毕业设计（论文）液压金属压块机设计（全套图纸）.doc

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1、摘要工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，而回收利用较少，废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的设备需求将越来越大。为了实现对废金属的有效回收，以及再利用，对有效处理废金属的压块机研究已引起了众多人的兴趣。该液压废金属压块机用于常态下冷压各种厚度在3mm以下的废金属边角料，废钢屑，废油箱，解体汽车壳等金属废料。冷压成块状，便于储运或投炉。本机带有快送装置，大幅度提高工效。该液压废金属压块机是集液压控制和电气控制为一体，液压缸在侧压板上的按照均布对称布置，以此实现了液压缸推动压板做圆弧形轨迹的运动。并且整个压块机由液

2、压缸顺序动作推动压板、压头，提升门，实现了动作的一贯连续性。该压块机的设计参数：料箱尺寸：2000*1000*500mm 压块尺寸：500*500*300 公称压力：1000KN 液压系统压力：25MPa该液压废金属压块机体积小，操作方便，不但具备多种使用要求，而且大大提高了废金属回收的效率。关键词：液压，废金属，压块机，回收全套CAD图纸，加153893706AbstractSince the early industrialization blind expansion of production, metal waste are serious and less recycling, s

3、crap metal pollution to the environment become more and more serious. As Chinas economic growth mode from extensive to intensive changes and the enhancement of environmental awareness among the people, the market for scrap metal processing equipment demand will grow. In order to achieve the effectiv

4、e recovery of scrap metal and re-use, effective handling of scrap metal on the Press has aroused the interest of many people.The Hydraulic Press for scrap metal under the norm in the 3mm thickness of cold-pressing all kinds of the following bits and pieces of scrap metal, steel scrap, waste oil tank

5、s and the disintegration of the shell and other metal scrap car. Cold into a massive, easy storage and transportation or to vote furnace. Local delivery devices with a fast, substantial increase in work efficiency.Hydraulic Press scrap metal made metal-hydraulic control and electrical control as one

6、. The hydraulic cylinder in the side clips on the uniform in accordance with the symmetrical layout, to achieve a hydraulic cylinder clips to promote the arc-shaped path of movement. and the entire sequence by the hydraulic cylinder action to promote clips, the pressure head, doors make the movement

7、s continuity.The Press of the design parameters: feed box size: 2000*1000*500mmPress Size: 500*500*300Nominal pressure: 1000KN Hydraulic system pressure: 25MPaThis hydraulic scrap metal Press has small size, it is easy to operate, not only meets the requirements of multiple use, but also greatly imp

8、roves the efficiency of recycling scrap metal.Keywords：Hydraulic，Scrap metal，Press，Recycling目录摘 要 IAbstract（英文摘要）. 目 录 第一章 引 言. 1 第二章 液压废金属压块机结构设计 32.1 压块机的工作原理设计 32.2 确定压块机的设计原则 32.3 压块机的总体结构 32.4 压块机的压板设计 32.5 压块机的机身设计 42.6 压块机各零部件设计 4 2.6.1 门的设计. 4 2.6.2机架设计的准则. 4第三章 液压控制系统设计 53.1根据压块机动作原理设计液压控制系

9、统原理图. 5 3.1.1 设计思路 5 3.1.2 液压控制系统原理图 6 3.1.3 液压控制系统回路 . 73.2根据给定的参数及使用要求选取液压元件的型号，规格. 83.3液压泵的选择. 9 3.3.1 确定液压泵的最大工作压力. 9 3.3.2确定液压泵的流量. 9 3.3.3选择液压泵的规格 10 3.3.4 确定液压泵的驱动功率 113.4 电动机的选取 113.5 油箱的设计 123.6联轴器的选取 133.7液压阀，压力表的安装. 133.8管子内径的计算 133.9 液压泵站的设计. 15第四章 液压缸的安装布局及设计. 164.1 四个通过支架联接在压板上测液压缸的设计及

10、其计算 16 4.1.1 在压板上液压缸的布局设计. 16 4.1.2 压力P 17 4.1.3缸筒设计及计算. 17 4.1.4缸筒壁厚的计算. 18 4.1.5缸筒外径的计算. 18 4.1.6缸筒壁厚的验算. 18 4.1.7活塞杆的设计及其计算. 19 4.1.8为最小导向长度的确定. 20 4.1.9支承环的选用. 21 4.1.10活塞设计. 224.1.11液压缸进出油口采用螺纹连接. 234.1.12密封件的选用. 234.1.13防尘圈的选用. 254.2 通过压头进行推压的主液压缸的设计及其计算. 264.2.1 主液压缸的设计. 264.2.2 压力P 264.2.3缸筒

