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1、 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 液壓鋼筋調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)為液壓式鋼筋調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是切斷裝置原 理方案的確定、切斷裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算、切斷裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、液壓件的選擇 及切斷裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。 本設(shè)計(jì)中介紹了液壓系統(tǒng)方案的確定，并在后面附上了一張確定后液壓系統(tǒng) 原理圖。 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算是本文重點(diǎn)著手對(duì)象，其中液壓缸是本設(shè)計(jì)的最重要 的組成部分，其中包含了負(fù)載的計(jì)算、系統(tǒng)工作壓力的確定、活塞與活塞桿的計(jì) 算、缸體長(zhǎng)度的確定以及活塞

2、桿穩(wěn)定性的演算等。 油箱的設(shè)計(jì)也是本文的重點(diǎn)，其中包含了油箱容積的計(jì)算，油箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 油箱與液壓泵和電機(jī)的安裝方式等。 關(guān)鍵詞：鋼筋調(diào)直切斷機(jī)；液壓缸；壓力；流量；刀具 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) HYDRAULIC STEEL BAR STRAIGHTENING AND CUTTING MACHINE CUTTING DEVICE DESIGN ABSTRACT The design for the hydraulic steel bar straighte

3、ning and cutting machine cutting device design, the main content of the design is the principle scheme of the cutting device, cutting device, cutting device design and calculation of hydraulic system design, hydraulic parts and cutting device structure design. The design of hydraulic sys

4、tem for the determination of, and attached at the rear of a determined principle diagram of hydraulic system. Hydraulic system design and calculation is the key to the object, wherein a hydraulic cylinder design is the most important part, which includes the load calculation, system work

5、ing pressure determination, piston and piston rod, cylinder length determination and calculation of piston rod stability calculation etc.. Tank design is the focus of this paper, which includes the oil tank volume calculation, design the structure, fuel tanks and hydraulic pump and motor in

6、stallation methods. Key words: steel bar straightening and cutting machine; hydraulic cylinder; pressure;  low rate;  cutting tool 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 目錄 1  緒論..............................................................................

7、............................................ 1 1.1 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)簡(jiǎn)介...................................................................................... 1 1.1.1 定尺方式................................................................................................. 1 1.1.2 落料方式....................

8、............................................................................. 2 1.1.3 控制方式................................................................................................ 2 1.1.4 上料方式...............................................................................................

9、.. 2 1.1.5 調(diào)直方式................................................................................................. 2 1.1.6 切斷方式................................................................................................. 3 1.2 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀..................................................

10、........................ 3 1.3 鋼筋切斷機(jī)的發(fā)展前景.................................................................................. 4 1.4 本課題研究的意義和目的.............................................................................. 5 2 液壓系統(tǒng)方案的確定..........................................................

11、...................................... 6 2.1 液壓傳動(dòng)簡(jiǎn)介.................................................................................................. 6 2.2 方案的確定...................................................................................................... 6 3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算...............

12、..................................................................................... 8 3.1 負(fù)載分析.......................................................................................................... 8 3.2 確定液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑.......................................................................

13、8 3.3 缸桶壁厚 的確定......................................................................................... 9 3.4 缸底的計(jì)算.................................................................................................... 11 3.5 缸頭的設(shè)計(jì)..............................................................

14、...................................... 11 3.6 彈簧的設(shè)計(jì).................................................................................................... 12 3.6.1 彈簧簡(jiǎn)介.............................................................................................. 12 3.6.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算...............

15、................................................................... 12 3.7 夾具的設(shè)計(jì)..................................................................................................... 13 4 液壓元件的確定....................................................................................................

16、.. 15 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 4.1 液壓泵的確定................................................................................................ 15 4.1.1 確定液壓泵的最大壓力....................................................................... 15 4.1.2 計(jì)算液壓泵流量........................................

17、........................................... 15 4.1.3 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算................................................................................... 15 4.2 確定油管......................................................................................................... 16 4.3 確定閥類元件及輔件..............

18、....................................................................... 16 4.4 蓄能器的選擇................................................................................................. 17 4.5 確定油箱....................................................................................................

