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劈木机液压泵设计

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关键词：: 劈木机液压泵设计

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摘要

液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的能耗﹑提高系统的效率﹑降低噪声﹑改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结构,例如,柱塞的结构型式﹑滑靴结构型式﹑配油盘结构型式等进行了分析和设计,还包括它们的受力分析与计算.还有对缸体的材料选用以及校核很关键;最后对变量机构分类型式也进行了详细的分析,比较了它们的优点和缺点.该设计最后对轴向柱塞泵的优缺点进行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望。

关键词：劈木机;斜盘；柱塞泵；液压系统；结构型式

摘要 1

第一篇绪论 5

第一章劈木机的发展趋势 6

第二章高压柱塞泵 8

第一节高压柱塞泵特点 9

第二篇总体设计方案的拟定 10

第一章液压系统的设计 10

第一节液压系统的用途和特点 11

第二节液压系统的形式 12

第二章总体方案 14

第一节设计原理 14

第二节系统工作原理 14

第三节油泵的设计 15

第四节液压油缸的设计 50

第五节液压辅件的设计 53

第六节油箱及其附件的设计 54

第七节管件的设计 54

结束语 55

参考文献 56

外文资料 57

中文翻译 59

致谢 60

摘要 1

第一篇绪论 5

第一章劈木机的发展趋势 6

第二章高压柱塞泵 8

第一节高压柱塞泵特点 9

第二篇总体设计方案的拟定 10

第一章液压系统的设计 10

第一节液压系统的用途和特点 11

第二节液压系统的形式 12

第二章总体方案 14

第一节设计原理 14

第二节系统工作原理 14

第三节油泵的设计 15

第四节液压油缸的设计 50

第五节液压辅件的设计 53

第六节油箱及其附件的设计 54

第七节管件的设计 54

结束语 55

参考文献 56

外文资料 57

中文翻译 59

致谢 60

参考文献

[1]（日）市川常雄著.鸡西煤矿机器厂译.《液压技术基本理论》.[M].煤炭工业出版社.1975

[2]上海煤矿机械研究所编.《液压传动设计手册》.[M].上海人民出版社.1976

[3]吉林工业大学等校编.《工程机械液压与液力传动》.[M].机械工业出版社.1978

[4]（美）H﹒E﹒梅里特著.陈燕庆译.《液压控制系统》.[M].科学出版社.1979

[5]曾祥荣﹑叶文柄﹑吴沛容编著.《液压传动》.[M].国防工业出版社.1980

[6]齐任贤主编.《液压传动和液力传动》.[M].冶金工业出版社.1981

[7]何存兴主编.《液压件》.[M].机械工业出版社.1982

[8]张赤诚等编.《液压传动》.[M].地质出版社.1986

[9]张耀宸.《机械加工设计手册》.[M].北京.航空工业出版社,1987

[10]闻德生著.《开路式柱塞泵》.[M].航空工业出版社.1998

[11]马玉贵、马治武主编.《新编液压件使用与维修技术大》.[M].中国建材工业出版社.1998

[12]成大先主编.《机械设计图册》.[M].化学工业出版社.2000

[13]路甬祥主编.《液压气动技术手册》.[M].北京.机械工业出版社.2002

[14]陈允中曹占文黄红梅邓国强等译. [M].《泵手册》.中国石化出版社.2003

[15]成大先主编.《机械设计手册》.[M].化学工业出版社.2004

[16]张利平主编.《液压气压传动与控制》.[M].西北工业大学出版社.2004

[17]季阳萍主编.《化工制图》.[M].化学工业出版社.2004

[18]闫建新主编.《机械设计基础》.[M].中国传媒大学出版社.2004

[19]梁宝英主编.《机械设计基础》.[M].中国传媒大学出版社.2011

[20]顾大强主编.《机械设计》.[M].科学出版社.2011

Abstract

Hydraulic system is the power components that can provide some of the oil flow and pressure, it is indispensable for each hydraulic system core components, a reasonable choice for the hydraulic system pump improve the system of energy efficiency, and reduce noise improve performance and ensure reliable operation of the system are very important. The design of the axial piston pump is analyzed, the main analysis of the axial piston pump classification, the structure of which, for example, the structure of the plunger type structure type slipper oil pan structure type were analyzed and design, also including their Analysis and calculation. There is the selection of materials on the cylinder and the check is critical; the final classification of types of variables agencies also carried out detailed analysis, comparing their advantages and disadvantages. The design finally, axial piston pump of the overall advantages and disadvantages of future development were also discussed.

