切断机液压系统毕业设计论文

关键词：切断机；液压系统；油缸Shearingmachineiswidelyusedinsteelrollingmachines,thispaperintroducesthecontinuouscastingmachinebyusingshearingmachinetohandlevarioustypesofsteelbillet.Hydraulicshearingmachinehasloweroperatingcostthanflamecuttingmachines.However,inthesamevolume,thehydraulicdevicegeneratesmushpowerthanelectricalequipment.Inthesamepower,thehydraulicdevicesmallvolume,lightweightandcompactstructure.Sofromvariousperspectives,choosinghydraulicshearingmachinethatuseshydraulicpressureasthemaindrive.Itchoosesthedown-cutsheetofparalleslice.Theup-cutsheetanthedown-cutsheetofdown-cutshearingmachinearemovable,buttheactionofshearingtherolledpieceisdonebydown-cutsheet.Atpresent,itiswidelyusedintheworkshopofbloomandbillet.Thehydraulicsystemofshearingmachinemainlyconsistsofthreeparts:thesystemofdown-cutbed,thedrivingsystemoftablerollervehicleandthesystemliftedbytop-cutset.Itsdown-cutbed'sshearingsystem.Mainlycontrolsadvancementandretreatofthedown-cutslice.Thedrivingsystemoftablerollervehicleisusedtokeeptheshearingmachinehavingthesamespeedwithbilletanresetsquicklyafterfinishingshearing.Theliftingsystemoftop-cuttablecandriftthetop-cutbed.Andtheshearcylinderofdown-cutbedisdrivenbyvariablepumpindependently,whilethecylinderoftablerollerandliftingvatoftop-cutbedareusedaquantitativepump,andtheoperationisdonebyusingreversingvalve.KeyWords:shearingmachine;hydraulicsystem;fueltank第一章绪论 5第二章切断机的液压传动系统的设计与计算 72.1切断机的设计要求与参数 72.1.1设计要求 72.1.2设计参数 72.2进行工况分析，确定液压系统的主要参数 72.2.1液压缸的载荷计算 72.2.2初选系统的工作压力 82.2.3计算液压缸的主要结构尺寸 82.2.4计算液压执行元件实际所需流量 2.2.5计算液压执行元件的实际工作压力 2.3制定液压系统基本方案和拟定液压系统图 2.3.1制定基本方案 2.3.2拟定液压系统原理图 2.4液压元件的选择 2.4.1液压泵的选择 2.4.2电动机功率的确定 2.4.3液压阀的选择 2.4.4管路的选择 2.4.5油箱的有效面积的确定 2.5液压系统性能的验算 2.5.1验算回路中压力损失 2.5.2验算系统发热升温 第三章液压缸的设计计算 3.2计算液压缸的结构尺寸 3.2.1缸筒长度 3.2.2最小导向长度的确定 3.3液压缸主要零部件设计 3.3.2活塞 3.3.3活塞杆的导向套和密封 3.3.4放气装置 第四章液压泵站的设计 4.1集成回路的设计 4.1.1液压集成回路设计 4.1.2液压集成块及其设计 4.2管路的选择 4.2.1管路材料的选择 4.2.2管接头的选择 4.3液压油箱的设计 4.3.1油箱的用途及分类 4.3.2液压油箱的外形尺寸 4.3.3液压油箱的结构设计 4.3.4滤油器的选择 4.3.5液压油的选择 4.4阀板的设计 4.4.1阀板连接概述 4.4.2阀板的设计 4.5液压站结构设计 4.5.1液压泵的安装方式 4.5.2电机与液压泵的连接方式 4.5.3液压站结构设计注意事项 第五章参考文献 结束语 第一章绪论液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量1)切断机特点钢筋操作。