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篇1

關(guān)鍵詞：電梯；液壓系統(tǒng)；抗搖擺；搖擺試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU857文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

在我國(guó)，液壓升降機(jī)的使用已經(jīng)有了較為長(zhǎng)久的應(yīng)用，較早采用這種升降機(jī)應(yīng)該是在17世紀(jì)左右，再后來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，使液壓元件可靠性控制技術(shù)也得到了很大的提高，促使古代的液壓升降機(jī)逐漸發(fā)展成為近代的液壓電梯。美國(guó) OTIS 電梯公司在 1878 年生產(chǎn)了第一臺(tái)液壓電梯，行程 33m。20 世紀(jì) 70至80 年代，液壓電梯的市場(chǎng)占有率曾達(dá)到 30%至40%。 隨著變壓變頻控制電梯的出現(xiàn)，交流永磁同步電機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制電梯成為市場(chǎng)上的熱點(diǎn)。但液壓電梯以其獨(dú)有的特點(diǎn)，在一些低層大負(fù)載的場(chǎng)合仍然無(wú)可替代。

實(shí)例應(yīng)用簡(jiǎn)介

1.1原理簡(jiǎn)介

本文研究的液壓電梯是比例節(jié)流調(diào)速型， 主要由液壓泵站、柱塞缸、限速切斷閥等組成。 電梯上行時(shí)，柱塞桿伸出，通過(guò)比例閥的旁路節(jié)流調(diào)速，上行最大速度由螺桿泵的流量決定；下行時(shí)，轎廂由于自重下降，柱塞桿縮回，通過(guò)比例閥的出口節(jié)流調(diào)速。

1.2速度特性

在電梯中決定其性能優(yōu)劣的主要因素就是電梯的運(yùn)行速度，這就要求電梯在運(yùn)行時(shí)的速度和穩(wěn)定性等要達(dá)到一定的要求，電梯運(yùn)行要求特定運(yùn)行速度、加速度，以求乘載的舒適性和快捷性的統(tǒng)一。 因此把速度特性作為考察本設(shè)計(jì)是否滿足要求的重要參數(shù)指標(biāo)。 液壓電梯運(yùn)行速度按圖 1 所示曲線規(guī)律變化，其運(yùn)行可分為 4 個(gè)階段：起動(dòng)加速、快速運(yùn)行、減速、平層等階段。

1-起動(dòng)加速階段 2-快速運(yùn)行階段

3-減速階段 4-平層階段

圖1電梯運(yùn)行速度曲線

二、 電梯液壓系統(tǒng)抗搖擺設(shè)計(jì)

2.1抗搖擺設(shè)計(jì)要求

根據(jù)一般船舶的固有頻率、 在海浪中的搖擺經(jīng)驗(yàn)及液壓電梯實(shí)際工作要求，提出如下設(shè)計(jì)要求：（1） 海船在橫搖 ±15° 、 周期 6s； 縱搖 ±5° 、 周期 5s情況下液壓電梯能正常工作；（2） 海船在橫搖 ±45° 、 周期 6s； 縱搖 ±5° 、 周期 5s情況下液壓泵站及油缸不破壞。

2.2抗搖擺液壓設(shè)備設(shè)計(jì)

液壓泵站集成了動(dòng)力、 控制和安全保護(hù)元件，因此， 液壓泵站的抗搖擺性能決定了液壓設(shè)備在特殊環(huán)境下能否正常使用。 根據(jù)海船縱搖與橫搖的參數(shù)，提出以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

（1）海船在橫搖±15°、周期 6s；縱搖±5°、周期 5s 情況下，為了保證泵的吸油以及浸油電機(jī)的正常工作，泵和電機(jī)必須完全浸在油液中；（2）海船在橫搖±45°、周期 6s；縱搖±5°、周期 5s 情況下，油液不能泄漏出泵站；（3）比例控制閥和各種傳感器既要可靠地固定在油箱之上，又要保證油箱的密封；基于實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)要求，從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)泵站，以達(dá)到抗搖擺的目的,該液壓泵站具有以下特點(diǎn)，如圖 2 所示。

1-手動(dòng)泵 2-接線盒 3-比例閥 4-油箱 5-電機(jī)和泵

6-接線盒箱體 7-絕緣木板 8-漏斗

圖2液壓泵站結(jié)構(gòu)圖

（1）油箱箱蓋焊接，油液無(wú)法從箱蓋和側(cè)板縫隙泄漏；（2）SEV 閥油口和閥板都有密封元件，手動(dòng)泵吸油口通過(guò)隔壁接頭密封， 這些措施可防止油箱中油液從油口中泄漏；3）特殊的接線盒結(jié)構(gòu) ，接線盒為可拆卸的圓筒 ，圓筒內(nèi)接線板下面增加一個(gè)漏斗結(jié)構(gòu)，可以阻擋油液的晃動(dòng)，并使濺出的油液流回油箱；（4）側(cè)面開(kāi)有檢修孔，方便內(nèi)部元件的安裝和拆卸；（5）油箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以減小整體尺寸。

2.3抗搖擺液壓設(shè)備設(shè)計(jì)靜態(tài)分析

因?yàn)闄M搖情況油液晃動(dòng)比縱搖更劇烈， 因此以橫搖情況為極限情況分析。（1）當(dāng)液面最低時(shí)，即電梯處于最高位置 ，柱塞桿全部伸出。此時(shí)設(shè)計(jì)靜止時(shí)油箱液位為 363mm，如圖 3a所示。 當(dāng)橫搖 15°時(shí)，油液液面如圖 3b 所示，油泵和電機(jī)完全浸在油液中。 為了提高可靠性，保持液面最低處高于電機(jī) 55mm。

圖3最低液位時(shí)油液液位示意圖

（2）當(dāng)液面最高時(shí)，即電梯處于最低位置 ，柱塞桿全部縮回。 此時(shí)，油箱中油液液位靜止時(shí)為 405mm，如圖 4a 所示。 當(dāng)橫搖 45°時(shí)，因?yàn)楸谜镜奶厥饨Y(jié)構(gòu)，油液無(wú)法從油箱中漏出，如圖 4b 所示。

圖4最高液位時(shí)油液液位示意圖

三、電梯液壓系統(tǒng)抗搖擺試驗(yàn)分析

3.1搖擺試驗(yàn)設(shè)備

靜態(tài)分析抗搖擺性能的缺點(diǎn)是不能考慮縱搖與橫搖的復(fù)合工況，以及油液搖晃的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 因此，為進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性， 在專門的搖擺試驗(yàn)臺(tái)上模擬在海船中運(yùn)行的情況。 該試驗(yàn)臺(tái)架橫搖±15，縱搖＋5，周期 6s。

3.2搖擺試驗(yàn)分析

200kg 船用液壓防爆電梯技術(shù)參數(shù)如表 1 所示。試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)比例閥控制板采集電梯上下行運(yùn)行的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)主要包括上下行速度和加速度。

表1電梯主要技術(shù)參數(shù)

1）電梯空載運(yùn)行的試驗(yàn)

從圖 5 和圖 6 可以看出：電梯空載運(yùn)行時(shí)，在正常和搖擺情況下，上行與下行速度曲線與目標(biāo)曲線相符。兩種情況下上行速度為 0.47m/s，下行速度是 0.5m/s，符合設(shè)計(jì)的要求。 比較上兩條曲線圖，正常情況下速度曲線較平滑，而搖擺情況速度曲線波動(dòng)更劇烈，同時(shí)，搖擺情況的加速度曲線相比于正常情況，波動(dòng)也更加劇烈，尤其在上行階段差別明顯。

圖5正常情況下空載運(yùn)行曲線

圖6 搖擺情況下空載運(yùn)行曲線

下面分上行和下行過(guò)程討論速度波動(dòng)增大的原因。上行過(guò)程，速度由泵流量決定，而液壓設(shè)備中使用螺桿泵，其流量受壓力影響。 在搖擺情況下，由于電梯傾斜導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，因此泵出口流量產(chǎn)生波動(dòng)。下行過(guò)程，速度由比例閥節(jié)流口控制，根據(jù)公式

式中 C d———閥口流量系數(shù)；

A———緩沖套直徑；

Δp———緩沖腔與出口壓差；

ρ———油液密度。

在節(jié)流口面積不變的情況下， 通過(guò)節(jié)流口的流量由節(jié)流口兩端壓差 Δp 決定。 搖擺情況下系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，Δp 變化導(dǎo)致下行速度的波動(dòng)劇烈。

2）電梯滿載運(yùn)行的試驗(yàn)

從圖 7 和圖 8 可以看出：電梯滿載運(yùn)行時(shí)，在正常和搖擺情況下，上行與下行速度曲線與目標(biāo)曲線相符。兩種情況下上行速度是 0.45m/s， 下行速度仍然是 0.5m/s。上行速度相比空載運(yùn)行下降原因是： 系統(tǒng)壓力相比于空載時(shí)有所增加，導(dǎo)致螺桿泵出口流量降低。 與空載運(yùn)行時(shí)相同， 滿載運(yùn)行時(shí)搖擺情況比正常情況速度和加速度曲線波動(dòng)更劇烈。

圖7正常情況下滿載運(yùn)行曲線

圖8搖擺情況下滿載運(yùn)行曲線

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)船舶工業(yè)的發(fā)展，船舶的噸位越來(lái)越大，對(duì)船用的電梯的需求日益增加。 液壓電梯以傳遞功率大，噪聲低，井道占用面積小，故障率低等特點(diǎn)較廣泛應(yīng)用于船用場(chǎng)合，但是相比于陸用場(chǎng)合，船舶在海洋中航行時(shí)會(huì)受到波浪的拍打而產(chǎn)生搖擺。 面對(duì)如此特殊的工作環(huán)境， 就必須對(duì)液壓電梯做出相應(yīng)的改進(jìn)以保證其能夠正常工作。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 徐兵,林建杰,楊華勇.液壓電梯的發(fā)展歷程及展望[J].機(jī)床與液壓，2005，(10):9-10.

[2] 張軍,宋文鵬,葛勇.一種新的非線性波浪周期概率分布[J].海洋學(xué)報(bào)，2011，33(1):11-15.

