金屬打包機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王青云

（天津中德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300350）

1 工作原理

打包機(jī)主要是由運(yùn)輸帶、垂直壓縮板、液壓系統(tǒng)等部分組成。金屬?gòu)U棄邊料的壓縮和推出是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；邊料的輸入和輸出是由傳輸帶來傳送的。

2 液壓傳動(dòng)回路的關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)

在液壓回路中具有如下特點(diǎn)。

（1）3個(gè)液壓缸所在支路都采用液控單向閥的鎖緊回路，目的可以使液壓缸的活塞在任意位置停止，并可防止其停止后竄動(dòng)，與三位換向閥Y型中位機(jī)能聯(lián)合組成鎖緊回路。

（2）主壓力缸所在的支路中所需的流量較大，所以選擇電液換向閥，保證用較小的電磁鐵節(jié)能控制較大的流量。

（3）在開門缸所在的支路中裝有節(jié)流閥，目的是更好地控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。

（4）系統(tǒng)的泵站：在回油管中的單向閥是為了起到背壓的作用，是系統(tǒng)中的油液不從油箱回油，是系統(tǒng)中的油缸不至于由于進(jìn)入空氣而空跑。油液在進(jìn)入系統(tǒng)前要經(jīng)過一個(gè)電磁溢流閥，該閥有兩個(gè)作用，其一是使油液卸荷，其二是可以調(diào)節(jié)壓力，保護(hù)系統(tǒng)。

3 設(shè)計(jì)和計(jì)算

（1）液壓缸工作面積和流量設(shè)計(jì)

無桿腔進(jìn)油時(shí)： P1A1－P2A2=F/η

式中：

P1——液壓缸的進(jìn)油腔壓力；

P2——液壓缸的回油腔壓力；

A1——液壓缸無桿腔有效面積；

A2——液壓缸進(jìn)油腔有效面積；

其中：

D——液壓缸內(nèi)徑或直徑；

d——活塞桿直徑；

F——液壓缸的最大工作壓力，η；

η——液壓缸的機(jī)械效率，一般取η=0.9～0.95由于回路中有節(jié)流閥，選取P2=0.5 MPa，且工作壓力為10 MPa，取d/D=0.5，計(jì)算如下：

①主壓力缸：工作壓力：20 T，壓下速度：100 mm/s，行程：500 mm。

液壓缸的最大工作壓力Pmax=0.9 Ps=9 Mpa，

故：主壓力缸的面積A=F/ηp=0.02469 m2

主壓力缸的缸徑D=（4A/3.14）0.5=177 mm

取：d/D=0.5，所以d=88.67 mm，圓整d=90 mm，D=180 mm

輸入流量：q=VA=0.0025 m3/s

推包缸：同理可得，d=45 mm，D=90 mm，

輸入流量：q=VA=0.000636 m3/s

開門缸：通過計(jì)算，得到d=15 mm，D=30 mm。

（2）液壓泵參數(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算

泵及電機(jī)規(guī)格的選取直接關(guān)系到動(dòng)力源的利用率，因此選擇泵及電機(jī)時(shí)應(yīng)選擇最合理最節(jié)能的。泵的基本參數(shù)是壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率，一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來選取。選擇泵的另外因素是泵的流量或排量，泵的流量與工況有關(guān)，選擇泵的流量需大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量。泵的效率值是泵質(zhì)量好壞的體現(xiàn)，一般來說，應(yīng)使主機(jī)的常用工作參數(shù)處在泵效率曲線的高效區(qū)域。

①液壓泵的最大工作壓力：Pp≥P1+∑ △P

P1——執(zhí)行元件的最大工作壓力；

∑△P——壓力損失，簡(jiǎn)單管路系統(tǒng)，一般取（2～5）×105

觀察景物，要確定觀察點(diǎn)，也就是觀察景物的立足點(diǎn)。觀察點(diǎn)不同，所看到的景物就不同。要恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用一些常用的修辭手法，如擬人、比喻、排比等。

