【正文】 摘要 我國的黃河由于泥沙長期淤積使河床不斷抬升，形成“地上河”，給黃河的防汛工作帶來極大的困難與風(fēng)險(xiǎn)。曾幾何時(shí)，碧水藍(lán)天是 我們歌頌的對(duì)象，而現(xiàn)在卻變成了一種可望而不可即的奢望。然而，在距離山區(qū)較遠(yuǎn)的平原地區(qū)，石塊的開采和運(yùn)輸需要耗費(fèi)巨大的人力物力，這成為直接制約黃河丁壩建設(shè)的巨大障礙；另一方面，隨著免燒磚技術(shù)的日益成熟，使得黃河大量的泥沙有了用武之地?！笆澜缟蠜]有真正的垃圾，只有放錯(cuò)地方的資源”。 ② 可方便地進(jìn)行大范圍的無級(jí)調(diào)速，這是機(jī)械傳動(dòng) 和電氣傳動(dòng)很難做到的。 6 ② 無法保證精確的傳動(dòng)比。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及作用 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成如圖 所示： 輸入機(jī)械能 PQ PQ 輸出機(jī)械能 Tω 圖 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖 （ 1） 動(dòng)力元件 液 壓系統(tǒng)中的動(dòng)力元件即指液壓缸，其工作原理是利用密封容積的變化，將電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?。其發(fā)展趨勢(shì)主要集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。由于石油資源的不可再生性，以及泄露造成的污染，促使以純水為介質(zhì)的液壓系統(tǒng)具備進(jìn)步的時(shí)代意義。啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 st ?? 。1 ? ，NF 039。39。 （ 2）液壓執(zhí)行元件的配置 該液壓式砌塊制備機(jī)為立式布置，工作壓力不大，主液壓缸行程中等，振壓液壓缸和支腿液壓缸行程較小，且往復(fù)速度不同，故擬選用缸筒固定的立置單桿活塞缸作為執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)各液壓缸執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。39。139。1FF? 制動(dòng) tvgFFFF i ?????? 39。39。339。液控單向閥是允許油液?jiǎn)蜗蛲ㄟ^，反向截止或按預(yù)定信號(hào)開啟的單向閥，其在 13 普通單向閥的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)液控口以控制油液反向流動(dòng)時(shí)閥門的開閉。為了使下模箱在壓制開始時(shí)保持處于水平狀態(tài)（若下模箱傾斜，可能導(dǎo)致上壓頭下壓時(shí)卡在下模箱里而造成事故），故必須保證四個(gè)支腿液壓缸具備速 度的同步性，這樣才能保證在設(shè)定時(shí)間內(nèi)具有相同的位移，從而使下模箱保持水平。之后電磁閥 1YA斷電，三位四通電磁換向閥處于中位，液壓泵卸荷，四個(gè)液壓缸鎖緊。 ， 6YA斷電， 1YA 得電使換向閥處于左工位， 3YA 得電使換向閥8處于右工位，油液經(jīng)換向閥 8和液控單向閥流入支腿液壓缸無桿腔，成型模具四支腿收回，車輪重新接觸支撐面，將壓制完成的磚塊送出主機(jī)。 則液壓缸的實(shí)際有效面積為 : 222222222221 )( ) mmdDAmmDA??????????（?? （ ） （ 3）主液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 ① 主液壓缸快速下降時(shí)所需流量 VvAQ ?111? （ ） V? —— 液壓缸的容積效率，取 ?V? m i n/ i n/ LLvAQ V ????? ? （ ） ② 主液壓缸慢速加壓時(shí)所需流量 m i n/ i n/ LLvAQ V ????? ? （ ） ③ 主液壓缸快速回程時(shí)所需流量 m i n/ i n/ LLvAQ V ????? ? （ ) （ 4）確定支腿液壓缸 和振壓液壓缸的流量 根據(jù)已知條件，利用以上的方法可確定支腿液壓缸和振壓液壓缸的工作流量。齒輪泵為～ ，取 ?p? 。 （ 2）閥類元件及輔助元件的選型 根據(jù)液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行原件的實(shí)際工作需要，同時(shí)考慮系統(tǒng)各部分的流量泄露和壓力損失、安裝方式和工作壽命，查《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》和《液壓閥使用手冊(cè)》，對(duì)系 統(tǒng)中所需的液壓元件進(jìn)行選型，結(jié)果如表 所示： 表 閥類元件和輔助元件的選型 序號(hào) 元件名稱 估計(jì)通過流量()minL 型號(hào) 規(guī)格 1 外嚙合齒輪泵 32?CB 10MPa，驅(qū)動(dòng)功率 2 WU 吸油過濾器 29 JWU ??? 4040 33 通 徑 ， 壓 力 損 失? 3 直動(dòng)式溢流閥 25 40106 ????? GSD B D 6通徑， 40Mpa，管式聯(lián)接 4 二位三通電磁換向閥 AVDG 2234 ?? 