毕业设计（论文）-重卷卷边机液压系统设计.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 第34页毕业设计（论文）-重卷卷边机液压系统设计重卷卷边机液压系统设计摘 要在带钢冷轧生产线上，废边的卷取不仅影响带钢的质量和产量，其大量堆积还会损坏到设备，给机组的稳定运行带来严重影响。另外，废边是冷轧生产后的废料，以节约资源的角度来看，废边重卷是资源回收的第一步。因此对重卷卷边机液压系统进行研究和分析具有很重要的现实意义和经济意义。参照鞍钢冷轧2#生产线重卷机组的实际情况，本文对卷边机液压系统进行设计。系统由阀控制液压缸运动，从而使重卷机组运行时，卷边机同时进行工作。本文分析了阀控缸各环节的工作情况，以及一些重要参数对系统稳定性和精度的影响，列出相应计算式，计算各需求参数。通过分析，液压系统能够同时满足稳定性、快速性和准确性的要求。本文就液压系统进行了设计，确定了液压系统原理图，对液压动力元件、阀件和辅件进行计算和选用，对阀台等液压元件进行设计，并通过计算液压系统的压力损失、散热能力来对液压系统进行验算。结果证明，所设计的液压系统满足了设计要求。关键词：冷轧；卷边机；液压系统The Design of Hydraulic System of Re-roll machineAbstractIn the production line of the cold rolling, re-rolling not only seriously affects the quality and yield of the strip, but also seriously damages equipments, even have a serious impact on the stable operation of generating units, so study and control the system have a very important practical and economic significance.According to the actual situation of No.2 cold-rolled production line of Anshan Steel Company, this paper designed the hydraulic control system of rerolling. In the system，we use servo valve to make the cylinder move. Contents includes analyzing every parts work and stress status in cylinder controlled by value units as well as influences that some key parameters made to system stability and precision. Through the analysis, we found the control system can simultaneously meets the requirements of stability, speed and accuracy. This paper has also carried on the design of hydraulic system, established the hydraulic system schematic diagram, calculated and selected the hydraulic power parts, the valves and auxiliary parts, designed hydraulic elements such as valve block, checked the hydraulic system by calculating its loss of hydraulic pressure and the cooling capacity. Checking results show that the design of the hydraulic system meet the design requirements.keywords：Cold