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这种轮对压装机最主要的缺点是人工操作,同时生产效率低,一次压装合格率低,压装质量受人为因素影响大。
压装机的类型非常之多,用途不一,就他们的系统而言,有液压控制系统和液压传动系统。
液压控制系统,是闭环系统,可对被控制量进行检测并加以反馈,系统按偏差调节原理工作,并控偏差信号的方向和大小进行自动调整控制系统有反馈,具有抗干扰能力,因而控制精度高。
液压传动系统是开环系统,被控制量与控制量之间无联系,控制量是流量控制阀的开度或变量泵的调节参数,被控制量是执行机构的速度对被控制量不进行检测,系统没有修正执行机构偏差的能力。
控制精度取决于元件的性能和系统整体的精度,控制精度较差,但调整简单性能指标侧重于静态特性,主要性能指标有调速范围,低速平稳性,速度刚度和效率。
压装机工作装置的液压系统目前有以几种类型:
(1)按液压泵的类型分为定量系统和变量系统。
(2)按液压泵的数目可分为单泵操纵回路和双泵操纵回路,后者一般用双液压回路。
(3)按液压回路的数目可分为单液压回路和双液压回路。
(4)按工作装置液压回路与转向液压回路之间关系可分为独立式液压回路和复合式液压回路。
近二十年来,许多工业部门和技术领域对高响应、高精度、高功率—重量比和大功率的液压控制系统的需要不断扩大,促使液压控制技术迅速发展。
特别是反馈控制技术在液压系统只中的应用,电子技术与液压技术的结合,使这门技术不论在元件和系统方面、理论与应用方而都口趋完善和成熟,并形成为一门学科,成为液压技术的重要发展方向之一。
目前液压控制技术已经企许多部门得到广泛应用,诸如冶金、机械等工业部门,飞机、船舶交通部门,航空航天技术,海洋技术近代科学试验装爱好武器控制等。
我国于五十年代开始液压伺服元件和系统的研究工作,现在已生产几种系列电掖伺服阀产品,液压控制系统也在越来越多的部门得到了成功的应用。
随着国民经济的发展,液压控制技术会在史多的部门为实现我国四个现代化的宏伟日标而发挥更大的作用。
随着技术的不断进步,目前国外液压系统己采用了节能效果极佳的压力一流量补偿负载传感闭式系统,国内有些公司也采用这套技术。
其特点是:
可以实现压力一流量控制。
泵输出的流量即执行元件的速度只与操纵阀杆行程大小有关,而与负载大小无关,因此该系统具有良好的速度控制特性。
该液压系统所提供功率与执行元件所要求的功率相差甚小,因而具有良好的功率控制特性,功率浪费损失小。
由于系统的无用功率小,而且在系统不工作时,系统可以近似地实现“0”流量输出,因而发热小,不会产生过热现象,提高了整个液压系统的工作寿命。
第三节设计本压装机的目的
通过在工厂里的实习、调研,我们了解到在与本压装机最接近的常规加工方法及其存在的不足:
千斤顶通常由油缸、活塞、穿心套、堵头、前后压板等零部件组成,在常规装配工艺过程中,需用铁锤装配千斤顶活塞、堵头等,且在装配前后压板等零部件时,装好一边以后,需用桁吊设备将待装配的千斤顶油缸偏心摆置进行翻转调头,翻转后,使用绗车吊下来,在进行另一边的装配。
因此,在千斤顶的装配过程中易损伤千斤顶零部件,而且工人劳动强度很大。
在装配千斤顶的过程中使用本压装机,可以提高装配过程的机械化和自动化水平,避免对零部件的损伤,提高装配质量,降低工人的劳动强度。
第四节本课题研究内容及思路
本课题目的在于根据YZJ压装机整机要求,设计出与整机相匹配的液压系统。
本课题将以YZJ压装机为研究对象,以液压传动系统设计为手段,设计出符合YZJ压装机整机性能要求的液压系统。
(一)本课题主要研究内容有以下几方面
(1)国内外压装机发展概况。
(2)液压系统的设计。
(3)液压缸的设计。
(4)液压集成块设计。
(5)液压站设计。
(6)液压油箱的计算。
在本次的控制系统设计中,从工厂的角度出发,要求以低成本来实现压装机的各个功能,设计中,主要进行液压传动系统的设计。
液压传动系统是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动方式。
按其工作原理的不同又可分为液力传动和液压传动。
液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理,主要利用液体静压能来传递动力,故也称容积式液体传动或静液传动。
液压传动的基本特征是:
