液壓驅動金屬打包機設計-帶液壓系統(tǒng)含6張CAD圖

液壓驅動金屬打包機設計-帶液壓系統(tǒng)含6張CAD圖,液壓,驅動,金屬,打包機,設計,系統(tǒng),cad 附錄 1：外文翻譯 液壓回收修井機研究及起重機仿真 摘要：本文研究了一種先進的節(jié)能型石油機械，即液壓回收裝置。這臺鉆機的設備功率僅為普通鉆機的 1/3，而且該鉆機還可以回收利用管道中釋放的潛在能量。本文介紹了該鉆機的特殊工作原理。并且進行了節(jié)能分析。分析表明，當把重達 260 克的管弦降低時，這個鉆機所能恢復的能量是 240×106J。建立提升管弦的數(shù)學模型，并進行了仿真分析。通過仿真，得出了一些結論:（1）管道越輕，管道的吊裝時間越短;（2）節(jié)流閥路徑的面積越小，管道吊裝時間越長;（3）空氣容器體積越小，管道吊裝時間越短。實際的測量結果表明，仿真結果是正確的。 關鍵詞：節(jié)能，修井設備，能量回收，起重，仿真 1 介紹 通常用于石油開采的普通鉆井平臺有一種不合理的巨大能源浪費。如下所示:（1） 從油井中提升管道的工作是一個連續(xù)的循環(huán)過程。重達數(shù)十噸的管狀管被吊到地上，一根接一根。在一個循環(huán)中，從井中抬起管道的時間只有大約四分之一的時間，而在這里， 電動機在一個高功率下工作。把管道從管道中移走的時間是 3/4，在這里電動機工作在低功率下。普通鉆機的大功率電機大多在低功率下工作，因此不經(jīng)濟。（2）從油井中移到地面的管道將大量潛在的能量儲存起來，當管道被放低到井里時，沉積的勢能就會釋放出來。普通鉆機只是通過制動來浪費這種能量，這種能量是無法恢復的。 因此，開發(fā)了一種液壓回收修井機。該鉆機具有由電動機和大蓄能器驅動的液壓泵。當提升管弦時，蓄電池在輔助時間（拆卸和定位單管的時間）內儲存電機能量，并在提升時釋放它，以幫助電機提升管道。因此，這種鉆機的配備能力只有平常的三分之一。例如，當額定吊鉤負載為 300k N 時，該裝置的配備功率為 45kW，普通的功率為 150kW。該鉆機可以恢復降低時由油管道釋放的潛在能量。 2 工作理論：簡介 2.1 液壓系統(tǒng)理論介紹。液壓回收修井機液壓系統(tǒng)如圖 1 所示。液壓油源由泵 1 和蓄能器組成。特別建造的大型蓄電池由空氣容器 5 和儲油缸 4 組成?？諝馊萜鞯娜莘e是 1.68 m3。儲油缸的容積是 0.19m3。復合氣缸 11 具有 q1，q2，q3-三室。液壓方向閥 6,7,8 分別控制 q1，q3，q2 與高壓油（泵和蓄能器）或低壓油（油箱）相連。當 q1 和 q2 腔室與高壓油相連接時，由柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力就向上，當 q3 室連接高壓油時，柱塞 12 上的油壓產(chǎn)生的力向下。連接高低壓油，不同的三室組合模式，決定不同的力等級，以滿足提升和降低不同負荷的需要（見表 1）。節(jié)流閥 9,10 控制升降速度并用作制動器。 - 24 - 2.2 .復合缸提升部件的介紹。如圖 2 所示，復合氣缸的柱塞 3 的頂部連接到行駛支 架 4。四個移動塊 5 安裝在支撐件中，并且兩個頂塊 2 安裝在復合氣缸體中。兩個鋼鏈中的每一個在兩個移動塊和一個頂塊中卷繞。鋼鏈的一端與鉤連接，另一端固定在基座上。當柱塞被驅動時，行駛塊及其支撐件同步上升，帶有管道的鉤子以柱塞的四倍速度上升。當柱塞再次被驅動時，鉤子和管道以柱塞的四倍速度下降。 2.3 進一步介紹。表 1 中計算吊鉤起重載荷的方程式為 F=p(A1+A2-A3)/4 式中：F 是吊鉤起重載荷，p 是油壓，A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積。 對于同一個力的級別，如果復合氣缸的一個腔室與高壓油相連，其面積計算如公式 1，否則不按公式 1 計算，也就是說，使其面積為 0，以力級 2 為例，q2 室與低壓油相連，然后在計算吊鉤負荷時，根據(jù)公式 1 計算，A2 為 0。在提升操作中，如果所選的力等級大于管道的重量，則管道可以從井中升起。例如，當管道的重量是 210 k N 時，如果選擇了 6 級，管道可以被提升。在下降操作中，如果所選的力等級小于管道重量，則可以將管道降至井底。例如，當管道重量為 210k N 時，如果選擇強度等級 5，則可以降低管道，同時柱塞 12 被迫縮回。因此，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實現(xiàn)了管道勢能的恢復。 3 能量回收分析 如前所述，在降低操作中，如果所選的力等級小于管道的重量，管道可以下降，一些高壓油被壓入蓄能器以節(jié)省，實現(xiàn)管道勢能的恢復。回收的能量如表 2 所示，其中 A1 是 q1 室的面積，A2 是 q2 室的面積，A3 是 q3 室的面積，s 是單根管道的長度。