I第1章緒論1.1掘進(jìn)機(jī)的液壓傳動與控制概述掘進(jìn)機(jī)當(dāng)中的液壓傳動和控制通過多種方式，如常見的氣路，油路或者其他的人工合成出來的超級液體作為介質(zhì)，去傳輸強(qiáng)大的扭矩和力量。與傳統(tǒng)的機(jī)械、電、氣壓傳動等傳動方式相比，其傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快，因此在各類機(jī)械和精密自動化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然說通過水去驅(qū)動的技術(shù)曾作為一種非常有含量的方法，即使發(fā)展時間很短暫，但是卻迅速的發(fā)展了起來。自1795年首次制造出壓力機(jī)以來，水力技術(shù)就開始應(yīng)用于工程界；1906年，它被用于防御戰(zhàn)爭兵器。第二次世界大戰(zhàn)時期，隨著軍隊(duì)生產(chǎn)對高精度、高反應(yīng)速度的要求，液壓伺服控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。自六十年代以來，由于原子能、航天技術(shù)、大型船舶、電子技術(shù)的發(fā)展，水力技術(shù)的發(fā)展，使水力技術(shù)從民用領(lǐng)域向國防領(lǐng)域、從常規(guī)的傳動技術(shù)發(fā)展到高精度的控制技術(shù)，得到了越來越廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。在國防領(lǐng)域，水陸空各種戰(zhàn)備兵器都是由液壓驅(qū)動和操縱的。例如：飛機(jī)、坦克、軍艦、雷達(dá)、大炮、導(dǎo)彈、火箭等.在民用方面，有機(jī)床、冶金、工程、農(nóng)業(yè)、汽車、輕紡、船舶等。除此之外，用途非常之廣，用途之闊是無可比擬的，因?yàn)槠渥陨韽?qiáng)大的力量，可以用在非常多的軍事領(lǐng)域和工程領(lǐng)域，其強(qiáng)大的抗干擾能力也提供了施工場所的廣泛用途總之，在所有的工程中，只要有機(jī)器的地方，就會有液壓的存在，同時由于水力技術(shù)的優(yōu)越特性。液壓傳動機(jī)構(gòu)小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活，易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，速度范圍大，方便與電子控制配合，達(dá)到自動化；具有超負(fù)荷保護(hù)和保壓功能，安全、可靠；產(chǎn)品的易于實(shí)現(xiàn)系列化、規(guī)范化和通用性；將液力容易和計算機(jī)技術(shù)等新技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，形成了“機(jī)械-電氣-液-光”的集成，方便了數(shù)字化的實(shí)施。1.2液壓機(jī)的發(fā)展及工藝特點(diǎn)液壓機(jī)作為一種在產(chǎn)品成形過程中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械，從19世紀(jì)開始，就迅速發(fā)展起來。液壓機(jī)在液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面都較為成熟，因此，目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展趨勢，除了在控制系統(tǒng)上，還包括高速、高效、低能耗；機(jī)電液一體化，是為了更好地發(fā)揮機(jī)械與電子技術(shù)的優(yōu)勢，推動整個水力系統(tǒng)的全面提升，不僅可以在工業(yè)上大放光彩，也可以在多種用途中，為其自動化的系統(tǒng)添磚加瓦，并具備了預(yù)處理的能力；作為水力機(jī)械的兩大部件，主、液壓兩大部分，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)、外型號之間的差距并不大，主要區(qū)別是加工工藝、安裝等。優(yōu)良的處理技術(shù)，使得機(jī)器在過濾，冷卻，抗震動等方面都有很大的提高。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計上，目前國內(nèi)外水力機(jī)械已趨于集成化、封閉式設(shè)計，其中插裝閥、疊加閥、復(fù)合元件及系統(tǒng)等已被廣泛采用。尤其是，一體化模塊具有高質(zhì)量、性能可靠、設(shè)計周期較短等特點(diǎn)。這種由整體式液壓系統(tǒng)構(gòu)成的環(huán)路板具有很好的優(yōu)越性，即無需額外的連接件，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更小巧，更輕便，無需管接頭，因?yàn)槠浒踩男阅芎投喾N便利的條件，所以自1970年以來，我國一直在研制、制造此類閥門，現(xiàn)已在冶金、鍛壓等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的效果。