而目前比较多的是应该属于液压钢筋切断机液压钢钢筋切断机分类2)切断机行情给用户带来麻烦，不易管理.因为在由切大料到切小料时，不是磨损等方面都超过国产机器.40型和50型刀片厚度均为17mm;而国外都是双螺栓固定，25~4)国内切断机每分钟切断次数少.国内一般为28～31次，国外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率较高。曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑.国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。快进负载G₁=200N切断负载G₂=12000N返回负载G₈=300N快进返回速度V₁=1m/min工进速度V₂=0.3m/min回油腔背压p,=0.4MP。夹紧缸夹紧时工作压力5MP,夹紧缸与拨盘缸型号相同求得相应的作用与活塞上的载荷力，并列于表2-1表2-1各液压缸载荷力液压缸名称工况液压缸外负载活塞上载荷F/N切断缸快进200/0.9=222.22工进12000/0.9=13333.返回300/0.9=333.33拨盘缸快进200/0.9=222.22返回300/0.9=333.33备，压力可以选的低一些。具体选择可参考下表2-2。表2-2按载荷选工作压力20~30<0.8~12.5~3参考参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为p₁=40×10⁵Pa已知：快进负载G=200N返回负载G₃=300N快进返回速度V₁=1m/min工进速度V₂=0.3m/min液压缸机械效率η=0.9按标准直径算出液压缸有效面积活塞杆强度校核Fx-----活塞杆所受的最大载荷，Fm=12000Nd-----活塞杆直径，d=40×10m活塞杆材料为碳钢【σ】=100~120MP。∴强度符合，校核完毕。2.2.3.2拨盘缸与夹紧缸已知：快进负载G₁=200N返回负载G₃=300N快进返回速度V₁=1m/min切断机液压系统液压缸机械效率η=0.9按标准直径算出液压缸有效面积活塞杆强度校核F——活塞杆所受的最大载荷，Fm=300N∴强度符合，校核完毕。2.2.4计算液压执行元件实际所需流量根据已经确定的液压缸的尺寸结构，可以计算出各个执行元件在各个工作阶段的实际所需流量。表2-3各工况所需流量工况名运动速度结构参数流量g/L/m公式称V/m/minA/mm²拨盘缸下降缸拨盘缸上升缸Q=V₁A₂切断缸快进缸切断缸工进缸Q=V₁A₂切断缸返回缸表2-4切断缸所需的实际压力和功率工作循环计算公式负载F进油压力p,回油腔背压p,输入N快进20.344×4×10⁵1工进P=p,C二3×10⁶4×10⁵3切断机液压系统返回34×10⁵7表2-5拨盘缸所需的实际压力和功率工作循环计算公式负载F进油压力p,背压p,输入功率pN快进P=p,q20.381×4×10⁵1返回34×10⁵1表2-6夹紧缸所需的实际压力和功率工作循环计算公式负载F进油压力p,背压p,输入功率PN夹紧2放松0P=p,q32.3.1制定基本方案传动的切断机叫做液压切断机。一个完整的液压作直线往复运动。本方案主要采用三个执行组件：切断缸、拨盘有切断机的特点决定，可采用单活塞杆液压缸，其有效工作面积方向。根据控制功能的不同，其液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又可分为溢流阀、减压阀、顺集流阀等；方向控制阀包括单向阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定制控制阀和比例控制阀。系压力表、油位温度计等。起连接、输油、贮油、过滤、贮存压力液压油是液压系统中传递能量的工作介质。有各种矿物油、乳化油和合成型液压油几大类。本系统选用20号机械油。2.3.1.2.1切断缸基本回路的确定1).容积节流调速回路液压缸慢进速度由变量泵调节，以减少功率2).