鋁合金踏板加工設(shè)備的設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
鋁合金踏板加工設(shè)備的設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
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鋁合金踏板加工設(shè)備的設(shè)計(jì)_第5頁(yè)
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1、江西理工大學(xué)??飘厴I(yè)生論文江 西 理 工 大 學(xué) 南 昌 校 區(qū)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)題 目:鋁合金踏板加工設(shè)備的設(shè)計(jì)系 :機(jī)電工程系專 業(yè):機(jī)電一體化技術(shù)班 級(jí):08機(jī)電(2)班學(xué) 生:學(xué) 號(hào):08312234指導(dǎo)教師: 職稱:副教授摘要踏板廣泛使用在建筑工地,是建筑施工過(guò)程中的施工人員站立和放置建筑材料的平臺(tái)。由于建筑施工通常是高空作業(yè),因此要求踏板承載力高、方便固定。重量輕、防滑、壽命長(zhǎng)、便于安裝拆卸和運(yùn)輸。我國(guó)建筑踏板常用竹木和鋼材制作。竹木踏板使用壽命短,在腳手架上不易固定,具有脫落的安全隱患,不易在高空作業(yè)移動(dòng)安裝,在太陽(yáng)照射和雨淋下容易失效。鋼踏板重量重,搬動(dòng)勞動(dòng)強(qiáng)度大,容易生銹

2、,使用壽命較短。竹木和鋼踏板的這些特點(diǎn),制約了它們的使用。鋁合金踏板因?yàn)榫哂猩鲜霾牧纤痪哂械膬?yōu)點(diǎn),逐漸成為逐漸廣泛使用的建筑新型踏板。滾壓機(jī)正是加工鋁合金踏板的重要設(shè)備,它是通過(guò)將鋁合金踏板壓扣滾壓,使之接合,并產(chǎn)生壓縮變形,從而牢固連接。滾壓機(jī)可分為電氣、液壓、和機(jī)械三個(gè)部分:f11機(jī)械部分主要包括機(jī)架、油缸、滾壓裝置組件、壓板和滾壓機(jī)輪座幾部分。動(dòng)作順序?yàn)椋貉b好踏板型材。壓緊油缸前進(jìn),上壓板下降,夾緊踏板型材,隨后滾壓油缸前進(jìn)推動(dòng)上下兩滾輪同時(shí)壓緊上下兩扣。滾壓到位后壓緊油缸后退,上壓板上升,滾壓油缸后退滾壓輪返回漆壓輪從型材中出來(lái)后,取下滾壓好的踏板。進(jìn)行下個(gè)踏板滾壓。f21液壓部分包

3、括油箱、油泵、壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥、油缸等。通過(guò)調(diào)節(jié)滾壓油缸液壓油流量來(lái)實(shí)現(xiàn)慢速滾壓、快速返回且滾壓速度可調(diào)。f3)電氣控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)換調(diào)試時(shí)用手動(dòng)。工作時(shí)用自動(dòng)。關(guān)鍵詞鋁合金踏板,壓扣,滾壓機(jī)ABSTRACTPedal widely used in the construction site, is building the construction process of construction personnel to stand up and placed building materials platform. Because construction is

4、usually aloft work, therefore, ask pedal high bearing capacity, convenient fixed. Light weight, prevent slippery, long life, easy to install and disassemble and transportation. Chinas construction pedal steel production used bamboo and. Bamboo pedal use short life, is not easy to be fixed on scaffol

5、ds, with security problems, not easily fall in aloft working mobile installation, in the sun and rain down easy to failure. Steel pedal weight heavy, move the intensity of labor is big, easy to rust, use short life. Wood and steel pedal of these characteristics, and restricted their use.With the abo

6、ve materials alloy pedal because that does not have advantage, gradually become gradually extensive use of building new pedal. Rolling machine is the important equipment aluminum alloy pedal, it is through will aluminum alloy pedal pressure roller, buckle engagement, and produce compression deformat

7、ion, thus strong connection. Rolling machine can be divided into electric, hydraulic and mechanical three parts: f11 mechanical parts mainly includes frame, oil cylinder, rolling device assembly, linking piece and rolling tire seat segments. Action order: pack good pedal profile. Pressure cylinders,

8、 embossed on the decline, clamping pedal profiles, then rolled forward oil cylinder roller and promoting fluctuation two pressure fluctuation two buckle. Rolling pressure in the cylinder backward, embossed on the rise, rolling oil cylinder backward rolling wheel returns from profiles of paint pressu

9、re wheel, taking out roller good pedals. Next step for roller. F21 hydraulic parts include oil tank, oil pump, pressure control valves, direction control valves, flow control valves, oil cylinder, etc. By adjusting the rolling cylinders hydraulic oil flow to achieve a slow roller, rapid return. And

10、rolling speed adjustable. F3) electrical control system can realize manual and automatic change with manual adjustment. Work with automatic.keywords:ardal pedal, backpressuretrip, wheeling machine目 錄第一章. 緒論61.1. 前言61.2. 踏板現(xiàn)狀61.3. 踏板的加工71.4. 滾壓設(shè)備的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述7第二章. 滾壓機(jī)主要部件設(shè)計(jì)總敘102.1. 滾壓機(jī)工作原理及機(jī)構(gòu)組成102.2. 滾壓機(jī)主要部件

11、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)敘10第三章. 滾壓機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)133.1. 鋁型材滾壓力的計(jì)算133.2. 滾輪受力的計(jì)算183.3. 滾輪直徑的選取183.4. 推桿直徑的選取18第四章. 滾壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)194.1. 滾壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與方法194.2. 滾壓液壓回路的設(shè)計(jì)計(jì)算254.3. 壓緊液壓回路的設(shè)計(jì)計(jì)算264.4. 擬定液壓系統(tǒng)圖284.5. 液壓元件的選擇294.6. 系統(tǒng)油液溫升驗(yàn)算30第五章. 滾壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)325.1. 滾壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則與程序325.2. 滾壓機(jī)電氣控制西路設(shè)計(jì)的方法與步驟335.3. 滾壓機(jī)電氣控制圖的設(shè)計(jì)345.4. 滾壓機(jī)工作情況的分析

