喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有，所見即所得，CAD圖紙均為高清圖可自行編輯，文檔WORD都可以自己編輯的哦，有疑問咨詢QQ:1064457796,,,【GC系列】?jī)H為分類整理編號(hào)，與內(nèi)容無關(guān)，請(qǐng)忽視

附錄 1：外文翻譯 液壓回收修井機(jī)研究及起重機(jī)仿真 摘要：本文研究了一種先進(jìn)的節(jié)能型石油機(jī)械，即液壓回收裝置。這臺(tái)鉆機(jī)的設(shè)備功率僅為普通鉆機(jī)的 1/3，而且該鉆機(jī)還可以回收利用管道中釋放的潛在能量。本文介紹了該鉆機(jī)的特殊工作原理。并且進(jìn)行了節(jié)能分析。分析表明，當(dāng)把重達(dá) 260 克的管弦降低時(shí)，這個(gè)鉆機(jī)所能恢復(fù)的能量是 240×106J。建立提升管弦的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真分析。通過仿真，得出了一些結(jié)論:（1）管道越輕，管道的吊裝時(shí)間越短;（2）節(jié)流閥路徑的面積越小，管道吊裝時(shí)間越長(zhǎng);（3）空氣容器體積越小，管道吊裝時(shí)間越短。實(shí)際的測(cè)量結(jié)果表明，仿真結(jié)果是正確的。 關(guān)鍵詞：節(jié)能，修井設(shè)備，能量回收，起重，仿真 1 介紹 通常用于石油開采的普通鉆井平臺(tái)有一種不合理的巨大能源浪費(fèi)。如下所示:（1） 從油井中提升管道的工作是一個(gè)連續(xù)的循環(huán)過程。重達(dá)數(shù)十噸的管狀管被吊到地上，一根接一根。在一個(gè)循環(huán)中，從井中抬起管道的時(shí)間只有大約四分之一的時(shí)間，而在這里， 電動(dòng)機(jī)在一個(gè)高功率下工作。把管道從管道中移走的時(shí)間是 3/4，在這里電動(dòng)機(jī)工作在低功率下。普通鉆機(jī)的大功率電機(jī)大多在低功率下工作，因此不經(jīng)濟(jì)。（2）從油井中移到地面的管道將大量潛在的能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)管道被放低到井里時(shí)，沉積的勢(shì)能就會(huì)釋放出來。普通鉆機(jī)只是通過制動(dòng)來浪費(fèi)這種能量，這種能量是無法恢復(fù)的。 因此，開發(fā)了一種液壓回收修井機(jī)。該鉆機(jī)具有由電動(dòng)機(jī)和大蓄能器驅(qū)動(dòng)的液壓泵。當(dāng)提升管弦時(shí)，蓄電池在輔助時(shí)間（拆卸和定位單管的時(shí)間）內(nèi)儲(chǔ)存電機(jī)能量，并在提升時(shí)釋放它，以幫助電機(jī)提升管道。因此，這種鉆機(jī)的配備能力只有平常的三分之一。例如，當(dāng)額定吊鉤負(fù)載為 300k N 時(shí)，該裝置的配備功率為 45kW，普通的功率為 150kW。該鉆機(jī)可以恢復(fù)降低時(shí)由油管道釋放的潛在能量。 2 工作理論：簡(jiǎn)介 2.1 液壓系統(tǒng)理論介紹。液壓回收修井機(jī)液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。液壓油源由泵 1 和蓄能器組成。特別建造的大型蓄電池由空氣容器 5 和儲(chǔ)油缸 4 組成?？諝馊萜鞯娜莘e是 1.68 m3。儲(chǔ)油缸的容積是 0.19m3。復(fù)合氣缸 11 具有 q1，q2，q3-三室。液壓方向閥 6,7,8 分別控制 q1，q3，q2 與高壓油（泵和蓄能器）或低壓油（油箱）相連。當(dāng) q1 和 q2 腔室與高壓油相連接時(shí)，由柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力就向上，當(dāng) q3 室連接高壓油時(shí)，柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力向下。連接高低壓油，不同的三室組合模式，決定不同的力等級(jí)，以滿足提升和降低不同負(fù)荷的需要（見表 1）。節(jié)流閥 9,10 控制升降速度并用作制動(dòng)器。 - 24 - 2.2 .復(fù)合缸提升部件的介紹。如圖 2 所示，復(fù)合氣缸的柱塞 3 的頂部連接到行駛支 架 4。四個(gè)移動(dòng)塊 5 安裝在支撐件中，并且兩個(gè)頂塊 2 安裝在復(fù)合氣缸體中。兩個(gè)鋼鏈中的每一個(gè)在兩個(gè)移動(dòng)塊和一個(gè)頂塊中卷繞。鋼鏈的一端與鉤連接，另一端固定在基座上。當(dāng)柱塞被驅(qū)動(dòng)時(shí)，行駛塊及其支撐件同步上升，帶有管道的鉤子以柱塞的四倍速度上升。當(dāng)柱塞再次被驅(qū)動(dòng)時(shí)，鉤子和管道以柱塞的四倍速度下降。 2.3 進(jìn)一步介紹。表 1 中計(jì)算吊鉤起重載荷的方程式為 F=p(A1+A2-A3)/4 式中：F 是吊鉤起重載荷，p 是油壓，A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積。 對(duì)于同一個(gè)力的級(jí)別，如果復(fù)合氣缸的一個(gè)腔室與高壓油相連，其面積計(jì)算如公式 1，否則不按公式 1 計(jì)算，也就是說，使其面積為 0，以力級(jí) 2 為例，q2 室與低壓油相連，然后在計(jì)算吊鉤負(fù)荷時(shí)，根據(jù)公式 1 計(jì)算，A2 為 0。在提升操作中，如果所選的力等級(jí)大于管道的重量，則管道可以從井中升起。例如，當(dāng)管道的重量是 210 k N 時(shí)，如果選擇了 6 級(jí)，管道可以被提升。在下降操作中，如果所選的力等級(jí)小于管道重量，則可以將管道降至井底。例如，當(dāng)管道重量為 210k N 時(shí)，如果選擇強(qiáng)度等級(jí) 5，則可以降低管道，同時(shí)柱塞 12 被迫縮回。因此，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實(shí)現(xiàn)了管道勢(shì)能的恢復(fù)。 3 能量回收分析 如前所述，在降低操作中，如果所選的力等級(jí)小于管道的重量，管道可以下降，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實(shí)現(xiàn)管道勢(shì)能的恢復(fù)?；厥盏哪芰咳绫?2 所示，其中 A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積，s 是單根管道的長(zhǎng)度。表 2 中的值是在 A1 = 603.1cm2，A2=490.9cm2，A3=289.8cm2，s=9.6m 的條件下降低單管的回收能量，這個(gè)值就是在降低單個(gè)管道時(shí)壓入蓄能器中的油的體積。如表 2 所示，當(dāng)管道重量 G3 小于等于 38KN 時(shí)，0 級(jí)力被用在降低管道，因?yàn)檫@里復(fù)合缸的每個(gè)腔室都不與蓄能器連接，所以能量不能在 0 等級(jí)下恢復(fù)。隨著管道重量的增加，當(dāng) G3 大于 38KN 時(shí)，根據(jù)管道重量，可以選擇等級(jí) 1 到等級(jí) 5 力級(jí)較低的管道。此時(shí)，一些高壓油將被壓入蓄能器。與此同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以關(guān)閉，恢復(fù)的能量可以用于輔助工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)管道下降期間，由于管道勢(shì)能變成蓄能器的液壓能量，因此不能發(fā)生“打滑”，也就是說，這時(shí)蓄能器作為制動(dòng)器。另外也可以在下降速度高的情況下使用節(jié)流閥。現(xiàn)場(chǎng)操作顯示節(jié)流閥在下降管道時(shí)很少使用。以 2 級(jí)力為例子介紹降低單根管道的計(jì)算。在 2 級(jí)力下降的管道重量范圍為 66~110KN，所以在 2 級(jí)力下降的管道的總重量為 44kN。單根油管的重量 126×9.6=1209.6KN，所以在 2 級(jí)力可以下降管道數(shù)量為 36。當(dāng)降低重量為 260 k N 的管道時(shí)，蓄能器中回收的油的總體積為 V=23×0.0483+36×0.0752+23×0.1187+41×0.1447+60×0.193=24（m3） - 25 - 在蓄能器中回收的總能量為(油壓 p 為 10MPa) E=vP=10×106×24=240×106 （J） 240×106 J 的能量相當(dāng)于 100 k W 的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行約 40 分鐘的能量。 4 起重機(jī)的數(shù)學(xué)模型 液壓能量回收修井機(jī)具有不同的數(shù)學(xué)模型，用于在不同的力等級(jí)下提升管道。但推理過程是類似的。以下以 5 級(jí)力為例子計(jì)算，計(jì)算過程中不考慮通過各個(gè)管道和閥門的 壓力損失。如圖 3 所示，當(dāng)以 5 級(jí)力提升管道時(shí)，q1,q2,q3 室都與泵和蓄能器連接。來自泵和蓄能器的油以及由 q3 室擠壓的油進(jìn)入 q1，q2 室，使柱塞上升以提升管道。 - 25 - 附錄 2：外文原文 - 26 - - 27 - - 28 - - 29 - - 30 - - 32 - 一、選題依據(jù) 1．論文（設(shè)計(jì)）題目 液壓驅(qū)動(dòng)金屬打包機(jī)設(shè)計(jì) 2．研究領(lǐng)域 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3．論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民生活水平的提高，各種生活金屬?gòu)U品和工業(yè)金屬?gòu)U料也日益增多，過度開采也導(dǎo)致各類礦產(chǎn)資源不斷減少。怎樣利用這些金屬?gòu)U棄物，不使其污染環(huán)境，又變廢為寶，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的成為一個(gè)重要的研究課題擺在人們面前。液壓金屬打包機(jī)就是在這種需求下產(chǎn)生的。金屬打包機(jī)主要是用來將廢鐵、廢鋁、廢鐵、線材以及一些輕薄金屬板材余料等壓縮成塊打包，提供給鋼廠作為回爐熔煉的合格爐料。這樣既加快了廢金屬的回收和利用，減少了廢料的運(yùn)輸成本和冶煉成本，又方便儲(chǔ)存運(yùn)輸，提升回爐速度。提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前，中國(guó)的打包機(jī)還是以模仿為主，對(duì)外國(guó)的產(chǎn)品略有改善，沒有實(shí)質(zhì)的發(fā)展， 而在企業(yè)管理中，往往只注重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)，創(chuàng)新不夠。 我國(guó)的液壓剪切機(jī)和液壓打包機(jī)在 20 世紀(jì) 80 年代中期就開始起步研制應(yīng)用。當(dāng)時(shí)國(guó)家已經(jīng)將廢鋼鐵回收列入節(jié)能項(xiàng)目中，這主要是為了從宏觀政策上鼓勵(lì)發(fā)展。國(guó)家物資總局和商業(yè)部，為了廢鋼鐵回收價(jià)能夠正常實(shí)施，特別從捷克、美國(guó)、日本、西德等國(guó)家分別組織引進(jìn)了一部分打包機(jī)以及廢鋼剪切機(jī)。首先對(duì)京、津等大中型城市進(jìn)行武裝，我國(guó)非金屬加工設(shè)備的生產(chǎn)體系，通過隨后不斷的技術(shù)合作和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)等多種形式逐漸形成。雖然自 20 世紀(jì) 80 年代后期引進(jìn)國(guó)外的廢鋼打包機(jī)械距今 已有 20 幾年，中國(guó)加入世界貿(mào)易組織也有多年，世界經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程不斷加快，但是我國(guó)液壓打包機(jī)的開發(fā)近況仍舊存在許多令人不太滿意的地方：（1）新產(chǎn)品開發(fā)研制的動(dòng)力、財(cái)力不足。