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爬管式 切割 装置 结构设计 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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黑龙江科技学院毕业设计任务书学生姓名： 马正坤 任务下达日期： 2009 年 1 月 5 日设计开题日期： 2009 年 3 月 26 日设计开始日期： 2009年 3 月 30 日中期检查日期： 2009 年 4 月 29 日设计完成日期： 2009 年 6 月 12 日一、设计题目： 爬管式切割装置结构设计 二、设计的主要内容：1说明书及外文翻译部分（字数2万字以上） 1、中英文摘要（四要素：目的、方法、结果、结论） 2、切割机的组成、工作原理、种类、作用 3、主要零部件的设计计算 4、动力系统的设计 5、外文翻译 2图纸要求：1、切割装置总装配图A01张；2、部件图A01张；3、零件图 A2 4张；3、手绘图A3 1张 三、设计目标：对爬管式切割装置结构进行设计满足5001500mm，切割管厚1748mm，制造成本：10万元。指 导 教 师： 赵汗青 院（系）主管领导： 年 月 日摘要为适应大型管道事业的发展，加速我国管道切割修复技术的前进步伐，需要研发一种可以在大型油气管道、桁架、大直径单双层罐体上进行周向爬行切割的切割装置。首先对国内外的切割装置和切割技术进行分析研究，并根据设计的切割装置要实现的功能，工作环境和工作方式，进行传动机构的选型；传动机构在整个设计过程中占据重要地位，而传动类型却是各式各样的，通过设计要求，确定机构传动的较理想的方案；在此基础上确定切割装置的总体设计方案，设计切割装置的本体结构由主运动系统，径向进给系统，周向爬行系统，机壳和固定装置四部分组成；分别对主运动系统、径向进给系统、周向爬行系统、机壳和固定装置进行详细的设计并进行关键零部件的校核。关键词：切割装置 液压回路 传动机构 AbstractTo meet the development of the large-scale pipelines and accelerate the pace of technological development of pipeline cutting and rehabilitation, the thesis is focused on designing a cutting machine, which can crawl around for cutting on large oil and gas pipelines, truss, and large-diameter single or double tanks.Cutter device and cutting technology home and abroad are analyzed. Driving mechanism type is chosen according to the function, working environment and operating mode. Driving mechanism, which plays an important role in the designing process, has various types. By means of vague and comprehensive evaluation, the overall scheme of the cutting device is presented. On this basis, the overall designing scheme of the cutting device is confirmed. The overall designing scheme of the cutting device consists of four parts, the main moving system, the radial feeding system, the circle crawling system and the device of fixtures. Each part is designed in detail respectively, and the main parts are calculated.Key words: cutter device hydraulic circuit driving mechanism vague evaluation目 录摘要IAbstractII第1章绪 论11.1设计的背景及意义11.2切割技术发展现状21.2.1热切割21.2.2冷切割31.3研究对象及发展趋势51.4本次设计的主要内容5第2章 总体方案设计62.1切割装置的工作原理及技术要求62.1.1 工作原理62.1.2 技术要求72.2切割装置功能的综合分析72.3工艺动作的分解82.4本章小结9第3章关键零部件的设计及校核103.1主运动系统的设计103.1.1液压马达的选择113.1.2圆弧圆柱蜗杆减速器的设计113.1.3 切削主轴设计与校核163.2径向进给系统的设计233.2.1液压马达的选择243.2.2螺旋传动部件的设计253.2.3圆柱螺旋压缩弹簧的设计253.3周向进给系统的设计283.3.1液压马达的选择293.3.2CWU圆弧圆柱蜗杆的设计303.3.3链传动减速器的设计313.3.4链轮基本参数的确定313.3.5中心距的确定323.4齿形链轮的设计343.5行走轮及导轨的设计353.6本章小结36第4章动力系统的设计374.1动力机的选择374.2 液压传动系统的设计384.2.1 液压传动系统的分类384.2.2 液压传动系统的基本回路简介394.3 液压基本回路的设计394.4本章小结41结 论42致 谢43参考文献44附录145附录2484摘要为适应大型管道事业的发展，加速我国管道切割修复技术的前进步伐，需要研发一种可以在大型油气管道、桁架、大直径单双层罐体上进行周向爬行切割的切割装置。首先对国内外的切割装置和切割技术进行分析研究，并根据设计的切割装置要实现的功能，工作环境和工作方式，进行传动机构的选型；传动机构在整个设计过程中占据重要地位，而传动类型却是各式各样的，通过设计要求，确定机构传动的较理想的方案；在此基础上确定切割装置的总体设计方案，设计切割装置的本体结构由主运动系统，径向进给系统，周向爬行系统，机壳和固定装置四部分组成；分别对主运动系统、径向进给系统、周向爬行系统、机壳和固定装置进行详细的设计并进行关键零部件的校核。