[3] 左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:34.

[4] 謝振光.液壓電梯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制方式探討[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2010,(19).

[6] 李鳳蘭.液壓電梯的特性及其發(fā)展前景[J].山西機(jī)械,2000,(3).

篇2

Abstract： The hydraumatic manipulator mainly takes hydraulic manipulator as the media， and uses the liquid pressure to drive the movement of the actuator. Its main features are： First， it can realize the automation of circulation work and automatic overload protection. Then， the control is simple， convenient and effort. Finally， the non-clearance transmission can be better achieved in this way， and the operation is more smooth and steady.

關(guān)鍵詞：液壓；機(jī)械手；控制

Key words： hydraumatic；manipulator；control

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）01-0145-02

0 引言

機(jī)械手是模仿人手的部分動(dòng)作，按給定程序、執(zhí)行軌跡、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓舉或搬運(yùn)的自動(dòng)化機(jī)械裝置。產(chǎn)品機(jī)械手價(jià)格昂貴，一些小型機(jī)械企業(yè)望而止步。文中所研究的機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，主要功能是實(shí)現(xiàn)上下料過(guò)程的自動(dòng)化。其造價(jià)低廉、控制性好，可為小型機(jī)械行業(yè)所用。現(xiàn)將設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單介紹。

1 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)

①自由度（四個(gè)自由度）

臂轉(zhuǎn)動(dòng) 180°

臂上下運(yùn)動(dòng) 175mm

臂伸長(zhǎng)（收縮） 400mm

手部轉(zhuǎn)動(dòng) ±90°

②手指握力 392N

③驅(qū)動(dòng)方式 液壓驅(qū)動(dòng)

2 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制出其機(jī)械手結(jié)構(gòu)原理圖，如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析 本次液壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)裝置，被抓取工件等部分組成，各系統(tǒng)之間的相互關(guān)系如圖2所示。

2.3 機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成的，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)又包括末端操作器、手腕、手臂和機(jī)身。

2.3.1 末端操作器

機(jī)械手為了進(jìn)行作業(yè)，在手腕上裝上了操作機(jī)構(gòu)被定義為末端操作器。它的最為基本作用是：直接抓取工件、工具或物體等，末端操作器的功能與人手相似，工件的形狀和特征直接決定末端操作器的機(jī)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)手部的結(jié)構(gòu)選擇為滑槽杠桿式夾鉗。

2.3.2 手腕

機(jī)器手的手腕是連接手部和手臂的橋梁，其主要用途是調(diào)節(jié)、改變工件的坐標(biāo)，因此具有相對(duì)獨(dú)立的自由度，從而使機(jī)器人的手部能夠完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。一般，按照自由度分類，手腕可以設(shè)計(jì)為三個(gè)自由度。分別為：?jiǎn)巫杂啥?、二自由度和三自由度。本次設(shè)計(jì)中選用的是單自由度手腕。

2.3.3 手臂

手臂是機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尤為重要組成部件。手臂根據(jù)它的運(yùn)動(dòng)方式可以分成四種類型，它們分別是“直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)選用的是直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

2.3.4 機(jī)身

機(jī)械手的最基礎(chǔ)的部分是機(jī)身，它的主要作用是連接、支撐。所以機(jī)械手主要承受動(dòng)力裝置、液壓裝置的重量。

通過(guò)Pro/E軟件完成機(jī)械手的三維造型如圖3所示。

2.4 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

四自由度液壓機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能準(zhǔn)確完成上下料工作，機(jī)械密封可靠，說(shuō)明液壓回路的設(shè)計(jì)及液壓元器件的選擇滿足產(chǎn)品使用的需求。最為重要的是整套設(shè)備的制作費(fèi)用在五千元左右，與產(chǎn)品工業(yè)機(jī)器手?jǐn)?shù)萬(wàn)元的價(jià)格相比，很大程度上滿足了小型機(jī)械企業(yè)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展的需求，可為同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]康立新，馬建華.工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)[R].工程技術(shù).

[2]謝明廣，孔祥戰(zhàn)，何宸光.機(jī)器人概述[M].哈爾濱：哈爾濱大學(xué)出版社，2013.

篇3

【關(guān)鍵詞】便攜式；壓型裝置；液壓

當(dāng)前，在很多工程領(lǐng)域，需要將在材料市場(chǎng)購(gòu)買到的原廠出廠鋼管壓制成其它形狀或成型后切斷，但由于鋼管的金屬材料不同，其強(qiáng)度和硬度、韌性不同，給施工帶來(lái)了諸多不便，這主要原因是，普通的壓型鉗多采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)，壓緊力相對(duì)較小造成的，而本文介紹的這款壓型裝置的工作原理是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)，再將液壓產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行工作，從而實(shí)現(xiàn)用省力、可靠的操作目標(biāo)。

1壓型裝置的進(jìn)油系統(tǒng)與夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，在吸壓油系統(tǒng)中采用了由兩個(gè)單向閥門與一個(gè)抽吸撞錘構(gòu)成，其動(dòng)作可以闡述如下，當(dāng)需要工作時(shí)，要拉起手柄后，拉桿會(huì)同時(shí)帶動(dòng)抽吸撞錘在圖1所示的方向向上做單向運(yùn)動(dòng)，從而使圖1中標(biāo)注有1-1腔體結(jié)構(gòu)部分的真空體積隨向上的單向運(yùn)動(dòng)而逐漸使容積增大，依據(jù)流體力學(xué)所揭示的流體介質(zhì)工作特性，液壓油即被逐步吸入到1-1腔體內(nèi)，進(jìn)而液壓油進(jìn)入單向閥1，繼續(xù)擠壓帶動(dòng)單向閥1中的閥球向擴(kuò)大閥1的腔的趨勢(shì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)人為的提拉動(dòng)作，使這個(gè)裝置充分完成吸儲(chǔ)油的過(guò)程。相反，當(dāng)向下按下手柄后，由圖1所示的抽吸撞錘會(huì)在圖所示的方向向下運(yùn)動(dòng)，由此至使1-1腔體內(nèi)的流體介質(zhì)在動(dòng)力作用下向腔外流動(dòng)，此時(shí)單向閥1被關(guān)閉，單向閥2開(kāi)啟，液體介質(zhì)在流體動(dòng)力作用下推動(dòng)單向閥2的球閥移動(dòng)，液體介質(zhì)進(jìn)入2-2腔內(nèi)，完成壓油過(guò)程。

按照上面所闡述的吸壓油的工作原理，重復(fù)拉壓手柄，完成吸壓油系統(tǒng)的給油工作。

本壓型裝置的夾緊是依靠液體介質(zhì)即液壓油壓入型腔，隨拉壓動(dòng)作的重復(fù)壓入的液壓油體積自然會(huì)不斷加大，液壓油體會(huì)不斷推動(dòng)活塞向上移動(dòng)，而在本裝置的設(shè)計(jì)上，在活塞的上端連接有可拆卸的模具上支架。

將模具安裝在上支架上，這樣，隨著上支架的不斷上升，上、下模具之間的距離會(huì)越來(lái)越小，起到夾緊作用，具體的成型形狀由安裝在支架上的模具來(lái)控制完成。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)更換安裝在上支架上的模具，實(shí)現(xiàn)壓制不同的形狀及尺寸工件的要求。本裝置在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了一個(gè)特殊的使用情況，在沒(méi)有流體介質(zhì)液壓油狀態(tài)下，活塞受外力作用向上移動(dòng)或是這個(gè)裝置被不小心倒置。在這種特殊情況下，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在活塞體上加裝了適當(dāng)力的彈簧，使彈簧始終處于有壓力的壓縮狀態(tài)，活塞受力方向是圖1中向下，只有活塞所受的力大于彈簧所施加的力的情況下，才會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，這項(xiàng)設(shè)計(jì)，克服了這種可能發(fā)生的不利的特殊工作的情況，使裝置工作更可靠。

2完成一次壓型過(guò)程所需最多壓油次數(shù)

本設(shè)計(jì)壓型裝置結(jié)構(gòu)中吸油活塞最大行程6mm，半徑為20mm。壓油活塞最大行程12mm，半徑為2mm。設(shè)壓油次數(shù)為：

3活塞彈簧初始彈力大小設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本裝置為了保證能把液壓油壓回至油箱，彈簧作用力至少為1.5大氣壓，即：

彈簧初始?jí)嚎s彈力：

通過(guò)對(duì)上面設(shè)計(jì)與分析，可以了解到本液壓壓型裝置結(jié)構(gòu)的基本工作原理和相關(guān)計(jì)算。本壓型裝置是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。具有動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性好，工作效率高、安全可靠，壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]官忠范，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2] 楊曙東，液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)（第三版）[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.

