【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是通過對(duì)液壓絞車工作原理、工作的環(huán)境和工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析，的各元件進(jìn)行了選型、計(jì)算和校核。本絞車由液壓馬達(dá)、平衡閥、制動(dòng)器、卷。筒、承軸和機(jī)架等部件組成，還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)閥組直接集成于馬達(dá)配油器上，如帶平衡閥、高壓梭閥、調(diào)速換向閥或其它性能的閥組。在結(jié)構(gòu)上具有緊湊、起重機(jī)、船舶、油田鉆采、地質(zhì)勘探、煤礦、港口等各種起重設(shè)備中。

　　

【正文】 裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸（如車床主軸）和受力大的細(xì)長軸，還 應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形，對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還需進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。 (1)、求出軸上的轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn) 矩 T 由于軸通過聯(lián)軸器和馬達(dá)直接相連，故 T=M=85000 N m， n=Vn= r/min 式中 M— 馬達(dá)額定轉(zhuǎn)矩； Vn— 馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速。 (2)、 求作用在軸上的各作用力 由于軸帶動(dòng)聯(lián)軸器、卷筒轂、和離合器轉(zhuǎn)動(dòng)方案如圖（ ），因此，軸只受扭矩作用，由于軸除受自身重力和軸上各部件的壓力外不再受徑向力作用，因此軸所受的徑向力可忽略不記 .分析如 圖（ ） . 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 圖 本設(shè)計(jì)軸的裝配方案 圖 （ 3）、初步確定軸的最小直徑 根據(jù)式子 39550000 []0 .2T TpTnWd??? ? ? 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 式中 T? —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 （ MPa ）； T —— 軸所受的扭矩（ Nmm? ） TW —— 軸的抗扭截面系 數(shù)（ 3mm ）； n —— 軸的轉(zhuǎn)速（ r/min）； P —— 軸傳遞的功率（ kW ）； d —— 計(jì)算截面處軸的直徑（ mm）； []? —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（ MPa ）。 由上式得軸 的直徑 3 [ ]TPd n?? ?= 3 [ ]TT? 根據(jù)軸的選用材料查表得 []? =40MPa ，把數(shù)據(jù)代入式中得 d 當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，對(duì)于直徑大的軸如有多個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大為 7%，故取 d =d（ 1+7%） =235mm。 （ 4）、校核軸的強(qiáng)度 按下式計(jì)算 22221()( ) 4 ( ) [ ]2ca MTMTW W W ???? ??? ? ? ? 式中 ca? —— 軸的計(jì)算應(yīng)力（ MPa ）； M—— 軸所受的彎矩（ Nmm? ）； T—— 軸所受的扭矩（ Nmm? ）； W—— 軸的抗彎截面系數(shù)（ 3mm ）； ?—— 折合系數(shù)； 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 1[]?? —— 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 由于本設(shè)計(jì)中軸只受扭矩的作用因此 0M? ，由下式計(jì)算： 21() []ca TW?????? 圖 抗彎、抗扭計(jì)算截面圖 軸的抗彎截面系數(shù)依照（圖 ） 按下式計(jì)算： 32()32 2d bt d tW d? ??? 把數(shù)帶入式中計(jì)算得： 其中 b=56， t=20 W= 105mm3 折合系數(shù) ? 