絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)船舶絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)The Desig n of Ship Moori ng Winch Hydraulic System申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)學(xué)士院系：海洋學(xué)院專業(yè)：輪機(jī)工程姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：（講師）年 月 日船舶絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：導(dǎo)師：年 月 日煙臺(tái)大學(xué)海洋學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一 設(shè)計(jì)者：二原始命題：船舶絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)三設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)液壓絞纜機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)要求，性能指標(biāo)，完成：1）液壓絞纜機(jī)的工作要求分析，確定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及工作原理；2）設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖；3）液壓系統(tǒng)主要元件計(jì)算，選型；四設(shè)計(jì)依據(jù)：1）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與使用 M. 北京：2）船舶輔機(jī) M. 大連：3

2、）液壓與氣壓傳動(dòng) M. 北京：4）中國船級(jí)社 . 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范 輪機(jī) S.5）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) .五設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排：2014.2.253.1開題，搜集資料2014.3.43.18完成論文大綱2014.3.195.20撰寫畢業(yè)論文初稿2014.5.205.30論文修改定稿，打印并準(zhǔn)備答辯。六指導(dǎo)老師（簽字）：院系意見：教學(xué)院長(zhǎng)（主任）簽字：年月日摘要本文首先介紹了液壓系統(tǒng)的概念原理及其相對(duì)于電傳動(dòng)及其他形式的優(yōu)勢(shì)，并根據(jù)液壓系統(tǒng)的概念原理及優(yōu)勢(shì)對(duì)船用絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。本文還介紹了船用絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的構(gòu)造，工作過程及原理，并按動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的順序，詳細(xì) 介

3、紹了絞纜機(jī)系統(tǒng)中遙控系統(tǒng) 、柱塞泵、柱塞缸的具體結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過程。然 后根據(jù)對(duì)液壓系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和船舶的排水量的大小以及船舶的具體要求列出部分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)的計(jì)算包括對(duì)電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、泵、液壓缸以及管 路閥件等附件的工作壓力和工作時(shí)所需要流量的計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)查詢?cè)O(shè)備生產(chǎn)廠家 并確定系統(tǒng)各附件的具體型號(hào)，完成了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)液壓系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)以及 管路直徑的選擇根據(jù)流量的大小進(jìn)行選擇，并要根據(jù)船舶航區(qū)不同來確保設(shè)備的選用及管 路的設(shè)計(jì)要符合相應(yīng)船舶入及規(guī)范的規(guī)定。關(guān)鍵詞：液壓；絞纜機(jī)；設(shè)計(jì)；原理Abstract : This paper not

4、only introduces the concept of the hydraulic system and its advantages to others, but also an alysis and desig n Marine moori ng winch hydraulic system based on the con cept of hydraulic system prin ciple and adva ntages of. The paper in troduces the structure and working principle of the mooring wi

5、nch system of ships, and detailed introduces the pump work ing prin ciple and work ing process of the moori ng winch system as the order of the power supply, the en forceme nt age ncies and the con trolli ng mecha ni sm. And the n lists part of data based on the understanding of the hydraulic system

6、, makes a simple design of the mooring winch hydraulic system. The calculation of data including working pressure and flow rate of motor, hydraulic motor, pump and pipeline valves ,And according to the calculated data determine the type of system equipment and various accessories,and now completed t

7、he structure design of the hydraulic system. According to the shipping area to ensure that the selection of equipment and piping design should conform to the corresponding classification no rms.Keywords : Hydraulic; Moori ng Win ch; Desig n; Prin ciple目錄緒論 11液壓傳動(dòng)和液壓絞纜機(jī)的概念與特點(diǎn) 21.1 液壓傳動(dòng)的概念和特點(diǎn) 21.1.1 液

8、壓傳動(dòng)的概念 21.1.2 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 21.2 絞纜機(jī)的概念和特點(diǎn) 31.2.1 絞纜機(jī)的概念 31.2.2 船舶對(duì)絞纜機(jī)的特點(diǎn) 33絞纜機(jī) 43.1 絞纜機(jī)的分類。 43.1.1 閥控型與泵控型液壓絞纜機(jī)的工作原理 43.2 液壓絞纜機(jī)系統(tǒng)組成 43.2.1 液壓系統(tǒng)的組成 43.2.2 液壓馬達(dá)的工作原理 43.2.3 絞纜機(jī)工作原理 54液壓系統(tǒng)圖的初步確定和原理說明 74.1 根據(jù)已知條件擬定液壓系統(tǒng) 74.2 絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理 85主要液壓元件的參數(shù)計(jì)算與選擇 95.1 主要設(shè)備參數(shù)的計(jì)算與選擇 95.1.1 絞纜筒參數(shù)的選擇 95.1.2 主輔泵的選擇 95.1.2

