廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、本 科 畢 業(yè) 設(shè)計(jì)題目廢紙打包機(jī)設(shè)計(jì)廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)作 者： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 原 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。參與同一工作的其他同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 簽 名： 日 期： 本論文使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解南通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留論文及送交論文復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)校可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 南

2、通 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)題目廢紙打包機(jī)設(shè)計(jì)廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 起 訖 日 期 指導(dǎo)教師 職稱 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 年 月 日課題的內(nèi)容和要求（研究?jī)?nèi)容、研究目標(biāo)和解決的關(guān)鍵問(wèn)題）研究?jī)?nèi)容：廢紙?jiān)偕梅蠂?guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，回收廢紙既可以節(jié)約資源又可以保護(hù)環(huán)境，然而，廢紙?bào)w積蓬松，廢品收購(gòu)站如果不經(jīng)處理直接運(yùn)輸，轉(zhuǎn)運(yùn)成本太高，不利于廢紙的再生利用。研究一種壓縮包裝設(shè)備，將松散紙張壓時(shí)，以便提高運(yùn)輸效率。本子課題主要設(shè)計(jì)為壓縮廢紙?zhí)峁﹦?dòng)力的液壓泵站，以及打包機(jī)的液壓系統(tǒng)控制回路，研究應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)降低打包機(jī)液壓系統(tǒng)能耗的方法。研究目標(biāo)：綜

3、合運(yùn)用四年所學(xué)知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性因素，選擇合適的液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理、高效、低耗的控制回路，培養(yǎng)學(xué)生具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和初步解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。關(guān)鍵問(wèn)題：液壓系統(tǒng)的節(jié)能控制。課題的研究方法和技術(shù)路線查閱資料 調(diào)研 開(kāi)題報(bào)告 液壓系統(tǒng)總體方案 液壓系統(tǒng)回路分析 液壓泵站設(shè)計(jì) 變頻控制系統(tǒng) 模擬調(diào)試 修改完善 試驗(yàn) 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基礎(chǔ)條件 指導(dǎo)教師長(zhǎng)期從事機(jī)電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究，設(shè)計(jì)了多款機(jī)電產(chǎn)品，具有一定的研發(fā)能力。學(xué)校圖書(shū)館擁有較齊全的圖書(shū)資料，實(shí)驗(yàn)室擁有計(jì)算機(jī)、編程工具及必要的控制設(shè)備。參考文獻(xiàn)1 牛慶民,江蘇省廢紙回收利用的現(xiàn)狀和趨勢(shì)及建議J.江蘇造紙,2008

4、,4.2 柳田明,日本廢紙的回收和利用J.國(guó)際造紙,2008,6.3 王兆義,可編程控制器實(shí)用技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.4 顧民達(dá).我國(guó)廢紙回收利用現(xiàn)狀及展望J.資源再生,2008,8.5 張瓊,楊少輝.我國(guó)廢紙回收利用與造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展J.造紙科學(xué)與技術(shù),2007, (02) .6 邵鐵良,劉大力.MYD型木片壓縮打包機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 1997,(08)7 錢湘群.秸稈切碎及壓縮成型特性與設(shè)備研究D.中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) (碩士), 2003,(02)8 翁偉. HPB-型液壓式生物質(zhì)（秸稈）成型機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究D.中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)

5、據(jù)庫(kù) (碩士), 2007,(04)9 趙洪剛.木片打包機(jī)的模具及壓實(shí)理論的研究D.中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) (碩士),2002,(02)10 FX1SFX1NFX2N可編程控制器用戶手冊(cè)M.日本三菱電機(jī)株式會(huì)社.11 FR-F700 變頻器使用手冊(cè)M. 日本三菱電機(jī)株式會(huì)社.12 章宏甲等.液壓傳動(dòng)M.機(jī)械工業(yè)出版社.本課題必須完成的任務(wù)1、 液壓泵站設(shè)計(jì)；2、 恒壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3、 液壓控制回路設(shè)計(jì)；4、 模擬調(diào)試。成果形式設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙進(jìn)度計(jì)劃起訖日期工作內(nèi)容備 注3.93.28調(diào)研、收集、翻譯資料3.294.4總體方案4.55.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.35.23恒壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5

6、.246.6液壓泵站及控制回路設(shè)計(jì)6.76.20整理畢業(yè)論文、準(zhǔn)備答辯教研室審核意 見(jiàn) 教研室主任簽名： _年_月_日學(xué)院意見(jiàn) 教學(xué)院長(zhǎng)簽名： _年_月_日注：此表為參考表格，學(xué)院可根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，對(duì)該表格進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?南 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題目：廢紙打包機(jī)設(shè)計(jì)廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 南通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要打包是一種以運(yùn)輸與儲(chǔ)存為主要目的的壓縮性工業(yè)包裝。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深人發(fā)展, 對(duì)廢紙的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、包裝物耗的研究及廢紙打包的經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越受到人們的重視。廢紙打包機(jī)是廢紙回收利用中的一

7、個(gè)重要的環(huán)節(jié)，對(duì)廢紙等易壓縮的可再生資源的利用具有非常重要的意義。本文主要是對(duì)廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)部分進(jìn)行初步研究，針對(duì)目前液壓系統(tǒng)中，泵絕大多數(shù)是由電機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)在供電工頻條件下按額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，執(zhí)行元件所需的流量，靠改變泵的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方式盡管避免了溢流損失，但存在著很多缺點(diǎn)，例如對(duì)液壓元件特別是變量泵的制造精度要求高、制造成本高，同時(shí)系統(tǒng)相對(duì)故障率也較高。隨著微電子技術(shù)和功率電子器件的發(fā)展，異步電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)愈加受到人們的重視。將變頻調(diào)速技術(shù)引入液壓系統(tǒng)中，通過(guò)改變異步電機(jī)的電源頻率和電壓來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而滿足執(zhí)行元件速度的要求，起到了很好的

8、節(jié)能作用。關(guān)鍵詞：廢紙打包機(jī)，液壓系統(tǒng)，變頻調(diào)速，節(jié)能ABSTRACTPacking is a compression of industrial packaging for the main purpose of transport and storage. With the progress of science and technology and the deeply development of market economy, researches on waste storage, transport, packaging materials and economics of wa

9、ste paper packing were received increasing attention. Paper balers was an important part in waste paper recycling. It was of great significance to the use of easy compression of renewable resources such as waste paper.This paper is a preliminary study for the hydraulic system of waste paper balers.

