分离式液压切排机设计.docx

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分离式液压切排机设计

目录

摘要…………………………………………………………………1

第一章介绍本设计的用途，原理………………………………2

1.1本设计的介绍，用途和前景………………………………………2

1.2本设计的原理………………………………………………………2

1.2.1液压缸原理………………………………………………………3

1.2.2单向阀原理………………………………………………………3

1.2.3回路原理介绍……………………………………………………4

第二章本设计中所碰到的问题的论述、解决方法、注意事项及相关计算……………………………………………………………5

2.1设计中出现的问题解决时所使用的原理的论述…………………5

2.1.1密封………………………………………………………………6

2.1.2定位和连接………………………………………………………10

2.1.3材料的选择………………………………………………………13

2.1.4加工………………………………………………………………14

2.2本产品的使用方法和注意事项…………………………………14

2.3本设计的技术参数和计算…………………………………………14

2.3.1技术参数…………………………………………………………14

2.3.2计算………………………………………………………………15

第三章小结……………………………………………………17

摘要

　　主要运用了液压缸的原理。

本设计可以方便的切开铜铝排，以手动的人力来提供动力，所以尤其适合于野外作业，并且本产品切割的铜铝排切口平整基本无毛刺。

本切排机可以实现宽度在40-120mm厚度在4-10mm之间的铜铝排的切排，使用起来快速方便安全。

本设计广泛运用于变电所，供电局，工厂，建筑工程以及广大电力行业接、裝电力线路的铜铝排的切断。

关键字：

液压液压缸切排机

ABSTRACT

Mainlymadeuseoftheliquidtopresstheprincipleoftheurn.Thisdesigncancutopenthecopperaluminumrowconveniently,providingthemotivewiththemanpowerthatmove,soparticularlysuitableforopencountryhomework,andthecopperaluminumthatthisproductinciserowslicesapeopleneatandbasicandhairlessstab.Originallyslicetolineupthemachineandcancarryoutthewidthinthe40-120mmthicknessbetweenthe4-10mmsofcopperaluminumlineupofslicetherow,usethefastconvenientsafety.Theorigindesignstheextensiveusageinchangetheelectricity,thepowersupplybureau,factory,theconstructionengineeringandlargeelectricpowerprofessionsconnect,thecopperaluminumofthezhuangelectricpowercircuitlineupofcutoff.

Keywords：

Theliquidpresses；Theliquidpressestheurn；Slicetolineupthemachine

第一章介绍本设计的用途，原理

1.1本设计的介绍，用途和前景

液压切排机是一种切制铜铝排的新型液压工具，是弯管，冲孔的配套设备，它具有剪切合理，操作坊便，使用安全，功效高，切断平整，省时省力等特点。

分离式液压切排机是由以下几个部分构成：

1.工作部分（即刀体）

2.工作油缸

3.动力部分（可选用手动油泵或电动油泵）等三个部分组合而成，用于解决铜铝排的切断工作。

广泛适用于变电所，供电局，工厂，建筑工程以及广大电力行业接、裝电力线路的铜铝排的切断。

性能特点：

1.本机主要与动力电源（手动油泵或电动油泵）等快速连接即可工作，能切断厚度为4mm-10mm宽度为40mm-120mm之间的铜铝排

2.操作人员可以离开工作物1.5米左右的距离操作。

3.以手动泵为动力代替传统的手工操作切断铜铝排方便快捷，安全省力。

4.装卸和使用方便，工作安全，工效高。

5.在无动力源的情况下更是有独到的功能。

1.2本设计的原理

本设计主要是液压传动，他通过能量转化装置（手动液压泵），将原动机（人的运动）的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭软管，控制与原件等，由另一能量装置（液压缸）将液体的压力能转化为机械能，以驱动活塞杆实现刀体所需的直线往复运动。

