機(jī)械專業(yè)切管機(jī)設(shè)計畢業(yè)論文

1、機(jī)械專業(yè)切管機(jī)設(shè)計畢業(yè)論文第一章緒論在機(jī)械制造、工程施工和建筑安裝工作中, 鋼管的傳統(tǒng)切割方法主要是依靠手工鋸割、鋸床鋸割、滾輪擠壓、砂輪切割和氣焊切割等。這些鋼管切割方法在不同程度上都存在著切割效率低、工人勞動強(qiáng)度大、工作環(huán)境差的缺點。而且, 有的方法還存在著錐形切口（ 如滾輪擠壓） 、切口粗糙、凹凸不平（ 如氣焊切割） 、切削噪聲大（ 如砂輪切割） 、不易在現(xiàn)場施工作業(yè)等缺陷。針對上述問題, 近年工廠來廣泛采用高效自動切割機(jī)，她效率高、操作簡便, 有的還能實現(xiàn)自動化，能夠?qū)Σ煌軓?、壁厚和材質(zhì)的鋼管進(jìn)行切割的鋼管切割機(jī)。包鋼的高效自動切管機(jī)是由重型機(jī)床廠生產(chǎn)的一種專用鋼管切斷機(jī)床，廣泛的應(yīng)

2、用于工業(yè)領(lǐng)域。它是一種專用的切斷機(jī)床，適用于大批量、自動或半自動的切斷無縫鋼管的頭部和尾部，緊接著對切斷后的兩端進(jìn)行倒角，機(jī)床的剛度大，功率大，自動化程度高，生產(chǎn)效率也高，是無縫鋼管廠的必要設(shè)備，在生產(chǎn)無縫鋼管的工藝中起著精整地作用。其年鋼管切頭量為40 萬噸，切斷后管子斷面可自動倒角外角或切大坡口。裝上鏜孔輔件后也可以鏜0、 3、 5、 7、 11、 14、五種角度及各種規(guī)格管徑的錐空口。機(jī)床有切頭自動定長檢測裝置，可以完成經(jīng)冷鋸切斷后的管端平端面。倒角的工作分為手動、半自動、全自動。該切管機(jī)通過機(jī)電液一體化的設(shè)計與綜合，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化控制，而且在其生產(chǎn)過程中效率高，操作方便、快捷，該設(shè)備廣

3、泛應(yīng)用于無縫鋼管的生產(chǎn)領(lǐng)域，因此對該設(shè)備的性能和生產(chǎn)工藝過程的掌握顯得無比重要。該設(shè)備是在原有的半自動切管機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成。經(jīng)改造后的切管機(jī)的執(zhí)行元件由液壓站提供動力源。在工作現(xiàn)場除了清理切削鐵屑的工人，整個過程可在電氣，液壓的控制下實現(xiàn)自動切割鋼管的動作。操作方便，快捷，大大提高了生產(chǎn)效率。如加工直徑為102mm勺鋼管，每小時可達(dá)130根;加工直徑245mm勺鋼管，每小時為68根。該切割機(jī)的特點是：該機(jī)床的執(zhí)行元件全部采用液壓傳動。由油缸順序動作來完成切割過程。分別為翻板油缸、托輥油缸、夾緊油缸、水平刀架油缸和倒角油缸。各個油缸依次動作，完成相應(yīng)的控制動作。兩臺液壓泵循環(huán)工作為切管機(jī)提供壓

4、力，液壓泵的壓力油分兩路分別進(jìn)入兩組控制油缸（每組控制油缸由以上介紹的五個油缸組成） 。這兩組控制油缸分別控制兩個切管機(jī)進(jìn)行鋼管的切頭和切尾動作。每臺切管機(jī)的一個工作循環(huán)如下：1. 鋼管通過輸送軌道輸送到停料臺；2. 通過翻板將停料臺上的鋼管翻倒另一輸送軌道上去；3. 鋼管經(jīng)軌道輸送到切割機(jī)的調(diào)配位置，伸出的多余費(fèi)鋼將被切掉；4. 用滾子托架把鋼管支起，使鋼管能在托架上轉(zhuǎn)動，并避免鋼管和軌道的摩擦；5. 夾緊裝置把鋼管夾緊；6. 主軸旋轉(zhuǎn)；7. 刀臺快進(jìn)工進(jìn)，使刀頭接觸到鋼管處，然后進(jìn)行切斷動作；8. 切斷后刀臺快速退回，同時另一自動刀架對鋼管進(jìn)行倒角（倒角）；9. 主軸減速并停止轉(zhuǎn)動；10.

5、 夾緊裝置放松；11. 托架放下；12. 鋼管由輸送軌道退出切割機(jī)；13. 翻板把頭部切制好的鋼管對齊，然后再進(jìn)行切尾工作（同切頭）；14. 切尾動作循環(huán)同切頭相同；15. 此時，即可放下另一根鋼管，從而實現(xiàn)一個工作循環(huán)。切割機(jī)的各個動作都是由液壓控制的，本次設(shè)計的就是切割機(jī)系統(tǒng)的液壓控制部.專業(yè) .專注 .第二章總體方案的設(shè)計2.1 畢設(shè)計任務(wù)及設(shè)計參數(shù)2.1.1 設(shè)計參數(shù)：翻板拉桿：速度V升= V降=13m/min行程450mm.專業(yè) .專注 .水平刀架：管徑180管長25m壁厚818mm主軸轉(zhuǎn)速150r/min主電機(jī)轉(zhuǎn)速825r/min進(jìn)給量0.4mm/r快進(jìn)速度V進(jìn)= 90mm/s快退

