液压式双头套皮辊机Word格式.docx
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这些年来国内在液压件清洗设备的研制和生产方面发展很快，但使用经验表明，还存在一些需要进一步改进和完善的问题。
首先是通用清洗设备的适用性问题。
对于一些结构复杂和具有内部油路的零部件，采用通用清洗设备往往效果不理想，内部残留的污染物很难冲洗出来，因而应考虑选用或设计专用的清洗设备。
其次是关于清洗液的洁净性问题。
零件清洗过程中清洗液应保持一定的清洗度，这对于零件装配前的精密清洗尤为重要。
目前国内清洗设备较普遍地存在过滤装置不够完善的问题，过滤精度低，纳垢容量小，不能有效的滤除从零件冲洗出来的颗粒污染物。
有的清洗设备甚至没有过滤设备，而是定期对清洗设备的清洗液进行过滤净化。
这样，在清洗的初期清洁度可能符合要求，但清洗到后期，由于污染物积累清洗液污染越来越严重，不仅达不到清洗的目的，反而污染了零件。
因此，清洗设备必须装社具有足够高的过滤精度和纳垢容量的过滤器。
采用可清洗滤芯和增加外过滤系统，可提高过滤净化能力并节约费用。
此次液压皮辊机的技术要求是：
工作可靠、设计美观、维护方便.。
整台机器的控制系统都由液压系统控制。
设计的主要内容包括：
液压皮辊机的总装图，非标准零件的设计，液压缸的设计，电机及泵、阀、管件的选择使用等等。
为了使设计更趋于合理化、标注化、绝大多数零件都按照国家标注进行。
1总体方案论证
方案论证
（1）在螺杆机构加电机，但由于压力较难控制。
（2）用液压代替可以很容易的控制。
1.1原始数据：
参照棉纺厂精梳机，粗纱和细纱机、并条机、条卷机等纺织设备中使用的各种规格丁氰皮辊的套入和压出设备的参数。
套压皮辊芯的直径为Φ18～Φ35毫米。
套压皮辊的长度为150毫米
摩擦力=959.825N
经过查手册得到背压p2=0.6Mpa
1.2机器的结构和传动原理
液压式双头套皮辊机由机身、油路、传动机构及套压机构等主要部件所组成，各部分机构和使用分述如下：
（1）机身部分：
机身由油箱和工作台面构成一整体，油箱在机身的下部，中部装的是油路传动机构，上部为上下油缸托脚，油缸下部为支架和导轨，下方为箱体。
（2）液压传动机构
液压系统使用具有连续流动性的油液（即所谓的液压油），通过液压泵把驱动液压泵的电动机的机械能转换成油液的压力能，经过各种各种控制阀送到作为执行器的液压缸中，再转换成机械动力去驱动负载。
根据液压系统原理设计液压系统图：
图1-1控制原理图
1）油路传动机构如图所示，有电动机传动齿轮泵，出油口分两路，一路进溢流阀和压力表，另一路接分油器，在分油器上接有二位四通阀和单向阀，控制上下油缸动作，油箱采用20号机油。
2）套入机构
形式有弹条筒套入，接杆压入和接杆套压入三种。
弹条筒套入
接杆压入
接杆套压入
2液压缸的设计
液压缸在液压系统中的作用是将液压能转变成机械能，使机械实现直线运动，根据整个皮辊机的整体尺寸，初选定D=63.4mm，将液压缸内径圆整为系列标准直径D=63mm，活塞杆直径d，按d/D=0.35mm及活塞杆直径系列取d=22m。
液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算的。
壁厚按薄壁圆筒公式计算：
δ≥PyD/2〔σ〕[6]（4-2）
式中:
δ—液压缸壁厚（m）
D—液压缸内径（m）
Py—实验压力，一般取最大工作压力的（1.25～1.5）倍（Mpa）
〔σ〕—液压缸筒材料的许用应力。
取100Mpa
δ≥550×
10×
1.25×
60×
10-3/2×
100×
3.14×
10-4
≥6.5（mm）
外径D1=63+6.5×
2=76（mm）
液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。
缸体外型长度还要考虑到两端端盖的厚度。
综合考虑取液压缸缸体长度l=240（mm）。
缸体主要技术要求为：
有足够的强度，等长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久性变形；