相对于机械运动，液压技术是一门新的技术。

液压传动与机械传动相比有以下优点：

1）液压传动能在运动中实现无级调速，调速方便且调速范围比较大，可达100：

1~2000：

1

2）在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑，而且能传递较大的力或转矩。

3）液压传动工作平稳，反应快，冲击小，能高速启动、制动和换向。

4）液压传动中。

由于功率损失所产生的热量可由流动着的油带走，所以可避免系统某些局部位置产生过度升温

液压传动的主要缺点是，液体为工作介质，易泄露，油液可压缩，故不能用于传动比要求准确的场合，由于液压油易泄露所以要着重考虑密封的问题。

1.2.1液压缸原理

液压缸是液体系统中的执行元件他的职能是将液压能转换成机械能，液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线运动和力。

液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。

液压缸的工作原理见下图，液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、活塞杆密

封件等5个部分组成。

　　若缸筒固定，左腔连续的输入液压油，当油的压力足以克服活塞上的所有负载时，活塞以速度v1连续向右运动，活塞杆对外界做功。

反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度v2向左运动，活塞杆也对外界做功。

这样完成了一个往复运动。

由此可见，输入液压缸的油必须具有压力p和流量q。

压力用来克服负载，流量用来形成一定的运动速度。

输入液压缸的压力和流量就是给液压缸输入压力能；活塞作用于负载的离合运动速度就是液压缸输出的机械能。

因此，缸输入的压力p、流量q,以及输出作用力F和速度v是液压缸的主要技术参数。

1.2.2单向阀原理

　　在液压系统中，液压阀是控制和调节液流的压力、流量和流向的原件。

液压阀属于控制调节原件，本身有一定的能量消耗。

液压阀的阀芯与阀体间的密封方式一般采用间隙密封（球芯阀除外）这种密封方式不可避免的存在内泄露。

为使阀芯能灵活运动又减少泄漏，对液压阀的基本要求是：

制造精度要高，阀芯动作灵活，工作性能可靠，密封性好，阀的结构紧凑，工作效率高，通用性好。

　　本设计所使用的单向阀属于方向控制阀。

方向控制阀是控制和改变液压系统中各油路之间液流方向的阀。

其中单向阀是用以防止液流倒流的原元件。

其工作原理为当液压油从p1口流入时，压力油推动阀芯，压缩弹簧，从p2口流出；当压力油从p2口流入时阀芯锥面紧压在阀体的结合面上，油液无法通过。

当单向阀导通时，使阀芯开启的压力称为开启压力。

单向阀的开启压力一般为0.03~0.05MPa。

单向阀具体的结构如下图所示。

1.2.3回路原理介绍

本设计的液压回路原理图如上图所示

　　当手动炒操作手柄向下抬起时，带动活塞向上运动，由于活塞向上运动，使的中间的液压腔体积增大，产生部分真空急需油液补充。

左面的单向阀只能右导通，所以左面的单向阀导通，右面的单向阀关闭从而使左面液压腔的油液补充到了中间液压腔中去了。

当手动操作柄向上抬起时，带动中间的活塞向下运动，从而压缩油液，这时右面的单向阀导通左面的单向阀关闭，从而使油液流向右面的油缸，顶起右面的活塞做功，达到了切割铜铝板的效果。

