YZJ壓裝機整機液壓系統設計說明書.doc

廣西工學院畢業(yè)設計 第一章 緒論第一節(jié) 課題背景課題來源：課題來自柳州歐維姆機械有限公司，是該公司正在著手進行的總裝車間改造項目之一，進行裝機的設計，提高裝配過程的機械化和自動化水平。 柳州歐維姆機械股份有限公司是柳州的重量級企業(yè)之一，是2002年10月由柳州市建筑機械總廠（成立于1966年）、深圳華強集團景豐投資有限公司、同濟大學和東南大學共同出資成立，注冊資本9000萬元，是國家建設部定點生產預應力機具的最大生產企業(yè)，是集科研、設計、生產以及預應力施工于一體的中型企業(yè)。在生產經營管理上已采用基于國際工業(yè)流行的MRP-II原理的軟件CAPMS，建立并實現了計算機網絡化管理。公司工藝先進，設備齊全，擁有各類數控機床、加工中心、計算機控制的熱處理設備、大型精密加工設備，實現了產品的半自動化生產。產品已形成4大類、30多個系列、400多個品種，OVM錨固體系、張拉機具、纜索制品、橡膠支座和伸縮縫等產品暢銷海內外，體外預應力材料、鋼絞線拉索體系、液壓提升、頂推及轉體系統、新型吊桿、系桿、懸索橋產品（錨碇等）、真空輔助灌漿（含塑料波紋管）系統等新產品為企業(yè)注入了新的活力。企業(yè)總資產達3億多元，擁有專業(yè)技術人員300名，占員工總數的35%，2005年銷售收入達5億元人民幣。企業(yè)于1995年和1996年分別通過了中國CQC和英國BSI學會的ISO9001：1994雙重認證，并于2001年3月6日正式采用ISO9001：2000標準，成為同行最早轉換質量體系標準的企業(yè)。產品質量和各項性能指標達到了GB/T14370-2000、JT/4-93、JT3141-90、JT329.1-1997、JT329.1-1997等標準，并經國際預應力混凝土協會（FIP）、英聯邦政府認可的檢測機構、日本、新加坡、香港等國家及地區(qū)的質量權威檢測機構的嚴格檢定，證實公司產品性能指標達到了國際推薦的FIP標準、英國BSI標準、日本JIS標準，總體技術水平居國內領先，部分產品達世界同行先進水平。 截止目前，企業(yè)已獲專利授權180多項，其中2002年新增專利為26項。2001年“夾片式拉索群錨及安裝方法”專利榮獲第七屆中國專利金獎。 1996年12月企業(yè)建立了國家級企業(yè)技術中心，下設有開發(fā)、試驗檢測、計算機、信息四大中心，建立了有效的激勵約束機制，具有了較強的預應力產品和技術的科研設計、試制能力，能夠承擔近、中和遠期項目開發(fā)，技術創(chuàng)新機制靈活、技術全面、實力雄厚。2001年8月成立了同濟OVM預應力研究中心，與同濟大學合作進行預應力新結構的研究。2002年12月，國家人事部正式批準OVM公司設立博士后科研工作站，以此為平臺，采用流動管理的方式，將所有參與OVM公司開發(fā)及研制的高級人才整合在站內，使我們既可利用現有的開發(fā)成果，又為國際化的競爭儲備了高精尖人才。 該公司在北京、上海、廣州、武漢、西安、重慶等設立了辦事處，在其它省區(qū)和重要城市均設立了聯絡處，并在越南、新加坡、香港特區(qū)設立了辦事機構，銷售網絡遍布全國及東南亞地區(qū)。生產率是制約企業(yè)經營狀況的重要指標，直接關系到企業(yè)的生存，柳州歐維姆機械股份有限公司正在進行總裝車間的改造，以提高生產率、降低成本。進行進行千斤頂壓裝的時間稱為工序時間，它主要由裝配工件所需的機動時間和裝卸工件等所需的輔助時間組成。要提高生產率，就必須降低工序時間。使千斤頂方便的裝配起來，因此可以大大縮短輔助時間，另外，采用壓裝機可降低對操作工人的技術水平等，工序時間的縮短，生產率的提高及產品質量的穩(wěn)定，必有利于企業(yè)的發(fā)展。擴大壓裝機的裝配千斤頂范圍，做到一機多能，對于該企業(yè)，由于千斤頂的品種、規(guī)格和數量不一，為了適應發(fā)展的需要，設計新的產品達到到一機多用的目的。第二節(jié) 國內外研究的歷史和現狀 壓裝機是對機械零部件進行安裝以及拆卸為目的的設備，在機械加工以及維修行業(yè)中具有廣泛的用途。目前國內的壓裝機，在技術上還是50年代沿用至今的樣式和功能，屬通用型油壓機。這種壓裝機主要由鄂城重型機械廠和天津重型機械廠等廠家生產制造。這些產品結構簡單，控制系統落后，功能單一，全部人工手動操作，沒有自動測量和控制系統。在壓裝輪對時靠人工用尺測量，用眼觀測壓裝油缸的行進位置;接近停止位置時，操作工人手動或腳踏開關，使油缸停止前進。這種全部人工操作的壓裝方式己延續(xù)了幾十年，毫無大的改進。