Key words:log spiltter; Inclined dish Pillar fills a pump; Liquid presses system; Structure pattern

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内容简介：: 0摘要液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的能耗提高系统的效率降低噪声改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。本设计对轴向柱塞泵进行了分析,主要分析了轴向柱塞泵的分类,对其中的结构,例如,柱塞的结构型式滑靴结构型式配油盘结构型式等进行了分析和设计,还包括它们的受力分析与计算.还有对缸体的材料选用以及校核很关键;最后对变量机构分类型式也进行了详细的分析,比较了它们的优点和缺点.该设计最后对轴向柱塞泵的优缺点进行了整体的分析,对今后的发展也进行了展望。关键词：劈木机;斜盘；柱塞泵；液压系统；结构型式1AbstractHydraulic system is the power components that can provide some of the oil flow and pressure, it is indispensable for each hydraulic system core components, a reasonable choice for the hydraulic system pump improve the system of energy efficiency, and reduce noise improve performance and ensure reliable operation of the system are very important. The design of the axial piston pump is analyzed, the main analysis of the axial piston pump classification, the structure of which, for example, the structure of the plunger type structure type slipper oil pan structure type were analyzed and design, also including their Analysis and calculation. There is the selection of materials on the cylinder and the check is critical; the final classification of types of variables agencies also carried out detailed analysis, comparing their advantages and disadvantages. The design finally, axial piston pump of the overall advantages and disadvantages of future development were also discussed.Key words:log spiltter; Inclined dish Pillar fills a pump; Liquid presses system; Structure pattern2目录摘要 .1第一篇绪论 .5第一章劈木机的发展趋势 .6第二章高压柱塞泵 .8第一节高压柱塞泵特点 .9第二篇总体设计方案的拟定 .10第一章液压系统的设计 .10第一节液压系统的用途和特点 .11第二节液压系统的形式 .12第二章总体方案 .14第一节设计原理 .14第二节系统工作原理 .14第三节油泵的设计 .15第四节液压油缸的设计 .50第五节液压辅件的设计 .53第六节油箱及其附件的设计 .54第七节管件的设计 .54结束语 .55参考文献 .56外文资料 .57中文翻译 .59致谢 .603第一篇绪论劈木机是木片加工行业中的一项重要辅助设备，主要有立式、卧式两大系列。其功能是采用液压工作将树墩、大型树杈、大型圆木段以及较坚硬的木料劈开，以达到削片机进料尺寸的要求，或将原料劈成其他用途的材料。一般行程规格有1000mm，1200mm，1500mm。公称压力有 30T，50T 等几种。以卧式机型使用比较方便。液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液的动力元件,它是每个液压系统中不可缺少的核心元件,合理的选择液压泵对于液压系统的能耗提高系统的效率降低噪声改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。随着工业技术的不断发展，液压传动也越来越广，而作为液压传动系统心脏的液压泵就显得更加重要了。第一章劈木机的发展趋势伴随着科学技术的不断地发展，新技术、新材料、新工艺不断涌现。伴随我国加入WTO 的脚步，我国劈木机的水平与国外的差距会越来越小，国外的先进技术和设备会不断涌入，对国内劈木机而言，挑战与机会并存。电子技术、数字控制技术、液压技术以及机械制造技术的发展，给劈木机的自动化、柔性化、智能化和集成化带来了新的活力，使机床的品种不断增加，技术水平不断提高。