全自动钢材打捆机液压系统设计说明书.docx
《全自动钢材打捆机液压系统设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全自动钢材打捆机液压系统设计说明书.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
全自动钢材打捆机液压系统设计说明书
课程设计任务书
学生姓名：
石狄专业班级：
机设0706
指导教师：
李受人工作单位：
武汉理工大学物流学院
题目:
全自动钢材打捆机液压系统设计初探
初始条件：
北京航空航天大学研制的SGBD-800-I全自动液压棒材打捆机以退火或热轧盘条（Q195）为捆扎材料，以拧紧720度为紧固方式，采用液压为动力源。
全自动液压棒材打捆机的技术指标为：
1、满足国家标准要求（对螺纹钢一级标准2吨/捆，二级标准4吨/捆）；
2、包装材料：
Φ10-40mm棒材；
3、捆扎材料：
Φ6.5mm退火或热轧盘条（Q195）;
4、捆丝结拧紧720度；
5、捆径范围：
Φ100-400mm；
6、打一个捆结的时间小于10秒；
7、打捆机可以与生产线其他设备通用。
多台打捆机可以联合运行。
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、明确设计任务，理解各自系统模型。
画出系统原理图。
2、完成系统元件选型，集成块设计，画出集成块加工图。
3、撰写课程设计报告，制作PPT,进行课程设计答辩准备。
4、在课程设计中，要体现一定的创新设想。
时间安排：
1.04～05明确设计任务，理解各自系统模型
1.06～14完成系统元件选型，集成块设计，撰写课程设计报告。
1.17～21制作PPT,进行课程设计答辩
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
摘要
介绍钢材打捆技术的发展趋势和钢材打捆机的工作原理，对引进瑞典SundBirsta公司的棒材打捆机的液压系统进行初步的研究和设计，并提出了相应的创新设计。
关键词：
打捆机；液压系统；创新设计
1.引言
钢材打捆机是钢铁企业实现钢材产品自动化包装的设备,其特点为连续工作。
工作和检修环境恶劣,很多厂家还缺少冷却用水,这就要求打捆机液压系统必须连续工作,可靠性高,抗污染能力强。
因此打捆机液压系统设计时采用了抗污染能力强、价格低廉的齿轮泵,但由于打捆机在两个工作循环之间有一个等待时间,这时液压系统的负载流量为零,泵的输出如果全部溢流必将产生巨大的热量,给系统的冷却,特别对采用风冷方式的冷却带来困难。
2.打捆机的发展趋势
为了适应现代化钢材生产的需要，目前国际上打捆机的发展呈现了以下趋势：
（1）多品种、专业化、系列化
为了满足各种不同钢材打捆的需要，根据不同钢材各自生产工艺和包装特点，钢材打捆机已形成了多品种、系列化、专业化的趋势，研制出了适合不同钢材打捆的专用钢材打捆机，主要表现在各种新型捆扎材料的使用和捆扎锁紧方式的创新（目前国际上钢材打捆机的具体分类可见图2.1）。
（2）与钢材成形机配套使用
为了提高钢材打捆的自动化程度，且打好捆的钢材具有整齐固定的形状，钢材打捆机与全自动钢材成形机配套使用，如钢管在成形工位被自动码放成正六角形、方矩形等稳固的形状，然后将码放好的钢材输送至打捆工位进行打捆，达到稳固整齐的包装效果。
实现了钢材成形打捆的全自动化生产。
（3）具有塑料膜包覆机构，保护钢材表面质量
对于高质量的钢材，如不锈钢管、石油套管、镀锌板材、卷材，为了防止在打捆的过程中将钢材表面刮擦，破坏外表金属涂层和防锈漆，在打捆之前先在钢材捆表面卷绕塑料薄膜对钢材进行表面质量保护。
（4）打捆速度不断提高
为适应现代化钢材生产流水线高效率生产的要求，必须相应的提高打捆包装速度。
目前国际上钢带打捆机平均每道的捆扎速度为20秒左右，退火或热轧盘条打捆机的打捆速度一般在10～20秒左右。
