旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)I的機(jī)電液系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)控加工編程</p><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及零件數(shù)控加工自動(dòng)編程</p><p>　　學(xué)　　校： </p><p>　　專　　業(yè)： </p>

2、;<p>　　班　　級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p&g

3、t;　　教師單位： </p><p>　　教師職稱： </p><p>　　時(shí)　　間： </p><p>　　Design

4、 of electromechanical-hydraulic system and NC programming of rotary rigⅠ</p><p>　　Design of hydraulic system and NC programming of machine part</p><p>　　University:

5、 </p><p>　　Major: </p><p>　　Grade: </p><p>　　Name:

6、 </p><p>　　Advisor: </p><p>　　Department: </p><p>　　Academic Title:

7、 </p><p>　　Date： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p>

8、;<b>　　前言3</b></p><p>　　第一章 液氣壓傳動(dòng)及旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)簡(jiǎn)介5</p><p>　　1.1液氣壓傳動(dòng)的發(fā)展概況5</p><p>　　1.2液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用5</p><p>　　1.3 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn)6</p><p>　　1.4液壓系統(tǒng)的基本組

9、成8</p><p>　　第二章 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)和電控原理設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的基本結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.2 工況分析9</p><p>　　2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖10</p><p>　　2.3.1確定供油方式10</p><p>　　2.3

10、.2方向控制回路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.4液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.4.1翻轉(zhuǎn)工作循環(huán)12</p><p>　　2.4.2升降缸工作循環(huán)13</p><p>　　2.5電控系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.5.1串聯(lián)電阻降壓?jiǎn)?dòng)原理分析及特點(diǎn)13</p&

11、gt;<p>　　2.5.2三臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制的原理及方法14</p><p>　　2.5.2輔助電路16</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型17</p><p>　　3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)17</p><p>　　3.2液壓執(zhí)行元件載荷力計(jì)算17</p><p>　　3.

12、3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算18</p><p>　　3.3.1初選系統(tǒng)工作壓力18</p><p>　　3.3.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定18</p><p>　　3.3.3計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力19</p><p>　　3.3.4計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量19</p><p>　　3.4液壓元

13、件的選擇20</p><p>　　3.4.1確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率20</p><p>　　3.4.2閥類元件及輔助元件的選擇22</p><p>　　3.4.3 管道尺寸的確定23</p><p>　　3.5液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算25</p><p>　　3.5.1系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算26</p>

14、<p>　　第四章 液壓集成油路的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1液壓油路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.2.1液壓集成回路設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.2.2液壓集成塊及其設(shè)計(jì)30</p><p>　　第五章 液壓站結(jié)構(gòu)

15、設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式33</p><p>　　5.2 液壓泵的安裝方式33</p><p>　　5.3液壓油箱的設(shè)計(jì)34</p><p>　　5.3.1 液壓油箱有效容積的確定34</p><p>　　5.3.2 液壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì)35</p><

16、p>　　5.3.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35</p><p>　　5.4液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38</p><p>　　5.4.1 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式38</p><p>　　5.4.2 液壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)38</p><p><b>　　結(jié)論40</b></p><p>

17、<b>　　總結(jié)及體會(huì)41</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><p><b>　　附錄44</b></p><p>　　附錄A 英文原文44</p><p>　　附錄B 中文譯文53</p><p><b>

18、;　　摘要</b></p><p>　　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，液壓技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高、配置靈活方便、調(diào)速范圍大、工作平穩(wěn)且快速性好、易于控制并過(guò)載保護(hù)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合、系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。</p

19、><p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)是用切削式鉆頭破碎巖石的鉆孔機(jī)械，也稱旋轉(zhuǎn)切削式鉆機(jī)。在采礦工程中應(yīng)用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)已有多年的歷史，但多數(shù)是應(yīng)用在井下煤礦且鉆孔直徑很小，如煤礦電鉆等。本文根據(jù)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的用途﹑特點(diǎn)、要求和工作環(huán)境，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)液壓缸并選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該液壓系統(tǒng)呈長(zhǎng)方形布置，動(dòng)力系統(tǒng)采用電氣控制系統(tǒng)和

20、液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。可實(shí)現(xiàn)不同工況下的煤層鉆孔要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)；液壓系統(tǒng)；電控系統(tǒng)；液壓站</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　As one of the modem machinery equipment transmission and control i

21、mportant technical means，hydraulic technology in the field of national economy has been widely used.Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenie

22、nt configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized automation and electromechanical integration ,system integration design ,easy maint</p

23、><p>　　Rotary drilling rig is with a cutting bit broken rock drilling machine, also known as the rotary cutting type drill.In mining engineering in the application of rotary drilling rig has many years of histo

24、ry, but most is used in underground coal mines and the hole diameter is very small, such as coal electric drill, etc.This paper, based on the use of rotary drilling rig, characteristics, requirements and working environm

25、ent, using the basic principle of hydraulic transmission, and formulate a rea</p><p>　　Keywords: rotary rig；hydraulic system；Electric control system；hydraulic station</p><p><b>　　前言</b&

26、gt;</p><p>　　在露天礦山生產(chǎn)、建筑、水利、電力、鐵路工程的土石方工程施工中，開(kāi)挖前需對(duì)露天挖掘場(chǎng)地進(jìn)行穿孔爆破，以達(dá)到松動(dòng)巖層，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本的目的。</p><p>　　目前采用機(jī)械破碎巖石鉆孔的方法，主要有三種類型，分別是:沖擊一轉(zhuǎn)動(dòng)破碎巖石鉆孔，是采用沖擊載荷和轉(zhuǎn)動(dòng)釬具一定角度，并施加合理的推力來(lái)破碎巖石。適合在中硬、堅(jiān)硬的巖石中鉆孔，鉆孔設(shè)備有潛孔鉆和鑿巖

