机械毕业设计（论文）500T液压剪切机的设计计算（全套图纸）

1、机械毕业设计（论文）-500t液压剪切机的设计计算（全套图纸） 第一章 绪 论全套图纸连铸连轧技术的简介com 连铸连轧的概念连铸连轧这个词包括如下概念由连铸机生产出的高温无缺陷无须清理和再加热但需经过短时均热和保温处理而直接轧制成材这样把铸和轧直接连成一条生产线的工艺流程就成为连铸连轧com 连铸连轧的优越性1生产周期短从钢水到产品的生产流程从几天或56小时缩短到05小时2占地面积少3固定资产投资少尤其是薄板坯连铸连轧厂固定资产投资优势明显越为常规流程的五分之一4金属的收的率高尤其是无头轧制技术的长材率超过了995钢材性能好由于铸坯过程的快速冷却钢坯铸态组织致密钢水

2、的冷却强度很大改善了钢材质量6能耗少由于采用热送热装感应加热等技术能耗仅为常规生产方式的3545电耗仅为常规流程的8090生产成本降低203012 连续铸钢设备连续铸钢生产所用的设备实际上包括在连铸作用线上的一整套机械设备连铸设备通常可分为主体设备和辅助设备俩大部分主体设备包括浇铸设备钢包运载设备中间包及中间包小车或旋转台结晶器及振动装置二次冷却支撑导向装置拉坯矫直设备拉坯机矫直机引锭机脱锭与引锭存放装置切割设备火焰切割机与机械剪切机摆式剪切机步进式剪切机等辅助设备主要包括出坯及精整设备辊道拉推钢机翻钢机火焰清理机等工艺设备中间包烘烤装置吹氖装置脱气装置保护渣供给与结晶润滑装置等自动控制与测量

3、仪表结晶器液面测量与显示系统过程控制计算机测温测重测长测速测压等仪表系统在连续铸钢的生产线上出拉坯矫直机脱锭后的连铸坯需按用户或下部工序的要求将铸坯切成定尺或倍尺因此在所有的连铸设备中切割设备是非常重要的一种设备由于连铸坯必须在连续的运动过程中实现切割因而连铸工艺对切割设备提出了特殊的要求既不管采用什么型式的切割设备都必须与连铸坯实行严格的同步运动在连铸机上采用的切割方法主要有火焰切割和机械切割两类采用火焰切割的优点是切割装置重量轻切割断面比较整齐机械剪切的优点是没有金属的烧损可切成较短的定尺一般在板坯和大方坯连铸机上多采用火焰切割在小方坯连铸机上多采用机械剪切13 剪切机的类型特点及选型用于

4、对轧件进行切头切尾或剪切成规定尺寸定尺的机械称为剪切机根据剪切机刀片形状配置以及剪切方式等特点剪切机可分为平行刀片剪切机斜刀片剪切机圆盘式剪切机和飞剪机平行刀片剪切机两个刀片彼此平行用于横向热剪初轧坯方坯板坯和其它方形和矩形断面的钢坯故又称为钢坯剪切机有时也用两个成型刀片来冷轧管坯及小型圆钢等斜刀片剪切机两个刀片中有一个刀片相对于另一刀片是成某一角度倾斜布置的一般是上刀片倾斜其倾斜角为16它用来横向冷剪或热剪钢板带钢薄板坯故又称为钢板剪切机有时也用于剪切成束的小型钢材圆盘式剪切机两个刀片均成圆盘状用来纵向剪切运动中的钢板带钢的边或将钢板带钢剪成窄条一般均布置在连续式钢板轧机的纵切机组的作业线上

5、飞剪机剪切机刀片在剪切轧件时跟随轧件一起运动用来横向剪切运动中的轧件钢坯钢板带钢和小型型材线材等一般安装在连续式轧机的轧制线上或横切机组作业线上平行刀片剪切机根据剪切轧件时刀片的运动特点平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类1上切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点实际下刀固定不动上刀则是上下运动的剪切轧件的动作由上刀来完成其剪切机构由最简单的曲柄连杆机构组成除了剪切机本体之外一般还配有定尺机构切头收集与输送装置等由于下刀固定不动为使剪切工作顺利进行剪切的轧件厚度大于3060mm时需在剪切机后装设摆动台或摆动辊道其本身无驱动装置剪切时上刀压着轧件下降迫使摆动台也下降当剪切完毕上刀上升时摆动台在其

