立磨机加压系统设计说明书

目目 录录 第一章第一章 前言前言 2 2 第二章第二章 总体方案总体方案 4 4 2 1 设计方案 4 第三章第三章 加压装置结构设计加压装置结构设计 6 6 3 1 磨辊宽度的确定 6 3 2 磨盘转速的确定 6 3 3 磨辊的压力的确定 7 3 4 所需功率的确定 8 3 5 液压缸的确定 8 第四章第四章 液压原理图的确定液压原理图的确定 1010 4 1 实现功能 10 4 2 拟定液压原理图 11 第五章第五章 液压元件的选型与计算液压元件的选型与计算 1212 5 1 液压系统主要参数计算 12 5 1 1 选系统工作压力 12 5 1 2 液压缸主要参数的确定 12 5 1 3 液压缸强度校核 13 5 1 4 液压缸稳定性校核 15 5 1 5 计算液压缸实际所需流量 17 5 2 液压阀的选择 18 5 2 1 液压阀的作用 18 5 2 2 液压阀的基本要求 18 5 2 3 液压阀的选择 18 5 35 3 液压泵站液压泵站 1919 5 3 1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准 19 5 3 2 各系列液压泵站的简述 20 5 4 液压泵 21 5 4 1 液压泵的选择 21 5 4 2 液压泵装置 22 5 5 电动机功率的确定 23 5 6 液压管件的确定 24 本科毕业设计说明书 1 5 6 1 油管内径确定 24 5 6 2 管接头 24 5 7 滤油器的选择 25 5 7 1 滤油器的作用及过滤精度 25 5 7 2 选用和安装 25 5 8 油箱及其辅件的确定 26 5 8 1 油箱 26 5 8 2 空气滤清器 28 5 8 3 油标 28 第六章第六章 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 2929 6 1 液压缸的基本参数的确定 29 6 2 液压缸主要零件的结构 材料及技术要求 30 6 2 1 缸体 30 6 3 缸盖 32 6 3 1 缸盖的材料 32 6 4 活塞 33 6 4 1 活塞与活塞杆的联接型式 33 6 4 2 活塞与缸体的密封 33 6 4 3 活塞的材料 34 6 4 4 活塞的技术要求 34 6 5 活塞杆 34 6 5 1 端部结构 34 6 5 2 端部尺寸 35 6 5 3 活塞杆结构 36 6 5 4 活塞杆材料 36 6 5 5 活塞杆的技术要求 36 6 6 活塞杆的导向 密封和防尘 37 6 6 1 导向套 37 6 6 2 杆的密封与防尘 37 6 7 液压缸的缓冲装置 37 结论结论 3939 致致 谢谢 4040 参考文献参考文献 4141 本科毕业设计说明书 2 第一章第一章 前言前言 长期以来 球磨机作为一种传统的粉磨设备 一直垄断着水泥工业粉磨作 业的全过程 所消耗的电能约占水泥生产总电耗的 70 左右 因此 粉磨作业 的节能一直是水泥工作者高度重视的问题之一 球磨机的粉磨机理论基于冲击和研磨作用 其特点 1 必须把几十吨 甚至上百吨的研磨体和物料同时带到一定的高度 2 研磨体作用在物料上的力变化较大 非人为所能控制 3 研磨体之间以及研磨体与衬板之间存在着无用撞击 大量的能量被白白 消耗 4 存在过磨现象 5 噪音大 一般为 100 120dB 6 研磨体消耗大 由于球磨机粉磨机理存在上述缺陷 导致能量有效利用率极低 据资料报 道 一般为 1 3 以往水泥工业粉磨系统的节能改造工作都局限在球磨机本身及其系统的改 造上 如改进磨机衬板 隔仓板 调整研磨体级陪 磨内通风 改开流系统为 闭和系统 降低入磨物料粒度等等 都取得了一定的增产节能效果 但没有从 根本上解决球磨机理上存在的问题 从国外二十年代末发明了立式磨技术以来 在水泥工业作为原料的烘干兼 粉磨设备 节能效果十分明显 立式磨采用料床原理粉磨物料 主要有以下特 点 1 物料受挤压 冲击和剪切作用 能量利用率高 电耗低 比球磨机节 电 20 30 2 烘干能力大 立式磨采用气体输送物料 在粉磨水份较大的物料时可 控制入磨风温 在对物料进行粉磨 选粉 输送的过程中进行烘干 是产品达 到要求的水份 在立式磨内可烘干粉磨水份高达 10 15 的物料 3 入磨物料粒度大 可达辊磨直径底 5 所以大中型立式磨可以省掉二 级破碎 4 产平的化学成份及细度稳定 物料在立式磨内停留时间仅 2 3 分钟 而球磨机则要 15 20 分钟 所以立式磨系统产品的化学成份可一很快测定 校 正 成份波动小 有利于均化 此外 立式磨内的合格产品能及时分离出来 避免了过粉磨现象 产品细度可通过调节分离器转子转速迅速改变 细度稳定 粒度均齐 有利于煅烧 本科毕业设计说明书 3 5 工艺流程简单 占地面积小 建筑面积小 立式磨集破碎 粉磨 烘 干 选粉 输送无道工序于一体 工艺简单 布局紧凑 6 噪音低 扬尘少 操作环境整洁立式摸的噪音仅为 80 85Db 系统在 负压下工作 无粉尘飞扬 操作环境清洁 7 研磨体消耗少 寿命长 运转率高 由于立式磨辊套与衬板之间不直 接接触 磨损小 研磨体寿命长 运转率高 同时 磨机的控制系统也一直是人们所关心的问题 随着计算机在工业控 制领域的应用迅速发展 我国水泥工业自动化程度正日益提高 计算机控制系 统和各种新型仪表不断的推广使用 所以说设计出一个比较好的控制系统也是 提高水泥的生产质量 效率的一个可靠的保证 本文以 89C51 为 CPU TLC2543A D 