27、機(jī)等;旋轉(zhuǎn)破碎巖石鉆孔，是采用旋轉(zhuǎn)式多刃釬具切割巖石，同時(shí)施加較大的推力破碎巖石。適應(yīng)于磨蝕性小及中硬以下的巖石中鉆孔，此類鉆孔設(shè)備有電鉆和旋轉(zhuǎn)鉆機(jī);旋轉(zhuǎn)沖擊破碎鉆孔是施加很大的軸壓，使鉆頭旋轉(zhuǎn)滾齒傳遞沖擊和壓入力，滾齒壓入巖石的作用比沖擊作用大，通過(guò)旋轉(zhuǎn)一沖擊破碎巖石，典型設(shè)備為牙輪鉆機(jī)。</p><p>　　根據(jù)露天開(kāi)采礦巖量對(duì)用各種不同方法鉆孔的數(shù)據(jù)的分析表明，大部分礦巖的堅(jiān)固性系數(shù)f在16以下(f≦≤6的

28、占23%~30%，f=6~16的占65%~70% )，即大部分礦巖處在能夠合理使用沖擊一轉(zhuǎn)動(dòng)式和牙輪式鉆機(jī)的范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)大型露天礦所用的鉆機(jī)發(fā)展比較迅速，型號(hào)規(guī)格也比較齊全，但是在中硬以下軟巖進(jìn)行爆破鉆孔方面，還沒(méi)有一種更加適宜的鉆機(jī)。水力成孔是以水作為循環(huán)介質(zhì)，通過(guò)泵送高壓水排出巖碴，在松軟煤層中鉆進(jìn)時(shí)，循環(huán)水對(duì)孔壁的沖刷、浸泡等破壞作用相當(dāng)嚴(yán)重，炮孔極易坍塌，成孔困難;風(fēng)力排碴對(duì)孔壁破壞小，但鉆進(jìn)過(guò)程中孔口粉塵大、現(xiàn)場(chǎng)施工

29、條件惡劣;螺旋鉆進(jìn)屬于干式鉆進(jìn)，它利用螺旋鉆桿排碴，與水力、風(fēng)力成孔工藝相比較，螺旋鉆進(jìn)有以下優(yōu)點(diǎn):鉆進(jìn)過(guò)程中不需要沖洗設(shè)備，減少了孔壁破壞率，成孔率高;鉆進(jìn)輔助設(shè)備少，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高鉆進(jìn)效率;鉆進(jìn)中振動(dòng)小、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。本課題來(lái)源于云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局。</p><p>　　第一章 液氣壓傳動(dòng)及旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　1.1液氣壓傳動(dòng)的發(fā)展概況</p>&

30、lt;p>　　液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(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)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。 第一個(gè)使用液壓原理的是1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年他

31、又將工作介質(zhì)水改為油,進(jìn)一步得到改善。 我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。60年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長(zhǎng)壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。

32、</p><p>　　目前，我國(guó)的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國(guó)機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對(duì)一些性能差而且不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲

33、得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。</p><p>　　1.2液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)床工業(yè)——磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等</p><p>　　工程機(jī)械——挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等</p><p>　　汽車工業(yè)——自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等</p

34、><p>　　農(nóng)業(yè)機(jī)械——聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等</p><p>　　輕工機(jī)械——打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等</p><p>　　冶金機(jī)械——電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等</p><p>　　起重運(yùn)輸機(jī)械——起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)?lt;/p><p>　　礦山機(jī)械——開(kāi)采機(jī)、

35、提升機(jī)、液壓支架等</p><p>　　建筑機(jī)械——打樁機(jī)、平地機(jī)等</p><p>　　船舶港口機(jī)械——起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等</p><p>　　鑄造機(jī)械——砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)用于露天煤礦爆破前的鉆孔施工，鉆孔設(shè)計(jì)深度為12m，設(shè)計(jì)孔徑為120mm。鉆機(jī)鉆孔時(shí)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加壓機(jī)構(gòu)通過(guò)鉆桿向多

36、刃切削鉆頭施加作用力。鉆頭在軸壓力作用下侵入煤層，又在回轉(zhuǎn)扭矩的作用下切削破碎煤層。該鉆機(jī)采用螺旋鉆桿排碴方式，鉆桿在孔中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與孔壁構(gòu)成一個(gè)螺旋輸送器，孔底煤碴在離心力、擦力等各種阻力作用下沿鉆桿上的螺旋葉片逐步向上輸送，從而使鉆具不斷向下移動(dòng)，完成鉆進(jìn)過(guò)程。該鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)呈長(zhǎng)方形布置，動(dòng)力系統(tǒng)采用電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠?？蓪?shí)現(xiàn)不同工況下的煤層鉆孔要求。</p><p>　　1.