3通徑， 21Mpa 5 分流集流閥 14 SHBFJL ?? 10 10通徑 ,，分流比3:1 6 分流集流閥 SHBFJL ?? 10 10通徑 ,，分流比2:1 7 分流集流閥 7 SHBFJL ?? 10 10通徑 ,，分流比1:1 8 K 型三位四通電磁換向閥 14 CVDG 034 ?? 3通徑，壓力 21MPa 9 二位三通電磁換向閥 AVDG 2234 ?? 3通徑， 21Mpa 10 液控單向閥 14 LaHYA 101 ???? 內(nèi)泄式， 10通徑， 40MPa 23 11 K 型三位四通電磁換向閥 CVDG 034 ?? 3通徑，壓力 21MPa 12 U 型三位四通電磁換向閥 CVDG 834 ?? 3通徑， 21MPa 13 單 向調(diào)速閥 CBQF 10? 10通徑， 14Mpa 14 液控單向閥 LaHYA 101 ???? 內(nèi)泄式， 10通徑， 40MPa （ 3）管道尺寸的確定 管道用于連接液壓系統(tǒng)中的各種液壓元件以傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。尼龍管用于中低壓系統(tǒng)中，能在 40℃ — +120℃溫度范圍內(nèi)保持柔性、正常工 作。推薦值見表 表 液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 ～ 液壓系統(tǒng)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 ～ 根據(jù)表 推薦值并結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況，取 smu /4? mmmmuQd 31 ???? ????? （ ） 查《液壓傳動(dòng)》 P160161 得鋼管的公稱通徑 mmd 121 ? ，鋼管外徑 mmD 181 ? ，管接頭連接螺紋 ?M 。 驗(yàn)算系統(tǒng)壓力損失 由于任何液壓元件都會(huì)在不同程度上存在泄漏現(xiàn)象，這直接導(dǎo)致了系統(tǒng)壓力的損失。 慢速加壓時(shí)， smmv /102 ? ，則 600mm/min 此時(shí)，有 m i n/ i n/ i n/ 3322 Lmmvdq ?????? ? （ ） 液壓泵的效率為 ，出口壓力為 。 27 （ 1）液壓油 的主要特性 液壓油的主要特性包括：黏度、比熱容、閃點(diǎn)、傾點(diǎn)、中和值、可壓縮性、體積膨脹性、剪切安定性、含水量和含灰量、抗泡沫性、抗磨性、抗乳化性、水解穩(wěn)定性等。 ② 活塞桿強(qiáng)度校核 已知活塞桿面積為 : 2222 mmdA ???? ? () 壓制力為 NF 40000? ， 45 鋼的屈服極限為 MPas 353?? ，取安全系數(shù)為 ?sn ，則活塞桿的許用應(yīng)力為 : MP an ss ][ ??? ?? () 慢速加壓時(shí)，對(duì)于活塞桿有： ][ 400006 ?? ????? MP aMP aAF () 所以，活塞桿的強(qiáng)度滿足要求。 (3)液壓缸工作行程的確定 根據(jù)主液壓缸的最大工作行程和液壓缸主要參數(shù)表（《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》234頁）確定液壓缸的行程為 mml 550? 。 故缸蓋的連接強(qiáng)度滿足要求。 該設(shè)計(jì)中，活塞與活塞桿、活塞與缸筒內(nèi)壁之間的密封形式均采用 O型圈密封。 導(dǎo)向套的設(shè) 計(jì)與計(jì)算 (1)最小導(dǎo)向長度確定 由于主液壓缸的行程較長（ 550mm），為防止工作過程中活塞桿產(chǎn)生過大的彎曲，必須在缸蓋內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)向套，以保證液壓缸的穩(wěn)定性。此處選用 A 型橡膠動(dòng)密封圈。缺點(diǎn)是供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將影響主機(jī)的精度 用于移動(dòng)式液壓設(shè)備 本液壓式砌塊制備機(jī)工作于野外環(huán)境，工作環(huán)境較惡劣，并且安裝于工程車上，屬于移動(dòng)式設(shè)備，因此要求其結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積??；另一方面，由于該設(shè)備的產(chǎn)品用于黃河堤防，屬于普通的建筑材料，其主要矛盾集中在磚塊的密實(shí)度上，對(duì)其尺寸精度沒有太高的要求。保持穩(wěn)定的環(huán)境溫度和油液清潔度，適用于大型液壓系統(tǒng) 。這是油箱最基本的功用，它必須提供足夠的空間以存儲(chǔ)液壓油以備系統(tǒng)工作之需，它是液壓油在液壓系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法，液壓油箱的有效容量 V 可概略地確定為： vVQ?? () 其中 ? 取值如表 所示： 表 系統(tǒng)類型 ? 的取值 系統(tǒng)類型 低壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中壓系統(tǒng)（ MPa? ） 中高壓或大功率系統(tǒng)（ MPa? ） ? 