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特殊扣油套管生产线液压系统设计思想 李鹏雄(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古042210)摘要: 液压系统由于其独特的优点，即具有广泛的工艺适应性、优良的控制性能和较低廉的成本，在各个领域获得愈来愈广泛的应用。本文主要介绍了液压系统的设计以及液压元件的选择，并且着重论述了同步回路和调速回路的设计及实现方式。其次简单的阐述了液压传动与机械传动的不同点以及液压元件的选择。关键词: 液压系统； 机械传动 ；同步回路Special Deduction Oil Casing Production LineHydraulic System DesignLI Pengxiong(Inner Mongolia University of Science and Technology School of Mechanical Engineering, Inner Mongolia 042210)Abstract：Hydraulic System because of its unique advantages that technology has a broad adaptability, excellent control performance and lower costs, in various fields increasingly widespread application. This paper describes the design of the hydraulic system and the choice of hydraulic components, and focuses on the speed synchronous circuit and the circuit design and implementation modalities. Followed by a description of a simple hydraulic and mechanical drive the different points and the choice of hydraulic components. Keywords：Hydraulic System ； Mechanical Drive ；Synchronization Circuit0. 引言 本题目所设计的液压系统其主要优点是同步控制回路的同步精度比较高，而且其他回路简单，但动作可以很好的控制 。与机械传动相比，液压传动更容易实现其运动参数(流量)和动力参数(压力)的控制。而且液压传动调节便捷和布局灵活，尤其在高危工作环境还可以远程控制等突出优点，液压传动在现代化的工业发展中得到了广泛的应用。1. 系统设计方案的概述该液压系统供特殊扣油管生产线轧线的全部油缸及马达的动作。动作顺序及要求由轧钢工艺确定，操作方法及操作位置均由工艺确定。液压系统的设计和液压元件的选择是本次设计的重点。本次液压系统的设计主要是动力部分和执行部分的设计计算，动力部分的设计主要是液压站原理图的设计（其中不包括液压站具体制造方面的设计），执行部分主要是液压原理图的设计。液压系统方案设计的目的是在满足主机功能的前提下，优选出综合指标最优的液压系统方案。首先根据技术要求确定执行元件的种类、数量、动作顺序和动作条件，拟定驱动执行元件的基本回路。分步考虑驱动回路、控制回路、液压源回路等基本控制部分，然后综合得到总的液压系统。最后再进一步考虑安全性、节能、寿命等因素，对此基本系统进行修改补充，使之臻于完善，获得在满足技术要求的条件下，最少液压元件组成的最优液压系统。本系统采用多台液压泵供油，并且平均分配系统的流量到每个运行的液压泵（高压泵初外），而且必须至少有一套液压泵以及配套的电机备用，这样可以提高系统的安全性。低压系统采用恒压变量泵供油，此种泵具有装机功率小、运行功率因数高、主机行程次数快、液压功率损失小、系统发热小等特点，而且在压力不变的情况下更节约能源。系统采用电磁换向阀对执行元件的方向进行控制。电磁阀的性能及成本都介于普通阀和伺服、比例阀之间，能很好的满足本系统的设计要求。而且系统还采用单向节流阀对液压缸和液压马达进行速度的控制，采用液压锁平衡系统的压力以及对系统进行短时间的保压。从技术经济角度考虑，系统应该尽量选择统一型号的油管、阀以及其他液压辅助元件，而且应该尽量遵循“就近”原则，这样有利于供货商供货，厂家的售后服务，从而降低成本，缩短设计、维修周期进而提高效益。2. 液压系统的动力部分动力部分主要是为执行部分提供压力油使执行部分的油缸以及油马达完成 系统工艺要求的动作。动力部分的主要液压元件是液压马达，本系统采用多台液压泵同时供油，而且有备用液压泵（主要是为了液压泵便于检修以及液压泵发生故障时不至于影响整个系统的工作）。本系统采用的是恒压变量泵供油，此种泵具有装机功率小、运行功率因数高、主机行程次数快、液压功率损失小、系统发热小等特点，而且在压力不变的情况下更节约能源。同时此种泵还是柱塞泵，柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容易得到高精度的配合，所以这类泵的特点是泄露小，容积效率高，并且可以在高压下工作。综合二者的优点用于本系统性价比更高。3. 液压系统的执行部分执行部分设计的主要内容是液压系统图的拟订。拟订液压系统图是整个液压系统设计中重要的一步，它从作用原理上和结构组成上具体体现设计任务中提出的各项要求。拟订液压系统图包括两项内容：通过分析对比选出合理的液压回路；把选出来的液压回路组合成液压系统。确定和选择基本回路是决定主机动作和性能的基础，是构成系统的骨架。在液压设备中，调速回路是液压系统的核心。往往调速方式一经确定，油液的循环形式、油源的结构形式、乃至其他回路的选择，都受到影响。液压调速分为节流调速、容积调速、和容积节流调速三大类。本系统采用回油路节流调速，其优点是给予背压，以抗拒负的负载产生，防止突进，实现动作比较平稳。（见图a. ）图a.调速回路对于本系统还有一个主要回路就是同步回路，同步回路主要有机械同步和液压同步两种类型。机械同步精度不够高，但实现比较容易，造价也较低，在精度不太高的系统中使用；还有就是液压同步，一般来说液压实际同步运动系统是在一定的液压回路极其控制作用下，使得两个（或多个）执行器在克服负载、摩擦、制造质量、结构变形上的差异而保持运动上的同步。同步回路形式多样，它在同步精度、结构简繁、成本高低等方面不尽相同。就同步运动而言，控制的目标为在运动的过程中保持两执行器在任意时刻的位移或速度同步，或在任意时刻的相对运动规律同步。（本系统的同步回路见图b.）图b.同步回路图b所示同步回路是利用“分流集流阀”来实现油缸的同步动作，它是利用“分流集流阀”来平均分配流量到每个液压缸的下腔，又由于液压缸是相同的型号因而活塞杆同时伸出而达到动作同步。此种同步回路结构简单，同步精度较高，因而在液压系统中获得了广泛的应用。4. 液压元件的选择液压系统是由液压回路组成，而液压回路又是由液压元件组成，因而液压元件选择的好与坏、恰当与否直接关系到回路的好与坏乃至整个液压系统性能的优良与否。液压元件的选择主要是液压阀的选择。液压阀的种类非常多，而且价格差距也非常大，如何能够在价格低的情况下选择性能良好而且能满足所属系统的工况要求是阀的选择的重点和难点。因此要想设计出一个性能好价格低的液压系统，必须有一定的实践经验，并且了解液压行业中国内国外液压元件的价格，综合考虑各方面的因素最后做出最佳的选择进而设计出性价比更高的液压系统。其次，系统对液压元件及液压辅件的选择遵循“就近、统一”原则，即：液压泵、液压阀、油管等元件尽量采用同样的型号、同样的厂家，在此前提下尽量选择较近的供货商供货，这样可以减少运费，也有利于产品的售后服务。以这样的原则进行设计与选择，可能会提高个别产品的成本费用，但是在设计与选择时应综合考虑多方面的因素，最后做出最优的选择。5结论： 本系统综合各方面的因素（工况、工艺、性价比等）最后设计出比较合适的液压系统。该系统各液压元件的性价比都比较高，尤其同步回路，能够