摇臂钻床液压控制系统设计

1绪论11课题选择的意义液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用液压完成传递能量的过程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性，液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。液压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。图11液压传动能量传递过程FIG11HYDRAULICTRANSMISSIONENERGYTRANSFERPROCESS从原理上来说，液压传动所基于的最基本的原理就是帕斯卡原理，就是说，液体各处的压强是一致的，这样，在平衡的系统中，比较小的活塞上面施加的压力比较小，而大的活塞上施加的压力也比较大，这样能够保持液体的静止。所以通过液体的传递，可以得到不同端上的不同的压力，这样就可以达到一个变换的目的。我们所常见到的液压千斤顶就是利用了这个原理来达到力的传递2。图12液压传动基本原理FIG12HYDRAULICTRANSMISSIONBASICPRINCIPLE液压作为一个广泛应用的技术，在未来更是有广阔的前景。随着计算机的深入发展，液压控制系统可以和智能控制的技术、计算机控制的技术等技术结合起来，这样就能够更多的场合中发挥作用，也可以更加精巧的、更加灵活地完成预期的控制任务。12液压系统在工程中的应用液压传动相对于机械传动来说，是一门新技术。自1795年制成第一台水压机起，液压技术就进入了工程领域，1906年开始应用于国防战备武器。第二次世界大战期间，由于军事工业迫切需要反应快和精度高的自动控制系统，因而出现了液压伺服系统。20世纪60年代以后，由于原子能、空间技术、大型船舰及计算机技术的发展，不断地对液压技术提出新的要求，液压技术相应也得到了很大发展，渗透到国民经济的各个领域中。在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空、和机床工业中，液压技术得到普遍应用。近年来液压技术已广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震预测及各种电液伺服系统，使液压技术的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成话等方向发展；同时，减小元件的重量和体积，提高元件寿命，研制新的传动介质以及液压传动系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化设计、微机控制等工作，也日益取得显著成果。解放前，我国经济落后，液压工业完全是空白。解放后，我国经济获得迅速发展，液压工业也和其它工业一样，发展很快。20世纪50年代就开始生产各种通用液压元件。当前，我国已生产出许多新型和自行设计的系列产品，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液脉冲马达以及其它新型液压元件等。但由于过去基础薄弱，所生产的液压元件，在品种与质量等方面和国外先进水平相比，还存在一定差距，我国液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业技术的发展，可以预见，液压技术也将获得进一步发展，它在各个工业部门中的用应，也将会越来越广泛。现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。13液压传动系统的优缺点液压传动中所需要的元件主要有动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。其中液压动力元件是为液压系统产生动力的部件，主要包括各种液压泵。液压泵依靠容积变化原理来工作，所以一般也称为容积液压泵。齿轮泵是最常见的一种液压泵，它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运动。其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵，在选择液压泵的时候主要需要注意的问题包括消耗的能量、效率、降低噪音。除了上述的元件以外，液压控制系统还需要液压辅助元件。这些元件包括管路和管接头、油箱、过滤器、蓄能器和密封装置。通过以上的各个器件，我们就能够建设出一个液压回路。所谓液压回路就是通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标，我们能够设计不同的回路，比如压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。液压传动的应用性是很强的，比如装卸堆码机液压系统，它作为一种仓储机械，在现代化的仓库里利用它实现纺织品包、油桶、木桶等货物的装卸机械化工作。