YZJ壓裝機(jī)整機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.doc

廣西工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論第一節(jié) 課題背景課題來(lái)源：課題來(lái)自柳州歐維姆機(jī)械有限公司，是該公司正在著手進(jìn)行的總裝車間改造項(xiàng)目之一，進(jìn)行裝機(jī)的設(shè)計(jì)，提高裝配過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化水平。 柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司是柳州的重量級(jí)企業(yè)之一，是2002年10月由柳州市建筑機(jī)械總廠（成立于1966年）、深圳華強(qiáng)集團(tuán)景豐投資有限公司、同濟(jì)大學(xué)和東南大學(xué)共同出資成立，注冊(cè)資本9000萬(wàn)元，是國(guó)家建設(shè)部定點(diǎn)生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力機(jī)具的最大生產(chǎn)企業(yè)，是集科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及預(yù)應(yīng)力施工于一體的中型企業(yè)。在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理上已采用基于國(guó)際工業(yè)流行的MRP-II原理的軟件CAPMS，建立并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理。公司工藝先進(jìn)，設(shè)備齊全，擁有各類數(shù)控機(jī)床、加工中心、計(jì)算機(jī)控制的熱處理設(shè)備、大型精密加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的半自動(dòng)化生產(chǎn)。產(chǎn)品已形成4大類、30多個(gè)系列、400多個(gè)品種，OVM錨固體系、張拉機(jī)具、纜索制品、橡膠支座和伸縮縫等產(chǎn)品暢銷海內(nèi)外，體外預(yù)應(yīng)力材料、鋼絞線拉索體系、液壓提升、頂推及轉(zhuǎn)體系統(tǒng)、新型吊桿、系桿、懸索橋產(chǎn)品（錨碇等）、真空輔助灌漿（含塑料波紋管）系統(tǒng)等新產(chǎn)品為企業(yè)注入了新的活力。企業(yè)總資產(chǎn)達(dá)3億多元，擁有專業(yè)技術(shù)人員300名，占員工總數(shù)的35%，2005年銷售收入達(dá)5億元人民幣。企業(yè)于1995年和1996年分別通過(guò)了中國(guó)CQC和英國(guó)BSI學(xué)會(huì)的ISO9001：1994雙重認(rèn)證，并于2001年3月6日正式采用ISO9001：2000標(biāo)準(zhǔn)，成為同行最早轉(zhuǎn)換質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。產(chǎn)品質(zhì)量和各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了GB/T14370-2000、JT/4-93、JT3141-90、JT329.1-1997、JT329.1-1997等標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)（FIP）、英聯(lián)邦政府認(rèn)可的檢測(cè)機(jī)構(gòu)、日本、新加坡、香港等國(guó)家及地區(qū)的質(zhì)量權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格檢定，證實(shí)公司產(chǎn)品性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際推薦的FIP標(biāo)準(zhǔn)、英國(guó)BSI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)，總體技術(shù)水平居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，部分產(chǎn)品達(dá)世界同行先進(jìn)水平。 截止目前，企業(yè)已獲專利授權(quán)180多項(xiàng)，其中2002年新增專利為26項(xiàng)。2001年“夾片式拉索群錨及安裝方法”專利榮獲第七屆中國(guó)專利金獎(jiǎng)。 1996年12月企業(yè)建立了國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心，下設(shè)有開發(fā)、試驗(yàn)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)、信息四大中心，建立了有效的激勵(lì)約束機(jī)制，具有了較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品和技術(shù)的科研設(shè)計(jì)、試制能力，能夠承擔(dān)近、中和遠(yuǎn)期項(xiàng)目開發(fā)，技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制靈活、技術(shù)全面、實(shí)力雄厚。2001年8月成立了同濟(jì)OVM預(yù)應(yīng)力研究中心，與同濟(jì)大學(xué)合作進(jìn)行預(yù)應(yīng)力新結(jié)構(gòu)的研究。2002年12月，國(guó)家人事部正式批準(zhǔn)OVM公司設(shè)立博士后科研工作站，以此為平臺(tái)，采用流動(dòng)管理的方式，將所有參與OVM公司開發(fā)及研制的高級(jí)人才整合在站內(nèi)，使我們既可利用現(xiàn)有的開發(fā)成果，又為國(guó)際化的競(jìng)爭(zhēng)儲(chǔ)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(shè)立了辦事處，在其它省區(qū)和重要城市均設(shè)立了聯(lián)絡(luò)處，并在越南、新加坡、香港特區(qū)設(shè)立了辦事機(jī)構(gòu)，銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全國(guó)及東南亞地區(qū)。