10、At present, the vast majority of pump was dragged by motor in the hydraulic system. In the frequency power supply conditions, motor ran by rated speed. Flow requirement of implementation components was achieved by changing the pumps displacement. Although this approach avoided the run-off losses, it

11、 also had many shortcomings such as the high-precision manufacturing of components of the hydraulic pump in particular variable pump, the high costs of manufacturing and the higher system relatively failure rate. With the development of the micro-electronic technology and power electronic devices.In

12、duction motor frequency control technology response even more attention , because of its simple structure, sturdiness and durability, and good dynamic. That technology would be used in frequency control hydraulic system, by changing the induction motor frequency and voltage of the power to regulate

13、motor speed ,which meet the requirements of the speed of the implementation of components. It has played a good role in energy efficiency.Key words: Waste Paper Balers, Hydraulic System, Variable Frequency Speed Control, Energy Saving目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 廢紙打包機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11.2 課題的研究意義和價(jià)值11.3 課題研究?jī)?nèi)容

14、2第二章 總體方案32.1廢紙打包機(jī)簡(jiǎn)介32.2廢紙打包機(jī)結(jié)構(gòu)形式32.3廢紙打包機(jī)傳動(dòng)方式32.4廢紙打包機(jī)控制方式42.5 廢紙打包機(jī)上料方式5第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1 液壓缸設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟63.2 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題63.3 主液壓缸設(shè)計(jì)73.3.1缸筒與活塞桿73.3.2活塞組件的設(shè)計(jì)83.3.3密封裝置103.3.4缸體的連接方式133.4標(biāo)準(zhǔn)液壓油缸和馬達(dá)的選用153.4.1剪切油缸153.4.2穿絲油缸163.4.3葉片馬達(dá)163.4.4夾緊油缸173.5液壓系統(tǒng)控制回路圖173.6液壓元件設(shè)計(jì)與選擇183.6.1液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)183.6.2液壓控制閥和液壓輔助

15、元件193.7 恒壓控制263.8 油箱的設(shè)計(jì)283.8.1油箱的概念283.8.2油箱的選用283.8.3油箱吊環(huán)的設(shè)計(jì)29第四章總結(jié)30參考文獻(xiàn)31致 謝3232第一章 緒論1.1 廢紙打包機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)造紙工業(yè)持續(xù)高速發(fā)展, 2004 年我國(guó)紙及紙板生產(chǎn)企業(yè)約有3500家,紙及紙板生產(chǎn)量4950萬(wàn)t,消費(fèi)量5439萬(wàn)t,人均年消費(fèi)量為42kg,產(chǎn)量和消費(fèi)量分別占世界總量的10%和14% ,僅次于美國(guó)。造紙工業(yè)的發(fā)展不僅滿足了人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)和文化生活需要,而且也是我國(guó)進(jìn)出口貿(mào)易的重要組成部分。但是,在造紙工業(yè)發(fā)展的同時(shí)也消耗了大量的能源,引發(fā)了一系列的

16、環(huán)境問(wèn)題,資源日益短缺與環(huán)境日趨惡化已成為制約我國(guó)造紙工業(yè)發(fā)展的重要因素。廢紙(waste paper ,WP,也稱二次纖維) 是一種十分重要的可回用資源,對(duì)其充分利用,不僅可以節(jié)約大量植物纖維原料、能源和降低成本,還可以減少固體廢物的排放,保護(hù)環(huán)境,既有良好的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)又有很好的社會(huì)效益和環(huán)境效益,是造紙工業(yè)實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容1。廢紙打包機(jī)是廢紙回收利用中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)廢紙等易壓縮性的可再生資源的利用具有重要意義。同時(shí)，我國(guó)的廢紙回收利用率較低，有待進(jìn)一步提高，這也說(shuō)明廢紙打包機(jī)的應(yīng)用是十分必要的，也是需要進(jìn)一步的推廣和研究。在七十年代中期, 液壓打包機(jī)開(kāi)始批量生產(chǎn)并投入使用

17、。八十年代, 大噸位的液壓打包機(jī)也投產(chǎn)使用, 我國(guó)廢紙加工工藝和技術(shù)產(chǎn)生了新的飛躍, 廢紙的包裝質(zhì)量得到全面提高。經(jīng)實(shí)踐證明,液壓打包機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊, 操作靈活, 自動(dòng)化程度高使用壽命長(zhǎng), 壓力噸位大, 廢紙密度大大提高, 節(jié)約了包裝物料, 減少了車輛運(yùn)輸?shù)奶潎? 經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。但液壓打包機(jī)存在著液壓件質(zhì)量低劣的問(wèn)題, 同時(shí)對(duì)維修保養(yǎng)及操作者技術(shù)素質(zhì)要求較高2。我國(guó)廢紙打包機(jī)制造技術(shù)相對(duì)于世界先進(jìn)水平還是有一定的差距。目前廢紙打包機(jī)的生產(chǎn)廠商有：江蘇省南通棉花機(jī)械有限公司，建華環(huán)保機(jī)械制造有限公司，東莞市永茂機(jī)械制造有限公司等。1.2 課題的研究意義和價(jià)值1廢紙回收緩解造紙工業(yè)原料供應(yīng)不足日本

18、的造紙?jiān)?0% 是廢紙，其回收率達(dá)到72%3。中國(guó)紙業(yè)正經(jīng)歷一個(gè)需求量高速增長(zhǎng)的時(shí)期，要減少對(duì)進(jìn)口原料的依賴，必須努力提高國(guó)內(nèi)木漿產(chǎn)量以及廢紙回收量和利用率。2有利于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)利用廢紙生產(chǎn)各種紙和紙板，可減少砍伐森林和廢紙垃圾。廢紙制漿的能耗、水耗、化學(xué)品消耗和廢水污染負(fù)荷，也遠(yuǎn)低于原生纖維制漿，這是一項(xiàng)有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的綠色工程。3體現(xiàn)了現(xiàn)代紙業(yè)具備實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)良功能廢紙回收加工，以再生資源替代原生資源（木材、竹子、稻草、麥秸、蘆葦?shù)龋?，在生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)使用，制成廢紙漿，作為再生資源生產(chǎn)不同檔次、不同品種的紙和紙板。由于廢紙已經(jīng)過(guò)蒸煮、洗選漂等工序處理，雜質(zhì)

