SLD-140水平面连铸机液压系统设计说明书

邵阳学院毕业设计 论文 1 引 言 液压技术渗透到很多领域 不断在民用工业 在机床 工程机械 冶金机械 塑 料机械 农林机械 汽车 船舶等行业得到大幅度的应用和发展 而且发展成为包括 传动 控制和检测在内的一门完整的自动化技术 现今 采用液压传动的程度已成为 衡量一个国家工业水平的重要标志之一 由于要使用原油炼制品来作为传动介质 近代液压传动技术是由 19 世纪崛起并蓬 勃发展的石油工业推动起来的 最早实践成功的液压传动装置是舰船上的炮塔转位器 其后出现了液压六角车床和磨床 一些通用车床到 20 世纪 30 年代末才用上了液压传 动 第二次世界大战期间 在一些兵器上用上了功率大 反应快 动作准的液压传动 和控制装置 大大提高了兵器的性能 也大大促进了液压技术的发展 战后 液压技 术迅速转向民用 并随着各种标准的不断制订和完善 各类元件的标准化 规格化 系列化而在机械制造 工程机械 材料科学 控制技术 农业机械 汽车制造等行业 中推广开来 由于军事及建设需要的刺激 液压技术日益成熟 20 世纪 60 年代后 原 子能技术 空间技术 计算机技术等的发展再次将液压技术推向前进 使它发展成为 包括传动 控制 检测在内的一门完整的自动化技术 在国民经济的各个方面都得到 了应用 如工程机械 数控加工中心 冶金自动线等 液压传动在某些领域内甚至已 占有压倒性优势 液压与气压传动是研究利用有压流体 压力油或压缩空气 作为传动介质来实现各种 机械的传动和自动控制的学科 液压传动与气压传动实现传动和控制的方法基本相同 它们都是利用各种元件组成需要的控制回路 再由若干回路组成能够完成一定控制功 能的传动系统来完成能量的传递 转换与控制 邵阳学院毕业设计 论文 2 1 液压传动概述 1 1 课题提出的背景和意义 我国液压工业发展历程 大致可分为三个阶段 即 20世纪50年代初到60年 代初为起步阶段 60 70年代为专业化生产体系成长阶段 80 90年代为快速发展阶 段 其产品最初只用于机床和锻压设备 后来才用到拖拉机和工程机械上 自从 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术 同时进行自行设计液压产品以来 我国的液压 件生产已从低压到高压形成系列 并在各种机械设备上得到了广泛的使用 80 年代起 更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进 消化 吸收和国产化工作 以确 保我国的液 压技术能在产品质量 经济效益 研究开发等各个方面全方位地赶上世 界水平 当前 液压技术在实现高压 高速 大功率 高效率 低噪音 经久耐用 高度 集成化等各项要求方面都取得了重大的进展 在完善比例控制 司服控制 数字控制 等技术上也有许多新成就 此外 在液压元件和液压系统的计算机辅助设计 计算机 仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面 日益显示出显著的成绩 微电子技术的 进展 渗透到液压与气动技术中并与之结合 创造出了很多高可靠性 低成本的微型 节能元件 为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景 1 1 2 国内外研究开发水平和发展趋势 1 2 2 国内当前供需概况 通过技术引进 自主开发和技术改造 高压柱塞泵 齿轮泵 叶片泵 通用液压 阀门 油缸和各类密封件第一大批产品的技术水平有了明显的提高 并可稳定的批量 生产 为各类主机提高产品水平提供了保证 另外 在液压元件和系统的 CAD 污染 控制 比例伺服技术等方面也取得一定成果 并已用于生产 目前 液压产品总计约 有1200个品种 10000多个规格 已基本能适应各类主机产品的一般需要 为重大 成套装备的品种配套率也可达60 以上 并开始有少量出口 1 2 3 今后发展走势 邵阳学院毕业设计 论文 3 针对产品品种发展和保证产品质量的需求 有计划地进行技术改造 设备更新 而液压产品的发展方向主要是 节省能耗 提高效率 1 用 AC 电机或变频电机驱动定量泵 2 发展机电一体化元件和系统 3 发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度 高频响的直动型电液控制阀 4 发展内置电子系统的电液伺服比例元件 电磁阀 液压定位油缸等 重视环保 环保型产品将具竞争优势 随着人们环境意识的加强 开发保护型液 6 压产品 将成为今后国内液压技术的主流 适应主机机电一体化的需要 7 应用现代控制技术 提高电液压自动控制系统的性能 8 大力发展水压系统和元件 扩大其应用领域 9 由此可见现阶段急需发展的关键技术包括 液压传动与控制系统的节能技术 如负荷传感技术 新型节能系统和元件 1 机电一体化技术及 