機車輪對軸承壓裝機液壓系統(tǒng)設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：機車輪對軸承壓裝機液壓系統(tǒng)設(shè)計系別機電信息系專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)生學(xué)號導(dǎo)師2013年05月158214.1輪對軸承壓裝機的布置 22103084.2床身設(shè)計 2211284.2.1底座設(shè)計 22150574.2.2支座設(shè)計 2378775油箱和其它液壓輔助元件的設(shè)計 24261935.1液壓油箱有效容積的計算 24232055.2液壓油箱的外形尺寸 24279485.3液壓油 25137565.3.1液壓油的品種 25121775.3.2液壓油的粘度 2530015.4過濾器 2635186液壓站的設(shè)計 27107266.1液壓泵的安裝方式 27321836.2電動機和液壓泵的連接方式 2773156.3液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項 2830596總結(jié) 2927862致謝 3013408參考文獻 3131092畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 3224719畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 333液壓系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計圖紙和說明書聯(lián)系QQ25766365383液壓系統(tǒng)的設(shè)計滾動軸承壓裝機(以下簡稱壓裝機)是用于鐵路車輛滾動軸承壓裝的專用設(shè)備。壓裝機由機體、液壓站和控制臺三部分組成。三部分相對獨立，必要時可單獨使用在不同場合。整個機器的驅(qū)動是通過液壓來實現(xiàn)的，相比傳統(tǒng)驅(qū)動，液壓具有穩(wěn)定性好、傳動結(jié)構(gòu)簡單、傳動比大等優(yōu)點。3.1液壓回路設(shè)計和回路工作原理分析3.1.1頂對回路系統(tǒng)工作時，空載啟動液壓泵，然后電磁鐵1YA通電使換向閥4切換至下位，系統(tǒng)升壓。輪對推入后，電磁鐵4YA通電使換向閥4切換至左位，液壓泵1的壓力油經(jīng)單向閥和換向閥4進入頂對缸19的無桿腔，活塞桿頂起輪對；其具體回路如圖3.1所示。圖3.1頂對缸工作回路3.1.2送對回路延時后，電磁鐵6YA通電使換向閥5切換至左位，泵1的壓力油經(jīng)單向閥和換向閥5進入缸20的無桿腔，活塞桿頂出使V形道軌翻轉(zhuǎn)；其液壓控制回路如圖3.2所示。圖3.2送對缸工作回路3.1.3鎖緊回路到位后壓力繼電器18發(fā)信，電磁鐵4YA、6YA斷電使換向閥4和換向閥5均復(fù)至中位，2YA、8YA通電使換向閥7和6切換至左位，泵1的壓力油經(jīng)單向閥后，經(jīng)換向閥7進入壓裝缸22的無桿腔，經(jīng)換向閥6和液壓鎖12進入鎖緊缸21的無桿腔，伸套桿伸出定位，因有閥9造成的回油背壓，壓裝桿不動，此時在節(jié)流閥23的作用下，鎖緊缸21在伸套定位后將輪對鎖緊，并由壓力繼電器15發(fā)信使8YA斷電，換向閥6復(fù)至中位，由液壓鎖12鎖緊；其控制回路如圖3.3所示。圖3.3鎖緊缸工作回路畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明3.1.4伸套壓裝回路此后系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，克服背壓，壓裝桿伸出實現(xiàn)壓裝。