絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、分類號 編號煙 臺 大 學畢 業(yè) 設(shè) 計船舶絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計The Design of Ship Mooring Winch Hydraulic System申請學位： 工學學士 院 系： 海洋學院 專 業(yè)： 輪機工程 姓 名： 學 號： 指導(dǎo)老師： （講師）年 月 日煙臺大學海洋學院船舶絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計姓 名： 導(dǎo) 師： 年 月 日煙臺大學海洋學院煙臺大學海洋學院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書一 設(shè)計者： 二 原始命題：船舶絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計三 設(shè)計內(nèi)容： 根據(jù)液壓絞纜機系統(tǒng)主要技術(shù)要求，性能指標，完成：1） 液壓絞纜機的工作要求分析，確定液壓系統(tǒng)設(shè)計方案及工作原理；2） 設(shè)計系統(tǒng)原理圖；3） 液壓系統(tǒng)

2、主要元件計算，選型；四設(shè)計依據(jù)：1） 液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計與使用M. 北京：2） 船舶輔機M. 大連： 3） 液壓與氣壓傳動M. 北京：4） 中國船級社. 鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范 輪機S. 5） 液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊.五設(shè)計時間及進度安排：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，打印并準備答辯。六 指導(dǎo)老師（簽字）：院系意見： 教學院長（主任）簽字： 年 月 日III煙臺大學畢業(yè)設(shè)計摘要本文首先介紹了液壓系統(tǒng)的概念原理及其相對于電傳動及其他形式的優(yōu)勢，并根據(jù)液壓系統(tǒng)的概念原理

3、及優(yōu)勢對船用絞纜機液壓系統(tǒng)進行分析和設(shè)計。本文還介紹了船用絞纜機液壓系統(tǒng)的構(gòu)造，工作過程及原理，并按動力源、執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)的順序，詳細介紹了絞纜機系統(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)對液壓系統(tǒng)的認識和船舶的排水量的大小以及船舶的具體要求列出部分數(shù)據(jù)，對絞纜機液壓系統(tǒng)進行初步的設(shè)計。數(shù)據(jù)的計算包括對電動機、液壓馬達、泵、液壓缸以及管路閥件等附件的工作壓力和工作時所需要流量的計算，并根據(jù)計算數(shù)據(jù)查詢設(shè)備生產(chǎn)廠家并確定系統(tǒng)各附件的具體型號，完成了液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對液壓系統(tǒng)的管路設(shè)計以及管路直徑的選擇根據(jù)流量的大小進行選擇，并要根據(jù)船舶航區(qū)不同來確保設(shè)備的選

4、用及管路的設(shè)計要符合相應(yīng)船舶入及規(guī)范的規(guī)定。關(guān)鍵詞：液壓；絞纜機；設(shè)計；原理Abstract: This paper not only introduces the concept of the hydraulic system and its advantages to others, but also analysis and design Marine mooring winch hydraulic system based on the concept of hydraulic system principle and advantages of. The paper introduc

5、es the structure and working principle of the mooring winch system of ships, and detailed introduces the pump working principle and working process of the mooring winch system as the order of the power supply, the enforcement agencies and the controlling mechanism. And then lists part of data based

6、on the understanding of the hydraulic system, 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

7、 and various accessories, and now completed the 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 norms.Keywords: Hydraulic; Mooring Winch; Design; Principle目 錄緒論11 液

8、壓傳動和液壓絞纜機的概念與特點21.1液壓傳動的概念和特點21.1.1液壓傳動的概念21.1.2 液壓傳動的特點21.2 絞纜機的概念和特點31.2.1 絞纜機的概念31.2.2 船舶對絞纜機的特點33 絞纜機43.1 絞纜機的分類。43.1.1 閥控型與泵控型液壓絞纜機的工作原理43.2 液壓絞纜機系統(tǒng)組成43.2.1 液壓系統(tǒng)的組成43.2.2 液壓馬達的工作原理43.2.3 絞纜機工作原理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 絞纜機液壓系統(tǒng)的工作原理85 主要液壓元件的參數(shù)計算與選擇95.1 主要設(shè)備參數(shù)的計算與選擇95.1.1 絞纜筒參數(shù)的選擇

