1、本科生毕业设计- 1 -全套 CAD 图纸等，联系 153893706第 1 章 绪 论1.1 设计目的和意义当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设，各种建筑耗费了大量的钢筋其中钢筋弯曲加工的效率和质量是最难解决的问题之一，钢筋弯曲不仅使用量非常大，而且形状和尺寸变化复杂，尺寸精度要求高。钢筋弯曲机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于各类建筑工程中对钢筋的弯曲。钢筋弯曲机通常与切断机配套使用, 其应用十分广泛。随着国家投资拉动的效果显现，尤其是国家大力开展高铁的建设，钢筋弯曲机的生产销售增长迅速。在原钢筋弯曲加工过程中是劳动强度大，人力物力消耗大，效率低，质量难以保证的环节。随着我国建筑
2、业的快速发展，越来越需要工作噪音小，环境清洁的弯曲机。针对以上问题设计了液压钢筋弯曲机，它对原有的钢筋弯曲机结构和性能进行改造。要求该机具有体积小，效率高，精度高，寿命长，价格低等特点。1.2 研究现状钢筋机械的发展概况，钢筋机械都属于电动简易设备建国初期，国内并无生产。20 世纪 50 年代后期由一些施工企业的加工厂自行制作了一些简易机具配合手工操作进行钢筋加工。以后又按照前苏联进口样机仿制，由于自制自用，不可能批量生产，因而品种单一，结构落后。直到 1962 年后才开始转入一些地方企业生产，但还都是兼顾生产，未能列为主导产品，因而发展不快。进入 70 年代中后朗，才逐步组建成一批钢筋机械的
3、生产厂，开发出一些新机型并进入批量生产。本科生毕业设计- 2 -改革开放以来，随着基本建设规模的不断扩大钢筋混凝土的用量急剧上升，促使钢筋机械在引进国外技术或样机的基础上，加快了研制步伐。一些采用新技术和多功能的新机型相继研制成功，进入批量生产。尤其在钢筋成形、焊接和预应力机械中，应用了液压技术、电子技术、计算机控制技术等，使钢筋机械朝着半自动化和全自动化发展。例如：液压钢筋套管挤压机和钢筋锥螺纹连接等都相继应用于大型建筑施工中，取得了提高钢筋强度、连接速度快、质量稳定、节省钢材和改善劳动条件等诸多方面的经济效益。国内切断机外观质量、整机性能不尽人意;国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得
4、投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、凭经验，生产工艺儿十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。由于以上原因，国内建筑机械产品质量参差不齐，企业技术力量薄弱，缺乏技术创新能力，产品单一，效益普遍不好，与国外相比差距非常明显。像德国 PEDDING HAUS 公司，职工 300 人左右，年产值达上亿马克。我国只有对企业进行彻底的改制，引进竞争机制，重视对人才的引进和
5、培养，依靠科技进步、科技创新，才能增强自身的实力，企业才有希望。我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展，一方面通过引进国外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因，另一方面国家连续多年实施的积极的财政政策更是促使行业增长的根本动因。受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激，包括西部大开发、西气东输、西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路、城市基础设施建设等一大批依托工程项目的实施，这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行业来说可谓是难得的机遇，因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入 WTO 和国家鼓励出口政策的激励，工程建筑机械产品的出口形势也明显好转。钢筋弯曲机采用