压力控制方案切断缸在切断材料时剪切力突然消失，使活塞由于惯性突然前冲，引起液压冲击，故在液压缸端部安装蓄能器，吸收多量，减少液压冲击，实现缓冲。词汇录用变量泵切断机液压系统图2-1切断缸基本回路拨盘缸基本回路的确定双液控单向阀锁紧回路由于载物台在剪切时承受极大的载荷，为了在极大冲击下仍具有较好的剪切效果，载物台必须具有较高的精度，采用双液控单向阀锁紧回路。它能在液压缸不工作时使活塞迅速平稳、可靠且长时间的被锁紧，不为向上的剪切力所移动。当液压缸上腔不进油时液控单向阀关闭，液压缸下腔不能回油，活塞被锁进不能下落。但由于液控单向阀有一定泄露，因此，锁紧时间不能太长。但剪切过程较短，拨盘缸需要锁紧时间不长，故满足要求。图2-2拨盘缸基本回路夹紧缸基本回路的确定切断机液压系统压力继电器起安全保护作用，实现压力互锁，即只有在元件被夹紧后，才能正常工作。444图2-3夹紧缸基本回路拨盘快进拨动工件下降→夹紧缸夹紧工件→刀架快进接近工件→刀架工进慢速切断工件→拨盘及刀架同时退回→夹紧缸松开工切断缸承受负载压力大，属于中(高)压系统。而柱塞泵的柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，易得到高精度的配合，可在高压下工作，故选用柱塞泵。拨盘缸与夹紧缸所承受负载不是很大，属于低压系统，可使用定量叶片泵为动力源。第17页共50页切断机液压系统ll7照g阀18)电阀⑧☑1过器8小5w电磁体夹紧缸夹紧十拨盘缸下降十刀架快进+切断+刀架返回+夹紧缸放松拨盘缸上升+P≥P+Z△P由表2-4可知工进阶段液压缸压力最大，若取进油路总压力损失Z△p=5×10⁵Pa,则液压泵最高工作压力可按式算出P₀≥P+Z△P=(3×10⁶+5×10⁵)Pa=35.0×10⁵P₄2)液压泵流量的确定Q=1.2×5=6L/min故选用A7V20型斜轴式轴向柱塞泵，其额定压力为35MPa,额定流量为28.8L/min,额定转速为4100r/min。(参考文献《机械设计手册(第四版)》P22-144表22.5-44)切断机液压系统2.4.1.2低压系统液压泵的选择P₀≥P+E△P由表2-4可知夹紧阶段液压缸压力最大，若取进油路总压力损失EAp=5×10⁵Pa,压力继电器可靠动作需要压力差为5×10⁵Pa,则液压泵最高工作压力可按式算出P₀≥P+Z△P+5×10⁵Pa=(5×10⁶+5×1O⁵+5×10⁵)Pa=51×10⁵Pa因此泵的额定压力可取p,≥1.25×51.0×10⁵Pa=63.75×10⁵Pa。2)液压泵流量的确定Q≥KZQQ=1.1×1.25=1.38L/min故选用YB₁-2.5型叶片泵，其额定压力为6.3MP,额定流量手册(第五版)》P22-104表22.5-21)2.4.2电动机功率的确定2.4.2.1高压系统电动机的确定切断机液压系统Qn——液压泵额定流量，Qn=28.8L/min考虑到剪切时间很短，而电动机一般允许在短时间内超载25%,因此，故根据《机械设计手册(第五版)》第五卷，选定Y2-90S-2型三相异步电机，其额定电流为3.4A,转速为2840r/min,效率为79%。2.4.2.2低压系统电动机的确定驱动液压泵的功率为：Pv——液压泵最大工作压力，Px=1.31×10°Pn——液压泵总效率，η=0.9考虑到剪切时间很短，而电动机一般允许在短时间内超载25%,因此，故根据《机械设计手册(第五版)》第五卷，选定Y2-632-2型三相异步电机，其额定电流为0.7A,转速为2820r/min,效率为68%。根据液压系统的工作压力和通过各个阀类元件的实际流量，可选出这些元件的型号和规格，见下表表2-8液压切断机液压阀及附件明细表序号名称通径型号规格数量压力MPa1过滤器WU-16×1802安全阀13单向阀RFB-G-04-1-32~714压力表55电磁换向阀6616单向调速阀RFB-G-04-1-327蓄能器HXQ-A1.0D8冷却器GLC1-0.419过滤器WU-16×180单向阀RFB-G-04-1-32~7电磁换向阀66双液控单向阀RFB-G-04-1-321溢流阀YF-B10B1过滤器WU-16×180单向阀RFB-G-04-1-32~71压力表51电磁换向阀1压力继电器HED2O1切断机液压系统2.4.4管路的选择由于本液压系统管路较为复杂，根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。取主要几条管路，根据以下公式确定他们的内径和壁厚，其数值见表：(1)管道内径计算(2)管道壁厚计算d——油管内经q——管内流量(m³/s)v——管中油液的流速8——油管壁厚P——管内工作压力(MP)n——安全系数(P<7MP。