本科毕业论文---铁道液压拨道机设计.doc

摘要：铁路轨道，简称路轨、铁轨、轨道等。用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平行的钢轨组成。钢轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴。以钢铁制成的路轨，可以比其它物料承受更大的重量。轨枕亦称枕木，或路枕，功用是把钢轨的重量分开散布，和保持路轨固定，维持路轨的轨距。一般而言，轨道的底部为石砾铺成的路碴。路碴亦称道碴、碎石或道床，是为轨道提供弹性及排水功能。铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上 （在桥上就相当常见） ，甚至嵌在混凝土里。铁路轨道必须经常维修以维持良好运作状态。路轨维修是繁重的工作，以往要花费很多人力来完成，现已逐渐以机器取代。铁路轨道的主要保养维修工作包括有:打磨钢轨 ，改善钢轨的平面及纵面。更换部分或全部钢轨。更换轨枕。捣固、清理、更换及补充道碴。在繁忙的线路上因为列车间距很短，因此铁路营运者多数会以自动化的工程列车进行部分的维护工作，以提高工作效率。Abstract：The railway track,referred to as rails,rail,railetc.Forthe railway,and in cooperation with theswitch,so the train canwalk without turning.Trackusually consists oftwoparallel rails.Rail fixed on thesleeper,the sleeperunder the ballast for the road.Made of iron and steel rails,than othermaterialsto carry greater weight.Sleeper,sleeper,sleeperorroad,railweightfunction is toseparate the distribution,and keep trackof fixed,maintain the track gauge.In general,Luballasted trackis arranged at the bottom of thegravelpaved.Road,also known as ballast ballast,gravel orballast,is to provideflexibility for the track and drainage functions.The railscan alsospread on thebaseof concrete.(the bridge is quite common),or even embedded in concrete.Railway trackmust oftenrepairin order to maintain thegood operationstate.Railrepairishard work,takes a lot ofmanpower to completethe past,is nowgraduallyreplacedbymachine.The mainmaintenanceof railway trackrepairworkincludes:Rail grinding,improve theplane andverticalrail.The replacement ofpart or all ofthe rail.Replacing sleeper.Tamping,cleaning,replacement andsupplement ballast.In the busylinebecause thetrainspacing is veryshort,sooperatorswill bepart of themaintenance workinautomationengineering trainmost,to improve the work efficiency目录：摘要：1Abstract：1目录：3一，拨道机的背景31.1拨道机的现状31.2拨道机的意义41.3拨道机现有的分类5二，设计方法52.1拨道机设计思路5底座的选用及其设计9销轴的选用及计算9液压泵的选用及注意事项10液压缸活塞杆螺纹型式和尺寸系列12液压缸的选型依据132.4.1 