30MNM模锻液压机控制系统计毕业论文.doc

30MNM模锻液压机控制系统计毕业论文目录摘要IIIAbstractIV目录V第1章绪论11.1课题背景11.2.1国内外液压机发展现状.11.2.2液压机的选择与应用.41.3课题的提出及主要内容5第2章液压机概述62.1液压机的分类和特点62.1.1液压机的分类62.1.2液压机的特点72.2液压机的传动方案及确定82.3液压机的工作原理8第3章液压机的液压系统113.1模锻液压机113.2液压系统的设计计算113.2.1本体所含液压缸具体参数113.2.2系统计算113.3高压泵的计算与选取133.4电机与联轴器的选择143.4.1电机的选取143.4.2联轴器的153.5液压阀的选择163.5.1概述.163.5.2插装阀选择.163.5.3液压附件选择.173.5.4油路过滤器选择.193.5.5其余阀的选择20第4章系统综合设计234.1泵站的设计234.1.1工作特点234.2油箱的设计244.2.1油箱的设计和分类244.2.2油箱的结构设计244.2.3邮箱的设计要点254.3液压缸的设计264.3.1管件274.3.2法兰284.3.3管道及管接头的选择294.4集成块的的设计294.4.1概述294.4.2回路集成的选择304.4.3集成块的设计要求314.4.4集成块的装配与调整31第5章液压系统的安装使用及维护325.1液压系统安装、试压和调压325.1.1液压元件的安装335.1.2管道的安装与清洗345.1.3试压345.1.4调试与运转365.2液压系统的使用与维护366.4.4集成块的装配与调整36结论39附录140附录247附录352附录458I第1章绪论第1章绪论1.1课题背景大型锻件的生产，是机械制造行业的重要环节。近年来，国内外在电力工业、造船行业、航空工业、重型机械制业等各个部门都不断向大型、重型产品发展。这些产品关键零部件往往是锻造液压机锻压的大型锻件，为了适应这些产品的发展，大型锻件的生产尺寸和重量方面不断增大，在质量要求方面愈加严密。锻造液压机是机械制造行业中的重型机械设备，是衡量一个国家制造水平和能力的标志之一，在国民经济中占有重要地位，传统的锻造液压机大多技术落后，手工操作，劳动生产力低，锻件肥头大耳，原材料和能源消耗大，劳动条件恶劣。随着计算机技术，控制技术、电液技术的发展，液压机的自动化程度和锻造水平不断提高，为现代建设保驾护航。1.2国内外液压机发展现状及其应用1.2.1国内外液压机的发展现状锻造液压机发展的历史不到200年。随着西方资本主义的发展，蒸汽机的出现，引起了工业生产的革命。现代化的大工业逐步代替了手工业，具有悠久历史的锻造工艺也逐步由手工锻造转变为机器锻造。十六世纪初，出现了第一批水力机械锤。1839年第一台蒸汽锤出现，此后，伴随着机械制造工业的迅速发展，锻件尺寸越来越大，锻锤已做到百吨以上(落下部分重量)，既笨重，振动又大。18591861年维也纳铁路工场就有了第一批用于金属加工的/MN，10MN和12MN液压机。188年在英国曼彻斯特首先使用了锻造钢锭用的锻造水压机，它与锻锤相比具有很多优点，因此发展很快。在1888年制造了一系列锻造水压机，其中包括一台40MN的大型水压机。1893年建造了当时最大的120MN锻造水压机。因而大钢锭的锻造工作逐步就由使用锻锤过渡到使用锻造水压机，大型自由锻锤逐渐被淘汰，目前只保留了5吨以下的中小型自由锻锤。十九世纪末20世纪初，资本主义发展成为帝国主义，资本输出、向外扩张、争夺殖民地并瓜分世界成了帝国主义的主要内容。由于军备扩张的需要，锻造液压机有了迅速发展。1914年，美国伯利恒钢铁公司建成140MN自由锻造水压机，还配有/50KNm的操作机。1934年俄罗斯ytm公司制造了120MN水压机，德国在19381944年相继建造了三台159MN锻造水压机。至上个世纪40年代，世界上已建成万吨级液压机12台。二次世界大战后，为了迅速发展航空工业，以及后来发展宇航工业的需要，美国、德国、法国、苏联、英国、捷克等又先后建造了万吨级以上的液压机14台。而在亚洲，日本的锻造业发展的最早，到上个世纪中期日本超过30MN的锻造液压机约9台。上个世纪50年代初，出现了配有全液压传动和尺寸控制系统的油泵直接传动锻造液压机。60年代，进行了几次液压机的工业试验和调查充分肯定了小型液压机采用油泵直传的优越性。国外从六十年代初到八十年代，按照油泵直接传动的锻造液压机要求设计制造或改造的液压机达130多台。目前，具有世界先进水平的油液压机大部分来自德国的西马克梅尔公司和潘克公司。图1-1罗马尼亚120/150MN锻造液压机图1-2意大利105/126MN锻造液压机锻造在中国有着悠久的历史，但是真正的液压机行业的发展仅仅只有50年左右。早在1934年日本入侵我国东北以后，就在沈阳、大连建立安装了20MN、40MN自由锻水压机，1945年日本战败以后，向我国赔偿了一批锻造设备，有10MN、20MN、12MN的自由锻水压机各1台。1953年，首先将存放在鞍山的20MN自由锻水压机修复，由沈阳重机厂安装生产，因此，沈阳重机厂成为我国能设计和制造锻造水压机的第一家企业。