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

文件清單.txt

鉆桿矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書.doc

哈爾濱理工大學學士學位論文 田 鉆桿 矯直機液壓系統(tǒng)設(shè)計 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 ； 哈爾濱理工大學學士學位論文 of he of of is to of is to of to of is a in in of is of in in to to of of of of of of to to on of We of of In 爾濱理工大學學士學位論文 of to do a 爾濱理工大學學士學位論文 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ......................................................................................................... 1 究背景及意義 ........................................... 1 直機國外現(xiàn)狀 ........................................... 1 直機國內(nèi)現(xiàn)狀 ........................................... 3 章小結(jié) ................................................. 5 第 2 章 矯直機的設(shè)計 ......................................................................................... 6 直機的介紹 ............................................. 6 計要求 ................................................. 6 案制定 ................................................. 7 章小結(jié) ................................................. 8 第 3 章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) ......................................................................... 9 選系統(tǒng)壓力 ............................................. 9 算液壓缸尺寸 .......................................... 10 算系統(tǒng)最大流量 ........................................ 11 章小結(jié) ................................................ 11 第 4 章 液壓元件的選擇 ................................................................................... 13 壓泵選擇 .............................................. 13 壓馬達的選擇 .......................................... 14 壓泵的功率和電機的選擇 ................................ 14 制閥的選擇 ............................................ 14 道選擇和計算 .......................................... 15 道種類的選擇 ...................................... 15 道內(nèi)徑的計算 ...................................... 15 道壁厚計算 ........................................ 16 接頭的設(shè)計 ........................................ 17 箱的設(shè)計 .............................................. 17 箱的功用與分類 .................................... 17 箱基本結(jié)構(gòu) ........................................ 