6、速度V退= 90mm/s工進(jìn)行程50mm快進(jìn)行程160mm快退行程210mm刀具材料YT15刀具主偏角90°刀具副偏角10°刀具耐磨時間90min鋼種45#托 架：速度V升=V降 = 3.6m/min35mmV 夾=V 松= 3.6m/min170mm行程夾緊拉桿：速度行程2.1.2 設(shè)計任務(wù)：1、完成畢業(yè)實習(xí)并上交實習(xí)報告，實習(xí)報告要求全部計算機(jī)打??；2、完成專題外文資料翻譯5000以上印刷符號，要求計算機(jī)打??；3、完成與設(shè)計題目相關(guān)的專題小論文的撰寫工作，題目自定，不小于3000漢字，要求全部計算機(jī)打?。?、完成設(shè)計計算說明書，在2 萬字左右。要求文字通順、書寫工整、條

7、理清晰， 說明透徹，計算準(zhǔn)確、資料齊全、按統(tǒng)一規(guī)定格式、封面、裝訂成冊，要求全部計算 機(jī)打印。5、制圖：要求裝配圖和零部件圖符合工程制圖規(guī)，要求至少11#圖紙手工繪制，其它圖紙CA或CAX修制，本設(shè)計要求完成如下圖紙設(shè)計。 切管機(jī)總圖，0#； 液壓泵站，0#； 液壓原理圖，0#； 集成塊，5+1#；2.1.3 專題部分要求1、總體方案的設(shè)計總體方案的確定及有關(guān)說明。包括停料臺的位置，翻板的位置，托架的位置, 夾緊裝置的位置, 各種油缸的數(shù)量、位置，水平刀架的位置，液壓裝置的位置以及有關(guān)附屬設(shè)備的用途、安裝位置等。2、液壓系統(tǒng)的設(shè)計；3、液壓集成塊的設(shè)計；4、液壓泵站的設(shè)計；5、操作和設(shè)備維護(hù)；

8、6、結(jié)束語。2.1.4 本題目的重點和難點以及與同組其它學(xué)生所做題目的關(guān)系本題目的重點：液壓系統(tǒng)的設(shè)計；本題目的難點：液壓集成塊的設(shè)計。自己設(shè)計一個題目，與同組其他學(xué)生無關(guān)。2.1.5 可行方案的篩選方法提要各種設(shè)計方案比較、選擇、計算繪圖，要求學(xué)生自己確定可行方案并篩選。2.1.6 與本設(shè)計題目相關(guān)的理論知識提要與本設(shè)計題目相關(guān)的理論知識包括流體力學(xué)；金屬材料及熱處理；公差與配合；機(jī)械設(shè)計；液壓傳動；電液比例技術(shù)；液壓控制系統(tǒng)；機(jī)電控制等2.2 總體方案的確定及有關(guān)說明2.2.1 組成部分1. 鋼管輸送軌道2. 翻板機(jī)構(gòu)3. 停料臺4. 托架5. 刀臺6. 夾緊裝置7. 機(jī)械傳動部分8. 液

9、壓控制回路9. 液壓泵10. 油箱11. 液壓缸12. 機(jī)架13. 其他輔助設(shè)備2.2.2 設(shè)備的安裝位置及有關(guān)說明整個系統(tǒng)的執(zhí)行元件由液壓站提供動力，液壓站的壓力油分兩路分別到兩臺切管機(jī)，兩臺切管機(jī)分別完成切頭、切尾和倒角的動作。兩臺切管機(jī)之間布置的是停料臺和翻板裝置，以及將管道送入切管機(jī)預(yù)定位置的輸送軌道。鋼管在完成了切頭的工序后被輸送到另一切管機(jī)完成切尾的動作。整個工作的過程是由控制部分發(fā)出控制信號來驅(qū)動執(zhí)行元件動作實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)。本設(shè)備的布置如圖2.1 所示控制 部分液壓站水平刀架托架液壓管道切管機(jī)停料臺輸送軌道及翻板裝置停料臺 及翻板 裝置輸送軌道液壓管道切管機(jī)水平刀架托架圖2.1

10、設(shè)備的安裝位置2.2.3 各種油缸數(shù)量的初步確定水平刀架（倒角）油缸1個托架油缸4個翻板油缸1 個夾緊油缸1個2.3 確定液壓系統(tǒng)方案根據(jù)以上切割機(jī)的工作要求，設(shè)計相應(yīng)的液壓系統(tǒng)，來控制切割機(jī)的動作循環(huán)， 現(xiàn)有以下兩個方案。2.3.1 方案一：此方案是在液壓回路中的液壓閥全部采用插裝閥。插裝閥在高壓大流量的液壓系統(tǒng) 中應(yīng)用很廣，由于插裝元件以標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，將幾個插裝式元件組合一下便可以組成 復(fù)合閥。和普通液壓閥相比，它有如下優(yōu)點：1 .采用錐閥結(jié)構(gòu)，阻小，響應(yīng)快，密封好，泄露少。2 .機(jī)能多，集成度高，配置不同的先導(dǎo)控制級就能實現(xiàn)方向、壓力、流量的多 種控制。3 .通流能力大，特別適用于大流

11、量的場合，它的最大通徑可達(dá)200250mm通過的流量可達(dá)1000L/min。4 .結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。當(dāng)然插裝閥也有一些缺點:1 .現(xiàn)在插裝閥大多采用蓋板式的，蓋板有油路，容易堵塞，出現(xiàn)故障。2 .插裝閥多用二通插裝閥，多個二通插裝閥和各種先導(dǎo)閥組合，才能構(gòu)成方向 控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。這就會使油路復(fù)雜，元件增多，也易出 現(xiàn)故障。3 .插裝閥的路路通問題：由于插裝閥回路都是有一個個獨立的控制液阻組合起 來的，因此它們動作的一致性不可能像傳統(tǒng)滑閥系統(tǒng)那樣可靠，如果先導(dǎo)油 路設(shè)計不當(dāng)，有可能產(chǎn)生所謂的瞬間路路通現(xiàn)象，這不但對于一些要求保壓 的系統(tǒng)或蓄能器系統(tǒng)是不允許的，有時

