機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-海洋采礦破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、<p>　　2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　海洋采礦破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　系 、 部： 機(jī)械工程系 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱 教授 </p><p>　　專 業(yè)：機(jī)

2、械設(shè)計(jì)制造及其自動化</p><p>　　班 級： 機(jī)本0703班 </p><p>　　完成時間： 2011年5月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著陸地上的礦產(chǎn)資源不斷被開發(fā)利用，深海采礦的戰(zhàn)略意義越來越重要。本文設(shè)計(jì)了一臺用于模擬深海

3、采礦的螺旋滾筒破碎試驗(yàn)臺。其設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括該設(shè)備的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)、元件選型、油路塊的設(shè)計(jì)、液壓泵站的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)功能的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中液壓控制元件選擇了疊加閥, 為了防止螺旋滾筒在切割工料時因礦石的凸凹不平產(chǎn)生傾斜，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的偏載，本系統(tǒng)采用了雙單向節(jié)流閥以達(dá)到液壓缸的同步控制。電氣控制系統(tǒng)采用較為簡單的繼電器控制，最后本文還合理設(shè)計(jì)了液壓泵站。 </p>&

4、lt;p>　　關(guān)鍵詞： 深海采礦； 螺旋滾筒； 液壓系統(tǒng)； 電氣控制</p><p>　　全套圖紙，加153893706</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Along with the exploitation of mining resource on the land, the stratage

5、tic meaning of the deep-sea mining is becoming more and more important. So I design a set of crash experimental bench with helical cutting dram .The experimental bench is used to simulate mining in deep sea. The content

6、includes design of hydraulic system and electrical system of this experimental bench. The design of hydraulic system contains five parts. They are theoretical design of the system , selecting hydraulic elemen</p>

7、<p>　　Key words： Deep-sea Mining；Helical Cutting Drum；Hydraulic System； </p><p>　　Electric Control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論…………………………………………………………………………1&

8、lt;/p><p>　　1.1文獻(xiàn)綜述……………………………………………………………………1</p><p>　　1.1.1課題研究背景…………………………………………………………1</p><p>　　1.1.2 深海采礦技術(shù)的發(fā)展…………………………………………………1</p><p>　　1.1.3課題研究的意義……………………………………

9、…………………2</p><p>　　1.1.4本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容………………………………………………………2</p><p>　　1.2 液壓技術(shù)簡介…………………………………………………………3</p><p>　　1.2.1液壓系統(tǒng)概述…………………………………………………………3</p><p>　　1.2.2液壓傳動的優(yōu)點(diǎn) ………………

10、………………………………………4</p><p>　　1.2.3 液壓技術(shù)的缺點(diǎn)………………………………………………………5</p><p>　　1.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………6</p><p>　　2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………7</p><p>　　2.1液壓系統(tǒng)設(shè)

11、計(jì)要求及有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù) ………………………………………7</p><p>　　2.1.1破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)要求 ……………………………………………7</p><p>　　2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù) ……………………………………………………7</p><p>　　2.2制定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖 ……………………………………………7</p><p&g

12、t;　　2.2.1制定系統(tǒng)方案…………………………………………………………8</p><p>　　2.2.2 擬訂液壓系統(tǒng)圖………………………………………………………8</p><p>　　2.2.3 液壓原理圖的分析設(shè)計(jì)……………………………………………11</p><p>　　2.3 液壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算……………………………………13</p&

13、gt;<p>　　2.3.1 升降缸的載荷計(jì)算…………………………………………………13</p><p>　　2.3.2 截割部液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算……………………………………14</p><p>　　2.3.3 牽引部液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算……………………………………14</p><p>　　2.4 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算…………………………………………

14、…………14</p><p>　　2.4.1 初選系統(tǒng)工作壓力…………………………………………………14</p><p>　　2.4.2 計(jì)算升降缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………15</p><p>　　2.4.3 計(jì)算液壓馬達(dá)的排量………………………………………………16</p><p>　　2.4.4 計(jì)算液壓執(zhí)行元

15、件實(shí)際工作壓力…………………………………16</p><p>　　2.4.5 液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需的流量……………………………………17</p><p>　　2.5 液壓元件的選擇……………………………………………………………17</p><p>　　2.5.1 液壓泵的選擇…………………………………………………………17</p><p>

16、　　2.5.2 液壓馬達(dá)的選擇………………………………………………………18</p><p>　　2.5.3 液壓閥的選擇…………………………………………………………18</p><p>　　2.5.4 電動機(jī)功率的確定……………………………………………………19</p><p>　　2.5.5 確定油箱的有效容積…………………………………………………20</

17、p><p>　　2.5.6 管道尺寸的確定 ……………………………………………………20</p><p>　　3 油路塊設(shè)計(jì)………………………………………………………………21</p><p>　　3.1 液壓元件的聯(lián)接方式……………………………………………………21</p><p>　　3.1.1管式聯(lián)接…………………………………………………

18、……………21</p><p>　　3.1.2板式聯(lián)接………………………………………………………………21</p><p>　　3.1.3法蘭聯(lián)接………………………………………………………………21</p><p>　　3.2 油路塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則…………………………………………………………21</p><p>　　3.2.1塊體結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)尺寸

19、的確定………………………………………21</p><p>　　3.2.2油路塊內(nèi)油道孔設(shè)計(jì) ………………………………………………22</p><p>　　3.3 油路塊的具體設(shè)計(jì) ………………………………………………………23</p><p>　　3.3.1 油路塊的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………23</p><p>　　3

20、.3.2 輸出油孔的設(shè)計(jì)……………………………………………………24</p><p>　　3.3.3 進(jìn)回油孔的設(shè)計(jì)………………………………………………………25</p><p>　　3.3.4 工藝孔的設(shè)計(jì)…………………………………………………………25</p><p>　　4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………27</p>

21、<p>　　4.1 電氣控制系統(tǒng)的要求和內(nèi)容 ……………………………………………27</p><p>　　4.1.1電氣控制系統(tǒng)的要求 ………………………………………………27</p><p>　　4.1.2 電氣控制系統(tǒng)的內(nèi)容 ………………………………………………28</p><p>　　4.2 電氣控制原理圖的設(shè)計(jì) ………………………………………

22、………28</p><p>　　4.2.1 主電路的設(shè)計(jì) ………………………………………………………28</p><p>　　4.2.2控制電路的設(shè)計(jì) ……………………………………………………28</p><p>　　4.2.3輔助電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………29</p><p>　　4.2.4總體電氣原理圖…………

23、……………………………………………29</p><p>　　5 液壓泵站設(shè)計(jì)分析 ………………………………………………………30</p><p>　　5.1電機(jī)泵組設(shè)計(jì)與選型………………………………………………………30</p><p>　　5.1.1液壓泵的分析計(jì)算與選型 …………………………………………30</p><p>　　5.1.