19、..... 18 4.5.1 油箱的容量的確定............................................................................... 18 4.5.2 油箱結(jié)構(gòu)確定....................................................................................... 19 5 設(shè)計(jì)總結(jié)............................................................................

20、...................................... 21 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................... 23 致謝.............................................................................................................................. 2

21、5 附錄.............................................................................................................................. 26 附錄 A.................................................................................................................. 27 附錄 B.....................................

22、............................................................................. 28 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)簡(jiǎn)介 鋼筋切斷機(jī)是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)， 和半自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)之分。它是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語(yǔ)房屋 建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對(duì)鋼筋的定長(zhǎng)切斷。鋼筋切斷機(jī)與 其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高

23、等特點(diǎn)，因此近年 來(lái)逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了 重要的作用。 目前，市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷售的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)種類很多，根據(jù)設(shè)備組成和各工 作機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可以按以下6種方式進(jìn)行分類：按定尺方式、按落料方式、按控 制方式、按上料方式、按調(diào)直方式和按切斷方式。下面分別就這幾種方式進(jìn)行介 紹[1]。 1.1.1 定尺方式 鋼筋切斷機(jī)的定尺方式一般存在兩種方式：機(jī)械式和機(jī)電式。 (1)機(jī)械式定尺誤差小，易控制，但噪聲較大，壽命短。適用于對(duì)定尺誤差要 求較高，速度要求不高的場(chǎng)合。 (2)機(jī)電式定尺誤

24、差稍大，噪聲較小，壽命長(zhǎng)。適用于對(duì)定尺誤差要求較低， 調(diào)直速度要求較高的場(chǎng)合。 定尺剪切訊號(hào)的發(fā)出大體有三種形式：機(jī)械信號(hào)，行程開(kāi)關(guān)(接觸或非接觸 式)發(fā)出的電信號(hào)，光電碼盤發(fā)出的電訊號(hào)。一般地說(shuō)，定尺的精度主要取決丁 二從發(fā)出訊號(hào)到切刀響應(yīng)的時(shí)間誤差。 機(jī)械訊號(hào)的精度最高，誤差可在士lmm，這足因?yàn)樗c刀具直聯(lián)，響應(yīng)時(shí)間 短，時(shí)間誤差小。其他形式的定尺誤差在士5～30ram之間。 第 1 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 1.1.2 落料方式 落料方

25、式主要有支撐柱式、翻板式、撤板式和敞口式四種。 (1)支撐柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作噪聲小。適用于小直徑光圓鋼筋，且鋼筋調(diào)直度 較高的場(chǎng)合。 (2)翻板式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大。適用大、中直徑鋼筋。 (3)撤板式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大。適用大、中直徑鋼筋。 (4)敞VI式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作噪聲較小。適用大、中直徑鋼筋，且鋼筋調(diào)直度較 高的場(chǎng)合。 1.1.3 控制方式 控制方式分普通電氣控制和PLC控制。 (1)普通電氣控制線路復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員要求較高?？刂凭鹊?，易于發(fā)生 故障，初期調(diào)試麻煩。 (2PCL控制線路簡(jiǎn)單，對(duì)維護(hù)人員

26、要求不高?？刂凭容^高，運(yùn)行比較穩(wěn)定， 初期調(diào)試簡(jiǎn)單。 1.1.4 上料方式 上料方式分開(kāi)卷式和非開(kāi)卷式。 (1)開(kāi)卷式設(shè)備復(fù)雜，放線速度快、鋼筋不扭轉(zhuǎn)，特別適合于高速工作狀態(tài)。 (2)非開(kāi)卷式設(shè)備單一，適于調(diào)直速度不太高的工作場(chǎng)合。放線時(shí)鋼筋自然 扭轉(zhuǎn)。 1.1.5 調(diào)直方式 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的調(diào)直方式主要有調(diào)直模式、曲線輥式、對(duì)輥式和調(diào)直模 式+對(duì)輥復(fù)合式。 (1)調(diào)直模式鋼筋調(diào)直效果好，比較容易控制。但調(diào)直速度低，被加工鋼筋 表面有劃傷，工作噪聲較大。該模式適合各種光圓鋼筋。 第 2 頁(yè)

