螺旋采樣機液壓系統(tǒng)的設(shè)計【含7張圖紙】

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第一章 、緒 論 1.1課題背景 螺旋采樣機廣泛應(yīng)用于火電廠、焦化廠、鋼鐵廠等入廠煤采制樣及煤礦外銷煤的采制樣。經(jīng)特殊設(shè)計，還可用于鋼鐵廠、冶煉廠、焦化廠等礦石、礦粉和焦炭的采制樣。 采樣原理均為螺旋鉆取式，其采樣過程具有自我清洗功能，能避免樣品污染。雙螺旋鑲有硬質(zhì)合金刀刃的采樣鉆頭，在采樣時以鉆削的方式將大塊煤或煤矸石鉆碎，并經(jīng)螺旋葉片提升采集。與短螺旋點采樣配套的擺動集樣斗，有效地解決了點采樣須采一點放一次樣的問題，使三點采樣時間不大于180秒，實現(xiàn)采三點放一次樣的目的。破碎機采用錘式破碎的結(jié)構(gòu)形式，在破碎機入口處設(shè)有旋轉(zhuǎn)和平移刮板，能及時和有效的清理掉機壁上沾附的煤樣，該破碎機能為用戶提供粒度不大于6mm/13mm的樣料。操作系統(tǒng)設(shè)有自動/半自動/手動三種操作方式。日常操作時，只需按下啟動命令，整個采樣、制樣全過程能自動完成，出現(xiàn)異常情況，自動報警并有手動或自動緊急停車。操作系統(tǒng)設(shè)有自動測距定位系統(tǒng)，以保證采樣點合乎國標(biāo)要求?？膳c編碼保密系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對運輸車輛所裝運煤炭的礦點、煤種在過磅稱重、煤樣采取、樣品制作、分析化驗、計質(zhì)計量結(jié)算的全過程進行保密操作，使得采制樣設(shè)備應(yīng)用更加公平、公正。 液壓傳動的采樣機，結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化，便于大批量生產(chǎn)時采用先進的工藝方法和設(shè)備。 本設(shè)計書所述液壓系統(tǒng)是為螺旋采樣機配套設(shè)計和制造；用于提供螺旋采樣機液壓馬達的工作壓力油，液壓系統(tǒng)配置有加熱器，電磁溢流閥，電磁換向閥，雙單向節(jié)流閥，雙液控單向閥等，可對系統(tǒng)馬達工作實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，對于馬達工作速度可以實現(xiàn)無級調(diào)速，并且可以實現(xiàn)保壓功能。 1.2液壓傳動的優(yōu)點和缺點? 　　液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優(yōu)點：? 　　1.液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構(gòu)，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅(qū)動，以克服長驅(qū)動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。 　　2.液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12％～13％。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發(fā)電機和電動機的1／10，可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調(diào)速3　傳遞運動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行潤滑，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現(xiàn)自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時，能很容易的實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。液壓元件己實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。? 　　液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點：1液壓系統(tǒng)的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩(wěn)定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復(fù)雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障不易檢查和排除。? 　　總之，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設(shè)計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。? 1.3主要技術(shù)參數(shù)及要求 最大要求轉(zhuǎn)矩 F=7000kN 排量范圍 1.45L/ｒ 最大轉(zhuǎn)度 40r/s 工作壓力不超過 10MPa 第二章、系統(tǒng)分析與方案設(shè)計 2.1液壓系統(tǒng)組成及參數(shù) 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 本液壓系統(tǒng)共有三大組成部分。