9、電動(dòng)機(jī) 105.1.4 馬達(dá)的參數(shù)計(jì)算與選擇 115.1.5 液壓閥件 115.2 輔助元件的選擇 125.2.1 油箱的選擇 125.2.2 管路的計(jì)算與選擇 135.2.3 關(guān)于液壓油的冷卻問題 14結(jié)論 15致謝 16參考文獻(xiàn) 17附錄 18緒論液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式，是現(xiàn)代機(jī)械工程 中一種應(yīng)用十分普遍傳動(dòng)類型，其相較于其他種類的傳動(dòng)形式具有液壓傳動(dòng)可以輸出大的 推力或大轉(zhuǎn)矩，體積小便于安裝放置，便于控制，傳動(dòng)穩(wěn)定、沖擊小等各種優(yōu)點(diǎn)。絞纜機(jī) 作為大多數(shù)船舶的系泊控制設(shè)備，也主要是應(yīng)用液壓系統(tǒng)作為其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了更加深入的了解液壓傳動(dòng)的工作過程和作用特點(diǎn)

10、，以及絞纜機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、作用、原理，本文以絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。 本文對(duì)絞纜機(jī)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原 理，功能要求進(jìn)行了分析介紹，并且按照液壓系統(tǒng)的組成部分，對(duì)絞纜機(jī)系統(tǒng)的液壓馬達(dá)、 絞纜控制系統(tǒng)等的工作原理及工作過程和作用效果進(jìn)行了具體分析。本文介紹的系統(tǒng)是針對(duì)排量在2000t和3000t之間的鋼制海船的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先設(shè)定纜繩工作時(shí)所需要的 拉力和絞纜筒的直徑和系統(tǒng)工作壓力進(jìn)行計(jì)算。通過對(duì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)中各部件的工作參 數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)具體數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力原件和控制執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行了分析和選型。同時(shí)針對(duì)一些附件也進(jìn)行了預(yù)選。本文對(duì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算嚴(yán)格根據(jù)我國船舶設(shè)計(jì)規(guī)范

11、選取數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果算符合系統(tǒng)要求，可以作為以后絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考材料。1液壓傳動(dòng)和液壓絞纜機(jī)的概念與特點(diǎn)1.1 液壓傳動(dòng)的概念和特點(diǎn)1.1.1 液壓傳動(dòng)的概念傳動(dòng)部分的功能是將動(dòng)力源輸出的機(jī)械能傳遞給工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓馬達(dá)，是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳動(dòng)部分有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)等形式的傳動(dòng)方式。其中，液壓 傳動(dòng)是以幾乎不可壓縮的液體為工作介質(zhì)，利用該液體的壓力能可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的傳 遞和力的傳遞的一種傳動(dòng)方式。依靠液體的靜壓力傳遞動(dòng)力。完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力 元件（如電動(dòng)機(jī)）、執(zhí)行元件（如液壓馬達(dá)）、控制調(diào)節(jié)元件（如換向閥件）、輔助元件（如 濾器和管路）、傳動(dòng)介質(zhì)（如礦物油）。1

12、.1.2 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)方式是一種靈活的傳動(dòng)方式，主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)1、液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。其中液壓元件之間的連接方式有采 用管道連接或采用集成式連接兩種方式， 其布局和安裝有很大的靈活性，可以組成其它傳 動(dòng)方式難以組成的復(fù)雜傳動(dòng)系統(tǒng)。如相同功率下，液壓傳動(dòng)裝置的外形尺寸僅有電氣傳動(dòng) 裝置的12%13%質(zhì)量為電氣傳動(dòng)的10%-12%因此，液壓傳動(dòng)裝置非常適合用于船上。2、液壓傳動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速，而且還可以在其工作的進(jìn)行中進(jìn)行 調(diào)速。具有多種型式的執(zhí)行元件，可方便的實(shí)現(xiàn)直線、旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)等工況。能省去中間調(diào) 速裝置直接和工作機(jī)構(gòu)相連接，這樣做就使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

13、得到簡(jiǎn)化。3、液壓傳動(dòng)裝置反應(yīng)速度快，運(yùn)動(dòng)慣性小。液壓油的不可壓縮性使得液壓系統(tǒng)傳動(dòng) 動(dòng)作敏捷、響應(yīng)迅速、換向頻率高和啟動(dòng)時(shí)間短，可以滿足船舶機(jī)械設(shè)備工況變化范圍的 要求。4、液壓傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)比較容易。在液壓系統(tǒng)中設(shè)置適當(dāng)?shù)男逗梢缌鏖y，即 可防止系統(tǒng)超壓過載。此外，蓄能器還可用作應(yīng)急源，在液壓系統(tǒng)動(dòng)力元件發(fā)生故障時(shí)， 起安全保護(hù)作用。5、液壓元件和液壓回路，甚至部分液壓傳動(dòng)裝置都已實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化， 簡(jiǎn)化了液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修并減少了維護(hù)成本。并且液壓元件便于實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化。6、簡(jiǎn)化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，以及減少零件的數(shù)目，還便于設(shè)計(jì)、制造和安裝維護(hù)等。7、液壓元件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

