拉剪式縱剪機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)（系統(tǒng)部分）【含CAD圖紙、說明書】

I 摘要 縱剪機(jī)的作用主要是將較寬的金屬卷沿長度方向剪切成多條所需寬度的帶 材 本次設(shè)計(jì)中對拉剪式縱剪機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了一個詳細(xì)的介紹 設(shè)計(jì)過 程中系統(tǒng)地分析了系統(tǒng)的工作狀況 以及在該工作狀況下系統(tǒng)所要達(dá)到的工作 要求 進(jìn)而選擇能滿足要求的液壓回路 通過相關(guān)參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)產(chǎn)品的樣 本選型 以達(dá)到系統(tǒng)的要求 最后進(jìn)行了液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 我此次設(shè)計(jì)負(fù) 責(zé)的是系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是壓臂 支板 芯軸和小車回路的設(shè)計(jì)計(jì) 算和相關(guān)元件的選取以及相關(guān)回路集成塊的設(shè)計(jì) 利用液壓傳動控制技術(shù)對剪切機(jī)進(jìn)行改進(jìn) 具有噪聲小 剪切平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn) 是一種新形式的液壓剪切機(jī) 能夠更好地服務(wù)于剪切行業(yè)的發(fā)展 更好地適應(yīng) 國內(nèi)外市場的需求 因此具有良好的市場前景 本次設(shè)計(jì)中涉及到了液壓集成塊的設(shè)計(jì) 液壓集成塊以其體積小 安裝方 便 結(jié)構(gòu)緊湊 沿途損失小等優(yōu)點(diǎn)也是液壓技術(shù)發(fā)展的一大趨勢 所以設(shè)計(jì)多 種液壓集成塊 將所有元件集成在一起 使整體局部緊湊 合理 關(guān)鍵詞 縱剪機(jī) 液壓系統(tǒng) 液壓集成塊 II Abstract The main role of the slitting machine is shearing the wide metal rolls into a plurality of desired width along the length direction This design has done a detailed introduction on the hydraulic system of tension shear slitting machine In the design the working conditions is analyzed and the requirements of the system under this conditions is also analyzed so that we can choice the hydraulic circuit that meets the requirements The most components are selected through the calculation of the relevant parameters based on a sample of the products selection to meet the system requirements At last has had a checking on the performance of the hydraulic system I was responsible for the design of system The design focuses on the pressing arm supporting plate the core shaft and the small loop designing and selected the relevant components and designed the hydraulic integrated block of the related circuit Making some reconstructions design for shearing machine with hydraulic transmission and control technology and the improved shearing machine has advantages of low noise smooth cutting and is a new type hydraulic shears which can serve the shearing industry and meet the needs of domestic and foreign markets better Therefore the hydraulic shearing machine has a good market prospect This design also relates to the hydraulic integrated block The hydraulic integrated block have the advantage of small volume convenient install compact instruction the small loss of pipeline comes to be the important advanced tendency in the technology of hydraulic transmission So I must use this equipment to integrate many components that its overall layout is compact and reasonable Key words slitting machine hydraulic system the hydraulic integrated block III 目錄 摘要 I Abstract II 前言 1 第一章 工況分析 3 第二章 總體參數(shù)確定 5 第三章 設(shè)計(jì)方案 6 3 1 液壓工作介質(zhì)的選擇 6 3 2 液壓回路的選擇 6 3 2 1 調(diào)速方式的選擇 6 3 2 2 調(diào)壓方式的選擇 6 3 2 3 換向方式的選擇 7 第四章 擬定液壓傳動系統(tǒng) 8 4 1 上料小車部分 8 4 2 上料芯軸部分 11 4 3 開卷部分 13 4 4 橫向切割部分 14 4 5 圓盤剪切機(jī)部分 16 4 6 壓臂部分 17 4 7 支架部分 19 4 8 芯軸部分 21 4 9 運(yùn)卷小車部分 23 第五章 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與元件選擇 24 5 1 壓臂部分 24 5 2 支板部分 28 5 3 芯軸部分 29 5 4 小車部分 33 第六章 其他回路各個標(biāo)準(zhǔn)件的確定 37 第七章 液壓泵與相應(yīng)電動機(jī)的確定 39 IV 7 1 系統(tǒng)中的最高壓力 的確定 39pP 7 2 液壓泵的最大流量 q 的確定 39 7 3 泵和電動機(jī)的選擇 39 第八章 非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì) 40 8 1 液壓集成塊的設(shè)計(jì) 41 8 2 底板 41 8 3 電動機(jī)與油泵的聯(lián)合支架 41 8 4 油箱的設(shè)計(jì)計(jì)算 42 8 5 油箱蓋 44 第九章 