鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含7張CAD圖紙+帶開題報告+外文翻譯】-jxsj45

油田鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計

鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計【含7張CAD圖紙】

摘  要

本次設(shè)計的液壓系統(tǒng)是油田鉆桿矯直機的液壓系統(tǒng)，此液壓系統(tǒng)主要為矯直機的工作提供動力，油田鉆桿生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生彎曲變形，油田鉆桿矯直機的主要功能是解決變形的鉆桿，來達到減低生產(chǎn)成本，提高施工精度的目的。

輥輪式矯直機是工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的機械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油化工業(yè)﹑建筑材料業(yè)﹑以及機械制造業(yè)中。由于老式的矯直設(shè)備主要是機械傳動和手動操作，限制矯直機的加工精度和發(fā)展空間，液壓伺服系統(tǒng)在矯直機中的廣泛使用最大限解決了這個問題，不僅提高了加工精度，而且具有矯直力大，反應(yīng)速度快等優(yōu)點。

本設(shè)計主要對液壓系統(tǒng)的回路進行了設(shè)計，分析了矯直機的工作原理并且對液壓系統(tǒng)的設(shè)計方法做了簡要敘述，對主要液壓源、電動機、冷卻器及控制元件進行了擬定并根據(jù)設(shè)計要求選擇最優(yōu)選項。通過對本機機液壓系統(tǒng)分析，我們計算了輔助系統(tǒng)和油箱的相關(guān)參數(shù)，而且對液壓系統(tǒng)的壓力損失展開了計算和解析。在論文最后，對液壓系統(tǒng)的裝配﹑檢查及保養(yǎng)做了全面說明。

關(guān)鍵詞  矯直機；液壓系統(tǒng)；輥輪；

Hydraulic system design of oil field drill pipe straightener

Abstract

The hydraulic system design of the hydraulic system of oil drill pipe straightening machine, the hydraulic system provides power for the main straightening machine, the bending deformation is easy to produce oil drill pipe production process, the main function of oil drill pipe straightening machine is to solve the deformation of drill pipe, to reduce production cost, improve the precision of the construction.

Roller type straightening machine is a very important mechanical equipment in industrial production, widely used in petroleum chemical industry, building materials industry and machinery manufacturing industry. Because of the old-fashioned straightening equipment is mainly mechanical drive and manual operation, the processing precision and the development space of the straightening machine, widely used in maximum limit straightening in the hydraulic servo system to solve this problem, not only to improve the machining accuracy, but also has the advantages of straightening force, fast response.

The design of the main circuit of the hydraulic system are designed, analyzed the working principle of the straightening machine and the design method of hydraulic system are briefly described. The main source of hydraulic motor, control, cooler and components are developed and designed according to the requirements to choose the optimal option. Based on the analysis of the machine hydraulic system. We calculate the related parameters of the auxiliary system and the fuel tank, and the pressure loss of the hydraulic system carried out calculation and analysis. In the end, assembly, inspection and maintenance of the hydraulic system to do a comprehensive description.