表 2 中的值是在 A1 = 603.1cm2，A2=490.9cm2，A3=289.8cm2，s=9.6m 的條件下降低單管的回收能量，這個值就是在降低單個管道時壓入蓄能器中的油的體積。如表 2 所示，當管道重量 G3 小于等于 38KN 時，0 級力被用在降低管道，因為這里復合缸的每個腔室都不與蓄能器連接，所以能量不能在 0 等級下恢復。隨著管道重量的增加，當 G3 大于 38KN 時，根據(jù)管道重量，可以選擇等級 1 到等級 5 力級較低的管道。此時，一些高壓油將被壓入蓄能器。與此同時，發(fā)動機可以關閉，恢復的能量可以用于輔助工作。在發(fā)動機關閉時管道下降期間，由于管道勢能變成蓄能器的液壓能量，因此不能發(fā)生“打滑”，也就是說，這時蓄能器作為制動器。另外也可以在下降速度高的情況下使用節(jié)流閥?，F(xiàn)場操作顯示節(jié)流閥在下降管道時很少使用。以 2 級力為例子介紹降低單根管道的計算。在 2 級力下降的管道重量范圍為 66~110KN，所以在 2 級力下降的管道的總重量為 44kN。單根油管的重量 126×9.6=1209.6KN，所以在 2 級力可以下降管道數(shù)量為 36。當降低重量為 260 k N 的管道時，蓄能器中回收的油的總體積為 V=23×0.0483+36×0.0752+23×0.1187+41×0.1447+60×0.193=24（m3） - 25 - 在蓄能器中回收的總能量為(油壓 p 為 10MPa) E=vP=10×106×24=240×106 （J） 240×106 J 的能量相當于 100 k W 的柴油發(fā)動機運行約 40 分鐘的能量。 4 起重機的數(shù)學模型 液壓能量回收修井機具有不同的數(shù)學模型，用于在不同的力等級下提升管道。但推理過程是類似的。以下以 5 級力為例子計算，計算過程中不考慮通過各個管道和閥門的 壓力損失。如圖 3 所示，當以 5 級力提升管道時，q1,q2,q3 室都與泵和蓄能器連接。來自泵和蓄能器的油以及由 q3 室擠壓的油進入 q1，q2 室，使柱塞上升以提升管道。 - 25 - 附錄 2：外文原文 - 26 - - 27 - - 28 - - 29 - - 30 - - 32 - 任務書 論文(設計)題目：液壓驅動金屬打包機設計 工作日期：2016年12月12日 ~ 2017年05月26日 1.選題依據(jù): 在金屬廢料多的地方，處理比較麻煩，占用空間大，運輸時還容易散落，造成污染，因此設計一金屬打包機，方便處理并運輸。 2.論文要求(設計參數(shù)): 設計說明書（不少于6000文字），相關圖紙（A0圖紙的不少于兩張，零件圖若干），外文翻譯（不少于2000字）。 3.個人工作重點: 打包機的整體結構設計，機座部分結構設計、材料選擇，擠壓部分結構設計、材料選擇，液壓系統(tǒng)設計、元件選擇。 4.時間安排及應完成的工作: 第1周：下達畢業(yè)設計任務，查找相關文獻資料。 第2周：研讀文獻資料并完成文獻綜述。 第3周：撰寫開題報告，準備開題答辯。 第4周：開題答辯，答辯后根據(jù)老師的建議修改開題報告。寒假期間完成外文的翻譯工作 。 第5周：完成整體的方案設計選擇。 第6周：根據(jù)所選擇的方案進行打包機的結構設計。 第7周：打包機的上蓋擠壓部分結構設計、材料的選擇、參數(shù)計算、校核。 第8周：打包機的水平擠壓部分結構設計、材料的選擇、參數(shù)計算、校核。 第9周：液壓動力系統(tǒng)的方案設計。 第10周：液壓動力系統(tǒng)的相關參數(shù)計算、校核。 第11周：液壓系統(tǒng)圖的繪制及液壓元件的選擇。第12周：完成裝配圖繪制。 第13周：完成零件圖的繪制。第14周：撰寫說明書。 第15周：打印材料，準備答辯。 5.應閱讀的基本文獻: [1]洪震，賀元成. 全自動液壓打包機改進設計[J]. 機械，2015年09期[2]王青云. 金屬打包機液壓系統(tǒng)設計[J]. 橡塑技術與裝備，2015年16期[3]楊賀明. 日產(chǎn)120t液壓打包機的設計校核[J]. 國際紡織導報，2013年04期 [4]賀正權，華延功. PLC控制的液壓打包機在鋁加工行業(yè)的應用探析[J]. 科協(xié)論壇，2013年09期 [5]陳輝. 廢紙板打包機液壓系統(tǒng)設計[J]. 液壓氣動與密封，2013年08期[6]郭銳，石玉，趙靜一. 液壓泵可靠性短時試驗方法研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報，2016年03期[7]劉保杰； 楊清文，吳翔. 液壓系統(tǒng)故障診斷技術研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 液壓氣動與密封，2016年08期 [8]王琳 高壓大流量液壓系統(tǒng)設計中的關鍵因素[J]. 鍛壓技術，2016年08期[9]羅才君，楊洪波. 主鏡液壓支撐系統(tǒng)性能優(yōu)化分析[J]. 計算機仿真，2016年04期[10]陳麗君，姚建勇. 