毕业设计（论文）-基于PLC的钢筋切断机液压系统设计.doc

中文题目：基于PLC的钢筋切断机液压系统设计外文题目：Design of hydraulic system for steel bar cutting machine based on PLC全套设计加扣 3012250582毕业设计（论文）共 84 页（其中：外文文献及译文 27 页）图纸共 5 张 完成日期 2016年6月 答辩日期 2016年6月摘要 液压钢筋切断机广泛应用于钢筋切断机械之中，这涉及到各种尺寸的钢筋处理的切断机。液压钢筋切断机比机械钢筋切断机运行成本低，且在同一体积下，液压装置可产生更多的功率，比电气装置生成更大动力；同一功率下，液压装置具有体积更小、重量更轻、结构更紧凑等优点。所以从不同角度看，液压切断机的选择比较合理。本文设计的切断机的液压系统主要由三部分组成。分别是刀具切断系统、载物台送料系统和工件夹紧系统。其中，刀具系统的主要控制刀具进给和后退；载物台送料系统用于运送工件，工件夹紧系统是固定工件的。其中，刀具切断系统是单独用变量泵驱动的，而载物台送料系统和工件夹紧系统是共同由一个定量泵驱动，他们的动作由电磁换向阀控制。而控制整个液压系统采用plc控制，由plc实现电磁换向阀的工作，从而引起切断机的自动、手动工作。本文中还运用OPC服务将Fluidsim-H与PLC实时通讯，进行联合仿真。关键词：钢筋切断机；液压；plc；Fluidsim-HIAbstract Hydraulic steel bar cutting machine is widely used in steel cutting machine, which relates to the cutting machine of various sizes of steel bars. Hydraulic reinforced bar cutting machine than gear steel cutting machine operation cost is low, and in the same volume, the hydraulic device can produce more power, than the electrical device generates more power, the same power, the hydraulic device has smaller volume and weight lighter, more compact structure and other advantages. So from different point of view, the choice of hydraulic cutting machine is reasonable. The hydraulic system of cutting machine is mainly composed of three parts. Cutting system, loading table feed system and workpiece clamping system. Among them, the tool system is mainly controlled by the feeding and back of the tool carrier table feeding system for the delivery of the workpiece, the workpiece clamping system is a fixed workpiece. Among them, the cutter cutting system is driven by a variable displacement pump, and the loading table feed system and the work piece clamping system are driven by a quantitative pump, and their action is controlled by the electromagnetic valve. And the control of the entire hydraulic system using PLC control, by the PLC