12、355.5. 滾壓機(jī)電氣控制設(shè)備的選取36 參考文獻(xiàn)37 結(jié)束語(yǔ)38 致謝39 附錄第一章緒論1.1.前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)建筑行業(yè)所需的建筑原料需要量日益增大。同時(shí),近年來(lái)中國(guó)鋁工業(yè)整體發(fā)展速度不斷加快1,相應(yīng)也為建筑行業(yè)采用新型材料鋁合金滿足了愿望。鋁型材就是鋁合金擠壓成型后經(jīng)高溫淬火,形成一定程度過(guò)程的過(guò)飽和固溶體,在常溫下放置而自動(dòng)產(chǎn)生硬化過(guò)程形成的一種材料2。在我國(guó)生產(chǎn)的鋁型材中,應(yīng)用于建筑行業(yè)的占70%,而應(yīng)用于航天,航空,交通運(yùn)輸?shù)募b箱,地鐵列車,輕軌列車和高速列車車廂等工業(yè)的僅占30%3。為何采用擠壓方法生產(chǎn)鋁型材,為何鋁型材在建筑行業(yè)應(yīng)用如此之廣?有有以下因素:1

13、.擠壓加工提高了金屬的變形能力,可有大變形量:制品綜合質(zhì)量高,與軋制,鍛造等相比,擠壓制品的尺寸精度高,表面質(zhì)量好;產(chǎn)品范圍廣,擠壓可生產(chǎn)斷面形狀簡(jiǎn)單的管,棒,線材,還可以生產(chǎn)斷面復(fù)雜的實(shí)心和空心材以及斷面沿長(zhǎng)度方向分階段變化的和逐漸變化的變斷面型材,許多斷面是采用其他方法所無(wú)法成型;生產(chǎn)靈活性大,擠壓加工具有很大的靈活性;工藝流程簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少4。2.與鋼制,木制,塑料材料相比,鋁型材具有質(zhì)量輕,比強(qiáng)度高,易回收,不污染環(huán)境,壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),在建筑行業(yè)(尤其是高層建筑)應(yīng)用的比重迅速提高,已成為當(dāng)前建筑行業(yè)中使用最大,應(yīng)用面廣的建筑材料5。鋁合金踏板,就是鋁型材在建筑行業(yè)應(yīng)用的代表。1.2.

14、踏板現(xiàn)狀 踏板廣泛使用在建筑工地,是建筑施工過(guò)程中的施工人員站立和放置建筑材料的平臺(tái)。由于建筑施工通常是高空作業(yè),因此要求踏板承載力高,方便固定,重量輕,防滑,壽命長(zhǎng),便于安裝拆卸和運(yùn)輸。我國(guó)建筑踏板常用竹木和鋼材制作。竹木踏板使用壽命短,在腳手架上不易固定,具有脫落的安全隱患,不易在高空作業(yè)移動(dòng)安裝,在太陽(yáng)照射和雨淋下容易失效。鋼踏板重量重,搬動(dòng)強(qiáng)度大,容易生銹,使用壽命較短。竹木和鋼制踏板的這些特點(diǎn)制約了它們的使用。隨著技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展,國(guó)內(nèi)許多施工單位開始大量使用鋁合金踏板。鋁合金踏板具有良好的壓力加工性能,通過(guò)熱處理可獲得較高強(qiáng)度,如6061-T6抗拉強(qiáng)度6b=260Mpa,相對(duì)于鋼鐵而

15、言,相同體積鋁合金具有質(zhì)量輕,強(qiáng)度高,尺寸精度高,耐腐蝕,美觀,人工操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度低,施工方便安全等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)鋁合金踏板從使用壽命和可再生性考慮,其經(jīng)濟(jì)性比木制踏板好,費(fèi)用可節(jié)約20%。所以,建筑行業(yè)廣泛使用鋁合金踏板。而鋁合金踏板種類有兩類:1.鋁木踏板。這類踏板用鋁合金材料焊接或鉚接框架,再在上面鉚接模板。由于木板壽命短,因此這種踏板使用一定時(shí)間后就要更換木板。2.全鋁合金踏板。這類踏板全用鋁合金材料制作嗎,是目前大量使用的建筑踏板。1.3.踏板的加工各施工企業(yè)所要求的踏板長(zhǎng)短寬度不一樣,當(dāng)踏板寬度300mm時(shí),由于擠壓機(jī)擠壓出整體型材需大型擠壓機(jī),故將踏板型材分塊擠壓成型,再連接、分段組

16、合踏板主要是解決型材與型材之間的連接,連接的常用方法有:一.焊接連接。鋁合金在土木建筑工程中使用時(shí),大部分以焊接連接。但焊接有如下困難和特點(diǎn)。1.鋁合金表面有一層致密的氧化鋁薄膜(熔點(diǎn)約2050攝氏度),焊接時(shí)如未能消除,將會(huì)影響基體金屬的熔化質(zhì)量,形成夾雜等質(zhì)量問(wèn)題;2.熱導(dǎo)率大(約為鋼的四倍),導(dǎo)電性好,焊接時(shí)若要達(dá)到與鋼相同的焊接,則焊接能量要比焊鋼時(shí)大24倍;3.線膨脹系數(shù)大,焊件有產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,變形及變形的傾向;4.易產(chǎn)生氣孔;5.鋁合金焊接接頭的強(qiáng)度降低6。釘、鉚釘連接。螺釘、鉚釘連接是常用、簡(jiǎn)單的連接方法。螺釘連接可以同時(shí)承受拉力和剪力,在某些節(jié)點(diǎn)類型中,螺栓可能受到節(jié)點(diǎn)變形

17、產(chǎn)生的附加力作用;鉚釘連接本質(zhì)上是通過(guò)剪切抵抗外力,而且只能是承受壓力的受力形式,如果外載荷對(duì)節(jié)點(diǎn)有較大的拉力,采用鉚釘連接就是不合理的7。而且連接部位材料增多,重量、成本增加。三.壓扣式連接。為避免以上現(xiàn)象發(fā)生,采用壓扣式比較理想。其連接斷面如圖1所示。兩塊板扣合好后,兩扣之間會(huì)存在如圖2所示的縫隙,一旦受變向力就容易脫開,為此設(shè)計(jì)了滾壓機(jī)對(duì)接扣處進(jìn)一步加工,以保證接扣連接的可靠性,如圖3所示。1.4.滾壓設(shè)備的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述1.滾壓設(shè)備的設(shè)計(jì)該設(shè)備分為電氣、液壓和機(jī)械三大部分:f11機(jī)械部分主要包括機(jī)架、油缸、滾壓裝置組件、壓板和滾壓機(jī)輪座幾部分,如圖4所示。動(dòng)作順序?yàn)椋貉b好踏板型材。壓緊油缸前

