液压金属打包机设计含全套CAD图纸Word文件下载.docx
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第1章引言
引言
1.1.1课题研究背景
几乎所有的打包机都是一个原理：
使要加工的材料在不被破坏的条件下，通过设备的紧缩、打包，让本来散乱、占空间大的材料变成统一规格的小体积、比重大且容易集装回收与运输的包块。
打包机目前分为金属和非金属打包机这两种。
本次设计选择适用于各类金属及其相应制品材料的和打包
。
在本文中，包装机的设计属于前者，废金属通过打包紧缩后可以降低回收的本钱，提高经济效益。
工业进程的飞速发展，使得废金属的量大大的增加，所谓的废金属包括废包装物、边角余料、切屑、线材等等一些不可直接再进行生产的金属物料。
而此刻，小部份的废金属加工设备只在大型的冶金企业中才具有，其余大部份的废金属加工设备服务于再生资源回收利用公司或基层回收站。
也就是说虽然金属资源的过度浪费虽然引发了国内企业的担忧，但仍是没有引发足够的重视
对比国外，我过的打包机机械产品数量和种类上都比较少。
国外的打包机机械产品已经走上节能、智能和高等科技化的道路。
而国内从引进废金属打包机到此刻已经有20余年，打包机械的发展仍没有跟上工业进程的步伐。
在科技发展进程中，金属打包产业发展趋向必将是：
1）高效化、
2）机电一体化
3）自动化、智能化
从现有的信息，目前拥有和利用的金属包装机分为两类：
螺杆驱动和液压驱动，删除简单和替换的机械。
此刻，丝杆传动的金属打包机几乎已经从市场上淘汰掉了，这是由于丝杆传动跟摩擦压机的某些缺点一样，而且丝杆传动的丝杆要求精度高，这将致使丝杆传动不能较好地发展；
而用液压传动的金属打包机则具有了上述丝杆传动所没有的长处，用液压传动的打包机传递压力大、工作效率高、速度能够自动控制等。
1.1.2课题研究的意义
4）留意咱们的周边环境，容易觉察到，各个企业工厂的金属废料料和日常生活中遗弃的金属制品都日趋增加，这是工厂企业在飞速发展和人们生活质量愈来愈高的原因。
但是，这自然就给咱们的周围的环境和社会的发展带来举足轻重的影响。
随着经济和科技的不断发展，许多矿产资源也将慢慢减少
因此，如何处置金属废料，不仅要杜绝对环境的破坏，还要废物回收利用，可持续的资源发展，就变成咱们的重点研究按方向。
打包机在国民经济中发挥着不可替代的作用，这是因为它能实现对金属废料的打包回收再利用，前景开阔。
上述是从大体的意义上动身的，变废为宝、资源再利用是必需要的。
可是，咱们此刻面临更多的是如何让回收的本钱降得更低，回收的效率提得更高。
此刻国外的打包机正在朝着智能、自动、高效化发展
国内对新产品的研究的缺乏动力、财力使得现今的打包机技术处于掉队的不良状况。
日趋激烈的竞争让企业的自主研究功效无法让公共分享，而相关部门又没有科研经费的投入。
让这一领域的空白无法填补。
按照上述的情形，本文研究设计的金属打包机与过去的打包机相较，是具有必然研究意义的。
设计内容简介
1.2.1研究解决的问题
传统的包装机械设备包括传动机构、动力系统和工作机构。
机械运动的能源来自动力系统；
而机械的运行是靠传动机构来实现的；
但是传动机构的作用是为了让动力源知足运行机构对速度、力、和其他运行功能要求的装置
1）初始数据：
（1）公称推力：
1150KN
（2）紧缩室尺寸：
1100×
650×
550mm
（3）包块尺寸（长×
宽×
高）：
（240-350）×
250×
250mm
（4）包块密度：
≥1800kg/m3
（5）生产效率：
950-1200kg/h
1.2.2整体设计方式
1）金属打包机主体的设计
（1）打包机机体的设计
（2）紧缩室的设计
①紧缩室的尺寸设计
②进行弯曲强度校核
2）液压系统的设计
