琼脂压榨机设计.docx
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琼脂压榨机设计
摘要
本设计为琼脂生产提供一种新型高效高质量的自动化设备,以更有效率方法的提取琼脂。
为了满足琼脂在压榨过程的工作要求，将琼脂压榨机设计成液压压榨机，利用可编程序控制器使整个工作循环都实现自动化。
使压榨机能够实现快进、慢速一、慢速二、快速退回，并且使自动与手动相结合，更贴近实际需要应用。
利用流体传动与控制技术使液压压榨机传动平稳准确、输出推力大、易于自动控制，达到多机同时工作、单机工作并自动完成压榨过程的目的。
本设计主要是设计出一个液压系统，并结合所选液压阀的各参数，设计出实际生产要求设计出油箱和油箱的安装方式,并优化其液压系统原理和使整体布局更具合理性。
本设计中的压榨机具备拆装方便、工作安全可靠、控制准确方便、完全符合琼脂生产工艺要求等优点。
关键词：
琼脂可编程序控制器自动化设备
ABSTRACT
Thisdesignisoffersanewtypeofagarproductionautomaticequipment,whichishigh-qualityandmoreefficienttoextractagar.Tomeettherequestoftheagarmill,thesqueezewasdesignedhydraulicpressmachine,usingPLCtocontroltheautomaticequipment.Makingtheequipmentcanachievespeed,slow-one,slow-twoandquicklyreturn.Combinewithmanualandautomaticmaketheequipmentclosetotheactualrequirement.Usingfluidtransmissionandcontroltechnologydrivetheequipmentsmoothlyandaccurately,andthebigoutputthrust,easytorealizeautomaticcontrol,achievedthemultiplemachinestoworksimultaneouslyandautomatically.Themaincontentistodesignahydraulicsystem,sothatthewholeworkcycleisautomated.Andcombinationtheselectedhydraulicvalveparameterstodesigntheintegratedplate,accordingtotheactualproductionrequirementshydraulicstationwasdesigned,hydraulicsystemwasoptimized,andtheoveralllayoutbecomereasonable.Thedesignofthemillhassuchcharacteristicsaseasilyreassembled,safe,reliable,andaccurateandconvenientcontrol,fullyconsistentwiththerequirementsoftheproductionagarprocess.
keywords:
hydraulicpressprogrammablelogicControllerautomaticequipment
1前言
1.1琼脂概述
琼脂是从海藻、海草等海洋植物中提取的一种高蛋白制品，具有极高的食用、营养和药用价值，是食品、保健品、制药、化工等产品中必不可少的添加材料。
琼脂产品在国际、国内具有广阔的消费市场，在东南亚地区销量很大。
随着我国人民生活水平和保健水平的不断提高，整个社会对这种产品的需求量将会越来越大。
在我国、我省广阔的海洋领域中拥有丰富的海藻海草植物，从这些海洋植物中提取琼脂产品，也是开发利用我国丰富海洋资源的一项具体措施。
在从海洋植物中提取琼脂的过程中，除了一系列的提取工艺外，将已提取好的琼脂半流体中所含的水份去除干净是确保琼脂质量的一道重要工序。
由于琼脂在压榨（去除水份）前是胶质状态，因此压榨琼脂时要将胶质状的琼脂包裹在过滤布中，然后将包裹着琼脂的过滤布一层层地叠起放入压榨箱中；在对胶质状琼脂的压榨过程中既要保持压板对被压榨琼脂具有一定的压榨力，又要保持压板以一定的压榨工艺速度缓慢下移，以确在保胶质状琼脂水份被除去的过程中，琼脂不被从过滤布中挤出，而浪费原料。
1.2设计内容和思路
本设计将以琼脂压榨机为研究对象，以液压传动系统设计为手段，设计出符合琼脂压榨机整机性能要求的液压系统。
设计的内容包括：
液压系统的设计、液压缸的设计、液压集成板设计、液压站设计、液压油箱的设计计算。
在本次的控制系统设计中，从工厂的角度出发，要求以低成本来实现压装机的各个功能，设计中，主要进行液压传动系统的设计。
在液压系统的设计中，主要包括液压元件的设计计算与选择，液压辅助装置的计算、设计或选择；液压传动系统的验算与校核。
1.3设计流程
一台机器究竟采用什么样的传动方式，必须根据机器的工作要求，对机械、电力、液压和气压等各种传动方案进行全面的方案论证，正确估计应用液压传动的必要性。
当确定采用液压传动后，其设计流程大体如图1—1所示。
这里所述的只是一般的系统设计流程，在实际设计过程中不是一成不变的，对于较简单的液压系统，可以简化其设计程序；对于重大工程的复杂液压系统，往往还需在初步设计的基础上进行计算机仿真实验，或者局部地进行实物实验，反复修改，才能确定设计方案。