這種輪對壓裝機最主要的缺點是人工操作，同時生產效率低，一次壓裝合格率低，壓裝質量受人為因素影響大。壓裝機的類型非常之多，用途不一，就他們的系統而言，有液壓控制系統和液壓傳動系統。液壓控制系統，是閉環(huán)系統，可對被控制量進行檢測并加以反饋，系統按偏差調節(jié)原理工作，并控偏差信號的方向和大小進行自動調整控制系統有反饋，具有抗干擾能力，因而控制精度高。液壓傳動系統是開環(huán)系統，被控制量與控制量之間無聯系，控制量是流量控制閥的開度或變量泵的調節(jié)參數，被控制量是執(zhí)行機構的速度對被控制量不進行檢測，系統沒有修正執(zhí)行機構偏差的能力?？刂凭热Q于元件的性能和系統整體的精度，控制精度較差，但調整簡單性能指標側重于靜態(tài)特性，主要性能指標有調速范圍，低速平穩(wěn)性，速度剛度和效率。壓裝機工作裝置的液壓系統目前有以幾種類型:（1）按液壓泵的類型分為定量系統和變量系統。（2）按液壓泵的數目可分為單泵操縱回路和雙泵操縱回路，后者一般用雙液壓回路。（3）按液壓回路的數目可分為單液壓回路和雙液壓回路。（4）按工作裝置液壓回路與轉向液壓回路之間關系可分為獨立式液壓回路和復合式液壓回路。近二十年來，許多工業(yè)部門和技術領域對高響應、高精度、高功率重量比和大功率的液壓控制系統的需要不斷擴大，促使液壓控制技術迅速發(fā)展。特別是反饋控制技術在液壓系統只中的應用，電子技術與液壓技術的結合，使這門技術不論在元件和系統方面、理論與應用方而都口趨完善和成熟，并形成為一門學科，成為液壓技術的重要發(fā)展方向之一。目前液壓控制技術已經企許多部門得到廣泛應用，諸如冶金、機械等工業(yè)部門，飛機、船舶交通部門，航空航天技術，海洋技術近代科學試驗裝愛好武器控制等。我國于五十年代開始液壓伺服元件和系統的研究工作，現在已生產幾種系列電掖伺服閥產品，液壓控制系統也在越來越多的部門得到了成功的應用。隨著國民經濟的發(fā)展，液壓控制技術會在史多的部門為實現我國四個現代化的宏偉日標而發(fā)揮更大的作用。隨著技術的不斷進步，目前國外液壓系統己采用了節(jié)能效果極佳的壓力一流量補償負載傳感閉式系統，國內有些公司也采用這套技術。其特點是:可以實現壓力一流量控制。泵輸出的流量即執(zhí)行元件的速度只與操縱閥桿行程大小有關，而與負載大小無關，因此該系統具有良好的速度控制特性。該液壓系統所提供功率與執(zhí)行元件所要求的功率相差甚小，因而具有良好的功率控制特性，功率浪費損失小。由于系統的無用功率小，而且在系統不工作時，系統可以近似地實現“0”流量輸出，因而發(fā)熱小，不會產生過熱現象，提高了整個液壓系統的工作壽命。第三節(jié) 設計本壓裝機的目的通過在工廠里的實習、調研，我們了解到在與本壓裝機最接近的常規(guī)加工方法及其存在的不足：千斤頂通常由油缸、活塞、穿心套、堵頭、前后壓板等零部件組成，在常規(guī)裝配工藝過程中，需用鐵錘裝配千斤頂活塞、堵頭等，且在裝配前后壓板等零部件時，裝好一邊以后，需用桁吊設備將待裝配的千斤頂油缸偏心擺置進行翻轉調頭，翻轉后，使用絎車吊下來，在進行另一邊的裝配。因此，在千斤頂的裝配過程中易損傷千斤頂零部件，而且工人勞動強度很大。在裝配千斤頂的過程中使用本壓裝機，可以提高裝配過程的機械化和自動化水平，避免對零部件的損傷，提高裝配質量，降低工人的勞動強度。第四節(jié) 本課題研究內容及思路本課題目的在于根據YZJ壓裝機整機要求，設計出與整機相匹配的液壓系統。本課題將以YZJ壓裝機為研究對象，以液壓傳動系統設計為手段，設計出符合YZJ壓裝機整機性能要求的液壓系統。（一）本課題主要研究內容有以下幾方面（1）國內外壓裝機發(fā)展概況。（2）液壓系統的設計。（3）液壓缸的設計。（4）液壓集成塊設計。（5）液壓站設計。（6）液壓油箱的計算。在本次的控制系統設計中，從工廠的角度出發(fā)，要求以低成本來實現壓裝機的各個功能，設計中，主要進行液壓傳動系統的設計。液壓傳動系統是以液體為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液壓傳動是基于流體力學的帕斯卡原理，主要利用液體靜壓能來傳遞動力，故也稱容積式液體傳動或靜液傳動。液壓傳動的基本特征是:以液體為工作介質，靠處于密閉容器內的液體靜壓力來傳遞動力，其靜壓力的大小取決于外負載;負載速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進行的，其速度大小取決于流量。 在液壓系統的設計中，主要包括液壓元件的設計計算與選擇，液壓輔助裝置的計算、設計或選擇；液壓傳動系統的驗算與校核。