液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計,液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計,液壓,鋼筋,彎曲,曲折,設(shè)計 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 摘 要 液壓鋼筋彎曲機具有節(jié)約能源，加工效率高，易于控制，加工性能好等特點，它符合現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，在建筑行業(yè)具有很好的發(fā)展前途。本文較為詳細的介紹了液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計過程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一些說明。 首先，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提出的要求作出各種方案，通過分析論證各方案的優(yōu)劣，選出其中較好的方案，進行設(shè)計。本設(shè)計部分分兩大塊：第一：彎曲設(shè)計，彎曲設(shè)計包括計算工作盤轉(zhuǎn)速，工作時扭矩及功率的大小，設(shè)計主軸，初步確定其最小軸徑尺寸，再根據(jù)要求設(shè)計出工作盤，及附件的結(jié)構(gòu)尺寸。第二：液壓馬達、液壓泵的選擇及其應(yīng)用。 其次，各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，其質(zhì)量到底如何，其強度剛度能否達到要求，能否滿足生產(chǎn)需要，這些要靠校核來檢測，齒輪的校核，傳動軸的校核，鍵的校核。對這些部分的校核都通過對其強度和剛度進行驗算，用其結(jié)果與其許用的強度、剛度進行比較，從而確定各危險部位是否滿足要求。 關(guān)鍵詞： 彎曲成型機；液壓馬達；液壓泵；精度；工作盤 Ⅰ 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計 院部名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化08-12 學(xué)生姓名： 徐永斌 指導(dǎo)教師： 胡天明 職 稱： 教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一二年六月 The Graduation Design for Bachelor’s Degree Design of Hydraulic Steel Bending Machine Candidate: Xu Yongbin Specialty:Mechanical Design and Manufacture & Automation Class：08-12 Supervisor：Professor .Hu TianMing Heilongjiang Institute of Technology 2012-06 ．Harbin 液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計 第1章 緒 論 1.1 設(shè)計目的和意義 當前我國正在大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)及城市化建設(shè)，各種建筑耗費了大量的鋼筋其中鋼筋彎曲加工的效率和質(zhì)量是最難解決的問題之一，鋼筋彎曲不僅使用量非常大，而且形狀和尺寸變化復(fù)雜，尺寸精度要求高。鋼筋彎曲機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于各類建筑工程中對鋼筋的彎曲。鋼筋彎曲機通常與切斷機配套使用, 其應(yīng)用十分廣泛。隨著國家投資拉動的效果顯現(xiàn)，尤其是國家大力開展高鐵的建設(shè)，鋼筋彎曲機的生產(chǎn)銷售增長迅速。在原鋼筋彎曲加工過程中是勞動強度大，人力物力消耗大，效率低，質(zhì)量難以保證的環(huán)節(jié)。隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，越來越需要工作噪音小，環(huán)境清潔的彎曲機。針對以上問題設(shè)計了液壓鋼筋彎曲機，它對原有的鋼筋彎曲機結(jié)構(gòu)和性能進行改造。要求該機具有體積小，效率高，精度高，壽命長，價格低等特點。 1.2 研究現(xiàn)狀 鋼筋機械的發(fā)展概況，鋼筋機械都屬于電動簡易設(shè)備．建國初期，國內(nèi)并無生產(chǎn)。20世紀50年代后期．由一些施工企業(yè)的加工廠自行制作了一些簡易機具配合手工操作進行鋼筋加工。以后又按照前蘇聯(lián)進口樣機仿制，由于自制自用，不可能批量生產(chǎn)，因而品種單一，結(jié)構(gòu)落后。直到1962年后才開始轉(zhuǎn)入一些地方企業(yè)生產(chǎn)，但還都是兼顧生產(chǎn)，未能列為主導(dǎo)產(chǎn)品，因而發(fā)展不快。進入70年代中后朗，才逐步組建成一批鋼筋機械的生產(chǎn)廠，開發(fā)出一些新機型并進入批量生產(chǎn)。 改革開放以來，隨著基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴大．鋼筋混凝土的用量急劇上升，促使鋼筋機械在引進國外技術(shù)或樣機的基礎(chǔ)上，加快了研制步伐。一些采用新技術(shù)和多功能的新機型相繼研制成功，進入批量生產(chǎn)。尤其在鋼筋成形、焊接和預(yù)應(yīng)力機械中，應(yīng)用了液壓技術(shù)、電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)等，使鋼筋機械朝著半自動化和全自動化發(fā)展。例如：液壓鋼筋套管擠壓機和鋼筋錐螺紋連接等都相繼應(yīng)用于大型建筑施工中，取得了提高鋼筋強度、連接速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省鋼材和改善勞動條件等諸多方面的經(jīng)濟效益。