Keywords  flattening machine,hydraulic system,roller

目  錄

摘要 I

Abstract II

第1章 緒論 1

1.1 研究背景及意義 1

1.2 矯直機國外現(xiàn)狀 1

1.3 矯直機國內(nèi)現(xiàn)狀 3

1.4 本章小結(jié) 5

第2章 矯直機的設(shè)計 6

2.1 矯直機的介紹 6

2.2 設(shè)計要求 6

2.3 方案制定 7

2.4 本章小結(jié) 8

第3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 9

3.1 初選系統(tǒng)壓力 9

3.2 計算液壓缸尺寸 9

3.3 計算系統(tǒng)最大流量 11

3.4 本章小結(jié) 11

第4章 液壓元件的選擇 12

4.1 液壓泵選擇 13

4.2 液壓馬達的選擇 14

4.3 液壓泵的功率和電機的選擇 14

4.4 控制閥的選擇 14

4.5 管道選擇和計算 15

4.5.1 管道種類的選擇 15

4.5.2 管道內(nèi)徑的計算 15

4.5.3 管道壁厚計算 16

4.5.4 管接頭的設(shè)計 16

4.6 油箱的設(shè)計 17

4.6.1 油箱的功用與分類 17

4.6.2 油箱基本結(jié)構(gòu) 17

4.6.3 油箱容量的計算 17

4.7 油箱設(shè)計參考原則 18

4.8 液壓系統(tǒng)驗算 19

4.8.1 系統(tǒng)壓力損失 19

4.8.2 計算雷諾數(shù) 20

4.8.3 計算壓力損失 20

4.8.4 系統(tǒng)效率計算 21

4.8.5 系統(tǒng)的發(fā)熱計算 21

4.9 本章小結(jié) 22

第5章 輔件的設(shè)計與選擇 22

5.1 過濾器的選擇 23

5.2 加熱器的選擇 23

5.3 溫度計的選擇 23

5.4 油路板的設(shè)計 24

5.5 本章小結(jié) 24

第6章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 24

6.1 液壓系統(tǒng)的安裝 25

6.2 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 26

6.3 液壓系統(tǒng)維護 27

6.3.1 液壓系統(tǒng)的檢查 27

6.3.2 液壓系統(tǒng)的保養(yǎng) 28

6.4 本章小結(jié) 29

結(jié)論 29

致謝 30

參考文獻 31

附錄A 32

附錄B 38

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設(shè)計請加QQ1459919609】

A0-液壓系統(tǒng)圖.dwg

A1-液壓裝配圖.dwg

A2-示意圖.dwg

A3-前缸蓋.dwg

A3-后缸蓋.dwg

A3-缸體.dwg

A3-軸.dwg

封皮.doc

開題報告.doc

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鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書.doc

