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畢業設計

JZGJ100型廢舊鋼筋壓實裝置液壓系統設計

時間:2020/11/28 23:34:30   作者:未知   來源:網絡文摘   閱讀:2   評論:0

摘 要

    廢舊鋼筋在回收過程中比較散亂,占用空間大,回收運輸不經濟,因此,廢舊鋼筋在運輸前將其壓實,這樣能提高廢舊鋼筋回收過程中經濟性。

    本文根據廢舊鋼筋的壓實工藝,設計了一種液壓壓實機,本文首先分析了液壓傳動與其它傳動方式的特點,論證了本壓實機采用液壓傳動的諸多優勢,然后擬定傳動原理圖,并對液壓缸,液壓泵等液壓元件進了設計、選取、校核。

    本文所設計的壓實機沖壓力大,沖壓效率高,結構簡單,生產使用方便。

    關鍵詞:壓實機 鋼筋回收 液壓系統 液壓缸


ABSTRACT

Scrap steel recycling in the process more scattered, large space occupation, recovery and ransportationand economy, the-

refore, scrap steel in the transport before its compaction,

It can improve the economy of scrap steel recycling process.

In this paper, according to the compaction process of

scrap steel, a hydraulic compactordesign,this paper first an-

alyzes the characteristics of hydraulic transmission and oth-

er transmission modes,many advantages demonstrated this comp-

action machine adopts hydraulic transmission, and then draws up the transmission principle diagram, and the hydraulic cylinder, hydraulic pumps and other hydraulic components into the des-

ign,selection,checking.

The compaction machine designed in this paper punching Pre-

ssure, stamping with high efficiency, simple structure, con-

venient production and use.

Keywords: compaction machine, steel recycling, hydraulic system, hydraulic cylinder


第1章 緒論

1.1 課題的研究背景

    隨著工業的快速發展, 世界鋼鐵生產朝著能源利用率更高、更加經濟、更加安全,并且更能適應環保要求的方向而發展;鋼鐵原料也正是順著這種趨勢發展,所以對廢鋼鐵的需求更加強烈。目前,世界粗鋼生產的原料有約40%來源于廢鋼鐵的回收利用。我國由于廢鋼資源所限,約有四分之一煉鋼生產用的鋼鐵料來自廢鋼鐵。廢舊鋼筋在回收過程中比較散亂,因此,占用空間大,回收運輸不經濟,因此,廢舊鋼筋在運輸前需要將其鋼筋壓實,這樣能提高廢舊鋼筋回收過程中經濟性。因此,研究廢舊鋼筋鋼筋壓實裝置對提高國民經濟有重要意義。

1.2 國內外相關研究情況

(1)國內液壓技術現狀及發展趨勢

    我國的液壓工業開始于20世紀50年代,目前正處于迅速發展,提高的階段。其產品最初只用于機床和鍛壓設備,后來才用到拖拉機和工程機械上。自從1964年從國外引進一些液壓元件生產技術,同時進行自行設計液壓產品以來,我國的液壓件生產已從低壓到高壓形成系列,并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。90年代起更加速了對國外先進液壓產品和技術的有計劃引進,消化,吸收和國產化工作,以確保我國的液壓技術能在產品質量,經濟效益,研究開發等各個方面全方位地趕上世界水平。隨著工業迅猛發展逐日發展壯大,相繼建立了科研機構和專業生產廠家,從事液壓技術研究和液壓產品生產。他們不但能生產液壓泵,液壓閥等液壓元件,還設計制造了許多新型液壓的元件,如電液比例閥,電液伺服閥等。到目前為止,液壓元件的生產,已成為了我國液壓元件產品的生產系列。液壓技術的發展正向著高效率,高精度,高性能方向邁進。液壓元件向著體積小,重量輕,微型化和集成化方向發展,液壓技術,交流液壓等新興的液壓技術正在開拓。又由于計算機的應用,更大大地推進了液壓技術的發展,像液壓系統的輔助設計,計算機仿真和優化,微機控制等工作,也都取得了顯著成果。當前,液壓技術在實現高壓,高速,大功率,高效率,低噪音,經久耐用,高度集成化等各項要求方面都取得了重大的進展,在完善比例控制,司服控制,數字控制等技術上也有許多新成就。此外,在液壓元件和液壓系統的計算機輔助設計,計算機仿真和優化以及微機控制等開發性工作方面,日益顯示出顯著的成績。微電子技術的進展,滲透到液壓與氣動技術中并與之結合,創造出了很多高可靠性,低成本的微型節能元件,為液壓氣動技術在工業各部門中的應用開辟了更為廣泛的前景。