12、甚至使整個系統(tǒng)癱瘓。以翻板油缸的液壓原理圖為例圖2.2插裝閥控制的翻板油缸液壓原理圖2.3.2 方案二：此方案是在液壓回路中的液壓閥全部采用普通的液壓閥，此方案的優(yōu)點是:1 .普通液壓閥容易買到，不用組合使用，連接簡單2 .系統(tǒng)油路簡單、明了，出現(xiàn)故障時容易排查。3 .系統(tǒng)便于實現(xiàn)自動控制。此方案的缺點：1 .通流能力受到一些影響。2 .密封性不太好，有泄露。3 .集成度不高。以翻板油缸的液壓原理圖為例圖2.3普通閥控制的翻板油缸液壓原理圖2.3.3液壓系統(tǒng)方案的確定參照以上兩個液壓系統(tǒng)方案的優(yōu)缺點，本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)應(yīng)簡單、明了，不易出 現(xiàn)故障，穩(wěn)定性好。系統(tǒng)的流量要求不太大，系統(tǒng)元件也不多

13、不必高度集成，用方案二 就能很好的完成設(shè)計要求，普通液壓閥便于購買，維護(hù)、更換方便，組成的液壓回路簡 單，不易出現(xiàn)故障。所以選用方案二。2.3.3.1 執(zhí)行元件的確定.專業(yè).專注.翻板油缸：執(zhí)行的動作通過繞一軸的旋轉(zhuǎn)完成將鋼管從停料臺翻到輸送軌道上，此動作可由擺動油缸來完成。托輥油缸：托輥油缸完成的是直線運(yùn)動，因而可選用單桿活塞雙作用液壓缸。它的特點是：有效的工作面積大，雙向不對稱。夾緊油缸：完成的是直線運(yùn)動，選用單桿活塞雙作用液壓缸。水平刀架（ 倒角 ） 油缸：完成的是直線運(yùn)動，選用的是單桿活塞雙作用液壓缸。2.3.3.2 方向控制回路的確定液壓執(zhí)行元件確定之后，其運(yùn)動方向和運(yùn)動速度的控制是

14、擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)的。本設(shè)計采用換向閥來實現(xiàn)。翻板油缸在360 度旋轉(zhuǎn)，完成180 度的旋轉(zhuǎn)后必須停住，等待下一動作的命令，因此選用三位四通換向法來完成動作。托輥油缸只有上升和下降兩個動作，因此可選用二位四通換向閥來完成換向動作。夾緊油缸只有快進(jìn)，夾緊， 放松三個動作，可采用二位四通換向閥來完成控制動作。水平刀架（ 倒角 ） 油缸由快進(jìn)、工進(jìn)、快退和停止四個動作采用三位四通換向閥。2.3.3.3 制定調(diào)速方案速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件的輸入或輸出的流量或者利用密封空間的溶劑變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)速方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合容積節(jié)流調(diào)速。節(jié)流

15、調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥來改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用節(jié)流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。此設(shè)計中考慮的效率和節(jié)能等方面的因素不選用節(jié)流調(diào)速方案。容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來達(dá)到調(diào)速的目的，其特點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率高。但為了散熱和補(bǔ)充泄漏，需要有輔助泵，此種調(diào)速方案適用于功率大、運(yùn)動速度也高的液壓系統(tǒng)。但是對有活塞的運(yùn)動速度不易控制，初步采用容積調(diào)速。容積節(jié)流調(diào)速一般用變兩泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量并使供油量和需油量相適應(yīng)。故此系統(tǒng)采用容積節(jié)流調(diào)速。2.3.3.4

16、 制定順序動作方案主機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備的類型的不同，有的按固定的程序運(yùn)行，有的則是隨機(jī)或人為的。工程機(jī)械的操縱機(jī)構(gòu)多為手動，一般用手動多路換向閥來實現(xiàn)，加.專業(yè) .專注 .工機(jī)械的各執(zhí)行元件的順序動作多采用行程開關(guān)當(dāng)工作部件移動到一定位置時，氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。通過電本系統(tǒng)的執(zhí)行元件采用執(zhí)行元件來控制。另外還采用壓力控制，液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當(dāng)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。2.3.3.5 系統(tǒng)的安全措施為了使系統(tǒng)不因壓力過大而破壞，在液壓泵的壓油管路上安裝溢流閥，當(dāng)系統(tǒng)的壓力超過調(diào)

17、定值的時候，溢流閥打開，液壓油通過溢流閥回油箱。2.3.3.6 系統(tǒng)的卸荷當(dāng)系統(tǒng)短時間停止工作，為了不頻繁地開關(guān)電機(jī)和液壓泵，在回路中設(shè)置卸荷回路，使系統(tǒng)的油液直接流回油箱。2.3.3.7 系統(tǒng)的過濾冷卻回路為了防止油液中的雜質(zhì)對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生危害，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置過濾系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)的泵及油液在流過控制閥、彎管時有功率損失，損失的功率轉(zhuǎn)化為油液的熱能，使油液的溫度升高，當(dāng)油溫過高時，就會使油液變質(zhì)，從而使液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，所以液壓系統(tǒng)要設(shè)置冷卻系統(tǒng)。2.3.3.8 系統(tǒng)能源裝置的選擇系統(tǒng)在整個工作過程中的流量變化很大，為了降低功率損耗，因此該系統(tǒng)采用變量泵向系統(tǒng)供油。同時系統(tǒng)中加蓄能器，作為系統(tǒng)