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 45 9 1 聯(lián)軸器 45 9 2 濾油器 45 9 3 空氣濾清器 45 9 4 液位指示器 45 9 5 壓力表 45 9 6 壓力表開關(guān) 46 9 7 管件 46 9 8 管接頭 45 第十章 液壓系統(tǒng)計(jì)算 48 10 1 壓力損失驗(yàn)算 48 10 1 1 沿程壓力損失 48 10 1 2 局部壓力損失 49 10 1 3 閥類元件局部壓力損失 49 10 2 系統(tǒng)效率的估算 50 10 3 發(fā)熱溫升估算 50 結(jié)束語 52 參考文獻(xiàn) 53 V VI VII VIII 1 前言 剪切機(jī)是隨著工業(yè)自動化進(jìn)程的深入而得到越來越廣泛的應(yīng)用 近幾十年 來 國內(nèi)的軋鋼生產(chǎn)得到了長足的發(fā)展 由于市場對產(chǎn)品不斷提出新的要求 生產(chǎn)廠對各種剪切機(jī)的要求也在不斷的變化 在焊管的生產(chǎn)工藝中 帶材縱剪 是關(guān)鍵工序之一 因此 縱剪機(jī)是極其重要的設(shè)備 過去的下料設(shè)備一般采用 圓棒剪切機(jī) 機(jī)械鱷魚剪床等 都是采用皮帶輪 齒輪傳動 噪音大 占地面 積大 節(jié)拍固定 靈活性差 因此 需要開發(fā)一種新形式的液壓剪床 以適應(yīng) 國內(nèi)外市場的需求 精密加工是現(xiàn)代機(jī)械加工發(fā)展的方向之一 它對毛坯的體 積 重量 誤差 斷面形狀及其他幾何參數(shù)提出越來越高的要求 而現(xiàn)在的下 料方法普遍存在能耗高 效率低 材料消耗大和下料質(zhì)量差等問題 因此 針 對舊式剪切機(jī)的上述缺點(diǎn) 展開對液壓系統(tǒng)剪切機(jī)的研究是符合市場需要的 剪切機(jī)的種類很多 從不同的角度出發(fā) 有不同的分法 按剪切方式可分為橫 剪和縱剪 按被剪切鋼板的溫度分為熱剪和冷剪 按剪切機(jī)的驅(qū)動方式分為機(jī) 械剪 液壓剪和氣動剪 按機(jī)架的形式分為開式剪和閉式剪 按剪切鋼板的品種 又分為鋼坯剪切機(jī) 鋼板剪切機(jī) 型鋼剪切機(jī)和切管機(jī) 等 通常 按剪切機(jī)的 剪刃形狀與配置等特點(diǎn)可分為平行刃剪切機(jī) 斜刃剪切機(jī)和圓盤剪切機(jī) 我所做的設(shè)計(jì)主要涉及到縱剪機(jī) 縱剪機(jī)又稱縱剪線 縱切機(jī) 分條機(jī) 是金屬分切設(shè)備的一種稱呼 1 用途 適用于進(jìn)行金屬帶料的縱向剪切工作 并 將分切后的窄條重新卷繞成卷 2 優(yōu)點(diǎn) 操作方便 切割質(zhì)量高 材料利用率高 切割速度無級調(diào)速等特點(diǎn) 3 結(jié)構(gòu) 由開卷 放卷 引料定位 分條縱剪 卷 取 收卷 等組成 4 適用材料 馬口鐵 硅鋼片 鋁帶 銅 不銹鋼板 鍍 鋅板等 主要利用圓盤剪切機(jī)完成縱剪工作 圓盤式剪切機(jī)這種剪切機(jī)的上下 剪刃是圓盤狀的 剪切時 圓盤刀以相等于鋼板的運(yùn)動速度做圓周運(yùn)動 形成 了一對無端點(diǎn)的剪刃 圓盤剪通常設(shè)置在板材或帶材的剪切線上 用來縱向剪 切運(yùn)動的板材或帶材 液壓傳動相對于傳統(tǒng)的傳動方式有很多的優(yōu)點(diǎn) 1 傳動平穩(wěn) 在液壓傳動裝置中 由于油液的壓縮量非常小 在通常壓力 下可以認(rèn)為不可壓縮 依靠油液的連續(xù)流動進(jìn)行傳動 油液有吸振能力 在油 2 路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置 故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會引起振動 扣撞擊 使傳動十分平穩(wěn) 便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向 因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳 動平穩(wěn)的機(jī)械上 例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動 2 質(zhì)量輕體積小 液壓傳動與機(jī)械 電力等傳動方式相比 在輸出同樣功 率的條件下 體積和質(zhì)量可以減少很多 因此慣性小 動作靈敏 這對液壓仿 形 液壓自動控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說 是特別重要的 例如我國生產(chǎn) 的1m3挖掘機(jī)在采用液壓傳動后 比采用機(jī)械傳動時的質(zhì)量減輕了1t 3 承載能力大 液壓傳動易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩 因此廣泛用于壓制機(jī) 隧道掘進(jìn)機(jī) 萬噸輪船操舵機(jī)和萬噸水壓機(jī)等 4 容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速 在液壓傳動中 調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級凋速 并且凋速范圍很大 可達(dá)2000 1 很容易獲得極低的速度 5 易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施 能夠自動 防止過載 避免發(fā)生事故 6 液壓元件能夠自動潤滑 由于采用液壓油作為工作介質(zhì) 使液壓傳動裝 置能自動潤滑 因此元件的使用壽命較長 7 容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動作 采用液壓傳動能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動作 如仿 形車床的液壓仿形刀架 數(shù)控銑床的液壓工作臺 可加工出不規(guī)則形狀的零件 8 簡化機(jī)構(gòu) 采用液壓傳動可大大地簡化機(jī)械結(jié)構(gòu) 從而減少了機(jī)械零部 件數(shù)目 9 便于實(shí)現(xiàn)自動化 液壓系統(tǒng)中 液體的壓力 流量和方向是非常容易控 制的 再加上電氣裝置的配合 很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán) 目前 液壓 傳動在組合機(jī)床和自動線上應(yīng)用得很普遍 10 便于實(shí)現(xiàn) 三化 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列比 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 也易 于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn) 從而可提高生產(chǎn)率 提高產(chǎn)品質(zhì)量 降低成 本 3 第一章 工況分析 本人所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)是為焊管廠所使用的 屬于低壓系統(tǒng) 該設(shè)備是 由上料小車 開卷 送料 圓盤刀片縱剪機(jī) 阻尼預(yù)分料 收卷機(jī)組 卸料小 車 控制系統(tǒng)等組成的生產(chǎn)線 主要功能是將較寬的金屬卷沿長度方向剪切成 多條所需寬度的帶材 為軋制 沖裁 冷彎成型 沖壓等工序制備坯料 通過 調(diào)整上 下刀軸的距離 以適應(yīng)不同厚度的板材 更換不同規(guī)格的刀片隔圈 隔套 可分剪成不同寬度帶材 工作概況如下 圖 1 1 縱剪機(jī)工作簡圖 上料小車將鋼卷從外運(yùn)到工作位置下方并將其豎直抬起至與芯軸同心的位置 