带式输送机张紧装置毕业设计

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设计 姓 名： 李李军军 学 号： ： 03101213 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 带式输送机张紧装置带式输送机张紧装置 专 题： 指导教师： 李凌李凌 职 称： 讲师讲师 二二 O 一四一四 年 六 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院 机电工程学院 专业年级 机械工程及自动化 10 级 学生姓名 李 军 任任务务下下达达日日期期： 2014 年年 3 月月 1 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2014.3.12014.6.15 毕业设计题目：带式输送机张紧装置毕业设计题目：带式输送机张紧装置 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 本次毕业设计为带式输送机张紧装置。即为利用液压系统实现对带式输送机 皮带的拉力大小的自动控制。设计的主要内容包括液压系统中的液压泵站、液压 缸和控制阀等的设计，液压执行元件与带式输送机连接部分的设计（滑轮、小车 等） 。通过对以上内容的设计用 AutoCAD 绘制了总装图、部件图以及零件图。 本次设计的条件参数： 输送能力 450 吨/小时； 块煤最大尺寸 200mm； 煤密度 1000kg/m3； 提升高度-15m； 运输距离 1500m 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力； 研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及 工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所 学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所 学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 设计一种用于带式输送机的液压自动张紧装置，通过分析了其他张紧装置的 优缺点的同时，认为此种液压自动张紧装置具有工作较平稳、对空间要求低、性 能可靠等优点，是一种较先进、较完善、适合于大型带式输送机的张紧装置。根 据要求，分三部分（张紧装置的总体结构设计、张紧装置的液压系统设计与计算、 张紧油缸的设计与计算） ，对此种液压自动张紧装置进行了分析；同时，利用绘图 软件 Auto CAD2008 绘制了结构布置图、系统原理图、零件图及装配图等。 关键词：带式输送机；自动张紧装置；液压系统；张紧液压缸；关键词：带式输送机；自动张紧装置；液压系统；张紧液压缸； ABSTRACT This thesis is introducing the hydraulic auto tense equipment used in strap conveyor. After analyzing the advantages and the disadvantages of other tense equipments, I hold the view that this hydraulic auto tense equipment has a good quality of working consistently, requiring less room, and qualifying reliability,so as to be a more advanced, more reformed type of tense equipment, more suitable for full-length strap conveyor. As it is required,the thesis could be divided into four main parts (the designing of the main structure of the tense equipment, the designing and calculating of the hydraulic system for the tense equipment, of the tense oil jar ,and of the slow winch) to design the hydraulic auto tense equipment; Meanwhile ,graph-software including Auto CAD 2008 are used to draw out the structure