大型胶带制品平板硫化机液压系统设计机械CAD图纸

摘要本次设计题目为2000×8000大型胶带制品平板硫化机液压系统设计。平板硫化机的工作压力是由液压系统提供的。液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。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，伺服控制，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，计算机仿真和优化控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。本次设计中包含液压系统的概述，液压系统方案设计及工作原理图的拟订，液压系统的设计及计算，标准液压元件的计算及其选择，油箱的设计过程以及阀板的设计等几大部分。其中液压系统方案设计及工作原理图的拟订过程是非常重要的，液压系统的拟订是整个系统中的最重要环节。它对系统的性能，设计的合理性、先进性都有重要的作用。在液压系统的设计及计算中包含液压系统的主要技术参数的确定，液压元件的设计选取及主要参数的确定，实际工作中的各个阶段的压力值，各个工作循环过程中所需的流量的确定，油泵的计算及选取，各个工作阶段所消耗的最大功率等内容。其中液压元件的设计选取及主要参数的确定中包括了柱塞的设计，工作缸的设计。在标准液压元件的计算及选取中包括电机的选取，油管内径的确定，液压元件的选取和技术参数的校正等内容。设计说明书的最后是油箱和阀板的设计过程。关键词：平板硫化机；液压系统；工作原理；液压元件；阀板AbstractThethemeofthedesignis1800×10000hydraulicsystemdesignofthelargeflat-curing.Theworkpressofflat-curingissuppliedbythehydraulicsystem.Hydraulictechnologyisoneofthekeystorealizemodernizationandcontrol.Allthecountrieshavegivenmuchmoreattentiononthedevelopmentofhydraulicindustry.Atpresent,thehydraulictechnologyhavemadesignificantprogressinachievinghigh-pressure,high-speed,highpower,highefficiency,lownoise,durableandhighlyintegrated,aswellasinthetechnologyofproportionalcontrol,servocontrol,digitalcontrol,andsoon.Inaddition,computer-aideddesign,computersimulationandoptimizationcontrolofthedevelopmentworkofhydrauliccomponentsandhydraulicsystems,demonstratedmoresignificantresultsdaybyday.Thedesignincludestheoverview,caseandinitialdesignofworkingprincipaldrawingsandcalculationofthehydraulicsystem,thecalculationandselectionofthehydrauliccomponents,theprocessofthetankandthedesignofthevalveplate,andsoon.Thecasedesignandinitialdesignofworkingprincipaldrawingsofthehydraulicareveryimportant.Especially,thelatter,whichplaysavitalroleoftheperformanceofthesystem,thereasonableandadvancedofthedesign,isthemostsignificantpartofthesystem.Thedesignandcalculationofthehydraulicsystemincludethedeterminationofthemaintechnicalparametersofthehydraulicsystem,thedeterminationofthedesign,selectionandthemainparametersofhydrauliccomponents,thedeterminationofpressurevaluesandtherequiredflowofvariousprocessintheactualwork,thecalculationandselectionofthepump,themaximumpowerconsumptionofvariousworkingprocess.Andthedeterminationofthedesign,selectionandmainparametersofthehydrauliccomponentsincludethedesignoftheplungerandthecylinder.Thecalculationandselectionofthestandardhydrauliccomponents,includemotorselection,determinationofthetubes’innerdiameter,theselectionofhydrauliccomponentsandthecorrectionoftechnicalparameters.Thefinalofthemanualisthedesignprocessofthetankandthevalveplate.Keywords:Flat-curing;Hydraulicsystem;Hydrauliccomponents;Workingprinciple;valveplate目录 第一章引言 1第二章液压系统的概述 32.1液压系统装置主要由以下五部分组成 32.2液压传动具有以下一些优点 32.3液压传动的缺点 4第三章液压系统方案设计及工作原理图的拟订 53.1液压系统的主机及工艺循环 53.2液压系统的设计方案 53.3拟订液压系统的工作原理图 5第四章液压系统的设计及计算 74.1液压系统的主要技术参数的确定 74.2液压元件的设计选取及主要参数的确定 74.2.1柱塞的设计 74.2.2工作缸的设计 84.3油泵的计算以及选取 12第五章标准液压元件的计算和选取 145.1电机的选择 145.2油管内径的确定 145.3液压元件的选取 15第六章油箱的设计过程 176.1油箱的设计要点 176.2油箱的尺寸计算 18第七章安装板的设计 19第八章结论 20致谢 21第一章引言橡胶工业在国民经济中占有及其重要的地位，肩负着自己艰巨而光荣的任务。橡胶既是一类重要的结构材料，又具有一定的功能。由于橡胶具有独特的高弹性能，优异的疲劳强度，极好的电力绝缘性和耐磨性等，被广泛用于制造轮胎，减震制品，密封制品，化工防腐材料和绝缘材料。此外，它又可制成声学橡胶，磁性运输带，特种电热片等。因此，无论是在国防工业，交通运输，机械制造方面，还是在农业，医学卫生，日常生活方面，橡胶都有着极其广泛的用途。从现代化的尖端科学到日常生活用品，从宇航飞船到雨鞋，奶嘴，无处不留下橡胶的踪迹。橡胶制品的主要原料是生胶，同时还要添加各种配合剂。采用纤维织物和金属材料做骨架。生胶通过塑炼，混炼，压出，压延和成型等基本工艺过程之后，成为半成品，但其物理机械性能较差，不能满足要求。因此，半成品需要硫化来改善其自身的物理机械性能和其他性能，使橡胶制品能更好的适应和满足使用的要求。橡胶硫化的虽多，但按其使用的硫化条件不同，可分为冷硫化、室温硫化和热硫化三种。按使用的硫化设备可分为硫化罐硫化，平板硫化机硫化，个体硫化机硫化，注压硫化等。就用途而言，平板硫化机的用途较多，所以平板硫化机硫化应用较广。一般的平板硫化机都是由液压系统来为其提供工作压力。本次设计是一项平板硫化机的液压系统设计。本液压系统的主机是2000×8000平板硫化机。该平板硫化机为下缸式，采用高低压油配合，硫化过程中的平台的升降，系统的锁紧与保压等动作均由液压元件在液压系统的控制下自动完成。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，人才培养，研究开发等各个方面全方位的赶上世界水平。本设计以液压系统设计为主，主要介绍了液压系统的设计和计算过程：包括对于工作缸和柱塞的设计，计算和选取；油泵，电机的计算和选取；液压元件和辅助元件的选取；油箱和安装阀板的设计过程。通过本次设计，我对液压系统的设计方法有了一个形象的了解，也掌握了液压系统设计的一些基本思想和方法。由于在实践经验和理论知识方面存在不足，设计中会有错误和不当之处，请各位老师和同学指正。第二章液压系统的概述液压系统是以液体为工作介质来传递动力，是平板硫化机用以提供工作压力的动力部分，并被用来控制全套设备的动作次序。2.1液压系统装置主要由以下五部分组成（1）能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式是液压泵，它给液压系统提供液压油。（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）控制装置——对系统中油液压力，流量或运动方向进行控制或调节的装置。（4）辅助装置——上述三部分以外的其他装置。它们对保证系统正常工作也有重要的作用。（5）传动介质——液压油。在液压系统中，液压油是传递动力和信号的工作介质。同时，它还起到润滑，冷却和防锈的作用。