转换器 X25045 复位电路 独立式中断键盘 LCD 夜晶显示 器 并扩展 8255A 芯片作为控制单元共同组成了一个完整的数据采集控制系统 此系统不仅仅满足于此立式磨的控制 还能对多路模拟量和开关量信号采集和 控制 此外本文还介绍了控制系统的各个模块的程序设计 由于立式磨在粉磨机理上比球磨机有重大突破 而且它的控制系统也是处 于领先地位 它可对多路模拟量和开关信号进行采集和控制 正因为有这么多 的优点 所以此系统水泥工业节能降低 推动粉磨技术的发展和重大的进步有 着极为重要的作用 本科毕业设计说明书 4 第二章第二章 总体方案总体方案 2 1 2 1 设计方案设计方案 1 磨盘及磨辊是立式磨最重要的部件之一 合理的磨盘形状配以相适应的 磨辊 对提高粉磨效率 减少研磨体消耗有着极为重要的作用 通过具体的分析 选择了一种具有两个辊的辊式磨 磨盘为平面 磨辊为锥台 磨辊轴与水平面呈 15 夹角 2 立式磨的传动装置安置在磨机的下部 它既要带动磨盘转动 还要承受磨 盘 物料 磨辊的重量以及加压装置施加的碾磨压力 是立式磨中最重要的部 件之一 由于要承受很大的垂直压力及冲击载荷 所以传动装置采用圆锥 圆柱 传动的减速机 3 加压方式的确定 除摆辊外 所有型号的立式磨均有两种加压方式 即弹簧加压和液压加压 弹簧加压有三个严重的缺点 第一 由于磨辊和衬板逐渐磨损 对物料的加压 逐渐减小 致使粉磨能力下降 第二 立式磨必须在满负荷状态下起动 要求 电动机动力矩大 起动困难 第三 弹簧的压力不能自动调节 当磨内进入较 大的物料或铁块等杂物时 磨机会严重过载 不利于呆板权运行 随着液压技术的发展以及对立式磨性能要求的提高 目前除大中型立式磨 采用液压加压以外 小型的立式磨也采用液压加压 这重加压方式解决了弹簧 加压的问题 碾磨压力稳定 调节方便 并且可以在运行中进行调节 当立式 磨内进入铁块等杂物时 磨辊可以跳起越过杂物 此时由于蓄能器的缓冲吸振 作用使磨机不会过载 此外 用这种加压方式还能很方便地抬起磨辊 使磨机 能轻载或空载起动 因此 此重立式磨也采用液压方式提供碾磨压力 加压装 置结构如图 2 1 本科毕业设计说明书 5 1 蓄能器 2 液压缸 3 管接头 4 限位螺栓 5 螺母 6 垫圈 7 销轴 8 支撑轴 9 检修油缸 10 支撑轴 11 转动轴 12 磨辊 图 2 1 加压装置 加压时 油缸 2 活塞前伸 磨辊通过转动轴 11 转动压紧 油缸 10 作用是 在磨辊需要修理是调整磨辊的位置方便维修 本科毕业设计说明书 6 第三章第三章 加压装置结构设计加压装置结构设计 立式磨设备的工艺参数与设备的性能有着密切的联系 但各工艺参数之间 又存在一定系 由于各种立式磨的结构形式不一样 各工艺参数之间的关系各 不相同 迄今为止 国内外均没有任何公司或制造厂商公开有关的计算公式 所以在设计时 主要通过类比和统计资料确定各个工艺参数 3 13 1 磨辊宽度的确定磨辊宽度的确定 在磨辊对物料施加的碾压力以及磨辊直径一定的情况下 磨辊越宽 单位 面积上的压力越小 不利于粉磨物料 磨辊越窄 对物料的压强越大 碾压过 的物料细粉比例越大 但碾压的物料总量少 而且磨损较大 所以选择合适的 磨辊宽度对提高粉磨效率 保证设备的使用寿命是非常重要的 根据统计资料 MPS 立式磨的磨辊宽度与直径之比为 0 35 左右 考虑到所设计的立式磨磨辊的 形状与 MPS 立式磨基本相同 同时考虑磨盘转速等因素的影响 并考虑到磨损 的均匀性 取该比值为 0 32 即 0 32 00 32m1 0 3 23 2 磨盘转速的确定磨盘转速的确定 磨盘转速是立式磨的一个主要参数 与其他结构参数的确定有着密切的联系 如碾磨的压力 磨机的产量 传动功率 减速机的传动比等 不同形式的立式 磨转速均不相同 但物料要求有一定的离心力并且相等 即 F m R V 2 m 2 2 D 60 n 2 式中 F 物料受到的离心力 m 物料的质量 R 碾磨轨迹半径 D 磨盘的直径 N 磨盘的转速 从上可看出 在相同的离心力下 磨盘的转速 n 与磨盘直径 D 的负 1 2 次 方成正比 但各种立式磨比例常数不一样 根据 有关资料介绍 LM 磨 n 本科毕业设计说明书 7 MPS 磨 n 45 8据收集到的资料 立式磨磨盘转速与磨盘直径之 5 0 5 58 D 5 0 D 间的关系大致为 所以此立式磨磨盘的转速大致为 n 58 5 min 8745 0 5 58 5 05 0 rD 3 33 3 磨辊的压力的确定磨辊的压力的确定 研磨压力的大小 直接影响磨机的产量和设备的性能 压力太小 则不能压碎 物料 粉磨效率低 产量小 吐渣也大 压力大 产量高主电机功率消耗也增 大 辊套和衬板的磨损也增大 因此 研磨压力是立式磨非常重要的参数之一 确定其大小时既要考虑 所要粉磨的物料性能 又要考虑单位产品电耗 磨耗等诸多因素 由于辊磨的挤压方式决定了其料床的被挤压区内无论沿磨辊的周向还是沿磨 辊的轴向的压力分布都是不均匀的 存在压力分布梯度 如下图 且这种压 力分布梯度是随磨辊的结构绝对尺寸及辊径与辊宽的比值而变化 假设每个磨辊的总的施加压力 F 那么作用于料床的被挤压区的单位面积内 沿磨辊周向的平均压力为 P 2F r sin rr BD 令 rrn BDFP 本科毕业设计说明书 8 并把定义为辊磨的名义压力 n P rr PP2max 假设作用于料床的被挤压区的单位面积内沿磨辊轴向的最大压力max a P 为 从以上的几个公式可得 max2max ra PP sin 