打包机液压系统设计2.doc
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1、XX 大 学毕 业 设 计(论 文)设计(论文)题目: 打包机液压系统设计 系 别: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成时间: 目 录1.打包机的简介-72.液压设计系统计算-82.1工况分析-82.1.1.主油缸工况分析-82.1.2.快进缸工况分析-92.1.3.推料缸工况分析-92.2拟订液压系统原理图-102.2.1确定供油方式 -102.2.2调速方式的选择-102.2.3速度换接方式的选择-42.2.4夹紧回路的选择-102.3液压原理分析-122.3.1主缸活塞块快速下行-122.3.2主缸慢速加压-122.3.3保压延时-122.3.4主缸回程-122.3
2、.5推料缸的前进-132.3.6推料缸回程-132.4确定液压缸的主要参数-132.4.1.初选液压缸的工作压力-132.4.2.确定液压缸的主要结构参数-142.4.2.1液压缸内径-142.4.2.2柱塞杆直径-142.4.2.3液压缸无杆腔有效作用面积-152.4.4.4有杆腔有效作用面积-162.5计算液压缸在各工作阶段所需的流量-162.6确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格-172.6.1泵的工作压力的确定-172.6.2泵流量的确定-172.6.3选择液压泵的规格-182.7选择电动机型号-182.7.1择电动机型号-182.7.2确定电动机功率-182.7.3确定电动机转速-1
3、92.8液压阀的选择-202.9确定管道尺寸-212.9.1变量泵-212.9.2定量泵-213液压系统性能验算-213.1.液压系统压力损失-213.1.1.沿程压力损失-223.1.2.局部压力损失-223.2.液压系统发热温升计算-233.2.1.计算发热功率-233.2.2.算散热功率-243.2.3.冷却器所需要冷却面积的计算-244液压站的设计-254.1.液压油箱的设计-254.1.1液压油箱有效容积的确定-254.1.2.液压油箱的外形尺寸-264.1.3.液压油箱的结构-264.2.液压站的结构设计-274.2.1液压泵的安装方式-274.2.2电动机与液压泵的联接方式-28
4、5设备安装与调试及操作注意事项-285.1.设备的安装-285.2.调整试车-295.3.操作及安全操作注意事项-295.3.1.操作说明-295.3.2.安全操作注意事项-306. 参考文献-327. 心得体会-33 前 言 液压设备机械基础课程设计是液压设备机械基础课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是学生体察工程实际问题复杂性,学习初次尝试液压机械设计。液压设计不同于平时的作业,在设计中需要同学独立自主的解决所遇到的问题、自己做出决策,根据老师给定的设计要求自己选择方案、查取数据、进行过程和设备的设计计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的比较分析,择优
5、选定最理想的方案和合理的设。1.打包机的简介金属废屑打包机主要用于将各种金属废屑(铸铁屑,铜屑,铝屑等)通过特制模具压制成块,极大方便了金属废屑的运输处理,是钢铁厂,有色金属厂,冶炼厂的理想设备。若配上,刃模等辅具,还可用于剪切及精度要求不很高的校正、压装、成型、拉伸及一般用途的压力加工,压块机采用液压传动,工作平稳,噪音小,采用点动单次连续工作转换,自动化程度好,操作方便,生产效率高金属废屑打包机主要由机械系统( 主机部分),电气系统,液压系统组成。压料油缸固定在上横梁上,压料油缸活塞杆用内螺纹与上模联接,上模在主油缸的驱动下作往复直线运动。压料油缸为组合式油缸,由活塞式单作用,主油缸和快速