24、2 電機(jī)的選型……………………………………………………………31</p><p>　　5.2 液壓油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………31</p><p>　　5.2.1液壓油箱的設(shè)計(jì)要求…………………………………………………32</p><p>　　5.2.2 液壓油箱容積的計(jì)算分析…………………………………………32</p>

25、<p>　　5.2.3 液壓油箱附件的選型………………………………………………33</p><p>　　5.3液壓的熱平衡校核………………………………………………………34</p><p>　　5.3.1 液壓油箱發(fā)熱功率計(jì)算……………………………………………34</p><p>　　5.3.2 液壓油箱熱平衡校核………………………………………………

26、34</p><p>　　5.4 本章小結(jié)……………………………………………………………………35</p><p>　　6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析……………………………………………………………36</p><p>　　6.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的目的………………………………………………………36</p><p>　　6.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析………………………………

27、………………………………37</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………39</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………40</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………41</p><p><b>　　緒論&l

28、t;/b></p><p><b>　　1.1文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1.1課題研究背景</p><p>　　隨著陸地上的礦產(chǎn)資源不斷被開發(fā)利用，容易開采、冶煉加工的礦石越來越少，然而大洋海底礦石(金屬結(jié)核)卻非常豐富。海洋資源開發(fā)利用晚于陸地，是具有戰(zhàn)略意義的新興開發(fā)領(lǐng)域，具有巨大的開發(fā)潛力。在未來的歲月中，人類的生存

29、和發(fā)展將越來越多地依賴海洋，重返海洋不是幻想，而是一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)的戰(zhàn)略目標(biāo)。</p><p>　　海洋不僅有大量、寶貴的生物資源；海洋礦藏資源也極為豐富，包括多金屬結(jié)核，熱液礦床和鈷結(jié)殼。這些礦石結(jié)核含錳20％，鐵20％以及銅、鎳、鉆、鉆等多種有色金屬，目前的儲量可供人類開采利用幾千年，而且還以每年100萬噸的速度增長。由于90%以上的深海區(qū)至今尚未進(jìn)行過詳細(xì)勘查，其資源儲量也無精確計(jì)算。其中，多金屬結(jié)核資源勘探程

30、度最高，也最為國際社會的關(guān)注[1]。</p><p>　　1.1.2 深海采礦技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　世紀(jì)之交，國際海底區(qū)域活動及其科技、經(jīng)濟(jì)、政治及法律環(huán)境都發(fā)生了深刻的變化。其主要特點(diǎn)是：當(dāng)今“區(qū)域”活動由單一多金屬結(jié)核資源向多種資源（富鈷結(jié)殼、熱液硫化物、多金屬軟泥、天然氣水合物、生物基因資源等）發(fā)展和出現(xiàn)“區(qū)域”多種資源的第二輪競爭的嚴(yán)峻形勢。</p><

31、;p>　　70年代初，西方發(fā)達(dá)國家就開始進(jìn)行深海多金屬結(jié)核資源采礦技術(shù)和裝備的研究開發(fā)。以美國公司為主的四大財(cái)團(tuán)研究開發(fā)的集礦機(jī)和管道提升采礦系統(tǒng)，于70年代末在太平洋C－C區(qū)首先進(jìn)行了每小時30－40t的海上中間性試驗(yàn)。該系統(tǒng)配套的設(shè)備是：拖曳式水力和機(jī)械式動力集礦機(jī)；氣力和水力提升管道，以及2－4.5萬t級寬體雙底采礦船。</p><p>　　80年代，法國研制成PKA2－6000號深海多金屬結(jié)核采礦系

32、統(tǒng)，可從6000m的深海底進(jìn)行快速采礦，日產(chǎn)可達(dá)1500－2000t，然后按自控程序返回海面。英國也正在研制一種氣力提升采礦系統(tǒng)，日產(chǎn)量可高達(dá)10000t。專家普遍認(rèn)為日產(chǎn)千噸級以上的采礦系統(tǒng)將成為21世紀(jì)最有前途的第一代深海商業(yè)開采系統(tǒng)。包括日本在內(nèi)的西方發(fā)達(dá)國家目前在深海開采技術(shù)方面已經(jīng)擁有了足夠的技術(shù)儲備，正在等待商業(yè)開采時機(jī)的到來。我國自90年代以來開展“海底多金屬結(jié)核資源開采技術(shù)”的研究開發(fā)，現(xiàn)已研制出兩套集礦原理機(jī)－水力式集

33、礦機(jī)和復(fù)合式集礦機(jī)的模型機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)可靠、采收率高的特點(diǎn)，其室內(nèi)集礦效率達(dá)到85％以上；建成了一套高30m、管徑100cm的實(shí)驗(yàn)室揚(yáng)礦系統(tǒng)。研制單位較系統(tǒng)地進(jìn)行了水力（礦漿泵、清水泵、射流泵）和氣力揚(yáng)礦方法的實(shí)驗(yàn)室研究，以及配套的遙測遙控技術(shù)。但是這套系統(tǒng)僅局限在試驗(yàn)室不足5m水深的水池內(nèi)，距離五、六千米水深采礦的技術(shù)要求相差甚遠(yuǎn)。大洋協(xié)會計(jì)劃2000年將對這套改進(jìn)的采礦系統(tǒng)進(jìn)行水深120－130m的湖試，為下個世紀(jì)初進(jìn)入海試

34、作技術(shù)準(zhǔn)備。</p><p>　　世界深海高新技術(shù)的發(fā)展趨勢是朝著多功能、自動化、智能化和遙測遙控的方向發(fā)展，主要技術(shù)及裝備有：</p><p>　　●深海（〉6000m）載人深潛器和無人自治深潛器；</p><p>　　●高精度定位技術(shù)、水聲技術(shù)和水下目標(biāo)跟蹤技術(shù)；</p><p>　　●多種資源的勘查技術(shù)系列，包括高精度、高分辨率的探測、

35、淺部／深部地層剖面探測，采樣、化探、資源評價技術(shù)，環(huán)境監(jiān)測與評價技術(shù)；</p><p>　　●包括水力、氣力、機(jī)械動力的集礦與揚(yáng)礦，遙測遙控、水面支持的日產(chǎn)千噸級～萬噸級的深海采礦系統(tǒng)。</p><p>　　當(dāng)今國際海底區(qū)域活動競爭的焦點(diǎn)是資源，而獲得資源的手段又是深海高新技術(shù)。因此，發(fā)展深海高新技術(shù)，是高效勘查和占有高質(zhì)量的礦區(qū)、從“區(qū)域”中獲得資源優(yōu)先權(quán)的一把鑰匙，而且還可以技術(shù)的優(yōu)勢