所以，Pp≥9 MPa+0.3 MPa=9.3 MPa

②液壓泵的最大供油量：

qp≥K∑qmax

K——系統(tǒng)的泄漏修正系數(shù)，K=1.1～1.3；

qmax——同時(shí)工作的執(zhí)行元件所需流量之和；

qp≥ 1.2×0.0025=0.003 m3/s

注意：為了使液壓泵工作安全可靠，通常使泵的額定壓力比工作壓力高0.25～0.60泵的額定流量與qp相當(dāng)，不要超過太多。

③液壓泵的型號(hào)選取：

外嚙合齒輪泵：CBG 2100，排量100 mL/r，額定壓力12.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速2000 r/min，最大轉(zhuǎn)速2500 r/min。

（3）液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選取

在泵的規(guī)格表中，一般同時(shí)給出額定工況（額定壓力、轉(zhuǎn)速、排量或流量）下泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按此值直接選擇電動(dòng)機(jī)，也可按液壓泵的實(shí)際情況，按下式計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率∶Pp=Ppqp/ηp

式中：

Pp——電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，kW；

Pp——液壓泵的最大工作壓力，MPa；

qp——液壓泵的流量，L/min；

ηp——液壓泵的總效率

根據(jù)液壓泵的轉(zhuǎn)速和所需的驅(qū)動(dòng)功率，選擇液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的規(guī)格和類型為：Y225M-4，其中額定壓力45 kW，轉(zhuǎn)速1480 r/min。

（4）液壓閥的選取

各種閥類元件的規(guī)格型號(hào)，按液壓系統(tǒng)原理圖和系統(tǒng)工況提供的情況從產(chǎn)品樣本中選取，各種閥的額定壓力和額定流量，一般應(yīng)與其工作壓力和最大通過流量相接近。

在本系統(tǒng)的壓力控制閥主要是先導(dǎo)式溢流閥，它與一個(gè)二位二通的電磁換向閥組成一個(gè)電磁溢調(diào)壓卸荷回路。選擇其型號(hào)為ZDB10VP2-30/100，該閥的最大工作壓力為31.5 MPa，最大流量100 L/min，最大調(diào)節(jié)壓力10 MPa，選擇力士樂系列疊加式溢流閥。

在液壓泵的出口安裝單向閥，目的是防止油液倒流，通過計(jì)算，選擇單向閥的型號(hào)為Z1S-10T1-30，其最大工作壓力為31.5 MPa，最大流量為100 L/min，開啟壓力為0.05 MPa，滿足系統(tǒng)的要求。

在本系統(tǒng)中，多處使用電磁換向閥，根據(jù)其所處的不同支路中，選擇其具體電磁換向閥的型號(hào)也不同，具體選擇如下：在推包缸所處的支路所需的電磁溢流閥的型號(hào)為DSG-01-3C2；在開門缸所在支路所需的電磁溢流閥的型號(hào)為DSG-01-2B2-50。

4 系統(tǒng)的集成化

集成式連接是由標(biāo)準(zhǔn)液壓元件或?qū)Ｓ谩⑼ㄓ玫妮o助元件，按設(shè)計(jì)要求用螺栓連接組合成一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用較多的有集成塊、疊加閥、錐閥和插裝閥等。集成化連接結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，可以很容易地增減元件，油路直接做在閥體或連接塊上，屬于無管連接，壓力損失要小。

由疊加式組成液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和集成化程度高，設(shè)計(jì)、加工和裝配周期短；配置靈活，安裝維修方便；當(dāng)系統(tǒng)改變時(shí)，可方便的更換或增減疊加閥；疊加閥可集中配置在液壓站上，也可分散安裝在設(shè)備上，無管連接，消除了泄漏、震動(dòng)和噪聲；壓力損失小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，使用安全可靠。

5 結(jié)束語(yǔ)

液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要元件的品種和數(shù)量相等，而選擇的規(guī)格和安放的位置不同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的功率利用，油溫上升的快慢和效率高低均有顯著的差別。所以，只有很好地了解打包機(jī)的工藝要求，綜合考慮液壓元件的構(gòu)造與工作特性，才能設(shè)計(jì)出節(jié)能、低噪聲、高效率的合理的液壓系統(tǒng)。合理的液壓系統(tǒng)將為打包機(jī)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，使打包機(jī)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中彰顯自身的優(yōu)勢(shì)，這樣才能立于不敗之地。

而該液壓系統(tǒng)經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，不僅成本低廉，而且系統(tǒng)穩(wěn)定、工作性能可靠，可以滿足生產(chǎn)實(shí)際要求，值得推廣，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]官忠范. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

[2]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)（上）.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[3]雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)（下）.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998.

[4]成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.