11、设计及其计算. 264.2.4缸筒壁厚的计算. 274.2.5缸筒外径的计算. 274.2.6缸筒壁厚的验算. 274.2.7活塞杆的设计及其计算. 284.2.8为最小导向长度的确定. 294.2.9支承环的选用. 304.2.10活塞设计. 314.2.11液压缸进出油口采用螺纹连接 314.2.12密封件的选用. 314.2.13防尘圈的选用. 344.3 提升门的两个开门液压缸的设计及其计算 354.3.1开门液压缸的设计 354.3.2 压力P 354.3.3 缸筒设计及其计算. 364.3.4缸筒壁厚的计算. 364.3.5缸筒外径的计算. 374.3.6缸筒壁厚的验算. 374.

12、3.7 活塞杆的设计及其计算. 374.3.8为最小导向长度的确定. 384.3.9支承环选用. 394.3.10 活塞设计. 404.3.11 液压缸进出油口采用螺纹连接. 404.3.12 密封件的选用. 414.3.13防尘圈的选用. 44第五章 电气控制系统设计. 455.1 选起动电路 455.2 压块机电气控制系统图 46 5.2.1 设计要点. 46 5.2.2 电气控制系统图. 465.3 电磁铁线圈的得电顺序. 475.4 电磁铁得失电，液压缸动作过程. 475.5 PLC语句表50 总结. 51参考文献 53致谢及声明. 54 第一章 引言工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪

13、费现象严重，金属回收利用较少，废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的工艺及设备需求将越来越大。因此，将废金属的有效回收和利用迫在眉睫。从第一台压块机出现以来，已引起众多研究者的兴趣，并研究开发了许多原型压块机和试验装置，从而大大推动了液压废金属压块机的发展。但是，应该清楚地认识到，研究开发液压废金属压块机的最终目的是克服传统压块机的某些不足之处，进一步满足用户对提高机床动态性能.降低零件加工成本的需求。液压废金属压块机设计的第一步就是认真分析市场需求和明确应用领域，诸如待压零件的形状材料尺寸和精度，所采用的加工工艺以及批量

14、和预期加工成本等。对压块机的研究现在已经达到一个很高的水平，但开始，人们还只是对这种机构停留在理论分析上。这是因为液压压块机在理论和实践上有一系列的难题，难以在短期内解决。 目前，国内外有许多公司和研究单位在研究液压废金属压块机。我国的液压压块机研究起步较晚，但成果显著。由我国研制的YJD1250金属压块机，吸收了国内外同类机器的特点，大胆采用了新结构，不仅具有国内外同类机器的功能，而且结构更加紧凑，运行良好，成本比进口同类机低得多。 由南京工业学校研制的YJY2500液压金属压块机将金属废料压块成形，为冶金企业提供合格的回炉料，该机是目前压块机中性能先进的一种。其中主要参数公称压力（KN）主

15、缸2500侧缸21250盖缸1250辅助缸400压块密度（kg/m3）2000(对黑色金属)压缩室尺寸（mm）25001800900压块尺寸（mm）(460-500460600)机器外形尺寸（mm）800060004000机动循环时间（s）240 中南工业大学机电学院机电所研制的铜铝屑压块机介绍了铜铝屑压块机液压系统和电气系统设计, 以PLC 为核心的电气系统和“柔性”的液压设备相结合,大大提高了工作效率。应用PLC 控制的压块机, 性能优良、工作可靠,企业只投入区区几万元, 大大改善工作环境, 降低工人劳动强度, 而且便于贵金属锯屑回收, 提高了生产效率, 降低产品成本。但是，新设备除了要满

16、足市场需求外，还要满足一般性的要求，例如：1） 低投资额和低运行成本；2） 效率和生产率；3） 工作可靠性。将来还需要满足制造业信息化和新技术发展的要求。例如：1） 压块机的智能化和自优化。2） 压块机的自主管理。第二章 液压废金属压块机结构设计2.1压块机的工作原理设计综合多方面的考虑，设计原理为两块侧压板先进行圆弧轨迹的压取方式，首先将废金属挤压到一定的体积，再有主压头将废金属挤压到一定的宽度时，在另一侧面通过门的提升到一定高度，最后由压头将挤压成块的废金属推出。2.2确定压块机的设计原则压块机机体结构设计应考虑以下三个原则：1） 尽可能地满足工艺要求，便于操作；2） 有合理的强度与刚度，