液壓成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，適用于彎曲、翻邊，拉伸，成形，冷擠壓等沖壓工藝。可用于擠壓成形金屬粉末產(chǎn)品和塑料、玻璃鋼、絕緣材料、研磨材料等非金屬材料的沖壓成形過程。由于所需的各種加工方法，因此，水力機(jī)械具有以下特征：為了適應(yīng)各種工藝的需要，掘進(jìn)機(jī)具有大的工作面和大的滑塊行程；用于挖掘工作的掘進(jìn)機(jī)的有卸料機(jī)構(gòu)；掘進(jìn)機(jī)液壓機(jī)械具有動、手動、半自動等多種作業(yè)模式，便于使用；掘進(jìn)機(jī)液壓機(jī)械具有保壓、延時、自動回路等作用，可完成定壓、定程成形等工序，尤其適用于壓實(shí)、壓實(shí)及壓實(shí)；液壓機(jī)的工作壓力、速度、沖程均可任意調(diào)整，具有很大的彈性。第2章掘進(jìn)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案2.1掘進(jìn)機(jī)的主要組成結(jié)構(gòu)裝載機(jī)主要由切割部分、裝載部分、刮板輸送機(jī)、行走部分、框架和轉(zhuǎn)盤組成。參見圖2-1.圖2-1整機(jī)系統(tǒng)圖1-截割部2-裝載部3-刮板輸送機(jī)4-機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺5-行走部機(jī)構(gòu)6-裝油箱7-控制操作臺8-泵體站9-電氣控制箱體10-護(hù)板整個切割部分通過一個叉形框架和兩個銷軸固定在轉(zhuǎn)臺上。通過將其安裝在在切割部和轉(zhuǎn)臺之間有兩個升降油缸，在轉(zhuǎn)臺和機(jī)架之間安裝有兩個升降油缸，整個切割部分可以升高、降低和旋轉(zhuǎn)，以切割任何形狀的截面。2.1裝載部在圖4中顯示了載荷部件的構(gòu)造。其主要部件是一個鏟盤和一個對稱的傳動機(jī)構(gòu)。三爪式轉(zhuǎn)盤是由一臺高速、高轉(zhuǎn)速的液壓電機(jī)驅(qū)動，使其能夠裝載煤和礦石。加料部是裝在設(shè)備前端的。它是由一對銷軸和一個吊桿與一個吊桿連接在一起的，在鏟盤的兩邊有一個升降缸。在車架中，動作讓板子上下?lián)u動，從而提高360mm的高度。潛伏在250mm以內(nèi)。在機(jī)械切削煤或巖石時，鏟斗的前部應(yīng)該接近地面，以便使機(jī)械的刀刃更加銳利。圖2-2整機(jī)結(jié)構(gòu)圖1–高速切割2–懸掛臂部分3-行星式二級減速機(jī)齒輪聯(lián)軸節(jié)5-叉形架6-截割電機(jī)7-電機(jī)護(hù)板2.2刮板輸送機(jī)刮刀運(yùn)輸機(jī)的構(gòu)造見圖5。它的主體部分是前部、后部、傳動機(jī)構(gòu)和兩側(cè)。包括鏈條刮刀、張緊裝置、鏈條松開裝置（在加載段上整合有一個方向輪）。刮板輸送機(jī)安裝在機(jī)械的中央，前端與主構(gòu)架和鏟斗連接，后端用支架支承。此處，支架上安裝了可移除的軟墊。如有需要，可將刮刀輸送機(jī)的后部提起，以增加刮刀的數(shù)目。板材傳送帶的卸料高度。刮刀式運(yùn)輸機(jī)由低速高扭矩的油泵和刮刀直接帶動。在輸送機(jī)的末端有一個張力缸，可以使鏈條的張緊。圖2-3裝載部1–驅(qū)動前部2–驅(qū)動后部3-刮板4-張緊設(shè)備5–主要驅(qū)動裝置6-液壓動力馬達(dá)2.3行走部新型鉆機(jī)采用了爬行器。軌道的對稱布置，分別處理。每一個都是用10根高強(qiáng)度螺栓（等級為M30x2,10.9）固定在車架上。右側(cè)的軌道驅(qū)動裝置是用一個3級的圓柱齒輪和一個二級的行星齒輪來實(shí)現(xiàn)的。電力通過傳動鏈輪來帶動軌道的移動。本文結(jié)合左邊的步行裝置，對它的結(jié)構(gòu)和傳動裝置進(jìn)行了介紹。.左行走裝置主要包括：導(dǎo)引張緊裝置，左履帶架，履帶鏈，左行走減速器，摩擦盤式剎車，如液壓馬達(dá)，摩擦盤剎車，是機(jī)械正常關(guān)閉的彈簧工作時，泵站將機(jī)油供給到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓電動機(jī)，并將壓力油供給到摩擦盤剎車。運(yùn)動的活塞會壓緊彈簧，然后松開摩擦盤剎車。2.3.1框架和旋轉(zhuǎn)臺機(jī)架是整個機(jī)器的主干，削減力量.用于運(yùn)行和裝載各種負(fù)載。機(jī)器的所有部件都用螺栓或釘子固定在框架上，并進(jìn)行組裝和焊接。轉(zhuǎn)臺主要用于支持、連接和實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)的升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)，用于嵌套機(jī)器時在履帶板下進(jìn)行自救當(dāng)軌道鏈斷裂，在緊張狀態(tài)下行時使抬起機(jī)器的后部，以增加腰部的深度。