哈爾濱理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 開 題 報 告 學(xué)生姓名 鄭旭航 學(xué) 號 1330060233 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 13 指導(dǎo)教師 趙金濤 2017 年 3 月 17 日 課題題目及來源： 題目：鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計 題目來源：自擬 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn) 狀： 研究意義： 液壓技術(shù)對現(xiàn)代社會中人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究活動正起著越來越重要的作用，已成為現(xiàn)代機械設(shè)備和裝置中的基本技術(shù)構(gòu)成、現(xiàn)代工程控制的基本技術(shù)要素和工業(yè)及國防自動化的重要手段，并在國民經(jīng)濟各行業(yè)以及幾乎所有技術(shù)領(lǐng)域中日益廣泛應(yīng)用，應(yīng)用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志 在工業(yè)生產(chǎn)中，各種矯直機被廣泛用作材料的矯直，由于液壓矯直機優(yōu)良的性能，液壓矯直機的使用相當廣泛 ,它不僅操作方便 ,而且可以大大提高工作效率。液壓矯直機也是冶金行業(yè)的重要設(shè)備，被廣泛應(yīng)用在冶煉、焊接、噴 涂、搬運、裝配等工作場合。 油田管在加熱、精整、運輸及各種加工過程中，由于外力作用，溫度變化及內(nèi)力消長等因素的影響，往往產(chǎn)生不同程度的彎曲、瓢曲、浪形、鐮彎或歪扭等塑性變形或內(nèi)部殘余應(yīng)力。為了消除這些形狀缺陷和殘余應(yīng)力，獲得平直的成品油田管，油田管需要在矯直機上進行矯直。 管件在軋制、冷卻和運輸過程中，由于各種因 素的影響，往往產(chǎn)生形狀缺陷。如鋼軌、型鋼和鋼管經(jīng)常出現(xiàn)弧形彎曲；某些型鋼 (如工字鋼等 )的斷面會產(chǎn)生翼緣內(nèi)并、外擴和扭轉(zhuǎn)；板材和帶材則會產(chǎn)生縱向 彎曲 (波浪形 )、橫向彎曲、邊緣浪形、中間瓢曲和鐮刀彎等。 為了獲得 很 直的板材和具有正確幾何形狀的鋼材，軋件需要在矯直機上進行矯直。所以矯直機是軋鋼生產(chǎn)中的重要機械設(shè)備，而且也廣泛用于以軋材作坯料的各種車間 (如汽車、 船 舶制造廠等 )。 由于軋材品種規(guī)格的多樣化和對其形狀精度要求的提高，促進了矯直理論和矯直機結(jié)構(gòu)的研究工作的快速發(fā)展以及矯直技術(shù)水平的不斷提高，矯直不同品種規(guī)格的軋件，采用不同結(jié)構(gòu)形式和不同規(guī)格的矯直機。所以矯直機的結(jié)構(gòu)形式繁多，矯直方式也不大相同，按其用途和工作原理可以分為壓力矯直機、輥式矯直機、管棒材矯直機、拉伸矯直機、拉伸彎曲矯直機和扭轉(zhuǎn)矯直機 等幾種類型。 矯直技術(shù)多用于金屬加工的后部工序，在很大程度上決定著成品的質(zhì)量水平。 20 世紀 70年代以來，矯直技術(shù)與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎直技術(shù)很快走向成熟；開發(fā)成功平動 (萬能 )矯直技術(shù)、行星矯直技術(shù)、全長矯直技術(shù)、程序控制矯直技術(shù)、變凸度及變輥距矯直技術(shù)，以及雙間旋轉(zhuǎn)矯直技術(shù)等。新的矯直技術(shù)也需積極開發(fā)，如振動矯直、高效高精度滾光矯直、液壓拉彎矯直、高精度壓力矯直，矯直過程的計算機控制、復(fù)合輥形的矯直技術(shù)以及復(fù)合轉(zhuǎn)轂矯直技術(shù)等；在矯直理論研究方面應(yīng)該走出自己的道路，如材料強化影響的計算方法、變形能 的測定及計算方法、等曲率塑性區(qū)長度及深度對矯直質(zhì)量的影響，在矯直過程中克服殘留應(yīng)力影響的方法，減矯直過程的摩擦損失，最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，斜輥的受力測定與計算方法、熱處理軋材的矯直方法以及雙向旋轉(zhuǎn)矯直法等。 國內(nèi)應(yīng)用比較普遍的是 列單柱矯直壓裝機，該產(chǎn)品自動化程度低，屬于憑經(jīng)驗矯直，矯直精度低。 近年來，國內(nèi)的矯直設(shè)備有了很大的發(fā)展，總的發(fā)展趨勢如下： （ 1）系列完整、品種規(guī)格完全。 （ 2）精度高，檢測、顯示手段完善，矯直工件質(zhì)量好。 （ 3）附件齊全、矯直工藝范圍擴大。 （ 4）向數(shù)控化、柔性化、自動 化方向發(fā)展。 合肥工業(yè)大學(xué)與合肥壓力機械廠合作，研究成功最大矯直力為 100精密矯直液壓機。該機采用移動式手動液壓伺服控制，具有壓力、行程和油溫數(shù)字顯示和預(yù)置功能，并具有多種報警。該機的研制成功，提高了我國型材精密矯直工藝裝備的水平。對軸類零件，棒類零件等進行精密矯直，可提高工件精度和生產(chǎn)效率。 