【正文】 完成的動作 。 4) 用礦物油作液壓介質，油燃燒危險，應注意防止。由于液壓系統(tǒng)的油壓很高，因此液壓油容易通過密封或間隙，內泄漏則降低容積效率，外泄漏則引起介質 的消耗，同時又引起環(huán)境污染。 10) 易于實現(xiàn)標準化、系列化。 8) 易于防止過載事故。這是由于液壓 機構的功率比較大，所以設備得慣性小，因此反應速度就快。例如，用節(jié)流閥調節(jié)流量時，其流量變化可以從，調速比可達 5000，其他形式的傳遞比是無可比擬的。例如，飛機上的液壓泵，每千瓦功率的重量只有 ㎏，而電動機每千瓦的重量達 — 2 ㎏，所以在要求傳遞較大的功率而又不允許有較大的體積的情況下應采用液壓傳動。液壓泵可以 獲得較高的壓力，目前液壓泵可達壓力 35Mpa，因此液壓缸或液壓馬達可以獲得很大的力或力矩。至于航天、軍工等廣泛采用先進技 術的部門，液壓系統(tǒng)更是得到廣泛的應用。； hydraulic 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒論 液壓系統(tǒng)在工程中的應用 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個工業(yè)部門及農林牧漁等許多部門得到愈來愈廣泛的應用 ,而越先進的設備 ,其應用液壓系統(tǒng)的部分也越多 ,因此 ,對于機械專業(yè)的人員來說 ,學好液壓技術 ,能熟練設計簡單的液壓系統(tǒng)是基本的專業(yè)要求。 G30 鋼管自動切斷液壓系統(tǒng)設計，就是利用液壓技術原理，實現(xiàn)鋼管切斷中鋸片的快進、工進、快退和鋼管的夾緊、松夾等工序，實現(xiàn)整個切斷過程的自動化。 液壓系統(tǒng)的設計主要是根據(jù)液壓系統(tǒng)在機床中的應用，液壓系統(tǒng)相比其他系統(tǒng)有很多的優(yōu)點，而且液壓技術發(fā)展到今天已經(jīng)十分成熟，便于進行設計、計算、系統(tǒng)的運行。 在造紙、紡織 、 塑料 、 橡膠等輕工業(yè)，造紙機 、 紡織機 、 注塑機 等機械設備上都有大量使用著液壓系統(tǒng)，在礦山、石油、冶金、加工等重工業(yè)中，由于液壓系統(tǒng)能傳遞很大的能量而設備的重量相對其他傳動方式具有較小的重量，所以，具有更廣泛的應用。機床行業(yè)是最多使用液壓技術的行業(yè)之一，雖然目前由于電動機傳動技術中的交流變頻技術的發(fā)展是電動機驅動奪回不少液壓驅動的范圍，但在大功率或往復運動的場合，液壓系統(tǒng)還是被廣泛使用。例如，一個 30 ㎝ 直徑的液壓缸，當壓力為 21Mpa 時，可以獲得 106的推力，因此被廣泛應用于需要很大力或力矩的重型機械上。 3) 易于實現(xiàn)往復運動，液 壓缸對實現(xiàn)往復運動是最容易的，而電動機則須通過齒輪或癡齒條等機構把旋轉運動變成直線運動。 5) 傳遞運動平穩(wěn)，由于液壓流體的控制可以在非常小的流量時仍然很均勻，所以設備的運動速度可以很平穩(wěn)。例如，液壓馬達的轉動慣量不超過同功率電機的 10％，故啟動中等功率的電動機需要 1— 2s，而同等功率的液壓機械的啟動時間不超過 。故在液壓傳動中可以方便地使用液壓閥來控制系統(tǒng)的壓力，從而防止過載，避免事故的發(fā)生，而且可以通過安裝在系統(tǒng)中的壓力計來了解各處的工 作情況和壓力大小，而在機械傳動中各處的負載大小就不易觀測。各種液壓系統(tǒng)都是由液壓元件組成，因此對液壓元件實現(xiàn)標準化、系列化，可大大提高生產效率，降低成本，提高產品質量。 2) 有的黏度隨溫度變化，引起工作機構運動不穩(wěn)定。 5) 礦物油與空氣接觸會發(fā)生氧化，使油變質。 按循環(huán)方式分類 按介質的循環(huán)方式可分為開式液壓系統(tǒng)和閉式液壓系統(tǒng)下面簡單的列舉兩個例子以作說明，如下圖所示： 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 4 1) 開式液壓系統(tǒng) 如圖 1— 3— 1 所示，液壓泵自油箱吸油，供給液壓缸或液壓馬達作功，而液壓缸或液壓馬達回油則流回油箱。閥 1 至 5 組成雙向安全閥 ,防止管 A、 B內的油壓超過單向閥 3的調定值。 閉式液壓系統(tǒng)制動過程可通過操縱泵 a的變量機構使排量逐漸為零二實現(xiàn)的。因為比較復雜，不做詳細介紹。它的工作原理是依靠液壓泵密封工作腔容積大小交替改變來實現(xiàn)的。 本次設計的系統(tǒng)是針對鋼管自動切斷系統(tǒng)使用的液壓夾緊及傳動系統(tǒng)，它的工作環(huán)境，要求動力轉化裝置的輸出動力穩(wěn)定，傳動速度可調，維護修理方便，有人性化的工作環(huán)境，在技術條件允許的情況下，應盡量選擇噪 音污染低的液壓泵。 