1970_液压式组合建筑机械液压部分设计
1970_液压式组合建筑机械液压部分设计,液压式,组合,建筑机械,液压,部分,部份,设计
黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 1 页液压技术在建筑机械中的应用及发展情况1 选题背景在钢筋混凝土结构工程中由于钢筋加工生产落后于商品混凝土和建筑模板,现已成为制约施工机械化程度提高的瓶颈。在建筑工程中,钢筋的弯曲、切断作业量是非常巨大的,但目前,除钢筋的切断多为机械作业外,弯曲作业仍以人工作业为主,致使所加工出的钢筋在同一规格中尺寸大小不一,质量不好,且工人劳动强度大,效率低。造成这种现象的原因主要是国内钢筋加工设备的型式及规格不全。目前,我国钢筋加工设备主要有两种形式,一是手动操纵设备,如钢筋切断机、钢筋弯曲机等。该类设备的主要缺点是功能单一,基本参数需人为控制(如弯曲角度需人眼确定) ,效率低、操作也不方便,所以该类设备只适用于人力不可及的粗钢筋加工,对于成批大量的细钢筋加工仍以人工手工作业为主; 二是自动化程度高的钢筋加工设备,虽然该类设备效率很高、质量也很好,但价格昂贵,在目前国内经济条件下,大多数施工单位不愿购置。如果将钢筋的弯曲、切断、套丝三种作业设备合三为一,既减少了钢筋加工的设备数量,又节约了能源。鉴于以上的情况,有必要设计一种由液压系统统一提供动力的多用途钢筋钢管加工机械,可以适用于中小型建筑队,该加工机动作方便灵活,便于掌握,移动,安装简便可靠。2 资料综述 液压与气压传动是研究以有压流体(压力油或压缩空气)为能源介质,来实现各种机械的传动和自动控制的学科。液压传动与气压传动实现传动和控制的方法是基本相同的,它们都是利用各种控制元件组成所需要的各种控制回路,再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换与控制。因此,要研究液压与气压传动及其控制技术,就首先要了解传动介质的基本物理特性及其静力学、运动学和动力学特性;要了解组成系统的各类液压与气动元件的结构、工作原理、工作性能以及由这些元件所组成的各种控制回路的性能和特点,并在此基础上进行液压与气压传动控制系统的设计 1。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 2 页2.1 液压传动2.1.1 液压传动的应用范围的基本原理液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛,如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等;船舶用的甲板起重机械(绞车) 、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。液压传动的基本原理是在密闭的容器内,利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质,一般为矿物油,它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 液压传动所用的工作介质为液压油或其他合成液体,气压传动所用的工作介质为空气。由于这两种流体的性质不同,所以液压传动和气压传动又各有其特点 2。2.1.2、液压传动的优点(1) 液压传动可以输出大的推力或大转矩,可实现低速大吨位运动,这是其它传动方式所不能比的突出优点。(2) 液压传动能很方便地实现无级调速,调速范围大,且可在系统运行过程中调速。 (3) 在相同功率条件下,液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接,其布局、安装有很大的灵活性,可以构成用其它传动方式难以组成的复杂系统。 (4) 液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定,可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反应速度快,故可实现频繁换向。 (5) 操作简单,调整控制方便,易于实现自动化。特别是和机、电联合使用时,能方便地实现复杂的自动工作循环。(6) 液压系统便于实现过载保护,使用安全、可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作,能自行润滑,故元件的使用寿命长。(7) 液压元件易于实现系列化、标准化和通用化,便于设计、制造、维修和推广使用。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 3 页2.1.3 液压传动的缺点(1) 液压传动以液体作为工作介质,在液压元件中相对运动的摩擦副间无法避免泄漏,再加上液体压缩性及管路弹性变形等原因,难以实现严格的传动比。(2)液体粘度和温度有密切关系,当粘度随温度变化时,将直接影响泄漏、压力损失及通过节流元件的流量等,从而引起执行元件运动特性的变化。(3)传动效率较低。液压系统中能量要经过两次转换,在能量转换及传递过程中存在机械摩擦损失、压力损失及泄漏损失。(4)液压元件的制造精度要求高,造价较贵。使用、维护要求有一定的专业知识和较高的技术水平。(5)液压能的获得与传递不如电能方便。(6) 液压系统中各种元件、辅件及工作介质均在封闭的系统内工作,故障征兆难以及时发现,故障原因较难确定。2.2 气压传动1、气压传动的优点(1)空气可以从大气中取之不竭,无介质费用和供应上的困难,将过的气体排入大气,处理方便。