abt自动卷纸机液压系统设计

宁XX大学毕业设计论文ABT自动卷纸机液压系统设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要本液压系统以传递动力为主，保证足够的动力是其基本要求。另外，还要考虑系统的稳定性、可靠性、可维护性、安全性及效率。其中稳定是指系统工作时的运动平稳性及系统性能的稳定性如环境温度对油液的影响等因素。可靠性是指系统不因意外的原因而无法工作如油管破裂、无电等情况。可维护性是指系统尽可能简单，元件尽可能选标准件，结构上尽可能使维护方便安全性是指不因液压系统的故障导致后车厢盖的其它事故效率是指液压系统的各种能量损失尽可能的小。上述要求中，除满足系统的动力要求外，最重要的是保证系统的安全性和可靠性。关键词液压系统，ABT自动卷纸机ABSTRACTTHEHYDRAULICSYSTEMTOTRANSFERPOWER,ENSUREADEQUATEPOWERISITSBASICREQUIREMENTINADDITION,CONSIDERTHESYSTEMSTABILITY,RELIABILITY,MAINTAINABILITY,SAFETYANDEFFICIENCYTHESTABILIZINGMEANSWHENTHESYSTEMWORKSSTEADYMOTIONANDSYSTEMPERFORMANCESTABILITYSUCHASENVIRONMENTALTEMPERATUREONTHEINFLUENCEOFOILETCRELIABILITYREFERSTOTHESYSTEMISNOTDUETOACCIDENTREASONTOWORKSUCHASTUBINGRUPTUREWITHOUTELECTRICITY,ETCMAINTAINABILITYISREFERREDTOTHESYSTEMASSIMPLEASPOSSIBLE,ELEMENTISCHOSENASFARASPOSSIBLESTANDARDPARTS,STRUCTUREASMUCHASPOSSIBLESOTHATTHEMAINTENANCEISCONVENIENTSECURITYISNOTDUETOTHEFAULTOFTHEHYDRAULICSYSTEMCAUSESTHEANTENNAFRAMECOLLAPSEOROTHERACCIDENTSSUCHASTHEDROPOUTOFCONTROL,ANTENNADUETOGRAVITYACCELERATIONWHEREABOUTSEFFICIENCYREFERSTOTHEHYDRAULICSYSTEMOFTHEVARIOUSENERGYLOSSASSMALLASPOSSIBLETHEABOVEREQUIREMENTS,INADDITIONTOMEETTHEPOWERREQUIREMENTS,THEMOSTIMPORTANTTHINGISTOENSURETHESAFETYANDRELIABILITYOFTHESYSTEMKEYWORDSHYDRAULICSYSTEM,ABTAUTOMATICWINDER目录摘要IABSTRACTII目录III第1章概述111液压传动发展概况112液压传动的工作原理及组成部分2121液压传动的工作原理2122液压传动的组成部分313液压传动的优缺点314液压系统的设计步骤与设计要求5141设计步骤5142明确设计要求6第2章课题总体设计721总体布置原则722卷纸机液压控制方案723液压泵源控制8231液压泵启动和停机8232泵源系统压力控制824液压阀箱控制1025液压操作台1026阀箱管道输出连接方式10第3章油缸设计计算1131初级臂油缸的设计1132次级臂的设计1433活塞的设计1634导向套的设计与计算1735端盖和缸底的设计与计算1836缸体长度的确定2047缓冲装置的设计2038排气装置2039密封件的选用22310防尘圈24311液压缸的安装连接结构25第4章液压阀箱的设计2641块式集成块的结构2842块式集成的特点2943块式集成液压控制装置的设计2944具体设计过程33第5章液压泵的参数计算37第6章电动机的选择37第7章液压元件的选择3971液压阀及过滤器的选择3972油管的选择40第8章验算液压系统性能4181压力损失的验算及泵压力的调整4182液压系统的发热和温升验算43第9章液压站的设计4491液压站简介4492油箱设计45921油箱有效容积的确定45922油箱容积的验算46923油箱的结构设计4893液压站的结构设计50931液压泵的安装方式5094辅助元件54总结56参考文献57致谢58全套设计加197216396或401339828第1章概述11液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近10年内出现的新事物。本世纪的60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的95的工程机械、90的数控加工中心、95以上的自动线都采用了液压传动。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。我国的液压工业开始于本世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。12液压传动的工作原理及组成部分121液压传动的工作原理驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。工作台的移动速度是由节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。如果将开停手柄方向转换成往外的状态下，压力管中的油液将经开停阀和回油管排回油箱，不输到液压缸中去，这时工作台就停止运动。