19、含量少，污染程度輕，形成了低消耗、低廢棄、低污染的節(jié)約型、環(huán)保型生產(chǎn)方式4。1.3 課題研究?jī)?nèi)容廢紙?jiān)偕梅蠂?guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，回收廢紙既可以節(jié)約資源又可以保護(hù)環(huán)境，然而，廢紙?bào)w積蓬松，廢品收購(gòu)站如果不經(jīng)處理直接運(yùn)輸，轉(zhuǎn)運(yùn)成本太高，不利于廢紙的再生利用。研究一種壓縮包裝設(shè)備，將松散紙張壓時(shí)，以便提高運(yùn)輸效率。本子課題主要設(shè)計(jì)為壓縮廢紙?zhí)峁﹦?dòng)力的液壓泵站，以及打包機(jī)的液壓系統(tǒng)控制回路，研究應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)降低打包機(jī)液壓系統(tǒng)能耗的方法。第二章 總體方案2.1廢紙打包機(jī)簡(jiǎn)介廢紙打包機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品（機(jī)電一體化系統(tǒng)由五個(gè)子系統(tǒng)組成即機(jī)械系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)）

20、主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、上料系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)等組成。整個(gè)打包過(guò)程由壓包、回程、提箱、落箱、脫箱下行、脫箱上行、轉(zhuǎn)箱、出包上行、出包下行、接包、穿絲搭扣等輔助時(shí)間組成5。2.2廢紙打包機(jī)結(jié)構(gòu)形式目前市場(chǎng)上廢紙打包機(jī)主要分為臥式與立式兩種，立式打包機(jī)它的體積較小，因而打包尺寸也小，而且效率不高。而臥式打包機(jī)相對(duì)于立式打包機(jī)體積龐大，但是它的壓縮力也較立式打包機(jī)大，打包的尺寸相對(duì)也較大，出包的效率較高，而且容易自動(dòng)化運(yùn)作，因而本次設(shè)計(jì)的廢紙打包機(jī)采用臥式的形式。 臥式廢紙打包機(jī)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能夠提高打包的總效率,節(jié)約打包的人工費(fèi)用。綜合以上幾點(diǎn)，首選臥式廢紙打包機(jī)。2.3廢紙打包機(jī)傳動(dòng)方式廢紙打包

21、機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)現(xiàn)有三種方式：電機(jī)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。由于氣壓傳動(dòng)有它的局限性，它的工作壓力較小，并不適合高壓環(huán)境下的運(yùn)作。而廢紙打包要求在高壓的環(huán)境下工作，所以不能作為廢紙打包機(jī)的動(dòng)力源。與電機(jī)傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,可以完成復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng),便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,無(wú)慣性、反應(yīng)靈敏等優(yōu)點(diǎn)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備龐大, 安全性要求高, 而且往往工作于環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。液壓傳動(dòng)方式可以方便實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化。同時(shí),液壓傳動(dòng)也具有一些難以克服的缺點(diǎn):無(wú)法完全避免的泄漏以及液體的可壓縮性, 不能完全保證壓縮比和傳動(dòng)比;不能作長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng);對(duì)油溫和負(fù)載變化敏感,不能在低溫和高溫下工作;液壓系統(tǒng)元

22、件制造精度要求高,造價(jià)高;故障不易發(fā)現(xiàn)和排除6。綜合上述，選擇液壓驅(qū)動(dòng)比較合理。2.4廢紙打包機(jī)控制方式電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求迅速地發(fā)展的繼電接觸器控制和PLC控制以及單片機(jī)控制就是其中重要的三種電氣控制技術(shù)。1、 電器接觸器控制系統(tǒng)圖 2-1繼電接觸器控制系統(tǒng)圖2-1是一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電接觸器控制系統(tǒng)，它是由接觸器、繼電器、按鈕等電器元件用導(dǎo)線按一定的方式連接而成的控制線路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止等功能。通過(guò)更多的接觸器、繼電器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)的連接組合，還可完成電力拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)、調(diào)速、換向等控制功能，滿足電氣設(shè)備的運(yùn)行需要。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）電氣

23、控制回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易；（2）價(jià)格低廉、經(jīng)濟(jì)性好；（3）可靠性差；（4）接線固定，靈活性差；（5）專用系統(tǒng)通用性差。2、 PLC控制系統(tǒng)圖2-2PLC控制系統(tǒng)圖2-2是PLC控制系統(tǒng)復(fù)雜運(yùn)行程序的其中一部分。它其實(shí)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)PLC的輸入、輸出仍與低壓電器密切相關(guān)，PLC控制技術(shù)是隨著簡(jiǎn)單的控制設(shè)備到復(fù)雜的控制系統(tǒng),從有觸點(diǎn)的硬接線控制系統(tǒng)到以計(jì)算機(jī)為中心的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)。PLC控制綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子技術(shù)，精密測(cè)量等許多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果。具有如下優(yōu)缺點(diǎn)：(1)可靠性高、擾能力強(qiáng)；(2)適用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活；(3)編程方便，易于應(yīng)用；

24、(4)功能強(qiáng)大、擴(kuò)展能力；(5)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便；6)維修方便、作量少；(7)PLC體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；(8)價(jià)格高昂限制了PLC的一定發(fā)展；(9)應(yīng)用PLC控制技術(shù)需要一定的電氣專業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)知識(shí)，PLC控制技術(shù)還需要一定的突破7。3、單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)實(shí)際上是把CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O接口電路等微型機(jī)的主要部件集成在一塊芯片上，因此稱作位單片微型機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。(1)因?yàn)轶w積小而且廉價(jià),所以單片機(jī)方案適合大批量重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品,特別是儀器儀表以及小型控制系統(tǒng)。(2)PLC比單片機(jī)更適合于工作母機(jī)控制和工業(yè)過(guò)程控制。(3)對(duì)于單

25、項(xiàng)工程或者重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目采用PLC方案是明智、快捷的途徑,成功率高、可靠性好,但成本較高。(4)對(duì)于量大的配套項(xiàng)目,采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn),但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。本課題研究的廢紙打包機(jī)，其工作環(huán)境差，而安全性、可靠性要求又很高、系統(tǒng)工藝復(fù)雜、輸入輸出點(diǎn)數(shù)多，用常規(guī)繼電器系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)，工藝流程又要經(jīng)常變動(dòng)的機(jī)械和現(xiàn)場(chǎng)，PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備(按鈕、開(kāi)關(guān))等與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件與PLC輸出端子相連接。接線簡(jiǎn)單，省去了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)接線拆線的麻煩，減少了工作量。同時(shí)，由于PLC編程簡(jiǎn)單，使用方

