井下高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺系統(tǒng)的改進(jìn)畢業(yè)論文說明書

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1、 摘 要自動垂直鉆井系統(tǒng)AADDS通過控制均勻分布在與鉆桿相連的導(dǎo)向套內(nèi)的三個液壓糾斜集成塊的協(xié)調(diào)動作來實(shí)現(xiàn)主動糾斜。液壓糾斜集成塊由單柱塞泵、電磁閥、糾斜液壓缸以及浮動油箱等構(gòu)成。在井下，糾斜集成塊需承受高溫、高壓、強(qiáng)震等復(fù)雜惡劣環(huán)境，使得糾斜集成塊液壓系統(tǒng)在井下與地面上的工作特性可能會有很大差異。因此對糾斜集成塊液壓系統(tǒng)在井下惡劣環(huán)境下的工作特性研究，對于保證糾斜集成塊在井下的可靠工作具有實(shí)際工程意義。本文主要是對以前的井下高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺系統(tǒng)的改進(jìn)。為了能掌握在高溫高壓下糾斜集成塊性能的一些參數(shù)，現(xiàn)已研發(fā)出一套超深井井下高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺，但是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，整個試驗(yàn)臺占地空間太大

2、，且不方便實(shí)驗(yàn)的操作，同時液壓動力源的設(shè)計(jì)也有不合理之處，因此需要對其進(jìn)行改進(jìn)。此次設(shè)計(jì)主要是對原實(shí)驗(yàn)臺的液壓泵站進(jìn)行改造，即將原來兩個分離的液壓泵站合并成一個完整的泵站。改造后的泵站除了結(jié)構(gòu)更加緊湊外，還實(shí)現(xiàn)了高低壓泵互補(bǔ)，即減少了給高壓油缸供油時間又能保證所需的實(shí)驗(yàn)壓力。論文首先根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了液壓原理圖，并通過計(jì)算確定各元件選型；其次對液壓泵站上的閥塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括兩個閥塊的裝配圖和零件加工圖；最后是系統(tǒng)的裝配圖的繪制。關(guān)鍵詞： 自動垂直鉆井系統(tǒng)； 高壓試驗(yàn)臺； 液壓泵站； 高壓液壓元件II AbstractAutomatic vertical drilling system AADD

3、S realize active anti-deviation by controlling the three hydraulic rectification integrated block which equally distribute in the guide sleeve connected with the drill pipe. Hydraulic rectification integrated block include a single plunger pump, solenoid valve, hydraulic cylinder and a floating oil

4、tank straightening. underground, rectification integrated block have to sustain a complex and hostile environment such as high temperature, high pressure and strong motion. it make a different of operating characteristics of the rectification integrated block hydraulic system underground and on the

5、ground. So the study on the operating characteristics of the rectification integrated block hydraulic system underground where the environment is harsh have actual engineering significance ,which can ensure work of the rectification integrated block in underground is reliably.This article is a forme

6、r underground high-pressure environment simulation test bed system improvements. To be able to grasp at high temperature and pressure Correct performance of some of the parameters oblique manifold, has developed a set of ultra-deep underground high-voltage environment simulation test bench, but in t

7、he actual experiment, the entire test rig occupies too much space, and inconvenient experimental operation, while the hydraulic power source design also has unreasonable, therefore it needs to be improved. The design is mainly the original bench hydraulic pump station renovation, coming originally t

8、wo separate hydraulic pump station combined into a complete pumping stations. After transformation, the pumping station in addition to a more compact structure, but also complement each other to achieve a high pressure pump, which reduces the high pressure cylinder injection time can guarantee the r

9、equired test pressure. Firstly, according to the system requirements and design a hydraulic schematic diagram and determined by calculating the component selection; Secondly pump station valve block design, including two valve block assembly drawing and parts processing map; final assembly of the sy

10、stem mapping.Keywords: Automatic vertical drilling system； high-pressure test rig； hydraulic pump station； pressure hydraulic components III 目 錄1 緒論11.1 本課題的研究意義21.2 井下高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀31.2.1高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺31.2.2 VDS液壓集成塊31.3 深水液壓系統(tǒng)研究現(xiàn)狀41.4本文的研究內(nèi)容52 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)62.1 井下高壓模擬試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)62.2 試驗(yàn)臺改進(jìn)設(shè)計(jì)72.2.1 實(shí)驗(yàn)臺改進(jìn)要求72.2.2 改

11、進(jìn)后的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)73 液壓元件的計(jì)算和選型93.1 液壓泵的確定93.1.1液壓泵選用原則93.1.2 液壓泵組的參數(shù)計(jì)算和選型93.2 閥類元件的選用113.2.1 換向閥的選擇113.2.2 溢流閥的選擇123.3 油箱的設(shè)計(jì)133.3.1油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)143.3.2油箱容積的設(shè)計(jì)計(jì)算143.3.3 油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定163.4 其他163.4.1 蓄能器選擇163.4.2 液壓管路174 液壓閥塊的設(shè)計(jì)184.1 閥塊設(shè)計(jì)中的術(shù)語184.2 閥塊體的設(shè)計(jì)要求184.3液壓閥塊設(shè)計(jì)規(guī)范194.4閥塊體的設(shè)計(jì)20結(jié)束語23參考文獻(xiàn)24致 謝261 緒論1.1 本課題的研究意義 石油

12、是重要的能源和戰(zhàn)略物資，影響著國計(jì)民生和國防安全。建國60年以來，我國的石油工業(yè)從新中國成立前的近乎空白發(fā)展壯大成為現(xiàn)代化的工業(yè)體系，成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，為新中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和小康社會建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)1。隨著國內(nèi)東部油田石油產(chǎn)量的遞減，以及國際石油價格的一路飆升，西部已成為我國越來越重要的油氣戰(zhàn)略接替基地之一。西部的鉆探實(shí)踐表明，這里蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，但同時也存在著很大的鉆探風(fēng)險(xiǎn)2。根據(jù)我國第二次油氣資源評價資料，西部地區(qū)的石油資源儲量占全國總石油資源儲量的38%，其中73%埋藏在深部地層，即使在淺層也普遍存在著高陡構(gòu)造地層3；因此，西部深井超深井提速、高陡構(gòu)造地層的防斜打快成為主要的