18、進(jìn),上壓板下降,夾緊踏板型材,隨后滾壓油缸前進(jìn)推動(dòng)上下兩滾輪同時(shí)壓緊上下兩扣。滾壓到位后壓緊油缸后退,上壓板上升,滾壓油缸后退滾壓輪返回漆壓輪從型材中出來(lái)后,取下滾壓好的踏板。進(jìn)行下個(gè)踏板滾壓。f21液壓部分包括油箱、油泵、壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥、油缸等。通過(guò)調(diào)節(jié)滾壓油缸液壓油流量來(lái)實(shí)現(xiàn)慢速滾壓、快速返回且滾壓速度可調(diào)。液壓控制回路如圖5所示。f3)電氣控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)換調(diào)試時(shí)用手動(dòng)。工作時(shí)用自動(dòng)。2.部件結(jié)構(gòu)與參數(shù)的確定(1)油泵的選擇。選擇葉片泵,額定壓力7 MPa流量60 mlJr。(2)油缸的選擇。油缸大小的選擇將直接影響滾壓質(zhì)量若壓緊油缸的內(nèi)徑太小,產(chǎn)生的滾壓力不

19、夠,則接El連接不牢:滾壓油缸的內(nèi)徑太小,則推不動(dòng)滾壓輪??紤]踏板裝卸方便壓緊油缸的行程取決于踏板型材的厚度滾壓油缸的行程取決于踏板的最大長(zhǎng)度。當(dāng)滾壓踏板最長(zhǎng)4 500 mm時(shí),油缸參數(shù)為壓緊油缸內(nèi)徑 63mm行程80 m札滾壓油缸內(nèi)徑中80 mm,行程2 500 mm。 f31滾輪的設(shè)計(jì)。滾輪是滾壓裝置中的重要元件之一它的直徑大小以及數(shù)量也對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著重要的作用。如果滾輪一次l生滾壓壓緊,壓扣急劇的變形,就會(huì)在壓扣處產(chǎn)生裂紋。為防止這種隋況的發(fā)生,在滾輪座上安裝五對(duì)滾輪前四對(duì)滾輪為平滾輪最后一對(duì)滾輪為花滾輪蕊 輪直徑依次增大?;L輪的齒形為漸開線齒輪模數(shù)為06,齒數(shù)為29,如圖6所示?;L

20、輪第二章滾壓機(jī)主要部件設(shè)計(jì)總敘2.1.滾壓機(jī)工作原理及機(jī)構(gòu)組成 滾壓機(jī)是為對(duì)鋁合金踏板接扣處進(jìn)行滾壓加工而設(shè)計(jì)。該設(shè)備分為電氣、液壓和機(jī)械三大部分:f11機(jī)械部分主要包括機(jī)架、油缸、滾壓裝置組件、壓板和滾壓機(jī)輪座幾部分。動(dòng)作順序?yàn)椋貉b好踏板型材。壓緊油缸前進(jìn),上壓板下降,夾緊踏板型材,隨后滾壓油缸前進(jìn)推動(dòng)上下兩滾輪同時(shí)壓緊上下兩扣。滾壓到位后壓緊油缸后退,上壓板上升,滾壓油缸后退滾壓輪返回漆壓輪從型材中出來(lái)后,取下滾壓好的踏板。進(jìn)行下個(gè)踏板滾壓。f21液壓部分包括油箱、油泵、壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥、油缸等。通過(guò)調(diào)節(jié)滾壓油缸液壓油流量來(lái)實(shí)現(xiàn)慢速滾壓、快速返回且滾壓速度可調(diào)。f3)電氣

21、控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)換調(diào)試時(shí)用手動(dòng)。工作時(shí)用自動(dòng)。滾壓機(jī)裝配圖如附錄所示8。2.2.滾壓機(jī)各主要部件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)敘 機(jī)械部分主要起滾壓作用的是滾輪及其機(jī)座等部分。它共有上下兩排共十個(gè)輥?zhàn)?,每排輥?zhàn)佑形鍌€(gè)滾輪,其中前四個(gè)滾輪為平滾輪,最后一個(gè)滾輪為花滾輪,直徑依次為13mm,14.4mm,15.8mm,17.4mm,18.6mm,另外花滾輪齒形為漸開線齒輪,模數(shù)為0.6,齒數(shù)為29。如下圖所示。液壓部分液壓系統(tǒng)可分為公共液壓回路及滾壓、壓緊液壓回路部分。公共液壓回路有以下幾個(gè)部件:油箱,過(guò)濾器,液壓泵,二位四通單作用電磁閥,壓差計(jì),溢流閥。其中油箱上接過(guò)濾器,后接液壓泵,液壓泵由電機(jī)帶動(dòng)。液壓泵輸

22、出油液經(jīng)導(dǎo)管流入雙作用二位四通換向閥,上端出口接壓差計(jì),并接溢流閥,當(dāng)流量查過(guò)一定時(shí),多余油液將從溢流閥流入油箱。公共液壓回路油液經(jīng)導(dǎo)管分別流入滾壓回路的三位四通雙作用電磁閥,及壓緊回路的二位四通單作用電磁閥。然后從三位四通電磁閥流出的油液流入滾壓油缸,其中要注意的是,無(wú)桿腔油路設(shè)有單向閥和節(jié)流閥。從二位四通電磁閥至壓緊油缸油路無(wú)桿腔油路也設(shè)有單向閥和節(jié)流閥。液壓系統(tǒng)如下圖所示。 電氣控制部分電氣控制部分采用了八個(gè)按鈕,七個(gè)接觸器及三個(gè)時(shí)間繼電器,其中SB1為停止按鈕,SB2為電機(jī)按鈕,SB3為公共液壓回路換向閥按鈕,SB4為自動(dòng)工作模式開始按鈕,SB5為手動(dòng)模式停止按鈕,SB6為手動(dòng)模式壓緊