26、便，使生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度大大提高。而且PLC通用性強(qiáng)、靈活性好、接線簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) ?；谏鲜銮闆r首選PLC控制。2.5 廢紙打包機(jī)上料方式在廢紙打包機(jī)中，上料系統(tǒng)是不可缺少的部分，上料形式主要有傳送帶上料，這里將變頻器引入上料調(diào)速系統(tǒng)中，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性，改善了起動(dòng)及加減速控制的性能指標(biāo)，顯著節(jié)約電能。廢紙打包機(jī)上料主要過(guò)程是，把各種廢紙送入料車，經(jīng)過(guò)、加速、勻速、減速、到達(dá)停車。課題主要考慮設(shè)計(jì)為打包機(jī)傳送廢紙的上料系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上料系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，控制電路圖，并能適應(yīng)打包機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍的調(diào)整與控制，完成廢紙均勻上料。第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 液壓缸設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟液壓

27、缸是液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)直接相關(guān)，根據(jù)機(jī)械設(shè)備及其工作機(jī)構(gòu)的不同，液壓缸具有不同的用途和工作要求，因此在進(jìn)行液壓缸設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，選定系統(tǒng)的工作壓力。液壓缸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和步驟如下：1） 選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式。2） 確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。3） 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算和校核。4） 導(dǎo)向、密封、防塵、等裝置的設(shè)計(jì)。5） 繪制裝配圖、部件圖。3.2 液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題液壓缸在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問(wèn)題，在液壓缸設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)，以減少使用中故障的發(fā)生，提高液

28、壓缸的性能。1） 盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性。2） 正確確定液壓缸的安裝、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接；液壓缸不能在兩端用鍵或銷定位，只能在一段定位，為了不阻礙它在受熱時(shí)的膨脹；如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如沖擊載荷使活塞桿拉伸，定位件則應(yīng)設(shè)置在缸蓋端。3） 液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配、和維修方便。4） 在保證能滿足運(yùn)動(dòng)行程和負(fù)載力的條件下，應(yīng)盡可能地縮小液壓缸的輪廓尺寸。要保證密封可靠，防塵良好。3.3 主液壓缸設(shè)計(jì)3.3.1缸

29、筒與活塞桿液壓缸常用的缸筒結(jié)構(gòu)有八大類，通常根據(jù)缸筒與端蓋的連接形式選用，而連接形式又取決于額定壓力、用途和使用環(huán)境等因素。本次設(shè)計(jì)采用法蘭連接。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；易于加工，易裝卸。缺點(diǎn)：重量比螺紋連接的大，但比拉桿連接的小；外徑較大。此次設(shè)計(jì)的缸，缸體為鋼管，端部焊法蘭。1、缸筒內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定液壓缸的工作負(fù)載是指工作機(jī)構(gòu)在滿載情況下，以一定加速度啟動(dòng)時(shí)對(duì)液壓缸產(chǎn)生的總阻力，一般的廢止打包機(jī)的公稱力為1000KN，液壓缸的推力應(yīng)等于或大于其工作時(shí)的力。根據(jù)廢止打包機(jī)的壓縮力需求，預(yù)設(shè)液壓缸的設(shè)計(jì)壓力=20Mpa，由已知的廢紙打包機(jī)的公稱壓力1000KN計(jì)算。公式如下： （3-1）由式（

30、3-1）得到：D=0.25235m ，按GB/T 2348-1993 取標(biāo)準(zhǔn)值D=0.25m活塞桿外徑d=0.7D=0.18m（推薦）2、液壓缸結(jié)構(gòu)的計(jì)算與校核對(duì)于液壓缸的鋼筒壁厚活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。1）液壓缸壁厚的計(jì)算已知，P=20MPa D=0.25m 無(wú)縫鋼管許用應(yīng)力=（100110）MPa 取=100MPa 圖3-1 缸筒應(yīng)力分析圖X方向：= =PD/() 100MPaY方向：= =PLD/2L100MPa可見(jiàn)Y方向受到的力是X方向上的兩倍，因此只要考慮Y方向上是否滿足要求即可。通過(guò)計(jì)算得出：26.25mm因此取壁厚為30mm當(dāng)0.30.08

31、時(shí)，可用實(shí)用公式 （3-2）式中，為缸筒內(nèi)最高工作壓力，為缸筒材料許用應(yīng)力經(jīng)計(jì)算滿足要求。2）活塞桿直徑比較大，力學(xué)性能能很好的滿足要求，所以本節(jié)就不再計(jì)算。3）缸蓋固定螺栓的選用與校核根據(jù)缸蓋與缸體的大致比例選用六角頭螺栓GB/T 5783-2000 M20125。缸蓋固定螺栓的校核： （3-3）式中：F為液壓缸負(fù)載；K：螺紋擰緊系數(shù)，k=1.121.5；Z：固定螺栓個(gè)數(shù)；：螺栓材料許用應(yīng)力，這里取600MPa經(jīng)計(jì)算得到18.57mm，所取用的直徑為20mm符合要求。3.3.2活塞組件的設(shè)計(jì)活塞組件主要包括活塞、活塞桿、連接件等零件。活塞組件在高壓油的作用下相對(duì)于缸筒和導(dǎo)向套做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，

32、它與缸筒之間的配合間隙應(yīng)適當(dāng)，不能過(guò)緊也不能過(guò)松。過(guò)緊會(huì)降低機(jī)械效率，過(guò)松會(huì)降低容積效率?；钊M件必須具備較高的強(qiáng)度和耐磨性?；钊话阌媚湍サ蔫T鐵制造，比如HT200300、球墨鑄鐵、優(yōu)質(zhì)碳素鋼等，有時(shí)也采用鋁合金作為活塞的材料，活塞通常有整體式和組合式兩種。而活塞桿大多數(shù)用鋼料制造，比如45鋼等，一般要求調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)為了提高耐磨性和防銹能力，需要在桿外圓表面鍍鉻并進(jìn)行拋光或磨削加工?；钊c活塞桿的連接方式有多種，有整體式連接，這種連接方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但是損壞后需要整體更換。有卡環(huán)式連接，這種連接方式的特點(diǎn)是裝拆方便，低速時(shí)使用較多。用螺紋連接，螺紋連接的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便