国内外的发展趋势有以下几点：1.高新技术介入劈木机，促进自动化、智能化无论数控加工技术在木工机械上的应用，还是计算机技术的普及化，都预示着高新科技正在向各个技术领域推进。从世界范围内的木工机械发展史看，木材加工方法有与金属加工方法同化的趋势，比如数控镂铣机的出现，便是一例。我们可否大胆预测，将来木材会被像锻造钢锭一样进行重塑定型。更多效仿金属加工手段以规模带动效益从国内发展格局看，木材加工企业或木工机械装备，均有大型化、规模化的趋势，否则将被淘汰。我国现阶段落后的、简易的木工机械仍有很大的市场，很多木材加工企业还在推行劳动密集型的经营模式。未来的木材加工企业必然走产业化、大型化、规模化的发展道路。2.提高木材的综合利用率。由于国内乃至世界范围内的森林资源日趋减少，高品质原材料的短缺已成为制约木材工业发展的主要原因。最大限度地提高目次的利用率，是木材工业的主要任务。发展各类人造板产品，提高其品质和应用范围是高效率利用木材资源最有效的途径。另外，发展全树利用，减少加工损失，提高加工精度均可在一定限4度上提高木材的利用率。以人为本，实现绿色环保我国政府推行退耕还林、天然林保护工程、林业两大体系建设和六大工程建设，均是保护环境明智之举；2002 年 7 月 1 日起，全面强制执行人造板产品标准，达不到环保要求的不准生产、销售。木材加工行业的发展，必须遵循两条原则，首先是保护环境，最小限度地索取自然资源，最大限度地减少对环境的污染；其次是木材加工制品必须对人体无害或有害度控制在最低范围内。因此，未来有生命力的木工机械及木材工业产品，必然是按人机工程学设计的，符合环保要求的。 3.提高生产效率和自动化程度。提高生产效率的途径有两个方面：一是缩短加工时间，而是缩短辅助时间。缩短加工时间，除了提高切削的速度，加大进给量外，其主要的措施是工序集中，因为刀具、震动和噪音方面的原因，切削速度和进给量不可能无限制地提高，因为多刀通过式联合机床和多工序集中的加工中心就成为了主要的发展方向。如联合了锯、铣、钻、开榫、砂光等功能的双端铣床；多种加工工艺联合的封边机；集中了多种切削加工工序的数控加工中心等。缩短辅助工作时间主要是减少非加工时间，采用附带刀库的加工中心，或采用数控流水线与柔性加工单元间自动交换工作台的方式，把辅助工作时间缩短到最低。轴向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流轴向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺点。国际上 70、80 年代发展的轴配流轴向柱塞泵克服了阀配流配向柱塞泵的不足。由于轴向泵结构上的特点，轴配流配向柱塞泵耐冲击、寿命长、控制精度高。使其成为一种优良的高压泵，代表当今国际上液压泵制造的先进水平。但是，它技术含量高、加工制造难度大，国际上只有博世（ BOSCH）公司、沃依特（ VOITH）公司等少数几家公司能够生产。而博世公司只能生产 90mL 以下规格的泵，沃依特公司只生产 110 一250mLr 规格的泵 2。我国从 80 年代末 90 年代初有很多科研机构与生产厂家开始研究开发这种产品，但都没有取得实质性进展。主要因为在理论上有待深化，在实际生产中不能解决转子与配流轴、滑靴与定子两对摩擦副烧研的问题 3。有些生产厂家在柱塞内孔通过浇铸轴承合金等方法来克服烧研，但效果并不理想，这种办法在小排量泵中使用，虽然能够防止摩擦副烧研的问题，但泵的使用寿命不长。由我国著名的液压专家卢望研究员和材料专家闰秉均教授及其课题组经过多年研究与开发，取得了“过平衡压力补偿方法及双排轴向柱塞泵”和“一种新型高压大排量轴向柱塞泵”两项技术专利，“合金奥氏体一贝氏体球铁开发应用研究”一项国家新材料技术成果。这些技术成果的取得，使我国径向柱塞5泵的研制在设计理论与材料工艺方面取得突破性进展。兰州永新科技股份有限公司以上述两项专利与一项新材料技术成果为支持，成功地开发生产的 JBP 系列机电控制式径向柱塞泵，是国家科技部“八五”攻关和国家科技部火炬计划项目。该泵在多家企业进行了 2-3 年的工业考核试验，性能优良 4。泵的技术发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。当今社会，可进发展日新月异，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展 5。随着电子、计算机、材料、制造等相关技术的发展，多学科交叉应用于轴向柱塞泵的研究，使仿真和试验更为接近现实，轴向柱塞泵设计和优化的效率大大提高。产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求创新，做到与众不同；正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在：（1）输送介质的多样性（2）产品结构的差异性（3）运行要求的不同性从输送介质来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道布置形式、维护维修等方面对泵的内在或外在的结构提出新要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加入了各自企业的理念，更加提高了泵结构的多元化程度。基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求，如泄漏减少、噪声振动降低、可调性增加、寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。