生產(chǎn)率是制約企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到企業(yè)的生存，柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司正在進(jìn)行總裝車間的改造，以提高生產(chǎn)率、降低成本。進(jìn)行進(jìn)行千斤頂壓裝的時(shí)間稱為工序時(shí)間，它主要由裝配工件所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件等所需的輔助時(shí)間組成。要提高生產(chǎn)率，就必須降低工序時(shí)間。使千斤頂方便的裝配起來(lái)，因此可以大大縮短輔助時(shí)間，另外，采用壓裝機(jī)可降低對(duì)操作工人的技術(shù)水平等，工序時(shí)間的縮短，生產(chǎn)率的提高及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，必有利于企業(yè)的發(fā)展。擴(kuò)大壓裝機(jī)的裝配千斤頂范圍，做到一機(jī)多能，對(duì)于該企業(yè)，由于千斤頂?shù)钠贩N、規(guī)格和數(shù)量不一，為了適應(yīng)發(fā)展的需要，設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品達(dá)到到一機(jī)多用的目的。第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究的歷史和現(xiàn)狀 壓裝機(jī)是對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行安裝以及拆卸為目的的設(shè)備，在機(jī)械加工以及維修行業(yè)中具有廣泛的用途。目前國(guó)內(nèi)的壓裝機(jī)，在技術(shù)上還是50年代沿用至今的樣式和功能，屬通用型油壓機(jī)。這種壓裝機(jī)主要由鄂城重型機(jī)械廠和天津重型機(jī)械廠等廠家生產(chǎn)制造。這些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)落后，功能單一，全部人工手動(dòng)操作，沒(méi)有自動(dòng)測(cè)量和控制系統(tǒng)。在壓裝輪對(duì)時(shí)靠人工用尺測(cè)量，用眼觀測(cè)壓裝油缸的行進(jìn)位置;接近停止位置時(shí)，操作工人手動(dòng)或腳踏開關(guān)，使油缸停止前進(jìn)。這種全部人工操作的壓裝方式己延續(xù)了幾十年，毫無(wú)大的改進(jìn)。這種輪對(duì)壓裝機(jī)最主要的缺點(diǎn)是人工操作，同時(shí)生產(chǎn)效率低，一次壓裝合格率低，壓裝質(zhì)量受人為因素影響大。壓裝機(jī)的類型非常之多，用途不一，就他們的系統(tǒng)而言，有液壓控制系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓控制系統(tǒng)，是閉環(huán)系統(tǒng)，可對(duì)被控制量進(jìn)行檢測(cè)并加以反饋，系統(tǒng)按偏差調(diào)節(jié)原理工作，并控偏差信號(hào)的方向和大小進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整控制系統(tǒng)有反饋，具有抗干擾能力，因而控制精度高。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)，被控制量與控制量之間無(wú)聯(lián)系，控制量是流量控制閥的開度或變量泵的調(diào)節(jié)參數(shù)，被控制量是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度對(duì)被控制量不進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)沒(méi)有修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)偏差的能力?？刂凭热Q于元件的性能和系統(tǒng)整體的精度，控制精度較差，但調(diào)整簡(jiǎn)單性能指標(biāo)側(cè)重于靜態(tài)特性，主要性能指標(biāo)有調(diào)速范圍，低速平穩(wěn)性，速度剛度和效率。壓裝機(jī)工作裝置的液壓系統(tǒng)目前有以幾種類型:（1）按液壓泵的類型分為定量系統(tǒng)和變量系統(tǒng)。（2）按液壓泵的數(shù)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(shù)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(zhuǎn)向液壓回路之間關(guān)系可分為獨(dú)立式液壓回路和復(fù)合式液壓回路。近二十年來(lái)，許多工業(yè)部門和技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω唔憫?yīng)、高精度、高功率重量比和大功率的液壓控制系統(tǒng)的需要不斷擴(kuò)大，促使液壓控制技術(shù)迅速發(fā)展。特別是反饋控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)只中的應(yīng)用，電子技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合，使這門技術(shù)不論在元件和系統(tǒng)方面、理論與應(yīng)用方而都口趨完善和成熟，并形成為一門學(xué)科，成為液壓技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。目前液壓控制技術(shù)已經(jīng)企許多部門得到廣泛應(yīng)用，諸如冶金、機(jī)械等工業(yè)部門，飛機(jī)、船舶交通部門，航空航天技術(shù)，海洋技術(shù)近代科學(xué)試驗(yàn)裝愛好武器控制等。我國(guó)于五十年代開始液壓伺服元件和系統(tǒng)的研究工作，現(xiàn)在已生產(chǎn)幾種系列電掖伺服閥產(chǎn)品，液壓控制系統(tǒng)也在越來(lái)越多的部門得到了成功的應(yīng)用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，液壓控制技術(shù)會(huì)在史多的部門為實(shí)現(xiàn)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的宏偉日標(biāo)而發(fā)揮更大的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前國(guó)外液壓系統(tǒng)己采用了節(jié)能效果極佳的壓力一流量補(bǔ)償負(fù)載傳感閉式系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)有些公司也采用這套技術(shù)。