9、95.1.2 主輔泵的選擇95.1.2 電動機105.1.4 馬達的參數(shù)計算與選擇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17附錄18I煙臺大學畢業(yè)設(shè)計緒論液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進行控制的傳動方式，是現(xiàn)代機械工程中一種應(yīng)用十分普遍傳動類型，其相較于其他種類的傳動形式具有液壓傳動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，傳動穩(wěn)定、沖擊小等各種優(yōu)點。絞纜機作為大多數(shù)船舶的系泊控制設(shè)備，也主要是應(yīng)用液壓系統(tǒng)作為其傳動機構(gòu)。為了更加深入

10、的了解液壓傳動的工作過程和作用特點，以及絞纜機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、作用、原理，本文以絞纜機液壓系統(tǒng)為例進行設(shè)計分析。本文對絞纜機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原理，功能要求進行了分析介紹，并且按照液壓系統(tǒng)的組成部分，對絞纜機系統(tǒng)的液壓馬達、絞纜控制系統(tǒng)等的工作原理及工作過程和作用效果進行了具體分析。本文介紹的系統(tǒng)是針對排量在2000t和3000t之間的鋼制海船的需要進行設(shè)計，首先設(shè)定纜繩工作時所需要的拉力和絞纜筒的直徑和系統(tǒng)工作壓力進行計算。通過對絞纜機液壓系統(tǒng)中各部件的工作參數(shù)進行計算，根據(jù)具體數(shù)據(jù)參數(shù)對系統(tǒng)的動力原件和控制執(zhí)行設(shè)備進行了分析和選型。同時針對一些附件也進行了預(yù)選。本文對絞纜機液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算

11、嚴格根據(jù)我國船舶設(shè)計規(guī)范選取數(shù)據(jù)，計算結(jié)果算符合系統(tǒng)要求，可以作為以后絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計的參考材料。15煙臺大學畢業(yè)設(shè)計1 液壓傳動和液壓絞纜機的概念與特點1.1 液壓傳動的概念和特點1.1.1 液壓傳動的概念傳動部分的功能是將動力源輸出的機械能傳遞給工作執(zhí)行機構(gòu)液壓馬達，是非常重要的一個環(huán)節(jié)。傳動部分有機械傳動、液壓傳動、電力傳動等形式的傳動方式。其中，液壓傳動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現(xiàn)多種運動形式的傳遞和力的傳遞的一種傳動方式。依靠液體的靜壓力傳遞動力。完整的液壓傳動系統(tǒng)由動力元件（如電動機）、執(zhí)行元件（如液壓馬達）、控制調(diào)節(jié)元件（如換向閥件）、輔助元件（如

12、濾器和管路）、傳動介質(zhì)(如礦物油)。1.1.2 液壓傳動的特點液壓傳動方式是一種靈活的傳動方式，主要有以下一些優(yōu)點1、液壓傳動裝置的體積小、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，可以組成其它傳動方式難以組成的復(fù)雜傳動系統(tǒng)。如相同功率下，液壓傳動裝置的外形尺寸僅有電氣傳動裝置的12% 13%，質(zhì)量為電氣傳動的10%12%。因此，液壓傳動裝置非常適合用于船上。2、液壓傳動裝置可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的無級調(diào)速，而且還可以在其工作的進行中進行調(diào)速。具有多種型式的執(zhí)行元件，可方便的實現(xiàn)直線、旋轉(zhuǎn)和擺動等工況。能省去中間調(diào)速裝置直接和工作

13、機構(gòu)相連接，這樣做就使傳動機構(gòu)得到簡化。3、液壓傳動裝置反應(yīng)速度快，運動慣性小。液壓油的不可壓縮性使得液壓系統(tǒng)傳動動作敏捷、響應(yīng)迅速、換向頻率高和啟動時間短，可以滿足船舶機械設(shè)備工況變化范圍的要求。4、液壓傳動裝置實現(xiàn)過載保護比較容易。在液壓系統(tǒng)中設(shè)置適當?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)動力元件發(fā)生故障時，起安全保護作用。5、液壓元件和液壓回路，甚至部分液壓傳動裝置都已實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，簡化了液壓傳動裝置的設(shè)計、制造、使用和維修并減少了維護成本。并且液壓元件便于實現(xiàn)自動化。6、簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，以及減少零件的數(shù)目，還便于設(shè)計、制造和安裝維護等。

