液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì)【液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)】,液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì)【液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)】,液壓式,組合,建筑機(jī)械,液壓,部分,部份,設(shè)計(jì),鋼筋,彎曲,曲折,切斷,割斷,多用 說(shuō)明書 第 38 頁(yè) 1緒論 1.1選題背景及課題意義 在設(shè)計(jì)前期，我們進(jìn)行了許多調(diào)查，了解了鋼筋鋼管加工的發(fā)展和我國(guó)現(xiàn)階段的鋼筋鋼管加工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展情況。鋼筋是鋼筋砼結(jié)構(gòu)中主要受力材料，鋼筋加工是鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工的前期工序，鋼筋加工的質(zhì)量影響到施工質(zhì)量，也影響到建筑物質(zhì)量。鋼筋加工產(chǎn)品主要包括：各種規(guī)格的定尺鋼筋、彎曲成型的鋼筋、各種形狀的箍筋、螺紋連接用鋼筋、套筒式連接用鋼筋、鋼筋連接接頭、鋼筋（行架）龍骨架、鋼筋籠和鋼筋網(wǎng)以及按照建筑施工需要加工成型其它形狀的鋼筋加工產(chǎn)品等。目前大量的鋼筋加工作業(yè)分散于各項(xiàng)建筑工程之中，采取人工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋加工的生產(chǎn)方式很普遍，只有少數(shù)企業(yè)在鋼筋加工車間生產(chǎn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼筋加工的生產(chǎn)條件較差、加工設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率低，加工出來(lái)的鋼筋產(chǎn)品質(zhì)量差異性大、標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，可加工產(chǎn)品種類少，可移動(dòng)性差，占用施工現(xiàn)場(chǎng)，給建筑施工工作帶來(lái)了諸多不便，同時(shí)因現(xiàn)場(chǎng)存放大量鋼筋既擠占施工用地也積壓了資金，給管理工作帶來(lái)了麻煩[1]。 現(xiàn)代建筑工程中廣泛采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋作為一種特殊的建筑材料起著極其重要作用。目前全國(guó)每年用于混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，包括非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋總量超過(guò)5000萬(wàn)t，接近我國(guó)鋼產(chǎn)量的一半。1999年我國(guó)建筑用螺紋鋼筋產(chǎn)量達(dá)2495萬(wàn)t，已占鋼產(chǎn)量的1/5。因此鋼筋加工成為一個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中由于鋼筋加工生產(chǎn)落后于商品混凝土和建筑模板，現(xiàn)已成為施工機(jī)械化程度提高的瓶頸。在建筑工程中，鋼筋的彎曲、切斷作業(yè)量是非常巨大的，但目前，除鋼筋的切斷多為機(jī)械作業(yè)外，彎曲作業(yè)仍以人工作業(yè)為主，致使所加工出的鋼筋在同一規(guī)格中尺寸大小不一，質(zhì)量不好，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。造成這種現(xiàn)象的原因主要是國(guó)內(nèi)鋼筋加工設(shè)備的型式及規(guī)格不全。目前，我國(guó)鋼筋加工設(shè)備主要有兩種形式：一是手動(dòng)操縱設(shè)備，如鋼筋切斷機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)等。該類設(shè)備的主要缺點(diǎn)是功能單一，基本參數(shù)需人為控制(如彎曲角度需人眼確定) ，效率低、操作也不方便，所以該類設(shè)備只適用于人力不可及的粗鋼筋加工，對(duì)于成批大量的細(xì)鋼筋加工，仍以人工手工作業(yè)為主；二是自動(dòng)化程度高的鋼筋加工設(shè)備，雖然該類設(shè)備效率很高、質(zhì)量也很好，但價(jià)格昂貴，在目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)條件下，大多數(shù)施工單位不愿購(gòu)置。如果將鋼筋的彎曲、切斷、套絲三種作業(yè)設(shè)備合三為一，既減少了鋼筋加工的設(shè)備數(shù)量，又節(jié)約了能源。通過(guò)上述的調(diào)查，使我對(duì)未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展前景有了較深入的了解，發(fā)現(xiàn)多用途建筑機(jī)械的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常有研究意義的課題[2]。 又通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師的介紹，我們項(xiàng)目組基本上對(duì)課題有了一定的了解，參照一般工程設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，我們開(kāi)展了設(shè)計(jì)前期的調(diào)研工作，展開(kāi)了資料收集和前提的準(zhǔn)備工作。經(jīng)過(guò)幾周的收集，掌握了與本設(shè)計(jì)有關(guān)的相關(guān)資料、論文，與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種參數(shù)。依照設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選用計(jì)算機(jī)作為設(shè)計(jì)的主要工具，使用AUTOCAD等設(shè)計(jì)軟件。 1.2目前國(guó)內(nèi)外行業(yè)的整體狀況 1.2.1、國(guó)外行業(yè)整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 在發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)普遍采用工廠化生產(chǎn)建筑用鋼筋加工產(chǎn)品，如意大利OSCAM 公司、奧地利 EVG 公司、德國(guó) PEDAX 公司和美國(guó) KRB公司 等，他們采用鋼筋數(shù)控彎箍機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)、調(diào)直彎曲切斷于一體的加工機(jī)械，可建成鋼筋加工中心，為施工企業(yè)生產(chǎn)建筑用鋼筋加工產(chǎn)品，或者提供鋼筋加工企業(yè)的成套設(shè)備。具體的說(shuō)，OSCAM公司的彎曲機(jī)可以將鋼筋彎曲成螺旋狀，大直徑鋼筋自切斷的端頭非常整齊、加工效率高； EVG 公司生產(chǎn)的鋼筋自動(dòng)彎箍機(jī)采用程序控制， 按照所需箍筋的尺寸、形狀和數(shù)量生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高、加工速度快、操作方便、形狀尺寸一致性好，可生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的鋼筋加工產(chǎn)品。 1.2.2、國(guó)內(nèi)行業(yè)的整體現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)鋼筋加工機(jī)械的技術(shù)水平總體上比較落后，所生產(chǎn)的鋼筋切斷機(jī)、彎曲機(jī)、調(diào)直機(jī)、調(diào)直切斷機(jī)，冷軋帶肋鋼筋及冷軋扭鋼筋加工機(jī)械，鋼筋鐓頭機(jī)、冷拔機(jī)、彎箍機(jī)、鋼筋籠自動(dòng)滾焊機(jī)等產(chǎn)品，主要是電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源、品種規(guī)格少、結(jié)構(gòu)形式比較傳統(tǒng)、自動(dòng)化程度差、制造精度較低、創(chuàng)新力不強(qiáng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力弱。 