arrangement, the principle of the whole system, the work pieces and the assemble. Keywords: Belt conveyor ; automatic tension device; hydraulic system; hydraulic cylinder; 目目 录录 1 1 绪绪论论1 1 1.1 带式输送机的基本概念 1 1.1.1 带式输送机的定义 1 1.1.2 带式输送机的结构及特点 1 1.1.3 带式输送机的工作原理 3 1.2 带式输送机的张紧装置3 1.2.1 带式输送机张紧装置的作用 4 1.2.2 带式输送机的张紧装置的分类及工作原理 4 1.2.3 液压张紧装置 7 2 2 带式输送机液压张紧装置的总体机构带式输送机液压张紧装置的总体机构 8 8 2.1 带式输送机液压张紧装置总体结构设计 8 2.2 液压张紧装置总图的设计9 3 3 带式输送机部分的设计计算带式输送机部分的设计计算1212 3.1 已知工作条件和参数 12 3.2 带式输送机部分的设计计算 12 3.2.1 带速和带宽的设计计算 12 3.2.2 运行阻力的计算 13 3.2.3 胶带张力的计算 14 3.2.4 胶带垂度与强度的校核 15 3.2.5 拉紧力的计算 16 3.2.6 带式输送机张紧装置部分的示意图初步拟定 16 4 4 带式输送机与液压张紧系统连接部分的设计带式输送机与液压张紧系统连接部分的设计1717 4.1 连接部分的总体设计 17 4.1.1 连接部分设计思路 17 4.1.2 连接部分的初步设计图 17 4.1.3 连接部分的工作原理 17 4.2 钢丝绳的设计选择计算 18 4.3 滑轮和滑轮支架的设计计算 18 4.3.1 滑轮的设计计算 18 4.3.2 滑轮支架的设计计算 20 4.4 小车的设计计算 21 4.4.1 小车的作用 21 4.4.2 小车各部分材料的选择 21 4.4.3 车轮尺寸的确定22 4.4.4 小车其他部分尺寸的确定 23 4.4.5 小车其他零部件的设计计算和选用24 4.4.6 钢轨的选择24 5 5 液压系统的设计液压系统的设计2525 5.1 液压系统的设计 25 5.1.1 工况分析 25 5.1.2 拟定系统图26 5.2 驱动元件的选择 28 5.2.1 液压泵的选择 28 5.2.2 电动机的选择与计算 30 5.2.3 联轴器的选择与计算 30 5.3 液压元件的选择31 5.3.1 液压控制阀的选择 31 5.3.2 液压辅助件的选择 34 5.4 液压工作介质的选择38 5.4.1 液压工作介质 的选择38 5.4.2 液压工作介质的添加剂 38 5.4.3 液压工作介质的使用要点 39 6 6 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算4242 6.1 液压缸的类型、安装形式的选择42 6.1.1 液压缸的类型的确定42 6.1.2 液压缸的安装形式 42 6.2 液压缸主要性能参数的计算 43 6.3 液压缸主要零部件设计44 6.3.1 缸筒 44 6.3.2 活塞的设计与计算47 6.3.3 活塞杆的设计与计算48 6.3.4 活塞杆导向套和密封 49 6.3.5 缓冲装置的设计计算 52 6.3.6 缸盖和缸底的设计 52 6.4 液压缸底板及其辅助件的设计 54 6.4.1 底板、液压缸座和后座的设计 54 6.4.2 地脚螺栓的选择54 参考文献参考文献5555 英文资料翻译英文资料翻译5656 英文原文 56 中文译文 64 致致 谢谢7171 1 1 绪论绪论 1.11.1 带式输送机的基本概念带式输送机的基本概念 1.1.11.1.1 带式输送机的定义带式输送机的定义 中文名称：带式输送机 英文名称： coal conveyer belt;belt conveyer;belt conveyor 其他名称：皮带输煤机;皮带机;皮带运输机;皮带输送机 带式输送机(belt conveyer)又称胶带输送机，俗称“皮带输送机“。它是冶金、 电 力和化工等工矿企业常见的连续动作式运输设备之一，尤其在煤炭工业中，使 用更为广泛。在煤矿上，带式输送机主要用于采区顺槽、采区上（下）山、主要 运输平巷及斜井，较常用于地面生产和选煤厂中。 目前输送带除了橡胶带外，还有其他材料的输送带(如 pvc、PU、特氟龙、尼 龙带等)。 带式输送机由驱动装置拉紧输送带,中部构架和托辊组成输送带作为牵 引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。 1.1.21.1.2 带式输送机的结构及特点带式输送机的结构及特点 1.带式输送机的结构 带式输送机主要由输送带、驱动装置、托辊及支架、拉紧装置、制动装置、 储带装置和清扫装置组成。 如图 1-1，2 所示，即为带式输送机。 