6、液压驱动，通过对液压系统的控制，可以使设备更方便地实现更多的功能。但如果系统出现故障，则维修困难。受设备使用者素养的限制，这类结构的使用尚不普及。1.3 设计内容及前景展望钢筋弯曲机、切断机、弯箍机通常是配套使用的，在同台设备上实现多种功能，是技术的发展方向之一。本科生毕业设计- 3 -开发自动控制角度钢筋弯曲机是一个方向。也是钢筋弯曲机走出国门、参与国际竞争的关键。设计制造简单可靠的角度控制系统是关键，在钢筋弯曲机上，开发完善角度控制系统，可以使钢筋弯曲机与钢筋弯箍机的功能相重叠。为了钢筋弯曲机工作后可以自动归位，可以采用离合器单向传动技术，并通过扭力弹簧使工作盘归位。展望前景，随着建筑施工
7、机械化程度的提高，液压技术和电子技术在钢筋机械中加快推广应用，微机自动控制技术的逐渐普及，将使钢筋机械自动化和半自动化的新面貌早日实现，他们的实现将为国家的现代化建设作出更大的贡献，深信建筑加工机械的明天会更好！第 2 章 系统性能及工作原理2.1 系统性能本机工作程序简单，弯曲形状一致，调整简单，操作方便，性能稳定，能将10-40mm 圆钢或 10-40mm级螺纹钢弯曲成工程中所需要的各种形状。2.2 系统工作原理一般的钢筋弯曲机上的工作盘有 9 个孔，中心孔用来插入中心轴，周围的 8 个孔用来插入成型轴和轴套。两侧的插座板各有 6 个孔，用来插入挡铁轴。为便于移动钢筋，工作台面的两边还设有
8、送料辊。当作 180 度弯钩时，钢筋的圆弧弯曲直径应不小于钢筋直径的 2.5 倍，因此中心轴也相应的制成 16100mm 的不同规格，以适应弯曲不同直径的钢筋的需要。常用的弯曲机上往往在成型弧行及圆形钢筋方面不能得心应手，特别是粗钢筋和钢管，因此有些机械厂已经对此不足进行了改造，如图 2.1 所示：本科生毕业设计- 4 -图 2.1显然这样的结构有些复杂，操作起来麻烦，虽然可以很好的满足使用要求。本次设计的过程中参考了一些资料，综合他们的长处，同时加入了自己的一些观点，因此在结构上有了一些改进，具体设计如下：（1） 保留原有的钢筋弯曲设施，由于该设计的动力是液压动力，因此考虑到控制结构上，安装
9、了行程开关。（2） 本设计中取消了另一个相同的插座板，设计成了用来加工粗钢筋的相似的插座板。（3） 同时在本设计中，由于工作圆盘要由液压马达驱动，因此考虑到工作圆盘不能与传动轴做成一体，同时采用了两个角接触轴承，用来增强传动轴的刚性。（4） 传动轴与工作圆盘用键连接。角接触轴承处的轴向定位通过轴承套筒来固定，可以用加垫片的方法对轴承进行预紧。（5） 由于工作台面有 40mm 厚，因此在此处焊接了一块圆形钢板进行加强此处的强度。（6） 传动轴与液压马达的连接是通过在传动轴的端部打孔并作键槽，这样就可以和本科生毕业设计- 5 -液压马达上伸出的轴以及上面的键进行配合，就可以传递动力使工作盘旋转。2
10、.3 本章小结本章主要简单介绍液压钢筋弯曲机的系统性能和弯曲机构的简单工作原理以及对工作台的设计要求。第 3 章 工作盘的设计3.1 工作盘转速由于该设计的动力为液压，因此只需用调速阀在使用中进行调速即可，在这里，工作盘的转速暂不考虑。一般情况下，根据同类机械产品相比，机械式弯曲机主轴转速有 3.7r/min, 5/min, 7.2r/min, 8r/min, 10r/min, 14r/min, 16r/min 有七种，本设计取：8 r/min。由于液压式的机械可以在工作中用液压调速阀进行调速，这样就相当于机械式的无级调速，但是那样的设计就非常复杂，这就是液压式机械的优点。3.2 作用在工作盘
11、上的扭矩 M（ Ncm） 12()bdKwr（ 3.1）本科生毕业设计- 6 -式 中 ： -与 钢 筋 截 面 有 关 的 系 数 。 圆 截 面 钢 筋 取 =1.51K K-与 钢 筋 材 料 有 关 的 系 数 。 一 般 取 0.630.712d-钢 筋 直 径 cmr-弯 曲 半 径 cmw-抗 弯 截 面 系 数 cm 取 w= 0.1 3d-钢 筋 弯 曲 应 力 N/ b对 抗 拉 和 抗 压 强 度 相 等 的 材 料 （ 如 碳 钢 ） ， 只 要 绝 对 值 最 大 的 应 力 不 超 过许 用 应 力 即 可 。 对 抗 拉 和 抗 压 不 相 等 的 材 料 （ 如
