【正文】 畢業(yè)在即，我深深地感謝老師們的耐心指導(dǎo)，特別是我的指導(dǎo)老師喬老師在設(shè)計(jì)中對(duì)我的細(xì)心的指導(dǎo)和幫助。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)得到真正的應(yīng)用。我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)最主要的任務(wù)是連鑄小方坯液壓剪切機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，但是我始終感覺(jué)還保留著設(shè)計(jì)時(shí)的那種嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。Volume 15, Issue 12,油孔之間的壁厚d不能太小，一方面防止使用過(guò)程中，由于油液的壓力而擊穿，另一方面避免加工時(shí)，因油孔的偏斜而誤通。，以便于用一個(gè)橫向孔將它們連接起來(lái)，再與液壓泵壓力油管接頭相連，以減少鉆孔的數(shù)量布置合理。在本設(shè)計(jì)方案中只有橫移缸和抬升缸所在的液壓回路中的閥需要進(jìn)行閥板設(shè)計(jì)。由于閥件管路長(zhǎng)度縮短，故還能提高動(dòng)作的速度。這兩種連接方式通道間均不用管子，液壓閥板是板式元件安裝板。液壓閥按連接方式有管式，板式和法蘭連接三種形式。 放氣裝置 油口油口包括油口孔和油口連接螺紋。 放氣裝置液壓缸在安裝過(guò)程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正常現(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)型式，有軸套式和端蓋式兩種。在外徑套尼龍6的活塞套以增強(qiáng)耐磨性。 = 44 MPaбs —— 為缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MPa），бs=290 MPa由于7MPa 44MPa所以上述參數(shù)選擇合理②、額定工作壓力也應(yīng)與完全塑性變形有一定的比例范圍，以免塑性變形的發(fā)生： Pn ≤（ ～ ）PPL （MPa） (46) PPL —— 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力δ=18%。)/D1178。設(shè)計(jì)液壓缸缸筒時(shí)，應(yīng)該正確確定各部分尺寸，保證液壓缸有足夠的輸出力，運(yùn)動(dòng)速度和有效行程。圖42 缸筒的外螺紋連接 缸筒材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的焊接性能。圖41 油缸的導(dǎo)向長(zhǎng)度對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式：H≥L/20+D/2 (42)式中： L—液壓缸最大工作行程(m)。缸筒內(nèi)徑D—32㎜活塞桿外徑d—20㎜（詳見(jiàn)第三章）缸筒長(zhǎng)度由最大工作行程長(zhǎng)度加上各種結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定，即： L=l+B+A+M+C （41）式中： l—活塞的最大工作行程；l=450㎜B—活塞寬度，一般為()D。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸之前，必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，編制工況圖，選定系統(tǒng)的工作壓力(詳見(jiàn)第三章)，然后根據(jù)使用要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四卷，表178158中的油箱散熱面積近似公式得： （327）油箱散熱功率為： （328）式中： K—油箱的散熱系數(shù)，取 A—油箱散熱面積，A=—油箱與環(huán)境溫度之差，取=50則： 因此，油箱的散熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足系統(tǒng)的散熱要求，而管路的散熱能力又很小，所以，需要另外設(shè)置冷卻器。由于系統(tǒng)較復(fù)雜，故用下式計(jì)算發(fā)熱功率： （324）式中：—工作循環(huán)輸入主系統(tǒng)的平均功率，—執(zhí)行元件的平均有效功率，對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，P是整個(gè)工作循環(huán)中柱塞泵、葉片泵的平均輸入功率： （325）式中： —一個(gè)工作循環(huán)所用的總時(shí)間；，—分別為第i臺(tái)泵的實(shí)際輸出壓力、流量、效率；—第i臺(tái)泵的工作時(shí)間。油液在管路中的實(shí)際流速為：雷諾數(shù) 圓形光滑管道，其雷諾數(shù)∴液流為層流。則： 4）進(jìn)油路上的壓力總損失 經(jīng)驗(yàn)算，實(shí)際壓力損失比估計(jì)的壓力損失小一些，葉片泵的工作壓力滿足。此管長(zhǎng)L=12，管內(nèi)徑d=，快速退回時(shí)，通過(guò)流量Q=。油液在管路中的實(shí)際流速為： （319）雷諾數(shù) （320）圓形光滑管道，其臨界雷諾數(shù)∴液流為紊流。 