直缝钢管升降机液压系统设计说明书.doc
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1、摘 要在工业生产中,各种升降机被广泛用作输送和定位的工具,由于液压升降机优良的性能,液压升降机的使用相当广泛,它不仅操作方便,而且可以大大提高工作效率。液压升降机也是冶金行业的重要设备,被广泛应用在冶炼、焊接、喷涂、搬运、装配等工作场合。本设计中的直缝钢管升降机属于液压传动系统,设计过程中根据工况要求系统的分析了系统的工作状况,以及系统所要达到的工作要求,设计了系统原理图,并根据原理图进行了电机及液压元件的选择、管路的排布等具体细节问题。根据工况及预定的工作压力,合理的拟合液压缸运动轨迹及液压马达的动作,计算液压缸和液压马达的主要参数,选择合适的液压缸和液压马达。根据流量要求选择液压泵以及与之
2、匹配的电动机,然后根据各条管路的流量选择液压元件。设计中的大部分元件都是通过相关参数的计算,根据产品的样本经行选型,以达到系统的要求。主要元件选择完毕后,根据需要油液量、生产条件、场地等需要设计油箱,包括油箱上各元件的安装。设计其他的支撑结构,如阀块、电机安装座等。所有的动力元件、液压元件以及支撑结构选择完毕后,最后进行液压泵站的布局和系统管路排布。关键字: 液压系统; 升降机; 液压阀; 液压辅助元件 AbstractIntroduced in the design of hydraulic steel blast straight seam lifting system. In indus
3、trial production, all kinds of elevator is used for transport and positioning tool, due to the hydraulic lift high performance, the use of the hydraulic lift is quite widespread, it not only convenient operation, and can greatly improve the work efficiency. Lift is also used in metallurgy industry;
4、the important equipment is widely used in metallurgy, welding, painting, handling, assembling and the workplace. The design of hydraulic drive system, lifts belong to design process according to the analysis of the operating mode requirement system the working conditions of the system, and the syste
5、m to achieve work requirement, design the system diagram, and according to the principle diagram motor and hydraulic components selection, pipe line and other details of the row.According to the working conditions and the given work pressure, reasonable fitting hydraulic cylinder trajectory, the thr
6、ust calculation of hydraulic cylinder, select the appropriate. According to flow requirements choice of pump and matching motor, then overland flow of pipeline according to choose hydraulic components. Most of the components are designed by related parameters calculation according to product samples
7、, the line selection, in order to achieve system requirements.After the completion of the main components of choice, according to need oil quantity, production conditions, sites need to design a tank, including fuel tank installation of each element. Design other supporting structure, such as manifo
8、ld, electrical installation stands, and so on. All the power components, hydraulic components and supporting structure, the last choice after the completion of the hydraulic pump station layout and system pipeline arrangement.Key word: hydraulic system; elevator; hydraulic valve; Hydraulic auxiliary
9、 components目 录前 言11 系统设计方案的确定21.1 主要技术参数21.2 系统驱动方案的选择21.3 控制方式22 执行元件主要参数的计算与选型42.1 液压缸计算与选型42.1.1 液压缸主要参数计算与选型42.1.2 液压缸校核52.2 液压马达计算62.2.1 马达排量计算及选型62.2.2 液压马达校核73 泵与电机93.1 泵的计算93.1.1 确定泵的工作压力93.1.2 确定泵的流量93.1.3 泵的安装103.2 电机的选择114 液压控制元件的选择124.1 执行元件控制阀的选择124.1.1 举升液压缸回路阀的选择124.1.2 小车马达回路阀的选择124.