14、可以利用工作介質(zhì)進(jìn)行自我潤(rùn)滑，從而能使工作安全可靠，有助 于散熱并能延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命。液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)很多，但是也有它的缺點(diǎn)：1、液壓傳動(dòng)有較多的能量損失，如泄露損失、摩擦損失等。因此，傳動(dòng)效率較低。2、液壓傳動(dòng)對(duì)油液的清潔度和溫度比較敏感， 清潔度不夠就會(huì)導(dǎo)致液壓元件的磨損， 大大降低其使用壽命。3、液壓傳動(dòng)裝置發(fā)生故障時(shí)不易追查原因，就會(huì)延長(zhǎng)維修的時(shí)間，也可能導(dǎo)致故障 不能及時(shí)排除。雖然液壓傳動(dòng)有以上缺點(diǎn)，但是液壓傳動(dòng)的瑕疵遮蓋不了優(yōu)點(diǎn)， 可以說是瑕不掩瑜。因此 其前景非常廣闊。正因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)具有以上優(yōu)勢(shì)，所以現(xiàn)代大型船舶絞纜機(jī)控制系統(tǒng)多采用液壓式傳 動(dòng)。我們就以液壓絞纜機(jī)為例，進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。1

15、.2 絞纜機(jī)的概念和特點(diǎn)1.2.1 絞纜機(jī)的概念大多數(shù)船舶都裝備有絞纜機(jī)，使船舶?？看a頭、系帶浮筒、靠離碼頭和進(jìn)出船塢。嚴(yán)格的說，絞纜機(jī)是指使絞纜筒動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)收放纜索的電動(dòng)機(jī)及其所驅(qū)動(dòng)的液壓泵和輔助設(shè) 備等動(dòng)力機(jī)構(gòu)，但是現(xiàn)實(shí)中，船上習(xí)慣把絞纜裝置整體統(tǒng)稱為絞纜機(jī)或絞纜車。122 船舶對(duì)絞纜機(jī)的特點(diǎn)1、船舶對(duì)絞纜機(jī)系統(tǒng)的一般要求 在風(fēng)向垂直于船體中心線時(shí)應(yīng)能保證船舶在受到 6級(jí)風(fēng)以下作用時(shí)仍能系住船舶。 其拉力大小應(yīng)該根據(jù)船舶的尺寸，按海船規(guī)范所推薦的數(shù)字選取。 絞纜速度一般為1530m/min，最大可達(dá)50m/min，達(dá)到額定拉力時(shí)速度取下限值。2、絞纜機(jī)的作用：使船舶?？看a頭、系帶浮筒、靠離

16、碼頭和進(jìn)出船塢。3絞纜機(jī)3.1 絞纜機(jī)的分類。1、按動(dòng)力源可分為電動(dòng)絞纜機(jī)和液壓絞纜機(jī)兩種，其中具有高安全性的電動(dòng)液壓絞 纜機(jī)已經(jīng)廣泛運(yùn)用在了油船、液化氣體船及化學(xué)品船上。2、按絞纜筒軸線的布置方式進(jìn)行分類，主要有兩種不同形式的絞纜機(jī)，分別是臥式 絞纜機(jī)和立式絞纜。液壓絞纜機(jī)體積小，質(zhì)量輕，有較大的扭矩，可以方便調(diào)速，并且主要?jiǎng)恿υ床糠衷O(shè) 置在甲板以下，故在大中型船舶上得到廣泛應(yīng)用。另外絞纜機(jī)按控制方式分可分為閥控型和泵控型兩種3.1.1 閥控型與泵控型液壓絞纜機(jī)的工作原理閥控型絞纜機(jī)的液壓泵采用單向變量泵， 絞纜機(jī)工作時(shí)液壓泵單方向運(yùn)轉(zhuǎn)供油， 由換 向閥控制馬達(dá)的進(jìn)排油口，從而實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)向

17、變換，實(shí)現(xiàn)絞放纜的工況。通過變速閥和 控制系統(tǒng)中液壓油的流量來控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制收放纜的速度。泵控型絞纜機(jī)采用雙向變量液壓泵進(jìn)行供油，一般采用斜盤式或斜軸式軸向柱塞雙向 變量泵作為主泵。工作時(shí)主泵按單一方向運(yùn)轉(zhuǎn)，靠改變泵的斜盤傾角或缸體擺角來控制液 壓油的吸排方向和排量，液壓泵的吸排口改變，馬達(dá)的進(jìn)油口也就會(huì)隨之改變，即馬達(dá)的 旋轉(zhuǎn)方向改變。這樣就實(shí)現(xiàn)了收纜和放纜的轉(zhuǎn)換。由于泵控型回路泄露損失少，經(jīng)濟(jì)性好，控制精度高，所以一般絞纜機(jī)系統(tǒng)采用泵控 型。3.2 液壓絞纜機(jī)系統(tǒng)組成3.2.1 液壓系統(tǒng)的組成能源裝置：將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能輸入轉(zhuǎn)換為液壓泵的液壓能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常指的是液壓泵。

