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1、 压力机与垫板间夹紧装置的设计仿单1引言传统的压力机与垫板间的夹紧机构采用手动操作，这在现代化生产实际中，已远远不能满足自动化生产的需要。现代化的机械设备的控制技术手段是多种多样的，电器方式、机械方式、液压方式、电气液压方式以及气动方式等等，均可以用来实现自动控制。其中，机电液一体化设计已成为当代机械工业技术和产品发展的主要趋向，沿用已久的分工脱节，各管一段的设计方式，不仅耗时，而且难以获得一体化系统的最佳设计结果。本设计引入了机、电、液一体化系统的设计原则，寻求有效的设计理论和方式来实现压力垫板夹紧的自动控制。机械装置设计的重点是利用螺旋传动实现螺杆的上升、下降。因此，螺杆设计是本设计机械部
2、分的核心。要求齿轮啮合传动安全、可靠、效率高，螺杆与螺母的传动能够自锁，有安全保障。螺杆由号钢调质处理，再对其进行淬火处理，使螺杆的强度与硬度提高。由于螺杆在本设计中的重要感化，决意了螺杆的寿命是本设计成败的重要符号。设计时，充分考虑了螺杆的强度和机械自锁，必需包管螺杆在任意位置能够自锁，才能使整个夹紧装置安全、可靠。尤其在螺杆及整个夹紧装置摆出必然角度，以使工人取出垫板时，不但要包管液压系统能够自锁，而且要求螺杆也要自锁。否则，夹紧装置失效，将造成极坏的后果。在设计的过程中，还考虑了许多的实际问题，如为给压力继电器提供有效的压力发讯信号，在螺杆的特定位置增加了圆环半圆环结构，由螺栓联结，在螺
3、杆轴向下降、放松垫板时，放松到位后，圆环半圆环结构与螺母接触，压力继电器获得发讯信号感化，螺杆停止下降，放松到位。圆环半圆环结构在本设计中还有其他应用，除与螺母接触使压力继电器发讯之外，还被加在螺母上，感化相当于一个挡圈，防止齿轮由于重力而脱离螺母。液压缸与液压马达的驱动控制由液压系统控制，在液压系统中应用了电磁换向阀与压力继电器。电磁换向阀与压力继电器和电动机的控制均由电气控制系统实现。整个装置组成简单，结构精巧，控制便当，性能可靠，有很好的应用前景。2机械设计与计算2.1 原始数据及设计要求2.1.1 原始数据(1) 夹紧头的夹紧力为10吨。(2) 夹紧过程小于10秒钟。(3) 夹紧的行程
4、为20 mm。(4) 系统压力为16 MP。2.1.2设计要求(1)夹紧头夹紧后要求有自锁。(2)整个夹紧装置中的八个夹紧头动作可以分别控制，以便于测试与检修。(3)综合考虑机械、电气与液压控制的结合。(4)在设计中要充分考虑使夹紧装置结构紧凑，美观，制造、维修成本低。2.2拟定设计方案驱动机构包孕液压马达，液压缸，单级齿轮传动、，螺旋螺母传动。齿轮用键与螺母联结。具体用液压马达来带动齿轮旋转，通过齿轮、的啮合传动将动力传递给便宜螺母。将螺杆即夹紧头径向固定，使其通过与螺母的螺旋传动能够沿轴向上升、下降，从而实现夹紧或放松垫板的目的。通过液压缸活塞杆在垂直标的目的上的伸缩，实现夹紧装置的摆进、
5、摆出。即液压缸的活塞杆伸出时，在液压力的感化下，鞭策整个夹紧装置摆出，并锁紧。反之，活塞杆缩回时，整个夹紧装置能够摆回，等待下一次的夹紧。整个系统实现夹紧放松摆进摆出四个动作。液压缸与液压马达的驱动由液压控制系统来实现，通过液压系统元件来实现液压缸的调速和液压缸与液压马达的换向。电动机与液压系统中的电磁换向阀和压力继电器的控制由电气部分实现，本设计引入了PLC来进行对电磁换向阀和压力继电器的控制，而电动机则用星三角启动1。2.3确定系统的机械参数3液压系统设计液压系统作为液压主机设计的重要部分，设计时必需满足主机工作循环所需的全部技术要求，且静动态性能好，效率高，结构简单，工作安全可靠、寿命长