17 箱容量的計算 ...................................... 18 箱設(shè)計參考原則 ........................................ 18 壓系統(tǒng)驗算 ............................................ 19 哈爾濱理工大學學士學位論文 系統(tǒng)壓力損失 ........................................ 19 算雷諾數(shù) .......................................... 20 算壓力損失 ........................................ 20 統(tǒng)效率計算 ........................................ 21 統(tǒng)的發(fā)熱計算 ...................................... 21 章小結(jié) ................................................ 22 第 5 章 輔件的設(shè)計與選擇 ............................................................................... 23 濾器的選擇 ............................................ 23 熱器的選擇 ............................................ 23 度計的選擇 ............................................ 24 路板的設(shè)計 ............................................ 24 章小結(jié) ................................................ 24 第 6 章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 ....................................................................... 25 壓系統(tǒng)的安裝 .......................................... 25 壓系統(tǒng)的調(diào)試 .......................................... 26 壓系統(tǒng)維護 ............................................ 27 壓系統(tǒng)的檢查 ...................................... 27 壓系統(tǒng)的保養(yǎng) ...................................... 28 章小結(jié) ................................................ 29 結(jié)論 ..................................................................................................................... 30 致謝 ..................................................................................................................... 31 參考文獻 ............................................................................................................. 32 附錄 A ................................................................................................................. 33 附錄 B ................................................................................................................. 39 哈爾濱理工大學學士學位論文 1章 緒論 究背景及意義 隨著人類技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會對于能源的依賴與需求與日劇增，各行各業(yè)以及日常生活的正常運行都離不開能源的支持。雖然各種新興能源如核能 ﹑ 潮汐能 等得到了快速的發(fā)展，但在生產(chǎn)生活中 占主體地位的能源仍然是石油、天然氣等化石能源 。