18、執(zhí)行元件：輸入的是液壓油的壓力能后轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)式機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常指的是液壓馬達(dá)?？刂圃核强刂埔簤合到y(tǒng)中液壓油的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置，包括換向閥、 溢流閥、自動(dòng)絞纜轉(zhuǎn)換閥。這些是保證系統(tǒng)正常工作重要的組成部分輔助元件：輔助元件是除以上三項(xiàng)以外的其它元件，包括油箱、濾器、無縫管道、壓 力表和密封元件等，這些元件使整個(gè)液壓系統(tǒng)工作的可靠性、穩(wěn)定性、持久性具有重要的 作用。3.2.2 液壓馬達(dá)的工作原理絞纜機(jī)系統(tǒng)的液壓馬達(dá)采用多作用內(nèi)曲線馬達(dá)，下圖所示為多作用內(nèi)曲線馬達(dá)的簡(jiǎn) 圖。圖1多作用內(nèi)曲線馬達(dá)1、定子2、轉(zhuǎn)子3、柱塞組4、配流軸定子1的內(nèi)壁有六段均勻布置的并且形狀完全相同的光

19、滑曲面組成，另外形狀相同的光滑曲面是兩邊對(duì)稱布置的。其中向外凹的一邊也就是允許柱塞向外伸的一邊稱為進(jìn)油工 作段，與它對(duì)稱的另一邊稱為排油工作段。在旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在每轉(zhuǎn)中往復(fù)的次數(shù)就等于定 子曲面數(shù)，稱為液壓馬達(dá)的作用次數(shù)；在轉(zhuǎn)子的徑向有均勻分布的柱塞缸孔， 且柱塞孔的 數(shù)量比定子內(nèi)壁光滑曲面數(shù)量多一個(gè)， 每個(gè)缸孔的底部都有一配流口，并與它的中心配流 軸4相配合的配流孔相通。配流軸4中間有進(jìn)油和回油的孔道，它的配流孔的位置與導(dǎo)軌 曲面的進(jìn)油工作段和回油工作段的位置相對(duì)應(yīng)，所以在配流軸圓周上有2個(gè)均布配流窗口。柱塞組3,以很小的間隙置于轉(zhuǎn)子2的柱塞缸孔中。作用在柱塞上的液壓力經(jīng)滾輪傳 遞到定子的曲面

20、上。來自液壓泵的高壓油先進(jìn)入配流軸，經(jīng)配流軸配流孔再進(jìn)入處在工作段的各柱塞缸孔 中，使相應(yīng)的柱塞組的滾輪頂在定子曲面上，在接觸處，定子曲面會(huì)對(duì)柱塞組產(chǎn)生一反作 用力N,這反力N作用在定子曲面與滾輪接觸處的公法面上，此法向反力N可分解為徑向力和圓周力，徑向力與柱塞底面的液壓力以及柱塞組的離心力等相平衡，而所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩則克服負(fù)載力矩使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。因此馬達(dá)實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)絞纜筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的工況，達(dá)到收纜 和放纜的目的。3.2.3 絞纜機(jī)工作原理自動(dòng)張力絞纜機(jī)全稱為自動(dòng)張力調(diào)整絞車。 目前，幾乎所有大型船舶已裝置了自動(dòng)絞 纜機(jī)。自動(dòng)絞纜機(jī)的動(dòng)力源有電驅(qū)動(dòng)方式的， 也有液壓驅(qū)動(dòng)的。其基本原理是在絞纜筒上 施加

21、一個(gè)可調(diào)的動(dòng)力矩，以便與系船纜繩上的張力所引起的拉力矩保持平衡。當(dāng)船舶因吃 水變化或潮汐、風(fēng)力影響，導(dǎo)致系船纜繩張力有所增減，從而偏離規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)絞纜機(jī) 能夠相應(yīng)地自動(dòng)收放纜繩，使其張力穩(wěn)定到規(guī)定值。這樣可以防止纜繩拉斷，保證系泊安 全，并減少值班人員的操作和勞動(dòng)強(qiáng)度。下圖是液壓自動(dòng)張力絞纜機(jī)的工作原理簡(jiǎn)圖。圖2絞纜機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1、液壓油油箱2、液壓泵3、電動(dòng)機(jī)4、自動(dòng)控制壓力調(diào)節(jié)閥組 5、液壓馬達(dá)6、絞纜筒當(dāng)纜繩松弛、張力減小時(shí)，自動(dòng)控制壓力調(diào)節(jié)閥組4動(dòng)作使閥關(guān)閉，液壓泵2排出高 壓油進(jìn)入液壓馬達(dá)5,驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸和卷筒順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將松弛的纜繩絞緊。當(dāng)張力達(dá)到原規(guī)定值時(shí)，4又自動(dòng)開啟，壓力油大