36、通過合作來獲得更多的資源和經(jīng)濟(jì)利益。</p><p>　　1.1.3課題研究的意義</p><p>　　20世紀(jì)70年代人們就對深海采礦系統(tǒng)的動力學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，其中美國、日本、德國、韓國、前蘇聯(lián)等國在此方面做了大量的工作。我國在“九五”期間，開始對深海采礦系統(tǒng)的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。</p><p>　　中國是世界上人口最多的國家，在開

37、發(fā)利用陸地資源的同時，必須重視開發(fā)利用海洋資源，而且要樹立全球海洋觀念，既充分利用自己管轄的海洋資源，又積極利用世界其他地區(qū)的海洋資源。</p><p>　　因此，研究深海采礦技術(shù)，對陸地資源日益枯竭的今天，為找到一種高效、可行的能源開采方法；或者找到取之有效的、更優(yōu)良的替代能源來說是非常重要和影響深遠(yuǎn)，造福人類的新技術(shù)，對人類的文明發(fā)展勢必做出重大的貢獻(xiàn)。</p><p>　　1.1.4

38、本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p>　　本文主要是海洋采礦破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)研究表明用螺旋滾筒式截齒截割礦料是最節(jié)能最有效的方法，本文設(shè)計(jì)了一套用于模擬深海采礦中截割礦石的螺旋滾筒式破碎試驗(yàn)臺，從而研究截齒的最優(yōu)排列，達(dá)到增加效率，減少能耗的目的。</p><p><b>　　此次設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：</b></p><p>　　1）螺旋滾筒破

39、碎試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；</p><p>　　2）液壓閥用油路塊設(shè)計(jì)；</p><p>　　3）螺旋滾筒破碎試驗(yàn)臺液壓泵站的設(shè)計(jì)；</p><p>　　4）液壓系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)；</p><p>　　1.2液壓技術(shù)的簡介</p><p>　　1.2.1液壓系統(tǒng)的概述</p><p>　　能量傳遞

40、在機(jī)器上通常采用四種方式，即：機(jī)械傳動、電氣傳動、氣體傳動和液體傳動。</p><p>　　液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件(缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　一

41、個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即能源裝置、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、液壓油。</p><p>　　能源裝置的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。一般液壓系統(tǒng)中能源裝置是的液壓泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。</p><p>　　執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。<

42、/p><p>　　控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。</p><p>　　輔助元件是保證系統(tǒng)正常工作以外的裝置。如過濾器、油箱、管件等

43、。</p><p>　　液壓技術(shù)是指液壓傳動的專門技術(shù)，一般指的是用動力機(jī)（如電動機(jī)、柴油機(jī)等）驅(qū)動液能發(fā)生器——液壓泵，使作為中間傳動介質(zhì)的液體具有一定的能量，并用以驅(qū)動液能轉(zhuǎn)換器——液壓馬達(dá)、液壓缸等進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、往復(fù)、擺動等不同形式的運(yùn)動。</p><p>　　液體的能量有位能、壓力能和速度能（動能）三種。在液體傳動裝置中，能量的轉(zhuǎn)換主要以機(jī)械能——液體動能——機(jī)械能和機(jī)械能——液體壓力

44、能兩種方式進(jìn)行。前一種主要依靠液體動能進(jìn)行工作的傳動叫做動力式液體傳動，通稱液力傳動（如液力連軸器及渦輪變矩器傳動）；后一種主要依靠液體壓力能進(jìn)行工作的傳動方式叫做容積式液體傳動，通稱液壓傳動（如液壓泵、閥與液壓馬達(dá)、液壓缸組成的傳動）。</p><p>　　1.2.2液壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）重量功率比和重量扭矩比較小，容量大。這是海洋開發(fā)機(jī)器減少體積和重量所需要的。在

45、相同功率下，電動機(jī)比油馬達(dá)重量重12～25倍，氣動馬達(dá)也比油馬達(dá)重3～7倍；在相同扭矩下，電動機(jī)比油馬達(dá)重12～150倍，氣動馬達(dá)也比油馬達(dá)重3～50倍。</p><p>　?。?）容易獲得較大的力或力矩。一般機(jī)械傳動欲獲得很大的力或力矩，要通過一系列復(fù)雜的減速，不但結(jié)構(gòu)龐雜、效率低、成本也高。氣體傳動由于使用單位壓力較低，獲得很大的力或力矩需要龐大的氣缸，同樣不經(jīng)濟(jì)。而液壓傳動由于比較容易使工作液體獲得高度的單

46、位壓力，因而成為工業(yè)上需要很大力或力矩的機(jī)械所必須的傳動方式。用于海洋開發(fā)的大噸位起重機(jī)、千噸以上自升式石油鉆井平臺的升降裝置，則往往采用這樣的液壓傳動。</p><p>　?。?）能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。當(dāng)液壓傳動用于主傳動時，一般用變量液壓泵進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。速度可從零調(diào)節(jié)至額定轉(zhuǎn)速（如從0～1500r/min）。用于輔助傳動（如液壓缸給進(jìn)），以調(diào)速閥進(jìn)行無級調(diào)速，流量可從0.02 L/min調(diào)節(jié)至100 L

47、/min以上，調(diào)速比可達(dá)2000甚至更高。這正是深海操作機(jī)器（如液壓機(jī)械手等）所需要的特性。</p><p>　?。?）用壓力補(bǔ)償?shù)淖兞恳簤罕?，容易在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，在同等功率下，可以有效地提高工作效率，減少輔助時間。壓力補(bǔ)償?shù)淖詣幼兞恳簤罕玫奶攸c(diǎn)是：當(dāng)負(fù)載大時，液壓泵可以自動減少排油量，同時提高工作壓力，以適應(yīng)負(fù)載的增大；當(dāng)負(fù)載減小時，又可以自動增大排油量，以增快動作完成過程。即在pv值（即壓力與速度

48、的乘積）基本恒定的情況下，自動適應(yīng)工作負(fù)荷經(jīng)常變化的需要。在不增加輔助裝置的條件下，恒功率調(diào)節(jié)范圍可達(dá)3倍以上，因此在海洋開發(fā)機(jī)器負(fù)荷經(jīng)常變化的場合下使用，可以有效地提高工作效率，減少動力消耗。</p><p>　　（5）易于實(shí)現(xiàn)慢速轉(zhuǎn)動、直線運(yùn)動、往復(fù)運(yùn)動和擺動以及由這些運(yùn)動組合的各種復(fù)雜動作，是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力機(jī)械自動化最好的手段。當(dāng)需要慢速大扭矩的轉(zhuǎn)動時，用機(jī)械傳動、就需要龐雜的減速機(jī)構(gòu)，而用液壓傳動只需要一個低速