手動伺服控制精密矯直液壓機帶有適應(yīng)各種軸類零件的附件，調(diào)整操作方便，矯直精度高，國外發(fā)達國家已普及應(yīng)用。我國液壓機行業(yè)在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，應(yīng)積極開發(fā)技術(shù)附加值高的精密矯直液壓機系列及成套附件，完善檢測裝置，這樣對 以國產(chǎn)品替代自產(chǎn)品，提高經(jīng)濟效益，增強市場競爭力等都具有廣闊的前景。 在型材轎直方面，國外學(xué)者將重點放在了鋼軌的研究上面，代表性的是澳大利亞的 “鋼軌輥式矯直殘余應(yīng)力的研究”。這篇論文通過建立彈塑性模型，從理論上研究了鋼軌矯直過程，并通過建立三維有限元模型，全面仿真了矯直時鋼軌內(nèi)的殘余應(yīng)力變化。通過結(jié)合試驗和已有文獻，徹底分析了鋼軌內(nèi)應(yīng)力的分布及對鋼軌性能的影響。比較全面的還有美國的 “輥式矯直機理”。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，近年內(nèi)，管材生產(chǎn)不論在數(shù)量上還是品種上，都有相當 大的增長。新型高效率的管材精整設(shè)備，尤其是管材矯直機，是保證管材質(zhì)量的重要關(guān)鍵。國內(nèi)外對管材矯直機均做了大量的研究工作。管材生產(chǎn)在數(shù)量和品種方面有很大增長，這就提出了管材精整過程現(xiàn)代化。制造新型高生產(chǎn)率的精整設(shè)備的任務(wù)首先是管材矯直機。擺在我們面前的任務(wù)，是生產(chǎn)新型管材矯直機。 管材矯直機的發(fā)展趨勢是：用數(shù)字控制系統(tǒng)精確調(diào)整上矯直輥位置，并借助自動測量裝置控制矯直輥負荷和在線計算機進行全自動操作；高剛度矯直機座，可滿足大直力條件下的使用，變形小，精度高；為了提高矯直效果，矯直機出口處的上（下）輥可以單獨調(diào)整 ，且在矯直過程可以進行調(diào)整；裝備有液壓安全裝置和快速松開裝置，以便在設(shè)備過載、卡鋼和停電時快速松開矯直輥；為避免矯直輥輥面滑傷，輥面應(yīng)有一定的硬度。 研究現(xiàn)狀： 矯直技術(shù)多用于金屬加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)、成品的質(zhì)量水平。矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在 20 世紀取得了長足的進展，相應(yīng)的矯直理論比取得了很大的進步。不過理論滯后于實踐的現(xiàn)象比較明顯。另外，就矯直理論的總體來看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗算法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、 壓彎量及矯直速度等。 到 20 世紀 70 年代以來，矯直技術(shù)與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎矯直技術(shù)很快走向成熟；開發(fā)成功平動 (萬能 )矯直技術(shù)、行星矯直技術(shù)、全長矯直技術(shù)、程序控制矯直技術(shù)、變凸度及變輥距矯直技術(shù)，以及雙間旋轉(zhuǎn)矯直技術(shù)等。根據(jù)近年矯直技術(shù)的不斷提高和發(fā)展，首先在矯直過程的變形機理方而取得不少的研究成果，如拉力對矯直的作用，在斜輥矯直機上壓緊力對矯直的作用，殘留應(yīng)力對矯直尺寸精度的影響，等曲率接觸區(qū)對矯直變形的重義作用等。就我國工業(yè)發(fā)展水平來看，常規(guī)的矯直設(shè)備尚需添補和改造，不過應(yīng)該盡量采用新的高效能的常規(guī)設(shè)備，如新 的拉彎矯直設(shè)備，新的 3— 1— 3 矯直機，大型二輥矯直機、滾動模轉(zhuǎn)矯直機及變輥距矯直機等；新的矯直技術(shù)也需積極開發(fā)，如振動矯直、高效高精度滾光矯直、液壓拉彎矯直、高精度壓力矯直，矯直過程的計算機控制、復(fù)合輥形的矯直技術(shù)以及復(fù)合轉(zhuǎn)轂矯直技術(shù)等；在矯直理論研究方面應(yīng)該走出自己的道路，如材料強化影響的計算方法、變形能的測定及計算方法、等曲率塑性區(qū)長度及深度對矯直質(zhì)量的影響，在矯直過程中克服殘留應(yīng)力影響的方法，減少矯直過程的摩擦損失，最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法，斜輥的受力測定與計算方法、熱處理軋材的矯直方法以及雙向旋轉(zhuǎn) 矯直法等。所有這些已經(jīng)遇到的和想到的問題，即使不能概括全面，只要同行們從實際出發(fā)，發(fā)現(xiàn)問題，抓住不放，搞出結(jié)果，將來一定會集腋成裘，形成我國的矯直理淪體系。并讓它更好地為我國社會主義四化建設(shè)服務(wù)。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，近年內(nèi)，管材生產(chǎn)不論在數(shù)量上還是品種上，都有相當大的增長。新型高效率的管材精整設(shè)備，尤其是管材矯宜機，是保證管材質(zhì)量的重要關(guān)鍵。