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中文摘要我们的设计课题是混凝土泵液压系统设计本设计主要讲述混凝土泵的液压系统,以及混凝土泵液压元件的选择设计时注重系统性、实用性,又体现精简原则,注意所学知识的全方位结合随着建筑技术的不断发展,泵送混凝土施工技术得到普及和应用泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能,对薄壁密筋结构少振捣或不振捣施工,具有提高抗渗性、改善耐久性特点关键词混凝土泵、液压系统、分配阀、液压泵、液压缸AbstractOurdesignisthesubjectofconcretepumphydraulicsystemdesign.Thedesignmaingiveanaccountofpumphydraulicsystemandoptionofpumphydrauliccomponents.Focusonthedesignofsystematicpracticalreflecttheprincipleofstreamliningtheattentionoftheall-roundknowledgeofthecombination.Keywords:concretepumpshydraulicsystemthedistributionvalveshydraulicpumpshydrauliccylinders.Alongwithbuildingtechnologysunceasingdevelopmentthepumpconcreteconstructiontechniqueobtainsthepopularizationandtheapplication.Thepumpconcretenotcanonlyimprovetheconcretestheconstructionperformancelittleinspirestothethinwalldensemusclestructurepoundsorpoundstheconstructiondispiritedlyhasenhancestheimpermeabilitytheimprovementdurablecharacteristic.目 录TOC\o1-3\h\z\u第一章概论3第二章混凝土泵液压系统
42.1泵送系统
52.2摆动系统
72.3搅拌系统8第三章液压元件的选择
93.1混凝土泵的型号选择
93.2液压缸
143.3电动机的选型
173.4液压阀
213.
4.
1213.
4.
2273.
4.
3273.
4.
4273.
4.
5283.5蓄能器的选择
283.
5.
1283.
5.
2293.6油管
303.
6.
1303.
6.
2303.
6.
3303.7油箱的设计
323.
7.
1323.
7.
2323.
7.
3323.
7.433结束语35参考文献35第一章概论
1.混凝土的输送与浇铸一直是人们研究的对象,也是一项关键性的工作,在不同的施工条件下,合理的选择混凝土输送方法和输送设备,对加快工程速度,降低工程造价,提高劳动生产率,保证混凝土结构的质量等都有及其重要的意义以往,对大型建筑物浇铸混凝土,传统的方法是采用吊斗,不断发展的是采用升降机,起重机,皮带运输机等等,但是它们都存在着种种缺陷混凝土泵是现在所有的混凝土输送设备中比较理想的一种它可以同时解决混凝土的水平和垂直运输并且浇灌,用混凝土泵施工的优点有
(1)机械化程度高,需要的劳动力少,施工组织简单抗压强度高混凝土的抗压强度一般为20~40Mpa,有的可高达80~120Mpa,适合做结构材料
(2)混凝土的输送和浇铸作业是连续进行的,施工效率高,工作进度快与钢筋的共同工作性好混凝土热膨胀系数与钢筋相近,受力特点可以互补,且与钢筋的粘结力较强,可制成钢筋混凝土,扩大应用范围
(3)蹦送工艺对混凝土质量要求比较严格,也可以说泵送是对混凝土质量的一种检验,又由于泵送是连续进行的,泵送中混凝土不易离析,混凝土塌落度不大,因此容易保证工程质量
(4)作业安全
(5)对施工作业面的适应性强,作业范围广,混凝土输送管道可以铺设到其他难以到达的地方,又能使混凝土在一定的压力下充填浇铸到位,还可以把泵串联使用,以增大输出距离,满足个中施工要求
(6)与其它施工机械的相互干扰小 耐久性好混凝土一般不需要维护、维修及保养
(7)在正常泵送条件下,混凝土在管道中输送不会污染环境,能实现文明施工
(8)在施工布置得当的情况下,能够降低工程造价 第二章混凝土泵液压系统混凝土液压泵按泵体能否移动又可以分为固定式泵、拖挂式泵和自行式泵等三种固定式系原始形式,安装在固定机座上,多由电动机驱动,适用于工程量大、移动较少的场合拖挂式混凝土泵是把泵安装在简单的台车上,由于装有车轮,所以即能在施工现场方便地移动,又能在道路上拖行自行式混凝土泵是把泵直接安装在汽车的底盘上,且多带布料装置或称布料杆;这种形式的输送泵,一般又称为泵车,它机动性好,在泵送距离不大时,施工前后不需要铺设和拆卸输送管道按分配阀的形式可以分为球阀、旋转板阀、闸板阀和管式阀等其中的球阀、旋转板阀由于自身受力性能不佳、寿命短、磨损后密封性差,现已退出市场竞争;目前使用较多的主要有闸板阀和管式阀闸板阀通过两块闸板在油缸带动下在闸室中作直线运动,交替遮盖和放开缸口;它又可分为立式、水平和斜置式三种,以斜置式最为广泛闸板式的闸板前缘很薄,插入混凝土的阻力小,运动部件质量轻、惯性小,所以驱动油缸负荷轻,可以使用低压系统和小直径油缸,有利于降低成本闸板阀最大的缺点就是闸板磨损后,与闸室的间隙无法补偿,而失去密封性能,不能高压输送,而且闸室更换比较困难管式阀有很多种,但在混凝土泵上应用最广的是裙阀和S阀裙阀的特点是进口细出口大,像裙子,阀体短,内径大,不节流,压力损失小通过精确计算,可以使裙体力矩平稳,消除料斗“抬头”,现象且回转力矩小,磨损后可补偿;其缺点是两端滑动,且都需要密封,成本高,结构紧凑,拆装困难S形管阀是当今国内外应用最广的分配阀,它主要由眼睛板、自动耐磨环或切割环、浮动环密封以及S管阀等四部分组成S阀之所以应用广泛,在于其具有如下优点耐磨环的浮动与自紧;浮动是指耐磨环在S阀上没有轴向固定,可以自由串动;自紧是指高压混凝土会作用在一个设计好的耐磨环面上,将耐磨环与眼镜板贴紧浮动和自紧的结果就是眼镜板和耐磨环磨损后,耐磨环在混凝土压力下自动补偿间隙,保证密封性能混凝土泵按驱动力可分为电动式和内燃式内燃式由内燃机驱动,适应于缺乏电源或电压偏低的施工场合,内燃式可提供稳定的驱动力电动式适应电源充足稳定的施工场合电动式相对结构简单,控制方便,价格较为便宜混凝土输送泵按理论输送量大小,可分为超小型,小型、中型、大型和超大型等输送量在10~20m3/h的属超小型;输送量在30~40m3/h的属小型泵;输送量在50~95m3/h的为中型泵;输送量在100~150m3/h的为大型泵;输送量在160~200m3/h的为超大型泵按工作时混凝土泵出口的混凝土压力可分为低压、中压、高压和超高压等压力为
2.0~
5.0MPa的属低压泵;压力为
6.0~
9.5MPa的属中压泵;压力为