rolling；Re-roll machine；Hydraulic system目 录摘 要IAbstractII目 录III1绪论11.1 国内外冷轧生产简介11.2 重卷卷边机的作用和工作目的21.3 冷轧重卷卷边机结构简介21.3.1结构简介：21.3.2 卷边机的工作过程31.3.3运行件的动作范围41.4 本次设计研究的内容52 重卷卷边机液压系统设计62.1 毕业设计主要参数要求62.1.1 控制对象的有关参数62.1.2 其他要求62.2 重卷机液压系统的构成63 液压系统的设计83.1液压系统的组成及工作原理83.1.1 拟定系统方案83.2 确定液压缸有关参数及型号83.2.1 供油压力的确定83.2.2 液压油的选择83.2.3 负载分析93.2.4 液压缸有关参数的确定93.2.5 液压缸流量计算114 液压能源的选择134.1 液压元件的选择134.1.1 液压泵的选择134.1.2 液压泵有关参数计算134.1.3 液压泵规格的选择144.1.4 电动机的选择155 液压辅助装置的选择175.1 管道尺寸的确定175.1.1 管道类型的选择175.1.2 管子内径的计算175.1.3 管子壁厚的计算185.2 蓄能器的选择185.2.1 蓄能器类型的选择185.2.2 蓄能器基本参数的计算205.2.3 蓄能器辅件的选择215.3 油箱的设计215.3.1 油箱类型的选择215.3.2 油箱容积的计算225.3.3 空气滤清器的选择225.4 滤油器的选用225.5 压力表的选用236 阀的选择和阀块设计246.1 液压阀的选择246.1.1 电磁换向阀的选择246.1.2 截止阀的选择256.1.3 其它阀的选用256.2 阀块设计266.2.1 块体结构的选择266.6.2 阀块结构尺寸的确定267 液压系统性能验算277.1 液压系统的压力损失277.1.1 管路的沿程压力损失计算277.1.2 管路的局部压力损失计算297.1.3 阀类元件的局部压力损失计算297.1.4 系统校核297.2 液压系统的发热温升计算307.2.1 液压系统的发热功率计算307.2.2 散热功率的计算317.2.3 冷却器所需冷却面积的计算318 经济性分析338.1 设备的经济性评价338.2.1 投资回收期的计算338.2.2 设备合理更新期的计算1结 论2致 谢3参考文献41绪论1.1 国内外冷轧生产简介随着现代化工业的发展，各行各业对钢铁产品特别是冷轧带钢的需求量不断增加，同时对其质量要求也越来越高，随着我国汽车制造业和高档家电业等行业的蓬勃发展，这一要求将显着更加迫切，而产量和产品质量被认为是钢铁行业将来发展的重要方向之一。钢的冷轧在19世纪中叶始于德国，当时只能生产宽度2025mm的冷轧带钢。美国于1859年建立了25mm冷轧机，1887年生产出宽度为150mm的低碳钢带。1880年以后冷轧钢带钢生产在美国、德国发展很快，产品宽度不断扩大，并逐步建立了附属设备，产品质量也有了很大提高。宽的冷轧钢带是在热轧成卷带钢的基础上发展起来的。首先是美国早在1920年第一次成功地轧制出宽带钢，并很快由单机不可逆轧制而跨入单机可逆式轧制。1926年阿姆柯公司巴特勒工厂建成四机架冷连轧机。原苏联开始冷轧生产是在20世纪30年代中期，第一个冷轧车间建在伊里奇冶金工厂，是四辊式，用单张的热轧板作原料。1938年在查波罗什工厂开始安装从国外引进的三机架1680mm冷连轧机，及1680mm可逆式冷轧机，生产厚度为0.52.5mm，宽度为1500mm的钢板。以后为了满足汽车工业的需要，该厂又建立了一台2180mm可逆式冷轧机。1951年原苏联建设了一套2030mm全连续式五机架冷连轧机，年产250万t，安装在新利佩茨克。日本1938年在东洋钢板松下工厂安装了第一台可逆式冷轧机，开始了冷轧薄板的生产。1940年在新日铁广钿厂建立了第一套四机架1420mm冷连轧机。我国冷轧宽带钢的生产开始于1960年，首先建立了1700mm单机可逆式冷轧机，以后陆续投产了1200mm单机可逆式冷轧机，MKW1400mm偏八辊轧机，1150mm二十辊冷轧机和1250mmHC单机可逆式冷轧机等。70年代投产了我国第一套1700mm连续式五机架冷轧机，1988年建成了2030mm五机架全连续冷轧机。90年代至今，我国国民经济建设飞速发展，取得了令人瞩目的成就，市场(如家电业、汽车业等)对冷轧钢板产品的需求不断增大。