2～ 4 5～ 7 6～ 12 根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，液壓泵的最高輸出壓力為 MPap ? ，屬于中壓系統(tǒng)，因此取 7?? 。在小型液壓系統(tǒng)中，為了減少占地面積，常常液壓泵組和控制裝置安裝在油箱箱蓋上。 綜上所述，結(jié)合液壓式砌塊制備機(jī)的實(shí)際情況，考慮到制造的難易程度以及安裝場(chǎng)地的空間限制，本設(shè)計(jì)采用開式矩形油箱。 將一個(gè)或鍍鉻控制閥組安裝在一個(gè)或多個(gè)專用閥臺(tái)上，在于液壓泵組合執(zhí)行原件連接，適用于中等規(guī)模的液壓系統(tǒng)。它是液壓系統(tǒng)中一個(gè)重要的部件，為整個(gè)系統(tǒng)提供 清潔的壓力油，并控制整個(gè)系統(tǒng)正常有序地進(jìn)行工作。由于空氣比壓力油輕，所以液壓缸里的空氣總是向上浮動(dòng)，對(duì)于垂直安裝的液壓缸，其排氣裝置應(yīng)該設(shè)置端蓋的上方。 ② 活塞的材料和尺寸精度 選用活塞材料為 HT300?；钊拿芊庥谢钊h(huán)密封、間隙密封、 O型密封圈密封和唇形等密封圈密封。 液壓缸處于壓制工況時(shí)，其下行速度很慢，可近似看成靜載荷，則擰緊系數(shù)取為 ?k 。由直線公式求出臨界應(yīng)力為 : M P aM P abacr )( ?????? ?? () 臨界壓力為 kNNAF crcr 2 30 0 3 9 7 6 ????? ? () 活塞桿的工作安全因數(shù)為 stcr nFFn ???? () 所以該活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 ① 活塞桿的材料及精度要求 選用活塞桿材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)后鍍鉻。因此，液壓油的正確選擇對(duì)保證液壓系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。 在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，發(fā)熱最為嚴(yán)重的是壓制階段。在完成油路裝配草圖后，便可以對(duì)液壓系統(tǒng)的某些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，從而得到相應(yīng)的改進(jìn)措施以改善系統(tǒng)的局部或整體性能。此系統(tǒng)的管路連接選用錐螺紋連接。紫銅管容易彎曲成所需的形狀，安裝方便，管壁摩擦阻力小，但由于銅會(huì)加速液壓油的氧化，且銅資源并不豐富，因此在工程中應(yīng)用并不廣泛。具體的輔助元件的選型應(yīng)根據(jù)具體的液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求和工作條件綜合分析再做出合理的選型 決策。其技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 CB32型齒輪 泵技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 排量（ mL/r) 壓力（ MPa) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 效率（ %） 驅(qū)動(dòng)功率（ kW) 質(zhì)量（ kg) 額定 最高 額定 最高 容積效率 額定工況 CB32 32 10 1450 1650 ② 與液壓泵相匹配的電機(jī)的選擇 由前面的分析可知，液壓缸的最大壓力出現(xiàn)在壓制階段，此時(shí)液壓泵的供油壓力為 ，流量為已選定的液壓泵的流量值。 （ 1）主液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d 的確定 單桿活塞液壓缸示意圖如圖 所示。 ， 4YA 斷電、 8YA 通電，換向閥 18 處于右工位，振壓液壓缸 19 收回。其中，分流集流閥可同時(shí)用作流閥和集流閥。 該液壓式砌塊制備機(jī)的下模箱的模型如圖 ，它是承載原料和成型磚塊的容器，由于它是同時(shí)肩負(fù)運(yùn)輸和成型兩個(gè)任務(wù)，所以在其下方設(shè)計(jì)了車輪用于運(yùn)送原料和成型磚，同時(shí)安裝了液壓缸驅(qū)動(dòng)四個(gè)支腿在壓制過程中使下模箱穩(wěn)固地放 14 置于壓頭正下方。 針對(duì)液壓式砌塊制備機(jī)，為防止主液壓缸和下模箱支腿液壓缸分別由于壓頭和下模箱的自重而下滑所可能產(chǎn)生的誤操作和事故，必須在這兩個(gè)支路中設(shè)計(jì)鎖緊回路，以 確保設(shè)備安全可靠地工作。239。139。2??????? 勻速 39。139。39。39。39。壓頭直徑為 120mm，厚度為 35mm，則壓頭自重為 31kg。 工況分析 （ 1）技術(shù)要求和已知條件 ① 主液壓缸 該液壓式砌塊制備機(jī)主壓頭的工作負(fù)載（即壓制阻力）為 40000N，主壓頭（上模）的尺寸為 mmmmmm 35590590 ?? ，材料為 45 鋼（ 3/ cmg?? ），則自重為G= ，工作過程為：快速下降 慢速加壓 快速回程。繼疊加閥、集成塊、插裝閥等油路集成方式之后，近幾年又出現(xiàn)了