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類元件的實(shí)際流量，可選出這些元件的型號(hào)和規(guī)格，見(jiàn)下表表310液壓剪切機(jī)液壓閥及附件明細(xì)表序號(hào)名稱通徑型號(hào)規(guī)格最大實(shí)際流量數(shù)量壓力MPa流量L/min1截止閥50CJZF50L2526812過(guò)濾器50QUIE400403240026813安全閥30BG03V32259614單向閥20RVP20B30026815截止閥50CJZF50L2516壓力表Y2000～253117電磁換向閥164WEG16G20B2830026818單向調(diào)速閥30MSA30EF2130026819蓄能器50NXQ2L100600535110單向閥40RVP40B600535111過(guò)濾器55QUIE7001032700535112冷卻器3210535113單向閥40RVP40B600535114電磁換向閥64WE6G50B3580115雙液控單向閥6Z2S660116截止閥50CJZF50L165217過(guò)濾器50QUIE4004032400165118溢流閥30BG0332～25300268119單向閥20RVP20B300120截止閥50CJZF50L121壓力表Y2000～2531122減壓閥32DRC321300123電磁換向閥164WEG16G20B28300124單向閥16RVP16B260125比例流量閥162FRE161801 油管內(nèi)徑的確定由于本液壓系統(tǒng)管路較為復(fù)雜，取主要幾條管路，根據(jù)以下公式確定他們的內(nèi)徑和壁厚，其數(shù)值見(jiàn)表(1) 管道內(nèi)徑計(jì)算 （315）（2） 管道壁厚計(jì)算 （316）式中： d—油管內(nèi)徑 q——管內(nèi)流量(/s) v—管中油液的流速 —油管壁厚 P—管內(nèi)工作壓力，MPa n—安全系數(shù)，P7MPa時(shí)，取n=8，P，取n=4 σb—管道材料的抗拉強(qiáng)度，取σb=450Mpa管道內(nèi)的流速可以參考表311：表311允許流速推薦值管道推薦流速（m/s）液壓泵吸油管道～液壓系統(tǒng)壓油管道3～6 壓力高、油管短、粘度小取小值液壓系統(tǒng)回油管道～表312 主要管路內(nèi)徑表管路名稱通過(guò)流量（L/min）允許速度（m/s）管內(nèi)徑（mm）管道壁厚（mm）管內(nèi)工作壓力（Pa）所選管道的內(nèi)徑與壁厚（mm）高壓吸油管364772180，10高壓壓油管2685342040，高壓回油管2684850，3低壓吸油管17160765，4低壓壓油管52632，低壓回油管24150，3 油箱的有效面積的確定油箱容量的經(jīng)驗(yàn)公式：V=aq （317）式中： a—與系統(tǒng)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，（由文獻(xiàn)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖集》）高壓系統(tǒng)取a=10 q—液壓泵每分鐘排出壓力油的容積，=364+171=535L/min則： V=10512=5350L選標(biāo)準(zhǔn)值： V=6300L。圖37 液壓原理圖表39 剪切機(jī)電磁鐵工作循環(huán)表動(dòng)作名稱發(fā)訊元件電磁鐵DT1DT2DT3DT4DT5DT6DT上刀下降XK3+小車右移XK3+鎖緊上刀XK5下刀上升XK5+上刀快退XK1+小車左移XK1+下刀快退XK1+上刀復(fù)位XK6小車復(fù)位XK4下刀復(fù)位XK21）.確定液壓泵的最大工作壓力Pp （312）式中：—液壓缸最大工作壓力；=—進(jìn)油路上總壓力損失，=則：=+= MPa∵所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%∴選取的液壓泵要求額定壓力為 2）.液壓泵流量的確定 （313）式中： K—系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取K=～，這里取K=； —高壓系統(tǒng)液壓缸最大總流量，=268L/min則： =268=322 L/min故選用A7V250型斜軸式軸向柱塞泵，其額定壓力為35MPa，額定流量為364 L/min，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。圖36 比例閥調(diào)速回路 制定順序動(dòng)作方案鋼坯斷面接觸定尺裝置觸球時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，啟動(dòng)抬升缸和橫移缸電磁鐵開(kāi)始動(dòng)作→ 抬升缸完成預(yù)定動(dòng)作時(shí)觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)，關(guān)閉抬升缸電磁鐵，使抬升缸自鎖，并啟動(dòng)剪切缸電磁鐵使其動(dòng)作→ 當(dāng)剪切缸剪切鋼坯完畢，刀片移動(dòng)到上行程時(shí)，通過(guò)上行程開(kāi)關(guān)發(fā)出電信號(hào)，使剪切缸，抬升缸和橫移缸均反向動(dòng)作→ 剪切缸觸發(fā)下行程開(kāi)關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 橫移缸觸發(fā)左側(cè)行程開(kāi)關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 抬升缸觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)時(shí)，停止動(dòng)作→ 等待下一周期運(yùn)行。但因抬升缸所需鎖緊時(shí)間僅為19s。圖34剪切缸基本回路抬升缸基本回路確定雙液控單向閥鎖緊回路：由于上刀臺(tái)在剪切時(shí)承受極大的載荷，為了在極大沖擊下仍具有較好的剪切效果，上刀臺(tái)必須具有高的位置精度，采用雙液控單向閥鎖緊回路。因剪切缸回程時(shí)，所受負(fù)載為負(fù)，故調(diào)速閥裝在回程回油路上。系統(tǒng)選用20號(hào)機(jī)械油。系統(tǒng)中將用到大部分常見(jiàn)的控制組件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化。剪切機(jī)控制組件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量、和方向。剪切機(jī)動(dòng)力組件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。表38各工況工作壓力工況執(zhí)行元件名稱負(fù)載F/N背壓力P2MPa結(jié)構(gòu)參數(shù)mm2工作壓力P1/MPa計(jì)算公式A1A2上刀下降抬升缸3437804490小車啟動(dòng)橫移缸3556402009610598小車右移橫移缸653472009610598下刀上升剪切缸106028260086350下刀下降剪切缸431628260086350上刀上升抬升缸36281804490小車左移橫移缸25522009610598圖31各缸位移時(shí)間圖圖32 各缸速度時(shí)