國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意;國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角整機光潔美觀。而國內(nèi)一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、憑經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝兒十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。 由于以上原因，國內(nèi)建筑機械產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，企業(yè)技術(shù)力量薄弱，缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力，產(chǎn)品單一，效益普遍不好，與國外相比差距非常明顯。像德國PEDDING HAUS公司，職工300人左右，年產(chǎn)值達上億馬克。我國只有對企業(yè)進行徹底的改制，引進競爭機制，重視對人才的引進和培養(yǎng)，依靠科技進步、科技創(chuàng)新，才能增強自身的實力，企業(yè)才有希望。 我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。 受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設(shè)項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入WTO和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。 鋼筋彎曲機采用液壓驅(qū)動，通過對液壓系統(tǒng)的控制，可以使設(shè)備更方便地實現(xiàn)更多的功能。但如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則維修困難。受設(shè)備使用者素養(yǎng)的限制，這類結(jié)構(gòu)的使用尚不普及。 1.3設(shè)計內(nèi)容及前景展望 鋼筋彎曲機、切斷機、彎箍機通常是配套使用的，在同臺設(shè)備上實現(xiàn)多種功能，是技術(shù)的發(fā)展方向之一。 開發(fā)自動控制角度鋼筋彎曲機是一個方向。也是鋼筋彎曲機走出國門、參與國際競爭的關(guān)鍵。設(shè)計制造簡單可靠的角度控制系統(tǒng)是關(guān)鍵，在鋼筋彎曲機上，開發(fā)完善角度控制系統(tǒng)，可以使鋼筋彎曲機與鋼筋彎箍機的功能相重疊。 為了鋼筋彎曲機工作后可以自動歸位，可以采用離合器單向傳動技術(shù)，并通過扭力彈簧使工作盤歸位。 展望前景，隨著建筑施工機械化程度的提高，液壓技術(shù)和電子技術(shù)在鋼筋機械中加快推廣應(yīng)用，微機自動控制技術(shù)的逐漸普及，將使鋼筋機械自動化和半自動化的新面貌早日實現(xiàn)，他們的實現(xiàn)將為國家的現(xiàn)代化建設(shè)作出更大的貢獻，深信建筑加工機械的明天會更好！ 第2章 系統(tǒng)性能及工作原理 2.1 系統(tǒng)性能 本機工作程序簡單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡單，操作方便，性能穩(wěn)定，能將Φ10-Φ40mm圓鋼或Φ10-Φ40mmⅡ級螺紋鋼彎曲成工程中所需要的各種形狀。 2.2 系統(tǒng)工作原理 一般的鋼筋彎曲機上的工作盤有9個孔，中心孔用來插入中心軸，周圍的8個孔用來插入成型軸和軸套。兩側(cè)的插座板各有6個孔，用來插入擋鐵軸。為便于移動鋼筋，工作臺面的兩邊還設(shè)有送料輥。當作180度彎鉤時，鋼筋的圓弧彎曲直徑應(yīng)不小于鋼筋直徑的2.5倍，因此中心軸也相應(yīng)的制成16~100mm的不同規(guī)格，以適應(yīng)彎曲不同直徑的鋼筋的需要。常用的彎曲機上往往在成型弧行及圓形鋼筋方面不能得心應(yīng)手，特別是粗鋼筋和鋼管，因此有些機械廠已經(jīng)對此不足進行了改造，如圖2.1所示： 圖2.1 顯然這樣的結(jié)構(gòu)有些復(fù)雜，操作起來麻煩，雖然可以很好的滿足使用要求。本次設(shè)計的過程中參考了一些資料，綜合他們的長處，同時加入了自己的一些觀點，因此在結(jié)構(gòu)上有了一些改進，具體設(shè)計如下： （1） 保留原有的鋼筋彎曲設(shè)施，由于該設(shè)計的動力是液壓動力，因此考慮到控制結(jié)構(gòu)上，安裝了行程開關(guān)。 （2） 本設(shè)計中取消了另一個相同的插座板，設(shè)計成了用來加工粗鋼筋的相似的插座板。 （3） 同時在本設(shè)計中，由于工作圓盤要由液壓馬達驅(qū)動，因此考慮到工作圓盤不能與傳動軸做成一體，同時采用了兩個角接觸軸承，用來增強傳動軸的剛性。 （4） 傳動軸與工作圓盤用鍵連接。角接觸軸承處的軸向定位通過軸承套筒來固定，可以用加墊片的方法對軸承進行預(yù)緊。 （5） 由于工作臺面有40mm厚，因此在此處焊接了一塊圓形鋼板進行加強此處的強度。 （6） 傳動軸與液壓馬達的連接是通過在傳動軸的端部打孔并作鍵槽，這樣就可以和液壓馬達上伸出的軸以及上面的鍵進行配合，就可以傳遞動力使工作盤旋轉(zhuǎn)。 2.3 本章小結(jié) 本章主要簡單介紹液壓鋼筋彎曲機的系統(tǒng)性能和彎曲機構(gòu)的簡單工作原理以及對工作臺的設(shè)計要求。 第3章 工作盤的設(shè)計 3.1工作盤轉(zhuǎn)速 由于該設(shè)計的動力為液壓，因此只需用調(diào)速閥在使用中進行調(diào)速即可，在這里，工作盤的轉(zhuǎn)速暫不考慮。一般情況下，根據(jù)同類機械產(chǎn)品相比，機械式彎曲機主軸轉(zhuǎn)速有3.7r/min, 5/min, 7.2r/min, 8r/min, 10r/min, 14r/min, 16r/min有七種，本設(shè)計?。? r/min。