有足够的刚度，等承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致于产生弯曲；
内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，等长期工作而磨损少，有高的几何精度，足以保证活塞密封件的密封性。
缸筒毛坯：
普通采用冷拔或热扎无缝钢管，国际市场上已有内圆精研磨，外圆精加工，只需按所要求的长度切割的无缝钢管供应。
此外，较厚壁毛坯用铸件和锻件，或用厚钢板卷成筒形，焊接后退火，焊缝须用X光或磁力探伤。
2.1活塞和活塞杆的选择
活塞是根据密封装置型式来选用其结构型式的。
通常分为整体活塞和组合活塞两大类。
这次选用的是无导向环活塞，其材料是用高强度铸铁HT200～300制造的。
采用“O”型密封圈，这样的选择使其结构简单，减少加工工作量，同时又能满足使用要求。
根据实际需要，参考昆山协孚厂液压皮辊机，选用实心活塞杆。
实心杆制造工艺教简单，故被采用。
活塞杆强度计算，主要验算活塞杆压缩或拉伸强度d2≥4FNs/3.14×
σ×
106
式中F—液压缸的最大推力
σ—材料的屈服强度
Ns—屈服安全系数，一般Ns=2-4
由上式求出d≥19.5（mm）
液压缸用的活塞缸材料通常要求淬火深度一般为0.5～1mm，或活塞杆直径每1mm淬深0.03mm。
表面处理一般为：
活塞杆表面须镀硬烙，厚15-25μm，也有的要求镀烙层30-50μm。
防腐要求特别高的则要求先镀一层软烙，后镀硬烙，镀后抛光。
活塞杆外径公差f7-f9
直线度≤0.02mm/100mm。
表面粗糙度：
一般为Ra≤0.3-0.4μm，精度要求高时Ra≤0.1-0.2μm.
2.2活塞杆防尘圈及导向套的选择
防尘圈设置在活塞杆或柱塞密封圈有三种基本形式，防止外界灰尘、沙砾等异物进入液压缸内，以避免影响液压系统的工作和液压系统元件的使用寿命。
国家标准GB10708.3-89规定的橡胶防尘圈有三种基本形式：
第一种形式是一种纯橡胶圈，它适用于安装在A型密封腔体内起防尘作用。
第二种形式是一种有金属骨架的橡胶圈，它适用于安装在B型密封腔体内起防尘作用，第三种形式是一种有双向唇的橡胶圈，它适用于安装C型密封腔体内起防尘和辅助密封的作用。
根据液压手册摘子GB6578-86选用A.A型液压缸活塞杆防尘圈，
参数：
d—活塞杆直径
s—密封沟槽经向深度
L1—密封沟槽长度
L2—防尘圈极限长度
D1—密封沟槽底经
D2—密封沟槽端部孔径
C—导入角长度
R1，R2—圆角半径
其值分别为：
d=25s=4
L1=5L2=8
D1=33D2=30.5
R1=0.3R2=0.5C=2
活塞杆导向套在液压缸的有杆侧端盖内，用以对活塞杆进行导向，内装有密封装置以保证缸筒有缸腔的密封。
外侧装有防尘圈，以防止活塞杆在后退时把杂质、灰尘及水分带到密封装置相处，损坏密封装置。
导向套的典型结构型式有轴套式和端盖式两种。
1结构
查[5]表17-6-18，根据设计结构的整体性考虑及机械性能要求，在设计时采用了轴套式的活塞杆导向套结构。
2导向套的材料
金属导向套一般采用磨擦系数小、耐磨性好的青铜材料制作，非金属导向套可以用塑料（PA）、聚四乙烯（PTEE+玻璃纤维）或聚三氟氯乙烯材料制作。
在设计中采用了金属制作的导向套。
3导向套长度的计算
1）导向套尺寸配置
查[5]表17-6-19，导向套的主要尺寸是支承长度，通常按活塞杆直径、导向套的型式、导向套材料的承压能力、可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。
2）最小导向长度
导向长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，在设计时必须保证缸有一定的最小导向长度，一般缸的最小导向长度应满足：
H〉S/20+D/2m
而S=254-150=104mm
H——最小导向长度，m
S——最大工作行程，m
D——缸筒内径，m
导向套滑动面的长度A，在缸径小于80mm时，取
A=（0.6～1.0）D
当缸径大于80mm时，取A=（0.6～1.0）*d
在本设计中缸径为76mm＜80mm应用公式：