2带式输送机特点 带式输送机铺设倾角一般为 16 18，一般向上运输取较大值，向下运输 取较小值。带式输送机能力大、调度组织简单、维护方便，因而运营费低。此外， 结构简单、运行平稳可靠、运行阻力小、耗电量低、容易实现自动化也是它的特 点。 图 1-1 带式输送机 图 12 带式输送机 1.1.31.1.3 带式输送机的工作原理带式输送机的工作原理 带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将 物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输 送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行 纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合， 形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业 企业中。 带式输送机的结构示意图如图 1-3 所示，输送带绕经驱动滚筒和机尾换 向滚筒形成无机闭合带。上下两股输送带是由安装在机架上的托辊支承着。 拉紧装置的作用是给输送带正常运转所需要的张紧力。工作时，驱动滚筒通过 它与输送带之间的摩擦力驱动输送带运行。货载装载输送带上并与其一起运行。 带式输送机一般是利用上分支输送带输送货载的，并且在端部卸载。利用专门 的卸载装置也可在中间卸载。 图 1-3 带式输送机工作原理 1.21.2 带式输送机的张紧装置带式输送机的张紧装置 输送带最初是由传送带发展而来的，随着输送机的用途不断扩大和科学技术 的发展,输送带为了满足输送机的要求,品种不断扩大，但所有的输送机在运行一 段时间后都有可能使输送带变长、变形等,输送带的变长由弹性伸长和永久伸长组 成。所以，需要采用拉紧装置来克服由于输送带变长而带来的缺陷。带式输送机 张紧装置又称为“带式输送机拉紧装置” ，是矿用带式输送机不可缺少的重要组成 部分,它直接关系到带式输送机的安全运行及使用寿命等 1.2.11.2.1 带式输送机张紧装置的作用带式输送机张紧装置的作用 为了保证输送机能够正常运转，张紧装置是必不可少的装置之一。张紧装置 有四个主要作用： （1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩 擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。 （2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保 证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。 （3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起 输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经 常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。 （4）为输送带重新接头作必要的行程准备。每部带式输送机都有若干个接头， 可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机已准备 了负荷以外的输送带，这样接头故障就可以通过放松拉紧装置重新接头来解决问 题。 1.2.21.2.2 带式输送机的张紧装置的分类及工作原理带式输送机的张紧装置的分类及工作原理 1重锤车式张紧装置 如图 1-3 所示，机尾换向滚筒固定在小车上，垂直悬吊的重锤和小车 相连，由于重锤的重量可以为一定值，所以皮带的张力、拉紧力恒定，同时 重锤靠自重张紧，能自动补偿皮带的伸长；但其需要的空间大，占地面积大，往 往受空间限制而无法使用，宜于使用在固定式长距离运输机上。 图 1-3 重锤车式张紧装置 1.滚筒；2.移动小车；3.重锤 2螺旋式张紧装置 如图 1-4 所示，拉紧滚筒的轴承座安装在活动架上，活动架可以在导轨上滑 动，旋转螺旋杆使活动架上的螺母和活动架一起前进和后退，达到张紧和放松的 目的。其结构简单，但行程太小，只适用于短距离的运输机上，且当皮带自行伸 长时，不能自动张紧。 图 1-4 螺旋式张紧装置 图 1-5 垂直式张紧装置 3垂直式张紧装置 如图 1-5 所示，其装置是利用重锤的重力拉紧，其特点同“重锤车式张紧装 置” 。 4钢绳绞车式张紧装置 如图 1-6 所示，这种张紧装置是利用小型绞车张紧。绞车一般用蜗轮蜗杆减 速器带动卷筒来缠绕钢绳从而张紧皮带。这种张紧装置的优点是体积小、拉力大， 所以被广泛运用到井下带式运输机中，但其不能自行张紧。 图 1-6 钢绳绞车式张紧装置 5电控自动张紧装置 自动张紧装置不仅能根据主动滚筒的牵引力来自动调节拉紧力，而且还能补偿 皮带的伸长。