废钢打包剪切一体机液压系统及其插装阀块的研究与设计

摘要

打包剪切一体机可将各种低碳轻薄型生产和生活废钢、报废汽车及由钢材制作的轻金属结构大件剪切成合乎炉料的废钢，是钢厂、有色金属冶炼行业、精确铸造行业以及原材料生产厂家使用的理想设备。该设备刚性大、稳定性好、自动化程度高，有半自动和手动两种操作运行方式。打包剪切一体机由液压系统、电气系统和机械系统（主机）等组成。其中，液压系统由液压油箱、液压泵站、阀站及液压管路系统等组成。借助电气系统的控制，驱动液压执行装置，来实现打包、输送和剪断等动作。
　　本课题选取型号为Y81Q315-400T打包剪切一体机作为研究对象，通过产学研合作，旨在开发具有功能多样化、投资相对节省、整机结构先进、废钢处理适应性强且适合我国国情的复合废钢加工设备。通过对打包剪切一体机液压系统的深入研究及改进，优化了其打包及剪切动作过程，提高了废钢打包及剪切的整体质量。机器运转稳定，并且各项指标都达到了工艺的要求。
　　接着对系统的核心部件——插装阀块进行结构设计，明确其设计的核心内容是表面元件布局及内部油路布孔，并建立了插装阀块设计问题的数学优化模型。通过建立插装阀孔及常用液压元件安装面的设计特征库，结合工程经验可实现插装阀块的参数化表面布局。基于工程规则提出了孔道连通设计及其布孔顺序优化的启发式算法模型，实现了插装阀块内部孔道的连通高效、顺序优化和设计校核。
　　通过调试验证，本课题设计的废钢打包剪切一体机成型装备液压系统及插装阀块均达到了预期的功能要求，动作顺序正确，具有较好的可靠性和实用性，满足现场生产的需求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 打包机及剪切机发展状况

1．3 论文主要研究内容

2 液压系统总体设计

2．1 废钢剪切打包液压系统需求

2．1．1 液压系统总需求

2．1．2 企业设计需求

2．2 液压系统总体设计思路

2．2．1 液压系统运行总流程

2．2．2 打包部分工作循环

2．2．3 剪切部分工作循环

2．2．4 输送系统及推料工作循环

2．3 液压系统总体方案初步设计

2．4 本章小结

3 液压系统关键回路设计

3．1 液压原理说明

3．1．1 门盖加压回路

3．1．2 侧压及侧推回路

3．1．3 侧门回路

3．1．4 压缩回路

3．1．5 剪切回路

3．1．6 输送回路

3．2 液压系统总方案确定

3．2．1 详细参数计算

3．2．2 动作时间关系图

3．2．3 打包剪切一体机方案的确定

3．3 系统液压元件选择

3．3．1 液压泵站

3．3．2 液压阀站

3．3．3 其他液压元件

3．4 本章小结

4 插装阀块结构设计

4．1 插装阀块结构及设计特点

4．1．1 插装阀块的结构特点

4．1．2 插装阀块的设计内容

4．1．3 插装阀块设计的复杂性特点

4．2 阀块设计的数学优化模型

4．2．1 设计变量

4．2．2 优化目标

4．2．3 约束条件

4．3 插装阀块参数化表面布局设计

4．3．1 布局设计内容

4．3．2 布局工程规则及经验

4．3．3 参数化配置下的库特征建立

4．3．4 表面布局设计结果

4．4 基于工程规则的布孔优化设计

4．4．1 两端孔道连通策略

4．4．2 孔道校核

4．4．3 布孔顺序优化

4．4．4 布孔算法流程

4．4．5 布孔设计结果

4．5 本章小结

5 系统测试及结果分析

5．1 打包剪切机功能和性能测试

5．2 测试结果分析

5．3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献