也可以应用在万能外圆磨床液压系统等生产实践中。这些系统的特点是功率比较大，生产的效率比较高，平稳性比较好。131优点1传动平稳在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。2质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1M3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1T。3承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。4容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且调速范围很大，可达20001，很容易获得极低的速度。5易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。6液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。7容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件8简化机构采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。9便于实现自动化液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。10便于实现“三化”液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本3。132缺点1液压元件制造精度要求高由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。2实现定比传动困难液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。3油液受温度的影响由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。4不适宜远距离输送动力由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。5油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。6油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。7发生故障不易检查和排除。2液压系统的初步设计液压系统是机械伺服装置中的经典结构。即使在机电类元件获得长足进步的今天，液压系统仍以其高功率/重量比，响应快，低速特性好等特点而在不少系统当中扮演举足轻重的角色。在现代电子和控制技术推动下涌现出了一些原理新颖，物美价廉的液压元器件，给这一传统的技术带来了新的生机。液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。21液压系统的设计步骤1明确设计方案；2确定液压执行元件的形式；3进行工况分析，确定系统的主要参数；4制定基本方案，拟定液压系统原理图；5选择液压元件；6液压系统的性能验算；7绘制工作图，编制技术文件4。22设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据，在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。目前，大部分的钻床机床的卡盘，钻头等都是由液压来控制的。而他们的基本工作原理都是通过液压系统回路，来实现控制卡盘的卡紧，松开及对不同的零件类型来实现正钻，反钻的控制。而它们的工作循环大都为快进卡紧保压钻孔松开其中快进和卡紧并不是通过高低压的换向来控制，而是通过负载的增加来实现的，而保压过程是通过换向阀来实现的，而它是保证卡紧力在突然断电等事故发生时保护设备和人员安全的必要设备。23钻床对液压系统的要求1卡盘卡紧，松开时动作要求平稳，在进行动做换向时不应有冲击；2当卡盘卡紧后，液压缸机构应具有足够的保压能力，以防止因系统内泻而造成工件的脱落或当数控机床在加工零件是因为卡紧力不够而使工件轴向不垂直，加工零件尺寸出现偏差。3系统中要有减压装置，其作用为当卡盘接触工件时，系统压力忽然升高，为防止因压力过大而造成加上工件的事故发生，该系统在工作过程中因为恒压。4钻头工作时应没有冲击，爬行等不良现象。所以对系统的密封应有较高的标准。5为保证安全生产，避免忽然断电以及电机损坏等突发事件的发生，系统中应有连锁保压装置。3液压系统方案设计31制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差5。32制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。