从上面的例子中可以得到1）动是以液体作为工作介质来传递动力的。2）液压传动用液体的压力能来传递动力，它与利用液体动能的液力传动是不相同的。3）压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的，因此液压传动和液压控制常常难以截然分开。122液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四部分组成1）能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。2）执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。3制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4辅助装置上述三部分以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。13液压传动的优缺点液压传动有以下一些优点1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12左右。2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达500次/MIN，实现往复直线运动时可达1000次/MIN。3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。4）液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。5）液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。6）由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是1）液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。3）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。5）液压传动要求有单独的能源。6）液压传动出现故障时不易找出原因。总的说来，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。14液压系统的设计步骤与设计要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。141设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。1）确定液压执行元件的形式；2）进行工况分析，确定系统的主要参数；3）制定基本方案，拟定液压系统原理图；4）选择液压元件；5）液压系统的性能验算；142明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。1）主机的概况用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；4）各动作机构的载荷大小及其性质；5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6）自动化程序、操作控制方式的要求；7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8）对效率、成本等方面的要求。第2章课题总体设计21总体布置原则在进行总体布置时应按照以下22卷纸机液压控制方案PM1卷纸机控制系统分别由液压系统、气压系统和（电气控制系统由阿博特配套取辊臂付臂臂主臂锁钩位置调整油缸压臂制动组成，液压系统分液压泵站和液压控制阀架、操作台三部分，整个系统手动操作。液压系统的控制对象为次级臂加压与推出、初级臂上升与下降、联轴器控制、链条张紧、共计4路6个油缸。气动控制系统控制的对象为锁辊夹控制、弧形辊控制、卷纸轴助动控制、卷纸缸刮刀控制、断纸吹风、引纸吹风。气动控制阀安装在操作台内，电磁阀的控制电压为直流24V。23液压泵源控制231液压泵启动和停机A、液压主泵的启动和停止电机电压；380V功率；22KWB、液压备泵的启动和停止电机电压；380V功率；22KWC、液压冷却泵的启动和停止电机电压；380V功率；22KW启动顺序为首先启动冷却泵，其次启动主泵或备泵，主泵和备泵需要连锁，二者只能开启一个。232泵源系统压力控制1系统压力手动调节方案手动压力安全阀调节到适当位置，待上述泵源电机开启后，顺时针旋转变量泵上的安全压力阀将压力调到13MPA，再顺时针旋转变量泵上的补偿压力阀将压力调到12MPA。压力变送器发出420MA对应满量程为016MPA温度变送器发出420MA对应满量程为0100C2液压系统油温控制3自立阀控制油温方案液压系统装有温度变送器（输出信号420MA），水冷却交换器，进水自立阀。自立阀的感温包安装在油箱内感应油温，当油温超过50C自立阀开度自动开至最大。冷却水进水量变大。当温度下降到低于50C时，自立阀开度自动变小，进水量减小以便自动稳定油温。温度变送器（输出信号420MA）的输出信号进DCS对油温进行监测同时在显示屏上显示，以便观察。注；自立阀后并联一个三通出口，以便应急备用。4液压油液位报警液压系统装有2档液位发讯器，2付干触点，当第一付干触点合上时提醒液位偏低，需要补油，当第二付干触点合上时提醒已无油，需要停机检修。5液压泵站过滤器堵塞报警液压泵站上装有3个过滤器，都是干触点形式循环泵压力过滤器，堵塞后在屏幕上显示报警回油过滤器，堵塞后在屏幕上显示报警出油过滤器，堵塞后在屏幕上显示报警24液压阀箱控制阀箱内装有次级臂加压与推出、初级臂上升与下降、联轴器控制、链条张紧、共计4路控制阀块和一个同步马达控制阀等。