27、  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) (2)曲線輥式調(diào)直速度較快，鋼筋調(diào)直效果好，且易控制。但被加工鋼筋表 面劃傷較重，工作噪聲也較大。適合各種光圓鋼筋和對(duì)鋼筋表面劃傷要求不高的 場(chǎng)合。 (3)對(duì)輥式調(diào)直速度快，被NT鋼筋表面有輕微劃傷，工作噪聲小。鋼筋調(diào)直 效果一般，控制要求較高。適合各種鋼筋，特別適合冷、熱軋帶肋鋼筋。 (4)調(diào)直模式+對(duì)輥復(fù)合式調(diào)直效果比較好，比較容易控制。調(diào)直速度高于 曲線輥式，低于對(duì)輥式。被加工鋼筋表面有劃傷，工作噪聲比較小，適合各種鋼 筋。 1.1.

28、6 切斷方式 切斷方式的不同，在很大程度上影響著切斷機(jī)的性能。切斷方式按切刀的 移動(dòng)方式不同可分為：旋轉(zhuǎn)式剪切、上下移動(dòng)式剪切和下移式剪切三種。 1.2 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，建筑工程也同時(shí)得到了快速地發(fā)展。而鋼 筋作為建筑工程中的重要材料，其需求量更是極大地增長(zhǎng)，這有力地拉動(dòng)了鋼筋 調(diào)直切斷機(jī)的市場(chǎng)需求。而近幾年來(lái)，新IⅡ級(jí)鋼筋以其強(qiáng)度高、延性好的優(yōu)良 性能，迅速在全國(guó)建筑工程中得到廣泛地使用。這也對(duì)建筑鋼筋調(diào)直切斷機(jī)提出 了更高的要求。為此，許多企業(yè)紛紛投入大量資金，爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)、研制適合新IⅡ

29、[1] 我國(guó)于1958年引進(jìn)了蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機(jī)圖紙，開(kāi)始生產(chǎn)了全國(guó)第一臺(tái) 鋼筋切斷機(jī)，現(xiàn)生產(chǎn)的GQ40A型鋼筋切斷機(jī)就是其改進(jìn)型。40A型切斷機(jī)屬于全開(kāi) 式結(jié)構(gòu)，所有的傳動(dòng)齒輪全部外露。因此，其防塵性能差、易磨損，沖切次數(shù)為 28次／分，并且沒(méi)有離合器控制，操作不安全，質(zhì)量體積均較大。全國(guó)20多個(gè)切 斷機(jī)生產(chǎn)廠家，從1966年到1985年一直以該機(jī)型為主導(dǎo)產(chǎn)品。1982年太原重型機(jī) 械學(xué)院機(jī)器廠設(shè)計(jì)出GQ40B II型鋼筋切斷機(jī)，在曲軸大齒輪處裝上剛性轉(zhuǎn)鍵離合 器，用腳踏操縱機(jī)構(gòu)控制切斷，同時(shí)裝上擋料和送料裝置。該機(jī)型操作安全、下 料長(zhǎng)度準(zhǔn)確

30、、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。目前市場(chǎng)上的GB50B系列鋼筋切斷機(jī)具有全封閉、 第 3 頁(yè)  共 28 頁(yè) 級(jí)鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋調(diào)直切斷機(jī)。 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 系統(tǒng)潤(rùn)滑、雙飛輪、哈夫式箱體結(jié)構(gòu)，因而操作、維修方便，使用安全可靠，效 率高，重量輕，節(jié)能耗。其它型號(hào)的鋼筋切斷機(jī)，如GT系列鋼筋調(diào)直切斷機(jī)主要 用于調(diào)直、定尺切斷建筑用冷軋帶肋鋼筋、熱車LII!級(jí)鋼筋和冷軋光圓鋼筋。該 系列機(jī)型自動(dòng)化程度高，設(shè)備使用故障率低，為連續(xù)工作制方式。耗能低、不損 肋、無(wú)連切、噪音小、震動(dòng)輕、并設(shè)有