10.0~
16.0MPa的属高压泵;压力为
22.0~
28.5MPa的属超高压泵液压系统用于驱动和控制泵送机构,摆动机构,搅拌机构等的动作,因此它主要由泵送系统,摆动和搅拌系统三大部分组成图(K1-1)采用川崎K3V80DT为主油泵的液压原理图现就图对压系统的组成及工作原理进行简要说明
2.1泵送系统泵送系统主要是为混凝土作往复运动提供动力,它主要由一下液压元件组成1主油泵1为泵送系统输送液压油采用川崎K3V系列斜盘式轴向柱塞泵,排量负流量控制、恒功率变量泵,通过液压阀12为主油泵改变排量提供控制油液2吸油过滤器2吸油过滤防止油泵吸入污物,过渡精度为100μ,一旦滤芯堵塞,当负压达到
0.018MPa时,指针达到红色区域,此时应更换滤芯
(3)溢流阀8用于限制系统的最高压力,对系统起过载保护
(4)电液换向阀10控制油液流动方向,从而控制主油缸换向它由三位四通电磁导阀和液控主阀组成,其间装设有双单向节流阀11采用外控内泄式,从蓄能器分出的压力油经双向节流阀11为电液换向阀10提供先导控制油
(5)主油缸9两个双作用活塞缸(
9.1和
9.2)串联接通分别驱动某对应的混凝土活塞,其串联方式有两种一是如图所示的小缸连通,泵机为液压小排量泵送方式二是大腔连通,泵机为低压大排量泵送方式
(6)冷却器5冷却液压油,确保油温不超过60度采用水冷方式,当液压油温高于50度时,应接冷却水对液压系统进行冷却
(7)回油过滤器4过滤系统进行过程中产生的污物,过滤精度为10μ带旁通阀,一旦滤芯堵塞,旁通阀打开,液压油直接流回油箱当压值达到
0.35MPa是,本报警指示灯亮,此时需要更换阀芯
(8)液压油箱3用于储存供系统工作循环所需的液压油,散发系统产生的一部分热量,促进油液中空气分离油液中泡沫 泵送系统的工作过程如下主油泵1在电机驱使下,通过吸油过滤器2从油箱3中吸油并向系统输出当电液换向阀10的电磁阀不得电处于中位时,液控阀也处于中位主油泵3输出的油液直接经冷却器5和回油过滤器4回到油箱,此时主油缸不动作当电磁溢流阀通电时,溢流阀内控加载,这时若电液换向阀10的电磁阀一侧电磁铁得电,液控换向阀换向,其4个油口的连通关系发生改变,使两个主油缸中的一个外伸,一个回缩驱动是对应的混凝土缸实现吸、排料功能当液压系统压力过高时,溢流阀开启溢流,限制液压系统压力继续过高
2.2摆动系统摆动系统的作用是配合泵送系统工作,准时、平稳,迅速地控制S管阀的摆动并为泵送系统电液换向阀提供控制油,它主要有如下液压元件组成
(1)摆动油泵
19.1为摆动系统输送液压油采用小松SAR1-25-14-118型双联齿轮泵,它与泵送主油泵串联相连,用其中排量为25ml/r的串联齿轮泵为摆动系统供油
(2)吸油过滤器2与泵送系统主油泵共用吸油过滤器
(3)压力过滤器18过滤精度为10μ,带压差发讯器如阻塞,报警指示灯亮,此时应更换阀芯
(4)卸荷换向阀17调定压力为17MPa,在储能器储油压力达17MPa时,是摆动油泵卸荷
(5)电液换向阀22控制油液流动方向,从而控制摆动油缸换向
(6)蓄能器16在S管停止摆动时,储存能量在S管摆动过程中释放能量时,向摆动油缸补充油液,加速摆动
(7)球阀20调节进入摆动液压缸中的油液流量,即根据需要,调节摆动油缸的速度,将其完全关闭时,可控制S管阀的位置
(8)摆动油缸21有两个单作用柱塞缸,用于驱动S管阀的摆动
(9)背压阀23是一个管式单向阀,防止摆动系统回油路中进入空气 摆动系统工作过程如下双联齿轮泵
19.1通过吸油过滤器2吸油并向系统输出,压力油经压力过滤器18,卸荷溢流阀17打开,油泵输出的油液全部经冷却器5,回油过滤器4流回油箱,蓄能器进入保压状态当电液换向阀22一端得电时,主阀芯移动换向,蓄能器储存的压力油经球阀20进入摆动油缸,该摆缸活塞杆伸出通过摆杆带动S管摆动此时,蓄能器内储油压力会立刻下降,当压力下降到一定范围内时,卸荷溢流阀17关闭,双联齿轮泵
19.1输出的压力油也供摆动油缸,直到带动到位后全部进入蓄能器16,压力表15迅速回升,储油压力到达17MPA时,蓄能器又进入保压状态,等到下一次动作当电液换向阀22的另一端电磁铁得电时,压力油接通另一摆动油缸,摆动S管向相反方向摆动,实现S管阀的换向 摆动系统与泵送系统的协调工作,靠换向机构及逻辑电路控制电液换向阀10和22的协调工作来实现
2.3搅拌系统 搅拌机构位于泵机尾部的混凝土料斗中,搅拌轴通过轴承支撑于料斗两侧板上,其功能一是通过对料斗中混凝土缸的吸入口集中,一边泵送系统吸料搅拌液压系统主要由如下元件组成1搅拌油泵
19.2为搅拌系统输出液压油,采用小松SAR1-25-14-118型双联齿轮泵,它与泵送主油泵串接相连,用其中排量为14ML/R的那联齿轮泵为搅拌系统供油2吸油过滤器2与泵送系统主油泵共用吸油过滤器3手动换向阀6控制油液流动方向,即控制搅拌马达的旋转方向,三位四通,中位H型技能,手动控制,钢球定位其阀体装设有溢流阀,对搅拌系统起过载保护作用,调定压力为16MPa4搅拌马达7两个BM-E500-K4型双向液压马达,其油路并接相连,用驱动搅拌机构 搅拌液压系统工作过程如下双联齿轮泵
19.2通过吸油过滤器3吸油,压力油经手动换向阀6,进入两个并联的双向液压马达7换向阀操纵手柄在中位时,压力油经冷却器5,回油过滤器4流回油箱,液压马达不转泵送时,扳动手柄,换向阀工作,压力油进入液压马达,马达即可实现正、反转第三章液压元件的选择
3.1混凝土泵的型号选择混凝土泵的种类很多,可按工作原理、动力、能否移动、排量等的情况进行分类
1、按工作原理分类按工作原理可分为活塞式和挤压式目前,国外大多数厂家生产的是活塞式混凝土泵挤压式混凝土泵主要由料斗、鼓形泵、驱动装置、真空系统和输送管等组成主要特点是结构简单、造价低、维修容易且平稳由于输送量及泵送混凝土压力小、输送距离短,目前已很少使用
2、按混凝土泵的动力传动方式的不同,分为机械式活塞泵和液压式活塞泵;其中机械式活塞泵是早期产品,目前已不多见,现在主要是活塞式液压泵而液压式活塞泵按推动活塞的介质不同,又可分为油压式和水压式两种大多数为油压式液压活塞式混凝土主要由料斗、混凝土缸、分配阀、液压控制系统和输送管组成通过液压控制系统使分配阀交替启闭;液压缸和混凝土缸相连,通过液压缸活塞杆的往复运动以及分配阀的协同动作,使亮个混凝土缸轮流交替完成吸入与排出混凝土的工作过程目前国外大多数厂家生产的是活塞式混凝土泵根据混凝土泵的技术要求最大理论输送量50m3/h最大理论输出压力7Mpa选择混凝土泵的设计型号为HBT40,拖挂试混凝土泵,并按其原理分是活塞式混凝土泵活塞式混凝土泵最早为机械传动式,后来发展为液(油)压传动方式机械传动式混凝土泵笨重,传动系统复杂,躁声大,有震动,易引起混凝土拌台物离析,且料斗的加料不便,产生阻塞时,不能进行反泵消除阻塞,故已遭淘汰在60年代以前有所应用液压活塞式混凝土泵,是通过压力油推动活塞,再通过活塞杆推动混凝土缸中的各种活塞进行压送混凝土液压活塞式混凝土泵分单缸式和多缸式两种双缸式在结构方面虽较单缸式复杂,但因为是两个缸交替工作,故使输送工作比较连续,平稳,生产效率高并且发动机的功率也得以充分利用,所以大、中型的混凝土泵都有双缸式的
3.