液压缸的操作杆组成了一个杠杆系统，随意可以使用较小的手劲完成推动活塞、切断铜铝排的运动。

（杠杆原理图在下页）

当中间的活塞完成多次上下运动时，进入右腔的油液足够完成切排运动时，系统就要考虑回油的问题了。

由于单向阀只能单向导通，故回路不能满足回油的要求，所以在左右两油腔各开了一个进油通道，回油通道。

通过中间的球阀实现快速回油

球阀是流量控制阀的一种。

流量控制阀是通过改变节流口面积的大小，改变通过阀流量的阀。

球阀是通过手柄从而控制中间的球阀阀芯，通过阀芯调节流量，控制油路的通断。

本设计就是利用了球阀可以快速的实现油路的通断，从而提高切断的效率，使设计跟符合实际的要求。

杠杆原理图

第二章本设计中所碰到的问题的论述，解决方法，注意事项及相关计算

由于本设计主要使用了液压的原理，只要是液压的装置都不可避免的要考录密封的问题。

连接的部分存在一个定位和防松的问题，同时还的考录把大平面设计加工成小平面的问题，以便于加工和使用。

2.1.1密封

在现代化的所有领域中，液压与气动技术起着十分重要的作用。

从工程机械、冶金机械、加工机械、农业机械、机器人到铁路车辆、汽车、船舶、飞机、航天设备，广泛使用了液压、气动的装置。

而对于以压力流体作为能量传递介质的液压气压系统来说，密封技术起着举足轻重的作用，是液压气动系统得以保证的关键。

液压和气动都是以液体的压力型式传递能量，必须保证具有密封工作腔，因此密封的作用对液压气动原件与系统的正常工作至关重要。

密封不良会引起液压或启动装置的泄漏，，使设备失效、造成环境的污染。

开展反漏制漏，正确的使用和维护密封是降低生产成本，保护环境的一项很有意义的工作。

同时，密封的设计与密封件的选择直接影响液压气动系统的多项性能，因此，密封件和密封装置的性能和可靠性成为衡量液压系统设计与制造质量的重要指标。

液压、气动技术的发展是与密封技术的进步密不可分的。

密封理论、密封装置也随着相关技术的要求而发展。

现代液压控制技术及其对密封的要求有以下特点。

1）液压系统的高压化一直是液压技术的一个发展方向。

可以说提高系统压力的关键在于解决高压元件与系统的密封问题。

2）液压控制系统，如司服控制系统，要求对输出力、输出位移、速度等控制有高精度、大范围的控制与调节性能。

这不仅要求密封装置有良好的密封性，而且要求减低摩擦力，以减小机械摩擦造成的死区非线性，提高系统的反应速度另外密封摩擦力，特别是动、静摩擦系数（动、静摩擦因素）之差是低速运动液压缸产生爬升现象的主要原因。

3）世界上的环保与资源问题要求对控制液压传动工作介质的泄漏提出了更高的要求。

液压传动工作介子的泄漏不仅污染环境，而且是一笔很大的资金损失。

国外提出了“无泄漏”要求，就是最大限度的降低泄漏，至至完全无泄漏。

这是对密封材料、密封元件，密封的安站与使用维护提出新的更高要求。

必须跟全面深入的研究密封机理，研究各种环境和使用条件对密封件性能的影响。

泄漏与密封的功用

在液压气动系统中，密封装置是用来防止液体或气体工作介质泄露及外界气体、灰尘等侵入的装置。

泄漏是指在液压、气动元件及系统容腔内流动或暂存的流体，少量超过容器边界，由高压侧向地压侧流出的现象。

泄漏的原因，一是零件结合面存在间隙；二是结合面两侧存在压差。

泄漏分内泄漏和外泄漏，内泄漏是工作介质从高压腔向低压腔的泄露；外泄漏是工作介质从工作腔向元件和系统外部泄露。

工作介质泄露会引起液压、气动系统容积效率急速下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运行；外泄漏还会造成工作介质浪费和环境污染，油液泄漏有可能造成火灾。