31、安全裝置，自動(dòng)計(jì)數(shù)停車裝置，有高效適 [2] 32型和YQJ．32型液壓式鋼筋切斷機(jī)等，這兩種切斷機(jī)都采用了柱塞泵帶動(dòng)主切 刀的結(jié)構(gòu)，操作方便，但足加工困難，精度不易保證，不能實(shí)現(xiàn)快速回程，效率 [3] 與國(guó)際上先進(jìn)產(chǎn)品相比，我國(guó)鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的總體水平還是比較落后的。 主要表現(xiàn)在：企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下，自動(dòng)化水 平不高以及外觀質(zhì)量粗糙等。并且大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高， [1] 面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的我國(guó)建筑機(jī)械市場(chǎng)，加大科技投入，重視新技術(shù)、新 產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地

32、滿足廣大用戶的需求，盡 快縮短與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的差距，使我國(guó)的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，無(wú) [4] 1.3 鋼筋切斷機(jī)的發(fā)展前景 從目前的國(guó)內(nèi)的使用情況來(lái)看，錘擊式、機(jī)械定尺結(jié)構(gòu)的鋼筋調(diào)直切斷機(jī) 占主導(dǎo)地位。這主要足因?yàn)椴捎脵C(jī)械定尺的定尺精度高，適用于預(yù)應(yīng)力混凝土鋼 [5] 對(duì)鋼筋的定尺精度要求不高的用戶，可靠性要求是主要的，故障率應(yīng)盡可能地低， [6] 剪切時(shí)間，提高生產(chǎn)效率是未束鋼筋調(diào)直切斷機(jī)械的發(fā)展方向。但目前液壓式鋼 筋切斷機(jī)的剪切速度都比較慢。如果液壓式切斷機(jī)需要0.5s完成一次剪切，而鋼 筋的前進(jìn)速度

33、為0.5m/s，則剪切過(guò)程中液壓剪需要隨鋼筋前進(jìn)0.25m，這樣就需 要液壓切斷機(jī)的滑道比較長(zhǎng)，如鋼筋的前進(jìn)速度大于0.5m/s，其滑道將隨前進(jìn)速 第 4 頁(yè)  共 28 頁(yè) 用運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。此外，市場(chǎng)上還存在多種液壓式的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)，如DYJ． 低。 表面劃傷較重。 疑是我國(guó)廣大鋼筋調(diào)直切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。 筋的生產(chǎn)，這種結(jié)構(gòu)的鋼筋調(diào)直切斷機(jī)其鋼筋前進(jìn)速度一般為0.5~0.8m/s。 產(chǎn)量應(yīng)盡可能的高。為此，利用液壓式切斷機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠的性能，縮短其 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì)

34、 [7] 剪切周期太長(zhǎng)，這極大地限制了切斷機(jī)效率的提高。國(guó)內(nèi)的調(diào)直切斷機(jī)剪切時(shí)間 一般都在80～120ms，這導(dǎo)致調(diào)直速度只能在50 ~ 70m/min之間徘徊。而國(guó)外調(diào)直 機(jī)的調(diào)直速度之所以一般都能夠達(dá)到120m/min，其主要原因就是剪切時(shí)間能夠減 至20ms以內(nèi)。所以，如何縮短鋼筋切斷機(jī)的剪切時(shí)問(wèn)，是改進(jìn)鋼筋切斷機(jī)的重要 任務(wù)之一。鋼筋切斷機(jī)不但要求實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)剪切的高精度控制，同時(shí)要求其具有相 對(duì)高的生產(chǎn)效率。所以，如何利用液壓式鋼筋切斷機(jī)的特點(diǎn)，使鋼筋切斷機(jī)實(shí)現(xiàn) 機(jī)電液高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，將是今后研究的主要方向。 1.4 本

35、課題研究的意義和目的 本課程設(shè)計(jì)是大學(xué)生在完成大學(xué)四年等專業(yè)課學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的綜合性實(shí)踐 教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下，使學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)的理論知 識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高，并運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，通過(guò)調(diào)研，設(shè) 計(jì)一個(gè)機(jī)電控制方面的課題，收到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立 運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問(wèn)題的能力，具體有以下幾點(diǎn)： 一、通過(guò)檢索查閱運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱 資料、實(shí)用資料的方法和能力。 二、通過(guò)檢索查閱課程理論知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課，專業(yè)技術(shù)課和專業(yè) 課知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問(wèn)

