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1、论文题目：论文题目：液压三辊对称式卷筒机液压系统 和液压缸部件设计 班级：09级普本一班姓名：娄胜博学号：200901010029专业：机械设计制造及其自动化导师导师:刘河洲刘河洲2021/6/161:背景：背景：液压传动相对于其它的传动方式如机械传动来说是一门新技术。机械工业各部门使用液压传动的出发点是不尽相同的：有的是利用它在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其机构简单、体积小、质量小、输出功率大；有的是利用它在操作控制上的优点，如机床上采用液压传动是利用它可以无级调速、易于实现频繁的换向、易于实现自动化，等等意义：意义：本次设计的液压系统可以加工多
2、种形状的工件，同时可以分别调整两液压缸的高度，保证同步位置公差！提高加工精度。研究概述研究概述2021/6/162目标：目标：对液压三辊对称式卷筒机液压系统和液压缸部件进行设计，计算并确定液压系统和液压缸主要技术参数。问题：问题：怎样保证上辊两端的活塞杆的上下同步运动；如何计算卷出相应弧度所需的力和力矩；如何保证筒体的精度要求！2021/6/163论文的主要章节及主要内容论文的主要章节及主要内容第一章第一章 前言前言 1.1液压技术的发展概况液压技术的发展概况 1.2液压技术在机械行业当中的应用液压技术在机械行业当中的应用 1.3液压系统的装置液压系统的装置 1.4卷筒机的装置和分类卷筒机的装
3、置和分类 1.5卷筒机的发展趋势卷筒机的发展趋势第二章第二章 对称式液压三辊卷板机的液压系统原理设计对称式液压三辊卷板机的液压系统原理设计 2.1对称式液压三辊卷板机的基本结构和工作原理对称式液压三辊卷板机的基本结构和工作原理 2.2上下辊的参数选择计算上下辊的参数选择计算第三章第三章 液压系统的设计液压系统的设计 3.1工况分析工况分析 3.2动力分析动力分析 3.3拟定液压系统原理图拟定液压系统原理图 3.4拟定工作原理图拟定工作原理图第四章第四章 液压系统的计算和元件选型液压系统的计算和元件选型 4.1缸筒材料的选取及强度给定缸筒材料的选取及强度给定 4.2缸筒的计算缸筒的计算 4.3液
4、压缸缸径的计液压缸缸径的计算算4.4液压缸实际所需流量计算液压缸实际所需流量计算4.5液压元件的选择液压元件的选择 4.6管道尺寸的确定管道尺寸的确定 4.7液压系统的验算液压系统的验算第五章第五章 液压缸的结构设计液压缸的结构设计 5.1液压缸主要尺寸的设计液压缸主要尺寸的设计 5.2液压缸其余部件的设计液压缸其余部件的设计 第六章第六章 机器人传动轴的设计机器人传动轴的设计 6.1 液压站的结构型式液压站的结构型式 6.2液压泵的安装方式液压泵的安装方式 6.3 液压油箱的设计液压油箱的设计 6.4液压站的结构设计液压站的结构设计结束语结束语致谢致谢参考文献参考文献2021/6/164卷筒
5、机的结构卷筒机的结构 三根辊筒安装在左右机架上，构成三根辊筒安装在左右机架上，构成机器的主体。传动系统全部设置在右机机器的主体。传动系统全部设置在右机 架的右侧，机架及传动部分设置在整体架的右侧，机架及传动部分设置在整体焊接底座上，构成机器的主体。电控台焊接底座上，构成机器的主体。电控台设在机器的前面。为指示上辊升降位移设在机器的前面。为指示上辊升降位移，在右机架及轴承处设有指针、标尺。，在右机架及轴承处设有指针、标尺。为便于筒形工件从上辊取出，在上辊左为便于筒形工件从上辊取出，在上辊左端设有翻转轴承，右端设有翘起调整结端设有翻转轴承，右端设有翘起调整结构。构。2021/6/165液压系统的装
6、置液压系统主要有五部分组成； 1 1）能源装置）能源装置液压泵。它的作用主要是液压泵。它的作用主要是将将动力部分输出的机械能转换动力部分输出的机械能转换 成液压能，给整个系统提供所需要的压力油液。成液压能，给整个系统提供所需要的压力油液。2 2）执行装置）执行装置液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成 机械能，推动负载做功。机械能，推动负载做功。3 3）控制装置）控制装置液压阀。对系统中油液压力、流量或流动方向进行调节液压阀。对系统中油液压力、流量或流动方向进行调节 或控制的装置。根据阀作用的不同，可以将液压阀阀分为压力阀、控或控制的装