近年來(lái)由中國(guó)建筑科學(xué)研究院機(jī)械化分院開(kāi)發(fā)成功的鋼筋網(wǎng)自動(dòng)成型機(jī)、鋼筋剝肋滾壓直螺紋加工機(jī)械和鋼筋數(shù)控彎箍機(jī)在技術(shù)上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)，具備國(guó)際品質(zhì)，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。要提高鋼筋機(jī)械技術(shù)水平、為鋼筋加工企業(yè)提供先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、滿足市場(chǎng)需求，需要不斷創(chuàng)新、不斷研發(fā)出新產(chǎn)品。 學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，加速研發(fā)數(shù)字化控制、功能集成化的鋼筋加工機(jī)械是今后發(fā)展的目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)鋼筋加工機(jī)械的升級(jí)換代，為發(fā)展鋼筋加工產(chǎn)品商品化創(chuàng)造條件，為建筑施工企業(yè)生產(chǎn)各種鋼筋加工產(chǎn)品，推動(dòng)鋼筋加工產(chǎn)品的商品化進(jìn)程，使我國(guó)鋼筋加工機(jī)械產(chǎn)品躋身于世界先進(jìn)行列。 1.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 1.3.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： （1）由于液壓傳動(dòng)是油管連接，所以借助油管的連接可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，又加之極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上，已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。 （2）液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12%～13%。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至0.0025N/W(牛/瓦)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為0.03N/W。 （3）可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1∶2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。 （4）傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。正因?yàn)榇颂攸c(diǎn)，金屬切削機(jī)床中的磨床傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。 （5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)——借助于設(shè)置溢流閥等，同時(shí)液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。 （6）液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化——借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。 （7）液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 1.3.2 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) （1）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。 （2）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。 （3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。 （4）液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。 （5）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，綜合分析液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。只要我們綜合利用液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，采用合適的密封方法和提高元件的制造質(zhì)量等措施就可以很好的控制泄漏和噪聲等缺點(diǎn)，方便的實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)械自動(dòng)化。液壓傳動(dòng)有著廣泛的發(fā)展前景。 1.4 液壓傳動(dòng)在機(jī)械中的應(yīng)用 驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及各種傳動(dòng)和操縱裝置有多種形式。根據(jù)所用的部件和零件，可分為機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的、液壓的傳動(dòng)裝置。經(jīng)常還將不同的形式組合起來(lái)運(yùn)用——四位一體。由于液壓傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，使這種新技術(shù)發(fā)展得很快。液壓傳動(dòng)應(yīng)用于金屬切削機(jī)床也不過(guò)四五十年的歷史。航空工業(yè)在1930年以后才開(kāi)始采用。特別是最近二三十年以來(lái)液壓技術(shù)在各種工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[3]。 在機(jī)床上，液壓傳動(dòng)常應(yīng)用在以下的一些裝置中： (1) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置磨床砂輪架和工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大部分采用液壓傳動(dòng)；車床、六角車床、自動(dòng)車床的刀架或轉(zhuǎn)塔刀架；銑床、刨床、組合機(jī)床的工作臺(tái)等的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也都采用液壓傳動(dòng)。這些部件有的要求快速移動(dòng)，有的要求慢速移動(dòng)。有的則既要求快速移動(dòng)，也要求慢速移動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)多半要求有較大的調(diào)速范圍，要求在工作中無(wú)級(jí)調(diào)速；有的要求持續(xù)進(jìn)給，有的要求間歇進(jìn)給；有的要求在負(fù)載變化下速度恒定，有的要求有良好的換向性能等等。所有這些要求都是可以用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (2) 往復(fù)主體運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置龍門刨床的工作臺(tái)、牛頭刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并且要求換向沖擊小、換向時(shí)間短、能耗低，因此都可以采用液壓傳動(dòng)。 (3) 仿形裝置車床、銑床、刨床上的仿形加工可以采用液壓伺服系統(tǒng)來(lái)完成。其精度可達(dá)0.01～0.02mm。此外，磨床上的成形砂輪修正裝置亦可采用這種系統(tǒng)。 (4) 輔助裝置機(jī)床上的夾緊裝置、齒輪箱變速操縱裝置、絲桿螺母間隙消除裝置、垂直移動(dòng)部件平衡裝置、分度裝置、工件和刀具裝卸裝置、工件輸送裝置等，采用液壓傳動(dòng)后，有利于簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)床自動(dòng)化程度。 (5) 靜壓支承重型機(jī)床、高速機(jī)床、高精度機(jī)床上的軸承、導(dǎo)軌、絲杠螺母機(jī)構(gòu)等處采用液體靜壓支承后，可以提高工作平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度[4]。 2 方案論證及其設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)的題目是液壓式組合建筑機(jī)械液壓部分設(shè)計(jì), 該機(jī)適用于建筑單位，因此要求操作靈活方便，液壓系統(tǒng)要安全可靠；主機(jī)為可移動(dòng)式，移動(dòng)、固定要靈活方便。