由于液壓式的機械可以在工作中用液壓調(diào)速閥進行調(diào)速，這樣就相當于機械式的無級調(diào)速，但是那樣的設(shè)計就非常復(fù)雜，這就是液壓式機械的優(yōu)點。 3.2 作用在工作盤上的扭矩M （N·cm） （3.1） 式中：----與鋼筋截面有關(guān)的系數(shù)。圓截面鋼筋取=1.5 ----與鋼筋材料有關(guān)的系數(shù)。一般取0.63~0.71 d-----鋼筋直徑 cm r----彎曲半徑 cm w---抗彎截面系數(shù) cm 取w= 0.1 ----鋼筋彎曲應(yīng)力 N/㎝2 對抗拉和抗壓強度相等的材料（如碳鋼），只要絕對值最大的應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。對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)超過各自的許用應(yīng)力。 通過對材料力學(xué)行為的研究可知，表征數(shù)學(xué)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σs和脆性材料的強度極限σb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σb=235Mpa. 根據(jù)前面鋼筋的性能，I級鋼筋的彎曲直徑為D=2.5d，II級鋼筋最小彎曲半徑D=4d。這里用I級鋼筋的彎曲半徑為r=1.25 d 則 3.3 傳動軸處的鍵的設(shè)計與校核 3.3.1 危險部位軸的直徑 按強度條件 m=69.87mm （3.2） 按剛度條件 m=72.35mm （3.3） 選d=85mm 3.3.2 鍵的設(shè)計與校核 1.選鍵的類型 選A型普通平鍵。 2.確定鍵的尺寸 由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-5可知，d﹥75-85時，鍵剖面尺寸應(yīng)選為：b=22㎜，h=14㎜，參考鍵長L的尺寸系列，取L=100㎜。所選鍵的標記為：GB/T1096—2003鍵22×14×100。 3.強度校核 普通平鍵的擠壓強度條件為： σp =2T/dkl≤[σ]p （3.4） 式中：----為傳遞的轉(zhuǎn)矩 ----為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，=0.5h，此處h為鍵的高度 ----為鍵的工作長度，=L-b，這里L為公稱長度，b為鍵的寬度。 由以上數(shù)據(jù)可得 =L-b=78mm 擠壓應(yīng)力為 σp =2T/dkl=2×2677.12×103/（85×7×78）=115.37MPa 由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-6可知，許用擠壓應(yīng)力[σ]p=100-120MPa。σp=115.37MPa＜[σ]p，故聯(lián)接能滿足擠壓強度要求。 3.4 工作盤及附件的選擇和使用 3.4.1 工作盤的設(shè)計原理 工作盤直徑取D=400mm,其上一盤有9個孔，中心孔用來插心軸。周圍的8個孔用來插成型軸，由于鋼筋放置在工作盤心軸和成型軸之間，彎曲機啟動后，工作盤轉(zhuǎn)動，鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動。而心軸的位置不變。成型軸圍繞著心軸作圓弧運動，那么成型軸迫使鋼筋圍繞著心軸彎曲。鋼筋成型后，停機再反轉(zhuǎn)工作盤到原位，取下鋼筋。如此循環(huán)即可完成鋼筋的彎曲工序。如果需要，通過調(diào)整成型軸的位置。即可將被加工的鋼筋彎曲成所需的尺寸形狀。不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的，為了彎曲各種直徑鋼筋，可在工作盤中間孔換裝不同的心軸，并選擇成型軸在工作盤上的位置和擋鐵軸的位置即可。同時由于液壓馬達可以正反轉(zhuǎn)，因此此處的彎曲工作可以有兩個方向。 往往工作盤的兩側(cè)為相同的插座板，在此，把兩個相同的插座板設(shè)計成相似的，目的在于：在另一側(cè)可以用來加工粗鋼筋，因此配套設(shè)計有一套專門的彎曲成型盤。 3.4.2 心軸的使用 按規(guī)范規(guī)定，鋼筋半圓彎鉤的彎曲直徑。因此不同直徑的鋼筋的彎曲半徑數(shù)值是不同的。為了保證彎曲半徑，必須選用不同直徑的心軸。與鋼筋的尺碼相對應(yīng)。本次設(shè)計的鋼筋彎曲機附有直徑為16.20.25.35.45.60.75.85.100（mm）9種規(guī)格的心軸。如彎一根直徑6mm鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是8mm。那么可選擇16mm的心軸。而彎曲一根直徑25mm鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是31mm，則可選擇60 mm的心軸，即心軸約為2倍的彎曲半徑 。 3.4.3 成型軸的使用 為了在鋼筋彎曲操作時，使彎曲部分的圓弧符合預(yù)定要求，就必須使鋼筋緊貼在成型軸和心軸間。成型孔和心孔的距離是一個定值。因此成型軸至心軸的距離隨著鋼筋和心軸直徑的變化而變化，成型軸如果只采用一個直徑就不能適應(yīng)這樣的操作要求，為此可以在成型軸上加一個偏心軸套。以調(diào)節(jié)心軸，鋼筋和成型軸三者之間的間隙。 例如，采用一個直徑為105mm，偏心距為22mm的偏心套，成型軸和心軸間的距離就可適應(yīng)44mm 變化，并且鋼筋取出放下也方便。 3.4.4 擋鐵軸的使用 彎曲機工作中阻止鋼筋隨著成型軸旋轉(zhuǎn)的附件就是擋鐵軸其插在擋鐵插塊上。擋鐵軸可用一般心軸代替，其上有一個偏心軸套，便于鋼筋彎曲時，鋼筋和擋鐵軸不發(fā)生摩擦。而直接讓偏心軸套環(huán)繞擋鐵軸旋轉(zhuǎn)。 3.4.5 送料輥的使用 在鋼筋的彎曲過程中，為了避免移動的鋼筋與工作面過分摩擦，因而設(shè)計有送料輥，這樣就避免了摩擦。