36、題正確設(shè)計(jì)總體方案，分析具體問(wèn)題，進(jìn)行工程設(shè) 計(jì)能力。 第 5 頁(yè)  共 28 頁(yè) 度的增大而加長(zhǎng)。由此看出，鋼筋調(diào)直切斷機(jī)調(diào)直速度較低的關(guān)鍵因素就在于 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 2 液壓系統(tǒng)方案的確定 2.1 液壓傳動(dòng)簡(jiǎn)介 液壓傳動(dòng)是用液體作為工作介質(zhì)來(lái)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式。液壓 傳動(dòng)和氣壓傳

37、動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理 而發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體 傳動(dòng)液壓傳動(dòng)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；技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的 重要標(biāo)志。 液壓傳動(dòng)的基本原理：液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體 的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化來(lái)傳遞能量，經(jīng)過(guò)各種控制閥和管路的傳遞， 借助于液壓執(zhí)行元件(液壓缸或馬達(dá))把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作 機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中的液體稱為工

38、作介質(zhì)，一般為礦物油， 它的作用和機(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似[8]。在液壓傳動(dòng)中， 液壓油缸就是一個(gè)最簡(jiǎn)單而又比較完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，分析它的工作過(guò)程，可 以清楚的了解液壓傳動(dòng)的基本原理。 液壓系統(tǒng)主要由：動(dòng)力元件（油泵）、執(zhí)行元件（油缸或液壓馬達(dá)）、控制 [9] 2.2 方案的確定 本設(shè)計(jì)需要一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，其中只需要一個(gè)單作用液壓 缸，一個(gè)蓄能器，一個(gè)二位三通電磁換向閥，一個(gè)單向閥，一個(gè)溢流閥，一個(gè)液 壓泵，一個(gè)電動(dòng)機(jī)。 本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)原理圖如下： 第 6

39、 頁(yè)  共 28 頁(yè) 元件（各種閥）、輔助元件和工作介質(zhì)等五部分組成。 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 圖2.1  液壓系統(tǒng)原理圖

40、 第 7 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 負(fù)載分析 本設(shè)計(jì)的負(fù)載力主要來(lái)自于鋼筋的剪切力。 = 有F= A =14137N F A  取 F = 15000N  (3-1) 式中  F為切斷鋼筋所需要的最大剪切力 A為半徑

41、為五毫米的鋼筋的橫截面面積 由于F介于10KN到20KN之間，有表1取P=3MPa 表 3-1 按負(fù)載選擇工作壓力 負(fù)載/ KN 工作壓力  <5 <0.8~1  5~10 1.5~2  10~20 2.5~3  20~30 3~4  30~50 4~5  >50 ≥5 /MPa 3.2 確定液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑 液壓缸的選材為 45 鋼，活塞桿的選材為 45 鋼。 液壓缸內(nèi)徑： 根據(jù)總負(fù)載力 F 和工作壓力 p 可計(jì)算出液壓缸的內(nèi)徑 D，即[10]： πD 2 F=

42、AP= 4  P,  (3-2) 則 D=  4F πP  =  4 15000 π 3 106  ≈ 0.08m=80mm 活塞直徑： d= 0.45D =36mm 第 8 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 活塞桿直徑 d 的強(qiáng)度校核：  4F 2  =  4 15000 π 235 106  = 0.009mm<36mm 式中

43、：F----液壓缸的負(fù)載力； [ ] ----活塞桿材料許用應(yīng)力， [ ] =235MPa 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2348-80）查得液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑的取值為 D=80mm，d=36mm。 活塞桿設(shè)計(jì)如下： 圖 3.1 活塞桿 3.3 缸桶壁厚 的確定 一般情況下機(jī)械液壓缸大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu),其壁厚可根據(jù)壁厚與內(nèi)徑的 比按三種不同的方式計(jì)算  [10]  ： （1）當(dāng)  D  ≤ 0.08 時(shí) ≥ 