    我國液壓行業已形成了門類齊全、有一定生產能力和技術水平、初具規模的生產科研體系。目前全國約有近300 家企業,在國家部屬或行業歸口的研究院所中設有20 多個液壓氣動研究室,有10 多個大學設有流體傳動與控制專業,還有國家級液壓元件質量監督檢測中心以及國家重點實驗室。我國液壓工業已可為工程機械、農業機械、機床、塑機、冶金、礦山、石油化工、鐵路、船舶、輕工機械等提供比較齊全的產品,目前,液壓元件產品約有1000 個品種,近10000 個規格。通過科技攻關和技術引進,產品水平有一定提高,生產出一些具有世界水平的產品,另外,在CAD 和CAT 技術、污染控制、故障診斷、機電一體化、海水及高水基溶液的應用、現代控制技術的應用等方面也取得可喜成果,不少已應用于生產。

    我國液壓工業重視同國外企業進行有效的經濟和技術合作,近年來先后從國外引進了很多液壓元件和液壓系統等制造技術,為提高產品水平和生產能力起到了重要作用。目前已和美國、日本、德國共同建立了某些合資企業,這些企業將推動我國液壓工業的發展。

(2)國外液壓技術現狀及發展趨勢

    在國外,液壓工業的發展速度高于機械工業。全世界液壓產品產值約200 億美元。在美、日、德等主要國家的比較中以日本人均產值為最高,其主要原因是日本工廠設備自動化程度高和生產管理完善,此外,日本各企業外協量大,將一些零件擴散給協作廠加工,實現零件專業化。 據統計,各國液壓工業產值約占機械工業產值的2~3 % ,而我國僅占018 %左右,充分說明我國液壓技術使用率低,需努力擴大其應用領域。

    世界液壓工業市場概況

    液壓技術的應用領域越來越廣泛,據分析,建筑工程機械、農機等行走機械是液壓工業的主要用戶;在產業機械中,機床、冶金、塑機是主要用戶。由于機床、塑機、機器人等行業部分傳動已被電氣傳動所取代,其需求量減少,建筑、工程、冶金等需要量的比重顯著增加。據國外資料介紹,建筑機械和工業車輛液壓使用率有增長趨勢,機床等產業機械的液壓使用率有下降趨勢,其主要原因是由于主機電一體化水平不斷提高,其電氣系統價格大幅度提高等造成的。

液壓產品構成比分析

    近年來,由于主機產品發展的需要,產品品種構成有所變化:

A.柱塞泵構成比有增長趨勢。齒輪泵變化不大,而葉片泵則下降017 %。

B.柱塞馬達構成比有增長趨勢。

C.閥門,通用三類閥門占總產量的比例有減少趨勢,疊加閥、插裝閥、比例閥、多路閥等所占比例將顯著增加。電磁換向閥產量和銷售額占的比重最大。

D.由于重視液壓系統污染控制,過濾器銷售額有顯著增長。

國外液壓工業生產方式變遷及現狀

為了滿足用戶的需要,主機品種日益增多,產品更新速度加快,相應要求液壓元件增加品種,實現多樣化,因而液壓件屬于大批量生產的產品相對減少,大部分屬于成批或小批生產。為適應這種動向,國外生產方式也有所變化,現僅就生產方式的變遷及其現狀等問題分述如下:

幾種生產模式(主要零件的冷加工)

①以普通機床加工裝為主的生產線。這種方式屬于20 世紀50 、60 年代水平,一般按機群流水方式排列,主要靠工裝和專機來保證精度,這種方式柔性差, 效率低,在國外已基本淘汰;

②以高效半自動機床和組合機床為主的生產線。生產線一般按U 形排列,這種生產線生產效率高,但柔性差,適用于大批或成批生產;

③以數控(NC) 、加工中心(CNC) 及制造單元(FMC) 為主組成的生產線,將高精度、高效率及柔性集成于一體,采用這種方式加工比第一種模式提高效率5~6 倍,在國外得到廣泛采用;

④以柔性生產線(FMS) 、柔性自動生產線(FTL) 為主的生產模式。日本、美國、德國的液壓企業廣泛采用這種裝備,它適于多品種、中小批量生產,可以實現無人看管,生產效率高,顯著縮短生產周期。至于加工大批量零件,如電磁閥體,在國外采用柔性自動生產線(FTL) 。它由數控滑臺、傳送裝置、去毛刺及清洗裝置、精密珩絞機、零件自動檢測等設備按直線排列組成;

