毕业设计（论文）-管道切割机液压站设计（全套图纸）.pdf

图书分类号： 密 级： 毕业设计(论文) 管道切割机液压站设计管道切割机液压站设计 PIPELINE HYDRAULIC CUTTING MACHINE DESIGN 学 生 姓 名 学 院 名 称 徐 州 工 程 学 院 专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 指 导 教 师 2008 年 6 月 2 日 徐州工程学院毕业设计(论文) I 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校 学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。 徐州工程学 院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝， 允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以 将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计(论文) I 摘要 随着现代经济社会的发展，能源短缺的现象日益严重，海洋油气资源的开发呈现出新的前景。 石油平台和海底管道安装与拆除技术是海洋油气设备维护维修技术的十分重要的部分。 导管架切割用水下金刚石绳锯机主要用于石油平台和海洋管道中各种导管架的切割作业，这 方面技术问题的成功解决，将缩短我国与世界发达国家在这一领域技术水平的差距，并能提高我 国在海洋开发方面的国际地位和竞争能力，还可以避免受国外公司技术限制，提高海洋石油开采 的效率，降低成本费用。 本论文是以海上石油平台和海底输油管道拆除为背景，设计一台适合于导管等大直径钢质构 件（中间灌注了混凝土）切割的水下金刚石绳锯机工程样机的液压站部分。论文通过设计方案分 析、设计计算、油源和集成块设计、部分细节设计、设计校核等，细致地给出该液压站的设计方 法和设计过程，并给出了液压站的控制工作过程和系统的装配图。 关键词关键词：导管架；金刚石绳锯机；液压站 全套图纸，加全套图纸，加153893706 徐州工程学院毕业设计(论文) II Abstract As the development of the modern economic society, the phenomenon of energy short is more serious day by day. Thus the exploitation of marine resource especially petroleum and natural gas resources is to show a new prospect. The installation and the demolition of the petroleum platforms and the seagoing pipe lines is the extremely important part of the technology which is used in preserving and servicing the equipment for exploiting the oil and gas. The pipelines frames cutting underwater diamond wire saw is mainly used to cut each kind of pipelines frames which are usually in petroleum platform and seagoing pipe lines. If we successfully solve the problems in this technology, it will be able to reduce the disparity between our country and the world developed country in this scientific domain. And it will be able to improve our country international standing and the competitive power in the aspect of ocean