启闭机液压控制系统设计.doc
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1、I设计任务书设计题目启闭机液压控制系统设计设计要求:1.一次、二次安全调压保护,分别满足启门和闭门打开液控单向阀的压力控制要求,并起安全保护作用。2.方向控制,实现启门和闭门动作,在此功能里设置了消除换向冲击的功能使闸门启、停平稳。3.任意位置锁定,在任何开度均通过装于油缸上的专用阀组实现安全锁定,防止任何意外事故对闸门系统产生影响。4.双缸启、闭门同步功能,通过流量调速阀分别控制两只油缸的油量,和流量,保证两只油缸启、闭门同步,开启速度达到度达到0.5m/Min以上。设计进度:1.第一周:确定毕业设计题目2.第二周:查阅资料3.第三、四周:进行初步的设计4.第五周:对设计进行修改5.第六周:
2、完成设计6.第七周:打印7.第八周:答辩指导教师(签名): 摘要该启闭机液压控制系统的功能是通过拟定好的液压系统图合理设计和连接各液压元件来实现的。当系统压力流量输出正常后,让电磁换向阀(件号20.1)电磁铁YV2得电、YV3失电,压力油经过电磁换向阀(件号20.1),分两股进入二个调速整流装置(件号22、23组合),通过截止阀、锁紧块进入液压缸有杆腔;两处无杆腔油液经截止阀(件号36.1、36.2)后合成一股,通过回油背压阀19、回油滤油器回油箱,这便实现阀门提升动作;让电磁换向阀电磁铁YV3得电、YV2失电,压力油经换向阀 (件号20.1)分两路经单向节流阀(件号27.1)进入液压缸锁紧块
3、成为控制油打开锁紧块上的液控单向阀(件号31.1、31.2), 有杆腔油液经锁紧块、截止阀、调速整流阀、电磁换向阀、截止阀(件号36.1、36.2)进入液压缸无杆腔,油缸靠自重下降,如果无杆腔出现负压,无杆腔可通过单向阀(件号12.3)从油箱补油,便实现关门动作。本启闭机液压系统结构简单,成本低,效率高,操作简单,维修方便,运行稳定可靠等优点。关键词:启闭机,液压系统图,液压元件,液压缸 I目录摘 要II1 液压系统的设计步骤与要求11.1 液压系统的设计步骤11.2 液压系统的设计要求12 液压系统图的拟定32.1 液压系统主要参数的确定32.2 基本方案的制定32.3 液压系统图的绘制53
4、液压缸的设计93.1 工况分析93.2 液压缸主要几何尺寸的计算93.3 液压缸结构参数的计算113.4 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求174 液压元件的选择与专用件设计204.1 液压泵和电机的选择204.2 油箱容积的计算214.3 液压启闭机用油量的计算214.4 油管管径的计算214.5 其它液压元件的选择225 液压系统的性能验算255.1 管路系统压力损失的验算255.2 系统的发热与温升285.3 油箱的尺寸设计30致 谢32参考文献331 液压系统的设计步骤与要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分,液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时,必须从实际出发
5、,有机地结合各式各种传动形式,充分发挥液压传动的优点,力求设计出结构简单工作可靠,成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。本次设计主要是启闭机液压系统的设计。综合考虑弧形工作闸门液压启闭机油缸务必倾斜式布置,两端铰链连接,并且在油缸的上端吊头与埋件轴以及下端吊头与闸门吊耳连接处内装自润滑球面滑动轴承,满足使油缸自由摆动,并可以消除启闭机或闸门由于安装等误差造成的对油缸的不利影响。油缸与管路之间采用软管连接。1.1 液压系统的设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序,各步骤间往往要相互穿插进行。一般来说,在明确设计要求之后,大致按如下步骤进行:(1)进行工况分析,确定系统的主要参数;(
6、2)制定基本方案,拟定液压系统原理图;(3)选择液压元件;(4)确定液压执行元件的形式;(5)液压系统的性能验算。1.2 液压系统的设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进行进一步着手液压系统各部分设计之前,必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。(1)主机的概况:用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等;(2)液压系统要完成哪些动作,动作顺序及彼此联锁关系如何;(3)液压驱动机构的运动形式,运动速度;(4)各动作机构的载荷大小及其性质;(5)对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求;(6)自动化程度、操作控制方式的要求;(7)对防尘、防爆、防寒、噪
7、声、安全可靠性的要求;(8)对效率、成本等方面的要求。本液压系统的设计、制造,用于控制溢洪道弧门启闭机油缸开启和关闭的液压系统。本系统具有结构紧凑、布局美观、性能可靠、能耗低的优点,其油缸工况符合用户提供的原理要求。本套液压系统配有压力控制器(XML)、电接点温度计(WSSX)、液位控制器(YKJD24),可对系统压力、油液温度及液位高度实现自动控制。在闸门启闭过程中,闸门开度及行程实行全程控制,通过电器、液压动作进行同步控制,实现自动调整同步。2 液压系统图的拟定2.1 液压系统主要参数的确定通过工况分析,可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷变化情况,为确定系统及各执行元件的参数提供依
