液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計【液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計】

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液壓與氣壓傳動是研究以有壓流體（壓力油或壓縮空氣）為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機(jī)械的傳動和自動控制的學(xué)科。液壓傳動與氣壓傳動實現(xiàn)傳動和控制的方法是基本相同的，它們都是利用各種控制元件組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成能完成一定控制功能的傳動系統(tǒng)來進(jìn)行能量的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制。因此，要研究液壓與氣壓傳動及其控制技術(shù)，就首先要了解傳動介質(zhì)的基本物理特性及其靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性；要了解組成系統(tǒng)的各類液壓與氣動元件的結(jié)構(gòu)、工作原理、工作性能以及由這些元件所組成的各種控制回路的性能和特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行液壓與氣壓傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計1。2.1液壓傳動2.1.1 液壓傳動的應(yīng)用范圍的基本原理液壓傳動有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等等；船舶用的甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液壓傳動所用的工作介質(zhì)為液壓油或其他合成液體，氣壓傳動所用的工作介質(zhì)為空氣。由于這兩種流體的性質(zhì)不同，所以液壓傳動和氣壓傳動又各有其特點(diǎn) 2。2.1.2、液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)(1) 液壓傳動可以輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動，這是其它傳動方式所不能比的突出優(yōu)點(diǎn)。(2) 液壓傳動能很方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，且可在系統(tǒng)運(yùn)行過程中調(diào)速。 (3) 在相同功率條件下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓元件之間可采用管道連接、或采用集成式連接，其布局、安裝有很大的靈活性，可以構(gòu)成用其它傳動方式難以組成的復(fù)雜系統(tǒng)。 (4) 液壓傳動能使執(zhí)行元件的運(yùn)動十分均勻穩(wěn)定，可使運(yùn)動部件換向時無換向沖擊。而且由于其反應(yīng)速度快，故可實現(xiàn)頻繁換向。 (5) 操作簡單，調(diào)整控制方便，易于實現(xiàn)自動化。特別是和機(jī)、電聯(lián)合使用時，能方便地實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。 (6) 液壓系統(tǒng)便于實現(xiàn)過載保護(hù)，使用安全、可靠。由于各液壓元件中的運(yùn)動件均在油液中工作，能自行潤滑，故元件的使用壽命長。 (7) 液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于設(shè)計、制造、維修和推廣使用。2.1.3液壓傳動的缺點(diǎn) (1) 液壓傳動以液體作為工作介質(zhì)，在液壓元件中相對運(yùn)動的摩擦副間無法避免泄漏，再加上液體壓縮性及管路彈性變形等原因，難以實現(xiàn)嚴(yán)格的傳動比。(2)液體粘度和溫度有密切關(guān)系，當(dāng)粘度隨溫度變化時，將直接影響泄漏、壓力損失及通過節(jié)流元件的流量等，從而引起執(zhí)行元件運(yùn)動特性的變化。(3)傳動效率較低。液壓系統(tǒng)中能量要經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換，在能量轉(zhuǎn)換及傳遞過程中存在機(jī)械摩擦損失、壓力損失及泄漏損失。(4)液壓元件的制造精度要求高，造價較貴。使用、維護(hù)要求有一定的專業(yè)知識和較高的技術(shù)水平。 (5)液壓能的獲得與傳遞不如電能方便。 （6）液壓系統(tǒng)中各種元件、輔件及工作介質(zhì)均在封閉的系統(tǒng)內(nèi)工作，故障征兆難以及時發(fā)現(xiàn)，故障原因較難確定。2.2 氣壓傳動1、氣壓傳動的優(yōu)點(diǎn)（1）空氣可以從大氣中取之不竭，無介質(zhì)費(fèi)用和供應(yīng)上的困難，將過的氣體排入大氣，處理方便。泄漏不會影響工作，不會污染環(huán)境。（2）空氣的粘性很小，在管路中阻力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液壓傳動系統(tǒng)，宜于遠(yuǎn)程傳輸及控制。（3）工作壓力低，元件的材料和制造精度低。（4）維護(hù)簡單，使用安全，無油的氣動控制系統(tǒng)特別適用于無線電元器件的生產(chǎn)過程，也適用于食品及醫(yī)藥的生產(chǎn)過程。（5）氣動元件可以根據(jù)不同場合，采用相應(yīng)材料，使元件能夠在惡劣的環(huán)境（強(qiáng)振動、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)腐蝕和強(qiáng)輻射等）下進(jìn)行正常工作。 2、氣壓傳動缺點(diǎn)（1）氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以它的工作效率和響應(yīng)速度不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，但這個缺點(diǎn)對工業(yè)生產(chǎn)過程不會造成困難。 （2）空氣的壓縮性遠(yuǎn)大于液壓油的壓縮性，因此在動作的響應(yīng)能力、工作速度的平穩(wěn)性不如液壓傳動。 （3）氣壓傳動系統(tǒng)出力較小，且傳動效率低3。2.3液壓與氣壓傳動的發(fā)展液壓與氣壓傳動發(fā)展到目前的水平主要是由于液壓與氣壓傳動本身的特點(diǎn)所致，隨著工業(yè)的發(fā)展，液壓與氣壓傳動技術(shù)必將更加廣泛地應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。液壓技術(shù)自18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，已有300多年的歷史了，但其真正的發(fā)展只是在第二次世界大戰(zhàn)后近60年的時間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。20世紀(jì)60年代以來，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，并滲透到各個工業(yè)領(lǐng)域中去。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）、計算機(jī)輔助測試(CAT)、計算機(jī)直接(CDC)、計算機(jī)實時控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。氣壓傳動技術(shù)在科技飛速發(fā)展的當(dāng)今世界發(fā)展將更加迅速。隨著工業(yè)的發(fā)展，氣壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵、機(jī)械工業(yè)等行業(yè)擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。氣動技術(shù)已發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內(nèi)的自動化技術(shù)。由于工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展。氣動控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性，降低總成本為目標(biāo)。研究和開發(fā)系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)、電、液、氣綜合技術(shù)。顯然，氣動元件當(dāng)前發(fā)展的特點(diǎn)和研究方向主要是節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與電子學(xué)相結(jié)合的綜合控制技術(shù)。液壓系統(tǒng)主要由：動力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 (1) 動力元件（油泵） 動力元件起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵為系統(tǒng)提供一定的流量和壓力的動力元件， 它的作用是把液體利用原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓力能，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓傳動中的動力部分。 選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。 (2) 執(zhí)行元件（油缸、液壓馬達(dá)） 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。其中，油缸做直線運(yùn)動，馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來分可以為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小，便于起動和制動，調(diào)節(jié)（調(diào)速及換向）靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十牛.米到幾百牛.米）所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式，此外在徑向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)形式。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低（有時可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)或零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)），因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，使轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)大為簡化。通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大（可達(dá)幾千牛.米到幾萬牛.米），所以又稱為低速達(dá)轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 (3) 控制元件 包括壓力閥、流量閥和方向閥等。它們的作用是根據(jù)需要無級調(diào)節(jié)液動機(jī)的速度，并對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。 液壓傳動系統(tǒng)對液壓控制閥的基本要求是：動作靈敏、使用可靠，工作是沖擊和振動要小，使用壽命長。油液通過液壓閥壓力損失要小，密封性能好，內(nèi)泄漏要小，無外泄漏。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝、維護(hù)、調(diào)整方便，通用性好4。