18、動力源的補(bǔ)充。在蓄能器的出口處接一控制裝置，當(dāng)系統(tǒng)需要較大的流量時，控制裝置打開，蓄能器和泵同時向系統(tǒng)供油，滿足系統(tǒng)所需的流量。2.4 液壓工作原理草圖液壓工作原理草圖初步擬定如圖2.2 所示：倒角油缸水平刀架油缸翻板油缸托架油缸夾緊油缸圖2.4液壓原理草圖.專業(yè).專注.第三章液壓部分的設(shè)計計算3.1 油缸的設(shè)計計算油缸的材料：選用45號鋼 b 600Mpa, s 340Mpa, s 14%3.1.1 翻板油缸3.1.1.1 翻板油缸的負(fù)載的確定翻板油缸選用擺動式液壓缸，可將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實現(xiàn)往復(fù)擺動，回轉(zhuǎn)角度 為360° ,它是帶齒輪齒條機(jī)構(gòu)的液壓缸，齒條帶動齒輪正反向回轉(zhuǎn)并

19、輸出轉(zhuǎn)矩。本系 統(tǒng)采用軸輸出轉(zhuǎn)矩，液壓缸的軸與翻板油缸相連，翻板油缸可在3600轉(zhuǎn)動，每旋轉(zhuǎn)180°完成一個鋼管的舉升動作，在 3600可以完成兩個舉升動作。然后空載的情況下反轉(zhuǎn) 3600后繼續(xù)以上的循環(huán)動作。取鋼管的長度為25ml取最大壁厚18mm用計算鋼管的重量查得鋼的密度為7.85t/m7.850.182 0.166225 八 0.95t4(3.6)考慮到一定的安全儲備取M管=2,取翻板白自重為1tM=M+M 托=2+1=3tG Mg 3 9.8 1 03 29400 N圖3.1翻板如圖所示的翻板取Li=L2=0.45m在如圖3.1所示的實線位置油缸的受力最大，則按實線位置進(jìn)行

20、計算:設(shè)翻板油缸的扭矩為M缸M產(chǎn)G管 X （0.45-0.09 ） +M翻式（3.1 ）M2=M/M缸式（3.2）由力矩平衡即mi=m2IG管 X 0.36+M 翻=M 翻+M缸式（3.3）M缸=乂管>< gx 0.36 X 103=2X 9.8 X 0.36 乂 103=7056 N - m3.1.1.2翻板油缸的確定由轉(zhuǎn)矩計算公式經(jīng)計算選用法蘭UBFZS140罷動式液壓缸，軸輸出、雙齒條結(jié)構(gòu)、擺動角度360°。（根據(jù)4表 17-6-109）當(dāng)在額定工作壓力P=6.3Mpa下工作時，轉(zhuǎn)矩驗算如下：M轉(zhuǎn)=2770（P-1.2）,（根據(jù)4表17-6-109 ）將額定工作壓力

21、 P=6.3Mpa代入上式得M轉(zhuǎn)=2770(P-1.2)=2770 (6.3-1.2 )=14127>7056,符合實際要求由 V#=V»=13m/min（3.4 ）得：該油缸的流量為：n D u 10001000u1000 13n 9.2r/ minD 3.14 450Q翻=0.04836 X 360X 9.2=160 L/min式(3.5 )0.04836為每度轉(zhuǎn)角用油量3 .1.2托架油缸3.1.2.1托架油缸負(fù)載的確定M管=2t,托輾的自重取為2 t(根據(jù)4表 17-6-109)貝U M=M 管+M軍®=4 tG=Mg=4X 9.8 X 103=39200N1

22、1.每個油缸的負(fù)載為 ： F鋼 1G 39200 9800N443.1.2.2托架油缸缸筒徑的確定對于無桿腔的徑式（3.7 ）4RP cm（根據(jù)5 P166 ）F1 液壓缸的理論推力N供油壓力 Mpa 此處取為工程壓力6.3Mpa （根據(jù)12表12.3-13 ）cm 液壓缸的機(jī)械效率，一般取為 0.954FiP cm4 9800, 3.14 6.3 0.95 10646mm式（3.8 ）（根據(jù)5 P166 ）考慮到液壓缸阻力和機(jī)械部分的摩擦力取公稱直徑D=50m mi機(jī)械零件設(shè)計手冊第二版下冊表31-5查得鋼筒的外徑為60mm對于有桿腔D4F21, P cmF 2為液壓缸的理論拉力F2 三 F

23、1二 D '三 D水平刀架油缸的徑取為 D1=50mm徑為D1=50mm由4 表17-6-37 ,初步選擇UY WF 5035-10型的液壓缸，活塞桿直徑為36mm3.1.2.3 缸筒壁厚的驗算 由上述選擇的液壓缸知壁厚為10mm由D/6 =50/10=510屬于厚壁，按下式進(jìn)行校核式（3.9 ）,D防 0.仍12；防1.3PyD為鋼筒徑;Py為鋼筒試驗壓力，當(dāng)鋼筒的額定壓力PnW 16M時取Py=1.5Pn, Pn=6.3Mpa；b為鋼筒材料的許用應(yīng)力（t=（Tb/n=600/5=120Mpa（n為安全系數(shù)，通常取n=5）;（根據(jù)7 P81）,八 0.05120 0.4 1.5 6.