（5）提高打捆机的自动化程度
钢材生产流水线对钢材打捆机的自动化程度要求越来越高，先进的钢材打捆机普遍采用了微机控制和PLc控制技术，具备了全自动打捆、故障报警、自动计数的能力，在流水线生产中能实现自动送料、自动定位、自动转位等功能，可以进行远距离操纵控制，通过监视系统和报警系统，及时发现问题，排除故障。
此外机器的操作与维护更趋向方便，无须熟练的工人就可操作，一般的技术人员就能维修，大大促进了打捆机的推广。
图2-1打捆机的分类
3.打捆机的工作原理
打捆机主要由喂丝单元、导丝槽单元、打捆单元、打捆机升降单元和液压系统等组成，如图3.1所示。
图3-1打捆机结构示意图
1.喂丝单元；2.导丝槽单元；3.打捆单元；
4.打捆机装置升降单元；5液压泵站
喂丝单元由喂丝轮、压轮、带有弹簧的承载臂、导向器、限位开关等组成，谓丝轮上装有两片摩擦盘，这两片摩擦盘组成截面为V型的圆形导槽，喂丝轮由液压马达驱动，压轴轮由凸轮机构组成，靠扭簧来实现定位和预压缩。
导丝单元由导丝槽、移动导丝槽的液压缸、盖轮组等组成，导丝槽截面为矩形，内径尺寸为Φ650mm，中间隔板将其分成两条滑道，每条滑道均匀布着球轴承，在打捆机装置底部装有一套液压缸，用它可以移动导丝槽，以确定使用单个滑道或者两个滑道，从而可以打单捆或者双捆。
导丝槽包含一个盖轮系统，分布着5个盖轮组，每个盖轮组上装有一个轴承滚轮，轴承滚轮由一个小液压缸驱动，可以在垂直与导丝槽所在平面向外翻转。
打捆时，盖轮组依次翻转，打捆丝顺次释放，从而增大打捆丝的张紧力。
喂丝单元和导槽单元的液压回路如图2所示（为了表达简洁，图中只画出5个盖轮组液压缸中的一个）。
图3-2喂丝单元和导丝槽单元液压回路
打捆单元由扭转轴、带有切刃的拧结头、扭簧、夹紧缸、松开缸、助切液压缸、夹丝臂、夹丝板、导向切刀等组成。
扭转轴由扭转马达驱动，拧结头沿扭转轴轴向固定在其端部，扭转轴和扭簧构成圆柱凸轮机构，使扭转轴可以向一个方向旋转扭结，从而反向转动复位，夹丝板固定在夹丝臂上。
导向切刀是联接喂丝单元、导丝槽单元和打捆单元的重要部件。
打捆机装置的升降由机座底部的一个液压缸驱动，打捆机上升，拧结头轴线正好和圆形钢捆法线方向一致，表示打捆准备就绪，开始打捆；打捆机装置下降，表示打捆动作完成，开始喂丝。
打捆单元和打捆级装置升降单元液压回路如图3所示。
图3-3打捆单元和打捆机装置升降单元液压回路
打捆机自带一套液压系统，包括液压泵、液压马达、液压缸、液压阀、油箱、管式冷却器、油位报警装置等。
各阀块集成在油路阀块上，结构紧凑，减少了密封不良引起的漏油隐患。
根据打捆机的执行元件数量，以及打捆机的连续运行的特点，从液压系统长期稳定可靠运行的情况出发设计了打捆机液压系统，其液压原理图如图4—4所示。
图3—4打捆机液压泵站原理图
打捆机的工作过程为：
10YA通电，升降缸28缩回，打捆机装置下降到低位，3YA通电，喂丝轮马达正向起动，靠压轮轴承和摩擦盘之间的摩擦力作为动力，使打捆丝依次经过承载臂、导向器、导向切刀的底孔，穿过拧结头一侧的孔进入导丝槽单元，然后由导向切刀的上斜面切入拧结头的另一孔中，在捆丝惯性力的作用下，承载臂打开，摆离喂丝轮约10mm，使限位开关感光，夹紧油路8YA通电，夹紧缸23动作，夹丝板夹紧打捆丝的丝头，2YA通电，喂丝轮马达反向转动拉丝，5YA通电，盖轮组液压缸伸出，导丝槽的盖轮组依次打开，捆丝顺次释放，捆紧钢捆，然后夹紧油路8YA断电，松开缸动作，同时7YA得电，扭转马达正转，拧结头开始拧结，当捆丝达到预定的拧结角度后，拧结头刀刃将打捆丝切断，9YA得电，助切缸缸杆缩回，将打好的结下弯，6YA得电，扭转马达反转，拧结头反向旋转复位，这样就完成了一个打捆周期，准备进入下一个周期。
图3-5系统原理图
1.油箱；2、5.过滤器；3.电机；4.泵；6.单向阀；7.蓄能器；8.压力继电器；
9.溢流阀；10.冷却器；11两位两通电磁阀；12、19、26.三位四通电磁阀；