1.1泵工作压力,排量,理论流量,实际流量,容积效率,输入转矩,输出转矩,机械效率,输入、输出功率,总效率泵的工作压力是指液压泵所输出的油液为克服阻力所必须建立起来的压力工作压力的大小决定于负载液压泵的额定工作压力是指允许使用的最大工作压力,超过此值就是过载,泵的效率就将下降,寿命就将降低液压泵铭牌上所标定的压力就是额定压力压力的单位是N/m2,简称为帕Pa,即1Pa=1N/m2由于此单位太小,在工程上使用很不方便,因此常采用它的倍数单位MPa兆帕1MPa=106pa=106N/m²液压泵的排量是指在不考虑泄漏的情况下,泵每转所输出或所需输入液体的体积并常以qp来表示其单位是m³/r米³/转液压泵的理论流量Qtp或QtM是指在不考虑泄漏的情况下泵单位时间所输出或所需输入液体的体积其单位是m³/s米³/秒国际单位此单位太大,因此常用L/min升/分表示1L=1dm³=10³cm3若设泵的转速为np或nm,则有Qtρ=qp·np或QtM=Qm·nm泵的实际流量Qp或Qm是指在考虑泄漏的情况下,单位时间泵所输出或所需输入液体的体积液压泵,QpQtp液压泵的容积效率ηvp是泵的实际流量Qp与泵的理论流量Qtp的比值ηvp=Qp/Qtp.泵的输入转矩是指泵所需的驱动电机的转矩,分理论转矩Ttp和实际转矩TpTtp是指不考虑摩擦等损失时泵所需电机转矩;Tp则是考虑摩擦等损失时泵所需电机转矩其值TpTtp转矩单位是N·m牛·米泵的机械损失TIp或TIM是指泵的实际转矩Tp或理论转矩TtM与泵的理论转矩Ttp以或实际转矩TM的差值,即Tlp=Tp-Ttp液压泵的机械效率ηMP是指泵的理论转矩Ttp与实际输入转矩Tp之比值ηMP=Ttp/Tρ液压泵的输入功率Pip是指驱动泵的电机功率,其值为泵的实际输入转矩即电机的输出转矩Tp与角速度ΩM的乘积Pip=TpΩp液压泵的输出功率Pop为Pop=ppQp若Tp、Ωp、pp、Qp都以国际单位代入时,功率的单位为W瓦,1W=1N·m/s若压力pp以MPa、流量Qp以L/min代入,则泵的输出功率可用式Pop=ppQp/60计算,单位是千瓦KW液压泵的总效率ηp为泵的输出功率与输入功率的比值为式中ppQtp和TtρΩp分别是不考虑液压泵在能量转换过程中能量损失的理论输出功率和理论输入功率,二者相等故ηp=ηVp·ηmp由ηp的定义亦有Pip=Pop/ηp
3.
1.2常用泵---齿轮泵、叶片泵、柱塞泵及相应的液压马达的主要优缺点及应用场合齿轮泵的主要优点是结构简单,体积小,质量轻,工艺性好,价格便宜,自吸能力强,对油液污染不敏感,转速范围大,维护方便,工作可靠它的缺点是困油现象严重,径向不平衡力大,泄漏大,流量脉动大,噪声较高,不能做变量泵使用低压齿轮泵广泛地应用在低压25×105pa以下的液压系统中,如机床以及各种补泊、润滑和冷却装置等齿轮泵在结构上采取一定措施后,也可以达到较高的工作压力中压齿轮泵主要应用于机床、国轧钢设备的液压系统中中高压和高压齿轮泵主要用于农林机械工程机械、船舶机械和航空技术中和齿轮泵相比,叶片泵有流量均匀、运转平稳、噪声小、寿命长,轮廓尺寸较小、结构较紧凑等优点,但也存在着自吸能力差、调速范围小、最高转速较低、叶片容易咬死、工作可靠性较差、结构较复杂、对油液污染较敏感等缺点因此在工作环境较污秽、速度范围变化较大的机械上应用相对较少在工作可靠性要求很高的地方,如飞机上,也很少应用叶片泵在中,低压液压系统尤其在机床行业中应用最多其中单作用式叶片泵常做变量泵使用,其额定压力较低
6.3MPa,常用于组合机床,压力机械等;双作用式叶片泵只能做定量泵使用,其额定压力可达14MPa~21MPa,在各类机床尤其是精密机床设备中,如注塑机、运输装卸机械及工程机械等中压系统中得到广泛应用柱塞泵由于构成密封工作腔的构件一一柱塞和缸体内孔均为圆柱表面,加工方便,容易得到较高的配合精度,密封性好,故容积效率高,工作压力高同时这种泵只要改变柱塞的行程就可以很方便的改变其流量,易于实现变量因此柱塞泵在高压、大流量、大功率的液压系统中和流量需要调节的场合,如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山机械、船舶机械等场合得到广泛应用|柱塞泵按其柱塞的排列方式和运动方向的不同,可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类轴向柱塞泵的优点是结构紧凑,径向尺寸小,质量轻,转动惯量小且易于实现变量,压力高可达到40MPa或更高,可在高压高速下工作,并具有较高的容积效率因此这种泵在高压系统中应用较多不足的是该泵对油液的污染十分敏感,一般需要精过滤同时该泵自吸能力差,常需要由低压泵供油轴向柱塞泵具有可逆性和轴向柱塞泵比,径向柱塞泵的径向尺寸较大,结构较复杂,且配油轴受到径向不平衡力作用,易于磨损,因而限制了转速和压力的提高最高压力在2OMPa左右,故目前生产中应用不多该泵的容积效率较高,一般可达
0.94~
0.
983.
