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海洋采矿破碎试验台液压系统设计【7张图纸】【优秀】

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关键词：: 海洋采矿破碎试验台液压系统设计图纸优秀

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海洋采矿破碎试验台液压系统设计

49页 25000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸【详情如下】

封面.doc

封面及任务书.doc

摘要.doc

油箱A1.dwg

油路块A1.dwg

泵站2.dwg

泵组座A2.dwg

海洋采矿破碎试验台液压系统设计开题报告.doc

海洋采矿破碎试验台液压系统设计说明书.doc

液压原理图A2.dwg

液压泵站A0.dwg

电气原理图A2.dwg

结束语.doc

结论.doc

论文.doc

附录.doc

附表.doc

摘要

随着陆地上的矿产资源不断被开发利用，深海采矿的战略意义越来越重要。本文设计了一台用于模拟深海采矿的螺旋滚筒破碎试验台。其设计内容主要包括该设备的液压系统设计及其电气系统设计。液压系统设计主要有系统原理设计、元件选型、油路块的设计、液压泵站的设计以及实现该系统功能的电气控制系统设计。其中液压控制元件选择了叠加阀, 为了防止螺旋滚筒在切割工料时因矿石的凸凹不平产生倾斜，进而产生严重的偏载，本系统采用了双单向节流阀以达到液压缸的同步控制。电气控制系统采用较为简单的继电器控制，最后本文还合理设计了液压泵站。

关键词：深海采矿；螺旋滚筒；液压系统；电气控制

1 绪论…………………………………………………………………………1

1.1文献综述……………………………………………………………………1

1.1.1课题研究背景…………………………………………………………1

1.1.2 深海采矿技术的发展…………………………………………………1

1.1.3课题研究的意义………………………………………………………2

1.1.4本文设计的内容………………………………………………………2

1.2 液压技术简介…………………………………………………………3

1.2.1液压系统概述…………………………………………………………3

1.2.2液压传动的优点 ………………………………………………………4

1.2.3 液压技术的缺点………………………………………………………5

1.3 本章小结……………………………………………………………………6

2 液压系统设计………………………………………………………………7

2.1液压系统设计要求及有关设计参数 ………………………………………7

2.1.1破碎试验台液压系统要求 ……………………………………………7

2.1.2 液压系统设计参数 ……………………………………………………7

2.2制定系统方案和系统原理图 ……………………………………………7

2.2.1制定系统方案…………………………………………………………8

2.2.2 拟订液压系统图………………………………………………………8

2.2.3 液压原理图的分析设计……………………………………………11

2.3 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算……………………………………13

2.3.1 升降缸的载荷计算…………………………………………………13

2.3.2 截割部液压马达载荷转矩计算……………………………………14

2.3.3 牵引部液压马达载荷转矩计算……………………………………14

2.4 液压系统主要参数计算……………………………………………………14

2.4.1 初选系统工作压力…………………………………………………14

2.4.2 计算升降缸的主要结构尺寸………………………………………15

2.4.3 计算液压马达的排量………………………………………………16

2.4.4 计算液压执行元件实际工作压力…………………………………16

2.4.5 液压执行元件实际所需的流量……………………………………17

2.5 液压元件的选择……………………………………………………………17

2.5.1 液压泵的选择…………………………………………………………17

2.5.2 液压马达的选择………………………………………………………18

2.5.3 液压阀的选择…………………………………………………………18

2.5.4 电动机功率的确定……………………………………………………19

2.5.5 确定油箱的有效容积…………………………………………………20

2.5.6 管道尺寸的确定 ……………………………………………………20

3 油路块设计………………………………………………………………21

3.1 液压元件的联接方式……………………………………………………21

3.1.1管式联接………………………………………………………………21

3.1.2板式联接………………………………………………………………21

3.1.3法兰联接………………………………………………………………21

3.2 油路块的设计准则…………………………………………………………21

3.2.1块体结构及其结构尺寸的确定………………………………………21

3.2.2油路块内油道孔设计 ………………………………………………22

3.3 油路块的具体设计 ………………………………………………………23

3.3.1 油路块的总体结构设计………………………………………………23

3.3.2 输出油孔的设计……………………………………………………24

3.3.3 进回油孔的设计………………………………………………………25

3.3.4 工艺孔的设计…………………………………………………………25

4 电气控制系统设计………………………………………………………27

4.1 电气控制系统的要求和内容 ……………………………………………27

4.1.1电气控制系统的要求 ………………………………………………27

4.1.2 电气控制系统的内容 ………………………………………………28

4.2 电气控制原理图的设计 ………………………………………………28

4.2.1 主电路的设计 ………………………………………………………28

4.2.2控制电路的设计 ……………………………………………………28

4.2.3辅助电路的设计………………………………………………………29

4.2.4总体电气原理图………………………………………………………29

5 液压泵站设计分析 ………………………………………………………30

5.1电机泵组设计与选型………………………………………………………30

　　　5.1.1液压泵的分析计算与选型 …………………………………………30

　　　5.1.2 电机的选型……………………………………………………………31

5.2 液压油箱的设计计算………………………………………………………31

5.2.1液压油箱的设计要求…………………………………………………32

5.2.2 液压油箱容积的计算分析…………………………………………32

5.2.3 液压油箱附件的选型………………………………………………33

5.3液压的热平衡校核………………………………………………………34

5.3.1 液压油箱发热功率计算……………………………………………34

5.3.2 液压油箱热平衡校核………………………………………………34

5.4 本章小结……………………………………………………………………35

6 技术经济分析……………………………………………………………36

6.1技术经济分析的目的………………………………………………………36

6.2技术经济分析………………………………………………………………37

参考文献……………………………………………………………………………39

致谢……………………………………………………………………………40

附录……………………………………………………………………………41

2.1 液压系统设计要求及有关设计参数

2.1.1破碎试验台液压系统要求：

（1）试验台的工作概况：

　　　① 试验台破碎机主要用于切削破碎深海矿石，工作特点是长期连续工作；② 其液压系统需要完成驱动滚筒旋转切削工料，盛装工料的小车均匀平稳前进，且时刻自动调节螺旋滚筒的高度以此来控制螺旋滚筒切削工料的深度和精度；③ 液压系统能够控制各个执行元件同时且连续工作，能够控制螺旋滚筒根据检测系统反馈的工料的凹凸不平的地形信号而自动调节其运动方向和运动速度。

（2）整个系统的动作要求

　　　整个系统可分为三个部分：① 牵引部，主要是进料小车的进给及返回。②截割部，是螺旋滚筒截割矿石。③ 升降部，螺旋滚筒根据矿石的高低而自动调节其高度。

　　　其具体动作要求：① 牵引小车机构要求运动平稳,速度均匀；能够实现正反方向运动，且运动速度可调；② 截割部螺旋滚筒在切割时应保证切割顺利，滚筒转速平稳无大范围频繁的跳动现象，且要求能实现正反转，有高压及过载保护；③ 升降缸部分必须有双缸同步动作回路,避免双缸不同步使机械部分扭曲，甚至造成破坏；在回路中带液压自锁功能，实现液压缸在任何位置都能精确定位,保证截割厚度满足要求，升降缸升降速度须可调，升降过程中换向灵敏。

2.1.2 液压系统设计参数

螺旋滚筒式破碎试验台液压系统设计参数如下：

牵引部工作台长度： L = 1.5m

进给周期: T = 40s

截割部滚筒转速： N= 30～60 r/min

切削力： F=3000 N.m

升降缸行程： S = 500 mm

速度： V = 0.02m/s

切深： H = 15～20 cm

2.2制定系统方案和系统原理图

2.2.1制定系统方案

　　　由上分析本试验台采用液压系统驱动,运动部分分为：牵引部，截割部，升降部三个部分，其执行元件分别为牵引马达，截割马达和两个升降缸。其动作要求的实现如下：

　　　（1）牵引部实现牵引小车的往复直线运动，由牵引液压马达正反旋转来实现，正反转由三位四通电磁换向阀改变油路实现，运动速度是靠阀双单向节流阀改变。

　　　（2）截割部为螺旋滚筒的转动带动滚筒上曲线分布的截齿旋转，完成截割的，该部分亦是通过液压马达来实现，马达的正反转和速度分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的。

　　　（3）升降缸的升降动作和调速功能分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的；液压缸的自锁功能由液控单向阀来完成。

　　　（4）液压安全措施本系统为了保护液压系统不会因负载过高或液压系统堵塞等方面原因而遭到破坏,在每个单块回路中分别设置了溢流阀来保证压力不至于突然过高破坏液压元件；在液压泵出口处设置了总溢流阀来保护泵的安全工作。