（二）設計步驟一臺機器究竟采用什么樣的傳動方式，必須根據機器的工作要求，對機械、電力、液壓和氣壓等各種傳動方案進行全面的方案論證，正確估計應用液壓傳動的必要性。當確定采用液壓傳動后，其設計內容和步驟大體如圖11所示*這里所述的設計內容和步驟只是一般的系統設計流程，在實際設計過程中不是一成不變的，對于較簡單的液壓系統，可以簡化其設計程序；對于重大工程的復雜液壓系統，往往還需在初步設計的基礎上進行計算機仿真實驗，或者局部地進行實物實驗，反復修改，才能確定設計方案。另外，這些步驟又是相互關聯，彼此影響的，因此常需穿插交叉進行。1全面了解主機的結構和總體布局，這是合理確定液壓執(zhí)行元件的類型、工作范圍、安裝位置及空間尺寸所必需的，現代液壓機械的工作機構越來越復雜。對于工作機構運動形式比較復雜的情況，如能采用經濟適用的液壓執(zhí)行元件，并巧妙地使之與其它機構相配合，不僅能簡化液壓系統，降低設備造價，而且能改善液壓執(zhí)行元件的負載狀況和運動機構的性能。2. 壓力相流量是液壓系統的主要參數。根據這兩個參數來計算和選擇液壓元、輔件和原動機的規(guī)格。系統壓力選定后，液壓缸主要尺寸即可確定，接著就可根據液壓缸的速度確定其流量。3.擬定液壓系統圖是液壓系統設計中的一個重要步驟。這一步要做的主要工作：一是選擇基本回路，二是把選出的回路組成液壓系統。4. 液壓元件的選擇主要有：液壓執(zhí)行元件的選擇、液壓泵的選擇、控制閥的選擇、確定油箱的容積、過濾器的選擇、液壓油的選用。5.液壓系統性能驗算。6.液壓裝置結構設計及編制技術文件總體步驟如下：第二章 壓裝機液壓系統總體設計第一節(jié) 液壓系統的工作要求一 液壓系統的組成 壓裝機的系統，采用液壓傳動系統，液壓系統若能正常工作必須由以下五部分組成： (1)動力裝置 它是把原動機輸入的機械能轉換為液體壓力能的能量轉換裝置，一般由電動機和液壓系組成，其作用是為液壓系統提供壓力油。 (2)執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉換為機械能的能量轉換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度(直線運動)，或力矩和轉速(回轉運動)。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。 (3)控制調節(jié)元件 它是能控制或調節(jié)液壓系統中油的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。 (4)輔助元件 輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力在以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統正常工作，是液壓系統不可缺少的組成部分o (5)工作介質 它在液壓傳功及控制今起傳遞運動、動力從信號的作用。工作介質為液壓油或其它合成液體。二 壓裝機的工作原理 壓裝機是對機械零部件進行安裝以及拆卸為目的的設備，在機械加工以及機械維修行業(yè)中具有廣泛的用途。該壓裝機各動作是由液壓傳動系統來實現。系統主要包括以下幾個部分：液壓動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作液體。通過壓裝機的技術方案，我們了解到壓裝機的工作原理，在控制系統設計中，要實現的有：機械手對千斤頂的夾持、提升、千斤頂翻轉180，壓裝機對活塞的壓裝，這些動作，由液壓系統來實現,通過電磁換向閥來控制油缸的換向,在壓裝機中,主機對液壓系統執(zhí)行元件在位置布局和空間尺寸上的限制,要解決液壓執(zhí)行元件的動作順序，完成壓裝機的轉、提升、壓活塞等動作，要求在提升過程中，將機械手與千斤頂一起提升，機械手夾持牢固千斤頂，壓裝器能夠實現活塞的壓入。工人在操作臺前，使用不同按鈕實現本壓裝機的各個動作。(如圖1.1），機械手的液壓系統中的換向閥右邊通電時，機械手油缸的活塞頂出，機械手張開，松開夾持的千斤頂，當換向閥左邊通電時，機械手夾緊，夾持住千斤頂。為了使壓裝機工作平穩(wěn)，便于實現自動化和簡化設計制造過程，壓裝機的機械手質量約3.5噸，當機械手被提升到一定高度后 ，手動使液壓提升缸停止。為了便于自動化和產生足夠的夾緊力，千斤頂的夾緊也用液壓來實現。而工件的夾緊與提升，必須按照一定順序進行，也就是說，在整個千斤頂的壓裝過程中，夾緊提升翻轉放下壓裝。 圖1.1三 系統達到的功能要求和技術指標本壓裝機的技術要求如下：1.本壓裝機主要用途是將油缸作180翻轉和將活塞壓