由于建設(shè)機(jī)械在野外作業(yè)較多，工作條件較為惡劣，油液溶液污染，因此要求所用的元件對(duì)油液污染的敏感性低，系統(tǒng)要設(shè)置良好的加油，吸油過(guò)濾裝置和防塵裝置。在這個(gè)課題設(shè)計(jì)的過(guò)程中我做的是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)要求分析，該機(jī)通過(guò)液壓系統(tǒng)對(duì)主機(jī)的控制最終要實(shí)現(xiàn)三個(gè)動(dòng)作：即對(duì)鋼筋或鋼管的切斷、彎曲和套絲。從材料的力學(xué)性能來(lái)考慮，鋼筋的變形要比鋼管的變形困難的多，所以本設(shè)計(jì)以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的切斷、彎曲、套絲。切斷時(shí)所需的切斷力，材料彎曲、套絲時(shí)所需的扭矩，以對(duì)鋼筋的計(jì)算為準(zhǔn)。在滿足工作性能要求的情況下，力求設(shè)計(jì)過(guò)程的簡(jiǎn)潔。 現(xiàn)在初步考慮對(duì)鋼筋切斷時(shí)，用液壓缸的活塞桿帶動(dòng)刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的切斷；對(duì)彎曲和套絲動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)有兩種方案：一種是用回轉(zhuǎn)液壓缸帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn),其彎曲過(guò)程為使彎曲缸活塞前移，通過(guò)活塞內(nèi)孔大導(dǎo)程槽的作用，使缸內(nèi)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)絲杠頭部帶動(dòng)彎曲回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行鋼筋彎曲作業(yè)。一種是用液壓馬達(dá)帶動(dòng)工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的彎曲和套絲，即將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸直接與彎曲工作臺(tái)連接，對(duì)于彎曲的角度可由馬達(dá)所帶的行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制?？紤]到回轉(zhuǎn)液壓缸的回轉(zhuǎn)角度僅限于0——180度，對(duì)于大角度的彎曲和套絲來(lái)說(shuō)，一個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸不能完成操作，為使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)采用雙向定量液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲和套絲加工。 現(xiàn)就系統(tǒng)工作原理制定以下兩種方案加以比較： 方案一： 圖2-1 系統(tǒng)原理圖1 方案二： 圖2-2 系統(tǒng)原理 比較兩種方案，方案一在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面比較簡(jiǎn)單，但僅僅限于完成鋼筋鋼管的切斷、彎曲和套絲，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化方面有所欠缺。方案二雖然在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上比方案一復(fù)雜，但其在流量和壓力控制方面有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在切斷直徑在20mm以下的鋼筋時(shí)，即工作壓力小于16MPa時(shí)，方案二可以不經(jīng)過(guò)增壓缸，在中低壓環(huán)境下直接切斷，可以降低液壓元件間的磨損和工作油液的間隙泄漏，從而可以延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的使用壽命。在本設(shè)計(jì)中，經(jīng)綜合考慮，采用方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 2.1鋼筋切斷力的計(jì)算 在建筑中混凝土用鋼筋查《金屬手冊(cè)》第九版第一卷P237表18可知其光圓鋼筋：用作銷釘，圈簧，構(gòu)件接頭和支撐桿，其材料為ASTM A615，螺紋鋼筋與混凝土共用提供抗拉強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度，其材料為ASTM A706。 表2-1 鋼筋尺碼 公稱尺寸（mm） 橫截面面積（） 公稱重量（kg/m） 3 9.52 71 0.560 4 12.70 129 0.994 5 15.80 200 1.552 6 19.05 284 2.235 7 22.22 387 3.042 8 25.40 510 3.973 9 28.65 645 5.059 10 32.26 819 6.403 11 35.81 1006 7.906 14 43.00 1452 11.384 18 57.33 2581 20.238 數(shù)據(jù)來(lái)源：《金屬手冊(cè)》第九版第一卷 工程上最常用的光圓鋼筋為HPB335級(jí)鋼筋，帶肋鋼筋為HRB級(jí)鋼筋，查《鋼筋的力學(xué)性能》得冷拉鋼筋的力學(xué)性能： 表2-2 鋼筋級(jí)別 直徑 mm MP MP % 最小彎曲半徑 冷拉應(yīng)力 N/ HPB335 6~12 280 490 11 3 280 HRB335 6~25 28~50 335 570 16 3 4 280 HRB400 6~25 28~50 400 570 14 4 5 480 HRB500 6~25 28~50 500 630 12 6 7 460 數(shù)據(jù)來(lái)源：《建筑用鋼材及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)匯編》 熱軋帶肋力學(xué)性能： HRB355 335 490 16 表2-3 數(shù)據(jù)來(lái)源：《鋼筋的力學(xué)性能》 試驗(yàn)表明，一般情況下材料的許用切應(yīng)力與許用拉應(yīng)力之間關(guān)系為：剪切應(yīng)力對(duì) 塑性材料[]=0.6～0.8 [] 脆性材料[]=0.8～1.0 [] （2.1） []為鋼材拉應(yīng)力對(duì)于鋼材、銷釘許用壓應(yīng)力[]=1.7～2[][5] 查金屬材料的力學(xué)性能,建筑中光圓盤鋼筋材料為普通碳素鋼Q235，其未退火狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度[]為310～380Mpa，為440～470Mpa，=240 MPa。本設(shè)計(jì)取[]=340MP。 根據(jù)鋼筋公稱尺碼，參照一般的鋼筋切斷機(jī),選取切斷鋼筋的最大直徑d=30mm。根據(jù)<<鋼筋及預(yù)應(yīng)力機(jī)械應(yīng)用技術(shù)>>P52頁(yè)提供的計(jì)算公式： F=d2/4·(N) （2.2） 式中d—鋼筋的直徑(mm)； —材料的抗剪切極限強(qiáng)度(N/mm2)。 將數(shù)據(jù)帶入公式：即P=302/4340=240.21KN 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求加工=30mm，為方便工件的安裝，要求刀頭端部距工件上端部有56mm的距離，切斷效率大約為14次每分鐘，行程為 L=36 mm，在下面的切斷系統(tǒng)計(jì)算過(guò)程中要按照此要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 2.2 彎曲扭矩的計(jì)算 在實(shí)際應(yīng)用中與彎曲鋼筋相比，無(wú)論是彎曲力的大小還是彎曲半徑的選擇，鋼筋彎曲要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比鋼管彎曲條件高，現(xiàn)在工程施工中很多是直接用鋼筋彎曲機(jī)彎鋼管，因此本設(shè)計(jì)根據(jù)鋼筋的彎曲要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2.1 工作盤轉(zhuǎn)速的選擇 根據(jù)同類彎曲機(jī)械相比,彎曲機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為3.7r/min,5 r/min,7.2 r/min,8 r/min,10 r/min,14 r/min,16 r/min。本次設(shè)計(jì)?。? r/min。 