送料輥是 由一根細軸制成，兩邊用滑動軸承固定在軸承座上，軸承座上的小孔用于注入潤滑油。 3.4.6 鋼筋擋架的使用 在彎曲鋼筋時，如果單獨采用擋鐵軸 ，心軸和擋鐵軸之間會發(fā)生向上拱曲現(xiàn)象，為使鋼筋成型正確。一般應(yīng)采用鋼筋擋架，其擋板支撐桿是可調(diào)的。當彎曲粗鋼筋時，將擋桿縮短，彎曲細鋼筋時，將桿調(diào)長，使擋架的擋板緊貼鋼筋，當鋼筋成型后，工作盤反轉(zhuǎn)超過起始位置。擋架的擋板鉤能從擋柱體上滑落，使擋架離開工作盤，避免損壞設(shè)備，如下圖： 圖3.1 擋架 3.4.7 心軸與成型軸R的確定 為保證成型軸的強度，必須使 （3.6） 式中：為成型軸受力 ㎜2 為成型軸材料的許用壓力。 已知心軸材料45鋼調(diào)質(zhì)，其屈服極限取安全系數(shù)為2 則 Mpa 則 KN 又 所以 ㎜ 取R=25㎜ 工作臺 d=400 mm 3.4.8 工作轉(zhuǎn)盤上的心軸的校核 由材料力學(xué)中公式，取=80MPa （3.7） 故該系列的擋銷軸符合鋼筋彎曲加工時的要求。 3.5 本章小結(jié) 本章主要對工作盤的轉(zhuǎn)速和扭矩進行了計算，同時也對工作盤的附件如心軸、成型軸、送料輥等進行選擇和使用，并對必要的零件進行校核。 第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 4.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟與設(shè)計要求 液壓傳動系統(tǒng)是液壓機械的一個組成部分，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計要同主機的總體設(shè)計同時進行。著手設(shè)計時，必須從實際情況出發(fā)，有機地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。 4.1.1 設(shè)計步驟 ????液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟并無嚴格的順序，各步驟間往往要相互穿插進行。一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下步驟進行。 ????1．確定液壓執(zhí)行元件的形式； ????2．進行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)； ????3．制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖； ????4．選擇液壓元件； ????5．液壓系統(tǒng)的性能驗算； 4.1.2 明確設(shè)計要求 ????設(shè)計要求是進行每項工程設(shè)計的依據(jù)。在制定基本方案并進一步著手液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計之前，必須把設(shè)計要求以及與該設(shè)計內(nèi)容有關(guān)的其他方面了解清楚。 ????1．主機的概況：用途、性能、工藝流程、作業(yè)環(huán)境、總體布局等； ????2．液壓系統(tǒng)要完成哪些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何； ????3．液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式，運動速度； ????4．各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì)； ????5．對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求； ????6．自動化程序、操作控制方式的要求； ????7．對防塵、防爆、防寒、噪聲、安全可靠性的要求； 8．對效率、成本等方面的要求。 4.2 制定基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖 4.2.1 制定調(diào)速方案 ????液壓執(zhí)行元件確定之后，其運動方向和運動速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。 ????方向控制用換向閥或邏輯控制單元來實現(xiàn)。對于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，大多通過換向閥的有機組合實現(xiàn)所要求的動作。對高壓大流量的液壓系統(tǒng)，現(xiàn)多采用插裝閥與先導(dǎo)控制閥的邏輯組合來實現(xiàn)。 ????速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現(xiàn)。相應(yīng)的調(diào)整方式有節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速以及二者的結(jié)合——容積節(jié)流調(diào)速。 ????節(jié)流調(diào)速一般采用定量泵供油，用流量控制閥改變輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量來調(diào)節(jié)速度。此種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡單，由于這種系統(tǒng)必須用閃流閥，故效率低，發(fā)熱量大，多用于功率不大的場合。 ????容積調(diào)速是靠改變液壓泵或液壓馬達的排量來達到調(diào)速的目的。其優(yōu)點是沒有溢流損失和節(jié)流損失，效率較高。但為了散熱和補充泄漏，需要有輔助泵。此種調(diào)速方式適用于功率大、運動速度高的液壓系統(tǒng)。 ????容積節(jié)流調(diào)速一般是用變量泵供油，用流量控制閥調(diào)節(jié)輸入或輸出液壓執(zhí)行元件的流量，并使其供油量與需油量相適應(yīng)。