1953年195/年属于锻造液压机的创业时期，这个期间我国进入第一个5年计划，苏联援建自由锻水压机8台。1958年19/5年，是锻造液压机的发展时期。从1958年起，我国经济进入大发展时期，为满足矿山、冶金、轧钢、电站等工业锻件的需要，由中国设计和制造了10MN、12.5MN、16MN、20MN、25MN、60MN、80MN、125MN自由锻造水压机40多台。经过这段时期的建设，我国拥有自由锻液压机的数量、等级和潜在能力，已跨入世界大锻件生产大国的行列。而且19/5年在第一机械工业部重型局组织下，编制了“水压机零部件标准”，标志着我国锻造液压机系列化、通用化和标准化工作取得了初步成就。19/6年2005年是锻造液压机的发展提高时期。/0年代，世界兴起了一股研制快锻液压机的高潮，我国先后从德国、日本等国引进20MN快锻液压机组，这为我国油压机的研制奠定了一定基础。19/1年由西安重型机械研究所设计、太原重型机器厂制造的20MN快锻液压机在长城钢厂安装，但因液压和电气系统的问题始终未能投产。其后沈阳重型机器厂、北京重型机器厂开发了3.5MN、5MN、8MN快锻液压机，包括单臂和双柱下拉式两种结构。为攻克电液技术存在的问题，西安重型机械研究所、华中科技大学做了大量工作。随着电液技术的进步，直至80年代后，西安重型机械研究所和兰州兰石重工新技术有限公司开发的8MN快锻液压机才成为成熟产品。同期，沈阳重型机器厂制造了两台30MN下拉式快锻液压机。进入九十年代，国内开展锻造液压机研究和制造的单位主要有华中理工大学、兰州兰石重工新技术有限公司和西安重型机器研究所。随着我国国防、航天、造船、发电、汽车等行业突飞猛进的发展，锻造行业像注入了一只兴奋剂，尤其是上个世纪90年代开始直到现在，锻造液压机在我国数量迅速增长。据不完全统计，在这个期间新增880MN自由锻造液压机约65台，其中油压机45台，水压机20台。到2006年底，我国自由锻液压机的拥有量约160台，其中：812.5MN约65台，1620MN约65台，2545MN的约35台，60MN125MN的约9台，125MN180MN的约5台(包括在建)。目前中信重机公司与德国威普(WepukoHydraulik-PahnkeEngineering)于200/年2月8日在洛阳市签订了联合制造目前世界上锻造力最大的185MN的自由锻造油压机机组的合同，预计双方合作努力，在2008年底完成这台世界顶级重型锻压设备的制造、安装、调试和投产。现今我国年产锻件约3/0万吨，产量已居世界首位。虽然从锻件产量上讲，我国已进入世界生产大国，还算不上锻件生产强国。从设备构成、等级、技术水平和所生产的锻压件品种、精度、工艺水平与国外相比尚有很大差距，尚需要改进提高。1.2.2液压机的选择与应用一般的小型液压机可用双柱，这样的结构比较简单，操作方便，但稳定性较差，故采用四柱式。横梁为锻造结构或焊接结构。上下横梁与四个立柱组成一个刚性的封闭框架，以承受液压机的全部载荷。应保证立柱与横梁的刚性连接。液压机的传动形式有泵直接传动和泵蓄能器传动两种形式。泵直接传动是指泵直接将高压液体供给液压机的工作缸及其他辅助装置，有冲程行程、工作行程、回程和停止（悬空）四个行程组成，由操作液压液压系统中的各种阀的动作来实现。而泵蓄能器传动系统中增加了蓄能器。小型液压机不必增加蓄能器传动即可达到加工要求。液压机的工作介质，有乳化液和机械油两种。乳化液具有零好的性能，而机械油在防腐蚀、防锈润滑性方面都比乳化液好，油的粘度比较大，容易密封。在液压机选择方面，如果液压机既有工作行程，又有回程，则应用活塞式液压缸，因为他在两个方面作用，简化拉液压机结构。但活塞在运动的两个方向上都要求密封。因此钢的内表面均需要加工，精度要求较高，粗精度要低，液压机附件比较复杂。此外，还有立柱失和差动液压缸。液压缸的支撑形式有法兰支撑和缸底支撑，缸内进入高压液体时，通过法兰与与横梁的接触面反作用力传给横梁。液压缸还需要导套，用以为活塞作往复运动的导向。液压缸还需要密闭性能好，能随着液体压力增高而提高其密闭性能，且要求摩擦阻力小、磨损小、寿命长，使用维修简单，易拆换，成本低。密封材料均具有良好的物理性能和化学稳定性刚度、弹性及耐油性都好，还能耐高压聚胺脂橡胶。液压缸材料为45号钢，一般工作液体压力常用20MPa或32MPa。立柱，可选用中小型液压机常用的类型。每根立柱靠四个内外螺母与上下横梁紧固连接在一起，各种结构形式的立柱，加工、安装和维修都较为方便，为了防止松动，立柱与上下横梁的链接都要有可靠的预紧。液压机的动力装置，中小型液压机通常选用泵直接传动，泵的公称液体压力为32MPa，这种传动的优点是:工作效率高，速度恒定，平均功率消耗低，可在最大压力下获得最大速度，基本投资省，占地面积小，日常维护和保养简单。液压机的工作行程速度一般不易太高。液压系统的泵选用高速泵较好，这种泵由偏心轴通过连杆带动柱塞往复运动，通常有614个柱塞，成对称式排列，左右两边完全对称。液压机常用的液压阀，有普通高压液压阀和提阀。随着科技的发展，开始逐步使用逻辑拆装阀。普通高压液压阀，多为滑阀式结构，可用电磁或电液进行控制。