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剪板机液压系统设计

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剪板机液压系统设计

第一章引言1毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节,是使学生综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练,这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓都有重要的意义,其主要目的是1、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力,拓宽和深化学生的知识。2、培养了学生正确使用技术资料,国家设计计策,数据处理,编写技术文件等方面的工作能力。3、培养学生树立正确的设计思想的设计的构思和创新思维掌握工程设计的一般程序规范和方法。4、培养学生进行调查研究面向实际,面向生产,而向工人和工程技术人员学习和基本工作态度,工作作风和工作方法。5、是从理论到实际的一次结合。1.1课题的背景和意义剪切机是随着工业自动化进程的深入而得到越来越广泛的应用。近二十年来,国内的轧钢生产得到了长足的发展,由于市场对产品不断提出新的要求,生产厂对各种剪切机的要求也在不断的变化。在钢板弹簧的生产工艺中,钢板剪切下料是关键工序之一,因此,下料机是其重要的板簧设备。过去的下料设备一般采用圆棒剪切机、机械鳄鱼剪床等,都是采用皮带轮、齿轮传动,噪音大,占地面积大,节拍固定,灵活性差。因此,需要开发一种新形式的液压剪床,以适应国内外市场的需求。精密加工是现代机械加工发展的方向之一,它对毛坯的体积(重量)误差,断面形状及其他几何参数提出越来越高的要求,而现在的下料方法普遍存在能耗高、效率低、材料消耗大和下料质量差等问题。板料高速剪切机是一种新型的剪切下料设备,它采用液压系统驱动,实现高速剪切;板料高速剪切机的液压系统,是保证板料高速剪切机实现动作循环和决定其性能优劣的核心环节。板料高速剪切机要求液压系统工作可靠、响应灵敏度高,具有广阔的市场前景。因此,针对旧式剪切机的上述缺点,展开对液压系统剪切机的研究是符合市场需要的1.2剪切机的发展及现状1.2.1剪切机的分类剪切机的种类很多。对剪切机的分类,从不同的角度出发,有不同的分法。按剪切方式可分为横剪和纵剪;按被剪切钢板的温度分为热剪和冷剪;按剪切机的驱动方式分为机械剪、液压剪和气动剪;按机架的形式分为开式剪和闭式剪;按剪切钢板的品种又分为钢坯剪切机、钢板剪切机、型钢剪切机和切管机等。通常,按剪切机的剪刃形状与配置等特点可分为平行刃剪切机见图1.1、斜刃剪切机见图1.2和圆盘剪切机见图1.3。下面按剪切机的剪刃形状的分类对三种结构分别进行介绍第一章引言3图1-1平行刃剪切机图1-2斜刃剪切机图1-3圆盘剪切机(1)平行刃剪切机平行刃剪切机的两个剪刃是彼此平行的,它通常用来在热态下横向剪切方形及矩形断面的钢坯。也可用来冷剪型材,将刀片做成成型剪刃来剪切非矩形断面的钢板。平行刃剪切机按剪切机构的运动特点,分为上切式和下切式两种型式。上切式剪切机的下剪刃是固定的,由上剪刃的上下运动进行剪切。其剪切机构通常采用曲柄连杆机构。下切式剪切机的两个剪刃都运动,剪切过程是通过下剪刃上升来实现剪切的,其剪切机构通常有偏心轴式和浮动式。平行刃剪切机,在工作时能承受的最大剪切力是它的主要参数,故人们习惯上以最大剪切力来命名。(2)斜刃剪切机斜刃剪切机的一个剪刃相对另一个剪刃成某一角度放置。斜刃剪切机按剪切机构的运动特点也可分为上切式、下切式和复合式等。上切式斜刃剪这种剪切机的下剪刃平直而固定,上剪刃是倾斜的并上下运动实现剪切。上切式斜刃剪通常是作为单独设备,用来剪切宽的板材,当板材厚度大于20mm时,可用在连续作业线上横切板材,但要有摆动辊道,另外,当板材厚度大于25mm不能用圆盘剪切边时,在连续作业线上的两边设置上切式斜刃剪进行切边。下切式斜刃剪这种剪切机的上剪刃是固定的,由下剪刃上下运动进行剪切。由于它是下剪刃向上运动进行剪切,故不需要设置摆动辊道,一般多用于连续作业线上横切带材。这种剪刃机的剪刃通常上剪刃是倾斜的,下剪刃是水平的。但近来采用上剪刃是水平的,下剪刃是倾斜的愈来愈多,生产经验证明,这种型式能够保证钢板的剪切面相对带材中心线及表面垂直度。