泄漏不会影响工作,不会污染环境。(2)空气的粘性很小,在管路中阻力损失远远小于液压传动系统,宜于远程传输及控制。(3)工作压力低,元件的材料和制造精度低。(4)维护简单,使用安全,无油的气动控制系统特别适用于无线电元器件的生产过程,也适用于食品及医药的生产过程。(5)气动元件可以根据不同场合,采用相应材料,使元件能够在恶劣的环境(强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等)下进行正常工作。 2、气压传动缺点(1)气压传动装置的信号传递速度限制在声速(约 340m/s)范围内,所以它的工作效率和响应速度不如电子装置,并且信号要产生较大的失真和延滞,也不便于构成较复杂的控制系统,但这个缺点对工业生产过程不会造成困难。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 4 页(2)空气的压缩性远大于液压油的压缩性,因此在动作的响应能力、工作速度的平稳性不如液压传动。(3)气压传动系统出力较小,且传动效率低 3。2.3 液压与气压传动的发展液压与气压传动发展到目前的水平主要是由于液压与气压传动本身的特点所致,随着工业的发展,液压与气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。液压技术自 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,已有 300 多年的历史了,但其真正的发展只是在第二次世界大战后近 60 年的时间内,战后液压技术迅速转向民用工业,在机床、工程机械、农业机械、汽车等行业中逐步推广。20 世纪 60 年代以来,随着原子能技术、空间技术、计算机技术的发展,液压技术得到了很大的发展,并渗透到各个工业领域中去。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时,新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接(CDC)、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术,以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。气压传动技术在科技飞速发展的当今世界发展将更加迅速。随着工业的发展,气压技术的应用领域已从汽车、采矿、钢铁、机械工业等行业扩展到化工、轻工、食品、军事工业等各行各业。气动技术已发展成包含传动、控制与检测在内的自动化技术。由于工业自动化技术的发展。气动控制技术以提高系统可靠性,降低总成本为目标。研究和开发系统控制技术和机、电、液、气综合技术。显然,气动元件当前发展的特点和研究方向主要是节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化,以及与电子学相结合的综合控制技术。液压系统主要由:动力元件(油泵) 、执行元件(油缸或液压马达) 、控制元件(各种阀) 、辅助元件和工作介质等五部分组成。 (1) 动力元件(油泵) 动力元件起着向系统提供动力源的作用,是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵为系统提供一定的流量和压力的动力元件, 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能,是一种能量转换装置,是液压传动中的动力部分。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 5 页选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求,首先确定液压泵的类型,然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。 (2) 执行元件(油缸、液压马达) 它是将液体的液压能转换成机械能。其中,油缸做直线运动,马达做旋转运动。液压马达按其结构类型来分可以为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500r/min 的属于高速液压马达,额定转速低于 500r/min 的属于低速液压马达。高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小,便于起动和制动,调节(调速及换向)灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十牛.米到几百牛.米)所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本形式是径向柱塞式,此外在径向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构形式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分钟几转或零点几转) ,因此可直接与工作机构连接,不需要减速装置,使转动机构大为简化。通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛.米到几万牛.米) ,所以又称为低速达转矩液压马达。(3) 控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度,并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。 