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)， ?? 把計(jì)算的值和已知的值代入式中得： ca? = 根據(jù)軸的材料按表選 1[]?? =55MPa 。因此 1[]ca???? ，故安全。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 第 7 章 鍵的選擇及校核 聯(lián)軸器與軸之間的鍵（卷筒軸） 采用平鍵連接，圓頭平鍵 A 型： 圖 A 型號(hào)圓頭平鍵規(guī)格圖 普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： σ p=kld1000T2 ? ≤[σ p] 查表知 [σp]=140 MPa 式中 T— 鍵傳遞的扭矩 K— 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， K=，此處 h為鍵的高度。 L— 長 l=Lb=196 mm,L鍵的工作長度。 d— 軸的直徑 mm； 取 d=235 mm。 ∴ σ p = MPa≥ [σ p] 故不合格，可改用雙鍵連接，相隔 180176。 布置。 此時(shí)， σ p= 1 0 0 08 5 0 0 02 ??? ?? = MPa≤ [σ p] ∴合用，選取鍵 56 32 250 GB/T10962020。 其他的鍵按相同方式進(jìn)行校核及選用。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 第 8 章 聯(lián)軸器的選型 卷筒軸與減速器之間的聯(lián)軸器選型 計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，應(yīng)當(dāng)按軸上最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca 。 Tca=KAT≤ [T] 式 中 [T]— 公稱轉(zhuǎn)矩 KA— 工作情況系數(shù)，查表知 KA= Tca= 85000=170000 N m＜ [T]=250000 N m。 查表得 LZ16型彈性柱銷齒輪式聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩 [T]= 250000 N m.， 許用轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，軸徑為 240~260mm，故合用。 選用聯(lián)軸器 LZ16 330260D1J 410240YB ?? GB/T50152020。 馬達(dá)與減速器之間的聯(lián)軸器選型。 Tca=KAT= 14166=28332 N m≤ [T]=50000 N m。 查表得 JSB15 型聯(lián)軸器的 許用轉(zhuǎn)矩 [T]= 50000 N m， 許用最大轉(zhuǎn)速為 1750 r/min，軸徑為 160~240 mm，故合用。 選用 JSB15型聯(lián)軸器 。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 第 9 章 液壓泵站的設(shè)計(jì) 配流器的選擇 各型液壓傳動(dòng)裝置可以根據(jù)不同工況要求選用各種規(guī)格的配流器 ,選擇配流器的原則應(yīng)按使用壓力、轉(zhuǎn)速、流量、聯(lián)接方式和所集成閥組要求來選。 配流器的安裝 :配流器進(jìn)出油口方向允許按外形安裝聯(lián)接位置以 72176。為間隔旋轉(zhuǎn) ,但當(dāng)松開螺釘旋轉(zhuǎn)時(shí) ,要當(dāng)心不能損壞平面 O 形圈的密封功能。 配流器的結(jié)構(gòu)如圖 所 示。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 圖 配流器 配流器詳細(xì)的資料可參見 HGM 型低速大扭矩液壓馬達(dá)樣本。在本樣本中列出的各型產(chǎn)品所配的配流器型號(hào)只是一種建議的規(guī)格，用戶可以根據(jù)各自的實(shí)際情況改選其它更適合的規(guī)格，但選擇中一般應(yīng)該注意按泵供給的流量來考慮，各種配流器允許的流量主要受所帶的美國 Sun 公司進(jìn)口的雙向平衡閥流量的限制， Sun 公司閥的流量規(guī)格有 0～ 60， 0～ 120， 0～ 240和 0～ 480 L/min 4 種，對(duì)應(yīng)本公司配流器的型號(hào)分別為 D602，D1202, D2402 和 D90+F4802,在不超過最大流量值的 70%條件下 ，用戶可以盡量選用較小的規(guī)格，這樣可以縮小空間尺寸，降低產(chǎn)品成本。