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内容简介：: 2011届毕业设计说明书海洋采矿破碎试验台液压系统设计系、部：机械工程系学生姓名：孙炎兵指导教师：罗建华职称教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0703班完成时间： 2011年5月 2008届毕业设计（论文）材料系、部：机械工程系学生姓名：杨春茂指导教师：隆文革职称：副教授专业：数控技术班级： 0501班学号： 206050119 2008年05月材料清单1、毕业设计（论文）课题任务书2、指导教师评阅表3、答辩及最终成绩评定表4、毕业设计说明书5、附录材料2008届毕业设计（论文）课题任务书系：机械工程系专业：数控技术指导教师隆文革学生姓名杨春茂课题名称海洋采矿破碎试验台液压系统设计内容及任务本文是设计海洋采矿破碎试验台液压系统，其内容主要包括该设备的液压系统设计及其电气系统设计；主要是用于海洋深海采矿。拟达到的要求或技术指标本设计要求达到高精度、高分辨率的探测、高精度定位；技术指标：机器生产效率高、使用性能好、机器效率好。进度安排起止日期工作内容备注3月中旬4月上旬4月中旬4月下旬 5月1日5月12日5月中旬1.明确生产类型，熟悉零件几各种资料，收集相关参考资料，拟订设计思路。2.根据相关参数对零件进行校准设计。3. .编写说明书，对零件进行工艺分析，画出装配总草图及画零件草图.4.整理说明书，完成装配及零件草图。5.在老师审核允许后，进行答辩。.主要参考资料1 严金昆.液压传动.北京：国防工业出版社，19792 上海市业余工业大学.液压传动与控制.上海：上海科学出版社，19813 王洪潢,成本会计,中国农业出版社,1993.34 聂桂平,钱可强,工业设计表现技法,机械工业出版社,1998.125 李贵轩,设计方法学,世界图书出版社,1989.76 周忠龙,工业设计模型制作工艺,北京理工大学出版社,19957 覃小斌,王士虎,张卉,许永年,工程制图,中央广播电视大学出版社,1997.78 齐占庆.机床电气自动控制. 北京：机械工业出版社，19829王春行.液压伺服控制系统.北京：机械工业出版社，1985教研室意见年月日系主管领导意见年月日湖南工学院2008届毕业设计（论文）指导教师评阅表系：机械工程系学生姓名杨春茂学号206050119班级0501班专业数控技术指导教师姓名隆文革课题名称海洋采矿破碎试验台液压系统设计评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩：是否指导教师评定成绩分值：指导教师签字：年月日湖南工学院2008届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表系（公章）：学生姓名杨春茂学号206050119班级0501班答辩日期课题名称海洋采矿破碎试验台液压系统设计指导教师隆文革成绩评定分值评定小计教师1教师2教师3教师4教师5课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合计100答辩评分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 40指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 60最终评定成绩：分数：等级：答辩委员会主任签名：年月日说明：最终评定成绩a+b，两个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的10左右。 2008届毕业设计说明书海洋采矿破碎试验台液压系统设计系、部：机械工程系学生姓名：杨春茂指导教师：隆文革职称副教授专业：数控技术班级： 0501班完成时间： 2008年5月摘要随着陆地上的矿产资源不断被开发利用，深海采矿的战略意义越来越重要。本文设计了一台用于模拟深海采矿的螺旋滚筒破碎试验台。其设计内容主要包括该设备的液压系统设计及其电气系统设计。液压系统设计主要有系统原理设计、元件选型、油路块的设计、液压泵站的设计以及实现该系统功能的电气控制系统设计。其中液压控制元件选择了叠加阀, 为了防止螺旋滚筒在切割工料时因矿石的凸凹不平产生倾斜，进而产生严重的偏载，本系统采用了双单向节流阀以达到液压缸的同步控制。电气控制系统采用较为简单的继电器控制，最后本文还合理设计了液压泵站。关键词：深海采矿；螺旋滚筒；液压系统；电气控制 I湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目海洋采矿破碎试验台液压系统设计学生姓名孙炎兵班级学号214070325专业机械设计制造及其自动化1. 对毕业课题海洋采矿破碎试验台液压系统设计任务的学习与理解能量传递在机器上通常采用四种方式：机械传动、电气传动、气压传动和液压传动。液压传动相对于机械传动、电气传动有以下优点：1）液压元件的布置不受严格的空间限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。例如机械传动需要万向轴、锥齿轮、链条等，而液压传动则只要按实际需要将液压执行器（液压缸、液马达）放在理想位置，然后用软管连接就可以了。2）可以在运行过程中实现无极调速，调速范围可达2000:1，甚至更高。3）液压传动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。4）操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。5）液压元件属机械工业基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计，制造周期和降低制造成本。此外，液压传动相对其他三种传动所具有的突出优点还有单位质量输出功率大。由于液压元件的动力元件可采用很高的压力，在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。液压传动的缺点：1）在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。2）由于传动介质的可压缩性和泄露等因素的影响，不能严格保证定比传动。3）液压传动性能对温度比较敏感，再高温或超低温下工作需要特殊的流体介质。4）液压元件制造精密，系统工作过程中发生故障不易诊断，维修费用高。2. 阅读文献资料进行调研的综述随着陆地上的矿产资源不断被开发利用，容易开采、冶炼加工的矿石越来越少，然而大洋海底矿石(金属结核)却非常丰富。海洋资源开发利用晚于陆地，是具有战略意义的新兴开发领域，具有巨大的开发潜力。在未来的岁月中，人类的生存和发展将越来越多地依赖海洋，重返海洋不是幻想，而是一项可以实现的战略目标。海洋不仅有大量、宝贵的生物资源；海洋矿藏资源也极为丰富，包括多金属结核，热液矿床和钴结壳。这些矿石结核含锰20，铁20以及铜、镍、钻、钻等多种有色金属，目前的储量可供人类开采利用几千年，而且还以每年100万吨的速度增长。由于90%以上的深海区至今尚未进行过详细勘查，其资源储量也无精确计算。其中，多金属结核资源勘探程度最高，也最为国际社会的关注。20世纪70年代人们就对深海采矿系统的动力学问题进行了系统的研究，其中美国、日本、德国、韩国、前苏联等国在此方面做了大量的工作。我国在“九五”期间，开始对深海采矿系统的动力学特性进行了研究，并取得了一定的成果。中国是世界上人口最多的国家，在开发利用陆地资源的同时，必须重视开发利用海洋资源，而且要树立全球海洋观念，既充分利用自己管辖的海洋资源，又积极利用世界其他地区的海洋资源。因此，研究深海采矿技术，对陆地资源日益枯竭的今天，为找到一种高效、可行的能源开采方法；或者找到取之有效的、更优良的替代能源来说是非常重要和影响深远，造福人类的新技术，对人类的文明发展势必做出重大的贡献。3. 根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行方案设计内容包括：（1）螺旋滚筒破碎试验台的液压系统设计；（2）液压阀用油路块设计；（3）液压系统电气系统设计；（4）螺旋滚筒破碎试验台液压泵站的设计；整个系统可分为三个部分：（1）牵引部，主要是进料小车的进给及返回。（2）截割部，是螺旋滚筒截割矿石。（3）升降部，螺旋滚筒根据矿石的高低而自动调节其高度。本试验台采用液压系统驱动,运动部分分为：牵引部，截割部，升降部。其执行元件分别为牵引马达，截割马达和两个升降缸。其动作要求的实现如下：（1）牵引部实现牵引小车的往复直线运动，由牵引液压马达正反旋转来实现，正反转由三位四通电磁换向阀改变油路实现，运动速度是靠阀双单向节流阀改变。（2）截割部为螺旋滚筒的转动带动滚筒上曲线分布的截齿旋转，完成截割的，该部分亦是通过液压马达来实现，马达的正反转和速度分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的。（3）升降缸的升降动作和调速功能分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的；液压缸的自锁功能由液控单向阀来完成。（4）液压安全措施本系统为了保护液压系统不会因负载过高或液压系统堵塞等方面原因而遭到破坏,在每个单块回路中分别设置了溢流阀来保证压力不至于突然过高破坏液压元件；在液压泵出口处设置了总溢流阀来保护泵的安全工作。（5）液压源的选择该液压系统在整个工作过程中，流量和大小在时刻变化的且幅度较大，但功率不高，用单泵供油可保证系统正常工作。