37、3 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn) </p><p>　　隨著國(guó)內(nèi)外煤炭工業(yè)的大量開(kāi)發(fā)，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的使用范圍在逐步的發(fā)展和擴(kuò)大。六十年代以，我國(guó)煤炭、化工等露天礦山使用的是鋼繩沖擊式鉆機(jī)和少量陳舊的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)；六十年代初期，我國(guó)研制成功了適合于煤礦使用的ZX-150型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)；七十年代以后，更多的煤炭系統(tǒng)單位和礦機(jī)制造廠進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的研制，試制出了多種機(jī)型，通過(guò)鑒定定型的有ZX-150A、YQ-160、KX-150型等旋轉(zhuǎn)鉆

38、機(jī)。</p><p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)適于中硬以下、磨蝕性較小的巖石中鉆孔，實(shí)踐證明，在巖石堅(jiān)固性系數(shù)f≤6的巖石中鉆孔時(shí)，與牙輪鉆相比，效率高、能耗小、軸壓力小、成孔質(zhì)量好，而且切削式鉆頭制造修復(fù)方便。</p><p>　　鉆機(jī)動(dòng)力頭主要有三種方式：柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。用柴油機(jī)作動(dòng)力，可以擴(kuò)大鉆機(jī)的使用范圍，特別有利于開(kāi)發(fā)邊遠(yuǎn)和缺乏電力的地區(qū)。如美國(guó)Drilteeh公司的D40K，

39、Igersoll-Rand公司的T4型和德國(guó)Sazlgitter公司的LB6l0型就是用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的；電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不便、啟動(dòng)扭矩小，與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)相比液壓裝置在同等體積下能產(chǎn)生更大的動(dòng)力，液壓裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，且液壓裝置工作比較平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)，能在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。由于液壓傳動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)，目前在旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)上得到了更廣泛的應(yīng)用；目前旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的技術(shù)發(fā)展不斷提升，為旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的完善提供了更好的理論基礎(chǔ)。&l

40、t;/p><p>　　1、大型鉆機(jī)多用履帶式行走機(jī)構(gòu)，小型鉆機(jī)多用輪胎式，礦用鉆機(jī)采用履帶式的居多。輪胎式鉆機(jī)用于開(kāi)采分散的小礦體時(shí)更能發(fā)揮作用，履帶式鉆機(jī)多用于作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、工作面比較固定的場(chǎng)所；</p><p>　　2、采用全液壓系統(tǒng)：國(guó)外中、小型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的工作機(jī)構(gòu)幾乎全部采用液壓馬達(dá)作為回轉(zhuǎn)動(dòng)力。加壓、提升系統(tǒng)一般采用液壓缸或液壓馬達(dá)，通過(guò)鏈條或鋼絲繩傳動(dòng)，可以對(duì)軸壓力和進(jìn)給速度進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)

41、節(jié)；</p><p>　　3、可以鉆斜孔、平臺(tái)可回轉(zhuǎn)360度：鉆機(jī)具有用于調(diào)整鉆架傾角的專門裝置；上、下車獨(dú)特的水平調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用，可進(jìn)行上下車傾斜調(diào)節(jié)，確保上車駕駛室為水平，此功能既保證了鉆孔時(shí)的垂直度，又可使操作手在舒適的位置長(zhǎng)時(shí)間工作而不會(huì)感到疲倦；</p><p>　　4、控制技術(shù)的智能化，；自動(dòng)垂直調(diào)平、發(fā)動(dòng)機(jī)的監(jiān)控、鉆孔深度測(cè)量及顯示、車身工作狀態(tài)動(dòng)畫(huà)顯示及虛擬儀表顯示、故障檢

42、測(cè)、報(bào)警及信息顯示等方面逐步實(shí)現(xiàn)智能化控制；</p><p>　　5、一機(jī)多用；有些鉆機(jī)可以選用不同的鑿巖方式，根據(jù)巖石的不同硬度情況，選擇不同的鉆頭。如鉆軟巖使用切削鉆頭，鉆堅(jiān)硬巖石使用牙輪鉆頭或沖擊器等；</p><p>　　6、電子、電液技術(shù)的應(yīng)用增加，采用軸壓、轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使鉆機(jī)能在最優(yōu)狀況下工作。</p><p>　　1.4液壓系統(tǒng)的基本組成 <

43、;/p><p>　　1）能源裝置——液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。</p><p>　　2）執(zhí)行裝置——液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過(guò)它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。</p><p>　　3）控制裝置——液壓閥。通過(guò)它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度

44、和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(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。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。</p><p>　　4）輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開(kāi)關(guān)等.通過(guò)這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來(lái)

45、，以實(shí)現(xiàn)各種工作循環(huán)。</p><p>　　5）工作介質(zhì)——液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來(lái)傳遞能量或信息。</p><p>　　第二章 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)和電控原理設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，由履帶式或輪胎式作為地盤(pán)基礎(chǔ)車鉆桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鉆架、工作裝置（鉆桿和鉆頭等組成）。

46、液壓系統(tǒng)的各個(gè)部件都安裝在機(jī)身上，其中鉆架內(nèi)部安裝提升缸，翻轉(zhuǎn)油缸中間孔安裝履帶式地盤(pán)上前面，底盤(pán)尾部設(shè)有安裝版，用來(lái)油缸及液壓元件。</p><p>　　提升油缸采用活塞式雙作用缸，當(dāng)壓力油進(jìn)入油缸上腔，活塞帶動(dòng)鉆桿向下運(yùn)動(dòng)，其速度慢，壓力大，當(dāng)壓力油進(jìn)入油缸下腔，活塞向上運(yùn)動(dòng)，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求。</p><p>　　這個(gè)鉆架裝置的翻轉(zhuǎn)和停放是