篇4

關(guān)鍵詞： 液壓缸結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原則；步驟

1 概述

液壓缸是各類液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其性能的優(yōu)劣決定了液壓系統(tǒng)的可靠性，而液壓缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部連接方式的設(shè)計(jì)直接影響了液壓缸的性能。

液壓缸的結(jié)構(gòu)形式有拉桿型、焊接型和發(fā)蘭型。拉桿型即兩端蓋和缸筒采用四根拉桿（螺栓）連接，兩端蓋為長(zhǎng)方形或正方形，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便。缸筒可用內(nèi)孔珩磨的無(wú)縫鋼管，按行程要求的長(zhǎng)度切割即可。但這類缸受行程長(zhǎng)度、缸筒內(nèi)徑和工作壓力的限制一般行程≤1.5m、缸內(nèi)徑≤250mm、額定壓力≤20MPa。焊接型即后蓋和缸筒采用焊接連接，前端蓋與缸筒之間可采用內(nèi)（或外）螺紋連接，也可采用內(nèi)卡鍵（或內(nèi)卡環(huán)）連接。不能用于過(guò)大的缸內(nèi)徑和較高的工作壓力，常用于缸內(nèi)徑≤200m m、額定壓力≤25MPa。

發(fā)蘭型液壓缸即缸體與端蓋用發(fā)蘭螺釘（栓）連接，后端蓋也可與缸筒焊接。這類缸外形尺寸較大，適用于大中型液壓缸，缸徑通常大于100m m，額定工作壓力 25～40MPa，能承受較大的沖擊負(fù)荷和惡劣的外界環(huán)境條件。

準(zhǔn)備工作：設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則和一般步驟等。

1 設(shè)計(jì)的依據(jù)

液壓缸與機(jī)器及機(jī)器上的機(jī)構(gòu)直接相聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)構(gòu)，液壓缸的具體用途和工作性能也不同，因此設(shè)計(jì)之前，要進(jìn)行全面地分析和研究，收集和整理必要的原始資料作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。

（1）了解和掌握液壓缸在機(jī)器上的用途和工作要求滿足機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求和用途是設(shè)計(jì)液壓缸的主要目的。

（2）了解液壓缸工作環(huán)境條件

工作環(huán)境條件不同，液壓缸的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)也不盡相同。比如用于采煤工作面的液壓支架上的立（支）柱缸，工作條件惡劣，粉塵大，支護(hù)（工作）壓力變化大（負(fù)載變化大），要求立（支）柱缸絕對(duì)安全可靠，不允許有泄漏。

（3）了解外部負(fù)載情況

主要指外部負(fù)載的質(zhì)量、幾何形狀、空間體積大小、運(yùn)動(dòng)軌跡、摩擦阻力及連接部位的連接形式等。例如液壓翻斗汽車，液壓缸的外負(fù)載是翻斗（車廂）和所裝的貨物，翻斗上升傾斜時(shí)，液壓缸的軸線發(fā)生擺動(dòng)，這就要求活塞桿頭部與翻斗的聯(lián)接采用耳環(huán)式或銷軸式，液壓缸底座與車身的安裝形式也要采用耳環(huán)式或耳軸式。

（4）了解液壓缸運(yùn)動(dòng)形態(tài)及安裝約束條件

包括了解液壓缸的最大行程、運(yùn)動(dòng)速度或時(shí)間，安裝空間所允許的外形尺寸及液壓缸的運(yùn)動(dòng)形式，如液壓缸軸線固定或擺動(dòng)，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)，連續(xù)運(yùn)動(dòng)還是間歇周期運(yùn)動(dòng)，缸體運(yùn)動(dòng)或活塞桿運(yùn)動(dòng)。

（5）了解液壓系統(tǒng)的情況

液壓缸的設(shè)計(jì)是液壓系統(tǒng)的一部分。設(shè)計(jì)已知液壓系統(tǒng)的液壓缸，應(yīng)了解液壓泵的工作壓力和流量大小，管路的通徑和布置情況，各種液壓閥的安裝和控制情況等。

（6）了解有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)定和其他參考資料。

借鑒已有的液壓缸的設(shè)計(jì)是十分必要的。

2 設(shè)計(jì)的一般原則

（1）保證液壓缸的輸出力（推力、拉力或轉(zhuǎn)矩）、行程和往返運(yùn)動(dòng)速度，液壓缸的額定工作壓力（輸出力的折算值）以液壓泵的額定工作壓力的 70%為宜。

（2）保證液壓缸的每個(gè)零件有足夠的強(qiáng)度 、剛度和耐用性（壽命）。

（3）在保證上述 2 個(gè)條件的前提下，盡量減小液壓缸的外形尺寸和重（質(zhì)）量。 在外負(fù)載一定的條件下，提高液壓缸的額定工作壓力可減小液壓缸的外形尺寸。

（4）在保證液壓缸性能的前提下，盡量減少零件數(shù)量，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

（5）盡量避免液壓缸承受橫（側(cè)）向負(fù)載和偏心負(fù)載，活塞桿工作時(shí)最好受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問(wèn)題。

（6）液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負(fù)載的連接形式要合理，盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長(zhǎng)度，避免產(chǎn)生“憋勁”現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。

（7）密封部位的設(shè)計(jì)和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量小、摩擦力小、壽命長(zhǎng)、更換方便。密封部件的設(shè)計(jì)是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對(duì)所選用的密封件，應(yīng)使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內(nèi)。

（8）根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況設(shè)置適當(dāng)?shù)呐艢?、緩沖和防塵措施。在工作條件惡劣的情況下應(yīng)考慮活塞桿的防護(hù)措施。

（9）各種零件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)形式和規(guī)范系列尺寸，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。

（10）液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修方便。

3 設(shè)計(jì)步驟

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)和負(fù)載機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求，初步確定設(shè)計(jì)方案：缸體結(jié)構(gòu)形式、安裝方式、連接方式等。

（2） 根據(jù)液壓缸承受的外部載荷作用力如重力、外部機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦力、慣性力及工作載荷，確定液壓缸在行程各階段上負(fù)載變化規(guī)律及必須提供的動(dòng)力數(shù)據(jù)。

（3）在以輸出力為主的液壓缸設(shè)計(jì)中，根據(jù)負(fù)載 F 和選定的額定（工作）壓力 pn，確定缸筒內(nèi)徑即活塞外徑 D 和活塞桿直徑 d。兩者是設(shè)計(jì)液壓缸的基本參數(shù)。

（4）根據(jù)選擇活塞外徑 D 和活塞桿外徑 d 計(jì)算

無(wú)桿腔面積 A1和有桿腔面積 A2；根據(jù)液壓缸速度 u的要求，確定液壓缸所需的流量 Q。在以液壓缸速度為主的設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先根據(jù)工作速度選擇液壓缸的流量 Q、活塞外徑 D 及活塞內(nèi)徑 d；再根據(jù)負(fù)載 F 確定液壓缸的額定（工作）壓力。

（5）選擇缸筒材料，計(jì)算缸筒厚度或外徑。 缸筒外徑要符合系列尺寸規(guī)定。 缸筒通常選擇冷撥或熱軋無(wú)縫鋼管，以節(jié)省加工費(fèi)用，特殊要求時(shí)選用鍛件或鑄件。 有焊接要求時(shí)，選用焊接性能較高的 35鋼或 ZG35。 通?？蛇x用 45 鋼。

（6）選擇缸底和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式 ，計(jì)算缸底厚度、缸筒與缸蓋的連接強(qiáng)度；確定具體安裝形式及結(jié)構(gòu)尺寸；確定缸筒上油口的位置、尺寸和連接形式。

（7）活塞組件設(shè)計(jì)，包括活塞的寬度 B、密封和支承形式，與活塞桿的連接方式，活塞桿與負(fù)載的連接形式和尺寸，根據(jù)負(fù)載 F 校核活塞的強(qiáng)度。根據(jù)行程 L、活塞寬度 B 等確定活塞的長(zhǎng)度 S。對(duì)于活塞桿直徑 d 與液壓缸行程 L 之比小于 0.1， 即 L≥10 d時(shí)，應(yīng)進(jìn)行活塞桿縱向彎曲強(qiáng)度校核及液壓缸穩(wěn)定性校核。僅承受拉負(fù)載的液壓缸可不作上述校核。

（8）必要時(shí)設(shè)計(jì)緩沖和排氣裝置。當(dāng)液壓運(yùn)動(dòng)速度較高（u>5～7 m/s）或運(yùn)動(dòng)部質(zhì)量較大時(shí)，為防止活塞在行程末端與缸蓋或缸底發(fā)生機(jī)械碰撞而引起沖擊或造成液壓缸及被驅(qū)動(dòng)件的損壞，必須設(shè)計(jì)緩沖裝置。

（9）審定全部設(shè)計(jì)資料及其他技術(shù)文件，對(duì)圖紙進(jìn)行修改和補(bǔ)充。

（10）繪制液壓缸裝配圖和零件圖，編制技術(shù)文件。

4 結(jié)語(yǔ)

掌握液壓缸正式設(shè)計(jì)前要做的準(zhǔn)備工作，可使設(shè)計(jì)者知道做什么和如何做，這對(duì)沒(méi)有設(shè)計(jì)經(jīng)歷的年輕工作者來(lái)說(shuō)是十分重要的?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]顧力平，液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M]。中國(guó)建材工業(yè)出版社，2012

篇5

摘要： 小型液壓挖掘機(jī)主要用于城市等狹窄地區(qū)，代替人力勞動(dòng)。由于小型挖掘機(jī)的工作空間小、作業(yè)地形復(fù)雜、操作方便、可控性要求高，這就要求小型挖掘機(jī)具有良好的復(fù)合動(dòng)作、精簡(jiǎn)的液壓系統(tǒng)以及可靠的系統(tǒng)性能。

關(guān)鍵詞： 挖掘機(jī)；液壓系統(tǒng)；集成塊；液壓站

0引言

單斗挖掘機(jī)的動(dòng)作繁復(fù)，主要機(jī)構(gòu)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)，換向，外負(fù)荷變化很大，沖擊和振動(dòng)多，而且野外工作，溫度和環(huán)境變化大，所以對(duì)液壓系統(tǒng)的要求是多方面的。對(duì)挖掘機(jī)的工況進(jìn)行仔細(xì)分析，掌握其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從液壓系統(tǒng)的基本回路著手，初步繪制系統(tǒng)原理圖，對(duì)集成塊、集成塊裝配、液壓站進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能保證所設(shè)計(jì)出的液壓系統(tǒng)性能可靠，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。

1單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程

單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過(guò)程包括下列幾個(gè)間歇?jiǎng)幼鳎簞?dòng)臂升降、斗桿收放、鏟斗裝卸、轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)、整機(jī)行走，以及其他輔助動(dòng)作。除輔助動(dòng)作（包括輪式挖掘機(jī)的支腿收放、整機(jī)轉(zhuǎn)向等）不需全功率驅(qū)動(dòng)以外，其他都是挖掘機(jī)的主要?jiǎng)幼?，要考慮全功率驅(qū)動(dòng)。

單斗液壓挖掘機(jī)一個(gè)作業(yè)循環(huán)的組成和動(dòng)作的復(fù)合，包括：挖掘、滿斗回轉(zhuǎn)、卸載、返回。

2液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)

挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)也是由許多基本回路構(gòu)成，包括限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、行走限速回路、直線行走回路、節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速、回轉(zhuǎn)優(yōu)先回路等。將這些回路通過(guò)串并聯(lián)，再添加一些輔助回路，就能構(gòu)成復(fù)雜的挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)。

