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1、2009届分 类 号：TS133.3单位代码：10452本科毕业设计纺织品打包机设计姓 名 学 号 年 级 2005 专 业 机械设计制造及其自动化系 （院） 工程学院 指导教师 2009年3月13日摘 要我国是世界上最早生产纺织品的国家之一，但是我国的纺织品生产却相当落后。纺织品在运输过程中因为体积大、重量轻，导致运输费用和仓储费用等成本加大，使原本不大的利润空间下降的更低。因此，解决这一问题是十分迫切和必需的。针对这一问题本文设计了一种简单的打包机。本文介绍了纺织品打包机的控制机构、压缩室结构和打包机构等各部分的结构及原理；并对打包机出现的常见问题进行了分析和解决。本文设计的纺织品打包机，
2、采用了自动打包方式；自动供绳，结扣和打包。这不仅减少了工人的劳动强度，而且提高了纺织品打包机的打包效率。关键词：纺织品；压缩；液压；打包AbstractThe our country is one of the nation which produced a textile product at the earliest stage in the world. But, the textile product production of our country very fall behind. The textile product is in the process of transpor
3、t in big because of physical volume, weight light, cause cost enlargements, such as conveyance expenses and warehouse expenses.etc. Make the originally not big profits space descend of much lower. Therefore make this problem resolve is very urgent with essential. One kind in brief packs machine to b
4、e designed to aim at this problem. This thesis introduced the structure and principle that the textile product pack the control organization of machine and compress room structure and pack each part of organizations etc. And fought each other the problem that the chartered plane usually appears to c
5、arry on analysis to reach agreement to answer. The textile product of this thesis design packs machine and applied to automatically pack of way; Provide of auto rope, the knot buttons up and packs; Not only reduced the workers labor strength, but also raised a textile product to pack of machine an e
6、fficiency so.Key words：textile product; compress; the liquid press; automatically pack目 录1绪 论- 1 -1.1 引言- 1 -1.2 国内研究现状- 1 -1.2.1 国内打包设备现状- 1 -1.2.2 打包机的发展趋势- 2 -1.3 本文研究的目的、意义和内容- 3 -1.3.1 课题目的- 3 -1.3.2 研究的意义- 3 -1.3.3 研究的内容- 3 -2棉花打包机的设计- 4 -2.1 纤维材料的压缩性能- 4 -2.2 打包机的结构- 4 -2.2.1 压缩室- 5 -2.2.2 打包