芯軸水平伸出將鋼卷固定 開卷機(jī)開始動作 對鋼卷進(jìn)行松卷 向縱剪機(jī)輸送帶鋼 剪斷機(jī)將不規(guī)則的帶鋼端頭部分剪斷 縱剪機(jī)進(jìn)行縱剪 芯軸脹縮缸脹緊并將經(jīng)過縱剪的帶鋼夾緊 壓臂壓下形成帶鋼的張力 有利于帶鋼的卷取 芯軸旋轉(zhuǎn)卷取帶鋼 卸料小車將縱剪完畢的帶鋼運(yùn)走 系統(tǒng)中各個部分的動作順序及步驟在后述的的液壓回路選擇中會作比較詳細(xì)的 4 分析 這里只作簡單介紹 能運(yùn)用液壓系統(tǒng)完成的工作有 小車的前進(jìn)與后退 鋼卷的抬起 開卷刀片的擺動與伸長 圓盤剪切機(jī)刀片的調(diào)整 壓臂的運(yùn)動 支板的運(yùn)動 芯軸部分的脹縮 卸料小車的前進(jìn)與后退 假定該液壓系統(tǒng)的應(yīng)用于內(nèi)蒙地區(qū) 環(huán)境常年較干旱 設(shè)備設(shè)置在廠房內(nèi) 冬天室內(nèi)有暖氣 室內(nèi)溫度在 10 左右 夏天有天窗通風(fēng) 即使室外溫度達(dá) 35 以上 室內(nèi)溫度不超過 30 一般為 25 左右 5 第二章 總體參數(shù)確定 參考 12 P21 30 表 21 2 11 預(yù)選系統(tǒng)壓力為 6 5MPa 參考 3 P209 由于 液壓元件的出入流量較小 油路上的元件不多 所以壓力損失估取為 1MPa 基本參數(shù) 帶厚 0 15 3 0 mm 最大帶寬 310mm 卷材內(nèi)徑 508mm 610mm 卷材外徑 1600mm 卷材最大重量 1500kg 該系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng) 對密封性要求不高 下表為本人所設(shè)計(jì)的部分的液壓缸的具體參數(shù) 其中行程和動作時間為參考其他同 類設(shè)計(jì)假定 表 2 1 名 稱 作用 行程 mm 時間 s 壓臂抬起 200 3壓 臂 缸 壓臂放下 200 4 5 支板抬起 150 3支 板 缸 支板放下 150 2 芯軸脹緊 30 1 2芯 軸 缸 芯軸縮小 30 2 小 小車前進(jìn) 800 5 2 6 車 缸 小車后退 800 5 第三章 設(shè)計(jì)方案 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)在車間內(nèi)非行走機(jī)器 所以選用開始回路 即油泵抽油產(chǎn)生高 壓油 經(jīng)過執(zhí)行元件回油箱 油液經(jīng)過沉淀 冷卻 所以對油液的性能要求不 是很高 可以節(jié)約資金 液壓站體積很小 電動機(jī) 泵 底板 液壓集成塊全 部固定在油箱蓋上 本系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中精確度要求不是很高 3 1 液壓工作介質(zhì)的選擇 根據(jù)統(tǒng)計(jì) 液壓系統(tǒng)的故障 75 以上是由于液壓介質(zhì)及其污染所造成的 因此選擇和使用液壓系統(tǒng)工作介質(zhì) 對提高液壓設(shè)備的工作可靠性 延長元件 和系統(tǒng)的工作壽命 保證設(shè)備安全運(yùn)行都有重要意義 由于前述中已經(jīng)假定了 工作環(huán)境 所以液壓油的工作環(huán)境溫度上限為 30 溫度下限為 5 因?yàn)橐?壓系統(tǒng)附近沒有明火和高溫?zé)嵩吹拇嬖?所以沒有著火的危險(xiǎn) 選用一般礦物 油 黏度是液壓油液選用中最重要的考慮因素 因?yàn)轲ざ冗^大 將增大液壓系 統(tǒng)的壓力損失和發(fā)熱 導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降 反之將會使泄漏增大 也使系統(tǒng)效 率下降 參考 3 P201 表 5 31 表 5 32 表 5 33 液壓油定為 HM 油 黏度等 級為 46 工作液體選定之后 若使用不當(dāng) 將會因液體的性質(zhì)變化導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工 作時常 因此在液壓油使用中 一方面要注意工作條件的變化對其性能的影響 另一方面要特別注意防止液體被污染 油液中的污染物主要有固體顆粒 水 空氣及各種化學(xué)物質(zhì) 高水基液體中的微生物也是一種污染物 在工作液體儲 藏 搬運(yùn)及加注過程中及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制造中 應(yīng)采取一定的防護(hù) 過渡措 施防止油液被污染 使油液的清潔度符合有關(guān)規(guī)定 且應(yīng)對使用中的油液定期 抽樣檢驗(yàn)并定期換油 3 2 液壓回路的選擇 3 2 1 調(diào)速方式的選擇 因?yàn)樗捎玫臑槎勘?所以使用節(jié)流調(diào)速回路 調(diào)速方式簡單 一次性 7 投資少 節(jié)流調(diào)速回路中的進(jìn) 回油路調(diào)速為恒壓系統(tǒng) 系統(tǒng)的剛性較好 本 系統(tǒng)中采用調(diào)速閥 速度剛性很好 但會增加少量的功率損失 3 2 2 調(diào)壓方式的選擇 因本系統(tǒng)中的壓力流量均不相同 所以必須根據(jù)實(shí)際情況調(diào)壓 系統(tǒng)中總 壓力由所接入的溢流閥來調(diào)定 保證系統(tǒng)壓力恒定 并且限制了最高壓力 可 以自我保護(hù) 由于只有一個油泵所以在各個支路中必須選擇減壓閥來獲得適合 個支路的工作壓力 當(dāng)沒有執(zhí)行元件工作時 對油泵進(jìn)行卸荷 這樣可以延長 液壓泵的壽命 節(jié)省動力消耗 降低系統(tǒng)發(fā)熱 提高效率和操作想的安全性 3 2 3 換向方式的選擇 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中的動作比較簡單 所以選用電磁換向閥比較適合 且能滿足 工作要求 中位技能都選用 O 型和 Y 型 圖 3 1 O 型電磁換向閥 圖 3 2 Y 型電磁換向閥 8 第四章 擬定液壓傳動系統(tǒng) 液壓傳動系統(tǒng)的主要組成 1 執(zhí)行元件 液壓缸 液壓馬達(dá) 2 液壓泵 3 控制調(diào)節(jié)元件 包括各種壓力 流量及方向控制閥 用以控制和調(diào)節(jié) 液流的壓力 速度和方向 以滿足機(jī)器的工作性能要求和實(shí)現(xiàn)各種不 同的工作循環(huán) 4 輔助元件 如油箱 冷卻器 過濾器 蓄能器 管道 管件以及控制 儀表等 該設(shè)備是由上料小車 開卷 送料 圓盤刀片縱剪機(jī) 阻尼預(yù)分料 收卷 機(jī)組 卸料小車 控制系統(tǒng)等組成的生產(chǎn)線 主要功能是將較寬的金屬卷沿長 度方向剪切成多條所需寬度的帶材 為軋制 沖裁 冷彎成型 沖壓等工序制 備坯料 通過調(diào)整上 下刀軸的距離 以適應(yīng)不同厚度的板材 更換不同規(guī)格 的刀片隔圈 隔套 可分剪成不同寬度帶材 先逐個分析各個動作的執(zhí)行過程 確定各個方案并選取其中最佳 4 1 上料小車部分 上料小車需要完成的動作有將鋼卷水平地運(yùn)往工作位置正 下方 然后將鋼卷升起到與芯軸同心的位置以便芯軸能夠插入進(jìn)行固定 當(dāng)芯 軸固定好鋼卷后需要上料小車下降 然后水平移出工作位置正下方 在這里上 料小車需要有兩個液壓缸來控制小車的運(yùn)動 一個控制其水平方向上的來回運(yùn) 動 另一個控制其在豎直方向上的升降 下降時可以考慮選用柱塞缸中的單桿柱 塞缸 可以靠上料小車的自重回程 根據(jù)上述分析可知 上料下車的水平運(yùn)動過程不需要有特殊的速度要求 只需完成動作即可 但是由于小車的自重和鋼卷的重量比較大 在小車由運(yùn)動 9 