13、技術(shù)難點(diǎn)。自動垂直鉆井工具是一種帶有井下閉環(huán)控制系統(tǒng)、可實(shí)現(xiàn)井下主動糾斜、保持井壁垂直、具有極高技術(shù)含量的先進(jìn)鉆井工具8。這種工具特別適用于高陡構(gòu)造地層及深井的垂直鉆探，因此在我國的油氣資源開發(fā)，特別是西部石油資源的開發(fā)中有著很好的應(yīng)用前景。我們知道當(dāng)鉆井深度達(dá)到3000米時，井下的壓力可達(dá)30MPa，溫度可達(dá)100度以上。液壓油隨著壓力的升高、體積會不斷縮小，隨著溫度的升高，體積不斷膨脹。同時液壓油黏度會隨溫度的升高而降低，閥芯與閥體之間間隙也會發(fā)生變化6。由于高溫高壓環(huán)境對液壓系統(tǒng)的影響比較大，必須采取一些措施來保證液壓系統(tǒng)能夠在高溫高壓環(huán)境下可靠工作2。因此，有必要研發(fā)一套井下高溫高壓試

14、驗(yàn)系統(tǒng)來模擬垂直鉆井在深井時液壓系統(tǒng)所可能遇到的環(huán)境。中國石油勘探開發(fā)研究院鉆井所與武漢科技大學(xué)合作，于2005年試制成功首臺石油自動垂直鉆井工具(簡稱AADDS)的室內(nèi)原理樣機(jī)。該機(jī)構(gòu)的主體為一個通過偏心軸承與鉆桿相連的浮動導(dǎo)向套，導(dǎo)向套內(nèi)三個可獨(dú)立伸縮的導(dǎo)向塊(糾斜集成塊)均勻分布,每個導(dǎo)向塊內(nèi)的伸縮裝置是一套液壓控制系統(tǒng)。導(dǎo)向套內(nèi)同時還裝有井下微處理器和重力加速度計(jì)。重力加速度計(jì)可以測定井眼的井斜及方位角, 井下微處理器接收重力加速度計(jì)傳來的信號, 經(jīng)過判別處理后, 向液壓電磁閥發(fā)出指令, 從而控制導(dǎo)向塊的伸縮。糾斜集成塊液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)是液壓油，但糾斜動力不是由泥漿提供而是直接取自鉆

15、柱的旋轉(zhuǎn)，由鉆柱與浮動導(dǎo)向套之間的轉(zhuǎn)速差作為凸輪旋轉(zhuǎn)的動力，通過凸輪帶動柱塞做往復(fù)運(yùn)動完成油泵的吸油和排油。1.2 井下高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀1.2.1高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺 高壓環(huán)境模擬試驗(yàn)臺由試驗(yàn)臺架、高壓缸體、模擬鉆桿驅(qū)動電動機(jī)、高壓泵站以及信號傳遞單元等組成，如圖1.1所示。其中，電動機(jī)用于為安裝于高壓缸內(nèi)地VDS集成塊提供動力；泵站1用于給泵站2補(bǔ)油，泵站2則直接給高壓缸體提供高壓油液，油泵輸出的壓力由泵站上的溢流閥調(diào)定；信號傳遞單元用于高壓缸內(nèi)VDS集成塊上的壓力傳感器的輸出信號取出并傳遞給計(jì)算機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器，同時該單元還可為集成塊上的電磁閥提供驅(qū)動信號。 圖1.1高壓環(huán)境模擬試

16、驗(yàn)臺1.2.2 VDS液壓集成塊VDS液壓集成塊的工作原理如圖1.2所示。圖1.2中集成塊的工作動力由試驗(yàn)臺上的電動機(jī)提供。電動機(jī)驅(qū)動模擬鉆桿轉(zhuǎn)動，鉆桿上的偏心軸承再驅(qū)動集成塊上的柱塞泵作往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)電磁閥通電，油路斷開后，柱塞泵產(chǎn)生的壓力油將進(jìn)入糾斜油缸無桿腔，并推動活塞運(yùn)動，產(chǎn)生糾斜動作；電磁閥斷電后，糾斜油缸在復(fù)位彈簧作用下返回原位。進(jìn)行高壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)時，集成塊將安裝于高壓缸內(nèi)，其無桿腔的壓力由壓力傳感器并通過接口送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測，也可用萬用表在信號傳遞單元的測量孔上進(jìn)行觀察，以確定油缸的工作狀態(tài)。 圖1.2 VDS集成塊工作原理及其測試系統(tǒng)1.3 深水液壓系統(tǒng)研究現(xiàn)狀海洋石油勘探所遇到

17、的深水鉆井作業(yè)中的液壓系統(tǒng)也同樣面臨著高壓外部環(huán)境問題。隨著水深的不斷增加,液壓系統(tǒng)各個元件承受的外部壓力增加，環(huán)境溫度會隨之變化，如何解決外部高壓環(huán)境對液壓系統(tǒng)的影響是深水液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，其經(jīng)驗(yàn)也可為深井垂直鉆具中糾斜集成塊的設(shè)計(jì)提供參考。液壓油介質(zhì)隨著壓力的升高，體積會不斷縮小，隨著溫度的降低，其黏度不斷增加。因此在選擇液壓油時應(yīng)盡量選擇彈性模量較大，黏度指數(shù)較高的液壓油才能滿足液壓系統(tǒng)在較寬的壓力及溫度范圍內(nèi)工作性能的要求。航空液壓油以其良好的壓力及溫度特性在鉆井液壓油介質(zhì)中得到了廣泛的應(yīng)用。深水液壓系統(tǒng)中動力源一般采用封閉式油箱使液壓系統(tǒng)與周圍環(huán)境隔離。設(shè)計(jì)封閉式油箱時需要使油

18、箱內(nèi)部油液壓力與外界環(huán)境壓力平衡以保證油泵能夠正常吸油。特別是在水下整個液壓系統(tǒng)所受外界環(huán)境壓力可達(dá)上百兆帕，這種高壓環(huán)境對液壓系統(tǒng)的影響不可忽略，因此需對液壓動力源進(jìn)行壓力補(bǔ)償以平衡液壓系統(tǒng)與外界環(huán)境壓力差。常用的補(bǔ)償器有金屬薄膜盒式、波紋管式和皮囊式三種形式。在自動垂直鉆井工具(AADDS)糾斜液壓系統(tǒng)中動力源采用皮囊式油箱對外部環(huán)境壓力進(jìn)行自動補(bǔ)償，通過皮囊的彈性變形將外界環(huán)境壓力傳遞給內(nèi)部的液壓油，從而有效平衡液壓系統(tǒng)內(nèi)外壓差。環(huán)境溫度對液壓元件也存在一定的影響：由于熱脹冷縮的原因，溫度變化將會使閥芯閥體間隙發(fā)生變化。在設(shè)計(jì)閥時一般會選擇膨脹系數(shù)相近的材料來制作閥芯和閥體，這樣就能降低