國內(nèi)外對管材矯直機均做了大量的研究工作。 管材生產(chǎn)在數(shù)量上和晶種方面有很大增長，這就提出了管材精整過程現(xiàn)代化。制造新型高生產(chǎn)率的精整設(shè)備的任務(wù)首先是管材矯直機。擺在 我們面 前的任務(wù)，是生產(chǎn)新型管材矯直機。為進一步完善精整過程和提高軋制速度，必須制造新的高效率管材矯 直機。提高被矯管材材質(zhì)的機械性能和矯直速度，要求認其而客觀地研究 斜輥式和其它型式矯直機的矯直過程。足夠精確地確定矯宜過程的力能參 數(shù)，對于設(shè)計和使用管材矯直饑是非常重要的，因為這樣才有可能正確地 評價矯直機的承裁能力，減少多余的安全系數(shù)，進而減輕不必要的設(shè)備重 量。在研究工作中，最困難的是測量斜輥式矯直機矯直力能參數(shù)。因為在 這種情況下其力的相互作用關(guān)系是相當復(fù)雜的 . 課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究 過程中的主要問題和解決辦法： 研究內(nèi)容： 1、了解 矯直原理 2、 矯直機基本參數(shù)確定 3、設(shè)計 各零件 的 基本參數(shù)及 對主要零件的 校核 4、 液壓系統(tǒng)設(shè)計 （ 1）完成動作：直線運動，液壓缸的壓下和上升。 （ 2）運動速度要求：沖頭缸缸和矯直缸對運動速度并不像精密機床那樣要求嚴格，可以說基本上沒有什么要求，只要能完成動作即可，但要求動作穩(wěn)定。 （ 3）操作控制方式：沖頭缸和矯直缸的壓下和上升，均由各自的電磁換向閥控制。 （ 4） 液壓缸的設(shè)計 （ 5） 液壓泵站的設(shè)計 （ 6） 液壓管路的設(shè)計與計算、校核 5、 設(shè)計小結(jié) 根據(jù)以 上的設(shè)計要求，初步制定液壓系統(tǒng)的主要部分實現(xiàn)方案。 （ 1）調(diào)速方式 執(zhí)行元件是由機械部分給定的油缸，對速度的精度要求不高，故本系統(tǒng)采用單向節(jié)流閥的回油調(diào)速回路。 （ 2）液壓系統(tǒng)及其工作原理 系統(tǒng)的油源為變量液壓泵，液壓執(zhí)行器為上輥缸（三個），沖頭缸（兩個）和兩個雙向定量液壓馬達。系統(tǒng)的控制主要采用了疊加式液壓閥，各液壓缸的升降由電磁換向閥控制，速度通過疊加式單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)；系統(tǒng)最高工作壓力由疊加式電磁溢流閥設(shè)定，兩沖頭缸的工作壓力分別由疊加式減壓閥和控制，在液壓馬達回路上，設(shè)有分流集流閥，以保證二液壓馬達通 過擺線針輪行星減速器帶動下輥同步旋轉(zhuǎn)，液壓馬達的換向則由閥 11 控制。通過調(diào)節(jié)變量葉片泵上的壓力調(diào)節(jié)器，葉片泵的輸出流量變化，各執(zhí)行器速度相應(yīng)變化。電接觸式溫度計、加熱器、冷卻器等溫控裝置分別用于系統(tǒng)的溫度檢測、加熱和冷卻。整個液壓站安裝在機器的底座上。 （ 3）技術(shù)特點 該管材矯直機工藝先進、性能穩(wěn)定、效率高，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。液壓系統(tǒng)為變量泵供油的回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，有利于系統(tǒng)能量的合理使用和散熱。二液壓馬達采用分流集流閥實現(xiàn)同步控制。系統(tǒng)采用疊加閥式集成，液壓站結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，調(diào)整方便。該系 統(tǒng)可推廣至其他型材的矯直機中。 研究方法： 矯直機有一個初步了解，并對液壓式矯直機有深入的認識； 對方案進行比較，經(jīng)過計算及經(jīng)驗，并請指導(dǎo)老師指導(dǎo)，最終確定最優(yōu)方案。 定各回路，選取各元器件，并對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，工作效能進行計算校核。 助設(shè)計繪圖，繪制液壓系統(tǒng)圖、裝配圖、部分零件圖。 所設(shè)計的圖紙及系統(tǒng)進行深入的認識，并作出修改。最終定稿。 解決的主要問題： 擬定液壓系統(tǒng)原理圖是設(shè)計液壓系統(tǒng) 的關(guān)鍵，也是整個液壓系統(tǒng)設(shè)計中最重要的一步，它是從油路原理上來具體體現(xiàn)設(shè)計任務(wù)中提出的各項性能要求的。 擬定液壓系統(tǒng)原理圖包括兩項內(nèi)容： 比選出合適的液壓回路：根據(jù)工況圖上壓力、流量和功率的大小以及系統(tǒng)對溫升、工作平穩(wěn)性等方面的要求選擇調(diào)速回路，調(diào)速回路一旦確定，快速回路也基本上就確定了，選擇壓力控制回路時，應(yīng)該仔細推敲這種回路在選用時所考慮的問題以及各種方案的特點和適用場合； 采用經(jīng)驗法。 課題研究所需的參考文獻： [1] 丁紹南 M]界圖書出版社， 1992. 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