毕业设计（论文）-纺织品打包机设计.doc

7mpa)9。所以活塞杆直径：取标准直径：。（5）液压泵的选择与计算1）确定液压泵的最大工作压力 （2-4）液压执行元件中的最大工作压力；系统中总压力损失。注：流速不大，一般节流调速和管路简单的系统取； 高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取。（取）；则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即所以取2）油泵的流量 (2-5)载荷系数，取1.11.3；系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量。3）油泵的电机效率 (2-6)式中 油泵的最大工作压力pa；所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可；油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.95。2.4.3 按最佳压缩比设计取安全系数为1.1压缩室的横截面积所需的压实力：（1）油缸的推力 (2-7)油缸的机械效率，取。油缸产生的推力要大于所需的压实力；取的液压缸，油缸的工作压力为：（2）液压缸的工作时间 (2-8)液压缸的作用面积；液压缸的容积。在本设计方案中取（进程），（回程）。（3）确定油缸所需的流量通常按油缸在工作循环中最大移动速度来计算所需流量。 (2-9)式中：缸活塞的有效工作面积()；油缸活塞的最大移动速度()。选取压实油缸行程s为1200mm。活塞杆伸出速度 活塞杆缩进速度 d为油缸内径，d为活塞杆直径。（4）按强度条件取活塞杆直径 (2-10)其中：材料的许用应力，；材料的屈服极限；45钢正火状态=360；安全系数，一般。所以当活塞杆受压是，一般取，(工作压力7mpa)。所以活塞杆直径：取标准直径：。（5）液压泵的选择与计算1）确定液压泵的最大工作压力 (2-11) 液压执行元件中的最大工作压力；系统中总压力损失；注：流速不大，一般节流调速和管路简单的系统取；高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取；（取）。则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即 (2-12)所以 (2-13)取。2）油泵的流量 (2-14)载荷系数，取1.11.3；系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量；3）油泵的电机效率 (2-15)式中 油泵的最大工作压力pa；所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可；油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.95。2.4.4 按棉花所能承受的最大压力设计棉花所能承受的最大压力2.15mpa压缩室的横截面积所需的压实力：（1）油缸的推力 (2-16)油缸的机械效率，取；油缸产生的推力要大于所需的压实力取的液压缸，油缸的工作压力为：（2）液压缸的工作时间 (2-17)式中 液压缸的作用面积；液压缸的容积。在本设计方案中取（进程），（回程）。（3）确定油缸所需的流量通常按油缸在工作循环中最大移动速度来计算所需流量。 (2-18)式中 缸活塞的有效工作面积()；油缸活塞的最大移动速度 ()。选取压实油缸行程s为1200mm活塞杆伸出速度 活塞杆缩进速度 d为油缸内径，d为活塞杆直径（4）按强度条件取活塞杆直径 (2-19)式中 材料的许用应力，材料的屈服极限45钢正火状态=360安全系数，一般所以当活塞杆受压是，一般取，(工作压力7mpa)。所以活塞杆直径：取标准直径：（5）液压泵的选择与计算1）确定液压泵的最大工作压力 (2-20)式中 液压执行元件中的最大工作压力系统中总压力损失注：流速不大，一般节流调速和管路简单的系统取；高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取。（取）。则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即 所以 取 2）油泵的流量 (2-21)式中 载荷系数，取1.11.3系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量3）油泵的电机效率 (2-22)式中 油泵的最大工作压力pa所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.952.5 根据油泵的驱动功率选择电动机根据比较，按棉花较佳压缩比选油泵驱动电机：y160l-4型，功率15kw，转速1500r/min，88.7%，30.3a，b3机座82.6 液压缸和液压泵的选取根据所选用柱塞泵的额定压力为25mpa，流量选用柱塞泵型号为：25ycy14-1b(f)7；选用主油缸型号为：yhg1e-280/2001270。