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竹材
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竹材旋切机液压系统设计,竹材,旋切机,液压,系统,设计
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江西农业大学本科毕业设计,课题：竹材旋切机液压系统设计 设计：赖一峰 指导老师：龚水泉,摘要,本次毕业设计对象是竹材旋切机的液压系统。首先简要介绍了竹材旋切机的组成及其工作原理，其次对该液压系统负责的竹材旋切机的进给运动进行了设计。本设计在对液压进给系统的设计过程中，先进行了总体方案设计。在选择液压的控制回路的时候，在对各个回路进行了对比后我选择了进油口节流调速回路；确定了基本回路后，又确定了液压系统的传动形式，由于开式系统所具有的系统简单和散热条件好等优点，所以把传动系统确定为开式系统。在拟定液压系统原理图后，对液压元件及辅件进行了设计、选择，并对其进行校核。经过计算后液压缸选定为80毫米的液压缸，液压泵选定为叶片泵，根据系统工作的最大功率我选择的电动机为YB-A9B-L三相异步电动机。在确定泵后，又对其他的元件及辅件进行了合理的选择，最后确定各种元件后,进一步完成了我的设计题目。,绪 论,我国属于严重缺林的国家，由于经济的发展，人民生活水平的提高，“天然林保护工程”的实施，使得木材供需矛盾十分突出。我国虽然森林资源贫乏，但竹类资源相对十分丰富。1我国是世界第一产竹大国，据全国第6次森林资源调查统计，全国现有竹林面积484.26万公顷，比第5次清查的421.08万公顷又增加了63.18万公顷。主要产竹的南方13个省区竹林面积1万公顷以上的县（市）有130多个。2 从2001年到2004年的3年时间里，全国竹产业产值从370亿元增长到450亿元，出口创汇从6亿美元增长到8亿美元。3 用具有资源丰富及代木性能良好的竹材代替木材使用, 是缓解我国木材供给紧张的有效途径之一竹材坚韧、柔软、富有弹性, 经过前期处理后就可以旋切成表面滑、厚度均匀的竹单板竹单板用途甚广, 经涂胶、组坯、热压就可以生产出薄竹胶合板在饮业方面, 用竹单板可以压制一次性饭盒,减少了“ 白色污染” 竹单板边脚料可作生产烟花、棒冰的原料在木材资源日益缺乏的今天, 为了综合利用竹材, 开发系列竹材加工设备已成为当务之急。4 液压传动简化了机器结构，减少了零件的数目。液压传动能在运动过程中能实现大范围无级调速、调速方便。由于系统充满了油液，对各液压件有润滑和冷却的作用，使之不易磨损，又由于容易实现过载保护，因而寿命长。液压传动易于实现标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和推广。因此，对竹材旋切机的进给运动采用液压传动对竹材旋切机的设计与研究具有重要意义。,第一章竹材旋切机的结构及其工作原理,竹材旋切机主要由两大部分组成，即机械部分和液压部分。其工作原理为：通过两根旋转的摩擦导辊驱动竹材旋转，同时由进经油缸推动摩擦辊做进给运动，对被旋切竹材始终保持一定的正压推力，使被旋竹材在滚柱压尺和刀刃处形成旋切，产出单板。液压系统的主要功能是通过进给油缸和摩擦导辊。在竹材为不同材质和不同径级的情况下，始终对竹材产生一定的正压推力。同时，还要执行压尺架的回转和压紧、压紧旋刀等工作。旋切过程中刀具只做切削振动，不做进给运动。工作原理如图1所示。这种旋切机床结构简单，制造成本低，有利于推广。由于刀具无需进给运动，易实现振动切削，降低切削功率，减少机床功率损耗。,旋切原理图,第二章确定液压系统方案,液压系统方案的确定是液压系统设计的一个重要环节。目的是选择回路，并把各回路组成系统，以便以后确定原理。 理论课上，我们知道任何复杂的液压系统都是由一些简单的基本回路构成的。液压元件又组成了基本回路。所以根据液压系统的动作要求和性能特点选液压元件组成液压系统。 这次毕业设计的竹材旋切机液压系统要求简单，液压系统只需要完成进给动作，但必须保证两个油缸同步，设计系统必须能满足所要求的动作，并考虑系统效率以及经济上的一些问题。,2.1确定基本回路,根据竹材旋切机的工作原理，要满足旋切工作要求，液压系统只需要完成进给动作。因为液压系统相对比较简单，由于两个液压缸需要同步进给，所以必须采用同步回路。,2.1.1同步回路的选择,如图所2示，两个液压缸是并联的，在它们的进油路上，分别串接一个调速阀，调节两个调速阀的开口大小，便可控制或调节进入或自两个液压缸流出的流量，使两个液压缸在一个运动方向上实现同步，即单向同步。这种同步回路结构简单，但是两个调速阀的调节比较麻烦，而且还受油温、泄露等影响，故同步精度不高，不宜用在偏载或负载变化频繁的场合。,同步回路的选择,2.2.2机械联结的同步回路,如图3所示，这种同步方法比较简单经济，能基本上保证位置同步的要求，但由于机械零件在制造、安装上的误差，同步精度不高。同时，两个液压缸的负载差异不宜过大，否则会造成卡死现象。,机械联结的同步回路,2.2.3串联液压缸的同步回路,如图4所示，结构简单，经济，只要保证两缸的有效面积相等，尽力减少两油缸的制造误差，提高油缸的装配精度，各紧固件精密封件的松紧程度力求一致。