这种阀存在一定的内泄，并且磨损后内泄也随之增大；这种阀压力损失较大，换向及复位时间长。但由于生产历史长、厂家多，应用比较广泛，维修也方便，广泛应用中小型液压机中。1.3课题提出及主要内容本课题针对模锻液压机的设计提出，目的主要是设计出30MN模锻液压机的控制系统，泵站。其基本意义不仅在于作为实验研究，更重要的是它能够为更深入的研究模锻液压机技术的研究和推广起到啦积极的推动作用。针对上述设计要求，结合实际情况，确定本文的主要研究内容如下：1.介绍液压机背景，国内外发展现状及应用。2.分析模锻液压机传动系统的工作原理，工作特点。3.设计模锻液压机的液压系统。4.液压元件的选择，液压集成块的设计与集成块装配图的设计。5.邮箱的设计，油缸的设计。6.设计泵站，介绍泵站依据什么进行布局，怎样布局，需要根据实际情况，所选元件来合理布局。79Error! No text of specified style in document.第2章 液压机的概述2.1液压机的分类和特点液压机是一种利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机床060年代以来，黑色金属模锻液压机的发展很快。模锻液压机有多向模锻液压机和有色金属模锻液压机。近年来，多向模锻工艺发展很快，在生产飞机制造工业，宇航工业，石油装备工业等方面的空心锻件中，取得了很好的技术经济效果。多向模锻液压机的结构特点是具有水平工作缸及水平机架，为了进行穿孔工序，有时还装设了中间穿孔缸。有色金属模锻液压机主要用于飞机制造业中高强铝合金锻件的模锻成形，如飞机上的大梁、隔框、整体壁板等。这些锻件的工艺特点是材料变形抗力大，水平投影面积大，锻件精化程度的要求越来越高，所需模锻的单位压力也越来越大，因此，有色金属模锻液压机的结构特点是压力大，工作台面大，刚度要求高。2.1.1液压机的分类液压机按工艺用途不同可分为液压机按工艺用途不同可分为自由锻造液压机和模锻液压机，自由锻造液压机一般以钢锭为原材料，采用自由锻工艺生产各种大型锻件；模锻液压机以钢锭、锻坯为毛坯，采用不同模锻工艺生产各种模锻件。模锻液压机又分为中小型模锻液压机和大型模锻液压机，大型模锻液压杌首先发展起来的是有色金属模锻液压机，主要用于模锻大型铝镁合金的模锻件。液压机主要是用作锻压机用，可以完成许多其他机械不能完成的工作，如压制钢件、铁件或切割某些钢板等，可以产生很大的力。液压机可以分为以下几类：1锻造液压机：用于自动锻造、钢锭开坯以及有色与黑色金属模锻。2冲压液压机：用于各种薄板及厚板冲压，其中有单动、双动以及橡皮模冲压等。3一般用途液压机：各种万能式通用液压机。4校正、压装用液压机：用于零件校正及装备。5层压液压机：用于胶合板、侧压板、纤维板以及绝缘材料板的压制。6挤压、拉伸、穿孔液压机：分别用于挤压各种有色金属以及黑色金属的线材及型材，工件的拉伸及穿孔等工艺。7压制液压机：分别用于各种粉末制品的压制成型。8打包、压块液压机：用于将金属切削及废料压块与打包等。9各种专业液压机：分别用于轮廓压制、线缆包覆等各种专业工序。10手动液压机：为小型液压机，用于要求力度不大的手工工序。2.1.2液压机的特点液压机与其他锻压设备相比具有以下特点：1基于液压传动的原理，执行元件（缸及柱塞或活塞）结构简单，结构上易于实现大的工作压力、较大的工作空间和较长的工作行程，因此适应性强，便于压制大型工件。2在行程的任何位置均可产生压力机额定的最大压力。可以在下转换点长时间保压，对于许多工艺来说，都是十分需要的。3可以用简单的方法（各种阀）在一个工作循环中调压或限压，不易超载，容易保护各种模具。4滑快的总行程可以在一定范围内任意地无级地改变，滑快行程的下转换点可以根据压力或行程位置来控制或改变。5滑快速度可以在一定范围内在相当大的程度上进行调节，从而可以适应工艺过程中各滑块速度的不同要求。用泵直接传动时，滑块速度的调。芾可以与压力及行程无关。6与锻锤相比，工作平稳，撞击、振动和噪声较小，对工人健康、厂房基础、周围环境及设备本身都有很大好处。液压机的缺点是：1用泵直接传动时，安装功率比相应的机械压力机大。2由于工作缸内升压及降压都需要一定时间，阀的换向也需要一定时间，而且空程速度不够高，因此在快速性方面不如机械压力机。3由于液体有可压缩性，在快速卸载时，可能会引起压机本体或液压系统的震动，因此不太适合于冲裁、剪切等工艺。4工作液体有一定使用寿命，到一定时间应更换。2.2液压机传动方案的确定本系统的主传动是液压缸为主的液压传动，液压传动的优点如下所述：1由于液压元件可以在较高的压力下工作（可高达32MP以上），因此液压传动可获得很大的力及力矩。2体积小、重量轻，在相同的输出功率条件下，液压传动的体积重量都比其他传动小和轻。3能在较大范围内较方便地实现无级调速。4运动平稳，能在低速下稳定运转。5简化机器结构，易于完成各种复杂动作。6操作简单，与电气或气压传动相配合易于实现远距离操作和自动控制。此外操作力比较小，结构简单，必要时可借助机构使操作更为方便。7液压传动易于实现过载保护。此外，当动力源发生故障时，可借助蓄能器产生应急动作。