进度时间安排：（ 2.283.11）毕业设计调研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告。（ 3.145.6 ）集中实习,制定液压系统制定系统方案，并完成液压系统、液压阀用油路块的初步设计。（ 5.75.26 ）正式返校进行毕业设计，完善液压系统、液压阀用油路块的设计，并完成电气控制系统、液压泵站的设计。（ 5.266.5 ）整理资料，编写设计说明书（ 6.16.10 ）准备答辩指导教师批阅意见指导教师(签名)：年月日 2011届毕业设计说明书海洋采矿破碎试验台液压系统设计系、部：机械工程系学生姓名：孙炎兵指导教师：罗建华职称教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0703班完成时间： 2011年5月摘要随着陆地上的矿产资源不断被开发利用，深海采矿的战略意义越来越重要。本文设计了一台用于模拟深海采矿的螺旋滚筒破碎试验台。其设计内容主要包括该设备的液压系统设计及其电气系统设计。液压系统设计主要有系统原理设计、元件选型、油路块的设计、液压泵站的设计以及实现该系统功能的电气控制系统设计。其中液压控制元件选择了叠加阀, 为了防止螺旋滚筒在切割工料时因矿石的凸凹不平产生倾斜，进而产生严重的偏载，本系统采用了双单向节流阀以达到液压缸的同步控制。电气控制系统采用较为简单的继电器控制，最后本文还合理设计了液压泵站。关键词：深海采矿；螺旋滚筒；液压系统；电气控制ABSTRACTAlong with the exploitation of mining resource on the land, the stratagetic meaning of the deep-sea mining is becoming more and more important. So I design a set of crash experimental bench with helical cutting dram .The experimental bench is used to simulate mining in deep sea. The content includes design of hydraulic system and electrical system of this experimental bench. The design of hydraulic system contains five parts. They are theoretical design of the system , selecting hydraulic elements, oil route block design , pumping station design and the electric controlling system design. The system selects superimposing valves as hydraulic control elements. In the cutting , the helical cutting drum will lean for the rugosity of the ore. The both-unilateralism throttles will solve the problem by in-phase control of the hydraulic cylinders. The electric controlling system selects relay control. At last, I design the hydraulic pumping station reasonablely.Key words： Deep-sea Mining；Helical Cutting Drum；Hydraulic System； Electric Control目录1 绪论11.1文献综述1 1.1.1课题研究背景1 1.1.2 深海采矿技术的发展1 1.1.3课题研究的意义2 1.1.4本文设计的内容21.2 液压技术简介3 1.2.1液压系统概述3 1.2.2液压传动的优点 4 1.2.3 液压技术的缺点51.3 本章小结62 液压系统设计7 2.1液压系统设计要求及有关设计参数 7 2.1.1破碎试验台液压系统要求 7 2.1.2 液压系统设计参数 7 2.2制定系统方案和系统原理图 7 2.2.1制定系统方案8 2.2.2 拟订液压系统图8 2.2.3 液压原理图的分析设计11 2.3 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算13 2.3.1 升降缸的载荷计算13 2.3.2 截割部液压马达载荷转矩计算14 2.3.3 牵引部液压马达载荷转矩计算14 2.4 液压系统主要参数计算14 2.4.1 初选系统工作压力14 2.4.2 计算升降缸的主要结构尺寸15 2.4.3 计算液压马达的排量16 2.4.4 计算液压执行元件实际工作压力16 2.4.5 液压执行元件实际所需的流量17 2.5 液压元件的选择17 2.5.1 液压泵的选择17 2.5.2 液压马达的选择18 2.5.3 液压阀的选择18 2.5.4 电动机功率的确定19 2.5.5 确定油箱的有效容积202.5.6 管道尺寸的确定 203 油路块设计21 3.1 液压元件的联接方式21 3.1.1管式联接21 3.1.2板式联接21 3.1.3法兰联接21 3.2 油路块的设计准则21 3.2.1块体结构及其结构尺寸的确定21 3.2.2油路块内油道孔设计 22 3.3 油路块的具体设计 23 3.3.1 油路块的总体结构设计23 3.3.2 输出油孔的设计24 3.3.3 进回油孔的设计25 3.3.4 工艺孔的设计254 电气控制系统设计274.1 电气控制系统的要求和内容 274.1.1电气控制系统的要求 274.1.2 电气控制系统的内容 284.2 电气控制原理图的设计 284.2.1 主电路的设计 284.2.2控制电路的设计 284.2.3辅助电路的设计294.2.4总体电气原理图295 液压泵站设计分析 305.1电机泵组设计与选型305.1.1液压泵的分析计算与选型 305.1.2 电机的选型315.2 液压油箱的设计计算31 5.2.1液压油箱的设计要求32 5.2.2 液压油箱容积的计算分析32 5.2.3 液压油箱附件的选型335.3液压的热平衡校核34 5.3.1 液压油箱发热功率计算34 5.3.2 液压油箱热平衡校核345.4 本章小结356 技术经济分析366.1技术经济分析的目的366.2技术经济分析37参考文献39致谢40附录41绪论1.1文献综述1.1.1课题研究背景随着陆地上的矿产资源不断被开发利用，容易开采、冶炼加工的矿石越来越少，然而大洋海底矿石(金属结核)却非常丰富。海洋资源开发利用晚于陆地，是具有战略意义的新兴开发领域，具有巨大的开发潜力。在未来的岁月中，人类的生存和发展将越来越多地依赖海洋，重返海洋不是幻想，而是一项可以实现的战略目标。海洋不仅有大量、宝贵的生物资源；海洋矿藏资源也极为丰富，包括多金属结核，热液矿床和钴结壳。这些矿石结核含锰20，铁20以及铜、镍、钻、钻等多种有色金属，目前的储量可供人类开采利用几千年，而且还以每年100万吨的速度增长。由于90%以上的深海区至今尚未进行过详细勘查，其资源储量也无精确计算。其中，多金属结核资源勘探程度最高，也最为国际社会的关注1。1.1.2 深海采矿技术的发展世纪之交，国际海底区域活动及其科技、经济、政治及法律环境都发生了深刻的变化。其主要特点是：当今“区域”活动由单一多金属结核资源向多种资源（富钴结壳、热液硫化物、多金属软泥、天然气水合物、生物基因资源等）发展和出现“区域”多种资源的第二轮竞争的严峻形势。70年代初，西方发达国家就开始进行深海多金属结核资源采矿技术和装备的研究开发。以美国公司为主的四大财团研究开发的集矿机和管道提升采矿系统，于70年代末在太平洋CC区首先进行了每小时3040t的海上中间性试验。该系统配套的设备是：拖曳式水力和机械式动力集矿机；气力和水力提升管道，以及24.5万t级宽体双底采矿船。80年代，法国研制成PKA26000号深海多金属结核采矿系统，可从6000m的深海底进行快速采矿，日产可达15002000t，然后按自控程序返回海面。英国也正在研制一种气力提升采矿系统，日产量可高达10000t。专家普遍认为日产千吨级以上的采矿系统将成为21世纪最有前途的第一代深海商业开采系统。包括日本在内的西方发达国家目前在深海开采技术方面已经拥有了足够的技术储备，正在等待商业开采时机的到来。我国自90年代以来开展“海底多金属结核资源开采技术”的研究开发，现已研制出两套集矿原理机水力式集矿机和复合式集矿机的模型机，具有结构简单、作业可靠、采收率高的特点，其室内集矿效率达到85以上；建成了一套高30m、管径100cm的实验室扬矿系统。研制单位较系统地进行了水力（矿浆泵、清水泵、射流泵）和气力扬矿方法的实验室研究，以及配套的遥测遥控技术。但是这套系统仅局限在试验室不足5m水深的水池内，距离五、六千米水深采矿的技术要求相差甚远。大洋协会计划2000年将对这套改进的采矿系统进行水深120130m的湖试，为下个世纪初进入海试作技术准备。