如图 1-7 所示，是电控自动张紧装置的一种，此张紧装置只能保持 张紧力恒定，相当于重锤式拉紧装置，不能根据及其工况随时改变张紧力。 图 1-7 电控自动张紧装置 1.控制箱；2.永久磁铁；3.控制杆；4.弹簧；5.缓冲器；6.电动机；7.减速器； 8.链传动；9.传动齿轮；10.滚筒；11.钢丝绳；12.拉紧滚筒及活动小车; 13.皮带 电动机起动后，经过弹性连轴节带动蜗轮减速器，再经过传动装置（链 传动）带动下面的滚筒，下面的滚筒通过传动比为 11 的齿轮带动上面的滚筒， 两个滚筒旋转方向相反，这样通过钢绳可以移动小车，使皮带存储或放 111213 出。从而使皮带张紧或放松。 控制杆的一端通过钢绳绕过两个定滑轮组后与动滑轮相连，另一端连有两根 弹簧，通过调节弹簧可以做到满足所需要的拉力。在钢绳拉力和弹簧拉力的共 同作用下，控制杆处于中间位置。当胶带张紧力小于调节好的数值时，弹簧对控 制杆的作用力大于钢绳对控制杆的作用力，原被拉伸的弹簧缩回，带动控制杆向 右偏斜。装在控制杆上的磁铁接通安装在控制箱中的张紧继电器，开动绞车 使皮带拉紧，钢绳对控制杆的张紧力逐渐增加，弹簧又逐渐伸长。当皮带的张紧 力恢复到调节好的数值时，控制杆回到中间位置。这时永久磁铁离开张紧继电器， 继电器断开，绞车停止转动，从而张紧过程结束。反之，当胶带张紧力大于调节 好的数值时，可以开动绞车反转，以放松皮带。缓冲器的作用是使张力的震荡 受到阻尼作用。此装置中张紧力的调节可以通过调节弹簧实现。 另一种自动张紧装置是在驱动回程段使胶带保持一个恒定的张力，它是通过 测力计与拉紧装置的控制系统一起工作的，在启动时能传感胶带张力的变化，从 而使拉紧绞车缠卷或松弛，以保持合适的皮带张力的。 1.2.31.2.3 液压张紧装置液压张紧装置 1. 如图 1-8 所示即为带式输送机液压张紧装置的实物图。 图 1-8 液压张紧装置 2.液压张紧装置的特点 液压式自动拉紧装置，与电力、气压传动相比，具有以下特点： （1）液压传动装置能在运行过程中进行无级调速，调速范围大。 （2）在同样功率下，体积小、质量轻、惯性小、结构紧凑，能传递较大的力 和转矩。 （3）工作较平稳、反应快、冲击小、可高速启动、制动和换向、换制动较简 单，操作较方便、省力、易实现自动化。 （4）易于实现过载保护，可以自行润滑，因此使用寿命较长。 （5）可简单地实现直线运动和回转运动，其布置也具有很大的灵活性。 （6）由于其元件实现了系列化、标准化、通用化，容易设计制造和推广使用。 （7）因功率损失等原因所产生的热量可以由流动着的油液带走，因此避免了 局部温升现象。 由于其液压缸的行程及油压所限，只适用于中长距离的带式输送机，可与输 送机驱动电动机电器控制联网。 2 2 带式输送机液压张紧装置的总体机构带式输送机液压张紧装置的总体机构 2.12.1 带式输送机液压张紧装置总体结构设计带式输送机液压张紧装置总体结构设计 通过对整个张紧装置的作用以及应满足的要求的分析和选择，确定装置应具 有的部件如下。 1.执行部件的选择 由前文可知张紧装置在其工作中的作用如下： （1）保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩 擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。 （2）保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保 证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。 （3）补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起 输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经 常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。 （4）由于空间位置关系的影响，可以将液压执行部件放在地面，通过钢丝绳 实现对绞车的拉伸改变皮带的张进力，从而实现对张进力的自动控制。 可见，拉紧装置应具有自动调节拉紧力、响应快、体积小、控制简单、等特 点。 根据设计要求，液压自动拉紧装置的执行元件可选择工程液压缸结合调度绞 车的形式，以满足皮带机在正常工作、断带调整、重新街头以及位置转移时对拉 紧装置的不同要求。 2.控制部件的选择 （1）皮带运输机在煤矿生产中大多用在井下和地上选煤厂，在井下使用时应 保证其工作过程中不产生电火花，所以张紧装置应有防爆控制箱。可以将执行部 分放在地面，通过钢丝绳的拉伸作用实现控制，避免了井下复杂的工作环境和有 限的空间。 （2）拉紧装置正常工作时，可采用泵断续的供油，利用蓄能器实现油缸的自 动拉紧和特殊情况下启保护作用，以此减少消耗，降低能耗。 （3）通过实现对电磁换向阀的控制，从而实现液压缸的伸出和缩回， 实现对皮带的拉进和舒张，使张进力在一个合适的工作范围内稳定工作，使材料 在最佳环境下工作。 3.动力及其他部件的选择 （1）设置液压泵站，为系统提供动力。 （2）设置固定绳座，选择系统所用的纲绳以及其他附属元件。 2.22.2 液压张紧装置总图的设计液压张紧装置总图的设计 1. 拉紧装置总体组成及其作用 由上文分析、选择可知，拉紧装置总体有以下几部分组成： （1）液压缸，正常工作时的执行元件。 （2）慢速调度小车，对液压缸的活塞起支撑作用，且使对皮带的张进力的控 制更加稳定。 （3）液压泵站，提供压力油、提供系统动力。 （4）蓄能器，在液压泵间隔空转时为系统提供动力，并在特殊情况下其保护 作用。 （5）其他部件，为系统起固定、连接、传动等作用。 2.系统结构布置简简图 如图 2-1 所示，为系统总体系统结构布置简图 图 2-1 张紧装置执行部分 滚筒 张进小车 滑轮 如图 2-2 为液压缸控制张紧小车执行部分 图 2-2 张紧小车和液压缸 如图 2-3 为液压泵站提供动力部分 图 2-3 液压泵站 液压系统回路图如 2-4 所示 图 2-4 系统回路 3.基本工作原理 在带式输送机的皮带上贴有力传感器，力传感器在皮带上随着带的拉长或者 收缩而产生应变，然后通过电信号传到调制器，再经过放大器和滤波器，在经过 分析处理，同一定的力的合理范围进行比较。当力大于或者小于这一合理范围， 则通过电信号实现对电磁换向阀的不同工作位置实现液压缸活塞杆的前后运动， 从而调节皮带的伸缩程度，实现力的改变，使之控制在合理的工作范围内。 3 3 带式输送机部分的设计计算带式输送机部分的设计计算 3.13.1 已知工作条件和参数已知工作条件和参数 输送能力 450 吨/小时； 块煤最大尺寸 200mm； 煤密度 1000kg/m3； 提升高度-15m； 运输距离 1500m 3.23.2 带式输送机部分的设计计算带式输送机部分的设计计算 3.2.13.2.1 带速和带宽的设计计算带速和带宽的设计计算 1 带速 v 的确定 由矿山运输机械设计表 1-25， v=2.0 m/s 2.带宽 b 的确定 煤密度 =1 t/ 3 运输机倾角影响系数矿山运输机械设计图 1-42， C=1.0 输送能力 Q=450 t/h 材料断面积 A=Q/36 = 450 3600 1.0 2.0 1.0 = 0.0625 3 堆积角 由矿井运输及提升设备表 2-8，得 = 30 货载断面系数由表，得 K458 最小胶带宽度 = 0.9912 又有 22002 200 + 200 = 600 由表 2-11，可取 B=1000 mm 3.2.23.2.2 运行阻力的计算运行阻力的计算 重段运行阻力 = ( + + )cos + ( + )sin 空段运行阻力 = (+ ) cos + sin - 输送机倾角 = 0.5729 - 输送机长度 = 1500 - 槽型托辊阻力系数 = 0.06 - 平行托辊阻力系数 = 0.056 - 每米长的胶带上货载质量 = 3.6 = 450000 3600 3.6 2 = 17.36 / - 每米长度上的上托辊转动部分质量 由表 2-13 = / = 22 / - 每米长度上的下托辊转动部分质量 由表 2-13 = = 8.5 / - 上托辊间距 取1 - 下托辊间距 取2 - 每米长胶带自身质量 查表1 - 27，得 = 33.4 / 由上数据，计算 = 9.8 (17.36 + 33.4 + 22) 1500 0.06 cos 0.5729 + 9.8 (17.36 + 33.4) 1500 sin 0.5729 = 71632 = 9.8 （33.4 + 8.5） 1500 0.056 cos 0.5729 + 9.8 33.4 1500 sin 0.5729 = 39400 3.2.33.2.3 胶带张力的计算胶带张力的计算 运输机布置示意图，如图 3-1 所示， 图 3-1 运输机示意图 2 = 1+ 1 2= 1+ =K 32 4= 3+ 3 4= （1+ ）+ = 0 4 - 1= ( 1)1+ + 0= 0 = 1( - 1 ) K附加阻力系数 K=1.031.07 n摩擦力备用系数 n 取 1.151.2 查表 2-14，得 = 0.2 = 3.14 由，得 0= 0 1= (+ ) - 1 + (1 ) 则有 1= 160435 2=1+ = 199835 =K 32= 205830 4= ( 1)1+ + = 277642 3.2.43.2.4 胶带垂度与强度的校核胶带垂度与强度的校核 1. 强度的校核 允许的胶带最大张力 = = 100 20000 7 = 285714 4 胶带强度满足条件 2. 垂度的校核 允许的最小张力 空段 = 5 = 5 33.4 9.8 20.5729 = 2806 表 93、94、9- 5 取P工= 12 Mpa，为防止启动产生冲击,液压缸回油腔应有背压,设背压为 0.6Mp。