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民液压式双头套皮辊机(论文 DWG图纸).rar

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    编号:20180802233204998    类型:共享资源    大小:974.84KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    液压式 头套 皮辊 论文 DWG 图纸
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    扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 1 -液压式双头套皮辊机设计摘 要液压式双头套皮辊机主要是由许多通用部件和少量的专用部件组成的。本机适用于棉纺厂的精梳、并条机、粗纱机和细纱机等设备上用的各种规格丁氰皮辊的压系统来实现,达到了自动化的生产要求,并且机器在整个运行过程中套入和压出.主要实物参照是由昆山协孚厂设制造的液压皮辊机。液压式双头套皮辊机设计,主要是完成纺织皮辊的套入和压出,是棉纺织行业的必备配套设备。在设计技术标准上主要按照各零部件的材料选择、失效形式、设计准则、结构要求等来设计机器。液压式式双头套皮辊机主要是采用电动机带动油缸传动,同时采用丝杆带动横臂导杆在导轨上滑动,进而实现皮辊的套入和压出。本设计的主要创新点在于用液压传动系统取代了传统的机械传动,并且套皮辊机设计成双头,能同时完成两个皮辊的压入、套出。关键词: 液压 导轨 油缸扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 2 -液压式双头套皮辊机设计目 录1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 整体方案论证 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41.1 原始数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51.2 机器的结构和传动原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 液压缸的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62.1活塞和活塞杆的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72.2 活塞杆导向套及防尘圈的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73 液压泵的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93.1 液压泵的设计根据泵的工作压力和泵的流量确定 . . . . . . . . . . . . . . .94 电动机选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94.1 选择电动机的类型和结构型式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104.2 确定电动机功率及其它参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105 整机及其他附件的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105.1 机体设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115.2 导轨设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115.3 其它 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126 液压阀及其管路的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126.1 液压阀概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126.2 溢流阀的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136.3 方向控制阀的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136.4 其它附件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .137 油箱的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147.1 液压油箱的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148 集成块设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179 滤油器的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1810 设计说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1911 结论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19工作总结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20附件清单 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 3 -液压式双头套皮辊机设计前 言这次我毕业设计的内容为液压式双头套皮辊机,主要实物参照是由昆山协孚厂设计制造的液压皮辊机。