33制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。34选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施6。35绘制液压系统图根据上述分析，可以基本拟订本次所设计的数控机床液压控制系统的原理图及电磁铁动作表表31电磁铁动作TAB31ELECTROMAGNETMOVEMENTYV1YV2YV3YV4缸进给缸返回马达正转马达反转图31液压原理图FIG31HYDRAULICSCHEMATICDIAGRAM整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率7。为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。大型设备的关键部位，要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证主要连续工作。各液压元件尽量采用国产标准件，在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。对于自行设计的非标准元件可用结构原理图绘制。系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号，并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。4液压执行元件的设计计算与选用41确定液压系统的主要参数液压系统的主要参数就是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定与外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。411钻床机床控制液压系统的主要设计参数系统工作压力253MPA系统流量167L/MIN马达工作压力15MPA马达转数范围1002000R/MIN液压油缸工作压力1MPA412初步估算系统工作压力此钻床液压控制系统，压力最大时是在马达全速运转时，此时，油压是由泵提供的，其它工况时，载荷都没有此时大，所以系统的工作压力暂定为此时的工作压力15MPA而液压系统的最大工作压力应按下式计算（41）式中系统最大工作压力液压缸或液压马达最大工作压力SP从液压泵到液压马达或液压缸之间总的管路损失，可按经验数据选取管路简单，流速不大的取。也可选取高于05MPA的压力。MPA502由本设计系统求得该系统的最大工作压力取。MPA351PP413系统工作流量的选择由于在工况中已经给出系统的最大流量所以在这里就不对系统的最大流量进行计算。用工况中给出的系统最大流量。MIN/L716QP42管道尺寸的确定（42）VQ4DV式中系统流量VQV系统流速表41流速推荐值TAB41SPEEDOFFLOWRECOMMENDATIONVALUE管道推荐流速（M/S）液压泵吸油管路0515液压系统压油管路36液压系统回油管路1526由上式及相关资料可求得下表表42各油管内外径实取值TAB42VARIOUSDRILLTUBINGSOUTERDIAMETERSOLIDVALUE管路名称流量流速内径实取外径吸油管167L/MIN1M/S18825MM20MM28MM压油管167L/MIN4M/S941MM10MM14MM回油管167L/MIN2M/S1331MM14MM18MM43各种阀类的选择根据本系统的设计技术要求，选择一个有电磁换向阀，叠加式双单向节流阀，叠加式压力计电器，叠加式减压阀组成液压回路。实现卡盘的卡紧，松开和退回，钻头的正转反转等动作。阀的规格根据系统的工作压力和工作年限来通过样本的选取决定8。431换向阀的选取一般来说，流量在190L/MIN以上的适宜用二通插装阀；190L/MIN以下时可采用滑阀式换向阀。70L/MIN以下时通常用电磁换向阀。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也可以有20以内的短时间过流量。根据以上要求，本系统选择的换向阀为电磁换向阀，具体的型号和尺寸由相关厂家的样本中查得。其中电磁换向阀的产品型号为4WE6E6X/EG24NZ5L/B10。432单向阀的选择应选择开启压力小的单向阀，开启压力较大的单向阀可作为背压阀使用。所以，本系统选择叠加式双单向节流阀，具体型号和尺寸可由相关厂家样本中查得。其中叠加式双单向节流阀的型号为Z2FS63L4X/2Q。433减压阀的选择减压阀根据不同的需要，可将液压系统区分成不同的压力油路，例如控制机构的控制油路或其他辅助油路，以使不同的执行机构产生不同的工作力；减压阀也可用作稳定油路工作压力的调节装置，使油路不受压力源压力变化及其他阀门工作时引起压力波动的影响。根据以上要求，本系统选择的减压阀为叠加式P口减压阀，具体型号和尺寸可由相关厂家样本中查得。本系统中的叠加式减压阀型号为ZDR6DP330/25YM。