to achieve the work of the solenoid valve, thereby causing the automatic cutting machine, manual work.In this paper, the use of OPC services will be Fluidsim-H and PLC real-time communication, the joint simulation.Key words: steel bar cutting machine; hydraulic; PLC；Fluidsim-H1目录1 绪论11.1液压技术的发展历史以及现状11.2 液压传动的优势与缺点213钢筋切断机历史及现状31.4钢筋切断机基本结构52 液压钢筋切断机的设计要求72.1钢筋切断机设计需求72.2钢筋切断机参数要求73 液压钢筋切断机的基本方案拟定83.1液压钢筋切断机的基本组成83.2 确定液压系统基本回路93.2.1 确定切断缸的基本回路93.2.2 确定拨盘缸的基本回路103.2.3 确定加紧缸的基本回路113.2.4 确定切断机的动作循环123.2.5 确定液压泵的种类123.2.6 液压原理图设计124 钢筋切断机的主要参数确定144.1 计算液压缸上的载荷144.2 系统工作压力的初选144.3 验算液压缸的主要尺寸154.3.1 切断缸154.3.2 拨盘缸和夹紧缸164.4 执行元件的实际流量计算164.5 液压执行元件实际工作压力的计算175 选择液压元件195.1 选择液压泵195.1.1 高压泵的选择195.1.2 低压泵的选择205.2 选择电动机215.2.1 高压系统下的电动机215.2.2 低压系统下的电动机225.3 选择液压阀235.4 滤油器选择255.5 管路的确定265.5.1 管路内径以及壁厚计算265.5.2 选择管路材料275.6 计算油箱尺寸276 液压缸和主要的零件计算296.1 液压缸缸筒296.1.1 计算缸筒长度296.1.2 缸筒的结构296.1.3 缸筒材料306.1.4 缸筒要求306.2 活塞306.3 活塞杆导向套以及密封316.4 放气装置326.5 油口327 验算液压系统的性能347.1 液压缸压力损失的验算347.2 系统发热升温的验算348 钢筋切断机控制系统设计368.1 系统概述368.2 液压钢筋切断机控制原理及其控制工艺分析368.2.1 液压系统原理368.2.2 加工工序过程378.3 钢筋切断机PLC控制系统的设计398.3.1 PLC选型398.3.2 PLC的输入输出点分配408.4 系统控制软件设计428.4.1 自动程序顺序功能图428.4.2 钢筋切断机梯形图设计439 运用Fluidsim-H与GX Simulator进行仿真479.1 运用Fluidsim-H液压仿真479.2采用OPC技术进行Fluidsim-H与GX Simulator联合仿真4910 经济与技术上的可行性分析5411 结论55致谢56参考文献57附录A58附录B69辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1. 绪论1.1液压传动近几年的发展概况 液压传动和气压传动，称为流体传动，是通过液体静压传动理论提出用Pascal第十七世纪发展起来的一项新技术，广泛应用于工业和农业的生产技术。目前，流体传输技术水平已成为国家工业发展水平的重要标志之一。 在1795英国Joseph Braman首次使用（约瑟夫布拉曼JosephBraman1749-1814液压原理。在伦敦水作为工作介质，在液压机的形式将用于工业，诞生了世界上第一台液压机。1905他换了工作中的水油，并进一步改进。 第一次世界大战后，液压传动技术被广泛应用，尤其是在1920年之后，更快的发展起来。在二十世纪末十九世纪初期，在这20年当中，液压元件才正式的创造出来。1925年，维氏发明出了压力平衡式叶片泵，对现代工业以及液压传动的广泛应用打下了坚实的基础。二十世纪初期人们在液压理论的研究以及在能量的流动方面取得了巨大成就，比如液压变矩器、液压耦合器等都是这时候的产物。 我国的液压行业始于上世纪50年代，第一个用于机床和锻造设备的液压元件。60年来获得更大的发展，已渗透到所有工业部门，在机床、工程机械、冶金、农业 机械、汽车、轮船、航空、石油、军工等行业已广泛应用于工业领域。