14、7、液壓元件運轉(zhuǎn)時可以利用工作介質(zhì)進行自我潤滑，從而能使工作安全可靠，有助于散熱并能延長系統(tǒng)的壽命。液壓傳動優(yōu)點很多，但是也有它的缺點：1、 液壓傳動有較多的能量損失，如泄露損失、摩擦損失等。因此，傳動效率較低。2、 液壓傳動對油液的清潔度和溫度比較敏感，清潔度不夠就會導(dǎo)致液壓元件的磨損，大大降低其使用壽命。3、 液壓傳動裝置發(fā)生故障時不易追查原因，就會延長維修的時間，也可能導(dǎo)致故障不能及時排除。雖然液壓傳動有以上缺點，但是液壓傳動的瑕疵遮蓋不了優(yōu)點，可以說是瑕不掩瑜。因此其前景非常廣闊。正因為液壓傳動具有以上優(yōu)勢，所以現(xiàn)代大型船舶絞纜機控制系統(tǒng)多采用液壓式傳動。我們就以液壓絞纜機為例，進行設(shè)

15、計分析。1.2 絞纜機的概念和特點1.2.1 絞纜機的概念大多數(shù)船舶都裝備有絞纜機，使船舶?？看a頭、系帶浮筒、靠離碼頭和進出船塢。嚴格的說，絞纜機是指使絞纜筒動作來實現(xiàn)收放纜索的電動機及其所驅(qū)動的液壓泵和輔助設(shè)備等動力機構(gòu)，但是現(xiàn)實中，船上習慣把絞纜裝置整體統(tǒng)稱為絞纜機或絞纜車。1.2.2 船舶對絞纜機的特點1、船舶對絞纜機系統(tǒng)的一般要求在風向垂直于船體中心線時應(yīng)能保證船舶在受到6級風以下作用時仍能系住船舶。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50m/min，達到額定拉力時速度取下限值。2、絞纜機的作用：使船舶?？看a頭、系帶浮筒

16、、靠離碼頭和進出船塢。3 絞纜機3.1 絞纜機的分類。1、按動力源可分為電動絞纜機和液壓絞纜機兩種，其中具有高安全性的電動液壓絞纜機已經(jīng)廣泛運用在了油船、液化氣體船及化學品船上。2、按絞纜筒軸線的布置方式進行分類，主要有兩種不同形式的絞纜機，分別是臥式絞纜機和立式絞纜。液壓絞纜機體積小，質(zhì)量輕，有較大的扭矩，可以方便調(diào)速，并且主要動力源部分設(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的工作原理閥控型絞纜機的液壓泵采用單向變量泵，絞纜機工作時液壓泵單方向運轉(zhuǎn)供油，由換向閥控制馬達的進排油口，從而實現(xiàn)馬達的轉(zhuǎn)向變換

17、，實現(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的轉(zhuǎn)速，進而控制收放纜的速度。泵控型絞纜機采用雙向變量液壓泵進行供油，一般采用斜盤式或斜軸式軸向柱塞雙向變量泵作為主泵。工作時主泵按單一方向運轉(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，馬達的進油口也就會隨之改變，即馬達的旋轉(zhuǎn)方向改變。這樣就實現(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)濟性好，控制精度高，所以一般絞纜機系統(tǒng)采用泵控型。3.2 液壓絞纜機系統(tǒng)組成3.2.1 液壓系統(tǒng)的組成能源裝置：將電動機的機械能輸入轉(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。執(zhí)行元件：輸入

18、的是液壓油的壓力能后轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)式機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常指的是液壓馬達?？刂圃核强刂埔簤合到y(tǒng)中液壓油的流量、壓力和流動方向的裝置，包括換向閥、溢流閥、自動絞纜轉(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 液壓馬達的工作原理絞纜機系統(tǒng)的液壓馬達采用多作用內(nèi)曲線馬達，下圖所示為多作用內(nèi)曲線馬達的簡圖。圖1多作用內(nèi)曲線馬達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滑曲面組成，另外

19、形狀相同的光滑曲面是兩邊對稱布置的。其中向外凹的一邊也就是允許柱塞向外伸的一邊稱為進油工作段，與它對稱的另一邊稱為排油工作段。在旋轉(zhuǎn)時，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，每個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中間有進油和回油的孔道，它的配流孔的位置與導(dǎo)軌曲面的進油工作段和回油工作段的位置相對應(yīng)，所以在配流軸圓周上有2個均布配流窗口。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上。來自液壓泵的高壓油先進入配流