这是机械传动及电器传动所不能做到的。8液压元件相对运动表面因有液压油，能自行润滑，因而工作寿命长。9液压元件易于通用化、标准化、系列化、便于设计、制造和推广使用。综上所述，由于液压传动具有诸多优点，考虑到实际情况，泶用液压传动来设计是很合适的。2.3液压机的工作原理液压机是一种利用液体压力能来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机器。液压机一般由本体及液压系统两部分组成。最常见的液压机本体结构主要由上横梁、下横梁、四个立柱和多个内外螺母组成的一个封闭框架，框架承受全部工作载苟。工作缸固定在上横梁上，工作缸内装有工作柱塞，它与活动横梁相连接。回程缸固定在下横梁上，其中有回程柱塞。回程时，工作缸通低压、高压液体进入回程缸，推动回程柱塞向上运动，带动活动横梁回到原始位置，完成一个工作循环。液压机的工作循环一般包括停止，充液行程，工作行程及回程。图2-1多向模锻液压机液压机的上述的不同行程由操纵系统控制液压系统中各个阀的动作来实现的。液压机的液压系统包括各种高压阀，低压泵，各种高低压容器，如油箱和充液管罐等，各种阀及相应的连接管道。其传动方式可分为泵直接传动和泵一蓄能器传动两种。本课题所设计的模锻液压机也包括快下，工进，回程及停止四个循环过程。为了提高空行程的速度，减少压制工艺的辅助时间，在本液压系统中设有充液箱、大通径充液阀、充液及回油管路组成的充液系统。液压机在快速行程和回程阶段，主液缸必须经充液阀向充液箱大流量的补排油，结果势必引起充液箱内液位及气压的大幅度升降波动，所以液压机充液箱也是很关键的。性能良好的充液箱既要保证液压缸空程快速得补油量，又要防止液压缸快速回程大流量的液压油攀升溢出。该系统设计了保护回路，泵站应用冗余技术，比之现在部分改造成功的系统更加安全、可靠；系统自动化程度高，便于管理。原理如下图： 图2-2系统原理图第3章系统原理设计3.1模锻液压机模锻生产在提高锻件的精度，节约金属材料，减少机械加工能方面具有重要的作用，随着我国工业飞跃的前进，模锻已在工业生产中得到广泛的应用。模锻的成形实质是将金属毛坯加热到锻造温度使其具有良好的苏醒，然后置于锻模的模腔内，在模锻设备的压力作用下，使其产生不可逆的塑性变形而充满模腔，于是获得所需形状锻件的一种压力加工方法。随着对精密锻件需求的日益增长，以及液压技术的迅速发展，近年来，中小型模锻液压机有了相应的发展。为满足模锻工艺的要求，中小型模锻液压机应具有以下特点：1液压机机架应有足够的刚度；2比较好的抗偏载能力；3滑块导向结构能保证高的水平精度；4控制系统应能保证滑块足够高的停位精度及可控制性；5装有模具预热器以便将模具温度调整到最佳水平，并能防止热量传到机架上。3.2液压系统的设计计算3.2.1本体所含液压缸具体参数工作缸：一个，柱塞直径1100，缸径1115，行程1000，工作压力32MPa；回程缸：二个，柱塞直径200，缸径215，行程1000，工作压力32MPa，空程向下速度200mm/s，I作速度5-15mm/s，回程速度100mm/s；顶出缸：一个，活塞杆直径160，缸径200，行程200；有杆腔工作压力32MPa，无杆腔工作压力32MPa；顶出速度5mm/s，退回速度100mm/s。3.2.2系统的计算控制方式：比例控制，二通插装阀。供油方式：恒压变量泵，三台工作，备用一台。初选系统压力：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、制造精度也要求很好，必然要提高设备成本。根据上述要求，选择该系统压力为32MPao3.2.2.1主缸计算主缸直径：=1100mm,F=P=3041吨所需需流量，工进： 3-1此时系统所需总流量编=855(L/min)，系统出力为3041吨。3.2.2.2辅助缸回程计算回程缸柱塞直径=200mm，回程速度：100mm/s流量和提供回程力计算：流量： 3-2回程力：F=P=3041t 3-43.2.2.3快下，主缸充液，辅助缸排液，充液罐容积计算快下所需流量：3-5此时系统所需总流量量=5699(L/min).排液时回程缸柱塞下行速度200mm/s=200mm3-63.2.2.4顶出缸的计算下顶出缸缸径=4200mm，活塞杆直径=160mm，回程速度：l00mm/s顶出速度：50mms流量：3-7回程力：F=P=36.2t 3-83.3高压泵的计算与选取液压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换组件，在液压系统中，液压泵作为动力组件向液压系统提供液压能。泵及电机规格的选择直接关系到动力源的利用率，因此选泵及电机时应选择最合适最节能的。下面来看一下动力源的节能问题：不同工况时液压设备的能源消耗往往有很大差别，供过于求，动力源的输出流量过剩和压力过剩是造成能耗的根本原因。凡是能使泵供给系统的流量自动地和需要量相适应、没有流量过剩的液压动力源，成为“流量适应动力源它能将流量损失减到最小的程度。故可以提高系统的效率，达到节能的目的。泵的基本参数是压力、流量、转速、效率。