據(jù)有效統(tǒng)計在世界能源占比中石油能源處于第一位，隨著能源爭奪的日益嚴重，設(shè)備因素成為能源產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。 圖 1油鉆桿矯直加工 我國石油開采主要是在陸地進行，石油開采需要經(jīng)過精確勘探，在石油開采過程中鉆井工作尤為重要，鉆井工作主要是使用鉆桿進行，而鉆桿經(jīng)過反復打壓和高強度擠壓后極易產(chǎn)生彎曲以及產(chǎn)生形變，鉆桿發(fā)生形變后會影響鉆井精度，以至于必須 校直 加工后 才 可以繼續(xù) 使用 ，已達到節(jié)約成本的目的 。目前， 隨著石油行業(yè)的興起，人們對先進設(shè)備的需求也日益增加，而矯直 設(shè)備更是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 直機國外現(xiàn)狀 按照 設(shè)計任務書 的要求和海內(nèi)海 外 現(xiàn)有材料的整理 ，國外 較 發(fā)達 的 國哈爾濱理工大學學士學位論文 都 很重視 矯直機 的發(fā)展，有專門 制造企業(yè)和 的 科研機構(gòu)。在過去的十 幾年中，許多 發(fā)達 國家都 研發(fā)液壓 伺服控制 的矯 直機。 圖 1本高精度矯直機 日本 公司制造 的 自動 型矯直機 列克服了直接經(jīng)驗不足， 零件在立體方向上的撓度可以通過該系列機器智能分析運算 ， 并 根據(jù) 計算 結(jié)果，選擇矯直撓度值。 韓國 公司與 中國企業(yè)聯(lián)合研發(fā) 列機 型 。該機具有 智能和 半 智能兩種 不同的 型號， 采納 日本 較先進的科技以及核心零 件， 主要機體 部分是由長春實驗研究所 制造的 。 該系列的 矯直機具有 自動運算 系統(tǒng) ，能夠根據(jù)需求進行 編程 ，從而達到對 機械、液壓等 元件的調(diào)控 。 操作界面 智能 、 操作簡便 ， 以向使用者提供先進的 技術(shù) 為根本 ， 最大程度的 提高機器 使用 效率 [ 1 ]。 德國 達克斯 公司 研制 的 半自動 伺服單柱液壓校直機 ， 矯直力從00 ，能夠根據(jù)需求選擇不同規(guī)格進行使用 。 圖 1國矯直機控制裝置 哈爾濱理工大學學士學位論文 國 公司開發(fā)的 動液壓校直機。該 機械 具有 分析 材料 特性的智能系統(tǒng) ，能根據(jù)特性智能 優(yōu)化過程， 并且能夠通過 微處理器 調(diào)節(jié) 矯直和測試序列。它的 特點主要 是： 可允許安裝 8個 位置測量﹑感覺處理和存儲系統(tǒng)； 觸摸顯示 屏幕和人機對話系統(tǒng) ，極大程度的方便操作者的使用 ；糾錯 提示 和清晰文本 的 相應程序， 分析加工階段 的最后 順序 ；大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)的修改和評價； 還可以和 主計算機 連接 。 可以對大量 對稱 件進行矯直處理 ， 且應用于流水 生產(chǎn)線 中 [ 2 ]。 司 研制 的 壓矯直機 ，此系列機 主要加工 桿 類 工 件 ， 矯直機是封閉 型 、組合 型機 身結(jié)構(gòu)， 零 件的旋轉(zhuǎn)和 固定 由 智能 系統(tǒng) 調(diào)控，該矯 直機具有程序 控制器可 以對參數(shù)進行限定，從而預防事故的發(fā)生，并且可對材料加工 數(shù)據(jù) 進行 存儲 并且對 矯直過程 進行 控制等。 在型材矯直方面， 海外人員 對軌道的研究 尤其看重?！盾壍?矯直輥殘余應力的 分析 》很具有代表性 。 此 文通過建立彈性模型，對 軌道 矯直過程 展開 了 原理 研究，并 且 建立有限元模型，模擬了軌道 的殘余應力 變化，對內(nèi)應力的分布展開分析。于此類似的還有輥 輪矯直機構(gòu) 》 。 直機國內(nèi)現(xiàn)狀 圖 1列石油鉆桿矯直機 哈爾濱理工大學學士學位論文 國使 用 最廣泛 的是 這類機器智能 化程度較低， 主要靠 經(jīng)驗 矯直 ， 導致 精度 不高 。 隨著近年科技的進步 ，中國矯直設(shè)備有了很大 提高 ： （ 1）系列齊全，品種齊全，規(guī)格齊全。 （ 2） 定位 精度高， 并且 檢測和顯示方法 相對完備 ，矯直質(zhì)量好。 （ 3）配件齊全，矯直工序擴大。 （ 4） 壓頭移動更換校直點，移動負載小，移動速度快 。 （ 5） 大力 發(fā)展數(shù)控、柔性及自動化。 合肥壓力機械 公司制造出 最大矯直力 100直液壓機。本實用新型 矯直機 采用移動式液壓伺服控制，具有數(shù)字顯示 操作屏，可以根據(jù)需求設(shè)置 壓力、行程、油溫等， 并且遇到危險事件時會發(fā)出危險信號 。 此機器 的 制造成功 提 升 了精密矯直設(shè)備的水平。它可以提 升 軸類、桿件等工件的精度和生產(chǎn)效率。 