33、可靠，缺點(diǎn)是活塞桿上車螺紋，其強(qiáng)度削弱，因此，采用兩個(gè)鎖緊螺母進(jìn)行鎖緊。如圖所示：圖3-2 活塞桿與活塞的連接1）導(dǎo)向套活塞桿導(dǎo)向套裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)部裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封。外側(cè)裝有防塵圈。當(dāng)導(dǎo)向套采用非耐磨材料時(shí)，其內(nèi)圈還可裝設(shè)導(dǎo)向環(huán)，用作活塞桿的導(dǎo)向。導(dǎo)向套的典型結(jié)構(gòu)型式有軸套式和端蓋式兩種。端蓋式直接導(dǎo)向套材料用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、氧化鑄鐵等制作。本次設(shè)計(jì)中選用的就是灰鑄鐵。導(dǎo)向套內(nèi)孔與活塞桿外圓的配合多為H8/f7H9/f9.外圓與內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.03mm，圓度和圓柱度公差不大于直徑公差的一半，內(nèi)孔中的環(huán)形油槽和直油槽要淺而寬，以保

34、證良好的潤(rùn)滑。2）防塵圈安裝在前端缸蓋內(nèi)，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置，根據(jù)要求選用的A型防塵圈，直徑范圍在6390mm，工作范圍-30110C,材料為丁腈橡膠，在外表面上具有梳子形截面的密封表面，保證了它在溝槽中的可靠定位。具體如圖3-3所示：圖3-3 防塵圈的安裝3.3.3密封裝置密封是保證液壓系統(tǒng)正常工作的最基本也是最重要的裝置。密封裝置主要用來(lái)防止液體的泄漏。良好的密封裝置是液壓系統(tǒng)能夠傳遞動(dòng)力、正常工作的保證。如果密封不好，將會(huì)造成系統(tǒng)和元件的泄漏加大，使系統(tǒng)壓力和容積效率降低，浪費(fèi)能量，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。對(duì)于液壓系統(tǒng)，密封不良導(dǎo)致油

35、液外泄污染環(huán)境，因此正確地使用密封裝置是非常重要的。根據(jù)兩個(gè)需要密封的耦合面間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把密封分為動(dòng)密封和靜密封兩大類。設(shè)計(jì)或選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高密封性，摩擦阻力要小，抗腐蝕，耐磨，壽命長(zhǎng)，制造簡(jiǎn)單，拆裝方便。對(duì)密封裝置的要求：1）具有良好的密封件，即有適宜的彈性，能補(bǔ)償所密封表面在制造上的誤差與工作中的磨損，并隨壓力的增大自動(dòng)地提高密封程度。2）具有良好的安定性，即油液浸泡對(duì)其形狀尺寸的變化影響要小，溫度對(duì)其彈性和硬度的變化影響也要小。3）摩擦力小，運(yùn)動(dòng)靈活，工作壽命長(zhǎng)。4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用、維修簡(jiǎn)便。密封件的材料：常用的液壓系統(tǒng)密封

36、材料有以下幾種：1）丁腈橡膠。這是一種最常用的耐油橡膠，具有良好的彈性和耐磨性，工作溫度一般為-20100，有一定的強(qiáng)度，摩擦系數(shù)較大。2）聚氨酯。它的耐油性能比丁腈橡膠好，既具有高強(qiáng)度又具有高彈性。拉斷強(qiáng)度比一般橡膠高。它有很好的耐磨性，目前被廣泛用作動(dòng)密封的密封材料，適應(yīng)溫度范圍為-3090.常見(jiàn)的密封方法：1）間隙密封是一種常用的密封方法，它依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來(lái)防止泄漏。由圓環(huán)縫隙流量公式可知泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來(lái)減小泄漏。一般間隙為0.010.05mm，這就要求配合面加工有很高的精度。2）密封圈密封 密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密

37、封。密封圈有O形、V形、Y形及組合式等幾種，其材料為耐油橡膠、尼龍等。密封件的類型：O形密封圈O形密封圈的截面是圓形，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系數(shù)小，容易制造等特點(diǎn)，主要用于靜密封和滑動(dòng)密封（轉(zhuǎn)動(dòng)密封用得較少）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，摩擦力較其他密封圈小，安裝方便，價(jià)格便宜，可在-40120C.溫度范圍內(nèi)工作。但與Y形密封圈相比，其壽命較短，密封裝置機(jī)械部分的精度要求高，啟動(dòng)阻力較大。O形圈的使用速度范圍為0.0050.3m/s。表3-1 標(biāo)準(zhǔn)O型圈根據(jù)要求，從表3-1中選用w=7mm的O形密封圈，其溝槽寬度是密封圈截面直徑的1.31.5倍。取用溝槽寬度=10mm。O形圈裝入密封槽

38、后，其截面受到壓縮后變形。在無(wú)壓力時(shí)，靠O形圈的彈性對(duì)接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實(shí)現(xiàn)初始密封；當(dāng)密封腔充入壓力工作介質(zhì)后，在壓力的作用下，O形圈擠向溝槽一側(cè)，密封面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。因?yàn)榇颂幩惺艿妮d荷是靜載荷所以沒(méi)有增加擋圈。所處的位置在連接塊和端蓋之間。如圖3-4所示：圖3-4 連接塊和缸蓋之間的密封形式任何形狀的密封圈在安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過(guò)小不能密封，過(guò)大則摩擦力增大，且易于損壞。因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時(shí)，O形圈就會(huì)被擠入間隙中而損壞，為此需要在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的

39、擋圈，其厚度為1.252.5mm。雙向受高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈。此處用于活塞與活塞桿之間的密封，用兩個(gè)O形密封圈來(lái)密封。形狀如下圖3-5： （a） （b） 圖3-5 活塞與活塞桿之間的密封形式格萊圈格萊圈截面形狀改善了泄漏控制且具有更好的抗擠出性。摩擦力小，無(wú)爬行，啟動(dòng)力小以及耐磨性好，其密封部位在活塞、活塞桿，密封功能為雙作用，在本次設(shè)計(jì)中裝在活塞上。直徑范圍82500mm，工作壓力范圍80MPa 溫度在-54200，速度2m/s。具體安裝如圖3-6： 圖3-6 格萊圈的安裝尺寸Y形密封圈Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好、摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，