development. And it also can be able to avoid the technical blockade from foreign corporation, to enhance the efficiency in mining the oil and to reduce the cost expense. The paper is designed by the background as the demolition of the marine petroleum platform and the submarine oil pipeline. The paper is to expound how to design an hydraulic pressure station which is the one part of the underwater diamond wire saw that is suited to cut the large diameter steel component such as submarine oil pipeline ( to pour concrete into it)。By analyzing kinds of design proposal, computing the design data, and designing the integrated lumps design, hydraulic pressure power fountainhead and other details, proofreading the design data, and so on, thus the paper exhaustively shows the design methods and the design processes of the hydraulic pressure station. Last, the control processes and system assembly drawing of the hydraulic pressure station were given in the paper. 徐州工程学院毕业设计(论文) III Keywords：pipeline frame Underwater Diamond Wire Saw Hydraulic pressure station 徐州工程学院毕业设计(论文) I 目 录 1 绪 论 .1 1.1 引言 .1 1.2 课题背景与研究的目的意义 .1 1.2.1金刚石绳锯机的介绍与特点 .1 1.2.2本课题研究目的、内容与意义 .2 1.3 相关技术的国内外发展现状 .3 1.3.1 国外发展现状 .3 1.3.2 国内发展现状 .4 1.4 课题的主要工作内容 . 5 1.5 论文的主要工作计划 . 5 2 绳锯机液压站的总体设计 .7 2.1 针对实际情况和机构设计的液压站设计方案分析 . 7 2.1.1 实际工作环境要求的设计方案分析 .7 2.1.2 机构设计要求的设计方案分析 .7 2.2 液压站的总体设计方案 . 8 2.2 本章小结 . 9 3 液压站系统设计与计算 . 10 3.1 液压站系统原始数据计算 . 10 3.1.1 系统原始参数 . 10 3.1.2 系统原始数据计算 . 10 3.2 液压泵和驱动电机的选择 . 11 3.2.1 液压泵的计算和选择 . 11 3.2.2 驱动电机的选择 . 13 3.3 液压油液和油管的选择 . 14 3.3.1 液压油液的选择 . 14 3.3.2 液压油管的选择 . 14 3.3.3 液压管接头的选择 . 15 3.4 液压站油箱设计 . 15 3.4.1 液压站油箱的设计计算 . 15 3.4.2 油箱的部分结构设计 . 16 3.5 液压油源布置设计和附件选择 . 17 3.5.1 油源布置设计 . 17 3.5.2 油源附件的选择 . 18 3.6 液压阀类元件和液压辅件的选择 . 18 3.7 液压站块式集成设计 . 19 3.7.1 采用块式集成的原因与优点. 19 3.7.2 块式集成单元油路图设计 . 19 3.8 本章小结 . 20 4 液压系统设计性能验算 . 21 4.1 系统性能验算分析 . 21 4.2 回路中压力损失验算 . 21 徐州工程学院毕业设计(论文) II 4.2.1 沿程压力损失计算 . 