虽然几年来我国在冷轧板的生产方面取得了骄人的成绩，但我国冷轧板生产与工业发达的国家相比仍有差距，总的装备水平、产品质量还有待提高。板管比、冷轧板比较低，产量和质量等方面还不能满足国内需求，每年还要从国外大量进口。因此，我国在冷轧技术、设备、产品质量、产能等方面还有很大提升空间，我们必须增建新轧机，改造现有冷轧机，大力发展冷轧生产6,12。 1.2 重卷卷边机的作用和工作目的卷边机设置在机组作业线操作侧同盘剪旁边，距离机组中心线约6米处。用于将园盘剪切下的废边卷成700X900的废卷，并将废卷卸入废料筐中。1.3 冷轧重卷卷边机结构简介压 辊1.3.1结构简介：减速装置电动机卷 轴图1.1 卷边机主视图 卷边机的结构如图1.1所示，其主要由卷轴移动与传动装置、机架装置、排线装置、固定底座及液压润滑配管等组成。移动与传动装置由交流变频电机、制动器、装有卷轴的卧式减速机、移动底座等零部件组成。其润滑方式为油池润滑。机架装置固定在大底座上，它主要由压辊、推料板、卷轴支撑、机架、活动及固定挡板等组成。设置压辊的目的是为了将废卷卷紧卷实，压辊的运动是由液压缸驱动的。液压缸活塞杆端压力可调，保证在卷取过程中，压辊对带卷保持适当压力。在机架装置上设置最大卷径测量用接近开关，当废卷达到最大直径时，接近开关发出信号，卷边机停车，然后压辊抬起，卷轴移出，推料板摆动，将废卷推出机架外料筐中。卷轴移动与推板摆动也是通过两个不同液压缸来实现的。在机架装置上还设置了另外一个接近开关，用来检测推料板处于最低位置，保证在卷取或卷轴未移出机架时推料板不能动作，保证了进料通道通畅。在机架装置中还设置了卷轴外端支撑，避免了卷轴工作时处于悬臂状态。在机架装置机架内两侧还装有两个圆盘，这两个圆盘能够随废边卷一起转动，避免了废卷沿轴向向两端扩展，避免了废卷与机架间的摩擦。另外卸卷时传动侧的圆盘可以轴向移动，使废卷不易卡在两园盘之间，使卸料容易方便。在机架装置的入口处设置了排线机构，该机构装有立辊排线框架，由液压缸驱动，使立辊沿卷轴方向连续往复运动，对废边起导向作用，使废边沿卷轴均匀卷取。液压缸换向信号靠机构上方两端两个接近开关检测和发讯。在固定底座上除装有卷轴移动油缸外还装有两个接近开关，检测卷轴移动的极限位置，提供联锁信号。1.3.2 卷边机的工作过程卷边机工作过程由4个液压缸（卷轴移动缸，卷边压轴缸，推料缸和排线缸）动作而完成的。由人工分别控制4个电磁换向阀和电机开关而控制4个液压缸的动作和电机以完成整个卷边机构的卷边动作。第一步：接头。 由工人利用工具，将钢卷废边与卷边机卷轴连接。此时4个电磁阀都失电。第二步：动作，卷料。 工人启动开关，电机工作。排线缸动作，做来回运动为了让废料卷卷的均匀。 压辊重3500Kg，靠压辊自重即可把废料卷压均匀。 此时 控制排线缸的4号电磁阀工作，控制排线缸左右动作。 电机转速与重卷台同步。第三步：卸料。 当废料卷卷完毕，工人控制开关。电机停机；4号电磁阀失电，排线缸停止动作。1号电磁阀得电，卷轴移动缸动作，卷轴撤出。卷轴撤出后，3号电磁阀得电。推料缸动作，推动推料板将废料卷推出至废料框。第四步：复位工人控制开关，液压缸动作，将卷轴和推料板推回原位。1.3.3运行件的动作范围压辊处于最底位置时，辊面与卷轴之间为35mm，压辊升到最高位置时，辊面与卷轴之间距离约为370mm。 推料板在最低位置时，其上表面与水平面之间夹角为30。拨料时，拨料板与水平面最大夹角为105。卷轴左极限位置为卷轴插入箱体并与支撑锥套接触，卷轴右极限位置为卷轴抽出箱体，且卷轴端部与机架钢板外侧距离约190mm。排线架左极限位置为右导辊辊面距压辊中心为150mm, 排线架右极限位置为右导辊辊面距压辊中心为550mm。安全装置（接近开关）的作用:在机架装置推料板旋转轴端部处的机架上装有一个接近开关, 用来检测推料板最低位置, 并发讯。这样可以保证卷取正常进行, 否则将发生事故。在机架装置上还装有测量卷径的接近开关, 这样可以保证卷径达到700左右时卷边机自动停车, 若继续卷取废卷将与机架底板摩擦, 甚至卡住发生事故。在固定底座上装有两个接近开关，这样可以保证在卷取过程中卷轴不移出箱体，否则卷取将不能正常进行。1.4 本次设计研究的内容本次设计针对冷轧生产线中的重卷卷边机，进行液压控制系统的设计，主要做了以下工作：1. 制定设计方案；2. 对工作过程具体参数的优化；3. 设计液压系统并对液压元件进行设计计算及选择；4. 