一般应根据系统的实际工况来选择，为了提高系统的可靠性，延长泵的使用寿命，一般在固定设备中液压系统的正常工作压力可选为泵额定压为的/00/0-800/0.，车辆用液压系统的正常工作压力可选择为泵额定压力的50-60c%o选择泵的第二个重要因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择泵的流量需大于液压系统工作的最大流量。泵的效率值是泵质量好坏的体现，一般来说，应使主机的常用工作参数处在泵效率曲线的高效区域。另外，泵的最高压力与最高转速不宜同时使用，以延长泵的使用寿命。转速的选择应严格按照产品技术规格表中规定的数据，不得超过最高转速值。至于其最低转速，在正常使用条件下，并没有严格的限制。液压泵的主要类型有：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、螺杆泵、叶片泵、柱塞泵。其中能变量的有叶片泵和柱塞泵，叶片泵的应用范围主要是机床、注塑机、液压机、起重运输机、工程机械、飞机。柱塞泵的应用范围主要是工程机械、锻压机械、运输机械、矿山机械、冶金机械、船舶、飞机等。经过选择，最终使用的是恒压变量柱塞泵。功率计算：P=PQ1工进功率：p=32MPa,Q=855(L/min)，P=456KW。2回程流量：p=32MPa,Q=377(L/min)，P=20IKW。力士乐A4VSG250EM/22RPPBlO，排量250ml/r，电机转速2200r/min，在转速为1500r/min时，流量为375L/min,3台，备用一台。根据以上参数，选取A4VSG恒压变量泵，其主要技术参数如下：额定压力：35MPa最高压力：40MPa排量最大：250ml/r排量最小：0吸口压力：0.lMPa最高转速：2200r/min重量：214kg功率(35MPa):219kw转矩(35MPa)：398N/m3.4电机与联轴器的选取3.4.1电杌的选取传动用交流电动机是将直流电能转变为机械能的旋转机械，特点是：调速优良，过载能力大，可实现频繁的无级快速起动制动和反转，多用于宽调速的场合和要求有特殊运行性能的自动控制场合。交流电机中最常用的是三相异步电动机和同步电动机，异步电动机结构简单，维护方便，重量较轻，成本较低，工作效率较高，负载特性较硬，能满足大多数工业机械的电气传动需要；同步电动机广泛适用于拖动不要求调速和功率较大的生产机械。比较之后，本系统选择通用异步电动机。三相异步电动机中的Y3系列电动机系全封闭，外扇冷式、鼠笼型结构。具有设计新颖、结构紧凑、造型美观、效率和转矩高、起动转矩性能好、节能、噪声低、振动小、运行安全可靠等优点。广泛应用于机床、风机、水泵、压缩机和交通运输、农业、食品加工等各类机械传动设备。系统的柱塞泵选择A4VSG250EM/22RPPBl0恒压变量泵，泵的最高转速2200r/min，系统控制压力为32MPa；在电机转速为1500r/min时，泵的流量：375L/min，所以泵的输出功率为219kW。选择电机为Y3系列315M-40其主要数据如下：额定功率：232KW满载转速：2200r/min效率：89.5%三相异步电动机的使用条件及工作方式：1海拔不超过l000m;2环境温度不超过+40度；3额定电压为380V，额定频率为50Hz;4.3kw及以下为Y接法，4kw以上为V接法。3.4.2联轴器的选取联轴器是连接两轴或轴而不分开的一种装置。此外和减振以及安全防护功能。传递运动和动力过程中一同回转具有补偿两轴相对位移、缓冲。联轴器的类型应根据使用要求和工作条件来确定。具体选择时考虑以下几点：1所需传递的辖矩大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求。2联轴器工作转速高低和引起的离心力大小，对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器。3两轴相对位移的大小和方向，当安装调整后，难以保持两轴精确对中，或工作过程中两轴将产生较大的附加位移时，应选用挠性联轴器。4联轴器的可靠性和工作环境。5联轴器的制造、安装、维护和成本，在满足使用性能的前提下应选择拆装方便、维护简单、成本低的联轴器。一般的非金属弹性元件联轴器，由于具有良好的综合性能，适宜于一般的中小功率传动。3.5液压阀的选择3.5.1概述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的全部功能，如系统的工作压力，执行机构的动作程序，工作部件的运动速度、方向，以及变换频率，输出力或力矩等等。无论是一个简单的或非常复杂的液压系统都少不了液压阀。液压阀的性能是否可靠，是关系到整个液压系统能正常工作的问题。液压阀的选择包括阀的规格和型式的选择，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换取；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的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。