買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 摘 要 隨著陸地上的礦產(chǎn)資源不斷被開發(fā)利用，深海采礦的戰(zhàn)略意義越來越重要。本文 設計了一臺用于模擬深海采礦的螺旋滾筒破碎試驗臺。其設計內(nèi)容主要包括該設備的液壓系統(tǒng)設計及其電氣系統(tǒng)設計。液壓系統(tǒng)設計主要有系統(tǒng)原理設計、元件選型、油路塊的設計、液壓泵站的設計以及實現(xiàn)該系統(tǒng)功能的電氣控制系統(tǒng)設計。其中液壓控制元件選擇了疊加閥 , 為了防止螺旋滾筒在切割工料時因礦石的凸凹不平產(chǎn)生傾斜，進而產(chǎn)生嚴重的偏載，本系統(tǒng)采用了雙單向節(jié)流閥以達到液壓缸的同步控制。電氣控制系統(tǒng)采用較為簡單的繼電器控制，最后本文還合理設計了液壓 泵站。 關鍵詞 ： 深海采礦； 螺旋滾筒； 液壓系統(tǒng)； 電氣控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 of on of is a of is to in of of of of as In of by of At I 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 目 錄 1 緒論 1 獻綜述 1 題研究背景 1 海采礦技術的發(fā)展 1 題研究的意義 2 文設計的內(nèi)容 2 壓技術簡介 3 壓系統(tǒng)概述 3 壓傳動的優(yōu)點 4 壓技術的缺點 5 章小結 6 2 液壓系統(tǒng)設 計 7 壓系統(tǒng)設計要求及有關設計參數(shù) 7 碎試驗臺液壓系統(tǒng)要求 7 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 7 定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖 7 定系統(tǒng)方案 8 訂液壓系統(tǒng)圖 8 壓原理圖的分析設計 11 壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉矩計算 13 降缸的載荷計算 13 割部液壓馬達載荷轉矩計算 14 引部液壓馬達載荷轉矩計算 14 壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 14 初選系統(tǒng)工作壓力 14 計算升降缸的主要結構尺寸 15 計算液壓馬達的排量 16 計算液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 16 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 液壓執(zhí)行元件實際所需的流量 17 壓元件的選擇 17 壓泵的選擇 17 壓馬達的選擇 18 壓閥的選擇 18 動機功率的確定 19 定油箱的有效容積 20 道尺寸的確定 20 3 油路塊設計 21 壓元 件的聯(lián)接方式 21 式聯(lián)接 21 式聯(lián)接 21 蘭聯(lián)接 21 路塊的設計準則 21 體結構及其結構尺寸的確定 21 路塊內(nèi)油道孔設計 22 路塊的具體設計 23 路塊的總體結構設計 23 輸出油孔的設計 24 回油孔的設計 25 藝孔的設計 25 4 電氣控制系統(tǒng)設計 27 氣控制系統(tǒng)的要求和內(nèi)容 27 氣控制系統(tǒng)的要求 27 氣控制系統(tǒng)的內(nèi)容 28 氣控制原理圖的設計 28 電路的設計 28 制電路的設計 28 助電路的設計 29 體電氣原理圖 29 5 液壓泵站設計分析 30 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 機泵組設計與選型 30 壓泵的分析計算與選型 30 機的選型 31 壓油箱的設計計算 31 壓油箱的設計要求 32 液壓油箱容 積的計算分析 32 液壓油箱附件的選型 33 壓的熱平衡校核 34 液壓油箱發(fā)熱功率計算 34 液壓油箱熱平衡校核 34 章小結 35 6 技術經(jīng)濟分析 36 術經(jīng)濟分析的目的 36 術經(jīng)濟分析 37 參考文獻 39 致謝 40 附錄 41 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 緒論 獻綜述 題研究背景 隨著陸地上的礦產(chǎn)資源不斷被開發(fā)利用，容易開采、冶煉加工的礦石越來越少，然而大洋海底礦石 (金屬結核 )卻非常豐富。 