1、作用在工作盤上的轉(zhuǎn)矩M 根據(jù)<<鋼筋及預(yù)應(yīng)力機(jī)械應(yīng)用技術(shù)>>P79 M=[K1+K2d/(r+d)] w(N·cm) （2.3） 式中： K1—與鋼筋截面有關(guān)的系數(shù)，圓截面鋼筋取K1=1.7 K2—與鋼筋材料有關(guān)的系數(shù)，一般取K2=0.63～0.71 d—鋼筋直徑 cm r—彎曲半徑 cm w—抗彎截面模數(shù)cm，取w=0.1d3 —鋼筋彎曲應(yīng)力.N/cm2 對(duì)抗拉和抗壓強(qiáng)度相等的材料（如碳鋼），只要絕對(duì)值最大的應(yīng)力不超過(guò)許用應(yīng)力即可。對(duì)抗拉和抗壓不相等的材料（如鑄鐵）則拉和壓的最大應(yīng)力都不應(yīng)超過(guò)各自的許用應(yīng)力（摘自《材料力學(xué)》P174）。 通過(guò)對(duì)材料力學(xué)的研究可知，表征塑性材料破壞的行為是屈服，表征脆性材料破壞的行為是斷裂。因此，塑性材料的屈服極限和脆性材料的強(qiáng)度極限分別被定義為兩類材料的極限應(yīng)力。由鋼筋材料為碳素鋼Q235則 根據(jù)前面鋼筋的性能，最小彎曲半徑d=3。則r=1.5。 代入數(shù)據(jù):則M=[1.7+0.7×30/(30+1.5×30)]×235×0.1×303×0.001 =1256.31N·m 2、驅(qū)動(dòng)功率 P=M·n/(974000·η) （2.4） 本傳動(dòng)為液壓傳動(dòng)，取效率為0.75。 則P=1256.31N·m×8/(97400×00.75)=1.376KW 2.2.2 危險(xiǎn)部位軸的直徑 按強(qiáng)度條件 選d=60mm 按剛度條件 2.3 套絲切削力計(jì)算 （2.5） k：為車螺紋時(shí)切削系數(shù)， （碳鋼 k=150kgf/）t：切削深度mm ,t=2=1.732mm 三角形螺紋，s為走刀量 s=p/2=0.75mm，p為螺距，查表螺紋直徑在30mm以下最大螺距為2mm 。 則 p=1501.7320.75=194.86kgf=1.95KN 切削功率： （2.6） 其中： p為切削力 （kgf） v切削速度 (m/min) 查表螺紋直徑在30mm以下者切削速度 則 考慮傳動(dòng)損失 設(shè)。 2.4 明確設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工況分析 在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)明確以下問(wèn)題，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 1、主機(jī)的用途、工藝過(guò)程、總體布局以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置和空間尺寸的要求。 2、主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的性能要求，如自動(dòng)化程度、調(diào)速范圍、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、換向定位精度以及對(duì)系統(tǒng)的效率、溫升等的要求。 3、液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境，如溫度、濕度、振動(dòng)沖擊以及是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況[6]。 鋼筋的切斷工步應(yīng)該是：無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞桿快進(jìn);切刀碰到鋼筋后活塞桿帶動(dòng)切刀慢速工進(jìn)；切斷鋼筋后,行程開(kāi)關(guān)控制電磁換向閥換向，有桿腔回油，活塞桿快速返回。 由于該機(jī)屬于中小型建筑機(jī)械，系統(tǒng)壓力范圍為16～25MPa。初定液壓缸的工作壓力為16MPa。由于切斷30mm的鋼筋時(shí)切斷力為240.21KN，考慮到機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的各種阻力和壓力損失，因此預(yù)設(shè)切斷缸工作時(shí)的推力為260KN。由公式： D=3.57×10-2 （2.7） 其中 F—KN P—MPa 代入數(shù)據(jù)得液壓缸缸筒內(nèi)徑由數(shù)據(jù)得知此缸用在該中型機(jī)械上顯得較為笨重，如果使系統(tǒng)的壓力升高，要換較大工作壓力的液壓泵，現(xiàn)在初步估算彎曲和套絲所需的工作壓力和流量都較小，因此如果液壓泵的工作壓力選的過(guò)大，則會(huì)造成能源浪費(fèi)和大馬拉小車的現(xiàn)象，因此系統(tǒng)的工作壓力暫定為16 MPa?；芈窋M用增壓缸，對(duì)切斷缸的工作壓力進(jìn)行增大，現(xiàn)在初步確定將系統(tǒng)的壓力增大2倍。 切斷鋼筋時(shí)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)： 表2-4 工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 工況 行 程（mm） 速 度（m/s） 時(shí) 間（s） 工作負(fù)載（KN） 快進(jìn) 6 0.02 0.3 260 工進(jìn) 30 0.01 3.0 快退 36 0.04 0.9 即在刀頭接觸到工件之前，活塞桿帶動(dòng)刀頭快速運(yùn)動(dòng)，下降接觸工件，如果是在直徑小于20mm時(shí)，則不經(jīng)過(guò)切斷缸直接切斷。如果鋼筋直徑在20mm以上時(shí)則經(jīng)增壓缸增壓來(lái)完成切斷動(dòng)作。然后快速退回進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。 2.5 確定液壓系統(tǒng)原理圖 對(duì)這三個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)綜合考慮用三個(gè)液壓回路來(lái)進(jìn)行控制。鋼筋切斷所需切斷力較大，切斷缸的工作壓力應(yīng)該較大，因此利用增壓回路來(lái)控制；彎曲和套絲對(duì)速度要求較平穩(wěn)，初步考慮用調(diào)速閥來(lái)組成調(diào)速回路。現(xiàn)在擬訂系統(tǒng)工作原理圖為： 圖2-3 液壓系統(tǒng)原理圖 如圖所示：整個(gè)系統(tǒng)有增壓切斷支路，彎曲支路和套絲支路組成。系統(tǒng)由單個(gè)齒輪泵供油，切斷支路和彎曲支路有主油路上的溢流閥調(diào)壓，三支路均單獨(dú)工作，亦可部分的同時(shí)參與工作，三個(gè)支路分別有三個(gè)兩位兩通電磁換向閥來(lái)控制。 2.5.1 切斷支路工作原理： 將二位二通電磁換向閥I和J處于上位工作狀態(tài)，使三位四通電磁換向閥D處于下位的工作狀態(tài)，此時(shí)只有切斷支路處于工作狀態(tài)，彎曲支路和套絲支路處于關(guān)閉的狀態(tài)。 當(dāng)被切斷的鋼筋較細(xì)時(shí)，不經(jīng)過(guò)增壓缸就可切斷，此時(shí)其工作流程是：經(jīng)液壓泵流出的液壓油經(jīng)過(guò)三位四通電磁換向閥D進(jìn)入到切斷缸的無(wú)桿腔，此時(shí)由于行程閥F處于打開(kāi)的狀態(tài)，切斷缸有桿腔的油液可直接流回油箱，因此此時(shí)是處于快進(jìn)的狀態(tài)，當(dāng)?shù)毒哳^部接觸到鋼筋時(shí)，位于活塞桿頭部的擋塊壓下行程閥F的開(kāi)關(guān)時(shí)行程閥關(guān)閉，此時(shí)切斷缸有桿腔的油液只有經(jīng)過(guò)節(jié)流閥L才可以流回油箱，此時(shí)處于工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)切斷鋼筋后刀頭碰到行程開(kāi)關(guān)A，在A的作用下電磁換向閥D處于上位，從液壓泵流出的油液經(jīng)單向閥K進(jìn)入到切斷缸的有桿腔，推動(dòng)活塞向上快速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞頭部的擋塊與行程閥脫離接觸時(shí)行程閥又處于打開(kāi)狀態(tài)，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到刀頭碰到行程開(kāi)關(guān)B后，在B的作用下三位四通電磁換向閥D處于下位工作狀態(tài)，再進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！ 當(dāng)被剪的鋼筋較粗時(shí)，切斷缸需要由增壓缸提供壓力。其工作過(guò)程為，由液壓泵流出的油液由于單向閥N的作用只能經(jīng)過(guò)三位四通電磁換向閥D進(jìn)入切斷缸的無(wú)桿腔，此時(shí)由于行程閥F處于打開(kāi)的狀態(tài)使切斷缸有桿腔的油液可直接流回油箱，因此此時(shí)是處于快進(jìn)的狀態(tài)，。