圖2-4左行走減速器圖1-導(dǎo)軌張緊裝置2-軌道框架3-軌道鏈4運(yùn)行減速器5-運(yùn)行液壓馬達(dá)6-摩擦盤制動器2.4工況分析此次設(shè)計在于采用豐富的類比方法，確定其安裝方式和部件質(zhì)量1．工作載荷的壓力是工作載荷：F2.摩擦負(fù)載靜摩擦阻力：F動力摩擦力：Ffd3.慣性載荷FF自重：G=mg=4900N4.每個操作階段的液壓油缸的載荷值：其中：ηm=0.9η表2-4工況分析工況負(fù)載組成/N推力F/sta2.5負(fù)載圖和速度圖的繪制根據(jù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)值和速度的圖片繪出圖2-5速度圖圖2-5負(fù)載圖第3章液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計3.1自動補(bǔ)油的保壓回路設(shè)計從設(shè)計的角度來看，保壓時間應(yīng)為5秒，由于其壓力的良好性，使用單向閥，需要更好的保壓和穩(wěn)定，所以我們選擇換向閥，它具有的保壓，并其中的補(bǔ)油設(shè)置，十分適合我們需要的設(shè)備3.1.1回路自動加油系原理按下起動按紐，使電磁鐵1YA供給電力，而換向閥6與回路相連時，氣缸上方空腔成為壓力室，在壓強(qiáng)到達(dá)預(yù)定上限時，壓強(qiáng)繼電器11發(fā)出使換向閥變換到中間位置的信號；此時油泵已卸油，液壓缸為M形換擋功能。當(dāng)氣缸的上腔壓力下降到一個預(yù)先確定的下限時，壓力繼電器就會發(fā)出一個信號，將換向閥的右側(cè)連接到一個循環(huán)中，這時液壓泵會給氣缸的上腔提供能量，使得氣缸的壓力回復(fù)到原來的水平。返回時，將螺線管2YA通電，并將其左側(cè)位置與人回路相連，從而快速提升活塞。3.2釋壓回路設(shè)計3.2.1釋壓回路的作用緩慢的將高壓、大容量的氣缸可以釋放出大量的能量，避免它的突然釋放會產(chǎn)生很大的壓力。一般情況下，因?yàn)槠錃飧字睆酱笥?5mm、壓力大大于7Mpa情況下，油腔要先將壓力釋放出來。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，選用節(jié)氣門釋壓回路。它的工作原理是：按下啟動鍵，換向閥6的右側(cè)位置打開，油泵的輸出通過轉(zhuǎn)向閥6的右側(cè)位置進(jìn)入液壓缸的上部。液壓油壓也會對壓力繼電器產(chǎn)生一定的影響。壓力繼電器在壓力到達(dá)某一壓力時，將換向閥5返回到中間位置并開啟電磁換向閥10。當(dāng)換向閥5在中間位置（液壓泵卸載）時，液壓缸上腔的高壓油經(jīng)過節(jié)流閥9、換向閥10返回到水箱，壓力釋放速度由節(jié)流閥調(diào)整。當(dāng)這個空腔的壓力下降到一個壓力繼電器的調(diào)節(jié)壓力時，換向閥6被轉(zhuǎn)換到左邊，并且開啟一個液體控制止回閥7，這樣液壓缸上室的油就可以通過這個閥門排放到液壓缸的頂部的第二儲罐13內(nèi)。采用此減壓回路不能在釋放壓力之前保持壓力，而在釋放之前有壓力的情況下，也可以采用M型，并配備其他部件。在運(yùn)行期間，若有外物或工件被卡死，則表示泵處于工作狀態(tài)，工作時間愈久，輸出的壓力油量愈大，無法將油液送入油缸，為保障油泵及液壓元件的安全，在油泵的出油處增設(shè)一減壓閥1，起到安全閥作用，在泵的壓力達(dá)到泄壓閥開啟壓力時，開啟減壓閥，將油液回流到油箱。作為一種保護(hù)。在液壓系統(tǒng)中，一般都是使用安全閥與油泵相連，這樣可以增加液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改進(jìn)零件的加工精度3.3液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖擬定圖3-3系統(tǒng)原理圖3.3.1上液壓缸工作循環(huán)快速上氣筒工作循環(huán)其反應(yīng)迅速。當(dāng)我們按起按鈕，對其中的電磁鐵1YA進(jìn)行供電時，具體的油路如下：油路的變速泵1號到-轉(zhuǎn)向閥6位于右側(cè)-節(jié)流閥8-壓力繼電器11-液壓缸15-液壓缸下腔的回油道油缸下腔7-換向閥6右位置-電磁閥5-反向閥4-油箱油路分析：在轉(zhuǎn)向閥6右側(cè)，由可變泵1的液壓油的流速構(gòu)成，液壓油分成兩條通路，一條油路流過節(jié)流閥7，另一條通路直接流入液壓缸的上腔和壓力表。對氣缸的上空處施加壓力。通過液控單向閥7，液壓缸15的下部空腔在進(jìn)入容器之前通過反向閥6的右邊位置流動。因?yàn)樵摲聪驂毫﹂y所產(chǎn)生的反壓力打開靠近輔助油箱的液控單向閥7，從而使輔助油箱13的液壓油經(jīng)由靠近副油箱的液控單向閥14給液壓缸15充油。