世界深海高新技术的发展趋势是朝着多功能、自动化、智能化和遥测遥控的方向发展，主要技术及装备有：深海（6000m）载人深潜器和无人自治深潜器；高精度定位技术、水声技术和水下目标跟踪技术；多种资源的勘查技术系列，包括高精度、高分辨率的探测、浅部深部地层剖面探测，采样、化探、资源评价技术，环境监测与评价技术；包括水力、气力、机械动力的集矿与扬矿，遥测遥控、水面支持的日产千吨级万吨级的深海采矿系统。当今国际海底区域活动竞争的焦点是资源，而获得资源的手段又是深海高新技术。因此，发展深海高新技术，是高效勘查和占有高质量的矿区、从“区域”中获得资源优先权的一把钥匙，而且还可以技术的优势通过合作来获得更多的资源和经济利益。1.1.3课题研究的意义20世纪70年代人们就对深海采矿系统的动力学问题进行了系统的研究，其中美国、日本、德国、韩国、前苏联等国在此方面做了大量的工作。我国在“九五”期间，开始对深海采矿系统的动力学特性进行了研究，并取得了一定的成果。中国是世界上人口最多的国家，在开发利用陆地资源的同时，必须重视开发利用海洋资源，而且要树立全球海洋观念，既充分利用自己管辖的海洋资源，又积极利用世界其他地区的海洋资源。因此，研究深海采矿技术，对陆地资源日益枯竭的今天，为找到一种高效、可行的能源开采方法；或者找到取之有效的、更优良的替代能源来说是非常重要和影响深远，造福人类的新技术，对人类的文明发展势必做出重大的贡献。1.1.4本文设计的内容本文主要是海洋采矿破碎试验台液压系统设计，试验研究表明用螺旋滚筒式截齿截割矿料是最节能最有效的方法，本文设计了一套用于模拟深海采矿中截割矿石的螺旋滚筒式破碎试验台，从而研究截齿的最优排列，达到增加效率，减少能耗的目的。此次设计内容包括：1）螺旋滚筒破碎试验台的液压系统设计；2）液压阀用油路块设计；3）螺旋滚筒破碎试验台液压泵站的设计；4）液压系统电气系统设计；1.2液压技术的简介1.2.1液压系统的概述能量传递在机器上通常采用四种方式，即：机械传动、电气传动、气体传动和液体传动。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。一个完整的液压系统由五个部分组成，即能源装置、执行元件、控制元件、辅助元件、液压油。能源装置的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能。一般液压系统中能源装置是的液压泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。辅助元件是保证系统正常工作以外的装置。如过滤器、油箱、管件等。液压技术是指液压传动的专门技术，一般指的是用动力机（如电动机、柴油机等）驱动液能发生器液压泵，使作为中间传动介质的液体具有一定的能量，并用以驱动液能转换器液压马达、液压缸等进行旋转、往复、摆动等不同形式的运动。液体的能量有位能、压力能和速度能（动能）三种。在液体传动装置中，能量的转换主要以机械能液体动能机械能和机械能液体压力能两种方式进行。前一种主要依靠液体动能进行工作的传动叫做动力式液体传动，通称液力传动（如液力连轴器及涡轮变矩器传动）；后一种主要依靠液体压力能进行工作的传动方式叫做容积式液体传动，通称液压传动（如液压泵、阀与液压马达、液压缸组成的传动）。1.2.2液压技术的优点：（1）重量功率比和重量扭矩比较小，容量大。这是海洋开发机器减少体积和重量所需要的。在相同功率下，电动机比油马达重量重1225倍，气动马达也比油马达重37倍；在相同扭矩下，电动机比油马达重12150倍，气动马达也比油马达重350倍。（2）容易获得较大的力或力矩。一般机械传动欲获得很大的力或力矩，要通过一系列复杂的减速，不但结构庞杂、效率低、成本也高。气体传动由于使用单位压力较低，获得很大的力或力矩需要庞大的气缸，同样不经济。而液压传动由于比较容易使工作液体获得高度的单位压力，因而成为工业上需要很大力或力矩的机械所必须的传动方式。用于海洋开发的大吨位起重机、千吨以上自升式石油钻井平台的升降装置，则往往采用这样的液压传动。（3）能在较大范围内实现无级调速。当液压传动用于主传动时，一般用变量液压泵进行速度调节。速度可从零调节至额定转速（如从01500r/min）。用于辅助传动（如液压缸给进），以调速阀进行无级调速，流量可从0.02 L/min调节至100 L/min以上，调速比可达2000甚至更高。这正是深海操作机器（如液压机械手等）所需要的特性。（4）用压力补偿的变量液压泵，容易在较大范围内实现恒功率调节，在同等功率下，可以有效地提高工作效率，减少辅助时间。压力补偿的自动变量液压泵的特点是：当负载大时，液压泵可以自动减少排油量，同时提高工作压力，以适应负载的增大；当负载减小时，又可以自动增大排油量，以增快动作完成过程。即在pv值（即压力与速度的乘积）基本恒定的情况下，自动适应工作负荷经常变化的需要。在不增加辅助装置的条件下，恒功率调节范围可达3倍以上，因此在海洋开发机器负荷经常变化的场合下使用，可以有效地提高工作效率，减少动力消耗。（5）易于实现慢速转动、直线运动、往复运动和摆动以及由这些运动组合的各种复杂动作，是实现强力机械自动化最好的手段。当需要慢速大扭矩的转动时，用机械传动、就需要庞杂的减速机构，而用液压传动只需要一个低速大扭矩液马达就可以了。当需要直线、往复或摆动时，用机械传动除需要庞杂的减速机构外，还需要诸如螺旋、凸轮、四连杆机构等以实现直线、往复、摆动等动作，而液压传动则仅需要简单的直线或摆动液压缸就可以了，海洋开发机器的运动正需要有这样的特点。（6）传递运动平稳、均匀，无冲击，运动惯性小。由于液马达体积小、重量轻，并且有油液吸收冲击，所以，它的运动惯性质量不超过同功率电动机的10 。启动中等功率电机需要12秒，而启动同功率液马达不超过0.1秒。在高速换向时（5060m/min）用液压换向，冲击大为减少。这些特点，对于海中作业机械动作的准确性、灵敏度和效率带来了好处。（7）易于防止过载，避免机械、人身事故。由于液压传动可用溢流阀调节和控制最高压力，在负荷（压力）达到最高时，油液便安全溢流回油箱，可避免超载和由此引起的事故，这一点对于海中工作的遥控机械显得更重要。（8）液压传动液压缸与高压压缩空气并联，形成一强弹性体，可在大吨位和大行程（500吨以上负荷和10m以上行程）的范围作运动补偿。这正是在恶劣海况下进行石油钻井、海上提吊重物及输送人员或物资所配备压力补偿或恒张力装置机器所必需的。（9）液压传动比机械传动容易按不同位置和空间布局。例如机械传动需要万向轴、锥齿轮、链条等，而液压传动则只要按实际需要将液压执行器（液压缸、液马达）放在理想位置，然后用软管连接就可以了。（10）操纵性好。操纵性的好坏是看它是否便于操纵、便于控制力和速度、控制运动和停止，且控制力小（即操纵灵活轻巧）等。由于液压传动可以方便采用电磁阀为先导的液动换向等放大装置，因此它是当今任何强力机械进行控制和操纵从不可缺少的环节，这是它突出的优点之一，也是当今海洋开发机器普遍采用的操纵控制所必需的。（11）液压传动大都用油或水基添加润滑防蚀剂为工作介质，自润滑性能好，工作元件寿命较长。（12）液压元件通用性强，容易实现标准化、系列化和通用化，便于组织批量生产，从而可以大大节约成本，减少开支。（13）与无线电、电力、气动相配合，可以创造出各方面性能良好、自动化程度较高的传动和控制系统，是采用微处理机、实现遥控、自动控制、程序控制、数控等不可缺少的组成躯干。（14）液压传动与电驱动相比，在海洋环境中特别是海水中易于实现密封，易于防腐蚀和防爆，也不会象电驱动那样，渗入海水会造成短路等故障。因而广泛应用于海中或海底工作机械、甲板机械和石油天然气开发的防暴区工作的机械。1.2.3 液压技术的缺点：（1）液压传动难以避免出现泄漏。近二十年来，由于密封结构的改进，液压传动的外泄漏已有明显的减少，甚至可以完全避免，但内泄漏是难以避免的。由于泄漏引起容积损失，因此影响了效率。（2）由于油的粘度随温度变化会引起工作状态不稳定，在高温或超低温工作时，需用特殊流体介质。此外，油易于氧化，必须定期（一般为半年）换油。但近年来采用以水基的润滑、防蚀添加剂的液压传动介质，不但降低了成本，还在某种程度上提高了性能。（3）液压元件制造精密，系统工作过程中发生故障不易诊断，使用维修技术条件要求较高。（4）空气易渗入液压系统，可能引起系统的震动、爬行、噪音等不良现象。（5）由于液压传动有明显的压力损失，所以不能用于远距离的传动。1.3本章小结在我国深海采矿技术还是个新兴学科，从各项研究表明，采用螺旋滚筒式截割设备进行矿体截割效率高、能耗少。本次设计的螺旋滚筒式破碎试验台采用液压驱动，驱动力大、传动平稳；升降部分采用了性能较好的双单向节流阀，实现了两个升降缸同步，从而使煤层的截割厚度保持一定。液压系统采用电气控制，控制过程简单、灵活、可靠，能较好地满足系统的设计要求。 2 破碎试验台液压系统设计2.1 液压系统设计要求及有关设计参数2.1.1破碎试验台液压系统要求：（1）试验台的工作概况：试验台破碎机主要用于切削破碎深海矿石，工作特点是长期连续工作；其液压系统需要完成驱动滚筒旋转切削工料，盛装工料的小车均匀平稳前进，且时刻自动调节螺旋滚筒的高度以此来控制螺旋滚筒切削工料的深度和精度；液压系统能够控制各个执行元件同时且连续工作，能够控制螺旋滚筒根据检测系统反馈的工料的凹凸不平的地形信号而自动调节其运动方向和运动速度。（2）整个系统的动作要求整个系统可分为三个部分：牵引部，主要是进料小车的进给及返回。截割部，是螺旋滚筒截割矿石。升降部，螺旋滚筒根据矿石的高低而自动调节其高度。其具体动作要求：牵引小车机构要求运动平稳,速度均匀；能够实现正反方向运动，且运动速度可调；截割部螺旋滚筒在切割时应保证切割顺利，滚筒转速平稳无大范围频繁的跳动现象，且要求能实现正反转，有高压及过载保护；升降缸部分必须有双缸同步动作回路,避免双缸不同步使机械部分扭曲，甚至造成破坏；在回路中带液压自锁功能，实现液压缸在任何位置都能精确定位,保证截割厚度满足要求，升降缸升降速度须可调，升降过程中换向灵敏。