（2）經(jīng)久耐用簡(jiǎn)單可行的設(shè)備受歡迎。 具初步統(tǒng)計(jì)，國(guó)外的金屬打包機(jī)設(shè)備產(chǎn)品種類大概有 200 種，成套數(shù)量多，并且不斷有新的技術(shù)和產(chǎn)品推出。國(guó)外打包機(jī)設(shè)備產(chǎn)品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。我國(guó)的打包機(jī)械產(chǎn)品數(shù)量較少，僅有 60 多種，缺乏高精度、大型化打包機(jī)械產(chǎn)品，并且在很多領(lǐng)域還處在空白狀態(tài)。行業(yè)需要自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、具有流水線形式的廢鋼鐵綜合加工機(jī)械，對(duì)一機(jī)多功能設(shè)備更加青睞。比如韓國(guó)大模技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 DMS 系列的金屬打包機(jī)能夠 360 度自由旋轉(zhuǎn)，并 且功率大，適用于大鋼廠料作業(yè)；詹陽(yáng)動(dòng)力重工公司生產(chǎn)出來的液壓履帶式抓鋼機(jī)附帶電磁吸盤和散料抓斗，一機(jī)多用深受鋼鐵企業(yè)歡迎。 結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)力和社會(huì)發(fā)展水平，相信金屬打包機(jī)械在未來的發(fā)展態(tài)勢(shì)將會(huì)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： （1）高效化、低能耗、高速化。提升器械的工作效率，減少生產(chǎn)成本。 （2）自動(dòng)化、智能化。打包機(jī)的自動(dòng)化與智能化是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，高效打包機(jī)械將在生產(chǎn)發(fā)揮越來越重要的作用，不論是在降低成本和提高效率方面，都有著巨大的貢獻(xiàn)。全自動(dòng)打包機(jī)還能減少因?yàn)槿藶橐蛩禺a(chǎn)生的失誤。 （3）機(jī)電液一體化。綜合利用各相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，增進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善程度，取得系統(tǒng)優(yōu)化的效果，有著顯著的社會(huì)效益和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 （4）液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化，集成化。標(biāo)準(zhǔn)化的液壓元件為設(shè)備的維修帶來方便， 而集成化有效地阻止了泄露和污染。 （5）安全性。運(yùn)用先進(jìn)的安全防護(hù)裝置，保證操作者和檢修人員的人身安全。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 打包機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)座部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇，擠壓部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元件選擇。 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）打包機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)：確定必要的設(shè)計(jì)依據(jù) 對(duì)加工工件的工藝分析 打包機(jī)的整體布局 機(jī)械原理分析 （2）打包機(jī)主要參數(shù)的確認(rèn)：打包機(jī)的尺寸參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)等 （3）打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)座部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （4）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)：明確液壓系統(tǒng)的使用要求 進(jìn)行負(fù)載特性分析 確定回路方式 選擇液壓元件 進(jìn)行安全校核等 （5）打包機(jī)設(shè)計(jì)一系列圖樣的繪制 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 通過學(xué)習(xí)及查閱相關(guān)資料了解液壓金屬打包機(jī)的基本工作原理，掌握對(duì)液壓金屬打包機(jī)各組成部件的結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算、強(qiáng)度校核、驗(yàn)算過程等，了解液壓金屬打包機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和相關(guān)技術(shù)。通過自主設(shè)計(jì)選擇最合理的方案設(shè)計(jì)能夠得到以下結(jié)果： （1）液壓金屬打包機(jī)的工作原理及總體方案設(shè)計(jì) （2）設(shè)計(jì)說明書 （3）主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（相關(guān)裝配圖、零件圖） （4）液壓金屬打包機(jī)系統(tǒng)相關(guān)的一篇外文翻譯（不少于 2000 字） 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）； （1） 參閱相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)資料，如液壓金屬打包機(jī)設(shè)計(jì)方案等，擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而能安全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)液壓金屬打包機(jī)的功能。 （2） 要從各種方案中選擇合適的方案，分析出各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合優(yōu)化各種方案設(shè)計(jì)，從而確定本次設(shè)計(jì)的最后設(shè)定方案。 （3） 從經(jīng)濟(jì)性、適用性、節(jié)能性出發(fā)，設(shè)計(jì)各個(gè)部分。 （4） 要完成動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與校核，主缸系統(tǒng)，鎖緊機(jī)構(gòu)等零部件的設(shè)計(jì)與校核。 （5） 完成總裝配圖、零件圖，部件圖設(shè)計(jì)和說明書的撰寫。 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 （1） 第一周~第四周，查找、收集相關(guān)文獻(xiàn)資料，研讀文獻(xiàn)并完成文獻(xiàn)綜述， 撰寫開題報(bào)告； （2） 第五周~第七周，完成外文翻譯工作和整體方案設(shè)計(jì)選擇，根據(jù)選擇的方案進(jìn)行打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （3） 第七周~第九周，完成打包機(jī)上蓋、水平擠壓部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、參數(shù)計(jì)算和校核； （4） 第九周~第十二周，液壓動(dòng)力系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與液壓動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算、校核，液壓系統(tǒng)圖的繪制及液壓元件的選擇； （5）第十三周~第十六周，完成零件圖、裝配圖的繪制，撰寫說明書，打印材料，準(zhǔn)備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]洪震，賀元成. 全自動(dòng)液壓打包機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械，2015 年 09 期 [2]王青云. 金屬打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 橡塑技術(shù)與裝備，2015 年 16 期 [3]楊賀明. 日產(chǎn) 120t 液壓打包機(jī)的設(shè)計(jì)校核[J]. 國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2013 年 04 期 [4]賀正權(quán)，華延功. 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Reliability Analysis of Drilling Mud Pump Pressure Cylinder Hydraulic System[J]. 2016 Third International Conference on Trustworthy Systems and their Applications(TSM)，2016 [18]曹少泳，李雄華. 基于 PLC 打包機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].硅谷,2011 年 21 期 附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 金屬打包機(jī)作為一種廢金屬回收器械目前已廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)降低污染、金屬資源重復(fù)利用的一種重要工具。金屬打包機(jī)的發(fā)展，也反映出各個(gè)國(guó)家現(xiàn)如今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平與工業(yè)生產(chǎn)水平。 一、金屬打包機(jī)主要是由壓縮板頭，壓縮室，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等部分組成。工作時(shí)，金屬?gòu)U料先進(jìn)入壓縮室，然后壓縮板頭通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，對(duì)金屬?gòu)U料進(jìn)行壓縮，最后打包成塊，推出壓縮室?，F(xiàn)階段大部分金屬打包機(jī)還是采用傳統(tǒng)的繼電控制，設(shè)備自動(dòng)化程度不高。而新式打包機(jī)由 PLC 控制，設(shè)備自動(dòng)化程度高，降低了人為操作帶來的失誤等。 二、根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，目前國(guó)內(nèi)擁有并使用的金屬打包機(jī)大致分為絲桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)和液壓傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩大類。絲桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的金屬打包機(jī)，主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、絲桿及螺母進(jìn)行傳動(dòng)，人工取包或是機(jī)械頂住包塊。這類金屬打包器械，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。但是其缺點(diǎn)也很明顯，絲桿傳動(dòng)的功率損耗大，磨損大，體積大， 所以在金屬打包機(jī)發(fā)展過程逐漸被液壓傳動(dòng)式所替代。