通常對于液壓閥所應(yīng)用的各種滑閥、錐閥、節(jié)流孔口等均可按紊流流量方程對閥口的流量進(jìn)行計算5。 (4) 輔助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件及油箱等，它們同樣十分重要。 (5) 工作介質(zhì) 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和電動機(jī)實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。2.4剪切裝置 高質(zhì)量的下料對高質(zhì)量的產(chǎn)品和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的意義傳統(tǒng)的下料方法大多采用帶鋸、車削和普通的剪切方法6。沖壓是使用模具分離材料的一種基本工具，它可以直接制成零件或為其他沖擊工序，如彎曲，拉伸，成型等準(zhǔn)備毛坯，也可以在已經(jīng)成型的沖壓件上進(jìn)行切口修邊等。沖壓設(shè)備選用機(jī)械壓力機(jī)，中小型沖壓件選用開式曲柄壓力機(jī)，大中型沖壓件選用閉式曲柄壓力機(jī)。進(jìn)行大批量生產(chǎn)一般采用高速自動壓力機(jī)。沖壓質(zhì)量與凸凹模的相對間隙有關(guān)。間隙越大，沖材質(zhì)量越低。 沖壓加工管材具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是切斷時易被壓扁。為了減少管材被壓扁的程度，通常將凹模做成少許的桃型。在沖壓前，使管材在右半凹模的強(qiáng)力夾持下產(chǎn)生一定的反變形，然后再由沖刀沖切，從而減小管件被切刀壓扁的程度72.5套絲裝置套絲是利用板牙在工件外表面上加工出外螺紋的方法。板牙是加工外螺紋的刀具，形似螺母，其上有數(shù)個排屑孔，并靠它構(gòu)成切削刃，板牙的兩面都有成錐形的切削部分，可任選一面套絲，中間是校準(zhǔn)部分，也是套口的導(dǎo)向部分，其修正和導(dǎo)向作用89。2.6液壓CAD技術(shù)CAD技術(shù)使人工設(shè)計方式變?yōu)樽詣踊桶胱詣踊姆绞?，尤其是CADCAPPCAM的推廣和應(yīng)用使液壓技術(shù)得到迅速發(fā)展。在液壓CAD的開發(fā)和研究方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：充實現(xiàn)有的液壓CAD設(shè)計軟件，進(jìn)行二次開發(fā)，建立知識庫信息系統(tǒng)，它將構(gòu)成設(shè)計制造銷售使用設(shè)計的閉式循環(huán)系統(tǒng)。將計算機(jī)的仿真及適時控制結(jié)合起來，將模型放入“硬”件和系統(tǒng)中，借此在建造實際樣機(jī)之前，便可在軟件里修改其特性參數(shù)，以達(dá)到最佳設(shè)計結(jié)果102.7新材料、新工藝的應(yīng)用 新型材料的使用，如陶瓷、砌塊、聚合物或涂敷料，可使液壓的發(fā)展引起新的飛躍。為了保護(hù)環(huán)境，減少漏油對環(huán)境危害，可采用生物降解迅速的壓力流體，如菜油基和合成脂基的傳動用介質(zhì)將得到廣泛應(yīng)用11。據(jù)專家預(yù)測，今后十年大部分行走機(jī)械中使用的液壓油（礦物油）將會為生物降解迅速的流體所替代。鑄造工藝的發(fā)展，將促進(jìn)液壓元件性能的提高，如鑄造流道在閥體和集成塊中的廣泛使用，可優(yōu)化元件內(nèi)部流動，可減少壓力損失和降低噪聲，實現(xiàn)元件小型化。 如果上述提高液壓技術(shù)的方向得到充分實現(xiàn)12。3 小結(jié)本設(shè)計中彎曲和套絲裝置若采用傳統(tǒng)的減速方式，必然導(dǎo)致減速機(jī)構(gòu)相當(dāng)?shù)凝嫶?，利用了液壓技術(shù)，用液壓元件來控制執(zhí)行元件，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，使機(jī)構(gòu)大為簡化，而且利用液壓傳動易于實現(xiàn)自動化控制。本設(shè)計中的切斷可以由液壓缸帶動刀具運(yùn)動實現(xiàn)，套絲和彎曲可以由回轉(zhuǎn)液壓缸或馬達(dá)帶動工作盤旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)對工件的彎曲和套絲。可以肯定，液壓技術(shù)和其他傳動方式相比將繼續(xù)保持其有力的競爭。 在設(shè)計中還要注意液壓回路的選擇，達(dá)到所需要的設(shè)計要求。還考慮成本，盡量做到最好性價比，使設(shè)備發(fā)揮最好性能。 參考文獻(xiàn)1 左健民.液壓與氣壓傳動M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2006:5-11.2 賀利樂 .建筑機(jī)械液壓與液力傳動. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社2004.2.3 張利平.液壓與氣壓技術(shù)手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007:20-25.4 王煥菊.液壓與氣壓傳動M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007:78-80.5 馬長林，高欽和，李鋒.液壓系統(tǒng)仿真中幾種閥口流量模型的解算分析J .維普資訊，2007（11）：02.6 張平.液氣式高速棒料剪切機(jī)的原理及動態(tài)分析J .蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2006（06）06：03-04.7 張利平.液壓站設(shè)計與使用M.北京:海洋出版社,2004.2：8 王文光.高速攻絲技術(shù)的研究狀態(tài)工具展望J .2002:3-4.9 楊文淵.簡明工程機(jī)械施工手冊M .華南理工大學(xué)出版社,2001:100-120.10 Backe, W. 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