关键词：切割装置 液压回路 传动机构 AbstractTo meet the development of the large-scale pipelines and accelerate the pace of technological development of pipeline cutting and rehabilitation, the thesis is focused on designing a cutting machine, which can crawl around for cutting on large oil and gas pipelines, truss, and large-diameter single or double tanks.Cutter device and cutting technology home and abroad are analyzed. Driving mechanism type is chosen according to the function, working environment and operating mode. Driving mechanism, which plays an important role in the designing process, has various types. By means of vague and comprehensive evaluation, the overall scheme of the cutting device is presented. On this basis, the overall designing scheme of the cutting device is confirmed. The overall designing scheme of the cutting device consists of four parts, the main moving system, the radial feeding system, the circle crawling system and the device of fixtures. Each part is designed in detail respectively, and the main parts are calculated.Key words: cutter device hydraulic circuit driving mechanism vague evaluation目 录摘要IAbstractII第1章绪 论11.1设计的背景及意义11.2切割技术发展现状21.2.1热切割21.2.2冷切割31.3研究对象及发展趋势51.4本次设计的主要内容5第2章 总体方案设计62.1切割装置的工作原理及技术要求62.1.1 工作原理62.1.2 技术要求72.2切割装置功能的综合分析72.3工艺动作的分解82.4本章小结9第3章关键零部件的设计及校核103.1主运动系统的设计103.1.1液压马达的选择113.1.2圆弧圆柱蜗杆减速器的设计113.1.3 切削主轴设计与校核163.2径向进给系统的设计233.2.1液压马达的选择243.2.2螺旋传动部件的设计253.2.3圆柱螺旋压缩弹簧的设计253.3周向进给系统的设计283.3.1液压马达的选择293.3.2CWU圆弧圆柱蜗杆的设计303.3.3链传动减速器的设计313.3.4链轮基本参数的确定313.3.5中心距的确定323.4齿形链轮的设计343.5行走轮及导轨的设计353.6本章小结36第4章动力系统的设计374.1动力机的选择374.2 液压传动系统的设计384.2.1 液压传动系统的分类384.2.2 液压传动系统的基本回路简介394.3 液压基本回路的设计394.4本章小结41结 论42致 谢43参考文献44附录145附录24856第1章绪 论1.1设计的背景及意义随着管道事业的发展，建造石油平台和铺设管道的基础大型输油管道、下水管道、导管架及类似管状截面的焊接桁架，包括巨形输油管道和普通管构成的钢结构被大量采用。在铺设过程中，由于需要长度不一的管道，就需要对管道进行截断切割；在使用过程中，由于来自外界腐蚀性物质的长期侵蚀或受到外来突然巨大压力，管道就会破损或爆裂，这就需要进行管道修复，进而需要对管道进行切割开破口。为了提高管道切割焊接及修复的生产效率和质量，关键是提高焊缝的焊接质量和焊接速率，也就是对管头在焊前进行坡口的精确切割和实现切口的自动焊接，而这两者又是紧密相连的。若管头切割质量不高、焊缝间隙和坡口准备不良、是很难实现自动焊接的，大大影响了维修质量和效率，进而影响社会生活及管道事业的发展1。进行管道建设及管道修复，就需要一整套铺设及维修管道的设备，在这些设备中，维修作业机具是其重要的组成部分之一，维修作业机具设计水平质量的高低直接影响管道事业的发展速度。该维修作业机具能够对5001000mm的管道进行切割、去表皮、开坡口、对口、焊接，清理等作业，为快速实现管道的铺设及维修提供良好服务。而切割装置是这一套维修机具中重要的设备之一，其工作质量直接影响维修质量的高低2。多年来国内切割领域在这方面做了大量的研究和开发工作，引进和研制了系列化的切割、钻孔、打磨工具等。这些技术被广泛用于民用以及军用的管道作业系统，也为工程建设提供了重要手段，大大提高了工作效率和工作质量。虽然在切割技术方面取得了很大成就，但技术还不够完善，存在着局限性，比如：功能有限，不能满足大范围管道直径、管壁厚度的作业要求；切割的管道端面不平整，质量不高，极大影响了焊接速率和焊接质量；需要针对性开发的设备，专具专用，浪费人力物力等。为解决这一难题，使切割技术日臻完善，所设计的切割装置应该适用于不同直径、不同壁厚的管道，切割精度要高，效率要高，操作要简易3。目前我国管道及桁架的截断或焊接时的切割作业主要是采用手动热切割工具，但由于热切割要产生高热，对所切割管道处的材料性能产生很大影响，且切割端面不够平整，所以加工质量不高。若在特殊情况下，需要高精度的加工，则必须从国外进口或者租用国外公司的切割设备，费用十分昂贵，经济性差4。本次设计的意义是通过借鉴国内外现有技术，经过自主设计，开发出一种新型的切割装置，用于实现油气管道、大型罐体、大直径桁架的精确割提高管道切口的切割质量和效率，以提高我国的管道建设及修复的技术水平，为我国管道事业的发展尽绵薄之力。1.2切割技术发展现状切割技术同焊接一样，是现代工业生产中的重要加工工艺，在桥梁、造船、化工、建筑、机械制造和国防工业等许多部门都有广泛应用。经过多年的发展，切割领域已取得了巨大的成就，为适应管道及其它工程的建造，提高切割速度和质量，以及适应特殊环境、特殊结构，相继开发了各式各样切割方法和设备。