一部分(參見裝配圖YZ1356-1)主要由油箱及其附件和過濾部件組成，二部分(參見裝配圖YZ1356-1)主要由一個調(diào)壓及換向閥塊部件組成；三部分(參見YZ1356-1)為一組油泵電機部件；整套設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，布局合理，操作方便，性能可靠，節(jié)約能源，是螺旋采樣機理想的配套液壓設(shè)備。 主要元件型號及參數(shù)： 1 齒輪泵：CB-Fc40-1FL 額定壓力： 16MPａ 排　　量： 40ｍｌ/ｒ 2　主電動機：　Y160L-4-B5 　　　　　　　功　　率： 11Kｗ 　　　　　　　轉(zhuǎn)　　速： 1460ｒ/ｍｉｎ 3　液壓系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)訊觸點： DC 24V　 4 回油濾油器：RFA-160*10-Y　　　　 過濾精度：10 微米 5 工作介質(zhì)： 抗磨液壓油YB-N46 工作介質(zhì)污染度等級:　 NAS1638　9級　 6　油箱容積： 400L 液壓系統(tǒng)工作壓力范圍： 10Mpa 2.2液壓系統(tǒng)的幾種控制方式 液壓系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)及控制：（參見液壓原理圖YZ-0-101） 1.本液壓控制系統(tǒng)由一臺齒輪泵組提供壓力油源。 在設(shè)備初次調(diào)試前，請檢查液壓系統(tǒng)的溢流閥、各節(jié)流閥的手柄，確定都處于松開狀態(tài)，確定油箱內(nèi)已加滿液壓油；拆下電機的防護罩，按順時針方向手動盤車20～30圈，排盡油泵吸油區(qū)的空氣，裝上防護罩；點動主油泵電機，確定電機旋轉(zhuǎn)方向正確。 2.油泵的壓力調(diào)試：首先松開電磁溢流閥（序號11）調(diào)壓手柄，讓電磁鐵YV1得電, YV2,YV3,失電，啟動電機，空載運行數(shù)分鐘確定無異常后，讓電磁鐵YV1失電，逐級調(diào)節(jié)電磁溢流閥（序號11）調(diào)壓手柄，打開壓力表開關(guān)（序號8），壓力表（序號9）顯示壓力值至10MPa，此時油泵聲音正常，無異常噪音，壓力值穩(wěn)定，這樣即完成油泵壓力的調(diào)節(jié)。 3.油箱內(nèi)液體的溫度及控制：（參見原理圖YZ-0-101） 當(dāng)系統(tǒng)油箱油溫低于20℃時候，需要開啟加熱器；當(dāng)油溫高于40℃時候，停止加熱器。 4.油箱內(nèi)液位控制：（參見原理圖YZ-0-101） 油箱配備了可目測的液位計，用戶隨時可以直接的觀察油箱液位的變化，出現(xiàn)漏油或者液位降低，需要及時的補充液壓油液。 5.油箱內(nèi)液體清潔度控制：（參見原理圖YZ-0-101） 當(dāng)管路回油過濾器（序號4）SP1進出口壓力差上升到0.35MPa時（顯示過濾器的濾芯已堵塞），濾油器報警裝置觸點閉合并發(fā)訊，啟動聲光報警并停泵，提醒人工更換濾油器或更換和清洗濾芯。 2.3系統(tǒng)控制回路原理圖的初步擬定 經(jīng)過上面的的系統(tǒng)分析，初步擬定液壓系統(tǒng)控制回路如圖2.2所示 圖2.1 液壓系統(tǒng)控制回路 圖中 P為壓力油路，T為回油路，A,B為液控單向閥控制油路第三章、 系統(tǒng)的計算與選型 3.1柱塞馬達的計算 3.1.1柱塞馬達工況及要求 柱塞馬達最大輸出轉(zhuǎn)矩 F=7000N 液壓缸最大工作壓力 馬達排量 馬達轉(zhuǎn)速 3.1.2液壓馬達計算 q=n 式中 V-------液壓馬達排量 n--------液壓馬達的轉(zhuǎn)速 3.1.3進入液壓馬達最大流量的計算 進入液壓馬達最大流量 =q=58.4 3.1.41QJM柱塞馬達的結(jié)構(gòu)示意 圖3.1 1QJM柱塞馬達結(jié)構(gòu)示意圖 1QJM柱塞馬達的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。主要零件有：殼體，缸體，輸出軸，柱塞，滾輪組，配流軸等。馬達的缸體上徑向開有Z個柱塞孔（圖中Z=8）。每個柱塞孔內(nèi)安放一個柱塞。柱塞的頂部為球面，與滾輪組一起組成柱塞組件。每個柱塞孔的底部開有配流窗口。若變換馬達的進排油口，則缸體將反向旋轉(zhuǎn)。除軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)外，若固定缸體與軸，則馬達通油后，殼體與配流軸一起旋轉(zhuǎn)，此時多作車輪馬達用。 3.2控制回路的計算及選型 3.2.1疊加式單向節(jié)流閥的選型 疊加式單向節(jié)流閥工況及要求為：最大工作壓力10MPa；最大流量58.4L/min；穩(wěn)定工作時， 疊加式單向節(jié)流閥通過改變節(jié)流口斷面大小來調(diào)節(jié)油路流量，實現(xiàn)流量控制。在反向時，油流直接通過單向閥回油。選用不同安裝位置可實現(xiàn)進口節(jié)流或出口節(jié)流。 故選用Z2FS10-20B型疊加式單向節(jié)流閥，壓力至35Mpa 流量至60L/min，介質(zhì)溫度范圍：-20～+70℃，介質(zhì)粘度范圍：2.8～380mm2/s。 圖3.2 疊加式單向節(jié)流閥 該閥是疊加式設(shè)計成對節(jié)流單向閥。該閥用于限制來自一個或二個工作油口的主流量或控制流量。兩個對稱設(shè)置的節(jié)流單向閥在一個方向上限定流量(通過調(diào)整節(jié)流閥芯)在相反方向上允許自由流動。