机电一体化专业优秀毕业设计-液压开卷机系统设计

液压开卷机系统设计

摘要: 卷取机和开卷机是轧制和带材精整机组中的重要设备。在可逆式冷、热轧带材轧机的前后均装有开卷机和卷取机，在不可逆冷、热轧带材轧机以及某些精整作业线上的出口端也装设带材卷取机。卷取机的作用是将轧制的成品卷取成卷，以适应生产、运输、储存及用户的需要，卷取机和开卷机均有很大的张力以保证降低轧制压力，减少带钢翘曲现象，从而提高带钢产品质量。在带材加工设备中，开卷机是准备工序的主要设备，在带材运行时提供后张力，支撑带材,并配合直头机一起把带材送入矫平机。本设计主要内容是设计液压开卷机放卷部分。本设计研究了液压开卷机放卷部分的组成及其原理. 该设计采用了PLC系统和液压系统控制方法

关键词：PLC，液压，开卷机

一、前言

在带材加工设备中，开卷机是准备工序的主要设备，在带材运行时提供后张力，支撑带材,并配合直头机一起把带材送入矫平机。

随着对开卷速度和板面质量的要求，开卷机的型式已由箱式开卷机、无胀缩卷筒开卷机等类型，逐步发展过渡到胀缩卷筒式开卷机，这种开卷机通过卷筒轴上弓形板的胀缩支持带卷内径，避免了带材边部损伤和内孔打滑的缺点。根据结构胀缩卷筒开卷机大致有以下型式：单卷筒悬臂式；双卷筒回转式；双柱头开卷机单卷筒悬臂式。单卷筒悬臂式适用于带材宽度在350mm以上，带厚较大的带卷，大多带有离合驱动装置，可以被动或主动开卷。大多配有拆头直头机，方便开卷；对于带材宽度在350mm以上、带厚较大的带卷我们推荐使用单卷筒悬臂式开卷机。这类开卷机大多带有离合驱动装置，可以被动或主动开卷，具有正、反转驱动功能，同时大多配有拆头直头机，方便开卷。双卷筒回转式适用于带厚小于3mm的带材，双工位开卷机，一个卷筒工作时，另一个可以用悬臂吊或其他方法上卷。前一卷带材用完后，已上好卷的另一个卷筒可以立即转入带材准备作业线进行开卷。这样可以减少上卷时间，以减少后续活套的带材储存量。对于较窄、厚度小于3mm的带材最好使用双卷筒回转式。双卷筒回转式双工位开卷机的一个卷筒工作时，另一个卷筒可以配合用简易悬臂电动吊或其它方法上卷，当前一卷带材用完后，己上好卷的另一个卷筒可以立即回转至带材准备作业线进行开卷。这样可以减少上卷工作时间，以减少后续活套的带材储存量。双柱头开卷机适用于带材宽度较大，卷重较重的带卷都带有离合驱动装置，可以被动或主动开卷具有强度钢性好，上卷操作方便，工作平稳可靠，对中性好，结构简单的优点。对于带材宽度较大、卷重较重的带卷我们

推荐使用双锥或双柱头开卷机。这类开卷机都带有离合驱动装置，可以被动或主动开卷。具有正、反转驱动功能，它具有强度刚性好、上卷操作方便、工作严稳可靠、对中性好、结构简单的优点。为了避免外径较大(Φ1600mm以上)的带卷在高速工作时倾倒，大带卷的单卷筒悬臂式、双卷筒回转式开卷机都设有侧导辊装置。三种开卷机均配有制动器，能够强、弱、放开三档进行转换。可以防止加减速运转时带材过转事故发生，还可以调整带材的张力。

根据要求我设计了单卷筒悬臂式开卷机，下面对该机作一扼要介绍

结构及特点

如图所示，该机主要由回转胀缩缸、滑动底座、轴向液压缸、圆柱头卷筒、料卷驱动机构几部分组成，主要具有以下特点：

1承载重量大。该机是单卷筒悬臂式开卷机，可承载15吨的卷料

2上料操作方便，工作平稳和可靠。单卷筒悬臂式开卷机上料时,当料卷送料车到位后, 夹紧液压缸回缩直到达到夹紧压力,这时上料工作就算完成。

3开卷、上料同时进行，换卷时快速回转，节约上料时间，节省活套储量。

二、设计参数、要求

工作循环：

装工件—升降缸顶起—行程开关触动—小车开动—行程开关触动—夹紧油缸

夹紧（回缩）—压力继电器工作—液控单向阀工作保压—小车回位—卸荷回路

卸荷

性能参数：

负载

1、升降油缸载荷: 15 T

2、夹紧油缸载荷: 5 T

行程

1、升降油缸行程:H1 = 500 mm

2、夹紧油缸行程:H2 = 100 mm

速度

1、升降油缸速度:V1 = 14 m/s

2、夹紧油缸速度:V2 = 8 m/s

设计要求：

1、液压原理图的拟定。

2、主要液压元件的设计计算（例油缸）和液压元件、辅助装置的选择。

3、说明文件中涉及的图有：液压系统原理图、液压系统分块图、油缸结构示

意图。

4、编写设计计算说明书一份

三、拟定液压系统原理图

1、升降缸回路的选择

由于升降缸是竖直放置，当系统卸压时，系统瞬间卸压升降缸活塞杆容易掉落，因此升降缸回路用单向顺序阀在系统卸压的时候形成背压以防止升降缸活塞杆掉落。如图（1）

图(1)

2、保压回路的选择

本系统采用和单向阀的密封性和液压管路及油液的弹性来保压，要求液压缸等元件的密封性好。如图（2）中18为液控单向阀

图(2)

3、卸压回路的设计

为了防止高压系统在夹紧缸工作的时候空转，需要设计卸压回路。

当夹紧缸回路液控单向阀保压，升降缸、行走小车回位整个系统就卸压。如图（3）

图(3)

4、减压回路选择

因夹紧缸的压力不需升降缸的压力，因此在夹紧缸的回路上安装减压阀。如下图中（4）中16为减压阀，

图(4)

5、调速回路的选择

为了保持夹紧缸的速度恒定，在夹紧缸的回路上安装调速阀，如图(5)中18为调速阀

图(5)

6、油源选择

由于设计要求，在压制时负载大速度低，在快退时负载小速度较高。为了节省能源，减小发热，油源选用变量泵供油。本设计的系统中采用限压式变量叶片泵，为了保证系统的安全，在泵的出口处并联一个溢流阀起安全作用。如图 (6)

图(6)

7、动作转换的控制方式选择

在夹紧缸夹紧后，有规定的保压时间，在保压后，行走小车、升降缸回位。本设计中采用时间继电器配合三位四通电磁阀实现动作的转换。

8、液压基本回路的组合

将已选的液压回路，组合成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。如图(7)

图(7)开卷机液压系统原理图

图形符号说明：