上述型號(hào)中 D60 表示流量為 0～ 60 L/min 的配流器， 60后面的 2 表示帶雙向平衡閥，其他型號(hào)意思類同。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的流量需求故選擇 D1202 型配流器 液壓泵及其電機(jī)的選擇 液壓泵按照工作原理和基本結(jié)構(gòu)可分為齒輪泵、葉片泵、螺桿泵、柱塞泵等幾種類型。液壓絞車的主油泵常用柱塞泵，輔助油泵常用葉片泵、齒輪泵。 液壓泵按照工作壓力可分為低壓泵、中壓泵、中高壓泵、高壓泵和超高壓泵。液壓絞車常有工作壓力為中高壓 8～ 16MPa 和高壓 16～ 32MPa。 液壓泵按照工作流量能否調(diào)節(jié)，可分為定量泵和變量泵。在轉(zhuǎn)速不變的條件下，輸出流量不可改變的液壓泵稱作定量泵，輸出流量可以改變的液壓泵稱作變量泵。液壓絞車的主油泵常用變量泵，輔助油泵常用定量泵。 液壓泵的選擇 泵的理論流量 Q 為 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 Q= ? ?? ?32112 ???? dxDV q?? ?? L/min 式中 V—— 繩速（ m/min）； D—— 卷筒底徑 （ mm） ； X—— 層數(shù) ； d—— 鋼絲繩直徑（ mm） ； Σq— 絞車總排量（ ml/r） Σq=5180 ml/r； η1— 泵的容積效率， η1=； η2— 系統(tǒng)中閥件容積效率 η2=； η3— 液壓馬達(dá)容積效率 η3=。 ∴ Q＝ 5 0[ 5 1 8 010 ??????? ?）（ ＝ 故選用型號(hào)為 JBP180ACPOFKLO 徑向變量柱塞泵。 電機(jī)的選擇 主油泵電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 Nb =bKM FcV/1000? z 式中 Nb —— 在液壓絞車鋼絲繩最大靜張力和最大提升速度下油泵電動(dòng)機(jī)功率， KW； Nb—— 備用系數(shù)， Nb— KM —— 滿載工作系數(shù)，取 KM＝ ?z —— 液壓絞車總效率，取 ? z = ∴ Nb = 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 42 根據(jù)計(jì)算暫選用 1 臺(tái) Y2225M4型、 20KW、 1420r/min 的電動(dòng)機(jī)。 液壓閥的選用 概述 液壓絞車工作時(shí)，需要經(jīng)常進(jìn)行起動(dòng)、制動(dòng)和換向，有時(shí)工作機(jī)構(gòu) —— 滾筒的運(yùn)動(dòng)速度要在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)工作機(jī)構(gòu)所承受的外負(fù)載也是經(jīng)常變化的。為了適應(yīng)這些工作特點(diǎn)和要求，要有一套對(duì)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的液壓元件 —— 液壓閥。液壓系統(tǒng)中只有正確設(shè)置各種液壓閥來控制和調(diào)整油液流動(dòng)方、壓力和流量大小，才能保證滿足液壓絞車的各種運(yùn)動(dòng)需要，使液壓絞車具有完善的性能和準(zhǔn)確的動(dòng)作。 平衡閥的選用 根據(jù)已知的馬達(dá)的排量、工作壓力和計(jì)算所得的泵的流量選 用FD16FA12/B30 型平衡閥，所代表的意義和閥的外型結(jié)構(gòu)見（圖 ） 和（圖） 圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 43 圖 平衡閥的外型結(jié)構(gòu) 1— 控制口； 2— 監(jiān)測口； 3— 法蘭固定螺釘； 4— 蓋板； 5— 可選擇的 B孔； 6— 標(biāo)牌； 7— O型圈 調(diào)速閥的選用 節(jié)流閥因?yàn)閯傂圆?，通過閥口的流量因閥口前后壓力差變化而波動(dòng)，因此僅適用于執(zhí)行元件工作負(fù)載變化不大且對(duì)速度穩(wěn)定性要求不高的場合。為解決負(fù)載變化大的執(zhí)行元件的速度穩(wěn)定性問題，應(yīng)采取措施保證負(fù)載變化時(shí)，節(jié)流閥的前后壓力差不 變。具體結(jié)構(gòu)有節(jié)流閥與定差減壓閥串聯(lián)組成的調(diào)速閥和節(jié)流閥與壓差式溢流閥并聯(lián)組成的溢流節(jié)流閥。溢流節(jié)流閥又稱為旁通型調(diào)速閥，故調(diào)速閥又稱為普通調(diào)速閥。