海洋資源開發(fā)利用晚于陸地，是具有戰(zhàn)略意義的新興開發(fā)領域，具有巨大的開發(fā)潛力。在未來的歲月中，人類的生存和發(fā)展將越來越多地依賴海洋，重返海洋不是幻想，而是一項可以實現(xiàn)的戰(zhàn)略目標。 海洋不僅有大量、寶貴的生物資源；海洋礦藏資源也極為豐富， 包括多金屬結核，熱液礦床和鈷結殼。 這些礦石結核含錳 20，鐵 20以及銅、鎳、鉆、鉆等多種有色金屬，目前的儲量可供人類開采利用幾千年，而且還以每年 100萬噸的速度增長。 由于 90%以上的深海區(qū)至今尚未進行過詳細勘查，其資源儲量也無精確計算。其中，多金屬結核資 源勘探程度最高，也最為國際社會的關注 1。 海采礦技術的發(fā)展 世紀之交，國際海底區(qū)域活動及其科技、經(jīng)濟、政治及法律環(huán)境都發(fā)生了深刻的變化。其主要特點是：當今 “ 區(qū)域 ” 活動由單一多金屬結核資源向多種資源（富鈷結殼、熱液硫化物、多金屬軟泥、天然氣水合物、生物基因資源等）發(fā)展和出現(xiàn) “ 區(qū)域 ” 多種資源的第二輪競爭的嚴峻形勢。 70年代初，西方發(fā)達國家就開始進行深海多金屬結核資源采礦技術和裝備的研究開發(fā)。以美國公司為主的四大財團研究開發(fā)的集礦機和管道提升采礦系統(tǒng)，于 70 年代末在太平洋 C C 區(qū)首先進行了每小 時 30 40t 的海上中間性試驗。該系統(tǒng)配套的設備是：拖曳式水力和機械式動力集礦機；氣力和水力提升管道，以及 2 80年代，法國研制成 6000號深海多金屬結核采礦系統(tǒng)，可從 6000產(chǎn)可達 1500 2000t，然后按自控程序返回海面。英國也正在研制一種氣力提升采礦系統(tǒng)，日產(chǎn)量可高達 10000t。專家普遍認為日產(chǎn)千噸級以上的采礦系統(tǒng)將成為 21 世紀最有前途的第一代深海商業(yè)開采系統(tǒng)。包括日本在內(nèi)的西方發(fā)達國家目前在深海開采技術方面已經(jīng)擁有了足夠的技術儲備 ，正在等待商業(yè)開采時機的到來。我國自 90年代以來開展 “ 海底多金買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 屬結核資源開采技術 ” 的研究開發(fā)，現(xiàn)已研制出兩套集礦原理機水力式集礦機和復合式集礦機的模型機，具有結構簡單、作業(yè)可靠、采收率高的特點，其室內(nèi)集礦效率達到 85以上；建成了一套高 30m、管徑 100實驗室揚礦系統(tǒng)。研制單位較系統(tǒng)地進行了水力（礦漿泵、清水泵、射流泵）和氣力揚礦方法的實驗室研究，以及配套的遙測遙控技術。但是這套系統(tǒng)僅局限在試驗室不足 5離五、六千米水深采礦的技術要求相差甚遠。大洋協(xié)會計劃 2000年將對這套改進的采礦 系統(tǒng)進行水深 120 130下個世紀初進入海試作技術準備。 世界深海高新技術的發(fā)展趨勢是朝著多功能、自動化、智能化和遙測遙控的方向發(fā)展，主要技術及裝備有： 深海（ 6000m）載人深潛器和無人自治深潛器； 高精度定位技術、水聲技術和水下目標跟蹤技術； 多種資源的勘查技術系列，包括高精度、高分辨率的探測、淺部深部地層剖面探測，采樣、化探、資源評價技術，環(huán)境監(jiān)測與評價技術； 包括水力、氣力、機械動力的集礦與揚礦，遙測遙控、水面支持的日產(chǎn)千噸級萬噸級的深海采礦系統(tǒng)。 當今國際海底區(qū)域活動競爭 的焦點是資源，而獲得資源的手段又是深海高新技術。因此，發(fā)展深海高新技術，是高效勘查和占有高質(zhì)量的礦區(qū)、從 “ 區(qū)域 ” 中獲得資源優(yōu)先權的一把鑰匙，而且還可以技術的優(yōu)勢通過合作來獲得更多的資源和經(jīng)濟利益。 題研究的意義 20世紀 70年代人們就對深海采礦系統(tǒng)的動力學問題進行了系統(tǒng)的研究，其中美國、日本、德國、韓國、前蘇聯(lián)等國在此方面做了大量的工作。