高速钢筋切断机 液压剪切系统的设计与研究

由于实验条件的限制和研究工作量的限制，课题研究
中还存在一些不足和缺陷。
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八.心得体会
为期四周的课程设计结束了，从一开始的茫然无措 毫无头绪到最后的完满完成，中间经历了很多，也学 到了很多。 • 团队合作很重要，众人拾柴火焰高。 • 理论知识与实践的差距，需再接再厉。 • 实践的重要性，实践是检验真理的唯一标准。 • 实际动手拆装样机，学到很多。 • 对姚静老师和张春宇老师的指导和帮助表示由衷的感 谢。
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根据力平衡方程﹑流量连续方程﹑伯努利方程 及伺服知识建得下列数学模型
• 蓄能器子模型
• 插装阀子模型
•
先导阀
•
主阀
• 动力元件子模型
详见说明书
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五.系统仿真模型建立
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仿真数据
• 将蓄能器的充气压力分别取为12MPa,系统工作压 力为16MPa。其它参数如下表：
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所得系统响应曲线
冲程时杆前进的位移
3DT失电，阀
信号
2关闭
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方案特点
(1)进油路上采用高压蓄能器，储备非剪切时间系统供油 ，以便剪切时刻补油。 (2)冲程时采用差动回路，减小因为无杆腔面积较有杆腔 面积大导致的流量差，缓解蓄能器的补油压力，进一步 降低系统的周期平均流量。 (3)解决了“路路通”问题。 (4)采取回油蓄能器吸收因管道影响而无法迅速泄掉的油 液。同时在回油路上产生背压，减缓活塞冲击缸尾的速 度，延缓液压缸使用寿命。
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拆卸实验
盖板
插 装阀 阀芯与弹簧
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刀片
换向阀
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从 下 侧 看 到 的 阀 块
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缸
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安 装 实 验
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切钢 筋
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七.结论
本课题在研究现有钢筋切断机液压系统方案的基础上， 结合液阻理论及蓄能器理论，设计了一种新型高速钢筋 切断机液压系统，针对实验样机，对新型高速钢筋切断 机的动态特性进行了仿真与实验研究。
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三.阀块设计、装配及油路图
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阀 块
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透 视 油 路 图
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阀 块 装 配 图
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四.数学模型
假设： • (1)在工作过程中油液温度处处一致； • (2)油液的粘度不受压力的影响； • (3)除蓄能器的隔膜外，所有元件均为绝对刚体； • (4)蓄能器隔膜变形时无任何抗力且质量为零； • (5)在一个工作循环内，泵的流量恒定不变； • (6)先导阀的动作瞬时完成； • (7)蓄能器的气体状态变化为绝热过程； • (8)插装阀两端的压力差Δp不变； • (9)忽略油液质量，必要时仅当集中参数处理。
高速钢筋切断机 液压剪切系统的设计与研究
指导老师：姚 静 组员： 罗艳君 李 慧
李 敏 唱荣蕾 魏征
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机械控制钢筋切断机
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钢筋切断机设计要点
• 1.保证峰值流量的供给，同时最大可能地降低系统功率 损耗。
• 2.由于剪切时间极短，系统所需瞬间流量极大，导致进 油口压力波动较大，如何吸收系统中的压力波动、改 善系统的性能、延长系统使用寿命
12MPa、系统工作压力为16MPa 时，动刀片剪切所需
时间能够满足设计要求。
•
通过仿真结果可以看出缸有杆腔和无杆腔的压力
随时间的变化快速趋近于工作压力即16MPa，但是由
于系统本身油液泄漏，系统阻力及工作环境等外界影
响使得最大压力无法准确达到设定工作压力。
•
该系统所用泵所能提供最大流量为37.5L/min，但
是该系统特点是大流量所以多余油液由蓄能器提供。
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六.高速钢筋切Baidu Nhomakorabea机实验研究
本实验采用的实验平台为自行设计的钢筋切断机样 机，实物照片如下。该样机在结构上采用缸、集成块、 蓄能器集成于一体，以降低管路对时间响应的影响。
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实验中采用的主要元件及主要参数
• (1)动力源 轴向柱塞式恒压变量泵(25PCY-14-1B)的公称压力： 31.5MPa，理论排量：25 ml/r，额定转速：1500 r/min；
本试验样机用二通插装阀作为可控功率级液阻的液压 系统回路符合“最小液阻原则”。该系统回路具有结构 简
单、响应迅速、瞬间通流量大、控制可靠等特点。在结构 上采用高压蓄能器，在系统非工作状态时吸收泵供油液， 在系统工作状态时释放所吸收的能量。保证了峰值流量 的供给，同时最大限度地降低系统功率损耗。此外，当 蓄能器的工作参数与系统有效工作压力达到最佳匹配时( 蓄能器充气压力为系统有效工作压力的90%)，蓄能器还 可以吸收系统中的压力脉动，保证插装阀进油口的压力 稳定，从而改善系统性能，延长系统使用寿命。
• (2)执行元件 单作用活塞液压缸(自制)； • (3)蓄能器及其附件 蓄能器(NXQ-L2.5/31.5-H)的公称压力：
31.5MPa，公称容积：2.5 L； • 蓄能器(NXQ-L0.63/10-H)的公称压力：10 MPa，公称容积：0.63
L；液控先导换向式充氮车(CDZ-35-Y1)充气压力范围：35 MPa； (4)控制阀件 二通插装阀(LC50A05E6X)的公称压力：31.5 MPa， 公称流量：1400L/min，先导式电磁换向阀(4WE6D-61/CW22050NZ5L)，公称压力：31.5 MPa，公称流量63L/min；新建文件夹 (2)\11运动.MPG
我们在这次课设里学到的远远不止这些，谢谢学校 和老师给我们提供的这次机会，让我们得到锻炼。相 信我们在以后的项目里会做的很好，更顺利。
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• 3.准确地建立数学模型、进行反映实际的数学仿真
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二.液压剪切系统原理设计
原 理 图
2DT
3DT
P U
M
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工作过程
行程信号 2DT得电 先导阀1开启 泵，蓄能器，差动
切断
连接三路供油至无杆腔，冲程剪切
2DT失电，阀1
信号
剪切
关闭 泵供油至蓄能器 3DT得电 先导阀2开启
信号
切断
泵，蓄能器供油至有杆腔，回程剪切
回程时杆前进的位移
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回程时有杆腔的压力
冲程时无杆腔的压力
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冲程时蓄能器的流量
回程时蓄能器的流量
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•
由于钢筋切断机在剪切钢筋时会出现“闷车”现象，
所以希望设计的液压传动回路动作时间越短越好。而
且本系统是个开环系统，当活塞杆运动到液压缸头(尾)
时，会在外力的作用下强迫静止，因此仅仅需要关心
的是时间指标。从图可以看出，在蓄能器充气压力为