到停止時需要設(shè)置一定的裝置來緩沖小車的慣性 液壓缸可以選用單桿活塞缸 這種缸較為普遍且適用于各類機(jī)械 方案 一 圖 4 1 上料小車水平運(yùn)動回路 1 圖中省略了油箱 泵站 過濾器 溢流閥以及單向閥部分 下同 在液壓缸的一側(cè)油路上接入行程節(jié)流閥 電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接 入油路 液壓缸向右運(yùn)動 當(dāng)活塞行至預(yù)定位置時 擋塊壓下行程節(jié)流閥使運(yùn) 動部件逐漸減速直至停止 從而避免沖擊 電磁鐵都斷電小車長時間停止運(yùn)動 電磁鐵 2YA 得電時換向閥接入油路 液壓缸向左運(yùn)動 小車從工作位置撤出 方案 二 10 圖 4 2 上料小車水平運(yùn)動回路 2 參考 6 P211 該方案通過將液壓馬達(dá)與小車的車輪軸進(jìn)行連接 當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動帶動車輪轉(zhuǎn)動 小車前進(jìn) 當(dāng) 電磁鐵 2YA 得電時換向閥右位接入油路 小車后退 當(dāng)電磁鐵斷電時小車停止 運(yùn)動 利用回路中的雙單向節(jié)流閥來調(diào)節(jié)小車的運(yùn)動速度 而回路中的平衡閥 用來使小車運(yùn)動時保持平穩(wěn) 方案 一 利用行程節(jié)流閥來使小車緩沖 用以平衡其慣性 簡單 經(jīng)濟(jì) 但小車的速度調(diào)節(jié)方面和運(yùn)動時的平穩(wěn)性不如方案 二 方案 二 較 一 性能要好 但是由于其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上比較復(fù)雜 從而使其造價(jià)要高出 一 很 多 根據(jù)前述中對上料小車的要求 所以方案 一 符合設(shè)計(jì)要求 對于上料小車在豎直方向上的運(yùn)動時 小車應(yīng)該能夠可以在特定位置上停 留 且應(yīng)該能夠保證在這個位置上停留時不會因?yàn)橹亓ψ饔枚禄?所以應(yīng)該 在回路上設(shè)置液壓鎖 方案 一 圖 4 3 上料小車豎直運(yùn)動回路 1 由于現(xiàn)在上料小車的結(jié)構(gòu)大都選用剪叉型結(jié)構(gòu) 所以液壓缸在工作時會與 地面有一定的夾角 該回路當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 壓力油 經(jīng)左邊液控單向閥進(jìn)入液壓缸左腔 同時控制口打開右邊液控單向閥 使液壓 缸右腔的回油可經(jīng)右邊液控單向閥流回油箱 液壓缸活塞向右運(yùn)動 推動小車 上升 當(dāng)?shù)竭_(dá)工作位置時電磁鐵斷電換向閥中位接入油路 因閥的中位技能為 11 Y 型 H 型也可 所以兩個液控單向閥均關(guān)閉 小車停止上升 由于有液壓鎖 所以小車長時間停放也不會由于重力作用而下降 從而避免了安全隱患 當(dāng)電 磁鐵 2YA 得電時換向閥右位接入油路 液壓缸向左運(yùn)動 小車下降 小車升降 速度靠接入油路的調(diào)速閥調(diào)節(jié) 方案 二 液壓缸考慮選用單桿柱塞缸 柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單 制造 維修方便 可以靠小車自身重量回程 節(jié)約能源 圖 4 4 上料小車豎直運(yùn)動回路 2 當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 液壓缸上升 推動小車上升 當(dāng)電 磁鐵斷電換向閥中位接入油路 通過遠(yuǎn)程控制使油路通道打開 小車靠自身重 力下降 當(dāng)電磁鐵 2YA 得電時換向閥右位接入油路 由于無法向液壓缸中供油 小車保持位置不變 方案 一 中的柱塞液壓缸的特點(diǎn)是缸體的內(nèi)壁與柱塞不接觸 而只靠導(dǎo) 向套與柱塞接觸導(dǎo)向 缸體內(nèi)壁可以不加工或只進(jìn)行粗加工 工藝性能好 加 工成本低 但是柱塞缸的體積 重量都比較大 水平安裝時 柱塞壓向一邊 容易造成密封件和導(dǎo)向套的單邊磨損 因此 柱塞缸最適宜垂直立式安裝使用 小車的運(yùn)動時有一部分時間要求液壓缸能夠與地面成一定的夾角 所以這里對 于柱塞缸有一定的弊端 要舍棄 方案 二 運(yùn)用單桿活塞缸沒有上述的缺點(diǎn) 12 而且該回路鎖緊可靠 持久 經(jīng)得起負(fù)載變化的干擾 可以比較準(zhǔn)確的控制小 車在豎直方向上的升降 可以選用 4 2 上料芯軸部分 芯軸的運(yùn)動形式用兩種 第一種 芯軸需要左右做水平運(yùn) 動來橫向穿入鋼卷來固定 當(dāng)鋼卷消耗完時 芯軸需要水平移回 用以保證能 夠固定下一卷鋼帶 第二種 芯軸需要轉(zhuǎn)動用以配合開卷機(jī)實(shí)現(xiàn)開卷動作 方案 一 芯軸左右運(yùn)動時可以利用液壓缸來實(shí)現(xiàn) 但卷筒需能夠承受一定 的徑向壓力 用以支撐鋼帶的重量 圖 4 5 上料芯軸水平伸出動作回路 該回路當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 芯軸伸出 當(dāng)兩個電磁鐵都 斷電時芯軸在水平方向上不運(yùn)動 用以固定鋼卷 當(dāng)電磁鐵 2YA 得電時換向閥 右位接入油路 芯軸回程 方便下一卷鋼帶運(yùn)到工作位置上 伸出和回去的速 度靠接在進(jìn)油口的調(diào)速閥調(diào)節(jié) 方案 二 由于對芯軸左右運(yùn)動時速度上沒有明顯要求 亦可放棄液壓缸運(yùn) 用機(jī)械方法 比如曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動 13 圖 4 6 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 方案 一 中運(yùn)用液壓系統(tǒng)對芯軸進(jìn)行控制 基于整個縱剪機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 能夠節(jié)約一定的成本 而 二 中利用機(jī)械方法 需要設(shè)計(jì)另外的鎖緊裝 置 以使芯軸在伸出時不至于受到外力向內(nèi)收回 選取方案 一 開卷機(jī)工作時 需要芯軸能夠轉(zhuǎn)動 用以配合開卷機(jī)的工作 由于是配合 開卷機(jī)來實(shí)現(xiàn)開卷 所以不需要有比較大的轉(zhuǎn)速和較多的轉(zhuǎn)動圈數(shù) 但是運(yùn)用 液壓來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動時 需要選用低轉(zhuǎn)速的液壓馬達(dá) 比較運(yùn)用電動機(jī)需要花費(fèi) 比較大的成本 所以這里選用電動機(jī)配合減速器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動 4 3 開卷部分 開卷部分所需要完成的動作有 開卷刀片的抬起即擺動一定的 角度然后伸出至于鋼卷相接觸以使當(dāng)鋼卷轉(zhuǎn)動時 能夠完成開卷動作 方案 一 當(dāng)開卷刀片擺動一定角度時 可選用擺動液壓馬達(dá) 14 圖 4 7 開卷刀片擺動回路 1 該回路當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 液壓馬達(dá)擺動一定的角 度 當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置時 兩個電磁鐵斷電 開卷刀片停止運(yùn)動 然后刀片伸出 完成開卷準(zhǔn)備工作 當(dāng)電磁鐵 2YA 得電時換向閥右位接入油路 液壓馬達(dá)擺回 原始位置 方案 二 