19、因溫度變化而引起的配合間隙的變化量，確保在較寬的溫度變化范圍閥芯與閥體間隙密封能夠起密封作用并且不至于卡死，從而有效提高閥在較寬溫度變化范圍內(nèi)工作的可靠性和穩(wěn)定性。在水下要保證各個液壓元件的可靠密封，一旦發(fā)生泄漏不僅會降低工作效率而且污染環(huán)境，密封件的選用要遵循耐高壓、耐高溫、耐磨、耐腐蝕等原則，特別是油泵處的動密封是液壓系統(tǒng)中極易發(fā)生泄漏的部位。為研究糾斜液壓系統(tǒng)在井下的工作特性，并對糾斜液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和完善，武漢科技大學(xué)鉆井實(shí)驗(yàn)室對糾斜液壓系統(tǒng)的工作特性開展了一系列的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作：(1) 通過仿真和實(shí)驗(yàn)分析并結(jié)合實(shí)際情況對各個液壓閥的復(fù)位彈簧剛度和閥口極限位移進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而確定

20、合理的復(fù)位彈簧剛度和閥口極限位移。(2) 通過建立該液壓系統(tǒng)高壓環(huán)境下的仿真模型對各個液壓元件的在高壓環(huán)境下的工作特性進(jìn)行了研究，特別是電磁換向閥和柱塞泵的高壓響應(yīng)特性分析，分析得出：高壓環(huán)境下轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)速過高時可能會出現(xiàn)電磁閥斷電時液壓缸活塞無法可靠縮回，這種情況下需減小柱塞泵排量以確保電磁換向閥對液壓系統(tǒng)的可控性；高壓環(huán)境能夠改善柱塞泵的吸油特性，使得糾斜液壓缸在高壓環(huán)境下具有比常壓環(huán)境下更快的響應(yīng)速度。由于條件的限制未對液壓糾斜集成塊進(jìn)行井下高壓環(huán)境下工作特性的實(shí)驗(yàn)研究，因此亟需開發(fā)高壓環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)臺對糾斜集成塊的高壓特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究對仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證說明。(3) 將液壓糾斜集成塊置于振動實(shí)

21、驗(yàn)臺上進(jìn)行振動實(shí)驗(yàn)并與未開啟振動臺的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在震動環(huán)境下糾斜液壓系統(tǒng)能夠可靠工作且糾斜液壓缸的穩(wěn)態(tài)壓力在振動前后均能保持穩(wěn)定，壓力波動小，說明該糾斜液壓系統(tǒng)能夠在井下超常環(huán)境壓力下正常工作。1.4本文的研究內(nèi)容 針對井下高溫高壓模擬試驗(yàn)臺在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題，本文主要探討實(shí)驗(yàn)臺的改進(jìn)情況，通過分析得出實(shí)驗(yàn)的液壓原理圖以及各閥塊零件圖。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺的改進(jìn)要求，經(jīng)過整理分析將本論文的安排如下： 第一章主要介紹本課題的研究意義及井下高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)臺的研究現(xiàn)狀； 第二章主要是液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 第三章主要是各液壓元件的選型； 第四章主要是閥塊的設(shè)計(jì)； 第五章是對全文的總結(jié)，

22、并指出本次研究工作中的不足之出和待改進(jìn)之處。2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 井下高壓模擬試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng) 緒論中已經(jīng)詳細(xì)介紹了該實(shí)驗(yàn)臺的組成，本節(jié)著重討論該系統(tǒng)的液壓部分。該系統(tǒng)液壓泵組由高、低壓兩臺液壓泵站組成，高壓泵站提供試驗(yàn)臺050MPa的壓力油（由溢流閥調(diào)節(jié)輸出壓力），低壓泵站則向高壓泵站補(bǔ)充液壓油，以避免高壓泵吸空。液壓泵站通過軟管與高壓缸連接。該液壓系統(tǒng)的原理圖如圖2.1： 圖2.1 改進(jìn)前試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)原理圖 圖2.1中，1.1為高壓泵向高壓容器供油，而1.2也為高壓泵但只向1.1的油箱13.1補(bǔ)油，這兩個泵組結(jié)構(gòu)基本相同，可以互換。8.1和8.2為兩溢流閥，分別調(diào)節(jié)1.1和1.2泵出

23、油口壓力。當(dāng)二位三通手動換向閥7.1處左位時，高壓容器通高壓油，當(dāng)處右位時，高壓容器里液壓油通過高壓軟管回油箱；二位三通手動換向閥7.2處下位時，泵1.2液壓油被截止，不能通過，當(dāng)處于上位時，泵1.2輸出的液壓油經(jīng)過單向閥6.2和軟管15.2到油箱13.1，完成對13.1的補(bǔ)油。在實(shí)驗(yàn)完畢系統(tǒng)卸載時，開啟截止閥10，使高壓容器中的油液經(jīng)該閥流回油箱13.2。2.2 試驗(yàn)臺的改進(jìn)設(shè)計(jì)2.2.1 實(shí)驗(yàn)臺改進(jìn)要求原高壓實(shí)驗(yàn)臺在使用過程中發(fā)現(xiàn)存在以下問題： （1）原實(shí)驗(yàn)臺為水平放置，占地面積較大，且被試糾斜集成塊在高壓容器內(nèi)的安裝和拆卸不太方便；（2）實(shí)驗(yàn)臺的高壓泵站為兩個相互獨(dú)立的高壓泵站組成，且每

24、個泵站的油箱容積較小不能單獨(dú)提供充滿高壓容器所需要的全部油液。針對以上問題要求改進(jìn)后的高壓實(shí)驗(yàn)臺采用豎直結(jié)構(gòu)以減少占地面積并改進(jìn)糾斜集成塊的裝拆方式；同時重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺的液壓動力源，液壓泵站采用雙泵結(jié)構(gòu)且共用一個油箱，低壓油液由大流量泵提供，達(dá)到一定壓力后切換為小流量的高壓泵，高低壓油泵輸出壓力均可由溢流閥調(diào)節(jié)。試驗(yàn)臺的電氣控制有兩個液壓泵電機(jī)的啟、?？刂埔约跋鄳?yīng)的電氣保護(hù)（如過載報(bào)警、自動切斷電路等）。2.2.2 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本課題的重點(diǎn)是高壓實(shí)驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)。針對試驗(yàn)臺的改進(jìn)要求，并結(jié)合液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，該井下高溫高壓模擬試驗(yàn)臺液壓泵站原理圖設(shè)計(jì)如圖2.2所示：圖2.