以液体为工作介质,靠处于密闭容器内的液体静压力来传递动力,其静压力的大小取决于外负载;
负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则进行的,其速度大小取决于流量。
在液压系统的设计中,主要包括液压元件的设计计算与选择,液压辅助装置的计算、设计或选择;
液压传动系统的验算与校核。
(二)设计步骤
一台机器究竟采用什么样的传动方式,必须根据机器的工作要求,对机械、电力、液压和气压等各种传动方案进行全面的方案论证,正确估计应用液压传动的必要性。
当确定采用液压传动后,其设计内容和步骤大体如图1—1所示*这里所述的设计内容和步骤只是一般的系统设计流程,在实际设计过程中不是一成不变的,对于较简单的液压系统,可以简化其设计程序;
对于重大工程的复杂液压系统,往往还需在初步设计的基础上进行计算机仿真实验,或者局部地进行实物实验,反复修改,才能确定设计方案。
另外,这些步骤又是相互关联,彼此影响的,因此常需穿插交叉进行。
1.全面了解主机的结构和总体布局,这是合理确定液压执行元件的类型、工作范围、安装位置及空间尺寸所必需的,现代液压机械的工作机构越来越复杂。
对于工作机构运动形式比较复杂的情况,如能采用经济适用的液压执行元件,并巧妙地使之与其它机构相配合,不仅能简化液压系统,降低设备造价,而且能改善液压执行元件的负载状况和运动机构的性能。
2.压力相流量是液压系统的主要参数。
根据这两个参数来计算和选择液压元、辅件和原动机的规格。
系统压力选定后,液压缸主要尺寸即可确定,接着就可根据液压缸的速度确定其流量。
3.拟定液压系统图是液压系统设计中的一个重要步骤。
这一步要做的主要工作:
一是选择基本回路,二是把选出的回路组成液压系统。
4.液压元件的选择主要有:
液压执行元件的选择、液压泵的选择、控制阀的选择、确定油箱的容积、过滤器的选择、液压油的选用。
5.液压系统性能验算。
6.液压装置结构设计及编制技术文件
总体步骤如下:
第二章压装机液压系统总体设计
第一节液压系统的工作要求
一液压系统的组成
压装机的系统,采用液压传动系统,液压系统若能正常工作必须由以下五部分组成:
(1)动力装置它是把原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装
置,一般由电动机和液压系组成,其作用是为液压系统提供压力油。
(2)执行元件它是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置,其作用
是在压力油的推动下输出力和速度(直线运动),或力矩和转速(回转运动)。
这
类元件包括各类液压缸和液压马达。
(3)控制调节元件它是能控制或调节液压系统中油的压力、流量或方向,
以保证执行装置完成预期工作的元件。
这类元件主要包括各种液压阀,如溢流
阀、节流阀以及换向阀等。
(4)辅助元件辅助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接头、滤油器、压力
在以及流量计等。
这些元件分别起散热贮油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压
力和测量流量等作用,以保证系统正常工作,是液压系统不可缺少的组成部分o
(5)工作介质它在液压传功及控制今起传递运动、动力从信号的作用。
工
作介质为液压油或其它合成液体。
二压装机的工作原理
压装机是对机械零部件进行安装以及拆卸为目的的设备,在机械加工以及机械维修行业中具有广泛的用途。
该压装机各动作是由液压传动系统来实现。
系统主要包括以下几个部分:
液压动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作液体。
通过压装机的技术方案,我们了解到压装机的工作原理,在控制系统设计中,要实现的有:
机械手对千斤顶的夹持、提升、千斤顶翻转180°
,压装机对活塞的压装,这些动作,由液压系统来实现,通过电磁换向阀来控制油缸的换向,在压装机中,主机对液压系统执行元件在位置布局和空间尺寸上的限制,要解决液压执行元件的动作顺序,完成压装机的转、提升、压活塞等动作,要求在提升过程中,将机械手与千斤顶一起提升,机械手夹持牢固千斤顶,压装器能够实现活塞的压入。
工人在操作台前,使用不同按钮实现本压装机的各个动作。