A=（0.6～1.0）*D
即A=（0.6～1.0）*63=38～63mm,取A=55mm。
4加工要求
导向套外圆与端盖内孔的配合为H8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合为H9/f9。
外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm，圆度和圆柱度公差不大于直径公差之半，内孔中的环行油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。
3.液压泵的设计
3.1液压泵的设计根据泵的工作压力和泵的流量确定
压力的确定F=F摩×
μ=959.825×
0.8=767.86N
p1
D2-p2
（D2-d2）=F
p1×
×
632-0.6×
106×
（632-222）=767.86
p1=4.3Mp
流量的确定Q=VA
=0.004×
D2
632
=13ml/r
选择液压泵的规格
根据以上并得P和Q值查阅液压工程手册，现选用CB-B25型齿轮泵，该参数为：
理论排量q=16ml/r，泵的额定压力5Mp，最好转速1450r/min，驱动功率1.3kw。
4.电动机选择
原动机是许多机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、液压机等。
电动机构造简单、工作可靠、控制简便、维护容易，一般生产机械上大多数均采用电动机驱动。
本设计也采用电动机作为原动力。
4.1选择电动机的类型和结构型式
生产单位一般用三相交流电源，如无特殊要求，通常都采用三相交流异步电动机。
我国已制定统一标准的Y系列是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。
所以本设计采用Y系列三相异步电动机
4.2确定电动机功率及其它参数
电动机的容量（功率）选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。
当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或使电动机因为长期过载而过早损坏；
容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运行，其效率和功率因数都较低，造成浪费。
电动机的容量主要由电动机运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况有关。
电动机的工作情况一般可分为两类：
（1）用于长期连续运转、载荷不变或很少变化的、在常温下工作的电动机；
（2）用于变载荷下长期用行的电动机、短时运行的电动机和重复短时运行的电动机。
根据本设计的实际工程条件来看，应该根据第一种情况来确定电动机。
选择这类电动机的容量，只需要使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。
电动机的额定功率Pm等于或稍大于电机输出功率P,即Pm≥P。
从手册中选择相应的电机型号，而不必再作发热计算。
通常按照Pm=（1-1.3）Po选择，电机功率大小应视工作装置可能的过载情况而定。
根据传动原理图可知电机的功率主要根据泵的功率来确定。
由资料
可知
在本设计中工作阻力主要来源于皮辊对铁芯的摩擦阻力。
根据皮辊主要材料橡胶的性能以及几何尺寸可以初步估计橡胶皮辊对铁芯的弹性应力为F=959.825N，由此可以知道橡胶皮辊对铁芯的等效摩擦力（公式
）为：
其中：
u为橡胶材料对铸铁芯的摩擦系数，由资料
可知u=0.8（此处为无润滑状态）。
因此：
液压缸的工作压力即等于皮辊对铁芯的摩擦力，即有公式
：
式中：
分别为液压缸所受压力和受力横截面面积，由缸体设计可以知道
25600x10-6m2
2.99x104N/m2
即为油路压力。
由控制原理图可知，液压油经过油管回油到集成块，根据油路压力可以选择集成块组成部分：
WE型电磁换向阀，BT-06-32型先导式溢流阀。
同样根据油路压力可选择泵的型号为CB-B25型齿轮泵，该泵参数为：