25、2 改進(jìn)后高壓實(shí)驗(yàn)臺液壓原理圖圖2.2中，1為高壓容器，實(shí)驗(yàn)時，內(nèi)腔充滿高壓油，用來模擬深井下的高壓泥漿；2為油箱，為整個液壓系統(tǒng)提供液壓油，油箱上有空氣濾清器17，溫度傳感器18和可視液位計(jì)19，通過這些傳感器可以獲知液壓油的溫度和油箱內(nèi)油的體積以便對泵的啟停做出控制。9和13分別為高壓和低壓泵。在給高壓容器注油時先啟動低壓大流量泵，隨著油液不斷壓縮容器內(nèi)的空氣，容器內(nèi)的壓力達(dá)到壓力繼電器設(shè)定值時，啟動高壓泵同時停止低壓泵。高壓泵和低壓泵的電機(jī)8、12在電氣上通過互鎖防止兩臺泵同時啟動，兩個泵的壓力由各自的溢流閥10和14調(diào)定；16為蓄能器，當(dāng)高壓容器達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的壓力時兩個泵均停止，此時系

26、統(tǒng)壓力油的泄漏均由該蓄能器補(bǔ)充；5為二位三通手動換向閥，當(dāng)換向閥處于左位時，高壓容器通高壓油，當(dāng)處于右位時，高壓容器里液壓油通過高壓軟管回油箱。圖中點(diǎn)畫線中的液壓元件通過閥塊連接。3 液壓元件的計(jì)算和選型3.1 液壓泵的確定3.1.1液壓泵選用原則 首先依據(jù)初選的系統(tǒng)壓力選擇液壓泵的結(jié)構(gòu)類型，一般P21MPa，選用齒輪泵和葉片泵；P21MPa，則選擇柱塞泵。然后確定液壓泵的最大工作壓力和流量。液壓泵的最大工作壓力必須等于或超過液壓執(zhí)行元件最大工作壓力及進(jìn)油路上總壓力損失這兩者之和，液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力可以從工況圖或表中找到；進(jìn)油路上總壓力損失可以通過估算求得，也可以按經(jīng)驗(yàn)資料估計(jì)，見表3

27、.1表3.1 進(jìn)油路壓力損失經(jīng)驗(yàn)值 液壓泵的流量必須等于或超過幾個同時工作的液壓執(zhí)行元件總流量的最大值以及回路中泄漏量這兩者之和。液壓執(zhí)行元件總流量的最大值可以從工況圖或表中找到（當(dāng)系統(tǒng)中備有蓄能器時，此值應(yīng)為一個工作循環(huán)中液壓執(zhí)行元件的平均流量）；而回路中泄漏量則可按總流量最大值的10%-30%估算。在參照產(chǎn)品樣本選取液壓泵時，泵的額定壓力應(yīng)選得比上述最大工作壓力高20%-60%，以便留有壓力儲備；額定流量則只需選得能滿足上述最大流量需要即可。液壓泵在額定壓力和額定流量下工作時，其驅(qū)動電機(jī)的功率一般可以直接從產(chǎn)品樣本上查到，電機(jī)功率也可以根據(jù)具體工況計(jì)算出來。3.1.2 液壓泵組的參數(shù)計(jì)算和

28、選型根據(jù)系統(tǒng)的要求，高壓泵的輸出壓力應(yīng)不小于50MPa，而低壓泵輸出壓力在5MP即可。通過調(diào)研確定本系統(tǒng)液壓泵均采用昊力徑向柱塞泵。在確定泵的流量后，即可確定所對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)。柱塞泵的外形如圖3.1，其參數(shù)如表3.2所示： 圖 3.1昊力徑向柱塞泵 表3.2昊力徑向柱塞泵參數(shù) 1. 低壓泵參數(shù)計(jì)算和選型已知高壓容器的容積為V=80L，實(shí)驗(yàn)要求液壓油充滿高壓容器所需時間T=16L/min,不妨初取Q1為20L/min。查表3.2可得低壓泵型號為R14X13-21.18，其額定參數(shù)如下：額定壓力為P1=32MPa，額定流量Q1為21.18L/min，額定轉(zhuǎn)速為=1500r/min2. 高壓泵參數(shù)計(jì)

29、算和選型由低壓泵的壓力流量參數(shù)可以滿足實(shí)驗(yàn)的時間要求，故高壓泵可選較小流量，不妨初選為1L/min，查表3.2可得高壓泵型號為R2X8.5-1.29，其額定參數(shù)如下： 額定壓力為P2=63MPa，額定流量為Q2=1.29L/min，額定轉(zhuǎn)速為=1500r/min 3. 確定驅(qū)動電機(jī)根據(jù)功率公式P=p*q得到液壓泵的實(shí)際功率P1=p1*q1=5MP*21.18L/min=1.765kwP2=p2*q2=50MP*1.29L/min=1.0755kw取電機(jī)的機(jī)械效率為n=0.8則電機(jī)1的功率P=P1/n=1.765/0.8=2.2kw電機(jī)2的功率為P=P2/n=1.0755/0.8=1.34kw查

30、Y系列電機(jī)手冊可得低壓泵電機(jī)選用型號為Y100L1-4，其額定功率為2.2kw高壓泵電機(jī)選用型號為Y90L-4，額定功率為1.5kw3.2 閥類元件的選用由于實(shí)驗(yàn)臺要求的工作壓力為50MPa屬于超高壓液壓系統(tǒng)，因此所選的閥類元件須滿足液壓系統(tǒng)的最大壓力也屬于超高壓液壓元件。通過調(diào)研確定本系統(tǒng)閥類元件均采用哈威液壓元件產(chǎn)品。各類液壓閥都必須選得使其實(shí)際通過流量最多不超過其公稱流量的120%，否則會引起發(fā)熱、噪聲和過大的壓力損失，使閥的性能下降。3.2.1 換向閥的選擇 按通流量選擇結(jié)構(gòu)型式，一般通流量在190L/min以上時，宜選用二通插裝閥，70L/min以下可選用電磁換向閥，否則需用電液換向