2.2液压传动具有以下一些优点（1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置生产出更多的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出30-40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。（3）液压装置能在大范围内实现无极调速（调速范围可达2000），它可以在运动的过程中进行调速。（4）液压传动易于实现自动化，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。液压元件能自行润滑，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。液压元件的排列位置也具有较大的机动性。（7）用液压传动来实现直线运动比用机械传动简单。2.3液压传动的缺点（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露造成的。（2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失，如摩擦损失，泄露等。（3）液压传动对油温变化比较敏感。（4）液压元件在制造精度上要求很高，因此它的造价较贵。（5）要求有单独的能源。（6）出现故障时不易找出原因。总的来说，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，有的随着科学技术的发展而进一步得到克服。第三章液压系统方案设计及工作原理图的拟订3.1液压系统的主机及工艺循环本液压系统的主机为2000×8000快速升降的平板硫化机，该平板硫化机为下缸式结构，硫化过程中平台的升降，模具的推拉及开模等动作均由液压元件（液压缸）在液压系统的控制下自动完成。3.2液压系统的设计方案液压系统的拟订是整个系统的最重要环节，它对系统的性能，设计的合理性，先进性都有着重要的作用，参照同类型机器的液压系统，结合具体情况，确定具体设计方案如下：（1）为实现速度调节和合理使用油泵，节省功率，采用高性能、低噪声的柱塞泵。（2）为防止系统中液压冲击影响油泵的工作，在泵的出口处设置单向阀。（3）为了确保系统的保压能力，在与工作缸相连的部位设置液控单向阀，同时设置电接点压力表，在压力降低时随时补压。（4）为保证人身和设备安全，防止由于意外原因造成过载损坏油泵，在油泵处设置电磁换向阀，既可保证系统的安全，又可以实现调速。3.3拟订液压系统的工作原理图确定液压系统设计方案是拟订系统工作原理图的基础。而拟订系统工作原理是实现系统方案的一个重要步骤，在拟订原理图时要注意：（1）防止回路间的相互干扰。（2）尽量选用标准元件，减少非标准元件的使用。（3）避免系统中存在多余的回路。鉴于以上注意事项，现将液压系统的原理图绘制如下：图3.1液压系统原理图第四章液压系统的设计及计算4.1液压系统的主要技术参数的确定根据GB10480—89和课题要求，确定平板硫化机的主要性能参数如下：表4.1平板硫化机性能参数分类项目单位参数值基本参数热板规格mm2000×8000热板间距mm350热板层数层1公称合模力MN56工作液压力MPa18柱塞最大行程mm350运动速度热板上升mm/s6热板下降mm/s靠自重4.2液压元件的设计选取及主要参数的确定4.2.1柱塞的设计柱塞是平板硫化机的主要零件之一，它与工作缸、密封装置、压紧法兰等组成了传递的液压能的部件。将液压能转变成带动可动平台或可动横梁运动的动能。柱塞的结构形式是根据平板硫化机的吨位大小，工作缸内液压的变动情况，平台的运动速度及其行程等进行设计。在选材上，考虑到柱塞在使用上要求有足够的耐弯曲及抗压缩强度，工作表面要有足够的硬度，因此选用HT250。（1）柱塞外径的确定D===629.5mm取标准值D=630mm式中的D—柱塞的外径，mmP—平板硫化机的公称吨位，Kgp—工作液的最高压力，180Kg/cm当柱塞的直径大于150mm时，为了节省材料，减轻重量，应制成空心的，所以综合以上因素应该采用中空结构。（2）柱塞壁厚的确定=r(1-)=(1-)=81.9mm式中—柱塞的许用抗压应力，Kg/cm对于铸铁=120～150N/mm这里取=1400Kg/cmK—常数，对于铸铁件K=2P—工作液压力，180Kg考虑铸铁的原因，按照规定30mm所以取=82mm所以柱塞的内径D为：D=D-2=630-822=466mm4.2.2工作缸的设计所以D=655=816.7mm-mmmmmmmmmmmmmmmmmm图4.1液压缸主体尺寸图mmmmmmmmmmmm图4.2柱塞主体尺寸图4.3油泵的计算以及选取(1)泵工作阶段的压力计算高压状态工作的时候P高出=1.1(P+P)=1.1×(18+0.3)=20MPa低压状态工作的时候P=2.5MPa时，取压力损失为P=0.3MPa则有P低出=1.1（P+P）=1.1×（2.5+0.3）=3Mpa（2）低压大流量泵的流量计算QD—低压泵的送液量，或称泵的排出流量，升/分；F—柱塞的截面积，米2；Vs—柱塞上升速度，米/分；—泵的容积效率，取0.9。