圖 1長春機械科學有限公司生產(chǎn)的 列機械式軸類自動校直機， 該類產(chǎn)品 基于 直機的研發(fā)經(jīng)驗， 研制出 的一款 自動化程度高的矯 直機 ，可以全方位模擬人工加工， 能夠普遍應 用于 各 軸 類 、 桿類零件的自動矯直工作。該機器具有智能化的人機操作界面可以根據(jù)工件變化繪制柱狀圖，自動對公差進行判斷分析，如果公差不符合會進行提示，并且可以對修正量 進行 限定， 可以防止 工件 出現(xiàn) 壓斷或壓裂 的現(xiàn)象 ， 提高了工 件的生產(chǎn)效率。該機器還具有手動調(diào)節(jié)功能，可以對特定的單元進行操作。該機器占地面積小并且無噪音污染，實用范圍廣。 移 動伺服控制精密校直液壓機 可以適用 多種 桿 類 工件 ，易于操 控 ， 加工 精度 較 高， 獲得工業(yè)化 國家 的 廣泛 認可 。 目前中國正處于供給側(cè)改革的關(guān)鍵時期 ，中國的 矯直 機行業(yè)應積極 研發(fā) 高附加值的精密校直機系列配件哈爾濱理工大學學士學位論文 配 套設(shè)備， 嚴格的檢驗制度 ，使 國產(chǎn)機器代替進口機器 ，提高 國家 經(jīng)濟效益，提高市場 占有率 ， 使中國矯直機行業(yè)具有更輝煌未來 [ 3 ]。 章小結(jié) 本章對鉆桿矯直機的發(fā)展前景進行介紹，通過具體機型更全面的了解了 近年來各國在矯直機行業(yè)取得的進步，全面分析了國內(nèi)外矯直機現(xiàn)狀，總結(jié)各方優(yōu)缺點，明確了發(fā)展方向。哈爾濱理工大學學士學位論文 2章 矯直機的設(shè)計 直機的介紹 現(xiàn)行矯直方式可分為兩大類： 式矯直機 的應用相對廣泛 ，本文研 究的是 輥式矯直理論及其所 應 用的液壓系統(tǒng)。 圖 2直機工作示意圖 機架上 部分安裝三個 上矯直輥， 由各自的液壓缸提供動力，加工臺 上設(shè)有 一對 較低的矯直輥。軋輥的母線為雙曲線。在 加工 臺 下部 的兩端， 安裝一對 沖頭 輥 ，由 各自的沖頭 缸 提供動力 。 傳輸設(shè)備 是 把加工 后 的鉆桿 送到收集架里 。 本次設(shè)計的機器 使用電 機驅(qū)動滾筒輸送管 [ 4 ]。 計要求 線運動，液壓缸上下。 頭液壓 缸和 輥 筒上的速度 限制 不象精密機床 那樣嚴格 ， 甚至能 說基本上 沒 有什么 特別的限制 ，只要 能 完成動作 就滿足條件 ，但 必須哈爾濱理工大學學士學位論文 證 動作平穩(wěn)。 壓力升高的情況下，沖頭缸和矯直缸由各自的電磁換向閥 進行調(diào)控 。 案制定 按照上述的 設(shè)計要求， 擬定 了 油田鉆桿矯直機的 液壓系統(tǒng)的 組成部分的完成方案 。 式 執(zhí)行 部件實現(xiàn)由機械 機構(gòu) 給出， 對液壓 缸 速率 精度 沒有嚴格的規(guī)定 ，因此本 設(shè)計使用 單向節(jié)流閥 的調(diào)速回路 。 及其工作原理 圖 2壓系統(tǒng)圖 哈爾濱理工大學學士學位論文 系統(tǒng)的油源是變量泵，液壓執(zhí)行機構(gòu)是 三個 上輥缸， 一對 沖頭缸 以及一對 雙向定量液壓馬達。控制系統(tǒng)主要采用液壓閥疊加，各缸 運動 的 方向是由 電磁閥控制，速度 的控制 通 過疊加式節(jié)流閥；最大系統(tǒng)工作壓力由疊加式 電磁閥 進行設(shè)置 ， 沖頭缸 工作 時的 壓力分別由 兩個 疊加 式減壓 閥 控制， 在液壓馬達控制回路 上的分流集流閥主要是為了確保兩個液壓馬達經(jīng)過擺線針輪減速器的帶動可以達到同步旋轉(zhuǎn) ， 而液壓馬達的 換向 由三位四通的電磁換向 閥 控制 。通過調(diào)節(jié)變量葉片泵上的壓力調(diào)節(jié)器，使葉片泵的輸出流量發(fā)生變化，并且各執(zhí)行器的 流量 也隨之變化。 如圖 述的溫度控制裝置，如電接點溫度計、加熱器、冷卻器等，分別用于系統(tǒng)的溫度檢測、加熱和冷卻；空氣過濾器為空氣過濾器。液壓站安裝在機器的底座上 [ 5 ]。 本實用 新型技術(shù) 成熟 ，性能 優(yōu)越 ，效率 較 高，具有 非常高 的 經(jīng)濟回報率 。液壓系統(tǒng)是一個變量油泵調(diào)速系統(tǒng)， 可以最大限度的 使用 能源，并且散熱 較好 。 本設(shè)計 采用一體化式疊加閥， 系統(tǒng)各部分連接緊密 ， 布局相對合理 ， 調(diào)試簡單 。 本 系統(tǒng) 還 可擴展到 不同型材 矯直機 的設(shè)計中 。 章小結(jié) 本章主要從分析了目前 以及 現(xiàn)行矯直方式 的種類、特點和適用條件，通過特點對比并結(jié)合實際設(shè)計要求，最終確定了 液壓系統(tǒng)圖 的方案。哈爾濱理工大學學士學位論文 3章 確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù) 選系統(tǒng)壓力 眾所周知， F=106沖床液壓缸在整個矯直工作 最大負載 F=96上 部輥輪 的 下降 速度 40mm/ ，沖頭 輥輪上升 速度20mm/ 。 