14、17、21、24.两位四通电磁阀；13喂丝马达；15、16.导丝槽液压缸；
18.盖轮组液压缸；20.扭转马达；22.松开缸；23.夹紧缸；25.助切缸；
27.液控单向阀；28.升降缸
系统中采用蓄能器辅助供油和设置压力继电器实现了液压系统的高低压运行，已期达到降低液压系统发热量的目的。
其工作过程如下：
在卸荷状态下启动电机，1YA断电，使系统压力上升，同时蓄能器充油，当系统压力超过压力继电器设定的最高值时，1YA得电卸荷，液压系统在蓄能器的放油状态下工作，直到系统压力降到压力继电器规定的最低工作压力为止；随着液压系统的运行时间的增加，油箱温度逐渐上升，并利用温度传感器进行监测，温度传感器规定了油箱的正常工作温度范围，当油温升高到超过温度最高设定值时，启动冷却系统时油温降低，直到系统温度降低到温度传感器规定的最低工作温度为止。
当系统由于某些故障而使油温迅速升高，并达到油液的最高温度时，给出温度报警信号，以便及时排除故障，维持液压系统的正常运行，对于液压系统还设有液位、油滤堵等故障报警点，以确保液压系统的长期稳定运行。
电磁阀通断顺序表如下：
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
7YA
8YA
9YA
10YA
11YA
对应功能
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
打捆机下降
-
-
+
-
-
-
-
-
-
+
-
喂丝马达正转送丝
-
-
+
-
-
-
-
+
-
+
-
夹紧缸工作
-
+
-
-
-
-
-
+
-
+
-
喂丝马达反转拉丝
-
+
-
-
+
-
-
+
-
+
-
盖轮组打开
-
+
-
-
+
-
-
-
-
+
-
松开缸工作
-
+
-
-
+
-
+
-
-
+
-
扭转马达正转拧结
-
+
-
-
+
-
+
-
+
+
-
助切打弯
-
+
-
-
+
+
-
-
+
+
-
扭转马达反转复位
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
保压
表3-1电磁阀通断顺序表
4.打捆机液压系统设计
4.1系统概述
打捆机液压系统由泵站、控制阀、执行元件以及管件组成，是打捆机的核心，负责打捆机各执行机构能量的供给，在分析打捆机液压系统之前，必须首先确定打捆机的工艺流程、液压执行元件的动作顺序和动作时间，根据这些具体参数来确定液压系统各部分的参数。
4.2打捆机的负载流量计算
打捆机的打捆周期是由顺次执行的各执行机构协调动作才完成的，对于整个打捆过程，主要包括以下几个主要步骤：
1打捆机复位：
打捆机首先检查各执行机构是否复位，以便进行打捆操作，打捆机复位状态如下：
导丝槽开、拧丝缸旋退、伸缩缸缩回、剪切器闭合、防脱缸缩回、液压锁中的入口锁打开、蓄丝满和车体上升高位。
只有满足以上状态，打捆机才能接受打捆命令执行打捆动作，其整个打捆流程图如下：
图4—1打捆机执行流程图
根据流程图和各执行元件的动作时间可得打捆机在一个打捆周期内的负载工况，在图4—1所示的打捆机流程中，有些步骤的执行是不占用打捆时间的，如车体的定位，它的执行是与钢捆的预成型机构同时进行的，而且车体的定位时间小于钢捆的预成型时间，根据前文分析的结果，导丝槽完全包容辊道中的钢捆，因此车体的定位、导丝槽闭合、钳口的伸出以及送丝等几个工序都可以与预成型动作同时进行，实际打捆时间的计算只是从抽丝到车体的上升动作的完成。
各动作的执行顺序如图4—2所示。
图4—2各动作的执行顺序图
由以上分析可以知道：
除以上不影响打捆周期的动作以外，还有车体上升的瞬间才对打捆周期产生影响，因此所研制的打捆机，其打捆周期只有6~7秒，大大提高了生产效率，为钢铁产量的进一步提高提供了理论储备，根据图4—2所示的工况，各动作执行所需要的流量为：
1）车体升降的负载流量计算：
车体的升降范围为0~300mm，即打捆机捆扎的钢
升级会员 