机械毕业论文-剪切绳液压系统设计

定制全套设计，选择圆梦设计 湖南有色金属职业技术学院毕业 设计 题 目： 剪切绳液压系统设计 系 部 ： 机电一体化 专业班级： 机电 1408 班 姓 名： 学 号： 指导 教 师： 职 称： 助理工程师 2016 年 10 月 16 日 湖南有色金属职业技术学院教务处制 I 目 录 毕业设计任务书 . 业设计方案 . 业设计成果报告书 . 业设计说明书 . 一章 绪论 . 1 切绳机设备简介 . 1 内外剪切绳机设备的现状和发展情况 . 1 第二章 剪切绳机设备工作装置总体设计方案 . 2 计依据 . 2 压系统整体方案选择 . 2 计原则 . 2 第三章 剪切绳机液压系统设计计算 . 3 压系统原理图 . 3 压系统工作原理简述 . 3 压系统参数确定 . 4 压系统回路的设计 . 4 压同步回路 . 5 差消除液压回路 . 6 第四章 主要元件的选取 . 9 类元件选择 . 9 道选择 . 9 第五章 液压系统控制系统的设计 . 错误 !未定义书签。 制系统动作流程 . 错误 !未定义书签。 毕业设计作品（产品）图纸 . 11 参考文献 . 12 致谢 . 13 业设计任务书 题目 剪切绳液压系统设计 学生姓名 专业班级 学号 联系电话 电子信箱 /亮 机电 1408 2014580201305272101142 指导教师 工作单位 职称 联系电话 电子信箱 /朝霞 湖南有色金属职业技术学院 助理工程师280459673计目标 任务 设计 要求 明确设计工作量、设计方法、设计纪律、成果表现形式 等方面的要求 进度 安排 教研室 意见 教研室主任签名： 年 月 日 系部意见 系主任签名： 年 月 日 说明 ：本表由指导教师填报，一式三份，系部、指导教师和学生各留存一份 业设计 方案 题 目 剪切绳液压系统设计 学生姓名 专业班级 学号 联系电话 电子信箱 /亮 1408 2014580201305272101142 指导教师 工作单位 职称 联系电话 电子信箱 /朝霞 湖南有色金属职业技术学院 助理工程师280459673解决 的问题 重点 难点 设计 思路 技术 路线 工具 设备 要求 技术 规范 指导 教师 意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室 意见 教研室主任签名： 年 月 日 注：本方案 /报告 一式三份， 教研室、指导教师和学生各留存一份 业设计成果报告书 题 目： 剪切绳液压系统设计 系 部 ： 机电一体化 专业班级： 机电 1408 姓 名： 张亮 学 号： 2014580201305 指导 教 师： 朱朝霞 职 称： 助理工程师 2016 年 10 月 16 日 湖南有色金属职业技术学院教务处制 V 剪切绳 液压系统的设计 （ 成果报告书需全面概述 毕业设计实施的全过程 ，并总结 毕业设计的收获、作品（产品）特点等；排版规范、文字通畅，表述符合行业标准的要求； 字数要求在 1500 1毕业设计分析 简要分析该课题的任务以及意义等 2毕业设计过程 简述设计过程，程序流程等。 3毕业设计成果 简述 毕业设计最终作品的特点等。 4毕业设计收获 简要总结毕业设计的收获、体会、不足及努力方向。 业设计说明书 题 目： 剪切绳液压系统设计 系 部 ： 机电一体化 专业班级： 机电 1408 姓 名： 张亮 学 号： 2014580201305 指导 教 师： 朱朝霞 职 称： 助理工程师 2016 年 10 月 16 日 湖南有色金属职业技术学院教务处制 要 剪切绳机是机械生产中关键的辅助设备之一，运用电液结合对其进行自动化控制实现了剪切绳机的高效率、低噪声、操作简单、维护方便等诸多优点。液压技术作为实现现代传动与控制的关键基础技术之一，已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品等不可缺少的基础，是它们向自动化、高精度、高效率、高速度方向发展的关键技术。 