電動(dòng)液壓切管機(jī)設(shè)計(jì)【含13張CAD圖紙】

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If a lathe , then not only slow, difficult, and it takes too big . Currently , it seems that no particular effective way .The purpose of this design is to provide a mechanical connection to the grooved pipe joints to process using the pipe connection terminal groove , good effect of special equipment.Roll slot machine works is based on the principle of a hydraulic transmission , using two rolling wheels constantly squeezed in the middle of its wall to form a trench ; characterized by the use of large -tonnage hydraulic pressure , adaptable , easy to replace punch and die quickly high production efficiency ; widely used in construction sites pipeline installation , complete with a variety of tubes for pressure pipeline connecting the tank .Key words: Roller machine；Hydraulic pressure；Tube 目 錄摘要11. 確定工藝方案22. 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算42.1 電動(dòng)機(jī)的選擇42.1.1 類型的選擇42.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇42.1.3 功率的選擇42.2 擬訂傳動(dòng)方案52.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩82.4 進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算92.4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)102.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定112.4.4 齒數(shù)的確定122.5 進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫(huà)出總體方案圖133. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)153.1 初算各軸的最小直徑153.2 計(jì)算各主要傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸163.3 繪制部件的裝配草圖203.4 繪制設(shè)計(jì)裝配圖253.5 繪制零件工作圖28第4章 液壓部分設(shè)計(jì)304.1 滾槽機(jī)液壓系統(tǒng)的概述304.1.1 滾槽機(jī)液壓系統(tǒng)的組成304.1.2 滾槽機(jī)的液壓執(zhí)行元件314.2 滾槽機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)324.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算334.2.2 液壓泵的選取344.2.3輔助元件的確定354.3 液壓系統(tǒng)漏油和噪聲控制364.3.1 液壓系統(tǒng)漏油控制374.3.2 液壓系統(tǒng)噪聲控制375. 結(jié)論386. 致謝397.參考文獻(xiàn)4040 1. 確定工藝方案此次的設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單高效的電動(dòng)液壓切管機(jī)，為此，對(duì)如下幾種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較：方案一：用砂輪切斷金屬管：需要砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和搖臂向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，但是砂輪磨損較快費(fèi)用很高。方案二：用切斷刀切斷金屬管：如在車床上切斷，但是一般車床主軸不過(guò)幾十毫米，通不過(guò)直徑較大的金屬管，并且占有一臺(tái)普通機(jī)床，不太經(jīng)濟(jì)?；蛘哂脤Ｓ玫那泄軝C(jī)，其工作原理是工件夾緊不動(dòng)，裝在旋轉(zhuǎn)刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作效率高，但是機(jī)床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。方案三：用鋸弓鋸斷金屬管：需要鋸弓往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)和滑枕擺動(dòng)的進(jìn)給與讓刀運(yùn)動(dòng)。機(jī)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鋸切運(yùn)動(dòng)也不是連續(xù)的。當(dāng)金屬直徑相差較大時(shí)，鋸片還要調(diào)換，生產(chǎn)效率低。方案四：用液壓缸控制刀具碾壓運(yùn)動(dòng)的金屬管的方法來(lái)切斷金屬管：其需要金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和圓盤(pán)向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種方法是連續(xù)切削的，生產(chǎn)效率高，機(jī)器的結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜。但是會(huì)使管子的切口內(nèi)徑縮小，一般用于管子要求不高的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的要求為滾子轉(zhuǎn)速n=70r/min,圓盤(pán)刀片直徑a=80mm,加工管件的直徑為3/84，電機(jī)額定功率i為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時(shí)，載荷變動(dòng)小。根據(jù)畢設(shè)要求和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。