當(dāng)?shù)毒哳^部接觸到鋼筋時(shí)，位于活塞桿頭部的擋塊壓下行程閥F的開(kāi)關(guān)時(shí)行程閥關(guān)閉，當(dāng)油液的壓力超過(guò)16MP時(shí)，在壓力繼電器C的作用下使三位四通電磁換向閥D處于中位，在壓力的作用下，液控單向閥N被打開(kāi)，經(jīng)液壓泵流出的油液經(jīng)液控單向閥和換向閥E（此時(shí)E處于左位）進(jìn)入增壓缸，經(jīng)增壓缸流出的壓力油再經(jīng)過(guò)調(diào)速閥進(jìn)入到切斷缸的無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，由于此時(shí)切斷缸有桿腔的油液只有經(jīng)過(guò)節(jié)流閥L才可以流回油箱，因此此時(shí)處于工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)切斷鋼筋后刀頭碰到行程開(kāi)關(guān)A，在A的作用下電磁換向閥D處于上位，同時(shí)使換向閥P處于下位，則在鋼筋被切斷的瞬間高壓油通過(guò)P卸荷，使油壓降到16MP以下，同時(shí)在壓力繼電器的控制下使換向閥E處于右位。此時(shí)液控單向閥N關(guān)閉，液壓油經(jīng)過(guò)單向閥K進(jìn)入切斷缸的有桿腔，推動(dòng)活塞向上快速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞頭部的擋塊與行程閥脫離接觸時(shí)行程閥又處于打開(kāi)狀態(tài)，活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直到刀頭碰到行程開(kāi)關(guān)B后，在B的作用下三位四通電磁換向閥D處于下位工作狀態(tài)，并使P處于上位，進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！ 2.5.2 彎曲支路的工作原理： 使換向閥J處于上位，D處于中位，I處于下位，此時(shí)只有彎曲支路處于工作狀態(tài)。經(jīng)液壓泵流出的油液經(jīng)減壓閥和二位四通電磁換向閥M再經(jīng)過(guò)單向調(diào)速閥進(jìn)入到液壓馬達(dá)的左腔，液壓馬達(dá)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，開(kāi)始彎曲工作，由于鋼筋彎曲的套絲所需的壓力較小，所以在回路中設(shè)置減壓閥用來(lái)調(diào)節(jié)合適的壓力。調(diào)速閥的作用則是使工作油路流量穩(wěn)定，使液壓馬達(dá)能夠以穩(wěn)定的速度帶動(dòng)工作盤實(shí)現(xiàn)鋼筋的彎曲。鋼筋彎曲的度數(shù)是由行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制的，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的彎曲角度后由行程開(kāi)關(guān)控制換向閥M使其右端的電磁鐵通電，換向閥處于下位工作的狀態(tài)，此時(shí)液壓油進(jìn)入到馬達(dá)的右腔，使馬達(dá)帶動(dòng)工作盤反轉(zhuǎn)，取出鋼筋，電磁換向閥的左端通電使其處于上位工作狀態(tài)。然后進(jìn)入到下一個(gè)工作循環(huán)！ 2.5.3 套絲支路工作原理 套絲支路工作原理與彎曲支路極其相似,在這里不在贅述。 2.6 系統(tǒng)液壓缸的設(shè)計(jì)和液壓元件的選擇 2.6.1 液壓缸的設(shè)計(jì) 若提供的系統(tǒng)壓力較小時(shí)，所計(jì)算的液壓缸內(nèi)徑及活塞桿尺寸較大，與實(shí)際中小機(jī)械小巧方便的性能不相符合；若系統(tǒng)提供的壓力較大時(shí)，不僅使液壓泵成本提高，還會(huì)對(duì)彎曲和套絲支路造成大馬拉小車的現(xiàn)象，且能源浪費(fèi)，因此應(yīng)選工作壓力較為適中的液壓泵，對(duì)切斷支路進(jìn)行增壓。擬定增壓后液壓缸工作腔的壓力為32MPa。 根據(jù)鋼筋的切斷運(yùn)動(dòng)要求，切斷缸擬用雙作用單活塞桿無(wú)緩沖式液壓缸。查切割工藝的速度合理范圍，取切斷（鋼筋從接觸到鋼筋至切斷）時(shí)的速度為0.01m/s。快進(jìn)（無(wú)桿腔進(jìn)油至活塞桿接觸到鋼筋）時(shí)速度為0.02m/s?？焱藭r(shí)的速度是0.04m/s以下進(jìn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算都是在此前提下進(jìn)行的。 1、液壓缸內(nèi)徑的確定 (2.8) 對(duì)內(nèi)徑進(jìn)行圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 取D=110mm 2、活塞桿直徑d的計(jì)算與校核 （1）活塞桿的直徑計(jì)算 由 d= (2.9) 根據(jù)工作壓力選取 工作壓力/MPa 5.0 5.0～7.0 7.0 d/D 0.5～0.7 0.62～0.7 0.7 d=0.7D=0.7110=77mm 對(duì)活塞桿尺寸進(jìn)行圓整取d=80mm （2）活塞桿的直徑校核 由 可知80mm大于54.9mm，所以活塞桿直徑可用 (3) 活塞桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 詳見(jiàn)圖紙 則液壓缸無(wú)桿腔的有效面積: 有杠腔的有效面積 液壓缸的實(shí)際計(jì)算工作壓力 32>27.4，顯然32MPa的工作壓力肯定可以達(dá)到工作要求。 (2.10) ：切斷缸回油，活塞桿返回時(shí)的速度；：活塞桿伸出(從伸出至接觸到鋼筋)時(shí)的速度;切斷作業(yè)時(shí)速度明顯變得緩慢，取v=0.01m/s 活塞桿快進(jìn)時(shí)的流量： 切斷作業(yè)時(shí)，增壓缸啟用，現(xiàn)在擬用增壓缸小缸內(nèi)徑與切斷缸內(nèi)徑相等，那么大缸的內(nèi)徑為160mm，那么小缸的面積為大缸的一半，切斷缸的流量等于小缸流量等于進(jìn)入增壓缸大缸的流量， 即： 3、缸體壁厚的設(shè)計(jì) 查工程機(jī)械用液壓缸外徑系列，取外徑=160mm。 =6.5<13 此時(shí)缸筒屬于中等壁厚,缸體材料選用無(wú)縫鋼管，45號(hào)鋼。 （2.11） 即 取壁厚 所以液壓缸的外徑 4、液壓缸工作做行程的確定 液壓缸的工作行程可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際最大工作行程來(lái)確定，因?yàn)榍懊嬗?jì)算的可知，大鋸切斷鋼筋時(shí)的行程為36mm，由《液壓缸》第63頁(yè)表3—8—II可取其工作行程為40mm. 5、活塞的設(shè)計(jì) 由于活塞在液壓力的作用下沿缸筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊也不能間隙過(guò)大。配合過(guò)緊，不僅使啟動(dòng)的最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，也容易損壞缸筒和活塞的配合表面，間隙過(guò)大，則會(huì)引起液壓缸內(nèi)部的泄漏，降低容積效率，使其達(dá)不到使用要求！其設(shè)計(jì)詳見(jiàn)液壓缸設(shè)計(jì)的圖紙。 6、導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度指的是當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞寬度的中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離。 若導(dǎo)向長(zhǎng)度太小，將使液壓缸因徑向間隙引起的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度 H的計(jì)算公式為： H>L/20+D/2 式中 L---液壓缸的最大行程 ； D—液壓缸的內(nèi)徑； 即 活塞的寬度B根據(jù)液壓缸的工作壓力和密封方式確定，一般有B=（0.6—1）D B=0.7*110=77mm 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A，在D<80mm時(shí)，取A=(0.6---1)D， 在D>80mm時(shí)，取A=(0.6---1)d。 故取 A=0.7*80=56mm 為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，不宜過(guò)分的增大導(dǎo)向套長(zhǎng)度和活塞寬度，最好的辦法就是在導(dǎo)向套和活塞之間加裝一個(gè)隔離套K，隔離套的長(zhǎng)度一般的來(lái)講應(yīng)該取為C=H-(A+B)/2。 