24、31010.0018m 1.8mm2. 120 1.3 1.5 6.3（驗算通過）3.1.2.4 活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.2.4.1 活塞桿直徑d的校核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為36mm式（3.10 ）（根據(jù)7 P81）d 36mm4 9800 R 10.2 103m 10.2mm,3.14 120 106（驗算通過）3.1.2.4.2 活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算圖3.2活塞桿彎曲示意圖LB（1015）d,因受力完全在軸線上，主要按下式驗算EiFi v Fk/n kFk2E1I *10622K Lb式（3.11 ）（根據(jù)5 P169 ）E5 1.8*10 Mpa（1

25、a）（1 b）式（3.12 ）d464_4-80.049d8.2 10式（3.13 ）K 液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù) K=1 （后端法蘭） nk安全系數(shù)，通常取nk=3.56,此處取為6Fk2EJ *1062 18 105 8.2 10 8 106K2Lb20.12 0.5258211074N式（3.14 ）式（3.15）Fk/n k =58211074/6=9701846 NF1<Fk/nk（驗算通過）3.1.2.5 托架油缸的確定由以上的校核可知UY WF 50 35-10型液壓缸符合設(shè)計要求，此液壓缸為冶金設(shè)備 用的，尾部法蘭連接，行程為35mm工作壓力在10Mpa時的推力為19.63K

26、N,壁厚10mm 活塞桿直徑為36mm活塞面積為19.63cm2,活塞選用組合式活塞，車氏C形滑環(huán)密封。 該型液壓缸為冶金及重型機(jī)械專門設(shè)計，屬于重負(fù)載液壓缸，它工作可靠，耐沖擊，耐 污染，適用于高溫高壓、環(huán)境惡劣的場合。3.1.2.6 流量的計算托架油缸速度 V升=Vp=3.6m/minQ=uA=3.6X 3.14 X 0.052X 103/4=7.065L/min式（3.16）四個油缸的總的流量為 Q總=4X Q=4X 7.065=28.26L/min3.1.3水平刀架（倒角）油缸的設(shè)計計算3.1.3.1 切削力的計算切削及切槽過程中主切削力：Fz=GzapxFzfyFz&z式（3

27、.17）背吃刀力：Fy=GuapxFufyFuKFu式（3.18）（根據(jù)13 P16 ）其中Kfz ,Kfu為分力計算試中當(dāng)時及加工條件和求經(jīng)驗公式的條件不符時各種因素對修正系數(shù)的積。Oz ,C Fu決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)XFz,XFu, yFz, yFu, nFz, nFu分別為分力公式中切削深度Hp,進(jìn)2&量f和切削速度UC的指數(shù)九Dn u10003.14 108 150100084.78m/s式（3.19 ）查手冊機(jī)械加工工藝手冊p885表27-24確定以下參數(shù)切槽及切段時:Gz=3600, Xfz=0.72 , Z=0.8Gu=1390, Xfu=0.73, yFu=

28、0.67KF=KK oF&yfKx sfKy efKtf式（3.20 ）K MFnb650刀具的主偏角 K =90o,Kk fz=0.89 , Kk fu=0.50取刃傾角s0o ,K sfz 1.0 , K sfu 1.0前角o 10o, K OFZ 1.0 , K oFu 1.0刀具耐用度T=90min切斷刀Ktfz 0.92 ,Ktfu0.92由手冊b 600MpaKfz（600嚴(yán) 1.0 6501 F缸G0.89 1.0 0.87 0.920.671-41160 10290N4ap在切斷和車槽時為切削刃的長度B=3.5-16.5mm,取 B=4mm（根據(jù)12）主切削力：F z=

29、GzapxFzfyFzG3600 100.72 0.40.8 0.67 6082 N背吃刀力：Fy=GuapxFufyFuG1390 100.73 0.40.67 0.27 1091 N水平刀架油缸的負(fù)載為:缸=2X Fy=2X 1091=2181 (NJ)3.1.3.2 水平刀架油缸徑的確定D4片P cm0.021m4 2182 3.14 6.3 0.95 106考慮到系統(tǒng)的阻力及慣性力等因素的影響，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為40mm由機(jī)械零件設(shè)計手冊第二版下冊 表31-5查得鋼筒的外徑為50mmUY WF 40X徑為D=40mm由機(jī)械設(shè)計手冊第四版第四卷表17-6-37 ,初步選擇210-10型的液壓缸

30、，活塞桿直徑為 28mm3.1.3.3 鋼筒壁厚的驗算由上述選擇的液壓缸知壁厚為10mm 由D/6 =40/10=410屬于厚壁，按下式進(jìn)行校核D_5 0.4Py12； 1.3Py c 0.04102120 0.4 1.5 6.3,120 1.3 1.56.310.0014m1.4mm（驗算通過）3.1.3.4活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.3.4.1 活塞桿直徑d的校核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為 28mmd 28mm4 2182. 3.14 120 1064.8 10 3m 4.8mm（驗算通過）3.1.3.4.2活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算LB（1015）d,因受力完全在軸

31、線上，主要按下式驗算Fi< Fk/n kFk2E1I *10622K LbEi (1 a)(1 b)1.8*10 5 MpaI-d- 0.049d4643 10 8Fk2E1I *106k2Lb2K液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù) K=1 （后端法蘭） nk安全系數(shù)，通常取 叫=3.56,此處取為62 18 105 3 10 8 10622 2129670N10.5Fk/nk =2129670/6=354950 N F1<F/nk（驗算通過）1.1.1.5 水平刀架油缸的確定由以上的校核可知UY WF 40X210-10型液壓缸符合設(shè)計要求，此液壓缸為冶金設(shè) 備用的，尾部法蘭連接，行程為 21