49、大扭矩液馬達(dá)就可以了。當(dāng)需要直線、往復(fù)或擺動時，用機(jī)械傳動除需要龐雜的減速機(jī)構(gòu)外，還需要諸如螺旋、凸輪、四連桿機(jī)構(gòu)等以實(shí)現(xiàn)直線、往復(fù)、擺動等動作，而液壓傳動則僅需要簡單的直線或擺動液壓缸就可以了，海洋開發(fā)機(jī)器的運(yùn)動正需要有這樣的特點(diǎn)。</p><p>　?。?）傳遞運(yùn)動平穩(wěn)、均勻，無沖擊，運(yùn)動慣性小。由于液馬達(dá)體積小、重量輕，并且有油液吸收沖擊，所以，它的運(yùn)動慣性質(zhì)量不超過同功率電動機(jī)的10 ％。啟動中等功率電機(jī)

50、需要1～2秒，而啟動同功率液馬達(dá)不超過0.1秒。在高速換向時（50～60m/min）用液壓換向，沖擊大為減少。這些特點(diǎn)，對于海中作業(yè)機(jī)械動作的準(zhǔn)確性、靈敏度和效率帶來了好處。</p><p>　　（7）易于防止過載，避免機(jī)械、人身事故。由于液壓傳動可用溢流閥調(diào)節(jié)和控制最高壓力，在負(fù)荷（壓力）達(dá)到最高時，油液便安全溢流回油箱，可避免超載和由此引起的事故，這一點(diǎn)對于海中工作的遙控機(jī)械顯得更重要。</p>

51、<p>　?。?）液壓傳動液壓缸與高壓壓縮空氣并聯(lián)，形成一強(qiáng)彈性體，可在大噸位和大行程（500噸以上負(fù)荷和10m以上行程）的范圍作運(yùn)動補(bǔ)償。這正是在惡劣海況下進(jìn)行石油鉆井、海上提吊重物及輸送人員或物資所配備壓力補(bǔ)償或恒張力裝置機(jī)器所必需的。</p><p>　?。?）液壓傳動比機(jī)械傳動容易按不同位置和空間布局。例如機(jī)械傳動需要萬向軸、錐齒輪、鏈條等，而液壓傳動則只要按實(shí)際需要將液壓執(zhí)行器（液壓缸、液馬

52、達(dá)）放在理想位置，然后用軟管連接就可以了。</p><p>　?。?0）操縱性好。操縱性的好壞是看它是否便于操縱、便于控制力和速度、控制運(yùn)動和停止，且控制力小（即操縱靈活輕巧）等。由于液壓傳動可以方便采用電磁閥為先導(dǎo)的液動換向等放大裝置，因此它是當(dāng)今任何強(qiáng)力機(jī)械進(jìn)行控制和操縱從不可缺少的環(huán)節(jié)，這是它突出的優(yōu)點(diǎn)之一，也是當(dāng)今海洋開發(fā)機(jī)器普遍采用的操縱控制所必需的。</p><p>　?。?1

53、）液壓傳動大都用油或水基添加潤滑防蝕劑為工作介質(zhì)，自潤滑性能好，工作元件壽命較長。</p><p>　　（12）液壓元件通用性強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于組織批量生產(chǎn)，從而可以大大節(jié)約成本，減少開支。</p><p>　　（13）與無線電、電力、氣動相配合，可以創(chuàng)造出各方面性能良好、自動化程度較高的傳動和控制系統(tǒng)，是采用微處理機(jī)、實(shí)現(xiàn)遙控、自動控制、程序控制、數(shù)控等不可缺少的組

54、成軀干。</p><p>　?。?4）液壓傳動與電驅(qū)動相比，在海洋環(huán)境中特別是海水中易于實(shí)現(xiàn)密封，易于防腐蝕和防爆，也不會象電驅(qū)動那樣，滲入海水會造成短路等故障。因而廣泛應(yīng)用于海中或海底工作機(jī)械、甲板機(jī)械和石油天然氣開發(fā)的防暴區(qū)工作的機(jī)械。</p><p>　　1.2.3 液壓技術(shù)的缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）液壓傳動難以避免出現(xiàn)泄漏。近二十年來，由于密封結(jié)構(gòu)

55、的改進(jìn)，液壓傳動的外泄漏已有明顯的減少，甚至可以完全避免，但內(nèi)泄漏是難以避免的。由于泄漏引起容積損失，因此影響了效率。</p><p>　?。?）由于油的粘度隨溫度變化會引起工作狀態(tài)不穩(wěn)定，在高溫或超低溫工作時，需用特殊流體介質(zhì)。此外，油易于氧化，必須定期（一般為半年）換油。但近年來采用以水基的潤滑、防蝕添加劑的液壓傳動介質(zhì)，不但降低了成本，還在某種程度上提高了性能。</p><p>　　

56、（3）液壓元件制造精密，系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易診斷，使用維修技術(shù)條件要求較高。</p><p>　?。?）空氣易滲入液壓系統(tǒng)，可能引起系統(tǒng)的震動、爬行、噪音等不良現(xiàn)象。</p><p>　?。?）由于液壓傳動有明顯的壓力損失，所以不能用于遠(yuǎn)距離的傳動。</p><p><b>　　1.3本章小結(jié)</b></p><p&g

57、t;　　在我國深海采礦技術(shù)還是個新興學(xué)科，從各項(xiàng)研究表明，采用螺旋滾筒式截割設(shè)備進(jìn)行礦體截割效率高、能耗少。本次設(shè)計(jì)的螺旋滾筒式破碎試驗(yàn)臺采用液壓驅(qū)動，驅(qū)動力大、傳動平穩(wěn)；升降部分采用了性能較好的雙單向節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)了兩個升降缸同步，從而使煤層的截割厚度保持一定。液壓系統(tǒng)采用電氣控制，控制過程簡單、靈活、可靠，能較好地滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　2 破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p>&l

58、t;p>　　2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　2.1.1破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)要求：</p><p>　?。?）試驗(yàn)臺的工作概況：</p><p>　?、?試驗(yàn)臺破碎機(jī)主要用于切削破碎深海礦石，工作特點(diǎn)是長期連續(xù)工作；② 其液壓系統(tǒng)需要完成驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)切削工料，盛裝工料的小車均勻平穩(wěn)前進(jìn)，且時刻自動調(diào)節(jié)螺旋滾筒的高度以此來控制螺旋滾筒切削