用于進口節(jié)流控制時，油液從油口A流經(jīng)節(jié)流口(1)到達工作油口，節(jié)流閥芯(4.1)可借助于設(shè)定螺釘(5)進行軸向調(diào)整，從而可以設(shè)定節(jié)流口(1)。同時，在油路A中的油液通過節(jié)流(4.1)流經(jīng)油孔(2)到達彈簧加截側(cè)，存在的壓力與彈簧力共同作用使節(jié)流閥(4.1)保持在節(jié)流位置。油液從執(zhí)行器回流推動節(jié)流閥芯(4.2)，允許油液自由流經(jīng)閥。此時閥作為單向閥工作。 1.主流量限制 成對單向節(jié)流閥是為了改變執(zhí)行器的速度。安裝于方向閥和底板之間的(主流量限制)。 2.控制流量限制 在液控方向閥的情況下，成對節(jié)流單向閥用于液控阻尼調(diào)整，在此情況下，它被安裝于主閥和控制閥之間。 Z2FS10型疊加式單向節(jié)流閥外形尺寸如下： 圖3.3 Z2FS10型疊加式單向節(jié)流閥 3.2.2疊加式液控單向閥的選擇 圖3.4 疊加式液控單向閥 疊加式液控單向閥它可用于關(guān)閉一個或兩個工作油口，無泄漏持續(xù)時間長，穩(wěn)定性好。油液從A到A1或B到B1自由流通，反向則被截止。如果油流通過閥，例如從A到A1，壓力油作用在閥芯上，閥芯則向右遠(yuǎn)動并推動鋼球離開閥座。單向閥被控制油打開時，油可從B1到B流通，壓力在B1腔卸荷[1]。單向閥全部開啟，為保證兩個主單向閥在換向中位時能可靠的關(guān)閉，閥的A,B口與回油路連接。通過疊加式液控單向閥的最大流量為58.4L/min，疊加式液控單向閥的最高工作壓力為10MPa。選擇疊加式液控單向閥型號為Z2S10-1-20B，其主要技術(shù)參數(shù)為：最高工作壓力31.5MPa；最大流量120L/min；直通式；開啟壓力0.6MPa；控制壓力范圍 0.6~31.5MPa.。 3.2.3換向閥的選擇 電磁換向閥的主要作用是通過切換液控單向閥控制口與控制油路或泄漏油路的通斷來控制液控單向閥的開閉[1]。其最大工作壓力為10MPa穩(wěn)定工作時系統(tǒng)流量很小，故卸荷時流量較?。浑姶乓缌鏖y采用管式連接。由此選擇三位四通電磁換向閥 型號為4WE10J31B/CG24NZ5L，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑10mm；工作壓力31.5MPa；額定流量60L/min；其三位四通滑閥機能如圖3.5所示 圖3.5 三位四通電磁換向閥 A)結(jié)構(gòu)圖 B）詳細(xì)圖形符號 C）簡化圖形符號 P接進油油路， A和B接控制油路，T接回油油路 3.3電機泵組及其閥塊的計算選型 3.3.1液壓泵的選擇 (1) 供油壓力的計算 有供油壓力[2] 3.1 穩(wěn)定工作時，液壓馬達有最大工作力，通過伺服閥的流量很小，即伺服閥的壓降很小，考慮伺服閥、液控單向閥壓降及管路損失，取 ，則供油壓力為 3.2 (2)液壓泵工作壓力的計算 考慮到泵出口過濾器、單向閥的壓降，及泵出口到電磁溢流閥閥塊管路的壓力損失，取泵出口壓力為9.8MPa。考慮液壓泵的壓力儲備，可取液壓泵的工作壓力為10MPa。 (3)液壓泵最大輸出流量的計算 工作穩(wěn)定時，柱塞馬達達到最大轉(zhuǎn)動速度，則柱塞馬達所需要的最大流量為[3] 3.3 考慮到系統(tǒng)工作時需要的流量不大，選1臺電機泵組同時工作向系統(tǒng)供油，則電機泵組應(yīng)向系統(tǒng)提供的最大流量為 3.4 (4)液壓泵的選擇 穩(wěn)定工作時要求系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定，故選擇恒壓式定量泵；在根據(jù)上面計算出來的壓力和流量選擇齒輪泵，型號為CB-FC40，其主要技術(shù)參數(shù)為：最大排量40mL；額定壓力16MPa；轉(zhuǎn)速2000r/min ；恒壓定量。液壓泵的最大輸出功率為 3.5 取液壓泵容積效率 ，機械效率 ；則液壓泵的輸入功率 3.6 3.3.2電動機的選擇 液壓泵所要求的輸入功率 Ni =9.82kW，轉(zhuǎn)速2000r/min，據(jù)此選擇電動機型號[4]為Y160M-4-B5型三相異步電動機。其主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率11kW；滿載時轉(zhuǎn)速1460r/min；效率93.8%。 3.3.3電機泵組的驗算 電動機的最大輸出功率 11×93.8%=10.23> Ni 3.7 故電動機可以驅(qū)動液壓泵。 液壓泵所能提供的最大流量 3.8 故液壓泵能提供系統(tǒng)所需的最大流量。 所以電機泵組的選擇能滿足系統(tǒng)的需求。 3.3.4泵出口處電磁溢流閥的選擇 定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓力波動開啟）。安全保護作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進行過載保護，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10％～20％）。溢流閥的調(diào)定壓力位10MPa；據(jù)此選擇電磁溢流閥型號為 DBW10A1-50B/200-6CG24NZ5L，常閉式，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑10mm；最高設(shè)定壓力10MPa；最大流量200L/min；管式連接；內(nèi)控內(nèi)排。 