434压力继电器的选择压力继电器是利用液体压力信号来启动或关闭电器触点的液压电器转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电器元件动作，实现泵的加载和卸荷。其设定值通常是比系统正常工作压力高出约05MPA，所以本系统的压力继电器预先调定压力为35MPA。根据以上要求，本系统选择的压力继电器为叠加式压力继电器，具体型号和尺寸可由相关厂家样本中查得9。叠加式压力继电器的型号为HED40H10/5Z14/2。表43系统中所用到的元件现总结TABLE43SYSTEMUSESTHEPARTPRESENTLYSUMMARIZES序号名称数量规格1减压阀2ZDR6DP330/25YM2压力继电器1HED4OH10/5Z14/23双单向节流阀2Z2FS63L4X/2Q4电磁换向阀24WE6E6X/EG24NZ5L/B105WU型网式过滤器1WU401806空气滤清器1QUQ120047液位计1YWZ80T44液压泵的选择1确定液压泵的最大工作压力PP（4MPA53013）式中额定压力PP从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。的准确计P算要待元件选定并会出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取管路简单，流速不大的，取MPA502P2确定液压泵的流量Q（4QKMAXP4）式中K泄露系数一般取1113；系统最大流量MAXQ发生在马达全速运转时MIN/L316IN/R10/ML36AX9QKQAXVP3选择泵的规格根据以上求得的和值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或手册中选PP择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所以选择的泵的额定压力一般要比最大工作压力大。6025泵取YBX16限压式变量泵，排量调节为，额定压力63MPA，调节范围1R/ML250，转速，驱动功率为26KW效率。MPA36021MIN/R0745液压泵驱动电机的选择液压泵在额定压力和额定流量下工作时，其驱动电机的功率一般可直接从产品样本或技术手册中查得，但其数值在实际中往往偏大。因此，也可以根据具体工况用下述方法计算出来10。整个系统中所需功率最大的工况是发生在马达最大转速的情况下。（4PVQP5）式中泵的最大工作压力PP泵的流量VQ泵的总效率PPKW2160893综上所述，由厂家样本中查出本系统所选择的电机型号为Y90L4B35额定功率15KW转速1440R/MIN46液压马达的选取由系统所给定的马达排量为163ML/R，正常工作时转矩为,工作压力为190NM15MPA。选用YMA19B，理论排量19ML/R额定压力60MPA，调速范围1002000R/MIN，最高转矩1080NM，机械效率大于11。09马达的载荷转矩（4MN180N1432KW8NPTCW6）取马达的机械效率095，则理论转矩为（41905081TMWN7）47确定油箱的有效容积按公式48初步确定油箱的有效容积（4VQV8）式中泵每分钟排出的容积；VQ经验系数取；4L80M20QV3V取V100L48液压缸的载荷力计算液压缸尺寸（由系统给出）D50MM,D28MM行程为35MM（4PD4F2W9）式中D油缸内经；P油缸压力；进给时KN961054F2W返回时（4KN3510254PDD210）表43液压油缸的载荷力TAB43HYDRAULICRAMLOADINGFORCE名称工况活塞上的载荷力进给196KN卡紧油缸返回135KN5系统性能验算本系统比较简单，执行元件较少并且动作简单。管路损失很小，故主要验算各元件的压力损失对系统造成的影响12。51沿程压力损失主要是压油管的压力损失，管长05M，内径001M，流量167L/MIN选用LHL矿物油型液压油，正常运转时的运动粘度V352，油液的密度。240MS3MKG90油在管中实际的流速为（5S/5201476DQV2V1）（5230850235R6E2）油在管路中呈乱流流动状态，其沿程阻力系数为（50751864RE3）（5MPA0212950712VD1P4）52局部压力损失局部压力损失包括通过管路中折管和管接头等处的管路局部压力损失，以及通过控制阀的局部压力损失，其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。参看系统原理图可知从泵口到执行元件要经过减压阀，节流阀，换向阀各阀的性能如下表51所示表51各阀额定压力损失TAB51VARIOUSVALVESRATEDPRESSURELOSS名称额定流量额定压力损失减压阀30L/MIN021MPA节流阀80L/MIN0315MPA换向阀80L/MIN035MPA所以通过各阀的局部压力损失之和为（5MPA098716350871635071620P2225）由以上计算结果可求得此系统总的压力损失为PA10290P泵的出口压力距泵的额定压力有一定的压力裕度，所以泵的选取是合适的13。