1、辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页简易石材磨光机系统设计摘要传送带式石料磨光机就是专门用来磨削加工石料表面并最终获得准确尺寸和光亮美观表面的板材墓碑石和拼花石的一种机器设备。它在磨头升降和加压控制，以及传送带驱动两个装置中，采用了液 压传动系统。它的基本结构分为上下两大部分。上部包括四组磨头，每组磨头由单独的 电机经三角皮带轮驱动主轴旋转，机器下部包括由许多链板组成的传送带，以及送料和出料装置。电机经链条 驱动链轮带动传送带作反时针方向运动。被加工的石料板坯，由右端的送料装置连续送人 传送带上， 经过四组磨头的磨削加工，达到预定的尺寸和光 洁度以后，由左端出料装置上取出，成 为合格产品。根
2、据设计任务书的要求，本设计说明 书针对石材磨光机进行设计说明。主要内容包括简易石材磨光机结构设计；电机功率的计算与确定；液压系统的组成、工作原理、液压系统参数、 拟定液压系统图；液压元件的计算及选择，包括液压缸、液压阀、油箱容 积、压力损失、发热与温升等相关计算。关键词：磨光机、液压、设计辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页Simple stone material polishingengine system designAbstractThe transmission belt type stone material polishing engine is uses for the a
3、brasive machining stone material surface specially and finally obtains the accurate size and luminous artistic surface plate tombstone Shi Hepin the rocks and flowers one kind of machine equipment.It in the wheelhead fluctuation and the compression control, as well as the conveyer belt actuates in t
4、wo equipments, has used the hydraulic actuation system. About its basic structure divides into two major parts.Upside including four groups of wheelheads, each group of wheelheads actuates main axle revolving by the independent electrical machinery after the v-belt pulley, lower part the machine inc
5、luding the conveyer belt which is composed by many link joints, as well as feeding and material installment.The electrical machinery actuates the chain wheel impetus conveyer belt after the chain link to make the counter-clockwise direction movement.Stone material tube blank which processes, sees so
6、mebody off continuously by the right margin feeding equipment on the conveyer belt, passes through four group of wheelhead abrasive machinings, achieved after predetermined size and smooth finish, takes out by the left side material installment in, becomes the certified product.According to the desi
7、gn project description request, this design instruction booklet carries on the design explanation in view of the stone material polishing engine.Primary coverage including simple stone material polishing engine structural design; Electrical machinery power computation and determination; The hydrauli
8、c system composition, the principle of work, the hydraulic system parameter, draws up the hydraulic scheme; The hydraulic pressure part computation and the choice, including the hydraulic cylinder, the hydraulic valve, the fuel tank volume, the 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页pressure loses, gives off heat wit
9、h correlation computations and so on the temperature rise.Key word: Polishing engine, hydraulic pressure, design目录摘要 IABSTRACT II1 绪论 11.1 液压与气动的发展史 11.2 液压的发展现状和趋势 21.3 我国液压技术发展现状及趋势 51.3.1 目前状况 61.3.2 今后发展走势 72 石材磨光机的液压系统原理 83 总体方案设计 124 液压系统的计算 164.1 油缸推力的确定 164.2 油缸的工作压力、工作面积 164.2.1 确定油缸的工作压力 1