目前液压技术正向高压、高速、高功率、高效率、低噪音、低能耗、长寿命、高度集成化等方 向发展。同时，应用新组件、计算机辅助设计、计算机仿真及优化、计算机控制等工作，也取得了显著成效。 目前，我国液压件已从低压到高压形成了一系列，并产生了许多新的元件，如锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电动数字控制阀等。介绍中国的机械工业在认真消 化，促进国外先进的液压技术，同时，大力发展，国内液压开发新产品，加强对产品质量的可靠性和应用新技术的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，性 能差，不符合国家标准的液压产品，逐步淘汰的措施。因此，随着科学技术的飞速发展，液压技术将进一步发展在各种机械设备中，应用将更加广泛。 1.2 液压传动的优势与缺点1、液压传动的优势 （1）在同一个体积内，液压作动器可以产生更多的功率比电器装置。在相同功率的情况下，液压作动器具有体积小、重量轻、结构紧凑等优点。液压马达的体积重量仅为同功率电机的12%左右。 （2）液压作动器的工作是比较稳定的。由于液压作动器具有重量轻、惯性小、响应快等原因，易于实现快速起动、制动和频繁换向。液压装置的换向频率可达到每分钟500次，实现往复旋转运动，往复直线运动可达到每分钟1000次。 （3）在很宽的范围内无级调速液压传动可以实现（高达1:2000的速度比），并且可以在速度控制的液压装置运行的过程。 （4）很容易实现自动化，因为它是压力、流量和流量方向的液体来控制或调节，控制很方便。当液压控制和电气控制或气动控制时，可以实现更复杂的顺序动作和遥控器。 （5）液压装置很容易实现过载保护，液压部分可自行润滑，使用寿命长。 （6）液压元件的标准化、系列化和通用化，使液压系统的设计、制造和使用更加方便。 2、液压传动的弊端： （1）液压传动是以液体作为工作介质，在相对运动中不可避免地要对表面进行渗漏。同时，液体是不绝对不可压缩的，所以不应该在传动比的场合严格要求的场合，如内螺纹和齿轮加工机床的动态链系统。 （2）液压传动在工作过程中有更多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，不宜远距离传输。 （3）对液压传动油温度变化敏感，温度变化会影响运动稳定性。因此，在低温和高温条件下，很难使用液压传动。 （4）为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求，因此，液压元件的成本很高，而且对石油污染也比较敏感。 （5）对液压系统故障的诊断很困难，因此，对维修人员提出了更高的要求，不仅要掌握液压传动系统的理论知识，而且还具有一定的实践经验。 （6）具有高压、高速、高效、流量大、液压元件和系统噪声增大的问题，这是解决问题的一个问题。 总而言之，液压传动有着巨大的优势，并且随着科技日益的进步传统的液压传动的缺点将逐渐被克服，在日后液压技术与电子技术相结合的方式将会大放异彩。13钢筋切断机历史及现状 钢筋切断机是一种建筑机械，主要用于钢材加工。相比于其他切割机等设备，具有重量轻、能耗少、运行可靠、效率高等优点，近年来逐步广泛应用于轧钢厂和建筑工地，在国民经济建设中发挥着重要作用。确保工程质量，提高施工的效率，加快工程的进度，降低工人的劳动强度，是实现钢筋切断机自动化控制的重要意义。 目前，国内的混凝土结构工程广泛采用各种类型的钢筋切割机，进行切断钢筋。根据钢筋切断机驱动方式分为机械驱动和液压驱动，其中机械驱动是由机械装置产生驱动力，推动凸轮往复运动切断钢筋；而液压驱动是由液压系统提供的动力，带动刀具，将钢筋切断。 在新中国成立初期，建筑工程中的钢结构加工技术十分落后，主要依靠人工或简单的工具进行加工。劳动强度大，生产效率低，工程质量很难保证。太原重型机械制造厂是国内最早生产钢筋切割机的厂家。他们首先介绍了苏联的水平钢筋切割机，1958，第一个在中国生产的钢制的切割机。然后在1985左右，日本的垂直切割机引进 德国水平切割机，并在此基础上开发了一系列gq40，gq50，gq65等开放、封闭、半封闭式切割机。系列的钢切割机是用来切断机械轮。此外，沈阳建筑 工程学院工厂，渭南陕西农业科技有限公司、黑虎建筑机械公司企业生产不同类型的机械钢筋切断机。 目前，国内的钢制杆机加工主要是基于机械轮剪式切削加工的。