59、工料的深度和精度；③ 液壓系統(tǒng)能夠控制各個執(zhí)行元件同時且連續(xù)工作，能夠控制螺旋滾筒根據(jù)檢測系統(tǒng)反饋的工料的凹凸不平的地形信號而自動調(diào)節(jié)其運(yùn)動方向和運(yùn)動速度。</p><p>　　（2）整個系統(tǒng)的動作要求</p><p>　　整個系統(tǒng)可分為三個部分：① 牽引部，主要是進(jìn)料小車的進(jìn)給及返回。②截割部，是螺旋滾筒截割礦石。③ 升降部，螺旋滾筒根據(jù)礦石的高低而自動調(diào)節(jié)其高度。</p>

60、<p>　　其具體動作要求：① 牽引小車機(jī)構(gòu)要求運(yùn)動平穩(wěn),速度均勻；能夠?qū)崿F(xiàn)正反方向運(yùn)動，且運(yùn)動速度可調(diào)；② 截割部螺旋滾筒在切割時應(yīng)保證切割順利，滾筒轉(zhuǎn)速平穩(wěn)無大范圍頻繁的跳動現(xiàn)象，且要求能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，有高壓及過載保護(hù)；③ 升降缸部分必須有雙缸同步動作回路,避免雙缸不同步使機(jī)械部分扭曲，甚至造成破壞；在回路中帶液壓自鎖功能，實(shí)現(xiàn)液壓缸在任何位置都能精確定位,保證截割厚度滿足要求，升降缸升降速度須可調(diào)，升降過程中換向靈敏。&

61、lt;/p><p>　　2.1.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　螺旋滾筒式破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　　牽引部工作臺長度： L = 1.5m</p><p>　　進(jìn)給周期: T = 40s</p><p>　　截割部滾筒轉(zhuǎn)速： N= 3

62、0～60 r/min </p><p>　　切削力： F=3000 N.m</p><p>　　升降缸行程： S = 500 mm</p><p>　　速度： V = 0.02m/s</p><p>　　切深： H = 15～20 cm</p><p

63、>　　2.2制定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2.1制定系統(tǒng)方案</p><p>　　由上分析本試驗(yàn)臺采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動,運(yùn)動部分分為： 牽引部， 截割部，升降部三個部分，其執(zhí)行元件分別為牽引馬達(dá)，截割馬達(dá)和兩個升降缸。其動作要求的實(shí)現(xiàn)如下：</p><p>　?。?）牽引部實(shí)現(xiàn)牽引小車的往復(fù)直線運(yùn)動，由牽引液壓馬達(dá)正反旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，正反轉(zhuǎn)由三位四

64、通電磁換向閥改變油路實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動速度是靠閥雙單向節(jié)流閥改變。</p><p>　?。?）截割部為螺旋滾筒的轉(zhuǎn)動帶動滾筒上曲線分布的截齒旋轉(zhuǎn)，完成截割的，該部分亦是通過液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)和速度分別由三位四通電磁換向閥和雙單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　?。?）升降缸的升降動作和調(diào)速功能分別由三位四通電磁換向閥和雙單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)的；液壓缸的自鎖功能由液控單向閥來完成。<

65、/p><p>　?。?）液壓安全措施 本系統(tǒng)為了保護(hù)液壓系統(tǒng)不會因負(fù)載過高或液壓系統(tǒng)堵塞等方面原因而遭到破壞,在每個單塊回路中分別設(shè)置了溢流閥來保證壓力不至于突然過高破壞液壓元件；在液壓泵出口處設(shè)置了總溢流閥來保護(hù)泵的安全工作。</p><p>　?。?）液壓源的選擇 該液壓系統(tǒng)在整個工作過程中，流量和大小在時刻變化的且幅度較大，但功率不高，用單泵供油可保證系統(tǒng)正常工作。</p>

66、;<p>　　2.2.2 擬訂液壓系統(tǒng)圖</p><p>　?。?）換向回路的選用</p><p>　　在本系統(tǒng)中液壓馬達(dá)和液壓缸回路中均采用三位四通電磁換向閥作為換向回路，且采用中位機(jī)能是O型，因?yàn)楫?dāng)運(yùn)動到目的地停留時，讓系統(tǒng)不卸荷。</p><p>　?。?）調(diào)速回路的比較</p><p>　　調(diào)速回路按液壓泵是否變量分為采

67、用定量泵節(jié)流調(diào)速回路和變量泵容積調(diào)速回路。①定量泵節(jié)流調(diào)速回路分為進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路。進(jìn)油、回油節(jié)流調(diào)速回路。結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但效率較低，只宜用在負(fù)載變化不大、低速、小功率的場合，如某些機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中。旁路節(jié)流調(diào)速回路。這是將節(jié)流閥裝在液壓缸并聯(lián)的支路上，此類回路只有節(jié)流損失，而無溢流損失，因此功率損失比前兩種調(diào)速回路小，效率高。一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。②變量泵容積調(diào)速回路分為：手動調(diào)節(jié)

68、容積調(diào)速回路和自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路。效率很高但費(fèi)用也高，一般用于功率較大的場合。</p><p>　?。?）調(diào)速回路的選用</p><p>　　調(diào)速回路的選用首先與主機(jī)采用液壓傳動的目的有關(guān),而且要綜合考慮各方面的因素后才能做出決定。</p><p>　　其次要考慮的是功率的大小，一般認(rèn)為3kw以下的用節(jié)流調(diào)速回路；3～5kw的用容積節(jié)流調(diào)速回路或容積調(diào)速回路；5k

69、w以上的則用容積調(diào)速回路。</p><p>　　最后從費(fèi)用上考慮，要求費(fèi)用低廉時用節(jié)流調(diào)速回路；允許費(fèi)用高些時用容積節(jié)流調(diào)速回路或容積調(diào)速回路。</p><p>　　綜上，本系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速，因液壓馬達(dá)和液壓缸均需雙向運(yùn)動則采用雙單向節(jié)流閥來進(jìn)行調(diào)速，液壓缸的同步誤差為5%-10%能滿足系統(tǒng)的要求。當(dāng)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)和液壓缸升降時均是進(jìn)油調(diào)速。 </p><p>　?。?