通過壓力和流量 計算 的數(shù)據(jù)進行液壓元件 、附件 以及電 動機 的 選 取 。在 確定 系統(tǒng)壓力后，可以 進行 液壓缸的位移 和排量的計算 。 系統(tǒng)壓力 的 合理 性決定了整個液壓 系統(tǒng)的 安全等級 。在 確定一個 動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的 條件 下，如果選擇的壓力太 小 ， 會導致系統(tǒng) 元件、輔件的 大小 和重量的 增長 ， 成品 的成本也相 對提高 ；如果壓力較 大 ， 會導致 設(shè)備的重量 和大小的相對減 少，從而 成本也相 對 減少。如果 一再增加 系統(tǒng)壓力， 導致壓力過大，會使 液壓元件的 生產(chǎn) 、輔助材料 難度提高 、 并且 密封要求 和 精度 要求也會相應增加 ， 不但導致 尺寸、重量和成本 的增加 ， 而且引起 效率系數(shù)和使用壽命減少，所以 不應該 盲目 提高 高壓力。參見 《 液壓傳動系統(tǒng) 》 中常用的系統(tǒng)壓力 ，選定的 初始壓力 為6 ]。 由于回 路上有單向節(jié)流閥， 以至于 選擇取回油腔壓力 表 表 3壓經(jīng)驗數(shù)據(jù) 回路特點 背壓 (回路特點 背壓 (回油路上設(shè)有節(jié)流閥 回油路上有背壓閥或調(diào)速閥 采用補油泵的閉式回路 活塞 桿徑比 當活塞桿受 到 拉 力 ， 通常當桿受 到 壓 力 ，為 確保 壓桿的 平 穩(wěn)性， 通常 d[3] 。d 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 算液壓缸尺寸 液壓缸示意圖如圖 2 所示 圖 2 液壓缸 根據(jù)公式 2211 ? (3 式 中 1A — 無桿腔有效面積 1P — 無 桿腔有效壓力 2A — 有桿腔有效面積 2P — 有桿腔有效壓力 1A = 22 ??????? D? 2A = 2222 ??????????????? ? 液壓缸的機械效率為 ? ，一般范圍 本次選擇 由原始數(shù)據(jù)：沖頭液壓缸負載 F=96輥液壓缸負載 F=106入上式可得 上輥液壓缸： D=]})(1[1{42121 ???D=爾濱理工大學學士學位論文 整后取 D 為標準 110 可得 d=7 d=80得 1A = 22 ??????? D? =， 2A =2222 ??????????????? ? =頭液壓缸： ]})(1[1{42121 ????計算得 D =整后取 D 為標準 100可得 d=0得 1A = 22 ??????? D? = 2A = 2222 ??????????????? ? =算系統(tǒng)最大流量 上輥液壓缸： ? =0410 3 ??? ? = ?q =3 q? =： ? =0210 3 ??? =?q =2 q? =+章小結(jié) 本章主要是對 系統(tǒng)壓力和流量 進行了設(shè)計計算，給出了設(shè)計依據(jù)和計哈爾濱理工大學學士學位論文 過程，介紹了 液壓缸尺寸 ，利用 各部件進行繪圖 ，并借助 個液壓缸 進行裝配，從而完成整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 哈爾濱理工大學學士學位論文 4章 液壓元件的選擇 壓泵選擇 ??? 1 （ 4中 P — 為執(zhí)行元件的 最大工作壓力 12 ?? — 為液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。由于本次是 初次計算可以按意愿選擇：管路簡單、流速不大的取 P?? =路復雜、流速較大的取 P?? = 1P — 機器運轉(zhuǎn)時 執(zhí)行部件的最大壓力 ,據(jù)經(jīng)驗取1 ?， 故3?由圖分析可知，系統(tǒng)流量最大時，為上輥液壓缸和沖頭缸同時出油時 m a x)( P ??（ 4 式中 K—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取 1.2 q?—同時動作的液壓缸的總流量 由于系統(tǒng)采用一個泵供油 ， 故： . 選擇液壓泵的規(guī)格： 參考液壓泵的工作方式，按照系統(tǒng)最大壓力和流量，根據(jù)現(xiàn)有液壓泵產(chǎn)品進行規(guī)格選擇。 通過上述計算的液壓泵的最大壓力 P ，稱此壓力為靜態(tài)壓力。機器工作過渡過程中產(chǎn)生的壓力通常大于 P ，通常稱此壓力為動態(tài)壓力。因此為保證系統(tǒng)正常工作需要泵具有一定后備壓力，額定壓力需要高于系統(tǒng)最大壓力 %60~%20 ，由于高壓持續(xù)時間短壓力儲備可以取小些，中、低壓系統(tǒng)持續(xù)時間較長壓力儲備應該取大些；綜上所述泵的流量需要按系統(tǒng)最大流量進行選擇 [ 7 ]。故最大工作壓力為 大流量為 =爾濱理工大學學士學位論文 過以上計算，選擇型號 液壓泵 ，此泵的最高工作壓力大流量 181 。 