油箱 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 7 油箱在液壓系統(tǒng)中作用主要是： a) 貯存系統(tǒng)循環(huán)所需的油液； b) 釋放系統(tǒng)工作時所釋放的熱能； c) 釋放混入油液中 的氣體 雜質。而閉式油箱則是油箱液面與大氣隔絕。一般來說，輔助元件都已標準化，可以直接選用。 液壓管道和管接頭時連接液壓元件、輸送壓力油的裝置，設計液壓系統(tǒng)時需要選擇正確的管道和管接頭。液壓缸一般用于實現(xiàn)直線往復或擺運動等。單作用液壓缸只有一個工作油口。 活塞式液壓缸主要由缸筒、活塞、活塞桿、密封件等零件組成。綜合所述，此次設計，液壓系統(tǒng)采用的執(zhí)行元件采用直線往復、雙作用單活塞桿式液壓缸。 液壓閥按用途可分為壓力閥、流量閥、方向閥；按閥的管路連接方式可分為螺紋連接、板式連接、法蘭連接；按壓力級別分為中低壓閥系列 (63 105Pa)、中高系列 (210武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 9 105Pa)、高壓系列 (320 105Pa)；按操縱方法可分為手動式、機動式、電動式、液壓式和電液式。單向閥有著通單向閥和液控單向閥兩類。按照結構形式，換向閥可分為滑閥式、轉閥式、球閥式和錐閥式。 調速 閥是進行了壓力補償節(jié)流閥。按其功能和用途可分為益流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等，它們的共同特點是利用閥芯上的液壓作用力與彈簧力相平衡的原理進行工作。在本次設計中，系統(tǒng)用溢流閥起過載保護作用，在夾緊回路中用減壓閥得到恒定壓力。電動機在系統(tǒng)中的工作時間較長，不經(jīng)常啟停，可設置成簡單的停止開關控制，主液控回路的控制則由主要由 PLC 完成。當被控制壓力達到設定值時，電器微動開關動作，從而發(fā)出斷電的電信號來控制系統(tǒng)的有關動作。二們三通電磁換向閥用于實現(xiàn)液壓缸 13 的爬行，在調速閥之前設置一支精濾器。由于快進時滑臺負載較小，工作壓力不高，變理泵 2 以最大流量輸入，此時進給缸以差動連接。 快退 當工作臺到達預定位置，切斷鋼管后，工作臺碰觸行程開關 2XK 并發(fā)出訊號，使電磁換向閥 7 的 2YA 失電，其右位接入回路，其此時的油路： 進油路：油泵 2→單向閥 4→電磁換向閥 7 的右位→單向閥 9→電磁換向閥 11 的右位→缸 12 的右位 回油路：缸 12 的左位→電磁換向閥 7 的右位→油箱 夾緊裝置松開 當鋸片退回 來原來位置，碰觸 3XK 時，發(fā)現(xiàn)永嘉與使電磁換向閥的 2YA 失電，此時油路中斷，停止運動。 快時時采用關動迦接，并使液壓缸的大小腔面積比為 2,充分利用回油流量對無腔的補油作用，不便可以實現(xiàn)快進快退速度相等，而且可使泵的總流量減少一半，減小泵的流量規(guī)格，降低能耗，減少成本，提高效率 。通過對執(zhí)行元件的受力分析和計算可以確定液壓缸的尺寸和液壓系統(tǒng)的其它重要性能參數(shù)。 Fa= N= 3. 導軌摩擦載荷 對于平導軌，機床工作部件對動力滑臺導軌的法向力 FN=1300N,取 fs=,fd=,則 靜摩擦阻力 Ffs= 1300N=260N 動摩擦阻力 Ffd= 1300N=130N 4. 液壓缸運動循環(huán)各個階段的總負載力 表 31 負載表 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 17 循環(huán)動作 計算公式 液壓缸總負載力（ N） 啟動 Ffs 260 加速 Ffd+Fa 快進 Ffd 130 工進 Ffd+Fg 5130 反響啟動 Ffs 260 快退 Ffd 130 停止 FfdFfa 5. 鋸片工進速度和快進、工進、快退時間 表 32 速度時間表 工進速度 快進速度 50mm/s 快進時間 t1=s=2s 工進時間 t2=s= 快退時間 t2=s= 6. 繪制液壓缸 FL和 VL 圖 綜合上述計算結果，以行程為橫坐標，分別以受力和速度為縱坐標繪制 FL和 VL武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 18 圖。根據(jù)表 3— 3，當回油調速系統(tǒng)工作時采用調速閥，此時選用回油調速壓力為 P2=。 