壓裝完成后，壓力升高使繼電器14發(fā)信，電磁鐵10YA通電使換向閥11切換至上位，首先，液壓缸22的無桿腔經(jīng)閥8和24釋壓（釋壓時間由節(jié)流閥24的開度決定），然后，電磁鐵2YA斷電，3YA、9YA延時通電后使換向閥7和換向閥6均切換至右位，液壓泵1的壓力油經(jīng)換向閥7和單向閥10進入缸22的有桿腔，經(jīng)閥6和液壓鎖12進入缸21的有桿腔，伸套桿和壓裝桿一起退回，鎖緊缸也退回。到位后，壓力繼電器13發(fā)信，電磁鐵3YA、9YA斷電使換向閥7和6均復(fù)至中位，5YA通電使換向閥4切換至右位，泵1的壓力油進入缸19的有桿腔，實現(xiàn)落對且送對，10YA斷電使換向閥11復(fù)位，恢復(fù)可壓裝狀態(tài)。此后，壓力繼電器17發(fā)信，電磁鐵7YA通電使送對缸復(fù)位。最后，壓力繼電器16發(fā)信使5YA、7YA、1YA斷電而使系統(tǒng)復(fù)原。其具體回路如圖3.4所示。圖3.4伸套壓裝缸工作回路3.1.5液壓系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖如圖3.5所示。1-變量柱塞泵；2-先導(dǎo)式溢流閥；3、11-二位四通電磁換向閥；4、5、6、7-三位四通電磁換向閥；8、9-順序閥；10-單向閥；12-液壓鎖；13、14、15、16、17、18-壓力繼電器；19-頂對液壓缸；20-送對液壓缸；21-鎖緊液壓缸；22-伸套壓裝液壓缸；23、24-節(jié)流閥。圖3.5液壓系統(tǒng)回路圖圖示為軸承壓裝機的液壓系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)的油源為變量柱塞泵1，工作壓力由先導(dǎo)式溢流閥2設(shè)定，卸荷由二位四通電磁換向閥3控制。系統(tǒng)有頂對液壓缸19、送對液壓缸20、鎖緊液壓缸21、伸套壓裝液壓缸22等4個并聯(lián)的執(zhí)行器，分別采用三位四通電磁換向閥4、5、6、7控制其運動方向；鎖緊缸21通過液壓鎖12實現(xiàn)輪對的鎖緊；液壓缸22的無桿腔油路設(shè)有順序閥8和節(jié)流閥24，用于壓裝結(jié)束后換向前的釋壓控制，以減小壓力沖擊；順序閥9用作缸22的背壓閥。系統(tǒng)中的壓力繼電器13、14、15、16、17、18作為系統(tǒng)的發(fā)信裝置，用于系統(tǒng)工作循環(huán)的自動控制。表3.1電磁鐵動作順序表電磁鐵輪對頂升伸套定位輪對鎖緊壓裝軸承伸套桿壓裝桿落回落對送對復(fù)原1YA++++++2YA+++3YA+4YA+5YA+6YA+7YA+8YA+9YA+10YA+（1）確定回路方式該液壓系統(tǒng)采用開式回路，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后再進入液壓泵的進口。（2）選用液壓油液一般而言，柱塞泵選用HM油，含磷的液壓油在各方面的性能都比較符合，因此我們可以選擇磷酸酯液類液壓油。（3）初定系統(tǒng)壓力由于我們所要設(shè)計的液壓系統(tǒng)服務(wù)于重型運輸機械，根據(jù)各類機械的常用系統(tǒng)壓力，我們選定系統(tǒng)初定壓力為。（4）選擇執(zhí)行元件在該系統(tǒng)中，要求所有的執(zhí)行元件作直線運動，并且只要求一個方向工作、反向退回，所以選擇單活塞桿液壓缸。（5）確定液壓泵類型在該系統(tǒng)中，我們根據(jù)系統(tǒng)初定壓力選用柱塞泵，由于系統(tǒng)要求高效節(jié)能，應(yīng)選用變量泵。（6）選擇換向回路本系統(tǒng)采用多個壓力繼電器發(fā)信和電磁換向閥換向，實現(xiàn)了循環(huán)過程的自動控制，消除了人為因素的影響。（7）選擇調(diào)速方式該系統(tǒng)采用變量泵調(diào)速。3.1.6該液壓系統(tǒng)技術(shù)特點（1）壓裝機的壓裝系統(tǒng)采用柱塞變量泵供油和恒功率控制，在不增大電機驅(qū)動功率條件下，消除了溢流損失，也符合壓裝機快速低壓、高速慢壓的工作特點。