工作过程是：电机输出功率由皮带传动和二级齿轮减速器、曲轴驱动。以促进连杆滑块和动叶为往复直线运动的框架，移动刀片和固定刀片向错位以切割钢筋。 但是这种钢筋切断机是采用纯机械结构，由齿轮传动、皮带、凸轮滑块等组成。其机械效率低，组成复杂，工作过程复杂，功率损失较大。而且由于寸机械机构在剪切时收到的冲击力较大会导致机器零部件的寿命减少，对零件易造成损伤，大大降低机器的可靠性和寿命。会增加后期成本，维护负担。同时这也会降低切割精度，造成误差不易消除。 液压剪剪机虽然比机械切割机晚，但在技术上和经济效益上都有着无可比拟的优越性。其技术优势一般表现在以下几个方面： （1）具有较高的性能，由于较高的液体压力可以使用，所以对钢棒切割功能的剪切作用很高。 （2）用低工作噪音把齿轮和其他机械传动装置，直接由油缸实现直线传动，使结构简单，噪音小。 （3）具有良好的适应能力，对16ram直径6mm的钢筋间的处理。同时，还可以使用一台机器，使用不同的工作头可以实现各种用途，如弯曲、穿孔等。 （4）具有较高的工作可靠性，省略离合器装置，离合器装置不可靠，离合器装置不可靠。同时，控制系统的引入可以实现定长剪切，保证钢棒切割的表面质量。 （5）在两者的输出力矩或者输出力基本持平时，液压技术的重量会远远小于电动和启动的重量。并且运用高电压小流量的技术能造出更为轻便的机器。 液压传动的缺点是成本高，传动效率低。然而，液压元件的大规模生产降低了组件的价格，这将使其具有竞争力。液压传动比机械传动效率低，但与机械传动系统相比，具有最佳的配位特性，使其具有很大的发展空间。 近年来，我国钢加工技术和设备取得了很大的进步，但产品技术水平和国外先进水平，仍有以下几个方面的差距： （1）频率低的国产钢切割机每分每秒从28到31的切断次数，而国外的每分钟的钢筋切割机切割次数达到4351，最高的截止频率甚至可以达到每分钟61次。 （2）设计合理的国产钢切割机刀片采用单螺栓和厚度较薄的钢板，采用双螺栓固定，从而导致叶片力和耐久性能与国外有一定差距。国外的切割机在细节设计上更为合理。例如，日本的垂直切割机的偏心距大于国内，但更利于用户更换刀片，调整剪切角。 （3）自动化程度不高，国内的钢制条切割机控制精度较低，不适合工厂的加工操作。国外的切割机操作控制技术和计算机，电子技术的应用在一个更高的水平，机 械和电气集成度高，可用于生产各种形式的钢结构。如奥地利公司EVG产品通过触摸屏可以直接编辑数据，由程序控制所需的形状和箍筋配箍率能满足工程施工的 各种加固。 从钢结构的发展趋势来看，随着建筑设计和建筑技术的国际化，建筑工程设计和应用的钢筋将进入商品供应的时代，即根据采购清单加强建筑钢筋、钢材加工的现场转化为工厂生产，商品供应增强。在生产的钢筋，钢筋切割机必须实现自动控制的一一个钢筋自动送料。 国外产品的全集成液压技术、机械技术、电子技术等，形成了由机械、液压到肌肉、机电一体化的机械、电气和液压控制技术，充分发挥各自的优势，体现了综合最 优的驱动和控制能力。因此，钢棒切割机不仅需要实现高精度控制的固定长度剪切，而且还要求其相对较高的生产效率。因此，如何使钢簸切割机的机械、电气和液 压系统有机的高度集成，充分发挥各自的优势，将是未来研究的主要方向。 1.4钢筋切断机基本结构 虽然钢筋切割机种类较多，但其目的是满足各种功能、性能、效率、寿命等要求，所以在结构上有一些基本的结构。具体表现如下。 （1）采用钢板焊接结构，在钢制杆切割机上使用。制造工艺简单，成本低。也有箱型铸球结构，如封闭式钢筋切断机的gq60a，采用钢板焊接结构相比，机身变形小，整机密封性能好。 （2）钢棒切割机的剪切机构采用动刀片和固定刀片切割，动叶由剪切机构控制，实现往复运动。根据不同的剪切形式，可分为旋转剪切机构、上下移动剪切机构、向下剪切机构。其中，下行式剪切机构可分为旋启式、锤式和液压式。目前我国的锤式剪切机构有许多用途。 （3）固定比例长度剪切信号发出一三种形式：机械信号，以及由电信号发出的旅行开关（或非接触式），一个光电编码器通信号码。一般而言，固定长度的精度主 要取决于信号的时间误差从信号到刀具的响应。由于机械信号与刀具的直接连接，响应时间很短，时间误差很小，因此当前的机械是占主导地位的。 （4）在矫直和切割过程中，最后的工序是物料和落料，也是加工过程中的一个非常重要的工序。在钢棒的矫直前需要在支撑架上向前移动，就必须避免钢筋的矫 直、弯曲，同时也要保证及时切断切断。