8、据。液压系统的主要参数是压力和流量,它们是设计液压系统,选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于执行元件的运动速度和结构尺寸。表2.1 主要技术参数序号名称参数备注1最大启门力2630KN2最大闭门力自重闭力3工作行程1300mm4油缸内径100mm5活塞杆直径70mm6油泵32SCY14-1B邵 液7电动机(满足SL41)Y180L-4-B3522KW1480rpm8有杆腔计算压力17.5Mpa9闸门关闭时间约17min10闸门开启时间约17min11系统压力等级25MPa2.2 基本方案的制定(1)制定调速方案液压执行元件确定后,运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题
9、。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统,大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统,现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油,用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单,由于这种系统必须用闪流阀,故效率低,发热量大,多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液压泵或液压马达的排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失,效率较高。但为了散热
10、和补充泄漏,需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油,用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量,并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高,速度稳定性较好,但其结构比较复杂。调速回路一经确定,回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中,液压泵从油箱吸油,压力油流经系统释放能量后,再排回油箱。开式回路结构简单,散热性好,但油箱体积大,容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中,液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通,形成一个封闭的循环回路。其结构紧凑,但散热条件差。(2)制定压力控制方案液
11、压执行元件工作时,要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作,也有的需要多级或无级连续地调节压力,一般在节流调速系统中,通常由定量泵供油,用溢流阀调节所需压力,并保持恒定。在容积调速系统中,用变量泵供油,用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中,有时需要流量不大的高压油,这时可考虑用增压回路得到高压,而不用单设高压泵。液压执行元件在工作循环中,某段时间不需要供油,而又不便停泵的情况下,需考虑选择卸荷回路。(3)制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作,根据设备类型不同,有的按固定程序运行,有的则是随机的或人为的。工程机械的操纵机构多为手动,一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构
12、的顺序动作多采用行程控制,当工作部件移动到一定位置时,通过电气行程开关发出电信号使电磁铁推动电磁阀或直接压下行程阀来控制连续的动作。行程开关安装比较方便,而用行程阀需连接相应的油路,因此只适用于管路联接比较方便的场合。另外还有时间控制、压力控制等。例如液压泵无载启动,经过一段时间,当泵正常运转后,延时继电器发出电信号使卸荷阀关闭,建立起正常的工作压力,压力控制多用在带有液压夹具的机床、挤压机压力机等场合。当某一执行元件完成预定动作时,回路中的压力达到一定的数值,通过压力继电器发出电信号或打开顺序阀使压力油通过,来启动下一个动作。(4)选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供,液压源的
13、核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油,在无其他辅助油源的情况下,液压泵的供油量要大于系统的需油量,多余的油经溢流阀流回油箱,溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多数是用变量泵供油,用安全阀限定系统的最高压力。系统采用流量调速阀来控制液压启闭机两侧油缸的进出流量,实现同步运行和纠偏。同时并联手动流量控制阀,便于设备调试和检修时操作油缸和闸门,最大程度地保证了闸门的安全和稳定运行。2.3 液压系统图的绘制整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系,避免误动作发生。尽量减少能量损失环节。提高系统工作效率。为便于
