軟質(zhì)材料壓縮包裝液壓回路的設(shè)計(jì)

軟質(zhì)材料壓縮包裝液壓回路的設(shè)計(jì)

壓縮軟質(zhì)材料軟材料通常通過壓縮包裝來儲(chǔ)存和運(yùn)輸，以減少棉花、纖維和其他原料的儲(chǔ)存和運(yùn)輸空間。為了將軟質(zhì)材料的壓縮比提高,通常采用液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行壓縮。目前在用的軟材壓縮系統(tǒng)通常直接將液壓油通入液壓油缸的無桿腔推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng),這種壓縮方式運(yùn)行中不能改變運(yùn)行速度,空行程和工作過程運(yùn)行速度相同,效率較低1物料的壓頭快速壓頭,一個(gè)循環(huán)軟質(zhì)材料壓縮系統(tǒng)的原理圖如圖1所示,由立柱、橫梁、液壓油缸和壓頭等部分組成。初始狀態(tài)時(shí),活塞桿縮回,壓頭處于壓縮腔室的上部,物料從入口送入壓頭的下部。當(dāng)物料填滿之后,物料入口關(guān)閉,活塞桿驅(qū)動(dòng)壓頭快速下降,當(dāng)下降到物料入口的上部時(shí),活塞桿開始正常速度下降,對(duì)物料進(jìn)行壓縮。當(dāng)物料壓縮成型后,變?yōu)槁傧陆?此時(shí)可以進(jìn)行穿捆扎帶,當(dāng)扎帶穿完后,活塞桿快速上升,壓頭上升至物料入口上部時(shí),物料入口打開,活塞桿上升到上限位時(shí)停止,完成一個(gè)循環(huán)。物料在自身的彈力下將捆扎帶繃緊,將壓縮成型并捆扎完畢的物料包運(yùn)走之后即可開始下一個(gè)循環(huán)。2原油設(shè)備設(shè)計(jì)2.1插裝閥的選型由于軟材壓縮系統(tǒng)液壓油的流量較大,超過80L/min,工作壓力最大16MPa,同時(shí)要求系統(tǒng)尺寸小、響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好,考慮以上因素,液壓系統(tǒng)的方向控制和壓力控制均采用插裝閥2.2無線原理液壓回路原理見圖2所示。2.3電磁閥動(dòng)作表所設(shè)計(jì)的液壓回路中共有6個(gè)電磁閥,根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行要求,各個(gè)電磁閥的動(dòng)作如表1所示。2.4插裝錐閥的形成(1)空循環(huán)如圖2所示,系統(tǒng)通電后處于初始狀態(tài),此時(shí)各個(gè)電磁閥均斷電,雙聯(lián)葉片泵出口的液壓油經(jīng)過插裝錐閥A和B直接流回油箱,此時(shí)處于空循環(huán)狀態(tài)。(2)快速下降當(dāng)壓頭下面物料填滿后,電磁閥YA1和YA2通電,液壓油經(jīng)插裝錐閥A、B、C、D進(jìn)入插裝錐閥F的下部。YA4通電,F上部鋼球的右側(cè)與油箱相連,鋼球處于右位,液壓油頂開插裝錐閥F,進(jìn)入液壓油缸的無桿腔。液壓油缸有桿腔的油經(jīng)過插裝錐閥G與F的進(jìn)油回路聯(lián)通,形成差動(dòng)回路。在YA4通電時(shí),插裝錐閥G是處于鎖死狀態(tài),一是保證插裝錐閥C、D出來的液壓油無法經(jīng)過G進(jìn)入液壓油缸的有桿腔,同時(shí)在有桿腔油壓增大時(shí),會(huì)打開插裝錐閥G,從而形成差動(dòng)回路,此時(shí)活塞桿快速下降。此階段為空行程,為了縮短空行程時(shí)間,提高工作效率,故設(shè)計(jì)為快速下降。(3)下降當(dāng)壓頭接觸到物料后,此時(shí)電磁閥YA1斷電,YA2和YA4仍通電。因電磁閥YA1斷電,插裝錐閥A在液壓油的作用下抬起,雙聯(lián)葉片泵一個(gè)泵的液壓油經(jīng)插裝錐閥A流回油箱。此時(shí)只有一個(gè)液壓油泵供油,流量減小,但仍為差動(dòng),其動(dòng)作原理與快速下降相同,只是下降速度有所減小。此階段為正常壓縮階段,物料在此階段被壓縮成形。(4)慢速下降當(dāng)物料被壓縮成形后,為了捆扎的方便,需要將物料再壓縮一段距離,以便穿捆扎帶。此時(shí),電磁閥YA2和YA6通電。YA2通電保證繼續(xù)提供液壓油。YA6通電使插裝錐閥F的上端與油箱相連,閥芯抬起,液壓油缸有桿腔的回油直接經(jīng)過插裝錐閥H的底部流回油箱,取消了差動(dòng)回路,活塞桿低速下降。(5)上升在捆扎帶裝好之后,活塞桿即可上升。此時(shí)電磁閥YA1、YA2和YA5通電。YA1、YA2通電,液壓油全流量供給。YA5通電使插裝錐閥G的上端與油箱相連,G被打開,而插裝錐閥F上的鋼球工作于左位,F關(guān)閉。此時(shí)液壓油經(jīng)插裝錐閥G和平衡閥6進(jìn)入液壓油缸的有桿腔。電磁閥YA3通電,插裝錐閥E打開,無桿腔的液壓油經(jīng)過插裝錐閥E直接流回油箱,實(shí)現(xiàn)快速上升。(6)保壓為了保證系統(tǒng)在停機(jī)時(shí)活塞桿不會(huì)因自身的重量而下降,在液壓油缸有桿腔的出口設(shè)計(jì)了平衡閥6,平衡閥在無桿腔的油壓達(dá)到一定值或有桿腔的油壓達(dá)到設(shè)定值后會(huì)打開。而在系統(tǒng)停機(jī)時(shí),通過調(diào)整平衡閥的動(dòng)作設(shè)定值,可以保證活塞桿和壓頭的重量所產(chǎn)生的壓力無法打開平衡閥,從而可以防止活塞桿和壓頭在停止時(shí)因自重而下滑。(7)安全保護(hù)如果泵的出口壓力過大,將會(huì)頂開插裝閥A和B的閥芯,液壓油將直接流回油箱。如果活塞的無桿腔和有桿腔的壓力過高,將會(huì)推動(dòng)平衡閥6動(dòng)作,有桿腔的油壓會(huì)經(jīng)過插裝閥H流回油箱。3插裝閥塊的分析本設(shè)計(jì)中用到的液壓元件除了插裝閥閥塊為非標(biāo)件外,其他均為標(biāo)準(zhǔn)件或根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)直接選擇定型。插裝閥閥塊直接承受系統(tǒng)液壓油的壓力,如果設(shè)計(jì)不當(dāng),會(huì)產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致泄漏,或者在高壓下被壓潰,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效為了不失一般性,選擇插裝閥G的閥塊來進(jìn)行分析。閥塊的底部固定,其他面安裝閥芯,其受力形式為內(nèi)部承受壓力,最大受壓為20MPa。利用AnsysWorkbench軟件分析的結(jié)果如圖3和圖4所示圖4為閥塊的變形云圖,從圖4中可以看出,閥塊的最大變形量為0.073mm,其變形很小。變形較大的地方是在閥塊兩個(gè)表面的交接處,變形最大的地方并不是安裝閥芯的圓柱孔內(nèi),故對(duì)閥的密封影響不大。4插裝閥結(jié)構(gòu)有限元分析本研究針對(duì)