本课题中我主要进行液压控制系统，该部分的完成是为了实现剪切绳机的自动化加工，减少劳动强度，提高加工效率。本文详细介绍了设计的整个过程。 关键词 ： 液压系统；剪切绳机、高效 he is of in of is by as as of an It is to of In I is in to of of 1 第一章 绪论 切绳机设备简介 剪切绳机属于锻压机械中的一种，主要应用在金属加工行业。产品广泛适用于：轻工、航空、船舶、冶金、仪表、电器、不锈钢制品、钢结构建筑及装潢行业。 剪切绳机的主要分类：机械剪切绳机、数控剪切绳机、液压剪切绳机、数控摆式剪切绳机、数控前送料摆式剪切绳机、液压摆式剪切绳机、超厚液压摆式剪切绳机、液压闸式剪切绳机、深喉口剪切绳机、脚踏剪切绳机、精密剪切绳机。 内外剪切绳机设备的现状和发展情况 “十五”期间，液压剪切绳机在结构与配置方面跨越了各行其道的阶段，逐步向国际主流靠拢。目前多数液压剪切绳机，机架采用整体焊 接结构、经时效处理、具有良好的强度、刚度和精度保持性；采用集成式液压系统伺服驱动，极大提高了机床运行的可靠性；根据被剪钢丝绳的材质、厚度和剪切长度，自动完成剪切角度、剪切行程、刀片间隙和后挡料的调整；可配备前送料系统或后托料装置，集送料、卸料于一体，有效地提高了设备自动化程度。剪切生产线是在数控剪切机基础上发展起来的专用设备。 2 第二章 剪切绳机设备工作装置总体设计方案 计依据 液压传动技术是现代发展起来的一门新技术，它与机械传动技术、电气传动技术并列为当代三大传动形式，是工科机械类各专业的一门重要课程，既有理论知识学习，又有实际技能的训练。在本次设计中 ,根据液压剪切绳机的工作原理和控制要求 , 综合运用液压传动技术及其它有关理论知识和生产实际知识，我对剪切绳机的液压系统部分进行了分析、设计 , 使理论知识和生产实际知识密切结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、提高和扩展。这次设计，让我在 料检索以及进行经验估算等方面进行了一次全面的训练，为今后的设计工作打下了坚实的基 础 . 压系统整体方案选择 这次设计的是钢丝绳剪切并且是大批量的剪切，所以要根据其具体的工作情况设计制造专用剪切绳机，用以提高效率。由于液压元件已标准化，所以在设计中可以大量选用标准件，使设计简化，制造简单。特别是在这次我们所设计的轻型钢丝绳剪切中，整个动力部分都可以用标准的液压缸、液压阀来完成。 计原则 本设备的液压控制部分主要包括钢丝绳压紧系统、主机剪切系统等方面。钢丝绳压紧系统可通过液压缸下行到压紧位置由压力继电器检测压力足够后保压，剪切完毕后回程 实现，因为该设备属大宽度同步下行剪切，如果用一个缸体施加剪切力，则会造成钢丝绳的受力不均甚至剪切不完善，所以必须选择多缸驱动，而在剪切过程中必须保证缸体活塞杆下行的同步性，这就要求进行多缸同步回路设计。 3 第三章 剪切绳机液压系统设计计算 压系统原理图 剪切绳机液压系统原理如图 3示： 图 3压系统原理图 压系统工作原理简述 其液压控制动作顺序表如表 3工作顺序和基本原理描述如下： 表 3序号 动作名称 电磁铁状态 14567 压紧缸下行 - - + - 2 剪切缸下行 + - - - 3 剪切缸退回 - + 4 压紧缸退回 - - - + (1)钢丝绳压紧。液压泵启动加压，在完成一系列的准备动作后，在电磁换向阀5的作用下，对压紧缸供油活塞下行，当压紧力达到压力继电器 10的调定压力时，1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 压力继电器 10输出信号至 制电磁换向阀复位，钢丝绳压紧完成。 (2)剪切机主缸下行。换向阀 5打开后高压油液进入剪切主缸 8、 11，两缸的活塞在自动补偿措施作用下同步下降，带动剪切梁剪切钢丝绳。当缸 8先下行到底时，其活塞上腔压力增大，达到顺序阀 7 的调定压力时顺序阀打开，油液经过顺序阀 7继续推动缸 8活塞杆下行，误差被消除；假若缸 8先到达底部，其上腔的油压增大，达到顺序阀 7的调定压力后顺序阀 7打开，缸 11上腔的油液推动活塞杆继续下行，误差亦被消除。