其特點(diǎn)是:可以實(shí)現(xiàn)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(guān)，而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，因此該系統(tǒng)具有良好的速度控制特性。該液壓系統(tǒng)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(fèi)損失小。由于系統(tǒng)的無(wú)用功率小，而且在系統(tǒng)不工作時(shí)，系統(tǒng)可以近似地實(shí)現(xiàn)“0”流量輸出，因而發(fā)熱小，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，提高了整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作壽命。第三節(jié) 設(shè)計(jì)本壓裝機(jī)的目的通過(guò)在工廠里的實(shí)習(xí)、調(diào)研，我們了解到在與本壓裝機(jī)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(guò)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(shí)，裝好一邊以后，需用桁吊設(shè)備將待裝配的千斤頂油缸偏心擺置進(jìn)行翻轉(zhuǎn)調(diào)頭，翻轉(zhuǎn)后，使用絎車吊下來(lái)，在進(jìn)行另一邊的裝配。因此，在千斤頂?shù)难b配過(guò)程中易損傷千斤頂零部件，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大。在裝配千斤頂?shù)倪^(guò)程中使用本壓裝機(jī)，可以提高裝配過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，避免對(duì)零部件的損傷，提高裝配質(zhì)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。第四節(jié) 本課題研究?jī)?nèi)容及思路本課題目的在于根據(jù)YZJ壓裝機(jī)整機(jī)要求，設(shè)計(jì)出與整機(jī)相匹配的液壓系統(tǒng)。本課題將以YZJ壓裝機(jī)為研究對(duì)象，以液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為手段，設(shè)計(jì)出符合YZJ壓裝機(jī)整機(jī)性能要求的液壓系統(tǒng)。（一）本課題主要研究?jī)?nèi)容有以下幾方面（1）國(guó)內(nèi)外壓裝機(jī)發(fā)展概況。（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（3）液壓缸的設(shè)計(jì)。（4）液壓集成塊設(shè)計(jì)。（5）液壓站設(shè)計(jì)。（6）液壓油箱的計(jì)算。在本次的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，從工廠的角度出發(fā)，要求以低成本來(lái)實(shí)現(xiàn)壓裝機(jī)的各個(gè)功能，設(shè)計(jì)中，主要進(jìn)行液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，主要利用液體靜壓能來(lái)傳遞動(dòng)力，故也稱容積式液體傳動(dòng)或靜液傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的基本特征是:以液體為工作介質(zhì)，靠處于密閉容器內(nèi)的液體靜壓力來(lái)傳遞動(dòng)力，其靜壓力的大小取決于外負(fù)載;負(fù)載速度的傳遞是按液體容積變化相等的原則進(jìn)行的，其速度大小取決于流量。 在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要包括液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇，液壓輔助裝置的計(jì)算、設(shè)計(jì)或選擇；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的驗(yàn)算與校核。（二）設(shè)計(jì)步驟一臺(tái)機(jī)器究竟采用什么樣的傳動(dòng)方式，必須根據(jù)機(jī)器的工作要求，對(duì)機(jī)械、電力、液壓和氣壓等各種傳動(dòng)方案進(jìn)行全面的方案論證，正確估計(jì)應(yīng)用液壓傳動(dòng)的必要性。當(dāng)確定采用液壓傳動(dòng)后，其設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟大體如圖11所示*這里所述的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟只是一般的系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中不是一成不變的，對(duì)于較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)程序；對(duì)于重大工程的復(fù)雜液壓系統(tǒng)，往往還需在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，或者局部地進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，反復(fù)修改，才能確定設(shè)計(jì)方案。另外，這些步驟又是相互關(guān)聯(lián)，彼此影響的，因此常需穿插交叉進(jìn)行。