3.5.2插装阀的选择插装阀，也称锥阀，逻辑阀是另一类液压控制阀的统称。它的基本核心元件是一种液控型、单控制口的装于油路主级中的两通液阻单元，故又称二通插装阀。将一个或若干个插入元件进行不同的组合，并配以相应的先导控制级、可以组成插状阀的各种控制功能单元。例如方向控制功能单元，作用与普通方向控制阀的相同；压力控制功能单元，作用与普通溢流阀、减压阀筹相同；流量控制功能单元，作用与普通调速阀、节流阀的等相同。为便于系列化和标准化，不同制造厂家常设计出自己系列的具有各种复合功能的插装阀集成阀块。根据液压系统的设计要求，选择若干个插装阀集成阀块叠加起来，组成插装阀液压系统。插装阀具有以下特点：内阻小，适宜大流量工作；阀口多数才用锥面密封，因而泄漏小，对于乳化液等低粘度的工作介质也适宜；结构简单、工作可靠、标准化程度高；适宜液压系统集成化，大量减少了管道联接件及由管道引起的漏油、振动、噪声等故障；对于大流量、高压力、较复杂的液压系统可以显著地减少尺寸和重量。插装阀是由插入元件、控制盖板、通道块三大部分组成。插入元件由阀芯、阀套、弹簧和密封件组成；控制盖板上根据插装阀的不同控制功能，安装有相应的先导控制级元件；通道块既是嵌入插入元件及安装控制盖板的基础阀体，又是主油路和控制油路的连通体。控制盖板的作用有二，一是当插入元件装入通道块的安装孔后，控制盖板作为安装盖子；二是控制盖板作为各种先导控制元件的安装体。先导控制元件包括：电磁换向阀、先导压力阀、单向阀、行程调节螺杆、阻尼孔和测压插座等。控制盖板分为四种类型：1基本盖板一其上可装节流行程调节螺杆、先导压力阀、阻尼孔、单向阀、梭阀等；2电磁阀分控盖板一在基本盖板上设有球座式三通电磁换向阀的安装平面，并安装了对该盖板下的插入元件直接控制的电磁换向阀；3电磁阀合控盖板一与电磁阀分控盖板的区别在于其电磁换向阀不仅直接控制该盖板下的插入元件，也与其他盖板下的插入元件发生控制联系。4叠加盖板一它是安装在基本盖板与电磁阀分控盖板之间的一种附加盖板，其上通常装有各种调压阀、单向阀等，以扩大控制盖板的控制作用而实现各种复合控制功能的需要。本系统中插装阀作为安全阀、卸荷阀和单向阀用，故选取捷迈机械有限公司制造的插装阀。选择带阻尼孔的插入元件和无阻尼孔的插入元件22D-Hd25-5，ZIA-He402-5。根据压力和流量的不同，选择的插入元件的型号不同。控制盖极的选择有多种，有调整压力控制盖板F21A-Hd25F-5，F02A-H40F-5等等。3.5.3液压附件的选择1油箱出口处连接低压球阀，选择奉化液压件三厂生产的Q41F型低压球阀：Q41F-16-DN650其技术规格如下：通径：l0m最大工作压力：31.5MPa最大流量：200L/min阀开启压力：0.5bar分类：按进出口流道的布置形式可分为直通式和直角式两种，按阀芯的结构形式可分为钢球式和锥阀式。在本系统中，选取S10A5型单向阀。其技术规格如下：额定流量：18L/min最高使用压力：31.5MPa开启压力：0.5MPa2减震喉的选择，选择无锡中策减震器有限公司的E2503液位液温计的选择，选择CYW型液位液温计。CYW-3000具有性能优越，坚固，防裂，防振，防漏等优点。4空气过滤器的选择，选择EF型空气过滤器。5冷却器的选择，在选择冷却器时应首先要求冷却器安全可靠、压力损失小、散热效率高、体积小、重量轻等。然后根据使用场合，作业环境情况选择冷却器的类型。冷却器的用途是当液压系统工作时，因液压泵液压马达等的容积损失和机械损失，控制元件和管路的压力损失和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转化为热量。大部分热量使油液及元件的温度升高，如果油温过高油液粘度下降元件内泄漏增加磨损加快密封老化等，将严重影响液压系统的正常工作。一般液压介质正常使用温度范围为1565度。在设计液压系统时，考虑油箱的散热面积，是一种控制油温过高的有效措施。但是，某些液压装置由于受结构限制，油箱不能很大；一些液压系统全日工作，有些重要的液压装置还要求能自动控制油液温度。所以，必须采用冷却器来强制冷却以控制油液的温度，使之适合系统的工作要求。一般来说，冷却介质（空气或水）越冷，从油中取走的热量越多o但仅在一定的范围内才是这样。当冷却介质的温度低于一定温度时，与很冷的表面接触的液压油会形成粘滞层。冷却介质越冷则在液压油中形成的粘滞层越厚。这种停滞的油液相当于隔热层。8mm厚的不流动的油液层具有相当于2mm厚的石棉层的隔热能力。因而，寒冷天气运行时限制冷却介质的下限温度或供应量发能提高冷却器的换热能力。在水冷式热交换器中应使用清洁的饮水，以防止管束中的腐蚀和结垢。如果只能弄到硬水或咸水，则在小直径管中可能形成结垢和污染物沉积而破坏换热效率。在可能阻塞的部位，应避免冷却水流速过低。在回油管冷却器的和壳体泄漏管冷却器的上游要设置旁通阀，以防止压力超过有关元件或部位的额定值。米用油箱内的冷却器时，要把它们设置得低于最低液面，以确保始终被油液所淹没。另外，异种金属在水中相互接触时，由于存在电位差，低电位金属会被电蚀反应所腐蚀。