其缺点是由于压板要放在下面而造成结构复杂化。复合式斜刃剪在连续式作业线上的尾部,为了将原来焊接起来的长带材分成一定重量的卷材,设有复合式斜刃剪切机。这种剪中间有固定的双刃刀架,上下有活动刀架,也称上下双层斜刃剪切机。当带材通过固定双刃刀架上部,带材由一台卷取机卷取。当需要分卷时,上活动刀架下降切断带材,后面的带材通过固定双刃刀架下部,由另一台卷取机卷取。(3)圆盘式剪切机这种剪切机的上下剪刃是圆盘状的。剪切时,圆盘刀以相等于钢板的运动速度做圆周运动,形成了一对无端点的剪刃。圆盘剪通常设置在板材或带材的剪切线上,用来纵向剪切运动的板材或带材。值得注意的还有塑性力学Durkcer公设的提出者Ducrker等力学家的工作。1.2.2国内研究现状技术工艺是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着国内液压剪切机市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外液压剪切机生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势,对于企业提升产品技术规格,提高市场竞争力十分关键。丁时锋等人1针对板料剪切生产线采用人工控制,定长过程耗时过多,钢板长度尺寸不一致,同时剪切过程总是简单的重复劳动,工人劳动强度大等问题,改为继电器接触器控制,但控制柜接线复杂,使用维护不便。为了解决剪切过程中的板料定长问题,减少加工工时,提高生产效率,同时为了提高生产的自动化程度,并保证生产的稳定,对原系统进行了改造,设计了一种基于PLC的板料液压剪切机系统。该系统工作性能稳定,完全解决了剪切过程中板料的定长问题,提高了生产线的自动化程度,并切实提高了生产线的生产效率。在棒料剪切机液压系统的研究方面,杜诗文等人2应用液压大系统建模方法建立了数学模型,构建了仿真模型,对棒料高速剪切机液压系统动态特性进行了建模与仿真研究。实践表明采用液气联合驱动、径向夹紧的棒料高速剪切第一章引言5机,生产效率高,棒料剪切断面质量得到显著提高。仿真结果表明液压系统具有良好的动态特性,液压大系统建模方法与理论可广泛应用于液压系统动态特性分析为了解决精轧生产线取料问题,梁春光等人3通过对剪切及剪应力的分析,同时根据液压剪的工作原理,进行了HC520-3新型液压剪主要几何尺寸及其结构参数的设计。实验结果证明该液压剪能快速剪切20mm以下的铬不锈钢以及合金钢等,不但保证了轧材的表面质量,还保护了设备,且经济效益显著。液压剪切机构的设计有两种方案,一种是主剪切驱动缸安置在机架的一侧,而且是只有一个主液压缸。当液压缸产生向外的推力后,利用杠杆关系将推力进行放大,并转换成向下的推力,然后推动上刀架向下运动进行剪切,美国的PCO中板厂就是采用的这种剪切机构。另一种是采用两个主剪切驱动缸直接安装在机架的顶部,推动上刀架两端向下运动进行剪切。第二种剪切机构是一种新型式,也是第一次采用。两种方案都是可行的,但比较而言,采用第一种机构,其液压系统设计相对于第二种机构要小得多,而且单一的主缸产生推力比起第二种方案需两缸同步产生的推力来讲,控制要简单得多,需用的液压油量也相对较少,仅液压系统就能省下不少的投资;另外,由于主缸放置在机架的侧面,避免了向上热气流的直接烘烤,对主驱动缸的保护有一定的好处4。现在剪切机正向着数控方向发展,即数控剪切机。其特点如下1.数控剪切机精度高对加工对象的适应性强1,适应模具等产品单件生产的特点,为模具的制造提供了合适的加工方法;2.加工精度高,具有稳定的加工质量;3.可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;4.加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;5.机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的35倍);6.机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;7.有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息,使用了计算机控制方法,为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础;8.