我國在 “ 九五 ”期間，開始對深海采礦系統(tǒng)的動力學特性進行了研究，并取得了一定的成果。 中國是世界上人口最多的國家，在開發(fā)利用陸地資源的同時，必須重視開發(fā)利用海洋資 源，而且要樹立全球海洋觀念，既充分利用自己管轄的海洋資源，又積極利用世界其他地區(qū)的海洋資源。 因此，研究深海采礦技術，對陸地資源日益枯竭的今天，為找到一種高效、可行的能源開采方法；或者找到取之有效的、更優(yōu)良的替代能源來說是非常重要和影響深遠，造福人類的新技術，對人類的文明發(fā)展勢必做出重大的貢獻。 文設計的內(nèi)容 本文主要是海洋采礦破碎試驗臺液壓系統(tǒng)設計，試驗研究表明用螺旋滾筒式截齒截割礦料是最節(jié)能最有效的方法，本文設計了一套用于模擬深海采礦中截割礦石的螺旋滾筒式破碎試驗臺，從而研究截齒的最優(yōu)排列， 達到增加效率，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 減少能耗的目的。 此次設計內(nèi)容包括： 1）螺旋滾筒破碎試驗臺的液壓系統(tǒng)設計； 2）液壓閥用油路塊設計； 3）螺旋滾筒破碎試驗臺液壓泵站的設計； 4）液壓系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設計； 壓技術的簡介 壓系統(tǒng)的概述 能量傳遞在機器上通常采用四種方式，即：機械傳動、電氣傳動、氣體傳動和液體傳動。 液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進行控制的傳動方式。液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件 (缸或 馬達 )把液體壓力能轉換為機械能，從而驅(qū)動工作機構，實現(xiàn)直線往復運動和回轉運動。 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即 能源裝置、執(zhí)行 元件、控制元件、輔助元件、 液壓油。 能源裝置 的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能 。一般 液壓系統(tǒng)中 能源裝置是 的 液壓 泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 執(zhí)行元件 (如液壓缸和液壓馬達 )的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉運動。 控制元件 (即各種液壓閥 )在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的 不同，液壓閥可分為 壓 力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為 溢 流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。 輔助元件是保證系統(tǒng)正常工作以外的裝置。如過濾器、油箱、管件等。 液壓技術是指液壓傳動的專門技術，一般指的是用動力機（如電動機、柴油機等）驅(qū)動液能發(fā)生器 液壓泵，使作為中間傳動介質(zhì)的液體具有一定的能量，并用以驅(qū)動液能轉換器 液壓馬達、液壓缸等進行旋轉、往復、擺動等不同形式的運動。 液體的能量有位 能、壓力能和速度能（動能）三種。在液體傳動裝置中，能量的轉換主要以機械能 液體動能 機械能和機械能 液體壓力能兩買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 種方式進行。前一種主要依靠液體動能進行工作的傳動叫做動力式液體傳動，通稱液力傳動（如液力連軸器及渦輪變矩器傳動）；后一種主要依靠液體壓力能進行工作的傳動方式叫做容積式液體傳動，通稱液壓傳動（如液壓泵、閥與液壓馬達、液壓缸組成的傳動）。 壓技術的優(yōu)點： （ 1）重量功率比和重量扭矩比較小，容量大。這是海洋開發(fā)機器減少體積和重量所需要的。在相同功率下，電動機比油馬達重量重 12 25倍， 氣動馬達也比油馬達重 3 7倍；在相同扭矩下，電動機比油馬達重 12 150倍，氣動馬達也比油馬達重 3 50倍。 （ 2）容易獲得較大的力或力矩。