31、閥。本系統(tǒng)所用的換向閥為二位三通手動換向閥，哈威產(chǎn)品樣本中有兩種手動換向閥 如表3.3所示，根據(jù)本系統(tǒng)的工作特點(diǎn)選用該表中最右側(cè)的結(jié)構(gòu)，該換向閥的型號為32，其壓降流量曲線如圖3.2所示。換向閥的具體參數(shù)為：最大壓力為50MPa，最大流量為25L/min表3.3二位三通手動換向閥的規(guī)格參數(shù) 圖3.2 二位三通手動換向閥P-Q特性曲線（測試時油粘度為60mm2/s） 曲線a：PA和AR 曲線b:PR3.2.2 溢流閥的選擇直動式溢流閥響應(yīng)快，適合作制動閥及流量較小的安全閥。選擇溢流閥時，應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其許用的最小穩(wěn)定流量，一般來說，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)是公稱流量的15%以上。本系

32、統(tǒng)中需要分別確定高壓泵和低壓泵的所對應(yīng)的溢流閥。圖3.3是溢流閥的外形，表3.4是其參數(shù)規(guī)格。1. 確定高壓溢流閥高壓容器實(shí)驗(yàn)時要求所需壓力應(yīng)不低于50MPa，高壓泵額定壓力為63MPa，故查表3.4可選高壓溢流閥型號為CMVV1BR-500，其壓力流量參數(shù)為： 最大壓力為50MPa，最大流量為20L/min2. 確定低壓溢流閥實(shí)驗(yàn)要求低壓泵供油壓力在5MPa即可，而低壓泵的額定壓力為32MPa，故查表3.4可選低壓溢流閥型號為CMV1FR-50，其壓力流量參數(shù)為：最大壓力為8MPa，最大流量為20L/min 表3.4 溢流閥規(guī)格參數(shù) 圖3.3 溢流閥尺寸結(jié)構(gòu) 3.2.3 單向閥的選擇 選擇單

33、向閥時，應(yīng)注意其開啟壓力大小，開啟壓力小作單向閥，開啟壓力大作背壓閥。本系統(tǒng)中高、低壓泵的出口均需設(shè)置單向閥以防止容器和其他泵輸出的壓力油損壞油泵。產(chǎn)品樣本中提供的相關(guān)單向閥產(chǎn)品規(guī)格如表3.5所示，圖3.4為單向閥的外形結(jié)構(gòu)，圖3.5為單向閥的壓降流量曲線。 表3.5單向閥的規(guī)格參數(shù)圖3.4 單向閥結(jié)構(gòu) 圖3.5單向閥P-Q特性曲線 （測試時油粘度為50mm2/s）根據(jù)系統(tǒng)要求，高壓單向閥和低壓單向閥工作壓力分別為50MPa和5MPa，所以根據(jù)表3.5和圖3.5可得高壓單向閥型號為RE0，其額定壓力為500bar，額定流量為12L/min(在P=7MPa時）低壓單向閥型號為RE1，其額定壓力為

34、500bar，額定流量為25L/min(在P=7MPa時）3.3 油箱的設(shè)計(jì) 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等作用。油箱中安裝有很多輔件，如冷卻器、加熱器、空氣過濾器及液位計(jì)等。油箱可分為開式油箱和閉式油箱二種。開式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過濾器。開式油箱結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，充氣壓力可達(dá)0.05MPa。如果按油箱的形狀來分，還可分為矩形油箱和圓罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度高，重量輕，易于清掃，但制造較難，占地

35、空間較大，在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。 3.3.1油箱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）油箱必須有足夠大的容積。一方面盡可能地滿足散熱的要求，另一方面在液壓系統(tǒng)停止工作時應(yīng)能容納系統(tǒng)中的所有工作介質(zhì)；而工作時又能保持適當(dāng)?shù)囊何弧Ｎ凸芗盎赜凸軕?yīng)插入最低液面以下，以防止吸空和回油飛濺產(chǎn)生氣泡。管口與箱底、箱壁距離一般不小于管徑的3倍。吸油管可安裝100m左右的網(wǎng)式或線隙式過濾器，安裝位置要便于裝卸和清洗過濾器?；赜凸芸谝鼻?5角并面向箱壁，以防止回油沖擊油箱底部的沉積物，同時也有利于散熱。 吸油管和回油管之間的距離要盡可能地遠(yuǎn)些，之間應(yīng)設(shè)置隔板，以加大液流循環(huán)的途徑，這樣能提高散熱、分離空氣及沉淀雜質(zhì)的效果。隔板

36、高度為液面高度的2/33/4。 為了保持油液清潔，油箱應(yīng)有周邊密封的蓋板，蓋板上裝有空氣過濾器，注油及通氣一般都由一個空氣過濾器來完成。為便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低處設(shè)置放油閥。對于不易開蓋的油箱，要設(shè)置清洗孔，以便于油箱內(nèi)部的清理。 油箱底部應(yīng)距地面150mm以上，以便于搬運(yùn)、放油和散熱。在油箱的適當(dāng)位置要設(shè)吊耳，以便吊運(yùn)，還要設(shè)置液位計(jì)，以監(jiān)視液位。 2）對油箱內(nèi)表面的防腐處理要給予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。適用于所有介質(zhì)，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 噴丸后直接涂防銹油。適用于一般礦物油和合成液壓油，不適合含水液壓液。因不受處理?xiàng)l件限制，大型油箱較多

37、采用此方法。 噴砂后熱噴涂氧化鋁。適用于除水-乙二醇外的所有介質(zhì)。 噴砂后進(jìn)行噴塑。適用于所有介質(zhì)。但受烘干設(shè)備限制，油箱不能過大。 考慮油箱內(nèi)表面的防腐處理時，不但要顧及與介質(zhì)的相容性，還要考慮處理后的可加工性、制造到投入使用之間的時間間隔以及經(jīng)濟(jì)性，條件允許時采用不銹鋼制油箱無疑是最理想的選擇3.3.2油箱容積的設(shè)計(jì)計(jì)算 為了更好的沉淀雜質(zhì)和分離空氣,油箱的有效容積(液面高度只占油箱高度百分之八十的油箱容積)一般取為液壓泵每分鐘排出的油液體積的2-7倍.當(dāng)系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)時取2-4倍;當(dāng)系統(tǒng) 為中高壓時取5-7倍;對行走機(jī)械一般取2倍.也就是必許保證有足夠的油。一般采用經(jīng)驗(yàn)公式 V= （1.