12、 铸 铁 ） 则 拉 和 压 的 最 大 应 力 都 不应 超 过 各 自 的 许 用 应 力 。通 过 对 材 料 力 学 行 为 的 研 究 可 知 ， 表 征 数 学 材 料 破 坏 的 行 为 是 屈 服 ， 表 征 脆性 材 料 破 坏 的 行 为 是 断 裂 。 因 此 ， 塑 性 材 料 的 屈 服 极 限 s 和 脆 性 材 料 的 强 度极 限 b 分 别 被 定 义 为 两 类 材 料 的 极 限 应 力 。 由 钢 筋 材 料 为 碳 素 钢 Q235 则 b=235Mpa.根 据 前 面 钢 筋 的 性 能 ， I 级 钢 筋 的 弯 曲 直 径 为 D=2.5d， I
13、I 级 钢 筋 最 小 弯曲 半 径 D=4d。 这 里 用 I 级 钢 筋 的 弯 曲 半 径 为 r=1.25 d则 6312 4()(1.5063)30.1(4).67.BdKwrNmA3.3 传 动 轴 处 的 键 的 设 计 与 校 核3.3.1 危 险 部 位 轴 的 直 径按 强 度 条 件m=69.87mm 0698.14max63TD（3.2）按 刚 度 条 件m=72.35mm 07235.5.108267310ax32494 GT（3.3）选 d=85mm 3.3.2 键 的 设 计 与 校 核1.选 键 的 类 型本科生毕业设计- 7 -选 A 型 普 通 平 键 。2
14、.确 定 键 的 尺 寸由 机 械 设 计 基 础 表 10-5 可 知 ， d 75-85 时 ， 键 剖 面 尺 寸 应 选 为 ：b=22 ， h=14 ， 参 考 键 长 L 的 尺 寸 系 列 ， 取 L=100 。 所 选 键 的 标 记 为 ：GB/T10962003 键 2214100。3.强 度 校 核普通平键的挤压强度条件为：p =2 T/dklp （3.4）式中： -为传递的转矩T-为键与轮毂键槽的接触高度， =0.5h，此处 h 为键的高度k k-为键的工作长度， =L-b，这里 L 为公称长度，b 为键的宽度。l l由以上数据可得=L-b=78mm挤压应力为p =2T
15、/dkl=22677.1210/（85 778）=115.37MPa由 机械设计基础 表 10-6 可 知 ， 许 用 挤 压 应 力 p=100-120MPa。p=115.37MPap，故联接能满足挤压强度要求。3.4 工 作 盘 及 附 件 的 选 择 和 使 用3.4.1 工作盘的设计原理工作盘直径取 D=400mm,其上一盘有 9 个孔，中心孔用来插心轴。周围的 8 个孔用来插成型轴，由于钢筋放置在工作盘心轴和成型轴之间，弯曲机启动后，工作盘转动，钢筋一端被挡铁轴阻止自由活动。而心轴的位置不变。成型轴围绕着心轴作圆弧运动，那么成型轴迫使钢筋围绕着心轴弯曲。钢筋成型后，停机再反转工作盘到
16、原位，取下钢筋。如此循环即可完成钢筋的弯曲工序。如果需要，通过调整成型轴的位置。即可将被加工的钢筋弯曲成所需的尺寸形状。不同直径的钢筋其弯曲半径一般是不同的，为了弯曲各种直径钢筋，可在工作盘中间孔换装不同的心轴，并选择成型轴在工作盘上的位置和挡铁轴的位置即可。同时由于液压马达可以正反转，因此此处的弯曲工作可以有两个方向。往往工作盘的两侧为相同的插座板，在此，把两个相同的插座板设计成相似的，目的在于：在另一侧可以用来加工粗钢筋，因此配套设计有一套专门的弯曲成型盘。3.4.2 心 轴 的 使 用按 规 范 规 定 ， 钢 筋 半 圆 弯 钩 的 弯 曲 直 径 。 因 此 不 同 直 径 的 钢
17、筋 的 弯 曲 半 径 数值 是 不 同 的 。 为 了 保 证 弯 曲 半 径 ， 必 须 选 用 不 同 直 径 的 心 轴 。 与 钢 筋 的 尺 码 相 对应 。 本 次 设 计 的 钢 筋 弯 曲 机 附 有 直 径 为 16.20.25.35.45.60.75.85.100（ mm） 9本科生毕业设计- 8 -种 规 格 的 心 轴 。 如 弯 一 根 直 径 6mm 钢 筋 的 弯 钩 ， 弯 曲 半 径 是 8mm。 那 么 可 选择 16mm 的 心 轴 。 而 弯 曲 一 根 直 径 25mm 钢 筋 的 弯 钩 ， 弯 曲 半 径 是 31mm， 则可 选 择 60 mm