6、平衡装置作用下也回升至原始位置此类剪切机由于结构简单广泛用于剪切中小型钢坯此外随着快速换刀的生产需要也出现了能快速换刀的上切式平行刀片剪切机用来剪切初轧钢坯和轧板当然其设备重量会有较大的增加结构也稍复杂些2 下切式平行刀片剪切机这种剪切机的特点是上下刀都运动但剪切轧件的动作由下刀来完成剪切时上刀不运动由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道故在剪切机后不设摆动台而且这种剪切机的机架不承受剪切力由于上述两个特点下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯以减轻整个剪切机组的设备重量本次设计所剪的钢坯为连铸小方坯160160和180225因此选用平行刀片下切式剪切机剪切机按照驱动力来划分可分为电动和

7、液压两类电机驱动又有直流电动机和交流电动机两种大中型剪切机多采用直流电动机驱动并以启动工作制进行剪切在大型剪切机上除了采用电动机驱动外还可以采用液压驱动采用液压驱动比电动机驱动有许多优点在同等的体积下液压装置能比电气装置产生出更大的动力同样在同等的功率下液压装置的体积小重量轻结构紧凑液压装置工作比较平稳便于实现频繁及平稳的换向液压装置能在大范围内实现无级调速它还可以在运行的过程中进行调速与电气或压缩空气配合后液压驱动易于实现自动化液压装置易于实现过载保护液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会发热这时电气驱动装置和机械传动装置无法办到的此外液压元件能自行润滑使用寿命较长液压元件易于实现通

8、用化和自动化用液压驱动来实现直线运动远比机械传动简单综上所述虽然电动剪切机在操作和维护方面简单但与液压剪切机相比它的体积和重量大而液压剪切机却不同目前液压技术已成熟使操作和维护已不成问题故本设计选用液压剪切机因此本次设计的最终选型为平行刀片下切式液压剪切机第二章 500t 液压剪切机的设计计算设计参数剪切机型式 油压小车移动式被剪钢坯断面尺寸 180180 mmmm 165225 mmmm代表钢种 q235-a 27simn剪切温度 750拉坯速度 2mmin剪切小车及横移辊道重量 178t钢坯定尺长度 25m21剪切机结构参数的确定com程刀片计算公式 h hfq1q2s 2-1式中h刀片行

9、程指刀片的最大行程h被切钢坯的断面高度这里取h 180mmf是为了保证钢坯有一些翘头时仍能通过剪切机的必要储备通常5075这里取 60 q1 为了避免上刀片受钢坯冲撞而使压板低于上刀的距离q1 550mm 取q1 20mm s 上下刀片的重叠量取 s 520mm这里取s 10q2下刀低于辊道表面的距离q2 520 mm这里取q2 20 故有 h300mm刀片行程关系如图 2-1 所示图2-1 平行刀片剪切机刀片行程1-上刀2-下刀3-轧件4-压板com 刀片尺寸的确定com1 刀刃长度 因为所设计的方坯剪切机且属于中型剪切机p 2580所以剪刃长度按如下公式计算 l

10、225b 2-2式中 l刀刃长度mm b被切钢坯横断面的最大宽度mm取b 225mm则 l 225b 225225 4505625 mm取l 500 mmcom2 刀片断面高度及宽度 h 06515 h 2-3 b h 253 2-4 式中h刀片断面高度mm h 被切钢坯断面高度mm b刀片断面高度mm由钢坯断面尺寸 180180 mmmm 165225 mmmm则h 06515 h 06515 180 117270mm取h 210mmb h 253 7084mm取b 70mm最后根据表8-2轧钢机械第三版p259剪切刀片的尺寸最后确定为bh 70210800 由表8-2确定的热钢坯剪切机基本