氣缸快速下降，并與后壓閥門連接，形成一定的回油阻力，使執(zhí)行器的動作更加流暢。3.3.2在保持壓力油路狀況油路分析：當(dāng)上空腔快速降低到一定水平時，壓力繼電器11會發(fā)出一個斷開換向閥6的電磁鐵1YA的信號，接著將換向閥回到中間位置，在由吸油狀態(tài)到排油狀態(tài)的可變泵的柱塞孔的容積改變很大，但在此期間容積的改變?yōu)?，即活塞孔的中線與死點(diǎn)的位置相同。在這個位置，活塞不會產(chǎn)生吸、排出，而是由吸到排的過渡。液壓控制。而在中部，通過反壓力閥門將液壓泵1直接送至容器。3.3.3返回時的油路狀況油缸下腔供油的油路：在左-液控止回閥7-液壓油箱15的下腔液壓缸中的回油路：液壓室的上腔-液控止回閥14-副油箱13油液室的上腔-節(jié)流閥8-換向閥6在左電磁閥5油箱油路解析：當(dāng)壓力到達(dá)一定的時候，定時繼電器會發(fā)出一個信號，供給換向閥的電磁鐵2YA，把換向閥連接到左，并且，可變泵1的液壓油通過換向閥旁邊的液控單向閥流入液壓缸的下腔，同時，通過節(jié)流閥9（電磁鐵6YA導(dǎo)電），上部油經(jīng)換向閥10與油箱相連以減壓，另一方面，通過主油管節(jié)流閥的節(jié)流閥流到換向閥6，再流過電磁閥19，返回到油箱。減壓后的油缸工作循環(huán)：4YA,5YA,5YA。進(jìn)氣道：液壓泵-轉(zhuǎn)向閥19左邊-止回閥18-下側(cè)油缸的下腔回油管：下油缸上部空腔-轉(zhuǎn)向閥19-左位置-油罐在活塞與上部氣缸接觸時停止。當(dāng)4YA斷電，3YA電源供應(yīng)時，出現(xiàn)向下回流，進(jìn)氣道：壓力泵-轉(zhuǎn)向閥19的右側(cè)-單向閥17-下側(cè)油缸上部回油管路：下部油缸下部腔-轉(zhuǎn)向閥19的右側(cè)-在電磁鐵3YA和4YA都斷開且換向閥19處于中間狀態(tài)時，油罐在原地停止。第4章液壓系統(tǒng)的計算和元件選型4.1確定液壓缸主要參數(shù)：液壓油缸的初始工作壓力是25Mpa，根據(jù)快速進(jìn)、快速回速的需要，使用單活塞油缸。快速進(jìn)料時，采用差速聯(lián)接，并采用液體補(bǔ)充方法。在此條件下，油缸的無桿空腔工作區(qū)域應(yīng)該是有桿空腔工作區(qū)域的6倍，也就是說，柱體的直徑和柱體的直徑是滿足要求d=5快進(jìn)時，液壓缸的回油管路中一定要有反壓力為了避免因自身重量引起的上壓盤的滑落，如《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊A（4-1）可以采用1Mpa，在快速進(jìn)的情況下，液壓缸是作差速的，但是因在油管中存在壓降有桿空穴的壓力肯定要大于無桿空穴，估計時宜取Δp≈1MPa,快退時，回油腔室存在反壓，此時p24.1.1計算液壓缸的面積可根據(jù)下列圖形來計算圖4-1液壓缸面積圖QUOTEFηm=A1P1-A2P P1——P2——液壓缸回油腔的壓力Pa故：QUOTEd=56A (4-3)如果把這些直徑按照GB2348-80調(diào)整為進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，則得到：從而得出的實(shí)際有效面積是：D=320mm,d=280mm 4.1.2油缸的實(shí)際需要流量的計算工作高速飛行時的要求ηcv-液壓缸的容積效率，取ηcv=0.96(4-4)工作缸回程時所需流量Q2=4.2液壓元件的選擇4.2.1確定液壓泵的技術(shù)參數(shù)及驅(qū)動馬達(dá)的功率根據(jù)上述工作條件，根據(jù)最大壓制力及液壓主機(jī)的種類，上油泵的工作壓力為：25MPa，將閥門和管路的壓力損耗計算在內(nèi)，1MPa（將返回油道內(nèi)的壓力損失轉(zhuǎn)換成油室），液壓泵的最高操作壓力是：Pp=P1+ΔP以上計算得到的是系統(tǒng)的靜壓力，由于在不同工作狀態(tài)下，系統(tǒng)的動態(tài)壓力通常大于靜壓力，而且為了保證泵的使用壽命，它的工作壓力一般是泵的80%，所以選擇泵的額定壓力應(yīng)該達(dá)到：P最大液力泵應(yīng)該是：qp≥KL式中qp2~3KL-系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取KL水力泵的選型液壓系統(tǒng)具有較高的工作壓力、較高的負(fù)荷和較高的功率。大量的交通。因此，選擇軸向活塞變量的泵。活塞變量泵適合于龍門刨床，拉床，液壓機(jī)等高負(fù)荷、高功率的機(jī)器，其特征如下：在工作壓力大。活塞、汽缸加工工藝簡單，能達(dá)到高精度、高表面質(zhì)量、低漏油、高容積利用率。流動的幅度很大。由于只要柱塞的直徑和活塞的數(shù)量合適，流量就會變得更通過改變活塞的沖程，可以使流速發(fā)生變化，并易于制造出多種可變類型。活塞油泵的主要零件均承受壓力，能最大限度地發(fā)揮其材料的強(qiáng)度，延長其使用壽命，降低單位功耗。然而，可變活塞泵的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。