2.1 限壓回路限壓回路用來(lái)限制系統(tǒng)的工作壓力，使其不超過(guò)某一調(diào)定值。限壓的目的是：

2.1.1 限制系統(tǒng)的最大壓力，通常用安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)置在主油泵出油口附近；

2.1.2 根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持在定值，或不超過(guò)某值，通常用溢流閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。

如圖1所示先導(dǎo)溢流閥設(shè)置在主油泵出油口附近，溢流閥限制了系統(tǒng)的最高工作壓力。另外單斗液壓挖掘機(jī)執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油回路上也成對(duì)地并聯(lián)限壓閥，即二次溢流閥。二次溢流閥有效的限制了液壓缸、液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，這種限壓閥實(shí)際上起了卸荷閥的作用。

2.2 卸荷回路卸荷回路常采用液壓泵以最低壓力進(jìn)行空轉(zhuǎn)的卸荷方式。根據(jù)回路組合形式，有換向閥中位卸荷和穿越換向閥卸荷兩種方式。

本設(shè)計(jì)采用穿越換向閥卸荷方式卸荷，如圖1所示，液壓泵輸出流量流經(jīng)三位六通閥的中心旁路，當(dāng)換向閥未得到動(dòng)作信號(hào)時(shí)，液壓油經(jīng)中心旁路，再經(jīng)過(guò)回油過(guò)濾器流回油箱；當(dāng)換向閥得到動(dòng)作信號(hào)時(shí)，中心旁路被阻斷，另外兩個(gè)常閉的管路導(dǎo)通，液壓油流入執(zhí)行元件，執(zhí)行元件動(dòng)作。

2.3 緩沖回路單斗液壓挖掘機(jī)滿斗回轉(zhuǎn)時(shí)，由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，再啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)，引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過(guò)程中遇到障礙突然停車，液壓沖擊極大，所以在挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回路上通常設(shè)有緩沖閥?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過(guò)一定壓力時(shí)獲得出路?；剞D(zhuǎn)緩沖回路如圖2所示。

2.4 節(jié)流調(diào)速和節(jié)流限速回路節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面來(lái)改變流量，進(jìn)行調(diào)速，這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能獲得穩(wěn)定的低速。根據(jù)其安裝位置，有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種。

單斗液壓挖掘機(jī)的工作裝置為了作業(yè)安全，常在液壓缸的回油回路上裝上單向節(jié)流閥，形成節(jié)流限速回路。例如，為防止動(dòng)臂因自重降落速度太快而有危險(xiǎn)，其大腔回路上裝由單向閥和節(jié)流閥組成的單向節(jié)流閥，使動(dòng)臂下降速度受節(jié)流控制。如圖3所示。

2.5 行走限速回路履帶式液壓挖掘機(jī)下坡行駛時(shí)因自重加速，可能導(dǎo)致超速溜坡事故，發(fā)生危險(xiǎn)，此時(shí)，行走馬達(dá)超速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生吸空現(xiàn)象，甚至損壞。因此，履帶行走裝置必須考慮行走液壓馬達(dá)的限速和補(bǔ)油，使馬達(dá)轉(zhuǎn)速控制在安全容許范圍以內(nèi)。

行走限速回路的工作原理為：按圖4假定，通入高壓油后閥二在高壓油的作用下，閥芯二向上移動(dòng)，高壓油路的部分由經(jīng)閥一流去，同時(shí)也使閥一的閥芯向下移動(dòng)，部分高壓油經(jīng)閥一流入液壓缸，使行走馬達(dá)開(kāi)啟，挖掘機(jī)開(kāi)始行走，若挖掘機(jī)出現(xiàn)超速溜坡現(xiàn)象將導(dǎo)致原來(lái)的高壓油道產(chǎn)生吸空，壓力減小，出現(xiàn)回油腔壓力大于壓力油腔的現(xiàn)象，此時(shí)閥二的閥芯在彈簧力的作用下將向下運(yùn)動(dòng)，恢復(fù)至中位，閥一也將因此閉合，失去壓力油的液壓缸也在彈簧力的作用下活塞向左運(yùn)動(dòng)，使行走馬達(dá)制動(dòng)，同時(shí)閥三的閥芯向下運(yùn)動(dòng)，回油腔的液壓油沿管路1、2、3、4、5向壓力油腔補(bǔ)油。消除吸空現(xiàn)象。

3液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 集成塊的設(shè)計(jì)集成塊的空隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的多寡對(duì)于設(shè)計(jì)的成敗及質(zhì)量的優(yōu)劣有很大影響，在綜合了大量參考資料后，按照如下步驟完成了集成塊的設(shè)計(jì)：

3.1.1 確定公用油道孔的數(shù)目。設(shè)計(jì)的公用油道數(shù)目為兩條，一條為總進(jìn)油管，另一條為總回油管。

3.1.2 制作液壓元件樣板。可按照液壓閥的輪廓尺寸及油口位置預(yù)先制作元件樣本，放在集成塊的有關(guān)視圖上，安排合適的位置。但由于條件的限制，采用catia三維制圖軟件做出液壓元件的3D模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.1.3 確定孔道直徑及通油孔間壁厚。與閥的油口相通孔道的直徑，應(yīng)與液壓閥的油口直徑相同，制作過(guò)程中出現(xiàn)的工藝孔應(yīng)用螺塞或球脹堵堵死，固定液壓閥的定位銷孔的直徑和螺釘孔的直徑，應(yīng)與所選定液壓閥的定位銷直徑及配合要求與螺釘孔的螺紋直徑相同。

需要集成的液壓元件原理圖，如圖5所示。

3.2 油箱的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)置有冷卻器時(shí)，液壓油箱的設(shè)計(jì)，可按下述方法進(jìn)行，其中：Vmin為下游位時(shí)油箱容量：Vmax為上油位時(shí)油箱容量，Vt為液壓油箱總?cè)萘?，如圖6所示。

參考文獻(xiàn)：

[1]田利芳，杜永舉.國(guó)產(chǎn)挖掘機(jī)產(chǎn)品展示[J]．建筑機(jī)械，2008，（6）：76-78．

篇6

【關(guān)鍵詞】 夾持器 夾持力 分析計(jì)算

全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)通常都設(shè)有夾持器，其目的是用于夾持孔內(nèi)鉆具，防止孔內(nèi)鉆具滑移，必要時(shí)還可與動(dòng)力頭配合進(jìn)行鉆桿的自動(dòng)擰卸。液壓夾持器因其與系統(tǒng)匹配簡(jiǎn)單、使用安全方便、夾緊力大等特點(diǎn)被廣泛采用。液壓夾持器的設(shè)計(jì)也就成為鉆機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分，其性能的好壞將直接影響到鉆機(jī)整機(jī)的性能、鉆進(jìn)效率以及鉆孔質(zhì)量等。本文結(jié)合“ZTY80型機(jī)載液壓探測(cè)鉆機(jī)”項(xiàng)目對(duì)液壓夾持器進(jìn)行了研究。

1 液壓夾持器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

液壓夾持器結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、夾持力取決于彈簧預(yù)緊力不受油壓變化的影響?？稍谕蝗煌ｋ姇r(shí)實(shí)現(xiàn)快速、可靠地夾緊鉆具，防止跑鉆事故。

1.1 液壓夾持器的結(jié)構(gòu)組成

由于碟形彈簧具有結(jié)構(gòu)緊湊、加壓均勻以及獨(dú)特的非線性特性等特點(diǎn)，本文提及的液壓夾持器采用碟形彈簧式結(jié)構(gòu)，為液壓松開(kāi)常閉式結(jié)構(gòu)。液壓夾持器由端蓋、蝶形彈簧、活塞桿、密封圈、導(dǎo)向環(huán)、殼體、導(dǎo)向鍵、楔形鍵和卡瓦等組成，見(jiàn)圖1。

1.2 液壓夾持器的工作原理

當(dāng)殼體6給油壓時(shí)，活塞桿3在壓力油的推動(dòng)下帶動(dòng)楔形鍵8和卡瓦9向外移動(dòng)（由于導(dǎo)向鍵7的作用，活塞桿3只能軸向移動(dòng)，不能圓周轉(zhuǎn)動(dòng)），此時(shí)孔口變大，蝶形彈簧2呈壓縮狀態(tài)；放入鉆具，停止給壓，在蝶形彈簧2的彈力作用下推動(dòng)活塞桿3向內(nèi)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卡瓦9夾緊鉆具。

夾持器開(kāi)啟壓力低、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、并且也可以實(shí)現(xiàn)突然斷電時(shí)夾緊鉆具。

2 液壓夾持器的設(shè)計(jì)計(jì)算

ZTY80型機(jī)載液壓探測(cè)鉆機(jī)是具有通孔式結(jié)構(gòu)和自動(dòng)擰卸鉆桿等功能的坑道鉆機(jī)，主要應(yīng)用于煤礦鉆進(jìn)瓦斯抽放孔。瓦斯抽放孔大多為傾角向上的鉆孔，為防止停電時(shí)跑鉆事故，通孔式鉆機(jī)應(yīng)設(shè)置具有常閉式結(jié)構(gòu)的夾持器。

2.1 加持力的計(jì)算

夾持器的加持力F為鉆具自重、鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩或鉆具自重與鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩的復(fù)合作用。

（1）鉆具自重

G=qlg （1）

式中：q――每米鉆桿的質(zhì)量，q=6.56kg/m；

l――鉆桿的長(zhǎng)度（鉆孔的深度），l=100m；

g――重力加速度，g=9.8N/kg；

將數(shù)據(jù)代入式（1）求得：G=6.4kN

（2）克服鉆具自重所需加持力

F1=Gsinα/（2f） （2）

式中：f1――夾持器卡瓦與鉆桿間的摩擦系數(shù)，f1=0.3；

α――鉆孔傾角，α=±90°；

將數(shù)據(jù)代入式（2）求得：F1=10.6kN

（3）克服鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩所需夾持力

F2=M/（f1d1） （3）

式中：M――鉆機(jī)的最大輸出扭矩，M=800N?m；

f1――夾持器卡瓦與鉆桿間的摩擦系數(shù)，f1=0.3；

d1――鉆桿直徑，d1=50mm；

將數(shù)據(jù)代入式（3）求得：F2=53.3kN

（4）同時(shí)克服鉆具自重和鉆機(jī)轉(zhuǎn)矩所需夾持力

F3= （4）

將數(shù)據(jù)代入式（4）求得：F3=54.3kN

通過(guò)上述計(jì)算，取夾持器的加持力F=54.3kN

2.2 蝶形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算

蝶形彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算先確定碟形彈簧的組合形式，液壓夾持器一般采用對(duì)合組合，按碟的軸向推力F，夾緊時(shí)的總變形量fz（按徑向位移定）及鉆桿直徑等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