21 4.2.2 局部压力损失计算 . 25 4.2.3 回路总压力损失计算和校核. 26 4.3 本章小结 . 26 结 论 . 27 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参 考 文 献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 附录1 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 徐州工程学院毕业设计(论文) 1 1 绪 论 1.1 引言 我国近海已发现的大型含油气盆地有 10 个，它们是渤海盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、 东海盆地、台湾西部盆地、南海珠江口盆地、琉东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地和台湾浅滩 盆地。已探明的各种类型的储油构造400多个。根据科学家估算，我国的海洋石油储量可达22亿 吨，天然气储量达 480 亿立方米，而且各个大海区不断有新的油气田发现。据估计，我国的海底 石油资源储量约占全国石油资源储量的10%-14%； 我国的海底天然气资源量约占全国天然气资源的 25%-34%。该数据为我国海上油气开发展示了可观的前景。随着现代经济和科技的发展，资源尤其 是能源短缺的现象日益严重，因而海洋资源尤其是海洋油气资源的开发和利用呈现出新的前景。 海洋油气资源是世界海洋开发的最重要的组成部分，海洋油气工程更是一个高投入高技术含 量的综合性工程。我国的海上油田的开发已经日渐庞大，规模变大，生产周期变长，然而我国对作 为硬件的石油平台和海底管道的设备维护维修水平仍和世界先进水平存在很大差距。为了尽早避免 租用和依靠国外的设备， 缩短我国与国外先进技术的差距,因此急需我国自己开发在这方面的科技设 备。 石油平台和海底管道安装与拆除是海洋油气开采运输设备维护维修的研制开发十分重要的部 分，具有重大的研究价值和实际意义，其研制成功将使我国在相关领域的科技水平得到提高，缩 短了我国与世界发达国家在这一领域技术水平的差距，并能提高我国在海洋开发方面的国际地位 和竞争能力，还可以避免受国外公司技术限制，提高海洋石油开采的效率，降低成本费用。 本文的水下金刚石绳锯机主要用于石油平台和海洋管道中各种海管的切割作业。本论文设计 是以海上石油平台拆除为背景，设计一台适合与导管架等大直径钢质构件（中间灌注了混凝土） 切割的水下金刚石绳锯机工程样机的液压站。 1.2 课题背景与研究的目的意义 1.2.1金刚石绳锯机的介绍与特点 金刚石绳锯机是一种普通的第三代金刚石工具，主要用于切割各种工程机械上较难切除的硬 质材料。它的基本原理是：利用外力带动金刚石绳锯转动，而金刚石绳锯是一条钢丝绳窜入特殊 加工的塑料后按一定间隙固定上孕镶或电镀金刚石串珠的绳索，因而当这样的绳索快速运动并给 予一定的压力摩擦所被切割的材料时，就会因为金刚石串珠的高硬度而刮下绳锯所摩擦经过的材 料表面物质，如此串珠绳循环转动不断摩擦，并给予不断进给，经过一定时间后就能够将一些硬 质材料切割下来。 徐州工程学院毕业设计(论文) 2 金刚石绳锯机有如下几个优点： （1）切割速度快，效率高，使用灵活，操作简单方便。 （2）耐磨性好，可以广泛用于切割石材、混凝土等各种硬质量材料。 （3）空间适应性好，仅仅在被切割材料的一侧就可以完成切割工作。 （4）相对与其他同类的金刚石工具，工作噪声较小。 （5）切割时没有粉尘、泥浆等污染环境情况。 （6）切割材料越大，成本越底。 鉴于以上所述优点，根据不同的用途，制造出的不同结构的金刚石绳锯机，并分为不同的类 别，目前其被广泛运用在如下几个不同的工程技术场所： （1）目前较多用于矿山石材的开采，可切割大理石、花岗石等各种不同石材，也常常被用于 石材荒料的整形。 （2）用于建筑施工领域，道路、房屋、桥梁的拆迁上，主要是切割对象是钢精混凝土。 （3）用于机械加工过程中其他一些硬脆材料的切割，例如一些硬性塑料、玻璃的切割等。 （4）用于其他工程技术领域，例如本文所述的用于石油平台和海底管道中各种海管切割，然 而这方面国内还处在基础空白阶段。 1.2.2本课题研究目的、内容与意义 我国在水下导管切割用金刚石绳锯机的工程技术方面目前仍基本处在最基本的研究和试验阶 段，因此具体国产设备在实际当中的运用方面仍是一块空白。