1.3液压泵的确定与所需功率的计算
1.液压泵的确定1确定液压泵的最大工作压力液压泵所需工作压力的确定,主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1,再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失ΣΔp,即pB=p1+ΣΔp=7+
0.5=
7.5MPaΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等,在系统管路未设计之前,可根据同类系统经验估计,一般管路简单的节流阀调速系统ΣΔp为2~5×105Pa,用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为5~15×105Pa,ΣΔp也可只考虑流经各控制阀的压力损失,而将管路系统的沿程损失忽略不计,各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找表2-1常用中、低压各类阀的压力损失Δpn阀名Δpn×105Pa阀名Δpn×105Pa阀名Δpn×105Pa阀名Δpn×105Pa单向阀
0.3~
0.5背压阀3~8行程阀
1.5~2转阀
1.5~2换向阀
1.5~3节流阀2~3顺序阀
1.5~3调速阀3~52确定液压泵的流量qB泵的流量qB根据执行元件动作循环所需最大流量qmax和系统的泄漏确定qB=qt•ηv=50×
0.9=45m3/h
①多液压缸同时动作时,液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸或马达所需的最大流量,并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降,即qB≥KΣqmaxm3/s式中K为系统泄漏系数,一般取
1.1~
1.3,大流量取小值,小流量取大值;Σqmax为同时动作的液压缸的最大总流量m3/s
②采用差动液压缸回路时,液压泵所需流量为qB≥KA1-A2vmaxm3/s=
1.3*50=65m3/h式中A1,A2为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积m2;vmax为活塞的最大移动速度m/s
③当系统使用蓄能器时,液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取,即qB=ViK/Ti式中Vi为液压缸在工作周期中的总耗油量m3;Ti为机器的工作周期s;Z为液压缸的个数3选择液压泵的规格根据上面所计算的最大压力pB和流量qB,查液压元件产品样本,选择与PB和qB相当的液压泵的规格型号上面所计算的最大压力pB是系统静态压力,系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力,而动态压力往往比静态压力高得多,所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%~60%,使液压泵有一定的压力储备若系统属于高压范围,压力储备取小值;若系统属于中低压范围,压力储备取大值4确定驱动液压泵的功率
①当液压泵的压力和流量比较衡定时,所需功率为p=pBqB/103ηBkW=
7.5*45/103*
0.8=
0.42kw式中pB为液压泵的最大工作压力N/m2;qB为液压泵的流量m3/s;ηB为液压泵的总效率,各种形式液压泵的总效率可参考表2-2估取,液压泵规格大,取大值,反之取小值,定量泵取大值,变量泵取小值表2-2液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率
0.6~
0.
70.65~
0.
800.60~
0.
750.80~
0.85
②在工作循环中,泵的压力和流量有显著变化时,可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率,然后求其平均值,即p=式中t1,t2,…,tn为一个工作循环中各阶段所需的时间s;P1,P2,…,Pn为一个工作循环中各阶段所需的功率kW按上述功率和泵的转速,可以从产品样本中选取标准电动机,再进行验算,使电动机发出最大功率时,其超载量在允许范围内
3.2液压缸
1、液压缸的类型液压缸的类型繁多
①按作用方式分,液压缸分为单作用式和双作用式两大类单作用式液压缸,其一个方向的运动靠液压力来实现,而反向运动则依靠重力或弹簧力等实现双作用式液压缸,其正、反两个方向的运动都依靠液压力来实现
②按不同的使用压力,液压缸又可分为中压、低压、中高压和高压液压缸对于机床类机械,一般采用中低压液压缸,其额定压力为
2.5MPa~
6.3MPa;对于要求体积小、质量轻、出力大的建筑车辆和飞机用液压缸多采用中高压液压缸,其额定压力为10lMPa~16MPa;对于油压机响一类机械,大多数采用高压液压缸,其额定压力为25MPa~315MPa
③按结构型式的不同,液压缸又有活塞式、柱塞式、摆动式、伸缩式等型式其中以活塞式液庄缸应用最多而活塞式液压缸又有单活塞杆和双活塞杆、缸定式和杆定式的不同结构和运动方式常见液压缸的种类及特点
2、液压缸的五大组成部分,缸筒组件、活塞组件的结构及相应材料液压缸的五大组成部分是缸筒组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置、排气装置
3、液压缸的设计计算
1.初定液压缸工作压力液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定,此外,还需要考虑以下因素1各类设备的不同特点和使用场合2考虑经济和重量因素,压力选得低,则元件尺寸大,重量重;压力选得高一些,则元件尺寸小,重量轻,但对元件的制造精度,密封性能要求高所以,液压缸的工作压力的选择有两种方式一是根据机械类型选;二是根据切削负载选如表2-
2、表2-3所示表2-3按负载选执行文件的工作压力负载/N<5000500~1000010000~2000020000~3000030000~50000>50000工作压力/MPa≤
0.8~
11.5~
22.5~33~44~5>5表2-4按机械类型选执行文件的工作压力机械类型机床农业机械工程机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPaa≤23~5≤88~1010~1620~
322.液压缸主要尺寸的计算缸的有效面积和活塞杆直径,可根据缸受力的平衡关系具体计算液压缸主要尺寸包括缸体的内径D、活塞杆直径d及杆长l,液压缸的长度L等缸体的内径已经给定D=90mm根据其压力p=7MPa查表得d=
0.6D=54mm液压缸的长度L=1400mm原始资料给定A1=πD2+2πDL=
0.82m2A2=
0.60m
23.液压缸的流量计算液压缸的最大流量qmax=A·vmaxm3/s=50m3/h式中A为液压缸的有效面积A1或A2m2;vmax为液压缸的最大速度m/s液压缸的最小流量qmin=A·vminm3/s式中vmin为液压缸的最小速度液压缸的最小流量qmin,应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量若不满足此要求时,则需重新选定液压缸的工作压力,使工作压力低一些,缸的有效工作面积大一些,所需最小流量qmin也大一些,以满足上述要求流量阀和变量泵的最小稳定流量,可从产品样本中查到