因此，材料的进料机构设计必须注意。轴承机构主要由角钢、等边角钢、小支撑柱和定长装置。 2 液压钢筋切断机的设计要求2.1钢筋切断机设计需求液压钢筋切断机在工作过程中，将完成下面四个工艺动作：（1）拨盘缸快进运送工件。（2）加紧缸加紧工件。（3）刀架快进接近工件。（4）刀架缓慢工进将工件切断。（5）刀架退回，加紧缸缩回松开工件，拨盘缸缩回。2.2钢筋切断机参数要求快进负载：G1=300N 切断负载：G2=13000N返回负载：G3=400N快进以及返回速度：v1=1m/min工进速度：v2=0.4m/min切断缸的活塞直径：D1=90mm切断缸中活塞杆的直径：拨盘缸的活塞直径：D2=50mm拨盘缸中活塞杆的直径：回油腔背压：pb=0.6M夹紧缸夹紧时工作压力：6MP（拨盘缸和夹紧缸相同）切断机所在工作环境的温度：-10353 液压钢筋切断机的基本方案拟定3.1液压钢筋切断机组成部分如图3-1所示，钢筋切断机的机构示意图图3-1Figure 3-1 schematic diagram of mechanical structure1 工件 2 主切刀 3 夹紧缸 4 切断缸 5 电机 6 油泵7 油箱 8 机体 钢筋切断机的主要结构有主切刀、夹紧缸、切断缸、电机、油泵、油箱、机体以及各种油管和液压元件。钢筋切断机运用液压系统驱动，plc控制。 钢筋切断机的液压系统由动力组件、执行组件、控制组件、辅助组件和液压油五个部分组成。 动力组件的功能是将机械能转化为液压能，即液压系统中的油泵为整个液压系统提供动力。系统中使用一个定量泵和一个变量泵。 执行组件的功能是将液压能转变为机械能，并为直线往复运动驱动负载。该系统的主要组成分为三部分：拨盘缸、夹紧缸以及切断缸，采用液压驱动做简单的直线往复运动。根据切割机的特点，可采用单活塞杆液压缸，有效工作面积大，双向不对称，可作往复运动的直线运动。 控制组件的功能是控制液体的流向、速度以及压力。 辅助组件包括油箱、管接头、密封件、油压力表、温度计等。在液压系统中用来连接、输油、储油、过滤及压力测量等。 液压油作为工作介质在系统中传递能量。 3.2 确定液压系统基本回路3.2.1 确定切断缸的基本回路 切断缸用两个基本回路组成，如图3-2所示。（1） 节流调速控制回路 一般由变量泵、流量调节阀来调节输入或输出液压元件的流量，以适应所需的油量。液压缸的工进速度受变量泵调节，以减少功率损耗和系统发热。调速阀用以控制快退的速度。调速回路具有较高的效率和良好的速度稳定性，但其结构更为复杂。 （2） 压力控制方案 切断缸在切断工件后，刀架在惯性作用下前冲，造成液压冲击。所以在切断缸上安装蓄能器，吸收冲击力，减少缸筒受力，完成缓冲。图3-2 切断缸基本回路Figure 3-2 the basic circuit of the cutting cylinder3.2.2 确定拨盘缸的基本回路 拨盘缸的基本回路如图3-3所示。拨盘缸的作用是带动载物台运送工件，所以拨盘缸要求高的平稳性。双液控单向阀可用于液压系统中，使活塞快速、稳定、可靠地锁紧，不受剪切力的移动。当液压缸上腔不进油时，液控单向阀关闭，液压缸下腔不能回油，活塞被锁进不能下落。因为双液控单向阀有一定的泄漏，所以锁紧时间不能太长。但剪切过程很短，所需的拨缸缸时间不长，所以要满足要求。图3-3 拨盘缸基本回路Figure 3-3 dial cylinder basic circuit3.2.3 确定加紧缸的基本回路夹紧缸的基本回路如图3-4所示。图 3-4 夹紧缸基本回路Figure 3-4 basic circuit of clamping cylinder3.2.4 确定切断机的动作循环 拨盘缸快进夹紧缸夹紧刀架快进刀架工进切断工件刀架退回夹紧缸退回拨盘缸退回，一个工序结束。3.2.5 确定液压泵的种类 切断缸承受的压力大，是中高压系统。柱塞泵的柱塞和缸内孔都是圆柱表面，容易得到高精度配合，可以在高压环境下工作，因此选用柱塞泵。3.2.6 液压原理图设计如图所示，根据工况分析，拟定如下图3-5液压原理系统图。