11、参数如下表表2-1热轧剪切机基本参数最大剪切力mn刀片行程mm刀刃长度刀片断面尺寸理论空行程次数次min63300300702101216com理论空行程次数 剪切机的每分钟理论空行程次数代表了剪切机的生产率理论空行程次数的提高受到电动机功率和剪切机结构形式的限制理论剪切次数是指每分钟内剪刃能够不间断的上下运动的周期次数因此实际剪切次数小于理论空行程次数依据设计要求和轧钢机械第三版p259 表8-2选择理论空行程次数为1216次min22 剪切机力能参数计算com 剪切过程分析轧件的整个剪切过程可氛围两个阶段即刀片压入金属与金属滑移压入阶段作用在轧件的力如图2-2所示图2-2 轧件的剪切过程当

12、刀片压入金属时上下刀片对轧件的作用力p组成力矩pa此力矩是轧件沿图方向转动而上下刀片侧面对轧件的作用力t组成的力矩tc 将力图阻止轧件的转动随着刀片的逐渐压入轧件转动角度不断增大当转过一个角度后便停止转动此时力矩平衡即pa tc轧件停止转动后刀片压入达到一定深度时为克服了剪切面上金属的剪切阻力此时剪切过程由压入阶段过渡到滑移阶段金属沿剪切面开始滑移直到剪断为止com片剪切机的剪切力与剪切功com1 剪切公称能力的确定剪切机的力能参数包括剪切力和电机功率剪切力是剪切机的主要参数驱动剪切机的电机功率及剪切机主要零件尺寸的确定完全使用或充分发挥剪切机的能力都与剪切力有关在设计剪切机时首先要根据所剪轧

13、件最大断面尺寸来确定剪切机公称能力它是根据计算的最大剪切力并参照有关标准和资料来确定的1当轧件材料为q235-a时 最大剪切力为 p kf 2-5 式中f 被剪轧件最大的原始断面面积mm 被剪轧件材料在相应剪切温度下最大的单位剪切阻力mpa根据图8-7a轧钢机械取 100mpa考虑由于刀刃磨钝刀片间隙增大而使剪切力提高的系数其数值根据剪切机能力选择中型剪切机k 12 按钢坯断面尺寸 180180 mmmm f 180180 32400 mm2按钢坯断面尺寸 165225 mmmm f 165225 37125 mm2故 p kf 12100165225 389 mn2当轧件材料为27simn时

14、因为该剪切材料无单位剪切阻力实验数据所以最大剪切力为 p 06kbtf 2-6 式中k同轧件材料q235-a一样k 12 bt被剪轧件材料在相应剪切温度下的强度极限mpa根据表8-4轧钢机械取bt 200mpa f轧件最大的原始断面面积mm2根据上述 1 中计算可知 p 0612200165225 535 mn综合以上计算结果并考虑到今后剪切轧件品种的扩大且结合我国国标所规定的系列标准将剪切机公称剪切力确定为63 mn而实际工程中考虑到我们设计结构的要求确定为50 mn相当于500t液压键切机com2 剪切功的计算根据剪切功可以近似而方便的计算出键切机功率剪切功与剪切力和刀片行程有关当不考虑刀

15、片磨钝等因素时可按以下公式计算 a ph 2-7 式中剪切功nmh钢坯厚度mp最大剪切力n则 a ph 5351801000 963000 nm第三章 液压传动系统的设计与计算液压系统是液压机械的一个组成部分液压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31液压系统的设计步骤与设计要求com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的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剪体结构比较简单最大的剪切力受工作液体

16、压力限制且要能够保证不致过载和损坏液压剪切机工作循环上刀下降锁紧小车右移下刀上升剪切钢坯下刀下降快退上刀升起小车左移快退剪切运动要平稳为使机构具有所要求的精确运动需要依靠上下刀台的平稳和附加的约束来获得这均需由液压系统来控制com数剪切机型式 油压小车移动式被剪钢坯断面尺寸 180180 mmmm 165225 mmmm代表钢种 q235-a 27simn剪切温度 750拉坯速度 2mmin剪切小车及横移辊道重量 178t钢坯定尺长度 25m32进行工况分析确定液压系统的主要参数com的载荷计算如图3-1表示一个液压缸简图各有关系数标注图上其中fw是作用在活塞杆上的外部载荷fm是活塞与缸壁以及