对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高;9.可靠性高。数控剪切机介绍一种数控剪切机,包括有机体()、电脑单片机和送料台面(),所述机体()上设有数控按钮(),并在机体()上安装有上下送料辊筒(),所述机体()内设有送料步进电机(),所述辊筒与所述送料步进电机()传动连接,所述机体()的侧面设有刀架(),所述刀架()上安装有上切刀(),在机体()上固定安装下切刀(),所述上切刀()可以随刀架()上下移动,其特征在于所述机体()内还设有剪切步进电机(),所述电脑单片机通过电机驱动器与上述步进电机电连接,所述上切刀()由剪切步进电机()驱动。数控剪切机,该数控剪切机包括有机体()、电脑单片机和送料台面(),所述机体上设有数控按钮(),并在机体上安装有上下送料辊筒(),所述机体内设有送料步进电机(),所述辊筒通过所述送料步进电机传动连接,所述机体的侧面设有刀架(),所述刀架上安装有上切刀(),在机体上固定安装下切刀(),所述上切刀可以随刀架上下移动,其特征在于所述机体内还设有剪切步进电机(),所述电脑单片机通过电机驱动器与上述步进电机电连接,所述上切刀由剪切步进电机驱动。本实用新型的上切刀通过步进电机驱动后,使上切刀定位准确,步进电机启动力矩大,并可以自由调节剪切机的剪切速度、剪切深度,本实用新型由机体内的电脑单片机进行精确控制,稳定可靠工作,按照本实用新型设计主题所制作的数控剪切机,必将给电子、电器、电机行业的切带、切软管等带来积极的使用效果。1.3剪切机特点1.电机按需求采用可编程控制器;2.液压系统采用先进的插装阀或滑阀系统控制,实行按钮集中操作的液压机;第一章引言73.其压力、速度和行程可根据工艺需要进行调节,并能完成压制成型和定型两种工艺方式。液压剪切机,该系列机型适用于金属回收加工厂、报废汽车拆解场、冶炼铸造行业,对各种形状的型钢剪切机及各种金属结构进行冷态剪断,加工成合格炉料。该系列产品特点采用液压驱动,安全性能可靠,操作方便。工作刀口长度400mm、600mm、700mm、800mm、1000mm、1200mm;剪切力从63吨至400吨八个等级,适合不同规模不同要求用户的选择。安装不须底脚螺丝,无电源的地方可用柴油机作动力特点(1)采用液压驱动,操作方便,维修简单。(2)工作刀口长度400mm,600mm700mm800mm1000mm1200mm,剪切力从63吨至400吨共8个等级。700mm以上刀口的剪切机,特别适用于剪切报废汽车。(3)安装无须底脚螺丝,无电源的地方可用柴油机作动力。辽宁工程技术大学毕业设计11.概述1.1.摘要本机器用于剪切厚度为16mm,宽度为2500mm的钢板。被剪切板料强度以450N/mm2为准,如需剪切其它强度的板料时,应相应减薄被剪板料的厚度。本机器采用钢板焊接结构,液压传动,氮气缸回程,电气控制.工作平稳可靠,机器体积小,重量轻,刚性好,操作方便等优点。调整刃口间隙迅速方便,机器设有前后挡料,后挡料采用机械传动,转数器显示数值,并能作手动微调,调节方便可靠.前挡料采用标尺计数,挡块定位,另外还设有灯光照明,便于划线剪切,通过时间继电器可任意调节上刀架的行程,以提高剪切窄板料的效率。1.2.课题简介本课题来源于江苏国力锻压机床有限公司,本课题设计的对象为剪板机。此机器用于剪切厚度为16mm,宽度为2500mm的钢板,被剪切板料强度以450N/mm2为准,如需剪切其它强度的板料时,应相应减薄被剪板料的厚度。与同类产品比较,本机器采用钢板焊接结构,液压传动,氮气缸回程,电气控制.工作平稳可靠,机器体积小,重量轻,刚性好,操作方便等优点。由于此机器设计工作量大,设计时间的限制,以及诸多因素的影响,故选其液压控制部分作为我的设计内容,它包括了如何完成剪切,如何压料及卸料的过程。王韬剪板机液压控制系统设计2剪板机的主机功能本次设计的液压剪切机主要用于板料的剪切加工。其主机由送剪刀,压块,料机,料架,等组成。物料的压紧装置和剪切装置是由液压缸来执行的。在各个工作机构的行程上,设置有电器行程开关,通过这些电器行程开关发出的信号和可编程控制器即PLC来实现自动控制。剪板机的工作原理和结构原理剪板机工作原理剪切机在初始位置时,压紧装置1在工作位置的上方,行程开关SQ2被顶开。剪切装置2也在上方位置,行程开关SQ4被压开。行程开关SQ1和SQ5均为常开。剪板机在进入工作状态前,物料放在用于送料的皮带上,然后启动液压系统并升压到工作压力后,开启送料小车4,把物料3向前传送,当物料被送到规定位置后物料压下行程开关SQ1发出信号,让送料小车4停止运动。