、油缸受力分析152.4.2 举升油缸受力分析172.4.3液压缸的结构设计172.4.4液压缸内径D和活塞杆直径d的确定192.4.5液压缸壁厚、外径及工作行程的计算212.4.6 液压缸缸底和缸盖的计算222.4.7液压缸进出油口尺寸的确定222.4.8 液压缸的主要零件的材料和技术要求232.4.9 泵的计算与选择24联轴器27三，设计方案验证283.1液压传动的可行性分析283.2液压的优点及其不足之处28四，总结29五，致谢30六，参考文献31一，拨道机的背景1.1拨道机的现状起拨道机克服了原来手提式小液压起拨道器拨道力和拨道量小，操作者的劳动强度大，作业效率低，作业质量难以保证等不足；在不需或不便于大型捣固车作业的场合，发挥了重要的作用。可自动控制起道、拨道量，大大提高铁道线路的水平、高低、方向抄平与定向的效率和精度，特别适合线路的大、中修，新建、改道工程施工。它作业时起道量和拨道量是由工人凭经验控制，作业效率和作业精度均不能满足工作要求。而铁路有关单位曾经研发过的激光准直液压起拨道机，虽然着眼于应用光电技术实现起拨道量的自动控制，但由于其测量与控制系统不完善，测量误差大，且在曲线上不能进行测量控制，因此没有得到广泛的推广结构智能液压起拨道机由动力、液压系统、测量与控制系统、作业机构（夹轨、起道、拨道）、走行机构和机架等部分组成该机选用汽油机作为动力源,液压系统为开式系统；走行轮上安装位移传感器，机架上安装倾角传感器；在钢轨外侧加装正矢测量机构；用微型计算机系统处理测量数据；并参照标准数据控制夹轨机构、起道机构、拨道机构和走行机构的动作。为适应不同工况，该机还设有手动控制模式。对于长直路段，可采用激光准直仪控制起、拨道量。工作原理起拨道机到达作业地点后，输入该点标准里程，人工推行机器先进行线路测量，测量完成后退回到作业起始点，启动汽油机，汽油机带动高速齿轮油泵产生高压油进入电磁阀,倾角传感器1将作业点的横平信号、倾角传感器2将作业点的纵平信号、正矢测量装置中的位移传感器2将正矢数据传入计算机，计算机进行数据处理后根据位移传感器1的信号调用标准线路数据，进行判断决策，发出控制信号，启动相应各控制阀，使各机构按规定程序和要求动作。该点作业完成后,工控机控制钢轨夹钳松开钢轨，起拨道油缸收回，液压马达驱动走行轮，整机走行，感应开关确定已走到下一工作位置时停机，开始再次作业。在长直线段，安装激光准直仪，起拨道机上的光电板与电流传感器将起拨道机前端300500m处激光光源转变成电位差后传输到计算机上，计算机处理后发出动作指令，机器动作。为方便不同工况要求，还可通过控制柜上的动作按钮人工控制各个油缸的动作。1.2拨道机的意义铁路轨道，简称路轨、铁轨、轨道等。用于铁路上，并与转辙器合作，令火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平行的钢轨组成。钢轨固定放在轨枕上，轨枕之下为路碴。以钢铁制成的路轨，可以比其它物料承受更大的重量。轨枕亦称枕木，或路枕，功用是把钢轨的重量分开散布，和保持路轨固定，维持路轨的轨距。一般而言，轨道的底部为石砾铺成的路碴。路碴亦称道碴、碎石或道床，是为轨道提供弹性及排水功能。铁轨也可以铺在混凝土筑成的基座上 （在桥上就相当常见） ，甚至嵌在混凝土里。铁路轨道必须经常维修以维持良好运作状态。路轨维修是繁重的工作，以往要花费很多人力来完成，现已逐渐以机器取代。铁路轨道的主要保养维修工作包括有:打磨钢轨 ，改善钢轨的平面及纵面。更换部分或全部钢轨。更换轨枕。捣固、清理、更换及补充道碴。在繁忙的线路上因为列车间距很短，因此铁路营运者多数会以自动化的工程列车进行部分的维护工作，以提高工作效率。1.3拨道机现有的分类(1)测量与控制系统采用充电电池供电，测量时不启动汽油机，有效地避免了机器振动对测量误差的影响。(2)测量完成后由计算机系统根据测量值与标准值进行决策，发出动作指令，控制精确。(3)起拨道均采用双油缸，起拨道力大和起拨道量大，平稳。(4)勾轨时采用抱轨的方式，起拨道时不打滑，安全可靠。(5)勾轨油缸通过楔形块抵紧轨钩滚轮，在拨道时轨钩所受作用力通过楔形块直接作用于机架上，从而避免了勾轨油缸受力，减小了对勾轨油缸的损坏。(6)收放油缸油路安装溢流阀，有效地减轻抬道现象。该机在封锁线路状态下作业,50kg/m及以上钢轨均可适用,操作简单,上下道方便,下道后不侵入挠藿鐢。