步进式环形输送线的液压控制系统
步进式环形输送线的液压控制系统
引言:步进式环形输送线的液压控制系统，是利用液压传动的优点，将液压传动进程进行适当的设计和组合，再配以合适的液压动力元件和液压的调节元件，实现液压传动的协调和按照规定的方式进行运动，实现使输送线进行步进式移动的设计要求。
1.1 步进式输送线的特点
步进式输送线就是通过一定的系统的控制实现输送线在一定的时间内运动，一定的时间内的静止，这样进行循环往复的运动和停止，给输送线上的产品以足够的加工时间。
步进式输送线相对于一直运动的输送线来说留有了足够的加工时间，就没有必要将每一个加工位设置很长的距离，节省了场地空间。
1.2 液压传动的特点
液压传动是利用液体静止来传动动力的液体传动，它是以液体为工作介质，进行能量传递和控制的一种传递方式。
在本世纪的50年代液压技术迅速由军事工业转向民用工业，在机床、工程机械、压力机械、船舶机械、冶金机械、农业机械及汽车行业得到了广泛的应用。60年代以后，随着原子能技术、空间技术、电子技术、等的迅速发展，使其应用更为的广泛。液压系统在通过油管的连接，可以方便、灵活地布置自己传动机构，这是比较机械传动而言其优越的地方。执行元件可以布置离原动机较远的地方、方位也不受限制，由于液压缸推力很大，又加之极易布置，在工程机械中已得到广泛的应用，不仅操纵方便，而且外观大方美观。
液压传动与电力传动以及气压传动相比，有重量轻、体积小的突出特点，如液压缸泵和液压马达的重量指标可达到目前发电机和电动机的十分之一，液压功率可达到0.025N/W，发电机和电动机约为0.03N/W，而用于直线往复运动的电动力矩单位功率的重量比是液压缸的七八十倍，由于电动机受到磁饱和的限制，单位面积上的切向力不到10兆帕，而液压力可达到350兆帕。并且可简便的无级调速，调速范围大，传动中借助阀，可实现更大无级调速，这是一般的机械传动所无法实现的，而液压传动的调速范围可以达到100:1，柱塞式的液压马达最低的稳定转速为1r/min，这也是电力传动很难达到的。
液压传动与电力传动相比有速度比较高的优点。液压系统可借助溢流阀等安全阀实现过载保护，如果是以油为工作介质时，相对运动的表面可以进行润滑，可以提高液压系统的寿命，提高效益。
液压传动能够借助各种的控制阀，能够实现所在机械运行的自动化，特别是采用电液联合控制后，不但可实现复杂的控制过程，而且可以遥控。
虽然液压传动虽然有很多的优点，但是也有相对于电力传动来说也有不足和缺点：
由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，因此液压传动的效率比较低，一般为75%~80%左右，如果处理不当，泄漏不但污染场地，而且当附近有火种存在的话，可引起火灾或爆炸事故，所以经常用燃点高的液压油。
由于液体的黏度受温度的影响，液压缸的泄漏也随之变化。 因为工作的时候有撞击，所以液压传动的噪声比较的大。同时为了尽量的避免泄漏所造成的危险，因此液压元件制造精度要求高。而且价格也相对于电力传动来说比较贵，同时对液压元件的使用和维修的人员有较高的技术要求需要有一定的专业知识。
由于液压元件的精度较高，所以对外界的污染比较的敏感，被污染的液压油会使液压元件的磨损和堵塞，使液压元件使用性能降低，如果污染严重的话还会导致元件的破坏。
液压元件的系统相对来说比较的复杂，一旦液压系统发生故障，液压系统的故障分析和排除是比较的困难，需要工作人员有较高的技术水平。
通过以上的优缺点的分析和比较，我们需要发挥液压系统的长处，尽量的避免和改善液压系统的短处，使液压系统能够在生产中发挥更加重要的作用。这也是我在下面的液压设计中应该避免或者着力解决的问题，应该取长补短，扬长避短。