而液壓驅(qū)動(dòng)金屬打包機(jī)，采用液壓系統(tǒng)作為打包機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相對(duì)絲桿傳動(dòng)式金屬打包機(jī)來說，占地面積稍小， 結(jié)構(gòu)與之相比更為緊湊，更容易獲得大的壓力。兩種打包機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式雖然不同，但是其主機(jī)的結(jié)構(gòu)基本都相同。打包機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)基本都為：（1）合蓋—封閉料箱， 形成壓縮室。即預(yù)壓過程（2）第一極壓頭加壓—X 向加壓（3）第二級(jí)加壓—Y 向加壓。即最終加壓，形成密度較高的束塊。（4）開側(cè)門，推出束塊，（5）回位—主、側(cè)壓頭退回，側(cè)門關(guān)閉，機(jī)蓋啟開。等待下一工作循環(huán)加料。 三、液壓驅(qū)動(dòng)式金屬打包機(jī)的核心部分便是液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的性能直接影響到打包機(jī)的工作性能。打包機(jī)的液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力裝置：液壓泵；執(zhí)行裝置：液壓缸；控制調(diào)節(jié)裝置：手動(dòng)方向閥、壓力控制閥；輔助裝置：油箱、油管、接頭、密封件、壓力表等組成。液壓金屬打包機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求為： （1）合理的動(dòng)力裝置。液壓泵和電機(jī)的選擇直接關(guān)系到動(dòng)力源的利用率，因此， 選擇液壓泵和電機(jī)時(shí)應(yīng)選擇最合理最節(jié)能的。液壓泵的基本參數(shù)為：壓力、轉(zhuǎn)速、流量、效率，一般應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來選取。選擇液壓泵的另外因素就是泵的流量或者是排量，液壓泵的流量與實(shí)際工作狀況有關(guān)，選擇的液壓泵流量需大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)候的最大流量。最后結(jié)合液壓泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能來確定型號(hào)，一般需要達(dá)到液壓泵變量機(jī)構(gòu)慣性小、工作壓力高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、成本較低等特 點(diǎn)。需要注意的是，為了使液壓泵工作安全可靠，應(yīng)使液壓泵的額定壓力大于工作壓力，通常高 0.25~0.60，而液壓泵的額定流量與實(shí)際流量相當(dāng)，不需要超過太多。 （2）執(zhí)行裝置的可靠性。執(zhí)行裝置—液壓缸的選擇，首先需要根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，計(jì)算參數(shù)，經(jīng)過強(qiáng)度校核后，確定其是否符合實(shí)際生產(chǎn)要求，才能夠確定液壓缸的型號(hào)。通常，液壓金屬打包機(jī)需要用到 3 個(gè)或以上的液壓缸，主要用途為：（a） 機(jī)蓋啟開或預(yù)壓（b）主壓力缸（c）側(cè)壓力缸等 （3）方便的控制裝置。液壓控制元件選擇?？紤]打包機(jī)的運(yùn)動(dòng)工作循環(huán)，在壓縮過程中，應(yīng)保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許受到各種干擾，同時(shí)要求各個(gè)液壓缸只能單獨(dú)動(dòng)作，不能同時(shí)動(dòng)作，主缸、側(cè)缸、蓋缸都能在任意位置停止運(yùn)動(dòng)，基于此來選擇液壓油路。而選擇的各種控制閥應(yīng)保證液壓系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)考慮各個(gè)液壓缸的互鎖機(jī)制，結(jié)合控制閥的中位機(jī)能，達(dá)到減少系統(tǒng)的功率損失，便于卸荷的效果。 （4）輔助元件選擇。由于液壓系統(tǒng)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列因素，如油液可壓縮性以及油液升溫等，此類因素在系統(tǒng)靜止時(shí)不會(huì)對(duì)系統(tǒng)系能產(chǎn)生影響，但是在工作時(shí)這一系列因素會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)性能無法達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，所以需要選擇一系列輔助元件，如在液壓系統(tǒng)的回油路裝冷卻器，調(diào)節(jié)油溫：在主壓缸的加載缸進(jìn)油口裝壓力表和安全閥等，讓液壓金屬打包機(jī)滿足工作循環(huán)中各種壓力、流量變化的要求。 四、打包機(jī)的控制系統(tǒng)，市面上常見的金屬打包機(jī)控制系統(tǒng)大致也分為兩種，通過繼電器控制，和采用 PLC 作為控制軟件控制系統(tǒng)。（1）傳統(tǒng)的繼電器控制方式， 雖然控制形式簡(jiǎn)單，但是有的控制全都是采用電氣元件來完成，接線較為麻煩，在系統(tǒng)發(fā)生問題時(shí)，查找起來非常困難，并且通過人工操縱桿實(shí)現(xiàn)打包機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，不能達(dá)到控制精確，甚至可能導(dǎo)致操作失誤而帶來不必要的損失。所以這種控制方式終將被淘汰（2）新式打包機(jī)通過運(yùn)用 PCL 控制系統(tǒng)，作為新一代可編程控制器的 PLC， 在生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制和順序邏輯控制可根據(jù)要求和加工流程來實(shí)現(xiàn)，通過計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)信息，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，再進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制，控制相對(duì)精確， 所以在控制現(xiàn)場(chǎng)中 PLC 不僅被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了很好的控制效果。并且采用 PLC 控制，在檢查系統(tǒng)問題時(shí)也相對(duì)簡(jiǎn)單。 五、液壓系統(tǒng)的故障檢測(cè)。隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等新技術(shù)的緊密結(jié)合，使得液壓系統(tǒng)向著復(fù)雜化、精密化和自動(dòng)化的方向快速發(fā)展，而且用途越來越多，涉及的領(lǐng)域也越來越廣。在機(jī)、電、液一體化的耦合系統(tǒng)中， 液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障具有隨機(jī)性、隱蔽性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，所以開展針對(duì)液壓系統(tǒng)的故障診斷的研究顯得尤為重要。依據(jù)液壓系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)特點(diǎn)，可分為以下三個(gè) 發(fā)展階段： （1）原始診斷階段。該階段由于機(jī)器裝備比較簡(jiǎn)單，故障診斷主要依靠專家或維修人員通過感官、經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單儀表，對(duì)故障進(jìn)行診斷并排除。通常采用的方法有感官診斷法、邏輯分析法、圖論法和儀器檢測(cè)法。每種方式方法的應(yīng)用時(shí)機(jī)，需要視具體的應(yīng)用場(chǎng)合與故障發(fā)生狀況而定。該發(fā)展階段的故障診斷方法，其優(yōu)點(diǎn)是建模簡(jiǎn)單， 分析過程和結(jié)果易于理解。但它過于依賴檢修人員的判斷能力和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，只能對(duì)故障進(jìn)行簡(jiǎn)單的定性分析，做不到定量分析。另外，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)雜時(shí)，使用此類診斷方法將會(huì)變得非常困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且診斷正確率不高，滿足不了現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。 （2）基于傳感器與計(jì)算機(jī)技術(shù)診斷階段。這個(gè)階段由于傳感器技術(shù)和動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，使得對(duì)液壓系統(tǒng)個(gè)中診斷新號(hào)（壓力、流量、振動(dòng)等）的測(cè)量變得容易和快捷，微機(jī)和信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，使數(shù)據(jù)處理的效率大大提高，從而出現(xiàn)了各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方法。主要是時(shí)域分析法、頻域分析法、時(shí)頻分析法、狀態(tài)空間分析法、動(dòng)態(tài)過程分析法、參數(shù)估計(jì)法等。該階段的診斷方法，需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型或者提取系統(tǒng)的特征參數(shù)，而液壓系統(tǒng)是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)，具有強(qiáng)耦合、滯后、參數(shù)時(shí)變等非線性特征，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障特征參數(shù)提取困難，數(shù)學(xué)模型極其復(fù)雜甚至數(shù)學(xué)模型無法建立的情況，很難得到較準(zhǔn)確的在線狀態(tài)估計(jì)或參數(shù)估計(jì)。 （3）智能化診斷階段。這一階段的特點(diǎn)是將人工智能的研究成果（專家經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)、模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）應(yīng)用到液壓系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域中，它以常規(guī)信號(hào)處理和診斷技術(shù)為基礎(chǔ)，以人工智能技術(shù)為核心，構(gòu)建智能化故障診斷模型和系統(tǒng)。此時(shí)，故障診斷過程由以知識(shí)處理為核心取代了以數(shù)據(jù)處理為核心。目前，基于人工智能的液壓系統(tǒng)故障診斷法主要有基于模糊邏輯的診斷法、基于專家系統(tǒng)的診斷法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法以及它們之間的融合等。①基于專家系統(tǒng)的診斷法，是根據(jù)人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中積累起來的大量故障診斷經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)設(shè)計(jì)出的一套計(jì)算機(jī)程序，其診斷結(jié)果直觀、形象，易于理解，并且克服了模型診斷法對(duì)模型的依賴性。