10、1.3 托辊马达回路阀的选择134.2 泵入口液压阀的选择144.2.1 溢流阀的选择144.2.2 截止阀及减震喉管的选择144.2.3 单向阀的选择144.3 控制阀块的设计144.3.1 设计原则154.3.2 控制阀安装154.3.3 注意事项155 辅助元件的选择计算175.1 油箱的设计175.1.1 油箱尺寸的确定185.1.2 油箱安装185.2 工作介质的选择185.3 冷却器的选择与计算195.4 加热器215.5 管路选择225.6 吸油过滤器的选择245.7 回油过滤器的选择255.8 空气滤清器的选择265.9 液位液温计的选择265.10 压力表的选择265.11
11、联轴器的选择265.12 放油阀的选择275.13 隔板275.14 油箱清洗端盖27结束语28参考文献29致 谢30前 言在工业生产中,液压升降机的使用相当广泛,它不仅操作方便,而且可以大大提高工作效率,也广泛应用于直缝钢管的生产流程中。由于焊管与无缝管相比具有壁厚精度搞、成材率高、单位产品投资少、产品成本低等特点,因此在管道选材上焊管已经显现出明显的优势。而直缝钢管逐渐替代螺旋埋弧焊管的趋势,自20世纪70年代后便已十分明朗,进入90年代后,世界上许多石油公司及管道公司已经不允许在油、气管道上选用螺旋埋弧焊管。由于西方发达国家建设直缝钢管生产线比我国早了十几年,我们新建的直缝钢管生产线得以
12、借鉴和吸收国外直缝钢管生产技术和装备在将近半个世纪的发展过程中的所有成果,通过西气东输工程X-70大直径直缝钢管的研制开发和14.2万吨大批量生产的考验,我国自主开发的X-70大直径直缝钢管制造技术已经日趋完善,钢管质量稳定。在国外液压技术发展的比较早,各方面技术相对成熟,到目前为止冶金行业的自动化生产程度已经相当高了,升降机已经广泛应用于炼钢、炼铁的各个重要环节,大大节省了工人的劳动了,提高了劳动生产率。直缝钢管液压升降机在直缝钢管生产工艺中主要起运输和定位的作用,在钢板成型与焊接的生产流程中,完成钢管的运输、焊接部位位置调整的动作。要保证焊接的顺利进行和焊接质量,需要在焊接之前,完成对直缝
13、钢管的高度调整、焊缝位置调整。并且要求系统可以根据不同产品需要调整直缝钢管的高度,达到精确调整和控制焊缝位置的要求。1 系统设计方案的确定1.1 主要技术参数 1、运管小车举升液压缸:数量1个,负载58KN,全行程1270mm,全行程时间5s。2、运管小车马达:数量2个,扭矩200N.M,转速50rpm。3、运管小车托辊马达:数量4个,扭矩900N.M,转速33rpm。1.2 系统驱动方案的选择通常传动机构有机械传动和液压传动两种。直缝钢管升降机的传动机构选用液压传动。与机械传动相比,液压传动具有功率质量比大、便于无极调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势;同时,在现代工业生产中,自动化程
14、度越来越高,而液压系统也因为其易于实现自动化,工作平稳等优点而被广泛应用。随着技术的发展,采用液压传动是可靠、合理的,用电磁阀来控制液压执行元件同步和无级调速,可以更好的满足工艺,实现其高产、优质、低消耗的要求。直缝钢管升降机是较大型的升降机,需要比较大的驱动功率,驱动装置一般选用液压缸和液压马达,这是因为液压元件工作可靠、费用较低。此外,利用液压系统的储能作用,还可以使工作台的能耗较低。1.3 控制方式根据直缝钢管升降机的工艺要求,在生产过程中液压系统要完成以下动作,液压缸:升降;运管小车马达:带动小车整体在水平方向的移动;运管小车托辊马达:利用旋转运动来带动钢管的旋转,来调整焊接部位的位置
15、。在举升液压缸的控制回路中,采用液控单向阀锁定回路和进油口节流调速回路。液控单向阀回路容易控制并且锁紧时间较长,利于保障设备安全;同时,根据工况分析,液压缸在运行过程中负载的变化不大,可以采用进油口调速回路控制液压缸的运动速度。小车马达作为行走机构动力源,采用分流阀同步回路实现马达同步;并在马达泄油回路设置一定的背压。托辊马达采用电液比例调速阀的速度同步回路,保证前后托辊马达的同步精度,同时前、后托辊两组马达分别采用机械连接来完成同步动作要求。供油回路采用液压泵直接提供动力的结构,在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联,用于减震。在目前液压技术水平的基础上,采用比例控制可以使液压缸或马达的起动和