（1）選擇碟簧系列及組形式合

選擇碟簧為A系列，材料為60Si2MnA，尺寸型號(hào)為D125×d64×t8，采用對(duì)合組合。

（2）計(jì)算碟簧壓平時(shí)的載荷Pc

Pc= （5）

式中：Pc――壓平時(shí)的蝶形彈簧載荷，N；

t――碟簧厚度，t=8mm；

D――蝶形彈簧外徑，D=125mm；

d――蝶形彈簧內(nèi)徑，d=64mm；

h0――蝶形彈簧壓平時(shí)的變形量，h0=2.6mm；

E――彈性模量，E=2.06×105MPa；

――泊松比，=0.3；

K1――計(jì)算系數(shù)，K1=0.686；

K4――計(jì)算系數(shù)，K4=1；

將數(shù)據(jù)代入式（5）求得：Pc=112kN

（3）計(jì)算夾緊時(shí)的載荷與壓平時(shí)的載荷比q

q=P/Pc （6）

式中：P――夾持器夾緊時(shí)碟簧的載荷，P=F=54.3kN；

Pc――碟簧壓平時(shí)的載荷，Pc=112kN；

將數(shù)據(jù)代入式（6）求得：q=0.48

（4）計(jì)算夾緊時(shí)單片碟簧的變形量f

由上述計(jì)算求得：h0/t≈0.4，P/Pc=0.48

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版第3卷蝶形彈簧圖11-6-2得：f/h0=0.47

求得單片碟簧的變形量f=1.2mm

（5）根據(jù)fz/f，計(jì)算出對(duì)合組合的片數(shù)i并圓整

fz=if （7）

式中 fz――夾緊時(shí)的總變形量，fz初取5mm；

將數(shù)據(jù)代入式（7）求得：i=4.1

圓整后對(duì)合組合碟簧的片數(shù)i取4，則實(shí)際總變形量fz為4.8mm

（6）確定碟簧的開(kāi)口量

開(kāi)口量即夾持器打開(kāi)時(shí)碟簧的總變形量fz1，開(kāi)口量大容易通過(guò)鉆桿，減小鉆桿和卡瓦的磨損；但開(kāi)口量過(guò)大使得夾持器結(jié)構(gòu)尺寸增大，開(kāi)啟壓力增大，因此必須根據(jù)需要選取合適的開(kāi)口量。

ZTY80型機(jī)載液壓探測(cè)鉆機(jī)的鉆桿直徑d1=50mm，夾緊鉆桿時(shí)總變形量fz=4.8mm，因此碟簧自由狀態(tài)時(shí)卡瓦的直徑d2=40.4mm，為了方便鉆桿的取出，夾持器打開(kāi)時(shí)卡瓦的直徑設(shè)定為d3=53mm。

fz1=（d3-d2）/2 （8）

將數(shù)據(jù)代入式（8）求得：fz1=6.3mm，則此時(shí)單片碟簧的變形量f〃=1.6mm

（7）夾持器打開(kāi)時(shí)碟簧的載荷P〃計(jì)算

P〃= （9）

將數(shù)據(jù)代入式（9）求得：P〃≈70kN

2.3 油缸最低開(kāi)啟壓力計(jì)算

Pmin= （10）

式中：D1――活塞缸直徑，D1=130mm；

D2――活塞桿直徑，D2=105mm；

將數(shù)據(jù)代入式（10）求得：Pmin=15MPa

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

端蓋不僅可以起到防塵、儲(chǔ)黃油的作用，而且可以對(duì)主油缸進(jìn)行限位，防止油壓過(guò)大時(shí)壓并碟簧。

調(diào)整墊可調(diào)節(jié)碟簧預(yù)緊力的大小，并可對(duì)卡瓦和鉆桿的磨損進(jìn)行補(bǔ)償。

卡瓦通過(guò)楔形鍵固定在活塞桿上，裝卸方便快速，卸掉卡瓦后夾持器可以通過(guò)粗徑鉆具，也可更換卡瓦加持不同直徑的鉆具。

活塞桿沿導(dǎo)向鍵移動(dòng)，防止圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，可以起到自動(dòng)定心和減小卡瓦和鉆桿的磨損的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明這種夾持器結(jié)構(gòu)緊湊合理，實(shí)用可靠，起下鉆具速度快，在煤礦井下突然斷電時(shí)可以有效地避免跑鉆事故，特別是在鉆機(jī)反轉(zhuǎn)擰卸鉆桿時(shí)，夾持力大的優(yōu)點(diǎn)十分突出。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版第3卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1.

篇7

1 液壓支架噴霧系統(tǒng)的運(yùn)行方式

結(jié)合綜采工作面的實(shí)際生產(chǎn)狀況以及粉塵特性等，合理確定供水壓力。主要以選擇高壓射流噴霧作為防塵的主要方法。通過(guò)清水作為噴霧的重要介質(zhì)，利用液壓支架中的電液控制系統(tǒng)，完成自動(dòng)化、定時(shí)定點(diǎn)噴霧工作，以有效控制采煤工作面的粉塵濃度，提高工作效率與工作質(zhì)量。

結(jié)合粉塵的來(lái)源不同，應(yīng)該在液壓支架的前梁位置設(shè)置高壓噴嘴，朝向煤壁以及下風(fēng)側(cè)傾斜射流，超前噴霧輔助設(shè)備，避免出現(xiàn)采煤機(jī)作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生大量粉塵，并擴(kuò)散到人行道上。噴霧設(shè)備的開(kāi)啟與停止，主要通過(guò)采煤機(jī)的電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在支架的頂梁表面、掩護(hù)梁表面等分別設(shè)置噴嘴，朝向頂板進(jìn)行定時(shí)噴霧，可在移架之前，潤(rùn)濕頂煤。另外，通過(guò)采煤機(jī)的位置，可以通過(guò)電液控制系統(tǒng)來(lái)控制噴霧開(kāi)停作用，在支架的尾梁位置，設(shè)置文丘里式高壓噴霧，在放煤過(guò)程中，可朝向煤口進(jìn)行噴霧，發(fā)揮噴霧與引射的雙重作用，以高效、節(jié)能方式實(shí)現(xiàn)降塵目標(biāo)。

2 薄煤層液壓支架噴霧系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

液壓支架噴霧系統(tǒng)作為一種全新設(shè)備，在薄煤層作業(yè)中應(yīng)用，具有性能高、操作簡(jiǎn)便、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備諸多技術(shù)特點(diǎn)，現(xiàn)分析如下：

1）設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作，日常維護(hù)與管理簡(jiǎn)單。同時(shí)對(duì)于閥門的選型以及噴霧的控制方式，更趨科學(xué)化、合理化，有效實(shí)現(xiàn)閥體固定，方便安裝。

2）采取零部件標(biāo)準(zhǔn)化形式，即使設(shè)備出現(xiàn)故障，也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排除故障方式解決問(wèn)題，極大提高設(shè)備運(yùn)行效率。

3）通過(guò)手動(dòng)控制閥作用，可以實(shí)現(xiàn)不移架、不降架，且隨著采煤機(jī)的運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴霧，降低粉塵。

4）在移架、降柱、放頂煤等作業(yè)過(guò)程中，系統(tǒng)可支持自動(dòng)噴霧。如果需要對(duì)移架、尾梁操作閥、放頂煤插板、降柱等進(jìn)行控制操作，可通過(guò)工作平臺(tái)開(kāi)啟液控單向閥，啟動(dòng)噴霧控制閥組，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化噴霧工作。

5）實(shí)現(xiàn)多種形式噴霧。① 全斷面噴霧。在該系統(tǒng)中，共有5個(gè)噴嘴、2個(gè)噴頭。其中分為前后兩個(gè)噴頭：前噴頭在支架的右側(cè)頂梁前端位置，三個(gè)噴嘴之間呈60°夾角；后噴頭在支架的尾梁位置，可實(shí)現(xiàn)全方位的整架全斷面布置。尤其在前噴頭的右側(cè)頂梁位置，采取異向前傾角45°方式，實(shí)現(xiàn)了采煤區(qū)域的全面噴霧，提高工作質(zhì)量；② 支持不同區(qū)域的噴霧。通過(guò)設(shè)計(jì)各種型號(hào)的噴嘴，可滿足不同作業(yè)環(huán)境，達(dá)到滿意的降塵效果，也可節(jié)約水資源，降低工程造價(jià)；③ 架間噴霧。在上風(fēng)流位置實(shí)現(xiàn)操作，同時(shí)控制下風(fēng)流位置的支架前噴霧，可有效改善作業(yè)環(huán)境。

6）應(yīng)用自動(dòng)噴霧的控制閥，可實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的噴霧水路與信號(hào)液路分別閉鎖，以免出現(xiàn)串液?jiǎn)栴}，合理控制噴霧作業(yè)時(shí)間，強(qiáng)化降塵效果，避免浪費(fèi)水資源。

3 薄煤層液壓支架噴霧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采取液壓支架噴霧泵的降塵方式，其供水量主要來(lái)自綜放工作面的采煤量和塵土量。在薄煤層的綜放工作面，應(yīng)用支架噴霧系統(tǒng)，其用水包括移架噴霧、液壓支架輔助噴霧、工作面噴霧等。當(dāng)前煤礦綜放工作面的開(kāi)采強(qiáng)度日益加大、產(chǎn)煤量提高，因此噴霧降塵的用水量也相應(yīng)提升。綜合考慮噴霧泵的設(shè)計(jì)加工、設(shè)備投資等問(wèn)題，可采取對(duì)采煤機(jī)、液壓支架噴霧降塵系統(tǒng)以及其他噴霧降塵方式的集中供水。