70、）具體液壓原理圖的確定</p><p>　?、?牽引部分液壓原理圖的確定。液壓系統(tǒng)回路有開式和閉式兩種。采用閉式系統(tǒng)時,原理圖如圖1所示；采用開式系統(tǒng)時,原理圖如圖2所示。通過比較可知閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比緊湊、對稱，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，為了保證控制系統(tǒng)能正常工作，需要提供低壓液壓油給控制回路，所以回路中需安排一個低壓保護(hù)措施來保證控制正常；在閉式系統(tǒng)中油溫升高后，散熱較慢，需要提供專門的散熱回路來冷卻工作油，這就增加了液壓

71、設(shè)備，使系統(tǒng)復(fù)雜化；閉式系統(tǒng)采用容積調(diào)速回路，而容積調(diào)速回路一般是用在大功率，經(jīng)濟(jì)條件允許寬裕的場合。</p><p>　　開式回路結(jié)構(gòu)上比閉式回路簡單，散熱條件好，無須附加專門的散熱回路來冷卻油液，經(jīng)濟(jì)上要求不高，保護(hù)回路易于實(shí)現(xiàn)，采用雙單向節(jié)流調(diào)速，方便快捷亦可實(shí)現(xiàn)容積調(diào)速回路的無級調(diào)速，對于本破碎試驗(yàn)臺比較合適。</p><p>　　圖1 牽引部分閉式液壓系統(tǒng)</p>

72、<p>　　圖2 牽引部開式液壓系統(tǒng)</p><p>　　② 截割部分液壓原理圖的確定：</p><p>　　截割部要求滾筒切削平穩(wěn),無較大沖擊；切削速度易于控制，為了保護(hù)液壓設(shè)備，避免在切削過程中樣品過硬或其他原因造成的阻力增加破壞液壓元件，應(yīng)該在回路中加入保護(hù)措施。其液壓原理圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 截割部液壓原理圖</p&

73、gt;<p>　?、?升降缸部分液壓原理圖的確定：</p><p>　　升降缸部分要求有液壓自鎖功能，確保液壓缸能夠在任何位置自如的停止并自鎖，在系統(tǒng)不供油時不能因液壓缸誤動作影響滾筒的切削深度；升降部分的調(diào)速和換向需靈敏無誤差，且要求能精確控制切削深度，故本系統(tǒng)在升降缸部分采用雙單向節(jié)流閥來控制升降缸同步動作，用夜控單向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的自鎖。其液壓原理圖實(shí)現(xiàn)如圖4所示。</p><

74、;p>　　圖4 升降缸液壓原理圖</p><p>　　2.2.3 液壓原理圖的分析設(shè)計(jì)</p><p>　　本液壓系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，綜合考慮一切因數(shù)，采用定量泵向系統(tǒng)供油。綜合以上各個部分的調(diào)速回路方案，補(bǔ)充系統(tǒng)的保護(hù)回路，方向控制回路和卸荷回路而設(shè)計(jì)出系統(tǒng)總的液壓原理圖。如下圖5所示:</p><p><b>　　圖5 液壓原理圖</

75、b></p><p>　　表1 液壓系統(tǒng)電磁鐵調(diào)度表</p><p><b>　　工作原理如下：</b></p><p>　　破碎試驗(yàn)臺完成截割工作是通過螺旋滾筒破碎樣品塊，牽引小車進(jìn)給工料的。由于樣品塊表面起伏變化，為了能保證截割厚度相同，用電液比例方向流量閥來靈敏、精確的控制升降缸的動作。</p><p>　

76、　工作過程為，啟動電源開關(guān)，電磁鐵5左位工作，截割部馬達(dá)正轉(zhuǎn)；此后升降缸下降到預(yù)定高度（保證截割樣品厚度相同），即比例閥左位工作，液壓缸下壓；隨后電磁鐵7左位工作，牽引馬達(dá)正轉(zhuǎn)帶動小車前進(jìn)給料。在工作過程中升降缸時刻升降，保證截割厚度。破碎完成后，將截割滾筒上抬，使截齒離開工料，截割部反轉(zhuǎn)后停止轉(zhuǎn)動，牽引馬達(dá)反轉(zhuǎn)，小車回退，完成指定工作。在工作過程中若截齒被卡住，應(yīng)立即停車，滾筒反轉(zhuǎn)，小車回退至截齒脫離工料后方可繼續(xù)工作。</p&

77、gt;<p><b>　　油液流動情況為： </b></p><p>　　螺旋滾筒截割工料：泵12電磁換向閥7雙單向節(jié)流閥6溢流閥5截割馬達(dá)2溢流閥5雙單向節(jié)流閥6電磁換向閥7濾油器13回油箱</p><p>　　牽引小車進(jìn)給供料：泵12電磁閥換向閥7雙單向節(jié)流閥6溢流閥5 牽引馬達(dá)1溢流閥5雙單向節(jié)流閥6電磁換向閥7濾油器13回油箱</p>

78、<p>　　升降缸升降:泵12電磁換向閥7雙單向節(jié)流閥6疊加式液控單向閥4液壓缸疊加式液控單向閥4雙單向節(jié)流閥6電磁換向閥7濾油器13回油箱</p><p>　　2.3 液壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　2.3.1 升降缸的載荷計(jì)算</p><p>　　升降缸在本系統(tǒng)中的載荷主要由工作載荷，慣性載荷組成的。即外載荷，考慮到外載荷在

79、系統(tǒng)中是時刻變化的，大小變化范圍很大，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得外載荷。取得液壓缸的機(jī)械效率，求得作用于活塞上的載荷力： ，兩個液壓缸對稱分布，受載情況相同，偏載幾率也相等，故。</p><p>　　表2 各液壓缸上的載荷力</p><p>　　2.3.2 截割部液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測得液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩（截割部），取液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為，其載荷轉(zhuǎn)

80、矩為：</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　2.3.3 牽引部液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算</p><p>　　牽引部液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩： (2)</p><p>　　小車線

81、速度： (3)</p><p>　?。ㄆ渲?L 試驗(yàn)臺長，t運(yùn)行時間）</p><p>　　半徑： (4)</p><p><b>　?。╟為輸出軸周長）</b></p><p>　　又

82、 (5)</p><p>　　故 (6)</p><p>　　可求得 </p><p>　　取其機(jī)械效率為 ，其載荷轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　2.4 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算</p><p>　　2.

83、4.1 初選系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　本系統(tǒng)中螺旋滾筒截割破碎試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)屬于小型液壓機(jī)械類型，工作過程中壓力不是很大，截割載荷最大出現(xiàn)在樣本塊過硬的切割過程中，升降缸載荷力為：，根據(jù)實(shí)際情況，可初選系統(tǒng)工作壓力為：</p><p>　　表3 按載荷選擇工作壓力</p><p>　　2.4.2 計(jì)算升降缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸：</p><

84、p>　　確定液壓缸的活塞以及活塞桿直徑，升降缸最大最大載荷出現(xiàn)在向下壓料截割時，其載荷力為，工作在活塞桿受拉狀態(tài)如圖6，按表4取執(zhí)行元件背壓力： 。</p><p><b>　　圖6 </b></p><p>　　表4 執(zhí)行元件背壓力</p><p>　　則： ，

85、 （7）</p><p>　　式中： （8）</p><p>　　則活塞面積為： </p><p>　　按表2-4取液壓缸杠徑比 d/D = 0.7,則活塞杠直徑：</p><p>　　根據(jù)液壓缸活塞杠尺寸系列 取D =40mm,那么活塞桿直徑d =25mm&