1.3 液压系统的组成部分
液压系统主要是以油液为传动介质，同时系统是由几部分主成的：
（1）动力部分——液压泵，它是将输入的机械能转化成液体的压力能。
（2）执行部分——液压缸，它的作用是把工作液体的压力能转变为机械能，推动液压缸上的负载运动。
（3）控制部分——包括压力、流量、方向控制阀等，通过它们的控制和调节液压系统中的压力、流量和流向来保证执行各部件所要求的输出力、速度和方向。
（4）辅助部分——它包括油箱、管道、滤油器、蓄能器以及指示仪表等它们的作用是保证系统的安全和正常的工作。
随着工业化的进一步发展，机械化自动化程度日益的提高，对液压元件及液压装置的标准化、集成化提出了更高的要求，于是出现了由液压系统组成的液压站。
目前，液压技术为我国社会主义现代化事业的需要和发展做出了很大的贡献。液压技术特别是液压集成块技术在我国的很多工业部门被广泛的采用。液压技术正向着高压化，高速化、大流量、大功率、高效率、低噪声的方向发展。计算机辅助设计液压系统已经有了广泛的应用，它将推动液压技术更进一步的发展。
1.4 研究的问题及研究手段
（一） 研究的问题
该设计是步进式环形输送线液压控制系统及结构的设计，从实现的功能来看，必须有一个步进缸起到牵引作用和一个插销缸顶出，所以选择两个（或者两个以上的液压缸），同时又要考虑到结构简单，方便以后的检测和修理，所以最好的选择就是两个液压缸来实现系统的功能。
根据上面的结论选出两个液压缸。因为两个液压缸所要实现的功能有所不同，所以对两个液压缸的要求也是有所不同的。
一个液压缸是进行水平的来回运动，主要起的作用是在一定的条件下带动输送带进行规定距离的移动，是系统主要的执行装置，同时又考虑到还要带另一个液压缸进行移动。如果还像一般的液压缸一样将缸体固定在地面上，活塞杆移动就无法实现带动插销缸进行移动或能够实现这个功能但是机械结构复杂，不方便检修，不够经济。所以如果缸体能够移动的话，在缸体上加一个凸台插销缸就能够固定在水平运动液压缸上，而水平液压缸也能够带动插销缸运动，这样的方式结构简单、加工方便。所以实现这样的功能液压缸必须是活塞杆固定这样才能使液压缸缸体实现移动。
（二） 研究的手段
（1） 复习机械设计、液压传动等有关的专业知识，收集整理设计所需的资料。
（2） 查看液压系统原理图，装配图及主要零件图。
（3） 拟订液压推进系统总体方案，进行相关设计。
（4） 要求该机构方案合理，可行，操作简单方便、安全可靠。根据提供的参数进行液压推进系统设计，运用计算机辅助设计功能完成必要的液压缸等主要零件设计，选择合适的标准件。
2 液压系统的设计
2.1 运动分析
整体运动分析：
插销缸向上-液压缸向前-插销缸向下-停止-液压缸返回
水平液压缸运动分析：
快速前进-慢速前进-停留-快返
2.2 负载分析
F=Fl+Ff+Fn
(1)工作负载 Fl 由给出的数据可知 Fl=80000N
(2)摩擦负载 Ff
翻阅资料可知缸重16kg 取 fs=0.2 fd=0.1
F=2mg=2*16*9.8=313.6N
静摩擦负载 Ffs=0.2*313.6=62.72N
动摩擦负载 Ffd=0.1*313.6=31.36N
(3)惯性负载 Fa 假设液压缸的最小速度为 0.05M/s
加速： Fa1=G/g*v/t=313.6/9.8*0.1/4=0.8N
减速： Fa2=G/g*v/t=313.6/9.8*(0.1-0.05)/4=0.4N
制动： Fa3=G/g*v/t=313.6/9.8*0.05/2=0.8N
反向加速：Fa4=G/g*v/t=313.6/9.8*0.3/4=2.4N
制动： Fa5=Fa4=2.4N
N取 0.9
计算结果如下