因为采用了带补偿措施串联液压缸同步回路，所以出现的同步误差在上下运动的一个周期内即可消除，因在长期工作中，两缸的运动能保持较好的同步性，所以刀架上刀刃的剪切角可基本保持不变。 （ 3）剪切缸与压紧缸回程。当剪切机主缸下行至最低位置后，无杆腔压力增大，到达压力继电器 10 调定压力后，压力继电器 10 输出信号至 制换向阀12，剪切缸与压紧缸回程，到达指定位置，压力继电器 10输出信号至 制换向阀复位，动作完成 压系统参数确定 （ 1） 剪切机液压系统说明 剪切油缸，由于本系统中采用双缸串联的方法实现同步，且两缸内径相同 ,根据剪切机参数，液压缸 11的压力为 压缸 8的压力为 以顺序阀 7的设定压力为 5 序阀的设定压力为 10 力继电器 10 的设定压力为 力继电器 10的设定压力为 10 据其速度要求，流量为 。 压紧油缸，根据剪切绳机参数，液压缸 8 的压力为 力继电器 10的调定压力为 3 据其速度要求，流量为 33 L/ （ 3）堆料架油缸 根据堆料架设计者提供的参数，其上行压力为 1 量 11 L/下行压力为 1 量为 ，故单向节流阀 9的流量也应调节在 ，液压缸的速度为 m/s。 压系统回路的设计 在该设备 钢丝绳剪切机的油路系统中，两个剪切主油缸的同步采用串联油 5 缸实现，油缸活塞下腔的作用面积等于油缸上腔的作用面积。在具体的油路系统确定时，如果不采用自动补偿措施，则同步精度不能实现，并且在长时间的工作循环中，同步误差会不断积累越来越大，刀架上刀刃的剪切角难以保证在许可范围，严重时甚至无法正常工作。所以需要在以上三种方案的基础上进行进一步的改进完善，对系统添加误差自动补偿措施，保证整体回路的同步精度。 压同步回路 在多缸液压系统中，使得液压缸在运动中保持速度相同或相对位置不变的回路称为同步回路。在 液压系统中，影响同步精度的因素是很多的，例如：液压缸外负载、泄露、摩擦阻力、制造精度、结构弹性变形以及油液中的含气量，都会使运动不同步。同步回路要尽量克服或减少这些因素的影响。 图 3工作原理是：图中两缸串联， 1 缸有杆腔和 2 缸无杆腔用油管相连，其对应活塞的有效工作面积相等，而使进、出流量相等，理论上两缸活塞的升降便是同步的。但补偿措施使实际产生的同步误差在每一次下行运动中都可消除。 例如，三位四通换向阀 5 的右位接入系统工作时，两缸的活塞均下降，假定缸1的 活塞先下行到底，其活塞杆上的压块就触动电气行程开关 11出信号使两位三通阀 4通电，阀 4的右位接入系统工作，压力油便通过阀 4和液控单向阀向液压缸 2的无杆腔补入，推动缸 2的活塞继续运行到底，误差即被消除。 假若缸 2的活塞先下行到底，其活塞杆上的压块便触动行程开关 22，使其通电，阀 3 的上位接入系统工作，控制压力油使液控单向阀反向通道打开，缸 1有杆腔的油通过液控单向阀和二位三通阀 4回油，缸 1的活塞即可继续运行到底，同步误差亦被消除。 这种同步控制回路的控制元器件较多，连接也复杂。还有两种同步控制回路可以完成同步补偿功能并且使用元件较少且简单，能使回路大大简化。 6 图 3补偿措施的串联液压缸同步回路 差消除液压回路 图 3示为活塞每一次下行运动中都可消除同步误差的液压回路。图中双点划线所示为活塞下行到底时所处的位置，该位置、稍微偏上（以免活塞到底后遮挡住），分别在两缸缸筒上加工出油孔 a和 c，然后用油管 1和 图 3。 图 3两个单向阀补偿同步误差的回路 由于 1 缸的有杆腔和 2 缸的无杆腔活塞的有效工作面积相等，而使进、出流量相等，两缸活塞的升降，理论上便得到同步。而补偿措施使实际产生的同步误差在每一次下行运动中都可以消除。 7 例如：三位四通换向阀的右位接入系统各种时，缸的活塞下行。假若缸 1 的活塞先下降到底（双点划线所示位置），缸 1缸筒上的油孔 被活塞遮住、到最后在活塞上腔露出三个阶段，从油泵进入缸 1 活塞上腔的压力油，此时经油孔 1流向缸 2上腔，推动缸 2的活塞继续运行到底，误差即被消除。 