根据切割原理和切割状态的不同，可以分为冷、热两类切割方法5。1.2.1热切割热切割:利用热能对金属进行加热，使金属熔化并采取某种措施将某种金属或熔渣去除而形成切口的切割方法。热切割可按物理现象、加工方法、能源进行分类6。(1) 气割利用预热火焰加热切割区并送进高纯度切割氧流，借助氧与铁（或金属）的反应使金属迅速氧化，同时用高速切割氧流的动量将熔渣排除，从而形成割缝的切割方法。(2) 氧熔剂切割利用热源对待切割的金属预热使其熔化，然后供氧使金属熔化，并将燃烧产生的熔渣及剩余的熔化金属吹掉而形成切口的切割方法，如水下电弧氧切割、热切割矛切割和热切割缆切割等。(3) 空气碳弧切割利用碳极电弧的热量使金属局部熔化，借助于压缩空气流将熔化金属吹除，从而形成槽道或割缝的切割方法。(4) 激光切割利用聚集成后直径很小的激光束照射切割区，是被切割材料迅速地升华和熔化，从而形成割缝的切割方法。(5) 另外还有电弧氧切割，等离子切割，熔化极气体保护电弧切割等等。1.2.2冷切割冷切割:利用某种器具或某种高能量，在金属处于固态状态下直接破坏分子间的结合而形成切口的切割方法，如机械切割和高压水射流切割等7。1.机械式切割国内外在发展其它热切割技术的同时，也发展了机械式的切割手段，设计了机械式的切割装置，这些切割装置首先经过一系列实验，然后试用，最后定型生产。由于其加工精度高，所以常用于管件与罐体的端面加工与切割，而且在加工精度要求不断增长的情况下，这种机械切割方法完全能满足管件斜切的日益增长的精确性要求，因此应用范围正在逐步扩大，机械式切割方法主要分为三种:第一种是铣削型的切割机，它用的是齿形链式旋转环绕管件进行周向铣削。有品种各异的切割刀具，以适用于加工简单的直线形以及复杂的斜角形的切割要求。传动方式可以是气动的，也可以是液压传动的。液压传动型的机械本体与动力源分离，广泛用于各种场合下的机械切割，即切割机可以完全裸露于水中也可用于干式环境切割。这类铣削切割机己被广泛的用于干式舱，特别适合于截割一定长度的管段，加工管端为焊接做准备，然后嵌入图1.1国产液压开坡口切割机 图1.2瓦奇TLC型切割机整个管道的切割和开坡口。它由液压驱动，可以在管道水平或者垂直方向作业，可以在壕沟和180米深水下作业。它可以在带高压的管道或者罐体上进行冷切割和坡口加工，加工精度高，安全防爆，特别适合恶劣环境(风沙、污泥、水下)工作，适合海上钻井、铺管及各种水上安装工程。瓦奇公司的T-L-C 剪裁适当的管段等场合。如图1.1是北京赛诺静远科技发展有限公司开发的液压爬管式切割机，它是一种便携式铣削机，它可以在所有压力等级及材料的管道或者罐体上进行冷切割和坡口加工。它通过链条将机体固定在管道上，驱动链轮使机体带着旋转的切割刀具和坡口刀沿管道爬行一周，完成对切割机工作原理与北京赛诺的产品基本相同，如图1.2所示。第二种机械切割用的机具是锯割式切割机，它将切割机固定于被切物体上，用锯割的方式工作，刀具为专用锯条，设备可以是气动的，也可以是液压传动的。不受能见度影响，但不能用于切斜角。第三种机械切割用的切割机是车床式切割机，它用一种桥式切割装置工作时环绕管子进行旋转切割，原理与车床相同，刀具装在桥头上。它也适用于直切或各种斜切。如图1.3为内卡式坡口机，如图1.4为管端坡口车床8。图1.3内卡式切割机 图1.4管端坡口机2.高压水射流切割 高压水射流切割是近20年来迅速发展起来的一种新型的冷切割方法，它可以用来切割其它热切割方法不能胜任或难以切割的材料，应用于各种金属及非金属的切割。其基本原理是以水为工作介质，将水增至超高压(100-400MPa)后，经截流小孔喷射出，使水势能转变成水射流的动能，借助高速高密度水射流的巨大冲击作用来进行切割9。 高压水射流切割优点很多，但最大的特点是利用非热源的高能量水射流束对材料进行加工，切割无过热过程，避免切割对象的热变形，故可以切割几乎任何金属及非金属材料。由于水的冷却作用，被切割工件的温升特别小，这样不会影响材料的力学性能。切割速度快，质量高、没有毛刺、飞边，切割平面平整、垂直、光洁度高、切口小、确保切口品质，可以在工件的任何位置进行切割和终止切割、不会产生有毒害的气体，可保环境清洁，无污染。高压水射流切割有着其它切割技术无可比拟的优点，因此被广泛应用于高精密加工方面，同时也是水下切割的一个重要研究方向10。国内机械切割技术起步较晚，而且现有的切割装置大多属于专项专用，所见到的产品还有电动小直径内外卡式管端切割机。另外还有很多其它的切割方式，但大都未形成产品投向市场，只有少量的文献叙述。高压水射流技术也取得了很大进步，但技术还不是很成熟11。以上是作者通过查阅资料，对国内外现有的切割方法及切割装置进行的简单介绍，根据本次设计的要求，结合我国切割技术的发展现状，迫切需要研制出一种全新的切割作业装置，来提升我国管道切割修复的能力。1.3研究对象及发展趋势主要针对管径在500-1500mm范围内的单层和双层油气输送管道、下水道及大口径桁架，研究适用管道高度高效率切割修复的一套技术和装置，实现管道快速切割修复。本次开发的切割装置是适用于不同管径、不同壁厚的高精度切割机具。我们切割的对象是大型的管道及油井平台大型支架，因此我们最好不要采用热切割的方法来完成切割任务，以免影响焊接质量。经过对比甄选，可供采用的方法有:机械式切割和高压水射流切割。本文只对机械铣削切割进行开发设计，这种切割工具能够满足大范围圆柱形构件的切割/开坡口作业。虽然国内外在切割领域取得了很大发展，我国的切割技术也获得了长足的进步，但在科技日新月异的今天，机械切割/开坡口技术对机械切割行业提出了许多新的更高的要求:如加工精度、材料强度、防腐技术等技术需要更高的发展，并且要求加强远程自动控制，作业高精度、高可靠性、结构简单等相关技术的研发设计。1.4本次设计的主要内容(1) 分析了解国内外切割装置的发展现状，掌握切割装置的工作原理。(2) 确定切割装置的总体设计方案，通过对切割装置的机构选型进行评价，确定较理想的机构传动方案。(3) 对切割装置的主运动系统，径向进给系统，周向进给系统，机壳和固定装置进行结构设计和关键零部件的校核。第2章 总体方案设计本章主要根据切割装置的技术要求，确定其工作原理；进行切割装置功能的综合分析，在功能分析的基础上进行传动机构的选型；2.1切割装置的工作原理及技术要求2.1.1 工作原理本论文设计的切割装置是一种体积小安装方便的铣削型切割机，机体通过柔性齿形链条固定在被修复的管道上，由驱动轮在链条上作周向爬行，切割刀具作自转运动的同时随机体绕管道作公转运动，爬行一周即可完成切割任务。该机具可以对不同管径的单双层管道和罐体进行切割和加工坡口。切割装置进行切割作业的过程为将管道加工的相关信息的基本切削参数输入操作系统。