22、部分經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥流向油箱 1,少 量油液進(jìn)入馬達(dá)補(bǔ)充漏泄的液壓油，使絞纜筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)系船纜張力大于液壓馬達(dá)內(nèi)液 壓制動(dòng)力矩時(shí)，系船纜會(huì)拉動(dòng)馬達(dá)反轉(zhuǎn)將纜繩松出。4液壓系統(tǒng)圖的初步確定和原理說明4.1 根據(jù)已知條件擬定液壓系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)拉力T=40KN調(diào)速范圍15m/min30m/min。壓力P=20MPa絞纜筒直徑D=0.5m圖3絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)圖（詳細(xì)圖見附錄）根據(jù)以上條件，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖如圖：馬is!此釉4.2 絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)是閥控開式液壓系統(tǒng)。油箱20通液壓泵進(jìn)口，通常截止閥19常開，可供補(bǔ)油 或容納油溫升高時(shí)膨脹的油液。并兼有散熱的作用。這種絞纜機(jī)的工作原理說明如下：1、放

23、纜扳動(dòng)換向操作閥4的操作桿，閥的閥芯油通路如附圖中右位所示，那么主輔泵1、2共同工作，排油經(jīng)丫出油口向油路B輸油，當(dāng)油壓達(dá)到平衡閥7的開啟壓力時(shí)開啟，A油 路的回油通過閥7和5-2單向閥，由X油口回液壓油箱20。此時(shí)，油路C出油經(jīng)單向閥 5-5和平衡閥7回到D進(jìn)行空循環(huán)，僅有油路B的進(jìn)油產(chǎn)生扭矩，這是高速低壓工作狀態(tài)。2、收纜向收纜方向扳動(dòng)操作閥4的操作桿，使閥芯移至油通路如系統(tǒng)圖中左位所示，則泵1、 2的排油口改通X出油口；當(dāng)出油壓力超過馬達(dá)負(fù)荷形成的油壓時(shí)，會(huì)頂開單向閥5-1向油路A供油，回油就會(huì)經(jīng)油路B經(jīng)換向閥4的丫油口返回油箱20。此時(shí)如果負(fù)荷不太大， 則工作油壓不太高，高壓變速閥6位

24、于圖示關(guān)閉位置，液壓馬達(dá)的另一組工作油腔由油路 D排油，經(jīng)單向閥5-4回C,此油路中的油空循環(huán)，不會(huì)產(chǎn)生扭矩。這時(shí)馬達(dá)僅一路有效 供油，排量為馬達(dá)全排量qM的1/2，是高速收纜工況。若馬達(dá)負(fù)荷較大，工作油壓達(dá)到高壓變速閥6的調(diào)定值時(shí)，高壓變速閥6移至開啟位， 供油通油路A的同時(shí)，又經(jīng)閥6與油路C相通，其回油從油路D經(jīng)緩沖閥9至閥4的油口 丫回泵。此時(shí)馬達(dá)兩路都有供油，排量 qM,是低速收纜工況。3、纜繩的自動(dòng)張緊系泊后，如果要轉(zhuǎn)到纜繩自動(dòng)張緊工況，可將閥4的操作縱桿在收纜的位置，而將絞 纜工況，轉(zhuǎn)換閥13的手柄由手動(dòng)絞纜位置扳到自動(dòng)張緊位置（油路通斷情況由圖中左位 改為右位所示）。這時(shí)液壓泵供

25、油經(jīng)閥13通向油路R0,作用于卸荷控制閥16,使先導(dǎo)式 溢流閥的主閥15全開，主泵卸荷，其排油壓力不超過 20MPa輔泵2的供油除由油路X 通馬達(dá)油口 A外，同時(shí)經(jīng)閥13通向油路乙則無需開啟變速閥即可經(jīng)單向閥 5-3、5-5向 馬達(dá)油口 C供油，如果纜繩松弛即（低速收纜（約15m/min,最大張力約40kN）。液壓馬達(dá) 的安全閥11原先由先導(dǎo)閥10調(diào)節(jié)，這時(shí)則經(jīng)閥13改由壓力調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)；當(dāng)纜繩張力 太大時(shí)，通A的油壓升高至超過閥12的調(diào)定壓力，則閥11開啟使馬達(dá)油口 A C與B、D 相通，馬達(dá)即在纜繩張力就增大。纜繩自動(dòng)張緊工況時(shí)，雖然僅有功率小得多的輔泵在有 載工作，油箱不僅起到儲(chǔ)存液壓