17、使用可靠，不易损伤；3） 有很好的经济性，重量轻，制造维修方便。2.3压块机的总体结构压块机主要结构可分为压板的设计，机身的设计，液压泵站的设计以及控制柜的设计。2.4压块机的压板设计1） 两块压板之间的连接工艺在两块压板上分别焊接上套筒，将一轴穿入套筒，以此实现两压板在侧液压缸的作用下实现相对的转动，达到挤压废金属的目的。2） 此连接既要符合工艺性要求，也要满足使用要求。2.5压块机的机身设计设计参数：料箱尺寸：20001000500mm 压块尺寸：500500300mm由于机身尺寸较大，压力较大，因此选择焊接方式制造机身。选择焊接的优点：1） 采用焊接结构可以减轻结构的重量，提高产品的质量

18、。2） 焊接结构多采用轧制钢板制造，它的过载能力，承受冲击在和能力较强。3） 焊接结构可根据各部位在工作时的环境，所承受的载荷大小和特征，采用不同的材料制造4） 节省制造工时，同时也就节约了设备工作场地的占用时间，可获得节约资金的效果。2.6压块机各零部件设计2.6.1门的设计在将废金属挤压成块之后，通过两个液压缸将门提升起来，门的设计要满足一定的厚度，使主液压缸推动压头进行废金属挤压时，不至于将其顶开。除此之外，要将门置于凹槽之中，使其能在液压缸的带动下灵活的升降。并且要满足工艺性的要求。2.6.2机架设计的准则1） 工况要求任何机架的设计首先必须保证机器的特定工作要求。2） 刚度要求在保证

19、特定外形条件下，要保证机架具有足够的刚度。3） 强度要求压块机属于重载设备，其强度要求必须引起足够的重视，准则是在机器运转中可能发生的最大载荷情况下，机架上任何点的应力都不得大于允许应力。第三章 液压控制系统设计3.1根据压块机动作原理绘制液压控制系统原理图3.1.1设计思路1） 根据压块机的整个动作过程，选用单活塞双作用液压缸。当无杆腔进油时，活塞杆推动压板和压头实现对金属的挤压，以及门的提升，便于把废金属块推出料箱；当有杆腔进油时，压块机所有动作部件回到原位。2） 要控制单活塞双作用液压缸的往返行走，就要通过三位四通电磁换向阀来实现；3） 在压块机的动作过程中，为了实现两个液压缸的同时动作

20、，需用到分流集流阀，使得两液压缸得到相同的流量，达到同步动作的目的；4） 在控制主液压缸动作的支路上，需用一个节流阀来随时控制液体流量的大小；5） 液压控制系统要用到压力表，便于掌握系统压力情况；6） 一个完整的液压控制系统不能缺少溢流阀，它起到定压溢流和安全保护作用；7） 除上述元件外，还需要油箱，电动机，以及液压泵。3.1.2液压控制系统原理图图3-1 液压控制系统原理图3.1.3液压控制系统回路一二板液压缸：（SB1）进给：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（左位）4换向阀5调速阀38分流集流阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔17换向阀3换向阀（左位）10溢流阀油箱(ST7)退回：进油路：1

21、液压泵2单向阀3换向阀（右位）7换向阀16调速阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔38分流集流阀6单向阀3换向阀（右位）10溢流阀油箱(SB2)快进：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（左位）13换向阀38分流集流阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔17换向阀3换向阀（左位）12单向阀13换向阀38分流集流阀液压缸左腔(SB3)快退：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（右位）17换向阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔38分流集流阀13换向阀3换向阀（右位）14单向阀17换向阀液压缸右腔一板液压缸：(ST1)进给：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（右位）8调速阀9换向阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔39分流集

22、流阀20换向阀3换向阀（右位）10溢流阀油箱(SB4)退回：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（左位）19换向阀18调速阀39分流集流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔11单向阀3换向阀（左位）10溢流阀油箱(ST6)快进：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（右位）15换向阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔39分流集流阀20换向阀3换向阀（右位）14单向阀15换向阀液压缸左腔(SB5)快退：进油路：1液压泵2单向阀3换向阀（左位）20换向阀39分流集流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔15换向阀3换向阀（左位）12单向阀20换向阀液压缸右腔主液压缸：(ST2)第一次进给：进油路：1液压泵2单向阀21换向