二，设计方法2.1拨道机设计思路2.1.1、技术参数1、最大起道力 200KN2、最大起道量 125mm3、最大拨道力 200KN4、最大拨道量 80mm次5、起拨油缸 100800mm6、额定油压 48Mpa7、系统压力 16MPa8、手底泵手柄操作力 260N9、整机质量 24Kg10、外形尺寸 550180240mm2.1.2、工作原理以汽油机为动力，直驱齿轮泵，由多路阀控制各工作缸动作，实现机架就位、勾轨、倾斜起拨油缸、伸出缸脚座，进行起拨道。2.1.3、操作规程1、作业前的准备：按油标线加足L-HM32（或N32液压油）；按汽油机使用说明书加好燃油和专用机油；用500兆欧表分别检查机架与钢轨，轨勾与机架问绝缘电阻，其值不得小于0.5兆欧。并检查整机是否完好，启动汽油机，运转5分钟，各部分空载动作23次，没有问题即可上道。2、上道：操纵换向阀，使各工作油缸活塞杆收回。将下道导杆插入下道架摆正在钢轨上，推机上道，落下行走轮，升高机哭拉走下道架取出导杆，再动作行走轮，机器下降就位。3、作业：起道时，首先操纵换向阀动作勾轨油缸，使轨勾勾住双轨，在两起拨油缸垂直，放好横担的情况下，操纵换向阀，伸出油缸底脚，即可起道；拨道时，在收回双脚，取下横担的情况下，再根据拨道方向旋开一个针阀，操纵换向阀动作倾斜油缸，使一个起拨油缸倾斜到一定位置，操纵换向阀伸起拨缸底脚，即可拨动双轨。先收回底脚，再拨直油缸放好横担，完成作业4、 下道：其操作过程和上道时相似。2.1.4、安全规程1、起道时、两起拨油缸必须处于垂直状态，应放好横担、两针阀关闭、两脚避开轨枕，否则有损坏机器的可能。2、拨道时两针阀有一阀开启，起拨油缸倾斜到位后，倾斜油缸必须处于游动状态（即换向操纵杆在中间位置），否则损坏机器。3、油压系统压力己调定，不可随意调高（大于16MPa）。2.1.5、维护与保养1、应经常保持整机干净、整洁，每次作业完毕后，活塞杆应全部缩回，个防止锈蚀及碰伤；2、经常检查油箱液面高度，如不足应及时补充加油；3、定期检查发动机润滑油液面，如不足应及时补充加油；4、换季时，按发动机说明书，更换汽油及汽油机用润滑油牌号；5、经常检查液压系统是否漏油，如有漏油应及时维修或更换；6、一年更换一次起拨道机油箱的机械油并清洗油箱；7、起拨道机作业完毕下道后，应加盖防雨罩。2.1.6、常见故障及排除方法序号故障可能发生的原因排除方法1发动机不启动油箱没油或开关没打开加油或打开开关2液压系统漏油接头没拧紧或密封件损坏拧紧接头或更换密封件3油缸动作有阻滞现象油缸内有空气操纵换向阀使油缸动作2-3次全行程4发动机突然灭火发动机超负荷工作油缸伸到头或缩到底后换向阀操纵手柄要立即松开5油缸活塞杆伸出缓慢供油不足皮带变形伸长调整皮带轮间距或更换皮带2.1.7、易损件明细表序号图号名称规格1“O”形环162.42“O”形环222.43“O”形环283.54“O”形环403.l5“O”形环503.56“O”形环483.17“O”形环705.38“O”形环1005.79JB982-77垫圈1010垫圈1411垫圈182.7.8、随机工具内六角扳手：5、6、8mm各一把开口扳手：2224mm一把底座的选用及其设计综合机械化采煤是指采煤工作面全部生产过程，包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理及回采巷道运输、掘进等全部机械化。1、综合机械化采煤的设备：综采工作面的主要设备有：采煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架。简称“三机”刮板输送机是综合机械化采煤工作面的主要运输设备。除了运送煤之外，还可作为采煤机械的运行轨道，液压支架移动的支点。固定采煤机有链牵引的拉紧装置或无链牵引的齿轨，并有清理工作面浮煤，放置电缆、水管、乳化液胶管等功能。2、综合机械化采煤的设备的安装：1）刮板输送机的安装顺序：无论采用哪一种安装方法，输送机都应由机头向机尾依次进行安装，将机头部布置在卸煤地点的合适位置，摆好放正，然后装中部槽及刮板链的下链；最后装接机尾部，再装上刮板链下链以上工序经检查无误后，即可紧链试车，最后可装上挡煤板，电缆槽和铲煤板等附件，投入整机试运行。销轴的选用及计算销轴是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销轴的国际标准为ISO 2341:1986。