松开管接头，一边向缸内充油，一边排气，待油液清亮后再拧紧管接头，并加强管路和油缸的密封，防止空气进入油缸和系统内。,串联液压缸的同步回路,第四章液压元件及辅件的设计、选择,压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看出不经济；反之，压力选得太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。一般来说，对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些，行走机械重载设备压力要选得高一些。 根据我所要设计的机器的特点，并参照有关资料，我初选系统工作压力5MP。,4.1计算液压缸尺寸,F为20000N，取0.9 活塞面积 A=F/p=2.0104/0.95106=0.44410-2m2 D=0.0752m 查表7，取液压缸的内径为80mm，外径为95mm。液压缸工作压力与活赛杆直径，当液压缸工作压力P10MPa时，活赛往复速度比为1.33，8根据公式d=D=39.84mm，因此本设计我取d=40mm， 因此活塞杆直径为40mm。 那么液压缸实际计算工作压力为 P=39.8105Pa 实际选取的工作压力为 P=40105Pa 确定油缸活塞面积A之后，还必须按最低进给速度验算油缸尺寸。即应保证油缸有效工作面积A为： Aqmim流量阀最小稳定流量，在此取流量阀最小流量为50ml/min； vmin活塞最低进给速度，本题给定为15mm/min 根据上面确定的液压缸直径，油缸有效工作面积为： A=0.08=5.02410m2 =10=3.310m2 验算说明活塞面积能满足最小稳定速度要求。,4.2液压泵的选择,液压缸所需流量为 q=Av=d2/4V=0.253.140.460=7.54L/min q=7.54L/min 按照常规选取液压系统的泄露系统数k=1.1，则液压泵的流量为 q=kq=1.17.54=8.29L/min 查表7选取叶片泵YB-A9B-L.理论排量4.45ml/r，理论流量8.9L/min，电动机最大功率P=pq/。 P=10658.910-6/0.860=0.927kw 查表取电动机型号为Y80M2-2：额定功率1.1KW，效率77%。,4.3液压辅助元件的计算及选择,根据叶片泵的额定流量8.9L/min查表（JB827-66）。根据推荐管路通过流量25L/min的管径为8mm；管路通过6.3L/min的管径为5.6mm，所以选取公称直径D=8mm的钢管，钢管外径为14mm.管接头连接螺纹M141.5。,4.4管接头的类型,管接头按材料可分为金属管接头、软管接头和快速接头。通常选用金属管接头。金属管接头又可分为扩口式管接头、卡套式管接头、焊接式管接头、球面焊式管接头。各管接头的特点如下： 扩口式管接头：利用管子端部扩口进行密封，不需其他密封件；结构简单，适用于薄管连接，工作压力8MP。 卡套式管接头：利用卡套变形卡住管子进行密封，装拆方便，但对管子尺寸精度要求较高，工作压力31.5MP。 焊接式管接头：利用“0”型密封圈端面密封，连接牢固可靠，对管子尺寸精度要求不高。管壁要求较厚，装配时需要焊接。工作压力31.5MP。 球面焊接式管接头：利用球面进行密封，不需要其它密封件，但加工精度要求较高，装配时需要焊接。工作压力35MP。 根据以上介绍的各种管接头的特点，我选择了扩口式管接头，因为它的特点更适合于我所设计的系统。,4.5油箱的设计,油箱的作用是储油、散发油的热量、沉淀油的杂质和使油中的气泡上浮释出；有时油箱盖还可以用作油泵装置和其它液压元件的底板。油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。,4.6油箱的设计要点,（1）油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。 （2）油箱底部做成适当的斜度，并设放油塞； （3）从构造上应考虑清洗换油方便，应设置人孔，便于清洗污物； （4）箱壁上需装油面指示器，油箱上并装上温度计；,（5）油箱上应有带空气滤清器的通气孔，有时注油孔和通气孔可兼用； （6）吸油管和回油管应尽量远隔开，吸油管离箱底的距离H2D（管径）。距箱边不小于3D，回油管插入最低油面以下，防止回油时带入空气。 （7）吸油侧和回油侧要用隔板隔开，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。,（8）吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。吸油管可安装100m左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。 （9）为了防锈、防凝水，油箱内壁应用好的耐油涂料。 （10）为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。 （11）油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。,（12）对油箱内表面的防腐处理要给予充分的注意。