琼脂压榨机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 本设计为琼脂生产提供一种新型高效高质量的自动化设备 ,以更有效率方法的提取琼脂。为了满足琼脂在压榨过程的工作要求，将琼脂压榨机设计成液压压榨机，利用可编程序控制器使整个工作循环都实现自动化。使压榨机能够实现快进、慢速一、慢速二、快速退回，并且使自动与手动相结合，更贴近实际需要应用。利用流体传动与控制技术使液压压榨机传动平稳准确、输出推力大、易于自动控制，达到多机同时工作、单机工作并自动完成压榨过程的目的。本设计主要是设计出一个液压系统，并结合所选液压阀的各参数，设计出实际生产要求设计出油箱和油箱 的安装方式 ,并优化其液压系统原理和使整体布局更具合理性。本设计中的压榨机具备拆装方便、工作安全可靠、控制准确方便、完全符合琼脂生产工艺要求等优点。 关键词： 琼脂 可编程序控制器 自动化设备 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of is to To of LC to to to to is to a so is to to of as of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 前 言 . 1 琼 脂概述 . 1 设计内容和思路 . 1 设计流程 . 1 2 液压系统设计 . 2 压榨机技术要求及参数 . 2 工况分析 . 2 拟定液压系统原理图 . 2 确定供油方式 . 2 调速方式的选择 . 3 速度换接方式的选择 . 3 液压系统的计算和选择液压元件 . 4 液压缸主要尺寸的确定 . 4 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 . 7 液压阀的选择 . 9 其它辅助元件及液压油 . 10 液压系统的验算 . 11 压力损失计算 . 11 估算系统效率、发热和温升 . 12 3 . 14 系统配置 . 14 端子接线图 . 14 梯形图 . 16 语句表 . 18 4 液压站的设计 . 22 液压站简介 . 22 油箱设计 . 22 油箱有效容 积的确定 . 22 油箱的结构设计 . 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 液压站的结构设计 . 23 液压泵的安装方式 . 23 联轴器的选择 . 24 辅助元件 . 25 滤油器 . 25 空气滤清器 . 25 液位计 . 26 液压系统清洗、使用与维护 . 26 清洗液压系统 . 26 系统的使用和维护 . 26 结 论 . 28 谢 辞 . 29 参考文献 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 前 言 琼脂概述 琼脂是从海藻、海草等海洋植物中提取的一种高蛋白制品，具有极高的食用、营养和药用价值，是食品、保健品、制药、化工等产品中必不可少的添加材料。琼脂产品在国际、国内具有广阔的消费市场，在东南亚地区销量很大。随着我国人民生活水平和保健水平的不断提高，整个社会对这种产品的需求量将会越来越大。 在我国、我省广阔的海洋领域中拥有丰富的海藻海草植物，从这些海洋植物中提取琼脂产品，也是开发利用我国丰富海洋资源的一项具体措施。在从海洋植物中提取琼脂的过程中，除了一系列的提取工艺外，将已提取好的琼脂半流体中所含的水份去除干净是确保琼脂质量的一道重要工序。 由于琼脂在压榨（去除水份）前是胶质状态，因此压榨琼脂时要将胶质状的琼脂包裹在过滤布中，然后将包裹着琼脂的过滤布一层层地叠起放入压榨箱中；在对胶质状琼脂的压榨过程中既要保持压板对被压榨琼脂具有一定的压榨力，又要保持压板以一定的压榨工艺速度缓慢下移，以确在保胶 质状琼脂水份被除去的过程中，琼脂不被从过滤布中挤出，而浪费原料。 设计内容和思路 本设计将以琼脂压榨机为研究对象，以液压传动系统设计为手段，设计出符合琼脂压榨机整机性能要求的液压系统。设计的内容包括：液压系统的设计、液压缸的设计、液压集成板设计、液压站设计、液压油箱的设计计算。 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。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 。 设计流程 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，其设计流程大体如图 1 1所示。