国内标准GB/T882-2008销轴选用345材料，其许用应力为345Mpa=200kn/（2*3.14*0.015*0.015）=14105Mpa345mpa销轴的强度合格 液压泵的选用及注意事项液压泵是液压系统的动力元件，是靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，送到执行元件的一种元件。液压泵按结构分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵和螺杆泵。1为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。它的功能是把动力机（如电动机和内燃机等）的机械能转换成液体的压力能。影响液压泵的使用寿命因素很多，除了泵自身设计、制造因素外和一些与泵使用相关元（如联轴器、滤油器等）的选用、试车运行过程中的操作等也有关。液压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化，从而压缩流体使流体具有压力能。必须具备的条件就是泵腔有密封容积变化。铝合金制造、强度高、耐腐蚀、重量轻、适合各种环境下作业。双速特性减少了打压次数，在低压室快速处于负载用功状态，立刻转换成高压，缩短每次作业周期。配有压力调节阀，可调节控制及设定工作压力。液压缸活塞杆螺纹型式和尺寸系列液压缸活塞有如下形式1. 活塞杆螺纹形式（内螺纹）2. 活塞杆螺纹形式（外螺纹 带肩）3. 活塞杆螺纹形式（外螺纹 无肩）液压缸的选型依据液压系统设计根据液压油缸的一般设计步骤：1）掌握原始资料和设计依据，主要包括：主机的用途和工作条件；工作机构的结构特点、负载状况、行程大小和动作要求；液压系统所选定的工作压力和流量；材料、配件和加工工艺的现实状况；有关的国家标准和技术规范等。2）根据主机的动作要求选择液压缸的类型和结构形式。 3）根据液压缸所承受的外部载荷作用力，如重力、外部机构运动磨擦力、惯性力和工作载荷，确定液压缸在行程各阶段上负载的变化规律以及必须提供的动力数值。4）根据液压缸的工作负载和选定的油液工作压力，确定活塞和活塞杆的直径。5）根据液压缸的运动速度、活塞和活塞杆的直径，确定液压泵的流量。6）选择缸筒材料，计算外径。7）选择缸盖的结构形式，计算缸盖与缸筒的连接强度。8）根据工作行程要求，确定液压缸的最大工作长度L，通常L=D，D为活塞杆直径。由于活塞杆细长，应进行纵向弯曲强度校核和液压缸的稳定性计算。9）必要时设计缓冲、排气和防尘等装置。10）绘制液压缸装配图和零件图。11）整理设计计算书，审定图样及其它技术文件。设计液压缸要考虑的问题1）保证液压缸往复运动的速度、行程需要的牵引力。 2）要尽量缩小液压缸的外形尺寸，使结构紧凑。3）活塞杆最好受拉不受压，以免产生弯曲变形。4）保证每个零件有足够的强度、刚度和耐久性。5）尽量避免液压缸受侧向载荷。6）长行程液压缸活塞杆伸出时，应尽量避免下垂。7）能消除活塞、活塞杆和导轨之间的偏斜。8）根据液压缸的工作条件和具体情况，考虑缓冲、排气和防尘措施。9）要有可能的密封，防止泄漏。10）液压缸不能因温度变化时，受限制而产生挠曲。特别是长液压缸更应注意。11）液压缸的结构要素应采用标准系列尺寸，尽量选择经常使用的标准件。12）尽量做到成本低，制造容易，维修方便。2.4.1 、油缸受力分析型双联叶片泵，压力流量均能满足要求。E. 计算电动机的驱动功率根据对工况的分析画出工况图：由上图可知，液压缸最大输入功率在快退阶段，可以按此阶段估算电机功率P （3-27）式中： p 快退时液压泵的出口压力（Pa），其值等于快退时液压缸的进口压力与泵到液压缸这段管路压力损失之和，压力损失取； q 液压泵输出流量()，q=219.2L/min=38.4L/min=0.6410-3m3/s； 液压泵的总效率，查文献4取（各泵的效率为0.8）。所以： 联轴器1、联轴器的选用液压泵传动轴不能承受径向力和轴向力，因此不允许在轴端直接安装带轮、齿轮、链轮， 通常用联轴器联接驱动轴和泵传动轴。如因制造原因，泵与联轴器同轴度超标，装配时又存在偏差，则随着泵的转速提高离心力加大联轴器变形，变形大又使离心力加大。造成恶性循环，其结果产生振动噪声，从而影响泵的使用寿命。此外，还有如联轴器柱销松动未及时紧固、橡胶圈磨损未及时更换等影响因素。