6系统发热量的计算61计算发热功率液压系统的功率损失全部转化为热量。按下式计算其发热功率（6CRHP1）式中系统发热功率HRP系统发出总功率系统有用功率C对于本系统来说，是整个工作循环中泵的平均输入功率。R（6Z1IPIVRTQPT2）式中系统周期；TT泵的输入功率；IP第I台泵工作时间；TZ泵的台数；泵的总效率；IP；TTTKW362580T91TPTR91032596CK465PCRH62计算散热功率前面求得有效容积为01，按求各边之积3M08VABH（63125M3）图61油箱示意图FIG61TANKMAP选各边均为05M。AB51H8AT式中有效散热面积TA2TM70501（6TKPTHC4）式中散热功率；HCP散热系数；取；TKTKCMW162T温差取；TC30KW4065075PHC油箱散热功率满足系统发热功率的需要14。7液压系统安装、调试、维护71安装前的技术准备工作1技术资料的准备与熟悉液压系统原理图、电气原理图、管道布置图、液压元件、辅件、管件清单和有关元件样本等，这些资料都应准备齐全，以便对具体内容和技术要求逐项熟悉和研究。2物资准备按照液压系统图和液压件清单，核对液压件的数量，确认所有液压元件的质量状况。严格检查压力表的质量，查明压力表交验日期，对检验时间过长的压力表要重新进行校验，确保准确。3质量检查液压元件在运输或库存过程中极易被污染和锈蚀，库存时间过长会使液压元件中的密封件老化而丧失密封性，有些液压元件由于加工及装配质量不良使性能不可用，所以必须对元件进行严格的质量检查15。711液压元件质量检查1各类液压元件型号必须与元件清单一致2要查明液压元件保管时间是否过长，或保管环境不合要求，应注意液压元件内部密封件老化程度，必要时要进行拆洗、更换、并进行性能测试。3每个液压元件上的调整螺钉、调节手轮、锁紧螺母等都要完整无损。4液压元件所附带的密封件表面质量应符合要求、否则应予更换。5板式连接元件连接平面不准有缺陷。安装密封件的沟槽尺寸加工精度要符合有关标准。6管式连接元件的连接螺纹口不准有破损和活扣现象。7板式阀安装底板的连接平面不准有凹凸不平缺陷，连接螺纹不准有破损和活扣现象。8将通油口堵塞取下，检查元件内部是否清洁。9检查电磁阀中的电磁铁芯及外表质量，若有异常不准使用。10各液压元件上的附件必须齐全16。712液压辅件质量检查1油箱要达到规定的质量要求。油箱上附件必须齐全。箱内部不准有锈蚀，装油前油箱内部一定要清洗干净。2滤油器型号规格与设计要求必须一致，确认滤芯精度等级，滤芯不得有缺陷，连接螺口不准有破损，所带附件必须齐全。3各种密封件外观质量要符合要求，并查明所领密封件保管期限。有异常或保管期限过长的密封件不准使用。4蓄能器质量要符合要求，所带附件要齐全。查明保管期限，对存放过长的蓄能器要严格检查质量，不符合技术指标和使用要求的蓄能器不准使用。5空气滤清器用于过滤空气中的粉尘，通气阻力不能太大，保证箱内压力为大气压。所以空气滤清器要有足够大的通过空气的能力17。713管子和接头质量检查、管接头压力等级应符合设计要求1管子的材料、通径、壁厚和接头的型号规格及加工质量都要符合设计要求。2所用管子不准有缺陷。有下列异常，不准使用A管子内、外壁表面已腐蚀或有显著变色。B管子表面伤口裂痕深度为管子壁厚的10以上。C管子壁内有小孔。D管子表面凹入程度达到管子直径的10以上。3使用弯曲的管子时，有下列异常不准使用A管子弯曲部位内、外壁表面曲线不规则或有锯齿形。B管子弯曲部位其椭圆度大于10以上。C扁平弯曲部位的最小外径为原管子外径的70以下。4所用接头不准有缺陷。若有下列异常，不准使用A接头体或螺母的螺纹有伤痕、毛刺或断扣等现象。B接头体各结合面加工精度未达到技术要求。C接头体与螺母配合不良，有松动或卡涩现象。D安装密封圈的沟槽尺寸和加工精度未达到规定的技术要求。5软管和接头有下列缺陷的不准使用A软管表面有伤皮或老化现象。B接头体有锈蚀现象。C螺纹有伤痕、毛刺、断扣和配合有松动、卡涩现象。6法兰件有下列缺陷不准使用A法兰密封面有气孔、裂缝、毛刺、径向沟槽。B法兰密封沟槽尺寸、加工精度不符合设计要求。C法兰上的密封金属垫片不准有各种缺陷。材料硬度应低于法兰硬度18。72液压管道的安装要求液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一。1布管设计和配管时都应先根据液压原理图，对所需连接的组件、液压元件、管接头、法兰作一个通盘的考虑。2管道的敷设排列和走向应整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应2/1000；垂直管道的不垂直度应2/400。用水平仪检测。3平行或交叉的管系之间，应有10MM以上的空隙。4管道的配置必须使管道、液压阀和其它元件装卸、维修方便。系统中任何一段管道或元件应尽量能自由拆装而不影响其它元件。