在本次設(shè)計(jì)中選用方案四。工藝方案確定后，并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，加上其它一些必要的尺寸，得出工藝方案的原理圖如圖1-1圖圖1-1工藝方案原理圖方案四管機(jī)的工作原理：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)帶輪蝸桿蝸輪直齒輪中間惰輪滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，通過(guò)液壓馬達(dá)控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)，將圓盤(pán)刀片向下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并在不斷增加刀片對(duì)管子的壓力過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)管子的切割工作。 2 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇要選擇電動(dòng)機(jī)，必須了解電動(dòng)機(jī)，出廠的每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都有銘牌，上面標(biāo)有電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。因此，要合理地選擇電動(dòng)機(jī)，就要比較電動(dòng)機(jī)的這些特性。在進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇好電動(dòng)機(jī)的類型，轉(zhuǎn)速和功率。2.1.1 類型的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，所以選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。三相交流異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛。在選擇電動(dòng)機(jī)的類型時(shí)，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機(jī)械長(zhǎng)期連續(xù)工作還是重復(fù)短時(shí)工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。在本次設(shè)計(jì)中由于其載荷變動(dòng)較小，有灰塵故選擇籠式三相交流異步電機(jī)。2.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。當(dāng)工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機(jī)比較合適。如果工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比太大）將導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。在本次設(shè)計(jì)中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min和750r/min。在一般機(jī)械中這兩種轉(zhuǎn)速的電機(jī)適應(yīng)性大，應(yīng)用比較普遍。2.1.3 功率的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的容量就是合理確定電動(dòng)機(jī)的額定功率，電動(dòng)機(jī)功率的選擇與電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱、載荷大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，但一般情況下電動(dòng)機(jī)容量主要由運(yùn)行發(fā)熱條件決定。故根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率大于所需功率10%來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)的切管機(jī)電機(jī)額定功率為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時(shí)，載荷變動(dòng)小用于多塵場(chǎng)合。選用Y90L-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率P電=1.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速n電=1400r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min(4極)，最大轉(zhuǎn)矩為2.3Nm。電動(dòng)機(jī)確定后，計(jì)算出切管機(jī)的傳動(dòng)比為：i總=20 （2-1）2.2 擬訂傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案的擬定，通常是指?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及其布置。這是彼此相聯(lián)系的兩個(gè)方面。其運(yùn)動(dòng)形式大致分為；（1）傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸輪傳動(dòng)等；（2）實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的有：螺旋傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等；（3）實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的有棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)等；（4）實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的有凸輪機(jī)構(gòu)和平面連桿機(jī)構(gòu)等。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇就是根據(jù)機(jī)器工作機(jī)構(gòu)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，載荷的性質(zhì)以及機(jī)器的工作循環(huán)進(jìn)行的。然后在全面分析和比較各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上確定一種較好的傳動(dòng)方案。機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)等三部分組成。傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或改變運(yùn)動(dòng)形式，以適應(yīng)工作機(jī)功能要求。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整臺(tái)車的性能、尺寸、重量和成本都有很大影響，因此需要合理的擬定傳動(dòng)方案。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，已知切管機(jī)的i總=20，若用蝸桿，一次降速原本可以達(dá)到，其方案如圖2-1。但是由于切割的管子最大直徑為4，如圖1-1故兩個(gè)滾筒的中心距不能小于108mm，因此帶動(dòng)兩個(gè)滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（100mm）。若取蝸桿z1=2，蝸輪z2=40，m=4，則蝸輪分度圓直徑d2=160mm,比同一軸上的齒輪大，按圖2-2-1的布置，蝸輪將要和滾筒相撞，為此，應(yīng)該加大兩軸之間的中心距。這樣就要加上一個(gè)惰輪，才可以解決這個(gè)問(wèn)題，如圖2-2-2。在本次設(shè)計(jì)中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。由于帶傳動(dòng)具有緩沖和過(guò)載打滑的特性，故可將最為在電機(jī)之后的第一級(jí)傳動(dòng)，此外開(kāi)式齒輪傳動(dòng)不宜放在高速級(jí)，因?yàn)樵谶@種條件下工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音，故應(yīng)將齒輪傳動(dòng)放在底速級(jí)。一個(gè)好的傳動(dòng)方案，除了首先應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求外，還應(yīng)當(dāng)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低廉以及使用維護(hù)方便。經(jīng)比較各種傳動(dòng)方案，在本次設(shè)計(jì)中確定采用帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)方案。并初步畫(huà)出其傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖2-2-3。圖2-2-1蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案圖2-2-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動(dòng)方案圖在傳動(dòng)方案確定后,根據(jù)i總=i1i2的關(guān)系分配傳動(dòng)比.下面對(duì)個(gè)機(jī)構(gòu)的主要特性進(jìn)行比較,如表2-2-1:圖2-2-3帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖 圖2-2-4液壓缸傳動(dòng)原理圖表2-2-1幾種主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性比較特 性類 型帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)中心距變化范圍較大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)平穩(wěn),能緩沖,起過(guò)載安全保護(hù)作用外廓尺寸小,傳動(dòng)比準(zhǔn)確,效率高,壽命長(zhǎng),適用的功率和速度范圍大外廓尺寸小,傳動(dòng)比大而準(zhǔn)確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動(dòng)單級(jí)傳動(dòng)比,i開(kāi)口平型帶:24,最大值6,三角帶型: 24, 最大值7有張緊輪平型帶:35最大值8開(kāi)式圓柱齒輪: 46,最大值15. 開(kāi)式圓柱正齒輪: 34,最大值10. 閉式圓柱齒輪: 23,最大值6閉式: 1040,最大值100開(kāi)式: 1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低中高效率平型帶0.920.98三角帶0.90.96開(kāi)式加工齒0.920.96閉式0.950.99開(kāi)式0.50.7閉式0.70.94自鎖0.400.45考慮到傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu),尺寸,重量,工作條件和制造安裝等因素,必須對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(Nm)可知:當(dāng)傳動(dòng)的功率P(Kw)一定時(shí),轉(zhuǎn)速n(r/min)越高,轉(zhuǎn)矩T就越小.為此,在進(jìn)行傳動(dòng)比的分配時(shí)遵循”降速要先少后多”.V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過(guò)大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過(guò)減速器的中心高，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)困難，又因?yàn)辇X輪在降速傳動(dòng)中,如果降速比較大,就會(huì)使被動(dòng)齒輪直徑過(guò)大,而增加徑向尺寸,或者因小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切現(xiàn)象.而其在升速傳動(dòng)中,如果升速比過(guò)大,則容易引起強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪音,造成傳動(dòng)不平穩(wěn),影響機(jī)器的工作性能.為此,各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分配情況如下:i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4= （2-2） i總= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2-3）注:傳動(dòng)系統(tǒng)只大齒輪是個(gè)惰輪,它不改變傳動(dòng)比只起加大中心距,改變滾筒旋轉(zhuǎn)方向的作用.2.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩由表一我們可知，取帶=0.96，蝸=0.72，齒=0.94，滾=0.99（一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率），根據(jù)公式： ， （2-5）可知各軸的轉(zhuǎn)速為： （2-6） （2-7） （2-8） （2-9） 各軸的功率為： （2-10） （2-11） （2-12） （2-13）各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為： (Nm) （2-14） (Nm) （2-15） （2-16）第三軸，因?yàn)檠b的是過(guò)渡齒輪（惰輪），所以此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，它是一根心軸。 （2-17）將以上各數(shù)據(jù)制成如表2-3-1所示的表格。表2-3-1各軸計(jì)算結(jié)果軸號(hào)電機(jī)軸傳動(dòng)比i1.2501.51/4.5轉(zhuǎn)速n(r/min)1410116.723.315.570功率P(Kw)1.51.441.030.960.89轉(zhuǎn)矩T（Nm）10.2311.78420.02122.3 在計(jì)算傳動(dòng)比的時(shí)候，當(dāng)帶輪直徑和齒輪模數(shù)確定后，實(shí)際傳動(dòng)比就等于兩帶輪直徑之比，或者兩齒輪齒數(shù)之比，其結(jié)果可能出現(xiàn)與上表數(shù)據(jù)不一致。當(dāng)i5時(shí)，容許誤差不大于+ -2.5%；當(dāng)i5時(shí)，則不容許大于+ -4%。2.4 進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)適用的場(chǎng)合：中心距變化范圍較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖，可起過(guò)載安全保險(xiǎn)的作用。缺點(diǎn)是外廓尺寸大，軸上受力較大，傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保證，壽命低（約30005000小時(shí)）在本次設(shè)計(jì)中，取帶的工作情況系數(shù)K=1.1，則計(jì)算功率為：P計(jì)= KP電=1.11.5=1.65(Kw) （2-18）由P計(jì)和n1=1400r/min，可查知，選用A型三角帶。初步選定小帶輪直徑d1=100mm,大帶輪直徑d2=i1d1=1.2100=120mm,取其標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=125mm驗(yàn)算帶輪： （2-19）小于25m/s，適合。初定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）a0160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑d緣= d 頂2-10m=168-30=138mm輪轂外徑d轂=1.6d軸2=1.645=72mm(d軸2齒輪的孔徑，由表三可知d軸2=45mm)輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm輻板孔圓周定位尺寸：d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(138+72)=105mm （3-5）輻板孔直徑：d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。齒輪示意圖如圖3-2-1 圖3-2-1軸齒輪示意圖2）已知軸上齒輪z3=81，m=3，則：分度圓直徑d3=mz3=381=243mm齒頂圓直徑d頂3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm齒根圓直徑d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm齒寬B=30mm。由于d根3160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑d緣= d頂3-10m=249-30=219mm輪轂外徑d轂=1.6d軸3=1.650=80mm(d軸3齒輪的孔徑，由表三可知d軸3=50mm)輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm輻板孔圓周定位尺寸：d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(219+80)=149.5mm （3-6）輻板孔直徑：d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。、軸的中心距： （3-7）軸上齒輪如圖3-2-2圖3-2-2軸齒輪示意圖3）已知軸上的齒輪z4=18,m=3則：分度圓直徑d4=mz4=318=54mm齒頂圓直徑d頂4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm齒根圓直徑d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm齒寬B=30mm。由于d根3 d1+2r r倒圓直徑，查閱手冊(cè)中非配合處的過(guò)度圓角半徑用凸肩定位時(shí)按此式計(jì)算，用套筒定位時(shí)另取帶輪的定位靠套筒，此處的d2是指套筒外徑d3安裝滾動(dòng)軸承處的直徑dd3 d2dd3 d1無(wú)套筒的；套筒的d3必須符合軸承的標(biāo)準(zhǔn)由于采用205型軸承，d3=25mmd4裝在兩滾動(dòng)軸承之間齒輪（蝸輪）處的直徑dd4 d3+2rr倒圓角半徑，查閱手冊(cè)確定如如軸d5一般軸肩和軸環(huán)的直徑dd5d4+2a a軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.070.1) d4如如軸，d4=55mm，a=3.855.5mm,取a=5mm,則d5=55+2*5=65mm因此處d4相當(dāng)于d3=25，a=0.1 d4則d5=25+2*2.5=30mmd6滾動(dòng)軸承定位軸肩直徑查閱手冊(cè)軸承部分的D1值L7安裝旋轉(zhuǎn)零件的軸頭長(zhǎng)度LL7=（1.21.6）ddd-軸頭直徑一般要求L7要比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些L8軸環(huán)長(zhǎng)度L81.4a或L8（0.10.15）d如軸L81.4*5=7mm減速箱焊接圖如圖3-4-3圖3-4-3減速箱焊接圖3.5 繪制零件工作圖 機(jī)械零件有兩種：一類需要自行設(shè)計(jì)制作的，叫基本件；基本件必須根據(jù)設(shè)計(jì)裝配圖，全部拆畫(huà)，并對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中選取其中我滾筒工作圖和蝸桿工作圖作為零件圖拆畫(huà)： 滾筒零件圖如圖3-5-1圖3-5-1滾筒零件圖 蝸桿零件圖如圖3-5-2圖3-5-2蝸桿零件圖第4章 液壓部分設(shè)計(jì)4.1 切管機(jī)液壓系統(tǒng)的概述以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞、轉(zhuǎn)換與控制餓傳動(dòng)型式稱為液壓傳動(dòng)。與機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有功率-質(zhì)量比大、便于無(wú)級(jí)調(diào)速和過(guò)載保護(hù)、布局靈活方便等多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)。