这种电蚀作用限制着冷却水的流速，并且最终会使铜管穿孔，油水混合。应在水腔中预设作为牺牲品的电位更低的锌棒或镁棒来防止铜管的电蚀。对锌棒或镁棒要定期检查并及时更换。本系统选择水冷式冷却系统。根据实际情况，选用水冷的板式冷却器BR0.2-150板式冷却器利用人字或斜波纹结构叠加排列形成的接触点，使液流在流速不高的情况下形成紊流，提高散热效果。3.5.4油路过滤器的选择油路系统清洗过滤装置的选择，过滤器的功能是清除液压系统工作介质中的固体污染物，使工作介质保持清洁，延长元器件的使用寿命、保证液压元件工作性能可靠。液压系统故障的/5%左右是由介质的污染所造成的。因此，过滤器对液压系统来说是必不可少的重要辅件。过滤器是由壳体、滤芯及其他附件组成。滤芯是由起过滤作用的滤材和作为保持滤材部分的零件组成构成的组件。用于液压管路中的管路用过滤器，是把滤芯装在壳体里使用，但是设在油箱里的过滤器则仅用滤芯作为过滤器适用。过滤器的壳体由与管路相连的滤头和装有滤芯的滤杯组成。滤杯里可能内装着旁通阀、逆流阀、单向阀、无滤芯断流阀及堵塞指示器之类的附件。过滤器的诸性能中，比较重要的是结构完整性与强度、过滤精度、流通能力和纳垢容量。针对液压系统的需要确定过滤器时，要确定过滤器的类型、过滤精度及尺寸大小。选定过滤器时，必须研究通过流量、压力损失、酎压力等因素。选择过滤器时应考虑如下几个方面：1根据使用目的选择过滤器的种类，根据安装位置情况选择过滤器的安装形式。2过滤器应具有足够大的通油能力，并且压力损失要小。3过滤精度应满足液压系统或元件所需清洁度要求。4滤芯使用的滤材应满足所使用工作介质的要求，并且有足够的强度。5过滤器的强度及压力损失是选择时需重点考虑的因素，安装过滤器后会对系统造成局部压降或产生背压。6滤芯的更换及清洗应方便。/应根据系统需要考虑选择合适的滤芯保护附件。8结构尽量简单、紧凑、安装形式合理。9价格低廉。考虑以上几方面本系统过滤器选择板式过滤器，UQ-H40X10B。3.5.5其余阀的选择1电磁换向阀在液压系统中的作用是用来实现液压油路的换向、顺序动作及卸荷等。也就是用电磁铁推动阀芯，从而变换流体流动方向的控制阀。它有滑阀和球阀两种结构。本系统选用WE型的电磁换向阀，其结构原理：电磁换向阀是液压控制系统和电器控制系统之转换元件。它由液压机械中电气控制系统的按扭开关、限位开关、行程开关、压力继电器等电气元件发出信号，使电磁铁通电吸合或断电释放，从而直接控制阀芯移位，来实现油流的沟通，切断和方向变换，来操纵各种执行机构的动作。电液换向阀的控制油可以由主油路提供。因此在使用电液换向阀时，应注意控制油的压力能否满足该电液换向阀的换向要求。另外，采用内部回油时，电液换向阀T口的回油背压不能超过其先导电磁换向阀所允许的最大回油背压。根据实际流量和压力选择华德液压厂的4WEIOP20B/AW220-500其技术规格如下：介质温度：一30800工作压力：31.5MPa额定流量：100L/min重量：1.4kg2单向阀常被安置在液压泵的出油口，可防止系统压力突然升高耐损坏液压泵。另外拆卸泵时系统中的油不会流失。单向阀还可作为保压阀用，对开启压力大的单向阀，还可做背压阀用。单向阀又称止回阀或逆止阀。它的作用是使油流只能沿一个方向通过，而不能反向流动。单向阀有直通式和直角式两种，连接形式有管式、板式及法兰式。单向阀的功能是只允许油液向一个方向流动，而不允许反向流动。因此，在性能上应满足以下各点要求：保证油液正向流动时阻力小，即压力损失小；油液不能反向通过，即反向应无泄漏或微量泄漏；工作时无冲击或噪声。单向阀的主要应用是：单向阀用于液压泵的出口；作背压阀使用；与节流阀、顺序阀、减压阀等组合成单向节流阀、单向顺序阀和单向减压阀；在油路间起隔断作用，防止不必要的干扰。单向阀的开启压力取决于内部安装弹簧的刚度。一般来说为减小流动阻力可使用开启压力低的单向阀。但是用于保持电液换向阀的控制压力或马达背压时，应选用开启压力高的单向阀。过滤器旁通用的单向阀，其开启压力由滤芯堵塞压力确定。当流过单向阀的流量远小于额定流量时，单向阀有时会产生振动。流量越小，开启压力越高，油中含气越多，则越容易振动。综合考虑本系统选用华德液压厂的单向阀S20P21B。3单向节流阀的选择，为阀块设计的考虑，本系统选用MK型的单向节流阀，lx4K10P-10该阀是管式连接的单向节流阀，其节流口采用轴向三角槽式结构。旋转调节螺母，可改变节流口通流面积的大小，以调节流量。正向流动时起节流阀作用；反向流动时起单向阀作用，这时由于有部分油液可在环形缝隙中流动，可以清除节流口上的沉积物。参数如下：工作压力：031.5Mpa控制压力：0.531.5Mpa油温范围：3070粘度范围：2.8380s重量：2.5Kg4顺序阀的选择，本系统选用DZDP型直动式顺序阀DZlODP-40B/75以设定压力向次级压力系统供油。该类阀利用油路本身压力来控制液压缸或马达的先后动作顺序，以实现油路系统的自动拴制功能，改变控制油和泄漏油的连接方法，该阀还可以作为卸荷阀和背压阀使用。第4章 模锻系统的综合设计液压系统中的元件分为四大类，即能量输入元件，例如液压泵；能量输出元件，例如液压缸或马达；控制元件，例如各种控制阀；辅助元件，例如油箱，管件、过滤器等。