40、故應(yīng)用普遍。Y形密封圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，如液壓缸活塞桿和活塞處的動(dòng)密封。根據(jù)活塞桿的直徑選用Y形密封圈的尺寸為18020016mm圖3-7 Y形密封圈的安裝3.3.4缸體的連接方式1、端蓋與法蘭的連接兩頭端蓋與法蘭都采用螺栓連接 選用螺紋規(guī)格M20、公稱長(zhǎng)度l =125mm 性能等級(jí)為4.6級(jí)、不經(jīng)表面處理、C級(jí)的六角頭螺栓：螺栓 GB578086 M20125，如圖3-8所示： 圖3-8 六角頭螺栓由GB578086得： B=20mm l=125mm s=29.5mm k=12.5mm e=33.52mm 螺母選用C級(jí)1型六角螺母，螺紋規(guī)格為M20。其外形如圖3-9： 圖3-9 螺母尺

41、寸圖由GB/T 6172.1-2000 得： e =32.95mm s =29.16mm m =17mm 性能等級(jí)（鋼）：4.5mm 表面處理：不經(jīng)處理 鍍鋅鈍化墊圈選用規(guī)格20mm、材料為65Mn、表面氧化的標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈，其標(biāo)記為：GB/T 93 20。2、連接塊與端蓋的連接采用螺釘連接 選用螺紋規(guī)格d=M20、公稱長(zhǎng)度l =42mm 性能等級(jí)為4.6級(jí) 不經(jīng)表面處理、C級(jí)的內(nèi)六角頭螺栓：螺釘 GB/T70.12000 如圖3-10所示：圖3-10 內(nèi)六角頭螺釘由GB/T70.12000 得：k=10mm b=37mm l=42mm e=9.15mm s=8mm3、方形法蘭塊與缸體的連接液

42、壓缸的其中一個(gè)油口處在缸體上，采用螺釘連接。大致位置如圖：圖3-11 方形法蘭連接圖查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8第五版P21-298頁(yè) 選用的尺寸如下：缸徑D=250mm EE=44mm EA=82mm ED=12mm3.4標(biāo)準(zhǔn)液壓油缸和馬達(dá)的選用3.4.1剪切油缸剪切油缸的設(shè)計(jì)根據(jù)要求選用標(biāo)準(zhǔn)單活塞桿SD基本型如圖3-12：其行程設(shè)定為30mm，時(shí)間t=1s缸徑50mm,活塞桿直徑22mm推力在7MPa的情況下，13.72KN拉力在7MPa的情況下，10.92KN根據(jù)公式q= （3-4）計(jì)算出它的流量q=3.5325L/min圖3-12 剪絲油缸外觀圖查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8得：M=M201.5 A=30m

43、m C=22mm L=220mm B=50mm3.4.2穿絲油缸穿絲油缸的設(shè)計(jì)根據(jù)要求也選用標(biāo)準(zhǔn)單活塞桿SD基本型如圖3-13：其行程設(shè)定為1500mm， 時(shí)間t=10s缸徑80mm,活塞桿直徑35mm推力在7MPa的情況下，35.14KN拉力在7MPa的情況下，28.21KN根據(jù)公式（3-4）計(jì)算出它的流量q=45.216 L/min圖3-13 穿絲油缸外觀圖查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8 得：M=M301.5 A=45mm C=35mm L=1450mm3.4.3葉片馬達(dá)馬達(dá)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)：YM-A28B額定壓力：6.3MPa額定轉(zhuǎn)速：500r/min排量：24.5ml/r輸出轉(zhuǎn)矩：16.1Nm有q=

44、nv （3-5）式中n為額定轉(zhuǎn)速，v為額定排量計(jì)算得q=12.25 L/min查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8選用馬達(dá)如圖3-14所示： 圖3-14 YM-A28B馬達(dá)3.4.4夾緊油缸夾緊油缸的設(shè)計(jì)外觀如圖所示： 圖3-15 夾緊油缸外觀圖其中：A=480mm B=350mm C=260mm D=125mm 流量q=60L/min3.5液壓系統(tǒng)控制回路圖廢紙打包機(jī)液壓系統(tǒng)由兩個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，有四個(gè)液壓油缸和一個(gè)馬達(dá)組成。分別為主液壓油缸、夾緊油缸、穿絲油缸、剪切油缸和絞絲用葉片馬達(dá)。工作性質(zhì)不同，其動(dòng)作順序有嚴(yán)格的要求。首先，PLC發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)給電機(jī)M2，帶動(dòng)齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓油經(jīng)過(guò)濾器、齒輪泵進(jìn)入電液換向

45、閥左腔，給夾緊油缸供油使夾緊缸到達(dá)預(yù)設(shè)的位置后保壓。等廢紙?jiān)诹舷渲卸逊e到一定程度，PLC接收到傳感器的信號(hào)開(kāi)始啟動(dòng)主電機(jī)M1，主電機(jī)帶動(dòng)主泵工作，液壓油經(jīng)過(guò)濾器、柱塞泵進(jìn)入電液換向閥左腔，液壓油打到主缸的無(wú)桿腔，使活塞桿前進(jìn)，到達(dá)指定的位置，PLC接收到行程開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)后停止向前，保持一段時(shí)間后，電磁換向閥右腔工作，使主油缸有桿腔工作，活塞桿后退。主油缸連續(xù)運(yùn)作直到包長(zhǎng)到達(dá)要求的長(zhǎng)度，主油缸停止工作，穿絲油缸開(kāi)始工作，從齒輪泵出來(lái)的液壓油經(jīng)電磁換向閥的左腔進(jìn)入到穿絲油缸的左腔，進(jìn)行穿絲。穿絲到位后啟動(dòng)絞絲葉片泵進(jìn)行絞絲，當(dāng)達(dá)到要求的圈數(shù)以后，絞絲馬達(dá)停止工作，剪切油缸開(kāi)始運(yùn)作，剪切完成后