44、 p y D 2[ ]  (3-3) （2）當(dāng) 0.08<  D  <0.3 時(shí) ≥  p y D 2.3 ? 3 p y  (3-4) （3）當(dāng)  D  ≥ 0.3時(shí)  第 9 頁(yè)  共 28 頁(yè) π] 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) ≥  D 2  (  + 0.4 p y ?1.3 p y  ?1) 

45、 (3-5) 式中  ----缸筒壁厚（m） D----缸筒內(nèi)徑（m） p y ----試驗(yàn)壓力，取最大壓力的 1.5 倍 (MPa) ----缸筒材料的許用應(yīng)力 (MPa) 由于本設(shè)計(jì)需要的壁厚較小，應(yīng)按照（1）式來(lái)計(jì)算 即： ≥  p y D 2[ ]  =0.77mm  取 =10mm 其中：p =3MPa D=80mm =235MPa 缸筒設(shè)計(jì)圖如下：  則 p y =1.5p=4.5MPa

46、 圖 3.2 第 10 頁(yè)  缸筒 共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 3.4 缸底的計(jì)算 缸筒底部厚度 底 [10]： 底 ≥ 0.433D0 底 ≈ 4 mm  P  取 底 =22mm  (3-6)

47、 式中： D0 ----缸筒內(nèi)徑(mm) 底 ----缸筒底部厚度(mm) P-----液壓缸額定壓力（MPa） [ ] ----缸筒底部材料的許用應(yīng)力（ MPa），材料為 45 鋼，即 [ ] =235 （MPa）。 本設(shè)計(jì)的缸筒與缸底是靠焊接的方式連接在一起的，連接視圖如下： 注：1 ? 缸底；2 ? 缸筒 圖 3.3  缸筒和缸底焊接處 3.5 缸頭的設(shè)計(jì) 缸頭設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下圖： 第 11 頁(yè) 

48、 共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 圖 3.4  缸頭 3.6 彈簧的設(shè)計(jì) 3.6.1 彈簧簡(jiǎn)介 彈簧是一種彈性元件，他可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。按照所承 受的載荷不同，彈簧可以分為拉伸

49、彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種； 而按照彈簧形狀不同，又可以分為螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、蝶形彈簧、板簧和平面 渦卷彈簧等。 3.6.2 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)所需的彈簧為圓柱螺旋壓縮彈簧，且材料為 65 M n ，如下圖 第 12 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 圖 3.5 壓縮彈簧 圖中 t 為彈簧的節(jié)距，d 為彈簧絲的直徑，D 為彈簧的中徑

50、 由公式 得  = n =  8FD 3n Gd 4 Gd 4 8FD 3  (3-7) 式中  -----彈簧受載后的軸向變形量，取 = 20mm F-----彈簧受到的軸向壓力，取 F = 50 N D-----彈簧的中徑，取 D = 60mm n-----彈簧的有效圈數(shù) D----彈簧絲的直徑，取 d=5mm 即  n =  20 83000 54 8 50 603  = 12 又有  H 0 = pn + 1

51、.5d  (3-8) 得  p =  H 0 ?1.5d n 即  p = 142 ?1.5 5 12  = 11 3.7 夾具的設(shè)計(jì) 由于刀具要工作，就必須與活塞桿聯(lián)系起來(lái)，靠活塞桿為其提供切斷力。但由 第 13 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 于活塞桿與刀具不好直接連接起來(lái)，所以?shī)A具就成了一項(xiàng)必不可少的零件， 如 下圖：

52、 圖 3.6  夾具 第 14 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 4 液壓元件的確定

53、 4.1 液壓泵的確定 4.1.1 確定液壓泵的最大壓力 最大工作壓力 Pp ≥ P + ?P  (3-9) 式中：  P----是液壓缸最大工作壓力 ?P ----是液壓油路上的損失 即： Pp ≥ 3+0.5=3.5MPa 4.1.2 計(jì)算液壓泵流量 最大流量 2 Q p ≥ Kπ ? V ? 2 ?  取 [0.2 ? 0.5]MPa  (3-10) 式中：V 為活塞速度，且 V=