工作原理如圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 44 圖 調(diào)速閥的工作原理圖 1— 定差減壓閥閥芯； 2— 節(jié)流閥閥芯； 3— 彈簧 根據(jù)已知的馬達(dá)的排量、工作壓力和泵的流量選擇 2FRM10B/16LB型調(diào)速閥 。 手動(dòng)換向閥的選用 換向閥是利用閥芯在閥體孔內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通或切斷而改變油流方向的閥。 換向閥的分類： 按結(jié)構(gòu)形式可分：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式。 按體連通的主油 路數(shù)可分：兩通、三通、四通 ? 等。 按閥芯在閥體內(nèi)的工作位置可分：兩位、三位、四位等。 按操作閥芯運(yùn)動(dòng)的方式可分：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)、液動(dòng)等。 按閥芯定位方式分：鋼球定位式、彈簧復(fù)位式。 按閥芯的定位方式可分為鋼球定位和彈簧復(fù)位兩種。其中鋼球定位式的閥芯在外力徹去后可固定在某一工作位置，適用于一個(gè)工作位置停留較長時(shí)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 45 間的場合；彈簧復(fù)位或隊(duì)中式的閥芯在外力撤去后將回復(fù)到常位，這種方式因具有“記憶”功能，特別適用于換向頻繁、且換向閥較多、要求動(dòng)作可靠的場合。 手動(dòng)和機(jī)動(dòng)換向閥的閥芯運(yùn)動(dòng)是借助于機(jī)械外力實(shí)現(xiàn)的 。其中：手動(dòng)換向閥又分為手動(dòng)操動(dòng)和腳踏操縱兩種；機(jī)動(dòng)換向閥則通過安裝在液壓設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件（如機(jī)床工作臺(tái)）上的撞塊或凸輪推動(dòng)閥芯。他們的共同特點(diǎn)是工作可靠。圖 示為三位四通手動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)圖和圖形符號(hào)，用手操縱杠桿即可推動(dòng)閥芯相對(duì)閥體移動(dòng)，改變工作位置圖 為彈簧鋼球定位式，圖 為彈簧自動(dòng)復(fù)位式 圖 三位四通手動(dòng)換向閥 a)鋼球定位結(jié)構(gòu) b）彈簧自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu) 根據(jù)已知的馬達(dá)的排量、工作壓力和泵的流量選擇 3WMM10G50/F B10 型手動(dòng)換向閥。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 46 輔助元件的選用與設(shè)計(jì) 液壓絞車 液壓系統(tǒng)的輔助元件包括油管及管接頭，濾油器、油箱、冷卻器、密封件等。這些輔助元件從液壓傳動(dòng)的工作原理來看是其輔助作用的，但從保證完整液壓系統(tǒng)傳遞力和運(yùn)動(dòng)的任務(wù)來看，它們卻是非常重要的。它們對(duì)液壓系統(tǒng)和主要液壓元件的正常工作、工作效率，使用壽命等影響極大。因此，在設(shè)計(jì)、制造和安裝、使用液壓絞車時(shí)，對(duì)輔助元件必須予以足夠的重視。 油管和管接頭的選用 油管和管接頭的作用是聯(lián)接液壓元件，構(gòu)成完整液壓系統(tǒng)的通道。管接頭用以把油管與油管與元件連接起來。油管和管接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，良好的密封，小的壓力損失和裝 拆方便。 在進(jìn)行液壓絞車設(shè)計(jì)時(shí)，不可忽視油管和管接頭的設(shè)計(jì)，油管的材料、直徑、長度、走向和布局都應(yīng)設(shè)計(jì)得合理，管接頭的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)選擇適當(dāng)，否則不僅會(huì)增大壓力損失，降低液壓系統(tǒng)效率，產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，而且往往發(fā)生漏油和開裂，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。 液壓絞車的油管主要是采用無縫鋼管，紫銅管和耐油橡膠軟管。油管材料的選擇主要是依據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力，工作環(huán)境，液壓裝置的相互位置和其他條件來確定。各種油管材料的特性及適用范圍如下。 （ 1）鋼管。鋼