（2）通過液壓缸實現(xiàn)輪對鎖緊，鎖緊后再壓裝，即使兩端壓力不平衡，仍可防止竄動，保證壓裝質(zhì)量，同時落對時不脫軌，滾動方便，提高了工效。鎖緊裝置設(shè)在輪對內(nèi)側(cè)，安裝方便。（3）通過順序閥和節(jié)流閥實現(xiàn)壓裝完畢后的釋壓，減小了換向沖擊和振動噪聲，并保護了壓力傳感器。（4）通過多個壓力繼電器發(fā)信，實現(xiàn)循環(huán)過程的自動控制，消除了人為因素的影響。3.2液壓系統(tǒng)工作要求3.2.1液壓傳動系統(tǒng)的型式根據(jù)液壓循環(huán)方式的不同，液壓傳動方式可分為開式和閉式兩種。開式系統(tǒng)中，油泵從油箱吸油，供入液壓機后，再排回油箱。其結(jié)構(gòu)簡單，散熱良好，油液能在油箱內(nèi)澄清，因而使用較普遍。但油箱較大，空氣和油液的接觸機會較多，容易滲入。在閉式系統(tǒng)中，油泵進油管直接和液動機的排油管相通，形成一個閉合循環(huán)。為了補償系統(tǒng)的泄漏損失，因而常需附設(shè)一只小型輔助油泵和油箱。閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，散熱條件較差，要求有較高的過濾精度，因此使用較少。但油箱體積很小，結(jié)構(gòu)緊湊；空氣進入油液的機會少，工作較平穩(wěn)：同時油泵能直接控制液流方向，并允許能量回饋。軸承壓裝機是用于機車輪對軸承壓裝的設(shè)備。其功能是通過頂對、定位、鎖緊、壓裝、送對、落對等動作，將軸承經(jīng)高壓壓裝在輪對上。在本次設(shè)計中，液壓傳動方式采用的是開式液壓系統(tǒng)。3.2.2液壓傳動系統(tǒng)的主要組成（1）液壓缸。（2）油泵。（3）控制調(diào)節(jié)裝置。包括各種壓力、流量及方向控制閥，用于控制和調(diào)節(jié)液流的壓力、速度和方向，以滿足機器的工作性能要求和實現(xiàn)各種不同的工作循環(huán)。（4）輔助裝置。本次設(shè)計中采用的是變量柱塞泵，采用恒功率控制供能。輔助缸回路中頂對缸、送對缸、鎖緊缸的負載都很小，本設(shè)計中取輔助缸負載基本相同，并采用同一型液壓缸；工作缸回路中負載缸的負載較大，采用滿足其負載的液壓缸。3.2.3軸承壓裝機的液壓傳動特點機車輪對軸承壓裝機的液壓傳動系統(tǒng)特點包括：（1）壓裝機液壓系統(tǒng)屬于多執(zhí)行器系統(tǒng)，為了防止因負載、速度的不同產(chǎn)生壓力和流量的相互干擾，按負載性質(zhì)和工作特點，將執(zhí)行器分為輔助缸和工作缸多個回路。（2）鎖緊缸采用進油節(jié)流調(diào)速，壓裝缸釋壓回路采用回油節(jié)流調(diào)速。其它液壓缸采用外徑內(nèi)徑不同的液阻調(diào)整有關(guān)液壓缸的速度，液阻旋入集成塊內(nèi)，減少了液壓組件數(shù)量，減少了制造成本。（3）液壓系統(tǒng)的動作順序信號由布置在各液壓缸進退行程中的各個壓力繼電器發(fā)出，并由電磁換向閥執(zhí)行，以控制各缸動作，使機器按工藝要求完成工作；為了保證壓裝準確、換向準確并保護有關(guān)機械部件，該設(shè)備采用循環(huán)過程的自動控制，消除了人為因素的影響。（4）鎖緊機構(gòu)的保壓通過液控單向閥實現(xiàn)，為了保證液控單向閥可靠復(fù)位和鎖緊，設(shè)置液控單向閥的回路采用了Y型中位機能的三位四通電磁換向閥。（5）三個輔助缸為同一內(nèi)徑，伸套壓裝缸采用另一內(nèi)徑，以節(jié)省制造費用和密封的使用和更換。但各液壓缸的外形結(jié)構(gòu)及安裝形式多樣化，以滿足主機的結(jié)構(gòu)特點和工作需要。（6）釋壓回路由順序閥和節(jié)流閥串聯(lián)實現(xiàn)，保護了閥和油箱，減小了換向沖擊和振動噪聲。（7）液壓站獨立于主機，另行放置，便于安裝調(diào)試及使用維護。（8）該液壓傳動的軸承壓裝機采用液壓自動控制，結(jié)構(gòu)緊湊、振動噪聲較小、工作安全可靠，使用維護簡便，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量較高。