20、軸，經(jīng)配流軸配流孔再進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，定子曲面會對柱塞組產(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)動力矩則克服負載力矩使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。因此馬達實現(xiàn)帶動絞纜筒進行旋轉(zhuǎn)的工況，達到收纜和放纜的目的。3.2.3 絞纜機工作原理自動張力絞纜機全稱為自動張力調(diào)整絞車。目前，幾乎所有大型船舶已裝置了自動絞纜機。自動絞纜機的動力源有電驅(qū)動方式的，也有液壓驅(qū)動的。其基本原理是在絞纜筒上施加一個可調(diào)的動力矩，以便與系船纜繩上的張力所引起

21、的拉力矩保持平衡。當船舶因吃水變化或潮汐、風力影響，導(dǎo)致系船纜繩張力有所增減，從而偏離規(guī)定值時，自動絞纜機能夠相應(yīng)地自動收放纜繩，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強度。下圖是液壓自動張力絞纜機的工作原理簡圖。圖2 絞纜機系統(tǒng)簡圖1、液壓油油箱 2、液壓泵 3、電動機 4、自動控制壓力調(diào)節(jié)閥組5、液壓馬達 6、絞纜筒當纜繩松弛、張力減小時，自動控制壓力調(diào)節(jié)閥組4動作使閥關(guān)閉，液壓泵2排出高壓油進入液壓馬達5，驅(qū)動轉(zhuǎn)軸和卷筒順時針方向旋轉(zhuǎn)，將松弛的纜繩絞緊。當張力達到原規(guī)定值時，4又自動開啟，壓力油大部分經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥流向油箱1，少量油液進入馬達補

22、充漏泄的液壓油，使絞纜筒停止轉(zhuǎn)動。當系船纜張力大于液壓馬達內(nèi)液壓制動力矩時，系船纜會拉動馬達反轉(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)計拉力T=40KN,調(diào)速范圍15mmin30mmin。壓力P=20MPa 絞纜筒直徑D=0.5m根據(jù)以上條件，設(shè)計液壓系統(tǒng)圖如圖：圖3絞纜機液壓系統(tǒng)圖（詳細圖見附錄）4.2 絞纜機液壓系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)是閥控開式液壓系統(tǒng)。油箱20通液壓泵進口，通常截止閥19常開，可供補油或容納油溫升高時膨脹的油液。并兼有散熱的作用。這種絞纜機的工作原理說明如下：1、放纜扳動換向操作閥4的操作桿，閥的閥芯油通路如附圖中右位所示，那么

23、主輔泵1、2共同工作，排油經(jīng)Y出油口向油路B輸油，當油壓達到平衡閥7的開啟壓力時開啟，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，油路C出油經(jīng)單向閥5-5和平衡閥7回到D進行空循環(huán)，僅有油路B的進油產(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；當出油壓力超過馬達負荷形成的油壓時，會頂開單向閥5-1向油路A供油，回油就會經(jīng)油路B經(jīng)換向閥4的Y油口返回油箱20。此時如果負荷不太大，則工作油壓不太高，高壓變速閥6位于圖示關(guān)閉位置，液壓馬達的另一組工作油腔由油路D排油，經(jīng)單向閥5-4回C

24、，此油路中的油空循環(huán)，不會產(chǎn)生扭矩。這時馬達僅一路有效供油，排量為馬達全排量qM的1/2，是高速收纜工況。若馬達負荷較大，工作油壓達到高壓變速閥6的調(diào)定值時，高壓變速閥6移至開啟位，供油通油路A的同時，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Y回泵。此時馬達兩路都有供油，排量qM，是低速收纜工況。3、纜繩的自動張緊系泊后，如果要轉(zhuǎn)到纜繩自動張緊工況，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的手柄由手動絞纜位置扳到自動張緊位置（油路通斷情況由圖中左位改為右位所示）。這時液壓泵供油經(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，

25、其排油壓力不超過20MPa。輔泵2的供油除由油路X通馬達油口A外，同時經(jīng)閥13通向油路Z，則無需開啟變速閥即可經(jīng)單向閥5-3、5-5向馬達油口C供油，如果纜繩松弛即（低速收纜（約15m/min,最大張力約40kN）。液壓馬達的安全閥11原先由先導(dǎo)閥10調(diào)節(jié)，這時則經(jīng)閥13改由壓力調(diào)節(jié)閥12調(diào)節(jié)；當纜繩張力太大時，通A的油壓升高至超過閥12的調(diào)定壓力，則閥11開啟使馬達油口A、C與B、D相通，馬達即在纜繩張力就增大。纜繩自動張緊工況時，雖然僅有功率小得多的輔泵在有載工作，油箱不僅起到儲存液壓油的作用還起到散熱的作用以保持最高油溫不高于60;萬一油溫超過70，應(yīng)立即停用此裝置，查明原因并予以消除。

