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1、1课课程程设计设计任任务书务书学生姓名：学生姓名： 石狄石狄 专业专业班班级级： ：机机设设07060706 指指导导教教师师： ： 李受人李受人 工作工作单单位：位： 武武汉汉理工大学物流学院理工大学物流学院 题题 目目: : 全自全自动钢动钢材打捆机液材打捆机液压压系系统设计统设计初探初探 初始条件：初始条件： 北京航空航天大学研制的SGBD-800- I全自动液压棒材打捆机以退火或热轧盘条（Q195)为捆扎材料，以拧紧720度为紧固方式，采用 液压为动力源。全自动液压棒材打捆机的技术指标为： 1 满足国家标准要求（对螺纹钢一级标准2吨/捆，二级标准4吨/捆）； 2 包装材料：10-40m
2、m棒材； 3 捆扎材料：6.5mm退火或热轧盘条（Q195); 4 捆丝结拧紧720度； 5、捆径范围：100-400mm； 6、打一个捆结的时间小于10秒； 7、打捆机可以与生产线其他设备通用。多台打捆机可以联合运行。要求完成的主要任要求完成的主要任务务: : （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1 明确设计任务，理解各自系统模型。画出系统原理图。 2 完成系统元件选型，集成块设计，画出集成块加工图。 3 撰写课程设计报告，制作PPT,进行课程设计答辩准备。 4 在课程设计中，要体现一定的创新设想。时间时间安排：安排：1.0405 明确设计任务，理解各自系统模型1.
3、0614 完成系统元件选型，集成块设计，撰写课程设计报告。1.1721 制作PPT,进行课程设计答辩 指指导导教教师签师签名：名： 年年 月月 日日系主任（或系主任（或责责任教任教师师） ）签签名：名： 年年 月月 日日摘要摘要 介绍钢材打捆技术的发展趋势和钢材打捆机的工作原理，对引进瑞 典Sund 2Birsta公司的棒材打捆机的液压系统进行初步的研究和设计，并提出 了相应的创新设计。 关键词：打捆机；液压系统；创新设计3目录目录 目录-11. 引言-22. 打捆机的发展趋势-23. 打捆机的工作原理-44. 打捆机液压系统设计-94.1系统概述 -94.2打捆机的负载流量计算 -104.3
4、液压泵源的设计 -174.3.1 泵的选择 -174.3.2散热器的选取 -194.3.3泵站附件的确定 -224.3.4控制阀的确定 -235. 集成块的设计-246. 创新方案设计-257. 参考文献-2641.1.引言引言钢材打捆机是钢铁企业实现钢材产品自动化包装的设备,其特点为连续工作。工作和检修环境恶劣,很多厂家还缺少冷却用水,这就要求打捆机液压系统必须连续工作,可靠性高,抗污染能力强。因此打捆机液压系统设计时采用了抗污染能力强、价格低廉的齿轮泵,但由于打捆机在两个工作循环之间有一个等待时间,这时液压系统的负载流量为零,泵的输出如果全部溢流必将产生巨大的热量,给系统的冷却,特别对采用
5、风冷方式的冷却带来困难。2.2.打捆机的发展趋势打捆机的发展趋势为了适应现代化钢材生产的需要，目前国际上打捆机的发展呈现 了以下趋势： (1)多品种、专业化、系列化 为了满足各种不同钢材打捆的需要，根据不同钢材各自生产工艺 和包装特点，钢材打捆机已形成了多品种、系列化、专业化的趋势， 研制出了适合不同钢材打捆的专用钢材打捆机，主要表现在各种新型 捆扎材料的使用和捆扎锁紧方式的创新(目前国际上钢材打捆机的具体 分类可见图2.1)。 (2)与钢材成形机配套使用 为了提高钢材打捆的自动化程度，且打好捆的钢材具有整齐固定 的形状，钢材打捆机与全自动钢材成形机配套使用，如钢管在成形工 位被自动码放成正六