17、活塞杆与导向套之间的密封阻力作用在活塞杆上的外载荷包括工作载荷fg导轨的摩擦力ff由于速度变化而产生的惯性力fa图3-1 液压缸受力情况com1 剪切缸的载荷力工矿分析剪切缸运动分为启动工进快退三个动作循环当剪切缸启动时液压缸负载只有下刀台本身的重力fw g 4100n 式中g-下刀台重量工进时活塞杆承受剪切力其外载荷是剪切力及下刀台自重fw pg 5351064100535106n快退时工作负载主要是下刀台本身重力其值为负fw -g -4100ncom2 横移缸的载荷力 横移缸在启动过程中其外载荷主要是小车和横移辊道对导轨的摩擦力fw sg 3-1 式中 s静摩擦系数s 015 g小车及剪体

18、总重n g g1g2g3 g1小车及横移辊道重量g1 17800n g2钢坯重量g2 7239n g3剪体重量g3 40000n g g1g2g3 225239n 外载荷fw sg 33786n小车右移时横移缸外载荷为小车钢坯剪体及横移辊道的重力对导轨产生的摩擦阻力即车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力摩擦阻力矩 mn gkdc2d2 3-2式中g辊道车剪体钢坯总重g 225239n k滚动摩擦系数k 005 车轮轴承摩擦系数 0003 dc车轮外径dc 250mm d轴承内径d 70mm 故mn 22523900525020003702 1431394nmm外载荷fw 1431

19、394125 11451n 3-3 小车左移时小车受剪体及横移辊道的重力对导轨产生的摩擦阻力即车轮踏面在轨道上的滚动摩擦阻力和车轮轴承的摩擦阻力 同上摩擦阻力矩 mn g1 g3kdc2d2 17800040000005250200003702 1385390nmm外载荷fw 1385390125 11083ncom3 抬升缸的负载力抬升缸在抬升和下降过程均只受上刀台及其相连机构的自重相对于轴心向下的转矩其最大转矩约 t gsm 7800018 1404nm 3-4 式中 g上刀台及其相连机构自重g 7800n sm上刀台重心到轴心距离约为sm 018m故上刀台下降时抬升缸抬升其外载荷 fw

20、3265n 3-5同理上刀台上升时抬升缸下降其外载荷fw - - -3265n各液压缸的外载荷力计算结果列于表3-1取液压缸的机械效率m 09 由公式 活塞上载荷力f 3-6求得相应的作用于活塞上的载荷力并列于表3-1表3-1 各液压缸载荷力液压缸名称工况液压缸外载荷fwn活塞上载荷力fn剪切缸启动41004316工进536106563106快退-4100-4316横移缸启动3378635564右移1145112054左移1108311666抬升缸下降62653628上升-6265-3628com统的工作压力压力的选择要根据载荷的大小和设备的类型来定还要考虑执行元件的装配空间经济条件及元件供应

21、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须要提高设备成本一般来说对于固定的尺寸不太受限制的设备压力可以选的低一些具体选择可参考下表3-2和表3-3表3-2 按载荷选择工作压力载荷kn 5510102020303050 50工作压力mp 08115225334455表3-3 各种机械常用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力mppa参考文献液压

22、系统设计图集表222及表223参考文献机械设计手册表19-6-3com 计算液压缸的主要结构尺寸com1 剪切缸 剪切缸最大载荷时为剪切缸剪切工作状态其载荷力为f 563106n参考文献机械设计手册缸筒内径 3-7式中d缸筒内径f最大载荷力f 563106n活塞杆径比依据下表选 08p1供油压力取21mpap2回油背压依据下表选p2 1mpa表3-4 按工作压力选取径比参考表工作压力mpa50507070径比0505506207007 表3-5 执行元件背压力选择参考表系统类型背压力简单系统或轻载节流调速系统0205回油路带调速阀的系统0406回油路设置有背压阀的系统0515用补油泵的闭式回路

23、0815回油路较复杂的工程机械123回油路较复杂且直接回油箱可忽略不记本表摘自液压系统设计图集表22-4及22-5故有查机械设计手册第4卷p19-202表19-6-3取标准值d 600mm活塞杆直径d 08d 480mm 取标准值 d 500mm则液压缸有效面积 3-83-9液压缸行程 l h 300式中 h刀片行程h 300活塞杆强度校核 3-10式中 f活塞杆所受的最大载荷f 563106 d活塞杆直径d 500mm所以有强度符合校核完毕com2横移缸当横移缸右移时在其启动时负载最大f 35564n此时横移缸受拉由上述的公式可得下式 3-11式中活塞杆的径比 062供油压力 63mpa回油