7、缸體長(zhǎng)度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體的長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的20—30倍。 8、緩沖裝置的設(shè)計(jì) 由于切斷時(shí)的速度較低所以此液壓缸不設(shè)緩沖裝置。 9、排氣裝置的設(shè)計(jì) 如果排氣裝置設(shè)置不當(dāng)或者沒(méi)有設(shè)置，壓力油進(jìn)入液壓缸后，缸內(nèi)仍會(huì)存在空氣。由于空氣具有壓縮性和滯后擴(kuò)張性，會(huì)造成液壓缸和整個(gè)液壓系統(tǒng)在工作過(guò)程中的顫振和爬行，影響液壓缸的正常工作。此液壓缸的排氣裝置根據(jù)《液壓缸》第70頁(yè)表3—13可選用 整體式排氣裝置。 2.6.2 液壓泵的選擇 液壓泵的最大供油量按液壓缸的最大輸入流量(11.4L/min)進(jìn)行估算，查 <<機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)>>,取泄漏系數(shù)K=1.2 則：泵提供的主油路流量為： 根據(jù)工況分析：切斷缸的最高工作壓力出現(xiàn)在切斷作業(yè)階段,這時(shí)候系統(tǒng)主油路的壓力跟流量是選取泵的主要參數(shù).此時(shí)系統(tǒng)提供壓力為：切斷缸工作壓力的一半，為16MPa，進(jìn)油路元件較小，管路簡(jiǎn)單，因此取 從液壓泵到出口到液壓缸或液壓馬達(dá)之間的總的管路損失。則：。 1、初選液壓泵： 為使所選液壓泵有一定的壓力儲(chǔ)備，所選泵的額定壓力一般要比工作壓力大25%～30%。所選液壓泵的工作壓力根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》P73表5—1初選齒輪泵型號(hào)為CB-Y型，額定壓力20Mpa，最高壓力為25Mpa。轉(zhuǎn)速：2500r/min；排量為25L/min。 因此泵的驅(qū)動(dòng)功率： (2.12) ：液壓泵的總效率，齒輪泵的效率為0.75。 2、 由所選的液壓泵來(lái)選取電機(jī) 可選怎Y132M-4型電機(jī)，其功率是7.5KW 圖2-4 切斷缸結(jié)構(gòu)圖 2.6.3 增壓缸設(shè)計(jì) 本人在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量有關(guān)液壓方面的書籍和手冊(cè)，均對(duì)增壓器的介紹較少。本人只有參照對(duì)一般液壓缸的設(shè)計(jì)步驟來(lái)設(shè)計(jì)增壓缸。根據(jù)最初擬定的把系統(tǒng)的壓力的增大兩倍的方案，由平衡關(guān)系： ×＝× (2.17) ：增壓后的壓強(qiáng)，A1：增壓缸小腔的活塞面積； ：增壓缸大缸的油液壓力即系統(tǒng)的工作壓力；：增壓缸大缸的活塞面積。 。即增壓缸大腔活塞桿面積為小腔面積的2倍?，F(xiàn)在取小缸內(nèi)徑與切斷缸內(nèi)徑相等，即＝D＝110mm；根據(jù)增壓要求即 可得其內(nèi)徑為155.54mm，圓整為160 mm 。 因此大缸直徑為160mm, ＝63mm。 增壓缸行程根據(jù)切斷缸運(yùn)動(dòng)要求，進(jìn)入切斷缸的油液由增壓缸提供，切斷缸切斷鋼筋的行程為36mm，因此增壓缸的行程需為切斷缸切斷鋼筋行程的2倍，增壓缸的行程為72mm。活塞與活塞桿設(shè)計(jì)參照同類增壓缸的設(shè)計(jì)，活塞與活塞桿設(shè)計(jì)為一體，材料選用45鋼。為了提高耐磨性和防銹性，活塞桿表面鍍硬鉻并拋光。密封槽開(kāi)在活塞桿的兩端，即活塞桿的兩端充當(dāng)活塞，密封圈采用O型圈，由于增壓缸工作壓力較高，因此在密封圈的兩側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈。 壁厚計(jì)算：小缸的工作壓力為32MPa，工作壓力較大，因此按中等壁厚計(jì)算小缸壁厚。根據(jù)公式： （2.18） 帶入數(shù)據(jù)得＝0.0175m ?。?0mm 由于大缸一側(cè)進(jìn)油及回油時(shí)受沖擊力均較小，按薄壁缸進(jìn)行計(jì)算，求得＝0.014m ，取大缸壁厚為20mm，用4個(gè)M10螺釘與缸體連接。 增壓缸的結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖2-5 增壓缸的零件結(jié)構(gòu)圖 2.6.4 液壓缸出現(xiàn)問(wèn)題的解決方法 1、液壓缸工作時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的原因及排除方法 （1）缸內(nèi)有空氣侵入，應(yīng)增設(shè)排氣裝置或使液壓缸以最大行程快速運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)迫排除空氣。 （2）液壓缸的端蓋處密封圈壓得太緊或太松，應(yīng)調(diào)整密封圈使之有適當(dāng)?shù)乃删o度，保證活塞桿能用手來(lái)回平穩(wěn)地拉動(dòng)而無(wú)泄漏。 （3）活塞與活塞桿同軸度不好，應(yīng)校正、調(diào)整。 （4）液壓缸安裝后與導(dǎo)軌不平行，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重新安裝。 （5）活塞桿彎曲，應(yīng)校直活塞桿。 （6）活塞桿剛性差，加大活塞桿直徑。 （7）液壓缸運(yùn)動(dòng)零件之間間隙過(guò)大，應(yīng)減小配合間隙。 （8）液壓缸的安裝位置偏移，應(yīng)檢查液壓缸與導(dǎo)軌的平行度，并校正。 （9）液壓缸的內(nèi)徑線性差（鼓形、錐形等），應(yīng)修復(fù)，重配活塞。 （10）缸內(nèi)腐蝕、拉毛，應(yīng)去銹蝕和毛刺，嚴(yán)重時(shí)應(yīng)鏜磨。 （11）雙出桿活塞缸的活塞桿兩端螺帽摒得太緊，使其同心不良，應(yīng)略微松螺帽，使活塞處于自然狀態(tài)[8]。 2、液壓缸的調(diào)整 （1）排氣裝置調(diào)整。先將缸內(nèi)工作壓力降到（0.5--1）MPa左右，然后使活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打開(kāi)排氣塞進(jìn)行排氣。打開(kāi)的方法是：當(dāng)活塞到達(dá)行程末端，壓力升高的瞬間打開(kāi)排氣塞，而在開(kāi)始返回之前立即關(guān)閉。排氣塞排氣時(shí)，可聽(tīng)到噓噓的氣聲，隨后噴出濁色的泡沫狀油液，空氣排盡時(shí)噴出的油呈澄清色?？梢杂萌庋叟袆e排氣是否徹底。 （2）緩沖裝置調(diào)整。在裝有可調(diào)節(jié)緩沖裝置的情況下，而活塞又在運(yùn)動(dòng)中，應(yīng)先將節(jié)流閥放在流量較小的位置上，然后逐漸調(diào)節(jié)節(jié)流口大小，直到滿足要求為止。 （3）液壓缸各部位的檢查。液壓缸除做上述調(diào)整工作外，還要檢查各個(gè)密封件的漏油情況，以及安裝聯(lián)結(jié)部件的螺栓有無(wú)松動(dòng)等現(xiàn)象，防止意外事故的發(fā)生。 （4）定期檢查。根據(jù)液壓缸的使用情況，安排定期檢查的時(shí)間，并做好檢查記錄。 3、液壓缸工作時(shí)產(chǎn)生牽引力不足或速度下降現(xiàn)象的原因及排除方法 （1）活塞配合間隙過(guò)大或密封裝置損壞，造成內(nèi)泄漏。應(yīng)減小配合間隙，更換密封件。 （2）活塞配合間隙過(guò)小，密封過(guò)緊，增大運(yùn)動(dòng)阻力。應(yīng)增大配合間隙，調(diào)整密封件的松緊度。 （3）活塞桿彎曲，引起劇烈磨擦。應(yīng)校直活塞桿。 （4）液壓缸內(nèi)油液溫升太高、粘度下降，使泄漏增加；或是由于雜質(zhì)過(guò)多，卡死活塞和活塞桿。應(yīng)采取散熱降溫等措施，更換油液。 （5）缸筒拉傷，造成內(nèi)泄漏。應(yīng)更換缸筒。 （6）由于經(jīng)常用工作行程的某一段，造成液壓缸內(nèi)徑直線性不良（局部有腰鼓形），致使液壓缸的高、低壓油互通。應(yīng)鏜磨修復(fù)液壓缸內(nèi)徑，單獨(dú)配置活塞[9]。 2.6.5 彎曲支路和套絲支路執(zhí)行元件的選擇 1、彎曲支路 根據(jù)彎曲鋼筋的工作要求，彎曲時(shí)所需扭矩1509.29N·m，彎曲時(shí)轉(zhuǎn)速為8r/min，若選取高速馬達(dá)則必須通過(guò)減速裝置進(jìn)行減速增扭后驅(qū)動(dòng)工作裝置，這樣會(huì)使整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。徑向球塞馬達(dá)為低轉(zhuǎn)速大扭矩馬達(dá)，因此可以直接與工作裝置連接，不需要減速裝置，大大減化了機(jī)械的減速系統(tǒng)。選擇型號(hào)為1QJM-1.25。