機載液壓系統(tǒng)故障診斷與健康管理[J]. 航空精密制造技術，2016年02期 指導教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2016年12月11日 教學指導分委會意見： 同意 簽字：XX 2016年12月11日 學院公章 進度檢查表 第 -1 周 工作進展情況 首先明確自身的設計任務及要求，通過中國知網(wǎng)查找和收集相關的文獻及資料，并進行了研讀，而后綜合所研讀的文獻資料，了解畢業(yè)設計的設計重點和設計所要面對的問題，做出總結，完成文獻綜述和開題報告。 2017年01月06日 指導教師意見 畢業(yè)設計任務下達后，該生按時完成了相關文獻集料的查找，完成了開題報告的撰寫，順利通過了開題答辯，繼續(xù)按計劃進行后續(xù)任務。 指導教師(簽字)：XX 2017年01月06日 第 3 周 工作進展情況 完成外文翻譯工作，整體方案的選擇，根據(jù)整體方案進行結構設計 2017年04月26日 指導教師意見 開題報告完成后，按計劃繼續(xù)進行了設計工作，寒假期間完成了相關外文翻譯，結構方案設計比較合理。繼續(xù)進行相關工作。 指導教師(簽字)：XX 2017年04月21日 第 6 周 工作進展情況 結構設計完成后，選擇上蓋和水平方向擠壓材料，完成上蓋擠壓部分的計算和校核以及水平擠壓部分的計算校核 2017年04月26日 指導教師意見 整體來說進度有點慢了，稍微加快一點節(jié)奏，把進度趕上來，結構設計及計算部分比較合理，繼續(xù)進行。加快點！ 指導教師(簽字)：XX 2017年04月21日 第 9 周 工作進展情況 選擇液壓動力系統(tǒng)的整體方案，根據(jù)所選方案進行液壓部分的各種設計計算，設計回路 2017年04月26日 指導教師意見 整體來說進度還是慢了點，再稍微加快一點節(jié)奏，把進度趕上來，繼續(xù)進行液壓部分的設計，從參數(shù)的選擇及計算人手，回路要設計合理，滿足工作要求。 指導教師(簽字)：XX 2017年04月21日 第 12 周 工作進展情況 基本完成了接卸與液壓部分的設計、計算與校核，裝配圖、零件圖和說明書都基本整體完畢 2017年05月25日 指導教師意見 基本完成了各部分的設計、計算及校核，圖紙、說明書也基本整理完畢 ，整體上工作進度較慢，學習工作態(tài)度不太認真。 馬上做最后的收尾工作，打印相關資料，準備答辯。 指導教師(簽字)：XX 2017年05月24日 第周 工作進展情況 年 月 日 指導教師意見 指導教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹 3 2 遵守紀律 自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導 3 2 開題報告 內容詳實，符合規(guī)范要求 5 4 任務完成 按時、圓滿完成各項工作任務 4 2 過程管理評分合計 10 過程管 理評語 該生在完成畢業(yè)設計的過程中表現(xiàn)出態(tài)度不太認真，不太積極 ，工作不夠刻苦努力，作風不太嚴謹。 學生能夠自覺遵守學校的有關規(guī)定，但是不能夠主動聯(lián)系指導教師，每一次都是老師聯(lián)系學生才能過來接受指導，表現(xiàn)出比較散漫。 開題報告緊扣專業(yè)方向、緊扣現(xiàn)實，做到理論與實踐結合、與實習體會結合，有現(xiàn)實意義，內容詳實，符合規(guī)范要求, 該同學前期的工作進度良好，但到了中后期工作進度比較慢一些，經(jīng)過最后的努力，基本能完成各項工作任務。 指導教師簽字:XX 日期:2017-05-24 指導教師評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 3 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 3 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 指導教師評分合計 12 指導教 師評語 選題源于實際工程應用，與實踐工作結合比較緊密，是學生所學專業(yè)知識的延續(xù)，符合學生專業(yè)發(fā)展方向，對于提高學生的基本知識、技能和研究能力有益。符合學校的相關目標要求，實踐意義較強，開拓性、創(chuàng)新性一般，難度適宜，工作量基本飽滿。 從學生的工作過程中和論文圖紙完成的質量來看，該生的綜合運用知識能力一般，中文表達尚可，外文能力有待提高，文獻資料檢索能力一般，計算機操作比較熟練。 論文的文題相符，概念基本準確，其中的分析、論證、設計、計算等基本正確合理，結論基本明確。論文的撰寫格式、圖表等基本符合規(guī)范要求。 