26、油的作用還起到散熱的作用以保持最高油溫不高于60C ;萬一油溫超過70C，應(yīng)立即停用此裝置，查明原因并予以消除。若閥13的手柄轉(zhuǎn)回手動(dòng)位，則X通Z的油路被隔斷，馬達(dá)收纜的排量仍根據(jù)負(fù)荷大 小自動(dòng)轉(zhuǎn)換；卸荷控制閥16的控制油經(jīng)油路R0被引至低壓油路E1，于是閥16關(guān)閉，溢 流閥的主閥15也關(guān)閉，主泵加載工作；馬達(dá)安全閥 11仍由閥10調(diào)定。5主要液壓元件的參數(shù)計(jì)算與選擇5.1 主要設(shè)備參數(shù)的計(jì)算與選擇主要根據(jù)絞纜筒的輸出扭矩轉(zhuǎn)速來得出液壓馬達(dá)的工作參數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)壓力和馬達(dá) 功率來計(jì)算出液壓泵的額定流量等參數(shù)。根據(jù)以上得出的參數(shù)和擬定的設(shè)備工作形式來選 定液壓馬達(dá)和液壓泵的型號(hào)和廠家。5.1.1

27、 絞纜筒參數(shù)的選擇1、絞纜筒(1) 絞纜筒額定工況時(shí)需要克服的扭矩：F ?D?-2=40X 0.25=10kN?m其中：M筒扭矩，kN?mF系泊所需拉，kN;d 絞纜筒的直徑，m(2) 絞纜機(jī)在工作時(shí)的轉(zhuǎn)速：Vn(5.1)(5.2)? D由此可以算出轉(zhuǎn)速范圍是n=9.55 19.12 r/min9. 549(5.3)所以功率為：得：P 筒=1020KW5.1.2 主輔泵的選擇(1 )由于馬達(dá)與絞纜筒直接連接的所以絞纜筒功率和絞纜筒轉(zhuǎn)矩均與液壓馬達(dá)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩相等,選用最大功率來確定馬達(dá)功率:P泵=kP筒式中：k儲(chǔ)備系數(shù)，k取1.2 ;P筒絞纜筒的額定功率，KWP泵液壓泵的輸出壓力，MP

28、a得出P泵=24 kW(5.4)(2)額定輸出壓力PN=20MPa液壓泵的工作壓力就是指泵的輸出壓力，在不考慮壓力損失的情況下液壓馬達(dá)的額定工作壓力等于液壓泵輸出壓力的大小。液壓泵的額定壓力是指泵在使用中所允許達(dá)到的最大工作壓力液壓泵的額定流量Q:是指在不考慮泄漏的情況下，泵在單位時(shí)間所輸出液壓油的體 積。即P m=PnQi(5.5)式中：P泵 主泵的額定功率，kW；q 主泵的流量，L/ min；PN- 泵的輸出壓力，PN=20MP;由上式可以求出液壓泵的流量 Q=72L/ min 根據(jù)Q排和P泵預(yù)選泵的型號(hào)與參數(shù)如下表：表1主泵參數(shù)表泵的類別型號(hào)排量ml/r額定壓力MPa最高壓力最高轉(zhuǎn)速 r

29、/mi n生產(chǎn)廠家徑向變量柱塞泵JBSP-G80QF8025352100東莞金科2、輔泵選擇：在自動(dòng)絞纜的時(shí)候使用輔泵，還起到補(bǔ)油的作用，閉路油路低壓側(cè)補(bǔ)油是保證系統(tǒng)良好冷卻作用的關(guān)鍵，其補(bǔ)油量一般為主泵供油量的三分之一左右。輔泵的流量為Q,則1Q 3 Q(56)3=1/3 X 72=24 L / min式中，Q 主泵額定工作流量。600根據(jù)Q輔和P輔輔泵的型號(hào)與參數(shù)如下表；表2輔泵的型號(hào)與參數(shù)類別型號(hào)排量ml/r額定壓力MPa最高壓力額定轉(zhuǎn)速r/min生產(chǎn)廠家徑向變量柱塞泵JBSP-G32QF3225352500東莞金科5.1.2 電動(dòng)機(jī)液壓泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，它的輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是泵的