47、由翻轉(zhuǎn)油缸來(lái)控制，當(dāng)鉆機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，鉆架需垂直放置。翻轉(zhuǎn)油缸采用活塞式單作用缸，此時(shí)，液壓油進(jìn)入油缸上方，活塞向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆架從駕駛室停放處翻轉(zhuǎn)至工作位置。當(dāng)液壓油進(jìn)入油缸下方是，活塞向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆架由工作位置翻轉(zhuǎn)至駕駛室頂部。這樣更有利于鉆機(jī)的移動(dòng)和轉(zhuǎn)移。</p><p><b>　　2.2 工況分析</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)來(lái)源于云南省小龍?zhí)兜V

48、務(wù)局。小龍?zhí)兜V務(wù)局始建于1953年，屬國(guó)有大型露天煤礦，現(xiàn)為部級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化礦務(wù)局、國(guó)家二級(jí)企業(yè)，是云南省重要的煤炭生產(chǎn)基地，區(qū)內(nèi)主要可采煤層厚4.37-222.96米，為巨厚復(fù)雜結(jié)構(gòu)褐煤。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)用于露天開(kāi)采爆破作業(yè)前鉆孔施工，鉆孔孔徑為120mm，最大孔深為12m，采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，螺旋鉆桿排碴。近年來(lái)由于用電量大幅度提高，煤炭需求量增大，導(dǎo)致小龍?zhí)睹旱V供不應(yīng)求，需擴(kuò)大開(kāi)采量。應(yīng)原鉆機(jī)滿足不了鉆孔要求，且回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速器潤(rùn)滑差，易壞，需改

49、進(jìn)。但應(yīng)原鉆機(jī)設(shè)計(jì)落后，現(xiàn)今缺失大量資料，改進(jìn)難度大。只能設(shè)計(jì)一款新型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。</p><p>　　本次鉆機(jī)改進(jìn)數(shù)據(jù)由小龍?zhí)兜V務(wù)局提供，鉆孔孔徑：110mm，孔深;15.5m，鉆桿單節(jié)長(zhǎng)度：1.5m，鉆孔裝置質(zhì)量：（減速電機(jī)：300kg，單節(jié)鉆桿：30kg，滑道;140kg，鉆架：310kg），鉆桿轉(zhuǎn)速：70～250r/min，鉆桿空提速度：0.3m/s以上，鉆孔速度：0.05m/s。</p>

50、<p>　　1．提升負(fù)載 提升油缸最大提升力為提升負(fù)載：</p><p>　　F=(F軸×k)/=[(300+10×30+140)×9.8×3] /0.9=24304N</p><p>　　2．翻轉(zhuǎn)負(fù)載 F=(F自重×k)/=[(300+30+450)×9.8×3] /0.9=8497.69N<

51、/p><p>　　其中：卡塞系數(shù)k=3; =0.9(——液壓缸的機(jī)械效率，一般取=0.9-0.97)</p><p>　　3. 液壓缸在各工作階段的負(fù)載值：</p><p>　　表1.1： 工作循環(huán)各階段的外負(fù)載</p><p>　　2.3擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.3.1確定供油方式</p>

52、<p>　　考慮到該鉆機(jī)在提升過(guò)程中需要承受較大的工作壓力，要求系統(tǒng)功率也較大，且要符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝?，F(xiàn)采用初步選定使用變量葉片泵將液壓油輸入到各種油壓機(jī)、液動(dòng)機(jī)等液壓系統(tǒng)中。</p><p>　　2.3.2方向控制回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止或改變運(yùn)動(dòng)方向，是利用控制進(jìn)入執(zhí)行元件的液流的通、段或改變來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些控制回路

53、成為方向控制回路，包括換向回路和鎖緊回路。</p><p>　　1）換向回路 圖2-1是翻轉(zhuǎn)油缸的換向回路，采用三位四通換向電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換向的回路。當(dāng)閥處于中位時(shí)，華發(fā)機(jī)能使泵卸載，缸兩腔油路封閉，活塞制動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)閥右位工作時(shí)，缸大腔進(jìn)油，活塞向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆架實(shí)現(xiàn)提升過(guò)程。當(dāng)閥左位工作時(shí)，有桿腔進(jìn)油，活塞向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鉆架實(shí)現(xiàn)下放。</p><

54、p>　　圖2-1 換向回路及鎖緊回路</p><p><b>　　2）鎖緊回路</b></p><p>　　鎖緊回路的作用是防止液壓缸封閉腔的油外泄，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)在停止位置時(shí)不發(fā)生竄動(dòng)。本次是采用兩個(gè)液控單向閥（液壓鎖）的鎖緊回路，活塞可以在兩個(gè)方向上實(shí)行鎖緊。如圖2-1。</p><p>　　2.4液壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì)</p>

55、;<p>　　圖2-2 液壓系統(tǒng)控制圖</p><p>　　2.4.1翻轉(zhuǎn)工作循環(huán) </p><p>　　1）翻轉(zhuǎn) 按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，二位三通電磁換向閥滑閥置左位；電磁鐵5YA通電，三位四通電磁換向閥滑閥置左位。這時(shí)的油路進(jìn)油路為：變量泵1→換向閥8左位→換向閥9左位→已打開(kāi)的液壓鎖10→單向節(jié)流閥11→液壓缸12有桿腔。</p><p&

56、gt;　　回油路為：液壓缸12無(wú)桿腔→已打開(kāi)的液壓鎖10→換向閥9中位→油箱油路。</p><p>　　2）下放 電磁鐵1YA通電，二位三通電磁換向閥滑閥置左位；電磁鐵6YA通電，三位四通電磁換向閥滑閥置右位。這時(shí)的油路進(jìn)油路為：變量泵1→換向閥8左位→換向閥9右位→已打開(kāi)的液壓鎖10→液壓缸12無(wú)桿腔。</p><p>　　回油路為：液壓缸12無(wú)桿腔→已打開(kāi)的液壓鎖10→換向閥9中位→

57、油箱油路。</p><p>　　2.4.2升降缸工作循環(huán)</p><p>　　1）慢速下放 按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電，二位三通電磁換向閥滑閥置右位；三位四通電磁換向閥滑閥置右位。這時(shí)的油路進(jìn)油路為：變量泵1→換向閥8右位→三位四通換向閥右位→已打開(kāi)的液壓鎖→單向節(jié)流閥→雙節(jié)液壓缸有桿腔。</p><p>　　回油路為：雙節(jié)液壓缸無(wú)桿腔→已打開(kāi)的液壓鎖→三位四

58、通中位→溢流閥→油箱油路。</p><p>　　2）快速提升 電磁鐵1YA通電，二位三通電磁換向閥滑閥置右位；三位四通電磁換向閥滑閥置左位。這時(shí)的油路進(jìn)油路為：變量泵1→換向閥右左位→三位四通換向閥左位→已打開(kāi)的液壓鎖→雙節(jié)液壓缸無(wú)桿腔。</p><p>　　回油路為：雙節(jié)液壓缸無(wú)桿腔→已打開(kāi)的液壓鎖→三位四通換向閥中位→溢流閥→油箱油路。</p><p>　　2

59、.5電控系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)液壓控制回路圖可知，其回路中選用一個(gè)一個(gè)二位三通電磁換向閥，兩個(gè)三位四通電磁閥，所以在電控回路中用到五個(gè)電磁鐵。</p><p><b>　　圖2-3電氣控制圖</b></p><p>　　2.5.1串聯(lián)電阻降壓?jiǎn)?dòng)原理分析及特點(diǎn)</p><p>　　如圖3.3.1所示整

60、個(gè)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)用到一個(gè)行走電機(jī)，一個(gè)油泵電機(jī)，一個(gè)正反轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)電機(jī)。本鉆機(jī)設(shè)計(jì)采用，其開(kāi)關(guān)采用空氣開(kāi)關(guān)，串有熔斷器FU實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。為了限制較大異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，本控制回路采用串電阻降壓延時(shí)起動(dòng)的自動(dòng)控制線路如圖2-3。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸線圈KM1立即動(dòng)作，在控制回路中串入電阻Rst降壓?jiǎn)?dòng)，使起動(dòng)電流下降：與此同時(shí)，KM1的一個(gè)動(dòng)合輔助觸點(diǎn)自鎖工作，另一個(gè)接通，時(shí)間繼電器KT的線圈，時(shí)間西電氣開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)時(shí)間一般為

61、5-7秒，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后。延時(shí)結(jié)束，KT的延時(shí)閉合動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，是接觸器KM2得電，KM2的動(dòng)合主觸點(diǎn)將起動(dòng)電阻Rst短接，電動(dòng)機(jī)全電壓工作，這時(shí)KM2的動(dòng)輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)KM1線圈回路，另一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)使其自鎖。KM1失電后，時(shí)間繼電器KT線圈也十點(diǎn)，也就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在正常工作，只有KM2吸合，這樣既工作可靠，而且又節(jié)約電能。</p><p>　　圖2-4 串電阻延時(shí)啟動(dòng)電路</p><p>

62、　　2.5.2三臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制的原理及方法</p><p>　　行走電機(jī)只需要正轉(zhuǎn)，它是在旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)所時(shí)才啟動(dòng)的，而在鉆機(jī)工作時(shí)，行走電機(jī)必須體制，所以行走電機(jī)和回轉(zhuǎn)電機(jī)必須實(shí)現(xiàn)互鎖。根據(jù)圖2-4所示，當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB4時(shí)，行走電機(jī)KM3線圈得電，同時(shí)KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合使其自鎖，行走電機(jī)正常工作。在行走電機(jī)控制回路中必須連接回轉(zhuǎn)電機(jī)的常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互鎖。</p><p>　　油泵電

63、機(jī)也只需要單方向轉(zhuǎn)動(dòng)，按下SB6后，KM4線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合并實(shí)現(xiàn)互鎖。油泵電機(jī)正常工作，然后根據(jù)工作要求操作響應(yīng)的電磁換向閥，假如翻轉(zhuǎn)油缸工作，按下SB15首先二位三通電磁閥線圈KA15得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖，，接著通過(guò)三位四通電磁換向閥通過(guò)按鈕SB7、SB9實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)油缸的對(duì)鉆架的水平推移，和鉛垂下放。同樣原理，對(duì)于會(huì)鉆機(jī)構(gòu)的提升，在二位三通電磁閥失電情況下，二級(jí)伸縮油缸可以工作，通過(guò)SB11、SB13實(shí)現(xiàn)二級(jí)伸縮油缸油缸

64、的控制，通過(guò)線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)得電自鎖，電磁閥換向?qū)崿F(xiàn)互鎖，并通過(guò)上下限位開(kāi)關(guān)SQ1/SQ2實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)自動(dòng)斷電保護(hù)。</p><p>　　圖2-5 液壓電控回路</p><p>　　回轉(zhuǎn)電機(jī)的控制涉及電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，根據(jù)電路圖2-5可知，要和行走電機(jī)實(shí)現(xiàn)互鎖功能，即在回轉(zhuǎn)控制回路中要接觸行走電機(jī)的動(dòng)斷觸點(diǎn)KM3,以便保障安全生產(chǎn)，在回轉(zhuǎn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)之間也要實(shí)現(xiàn)互鎖功能。所以在回轉(zhuǎn)鉆機(jī)回路