壓馬達的選擇 為使系統(tǒng)正常工作，選取 此馬達工作時 位移mL/ 額定壓力為 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 r/ 最大扭矩 定功率 4]。 壓泵的功率和電機的選擇 由于在工作過程中，影響液壓泵的因素很少，所以液壓泵所產(chǎn)生的壓力和流量并無太大變 化，故液壓泵的驅(qū)動功率 η? （ 4 式中 P —最高工作壓力； 液壓泵的流量； η —液壓泵的總效率。 由于液壓泵的總效率 η =容積效率 ×機械效率。由于液壓泵種類較多，效率也各不相同，在此計算中取 ，故葉片泵的驅(qū)動功率 ? ? ??=選擇電機型號： 4[4]，其額定功率為 30 制閥的選擇 一般來說按照系統(tǒng)最大工作壓力 、 通過閥的實際流量以及閥門的裝配這幾個因素 選 取 控制閥， 以下是較容易出錯的地方 ： 量不超過其額定值。否則 會產(chǎn)生 液壓夾緊和液壓動力， 會降低閥門質(zhì)量，導致液壓油的泄漏 。 應該加大 通過 減壓 閥 和順序閥的流量 ， 如果 閥門的流量遠遠小于其額定流量，容易 引發(fā) 振動等不 良反應 。 通常 來 講 ，為了 降低不必要的能哈爾濱理工大學學士學位論文 消耗 ，應 選 用開啟壓力 較小 止回閥 ，以便于降低流量阻力損失 。 流閥的最 低 穩(wěn)定流量， 是否 滿足閥門的 開啟條件 ，使最 低 穩(wěn)定流量達到最 低 運行速度的部件即可實現(xiàn)， 應該值得注意 。 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和各部件和附件的實際流量，所選 閥門如表 44]。 表 4壓元件表 元件名稱 型號 額定流量（ L） 額定壓力（ 單向閥 50 250 疊加式減壓閥 60 加式電磁溢流閥 加式單向節(jié)流閥 位四通電磁換向閥 340 流集流閥 301 道選擇 和計算 道種類的選擇 傳動系統(tǒng)一般使用鋼、銅、橡膠軟、尼龍等材料的管道。選取一般根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作時的壓力、機構(gòu)的總體排布和工作環(huán)境等，分析具體工作條件以及查閱液壓手冊進行確定。本次設(shè)計采用鋼管，主要因為承壓能力較強，價格相對便宜，并且能較好的滿足需求 [ 8 ]。 道內(nèi)徑的計算 管道內(nèi)徑按以下公式進行計算 ? （ 4 式中 q — 通過管道的最大流量； v — 管道內(nèi)液流允許流速； d — 管道的內(nèi)徑； 取 ? =1m/s 哈爾濱理工大學學士學位論文 0/160 10m 1 ?? ?? ? 根據(jù)機械設(shè)計手冊選 01 ? [5] 取 ? =4m/s 6010m 1 ???? ? 根據(jù)機械設(shè)計手冊選 01 ? [5] 取 v=2m/s 6/26010m 1 ???? ? 根據(jù)機械設(shè)計手冊選 02 ? 道壁厚計算 2? （ 4 式中 ? — 金屬管道內(nèi)壁（ m） d — 管子內(nèi)徑 (m) P — 工作壓力 (b?— 管道材料的抗拉強度 n — 安全系數(shù)； 因為 以系統(tǒng)驗算后符合要求 統(tǒng)效率計算 由回路效率一般表達式： ??? pp qp 1?（ 4 式中 11 各執(zhí)行器的負載壓力和負載流量（輸入流量）城際的總和(W) 各個液壓泵供油壓力和輸出流量乘積總和 (W) ??? pp qp 1?=葉片泵的總效率 P? =壓缸的總效率 A? = 則系統(tǒng)效率 ：??? ???? 統(tǒng)的發(fā)熱計算 液壓系統(tǒng)的能量損失轉(zhuǎn)化為熱量， 導致油溫增加 。 所以 ，必須對 溫度進行調(diào)節(jié) ， 以免產(chǎn)生危險 。 計算系統(tǒng)的總發(fā)熱量，即 )1( ???4液壓泵的輸入功率 ? — 液壓系統(tǒng)總效率 所以 )1( ??? 6 3 2 k 7 1 )-(1×30 ?? 當只考慮油箱散熱時，其散熱量，即 ?0（ 4 式中 A— 為油箱散熱面積 2m 哈爾濱理工大學學士學位論文 t? — 系統(tǒng)溫升，單位為 C? ，一般工作機械 ?? 35 ;工程機械 ?? 40 ；數(shù)控機床 ?? 25 ， 本次取 35 C? H— 系統(tǒng)的發(fā)熱量，單位為 W K— 傳熱系數(shù)，單位 ? ??/ ,計算時可選用推薦值；通風很差 （空氣不循環(huán)）時， K=8;通風良好時， K=14～ 20;風扇冷卻時 K=20～ 25;用循環(huán)水冷卻時 ,K=110～ =18 因油箱容量設(shè)計為 1800L 設(shè)計長為 1500為 1200為1200箱支架高 200散熱面積 A 為 =m 所以散熱量 ?0)(???? 由于 1134W 小 于 8632W 所以系統(tǒng)要冷卻裝置。 在經(jīng)過安全性﹑散熱率和本次設(shè)計情況進行考慮 選 ，最終選 取冷卻器類型： 章小結(jié) 本章對 油田鉆桿矯直機的液壓系統(tǒng) 進行了 部件尺寸選擇 。