IT 技术的应用 高精度 高频响电液 电气伺服比例系统和元 2 件 液粘调速器速度控制技术 数字液压 气动系统和元件 直动型电液控制元件 液压系统及污染控制技术 3 无泄漏液压系统和元件 4 水压传动与控制技术 5 高速重载齿轮传动设计与制造技术 6 高速铁路轴承设计制造技术 7 高速 高精度机床主轴轴承设计与制造技术 8 各种传动系统降噪和增寿技术 9 特种传动技术 谐波传动 机械无级变速等 10 先进设计技术 如计算机辅助设计与试验 仿真技术 11 大型传动系统的故障诊断技术 12 现代制造技术的应用研究 如表面处理技术 计算机辅助制造技术 润滑技术 13 2 邵阳学院毕业设计 论文 4 1 3 课题研究目标 液压元件将向高性能 高质量 高可靠性 系统成套方向发展 向低能耗 低噪 声 低振动 无泄漏以及污染控制 应用水基介质等适应环保要求方向发展 开发高 集成化高功率密度 智能化 机电一体化以及轻小型微型液压元件 积极采用新工艺 新材料和电子 传感等高新技术 其中一些具体方面有 1 减少元件和系统的内部压力损失 以减少功率损失 主要表现在改进元件内部 流道的压力损失 采用集成化回路和铸造流道 可减少管道损失 同时还可减少漏油损失 2 减少或消除系统的节流损失 尽量减少非安全需要的溢流量 避免采用节流系 统来调节流量和压力 3 采用静压技术 新型密封材料 减少磨擦损失 4 发展小型化 轻量化 复合化 广泛发展 3 通径 4 通径电磁阀以及低功率电 磁阀 5 改善液压系统性能 采用负荷传感系统 二次调节系统和采用蓄能器回路 6 为及时维护液压系统 防止污染对系统寿命和可靠性造成影响 必须发展新的 污染检测方法 对污染进行在线测量 要及时调整 不允许滞后 以免由于处理不及 时而造成损失 4 邵阳学院毕业设计 论文 5 2 液压系统的方案设计 2 1 液压系统的要求 本液压系统应用于炼钢厂中浇注及钢锭的加工 具体要求如下 1 浇注及钢锭的加工实现顺序控制 2 大型机构 同一动作采用双或四个液压缸或液压马达达到精确同步 3 中间包倾翻需精确定位 4 本液压系统控制各工作点油缸的动作 5 对系统的油液温度 系统压力等实现远程监控 系统结构设计紧凑 操作方便 性能可靠 6 为保证安全生产 系统设有安全联锁装置 停电安全联锁装置 邵阳学院毕业设计 论文 6 2 2 液压原理和主要技术参数 本液压系统配置有液位液温器 YWZ 250T 压力马达 调速阀 电磁阀 溢 流阀 安全阀 蓄能器等 可对系统的油液温度 系统压力等实现远程监控 系统结 构设计紧凑 操作方便 性能可靠 节约能源是SLD 140水平连铸机液力装置的理 想配套液压设备 根据该设计其它部分设计得 最高压力15Mpa 最大流量 60L min 因此 选择如下设备 1 双联高压叶片泵 型号 YB E50 25 排量 25 50ml r额定压力 16Mpa 转 速 600 1500r min 驱动功率 4 7 5KW 2 电机 型号 Y180M 4 B35 50HZ AC380V 供应商 南阳电机 功率 18 5Kw 转速 1470r Min 防护等级 IP54 3 电磁铁电压 DC24V 4 工作介质 抗磨液压油L HM46 建议用美孚油 ISOVG46 工作介质污染度等级 NAS8级 5 油箱容积 1000L 6 液压系统压力范围 5 25Mpa 邵阳学院毕业设计 论文 7 2 3 确定工作压力 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和经 济条件及元件供应情况等的限制 在载荷一定的情况工作压力低 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 具体选择参考表 2 1 表 2 1 按载荷选择工作压力 4 载荷 KN 55 1010 2020 3030 50 50 工作压力 MPa 0 8 11 5 22 5 33 44 5 5 SLD 140 水平连铸机的最大工作压力为 15 Mpa 所以本系统的工作压力 5 25Mpa 2 2 拟定液压系统原理图 该液压系统包括 中间包小车行走 倾翻 分别拟订如下 2 2 1 中间包小车液压系统 中间包小车按用户设计要求 完成行走 倾翻二个动作 1 采用平衡回路液压原理设计 其原理图如图 2 1 所示 邵阳学院毕业设计 论文 8 图 2 1 平衡回路小车行走液压回路 由于液控单向阀是锥面密封 泄漏量小 故其闭锁性能好 活塞能够较长时间停止不 动 回油路上串联单向节流阀 用于保证液压泵内压力平稳 使泵在运动过程中受液压 冲击小 小车的停止可以用 O 型三位四通电磁换向阀就能实现这一动作 行走的速度靠变 量泵就可以实现 这样就可以免去液控单向阀和调速阀 采用下面的液压原理 中间包小车行走动作通过分流集流阀来保证两个液压马达的同步 保证行走小车 两侧车轮速度与位置同步 