图3-5Figure 3-5 steel bar cutting machine hydraulic schematic diagram 图中电磁铁的工作循环如下表所示表3-1 电磁铁的工作循环Table 3-1 working cycle of electromagnet动作电磁铁1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA拨盘缸快进+夹紧缸夹紧+刀架快进+刀架工进+刀架返回+夹紧缸退回+拨盘缸退回+534 钢筋切断机的主要参数确定4.1 计算液压缸上的载荷活塞的载荷计算公式是 F=G/ （4-1）公式中 G液压缸的外负载 液压缸机械效率，一般为0.90.95，这里取=0.9由公式求得各个液压缸的活塞的载荷，列表4-1如下表4-1 液压缸载荷Table 4-1 hydraulic cylinder load液压缸工况外负载/N 活塞的载荷/N切断缸快进300333.33工进130001444.44退回400444.44拨盘缸快进300333.33退回400444.444.2 系统工作压力的初选 压力的选择取决于负载的大小和设备的类型，而且要考虑元件装配空间，经济条件和零部件的供应等。在一定的载荷下，工作压力很低，必然会加大设备结构尺寸的实施，对某些设备来说，会增加一定的材料成本。反之，压力过高，油泵、液压缸、阀门等部件的密封、制造精度的要求就会提高，就会提高设备的成本。因此在一般情况下，固定大小的设备，压力可以选择低一些。可参考下表4-2进行选择。表4-2 选择工作压力Table 4-2 selection of work pressure 载荷/kN 55101020102020303050工作压力/MPa0.811.521.522.533445根据同种机床，选定液压缸工作压力是4MPa。4.3 验算液压缸的主要尺寸4.3.1 切断缸液压缸的有效面积： （4-2） （4-3）校核活塞杆的强度： （4-4）公式中 Fmax活塞杆承受的最大载荷，Fmax=13000 N d活塞杆的直径，d=45 mm由此 （4-5）活塞杆的材料选用碳钢：=100120MPa,所以强度吻合要求，校核完毕。4.3.2 夹紧缸以及拨盘缸液压缸的有效面积： （4-6） （4-7）校核活塞杆的强度 （4-8）公式中 Fmax活塞杆承受的最大载荷，Fmax=400 N d活塞杆的直径，d=32 mm由此 （4-9）活塞杆的材料选用碳钢：=100120MPa,所以强度吻合要求，校核完毕。4.4 执行元件的实际流量计算如下面公式4-10，流量的计算方法 Q=vA （4-10）公式中，v为液体流速，即液压缸的运动速度；A为活塞的面积。根据确定的液压缸尺寸，计算出执行元件的各个阶段实际所需流量，下表4-3所示表4-3 流量计算Table 4-3 flow calculation工况元件名称运动速度V/(m/min)活塞的面积A/mm2流量Q/(L/min)拨盘缸快进拨盘缸119601.960拨盘缸退回拨盘缸12540.254切断缸快进切断缸163506.350切断缸工进切断缸0.463502.540切断缸退回切断缸11591.5904.5 计算各个执行元件在实际工作中的压力各个液压缸的工作压力如下表所示。表4-4 切断缸所需的工作压力及功率Table 4-4 working pressure and power for the cylinder to be cut off工作循环计算公式负载F/N进油压力Pj/MPa回油腔背压Pb/MPa输入功率P/kW快进333.330.5250.60.0556工进14444.442.2750.60.0963返回444.440.2790.60.0074表4-5 拨盘缸所需的工作压力及功率Table 4-5 working pressure and power required for the cylinder工作循环计算公式负载F/N进油压力Pj/MPa回油腔背压Pb/MPa输入功率P/kW快进333.330.1700.60.0056退回444.441.7490.60.0074表4-6 加紧缸的工作压力及功率Table 4-6 stepped cylinder pressure and power工作循环负载 F/N进油压力pj/MPa回油腔背压pb/MPa夹紧333.3360.6放松444.4400.65 选择液压元件5.1 选择液压泵5.1.1 高压泵的选择（1） 最大液压泵的工作压力为 （5-1）根据表4可以得知工进时压力最大。