2.7 液压系统的节能和打包机的安全问题的分析和改善2.7.1 液压系统的节能问题的分析和改善5节能是通过降低能量损耗来实现的，液压系统的能量损耗主要包括各种不作用于执行器的压力损耗、流量损耗和原动机损耗，本文将分别就上述3方面的节能途径加以分析探讨。（1）降低压力损耗的节能设计降低液压系统压力损耗的途径主要应从合理选择控制类元件的类型、布局及连接形式等方面来考虑13。图 2-6 液压系统图图2-6为采用内控形式、中位卸载机能电液换向阀的液压系统。图中单向阀的作用为： 提供换向阀所需最低控制压力，一般为0.51mpa；平衡垂直缸下落部分重力使空载下行动作平稳。经分析可知，上述作用只分别在换向动作瞬间和空载下行时才是必要的，在其余时间是压力损耗，从节能的角度来看，这种为了满足某一局部需求而增加系统额外损耗的设计是不合理的。图 2-7 液压系统图图2-7为仍采用内控形式电液换向阀的液压系统，但没有利用换向阀中位卸载机能而采用电磁溢流阀控制系统加载和卸载，取消了单向阀，避免了相应的压力损耗。在液压缸有杆腔与换向阀间接入单向节流阀，通过调整节流阀开度获得液压缸空载下行平稳所需的背压，避免了其他运行状态的压力损耗。采用单向节流阀的原因是：调节范围大，可避免平衡阀控制压力选择不当带来的弊端；当采用变量泵系统时可获得更好的节能效果。因平衡阀提供的是固定背压，而节流阀提供的背压与流量有关，当因负载的增加，系统压力增高至泵变量状态时，实际上已无需以背压来保持液压缸下行的平稳性，节流阀与流量同步减小的背压更接近于符合这一要求，所以比采用平衡阀更合理。在图2-6或图2-7所示系统中，换向阀与液压缸油口应选择合理的匹配方案。因换向阀内部流道结构的差异，各油口间具有不同的压降特性，国外产品大多提供这类特性曲线。对于一般油口非对称设置的较大通径的换向阀，其a - t油口压降小于b- t油口压降。对上述系统而言，因液压缸无杆腔排量大于有杆腔排量，故应将液压缸无杆腔与换向阀a口连接，有杆腔与换向阀b口连接，以降低压力损耗对于系统实际排量接近或短时间大于换向阀额定排量时，这种选择尤为必需。所降低的压力损耗可从阀的流量特性曲线查出。小通径换向阀也存在这类油口选择问题，但一般影响较小。这也是设计者容易忽视的问题。当系统需要流量接近或相同而压力不同的多种功能要求时，应尽可能采用多级恒压泵或由先导式溢流阀、小通径换向阀、远程调压阀或叠加式溢流阀组合控制的多级压力系统，避免采用减压阀获得相应压力，以降低压力损耗。液压系统的管路和过滤器配置不当也会造成过高的压力损耗，应根据具体情况合理确定所需规格。（2）降低流量损耗的节能设计6降低液压系统流量损耗的途径主要应从合理选择动力源类型方面来考虑，也就是选择与负载要求的压力2流量特性尽可能适应的液压泵。对于要求压力接近或相同，流量变化较大的液压系统，如节流调速系统、泵保压系统、要求快速响应的中位常闭换向阀系统、蓄能器系统、电液伺服系统和电液比例换向阀系统等，一般应采用恒压变量泵作为动力源，避免采用定量泵2溢流阀系统和旁路节流调速系统，以降低溢流或旁流流量损耗。恒压变量泵的主要特征是：在系统压力达到泵的设定压力前为定量泵特性；达到设定压力时，泵的流量随负载需要自动调整；无负载时，泵的流量自动降至0，但其输出压力维持恒定。由于没有多余的流量损耗，故在上述液压系统中能取得良好的节能效果。对于功率较大、负载缓慢增加且有较长保压时间要求的系统，也可采用恒压恒功率变量泵。上述两种泵的压力2流量输出特性见图2-8。图 2-8 压力流量输出特性曲线对于要求分别具有不同压力、不同流量的多执行器系统，可采用双压、双流量恒压变量泵或负载传感变量泵。双压、双流量恒压变量泵的输出特性可调整为相当于2台不同压力、不同流量的恒压变量泵，利用泵上附设的电磁阀来转换工作状态，适合于双执行器系统。负载传感变量泵的输出特性为：在泵的额定压力和流量范围内，其实际输出压力和流量能同时随负载需要自动调整；无负载时，泵的流量自动降至0，且输出压力亦较低，适合于多执行器系统。由于上述2种泵能同时降低压力和流量损耗，故具有更好的节能效果。上述多执行器系统也可采用电液比例2恒压变量泵，但这种泵及控制系统的成本较高，主要适用于计算机控制的液压系统。附带指出，对于零流量时输出压力较高的各种恒压变量泵，一般仍需设置卸载回路，因这类泵在高压零流量时的功率损耗和磨损均大于零压全流量时的功率损耗和磨损。（3）降低电机损耗的节能设计三相异步电机是液压系统应用最广泛的原动机，电机的节能途径主要应从降低空载或轻载运行时的损耗来达到。根据电机原理，额定功率为接法的三相异步电机在低于临界负载率运行时转换成y接法运行，可降低损耗和提高功率因数。一般电机的临界负载率约为0.33，即电机实际负载功率在额定功率的0.33倍以下运行时采用y接法具有节能效果。一般液压系统的空载或轻载运行状态在时间上占一定比例。显然，只要在系统需图 2-9 电机自动转换运行控制电路输出较大功率时提供相应的控制信号，使电机接成接法运行，在系统卸载或轻载状态时使电机接成y接法运行，就能实现上述节能要求。