18、 的 心 轴 ， 即 心 轴 约 为 2 倍 的 弯 曲 半 径 。3.4.3 成 型 轴 的 使 用为 了 在 钢 筋 弯 曲 操 作 时 ， 使 弯 曲 部 分 的 圆 弧 符 合 预 定 要 求 ， 就 必 须 使 钢筋 紧 贴 在 成 型 轴 和 心 轴 间 。 成 型 孔 和 心 孔 的 距 离 是 一 个 定 值 。 因 此 成 型 轴 至 心轴 的 距 离 随 着 钢 筋 和 心 轴 直 径 的 变 化 而 变 化 ， 成 型 轴 如 果 只 采 用 一 个 直 径 就 不 能适 应 这 样 的 操 作 要 求 ， 为 此 可 以 在 成 型 轴 上 加 一 个 偏 心 轴 套
19、。 以 调 节 心 轴 ，钢 筋 和 成 型 轴 三 者 之 间 的 间 隙 。例 如 ， 采 用 一 个 直 径 为 105mm， 偏 心 距 为 22mm 的 偏 心 套 ， 成 型 轴 和 心轴 间 的 距 离 就 可 适 应 44mm 变 化 ， 并 且 钢 筋 取 出 放 下 也 方 便 。3.4.4 挡 铁 轴 的 使 用弯 曲 机 工 作 中 阻 止 钢 筋 随 着 成 型 轴 旋 转 的 附 件 就 是 挡 铁 轴 其 插 在 挡 铁 插 块 上 。挡 铁 轴 可 用 一 般 心 轴 代 替 ， 其 上 有 一 个 偏 心 轴 套 ， 便 于 钢 筋 弯 曲 时 ， 钢 筋 和
20、 挡 铁轴 不 发 生 摩 擦 。 而 直 接 让 偏 心 轴 套 环 绕 挡 铁 轴 旋 转 。3.4.5 送 料 辊 的 使 用在 钢 筋 的 弯 曲 过 程 中 ， 为 了 避 免 移 动 的 钢 筋 与 工 作 面 过 分 摩 擦 ， 因 而 设 计有 送 料 辊 ， 这 样 就 避 免 了 摩 擦 。 送 料 辊 是 由 一 根 细 轴 制 成 ， 两 边 用 滑 动 轴 承固 定 在 轴 承 座 上 ， 轴 承 座 上 的 小 孔 用 于 注 入 润 滑 油 。3.4.6 钢 筋 挡 架 的 使 用在 弯 曲 钢 筋 时 ， 如 果 单 独 采 用 挡 铁 轴 ， 心 轴 和 挡
21、铁 轴 之 间 会 发 生 向 上 拱曲 现 象 ， 为 使 钢 筋 成 型 正 确 。 一 般 应 采 用 钢 筋 挡 架 ， 其 挡 板 支 撑 杆 是 可 调 的 。当 弯 曲 粗 钢 筋 时 ， 将 挡 杆 缩 短 ， 弯 曲 细 钢 筋 时 ， 将 杆 调 长 ， 使 挡 架 的 挡 板 紧 贴 钢筋 ， 当 钢 筋 成 型 后 ， 工 作 盘 反 转 超 过 起 始 位 置 。 挡 架 的 挡 板 钩 能 从 挡 柱 体 上 滑 落 ，使 挡 架 离 开 工 作 盘 ， 避 免 损 坏 设 备 ， 如 下 图 ：挡 轴 钢 套 顶 弯 钢 套 推 进 十 字 架 钢 筋 可 调 挡
22、 架本科生毕业设计- 9 -图 3.1 挡架3.4.7 心轴与成型轴 R 的确定 为保证成型轴的强度，必须使DFS（3.6）式中： 为成型轴受力DF5.7063422dSD为成型轴材料的许用压力。已知心轴材料 45 钢调质，其屈服极限 取安全系数为 2 360sMpa则 Mpa 182/360则KN170.25.706DSF又 rMmax所以 取 R=2505.217.6120axR工作台 d=400 mm3.4.8 工作转盘上的心轴的校核由材料力学中公式 ，取 =80MPa 04Fd（3.7） 0226267.15.5. .97104LMNmFKMPad 故该系列的挡销轴符合钢筋弯曲加工时的
23、要求。本科生毕业设计- 10 -3.5 本章小结本章主要对工作盘的转速和扭矩进行了计算，同时也对工作盘的附件如心轴、成型轴、送料辊等进行选择和使用，并对必要的零件进行校核。第 4 章 液压系统的设计4.1 液压系统的设计步骤与设计要求本科生毕业设计- 11 -液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。4.1.1 设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明
24、确设计要求之后，大致按如下步骤进行。1确定液压执行元件的形式；2进行工况分析，确定系统的主要参数；3制定基本方案，拟定液压系统原理图；4选择液压元件；5液压系统的性能验算；4.1.2 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3液压驱动机构的运动形式，运动速度；4各动作机构的载荷大小及其性质；5对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6自动化程序、操作控制方式的要求；