整个阀箱上各阀块的输出连接为SAE18MM焊接式接头。阀箱中的电磁阀控制电压为直流24V。初级臂610H2610H346102H436103H2联轴器6104H次级臂回退前进/加载前进/加载停止前进加载停止微调后移停止25液压操作台液压操作台采用全不锈钢304制作，外形尺寸由ABT提供操作台内含有液压遥控调压阀、显示压力表和气动控制元件及相关操作按钮等。注我们只提供液压设备，相关控制由ABT配套。26阀箱管道输出连接方式总压力输入输出为2525直径管道接口，连接压榨各油缸管道为162直径管道接口连接方式为阀箱底部垂直输出（离地约300MM）管接头均为焊接式。阀柜和操作台之间采用61不锈钢管连接或高压软管连接。第3章油缸设计计算基本技术数据，是根据用途及结构类型来确定的，它反映了工作能力及特点，也基本上上确定了轮廓尺寸及本体总质量等。31初级臂油缸的设计主液压缸采用单作用柱塞式套缸，缸径较大，能提供很大载荷作用下的举升力，同时能够满足靠重力回落和撤收的要求。并且工作过程为快进工进快退三个过程的工作循环。液压缸的机械效率950M工进时候的负载是最大的，1工作压力P51MPA2液压缸内径的计算D103PF41039501801015M1015MM查液压传动与控制手册经过标准化处理D100MM。表41液压缸内径系列MM8101216202532405063801001251602002503204005003液压缸缸体厚度计算缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高和缸体内经较大时，必须进行强度校核。缸体的常用材料为20、25、35、45号钢的无缝钢管。在这几种材料中45号钢的性能最为优良，所以这里选用45号钢作为缸体的材料。2DPY式中，实验压力，MPA。当液压缸额定压力PN51MPA时，PY15PN，当PYPN16MPA时，PY125PN。缸筒材料许用应力，N/MM。，为材料的抗拉强度。2NB注1额定压力PN额定压力又称公称压力即系统压力，PN51MPA2最高允许压力PMAXPMAX15PN125516375MPA液压缸缸筒材料采用45钢，则抗拉强度B600MPA安全系数N按液压传动与控制手册P243表210，取N5。则许用应力120MPAB2DPY103756266MM,满足。所以液压缸厚度取5MM。10D10则液压缸缸体外径为110MM。4液压缸长度的确定液压缸长度L根据工作部件的行程长度确定。从制造上考虑，一般液压缸的长度L不会大于液压缸直径的20到30倍。此次设计取30倍。L30D301003000MM5活塞杆直径的设计查液压传动与控制手册根据杆径比D/D，一般的选取原则是当活塞杆受拉时，一般选取D/D0305，当活塞杆受压时，一般选取D/D0507。本设计我选择D/D07，即D07D0710070MM。表42活塞杆直径系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400故取D70MM。2活塞杆强度计算7MPA的中高压系统时,过滤精度为1015M，在查表208132，选择纸芯式，型号为ZUH4010S。二空气滤清器空气滤清器是对空气进行净化的装置，它由壳体和滤芯组成，滤芯布置在壳体内。大气中有各种异物，例如灰尘、砂粒等，会对液压系统的油液造成污染，它们将加速系统的磨损，从而降低系统的使用寿命。空气滤清器能防止出现这种情况。查参考文献3，表668，选择QUQ2型空气滤清器。三液压油液压设备出现的故障，有些是由于液压油选择不当所引起的。选择液压油时需要考虑的因素很多，其中最主要的是根据使用条件选用粘度合适的液压油。在确定液压油粘度时，应着重考虑下列因素；工作压力的高低、工作环境温度的高低、工作部件运动速度的大小和液压泵对液压油钻度的要求。考虑的具体原则是，1系统压力较高时，为了减少容积损失，宜选用粘度较高的液压油；压力较低时，可选用粘度较低的液压油；高压系统宜选用加有抗磨损添加剂的抗磨液压油。2环境温度高，宜选用高粘度液压油；环境温度低，宜选用低粘度液压油。3工作部件运动速度较低的往复运动液压系统低粘度的液压油，工作部件作旋转运动的液压系统，可选用粘度较高的液压油。查参考文献2，选用20号机油。总结本设计分为两个部分，首先对于液压系统进行设计，其次对于系统进行分块集成设计。系统部分进行了对任务书要求的力学、运动学分析，液压原理图设计（包括进给机构和加紧机构）、元件参数设计、元件挑选和参数验算；产生负载行程图、速度行程图、系统原理图和电磁阀动作顺序表。分块集成设计进行了液压系统原理图的分块集成设计、集成块建模和集成块装配；产生系统分块集成原理图、各元件零件图、各块零件图、装配爆炸图、各块工程图和配合体爆炸图。在这不到一周的设计中，能学到的东西真的很有限，但是不能说一点收获都没有，我想我知道了一般机床液压系统的设计框架而且我也掌握了设计一个液压系统的步骤，我想本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试，是我们在液压知识学习方面的一次有意义的实践。在本次设计中，我独立完成了自己的设计任务，通过这次设计，弄懂了一些以前书本中难以理解的内容，加深了对以前所学知识的巩固。在设计中，通过老师的指导，使自己在设计思想、设计方法和设计技能等方面都得到了一次良好的训练。参考文献1液压与气压传动曾亿山合肥工业大学出版社2液压传动王积伟章宏甲机械工业出版社3液压系统设计元器件选型手册周恩涛机械工业出版社4新编实用液压技术手册张岚人民邮电出版社5液压阀原理、使用与维护张利平化学工业出版社6液压阀和气动阀选型手册杨帮文化学工业出版社7液压阀使