23、按鈕,SB7為手動(dòng)模式滾壓按鈕,SB8為手動(dòng)模式快退按鈕,SA為選擇開關(guān),其中A為工作模式自動(dòng)檔,M為工作模式手動(dòng)檔。FU1為電機(jī)熔斷器,F(xiàn)U2為控制電路熔斷器。KM1、KM2、KM3為電機(jī)控制接觸器,KM4為公共液壓回路換向閥接觸器,KM5為壓緊回路換向閥接觸器,KM6為滾壓回路換向閥指示滾壓接觸器,KM7為滾壓回路指示快退接觸器。ST1為快退行程結(jié)束行程開關(guān),ST2為滾壓行程結(jié)束行程開關(guān),ST3為壓緊行程結(jié)束行程開關(guān)。HL1為電機(jī)運(yùn)行指示燈,HL2為公共液壓回路換向閥動(dòng)作指示燈,HL3為壓緊動(dòng)作指示燈,HL4為滾壓動(dòng)作指示燈,HL5為快退動(dòng)作指示燈。其電氣控制原理圖如下圖所示。 其電氣控制

24、箱控制面板如下圖所示。第三章滾壓機(jī)機(jī)械部分設(shè)計(jì)3.1.鋁型材滾壓扣接過(guò)程滾壓力的計(jì)算1. 問(wèn)題描述如圖1a)所示,鋁型材交錯(cuò)搭接后經(jīng)滾壓形成圖1b)所示的牢固扣接形式,求滾壓力。BAa) 滾壓前b) 滾壓后圖1 鋁型材滾壓扣接過(guò)程對(duì)圖1下側(cè)的滾壓方式應(yīng)為以圖1b)所示滾壓后平面水平由左向右滾壓。若認(rèn)為該過(guò)程以彎曲變形為主,則應(yīng)包括A、B兩處。但該兩處彎曲后未必能形成平面,還應(yīng)包括部分壓扁,而該壓扁力應(yīng)較彎曲力為大。簡(jiǎn)單地假設(shè)以一平板垂直向下壓縮(35.6-28.4)/2=3.6mm而計(jì)算該平板所需壓力,以剛塑性有限元法求解。2. 有限元模型建立圖2為鋁型材截面形狀及尺寸。圖2 鋁型材截面尺寸圖

25、3為所建立的有限元模型,問(wèn)題簡(jiǎn)化為平面變形問(wèn)題。鋁型材設(shè)為剛塑性體,材質(zhì)選用6063,其變形抗力曲線見圖4,采用四邊形網(wǎng)格,下表面固定。壓縮平板設(shè)為剛性體,在1s內(nèi)向下壓縮3.6mm。 圖3 有限元模型圖4 6063變形抗力曲線3. 結(jié)果分析圖5為壓縮變形過(guò)程各階段的等效應(yīng)力分布,由圖可見變形一開始即主要是A部分的彎曲變形(圖5a),同時(shí)B截面也有受力。當(dāng)壓下0.9mm時(shí),雖仍是A截面彎曲,但由于交互作用,B截面也已受到較全面應(yīng)力(圖5b)。到壓下2.52mm時(shí),A截面彎曲部分已與B截面接觸(圖5c),此后即進(jìn)入壓扁過(guò)程。到壓下3.6mm時(shí),已達(dá)到壓平的目的(圖5d)。 a) 壓下0.18mm

26、b) 壓下0.9mm c) 壓下2.52mmd) 壓下3.6mm圖5 壓縮變形過(guò)程及其等效應(yīng)力分布圖6為壓縮過(guò)程中平板所施加的力。在壓下到2.34mm之前,還主要只是A截面的彎曲,因此壓縮力較小,且隨壓縮過(guò)程極其的緩慢升高(圖6a)。當(dāng)A、B截面接觸后則主要是壓平的過(guò)程,此階段壓縮力大幅度上升(圖6b),彎曲階段單位長(zhǎng)度所需力最大為22.2N,而壓縮到最后階段則為961N,較接觸前提高40多倍。 a) 壓下2.34mmb) 壓下3.6mm圖6 隨壓縮過(guò)程進(jìn)行壓縮力的變化即,在上述條件下將該型材完成扣接所需壓力為單位長(zhǎng)度961N。4. 力能計(jì)算的簡(jiǎn)化由以上分析,該扣接過(guò)程所需最大力實(shí)則為壓扁所需

27、力。由圖5d)可知,壓平結(jié)束時(shí)該鋁合金的等效應(yīng)力(可以理解為流動(dòng)抗力)最大為170MPa。但該最大等效應(yīng)力并未位于壓縮平板接觸面上,而是位于A、B兩截面接觸處。壓縮平板與工件接觸面上的等效應(yīng)力分布如圖7所示,其最大值不超過(guò)150MPa,平均值約為110MPa。壓縮平板與工件接觸面上的高向應(yīng)力分布如圖8所示,其最大值不超過(guò)250MPa,平均值約為130MPa。 圖7 壓縮平板接觸面上等效應(yīng)力的分布圖8壓縮平板接觸面上高向應(yīng)力分布上述接觸面總長(zhǎng)度約為7.5mm(實(shí)際接觸面積約為6mm),因此按塑性力學(xué)計(jì)算的單位長(zhǎng)度壓力應(yīng)為:1) 按等效應(yīng)力計(jì)算(考慮平面變形):1.1551107.51=953N;

28、2) 按高向應(yīng)力計(jì)算:1307.51=975N;與上述有限元模擬結(jié)果相近,相差分別為0.83%和1.45%,有極好的預(yù)測(cè)精度。3) 按最大等效應(yīng)力計(jì)算(考慮平面變形與實(shí)際接觸面積):1.15515061=1040N;與上述有限元模擬結(jié)果相差8.22%,有較好的預(yù)測(cè)精度但保險(xiǎn)系數(shù)更大,而更大的保險(xiǎn)可用全部接觸的假設(shè),即7.5mm9。5.結(jié)論1) 通過(guò)上述分析可以認(rèn)為,該鋁型材扣接過(guò)程簡(jiǎn)單而保險(xiǎn)的力能計(jì)算可以認(rèn)為與平板壓扁相近。2) 其保守的計(jì)算方法可用1.155流動(dòng)應(yīng)力接觸面積,流動(dòng)應(yīng)力即該材料在相應(yīng)變形程度條件下的屈服強(qiáng)度。3) 對(duì)于滾壓過(guò)程,由于是具有一定直徑的輪子滾過(guò)該平面,其瞬時(shí)接觸面積