目前每到实际应用场合只能租用和 依靠国外的同类设备进行该水下条件的海管切割，这样势必造成技术上受制于国外的厂家，而且 租用使用过程麻烦经费昂贵。因此尽早研究出水下金刚石绳锯机并投入运用于我国自己的工程技 图1.1 切割建筑物的金刚石绳锯机 徐州工程学院毕业设计(论文) 3 术场合势在必行。 参考并借鉴各种国内外各场合应用的金刚石绳锯机，个人认为应该在如下几个内容方面进行 研究和探讨。 本论文中类似的大型石油平台海管切割用金刚石绳锯机切割装置，都可简要的分成如下切割 部分、夹紧部分和液压站部分。 切割部分研究内容主要是切割机构形式和绳锯的选择。 夹紧部分研究内容主要是关于夹紧形式的设计，如何夹紧才能提供整个装置的水下位置的固 定和平衡。 本课题设计的液压站主要为切割导管架的金刚石绳锯机提供必需的动力， 研究内容是关于液压 装置的集成与控制。 金刚石绳锯机液压系统的执行机构是根据其机械本体的具体结构和切削的技术 指标需要所决定的，所以要做到满足装置工作的前提下，还要尽量结构简单，集成化程度要高，零 件尽量标准化，这样才能使得处水上部分的液压站系统占用船体的空间尽量小。 本文是以海上石油平台拆除为背景，研究出的金刚石绳锯机主要用于石油平台和海洋管道中 各种海管的切割作业。其方面内容研制成功，势必开辟出国产金刚石绳锯机又一大技术应用领域， 缩短我国在水下导管切割技术领域方面与国外技术的差距，打破依靠一些特定国外设备的局面， 增强了我国海洋技术方面切割技术领域的实力与竞争力。因此，进行本论文内容方面研究很有意 义。 1.3 相关技术的国内外发展现状 1.3.1 国外发展现状 早在上个世纪七十年代发达国家就有开始金刚石绳锯机的研究。早期绳锯只用于切害软质石 材，在世界范围内绳锯开采大理石矿山的工艺已十分成熟。对于花岗石等硬质石材，经过绳锯、 串珠绳厂商与矿山企业长期不懈的努力，用绳锯开采花岗岩技术越来越成熟，目前绳锯可广泛应 用于花岗岩、砂岩等各种硬度石材开采上，产品质量越来越高、成本越来越低，在世界范围内已 成为趋势。近几十年，金刚石绳锯的发展十分迅猛，根据国外 对十几个国家和地区的 26 个金刚石工具生产厂家进行调研后 资料， 现今绳锯年产已逾100万米，而且实际需要量还在不断 增长，绳锯广泛应用于石材行业、建筑行业及机械行业，用来 加工石材、钢筋混凝土、玻璃等硬脆材料，大有和金刚石圆锯 片、圆筒锯，以及砂锯等传统加工工具并驾其驱的趋势，而成 为第三代金刚石工具。 如图 1.21.4 所示为国外生产的 Q4A64 型绳锯机和 TL3A20型绳锯机和TR4A30型绳锯机，其作用与本文所设计的 图1.2 Q4A64 金刚石绳锯机 徐州工程学院毕业设计(论文) 4 水下金刚石绳锯机的作用类似，都是导管切割用绳锯机。目前发达国家在这方面的发展研究是十 分迅速的。 发达国家在深化绳锯技术研究的同时，一直不懈地拓展其市场应用领域。近几年，其拓展的 重点方面为如下两个方面： （1）把绳剧广泛应用于建筑施工领域，用来拆迁房屋、桥梁和道路施工等方面，其切割对象 主要为钢筋混凝土。 （2）用绳锯取代砂锯，切割花岗石大板。 市场应用领域的拓展依赖与技术领域的不断创新，目前国外在串珠绳领域主要有两个动态： （1）采用高温钎焊技术制作金刚石串珠。 （2）不懈地开发小直径绳锯。 1.3.2 国内发展现状 我国的金刚石绳锯机的发展起步较晚，发展很不充分。从市场应用角度来看，国内绳锯应用 面还很窄，小部分用于大理石矿山开采，其余部分主要用于荒料整形和分割以及异型石材的加工 等。建筑施工领域绳锯机仍未涉足，玻璃和复合木板等硬脆材料加工方面更是一片空白；从技术 领域来看，目前仅有少数几个厂家已开发出大理石切割用的电镀金刚石绳锯，凭借低廉的价格， 可以取代小部分进口绳锯；花岗石切割用的烧结金刚绳锯，尽管目前有不少厂家参与研制开发， 但目前均处于探索性试验阶段，试制的样品绳锯在试用过程中存在断绳频繁，胎体与基体剥离， 串珠胎体性能与切割对象不匹配，串珠固定效果差等诸多技术问题，从而表现出绳锯整体性能差， 根本无法与进口绳锯进行竞争。 然而我国绳锯前景仍十分光明，因为绳锯作为金刚石工具类中唯一的柔性切割工具能加工其 他金刚石工具所不能加工的对象，我国的石材、矿山和建筑行业都有需要绳锯机的必要性，而且 随着我国对环境的重视，绳锯的各个环保的优点将促使其有着更大的发展。近年来，与金刚石绳 锯机配套的金刚石串珠绳，质量和技术也稳步提高，尤其是国产串珠绳质量提升很快，已达到或 接近进口同类产品先进水平。