对阀台等液压元件进行设计。2 重卷卷边机液压系统设计2.1 毕业设计主要参数要求2.1.1 控制对象的有关参数废卷重 2500kg卷轴重 4000kg推料机自重 400kg压辊重 700kg排线架重 50kg推料缸摩擦力f 5000N卷轴移动缸往返速度 120mm/s卷轴移动缸行程 1300mm卷边压辊缸往返速度 70mm/s卷边压辊缸行程 250mm卷边推料缸往返速度 70mm/s卷边推料缸行程 280mm卷边排线缸往返速度 100mm/s卷边排线缸行程 700mm2.1.2 其他要求结构牢固，空间紧凑，工作可靠，噪声小。2.2 重卷机液压系统的构成重卷机液压控制系统主要由液压站、液压缸、电磁换向阀、接近开关和执行机构等组成。如图2.1。图2.1 重卷卷边机液压系统原理图3 液压系统的设计3.1液压系统的组成及工作原理3.1.1 拟定系统方案卷边机与机组同时工作，及时将切下的废边卷取成卷，进行归拢堆放。该系统回路对精度要求一般，4个液压缸分别由4个电磁阀控制。卷边机构的运动形式可视为复合直线运动，且行程较小，故其执行器采用液压缸。在机架装置上设置最大卷径测量用接近开关，当废卷达到最大直径时，接近开关发出信号，卷边机停车，然后压辊抬起，卷轴移出，推料板摆动，将废卷推出机架外料筐中。在机架装置上还设置了另外一个接近开关，用来检测推料板处于最低位置，保证在卷取或卷轴未移出机架时推料板不能动作，保证了进料通道通畅。3.2 确定液压缸有关参数及型号3.2.1 供油压力的确定选用较高的供油压力，在相同输出功率的条件下，可减小执行元件液压缸的面积，因而泵和动力元件尺寸小重量轻，设备结构紧凑，同时油腔的容积减小，容积弹性模量增加，有利于提高系统的响应速度。但是，随供油压力的增加，液压元件的尺寸、重量和造价也相应增加，选择较低的供油压力，可以降低成本、能量损失和温升，减小噪音，延长使用寿命，易于维护。故条件允许时，应选用较低的供油压力。冷轧中设备负载不大，为一般负载设备，可选取供油压力MPa。 3.2.2 液压油的选择液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘温特性；油膜强度要高，具有较好的润滑性能；能抗氧化，稳定性好；腐蚀作用小，对密封材料等有良好的适应性；同时液压油还应具有一定的消泡能力。冷轧重卷卷边机的工作对油液的抗燃性无要求，故可选用矿物型液压油。由文献1，37-5556可知，普通液压油适用于环境温度为的各类中高压系统（适用工作压力为6.3-21MP的系统），故根据要求可选用N32型普通液压油，代号为YA-N32。3.2.3 负载分析本系统的主要负载为重力负载、惯性负载和磨擦负载，粘性负载较小，可忽略，无弹性负载和外作用负载，系统属于惯性负载位置系统。取摩擦因数。3.2.4 液压缸有关参数的确定取工作压力MPa，摩擦系数，。1卷轴移动缸：直线式双作用单杆无缓冲液压缸，切向底座安装。（受力分析如图3.1）缸筒内径确定：（1）.根据液压缸所作用的机构分析作用于液压缸的力F为电机卷轴等对 底座的摩擦力。所以 图3.1 F 电机、卷轴等对底座的摩擦力根据 所以（2）. 拉力根据文献1, 表37.5-6查得，根据所以拉力与推力所得直径比较，取大者，故取缸径D=56.40mm，杆径d=0.7D=39.48mm。由文献1,37-193查液压缸标准件表，选取液压缸型号：2卷边压辊缸：卷边压辊缸在卷边机工作时处于非工作状态。压辊靠自身重力将废卷压紧，卷边过程完成后，卷边压辊缸将压辊顶起。此时，压辊缸处于工作状态。受力分析，如图3.1。根据角度关系求得重力在液压缸轴线方向的分力F。所以又 所以 根据液压缸标准件表选取液压缸型号为： 图3.2三推料缸推料缸在卸卷时工作，拉动推料板将废卷卸出。卷边机工作时，推料板处于最低位置（约为水平放置）。约估推料板水平夹角时受力，如图3.2。又所以选取液压缸标准件型号： 图3.3 四排线缸取排线架重，摩擦系数取排线缸在卷边机工作时做重复往返运动，使废卷均匀卷取。 受力分析如图3.4。排线缸负载压力为排线架摩擦力， 图3.4所以由于排线缸负载很小，冶金设备用标准液压缸系列表格1中最小系列承受负载也远大于98N。故选液压缸型号为： 3.2.5 液压缸流量计算依照文献1, 37.5-19, A液压缸有效工作面积 v活塞与缸体的相对速度 卷轴移动缸： 卷边压辊缸 3.推料缸 4.