这里所述的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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 液压系统设计 压榨机技术要求及参数 要求压榨机完成的整个工作循环是：快进 工进一 工进二 终点停止 快退 原位停止。额定压榨力为 400榨行程为 01.2 m，压榨工进一速度为 5060 cm/h，压榨工进二的速度为 1530 cm/h，快进速度 为 12 m/ 按上述要求和参数设计计算如下： 工况分析 首先根据已知条件（由压榨行程 出液压杠的行程取 且，工进一的行程是在压榨工作行程的 处转换为工进二的，即约在总行程 950），绘制运动部件的速度循环图，如图 2后计算各阶段的外负载并绘制负载图。 图 2度循环图 图 2载循环图 压榨机快进时，没受到作用力，所以快进时外负载约等到于零；工进时，外负载取约等于额定压榨力 400退时，外负载也约等于零。故负载循环图如图 2 拟定液压系统原理图 确定供油方式 琼脂液压自动压榨机的液压系统，在压榨缸快速下移和快速退回的工作过程中，其液压系统为空载状态，即液压系统是一种低压大流量的工作状态；而该机在压榨工作进给的过程中需要很低的速度和很大的压榨力，即液压系统是一种高压小流量23买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的工作状态。为了使液压系统获得较高的系统效 率，并具有多缸工作互不干扰的性能，在该液压系统的设计中需采用低压大排量泵和高压小排量泵组成的双泵供油回路多速、多压控制系统，故泵源系统宜选用双泵供油。此设计采用双联齿轮泵。 调速方式的选择 在中小型的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。考虑到该设备在工作时对低速性能和速度负载特性没什么要求，决定采用调速阀调速。这种调速方法有调速容易、结构简单的特点。 速度换接方式的选择 本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但速 度换接的平稳性比较差。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。但在此设计中，对平稳性要求不高，故此回路满足。 最后把所选的液压回路组合起来，即可组合成图 2 图 2压系统原理图 此液压系统工作原理： 在该液压系统的设计中采用了低压大排量泵 3和高压小排量泵 2组成的双泵供油回路，当系统的任何一个液压缸需要快速进和快速退回时，系统通过低压大排量泵 3实现供油，当泵 3不工作时，可通过电磁溢流阀 19实现其卸荷；当系统的任何一个压榨缸需要工作进给时，通过高压小排量泵 2与 溢流阀 18买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 调速阀 6、 7、 8、 9和压榨缸 12、 13等组成节流调速回路，来满足各压榨缸的压榨工作要求，由于高压泵 2的排量很小，尽管其压力较高，但功率并不大，因此可以不考虑该泵的卸荷问题；泵 2、 3的工作压力分别由溢流阀 18和电磁溢流阀 19调定；单项顺序阀 16、 17用作平衡阀，防止压榨缸 12、 13在重力的作用下滑，使压榨缸能在任何位置停住，以确保压榨过程的安全。本设计采用行程开关来控制，其电气控制部分可采用可编程控制器（ 制方式。 表 2压系统动作循环表 电磁块 1速下行 + + + 慢速一 + + + + 慢速二 + + 快速退回 + + + 原位停止 液压系统的计算和选择液压元件 液压缸主要尺寸的确定 工作压力 P 可根据负载大小及机器的类型来初步确定。现取液压缸的工作压力为液压系统压力 21 由上面的参数知道最大负载力 F 为 400 公式 2211411 （ 2 式中 1p 液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力 2p 液压缸回油腔背压力，初算时无法准确计算，估计 ,本设计取 =0； / 活塞杆直径与液压缸内径之比，本设计取 / ； F 工作 循环中最大的外负载； 液压缸的机械效率，一般 错误 !未找到引用源。 。 2纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 得： 5264 4 1 003 . 1 4 2 1 1 0 0 . 9 5 1 1 0 . 