QD==6×10-2×60×10×π×（630×10-2）2/4×0.9=1247L/min（3）高压小流量泵的流量计算QK—高压泵的送液量；V0为工作液升压前的体积，升；V为工作液升压后体积，升；β为工作液的压缩率，一般β=（5—6）×10-5，公斤/厘米2；t为升压时间，秒；工作液升压后的体积为：V=V0[1-β(P-P0)]升P0—为升压前工作液的低压单位压力，公斤/厘米2；P—为升压前工作液的低压单位压力，公斤/厘米2；QK==85L/min根据计算，低压供油系统选用两台斜轴式柱塞泵P1、P2并联供油，型号为A2F500R5P2。高压油由一台型号为63SCY14—1B的手动变量柱塞P3泵提供。表4.2泵性能参数型号排量/（mL/r）/（MPa）转速/（r/min）输出流量/（L/min）理论功率/（kw）A2F500R5P250035150067543763SCY14—1B6332150094.534.5第五章标准液压元件的计算和选取5.1电机的选择根据油泵工作阶段的压力和流量，结合油泵的总效率，可计算出油泵所需要的电机的功率，在这里选择上述计算的功率的最大值，结合油泵以及系统的总效率，即可得到所需要的电机功率。（1）低压油泵驱动电机所需功率为：P低=P低出Q低/=3×(1247/2×60×10-3)/(0.85×10-3)=36.7KW（2）高压油泵驱动电机所需功率为：P高出=Q高/=20×(85/60×10-3)/(0.85×10-3)=33.3KW—油泵以及系统的总功率，取0.85.根据以上计算结果和该系统的具体特点，低压油泵和高压油泵选取Y250M—6表5.1电机性能参数型号额定功率满载转速满载电流效率Y250M—637kw980r/min72A90.3%5.2油管内径的确定(1)泵吸油管内径计算油管内径d=4.6q—通过管道的流量,L/minv—管内允许流速，0.6m/s—由于快速前进时，部分油管中的流量最大，可达1247L/min，所以要按q=1247取v=1.2m/s，则d=4.6×=132.67mm按手册选油管内径d=133(2)泵压油管直径d=4.6v—管内允许流速，3m/s—5m/s取v=5m/s,d=4.6×=86.43按手册选油管内径d=905.3液压元件的选取根据液压系统的工作压力和通过阀的最大流量以及阀的机能，选取标准液压元件。各液压元件型号及性能参数如下表：表5.2液压元件性能参数序号液压元件型号额定流量/(L/min)压力范围/MPa1二位二通换向阀22DH-H6B731.52溢流阀Y-Ha80F12500～83单向阀AJ-Hb80F1250324三位四通换向阀34DH-H10B-TZZ4031.55液控单向阀A2Y-Hb80C1250326单向阀AJ-Hb20B100327溢流阀Y-Hc322008～208三位四通换向阀34DYH-H80F-TZZ1250329溢流阀Y-Hc10408～2010电接点压力表YX-1500～2511压力表开关KF3-512异步交流电动机Y250M-613滤油器WU-630×180F630021第六章油箱的设计过程6.1油箱的设计要点6.2油箱的尺寸计算(750×2+94.5)=1594.5Lξqp1594.5第七章安装板的设计液压元件的连接方式主要有管式连接，板式连接和法兰连接三种。管式连接占有空间大，配管复杂，装拆不方便，目前很少使用。目前较多应用板式连接，液压安装阀板是板式连接元件安装在阀板上，各液压元件之间的连接管道全部由阀板中所钻的孔道构成。采用板式连接的最大优点是结构紧凑，有利于集中控制，装拆方便，外型整齐美观。由于阀间管路长度缩短，故还能提高动作速度。缺点是阀板钻孔困难，泄露不易检查。法兰连接液压元件主要用于高压大流量的液压系统，其特点与管式连接相同。由于自身的特殊性，本设计采用板式连接与法兰式连接相结合。其中安装板设计特点如下：（1）在设计阀板元件较多的液压系统时，为了避免钻过深的孔，可将整个液压系统按系统的分支回路分成几部分，根据经验，每一部分所包含的液压元件不可多于12个。（2）制作液压元件样板，合理布置元件在阀板上所占的位置，布置元件位置时应注意以下几点：①液压元件的非加工面可以伸出阀板之外。②液压元件之间的距离不应过大，一般取40-50mm，但也不能过小（不能小于5mm），否则由于安装螺孔的加工误差，可能使两元件相碰。③为了方便控制调节，应将压力阀和流量阀布置在正面。④为使电磁换向阀的阀芯沿水平方向布置，以避免阀芯震动使电磁铁失灵。（3）决定阀板钻孔的深度：①阀板正面孔数应等于各液压元件的孔数之和，孔径应等于液压元件油口的孔径。阀板正面还有液压元件安装螺孔，其规格可以从样本中找到。②阀板反面和侧面孔需要安装管接头，因此每个孔径应根据所选用的管接头螺纹尺寸来决定。③阀板的工艺孔是阀板内的中间管道，它不直接与液压元件的油口或是管接头连接，因此油口需用油塞堵住。第八章结论我的毕业设计课题是2000×80000大型胶带制品平板硫化机液压系统的设计。通过此次设计，我对整个平板硫化机的结