8max na PP 将值代入上式得 na PP 35 29max 实验结果表明 虽然辊磨的工作压力越大 其消耗的功率就越多 产量也就越 高 但是为了保证实际运转中磨辊与磨盘中受挤呀压的料床不失稳 保证辊磨 能稳定可靠的运行 对于生料磨其研磨辊轴向的最大压力 Pa max 应控制在 Pa max30MPa 以下 即名义压力 Pn 应控制在 Pn0 9MPa 所以我们取即可得出 F 和磨辊的直径 然后在根据磨盘直径 an MPP9 0 KNBDP rrn 301 032 0 109 0 6 辊径和辊宽和角度都是已知的 然后在根据 Pn 的最小值从而求出压力 F30KN 3 43 4 所需功率的确定所需功率的确定 设计一台辊磨时 不仅需要考虑到生产工艺上如喂料粒度等方面的要求 而且还需要考虑到具体的机械结构等因素 那么磨辊的名义直径 Dr 磨辊的名 义宽度 Br 磨辊的个数 z 等参数就可以确定了 再考虑到和 Pn 的取值可得 辊磨消耗的净功率 Ne 与其磨盘名义直径 Dt 的 2 5 次方成正比 即 Ne 那么辊磨的装机功率为 52 tN DK 52 tNW DKKN 3 53 5 液压缸的确定液压缸的确定 根据强度计算 100 30 7 35 7 35 F MM活塞杆的直径20 本科毕业设计说明书 9 然后再根据活塞杆直径和缸径的比例关系如下图所示 缸 径 AL 324050638090100110125 1 061012162022252832 1 12101216202528323640 1 25141822283640455056 1 32162025324045505663 1 4182228364550566370 1 6202532405056637080 2222836455663708090 2 52532405063708090100 54556708090100110 即可选出一个缸径 考虑到经济和其他方面的的问题 此次设计选了缸径为 63 缸的厚度为 h 0 443mm dAL ALP AL y 0 h 0 443mm Py 10 10631000 63 63 本科毕业设计说明书 10 本科毕业设计说明书 11 第四章第四章 液压原理图的确定液压原理图的确定 4 14 1 实现功能 实现功能 根据选定的设计方案 设计了具有液压加压 缓冲吸振以及安全保障功能 的液压系统 该系统有电动机 油泵 滤油器 溢流阀 电磁换向阀 液控单 向阀 电接点压力表 压力变送器 油缸 蓄能器 球心截止阀等组成 在磨 机启动时 可利用液压系统对油缸左腔冲油 使磨辊抬起 以便磨机轻载起动 磨机起动完毕后 开动油泵电机给油缸腔充油 对物料施加粉磨压力 一旦达 到所要求的压力 则油泵电机停止工作 液控单向阀对系统保压 蓄能器起缓 冲 吸振作用使油泵以及系统不会因过载而造成损坏 需检修 更换磨辊辊套 时 可对油缸左腔冲油 使磨辊翻出机外达到所需要的检修位置 然后关闭球 芯截止阀 磨辊就会停留在该位置上 即可进行检修 更换 检修 更换完毕 后 检修 维护十分方便 由于立式磨加压系统对加压速度 翻滚速度没有要求 且工作时间短 所 以就选择了高压 低流量齿轮油泵 根据磨辊的质量和其在翻滚过程中的几何 位置关系 以及行程 确定了其安装位置 液压系统的一些元件均采用标准件 以利于保证质量 降低造价以及维护 保养 本科毕业设计说明书 12 4 24 2 拟定液压原理图拟定液压原理图 图 4 1 液压原理图 本科毕业设计说明书 13 第五章第五章 液压元件的选型与计算液压元件的选型与计算 5 1 液压系统主要参数计算液压系统主要参数计算 5 1 15 1 1 选系统工作压力选系统工作压力 压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定 还要考虑执行元件的装配空 间 经济条件及元件供应情况等的限制 在载荷一定的情况下 工作压力低 势必要加大执行元件的结构尺寸 对某些设备来说 尺寸要受到限制 从材料 消耗角度看也不经济 反之 压力选得太高 对泵 缸 阀等元件的材质 密 封 制造精度也要求很高 必然要提高设备成本 一般来说 对于固定的尺寸 不太受限的设备 压力可以选低一些 行走机械重载设备压力要选得高一些 该加压装置一般情况下 载荷不会太高 参考资料 2 表 37 5 3 初步确 定系统工作压力为 4MPa 5 1 25 1 2 液压缸主要参数的确定液压缸主要参数的确定 1 1 液压缸设计中应注意的的问题液压缸设计中应注意的的问题 液压缸的设计和使用正确与否 直接影响到它的性能和易否发生故障 在 这方面 经常碰到的是液压缸安装不当 活塞杆承受偏载 液压缸或活塞下垂 以及活塞杆的压杆失稳等问题 所以 在设计液压缸时 必须注意如下几点 1 尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载 或受压状态下具有良好的纵 向稳定性 2 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题 缸内如无缓冲 装置和排气装置 系统中需有相应的措施 但是并非所有的液压缸都要考虑这 些问题 3 正确确定液压缸的安装 固定方式 如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连 接 要用止口连接 液压缸不能在两端用键或销定们 只能在一端定位 为的 是不致阻碍它在受热时的膨胀 如冲击载荷使活塞杆压缩 