理论排量q=25ml/r,泵的额定压力为2.5MP，最高转数1400r/min,驱动功率1.3KW。
根据以上资料，参考实际生产的条件，可选择型号为Y90L-4的电机，其基本参数如下：
额定功率Pm=1.5Kw
额定转速Nm=1400r/min
额定电压V=380V
额定电流A=3.7A
其次电动机的外形尺寸、电动机中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等也均可在手册中查得。
在本设计中，油路压力损失未计入计算，但考虑到压力损失，所以阀和泵的选择均在无压力损失的情况下选择，这样可以保证有足够功率在实际生产中运行。
5整机及其他附件的设计
5.1机体设计
机体的设计是参照JT-SA808G型双头套皮辊机的设计方案，采用立式布置，采用立式结构的优点在与：
加工和装配工艺性好；
同时，安装、调试与运输也都比较方便。
其缺点是削弱了机身的刚性，这一弊端通常是用加强部件之间连接部位的刚度来补偿。
减少机器的占地空间，机体是用与安装液压缸、电机、泵、各类阀等部件。
根据实际工程需要，本设计的机体主要采用焊接式。
材料为Q235，对于机体，前后和底板采用整体焊接，两侧采用铁皮联接。
在设计机体时应注意以下几点：
（1）焊接部位应保持清洁，无杂物；
（2）未加工外表面涂防锈耐油油漆；
（3）焊接部分应除去内应力；
（4）焊接处不得有焊接缺陷。
5.2导轨设计
导轨的功用是向导和承载。
设计时主要按照保证导向精度、耐磨性、低速运动的平稳性、结构简单、工艺性好等基本要求来设计。
导轨的材料主要有灰铸铁（HT150）、钢、有色金属、塑料等
导轨的主要类型有：
（1）矩形导轨，其承载能力大，导轨垂直和水平方向误差相互没有影响，制造与维修方便，但侧面存在误差，影响导向精度，适应于载荷较大、导向精度要求不太高的场合；
（2）三角形导轨，支承件导轨为凸形时，称为山形导轨，反之称为V形导轨，这种导轨在磨损后，在正向载荷的作用下，能自行补偿磨损量，不产生间隙，导向精度较好，但垂直与水平方向的误差相互影响，制造与维修困难；
（3）燕尾形导轨，其高度尺寸较小，结果紧凑，能承受颠覆力矩，便于调整间。
目前国内外套皮辊机上的导轨所用的形式主要就是以上几种形式。
参考以上几种导轨，根据实际要求，本设计主要采用热扎等边角钢（GB9787-88）来作为导轨，其结构简单，并且能够满足传动要求。
导轨结合面之间都存在间隙。
在调整间隙的装置上有：
（3）压板，压板用螺钉紧固在运动部件上，可用刮研、垫片或平镶条来调整间隙；
（4）镶条，镶条有平镶、楔形镶条和压板镶条等。
5.3其它
短皮辊的压入主要是由接杆压入，接杆的外径根据铁芯的直径选择。
而导向头则需要根据皮辊各自不同尺寸自制。
皮辊压入压出接杆种类见表5-1。
表5-1皮辊参数表
顶杆外径
适用铁芯直径
￠16
￠18
￠20
机器的维护注意：
上活塞杆移动，必须注意安全操作，避免撞击致使弯碰毛。
不要将任何污物掉进油箱，从而引起油路堵塞。
定期清理油箱及及时检查各类阀的工作情况。
6液压阀及其管路的选择
6.1液压阀概述
液压阀的作用是在液压系统中，液压控制阀来控制液压系统中的压力，流量及油液的流动方向，从而控制液压缸或液压马达的启动，停止，速度，方向力以及动作顺序等，以满足各种类型的液压设备对运动，速度，力或转矩的要求。
任何一台液压设备或装置的液压系统中，液压阀无论在品种还是数量上都占有相当大的比重。
因此，液压阀性能的好坏对液压系统的静特性，动特性，工作可靠性有直接的影响。
对于液压阀，除了要求满足噪声低、寿命长、抗污染能力强、小型化、轻量化、密封性能好、安装、调整、维护保养方便等项性能指标以外，各类液压阀还有其他特殊的要求。
液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
现在多运用液压伺服系统，液压伺服系统可分为泵控系统和阀控系统两种基本类型。
泵控系统是通过用伺服阀改变泵的排量来控制油液油量，从而改变执行机构的输出速度，系统中的压力则与负载相适应。
阀控制系统是直接由伺服阀来控制流入执行机构的流量，液压油源通常是定压力的，阀控和泵控相比，阀控具有较多的优点，如响应速度快，控制精度高，结构较简单。