（1）液压泵的选择
（2）提供能实现足够流量和压力适当的液压油泵当中液压源的产生机构
（3）液压缸及控制油路的设计：
要求能实现如下工作进程：
启动后，上盖缸自动合上→锁紧机构锁上→主缸快进达到必然位置后切换为工进→当主缸压力达到必然值后，主缸保压→侧缸快进，达到必然行程后切换为工进→当侧缸压力达到必然值后，侧缸保压→保压一按时间后，主缸泄压，侧缸回到起始位置→锁紧机构松开→上盖打开→前门打开→主缸将包块推出紧缩室→主缸快退回到初始位置→前门关上→进行下一次填料。
（4）辅助装置的肯定：
采用以上提到的各个部位彼此连接通道和接口。
3）单片机的控制线路设计和编程
（1）液压原理图的设计
（2）选择单片机的控制器
在选好了对应单片机和操作对象后，实现下面几个操控进程：
①上盖打开，填入待加工的金属废料；
②上盖合上，用锁紧机构来锁住上盖；
③主缸快进，必然行程后工进，到必然压力后保压；
④侧缸同主缸；
⑤主缸泄压，锁紧机构松开，上盖和前门都打开；
⑥主缸快进，把包块由前门送到紧缩室；
⑦主缸快退，前门关上，等候下一次填料而且进行包装。
本章小结
按照市场需要和制造能力，完成打包机的研发和制造。
要求可以达到步骤准确，工作安全、便于保护、并能使所设计的打包机经济实惠、性能稳定的目标，液压系统应用了plc控制，控制容易、便捷，可以很好的实现市场的需求。
加工工艺很好
第2章打包机主体的设计分析
主要任务就是进行打包机的外形设计和肯定辅缸及主缸压包输出包的运作形式，而且对涉及的部位受力分析。
打包机的结构设计
打包机的机体设计最大体的任务就是肯定适合的机体结构，而且从初始的数据动身，选择合理的结构和大小，最后设计出符合条件的紧缩室。
因此，对于液压金属打包机的推送紧缩块运做程序的分析，是实现本次设计的必要条件
2.1.1打包机的运动
打包机运动程序如下：
1）填料后上盖关闭，用锁紧机构来锁紧上盖，避免上盖被顶开。
2）主缸压头加速前进，达到设置的行程后切换为工进。
直到废弃金属打包成包块且等于包块长度为止，此时主缸保压。
3）主缸保压时，侧缸快进，达到必然位置时切换为工进。
当废弃金属打包成包块抵达包块设定的宽度位置后侧缸保压。
4）包块打包完成后，锁紧机构就回到原来的地方，上盖打开。
5）打开前门，主压头快速前进，将包块由压机前端推出紧缩室，主推头快退回到初始位置。
6）前门关闭，马上进入下一个循环而且加料。
2.1.2打包机的总布局
1）主机部份。
侧缸系统要放在紧缩室侧面，在机体上水平放置主缸系统，前门系统与主缸系统彼此垂直，上盖缸系统放在主缸上面，锁紧机构放在上盖上方，这就是主机部份。
按照组成的结构可分为：
（1）机体
机体是由几大块构件拼凑起来的，它有固定的位置和形式，不需要调节修定，因此安装和拆卸都比较简单。
利用中也不容易损坏。
（2）上盖缸系统
上盖缸系统是由上盖缸及上盖组成。
当填料结束后，上盖在上盖缸的推动下，扣住前门上端，此时上盖平行于紧缩室底板，底板到上盖下端面的距离就是包块的高度。
上盖也是由几块部件构建而出的，因此需要焊接增强筋。
锁紧机构就放置于上盖的上端面。
（3）锁紧系统
其主要作用是通过锁紧机构的销将上盖跟前门挡板连在一路。
避免压机打包废料的时候由于过大的压力从而将上盖顶起，造成事故。
上盖上装有锁紧机构导向机构，可以将锁紧机构的销轴导入到前门挡板上的销孔内。
销轴要通过前门，为了避免由于物料的干扰使得销轴无法导入到前门挡板的销控内，故需加大前门上的孔道，让销轴安全通过。
（4）主缸、侧缸系统
主缸、侧缸系统是由主缸体总成、圆螺母和主压头等组成，它就是用来对松散的物料进行打包紧缩，使它达到必然的密度，将物料紧缩到包块要求的宽度后保压然后由侧缸系统进行下一步紧缩。
当主缸把包块紧缩到设定的尺寸后就停止。