排量為1.295L/r，額定壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)矩為3833N·m，轉(zhuǎn)速范圍2～200r/min。當(dāng)馬達(dá)排量為1.25L/r時(shí)，轉(zhuǎn)速為8r/min，進(jìn)入馬達(dá)的流量為q＝1.25×8＝10L/min，考慮油路的油液泄漏, ＝q×1.1＝11L/min，由于油路簡(jiǎn)單，設(shè)油路壓力損失為0.5MPa，則＝14.8＋0.5＝15.3MPa。 2、套絲支路 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取套絲時(shí)軸的轉(zhuǎn)速為50r/min，套絲時(shí)所需扭矩為56.5 N·m，根據(jù)這兩個(gè)主參數(shù)，選擇馬達(dá)型號(hào)為1QJM001-0.063那么＝50r/min×0.064L/r×K＝3.2×1.1＝3.52L/min，＝0.2＋5.78＝5.98Mpa 該系統(tǒng)為單泵間隔的向三個(gè)支路供油，因此泵的壓力應(yīng)根據(jù)最高工作回路所需的工作壓力和流量來(lái)選擇，即應(yīng)根據(jù)切斷支路的工作壓力和所需最大流量來(lái)選擇液壓泵，上面已經(jīng)選過(guò)。 2.6.6 液壓泵和液壓馬達(dá)使用注意事項(xiàng) 元件選擇安裝到系統(tǒng)以后應(yīng)該對(duì)照說(shuō)明書，嚴(yán)格按使用要求使用。 要想使液壓泵和液壓馬達(dá)獲得滿意的使用效果，除選擇高質(zhì)量的產(chǎn)品外，還應(yīng)根據(jù)機(jī)械各工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，并按照液壓泵和液壓馬達(dá)使用說(shuō)明書的要求進(jìn)行安裝、使用和維護(hù)。這里僅對(duì)與液壓泵和液壓馬達(dá)直接有關(guān)的問(wèn)題簡(jiǎn)述如下： 1、 液壓泵和液壓馬達(dá)使用條件所允許的范圍 （1）轉(zhuǎn)速和壓力不能超過(guò)規(guī)定值。 （2）若液壓泵旋轉(zhuǎn)方向有規(guī)定，則不能反向旋轉(zhuǎn)，特別是葉片泵和齒輪泵反向旋轉(zhuǎn)會(huì)引起低壓密封甚至是本身?yè)p壞。 （3）泵的自吸真空度應(yīng)在規(guī)定范圍之內(nèi)，否則會(huì)造成吸油不足而引起氣蝕、噪聲和振動(dòng)。 （4）使用時(shí)必須保證馬達(dá)的主回油口有一定的背壓。 （5）液壓系統(tǒng)中的油液應(yīng)該嚴(yán)格保持清潔，過(guò)濾精度不應(yīng)低于100μm。 2、安裝時(shí)液壓泵和液壓馬達(dá)要考慮的工作要求 （1）液壓泵和液壓馬達(dá)與其他機(jī)械連接時(shí)要保證同心，或采用柔性連接。 （2）應(yīng)盡可能使泵和馬達(dá)輸出軸不受或少受徑向負(fù)荷，不能承受徑向力的泵和馬達(dá)不得將帶輪、齒輪等傳動(dòng)件直接裝在輸出軸上。 （3）泵和馬達(dá)的泄漏油管要暢通，一般不接背壓，馬達(dá)的泄油管應(yīng)單獨(dú)引回油箱，若與回油管相連時(shí)，需保證其壓力不超過(guò)一個(gè)大氣壓。 （4）馬達(dá)在首次啟動(dòng)前應(yīng)向殼體內(nèi)灌清潔的工作液，以保證摩擦副的潤(rùn)滑。 （5）具有相位微調(diào)機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，調(diào)整后不得任意撥動(dòng)。采用浮動(dòng)配流機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，其進(jìn)、回油口應(yīng)用軟管連接，以保證配流機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)性。 （6）停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的泵和馬達(dá)，不應(yīng)滿載啟動(dòng)，待空轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，再正常使用。 2.6.7 選擇控制元件（液壓閥的選擇） 任何一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，都必須選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)良，維修方便，并保證系統(tǒng)能正常工作的重要條件。除按系統(tǒng)功能需要選擇各種類型的液壓控制閥以外，還需要考慮到額定壓力、通過(guò)流量、安裝形式、動(dòng)作方式、性能特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)價(jià)格等因素。 液壓閥的選擇，首先應(yīng)盡可能的考慮標(biāo)準(zhǔn)系列的通用產(chǎn)品，在不得意的情況下，在自行設(shè)計(jì)專用的控制元件。專用的控制元件的設(shè)計(jì)也必須遵守一系列有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（如安裝連接尺寸，基本參數(shù)等）的規(guī)定，以有利于組織生產(chǎn)和品種的發(fā)展。 （1）額定壓力的選擇 液壓閥額定壓力的選擇，可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作壓力和相應(yīng)壓力級(jí)的液壓閥，并應(yīng)使系統(tǒng)工作壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品表明的額定壓力值。高壓系統(tǒng)的壓力閥，一般都能夠使用于該額定壓力以下的所有工作壓力范圍。當(dāng)然高壓液哎呀元件在額定壓力條件下指定的某些技術(shù)指標(biāo)，在不同的工作壓力情況下回有所不同，而有些指標(biāo)可以變的更好。在液壓閥壓力級(jí)逐步向高壓發(fā)展，并統(tǒng)一為一套通用高壓系列的趨勢(shì)下，對(duì)液壓閥額定壓力的選擇也將更方便了。 系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力，如果稍高于液壓閥標(biāo)明的額定壓力值，一般來(lái)說(shuō)，在短時(shí)期內(nèi)也是允許的，但如果長(zhǎng)期處在這種狀態(tài)下工作，將會(huì)影響產(chǎn)品的正常壽命，也將影響某些性能指標(biāo)。 （2）通過(guò)流量的選擇 對(duì)液壓閥流量參數(shù)的選擇，可以依據(jù)產(chǎn)品標(biāo)明的公稱流量為依據(jù)。如果產(chǎn)品能夠提供不同流量時(shí)的有關(guān)性能曲線，則對(duì)元件的選擇使用就更為合理了。 一個(gè)液壓系統(tǒng)部分回路通過(guò)的流量不可能都是相同的，應(yīng)此，不能單純根據(jù)液壓泵的額定輸出流量來(lái)選擇閥的流量參數(shù)，而應(yīng)該考慮到液壓系統(tǒng)在所有設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下各個(gè)部分閥可能通過(guò)的最大流量。如果換向閥的選擇則要考慮到如果系統(tǒng)中采用差動(dòng)油缸，在油缸換向動(dòng)作時(shí)，無(wú)桿腔排出的流量比有桿腔排出的流量要大許多，甚至可能比液壓泵輸出的流量還要大；再如選擇節(jié)流閥、調(diào)速閥時(shí)，不僅要考慮可能通過(guò)該閥的最大流量，還應(yīng)該考慮到該閥的最小穩(wěn)定流量指標(biāo)；又如某些回路通過(guò)的流量比較大，如果選擇與該流量相當(dāng)?shù)膿Q向閥，在換向動(dòng)作時(shí)則可能會(huì)產(chǎn)生較大的壓力沖擊，為了改善工作性能，可選擇大一檔規(guī)格的換向閥，某些系統(tǒng)，大部分工作狀態(tài)通過(guò)的流量不太大，偶爾會(huì)有大流量通過(guò)，考慮到系統(tǒng)布置的緊湊，以及閥本身的工作性能的允許，或者壓力損失的瞬時(shí)增加，在許可的情況下，不按偶爾的大流量工況選取，仍然按大部分的工作狀況的流量規(guī)格選取，允許閥在短時(shí)間內(nèi)超流量狀態(tài)下使用也是可以的[10]。 （3）安裝方式的選擇 液壓閥的安裝方式，是指與系統(tǒng)管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接形式。一般有三種：螺紋連接型，板式連接型和法蘭盤連接型。 安裝方式的選擇，要根據(jù)所選擇的液壓閥的規(guī)格的大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)而定，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液壓閥公稱通徑在20mm以下規(guī)格的，有螺紋連接和板式連接兩種結(jié)構(gòu)，公稱通徑32mm的，三種連接方式的結(jié)構(gòu)都有。