可以利用液壓缸豎直固定 液壓缸一端與滑塊相連 滑塊與一端 固定的桿相連 但是需要加個液壓鎖 以保證開卷機(jī)刀片在外力的作用下不至 于被壓縮 而使動作不能完成 圖 4 8 開卷刀片擺動回路 2 該回路當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 壓力油經(jīng)左邊液控單向 閥進(jìn)入液壓缸左腔 同時控制口打開右邊液控單向閥 使液壓缸右腔的回油可 15 經(jīng)右邊液控單向閥流回油箱 液壓缸活塞向上運(yùn)動 推動與滑塊相連的桿擺動 當(dāng)?shù)竭_(dá)工作位置時電磁鐵斷電換向閥中位接入油路 因閥的中位技能為 Y 型 H 型也可 所以兩個液控單向閥均關(guān)閉 桿擺動一定的角度后 固定不動 當(dāng)電 磁鐵 2YA 得電時換向閥右位接入油路 開卷機(jī)刀片擺回原始位置 方案 一 中利用擺動液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)開卷刀片的擺動動作 準(zhǔn)確 反應(yīng) 快速 但是費(fèi)用要比較高 不經(jīng)濟(jì) 而此步驟中的動作并不經(jīng)常使用 所以選 用比較經(jīng)濟(jì)但是控制精度并不高的方案 二 比較合適 對于開卷機(jī)刀片需要完成伸長動作時 其原理和基本要求與上述中上料芯 軸部分的伸長功能相似 可選擇與其相同的液壓回路來完成其工作 4 4 橫向切割部分 當(dāng)開卷動作完成后 可利用人工完成導(dǎo)入階段 然后進(jìn)行 橫向切割 切除鋼卷頭部因焊接時所產(chǎn)生的不規(guī)則部分 因鋼卷的厚度并不厚 只有 0 15mm 3mm 而橫切的工序并不多 所以可利用工人手工進(jìn)行橫切 亦 可利用斜刀片剪切機(jī)進(jìn)行橫向冷剪 由于單面?zhèn)鲃有钡镀羟袡C(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 應(yīng)用較為廣泛 方案 一 可以利用曲柄連桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動作 由于下剪傳動斜刀片剪切機(jī) 可使剪切機(jī)高度降低 從而減輕重量 所以可以采用 圖 4 9 下切式斜刀剪運(yùn)動回路 1 參考 2 P287 在下切式斜刀片剪切機(jī)中 液壓驅(qū)動得到了廣泛應(yīng)用 上圖 16 為采用液壓缸串聯(lián)同步的下切式斜刀片剪切機(jī)簡圖 當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向 閥左位接入油路 液壓油先進(jìn)入左液壓缸的無桿腔 而將液壓缸有桿腔的油液 排入右液壓缸的無桿腔 右液壓缸的無桿腔則與回油管相聯(lián) 只要使左邊液壓 缸無桿腔的面積與右邊液壓缸無桿腔的面積相等 就可以實(shí)現(xiàn)下刀臺兩個液壓 缸同步升降運(yùn)動的要求 方案 二 圖 4 10 下切式斜刀剪運(yùn)動回路 2 該回路使用節(jié)流閥供給兩個液壓缸 在瞬間得到等量的油以達(dá)到同步工作 該系統(tǒng)簡單 經(jīng)濟(jì) 同步精度約為 2 5 利用在進(jìn)油口上加調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)油 口節(jié)流調(diào)速 在回油口接有背壓閥 方案 一 中利用兩個液壓缸的串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)液壓缸的同步運(yùn)動 簡單 經(jīng) 濟(jì) 而方案 二 中利用節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)同步 但是所使用的元件要遠(yuǎn)比方案 一 中多 且我們要應(yīng)用的下切式斜刀片剪切機(jī)中要求的同步精度并不高 方案 一 中的回路就能夠滿足要求 所以選用方案 一 4 5 圓盤剪切機(jī)部分 這里分兩種動作 第一種要求能夠調(diào)節(jié)圓盤剪切機(jī)刀片 與鋼帶之間的距離使之與鋼帶相接觸以使能夠完成縱向剪切的工作 而且在剪 切過程中要保證刀片與鋼帶之間的壓力保持不變 以提高剪切質(zhì)量 這里要設(shè) 計(jì)成自動調(diào)節(jié)位置的保壓回路 方案 一 17 圖 4 12 利用蓄能器的保壓回路 由于這里支路需保壓 液壓泵通過單向閥向支路輸油 當(dāng)支路壓力高到壓 力繼電器的調(diào)定值時 單向閥關(guān)閉 支路蓄能器中的高壓油與液壓缸高壓腔相 通實(shí)現(xiàn)保壓并補(bǔ)償泄漏 方案 二 圖 4 13 利用液控單向閥的保壓回路 該回路在缸的進(jìn)油路上串聯(lián)一個液控單向閥 利用錐形閥座的密封性能實(shí) 現(xiàn)保壓 若采用點(diǎn)接觸式壓力表 可控制壓力波動范圍和補(bǔ)壓動作 當(dāng)壓力上 升之上觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 上觸點(diǎn)接通 電磁鐵斷電 系統(tǒng)由液控單向閥保壓 18 當(dāng)壓力下降至下觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 泵 供油 使壓力回升 實(shí)現(xiàn)保壓 方案 三 可以不設(shè)置保壓回路利用機(jī)械鎖緊結(jié)構(gòu)來固定上下刀刃的距離 圖 4 14 圓盤剪上下刀軸調(diào)整回路 方案 一 中的回路適用于保壓時間長 壓力穩(wěn)定性要求高的場合 而方 案 二 中的回路始于保壓時間不太長 保壓穩(wěn)定性要求不太高 壓力變化為 1 2MPa 但要求功率損失較小的場合 根據(jù)分析和對所設(shè)計(jì)回路的要求并參 考相關(guān)資料選用方案 三 圓盤剪切機(jī)的另外一種工作形式為通過液壓馬達(dá)或電動機(jī)帶動使刀片所固 定的公共軸轉(zhuǎn)動 以完成縱向剪切動作 且要求速度能夠調(diào)節(jié)用來剪切不同厚 度的鋼帶 通過參考軋鋼機(jī)械等有關(guān)書籍 生產(chǎn)中此部分的功用大都通過電動 機(jī)帶動在利用減速器來調(diào)節(jié)速度 4 6 壓臂部分 壓臂部分所起的作用是壓下形成帶鋼的張力 有利于帶鋼的卷 取 壓住鋼帶使其能夠在芯軸的帶動下能夠完成卷取任務(wù) 而且還能夠輔助鋼 帶的導(dǎo)向任務(wù) 防止經(jīng)縱向剪切的鋼帶走偏 以使卷取不理想 無法完成客戶 的要求 這里壓臂部分相當(dāng)于一個杠桿結(jié)構(gòu) 通過調(diào)整與液壓缸固定的一端使 與鋼帶接觸的另一端能夠得到調(diào)整 應(yīng)具有一定的保壓作用 方案 一 19 圖 4 15 利用液控單向閥的保壓回路 該回路在缸的進(jìn)油路上串聯(lián)一個液控單向閥 利用錐形閥座的密封性能實(shí) 現(xiàn)保壓 若采用點(diǎn)接觸式壓力表 可控制壓力波動范圍和補(bǔ)壓動作 當(dāng)壓力上 升至上觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 上觸點(diǎn)接通 電磁鐵斷電 系統(tǒng)由液控單向閥保壓 當(dāng)壓力下降至下觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 泵 供油 使壓力回升 實(shí)現(xiàn)保壓 在進(jìn)油口上接了一個調(diào)速閥用來調(diào)節(jié)壓臂壓下 時或者抬起時的速度 而在回油路上接個背壓閥可以增加回路工作時的平穩(wěn)性 方案 二 圖 4 16 利用蓄能器的保壓回路 20 由于這里支路需保壓 液壓泵通過單向閥向支路輸油 當(dāng)支路壓力高到壓 力繼電器的調(diào)定值時 