其主要的提高有以下几个方面：一是钢丝绳质量的提高，由于普遍 采用了进口优质钢丝绳，解决了钢丝绳易断的问题，直接提高了串珠绳的耐用性；二是串珠间距 图1.3TR4A30金刚石绳锯机 图1.4 TL3A20金刚石绳锯机 徐州工程学院毕业设计(论文) 5 保持材质质量的提商，现在普遍采用了高强度塑料、橡胶，使得串珠与钢丝绳结合更为牢固，解 决了松珠、窜珠等问题，使得串珠绳质量大大改善；三是金刚石串珠质量的提高，无论是电镀的 还是烧结的串珠，无论是在切割大理石还是切割花岗岩方面，其稳定性、耐磨性都有了很大提高， 大大提高了串珠绳的寿命。 目前国产金刚石绳锯机主要是山西机床厂 （矿山用） 、 巩义市红波机械有限公司 （异型切割用） 等制造，还有一些厂也在制造，但产量均较小。 在此仍专门强调下导管切割用金刚石绳锯机在我国目前的绳锯机领域的空白状况， 现在国内没 有一家金刚石绳锯机厂家有生产该用途类的金刚石绳锯机。 因此为摆脱对国外设备的依赖， 这面的 研究与实际应用已经突显其重要性。 1.4 课题的主要工作内容 本课题的任务是以海上石油平台拆除为作业背景，与同组设计其他部分的同学合作，设计一 台适合于导管架等大直径构件（中间灌注了混凝土）切割的水下金刚石绳锯机工程样机，并独自 设计出该装置的液压站部分。 要求本设计满足如下要求： a.能够完成针对水下60米以内浅海域内的48英寸导管架的切割工作。 b.液压站能够提供给水下装置工作足够的动力，并且能够完成整个切割过程的控制。 总结本设计的主要工作内容有： (1)分析本设计中金刚石绳锯机的机械构造原理，工作方式及特点。 (2)分析海上石油平台拆除的基本情况，分析本论文（设计）针对60米以浅海域内的48英寸 导管架切割工作基本要求。 (3)与负责结构设计的同学协作,设计一台基于导管架切割用金刚石绳锯机工程样机，并自主 完成液压站部分设计。 (4)借助与相关技术工具书籍和计算机CAD软件，完成如下工作量： a. 导管架切割用金刚石绳锯机的液压站系统原理图与工作方案。 b. 导管架切割用金刚石绳锯机的液压站装配图。 c. 导管架切割用金刚石绳锯机的液压站集成块设计图。 d. 导管架切割用金刚石绳锯机的液压站部分零件设计图。 e. 撰写论文说明书（包括关键零部件的设计、计算和CAD绘图等） 。 1.5 论文的主要工作计划 第一阶段：开题阶段。 明确论文课题的要求， 搜集与水下金刚石绳锯机内容相关的资料， 然后对资料进行细致地查阅、 整理、分析。明确金刚石绳锯机的基本组成和工作原理，形成论文的初步设计方案。然后撰写开题 徐州工程学院毕业设计(论文) 6 报告，完善设计方案，进行开题。最后进一步细化设计方案，进行设计计算工作。 第二阶段：主体设计阶段。 首先完成液压站系统原理图的设计， 进行标准元件的设计和选型。 然后完成液压系统的总体结 构设计方案图，进行总体设计，完成装配图初稿。接着进行并完成零件图的绘制工作。最后完成装 配图，进行图纸评审工作，完成图纸的修改、完善工作。 第三阶段：完成论文阶段。 完成学位论文的撰写工作，整理并完善与论文相关的文件。最后上交论文于指导教师，然后进 行论文答辩。 徐州工程学院毕业设计(论文) 7 2 绳锯机液压站的总体设计 2.1 针对实际情况和机构设计的液压站设计方案分析 2.1.1 实际工作环境要求的设计方案分析 绳锯机在需要满足水下60米以内海管切割作业工作， 因此针对其设计特点， 液压站布局就有两 种设计方案： (1)绳踞机和液压站机站水上水下分开设计布局。 (2)机站一体式水下布局。 根据综合因素考虑选择了前者。 首先考虑水下分布。由于绳锯机机体不可避免的必须水下，如果将液压站做成跟随机体设计， 当然可以节省大量管路油路，压力损失小，机体整体完整。然而，整个液压站庞大，零部件众多， 重量大， 这样配置势必加重绳锯机机体机构的负担， 而且水下还需要考虑密封以及海水与液压油的 分开，顾必须考虑将液压站放在密闭容器里与水隔离开来，如此则加重制造技术要求与经济费用， 而且液压站设置在水下还增加了对水下潜水员操作性能的要求， 使水下的操作除机械操作以外还必 须包括液压的操作，操作过程边的更加复杂。可见机站一体式水下布局是弊大于利。 其次考虑水上水下分开布局。 由于如前述机站一体式水下布局的弊端， 而水上水下分开布局恰 好完全可以克服。 将庞大沉重的液压站放在水上船面上， 液压控制简单， 无须考虑隔水密封。 