24、背压 05mpa则由文献机械设计手册取标准内径d 125mm所以活塞杆直径为d 065d 775mm 取标准值 d 80mm则液压缸有效面积活塞杆强度校核所以强度符合要求校核完毕com3 抬升缸当抬升缸抬升时其负载f 3628n此时活塞杆受压式中活塞杆的径比 085供油压力 63mpa回油背压 05mpa则 0085m 85由文献机械设计手册取标准内径 d 80mm活塞杆直径为d 085d 68mm 取标准值 d 45则液压缸有效面积 活塞杆强度校核所以强度符合要求校核完毕com计算各工况所需时间及速度剪切钢坯工作循环周期t 125min式中 25m钢坯定尺长度 2mmin拉坯速度故剪切工作全

25、过程应在125min之内完成由钢坯接触定尺装置触球为剪切周期开始横移缸抬升缸开始动作抬升缸抵达指定位置后剪切缸动作剪断钢坯即剪切缸触发行程开关上触点为剪切缸抬升缸横移缸反向行程开始时间待各缸全部退回剪切一周期结束等待下一周期开始以次循环由小车行程约800mm即08m得t 04min 24s即在t 24s时剪断钢坯抬升缸抬升缸抬升即上刀台下降时间约取t1 5sv1 54mmin抬升缸下降即上刀台上升时间约取t2 3sv2 9mmin式中 l 450m 045液压缸行程剪切缸抬升缸自锁后剪切缸即开始动作工进时间 t3 t-t1 19s工进速度 v3 095mmin快退时间 t4 6s快退速度 v4

26、 18mmin横移缸右移时间 t5 24s右移速度 v5 2mmin左移时间 t6 6s左移速度 v6 8mmin 式中 l小车行程com压执行元件实际所需流量根据已经确定的液压缸的结构尺寸可以计算出各个执行元件在各个工作阶段的实际所需流量表3-6 各工况所需流量工况执行元件名称运动速度vmmin结构参数amm2流量qlmin计算公式上刀下降抬升缸545024271q a1v小车启动横移缸072420q a2v小车右移横移缸27242145q a2v下刀上升剪切缸095282600268q a1v下刀下降剪切缸1886350155q a2v上刀上升抬升缸93434310q a2v小车左移横移缸

27、81226698q a1vcom压执行元件的实际工作压力由于液压系统工作时回油路安装有背压阀所以系统的实际工作压力需要将其考虑进去如下表所示为各个缸的实际工作压力表3-7 各工况工作压力工况执行元件名称负载fn背压力p2mpa结构参数mm2工作压力p1mpa计算公式a1a2上刀下降抬升缸36280550243434106小车启动横移缸355640122667242491小车右移横移缸1205405122667242128下刀上升剪切缸563106028260086350202下刀下降剪切缸-43160528260086350159上刀上升抬升缸-3628150243434041小车左移横移缸1

28、166605122667242246com压系统工况图图3-2 各缸行程线图图3-3 各缸速度线图图3-4 以液压缸为单位的流量循环图因为在定量泵系统中横移缸和抬升缸有部分时间同时工作故将各自流量叠加起来绘出总的流量循环图如图3-5图3-5以液压泵为单位的流量循环图图3-6 以液压缸为单位的压力循环图图3-7 功率循环图33 拟定液压系统图com本方案com1 执行机构的确定本剪切机动作机构均为单纯的直线往复运动故采用单单作用液压缸直线驱动即可主要包括剪切缸抬升缸和横移缸三个执行元件com2 剪切缸基本回路的确定1容积节流调速回路容积节流调速回路一般用变量泵供油用流量控制阀调节调节输入或输出液