通过电气控制系统协调电磁阀 YV5 和 YV6 来控制小车运动 邵阳学院毕业设计 论文 9 换向 中间包小车行走往复运动有三位四通电磁换向阀来实现 其液压系统图如图 2 2 所示 图 2 2 中间包小车行走液压系统图 2 如果采用 O 型电磁换向阀来实现液压缸工作时的稳定和突然停机时的锁定 其 液压原理图如图 2 3 所示 邵阳学院毕业设计 论文 10 图 2 3 小车倾翻液压系统回路 这一原理能够使小车在倾翻过程中达到锁定 但由于换向阀有较大的泄漏 所以 不是最理想的方案 中间包倾翻速度控制通过双单向节流阀来实现 双单向节流阀可以实现调节浇铸 速度及往复速度 通过双向液压锁来给倾翻动作完成定位锁定 通过电气控制系统协 调电磁阀 YV7 和 YV8 来中间包倾翻换向 中间包倾翻的往复运动有三位四通电磁换 向阀来实现 其液压系统原理图如图2 4 所示 邵阳学院毕业设计 论文 11 图 2 4 中间包小车倾翻液压系统图 2 2 2 液压系统原理总图 实现中间包小车的行走 中间包的倾翻 滑动水口运动 引锭杆升降中间包前后 冷床翻钢 拉坯压辊液压全部动作的系统总图 此处仅用于方便实现中间包小车行走 倾翻动作设计 邵阳学院毕业设计 论文 12 其液压系统如图 2 5 所示 图 2 5 液压系统原理图 邵阳学院毕业设计 论文 13 3 液压元件的选择和专用件的设计 3 1 液压控制阀的选择 选择液压阀主要根据阀的工作压力和通过阀的流量 本系统工作压力在 10Mpa 左 右 所以液压阀都选用中 高压阀 液压阀的作用是控制液压系统的油流方向 压力 和流量 从而控制整个液压系统 系统的工作压力 执行机构的动作顺序 工作部件 的运动速度 方向 以及变换频率 输出力和力矩等 在液压系统中 液压阀的选择是非常重要的 可以使系统的设计合理 性能优良 安装简便 维修容易 并保证系正常工作的重要条件 不但要按系统功需要选择各种 类型的液压控制阀 还需要考虑额定压力 通过流量 安装形式 动作方式 性能特 点因素 5 3 1 1 根据液压阀额定压力来选择 选择的液压阀应使系统压力适当低于产品标明的额定值 对液压阀流量的选择 可以按照产品标明的公称流量为依据 根据产品有关流量曲线来确定 图 3 4 液压阀流量曲线 6 3 1 2 液压阀的安装方式的选择 指液压阀与系统的管路或其他阀的进出油口的连接方式 一般有三种 螺纹连接 邵阳学院毕业设计 论文 14 方式 板式连接方式 法兰连接方式 安装方式的选择要根据液压阀的规格大小 以 及系统的简繁及布置特点来确定 考虑该系统有专门的阀台 装配方便 故采用的是 螺纹连接和板式连接 3 1 3 液压阀的控制方式的选择 液压阀的控制方式一般有四种 有手动控制 机械控制 液压控制 电气控制 根据系统的操纵需要和电气系统的配置能力进行选择 该系统根据电气控制反应快 液压控制反馈方便的特点主要采用电气和液压配合控制 3 1 4 液压阀的结构形式的选择 液压阀的结构方式分为 管式结构 板式结构 一般按照系统的工作需要来确定 液压阀的结构形式 根据以上的要求来选择液压控制阀 所选的液压阀能满足工作的需要 所以本液 压系统所选的液压阀有中 高压阀 具体规格型号和名称见表3 1 表3 1 液压控制阀 7 序号代 号名称及规格材料数量 14WE10J31 CG24NZ5L电磁换向阀成品1 2YJZQ J15W高压球阀 M30 1 5成品6 34WE10E31 CG24NZ5L电磁阀成品2 4FJL B10H分流集流阀成品2 52FRM6B76 20 6QM调速阀 DN6成品2 6Z2FS10 20 S双单向节流阀成品1 74WE10Y31 CG24NZ5L电磁阀成品1 8ZDR10DA2 40 150YM减压阀成品1 9Z1S10E2 30单向阀成品1 10Z2S10 1 20双液控单向阀成品1 3 2 液压马达的选择与参数的确定 液压马达的主要性能参数有转矩 转速 压力 排量 容积效率 总效率等 液 压马达要根据运转工况进行选择 对于低速型工况 除可用低速马达之外 也可用调 邵阳学院毕业设计 论文 15 整马达加减速装置 3 2 1 液压马达载荷力矩的组成的计算 1 工作载荷力矩 g T 常见的载荷力矩有被驱动轮的阻力矩 液压卷筒的阻力矩等 0 35 g TkN m 2 轴颈摩擦力矩 f T 3 1 f TGr 式中 G 旋转部件施加于轴颈上的径向力 N 摩擦系数 旋转轴的半径 m 根据机械设计手册 旋转轴的半径0 2 21mm 已知径向力100GkN 3 惯性力矩 a T 3 2 a t Tjj 式中 角加速度 2 rad s 角速度变化量 2 rad s 起动或制动时间 s t 回转部件转动惯量 j 2 kg m 工作要求 查手册知5ts 2 125 rad s 2 18 8 jkg m 求得 125 5 0 47 18 8 a kN mT 起动加速时 gaWf TTTT 0 350 