为保证稳定的低速进给，用液压缸的有杆腔作为工作进给时的工作腔，则 液压缸的直径D为： mmm PP F D88.1181188. 0 109 . 03 . 01814 . 3 5000004 2/ 4 6 21 工 国标 GB 2348-80,可取 D = 125mm 可取活塞杆直径 d 为： 查表得，取标准值 d= 70mm 根据已取得缸径和活塞杆的直径，计算液压缸的实际有效面积，无杆腔面积 A1和有杆腔面积 A2分别为：A1=122.66cm2, A2=38.47cm2 验算液压缸能否获得最小的稳定速度，如果验算后不能获得最小稳定速度时， 还要相应加大液压缸直径，直至满足稳定速度为止，其计算方法如下： 2 min min 70 35cm 2 Q A V 稳 式中：A稳能保证最小稳定速度的最小有效面积； Qmin调速阀最小稳定流量；从手册中查得Q= 25L/min，流量阀Qmin= 70cm3/min； Vmin执行机构最小速度。 根据上面计算，由于液压缸有效面积A1A稳，所以能满足最小稳定速度的要 求。 5.1.25.1.2 拟定系统图拟定系统图 1.选择液压基本回路 液压回路如图 5-1 所示， （1）选择蓄能供能回路和过载保护回路 设置蓄能器可在一定时间内保持系统压力动态并衡，同时其采用压力继电 器及三位四通电磁阀可起到断带保护的作用。图示压力油流动方向为启动后压 力油流动方向，此时，蓄能器蓄能。启动阶段，由于系统压力较高，此时三位 四通电磁阀应断开，启动完毕后接通。 图 5-1 液压系统图 （2）选择断带保护回路 实际工作中，当意外事情（如突然断带等）发生时，会对液压缸产生 很大冲击，此时若对系统不加以保护，定会造成严重的损失。为防止类似 事情发生，在小车轨道上设置行程开关，断带时，小车快速右移，触动行 程开关，行程开关通过控制三位四通电磁换向阀，使 YA 得电，左位工作， 油液压力下降，通过三位四通电磁换向阀 13 流回油箱，从而保护系统。 （3）过载保护回路 实际工作过程中，若皮带机突然过载，即油缸有杆腔压力突然增大， 此时可以通过设置压力溢流阀，设置溢流阀压力为某一定值，当油缸中的 压力达到此值时即通过溢流阀卸荷，活塞杆左移，过载消除液压缸恢复原 位，保持皮带拉压力在一个很小范围内变化。同理，油缸有杆腔压力突然 增大时（皮带轻载） ，活塞杆右移拉紧皮带。 2.液压回路的组合及其动作原理 根据以上选择的液压回路，考虑各个回路及元件之间的先后动作组合 成符合设计要求的液压系统并绘出液压系统图（如图 5-1） 。 其基本动作原理简要如下： （1）启动阶段：启动系统，泵开始工作，同时三位四通电磁换向阀延时（设定 延时时间为系统压力达到电磁溢流阀设定值为止，此时间可通过试验得到， 观测压力表 6） ，三位四通电磁阀处左位，从而系统压力由电磁溢流阀控 制；油液通过两三位四通电磁阀进入液压缸有杆腔，油液压力达到一定值 后，活塞、活塞杆带动滑轮组以及拉紧小车右移，进而拉紧皮带，液压缸 无杆腔油液经三位四通电磁阀回油箱。 （2）张紧阶段：三位四通电磁阀延时结束后失电，三位四通电磁阀 18 处中位， 此时系统压力由溢流阀控制；油液继续进入液压缸有杆腔的同时经二位二 通电磁阀 10 进入蓄能器 11，蓄能器 11 蓄能；到蓄能器的压力达到一定值 （系统工作时的压力值） ，电磁压力继电器动作控制电磁溢流阀的二位二 通阀的 1YA， ，使电磁溢流阀的二位二通阀接通，油液从泵源直接回油箱， 泵空转（停止工作） 。 （3）保压阶段：由蓄能器为液压缸补充由于油液损失而造成的压力不等，以维 持液压缸的正常的工作压力；由于油液损失的继续，以至蓄能器的补充也 难 以 维持时（系统压力小于规定值时） ，电磁继电器 12 动作，控制 控制电磁溢流阀 19 的二位二通阀的 1YA，1YA 失电，使使电磁溢流阀 19 的二位二通阀断开，油液从新向液压缸有杆腔、蓄能器供油；到蓄能器的 压力达到一定值（系统工作时的压力值） ，电磁继电器 12 动作控制电磁溢 流阀 19 的二位二通阀的 1YA， ，使电磁溢流阀 19 的二位二通阀接通，油液 从泵源直接回油箱，泵空转（停止工作），这样系统反复此过程，保 证液压缸工作的正常压力。 5.25.2 驱动元件的选择驱动元件的选择 5.2.15.2.1 液压泵的选择液压泵的选择 由液压缸的工作的条件可知，液压缸的工作额定压力为 P=17.8 MPa， 因此可以选择额定工作压力为 20 MPa 的齿轮泵。液压缸的排量为 650 ml/s，则可知 650ml/min。在此情况下，可选择公称流量为 16 60 = 39000 ml/r，额定转速为 3000 r/min，的齿轮泵。根据以上条件，齿轮泵的型号可 选择为 CB-F316。该齿轮泵是中高压，中小排量的齿轮泵。结构比较简单， 体积小，重量轻，适合于工程机械的液压系统中，且适合于该工作条件。 