6、，经济性好，使用维护便当。为此，液压系统要与主机的总体设计（包孕机械、电气设计）综合考虑，做到机、电、液的彼此配合，包管整个装置的性能最高2。3.1 液压系统的方案设计3.1.1 回路方式的选择本设计中选用了开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。3.1.2 执行元件的选择(1) 选用了液压马达用于实现连续地反转展转运动。(2) 活塞液压缸实现直线运动，因为只要求液压缸一个标的目的工作，反向退回，应选用单伸出活塞缸。3.1.3 调速方式的选择采用单向节流阀实现速度的调节，这样能包管系统的刚性良好。在本设计中选用了叠加式单向节流阀。3.1.4调压方式的选择(1)
7、 在先导型溢流阀的遥控口上远接一个三位四通电磁换向阀。当电磁换向阀的左位或是右位通电时，系统的压力可由远程调压阀调节控制。主溢流阀的调定压力大于两个远程调压阀的调定压力。(2) 通往液压缸的油路中，为实现二次压力油的调定选用了减压阀的减压回路。本设计选用了叠加式减压阀。3.1.5 换向回路的选择本设计的液压设备要求的自动化程度较高，因此应该选用电动换向，即小流量时应选择电磁换向，所以选用了三位四通的电磁换向阀。基于叠加式阀的许多特点，在设计中除了选用了普通的电磁换向阀，还选用了叠加式电磁换向阀。3.1.6 动作转换控制方式在本液压系统的动作控制中，均采用了压力继电器来控制液压缸或是液压马达的动
8、作。当某一油路的压力达到必然值后，其油路中的压力继电器就会发出讯号，使油路中的执行元件的动作停止。3.2液压阀的拔取3.2.1叠加阀叠加阀是指可直接利用阀体本身的叠加而无需另外的油道连接元件而组成液压系统的特定结构的液压阀的总称。叠加阀安装在板式换向阀和底板之间，每个叠加阀除了具有某种控制阀的功能外，还起着油道感化。叠加阀的工作原理与一般阀的工作原理基本相同，但在结构和连接方式上有其特点故而自成体系。按控制功能叠加阀可分为压力流量、流量、标的目的三类，其中标的目的控制阀中只有叠加式单液控单向阀。同一通径的各种叠加阀的油口和螺钉孔的大小位置、数量都与相匹配的板式主换向阀相同，因此，针对一个板式换
9、向阀，可以按必然次序和数目叠加而组成各种典型的液压系统，凡是控制一个执行元件的系统的叠加阀叠加成一叠。(1) 叠加阀的特点由叠加阀组成的液压系统，结构紧凑，体积小，重量轻，占地面积小；叠加阀安装简便，装配周期短，系统有改观需增减元件时，重新安装较为便当，使用叠加阀，元件间无管件连接，消除了因管接头等引起的漏油、震动和噪声；使用叠加阀系统配置简单，元件规格统一，外形整齐美观，维修保养容易；采用我国叠加阀组成的集中供油系统，节电效果显著。但由于规定尺寸的限制，由叠加阀组成的回路形式较少，通经较小，一般适用于工作压力小于120MPa，流量小于200L/min的机床、轻工机械、工程机械、煤炭机械、船舶
10、、冶金设备等行业。(2) 拔取叠加阀本设计采用了单功能叠加阀，即只具有一种普通液压阀的功能，如压力控制阀中的减压阀，流量控制阀中的单向节流阀，标的目的控制阀中的液控单向阀，还有叠加压力继电器。各种叠加阀的安装概况尺寸和高度尺寸都由ISO 7790和ISO 4401等标准规定，使叠加阀组成的液压系统具有很强的组合性。3.3液压系统的参数设计和拟定液压原理图3.3.1 拔取马达T系统转矩，Nm V马达的排量，m3/l P马达的压强，Pa m马达的机械效率，.92由 T=PVm （3.1）有：TmP （3.2）.67910-3104161060.9219.972 ml/r按照马达排量的拔取系列，拔取