分析了 液壓系統(tǒng) 中 的效率和發(fā)熱計算 ，并通過強度校核計算公式計算 油箱尺寸， 通過計算可知， 液壓泵和系統(tǒng)壓力損失等滿足設(shè)計要求可以進行應用 。 哈爾濱理工大學學士學位論文 5章 輔件的設(shè)計與選擇 濾器的選擇 在液壓系統(tǒng) 工作 中，由于 外部 入侵和 和內(nèi)部產(chǎn)生 ，不可避免地會出現(xiàn)各種各樣 的污染物，污染物不 但 會加 快系統(tǒng) 元件的 消耗 ， 并且阻塞小 孔 卡住閥芯 ， 破壞 密封， 使 液壓閥的故障，系統(tǒng)故障。 所以 ，有必要對油中的污染物進行 清除 。 過濾器 的選擇時需要注意下列因素 ： 用 方案進行 的過濾器類型的選 取 ， 按照位置布局進行 選擇。 允許通過 足夠油量， 而 且損失小。 須保證達到 液壓系統(tǒng)或部件的清潔要求， 還要保證使用 強度 滿足要求 。 件 ，安 裝后會導致系統(tǒng)的部分壓降或背壓。 要 符合工作介質(zhì)的 需 求。更換和清洗應方便。 裝形式、緊湊合理。 從價格層面看，應該選擇價格便宜，以降低制作成本 。 空氣過濾器的準確度為 一般 過濾器，材料為多層疊加式濾芯，可濾除大于 10微米的 污垢 。 經(jīng)過多方面考慮 ，因此決定使用 回油過濾器的準確度為普通過濾器，過濾材料為濾紙和纖維濾芯，可過濾 5用 的回油過濾器，濾芯型號 X [ 14 ]。 熱器的選擇 液壓系統(tǒng)油溫應控制在 C?30 ～ C?50 。最高不應高于 C?70 ，最低不應小于 C?15 。油的溫度 超標 ，會使機油變質(zhì)， 減少 油的粘度，導致組件的泄漏 提高 ，降低了效率； 當 油溫過低，使 油 的粘度 變 大， 導致液壓 泵吸油 難度增加 。油溫 過高或者過低 會造成工作 異常 ，為了 使 油能工作在 允許溫度范圍內(nèi)，需要 調(diào)節(jié) 油溫的系統(tǒng)，即采用 溫度調(diào)節(jié) 的方法 [ 15 ]。 本設(shè)計采用美國電熱器 ? 哈爾濱理工大學學士學位論文 度計的選擇 電接點溫度計的 288 設(shè)計，能在溫度達到和超過給定值時，發(fā)出一個電子 脈沖 ， 并 且 可以 當作 溫度控制系統(tǒng)電路開關(guān)。 路板的設(shè)計 油路板的一部分 為 集成塊制造的主要 根據(jù) ： 油路板的各部分應具有 一定 數(shù)量的 圖紙 ， 用來 表示和反映油路板的形狀和尺寸。 通常 應 該 包括油路板的前視圖和各層的剖面圖。 標注必須完整， 有必要確定元件的基本線坐標，并指示每個孔的大小和深度 。一般孔位公差和孔深誤差為自由公差， 所以 不能標注， 如果有特殊需求 ，應 寫明 。 油板材料，通常為 45鋼。鑄件不得松動、收縮和裂紋等缺 點 。安裝前應對元件進行磨削，表面 粗糙度可根據(jù)液壓閥進行加工。 本設(shè)計的部件為三 個換向 閥和單向節(jié)流元件 構(gòu) 成的油路板 [ 16 ]。 章小結(jié) 本章對輔件進行設(shè)計和選擇，對過濾器 ﹑加熱器和溫度計進行最優(yōu)選擇，并對油路板進行設(shè)計，最終各部分均滿足本次設(shè)計要求。 哈爾濱理工大學學士學位論文 6章 液壓系統(tǒng)的安裝、維護 壓系統(tǒng)的安裝 驟 ： (1)預安裝（試裝）：彎頭， 安 上油管及 部件 ， 全部 管道 固定 ； (2)第一 次 清洗（清洗）：酸洗回路、清洗槽及各種部件等； (3)第 一次 安裝：連接清洗電路和系統(tǒng)； (4)二次清洗（系統(tǒng)清洗）：用清洗油清洗管路； (5)第二次安 裝：正式系統(tǒng)； (6)實際工作的調(diào)整與測試：加油，正式測試系統(tǒng)。 管 道 路連接泵、 各類元件 和執(zhí)行機構(gòu)。 所以 管道 應 選擇合理，安裝正確，清洗干凈等。 (1)管道檢查，確保管路 擁有 足夠的抗壓強度，在輸送過程中油量損失小，安裝方便，管路 干凈 ，內(nèi)壁 沒有 銹 痕 ， 沒有 水垢。 檢查管道 得時候 ，如果內(nèi)部和外部有腐蝕或 顯著 的變色， 有 切斷的 裂痕和小孔 ，管 上 表面壓痕深度 達到 管道直徑管 %20 ，裂紋的深度創(chuàng)面 達到管壁厚度 10%以上， 則 不能用統(tǒng) 一的。 檢查管道的存放情況，如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)部腐蝕 損壞 ，使用酸 全面 清洗內(nèi)壁，然后檢查合格， 后 安裝。 (2)管道彎曲半徑不宜過小。彎曲曲率過大，會 引起 應力集中 加劇 ，減少 疲勞強度，而且容易出現(xiàn) 褶皺 。當管 道為填充物彎曲管道 時，最小彎曲半徑為： 鋼管熱彎： R>3D 鋼 管 冷彎： R>6D 最大彎管橢圓度 不能大于 %15 ；彎曲的側(cè) 壁 厚度不超過該管彎頭 壁厚厚度的 20%；內(nèi)側(cè)部分不 應該 有扭傷、 壓壞 或 褶皺 ，在外部彎曲 可以出現(xiàn)鋸齒或不規(guī)則的現(xiàn)象。