⑤組合機床生產線。以組合機床為主組成的自動生產線,一般為剛性,有的可以更換少量品種,更換產品所需時間為1~2 天,這種生產線柔性差,但適用批量大、產品設計壽命長的零件生產,如電磁閥體、多路閥體、齒輪泵殼體等,一般生產能力為10~30 萬件。目前在美國、德國、臺灣還有這種生產線。這種產生方式將被柔性和自動化水平高的生產線所替代。

重視輔助工藝主機廠要求液壓件和系統具有較高的清潔度。各國液壓件十分重視清洗和去刺工藝,鑄件進廠后都采用電化學清理、噴丸和防銹處理,工序間和組裝前都進行認真清洗,主要方法有氣泡高壓噴射(壓力5~10MPa) 、超聲波及氣浴(三氯乙烷) 等清洗方法。國外對成批和大量生產的零件采用多種多樣的去刺工藝,如熱能、擠壓、振動光飾、高壓噴射、電解、液體噴砂、尼龍刷、切削等去刺工藝。清洗去刺已是液壓件生產過程中不可缺少的工序。

第2章 液壓系統方案論證

2.1 液壓系統總體方案的擬定

    設計之前先確定設計產品的基本情況,再根據設計要求制定基本方案。以下列出了本設計—JZGJ廢舊鋼筋壓實裝置液壓系統設計的一些基本要求:

    本機器適用于廢舊鋼筋材料的壓制工藝。本機器具有獨立的動力機構和電氣系統。采用按鈕集中控制。本機器的工作壓力、壓制時間可根據工藝需要進行調整。定壓成型之工藝動作在壓制后具有保壓、延時、自動回程、延時自動退回等動作。 本機器主機呈長方形動力系統采用液壓系統,結構簡單、緊湊、動作靈敏可靠。

    從題目可以看出,本壓實裝置須采用液壓傳動,目前鋼筋壓實設備的傳動方式主要有:液壓式、氣壓式、電動式和機械傳動方式等。

    氣壓傳動的結構簡單,成本低,易于實現無級變速;氣體粘性小阻力損失小,流速快,防火防爆。但是空氣易于壓縮,負載對傳動特性的影響大,不易在低溫環境下工作?諝獠灰妆幻芊,傳動功率小。

    電氣傳動的優點是傳動方便,信號傳遞迅速,標準化程度高,易于實現自動化,缺點是平穩性差,易受到外界負載影響。慣性大,換向慢,電氣設備和元件要耗用大量的有色金屬。成本高,受溫度、濕度、震動、腐蝕等環境的影響大。

    機械傳動準確可靠,操作簡單,負載對傳動特性幾乎沒有影響。傳動效率高,制造容易和維護簡單。但是,機械傳動一般不能進行無級調速,遠距離操作困難,結構也比較復雜等。

    液壓傳動與以上幾種傳動方式比較有以下優點:獲得力和力矩很大,體積小,重量輕,能在大范圍內實現無級調速,運動平穩,設計簡單,操作方便,工作壽命長,易于通用化、標準化、系列化。它有很廣闊的發展空間。

    通過以上比較,可以看出,之于本設計,液壓傳動具有多方面優點,F擬定液壓系統圖如下:

JZGJ100型廢舊鋼筋壓實裝置液壓系統設計

圖2-1 鋼筋壓實裝置液壓系統圖

1 鋼筋壓實機導柱

2 鋼筋壓實機壓頭

3 液壓缸

4壓力表

5三位四通換向閥

6柱塞泵

7濾油器

8油箱

9電動機

10 調壓閥

11 溢流閥

    鋼筋壓實機工作原理圖如圖2-1:由電動機10帶動柱塞變量泵7工作,向主油路供油,通過溢流閥12和調壓閥11對液壓系統進行調壓,使壓力表13的值達到系統需要的壓力。換向閥6可進行油路換向及保壓功能:當其處于中間位置時,系統處于保壓狀態;當左端通電時,液壓缸將處于工進狀態,向下運動,完成下壓動作;當右端通電時,液壓缸將處于快退狀態,向上運動,完成快退動作。