6、角形、方矩形等稳固的形状，然后将码放好的钢 材输送至打捆工位进行打捆，达到稳固整齐的包装效果。实现了钢材 成形打捆的全自动化生产。 (3)具有塑料膜包覆机构，保护钢材表面质量 对于高质量的钢材，如不锈钢管、石油套管、镀锌板材、卷材， 为了防止在打捆的过程中将钢材表面刮擦，破坏外表金属涂层和防锈 漆，在打捆之前先在钢材捆表面卷绕塑料薄膜对钢材进行表面质量保 护。 (4)打捆速度不断提高5为适应现代化钢材生产流水线高效率生产的要求，必须相应的提 高打捆包装速度。目前国际上钢带打捆机平均每道的捆扎速度为20秒 左右，退火或热轧盘条打捆机的打捆速度一般在1020秒左右。 (5)提高打捆机的自动化程度
7、钢材生产流水线对钢材打捆机的自动化程度要求越来越高，先进 的钢材打捆机普遍采用了微机控制和PLc控制技术，具备了全自动打捆 、故障报警、自动计数的能力，在流水线生产中能实现自动送料、自 动定位、自动转位等功能，可以进行远距离操纵控制，通过监视系统 和报警系统，及时发现问题，排除故障。此外机器的操作与维护更趋 向方便，无须熟练的工人就可操作，一般的技术人员就能维修，大大 促进了打捆机的推广。图2-1 打捆机的分类63.3.打捆机的工作原理打捆机的工作原理打捆机主要由喂丝单元、导丝槽单元、打捆单元、打捆机升降单 元和液压系统等组成，如图3.1所示。图3-1 打捆机结构示意图 1.喂丝单元；2.导丝
8、槽单元；3.打捆单元； 4.打捆机装置升降单元；5液压泵站喂丝单元由喂丝轮、压轮、带有弹簧的承载臂、导向器、限位开 关等组成，谓丝轮上装有两片摩擦盘，这两片摩擦盘组成截面为V型的 圆形导槽，喂丝轮由液压马达驱动，压轴轮由凸轮机构组成，靠扭簧 来实现定位和预压缩。 导丝单元由导丝槽、移动导丝槽的液压缸、盖轮组等组成，导丝 槽截面为矩形，内径尺寸为650mm，中间隔板将其分成两条滑道，每 条滑道均匀布着球轴承，在打捆机装置底部装有一套液压缸，用它可 以移动导丝槽，以确定使用单个滑道或者两个滑道，从而可以打单捆 或者双捆。导丝槽包含一个盖轮系统，分布着5个盖轮组，每个盖轮组 上装有一个轴承滚轮，轴承
9、滚轮由一个小液压缸驱动，可以在垂直与 导丝槽所在平面向外翻转。打捆时，盖轮组依次翻转，打捆丝顺次释 放，从而增大打捆丝的张紧力。喂丝单元和导槽单元的液压回路如图27所示（为了表达简洁，图中只画出5个盖轮组液压缸中的一个）。图3-2 喂丝单元和导丝槽单元液压回路 打捆单元由扭转轴、带有切刃的拧结头、扭簧、夹紧缸、松开缸 、助切液压缸、夹丝臂、夹丝板、导向切刀等组成。扭转轴由扭转马 达驱动，拧结头沿扭转轴轴向固定在其端部，扭转轴和扭簧构成圆柱 凸轮机构，使扭转轴可以向一个方向旋转扭结，从而反向转动复位， 夹丝板固定在夹丝臂上。导向切刀是联接喂丝单元、导丝槽单元和打 捆单元的重要部件。 打捆机装置的
10、升降由机座底部的一个液压缸驱动，打捆机上升， 拧结头轴线正好和圆形钢捆法线方向一致，表示打捆准备就绪，开始 打捆；打捆机装置下降，表示打捆动作完成，开始喂丝。打捆单元和 打捆级装置升降单元液压回路如图3所示。图3-3 打捆单元和打捆机装置升降单元液压回路打捆机自带一套液压系统，包括液压泵、液压马达、液压缸、液 压阀、油箱、管式冷却器、油位报警装置等。各阀块集成在油路阀块 上，结构紧凑，减少了密封不良引起的漏油隐患。8根据打捆机的执行元件数量，以及打捆机的连续运行的特点，从液压系统长期稳定可靠运行的情况出发设计了打捆机液压系统，其液压原理图如图44所示。图34 打捆机液压泵站原理图打捆机的工作过