3.2 噴嘴設(shè)計(jì)

1）材料選擇。以我國(guó)大多煤礦采用的噴霧降塵裝置來(lái)看，以銅質(zhì)或者不銹鋼噴嘴材料為主。但是大量應(yīng)用實(shí)踐表明，這兩種材質(zhì)制成的噴嘴，使用壽命短，效果不佳。當(dāng)噴嘴使用一段時(shí)間之后，由于受到氣蝕作用以及高速水流的沖刷，因此噴射出口的表面材料磨損。如果水流中含有固體污染顆粒，其磨損程度將更加嚴(yán)重。以孔徑為1mm的噴嘴為例，當(dāng)使用時(shí)間超過(guò)3個(gè)月以上，孔徑將由于摩擦作用，增加到1.3mm。

另外，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。采用銅質(zhì)或不銹鋼材料制成的噴嘴，如果供水壓力大于10Mpa，連續(xù)噴射3mm左右，其射流形狀將出現(xiàn)變形反應(yīng)，此時(shí)射流出口的孔徑開(kāi)始變大、水量增加，影響霧化效果，難以保持長(zhǎng)久性的噴霧降塵效果，再加上這種情況下的噴嘴容易出現(xiàn)堵塞，噴霧作業(yè)不穩(wěn)定。針對(duì)各種實(shí)際情況，當(dāng)前選用的噴嘴材料為精細(xì)陶瓷。與過(guò)去材料相比，陶瓷的力學(xué)性能更強(qiáng)，如強(qiáng)度、硬度、耐磨損度的增加等。具體優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：① 陶瓷的耐腐蝕、耐磨損力較好，不會(huì)出現(xiàn)吸水膨脹現(xiàn)象，耐高溫性能良好、變形可能性小，其陶瓷零件的尺寸較為穩(wěn)定；② 抗氣蝕性能良好，由于陶瓷的硬度較高，因此可以較好抵抗水壓元件中的氣蝕破壞現(xiàn)象，避免磨損；③ 陶瓷材料不導(dǎo)電，如果高壓水射流經(jīng)過(guò)噴嘴，可能由于摩擦而產(chǎn)生帶電，但是不會(huì)造成水流中的荷電損失。

2）降塵裝置。當(dāng)前采用的文丘里式高壓噴射引射裝置，其性能主要取決于工作參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等。在合理設(shè)置噴霧壓力的前提下，一般以“文丘里管”方式進(jìn)行作業(yè)；選擇恰當(dāng)?shù)臐u擴(kuò)角、漸縮角以及過(guò)渡圓弧等，以此降低阻力損失，取得良好的吸風(fēng)效果。

4 液壓支架噴霧系統(tǒng)的應(yīng)用效果

該噴霧降塵系統(tǒng)投入使用之前，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、地面試驗(yàn)以及井下實(shí)際試驗(yàn)。通過(guò)煤層注水與內(nèi)外噴霧的相互配合，可有效提高捕塵、降塵的效率，改善工作環(huán)境，主要具備如下優(yōu)勢(shì)與效果：

1）由于薄煤層的綜放工作面具有產(chǎn)量高、塵源多、塵量大等特征，因此有針對(duì)性地加強(qiáng)防塵措施，對(duì)各個(gè)塵源進(jìn)行突破，尤其加強(qiáng)防治呼吸性粉塵，提高噴霧系統(tǒng)工作的針對(duì)性，發(fā)揮積極作用。

2）由于噴霧裝置的強(qiáng)度較高，基本可以滿足煤礦井下作業(yè)的使用要求；經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算各項(xiàng)裝置的參數(shù)，提高運(yùn)行合理性；噴嘴材料采用高硬度、精細(xì)化陶瓷，可有效保障噴霧裝置的參數(shù)一致性，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命。

3）積極應(yīng)用電液控制的優(yōu)勢(shì)，提高液壓支架噴霧系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，并可根據(jù)作業(yè)實(shí)際情況，選擇手動(dòng)控制與程序控制兩種方法，隨時(shí)調(diào)整噴霧的參數(shù)。

總之，該薄煤層的液壓支架噴霧系統(tǒng)，應(yīng)用了治標(biāo)兼治本的噴霧防治方法，改變傳統(tǒng)降塵模式的不足，可有效控制薄煤層綜放工作面的粉塵。該技術(shù)的針對(duì)性、適應(yīng)性較強(qiáng)，除塵效果良好，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

篇8

關(guān)鍵詞 沿程壓力損失 實(shí)驗(yàn)裝置 液壓與氣壓傳動(dòng)

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.02.077

0 引言

該裝置的名稱是液壓系統(tǒng)沿程壓力損失實(shí)驗(yàn)裝置，一套液壓壓力測(cè)試裝置，該裝置可以用來(lái)測(cè)量液壓系統(tǒng)沿管道的沿程壓力損失。該裝置可用于“液壓與氣壓傳動(dòng)”課程中液體伯努利方程、液體流動(dòng)阻力和能量損失等知識(shí)點(diǎn)的演示教學(xué)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)裝置可以直觀清楚的觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，讓學(xué)生更加容易接受這些理論性較強(qiáng)的原理，讓教師授課時(shí)闡述原理的時(shí)候更加方便，該裝置完全為教學(xué)課程服務(wù)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單，學(xué)生完全可以自己動(dòng)手驗(yàn)證原理，提高學(xué)生動(dòng)手能力。

1 液壓系統(tǒng)沿程壓力損失主要原理

該裝置的原理是液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，液體本身具有一定的黏性，流動(dòng)時(shí)會(huì)有阻力產(chǎn)生。為了克服阻力，流動(dòng)液體需要損耗一部分能量，這種能量損失就是實(shí)際液體液體伯努利方程中的項(xiàng)。將該項(xiàng)這算成壓力損失，可表示為 = 。在液壓系統(tǒng)中，壓力損失可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，?dǎo)致系統(tǒng)的溫度升高。因此，在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，要盡量減少壓力損失。

液體在等直管中流動(dòng)時(shí)因黏性摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。而且液體的流動(dòng)狀態(tài)不同，所產(chǎn)生地沿程壓力損失也有所不同。

1.1 層流時(shí)的沿程壓力損失

1.2 紊流時(shí)的沿程壓力損失

紊流時(shí)的沿程壓力損失，其計(jì)算公式在形式上與層流相同，如上式，但是式中的阻力系數(shù)除與雷諾數(shù)有關(guān)外，還與管壁的表面粗糙度有關(guān)，即 = （， /），其中 ――管壁的粗糙度； /――管壁的相對(duì)粗糙度。

管壁的絕對(duì)粗糙度 和管道材料有關(guān)，一般計(jì)算可參考下列數(shù)值：對(duì)于鋼管， 為0.04mm，對(duì)于銅管， 為0.0015～0.01mm，對(duì)于鋁管， 為0.0015～0.06mm，對(duì)于橡膠管， 為0.03mm。

2 實(shí)驗(yàn)裝置過(guò)程

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)原理，該實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)成，如圖1所示：

由圖1可以看出，水箱里的水通過(guò)水泵，經(jīng)F點(diǎn)到E點(diǎn)，通過(guò)水管，到達(dá)A點(diǎn)，流到帶刻度的水桶中，在這一過(guò)程中，水流經(jīng)水管D和C兩點(diǎn)間有壓力損失，水分別上升到兩個(gè)位置，由兩邊的高度差，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得出兩邊的壓力損失。然后，在A點(diǎn)的出水口通過(guò)帶刻度的水桶，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，通過(guò)計(jì)算可以得出其流量。

在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，先將各種器材按照?qǐng)D中所示，依次連接好，將水箱里面注三分之二的水，接通水泵電源，打開(kāi)水泵開(kāi)關(guān)，對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)試，最后觀察兩邊橡膠細(xì)水管中水柱的高度差，就可以展示出實(shí)驗(yàn)所要呈現(xiàn)出的結(jié)果，通過(guò)對(duì)最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和計(jì)算，就可以計(jì)算出沿程壓力損失的大小。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，學(xué)生完全可以自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)液壓系沿程壓力損失的認(rèn)識(shí)，更加容易接受新的理論知識(shí)。

3 實(shí)驗(yàn)裝置分析

由上述計(jì)算中可以看出理論的兩邊高度差應(yīng)為43，但是在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，最后得出的兩邊高度差只有31。其中產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的原因有：水管不夠足夠的長(zhǎng)、管壁過(guò)于光滑等實(shí)驗(yàn)中人為的一些操作，導(dǎo)致最后產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差。

4 結(jié)論

通過(guò)制作一套實(shí)驗(yàn)裝置，可以更加清楚直觀的了解什么叫液壓系統(tǒng)沿程壓力損失。在做這套裝置的過(guò)程中，首先就是查找各種資料，查找所需要的東西，然后再去相關(guān)器材的店鋪購(gòu)買，而一些無(wú)法購(gòu)買到的器材就自己動(dòng)手加工，當(dāng)所有器材都購(gòu)買齊全以后，進(jìn)行組裝調(diào)試，以及不斷地改進(jìn)，最終得以完成這套實(shí)驗(yàn)裝置。最后得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往與我們所計(jì)算出來(lái)的理論數(shù)據(jù)會(huì)有一定的出入，我們要認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)原理，一定要找出造成實(shí)驗(yàn)誤差的原因。只有理論沒(méi)有實(shí)際操作也是完成不好一套實(shí)驗(yàn)裝置的，實(shí)際與理論還是有相當(dāng)大的差距的。我們只有將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，自己親手動(dòng)手操作，才能更加理解理論知識(shí)的真正含義，并將其運(yùn)用到我們的實(shí)際生活中。該裝置的主要實(shí)際意義就是在于為教學(xué)服務(wù)，服務(wù)于課程，有了該裝置在教師在授課中更加簡(jiǎn)單清楚的讓學(xué)生明白上課內(nèi)容，利于學(xué)生接受上課內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，也極大的方便了學(xué)生自己親手組裝，學(xué)生可以DIY，提高興趣，增加課堂趣味性。

2014年自治區(qū)級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201413639002

參考文獻(xiàn)

[1] 李嵐，陳曼龍.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.