32、0mm工作壓力在10Mpa時的推力為12.57KN,壁厚 10mm活塞桿直徑為28mm活塞面積為12.57cm2,活塞選用組合式活塞，車氏 C形滑 環(huán)密封。1.1.1.6 流量的計算水平刀架油缸快進(jìn)（退）時的流量最大快進(jìn)（退）速度 V=0.54m/min 3 Q=uA=0.54X 3.14 X 0. X 103/4=6.78L/min3.1.4 夾緊油缸3.1.4.1 夾緊油缸負(fù)載的確定：工件受主切削力Fz=6082N的力的作用，要保證被夾緊不動，夾緊力所產(chǎn)生的摩擦 力必須大于等于6082N,考慮到安全性取Fz=6090N工件和夾緊力之間的摩擦系數(shù)為：光滑表面=0.15 （根據(jù)14表6-2）所

33、需的最小夾緊力3 0.156090 13533NN1=N2=N3=13533N(根據(jù)14 P275 )圖3.3夾緊裝置工作示意圖按照夾緊力的計算公式Fk=FX KFk實際所需夾緊力，F(xiàn)按靜力平衡原理計算出的理論夾緊力K安全系數(shù)，通常取1.52.5,精加工和連續(xù)切削時取小值，粗工和斷續(xù)切削時取大值，此處取 K=2.5（根據(jù)14 P276 ）FK1=FK2=FK3=KN=2.5 X 13533=20299.5N夾=20299.5 X3=60898.5N4 60898.53.14 6.3 0.95 1063.1.4.2 夾緊油缸的徑113.9mm( 根據(jù)5P166)考慮到液壓缸阻力和機(jī)械部分的摩擦力

34、取公稱直徑D=125mm由機(jī)械零件設(shè)計手冊第二版下冊 表31-5查得鋼筒的外徑為146mmUY WF 125徑為D1=125mm由機(jī)械設(shè)計手冊第四版第四卷表17-6-37,初步選擇X 170-10型的液壓缸，活塞桿直徑為 90mm3.1.4.3 鋼筒壁厚的驗算由上述選擇的液壓缸知壁厚為 21mm由D/6 =125/21=5.9510屬于厚壁，按下式進(jìn)行校核D b0.4Py012； b1.3Py210.0045m 4.5mm0.125120 0.4 1.5 6.32 120 1.3 1.5 6.3（驗算通過）3.1.4.4 活塞桿的校核活塞桿的材料選45號鋼。3.1.4.4.1 活塞桿直徑d的校

35、核由上述選擇的液壓缸知活塞桿的直徑為90mm4F“”4 60898.53d 28mm . 625.4 10 m 25.4mm1-3.14 120 10（驗算通過）3.1.4.4.2 活塞桿彎曲的穩(wěn)定性的驗算LB>（1015）d,因受力完全在軸線上，主要按下式驗算F1< Fk/n kFk2E1I *106K2Lb2（根據(jù)5P169 )_E5 一E1 1.8*10 5 Mpa(1 a)(1 b)d 446I0.049d4 3.2 10 664K 液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù) K=1 （后端法蘭）nk安全系數(shù)，通常取nk=3.56,此處取為6262566Fk_102.52 10 NE1I *10

36、18 103.2 10102 22 Z2K2LB20.52 0.302Fk/n k =2.52 X 106/6=4.2 X 109 N1<Fk/n k(驗算通過)3.1.4.5 夾緊油缸的確定由以上的校核可知UY WF 125 170-10型液壓缸符合設(shè)計要求，此液壓缸為冶金設(shè) 備用的，尾部法蘭連接，行程為170mm工作壓力在10Mpa寸的推力為127.72KN,壁厚 21mm活塞桿直徑為90mm活塞面積為127.72cm：活塞選用組合式活塞，車氏 C形滑 環(huán)密封。3.1.4.6 流量的計算夾緊拉桿速度V夾=7才&=3.6m/min3Q=uA=3.6X 3.14 X 0.125

37、X 103/4=44.2L/min3.1.5 油缸參數(shù)的總結(jié)表表3.1油缸相關(guān)的參數(shù)工況習(xí)行兀件名稱L /外徑(mm)F/(N)時問(s)無桿腔 面 積D2A= ' (m2)有桿腔面積A=(D d)2 4(m2)工作 壓力 (Mpa)活塞 桿直 徑 d(m)速度 u (m/ min)Q=uA(L/m in)升降翻板油缸-6.5-0.02513160升托輾油缸50/609800/0.95=103160.581.96 X10-31.54 義10-45.30.0363.67.07夾緊夾緊油缸125/14660898.5/0.95=641042.831.2310-2X1.1 X10-25.21

38、0.093.644.2快進(jìn)水平力架40/5010000.31.2610-3X1.06 X10-30.790.0.546.78工進(jìn)油缸倒角2182/0.95+1000=3297502.620.076快退油缸10000.390.795.7松開夾緊油缸125/14602.831.2310-2X1.1 X10-200.093.639.6下 降托輾油缸50/60103160.581.9610-3X1.54 義10-45.30.0363.65.53.2液壓泵的確定：3.2.1 供油液壓泵的確定3.2.1.1 液壓泵的壓力的確定液壓泵的最大工作壓力PpPp P p式（3.21 ）式中Pt 液壓缸或液壓馬達(dá)最