此種調(diào)速回路效率也較高，速度穩(wěn)定性較好，但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 ????節(jié)流調(diào)速又分別有進油節(jié)流、回油節(jié)流和旁路節(jié)流三種形式。進油節(jié)流起動沖擊較小，回油節(jié)流常用于有負載荷的場合，旁路節(jié)流多用于高速。 ????調(diào)速回路一經(jīng)確定，回路的循環(huán)形式也就隨之確定了。 ????節(jié)流調(diào)速一般采用開式循環(huán)形式。在開式系統(tǒng)中，液壓泵從油箱吸油，壓力油流經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后，再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡單，散熱性好，但油箱體積大，容易混入空氣。 容積調(diào)速大多采用閉式循環(huán)形式。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的吸油口直接與執(zhí)行元件的排油口相通，形成一個封閉的循環(huán)回路。其結(jié)構(gòu)緊湊，但散熱條件差。 4.2.2 制定壓力控制方案 ????液壓執(zhí)行元件工作時，要求系統(tǒng)保持一定的工作壓力或在一定壓力范圍內(nèi)工作，也有的需要多級或無級連續(xù)地調(diào)節(jié)壓力，一般在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需壓力，并保持恒定。在容積調(diào)速系統(tǒng)中，用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。 ????在有些液壓系統(tǒng)中，有時需要流量不大的高壓油，這時可考慮用增壓回路得到高壓，而不用單設(shè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，某段時間不需要供油，而又不便停泵的情況下，需考慮選擇卸荷回路。 在系統(tǒng)的某個局部，工作壓力需低于主油源壓力時，要考慮采用減壓回路來獲得所需的工作壓力。 4.2.3 制定順序動作方案 ????主機各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作，根據(jù)設(shè)備類型不同，有的按固定程序運行，有的則是隨機的或人為的。工程機械的操縱機構(gòu)多為手動，一般用手動的多路換向閥控制。加工機械的各執(zhí)行機構(gòu)的順序動作多采用行程控制，當工作部件移動到一定位置時，通過電氣行程開關(guān)發(fā)出電信號給電磁鐵推動電磁閥或直接壓下行程閥來控制接續(xù)的動作。行程開關(guān)安裝比較方便，而用行程閥需連接相應(yīng)的油路，因此只適用于管路聯(lián)接比較方便的場合。 另外還有時間控制、壓力控制等。例如液壓泵無載啟動，經(jīng)過一段時間，當泵正常運轉(zhuǎn)后，延時繼電器發(fā)出電信號使卸荷閥關(guān)閉，建立起正常的工作壓力。壓力控制多用在帶有液壓夾具的機床、擠壓機壓力機等場合。當某一執(zhí)行元件完成預(yù)定動作時，回路中的壓力達到一定的數(shù)值，通過壓力繼電器發(fā)出電信號或打開順序閥使壓力油通過，來啟動下一個動作。 4.2.4選擇液壓動力源 ????液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，在無其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是用變量泵供油，用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。 ????為節(jié)省能源提高效率，液壓泵的供油量要盡量與系統(tǒng)所需流量相匹配。對在工作循環(huán)各階段中系統(tǒng)所需油量相差較大的情況，一般采用多泵供油或變量泵供油。對長時間所需流量較小的情況，可增設(shè)蓄能器做輔助油源。 油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的。一般泵的入口要裝有粗過濾器，進入系統(tǒng)的油液根據(jù)被保護元件的要求，通過相應(yīng)的精過濾器再次過濾。為防止系統(tǒng)中雜質(zhì)流回油箱，可在回油路上設(shè)置磁性過濾器或其他型式的過濾器。根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及對溫升的要求，還要考慮加熱、冷卻等措施。 4.2.5液壓系統(tǒng)的工作原理 回路中設(shè)置有減壓閥，以調(diào)節(jié)合適的壓力。液流通過減壓閥之后達到三位四通換向閥，現(xiàn)假設(shè)三位四通電磁換向閥處于上位，液壓馬達正向旋轉(zhuǎn)。當液壓油從三位四通電磁換向閥出來后直接接入單向調(diào)速閥，且單向調(diào)速閥并聯(lián)有起安全保護的溢流閥，此時液壓油到液壓馬達，由于回路中設(shè)有減壓調(diào)速閥，故馬達轉(zhuǎn)速可調(diào)定。當液壓馬達要換向或要裝卸工件時，通過調(diào)位三位四通電磁換向閥至中位，即可以實現(xiàn)液壓馬達的換向旋轉(zhuǎn)和卸荷。當液壓馬達換向后，原來的進油口變成了出油口，原來的出油口變成了進油口，即便是這樣系統(tǒng)回路同樣具有減壓和調(diào)速的功能，可以方便的實現(xiàn)彎曲工作。 4.2.6 繪制液壓系統(tǒng)圖 ???? 液壓鋼筋彎曲機液壓系統(tǒng)圖由擬定好的控制回路及液壓源組合而成。各回路相互組合時要去掉重復(fù)多余的元件，力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。注意各元件間的聯(lián)鎖關(guān)系，避免誤動作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié)。