圖3.6 DBW型先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)圖 溢流閥旁邊接液壓泵的出口，用過來保證液壓系統(tǒng)即泵的出口壓力恒定或限制系統(tǒng)壓力的最大值。前者稱為定壓閥，主要用于定量泵的進油和回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)；后者稱為安全閥，對系統(tǒng)起保護作用，有時也旁接在執(zhí)行元件的進口，限制執(zhí)行元件的最高壓力。電磁溢流閥除完成溢流閥功能外，還可以在執(zhí)行元件不工作時使液壓泵卸載。 3.3.5進油過濾器的選擇 過濾器的功用就是濾去油液中的雜質(zhì)，維護油液的清潔，防止油液的污染，保證液壓系統(tǒng)的正常工作。此處應(yīng)安裝進油過濾器，主要作用是在油液進入系統(tǒng)之前對其進行過濾。 選擇過濾器應(yīng)該從如下幾個方面進行考慮： (1) 根據(jù)使用目的（用途）選擇過濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過濾器的安裝形式。 (2） 過濾器應(yīng)具有足夠大的通油能力，并且壓力損失要小。 (3） 過濾精度應(yīng)當(dāng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。 (4） 濾芯使用的濾材應(yīng)當(dāng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且有足夠的強度。 (5） 過濾器的強度及壓力損失是選擇時需要重點考慮的對象，安裝過濾器后會對系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。 (6） 濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。 (7） 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護附件（如帶旁通閥的定壓開啟裝置及濾芯污染情況指示器或信號器等）。 (8) 結(jié)構(gòu)盡量簡單、緊湊、安裝形式合理。 (9) 價格低廉。 綜合以上各因素以及設(shè)計的技術(shù)要求（系統(tǒng)清潔度為NAS1638 9級）而網(wǎng)式過濾器一般安裝在液壓泵吸油管端部，起保護泵的作用，具有結(jié)構(gòu)簡單，通油能力大，阻力小，易清洗等有點，且系統(tǒng)對油液清潔度要求較高，此過濾器的過濾精度應(yīng)為80μm；過濾器最高工作壓力10MPa；最大流量 58.4L/min。據(jù)此選擇高壓過濾器型號為WU-160×80-J，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑40mm；公稱流量160L/min ；過濾精度80μm；板式連接；壓力損失小于0.01MPa。 圖3.7 吸油口過濾器示意圖 A 接油箱 B 接液壓泵 3.3.6單向閥的選擇 此處單向閥的主要作用是防止油液的倒流并且正向液流通過壓力損失小，反向截止時密封性能好；其最高工作壓力為10MPa；最大流量為58.4L/min。據(jù)此選擇單向閥型號為S15A12.0B/，其主要技術(shù)參數(shù)為：通徑15mm；最大工作壓力31.5MPa；開啟壓力0.05MPa；管事連接；最大允許流量65L/min時的壓力損失約為0.05MPa。如圖示下： 圖3.8 單向閥 單向閥有閥體，閥心和彈簧等零件組成，閥的連接形式為螺紋管式連接，閥體左端油口為進油，右端油口為出油。當(dāng)進口來油時，壓力油作用在閥心左端，克服右端彈簧力使閥心右移，閥心錐面離開閥座，閥口開啟，油液經(jīng)閥口，閥心上的徑向孔和軸向孔，從右端出口流出。若油液反向，由右端油口進入，則壓力油與彈簧同向作用 ，將閥心錐面緊壓在閥座孔上，閥口關(guān)閉，油液被截止不能通過。在這里，彈簧力很小，僅起復(fù)位作用，因此正向開啟壓力只需0.05 MPa；反向截止時，因錐閥閥心與閥座孔為線密封，且密封力隨壓力增高而增大，因此密封性能良好。 3.4油箱的容量的計算及其附件的選擇 3.4.1油箱容量的計算 系統(tǒng)最大流量為58.4L/min，液壓系統(tǒng)油箱容量通常為系統(tǒng)每分鐘最大流量的6-10倍,本系統(tǒng)中取6.8倍[3]；則油箱容量為 58.4×7=397.12L 3.9 考慮到油箱的散熱，圓整取油箱容積為400L。 矩形油箱三邊尺寸比在1：1：1至1：2：3之間[3],由此取矩形油箱的尺寸為： 長度 a=1m 高度 h=0.8m 寬度 b=0.49m 油箱的有效容積 V0=0.8·V=0.8×400=320L 油箱內(nèi)液面最大高度 h0=0.8·h=0.8×0.8=0.64m 3.4.2液位計的選擇 油箱內(nèi)液面最大高度為0.64m。據(jù)此選擇液位計型號為 YWZ-250TA，其主要技術(shù)參數(shù)為：工作溫度為-20至80攝氏度， 液位計連接法蘭距離300mm；液位控制點數(shù)為3；液位控制指示器電壓24V。 3.4.3空氣過濾器的選擇 空氣過濾器的進入油箱空氣的最大流量與系統(tǒng)最大流量相同，即 3.10 據(jù)此選擇空氣過濾器型號為QUQ2-10×1.0，其主要技術(shù)參數(shù)為：過濾精度10μm；空氣流量1m3/min。 3.4.4加熱器的計算選型 加熱器發(fā)熱功率計算公式[3]如式3.4所示 3.11 式中 N為加熱器的發(fā)熱能力(W)； C為油的比熱，取C=1680J/(kg·℃)； r為油的密度，r=900kg/m3； V 為油箱內(nèi)油液的體積，V=320L 為油加熱后的溫升(℃)，設(shè)油溫為20℃時加熱器開始工作，油溫超過 25℃時，加熱器停止工作；即加熱后油液溫升為5℃； T為加熱時間(s)，設(shè)加熱時間為3600s。 