對材料和加工精度的要求較高，加工數(shù)量較多，成本較高。根據(jù)以上的計算，參照《機(jī)械設(shè)計手冊》成大第P20-195的說明書：當(dāng)前選定的排量為63ml/min，壓強(qiáng)32Mpa，旋轉(zhuǎn)速度為1500轉(zhuǎn)/min，傳輸功率59.2KN，容積效率71kg，容積利用率92%。4.2.2選擇適合于液壓泵的馬達(dá)在工作缸壓縮階段油泵的供油壓力為26Mpa，其流量是選擇的泵流。油壓泵的綜合特性。采用0.82活塞。選擇每分鐘1000rpm的馬達(dá)，該馬達(dá)具有驅(qū)動功率：Np選擇性馬達(dá)Y180M-4QUOTEY180M-44.2.3水力閥門的基本需求：具有操作靈活、工作平穩(wěn)、振動小等特點(diǎn)。在經(jīng)過油路時，油壓損失非常小。qp序號元件名稱估計通過流量(型號規(guī)格1斜盤式柱塞泵156.863SCY14－1B32Mpa，驅(qū)動功率59.2KN2WU網(wǎng)式濾油器160WU-160*18040通徑，壓力損失≤0.01MPa3直動式溢流閥120DBT1/315G2410通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4背壓閥80YF3-10B10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5二位二通手動電磁閥8022EF3-E10B6三位四通電磁閥10034DO-B10H-T10通徑，壓力31.5MPa7液控單向閥80YAF3-E610B32通徑，32MPa8節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa9節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa10二位二通電磁閥3022EF3B-E10B6通徑，壓力20MPa11壓力繼電器－DP1-63B8通徑，10.5-35MPa12壓力表開關(guān)－KFL8－30E32Mpa，6測點(diǎn)13減壓閥40JF3-10B14液控單向閥YAF3-E610B32通徑，32MPa15上液壓缸16下液壓缸17單向節(jié)流閥48ALF3－E10B10通徑，16MPa18單向單向閥48ALF3－E10B10通徑，16MPa19三位四通電磁換向閥2534DO-B10H-T4.2.3管道尺寸的確定在管道輸送系統(tǒng)中，有鋼管，銅管，尼龍管，塑料管，橡膠管等，根據(jù)安裝位置，工作環(huán)境，工作壓力，選擇合適的管道。由于該設(shè)計要求壓力較大，壓力較大，價格較低，耐油、耐腐蝕、剛度好，但不能隨意彎曲，一般用于壓力管道、高壓無縫管、低壓焊接管。這種設(shè)計可以通過管道連接來完成彎曲。尼龍管用于低壓管道，而塑料管道通常用于油管。橡膠管子的功能是將兩個相對運(yùn)動的零件聯(lián)結(jié)在一起。橡膠管分為高壓和低壓兩大類。高壓膠管是一種用鋼絲編織而成的框架或用鋼絲做框架的管子。低壓橡膠管是一種以麻線或棉布為骨架的塑料管，廣泛應(yīng)用于低壓油路。因?yàn)橹谱髂z管的難度和昂貴，所以通常不需要。選用管接頭：管接頭是一種連接油管、油管和油管，油管及油管的可拆式連接，具有安裝簡便、連接牢固、密封性好、外形尺寸小、流量大、壓力損失低、加工性能好等優(yōu)點(diǎn)。在液壓系統(tǒng)中，常見的有焊管接頭、卡套管接頭、擴(kuò)口管接頭、扣合管接頭、固定鉸鏈接頭。螺旋管末端的連接螺紋為ZM、M兩種公制的公制錐形螺紋。錐螺紋依靠自身的錐形螺旋，采用PTFE等材料進(jìn)行密封，在中、低壓液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用；細(xì)齒螺釘密封性能好，常用于高壓場合，但必須采用復(fù)合墊圈或O型環(huán)，或采用紫銅墊圈。由于油管的接頭位置存在著大量的滲漏問題，因此必須從管路的選擇、管型的選擇（包括接頭設(shè)計、密封墊圈、密封、套管、防漏涂料的選擇）、管路的設(shè)計（包括彎管設(shè)計、支撐點(diǎn)、支承方式）、管路的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲存、清洗、裝配等）。在材料、接頭形式和接頭的連接方式方面，國外一直沒有停止過研究。近來，一種由一種特殊的鎳-鈦合金制成的管子接頭，再將管子套在管子的末端。“熱縮”接頭在航空工業(yè)及其他工業(yè)中已有使用，可確保在40-55Mpa的工作壓力下不發(fā)生滲漏。此方案可按要求選用卡套式管道連接。對無縫鋼管的要求是冷軋。