25、7对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8对效率、成本等方面的要求。4.2 制定基本方案和绘制液压系统图4.2.1 制定调速方案液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。本科生毕业设计- 12 -节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或
26、输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用闪流阀，故效率低，发热量大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。节流调速又分别有进油节流、回油节流和旁路节流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速
27、回路一经确定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统释放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑，但散热条件差。4.2.2 制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在
28、有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压，而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷回路。在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减压回路来获得所需的工作压力。4.2.3 制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到一定位置时，通过电气行程开关发出电信号给电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制接续的动本科生毕业设计-
29、 13 -作。行程开关安装比较方便，而用行程阀需连接相应的油路，因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动，经过一段时间，当泵正常运转后，延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭，建立起正常的工作压力。压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时，回路中的压力达到一定的数值，通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过，来启动下一个动作。4.2.4 选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油
30、经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。4.2.5 液压系统的工作原
31、理回路中设置有减压阀，以调节合适的压力。液流通过减压阀之后达到三位四通换向阀，现假设三位四通电磁换向阀处于上位，液压马达正向旋转。当液压油从三位四通电磁换向阀出来后直接接入单向调速阀，且单向调速阀并联有起安全保护的溢流阀，此时液压油到液压马达，由于回路中设有减压调速阀，故马达转速可调定。当液压马达要换向或要装卸工件时，通过调位三位四通电磁换向阀至中位，即可以实现液压马达的换向旋转和卸荷。当液压马达换向后，原来的进油口变成了出油口，原来的出油口变成了进油口，即便是这样系统回路同样具有减压和调速的功能，可以方便的实现弯曲工作。4.2.6 绘制液压系统图液压钢筋弯曲机液压系统图由拟定好的控制回路及液