但是，專家系統(tǒng)存在知識(shí)獲取比較困難；當(dāng)規(guī)則較多時(shí)，推理中存在匹配沖突、組合爆炸等問題，導(dǎo)致推理速度變慢、效率低下。②基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法，是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度的自適應(yīng)性、較強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力和容錯(cuò)性以及分布式并行信息處理功能等，較好地解決了專家系統(tǒng)中出現(xiàn)的無窮遞歸、組合爆炸及匹配沖突等問題，并使計(jì)算速度大大提高。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷存在學(xué)習(xí)算法收斂速度慢，訓(xùn)練樣本獲取困難，不能解釋推理過程和推理結(jié)果等問題。 結(jié)合目前的人工智能、只能計(jì)算、信息處理等計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，將 相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的新技術(shù)、新理論不斷引入并與現(xiàn)有的故障診斷技術(shù)相融合，必將促進(jìn)液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 摘 要 伴隨現(xiàn)代科技水平的不停發(fā)展，對(duì)各個(gè)國(guó)家來說，金屬資源變得越來越重要。在工業(yè)發(fā)展中，對(duì)金屬資源的不合理使用以及過渡開采，浪費(fèi)了大量的金屬資源。金屬資源的不斷減少引起了人們的擔(dān)憂，在此情況下，如何實(shí)現(xiàn)廢棄金屬的回收再利用，成了工業(yè)發(fā)展中尤為重要的課題。金屬打包機(jī)就在這種形式下孕育而出。 打包機(jī)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，機(jī)座部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、元件選擇以及打包機(jī)液壓原理圖設(shè)計(jì)等是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)告別傳統(tǒng)的絲桿傳動(dòng)，而采用液壓傳動(dòng)的形式，為打包裝置傳遞更大的工作壓力。本次設(shè)計(jì)的打包機(jī)采用主、側(cè)雙液壓缸進(jìn)行工作，側(cè)液壓缸放在投放物料倉(cāng)室的后方，主液壓缸則放在投放物料倉(cāng)室的側(cè)方。壓縮室的設(shè)計(jì)及其材料的選擇是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。而活塞桿以及缸筒的計(jì)算校核等是液壓缸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。在本次設(shè)計(jì)的打包機(jī)中，除去主、側(cè)兩個(gè)液壓缸完成打包工作外，還包含有前門液壓缸、上蓋液壓缸和鎖緊液壓缸，它們分別完成各自的工作，從而完成整個(gè)打包過程。 本次設(shè)計(jì)完成了上述液壓金屬打包機(jī)所需要的設(shè)計(jì)。整個(gè)液壓金屬打包機(jī)具有很大的優(yōu)點(diǎn)，成本造價(jià)低廉，具有快速、高效的工作效率，應(yīng)用廣泛。 關(guān)鍵詞：廢金屬的回收；金屬打包機(jī)；液壓 I ABSTRACT With the development of modern science and technology, metal resources are becoming more and more important to individual countries.The excessive use of metal resources and the exploitation of the transition have wasted a lot of metal resources.Metal resources decline has caused people's concern, in this case, how to realize the scrap metal recycling, became the industrial development is particularly important topic.Charter planes were born in this situation. Design of the whole structure of baling press, stand part of the structure design, material selection, hydraulic system design, component selection and packer hydraulic principle diagram design is the main content of this design.This design does not use the traditional screw drive, but the hydraulic drive is used to provide the power for the machine.A double hydraulic cylinder is used for work, the main hydraulic cylinder is placed in the back of the compression chamber, and the side hydraulic cylinder is on the side of the compression chamber.The design of the compression chamber and its material selection are the main content of the overall structure design.In the design of the packing machine, remove the main hydraulic cylinder, side two complete packaging work outside, still have three auxiliary hydraulic cylinder, respectively, to complete the whole process. This design completes the design of the hydraulic metal press.The whole hydraulic metal packing machine has a lot of advantages, not only cost low, but also widely used by enterprises. Key Words：Scrap metal recycling;Metal baling press;hydraulic pressure II 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒 論 1 1.1 文獻(xiàn)綜述 1 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介 2 1.3 本章小結(jié) 3 2 打包機(jī)主體的設(shè)計(jì)分析 4 2.1 打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.2 打包機(jī)壓縮室設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 7 3 打包機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 3.1 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 9 3.2 液壓系統(tǒng)工況分析 9 3.3 液壓缸的計(jì)算 11 3.4 擬定液壓系統(tǒng)回路 14 3.5 液壓系統(tǒng)壓力分析 17 3.6 液壓元件的選擇 18 4 結(jié) 論 21 參 考 文 獻(xiàn) 22 附錄 1：外文翻譯 23 附錄 2：外文原文 26 致 謝 32 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 1 緒 論 1.1 文獻(xiàn)綜述 1.1.1 課題研究背景 近乎所有的打包機(jī)都是同一個(gè)原理：讓廢棄的、原來散亂、占用空間大的材料經(jīng)過設(shè)備的壓縮、打包，變?yōu)橥灰?guī)格的小體積、比重大而且容易回收和運(yùn)輸?shù)陌鼔K。目前打包機(jī)分為金屬打包機(jī)和非金屬打包機(jī)兩種。本設(shè)計(jì)選擇適用于各類金屬與相應(yīng)的金屬制品材料的壓縮和打包[3]。金屬打包機(jī)的主要作用是將廢棄金屬物料以及一些輕薄金屬板材余料壓縮打包成塊，打包成塊后作為回爐熔煉的合格爐料，實(shí)現(xiàn)再利用。這樣不僅可以減少了廢棄物料的運(yùn)輸成本以及冶煉成本，又方便運(yùn)輸儲(chǔ)存[4]，可以大大提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 工業(yè)科技的不斷飛速發(fā)展，使廢棄金屬的產(chǎn)量急劇增加，所謂廢金屬是指包括廢包裝物、線材、邊角余料、切屑等，這些不能夠直接再投入生產(chǎn)使用的金屬物料。 金屬資源的過度浪費(fèi)雖然引起了國(guó)內(nèi)企業(yè)的擔(dān)憂，但還是沒有引起相當(dāng)?shù)闹匾暋６耶?dāng)前，中國(guó)的打包機(jī)還是以模仿為主，對(duì)外國(guó)的產(chǎn)品略有改善，沒有實(shí)質(zhì)的發(fā)展，而在企業(yè)管理中，往往只注重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)，創(chuàng)新不夠，所以我們要勇于開發(fā)和創(chuàng)新，在自身的方面進(jìn)行摸索研究并實(shí)踐，提高自身的能力，為中國(guó)打包機(jī)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 相比于國(guó)外，我國(guó)的打包機(jī)械產(chǎn)品種類和數(shù)量都比較少。國(guó)外的打包機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)走向節(jié)能化、智能化和高科技化。而國(guó)內(nèi)引進(jìn)國(guó)外廢金屬打包機(jī)距今已有 20 多年，但是打包機(jī)械的發(fā)展卻依然沒有跟上工業(yè)科技發(fā)展的腳步。 結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)力和社會(huì)發(fā)展水平，相信金屬打包機(jī)械在未來的發(fā)展態(tài)勢(shì)將會(huì)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 高效化、低能耗、高速化自動(dòng)化、智能化。 機(jī)電液一體化。 液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化，集成化。 從一些資料上能夠了解到，目前國(guó)內(nèi)擁有和使用的金屬打包機(jī)主要分為：絲桿傳動(dòng)以與液壓傳動(dòng)金屬打包機(jī)兩類。然而現(xiàn)在，由于采用絲桿傳動(dòng)，這類傳動(dòng)其功率損耗太大，壓頭力的傳動(dòng)不穩(wěn)定，加工成型的包塊密度比較低，結(jié)合絲桿傳動(dòng)自身的 v 弊端和限制，所以采用絲桿傳動(dòng)的金屬打包機(jī)幾乎已經(jīng)被淘汰掉了；而采用液壓傳動(dòng)的金屬打 - 9 - 包機(jī)與絲桿傳動(dòng)相比較來說，液壓打包機(jī)能夠傳遞更大的壓力，工作效率也更高，并且速度能夠自動(dòng)控制。 