引言:步进式环形输送线的液压控制系统，是利用液压传动的优点，将液压传动进程进行适当的设计和组合，再配以合适的液压动力元件和液压的调节元件，实现液压传动的协调和按照规定的方式进行运动，实现使输送线进行步进式移动的设计要求。
1.1 步进式输送线的特点
步进式输送线就是通过一定的系统的控制实现输送线在一定的时间内运动，一定的时间内的静止，这样进行循环往复的运动和停止，给输送线上的产品以足够的加工时间。
步进式输送线相对于一直运动的输送线来说留有了足够的加工时间，就没有必要将每一个加工位设置很长的距离，节省了场地空间。
1.2 液压传动的特点
液压传动是利用液体静止来传动动力的液体传动，它是以液体为工作介质，进行能量传递和控制的一种传递方式。
在本世纪的50年代液压技术迅速由军事工业转向民用工业，在机床、工程机械、压力机械、船舶机械、冶金机械、农业机械及汽车行业得到了广泛的应用。60年代以后，随着原子能技术、空间技术、电子技术、等的迅速发展，使其应用更为的广泛。液压系统在通过油管的连接，可以方便、灵活地布置自己传动机构，这是比较机械传动而言其优越的地方。执行元件可以布置离原动机较远的地方、方位也不受限制，由于液压缸推力很大，又加之极易布置，在工程机械中已得到广泛的应用，不仅操纵方便，而且外观大方美观。
液压传动与电力传动以及气压传动相比，有重量轻、体积小的突出特点，如液压缸泵和液压马达的重量指标可达到目前发电机和电动机的十分之一，液压功率可达到0.025N/W，发电机和电动机约为0.03N/W，而用于直线往复运动的电动力矩单位功率的重量比是液压缸的七八十倍，由于电动机受到磁饱和的限制，单位面积上的切向力不到10兆帕，而液压力可达到350兆帕。并且可简便的无级调速，调速范围大，传动中借助阀，可实现更大无级调速，这是一般的机械传动所无法实现的，而液压传动的调速范围可以达到100:1，柱塞式的液压马达最低的稳定转速为1r/min，这也是电力传动很难达到的。
液压传动与电力传动相比有速度比较高的优点。液压系统可借助溢流阀等安全阀实现过载保护，如果是以油为工作介质时，相对运动的表面可以进行润滑，可以提高液压系统的寿命，提高效益。
液压传动能够借助各种的控制阀，能够实现所在机械运行的自动化，特别是采用电液联合控制后，不但可实现复杂的控制过程，而且可以遥控。
虽然液压传动虽然有很多的优点，但是也有相对于电力传动来说也有不足和缺点：
由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，因此液压传动的效率比较低，一般为75%~80%左右，如果处理不当，泄漏不但污染场地，而且当附近有火种存在的话，可引起火灾或爆炸事故，所以经常用燃点高的液压油。
由于液体的黏度受温度的影响，液压缸的泄漏也随之变化。 因为工作的时候有撞击，所以液压传动的噪声比较的大。同时为了尽量的避免泄漏所造成的危险，因此液压元件制造精度要求高。而且价格也相对于电力传动来说比较贵，同时对液压元件的使用和维修的人员有较高的技术要求需要有一定的专业知识。
由于液压元件的精度较高，所以对外界的污染比较的敏感，被污染的液压油会使液压元件的磨损和堵塞，使液压元件使用性能降低，如果污染严重的话还会导致元件的破坏。
液压元件的系统相对来说比较的复杂，一旦液压系统发生故障，液压系统的故障分析和排除是比较的困难，需要工作人员有较高的技术水平。
通过以上的优缺点的分析和比较，我们需要发挥液压系统的长处，尽量的避免和改善液压系统的短处，使液压系统能够在生产中发挥更加重要的作用。这也是我在下面的液压设计中应该避免或者着力解决的问题，应该取长补短，扬长避短。
1.3 液压系统的组成部分
液压系统主要是以油液为传动介质，同时系统是由几部分主成的：