代入數(shù)據(jù)至式3.4，有 3.12 電加熱器的功率 3.13 取加熱器效率為0.8，代入電加熱器功率 3.14 根據(jù)計算結(jié)果選擇電加熱器型號為 GYY2-220/1，數(shù)量1個,其主要技術(shù)參數(shù)為：功率1kW；額定電壓220V。 3.4.8回油過濾器的選擇 回油過濾器的功能是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長元器件的使用壽命、保證液壓元件性能可靠。液壓系統(tǒng)故障的75％左右是由介質(zhì)的污染物所造成的。因此過濾器對液壓系統(tǒng)來說是不可缺少的重要輔件。 選擇過濾器應(yīng)該從如下幾個方面進行考慮： (1) 根據(jù)使用目的（用途）選擇過濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過濾器的安裝形式。 (2） 過濾器應(yīng)具有足夠大的通油能力，并且壓力損失要小。 (3） 過濾精度應(yīng)當(dāng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需清潔度要求。 (4） 濾芯使用的濾材應(yīng)當(dāng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且有足夠的強度。 (5） 過濾器的強度及壓力損失是選擇時需要重點考慮的對象，安裝過濾器后會對系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。 (6） 濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。 (7） 應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護附件（如帶旁通閥的定壓開啟裝置及濾芯污染情況指示器或信號器等）。 (8) 結(jié)構(gòu)盡量簡單、緊湊、安裝形式合理。 (9) 價格低廉。 回油過濾器的通過流量為56L/min，回油過濾器安裝在油箱附近的地面上。據(jù)此選擇微型回油過濾器，型號為RFA-16010-Y，其主要技術(shù)參數(shù)為：公稱流量 160L/min ；額定壓力1.6MPa；過濾精度 10μm；螺紋連接；帶CYB-1型發(fā)信號器。 3.5液壓工作介質(zhì)的選擇 本設(shè)計中液壓介質(zhì)工作環(huán)境惡劣，屬于高溫高壓的應(yīng)用場合，所以應(yīng)選擇耐磨性較好的液壓油。選擇N46號耐磨型液壓油，牌號為L-HM32，其主要技術(shù)參數(shù)為：密度 850-960kg/m3 ；運動粘度 28.8-35.2mm2/s；比熱容 1.68CkJ/(kg·℃) 。 3.6管路的計算 3.6.1管路內(nèi)徑的計算公式 管子內(nèi)徑[3]計算公式為 3.15 上式中 為通過管路的流量，L/min v為流體在管路的流速，m3/s 3.6.2液壓泵吸油管路的計算 液壓泵最大輸出流量為58.4L/min；吸油管路流速一般小于1~2m/s，此處取 ；則液壓泵吸油管路內(nèi)徑 3.16 圓整取鋼管公稱通徑為34mm,吸油管路油液壓力很小，可取鋼管外徑為42mm，即鋼管壁厚為4m[3]。 3.6.3系統(tǒng)壓油管路的計算 用過壓油管路流量為58.4L/min；壓油管路流速 ，系統(tǒng)壓力不高，故壓油管流速可取較小值，取3m/s；則壓油管路內(nèi)徑 3.17 壓油管路油液壓力較大，管子壁厚要較大，圓整取鋼管公稱[3]通徑為22mm外徑為26mm,則壁厚為3mm。 3.6.4回油管路的計算 通過回油管路的流量為58.4L/min；回油管路流速 ，??；則回油管路內(nèi)徑 3.18 圓整取鋼管內(nèi)徑[3]為28mm，外徑為34mm，壁厚為3mm。 3.6.5泵出口軟管的計算 軟管內(nèi)油液流量為58.4L/min；軟管內(nèi)油液為高壓油，取油液在軟管內(nèi)的流速為3m/s；則軟管內(nèi)徑為 3.19 取膠管內(nèi)徑[3]為22mm，膠管外徑為26mm，鋼絲層數(shù)為1層，最小曲率半徑為190mm。 3.6.6其它管路的內(nèi)徑壁厚計算 用上述相同的方法可計算出液壓系統(tǒng)其它管路的內(nèi)、外徑[3]，如表3.1所示 管路名稱 管路內(nèi)徑/mm 管路外徑/mm 管路壁厚/mm 系統(tǒng)泄漏管路 14 18 2 最小曲率半徑為100mm 表3.1 管路的內(nèi)、外徑及其壁厚 3.7 其它液壓輔助元件的選擇 3.7.1壓力表的選擇 系統(tǒng)中壓力表主要安裝在閥架上，起顯示系統(tǒng)壓力的作用，壓力表的安裝應(yīng)便于工作人員的觀察。選擇壓力表型號為 YN-60，其主要技術(shù)參數(shù)為：壓力表直徑60mm；測量范圍0-40MPa。 3.7.2壓力表開關(guān)的選擇 壓力表開關(guān)是小型的截止閥或節(jié)流閥，用來切斷壓力表和油路的連接或調(diào)節(jié)開口度大小。它是有阻尼作用可減輕壓力表急劇跳動，防止損壞，也可當(dāng)作一般小流量的截止閥或節(jié)流閥使用。選擇壓力表開關(guān)型號為 KF-L8/M14E，其主要技術(shù)參數(shù)為：進油接口螺紋M14×1.5；壓力表接螺紋 M14×1.5；壓力等級 35MPa；通徑8mm。 