1.1.2 課題研究的意義 從我們的周邊環(huán)境，易覺察到，現(xiàn)在很多企業(yè)工廠的金屬?gòu)U料以及日常生活中遺棄的金屬制品都在與日俱增，這是工廠和企業(yè)在飛速發(fā)展以及人們的生活質(zhì)量也變得越來越高的原因。然而，這種原因也自然的給我們周圍的環(huán)境和社會(huì)的發(fā)展帶來了相對(duì)的影響。并且，各類礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，會(huì)隨著工業(yè)發(fā)展而逐漸減少。因此，如何對(duì)這類廢棄金屬材料采取回收和利用已是一個(gè)刻不容緩的問題。加快廢金屬的回收和利用，不僅是人心所向，也是工業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求。金屬打包機(jī)就是在這種需求下產(chǎn)生的。打包機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著不可代替的作用，因?yàn)樗軐?shí)現(xiàn)對(duì)金屬?gòu)U料的打包回收和再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的道路，前景開闊。 不使環(huán)境污染變得更嚴(yán)重，變廢為寶，資源回收再利用，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的是必須要的。但是，我們目前面臨更多的問題是如何降低回收的成本，并且提高回收的效率?，F(xiàn)在國(guó)外的打包機(jī)正在朝著智能化、自動(dòng)化、高效化的方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)對(duì)于新產(chǎn)品的研究和開發(fā)的缺乏動(dòng)力、財(cái)力，使得如今打包機(jī)的技術(shù)仍然處于落后的不良局面。在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)下，企業(yè)的自主研究成果無法與大眾分享，而相關(guān)的部門又缺少科研經(jīng)費(fèi)的投入，使得我國(guó)在這一領(lǐng)域的空白很難填補(bǔ)。 綜合以上所述的情形，本文研究設(shè)計(jì)的液壓驅(qū)動(dòng)金屬打包機(jī)相比于過去的打包機(jī)， 是具有一定研究意義的。 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介 1.2.1 研究解決的問題 傳統(tǒng)的打包機(jī)械設(shè)備主要包含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)和工作機(jī)構(gòu)。動(dòng)力系統(tǒng)為打包機(jī)械設(shè)備提供動(dòng)力源；打包機(jī)械的運(yùn)作是依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的；而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用則是為了讓動(dòng)力源滿足運(yùn)行機(jī)構(gòu)對(duì)速度、力、以及其他運(yùn)行功能要求的裝置[6]。 確定初始數(shù)據(jù)： ① 確定公稱推力：1150KN ② 確定壓縮室的尺寸：1100×650×550mm ③ 確定包塊尺寸：（240-350）×250×250mm ④ 確定包塊密度：≥ 1800kg/m3 ⑤ 確定生產(chǎn)效率：900-1200kg/h 1.2.2 整體設(shè)計(jì)方法 （1）金屬打包機(jī)主體的設(shè)計(jì) ① 打包機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì) ② 壓縮室設(shè)計(jì) a.壓縮室尺寸設(shè)計(jì) b.進(jìn)行強(qiáng)度校核 （2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ① 選擇液壓泵 ② 設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)足夠流量和工作壓力的液壓油泵當(dāng)中液壓源的產(chǎn)生機(jī)構(gòu) ③ 設(shè)計(jì)液壓缸及控制油路：要求能實(shí)現(xiàn)的工作過程為：?jiǎn)?dòng)，上蓋缸合上，鎖緊機(jī)構(gòu)鎖上→側(cè)缸快進(jìn)，到達(dá)一定位置后切換為工進(jìn)→當(dāng)側(cè)缸壓力達(dá)到一定值后，側(cè)缸保壓→主缸快進(jìn)，到達(dá)一定位置后切換為工進(jìn)→當(dāng)主缸壓力達(dá)到一定值后，主缸保壓→保壓一定時(shí)間，兩缸泄壓，主缸回到起始位置→鎖緊機(jī)構(gòu)松開→打開上蓋→打開前門→側(cè)缸將包塊推出壓縮室→側(cè)缸快退，回到初始位置→關(guān)上前門→等待下一次填料。 ④ 輔助裝置的確定：采用以上提到的各個(gè)部位相互連接通道和接口。 ⑤ 液壓原理圖的設(shè)計(jì) 1.3 本章小結(jié) 根據(jù)市場(chǎng)需求和制造能力，完成打包機(jī)的研發(fā)制造。要求能夠達(dá)到工作安全、步驟準(zhǔn)確、便于維護(hù)、并且能夠使所設(shè)計(jì)的打包機(jī)滿足經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、性能穩(wěn)定的目標(biāo)，采用液壓系統(tǒng)控制，控制容易、便捷，可以非常好的滿足市場(chǎng)的需求。加工工藝很好[7]。 2 打包機(jī)主體的設(shè)計(jì)分析 這一章主要設(shè)計(jì)打包機(jī)的外形，以及確定主要工作液壓缸、輔助液壓缸在打包工作過程中的的具體運(yùn)動(dòng)形式，然后分析各個(gè)受力部分，校核其強(qiáng)度。 2.1 打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 打包機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括機(jī)體設(shè)計(jì)，根據(jù)已定條件進(jìn)行打包機(jī)運(yùn)動(dòng)形式設(shè)計(jì)以及壓縮設(shè)計(jì)室。這設(shè)計(jì)過程中，想要設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)，對(duì)打包機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)的分析，是達(dá)到本次設(shè)計(jì)目的的重要前提[8]。 2.1.1 打包機(jī)的運(yùn)動(dòng) 打包機(jī)運(yùn)動(dòng)程序如下： （1）投料后，上蓋關(guān)閉，形成壓縮室，然后鎖緊機(jī)構(gòu)工作，防止在壓縮過程中上蓋被頂開。 （2）側(cè)液壓缸快速前進(jìn)，到一定形成轉(zhuǎn)換為工作進(jìn)給，工進(jìn)直到金屬打包塊達(dá)到預(yù)定尺寸之后，側(cè)液壓缸停止。 （3）側(cè)液壓缸停止后，主液壓缸快速前進(jìn)，與側(cè)液壓缸一樣，到一定位置后轉(zhuǎn)換成工進(jìn)，同樣工進(jìn)到廢棄金屬打包塊達(dá)到預(yù)定的尺寸之后，主液壓缸停止。兩個(gè)完成打包工作的液壓缸經(jīng)過一段時(shí)間的保壓之后，馬上快退回到初始位置。 （4）廢棄金屬打包成塊后，鎖緊機(jī)構(gòu)松開，上蓋打開。 （5）開啟前門，側(cè)缸將打包塊快速推出，切換成快退，運(yùn)行到起始位置。 （6）關(guān)閉前門，進(jìn)入下一次的工作循環(huán)。 2.1.2 打包機(jī)的總體布局 （1）主體布局 側(cè)液壓缸放置于投放物料室的后方，投放物料倉(cāng)室的側(cè)方安放進(jìn)行主要工作的液壓缸，上蓋液壓缸安置于側(cè)液壓缸的上方，鎖緊系統(tǒng)置于上蓋上面，前門系統(tǒng)置于前門， 這就是打包機(jī)的主體布局。而打包機(jī)的總體可分為： ① 機(jī)體 為保證機(jī)體安裝起來和拆卸起來都相對(duì)比較容易，而且在工作過程中也不容易被損壞，整個(gè)機(jī)體由多個(gè)大板塊拼接而成，為方便整個(gè)機(jī)械設(shè)備的維修與安裝，使整個(gè)機(jī)體的位置形式固定。 ② 上蓋液壓缸系統(tǒng) 上蓋缸系統(tǒng)由液壓缸和上蓋構(gòu)成。打包機(jī)在工作之前，上蓋液壓缸推動(dòng)上蓋落下， 形成密閉的壓縮室，此時(shí)壓縮室的高度就是打包塊的高度。上蓋需要焊接加強(qiáng)筋。 ③ 鎖緊系統(tǒng) 鎖緊系統(tǒng)置于上蓋上面，打包機(jī)在進(jìn)行打包工作之前，鎖緊系統(tǒng)依靠靠鎖緊液壓缸推動(dòng)銷軸導(dǎo)入前門擋板的銷孔內(nèi)，使上蓋與前門擋板鎖緊。這樣就能避免打包機(jī)工作過程中由于過大的擠壓力將上蓋頂開，產(chǎn)生危險(xiǎn)事故。前門上的孔道要足夠大，目的是為了避免由于廢料的干擾，導(dǎo)致銷軸不能正確推入到前門的銷孔內(nèi)，造成意外事故。 ④ 主、側(cè)液壓缸系統(tǒng) 主液壓缸、側(cè)液壓缸系統(tǒng)是金屬打包機(jī)的主要工作系統(tǒng)，它的主要工作是完成廢棄物料的壓縮過程，使打包塊具有一定的密度，形成一個(gè)一定尺寸的打包塊。 ⑤ 前門系統(tǒng) 前門系統(tǒng)的作用是，當(dāng)包塊打包成形后，前門液壓缸將前門打開，使金屬打包塊從前門被推出。因?yàn)榍伴T直接與高壓室相連，在打包機(jī)工作過程中直接承受來自側(cè)液壓缸系統(tǒng)的壓力，所以應(yīng)當(dāng)確保開門前，側(cè)液壓缸的已經(jīng)卸壓，不然可能會(huì)導(dǎo)致前門無法正常開啟，更嚴(yán)重的可能是造成部件直接被損壞。 （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 打包機(jī)壓縮室的尺寸為1.1′ 0.65′ 0.55m3 ，為了使計(jì)算過程變得更加簡(jiǎn)便以及縮短液壓缸的工作行程，現(xiàn)確定經(jīng)過壓縮的打包塊尺寸為300 ′ 250 ′ 250mm ，那么可以計(jì)算出以下液壓缸的工作行程： 側(cè)液壓缸工作行程： L1 = 1100 - 300 = 800mm ； 主液壓缸工作行程： L2 = 650 - 250 = 400mm ； 前門液壓缸工作行程： L3 = 550 - 250 = 300mm 。 根據(jù)壓縮室的大小，考慮到各個(gè)液壓缸的行程、各結(jié)構(gòu)板塊的厚度以及液壓缸位置的安放，整個(gè)打包機(jī)的長(zhǎng)度取 S = 2200mm ；為了便于設(shè)備的安裝調(diào)試與維修，將主液壓缸不安置于主機(jī)體內(nèi)，置于壓縮室側(cè)面，根據(jù)其行程和位置，確定打包機(jī)機(jī)體寬度取值為 L = 1800mm ；上蓋缸系統(tǒng)置于側(cè)杠系統(tǒng)上方，綜合打包機(jī)壓縮的高度與上蓋系統(tǒng)的高度，為了便于上蓋的打開，現(xiàn)取總打包機(jī)機(jī)體高度 H = 1100mm 。 上蓋的尺寸主要根據(jù)已定壓縮室的尺寸設(shè)計(jì)，為了便于上蓋的安裝，取上蓋的寬度等同于壓縮室寬度，即 L上 = 650mm ；由于上蓋是由個(gè)板塊拼接構(gòu)成，上蓋上方需要與液壓缸連接，控制上蓋落下與前門閉合形成壓縮室，并且還要在上蓋上安放鎖緊裝置， 為了確保鎖緊裝置的合理位置，所以設(shè)計(jì)上蓋總長(zhǎng)度 S上 = 1000mm ， H上 = 320mm 。根據(jù)上蓋尺寸計(jì)算出上蓋缸的工作行程 L4 = 1200mm 。 鎖緊裝置采用兩平行銷軸穿過前門實(shí)現(xiàn)上蓋與前門的鎖緊，為了確保提供足夠的鎖 緊力，兩銷軸軸徑尺寸為f= 40mm ，采用連接板與兩銷軸固定，兩銷軸置于上蓋中的導(dǎo)向孔內(nèi)，兩銷軸間距取200mm，材料選擇為45#鋼，許用切應(yīng)力[t] = 69.28 MP。 進(jìn)行剪切應(yīng)力校核： 式中： t= Fs A F = F （根據(jù)前文已知，F(xiàn)=1150KN） s 2 pd 2 （2-1） A = （d=40mm） 4 經(jīng)過計(jì)算得出t= 18.30MP < [t] ，所以滿足要求。 