29、必將小于上述整體接觸面積,因此滾壓力必將減小,因此可用1.155流動(dòng)應(yīng)力實(shí)際接觸面積來(lái)計(jì)算。3.2.輥?zhàn)邮芰Φ挠?jì)算對(duì)于鋁合金踏板,壓扣的滾壓力用保守的計(jì)算方法計(jì)算,約為1.155*150*7.5*5=6497N。而實(shí)際滾壓有五個(gè)輥?zhàn)樱谝粋€(gè)輥?zhàn)訛闈L過(guò)壓扣,無(wú)壓縮變形,故第一個(gè)輥?zhàn)拥耐屏τ?jì)算為摩擦系數(shù)*滾壓力,設(shè)摩擦系數(shù)為0.2,實(shí)際滾壓上下兩邊,故滾壓力約為實(shí)際滾壓力的兩倍,第一個(gè)輥?zhàn)油屏?.2*2*6497約等于2600N。第二至五個(gè)輥?zhàn)訚L過(guò)壓扣時(shí),輥?zhàn)又睆揭来卧龃?,滾過(guò)壓扣均將使其壓縮變形,所以總的滾壓力為4*2*6497N=51976N,近似用一個(gè)摩擦系數(shù)設(shè)為0.3,則這四個(gè)輥?zhàn)拥耐屏?/p>

30、為51976*0.3N=15600N。所以輥?zhàn)釉跐L壓時(shí)候的總推力為15600+2600N=18200N。在快退的時(shí)候的總推力為800N。3.3.輥?zhàn)又睆降倪x取在滾輪座上安裝五對(duì)滾輪前四對(duì)滾輪為平滾輪最后一對(duì)滾輪為花滾輪蕊 輪直徑依次增大?;L輪的齒形為漸開線齒輪模數(shù)為06,齒數(shù)為29。其中滾輪直徑依次為13mm,14.4mm,15.8mm,17.4mm,18.6mm。滾輪如下圖所示。3.4.推桿直徑的選取 推桿受力狀態(tài)為受壓,若推桿采用Q235鋼,則桿截面面積為A F/=18200N/235Mpa所以A89m。從而推知推桿直徑D10mm,由此要選一個(gè)大于10mm的推桿,包括活塞桿直徑必須大于這

31、個(gè)數(shù)值。 第四章.滾壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1.滾壓機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟與方法1.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的重要組成部分,其設(shè)計(jì)與計(jì)算方法因人而異。本章介紹液壓系統(tǒng)常見的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)例。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟如下:1) 明確液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求;2) 選定執(zhí)行元件,進(jìn)行工況分析,明確系統(tǒng)的主參數(shù);3) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖;4) 計(jì)算和選擇液壓元件;5) 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算和繪制工作圖、編制技術(shù)文件。上述設(shè)計(jì)步驟是一般的程序,在實(shí)際工作中,這些步驟并不是一成不變的,應(yīng)視具體情況靈活掌握。1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)前需明確以下幾方面的內(nèi)容:1. 明確主機(jī)哪些動(dòng)作需要液

32、壓系統(tǒng)來(lái)完成。2. 對(duì)液壓系統(tǒng)的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。根據(jù)主機(jī)的設(shè)計(jì)要求,確定液壓執(zhí)行元件的數(shù)量、運(yùn)動(dòng)形式、工作循環(huán)、行程范圍及各執(zhí)行元件動(dòng)作的順序、同步、聯(lián)鎖等要求。3. 確定液壓執(zhí)行元件承受的負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度的大小及其變化范圍。4. 對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求,如調(diào)速性能、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換位置精度、效率、溫升、自動(dòng)化程度、可靠性程度、使用與維修的方便性。5. 液壓系統(tǒng)的工作條件,如溫度、濕度、振動(dòng)干擾,外形尺寸、經(jīng)濟(jì)性等要求。 1.2液壓系統(tǒng)的工況分析和系統(tǒng)的確定對(duì)執(zhí)行元件負(fù)載分析與運(yùn)動(dòng)分析,也稱為液壓系統(tǒng)的工況分析。工況分析就是分析每個(gè)液壓執(zhí)行元件在各自工作過(guò)程中負(fù)載與速度的變化規(guī)律,一般執(zhí)行元件在一

33、個(gè)工作循環(huán)內(nèi)負(fù)載、速度隨時(shí)間或位移而變化的曲線用負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖表示。1. 負(fù)載分析液壓缸與液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)方式不同,但他們的負(fù)載都是由工作負(fù)載、慣性負(fù)載、摩擦負(fù)載、背壓負(fù)載等組成的。工作負(fù)載FW包括切削力、夾緊力、擠壓力、重力等,其方向與液壓缸運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)為正,相同時(shí)為負(fù);慣性負(fù)載Fa為運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的慣性力,加速時(shí)為正,減速時(shí)為負(fù);摩擦負(fù)載包括導(dǎo)軌摩擦阻力Ff和密封裝置處的摩擦力Fs,前者在確定摩擦系數(shù)后即可計(jì)算,后者與密封裝置類型、液壓缸制造質(zhì)量和液壓油壓力有關(guān),一般通過(guò)取機(jī)械效率m =(0.900.97)來(lái)考慮;背壓負(fù)載Fb是液壓缸回油路上壓力pb所產(chǎn)生的阻力,初算時(shí)可暫不

34、考慮,需要估算時(shí)背壓力pb可按表91選取。液壓缸在各工作階段中負(fù)載按表92中表達(dá)式來(lái)計(jì)算,再以液壓缸所經(jīng)歷的時(shí)間t或行程S為橫坐標(biāo)作出F-t或F-S負(fù)載循環(huán)圖。對(duì)于簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)可只計(jì)算快速運(yùn)動(dòng)階段和工作階段。在負(fù)載難以計(jì)算時(shí)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定,也可以根據(jù)配套主機(jī)的規(guī)格確定液壓系統(tǒng)的承載能力。 表41 液壓系統(tǒng)背壓力系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 情 況背 壓 力 pb ( MPa)用節(jié)流閥的回路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.30.5對(duì)中高壓液壓系統(tǒng)背壓力數(shù)值應(yīng)放大50%100% 用調(diào)速閥的回路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.50.8 回油路上有背壓閥的系統(tǒng) 0.51.5 采用輔助泵補(bǔ)油的閉式回路 0.81.5 表42 液壓缸各工作階段負(fù)載計(jì)