另外，这些步骤又是相互关联，彼此影响的，因此常需穿插交叉进行。
2液压系统设计
2.1压榨机技术要求及参数
要求压榨机完成的整个工作循环是：
快进→工进一→工进二→终点停止→快退→原位停止。
额定压榨力为400kN，压榨行程为m，压榨工进一速度为cm/h，压榨工进二的速度为cm/h，快进速度为m/min。
按上述要求和参数设计计算如下：
2.2工况分析
首先根据已知条件（由压榨行程1.2m，查出液压杠的行程取1.25m，并且，工进一的行程是在压榨工作行程的处转换为工进二的，即约在总行程950mm处），绘制运动部件的速度循环图，如图2-1所示。
然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。
图2-1速度循环图图2-2负载循环图
压榨机快进时，没受到作用力，所以快进时外负载约等到于零；工进时，外负载取约等于额定压榨力400kN；快退时，外负载也约等于零。
故负载循环图如图2-2所示。
2.3拟定液压系统原理图
2.3.1确定供油方式
琼脂液压自动压榨机的液压系统，在压榨缸快速下移和快速退回的工作过程中，其液压系统为空载状态，即液压系统是一种低压大流量的工作状态；而该机在压榨工作进给的过程中需要很低的速度和很大的压榨力，即液压系统是一种高压小流量的工作状态。
为了使液压系统获得较高的系统效率，并具有多缸工作互不干扰的性能，在该液压系统的设计中需采用低压大排量泵和高压小排量泵组成的双泵供油回路多速、多压控制系统，故泵源系统宜选用双泵供油。
此设计采用双联齿轮泵。
2.3.2调速方式的选择
在中小型的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。
考虑到该设备在工作时对低速性能和速度负载特性没什么要求，决定采用调速阀调速。
这种调速方法有调速容易、结构简单的特点。
2.3.3速度换接方式的选择
本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也比较容易，但速度换接的平稳性比较差。
若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。
但在此设计中，对平稳性要求不高，故此回路满足。
最后把所选的液压回路组合起来，即可组合成图2-3所示的液压系统原理图。
图2-3液压系统原理图
此液压系统工作原理：
在该液压系统的设计中采用了低压大排量泵3和高压小排量泵2组成的双泵供油回路，当系统的任何一个液压缸需要快速进和快速退回时，系统通过低压大排量泵3实现供油，当泵3不工作时，可通过电磁溢流阀19实现其卸荷；当系统的任何一个压榨缸需要工作进给时，通过高压小排量泵2与溢流阀18调速阀6、7、8、9和压榨缸12、13等组成节流调速回路，来满足各压榨缸的压榨工作要求，由于高压泵2的排量很小，尽管其压力较高，但功率并不大，因此可以不考虑该泵的卸荷问题；泵2、3的工作压力分别由溢流阀18和电磁溢流阀19调定；单项顺序阀16、17用作平衡阀，防止压榨缸12、13在重力的作用下滑，使压榨缸能在任何位置停住，以确保压榨过程的安全。
本设计采用行程开关来控制，其电气控制部分可采用可编程控制器（PLC）控制方式。
表2-1液压系统动作循环表
电磁块
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
7YA
8YA
9YA
快速下行
+
+
+
慢速一
+
+
+
+
慢速二
+
+
快速退回
+
+
+
原位停止
2.4液压系统的计算和选择液压元件
2.4.1液压缸主要尺寸的确定
工作压力可根据负载大小及机器的类型来初步确定。
现取液压缸的工作压力为液压系统压力21MPa。
由上面的参数知道最大负载力为kN。
由公式
（2-1）
式中——液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力；
——液压缸回油腔背压力，初算时无法准确计算，估计,本设计取=0；
——活塞杆直径与液压缸内径之比，本设计取；
——工作循环中最大的外负载；
——液压缸的机械效率，一般cm=0.9~0.97，本设计取。
得：
mm
将压榨液压缸的内径圆整为标准系列直径mm，活塞杆直径按及活塞杆直径系列取mm。
选定缸后,再算出液压缸的压力为
（2-2）
式中——液压缸压力；
——工作循环中最大的外负载；
——液压缸的有效工作面积。
代入数据得：
对选定后的液压缸内径，必须进行最小稳定速度的验算。
要保证液压缸节流腔的有效工作面积，必须大于保证最小稳定速度的最小有效面积，即
（2-3）
式中——流量阀的最小稳定流量，一般从选定的流量阀的产品样本中查得，在本设计查得调速阀最小稳定流量为L/min；
——液压缸的最低速度，由设计要求给定，在本设计中为cm/h。
把所选的数据代入式（2-3）得：
液压缸节流腔的有效面积上面也算出为
cm
满足式，液压缸能达到所需低速。
快进与快退时都是由大泵供油的，故可算
出快进的速度为
m/min
液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定
本设计中压榨缸的行程是根据压榨箱的长度来选的，在本设计中压榨的长度为mm，故可选液压缸的最大行程为mm。
根据以上参数,可选用工程用液压缸（双作用单活塞杆式液压缸）,主要生产厂有:
长江液压件厂、武汉液压油缸厂、大连液压件厂、重庆液压件厂。
型号为01-180/125-4121-1250，其性能参数如表2-2所示。
其连接外形图如图2-4所示。
安装尺寸表如表2-3所示。
表2
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