420 471 24 W kN mT 稳定运行时 gWf TTT 0 350 420 77 W kN mT 减速制动时 gaWf TTTT 0 350 420 470 3 W kN mT 4 计算液压马达载荷转矩时还要考虑液压马达的机械效率T 0 2 100000 0 0210 42 f TkN m 邵阳学院毕业设计 论文 16 0 9 0 99 mm 3 3 W m T T 取机械效率 所以在加速起动时 稳定运行时0 92 m 1 348 kN mT 0 837 kN mT 减速制动时0 326 kN mT 5 2 2 计算液压马达的排量 液压马达的排量为 3 4 2 T p V 式中 液压马达的载荷转矩 T N m 液压马达的进出口压差 12 ppp Pa 液压马达的最低转速要求 min min qV n V 式中 通过液压马达的最小流量 min qV 液压马达工作时的最低转速 min n 根据上式 0 15 VL r 5 2 3 计算液压马达所需流量 液压马达的流量 3 5 m qVVn 式中 液压马达排量 V 3 mr 液压马达的转速 m n r m 2 0 15 12518 75qVm 3 2 4 液压马达的选择 已求得液压马达的排量为 正常工作时输出转矩 系统工作压力为0 15 L r837 N m 选径向柱塞液压马达 其理论排量 额定压力 7Mpa121 1 25QJM 0 873 L r20Mpa 额定转速为 最高转矩 机械效率大于10 450 minr4250 N m90 3 3 液压缸的选择和参数确定 3 3 1 液压缸主要几何尺寸的计算 液压缸的主要几何尺寸 包括液压缸的内径 活塞杆的直径 液压缸行程769 N m 邵阳学院毕业设计 论文 17 等 小车倾翻负载为 100KN 初选液压缸的工作压力为 MPap10 表 3 2 和的关系 p 工作压力 p Ma10 20 5 1220 速度比 1 331 46 22 表 3 3 和的关系dD 1 151 251 331 462 d D36 0 0 45D0 5D0 56D0 71D 根据系统工作压力 选取速度比MPa1033 1 再根据速度比选取和的关系 dD 3 6 Dd5 0 根据载荷力的大小和系统压力来计算液压缸内径 D 6 3 7 2 3 57 10 F D p 215Dmm 查机械设计手册 6 表 3 4 液压缸内径尺寸系列 840125 280 1050 140 320 1263160 360 1680 180 400 20 90 200 450 25100 220 500 32 110 250 按标准取 220Dmm 表 3 5 液压缸活塞杆外径尺寸系列 42056160 52263180 62570200 82880220 103290250 1236100280 1440110320 1645125360 1850140 邵阳学院毕业设计 论文 18 相对 取220Dmm 125dmm 根据机械部分结构设计要求 参照机械设计手册 选取最大行程680Lmm 液压缸的有杆腔工作压力 16 3 8 4 22 1 dDpF 22 1 100 0 220 125 4 kNp 1 3 885pMPa 3 3 2 活塞杆稳定性验算 因为活塞杆长为 而活塞直径为 1019 5mm125mm 所以不需要对活塞杆进行稳定性验算 3 3 3 液压缸的有效面积 根据上面的结果 则液压缸的有效面积为 无杆腔面积 42 379 94 10 m 3 9 有杆腔面积 16 3 10 2222 2 3 14 0 2200 125 44 Dd A 42 257 284 10 m 3 3 4 液压缸的行程液压缸的行程 液压缸的行程为 上面已经选用680Lmm 3 3 5 液压缸缸筒的长度液压缸缸筒的长度 液压缸缸筒的长度由液压缸的行程决定 液压缸缸筒长度 286 176680Lmm L 1142mm 3 4 液压缸结构参数的计算液压缸结构参数的计算 液压缸的结构参数 主要包括缸筒壁厚 油口直径 缸底厚度 缸头厚度等 油 缸与管路之间采用软管连接 1019 5 8 15610 125 L d 22 1 3 14 0 220 44 D A 邵阳学院毕业设计 论文 19 3 4 1 缸筒壁厚缸筒壁厚 的计算和校核的计算和校核 1 壁厚的计算 查机械设计手册 由上求得缸体内径标准值 得外径 220mm245mm 可知 2 液压缸的缸筒壁厚的校核 缸的额定压力 取 MPaMPapn1610 MPaMPaPp ny 15105 15 1 液压缸缸壁的材料选 45 号钢 查金属工艺学表 6 5 GB699 88 得其材料抗拉强度 MPa b 700 取安全系数为 3 11 5 n 10 3 12 28 75mm 10mm 壁厚不合适 重新选用 273220 253 按上述方法校核得 厚度适合3 5610mmmm 3 4 2 液压缸油口直径的计算 