c) 計算缸筒壁厚 缸筒底部為平面時，其厚度 δ 1 可以按照四周嵌住的圓盤強度近似計算，其計算公式為 ,取 . d) 活塞桿及缸筒的長度計算 缸筒及活塞桿的長度與活塞的工作行程有關。 計算系統(tǒng)的性能參數(shù) 1. 油管內徑的計算 管道內徑的計算公式 , （ ） 式中 Q— 通過管道內的流量； v— 管內允許速度 ,見表 3— 4 表 3— 4 允許流速推薦值 管道 推薦流速 / 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 24 液壓泵吸油管道 — ，一般取 1以下 液壓泵壓油管道 3— 6，壓力高、管道短、粘度小，取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 — 對于吸油管路取；對于回油管路??；對于壓油管路取。液壓油的選用需要考慮很多的因素，其中，粘度時最重要的因素，它對液壓油的壓力損失、發(fā)熱、泄漏和系 統(tǒng)的效率都有直接的影響。小于圓形光滑管道臨界雷諾數(shù) Re(2021— 23000)，故可斷定流動狀態(tài)為層流。依著這三個數(shù)據(jù)進行工作壓力、最大流量和所需電動機功率的計算。 . 為滿足回油路中流量和壓力的變化的要求，進給油路中采用限壓式變量泵，型號為YBx25。 根據(jù)液壓傳動原理圖， 選擇所需的溢流閥、背壓閥、換向閥、單向閥、節(jié)流閥、繼電器。 選取單向閥的型號為 DFYL10H，最高使用壓力為 21Mpa，公稱通徑為 10mm. 3. 調速閥的選擇 調速閥 是利用其自身結構前面的減壓閥保證后面節(jié)流閥的前后壓差不隨負載變化而變化，其流量恒定不變，能保證運動速度的穩(wěn)定。 5. 繼電器的選用 壓力繼電器用于電液系 統(tǒng)中它能把壓力信號轉變?yōu)殡娦盘枴? 常用濾油器按其濾芯形式可分為：網(wǎng)式、線隙式、燒結式、磁性式等多種。 本系統(tǒng)選擇 KFL8/12E 型壓力表開關，通徑 8mm,壓力 350Mpa，壓力表接頭 D為 M12 。（ ） 對于本系統(tǒng)時，由于使用的是雙聯(lián)泵，電動機的功率包含兩部分，即進給油路和夾緊油路。 1. 沿層壓力損失的計算 ；（ ） 2. 局部壓力損失的計算 節(jié)流閥的壓力損失為 (— )Mpa，調速閥的壓力損失不小于 ，所以各類閥的壓力損失和為。 (??p為調速閥在工進時的壓力損失 )。 分散配置型液壓裝置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵及其驅動電動機、執(zhí)行元件、液壓控制閥和輔助元件按照機器的布局、工作特點和操控要求分散安裝在主機的適當位置上，液壓系統(tǒng)各組成元件通過管道逐一連接起來。液壓站的優(yōu)點是外形整齊美觀，便于安裝維護，便于采集和檢測電信號以利于自動化，可以隔離液壓系統(tǒng)震動、發(fā)熱等對主機精度的影響。 液壓泵站的類型及其組件的選擇 液壓泵站類型的選擇 液壓泵站是液壓系統(tǒng)結構的重要組成部分，根據(jù)電動機安裝方式不同，分為立式和武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 35 臥式兩種。非上置式液壓泵組置于油箱 液面以下，有效地改善了液壓泵的吸入性能，且裝置高度低，便于維護，適用于功率較大的液壓系統(tǒng)。機組型液壓泵站適用于中等規(guī)模的液壓系統(tǒng)，中央型液壓泵站適用于大型液壓系統(tǒng)。閥類元件的配置形式目前廣泛采用集成化配置，有三種形式：板式配置、集成塊式集成配置和疊加閥式集成配置。 綜合考慮優(yōu)缺點和本次設計的情況，選用集成塊式集成配置作為閥類元件的配置形式。 油箱體一般用 — 4mm 的鋼板焊接而成，也可鑄造。為了在工作中能夠觀查到油箱的最高油面和允許的最低油面，當需要安裝熱交換器、冷卻器、儲能器等裝置時，應充分考慮其安裝位置，油箱壁應該涂上耐油防銹涂料。 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 37 油箱清潔蓋和油箱清洗蓋的選擇 油箱清潔蓋是內嵌密封圈來密閉進油管路或回油管路，以避免污染物進入油箱；油箱清潔蓋則是清洗油箱時工作窗口，保證人手及其工具能夠從清潔蓋窗口進入。 武漢工程大學 畢業(yè)設計（論文） 38 總結 將 近三個月的畢業(yè)設計即將結束，回眸這段時間和經(jīng)歷，讓我感慨萬千，其中有苦亦有甜，畢業(yè)設計的目的在于檢測我們大學四年所學的主要知識，因為在平時，所學的知識都是零碎的、很多時候沒經(jīng)過系統(tǒng)的整理，各學科之間的聯(lián)系沒得到充分的認識。 在整個畢業(yè)設計過程中，能夠順利進行，得益于學校老師