高壓，壁厚取5mm。回油管路查文獻(xiàn)1，第17篇表17-8-2，圓整為32mm,低壓，壁厚取2.5mm。泄漏油管路查文獻(xiàn)1，第17篇表17-8-2，圓整為15mm,低壓，壁厚取1.6mm。結(jié)合實(shí)際情況，各管路選擇如下表2：表5.2 管路選擇表管路名稱(chēng)最大流量/L公稱(chēng)通徑Dg/mm外徑/mm管接頭連接螺紋/mm壁厚/mm主吸油管道1055063M6023.5壓油管道1052534M3325泄漏油管道151522M221.51.6回油管道1

32、053242M4222.5舉升液壓缸501522M221.53小車(chē)馬達(dá)201522M221.53托輥馬達(dá)882028M2724.5管路的安裝一般在所連接的設(shè)備和元件安裝完畢后再進(jìn)行。鋼管路酸洗應(yīng)在管路配置完畢，且已具備沖洗條件后進(jìn)行。管路酸洗復(fù)位后，應(yīng)盡快進(jìn)行循環(huán)沖洗，以保證清潔與防銹。5.6 吸油過(guò)濾器的選擇過(guò)濾器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部混入或者系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油中的固體雜質(zhì)，使油液保持清潔，延長(zhǎng)液壓元件使用壽命，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。液壓系統(tǒng)75%左右的故障是由介質(zhì)的污染造成的，所以應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置濾油器。根據(jù)濾油器在液壓系統(tǒng)中所處的位置不同，濾油器的種類(lèi)也多種多樣。線(xiàn)隙式濾油器，一般

33、用于中、低壓系統(tǒng)。這種濾油器阻力小、通流能力大，但不易清洗。網(wǎng)式濾油器，裝在液壓泵吸油管路上，用以保護(hù)液壓泵。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通油能力大、阻力小、易清洗等特點(diǎn)。紙質(zhì)濾油器，比一般其它類(lèi)型濾油器過(guò)濾精度高，可濾除油液中的微細(xì)雜質(zhì)上的兩種。這種濾油器有高壓管路的和低壓管路，可安裝壓差發(fā)訊裝置，可用于要求過(guò)濾質(zhì)量高的液壓系統(tǒng)中。過(guò)濾器選擇有兩點(diǎn)最基本的要求：1.過(guò)濾精度滿(mǎn)足要求。2.具有足夠大的過(guò)濾能力，壓力損失小。圖5.1 吸油過(guò)濾器系統(tǒng)工況：壓力，過(guò)濾精度，系統(tǒng)最大流量160L/min。高壓管式紙質(zhì)過(guò)濾器 生廠(chǎng)商：黎明液壓機(jī)電廠(chǎng); 額定壓力：32MPa；額定流量：400L/min；過(guò)濾精度：80

34、；壓力損失：0.2MPa。5.7 回油過(guò)濾器的選擇油箱的回油口一般都設(shè)置系統(tǒng)所要求的過(guò)濾精度的回油濾油管，以保證返回油箱的油液具有允許的污染等級(jí)。由于此系統(tǒng)選用的雙筒回油過(guò)濾器直接安裝在油箱上，故在油箱上方回油管一側(cè)設(shè)置兩個(gè)連接法蘭，以安裝雙筒回油過(guò)濾器。一般來(lái)說(shuō)，是過(guò)濾器的過(guò)濾精度越高，濾芯堵塞越快，過(guò)濾清洗或更換周期就越短，成本所以，在選擇過(guò)濾器時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況合理的選擇過(guò)濾精度，以達(dá)到所需要的油液清潔度。另外，應(yīng)考慮過(guò)濾器允許的最高工作壓力和在一定壓差下允許通過(guò)的最大流量。為了保持濾芯不破壞或系統(tǒng)的壓力損失不至過(guò)大，要限制過(guò)濾器最大允許壓力降。過(guò)濾器的最大允許壓力降取決于濾芯的強(qiáng)度。本系統(tǒng)回油路壓力不高，工作壓力取，流量；根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)過(guò)濾器產(chǎn)品中選擇低壓回油過(guò)濾器，其型號(hào)：CHL-16020LC 。額定壓力：1.6MPa；額定流量：400L/min；過(guò)濾精度：20；壓力損失，生廠(chǎng)商：黎明液壓機(jī)電廠(chǎng)。該過(guò)濾器安裝在油箱頂部，同題部分浸于油箱內(nèi)并設(shè)置旁通閥、擴(kuò)散器、濾芯污染堵塞發(fā)信號(hào)器等裝置。5.8 空氣濾清器的選擇在開(kāi)式油箱上部的通氣孔上必須配置空