5配管时必须使管道有一定的刚性和抗振能力。适当配置管道支架和管夹。弯曲的管子应在起弯点附近设支架或管夹。管道不得与支架或管夹直接焊接。6管道的重量不应由阀、泵及其它液压元件和辅件承受；也不应由管道支承较重的元件重量。7较长的管道必须考虑有效措施以防止温度变化使管子伸缩而引起的应力。8使用的管道材质必须有明确的原始依据材料，对于材质不明的管子不允许使用。9液压系统管子直径在50MM以下的可用砂轮切割机切割。直径50MM以上的管子一般应采用机械加工方法切割。如用气割，则必须用机械加工方法车去因气割形成的组织变化部分，同时可车出焊接坡口。除回油管外，压力由管道不允许用滚轮式挤压切割器切割。管子切割表面必须平整，去除毛刺、氧化皮、熔渣等。切口表面与管子轴线应垂直。10一条管路由多段管段与配套件组成时应依次逐段接管，完成一段，组装后，再配置其后一段，以避免一次焊完产生累积误差。11为了减少局部压力损失，管道各段应避免断面的局部急剧扩大或缩小以及急剧弯曲。12与管接头或法兰连接的管子必须是一段直管，即这段管子的轴心线应与管接头、法兰的轴心是平行、重合。此直线段长度要大于或等于2倍管径。13外径小于30MM的管子可采用冷弯法。管子外径在3050MM时可采用冷弯或热弯法。管子外径大于50MM时，一般采用热弯法。14焊接液压管道的焊工应持有有效的高压管道焊接合格证。15焊接工艺的选择乙炔气焊主要用于一般碳钢管壁厚度小于等于2MM的管子。电弧焊主要用于碳钢管壁厚大于2MM的管子。管子的焊接最好用氩弧焊。对壁厚大于5MM的管子应采用氩弧焊打底，电弧焊填充。必要的场合应采用管孔内充保护气体方法焊接。16焊条、焊剂应与所焊管材相匹配，其牌号必须有明确的依据资料，有产品合格证，且在有效使用期内。焊条、焊剂在使用前应按其产品说明书规定烘干，并在使用过程中保持干燥，在当天使用。焊条药皮应无脱落和显著裂纹。17液压管道焊接都应采用对接焊。焊接前应将坡口及其附近宽1020MM处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。18管道与法兰的焊接应采用对接焊法兰，不可采用插入式法兰。19管道与管接头的焊接应采用对接焊，不可采用插入式的形式。20管道与管道的焊接应采用对接焊，不允许用插入式的焊接形式。21液压管道采用对接焊时，焊缝内壁必须比管道高出0305MM。不允许出现凹入内壁的现象。在焊完后，再用锉或手提砂轮把内壁中高出的焊缝修平。去除焊渣、毛刺，达到光洁程度。22对接焊焊缝的截面应与管子中心线垂直。23焊缝截面不允许在转角处，也应避免在管道的两个弯管之间。24在焊接配管时，必须先按安装位置点焊定位，再拆下来焊接，焊后再组装上整形。25在焊接全过程中，应防止风、雨、雪的侵袭。管道焊接后，对壁厚小于等于5MM的焊缝，应在室温下自然冷却，不得用强风或淋水强迫冷却。26焊缝应焊透，外表应均匀平整。压力管道的焊缝应抽样探伤检查。27管道配管焊接以后，所有管道都应按所处位置预安装一次。将各液压元件、阀块、阀架、泵站连接起来。各接口应自然贴和、对中，不能强扭连接。当松开管接头或法兰螺钉时，相对结合面中心线不许有较大的错位、离缝或跷角。如发生此种情况可用火烤整形消除。28可以在全部配管完毕后将管夹与机架焊牢，也可以按需求交进行。29管道在配管、焊接、预安装后，再次拆开进行酸洗磷化处理。经酸洗磷化后的管道，向管道内通入热空气进行快速干燥。干燥后，如在几日就复装成系统、管内通入液压油，一般可不作防锈处理，但应妥善保管。如须长期搁置，需要涂防锈涂料，则必须在磷化处理48小时后才能涂装。应注意，防锈涂料必须能与以后管道清洗时的清洗液或使用的液压油相容。30管道在酸洗、磷化、干燥后再次安装起来以前，需对每一根管道内壁先进行一次预清洗。预清洗完毕后应尽早复装成系统，进行系统的整体循环净化处理，直至达到系统设计要求的清洁度等级。31软管的应用只限于以下场合A设备可动元件之间B便于替换件的更换处C抑制机械振动或噪声的传递处32软管的安装一定要注意不药使软管和接头造成附加的受力、扭曲、急剧弯曲、磨擦等不良工况。33软管在装入系统前，也应将内腔及接头清洗干净19。73液压件安装要求731泵的安装1在安装时，油泵、电动机、支架、底座各元件相互结合面上必须无锈、无凸出斑点和油漆层。在这些结合面上应涂一薄层防锈油。2安装液压泵、支架和电动机时，泵与电动机两轴之间的同轴度允差，平行度允差应符合规定，或者不大于泵与电动机之间联轴器制造商推荐的同轴度、平行度要求。3直角支架安装时，泵支架的支口中心高，允许比电动机的中心高略高008MM，这样在安装时，调整泵与电动机的同轴度时，可只垫高电动机的底面。允许在电动机与底座的接触面之间垫入图样未规定的金属垫片（垫片数量不得超过3个，总厚度不大于08MM）。一旦调整好后，电动机一般不再拆动。必要时只拆动泵支架，而泵支架应有定位销定位。4调整完毕后，在泵支架与底板之间钻、铰定位销孔。再装入联轴器的弹性耦合件。然后用手转动联轴器，此时，电动机、泵和联轴器都应能轻松、平滑地转动，无异常声响。