一般機械傳動欲獲得很大的力或力矩，要通過一系列復雜的減速，不但結構龐雜、效率低、成本也高。氣體傳動由于使用單位壓力較低，獲得很大的力或力矩需要龐大的氣缸，同樣不經(jīng)濟。而液壓傳動由于比較容易使工作液體獲得高度的單位壓力，因而成為工業(yè)上需要很大力或力矩的機械所必須的傳動方式。用于海洋開發(fā)的大噸位起重機、千噸以上自升式石油鉆井平臺的升降裝置，則往往采用這樣的液壓傳動。 （ 3） 能在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。當液壓傳動用于主傳動時，一般用變量液壓泵進行速度調(diào)節(jié)。速度可從零調(diào)節(jié)至額定轉速（如從 0 1500r/用于輔助傳動（如液壓缸給進），以調(diào)速閥進行無級調(diào)速，流量可從 ，調(diào)速比可達 2000甚至更高。這正是深海操作機器（如液壓機械手等）所需要的特性。 （ 4）用壓力補償?shù)淖兞恳簤罕茫菀自谳^大范圍內(nèi)實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)，在同等功率下，可以有效地提高工作效率，減少輔助時間。壓力補償?shù)淖詣幼兞恳簤罕玫奶攸c是：當負載大時，液壓泵可以自動減少排油量 ，同時提高工作壓力，以適應負載的增大；當負載減小時，又可以自動增大排油量，以增快動作完成過程。即在 壓力與速度的乘積）基本恒定的情況下，自動適應工作負荷經(jīng)常變化的需要。在不增加輔助裝置的條件下，恒功率調(diào)節(jié)范圍可達 3 倍以上，因此在海洋開發(fā)機器負荷經(jīng)常變化的場合下使用，可以有效地提高工作效率，減少動力消耗。 （ 5）易于實現(xiàn)慢速轉動、直線運動、往復運動和擺動以及由這些運動組合的各種復雜動作，是實現(xiàn)強力機械自動化最好的手段。當需要慢速大扭矩的轉動時，用機械傳動、就需要龐雜的減速機構，而用液壓傳動只需要一個低 速大扭矩液馬達就可以了。當需要直線、往復或擺動時，用機械傳動除需要龐雜的減速機構外，還需要諸如螺旋、凸輪、四連桿機構等以實現(xiàn)直線、往復、擺動等動作，而液壓傳動則僅需要簡單的直線或擺動液壓缸就可以了，海洋開發(fā)機買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 器的運動正需要有這樣的特點。 （ 6）傳遞運動平穩(wěn)、均勻，無沖擊，運動慣性小。由于液馬達體積小、重量輕，并且有油液吸收沖擊，所以，它的運動慣性質(zhì)量不超過同功率電動機的10 。啟動中等功率電機需要 1 2 秒，而啟動同功率液馬達不超過 。在高速換向時（ 50 60m/液壓換向，沖擊大為減少。這些 特點，對于海中作業(yè)機械動作的準確性、靈敏度和效率帶來了好處。 （ 7）易于防止過載，避免機械、人身事故。由于液壓傳動可用溢流閥調(diào)節(jié)和控制最高壓力，在負荷（壓力）達到最高時，油液便安全溢流回油箱，可避免超載和由此引起的事故，這一點對于海中工作的遙控機械顯得更重要。 （ 8）液壓傳動液壓缸與高壓壓縮空氣并聯(lián)，形成一強彈性體，可在大噸位和大行程（ 500 噸以上負荷和 10m 以上行程）的范圍作運動補償。這正是在惡劣海況下進行石油鉆井、海上提吊重物及輸送人員或物資所配備壓力補償或恒張力裝置機器所必需的。 （ 9）液壓傳動比機械 傳動容易按不同位置和空間布局。例如機械傳動需要萬向軸、錐齒輪、鏈條等，而液壓傳動則只要按實際需要將液壓執(zhí)行器（液壓缸、液馬達）放在理想位置，然后用軟管連接就可以了。 （ 10）操縱性好。操縱性的好壞是看它是否便于操縱、便于控制力和速度、控制運動和停止，且控制力小（即操縱靈活輕巧）等。由于液壓傳動可以方便采用電磁閥為先導的液動換向等放大裝置，因此它是當今任何強力機械進行控制和操縱從不可缺少的環(huán)節(jié)，這是它突出的優(yōu)點之一，也是當今海洋開發(fā)機器普遍采用的操縱控制所必需的。 （ 11）液壓傳動大都用油或水基添加潤滑防蝕劑 為工作介質(zhì)，自潤滑性能好，工作元件壽命較長。 （ 12）液壓元件通用性強，容易實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，便于組織批量生產(chǎn)，從而可以大大節(jié)約成本，減少開支。 （ 13）與無線電、電力、氣動相配合，可以創(chuàng)造出各方面性能良好、自動化程度較高的傳動和控制系統(tǒng)，是采用微處理機、實現(xiàn)遙控、自動控制、程序控制、數(shù)控等不可缺少的組成軀干。 （ 14）液壓傳動與電驅(qū)動相比，在海洋環(huán)境中特別是海水中易于實現(xiàn)密封，易于防腐蝕和防爆，也不會象電驅(qū)動那樣，滲入海水會造成短路等故障。因而廣泛應用于海中或海底工作機械、甲板機械和石油天然氣開 發(fā)的防暴區(qū)工作的機械。 壓技術的缺點： （ 1）液壓傳動難以避免出現(xiàn)泄漏。近二十年來，由于密封結構的改進，液買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 壓傳動的外泄漏已有明顯的減少，甚至可以完全避免，但內(nèi)泄漏是難以避免的。由于泄漏引起容積損失，因此影響了效率。 （ 2）由于油的粘度隨溫度變化會引起工作狀態(tài)不穩(wěn)定，在高溫或超低溫工作時，需用特殊流體介質(zhì)。此外，油易于氧化，必須定期（一般為半年）換油。但近年來采用以水基的潤滑、防蝕添加劑的液壓傳動介質(zhì)，不但降低了成本，還在某種程度上提高了性能。 （ 3）液壓元件制造精密，系統(tǒng)工作過程中發(fā)生故障不易 診斷，使用維修技術條件要求較高。 （ 4）空氣易滲入液壓系統(tǒng)，可能引起系統(tǒng)的震動、爬行、噪音等不良現(xiàn)象。 （ 5）由于液壓傳動有明顯的壓力損失，所以不能用于遠距離的傳動。 章小結 在我國深海采礦技術還是個新興學科，從各項研究表明，采用螺旋滾筒式截割設備進行礦體截割效率高、能耗少。本次設計的螺旋滾筒式破碎試驗臺采用液壓驅(qū)動，驅(qū)動力大、傳動平穩(wěn)；升降部分采用了性能較好的雙單向節(jié)流閥，實現(xiàn)了兩個升降缸同步，從而使煤層的截割厚度保持一定。液壓系統(tǒng)采用電氣控制，控制過程簡單、靈活、可靠，能較好地滿足系統(tǒng)的設計要求 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 2 破碎試驗臺液壓系統(tǒng)設計 壓系統(tǒng)設計要求及有關設計參數(shù) 碎試驗臺液壓系統(tǒng)要求： （ 1） 試驗臺的 工作 概況： 試驗臺破碎機主要用于切削破碎深海礦石，工作特點是長期連續(xù)工作； 其液壓系統(tǒng)需要完成驅(qū)動滾筒旋轉切削工料，盛裝工料的小車均勻平穩(wěn)前進，且時刻自動調(diào)節(jié)螺旋滾筒的高度以此來控制螺旋滾筒切削工料的深度和精度； 液壓系統(tǒng)能夠控制各個執(zhí)行元件同時且連續(xù)工作，能夠控制螺旋滾筒根據(jù)檢測系統(tǒng)反饋的工料的凹凸不平的地形信號而自動調(diào)節(jié)其運動方向和運動速度。 （ 2） 整個系統(tǒng)的動 作要求 整個系統(tǒng)可分為三個部分： 牽引部，主要是進料小車的進給及返回。 截割部，是螺旋滾筒截割礦石。 升降部，螺旋滾筒根據(jù)礦石的高低而自動調(diào)節(jié)其高度。 其具體動作要求： 牽引小車機構要求運動平穩(wěn) ,速度均勻；能夠?qū)崿F(xiàn)正反方向運動，且運動速度可調(diào)； 截割部螺旋滾筒在切割時應保證切割順利，滾筒轉速平穩(wěn)無大范圍頻繁的跳動現(xiàn)象，且要求能實現(xiàn)正反轉，有高壓及過載保護； 升降缸部分必須有雙缸同步動作回路 ,避免雙缸不同步使機械部分扭曲，甚至造成破壞；在回路中帶液壓自鎖功能，實現(xiàn)液壓缸在任何位置都能精確定位 ,保證截 割厚度滿足要求，升降缸升降速度須可調(diào)，升降過程中換向靈敏。 壓系統(tǒng)設計參數(shù) 螺旋滾筒式破碎試驗臺液壓系統(tǒng)設計參數(shù)如下： 牽引部工作臺長度： L = 給周期 : T = 40s 截割部滾筒轉速： 30 60 r/ 切削力： 000 降缸行程： S = 500 度： V = s 切深： H = 15 20 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 定系統(tǒng)方案和系統(tǒng)原理圖 定系統(tǒng)方案 由上分析本試驗臺采用液壓系統(tǒng)驅(qū)動 ,運動部分分為： 牽引部， 截割部，升降部三個部分，其執(zhí)行元件分別為牽引馬達，截割馬達和兩個升降缸。