第4章 、液壓系統(tǒng)的性能驗算 4.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 壓力損失[2]包括管路的沿程損失△p1，管路的局部壓力損失△p2和閥類元件的局部損失△p3，總的壓力損失為 △p=△p1+△p2+△p3 4.1 式中 l----管道的長度（m）； d----管道內(nèi)徑（m）； v----液流平均速度（m/s）； ρ---液壓油密度（kg/m3）; λ---沿程阻力系數(shù)； ζ---局部阻力系數(shù)。 λ、ζ的具體值能過查文獻[2]中第2章計算得出。 4.2 式中 qvN----閥的額定流量（m3/s）; Qv-----通過閥的實際流量（m3/s）； △pn----閥的額定壓力損失（Pa）。 4.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計算 4.2.1計算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)工作時，除執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高[5]。液壓系統(tǒng)的功率損失主要有以下幾種形式： （1）液壓泵的功率損失 4.3 式中 Ti----工作循環(huán)周期(s)； z----投入工作液壓泵的臺數(shù)； Pri---液壓泵的輸入功率(W)； ηPi--各臺液壓泵的總效率； ti---第i臺泵工作時間(s)。 （2）液壓執(zhí)行元件的功率損失 4.4 式中 M----液壓執(zhí)行元件的數(shù)量； Prj---液壓執(zhí)行元件的輸入功率（W）； ηj----液壓執(zhí)行元件的效率； tj-----第j個執(zhí)行元件工作時間（s）。 (3)溢流閥的功率損失 4.5 式中 py----溢流閥的調(diào)整壓力（Pa）； qvy---經(jīng)溢流閥流回油箱的流量（m3/s）。 （4）油液流經(jīng)閥或管路的功率損失 4.6 式中 △p----通過閥或管路的壓力損失（Pa）； qv-----通過閥或管路的流量（m3/s）。 由以上各種損失構(gòu)成了整個系統(tǒng)的功率損失，即液壓系統(tǒng)的發(fā)熱功率： 4.7 4.2.2 液壓系統(tǒng)的散執(zhí)功率 液壓系統(tǒng)的散熱渠道主要是油箱表面，但如果系統(tǒng)外接管較長，而且用式計算發(fā)熱功率時，也應(yīng)考慮管路表面散熱。 4.8 式中 K1---油箱散熱系數(shù)，見表4.1； K2---管路散熱系數(shù)，見表4.2； A1、A2---分別為油箱、管路的散熱面積（m2）； △T---油溫與環(huán)境的溫度之差（oC）。 表4.1油箱散熱系數(shù)K1 冷卻條件 K1 通風(fēng)條件很差 8～9 通見條件良好 15～17 用風(fēng)扇冷卻 23 循環(huán)水強制冷卻 110～170 表4.2油箱散熱系數(shù)K2 風(fēng) 速 /m．s-1 K2 0.01 0.05 0.1 0 8 6 5 1 25 14 10 5 69 40 23 若系統(tǒng)達到熱平衡，則，油溫不再升高，此時，最大溫差 4.9 環(huán)境溫度為T0,則油溫T=T0+△T。 4.2.3根據(jù)散熱要求計算油箱容量 初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗公式確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求校核。 油箱容量的經(jīng)驗公式為 4.10 式中 qv-----液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； a-----經(jīng)驗系數(shù)，見表4.3。 表4.3經(jīng)驗系數(shù)a 系數(shù)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 a 1～2 2～4 5～7 6～12 10 根據(jù)經(jīng)驗公式初步確定油箱容積的情況下，驗算其散熱面積是否滿足要求。當(dāng)系統(tǒng)的發(fā)熱量求出之后，可根據(jù)散熱的要求確定油箱的容量。 由可得油箱的散熱面積為 4.11 如不考慮管路的散熱，上式可簡化為 4.12 油箱主要設(shè)計參數(shù)如圖4.1所示。一般油面的高度為油箱高h(yuǎn)的0.8倍，與油直接接觸的表面算全散熱面，與油不直接接觸的表面算半散熱面，圖示油箱的有效容積和散熱面積分別為 4.13 第五章 、 液壓系統(tǒng)安裝及調(diào)試 5.1液壓系統(tǒng)安裝 1. 該系統(tǒng)直接安裝于主機設(shè)備上面，不需要鋼管的焊接連接，采用的是用高壓膠管直接和液壓馬達連接，用拖鏈進行保護，防止膠管在今后使用過程中出現(xiàn)摩擦損壞。 2. 高壓膠管正式使用前，需要用高壓氣或者液壓油把高壓膠管吹干凈和清洗干凈，確保高壓膠管在正式使用前的清潔度不低于規(guī)定值。 3. 正式安裝時，各管口要求擦拭干凈，不準(zhǔn)有砂粒、焊渣等污物進入管道內(nèi)。拖鏈的安裝需要配焊，在焊接時候特別注意不要將焊渣掉入油口和高壓膠管里面；拖鏈安裝必須成直線安裝，不得扭曲安裝。安裝完成后，用慢速動作試驗拖鏈的安裝情況，不合適是情況需要及時調(diào)整，直到動作正常，沒有異常聲音和扭曲現(xiàn)象方可以投入生產(chǎn)。 5.2調(diào)試前準(zhǔn)備工作 1. 