由技术人员进行切割装置的安装，整机纵向轴线平行于管道轴线，在可拆装环节处打开齿形链，按照管径的不同来调节链条的长度，包绕在待加工的管道上，并旋紧拉紧螺杆使其扣紧在管道上。然后开动切割装置进行空载运动。由控制系统自动调整刀具的切削速度和进刀量，在切削过程中也可以随时调整这两个速度的大小;当径向切透后，周向爬行进给装置带动主机沿管道外圆缓慢爬行，爬行的速度、刀具的转速可以由计算机来协调控制。当爬行一周后，即完成了加工任务，对于不同的材质和不同角度的坡口的切割可以通过更换刀具的尺寸和组合来完成。当加工完后，由操作人员卸下切割装置即可。根据切割装置要实现的功能，可以确定切割装置主要有五大组件组成： (1) 主运动系统，主要实现刀具对切割对象的旋转切割。(2) 径向进给系统，主要实现对切割对象的径向进给切割。(3) 周向进给系统，主要实现切割装置沿切割对象进行周向切割。(4) 机壳和固定装置，是前三大系统的支撑装置和定位装置。(5) 控制系统，主要实现控制器对切割装置的自动控制。切割机的方案简图如图2.1所示：图2.1切割机方案简图2.1.2 技术要求(1) 功能：切割金属管道(2) 管道直径：5001500mm(3) 制造成本：10万元(4) 切割壁厚：1748mm(5) 寿命：5年(6) 使用性：操作简单、维修容易2.2切割装置功能的综合分析对切割装置的功能的综合分析在整个设计过程中是必不可缺少的环节，在设计中，原理方案的拟定一般从功能分析入手，利用创造性构思拟订出多种方案，通过分析综合评价，求得较理想的方案。本次设计主要依据物理功能元实现对切割装置的功能分析。切割装置的任务是分开物料，以便为下一步工作做好准备，分开物料的方法有很多种，如表2.1所示。根据给定条件，要求方案尽可能简单等方面来考虑，我们选择原理三，“剪切”效应。切割装置系统可分为驱动、切割、传动、移位四个子系统，这样有利于对各自系统分开求解。表2-1切割原理表效应拉力高压水注切割剪切弯曲局部温升原理材料延伸超过可塑变形范围原子从晶格结合处被分开并冲掉挤压变形材料延伸超过可塑变形范围材料加热超过熔点应用实例拉断高压水切割刀具等切断，粉碎机等气割，电弧切割2.3工艺动作的分解切割装置的功能是切割管道。由于采用圆盘刀具切割的方式，切割装置必须完成以下工艺动作：(1) 圆盘刀具旋转。(2) 刀具沿管道径向运动。(3) 刀具沿管道圆周运动，完成对全部管壁的加工。切割机圆盘刀具旋转、刀具径向运动和刀具沿管道圆周运动的执行元件均采用液压马达。所以，机构设计条件为：(1) 圆盘刀具旋转：旋转运动 旋转运动(2) 刀具沿管道径向运动：旋转运动 单向直线运动(3) 刀具沿管道圆周运动：旋转运动 单向直线运动传动机构在整个装置的设计过程中占据重要地位，本次设计确定切割装置的总体方案：(1) 主运动系统，主要实现刀具对切割对象的旋转切割，主要通过圆弧圆柱蜗杆减速器传递动力。(2) 径向进给系统，主要实现对切割对象的径向进给切割，主要通过丝杠螺旋传动来传递动力。(3) 周向进给系统，主要实现切割装置沿切割对象进行周向切割，主要通过圆弧圆柱蜗杆减速器和链传动减速器传递动力。(4) 机壳和固定装置，是前三大系统的支撑装置和定位装置。(5) 控制系统，主要实现控制器对切割装置的自动远程控制。2.4本章小结在对切割装置要实现的功能及工艺动作的综合分析的基础上，进行传动机构选型，最后确定切割装置的总体设计方案。第3章关键零部件的设计及校核本章主要进行切割装置本体的结构设计及关键零部件的校核。分别进行主运动系统、径向进给系统和周向进给系统的设计。爬管式切割机近年来来国内外都有了许多成熟的产品，本次设计主要参照着瓦奇T-L-C型切割机来进行设计。其主要参数如表3-1表3-1T-L-C型切割机主要参数作业能力管径153-1829mm主运动液压马达BMF-D80型摆线液压马达径向运动液压马达QJM-001型球塞式液压马达周向运动液压马达BMD-D80型液压马达刀具速度0-60转/分钟可调送刀方式丝杠螺旋切割速度10的管子需要10分钟。重量工作机净重：98公斤运输重量：190公斤尺寸61cm51cm28cm切割刀规格割刀直径适用壁厚625.4mm738.1mm850.8mm切割壁厚15.850.8mm由于本次设计的切割管径为5001500mm，切割管壁厚度为1748mm，所以本设计液压马达的选择采用瓦奇T-L-C型切割机中的设计。3.1主运动系统的设计主运动系统主要包括主液压马达，减速器，切削主轴，圆盘刀具，联轴器，紧固螺母等。减速器为圆弧圆柱蜗杆减速器，主液压马达借助于联轴器与蜗杆相连，蜗轮轴与切削主轴为同一轴，圆盘刀具套装在主轴的一端并用紧固螺母锁紧。3.1.1液压马达的选择主运动系统刀具旋转所需要的动力有液压马达提供，根据表3.1选择BMF-D80型摆线液压马达，其参数值如表3.2所示 表3-2BMF-D80型液压马达技术参数参数数值排量80ml/r额定压力10MPa转速范围500r/min最大输出转矩95.5额定转速500r/min最低稳定转速20r/min额定流量40L/min3.1.2圆弧圆柱蜗杆减速器的设计由于要求切割机的体积尽量的小，结构尽量紧凑，效率尽量高 ，所以选择圆弧圆柱蜗杆传动，它是一种新型的蜗杆传动，实践证明，这种蜗杆传动比普通圆柱蜗杆传动承载能力大，传动效率高，使用寿命长7。因蜗杆传动功率大，故蜗杆采用45号钢，为使蜗杆传动效率高，耐磨性好，故蜗杆螺旋面要求淬火，硬度为45-55HRC，蜗轮用锡青铜8。1.蜗杆蜗轮基本参数的确定马达在额定压力，额定转速下可连续使用，若实际工况为1/3额定压力， 1/3-2/3额定转速时，液压马达将在高效率状态下工作9。液压马达的背压差为3.3MPa，则液压马达的输出功率为： (3-1)=2.09kW式中 液压马达的输出功率；液压马达的输入功率；液压马达的总效率，取0.95；液压马达的实际流量；液压马达的进出口压差。则马达的输出转矩为： （3-2） =式中 马达的输出转矩；液压马达的进出口压差；液压马达的实际流量；马达的转速；马达的排量,马达的总效率。