6、工进油缸组成,快速工进油缸为活塞式双作用油缸,其内部装有活塞,导套,密封件等。底座兼作工作平台,上面装有下模具和推料机构,推料油缸为后塞式双作用油缸,才用前法兰结构固定在机架左侧,前端与滑模体联接,滑模体在下模的出料槽内,可在槽内滑动,可作压料时作垫板。出料时推料出槽。其基本工作原理为:从料斗内向下模内加入金属废屑,按压上模下行按钮,上模下行对金属废屑进行压缩达到系统调定压力(由时间继电器调定)后卸荷,推料油缸回程到位。上模下行将压缩成型后的金属屑屑块下压到出料槽内,推料油缸前进将金属屑块推出槽内,完成一个工作循环。此液压系统由油箱,泵站,阀站等组成。系统分推料油路和分压油路。 为完成一般压制
7、工艺,要求主缸(压料油缸)驱动上模实现实现快速下行慢速加压保压延时回程停止的工作循环,要求推料油缸驱动下模的滑模体实现前进推出回程停止的工作循环。 液压系统中的压力要经常变换和调节并能产生较大的压制力(吨位)以满足工作要求。 流量大,功率大,空行程和加压行程速度差异很大,因此要求功率利用合理,工作平稳性和安全可靠性高。2.液压设计系统计算根据计算要求主2压油缸最大压制力为2500KN,最大行程为400mm;快进缸最大压制力500000N;推料油缸最大推力为55KN,最大行程为200mm。上模自重为5KN,最大伸出速度为7.4m/s,快进、快退约为4.5m/s,启动换向时间为0.05s。单工作循
8、环时间12秒(不计辅助时间),压制屑块尺寸为120100。2.1工况分析2.1.1.主油缸工况分析首先根据已知条件,计算各阶段的外负载。主液压缸所受外负载F包括三种类型,即:F=Fw+Ff+Fa式中 Fw工作负载,对于液压系统来说,即为沿活塞运动方向的压制力; Fa运动部件速度变化时的惯性负载; Ff导轨摩擦阻力负载,启动时为静摩擦阻力,启动后为动摩擦阻力,对于平导轨Ff可由下式求得=; G运动部件重力; 垂直于导轨的工作负载; 导轨摩擦系数,在本例中静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.1,则求得上式中为静摩擦阻力,为动摩擦阻力。式中 重力加速度 加速或减速时间,一般=0.01-0.5s 时间
9、内的速度变化量。 在本例中表一、主油缸工作循环各阶段的外负载工作循环外负载F(N)启动、加速1765快进500慢速加压2500500快退5002.1.2.快进缸工况分析 同主油缸,计算各阶段的外负载。Fw=550000N表二、快进缸工作循环各阶段的外负载工作循环外负载F(N)启动、加速1765快进500慢速加压500500快退5002.1.3.推料缸工况分析Fw=55000N表三、推料缸工作循环各阶段的外负载工作循环外负载F(N)启动、加速1510快进500慢速加压55500快退5002.2拟订液压系统原理图2.2.1确定供油方式考虑到该打包机的主油缸,在工作加压时负载较大,速度较低。而在快进
10、、快退时负载较小,速度较高,泵源系统选用变量泵供油或双泵供油。推料缸工作时负载较小,速度较低。而在快进、快退时负载较小,速度较低,选用齿轮泵。2.2.2调速方式的选择在小型的液压系统中,慢速加压速度的控制一般采用溢流阀。根据液压机系统工作时对低系统性能和速度负载特性有一定要求的特点,决定采用柱塞式变量泵。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点。2.2.3速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢换接回路,它的特点是结构简单、调节行程比较方便,阀的安装也容易,但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性,则可改用行程阀切换的速度换接回路。2.2.4夹紧回路的选择考虑到加压时间可调节和
11、当进回路瞬时下降时仍能保持加紧力,所以接入节流阀和单向阀保压。最后把所选择的液压回路组合起来,即组合成以下原理图。动作Yv1 Yv2 Yv3 Yv4 压力继电器 系统卸荷 - - - - - 主缸快速前进 + - - - - 主缸慢速加压 + - - - - 保压 + - - - + 主缸回程 - + - - - 推料缸前进 - - - + - 推料缸回程 - - + - -表四:系统图中各电磁铁动作顺序见下表2.3液压原理分析2.3.1主缸活塞块快速下行启动变量泵和齿轮泵,并令Yv1得电,电磁阀23的左位接入系统,使阀11也在左位工作,来自变量泵的压力油经阀9,11,进入快进缸上腔,同时通过