虽然它的效率较低，但由于性能优越而得到广泛的应用。
尤其在小功率系统中，几乎采用阀控制系统。
6.2溢流阀的选择
溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力保持恒定，实现调压，稳压和限压。
对溢流阀的主要性能要求是：
调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，压力损失小，噪声小。
本次设计采用的是BG系列阀型号YF-L10C通经10mm额定流量40L/min调压范围35～140（Kgf/cm2）
6.3方向控制阀的选用
单向阀的功能是只允许油液向一个方向流动，而不允许反向流动
根据液压传动手册查得选取MAC-01-30型号的单向阀。
选取两位三通阀。
两位三通阀采用液控式。
选用规格34DF3OE10BD。
6.4其它附件
在液压传动中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管。
钢管能承受较高的压力，廉价；
但弯制比较困难，弯曲半径不能太小，多用于压力较高、装配位置比较方便的地方。
一般采用无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可用焊接钢管。
铜管等承受的压力较低（p≤6.3～10MPa），经过加热冷却处理后，铜管软化，装配时可按需要进行弯曲；
但价贵且抗振能力较弱。
尼龙管用在低压系统；
塑料管一般只作回油管用。
胶管用作用联结两个相对运动的部件之间的管道。
胶管分高、低压两种。
高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架的胶管，可用于压力较高的油路中。
低压胶管是麻绳或棉绳编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的油路中。
由于胶管制造比较困难，成本高，因此非必要时尽量不用。
管接头的类型及特点：
扩口式管接头。
利用管子端部扩口进行密封，不需要其他密封件。
结构简单，适用于薄壁管件连接，工作压力〈8MPa。
管路应有弯，两个固定元件中间的一段管子是不取的，因为热变形会引起漏油哦或损坏。
如果一个液压系统由几个独立的部分（如泵站、阀架、蓄能器架之类）组成，则每部分内部的管路引到该部分的一个侧面隔板或块上接受，对外连接的个油口或接头应有与路图上一致的标记，各油口之间要留出足够的间距以便能单独装拆每根外部接管。
管路布置要横平竖直，整齐美观。
管路不能妨碍液压元件和设备部件的调整和更换，不能妨碍设备的运行，不能妨碍人员通道、维修区、操作者活动区的畅通。
管路要能单独拆除其他管路或元件。
管路的布置、支撑和防护要把管路被损坏的可能性减至最少。
管路应有充分的支撑。
对于直管段，外径小于20mm的管子的支撑间距应不大于1m；
外径在20～40mm在、之间者不大于2m；
外径大于40mm者不大于3m。
弯管的两端及软管的硬管端也应设支撑。
本次管道初选用铜管，管子外径D0=8mm,壁厚1mm。
7油箱的设计
7.1液压油箱的设计
油箱在液压系统中也相当重要
油箱在液压系统中的主要功能是：
1）储存系统所需的足够油液；
2）散发系统工作中产生的一部分热量；
3）分离油液中的气体及沉淀污物。
油箱的作用是储油、散热、分离油中空气、沉淀油液的污物等；
有时油箱盖还可用作液压泵装置和其它液压元件的安装底板。
在一般设备中，大多采用钢板焊接的分离式油箱；
极少采用与机床床身焊接或铸造在一起的总体式油箱。
一、油箱的容量
油箱要有足够的容量，以保证必要的散热能力，在工作时还应保持一定的油位高度。
由于工作条件的差异很大，而且影响散热的因素很多液压泵的流量、工作压力不同，若系统效率不同，所需要散发的热量也不相同，故一般的油箱有效容量其数值变化范围很大，大多数中、低压系统可按液压泵每分钟流量的3-6倍来估计，流量大、压力低的取小值，流量小、压力高的取大值。
要求能容纳停车时因重力等
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