7、置。根据阀作用的不同，可以将液压阀阀分为压力阀、控 制流量阀、方向控制阀等。经常使用的阀类包括节流阀、顺序阀、单制流量阀、方向控制阀等。经常使用的阀类包括节流阀、顺序阀、单 向阀、溢流阀、压力继电器、调整阀、换向阀、减压阀、液控单向阀、向阀、溢流阀、压力继电器、调整阀、换向阀、减压阀、液控单向阀、 插装阀等。插装阀等。4 4）辅助装置）辅助装置油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等. . 通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。5 5）工作介质）工作介质液压油。绝大多数液压油采用矿
8、物油，系统用它来传液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传 递能量或信息。递能量或信息。2021/6/166液压对称式三辊卷板机的特点液压对称式三辊卷板机的特点2021/6/167液压缸运动循环各阶段总阻力液压缸运动循环各阶液压缸运动循环各阶段总阻力计算，一般包括段总阻力计算，一般包括启动速度、快进、工进、启动速度、快进、工进、快退、减速制动等几个阶快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的负载力是段，每个阶段的负载力是不同的。启动加速阶段；不同的。启动加速阶段；这时液压缸或活塞由静止这时液压缸或活塞由静止到启动，并加速到一定速到启动，并加速到一定速度。其总负载力包括导航度。其总负载力包括导航
9、的摩擦力、重力和惯性力的摩擦力、重力和惯性力等。设力的方向向上为正等。设力的方向向上为正。 上辊收到的力，上辊收到的力，为摩擦阻力，为摩擦阻力，为惯性阻力，为惯性阻力，G G为重力，为重力， 为密封阻力（不计），为密封阻力（不计），2021/6/168液压系统工作原理图液压系统工作原理图 如图3-3所示为液压卷筒机的结构简图和液压系统工作原理图。图中，两个液压缸10的控制子系统完全一样。每个液压缸与位移传感器11，比例方向阀4和PLC控制系统12一起构成全闭环位置控制系统。同时，PLC还控制着两个活塞的同步运动，如图3-4所示。 卷筒机上辊需要完成的工作循环是；快速下行-慢下加压-定位、保压（
10、主要工作阶段）-卸压-快速返回和卸下工件。上辊工作情况如下图所示；2021/6/1692021/6/1610快速下行快速下行 快速下行 比例方向阀4的电磁铁E2通正电压，液压缸10上腔进油。同时电磁铁4YA通电吸合，电磁换向阀9右位接入系统，插装阀8开启。液压缸下腔经比例换向阀4与邮箱相通，上辊依靠自重快速下移。CNC12通过调节两个比例方向阀的开度，控制两个液压缸下腔的回油量，是两个活塞快速同步下行，动态同步位置精度可以达到0.5mm。此时，若液压缸上腔供油不足，可通过液动换向阀5从邮箱补给。2021/6/1611 慢下加压慢下加压 电磁铁4YA仍通电吸合，插装阀8继续开启。液压缸下腔油液通
11、过比例换向阀回油箱。同时，电磁铁3YA通电吸合，电磁换向阀3右位接入系统，液动换向阀5使液压缸上腔不在于邮箱相通。高压油经比例换向阀4到液压缸上腔，CNC通过调节调节两个比例换向阀的开度，控制两个液压缸上腔的进油量，使两个活塞慢速同步下行并加压，动态同步位置控制精度可以达到0.5mm。慢下加压慢下加压2021/6/1612马达驱动器 LC-X127CH型铅酸蓄电池 定位、保压定位、保压 系统工作状态与慢下加压时相同。比例方向阀处于零位附近。此时双缸活塞的定位精度可以达到0.1mm，稳态位置同步控制精度可以达到0.2mm。快速下行快速下行2021/6/1613 卸压卸压 为了减小由于工件回弹和活