3.3电动机的选型 电动机的种类分为直流电动机和交流电动机两大类直流电动机又分为他励、并励、串励电动机等交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机,以及同步电动机等
1、直流电动机的结构可分为两部分,可旋转部分和静止部分可旋转部分称为转子,静止部分称为定子定子部分包括机座、主磁铁、换向极和电刷线圈转子部分包括电枢铁心,电枢绕组,换向器,转轴和轴承等 直流电机的机座有两种形式,一种为整体机座,另一种为叠片机座整体机座是用导磁系数较好的铸刚材料制成,该种机座能同时起到导磁和机械支撑作用由于机座起导磁作用,因此机座是主磁铁的一部分,称为定子铁轭,主磁极、换向极及端盖均固定在机座上,机座起机械支撑作用一般支流电机今采用整体机座 叠片机座是用薄钢板冲片叠成定子铁轭,再把定子铁轭固定在一个左起支撑作用的机座里,这样定子铁轭和机座是分开的,机座只起到支撑作用,可用普通钢板制成叠片机座主要用于主磁通变化快,调速范围较高的场合 直流电动机的各种特性是提供给电机额定电压Un,额定励磁电流Ifn时,转速与负载电流之间的关系及效率与负载电流之间的关系,这三个关系分别叫做电动机的转速特性,转矩特性和效率特性
(1)、转速特性 他励直流电动机的转速特性可称为n=fIa即n=Un/CeΦ-Ra/CeΦn·Ia此式即为转速特性的表达式如果忽略电枢反应的去磁效应,则转速与负载电流按线性关系变化,当负载电流增加时,转速有所下降
(2)、转矩特性 当U=Un时,If=In时,Tem=fTa的关系叫转矩特性即 Tem= CTΦnIa由此式可看出,在忽略电枢反应的情况下有电磁转矩与电枢电流式成正比,若考虑电枢反映使主磁通略有下降,电磁转矩上升的速度比电流的上升速度要慢一些
(3)、效率特性 当U=Un时If=Ifn时,η=fIa的关系叫效率特性 η=P1-ΣP/P1=1-P0+RaIa2/Un·Ia 空载损耗Po是不随负载电流变化的,当负载电流较小时效率较低,输入的功率大部分在空载损耗上;当负载电流增大时效率也增大,输入的功率大部分消耗在机械负载上;但当负载电流大到一定程度时铜损快速增大,此时效率又开始变小
(4)串联直流电动机的工作特性 串联电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联,电枢电流即为励磁电流串联电动机的工作特性与并励电动机有很大的区别当负载电流较小时,磁路不饱和,主磁通与励磁电流按线性关系变化,而当负载电流较大时,磁路趋于饱和,主磁通基本不随电枢电流变化 当负载电流较小时,电机的磁路没有饱和,每极气隙磁通与励磁电流If=Ia呈线性变化关系,即Φ=Kf·If=Kf·Iak是比例系数,串联电动机的转速特性可写为n=U/CeΦ-R·Ia/CeΦ=U/KfCeIa-R/KfCe式中,R为串联直流电动机电枢回路总电阻,R=Ra+Rfo串励电动机的转矩特性可写为Tem=CTΦIa=Kf·Ia2·CT有上述可见,当负载电流变小时,转速较大,负载电流增加,转速快速下降;当负载电流趋于零时,电动机转速趋于无穷大因此串励电动机不可以在轻载下运行,电磁转矩与负载电流的平方成正比
2、交流电机交流旋转电机主要分为异步电机和同步电机两大类异步电机主要用作电动机,同步电机主要用于发电机对电动机而言,定子绕组的作用是通电后建立旋转磁场,该旋转磁场切割转子导体,在转子导体中形成感应电流,彼此相互作用更生电磁转矩,是电机旋转,输出机械能 异步电动机的结构主要有定子和转子两大部分组成转子装在定子腔内,定、转子之间有一缝隙,称为气隙定子主要由定子铁心、定子绕组、和机座三部分组成 定子铁心是电机磁路的一部分,为减少铁心损耗,一般有
0.05mm厚的导磁性能比较好的硅钢片叠成,安放在机座内,中、小型电机的钉子铁心和转子铁心都采用整圆冲片,大、中型电机常采用扇形冲片拼成一个圆为了冷却铁心,在大容量电机中,定子铁心分成很多段,每两段之间留有径向通风槽,作为冷却空气的通道 定子绕组是电机的电路部分,也放在定子铁心的内圆槽内定子绕组分单层和双层两种一般小型异步电动机采用单层绕组,大、中型异步电动机采用双层绕组 机座的作用是固定和支撑定子铁心和端盖,因此,机座应有较好的机械强度和刚度中型电动机一般用铸铁机座,大型电动机则用钢板焊接而成 转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成整个转子靠端盖和轴承支撑着转子的主要作用产生感应电流,形成电磁转矩,以实现机电能量的转换 转子铁心是电机磁路的一部分,一般也用
0.05mm厚的硅钢片叠成,转子铁心叠片冲有嵌放绕组的槽,转子铁心固定在转轴或转子支架上根据转子绕组的结构形式,异步电动机分为笼形转子和绕线转子两种
(1)笼形转子在转子铁心的每一个槽中,插入一根裸导条,在铁心两端分别用两个短路环把导条连接成一个整体,形成一个自身闭合的多相短路绕组,中小型电动机的笼形转子一般都采用铸铝的,大型电动机则采用铜导条
(2)绕线转子绕线转子绕组和钉子绕组相似,它是在绕线转子铁心的槽内嵌有绝缘导体组成的三相绕组,一般作星型连结,三个端头分别接在与转轴绝缘的三个滑环上,再经一套电刷引出来与外电路相连 一般绕线转子电动机在转子回路中串电阻,若仅用于启动,则为减少电刷的摩擦损耗,还装有提刷装置 整个转子靠轴承和端支撑着,端盖一般用铸铁或钢板制成,它是电机外壳机座的一部分,中、小型电机一般采用带轴承的端盖 异步电动机的型号主要包括产品代号,设计序号,规格代号和特殊环境代号等,产品代号表示电机的类型,用大写印刷体的汉语拼音字母表示如Y——表示异步电动机YR——表示绕线转子异步电动机等设计序号系指电动机产品设计的序号,用阿拉伯数字表示规格代号是用中心高、铁心外径、机座号、机座长度、功率和极数表示主要系列产品的规格代号如下规定系列产品的规格代号序号系列产品规格代号1中、小型异步电动机中心高、机座长度、铁心长度、极数2大型异步电动机功率、极数/定子铁心外径综上所述:由于异步电动机它的结构简单,制造,使用和维护方便,运行可靠,成本低廉,效率较高,所以我们选用异步电动机但它也有其自身的缺点:
一、是运行时要从电网吸取感性无功电流来建立磁场,降低了电网功率因数增加线路损耗,限制电网的功率传送;
二、是起动和调速性能较差查表得电动机的效率η取
0.85 η=P泵/PiPi=P泵/η=87/
0.85=
102.3KW 查表得ηn=
0.92所以电动机的功率P=Pi·ηn=
102.3×
0.92=
110.8KW查表选定电动机的同步转速为1500r/min,磁极数为4,频率为50HZ由于在正常运行范围内,转差率的数值很小,一般在
0.01~
0.06之间,故S取
0.03 所以电动机转速n=1-sn1=1-
0.03×1500=1455r/min所以我们所选的电动机的型号为YZ80S-4
3.4液压阀
1.选择依据选择依据为额定压力,最大流量,动作方式,安装固定方式,压力损失数值,工作性能参数和工作寿命等
2.选择阀类元件应注意的问题1应尽量选用标准定型产品,除非不得已时才自行设计专用件2阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取选择溢流阀时,应按液压泵的最大流量选取;选择节流阀和调速阀时,应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求3一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些,必要时,允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%
3.