取进油压力总损失p=0.5MPa，液压泵的工作最高压力是=2.275+0.5=2.775MPa （5-2）一般，在固定设备中工作压力为额定压力的7080，这里取80，则可取液压泵的额定压力（2） 确定液压泵的流量 液压泵流量满足下面公式 （5-3）其中 K系统泄漏系数，取K=1.2； Qmax液压缸的最大流量，Qmax=6.350L/min所以有Qp=1.2*6.350=7.620L/min根据计算结果，选用A7V20型斜轴式轴向柱塞泵，其参数如下表5-1：表5-1 A7V20型斜轴式轴向柱塞泵参数Table A7V20 5-1 type axial piston pump parameters型号压力/MPa排量/mLr-1流量/Lmin-1转速/rmin-1转矩/Nm额定最大最大最小A7V20354020.5028.841001145.1.2 低压泵的选择（1） 液压泵最大工作压力是 （5-4）根据表6可以得知夹紧时压力最大。取进油压力总损失p=0.5MPa，压力继电器的所需压力差为0.5MPa。液压泵的工作最高压力是=6+0.5+0.5=7MPa （5-5）一般，在固定设备中工作压力为额定压力的7080，这里取80，则可取液压泵的额定压力Pr1.25*7=8.75MPa（2）确定液压泵的流量 液压泵流量满足下面公式 （5-6）其中 K系统泄漏系数，取K=1.1； Qmax液压缸的最大流量，Qmax=1.960L/min所以有Qp=1.1*1.960=2.156L/min根据计算结果，选用YB-F8型叶片泵，其参数如下表5-2：表5-2 YB-F8型叶片泵参数Table YB-F8 5-2 type vane pump parameters型号排量/mlr-1额定压力/MPa额定流量/Lmin-1功率/kWYB-F88213.9363.65.2 确定高低压下的电动机5.2.1 高压工作环境下的电动机液压泵的驱动功率计算公式是 （5-7）算式中 PN液压泵的最大的工作压力，PN=3.469MPa； QN液压泵的额定流量，QN=28.8L/min; 液压泵的总效率，=0.9。所以， （5-8）一般情况下，电动机可以在短时间内超载25%，所以 （5-9）根据上述结果，选定Y2-90S-2型三相异步电动机。其参数如下表5-3：表5-3 Y2-90S-2型三相异步电动机Table Y2-90S-2 5-3 type three phase asynchronous motor型号额定功率/KW满载时额定转矩Tst/TN最大转矩TM/TN额定电流Ist/IN转速rmin-1电流/A效率（%）功率因数（cos）Y2-90S-21.528403.43790.842.22.37.05.2.2 低压工作环境下的电动机液压泵的驱动功率计算公式是 （5-10）算式中 PN液压泵的最大的工作压力，PN=7MPa； QN液压泵的额定流量，QN=3.936L/min; 液压泵的总效率，=0.9。所以， （5-11）一般情况下，电动机可以在短时间内超载25%，所以 （5-12）根据上述结果，选定Y2-712-2型三相异步电动机。其参数如下表5-4：表5-4 Y2-712-2型三相异步电动机参数Table Y2-712-2 5-4 type three phase induction motor parameters型号额定功率/KW满载时额定转矩Tst/TN最大转矩TM/TN额定电流Ist/IN转速rmin-1电流/A效率（%）功率因数（cos）Y2-712-20.5527401.40730.822.22.36.15.3 选择液压阀 根据工作原理来说电磁阀被分为三种： （1）直动式电磁阀 原理：当电源开启时，电磁力的电磁力关闭阀座，阀门开启；功率，电磁力消失，弹簧关闭阀座上的压力，阀门关闭。 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但一般不超过25mm。 （2）分步直动电磁阀 原理：它是一种直接作用和先导作用相结合的原理，当进、出风口压力差、功率大时，电磁力直接作用于先导阀和主阀关闭，才能起升阀门的作用。当入口和出口开 始压力，电力，电磁力先导小阀，主阀腔压力增加，腔压力下降，从而利用压力来推动主阀；功率，先导阀的弹簧力或介质压力，推动零件的关闭，使阀门关闭。 特点：在零压或真空时，高压也可以是一个*动作，但功率较大，要求必须水平安装。 （3）先导式电磁阀原理：通电由电磁力将先导阀口开启，此时电磁阀腔通过导孔泄压，形成前后主阀芯处于低压差下，流体压力推动主阀阀口开启；断电后，在弹簧和主阀重力作用下，阀杆复位，电磁阀上腔压力增大，主阀口关闭。