為了合理安放鎖緊缸，以及保證鎖緊缸的工作，現(xiàn)確定鎖緊裝置的總體尺寸為 S鎖 = 340mm ， L鎖 = 250mm ， H鎖 = 190 。取鎖緊缸行程 L5 = 150mm 。 圖2.1 打包機(jī)總裝圖 （3）動(dòng)力系統(tǒng) 動(dòng)力系統(tǒng)置于打包機(jī)后面。本次設(shè)計(jì)不對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)做主要分析，只進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要說明。動(dòng)力系統(tǒng)由以下部分組成： ① 油箱部分 ② 油泵—電機(jī)組部分 ③ 管路系統(tǒng)部分 ④ 控制閥組部分 ⑤ 操縱箱部分 操縱箱放置一些主要電氣元件，作為控制電路的操作中心[9]。 2.2 打包機(jī)壓縮室設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 2.2.1 壓縮室的設(shè)計(jì)壓縮室的尺寸校核： 根據(jù)前文，完成壓縮后的打包塊體積為（0.24 ~ 0.35 ′ 0.25 ′ 0.25)m3 ，為便于計(jì)算和縮小主缸的工作行程，現(xiàn)在確定完成壓縮后的打包塊體積為（0.30 ′ 0.25 ′ 0.25）m3 。 壓縮室采用用鋼板進(jìn)行焊接，考慮經(jīng)濟(jì)性問題，所以選擇材料為 45#鋼，它的屈服強(qiáng)度dq = 355（MPa），抗拉強(qiáng)度為dl = 600（MPa）,根據(jù)前文所取公稱推力 F=1150K,選定 40mm 厚度的壁厚進(jìn)行計(jì)算校核。 表 2.1 安全系數(shù) n 材料 靜載荷 交變載荷 沖擊載荷 不對(duì)稱 對(duì)稱 鋼 3 5 8 12 鐵 4 6 10 15 參考表 2.1，應(yīng)該取安全系數(shù)n = 5，則： 許用拉應(yīng)力： 許用壓應(yīng)力： 許用剪切應(yīng)力： dl1 =dl /n=120（MPa） （2-2） dq1 =dq /n=71（MPa） （2-3） djq =dl1 ? =69.28（MPa） （2-4） 活塞和壓縮室的擠壓強(qiáng)度。 [d ]= F = bs A 側(cè)壁和前門的剪切應(yīng)力：  1150 ′103 0.3 ′ 0.25  = 15.33MPa<[dq1 ] （2-5） t= F1 = A 1150 ′103 0.04 ′ 0.55  = 52.28MPa<[djq ] （2-6） 式中: bs F F1 = 2  1150 ′103 = N 2  （2-7） 前門和側(cè)壁的拉壓應(yīng)力：已知最大剪力FC=1150KN Abs = 0.02 ′ 0.55 = 0.011m2 （2-8） 圖2-2 剪切強(qiáng)度圖 圖2-3 彎曲強(qiáng)度圖 smax = M max W  （2-9） bh 2 W = （2-10） 6 M max = 1 Fl 2 8  （2-11） 計(jì)算得出最大彎矩值 M max =93400N.m,W = 6.77 ′10-3 m3 ,公式 2-8 計(jì)算得到： 滿足強(qiáng)度要求。 3 打包機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) （1）能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速區(qū)間相對(duì)大一些，比例可為2000：1 （2）重量較輕，體積較小； （3）傳動(dòng)平穩(wěn)； （4）能夠完成過載保護(hù)，液壓油在打包過程中還可以主動(dòng)潤(rùn)滑各個(gè)傳動(dòng)部件，增加設(shè)備的使用壽命； （5）容易操作，還可以輕易的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； （6）液壓元件可以實(shí)現(xiàn)系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化，選擇液壓傳動(dòng)能夠使機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加趨于簡(jiǎn)單，因此可以減少機(jī)械的內(nèi)部零部件數(shù)目[11] 。 3.2 液壓系統(tǒng)工況分析 3.2.1 分析系統(tǒng)工況打包機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)為: 將需要打包壓縮的廢料投入打包機(jī)的壓縮室中→上蓋液壓缸驅(qū)動(dòng)上蓋運(yùn)動(dòng)關(guān)閉上蓋→為防止打包機(jī)工作時(shí)的擠壓力過大頂起蓋，需要鎖緊→側(cè)液壓缸快進(jìn)工作→到達(dá)一定的位置觸發(fā)行程開關(guān)后，切換成工進(jìn)，將打包塊壓縮到到預(yù)定長(zhǎng)度→主液壓缸工作形式與側(cè)液壓缸一致→完成打包工作后，主、側(cè)液壓缸進(jìn)行泄荷→由前門缸直接驅(qū)動(dòng)前門開啟，側(cè)缸將已經(jīng)打包好的廢料推出→側(cè)液壓缸，前門液壓缸分別退回到起始位置，進(jìn)入下一個(gè)打包循環(huán)。上述就是打包機(jī)的工作流程。 3.2.2 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) （1）前文給定的參數(shù)如下: ① 打包機(jī)公稱推力 1150kN ② 打包完成后包塊的體積為 0.30*0.25*0.25m3 ③ 打包機(jī)主缸行程 400mm，側(cè)缸行程 800mm ④ 前門缸行程 300mm，上蓋缸行程 1200mm，鎖緊缸行程 150mm ⑤ 包塊密度：≥ 1800kg/m3 ⑥ 生產(chǎn)效率：900-1200kg/h 根據(jù)上述數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到： 每個(gè)包塊的重量≥1800kg / m3 ′ 0.30 ′ 0.25′ 0.25m3 / 塊每小時(shí)應(yīng)打包的塊數(shù)為 30~36 塊。 依據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù),應(yīng)用類比法確定各個(gè)液壓缸的進(jìn)給速度值: 側(cè)液壓缸:快進(jìn)速度 v1=50mm/s 工進(jìn)速度 v2=20mm/s 推出包塊速度 v3=50mm/s 快退速度 v4=50mm/s 上蓋液壓缸:快進(jìn)速度 v5=120mm/s 快退速度 v6=120mm/s 鎖緊液壓缸:快進(jìn)速度 v7=75mm/s 快退速度 v8=75mm/s 前門液壓缸:快進(jìn)速度 v9=100mm/s 快退速度 v10=100mm/s 主液壓缸:快進(jìn)速度 v11=50mm/s 工進(jìn)速度 v12=20mm/s 快退速度 v13=50mm/s 根據(jù)以上選定的速度值通過計(jì)算后，得到完成整個(gè)打包工作過程的總用時(shí)約為 - 19 - t = 85s ，能夠滿足設(shè)計(jì)所需生產(chǎn)效率。 （2）液壓系統(tǒng)的壓力分析:  F = PA q  （3-1） n = （3-2） A 根據(jù)以上倆式,需要考慮到照機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)、部件的制造能力以及其他各方面因素，才能選擇液壓缸的工作壓力。參照表 3.1、表 3.2 ,取 p = 25MP 作為系統(tǒng)的工作壓力來進(jìn)行接下來的計(jì)算. 表 3.1 各類主機(jī)設(shè)備常用的系統(tǒng)壓力 表 3.2 不同負(fù)載常用的液壓缸工作壓力 負(fù)載/KN <5 5～10 10～20 20～30 30～50 >50 工作壓力 /MPa <0. 8～1 1.5～2 2.5～3 3～4 4～ 5 ≥5～ 7 3.3 液壓缸的計(jì)算 3.3.1 液壓缸主要參數(shù)的確定 根據(jù)液壓缸的具體運(yùn)動(dòng)分析,所以采用雙作用式單活塞桿方式。分析運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下： 液壓缸的工作壓力： P = 25MPa 液壓缸的內(nèi)徑: 根據(jù)公稱推力力 F = 1150KN ， 結(jié)合選定的液壓缸工作壓力 P = 25MPa ，計(jì)算得到缸筒的內(nèi)徑 D D= 3.57 ′10-2 式中 F----液壓缸的輸出力p----供油壓力 =247（mm） （3-3） 表 3.4 缸筒內(nèi)徑 D 系列 參照表 3.4，選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值取 D=250(mm) 活塞桿直徑:由表 3.5 可知，應(yīng)該取 d=0.7D,計(jì)算得到 d=175(mm) 表 3.5 液壓缸活塞桿的直徑推薦值 根據(jù)計(jì)算所得 d，參照表 3.6，最后取值 d=180（mm） 液壓缸的行程的確定需要依據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行條件來確定,但是為了使低制造成本低廉,制造工藝簡(jiǎn)單，以及為了增加產(chǎn)品的通用性【12】,這里取標(biāo)準(zhǔn)化了的行程L=1100(mm)。 本次設(shè)計(jì)不再對(duì)上蓋、鎖緊、前門液壓缸做具體的分析，因?yàn)檫@三個(gè)輔助液壓缸沒有參與具體的打包壓縮過程。 表 3.6 活塞桿直徑 d 系列 3.3.2 液壓缸的校核計(jì)算 （1）缸筒校核計(jì)算 ① 主要技術(shù)要求a.足夠的強(qiáng)度 b.足夠的剛度 c.內(nèi)表面在活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的長(zhǎng)期反復(fù)摩擦作用下,還能夠長(zhǎng)期正常工作,并且近乎沒有摩損,要求有很高的幾何精度,能夠良好保證活塞的密封性[14]。 ② 結(jié)構(gòu)形式 為了使液壓缸的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、便于加工、方便裝卸因此采用半環(huán)聯(lián)接的形式。 ③ 材料 綜合考慮到液壓缸的毛坯選型、主要參數(shù)以及用途,選擇的缸筒材料必須要有一定的強(qiáng)度及一定的沖擊韌性,這里選擇 45#鋼. ④ 缸筒計(jì)算a.缸筒厚度的計(jì)算 d=d0 +c1 （3-6） 式中 d0 ----缸筒材料強(qiáng)度的最小值 c1----缸筒的外徑公差余量 液壓缸的缸筒壁厚在計(jì)算時(shí)有兩種情況: 當(dāng) d/D ￡ 0.08 時(shí),為薄壁，計(jì)算如下 d0≥ Pmax D /（2[s]）=33.33（mm） （3-7） 式中 D ----缸筒內(nèi)徑； Pmax ---- 缸筒試驗(yàn)壓力, 當(dāng)額定壓力 p ￡ 16 Mpa, 則 Pmax 等于 1.5P; 當(dāng) p > 16 Mpa 時(shí), Pmax =1.25P； [s]----缸筒材料的許用應(yīng)力，[s]= Rm /n ， Rm 是材料抗拉強(qiáng)度， n 為安全 系數(shù)，一般取n = 5。 根據(jù)以上計(jì)算，取缸筒的壁厚d0 =40mm。 缸筒的外徑： b.缸筒厚度的驗(yàn)算  D1 = D +2d0 =330(mm) （3-8） 為保證系統(tǒng)正常工作，額定工作壓力 pN 要滿足 p ≤0.35d (D 2 - D2 ) / D 2 =37.02MPa （3-9） N S 1 1 為避免材料變形,額定工作壓力 pN 還要滿足： pN ≤(0.35～0.42) pp1 =34.46～41.35MPa （3-10） 式中 pp1 ----缸筒塑性變形的壓力. p =2.3d lg D1 =98.45 （3-11） p1 s D 式中 ds ----缸筒制造材料的屈服強(qiáng)度，為 355MPa D1 ----缸筒外徑 D ----缸筒內(nèi)徑 pN ----額定工作壓力 缸底厚度 h 是 ：  h = 0.433D  p /[s] ′10-3 =55.9（mm） (3-12) max 式中 D ----缸筒內(nèi)徑； pmax ----缸筒內(nèi)的最大工作壓力； [s]----缸筒底部的許用應(yīng)力。