4.1阀的种类
1、分配阀分配阀是活塞式混凝土泵的关键部件,它是位于集料斗、混凝土缸及输送管三者之间,协调各部件动作的机构,因而直接影响混凝土泵的直接使用性能在进行方案的选择时首先确定合适的分配阀,然后才能确定整机的结构和设计我们可以认为分配阀就是混凝土泵的心脏,综观国内外各国生产的各种类型的混凝土泵,它们所不同的只是采用了不同类型的分配阀,结构简单的分配阀将大大提高整机的性能,各国都将分配阀作为关键技术进行研究,取得了卓有成效的成果,并申请专利对双缸的混凝土泵来说,分配阀应该具有二位三通的基本性能(二位——吸料或排料三通——通集料斗、混凝土缸及输送管)对双缸的混凝土泵来说,两个缸共同一个集料斗,当它们分别处于吸入和排出过程时,处于吸入行程的混凝土缸把混凝土吸入而处于排出形成的混凝土被送到输送管中去,所以这种分配阀统具有二位四通的功能 混凝土泵与常见的油、气结合和水泵不同,它输送的是具有特殊性能的混凝土拌合物,所以对分配阀的设计一般有以下特殊的要求
(1)、良好的集排料性能 欲使混凝土泵具有良好的集排料性能,能平滑地通过分配阀,分配阀的流道就必须短且流畅,截面和形状变化小,且对混凝土的反应性强,能泵送不同塌落度的混凝土,这样就降低了流动阻力,并减少堵管现象的发生,据统计,大多数堵塞事故都发生在分配阀和流道变化大的地方,分配阀的阻力小及相应到提高了泵的输送距离
(2)、良好的密封性 阀门和阀体的相对运动部位,要有良好的密封性,以减少漏浆现象,影响混凝土的使用性能和泵送用户总是要求混泥土泵能适应各种级配的混泥土在泵送实践中,最难泵送的并不是低塌落度的半干硬性混凝土,也不是含有少量大骨料的混凝土,而是那些水泥、砂子含量太低、塌落度太大,极易离析的混泥土许多施工者为了降低成本,总是要想方设法地减小水泥用量正是因为中国建筑工地混泥土的多样性,复杂性,用户对分配阀提出了苛刻的要求实际上既要适应底质量混泥土,以降低成本,又要保证管路密封,满足高压远距离输送需要实际上,这种完全满足用户要求的分配阀还有待研究目前,市场上使用的分配阀基本上是闸板阀和管式阀闸板阀通过两块闸板在油缸带动下在闸室内做直线运动,交替遮盖和放开缸口可分为立式,水平,斜置三种,斜置式最广泛这种伐板前缘很薄,插入混泥土阻力小,运动部件质量轻,惯性小,所以驱动油缸负荷轻,可以使用低压系统和小直径油缸,有利于降低成本闸板阀最大的缺点就是闸板磨损后,与闸室内的间隙无法补偿,而失去密封性能,不能高压输送,而且闸室更换比较困难管阀有许多种,但应用最广泛的是裙阀和S阀裙阀的特点是进口细,出口大,象裙子,阀体短,内径大,不节流,压力损失小通过精确计算,可以使群体力矩平衡,消除料斗‘抬头’现象回转阻力小,磨损后可补偿其缺点是两端滑动,而且都需要密封,成本高;结构紧凑,拆装困难裙阀是Schwing公司专利,国际上此一家,是除了标牌之外,Schwing公司最明显的标志国内只有一家厂生产类似的产品,预计在近几年里,不会有大量裙阀出现阀的特点是环的浮动与自紧使用Putzmeister公司技术的厂家还将换向油缸倾斜一个角度放置,油缸伸出时的一个分力把S阀向后推,S阀带着环更紧地压向板浮动与自紧密结果是板,环磨损后,环在混泥土压力下自动补偿间隙,保证与板的紧密结合,保证密封性能,而且混泥土压力越高,密封更好斜置式闸板阀与S阀相比,S阀对底质量混泥土的适应性差在斜置式闸板阀料斗和S阀料斗中,混泥土流动的路线是不一样的;斜置式板阀的料斗几乎完全位于混泥土缸上部,料斗中的混泥土进入缸中的路线基本上是垂直下降的;而S阀料斗中混泥土进入混泥土缸的路线几乎是水平的,进料过程中,混泥土首先下降,在下降到缸口后,在水平进入混泥土缸;对于搅拌机良好的混泥土这两种料斗的吸料性能相差不大但如果混泥土离析,骨料会堆积在料斗底部,在板闸中,闸板向上提,在重力作用下,骨料会直接进入混泥土缸但是在S阀料斗中,骨料会堆积在缸口互相挤压,只靠混泥土缸活塞后拉所形成的真空很难将其吸入缸内;并且S阀的大部分阀体都埋在骨料中,阻力极大,很难摆动S阀在离析的混泥土中停留时间稍长,那么只能打开料斗放料口放出堆积的骨料改变混泥土进入混泥土缸的路径,可以相应地改善混泥土泵对混泥土的适应性在S阀系统中可以设计出相应的S阀和料斗结构,其中一个就是短S阀系统因为混泥土缸活塞后拉形成的真空吸力有限,那么离缸口较远的混泥土就不可能被水平地吸入缸中,从而形成死区而积料,阻碍S阀运动和混泥土流动为此可以缩短料斗前后壁的距离,相应地缩短S阀的轴向长度和回转半径,尽可能使料斗底部的混凝土存量减少,在吸入过程中使混凝土形成由上至下的垂直下降运动,这样就类似于斜置式板阀而改善了吸料性能,同时小尺寸S阀的回转阻力减小,可以改善受力状态,提高可靠性在短S阀系统中,料斗明显分成阀室和料室两部分,S阀在阀室中摆动,阀室的容积很小,所有的混凝土都集中在料室中,由下至上地进入阀室,进入混凝土缸裙阀料斗结构与短S阀非常相似,吸入原理也一样,用户普遍反映,向相同的高度泵送相同的混凝土时,裙阀的表现要比S阀好一些,从侧面可以说明,这种短S阀的吸入性能比较好但短S阀也有缺点它因流道短,缸口和管路的内径相差很大,所以截面变化很急,在这种情况下,“宾汉体(液体与固体的二相混合成的半流体,它是整体流动的)”会破碎形成“紊流”成形成阻力破坏流动外在表现为高压泵送时压力损失大,勿堵管,因此很多追求高出口压力的厂家不喜欢使用为此,不妨在长S阀上作某些改动可以想象的方法是得用某种导流部件将垂直下降的混凝土变向直接送到缸口,不依赖真空吸入市场上最常见的方法有日本新泻公司的导流管技术,或者再简化一些,用弧形板代替导流管,如国内某公司的“雁形阀”这种阀的作用有两点一是改变混凝土流动方向,将料斗中的混凝土直接送至缸口提高吸入性能;二是加强搅拌功能,和S阀一起将开始离析的混凝土强行搅拌但是这种技术要注意几个问题首先是确定合理的导流板形状,为了尽可能降低回转阻力,板伸展要指向S阀回转的切线方向但如果为了加强搅拌,板可以作某些变形,同时校核S阀轴的负荷能力其次是必须有一个合理的料斗形状与之相配,防止死料区,同时防止导流板向下摆动时,板与料斗之间的混凝土受压太大而使板摆不到位或损坏料斗如果有条件的话,料斗与分配阀形状应用计算机优化设计国内长S阀处于统治地位,只有采用德国魏泽尔公司技术的几个厂家应用了短S阀,但短S阀在日本泵上很普遍
2、方向阀方向阀的作用概括地说就是控制液压系统中液流方向的但对不同类型的阀其具体作用有所差别方向阀的种类很多常用方向阀按结构分类如下:单向阀(l)普通单向阀、
(2)液控单向阀普通单向阀换向阀1转阀式换向阀液控单向阀2滑阀式换向阀手动式换向阀、机动式换向阀、电动式换向阀、液动式换向阀、电液动换向阀手动式换向阀电液动换向阀
3、压力控制阀溢流阀直动式、先导式溢流阀直动式溢流阀先导式溢流阀减压阀直动式、先导式减压阀顺序阀直动式、先导式顺序阀压力继电器3流量控制阀节流阀、调速阀
3.