7、机构- 5 -2.3打包机的工作循环- 10 -2.4主要部件的设计与选择- 10 -2.4.1液压缸的设计与选择- 10 -2.4.2按较佳压缩比设计- 10 -2.4.3 按最佳压缩比设计- 12 -2.4.4 按棉花所能承受的最大压力设计- 15 -2.5 根据油泵的驱动功率选择电动机- 17 -2.6 液压缸和液压泵的选取- 17 -2.7 液压系统的节能和打包机的安全问题的分析和改善- 18 -2.7.1 液压系统的节能问题的分析和改善- 18 -2.7.2 打包机的安全问题的分析和改善- 22 -3结论- 24 -（1）从经济效益总结- 24 -（2）从自动化方面总结- 24 -（
8、3）从节能方面总结- 24 -（4）从安全方面总结- 24 -参考文献- 25 -谢辞- 26 -1 绪 论1.1 引言纺织品：即纺织纤维经过加工织造而成的产品。中国是世界上最早生产纺织品的国家之一。西安半坡遗址出土的新石器时代陶器底部有织物印痕；浙江湖州钱山漾出土的绢片丝带，距今已有4700多年历史，湖南长沙马王堆汉墓出土了近200多种丝麻纺织品和衣物，其中一件素纱禅衣薄如蝉翼，仅重49克，说明2000多年前中国纺织品已具有高超的技艺水平。中国纺织品经过丝绸之路传到欧洲，对沟通东西方经济和文化产生积极作用。我国是世界上生产纺织品最多的国家之一，我国纺织业的发展与世界纺织业的发展息息相关。内需
9、增长是推动纺织品发展主要的动力，在十一五期间我国纺织品还将有一个很大的发展。同时，国际市场对我国纺织品的需求量也很大，也推动了我国纺织业的发展。纺织品运输总体分为国内运输和国际运输两个组成部分。运输方式主要有铁路运输、公路运输、船舶运输等方式。船舶运输是是国际运输的主要形式之一。而国内长途运输主要采用铁路运输方式，短途运输主要用公路运输。在纺织品生产运输过程中，首先遇到的问题是纺织品松散、容积密度小、收集运输困难、运输时亏吨现象严重，车厢占满却运量轻，是运输成本上升1。尤其是近几年来随着各方面运输标准的不断上调，使原本利润不大的纺织品加工行业的生产积极性严重降低。解决这一问题的主要措施是设法科
10、学合理地减少纺织品的松散体积、增大容积密度，降低纺织品的运输成本。为此，所采取的基本办法是压缩，即：利用压缩设备在一定压缩条件下对纺织品进行施压，从而减少纺织品的体积、增大容积密度，达到一定形状和尺寸，减少运输成本，增加经济效益。1.2 国内研究现状1.2.1 国内打包设备现状随着人类文明的发展，纺织品的地位越来越重要，消耗量也随之猛增。国内外对纺织品的需求量较大。但是纺织品的堆密度较小，这给纺织品的存储和运输带来一定困难，是纺织品的生产受到影响。为了提高袋装纺织品的堆密度，用相同的麻袋装更多的纺织品，是运输纺织品的车辆均能达到铁路车辆的额定载运量，降低纺织品的生产成本，要对纺织品进行压实打包
11、，纺织品打包机是解决这一问题的重要手段。从邯郸纺织机械有限公司的发展历程可以看出我国打包机的发展。邯郸纺织机械有限公司是一家有着44年历史，它是中国历史最悠久的打包机生产企业。该厂生产打包机已有40年的历史，我国第一台1372型打包机二十世纪六十年代初在该厂问世，开创了我国化纤打包机生产的先河。后来又研制生产出了A752型中型打包机，A761型大型打包机等。从1966年后至1984年期间，针对用户对毛球、呢绒、麻袋、绢纺、帆布、废棉等打包的不同要求，先后开发出机械、电动、液压不同结构，大、中、小不同规格的打包机32个品种。企业自行设计研制开发的FA901型液压小打包机于上世纪八十年代初通过了部