26、若閥13的手柄轉(zhuǎn)回手動位，則X通Z的油路被隔斷，馬達收纜的排量仍根據(jù)負荷大小自動轉(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；馬達安全閥11仍由閥10調(diào)定。5 主要液壓元件的參數(shù)計算與選擇5.1 主要設(shè)備參數(shù)的計算與選擇主要根據(jù)絞纜筒的輸出扭矩轉(zhuǎn)速來得出液壓馬達的工作參數(shù)，再根據(jù)系統(tǒng)壓力和馬達功率來計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和液壓泵的型號和廠家。5.1.1 絞纜筒參數(shù)的選擇1、絞纜筒（1）絞纜筒額定工況時需要克服的扭矩： （5.1） =40×0.25 =10kNm

27、其中：M筒 -扭矩，kNm； F-系泊所需拉，kN；D-絞纜筒的直徑，m；（2）絞纜機在工作時的轉(zhuǎn)速： （5.2） 由此可以算出轉(zhuǎn)速范圍是n=9.5519.12 r/min所以功率為： （5.3） 得：P筒=1020KW5.1.2 主輔泵的選擇（1）由于馬達與絞纜筒直接連接的所以絞纜筒功率和絞纜筒轉(zhuǎn)矩均與液壓馬達的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩相等,選用最大功率來確定馬達功率：P泵=kP筒 （5.4）式中：k-儲備系數(shù)，k取1.2； P筒-絞纜筒的額定功率，KW； P泵-液壓泵的輸出壓力,MPa；得出P泵=24 kW（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

28、情況下液壓馬達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到的最大工作壓力。液壓泵的額定流量QN：是指在不考慮泄漏的情況下，泵在單位時間所輸出液壓油的體積。即P泵=PNQ1 （5.5）式中：P泵-主泵的額定功率,kW；Q1-主泵的流量，Lmin；PN-泵的輸出壓力，PN=20MPa；由上式可以求出液壓泵的流量Q1=72Lmin根據(jù)Q排和P泵預(yù)選泵的型號與參數(shù)如下表：泵的類別 型號 排量ml/r 額定壓力 MPa 最高壓力 最高轉(zhuǎn)速 r/min 生產(chǎn)廠家 徑向變量柱塞泵 JBSP-G80QF 80 25 35 2100 東莞金科表1主泵參數(shù)表2、輔泵選擇：在自動

29、絞纜的時候使用輔泵，還起到補油的作用，閉路油路低壓側(cè)補油是保證系統(tǒng)良好冷卻作用的關(guān)鍵，其補油量一般為主泵供油量的三分之一左右。輔泵的流量為Q2，則 （5.6） =1/3×72 =24 Lmin式中，Q1-主泵額定工作流量。根據(jù)Q輔和P輔輔泵的型號與參數(shù)如下表；表2輔泵的型號與參數(shù)類別 型號 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-G32QF 32 25 35 2500 東莞金科5.1.2 電動機液壓泵由電機驅(qū)動，它的輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是泵的流量和壓力。本系統(tǒng)選用雙出軸型電機驅(qū)動，驅(qū)動功率： （5.7）式中：P-電機功率

30、，kW；P泵-液壓系統(tǒng)的工作壓力，MPa； P泵-主液壓泵的最大流量，L/min；P輔-輔液壓泵的工作壓力，MPa；得出P=18kW根據(jù)泵的額定轉(zhuǎn)速N=1450r/min和計算得出的驅(qū)動功率P選擇電動機的規(guī)格。如下表：表3電動機的參數(shù)型號 功率 KW 電流 A 轉(zhuǎn)速 r/min 效率 % 功率因數(shù) cos 廠家 Y180M-4 18.5 35.9 1470 91 0.86 路橋方億5.1.4 馬達的參數(shù)計算與選擇馬達的轉(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=9.5519.12 r/min根據(jù)馬達轉(zhuǎn)速和馬達輸出轉(zhuǎn)矩和壓力可以選型如下表：表4