4.2先导式溢流阀的远程调压在使用先导式溢流阀控制系统压力时若因某种原因如卫生条件、安全因素等致使溢流阀的直接操纵不便时可以选择一相对稳妥之处对溢流阀实施操纵控制即远程调压控制在远程控制时实施远程控制的压力阀可以是直动式溢流阀先导式溢流阀也可是远程调压阀本身其结构与先导式溢流阀的导阀部分相同另外应将先导式溢流阀导阀弹簧顶死这样才能使远程调压阀的调压不受限制否则远程调压阀的调压范围只能在先导式溢流阀导阀的调定压力之内进行
3.
4.3减压阀的性能特点及其应用减压阀是控制其出口压力为某一常值的因此希望该值不受其他因素影响为好然而这是不可能的事实上当通过减压阀的流量或一次压力入口压力发生变化时二次压力出口压力都要变化波动二次压力随流量或一次压力变化而变化的大小称为减压阀的定压精度变化小则定压精度高;反之则定压精度低
3.
4.4溢流阀、减压阀、顺序阀作用的区别顺序阀作溢流阀的应用从宏观上讲溢流阀的作用是稳定阀的入口压力减压阀是稳定阀的出口压力而顺序阀则是接通当顺序阀工作时或切断当顺序阀关闭时某一油路顺序阀可以做溢流阀使用只是性能稍差只要将其入口和液压泵相淫出口连接油箱即可如直动式顺序阀做直动式溢流阀用即是一例
3.
4.5流量阀的选用
①系统对流量稳定性的要求要求高的选用调速阀;否则选用节流阀
②系统的工作压力所选阀的额定压力应大于系统的最高工作压力
③所选阀的额定流量应大于该阀通过的最大实际流量
④所选阀的最小稳定流量应小于由该阀所控制的系统最低速度所决定的流量值
3.5蓄能器的选择
3.
5.1蓄能器的类型、工作原理及主要功用蓄能器的类型有:重力式、弹簧式、气瓶式、活塞式、气囊式等五种类型,它们共同的作用是:在系统不需要能量流量和压力时,把能量储存起来在系统需要能量时,再把储存的能量放出来即起到储存和释放能量的作用为实现这一作用,不同类型蓄能器的具体工作原理有所区别:重力式蓄能器是利用重物、柱塞的位置变化来储存油液或释放油液的弹簧式蓄能器是利用弹簧或柱塞的压缩或上升、伸长或下降来储存、释放能量的对于气瓶式、活塞式、气囊式蓄能器,同属于充气式蓄能器,它们都是利用气体的压缩、膨胀来储存、释放能量的而活塞式和气囊式又称皮囊式又同属隔离式蓄能器种类特点和适用场硬 管钢管能承受高压,价格低廉,耐油,抗腐蚀,刚性好,但装配时不能任意弯曲;常在装拆方便处用作压力管道,中、高压用无缝管,低压用焊接管合紫铜管易弯曲成各种形状,但承压能力一般不超过
6.5~10MPa,抗振能力较弱,又易使油液氧化;通常用在液压装置内配接不便之处软 管尼龙管乳白色半透明,加热后可以随意弯曲成形或扩口,冷却后又能定形不变,承压能力因材质而异,自
2.5MPa至8MPa不等塑料管质轻耐油,价格便宜,装配方便,但承压能力低,长期使用会变质老化,只宜用作压力低于
0.5MPa的回油管、泄油管等橡胶管高压管由耐油橡胶夹几层钢丝编织网制成,钢丝网层数越多,耐压越高,价昂,用作中、高压系统中两个相对运动件之间的压力管道低压管由耐油橡胶夹帆布制成,可用作回油管道蓄能器的具体功用如下
①短期大量供油若液压系统在一个工作循环中,只在很短的时间内大量用泊,则可.采用蓄能器作辅助油源这样,既可满足系统的最大速度即最大流量的要求,又使液压泵的流量减少,电机功率减少,从而节约能耗并降低温升或在不减少泵的容量情况下,可进一步提高系统速度
②系统保压这一功用主要用于压力机或机床夹紧装置的液压系统
③应急能源当停电或原动机发生故障而使系统供泊中断时,蓄能器可做为系统的应急能源
④缓和压力冲击,吸收压力脉动在液压系统中,当液压泵突然启动或停止、换向阀或液压缸突然换向或停止运动时,都将在系统管路中产生压力冲击此时,在泵的出口附近或在换向阀的入口处安置一蓄能器都可以缓和压力冲击在泵的出口附近安置蓄能器还可吸收液压泵工作时的压力脉动
3.
5.2选择步骤如下
1.蓄能器用于补充液压泵供油不足时,其有效容积为V=ΣAiLiK-qBtm3=式中A为液压缸有效面积m2;L为液压缸行程m;K为液压缸损失系数,估算时可取K=
1.2;qB为液压泵供油流量m3/s;t为动作时间s
2.蓄能器作应急能源时,其有效容积为V=ΣAiLiKm3当蓄能器用于吸收脉动缓和液压冲击时,应将其作为系统中的一个环节与其关联部分一起综合考虑其有效容积根据求出的有效容积并考虑其他要求,即可选择蓄能器的形式
3.6油管
3.
6.1油管类型的选择液压系统中使用的油管分硬管和软管,选择的油管应有足够的通流截面和承压能力,同时,应尽量缩短管路,避免急转弯和截面突变1钢管中高压系统选用无缝钢管,低压系统选用焊接钢管,钢管价格低,性能好,使用广泛2铜管紫铜管工作压力在
6.5~10MPa以下,易变曲,便于装配;黄铜管承受压力较高,达25MPa,不如紫铜管易弯曲铜管价格高,抗震能力弱,易使油液氧化,应尽量少用,只用于液压装置配接不方便的部位3软管用于两个相对运动件之间的连接高压橡胶软管中夹有钢丝编织物;低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物;尼龙管是乳白色半透明管,承压能力为
2.5~8MPa,多用于低压管道因软管弹性变形大,容易引起运动部件爬行,所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间
3.
6.2油管尺寸的确定1油管内径d按下式计算d=式中q为通过油管的最大流量m3/s;v为管道内允许的流速m/s一般吸油管取
0.5~5m/s;压力油管取
2.5~5m/s;回油管取
1.5~2m/s2油管壁厚δ按下式计算δ≥p·d/2〔σ〕式中p为管内最大工作压力;〔σ〕为油管材料的许用压力,〔σ〕=σb/n;σb为材料的抗拉强度;n为安全系数,钢管p<7MPa时,取n=8;p<
17.5MPa时,取n=6;p>
17.5MPa时,取n=4根据计算出的油管内径和壁厚,查手册选取标准规格油管
3.
6.3接头管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式连接件,它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各项条件管接头的种类很多,其规格品种可查阅有关手册液压系统中油管与管接头的常见连接方式如表6-5所示管路旋入端用的连接螺纹采用国家标准米制锥螺纹ZM和普通细牙螺纹M锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封,广泛用于中、低压液压系统;细牙螺纹密封性好,常用于高压系统,但要采用组合垫圈或O形圈进行端面密封,有时也可用紫铜垫圈表6-5液压系统中常用的管接头 液压系统中的泄漏问题大部分都出现在管系中的接头上,为此对管材的选用,接头形式的确定包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等,管系的设计包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等以及管道的安装包括正确的运输、储存、清洗、组装等都要慎审从事,以免影响整个液压系统的使用质量国外对管子材质、接头形式和连接方法上的研究工作从未间断最近出现一种用特殊的镍钛合金制造的管接头,它能使低温下受力后发生的变形在升温时消除,即把管接头放入液氮中用心棒扩大其内径,然后取出来迅速套装在管端上,便可使它在常温下得到牢固、紧密的结合这种“热缩”式的连接已在航空和其他一些加工行业中得到了应用,它能保证在40~55MPa的工作压力下不出现泄漏这是一个十分值得注意的动向
3.7油箱的设计油箱的作用是储油,散发油的热量,沉淀油中杂质,逸出油中的气体其形式有开式和闭式两种开式油箱油液液面与大气相通;闭式油箱油液液面与大气隔绝开式油箱应用较多
3.