30、流量和壓力。本系統(tǒng)選 用雙出軸型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率：PF泵 Q1 + P 輔 Q(5.7)式中：P 電機(jī)功率，kWP泵液壓系統(tǒng)的工作壓力,P泵主液壓泵的最大流量,P輔 輔液壓泵的工作壓力,MPaL/min ；MPa得出P=18kW根據(jù)泵的額定轉(zhuǎn)速N=1450r/min和計(jì)算得出的驅(qū)動(dòng)功率P選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格。如下表:表3電動(dòng)機(jī)的參數(shù)型號(hào)功率KW 電流A轉(zhuǎn)速r/mi n效率%功率因數(shù)cos ©廠家Y180M-418.535.91470910.86路橋方億5.1.4 馬達(dá)的參數(shù)計(jì)算與選擇馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的確定：已知系統(tǒng)所需的速度調(diào)節(jié)范圍為1530m/min,根據(jù)公式(5.2 )得絞纜筒轉(zhuǎn)速為n=

31、9.55 19.12 r/mi n根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)速和馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩和壓力可以選型如下表：表4馬達(dá)參數(shù)型號(hào)排量l/r額定壓力 MPa最咼壓力轉(zhuǎn)速范圍r/min轉(zhuǎn)矩n ?m 生產(chǎn)廠家2QJM62-5.05.182031.51-16015333寧波泰勒姆斯5.1.5液壓閥件液壓閥件是控制或調(diào)解液壓系統(tǒng)中流量、壓力和方向的。液壓閥件性能的優(yōu)劣，工作是否可靠對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常安全工作將產(chǎn)生直接的影響。1、液壓閥件的介紹在液壓回路中，用到的液壓閥有單向閥、手動(dòng)換向閥、溢流閥、節(jié)流閥等。下面對(duì)各 類液壓閥件作簡(jiǎn)單介紹。(1) 普通單向閥(簡(jiǎn)稱單向閥)亦稱止回閥，其作用是油流只能從一個(gè)方向通過它，反 向則不通。

32、主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面： 將單向閥安裝在液壓泵的出口處，可以防止由于系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。 將單向閥安裝在馬達(dá)的進(jìn)油管路中起保護(hù)作用，防止液壓泵突然故障停止供油而導(dǎo) 致纜繩快速下落。 將單向閥裝在回油路上，與細(xì)濾器等附件并聯(lián)，以便細(xì)濾器堵塞時(shí)自動(dòng)旁通，做備用閥用。(2) 手動(dòng)換向閥，改變液壓油的流向，從而轉(zhuǎn)換絞纜筒收放纜的工況。(3) 溢流閥的作用穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力，防止壓力過大損壞液壓元件，從而起到保護(hù)作用。 若溢流閥的主閥是由先導(dǎo)閥控制，則稱為先導(dǎo)式溢流閥，其先導(dǎo)閥部分的結(jié)構(gòu)尺寸一般都 很小，調(diào)壓彈簧不用很強(qiáng)，系統(tǒng)壓力的大小和系統(tǒng)流量對(duì)先導(dǎo)閥的調(diào)節(jié)彈簧工作影響不大， 故先導(dǎo)式溢流閥適用

33、高壓大流量系統(tǒng)。(4) 節(jié)流閥通過改變節(jié)流口過流斷面面積的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。節(jié)流閥 的流量不僅與過流斷面面積有關(guān)，還與前后的壓差有關(guān)。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因外界負(fù)載 的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負(fù)載變化將直接影響節(jié)流閥即系統(tǒng)速度的穩(wěn)定 性。2、液壓閥件的選擇時(shí)的要求：選擇液壓閥件的主要依據(jù)是該閥在系統(tǒng)中的最大工作壓力和流經(jīng)該閥的最大流量，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合使用要求，確定閥的操作方式，安裝方式(板式、管式和法蘭式安裝)等。對(duì)液 壓閥的共同要求是：動(dòng)作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊震動(dòng)小，液壓損失小，密封性能 好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊體積小，安裝調(diào)試維護(hù)保養(yǎng)方便，成本低廉，通用性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)。在

34、選擇閥件時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)： 選擇標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品。 控制閥的額定壓力應(yīng)大于該閥在系統(tǒng)中的最大工作壓力。 控制閥的額定流量一般應(yīng)大于或等于通過該閥的最大流量，必要時(shí)，也允許實(shí)際流量大于額定流量，但不得超過 20%。換向閥必要時(shí)可使實(shí)際流量最多高出其額定流量20%主要是考慮是換向閥的壓力損失不要過大。3、單向閥：選用額定流量為100 L/min的DF-L80H-S型直通式單向閥，該閥參數(shù)見 下表：表5單向閥的參數(shù)型號(hào)通徑/mm 壓力/MPa 流量/L min-1開啟壓力/MPa生產(chǎn)廠家DF-L30H 1-S 30211000.035武漢富鑫達(dá)4、安全閥：為與管路尺寸配合，主(輔)泵安全閥選用，其各項(xiàng)參數(shù)