指導教師簽字:XX 日期:2017-05-24 評閱人評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 5 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 5 3 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 評閱人評分合計 14 評閱人 評語 題目符合機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標要求，符合機械工程卓越工程師培養(yǎng)目標，有一定的研究價值和實踐意義。深度及難度適宜，工作量適中，基本滿足要求。圖紙符合國家標準要求 ，論文格式正確，書寫規(guī)范，條理清晰，語言流暢。英文摘要和外文翻譯能做到語言基本流暢，基本完整表達原文意思，中文表達與外語應用能力較強該畢業(yè)設計基本綜述了本行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，在掌握當前主流技術的基礎上，完成了設計、）結構設計等內容，設計方案合理。同意該生參加畢業(yè)設計答辯 評閱人簽字：XX 評閱人工作單位：XX日期：2017-05-25 答辯紀錄 學生姓名：XX 專業(yè)班級：機英132 畢業(yè)論文(設計)題目： 液壓驅動金屬打包機設計 答辯時間：2017年05月26日 時 分 ~ 時 分 答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX 答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：壓縮室的尺寸，在哪個位置？ 回 答： 1100×650×550mm 問題2：廢料的類型 回 答： 較軟的金屬材料問題3：廢料的投放方式 回 答： 直接投放，液壓缸推出問題4：壓力機的壓力 回 答： 1000KN，約100噸 問題5：主要材料結構的強度極限回 答： 用45#鋼，壓縮軟的廢料問題6：外文文獻的問題 回 答： 中國人在外文期刊上發(fā)表的 記錄人： 2017年05月26日 答辯委員會評價表 評價內容 具體要求 總分 評分 自述總結 思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理 10 6 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 6 選題質量 符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質量 文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確 合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 能力水平 有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表 達與外語應用能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力 10 6 答辯委員會評分合計 29 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設計工作期間，基本遵守各項紀律，表現(xiàn)一般。 能按時完成畢業(yè)設計有關任務。 論文立論正確，立論分析無原則性的錯誤，解決問題方案有一定的參考價值，結論基本正確。 論文使用的概念基本正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關標準，基本規(guī)范。 能夠查閱文獻資料，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結論基本準確。 答辯過程中，能夠闡述出論文的主要內容，主要問題經(jīng)答辯教師啟發(fā)后能夠回答出來。 答辯成績： 29 答辯委員會主任： XX 2017年05月28日 畢業(yè)論文(設計)成績評定 項目分類 成績評定 過程管理評分 10 指導教師評分 12 評閱人評分 14 答辯委員會評分 29 總分 65 成績等級 D 成績等級按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1．論文（設計）題目 液壓驅動金屬打包機設計 2．研究領域 機械結構設計和液壓系統(tǒng)設計 3．論文（設計）工作的理論意義和應用價值 隨著科學技術發(fā)展和人民生活水平的提高，各種生活金屬廢品和工業(yè)金屬廢料也日益增多，過度開采也導致各類礦產(chǎn)資源不斷減少。怎樣利用這些金屬廢棄物，不使其污染環(huán)境，又變廢為寶，達到可持續(xù)發(fā)展的目的成為一個重要的研究課題擺在人們面前。液壓金屬打包機就是在這種需求下產(chǎn)生的。金屬打包機主要是用來將廢鐵、廢鋁、廢鐵、線材以及一些輕薄金屬板材余料等壓縮成塊打包，提供給鋼廠作為回爐熔煉的合格爐料。這樣既加快了廢金屬的回收和利用，減少了廢料的運輸成本和冶煉成本，又方便儲存運輸，提升回爐速度。