缸筒聯(lián)接方式： 焊接式聯(lián)接強(qiáng)度高，卻不易拆裝，結(jié)構(gòu)復(fù)雜不便加工。法蘭式聯(lián)接強(qiáng)度稍低，但拆 裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，能夠承受較高的壓力；所以選擇法蘭式聯(lián)接。選擇法蘭式連接缸筒內(nèi)危險(xiǎn)截面所承載的拉伸應(yīng)力s為： 2 s= pmax D1  2 /[(D1 - h) - D ]= 0.3302 ′ 25.5 (0.330-0.016)2 - 0.252 =76.93（MPa） (3-13) 滿足強(qiáng)度要求。 式中 D1 ----缸筒寬度， D1 =0.330（m） h ----卡環(huán)的寬度（m）， h =0.016（m） D ----卡環(huán)的厚度（m）， D =0.016（m） pmax ----系統(tǒng)的最高工作壓力（MPa） pmax =25.5（MPa） （2）活塞桿校核計(jì)算 ① 結(jié)構(gòu) 外端部采用焊接連接,內(nèi)端部采用螺紋連接方式。 ② 材 料選擇 45#鋼 ③ 活塞桿的強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)前文已確定的行程 l 對(duì)活塞桿進(jìn)行驗(yàn)算。 當(dāng)l / d ￡ 10時(shí)，活塞桿為短行程，應(yīng)該校核拉壓強(qiáng)度： d 3 2 = =131.24（mm） (3-14) 式中 F ----活塞桿的最大推力（N），為 F = 1150 （KN） d ----活塞桿的直徑（mm）， d = 180 （mm） ns ----安全系數(shù)， ns =2～4；取ns =4 ds ----活塞桿材料的屈服強(qiáng)度，取ds = 355 MPa所以這樣設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。 3.4 擬定液壓系統(tǒng)回路 3.4.1 液壓回路設(shè)計(jì) 首先，設(shè)計(jì)調(diào)速回路。液壓系統(tǒng)的調(diào)速回路需要滿足如下要求： （1）要滿足能夠非常良好的控制執(zhí)行元件運(yùn)行速度的要求。 （2）要滿足當(dāng)外負(fù)載變化時(shí),系統(tǒng)的變速區(qū)間應(yīng)該比較小的要求。 （3）要滿足能提供的足夠的轉(zhuǎn)矩和力的要求。 （4）要滿足盡量減少功率損耗和熱損耗的要求。調(diào)速回路的選擇： 系統(tǒng)的調(diào)速回路分為三種：節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路以及容積節(jié)流調(diào)速回路[16]。選用調(diào)速回路需要注重效率性和經(jīng)濟(jì)性。采用節(jié)流調(diào)速回路，是結(jié)構(gòu)可靠，維修過程中不復(fù)雜，成本不高，但同面臨工作效率不高，發(fā)熱大的問題。采用容積調(diào)速回路的話， 其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)壓力損失較小，系統(tǒng)的冷卻快，效率比節(jié)流調(diào)速高，但是這種調(diào)速回路隨著外負(fù)載的增大，容積效率將變小。采用容積節(jié)流調(diào)速回路，其特點(diǎn)是發(fā)熱小、效率高， 并且速度剛性比容積調(diào)速回路好[17]。綜合本次設(shè)計(jì)的具體情況，系統(tǒng)采用容積節(jié)流調(diào)速回路。 速度換接方式的選擇。為輕易控制液壓缸的行程、使閥的安裝簡(jiǎn)單容易、使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)便，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用電磁換向閥。 壓力控制回路。選擇先導(dǎo)式溢流閥來使系統(tǒng)負(fù)載完成卸壓。 3.4.2 選擇液壓系統(tǒng)回路方式 液壓系統(tǒng)的回路方式有開式和閉式和開式回路兩種。采用閉式回路，缺點(diǎn)比較明顯， 系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，工作過程中不利于油路中熱量的散發(fā)，不能很好的解決油液冷卻降溫的問題；而采用開式回路系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)來說簡(jiǎn)單明了，能夠解決散熱困難的問題， 冷卻條件良好，并且經(jīng)濟(jì)性很高， 綜合上述兩種回路的特點(diǎn)分析，開式回路更為適合本次設(shè)計(jì)，所以選擇開式回路作為本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)回路方式。 3.4.3 液壓系統(tǒng)原理圖的分析設(shè)計(jì) 考慮到本次設(shè)計(jì)采用容積節(jié)流調(diào)速回路，然后從打包機(jī)在工作過程中的要求出發(fā)， 在工作時(shí)，要滿足快進(jìn)時(shí)載荷小、速度高，工進(jìn)時(shí)速度低、載荷大的要求,最后從降低熱損失的目的出發(fā),所以采用直軸式變量柱塞泵供油。綜合分析前文所采用的幾個(gè)回路， 系統(tǒng)液壓原理圖如圖 3.1 所示。 打包的工作流程如下： 啟動(dòng)電源開關(guān)，泵源工作，Y1通電，使換向閥換向，啟動(dòng)上蓋缸推動(dòng)上蓋落下，形成密閉的打包室； 上蓋缸運(yùn)行到一定行程之后，觸發(fā)行程開關(guān)，使Y1斷電，Y 3 通電，讓鎖緊缸工作， 推動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)運(yùn)行，完成鎖緊工作，避免工作過程中上蓋被頂起； 鎖緊缸完成工作以后，使Y 7得電，換向閥換向，側(cè)液壓缸開始工作。 側(cè)液壓缸運(yùn)行到一定位置，使Y11通電，換向閥換向，讓工作油液流經(jīng)調(diào)速閥 7， 這樣側(cè)缸就由快速進(jìn)給完成了切換； 側(cè)液壓缸繼續(xù)運(yùn)行，完成第一次打包壓縮后，，使Y 7 、Y 8 同時(shí)失電，完成系統(tǒng)的保壓延時(shí)，實(shí)現(xiàn)打包塊的定型。Y 5 通電，而后主液壓缸快進(jìn)； 主液壓缸打包壓縮運(yùn)行到達(dá)一定行程，使Y12 通電，換向閥換向，使液壓油流經(jīng)調(diào)速閥 7，這樣主液壓缸就由快進(jìn)過程轉(zhuǎn)換為工進(jìn)過程； 主液壓缸繼續(xù)進(jìn)行打包壓縮，直至打包壓縮完成，完成工作之后，使得Y 5 、Y 6同時(shí)斷電，這樣整個(gè)打包壓縮的工作過程就結(jié)束了； 經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)保壓后，主、側(cè)液壓缸開始泄壓，當(dāng)主、側(cè)液壓缸泄荷完全后， 使Y 6、Y 8 通電，實(shí)現(xiàn)換向之后，主、側(cè)液壓缸快退回到起始位置； 待兩缸都退回到起始位置時(shí)， Y 4通電，控制換向閥換向，使鎖緊缸退回到初始位 置后， Y 2、Y 9 通電，控制換向閥換向，打開上蓋和前門； 前門缸回到初始位置后， Y 7 通電，控制換向閥換向，側(cè)主液壓缸打包的物料送出壓縮室； 最后，當(dāng)包塊被推出壓縮室后， Y 8 通電，控制換向閥換向，側(cè)缸快退回到起始位置，當(dāng)側(cè)液壓缸退回到初始位置后Y10 通電，前門回到初始位置，Y13 通電，系統(tǒng)泄荷， 完成本次工作循環(huán)。 表 3.3 控制通電表 序號(hào) 工作流程 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 上蓋合上 + - - - - - - - - - - - - 上蓋鎖緊 - - + - - - - + - - - - - 側(cè)缸快進(jìn) - - - - - - + - - - - - - 側(cè)缸工進(jìn) - - - - - - + - - - + - - 側(cè)缸保壓 主缸快進(jìn) - - - - + - - - - - - - - 主缸工進(jìn) - - - - + - - - - - - + - 主側(cè)缸保壓 - - - - - - - - - - - - + 主側(cè)缸泄壓 - - - - - + - + - - - - - 鎖緊松開 - - - + - - - - - - - - - 開上蓋前門 - + - - - - - - + - - - - 推出包塊 - - - - - - + - - - - - - 側(cè)缸快退 - - - - - - - + - - - - - 關(guān)閉前門 - - - - - - - - - + - - - 圖 3-1 液壓工作原理圖 3.5 液壓系統(tǒng)壓力分析 3.5.1 確定液壓泵的工作壓力和流量 （1）液壓泵工作壓力的確定： 由于執(zhí)行元件在運(yùn)行過程中需要最大的壓力，,因此應(yīng)該滿足下式: Pp 3 P1 + ?D P  （3-15） 式中： Pp ---- 液壓泵的最大工作壓力， P1 ---- 執(zhí)行元件的最大工作壓力， SD P ---- 油路的壓力損（按經(jīng)驗(yàn)選取，簡(jiǎn)單的系統(tǒng)：取 0.2~0.5MPa,有 調(diào)速閥或是管路復(fù)雜的系統(tǒng)：取 0.5~1.5MPa；所以本次設(shè)計(jì)SD P =0.5MPa； 因此液壓泵的工作壓力是： Pp = P1 + SD P =25.5（MPa） （3-16） p 前文計(jì)算的 Pp 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力,系統(tǒng)在工作過程中常因?yàn)檫^渡過程壓力超調(diào)或是周期性壓力脈動(dòng)而存在動(dòng)態(tài)壓力[18]，這個(gè)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜態(tài)壓力，所以 P 還需比 P 高出 25%~60%,低壓系統(tǒng)可取 25%~40%,中高壓系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)選較大一些.所以在本次設(shè)計(jì)中取 P = 1.6Pp ，計(jì)算得出 P=31.875MP. （2）液壓泵流量的確定 液壓泵允許經(jīng)過的最大流量為 qp 3 K (? qmax ) m3 / s （3-17） 式中： qp ---- 液壓泵的最大流量 (?q) max---- 執(zhí)行元件一同工作q 的最大值。 K ---- 回油泄漏折算系數(shù),K=1.1~1.3,現(xiàn)在取 K=1.2 計(jì)算。 求得液壓泵流量為： （3）選擇液壓泵的規(guī)格  qp = 70.65 L/min （3-18） 依據(jù)之前計(jì)算的 p 和 qn，查閱相關(guān)資料,最終采用25CCY14-1B 型柱塞泵。技術(shù)規(guī)格為：額定壓力：31.5MPa ；排量：25ml/r；驅(qū)動(dòng)功率：24.6KW；轉(zhuǎn)速范圍：3000r/min。確定電動(dòng)機(jī)的功率. 前文已采用液壓泵額定壓力 P=25Mpa，pmax =70.65L/min，取液壓泵總效率hP = 0.85 pqn h P = p 計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)所需功率 P =28.9kw. （3-19） 通過查閱電動(dòng)機(jī)型號(hào)，選擇Y200L1- 2 型電動(dòng)機(jī)；技術(shù)規(guī)格為：額定功率 P = 30kw ； 額定轉(zhuǎn)速n = 2950 r/min 。 3.6 液壓元件的選擇 （1）閥的規(guī)格 控制閥的規(guī)格是根據(jù)系統(tǒng)的最高壓力和通過該閥的實(shí)際流量，在標(biāo)準(zhǔn)元件中選用 [19]。元件選定的額定壓力以及流量要與其計(jì)算值盡可能的接近，必要時(shí)，要取通過元件 的最大實(shí)際流量超過其額定流量的 20%，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作壓力 p ? 