定位件须设 置在活塞杆端 如为拉伸则设置在缸盖端 4 液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计 尽可 能做到 本科毕业设计说明书 14 结构简单 紧凑 加工 装配和维修方便 2 2 液压缸主要参数的确定液压缸主要参数的确定 鉴于液压系统的最大工作压力P P1 1 8Mpa 7Mpa 由参考文献 1 表 5 2 推荐初 定d 0 7Dd 0 7D 取液压缸 0 9 则此时活塞所受推力 m N N 27778 90 25 F 由式 5 5 1 1 P F A 1 1 6 1 104 27778 A 69 45 69 45 cmcm2 2 5 25 2 A D 14 9 38 9 38 cmcm 则d d 0 7 D D 6 07 cm 参考文献 2 表 37 5 8 及表 37 5 9 对这些直径圆整成就近标准值时 得 D D 100 mm d d 70 mm 由此求得液压缸两腔的实际有效面积为 cmcm2 2578 4 2 1 D A cmcm2 20440 4 22 2 dD A 5 1 35 1 3 液压缸强度校核液压缸强度校核 液压缸的缸筒壁厚 活塞杆直径d d和缸盖处固定螺栓直径在高压系统中 必须进行强度校核 取 液压缸材料为 45 钢 无缝钢管 活塞杆材料 45 钢 1 1 壁厚强度校核壁厚强度校核 本科毕业设计说明书 15 根据参考文献 2 表 37 7 64 及表 37 7 65 选择液压缸外径为 121mm 即液压 缸壁厚 10 5mm 对于本系统 1010 为厚壁 D 按壁筒计算 5 35 3 1 31 40 2y y D 式中 D D为缸筒内径 P Py y为缸筒试验压力 当缸的额定压力 P Pn n 16Mpa 时 取P Py y 1 5 P Pn n 为缸筒材料的许用应力 为材料抗拉强度 n n n b b 为安全系数 一般取n n 5 所以 P Py y 1 5 4 6 1 5 4 6 MpaMpa 5 5 n b 4 4 式中 N mmN mm2 2600 b n n 5 5 则 N mN m2 2 6 6 10120 5 10600 n b 得 mmmm 2221 31 40 2 D y y mmmm 510 故缸体壁厚强度满足 2 2 液压缸内活塞杆直径校核液压缸内活塞杆直径校核 活塞杆的直径d d按下式进行校核 5 55 5 F d 4 式中 F F为活塞杆上的作用力 为活塞杆材料的许用应力 41 b 则 本科毕业设计说明书 16 mmmm d d 19 10600143 412777844 6 F 故活塞杆强度满足 3 液压缸盖固定螺栓直径计算液压缸盖固定螺栓直径计算 液压缸盖固定螺栓直径按下式计算 5 65 6 F ds 25 式中 F F为液压缸负载 Z 为固定螺栓个数 K K为螺纹拧紧系数 K K 1 12 1 51 12 1 5 取K K 1 3 1 3 MPaMPa 180 2 360 2 s 则 mmmm 119 101804143 27778312525 6 Z KF ds 取 d ds s 10 10 mmmm 5 1 45 1 4 液压缸稳定性校核液压缸稳定性校核 活塞杆受轴向压缩负载时 它所承受的力F F不能超过使它保持稳定工作所 允许的临界负载F Fk k 以免发生纵向弯曲 破坏液压缸的正常工作 F Fk k的值与活 塞杆材料性质 截面形状 直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关 活 塞杆稳定性的校核依下式进行 5 75 7 k k n F F 式中 n nk k为安全系数 一般取n nk k 2 4 这里取n nk k 4 当活塞杆的细长比 时 k rl 21 5 85 8 2 2 2 l EJ FK 当活塞杆的细长比 时 且 k rl 21 20 120 时 则 21 5 95 9 2 2 2 1 k r la fA F 本科毕业设计说明书 17 式中 l l为安装长度 其值与安装方式有关 为活塞杆横截面最小回转半径 k r 为柔性系数 为由液压缸支承方式决定的末端系数 其值AJrk 1 2 见表 5 1 E E为活塞杆材料的弹性模量 对钢取E E 2 06 1011N M2 J J为活塞杆 横截面惯性矩 A A为活塞杆横截面积 f f为由材料强度决定的实验值 为系数 具体数值均见表 5 2 表表 5 15 1 液压缸支承方式和末端系数液压缸支承方式和末端系数 2 2的值的值 支承方式支承说明末端系数 2 2 l l F 一端自由一端固定 1 4 l l F 两端铰接 1 l l F 一端铰接一端固定 2 l l F 两端固定 4 表表 5 25 2 f f a a 1 1的值的值 材料f f 108 N M2 1 1 铸铁 5 6 1600 1 80 锻铁 2 5 9000 1 110 软钢 3 4 7500 1 90 硬钢 4 9 5000 1 85 由此 根据实际设计的可得 90 1 4 1 2 N M2 8 1043 f 2500 1 本科毕业设计说明书 18 5 105 10 517 4 16 4 64 2 2 4 d l d d d A J rk 而l l 125mm 取l l 175mm 10 k r l 45 2 1 90 21 则活塞杆稳定性按式 2 2 1 k r l fA F 进行校核 代入数据 N N 6 10974 F 6 6 102431 4 10974 n F