10、74.2.2 确定油缸工作面积和尺寸 184.2.3 油泵的工作压力 184.3 流量的计算 194.3.1 油缸的需油量 194.3.2 油泵的供油量 194.4 油泵功率计算 19辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页5 液压系统的验算 205.1 系统的发热验算 205.2 系统的效率 216 液压元件的选择 226.1 单向阀的选择 226.2 换向阀的选择 226.3 溢流阀的选择 226.4 减压阀的选择 236.5 蓄能器的选择 236.6 滤油器的选择 246.7 单向节流阀的选择 247 液压油的选择 268 液压系统故障的排除 278.1 液压系统泄漏 278.2 油温过
11、高 288.3 液压缸运行中有抖动爬行现象 298.4 振动与噪声 308.5 液压系统压力不足或完全无压力 308.6 工作机构运行速度不够或完全不动 31结论 33致谢 34参考文献 35辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 液压与气动的发展史液压传动和气压传动称为流体传动，是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。 1795 年英国约瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749 - 1814) ，在
12、伦敦用水作为工作介质 , 以水压机的形式将其应用于工业上 , 诞生了世界上第一台水压机。 1905 年将工作 介质水改为油 , 又进一步得到改善。 第一次世界大战 (1914 - 1918) 后液压传动广泛应用 , 特别是 1920 年以后 , 发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间，才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵 ,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (G Constantimsco) 对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910 年对液力传动(液力联轴节、
13、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 第二次世界大战 (1941 - 1945) 期间 , 在美国机床中有 30%应用了液压传动。 应该指出 , 日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动 ,1956 年成立了“ 液压工业会 ” 。近 2030 年间，日本液压传动发展之快，届世界领先地位。 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
14、置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；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。 气压传动的应用历史悠久。从 18 世纪的产业革命开始 , 气压传动逐渐被应用于各类行业中 。 如矿山用的风钻 , 火车的刹车装置等。而气压传动应用于一般工业中的自动化、省力化则是近些年的事情。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页工业自动化手段。国内外自 20 世纪 60 年代以来 , 气压传
15、动发展十分迅速 , 目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件 , 气压传动已成为一个独立的专门技术领域。 气压传动技术应用也相当普遍，许多机器设备中装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，气压传动技术已成为基本组成部分。在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。1.2 液压的发展现状和趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。世界液压元件的总销售额为 350 亿美元。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的 2%3.5%，而我国只占 1
16、%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低，努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率重量比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。因此，液压气动技术广泛用于国民经济各部门。但是近年来，液压气动技术面临与机械传动和电气传动的竞争，如：数控机床、中小型塑机已采用电控伺服系统取代或部分取代液压传动。其主要原因是液压技术存在渗漏、维护性差等缺点。为此，必须努力发挥液压气动技术的优点，克服缺点，注意和电子技术相结合
17、，不断扩大应用领域，同时降低能耗，提高效率，适应环保需求，提高可靠性，这些都是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 由于液压技术广泛应用了高科技成果，如：自控技术、计算机技术、微电子技术、可靠性及新工艺新材料等，使传统技术有了新的发展，也使产品的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向 21 世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。 减少损耗，充分利用能量 液压技术在将机械能转换成压力能及反转换过程中，总存在能量损耗。为减少能量的损失，必须解决下面几个问
18、题：减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失；减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量；采用静压技术和新辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页型密封材料，减少摩擦损失；改善液压系统性能，采用负荷传感系统、二次调节系统和采用蓄能器回路。 泄漏控制 泄漏控制包括：防止液体泄漏到外部造成环境污染和外部环境对系统的侵害两个方面。今后，将发展无泄漏元件和系统，如发展集成化和复合化的元件和系统，实现无管连接，研制新型密封和无泄漏管接头，电机油泵组合装置等。无泄漏将是世界液压界今后努力的重要方向之一。 污染控制 过去，液压界主要致力于控制固体颗粒的污染，而对水、空气等的污染控制往往不够重视。