38、21.25）（0.20.33）*Qb+Qg） （3.1）其中Qb是泵的流量，Qg是液壓油缸的容量。 1.油箱的有效容積(油面高度為油箱高度80%時的容積)應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原則來計(jì)算，這項(xiàng)計(jì)算在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時是必不可少的。但對于一般情況來說，油箱的有效容積可以按液壓泵的額定流量qp(L/min)估計(jì)出來。例如，適用于機(jī)床或其它一些固定式機(jī)械的估算式為： V=qp (6-7) （3.2）式中： V為油箱的有效容積(L)； 為與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字： 低壓系統(tǒng)=24； 中壓系統(tǒng)=57； 高壓系統(tǒng)=1012 2. 吸油管和回油管應(yīng)盡量相距遠(yuǎn)些，兩管之間要用隔板隔開，以增加

39、油液循環(huán)距離，使液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質(zhì)，消散熱量。隔板高度最好為箱內(nèi)油面高度的3/4。吸油管入口處要裝粗濾油器。精濾油器與回油管管端在油面最低時仍應(yīng)沒在油中，防止吸油時卷吸空氣或回油沖入油箱時攪動油面而混入氣泡?；赜凸芄芏艘诵鼻?5，以增大出油口截面積，減慢出口處油流速度，此外，應(yīng)使回油管斜切口面對箱壁，以利油液散熱。當(dāng)回油管排回的油量很大時，宜使它出口處高出油面，向一個帶孔或不帶孔的斜槽(傾角為515)排油，使油流散開，一方面減慢流速，另一方面排走油液中空氣。減慢回油流速、減少它的沖擊攪拌作用，也可以采取讓它通過擴(kuò)散室的辦法來達(dá)到。泄油管管端亦可斜切并面壁，但不可沒入油中。管端與箱

40、底、箱壁間距離均不宜小于管徑的3倍。粗濾油器距箱底不應(yīng)小于20mm。 3.為了防止油液污染，油箱上各蓋板、管口處都要妥善密封。注油器上要加濾油網(wǎng)。防止油箱出現(xiàn)負(fù)壓而設(shè)置的通氣孔上須裝空氣濾清器。空氣濾清器的容量至少應(yīng)為液壓泵額定流量的2倍。油箱內(nèi)回油集中部分及清污口附近宜裝設(shè)一些磁性塊，以去除油液中的鐵屑和帶磁性顆粒。 4.為了易于散熱和便于對油箱進(jìn)行搬移及維護(hù)保養(yǎng)，按GB376683規(guī)定，箱底離地至少應(yīng)在150mm以上。箱底應(yīng)適當(dāng)傾斜，在最低部位處設(shè)置堵塞或放油閥，以便排放污油。按照GB376683規(guī)定，箱體上注油口的近旁必須設(shè)置液位計(jì)。濾油器的安裝位置應(yīng)便于裝拆。箱內(nèi)各處應(yīng)便于清洗。 5.

41、油箱中如要安裝熱交換器，必須考慮好它的安裝位置，以及測溫、控制等措施。 6.分離式油箱一般用2.54mm鋼板焊成。箱壁愈薄，散熱愈快，有資料建議100L容量的油箱箱壁厚度取1.5mm，400L以下的取3mm，400L以上的取6mm，箱底厚度大于箱壁，箱蓋厚度應(yīng)為箱壁的4倍。大尺寸油箱要加焊角板、筋條，以增加剛性。當(dāng)液壓泵及其驅(qū)動電機(jī)和其它液壓件都要裝在油箱上時，油箱頂蓋要相應(yīng)地加厚。 7.油箱內(nèi)壁應(yīng)涂上耐油防銹的涂料。外壁如涂上一層極薄的黑漆(不超過0.025mm 厚 度)，會有很好的輻射冷卻效果。鑄造的油箱內(nèi)壁一般只進(jìn)行噴砂處理，不涂漆。 3.3.3 油箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定1. 油箱結(jié)構(gòu) 圖

42、3.6 油箱的結(jié)構(gòu) 如圖3.6所示為油箱的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1為徑向柱塞泵放在油箱里面，2為圓形孔，3為可視液位計(jì)，4為油堵，5為支座，6為聯(lián)軸器，7為吊耳。 該液壓系統(tǒng)油箱中液壓油是供給高壓容器用來模擬深井下的泥漿，已知高壓容器的容積是80L，考慮到油箱中放置有柱塞泵并不能充滿液壓油，估算該油箱的容積至少為120L。2. 油箱尺寸計(jì)算 由該油箱的結(jié)構(gòu)并根據(jù)以往的尺寸經(jīng)驗(yàn)可以得到該油箱的尺寸a=660mm，b=520mm， c=420mmV=abc=660*520*420=144L120L 該油箱容積設(shè)計(jì)合格油箱壁厚根據(jù)4.3.2第六條可知h=3mm，箱蓋厚度h1=4h=12mm。 3.4 其他

43、3.4.1 蓄能器選擇 表 3.6 A型隔膜式蓄能器 本系統(tǒng)中蓄能器主要是為整個液壓系統(tǒng)可能產(chǎn)生的泄漏補(bǔ)充液壓油，系統(tǒng)最終所需的壓力要保持在50MPa，查表3.6可得蓄能器的型號為A 13-1/4，其容積為0.1L，最大壓力為50MPa。3.4.2 液壓管路與金屬管相比，液壓軟管有一定的柔性，方便拆卸，適用于有運(yùn)動部件或者是經(jīng)常拆卸的部件之間的連接。在一些系統(tǒng)中不知軟管在穿越障礙時比彎曲、安裝金屬管要簡單的多，構(gòu)建成本也更低。各軟管通徑和尺寸可查看表3.9。 本系統(tǒng)中有低壓和高壓兩種供油方式，管徑的一般計(jì)算如下式 (3.3) 式中： D 管道直徑，mm； Q 管道內(nèi)可能流過的最大工作流量，L/