k 而 5 115 11 1APFmaxW 式中 F FW W为活塞所受最大推力 P Pmax max为系统最大压力为 8Mpa A A1 1为液压缸无活塞杆腔的截面积 A A1 1 78 5 cm2 F FW W 8 106 7 85 10 3 6 28 104 N 显然 F FW W kn F 所以 活塞杆稳定性满足 5 1 55 1 5 计算液压缸实际所需流量计算液压缸实际所需流量 根据最终确定的液压缸的结构尺寸及其运动速度或转速 计算出液压缸实 际所需流量 见表 5 3 本科毕业设计说明书 19 表表 5 35 3 液压缸实际所需流量液压缸实际所需流量 工况 活塞下行 工进 活塞上行 快退 运动速度 10 2 m s 4 5 13 结构参数 10 3 m2 A A1 1 7 85A A2 2 4 0 流量 10 4 m3 s Q Q1 1 3 53 Q Q2 2 5 21 计算公式Q Q A A 5 2 液压阀的选择液压阀的选择 5 2 15 2 1 液压阀的作用液压阀的作用 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 作用机制的不同 而具有不同的功能 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 这就是说 尽管液压阀存在着各种各样不同的类型 它们之间还是保 持着一些基本共同之点 例如 1 在结构上 所有的阀都由阀体 阀心 座阀或滑阀 和驱使阀心动作的 元 部件 如弹簧 电磁铁 组成 2 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 仅是各种阀控制的参数各不相同而已 5 2 25 2 2 液压阀的基本要求液压阀的基本要求 液压系统中所用的液压阀 应满足如下要求 1 动作灵敏 使用可靠 工作时冲击和振动小 2 油液流过时压力损失小 3 密封性能好 本科毕业设计说明书 20 4 结构紧凑 安装 调整 使用 维护方便 通用性大 5 2 35 2 3 液压阀的选择液压阀的选择 1 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的要求 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 2 阀的型式 按安装和操作方式选择 本系统工作压力在 4MPa 左右 所以液压阀均选用中压阀 所选阀的规格型 号见表 5 4 表表 5 45 4 25KN25KN 单柱液压机液压阀名细表单柱液压机液压阀名细表 名称选用规格 单向调速阀 AQF3 E10B 电磁溢流阀 YDF3 E10B B 电磁换向阀 34DF30 E10B D 单向顺序阀 AXF3 E10B 5 35 3 液压泵站液压泵站 5 3 15 3 1 液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准液压泵站概述及液压泵站油箱容量系列标准 1 1 液压泵站的概述液压泵站的概述 目前我国生产液压泵站的厂家很多 液压泵站的种类也繁多 但多数厂家 根据用户的具体要求设计和制造 尚未完全系列化 标准化 现在只有液压泵 站的油箱公称容量系列有国家标准 2 2 液压泵站油箱公称容量系列 液压泵站油箱公称容量系列 GBGB 28762876 8181 表表 5 55 5 油箱容量油箱容量 GBGB 2876 812876 81 L L 本科毕业设计说明书 21 46 310254063100160 25031540050063080010001250 160020003150400050006300 5 3 25 3 2 各系列液压泵站的简述各系列液压泵站的简述 1 1 YZYZ 系列液压泵站系列液压泵站 YZ 系列液压泵站 油箱容量有 25 6300L 等 18 种规格 选用各种不同的泵 得到各种不同流量 压力的规格 外形结构上有上置式 有立式及卧式 和非 上置式 YZ 系列液压泵站生产厂有 上海高行液压件厂 长沙液压件厂 南京液压 件三厂等 2 2 YGYG 型液压柜型液压柜 YG 型液压柜规格性能为油箱容量 250 350L 压力 6 3MPa 流量有 40 63 和 100L min 上海液压件一厂生产 3 3 YZSYZS 型液压站型液压站 YZS 型液压泵站 油箱容量 100L 压力 6 3MPa 流量 16L min 常州液压 件厂生产 4 4 YGCYGC 型液压柜型液压柜 YGC 型液压柜油箱容量 160L 压力 6 3MPa 流量有 12 25L min 由北京 椿树机械厂生产 5 5 CJZCJZ 型液压站型液压站 CJZ 型液压泵站油箱容量有 100L 与 160L 两种 压力为 5MPa 流量为 20 63L min 范围 有定量泵与变量泵两种型式 成都液压元件一厂生产 6 6 YHYH 型液压站型液压站 YH 型液压站油箱容量 120 2000L 压力为 14 MPa 流量在 10 250L min 范 围 由沈阳重型机器厂生产 7 7 SESE 型液压泵站型液压泵站 SE 型液压泵站油箱容量 1400L 压力 7 MPa 流量 6 75m3 s 上海冶金设 计院设计 8 8 上重型液压站上重型液压站 上海重型机器厂液压站油箱容量 1200L 与 2200L 两种 1200L 的工作压力 本科毕业设计说明书 22 为 1 5 MPa 2200L 的为 5 MPa 流量均为 