32、压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。本科生毕业设计- 14 -为便于液压系统的维护和监测，在系统中的主要路段要装设必要的检测元件（如压力表、温度计等）。现在拟定液压系统工作原理图为：图 4.1 液压系统原理拟图4.3 液压元件的选择与专用件设计4.3.1 液压马达的选择根据弯曲钢筋的工作要求，弯曲时所需扭矩 2677.12 Nm，弯曲时转速为8r/min，若选取高速马达则必须通过减速装置进行减速后驱动工作装置，这样会使整个传动机构变得复杂。径向球塞马达为低转速大扭矩马达，因此可
33、以直接与工作装置连接，不需要减速装置，大大简化了机械的减速系统。选择型号为 1QJM01-0.2，排量 1.295L/r，额定压力为 20MPa，额定转矩为 3833 Nm，转速范围 2200r/min。当马达排量为 1.25 L/r 时，转速为 8r/min，进入马达的流量为 q=1.258=10L/min，考虑油路的油液泄漏，Q=q 1.1=11L/min，由于油路简单，设油路压力损失为 0.5 MPa，则 Pp=14.8+0.5=15.3 MPa。4.3.2 液压泵的选择1.确定液压泵的最大工作压力 ppppp 1+p （4.1）本科生毕业设计- 15 -式中： p1液压缸或液压马达最大
34、工作压力；p 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。 p 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：管路简单、流速不大的，取 p =（0.20.5）MPa；管路复杂，进口有调阀的，取 p=（0.51.5）MPa。2.确定液压泵的流量 QP 多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为QPK （ Q max） （4.2）式中： K系统泄漏系数，一般取 K=1.11.3；Q max同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（Q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取 0.510-4m3/s。系统使用蓄能器
35、作辅助动力源时zitpTKVQ1（4.3）式中： K系统泄漏系数，一般取 =1.2；Tt液压设备工作周期（s）；Vi每一个液压缸或液压马达在工作周期中的总耗油量（m 3）；z液压缸或液压马达的个数。3.选择液压泵的规格 根据以上求得的 pp和 Qp值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大 25%60%。4.确定液压泵的驱动功率 在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（p-t）、（Q-t）图变化较平缓，则(4.4)pQP式中: pp液压泵的最大工作压力（Pa）；QP液压泵的流量（m 3/s）
36、；本科生毕业设计- 16 - P液压泵的总效率，参考表 4.1 选择。表 4.1 液压泵的总效率液压泵类型 齿轮泵 螺杆泵 叶片泵 柱塞泵总效率 0.60.7 0.650.80 0.600.75 0.800.85在工作循环中，如果液压泵的流量和压力变化较大，即（Q-t），（p-t）曲线起伏变化较大，则须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率(4.5)nPCttP 212式中: t1、 t2、 tn一个循环中每一动作阶段内所需的时间（s）；P1、 P2、 Pn一个循环中每一动作阶段内所需的功率（W）。按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内
37、。电动机允许的短时间超载量一般为 25%。为使所选的液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比工作压力大25%30%。所选液压泵的工作压力 P=Pp(1+30%)=19.89 Mpa 选取单叶片泵型号为T6C 型，额定压力 21MPa，最高压力 28Mpa，转速：6002800r/min，重量：15.5Kg。因此泵的驱动功率：P=Ppq/ =15.31.67100/0.75=3406.8W （4.6） ：液压泵的总效率，叶片泵的效率为 0.75。确定电机功率：泵的驱动功率为 3406.8W，选型号为 Y132M4 型电机，功率为 4KW。4.3.3 液压阀的选择阀的规格，根据系统的工作压
