鋼坯冷鋸機液壓系統設計說明書畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ；船舶用的甲板起重機械、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 液壓傳動的缺點，工作油要始終保持清潔； ，工藝復雜，成本較高； ，且需有較高的技術水平； ，在工作面存在火災隱患； 。 課題設計內容介紹本課題設計內容是冷鋸機液壓傳動系統。該系統設計內容包括：型材的夾緊系統和鋸片的剪切系統兩部分。在夾緊系統中，由于需要對型材施加恒定的外力，所以在液壓回路中安裝單向調壓閥，保持夾緊回路的壓力恒定。在升降系統中，液壓缸需要控制鋸切在工作進程中恒速進給以及非工作進程中快速退回，所以在液壓回路中需要安裝雙單向節流閥，來實現不同工作過程中對鋸機不同速度的要求。同時，鋸機在待機情況下需要保持活塞桿始終支撐鋸機，所以在液壓回路中還要安裝液壓鎖以保證鋸機在待機情況處于待機位置。此液壓系統能夠實現系統穩壓、調速及鎖緊等功能。2 液壓系統的相關設計參數 夾緊缸參數： 夾緊力： 7634 Kg 活塞運行速度： m/s鋸切缸參數： 進鋸力： 3065 Kg 進鋸速度： 70 mm/min 鋸切速度： ～19 m/min 活塞運行速度： m/s鋼坯最大直徑： 410 mm鋸片直徑： 1300 mm3 制定系統方案和擬定液壓系統圖液壓系統的組成及設計要求液壓傳動是借助于密封容器內液體的加壓來傳遞能量或動力的。一個完整的液壓系統由能量（壓力）發生源、能量控制和分配裝置及工作執行機構四個部分組成。在本設計系統中，采用油泵作為系統的液壓發生機構，即壓力源；采用液壓缸作為工作的執行機構，將壓力能轉化為機械能。在它們之間通過管道以及附件進行能量傳遞；通過各種閥作為控制機構進行控制。通常液壓系統的一般要求是：；、工作循環，保證運動的平穩性和精確性；，工作液體升溫低；，工作安全可靠，操作容易，維修方便等。 同時，在滿足工作性能的前提下，應力求簡單、經濟及滿足環保要求。液壓系統工作介質最常用的是乳化液和油。由于乳化液的粘性小易泄漏，潤滑性差，易腐蝕，并且實現自動控制比較困難等缺陷。現在越來越多的液壓系統采用油液作為工作介質。本液壓系統通過對負載力和流量的初步估算，初步定為中等壓系統，即為P≤20MPa。 制定系統方案：本系統執行機構均是以液壓缸作往復運動帶動執行機構執行運動的機械結構。根據系統的初步要求，初選兩個液壓缸，分別作為夾緊缸和鋸切缸。：夾緊缸要對型材進行夾緊保證能夠正常鋸切，此液壓缸的動作由換向閥控制，系統要求壓力始終保持恒定，所以系統中采用單向減壓閥，對夾緊缸壓力進行控制。：鋸切缸要控制鋸機的升降和在鋸切時產生鋸切力，同時在鋸機不工作時，要保持鋸機處于待機狀態，不能因機構自身重力下降，所以在系統中安裝液壓鎖使得鋸機能夠自鎖。而且，在鋸切時機構對于鋸機的進鋸速度有一定得要求，所以在回路中還安裝了雙單向節流閥，對進鋸速度能夠進行調節。 擬定液壓系統原理圖通過上述對執行機構、基本回路的設計，將它們有機的結合起來，再加上一些輔助元件，便構成了設計的液壓原理圖。見圖 圖 液壓系統原理圖此外，由于系統有很多電控閥的使用，電磁鐵工作順序表如下表 。 表 電磁鐵動作表1DT 2DT 3DT 4DT 5DT夾緊缸夾緊 + +夾緊缸退回 + +鋸切缸鋸切 + +鋸切缸退回 + +系統安全卸荷4 載荷的組成和計算液壓缸載荷組成 ????常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向與活塞運動方向相同為負，相反為正。 ????對于水平軌 ()????=???（ ??+????）對于 V 型導軌 ()????=???（ ??+????） /????????2式中 G—運動部件所受的重力（N）。 —外載荷作用于導軌上的正壓力（N）。???? —摩擦系數；??—V 型導軌的夾角，一般為 90176。?? ????慣性負載是運動部件在啟動加速或制動減速時的慣性力，其值可按牛頓第二定律求出： ????=???????Δ??() 式中 g—重力加速度， ；??=??∕??2 —時間內的速度變化值；??? —啟動，制動速度轉換時間，一般機械取 ，對輕載低速Δ?? Δ??=~??運動部件取小值，對重載高速部件取大值。行走機械一般 ???Δ??=～??∕??2。以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷 ????啟動加速時 ()????=????+????+???? 穩態運動時 () ????=????+????減速制動 ()????=????+?????????工作載荷 并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則 。 ???? ????=0除外載荷 外，作用于活塞上的載荷 F 還包括液壓密封處的摩擦阻力 ，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： ????=（ 1?????） ??式中 —液壓缸的機械效率，一般取 ～ ???? ∵??=???? ???? ()∴????=（ 1?????） ???? ????總載荷 為 ?? ()??=????+???? 各液壓缸載荷的計算 夾緊缸的載荷計算對加緊裝置進行受力分析：加緊裝置進給和退回的受力情況相同，所受到的摩擦力和慣性力大小相同，方向相反，故摩擦力用 表示，慣性力用 表示。