当然， 由此增加水面上下多根长长的60米管路油路，压力损失加大。 综合考虑，选择绳踞机和液压站机站水上水下分开设计布局。 2.1.2 机构设计要求的设计方案分析 以下逐个分析。 第一，针对夹紧机构的设计要求，进行液压站方案设计。 根据同组负责导管架切割用水下金刚石绳锯机夹紧部分设计的设计同学所提供的设计方案， 并参 与其设计讨论后，绳锯机设计夹紧机构采用如下设计方案：采用V型块加上下两对夹紧瓣夹紧导管 的方法来实现绳锯机在水下对海管的夹紧并使自身固定其上面。 根据设计思路，并对设计的详细方案进行分析后，确定设计中采用4个夹紧液压钢来带动夹紧瓣 的运动，从而现夹紧功能。 第二，针对切割机构的设计要求，进行液压站方案设计。 根据同组负责导管架切割用水下金刚石绳锯机切割部分设计的设计同学所提供的设计方案， 并 参与其设计讨论后，绳锯机设计切割机构采用如下设计方案：切割机构固定在夹紧机构上，通过采 用4个绳锯轮来张紧金刚石绳锯并带动绳锯切割转动，再通过导轨丝杠等机械装置实现切割绳锯装 徐州工程学院毕业设计(论文) 8 置的进给，从而实现海管的切断。 根据设计思路，并对设计的详细方案进行分析后，得出以下几个绳锯机液压站设计要点： (1)在4个绳锯轮中， 以其中一个绳锯轮为带动绳锯转动的主动力轮， 作为海管切割的主动力来源， 其转动用一个切向切割工作液压马达来实现。 (2)在4个绳锯轮中, 以其中另选出一个绳锯轮为张紧轮来实现金刚石绳锯在绳锯轮上的实时地 张紧。 因其张紧力来源用一个张紧液压缸来实现， 由于绳锯的切割过程中受力和绳锯形状都是实时 变化的， 为了实现预定不变的张紧力， 因此设计采用一个电接触式压力表来反应并控制液压缸的施 力受力情况。 (3)切割机构设计中丝杠是用来实现切割装置进给的主动力来源，设计采用一个径向进给液压马 达通过升降机的蜗轮蜗杆传动来实现丝杠转动，从而实现进给。 2.2 液压站的总体设计方案 根据前面的设计方案的分析， 结合液压站设计的常用基本设计思路和设计方法， 总结出一个完 整的总体设计方案。 具体设计方案如下： (1)首先利用电力通过三相异步电机带动液压泵，从而使液压油产生足够液力，这是整个水下金 刚石绳锯机的动力来源； (2)液压站设有的各个油路通道和各种液压阀，从液压泵流出油液通过这些装置到达执行元件， 通过对这些装置的控制来实现对于水下绳锯机运动过程的控制； (3)设计中夹紧机构最先工作，采用4个夹紧液压缸带动夹紧瓣，上下两层夹紧海管，保证整个机 体在水下的固定和平衡； (4)切割装置中的张紧机构采用一个电触点式压力表结合张紧液压缸张紧绳锯轮，可以实时提供 恒定足够的张紧压力； (5)切割装置的金刚石绳锯是利用一个切向切割工作液压马达参数带动绳锯轮实现绳锯切割海 管； (6)采用一个径向进给液压马达通过丝杠带动实现切割装置进给。 (7)通过油路路径和阀块分析，决定液压站控制油路阀块部分设计采用块式集成方式。 (8)液压站和绳锯机机体采用分开式水上水下布置，4类液压执行元件布置在绳锯机体上，通过主 进回油软管共计8根来实现水下60米与水上液压站的连接。 整个绳锯机液压站系统设计中， 工作进程紧凑， 形式尽量简单经济， 并且又能够保证整个绳锯 机各个功能和各个部分的先后次序工作。 根据如前所叙述的总体设计方案，可绘制出一张详尽的液压站系统原理图，详见图2.1。 徐州工程学院毕业设计(论文) 9 图2.1 液压系统原理图 根据总体设计方案，结合液压站系统设计原理图，设计出各个电磁阀的电磁控制顺序，顺序表 格如下表2.1 表2.1 电磁铁控制动作顺序表 控制动作 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 7DT 8DT 夹紧缸夹紧 + - - - + - - + 张紧缸张紧 - - - + + - - + 切向切割、径向进给 - - - - - + - - 切割停止、径向退回 - - - - - - + + 张紧缸松开 - - + - + - - + 夹紧缸松开 - + - - + - - + 工作停止 - - - - - - - - 2.2 本章小结 本章主要通过各种设计分析， 对水下金刚石绳锯机器液压站进行总体方案设计思路。 通过本章 的设计介绍，了解了整个设计的想法和思路，整个液压站的工作方式和过程。 通过本章的设计，绘制出了整个液压站系统原理图。 