12、塞换向引起的压力冲击，上辊返回前必须卸掉液压缸上腔的高压。为此，下调比例溢流阀1的电磁铁E1的输入电压，使系统压力降低。同时通过控制输入比例电磁铁E3的负电压，可以调节卸压速度。从而大大减轻或消除换向冲击。 卸压卸压2021/6/1614 快速返回快速返回 提高比例电磁铁E1的输入电压，使系统压力升高。此时，4YA断电，阀9左位接入系统，阀8关闭。高压油经阀4和单向阀6进入液压缸下腔。同时，3YA断电，阀3左位接入系统，控制阀5换位，使液压缸上腔通邮箱。双缸活塞缸同步快速向上动态同步位置控制精度为0.5mm。快速返回快速返回2021/6/1615 下架下架 加工完成以后，液压缸先将上辊向上带动
13、之指定位置。然后，右端（可拆卸的一端）将轴承松开，液压缸向下移动一段合适距离，然后用推杆将工件推出。 下架下架2021/6/16162021/6/1617主要参考文献主要参考文献【1 1】王积伟】王积伟. . 液压传动第二版液压传动第二版.M.M.北京：机械工业出社北京：机械工业出社 2006 2006【2 2】莫施宁】莫施宁. . 卷板机第一版卷板机第一版MM北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社 19701970 【3 3】范宏才】范宏才. . 现代锻压机械现代锻压机械M M 北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社 19941994 【4 4】成大先】成大先. . 机械设计手册机械设计
14、手册M .M .北京：化学工业出版社北京：化学工业出版社 20062006 【5 5】杨培元】杨培元. . 液压系统设计简明手册液压系统设计简明手册M .M .北京：机械工业出版北京：机械工业出版社社 2011 2011【6 6】雷天觉】雷天觉. . 新编液压工程手册新编液压工程手册M .M .北京：理工大学出社北京：理工大学出社20062006 【7 7】范钦珊】范钦珊. . 材料力学材料力学M .M .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社 20032003 【8 8】王春行】王春行. . 液压控制系统液压控制系统M M 北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社 20002000 【9
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17、足之处本论文虽然经过查阅众多资料，但因本论文虽然经过查阅众多资料，但因实际生产经验不足，许多设计在实际实际生产经验不足，许多设计在实际生产中方面并不是最合适的！只有参生产中方面并不是最合适的！只有参加众多的实际生产设计，才能成为一加众多的实际生产设计，才能成为一个合格的设计人员！个合格的设计人员！2021/6/1619致谢致谢 大学本科的学习生活即将结束。在此，大学本科的学习生活即将结束。在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成长过程中给予了过我的同学，他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够顺利完成，要特我很大的帮助。本文能够
18、顺利完成，要特别感谢我的指导老师刘河洲老师，感谢各别感谢我的指导老师刘河洲老师，感谢各位分院老师的关心和帮助。位分院老师的关心和帮助。2021/6/16202021/6/1621备注备注 溢流阀；溢流稳压系统卸荷，安全保护。安全阀；溢流阀；溢流稳压系统卸荷，安全保护。安全阀；保护作用阀，外力下常闭状态。插装阀；压控调速作用。保护作用阀，外力下常闭状态。插装阀；压控调速作用。比例方向阀；实现双向的比例控制。电磁换向阀；换向和比例方向阀；实现双向的比例控制。电磁换向阀；换向和油流量的大小。电液换向阀；减少内部压力损失，效率高，油流量的大小。电液换向阀；减少内部压力损失，效率高，做主阀使用。做主阀使用。2021/6/1622 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