提高系統(tǒng)的工作效率。 ????為便于液壓系統(tǒng)的維護和監(jiān)測，在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的檢測元件（如壓力表、溫度計等）。現(xiàn)在擬定液壓系統(tǒng)工作原理圖為： 圖4.1 液壓系統(tǒng)原理擬圖 4.3 液壓元件的選擇與專用件設(shè)計 4.3.1液壓馬達的選擇 根據(jù)彎曲鋼筋的工作要求，彎曲時所需扭矩2677.12 N·m，彎曲時轉(zhuǎn)速為8r/min，若選取高速馬達則必須通過減速裝置進行減速后驅(qū)動工作裝置，這樣會使整個傳動機構(gòu)變得復(fù)雜。徑向球塞馬達為低轉(zhuǎn)速大扭矩馬達，因此可以直接與工作裝置連接，不需要減速裝置，大大簡化了機械的減速系統(tǒng)。選擇型號為1QJM01-0.2，排量1.295L/r，額定壓力為20MPa，額定轉(zhuǎn)矩為3833 N·m，轉(zhuǎn)速范圍2~200r/min。當馬達排量為1.25 L/r時，轉(zhuǎn)速為8r/min，進入馬達的流量為q=1.25×8=10L/min，考慮油路的油液泄漏，Q=q×1.1=11L/min，由于油路簡單，設(shè)油路壓力損失為0.5 MPa，則Pp=14.8+0.5=15.3 MPa。 4.3.2 液壓泵的選擇 1.確定液壓泵的最大工作壓力pp ????? ?????????????? ??pp≥p1+Σ△p??????????? （4.1） 式中： p1——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力； ??? Σ△p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。 Σ△p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取：管路簡單、流速不大的，取Σ△p=（0.2～0.5）MPa；管路復(fù)雜，進口有調(diào)閥的，取Σ△p=（0.5～1.5）MPa。 2.確定液壓泵的流量QP 多液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應(yīng)為 QP≥K（ΣQmax）??? （4.2） 式中： K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1～1.3； ???? ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（Q-t）圖上查得。對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。 ????系統(tǒng)使用蓄能器作輔助動力源時 （4.3） ?式中： K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 =1.2； ??? ????Tt——液壓設(shè)備工作周期（s）； ??? ????Vi——每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（m3）； ??? ????z——液壓缸或液壓馬達的個數(shù)。 3.選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求得的pp和Qp值，按系統(tǒng)中擬定的液壓泵的形式，從產(chǎn)品樣本或本手冊中選擇相應(yīng)的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。 4.確定液壓泵的驅(qū)動功率 在工作循環(huán)中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（p-t）、（Q-t）圖變化較平緩，則 (4.4) 式中: pp——液壓泵的最大工作壓力（Pa）； ???? ?QP——液壓泵的流量（m3/s）； ?????ηP——液壓泵的總效率，參考表4.1選擇。 表4.1液壓泵的總效率 液壓泵類型 齒輪泵 螺桿泵 葉片泵 柱塞泵 總效率 0.6～0.7 0.65～0.80 0.60～0.75 0.80～0.85 ????在工作循環(huán)中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（Q-t），（p-t）曲線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內(nèi)所需功率，驅(qū)動功率取其平均功率 (4.5) 式中: t1、t2、…tn——一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的時間（s）； ??????P1、P2、…Pn——一個循環(huán)中每一動作階段內(nèi)所需的功率（W）。 按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內(nèi)電動機超載量是否都在允許范圍內(nèi)。電動機允許的短時間超載量一般為25%。 為使所選的液壓泵有一定的壓力儲備，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P=Pp(1+30%)=19.89 Mpa選取單葉片泵型號為T6C型，額定壓力21MPa，最高壓力28Mpa，轉(zhuǎn)速：600~2800r/min，重量：15.5Kg。 因此泵的驅(qū)動功率： P=Pp×q/η=15.3×1.67×100/0.75=3406.8W （4.6） η：液壓泵的總效率，葉片泵的效率為0.75。 確定電機功率： 泵的驅(qū)動功率為3406.8W，選型號為Y132M—4型電機，功率為4KW。 4.3.3 液壓閥的選擇 閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選??