徐州工程学院毕业设计(论文) 10 3 液压站系统设计与计算 3.1 液压站系统原始数据计算 3.1.1 系统原始参数 根据液压系统的总体结构设计，液压系统有四组执行元件：4个夹紧液压缸、1个张紧液压缸、 1个径向进给液压马达和1个切向切割工作液压马达。 液压执行元件原始参数如下 （以下参数由同组设计金刚石绳锯机夹紧部分设计同学， 切割部分 设计同学，和三维设计同学提供）： (1)夹紧液压缸参数： 夹紧缸压力 p夹=10 MPa 夹紧缸总输入流量 q夹=8.503 L/min 夹紧缸总输出流量 q夹出=3.337 L/min (2)张紧液压缸参数： 张紧缸压力 p张4 MPa 张紧缸流量 q张=4.7124 L/min (3)径向进给液压马达参数：（马达型号EPM50） 额定排量 Vn进=49.5 mL/r 额定压力 pn进=17.5 MPa 额定转速 nn进=1210 r/min 转速范围n=101515 r/min (4)切向切割液压马达参数：(马达型号CMG2063-BF*S) 额定排量 Vn切=63 mL/r 额定压力 pn切=20 MPa 最高压力25MPa 工作转速 n切=1420 r/min 转速范围n=6002500 r/min 3.1.2 系统原始数据计算 根据实际设计情况要求，切割装置的进给量为24mm/min,装置中升降机的涡轮涡杆的传动比 为1:6,涡杆螺距为0.292mm, 根据公式: u n l = 式 （3 . 1） 式中：n 蜗杆的转速(r/min) u 蜗杆的进给速度(mn/min) 徐州工程学院毕业设计(论文) 11 l 蜗杆的螺距(mm) 取进给量最大值u=4mm,计算得的蜗杆转速n=13.697r/min。 根据传动比公式： 1 2 n i n = 式 （3 . 2） 式中：i 传动比 n1 蜗轮转速(r/min) n2 蜗杆转速(r/min) 计算得涡轮转速n2=13.6976082r/min。由于涡轮轴向与进给马达相连，故进给马达实际工 作转速n进=n2=82r/min。 根据流量计算公式： 3 n10qV = 进进进 式 （3.3） 式中：q进 进给马达的实际流量(L/min) V进 进给马达的排量(mL/min) n进 进给马达的实际工作转速(r/min) 计算得进给马达的实际工作流量q进=49.58210 -3=4.059L/min。 根据实际设计情况要求，切割工作马达的实际工作压力P切=16MPa。 根据流量计算公式： 3 qn10v = 切切切 式（3.4） 式中：q切 切割工作马达的实际流量(L/min) V切 切割工作的排量(mL/min) n切 切割工作马达的实际工作转速(r/min) 计算得切割工作马达的实际流量q切=63142010 -3=89.46L/min。 3.2 液压泵和驱动电机的选择 3.2.1 液压泵的计算和选择 (1)液压泵的最大工作压力估算 根据液压泵的最大工作压力计算公式： p1 pPp+ 式 （3.5） 式中：pp 液压泵最大工作压力(Pa) p1 液压系统执行元件工作过程中最高工作压力(Pa) p 系统进油路上的总压力损失(Pa)。初算时凭经验估 徐州工程学院毕业设计(论文) 12 取，简单系统取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5MPa。初算完成后需要进行p的核算。 由执行元件的工作情况可知， p1=p切=16MPa， 系统为高压复杂系统， 输油路长， 估算取p=1.5MPa， 可得： pp16+1.5=17.5MPa (2)液压泵的最大流量估算 多个执行器同时工作时的系统， 液压泵最大流量应大于同时动作的执行器所需的总流量， 有公式： max () p qkq 式 （3.6） 式中：qp 液压泵的最大流量 K 系统的泄漏系数，一般取1.11.3(小流量取大值，大流量取小值) (q)max 同时工作的液压执行器的最大流量(m/s)，并要考虑加上流量阀的的最小溢流 量，一般取23L/min。 根据系统的具体工作情况，流量最大出现切割过程，即夹紧缸和张紧缸分别夹紧张紧工作后，切 割马达和进给马达同时工作时， 并且两马达的流量远远大于夹紧缸和张紧缸流量。 因此计算时可以 姑且忽略此时两液压缸的流量，取溢流量2 L/min，则有： (q)max=89.46+4.059+295.519(L/min) 取泄漏系数K=1.1，则有： qp1.195.519105.071(L/min) (3)液压泵的规格选择 根据前面计算的pp，为保证系统工作过程中不致因过高的动态压力作用而被破坏，系统需要有