2.2液壓系統的具體方案

2.2.1確定液壓執行元件的形式

    液壓執行元件大體分為液壓缸或液壓泵。前者實現直線運動,后者完成回轉運動,二者的特點及適用場合見下表。

名     稱

特     點

適 用 場 合

雙活塞桿液壓缸

雙向對稱

雙作用往復運動

單活塞桿液壓缸

有效工作面積大、雙向不對稱

往返不對稱的直線運動,差動連接可實現快進,A1=2A2往返速度相等

柱塞缸

結構簡單

單向工作,靠重力或其他外力返回

擺動缸

單葉片式轉角小于360度

雙葉片式轉角小于180度

小于360度的擺動

小于180度的擺動

齒輪泵

結構簡單,價格便宜

高轉速低扭矩的回轉運動

葉片泵

體積小,轉動慣量小

高轉速低扭矩動作靈敏的回轉運動

擺線齒輪泵

體積小,輸出扭矩大

低速,小功率,大扭矩的回轉運動

軸向柱塞泵

運動平穩、扭矩大、轉速范圍寬

大扭矩的回轉運動

徑向柱塞泵

轉速低,結構復雜,輸出大扭矩

低速大扭矩的回轉運動

注:A1——無桿腔的活塞面積        A2——有無桿腔的活塞面積

對于本設計實現單純并且簡單直線運動的機構,可以采用柱塞變量泵及單活塞桿液壓缸,這樣不僅簡化液壓系統降低設備成本,而且能改善運動機構的性能和液壓執行元件的載荷狀況。

2.2.2 確定液壓缸的類型

    工程液壓缸主要用于工程機械、重型機械、起重運輸機械及礦山機械的液壓系統。根據主機的運動要求,選擇液壓缸的類型為:直線運動單活塞桿雙作用緩沖式液壓缸。其特點:活塞雙向運動產生推、拉力;钊谐探K了時減速制動,減速值不變。

2.2.3 確定液壓缸的安裝方式

    工程液壓缸均為雙作用單活塞式液壓缸,安裝方式多采用法蘭型。由于本設計中液壓缸在作用過程中須固定,所以在前端設置法蘭。

2.2.4 缸蓋聯接的類型

    按缸蓋與缸體的聯接方式,可分為外螺紋聯接式、內卡鍵聯接式及法蘭聯接式三種。這里采用法蘭聯接。

2.2.5擬訂液壓執行元件運動控制回路

    液壓執行元件確定之后,其運動方向和運動速度的控制是擬訂液壓回路的核心問題。方向控制用換向閥或是邏輯控制單元來實現。對于一般中小流量的液壓系統,大多數通過換向閥的有機組合實現所要求的動作。對于高壓大流量的液壓系統,現多采用插裝閥于先導控制閥的組合來實現。本設計壓縮壓力大,運行緩慢、平穩,能人工控制起升至某一固定高度時并保持該高度自鎖。

2.2.6液壓源系統

    液壓系統的工作介質完全由液壓源提供,液壓源的核心是液壓泵。在無其他輔助油源的情況下,液壓泵的供油量要大于系統的需油量,多余的油經過溢流閥回油箱,溢流閥同時起到開展并穩定油源壓力的作用。容積調速系統多數是用變量泵供油,用安全閥限定系統的最高壓力。

為節省能源并提高效率,液壓泵的供油量要盡量于系統所需流量相匹配。對在工作循環各階段中系統所需油量相差較大的情況下,則采用多泵供油或變量泵供油。對于本設計,由于工作周期短,循環次數少,供油量可以適當減少以節省能源,采用單泵供油即可,不需蓄能器儲存能量。

對于油液的凈化:油液的凈化裝置在液壓源中是必不可少的。一般泵的入口要裝有粗濾油器,進入系統的油液根據被保護元件的要求,通過相應的精濾油器再次過濾。為防止系統中雜質流回油箱,可在回油路上設置磁過濾或其他形式濾油器。根據液壓設備所處環境及對溫升的要求,還要考慮加熱、冷卻等措施。

2.2.7 控制元件的分析

    液壓傳動中主要有以下幾種控制元件實現沖頭的下壓、保壓和返回的過程。

1.手動換向閥  用人工操作控制閥芯的運動。手動換向閥又分為手動和腳動兩種。優點是操作簡單、靈活、容易控制。

2.電磁換向閥  通過電磁鐵產生的電磁力來使閥芯運動,達到油路的轉換。但由于受電磁鐵吸引力的限制,電磁換向閥流量不能過大而且需要在回路中增加減速裝置。

3.插裝閥  是一種新型的開關式閥體,結構以錐閥為基礎單位,配以不同的先導閥可實現對液流的方向、壓力和流量大小的控制。其結構簡單,動作反應快,適合高壓大流量的場合。

從設計課題上考慮,手動控制閥比較符合設計要求,完全可以滿足性能要求,而且經濟。所以選用手動換向閥。


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