86、lt;/p><p>　　表5 按工作壓力取d/D</p><p>　　所選液壓缸：HSGL01-40/25EBZEC300液壓缸 榆次液壓件廠生產(chǎn)</p><p>　　2.4.3 計(jì)算液壓馬達(dá)的排量</p><p>　　截割部液壓馬達(dá)雙向旋轉(zhuǎn)，回油時經(jīng)換向閥直接回油箱，流量較大，按表4執(zhí)行元件背壓取0.3MPa，機(jī)械效率取為，則截割

87、部液壓馬達(dá)的排量為： </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　牽引部液壓馬達(dá)也是雙向旋轉(zhuǎn)，回油時經(jīng)電磁換向閥回油箱，執(zhí)行元件背壓取為0.3MPa，機(jī)械效率取為，則牽引部馬達(dá)排量為：</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　2.4.4 計(jì)算液壓執(zhí)行

88、元件實(shí)際工作壓力</p><p>　　按最后確定的液壓缸機(jī)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)排量計(jì)算出液壓執(zhí)行元件的允許最大實(shí)際工作壓力，如下：</p><p>　　升降缸，載荷壓力 ：</p><p>　　背壓 ： P=0.25MPa</p><p>　　有 （11）</p><p>　　截割部，馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩： &

89、lt;/p><p><b>　　壓力損失： </b></p><p>　　有 （12）</p><p>　　牽引部，馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩： </p><p><b>　　壓力損失： </b></p><p>　　有

90、 （13）</p><p>　　表6 各液壓執(zhí)行元件的實(shí)際工作壓力</p><p>　　2.4.5 液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需的流量</p><p>　　根據(jù)最后確定的液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸和液壓馬達(dá)的排量極其運(yùn)動速度或轉(zhuǎn)速計(jì)算出液壓執(zhí)行原件所需實(shí)際流量如表7：</p><p><b>

91、;　　表7</b></p><p>　　2.5 液壓元件的選擇</p><p>　　2.5.1 液壓泵的選擇</p><p>　?。?）液壓泵工作壓力的確定</p><p>　　液壓泵工作壓力： （14）</p><p>　　其中是液壓執(zhí)行元件中

92、的最高工作壓力，本液壓系統(tǒng)中最高壓力是升降缸的向下壓時的壓力，是泵到執(zhí)行元件間的總的管路損失，從系統(tǒng)原理圖上知從泵到執(zhí)行元件升降缸中接有一個液控單向閥和電液比例方向流量閥，可取=0.5Mpa；</p><p>　　故液壓泵的工作壓力為： </p><p>　?。?）液壓泵流量的確定 </p><p><b>　　（15）</b></p&

93、gt;<p>　　系統(tǒng)的最大流量處在系統(tǒng)最大載荷工況時，執(zhí)行元件全部工作的狀態(tài)下，</p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　=20.025+0.57+0.02</p><p><b>　　=0.64L/s</b></p><p>　　取液壓泵的泄漏系數(shù)K=1.

94、2 ，求得液壓泵流量為：</p><p>　　即 46L/min</p><p>　　所選液壓泵：YB—A32C 型葉片泵，榆次液壓件廠生產(chǎn)，其規(guī)格如表8：</p><p><b>　　表8 葉片泵規(guī)格</b></p><p>　　2.5.2 液壓馬達(dá)的選擇</p><p

95、>　?。?）截割部液壓馬達(dá)的選擇</p><p>　　截割部液壓馬達(dá)已求得其排量在最大截割力工作狀態(tài)下其轉(zhuǎn)矩為，子系統(tǒng)工作壓力7.7Mpa，轉(zhuǎn)速要求為60r/min；因此截割部液壓馬達(dá)可以選擇1QJM11-0.63Z(徑向柱塞馬達(dá))，由寧波液壓馬達(dá)集團(tuán)公司生產(chǎn)，其規(guī)格如表9所示，機(jī)械效率是。</p><p>　?。?）牽引部液壓馬達(dá)的選擇</p><p>　　

96、牽引部液壓馬達(dá)的排量為：，正常工作時要求其輸出轉(zhuǎn)矩為：，子系統(tǒng)工作壓力為7.7Mpa，轉(zhuǎn)速 13r/min；因此牽引部液壓馬達(dá)可以選擇1QJM001-0.010Z（徑向柱塞馬達(dá)），寧波液壓馬達(dá)集團(tuán)公司生產(chǎn)，其規(guī)格如表2-8所示，機(jī)械效率是。</p><p>　　表9 QJM型定量液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.5.3 液壓閥的選擇</p><p>　　液壓

97、閥是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的流動方向或調(diào)節(jié)其壓力和流量的，因此它可以分為方向閥、壓力閥和流量閥三大類。一個形狀相同的閥，可以因?yàn)樽饔脵C(jī)制不同，具有不同的功能。壓力閥和流量閥利用通流截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量，而方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動方向。也就是說，盡管液壓閥存在著各種各樣的類型，它們之間還保留著一些基本共同之處，例如：① 在結(jié)構(gòu)上，所有的閥都由閥體、閥心（座閥或滑閥）和驅(qū)動閥心動作的元部件（如彈簧、電磁鐵等

98、）組成。② 在工作原理上，所有閥的開口大小，閥進(jìn)，出口間的壓差以及流過閥的流量之間的關(guān)系都符合孔口流量公式，僅是各種閥的控制參數(shù)不同而已。</p><p>　　液壓系統(tǒng)中所用的閥有如下基本要求：① 動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和震動??；② 油液流過時壓力損失小；③ 密封性能好；④ 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。</p><p>　　閥的選擇原理：① 閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的

99、工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度要求?？刂崎y的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時也允許有 20%以內(nèi)的短時間過流量。② 閥的型式 ，按照安裝和操作方式選擇。</p><p>　　在本系統(tǒng)中工作壓力10Mpa左右，所以液壓閥選中、高壓閥，所選閥的規(guī)格如表10:</p>&l

100、t;p>　　表10 元件的規(guī)格</p><p>　　2.5.4 電動機(jī)功率的確定</p><p>　　螺旋滾筒式破碎試驗(yàn)臺在整個工作過程中，壓力是不斷變化的，所需要的功率變化很大，為滿足整個工作工程的需要，按最大功率段來確定電動機(jī)的功率。</p><p>　　當(dāng)截割部阻力達(dá)到所測結(jié)果最大時，升降缸、牽引部和截割部的壓力均達(dá)到最大值，此時泵壓力達(dá)到最大；由前述