需要解决的问题就是完成整台液压式双头套皮辊机的工程设计。在原有机器的基础上进行改造和调整。原有是采用螺杆压下手动机构,由于效率低,劳动强度大,所以我进行改造,用液压控制,不仅能提高机械效率,还能减少劳动强度。液压式双头套皮辊机设计,主要是完成纺织皮辊的套入和压出,是棉纺织行业的必备配套设备。我设计的套皮辊机主要靠液压方式传动,为了提高生产效率,套皮辊机设计成双头,能同时完成两个皮辊的压入、套出。液压传动有机械传动和电力拖动系统无法比拟的优点技术无法比拟的优点。液压元件的布置不受严格的空间位置限制,系统中个部分用管道连接,布局安装有很大的灵活性,能构成用其他方法难以组成的复杂系统。液压传动系统可以在运行过程中实现大范围的无级调速。另外液压传动传递运动均匀平稳,易于实现快速启动、制动和频繁的换向。除此以外,液压传动系统操作控制方便、省力,易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合,易于实现自动工作循环和自动过载保护。 而且液压元件属机械工业基础件,标准化和通用化程度较高,有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大,以空气为工作介质,处理方便,无介质费用、泄露污染环境、介质变质及补充等问题。由于液压传动是封闭的,多数情况下其元件均可由传动液压自行润滑,因此磨损很小。液压元件体积小、重量轻、标准化程度高,便于集中大批量生产,加上近年发展起来的叠装、插装技术,装配也很容易,因此造价低,比起其他机械传动,液压传动常为一种最为经济的选择。液压传动是由17世纪帕斯卡提出的静压传递原理、18世纪末英国制造出世界上第一台水压机开始发展起来的,但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是本世纪中期以后的事情,特别是被20世纪第二次世界大战期间战争的激励,取得了很大进展,整体上经历了开关控制,伺服控制,比例控制3个阶段。比例控制技术是20世纪60年代末人们开发的一种可靠,廉价,控制精度和响应特性,均能满足工业控制系统实际需要的控制系统。当时,点液伺服技术已日益完善,但电液伺服阀成本高,应用和维护条件苛刻,难以被工业界接受。希望有一扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 4 -液压式双头套皮辊机设计种廉价,控制精度能满足需要的控制技术去替代,这种需求背景导致了比例技术的诞生和发展。随着液压机械自动化程度的不断提高,液压元件应用数量急剧增加,元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向,保证执行元件按照负载的需求进行工作。电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件,它可以根据输入的电信号大小连续地成比例地对液压系统的参量实现远距离控制、计算机控制,与伺服控制系统中的伺服阀相比,在某些方面还有一定的性能差距,但它显著的优点是抗污染能力强,大大地减少可由污染而造成的工作故障,提高了液压系统的工作稳定性和可靠性;另一方面比例阀的成本比伺服阀低,结构也简单,已或得了广泛的运用。比例阀按主要功能分类,分为压力控制阀,流量控制阀和方向控制阀三大类,每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式,直接控制用的小流量小功率系统中,先导控制 用的大流量大功率系统中。这些年来国内在液压件清洗设备的研制和生产方面发展很快,但使用经验表明,还存在一些需要进一步改进和完善的问题。首先是通用清洗设备的适用性问题。对于一些结构复杂和具有内部油路的零部件,采用通用清洗设备往往效果不理想,内部残留的污染物很难冲洗出来,因而应考虑选用或设计专用的清洗设备。其次是关于清洗液的洁净性问题。零件清洗过程中清洗液应保持一定的清洗度,这对于零件装配前的精密清洗尤为重要。目前国内清洗设备较普遍地存在过滤装置不够完善的问题,过滤精度低,纳垢容量小,不能有效的滤除从零件冲洗出来的颗粒污染物。有的清洗设备甚至没有过滤设备,而是定期对清洗设备的清洗液进行过滤净化。这样,在清洗的初期清洁度可能符合要求,但清洗到后期,由于污染物积累清洗液污染越来越严重,不仅达不到清洗的目的,反而污染了零件。因此,清洗设备必须装社具有足够高的过滤精度和纳垢容量的过滤器。采用可清洗滤芯和增加外过滤系统,可提高过滤净化能力并节约费用。此次液压皮辊机的技术要求是:工作可靠、设计美观、维护方便. 。整台机器的控制系统都由液压系统控制。设计的主要内容包括:液压皮辊机的总装图,非标准零件的设计,液压缸的设计,电机及泵、阀、管件的选择使用等等。为了使设计更趋于合理化、标注化、绝大多数零件都按照国家标注进行。1 总体方案论证方案论证 (1)在螺杆机构加电机,但由于压力较难控制。扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 5 -液压式双头套皮辊机设计(2)用液压代替可以很容易的控制。