2.1.2 液压系统设计参数螺旋滚筒式破碎试验台液压系统设计参数如下：牵引部工作台长度： L = 1.5m进给周期: T = 40s 截割部滚筒转速： N= 3060 r/min 切削力： F=3000 N.m 升降缸行程： S = 500 mm 速度： V = 0.02m/s 切深： H = 1520 cm2.2制定系统方案和系统原理图2.2.1制定系统方案由上分析本试验台采用液压系统驱动,运动部分分为：牵引部，截割部，升降部三个部分，其执行元件分别为牵引马达，截割马达和两个升降缸。其动作要求的实现如下：（1）牵引部实现牵引小车的往复直线运动，由牵引液压马达正反旋转来实现，正反转由三位四通电磁换向阀改变油路实现，运动速度是靠阀双单向节流阀改变。（2）截割部为螺旋滚筒的转动带动滚筒上曲线分布的截齿旋转，完成截割的，该部分亦是通过液压马达来实现，马达的正反转和速度分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的。（3）升降缸的升降动作和调速功能分别由三位四通电磁换向阀和双单向节流阀来实现的；液压缸的自锁功能由液控单向阀来完成。（4）液压安全措施本系统为了保护液压系统不会因负载过高或液压系统堵塞等方面原因而遭到破坏,在每个单块回路中分别设置了溢流阀来保证压力不至于突然过高破坏液压元件；在液压泵出口处设置了总溢流阀来保护泵的安全工作。（5）液压源的选择该液压系统在整个工作过程中，流量和大小在时刻变化的且幅度较大，但功率不高，用单泵供油可保证系统正常工作。2.2.2 拟订液压系统图（1）换向回路的选用在本系统中液压马达和液压缸回路中均采用三位四通电磁换向阀作为换向回路，且采用中位机能是O型，因为当运动到目的地停留时，让系统不卸荷。（2）调速回路的比较调速回路按液压泵是否变量分为采用定量泵节流调速回路和变量泵容积调速回路。定量泵节流调速回路分为进油、回油节流调速回路和旁路节流调速回路。进油、回油节流调速回路。结构简单，价格低廉，但效率较低，只宜用在负载变化不大、低速、小功率的场合，如某些机床的进给系统中。旁路节流调速回路。这是将节流阀装在液压缸并联的支路上，此类回路只有节流损失，而无溢流损失，因此功率损失比前两种调速回路小，效率高。一般用于功率较大且对速度稳定性要求不高的场合。变量泵容积调速回路分为：手动调节容积调速回路和自动调节容积调速回路。效率很高但费用也高，一般用于功率较大的场合。（3）调速回路的选用调速回路的选用首先与主机采用液压传动的目的有关,而且要综合考虑各方面的因素后才能做出决定。其次要考虑的是功率的大小，一般认为3kw以下的用节流调速回路；35kw的用容积节流调速回路或容积调速回路；5kw以上的则用容积调速回路。最后从费用上考虑，要求费用低廉时用节流调速回路；允许费用高些时用容积节流调速回路或容积调速回路。综上，本系统采用节流调速，因液压马达和液压缸均需双向运动则采用双单向节流阀来进行调速，液压缸的同步误差为5%-10%能满足系统的要求。当马达正反转和液压缸升降时均是进油调速。（4）具体液压原理图的确定牵引部分液压原理图的确定。液压系统回路有开式和闭式两种。采用闭式系统时,原理图如图1所示；采用开式系统时,原理图如图2所示。通过比较可知闭式系统结构比紧凑、对称，但系统较为复杂，为了保证控制系统能正常工作，需要提供低压液压油给控制回路，所以回路中需安排一个低压保护措施来保证控制正常；在闭式系统中油温升高后，散热较慢，需要提供专门的散热回路来冷却工作油，这就增加了液压设备，使系统复杂化；闭式系统采用容积调速回路，而容积调速回路一般是用在大功率，经济条件允许宽裕的场合。开式回路结构上比闭式回路简单，散热条件好，无须附加专门的散热回路来冷却油液，经济上要求不高，保护回路易于实现，采用双单向节流调速，方便快捷亦可实现容积调速回路的无级调速，对于本破碎试验台比较合适。图1 牵引部分闭式液压系统图2 牵引部开式液压系统截割部分液压原理图的确定：截割部要求滚筒切削平稳,无较大冲击；切削速度易于控制，为了保护液压设备，避免在切削过程中样品过硬或其他原因造成的阻力增加破坏液压元件，应该在回路中加入保护措施。其液压原理图如图3所示。图3 截割部液压原理图升降缸部分液压原理图的确定：升降缸部分要求有液压自锁功能，确保液压缸能够在任何位置自如的停止并自锁，在系统不供油时不能因液压缸误动作影响滚筒的切削深度；升降部分的调速和换向需灵敏无误差，且要求能精确控制切削深度，故本系统在升降缸部分采用双单向节流阀来控制升降缸同步动作，用夜控单向阀实现液压缸的自锁。其液压原理图实现如图4所示。图4 升降缸液压原理图2.2.3 液压原理图的分析设计本液压系统属于中低压系统，综合考虑一切因数，采用定量泵向系统供油。综合以上各个部分的调速回路方案，补充系统的保护回路，方向控制回路和卸荷回路而设计出系统总的液压原理图。如下图5所示: 图5 液压原理图表1 液压系统电磁铁调度表信号来源电磁铁状态执行元件状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA升降缸截割马达牵引马达启动电源开关+正转牵引控制开关+正转正转升降控制信号+降正转正转升降控制信号+升正转牵引停+正转截割控制信号+反转截割停牵引控制信号+反转关闭信号工作原理如下：破碎试验台完成截割工作是通过螺旋滚筒破碎样品块，牵引小车进给工料的。由于样品块表面起伏变化，为了能保证截割厚度相同，用电液比例方向流量阀来灵敏、精确的控制升降缸的动作。工作过程为，启动电源开关，电磁铁5左位工作，截割部马达正转；此后升降缸下降到预定高度（保证截割样品厚度相同），即比例阀左位工作，液压缸下压；随后电磁铁7左位工作，牵引马达正转带动小车前进给料。在工作过程中升降缸时刻升降，保证截割厚度。破碎完成后，将截割滚筒上抬，使截齿离开工料，截割部反转后停止转动，牵引马达反转，小车回退，完成指定工作。在工作过程中若截齿被卡住，应立即停车，滚筒反转，小车回退至截齿脱离工料后方可继续工作。油液流动情况为：螺旋滚筒截割工料：泵12电磁换向阀7双单向节流阀6溢流阀5截割马达2溢流阀5双单向节流阀6电磁换向阀7滤油器13回油箱牵引小车进给供料：泵12电磁阀换向阀7双单向节流阀6溢流阀5 牵引马达1溢流阀5双单向节流阀6电磁换向阀7滤油器13回油箱升降缸升降:泵12电磁换向阀7双单向节流阀6叠加式液控单向阀4液压缸叠加式液控单向阀4双单向节流阀6电磁换向阀7滤油器13回油箱2.3 液压执行元件载荷力和载荷转矩计算2.3.1 升降缸的载荷计算升降缸在本系统中的载荷主要由工作载荷，惯性载荷组成的。即外载荷，考虑到外载荷在系统中是时刻变化的，大小变化范围很大，由实验数据求得外载荷。取得液压缸的机械效率，求得作用于活塞上的载荷力：，两个液压缸对称分布，受载情况相同，偏载几率也相等，故。表2 各液压缸上的载荷力液压缸名工况液压缸外载荷活塞上载荷力升降缸升降2.3.2 截割部液压马达载荷转矩计算由实验数据测得液压马达的转矩（截割部），取液压马达的机械效率为，其载荷转矩为： (1) 取 2.3.3 牵引部液压马达载荷转矩计算牵引部液压马达转矩： (2)小车线速度： (3)（其中 L 试验台长，t运行时间）半径： (4)（c为输出轴周长）又 (5) 故 (6)可求得取其机械效率为，其载荷转矩 2.4 液压系统主要参数计算2.4.1 初选系统工作压力本系统中螺旋滚筒截割破碎试验台液压系统属于小型液压机械类型，工作过程中压力不是很大，截割载荷最大出现在样本块过硬的切割过程中，升降缸载荷力为：，根据实际情况，可初选系统工作压力为：表3 按载荷选择工作压力载荷（）5工作压力 MPa0.811.522.533445572.4.2 计算升降缸的主要结构尺寸：确定液压缸的活塞以及活塞杆直径，升降缸最大最大载荷出现在向下压料截割时，其载荷力为，工作在活塞杆受拉状态如图6，按表4取执行元件背压力：。图6 表4 执行元件背压力系统类型背压力 MPa简单系统或轻载节流系统0.20.5回油带调速阀系统0.40.6回油路设置有背压阀系统0.51.5用补油泵闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短，且直接回油箱可忽略不计则：，（7）式中：（8）则活塞面积为：按表2-4取液压缸杠径比 d/D = 0.7,则活塞杠直径：根据液压缸活塞杠尺寸系列取D =40mm,那么活塞杆直径d =25mm表5 按工作压力取d/D工作压力MPad/D0.50.550.620.700.7所选液压缸：HSGL01-40/25EBZEC300液压缸榆次液压件厂生产2.4.3 计算液压马达的排量截割部液压马达双向旋转，回油时经换向阀直接回油箱，流量较大，按表4执行元件背压取0.3MPa，机械效率取为，则截割部液压马达的排量为：（9）牵引部液压马达也是双向旋转，回油时经电磁换向阀回油箱，执行元件背压取为0.3MPa，机械效率取为，则牵引部马达排量为：（10）2.4.4 计算液压执行元件实际工作压力按最后确定的液压缸机构尺寸和液压马达排量计算出液压执行元件的允许最大实际工作压力，如下：升降缸，载荷压力：背压： P=0.25MPa有（11）截割部，马达载荷转矩：压力损失：有（12）牵引部，马达载荷转矩：压力损失：有（13）表6 各液压执行元件的实际工作压力工况执行元件名称载荷背压力工作压力公式升降升降缸0.40.39.2截割截割马达7000.37.7牵引牵引马达1050.37.72.4.5 