假若缸 2的活塞先下行到底（图中双点划线所示位置），缸 2缸筒上的油孔 被活塞遮住、到最后在活塞上腔露出三个阶段，缸1有杆腔的油经缸 2 无杆腔、油孔 c、单向阀 油，缸 1的活塞也可继续下降运行到底，误差同样能被消除。 图 3用单向阀和顺序阀消除同步误差的液压回路 图 3示为采用单向阀和顺序阀消除同步误差的液压回路。如图示，顺序阀的调整压力应比活塞下行运动时，缸 1有杆腔（缸 2无杆腔）中的压力稍大，以保证活塞下行运动中顺序阀阀口关闭。该回路同步误差补偿原理为： 三位四通换向阀右位接入系统工作时，缸的活塞下降。若缸 1的活塞先下行到底，其缸体上的油孔 油泵来的压力油经缸 1无杆腔、油孔 a、单向阀 向缸 2无杆腔，推动缸 2的活塞继续下行到底，误差即被消除。若缸 2的活塞先下行到底，那么缸 2无杆腔的液体压力就会上升，顺序阀进油口压力也会上升，阀芯动作，顺序阀进出油口接通；缸 1有杆腔的油经顺序阀回油，其活 8 塞即可继续下行到底，同步误差也被消除。 9 第四章 主要元件的选取 类元件选择 (1)选择依据 选择依据为：阀体的额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。 (2)应注意的问题 非不得已时才自行设计专用件。 择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。 要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%。 根据以上原则，各类阀类元件的选择如下表所示： 表 2元件名称 元件型号 元件数量 三位四通电磁换向阀 34 三位四通电磁换向阀 34 溢流阀 液控单向阀 单向节流阀 压力继电器 顺序阀 道选择 (1)油管类型的选择 液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。 高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。 铜管工作压力在 10 下，易变曲，便于装配；黄铜管承受压力较高，达 25如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油 10 液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。 于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，8用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。 (2)油管尺寸的确定 2： 4 /d Q V （ 式中： Q 为通过油管的最大流量 (L/ V 为管道内允许的流速 (m/s)。回油管取 4.5(m/s)。 根据以上分式可得： 回油管内径： 4 3 3 / 3 =行圆整取 d=15 进油管内径根据所选液压泵的进油口来确定，并根据压力选取油管： 钢管： 33 2M 取外径 34 3 ()/2 p m 式中： p 为管内最大工作压力； p 为油管材料的许用压力； 钢管： / b 为材料的抗拉强度； n 为安全系数，钢管 p 7，取 n =8； p ，取 n =6； p ，取 n =4。 也可以根据油管内径和压力查表 202， 根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管： 钢管： 22 取外径为 22 2 11 毕业设计作品（产品）图纸 标记 处数 分区 更改文件号 签名 年 月 日共 张 第 张阶 段 标 记 重量 比例1 ： 1标准化班级学号批准设计审核 ; 动作电磁铁主缸顶出缸1 12 参考文献 1 汪大鹏，刘白主编 M，传动技术， 2000（ 4） 2 成大先 行本）：液压传动 S学工业出版社， 3 张利平主编 M洋出版社， 4 濮良贵 纪名刚机械设计 M北京：高