38、力和实际通过该阀的最大流量，选择有定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有 20%以内的短时间过流量。阀的型式，按安装和操作方式选择。综合以上各种方式的选择，所选用的各种液压阀的型号和类见图纸明细表。本科生毕业设计- 17 -4.3.4 油管尺寸的确定油管内径计算：Qd4（4.7）式中: Q通过油管内的流量（m 3/s）； 管内允许流速（m/s），见表 4.2。表 4.2 允许流速推荐值管道 推荐流速/（m/s）液压泵吸油管道 0.51.5，一般常取 1
39、以下液压系统压油管道 36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道 1.52.6油管的选取原则：对于不同长度的刚性连接，一般用硬管，因为硬管成本低，阻力小，安全，在硬管和软管之间优先选择硬管。选取硬管的材料为 15 号冷拔无缝钢管。本设计管的规格由外径与壁厚的尺寸确定。如吸油管，液流速度为 0.8m/s，则 d=0.0171m，查表 371（机械设计手册），选取 242.5（外径 24mm,壁厚 2.5mm）的 15 号冷拔无缝钢管。对管的强度进行校核： =2.5mm pd/(2 )=1623/(21101000)=0.00167m=1.67mm所以管壁厚度安全式中: p管道内最高工作压
40、力（Pa）；d管道内径（m）； 管道材料的许用应力（Pa）4.3.5 油箱的设计初始设计时，先按经验公式（2-19）确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式为V=Q V 式中: QV液压泵每分钟排出压力油的容积（m 3）； 经验系数，见表 4.3。本科生毕业设计- 18 -表 4.3 经验系数 系统类型 行走机械 低压系统 中压系统 锻压机械 冶金机械 12 24 57 612 10取 =8 则油箱容量 V=811=88L本设计中油箱外形为长六面体，油箱的顶盖上安装电机和各种液压阀件，实际使用时最高油面只允许达到油箱高度的 80%，油箱箱体为钢板焊接而成，顶盖可
41、拆卸，通过螺钉连接固定在箱体上。为了方便散热、搬移和放油，油箱的底脚高度设计为70mm。油箱四周设计装有吊耳，以便起吊装运。为了将吸回油隔开迫使油液循环流动，利于散热和沉淀，本油箱设置隔板，高度为最大液面高的 2/3。在油箱的最低处设置放油口，平时用螺塞或放油阀堵住，换油时可将其打开放走油污。油箱的正常工作温度为 15-66之间，另外新油箱经过酸洗和表面清洗后，四壁可涂与工作液相容的耐油清漆。4.3.6 液压油液的选择液压阀的工作油液，除了有特殊要求的以外，都与液压系统本身对工作油液的要求相同。而在液压系统中，液压泵是主要动力元件，因此一般都以液压泵对工作油液的要求来选择液压油。建设机械液压系
42、统常用液压油为抗磨液压油、低温液压油、高粘度指数液压油和全消耗系统液压油。为了很好的传递运动和动力，液压油应具备如下性能：1.合适的粘度，较好的粘温特性；2.润滑性能好；3.质地纯净，杂质少；4.对金属和密封件有良好的相容性；5.对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性；6.抗泡沫性和抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好；7.体积膨胀系数低，比热容高；8.流动点和凝固点低，闪点和燃点高；9.对人体无害，成本低。根据上述要求以及所选用的液压泵类型，选用牌号为 L-HH32 的油液，其运动粘度为 32/s。本科生毕业设计- 19 -液压系统功能计算：由于该液压系统较为简单，另外采用单叶片泵，发热少，油箱容
43、量又较大，因此不必进行压力损失及温升的验算。4.4 液压系统设计及维护4.4.1 总体设计本设计集中布置液压装置，即将系统的执行元件（弯曲马达）安放在主机上，液压控制元件全部采用板式安装，即水平均匀分散的布置在油箱的顶盖上。液压动力源装置采用卧式液压动力源，液压泵置于油箱之上。这样安装噪声低且便于收集漏油。4.4.2 油管的布置要求吸油管不应漏气，各接头要密封好；吸油管道上应设置过滤器；回油管应插入油箱的油箱的油面以下，防止飞溅泡沫和混入空气1为了适应热胀冷缩，固定点之间的直管段应尽可能有一个松弯。应避免紧死的直管。2应尽可能减少弯管数量，并采用尽可能打的弯管半径。3所有管路，尤其是高压管路均