压块1由压紧装置的液压缸带动下落,这时行程开关SQ2接通。当压块下行至压紧物料位置时触动SQ3,剪切装置2由剪切装置的液压缸带动向下运动,这时行程开关4接通。剪切装置切断物料后物料下落,行程开关1复位断开。每落一块板料到料架5上,SQ5接通一次,计一次数。与此同时,压紧装置1和剪切装置2分别回程复位,完成一次工作循环。然后自动重复上述过程。以实现剪切机的自动控制。辽宁工程技术大学毕业设计3剪板机结构原理图王韬剪板机液压控制系统设计42.剪板机液压系统的设计2.1.机器的基本参数主要技术规格单位大小1剪板料强度N/mm24502液体最大工作压力MPa203被剪最大板厚mm64被剪最大板宽mm25005剪切角1306行程次数min-1167立柱间距离mm27208后挡料最大距离mm6009刀片长度mm260010工作台距地面高度mm80011主电机总功率kW7.512后挡料电机kW0.5513轴向柱塞泵流量Ml/r2514机器重量kg48002.2.确定液压执行元件的形式本系统的剪切动作由上刀架向下行程完成剪切工作。此向下行程可采用单作用单活塞缸,为确保剪切精度与稳定性,采用两个单作用单活塞缸串联完成下压动作.两个单作用单活塞缸作为本系统的主油缸。本系统需要具有对金属板的压紧功能,也就是本系统的压料装置。当主油缸克服回程支承力上刀架向下行程时,压料装置及上刀架在瞬间获得顺序动作以压紧加工金属板。同时本系统必需具备卸荷功能,当上刀架主油缸完成剪切目的至死点位置时,辽宁工程技术大学毕业设计5整个油路卸荷,同时,上刀架回程,压料装置随之复位。2.3拟定液压系统图液压执行元件以及各回路的结构设计确定之后,就可以跟据功能需要,市场经济性合理地选用液压元器件,根据液压传动系统的五个组成部分1动力元件,2执行元件,3控制元件,4辅助元件,5工作介质。将设计选用的元器件有机地结合在一起,构成合理的液压系统图1,兼液压动作循环表1。王韬剪板机液压控制系统设计6剪切机液压系统及其工作原理变量液压泵1供油先导式溢流阀2用于设定系统工作压力电磁换向阀3用于控制液压系统卸荷电磁换向阀8用于控制压紧装置的液压缸的换向电磁换向阀9用于控制剪切装置的液压缸的换向单向顺序阀10用于防止释压时压紧装置的液压缸压块因自重下落液控单向阀11用于剪切装置液压缸上位时的锁紧单向节流阀12用于剪切装置液压缸下降时的回油节流调速液压缸13用于压紧装置液压缸14用于剪切装置液压系统循环表电磁阀主油缸压料缸下压压紧-快退复位剪板机压紧系统液压辽宁工程技术大学毕业设计72.4.分析液压执行元件的主要参数2.4.1.各液压缸的载向力计算主油缸的载向力上刀架向下行程的载向力。Fw1RFfsFaR液压执行的工作负载Ffs垂直于上刀架的负载(因为刀架为垂直向下运动,可以不计)Fa惯性负载Fama10020200Nm运动部件的质量Fw1RFa6302.压料缸的载合力压料缸的载合力,主要有下压力与惯性力。Fama75201500NFw2RFa2501.5251.5KN各液压缸的外载荷力计算结果列于表2中取液压缸的机械效率为0.9,求得相应的作用活塞上的载荷力,并列于表2。液压缸名称工况液压缸外载荷FwF活塞中载荷FN王韬剪板机液压控制系统设计8主油缸下压63.210470.22104回程0.21040.22104压料缸压紧25.1510432.65104复位0.151040.1651042.4.2.初选系统的工作压力剪板机为中型剪板机械,初步确定系统工作压力为20Mpa。2.4.3.计算液压缸的主要结构尺寸1.确定主油缸的活塞及活塞杆直径主油缸最大载荷时为下压工况,其载荷力为70.22104N。工作在活塞干受压状态,如图2。FFw/mP1A1-P2A2式中A1(/4)D2无杆腔活塞有效作用面积m2辽宁工程技术大学毕业设计9A2/4D2-d2有杆缸活塞有效作用面积m2P1液压缸工作腔压力P2液压缸回油腔压力D活塞直径d活塞杆直径D14221DDF44102514.31012.7040.18m因为压制过程中回油小P20就取D0.18m按手册d/D0.7,则活塞杆直径Dn0.70.180.126取d0.5m2.压料缸的活塞直径和活塞杆直径D214221DDF64102514.3102840.109m取D20.11D20.70.110.77m按手册d取,d0.08m2.5.选择液压元件2.5.1.