平面 轉(zhuǎn)彎區(qū)域 外徑應小于原管道直徑的 %70 [ 17 ]。 (1)吸油管安裝及要求： ①吸油管道 應該 盡可能短 并且盡量保持直線 ， 降低 吸 油 的阻力， 方便吸油 ， 防止產(chǎn)生空 吸 情況 。泵的吸入 垂直距離 ， 各種 類型泵的要求是不 一樣的 ， 通常應該小于 500 ②油管的連接 需要較好密封性 ， 不應 泄漏 現(xiàn)象 ， 如果工作時吸入氣體會 造成噪音， 嚴重時會導致 無法吸收油。 ③ 吸油管應安裝在過濾器上，機油濾清器的精度一般為 200~100 目，哈爾濱理工大學學士學位論文 油量 要大于 是泵額定流量的 %200 ， 還應該參照 清洗和拆卸的 難易 性。 (2)回油管的安裝和要求： ①執(zhí)行機構(gòu)的主回路和 輔件 的回油閥應 處于 油面 之 下， 預防 油濺入氣泡內(nèi)。 ②安全閥可 接 回油箱 并且允許 與 冷卻器 連接 ，來降低油溫上升速度，但 不 可以 泵 的 進油口直接連接 。 ③單向減壓閥的排油口 和回油管 之間 不 可以存在 背壓， 如果存在需要取回油箱， 來避免出現(xiàn)故障 。 ④安裝水平油管應為 1000/3 ～ 1000/5 坡度。當管道太長， 需要使用夾持油管進行安裝 。 油的壓力管道的安裝位置應靠近設(shè)備基礎(chǔ) 也要便于連接和維修 ， 在震動劇烈處應該將木塊或橡膠加在管夾上， 還應該注意以下事項： (1)管線應該盡量減少轉(zhuǎn)彎，和不必要的長度，安裝管道時應盡量平行或者垂直 。 (2)在交叉處應該有 10免相互干擾，在最高位置上應該設(shè)置排氣裝置。 液壓系統(tǒng)的輔助部件包括：油管、管接頭、油箱、冷卻密封裝置等。 輔助元件的安裝注意以下幾點： (1)應按照設(shè)計要求 進行組裝 和 保持 整潔。 (2)原封件和材料如果不能滿足需求，應主動更換 。 按照設(shè)計要求，盡量考慮使用方便保養(yǎng) 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 施工機械設(shè)備 組 裝完畢后，試驗精度 是否滿足要求 ， 一定要 進行試運行 ， 以檢測設(shè)備的狀況。 操作條件滿足設(shè)備 制造 工藝 需 求，實現(xiàn) 機器預期的最大生產(chǎn)率。 液壓系統(tǒng)的調(diào)試 是機器檢驗的重要環(huán)節(jié) 。 液壓系統(tǒng)的調(diào)試應遵循以下步驟： （ 1）安裝與 連接是否正確 安全 ；各種閥門進 出油口是錯誤的； 液壓泵的輸出流向是否正確 。 （ 2） 為防止冷卻液、磨料顆粒、灰塵等雜質(zhì)進入罐體，液壓元件的保護裝置可用且處于良好狀態(tài)。 （ 3） 油箱油位和液位都很好。 （ 4） 系統(tǒng)中的元件、管路及管路接頭安裝、調(diào)試、檢修方便， 確定哈爾濱理工大學學士學位論文 力表安裝 位置能否易于 觀察。 目視檢查發(fā)現(xiàn)，調(diào)試前應糾正的問題。 先進行潤滑，然后 用液壓油裝滿油箱，用手 帶動 液壓泵，使泵內(nèi) 注 滿液壓油， 預防 液壓泵 工作 時因缺油而燃燒或 卡住 。 空氣負試驗機 可以在沒有 負載 情況 下， 仔細 檢查每個元件，輔助裝置和系統(tǒng)循環(huán)是 否 正 確 ， 閥 門的切換是 否符合要求。 （ 1）運轉(zhuǎn) 液壓泵， 在 泵 無載荷工作 時，檢查泵的壓力是否在 合理的區(qū)間 內(nèi)；看操作是否正常，有 無 噪音；罐內(nèi)液面 有無 氣泡， 油 面 的 高度 是否處于 規(guī)定限度 里面 。 （ 2） 空載運行狀態(tài)的系統(tǒng)， 應使 活塞 頂在液壓 缸蓋上或移動部件在上死點停止，或用 別的手段 使運動 緩慢暫 停， 使 溢流閥慢慢調(diào)整到 合理 的壓力， 查看 調(diào)整過程中 是否存在故障 ，然后讓液壓缸多次 重復 運動，打開存儲在排氣系統(tǒng)的閥 門 ；檢驗工作正確性和安全 設(shè)備 的 安全 性。檢查所有部件和管道泄漏，內(nèi)泄漏量 處于可以接受的 范圍 里 ；空載運行時間結(jié)束后，看 液位 是否 下降，由于液壓油進入管道和液壓缸 ，會導致 水平 面降 低。 （ 3） 用電氣設(shè)備 查看 啟動和更換動作的 穩(wěn)定 性，不 允許出現(xiàn) 爬行、跳躍和碰撞。 （ 4） 系統(tǒng) 持續(xù) 續(xù) 工作 一段時間后，查 看 油溫升高，溫度升高應在規(guī)定值內(nèi)（ 通常 油溫為 ? 60~35 ）。 負載測試機是根據(jù) 設(shè)定 的載荷設(shè)計的系統(tǒng)，查 看 系統(tǒng)是否達到預期要求；檢查噪聲和振動在允許范圍內(nèi)；穩(wěn)定性檢查工作部件和扭轉(zhuǎn)運動，應無爬行、跳躍和影響檢查電源 [ 18 ]。 壓系統(tǒng)維護 通常來說液壓系統(tǒng)的安全程度較高，依舊需要定期的進行維護和保養(yǎng)，如果維護不達標，會產(chǎn)生嚴重的安全隱患，影響生產(chǎn)，嚴重時甚至會