0 d 3 13 式中 液压缸油口直径 16 0 dm 0 0 0 13 v dd v 1400 4 30 1 2140 0 3 y y P P 0 4 1 2 1 3 y y p D p 25 2 245220 2 12 5mm 700 140 5 b MPa n 125 12 5 D 邵阳学院毕业设计 论文 20 液压缸内径 d0 125m 液压缸最大输出速度v3 m s 油口液流速度 0 v3m s 0 016m 16mm 3 4 3 缸底厚度 h 的计算 该液压缸为平形缸底且有油孔 其材料是 45 号钢 3 14 式中 缸底厚度hm 缸底油孔直径 0 dm 试验压力 y pMPa 液压缸内径Dm 缸底材料的许用应力 取安全系数 n 5 则 MPa b 140 5 3 15 由于缸的额定压力 所以取 1016 n PMPaMPa 1 515 yn PPMPa 0 04646hmmm 3 4 4 缸头与法兰的联结 联结方式 螺纹联结 3 4 5 缸头厚度的计算 h 本液压缸选用螺钉联结法兰 其计算方法如下 0 3 0 13 0 125 3 dm 6 6 15 100 22 0 433 0 22 0 220 016 140 10 hm 0 0 433 y p D hD Dd 邵阳学院毕业设计 论文 21 3 16 式中 法兰厚度hm 法兰受力总和FN 密封环内径dm 密封环外径 H dm 螺钉孔分布圆直径 0 Dm 密封环平均半径 op dm 法兰材料的许用应力 Pa 均压槽一般宽为 0 4mm 深为 0 8mm O 型密封圈的压缩率为 W 缸 00 dhd 头和法兰的联结是固定的 其密封也是固定的 取 W 20 即 0 2 00 0 253 dd 得为密封圈直径 0 d 100000FN 220 H dmm 0 2 H DddL 间螺 3 17 220 54 31 2 6 5312mm 3 18 3 4 6 缸头直径和缸盖直径 g d G d 取两者相同 即 g d G d 0 D 螺 d 间 d 3 19 0 3 op op F Dd h d 700 140 5 b MPaMPa n 3 100000 312 99 5 171 3 14159 99 5 140 hmmmm 0 10099 5 2 op d dmm 邵阳学院毕业设计 论文 22 312312 15 5 mm 374mm 3 4 7 缸盖的联结 联接方式 螺纹联接 3 4 8 法兰直径和厚度的确定 法兰直径取与缸头直径相同 即374dmm 法 法兰厚度取88hmm 法 3 4 9 液压缸主要尺寸的确定 1 最小导向长度H 3 20 220DLH 1034 20220 2 161 7mm 2 活塞的宽度B DB8 0 0 8 220 176mm 3 导向套长A 12580Dmmmm 取0 75Ad 0 75 156 5 117 4mm 4 隔套长度C 3 21 2 BAHC 161 7 117 4 176 2 15mm 5 求液压缸的最大流量 压紧油液流量的计算 MinmV125 0 无杆腔回油流量 5 22 1 3 B QSVL Min 有杆腔进油流量 2 1 9 A QSVL Min 3 5 其他液压元件的选择 邵阳学院毕业设计 论文 23 3 5 1 压力表 由液压系统的压力来选择压力表 查 机械设计手册 得 YN100 0 25Mpa 耐震压力表 3 5 2 测压软管和测压排气接头 根据系统的压力来选择测压软管和测压排气接头 查 机械设计手册 得 HF 测压软管的有关参数 公称通经22mm 最大动态压力30Mpa 适用温度 2 3 ms 软管通径23 mm 最大静大压力40Mpa 化学性能 耐酸性溶剂 0 60 C A 22 3W 测压软管 公称通径22mm 最大压力30Mpa KX 1 橡胶接头 DN40 3 5 3 液位液温器 液位控制器选择 依据液压系统的压力和流量 系统的发热量来选择 由 机械设计手册 得 液位液温器 YWZ 250T 液位控制器 YKJQ24 600 450 3 5 4 非橡胶管道的选择 1 管道内径的计算 本系统管路很复杂 取其中主要的几条来计算 按照公式 6 d 1130 3 23 液体流量qv 流速 对于吸油管v 1 2m s 一般取1m s以下 对于压油管v 3 6m s 对于回油管v 1 5 2 5m s 再按照公式 d 3 24 6 4qv 算出管道内径 液体流量qv 流速 表 3 6 计算数值 管路名称通过流量允许流速管道内径实际取值 qv 邵阳学院毕业设计 论文 24 L s m s m m 大泵吸油管2 50 80 06210 065 小泵吸油管0 6350 90 03020 034 大泵排油管2 5640 0270 034 小泵排油管0 6254 50 0090 010 查 机械设计手册 得 10 2 34 3 65 4 6 3 5 5 胶管的选择 