通過注空氣過濾器口往油箱中加入規(guī)定牌號的液壓油液，將油液加至液面高度達液位上限位置。 2. 按照液壓原理圖，將各液壓元件的手柄打到正確的啟、閉位置上，鎖定。 5.3調(diào)試運行 1. 首次啟動電機時，注意保證電機正確的旋轉(zhuǎn)方向； 2. 啟動油泵電機，待油泵空運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘之后，方可將系統(tǒng)壓力逐步調(diào)節(jié)至設(shè)計要求。 3. 系統(tǒng)壓力油液輸出正常后，調(diào)節(jié)雙單向節(jié)流閥，調(diào)節(jié)好馬達的速度的控制。 4. 系統(tǒng)液壓調(diào)試正常后，接入電器控制進行半自動化調(diào)試，自動化控制，接入中央控制進行自動化調(diào)試，進一步測試各報警是否正常。 5. 中央控制自動化調(diào)試完全成功后，交給生產(chǎn)線試生產(chǎn)，試生產(chǎn)正常后。 5.4液壓系統(tǒng)的用液及對污染的控制 1. 液壓所用油液對液壓系統(tǒng)能否正常使用具有十分重要的意義，除系統(tǒng)設(shè)計的合理、元件制造的質(zhì)量 和維護使用等條件外，油液的適用性和油液清潔度是一個十分重要的因素。 2. 液壓油液作為液壓傳動的工作介質(zhì)，除了傳替能量外，還有潤滑液壓元件運動副以及保護金屬不被銹蝕等作用。 3. 液壓油液污染的主要原因是多方面的，從量值角度可用如下公式表示： M=Mo+Mi+Ms-Mq M--系統(tǒng)中所含有的污染總量 Mo--系統(tǒng)中原含有的污染量 Mi--系統(tǒng)中被侵入的污染量 Ms--系統(tǒng)中新生的污染量 Mq--過濾,去除舊的污染量 4. 液壓油液污染嚴(yán)重時，液壓系統(tǒng)工作性能惡化，容易產(chǎn)生故障、元件加速磨損、壽命縮短、甚至造成設(shè)備和操作的重大事故。 第6章 、 液壓系統(tǒng)的維護及注意事項 1. 液壓系統(tǒng)應(yīng)加入規(guī)定牌號的液壓油液，不得將不同牌號的液壓油液混合使用。 2. 應(yīng)保證液壓系統(tǒng)內(nèi)所使用的液壓油液的污染度等級不低于規(guī)定的污染度等級要求；系統(tǒng)第一次投入運行三個月后，應(yīng)將液壓油液過濾一次或更換，并清洗油箱；以后，一般每一年換一次油液；油液每三個月應(yīng)化驗一次，對于已經(jīng)變質(zhì)老化或被嚴(yán)重污染的液壓油液應(yīng)及時更換。 3. 要經(jīng)常檢查儀表及其它元件功能是否正常，如要維修更換，請注意型號和說明書要求。 4. 每班檢查一次油箱內(nèi)的液面高度，如異常應(yīng)檢查各元件和管線滲漏點；如果發(fā)現(xiàn)滲漏點，在不影響使用的情況下作好標(biāo)記，停機時進行處理，如滲漏嚴(yán)重，應(yīng)立即停機處理。 5. 要保持液壓系統(tǒng)周圍環(huán)境的清潔，要求周圍環(huán)境的相對濕度不大于85%，且無雨雪侵蝕。 6. 液壓系統(tǒng)要定期檢修，過濾或更換液壓油液，定期更換濾油器濾芯清洗油箱[3]。 第七章 、日常維護要求 7.1操作保養(yǎng)規(guī)程 1. 操作者必須熟練掌握液壓系統(tǒng)原理，熟悉生產(chǎn)工藝規(guī)程和安全操作規(guī)程，了解系統(tǒng)主要元件特別是各種閥與泵的結(jié)構(gòu)、作用。 2. 經(jīng)常監(jiān)視，注意系統(tǒng)工作狀況，觀察系統(tǒng)工作壓力，工作速度，電壓、電表讀數(shù)，并且按時作好記錄；每天觀察檢查油箱液位，并作好記錄。 3. 未經(jīng)主管部門同意，操作者不得對各液壓元件私自拆動。 4. 液壓設(shè)備出現(xiàn)故障時，操作者不得擅自離開崗位，應(yīng)報告主管部門，等待維修人員，維修人員趕赴現(xiàn)場后，應(yīng)協(xié)助配合進行修理。 5. 保持液壓設(shè)備及周圍環(huán)境的清潔，防止塵埃、棉絨、污物等進入油箱及系統(tǒng)。 7.2日常維護 1. 按設(shè)計規(guī)定和工作要求，合理地調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力，當(dāng)溢流閥、節(jié)流閥等調(diào)節(jié)到所要求的數(shù)值后，應(yīng)將調(diào)節(jié)桿螺母鎖定，防止松動，經(jīng)常檢查緊固件連接接頭，防止松動。 2. 工作溫度一般適宜在55°C之下，最高不能超過60°C，發(fā)現(xiàn)油液溫度突然升高，應(yīng)立即檢查原因并予以排除。 3. 當(dāng)原有系統(tǒng)某部位發(fā)生故障時，要及時分析原因并處理好。 7.3檢修程序 1. 當(dāng)設(shè)備需要檢修時，首先必須根據(jù)原理圖關(guān)閉或打開相應(yīng)的元件。 2. 相應(yīng)的元件關(guān)閉或打開后，方可撤換損壞的液壓元件。 3. 工作完成后應(yīng)按原理圖將相應(yīng)的元件恢復(fù)到原來的位置[6]。 總結(jié) 經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師朱石沙對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 當(dāng)然，由于知識的缺乏和能力的不足，這次所設(shè)計的螺旋采樣機液壓系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)很多錯誤和尚缺乏仔細(xì)考慮的地方，比如說省去了冷卻系統(tǒng)，在一定的程度上影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作等等。 