液压执行元件实际所需的流量根据最后确定的液压缸结构尺寸和液压马达的排量极其运动速度或转速计算出液压执行原件所需实际流量如表7：表7工况执行元件名称运动速度结构参数流量：L/s公式升降升降缸0.02m/s0.025L/s截割截割马达60r/min0.57L/s牵引牵引马达13r/minL/r0.02L/s2.5 液压元件的选择2.5.1 液压泵的选择（1）液压泵工作压力的确定液压泵工作压力：（14）其中是液压执行元件中的最高工作压力，本液压系统中最高压力是升降缸的向下压时的压力，是泵到执行元件间的总的管路损失，从系统原理图上知从泵到执行元件升降缸中接有一个液控单向阀和电液比例方向流量阀，可取=0.5Mpa；故液压泵的工作压力为：（2）液压泵流量的确定（15）系统的最大流量处在系统最大载荷工况时，执行元件全部工作的状态下，（16） =20.025+0.57+0.02 =0.64L/s取液压泵的泄漏系数K=1.2 ，求得液压泵流量为：即 46L/min所选液压泵：YBA32C 型叶片泵，榆次液压件厂生产，其规格如表8：表8 叶片泵规格名称型号理论排量额定压力输出流量额定转速r/min叶片泵YB-A32C-FF32.07ml/r10.5MPa48.1L/min15002.5.2 液压马达的选择（1）截割部液压马达的选择截割部液压马达已求得其排量在最大截割力工作状态下其转矩为，子系统工作压力7.7Mpa，转速要求为60r/min；因此截割部液压马达可以选择1QJM11-0.63Z(径向柱塞马达)，由宁波液压马达集团公司生产，其规格如表9所示，机械效率是。（2）牵引部液压马达的选择牵引部液压马达的排量为：，正常工作时要求其输出转矩为：，子系统工作压力为7.7Mpa，转速 13r/min；因此牵引部液压马达可以选择1QJM001-0.010Z（径向柱塞马达），宁波液压马达集团公司生产，其规格如表2-8所示，机械效率是。表9 QJM型定量液压马达技术参数型号排量（L/r）压力MPa转速范围(r/min)额定输出转矩(Nm)额定最高1QJM001-0.10Z0.010101686301231QJM110.63Z 0.63101642509172.5.3 液压阀的选择液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制不同，具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。也就是说，尽管液压阀存在着各种各样的类型，它们之间还保留着一些基本共同之处，例如：在结构上，所有的阀都由阀体、阀心（座阀或滑阀）和驱动阀心动作的元部件（如弹簧、电磁铁等）组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进，出口间的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀的控制参数不同而已。液压系统中所用的阀有如下基本要求：动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和震动小；油液流过时压力损失小；密封性能好；结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。阀的选择原理：阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有 20%以内的短时间过流量。阀的型式，按照安装和操作方式选择。在本系统中工作压力10Mpa左右，所以液压阀选中、高压阀，所选阀的规格如表10:表10 元件的规格序号型号名称数量厂家1HSGL01-40/DBEZE500液压缸2长江液压件厂21QJM11-0.63Z液压马达1宁波液压马达公司31QJM001-0.010Z液压马达1宁波液压马达公司4Z2S6AB240液控单向阀2中联恒通液压厂5Z2DB6VD240B100溢流阀2中联恒通液压厂6Z2FS6-30双单向节流阀4中联恒通液压厂734D0-F6B-W0.7三位四通换向阀4中联恒通液压厂8ZDB6VA240B100溢流阀1中联恒通液压厂 2.5.4 电动机功率的确定螺旋滚筒式破碎试验台在整个工作过程中，压力是不断变化的，所需要的功率变化很大，为满足整个工作工程的需要，按最大功率段来确定电动机的功率。当截割部阻力达到所测结果最大时，升降缸、牵引部和截割部的压力均达到最大值，此时泵压力达到最大；由前述所知泵的供油额定压力为：10.5Mpa，泵的流量为：，取泵的总效率那么泵的驱动功率为：（17）查电动机样本，选电动机功率。2.5.5 确定油箱的有效容积根据下式确定油箱的有效容积：（18）式中：液压泵每分钟排出压力油的容积经验系数，见表11表11 经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械12245761210已知泵的流量为： Q48L/min 即泵每分钟排出的压力油体积为：V=0.048,取经验系数 6，算的有效容积为：V=60.048=0.2880.32.5.6 管道尺寸的确定管道内径计算（19）取管道内径为12mm式中 Q通过管道的内的流量/sv管内允许的流速 m/s 取v=6 m/s则取 d=12mm 3 油路块设计3.1 液压元件的联接方式液压元件的联接方式主要有三种：管式联接、板式联接和法兰联接3.1.1管式联接主要采用管式联接元件，用油管按系统回路联接，管式连接占用的空间大，配管比较复杂，而且装拆不便，目前已很少使用。3.1.2板式联接目前塑料机械液压系统多采用板式联接，液压阀板即阀座是板式液压元件安装板，各液压元件间的联接管道全部由阀板中所钻的孔道构成，采用板式联接最大优点是结构紧凑有利于集中控制，装拆方便，且外形整洁美观。由于阀间管路长度缩短还能提高动作速度。缺点是阀板钻孔困难，泄漏不易检查。3.1.3法兰联接法兰联接液压元件主要用于高压大流量液压系统，其特点与管式联接相同。法兰联接的本质是将一个典型的回路集成为一个通路块，元件间的联接借助于通路块中钻出的孔道，每一个通路块之间又有一定的联接孔，以便将适当的通路块叠加在一起组成所需要的集成块液压系统。集成块式液压系统不但可以采用标准元件，不用管道，装拆更加方便，节省空间。而且集成块制造简单不易出差错，便于实现液压元件的标准化、通用化、系列化。因此已经开始应用于塑料机械的液压系统。本次液压系统的油路块设计采用目前使用较多的板式联接型式，为了减少空间，使结构紧凑，液压阀选用叠加阀。3.2 油路块的设计准则3.2.1块体结构及其结构尺寸的确定油路块的材料一般为铸铁、锻钢，低压固定设备可用铸铁，高压强震场合用锻钢。快体加工成正方体或者长方体。对于液压系统如果阀件少的可以安装在同一块油路块上，当液压系统复杂，控制阀较多，就可以用多块油路块叠加的型式。外形尺寸首先要满足阀件的安装，视孔道布置及其它工艺要求而定。为了减少加工工艺孔，缩短孔道长度，阀的安装位置要仔细认真的考虑，使相同油孔安装在同一水平面上或同一竖直面上。对于复杂的液压系统而言，当需要多块油路块叠加的时候，一定要保证三个公用油孔（进油孔、出油孔、漏油孔）的坐标相同，使之叠加在一起以后，形成三个主通道。3.2.2叠加阀油路块内油道孔设计油路块内的油道孔是用以联系各个控制元件，构成单元回路。液压油流经块体内油道孔的压力损失与块体油道孔有关。设计块体内油路时，应尽量缩短油道长度，减少弯角。合理确定油路排放位置。油路块油道孔设计可分为5个步骤：油路块内油道孔径的确定；块体内的公用孔的确定；油道孔及其它辅助油孔的确定；油道间最小壁厚的确定；油路排放位置的确定。(1)油路块内油道孔径的确定在叠加阀油路块设计过程中，油道孔径都是通过叠加阀来选取。而、等系列的标准叠加阀已有许多生产厂家生产，如大连组合机床研究所，美国威格斯公司，德国力土乐公司日本油研公司都可提供标准的产品，而且技术已很成熟，一般设计过程中只需通过已知流量参照产品样本即可确定孔径，无需进行具体设计。(2)块体内公用孔的确定油路块内没有公用压力油孔P,公用回油孔O，公用泄漏油孔L以及四个螺栓孔用以联系各个单元回路，从而构成所需要的液压控制系统。公用孔在块体上的座标位置P(),O(),L()应保证油路块内油道孔工艺性良好,孔数少,油道长度短，弯角少，压力损失要小。公用孔的X座标上的孔与换向阀的阀孔P，O，L的位置有关。公用压力油孔P，公用回油孔O的座标，主要与溢流阀的进出油口的位置有关。应使P口，O口与溢流阀进出油口连通方便。螺栓孔是位于块体面上四个角上的四个沿y座标方向的螺纹孔，用法兰固定在油箱或油箱盖上构成液压控制系统。公用孔在油路块上的座标位置及孔径应保持不变。(3)块体内油道孔及其他辅助孔的确定在油路块内，除公用油孔外。还有构成单元回路所必需的各种孔，如与元件相连通的油道孔，输出油孔，测压点辅助油及固定螺栓孔。输出油孔A,B用于联接执行机构两腔，能源装置，一般安放在后侧面。油道孔：用于联接通用元件的阀前孔和输出孔，从而构成各个单元回路，一般布置在主阀面上。测压点及其它辅助油孔：测压点(K或)用以测量主油路、支油路及控制油路等处压力的外测点，在块体的正面引出。用压力接头与压力表相连接，对于一些回路，若需要使用蓄能器一般可在油路块背面安装。(4)油道间最小壁厚确定块体内油道孔间最小壁厚的确定，块体内油孔的最小壁厚可按下式确定：（20）一般来说对于中低压系统，不应小于5mm，高压系统则应更大些，满足式（20）的要求即可。(5)油路排放位置的确定在油路块设计过程中，采用的往往是标准的叠加阀系列的液压阀。这些阀种类繁多。为了节省油路块数量，往往要一个油路块多阀共用，块内油路复杂。