根据工作压力和按公式得管子的内径选择胶管的尺寸规格 高压胶管的工作压力 对不正常使用的情况下可提高20 对于使用频繁 经常扭变的要降低 40 胶管在 使用及设计中应主要下列事项 1 胶管的弯曲半径不宜过小 一般不应小于 320 胶管与管接头联接处应留有一段 直的部分 此段长不应小于管外径的两倍 2 胶管的长度应考虑到胶管在通入压力油后 长度方向将发生收缩变形 一般收缩 是取 3 4 胶管安装时避免处于拉紧状态 3 胶管安装是应保证不发生扭转变形 为便于安装 可沿管长涂以色纹 以便检查 4 胶管的接头轴线 应尽量放置在运动的平面内 避免两端互相运动时胶管受 5 胶管应避免与机械上的尖角部分想接触和摩擦 以免管子损坏 邵阳学院毕业设计 论文 25 4 设计液压装置 4 1 液压装置总体布局 液压系统总体布局有集中式 分散式 本液压系统选用分散式结构 该结构是将 液压系统中液压泵 控制调节装置分别安装在设备上适当的地方 机床 工程机械冶 金设备等可移动设备一般采用该种结构 4 2 液压阀的配置形式 液压阀的配置形式有两种 板式配置 集成式配置 板式配置是把板式液压元件 用螺钉固定在平板上 板上钻有与阀口对应的孔 通过管接头联接油管而将各阀按系 统图接通 这种配置可根据需要灵活改变回路形式 液压实验台等普遍采用这种配置 目前液压系统大多数采用集成式 它将液压阀件安装在集成块上 集成块一方面起安 装底板作用 另一方面起内部油路作用 这种配置结构紧凑 安装方便 本液压站即 采用该种配置方式 4 3 集成块的设计 4 3 1 块体结构 集成快的材料一般为铸铁或锻钢 低压固定设备可用铸铁 高压强振场合要用锻 钢 高压强振场合要用锻钢 块体结构为长方体或正方体 对于较简单的液压系统 其阀件较少 可安装在同一个集成快 如果液压系统复杂 控 制阀较多 就要采取多个集成快叠积的形式 相互叠积的集成块 上下面一般为叠积接合面 钻有公共压力油孔 P 公共回油孔 T 泄 漏油孔 L 和 4 个用以叠积紧固的螺栓孔 P 孔 液压泵输出的压力油经调压后进入公用压力油孔 P 作为供给各单元回路压力 油的公用油源 T 孔 各单元回路的回油均通到公用回油孔 T 流回到油箱 L 孔 各液压阀的泄漏油 统一通过公用泄漏油孔流回油箱 邵阳学院毕业设计 论文 26 集成块的其余四个表面 一般后面接通液压执行元件的油管 另三个面用以安装 液压阀 块体内部按系统图的要求 钻有沟通各阀的孔道 4 3 2 集成块结构尺寸的确定 外形尺寸要满足阀件的安装 孔道布置及其他工艺要求 为减少工艺孔 缩短孔 道长度 阀的安装位置要仔细考虑 使相通油孔精良在同一水平面或是同一竖直面上 对于复杂的液压系统 需要多个集成块叠积时 一定要保证三个公用油孔的坐标相同 使之叠积起来后形成三个主通道 各通油孔的内径要满足允许流速的要求 具体参照本章4 4节确定孔径 一般来 说 与阀直接相通的孔径应等于所装阀的油孔通径 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 对于中低压系统 不得小于5mm 高压 系统应更大些 4 3 3 绘制各液压部分集成块孔号图 中间包小车行走倾翻油路块孔号图如图 4 1 所示 图 4 1 中间包小车行走倾翻孔号图 4 4 绘制正式工作图 液压系统确定以后 要正规绘制出液压系统图 除元件符号表示的原理图外 还 包括动作循环和元件的规格型号表 图中各元件一般按系统停止位置表示 如特殊需 要 也可以按运动状态画出 但要加以说明 邵阳学院毕业设计 论文 27 4 4 1 绘制中间包倾翻油缸装配图 为了实现小车倾翻 保证倾翻过程动作平稳 本系统采用双作用单杆活塞缸 如图 4 2 所示 图 4 2 液压缸装配图 4 4 2 绘制油缸零件图 根据以上计算结果设计油缸各部分的零件图 具体见工程图 邵阳学院毕业设计 论文 28 5 SLD 140 水平连铸机液压系统使用 维护说明书 5 1 液压系统组成和控制方式 5 1 1 主要元件型号及参数 1 双联高压叶片泵 型号 YB E50 25 排量 25 50ml r 额定压力 16Mpa 转速 600 1500r min 驱动功率 4 7 5KW 2 电机 型号 Y180M 4 B35 50HZ AC380V 供应商 南阳电机 功率 18 5Kw 转速 1470r Min 防护等级 IP54 3 电磁铁电压 DC24V 4 工作介质 抗磨液压油 L HM46 建议用美孚油 ISOVG46 工作介质污染度等级 NAS8 级 5 油箱容积 1000L 6 液压系统压力范围 5 25MPa 5 1 2 液压系统的几种控制方式 1 液压系统的动力控制 在设备初次调试前 请检查液压系统的各溢流阀 各安全溢流阀 各减压阀的调 压手柄 确定都处于松开状态 油泵 电机 确定油箱内已加满液压油 拆下电机的防护罩 按顺时针方向手动盘车 20 30 