CB-F316 型齿轮泵性能参数如表 5-2 所示 表 5-2 CB-F316 型齿轮泵性能参数 型号公称 流量 ml/r 额定 压力 MPa 最高 压力 MPa 额定 转速 r/min 最高 转速 r/min 驱动 功率 kW 重量 kg CB-F3161620253000360016.32.45 CB-F316 型齿轮泵的外形尺寸如图 5-2 所示， 图 5-2 CB-F316 型齿轮泵的外形尺寸 CB-F316 型齿轮泵的工作原理如图 5-3 所示 图 5-3 CB-F316 型齿轮泵的工作原理图 5.2.25.2.2 电动机的选择与计算电动机的选择与计算 根据已选定的液压泵，可知液压泵的驱动功率为 16.3 kW，额定转速为 3000 r/min，再由工作环境等因素共同影响作用下，选择电动机的型号为 Y160L-2。 电动机的型号为 Y160L-2 的数据如表 5-3 所示 表 5-3 电动机 Y160L-2 技术数据 型号额定 功率 /kW 额定 电流 /A 额定 转速 r/min 效 率% 功率 因数 cos 堵 转 电 流/ 额 定 电 流 堵 转 转 矩/ 额 定 转 矩 最 大 转 矩/ 额 定 转 矩 重 量 /kg Y160L-218.535.52930890.897.02.02.2147 5.2.35.2.3 联轴器的选择与计算联轴器的选择与计算 根据电动机的轴径为 42 mm，可选择型号 YL8 的联轴器。 YL8 联轴器基本参数如表 5-4 所示 表 5-4 YL8 联轴器基本参数 型号公称转 矩 Tn/N m 许用 转速 轴孔 直径 /mm 轴孔 长度 mm DD1 YL825043004284130105 螺栓 L0 质量转动 惯量 4M101737.290.043 5.35.3 液压元件的选择液压元件的选择 5.3.15.3.1 液压控制阀的选择液压控制阀的选择 1. 溢流阀的选择 （1） 溢流阀的主要用途 a. 作定压阀，保持系统压力的恒定 b. 作安全阀，保证系统安全 c. 使系统卸荷，节省能量消耗 d. 远程调压阀，用于系统高、低压力的多级控制 （2） 型号的选择 选择型号为 DG-02-H 溢流阀 DG-02-H 的技术参数如表 5-5 表 5-5 溢流阀 DG-02-H 的技术参数 型号最高使用压力 MPa 最大流量 L/min 质量 kg DG-02-H21161.5 （3） 外形尺寸 溢流阀 DG-02-H 的外形尺寸如图 5-4 所示 图 5-4 溢流阀 DG-02-H 的外形尺寸 （4） 溢流阀 DG-02-H 的工作原理图如图 5-5， 图 5-5 溢流阀 DG-02-H 的工作原理图 2. 电磁换向阀的选择 （1） 型号的选择 选择型号为 DSG-01-3C60 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的技术参数如表 5-6， （2） 外形尺寸 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的外形尺寸如图 5-6 所示， 表 5-6 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的技术参数 类别型号最大流 量 L/min 最高 使用 压力 MPa T 口 允许 背压 MPa 最高换 向频率 次/分 质量 kg 普通型 DSG-01-3C606331.5163002.2 图 5-6 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的外形尺寸 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的结构原理图 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的结构原理图如图 5-7 所示， 图 5-7 电磁换向阀 DSG-01-3C60 的结构原理图 5.3.25.3.2 液压辅助件的选择液压辅助件的选择 1.管件 (1)管道 液压系统用钢管可以选择无缝钢管，焊接式管接头一般采用普通无缝钢管。材料 用 10 号或 15 号钢，由于本设计为中高压，所以采用 15 号钢。且这些钢管均要求 在退火状态下使用。 管子内径 d 1130 = 1130 6.5 10 4 2 = 20.37 管子壁厚 2 = 17.8 20.37 2 400 4 = 1.8 查表 19-8-2 可以选择如下表 5-7 所示， 表 5-7 钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量 公称通径 DN mmin 钢管外径 mm 管接头螺 纹 mm 公称压力 PN，MPa 31.5 推荐管路 通过流量 L/min 20 3/4 28M27 24100 （2）管接头 a.