外界水、气、尘埃等异物侵入液压、气动系统实系统发生故障的主要原因。

空气侵入液压系统会降低油液弹性模量，降低系统性能；产生气蚀，引起液压系统震、噪声；导致油液乳化变质，严重者产生大量泡沫。

水侵入液压、气动系统会降低润滑性能，造成零件锈蚀。

尘埃侵入会加剧密封件和摩擦副表面的摩损，甚至堵塞微小通道、卡死精密零件，造成系统故障。

产生磨损的主要原因是组成液压、气动密封工作腔的各零件间有间隙，且间隙两侧存在压差。

即间隙是主要泄漏通道。

对于气动密封和真空密封来说，除上述泄漏通道之外，还应注意在压差作用下，被密封的气体通过密封材料的毛细管泄漏。

密封的左右就是封闭接合面间隙，切断泄漏通道或增加泄漏通道中的阻力，以防止泄漏。

正确设计和使用密封件是液压被正常运转的重要保证。

液压气动密封的类型

密封用途惯犯出现的结构形式很多，仍在不断发展。

按密封偶合面有无向相对运动，分动密封和静密封。

这两种不同密封工作状态，对密封件的要求有许多区别。

动密封除了要承受介质压力外，还必须耐受相对运动引起的摩擦、磨损；既要保证一定的密封又要满足运动性能的各项要求。

静密封可分为：

平面密封（轴向密封）和圆柱密封（径向密封）。

静密封的方法很多，其中以o形密封圈运用最为广泛。

使用和设计表明，经密封装置设计良好，就可保证具有绝对的密封性。

根据密封偶合面间是滑动还是旋转运动，动密封又分往复密封旋转动密封。

往复动密封最为常见，如液压缸中活塞和缸筒之间的密封，活塞杆与缸盖以及滑阀的阀芯与阀体之间的密封。

密封的功能是防止泄露，有效阻止泄漏是对密封件的首要要求。

对密封件的基本要求可以归纳为：

1）密封性能

2）摩擦性能

3）耐压性能

4）寿命

5）安装性能

6）经济性

上述密封性能摩擦性能是独立的性能，这三项性能的组合就得到了密封件的整合性能:

整合性能的保持时间，就是密封件的使用寿命：

实际设计中安装性能与经济性能也应作为一项重要的性能指标。

密封用材料

　　密封性能的优劣，很大程度上取决于密封材料的性能。

现代液压对密封财力材料的一般要求是

1）致密性好，不易泄漏介质

2）有适当的机械强度和硬度

3）在工作介质中有良好的化学稳定性，对工作装置中的液压油和润滑油有一定的耐受性，不溶胀、不收缩、不软化、不硬化。

4）压缩性和回弹性好，永久变形小能够消除因活塞和活塞杆偏心引起的间隙

5）有一定的温度适应能力，高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂。

6）抗腐蚀性能性好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上

7）摩擦系数小，耐磨性好

8）与密封面结合的柔软性和弹性好

9）耐臭氧性和耐老化性好，经久耐用

10）制造方便，价格便宜，取材容易

密封材料的性能指标

　　耐油即耐化学品性能，许多合成橡胶遇油会发生膨胀，或因工作油液中所含添加剂的作用而加速劣化。

如果材料在介质中膨胀太大或性能明显下降，则说明这两种物质不相容。

说以液压气动用密封材料时首先要考虑材料和密封介质是否相容。

液压用密封要考虑对工作介质的适应性，气动用密封也要考虑对润滑剂的适应能力。

机械、力学性能

液压气动用密封材料要求弹性好，能拉伸、耐高温、耐磨、摩擦系数低，这些都可用材料的力学性能来反映，都与材料的机械强度有关。

本设计中密封的选用：

1.本设计中的静密封采用o型密封圈简称o型圈，使一种截面为圆型的密封圈。

工作压力可从1.333*1000000的真空到400mpa高温;温度范围可从-60℃到200℃。

与其它密封形式相比，o型密封圈具有以下特点:

1）结构尺寸小，装拆方便。

2）静、动密封均可使用，用作静密封时机会没有泄漏。

3）使用单向o形密封圈，有双向密封的作用。

4）动摩擦阻力小

5）价格低廉

O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，解除压力大于被密封介质的内压，这不会发生泄漏，反之则发生泄漏。

在液压、气动设备中用o型密封圈的选择与温度的关系中，介质为石油基液压油的o型圈，温度在-50~120时，用丁橡胶，而在120~230范围内用硅橡胶（主要是静密封），200以内的动密封用氟橡胶。