fFaF受力分析圖如下圖： ： ????假設夾緊端自身質量為 G=100Kg取 由公式()可得：??= ，Ff= .???? ： ????取 =1m/ ，由公式() 可得：???Δ?? ??2 ???? w非工作階段的外負載 為 : ???? NFafw ???工作階段： 活塞桿只受來自型材夾緊力的反作用力，和自身的重力作用，并且自身重力此時并不作為外負載存在。故： ??所以用工作階段外負載進行夾緊缸的載荷計算。 ： ????取 由公式()可得：????=， NFmm ???? ： ?? mw .0..3?? 鋸切缸的載荷計算機構鋸切過程受力分析如下圖： Fw NFFnnew ?????? ： ???? 取 由公式()可得：????=， NFmm ???? ： ?? mw ..??5 計算液壓缸的主要結構尺寸初選系統工作壓力要根據載荷大小和設備類型，還要考慮執行元件的裝配空間、經濟條件及元件供應情況等的限制而選擇壓力。當載荷一定時，工作壓力低，就必須加大執行元件的結構尺寸，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，對泵、缸、閥等元件的材質、密封、制造精度也要求很高，這樣就會提高設備成本。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高些。具體參考表 。表 工作壓力初選表載荷∕kN 5 5～10 10～20 20～30 30～50 50工作壓力MPa～ 1 ～2 ～ 3 3～4 4～5 5?系統工作壓力的選定是否合理，關系到整個系統的合理程度。在本液壓系統中，其中夾緊缸具有最大工作壓力。根據以上計算可知系統最大負載約為 78kN，參照表 可知工作壓力應大于 5MPa，故初選系統的工作壓力為 7MPa。 液壓缸的主要結構尺寸計算 液壓缸的主要結構尺寸組成活塞桿受壓時 ()??=????????=??1???1???2???2活塞桿受拉時 ()??=????????=??1???2???2???1式中 —無桿腔活塞有效作用面積（ ） ；??1=??4??2 ??2 —有桿腔活塞有效作用面積（ ） ；??1=??4（ ??2???2） ??2 —液壓缸工作腔壓力（ ） ；??1 ????—液壓缸回油腔壓力（ ） ，即背壓力。其值根據回路的具體情況而定， ??2 ????初算時可參照表 取值，差動連接時要另行考慮；—活塞直徑（m） ；??—活塞桿直徑（m） 。??表 背壓選擇標準系統類型 背壓力∕MPa簡單系統或輕載節流調速系統 ～回油節流調速閥的系統 ～回油路設置有背壓閥的系統 ～用補油泵的閉式回路 ～回油路較復雜的工程機械 ～3回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計一般，液壓缸在受壓狀態下工作，其活塞面積為 ??1=?????2???2??1 （ ）()運用上式須事先確定 與 的關系，或是活塞桿徑 與活塞直徑 的關系，令桿 ??1 ??2 ?? ??徑比 ，其值可按表 選取 ??=????表 桿徑比選擇標準工作壓力 MPa ?～ ????? ～ ～ ??= 4????[??1???2（ 1???2） ]() 液壓缸直徑 D 和活塞桿徑 d 的計算值要按國標規定的液壓缸的有關標準進行圓整。如與標準缸參數相近，最好選用國產標準液壓缸，免于自行設計加工。 液壓缸的主要結構尺寸計算根據外載荷力選取工作壓力為 7MP，根據系統取背壓為 ，即 ,?按工作壓力選取 見表 取 。 ??=????， ??= 由公式() 可得：????)()1(42 ????????根據參考文獻[1]附表12 圓整取值 D=125mm，對其圓整得 d=?d根據外載荷力選取工作壓力為 ,根據系統取背壓為 ，即 ,?工作壓力選取 見表 取 。 ??=????， ??由公式() 可得：????)(.)1(422 ???????根據參考文獻[1]附表12 圓整取值 D=80mmmm 對其圓整得 d=??d 計算液壓缸所需流量及實際工作壓力液壓缸工作時所需流量 () ??=????式中 —液壓缸有效作用面積（ ） ；?? ??2 —活塞與缸體的相對速度（ ） 。?? ??∕??實際工作壓力有公式： ??1=??+??2???2??1轉化為： (. ??1=??+??2???2??12) 夾緊缸所需流量和實際工作壓力由公式() 可得：無桿腔： ?????有桿腔： in/.)9..(.)( 222 Ld ?????由公式() 可得： MPaAPF )9.(. ???????? 鋸切缸所需流量和實際工作壓力由公式() 可得：無桿腔：min/ LVDAQ??????有桿腔： in/.)4..)( 222 Ld ????由公式() 可得： MPaAPF )4.( ????????6 液壓元件的選擇液壓缸的選用根據計算的尺寸和液壓系統的主要數據,由文獻[1]選擇液壓缸：夾緊缸為：YHG1E125/90 鋸切缸為： YHG1C80/40 由于鋸切缸 ，所以這個活塞桿需要進行壓桿穩定性的校核。??dl由于此活塞桿為等截面積的桿，所以按等截面積計算法驗算當 時 ，可按歐拉公式計算臨界載荷 。????≥???? ???? 此時 () ????=????2??????2式中 —活塞桿縱向彎曲破壞的臨界載荷（N） ； ???? n—末端條件