作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等等。4.1.1 切管機(jī)液壓系統(tǒng)的組成切管機(jī)的液壓系統(tǒng)由動(dòng)力部分、執(zhí)行部分、控制部分和輔助部分組成。各部分的功能作用有：動(dòng)力部分：由手動(dòng)液壓泵組成，將人體的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓的壓力能，輸出高壓油。執(zhí)行部分：由液壓缸組成，主要是將液體的高壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作元件，對(duì)外做功，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。控制部分：由控制閥體組成，控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中從泵到執(zhí)行元件的壓力、流量、方向等，保證各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)線路與規(guī)律。輔助部分：包括油箱、管件、過(guò)濾器、熱交換器、儲(chǔ)能器及一些儀表等，用于輔助液壓元件的正常工作。4.1.2 切管機(jī)的液壓執(zhí)行元件一般的機(jī)械工程中，液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源采用電機(jī)帶動(dòng)液壓泵來(lái)輸出高壓油，從而使各個(gè)液壓執(zhí)行元件正常工作。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)比較緊湊，需要的壓力也不是很大，這里我們采用機(jī)動(dòng)液壓泵來(lái)供油。機(jī)動(dòng)液壓泵作為一種簡(jiǎn)單方便的液壓動(dòng)力源被廣泛應(yīng)用在船舶工業(yè)、煤礦機(jī)械、石化、冶金、電力以及重型機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域。并以其體積小、重量輕、便于攜帶、安全性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)被廣大用戶接受。考慮到負(fù)載要向下直線運(yùn)動(dòng)并向上返回，采用單活塞桿雙作用液壓缸，其結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置和排氣裝置五個(gè)部分。在切管機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案中，我們采用液壓泵來(lái)提供動(dòng)力。因此，我們需要設(shè)計(jì)出一個(gè)合理、工作可靠、低成本高效率、易操作便維修的液壓系統(tǒng)來(lái)為整個(gè)切管機(jī)各個(gè)部分提供動(dòng)力源，滿足各部件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)出一個(gè)比較合理的液壓系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)切管機(jī)的工作異常重要。4.2 切管機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.2.1 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1. 液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑計(jì)算 （4-2）式中，工作循環(huán)中最大的外負(fù)載液壓缸工作壓力可取為0.5Mpa液壓缸內(nèi)徑與活塞桿直徑的關(guān)系，考慮到快進(jìn)、快退速度相等，取為0.7。 液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.90.97。在本設(shè)計(jì)中取。在本設(shè)計(jì)中， （4-3）根據(jù)液壓缸內(nèi)徑尺寸系列，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列2直徑D=63mm；活塞桿直徑d按求得d=44mm。2. 計(jì)算在各個(gè)工作階段液壓缸所需的流量 L/min （4-4） L/min （4-5） L/min （4-6）3. 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。工程機(jī)械的液壓缸，一般是用無(wú)縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算 （4-7）式中，液壓缸壁厚(m)； 液壓缸內(nèi)徑(m)； 試驗(yàn)壓力，取最大工作壓力的1.5倍（MPa）； 缸筒材料的許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管mm液壓缸壁厚算出后，可求出缸體的外徑 （4-8）按照工程機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑尺寸系列3，所以取外徑為80mm4. 液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，參照液壓缸活塞行程參數(shù)系列選用工作行程為80mm。5. 缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋有空時(shí)， 式中， （4-9） t缸蓋有效厚度(m)； 缸蓋止口內(nèi)徑(m)； 缸蓋孔的直徑(m)。在本設(shè)計(jì)中有孔時(shí)6. 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定 （5-0）活塞寬度B取，缸蓋滑動(dòng)支承面的長(zhǎng)度，隔套的長(zhǎng)度， （5-1）7. 缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸剛體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩短端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。因此取缸體長(zhǎng)度145mm。6. 活塞桿穩(wěn)定性的驗(yàn)算活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比l/k為 （5-2）柔性系數(shù)m取85，末端系數(shù)n取2所以，采用拉金公式計(jì)算4 （5-3）安全系數(shù)取n=2 則 （5-5）所以，活塞桿穩(wěn)定7. 