(如图1.1),机械手的液压系统中的换向阀右边通电时,机械手油缸的活塞顶出,机械手张开,松开夹持的千斤顶,当换向阀左边通电时,机械手夹紧,夹持住千斤顶。
为了使压装机工作平稳,便于实现自动化和简化设计制造过程,压装机的机械手质量约3.5吨,当机械手被提升到一定高度后,手动使液压提升缸停止。
为了便于自动化和产生足够的夹紧力,千斤顶的夹紧也用液压来实现。
而工件的夹紧与提升,必须按照一定顺序进行,也就是说,在整个千斤顶的压装过程中,夹紧——提升——翻转——放下——压装。
图1.1
三系统达到的功能要求和技术指标
本压装机的技术要求如下:
1.本压装机主要用途是将油缸作180°
翻转和将活塞压入油缸。
其中油缸的180°
翻转主要有机械手的夹持以及整个机械手部件的升降-机械手180°
翻转组成;
2.本压装机适用YCW100A~YCW500A型千斤顶,YDG400-400型千斤顶的安装;
3.机械手夹持油缸的范围为Φ200~Φ530,翻转油缸的最大长度为L=950mm;
4.夹持翻转的最大重量为m=700kg;
5.机械手油缸工作额定压力为P=6.3MP,最大工作拉力F=110KN;
6.夹持油缸翻转180°
工作时间为t=15s;
7.机械手部件提升行程为h=1020mm,从下提升到上所需时间为1min;
8.压装机行走的行程为S=6250mm,所需时间为2min。
第二节液压系统参数计算
一确定液压缸负载
(一)提升阶段液压缸负载
提升液压缸负载F,查文献[2]表20-2-15中公式
F=
(2.1)
式中R——液压缸外作用力,KN;
η——液压缸总效率
查参考文献[2]表20-6-3,在额定压力下的液压缸,总效率为η=0.9~0.95,取η=0.93,提升液压缸所受外作用力R=35.4KN,代入公式(2.1)得:
F=
=
=3.81
KN
(二)压装液压缸负载
压装液压缸外作用力R=160KN,η=0.93,由公式(2.1)得:
=
=172.04KN
对各个液压缸的负载情况进行计算,列表如下:
表1
液压缸
液压缸外作用力R(KN)
力F=
(KN)
提升液压缸
35.4
39.33
压装液压缸
160
172.04
机械手液压缸
70
75.27
夹轨液压缸
20
22.22
二压装液压缸主要尺寸的确定
(一)初选液压系统压力
系统压力选定得是否合理,直接关系到整个系统设计的合理程度。
在液压系统功率一定的情况下,若系统压力选得过低,则液压元、辅件的尺寸和重量就增加,系统造价也相应增加;
若系统压力选得较高,则液压设备的重量、尺寸会相应降低,但制造精度等要求的提高。
查参考文献[2],表20-2-11,初定系统压力为6.5MPa。
(二)液压缸主要尺寸
查参考文献[3],P14,单活塞杆液压缸无杆腔为工作腔时,计算公式为:
(2.2)
式中,p1——液压缸工作压力,初算时可取系统工作压力,MPa;
P2——液压缸回油腿背压力,MPa;
d/D——活塞杆直径与按压缸内径之比;
F——液压缸负载。
查文献[2]表20-2-14,确定P2=0.4MPa,d/D=0.65,P1=6.5MPa代入公式(2.2)得
=187.1mm
计算得D=187.1mm,查文献[2]表20-6-2,选择D=200mm。
d=0.65×
D=125mm。
各个液压缸的内径,查表标准化列表如下:
表2
液压缸直径
D(mm)
d(mm)
110
200
125
180
100
80
56
(三)计算在各工作阶段所需的流量
1确定液压缸的流量
查参考文献[1],P18,液压缸的流量计算,
(2.3)
式中,
——液压缸的流量,L/min;
D——液压缸内径,m;
V——活塞杆的运动速度,m/min。
计算得压装千斤顶所需流量:
=π×
D2/4=3.14×
0.22×
0.95÷
4=29.83L/min。
提升千斤顶所需流量:
0.162×
1.1÷
4=22.11L/min。
三确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格
液压泵在压装的工作过程中向液压缸供油(每次只对一个液压缸供油),选流量最大的液压缸对泵进行计算。
(一)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:
P=P1+∑△P(2.4)
式中P——液压泵最大工作压力,MPa;
P1——执行元件最大工作压力,MPa;
△P——进油管路中的压力损失,初算时简单系统可取0.2~0.5MPaa。