前三类元件直接参与系统的能量传递功能，辅助元件尽管不直接参与能量的传递，却是保证和改善系统功能所必需的。本章节就是对本系统的泵站、油箱、液压缸和阀的集成块的设计进行介绍。4.1泵站的设计液压泵站是液压系统的重要组成部分，它向液压系统提供一定的压力、流量的工作介质。在液压泵站上装有必需的液压阀可以直接控制液压执行元件的工作。液压泵站是由液压油箱、液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱有空气滤清器、液位液温计和清洗孔等。液压泵装置包括不同类型的液压泵、驱动电机及其它们之间的连接装置等。液压控制装置是指组成液压系统的各类阀元件及其连接体。由于目前液压泵站产品尚未标准化，为获得一套性能良好的液压系统，应对泵站进行合理的设计、制造。液压泵站上泵组的布置方式分成上置式和非上置式。泵组置于油箱上的上置式液压泵站中，采用立式电动机并将液压泵置于油箱之内，称为立式；采用卧式电动机时称为卧式。非上置式滚压泵站中，泵组与油箱并列布置的为旁置式，泵组置于油箱下面时为下置式。4.1.1工作特点液压系统的连接方式可分为管式连接和无管连接。管式连接只适于简单的液压系统，目前，由于现代机械制造业向着高效、高精度的方向发展，液压回路越来越复杂，难以制造和安装，因此，复杂的液压泵站多采用无管连接。但本系统设计的泵站相对简单，所以仍然采用管式连接。对于一般系统可按下列选择整体结构：1规模小的单元型液压泵站：通常将液压控制阀安装在油箱面板之上或是集成在油路块上，再安装在油箱上。2中等规模的机组液压泵站：控制阀组安装在一个或几个阀台上，阀台放在被控制设备附近。3大规模的中央型液压泵站：这种泵站往往设置在地下室中，可以对组成的液压系统进行集中的管理。根据本液压系统的特点可知系统的整体结构应集成第一种和第二种的特点，由于系统中集成块的数量多，而且集成块要放在油箱的面板之上，油箱、冷却器、电机与泵一字排开组成整个泵站。4.2油箱的设计4.2.1油箱的作用的和分类油箱在液压系统中除了储存油外，还起着散热、分离油掖中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安有很多辅件，如冷却器、空气过滤器、液位液温计、清洗孔等。油箱可分为开式油箱和闭式油箱两种，开式油箱中的液面和大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维修方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，能充入一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分成矩形油箱和圆罐型油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安装液压元件，所以被广泛采用；圆罐型油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常使用。4.2.2油箱的结构设计设计油箱时应考虑以下几点：1油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能的满足散热要求，另一方面在液压系统停止工作时能容纳系统中的所有工作介质，而工怍时又能保持适当的液位。2吸油管和回油管之间的距离要尽量远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板的高度应为液面的2/3-3/4。3为了保证油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都用一个空气过滤器完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对不易丌盖的油箱，要设清洗孔，以便于油箱内部的清理。4油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置上要设吊耳，以便于搬运，还要设置液位计，以监视液位。5对油箱内部的防腐处理要给予充分的注意。考虑油箱内部的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。油箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按压力范围来考虑。前面的计算中油箱的容积已确定，油箱的有效容积确定后，需设计油箱的外形尺寸，一般尺寸比为1：1：11：2：3为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将油箱的容积予以增大。油箱的有效容积（即液面高度占油箱高度80%时的油箱容积）一般为液压泵每分钟输出流量的37倍。冶金机械液压系统的油箱容积，通常取为液压泵每分钟流量的710倍，锻压机械的油箱容量通常为液压泵每分钟流量的612倍油箱的有效容积为45，为排油和加油方便，将充液罐容积加上，总容积