选择焊接式管接头（JB9661003-77） 查表 19-8-10，可得焊接式管接头的参数如表 5-8 所示， 表 5-8 焊接式管接头参数 管子 外径 D 公称 通径 DN dd1d2ll1l2 2820M33 2 2834162454 扳手尺寸重量 kg LL SS1 O 型圈垫圈 JB966JB1883 3993414130 3.1 330.4500.640 b.焊接式三通管接头(JB972-77) 查表 19-8-12，可得焊接式三通管接头的参数如表 5-9 所示， 表 5-9 焊接式三通管接头参数 扳手尺寸管子 外径 D 公称 通径 DN d1l1L SS1 O 型圈重量 kg 2820282448324130x3.10.920 2.蓄能器 （1）气囊式蓄能器的结构及技术性能 气囊式蓄能器的结构及各部分名称如图 5-8 所示， 图 5-8 气囊式蓄能器的结构及名称 （2）气囊式蓄能器的尺寸 查表 19-8-71，可得气囊式蓄能器的尺寸如表 5-9 所示， 表 5-9 气囊式蓄能器的尺寸 型号公 称 容 积 L 允许 吸排 油流 量 L/min 总体尺寸 DxL 壳 体 长 L1 进 油 阀 L2 公 称 通 径 d0 螺纹 连接 d1 重量 kg NXQ-L40/30-A406299x106687010660M72x2120.6 3.油箱及其附件 （1）作用及形式 油箱在系统中的功能主要是储油和散热，也起着分流油液中的气体及沉淀物 的作用。根据系统的条件，可以选择开式油箱。 （2）构造及设计 油箱的各部分名称及尺寸如图 5-9 所示， 图 5-9 油箱的各部分名称及尺寸 根据图示的各部分名称和尺寸，查表 19-8-118 可知个尺寸的数据，经查表可 知各数据如表 5-10 所示， 表 5-10 油箱的尺寸 重量 kg规格 标准型重型 工作容 量 工作容积 AB1B2 5002804155408490766650 B4D1D2H1L1L2L3T 802465147501516141670R1 1/2 4.液压泵站 泵组布置形式选择整体型卧式布置。 5.过滤器的选择 过滤器是液压系统中重要元件，他可以清除液压油中的污染物，保持油液的 清洁度，确保系统元件的可靠性。 过滤器可以转载液压泵的吸油管路上，这样可以保护液压泵。 本设计的过滤器选择型号为 XU-40x100J,参数和图示如图 5-10， 图 5-10 过滤器的结构参数 5.45.4 液压工作介质的选择液压工作介质的选择 5.4.15.4.1 液压工作介质液压工作介质 的选择的选择 根据机械的工作条件，液压油可以选择抗磨液压油 该种液压油与普通液压油基本相同，但加有较多的和更有效的抗磨剂，如 T202（含锌）和 T301、T303、T306(皆不含锌)等。含锌对含有银和青铜部件有腐 蚀作用。 抗磨液压油除具有普通液压油相似的特性外，抗磨性更好，摩擦系数小，凝点低。 适用于各种工作压力，尤其工作压力大于 14MPa 的高速、高压系统，如油压机、 注塑机、掘进机、采煤机、挖掘机和其他工程机械等。 5.4.25.4.2 液压工作介质的添加剂液压工作介质的添加剂 根据液压工作介质的工作环境，可以选择一定的液压工作介质改液压油的物 理性质和化学性质。 根据环境要求，可以加入油性剂，吸附在金属表面形成边界润滑层，防止金 属直接接触；也可以加入抗磨剂，在摩擦表面形成二次化合物保护膜，减少磨损， 或者在高温下分解出活性元素与金属表面起化学反应，生成低剪切强度的金属化 合物薄膜，防止烧结和擦伤；也可以添加增粘剂改善液压油的粘温特性和提高粘 度指数；还可以增加抗泡剂，降低表面的张力，是气泡能迅速地溢出油面从而消 除气泡。 根据需要，还可以加入抗氧化剂和防锈剂等改善液压油的化学性质。 5.4.35.4.3 液压工作介质的使用要点液压工作介质的使用要点 1.防止污染杂质混入液压油 (1)液压用油、油桶要设置在干净安全的地方，加强管理。所用的油桶， 滤 油机，油漏斗、油管等都应保持干净。装运液压油的油桶必须事先清洗干净， 油桶需专用，不要与其他油桶混杂。 (2)液压机械应经常保持清洁，为防止灰尘杂物落入油液中，油箱应加盖密封。 (3)油箱中的油液应根据工作情况定期更换。在换油时，应将油箱底部积存的 污物杂质去掉，将油箱清洗干净。 2.油液污染度的简易鉴别方法有： (1)目力视察。人的正常视力极限一般为 40m 左右。因此，油液中污物杂质 的颗粒尺寸大于 40m 时，人的眼力即能看到，当目力能直接观察到污物质时， 说明工作油已经很脏了，必须更换。 (2)试管相比。用试管把新油和使用油加以比较，如发现使用的油颜色呈现黑 色并有恶臭时，必须更换。如颜色没有变化而混浊时，说明油液中含有水分， 经过澄清排除水分后，油液可继续使用。如透明色变浅而没有恶臭时，可能混 入了异种油，只要粘度适当，也可以继续使用。 (3)取一滴使用油加热后放在试验用滤纸当中，并使之往下滴，如存在固态杂 质时，在滤纸上