721D m 0m 将压榨液压缸的内径圆整为标准系列直径 180D 塞杆直径 d 按/ 及活塞杆直径系列取 125d 选定缸后 ,再算出液压缸的压力为 （ 2 式中 P 液压缸压力； F 工作循环中最大的外负载； A 液压缸的有效工作面积。 代入数据得： 对选定后的液压缸内径 D ，必须进行最小稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积 A ，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积mi 2 式中 流量阀的最小稳定流量，一般从选定的流量阀的产品样本中查得，在本设计查得调速阀 2 5 / 0 M Q ； 液压缸的最低速度，由设计要求给定，在本设计中为 15 cm/h。 把所选的数据代入式（ 2： 液压缸节流腔的有效面积上面也算出为 22 . 5 4 1 0 2 5 4A 满足式液压缸能达到所需低速。 32m i 0 5 1 0 2001560A c m22 2 2( 0 . 1 8 )3 . 1 4 2 . 5 1 04A R m 324 0 0 1 0 1 5 . 72 . 5 4 1 0P M P a买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 快进与快退时都是由大泵供油的，故可算 出快进的速度为 m/压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定 本设计中压榨缸的行程是根据压榨箱的长度来选的，在本设计中压榨的长度为1000L 可选液压缸的最大行程为 1250L 根据以上参数 ,可选用工程用液压缸 (双作用单活塞杆式液压缸 ),主要生产厂有 : 长江液压件厂、武汉液压油缸厂、大连液压件厂、重庆液压件厂。 型号为 0125 E 2 1性能参数如表 2示。其连接外形图如图 2装尺寸表如表 2 表 2工程用液压缸性能参数 缸径 /塞杆直径 /作压力 16度比 推力 /N 拉力 /N 2 =2 180 125 407150 210800 2226 10 . 1 844 快 退快 进22 ( 0 . 1 8 ) 0 . 0 0 5 0 . 1 3 5 / m i v L 工 进 二 工 进 二( 0 . 1 8 ) 0 . 0 1 0 . 2 5 / m i v L 工 进 一 工 进 一2 2 2 2( ) ( 0 . 1 8 ) ( 0 . 1 2 5 ) 2 2 6 / m i d v L 快 退 快 退买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 2接外形图 表 2形安装尺寸表 (确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格 考虑到正常工作中进油路有 一定的压力损失，所以泵的工作压力为 1pp p p （ 2 式中 p 液压泵最大工作压力； 1p 执行元件最大工作压力，本设计中1 p 进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取 杂系统取 设计中取 把上面所取数据代入式（ 2 得 大流量泵： 1 1 5 . 7 0 . 5 1 6 . 2 流量泵： 2 0 . 5 0 . 5 1 缸径 d 1d 2M 8L 7L 1M 11 180 219 70 76 3M 85 107 33 2M 440+S 缸径 d 17L 3 4 5 3H 21L 6n 180 42 245 285 325 30 130 10- 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 述计算所得的虑到系统在各种工况的过度阶段的动态压力往往超过静态压力。另 外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力 1 1 中低压系统取小值，高压系统取大值。在本设计中取 故： 大流量泵： 111 . 3 1 . 3 1 6 . 2 2 1 流量泵： 221 . 3 1 . 3 1 1 . 3 压泵的最大流量应为 （ 2 式中 液压泵的最大流量； 同时动作的各执行元件所须流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量 23 L/ 系统泄漏系数，一般取 1 1 ，现取 。 大流量泵： 1 . 2 2 6 2 6 2 . 4 L/流量泵： 1 . 2 ( 0 . 