设计中为了减少差错，就要注意油路的排放位置，那么油路位置的确定要注意以下几点：在设计油路过程中，首先要读懂整个液压系统图，看看系统是由几个回路构成的，一般每一个油路支路构成一个回路。每一个回路一般有一个进袖口、一个回油口和泄油口确定好它们的位置尺寸。根据每一个回路中第一个叠加阀的油口位置和形状确定好，由进油口和回油口连通叠加阀的油路位置。液压油通过叠加阀后要去执行元件，在油路块内设计好去执行元件的通路这一通路不能与进油路和回油路相通。由执行元件回来的液压油要经过液压阀后再回到回油口，这一油路的位置不能和进油口和回油口的油路相通。阀座反面或侧面需要安装管接头，因此各个孔径应根据管接头螺纹尺寸来确定。工艺孔口不与液压元件或管接头联接的需用油塞堵住22。3.3 油路块的具体设计3.3.1 油路块的总体结构设计由液压系统原理图可知螺旋滚筒式破碎试验台分为三部分，分别是:截割部、牵引部、和升降部。所选的全是6通径的叠加式液压阀。根据需要阀体尺寸确定为：1000mm100mm100mm 的长方体。阀面布置如图7所示，便于安装阀与阀之间相隔5mm，安装固定的螺纹孔y向相隔64mm，x向相隔225mm。油路块的形状见图7 。图7 油路块阀面布置3.3.2 输出油孔的设计输出油孔A,B安排在油路块的后侧面，与升降缸相联接的四个油口为的孔，其A口深度为40mm，孔深42mm，B口深60mm，孔深62mm，为了与油管相连，各孔都钻有M101.510螺纹孔；截割部和牵引部的A口为的孔，其A口深也是40mm，孔深42mm，B口的深度为60mm，孔深62mm 。这四个A口与阀体底面高度为40mm ，B口与阀体底面高度为80mm 。分布情况如图8所示。图8 出油口 3.3.3 进回油孔的设计进油口和回油口布置在阀块的左面，其中进油口P口为的孔，其深度为201，与油管接口的螺纹孔型号为：M181.512，与阀体底面相隔高度为60mm；出油口O口也为的孔，其深度为222，与油管接口的螺纹孔型号也为：M181.512，O口与阀体底面相隔高度为20mm；位置及孔的表达如图9所示。图9 进出油口及螺纹孔布置3.3.4 工艺孔的设计为了使液压阀的进出油口和油路块上的进出油口相通，必须在油路块中钻工艺孔，其不直接与液压元件的油口相通，出口处必须用油塞堵住，且要保证不误通油道。工艺孔为的孔道，深50mm，孔深53mm 。与油路块底面高度相隔60mm，各工艺孔间相隔53mm ，其结构如图10所示。图10 阀体工艺孔油路块阀面需要精加工，阀面磨平，粗糙度为 0.8；所有孔的位置不超过0.1；与所在面垂直度不超过0.5；安装螺孔深度严格控制，不得误通油道；锐边倒钝；油道需要清洗干净。4 电气控制系统设计4.1 电气控制系统的要求和内容4.1.1电气控制系统的要求此次设计的任务来源于深海钴结壳采集头关键技术的装备与研究，主要包括对深海矿石的破碎，采集和提取等一系列的过程。由于深海采矿本身的复杂性和海底环境的特殊性，模拟实验在实验室进行，再综合考虑海水压力，波动等一系列其它因素，使我们的模拟尽可能的接近于实际情况。我们将水泥，石膏，砂等按各种不同比例混合来制成模拟深海中的各种不同性质的矿产资源，通过螺旋滚筒进行破碎，对被破碎后大小不一的颗粒进行筛分，研究其分布规律，从而掌握螺旋滚筒的破碎性能并对其进行进一步的研究，这个过程由设计的破碎试验台完成，工作原理如下：本实验台采用液压传动，用一台三相交流异步电动机驱动液压泵，两个双向马达分别驱动螺旋滚筒的正反转和装有模拟矿产资源小车的往复运动，这两个双向马达分别由两个三位四通电磁换向阀控制其换向，系统要求的功能由电气控制系统控制。该系统电磁铁调度功能表如表12所示：表12 液压系统电磁铁调度表信号来源电磁铁状态执行元件状态1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA升降缸截割马达牵引马达启动电源开关+正转牵引控制开关+正转正转升降控制信号+降正转正转升降控制信号+升正转牵引停+正转截割控制信号+反转截割停牵引控制信号+反转关闭信号本实验台电气控制系统要求： 1 实验过程中要求滚筒先转动，后小车前进给料。 2 小车在前进和后退应有终端保护。 3 完成电磁铁调度表的各种功能。 4 电路应有短路，过载保护。 5 要求有指示灯等各种辅助装置。4.1.2 电气控制系统的内容电气控制系统的设计内容主要包括选择拖动方案与控制方式，确定电动机的类型、容量、转速，并选择具体型号，设计电气控制原理框图，确定各个部分之间的联系关系，拟订各个部分的技术要求，设计并绘制电气原理图，计算主要技术参数，选择电气元件，制定元器件目录清单等14。4.2 电气控制原理图的设计电气控制系统包括主电路设计、控制电路设计、辅助电路设计三部分。4.2.1 主电路的设计（1）由于本实验台电动机驱动泵时不要求的正反转，不用改变电动机三相绕组中任意两相的通电顺序，故只需用一个接触器KM控制电动机的正转即可。（2）在主电路中电动机M应该由热继电器FR实现过载保护。（3）在主电路中由熔断器FU1实现短路保护，并由隔离开关QS对电源控制。4.2.2控制电路的设计控制电路有以下几方面的具体要求：（1）本实验台模拟矿石破碎的过程，滚筒破碎时有冲击，防止意外发生，在控制电路的总电路上必须有一个总停开关SB1切断总电路。（2）按钮SB2启动电动机的正转，由于按钮为弹簧复位按钮，用接触器KM的辅助触头实现自锁回路，用FR常闭开关串联在电动机的控制回路当中进行过载保护。（3）滚筒马达设置一个总开关按钮SB3，且滚筒工作过程中正反转不能互相干扰，故对滚筒的控制电路中必须要有互锁装置，用中间继电器KA1，KA2的常闭触点实现互锁功能，SB4，SB5按钮分别控制滚筒的正反转。（4）牵引马达设置一个总开关按钮SB6，小车前进和后退也不能互相干扰，所以在对小车的控制电路中也应该有互锁装置，用中间继电器KA3，KA4的常闭触点实现互锁功能，SB7，SB8按钮分别控制小车的前进和后退。（5）小车在做直线往复运动的过程中要有终端保护，因此需要使用两个行程开关1ST，2ST控制，当小车前进运行到终端位置时，自动压下行程开关1ST的滚轮，使控制电路中行程开关1ST的常闭触点断开，小车停止运动。当小车后退运行到终端位置时，自动压下行程开关2ST的滚轮，使控制电路中的行程开关2ST的常闭触点断开，小车停止运动。（6）应由熔断器FU2对控制电路进行保护。4.2.3辅助电路的设计根据设计要求，应该有辅助指示灯，当合上电源开关QS，则指示灯HL1亮，表明控制系统接通电源。在工作过程中分别由中间继电器KA1，KA2，KA3，KA4的常开辅助触头控制HL2，HL3，HL4，HL5四个指示灯，依次代表滚筒的正转，滚筒的反转，小车的前进和后退四个工作过程。由于指示灯的工作电压均在6.3V，故需选用一台变压器降压。 4.2.4 总体电气原理图根据以上设计的原则可以绘制出如图11所示的电气原理总图:图11 电气原理图5 液压泵站的设计分析5.1 电机泵组的设计分析及其选型5.1.1 液压泵的设计计算与选型（1）液压泵最大工作压力的确定由公式 + (20)其中滚筒马达最大工作压力为8.7MPa从液压泵出口到液压执行元件之间的管路损失。由于该系统中有调速阀，故有比较大的管路损失。则取为0.5MPa即 =+=8.7+0.5=9.2MPa（2）液压泵的流量的确定由公式 K()/s (21)=2+ = 20.025+0.57+0.02 =0.64/s =46L/min则 =K 其中 K系统泄漏系数取K=1.0即 =K=46 L/min （3）液压泵型号的选择由上面所计算的系统总的流量和系统工作压力,为使液压泵有一定的压力储备，选择的液压泵的额定工作压力要比系统最大工作压力达25%60%。故综合一切考虑因素，选择YBA32C 型叶片泵，榆次液压件厂生产，其规格如表10：表13 叶片泵规格名称型号理论排量额定压力输出流量额定转速r/min叶片泵YB-A32C-FF32.07ml/r10.5MPa48.1L/min1500（4）液压泵的驱动功率的确定该试验台的工作性质属于长期连续工作状态，液压泵的压力和流量都恒定。故液压泵的驱动功率有如下公式计算：即 P= (22) 其中液压泵最大工作压力液压泵的流量/s 液压泵的总效率，由经验取=0.80故 P=10.5kw5.1.2 电机的选型电机分同步电机与异步电机、直流电机等。异步电机具有结构简单、制造和维护使用方便，运行可靠等特点，因而被广泛运用在泵、机床等一般机械动力中。选择电机时应对以下几点进行综合考虑：根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求。根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制，过载能力和启动转矩，选择电动机容量，并确定冷却器通风方式。所选电动机容量应留有余量，负荷率一般取0.80.9。根据使用场所的环境选择电动机的结构形式。根据企业的电网电压标准和对功率因素的要求，确定电动机的电压等级和类型。根据生产机械的最高转速和对电力调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速器机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。由于电机驱动泵，因此所选电机的转速应与泵的转速所匹配。根据上面选择的泵的型号加上综合考虑因素，可以选择Y160M4型三相异步电动机。