320L min 5 4 液压泵液压泵 5 4 15 4 1 液压泵的选择液压泵的选择 液压泵是一种能量转换装置 它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去 的油液的压力能 供液压系统使用 液压泵的工作压力是指泵实际工作时的压力 液压泵的额定压力是指泵在 正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力 超过此值就是过载 液压泵的额定流量是指在正常工作条件下 按试验标准规定必须保证的流量 亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量 1 液压泵工作压力的确定 5 125 12 1 P1是液压缸的工作压力 对于本系统 MPaMPa44 1 1 F A A 是泵到液压缸间总的管路损失 由系统图可见 从泵到液压缸之间串接 有一个单向调节器速阀和一个电磁换向阀 取 0 6MPa 液压泵工作压力为 P PP P 4 4 0 6 5 MPa 2 液压泵流量的确定 5 135 13 maxQQ 由工况图看出 系统最大流量发生在快退工况 m3 s 4 10215 Qmax 泄漏系数 K 1 2 求得液压泵流量 m m2 2 s s 37 8 37 8 L mm L mm 4 10316 Q 选用 YB1 40 型双联叶片泵 双联叶片泵是在一个泵体内安装两个双作用叶片泵 用同一个传动轴驱动 安装大小不同的单泵 可以得到两种大小不同的流量 以适应液压系统各种不 同速度的要求 双作用叶片泵的工作原理是泵由转子 定子 叶片 配油盘和 本科毕业设计说明书 23 端盖等件所组成 定子的内表双作用叶片泵的工作原理 面是由两段长半径圆 弧 两段短半径圆弧和四段过渡曲线八个组成 且定子和转子是同心的 叶片 在转子的槽内可灵活滑动 在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的 作用下 叶片顶部贴紧在定子内表面上 于是两相邻叶片 配油盘 定子和转 子间便形成了一个个密封的工作腔 在转子顺时针方向旋转的情况下 密封工 作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大 为吸油区 在左下角和右上角处逐 渐减小 为压油区 吸油区和压油区之间有一段封油区把它们隔开 这种泵的 转子每转一转 每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次 所以称为双作用 叶片泵 泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的 作用在转子上的液压力 径向平衡 所以又称为平衡式叶片泵 5 4 25 4 2 液压泵装置液压泵装置 液压泵装置是指将电能转变为液压能所需要的设备 元件及其辅助元件 具体而言 主要指电机 联轴器 液压泵 吸油管 排油管以及吸油管口的滤 油器 正确地设计尤其是正确地安装液压泵装置 是液压系统正常工作的重要 保证 必须予以足够的重视 1 1 液压泵的安装方式液压泵的安装方式 金属切削机床的液压站 多用定量或限压式变量叶片泵 变量叶片泵仅能 卧式安装 而定量叶片泵 无论是单泵还是双联泵 都可以有立式和卧式两种安装方式 齿轮泵与柱塞泵一般为卧式安装 卧式安装的液压泵 其位置又可分为上置式 与非上置式两种 上置式指液压泵装置安装在油箱上 立式安装的液压泵皆为 上置式 安装液压泵应注意的问题 为了防止振动与保证液压泵的使用寿命 液压泵必须牢固地紧固在箱盖 或基础上 注意经常检查连接螺钉是否松动 调整好液压泵与电机的联轴器 使二者同心 用手拨动联轴器时不能有 松紧不一致的现象 在有条件的情况下 尽量将液压泵 齿轮泵 定量叶片泵 螺杆泵 安 装在油 本科毕业设计说明书 24 液内 液压泵吸油管路的安装必须注意密封可靠及油管插入油液有足够的深度 以防止空气被吸入液压泵 安装液压泵时 应注意各类液压泵的吸油高度 正确确定液压泵与油液 液面的距离 各类液压泵的吸油高度见表 5 6 表表 5 65 6 各类油泵吸油高度各类油泵吸油高度 油泵类型齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵 吸油高度 mm 300 400 不大于 500不大于 500 500 1000 2 2 液压泵与电机的联接液压泵与电机的联接 液压泵与电机之间的联轴器 一般用简单型弹性圈柱销联轴器或弹性圈柱 销联轴器 其二者的共同特点是传递扭矩范围较大 转速较高 弹性好 能缓 冲扭矩急剧变化引起的振动 能补偿轴位移 但在使用中应定期检查弹性圈 发现其损坏后及时更换 上述两种联轴器中 简单型弹性圈柱销联轴器的结构 简单 装卸方便 使用寿命较长 帮比弹性圈柱销联轴器用得多些 应用上述 二种联轴器时 一定要注意弹性圈材料必须用耐油橡胶 安装联轴器的技术要求是 半联轴器 I 尽量做主动件 半联验算其他工况时 液压泵的驱动功率均小于此值 查产品样本 选 用 5 5KW 的电动机 立式辊磨机在整个动作循环中 系统的压力和流量都是变化的 所需功率变化 较大 为满足整个工作循环的需要 按较大功率段来确定电动机功率 由前面的计算已知泵的供油压力应为 PP 5MPa 取泵的总效率 P 0 65 泵的总驱动功率为 毂强度 最大同轴度偏差不大于 0 1mm 上海机床厂经验数据 轴线倾斜角不大 于 40 