选择液压泵液压泵是液压系统的动力元件,其功用是供给系统压力油,从能量观点看,它把原动机输入机械能转换为输出油液的压力能。液压泵的工作压力王韬剪板机液压控制系统设计10PpP1P1由于本系统用一般节流阀,管路较简单故取P10.5Mpa。液压泵的流量QpQpKQmaxK1.1为漏损系数液压泵规格选择查选用25MCY141B轴向柱塞泵。Q25L/minP31.5Mpa2.5.2.电动机的功率确定当机器上刀架下压时功率最大,按上刀架下压过程,估算电动机功率,若下压时系统进油路压力损失,液压泵总效率0.7。则电动机功率为PpPpqvp/1P1P1qvn/p1.340.21024.7810.4310-3/600.763.8W查电动机产品样本,选用YB2M-4型异步电动机,P7.5Kw、n1440r/min。2.5.3.选择液压阀及相关辅助元件根据所拟定的液压系统原理图,计算通过液压阀油液的最高压力和最大流量,选择液压元件的型号规格。序号元件名称规格型号1网式滤油器Q100L/minWU-100X100-J2直通单向阀P31.5Mpad20mmA-Ha20l3组合阀自制4压力表开关P32Mpad8mmKJF-L8H-S辽宁工程技术大学毕业设计115压力表P25Mpad100mmY-606球阀P31.5Mpad15mmYJ20-J15W7电磁换向阀P31.5Mpad6mm24EI1-H6B-T8直动型溢流阀P31.5MpaDBDS6K10/31.52.5.4.确定油箱的面积容积油箱主要功能是储存液压系统工作所需的足够油液;散发系统工作中产生的热量;沉淀污物并逸出油中气体。初步设计,油箱的有效容积液面高度点油箱高度80时,油箱容积可按下述经验公式确定Vmqvp式中V油箱的有效容积,单位为L;Q液压泵的液压,单位为L/min;m系数,单位min,值的选取低压系统为24min,中压系统为57min,中高压或高压大功率系统为612min。对于功率较大且连续工作的液压系统,必要时还应进行平衡计算,以最后确定油箱容积。分析设计要点如下基本结构为了在相同的容量下得到最大的散热面积,油箱外形以立方体或长六面体为宜。如油箱的顶盖上要安放泵和电动机(也有的置于箱旁或箱下)以及阀的集成装置等,这基本决定了箱盖的尺寸;最高油面只允许达到箱高的80。根据两点可决定油箱的三向尺寸。当油箱容量较小时,可采用2.54mm的钢板直接焊接而成;当油箱容量较大且较高时,一般采用角钢焊成骨架后再焊上钢板。为使油箱能够承受安装其上的物体重量、机器运转时的转矩及冲击等,油箱应有足够的刚度,顶盖要适当加厚并用螺钉通过焊杂箱体上的角钢加以固定。顶盖可以是整体式的,也可分为几块。泵、电动机和阀的集成装置可直接固定在顶盖上,也可固王韬剪板机液压控制系统设计12定在图示安装板上。安装板与顶盖之间应设置减震装置,如垫上橡胶板以缓和震动。油箱底脚高度应在150mm以上,以便散热、搬移和放油。油箱四周要有吊耳,以便起吊装运。吸、回、泄油管的设置泵的吸油管与系统回油管应尽量远离,为了防止吸油时吸人空气和回油时油液冲入油箱搅动液面,管口都应插入油箱最低油面以下,但离箱低的距离要大于管径的23倍。回油管口应截成45斜角,以增大通流面积,并面向与回油管相距最近的箱壁以利于散热和沉淀杂物。为防止箱底的沉淀物吸入液压泵,吸油管端部应装有足够能力的过滤器,过滤器离箱壁至少要有3倍管径的距离,距箱底不应小于20mm,以便四面进油。隔板的设置设置隔板的目的是将油箱内吸油区与回油区分开,以增大油液循环的路程,减缓油液循环的速度,便于分离回油带来的空气和污物,提高散热效果,一般设置一个隔板,高度最好为液面高度的3/4。加油口与空气过滤器的设置加油口一般设置在油箱顶部容易接近处,加油口应带有过滤网,平时加盖封闭。空气过滤器的作用使油箱始终与大气相通,保证泵的自吸能力,滤除空气中的灰尘杂物。目前生产的空气过滤器同时兼有吸油和通气的作用,是标准件,可按需选用。液位计的设置液位计用于监测油面高度,故其窗口尺寸应能满足对最高与最低液位的观察,并应安装在易于观察的地方。液位计也是标准键,也可按需选用。放油口与清洗窗的设置图中油箱底面作成双斜面,也可作成向回油侧倾斜的单斜面,在最底处设放油口,平时用螺栓或放油阀堵住,换油时将其打开放走油污,换油时为便于泵清洗油箱,大容量的油箱侧壁设清洗窗,其位安排应便于吸油过滤器的装拆。清洗窗口平时用侧版密封,清洗时再取下。防污密封油箱盖板和窗口连接处均需加密封垫,各进、出油管通过的孔均需装密封圈,以防止外部污物的入侵。