侧缸系统跟主缸系统一致，侧缸系统控制着包块的长度。
（5）出料门系统
出料门系统是由出前门辅助缸总成、料门、支座及其它主要零部件组成。
它的功能就是当紧缩块紧缩成形时，把出料门打开，把金属紧缩块从门洞口移出。
因为出料门是和高压室在一路，直接承接从主缸来的挤压力，所以运行进程中要确保开门之前的主缸体的卸压得步骤和泄压的时间要求，不然就会致使门无法正常打开或部件损坏。
2）动力系统
动力系统放在机械后半部份。
本次设计只是对这部份做一个说明，并非做主要设计。
整个系统由下列部份组成：
（1）油箱部份
（2）油泵—电机组
（3）控制阀组
（4）管路系统
（5）操纵箱
操纵箱作为机械的电路控制中心，机械的主要电气元件均置于柜内
这项在这边只进行说明，在本次设计中不进行设计计算。
图打包机总装图
打包机紧缩室的设计与强度校核
本章节重点的校查对象是紧缩室门板和压头。
2.2.1压头的强度校核
因为压头是开口销连接式厚度是100mm的压板，其功能是用来承接挤压应力，在紧缩进程中，它承接的挤压应力可几乎为零故而不进行设计计算。
2.2.2紧缩室的设计
紧缩室的尺寸设计：
依照要求，打包紧缩后的金属包块的体积是（~）**，且初定紧缩室的尺寸大小是：
**，为了缩短主液压缸的有效工作行程，故而肯定废弃金属包块的体积为**，且紧缩室的尺寸为**。
紧缩室利用厚度是（25~50）mm的钢板焊接，材料是45#钢，抗拉强度：
=600（MPa）,屈服强度
=355（MPa）由任务书可知紧缩时的推力是1150KN，壁厚选定为40mm。
表安全系数n
材料
静载荷
交变载荷
冲击载荷
不对称
对称
钢
3
5
8
12
铁
4
6
10
15
按照表，选取安全系数n=5，则：
许用拉应力：
=
/n=120（MPa）（2-1）
许用压应力：
/n=71（MPa）（2-2）
许用剪切应力：
=（MPa）（2-3）
活塞和紧缩室的挤压强度。
[
]=
<
]（2-4）
紧缩室侧壁和出包门相应的剪切应力.
]（2-5）
式中:
（2-6）
（2-7）
出包门和紧缩室侧壁的拉压应力：
已知主液压缸压头点处的剪力最大FC为1150KN
图2-2剪切强度图
图2-3弯曲强度图
（2-8）
（2-9）
（2-10）
求得最大弯矩Mmax为,W为
由公式2-8得：
]（2-10）
知足强度要求。
第3章打包机液压系统的设计
液压系统的特点
1）可以轻易的达到无级调速的目的，而且调速的区间比较大，一般可以达2000：
1。
2）重量较轻体积较小；
3）传动比较平稳；
4）可以完成过载保护，而且工作油液可以自动润滑传动的部件，从而可以增加利用年限；
5）操做方便容易，可以做到自动化。
6）液压元件便于实现系列化、通用化和标准化，选择液压传动可以机械的内部结构加倍简单，因此可使机械的内部零部件数量减少
综上所述咱们采用液压传动控制。
液压系统工况分析
3.2.1分析系统工况
本次设计的液压金属打包机运行流程整体如下:
将要压制的废金属物料倒入打包机的紧缩室中→打包机的上盖缸推动上盖合上→锁紧机构锁紧，避免紧缩室的压力将上盖顶开→主液压缸快进挤压废金属物料→达到必然的行程后，当主液压缸从快进转为工进直抵达到包块所要求的长度，主液压缸转为保压状态→侧液压缸工作状态如主液压缸，直到保压→保压到规按时间后，主、侧液压缸别离泄压→前门液压缸打开前门，主液压缸将包块顶出紧缩室→主液压缸，前门液压缸等都退回到初始工作状态，等待下一次紧缩工作。
以上就是本次设计的液压金属打包机的一次运行流程。
总之,就是要按顺序完成各个液压缸的直线运动。
3.2.2肯定液压系统的主要参数
1）任务书中已给定的参数如下:
（1）打包机公称推力1150kN
（2）紧缩完成后包块的体积为**
（3）侧液压缸的行程是400mm，打包机主液压缸的行程是800mm