工程通徑在50mm以上規(guī)格的液壓閥三種連接結(jié)構(gòu)方式都有。 另外還有按動(dòng)作方式，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性方面的選擇，在這里不再累述。綜合以上各種方式的選擇，所選用的各種液壓閥的型號(hào)和類型見(jiàn)圖紙明細(xì)表。 2.7其他輔助元件及液壓油液 2.7.1 油管內(nèi)徑計(jì)算 根據(jù)公式 （2.19） 其中 Q：通過(guò)管的流量；V：管內(nèi)液流速度：對(duì)于吸油管V1～2m/s（一般取1m/s以下）；對(duì)于壓油管，V3～6 m/s；對(duì)于回油管；V1.5～2.5 m/s。 油管的選取原則：對(duì)于不同長(zhǎng)度的剛性連接，一般使用硬管，因?yàn)橛补艹杀镜?，阻力小，安全，在硬管和軟管之間應(yīng)優(yōu)先考慮硬管。選取硬管的材料為15號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管。本設(shè)計(jì)選擇外徑定尺寸的鋼管，即管的規(guī)格由外徑與壁厚的尺寸確定。 以對(duì)切斷支路的計(jì)算為準(zhǔn)：吸油管，液流速度取為0.8m/s，則d＝=0.0191m查表37·9－1（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)），選取28×2.5（外徑28mm，壁厚2.5mm）的15號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管；對(duì)管子的強(qiáng)度進(jìn)行校核： （2.20） 所選管子壁厚安全；以下校核同上，不再進(jìn)行校核。 排油管＝9mm 查表取14×1.6， 材料為15號(hào)冷拔無(wú)縫鋼管；校核略。 回油管：規(guī)格22×2，材料同上。 其他支路規(guī)格按切斷支路選取。 2.7.2 油箱選擇 取ξ＝8，則V＝ξ×20.33＝8×20.33＝162.64＝165L 本設(shè)計(jì)中油箱外形為長(zhǎng)六面體，油箱的頂蓋上安裝電機(jī)和各種液壓閥件，實(shí)際使用時(shí)最高油面只允許達(dá)到油箱高度的80％，油箱箱體為鋼板焊接而成，頂蓋可拆卸，通過(guò)螺釘連接固定在箱體上。為了方便散熱、搬移和放油，油箱的底腳高度設(shè)計(jì)為70mm。油箱四周設(shè)計(jì)裝有吊耳，以便起吊裝運(yùn)。為了將吸回油隔開(kāi)迫使油液循環(huán)流動(dòng)，利于散熱和沉淀，本油箱設(shè)置隔板，高度為最大液面高的2/3。在油箱的最低處設(shè)置放油口，油口用螺塞或放油閥堵住，換油時(shí)可將其打開(kāi)放走油污。油箱的正常工作溫度為15～66℃之間，另外新油箱經(jīng)過(guò)酸洗和表面清洗后，四壁可涂一層與工作液相容的耐油清漆。 2.7.3 液壓油液的選擇 液壓閥的工作油液，除了有特殊要求的以外，都與液壓系統(tǒng)本身對(duì)工作油液的要求相同。而在液壓系統(tǒng)中，液壓泵是主要?jiǎng)恿υ?，因此一般都可以液壓泵?duì)工作油液的要求來(lái)選擇液壓油。 建設(shè)機(jī)械液壓系統(tǒng)常用液壓油為抗磨液壓油、低溫液壓油、高粘度指數(shù)液壓油和全消耗系統(tǒng)液壓油。為了很好的傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，建設(shè)機(jī)械液壓系統(tǒng)使用的液壓油應(yīng)具備如下性能： （1）合適的粘度，較好的粘溫特性； （2）潤(rùn)滑性能好； （3）質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少； （4）對(duì)金屬和密封件有良好的相容性； （5）對(duì)熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性； （6）抗泡沫性和抗乳化性好，腐蝕性小，防銹性好； （7）體積膨脹系數(shù)低，比熱容高； （8) 流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高； （9）對(duì)人體無(wú)害，成本低。 根據(jù)上述要求以及所選用液壓泵的類型，選用牌號(hào)為L(zhǎng)－HH32的油液，其運(yùn)動(dòng)粘度為32mm2/s。 液壓系統(tǒng)性能計(jì)算：由于該液壓系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，另外采用齒輪泵，發(fā)熱少，油箱容量又較大，因此不必進(jìn)行壓力損失及溫升的驗(yàn)算。 3 液壓站設(shè)計(jì)及系統(tǒng)維護(hù) 3.1 總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)集中布置液壓裝置，即將系統(tǒng)的執(zhí)行元件（本設(shè)計(jì)的執(zhí)行元件為切斷缸、彎曲馬達(dá)和套絲馬達(dá)）安放在主機(jī)上，考慮到增壓缸與切斷缸連接的管路不能太長(zhǎng)，因?yàn)閺脑鰤焊纵斖袛喔椎挠偷膲毫^高，否則壓力損失會(huì)較大，因此將增壓缸與切斷缸一并裝到主機(jī)上。將液壓泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制元件、輔助元件等獨(dú)立裝在主機(jī)之外，即集中設(shè)置所謂液壓站。液壓控制元件全部采用板式安裝，即水平均勻分散的布置在油箱的頂蓋上。液壓動(dòng)力源裝置采用臥式液壓動(dòng)力源，即將電機(jī)臥式安裝，液壓泵置于油箱之上。 3.2 油管的布置要求 吸油管不應(yīng)漏氣，各接頭要緊牢和密封好；吸油管道上應(yīng)設(shè)置過(guò)濾器；回油管應(yīng)插入油箱的油面以下，防止飛濺泡沫和混入空氣。設(shè)計(jì)時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)： （1）為了減少因減少摩擦導(dǎo)致的沿程壓力損失，管子應(yīng)盡可能的短。 （2）為了適應(yīng)熱脹冷縮，固定點(diǎn)之間的直管段應(yīng)盡可能有一個(gè)松彎。應(yīng)該避免緊死的直管。 （3）應(yīng)盡可能減少?gòu)澒軘?shù)量，并采用盡可能大的彎管半徑。但在管端不宜有過(guò)大的彎管半徑，否則難以與管接頭找正。管子應(yīng)該盡量有一段直管接近管接頭，而把近處的彎管調(diào)整到遠(yuǎn)處。 （4）所有管路，尤其是高壓管路均應(yīng)適當(dāng)支撐。特別在高壓系統(tǒng)中彎管前后及與軟管聯(lián)接之前必須支撐，流量的任何突然擾動(dòng)都將在彎管處產(chǎn)生使管路伸直的傾向，如果管路未加支撐則可能導(dǎo)致‘甩動(dòng)’。管夾不應(yīng)把管子卡死，而應(yīng)為熱脹冷縮留出足夠的竄動(dòng)空間。 （5）彎管半徑通常只針對(duì)管子中心線跟外徑來(lái)規(guī)定。最小彎管半徑約為外徑的2.5倍。有兩個(gè)原因：一是彎得越厲害（彎管半徑與外徑之比較?。?，則內(nèi)側(cè)越容易起皺，而外側(cè)應(yīng)力越大；二是彎管半徑（與半徑之比）越小則彎頭引起的流動(dòng)損失越大。 （6）全部管路應(yīng)分兩次安裝。第一次為試裝配，將管接頭及法蘭點(diǎn)焊在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，?dāng)整個(gè)管路確定后，拆下來(lái)進(jìn)行酸洗或清洗后，再進(jìn)行第二次安裝[11]。 本設(shè)計(jì)所選的液壓閥件的油口直徑及油口位置均沒(méi)有給出，因此以所選的管徑確定閥件的油口直徑，實(shí)際安裝時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況確定具體的安裝方案。各液壓閥件采用板式安裝，安裝時(shí)，固定螺釘?shù)臄Q緊力要均勻，使元件的安裝平面與元件底板平面能很好地接觸。 3.3 液壓泵與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的連接與安裝方式 液壓泵軸一般不允許承受徑向載荷，因此常用電動(dòng)機(jī)直接通過(guò)彈性聯(lián)軸器來(lái)傳動(dòng)安裝時(shí)，要求電機(jī)和液壓泵軸有較高的同心度和垂直度。其偏差應(yīng)在0.01mm以下，傾斜角不得大于1度。液壓馬達(dá)安裝與液壓泵相似，某些馬達(dá)允許承受一定徑向或軸向負(fù)荷，但不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的允許數(shù)值。 液壓泵吸油口的安裝高度，一般距離油面不大于500mm。無(wú)自吸能力的液壓泵，需要加低壓液壓泵向液壓泵吸油口供油。也可設(shè)置高位油箱，使液壓泵吸油口安置在油箱油面300mm～400mm以下[12]。