金属打包机液压系统设计

王青云

（天津中德职业技术学院，天津 300350）

1 工作原理

打包机主要是由运输带、垂直压缩板、液压系统等部分组成。金属废弃边料的压缩和推出是由液压系统驱动；边料的输入和输出是由传输带来传送的。

2 液压传动回路的关键部分设计

在液压回路中具有如下特点。

（1）3个液压缸所在支路都采用液控单向阀的锁紧回路，目的可以使液压缸的活塞在任意位置停止，并可防止其停止后窜动，与三位换向阀Y型中位机能联合组成锁紧回路。

（2）主压力缸所在的支路中所需的流量较大，所以选择电液换向阀，保证用较小的电磁铁节能控制较大的流量。

（3）在开门缸所在的支路中装有节流阀，目的是更好地控制液压缸的运动速度。

（4）系统的泵站：在回油管中的单向阀是为了起到背压的作用，是系统中的油液不从油箱回油，是系统中的油缸不至于由于进入空气而空跑。油液在进入系统前要经过一个电磁溢流阀，该阀有两个作用，其一是使油液卸荷，其二是可以调节压力，保护系统。

3 设计和计算

（1）液压缸工作面积和流量设计

无杆腔进油时： P1A1－P2A2=F/η

式中：

P1——液压缸的进油腔压力；

P2——液压缸的回油腔压力；

A1——液压缸无杆腔有效面积；

A2——液压缸进油腔有效面积；

其中：

D——液压缸内径或直径；

d——活塞杆直径；

F——液压缸的最大工作压力，η；

η——液压缸的机械效率，一般取η=0.9～0.95由于回路中有节流阀，选取P2=0.5 MPa，且工作压力为10 MPa，取d/D=0.5，计算如下：

①主压力缸：工作压力：20 T，压下速度：100 mm/s，行程：500 mm。

液压缸的最大工作压力Pmax=0.9 Ps=9 Mpa，

故：主压力缸的面积A=F/ηp=0.02469 m2

主压力缸的缸径D=（4A/3.14）0.5=177 mm

取：d/D=0.5，所以d=88.67 mm，圆整d=90 mm，D=180 mm

输入流量：q=VA=0.0025 m3/s

推包缸：同理可得，d=45 mm，D=90 mm，

输入流量：q=VA=0.000636 m3/s

开门缸：通过计算，得到d=15 mm，D=30 mm。

（2）液压泵参数设计与计算

泵及电机规格的选取直接关系到动力源的利用率，因此选择泵及电机时应选择最合理最节能的。泵的基本参数是压力、流量、转速、效率，一般应根据系统的实际工况来选取。选择泵的另外因素是泵的流量或排量，泵的流量与工况有关，选择泵的流量需大于液压系统工作时的最大流量。泵的效率值是泵质量好坏的体现，一般来说，应使主机的常用工作参数处在泵效率曲线的高效区域。

①液压泵的最大工作压力：Pp≥P1+∑ △P

P1——执行元件的最大工作压力；

∑△P——压力损失，简单管路系统，一般取（2～5）×105

观察景物，要确定观察点，也就是观察景物的立足点。观察点不同，所看到的景物就不同。要恰当地运用一些常用的修辞手法，如拟人、比喻、排比等。

所以，Pp≥9 MPa+0.3 MPa=9.3 MPa

②液压泵的最大供油量：

qp≥K∑qmax

K——系统的泄漏修正系数，K=1.1～1.3；

qmax——同时工作的执行元件所需流量之和；

qp≥ 1.2×0.0025=0.003 m3/s

注意：为了使液压泵工作安全可靠，通常使泵的额定压力比工作压力高0.25～0.60泵的额定流量与qp相当，不要超过太多。

③液压泵的型号选取：

外啮合齿轮泵：CBG 2100，排量100 mL/r，额定压力12.5 MPa，额定转速2000 r/min，最大转速2500 r/min。

（3）液压泵驱动电机的选取

在泵的规格表中，一般同时给出额定工况（额定压力、转速、排量或流量）下泵的驱动功率，可按此值直接选择电动机，也可按液压泵的实际情况，按下式计算其驱动功率∶Pp=Ppqp/ηp

式中：

Pp——电动机的驱动功率，kW；

Pp——液压泵的最大工作压力，MPa；

qp——液压泵的流量，L/min；

ηp——液压泵的总效率

根据液压泵的转速和所需的驱动功率，选择液压泵驱动电机的规格和类型为：Y225M-4，其中额定压力45 kW，转速1480 r/min。

（4）液压阀的选取

各种阀类元件的规格型号，按液压系统原理图和系统工况提供的情况从产品样本中选取，各种阀的额定压力和额定流量，一般应与其工作压力和最大通过流量相接近。

在本系统的压力控制阀主要是先导式溢流阀，它与一个二位二通的电磁换向阀组成一个电磁溢调压卸荷回路。选择其型号为ZDB10VP2-30/100，该阀的最大工作压力为31.5 MPa，最大流量100 L/min，最大调节压力10 MPa，选择力士乐系列叠加式溢流阀。

在液压泵的出口安装单向阀，目的是防止油液倒流，通过计算，选择单向阀的型号为Z1S-10T1-30，其最大工作压力为31.5 MPa，最大流量为100 L/min，开启压力为0.05 MPa，满足系统的要求。

在本系统中，多处使用电磁换向阀，根据其所处的不同支路中，选择其具体电磁换向阀的型号也不同，具体选择如下：在推包缸所处的支路所需的电磁溢流阀的型号为DSG-01-3C2；在开门缸所在支路所需的电磁溢流阀的型号为DSG-01-2B2-50。

4 系统的集成化

集成式连接是由标准液压元件或专用、通用的辅助元件，按设计要求用螺栓连接组合成一个系统。应用较多的有集成块、叠加阀、锥阀和插装阀等。集成化连接结构紧凑，安装方便，可以很容易地增减元件，油路直接做在阀体或连接块上，属于无管连接，压力损失要小。

由叠加式组成液压系统的优点是标准化、通用化和集成化程度高，设计、加工和装配周期短；配置灵活，安装维修方便；当系统改变时，可方便的更换或增减叠加阀；叠加阀可集中配置在液压站上，也可分散安装在设备上，无管连接，消除了泄漏、震动和噪声；压力损失小，系统稳定性高，使用安全可靠。

5 结束语

液压系统的设计较为复杂，需要元件的品种和数量相等，而选择的规格和安放的位置不同时，对系统的功率利用，油温上升的快慢和效率高低均有显著的差别。所以，只有很好地了解打包机的工艺要求，综合考虑液压元件的构造与工作特性，才能设计出节能、低噪声、高效率的合理的液压系统。合理的液压系统将为打包机提供优质的服务，使打包机在国内外市场的竞争中彰显自身的优势，这样才能立于不败之地。

而该液压系统经实践证实，不仅成本低廉，而且系统稳定、工作性能可靠，可以满足生产实际要求，值得推广，具有十分重要的现实意义。

[1]官忠范. 液压传动系统. 北京：机械工业出版社，1997.

[2]雷天觉.新编液压工程手册（上）.北京：北京理工大学出版社，1998.

[3]雷天觉.新编液压工程手册（下）.北京：北京理工大学出版社，1998.

[4]成大先. 机械设计手册. 北京：化学工业出版社，1993.