732集成块的安装1阀块所有各油流通道内，尤其是空与孔贯穿交会处，都必须仔细去净毛刺，用探灯伸入到孔中仔细清除、检查。阀块外周及各周棱边必须倒角去毛刺。加工完毕的阀块与液压阀、管接头、法兰相贴合的平面上不得留有伤痕，也不得留有划线的痕迹。2阀块加工完毕后必须用防锈清洗液反复用加压清洗。各孔流道，尤其是对盲孔应特别注意洗净。清洗槽应分粗洗和精洗。清洗后的阀块，如暂不装配，应立即将各孔口盖住，可用大幅的胶纸封在孔口上。3往阀块上安装液压阀时，要核对它们的型号、规格。各阀都必须有产品合格证，并确认其清洁度合格。4核对所有密封件的规格、型号、材质及出厂日期（应在使用期内）。5装配前再一次检查阀块上所有的孔道是否与设计图一致、正确。6检查所用的连接螺栓的材质及强度是否达到设计要求以及液压件生产厂规定的要求。阀块上各液压阀的连接螺栓都必须用测力扳手拧紧。拧紧力矩应符合液压阀制造厂的规定。7凡有定位销的液压阀，必须装上定位销。8阀块上应订上金属制的小标牌，标明各液压阀在设计图上的序号，各回路名称，各外接口的作用。9阀块装配完毕后，在装到阀架或液压系统上之前，应将阀块单独先进行耐压试验和功能试验。74液压系统清洗液压系统安装完毕后，在试车前必须对管道、流道等进行循环清洗。使系统清洁度达到设计要求1清洗液要选用低粘度的专用清洗油，或本系统同牌号的液压油。2清洗工作以主管道系统为主。清洗前将溢流阀压力调到0305MPA，对其它液压阀的排油回路要在阀的入口处临时切断，将主管路连接临时管路，并使换向阀换向到某一位置，使油路循环。3在主回路的回油管处临时接一个回油过滤器。滤油器的过滤精度，一般液压系统的不同清洗循环阶段，分别使用30M、20M、10M的滤芯；伺服系统用20M、10M、5M滤芯，分阶段分次清洗。清洗后液压系统必须达到净化标准，不达净化标准的系统不准运行。4复杂的液压系统可以按工作区域分别对各个区域进行清洗。5清洗后，将清洗油排尽，确认清洗油排尽后，才算清洗完毕。6确认液压系统净化达到标准后，将临时管路拆掉，恢复系统，按要求加油。75调试1确认液压系统净化符合标准后，向油箱加入规定的介质。加入介质时一定要过滤，滤芯的精度要符合要求，并要经过检测确认。2检查液压系统各部，确认安装合理无误。3向油箱灌油，当油液充满液压泵后，用手转动联轴节，直至泵的出油口出油并不见气泡时为止。有泄油口的泵，要向泵壳体中灌满油。4放松并调整液压阀的调节螺钉，使调节压力值能维持空转即可。调整好执行机构的极限位置，并维持在无负载状态。如有必要，伺服阀、比例阀、蓄能器、压力传感器等重要元件应临时与循环回路脱离。节流阀、调速阀、减压阀等应调到最大开度。5接通电源、点动液压泵电机，检查电源连线是否正确。延长启动时间，检查空运转有无异常。按说明书规定的空运转时间进行试运转。此时要随时了解滤油器的滤芯堵塞情况，并注意随时更换堵塞的滤芯。6在空运转正常的前提下，进行加载试验，即压力调试。加载可以利用执行机构移到终点位置，也可用节流阀加载，使系统建立起压力。压力升高要逐级进行，每一级为1MPA，并稳压5分钟左右。最高试验调整压力应按设计要求的系统额定压力或按实际工作对象所需的压力进行调节。7压力试验过程中出现的故障应及时排除。排除故障必须在泄压后进行。若焊缝需要重焊，必须将该件拆下，除净油污后方可焊接。8调试过程应详细记录，整理后纳入设备档案。9注意不准在执行元件运动状态下调节系统压力；调压前应先检查压力表，无压力表的系统不准调压；压力调节后应将调节螺钉锁住，防止松动20。76保养1按设计规定和工作要求，合理调节液压系统的工作压力与工作速度。压力阀、调速阀调到所要求的数值时，应将调节螺钉紧固，防止松动。2液压系统生产运行过程中，要注意油质的变化状况，要定期取样化验，若发现油质不符合要求，要进行净化处理或更换新油液。3液压系统油液工作温度不得过高。4为保证电磁阀正常工作，应保持电压稳定，其波动值不应超过额定电压的510。5电气柜、电气盒、操作台和指令控制箱等应有盖子或门，不得敞开使用。6当系统某部位产生异常时，要及时分析原因进行处理，不要勉强运转。7定期检查冷却器和加热器工作性能。8经常观察蓄能器工作性能，若发现气压不足或油气混合，要及时充气和修理。9高压软管、密封件要定期更换。10主要液压元件定期进行性能测定，实行定期更换维修制。11定期检查润滑管路是否完好，润滑元件是否可用，润滑油脂量是否达标。12检查所有液压阀、液压缸、管件是否有泄漏。13检查液压泵或马达运转是否有异常噪声。14检查液压缸运动全行程是否正常平稳。15检查系统中各测压点压力是否在允许范围内，压力是否稳定。16检查系统各部位有无高频振动。17检查换向阀工作是否灵敏。18检查各限位装置是否变动。8结论本液压站是摇臂钻床的控制系统它通过对液压油的压力及流量控制来完成对钻床夹盘的加紧与松开，力的大小，钻头的转动与停止，转速的大小等相关控制。1系统采用了液压缸来完成对夹盘的夹紧松开的动作，保证了慢进快退的性能要求，并使得系统占地空间小。