19、今后应重视解决：严格控制产品生产过程中的污染，发展封闭式系统，防止外部污染物侵入系统；应改进元件和系统设计，使之具有更大的耐污染能力。同时开发耐污染能力强的高效滤材和过滤器。研究对污染的在线测量；开发油水分离净化装置和排湿元件，以及开发能清除油中的气体、水分、化学物质和微生物的过滤元江及检测装置。 主动维护 开展液压系统的故障预测，实现主动维护技术。必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的开发研究，建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机和知识库中的知识，推算出引起故障的原因，提出维修方案和预防措施。要进一步开发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，开发液压系统自补偿系统，包括自
20、调整、自校正，在故障发生之前进行补偿，这是液压行业努力的方向。 机电一体化 机电一体化可实现液压系统柔性化、智能化，充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点，其主要发展动向如下：液压系统将有过去的电液开发系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统，同时对压力、流量、位置、温度、速度等传感器实现标准化；提高液压元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更适应机电一体化需求，发展与计算机直接接口的高频，低功耗的电磁电控元件；液压系统的流量、压力、温度、油污染度等数值将实现自动测量和诊断；电子直接控制元件将得到广泛采用，如电控液压泵，可实现液压泵的各种调节方式，实现软启动、合理分配功率、自动保护等；
21、借助现场总线，实现高水平信息系统，简化液压系统的调节、争端和维护。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页液压 CAD 技术 充分利用现有的液压 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- 设计的闭环系统。将计算机防真及适时控制结合起来，在试制样机前，便可用软件修改其特性参数，以达到最佳设计效果。下一个目标是，利用CAD 技术支持液压产品到零不见设计的全过程，并把 CAD/CAM/CAPP/CAT，以及现代管理系统集成在一起建立集成计算机制造系统（CIMS） ，使液压设计与制造技术有一个突破性的发展。 新材料、新工艺的应用 新型材料的使用，如陶瓷、聚
22、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，研究采用生物降解迅速的压力流体，如采用菜油基和合成脂基或者水及海水等介质替代矿物液压油。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，减少压力损失和降低噪声，实现元件小型化。目前,它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时,由于与微电子技术密切配合,能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制 , 从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。 应该特别提及的是，近年来，世界科学技术不断
23、迅速发展，各部门对液压传动提出了更高的要求。液压传动与电子技术配合在一起，广泛应用于智能机器人、海洋开发、宇宙航行、地震予测及各种电液伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新的高度。目前，液压传动发展的动向，概括有以下几点: 1. 节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率； 2. 发展新型液压介质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油基液压介质；3. 注意环境保护，降低液压元件噪声； 4. 重视液压油的污染控制；5. 进一步发展电气液压控制，提高控制性能和操作性能；6. 重视发展密封技术，防止漏油；辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页7. 其它方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的
24、趋势仍在继续发展，对液压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、预测以及防止失效的早期警报等都越来越受到重视。1.3 我国液压技术发展现状及趋势我国液压、气动和密封件工业发展历程，大致可分为三个阶段，即：20 世纪 50 年代初到 60 年代初为起步阶段；6070 年代为专业化生产体系成长阶段；8090 年代为快速发展阶段。其中，液压工业于 50 年代初从机床行业生产仿苏的磨床、拉床、仿形车床等液压传动起步，液压元件由机床厂的液压车间生产，自产自用。进入 60 年代后，液压技术的应用从机床逐渐推广到农业机械和工程机械等领域，原来附属于主机厂的液压车间有的独立出来，
25、成为液压件专业生产厂。到了 60 年代末、70 年代初，随着生产机械化的发展，特别是在为第二汽车制造厂等提供高效、自动化设备的带动下，液压元件制造业出现了迅速发展的局面，一批中小企业也成为液压件专业制造厂。1968年中国液压元件年产量已接近 20 万件；1973 年在机床、农机、工程机械等行业，生产液压件的专业厂已发展到 100 余家，年产量超过 100 万件，一个独立的液压件制造业已初步形成。这时，液压件产品已从仿苏产品发展为引进技术与自行设计相结合的产品，压力向中、高压发展，并开发了电液伺服阀及系统，液压应用领域进一步扩大。气动工业的起步比液压稍晚几年，到 1967 年开始建立气动元件专业
26、厂，气动元件才作为商品生产和销售。含橡塑密封、机械密封和柔性石墨密封的密封件工业，50 年代初从生产普通 O 型圈、油封等挤压橡塑密封和石棉密封制品起步，到 60 年代初，开始研制生产机械密封和柔性石墨密封等制品。70 年代，在原燃化部、一机部、农机部所属系统内，一批专业生产厂相继成立，并正式形成行业，为密封件工业的发展成长奠定了基础。进入 80 年代，在国家改革开放的方针指引下，随着机械工业的发展，基础件滞后于主机的矛盾日益突出，并引起各有关部门的重视。为此，原一机部于 1982 年组建了通用基础件工业局，将原有分散在机床、农业机械、工程机械等行业归口的液压、气动和密封件专业厂，统一划归通用基础件局管理，从而使该行业在规划、投资、引进技术和科研开发等方面得到基础件局的指导和支持。从此进入了快速发展期，先后引进了 60 余项国外先进技术，其中液压 40 余项、气动 7 项，经消化吸收和技术改造，现均已批量生产，并成为行业的主导产品。近年来，行业加大了技术改造力度，