其動作要求的實現(xiàn)如下： （ 1） 牽引部實現(xiàn)牽引小車的往復直線運動，由牽引液壓馬達正反 旋轉來實現(xiàn)，正反轉由三位四通電磁換向閥改變油路實現(xiàn)，運動速度是靠閥雙單向節(jié)流閥改變。 （ 2） 截割部為螺旋滾筒的轉動帶動滾筒上曲線分布的截齒旋轉，完成截割的，該部分亦是通過液壓馬達來實現(xiàn)，馬達的正反轉和速度分別由三位四通電磁換向閥和雙單向節(jié)流閥來實現(xiàn)的。 （ 3） 升降缸的升降動作和調(diào)速功能分別由三位四通電磁換向閥和雙單向節(jié)流閥來實現(xiàn)的；液壓缸的自鎖功能由液控單向閥來完成。 （ 4） 液壓安全措施 本系統(tǒng)為了保護液壓系統(tǒng)不會因負載過高或液壓系統(tǒng)堵塞等方面原因而遭到破壞 ,在每個單塊回路中分別設置了溢流閥來保證壓力不至 于突然過高破壞液壓元件；在液壓泵出口處設置了總溢流閥來保護泵的安全工作。 （ 5） 液壓源的選擇 該液壓系統(tǒng)在整個工作過程中，流量和大小在時刻變化的且幅度較大，但功率不高，用單泵供油可保證系統(tǒng)正常工作。 訂液壓系統(tǒng)圖 （ 1） 換向回路的選用 在本系統(tǒng)中液壓馬達和液壓缸回路中均 采用三位四通電磁換向閥作為換向回路，且采用中位機能是 為當運動到目的地停留時，讓系統(tǒng)不卸荷。 （ 2） 調(diào)速回路的比較 調(diào)速回路按液壓泵是否變量分為采用定量泵節(jié)流調(diào)速回路和變量泵容積調(diào)速回路。定量泵節(jié)流調(diào)速回路分為進油、回 油節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路。進油、回油節(jié)流調(diào)速回路。結構簡單，價格低廉，但效率較低，只宜用在負載變化不大、低速、小功率的場合，如某些機床的進給系統(tǒng)中。旁路節(jié)流調(diào)速回路。這是將節(jié)流閥裝在液壓缸并聯(lián)的支路上，此類回路只有節(jié)流損失，而無溢流損失，因此功率損失比前兩種調(diào)速回路小，效率高。一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。變量泵容積調(diào)速回路分為：手動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路和自動調(diào)節(jié)容積調(diào)速回路。效率很高但費用也高，一般用于功率較大的場合。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 （ 3） 調(diào)速回路的選用 調(diào)速回路的選用首先與主機采用液壓傳動的目的 有關 ,而且要綜合考慮各方面的因素后才能做出決定。 其次要考慮的是功率的大小，一般認為 3下的用節(jié)流調(diào)速回路； 3 55 最后從費用上考慮，要求費用低廉時用節(jié)流調(diào)速回路；允許費用高些時用容積節(jié)流調(diào)速回路或容積調(diào)速回路。 綜上，本系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速，因液壓馬達和液壓缸均需雙向運動則采用雙單向節(jié)流閥來進行調(diào)速，液壓缸的同步誤差為 5%滿足系統(tǒng)的要求。當馬達正反轉和液壓缸升降時均是進油調(diào)速。 （ 4） 具體液壓原理圖的確定 牽引部分液壓原 理圖的確定。液壓系統(tǒng)回路有開式和閉式兩種。采用閉式系統(tǒng)時 ,原理圖如圖 1所示；采用開式系統(tǒng)時 ,原理圖如圖 2所示。通過比較可知閉式系統(tǒng)結構比緊湊、對稱，但系統(tǒng)較為復雜，為了保證控制系統(tǒng)能正常工作，需要提供低壓液壓油給控制回路，所以回路中需安排一個低壓保護措施來保證控制正常；在閉式系統(tǒng)中油溫升高后，散熱較慢，需要提供專門的散熱回路來冷卻工作油，這就增加了液壓設備，使系統(tǒng)復雜化；閉式系統(tǒng)采用容積調(diào)速回路，而容積調(diào)速回路一般是用在大功率，經(jīng)濟條件允許寬裕的場合。 