本设计中的活塞轴和活塞之间的密封

　　在法兰盘和液压缸之间采用螺栓定位和连接，之间的结合面采用特制的数层橡胶片密封，在螺栓定位出打出特制的孔

2.动密封

　　本设计中活塞面和液压腔壁面采用唇型密封圈进行密封。

唇型密封圈是一种具有自封作用的密封圈，他依靠唇紧贴密封偶合件表面，阻塞泄漏通道而获得密封效果。

唇型密封圈的工作压力为预压紧力与流体压力之和，当被密封工作介质压力增大时，唇口被撑开，更加紧密的与密封面结合，密封性进一步增强；除外，唇边刃口还有刮油的作用，功增强了密封圈的密封性能。

　　有代表性的唇型密封圈根据断面形状分为Y型圈、V型圈、U型圈、L型圈、J型圈

　　唇型密封圈主要用于往复动密封中，与挤压型密封O型密封圈相比，往复密封使用唇型密封圈整合性能更好，使用寿命更高。

唇型密封圈的密封压紧力是随介质压力的改变而变化的，工作中始终适应介质压力的变化，既能保证足够的密封压紧力，又不至于产生较大的密封摩擦力。

挤压型密封主要靠预压尽力产生密封力，密封圈解除压力预先给定，工作中不能根据介质压力的改变而改变，如果封闭一个很大的压力那么预紧压力也的很大，而大的预紧力会使密封圈于密封面解除盈利和接触面积增大，产生很大的摩擦阻力。

过大的密封圈会造成密封圈的磨损，在低压时造成启动困难，或产生爬行现象。

唇型密封圈可以通过唇部撑开、变形补偿小的摩擦量，保障密封效果和密封寿命；而O型圈随着摩擦余量的减少，直接影响其密封性。

　　另外o型圈在往复运动密封中，容易产生翻滚扭转等现象，唇型密封的翻转、扭转等现象则不太明显。

与o型密封圈相比，唇型密封圈的主要缺点是，只能做单向密封，如果要作双向密封则用两个密封圈，这样会使密封长度增加；沟槽设计困难，而且两个密封圈之间会产生困油，阴气逆压损坏；而预压型密封圈的断面形状左右对称，可以用作双向密封，体积较小，沟槽设计容易。

基于上述比较，在允许少量泄漏的情况下，挤压型密封圈可减小沟槽尺寸；而在密封性能要求高的情况下，则要使用整合性能较好的唇型密封圈。

密封原理

Y型密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。

无内压时，仅仅因唇边的变形而产生很小的接触应力。

在密封的情况下，于密封介质接触的每一点均有与介质压力相等的法向应力，所以唇型圈底部将受到轴向压缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增大。

当内压在升高时，接触应力的分布形式与大小进一步改变，唇边与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是Y型圈的“自封作用”。

由于自封作用，一个Y型能有效地封住32MPa的高压。

Y形密封圈最常用的材料是聚氨酯橡胶，聚氨酯橡胶y型密封圈的密封性能好，使用寿命即使用不同挡圈时的工作压力极限均极高。

Y型密封圈的特点可归纳如下

1）密封性能可靠

2）摩擦阻力小，运动平稳

3）耐压性好，适用范围广

4）结构简单，价格低廉

5）安装方便

从以上的介绍可知道，液压装置的密封性能的好坏直接关系着液压系统的稳定性和效率。

而密封件的选择直接关系着密封的效果，因此要注意选择经济实惠的密封类型和材料。

本设计中因为压力不是很大，而且不存在瞬时高温高压，所以选取的材料按照一般的液压密封的选材就可。

2.1.2定位和连接

定位基准油出基准和精基准之分。

工件加工的第一道工序中，只能用毛胚上未经加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。

在以后的工序中则使用经过加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。

定位要符合六点定位原理。

六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工间的六个自由度，使工件实现完全定位。

这里要清楚每一点都要起到限制一个自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一自由度。

因此这六个点绝对不能随意布置。

根据加工表面的位置要求，有时需要把工件的六个自由度完全限制，成为完全定位。

有时需要限制的自由度小于六个，称为不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均以被限制，这就称为点位的正常情况，它可以是完全定位也可以是不完全定位。