11、程为：10YA通电，升降缸28缩回，打捆机装置下降到低位，3YA通电，喂丝轮马达正向起动，靠压轮轴承和摩擦盘之间的摩擦力作为动力，使打捆丝依次经过承载臂、导向器、导向切刀的底孔，穿过拧结头一侧的孔进入导丝槽单元，然后由导向切刀的上斜面切入拧结头的另一孔中，在捆丝惯性力的作用下，承载臂打开，摆离喂丝轮约10mm，使限位开关感光，夹紧油路8YA通电，夹紧缸23动作，夹丝板夹紧打捆丝的丝头，2YA通电，喂丝轮马达反向转动拉丝，5YA通电，盖轮组液压缸伸出，导丝槽的盖轮组依次打开，捆丝顺次释放，捆紧钢捆，然后夹紧油路8YA断电，松开缸动作，同时7YA得电，扭9转马达正转，拧结头开始拧结，当捆丝达到预定
12、的拧结角度后，拧结头刀刃将打捆丝切断，9YA得电，助切缸缸杆缩回，将打好的结下弯，6YA得电，扭转马达反转，拧结头反向旋转复位，这样就完成了一个打捆周期，准备进入下一个周期。图3-5 系统原理图1.油箱；2、5.过滤器；3.电机；4.泵；6.单向阀；7.蓄能器；8.压力继电器；9.溢流阀；10.冷却器；11两位两通电磁阀；12、19、26.三位四通电磁阀；14、17、21、24.两位四通电磁阀；13喂丝马达；15、16.导丝槽液压缸；18.盖轮组液压缸；20.扭转马达；22.松开缸；23.夹紧缸；25.助切缸；27.液控单向阀；28.升降缸10系统中采用蓄能器辅助供油和设置压力继电器实现了液压
13、系统的高低压运行，已期达到降低液压系统发热量的目的。其工作过程如下：在卸荷状态下启动电机，1YA断电，使系统压力上升，同时蓄能器充油，当系统压力超过压力继电器设定的最高值时，1YA得电卸荷，液压系统在蓄能器的放油状态下工作，直到系统压力降到压力继电器规定的最低工作压力为止；随着液压系统的运行时间的增加，油箱温度逐渐上升，并利用温度传感器进行监测，温度传感器规定了油箱的正常工作温度范围，当油温升高到超过温度最高设定值时，启动冷却系统时油温降低，直到系统温度降低到温度传感器规定的最低工作温度为止。当系统由于某些故障而使油温迅速升高，并达到油液的最高温度时，给出温度报警信号，以便及时排除故障，维持液
14、压系统的正常运行，对于液压系统还设有液位、油滤堵等故障报警点，以确保液压系统的长期稳定运行。电磁阀通断顺序表如下：1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA9YA10YA11YA对应 功能-+-打捆 机下 降-+-+-喂丝 马达 正转 送丝-+-+-+-夹紧 缸工 作11-+-+-+-喂丝 马达 反转 拉丝-+-+-+-+-盖轮 组打 开-+-+-+-松开 缸工 作-+-+-+-+-扭转 马达 正转 拧结-+-+-+-+-助切 打弯-+-+-+-扭转 马达 反转 复位+-保压表3-1电磁阀通断顺序表4.4.打捆机液压系统设计打捆机液压系统设计4.14.1系统概述系统概述打捆机液压系统由泵站、控制阀、执行元件以及管件组成，是打捆机的核心，负责打捆机各执行机构能量的供给，在分析打捆机液压系统之前，必须首先确定打捆机的工艺流程、液压执行元件的动作顺序和动作时间，根据这些具体参数来确定液压系统各部分的参数。124.24.2打捆机的负载