12、级鉴定，荣获了中国纺机总公司科技成果三等奖。同时承担国家“四五”、“五五”期间化纤抽丝后处理设备研制工作，开发出了S761、S762系列化纤打包机，为我国化纤打包提供了优良的设备。改革开放为这家公司开发替代进口打包机产品创造了良机。从1984年开始，企业承担了国家重点项目仪征1.5万吨涤纶生产线一期工程和二期工程试制HV803型打包机的任务。经过技术人员和工人们的努力攻关，邯郸纺机终于造出了质量上乘的“争气机”，为企业争得了荣誉，为国家填补了空白，并通过了部级鉴定，HV803型化纤打包机达到了当代国际先进水平，满足了国家重点项目的需要，并以国产代替了进口。在新产品开发中，邯郸纺织机械有限公司一
13、方面注重引进、消化、吸收国外先进技术，另一方面勇于开拓创新，走自我发展的道路。为实现机电一体化，公司将PC控制系统应用到打包机电动控制上，研制出了YH661电控中心，实现了打包机系列产品的机电一体化，获得了国家专利。继完成HV803型打包机项目开发后，该公司又先后设计开发出FA802、HV804、H1801、H1801A、H1801B等系列打包机，他们研制开发的HS1802型打包机被中国贸促会和德国科技质监评委员会列入“中国入世推荐产品”。其中H1801型打包机荣获国家科技部、外经贸部等6部委联合颁发的“国家新产品”证书。在新世纪之初，又开发了HV809型年产3万吨涤纶短纤维打包机，填补了国内
14、大容量打包机空白。1.2.2 打包机的发展趋势打包机的发展主要体现在主压力和自动化两个方面2。主压力方面：30年以前，如果一个打包机的主压为20t，则认为相当大。但在目前，由于运输中空间的限制，这就要求在同一尺寸的情况下，包内纤维尽量多，密度相应增大，这相应地提高了对主压力的要求。今天，打包机的预压可达到20t50t之间，主压的压力介于200t和500t之间，一些羊毛的生产企业，需要主压增至600t。然而，由于技术的原因，进一步提高主压力受到限制，另外，过高的压力会损伤纤维。自动化方面：10年前，世界上只有不到25%的打包机是全自动打包机。今天，该百分比增长到30%，并有继续上升的势头。由于打
15、包的自动化，提高了打包的总效率，节约了打包的人工费用。目前，虽然仍有一些用户用半自动型打包机，但自动打包机的优点是不可比拟的。打包机的自动化及集约化是今后发展的趋势，高效打包机将在纤维生产中越着起来越重要的作用，无论是在降低成本和提高效率方面都有着不可低估的贡献。全自动打包机还可以杜绝由于人为因素产生的操作错误。1.3 本文研究的目的、意义和内容1.3.1 课题目的本论文研究的目的是为了解决生产单位的实际需要，提高打包机的打包效率，本文设计了自动打包的打包机。并就打包机的液压系统的节能和打包机的安全问题进行了分析和改善。由于纺织品种类很多，本论文主要设计一种棉花打包机。1.3.2 研究的意义本
16、论文研究的意义是纺织品打包机的研制，解决了以往手动打包及打包后松散的不足，而采用了自动打包。这不仅减少了工人的劳动强度，而且提高了纺织品打包的效率。1.3.3 研究的内容1）纺织品打包机的结构设计；2）液压元件的计算选择及节能设计；3）自动打包机构的选择；4）液压系统的节能和打包机的安全问题的分析和改善。2 棉花打包机的设计2.1 纤维材料的压缩性能纺织材料及纺织制品均可视为由纤维组成的集合体。压缩性能是纺织材料及纺织制品的主要物理机械性能之一，它包括蓬松性、压缩变形性、压缩柔软性及压缩回复弹性等，其对产品的加工、使用及储运等性能有着重要影响。纺织材料的压缩性能不仅与纤维、纱线、织物的种类和形
17、态有关，而且与它们的物理机械性能密切相关。松散纤维集合体的压缩是由纤维弯曲，局部拉伸与扭转，摩擦与滑移以及压缩等作用组合而成，而且受到纤维集合体填充密度、纤维排列、纤维物理性能、表面性能和相关力学性能的影响。纤维集合体在施加压力、释放压力作用下的力学行为是五十多年来学者们一直探讨的问题，而且科学家们已经建立了经典的理论和数学、计算机模拟的方法来实现对纤维集合体压缩性能定性或定量的研究3。2.2 打包机的结构棉花打包是轧花工艺的最后一道工序，即将集棉机出来的棉花通过皮棉滑道送入打包机包箱进行压缩并包装捆扎成包。图 2-1 打包机的结构简图 机架 打包器 压缩室 4 油箱和电机 5 液压缸 6 压