管道內(nèi)徑計算：d=4Qπv式中Q——通過管道內(nèi)的流量mv——管內(nèi)允許流速ms表4-2允許流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速m/s液壓泵吸油管0.5液壓系統(tǒng)壓油管道3~6，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.5~2.6液壓泵壓油管道的內(nèi)徑：取v=4m/sd=4Qd=4Q成大P20-641按《機(jī)械設(shè)計手冊》中的規(guī)定，按d=20mm，鋼管的外徑D=28mm；管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=2.4m/sd=d=4Q成大P20-641按《機(jī)械設(shè)計手冊》中的規(guī)定，按d=25毫米，鋼管外直徑D=34毫米；管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。4.3管道壁厚δ的計算δ=pd2[σ]式中p——管線的最高工作壓力Pad——管道內(nèi)徑m[σ]——管線材料容許應(yīng)力Pa，[σ]=σb——n-對于鋼管的安全系數(shù)，p<7MPa時，取n=8；p<17.5MPa時，取n=6；p>17.5MPa時，取n=4。根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：我們選用45#鋼作為鋼管，其拉伸強(qiáng)度為600MPa；[σ]=4.3.1液壓泵壓油管道的壁厚δ=pd2[σ]δ=pd4.3.2液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算上述液壓系統(tǒng)中，進(jìn)、回油管的內(nèi)徑為32毫米和42毫米。但由于管道的具體布置和長度還沒有確定，因此不能進(jìn)行壓力損失校核。4.3.3系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在全工況下，工進(jìn)階段的耗能最大，發(fā)熱率最高。在計算過程中，為了方便計算，應(yīng)將工作時所產(chǎn)生的熱量考慮在內(nèi)。一般情況下，因工作時的功損失較大而造成較高的發(fā)熱，故僅將工進(jìn)時的發(fā)熱量作為計算依據(jù)，再將其計算出來。當(dāng)V=10mm/s時，即v=600mm/minq=即q=48L/此時泵的效率為0.9，泵的出口壓力為26MP，則有P輸出即P輸出=14.7假設(shè)系統(tǒng)的熱輻射條件是正常的，取K=20×油罐的熱輻射區(qū)域A是A=0.065系統(tǒng)的溫升為Δt=ΔP根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-50°C

第5章液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1液壓缸主要尺寸的確定液壓缸壁厚和外經(jīng)的計算，根據(jù)油缸的強(qiáng)度狀況，確定了油缸的壁厚度。通常，圓柱體的壁厚度是最薄的一塊。從材料的力學(xué)角度來看，內(nèi)壓作用下的圓筒，其內(nèi)部的應(yīng)力隨壁厚的變化而變化。通常，它可以分為薄壁圓筒和厚壁圓筒兩種。一個圓柱體，其內(nèi)徑D和它的壁厚度之比叫做一個薄壁圓柱體。工程機(jī)械用的圓筒，通常采用的是無縫鋼管，多數(shù)為薄壁圓柱體，其壁厚采用薄壁圓柱計算。δ≥設(shè)計計算過程式中δ——液壓缸壁厚(m)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；py——測試壓強(qiáng)，通常以最大工作壓強(qiáng)為基準(zhǔn)(1.25~1.5)倍Mσ——?dú)飧變?nèi)物料允許使用的壓力。無縫管：σ=100py=18.3×1.25=22.9則δ≥p取δ=35mm計算出油缸內(nèi)壁厚度，得出汽缸外經(jīng)D1D5.1.1油缸工作沖程的測定根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大工作沖程，液壓油缸的工作沖程，請參考<<液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊>>P12中的系列規(guī)格選擇基準(zhǔn)值。液壓缸工作行程選l=500mm5.1.2缸蓋厚度的確定通常的油缸采用扁平的缸體，其有效厚度t可以由以下兩個公式來近似地計算。無孔時t≥有孔時t≥0.433式中t-氣缸罩的有效厚度m；；D2——d0——液壓缸：無孔時t≥0.433×320×5.1.3最短引導(dǎo)長度的測定最小導(dǎo)程是指活塞桿充分伸展時，從活塞支承表面的中點(diǎn)到汽缸頭滑動支承面上的中間點(diǎn)。如果過短的流量，就會增大液壓缸的初始變形（由間隙引起的位移），進(jìn)而對液壓缸的穩(wěn)定性造成不良影響。，所以在設(shè)計時應(yīng)確保油缸的最短導(dǎo)程。對于普通的油缸，最小的引導(dǎo)長度H應(yīng)該符合下列規(guī)定：設(shè)計計算過程H≥L20式中L——油缸最大沖程；D——液壓缸的內(nèi)徑。