提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢 當前，中國的打包機還是以模仿為主，對外國的產(chǎn)品略有改善，沒有實質的發(fā)展， 而在企業(yè)管理中，往往只注重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)，創(chuàng)新不夠。 我國的液壓剪切機和液壓打包機在 20 世紀 80 年代中期就開始起步研制應用。當時國家已經(jīng)將廢鋼鐵回收列入節(jié)能項目中，這主要是為了從宏觀政策上鼓勵發(fā)展。國家物資總局和商業(yè)部，為了廢鋼鐵回收價能夠正常實施，特別從捷克、美國、日本、西德等國家分別組織引進了一部分打包機以及廢鋼剪切機。首先對京、津等大中型城市進行武裝，我國非金屬加工設備的生產(chǎn)體系，通過隨后不斷的技術合作和引進先進技術等多種形式逐漸形成。雖然自 20 世紀 80 年代后期引進國外的廢鋼打包機械距今 已有 20 幾年，中國加入世界貿(mào)易組織也有多年，世界經(jīng)濟一體化進程不斷加快，但是我國液壓打包機的開發(fā)近況仍舊存在許多令人不太滿意的地方：（1）新產(chǎn)品開發(fā)研制的動力、財力不足。（2）經(jīng)久耐用簡單可行的設備受歡迎。 具初步統(tǒng)計，國外的金屬打包機設備產(chǎn)品種類大概有 200 種，成套數(shù)量多，并且不斷有新的技術和產(chǎn)品推出。國外打包機設備產(chǎn)品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。我國的打包機械產(chǎn)品數(shù)量較少，僅有 60 多種，缺乏高精度、大型化打包機械產(chǎn)品，并且在很多領域還處在空白狀態(tài)。行業(yè)需要自動化程度高、生產(chǎn)效率高、具有流水線形式的廢鋼鐵綜合加工機械，對一機多功能設備更加青睞。比如韓國大模技術有限公司生產(chǎn)的 DMS 系列的金屬打包機能夠 360 度自由旋轉，并 且功率大，適用于大鋼廠料作業(yè)；詹陽動力重工公司生產(chǎn)出來的液壓履帶式抓鋼機附帶電磁吸盤和散料抓斗，一機多用深受鋼鐵企業(yè)歡迎。 結合現(xiàn)有生產(chǎn)力和社會發(fā)展水平，相信金屬打包機械在未來的發(fā)展態(tài)勢將會呈現(xiàn)以下特點： （1）高效化、低能耗、高速化。提升器械的工作效率，減少生產(chǎn)成本。 （2）自動化、智能化。打包機的自動化與智能化是今后發(fā)展的必然趨勢，高效打包機械將在生產(chǎn)發(fā)揮越來越重要的作用，不論是在降低成本和提高效率方面，都有著巨大的貢獻。全自動打包機還能減少因為人為因素產(chǎn)生的失誤。 （3）機電液一體化。綜合利用各相關技術優(yōu)勢，揚長避短，增進整個液壓系統(tǒng)的完善程度，取得系統(tǒng)優(yōu)化的效果，有著顯著的社會效益和技術經(jīng)濟效益。 （4）液壓元件的標準化，集成化。標準化的液壓元件為設備的維修帶來方便， 而集成化有效地阻止了泄露和污染。 （5）安全性。運用先進的安全防護裝置，保證操作者和檢修人員的人身安全。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 打包機的整體結構設計，機座部分結構設計、材料選擇，擠壓部分結構設計、材料選擇，液壓系統(tǒng)設計、元件選擇。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）打包機的總體方案設計：確定必要的設計依據(jù) 對加工工件的工藝分析 打包機的整體布局 機械原理分析 （2）打包機主要參數(shù)的確認：打包機的尺寸參數(shù) 運動參數(shù)等 （3）打包機的結構設計：整體的結構設計 機座部分的結構設計 （4）液壓系統(tǒng)設計：明確液壓系統(tǒng)的使用要求 進行負載特性分析 確定回路方式 選擇液壓元件 進行安全校核等 （5）打包機設計一系列圖樣的繪制 3.本論文（設計）預期取得的成果 通過學習及查閱相關資料了解液壓金屬打包機的基本工作原理，掌握對液壓金屬打包機各組成部件的結構尺寸的計算、強度校核、驗算過程等，了解液壓金屬打包機的發(fā)展趨勢和相關技術。通過自主設計選擇最合理的方案設計能夠得到以下結果： （1）液壓金屬打包機的工作原理及總體方案設計 （2）設計說明書 （3）主要部件的結構設計（相關裝配圖、零件圖） （4）液壓金屬打包機系統(tǒng)相關的一篇外文翻譯（不少于 2000 字） 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； （1） 參閱相關產(chǎn)品的技術資料，如液壓金屬打包機設計方案等，擬確定各結構設計方案，從而能安全實現(xiàn)生產(chǎn)液壓金屬打包機的功能。 （2） 要從各種方案中選擇合適的方案，分析出各方案的優(yōu)缺點，綜合優(yōu)化各種方案設計，從而確定本次設計的最后設定方案。 （3） 從經(jīng)濟性、適用性、節(jié)能性出發(fā)，設計各個部分。 （4） 要完成動力驅動部分的設計與校核，主缸系統(tǒng)，鎖緊機構等零部件的設計與校核。 （5） 完成總裝配圖、零件圖，部件圖設計和說明書的撰寫。 2.論文（設計）進度計劃 （1） 第一周~第四周，查找、收集相關文獻資料，研讀文獻并完成文獻綜述， 撰寫開題報告； （2） 第五周~第七周，完成外文翻譯工作和整體方案設計選擇，根據(jù)選擇的方案進行打包機的結構設計； （3） 第七周~第九周，完成打包機上蓋、水平擠壓部分的結構設計、材料選擇、參數(shù)計算和校核； （4） 第九周~第十二周，液壓動力系統(tǒng)的方案設計與液壓動力系統(tǒng)的相關參數(shù)計算、校核，液壓系統(tǒng)圖的繪制及液壓元件的選擇； （5）第十三周~第十六周，完成零件圖、裝配圖的繪制，撰寫說明書，打印材料，準備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 [1]洪震，賀元成. 全自動液壓打包機改進設計[J]. 機械，2015 年 09 期 [2]王青云. 金屬打包機液壓系統(tǒng)設計[J]. 橡塑技術與裝備，2015 年 16 期 [3]楊賀明. 日產(chǎn) 120t 液壓打包機的設計校核[J]. 國際紡織導報，2013 年 04 期 [4]賀正權，華延功. PLC 控制的液壓打包機在鋁加工行業(yè)的應用探析[J]. 科協(xié)論壇，2013 年 09 期 [5]陳輝. 廢紙板打包機液壓系統(tǒng)設計[J]. 液壓氣動與密封，2013 年 08 期 [6]郭銳，石玉，趙靜一. 液壓泵可靠性短時試驗方法研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報，201 6 年 03 期 [7]劉保杰； 楊清文，吳翔. 液壓系統(tǒng)故障診斷技術研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 液壓氣動與密封，2016 年 08 期 [8]王琳 高壓大流量液壓系統(tǒng)設計中的關鍵因素[J]. 鍛壓技術，2016 年 08 期 [9]羅才君，楊洪波. 主鏡液壓支撐系統(tǒng)性能優(yōu)化分析[J]. 計算機仿真，2016 年 04 期 [10]陳麗君，姚建勇. 機載液壓系統(tǒng)故障診斷與健康管理[J]. 航空精密制造技術，2 016 年 02 期 [11]周貴花，李傳鐸，孫松林，王書磊. 液壓傳動機構在金屬打包機改造中的應用 [J]. 山東冶金，2011 年 01 期 [12]楊芳，楊閩，毛武榮. 預壓打包機組液壓原理及液壓系統(tǒng)維護[M]. 機電設備， 2004 [13]劉延俊.液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012 [14]張立勛，黃筱調，王亮. 機電一體化系統(tǒng)設計[M]. 北京：高等教育出版社，2007 [15]XIN De-zhong ， CHEN Song-ling ， WANG Qing-feng. Technology of load-sensitivity used in the hydraulic system of an all-hydraulic core rig[J]. Journal of Coal Science & Engineering(China)，2009 [16] Yongjun Bai ， Feng Gao ， Weizhong Guo. Design of mechanical press driven by multi-servomotor[J]. Journal of Mechanical Science and Technology，2011 [17] Deliang Gu，Kuisheng Chen，Xinbo Qian，Congchang Zhan. Reliability Analysis of Drilling Mud Pump Pressure Cylinder Hydraulic System[J]. 2016 Third International Conference on Trustworthy Systems and their Applications(TSM)，2016 [18]曹少泳，李雄華. 基于 PLC 打包機控制系統(tǒng)的設計[J].硅谷,2011 年 21 期 附：文獻綜述或報告 金屬打包機作為一種廢金屬回收器械目前已廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)領域中，是現(xiàn)階段實現(xiàn)降低污染、金屬資源重復利用的一種重要工具。