排线缸4 液压能源的选择4.1 液压元件的选择4.1.1 液压泵的选择液压泵式液压系统中的动力装置，使能量转换元件。它由原动机驱动，把输入的机械能转换为油液的压力能再传输到系统中去，为执行元件提供动力。它是液压系统的核心元件。它的基本工作条件为：1、它必须构成密封容积，且在不断变化中能完成吸油和压油过程。2、在密封容积增大的吸油过程中，油箱必须与大气相通。3、吸、压油腔要互相分开，并且有良好密封性。液压泵的主要参数有压力，流量，排量，功率和效率。泵的压力参数主要有工作压力，额定压力。1、 工作压力是指液压泵在实际工作时输出的液压油的压力值，也就是出口压力，也称为系统压力。此压力取决于系统中阻止液体流动的阻力（负载），负载增大，工作压力升高；反之，工作压力降低。2、 额定压力是指在保证液压泵的容积效率，使用寿命和额定转速的前提下，泵长时间连续运作时允许使用的最大压力。当泵的工作压力超过额定压力时，就会过载。4.1.2 液压泵有关参数计算1、液压泵工作压力的确定查公式得 (4.1)液压执行元件的最高工作压力（MPa），对于本系统，为统一的工作压力，MPa从液压泵出口到液压缸或者液压马达入口之间总的管路损失（MPa）。的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算是可按经验数据选取：管路简单，流速不大的，去（0.20.5）MPa；管路复杂，进口油调速阀的，取=（0.51.5）MPa。按最大压力损失，取 MPa液压泵工作压力为2、液压泵流量的确定查公式得 （4.2）式中 液压泵的流量泄露系数（K取1.2） 同时动作的液压缸或者液压马达的最大总流量。本系统中由于4个液压缸分别在不同时段工作，没有同时段工作时间，故取液压缸最大流量，即查公式,液压泵的驱动功率 （4.3）式中 液压泵的最大工作压力(MPa)液压泵的流量(/s)液压泵的总效率，取0.64.1.3 液压泵规格的选择根据生产设备和生产情况，不同的系统使用不同类型的液压泵。不同类型的泵的性能也不同，如表4.1所示1,37-145。表4.1 常用液压泵的主要性能参数齿轮泵双作用叶片泵变量叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵工作压力（MPa）2.5256.3286.31020351020转速范围 (r/min)1450400050040006002800100360010002400容积效率0.70.950.80.950.80.90.90.980.850.95总效率0.60.850.750.850.60.750.850.950.750.92叶片泵在机床、工程机械、船舶及冶金设备中应用十分广泛。叶片泵的额定压力相对较小，具有流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小、重量轻等优点，单作用叶片泵还可以做成变量形式。卷边机液压系统的压力、排量都一般，选用齿轮泵可以满足要求。根据所求得的和的值，按系统中拟定的液压泵的形式选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大，已知泵的最大工作压力，可按额定工作压力，选用液压泵，按参考文献1，37-155可选择液压泵的型号为25PCY14-1B型斜盘式轴向柱塞变量泵，其技术规格如表4.2所示。技术参数如下： 表4.2 25PCY14-1B型斜盘式轴向柱塞变量泵主要性能参数公称排量 ml/r额定转速 r/min额定压力Mpa容积效率%驱动功率KW质量kg251500329224.634表4.24.1.4 电动机的选择卷边机液压系统在工作过程中，系统的压力和流量变化都不大，相对比较恒定。Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机主要性能和结构特点为：1. 效率高，耗电少，性能好；2. 噪声低，振动小，体积小，重量轻；3. 结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑等杂物侵入电动机内部。鉴于以上原因，选用Y系列电动机。根据液压泵的驱动功率和转速，选择型号为Y200L-4的电机能够满足所选液压泵的要求，电动机的主要技术参数如表4.3所示。表4.3 电动机的技术参数型号额定功率kW满载时重量kg额定电流A转速rmin效率%功率因数cosY200L-43056.8147092.20.872705 液压辅助装置的选择5.1 管道尺寸的确定 5.1.1 管道类型的选择冷拔无缝钢管耐高压、变形小、耐油、抗腐蚀。