轴器与电动机轴配合时采用配合 与其他轴端则采用低于的配合 6 7 R H 6 7 R H 否则应验算轮毂强度 最大同轴度偏差不大于 0 1mm 上海机床厂经验数据 轴线倾斜角不大 于 40 本科毕业设计说明书 25 5 5 电动机功率的确定电动机功率的确定 立式辊磨机在整个动作循环中 系统的压力和流量都是变化的 所需功率变 化较大 为满足整个工作循环的需要 按较大功率段来确定电动机功率 由前面的计算已知泵的供油压力应为 PP 5MPa 取泵的总效率 P 0 65 泵的总驱动功率为 5 145 14 Q 3 46 10650 1036105 KWKW84 验算其他工况时 液压泵的驱动功率均小于此值 查产品样本 选用 5 5KW 的电动机 5 6 液压管件的确定液压管件的确定 5 6 15 6 1 油管内径确定油管内径确定 由于本系统并未对油管内油液的流速作出规定 因此在整个系统中只需保证各 处的流量满足要求即可 初定泵吸油管处流速为 1m s 则由式 计 V Q d 4 算得d d 8mm 由于油管的管径不宜选得过大 以免使液压装置的结构庞大 但也不能选得过小 以免使管内液体流速加大 系统压力损失增加或产生振动 和噪声 影响正常工作 在强度保证的情况下 管壁可尽量选得薄些 薄壁易 于弯曲 规格较多 装接较易 采用它可减少管系接头数目 有助于解决系统 泄漏问题 考虑到与各液压阀的连接 也为了尽量减少管路中油压的损失 故 统一取油管内径为 10mm 5 6 25 6 2 管接头管接头 管接头是油管与油管 油管与液压件之间的可拆式连接件 它必须具有装 本科毕业设计说明书 26 拆方便 连接牢固 密封可靠 外形尺寸小 通流能力大 压降小 工艺性好 等各项条件 液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上 为此对管材的 选用 接头形式的确定 包括接头设计 垫圈 密封 箍套 防漏涂料的选用 等 管系的设计 包括弯管设计 管道支承点和支承形式的选取等 以及管道 的安装 包括正确的运输 储存 清洗 组装等 都要慎审从事 以免影响整 个液压系统的使用质量 5 7 滤油器的选择滤油器的选择 5 7 15 7 1 滤油器的作用及过滤精度滤油器的作用及过滤精度 滤油器在液压系统中 滤除外部混入或者系统运转中内部产生的液压油中 的固体杂质 使液压油保持清洁 延长液压元件使用寿命 保证液压系统的工 作可靠性 一般认为 75 以上液压系统故障是由于液压油的污染所造成的 因 此滤油器对液压系统来说 是不可少的重要组成部分 滤油器的过滤精度用从液压油中过滤掉的杂质的颗粒大小表示 一般可分 为粗滤油器 普通滤油器 精密滤油器和特精滤油器四种 它们分别能滤去大 于 100 m 10 100 m 5 10 m 和 1 5 m 大小的杂质 液压系统压力越高 要求 液压元件的滑动间隙越小 因些系统压力越高 要求的过滤精度也越高 其关 系见表 5 7 表表 5 75 7 过滤精度与液压系统压力的关系过滤精度与液压系统压力的关系 系统类别一般液压系统伺服系统 压力 MPa 7 7 3521 颗粒大小 m 25 50 25 10 5 滤油器按其滤心材料的过滤机制来分 有表面型滤油器 深度型滤油器和 吸附型滤油器三种 5 7 25 7 2 选用和安装选用和安装 选用滤油器时 要考虑下列几点 本科毕业设计说明书 27 1 过滤精度应满足预定要求 2 能在较长时间内保持足够的通流能力 3 滤心具有足够的强度 不因液压的作用而损坏 4 滤心抗腐蚀性能好 能在规定的温度下持久地工作 5 滤心清洗或更换简便 因此 滤油器应根据液压系统的技术要求 按过滤精度 通流能力 工作 压力 油液粘度 工作温度等条件来选定其型号 在本设计中 选用网式滤油器 它具有结构简单 通油能力大 阻力小 易清洗等特点 网式滤油器属于粗滤油器 一般安装在液压泵的吸油路上 这种安装方式主要作用是保护液压泵 5 8 油箱及其辅件的确定油箱及其辅件的确定 5 8 15 8 1 油箱油箱 油箱在液压系统中除了储存油液外 还起着散发油液中的热量 在周围环 境温度较低的情况下则是保持油液中热量 分离油液中的气泡 沉淀固体杂质 等作用 油箱中安装有很多辅件 如空气滤清器及液位计等 1 1 油箱的设计要点油箱的设计要点 设计油箱时应考虑如下几点 a 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 b 吸油管及回油管应插入最低油位以下 以防止吸油管吸入空气 回油管 飞溅产生气泡 管口一般与油箱底 箱壁的距离不小于管径的 3 倍 吸油管应 安装 80 或 100 m 的网式或线隙式滤油器 安装位置要便于装卸或清洗滤油器 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 c 吸油管和回油管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 时间长一些 这样能提高散热 分离空气及沉淀杂质的 效果 d 为了保持油液清洁 油箱应有密封的顶盖 顶盖上应没有带滤油网的注 油口及带空气滤清器的通气孔 注油及通气一般都由一个空气滤清器来完成 本科毕业设计说明书 28 为了便于放掉油 油箱底应有一定倾斜度 最低处设放油阀 e 箱壁上应考虑安装液面指示器 冷却器 加热器及温度计等位置 f 油箱也可以设计成完全密封的充压式油箱 用以改善液压的吸油状况 一般充气压力为 0 07 