油温控制油箱正常工作温度应在1565之间,必要时应设温度计和热交换器。油箱内壁加工新油箱经喷丸、酸洗和表面清洗后,四壁可涂一层与工作液相容的塑料薄膜或耐油清漆。辽宁工程技术大学毕业设计13Vmqvp525L125L油箱见图图31吸油箱2网式滤油器3.滤油网4.通气孔5.回油管6.顶盖7.油面指示器8.隔板9放油塞(1)油箱的容积上面计算出油箱的有效容积为125175L,因为此剪板机对油箱没有特殊要求,因此可设计成长方体,长宽高分别为油箱壁厚为5,材料为普通碳钢(2)进油管滤油器的选用因此50机器为普通液压系统,采用回式滤油器,选用WV40180(3)空气滤油器的选用此机器对空气、油质要求不高选用一般空气滤油器,这儿选用KGQ型空气滤油器。王韬剪板机液压控制系统设计14图32.6.液压系统性能验算由于本液压系统比较简单,压力损失验算可以从略。又由于系统采用轴向柱塞泵供油,它依靠缸体内往复运动使密封工作容积变化来实现吸油的,其具有配合精度高,密封性能好的优点,加上柱塞泵主要零件处于受压状态,使材料强度性能得到充分利用,故柱塞泵常做成高压泵.同时油箱容量可以取较大值,系统发热温升不大,故不必进行温升验算。2.7.液压传动的优缺点及应用辽宁工程技术大学毕业设计152.7.1.液压传动的优缺点液压传动与其它传动方式相比较,有如下主要优点液压传动能方便地实现无级调速,调速范围大。在相同功率情况下,液压传动能量转换元件的体积较小,重量轻。工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向。便于实现过载保护,而且工作油液能使传动零件实现自润滑,故使用寿命较长。操纵简单,便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时,易于实现复杂的自动化工作循环。液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。液压传动的主要缺点液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。液压传动有较多的的能量损失(泄漏损失、摩擦损失),故传动效率不高,不宜作远距离传动。液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在很高或很低的温度下工作。液压传动出现故障是不易找出原因。总的来说,液压传动的优点是十分突出的,它的缺点将随着科学技术的发展而逐渐得到克服。2.7.2.液压传动的应用和发展液压传动相对机械传动来说,是一门新的技术。如果从1795年世界上第一台水压机的诞生算起,液压传动已有200年的历史。然而,液压传动的真正推广使用却是近50多年的事。特别是本世纪60年代以后,随着原子能科学、空间技术、计算机技术的发展,液压技术也得到很大发展,渗透到国民经济的各个领域之中,在工程机械冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和机床工业中,液压技术得到了普通的应用。当前,液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪音、低耗能、经久耐用、高度集成化等方向发展;同时,新型液压元件的应用,液压系统的计算机辅助设计,计算机仿真和优化、微机控制等工作,也日益取得显著的成王韬剪板机液压控制系统设计16果。我国的液压工业开始于本世纪50年代,其产品最初应用于机床和锻压设备,后来又用于拖拉机和工程机械。自1964年开始从国外引进液压元件生产技术,同时自行设计液压产品以来,我国的液压件生产已形成系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。目前。我国机械工业正认真消化,推广从国外引进的先进液压技术的同时,大力研制开发国产液压件新产品(如中高压齿轮泵、比例阀及新系列中高压阀等),加强产品质量可靠性和新技术应用的研究,积极采用国际标准和执行新的国家标准,合理调整产品结构,对一些性能差的不符国家标准的液压件产品(如中低压阀等)采取逐步淘汰的措施。可以看出,液压传动技术在我国的应用与发展已经进入了一个崭新的历史阶段。3.控制液压系统工作的电气设计3.1.课题概述和设计要求本机器液压系统中控制油泵电机的启动和停止是依靠电气系统完成,且具有对上刀架行程的控制.同时装置于上刀架上的后挡料机构,随上刀架作上下摆动,后挡料调节由电机驱动,经齿轮减速后由丝杆.