12、阀23、21,下腔回油经阀11,流回油箱,这时主缸活塞连同上滑块在自重作用下快速下行,这时虽变量泵输出最大流量,但主缸上腔仍因油液不足而形成负压,吸开充液阀21,充液油箱的油便补入主缸上腔。2.3.2主缸慢速加压YV1仍得电,电磁阀23左位接入系统,是阀在左位工作,来自变量泵的压力油经阀9、11进入快进缸上腔,同时通过阀23、25,进入主油缸上腔,下腔回油经阀11,流回油箱。2.3.3保压延时当主缸上腔油压增加使油路压力达到压力继电器8的调定值时Yv1仍得电,主缸上腔的高压油被活塞环封闭,同时电气元件时间继电器开始延时2.5s。2.3.4主缸回程主缸完成一次下行的动作后,YV2得电,YV1断电
13、,阀23右腔接入系统,阀11右腔即在工作状态,主缸上腔油压降到一定数值以下时,活塞带动上模快速回程,回油经阀20,11流回油箱。2.3.5推料缸的前进液压系统YV1、YV2失电,主缸停止,使YV4得电,阀24控制阀16右腔接入工作状态,压力油进入推料缸左腔,推到推料缸活塞克服阻力前进,右腔经阀16回油,使推料缸前进到位2.3.6推料缸回程YV4失电,YV3得电,阀16左腔接入工作状态,压力油进入推料缸右腔,左腔经阀16回油,使推料缸前进到位2.4确定液压缸的主要参数2.4.1.初选液压缸的工作压力由负载值的大小,查以下表五设备类型精加工机床半精加工机床粗加工或重机床小型工程机械液压机大中型挖掘
14、运输机械工作压力P/Mpa0.823551010162032取:主液压缸工作压力为22 Mpa 快进缸的工作压力为13 Mpa 推料缸的工作压力为9 Mpa2.4.2.确定液压缸的主要结构参数2.4.2.1液压缸内径由以上表可以看出主油缸的最大负载为慢速加压时F1=2500500N快进缸的最大负载为慢速加压时F2=494000N推料缸的最大负载为顶出料时F3=55500N则:1)主油缸2)快进缸3)推料缸查设计手册,按液压缸的内径系列表将以上计算值圆整为标准直径,取:D1=450mmD2=220mmD3=90mm2.4.2.2柱塞杆直径1)主油缸= 见机械设计手册543-229 为速度比.参照
15、机械设计手册根据系统压力为22MPa.选=1.46.=247mm 圆整后取d1=250mm2)快进缸= =123mm圆整后取d=125mm3)推料缸=参照机械设计手册,根据系统压力P=9MPa,选=1.33 = =44.8 mm圆整后取d=50mm2.4.2.3液压缸无杆腔有效作用面积1)主油缸A1=A1=15982)快进缸A=A1=3803)推料缸A= =642.4.4.4有杆腔有效作用面积1)主油缸A2=A2=4902)快进缸A2=A2=1233)推料缸A=A=202.5计算液压缸在各工作阶段所需的流量(1) 主油缸(2) 快进缸(3) 推料缸2.6确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格液压
16、泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换文件,在液压传动中,油压泵作为动力元件向液压系统提供液压能。液压系统的工作介质完全由液压源来提供,液压源的核心是液压泵。本机的动作完成需设置两个两个泵体,分别为系统提供高、低压油,节流调速系统一般用定量泵供油,在无其他辅助油源条件下,液压泵的供油量要大于系统需油量,多余的油经溢流阀流回油箱,溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速多用变量泵供油,用安全阀限定系统最高压力2.6.1泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失,所以泵的工作压力为液压泵最大工作压力;为执行元件最大工作压力进油管路中的压力损失,初算时简单系统可取0.2-
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