电机的技术参数见表14：表14 电机的选型型号额定功率KW满载时转速r/min电流 A效率 %功率因素Y160M411146022.6880.84 5.2 液压油箱的设计分析5.2.1液压油箱的设计要求油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热分离油液中的气泡，沉淀固体杂质等作用。油箱中安装有很多附件，如冷却器、加热器、空气滤清器及液位计等。设计时应考虑如下几点：1）油箱必须有足够大的容积，以满足散热要求；停车时能容纳液压系统中所有的油；而工作时又保持适当的油位要求等。2）吸油管及回油管插入最低油位以下。以防止吸油管吸入空气；回油管飞溅产生泡沫。管口一般与油箱底、箱壁的距离不小于管径底3倍。回油管口斜切45。角并面向箱壁，以防回油冲击油箱底部的沉积物。3）吸油管和回油管之间的距离尽可能远一点，中间要设置隔板，使油液在油箱中流动速度缓慢一点，时间长一点，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。4）为了保持油液清洁度，油箱应有密封的顶盖，顶盖上应设有带滤油网的注油口及带空气滤清器的通气孔，注油及空气一般都由一个空气滤清器来完成。为了便于放油，油箱底应有一定的倾斜度，最低处设置放油螺塞。5）箱壁上应考虑安装液位指示器、冷却器、加热器及温度计等的位置。6) 液压泵和电机安装在油箱盖板上时,须设置安装板，安装板在油箱盖板上通过螺栓加以固定。7）油箱的回油口须设置系统所要求的过滤精度的回油过滤器，以此保持返回油箱的油液有具有允许的污染的等级。8）为了防止油液落到地面上，应在油箱下部或上盖设置油盘。9）油箱底部应离地面150mm以上，以便于搬移，放油和散热。5.2.2 液压油箱容积的设计计算油箱的容量与系统的流量有关，一般容量可取最大流量的35倍。另外，油箱容量的大小可以从散热角度去计算。初始计算时先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热要求进行校核。由经验公式： V=a m3 (23)其中：液压泵每分钟排出压力油的容积m3 a经验系数由前面计算可知 =48.1L/min 该系统属中低压系统，故取 a6，则 V6004810.288m初步确定 a=1000mm b=600mm h=100mm5.2.3液压油箱附件的选型（1）滤油器的选择选择滤油器时应考虑以下几点：具有足够大的通油能力，压力损失小。过滤精度应满足设计要求。滤芯具有足够的强度。滤芯抗腐蚀性好，能在规定温度下长期工作。滤芯的更换、清洗及维护方便。选择滤油器通油能力时，一般应为实际通油的35倍。在设计液压系统时，用了以下此种安装位置的滤油器：RFB型的箱上回油滤油器，它安装在油箱盖上，它有着如下的特点：具有足够大的通油能力，压力损失小。过滤精度应满足设计要求。滤芯具有足够的强度。滤芯抗腐蚀性好，能在规定温度下长期工作。其选型规格如下表15所示:表15 回油滤油器的选型名称型号公称流量L/min过滤精度生产厂家回油滤油器RFB-16010C16010黎明液压件厂（2）空气滤清器的选择一般在油箱盖上应设置空气滤清器，它包括空气滤清器和注油过滤网。根据整个液压装置的需要，可以选择温州市黎明液压电机厂生产的-32空气滤清器。技术规格见表16：表16 空气滤清器的选型加油流量L/min空气流量L/min油过滤面积cm2螺钉（4只均布）mm空气过虑精度mm油过滤精度 m14105120M4*100.279125 （3）油温油位计的选择一般在油箱侧壁上设置油标，以此作为油箱中油位的指示器及作为油液温度的测量计。根据整个液压装置的需要，可以选择涌镇实业股份有限公司生产的YWZ-150T型的油温油位计。5.3液压油箱的热平衡校核5.3.1油箱发热功率计算一般系统总的功率损失由液压泵功率损失,阀的功率损失，管路及其它功率损失三者组成即 =+由经验公式 =P(1-) =10.5(1-0.8)=2.1kw =PQ = 101.34/s =13.4kw =kP =0.0476.57 =0.67kw则 =+=13.4+2.0+0.67=16.07kw5.3.2油箱散热功率计算由前面计算的油箱有效容积而确定a=1000mm, b=600mm, c=600mm，由此可计算油箱散热面积。由经验公式 =1.8h(a+b)+1.5ab =1.80.6(1.0 +0.6)+1.51.00.6 =2.63油箱表面散热功率 = (24) =163.8835 =2.17kw10.5kw 其中油箱散热系数油温与环境温度之差，取=35故油箱表面散热不满足系统散热要求，则需设置冷却器,由经验公式计算冷却器所需的冷却面积A A= (25)=1.33其中冷却器散热系数 = 油液进入冷却器时的油温取其为60 油液流出冷却器时的油温取其为 50 水进入冷却器时的温度取其为 25 水流出冷却器时的温度取其为 30而实际冷却器散热面积 A=1.331.30=1.7 m25.4 本章小结本章主要是为液压系统设计泵站，包括油箱的设计计算，泵组座的设计及相关元件的选型，油路的连接，最后进行了热平衡校核，总体结构比较紧凑。6 技术经济分析 6.1 技术经济分析的目的技术经济分析对企业生产和学术研究都具有非常重要的作用，是衡量企业生产过程中投资建设和设备改造可行性和优越性的重要参考指标，是学术研究过程中衡量一个设计是否可行，是否具有研究价值的一个重要依据。所谓技术，着重指的是生产技术；经济是技术活动中的经济，是解决如何取得最大的节约问题的。随着现代科学技术的发展和社会化程度的不断提高，工程技术人员在设计过程中，不仅仅要考虑设计的可行性，还要考虑设计的经济性。因此，本次设计中就要求我们对整个系统进行技术经济分析。新技术的出现体现了科技的进步，新技术研究的目的是提高劳动生产率，提高产品质量，减少劳动强度从而为社会创造更多的经济效益。技术指标与经济指标两者即互相独立又彼此有着密切联系。在研究新设备时必须将新设计的产品与已有的设备进行全方位的比较，权衡利弊，从技术指标和经济指标两方面进行分析新设计的优越性和可行性；在开发新产品时要着重分析产品开发后能给购买方带来多大的效益，会不会给购买方带来一些不必要的负面影响。所以，在新技术的创造活动中，如果对技术经济分析工作不够重视，就有可能会使新技术的潜力得不到充分的发挥和有效的利用。技术指标和经济指标之间的关系如表17所示：表17 技术指标与经济指标的关系技术指标经济指标机器生产率劳动生产率、基本投资、使用成本机器的使用可靠性劳动生产率、基本投资、使用成本机器的效率基本投资、使用成本总之经济技术分析的目的是要根据设备使用的不同场合来设计选择最优设计方案，使所设计的产品成本少技术含量高，还要使设备的性能、使用期限以及可拓展性等符合设计要求。6.2 技术经济分析本次设计所采用的是液压驱动，采用液压传动系统有比机械传动系统无可替代的优越性。众所周知，生产成本是决定一项发明、开发是否具有市场竞争力的重要因素之一，在满足技术要求的基础上，生产成本少、产品适用性高、创造效益大的设计才是成功的。技术经济分析工作的任务是，通过不同技术方案的比较，确定性价比最高的技术方案，本次采用的液压传动所具的优越性如下：（1）容易获得较大的力或力矩。（2）能在较大范围内实现无级调速。（3）传递运动平稳、均匀，无冲击，运动惯性小。（4）易于防止过载，避免机械、人身事故。（5）液压传动比机械传动容易按不同位置和空间布局。（6）易于实现慢速转动、直线运动、往复运动和摆动以及由这些运动组合的各种复杂动作，是实现强力机械自动化最好的手段。（7）液压元件通用性强，容易实现标准化、系列化和通用化，便于组织批量生产，从而可以大大节约成本，减少开支。本文所设计的螺旋滚筒式破碎试验台是在综合分析海底环境状况的基础上来模拟采矿车在深海作业截割矿石的过程，采用液压设备驱动螺旋滚筒和牵引小车的运动完成截割任务的，在机械性能上比传统的机械传动来得平稳，且容易实现无级调速，用螺旋滚筒截齿破碎矿石是比较节能的而且效率高，在技术指标上是具有优越性的。组成该截割设备的液压元件占用的费用比例最大，其参考价格如表18所示：表18 液压元件的价格序号型号名称数量厂家单价（元）1HSGL01-40/DBEZE500液压缸2长江液压件厂67021QJM11-0.63Z液压马达1宁波液压马达公司5031QJM001-0.010Z液压马达1宁波液压马达公司27004Z2S6AB240液控单向阀2中联恒通液压厂205Z2DB6VD240B100溢流阀2中联恒通液压厂406Z2FS6-30双单向节流阀4中联恒通液压厂520734D0-F6B-W0.7三位四通换向阀4中联恒通液压厂2608ZDB6VA240B100溢流阀1中联恒通液压厂3809Y-60耐震压力表1无锡惠华仪表厂650续表18序号型号名称数量厂家单价（元）10KF-L8/20E压力表开关1无锡惠华仪表厂53511YB-A32C-FF液压泵1榆次液压元件厂160012TF-160180进油滤油口1黎明液压元件厂200013RTF-1605回邮滤油口1黎明液压元件厂670有上表分析采用液压时传动，元件费用较高。但其使用周期长，性能好，创收的效益是很大的。从以上的分析表明此次所设计的采用液压传动式的螺旋滚筒破碎试验台比传统的采用机械传动式的螺旋滚筒截割设备提高了机械性能，降低了功耗，提高了运行的可靠性而且降低了制造成本，从而在根本上减少了试验经费。参考文献 1 丁六怀，高宇清.中国大洋多金属结核集矿技术研究综述J.矿业研究与开发. 2003.08，23（4）：582 马红光.采煤机螺旋滚筒的改进设计J.矿山机械，2003,5：10113 李晓豁.采煤机螺旋滚筒随机载荷的模拟J.黑龙江科技学

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