46、，打包工作就此完成。主泵和副泵出口處要安裝溢流閥，主要使被控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。在泵的出口通常安裝單向閥，可防止系統(tǒng)壓力沖擊對(duì)泵的影響，另外泵不工作時(shí)可防止系統(tǒng)油液經(jīng)泵倒流入某些元件，例如流入過(guò)濾器，有可能會(huì)損壞過(guò)濾器。根據(jù)要求設(shè)計(jì)的液壓回路如圖3-16所示：圖3-16 液壓系統(tǒng)控制回路圖3.6液壓元件設(shè)計(jì)與選擇3.6.1液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)于主油缸，其有效面積A= （3-6）式中已知D=250mm，求得A=0.049=F/A （3-7）已知F=1000kN和式（3-6）求得=20.408Pa，液壓缸在整個(gè)工作過(guò)程中最大工作壓力，考慮到本系統(tǒng)油路較為簡(jiǎn)單，故取

47、主壓力油路中的總壓力損失=0.3MPa，則液壓泵的最大工作壓力P=+=20.708MPa。然后確定液壓泵的流量：液壓泵的最大供油量，按液壓缸的最大輸入流量進(jìn)行估算。=0.000613281/s=36.79686 L/min其中 v=s/t s=1.5m t=2min由上式取泄漏系數(shù)K=1.1,則=1.1=40.4765 L/min最后確定液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電機(jī)的規(guī)格：根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8，選用規(guī)格相近的型號(hào)為A2F28的斜軸式軸向定量柱塞泵，其額定壓力為35MPa，排量為28.1ml/r,額定轉(zhuǎn)速為1500r/min,額定工況下能保證的輸出流量為42.15 L/min。取電機(jī)的總效率

48、為 = / （3-8）由已知求得=15.88kw因此，選用主電機(jī)的型號(hào)：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)9，選用規(guī)格Y2系列普通三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)Y2-180M-4,其額定功率18.5kW，額定電流36.5A，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1470r/min,效率90.5%。除了主缸要求在高壓環(huán)境下工作，其他幾個(gè)缸和馬達(dá)都是低壓環(huán)境下運(yùn)作，所以輔泵采用的是低壓較大流量的齒輪泵供油。除主缸以外的有夾緊油缸，穿絲油缸，絞絲油缸和馬達(dá)都是單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，沒(méi)有同時(shí)工作的，所以選用的齒輪泵的流量只要大于其中最大一個(gè)的流量就可以，其中最大的流量就是夾緊油缸的流量，其值為60L/min，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8，選用型號(hào)：CB-50（48） 其排量48

49、.7ml/r，額定壓力10MPa，額定轉(zhuǎn)速1450r/min，容積效率大于90%，驅(qū)動(dòng)功率13.5KW。齒輪泵上的電機(jī)計(jì)算同上，得電機(jī)的功率為16.11 kW，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)9，也選用規(guī)格Y2系列普通三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)Y2-180M-4,其額定功率18.5kW，額定電流36.5A，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1470r/min,效率90.5%。同理冷卻用油泵選用型號(hào)為CB-32，排量為32.5 ml/r，額定壓力10MPa， 轉(zhuǎn)速為1450 r/min，其電機(jī)型號(hào)選用Y2-132S-4,其額定功率為5.5kW，額定電流11.8A，轉(zhuǎn)速為1440r/min,效率為85%。3.6.2液壓控制閥和液壓輔助元件1、

50、電液控制換向閥電液換向閥由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成。其中，液動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)主油路的換向，稱為主閥；電磁換向閥用于改變液動(dòng)換向閥的控制油路的方向，推動(dòng)液動(dòng)換向閥閥芯移動(dòng)，稱為先導(dǎo)閥。由于推動(dòng)主閥芯的液壓推力可以很大，所以主閥芯的尺寸可以做得很大，允許大流量通過(guò)。這樣，用較小的電磁鐵就能控制較大的流量。通過(guò)流量的計(jì)算，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8選用下列三位四通電液換向閥，其型號(hào)為：4WEH16 其通徑為16cm，額定壓力21MPa，最高壓力28MPa，通過(guò)流量300L/min。具體如圖3-17所示：圖 3-17 4WEH1電液換向閥穿絲油缸，剪絲油缸，夾緊油缸中經(jīng)過(guò)的流量都不超過(guò)60 L/min，所以

51、選用普通型DSG-01-3C電磁換向閥，其最大流量63L/min就能滿足要求。其最高使用壓力31.5MPa。具體如圖3-18：圖3-18 DSG-01-3C三位四通電磁換向閥對(duì)于絞絲油缸，只要求它的轉(zhuǎn)與停，不需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，所以選用DSG-01-3C二位四通電磁換向閥，其最大流量為63L/min，能滿足要求。如圖3-19所示：圖3-19 DSG-01-3C二位四通電磁換向閥2、溢流閥Y2型溢流閥采用平衡錐閥式結(jié)構(gòu)，它具有體積小、重量輕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、性能穩(wěn)定、維修方便和高壓低噪音等特點(diǎn)，器作用主要是防止系統(tǒng)過(guò)載，保持泵和油路系統(tǒng)的安全及保持油路系統(tǒng)的壓力恒定。選用型號(hào)：Y2-H20B 公稱壓

52、力31.5MPa，調(diào)壓范圍425MPa 通徑20mm，額定流量100L/min。圖3-20溢流閥外觀圖3、單向閥的選用液控單向閥是允許油液向一個(gè)方向流動(dòng)，反向開(kāi)啟必須通過(guò)液壓控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的單向閥。本次設(shè)計(jì)采用液控單向閥，其反向永不開(kāi)啟，保證單向一直進(jìn)行。下圖是選用的液控單向閥外觀連接尺寸：圖3-21 單向閥外觀圖表3-2 單向閥規(guī)格查表3-2取用型號(hào)：RVP25，具體尺寸如上表所示。P=79.5mm T=15mm H=60mm J=120mm K=165mm L=169mm M=76mm N=100mm F=55mm4、過(guò)濾器過(guò)濾器的功用是清除油液中的各種雜質(zhì)，以免其劃傷、磨損、甚至卡死有相對(duì)運(yùn)

53、動(dòng)的零件，或堵塞零件上的小孔及縫隙，影響系統(tǒng)的正常工作，降低液壓元件的壽命，甚至造成液壓系統(tǒng)的故障。用過(guò)濾器對(duì)油液進(jìn)行過(guò)濾是十分重要的。選用過(guò)濾器時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面的要求：1)過(guò)濾精度是首先考慮的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，它直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)中油液的清潔度等級(jí)。過(guò)濾器按過(guò)濾精度可以分為粗過(guò)濾器、普通過(guò)濾器、精過(guò)濾器和特精過(guò)濾器四種，它們分別能慮去公稱尺寸為100m以上、10100m、510m和5m以下的雜質(zhì)顆粒。2)其次，要確保所選用的過(guò)濾器過(guò)濾能力，且壓力損失要小。過(guò)濾能力是指在一定壓力降下允許通過(guò)過(guò)濾器的最大流量，又可稱為通流能力。一般用過(guò)濾器的有效過(guò)濾面試來(lái)表示。3)一般情況下，過(guò)濾器的通流