35、算工作階段 負(fù)載F 啟動(dòng)加速階段F=(Ff+FaFG)/ mFG為運(yùn)動(dòng)部件自重在液壓缸運(yùn)動(dòng)方向的分量,液壓缸上行時(shí)取正,下行時(shí)取負(fù) 快進(jìn)、快退階段F=(FfFG)/ m 工進(jìn)階段F=(FfFWFG)/ m 減速制動(dòng)階段F=(Ff-FaFG)/ m2. 運(yùn)動(dòng)分析按各執(zhí)行元件在工作中的速度v以及位移s或經(jīng)歷的時(shí)間t繪制vs或vt速度循環(huán)圖。2.確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)工作壓力和流量是選擇液壓元件的主要依據(jù),而系統(tǒng)的工作壓力和流量分別取決于液壓執(zhí)行元件工作壓力、回路上壓力損失和液壓執(zhí)行元件所需流量、回路泄漏,所以確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)實(shí)質(zhì)上是確定液壓執(zhí)行元件的主要參數(shù)。1. 初選液壓

36、系統(tǒng)的主要參數(shù)執(zhí)行元件工作壓力是確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)的重要依據(jù)。工作壓力選得低一些,對(duì)液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)性、可靠性和降低噪聲等都有利,但對(duì)液壓系統(tǒng)和元件的體積、重量就相應(yīng)增大;工作壓力選得過(guò)高,雖然液壓元件結(jié)構(gòu)緊湊,但對(duì)液壓元件材質(zhì)、制造精度和密封要求都相應(yīng)提高,制造成本也相應(yīng)提高。執(zhí)行元件的工作壓力一般可根據(jù)負(fù)載進(jìn)行選擇,見表4-3。有時(shí)也可參照或類比相同的主機(jī)選定執(zhí)行元件的壓力。 表4-3 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力 負(fù)載F(kN) 50工作壓力p(MPa)52. 確定執(zhí)行元件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)(1)確定液壓缸主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 根據(jù)負(fù)載分析得到的最大負(fù)載Fmax和初選的液壓缸工作壓力p,再設(shè)定液壓缸回油腔

37、背壓pb以及桿徑比d/D,即可由第四章中液壓缸的力平衡公式來(lái)求出缸的內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸的有效工作面積A,其中D、d值應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值(參見第四章表4-3,表4-5)。對(duì)于工作速度低的液壓缸,要校驗(yàn)其有效面積A,即要滿足Aqmin/vmin (4-1)式中 qmin回路中所用流量閥的最小穩(wěn)定流量,或容積調(diào)速回路中變量泵的最小穩(wěn)定流量;vmin液壓缸應(yīng)達(dá)到的最低運(yùn)動(dòng)速度。如果不滿足式(9-1),則必須加大液壓缸的有效工作面積A,然后復(fù)算液壓缸D、d的及工作壓力p。(2)確定液壓馬達(dá)排量VM 由馬達(dá)的最大負(fù)載扭矩Tmax、初選的工作壓力p和預(yù)估的機(jī)械效率Mm ,即可計(jì)算馬達(dá)排量VMVM = (4

38、-2) 為使馬達(dá)能達(dá)到穩(wěn)定的最低轉(zhuǎn)速nmin,其排量VM應(yīng)滿足 VM (4-3)式中qmin意義與式(4-1)中的相同。按求得的排量VM、工作壓力p及要求的最高轉(zhuǎn)速nmax從產(chǎn)品樣本種選擇合適的液壓馬達(dá),然后由選擇的液壓排量VM、機(jī)械效率Mm 和回路中的背壓力pb復(fù)算液壓馬達(dá)的工作壓力。3.畫執(zhí)行元件的工況圖在執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后,就可由負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖畫出執(zhí)行元件的工況圖,即執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)中的工作壓力p、輸入流量q、輸入功率P對(duì)時(shí)間的變化曲線圖。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)執(zhí)行元件時(shí),把各個(gè)執(zhí)行件的qt流量圖、Pt功率圖按系統(tǒng)總的工作循環(huán)綜合得到流量圖和總功率圖。執(zhí)行元件的工況圖顯示系

39、統(tǒng)在整個(gè)循環(huán)回路中壓力、流量、功率的分布情況及最大值所在的位置,是選擇液壓元件、液壓基本回路及為均衡功率分布而調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)。4.液壓系統(tǒng)圖的擬定擬定液壓系統(tǒng)圖是整個(gè)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一步。它是從油路原理上來(lái)具體體現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)中提出的各項(xiàng)性能要求的。擬定液壓系統(tǒng)包括兩項(xiàng)內(nèi)容: 分析、對(duì)比選出合適的液壓回路;把選出的回路組成液壓系統(tǒng):常采用經(jīng)驗(yàn)法,也可用邏輯法。1. 液壓回路的選擇選擇液壓回路的依據(jù)是前面的設(shè)計(jì)要求和工況圖,這一步往往會(huì)出現(xiàn)多種方案,因?yàn)闈M足同一種設(shè)計(jì)要求的液壓回路往往不只一種;為此選擇必須與分析、對(duì)比緊密結(jié)合起來(lái)進(jìn)行,在這里,收集、整理和參考同種類型液壓系統(tǒng)先進(jìn)回路的成熟

40、經(jīng)驗(yàn)是十分必要的。 機(jī)床液壓系統(tǒng)中,調(diào)速回路是核心,它一旦確定,其它回路就對(duì)應(yīng)確定下來(lái)了。因?yàn)橐簤夯芈返倪x擇工作必須從調(diào)速回路開始。選擇各種回路一般考慮如下事項(xiàng):(1)調(diào)速回路 根據(jù)工況圖上壓力、流量和功率的大小以及系統(tǒng)對(duì)溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇調(diào)速回路。例:壓力較小,功率較?。?3kW),工作穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合宜采用節(jié)流閥式調(diào)速回路;負(fù)載變化較大,速度穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合宜采用調(diào)速閥式調(diào)速回路。功率中等(35kW)的場(chǎng)合可采用節(jié)流閥式調(diào)速回路,或容積式調(diào)速回路,亦可采用容積節(jié)流式調(diào)速回路。功率較大(5kW),要求溫升小而穩(wěn)定性要求不太高的場(chǎng)合宜采用容積調(diào)速回路。調(diào)速方式?jīng)Q定之后油路