31、馬達參數(shù)型號 排量l/r 額定壓力 MPa 最高壓力 轉(zhuǎn)速范圍r/min 轉(zhuǎn)矩n m 生產(chǎn)廠家 2QJM62-5.0 5.18 20 31.5 1-160 15333 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，工作是否可靠對整個液壓系統(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、手動換向閥、溢流閥、節(jié)流閥等。下面對各類液壓閥件作簡單介紹。(1)普通單向閥(簡稱單向閥)亦稱止回閥，其作用是油流只能從一個方向通過它，反向則不通。主要應(yīng)用于以下幾個方面： 將單向閥安裝在液壓泵的出口處，可以防止由于

32、系統(tǒng)壓力突然升高而損壞液壓泵。 將單向閥安裝在馬達的進油管路中起保護作用，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，與細濾器等附件并聯(lián)，以便細濾器堵塞時自動 旁通，做備用閥用。(2)手動換向閥，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，系統(tǒng)壓力的大小和系統(tǒng)流量對先導(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，從而達到調(diào)節(jié)流量的

33、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，因外界負載的變化將引起節(jié)流閥前后壓差的變化，所以負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。對液壓閥的共同要求是：動作靈敏、性能好，工作可靠且沖擊震動小，液壓損失小，密封性能好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊體積小，安裝調(diào)試維護保養(yǎng)方便，成本低廉，通用性強，壽命長。在選擇閥件時應(yīng)注意的事項：選擇標準定型產(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。

34、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，也允許實際流量大于額定流量，但不得超過20。換向閥必要時可使實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-L80H1-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 通徑/mm 壓力/MPa 流量/L·min-1 開啟壓力/MPa 生產(chǎn)廠家DF-L30H1-S 30 21 100 0.035 武漢富鑫達4、 安全閥：為與管路尺寸配合，主（輔）泵安全閥選用Y2-Hd30（25）F型安全閥，其各項參數(shù)如下表：表6安全閥的參數(shù)型號 通徑/mm 額

35、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 濟南液壓件廠5、 手動換向節(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 通徑mm 流量L/min 工作壓力MPa 流動截面積 生產(chǎn)廠家H-4WMMA16V 16 至300 25 公稱截面積的16% 濟南液壓件廠6、詳細選型情況見附表。5.2 輔助元件的選擇5.2.1 油箱的選擇1、油箱選擇中的問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)隔開。二者應(yīng)

36、盡量距離遠一些，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=500L 即可。跟據(jù)油箱設(shè)計原

37、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)計油箱結(jié)構(gòu)為油箱長100cm，寬100cm，高50cm，鋼板厚6mm，距地面高20cm，如下圖：圖4 油箱結(jié)構(gòu)圖5.2.2 管路的計算與選擇液壓系統(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，它適用于有相對運動的兩件之間的連接或經(jīng)常需要裝卸的部件之間，本身還起吸振和降噪聲的作用。1、液壓油管內(nèi)徑計算液壓油管內(nèi)徑可按下式計算：(5.8)式中：Q泵-通過液壓油管的流量，L/min；

38、 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：進出口管路內(nèi)徑30mm 輔泵：進口管路內(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/min的YLX-100×80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 通徑/mm 公稱流量/L·min-1 過濾精度/ 原始壓力損失/MPa 生產(chǎn)廠家YLX-100×80 32 100 80 0.01 南宮興華5.2.3 關(guān)于液壓油的冷卻問題因為本系統(tǒng)流量較小，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較少，因此液壓

39、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。無需單獨加冷卻設(shè)備。我們可以根據(jù)確定的部件型號選擇具體部件組成液壓系統(tǒng)，絞纜機液壓系統(tǒng)設(shè)計完畢。 結(jié) 論綜合以上對絞纜機液壓系統(tǒng)的分析與設(shè)計，我們可以更深入的了解液壓傳動在實際機械工行程中的應(yīng)用及其在設(shè)計制造和控制方面的優(yōu)勢，同時我們通過對絞纜機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及作用原理的分析，更加清晰的認識了絞纜機的具體部件構(gòu)造、作用效果、控制原理及具體工作過程。同時，對絞纜機液壓系統(tǒng)各組成部分參數(shù)的分析計算，使我們對液壓傳動的各部件的工作能力有了更明確地了解。液壓絞纜機由于其布置靈活，工作均勻穩(wěn)定，便于控制等優(yōu)勢，將會在未來很長的時期內(nèi)被廣泛的沿用下去。煙臺大學畢業(yè)設(shè)計致 謝經(jīng)過一個多月的努力，我終于在今天完成了