單向閥關(guān)閉 支路蓄能器中的高壓油與液壓缸高壓腔相 通實(shí)現(xiàn)保壓并補(bǔ)償泄漏 該回路適于保壓時間長 壓力穩(wěn)定性要求高的場合 本系統(tǒng)中對壓臂部分的要求并不高 只需保持一定的壓力 使鋼帶能夠獲 得一定的張力 以利于卷取工作的完成 保壓時間也不是很長 所以可選用方 案 一 4 7 支架部分 支架是安裝在芯軸的下方 用于輔助卷取的結(jié)構(gòu) 它可以支撐 住鋼卷 給予一定的力使鋼帶在卷取過程中鋼帶不至于產(chǎn)生松弛的想象 它是 一個 V 字型結(jié)構(gòu) 可以隨鋼卷的卷取而運(yùn)動 鋼卷不斷的增大 而使 V 字型的角度逐漸變大 張開 這就要求構(gòu)成 V 字型結(jié)構(gòu)的兩個液壓缸 具 有一定的調(diào)速能力 保壓能力和同步運(yùn)動的特性 節(jié)流調(diào)速可以適用小功率 低速 對速度穩(wěn)定性要求較高的場合 而對容積調(diào)速回路 主要的優(yōu)點(diǎn)是沒有 節(jié)流損失和溢流損失 因而效率高 油液溫升小 適用高速 大功率調(diào)速系統(tǒng) 缺點(diǎn)是變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 成本較高 此支架部分由于是在低速 條件下工作的 所以可選用節(jié)流調(diào)速 而為了提高回路的綜合性能 一般常用 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 并在回路上加背壓閥 使其兼?zhèn)鋬烧叩膬?yōu)點(diǎn) 方案 一 圖 4 17 支架動作回路 1 該回路使用節(jié)流閥供給兩個液壓缸 在瞬間得到等量的油以達(dá)到同步工作 該系統(tǒng)簡單 經(jīng)濟(jì) 同步精度約為 2 5 利用在進(jìn)油口上加調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)油 21 口節(jié)流調(diào)速 在回油口上接有背壓閥 在缸的進(jìn)油路上串聯(lián)一個液控單向閥 利用錐形閥座的密封性能實(shí)現(xiàn)保壓 若采用點(diǎn)接觸式壓力表 可控制壓力波動 范圍和補(bǔ)壓動作 當(dāng)壓力上升之至觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 上觸點(diǎn)接通 電磁鐵斷電 系統(tǒng)由液控單向閥保壓 當(dāng)壓力下降至下觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 電磁鐵 1YA 得電時 換向閥左位接入油路 泵供油 使壓力回升 實(shí)現(xiàn)保壓 方案 二 圖 4 18 支架動作回路 2 該回路串聯(lián)的兩個液壓缸來完成同步運(yùn)動 缸 1 的有活塞桿油腔 A 與缸 2 的無活塞桿油腔 B 的受壓面積相等 每次循環(huán)中 如缸 1 或缸 2 先到達(dá)底部 則限位開關(guān)作用使電磁換向閥 3 或 4 勵磁 進(jìn)行油壓補(bǔ)償 向 A B 腔補(bǔ)入或 放出部分油流 使兩個液壓缸完成其全部行程 通過進(jìn)口處安裝調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)調(diào) 速 利用 X 型中位機(jī)能實(shí)現(xiàn)保壓 方案 三 22 圖 4 19 支架動作回路 3 參考 6 P212 該回路當(dāng)電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 支架上升 當(dāng)接觸到鋼卷時壓力上升 當(dāng)壓力升至壓力繼電器的設(shè)定值時 電磁鐵使電磁 截止閥球閥切換至左位 隨著卷軸的卷取 卷材卷徑增大 缸無桿腔壓力上升 缸無桿腔中的多余油液經(jīng)單向調(diào)速閥 溢流閥 電磁截止球閥后回油箱 液壓 缸中活塞下降 當(dāng)電磁鐵都斷電時支架停止運(yùn)動 當(dāng)電磁鐵 2YA 得電時換向閥 右位接入油路 液壓缸下降 支架回程 由于方案 三 能隨著卷材卷徑的增大自動的張開 可以不用設(shè)計(jì)別的輔 助行元件來控制支架部分的張開 可以節(jié)約成本 所以選用方案 三 4 8 芯軸部分 此部分中主要包括卷取機(jī)脹縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 脹縮缸完成的工作 過程有液壓缸前進(jìn)使芯軸膨脹 可以使鋼帶卷取時直徑增大 以方便在卷取完 畢的時候?qū)摼硇断?由于卷取機(jī)卷筒選用非自鎖式的卷筒 所以這里要求要 具有一定的保壓作用 方案 一 23 圖 4 20 利用液控單向閥的保壓回路 該回路在缸的進(jìn)油路上串聯(lián)一個液控單向閥 利用錐形閥座的密封性能實(shí) 現(xiàn)保壓 若采用點(diǎn)接觸式壓力表 可控制壓力波動范圍和補(bǔ)壓動作 當(dāng)壓力上 升之至觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 上觸點(diǎn)接通 電磁鐵斷電 系統(tǒng)由液控單向閥保壓 當(dāng)壓力下降至下觸點(diǎn)調(diào)定壓力時 電磁鐵 1YA 得電時換向閥左位接入油路 泵 供油 使壓力回升 實(shí)現(xiàn)保壓 方案 二 參考 7 P44 圖 4 21 利用蓄能器的保壓回路 由于這里支路需保壓 液壓泵通過單向閥向支路輸油 當(dāng)電磁鐵 1YA 得電 24 時換向閥左位接入油路 支路壓力高到壓力繼電器的調(diào)定值時 單向閥關(guān)閉 支路蓄能器中的高壓油與液壓缸高壓腔相通實(shí)現(xiàn)保壓并補(bǔ)償泄漏 根據(jù)芯軸脹縮缸部分的要求這里選用方案 二 比較合適 對于芯軸卷取部分 由于參考資料大都選用電動機(jī)來帶動而且液壓卷取機(jī) 方面的參考資料比較少 所以這里選用電動機(jī)帶動來完成卷取工作 4 9 運(yùn)卷小車部分 運(yùn)卷小車負(fù)責(zé)的部分是將縱剪完的鋼卷從工作位置運(yùn)出 由于這里小車的功用及要求都和前述中的小車運(yùn)料部分相同 所以可選用與其 相同的液壓回路 根據(jù)前述中對液壓回路方案的選用 擬定系統(tǒng)原理圖 詳見圖紙 25 第五章 液壓系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算與元件選擇 由于本人主要負(fù)責(zé)拉剪式縱剪機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)部分 即壓臂 支 板 運(yùn)卷小車 芯軸等四部分的參數(shù)計(jì)算與元件選擇 液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)計(jì)算是指確定液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量 液壓執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)工作過程中的最大負(fù)載來確定 參考 3 P181 為了保證系統(tǒng)不致因過渡過程中過高的動態(tài)壓力作用被破壞 系統(tǒng)應(yīng)有一定的壓力儲備量 通常推薦液壓泵的額定壓力可比 系統(tǒng)中的0P 最大工作壓力 高 25 60 高壓系統(tǒng)取小值 中低壓系統(tǒng)取大值 液壓泵 的額定流量與 相當(dāng) 不宜超過太多 0q 5 1 壓臂部分 圖 5 1 壓臂受力簡圖 首先確定鋼帶在剪切時的剪切速度 剪切速度要根據(jù)生產(chǎn)率 被切鋼板厚 度和機(jī)械性能來確定 剪切速度太大會影響剪切質(zhì)量 太小又會影響生產(chǎn)率 