23、阀（左位）27换向阀23调速阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔33换向阀21换向阀（左位）29溢流阀油箱(ST4)第二次进给：进油路：1液压泵2单向阀21换向阀（左位）27换向阀22调速阀24换向阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔33换向阀21换向阀（左位）29溢流阀油箱（SB6）退回： 进油路：1液压泵2单向阀21换向阀（右位）28换向阀32调速阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔30换向阀21换向阀（右位）29溢流阀油箱（ST3）快退：进油路：1液压泵2单向阀21换向阀（右位）33换向阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔30换向阀21换向阀（右位）34换向阀33换向阀液压缸右腔门液压缸：(ST5)进给

24、：进油路：1液压泵2单向阀21换向阀（右位）25调速阀26换向阀液压缸左腔 回油路：液压缸右腔40分流集流阀35单向阀21换向阀（右位）29溢流阀油箱(SB7)退回：进油路：1液压泵2单向阀21换向阀（左位）36换向阀37调速阀40分流集流阀液压缸右腔 回油路：液压缸左腔31单向阀21换向阀（左位）29溢流阀油箱3.2根据给定的参数及使用要求选取液压元件的型号，规格溢流阀 DBDH25P10/25型直动式溢流阀 H-调节手柄 25-通径 P-板式 25-压力级三位五通电磁换向阀 4WE10DOAW220-50NZ5LV型 电磁铁类型-湿式A介质 种类-磷酸酯V 黏度范围-温度范围 - 4-通路

25、数 10-通径 D-滑阀机能 O-无定位器 N-有按钮 Z5L-有指示灯 工作压力 P,A,B口-31.5 T口-15额定流量-100 电源电压V-交流110极限条件 环境温度-50线圈温度-150开关频率（次/h）-7200节流阀 管式MG30G10/V型 30-通径 G-管式 V-密封件氟橡胶 平衡阀 PD12PA10/B30型 12-通径 P-板式 A -不带二次溢流阀分流-集流阀 可调同步阀型号3FJLK-L10-50H（三通） -流量L/min 额定压力-21 同步精度%-1 主轴路连接螺纹-M332分油路联接螺纹-M181.5压力表 径向无边 Y-100 公称直径- 精度等级-1.

26、5 测量范围- 接头螺纹-M201.5过滤器 高压板式过滤器 7PP型号 额定压力25MPa 北京承天倍达过滤技术公司管接头 图3-2 卡套式焊接管接头 GB-3747.1-19833.3液压泵的选择3.3.1确定液压泵的最大工作压力 （3-1）-液压缸的最大工作压力-从液压泵出口到液压缸入口之间点的管路损失，管路简单，流速不大，取；管路复杂，进口有调速阀的即取3.3.2确定液压泵的流量 （3-2）-系统泄漏系数，-同时动作的液压缸的最大总流量即取3.3.3选择液压泵的规格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2560%。3.3.4确定液压泵的驱动功率 （3-3）-

27、液压泵的最大工作压力-液压泵的流量-液压泵的总效率，柱塞泵0.800.85选轴向柱塞泵，型号，其参数为额定转速1500r/min 驱动功率24.6Kw 排量25mL/r容积效率 额定压力32MPa 最大理论转矩3.4电动机的选取电动机驱动功率24.6 选取JO3-180L型电动机，三相笼型异步电动机技术数据：功率为30 同步转速1500起动/额定电流 7.0 起动/额定转矩 2.0 功率因数0.86安装尺寸 A B C D E F G H K 279 241-279 121 48 110 14 51.2 180 16外形尺寸 h L 极数 341 270 170 430 690-730 2，4

28、，6，83.5油箱的设计主液压缸不带活塞杆一端面积 （3-4）侧液压缸不带活塞杆一端面积 （3-5）开门液压缸不带活塞杆一端面积 （3-6）主液压缸排油体积 （3-7）一个侧液压缸排油体积 （3-8） （3-9）开门液压缸排油体积 （3-10） （3-11）即 （3-12） （3-13）油箱容量根据国标GB2876-81,选取1000L的油箱 （3-14）选用长宽高为1：1：1的油箱。3.6联轴器的选取 根据联轴器所联的液压泵和电动机轴，选用ZL型带制动轮弹性柱销齿式联轴器。ZL3联轴器 GB5015-853.7液压阀，压力表的安装将液压阀及压力表通过铁块安装在油箱上。3.8管子内径的计算管子