39、大工作壓力p進(jìn)油路上的總壓力損失。p的準(zhǔn)確計算要在待選元件選定并繪出管路圖時才能確定，在管路簡單，流速不大時， p?。?.20.5） Mpa在管路復(fù)雜進(jìn)口有高速閥的p?。?.51.5）。此處 p取為0.7Mpa。（根據(jù)7 表9.3）Pp>6.3+0.7=7Mpa3.2.1.2 液壓泵流量的計算多液壓缸或液壓馬達(dá)同時工作時液壓泵的流量為：Qp K（ Qmax）式中K 泄漏系數(shù)一般取K=1.11.3,回路中的泄露量可按總流量最大值的10%-30%古算。（根據(jù)7 P184 ）Qmax 同時工作的液壓泵或液壓馬達(dá)的總流量。該系統(tǒng)中液壓缸依次動作，沒有同時工作的液壓缸，所以Qmax = Q 翻 =

40、160 L/minQP>160X 1.3=208 L/min3.2.1.3 選擇液壓泵的規(guī)格液壓泵的選擇依據(jù)Qp和Pt的值選擇，為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的工作壓力一般要比最大工作壓力大 25%-60%即（25%- 60% X 7=1.754.2 Mpa（ 根 據(jù) 7 P184）該系統(tǒng)選用2 臺同規(guī)格的液壓泵，一臺工作，另一臺備用。由機(jī)械設(shè)計手冊第四版第四卷表17-8-170查得在工作壓力為10Mpa時選用變量葉片泵，額定工作壓力16Mpa。型號： 1pv2v410/50RA1MCO16N。 1電動機(jī)型號：Y160L-4,功率15Kw,轉(zhuǎn)速1460 r/min ,公稱排量50ml

41、/r。一臺液壓泵工作時的流量為：Q泵=qn=1460X 0.05=73 L/min73L/min<160L/min ，不足的流量由蓄能器來補(bǔ)足3.2.2 自循環(huán)過濾系統(tǒng)液壓泵的確定自循環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力初步定為 0.5Mpa,選用外嚙合的齒輪泵，型號：CB-B,排量 2.5125 ml/r ,額定壓力2.5Mpa,額定*$速為1450r/min ,容積效率（7090） % 取 排量 q=50ml/r ,則液壓泵的流量為： Q=qX n=0.05 x 1450=72.5L/min。( 根 據(jù) 4 表17-5-6）3.3 液壓閥的選擇3.3.1 水平刀架（倒角）油缸液壓系統(tǒng)的閥的選擇三位四通電

42、磁換向閥由水平刀架系統(tǒng)回路的壓力0 6.3Mpa及流量選用4WE56.0/G24型電磁換向閥，通 徑：6mm額定壓力：25Mpa通過的流量為14L/min。二位三通電磁換向閥選用3WE56.0/G24型電磁換向閥，通徑：5mm額定壓力：25Mpa,通過的流量為14L/min 。（根據(jù) 6 表 4.164）兩個單向節(jié)流閥選用LDF-B10C型單向節(jié)流閥，通徑10mm流量調(diào)節(jié)圍1.215 L/min ,最大壓力31.5Mpa 。（液壓元件產(chǎn)品樣表P562）3.3.2 托架油缸液壓系統(tǒng)閥的選擇二位四通電磁換向閥由托架油缸系統(tǒng)回路的壓力0 6.3Mpa及流量28.28 L/min ,選用4WE650/

43、G24®二 位四通電磁換向閥，通徑為 6mm通過的額定流量為80L/min ,額定壓力壓力為16Mpa 雙單向節(jié)流閥（根據(jù) 6 表 4.164）選用Z2FS6型疊加式雙單向式節(jié)流閥，通徑為 6mm流量為80L/min ,工作壓力 31.5Mpa。（ 根 據(jù) 6 表4.107 ）3.3.3 夾緊油缸液壓系統(tǒng)閥的選擇二位四通電磁換向閥選用4WE650/G2強(qiáng)電磁換向|彳通徑為6mm通過的額定流量為80L/min ,額定壓力壓力為16Mpa。（根據(jù) 6 表 4.164）雙向節(jié)流閥選用Z2FS6型疊加式雙單向式節(jié)流閥，同上選用。減壓閥選用RG-06-C-22型的減壓閥，管式連接，最高使用壓力

44、21.0MPq設(shè)定壓力1.520.5MPq 最大流量 125L/min,泄油量 0.8 1.1L/min。（ 根據(jù) 4 表 17-7-44）3.3.4 翻板液壓系統(tǒng)的閥的選擇 三位四通電液換向閥選用（S）DSHG-04-3C-50型電液換向閥，最大流量300L/min ,最大工作壓力31.5Mpa, 最高先導(dǎo)壓力25Mpa,最低先導(dǎo)壓力0.8Mpa。（根據(jù)6 表4.181 ）雙單向節(jié)流閥選用Z2FS10型疊加式雙單向式節(jié)流閥，流量為 160L/min,工作壓力31.5Mpa。（ 根 據(jù) 6 表 4.107） 3.3.5 泵站回路上液壓閥的選擇溢流閥選用BG-10-32型電磁溢流閥，板式，通徑1

45、0mm最大流量200L/min ,壓力10Mpa（ 根 據(jù) 6 表4.5）與蓄能器相連的溢流閥選YF-L10B， 通徑10 mm， 額定流量為40 L/min ， 壓力7 Mpa。單向閥選用S-20A型單向閥，管式連接，通經(jīng)10mm最大流量為200L/min,重量2.5kg。（根據(jù)6 ） 二位三通電磁換向閥選用3WE卵電磁換向|彳?|,通徑：10mm額定壓力：10Mpa通過的流量為80L/min。（根據(jù)6 ）3.4 蓄能器蓄能器是將壓力液體的液壓能轉(zhuǎn)換為勢能貯存起來，當(dāng)系統(tǒng)需要時再將勢能轉(zhuǎn)換為液壓能做功的容器。蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用按用途可以分為：作為輔助動力源、維.專業(yè).專注.持系統(tǒng)壓力、