35、如下表：表6安全閥的參數(shù)型號(hào)通徑/mm額定流量/L min-1調(diào)壓范圍/MPa生產(chǎn)廠家Y2-Hd30 (25) F 30(25)100(60)16.032.0濟(jì)南液壓件廠5、手動(dòng)換向節(jié)流閥：選用 WMM型換向閥其參數(shù)如下：表7換向閥參數(shù)型號(hào)通徑mm 流量L/min工作壓力MPa流動(dòng)截面積生產(chǎn)廠家H-4WMMA16V 16至30025公稱截面積的 16% 濟(jì)南液壓件廠6、詳細(xì)選型情況見附表。5.2 輔助元件的選擇5.2.1 油箱的選擇1、油箱選擇中的冋題油箱要有足夠的容積，以滿足散熱的需要。油箱底應(yīng)有坡度或做成凹形，以方便放油， 箱底與地面有一定距離，最低處應(yīng)裝有放油塞或放油閥。吸油管與放油管應(yīng)

36、隔開。二者應(yīng) 盡量距離遠(yuǎn)一些，并用一塊隔板隔開，以增加油的循環(huán)距離，使油液有充分時(shí)間沉淀污物， 排出氣泡和冷卻。隔板高度一般取油面高度的四分之三。泵的吸油管上應(yīng)安裝精度極高線 隙式濾油器，濾油器與箱底間的距離不應(yīng)小于 20mm泵的吸油管和系統(tǒng)的回油管應(yīng)在油面 以下，以防止卷吸空氣和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁的距離均不能小于管徑的 三倍，吸油及回油管口須切成 45度角而面向箱壁，以防止在油箱中產(chǎn)生氣泡。另外泄油 管不宜插入油中。油箱用6mm的鋼板焊成，為了防止液壓油被污染，箱蓋上各蓋板、管口處都要加密封 裝置，注油口應(yīng)安裝濾油網(wǎng)。通氣孔要裝空氣濾清器。由此我們可以確定系統(tǒng)油箱容量為 V=

37、500L即可。跟據(jù)油箱設(shè)計(jì)原則，為了便于放油 和油箱散熱，油箱體應(yīng)距地面 15cm以上。隔板應(yīng)為液壓油液深度的 2/33/4。我們可以 大體設(shè)計(jì)油箱結(jié)構(gòu)為油箱長(zhǎng)100cm,寬100cm，高50cm,鋼板厚6mm距地面高20cm,如 下圖：fino-圖4油箱結(jié)構(gòu)圖K放油閥2.安裝底座3、油位鏡4馬達(dá)酒油口 5.卜板6.回油管7.蓋8.注油過濾網(wǎng)9.吸油管10.蓋槻522管路的計(jì)算與選擇液壓系統(tǒng)中使用的油管有鋼管、銅管、尼龍管，橡膠軟管等多種，采用哪種油管，主 要由工作壓力、安裝位置及使用環(huán)境等條件決定。本系統(tǒng)中油管主要采用無縫鋼管；局部 采用橡膠軟管，它適用于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩件之間的連接或經(jīng)常需要

38、裝卸的部件之間，本身 還起吸振和降噪聲的作用。1液壓油管內(nèi)徑計(jì)算 液壓油管內(nèi)徑可按下式計(jì)算:(5.8)式中：Q泵通過液壓油管的流量，L/min ；v油管中的允許流速，m/s；取v=3 ；得 d=22.6mm再根據(jù)泵的吸排口安裝尺寸，我們初步選取管子直徑為主泵：進(jìn)出口管路內(nèi)徑30mm輔泵：進(jìn)口管路內(nèi)徑25mm 排口管路內(nèi)徑25mm 管選用金屬材料，一般為Q235 45鋼等無縫鋼管。2、過濾器：可選用流量為L(zhǎng)/min的YLX-100 X 80型箱上吸油過濾器，其各參數(shù)如下 表 5.7：表8過濾器型號(hào)通徑/mm 公稱流量/L min-1過濾精度/ m 原始?jí)毫p失/MPa生產(chǎn)廠家YLX-100 X803210080< 0.01南宮興華523關(guān)于液壓油的冷卻問題因?yàn)楸鞠到y(tǒng)流量較小，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較少，因此液壓油在系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量在油箱 中自然散熱既能滿足需要。無需單獨(dú)加冷卻設(shè)備。我們可以根據(jù)確定的部件型號(hào)選擇具體部件組成液壓系統(tǒng)，絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完 畢。結(jié)論綜合以上對(duì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，我們可以更深入的了解液壓傳動(dòng)在實(shí)際機(jī)械工行程中的應(yīng)用及其在設(shè)計(jì)制造和控制方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)我們通過對(duì)絞纜機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及作用原理的分析，更加清晰的認(rèn)識(shí)了絞纜機(jī)的具體部件構(gòu)造、 作用效果、控制原理及 具體工作過程。同時(shí)，對(duì)絞纜機(jī)液壓系統(tǒng)各組成部分參數(shù)的分析計(jì)算， 使我們對(duì)液壓傳動(dòng) 的各部