[2] 萬(wàn)會(huì)雄，明仁雄.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

[3] 雷天覺(jué)，揚(yáng)爾莊，李壽剛.新編液壓工程手冊(cè)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2000.

[4] 鄭浴.魯鐘琪.流體力學(xué)[M].北京：北京工業(yè)出版社，1980.

[5] 高殿榮.工程流體力學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[6] 屈圭.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

篇9

【關(guān)鍵詞】木片；壓縮；打包；液壓式；力傳感器

0 前言

木片壓縮機(jī)，是林業(yè)發(fā)展木片生產(chǎn)的重要工具，也是作為振興林區(qū)經(jīng)濟(jì)的重要支持設(shè)備。木片生產(chǎn)中存在的主要問(wèn)題之一就是運(yùn)輸費(fèi)用高，約占木片運(yùn)輸總成本的20%～25%[1]。然而，隨著現(xiàn)今鐵路公路等運(yùn)輸部門運(yùn)價(jià)不斷上調(diào)，原先運(yùn)輸?shù)哪酒衙芏刃　⒀b載量少，而木片運(yùn)輸國(guó)內(nèi)以鐵路運(yùn)輸為主，由于袋裝木片未經(jīng)壓實(shí)處理，一輛C60的車箱僅能裝35t左右的木片（絕干噸為20t），但是鐵路部門卻按額定載重量收費(fèi)[2]。另外，目前已有的木片壓縮機(jī)中，設(shè)備所需的操作人員多，大約需要5人左右，而且很多設(shè)備相當(dāng)龐大，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，大部分工序需要人員手工操作。這些都增加了木片的生產(chǎn)成本，導(dǎo)致一些遠(yuǎn)距離的木片生產(chǎn)基地生產(chǎn)萎縮甚至停產(chǎn)。世界上一些林業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，利用特別的車輛和集裝箱運(yùn)輸已經(jīng)進(jìn)行相關(guān)處理的木片，而我國(guó)卻沒(méi)有配套的技術(shù)裝備。因此，社會(huì)的發(fā)展需要高效率和高自動(dòng)化的木片壓縮機(jī)，發(fā)展木片生產(chǎn)，必須從我國(guó)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，從而取得最佳效益。

1 工作原理

木片可以進(jìn)行壓縮，是因?yàn)樗軌簳r(shí)本身不會(huì)有明顯的破壞，不影響它的商品價(jià)值。木片自然堆放時(shí)每片之間的擺放是無(wú)規(guī)則的，由于其自重作用使其所處的狀態(tài)只是暫時(shí)的溫穩(wěn)定，而木片間有很多的空隙，堆積密度就顯得很小，如果向木片施加壓力，那么原來(lái)的暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)將遭到破壞，木片就會(huì)向相互間的空隙移動(dòng)，從而達(dá)到新的穩(wěn)定[2]。此時(shí)，木片之間的空隙將得到很大程度的減少，堆積密度得到增大。故可知對(duì)木片進(jìn)行的壓縮過(guò)程主要是木片相互填補(bǔ)空隙的過(guò)程，而木片本身的受壓縮則相對(duì)較少，因此對(duì)木片本身破壞不大。本文擬設(shè)計(jì)的新型木片壓縮打包機(jī)的工作流程由裝料、壓縮和包裝三個(gè)工序組成，其控制流程如圖1所示。

圖1 工作系統(tǒng)控制流程

壓縮機(jī)的三維示意圖如圖2所示，木片壓縮打包機(jī)組壓機(jī)由1個(gè)液壓油缸組成，額定液壓為30MPa，木片壓實(shí)模具截面為700mm×400mm，長(zhǎng)1800mm，在液壓油缸的作用下壓頭最終將木片壓成不大于700mm×400mm×500mm的方塊。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)液壓油缸目的在于節(jié)省成本和提高生產(chǎn)效率，可以通過(guò)對(duì)壓頭部分的力傳感器的載荷數(shù)據(jù)反饋對(duì)液壓油缸的工作進(jìn)行控制，這就需要在壓頭處安裝1個(gè)或1套由計(jì)量部門校準(zhǔn)過(guò)的力傳感器（準(zhǔn)確度不大于0.5級(jí)即可），而控制終端為液壓控制系統(tǒng)可提供持續(xù)穩(wěn)定的液壓油。此時(shí)在控制終端設(shè)定一目標(biāo)載荷值，當(dāng)力傳感器反饋的載荷達(dá)到該目標(biāo)載荷值時(shí)，液壓油缸即停止加載而讓壓頭持續(xù)保壓工作，直至將木片打包入筐。

收集―壓縮箱裝置的組成包括推移液壓油缸、推板和推出架等部分，用于將壓縮成塊的木片推上木片打包金屬框。推出液壓油缸固定于混凝土臺(tái)上，其活塞桿前部裝有推板，且活塞桿、推板和推出架3件固接，當(dāng)推動(dòng)活塞桿向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，推板、推出架也同步向前運(yùn)動(dòng)，直至把收集箱中的木片塊打包進(jìn)打包框中。為防止推卸過(guò)程中壓縮箱隨之運(yùn)動(dòng)，應(yīng)把壓縮箱推入端一側(cè)的鐵鏈掛于導(dǎo)柱上的掛鉤上。木片壓縮裝置由液壓油缸、壓頭、機(jī)體支撐裝置等組成，用于對(duì)木片實(shí)現(xiàn)壓縮功能。液壓油缸固定在型鋼焊接成的機(jī)架上，其活塞桿軸的端部連接壓頭，壓頭由液壓油缸驅(qū)動(dòng)升降。工序開(kāi)始時(shí)，散裝木片整理好放入壓縮箱以后，液壓油缸即驅(qū)動(dòng)壓頭伸入其中進(jìn)行壓縮木片，待壓縮載荷達(dá)到預(yù)置值時(shí)即壓縮完畢，接著移動(dòng)木片塊，此時(shí)啟用推出裝置，但必須注意在安裝時(shí)壓縮箱的底板高度與打包框的入口高度一致，樣才能確保將木片推進(jìn)打包框中。另外，為了減少木片間的空隙，木片可經(jīng)2～3次的輪番壓縮，每次擠壓至一設(shè)定載荷時(shí)進(jìn)行保壓。當(dāng)壓縮箱推出打包時(shí)，應(yīng)先將壓縮箱兩側(cè)的掛鏈勾于壓頭上，這樣就可以防止壓縮箱在木片打包時(shí)跟著移動(dòng)，從而確保木片打包壓縮工作的繼續(xù)進(jìn)行。

圖2 木片壓縮機(jī)立體圖

在壓縮之后就是對(duì)木片進(jìn)行打包。一般情況下打包木片是用麻包袋，但是麻袋包裝的抗脹力不大，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)采用金屬網(wǎng)式可折疊包裝筐，便于包裝木片返回后重復(fù)使用，主要是在金屬的邊條上裝上可平時(shí)門板上所用到得可旋轉(zhuǎn)配件。一個(gè)金屬包裝筐可使用4年左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比麻袋包裝物的使用壽命長(zhǎng)，而且環(huán)保衛(wèi)生。當(dāng)壓縮機(jī)將木片壓縮到位時(shí)，液壓油缸繼續(xù)工作保壓，將木片前移即可將其裝入金屬打包框中，打包工作也即完成。

如果包含包裝筐的每個(gè)木片壓縮塊重量為55kg，采用鐵路C60車運(yùn)輸壓縮木片，按每層裝120筐，一輛車可裝1320筐，總重72600kg。滿足了充分利用車輛額載量的要求，與麻袋散裝木片（35000kg左右）相比，增加了裝載量37600kg，即是提高了107.4%的裝載量，即比原來(lái)提高一倍多。使用該新型木片壓縮打包機(jī)，可使木片運(yùn)輸成本大大降低，裝車運(yùn)輸量節(jié)省了很大一部分的工作量。

2 壓縮機(jī)機(jī)體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)體板的設(shè)計(jì)

圖2中工作平臺(tái)的板面即是機(jī)體板。機(jī)體板的具體結(jié)構(gòu)是：兩塊形狀和尺寸都相同的鋼板，中間設(shè)置一套筒連接液壓油缸，在鋼板的四個(gè)邊角都焊接上套筒來(lái)連接機(jī)柱，另外在兩個(gè)鋼板之間的再焊接鋼帶，確保機(jī)體板的強(qiáng)度足夠，而且套筒與套筒之間利用焊接的鋼板進(jìn)行固定。機(jī)體板在木片壓縮機(jī)中連接機(jī)柱和液壓油缸，工作時(shí)液壓油缸通過(guò)它把載荷傳遞至機(jī)柱上，起到的橋梁作用相當(dāng)明顯重要，故在設(shè)計(jì)上采用工字鋼型材料結(jié)構(gòu)，把鋼板焊接成為工字造型來(lái)構(gòu)造筋板。其結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3所示，其中間圓狀為軸套孔。

圖3 機(jī)體板的結(jié)構(gòu)尺寸圖

2.2 機(jī)柱的設(shè)計(jì)

上面提到，液壓機(jī)在工作時(shí)主液壓油缸通過(guò)機(jī)體板把載荷傳至機(jī)柱上，因此機(jī)柱在木片打包壓縮機(jī)中起支撐作用，其材料需選擇較高強(qiáng)度的無(wú)縫鋼管，初步選擇外徑為D=200mm，壁厚δ=12mm的45鋼無(wú)縫鋼管。木片壓縮機(jī)在木片壓縮過(guò)程中，液壓油缸產(chǎn)生的工作推力為8400 kN，由于機(jī)柱和筋板之間連接有8個(gè)支撐條，所以每根機(jī)柱承受的軸向力如圖4所示。

由圖4可以看出，機(jī)柱受到的最大軸力Fmax=1050kN，因此其所受到的的應(yīng)力大小為（取安全系數(shù)為ns=2）：

σmax=■

=■

=296.3MPa

查參考文獻(xiàn)[3]，45鋼的屈服極限σs=333.2MPa，由于σs>σmax，可知機(jī)柱是安全的。

圖4 四根機(jī)柱受軸力圖

2.3 壓頭的設(shè)計(jì)