圈 排尽油泵吸油区的空气 装上防护罩 点动主油泵电机 确定电机旋转方向正确 确定液压系统各油管已经正确连接好 确定贮能器安全阀组处于开启状态 贮能 器皮囊内的初始充氮压力有5MPa 确定电磁铁1YV1处于失电状态 启动油泵电机 运转正常后可进行压力调节 2 液压系统的压力调节及控制 液压系统的动力油源主要由双联叶片油泵提供 贮能器起辅助油源和吸震作用 3 液压缸的动作调节及控制 邵阳学院毕业设计 论文 29 在设备初次调试前 请检查液压阀组的各溢流阀 各安全溢流阀 各减压阀的调 压手柄 确定都处于松开状态 4 蓄能器组的控制和调节 在系统正常运行的状态下 贮能器组的主要作用是保压和吸震 当压力过高时 贮能器安全阀组的安全溢流阀打开溢流从而减少液压冲击 保持压力基本稳定 在停 机不用的状态下 应打开蓄能器安全阀组的放油截止阀 将压力油放掉 放完后再关 闭蓄能器安全阀组的放油截止阀 5 油箱内油液的温度调节及控制 通过电接点温度计 选择它的发讯温度 把最低点温度定至 15 报警 电机不 能启动 最高点温度 60 高温报警温度 停主机 6 油箱内液位控制和统清洁度控制 在给油箱加油时 应加至可视油标的上限 当微型直回式回油过滤器进出 口压 力差上升到0 35MPa时 显示过滤器的滤芯已堵塞 滤油器报警装置触点闭合并发 讯启动声光报警 提醒更换或清洗滤芯 5 2 液压系统安装及调试 5 2 1 液压系统管道安装 1 液压系统所有的管道均采用二次安装方式 即 预安装 酸洗 循环冲洗 正式 安装 2 预安装时 先将液压系统 液压缸固定在规定的基础上 然后根据图纸要求把液 压系统各部件的进出油口按原理图管路连线要求用要求的管路连接起来 弯管处椭圆 度不低于 95 2 管路的焊接要求全部采用管道对接焊接 焊接前 管口处要求倒角 去刺处理 焊接时 要求采用氩弧焊进行或用氩弧焊打底 电弧焊盖面进行 焊接后要求对焊接 处进行管路通径检验和耐压试验 如果条件允许 可对管道焊接处进行探伤处理 3 管道的酸洗工艺参见 YBJ207 85 中有关要求 建议采用循环冲洗形式对管道内 表面进处理 正式安装前 要将管道内部冲洗干净 本套设备要求冲洗后管道内部清洁度不低 于 16 13 ISO4406 相当于 N 7 N 8 级 邵阳学院毕业设计 论文 30 4 正式安装时 各管口要求擦拭干净 不准有砂粒 焊渣等污物进入管道内 管道 安装完毕后 可在适当位置上安装管夹 1500 至 2500 以防止管道震动 5 2 2 调试前准备工作 1 用加油泵往油箱中加入清洁的 规定牌号的液压油液 将油液加至液面高度达可 视液位液温计的上限位置 2 按照液压原理图 将各液压元件的手柄打到正确的启 闭位置上 锁定 5 2 3 调试运行 1 首次启动电机时 注意保证电机正确的旋转方向 在启动前 给油泵灌入清洁的 引液 2 启动油泵电机 待油泵空运转数分钟之后 方可将系统压力逐步调节至设计要求 3 油泵运转正常后 按前面所说次序调好系统压力 温度控制 液位控制等系统各 参数 4 系统压力油液输出正常后 按前面所说各控制阀组调节调试好阀组的控制参数 5 系统液压调试正常后 接入电器控制进行半自动化调试 进一步测试各报警是否 正常 6 系统半自动化调试正常后 接入中央控制进行自动化调试 进一步测试各报警是 否正常 7 中央控制自动化调试完全成功后 交给生产线试生产 试生产正常后 液压调试 人员撤离 5 2 4 液压系统的用液及对污染的控制 1 液压所用油液对液压系统能否正常使用具有十分重要的意义 除系统设计的合理 元件制造的质量和维护使用等条件外 油液的适用性和油液清洁度是一个十分重要的 因素 2 液压油液作为液压传动的工作介质 除了传替能量外 还有润滑液压元件运动副 以及保护金属不被锈蚀等作用 3 液压油液污染的主要原因是多方面的 从量值角度可用如下公式表示 邵阳学院毕业设计 论文 31 M Mo Mi Ms Mq M 系统中所含有的污染总量 Mo 系统中原含有的污染量 Mi 系统中被侵入的污染量 Ms 系统中新生的污染量 Mq 过滤 去除旧的污染量 4 液压油液污染严重时 液压系统工作性能恶化 容易产生故障 元件加速磨损 寿命缩短 甚至造成设备和操作的重大事故 5 2 5 调试运行中应注意的问题 1 在正常运行情况下 各蝶阀 球阀手柄应按原理图处于正确的位置 并将其锁定 2 溢流阀 安全阀调定值应按前面的数值调定 并将其锁定 不得随意更改 5 3 液压系统的维护及注意事项 1 液压系统应加入规定牌号的液压油液 不得将不同牌号的液压油液混合使用 2 应保证液压系统内所使用的液压油液的污染度等级不低于规定的污染度等级要求 系统第一次投入运行三个月后 应将液压油液过滤一次或更换 并清洗油箱 以后 一般每一年换一次油液 油液每三个月应化验一次 对于已经变质老化或被严重污染 的液压油液应及时更换 3 不得随意将压力控制继电器的控制点变动 