29、内径d（单位：），按流速选取 （3-15）-液体流量-流速，对吸油管（一般取以下）；对压油管；对回油管由于主液压缸的行程是2400，令主液压缸完成挤压动作需3.5分钟，则其每分钟的行程为 （3-16）因主液压缸不带活塞杆一端面积 （3-17）则 （3-18）吸油管： （3-19）取压油管： （3-20）取回油管： （3-21）取金属管壁厚 的计算 （3-22） 对于钢管 （3-23） 吸油管： （3-24）压油管： （3-25）回油管： （3-26）取吸油管、压油管、回油管壁厚3.9液压泵站的设计选用YZ非上置卧式液压站型式，采用旁置式油箱。第四章 液压缸的安装布局及设计根据压块机动作顺序，液

30、压缸选用单活塞双作用液压缸图4-1 单活塞双作用液压缸示意图-缸筒内径-活塞杆直径 -无活塞杆端活塞面积-有活塞杆端活塞面积-活塞的理论推力-活塞的理论拉力4.1四个通过支架联接在压板上侧液压缸的设计及其计算4.1.1在压板上液压缸的布局设计由于采用圆弧轨迹，液压缸采取对称排列的方式，即活塞杆的一段为下上下上的排列，两个缸先动作进行压，在压板一二同时转过一直角后，另两个缸继续压，这样就能保证两块压板的连续动作，支起液压缸的支架设计要满足压板转过90角时的工艺性要求，在与液压缸的联接上采用圆柱销连接。 活塞杆端部采用钻孔设计，缸筒底部采用耳环设计，与其联接的直接是焊在一体的耳环式，两块压板之间的

31、设计采用套筒分别均布焊在板端，然后用轴连接起来的形式实现两块板之间的相对转动，起到铰链的作用。 在侧面进行推压的主液压缸起到的作用是将废金属挤压成块后，在门提升后再将压块推出门外，因此缸的连接与固定很重要，此主液压缸的设计是在缸的顶端作一个套，钻上螺纹孔（通孔），以使其连接在料箱的一侧（用螺钉）在活塞杆的顶端焊上一个套，以使其固定在压板上。4.1.2压力P1) 公称压力公称压力也称额定压力即在正常工作条件下，液压缸能用以长期工作的最高压力GB/ 79381987 25MPa2) 最高允许压力液压缸在超过额定压力后允许短暂运行的最高压力1.5Pn=37.5MPa3) 耐压试验压力是液压缸在检查质

32、量时须承受的试验压力在规定的时间内，液压缸在此压力作用下，全部零件不得有破坏或永久变形等异常现象出现=25MPa 16MPa时=1.25Pn=1.2525=31.25MPa4.1.3缸筒设计及其计算1） 单活塞杆液压缸缸筒内径D的计算 （4-1）-单活塞杆液压缸实际推力-液压缸工作压力-液压缸回油被压-液压缸机械效率-液压缸活塞杆径即 经圆整后取D为1252） 缸筒的材料 45 抗拉强度/ 700 伸长率/% 4 硬度HV210220 屈服强度/MPa6006503） 技术要求1、缸筒内径选H9配合，内径的表面粗糙度，Ra为0.40.2m，需衍磨。2、缸筒内径的圆度和圆柱度公差选8级精度。3、

33、缸筒端部用螺纹连接，螺纹用6级精度的细牙螺纹。4.1.4缸筒壁厚的计算采用洪格尔公司THH型液压缸，产品系列代号F液压缸的额定压力为25缸筒内径D为125查42.4-58，缸筒壁厚为134.1.5缸筒外径的计算=D+2d=125+132=151 （4-2）4.1.6缸筒壁厚的验算液压缸的额定压力值应低于一定的极限值，保证工作安全 （4-3）经验算缸筒壁厚符合要求4.1.7活塞杆的设计及其计算1） 活塞杆选用实心杆2） 液压缸运动无速度比要求，因此活塞杆直径 （4-4）经圆整后d=633） 活塞杆按照强度校核经过理论分析，侧液压缸上活塞杆的长度应为300当活塞杆长度时 （4-5）按照公式 （4-6） （4-7）-活塞杆材料的许用应力-活塞杆推力N-材料屈服强度-屈服安全系数， 进行活塞杆直径的校核即经校核得知活塞杆的直径达到使用要求4.1.8为最小导向长度的确定图4-2 最小导向长度 （4-8）取为90因为，即 （4-9）取为50 （4-10）取为100 （4-11）L-液压缸的最大行程B-活塞的宽度A-导向套滑动面的长度C-隔套的长度D-缸筒内径4.1.9支承环的选用1） 导向支承环由抗磨的填充聚四氟乙烯（PTFE）材料制成。常与同轴密封圈，Y型密封圈等组合使用，在液压缸活塞和活塞杆动密封装