壓頭直接與木片接觸而需要承受很大的壓力，因此必須具備一定的剛度。而所生產(chǎn)的部分木片會(huì)具有酸性等液汁而且比較粘稠，因此壓頭材料還要有一定的耐酸腐蝕性能，可以選擇壓頭材料為合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板，化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T3077―1999的規(guī)定，鋼板交貨狀態(tài)應(yīng)為正火組織。需要注意的是，在壓頭前端部位距離中心等距兩邊需要安裝力傳感器，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓油缸的工作與否進(jìn)行預(yù)設(shè)定控制，力傳感器的安裝位置如圖5所示。

圖5 壓頭部位力傳感器的安裝位置

2.4 壓縮箱的設(shè)計(jì)

壓縮箱直接與木片接觸，其作用是將放置其中的木片快速推入壓頭下方，其材料需要具備一定的剛度和耐酸耐堿性，可選不銹鋼冷軋鋼板。要指出的是，由于對(duì)木片壓縮前后需要將木片裝進(jìn)和推出，因此推出箱的兩端應(yīng)敞開(kāi)，而其推入端還額外安置導(dǎo)向軸進(jìn)行推動(dòng)，并設(shè)置有鋼板門，門上配置門栓，在裝載和打包木片時(shí)將門打開(kāi)，在壓縮木片時(shí)將門關(guān)閉，確保壓縮和打包工作的順利進(jìn)行。壓縮箱的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 壓縮箱的結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)該新型木片打包壓縮機(jī)的性能分析，得到它與傳統(tǒng)的木片木片麻袋打包設(shè)備相比，具有以下特點(diǎn)：（1）木片打包壓縮機(jī)是集機(jī)、液、電三位一體的新型機(jī)械，自動(dòng)化程度高，節(jié)省勞動(dòng)力，便于推廣使用；（2）設(shè)備制造簡(jiǎn)單，符合當(dāng)今我國(guó)生產(chǎn)廠家和用戶單位的技術(shù)水平，制造成本較低；（3）與傳統(tǒng)的麻包打包木片運(yùn)輸相比，同樣的一節(jié)C60車車廂的運(yùn)載量比原來(lái)的兩節(jié)車廂運(yùn)載量還多，極大地提高了運(yùn)輸量，節(jié)省了木片的運(yùn)輸費(fèi)用，具有良好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鮑逸培.我國(guó)木片工業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，1997，25（11）：4-7.

篇10

【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)；自行式平地機(jī)；液壓原理圖

一、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求

1、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

自行式平地機(jī)依靠液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作裝置的各種動(dòng)作，因此液壓系統(tǒng)的性能直接影響到平地機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)平地機(jī)工作裝置的液壓系統(tǒng)有如下要求：

(1)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要結(jié)合總體性能要求，綜合考慮各種因素的影響。例如鏟刀油缸的參數(shù)、個(gè)數(shù)、布置，由鏟刀升降載荷及鏟刀升降速度確定，而且還需要考慮鏟刀結(jié)構(gòu)、推土速度、司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度等因素。

(2)工作可靠，回路簡(jiǎn)單。例如平地機(jī)工作裝置載荷變化急驟，但要求液壓系統(tǒng)能平穩(wěn)可靠地工作，無(wú)沖擊。當(dāng)過(guò)載時(shí)，不發(fā)生故障及損壞機(jī)件。

(3)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，不僅可縮短生產(chǎn)周期、降低成本，而且工作可靠，配件方便。

(4)液壓系統(tǒng)效率高。系統(tǒng)效率低不僅對(duì)能量是個(gè)浪費(fèi)，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)危害也極大，所以系統(tǒng)匹配要合理(參數(shù)確定、基個(gè)回路的組合、元件與附件的選擇以及管路布置等)。

(5)操作簡(jiǎn)便，維修容易。

2、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個(gè)平地機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它與主機(jī)設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的，兩者必須同時(shí)進(jìn)行。

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟大致如下：

(1)明確設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行工況分析；

(2)確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)；

(3)擬定液壓系統(tǒng)原理圖；

(4)液壓元件的選擇與計(jì)算；

(5)液壓系統(tǒng)發(fā)熱計(jì)算；

(6)繪制正式工作圖和編寫技術(shù)文件。

設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，首先必須明確以下幾個(gè)主要問(wèn)題。

1）弄清主機(jī)結(jié)構(gòu)和總體布局。這不僅是合理確定液壓元件工作范圍的需要，也是合理確定和調(diào)整液壓執(zhí)行元件的安放位置及空間尺寸限制條件的需要。從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、運(yùn)動(dòng)速度一般不受限制等力面來(lái)考慮，油缸有其優(yōu)越仕，所以平地機(jī)執(zhí)行元件多為油缸。

2）明確平地機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求，如運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、動(dòng)作精度、調(diào)速范圍、系統(tǒng)溫升、系統(tǒng)效率以及安全保護(hù)等。

3）明確平地機(jī)的工作條件，如溫度、濕度、污染等情況。隨著平地機(jī)使用范圍的擴(kuò)大，使用環(huán)境更為復(fù)雜，使用條件愈加惡劣，所以要求平地機(jī)性能要好、質(zhì)量要高。了解這些以便正確的選擇液壓元件和液壓油。

4）確定液壓系統(tǒng)與其他傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的分工配合、布置和相應(yīng)的控制關(guān)系。

5）了解、搜集同類型平地機(jī)的有關(guān)技術(shù)資料。除了要了解液壓系統(tǒng)組成、工作原理、使用情況及存在問(wèn)題外，還應(yīng)對(duì)系統(tǒng)工作壓力選用情況等進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，為下一步設(shè)計(jì)工作準(zhǔn)備必要的資料。

在上述工作的基礎(chǔ)上，對(duì)平地機(jī)進(jìn)行工況分析即動(dòng)力分析，它是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的基本依據(jù)。

所謂動(dòng)力分析就是研究平地機(jī)在工作過(guò)程中，它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，對(duì)液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，也就是油缸的負(fù)載情況。

二、液壓原理系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)和分析

工作裝置液壓系統(tǒng)由高壓雙聯(lián)齒輪泵3、手動(dòng)操縱閥組4和5、單/雙油路轉(zhuǎn)換閥總成12、雙向液壓鎖6、油箱2、左(右)刮刀升降油缸8(9)、刮刀側(cè)移油缸10、牽引架引出油缸7、刮刀回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11等液壓元件組成。

在工作裝置液壓系統(tǒng)中，雙聯(lián)泵中的泵Ⅱ可通過(guò)多路操縱閥組5給刮刀回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)11、刮刀側(cè)移油缸6和刮刀右升降油缸7提供壓力油。泵I接通連接多路操縱閥組4的油路，并可通過(guò)操縱閥組4分別向牽引架引出油缸5和刮刀左升降油缸8提供壓力油。

泵I和泵Ⅱ分別向兩個(gè)獨(dú)立的工作裝置液壓回路供油，兩液壓回路的流量相同。當(dāng)泵I和泵Ⅱ兩個(gè)液壓回路的多路操縱閥組都處于“中位”位置時(shí)，則兩回路的油流將通過(guò)油路轉(zhuǎn)換閥組12中與之對(duì)應(yīng)的溢流閥，并經(jīng)濾清器直接卸荷回油箱2。此時(shí)，多路操縱閥組4和5中的各上作裝置換向閥的常通油口均通油箱，所對(duì)應(yīng)的工作裝置液壓油缸和液壓馬達(dá)都處于液壓閉鎖狀態(tài)。

PYl80型平地機(jī)工作裝置的液壓油缸和液壓馬達(dá)均為雙作用液壓油缸和雙作用液壓馬達(dá)。當(dāng)操縱其中—個(gè)或幾個(gè)手動(dòng)換向閥進(jìn)入左位或右位時(shí)，壓力油將進(jìn)入相應(yīng)的液壓油缸工作腔，相關(guān)的工作裝置即開(kāi)始按預(yù)定要求動(dòng)作；其它處于“中立”位置的換向閥全部油口被閉鎖，與之相應(yīng)的工作裝置液壓油缸或液壓馬達(dá)仍處于液壓閉鎖狀態(tài)。任何一個(gè)工作液壓油缸或液壓馬達(dá)進(jìn)入左位或右位工作狀態(tài)時(shí)，在所對(duì)應(yīng)的液壓回路(泵I工作回路或泵II工作回路)中．因油路轉(zhuǎn)換閥組12內(nèi)分別設(shè)有流量控制閥，可使工作液壓油缸或液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度基本保持穩(wěn)定，用以提高平地機(jī)工作裝置運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

液壓系統(tǒng)圖

1-濾油器；2-油箱；3-雙聯(lián)泵Ⅰ、Ⅱ；4-多路操縱閥Ⅰ；5-多路操縱閥Ⅱ；6-雙向液壓鎖；7-牽引架引出油缸；8-左升降油缸；9-右升降油缸；10-鏟刀側(cè)移油缸；11-刮刀回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；12-油路裝換閥總成

當(dāng)系統(tǒng)超載時(shí)，雙回路均可通過(guò)設(shè)在油路轉(zhuǎn)換閥組12內(nèi)的安全閥開(kāi)啟卸荷，保證系統(tǒng)安全(系統(tǒng)安全壓力為18MPa)。

當(dāng)油路轉(zhuǎn)換閥12處于液壓系統(tǒng)圖示位置時(shí)，泵Ⅰ和泵Ⅱ所形成的雙回路可分別獨(dú)立工作，平地機(jī)的工作裝置可通過(guò)操縱對(duì)應(yīng)的手動(dòng)換向閥，改變和調(diào)整其工作位置。

雙回路液壓系統(tǒng)可以同時(shí)工作，也可單獨(dú)工作。調(diào)節(jié)刮刀升降位置時(shí)，則應(yīng)采用雙回路同時(shí)工作，這樣可以保證左右刮刀升降油缸同步移動(dòng)，提高工作效率。