；選擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時，要考慮最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內(nèi)的短時間過流量。 閥的型式，按安裝和操作方式選擇。 綜合以上各種方式的選擇，所選用的各種液壓閥的型號和類見圖紙明細表。 4.3.4 油管尺寸的確定 油管內(nèi)徑計算： （4.7） 式中:?Q——通過油管內(nèi)的流量（m3/s）； ?????υ——管內(nèi)允許流速（m/s），見表4.2。 表4.2 允許流速推薦值 管道 推薦流速/（m/s） 液壓泵吸油管道 0.5～1.5，一般常取1以下 液壓系統(tǒng)壓油管道 3～6，壓力高，管道短，粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1.5～2.6 油管的選取原則：對于不同長度的剛性連接，一般用硬管，因為硬管成本低，阻力小，安全，在硬管和軟管之間優(yōu)先選擇硬管。選取硬管的材料為15號冷拔無縫鋼管。本設(shè)計管的規(guī)格由外徑與壁厚的尺寸確定。 如吸油管，液流速度為0.8m/s，則d=0.0171m，查表37—1（機械設(shè)計手冊），選取24×2.5（外徑24mm,壁厚2.5mm）的15號冷拔無縫鋼管。 對管的強度進行校核： δ=2.5mm≥pd/(2·[δ])=16×23/(2×110×1000)=0.00167m=1.67mm 所以管壁厚度安全 式中: p——管道內(nèi)最高工作壓力（Pa）； ??? ??d——管道內(nèi)徑（m）； [δ]——管道材料的許用應(yīng)力（Pa） 4.3.5 油箱的設(shè)計 初始設(shè)計時，先按經(jīng)驗公式（2-19）確定油箱的容量，待系統(tǒng)確定后，再按散熱的要求進行校核。 油箱容量的經(jīng)驗公式為 V=αQV?????????? 式中: QV——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）； ??????α——經(jīng)驗系數(shù)，見表4.3。 表4.3? 經(jīng)驗系數(shù)α 系統(tǒng)類型 行走機械 低壓系統(tǒng) 中壓系統(tǒng) 鍛壓機械 冶金機械 α 1～2 2～4 5～7 6～12 10 ??? 取α=8則油箱容量V=8×11=88L 本設(shè)計中油箱外形為長六面體，油箱的頂蓋上安裝電機和各種液壓閥件，實際使用時最高油面只允許達到油箱高度的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)計為70mm。油箱四周設(shè)計裝有吊耳，以便起吊裝運。為了將吸回油隔開迫使油液循環(huán)流動，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，平時用螺塞或放油閥堵住，換油時可將其打開放走油污。油箱的正常工作溫度為15-66℃之間，另外新油箱經(jīng)過酸洗和表面清洗后，四壁可涂與工作液相容的耐油清漆。 4.3.6 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)本身對工作油液的要求相同。而在液壓系統(tǒng)中，液壓泵是主要動力元件，因此一般都以液壓泵對工作油液的要求來選擇液壓油。 建設(shè)機械液壓系統(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。為了很好的傳遞運動和動力，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.潤滑性能好； 3.質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少； 4.對金屬和密封件有良好的相容性； 5.對熱、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.流動點和凝固點低，閃點和燃點高； 9.對人體無害，成本低。 根據(jù)上述要求以及所選用的液壓泵類型，選用牌號為L-HH32的油液，其運動粘度為32㎜2/s。 液壓系統(tǒng)功能計算：由于該液壓系統(tǒng)較為簡單，另外采用單葉片泵，發(fā)熱少，油箱容量又較大，因此不必進行壓力損失及溫升的驗算。 4.4液壓系統(tǒng)設(shè)計及維護 4.4.1 總體設(shè)計 本設(shè)計集中布置液壓裝置，即將系統(tǒng)的執(zhí)行元件（彎曲馬達）安放在主機上，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。液壓動力源裝置采用臥式液壓動力源，液壓泵置于油箱之上。這樣安裝噪聲低且便于收集漏油。 4.4.2 油管的布置要求 吸油管不應(yīng)漏氣，各接頭要密封好；吸油管道上應(yīng)設(shè)置過濾器；回油管應(yīng)插入油箱的油箱的油面以下，防止飛濺泡沫和混入空氣 1．為了適應(yīng)熱脹冷縮，固定點之間的直管段應(yīng)盡可能有一個松彎。應(yīng)避免緊死的直管。 2．應(yīng)盡可能減少彎管數(shù)量，并采用盡可能打的彎管半徑。 3．所有管路，尤其是高壓管路均應(yīng)適當支撐。 4．彎管半徑通常只針對管子中心線跟外徑來規(guī)定。最小彎管半徑約為外徑的2.5倍。 5．全部管路應(yīng)分兩次安裝。第一次為試裝配，將管接頭及法蘭點焊在適當?shù)奈恢蒙?，當整個管路確定后，拆下來進行酸洗或清洗后，再進行第二次安裝。 安裝時，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的接觸。 4.4.3液壓泵和驅(qū)動電機的連接與安裝方式 液壓泵軸一般不允許承受徑向載荷，因此常用電動機直接通過彈性聯(lián)軸器來傳動安裝時，要求電機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。液壓馬達安裝與液壓泵相似，某些馬達允許承受一定徑向或軸向負荷，但不應(yīng)超過規(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。