16、停止由于速度的改变而产生的冲击降到最低,实现运动速度变化的平稳过渡;压力控制回路可以实现系统的的加载、卸载和液压马达的安全工作,并能在过压状态下溢流或控制泵用电机断电,以保护整个系统不致因事故而遭致破坏,所以在升降机系统液压中,托辊马达采用比例控制方式。为了实现系统的自动化,执行元件之间的协调可以通过PLC来完成,也可以通过继电器来实现。 2 执行元件主要参数的计算与选型2.1 液压缸计算与选型2.1.1 液压缸主要参数计算与选型液压缸活塞面积计算公式为 (2-1)式中:F-液压缸载荷(N); P-液压缸工作压力(Pa); D-液压缸内径(m)系统压力初定为P=16MPa。缸的作用力F=580
17、00N,全行程距离s=1270mm,作用时间=5s。根据公式(2-1)计算活塞面积A: (2-2)计算液压缸杆速度v (2-3)由公式(2-1),得: (2-4) 根据行程速比系数,计算活塞杆的直径d (2-5)查文献1,表17-6-2圆整液压缸的内径D=63mm,圆整液压缸的活塞杆直径d=45mm。查文献1,表17-6-3油缸的流量公式 (2-6)式中:-油缸的容积效率 取0.95D-单位为mV-单位为m/min选择武汉油缸厂液压缸 WF-尾部法兰式,10-活塞杆为外螺纹连接方式, 21-压力级别21MPa2.1.2 液压缸校核液压缸实际工作所需的压力 (2-7)式中:-回油背压,取0.5M
18、Pa;-无杆腔面积;-无杆腔面积。计算得:,即系统提供压力要不小于。2.2 液压马达计算液压马达的排量与载荷扭矩和压差有着密切的关系,具体计算公式为: (2-8)式中:T-液压马达的载荷转矩(Nm)p=p1-p2(MPa)-马达效率;取0.85马达流量计算公式为 Q=qn (2-9)式中:q-马达排量(Lr-1) n-马达转速()液压马达进出口压差初定为10MPa;2.2.1 马达排量计算及选型小车马达扭矩T1=200Nm,转速,动作时间。根据公式(2-8)计算小车马达排量,得: (2-10)选宁波液压马达型号为型号排量 Lr-1压力 转速 转矩 Nm额定最高0.34610165320483根
19、据公式(2-9)计算小车马达流量,得: Qm1=qm1n1= 0.34655 (2-11)=19.03 Lmin-1 托辊马达扭矩T1=900Nm,转速,动作时间。根据公式(2-8)计算托辊马达排量,得: (2-12)选宁波液压马达型号为型号排量 Lr-1压力 转速 转矩 Nm额定最高0.664162522501572根据公式(2-9)计算托辊马达流量,得:Qm2=qm2n2= 0.66433 (2-13)=21.912 Lmin-12.2.2 液压马达校核马达的实际工作压差 (2-14)式中:T-马达扭矩(Nm);-马达排量();-马达容积效率,取0.92。根据公式(2-11),计算小车马达
20、实际工作压差 (2-15)根据公式(2-11),计算托辊马达实际工作压差 (2-16)3 泵与电机3.1 泵的计算泵的选型主要根据系统的工况来选择液压泵,泵的主要参数有压力、流量、转速、效率。为了保证系统正常运转和泵的使用寿命,一般在固定设备系统中,正常工作压力为泵的额定工作压力的80%左右;要求工作可靠性较高的系统或运动的设备,系统工作压力为泵的额定工作压力的60%左右。泵的流量要大于系统的最大工作流量。为了延长泵的使用寿命,泵的最高压力与最高转速不宜同时使用。3.1.1 确定泵的工作压力因正常工作中进油管路有压力损失,所以系统工作压力为 (3-1)式中:-系统工作压力(); -执行元件最大
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