44、min； vmax 管道允許的最大工作液流速，m/s。 一般，對于壓力孔道，vmax不大于6 m/s；對于回油孔道，vmax不大于3 m/s。按公式（3.3）估算出的孔道直徑應(yīng)園整至標(biāo)準(zhǔn)的通徑值。 1.低壓油管管徑根據(jù)式（3.3） 可得低壓進(jìn)油管直徑D14.61=4.61*=12.3mm圓整后查表3.6可選低壓管為M22x1.52.高壓油管管徑 根據(jù)式（3.3）可得高壓進(jìn)油管直徑D24.61=4.61*=3.1mm圓整后查表3.6可選高壓管為M14x1.5 表 3.6軟管尺寸參數(shù)4 液壓閥塊的設(shè)計(jì)4.1 閥塊設(shè)計(jì)中的術(shù)語1 液壓控制閥塊（以下簡稱閥塊或集成塊）將多個選定的液壓控制閥件集成或組合

45、安裝在同一金屬塊體上，組成具有預(yù)定控制功能的裝配體；2 閥塊體 用于安裝選定的各類液壓控制閥件，并加工有要求的油路孔道，以組成具有預(yù)定的液壓控制功能的金屬塊體； 3 主級孔道 閥塊體上動力傳動油液流經(jīng)的孔道，一般指與液壓動力源、主回油以及液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作腔相連接的孔道；4 先導(dǎo)孔道 閥塊體上先導(dǎo)控制油液流經(jīng)的孔道，指與先導(dǎo)控制回路對應(yīng)的進(jìn)油、回油、泄油、與受控連通、壓力檢測以及相應(yīng)的工藝孔道等； 5 工藝孔 為加工孔道而加工的孔，當(dāng)孔加工完成時，這些工藝孔將會被堵上。4.2 閥塊體的設(shè)計(jì)要求 1 閥塊體的外形一般為矩形六面體。 2 閥塊體材料宜采用45鋼鍛件或連鑄坯件。 3 閥塊體的最大邊長宜

46、不大于600 mm，所包含的二通插裝閥插件數(shù)量宜不大于8。 4 對于較簡單的液壓系統(tǒng)，其液壓閥較少，可安裝在同一個集成塊上。如果液壓系統(tǒng)復(fù)雜，閥件較多，就要采取多個集成塊疊積的形式。相互疊積的集成塊上下面一般為疊積接合面，鉆有公共壓力油孔P，公共回油孔T，泄油孔L和四個用于疊積的螺栓孔。 P孔：液壓泵輸出的壓力油經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入公共的壓力油孔P，作為供給各單元回路壓力油的公共油源。 T孔：各單元回路的回油均通到公共回油孔T，流回到油箱。 L孔：，各液壓閥的泄漏油，統(tǒng)一通過公共泄漏油孔流回油箱。 集成塊的其余四個表面，一般后面接通液壓執(zhí)行元件的油管，另三個面用以安裝液壓閥。塊體內(nèi)部按系統(tǒng)圖的要求，鉆

47、有溝通各閥的孔道。 5 插件在閥塊體中的安裝位置的布置，應(yīng)能使閥塊體外形尺寸盡可能小，且便于孔道的加工。一般采 用立式對稱布置或臥式L形布置。 （a）立式對稱布置時，插件在垂直方向分層排列配置，每層兩個插件，相對安裝在閥塊體的兩個 相對的側(cè)面內(nèi)。另兩個側(cè)面上，可安置進(jìn)油口P、回油口T、工作油口A和B或其它元組件。 （b）臥式L形布置時，插件在水平方向分列配置，每列兩個插件，成L形安裝在閥塊體的兩個相鄰 表面（頂面和正面）內(nèi)。其它三個側(cè)面（背面和兩側(cè)）上可安置進(jìn)油口P、回油口T、工作油口A和B或其它元組件。 6 閥塊體的插件安裝孔一般應(yīng)符合GB 2877的規(guī)定。當(dāng)有特殊需要時，可對標(biāo)準(zhǔn)安裝孔作局

48、部改動， 但改動后的安裝孔應(yīng)不影響具有標(biāo)準(zhǔn)安裝尺寸的插件的安裝。4.3液壓閥塊設(shè)計(jì)規(guī)范 1設(shè)計(jì)閥塊體的主級孔道時應(yīng)考慮盡可能減小流阻損失及加工方便。 2主級孔道的直徑按公式（4）估算選?。?(4.1) 式中： D 孔道直徑，mm； Q 孔道內(nèi)可能流過的最大工作流量，L/min； vmax 孔道允許的最大工作液流速，m/s。 一般，對于壓力孔道，vmax不大于6 m/s；對于回油孔道，vmax不大于3 m/s。按公式（4.1）估算出的孔道直徑應(yīng)園整至標(biāo)準(zhǔn)的通徑值。3閥塊孔道間的最小壁厚 為防止系統(tǒng)使用中被擊穿，閥塊中間兩兩相鄰（相交或平行）孔道（含安裝螺紋孔）之間的最小壁厚應(yīng)不小于4mm。但在受

49、布局和結(jié)構(gòu)限制，且孔道所受壓力小于6.3MPa時，孔道之間的最小壁厚不小于3mm。 孔間壁厚可按公式（5）進(jìn)行校核，考慮到集成閥塊上的油孔細(xì)而長，鉆孔加工時可能會鉆偏，實(shí)際壁厚應(yīng)在計(jì)算基礎(chǔ)上適當(dāng)取大一些。 （4.2）式中 ： d孔間壁厚； P孔道最高工作壓力； d壓力油孔道直徑； n安全系數(shù)； s閥塊材料抗拉強(qiáng)度 4為改善深孔工藝性，設(shè)計(jì)時可考慮增大孔徑或采用兩端鉆孔對接的方法。 5工藝孔道應(yīng)采用螺塞、法蘭等可拆方式封堵，以便孔道的清理、清洗和檢查。螺塞的螺紋應(yīng)符合 GB 2878的規(guī)定。在位置不允許時，對直徑不大于12 mm的孔道，允許采用球漲式堵頭封堵，球漲式堵頭的安裝尺寸應(yīng)符合ZBJ 2