根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有被完全限制，获某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，使绝对不允许的。

后者称为过定位（或重复定位），加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度，但在特除的情况下，如果用于得当，不仅过定位是可以的，而且会成为对加工有用的因素。

常用的定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V形块、定位套、锥度心轴等等。

本设计中使用的一些定位和连接间的设计介绍：

1）在柱塞泵和手动液压缸壳体的定位和连接中，采用了螺栓定位和连接。

他既能满足定位和连接的要求又具有装拆方便的优点，在他和壳体之间采用橡胶片密封来密封。

2）采用连轴器把手动液压缸壳体和软管固定件连接起来。

他采用的是螺纹连接，在螺纹上加工也用橡胶膜缠绕来完成密封。

此结构是最常用的管连接构造，具有连接紧密，密封性好，装拆特别方便的优点。

3）在操作杆和操作杆头之间采用螺纹连接。

操作杆和手动液压泵壳体之间采用一个带螺纹的轴连接。

两轴和操作杆头采用螺栓连接，他允许连接件之间有一定量的摆动。

这也是为什么选用柱塞泵而不用活塞泵的原因。

因为当操作杆向上或向下摆动时，带动操作杆头围绕圆心转动，那么柱塞杆就有一个分别向上和向左右的趋势。

而由于采用了螺栓通孔连接，所以柱塞杆可以围绕螺栓转动，消耗掉了一大部分的左右运动，但是还是有一部份存留下来，说一要求泵里的活塞杆可以左右摆动。

液压缸的活塞不能左右摆动只能上下运动，说以采用柱塞泵的

结构才能完成要求的运动。

在柱塞泵的缸体的下方和手动泵壳体、法兰盘和手动泵壳体之间凑要留出来一定的配合间隙，要是不留任何间隙，他们都直接顶到泵的壳体上，会造成难以装配，和容易造成冲击损坏，所以他们呢之间要留出一部分的间隙，具体的结构见下图。

4）手动泵的壳体和手动泵的缸体之间采用凸台预定位。

在法兰盘和泵体之间采用螺栓放松和连接，之间用特制的带孔橡胶垫密封，再后端盖和缸体也是采用相同的结构。

5）单向阀装配到液压缸壳体内要水平方向的定位。

两个单向阀采用了不同的方法来完成定位，具体的方法见下图所示。

单向阀里的弹簧分别用两个螺纹连接结构的零件固定，同时这两个螺纹连接的零件要做成通孔的结构以便油液的流通，形成油路。

6）此设计（液压切排机）中，执行机构是液压缸，工作部分是切刀。

切刀要固定在刀架上，他主要是承受径向力，由于材料不能保证达到一定水平，所以由于材料有一定倾斜，会造成刀受到一定的轴向力的作用，所以要经常检查刀具上的固定螺栓，检查是否出现松动以便及时排除。

2.1.3材料的选择

本设计中所使用的零件主要是铸铁件。

所使用的铸铁的材料是灰铸铁。

铸铁是极其重要的铸造合金，他大量用于制造机器设备。

白口铸铁及硬且脆，难以机械加工，很少用它制造机械零件，在工业中大量运用的是灰口铸铁。

灰口铸铁中的碳除微量融入铁素体外，全部或大部分以石墨形式出现，因断口呈灰舌，故名。

依据石墨形式的不同，灰口铸铁又分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等多种。

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，使应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量的80%以上。

灰铸铁实际上可看成布满细小裂纹的纯铁或钢。

由于石墨的存在，减小了承载的有效面积，石墨尖角处还会引起应力