常用 的剪切速度可按下表來選取 參考 8 P181 表 9 6 表 5 1 鋼板厚度 mm 2 5 5 10 10 20 20 35 剪切速度 m s 1 0 2 0 0 5 1 0 0 25 0 5 0 2 0 3 26 由于本人設(shè)計(jì)要求的鋼板厚度為 0 15 3 0mm 所以剪切速度暫定為 2 0m s 材料為 45 鋼 密度為 7 85 kg 帶寬為 310mm 卷材外徑310 m 1600mm 由于壓臂頭與鋼帶的接觸面積比較小 取為 10mm 的接觸長度 接 觸部分的體積 厚度取最大厚度 3mm 則體積 V 310 3 10 9300mm 9300 10 9 3 10 3 9 3 6 m 則該部分的的質(zhì)量為 m 7 85 kg 9 3 10 73 005 10 kgV 310m 6 3 3 離心力的公式為 F 其中 R 為半徑 5 R 2mv 1 F 0 365 N8 021573 3 由于離心力對于壓臂來說太小 所以可以忽略不計(jì) 根據(jù)參考相關(guān)資料估測壓臂自重約為 400 kg 各部分尺寸和受力分析如下 圖 5 2 壓臂受力分析圖 m5 0L1 即重心到支點(diǎn)的位置 此部分尺寸為估測2 3 則根據(jù)平衡關(guān)系得 5 21GLF 27 2 即 F 3 NGL125 017608 94 由于此部分液壓缸選用單桿活塞缸 參照工廠實(shí)測和 12 P21 312 液壓缸 直徑定位 63mm 活塞桿直徑定位 45mm 參考 3 P175 這里背壓選為 0 8MPa 則根據(jù)公式有 5 063 4127FP121 A 3 4 17MPa 式中 液壓缸無桿腔的面積1A 液壓缸有桿腔的面積2 液壓缸進(jìn)口的壓力 1P 液壓缸出口的壓力 2 摩擦阻力來自于液壓缸本身及液壓缸所驅(qū)動的運(yùn)動部件 如液壓缸中的活 塞與缸筒內(nèi)壁 活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封摩擦 在上述計(jì)算中已將背壓選取 為較大值 所以這里可以不著重復(fù)考慮 慣性負(fù)載是指工作時執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加速和減速的慣性力對工作壓力的影響 因?yàn)閴罕厶鹋c放下屬于旋轉(zhuǎn)加速 J 為轉(zhuǎn)動慣量 5 i2mJir 4 M JB M 為轉(zhuǎn)動力矩 5 z z 5 28 B B 為角加速度 5 t 6 arctan 21 8 0 060 2 0 1212 5 02 加速時間 選為 0 2s tt B 0 606 t J 400 1 5 900 2 M 900 0 606 1712 6z 慣性負(fù)載力 F1 3425 2 N5 0 因?yàn)閼T性負(fù)載相對于工作負(fù)載較小 因而可以忽略不計(jì) 根據(jù)公式 v 式中 v 為活塞桿的速度 Av q 5 7 A 為進(jìn)油腔的面積 q 為流量 為容積效率 通常選為 1v 當(dāng)壓臂放下時 v m s 5 420 q v A vA 0 063 v4 2 1 385 10 6 104 4 8 31 L min 29 當(dāng)壓臂抬起時 v m s 32 0 q v A vA 12 46 L min 根據(jù)負(fù)載 參考 12 P21 311 液壓缸選定為 UYWE1063 200 409 10 根據(jù)該回路中的壓力 流量 參考 12 P21 388 溢流閥選定為 DG 02 B 22 參考 12 P21 449 液控單向閥選定為 CPT 03 04 50 參考 12 P21 427 電磁換向閥選定為 DSG 03 3C2A D24 50 參考 12 P21 406 調(diào)速閥選定為 FG 03 125 30 參考 12 P21 401 減壓閥選定為 RCG 03 B 22 泄油量為 0 8 1 L min 5 2 支板部分 負(fù)載分析 支板缸是由兩個液壓缸組成的 安裝在小車上 圖 5 3 支板動作回路 30 根據(jù)本人的設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)壓力上升時 當(dāng)壓力升至壓力繼電器的設(shè)定值 時 電磁鐵使電磁截止球閥切換至左位 隨著卷軸的卷取 卷材卷徑增大 缸 有桿腔壓力上升 缸無桿腔的多余油液經(jīng)單向調(diào)速閥 溢流閥 電磁截止球閥 后回油箱 液壓缸中活塞下降 參照 6 P212 這里壓力繼電器的設(shè)定值選為 4MPa 即當(dāng)卷取過程中 此回 路中的壓力基本保持不變 支板缸在伸出和收縮的過程中 不受任何負(fù)載 只需克服摩擦力和背壓 所以這里回路的壓力必然較前述動作中要小 當(dāng)支板碰到了帶鋼后 通過壓力 繼電器的反饋?zhàn)饔?使其保持與帶鋼始終接觸 當(dāng)支板抬起時 v m s 315 0 q v A vA 0 05 v4 2 9 81 10 6 105 4 5 89 L min 當(dāng)支板放下時 v m s 215 0 q v A vA 8 83 L min 參照該回路的最高壓力 缸徑初定為 50mm 桿徑定為 36mm 參考 12 P21 312 液壓缸選定為 UYWE1050 150 356 10 參考 12 P21 427 電磁換向閥選定為 DSG 03 3C2A D24 50 參考 12 P21 406 單向調(diào)速閥選定為 FCG 03 125 30 參考 12 P21 572 壓力繼電器選定為 HED1K 型 參考 12 P21 388 溢流閥選定為 DG 02 B 22 31 參考 12 P21 563 電磁截止球閥選定為 JZQ F 10 L 參考 12 P21 401 減壓閥選定為 RCG 03 B 22 泄油量為 0 8 1 L min 5 3 芯軸部分 卷筒脹縮缸 卷筒直徑的確定 對于冷軋帶材卷取機(jī) 卷筒直徑的選擇一般以卷取過程中帶材不產(chǎn)生塑性 變形為設(shè)計(jì)原則 冷卷取機(jī) mm 5 s maxEhD 8 卷取溫度下帶材的屈服極限 MPas E 帶材的彈性模量 MPa h 帶材的最大厚度 mmmax 由于受卷筒強(qiáng)度和作業(yè)線工序相互銜接的限制 卷筒直徑不宜過大或過小 參考 10 P249 設(shè)計(jì)時可參考以下經(jīng)驗(yàn)方法 冷帶鋼卷取時取 D 150 200 h max 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 h 3mm max D 450 600mm 常用的卷筒尺寸系列有 305 450 510 610 所以這里選定為 510 由于卷取機(jī)的卷筒以棱錐或斜楔結(jié)構(gòu)形式多見 初步選定為開式倒置四棱 錐卷筒 開式倒置四棱錐卷筒上設(shè)置鉗口 鉗口由 6 個 45 的柱塞缸夾緊而由彈簧 松開 鉗口開口度為 5mm 卷筒棱錐軸錐角為 7 45 正常潤滑條件下它大 于摩擦角 性能上屬于自動縮徑卷筒 32 參考 2 P422 脹縮缸平衡力的計(jì)算 圖 5 4 脹縮機(jī)構(gòu)受力分析圖 錐面間反力 如上圖所示 帶卷每一扇形塊的壓力可用等效力 來表示 p 5 p 402cosBr dPDBP2 9 式中 B 帶材寬度 mm 圖示 b 還示出了扇形塊的脹縮原理 棱錐相對于扇形塊向右移動則卷筒直 徑收縮 圖才 c d 是卷筒收縮時簡化的棱錐和扇形塊分離體圖 根據(jù)它們的平 衡條件 由 c 求得錐面反力 N 為 5 sin2co 1 p2ff 10 33 式中 卷筒零件摩擦面間的摩擦系統(tǒng)2f 棱錐角 脹縮平衡力的計(jì)算 根據(jù) d 的平衡條件 代入錐面反力 N 可求出脹縮缸平衡力 Q 5 tan21P4Qf 11 則式近似計(jì)算 Q 2 5 tan22fDBP 12 根據(jù) 2 P421 圖 12 19 徑向單位壓力 P 取個平均值 約為 1 5MPa 