18、力表 7 操作系统纺织品打包机的结构如图2-1所示，它是有操纵系统、油箱及液压系统，压缩室、打包机构等装置4组成。机架是本机的基础件，由型钢和钢板焊接而成，上梁的中部装有主油缸，活塞杆的端部连接压头。机架的下梁上可以安装倾倒液压缸，实现自动卸料。在中间梁的下面和下梁的上面都有穿针孔。自动打包装置由穿针和打结器组成。穿针安装在机架上的管架上，制成半圆型，尖部有一穿针孔。穿针的运动是通过四杆机构实现的，并有打捆机构离合器加以控制。本打包机也可以连接自动送料装置，更加降低了工人的劳动强度，提高了打包效率。2.2.1 压缩室打包机几乎所有的部件均安装在压缩室及其侧面的机架上。因此，压缩室起着机体的作用
19、。同时打包主要在压缩室内进行。它是有三面防护罩围绕而成的，另一面用来卸料。2.2.2 打包机构打包机构是打包机的主要工作部分。它能自动地供绳，结扣和打包。打包机构主要由穿针，打结器，打包机构离合器等部分组成。下面分别介绍它们的构造及工作过程。1）穿针穿针的主要作用是当活塞使棉花处于压缩状态时通过活塞表面的缝隙把捆绳送到打结器处进行打结。如图2-2所示，穿针安装在机架上的管架上，制成半圆型，尖部有一穿绳孔。打捆前，捆绳从绳箱出来后通过压紧器和导绳器7的孔，从穿针孔穿出最后夹在打结器的夹缝盘缺口内。穿针的运动是通过四计机构实现的，并由打捆机构离合器加以控制。当活塞使棉花处于压缩状态时离合器结合，打
20、结器轮开始旋转，这时固定在打结器 轴外端的曲柄2带动连杆3和管架运动，从而使穿针向上提升，绕过活塞缝隙把捆绳送到夹绳盘缺口与另一端捆绳并齐。捆绳割断打结完毕后。穿针开始下降。这时，捆绳一端留在夹绳盘缺口内，为下次打捆作准各。2）打结器打结器是压捆机比较复杂的关用部件。该打包机选用美国斯凯瑞公司的打结器。主要包括复合齿盘1、夹绳器驱动盘2、打结器轴3、打结器架体4、夹绳器传动齿轮5、剧绳刀6、夹绳器7、打结器8、脱绳器9、滚轮导板调整螺母10等(图2-3)。架体4通过轴孔套在打结器轴3。复合齿盘1和夹绳器驱动盘2则用键固定在打结器轴3上。其他本部件均安装在打结器架体4上。图 2-2 穿针及传动部
21、分1.驱动链轮2.曲柄 3.连杆 4.管架 5.穿针 6.捆绳 7.导绳器图 2-3 打结器1.复合齿盘 2.夹绳器驱动盘 3.打结器轴 4.打结器架体 5.夹绳器传动齿轮 6剧绳刀 7.夹绳器 8.打结器 9.脱绳器 10.滚轮导板调整螺母3）打包的形成打包的过程如图2-4所示。捆绳从绳箱出来后通过绳箱压紧器，导绳器和穿针绳孔，在经过压缩室，打结嘴上表面最后夹紧在夹绳器上。起模油缸下降时，模具也下行，这时捆绳也被推向下方，捆绳不断从绳箱内拉出(图2-4a)；当麻袋内的木片棉花被压缩活塞压实后，打捆机构控制器使打捆机构开始工作。随着打结器轴的旋转，穿针在曲柄的带动下向上运动，把捆绳送到夹绳器与
22、原来在打结嘴上表面和夹蝇器缺口内的捆绳合并并图 2-4 打包的过程被夹紧。打结嘴转动把两股绳打成绳环，当捆绳被切断后便形成绳结，把围在中间的麻袋打包(图2-4b)；然后，穿针开始下降。捆绳端部留在夹绳器内，为形成下一个打包作准备(图2-4c)。4）打结过程如图2-5所述，打结过程中穿针把捆绳送往夹绳器途中要经过打结嘴，以便进行打结。这个程序在0.75秒的时间内完成。打结基本上由八个动作完成，即：搭绳，夹绳，绕环，张嘴，闭合，拉紧，割绳和脱扣12，下面分别介绍之。搭绳：当棉花被压缩完后，控制器使打包离合器结合，打结器轴开始转动，最先开始动作的是穿针，它在小曲柄的带动下向上运动，把捆绳通过压缩室腔
23、体送到压缩室上面，形成绳套，把被压缩棉花围在其中，穿针上升当中，从活塞的槽中通过。被送上去的捆绳经过打结钳咀的前侧和夹绳器的开口，穿针尖部超出夹绳器100毫米左右。拨绳：在穿针上升的途中，穿针尖端超过压缩室上面100毫米左右时，拨绳板开始摆动，它是从原来的位置向打结钳咀的下方运动，把送上来的一股捆绳紧紧地压在打结钳咀的前侧，与己经在打结钳咀前侧的另一股绳合在一起，这样使得绳在打结钳咀上处于正确的位置，而且在打结钳咀转动时绳不被推开，因为打结钳转动速度很高，转一周只用0.15秒，相当于580转/分，打结钳咀前侧是一个曲率很小的曲面，为了打成绳结后退扣方便，这个曲率不能加大，所以如果压的不紧，在打