16 Mp，所以選用閥的規(guī)格如下： ① 與柱塞泵相連的溢流閥選擇北部精機(jī)有限公司生產(chǎn)的MSRF- 03 型溢流閥，其額 定流量q = 70 L/min；額定工作壓力 P = 25 Mp；通徑 D = 10 mm。 ② 單向閥選擇力士樂液壓有限公司生產(chǎn)的 Z1S10P50-1TB50 -1D10 型單向閥，其啟動(dòng)壓力 p = 5Mp；通徑 D = 10 mm。 ③ 節(jié)流閥選擇北部精機(jī)有限公司生產(chǎn)的MST - 03 型節(jié)流閥，技術(shù)規(guī)格為：最高壓力 p = 21MPa；推薦流量為q = 45 L/min。 ④ 減壓閥選擇力士樂液壓有限公司生產(chǎn)的 ZDR10DP7- 5X/150YM型減壓閥，技術(shù) 規(guī)格為：流量q = 80 L/min；設(shè)定壓力 p = 15MPa；通徑 D = 10 mm。 ⑤ 電磁換向閥選擇M - 4SED6Y1X/350CG24N9K4/62 型三位四通電磁換向閥，技術(shù)規(guī)格：額定流量q = 25 L/min；通徑 D = 10 mm。 （2）濾油器規(guī)格： 濾油器選擇天津?yàn)V油器廠生產(chǎn)的 WU — 250 × F 型濾油器，技術(shù)規(guī)格：壓力 p = 25MPa；流量q = 350 mL/min；通徑 D = 15 mm；過濾精度m= 100um。 （3）壓力表規(guī)格： 壓力表選擇高行液壓元件廠生產(chǎn)的KF3 — E3B型壓力表；技術(shù)規(guī)格：使用壓力 p = 16 MPa； （4）管道尺寸的確定內(nèi)徑 d 為： d = 式中 Q ——通過管道的流量 n0 ——管內(nèi)允許的流速 ′1000 （3-20） 經(jīng)計(jì)算，使用（GB3683- 92 型膠管技術(shù)規(guī)格：額定壓力 p = 40 MPa ,通徑 D = 10 mm。 （5）液壓油箱體積的確定 液壓系統(tǒng)的散熱主要依靠油箱。油箱體積小，油溫散熱困難，溫度就高。相反，油箱體積越大，散熱就快，但是相對(duì)的，其占地面積也越大。通常來說，油箱體積V 可取V = 6q ~ 12q 。 計(jì)算得V = 1057 ~ 2114 L?，F(xiàn)選擇油箱體積為V = 1500L。 表 3.4 液壓元件表 名稱 型號(hào) 主要技術(shù)規(guī)格 溢流閥 MSRF- 03 額定流量q = 70 L/min；額定工作 壓力 P = 25 Mp；通徑 D = 10 mm。 單向閥 Z1S10P50-1TB50 -1D10 啟動(dòng)壓力 p = 5Mp；通徑 D = 10 mm。 節(jié)流閥 MST - 03 最高壓力 p = 21 MPa ； 推薦流量 q = 45 L/min。 減壓閥 ZDR10DP7- 5X/150YM 技術(shù)規(guī)格為：流量 q = 80 L/min； 設(shè) 定 壓 力 p = 15 MPa ； 通 徑 D = 10 mm。 電磁換向閥 M - 4SED6Y1X/350CG24N9K4/62 額定流量q = 25 L/min；通徑 D = 10 mm。 濾油器 WU — 250 × F 壓 力 p = 25 MPa ； 流 量 q = 350 mL/min；通徑 D = 15 mm； 過濾精度m= 100um。 壓力表 KF3 — E3B 使用壓力 p = 16MPa； 管道 （GB3683- 92 額 定 壓 力 p = 40 MPa , 通 徑 D = 10 mm。 油箱 V = 1500L。 - 22 - 4 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)完成了液壓驅(qū)動(dòng)金屬打包機(jī)的設(shè)計(jì)，它的主要作用是實(shí)現(xiàn)廢金屬的打包回收再利用，在本次設(shè)計(jì)過程中，順利完成了金屬打包機(jī)兩個(gè)關(guān)鍵部分的相關(guān)設(shè)計(jì)：一是通過確定的各尺寸大小設(shè)計(jì)出打包機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，并校核所涉及受力的部件，合理的設(shè)計(jì)出打包機(jī)的結(jié)構(gòu)裝配；二是通過確定系統(tǒng)的壓力以及對(duì)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算校核，根據(jù)打包機(jī)的具體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行液壓回路原理圖設(shè)計(jì)，完成了打包機(jī)液壓系統(tǒng)部分的相關(guān)設(shè)計(jì)以及計(jì)算校核。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 朱君君，馮毅.金屬液壓打包機(jī)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣壓，2009 年 12 期. 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[21] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版（第四卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 附錄 1：外文翻譯 液壓回收修井機(jī)研究及起重機(jī)仿真 摘要：本文研究了一種先進(jìn)的節(jié)能型石油機(jī)械，即液壓回收裝置。這臺(tái)鉆機(jī)的設(shè)備功率僅為普通鉆機(jī)的 1/3，而且該鉆機(jī)還可以回收利用管道中釋放的潛在能量。本文介紹了該鉆機(jī)的特殊工作原理。并且進(jìn)行了節(jié)能分析。分析表明，當(dāng)把重達(dá) 260 克的管弦降低時(shí)，這個(gè)鉆機(jī)所能恢復(fù)的能量是 240×106J。建立提升管弦的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真分析。通過仿真，得出了一些結(jié)論:（1）管道越輕，管道的吊裝時(shí)間越短;（2）節(jié)流閥路徑的面積越小，管道吊裝時(shí)間越長(zhǎng);（3）空氣容器體積越小，管道吊裝時(shí)間越短。實(shí)際的測(cè)量結(jié)果表明，仿真結(jié)果是正確的。 關(guān)鍵詞：節(jié)能，修井設(shè)備，能量回收，起重，仿真 1 介紹 通常用于石油開采的普通鉆井平臺(tái)有一種不合理的巨大能源浪費(fèi)。如下所示:（1） 從油井中提升管道的工作是一個(gè)連續(xù)的循環(huán)過程。重達(dá)數(shù)十噸的管狀管被吊到地上，一根接一根。在一個(gè)循環(huán)中，從井中抬起管道的時(shí)間只有大約四分之一的時(shí)間，而在這里， 電動(dòng)機(jī)在一個(gè)高功率下工作。把管道從管道中移走的時(shí)間是 3/4，在這里電動(dòng)機(jī)工作在低功率下。普通鉆機(jī)的大功率電機(jī)大多在低功率下工作，因此不經(jīng)濟(jì)。（2）從油井中移到地面的管道將大量潛在的能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)管道被放低到井里時(shí)，沉積的勢(shì)能就會(huì)釋放出來。普通鉆機(jī)只是通過制動(dòng)來浪費(fèi)這種能量，這種能量是無法恢復(fù)的。 因此，開發(fā)了一種液壓回收修井機(jī)。該鉆機(jī)具有由電動(dòng)機(jī)和大蓄能器驅(qū)動(dòng)的液壓泵。當(dāng)提升管弦時(shí)，蓄電池在輔助時(shí)間（拆卸和定位單管的時(shí)間）內(nèi)儲(chǔ)存電機(jī)能量，并在提升時(shí)釋放它，以幫助電機(jī)提升管道。因此，這種鉆機(jī)的配備能力只有平常的三分之一。例如，當(dāng)額定吊鉤負(fù)載為 300k N 時(shí)，該裝置的配備功率為 45kW，普通的功率為 150kW。該鉆機(jī)可以恢復(fù)降低時(shí)由油管道釋放的潛在能量。 2 工作理論：簡(jiǎn)介 2.1 液壓系統(tǒng)理論介紹。液壓回收修井機(jī)液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。液壓油源由泵 1 和蓄能器組成。特別建造的大型蓄電池由空氣容器 5 和儲(chǔ)油缸 4 組成。空氣容器的容積是 1.68 m3。儲(chǔ)油缸的容積是 0.19m3。復(fù)合氣缸 11 具有 q1，q2，q3-三室。液壓方向閥 6,7,8 分別控制 q1，q3，q2 與高壓油（泵和蓄能器）或低壓油（油箱）相連。當(dāng) q1 和 q2 腔室與高壓油相連接時(shí)，由柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力就向上，當(dāng) q3 室連接高壓油時(shí)，柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力向下。連接高低壓油，不同的三室組合模式，決定不同的力等級(jí)，以滿足提升和降低不同負(fù)荷的需要（見表 1）。節(jié)流閥 9,10 控制升降速度并用作制動(dòng)器。 - 23 - 2.2 .復(fù)合缸提升部件的介紹。如圖 2 所示，復(fù)合氣缸的柱塞 3 的頂部連接到行駛支 架 4。四個(gè)移動(dòng)塊 5 安裝在支撐件中，并且兩個(gè)頂塊 2 安裝在復(fù)合氣缸體中。兩個(gè)鋼鏈中的每一個(gè)在兩個(gè)移動(dòng)塊和一個(gè)頂塊中卷繞。鋼鏈的一端與鉤連接，另一端固定在基座上。當(dāng)柱塞被驅(qū)動(dòng)時(shí)，行駛塊及其支撐件同步上升，帶有管道的鉤子以柱塞的四倍速度上升。當(dāng)柱塞再次被驅(qū)動(dòng)時(shí)，鉤子和管道以柱塞的四倍速度下降。 2.3 進(jìn)一步介紹。表 1 中計(jì)算吊鉤起重載荷的方程式為 F=p(A1+A2-A3)/4 式中：F 是吊鉤起重載荷，p 是油壓，A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積。 對(duì)于同一個(gè)力的級(jí)別，如果復(fù)合氣缸的一個(gè)腔室與高壓油相連，其面積計(jì)算如公式 1，否則不按公式 1 計(jì)算，也就是說，使其面積為 0，以力級(jí) 2 為例，q2 室與低壓油相連，然后在計(jì)算吊鉤負(fù)荷時(shí)，根據(jù)公式 1 計(jì)算，A2 為 0。在提升操作中，如果所選的力等級(jí)大于管道的重量，則管道可以從井中升起。例如，當(dāng)管道的重量是 210 k N 時(shí)，如果選擇了 6 級(jí)，管道可以被提升。在下降操作中，如果所選的力等級(jí)小于管道重量，則可以將管道降至井底。例如，當(dāng)管道重量為 210k N 時(shí)，如果選擇強(qiáng)度等級(jí) 5，則可以降低管道，同時(shí)柱塞 12 被迫縮回。因此，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實(shí)現(xiàn)了管道勢(shì)能的恢復(fù)。 3 能量回收分析 如前所述，在降低操作中，如果所選的力等級(jí)小于管道的重量，管道可以下降，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實(shí)現(xiàn)管道勢(shì)能的恢復(fù)?；厥盏哪芰咳绫?2 所示，其中 A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積，s 是單根管道的長(zhǎng)度。表 2 中的值是在 A1 = 603.1cm2，A2=490.9cm2，A3=289.8cm2，s=9.6m 的條件下降低單管的回收能量，這個(gè)值就是在降低單個(gè)管道時(shí)壓入蓄能器中的油的體積。如表 2 所示，當(dāng)管道重量 G3 小于等于 38KN 時(shí)，0 級(jí)力被用在降低管道，因?yàn)檫@里復(fù)合缸的每個(gè)腔室都不與蓄能器連接，所以能量不能在 0 等級(jí)下恢復(fù)。隨著管道重量的增加，當(dāng) G3 大于 38KN 時(shí)，根據(jù)管道重量，可以選擇等級(jí) 1 到等級(jí) 5 力級(jí)較低的管道。此時(shí)，一些高壓油將被壓入蓄能器。與此同時(shí)，發(fā)