7.1油箱设计要点1油箱应有足够的容积以满足散热,同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出,油液液面不应超过油箱高度的80%2吸箱管和回油管的间距应尽量大3油箱底部应有适当斜度,泄油口置于最低处,以便排油4注油器上应装滤网5油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料
3.
7.2油箱容量计算油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定V=KΣq式中K为系数,低压系统取2~4,中、高压系统取5~7;Σq为同一油箱供油的各液压泵流量总和
3.
7.3功用和结构图6-3油箱1—吸油管2—滤油网3—盖4—回油管5—上盖6—油位计7,9—隔板8—放油阀
1.功用油箱的功用主要是储存油液,此外还起着散发油液中热量在周围环境温度较低的情况下则是保持油液中热量、释出混在油液中的气体、沉淀油液中污物等作用
2.结构液压系统中的油箱有整体式和分离式两种整体式油箱利用主机的内腔作为油箱,这种油箱结构紧凑,各处漏油易于回收,但增加了设计和制造的复杂性,维修不便,散热条件不好,且会使主机产生热变形分离式油箱单独设置,与主机分开,减少了油箱发热和液压源振对主机工作精度的影响,因此得到了普遍的采用,特别在精密机械上油箱的典型结构如图6-3所示由图可见,油箱内部用隔板
7、9将吸油管1与回油管4隔开顶部、侧部和底部分别装有滤油网
2、液位计6和排放污油的放油阀8安装液压泵及其驱动电机的安装板5则固定在油箱顶面上此外,近年来又出现了充气式的闭式油箱,它不同于图6-3开式油箱之处,在于油箱是整个封闭的,顶部有一充气管,可送入
0.05~
0.07MPa过滤纯净的压缩空气空气或者直接与油液接触,或者被输入到蓄能器式的皮囊内不与油液接触这种油箱的优点是改善了液压泵的吸油条件,但它要求系统中的回油管、泄油管承受背压油箱本身还须配置安全阀、电接点压力表等元件以稳定充气压力,因此它只在特殊场合下使用
3.
7.4设计时的注意事项
1.油箱的有效容积油面高度为油箱高度80%时的容积应根据液压系统发热、散热平衡的原则来计算,这项计算在系统负载较大、长期连续工作时是必不可少的但对于一般情况来说,油箱的有效容积可以按液压泵的额定流量qpL/min估计出来例如,适用于机床或其它一些固定式机械的估算式为V=ξqp式中V为油箱的有效容积L;ξ为与系统压力有关的经验数字低压系统ξ=2~4,中压系统ξ=5~7,高压系统ξ=10~
122.吸油管和回油管应尽量相距远些,两管之间要用隔板隔开,以增加油液循环距离,使液有足够的时间分离气泡,沉淀杂质,消散热量隔板高度最好为箱内油面高度的3/4吸油管入口处要装粗滤油器精滤油器与回油管管端在油面最低时仍应没在油中,防止吸油时卷吸空气或回油冲入油箱时搅动油面而混入气泡回油管管端宜斜切45°,以增大出油口截面积,减慢出口处油流速度,此外,应使回油管斜切口面对箱壁,以利油液散热当回油管排回的油量很大时,宜使它出口处高出油面,向一个带孔或不带孔的斜槽倾角为5°~15°排油,使油流散开,一方面减慢流速,另一方面排走油液中空气减慢回油流速、减少它的冲击搅拌作用,也可以采取让它通过扩散室的办法来达到泄油管管端亦可斜切并面壁,但不可没入油中管端与箱底、箱壁间距离均不宜小于管径的3倍粗滤油器距箱底不应小于20mm
3.为了防止油液污染,油箱上各盖板、管口处都要妥善密封注油器上要加滤油网防止油箱出现负压而设置的通气孔上须装空气滤清器空气滤清器的容量至少应为液压泵额定流量的2倍油箱内回油集中部分及清污口附近宜装设一些磁性块,以去除油液中的铁屑和带磁性颗粒
4.为了易于散热和便于对油箱进行搬移及维护保养,按GB3766—83规定,箱底离地至少应在150mm以上箱底应适当倾斜,在最低部位处设置堵塞或放油阀,以便排放污油按照GB3766—83规定,箱体上注油口的近旁必须设置液位计滤油器的安装位置应便于装拆箱内各处应便于清洗
5.油箱中如要安装热交换器,必须考虑好它的安装位置,以及测温、控制等措施
6.分离式油箱一般用
2.5~4mm钢板焊成箱壁愈薄,散热愈快〖ZWY〗有资料建议100L容量的油箱箱壁厚度取
1.5mm,400L以下的取3mm,400L以上的取6mm,箱底厚度大于箱壁,箱盖厚度应为箱壁的4倍〖ZW〗大尺寸油箱要加焊角板、筋条,以增加刚性当液压泵及其驱动电机和其它液压件都要装在油箱上时,油箱顶盖要相应地加厚
7.油箱内壁应涂上耐油防锈的涂料外壁如涂上一层极薄的黑漆不超过
0.025mm厚度,会有很好的辐射冷却效果铸造的油箱内壁一般只进行喷砂处理,不涂漆结束语经过了几多月的学习和工作,在戚海永老师的悉心指导和严格要求下,我终于完成了《混凝土泵液压系统设计》的论文从课题选择、方案论证到具体设计,每一步对我来说无疑是巨大的尝试和挑战,也成就了我在大学期间独立完成的最大的项目记得在刚接到这个课题时,由于对混凝土泵以及相关知识不是很了解,我都有些茫然不知所措于是我给自己提出了第一个问题设计好一个混凝土泵液压系统需要什么具体的专业知识?带着这个疑问我开始了独立地学习和实验去图书馆查阅相关资料、上网去了解最新动向、向老师请教,渐渐头脑中的概念清晰了起来 本次毕业设计我主要完成了以下几项工作
1.根据指导教师的任务书要求,了解了混凝土液压泵的结构、组成及工作原理;
2.了解泵送系统,摆动机构的原理及一些参数的计算;
3.对液压系统的工作过程也有进一步的了解; 所有这几个月的心血都在这几十页纸上,我希望在这几十页纸上,书写了我一个完整的大学和我那美好的青春时光!书写了这样一个结束,同时也书写了另外的一个开始参考文献1杨宝;《混凝土泵系列发展的思路》内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集2003年
2.宋红尧,丁忠尧《液压阀设计与计算》北京机械工业出版社
19753.袁一中《液压混凝土泵》北京水利电利出版社
19874.宋树军;《混凝土泵液压系统关键技术研究》吉林大学2005年
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