（1）动力部分——液压泵，它是将输入的机械能转化成液体的压力能。
（2）执行部分——液压缸，它的作用是把工作液体的压力能转变为机械能，推动液压缸上的负载运动。
（3）控制部分——包括压力、流量、方向控制阀等，通过它们的控制和调节液压系统中的压力、流量和流向来保证执行各部件所要求的输出力、速度和方向。
（4）辅助部分——它包括油箱、管道、滤油器、蓄能器以及指示仪表等它们的作用是保证系统的安全和正常的工作。
随着工业化的进一步发展，机械化自动化程度日益的提高，对液压元件及液压装置的标准化、集成化提出了更高的要求，于是出现了由液压系统组成的液压站。
目前，液压技术为我国社会主义现代化事业的需要和发展做出了很大的贡献。液压技术特别是液压集成块技术在我国的很多工业部门被广泛的采用。液压技术正向着高压化，高速化、大流量、大功率、高效率、低噪声的方向发展。计算机辅助设计液压系统已经有了广泛的应用，它将推动液压技术更进一步的发展。
1.4 研究的问题及研究手段
（一） 研究的问题
该设计是步进式环形输送线液压控制系统及结构的设计，从实现的功能来看，必须有一个步进缸起到牵引作用和一个插销缸顶出，所以选择两个（或者两个以上的液压缸），同时又要考虑到结构简单，方便以后的检测和修理，所以最好的选择就是两个液压缸来实现系统的功能。
根据上面的结论选出两个液压缸。因为两个液压缸所要实现的功能有所不同，所以对两个液压缸的要求也是有所不同的。
一个液压缸是进行水平的来回运动，主要起的作用是在一定的条件下带动输送带进行规定距离的移动，是系统主要的执行装置，同时又考虑到还要带另一个液压缸进行移动。如果还像一般的液压缸一样将缸体固定在地面上，活塞杆移动就无法实现带动插销缸进行移动或能够实现这个功能但是机械结构复杂，不方便检修，不够经济。所以如果缸体能够移动的话，在缸体上加一个凸台插销缸就能够固定在水平运动液压缸上，而水平液压缸也能够带动插销缸运动，这样的方式结构简单、加工方便。所以实现这样的功能液压缸必须是活塞杆固定这样才能使液压缸缸体实现移动。
（二） 研究的手段
（1） 复习机械设计、液压传动等有关的专业知识，收集整理设计所需的资料。
（2） 查看液压系统原理图，装配图及主要零件图。
（3） 拟订液压推进系统总体方案，进行相关设计。
（4） 要求该机构方案合理，可行，操作简单方便、安全可靠。根据提供的参数进行液压推进系统设计，运用计算机辅助设计功能完成必要的液压缸等主要零件设计，选择合适的标准件。
2 液压系统的设计
2.1 运动分析
整体运动分析：
插销缸向上-液压缸向前-插销缸向下-停止-液压缸返回
水平液压缸运动分析：
快速前进-慢速前进-停留-快返
2.2 负载分析
F=Fl+Ff+Fn
(1)工作负载 Fl 由给出的数据可知 Fl=80000N
(2)摩擦负载 Ff
翻阅资料可知缸重16kg 取 fs=0.2 fd=0.1
F=2mg=2*16*9.8=313.6N
静摩擦负载 Ffs=0.2*313.6=62.72N
动摩擦负载 Ffd=0.1*313.6=31.36N
(3)惯性负载 Fa 假设液压缸的最小速度为 0.05M/s
加速： Fa1=G/g*v/t=313.6/9.8*0.1/4=0.8N
减速： Fa2=G/g*v/t=313.6/9.8*(0.1-0.05)/4=0.4N
制动： Fa3=G/g*v/t=313.6/9.8*0.05/2=0.8N
反向加速：Fa4=G/g*v/t=313.6/9.8*0.3/4=2.4N
制动： Fa5=Fa4=2.4N
N取 0.9
计算结果如下
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