以免影响系统正常工作 4 要经常检查仪表及其它元件功能是否正常 如要维修更换 请注意型号和说明书 要求 5 每班检查一次油箱内的液面高度 如异常应检查各元件和管线渗漏点 如果发现 渗漏点 在不影响使用的情况下作好标记 停机时进行处理 如渗漏严重 应立即停 机处理 6 要保持液压系统周围环境的清洁 要求周围环境的相对湿度不大于 85 且无雨 雪侵蚀 7 液压系统要定期检修 过滤或更换液压油液 并清洗油箱 邵阳学院毕业设计 论文 32 5 4 日常维护要求 7 4 1 操作保养规程 1 操作者必须熟练掌握液压系统原理 熟悉生产工艺规程和安全操作规程 了解系 统主要元件特别是各种阀与泵的结构 作用 2 经常监视 注意系统工作状况 观察系统工作压力 油缸工作速度 电压 电表 读数 并且按时作好记录 3 每天观察检查油箱液位 并作好记录 4 未经主管部门同意 操作者不得对各液压元件私自拆动 5 液压设备出现故障时 操作者不得擅自离开岗位 应报告主管部门 等待维修人 员 维修人员赶赴现场后 应协助配合进行修理 6 保持液压设备及周围环境的清洁 防止尘埃 棉绒 污物等进入油箱及系统 7 行程开关 压力控制继电器等发讯装置应实行定期检查的制度 8 定期拆洗油箱 定期更换滤油器滤芯 5 4 2 日常维护 1 按设计规定和工作要求 合理地调节液压系统的工作压力 油缸工作速度 当溢 流阀 节流阀等调节到所要求的数值后 应将调节杆螺母锁定 防止松动 2 按照设备使用说明书规定用油液牌号选用液压油液 加油液时 油液必须经不低 于5 的滤油车过滤 并要求定期化验油液质量 合理更换 3 工作温度一般适宜在55 之下 最高不能超过60 发现油液温度突然升高 应立即检查原因并予以排除 4 经常检查紧固件连接接头 防止松动 5 当系统某部位发生故障时 要及时分析原因并处理好 6 油泵在运行过程中如有故障或有不正常的噪声时 应立即停机 排除故障后 才可以开车运行 5 4 3 检修程序 原则上至少五年更换一次系统的所有液压元件 在日常维护中 哪个元件失效换 哪个元件 在更换系统元件时应按以下步骤进行元件更换 1 当设备需要检修时 首先必须根据原理图关闭或打开相应的球阀 蝶阀 邵阳学院毕业设计 论文 33 2 球阀 蝶阀关闭或打开后 方可撤换损坏的液压元件 3 工作完成后应按原理图将球阀 蝶阀恢复到原来的位置 4 对需要调节的元件 如压力继电器 溢流阀 减压阀等 按前面说明的方法进行 调节 调至需要的值时 锁定 5 5 常见液压故障处理办法 液压系统的故障出现都是由于液压元件的失效造成的 原因是多方面的 要求维 护 维修人员根据液压原理图进行分析处理 根据由易至难的方法来处理出现的现象 直至找到原因 对于一些原因复杂的现象 应用多种思路综合分析 要参照原理图考 虑何种原理才出现出现的故障现象 表5 1列举了一些本液压系统中可能出现的简单 的液压故障及处理办法 表5 1 故障分析 故障现象原因分析处理办法 油泵不出油1 电机转向错误 2 吸油滤油器堵塞 3 油箱内液面过低 4 油泵卡死或损坏 5 变量泵的流量为零 修改电机接线 清洗或更换滤芯 往油箱内加入适量的液 压油液 修理或更换油泵 调节变量泵的变量机构 油泵电机在运转中噪 音大 振动大 1 油液的粘度过大 2 泵内有空气或吸油管漏气 3 油泵 电机同心度不够 4 油泵内部损伤 对油液加热或更换油液 排尽泵内空气或更换泵 吸油管的密封圈 旋紧螺 母 螺钉 找出原因并处理好 修理或更换油泵 油泵的输出压力 流1 泵有故障或磨损修理或更换油泵 邵阳学院毕业设计 论文 34 量不够2 油泵的参数没调节好 3 溢流阀工作不良或损坏 4 各零 部件渗漏太大 进行油泵参数调节 修复或更换溢流阀 修复或更换各零 部件 系统压力不稳定1 油泵有故障 2 溢流阀工作不稳定 修理或更换油泵 修复或更换溢流阀 油液温升过高1 油泵泄漏量过大 发热 2 主油泵卸荷时间过短 3 环境温度过高 修理或更换油泵 适当延长主油泵卸荷时 间 改善环境条件 油缸运行不正常1 油缸或管路中有气体 油缸爬行 2 减压阀与溢流阀的调压值靠得太近 或控 制阀工作不正常 3 油缸串缸 4 油缸内部零件损伤或磨损过度 排尽气体 调大减压阀与溢流阀的 工作压力值差 或更换控 制阀 更换密封圈 修复或更换油缸 系统有外部渗漏1 密封件过期或损坏 2 密封接触处松动 3 元件安装螺钉松紧度不均 更换密封件 进行紧固处理 调整元件安装螺钉松紧 度 换向阀不换向1 电磁铁未通电 2 电磁铁损坏 3 阀中有污垢 阀芯卡死 4 阀损坏 接通控制电源 更换电磁铁或电磁换向 阀 清洗阀体 阀芯 更换换向阀 邵阳学院毕业设计 论文 35 参考文献 1 张建中主编 机械设计基础课程设计 中国矿业大学出版社 1999 2 张建中主编 机械设计基础 中国矿业大学出版社 2001 年 3 卢颂峰主编 机械设计基础课程设计 北京工业大学出