54、 20 10?3 0.5  =40 10?3 m K 為回路泄漏系數(shù)，取 K=1 D 為液壓缸內(nèi)徑 則 Q p ≥ 4.02 10?4 m3 s =24.12 L min 4.1.3 驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 液壓泵驅(qū)動(dòng)功率 P1： 第 15 頁(yè)  共 28 頁(yè) ?D? ? 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) P1 = P1 =  PpQ p P 3.5 106 4.02 10?4 0.8 

55、 =1.758KW  (3-11) 4.2 確定油管 油的流速可根據(jù)下表來(lái)進(jìn)行選擇 允許流速推薦值 管道 吸油管道 壓油管道 回油管道 推薦流速/(m/s) 0. 5～1.5，一般取 1 以下 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 1. 5～3 由表可以看出，液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度符合設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)表中數(shù)值，按表中推薦的管道內(nèi)允許速度取 =4 m/s，由式 d = 算得液壓缸油管內(nèi)徑為  4q  計(jì) d =  4 24.12 10?

56、3 60 3.14 4  = 0.012m = 12mm 4.3 確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過(guò)各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣 本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表 5 所列。其中，溢流閥 9 按小流量泵的額定 流量選取，調(diào)速閥 4 選用 Q—6B 型，其最小穩(wěn)定流量為 0.03 L/min，小于本系統(tǒng) 工進(jìn)時(shí)的流量 0.5L/min。 表 5 液壓元件規(guī)格及型號(hào) 第 16 頁(yè)  共 28 頁(yè)

57、 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 規(guī)格 序 號(hào)  元件名稱  通過(guò)的最大流 量 q/L/min  型號(hào)  額定流 量 qn/L/mi n  額定壓 力 Pn/MPa  額定壓 降 ?Pn/MP a 1 2  齒輪泵 二位三通  — 63  CB ? 46 35DY—  5.1/27.9 100  10 6.3  — 0.3 電液換向 閥  100BY

58、 3 4 5 6  單向閥 溢流閥 單向閥 濾油器  29.3 5.1 27.9 36.6  I—100B Y—10B I—100B XU—80  100 10 100 80  6.3 6.3 6.3 6.3  0.2 — 0.2 0.02 200 注：此為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 1500/min 時(shí)的流量。 4.4 蓄能器的選擇 蓄能器總?cè)莘e的計(jì)算 根據(jù)氣體狀態(tài)方程，蓄能器中氣

59、體腔容積與壓力的變化可表示為[11] n n n 式中： P0 ，V0 指蓄能器充液前的充氣壓力（絕對(duì)壓力）和氣體容積； P1，V1指蓄能器最低工作壓力（絕對(duì)壓力）和最低工作壓力下的氣體 容積 P2 ，V2 指蓄能器最高工作壓力（絕對(duì)壓力）和最高工作壓力下的氣體容 積 N 指多變指數(shù)。對(duì)于等溫過(guò)程，n=1;對(duì)于絕熱過(guò)程[12]，n=1.4。 第 17 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 由于氣體容積的變化 ?V = V1 ? V2

60、，實(shí)際上等于有效排油量[14]。 V0 =  1 n 0  ?V ?? 1 ?1 n ? 1 ?1 n ? ?? ? ? ? ? ? 取絕熱過(guò)程，即 V0 =  1 1.4 0  ?? ?  ?V 1 1.4  1 1.4 ? 1 ? ? P2 ?  ? ? ?? ? 2 ?  2  ?4  3 P0 =3MPa， P1 =3.5MPa， P2 =4MPa 則  V0 = 7.66 10?4 m3