65、中采用了聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)SB18和SB19時(shí)，當(dāng)按下按鈕SB18時(shí)，KM5線圈得電，其反轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)在其正傳控制電路中，通過(guò)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)SB18的動(dòng)斷觸點(diǎn)，其電路斷開(kāi)，反之原理相同。</p><p>　　圖2-6 回轉(zhuǎn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制</p><p><b>　　2.5.2輔助電路</b></p><p>　　如圖2-6所示控

66、制回路的輔助電路，根據(jù)鉆機(jī)功能特征需要連接輔助電路，但是輔助電路需要考慮，所以輔助電路需要實(shí)現(xiàn)變壓接入電源指示燈，警報(bào)指示燈，照明燈，及警報(bào)電鈴以配合鉆機(jī)工作，電源指示燈可以直觀看出電機(jī)是否通電，照明點(diǎn)燈可以方便旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)在夜間工作，警報(bào)燈和警報(bào)電鈴可以保證安全工作和對(duì)事故的發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型</p><p>　　3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)<

67、;/p><p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)I液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　　鉆孔孔徑 110mm</p><p>　　孔深 15.5m</p><p>　　鉆桿單節(jié)長(zhǎng)度 1.5m</p><p>

68、;　　減速電機(jī)質(zhì)量 300kg</p><p>　　單節(jié)鉆桿質(zhì)量 30kg</p><p>　　滑道質(zhì)量 140kg</p><p>　　鉆架質(zhì)量 310kg</p><p>　　鉆桿

69、轉(zhuǎn)速 70～250r/min</p><p>　　鉆桿空提速度 0.3m/s以上，</p><p>　　鉆孔速度 0.05m/s。</p><p>　　3.2液壓執(zhí)行元件載荷力計(jì)算</p><p>　　1）升降缸的載荷力

70、 升降缸在鉆頭鉆孔時(shí)是輕載，其載荷主要來(lái)源孔洞對(duì)其的反作用力。此時(shí)由鉆孔裝置的自重帶動(dòng)鉆桿下放，升降缸基本不提供動(dòng)力。外載荷可視為0。</p><p>　　提升時(shí)，鉆頭需從鉆孔中提出，此時(shí)，升降缸要提供動(dòng)力，提升整個(gè)鉆孔裝置并克服摩擦力做功。這是達(dá)到升降缸的最大載荷力(最大載荷見(jiàn)工況分析中的提升載荷)。</p><p>　　2）翻轉(zhuǎn)缸的載荷力 翻轉(zhuǎn)缸是把鉆孔裝置有工作位置翻轉(zhuǎn)至安放位置

71、，或由安放位置翻轉(zhuǎn)至工作位置。這個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)程中提供的動(dòng)力可視為恒定。其載荷力見(jiàn)工況分析中的翻轉(zhuǎn)載荷。</p><p>　　表3-1 各液壓缸的載荷力</p><p>　　3.3液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.3.1初選系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為16Mpa,根據(jù)升降缸慢進(jìn)和快退速度要求，

72、采用單作用雙節(jié)液壓缸。根據(jù)翻轉(zhuǎn)缸快進(jìn)和快退速度要求，采用單桿活塞液壓缸。</p><p>　　3.3.2液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　1）確定升降缸的活塞和活塞桿直徑 升降缸最大載荷時(shí)，為提升狀態(tài)，其載荷力為24304N，工作在活塞桿受壓狀態(tài)?；钊睆?lt;/p><p>　　參照參考文獻(xiàn)1，表2.2-4，取 =0.5Mpa，參考文獻(xiàn)1，表2

73、.2-5，取 =0.7，</p><p>　　按照參考文獻(xiàn)2，表2-1-4，取D=50mm</p><p>　　按照參考文獻(xiàn)2，表2-1-5，取d=36mm</p><p>　　2）確定翻轉(zhuǎn)缸的活塞和活塞桿直徑 翻轉(zhuǎn)缸最大載荷即為工作載荷，其載荷力為8497.69N。活塞直徑</p><p>　　參照參考文獻(xiàn)1，表2.2-4，取 =0.5

74、Mpa，參考文獻(xiàn)1，表2.2-5，取 =0.7，</p><p>　　按照參考文獻(xiàn)2，表2-1-4，取D=32mm</p><p>　　按照參考文獻(xiàn)2，表2-1-5，取d=22mm</p><p>　　3.3.3計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力</p><p>　　按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力，見(jiàn)表3-2。

75、</p><p>　　表3-2 液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力</p><p>　　3.3.4計(jì)算液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量</p><p>　　按最后確定的液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算出各工況時(shí)液壓執(zhí)行元件實(shí)際所需流量，見(jiàn)表3-3。</p><p>　　表3-2 液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力</p><p>　　3.4液壓元件的選

76、擇</p><p>　　3.4.1確定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 </p><p>　　由前面液壓執(zhí)行元件實(shí)際工作壓力可知，這個(gè)液壓系統(tǒng)最大工作壓力為12.6Mpa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為0.3MPa（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為</p><p>　　上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)

77、壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足：</p><p>　　液壓泵的最大流量應(yīng)為：</p><p>　　式中液壓泵的最大流量</p><p>　　同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。</p><p&g