29、压执行元件的流量并使其供油量与所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结构较复杂因剪切缸回程时所受负载为负故调速阀装在回程回油路上基本回路图3-8 容积节流调速回路此回路特点液压缸慢进速度由变量泵调节以减少功率损耗和系统发热快退时由调速阀调节它的特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2压力控制方案剪切缸在剪断钢坯时剪切力突然消失使活塞由于惯性突然前冲引起液压冲击故在液压缸端部安装蓄能器吸收多余能量减少液压冲击实现缓冲此回路用变量泵供油故在回路中设置安全阀起安全保护作用为减小回路中液压冲击采用电液换向阀com3 抬升缸基本回路确定 1锁紧回路由于上刀台在剪切时承受极

30、大的载荷为了在极大冲击下仍具有较好的剪切效果上刀台必须具有高的位置精度采用液控顺序阀单向锁紧回路它能在液压缸不工作时使活塞迅速平稳可靠且长时间地被锁紧不为向上的剪切力所移动基本回路图3-9 锁紧回路该回路为液控顺序阀单向锁紧回路当液压缸上腔不进油或上腔油压低于液控顺序阀所调定的压力时液控顺序阀关闭液压缸下腔不能回油活塞被锁紧不能下落但由于液控顺序阀有一定泄露因此锁紧时间不能太长但因抬升缸所需锁紧时间仅为19s故满足要求2调速控制方案抬升缸回程时负载亦为负值故亦采用回油路节流调速回路同剪切缸com4 横移缸基本回路的确定为实现同步剪切运动必须使小车移动速度与钢坯运动速度相等这就需要用速度传感器将

31、钢坯的运动速度与横移缸的运动速度测出然后进行比较将差值快速的转变为电信号传给横移缸的主控阀使液压小车的横移速度迅速达到钢坯的运动速度并且与它同步运动而当剪切机将钢坯剪断后小车有需要快速的退回因此有必要选用高控制精度的比例阀图3-10 比例阀调速回路由于横移缸和抬升缸共用定量泵且横移缸负载远大于抬升缸要求两缸互不干扰动作故在抬升缸回路加减压阀以控制抬升缸回路压力达到两缸同时动作com5 制定顺序动作方案钢坯断面接触定尺装置触球时发出电信号启动抬升缸和横移缸电磁铁开始动作抬升缸完成预定动作时触发行程开关关闭抬升缸电磁铁使抬升缸自锁并启动剪切缸电磁铁使其动作当剪切缸剪切钢坯完毕刀片移动到上行程时通过

32、上行程开关发出电信号使剪切缸抬升缸和横移缸均反向动作剪切缸触发下行程开关时停止动作横移缸触发左侧行程开关时停止动作抬升缸触发行程开关时停止动作等待下一周期运行com6液压源的选择剪切缸承受负载压力大属于高压系统故选用柱塞泵因为柱塞泵的柱塞与缸体内孔均为圆柱表面易得到高精度的配合可在高压下工作横移缸和抬升缸可使用定量叶片泵为动力源com压系统图在液压执行元件以及基本回路确定以后把他们合理地组合起来在考虑以下要求和因素后便可以组成一个完整的液压系统图如图3-11采用电液换向阀的液压回路回路中必须设置单向阀以使系统保持0203mpa的压力供操纵控制油路之用为了便于在调整和运行中测试出系统中有关部位的

33、压力应在相关部位设置压力及其开关为了更好的满足使用要求应加设响应的辅助装置如液位计温度计滤油器等在设备的关键部位要附设备用件以使意外事件发生时能够迅速更换保证主机连续工作图3-11 液压原理图表3-8 剪切机电磁铁工作循环表动作名称发讯元件电磁铁dt1dt2dt3dt4dt5dt6dt上刀下降xk3-小车右移xk3-锁紧上刀xk5-下刀上升xk5-上刀快退xk1-小车左移xk1-下刀快退xk1-上刀复位xk6-小车复位xk4-下刀复位xk2-按照时间顺序及发讯元件合并动作如下表表3-9 合并动作后的电磁铁动作循环表 动作名称发讯元件时间电磁铁dt1dt2dt3dt4dt5dt6dt上刀下降小车