24、结钳咀转动时很容易把捆绳推开，捆绳与打结钳咀分开就无法打结了。夹绳：当穿针上升接近最高点时，捆绳己经被穿针送到夹绳器的槽内，这时两股绳在夹绳器的槽内合拢。这时夹绳器立即开始转动，转动1/8周后，捆绳被送进夹紧器内夹紧，夹绳动作完毕。环绕：当夹绳器开始转动，但尚未停止时打结嘴开始转动。这时两股绳紧紧压在打结钳咀上表面上。打结嘴顺时针方向转动，推动两股绳随之运动，转动开始之后，打结钳咀上部的捆绳进入导向部分，导向部分是一个平滑曲面。打结钳转动时，两股捆绳顺着曲面向下滑，这个曲面在打结钳咀的后侧延伸比较大一段，形成一个很明显的凸起，没有这个凸起或这个凸起的高度不够，捆绳将缠绕在打结钳轴上。张嘴：打结
25、钳转动1/8周时，打结钳咀活动卡爪尾部滚轮与压块脱离，滚轮的内侧与打结器架体上的半圆滑道接触，活动卡爪开始张开。当打结钳咀转动半周时两股捆绳己经在打结钳咀上绕成一个圈。这时活动卡爪已经完全张开。打结钳咀继续转动，打结钳咀上部的两股绳进入固定卡爪和活动卡爪之间，捆绳的位置、打结钳咀的尺寸、活动卡爪张开的角度保证了打结钳咀上部的两股绳能准确的进入两个卡爪之间。没结扣之前捆绳己经处于张紧状态，经过打结钳咀的缠绕，捆绳己经被拉得更紧。闭合：当打结钳转动接近结束时，活动卡爪尾部滚轮内侧脱离了半圆滑道，它的外侧又重新与滑块接触，使卡爪尖部向下运动，与固定卡爪相碰，呈闭合状态，将抓取的两股捆绳夹在两卡爪之间
26、。闭合时只是活动卡爪的尖端弯勾与固定卡爪接触，而中间部分是有很大的间隙的，对一抓取的绳没有压力。拉紧：在钳咀闭合之后，脱绳杆马上开始动作。脱绳杆在钳咀的下部，钳咀下部的两股绳从脱绳杆的开口通过。当脱绳杆不动时，这个开口对绳起导向作用。脱绳杆运动的方向是从打结钳咀的尾部向尖部，这就把缠绕在钳咀上的绳从尾部推向尖部。钳咀闭合后外形是锥状的，这个锥状使绳在绳杆的推动下很容易从尾部向尖部滑动。这时钳咀上部的两股绳仍夹在夹绳器内，绳在钳咀上滑动的同时被逐渐拉紧，这时有活动卡爪尖部弯勾的阻挡，绳不会从钳咀尖部滑出。割绳：绳环被拉紧到了一定程度后，己经被推到打结钳咀端部，脱绳杆继续往前摆动，固定在脱绳杆上的
27、割绳刀刀刃与捆绳接触，接触的位置是在靠近夹绳器的地方。运动中刀刃将绳割断，割绳刀运动的速度较快，一般是1.2米/秒以上。脱扣：捆绳被切断后，脱绳杆还在继续往前运动，继续推打结钳咀下部的两脱绳，直到缠绕在钳咀尖部的捆绳从绳咀脱离，因为钳咀上部的绳不被割断，绕在钳咀尖部的绳能在脱绳杆的推动下脱离钳咀。脱离的同时，被割断的那一头由于活动卡爪弯勾的阻挡仍留在两卡爪之间，缠绕部分脱离后它才能被从卡爪之间拉出来。这时绳结完成形状。图 2-5 打结过程2.3打包机的工作循环棉花打包机的工作循环（1）将棉花放入压缩室；（2）穿针开始侧移，捆绳端部留在夹绳器内，为形成打包做准备；（3）液压缸下行，压缩棉花；（4
28、）穿针通过活塞表面的缝隙把捆绳送到打结器处进行打结；（5）液压缸上行，一次打包完成。2.4主要部件的设计与选择2.4.1液压缸的设计与选择根据试验可知，棉花在本身无明显破损，不影响它的商品价值时，所能承受的最大压力为2.15Mpa，达到最佳经济的压缩比时，棉花的内抗力为1.62MPa，达到较佳经济的压缩比时，棉花的内抗力为1.78MPa11。2.4.2按较佳压缩比设计取安全系数为1.1。棉花的内应力 压缩室的横截面积（1）油缸的推力 （2-1）油缸的机械效率 取。油缸产生的推力要大于所需的压实力取14的液压缸，油缸的工作压力为（2）液压缸的工作时间 （2-2）液压缸的作用面积；液压缸的容积；在