2 5 2 ) 2 3 L/据算得的 0 2 / 3 2 5C B N G 双联齿轮泵，该泵的基本参数见表2 表 23 0 2 / 3 2 5C B N G 齿轮泵技术规格参数 首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功 率，由于在此设计中选用的是双联泵，即快进时是大流量泵供油，工进时是小流量泵供油，故电动机的功率选择的依据是两者之和。 首先计算快进时的功率，快进时所需电动机功率为 11 6 2 . 4 1 . 36 0 0 . 8 进时所需电动机功率2型 号 技 术 规 格 公称排量（ mL/r） 压力 （ 转速 （ r/ 驱动功率（压力和转速为额定值）（ 容积 效率 （ %） 总效率（ %） 额定 最 大 额 定 最 大 3 0 2 / 3 2 5C B N G 2/25 25 32 2500 3500 2 82 m a q 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2 1 6 . 2 3 1 . 0 16 0 0 . 8P 2 1 . 0 1 1 . 3 2 . 3 1P P P 五卷电动机产品样本，选用 技术参数见表 2 表 2动机技术参数 型 号 额定功率/ 载 时 堵 截转 矩额 定转 矩堵 截电 流额 定电 流最 大转 矩额 定转 矩额定电流/A 转速1/ 效 率/% 功 率 因 数 870 82 液压阀的选择 根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量和最大压力，查产品样本所选择液压元件的规格如表 2 表 2液压元件明细表 序 号 名 称 型号规格 通过流量(L/1 过滤器 1 0 0 1 0 0X U J 、 5 二位四通电磁阀 24 6 B 、 7 调速阀 2 5 / 0 M Q 、 9 调速阀 2 5 / 0 M Q 0、 11 二位二通电磁阀 22 6D O H B 2、 23 三位四通电磁阀 3 4 6 5 / 2 2 0 5 0W E E E A W 26 24、 25 单向顺序阀 6 1 5 / 2 5D Z D P Y 26 26 溢流阀 1 0 1 1 / 3 1 5 / 2 2 0 5 0D B W 3 27 电磁溢流阀 1 0 1 1 / 5 0 / 2 2 0 5 0D B W B W 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 其它辅助元件及液 压油 常用的油管有硬管和软管两类。选择的主要依据是工作压力、工作环境和液压装置的总体布局等。同于硬管流动阻力小，安全可靠性高且成本低，所以除非油管与执行机构的运动部分一并移动，一般应尽量选用硬管。油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。油管内径和壁厚按如下公式计算出后，即可按管材有关标准规定选取合适的油管： 4（ 2 2 （ 2 式中 q 通过油管的最大流量； v 油管中允许流速，工进高压取 v =4m/s，快进低压取 v =s； 压力为的输出流量； d 油管内径； 油管壁厚； p 油管内最高工作压力； b 管材的抗拉强度； n 安全系数，本设计取 n =4。 故 快进油管： 34 2 6 1 0 0 . 0 1 4 8 1 4 . 86 0 2 . 5d 进油管： 34 0 . 2 5 1 0 0 . 0 0 1 3 1 . 36 0 4d 时考虑到制作方便，两种油管都统一选用内径为 15度为 10号冷拔无缝钢管；查手册得管材的抗拉强度为 412式（ 2管子的强度进行校核： 6362 1 1 0 2 0 1 0 43 . 5 0 . 0 0 22 2 4 1 2 1 0 =2选管子壁厚安全。 选择液压油液要考虑的因 素有：工作环境（易燃、毒性和气味等）、工作条件（粘度、系统压力、温度、速度等）、油液质量和经常性。上述因素中，最重要的是液压油液的粘度。尽管各种液压元件产品都指定了应使用的液压油液，但考虑到液压泵是整个系统中工作条件最严峻的部分，所以通常可根据泵的要求来确定液压买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 21 2d油液的粘度及牌号。选用牌号为 32L 的油液，其运动粘度为 32s。 油箱容积可按经验公式 （ 2计算出来。 （ 2 式中 V 油箱的有效容积（ L）； 液压泵的总额定流量（ L/本设计 L/ 与系统压力有关的经验系数：低压系统 2 4 ，中压系统57 ，高压系统 10 12 。本设计取 6 。 故 6 6 2 . 