34、启动并右移xk35s-锁紧上刀下刀上升xk519s-上刀快退小车左移下刀快退xk1-上刀复位xk63s-小车复位xk46s-下刀复位xk26s-34液压元件的选择com的选择com1高压液压泵的选择1确定液压泵的最大工作压力pp 3-12式中液压缸最大工作压力 202mpa进油路上总压力损失 08mpa则 20208 210 mpa所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大2560选取的液压泵要求额定压力为2液压泵流量的确定 3-13式中 k系统泄露系数一般取k 1113这里取k 12 高压系统液压缸最大总流量 268lmin则 12268 322 lmin故选用a7v250型斜轴式轴向柱塞泵其额

35、定压力为35mpa额定流量为364 lmin额定转速为1500rmin参考文献机械设计手册第四卷p19-175表19-5-51com2 低压系统液压泵的选择1确定液压泵的最大工作压力pp式中液压缸最大工作压力 491mpa进油路上的总压力损失 09mpa则 49109 50 mpa考虑储备取7 mpa2液压泵流量的确定式中 k系统泄露系数一般取k 1113这里取k 11 高压系统液压缸最大总流量 129lmin则 11129 1419 lmin故选用yb-b148b型叶片泵其额定压力为7mpa额定流148 lmin额定转速为1000rmin参考文献机械设计手册第四卷p19-136表19-5-1

36、6com功率的确定com1 高压系统电动机的确定驱动液压泵的功率为 3-14式中液压泵最大工作压力 210mpa液压泵额定流量 364lmin液压泵总效率 085则考虑到剪切时间很短而电动机一般允许在短时间内超载25因此故根据机械设计手册第五卷选定y315m4w型三相异步电动机其额定功率为132kw同步转速为1500rmin com2 低压系统电动机的确定式中液压泵最大工作压力 491mpa液压泵额定流量 148lmin液压泵总效率 075则故根据机械设计手册第五卷选定y180m-6型三相异步电动机其额定功率为15kw同步转速为1000rmincom的选择 根据液压系统的工作压力和通过各个阀类

37、元件的实际流量可选出这些元件的型号和规格见下表表3-10 500t液压剪切机液压阀明细表序号名称通径型号规格最大实际流量数量压力mpa流量lmin1单向阀100crg-10-50-502530026812电液换向阀25weh252565026813单向调速阀100fcg-10-500-3021050026814单向调速阀30fcg-03-125-302101253115液控顺序阀30hg-03-b-3-2221503116电液换向阀164weh16283003117溢流阀100bg-10-v-322540026818溢流阀60bg-06-v-322520012919单向阀100crg-10-5

38、0-5025250129110比例流量阀32dybq-g3225250129111电液换向阀164weh162830098112蓄能器32nxq1-l1610-113截止阀50cjz-5021-114截止阀50cjz-5021-115冷却器802lqfw-a63f16400397116单向阀100crg-10-50-5025300268217过滤器80xu-a63050fs16630397118单向阀100crg-10-50-5025300268119截止阀50cjz-5021-120减压阀30rg-03-b-222140311com 油管内径的确定由于本液压系统管路较为复杂取主要几条管路根据

39、以下公式确定他们的内径和壁厚其数值见表 3-15 3-16式中 d油管内径 q管内流量 v管中油液的流速 油管壁厚 p管内工作压力mpa n安全系数p 7mpa时取n 8p 175mpa时取n 4 b管道材料的抗拉强度取b 450mpa表3-11 主要管路内径表管路名称通过流量lmin允许速度ms管内径mm管道壁厚mm管内工作压力pa所选管道的内径与壁厚mm高压吸油管364157267218010高压压油管322538342024055高压回油管36425560516535低压吸油管1481136237403低压压油管141952511491252低压回油管14824003614025com

40、油箱的有效面积的确定油箱容量的经验公式 3-17式中 与系统有关的经验系数由文献液压系统设计图集表24-3高压系统取1012这里取 10 液压泵每分钟排出压力油的容积 364148 512lmin则 v 10512 5120l选标准值 v 5000l35 液压系统性能验算com 验算回路中的压力损失com1 横移缸回路的压力损失 管路系统上的压力损失由管路的沿程损失管件局部损失和控制阀的压力损三部分组成 3-181沿程压力损失由于液体在同一管路中液体的平均流速越大它的沿程压力损失就越大因此我门所需考虑的是横移缸流量最大时即快速退回时进油路的压力损失此管长l 12管内径d 0025m快速退回时通