29、本设计方案中取（进程），（回程）。（3）确定油缸所需的流量通常按油缸在工作循环中最大移动速度来计算所需流量。式中：缸活塞的有效工作面积()；油缸活塞的最大移动速度()。选取压实油缸行程S为1200 mm。活塞杆伸出速度 活塞杆缩进速度 D为油缸内径，d为活塞杆直径。（4）按强度条件取活塞杆直径 （2-3）其中：材料的许用应力 ；材料的屈服极限；45钢正火状态=360；安全系数，一般。所以当活塞杆受压是，一般取，(工作压力7Mpa)9。所以活塞杆直径：取标准直径：。（5）液压泵的选择与计算1）确定液压泵的最大工作压力 （2-4）液压执行元件中的最大工作压力；系统中总压力损失。注：流速不大，一般节
30、流调速和管路简单的系统取； 高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取。（取）；则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即所以取2）油泵的流量 (2-5)载荷系数，取1.11.3；系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量。3）油泵的电机效率 (2-6)式中 油泵的最大工作压力Pa；所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可；油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.95。2.4.3 按最佳压缩比设计取安全系数为1.1压缩室的横截面积所需的压实力：（1）油缸的推力 (2-7)油缸的机械效率，取。油缸产生的推力要大于所需的压实力；取的液
31、压缸，油缸的工作压力为：（2）液压缸的工作时间 (2-8)液压缸的作用面积；液压缸的容积。在本设计方案中取（进程），（回程）。（3）确定油缸所需的流量通常按油缸在工作循环中最大移动速度来计算所需流量。 (2-9)式中：缸活塞的有效工作面积()；油缸活塞的最大移动速度()。选取压实油缸行程S为1200mm。活塞杆伸出速度 活塞杆缩进速度 D为油缸内径，d为活塞杆直径。（4）按强度条件取活塞杆直径 (2-10)其中：材料的许用应力，；材料的屈服极限；45钢正火状态=360；安全系数，一般。所以当活塞杆受压是，一般取，(工作压力7Mpa)。所以活塞杆直径：取标准直径：。（5）液压泵的选择与计算1）确
32、定液压泵的最大工作压力 (2-11) 液压执行元件中的最大工作压力；系统中总压力损失；注：流速不大，一般节流调速和管路简单的系统取；高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取；（取）。则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即 (2-12)所以 (2-13)取。2）油泵的流量 (2-14)载荷系数，取1.11.3；系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量；3）油泵的电机效率 (2-15)式中 油泵的最大工作压力Pa；所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可；油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.95。2.4.4 按棉花所能承受
33、的最大压力设计棉花所能承受的最大压力2.15Mpa压缩室的横截面积所需的压实力：（1）油缸的推力 (2-16)油缸的机械效率，取；油缸产生的推力要大于所需的压实力取的液压缸，油缸的工作压力为：（2）液压缸的工作时间 (2-17)式中 液压缸的作用面积；液压缸的容积。在本设计方案中取（进程），（回程）。（3）确定油缸所需的流量通常按油缸在工作循环中最大移动速度来计算所需流量。 (2-18)式中 缸活塞的有效工作面积()；油缸活塞的最大移动速度 ()。选取压实油缸行程S为1200mm活塞杆伸出速度 活塞杆缩进速度 D为油缸内径，d为活塞杆直径（4）按强度条件取活塞杆直径 (2-19)式中 材料的许