将P1=6.5MPa,△P=0.4MPa代入公式(2.4)得:
P=P1+∑△P=6.5+0.4=6.9MPa。
上述计算得的是系统的静压力,考虑到系统在各种工况的过按阶段出现的动态压力往往超过静态压力,因此选泵的额定压力Pn应满足Pn≥(1.25~1.6)P。
中低压系统取小值,高压系统取大值,压装液压缸按中低压系统取小值,则:
Pn=1.25×
6.9=8.6MPa。
(二)泵的流量确定
液压泵的最大流量由文献[1]P5得:
Q≥
(∑
)(2.5)
式中Q——液压泵的最大流量,L/min;
∑
——同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值,L/min;
——系统泄漏系数,一般取
=1.1~1.3,现取
=1.2。
Q=1.2×
29.83L/min=35.79L/min。
(三)选择液压泵的规格
根据以上算得的P和Q再查阅文献[2],现选用CB-32型齿轮泵。
该泵的参数为:
排量32mL/r额定压力为10MPa,容积效率≥90%。
四与液压泵匹配的电动机的选定
选择电动机的公式依据查参考文献[2]P52(公式20-2-3)进行验算,即:
P=
(2.6)
式中P——所选电动机额定功率,KW;
PS——泵的额定压力,MPa;
Q——泵的额定流量,L/min;
ψ——转换系数;
ηp——液压泵的总效率。
查参考文献[2],P156,表20-5-9确定各个参数:
ηp=0.81,ψ=0.7,CB-32型齿轮泵的输出流量为32mL/r,额定压力PS=10MPa,代入公式3.4,得:
=6.01KW
所需电动机功率为P=6.01KW。
查阅参考文献[2],电动机产品样本,选择Y132-M4型电动机,其功率为7.5KW,额定转速为1440r/min。
第三章确定液压系统方案、绘制液压系统图
第一节确定液压系统方案
拟定液压系统图是液压系统设计中的一个重要步骤。
一液压基本回路
(一)调压回路
压力调定回路是最基本的调压回路。
溢流阀的调定压力应该大于液压缸的最大工作压力,其中包含液压管路上各种压力损失。
图3.1图3.2
(二)调速回路
进油节流调速回路使用普遍,但由于执行元件的回油不受限制,所以不宜用在超越负载(负载力方向与运动方向相同)的场合。
阀应安装在液压执行元件的进油路上,多用于轻载、低速场合。
对速度稳定性要求不高时,可采用节流阀;
对速度稳定性要求较高时,应采用调速阀。
该回路效率低,功率损失大。
(三)方向控制回路
换向回路一般都采用换向阀来换向。
换向阀的控制方式和中位机能依据主机需要及系统组成的合理性等因素来选择,当换向阀左边工作时,液压缸活塞向右方向的运动,当换向阀左边不工作时,向左方向则可以运动。
二选择液压回路
pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings
结束语
毕业设计是考验我们大学四年来所学知识的一个综合性环节,也是培养我们资料收集能力、自学能力、观察能力等综合能力的一个练习,它包括了毕业实习、资料收集、外文翻译、课题设计等过程,历经3个月,到此结束。
在整个设计过程中,综合运用过去几年所学的知识,有目的地学习当前液压系统领域的新技术,在本设计当中,完成了本专业一个具体的设计任务。
进一步巩固所学知识、加深和拓宽了知识面,培养和锻炼了分析问题和解决问题的能力,提高了团结协作精神。
设计过程中以YZJ压装机为研究对象,以液压传动系统设计为手段,通过理论计算,查阅资料,确定系统,设计出符合YZJ压装机机整机性能要求的液压系统。
我所选的毕业设计课题是YAJ压装机控制系统设计。
液压系统是压装机械设备的动力源,在机械行业应用非常广泛。
虽然液压系统的结构和工作原理以前学过,但是要设计一个液压控制系统,还要查阅很多的相关资料。
为了能圆满的完成这个设计,我翻阅了大量液压传动、控制等相关的书籍和网上的资料,在丁黎光教授和冯志君老师的悉心指导及柳州欧维姆机械股份有限公司的苏庆勇工程师的指导和其他同学的帮助下,我还是逐步的解决了设计中的各种问题,最终完成了这个毕业设计。
由于本人水平有限、设计时间短,设计中还有很多不足和错漏之处,希望能得到各位老师和同学的批评与指正。
致谢
参考文献
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