虽然装配时不易弯曲，但装配后能长久保持原形。当选用10号和15号冷拔无缝钢管时，不仅其外径尺寸准确，而且可焊性好。且按参考文献1，645，压力管道推荐用15、29号冷拔无缝钢管，在时，选用15号钢。故系统选用15号冷拔无缝钢管作为输送工作介质的管道。5.1.2 管子内径的计算管子内径按液压油流速选取 （） （5.1）式中 液体流量（）。为保证油管满足使用要求，可按流量最大值来计算，前面已经求得，故取。流速，荐用流速（）：对于吸油管，（一般取以下），这里取；对于压油管（压力高、管道短或油粘度小的情况下取大值，反之取小值），所选液压油的粘度较小，且卷边机液压系统的管道不是很长，这里取；对于回油管，这里取。将数值带入到式（5.1）中，可求出管子的内径分别为吸油管： ，圆整取；压油管：，圆整取；回油管：，圆整取。5.1.3 管子壁厚的计算系统所选用输送工作介质的管道为15号冷拔无缝钢管，其壁厚可按式（5.2）来计算 （mm） （5.2）式中 工作压力（MPa） ，根据前面的计算，可知（为液压缸的最大工作压力）；管子内径（mm）；许用应力（MPa）。对于钢管，抗拉强度，MPa；安全系数，当时，。查得15号钢的抗拉强度，从而可以求得。代入数值到式（5.2）中，可得钢管的壁厚分别为：吸油管：，由参考文献1,645表37.9-1，可选钢管的壁厚为4mm；压油管：，由参考文献1,645表37.9-1，可选钢管的壁厚为1.6mm；回油管：，由参考文献1,645表37.9-1，可选钢管的壁厚为2.5mm。5.2 蓄能器的选择5.2.1 蓄能器类型的选择气囊式蓄能器的主要特点有： 1. 液气可靠隔离、密封好、无泄漏、油液不易老化；2. 气囊惯性小、反应灵敏；3. 结构紧凑、重量轻。气囊式蓄能器的工作温度一般为，工作压力小于，最大气体容积为，可以满足系统的工作要求。可用于储存能量、稳定压力，减小液压泵功率，补偿泄漏、吸收脉动和压力冲击。且有定型产品供货，便于购买。鉴于以上原因，系统选用气囊式蓄能器。其结构图和工作原理图分别如图5.1和图5.2所示。 图5.1 气囊式蓄能器结构图图5.2 气囊式蓄能器工作原理5.2.2 蓄能器基本参数的计算蓄能器最重要的参数是蓄能器的容积，蓄能器作为不同用途时，其容积的计算方式也不同。在卷边机液压系统中，蓄能器起到多种作用，但其最重要的作用是消除液压泵脉动。在这种情况下，蓄能器在一个脉动周期内，吸收瞬时流量高于平均流量的部分，当瞬时流量低于平均流量时，又将其吸收的能量全部排出，这个过程中蓄能器来不及与外界进行热交换，故可认为是绝热过程。根据公式 （5.3）其中，A液压缸的有效面积，由于系统中液压缸不同时作用，故取大者，L柱塞行程，k与泵的类型有关的系数。由于系统液压缸为单缸双作用，k取0.25。充气压力Pa，按充气。求的根据所计算得到的值，按系统中拟定的蓄能器的类型选择相应的产品，查参考文献1，表37.10-28可知型号为NXQ-L10的气囊式蓄能器可满足使用要求，该型号蓄能器的技术规格如表5.1所示。表5.1 蓄能器的技术规格型号容积 L压力 MPa通径 mm重量 kgNXQ-L101020M602425.2.3 蓄能器辅件的选择为了控制蓄能器油液通断、溢流、泄压等工况，常使用蓄能器阀组来控制。目前国内已经生产与气囊式蓄能器产品配套使用的控制阀组，如AQJ系列安全球阀，这种阀组主要用于液压囊式蓄能器，作为安全截流和卸荷的蓄能器的附件，装于蓄能器和液压系统之间。根据所选蓄能器和系统的具体情况，按参考文献1可选用安全球阀的型号为AQJ-L20H2，其技术参数如表5.2所示。表5.2 安全球阀的技术参数型号公称压力 （MPa）调压范围 （MPa）公称通径 (mm)配用蓄能器型号AQJ-L32H22072120NXQ-L10255.3 油箱的设计5.3.1 油箱类型的选择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。按照油箱液面与大气是否相通，可分为开式油箱和闭式油箱。开式油箱应用最广，油箱内的液面与大气相通，结构简单，不用考虑油箱充气压力等问题，故本系统采用开式油箱1,37-727728。5.3.2 油箱容积的计算初始设计时，先按经验公式确定油箱的容积，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。