液压马达的输出功率随着外载的变化而变化，若液压马达转速为300r/min时，则马达所需流量： （3-3）=80300/1000=24L/min此时马达的输出功率为： （3-4） = （3-5） =3.3240.95/60=1.25kW 根据刀具旋转速度与液压马达的输出转速，确定选用承载能力大，传动效率高，使用寿命长的圆弧圆柱蜗杆减速器，输入功率为2.09kW，最大输入转速为500r/min,减速比=5，则减速器输出轴的转速范围为4100转，此时切削的转速大约为60r/min,切削转矩 = 通过查齿面疲劳强度承载能力曲线图，知蜗杆蜗轮的中心距=63mm,根据圆弧圆柱蜗杆传动参数匹配原则（如表3.3圆弧圆柱蜗杆传动参数匹配表）选用如下参数为减速器的主要设计依据：，=35.4mm，=0.583mm，=3.6mm表3-3圆弧圆柱蜗杆传动参数匹配表中心矩/mm参数公称传动比56.381012.56324/525/434/431/338/23.63.6332.535.435.430.432300.5830.0830.4330.1670.28024/525/433/431/337/34.54.53.63.83.243.643.635.438.436.60.9330.4330.8060.50.781通过计算得齿轮的几何尺寸如下：蜗杆齿顶圆直径： =35.4+23.6=42.6mm蜗杆齿根圆直径： =35.42.43.6=26.76mm蜗轮分度圆直径：=3.624=86.4mm蜗轮齿顶圆直径： =86.4+23.6=93.6mm蜗轮顶圆直径： =93.6+3.6=97.2mm，取整后为97mm蜗轮齿根圆直径： =86.4-2.43.6=77.76mm蜗轮宽度： =0.6842.6=29mm蜗轮齿根圆弧半径： =0.577.76+0.23.6=39.6mm蜗轮齿顶圆弧直径：=0.593.6+0.23.6=47.5mm蜗轮轴上最大转速为100r/min,则蜗轮轴上最大输入转矩： （3-6）=95502.090.85/100=169 2.蜗轮强度的校核和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀，齿根折断，齿面胶合，即过度磨损等。由于材料上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮的强度相对较弱，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上，因此一般只对蜗轮轮齿进行强度校核。(1) 校核蜗轮齿面接触疲劳强度的安全系数当满足条件时，则蜗轮齿面满足接触疲劳强度要求。式中，为蜗轮齿面接触应力单位为MPa，为蜗轮齿面接触疲劳极限，单位为MPa，为最小安全系数。蜗轮齿面接触应力： （3-7）式中 为分度圆上的圆周力， 为系数，为蜗轮平均齿宽，=25.65mm为蜗杆齿的齿形系数，经查表所以蜗轮齿面接触应力： =2.184MPa蜗轮齿面接触疲劳极限： 式中 为蜗轮蜗杆配对材料系数，经查表=7.84，为寿命系数，为速度系数，经查表取0.666。为载荷系数，载荷比较平稳，取=1 （3-8） 经查表，所以蜗轮齿面接触强度符合要求。(2) 校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度 （3-9）蜗轮齿根应力系数极限值，单位为，经查表，锡青铜应力极限值为39.2MPa.齿根最大应力系数，单位为， （3-10）蜗轮平均圆周上的最大圆周力，单位N，蜗轮齿弧长，单位mm，蜗轮材料为锡青铜时，法向模数， （3-11）则所以蜗轮齿根弯曲强度符合要求。3.1.3切削主轴设计与校核1.轴的强度计算轴的计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。轴的扭转强度条件计算：（1）按扭转强度条件为 (3-12)式中 扭转切应力单位为；轴所受的扭矩，单位为；轴的抗扭截面系数，单位为mm；轴的转速，单位为r/min；轴传递的功率，单位为；计算截面处轴的直径，单位为mm；许用扭转切应力，单位为。由上式可得轴的直径 (3-13)式中 对于空心轴，则 (3-14) 式中 , 即空心轴的内径与外径之比，通常取。应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时轴径增大3；有两个键槽时应增大7,对于直径的轴，有一个键槽时轴径增大5%7；有两个键槽时，应增大10%15,然后将轴径圆整为标准直径。(2)按弯扭合成强度条件计算1)作轴受力分析在受力分析时，应先求出轴上受力零件的载荷（若为空间力系，应把空间力分解为圆周力，径向力和轴向力，然后把它们全部转化到轴上），并将其分解为水平分力和垂直分力。然后求出各支承处的水平反力和垂直反力。根据上述，分别按水平面弯矩、垂直平面弯矩，然后按矢量法计算合成弯矩（） (3-15)由已求的合成弯矩和转矩，根据第三强度理论相当弯矩 (3-16)式中是考虑弯矩和转矩所产生的应力的循环特性不同而引入的修正系数。的取值由扭转剪应力的循环特性决定：(1)扭转剪应力按对称循环变化时，；(2)扭转剪应力按脉动循环变化时，；(3)扭转剪应力为静应力时，。2）计算轴的直径表3.4 轴常用材料的和值轴的材料Q235-A,20Q275,3545/152520352545149126135112126103轴计算截面上的强度条件为 (3-17)式中 轴计算截面上的相当弯曲应力（）；轴传递的扭矩（）；轴的抗弯截面系数(mm)；对称循环变应力时轴的许用弯曲应力()。选取轴的材料为45号钢，调质处理。由表3.4选取 A0为110。已知：传递扭矩为，输出转速为，蜗轮分度圆直径为， 压力角求切削主轴上蜗轮齿上的作用力水平面支反力圆周力 径向力 2.确定轴的最小直径根据使用条件，选取轴的材料为钢，调质处理，, 其中 =110由式3-15得：,取3.结构设计定各轴段的直径和长度各轴段的直径是在由扭转强度计算而得的最小直径的基础上，考虑轴上零件的轴向定位及装拆等要求，由轴端起加以确定的。安装滑动轴承，联轴器，密封圈等标准件的轴段，其直径应取相应的标准件的内径或孔径。各轴段的长度，主要取决于各零件与轴配合部分的轴向尺寸和零件间必要的轴向间隔距离。确定时应尽可能使结构紧凑，又要保证零件所需的装配和调整空间。经确定轴上各段直径，长度如图3.5所示。 图3.5 切削主轴（1）按弯曲合成应力校核轴的强度按弯扭合成强度条件计算当轴的支承位置和轴所受载荷的大小、方向及作用点等均已确定，支点反力及弯矩可以求得时，可按弯扭合成强度条件对轴进行强度计算，具体步骤如下：作轴的计算简图通常将轴当作置于铰链支座上的双支点梁，其支点位置可根据轴承类型及组合方式，按图3.5确定；由传动件传递到轴上的载荷，通常简化为作用于零件轮缘宽度中央的集中应力，轴上转矩则假定从传动件轮毂宽度的中点算起；若各载荷构成空间力系，则将其分解到两个互相垂直的平面内。把主轴简化为图3.6a段中受集中力作用的铰支梁。已知条件知 ，由 代入数据得： ，。由 代入数据得：，由以上数据画出主轴在水平面和竖直面的受力简图，如图3.6b段、3.6c段所示。1)根据图3.6，分别计算轴上的水平面内弯矩、竖直面内弯矩。 由式得：作出水平面内的弯矩图如图3.6d段、竖直面内弯矩如图3.6e段，以及合成弯矩如图3.6f段。图3.6轴的载荷分析图2)作轴的扭矩图 如图3.6g段3）作主轴的当量弯矩图由已知得到的合成弯矩和扭矩，根据第三强度理论计算相当弯矩，并做出当量弯矩图。 (3-18)式中 是考虑弯矩和转矩所产生的应力的循环特性不同而引入的修正系数，取。由式（3-19）得：由式（3-18）得：轴的材料为钢，查参考文献得。 ，故轴的强度满足要求。3.2径向进给系统的设计径向进给系统包括径向进给液压马达，一根进给丝杠，一个进给螺母，四根导向光杠，四个导向套，四组缓冲弹簧。其中固装在整机壳体顶部外侧的径向液压马达与旋入进给螺母的进给丝杠的上端相连，而进给螺母固装在减速箱方形体的一侧，四根固装在整机壳体内壁上的导向光杠穿过固装在上述减速器方形体的四个导向套，这样，当径向进给液压马达带动进给丝杠旋转时借助进给螺母，就可拖动整个减速器连同圆盘刀具沿导向光杠实现进给或退刀，四组弹簧置于导向光杠的根部，起缓冲作用。 3.2.1液压马达的选择径向进给速度和功率由液压马达带动螺旋传动来提供，液压马达由表3.1选择QJM-001型球塞式液压马达，参数值如表3.7所示表3.7QJM001技术参数参数数值排量64ml/r额定压力10Mpa转速范围5630r/min额定输出扭矩95Nm假设液压马达进出口压差=3.3Mpa，转速12r/min情况下，马达所需流量： （3-19）=6412/(0.951000)=0.81L/min式中 为马达的排量则马达的输出功率为： （3-20） =3.30.810.95/60=0.042kW马达的输出转矩： （3-21）式中 为液压马达的进出口压差；为马达的实际流量；为液压马达的总效率。3.2.2螺旋传动部件的设计螺旋传动主要是将螺旋运动变成直线运动，同时进行能量和力的传递，或者调整零件的相互位置，也有将直线运动转换为螺旋运动的，本次设计螺旋传动的目的是将螺旋传动转换为直线运动。根据螺纹摩擦性质的不同，可分为滑动螺旋，滚动螺旋和静压螺旋；根据其用途，可分为传力螺旋，传动螺旋和调整螺旋。根据各自的特点和本设计的要实现的功能及参照表3.1，决定选用结构简单，加工方便，运转平稳的滑动传动螺旋，即丝杠传动10。马达的动力通过丝杠传递给减速器，丝杠可选用牙型角为30度，螺纹工艺性好的梯形螺纹，内外螺纹以锥面结合，对中性好，能传递较大力矩，使用寿命长。3.2.3圆柱螺旋压缩弹簧的设计在径向进给系统中，在径向切削过程中，要有弹簧起到缓冲作用。在设计时，要根据弹簧的最大载荷、最大变形、以及结构要求等来决定弹簧丝的直径、中径、工作圈数、弹簧的螺旋升角和长度等。在此结构中，采用四根弹簧并联共同受力来完成切削进给任务，而并联弹簧的刚度是每一根弹簧刚度之和，当进给平稳时，载荷平均分配到每根弹簧上。1.设计要求最小载荷安装高度最大工作载荷工作行程要求刚度载荷作用次数次弹簧中径30mm载荷类型为类抗拉强度，许用切应力端部型式，端部并紧，磨平，支撑圈为一圈2.材料材料名称 弹簧用不锈钢丝B组;切变模量；弹性模量；抗拉强度；许用切应力；3.弹簧基本参数选择旋绕比，取，则曲度系数： （3-22）材料直径：,取则实际旋绕比：初算弹簧的刚度： 有效圈数： ，取8圈。此时弹簧的刚度：因是二类工作载荷，极限载荷：根据弹簧变形量应在变形区域20%-80%的规定，取压并时的变形量：，压并高度：节距：自由高度：取95mm弹簧内径：弹簧外径：最小载荷下弹簧高度：最大载荷下弹簧高度：实际工作行程: 弹簧螺旋升角: （3-23）在对范围内。4.强度校核疲劳强度： （3-24）式中 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，对于高优质钢丝，不锈钢丝，铍青铜，对于不锈钢丝为最大工作载荷产生的最大切应力。 故弹簧的疲劳强度符合要求。静应力强度校核 （3-25）所以该弹簧设计合理。3.3周向进给系统的设计周向进给系统包括装在这机壳内部的周向进给液压马达，过载保护器，CWU减速器，链传动减速器，周向行走轮，齿形链导链轮和整机行走轮等等。液压马达经过过载保护器与CWU减速器的主轴相连，其输出经链传动减速器降速后拖动固装在大链轮轴上的驱动链轮，闭合的齿形链绕过待加工的管道驱动齿形链，张紧齿形链，而机壳底部的两套周向行走轮从齿形链外侧压紧之，使得齿形链与管道之间有较大的包角。人工旋转拉紧螺杆，使张紧链齿轮沿导轨外移，使齿形链与管道紧密接触。此处的驱动链轮还是整机沿管道周向运动的主动轮，它转动时，由于齿形链已牢牢箍在管道的外壁上，便可在它的限定下拖动整机沿管道圆周运动。3.3.1液压马达的选择整机沿管道爬行的动力由液压马达提供，根据表3.1选用BMD-D80型液压马达，其技术参数如表3.8所示。液压马达在额定压力，额定转速下可连续使用，若工况选择在1/3额定压力，1/3-2/3额定转速时，马达将在高效率区域工作。设液压马达的进出口压差为3.3Mpa，则马达的输出功率为： （3-26）=3.3320.95/60=1.67kW表3.8BMD-D80型液压马达技术参数参数数值排量80ml/min额定压力10Mpa额定转速400r/min最低稳定转速20r/min额定扭矩95Nm额定流量32L/min额定功率4kW马达的输出转矩： （3-27） = 式中 为液压马达的进出口压差；为液压马达的实际流量。3.3.2CWU圆弧圆柱蜗杆的设计1.选择蜗杆传动类型由于要求结构紧凑，减速比较高，根据GB10085-88DE推荐，选择承载能力高，传动效率高，使用寿命长的圆弧圆柱蜗杆。2.选材料因蜗杆传动功率大，故蜗杆采用45号钢，效率要求高，耐磨性好，则蜗杆螺旋面要求淬火，硬度为45-55HRC，蜗轮用锡青铜。3.蜗轮蜗杆的具体设计查圆弧圆柱蜗杆功率曲线图知，当CWU圆弧圆柱蜗杆减速器、中心距=80mm、减速比为=8、转速=400r/min时，输入的最大功率为2kW，又液压马达的最大输出功率为1.67kW。所以选中心矩=80mm,又根据圆弧圆柱减速参数匹配表（表3.3）知：蜗杆头数: =4, =33, =35.4mm, =0.806mm通过计算得：蜗杆齿顶圆直径：=35.4+23.6=42.6mm蜗杆齿根圆直径：=35.42.43.6=26.76mm蜗轮分度圆直径：=3.633=118.8mm蜗轮齿顶圆直径：=118.8+23.6=126mm蜗轮顶圆直径：=93.6+3.6=97.2mm，取整后为97mm蜗轮齿根圆直径（中间平面）：=118.82.43.6=110.2mm蜗轮宽度：=0.6842.6=28.96mm，圆整后取29mm蜗轮齿根圆弧半径： （3-28） =0.5110.2+0.23.6=55.8mm蜗轮齿顶圆弧直径： （3-29） =0.5126+0.23.6=63.7mm3.3.3链传动减速器的设计链传动是应用较广的一种机械传动，它是由链条和主从链轮所组成，链轮上有特殊的齿，依靠链轮与链节的啮合来传递运动和动力。