78、t;　　系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。</p><p>　　1．選擇液壓泵的規(guī)格</p><p>　　由于液壓系統(tǒng)的慢近快退，流量變化大，負(fù)載壓力大，功率大。所以選柱塞式變量葉片泵。柱塞變量泵適用于負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)），柱塞式變量泵有以下的特點(diǎn)：</p><p>　　1） 工作壓力高。因?yàn)橹c缸孔加工容易，尺寸精度及表面質(zhì)量可以達(dá)到很

79、高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力。</p><p>　　2） 流量范圍較大。因?yàn)橹灰m當(dāng)加大柱塞直徑或增加柱塞數(shù)目，流量變?cè)龃蟆?lt;/p><p>　　3） 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。</p><p>　　4） 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強(qiáng)度得到充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。材料及加工精度要求高

80、，加工量大，價(jià)格昂貴。</p><p>　　根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)《液壓元件手冊(cè)》黎啟柏主編。表1-6-8得：現(xiàn)選用YBP-E型變量葉片泵，排量20-125ml/r，額定壓力16Mpa，額定轉(zhuǎn)速100-1500r/min。</p><p>　　2．與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定</p><p>　　由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在升降缸提升階段，這時(shí)液壓泵的

81、供油壓力值為12.9Mpa，流量為0.69L/s。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 </p><p>　　選用1500r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為： </p><p>　　選擇電動(dòng)機(jī)Y160M1-2，其額定功率為11KW。</p><p>　　3.4.2閥類元件及輔助元件的選擇</p><p>　　1. 對(duì)液壓閥的基本要求：

82、</p><p>　　(1). 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。</p><p>　　(2). 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大</p><p>　　2. 根據(jù)液壓閥的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類的流量確定元件及輔助元件型號(hào)和規(guī)格</p><p>　　主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓

83、力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： </p><p>　　表3.1：旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號(hào)規(guī)格</p><p>　　3.4.3 管道尺寸的確定</p><p>　　油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安

84、裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=12.9MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無(wú)縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。</p><p>　　尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。</p><p>　　膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相

85、對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。</p><p>　　1. 管接頭的選用：</p><p>　　管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠

86、、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。</p><p>　　管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見(jiàn)聯(lián)接方式有：</p><p>　　焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封

87、性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。</p><p>　　2. 管道內(nèi)徑計(jì)算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中 q——通過(guò)管道內(nèi)的流量 </p><p>　　v——管內(nèi)允許流速 ，見(jiàn)表：</p><p>

88、;　　表3.2：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值</p><p>　　(1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： </p><p><b>　　取v=0.5m/s</b></p><p>　　根據(jù)《液壓元件手冊(cè)》黎啟柏主編，表6-4-1查得：取d=32mm，鋼管的外徑 D=42mm； </p><p>　　管接頭聯(lián)接螺紋M42×

89、;2。</p><p>　　(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：</p><p><b>　　取v=2.4m/s</b></p><p>　　根據(jù)《液壓元件手冊(cè)》黎啟柏主編，表6-4-1查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm; </p><p>　　管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。</p><

90、;p>　　3. 管道壁厚的計(jì)算</p><p>　　式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa </p><p>　　d——管道內(nèi)徑 m</p><p>　　——管道材料的許用應(yīng)力 Pa， </p><p>　　——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa</p><p>　　n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取n=8

91、；時(shí)，</p><p>　　取n=6； 時(shí)，取n=4。</p><p>　　根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：</p><p>　　我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa; </p><p>　　(1). 液壓泵壓油管道的壁厚</p><p>　　(2). 液壓泵回油管道的壁厚</p>

92、<p>　　，所以所選管道適用。</p><p>　　3.5液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算</p><p>　　上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為32mm,20mm。</p><p>　　但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無(wú)法驗(yàn)算。</p><p>　　3.5.1系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算</p><p&

93、gt;　　在整個(gè)工作循環(huán)中，提升過(guò)程中流量最大，且發(fā)熱量最大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，主要考慮提升時(shí)的發(fā)熱量。一般情況下，提升過(guò)程做功的功率損失大引起發(fā)熱量較大，所以只考慮提升時(shí)的發(fā)熱量，然后取其值進(jìn)行分析。</p><p>　　當(dāng)V=0.3m/s時(shí)</p><p><b>　　即 </b></p><p>　　此時(shí)泵的效率為0.9，泵的出口壓力為12

94、.6MP，則有</p><p>　　即P輸出=7.3KW</p><p><b>　　此時(shí)的功率損失為：</b></p><p>　　假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取，</p><p><b>　　油箱的散熱面積A為</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的溫升為<

95、;/b></p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-767：油箱中溫度一般推薦30-50</p><p>　　所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。</p><p>　　第四章 液壓集成油路的設(shè)計(jì)</p><p>　　通常使用的液壓元件有板式和管式兩種結(jié)構(gòu)。管式元件通過(guò)油管來(lái)實(shí)現(xiàn)相互之間的連接，液壓元件的數(shù)量越多，連接的管

96、件越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，系統(tǒng)壓力損失越大，占用空間也越大，維修、保養(yǎng)和拆裝越困難。因此，管式元件一般用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。</p><p>　　板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。把一個(gè)液壓回路中各元件合理地布置在一塊液壓油路板上，這與管式連接比較，除了進(jìn)出液壓油液通過(guò)管道外，各液壓元件用螺釘規(guī)則地固定在一塊液壓閥板上，元件之間由液壓油路板上的孔道勾通。板式元件的液壓系統(tǒng)安裝 、調(diào)試和維修