即可达到挡料板向前后调节.这是机器设计过程中以理定好的.对电气控制的要求1.由于机器上刀架动作比较简单,只需配备一台油泵电机,直接控制启动与停止;2.后挡料机构具有尺寸调节功能,需配备正反转运动电动机;辽宁工程技术大学毕业设计173.供给电磁换向阀和计数继电器,需由整流变压器,经整流获得24V;4.需要一套局部照明装置以及一定工作状态指示灯。3.2.设计理念在设计机床电气控制系统时,主要涉及以下几点。首先,要满足机床的主要性能,即机械传动、液压系统的工作要求以及对电气控制系统的要求。机车的电气传动方案要根据机床的调速指标及对制动和正反向要求来确定。其次,电动机的功率应能满足机床的要求。一般在机车机械设计时,给出电动机的功率。最后设计出电气控制线路,即电气原理图。机床电气原理图包含机床电气控制线路图和电气元器件目录表,它的设计是机床电气系统设计的中心环节,而电气控制控制线路的设计又是这一环节的核心内容。在总体方案确定之后的具体设计是电气原理图开始的,各项设计要求和指标主要是通过电气原理图来实现的,同时,它又是工艺设计和编制各种技术资料的依据。3.2.1.电气原理图设计的基本方法电气原理图的设计是在拖动方案及控制方式确定之后进行的。在具体的设计中我们应熟悉运用两种基本方法经验设计逻辑设计3.2.2.电气原理图设计的注意点有时候,设计出来的实际线路会出现不正确不合理不经济等现象,因此在设计过程中,应注意避免“临界竞争和冒险现象”的产生。尽量减少电器元件触点的数量。合理安排电器元件触点的位置。尽量减少电气线路的电源种类电源有交流和直流两大类,接触器和继电器等也有交流直流两类,要尽量采用一种电源。电压等级应符合标准等级,如交流一般王韬剪板机液压控制系统设计18为380、220、127、110、36、24、6.3V。直流为12、24、48V。尽量减少电器元件的品种、规格、数量和触点数量同一用途的电器元件,尽可能选用同一型号规格的。实现同一控制功能的电路可以有多个,电器元件和触点用得最少的电路最优。尽可能减少通电器数量例如,时间继电器在完成延时控制功能以后,就应断电,以利节能和延长寿命。3.3.电动机的选择根据课题概述个设计要求,可知需配合二台电动机,油泵电机,设为M1,后档料电机,设为M2.电动机的选用在机械设计中确定。3.3.1.油泵电机,选定为Y132M4,7.5kW、380V、15.4A、1440r/min;3.3.2.后挡料电机,选定为y80M26,0.55kW、380V、1.6A、910r/min。3.4.电气控制线路图的设计3.4.1.主油路的设计(1.主电机油泵电机M1的功率为7.5kW,直接控制油泵启动和停止,所以M1采用单向直接启动控制方式,用交流接触器KM1进行控制,电机运行利用自保持环节,保持电机工作稳定。同时它的短路保护可由机器的前一级配电箱的熔断器充任。2.后挡料电机在生产过程中,往往要求电动机能实现正反两个方向转动,由三相异步电动机的工作原理可知,只要将电动机接到三相电源中任意两根连线对调,即可使电动机反转.因此用交流接触器,KM2,KM3实现此功能。3.4.2.控制电源设计考虑到安全可靠和满足照明及指示灯要求,采用控制变压器TC1,其一次侧辽宁工程技术大学毕业设计19为交流380V,二次侧为交流220V,其中供给电磁换相阀和计数继电器,采用TC2、VC,硅整流装置,一次侧为交流380V,二次侧为直流24V。3.4.3.控制电路设计1.主电机M1的控制按下按钮开关SB3,油泵电机启动,指示灯HL2亮,表示油泵电机工作。按下按钮SB2,油泵停止工作.转动旋转开关SA3,选择剪切规范,转动SA3,到位置时,为“一次行程”。转动SA3到的位置为“连续行程”,SA3在一次行程位置时,脚踏一下脚踏开关SF,机床的上刀架向下剪切,松开SF,上刀架停止向下,并立即回升到死点。再次剪切必须再次踏下SF,必须注意板料没有被全部剪断时,不能松开脚踏开关SF,以防止板料剪坏.当SA3在“连续行程”位置时,踩下脚踏开关SF剪切但踏下的时间不能过长,否则成了一次剪切,再踏下SF连续剪切就停止。2.后挡料电机M2的控制两个接触器常闭触点KM2、KM3起互锁作用,即当一个接触器通电时,其常闭触点断开,使另一个接触器不能通电,这样不会引起电机短路.开启钥匙按钮SA1,接通控制电源.按动后挡料调节按钮SB4和SB5,使后挡料开距增大或减小到所需要的尺寸,后挡料的具体尺寸由操作台下方计数器显示,后挡料开距最大和最小尺寸限位处,装有行程开关SQ4、SQ5,限制挡料的最大开距600mm,和最小开距20mm。