41、过流量q 98lmin 163选用l-hm46号矿物油型液压油正常运转后油的运动黏度取油的密度为油液在管路中的实际流速为 3-19雷诺数 3-20圆形光滑管道其临界雷诺数液流为层流沿程压力损失 3-21式中 沿程阻力系数 l管道长度l 12m d管道内径d 0025m v液体流速v 332ms 液体的密度 850则2局部压力损失 3-22式中局部阻力系数 112液体流速 332ms液体密度 850则3控制阀的压力损失 3-23式中 阀的额定压力损失mpa q通过阀的实际流量lmin阀的额定流量lmin根据液压原理图横移缸快退时压力油从叶片泵出口到横移缸的进油路上依次经过单向阀其额定压力损失为0

42、2mpa电液换向阀其额定压力损失为03mpa和比例流量阀其额定压力损失为1mpa则 4进油路上的压力总损失经验算实际压力损失比估计的压力损失小一些符合要求com2 抬升缸回路的压力损失管路系统上的压力损失由管路的沿程损失管件局部损失和控制阀的压力损三部分组成1沿程压力损失由于液体在同一管路中液体的平均流速越大它的沿程压力损失就越大因此我门所需考虑的是横移缸流量最大时即快速退回时进油路的压力损失此管长l 12管内径d 0025m快速退回时通过流量q 310lmin 052选用l-hm46号矿物油型液压油正常运转后油的运动黏度取油的密度为油液在管路中的实际流速为雷诺数 圆形光滑管道其临界雷诺数液流

43、为层流沿程压力损失式中 沿程阻力系数 l管道长度l 12m d管道内径d 0025m v液体流速v 106ms 液体的密度 850则2局部压力损失式中局部阻力系数 112液体流速 106ms液体密度 850则3控制阀的压力损失式中 阀的额定压力损失mpa q通过阀的实际流量lmin阀的额定流量lmin根据液压原理图横移缸快退时压力油从叶片泵出口到横移缸的进油路上依次经过单向阀其额定压力损失为02mpa电液换向阀其额定压力损失为03mpa则4进油路上的压力总损失经验算实际压力损失比估计的压力损失小一些叶片泵的工作压力满足因横移缸和抬升缸共用叶片泵故其总压力损失为则定量泵各阶段出口压力分别为横移小

44、车启动时剪切前 剪切后 com3剪切缸回路的压力损失管路系统上的压力损失由管路的沿程损失管件局部损失和控制阀的压力损三部分组成1沿程压力损失由于液体在同一管路中液体的平均流速越大它的沿程压力损失就越大因此我门所需考虑的是横移缸流量最大时即剪切工进时进油路的压力损失此管长l 12管内径d 0040m快速退回时通过流量q 268lmin 447选用l-hm46号矿物油型液压油正常运转后油的运动黏度取油的密度为油液在管路中的实际流速为雷诺数 圆形光滑管道其临界雷诺数液流为层流沿程压力损失式中 沿程阻力系数 l管道长度l 12m d管道内径d 0040m v液体流速v 356ms 液体的密度 850则

45、2局部压力损失式中局部阻力系数 112液体流速 356ms液体密度 850则3控制阀的压力损失式中 阀的额定压力损失mpa q通过阀的实际流量lmin阀的额定流量lmin根据液压原理图横移缸工进时压力油从叶片泵出口到横移缸的进油路上依次经过单向阀其额定压力损失为02mpa电液换向阀其额定压力损失为03mpa和比例方向阀其额定压力损失为03mpa则4进油路上的压力总损失由以上计算结果得小车 启动右移左移时叶片泵的出口压力分别为经验算实际压力损失比估计的压力损失小柱塞泵的工作压力满足使用要求com 验算液压系统发热温升com1 系统的发热功率液压系统工作时除执行元件驱动外载荷输出有效功率外其余功率损失全部转化为热量使油温升高由于系统较复杂故用下式计算发热功率 3-24式中工作循环输入主系统的平均功率执行元件的平均有效功率对于本系统来说p是整个工作循环中柱塞泵叶片泵的平均输入功率 3-25式中 一个工作循环所用的总时间分别为第i台泵的实际输出压力流量效率第