開式回路結構上比閉式回路簡單，散熱條件好，無須附加專門 的散熱回路來冷卻油液，經(jīng)濟上要求不高，保護回路易于實現(xiàn)，采用雙單向節(jié)流調(diào)速，方便快捷亦可實現(xiàn)容積調(diào)速回路的無級調(diào)速，對于本破碎試驗臺比較合適。 圖 1 牽引部分閉式液壓系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 圖 2 牽引部開式液壓系統(tǒng) 截割部分液壓原理圖的確定： 截割部要求滾筒切削平穩(wěn) ,無較大沖擊；切削速度易于控制，為了保護液壓設備，避免在切削過程中樣品過硬或其他原因造成 的阻力增加破壞液壓元件，應該在回路中加入保護措施。其液壓原理圖如圖 3所示。 圖 3 截割部液壓原理圖 升降缸部分液壓原理圖的確定： 升降缸部分要求有液壓自鎖功能，確保液壓缸能夠在任何位置自如的停止并自鎖，在系統(tǒng)不供油時不能因液壓缸誤動作影響滾筒的切削深度；升降部分的調(diào)速和換向需靈敏無誤差，且要求能精確控制切削深度，故本系統(tǒng)在升降缸買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 部分采用雙單向節(jié)流閥來控制升降缸同步動作，用夜控單向閥實現(xiàn)液壓缸的自鎖。其液壓原理圖實現(xiàn)如圖 4所示。 圖 4 升降缸液壓原理圖 液壓原理圖的分析設計 本液壓系統(tǒng)屬于中低壓系統(tǒng)，綜合考慮一切因數(shù)，采用定量泵向系統(tǒng)供油。綜合以上各個部分的調(diào)速回路方案，補充系統(tǒng)的保護回路，方向控制回路和卸荷回路而設計出系統(tǒng)總的液壓原理圖。如下圖 5所示 : 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 圖 5 液壓原理圖 升降缸1 升降缸2 截割馬達 牽引馬達買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 表 1 液壓系統(tǒng)電磁鐵調(diào)度表 信號來源 電磁鐵狀態(tài) 執(zhí)行元件狀態(tài) 1降缸 截割 馬達 牽引 馬達 啟動電源開關 + 正轉 牽引控制開關 + + 正轉 正轉 升降控制信號 + + + + 降 正轉 正轉 升降控制信號 + + + 升 正轉 牽引停 + 正轉 截割控制信號 + 反轉 截割停 牽引控制信號 + 反 轉 關閉信號 工作原理如下： 破碎試驗臺完成截割工作是通過螺旋滾筒破碎樣品塊，牽引小車進給工料的。由于樣品塊表面起伏變化，為了能保證截割厚度相同，用電液比例方向流量閥來靈敏、精確的控制升降缸的動作。 工作過程為，啟動電源開關，電磁鐵 5 左位工作，截割部馬達正轉；此后升降缸下降到預定高度（保證截割樣品厚度相同），即比例閥左位工作，液壓缸下壓；隨后電磁鐵 7 左位工作，牽引馬達正轉帶動小車前進給料。在工作過程中升降缸時刻升降，保證截割厚度。破碎完成后，將截割滾筒上抬，使截齒 離開工料，截割部反轉后停止轉動，牽引馬達反轉，小車回退，完成指定工作。在工作過程中若截齒被卡住，應立即停車，滾筒反轉，小車回退至截齒脫離工料后方可繼續(xù)工作。 油液流動情況為： 螺旋滾筒截割工料：泵 12 電磁換向閥 7 雙單向節(jié)流閥 6 溢流閥 5截割馬達 2 溢流閥 5 雙單向節(jié)流閥 6 電磁換向閥 7 濾油器 13 回油箱 牽引小車進給供料：泵 12 電磁閥換向閥 7 雙單向節(jié)流閥 6 溢流閥5 牽引馬達 1 溢流閥 5 雙單向節(jié)流閥 6 電磁換向閥 7 濾油器 13 回油箱 升降缸升降 :泵 12 電磁換向閥 7 雙單 向節(jié)流閥 6 疊加式液控單向閥4 液壓缸 疊加式液控單向閥 4 雙單向節(jié)流閥 6 電磁換向閥 7 濾油器13 回油箱 壓執(zhí)行元件載荷力和載荷轉矩 計算 升降缸的載荷計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 升降缸在本系統(tǒng)中的載荷主要由工作載荷性載荷外載荷w g F，考慮到外載荷在系統(tǒng)中是時刻變化的，大小變化范圍很大，由實驗數(shù)據(jù)求得外載荷 3800取得液壓缸的機械效率 ，求得作用于活塞上的載荷力： 1 ，兩個液壓缸對稱分布，受載情況相同，偏載幾率也相等，故 421 0 . 4 1 0F F N 。 