时，取n=8;P≥17.5MPa时，取n=4)σb——管道材料的抗拉强度，取σb=45MP。管道内的流速可参考表2-8表2-9允许流速推荐值管道推荐流速(m/s)液压泵吸油管道0.5~1.5一般取1以下液压系统压油管道3~6压力高、油管短、粘度小取值小液压系统回油管道称(L/min)允许速度(m/s)管内径管内工所选管道内径与油管油管油管油管2V=aq表2.4-3)中压系统取a=66Qv=28.8+3.625=32.43L/minV=6×32.43=194.55L选取标准值250L。切断机液压系统2.5液压系统性能的验算2.5.1验算回路中压力损失2.5.1.1切断缸回路的压力损失△P=E△P₁+Z△P₂+E△P₃1)沿程压力损失L—HM46号矿物油型液压油，正常运转后的运动粘度取v=4.6×10⁵m²/s,油的密度为p=850kg/m³。2)局部压力损失由于采用了集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部损失，结果列于下表表2-11部分阀类元件局部压力损失元件名称额定流量实际通过流量额定压力损失实际压力损失第25页共50页q,/L·min-q/L·min-△p,/(×10⁵Pa)△p/(×10⁵Pa)单向阀22三位四通电磁阀40.26/1.03二位四通电磁磁阀4单向阀2AP₂=0.5×10⁵Pa,则进油路和回油路总的压力损失为E△p₁=Z△P+E△p+△p=(0.52+0.82+0.26+0.46+0.3)×10⁵Pa=2.36×10⁵PaEAp₂=E△P+E△P+△p₂=(1.04+1.03+1.03+0.5)×10⁵Pa=3.6×10⁵Pa查表一得快退时液压缸负载F=526N;则快退时液压缸的工作压力为p₁=(F+EAp₂A₁)/A₂=[(526+3.6×10⁵×78.5×10*)/40×10~]Pap₁=8.38×10⁵Pa可算出快退时泵的工作压力为P₀=p₁+EAp₁=(8.38×10⁵+2.36×10⁵)Pa=10.74×10⁵Pa因此，大流量泵安全阀2的调整压力应大于10.74×10⁵Pa从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值，而且比较接近，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要2.5.2验算系统发热升温在整个工作循环中，工进阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，故按工进工况验算系统温升。工进时液压泵的输入功率如前面计算工进时液压缸的输出功率P₉=Fv=13333.3×0.3/60=66.67Wφ=P₁-P₂=(753-66.67)W=686.33W已知油箱容积V=250L=250×10°m²,则按式(8-12)油箱近似散热面积A为切断机液压系统 假定通风良好，取油箱散热系数C,=15×10-³kW/(m².℃),则可得油液温T₁=△T+T₂=25+17.74=41.74℃≤[r]=55℃第三章液压缸的设计计算液压缸的结构尺寸主要有三个：缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。3.2.1缸筒长度LB——活塞宽度，一般为(0.6~1)D;取B=1×80=80mm;3.2.2最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面到中点到导向套滑动面中点的距离称图3-1油缸的导向长度油缸的导向长度对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式：H≥L/20+D/2L——液压缸最大工作行程(m);L=0.64mD——缸筒内径(m);D=0.08m故最小导向长度H≥72mm图3-2缸筒的外螺纹连接一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒还要有良好的焊接性能。故选用30钢的无缝钢管。于产生裂纹或过大的变形。故活塞和活塞杆加工为一体，材料为45钢。在外径套尼龙6的活塞套以增强图3-3活塞的密封切断机液压系统3.3.3活塞杆的导向套和密封活塞杆导向套装载液压缸的有杆侧端盖内，用一堆活塞杆进行导向，内装有密封装置以及保证缸筒内有杆腔的密封，外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂尘，灰质及水分带到密封装置处，损坏密封装置。