97、方便，壓力損失小，外形美觀。但是，其結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化程度差， </p><p>　　互換性不好，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，制造加工困難，使用受到限制。此外，還可以把液壓元件分別固定在幾塊集成塊上，再把各集成塊按設(shè)計(jì)規(guī)律裝配成一個(gè)液壓集成回路，這種方式與油路板比較，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高，互換性能好，維修、拆裝方便，元件更換容易；集成塊可進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。使用近年來(lái)在液壓油路板和集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)

98、的新型液壓元件疊加閥組成回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件，由疊加閥直接疊加而成。其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積更小，重量更輕，無(wú)管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)基于安裝空間和油箱結(jié)構(gòu)的考慮采用3塊集成塊組成。</p><p>　　4.1液壓油路板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　液壓油路板一般用灰鑄鐵來(lái)制造，要求材

99、料致密，無(wú)縮孔疏松等缺陷。液壓油路板的結(jié)構(gòu)如圖5-1、圖5-1、圖5-3所示，液壓油路板正面用螺釘固定液壓元件，表面粗糙度值為Ra0.8um,背面連接壓力油管（P）、回油管（T）、泄露油管（L）和工作油管（A﹑B）等。油管與液壓油路板通過(guò)管接頭用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋連接。液壓元件之間通過(guò)液壓油路板內(nèi)部的孔道連接，除正面外，其它加工面和孔道的表面粗糙度值為Ra6.3～12.5um.</p><p>　　圖5-1

100、 液壓油路板1</p><p>　　圖5-2 液壓油路板2</p><p>　　圖5-3 液壓油路板3</p><p>　　此外液壓油路板的安裝固定也是很重要的。油路板一般采用框架固定（考慮液壓站空間此次油路板采用螺釘聯(lián)接）要求安裝﹑維修和檢測(cè)方便。它可安裝固定在機(jī)床或機(jī)床附屬設(shè)備上，但比較方便的是安裝在液壓站上。</p><p>　　4.2

101、液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1液壓集成回路設(shè)計(jì)</p><p>　　1）把液壓回路劃分為若干單元回路，每個(gè)單元回路一般由三個(gè)液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路T，這樣的單元回路稱液壓?jiǎn)卧苫芈?。設(shè)計(jì)液壓?jiǎn)卧苫芈窌r(shí)，優(yōu)先選用通用液壓?jiǎn)卧苫芈?，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。</p><p>　　2）把各個(gè)液壓?jiǎn)卧苫芈愤B接

102、起來(lái)，組成液壓集成回路，一個(gè)完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測(cè)壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計(jì)完成后，要和液壓回路進(jìn)行比較，分析工作原理是否相同，否則說(shuō)明液壓集成回路出了差錯(cuò)。</p><p>　　4.2.2液壓集成塊及其設(shè)計(jì)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)液壓站由油箱頂板﹑3個(gè)液壓集成塊組成，液壓集成塊之間的油路由管道相連，集成塊由

103、四個(gè)螺釘將其緊固在液壓油箱上，液壓泵通過(guò)泵支撐座與油箱頂板連接，組成液壓站（見(jiàn)第五章），液壓元件分別固定在各集成塊上，組成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)。下面分別介紹其設(shè)計(jì)。</p><p>　　（1）油箱頂板及供油塊設(shè)計(jì)</p><p>　　圖5-4為油箱頂板、供油口及回油口，其作用是連接集成塊組、液壓泵的供油和整個(gè)液壓系統(tǒng)的回油。液壓泵供應(yīng)的壓力油P使用吸油管由供油口引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T

104、及泄漏油路L經(jīng)回油口引入液壓油箱冷卻沉淀。</p><p>　　圖5-3 油箱頂板及液壓集成塊安裝位置設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　（2）集成塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　集成塊的設(shè)計(jì)步驟：</b></p><p>　　1）制作液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對(duì)照實(shí)物繪制液壓元件頂視

105、圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油口位置的尺寸，按照輪廓線剪下來(lái)，便是液壓元件樣板。若產(chǎn)品樣本與實(shí)物有出入，則以實(shí)物為準(zhǔn)。</p><p>　　若產(chǎn)品樣本中的液壓元件配有底板，則樣板可按底板提供的尺寸來(lái)制作。若沒(méi)有底板，則要注意，有的樣本提供的是元件的俯視圖，做樣板時(shí)應(yīng)把產(chǎn)品樣本中的圖翻成180°。</p><p>　　2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P﹑回油

106、孔T﹑泄露孔L(有時(shí)不用)及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不小于壓力油孔。</p><p>　　直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。</p><p>　　3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需

107、要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。</p><p>　　電磁閥應(yīng)布置在集成塊的前﹑后面上，要避免電磁閥兩端的電磁鐵與其它部分進(jìn)行相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　液壓元件在水平面上的孔道若與公共孔道相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直

108、位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。</p><p>　　設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm,以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。</p><p>　　4）集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與

109、閥口通道﹑集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄露孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。溢流閥的先導(dǎo)部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。</p><p>　　5）集成塊零件圖的繪制</p><p>　　集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯(cuò)，層次多，需要由多個(gè)視圖

110、和2～3個(gè)剖視圖才能表達(dá)清楚。孔系的位置精度要求較高，因此尺寸﹑公差及表面粗糙度應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說(shuō)明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線表達(dá)。</p><p>　　為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向集成回路圖和集成塊上液壓元件布置圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號(hào)，列表說(shuō)明各個(gè)孔的尺寸﹑深度以及與哪些孔相交等情況。</p><p>　　第五章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p

111、><p>　　液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。</p><p>　　5.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。</p&g

112、t;<p>　?。?）集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開(kāi)；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。</p><p>　　（2）分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是