41、循環(huán)形式基本上也就確定了。例如節(jié)流調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速回路,選用開式回路;容積調(diào)速回路選用閉式回路。當(dāng)工作循環(huán)中需要多個(gè)執(zhí)行元件,且其總工況圖上流量變化較大時(shí),可用蓄能器,選用小規(guī)格的液壓泵。(2)快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路 快速運(yùn)動(dòng)回路與調(diào)速回路密切相關(guān),它在調(diào)速回路考慮油源形式和系統(tǒng)效率、溫升等因素時(shí)已考慮進(jìn)去了,調(diào)速回路一經(jīng)確定,快速回路基本上也就確定了。速度換接回路的結(jié)構(gòu)形式基本上由系統(tǒng)中調(diào)速回路和快速運(yùn)動(dòng)回路的形式?jīng)Q定,選擇時(shí)考慮得較多的是采用機(jī)械控制式換接,還是電氣控制式換接,前者換接精度高,換接平穩(wěn)、工作可靠,后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、控制靈活。采用電氣控制式換接時(shí),系統(tǒng)中有時(shí)要安裝

42、壓力繼電器(或電接點(diǎn)壓力表),壓力繼電器(或電接點(diǎn)壓力表)應(yīng)放在動(dòng)作變化時(shí)壓力變化顯著的地方。(3)壓力控制回路 壓力控制回路種類很多,有的已包含在調(diào)速回路中,有的則須根據(jù)系統(tǒng)要求專門進(jìn)行選擇(如卸壓、保壓回路)。選擇各種壓力控制回路時(shí),應(yīng)仔細(xì)推敲這種回路在選用時(shí)所須考慮的問(wèn)題以及各種方案的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。以卸荷回路為例:選擇時(shí)要考慮卸荷所造成的功率損失、溫升、流量和壓力的瞬間變化等,為此系統(tǒng)壓力不高,流量不大,或油箱容量較大,系統(tǒng)間隙工作(因而有可能使液壓缸停止運(yùn)轉(zhuǎn))的場(chǎng)合只設(shè)置溢流回路就可以了,在其它的場(chǎng)合則須采用二位二通換向閥式卸荷回路或先導(dǎo)型溢流閥式卸荷回路等等。(4)多缸回路 多缸回

43、路與單缸回路相比,須多考慮一個(gè)多缸之間的相互關(guān)系問(wèn)題,這項(xiàng)關(guān)系不外是同時(shí)動(dòng)作時(shí)的同步問(wèn)題,互不干擾問(wèn)題,先后動(dòng)作時(shí)的順序問(wèn)題和不動(dòng)作時(shí)的卸荷問(wèn)題。2. 液壓系統(tǒng)的合成液壓系統(tǒng)要求的各個(gè)液壓回路選好之后,再配上一些測(cè)壓,潤(rùn)滑之類的輔助油路,就可以進(jìn)行液壓系統(tǒng)的合成了,進(jìn)行這步工作時(shí)須注意以下幾點(diǎn):(1)盡可能多的歸并掉作用相同或相近的元件,力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(2)并出來(lái)的系統(tǒng)應(yīng)保證其循環(huán)中的每一個(gè)動(dòng)作都安全可靠,相互之間沒有干擾。(3)盡可能使歸并出來(lái)的系統(tǒng)保持效率高,發(fā)熱少。(4)系統(tǒng)中各種元件的安放位置應(yīng)正確,以便充分發(fā)揮其工作性能。(5)歸并出來(lái)的系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理,不可盲目追求先進(jìn),脫離實(shí)際

44、。5.液壓元件的計(jì)算和選擇液壓元件的計(jì)算主要是計(jì)算元件工作壓力和通過(guò)的流量,此外還有電機(jī)效率和油箱容量。元件應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)元件,只有在特殊情況下才設(shè)計(jì)專用元件。1. 確定液壓泵的容量及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率(1)計(jì)算液壓泵的工作壓力 液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的工作性質(zhì)來(lái)確定的:若執(zhí)行元件在工作行程終點(diǎn),運(yùn)動(dòng)停止時(shí)才需要最大壓力,這時(shí)液壓泵的工作壓力就等于執(zhí)行元件的最大壓力。若執(zhí)行元件是在工作行程過(guò)程中需要最大壓力,則液壓泵的工作壓力應(yīng)滿足 pPp1+p1 (4-4)式中 p1:執(zhí)行元件的最大工作壓力p1進(jìn)油路上的壓力損失(系統(tǒng)管路未曾畫出以前按經(jīng)驗(yàn)選取:一般節(jié)流調(diào)速和簡(jiǎn)單的系統(tǒng):p1 =0.20

45、.5MPa 。進(jìn)油路有調(diào)速閥及管路復(fù)雜的系統(tǒng):p1 =0.51.5MPa)。(2)計(jì)算液壓泵的流量液壓泵的流量qp按執(zhí)行元件工況圖上最大工作流量和回路的泄漏量確定1)單液壓泵供給多個(gè)同時(shí)工作的執(zhí)行元件時(shí) qpK(qi)max (4-5a)式中 K回油泄漏折算系數(shù) K=1.11.3;(qi)max同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值。2)采用差動(dòng)連接的液壓缸時(shí) qpK(A1-A2)vmax (4-5b)式中 A1、A2液壓缸無(wú)桿腔,有桿腔的有效工作面積;vmax液壓缸或活塞的最大移動(dòng)速度。3)采用蓄能器儲(chǔ)存壓力油時(shí)按系統(tǒng)在一個(gè)工作周期中的平均工作流量來(lái)選擇qpk (4-5c)式中 T機(jī)器工作周期;