它属于带有中间挠性件的啮合传动，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高，作用于轴上的径向压力较小，结构较为紧凑，制造安装精度要求低，成本低廉，可以大中心距传动。设液压马达的输出功率为120r/min,则液压马达所需流量：=80120/1000=9.6L/min液压马达所需功率： =3.39.60.95/60=0.5kW3.3.4链轮基本参数的确定第一级圆弧圆柱蜗杆减速器减速比=8,则小链轮的转速为15r/min，假设液压马达上的功率不损失的传到链轮上1.8kW,则链传动的设计功率为1.8kW，根据查滚子链的额定功率曲线图，选用链号为20B系列，链节距=31.75mm，查表得滚子链直径=19.05mm。链传动推荐传动比在2.53.5之间，取=3，本设计要求结构紧凑，体积要小，在链传动中，当链传动线速度很小时，链轮齿数可以取得很小，查设计手册链传动部分，最小齿数可取9，所以本次设计就按最小齿数来计算，小链轮=9，则大链轮。小链轮的分度圆直径：齿顶圆直径：=92.83+1.2531.7519.05=113.47mm =d+(11.6/z1)pd1=92.83+（11.6/9）=102.66mm则取=107mm大链轮=27，则其分度圆直径：=273.5+1.2531.7519.05=294.14mm =d+(11.6/z2)pd1=273.5+（11.6/27）=284.32mm则取=（294.14+284.32）/2=289.32mm取整后为290mm齿根圆直径=273.519.05=254.45mm3.3.5中心距的确定 1.确定链条链节数初定中心距=300mm，则链节数为 （3-30）=18.89+18+0.87=37.75 节 取整38节2.确定链条长度及中心距 （3-31）=303.8mm因为链条在安装时应有一个垂度，所以中心距应该有一个减小量：=（0.0020.004）=（0.0020.004）303.8 =0.61.21mm实际中心距mm取=303mm3.链条速度4.作用在轴上的压轴力 （3-32）作用在轴上的有效圆周力：=7042N按水平布置轴，取压轴力系数=1.15，故=1.157042=9313N5.验算小链轮彀空查得小链轮的彀孔的许用最大直径=50mm大于所设计轴径=40mm，所以小链轮彀孔直径选择合适。第一级蜗杆蜗轮减速器减速比为=8，第二级链传动减速比为=3，则整个切割装置沿管道爬行的总减速比为24，则由液压马达输出转速为120r/min可算得大链轮的最小转速为5r/min。3.4齿形链轮的设计周向进给系统保证整机在齿形链的限定下沿管道圆周运动的同时完成对全部管道的切割加工，齿形链传动平稳准确，振动噪声小，强度高，承受冲击性好，传动效率高，工作可靠。齿形链又称无声链，它是由一组带有连个齿的链板左右交错并列铰接而成，链外侧是直边，工作时链齿外侧边与链轮轮齿相啮合来实现传动，齿形链上设有导板以防止链条在工作时发生侧向窜动。链条采用标准齿形链条，链节距=15.875mm，查表选链轮齿数=21，齿形角=60，则链轮分度圆直径： (3-33)齿顶圆直径：mm齿槽定位半径：=0.37515.875=5.95mm分度角：齿槽角：齿面工作段最低至节线的距离:=8.73mm齿根间隙：=1.27mm齿根圆直径： （3-34）=86.32mm 3.5行走轮及导轨的设计行走轮是爬行装置的一个重要组成部分，可以使切割装置在管道表面形成整体滚动。它嵌于机壳底部的凹槽里，通过螺栓和抗剪销钉固定。齿型带链正好置于中间的导链轮上，工作时不会脱落或产生偏差。导轨是被加工管道端面垂直度的重要保证装置。管道上首先由工作人员安装导轨，然后再将切割装置的导轮嵌放在该导轨的槽中，可以使该切割装置在光线灰暗甚至零能见度的情况下进行水下垂直切割。如果不用导轨系统，不仅由于齿形链的柔性的原因，切出来的端面不能和管道轴线垂直，大大影响接下来的焊接加工工作，而且切割装置在安装时要浪费很多时间。1-导轨轮 2-导轨 3-锁紧螺母图3.9导轨装置简图3.6本章小结本章主要进行切割装置本体的结构设计及关键部件的校核。首先进行主运动系统液压马达的选择及圆弧圆柱蜗杆减速机构的设计和校核。接着进行径向进给机构和周向进给机构的液压马达的选择及蜗杆减速器和和圆柱压缩弹簧的设计及校核。第4章动力系统的设计本章主要进行切割装置动力系统的设计，包括动力机的选择，液压传动系统的设计。4.1动力机的选择1.应选用何种形式的动力机，主要应从以下三个方面进行分析比较(1) 分析工作机械的负载特性和要求，包括工作机械的载荷特性、工作制度，结构布置和工作环境等。(2) 分析动力机本身的机械特性，包括动力机的功率、转矩、转速等特性，以及动力机所能适应的工作环境。应使动力机的机械特性与工作机械的负载特性相匹配。(3) 进行经济性的比较，当同时可用多种类型的动力机进行驱动时，经济性的分析是必不可少的，包括能源的供应和消耗，动力机的制造，运行和维修成本的对比等。除上述三方面外，有些动力机的选择还要考虑对环境的污染，其中包括空气污染和噪声污染等。动力机主要包括电动机，内燃机，气动马达和液压马达等，由于切割装置有时在潮湿条件下使用，所以驱动装置不能选用电动机和内燃机，只能在液压马达和气动马达之间选择。2.液压马达作为动力机时具有以下特点(1) 可以获得很大的机械力或转矩。(2) 与电动机相比在相同功率时的外形尺寸小、重量轻，因而运动件的惯性小，快速响应的灵敏度高。(3) 液压马达可以通过改变油量来调节执行机构的速度，传动比较大，低速性能好，容易实现无级调速和过载保护，操作和控制都比较简便，易于实现复杂工艺过程的动作并满足其性能要求。(4) 使用液压马达必须具有高压油的供给系统，应使液压系统元件有必要的制造和装配精度，否则容易漏油，这不仅影响工作效率，而且还影响工作机械的运动精度。3.使用气动马达作为动力机时具有以下特点(1) 与液压马达相比较，因用空气作为工作介质，容易获得，用后的空气可直接排入大气而无污染，压缩空气还可以进行集中供给和远距离输送。(2) 气动马达动作迅速、反应快、维护简单、成本比较低，对易燃，易爆、多尘和振动等恶劣工作环境的适应性较好。(3) 但因空气具有可压缩性，因此气动马达的工作稳定性差，气动系统的噪声较大，又因工作压力较低，输出的转矩不可能很大，一般只适用于小型和轻型的工作机械。切割装置要求工作稳定，圆盘刀具切割管道时工作阻力较大。因此，根据液压马达和气动马达各自的特点，动力机选择液压马达。4.2 液压传动系统的设计现代设备所用的液压传动系统虽然各不相同并且较为复杂，但总可以把它们分成几种不同的类型。无论多么复杂的液压系统都是由一些基本回路组合而成，基本回路是由不同的液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。