3.本机床还具有剪切长度调节,剪切次数计数和对线等机构。旋到时间继电器KT1旋钮,即可调节剪切长度.转动旋转开关SA5于“1”位置,既可进行剪切计数,转到“0”位时不计数,剪切次数整定值可计数器整定,当剪切次数达到整定值时,机床便停止剪切。须重新工作时,按一下计数器复位按钮,机床便再次定值剪切。机床处于“连续行程”或“单次行程”都可进行计数剪切。但必须注意处于“连续行程”规范时,按一下复位按钮,机床立即会按原有整定数值剪切(不需踏脚开关)。所以如不需连续剪切时,在复位前先将SA3转至“单次行程”位置。3.4.4.局部照明信号指示电路的设计设置信号指示灯HL1、HL2;对线灯ED1、ED2。王韬剪板机液压控制系统设计20HL1为白色圆罩灯,电源开关QF1、QF2接通后,立即发光显示,表示机床电气线路已处于供电状态。HL2(红色)指示灯,表示主电机M1是否运行,灯亮(发红光)表示电机工作,反之停止转动。ED1,ED2,对线日光灯,220V,40W矩形铁壳。3.5.电气元件的选择电动机的选择,实际上是机电设计密切配合并进行实际实验情况下定型的。现在我们来进行其它电气元件的选择。3.5.1.电源开关的选择电源开关QF1、QF2的选择主要考虑电动机M1、M2的额定电流和起动电流,而在控制变压器TC1二次侧的接触器及继电器线圈,显示灯在TC1一次侧产生的电流相对来说较小因而不作考虑,已知,M1、M2的额定电流分别为15.4A、1.6A,根据M1与M2的额定电流,可选择电源开关分别为20A、10A左右。具体QF1为自动断路器,D21540/3902型,后挡料及控制保护。QF2为自动断路器,D24763/3P型,Ie10V,电源总开关。3.5.2.接触器的选择KM1,交流接触器,B253010型,AC220V;KM2、KM3,交流接触器,B93001型,AC220V;KA1、KA2,中间继电器,J2C122型,AC220V;KA3,中间继电器,J2C144型,AC220V;KT1,时间继电器,H3BA8型,AC220V,5S。3.5.3熔断器的选择熔断器对控制电路进行短路保护作用,它串接在所保护的电路中,当电路发生短路或严重过载时,它的熔体能自动迅速熔断,从而切断电路,使导线和电气设备不会损坏。根据本机器电气系统合理选用熔断器FU1,HG3032,配熔芯,Ifu2A,控制电路保护作用;辽宁工程技术大学毕业设计21FU2,HG3032,配熔芯,Ifu1A,整流电路保护作用;FU3,HG3032,配熔芯,Ifu6A,保护开关。3.5.4按钮的选择控制急停SB1,蘑菇头自锁按钮LAY3112S/1,红色;油泵停止SB2,后挡料SB4、SB5,普通按钮,LAY311/AC220V,分别为红、墨、绿色;油泵启动SB3,带灯按钮,LAY311DN/AC220V,绿色圆罩带金属罩;急停SB6,按钮盒,XALJ174,红色自锁。3.5.5.对线灯及灯开关的选择对线灯ED1、ED2,日光灯,220V、40W,矩形铁盒,电子整流器;对线灯开关SA2,旋转式按钮,LAY311X/2,二挡位,红色。3.5.6指示灯的选择指示灯HL1,信号灯,AD1122/20,AC220V,白色圆罩直径22mm;指示灯HL2,信号灯,AD1122/20,AC220V,红色。3.5.7计数器、电磁阀的选择计数器PC,FE319.55,5位,工件剪切计数;电磁阀YV,DC24V,2FIH6BT,剪切电磁阀。3.5.8.变压器的选择控制变压器TC1,JBK3250VA,AC380V/220V,控制电源;硅整流装置TV2、VC,BKZ5A,AC380V/DC24V,整流电源。3.6.电气接线图的绘制电气接线图是根据电气原理图及电气元件布置图绘制的,它一方面表示出各电气组件(电器板、电源板、控制面板和机床电器)之间的接线情况,另一方面表示出各电气组件板上之间的接线情况。因此,它是电气设备安装、进行电器元件配线王韬剪板机液压控制系统设计22和检修时查线的依据。机床电器(电动机和行程开关等)可先接线到装在机床上的分线盒,再从分线盒接线到电气箱内电器板上的接线端子板上,也可不用分线盒直接接到电气箱。电气箱上各电器板、电源板和控制面板之间要通过接线端子板接线。接线图的绘制还应注意以下几点。电器元件按外形绘制,并与布置图一致

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