一般用B表示活塞的寬度B(0.6-10)D表示，汽缸罩滑動軸承表面的長度它取決于油缸的內(nèi)徑D；當(dāng)D<80mm時，取l1當(dāng)D>80mm時，取l1為了確保最短導(dǎo)引長度H，如果過度增大或B均不合適，可以在氣缸頭和活塞間加入間隔套K，使H值升高。根據(jù)所需的最小引導(dǎo)長度H來確定襯套的長度C，也就是說C=H-1滑臺液壓缸：最小導(dǎo)向長度：H≥500取H=200mm活塞寬度：B=0.6D=192mm缸蓋滑動支承面長度：l隔套長度：C=240-12192+168=-60mm5.2設(shè)計液壓油缸。在確定了液壓缸的主要尺寸后，進(jìn)行了液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。其主要構(gòu)造有：活塞桿連接、柱桿連接、柱桿引導(dǎo)、密封件、排氣機(jī)構(gòu)、氣缸聯(lián)接機(jī)構(gòu)。由于工作環(huán)境的不同，它的構(gòu)造也會有很大的差別。在進(jìn)行設(shè)計時，要根據(jù)實(shí)際情況來確定。設(shè)計計算程序,汽缸和汽缸頭聯(lián)結(jié)方式,缸體與缸蓋的聯(lián)接方式與工作壓力、缸體材質(zhì)和工作環(huán)境密切相關(guān)。在這一設(shè)計中，外部的半環(huán)連接被使用，見下面的圖5-2：圖5-2缸體與缸蓋外半環(huán)連接優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，容易組裝，缺點(diǎn)：外形尺寸大氣缸內(nèi)有溝槽，使其強(qiáng)度減弱，需要增大氣缸的壁厚；2）活塞桿與活塞的聯(lián)接構(gòu)造參見<<簡單的水力系統(tǒng)設(shè)計手冊>>P15，在組合結(jié)構(gòu)中使用了螺紋接頭。下面的圖表5-3顯示：圖5-3活塞桿與活塞螺紋連接方式在振動條件下，結(jié)構(gòu)簡單，容易松動，必須使用鎖具。廣泛用于各種工程機(jī)械，如：組合機(jī)床，液壓缸等。該結(jié)構(gòu)為活塞桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括：活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的構(gòu)造、密封、防塵、鎖定等。導(dǎo)向套筒的結(jié)構(gòu)可以是一種直接導(dǎo)向或一種與端蓋無關(guān)的導(dǎo)向套筒。后者的導(dǎo)向套筒磨損后易于更換，因而應(yīng)用更為廣泛。所述導(dǎo)向套管的定位可以是位于所述密封的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)。在機(jī)床、工程機(jī)械中，為了方便導(dǎo)軌的潤滑，一般采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu)；而水壓機(jī)通常采用外置式結(jié)構(gòu)，在壓力作用下，利用油壓的作用使唇緣張開，提高密封性能。請參閱《水利系統(tǒng)設(shè)計指南》P16,2-9.導(dǎo)向套與活塞桿接觸，便于替換，導(dǎo)向套也可采用耐磨性材料。閥帽和閥桿的密封件一般都是Y形或V形的。中、高壓油缸密封性能好。J、三角式防塵設(shè)備的活塞、活塞桿密封圈的選用應(yīng)根據(jù)密封位置、工作壓力、溫度、運(yùn)動速度等因素而定。P17-2-10，請參閱<<水利系統(tǒng)設(shè)計手冊>>。

第6章液壓集成油路的設(shè)計6.1液壓集成油路的特性6.1.1常用的液壓元件目前，常用的液壓元件有兩類：平板式和管式。管路單元之間的聯(lián)接是通過管路進(jìn)行的，隨著管路中的液壓元件數(shù)量增多，管路之間的連接處數(shù)量增多，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，壓力損失增大，占用空間增大，維護(hù)、安裝難度增大。因此，如果結(jié)構(gòu)簡單，一般都是使用管形部件。板型連接與板件連接，其中包括液壓油路板連接，集成塊連接，疊合閥連接。不同于管道連接，只有液壓油和液壓油通過管道，其他的液壓元件按照一定的次序連接到一個油路板上，并通過油路板上的孔來連接。液壓系統(tǒng)安裝調(diào)試維護(hù)簡單，壓力損失低，外觀美觀。但是，它的組織標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，易用性差，結(jié)構(gòu)不緊密，生產(chǎn)加工困難，應(yīng)用受到限制。在此基礎(chǔ)上，將液壓元件分別裝在多個一體化部件上，再根據(jù)設(shè)計原則將其裝配為一體，與常規(guī)油路板比較，具有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、互換性好、維修方便、拆裝方便、元件更換方便；本集成組件質(zhì)量高，性能可靠，設(shè)計制造周期短。