2系统采用了电磁换向阀来实现换向动作，结构紧凑，操纵方便，换向精度和换向平稳性都较高。3系统设置了压力继电器，是系统工作时有着一定的保护和自动调节作用，有理由系统长时间的工作。4系统采用了进口节流调速回路，功率损失小，这对调速范围不需很大，负载较小且基本恒定的钻床来说是很合适的。此外，进口节流调速的形式在液压缸回路中不易造成较大的背压，工作台运动平稳，使质量较小的钻床工作是的加速制动，也有助于防止空气的渗入。本系统的压力及流量都比较小，所以对系统的控制较灵敏，不容易出现大的泄露。并且它的散热是通过油箱来完成不但节省空间而且节省资金。它相对与以前的液压控制系统来说更具有空间小，能耗低，无污染，无噪音。与电器相配合使得操纵、控制简，方便，省力。是摇臂钻床理想的控制元件。参考文献1陈嘉上2006版实用液压气动技术手册M北京中国知识出版社20062成大先机械设计手册M北京化学工业出版社，20023周世昌液压系统设计图集M北京机械工业出版社,20044张伟液压设备设计生产技术改进与故障诊断监测及国内外标准规范实用手册M北京北方工业出版社，20065章宏甲液压与气压传动M北京机械工业出版社，20066周涌明,等液压传动设计指导书M武汉华中工学院出版社，19877朱龙根简单机械零件设计手册M北京机械工业出版社，20038PATTOMWJMECHANICALPOWERTRANSMISSIONMNEWJERSEYPRINRICEHALL,19809MECHANICALDRIVEREFERENCEISSUEMMACHINEDESIGN,198010KUEHNELMRTOROIDALDRIVECINMINESCONCEPTSMPRODUCTENGINEERINGAUG,197911胡邦喜设备润滑基础M北京冶金工业出版社，200212隗金文，王慧液压传动M东北大学出版社，200113吴根茂，邱敏秀，王庆丰，魏建华新编实用电液比例技术M杭州浙江大学出版社，200614李壮云液压元件与系统M北京机械工业出版社，200515那成烈轴向柱塞泵可压缩流体配流原理M兵器工业出版社，200316路甬祥液压气动技术手册M北京机械工业出版社，200217路甬祥，胡大纮电液比例控制技术M北京机械工业出版社，198818吴根茂，邱敏秀，王庆丰,等实用电液比例技术M杭州浙江大学出版社，199319上海立新液压有限公司样本20登胜液压样本致谢感谢我的导师王慧老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。王老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时四载，却给以终生受益无穷之道。对王老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢蒲志新老师、徐广明老师等对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。感谢我的校外辅导员段树平工程师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的实验室。感谢我的室友们，我们一起从校园来到这个遥远而又陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意附录A1液力传动钻机驱动分析摘要液力传动钻机采用液力机械变速箱,传动,以适应变化的负载能力,可实现连续可变扭矩和反转制动。现场试验表明,钻机功率利用率,高吊装速度相反的制动性能,减少刹车带负荷时刻变化的特点,加强事件处理能力。通过变矩器驱动钻井泵可同时保护原动机和工作保持额定转速柴油机的条件下,泵压可以控制整个过程。热反应,倒挡离合器和过滤器等方面暴露的问题提出了改进。使用了2000米深的钻井液力传动钻机。台钻机部分由美国纽约内燃发动机和英国石油厂研制的电源设备,传输设备和系统平台。目前,已通过测试,并使用这种钻机表现出了良好的性能,特别是在电力驱动时更加突出的特点,但也暴露出一些问题。据笔者驱动程式和现场试验结果,分析了驱动钻机的特点,并针对这些问题提出改进意见。驱动程序目前,使用中型钻机可钻深15002500用交流电动机或柴油机为原动机由一个单独变速机械变速箱,而拨号驱动绞车。钻井泵用的是单发动机直接驱动。钻机液压传动普通机械变速箱设定变矩器，液压机械传动耦合于一体的液压机械变速箱,钻井泵是通过驱动的变矩器。岩芯组成的液压变速箱,这是一个类似加拿大钾650钻机和美国威尔逊钻机65B。对艾里逊变速箱,其结构及工作原理如图1。图1液压变速箱图1激活液力变矩器2泵3,6泵4输入轴5反向齿轮摩擦离合器7冷却风扇8块高速耦合9输出轴10,中速座液力偶合器液压变速箱有3座水力机械及反向齿轮各档的电力线如下挡输入轴Z1Z2启动液力变矩器Z6Z5输出轴；挡输入轴Z1Z2中速挡液力偶合器Z6Z5输出轴；挡输入轴Z1Z3高速挡液力偶合器Z7Z5输出轴；倒挡输入轴Z9Z10Z11倒挡摩擦离合器Z7Z5输出轴。操作