1.1原始数据:参照棉纺厂精梳机,粗纱和细纱机、并条机、条卷机等纺织设备中使用的各种规格丁氰皮辊的套入和压出设备的参数。套压皮辊芯的直径为Φ18~Φ35毫米。套压皮辊的长度为150毫米摩擦力=959.825N经过查手册得到 背压p 2=0.6Mpa1.2机器的结构和传动原理液压式双头套皮辊机由机身、油路、传动机构及套压机构等主要部件所组成,各部分机构和使用分述如下:(1)机身部分:机身由油箱和工作台面构成一整体,油箱在机身的下部,中部装的是油路传动机构,上部为上下油缸托脚,油缸下部为支架和导轨,下方为箱体。(2)液压传动机构液压系统使用具有连续流动性的油液(即所谓的液压油) ,通过液压泵把驱动液压泵的电动机的机械能转换成油液的压力能,经过各种各种控制阀送到作为执行器的液压缸中,再转换成机械动力去驱动负载。根据液压系统原理设计液压系统图:扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 6 -液压式双头套皮辊机设计图1-1 控制原理图1)油路传动机构如图所示,有电动机传动齿轮泵,出油口分两路,一路进溢流阀和压力表,另一路接分油器,在分油器上接有二位四通阀和单向阀,控制上下油缸动作,油箱采用20 号机油。2)套入机构形式有弹条筒套入,接杆压入和接杆套压入三种。弹条筒套入接杆压入接杆套压入2 液压缸的设计液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变成机械能,使机械实现直线运动,根据整个皮辊机的整体尺寸,初选定D=63.4mm,将液压缸内径圆整为系列标准直径D=63mm,活塞杆直径d,按d/D=0.35mm及活塞杆直径系列取d=22m。液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算的。壁厚按薄壁圆筒公式计算:δ≥PyD/2〔σ〕 [6] (4-2)式中: δ—液压缸壁厚(m)D—液压缸内径(m)Py—实验压力,一般取最大工作压力的(1.25~1.5)倍(Mpa)〔σ〕—液压缸筒材料的许用应力。取100Mpaδ ≥550×10×1.25×60×10 -3/2×100×3.14×10-4≥6.5(mm)外径D 1=63+6.5×2=76(mm)液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外型长度还要考虑到两端端盖的厚度。综合考虑取液压缸缸体长度l=240(mm) 。缸体主要技术要求为:有足够的强度,等长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久性变形;有足够的刚度,等承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致于产生弯曲;内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下,等长期工作而磨损少,有高的几何精度,足以保证活塞密封件的密封性。缸筒毛坯:普通采用冷拔或热扎无缝钢管,国际市场上已有内圆精研磨,外圆精加工,只需按所要求的长度切割的无缝钢管供应。此外,较厚壁毛坯用铸件和锻件,或用厚钢板卷成筒形,焊接后退火,焊缝须用X光或磁力探伤。扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 7 -液压式双头套皮辊机设计2.1 活塞和活塞杆的选择活塞是根据密封装置型式来选用其结构型式的。通常分为整体活塞和组合活塞两大类。这次选用的是无导向环活塞,其材料是用高强度铸铁HT200~300制造的。采用“O”型密封圈,这样的选择使其结构简单,减少加工工作量,同时又能满足使用要求。根据实际需要,参考昆山协孚厂液压皮辊机,选用实心活塞杆。实心杆制造工艺教简单,故被采用。活塞杆强度计算,主要验算活塞杆压缩或拉伸强度d 2≥ 4FNs/3.14×σ×10 6式中 F—液压缸的最大推力σ—材料的屈服强度Ns—屈服安全系数 , 一般Ns=2-4由上式求出 d≥19.5(mm)液压缸用的活塞缸材料通常要求淬火深度一般为0.5~1mm,或活塞杆直径每1mm淬深0.03mm。表面处理一般为:活塞杆表面须镀硬烙,厚15-25μm,也有的要求镀烙层30-50μm。防腐要求特别高的则要求先镀一层软烙,后镀硬烙,镀后抛光。活塞杆外径公差f 7-f9直线度≤0.02mm/100mm。表面粗糙度:一般为Ra≤0.3-0.4μm,精度要求高时Ra≤0.1-0.2μm.2.2活塞杆防尘圈及导向套的选择防尘圈设置在活塞杆或柱塞密封圈有三种基本形式,防止外界灰尘、沙砾等异物进入液压缸内,以避免影响液压系统的工作和液压系统元件的使用寿命。国家标准GB10708.3-89规定的橡胶防尘圈有三种基本形式:第一种形式是一种纯橡胶圈,它适用于安装在A型密封腔体内起防尘作用。第二种形式是一种有金属骨架的橡胶圈,它适用于安装在B型密封腔体内起防尘作用,第三种形式是一种有双向唇的橡胶圈,它适用于安装C型密封腔体内起防尘和辅助密封的作用。根据液压手册摘子GB6578-86 选用A.A型液压缸活塞杆防尘圈,参数:d—活塞杆直径s—密封沟槽经向深度L1—密封沟槽长度扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 8 -液压式双头套皮辊机设计L2—防尘圈极限长度D1—密封沟槽底经D2—密封沟槽端部孔径C—导入角长度R1,R 2—圆角半径其值分别为:d=25 s=4 L1=5 L2=8D1=33 D2=30.5R1=0.3 R2=0.5 C=2活塞杆导向套在液压缸的有杆侧端盖内,用以对活塞杆进行导向,内装有密封装置以保证缸筒有缸腔的密封。