0 1MPa 根据以上六点设计要点以及对照本设计的需要 绘制油箱简图如下 2 9 8 7 6 5 4 3 1 1 吸 油管 2 网式 滤油 器 3 空气 滤清器 4 回油 管 5 油箱 盖 6 油位 指示器 7 9 隔板 8 放油 塞 图 5 1 油箱简图 2 2 油箱容量的确定油箱容量的确定 初始设计时 先按经验确定油箱的容量 待系统确定后 再按散热的要求 进行校核 经验公式为 m3 5 5 VQV 1515 式中 液压泵每分钟排出压力油的容积 m3VQ 经验系数 见表 5 8 表表 5 85 8 经验系数经验系数 系统 类型 行走 机械 低压 系统 中压 系统 锻压 机械 冶金 机械 1 22 45 76 1210 在确定油箱尺寸时 一方面要满足系统供油的要求 还要保证执行元件全 部排油时 油箱不能溢出 以及系统中最大可能充满油时 油箱的油位不低于 本科毕业设计说明书 29 最低限度 初始设计时 先按经验公式确定油箱的容量 待系统确定后 再按散热的 要求进行校核 由此初定油箱容积取为 200L 其结构参数如表 5 9 表表 5 95 9 油箱结构参数油箱结构参数 长 mm 80 箱盖厚度 mm 15 宽 mm 50 箱底厚度 mm 4 高 mm 50 箱底倾角 mm 15 3 确定油箱的有效容积确定油箱的有效容积 按经验公式 5 15 来初步确定油箱的有效容积 VQV 已知所选泵的总流量 37 8 L min 这样 液压泵每分钟排出压力油的体积 37 8L 参照表 3 3 取 5 算得有效容积为 V V 5 37 8 189 L 5 8 25 8 2 空气滤清器空气滤清器 一般在油箱盖上应设置空气滤清器 它包括空气滤清装置和注油过滤网 在此 我们选择 EFEF2 2 32 32 型空气滤清器 其技术性能见表 5 10 表表 5 105 10 EFEF2 2 32 32 型空气滤清器技术性能表型空气滤清器技术性能表 规格 EFEF2 2 32 32 加油流量 L min 14 空气流量 L min 100 油过滤面积 cm2 120 螺钉 四只均布 mm M4 10 空气过滤精度 mm0 279 油过滤精度125 m 120 目 英寸 本科毕业设计说明书 30 5 8 35 8 3 油标油标 在油箱侧壁上一般应设置油标 以此作为油箱中油位的指示器 考虑到控 制油箱温度的重要性 选择 YWZ 型带温度计的液位指示器 本科毕业设计说明书 31 第六章第六章 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 6 1 液压缸的基本参数的确定液压缸的基本参数的确定 表表 6 16 1 液压缸的基本参数液压缸的基本参数 缸径 D mm 63 活塞杆直径 d mm 32 最大行程 L mm 48 缸体壁厚 mm 10 6 2 液压缸主要零件的结构 材料及技术要求液压缸主要零件的结构 材料及技术要求 6 2 16 2 1 缸体缸体 1 1 缸体端部联接结构缸体端部联接结构 缸体端部的联接结构见表 6 2 表表 6 26 2 缸体端部联接型式缸体端部联接型式 连接方式特点 结构简单 尺寸小 重量轻 使广泛 缸体焊后可能变形 且内径不易加工 焊接 主要用于柱塞式液压缸 径向尺寸小 重量较轻 使用广泛 缸体外径需加工 且应与内径同轴 装卸需专用工具 螺纹联接 安装时应防止密封圈扭曲 结构较简单 易加工 易装卸 使用广泛 径向尺寸较大 重量比螺纹联接的大 法兰联接 非焊接式法兰的缸体端部镦粗 拉杆联接结构通用性好 缸体加工容易 装卸方便 应用较广 本科毕业设计说明书 32 表表 6 26 2 缸体端部联接型式缸体端部联接型式 连接方式特点 拉杆联接外形尺寸大 重量大 用于载荷较大的双作用缸 半重量比拉杆联接轻 缸体外径需加工 环 外半环 半环槽削弱了缸体 为此缸体壁厚应加厚 联结构紧凑 重量轻 接 内半环 安装时端部进入缸体较深 密封圈有可能被进油孔边缘擦伤 钢丝联接结构简单 尺寸小 重量轻 注 1 对于固定机械 若尺寸与重量没有特殊要求时 建议采用法兰联接或拉杆联接 2 对于活动机械 若尺寸和重量有特殊要求时 推荐采用外螺纹联接或外半环联接 2 2 缸体的材料缸体的材料 液压缸缸体的常用材料为 20 35 45 号无缝钢管 因 20 号钢的机械性能 略低 且不能调质 应用较少 当缸筒与缸底 缸头 管接头或耳轴等件需焊 接时 则应采用焊接性能较好的 35 号钢 粗加工后调质 一般情况下 均采用 45 号钢 并应调质到 241 285HB 缸体毛坯也可采用锻钢 铸钢或铸铁件 铸钢可采用 ZG35B 等材料 铸铁 可采用 HT200 HT350 间的几个牌号或球墨铸铁 特殊情况下 可采用铝合金等材料 3 3 缸体的技术要求缸体的技术要求 图 6 1 缸体内径采用 H8 H9 配合 表面粗糙度 当活塞采用橡胶密封圈密封 时 为 0 1 0 4 m 当活塞用活塞环密封时 为 0 2 0 4 m 且均需 R R 珩磨 缸体内径 ALAL 图 6 1 的圆度公差值可按 9 10 或 11 级精度选取 圆柱度公差值应按 8 级精度选取 缸体端面T T 图 6 1 的垂直度公差值可按 7 级精度选取 本科毕业设计说明书 33 图 6 1 缸体 4 当缸体与缸头采用螺纹联接时 螺纹应取为 6 级精度的公制螺纹 5 为了防止腐蚀和提高寿命 缸体内表面应镀以厚度为 30 40 m 的铬层 镀后进行珩磨或抛光 6 3 缸盖缸盖 6 3 16 3 1 缸盖的材料缸盖的材料 液