金屬打包機的發(fā)展，也反映出各個國家現(xiàn)如今的科學技術發(fā)展水平與工業(yè)生產(chǎn)水平。 一、金屬打包機主要是由壓縮板頭，壓縮室，驅動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等部分組成。工作時，金屬廢料先進入壓縮室，然后壓縮板頭通過驅動系統(tǒng)驅動，對金屬廢料進行壓縮，最后打包成塊，推出壓縮室?，F(xiàn)階段大部分金屬打包機還是采用傳統(tǒng)的繼電控制，設備自動化程度不高。而新式打包機由 PLC 控制，設備自動化程度高，降低了人為操作帶來的失誤等。 二、根據(jù)驅動方式的不同，目前國內擁有并使用的金屬打包機大致分為絲桿傳動驅動和液壓傳動驅動兩大類。絲桿傳動驅動的金屬打包機，主要由電動機、減速器、絲桿及螺母進行傳動，人工取包或是機械頂住包塊。這類金屬打包器械，其優(yōu)點是結構簡單，易于制造。但是其缺點也很明顯，絲桿傳動的功率損耗大，磨損大，體積大， 所以在金屬打包機發(fā)展過程逐漸被液壓傳動式所替代。而液壓驅動金屬打包機，采用液壓系統(tǒng)作為打包機的驅動系統(tǒng)，相對絲桿傳動式金屬打包機來說，占地面積稍小， 結構與之相比更為緊湊，更容易獲得大的壓力。兩種打包機的驅動方式雖然不同，但是其主機的結構基本都相同。打包機的具體運動基本都為：（1）合蓋—封閉料箱， 形成壓縮室。即預壓過程（2）第一極壓頭加壓—X 向加壓（3）第二級加壓—Y 向加壓。即最終加壓，形成密度較高的束塊。（4）開側門，推出束塊，（5）回位—主、側壓頭退回，側門關閉，機蓋啟開。等待下一工作循環(huán)加料。 三、液壓驅動式金屬打包機的核心部分便是液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的性能直接影響到打包機的工作性能。打包機的液壓系統(tǒng)主要由動力裝置：液壓泵；執(zhí)行裝置：液壓缸；控制調節(jié)裝置：手動方向閥、壓力控制閥；輔助裝置：油箱、油管、接頭、密封件、壓力表等組成。液壓金屬打包機對液壓系統(tǒng)的要求為： （1）合理的動力裝置。液壓泵和電機的選擇直接關系到動力源的利用率，因此， 選擇液壓泵和電機時應選擇最合理最節(jié)能的。液壓泵的基本參數(shù)為：壓力、轉速、流量、效率，一般應該根據(jù)系統(tǒng)的實際工況來選取。選擇液壓泵的另外因素就是泵的流量或者是排量，液壓泵的流量與實際工作狀況有關，選擇的液壓泵流量需大于液壓系統(tǒng)工作時候的最大流量。最后結合液壓泵的結構特點和性能來確定型號，一般需要達到液壓泵變量機構慣性小、工作壓力高、結構簡單、體積小、重量輕、成本較低等特 點。需要注意的是，為了使液壓泵工作安全可靠，應使液壓泵的額定壓力大于工作壓力，通常高 0.25~0.60，而液壓泵的額定流量與實際流量相當，不需要超過太多。 （2）執(zhí)行裝置的可靠性。執(zhí)行裝置—液壓缸的選擇，首先需要根據(jù)設計的實際要求，計算參數(shù)，經(jīng)過強度校核后，確定其是否符合實際生產(chǎn)要求，才能夠確定液壓缸的型號。通常，液壓金屬打包機需要用到 3 個或以上的液壓缸，主要用途為：（a） 機蓋啟開或預壓（b）主壓力缸（c）側壓力缸等 （3）方便的控制裝置。液壓控制元件選擇。考慮打包機的運動工作循環(huán)，在壓縮過程中，應保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許受到各種干擾，同時要求各個液壓缸只能單獨動作，不能同時動作，主缸、側缸、蓋缸都能在任意位置停止運動，基于此來選擇液壓油路。而選擇的各種控制閥應保證液壓系統(tǒng)的安全可靠性，同時考慮各個液壓缸的互鎖機制，結合控制閥的中位機能，達到減少系統(tǒng)的功率損失，便于卸荷的效果。 （4）輔助元件選擇。由于液壓系統(tǒng)工作時會產(chǎn)生一系列因素，如油液可壓縮性以及油液升溫等，此類因素在系統(tǒng)靜止時不會對系統(tǒng)系能產(chǎn)生影響，但是在工作時這一系列因素會導致液壓系統(tǒng)性能無法達到設計的要求，所以需要選擇一系列輔助元件，如在液壓系統(tǒng)的回油路裝冷卻器，調節(jié)油溫：在主壓缸的加載缸進油口裝壓力表和安全閥等，讓液壓金屬打包機滿足工作循環(huán)中各種壓力、流量變化的要求。 四、打包機的控制系統(tǒng)，市面上常見的金屬打包機控制系統(tǒng)大致也分為兩種，通過繼電器控制，和采用 PLC 作為控制軟件控制系統(tǒng)。（1）傳統(tǒng)的繼電器控制方式， 雖然控制形式簡單，但是有的控制全都是采用電氣元件來完成，接線較為麻煩，在系統(tǒng)發(fā)生問題時，查找起來非常困難，并且通過人工操縱桿實現(xiàn)打包機的運動控制，不能達到控制精確，甚至可能導致操作失誤而帶來不必要的損失。