14、液压系统的维护和监测,在系统中的主要路段要装设必要的检测元件,关键部位要附设备用件,以便意外事件发生时能迅速更换,保证主要部件连续工作。各液压元件尽量采用国产标准件,在图中要按国家标准规定的液压元件职能符号的常态位置绘制。系统图中应注明各液压执行元件的名称和动作,注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号,并附有电磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。本液压系统原理图如下: 图2.1 液压系统原理图本液压控制系统由两台泵组供油,在通常情况下互为备用,同时启动两台油泵可以同时开启两条门。在设备初次调试前,请检查液压系统的各溢流阀、各安全溢流阀、各减压阀的调压手柄,确定都处于松开状态,确定油箱内已加满液
15、压油,拆开主油泵泄油胶管,从油泵泄油口加入清洁的液压油,直至充满壳体,装上主油泵泄油胶管,拆下电机的防护罩,按顺时针方向手动盘车2030圈,排尽油泵吸油区的空气,装上防护罩;点动主油泵电机,确定电机旋转方向正确。按原理图要求连接好缸旁锁紧块、工作油缸,启动任意一台电机,空载运行5分钟,确定电机油泵运行正常后,让电磁铁YV1得电,调节溢流阀(件号11)使压力表1显示压力为1Mpa后,让电磁换向阀(件号20.1)电磁铁YV3得电,调节回油背压溢流阀(件号19),控制压力表2显示压力为0.3Mpa,锁紧调节螺母,然后电磁溢流阀(件号11)和溢流阀(件号21.1)配合调压,使溢流阀(件号21.1)工作
16、压力7Mpa(压力表1显示);让电磁铁YV1、YV2得电、YV3失电,逐级调节电磁溢流阀(件号11)和锁紧阀块上安全溢流阀(件号30.1、30.2),使安全溢流阀溢流压力为19Mpa,最后先松开电磁溢流阀(件号11)手柄,让电磁铁YV2、YV3失电、YV1得电,逐级调节电磁溢流阀(件号11)溢流阀控制压力为18 Mpa,配合调节工作油泵手动变量,使工作泵组输出压力和流量符合工况要求的压力油,锁紧所有压力阀上的调节螺母,这便完成了对1#工作油泵和1#油缸组的压力调试。用同样的方法启动2#油泵电机组,可完成对2#油缸组的压力调试。液压系统动作说明:本系统含二组工作油缸,其工作原理一样,下面以1#油
17、缸组为例作动作说明。系统压力流量输出正常后,让电磁换向阀(件号20.1)电磁铁YV2得电、YV3失电,压力油经过电磁换向阀(件号20.1),分两股进入二个调速整流装置(件号22、23组合),通过截止阀、锁紧块进入油缸有杆腔;两处无杆腔油液经截止阀(件号36.1、36.2)后合成一股,通过回油背压阀19、回油滤油器回油箱,这样便实现阀门提升动作;让电磁换向阀电磁铁YV3得电、YV2失电,压力油经换向阀 (件号20.1)分两路经单向节流阀(件号27.1)进入油缸锁紧块成为控制油打开锁紧块上的液控单向阀(件号31.1、31.2),有杆腔油液经锁紧块、截止阀、调速整流阀、电磁换向阀、截止阀(件号36.
18、1、36.2)进入油缸无杆腔,油缸靠自重下降,如果无杆腔出现负压,无杆腔可通过单向阀(件号12.3)从油箱补油,这样便实现关门动作。速度及同步控制说明:二组油缸控制方法一样,下面以1#油缸组为例来说明。工作油缸动作正常后,在阀门开启、关闭过程中,调节左、右两路调速整流装置上调速阀(件号23.1、23.2)可调节活塞杆退回、伸出速度,调速阀可无级调节活塞杆运动速度。所以,通过调节调速阀可达到两只油缸基本同步。在闸门启闭过程中,同孔闸门两只油缸要求同步,闸门开度方向不同步误差不大于10mm。闸门开度及行程控制装置全程实行自动检测,当左油缸运动速度快于右油缸运动速度,自动纠编仪发信,电磁换向阀(件号
19、25.1)电磁铁YV5得电,进入左油缸的压力油会经过单向节流阀(件号26.1)、电磁换向阀(件号25.1)进行分流而降低运动速度,调节节流阀(件号26.1)左端可控制分流量大小;当右油缸运动速度快于左油缸运动速度,自动纠编仪发信,电磁铁YV4得电,进入右油缸的压力油会经过单向节流阀(件号26.1)、电磁换向阀(件号25.1)进行分流而降低运动速度,调节节流阀(件号26.1)右端可控制分流量大小;同样在阀门关闭过程中,通过电磁换向阀(件号25.1)得失电,可实现工作油缸同步的自动微调整。单孔闸门启、闭操作:本系统具有闸门下滑自动提升功能,由于系统正常的内泄漏,闸门长时间保压会出现闸门自动下滑现象
20、,当闸门下滑50mm时,通过电器控制自动启动系统进行补压实现提升,闸门提升至原位后发出报警;如继续下滑至100mm,启动备用电机油泵,将闸门提升运动至原来位置并发出报警,本系统能实现液压启闭的工作油泵与备用泵启、停及切换控制等功能。 油箱内液位控制说明:按油箱的实际使用情况合理的安装面板式液位控制器,当液位超过上限时,LVS1发出声光报警,停止往油箱内加液压油;当液位低于下限液面时,LVS2发出声光报警,停泵检查液面下降原因,人工往油箱内加油。油箱内油温控制说明:油箱内安装有两个电接点温度计(件号9.1、9.2)共设有四个发信点,当液温低于10时,TS1发出低温报警,不能启动电机;当温度高于6
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