在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 參考文獻 [1] 許福玲，陳曉明，液壓與氣壓傳動[M] . 北京：機械工業(yè)出版社2007 [2] 機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊(新版第4卷)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004 [3] 成大先， 機械設(shè)計手冊（第4卷）[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994 [4] 唐介，電機與拖動[M]. 北京： 高等教育出版社， 2008 [5] 邵俊鵬，液壓系統(tǒng)設(shè)計禁忌[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2008 [6] 楊培元，液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000 致 謝 短暫的四年大學(xué)生活很快就要結(jié)束了，當(dāng)自己臨近畢業(yè)時，我又留戀已經(jīng)流逝的四年學(xué)生生涯。本設(shè)計是在朱石沙老師悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下，畢業(yè)設(shè)計經(jīng)過不斷的學(xué)習(xí)和修改完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)，淵博的學(xué)識，謙遜的為人，豐富的實踐經(jīng)驗，高瞻遠(yuǎn)矚、敏銳的科學(xué)眼光，將是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的楷模；老師樂觀、正直、樸實的生活態(tài)度，令我深深敬佩。老師的諄諄教誨，將使我終生受益，在此，謹(jǐn)致以衷心的感謝和崇高的敬意。朱石沙老師給了我很大幫助和啟示，使我學(xué)到更多的知識，從而順利的完成畢業(yè)論文，在此一并表示衷心的感謝。祝愿朱石沙老師身體健康，工作順利，事業(yè)上取得更大成功。我還要深深感謝我的家人和同學(xué)，是他們給予了我精神上的鼓勵，使我得以順利完成學(xué)業(yè)，真誠地感謝所有在我四年讀書期間幫助過我的老師、同學(xué)和朋友，祝大家一生平安！ 宋燁 2010年6月 附錄Ⅰ 主要元件匯總表 序號 代 號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 01 YWZ-250TA 液位液溫計 成品 1 溫州遠(yuǎn)東 02 QUQ2-10*1.0 空氣濾清器 成品 1 溫州遠(yuǎn)東 03 RFA-160*10-Y 回油過濾器 DC:24V 成品 1 溫州遠(yuǎn)東 04 Y160M-4-B5 電動機 （11KW，1460/rpm） 成品 1 長沙電機 05 CB-Fc40-1FL 齒輪泵 q=40ml/r 成品 1 榆次液壓 06 NL5 YA42*112/YA20*52 聯(lián)軸器 成品 1 江陰 07 KF-L8/14E 壓力表開關(guān) 成品 1 溫州遠(yuǎn)東 08 YN-60 壓力表 0-16MPa 成品 1 無錫雪湖 09 S15A1 2.0B/ 單向閥 DN15 成品 1 北京華德 10 DBW10A1-50B/200-6CG24NZ5L 電磁溢流閥 DN10 成品 1 北京華德 11 4WE10J31B/CG24NZ5L 電磁換向閥 DN10 成品 1 北京華德 12 Z2S10-1-20B/ 疊加式液控單向閥 成品 1 北京華德 13 Z2FS10-20B/ 疊加式單向節(jié)流閥 成品 1 北京華德 14 WU-160*80-J 吸油過濾器 成品 1 溫州遠(yuǎn)東 15 GYY2-220/1 電加熱器 1KW 220V 成品 1 上海電熱器 16 A3/A3-19*III-3500 高壓膠管 (彎頭同側(cè)) 成品 2 邵陽液壓 17 TL95 -3200mm(彎曲半徑：250) 鋼鋁拖鏈 （內(nèi)寬170/高70/2*φ50靠左,1*φ40靠右) 成品 1 滄州恒益機床附件 18 A3/A3-13*I-3500 高壓膠管 (彎頭同側(cè)) 成品 1 邵陽液壓 19 1QJM32-1.6 柱塞馬達 成品 1 寧波甬源 附錄Ⅱ 易損件匯總表 序號 代號 名稱及規(guī)格 材料 數(shù)量 備注 01 JB982-77 組合墊 48 組件 1 02 GB1235-86 O形川 24*2.4G 橡膠I-4 1 03 JB982-77 組合墊 27 組件 1 04 GB3452.1-92 O形川 26.5*3.55G 橡膠I-4 1 05 JB982-77 組合墊 22 組件 1 06 GB1235-86 O形川 24*2.4G 橡膠I-4 1 07 JB982-77 組合墊 33 組件 2 08 JB982-77 組合墊 22 組件 1 09 JB982-77 組合墊 14 組件 1 10 JB982-77 組合墊 27 組件 3 11 JB982-77 組合墊 33 組件 1 12 JB982-77 組合墊 22 組件 2 13 JB982-77 組合墊 18 組件 1 32