常用的方法有： 酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。 喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。 喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。 喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。 考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。 综合以上的设计要点，我设计我的油箱,但由于机器工作不频繁，所以没有设计温度计，并设计了两个隔板。,4.7油箱容量的计算,按经验公式计算油箱容积：V=（3-5）qp=58.9=44.5L 我所设计的油箱设有冷却器，在这种情况下，油箱的长：宽：高为1：1：1到1：2：3。油面达到油箱高度的80%。油箱的长为380mm,宽为360mm,高为300mm。,4.8其它元件、辅件的选择,吸油滤油器 滤油器有以下几种形式、用途特性如下： （1）网式滤油器 装在油泵吸油管上，可以保护油泵。特性为结构简单，通油能力大，过滤效果差； （2）线隙式滤油器 过滤材料强度低，一般用于低压系统，特性为结构简单，过滤效果较好，通油能力大，但不易清洗； （3）纸芯滤油器 用于油的粗过滤，最好与其它滤油器联合使用，特性为过滤效果好，精度高，但易阻塞，无法清洗，需要换纸蕊； （4）烧结式滤油器 用于特别要求过滤质量的液压系统中，最好与其它滤油器合用，特性是能在高温下工作与承受较高压力，抗腐蚀能力强，制造简单，性能稳定； （5）磁式滤油器 用于滤清带磁性铁屑与磨料，特性是效果好，维护复杂； （6）片式滤油器 用于一般过滤，特性为强度大，不易损坏，通油能力大。,4.9选择滤油器的基本要求,（1）过滤精度满足要求； （2）能力满足设计系统要求； （3）滤芯应有足够的强度，不至于因油液压力而破坏； （4）在一定温度下，有一定的耐久性； （5）能抵抗滤油的侵蚀； （6）容易清洗和更换滤芯； （7）价钱低廉。 由于液压系统中对油的要求很高，尤其是油的过滤过程。因此滤油器的选择非常重要。所以叙述颇多。综合各种滤油器的特性，我选择了网式滤油器。泵的流量为8.9L/min。由于经验公式告诉我滤油器过滤能力大于泵的流量的2倍，因此我选的滤油器为TLW-25。,4.10溢流阀的选择,由于我设计的系统中有阀块，阀块上有溢流阀、换向阀，所以溢流阀选板式溢流阀，系统压力为5MP，流量为8.9L/min。所以我选择了直动式溢流阀型号为Y1-25B。,4.11压力表开关选择,由于是板式连接，系统管道公称直径8mm。所以我选择了型号为KF-L8/12E的压力表开关。,第五章液压系统性能的验算,计算沿程压力损失 根据经验可得，一般换向阀的损失为0.1MPa，背压阀一般为0.30.5MPa，取背压阀为0.3MPa，溢流阀也为0.1MPa，因此管路总的压力损失为： P=0.1+0.3+0.1=0.5Mpa,系统发热与温升验算 由于本系统功率小，效率高，发热少，所取油箱容量又较大，故不必进行系统温升的验算。,第六章液压系统的一般使用和维护,1）油箱中的液压油经常保持正常油面。配管和油缸容量很大时，最初应放入足够数量的油。在启动之后，由于油进入管道和油缸，油面会下降，甚至使滤油器露出油面。因此必须再一次补油。再使用过程中，还会经常发生泄露，应该在油箱上设置液位计，以便以后经常观察和补油。,2)液压油应该经常保持清洁，检查油的清洁应经常与检查油面同时进行。 （1）油桶上不要积聚雨水和尘土，也不要直接放在地上； （2）在檫试泵，阀或油的容器时要极力防止不屑之类落入油中； （3）油箱要经常清洗，在灌油时应通过120目以上的滤油器； （4）洗涤配管，一般应先用透平油清洗4-5小时，然后用与使用油相同的油清洗4-5小时； （5）最好不使用铜管作为液压系统的配管，一定要使用时，可放在油中浸24小时以上，使生成不治性的薄膜后再安装； （6）油需要经常检查和更换，工作油的情况应经常加以注意和检查。更换工作油期限，由于使用条件，使用地点而有很大的出入，一般来说，大概一年更换一次，在连续运转、高温、高湿、尘土多的地方，需要缩短换油的周期。,3）油温应适当，油箱的油温一定不能超过60。一般液压机械在35-60围内工作比较合适。从维护的角度看也应绝对避免油温过高。若油温有异常的上升时，应立刻停机进行检查。常见有以下原因： （1）油的黏度太高； （2）受外界的影响（例如开关炉门的液压装置等）； （3）回油设计不好，例如效率太低、采用的元件容量太小、流速过高等所至； （4）油箱容积太小、散热慢（一般来说油箱容量在油泵每分钟的3倍以上才可）； （5）阀的性能不好，例如容易发生震动就有可能引起异常发热； （6）由于油质变坏，阻力增大； （7）冷却器的性能不好，例如水量不足、管道内有水圬等。,4)回路里的空气应完全排除掉。回路里进入空气后，因为气体的体积和压力成反比。所以随着负荷的变动，油缸
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