液压传动系统对液压控制阀的基本要求是:动作灵敏、使用可靠,工作是冲击和振动要小,使用寿命长。油液通过液压阀压力损失要小,密封性能好,内泄漏要小,无外泄漏。结构简单紧凑,安装、维护、调整方便,通用性好 4。通常对于液压阀所应用的各种滑阀、锥阀、节流孔口等均可按紊流流量方程对阀口的流量进行计算 5。 (4) 辅助元件 除上述三部分以外的其它元件,包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等,它们同样十分重要。 (5) 工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液,它经过油泵和电动机实现能量转换。2.4 剪切装置高质量的下料对高质量的产品和企业经济效益都具有重要的意义传统的下料方法大多采用带锯、车削和普通的剪切方法 6。冲压是使用模具分离材料的一种基本工具,它可以直接制成零件或为其他冲击工序,如弯曲,拉伸,成型等准备毛坯,也可以在黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 6 页已经成型的冲压件上进行切口修边等。冲压设备选用机械压力机,中小型冲压件选用开式曲柄压力机,大中型冲压件选用闭式曲柄压力机。进行大批量生产一般采用高速自动压力机。冲压质量与凸凹模的相对间隙有关。间隙越大,冲材质量越低。冲压加工管材具有生产效率高,质量好等优点,其缺点是切断时易被压扁。为了减少管材被压扁的程度,通常将凹模做成少许的桃型。在冲压前,使管材在右半凹模的强力夹持下产生一定的反变形,然后再由冲刀冲切,从而减小管件被切刀压扁的程度 72.5 套丝装置套丝是利用板牙在工件外表面上加工出外螺纹的方法。板牙是加工外螺纹的刀具,形似螺母,其上有数个排屑孔,并靠它构成切削刃,板牙的两面都有成锥形的切削部分,可任选一面套丝,中间是校准部分,也是套口的导向部分,其修正和导向作用 89。2.6 液压 CAD 技术CAD 技术使人工设计方式变为自动化和半自动化的方式,尤其是CAD CAPPCAM 的推广和应用使液压技术得到迅速发展。在液压 CAD 的开发和研究方面应注意以下几点:充实现有的液压 CAD 设计软件,进行二次开发,建立知识库信息系统,它将构成设计制造销售使用设计的闭式循环系统。将计算机的仿真及适时控制结合起来,将模型放入“硬” 件和系统中,借此在建造实际样机之前,便可在软件里修改其特性参数,以达到最佳设计结果 102.7 新材料、新工艺的应用新型材料的使用,如陶瓷、砌块、聚合物或涂敷料,可使液压的发展引起新的飞跃。为了保护环境,减少漏油对环境危害,可采用生物降解迅速的压力流体,如菜油基和合成脂基的传动用介质将得到广泛应用 11。据专家预测,今后十年大部分行走机械中使用的液压油(矿物油)将会为生物降解迅速的流体所替代。铸造工艺的发展,将促进液压元件性能的提高,如铸造流道在阀体和集成块中的广泛使用,可优化元件内部流动,可减少压力损失和降低噪声,实现元件小型化。 如果上述提高液压技术的方向得到充分实现 12。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 7 页3 小结本设计中弯曲和套丝装置若采用传统的减速方式,必然导致减速机构相当的庞大,利用了液压技术,用液压元件来控制执行元件,可以实现无级调速,使机构大为简化,而且利用液压传动易于实现自动化控制。本设计中的切断可以由液压缸带动刀具运动实现,套丝和弯曲可以由回转液压缸或马达带动工作盘旋转实现对工件的弯曲和套丝。可以肯定,液压技术和其他传动方式相比将继续保持其有力的竞争。 在设计中还要注意液压回路的选择,达到所需要的设计要求。还考虑成本,尽量做到最好性价比,使设备发挥最好性能。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 8 页参考文献1 左健民.液压与气压传动M. 机械工业出版社,2006:5-11.2 贺利乐 .建筑机械液压与液力传动. 北京:机械工业出版社 2004.2.3 张利平. 液压与气压技术手册M.北京:化学工业出版社,2007:20-25.4 王焕菊. 液压与气压传动M .北京:机械工业出版社,2007:78-80.5 马长林,高钦和,李锋.液压系统仿真中几种阀口流量模型的解算分析J .维普资讯,2007(11):02.6 张平.液气式高速棒料剪切机的原理及动态分析J .兰州理工大学学报,2006(06)06:03-04.7 张利平 .液压站设计与使用M.北京:海洋出版社,2004.2:8 王文光.高速攻丝技术的研究状态工具展望J .2002:3-4.9 杨文渊.简明工程机械施工手册M .华南理工大学出版社,2001:100-120.10 Backe, W. Hydraulic drives with high efficiency. In Fluid power Systems and Technology, 1995, FPST-Vol.2, pp.45-73.11 Zdeblick Abitbol JJ, Kunz DN McCabe RP.Garfin S (1993) Cervical stability after sequential capsule resction.Spine 14:2005-2008.12 邵承林,崔崇钢,顾守泉.建筑机械J .2001(03):6-8.13 路甬祥.液压起动技术手册M北京:机械工业出版社,2003.6
收藏