50、2007的規(guī)定。 4.4閥塊體的設(shè)計(jì) 在一些液壓系統(tǒng)中，有時系統(tǒng)中的管路較多或者為了精簡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)便于以后系統(tǒng)的維修，故須將一些液壓元件集成到一起，而閥塊正是用來連接這些元件的。本系統(tǒng)中涉及到兩個閥塊的設(shè)計(jì)，以下分別介紹：1.1#閥塊設(shè)計(jì) 在該系統(tǒng)中，閥塊一集成了兩個單向閥，兩個壓力表，兩個溢流閥，兩個壓力繼電器，為了便于閥塊的安裝和元件的使用，將這些元件分布在閥塊的上面和左右側(cè)面，閥塊的A口和B口安排在后面而P口和T口安排在下面，其原理圖如圖4.1所示，閥塊的裝配圖如圖4.3所示。 圖4.1 閥塊一液壓原理圖 知道了各個元件在閥塊的分布位置，下面就是確定各油口的位置了。 該閥塊的設(shè)計(jì)使用sol

51、idworks軟件完成。 SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬塞諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今，至2010年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場的主打品牌。 下面是設(shè)計(jì)的流程圖。 (1)查詢及創(chuàng)建閥塊主

52、體 首先通過所示的查詢系統(tǒng)確定各個閥的底板尺寸，之后根據(jù)以上初步確定的連通關(guān)系確定閥塊的整體尺寸。 (2)插入溢流閥的草圖及螺紋孔和定位孔 點(diǎn)擊插入底板草圖的菜單，則可以查詢到以L1為基點(diǎn)的坐標(biāo)形式的液壓閥底板尺寸。根據(jù)液壓原理圖和查詢到的兩種形式的液壓閥底板尺寸，確定右基準(zhǔn)面上溢流閥上一點(diǎn)的位置，然后點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，計(jì)算其他點(diǎn)的坐標(biāo)，然后點(diǎn)擊插入草圖按鈕并選擇生成螺紋孔和定位銷孔特征。 (3)插入手動換向閥的草圖及螺紋孔和定位孔特征 由液壓原理圖可以知道，溢流閥的T口與基準(zhǔn)面3上的單向閥的T口相通，通過查詢系統(tǒng)查詢單向閥的尺寸坐標(biāo)，確定單向閥的T口的坐標(biāo)，然后計(jì)算其他坐標(biāo)。 (4)孔的連通 由

53、原理圖可以看到，溢流閥的P口要與進(jìn)油口P口打通，這個時候溢流閥的P口位置已經(jīng)確定，所以進(jìn)油口的P口的位置也基本確定。選擇油口P的草圖圓和溢流閥的P的草圖圓，程序會判斷是否需要打工藝孔，點(diǎn)擊孔道連通按鈕，則孔道生成。 (5)以后步驟基本相似。 (6)輔助功能的進(jìn)行 點(diǎn)擊閥塊或閥塊上的一點(diǎn)或一面，然后點(diǎn)擊透明性按鈕，會發(fā)現(xiàn)閥塊體的表面變?yōu)橥该?，把特征孔同面的設(shè)置為同一個顏色。這個時候可以清楚地觀察到孔的通斷情況。根據(jù)孔道連通要求，可以從3個方向進(jìn)行剖切，可以看到剖切位置。經(jīng)檢驗(yàn)，滿足連通關(guān)系要求，該通的孔都已經(jīng)通，不通的不通，并且達(dá)到安全壁厚，如圖4.2所示。 (7)從三維標(biāo)準(zhǔn)件庫調(diào)用液壓元件進(jìn)行

54、虛擬裝配。 (8)在SolidWorks里為閥塊創(chuàng)建2D零件加工圖。圖 4.2 閥塊設(shè)計(jì)三維視圖 （主視圖） （俯視圖） 圖4.3 閥塊一裝配圖 2. 2#閥塊設(shè)計(jì) 閥塊二集成的液壓元件有二位三通手動換向閥，蓄能器和壓力表，其液壓原理圖如圖4.4所示，集成的三個元件布置在閥塊的上表面，閥塊的進(jìn)油管在前表面，出油管在后表面，該閥塊的設(shè)計(jì)方法同閥塊一，其裝配圖如圖4.5所示。 圖4.4 閥塊二液壓原理圖 （主視圖） （俯視圖）圖4.5閥塊二裝配圖結(jié)束語1 全文總結(jié) 本文主要是探討了井下高溫高壓模擬試驗(yàn)臺的改進(jìn)工作中液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中各液壓元件的計(jì)算和選型，閥塊的加工計(jì)

55、算等。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅綜合了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，也讓我開始真正的接觸到實(shí)際工作中的液壓設(shè)計(jì)?；仡欉@次畢業(yè)設(shè)計(jì)，共完成了以下任務(wù)： （1）通過所學(xué)的液壓傳動基本知識和設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出了高壓環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)。首先根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，進(jìn)行了液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，元件進(jìn)行簡單的組合，能基本達(dá)到系統(tǒng)的要求。對一些要實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜控制的地方應(yīng)反復(fù)試探。 （2）完成了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，開始選型。通過計(jì)算，針對液壓系統(tǒng)中每個元件其工作的壓力和流量選出某廠家合適的液壓元件。 （3）把一些功能相近的液壓元件組合到一起，形成液壓閥塊，方便以后的維修。根據(jù)選好的液壓元件合理的布置元件的位置，加工出閥塊

56、。最后繪制液壓原理圖，閥塊零件加工圖和泵站的裝配圖。2設(shè)計(jì)不足和展望本次畢業(yè)設(shè)計(jì)由于各方面原因，雖然學(xué)到了一學(xué)知識，但是還有很多地方有待完善。 （1）該液壓系統(tǒng)原理圖在原理上可行，但還沒有經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)。在以后的實(shí)驗(yàn)中可能還會出現(xiàn)一定的問題。 （2）在設(shè)計(jì)液壓閥塊的時候，由于沒有接觸過實(shí)物，有很多元件的分布或是油口的布置以及孔道加工的工藝還不是很合理等。參考文獻(xiàn)1 張利平. 液壓站設(shè)計(jì)與使用M. 北京：海洋出版社，20042 楊培元. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 20003 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002,第四、五版4 張利平. 液壓傳動系統(tǒng)及

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