無自吸能力的液壓泵，需要加低壓液壓泵吸油口供油。有可設(shè)置高位油箱，使液壓泵吸油口安置在油箱油面300mm~400mm以下。 考慮到液壓泵軸的徑向和軸向負載的消除與防止，選用梅花形彈性聯(lián)軸器。梅花型彈性聯(lián)軸器具有彈性、耐磨性、緩沖性及耐油性較高，制造容易、維護方便等優(yōu)點，應(yīng)用較多；其工作溫度在-35℃至80℃之間，適應(yīng)性強。 查得ML4型梅花型彈性聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩為140N·m，許用最大轉(zhuǎn)速為7300r/min，軸徑范圍在25~42之間，符合要求，可用。 4.4.4液壓設(shè)備的維護 維護應(yīng)分為日常維護、定期檢查、和綜合檢查三個階段。 日常維護：日常維護通常使用目視、耳聽及手觸感覺等比較簡單的方法，在泵啟動之前、后和停止運轉(zhuǎn)前檢查油量、油溫、壓力、漏油、噪聲及振動等情況，并隨之進行維護和保養(yǎng)。 定期檢查：調(diào)查日常維護中發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因并進行排除；對需要維修的部位，必要時進行分解維修。定期檢查的間隔一般2~3個月。 綜合檢查：大約為一年一次。其主要內(nèi)容是檢查液壓裝置的各元件和部件，判斷其性能和壽命。并對產(chǎn)生故障的部位提出改進意見。 定期檢查和綜合檢查均應(yīng)做好記錄，以作為出現(xiàn)故障查找原因或設(shè)備大修的依據(jù)。 4.5本章小結(jié) 本章主要介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計，首先介紹了液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計要求，然后繪制液壓原理圖，選擇合適的液壓元件，最后介紹了如何維護液壓系統(tǒng)。 結(jié) 論 通過分析設(shè)計任務(wù)書中對結(jié)構(gòu)的要求，并進行了計算分析，最終合理布置了機器的各部分的裝置。由于該設(shè)計的機械是有液壓提供的動力，因此就很大程度上改變了傳統(tǒng)的傳輸機構(gòu)，即省掉了變速箱。液壓機械一向就是體積小，重量不大，且價格容易被人接受。因此，該機械在建筑領(lǐng)域的前景是很樂觀的。同時該機不僅可以進行對單根鋼筋的彎曲，加工效率是人工的4～6倍，并且這種機械在現(xiàn)在的市場上并不多見，因此在設(shè)計初始，感到有點無從下手，在經(jīng)過查閱資料，請教老師和同學(xué)，終于有了一定的效果。 為實現(xiàn)各執(zhí)行元件互不干涉，并實現(xiàn)機構(gòu)緊湊，功能完整的目的，與一般常見的液壓式機器相比，有很大的出入，本次設(shè)計把液壓站放在機箱之外，原因是液壓站尺寸大，這樣就減輕了整機的重量，也縮小了尺寸。彎曲工作臺的合理布置，芯軸與成型軸的配對使用，這與以往的彎曲機械功能相同，不同之處在于兩邊的插座板功能各不相同 ，這樣在加大了所彎曲半徑的范圍，增強了其功能的同時，也對較粗鋼筋和鋼管彎曲時提高了加工質(zhì)量。部分的設(shè)計，由于缺乏一定的實際知識，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，因此在工作臺面上有部分的空間為結(jié)構(gòu)所占用。 這次畢業(yè)設(shè)計是對四年來大學(xué)課程的總的檢查與應(yīng)用提高，通過這次畢業(yè)設(shè)計，不僅使我們加強學(xué)校學(xué)習(xí)與社會應(yīng)用的聯(lián)系，加快我們走上社會的步伐，更使我們了解到進行實地設(shè)計的過程，了解了其步驟。當我們走上工作崗位時，我們能很快打開局面，因為我們已經(jīng)對它熟悉了。由于這次設(shè)計的課題為工程實際課題，關(guān)于這方面的資料不多，特別是圖書館關(guān)于這方面的資料很少，需要我們花費很大的精力去收集，并且，到現(xiàn)在還沒有這方面的產(chǎn)品，沒有見著實物，我們設(shè)計時有許多細節(jié)弄不明白，不知在現(xiàn)實中能不能實現(xiàn)，或者合不合理。 在這次設(shè)計中我學(xué)到了很多。首先，我學(xué)會了查閱資料和獨立思考。我的課題是液壓鋼筋彎曲機的設(shè)計。在設(shè)計過程中，真正體會到了實踐的重要性。我曾到建筑工地去參觀學(xué)習(xí)，了解現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備，真正從實際出發(fā)來考慮自己的設(shè)計。同時，廣泛深入圖書館，實事求是，認真查閱有關(guān)書籍資料，鍛煉了自己的分析問題、解決問題的能力。不可否認，在這個過程中，也遇到不少困難，所幸的是得到了張老師的悉心指導(dǎo)，起到了點石成金的作用，大大啟發(fā)了我，使我能不斷前進。 其次，認識到實踐的重要性。這次設(shè)計我做了很多重復(fù)工作、無用功，但是這些重復(fù)工作和無用功積累了設(shè)計經(jīng)驗。同時也認識到設(shè)計不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原理，必須進行實際操作。另外，也應(yīng)從多個角度來思考問題的所在，嘗試其它的方法，以求找到最佳方法，因為即使想的很完美，但到實際的設(shè)計時會遇到很多想不到的實際問題。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，或多或少存在一些問題，希望老師給予指正。本次的畢業(yè)設(shè)計無論在做事或是在學(xué)習(xí)上，都使我懂得了很多，在今后的工作和學(xué)習(xí)中將使我受益匪淺。這次難忘的畢業(yè)設(shè)計也使我知道：做每一件事，要么就不去做，否則就要做好。 參考文獻 [1]徐灝.機械設(shè)計手冊[S].北京：機械工業(yè)出版社，2005. 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