图2-9为电机自动转换运行控制电路，图中k1-1、k1-2为运行状态转换发信开关。电机起动时为y接法，当要求系统在达到一定压力电机转换成接法运行时，k1可采用压力继电器；当要求系统在执行某一动作电机转换成接法运行时，k1可直接利用该动作执行电器的一组触点来联锁控制；当要求系统在执行某一动作到达某一位置(行程)电机转换成接法运行时，k1可采用检测该位置的行程开关所控制的继电器的组触点亦可采用其；他速度、流量信号来控制转换。但对于负载压力不稳定的系统不宜采用压力继电器控制形式。上述转换压力可根据电机的临界负载功率、系统流量来计算得到。当系统需要功率较小的其他动作时，应尽可能将所需功率限制在电机的临界负载功率内，以便电机运行在y接法状态。2.7.2 打包机的安全问题的分析和改善10液压打包机在使用过程中行程开关容易损坏。原因是多方面的，一是提箱高度，二是压缩棉包包箱总成变形。若不及时更换或采用直接接通的应急办法，事必会对打包机安全生产造成严重后果。图 2-10 行程开关移动示意图1.行程开关 2. 角铁 3.角铁 4. 钢管 5. 框架立柱为减少事故的发生，一是对打包机操作工进行操作规程教育，二是制定奖罚制度，三是加强定位销的检查和定位行程开关的位移是十分必要。为了提高安全性，特意对打包机定位行程开关的位置进行了选择。如图2-10，把一根长度为150mm的角铁用m8螺栓固定在打包机副框立柱上。上面打孔固定行程开关，下面做跑道，可以左右移动。框架立柱上固定角铁，垂直于框架立柱，角铁上焊钢管，长60、直径。它的优点是：（1）行程开关使用寿命长。因为安装在副框立柱上，受冲击小。（2）撞块改为圆钢管，转箱时和高度无关。（3）设计安装简单，调节方便。这样进行行程开关的移位，一是方便了行程开关的更换；二是提高了打包机的安全性能，充分发挥打包机运转率，减少意外事故的发生，具有重要的意义。3 结 论棉花是纺织业生产的主要原料之一。针对棉花体积大，重量轻，不能充分利用运输设备的额定运载能力，导致运输成本过高的问题。解决此问题是要对棉花进行压实打包，棉花压缩打包机是解决我国棉花储运的重要手段。本文主要是棉花压缩打包机进行结构设计，以满足生产单位的实际需求，并对棉花打包机的液压系统的节能和打包机的安全问题进行了分析和改善。得出了如下结论：（1）从经济效益总结棉花经过棉花压缩打包机压缩后，生产率：17包/小时；包重：22710；外型尺寸：106053078014从而可以充分利用运输工具的额定运载能力，降低运输成本，节省包装费用。（2）从自动化方面总结棉花压缩打包机的打包机构，它能自动地供绳，结扣和打包，解决了以往手动打包及打包后松散的不足，而采用自动进料和自动打包。这不仅减少了工人的劳动强度，而且提高了棉花压缩打包的效率。（3）从节能方面总结节能是液压技术面临的新课题之一。本文设计的棉花打包机的液压系统中，采用了一些低成本的节能方案，取得了较为满意的效果。即满足了具有适宜的性能价格比、不提高综合运行成本的前提下又达到最大的节能效果。（4）从安全方面总结针对市场上已有棉花打包机常出现的行程开关易损坏问题进行了分析和解决，对行程开关进行了移位，一是方便了行程开关的更换，二是提高了打包机的安全性能，充分发挥打包机运转率，减少意外事故的发生，具有重要的意义。此次设计包含了大量的工作，所跨学科范围很广，包括材料力学、机械设计、机械原理、机械制图、机械加工及计算机绘图cad软件的应用等各学科的内容。在本次设计中，虽然接触了许多先进的理论和方法，但由于经验有限，时间仓促，不能对每种理论每种方法都作深入的研究，因此，以下部分内容仍须进一步研究15：（1）棉花的预压装置的设计及优化（2）棉花打包机的全自动化（3）棉花打包机的切刀传感器的设计参 考 文 献1 赵延伟等.包装技术与机械设备m.长沙:湖南大学出版社,1986,242 王卫兵.打包机的发展趋势j.广西化纤通讯,1999,(2):18-213 刘 茜,于伟东.纤维集合体压缩性能的研究及展望j.东华大学学报(自然科学版),2005,31(3):127-1324 王鸿云,木片压缩打包机的设计及木片压缩应力松弛研究d.黑龙江:东北林业大学.20035 缪维平,浅谈液压系统的节能设计j.液压与气动,1999,(5):7-96 徐绳武.恒压变量泵的节能、应用和发展j.液压与气动,1998(3):23-317 王守城,段俊勇.液压元件及选用m.北京:化学工业出版社,2007,908 阎国华,阎恩刚.三相异步电动机经济运行速查表m.北京:机械工业出版社,1995，389 王守城,段俊勇.液压元件及选用m.北京:化学工业出版社,2007,15210杨春东,移位定位行程开关提高打包机操作安全j,中国棉花加工,2003,(1);1911 neuber h.theory of stress concentration for shear strained prismatic bodies with arbitrary nonlinear stress-strain lawm.journal of applied mechanics, 1