46、V每個(gè)執(zhí)行元件在工作周期中的總耗油量;n執(zhí)行元件個(gè)數(shù)。2. 選擇液壓泵的規(guī)格前面計(jì)算的pp僅是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力。系統(tǒng)在工作過(guò)程中常因過(guò)渡過(guò)程內(nèi)的壓力超調(diào)或周期性的壓力脈動(dòng)而存在著動(dòng)態(tài)壓力,其值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)靜態(tài)壓力。所以液壓泵的額定壓力應(yīng)比系統(tǒng)最高壓力大出25%60%。至于液壓泵的Q應(yīng)與系統(tǒng)所需的最大流量相適應(yīng)。3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率1)若工況上的p t與q t曲線變化比較平緩,則電機(jī)所需功率為: Pp = ppqp/p (4-6a)2)圖上的p t與q t曲線起伏較大,則需按上式分別算出電動(dòng)機(jī)在各個(gè)循環(huán)階段內(nèi)所需的功率(注意液壓泵在各個(gè)階段內(nèi)的功率是不同的),然后用下式求出電動(dòng)機(jī)的平均功率: Pp =

47、(4-6b)式中 Ppi = Pp1 ,Pp2,Pp3.Ppn整個(gè)循環(huán)中每一動(dòng)作階段內(nèi)所需的功率;ti = t1,t2,t3tn整個(gè)循環(huán)中沒一動(dòng)作階段所占用的時(shí)間。求出了平均功率后還要返回去檢查每一階段內(nèi)電動(dòng)機(jī)的超載量是否在允許值范圍內(nèi)。(電動(dòng)機(jī)一般允許短期超載25%)4.確定其它元件的規(guī)格(1)選擇控制閥 控制閥的規(guī)格是根據(jù)系統(tǒng)最高壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量在標(biāo)準(zhǔn)元件的產(chǎn)品樣本中選取的。進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)應(yīng)注意:液壓系統(tǒng)有串聯(lián)油路和并聯(lián)油路之分。油路串聯(lián)時(shí)系統(tǒng)的流量即為油路中各處通過(guò)的流量;油路并聯(lián)且各油路同時(shí)工作時(shí),系統(tǒng)的流量等于各條油路通過(guò)的流量總和,油路并聯(lián)且油路順序工作時(shí)的情況與油路串聯(lián)時(shí)

48、相同。元件選定的額定壓力和流量應(yīng)盡可能與其計(jì)算所需之值接近,必要時(shí),應(yīng)允許通過(guò)元件的最大實(shí)際流量超過(guò)其額定流量的20%。(2)確定管道尺寸 管道尺寸取決于通過(guò)的最大流量和管內(nèi)允許的液體流速,在實(shí)際設(shè)計(jì)中,管道尺寸常常是由已選定的液壓元件連接口處的尺寸決定。(3)確定油箱容量 液壓系統(tǒng)中的散熱主要依靠油箱:油箱體積大,散熱快,但占地面積大;油箱體積小則油溫較高。6.液壓系統(tǒng)性能的估算液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后,需要對(duì)它的技術(shù)性能進(jìn)行驗(yàn)算,以便判斷其設(shè)計(jì)質(zhì)量或從幾個(gè)方案中選出最好的設(shè)計(jì)方案。然而液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題,目前詳細(xì)驗(yàn)算尚有困難,只能采用一些經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的公式,選用近似的粗略的數(shù)據(jù)進(jìn)行

49、估算,并以此來(lái)定性地說(shuō)明系統(tǒng)性能上的一些主要問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程中如有經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類型系統(tǒng)可供參考或有較可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可供使用,則系統(tǒng)的性能估算就可省略。1.系統(tǒng)壓力損失驗(yàn)算在系統(tǒng)管路布置確定后,即可計(jì)算管路的沿程壓力損失p、局部壓力損失p和液流流過(guò)閥類元件的局部壓力損失pv,他們的計(jì)算公式詳見第二章。管路中總的壓力損失為p=p+p+pv (4-7)進(jìn)油路和回油路上的壓力損失應(yīng)分別計(jì)算,并且回油路上的壓力損失要折算到進(jìn)油路上去。當(dāng)計(jì)算出的壓力損失值比確定系統(tǒng)工作壓力時(shí)選定的壓力損失值大得多時(shí),就應(yīng)重新調(diào)整有關(guān)閥類元件規(guī)格和管道尺寸,以降低系統(tǒng)的壓力損失。2.系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算液壓系統(tǒng)中所有的

50、能量損失將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?,使油溫升高、系統(tǒng)泄漏增大,影響系統(tǒng)正常工作。若系統(tǒng)的輸入功率為Pi,輸出功率為Po,則單位時(shí)間的發(fā)熱量Hi為 Hi=Pi-Po= Pi(1-) (4-8)式中為系統(tǒng)效率。工作循環(huán)中有n個(gè)工作階段,要根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量。若第j個(gè)工作階段時(shí)間為tj,則 Hi = (4-9)系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量由各個(gè)散熱面散發(fā)至空氣中去,但絕大部分熱量是經(jīng)油箱散發(fā)的。油箱在單位時(shí)間內(nèi)的散熱量可按下式計(jì)算 Ho=KAt (4-10)式中 A油箱散熱面積;t油液的溫升;K散熱系數(shù)(W/),通風(fēng)條件很差時(shí)K=810,通風(fēng)條件良好時(shí)K=1420,,風(fēng)扇冷卻時(shí)K=2025,用循環(huán)水冷卻時(shí)

51、K=110175。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí),Hi= Ho,則系統(tǒng)溫升t為t= (4-11)一般機(jī)械允許油液溫升2530,數(shù)控機(jī)床油液溫升應(yīng)小于25,工程機(jī)械等允許油液溫升3540。若按式(9-11)算出油液溫升超過(guò)允許值時(shí),系統(tǒng)必須采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施。4.2.滾壓液壓回路設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)滾壓機(jī)滾壓液壓回路,其工作循環(huán)是“工進(jìn)快退原位停止”;工作時(shí)最大軸向力為18200N;快退速度為1m/s,工進(jìn)速度為0.010.015 m/s;最大行程2000mm,采用平導(dǎo)軌。一負(fù)載分析與速度分析1. 負(fù)載分析已知工作負(fù)載Fw =17060N,按啟動(dòng)換向時(shí)間和運(yùn)動(dòng)部件重量計(jì)算得到慣性負(fù)載,摩擦阻力Ff=800N。取液壓缸機(jī)械效率m =0.9,則液壓缸工作階段的負(fù)載值見表4-4。表4-4 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值工作循環(huán)計(jì)算公式負(fù)載f(N)工 進(jìn) F=(Ff+ Fw)/ m 20222快 退F=Ff/ m 8892.速度分析已

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