（4）锁紧液压缸行程是150mm，上盖缸行程是1200mm，前门缸行程是300mm
（5）包块密度：
（6）生产效率：
由上述数据经计算可知：
每块包块的重量≥
块
每一个小时应打包块数为30~36块。
按照以上数据,选择类比法肯定速度值:
主液压缸:
快速空行程速度
=50mm/s
工作行程速度
=20mm/s
顶出压块速度
快速退回速度
上盖液压缸:
快速下降速度
=120mm/s
快速上升速度
锁紧液压缸:
快速前进速度
=75mm/s
快速后退速度
前门液压缸:
快速上升速度v=100mm/s
快速下降速度v=100mm/s
侧液压缸:
经计算可知，上述各个工作的总历时约为85s，小于120s，故而上述的选定的速度值知足任务书里生产效率的要求。
2）液压系统的压力的肯定:
（3-1）
（3-2）
由以上两式可知,在选择液压缸相应的运行压力p时,依照机械的运作条件、部件的制做能力等各方面因素进行考虑.在知足系统所需功能、系统的效率和流量、运行稳定性、经济和工艺性等方面的条件后,在设计中,应选择类比法来选择
.参考表、,选择系统的工作压力p=25MPa.
表各类液压设备常常利用的工作压力
设备类型
磨床
组合
机床
车/铣
镗床
龙门
刨床
农业机械,小
型工程机械
工程机械
锻压设备
船用
系统
工作压力/MPa
≤2
2～4
10～16
16～32
14～25
表不同负载下的液压缸常常利用的工作压力
负载/KN
5
5～10
10～20
20～30
30～50
>
50
～1
～2
～3
3～4
4～5
≥5～7
选择液压缸的工作压力
依照本次的设计的条件采用的系统的运行压力为25Mpa为接下来液压金属打包机的设计提供相应的理论依据。
拟订液压系统原理图
3.3.1肯定供油线路
为了实现这个设备在运行进给时速度低,载荷大,当快退、快进时载荷小,速度高的要求,从节约能量、降低热损失动身,泵源系统应该选择变量泵供油或双泵供油,本次设计选择直轴式变量柱塞泵供油.
3.3.2液压回路的设计
首先，设计调速回路。
调速回路的比较：
在液压系统中的调速回路应该达到以下几个要求。
1）可以在设定的调速区间内控制执行元件的运行速度。
2）当载荷不断改变时,已经设定好的变速区间大小要尽可能小,而且应该在设定的区间内波动。
3）可以为驱动执行元件提供所需要的转矩和力。
4）要尽可能降低功率损耗，尽可能减少热量散发。
调速回路的选用：
主机选择的液压传动和调速回路的选择相关；
接下来要做的是选择功率大小，通常情况下3kw以下的可以选择节流调速回路功率在3到5kw之间的可以选择容积调速回路或容积节流调速回路；
5kw以上的选择容积调速回路；
从资金上动身，要知足造价低廉时选择节流调速回路；
允许造价高一些的时侯选择容积调速回路或容积节流调速回路。
综上所述，这次设计的系统选择容积节流调速。
这一种调速回路能实现发烧小、速度刚性良好和效率高的目的
接下来选择速度换接方式。
这个系统选择电磁阀的快慢速换接回路,其具有容易控制行程、便于阀的安装、结构形状简单等特点。
最后，考虑压力控制回路。
负荷的卸荷问题选择先导式溢流阀解决。
3.3.3拟订液压系统图
液压系统回路大致可以分为开式和闭式两种。
通过反复对比得知闭式系统相对比较对称、外形和构造相对紧密，可是系统内部相对复杂，为了确保控制系统可以安全运行，需要向低压液压油输入控制回路，因此回路需要设计一个低压保护的地方来保正系统安全运行；
当闭式系统中的油温逐渐升高时，热量的散发比较困难，因此还要设计高效的冷却系统来冷却工作中的油液，由于附加了这些回路，使系统加倍复杂化；
闭式系统选择容积调速回路适用于大功率场合，因此
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