44、应适当支撑。4弯管半径通常只针对管子中心线跟外径来规定。最小弯管半径约为外径的 2.5倍。5全部管路应分两次安装。第一次为试装配，将管接头及法兰点焊在适当的位置上，当整个管路确定后，拆下来进行酸洗或清洗后，再进行第二次安装。安装时，固定螺钉的拧紧力要均匀，使元件的安装平面与元件底板平面能很好的接触。4.4.3 液压泵和驱动电机的连接与安装方式液压泵轴一般不允许承受径向载荷，因此常用电动机直接通过弹性联轴器来传动安装时，要求电机和液压泵轴有较高的同心度和垂直度。其偏差应在 0.01mm 以下，倾斜角不得大于 1 度。液压马达安装与液压泵相似，某些马达允许承受一定径向或轴向负荷，但不应超过规定的允
45、许数值。液压泵吸油口的安装高度，一般距离油面不大于 500mm。无自吸能力的液压泵，需要加低压液压泵吸油口供油。有可设置高位油箱，使液压泵吸油口安置在油箱油面300mm400mm 以下。考虑到液压泵轴的径向和轴向负载的消除与防止，选用梅花形弹性联轴器。梅花型弹性联轴器具有弹性、耐磨性、缓冲性及耐油性较高，制造容易、维护方便等优点，应用较多；其工作温度在-35至 80之间，适应性强。查得 ML4 型梅花型弹性联轴器的额定转矩为 140Nm，许用最大转速为本科生毕业设计- 20 -7300r/min，轴径范围在 2542 之间，符合要求，可用。4.4.4 液压设备的维护维护应分为日常维护、定期检查
46、、和综合检查三个阶段。日常维护：日常维护通常使用目视、耳听及手触感觉等比较简单的方法，在泵启动之前、后和停止运转前检查油量、油温、压力、漏油、噪声及振动等情况，并随之进行维护和保养。定期检查：调查日常维护中发现异常现象的原因并进行排除；对需要维修的部位，必要时进行分解维修。定期检查的间隔一般 23 个月。综合检查：大约为一年一次。其主要内容是检查液压装置的各元件和部件，判断其性能和寿命。并对产生故障的部位提出改进意见。定期检查和综合检查均应做好记录，以作为出现故障查找原因或设备大修的依据。4.5 本章小结本章主要介绍了液压系统的设计，首先介绍了液压系统的设计步骤和设计要求，然后绘制液压原理图，
47、选择合适的液压元件，最后介绍了如何维护液压系统。本科生毕业设计- 21 -结 论通过分析设计任务书中对结构的要求，并进行了计算分析，最终合理布置了机器的各部分的装置。由于该设计的机械是有液压提供的动力，因此就很大程度上改变了传统的传输机构，即省掉了变速箱。液压机械一向就是体 积 小 ， 重 量 不 大 ，且 价 格 容 易 被 人 接 受 。 因 此 ， 该 机 械 在 建 筑 领 域 的 前 景 是 很 乐 观 的 。 同 时 该 机不 仅 可 以 进 行 对 单 根 钢 筋 的 弯 曲 ， 加 工 效 率 是 人 工 的 4 6 倍 ， 并 且 这 种 机 械在 现 在 的 市 场 上 并
48、 不 多 见 ， 因 此 在 设 计 初 始 ， 感 到 有 点 无 从 下 手 ， 在 经 过 查 阅资 料 ， 请 教 老 师 和 同 学 ， 终 于 有 了 一 定 的 效 果 。为实现各执行元件互不干涉，并实现机构紧凑，功能完整的目的，与一般常见的液压式机器相比，有很大的出入，本次设计把液压站放在机箱之外，原因是液压站尺寸大，这样就减轻了整机的重量，也缩小了尺寸。弯曲工作台的合理布置，芯轴与成型轴的配对使用，这与以往的弯曲机械功能相同，不同之处在于两边的插座板功能各不相同 ，这样在加大了所弯曲半径的范围，增强了其功能的同时，也对较粗钢筋和钢管弯曲时提高了加工质量。部分的设计，由于缺乏一定的实际知识，导致了结构的复杂，因此在工作台面上有部分的空间为结构所占用。这次毕业设计是对四年来大学课程的总的检查与应用提高，通过这次毕业设计，不仅使我们加强学校学习与社会应用的联系，加快我们走上社会的步伐，更使我们了解到进行实地设计的过程，了解了其步骤。当我们走上工作岗位时，我们能很快打开局面，因为我们已经对它熟悉了。由于这次设计的课题为工程实际课题，关于这方面的资料不多，特别是图书馆关于这方面