34、用应力，材料的屈服极限45钢正火状态=360安全系数，一般所以当活塞杆受压是，一般取，(工作压力7Mpa)。所以活塞杆直径：取标准直径：（5）液压泵的选择与计算1）确定液压泵的最大工作压力 (2-20)式中 液压执行元件中的最大工作压力系统中总压力损失注：流速不大，一般节流调速和管路简单的系统取；高压大流量，油路有调速阀及管路复杂的系统取。（取）。则考虑到系统的动态压力及油泵的使用寿命等，选择油泵的额定压力比工作压力大25%60%，即 所以 取 2）油泵的流量 (2-21)式中 载荷系数，取1.11.3系统中同时动作的各个并联执行元件所需的最大总流量3）油泵的电机效率 (2-22)式中 油泵的
35、最大工作压力Pa所选油泵的额定油量，一般仅稍大于即可油泵的总效率，齿轮油泵取0.60.8，柱塞泵取0.80.952.5 根据油泵的驱动功率选择电动机根据比较，按棉花较佳压缩比选油泵驱动电机：Y160L-4型，功率15KW，转速1500r/min，88.7%，30.3A，B3机座82.6 液压缸和液压泵的选取根据所选用柱塞泵的额定压力为25MPa，流量选用柱塞泵型号为：25YCY14-1B(F)7；选用主油缸型号为：YHG1E-280/2001270。2.7 液压系统的节能和打包机的安全问题的分析和改善2.7.1 液压系统的节能问题的分析和改善5节能是通过降低能量损耗来实现的，液压系统的能量损耗
36、主要包括各种不作用于执行器的压力损耗、流量损耗和原动机损耗，本文将分别就上述3方面的节能途径加以分析探讨。（1）降低压力损耗的节能设计降低液压系统压力损耗的途径主要应从合理选择控制类元件的类型、布局及连接形式等方面来考虑13。图 2-6 液压系统图图2-6为采用内控形式、中位卸载机能电液换向阀的液压系统。图中单向阀的作用为： 提供换向阀所需最低控制压力，一般为0.51MPa；平衡垂直缸下落部分重力使空载下行动作平稳。经分析可知，上述作用只分别在换向动作瞬间和空载下行时才是必要的，在其余时间是压力损耗，从节能的角度来看，这种为了满足某一局部需求而增加系统额外损耗的设计是不合理的。图 2-7 液压
37、系统图图2-7为仍采用内控形式电液换向阀的液压系统，但没有利用换向阀中位卸载机能而采用电磁溢流阀控制系统加载和卸载，取消了单向阀，避免了相应的压力损耗。在液压缸有杆腔与换向阀间接入单向节流阀，通过调整节流阀开度获得液压缸空载下行平稳所需的背压，避免了其他运行状态的压力损耗。采用单向节流阀的原因是：调节范围大，可避免平衡阀控制压力选择不当带来的弊端；当采用变量泵系统时可获得更好的节能效果。因平衡阀提供的是固定背压，而节流阀提供的背压与流量有关，当因负载的增加，系统压力增高至泵变量状态时，实际上已无需以背压来保持液压缸下行的平稳性，节流阀与流量同步减小的背压更接近于符合这一要求，所以比采用平衡阀更
38、合理。在图2-6或图2-7所示系统中，换向阀与液压缸油口应选择合理的匹配方案。因换向阀内部流道结构的差异，各油口间具有不同的压降特性，国外产品大多提供这类特性曲线。对于一般油口非对称设置的较大通径的换向阀，其A - T油口压降小于B- T油口压降。对上述系统而言，因液压缸无杆腔排量大于有杆腔排量，故应将液压缸无杆腔与换向阀A口连接，有杆腔与换向阀B口连接，以降低压力损耗对于系统实际排量接近或短时间大于换向阀额定排量时，这种选择尤为必需。所降低的压力损耗可从阀的流量特性曲线查出。小通径换向阀也存在这类油口选择问题，但一般影响较小。这也是设计者容易忽视的问题。当系统需要流量接近或相同而压力不同的多
39、种功能要求时，应尽可能采用多级恒压泵或由先导式溢流阀、小通径换向阀、远程调压阀或叠加式溢流阀组合控制的多级压力系统，避免采用减压阀获得相应压力，以降低压力损耗。液压系统的管路和过滤器配置不当也会造成过高的压力损耗，应根据具体情况合理确定所需规格。（2）降低流量损耗的节能设计6降低液压系统流量损耗的途径主要应从合理选择动力源类型方面来考虑，也就是选择与负载要求的压力2流量特性尽可能适应的液压泵。对于要求压力接近或相同，流量变化较大的液压系统，如节流调速系统、泵保压系统、要求快速响应的中位常闭换向阀系统、蓄能器系统、电液伺服系统和电液比例换向阀系统等，一般应采用恒压变量泵作为动力源，避免采用定量泵