我国的轴向柱塞泵技术还比较落后，但旺盛的需求对轴向柱塞泵技术的发展有很大的推动作用。因此只要能紧跟国际技术潮流，发挥后发优势，一定能赶上国际先进水平，甚至后来居上。6第二章高压柱塞泵高压柱塞泵的使用压力一般应在 10MPa100MPa 之间。它属于容积式泵，借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的；原动机的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能；泵的容量只取决于工作腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数，理论上与排出压力无关。往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动（或通过隔膜、波纹管等挠性元件在工作腔内的周期性弹性变形）来使工作腔容积产生周期性变化的。在结构上，往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开，通过泵阀（吸入阀和排出阀）与管路沟通或闭合。第一节高压柱塞泵特点一瞬时流量是脉动的这是因为在柱塞泵中，液体介质的吸入和排出过程是交替进行的，而且活塞在位移过程中，其速度又在不断地变化之中。在只有一个工作腔的泵中，泵的瞬时流量不仅随时间而变化，而且是不连续的。随着工作腔的增多，瞬时流量的脉动幅度越来越小，乃至在实用上可以认为是紊流。二平均流量是恒定的理论上，泵的流量只取决于泵的主要结构参数 n（每分钟往复次数）、S（活塞行程）、D（活塞直径）、Z（活塞数目），与排出压力无关，且与输送介质的温度、粘度等物理、化学性质无关。所以说泵的流量是恒定的。三泵的压力取决于管道特性柱塞泵的排出压力不能由泵本身限定，而是取决于泵装置的管道特性，并且与流量无关。也就是说，如果认为输送液体是不可压缩的，那么，在理论上可认为往复泵的排出压力将不受任何限制，即可根据泵装置的管道特性，建立泵的任何所需的排出压力。当然，所有往复泵都有一个泵的排出压力的规定，这不是说该泵的排出压力不会再升高，而只是说，由于原动机额定功率和泵本身的结构强度的限制，不允许在超出这一排出压力下使用而己。7四对输送介质有较强的适应性柱塞泵原则上可以输送任何介质，几乎不受介质的物理性能和化学性能的限制。当然，由于液力端的材料和制造工艺以及密封技术的限制，有时也会遇到不能适应的情况。五有良好的自吸性能柱塞泵不仅有良好的吸入性能，而且还有良好的自吸性能。因此，对多数往复泵来说，在启动前通常不需灌泵。机器效率高，节能。第二节柱塞泵流量泵的理论流量：Qt=AsnZ式中 Qt 泵的理论流量； A 柱塞（或活塞）的截面积；S 行程； n 曲轴转速（或柱塞的每分钟往复次数）Z 联数（柱塞或活塞数）泵的实际流量：Q=QtQ。式中 Q 泵的流量； Qt 泵的理论流量；Q 泵的流量损失。造成泵的流量损失的因素有：由于液体压缩或膨胀造成的容积损失；由于阀在关闭时滞后造成的容积损失；由于阀关闭后不严，通过密封面的泄漏造成的容积损失；通过柱塞、活塞杆或活塞环的泄漏造成的容积损失。第二篇总体设计方案的拟定第一章液压系统的设计液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术8进行加工。如今在各种机械设备上广泛应用这液压系统，使用具有连续流动性的油液，通过液压泵把驱动液压泵的电动机或发动机的机械能转换成油液的压力能，经过各种控制阀，送到作为执行器的液压缸或液压马达中，再转换成机械动力去驱动负载。第一节液压系统的用途和特点液压系统作为一种传动技术，有其突出的有点：一能产生很大的力，而且容易控制可以用泵很容易地得到很高压力(2030Mpa)的液压油，把此压力油送入液压缸后即可产生很大的力。液压技术可以广泛的应用在压力机、压铸机以及注塑机上，就是因为可以简单地得到这样大的力。二能在很宽范围内无级变速用控制阀对供给液压马达或液压缸的流量进行无极调整，即可随意控制其旋转或直线运动的速度。三很容易防止过载，安全性大机械设备如果承受许用界限以上的负载时时很危险的。液压系统中通过使用安全阀可以很容易防止过载。即使在工程机械等可能发生预想不到的负载变动的场合，也可以确保安全。四尺寸小出力大，安装位置可以自由选择无论把控制阀、执行器装在什么位置，只要把管子和软管接过去就可以了，所以设计上的自由度很大。这一点在必须减轻重量、提高功率密度、充分利用空间的工作车辆以及机床等发挥了作用。五输出力的力调整简单准确，可远程控制如果用压力控制阀来控制压力，则很容易控制执行器的输出力。如果使用比例电磁阀，还可用电信号控制压力，从而实现远程控制。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，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9分为益流阀(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。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。第二节液压系统的形式从不同的角度出发，可以把液压系统分成不同的形

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