特点：流体压力范围上限值较高，可任意安装（可定制），但必须满足流体压力差的条件。根据以上计算结果和工序动作，可对液压元件进行选择，如下表5-5：表5-5 液压阀及各种辅助元件的选择Table 5-5 selection of hydraulic valves and various auxiliary components序号名称通径型号规格数量压力 MPa流 量L/min1过滤器12WU-1618071632安全阀10J-36B72013单向阀10DIF-L10H171034压力表5YN6025三位四通电磁换向阀634E0-H6B-T31.5636单向调速阀10FCG-10-500-307617蓄能器20HXQ-A1.0D1718冷却器10GLC1-0.4719双液控单向阀10SOI-K8716110溢流阀10YF-B10B0.5740111二位二通换向阀1022E-10B25615.4 滤油器选择 滤油器在液压系统中，滤出外部混合固体杂质或在系统内运行液压油，保持液压油清洁，延长液压元件的使用寿命，保证系统的稳定性。滤油器，滤出过滤掉的杂质 颗粒大小，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、成品油过滤器和专用机油滤清器四个。它们能够滤出颗粒的公称尺寸为：对于原油过滤器，对于一般的机油滤清器， 对于精细的机油滤清器，对于专用机油滤清器。 油过滤器的类型和特性： （1）净型滤油器 净型机油滤清器是一种粗过滤器，一般安装在液压泵的吸油口上，以保护泵。该结构具有结构简单、承载能力大、阻力小、易清洗等优点。 （2）线隙式滤油器 线间隙式机油滤清器一般安装在油回流管路或泵吸嘴。xu-a型可安装差压变送器，当压力达到3.5105pa信号时，为了清洁或更换过滤器。滤油器阻力小，流量小，但不易清洗。（3）造纸机油滤清器 与其他类型的过滤器相比，该滤纸具有较高的精度，并能滤出油中的杂质。这些过滤器是用于高压管道和低压管道的2种。可以安装压力差分信号装置。 （4）烧结过滤器 烧结过滤器是由钢壳制成的烧结青铜滤芯。滤油器耐高压、高温，有时颗粒脱落的效果是准确的。 （5）片式过滤器 过滤式机油滤清器，强度高，不易损坏，有较大的油量，但较贵的铜材质，过滤效果差，容易被堵塞。因为它的缺点，将被淘汰。 （6）磁力滤油器 用于吸附铁的磁性过滤器，并与其它机油过滤器相结合。（几个磁体）具有结构简单、过滤效果好的优点。 综合考虑这里选用WU-16180型线隙式滤油器。5.5 管路的确定5.5.1 管路内径以及壁厚计算计算主要的几条管路，根据下面的公式计算管路的内径以及壁厚：（1） 计算管道的内径 （5-13）（2） 计算管道的壁厚 （5-14）公式中， d管路内径； q管路流量； v油液的速度； 管道的壁厚； p管路内部工作压力； n安全系数（当p7MPa,n=4）； b材料抗拉强度，这里为b=45MPa。下表5-6显示管路中的流速参考。表5-6 流速推荐表Table 5-6 flow rate recommended table管路流速推荐/(m/s)吸油管路0.51.5压油管路36回油管路1.52.6根据上述条件，得出各个管路的参数，如下表5-7表5-7 主要管道壁厚以及内径Table 5-7 main pipe wall thickness and inner diameter名称流量/(L/min)速度/(m/s)内径/mm工作压力/MPa内径和壁厚/mm高压吸油管28.80.631.973.4732,10高压回油管6.3502.57.340.48,1低压系有关3.9360.611.80812,4低压回油管1.96024.560.45,15.5.2 选择管路材料 在液压传动装置中，通常使用的是管道、铜管、软管、尼龙管、塑料管等。 钢管可以承受高压，价格低廉，但弯曲难度更大，弯曲半径不能太小，多用于高压，装配位置更为方便。一般无缝钢管，当工作压力小于1.6mma，也可以焊接钢管。 铜管能承受的压力是低的，经过加热和冷却处理后，紫铜管变软，可根据需要进行组装，但价格昂贵，抗振能力弱。 尼龙管在低压系统中使用；塑料管通常只用于回流油。 软管被用作一个管道，两者之间的相对运动部件。2种高压软管。高压软管是钢丝编织的骨架或钢丝缠绕的身体，作为软管的支柱，可用于高压油。低压软管螺纹或棉线是机体骨架软管，用于低压油。因为软管制造难度