本文提出一種采用液壓油路板和集成塊體的新型液壓組件疊合閥，它具有不需要附加接頭的優(yōu)點(diǎn)，由疊層閥直接疊放在一起構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，重量更輕，不需要連接管，所以不會產(chǎn)生泄漏，振動和噪音。由于系統(tǒng)的工作壓力比較大，所以采用了DB/DBWDB/DBW，廣州機(jī)械研究所GE系列閥門。液壓系統(tǒng)集成組件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計6.2液壓集成回路設(shè)計6.2.1液壓集成單元回路將液壓回路分為若干單元，每個單元電路一般由三個液壓元件組成，并分別采用一條壓力油路P和一條回油道T。在液壓系統(tǒng)的綜合回路設(shè)計中，應(yīng)該優(yōu)先選用液壓元件的綜合回路，以減少設(shè)計工作量和通用性。該系統(tǒng)由底板、供油、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋、測壓回路等組成，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究。液壓系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的工作原理是否一致，否則就是系統(tǒng)的故障。底座及供油設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖為上層及供油區(qū)塊，其作用是將整個區(qū)塊群連結(jié)在一起。液壓泵提供的壓力油P從底部引入到相應(yīng)的整體塊，并且通過底部將液壓系統(tǒng)的回油路T和泄漏油路L從底部引入到油箱內(nèi)進(jìn)行冷卻和淀。圖6-2水力一體化回路第7章液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計7.1液壓站的結(jié)構(gòu)型式7.1.1機(jī)床液壓工作站機(jī)床液壓工作站可分為分散式和集中式兩種。(1)這種集中式式結(jié)構(gòu)將機(jī)械液壓系統(tǒng)的供油設(shè)備和控制調(diào)整設(shè)備與機(jī)床分開，并且各自設(shè)置了一個水力工作站。它的優(yōu)點(diǎn)是易于安裝和維護(hù)，振動和發(fā)熱與機(jī)械分開；但其缺點(diǎn)是占地面積大。(2)這種分散式的機(jī)械液壓系統(tǒng)的進(jìn)料和控制調(diào)整機(jī)構(gòu)分布于機(jī)床上。例如，用機(jī)械或底座來貯存液壓油。把調(diào)節(jié)裝置放在容易操作的地方。結(jié)構(gòu)緊湊，漏油回收，節(jié)省空間，安裝和維護(hù)方便。在非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中，由于供油機(jī)構(gòu)的振動、液壓油的加熱等因素對機(jī)床的加工精度產(chǎn)生負(fù)面影響。這次是一個很有特色的設(shè)計。液壓站由油罐、油泵、液壓控制器三大部分組成。儲油箱裝有空氣過濾器，機(jī)油過濾器，液面指示，清洗孔等。液壓站裝置包括不同種類的油泵、傳動馬達(dá)及其間的接合等，其中，液壓控制裝置包括各閥元件和連接元件。7.2液壓泵的安裝方式7.2.1液壓站的結(jié)構(gòu)液壓站由液壓泵、驅(qū)動馬達(dá)和聯(lián)軸器等構(gòu)成。它的安裝形式有垂直和水平兩種。1.垂直式安裝，將油泵與其連接的油管置于油缸中，此結(jié)構(gòu)緊湊美觀，同時電機(jī)與油泵同軸，吸油狀況良好，可將油液直接送至油缸，節(jié)約空間。但是，安裝和維護(hù)都很困難，而且散熱狀況很差。2.水平安裝的液壓泵和管路均安裝在油罐外部，便于安裝和維護(hù)，并具有良好的散熱性能。包括維護(hù)、散熱等。該方案是水平連接。7.2.2液壓油箱的設(shè)計油缸的作用是將油液貯存起來，使油液在一定的溫度范圍內(nèi)充分供應(yīng)，并使油液在一定的溫度范圍內(nèi)冷卻，從而分離出雜質(zhì)、氣泡等。7.2.3油罐的有效容量測定在各種工況下，壓油箱的散熱受多種因素的影響，一般都是根據(jù)壓力的大小而定。油罐的有效容積可以大致地判定為：系統(tǒng)類型低壓系統(tǒng)（p≤中壓系統(tǒng)（p≤中高壓或大功率系統(tǒng)（p>6.3MPa）α2~45~76~12V=αQv表7-2壓力系統(tǒng)按照實(shí)際的設(shè)計要求，選擇的p=26MPa，因此，這是一個中高壓V=(6~12)Qv表7-2根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》中的儲罐容量一般是6~12倍/分鐘的流速。即： 取 (7-2)需要說明的是：在裝置停機(jī)后，由于地心引力的作用，裝置內(nèi)的油液又回到了油罐中。為避免油罐內(nèi)的液壓油溢出，油罐內(nèi)的油面不宜過高，通常不能超過油罐80%的液面。所以，實(shí)際油箱的體積