经验公式为 （） （5.4）式中 液压泵每分钟排除压力油的容积（）。前面已求得液压泵的输出流量为，故可得。经验系数，按表5.3可选。表5.3 油箱容积计算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122457612将各数值代入到经验公式，从而可以求得油箱的容积为5.3.3 空气滤清器的选择为了减少油液的污染，在油箱盖上设置空气滤清器，使大气与邮箱内的空气经过滤清器相通。空气滤清器包括空气滤清装置和注油过滤网。常用的空气滤清器类型有KGQ型和EF型，前者使用相对较多，故本系统采用KGQ型空气滤清器，查参考文献1,728可得该型号产品的技术规格如表5.4所示。表5.4 KGQ型空气滤清器的技术规格空气过滤精度 m102040空气流量 0.6312.5空气阻力 MPa0.02加油网孔 mm0.3加油网适用温度 -10100安装位置与油箱垂直安装5.4 滤油器的选用 回油路滤油器回油路滤油器的作用是在系统油液流回油箱之前，将外界侵入系统的和系统内产生的污染物滤净。回油路滤油器受其上游执行元件流量波动的影响，使过滤性能降低。回油路滤油器承受的压力为回油路的背压，一般不超过1MPa，因而结构尺寸可适当加大，以提高纳垢容量，最大允许压差一般为0.35MPa。按要求可选用线隙式滤油器，型号为XU-A2550，其技术规格如表5.7所示。表5.7 回油路滤油器的技术规格型号过滤精度 m压力损失 MPa流量 Lmin通径 mmXU-A2550500.3525155.5 压力表的选用 压力表是测量压力的仪表，采用液压表可方便控制系统中的压力。由参考文献1表37.10-48得，选用Y60型弹簧管压力表，压力表直径为60，其测量范围是025MPa。6 阀的选择和阀块设计选择液压阀主要依据阀的工作压力和通过阀的流量。本系统的工作压力在6MPa左右，所以液压阀都选用中、低压阀。6.1 液压阀的选择阀的规格，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和要求。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。6.1.1 电磁换向阀的选择电磁换向阀是利用电磁铁吸力来推动阀心来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、行程开关、压力继电器等发出的信号进行控制，易于实现自动化，所以液压系统常用这类阀。在二位电磁换向阀的一端有一个电磁铁，另一端有一个复位弹簧；在三位电磁换向阀的两端各有一个电磁铁和一个对中弹簧。应该指出，由于电磁铁的吸力有限，因此电磁铁换向阀只适用于流量不太大的场合。本系统采用4个10通径的三位四通电磁换向阀。具体型号：1、4WE10E3X/OG24NZ5L（卷轴移动缸，推料缸）技术参数如下型号通径mm最大工作压力Mpa最大流量 L/min介质粘度mm/介质温度C工作介质质量kg4WE10E3X/OG24NZ5L1031.5602.8-380-30-80矿物液压油1.6生产厂家沈阳液压件厂2、4WE10D3X/OG24NZ5L（卷边压辊缸）技术参数如下型号通径mm最大工作压力Mpa最大流量 L/min介质粘度mm/介质温度C工作介质质量kg4WE10D3X/OG24NZ5L1031.5602.8-380-30-80矿物液压油1.6生产厂家沈阳液压件厂3、4WE10J3X/OG24NZ5L (排线缸)技术参数如下型号通径mm最大工作压力Mpa最大流量 L/min介质粘度mm/介质温度C工作介质质量kg4WE10J3X/OG24NZ5L 1031.5602.8-380-30-80矿物液压油1.6生产厂家沈阳液压件厂6.1.2 截止阀的选择为了便于系统调试和维修，常在液压管路中安装截止阀。可将油路完全关闭，也可调节油路的流量，故本系统选用该类型的截流截止阀。根据系统的压力选用型号。液压主路用阀：KHB-G1-1212-10X （2个）支路用阀：KHB-G3/4-1212-01X （8个）主路压油路和回油路连接用阀：KHP-16-1214-02X6.1.3 其它阀的选用叠加式减压阀：ZDR10DA2-5X/150Y叠加式单向节流阀：Z2FS10-5-3X6.2 阀块设计6.2.1 块体结构的选择通道块的材料一般为铸铁或铸钢，低压固定设备可用铸铁，高压强振场合多用锻钢，但铸铁材料砂眼有时太多，故本系统中的阀块采用锻钢材料。