1全面了解主機(jī)的結(jié)構(gòu)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(xiàn)代液壓機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)于工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜的情況，如能采用經(jīng)濟(jì)適用的液壓執(zhí)行元件，并巧妙地使之與其它機(jī)構(gòu)相配合，不僅能簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)，降低設(shè)備造價(jià)，而且能改善液壓執(zhí)行元件的負(fù)載狀況和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能。2. 壓力相流量是液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)來(lái)計(jì)算和選擇液壓元、輔件和原動(dòng)機(jī)的規(guī)格。系統(tǒng)壓力選定后，液壓缸主要尺寸即可確定，接著就可根據(jù)液壓缸的速度確定其流量。3.擬定液壓系統(tǒng)圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)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(tǒng)。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(guò)濾器的選擇、液壓油的選用。5.液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算。6.液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及編制技術(shù)文件總體步驟如下：第二章 壓裝機(jī)液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 液壓系統(tǒng)的工作要求一 液壓系統(tǒng)的組成 壓裝機(jī)的系統(tǒng)，采用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)若能正常工作必須由以下五部分組成： (1)動(dòng)力裝置 它是把原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般由電動(dòng)機(jī)和液壓系組成，其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。 (2)執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是在壓力油的推動(dòng)下輸出力和速度(直線運(yùn)動(dòng))，或力矩和轉(zhuǎn)速(回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達(dá)。 (3)控制調(diào)節(jié)元件 它是能控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預(yù)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(jì)等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過(guò)濾、測(cè)量壓力和測(cè)量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分o (5)工作介質(zhì) 它在液壓傳功及控制今起傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力從信號(hào)的作用。工作介質(zhì)為液壓油或其它合成液體。二 壓裝機(jī)的工作原理 壓裝機(jī)是對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行安裝以及拆卸為目的的設(shè)備，在機(jī)械加工以及機(jī)械維修行業(yè)中具有廣泛的用途。該壓裝機(jī)各動(dòng)作是由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：液壓動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作液體。通過(guò)壓裝機(jī)的技術(shù)方案，我們了解到壓裝機(jī)的工作原理，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要實(shí)現(xiàn)的有：機(jī)械手對(duì)千斤頂?shù)膴A持、提升、千斤頂翻轉(zhuǎn)180，壓裝機(jī)對(duì)活塞的壓裝，這些動(dòng)作，由液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),通過(guò)電磁換向閥來(lái)控制油缸的換向,在壓裝機(jī)中,主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)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(dòng)作順序，完成壓裝機(jī)的轉(zhuǎn)、提升、壓活塞等動(dòng)作，要求在提升過(guò)程中，將機(jī)械手與千斤頂一起提升，機(jī)械手夾持牢固千斤頂，壓裝器能夠?qū)崿F(xiàn)活塞的壓入。工人在操作臺(tái)前，使用不同按鈕實(shí)現(xiàn)本壓裝機(jī)的各個(gè)動(dòng)作。(如圖1.1），機(jī)械手的液壓系統(tǒng)中的換向閥右邊通電時(shí)，機(jī)械手油缸的活塞頂出，機(jī)械手張開，松開夾持的千斤頂，當(dāng)換向閥左邊通電時(shí)，機(jī)械手夾緊，夾持住千斤頂。為了使壓裝機(jī)工作平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過(guò)程，壓裝機(jī)的機(jī)械手質(zhì)量約3.5噸，當(dāng)機(jī)械手被提升到一定高度后 ，手動(dòng)使液壓提升缸停止。為了便于自動(dòng)化和產(chǎn)生足夠的夾緊力，千斤頂?shù)膴A緊也用液壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。而工件的夾緊與提升，必須按照一定順序進(jìn)行，也就是說(shuō)，在整個(gè)千斤頂?shù)膲貉b過(guò)程中，夾緊提升翻轉(zhuǎn)放下壓裝。 圖1.1三 系統(tǒng)達(dá)到的功能要求和技術(shù)指標(biāo)本壓裝機(jī)的技術(shù)要求如下：1.本壓裝機(jī)主要用途是將油缸作180翻轉(zhuǎn)和將活塞壓