11、排量为80 ml/r。本设计中选用的马达为BM1-80轴配流型的摆线液压马达，这种马达的体积小、重量轻、噪声低、运转平稳、工作可靠，可实现无级变速，双向运转。3.3.2 拔取液压泵 （3.3）液压马达的容积效率0.92故 泵的排量 （3.4）系列叶片的额定压力为16MPa，该系列泵的结构类似于系列泵，该泵采用减薄叶片厚度（最小厚度仅1.6mm）的法子，减小叶片在中、高压下对吸油区定子的压紧力以降低磨损；同时提高定子强度，使该系统适应中高压力的要求；定子曲线为高次曲线，降低了泵的噪声。3.3.3 拔取电动机(1) 电动机选用的一般原则 在选择电动机的类型时要按照工作机的要求来拔取。负荷平稳且无特
12、殊要求的长期工作制机械，应首先采用鼠笼型异步电动机。 电动机的结构有开启式、防护式、封锁式和防爆式，应按照防护要求及环境条件进行选择。 选用电动机的类型，除满足工作机械的要求外，还需满足电网的要求。如启动时能维持电网电压水准，保持功率因数在合理的范围内等。 电动机功能应有适当的备用容量。凡是对在变载荷感化下，长期稳定连续运行的机械，所选用的电动机额定功率应稍大于工作机的功率。(2) 拔取电机： （3.5） 本设计选用了电动机功率7.5KW，转速，同步转速，电流，该电动机的特性：系列电动机是封锁风扇自冷式鼠笼式三相异步电动机。我国统一设计的取代系列的更新换代产品。系列电动机效率高、节能、启动转矩
13、高、噪声低、振动小、运行安全可靠。安装尺寸和功率等级完全符合国际标准（IEC）系列电动机为一般用途的电动机，适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备，如金属切削机床、鼓风机、水泵等4。3.3.4 设计液压系统图由以上各个单独回路与阀的组合，我们可以组合成本液压系统的原理图，如图 3.3 所示。图. 液压系统原理图PROE天空论坛提供4液压装置的结构设计.1 滤油器.1.1 滤油器的功用和安装滤油器的功用是滤去油液中的杂质，维护油液的清洁，防止油液污染，包管液压系统正常工作。(1) 液压传动系统中工作介质含有各种杂质，其主要来源有：虽经清洗仍残留在液压系统中的机械杂质，如水锈、铸砂、焊渣、铁屑、涂
14、料、油漆皮和棉纱丝等；外部进入液压系统的杂质，如经注液口、防尘圈等进入的灰尘；工作过程中产生的杂质，如密封件受液压感化形成的碎片、运动件相对磨损产生的金属粉末、液体因氧化变质产生的胶质、沥青质、碳渣等。上述杂质将起到粉碎感化，严重防碍液压系统的正常工作。如：使节流口卡死或堵塞；加剧介质的化学感化，使工作介质变质。据统计，液压系统中的故障，有75%以上是因为工作介质中混入杂质造成的。为此，应维护工作介质的清洁，防止其污染。(2) 过滤器在液压系统中的安装位置： 安装在液压泵的吸油管路上，主要目的是庇护液压泵，防止吸油时将较大颗粒的杂质吸入泵内。为了不影响液压泵的吸油能力，装在吸油管路上的过滤器的通流能力应大于液压泵流量的两倍。吸油过滤器的压差受液压泵吸油特性的限制，使用中最大压差一般不大于0.02MPa，最高过滤精度不超过3050m。 安装在压油管路上，在压油管路上可以安装各种型式的精过滤器，用来庇护液压泵以外的其他液压元件。过滤精度一般为320m，工作时滤芯的最大压差一般为0.350.5MPa，且过滤器要有必然强度。 安装在回油路上，在系统回油路上安装过滤器是比力抱负的。在系统油液流回油箱前，过滤器将外界浸入系统和系统内产生的污染物滤除，为液压泵提供