所以這種控制方式終將被淘汰（2）新式打包機通過運用 PCL 控制系統(tǒng)，作為新一代可編程控制器的 PLC， 在生產(chǎn)過程中的自動控制和順序邏輯控制可根據(jù)要求和加工流程來實現(xiàn)，通過計算機收集數(shù)據(jù)信息，然后進行數(shù)據(jù)分析與處理，再進行系統(tǒng)的總體控制，控制相對精確， 所以在控制現(xiàn)場中 PLC 不僅被廣泛應用，同時也取得了很好的控制效果。并且采用 PLC 控制，在檢查系統(tǒng)問題時也相對簡單。 五、液壓系統(tǒng)的故障檢測。隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術、傳感技術等新技術的緊密結合，使得液壓系統(tǒng)向著復雜化、精密化和自動化的方向快速發(fā)展，而且用途越來越多，涉及的領域也越來越廣。在機、電、液一體化的耦合系統(tǒng)中， 液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障具有隨機性、隱蔽性和復雜性等特點，所以開展針對液壓系統(tǒng)的故障診斷的研究顯得尤為重要。依據(jù)液壓系統(tǒng)的故障診斷技術特點，可分為以下三個 發(fā)展階段： （1）原始診斷階段。該階段由于機器裝備比較簡單，故障診斷主要依靠專家或維修人員通過感官、經(jīng)驗和簡單儀表，對故障進行診斷并排除。通常采用的方法有感官診斷法、邏輯分析法、圖論法和儀器檢測法。每種方式方法的應用時機，需要視具體的應用場合與故障發(fā)生狀況而定。該發(fā)展階段的故障診斷方法，其優(yōu)點是建模簡單， 分析過程和結果易于理解。但它過于依賴檢修人員的判斷能力和實際經(jīng)驗，只能對故障進行簡單的定性分析，做不到定量分析。另外，當系統(tǒng)復雜時，使用此類診斷方法將會變得非常困難，費時費力，而且診斷正確率不高，滿足不了現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。 （2）基于傳感器與計算機技術診斷階段。這個階段由于傳感器技術和動態(tài)測試技術的發(fā)展，使得對液壓系統(tǒng)個中診斷新號（壓力、流量、振動等）的測量變得容易和快捷，微機和信號處理技術的快速發(fā)展，使數(shù)據(jù)處理的效率大大提高，從而出現(xiàn)了各種狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷方法。主要是時域分析法、頻域分析法、時頻分析法、狀態(tài)空間分析法、動態(tài)過程分析法、參數(shù)估計法等。該階段的診斷方法，需要建立系統(tǒng)的數(shù)學模型或者提取系統(tǒng)的特征參數(shù)，而液壓系統(tǒng)是一個非線性時變系統(tǒng)，具有強耦合、滯后、參數(shù)時變等非線性特征，導致液壓系統(tǒng)故障特征參數(shù)提取困難，數(shù)學模型極其復雜甚至數(shù)學模型無法建立的情況，很難得到較準確的在線狀態(tài)估計或參數(shù)估計。 （3）智能化診斷階段。這一階段的特點是將人工智能的研究成果（專家經(jīng)驗的總結、模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡等）應用到液壓系統(tǒng)故障診斷領域中，它以常規(guī)信號處理和診斷技術為基礎，以人工智能技術為核心，構建智能化故障診斷模型和系統(tǒng)。此時，故障診斷過程由以知識處理為核心取代了以數(shù)據(jù)處理為核心。目前，基于人工智能的液壓系統(tǒng)故障診斷法主要有基于模糊邏輯的診斷法、基于專家系統(tǒng)的診斷法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷法以及它們之間的融合等。①基于專家系統(tǒng)的診斷法，是根據(jù)人們在長期的實踐中積累起來的大量故障診斷經(jīng)驗和知識設計出的一套計算機程序，其診斷結果直觀、形象，易于理解，并且克服了模型診斷法對模型的依賴性。但是，專家系統(tǒng)存在知識獲取比較困難；當規(guī)則較多時，推理中存在匹配沖突、組合爆炸等問題，導致推理速度變慢、效率低下。②基于神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷法，是利用神經(jīng)網(wǎng)絡具有高度的自適應性、較強的自學習能力和容錯性以及分布式并行信息處理功能等，較好地解決了專家系統(tǒng)中出現(xiàn)的無窮遞歸、組合爆炸及匹配沖突等問題，并使計算速度大大提高。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷存在學習算法收斂速度慢，訓練樣本獲取困難，不能解釋推理過程和推理結果等問題。 結合目前的人工智能、只能計算、信息處理等計算機等相關技術領域的發(fā)展，將 相關學科和領域的新技術、新理論不斷引入并與現(xiàn)有的故障診斷技術相融合，必將促進液壓系統(tǒng)故障診斷技術的進一步發(fā)展。