101、所知泵的供油額定壓力為：10.5Mpa，泵的流量為： ，取泵的總效率那么泵的驅(qū)動功率為：</p><p><b>　　（17）</b></p><p>　　查電動機(jī)樣本，選電動機(jī)功率 。</p><p>　　2.5.5 確定油箱的有效容積</p><p>　　根據(jù)下式確定油箱的有效容積：

102、 （18）</p><p>　　式中： ——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 </p><p>　　—— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 見表11</p><p><b>　　表11 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)</b></p><p>　　已知泵的流量為： Q＝48L/min 即泵每分鐘排出的壓力油體積為：V=0.048,取經(jīng)

103、驗(yàn)系數(shù) ＝6，算的有效容積為：V=60.048=0.2880.3</p><p>　　2.5.6 管道尺寸的確定</p><p><b>　　管道內(nèi)徑計(jì)算</b></p><p><b>　?。?9）</b></p><p>　　取管道內(nèi)徑為12mm</p><p>　　式

104、中 Q——通過管道的內(nèi)的流量　　/s</p><p>　　v——管內(nèi)允許的流速 m/s 取v=6 m/s</p><p>　　則取 d=12mm</p><p><b>　　3 油路塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 液壓元件的聯(lián)

105、接方式</p><p>　　液壓元件的聯(lián)接方式主要有三種：管式聯(lián)接、板式聯(lián)接和法蘭聯(lián)接</p><p><b>　　3.1.1管式聯(lián)接</b></p><p>　　主要采用管式聯(lián)接元件，用油管按系統(tǒng)回路聯(lián)接，管式連接占用的空間大，配管比較復(fù)雜，而且裝拆不便，目前已很少使用。</p><p><b>　　3.1.

106、2板式聯(lián)接</b></p><p>　　目前塑料機(jī)械液壓系統(tǒng)多采用板式聯(lián)接，液壓閥板即閥座是板式液壓元件安裝板，各液壓元件間的聯(lián)接管道全部由閥板中所鉆的孔道構(gòu)成，采用板式聯(lián)接最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊有利于集中控制，裝拆方便，且外形整潔美觀。由于閥間管路長度縮短還能提高動作速度。缺點(diǎn)是閥板鉆孔困難，泄漏不易檢查。</p><p><b>　　3.1.3法蘭聯(lián)接</b&g

107、t;</p><p>　　法蘭聯(lián)接液壓元件主要用于高壓大流量液壓系統(tǒng)，其特點(diǎn)與管式聯(lián)接相同。</p><p>　　法蘭聯(lián)接的本質(zhì)是將一個典型的回路集成為一個通路塊，元件間的聯(lián)接借助于通路塊中鉆出的孔道，每一個通路塊之間又有一定的聯(lián)接孔，以便將適當(dāng)?shù)耐穳K疊加在一起組成所需要的集成塊液壓系統(tǒng)。集成塊式液壓系統(tǒng)不但可以采用標(biāo)準(zhǔn)元件，不用管道，裝拆更加方便，節(jié)省空間。而且集成塊制造簡單不易出差錯

108、，便于實(shí)現(xiàn)液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。因此已經(jīng)開始應(yīng)用于塑料機(jī)械的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　本次液壓系統(tǒng)的油路塊設(shè)計(jì)采用目前使用較多的板式聯(lián)接型式，為了減少空間，使結(jié)構(gòu)緊湊，液壓閥選用疊加閥。</p><p>　　3.2 油路塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則</p><p>　　3.2.1塊體結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　油路塊的材料一

109、般為鑄鐵、鍛鋼，低壓固定設(shè)備可用鑄鐵，高壓強(qiáng)震場合用鍛鋼?？祗w加工成正方體或者長方體。對于液壓系統(tǒng)如果閥件少的可以安裝在同一塊油路塊上，當(dāng)液壓系統(tǒng)復(fù)雜，控制閥較多，就可以用多塊油路塊疊加的型式。</p><p>　　外形尺寸首先要滿足閥件的安裝，視孔道布置及其它工藝要求而定。為了減少加工工藝孔，縮短孔道長度，閥的安裝位置要仔細(xì)認(rèn)真的考慮，使相同油孔安裝在同一水平面上或同一豎直面上。對于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)而言，當(dāng)需要多

110、塊油路塊疊加的時候，一定要保證三個公用油孔（進(jìn)油孔、出油孔、漏油孔）的坐標(biāo)相同，使之疊加在一起以后，形成三個主通道。</p><p>　　3.2.2疊加閥油路塊內(nèi)油道孔設(shè)計(jì) </p><p>　　油路塊內(nèi)的油道孔是用以聯(lián)系各個控制元件，構(gòu)成單元回路。液壓油流經(jīng)塊體內(nèi)油道孔的壓力損失與塊體油道孔有關(guān)。設(shè)計(jì)塊體內(nèi)油路時，應(yīng)盡量縮短油道長度，減少彎角。合理確定油路排放位置。 <

111、;/p><p>　　油路塊油道孔設(shè)計(jì)可分為5個步驟：油路塊內(nèi)油道孔徑的確定；塊體內(nèi)的公用孔的確定；油道孔及其它輔助油孔的確定；油道間最小壁厚的確定；油路排放位置的確定。</p><p>　　(1)油路塊內(nèi)油道孔徑的確定 </p><p>　　在疊加閥油路塊設(shè)計(jì)過程中，油道孔徑都是通過疊加閥來選取。而、、、、等系列的標(biāo)準(zhǔn)疊加閥已有許多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，如大連組合機(jī)床研究

112、所，美國威格斯公司，德國力土樂公司．日本油研公司都可提供標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，而且技術(shù)已很成熟，一般設(shè)計(jì)過程中只需通過已知流量參照產(chǎn)品樣本即可確定孔徑，無需進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。</p><p>　　(2)塊體內(nèi)公用孔的確定</p><p>　　油路塊內(nèi)沒有公用壓力油孔P,公用回油孔O，公用泄漏油孔L以及四個螺栓孔用以聯(lián)系各個單元回路，從而構(gòu)成所需要的液壓控制系統(tǒng)。</p><p>

113、　　公用孔在塊體上的座標(biāo)位置P(),O(),L()應(yīng)保證油路塊內(nèi)油道孔工藝性良好,孔數(shù)少,油道長度短，彎角少，壓力損失要小。</p><p>　　公用孔的X座標(biāo)上的孔與換向閥的閥孔P，O，L的位置有關(guān)。公用壓力油孔P，公用回油孔O的座標(biāo)，主要與溢流閥的進(jìn)出油口的位置有關(guān)。應(yīng)使P口，O口與溢流閥進(jìn)出油口連通方便。螺栓孔是位于塊體面上四個角上的四個沿y座標(biāo)方向的螺紋孔，用法蘭固定在油箱或油箱蓋上構(gòu)成液壓控制系統(tǒng)。