61、 4.5 確定油箱 4.5.1 油箱的容量的確定 油箱容量的確定，是設(shè)計(jì)油箱的關(guān)鍵。油箱的容積應(yīng)能保證當(dāng)系統(tǒng)有大量供 油而無(wú)回油時(shí)，最低液面應(yīng)在油泵進(jìn)口過(guò)濾器上，保證不會(huì)吸入空氣；當(dāng)系統(tǒng)有 大量回油而無(wú)供油，或系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油液返回油箱時(shí)，油液不致溢出。同時(shí)， 在保證要有足夠的散熱面積[15]。 可依據(jù)使用情況，按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定油箱容積： V = q 式中 則  V -----油箱的有效容積（ m3 ）； q ------液壓泵的流量（ m3 min ）； ------經(jīng)驗(yàn)系

62、數(shù)，取 = 2 ? 4 。 容量V = 2 24.12 = 48.12 L 由于油箱要裝空氣濾清器等，所以油箱容積應(yīng)大于計(jì)算容積 第 18 頁(yè)  共 28 頁(yè) ???P1? ?P2??? ??1? ???P1? ??? ?D? 其中，?V=π? ?S=2.0110m 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 即  取V = 70L 4.5.2 油箱結(jié)構(gòu)確定 目前油箱尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，一般都要根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)或選 擇。為了使油箱能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)油、散

63、熱、分離空氣及防止污染的作用，設(shè)計(jì)油箱要注 意以下問(wèn)題[16] （1）在許多場(chǎng)合，要將泵和電動(dòng)機(jī)安裝在油箱頂部。這時(shí)頂部必須備有加 工平整的安裝底板，并具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以支撐和保持泵和電動(dòng)機(jī)的同軸 度。 （2）一般油箱應(yīng)可拆下上蓋進(jìn)行清洗，但容積較大的油箱，則在油箱側(cè)壁 上設(shè)置觀察和清洗孔，又稱人孔。 （3）油箱上應(yīng)設(shè)置通氣孔，并在通氣孔上安裝空氣過(guò)濾器。當(dāng)油箱內(nèi)的液 面變化時(shí)，可通過(guò)空氣過(guò)濾器吸入或放出適量空氣。 （4）加油口一般設(shè)置在油箱頂部容易接近處。 （5）在油箱內(nèi)的吸油管和回油管之間，一般應(yīng)設(shè)置一塊或幾塊直立隔板，

64、 其用途是分開(kāi)吸油區(qū)和回油區(qū)，引導(dǎo)油沿著一條比較長(zhǎng)的路徑流動(dòng)，有助于油箱 散熱。 （6）為保護(hù)液壓泵，一般應(yīng)在吸油管入口裝設(shè)吸油過(guò)濾器或?yàn)V網(wǎng)，其通流 能力要大于液壓泵流量的兩倍。 （7）回油管的下端管口應(yīng)插入最低液面以下 50mm 的深度，以免吸入空氣 和回油沖濺產(chǎn)生氣泡。 （8）放油孔應(yīng)安放在油箱底部的最低位置，一遍放油時(shí)使油液和污染物能 順利地從放油孔排出。 （9）為了更好的散熱、清洗及便于搬運(yùn)，40 L 以上的油箱底部應(yīng)有 150mm 以上的離地高度。 （10）中小型油箱通常都是用鋼板直接焊成的。 根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)的

65、油箱設(shè)計(jì)如下圖： 第 19 頁(yè)  共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 圖 4.1 油箱示意圖 第 20 頁(yè) 

66、 共 28 頁(yè) 液壓調(diào)直切斷機(jī)切斷裝置設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和 專業(yè)知識(shí)的一種綜合應(yīng)用，是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過(guò)程，這一過(guò)程對(duì)學(xué) 生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考及工作能力也是一個(gè)培養(yǎng)，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平也反映 了大學(xué)教育的綜合水平，因此學(xué)校十分重視畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，加強(qiáng)了對(duì)畢業(yè)設(shè) 計(jì)工作的指導(dǎo)和動(dòng)員教育。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)， 是我們步入社會(huì)參與實(shí)際工作的一次極好的演示，也是對(duì)我們自學(xué)能力和解決問(wèn) 題能力的一次考驗(yàn)，是學(xué)校生活與社會(huì)生活間的過(guò)渡。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候， 我盡量的把畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)際工作有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)踐與理論相結(jié)合。這樣更有 利于自己能力的提高。社會(huì)是在不斷的變化、發(fā)展