表 2 各液壓缸上的載荷力 液壓缸名 工況 液壓缸外載荷 ()塞上載荷力 ()降缸 升降 0 0 截割部液壓馬達載荷轉矩計算 由實驗數(shù)據(jù)測得液壓馬 達的轉矩（截割部）m a x 600 m，取液壓馬達的機械效率為 ，其載荷轉矩為： 600 6 9 4 9 5j (1) 取 7 0 0 牽引部液壓馬達載荷轉矩計算 牽引部液壓馬達轉矩： R(2) 小車線速度： 1 . 5 0 . 0 3 7 5 /40m (3) （其中 L 試驗臺長， 半徑： 2 162 (4) （ 又 30(5) 故 m i n/136030 rl (6) 可求得 24 0 0 0 2 . 5 1 0 1 0 0 R N m 取其機械效率為 m，其載荷轉矩 105 m液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算 選系統(tǒng)工作壓力 本系統(tǒng)中螺旋滾筒截割破碎試驗臺液壓系統(tǒng)屬于小型液壓機械類型，工作過程中壓力不是很大，截割載荷最大出現(xiàn)在樣本塊過硬的切割過程中，升降缸載荷力為： 4m a x 0 0，根據(jù)實際情況，可初選系統(tǒng)工作壓力為： 8p 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 表 3 按載荷選擇工作壓力 載荷（ 410N ） 5 工作壓力 1 2 3 3 4 4 5 5 7 計算升降缸的主要結構尺寸： 確定液壓缸的活塞以及活塞桿直徑，升降缸最大最大載荷出現(xiàn)在向下壓料截割時，其載荷力為 0 N ，工作在活塞桿受拉狀態(tài)如圖 6，按表 4 取執(zhí)行元件背壓力：2 P。 圖 6 表 4 執(zhí)行元件背壓力 系 統(tǒng) 類 型 背壓力 單系統(tǒng)或輕載節(jié)流系統(tǒng) 油帶調(diào)速閥系統(tǒng) 油路設置有背壓閥系統(tǒng) 補油泵閉式回路 油路較復雜的工程機械 3 回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計 則： 1 2 2 1 A P A ， （ 7） 式中： 2 2 212, ( )44A D A D d （ 8） 則活塞面積為： 1212P A 按表 2杠徑比 d/D = 活塞杠直徑： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 2 121 2 1 24 4 0 . 2 9( ) ( 1 ) F d P P P 根據(jù)液壓缸活塞杠尺寸系列 取 D =40么活塞桿直徑 d =25 5 按工作壓力取 d/D 工作壓力 d/D 選液壓缸： 5 榆次液壓件廠生產(chǎn) 計算液壓馬達的排量 截割部液壓馬達雙向旋轉，回油時經(jīng)換向閥直接回油箱，流量較大，按表4執(zhí)行元件背壓取 械效率取為 ，則截割部液壓馬達的排量為： j / （ 9） 牽引部液壓馬達也是雙向旋轉，回油時經(jīng)電磁換向閥回油箱，執(zhí)行元件背壓取為 械效率取為 ，則牽引部 馬達排量為： /j （ 10） 計算液壓執(zhí)行元件實際工作壓力 按最后確定的液壓缸機構尺寸和液壓馬達排量計算出液壓執(zhí)行元件的允許最大實際工作壓力，如下： 升降缸，載荷壓力 ： 40 0 背壓 ： P= 44211420 . 4 1 0 0 . 2 5 1 6 1 048 . 7( 1 6 7 . 8 4 ) 1 04F P P 缸（ 11） 截割部，馬達載荷轉矩： 700 m壓力損失： 1 0 62 7 . 7 1 0 馬 達 1（ 12） 牽引部，馬達載荷轉矩： 105 m買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 專業(yè)論文設計圖紙資料在線提供，優(yōu)質(zhì)質(zhì)量，答辯必過 壓力損失： 2 0 62 7 . 6 7 1 0 馬 達 2（ 13） 表 6 各液壓執(zhí)行元件的實際工作壓力 工況 執(zhí)行元件名稱 載荷 背壓力2()P P 升降 升降缸 10N 11 2F P 截割 截割馬達 700 1 12 牽引 牽引馬達 105 2 22 液壓執(zhí)行元件實際所需的流量 根據(jù)最后確定的液壓缸結構尺寸和液壓馬達的排量極其運動速度或轉速計算出液壓執(zhí)行原件所需實際流量如表 7： 表 7 工況 執(zhí)行元件名稱 運動速度 結構參數(shù) 流量：