40、2溢流阀系统和旁路节流调速系统，以降低溢流或旁流流量损耗。恒压变量泵的主要特征是：在系统压力达到泵的设定压力前为定量泵特性；达到设定压力时，泵的流量随负载需要自动调整；无负载时，泵的流量自动降至0，但其输出压力维持恒定。由于没有多余的流量损耗，故在上述液压系统中能取得良好的节能效果。对于功率较大、负载缓慢增加且有较长保压时间要求的系统，也可采用恒压恒功率变量泵。上述两种泵的压力2流量输出特性见图2-8。图 2-8 压力流量输出特性曲线对于要求分别具有不同压力、不同流量的多执行器系统，可采用双压、双流量恒压变量泵或负载传感变量泵。双压、双流量恒压变量泵的输出特性可调整为相当于2台不同压力、不同流
41、量的恒压变量泵，利用泵上附设的电磁阀来转换工作状态，适合于双执行器系统。负载传感变量泵的输出特性为：在泵的额定压力和流量范围内，其实际输出压力和流量能同时随负载需要自动调整；无负载时，泵的流量自动降至0，且输出压力亦较低，适合于多执行器系统。由于上述2种泵能同时降低压力和流量损耗，故具有更好的节能效果。上述多执行器系统也可采用电液比例2恒压变量泵，但这种泵及控制系统的成本较高，主要适用于计算机控制的液压系统。附带指出，对于零流量时输出压力较高的各种恒压变量泵，一般仍需设置卸载回路，因这类泵在高压零流量时的功率损耗和磨损均大于零压全流量时的功率损耗和磨损。（3）降低电机损耗的节能设计三相异步电机
42、是液压系统应用最广泛的原动机，电机的节能途径主要应从降低空载或轻载运行时的损耗来达到。根据电机原理，额定功率为接法的三相异步电机在低于临界负载率运行时转换成Y接法运行，可降低损耗和提高功率因数。一般电机的临界负载率约为0.33，即电机实际负载功率在额定功率的0.33倍以下运行时采用Y接法具有节能效果。一般液压系统的空载或轻载运行状态在时间上占一定比例。显然，只要在系统需图 2-9 电机自动转换运行控制电路输出较大功率时提供相应的控制信号，使电机接成接法运行，在系统卸载或轻载状态时使电机接成Y接法运行，就能实现上述节能要求。图2-9为电机自动转换运行控制电路，图中K1-1、K1-2为运行状态转换
43、发信开关。电机起动时为Y接法，当要求系统在达到一定压力电机转换成接法运行时，K1可采用压力继电器；当要求系统在执行某一动作电机转换成接法运行时，K1可直接利用该动作执行电器的一组触点来联锁控制；当要求系统在执行某一动作到达某一位置(行程)电机转换成接法运行时，K1可采用检测该位置的行程开关所控制的继电器的组触点亦可采用其；他速度、流量信号来控制转换。但对于负载压力不稳定的系统不宜采用压力继电器控制形式。上述转换压力可根据电机的临界负载功率、系统流量来计算得到。当系统需要功率较小的其他动作时，应尽可能将所需功率限制在电机的临界负载功率内，以便电机运行在Y接法状态。2.7.2 打包机的安全问题的分
44、析和改善10液压打包机在使用过程中行程开关容易损坏。原因是多方面的，一是提箱高度，二是压缩棉包包箱总成变形。若不及时更换或采用直接接通的应急办法，事必会对打包机安全生产造成严重后果。图 2-10 行程开关移动示意图1.行程开关 2. 角铁 3.角铁 4. 钢管 5. 框架立柱为减少事故的发生，一是对打包机操作工进行操作规程教育，二是制定奖罚制度，三是加强定位销的检查和定位行程开关的位移是十分必要。为了提高安全性，特意对打包机定位行程开关的位置进行了选择。如图2-10，把一根长度为150mm的角铁用M8螺栓固定在打包机副框立柱上。上面打孔固定行程开关，下面做跑道，可以左右移动。框架立柱上固定角铁，垂直于框架立柱，角铁上焊钢管，长60、直径。它的优点是：（1）行程开关使用寿命长。因为安装在副框立柱上，受冲击小。（2）撞块改为圆钢管，转箱时和高度无关。（3）设计安装简单，调节方便。这样进行行程开关的移位，一是方便了行程开关的更换；二是提高了打包机的安全性能