54、能力應(yīng)大于實(shí)際通過(guò)流量的兩倍以上。工作壓力及允許的壓力差應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)要求。4)過(guò)濾器應(yīng)有一定得機(jī)械強(qiáng)度，不能因液壓力的作用而破壞。5)濾芯對(duì)液壓系統(tǒng)所用介質(zhì)的抗腐蝕性好，并能在規(guī)定的溫度下和使用壽命內(nèi)正常工作。6)濾芯要易于清洗，更換，拆裝和維護(hù)。本次設(shè)計(jì)是在液壓泵的吸油管路上安裝一個(gè)吸油過(guò)濾器，這種安裝方式主要用來(lái)保護(hù)泵不致吸入較大的機(jī)械雜質(zhì)，一般都采用過(guò)濾精度較低的粗過(guò)濾器或普通精度過(guò)濾器。因?yàn)楸脧挠拖湮停瑸榱瞬挥绊懕玫奈托阅?，吸油阻力?yīng)盡可能小，否則將造成液壓泵吸油不暢或出現(xiàn)空穴現(xiàn)象并產(chǎn)生強(qiáng)烈噪聲。這時(shí)過(guò)濾器的通油能力應(yīng)大于液壓泵流量的兩倍以上，壓力損失不得超過(guò)0.010.035M

55、Pa。必要時(shí)，泵的吸入口應(yīng)置于油箱液面以下。根據(jù)流量大小，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8，選用21FH2200箱上吸油過(guò)濾器具體的型號(hào)為21FH2200-22，其通徑為38mm，流量為100L/min，過(guò)濾精度80m，原始?jí)毫p失0.02MPa。外觀如圖3-22：圖3-22 21FH2200-22過(guò)濾器5、冷卻器1）冷卻器的功用冷卻器的用途是當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因液壓泵、液壓馬達(dá)等的溶劑損失和機(jī)械損失，控制元件及管路的壓力損失和液體摩擦損失等消耗的能量，幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量。大部分熱量使油液及元件的溫度升高。如果油溫過(guò)高，油液黏度下降、元件內(nèi)泄漏增加、磨損加快、密封老化等，將嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的正常工作。一般液

56、壓介質(zhì)正常使用溫度范圍為1565。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，考慮油箱的散熱面積是一種控制油溫過(guò)高的有效措施。但是，某些液壓裝置由于受結(jié)構(gòu)限制，油箱不能很大；一些液壓系統(tǒng)全天工作，有些重要的液壓裝置還要求能自動(dòng)控制油液溫度。所以必須采用冷卻器來(lái)強(qiáng)制冷卻控制油液的溫度，使之適合系統(tǒng)工作的要求。2 ）冷卻器的選用冷卻器根據(jù)介質(zhì)的不同分為水冷和風(fēng)冷兩種。 水冷式冷卻器分為蛇形管、多管式和板式等形式。本次設(shè)計(jì)中采用水冷多管式冷卻器，工作時(shí)冷卻水從管內(nèi)流過(guò)，高溫油從列管間流過(guò)，中間折板使油折流，并采用雙程或四程流動(dòng)方式，強(qiáng)化冷卻效果。其散熱效果好，散熱系數(shù)可達(dá)350580w/()。為了增加油液在管件的流動(dòng)速度，提

57、高油的傳熱效率，使油液得到充分的冷卻，還設(shè)置了適當(dāng)數(shù)量的擋板，擋板與銅管垂直安裝。這種冷卻器由于采用強(qiáng)制對(duì)流的方式，散熱效率較高、結(jié)構(gòu)緊湊，因此應(yīng)用較普遍。根據(jù)實(shí)際情況，采用獨(dú)立冷卻回路。采用單獨(dú)的油泵將熱工作介質(zhì)通入冷卻器，冷卻器不受液壓沖擊的影響，供冷卻用的液壓泵吸油管應(yīng)靠近主回路的回油管或溢流閥的泄油管。如示意圖3-23：圖3-23 冷卻回路圖3）冷卻器的計(jì)算冷卻器的計(jì)算主要是根據(jù)熱交換量確定需要的散熱面積和冷卻水量。 冷卻器散熱面積的確定應(yīng)根據(jù)發(fā)熱功率來(lái)計(jì)算。冷卻器必需的散熱面積A= （3-9）式中，P為發(fā)熱功率，h為冷卻器的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，推薦值：列管式水冷卻h=116W/()= （3

58、-10）式中，為液壓油進(jìn)口溫度；為液壓油出口溫度；為冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度；為冷卻介質(zhì)出口溫度。由式（3-10）得=55把帶入（3-9）計(jì)算德到 A2.3 取A=2.1為了很好的滿足要求，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)8，所選的型號(hào)A2.1F臥式浮頭式冷卻器具體選用型號(hào)為A2.1F型臥式浮頭式冷卻器。簡(jiǎn)圖如下：圖3-24 A2.1F臥式浮頭式冷卻器外觀6、壓力變送器壓力變送器是把氣體或液體的壓力轉(zhuǎn)換為可使用的電信號(hào)的器件，由壓力變送器傳送過(guò)來(lái)的電信號(hào)輸入到變頻器中，采用變頻調(diào)速的方式起到節(jié)能的作用。預(yù)選的液壓回路中最大壓力不超過(guò)21MPa，根據(jù)查閱的資料，選用型號(hào)為MC20w壓力變送器能很好的滿足要求，其量程：035MPa；工作電壓：DC24V；輸出信號(hào)：420mA。型號(hào)尺寸如下圖所示： 圖3-25 MC20w壓力變送器3.7 恒壓控制根據(jù)流體力學(xué)原理，在管徑一定的條件下，管道流量Q 與油泵轉(zhuǎn)速n 成正比；揚(yáng)程H 與轉(zhuǎn)速平方(n2)成正比，而電機(jī)軸功率P 與轉(zhuǎn)速的三次方(n3)成正比可見(jiàn)當(dāng)流量?jī)H下降