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，這里選用法蘭連接，如圖所示：圖 4-1活塞和活塞桿采用卡鍵連接，如圖所示：圖 4-2活塞桿頭部直接與工作機(jī)械連接，根據(jù)負(fù)載連接的要求選用外螺紋連接結(jié)構(gòu)，如下圖所示： 圖 4-3選用導(dǎo)向套導(dǎo)向的導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)，密封圈選用O形圈的密封類型?；钊盎钊麠U處的密封圈，根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈，由于液壓缸的工作壓力為3MPa，速度范圍0.5m/s，因此選用缸體與缸蓋的密封形式選用O形圈的密封形式?；钊麠U與缸蓋，活塞與缸體的密封選用Y形圈的密封形式。本設(shè)計(jì)中的液壓缸運(yùn)動(dòng)慣性不大、速度也不高，因此選用圓柱形環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。4.2.2 液壓泵的選取柱塞泵是靠柱塞在缸體做往復(fù)運(yùn)動(dòng)造成密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油與壓油的液壓泵，與齒輪泵和葉片泵相比，柱塞有許多優(yōu)點(diǎn)：第一,加工方便，可得到較高的配合精度，密封性能好，在高壓下工作仍有較高的容積效率。第二，只需改變柱塞的工作行程就能改變流量，易于實(shí)現(xiàn)變量。第三，柱塞泵主要零件均受壓應(yīng)力，材料強(qiáng)度性能可得以充分利用。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，流量調(diào)節(jié)方便，所以選用柱塞泵，并且選擇直軸式軸向柱塞泵。該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量，泵的額定壓力，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，容積效率，總效率。與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況的功率，去兩者較大值座位選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)?？爝M(jìn)時(shí)的外負(fù)載為2500N，進(jìn)油路的壓力損失定位0.3MPa， 快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為 查詢電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1kW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。4.2.3輔助元件的確定工程中常用的液壓系統(tǒng)輔助元件有蓄能器、過(guò)濾器及一些液壓儀表等等。1. 蓄能器蓄能器在液壓系統(tǒng)中是用來(lái)儲(chǔ)存、釋放能量的裝置。其主要用途為：可作為輔助液壓源在短時(shí)間里提供一定數(shù)量的壓力油，滿足系統(tǒng)對(duì)速度、壓力的要求，如可以實(shí)現(xiàn)某支路液壓缸的增速、保壓、緩沖等。在設(shè)計(jì)液壓裝置中需要用到蓄能器。裝置出的蓄能主要是為了穩(wěn)定壓力，在液壓系統(tǒng)中由于油溫升高而使液體膨脹，產(chǎn)生高壓可使用蓄能器來(lái)吸收；當(dāng)容積的變化而使油量減少時(shí)，蓄能器也可以起到補(bǔ)償作用。2. 冷卻器當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因液壓泵的容積損失和機(jī)械損失，控制元件管路的壓力損失和液體摩擦損失等消耗的能量，幾乎全部轉(zhuǎn)化成熱量，這樣會(huì)使得油液的粘度下降，造成元件內(nèi)泄漏、密封老化。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作，因此在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，為減少熱量的產(chǎn)生，降低液壓系統(tǒng)的溫度，一方面增大油箱的散熱面積，另一方面就是增加冷卻器來(lái)冷卻油液。在液壓系統(tǒng)中，在回油的管路上面設(shè)計(jì)了一個(gè)冷卻器來(lái)降低油液的溫度。冷卻方式采用水冷列管式，這種冷卻方式冷卻水從管內(nèi)流過(guò)，油從列管間流過(guò)，中間折板使油折流，并采用雙程流動(dòng)方式，強(qiáng)化冷卻效果。散熱效果好，散熱系數(shù)可達(dá)350580W/(m2C)。類型參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)采用LQ型列管式冷卻器，型號(hào)為2LQFW-A/1.0F。主要參數(shù)有：2為管稱數(shù)為；F為浮動(dòng)頭結(jié)構(gòu)形式；W為臥式安裝方式；A為壓力等級(jí)，F(xiàn)為法蘭連接。3. 過(guò)濾器過(guò)濾器的使用主要是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長(zhǎng)元器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。選擇過(guò)濾器主要是看其過(guò)濾精度和過(guò)濾能力，過(guò)濾精度是指油液通過(guò)過(guò)濾器時(shí)，能夠穿過(guò)過(guò)濾芯的球形污染物的最大直徑。過(guò)濾能力也叫通油能力，指在一定壓力差下允許通過(guò)過(guò)濾器的最大流量。在液壓系統(tǒng)中用到的過(guò)濾器主要是在油泵的吸油口、系統(tǒng)的回油口和注油口處。在吸油處的過(guò)濾器主要是保護(hù)液壓泵，其精度類別采用粗過(guò)濾器，即能濾掉100m以上的顆粒。在回油口處的過(guò)濾器主要是用于降低油液污染度，其精度類別采用普通過(guò)濾器，能過(guò)濾掉10100m。注油口出的過(guò)濾器一般是防止注油時(shí)污染物進(jìn)入，精度類別也是采用粗過(guò)濾器，通常和空氣濾清器一起使用。 4.3 液壓系統(tǒng)漏油和噪聲控制4.3.1 液壓系統(tǒng)漏油控制液壓系統(tǒng)泄漏的原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，主要是與振動(dòng)、壓力差、制造誤差、裝配間隙等有關(guān)。泄漏工程上分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩種。外泄漏是指油液從元器件或管道接口內(nèi)部向外泄漏；內(nèi)泄漏是指元器件內(nèi)部由于間隙、磨損等原因有少量油液從高壓腔流到低壓腔。外泄漏會(huì)造成油液浪費(fèi)，污染環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)造成火災(zāi)危及人生安全。內(nèi)泄漏能引起系統(tǒng)壓力、流量不穩(wěn)定嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成停產(chǎn)事故。為降低滾槽機(jī)液壓系統(tǒng)的泄漏，我們采取的