2、联轴器的装配要求刚性联轴器两轴的同轴度误差0.05mm弹性联轴器两轴的同轴度误差0.1mm两轴的角度误差1；驱动轴与泵端应保持510mm距离；三，设计方案验证3.1液压传动的可行性分析液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。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。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。3.2液压的优点及其不足之处该机在线路大中修中均可应用，尤其是在不具备大型养路机械整修作业的情况下，对于线路几何尺寸的整正具有不可替代的作用。而且由于该机自带测量系统，大大减少了人工测量的工作量，既提高了劳动效率，也提高了作业精度。该机与小液压捣固机、收碴机配套，进行小机群作业，可高效率地提高线路质量。且随着铁路行车速度的提高和对小型养路机械使用熟练程度的提高，智能型液压起拨道机在机械化养路中的作用会越来越显著。 四，总结经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了#的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对课题一无所知，对行业技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了博客这一新兴的出版方式给我们生活带来的乐趣，在属于自己的网络空间上，尽情宣泄自己的情感，表达自己的感受，并且把自己的想法与他人分享，我也有了一个属于自己的博客空间。然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一段代码，都有我的劳动。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。五，致谢踉踉跄跄地忙碌了两个月，我的毕业设计课题也终将告一段落。点击运行，也基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全、外观粗糙、不合理数不胜数。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师#老师，虽然我们是在开始毕设时才认识，但她却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。在此，特向她道声谢谢。大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。”大学四年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这四年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。六，参考文献1 许福玲，陈尧明，主编 .液压与气压传动 .第三版.北京：机械工业出版社 2007.5（2011.6重印） 2 马振福.液压与气动传动.第二版.北京：机械工业出版社，2004.1 3 成大先.机械设计手册单行本液压传动. 北京：化学工业出版社，2004 4 陈启松.液压传动与控制手册M. 上海：上海科学技术出版社，2006 5 谢家瀛,主编.组合机床设计简明手册.第一版.北京：机械工业出版 社,1994.2 6 液压缸/臧克江主编. 实用液压技术丛书.北京：化学工业出版社，2009.10 7 机床液压系统及故障维修/凌志勇编著.北京：化学工业出版社，2007.7 8 机床液压传动系统图识图技巧/袁国义主编.北京：机械工业出版社 2005.5（试图技巧丛书） 9 沈阳工业大学,大连铁道学院,吉林工学院编.组合机床设计,上海：上海科学 技术出版社,1985 10 刘会英，于春生主编.机械设计基础，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997 11 张万奎，机床电气控制技术M.北京：中国林业出版社，2006 12 大连组合机床研究所编组合机床设计手册.机械工业出版社，1991 13 李天无，简明机械工程设计手册.云南科技出版社，1988 14 成大先，机械设计图册.化学工业出版社，2000.5 15 吴宗泽，机械设计实用手册.化学工业出版社，1999.1 16 曹春宜，江西省冶金技师学院，双面钻孔组合机床的改造，1008-1151（2010） 01-0108-02