外侧装有防尘圈,以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置相处,损坏密封装置。导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式两种。1 结构查[5]表17-6-18,根据设计结构的整体性考虑及机械性能要求,在设计时采用了轴套式的活塞杆导向套结构。2 导向套的材料金属导向套一般采用磨擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作,非金属导向套可以用塑料(PA) 、聚四乙烯(PTEE+玻璃纤维)或聚三氟氯乙烯材料制作。在设计中采用了金属制作的导向套。3 导向套长度的计算1) 导向套尺寸配置 查[5]表17-6-19,导向套的主要尺寸是支承长度,通常按活塞杆直径、导向套的型式、导向套材料的承压能力、可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。2) 最小导向长度导向长度过短,将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大,影响液压缸的工作性能和稳定性,因此,在设计时必须保证缸有一定的最小导向长度,一般缸的最小导向长度应满足:H〉S/20+D/2 m而 S=254-150=104mmH——最小导向长度,m S——最大工作行程,m 扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 9 -液压式双头套皮辊机设计D——缸筒内径,m导向套滑动面的长度A,在缸径小于80mm时,取A=(0.6~1.0)D当缸径大于80mm时,取A=(0.6~1.0)*d在本设计中缸径为76mm<80mm应用公式:A=(0.6~1.0)*D即 A=(0.6~1.0)*63=38~63mm,取A=55mm。4 加工要求导向套外圆与端盖内孔的配合为H8/f7,内孔与活塞杆外圆的配合为H9/f9。外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm,圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半,内孔中的环行油槽和直油槽要浅而宽,以保证良好的润滑。3. 液压泵的设计3.1 液压泵的设计根据泵的工作压力和泵的流量确定 压力的确定 F=F 摩 ×μ=959.825×0.8=767.86Np1 4D2-p2 (D2-d2)=Fp1×.3×632-0.6×106× 41.3×(632-222)=767.86p1=4.3Mp流量的确定 Q=VA=0.004× 4D2=0.004×1.3×632=13ml/r选择液压泵的规格根据以上并得P和Q值查阅液压工程手册,现选用CB-B25型齿轮泵,该参数为:理论排量q=16ml/r,泵的额定压力5Mp,最好转速1450r/min,驱动功率1.3kw。4. 电动机选择原动机是许多机器中运动和动力的来源,其种类很多,有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、液压机等。电动机构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易,扬州职业大学 汤艳红毕业设计- 10 -液压式双头套皮辊机设计一般生产机械上大多数均采用电动机驱动。本设计也采用电动机作为原动力。4.1 选择电动机的类型和结构型式生产单位一般用三相交流电源,如无特殊要求,通常都采用三相交流异步电动机。我国已制定统一标准的Y系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。所以本设计采用Y系列三相异步电动机4.2 确定电动机功率及其它参数电动机的容量(功率)选的合适与否,对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时,电动机不能保证工作装置的正常工作,或使电动机因为长期过载而过早损坏;容量过大则电动机的价格高,能量不能充分利用,且因经常不在满载下运行,其效率和功率因数都较低,造成浪费。电动机的容量主要由电动机运行时的发热情况决定,而发热又与其工作情况有关。电动机的工作情况一般可分为两类:(1)用于长期连续运转、载荷不变或很少变化的、在常温下工作的电动机;(2)用于变载荷下长期用行的电动机、短时运行的电动机和重复短时运行的电动机。根据本设计的实际工程条件来看,应该根据第一种情况来确定电动机。选择这类电动机的容量,只需要使电动机的负载不超过其额定值,电动机便不会过热。电动机的额定功率Pm等于或稍大于电机输出功率P,即 Pm≥P 。从手册中选择相应的电机型号,而不必再作发热计算。通常按照 Pm=(1-1.3)Po 选择,电机功率大小应视工作装置可能的过载情况而定。根据传动原理图可知电机的功率主要根据泵的功率来确定。由资料 2可知在本设计中工作阻力主要来源于皮辊对铁芯的摩擦阻力。根据皮辊主要材料橡胶的性能以及几何尺寸可以初步估计橡胶皮辊对铁芯的弹性应力为F=959.825N,由此可以知道橡胶皮辊对铁芯的等效摩擦力(公式 2)为:uFw其中:u为橡胶材料对铸铁芯的摩擦系数,由资料 1可知u=0.8(此处为无润滑状态)。因此: Nw86.7.0825.9液压缸的工作压力即等于皮辊对铁芯的摩擦力,即有公式 1:1ApFw式中: 1Ap, 分别为液压缸所受压力和受力横截面面积,由缸体设计可以知道125600x10-6m2
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