导向套的结构形式，有轴套式和端盖式两种。此处采用轴套式图3-4导向套结构其优点是导向套一般安装在密封圈缸筒油腔之间，以利用缸内的压力油对导向套进行润滑。3.3.4放气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了让防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。对于要求不高的液压缸往往不设专门的排气装置，而是将油口至于缸体两端的最高处，这样也能利用液流将空气带到油箱而排出，但对于稳定性要求较高的液压缸，常常在液压缸的最高处设专门的排气装置，如排气阀，排气塞等。如图所示，松开螺钉即可排气，将气排完后拧紧螺钉液压缸便可正常图3-5放气装置3.3.5油口由《机械设计手册(第四卷)》P19-230表19-6-29选取M27×2油口。第四章液压泵站的设计除了进出液压油液通过管道外，各液压元件用螺钉规则地固定在一块液压阀板用近年来在液压油路板和集成块基础上发展起来的新型液压元件叠加阀组成回成，采用通用的压力油路P和回油路T,这样的单元回路称液压单元集成回路。(1)底板及供油块设计入各集成块，液压系统回油路T及泄露油路L经底板引入液压油箱冷却沉淀。(2)顶盖及测压块设计(3)集成块设计若液压单元集成块回路中液压元件较多或者不好安排时，可以采用过渡板把阀与集成块连接起来。如：集成块某侧面要固定两个液压元件有困难，如果上下集成块上的元件相碰，避免影响集成块的安装，过渡板的高度应比集成块稍在于集成块尺寸。过渡板上孔道的设计与集成块相同。可采用先将其用螺钉直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定。孔与孔之间与液压油管连接的液压油孔可采用米制细牙螺纹或英制管螺纹。③集成块上液压元件的布置。把做好的液压元件样板放在集成块各视图上电磁阀应布置在集成块的前、后面上，要避免电磁换向阀两端的电磁铁与其它部分相碰。液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为好。孔道相通油孔，不通孔道之间的最小壁厚h必须进行强度校核。在液压传动装置中，常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。紫铜管能承受的压力较低(p≤6.3口),经过加热冷却处理后，紫铜表2.10所示。表2.10钢管公称通径、外径、壁厚、连接螺纹及推荐流量表公称通径D.钢管外径管接头连接螺纹(mm)Pa(Mpa)推荐管路通过流量管子壁厚M48×2M60×26图4-1焊接式管接头焊接式管接头：特点：利用接管与管子焊接，并用0形密封圈端面密封。对管子尺寸精度要求较高，工作压力<40Mpa。图4-2卡套式管接头图4-3扩口式管接头构简单，适用于薄壁管件连接，工作压力<8Mpa。图4-4扣压式胶管接头图4-5可拆式胶管接头图4-6两端开闭式快速接头油箱有开式和闭式两种。开式油箱应用广泛。箱内液面与大气相通。为防止油液被空气污染，在惰性气体相接。通气压力可达0.05Mpa。4.3.2液压油箱的外形尺寸图2.11矩形油箱的外形尺寸油箱结构A(mm)油箱高C(mm)油箱高C(mm)容量(L)矩形(1)隔板①作用②安装型式过；还可以把隔板设计成低于液压油面，其高度为最低油面2/3,使液压油从隔板上方流过(见图2.21)。图4-7隔板的安装形式压油可以经过一次过滤。过滤网通常使用50u100目左右的金属网。(2)吸油管与回油管①回油管出口300mm,回油管出口绝对不允许放在液面以上(见图2.22).②回油集管图4-8回油管的安装③泄露油管的配置④吸油管⑤吸油管与回油管的方向图4-9吸油管的安装例如：液压油箱的上盖可直接焊接上，也可加密封垫(1.5m垫)进行密封(见图2.24)。图4-10正确安装常设计成既能过滤空气又能加油的结构(见图2.25)。图4-11附带注油口的空气滤清器①顶盖压油箱同它们的接合面要平整光滑，将密封填料、耐油橡胶密封圈(厚2u1.5mm左右)以及液态密封胶(耐油性、半干燥性)衬入其间，以防杂质、水和空气侵②清洗孔③杂质和油污的排放图4-12液压油箱底面的构造图4-13装卸装置般希望保持在30c□范围内。最高不超过60c,最低不超过15c。①加热②冷却粗滤油器、100为普通滤油顺、50为精滤油器、10为特精滤(1)网式滤油器(2)线隙式滤油器(3)纸质滤油器(4)烧结式滤油器(5)片式滤油器(6)磁性滤油器磁性滤油器用于吸附铁屑，与其他滤油器合用。结构简单(几块磁铁)、滤清是石油，加入各类添加剂(抗氧、耐