5 3 7 5V L 选用容量为 400L 的油箱，型号为 400。 液压系统的验算 验算的目的在于对液压系统的设计质量做出评价和评判，如果发生矛盾，则应对液压系统进行修正或改变液压元件规格。 压力损失计算 验算的目的在于了解执行器能否得到所需的压力。系统压力损失 P 的计算，它包括管路的沿程压力损失1P、局部压力损失2P及阀类元件的局部损失3P，即 1 2 3P P P P （ 2 （ 2 23 （ 2 式中 l 管道长度（ m） ； d 管道内径（ m） ； v 液流平均速度（ m/s） ； 液压油密度（ kg/ ； ， 局部阻力和沿程阻力系数； 阀的额定流量（ s） ； 通过阀的实际流量（ s） ； 阀的额定压力损失（ 。 由于本系统的管路布局尚未确定，故仅按式 （ 2估算阀类元件的压力损失。 快进阶段：三位四通电磁阀的压力 损失为 阶段阀类元件的总压力损失为 2232 6 2 62 0 . 0 3 2 0 . 0 4 0 . 0 2 66 0 6 0P 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 工进阶段：二位二通电磁阀的压力损失为 位三通电磁阀的压力损失为 速阀的压力损失为 流阀的压力损失为 阶段阀类 元件的总压力损失为 退阶段：快退阶段与快进阶段都是相同的阀类元件在工作，故两者的总压力损失也相同。 尽管上述计算结果与估取值不同， 但不会使系统工作压力超过其能达到的最高压力，故无需修改原设计。 估算系统效率、发热和温升 液压系统效率 是系统的输出功率 (即执行元件的输出功率 ) 0液压泵的输入功率 ) 可由下式计算： p c m （ 2 式中 p 液压泵的总效率； m 执行元件的总效率； c 回路效率。 液压回路效率c可按下式计算： （ 2 式中 各执行器的负载压力和负载流量（输入流量）乘积的总 和； 各个液压泵供油压力和输出流量乘积的总和。 本液压系统在整个工作循环持续时间中，快进与快退仅占一小部分时间，而工进占了绝大部分时间，所以系统效率、发热和温升可略用工进时的数值来代表。根据式（ 2算出工进阶段的回路率 1 6 0 . 2 5 0 . 0 42 0 5c （最高进给速度时） 1 6 0 . 1 3 5 0 . 0 22 0 5c （最低进给速度时） 前已取液压泵的总效率p=液压缸的总效率m=按式 （ 2即可算得本液压系统的效率 0 . 8 ( 0 . 0 2 0 . 0 4 ) 0 . 9 0 . 0 1 4 4 0 . 0 2 8 8 足见工进时液压系统效率很低，这主要是由于溢流损失和节流损失造成的。 2 2 2 2 230 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 5 0 . 2 5 32 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 4 0 . 2 57 6 0 7 0 . 6 1 5 0p 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能量损失，这些能量损失转化为热量，使 系统油温升高，由此产生一系列不良影响。为此，必须对系统进行发热计算，以便对系统温升加以控制。液压系统发热的主要原因，是由于液压泵和执行元件的功率损失以及溢流阀的溢流损失所造成的，当液压油温度升高后，会引起油液粘度下降，从而导致液压元件性能的变化，寿命降低以及液压油老化。因此，液压油必须在油箱中得到冷却 ,以保证液压系统正常工作。系统的总发热量 H 可按下式计算： (1 )（ 2 式中 液压泵的输入功率（ 系统总效率。 所以可求得： 1 . 0 1 ( 1 0 . 0 1 4 4 ) 0 . 9 9 5H 95W 液压系统中产生的热量，同系统中各 个散热面散发至空气中，其中油箱是主要散热面。因为管道的散热面相对较小，且与其自身的压力损失产生的热量基本平衡，故一般略去不计。当只考虑油箱散热时，其散热量0 0H KA t（ 2 式中 , K 油箱的散热系数 W/(，本设计取 15K W/( A 油箱散热面积（ ； t 系统温升值（ 0 C）。 其中，油箱的散热面积可以用下式估算： 3 20 5 （ 2 式中 V 油箱的有效容积（ L）。 所以： 033 2995 1 9 ( )0 . 0 6 5 1 5 3 7 50 . 0 6 5 此温升在许用范围 035 内，故系统温升验算合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 3 系统配置 I/入 25个（主要 ;输出 14个（