根据本系统液压阀件的数量和安装位置要求，设计两个阀块，每个阀块上设有公共压油孔和公共回油孔。6.6.2 阀块结构尺寸的确定阀块采用长方体外形，外形尺寸应满足阀件的安装，尽量使相通的油孔在同一水平面或同一竖直面。油孔之间的壁厚不能太小，一方面防止使用过程中，由于油的压力而击穿，另一方面避免加工时，因油孔的偏斜而误通，一般应使壁厚不小于5mm1.37-110。7 液压系统性能验算7.1 液压系统的压力损失压力损失包括管路的沿程损失，管路的局部压力损失和阀类元件的局部损失，总的压力损失为 （7.1） （7.2） （7.3）式中 管道的长度 (m)；管道内径 (m)；液压油的平均流动速度（m/s）；液压油密度（kg/）；沿程阻力系数；局部阻力系数。 （7.4）式中 阀的额定流量（）；通过阀的实际流量（）；阀的额定压力损失（Pa）。7.1.1 管路的沿程压力损失计算根据所选液压油型号，可知密度为，而沿程损失与液压油的运动类型有关，流动类型可用雷诺数Re来判断。对圆形截面管路，雷诺数为 （7.5）式中 管中的平均流速； 管径； 流体的运动粘性系数，根据所选液压油，查得，对于光滑的金属圆管，当Re2300时为紊流状态，当Re2300时为层流状态。1. 吸油管路所以此时液压流体为层流状态，可以求得沿程阻力系数为设定吸油管路的长度为2m，按式（7.2）则可求得压力损失为（MPa）2. 压油管路所以此时液压流体为层流状态，可以求得沿程阻力系数为设定吸油管路的长度为2m，则可求得压力损失为（MPa）3. 回油管路所以此时液压流体为层流状态，可以求得沿程阻力系数为设定吸油管路的长度为4m，则可求得压力损失为（MPa）可得总的沿程压力损失为（MPa）7.1.2 管路的局部压力损失计算 在本系统中，管路的局部压力损失主要为泵出口处的压力损失，可按下式计算：（MPa）式中 局部阻力系数。多数情况下，的取值均为经验值，此处取。7.1.3 阀类元件的局部压力损失计算1. 压油路：查各阀件的特性曲线，可分别得到各自的压力损失：叠加式单向节流阀的压力损失为0.2MPa，压油路滤油器为0.35MPa，电磁换向阀为0.1MPa，截止阀为0.1MPa。2. 回油路：截止阀为0.1MPa，回油路滤油器为0.35MPa 。则油路中阀件的局部压力损失为综合以上计算结果，按照式（7.1），可得液压系统总的压力损失为（MPa）7.1.4 系统校核由以上计算可知液压缸回路的压力损失最大为MPa，而泵的出口压力调定为16MPa，可知泵的实际出口压力与泵的额定压力还有一定的压力裕度，故所选泵和其他有关液压元件是合适的，满足系统的要求。7.2 液压系统的发热温升计算7.2.1 液压系统的发热功率计算液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出的有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高，液压系统的功率损失计算就是其散热功率的计算。液压系统的发热功率可按式（7.6）计算： （7.6）式中 液压系统的总输入功率（W），即液压泵的功率。 （7.7）式中 液压泵的功率（W）；液压泵的工作压力，前面已经求得；液压泵的工作流量，前面已经求得 ；液压泵的效率，所选轴向柱塞变量泵的效率取0.9。代入式（7.7）中可求得液压缸输出功率（W）。 （7.8）式中 液压缸输出功率；液压缸活塞所受的力，因为四缸不同时工作，故取大者。前面已经求得N；液压缸活塞伸缩的速度，m/s。代入式（7.8）中可求得(kW)综上可计算液压系统的发热功率为(kW)7.2.2 散热功率的计算前面已初步计算得油缸的有效容积为，按求得油缸各边之积为若取a=0.25m，b、h分别为1m。由公式，可求得油箱的散热面积为油缸的散热功率为 （7.9）式中 油箱散热系数，查参考文献1表37.5-13，取 油温与环境温度之差，取=35。代入到式（7.9）中，可得（KW）可见，油箱的散热远远满足不了系统散热的要求，管路散热是极小的，需要另设冷却器。7.2.3 冷却器所需冷却面积的计算所需冷却面积为 （7.10）式中 传热系数，用管式冷却器时，取K=116； 平均温升，。取油进入冷却器的温度=60，油流出冷却器的温度=50，冷却水入口温度=25，冷却水出口温度=30。则