4.2.1 液压传动系统的分类通常液压系统按照工作介质的循环方式，液压泵及执行元件的数量与组合形式可分为：(1)按工作介质的循环方式，可分为开式系统和闭式系统。开式系统的特点是:液压泵从油箱吸取油液，经控制阀进入执行元件，执行元件的回油经控制回路返回油箱，工作油在油箱中冷却，分离空气及沉淀杂质后再进入工作系统。在闭式系统中，液压泵输出的油液直接进入执行元件，执行元件的回油与液压泵的吸油管直接相连。 (2)按一台液压泵向多个执行元件或执行机构的供油方式分为串联系统，并联系统，独联系统和复联系统等。(3)按系统中所使用液压泵的数量可分为单泵系统和多泵系统。单泵系统是由一个液压泵向一个和多个执行元件供油的系统。多泵系统是由两个或两个以上的液压泵向一个或多个液压元件供油的系统。4.2.2 液压传动系统的基本回路简介液压传动系统的基本回路包括压力控制回路，速度控制回路，方向控制回路，以及其他控制回路。(1)压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路工作压力的回路。常用的压力控制阀有调压，减压，卸载，保压，以及工作机构平衡和缓冲等回路。(2)速度控制回路是指对液压执行元件的运动速度进行调节和变换的回路，即执行元件从一种速度变换到另一种速度的回路，包括增速回路，减速回路和速度换接回路。(3)方向控制回路是用来控制液压系统各油路中油液的接通，切断和变向，从而使各元件按需要相应的实现启动，停止或换向等一系列动作。这类控制回路包括换向回路，锁紧回路等。(4)其他控制回路在液压系统中，如果有一个油源给多个执行元件输送压力油，这些执行元件会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制，所以必须采取一些特殊的回路才能实现预定的动作要求。常见的这类回路有顺序动作回路，同步回路，浮动回路，互不干扰回路，多路换向阀控制回路等。4.3 液压基本回路的设计根据本次设计的切割装置的运动方式和要实现的功能，我们要设计的液压基本回路有四个：刀具旋转回路，径向进给回路，圆周爬行回路和安全回路，如图4.1所示。1.刀具回转回路该回路由齿轮泵1、齿轮分流器2、电磁溢流阀7、比例调速阀4、马达5组成，实现刀具回转切削，且刀具转速可调。比例调速阀4主要起稳压作用，其稳压作用大大改善了马达的动态特性，提高了刀具回转的稳定性。单向阀12用以增大回油背压，防止刀具倒转。2.径向进给回路该回路由齿轮泵1、齿轮分流器2、比例溢流阀6、三位四通电磁比例换向阀3、马达8所组成。比例换向阀和转速传感器实现对切割装置爬行速度及方向的调节，必要时还可以实现快进、快退。比例溢流阀调节马达进油压力值大小，实现对不同的管道材质采用不同的进给力，以便提高切割效率或防止装置受到损坏。3.安全回路该回路主要由液控单向阀13组成，当刀具遇到意外突然停止转动时，则爬行马达8很快卸压，保证刀具和切割装置不受到损坏，起到安全保护作用。整个切割装置除液压安全回路保障外还有两个安全保障:机械和电气爬行马达前装有过载离合器，当传递的力矩超过一定值时，马达输出轴和减速器输入轴分离，起到过载保护作用;当转速传感器信号为零时，比例换向阀停止工作，同样起到安全保护作用。图4.1液压系统基本回路图4.周向进给回路该回路由齿轮泵1、齿轮分流器2,溢流阀11、三位四通电磁换向阀9液压马达10、调速阀14组成。实现刀具径向低速进给，当径向切透后电磁换向阀失电，径向进给液压马达自锁，即可进行周向爬行进给切削;当切削工作全部完成时，换向阀令马达反转，径向退刀。4.4本章小结本章主要进行几种动力源的对比，最后选出液压传动做为切割装置的传动方式，根据切割装置要实现的功能和运动方式，进而设计出液压系统基本回路图。 结 论本论文首先对国内外的切割装置进行了调查和研究，在分析国内外典型切割装置和切割技术的基础上，设计出一种可以自动围绕大型油气管道、桁架，单双层罐体进行高精度机械切割的切割装置，以提高我国管道切割、开坡口的加工精度和工作效率。本论文主要结论如下： (1)通过设计方法，依据设计要求确定切割装置机构传动的较理想的传动方案，据此提出了切割装置的总体设计方案，为下一步的具体设计打下良好的基础。(2)进行切割装置本体结构及零部件的设计计算，并对一些关键零部件进行必要的校核，保证了切割装置在工作过程中的稳定性和安全性。(3)针对切割装置要实现的功能、运动方式和工作环境，将电液比例阀闭环控制系统应用到液压基本回路，大大提高了切割装置作业自动化程度和加工精度。通过本次设计，对国内外现有的切割装置和切割技术的水平有了全面的了解，提出了自己的总体设计方案，并以此总体方案为基础进行了切割装置的具体设计。致 谢感谢母校给我提供了这样一个机会让我在走上社会之前弥补了自己学习上的不足；感谢指导老师赵汗青老师不厌其烦的为我讲解，同我们一样起早贪黑的忙碌，以他的实际行动为我上了在学校的最后一课，以严谨的治学精神和勤奋的工作态度充分感染了我和每一名学生，从老师的身上，我们学到了很多。还有我的同学们，在设计过程中都给予了我极大的帮助。在此，对他们一并致谢，祝愿他们工作顺心、身体健康！参考文献1 张应立，罗建祥金属切割实用技术M北京：化学工业出版社，2005，5-62 张美玉冷态切割新工艺“超高压水射流切割”J中国建材，2000，3. 37-393 孙靖民现代机械设计方法选讲M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1995：23-304 G帕尔，W拜茨张直明等译工程设计学学习与实践手册S北京：机械工业出版社，1992：137-1565 廖林清，王化培机械设计方法学M重庆：重庆大学出版社，1996：56-646 濮良贵，纪名刚机械设计M北京：高等教育出版社，2002：242-2877 杨欣欣，许国玉画法几何与工程制图M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000：130-1628 贾铭新液压传动与控制M北京：国防工业出版社，1999：105-1249 机械设计手册编委会机械设计手册（新版）S北京：机械工业出版社，2005：232-320,500-65010 朱加铭材料力学M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2001：120-16611 李壮云液压元件与系统（第二版）M北京：机械工业出版社，2005：88-96,102-15212 胡胜海机械系统设计M哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1997：56-7813 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