設(shè)計(jì)時 常在 0 08 0 12 之間2f 選擇 取為 012 則 Q 2 510 210 1 5 0 136 0 1 2 1 07 10 N4 平衡力 Q 即為脹縮缸推力 參考 12 P21 312 液壓缸直徑為 63mm 活塞 桿直徑為 45mm 參考參考 3 P175 這里背壓選為 0 3MPa 3 58MPa 063 41 45 07 FP224121 A 式中 液壓缸無桿腔的面積1A 液壓缸有桿腔的面積2 液壓缸進(jìn)口的壓力 1P 液壓缸出口的壓力 2 流量的計(jì)算 34 根據(jù)公式 v v 為活塞桿的速度Av q A 為進(jìn)油腔的面積 q 為流量 為容積效率 通常選為 1v 當(dāng)芯軸縮小時 v m s 203 q v A vA 0 063 v4 2 0 063 0 015 6 10 4 2 80 L min 當(dāng)芯軸脹緊時 v m s 2 103 q v A vA 4 67 L min 根據(jù)回路最大壓力和流量 參考 12 P21 312 液壓缸選定為 UYJG1063 30 324 10 參考 12 P21 427 電磁換向閥選定為 DSG 03 3C2A D24 50 參考 12 P21 406 調(diào)速閥選定為 FG 03 125 30 參考 12 P21 448 單向閥選定為 CRG 03 04 50 參考 12 P21 572 壓力繼電器選定為 HED1K 型 參考 12 P21 656 根據(jù)蓄能器總?cè)莘e和工作壓力 蓄能器選為 NXG 21 L10 10 L H 35 參考 12 P21 401 減壓閥選定為 RCG 03 B 22 泄油量為 0 8 1 L min 5 4 小車部分 小車缸是控制小車的前進(jìn)和后退 具體作用如下圖所示 圖 5 6 小車運(yùn)動簡圖 在小車后退時 負(fù)載分為兩段 第一段為小車將帶鋼拖出芯軸 此時雖然 芯軸緊縮 但有很大的摩擦力 第二段為拖出芯軸之后 帶鋼落在支板上 此 時主要是小車與鋼軌之間的摩擦力 在拖出芯軸這一段 需要的力為后一段的 1 5 倍左右 所以壓力需要很高 因?yàn)榍耙欢蔚哪Σ亮茈y計(jì)算 所以先計(jì)算后 一段的摩擦力 然后乘以 1 5 再加上一部分壓力儲備 必然可以滿足工況要求 小車自重 400kg 帶鋼自重 1500kg 參考 1 P321 摩擦系數(shù)按 0 02 計(jì)算 因?yàn)檩喿优c鋼軌之間無潤滑 所以在起動時 所需的力更大按 0 2 計(jì)算 36 400 1500 9 8 0 2 3724 N 3724 1 5 5586 N 參考設(shè)計(jì)手冊 液壓缸直徑定為 63mm 桿徑定為 45mm 參考 3 P175 這里背壓選為 0 5MPa 2 05MPa 063 41 558FP2121 A 式中 液壓缸無桿腔的面積1A 液壓缸有桿腔的面積2 液壓缸進(jìn)口的壓力 1P 液壓缸出口的壓力 2 流量的計(jì)算 根據(jù)公式 v v 為活塞桿的速度Av q A 為進(jìn)油腔的面積 q 為流量 為容積效率 通常選為 1v 當(dāng)小車前進(jìn)時 v m s 58 0 q v A vA 0 063 v4 2 0 063 0 015 6 10 4 29 8 L min 當(dāng)芯軸脹緊時 v m s 2 580 37 q v A vA 28 7 L min 根據(jù)回路的最大壓力和流量 參考 12 P21 312 液壓缸選定為 UYJG1063 800 709 10 參考 12 P21 406 調(diào)速閥選定為 FG 03 125 30 參考 12 P21 427 電磁換向閥選定為 DSG 03 3C2A D24 50 參考 12 P21 420 行程減速閥選定位 ZCG 02 22 參考 12 P21 401 減壓閥選定為 RCG 03 B 22 泄油量為 0 8 1 L min 因?yàn)闂U徑為 45mm 行程為 800mm 所以要計(jì)算壓桿穩(wěn)定性 按最細(xì)的部分計(jì)算 壓桿直線形狀的平衡是穩(wěn)定的 當(dāng)壓力逐漸增加到某一極限值時 壓桿的 直線平衡度為不穩(wěn)定的 將轉(zhuǎn)變?yōu)榍€形狀 干擾力解除后 它將保持曲線形 狀 不能恢復(fù)原有的直線形狀 簡稱失穩(wěn) 也稱屈曲 臨界壓力 F 5 cr2lEI 13 I 為慣性轉(zhuǎn)矩 I 5 4D6 14 E 210GPa 0 7 F cr 2 4928 075 61 6 51 N5 當(dāng) F 大于 6 51 N 時才發(fā)生變形 因?yàn)闂U所受的力遠(yuǎn)小于此值 不會發(fā)510 38 生彎曲變形現(xiàn)象 第六章 其他回路各個標(biāo)準(zhǔn)件的確定 由于本人負(fù)責(zé)的是系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 即包括壓臂 支板 芯軸 卸料 小車部分的設(shè)計(jì) 而前面的部分 本人只做了粗略的計(jì)算 通過壓力與流量 選擇各個支路的標(biāo)準(zhǔn)件如下 表 6 1 支路名稱 標(biāo)準(zhǔn)件名稱 型 號 上料小車部分 1 液壓缸 UYJG1030 800 709 10 行程減速閥 ZCG 03 22 電磁換向閥 DSG 03 3C2 D24 50 調(diào)速閥 FG 03 12 30 上料小車部分 2 液壓缸 UYWE1063 200 409 10 疊加式液控單向閥 Z2S1010 電磁換向閥 DSG 03 3C4 D24 50 調(diào)速閥 FG 03 12 30 芯軸部分 液壓缸 UYWE1050 150 356 10 電磁換向閥 DSG 03 3C2 D24 50 調(diào)速閥 FG 03 12 30 導(dǎo)入部分 1 液壓缸 UYWE1050 150 356 10 疊加式液控單向閥 Z2S1010 調(diào)速閥 FG 03 12 30 39 導(dǎo)入部分 2 液壓缸 UYJG1040 100 351 5 10 電磁換向閥 DSG 03 3C2 D24 50 調(diào)速閥 FG 03 12 30 橫向剪切部分 液壓缸 UYJG1050 150 356 10 電磁換向閥 DSG 03 3C2 D24 50 溢流閥 DG 02 B 22 調(diào)速閥 FG 03 12 30 續(xù)表 縱剪刀刃調(diào)整部分 液壓缸 UYWE1063 100 359 10 電磁換向閥 DSG 03 3C2 D24 50 調(diào)速閥 FG 03 12 30 以上回路 減壓閥 RCG 03 B22 由于減壓閥的調(diào)節(jié)范圍比較廣 可以適用各個回路 選用 RCG 03 B22 型號 40 第七章 液壓泵與相應(yīng)電動機(jī)的確定 7 1 系統(tǒng)中的最高壓力 的確定pP 通過計(jì)算比較系統(tǒng)中的最高工作壓力為 4 17MPa 為保證系統(tǒng)不致因過pP 渡過程中過高的動態(tài)壓力作用而被破壞 系統(tǒng)應(yīng)有一定的壓力儲備量 通常推 薦液壓泵的額定壓力比 高 25 60 即 5 21MPa MPa 取為pP67 6 3MPa 7 2 液壓泵的最大流量 q 的確定p 多個執(zhí)行器同時動作時 液壓泵的最大流量應(yīng)大于同時動作的執(zhí)行器所需 的總流量 并應(yīng)考慮系統(tǒng)的泄漏 q K 一般取 1 1 1 3 7 p max 1 本系統(tǒng)中壓臂缸 支板缸 和芯軸脹縮缸同時動作時為最大流量 12 46 8 83 4 67 25 99 L minmaxq K 取 1 3 q 33 8L minp 7 3 泵和電動機(jī)的選擇 41 根據(jù)上述計(jì)算則液壓泵的型號選取為 YB 40 排量為 40ml r 額定壓力為1 6 3MPa 轉(zhuǎn)速為 960r min 容積效率 總效率 80 驅(qū)動功率為 5 5kw 質(zhì) 90 量為