3.3確定液壓缸的幾何參數(shù)3.3.1伸套壓裝缸尺寸計算（1）液壓缸工作壓力的確定根據(jù)要求，系統(tǒng)最高工作壓力為。（2）液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定(3.1)其中為最大壓裝力；為機械效率；為系統(tǒng)最大工作壓力；高壓系統(tǒng)初步計算可以忽略背壓。則：取則活塞直徑：(3.2)表3.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的關(guān)系(mm)按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類型d/D工作壓力P/(MPa)d/D磨床、磨及研磨機床0.2~0.3≤20.2~0.3插床、拉床、刨床0.5>2~50.5~0.58鉆、鏜、車、銑床0.7>5~70.62~0.70表3.3液壓缸內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-80)(mm)810121620253240506380(90)100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630表3.4活塞桿內(nèi)徑尺寸系列(GB2348-80)(mm)024680258260506300000102540608000205080206000因為鎖緊缸由液壓鎖鎖緊，且壓裝時為兩端同時壓裝，液壓鎖的作用是為防止兩端壓力不平衡時輪對竄動而設(shè)計，也就是說在理想情況下輪對所受合力為零，無需鎖緊，故液壓缸所受壓力不會很大，其缸徑可小一些。同理，頂對缸和送對缸也可估算，經(jīng)估算取鎖緊缸、頂對缸、送對缸的液壓缸內(nèi)徑為，活塞桿內(nèi)徑為。3.3.2壓裝缸壁厚和外徑的計算已知壓裝缸內(nèi)徑為，其活塞桿內(nèi)徑為。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。液壓缸壁厚是缸筒最薄處的厚度，一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。液壓缸的內(nèi)徑和其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。其計算公式為：式中——液壓缸壁厚（）；——液壓缸內(nèi)徑（）；——試驗壓力，一般取最大工作壓力的（1.25~1.5）/倍（）；——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:無縫鋼管：。液壓缸外徑：，，，(3.3)查機械設(shè)計手冊表23.66-59壓裝缸采用外徑為，壁厚為無縫鋼管。3.3.3輔助缸（頂對缸、送對缸、鎖緊缸）壁厚和外徑的計算同理，已知輔助缸內(nèi)徑為，其活塞桿內(nèi)徑為。，，，(3.4)查機械設(shè)計手冊表23.66-59輔助缸采用外徑為，壁厚為的無縫鋼管。3.3.4計算在各階段液壓缸所需的流量（1）伸套壓裝缸伸套定位時所需的流量為：(3.5)（2）伸套壓裝缸壓裝時所需流量為：(3.6)（3）伸套壓裝缸回程時所需流量為：(3.7)油管的內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進行計算。管路直徑計算由式得到。式中——流體流量；——流速，推薦流速：對于吸油管（一般取以下）；對于壓油管（壓力高、管道短或粘度小的情況下取大值，反之取小值）；對于回油管?，F(xiàn)取壓油管的允許流速為，本系統(tǒng)主油路最大流量，(3.8)若系統(tǒng)主油路流量按回程時取，則可算得油管內(nèi)徑為，綜合諸多因素，現(xiàn)取油管的內(nèi)徑。吸油管同樣按上式計算，，，取。3.4液壓系統(tǒng)的壓力損失計算在液壓系