46、減小液壓沖擊或壓力脈動在此系統(tǒng)中一個工作循環(huán)中速度差別很大，要求瞬間補(bǔ)充大量的液壓油，故蓄能器 用作輔助動力源。3.4.1 蓄能器的初選擇該系統(tǒng)選用囊式蓄能器，優(yōu)點：空氣與油隔離，油不易氧化，尺寸小重量輕，反應(yīng) 靈敏，充氣方便，最高工作壓力 200Mpa，充氮氣。3.4.2 充氣壓力從保護(hù)氣囊的延長使用壽命的角度出發(fā)，對于波紋形氣囊5=(0.8 0.85)P2P0蓄能器的充氣壓力PaP2 為液壓系統(tǒng)的最高工作壓力此處P2=7.0X106 Papo=(0.8 0.85)P2=(0.8 0.85) X7X 106 =(5.6 5.95) X 106pa 取 R=5.6X106 pa作為輔助動力源，

47、為使其在輸出有效工作容積過程中液壓機(jī)構(gòu)的壓力下相對穩(wěn)定些，蓄能器的最低推薦工作壓力為：pi=(0.6 0.85)p 2=(0.6 0.85) 乂 7.0 X 106=(4.2 5.95) X 106 pa取 pi=5 Mpa(根據(jù)4 表 17-8-94)3.4.3 蓄能器容積的計算3.4.3.1 繪制工況循環(huán)圖根據(jù)各執(zhí)行元件的載荷變化情況，作出耗油量與時間的工況循環(huán)圖。”日！1圖3.4耗油量與時間的循環(huán)圖根據(jù)工況循環(huán)圖，求出一個工作循環(huán)系統(tǒng)所需的平均流量Qcp （L/min）八 Qiti式（3.22 ）Qcp 一60 Kp TEQiti一個工作周期中各液壓機(jī)構(gòu)耗油量總和.專業(yè).專注.機(jī)組工作周

48、期Qti=160 X 6.5+28.28 X 0.58+44.2 X 2.83+2 X （6.78 X 0.3+0.076 X 50+5.7 X0.39）+39.6 X 2.83+22 乂 0.58/60=22 LT=6.5+（0.3+50+0.39+2.83+0.58） 義 2=114.7 sQp=22/114.7 x 60=11.5 L/min所以液壓泵的平均流量為Qcp =11.5L/min在一個工作循環(huán)，各瞬間所需的瞬時流量Qi中，超出平均流量Qcp的部分，就是蓄能器提供的流量，小于或等于Qcp的部分是油泵供給的流量。3.4.3.2 蓄能器的有效工作容積的計算蓄能的有效工作容積為式（3

49、.23 ）VViQtVi 液壓系統(tǒng)最大耗油量時，各工作點的總耗油量。i表示液壓系統(tǒng)最大耗油量時的工作點數(shù)；此系統(tǒng)翻板油缸工作時耗油量最大，M =160X 3.25/60=8.6 L考慮整個液壓系統(tǒng)泄漏的泄漏系數(shù)，可取 =1.2Q液壓泵的總耗油量（L/min ）此處為73L/mint 最大耗油量時的泵的工作時間（s）（根據(jù)4表 17-8-94）8.6 1.273 3.25606.3L系統(tǒng)中設(shè)置兩個蓄能器，則每個蓄能器的有效容積為6.3/2=3.15L3.4.3.3 蓄能器總?cè)莘e的計算由波義耳定律:PoV0n = PlVin=P2V2n = C式（3.24 ）當(dāng)系統(tǒng)的氣體壓縮或膨脹的時間在 imi

50、n以的，由于來不及和外界進(jìn)行熱交換，故 可以近似認(rèn)為是絕熱過程，絕熱指數(shù) n=1.4 （對氮氣或空氣）。絕熱過程蓄能器的總?cè)莘e為V0V0.7151 0.71510.715P0（）（一）P1P2式（3.25 ）（根據(jù)4 表17-8-94）A V=3.15L, p 0=5.6Mpa, p 1=5Mpa, p 2=7Mpa3.150.7150.71515.6p10.7151p214L3.4. 4 蓄能器的選擇系統(tǒng)選用兩個囊式NXQ-L25/蓄能器，公稱容積16L,公稱通經(jīng)40mm A=900mm B=740mm,C=90mm,D=219mm量 63kg,公稱壓力 10Mpa（根據(jù)4 表 17-8-9

51、9）3.5過濾器的選擇過濾器是液壓系統(tǒng)的重要元件，它可以消除液壓系統(tǒng)的污染物，保持液壓油的清潔 度，確保液壓元件工作的可靠性。它的工作能力取決于濾芯的有效過濾面積、濾芯本身 的性能、油的粘度和油溫、過濾前后油的壓力差、以及油中固體顆粒的含量。選系統(tǒng)液 壓泵入口處和自循環(huán)過濾系統(tǒng)的過濾器進(jìn)行計算和選擇。3.5.1 泵的入口處的過濾器的計算和選擇3.5.1.1 過濾器的選擇系統(tǒng)的流量為 73L/min ,壓力為7Mpa,據(jù)此由機(jī)械設(shè)計手冊第四版第四卷表17-8-131選用吸油口用線隙式過濾器，型號XU-100X 80J,通徑32mm流量為100L/min, 過濾精度80 m ,原始壓力損失為0 0.02Mpa。額定壓力為6.18 Mpa。3.5.1.2 濾芯有效工作面積 A （m 2）式（3.26 ）10 4 （m2）式中Q 過濾器的額定流量，L/min油的動力粘度Pa s濾芯材料的單位過濾能力,L/cm2,由試驗測定;在20c時，線隙式濾芯=10（根據(jù)4 表 P17-717）Q