毕业设计（论文）-甘蔗压榨机液压传动系统设计.docx

甘蔗压榨机液压传动系统设计机械设计制造及其自动化专业学生XXX指导教师XXX摘要：本文基于甘胚的形状特点及传统甘血压榨机的工作缺点，设计了一种使用液压齿轮系来带动压榨检的甘低压榨机,由于液压传动系统较传统的电机传动系统更省时省力、传动平顺且不易发生故隔，因此本文选用液压传动系统来作为压榨机的动力来源，并对液压马达进行了机构设计.在传动系统设计完毕后，针对甘蔗的形状设计了一种工作简单的甘蔗压榨机,该压榨机具有工作可藕、质量较小等特点.对比了不同犍了形式的甘废压榨机的特点后，选用/三轮式的I1.蔗压幅机,并对选川的设计方案进行了三维模型的建立及工程图纸的绘制.关键词：甘蔗压样机液压传动系统液压泵目录第一章绪论31.1 课题研究背景及意义31.2 甘耗压榨机的研究现状313甘蔗压榨机的方案选择41.4 本章小结5第二章甘蔗压榨机液压系统的设计62.1 液压传动的特点62.2 液压系统的设计72.2.1 甘蔗压榨机的工况分析72.2.2 液压方案的设计72.2.3 电机的选择92.2.4 液压泵的选择102.2.5 液压脚的选择II2.3 液压马达的设计122.3.1 液压马达的简介122.3.2 液压马达的结构设计132.3.3 液压马达的工作特点14第三章甘施压榨机的结构设计153.1 甘蔗压榨机的压榨原理153.2 压榨账子的结构设计153.2.1 单辘的参数设计153.2.2 三掘的位置关系设计163.2.3 子上齿轮部分的设计163.3 压榨残渣筛的设计173.4 压榨机的总体设计183.5 本章小结20第四章总结与致谢214.1 总结214.2 致谢21参考文献22大学的高东强等对压榨机的强度进行了分析：美国的CAdam与J1.oughran等利用有限元法对压榨机的能耗及运动情况进行了分析。除上述人之外,还有曾月崇、赵小莲、黄华梁等多位学者对这方面的工作进行了分析。1.3 甘蔗压榨机的方案选择市场上流行的甘蔗榨汁机多采用手动方式进行压榨，手动压榨具有机构简单,操作简便等特点：但这类压榨机需要消费者来自己完成全部工作，费时费力。不必要的劳动工作将给消费在带来不便，甚至容易因操作失误而造成意外情况，因此，手动压榨机已不再是发展所趋的主流压榨机。目前市面上存在大量的非手动压榨机，按根子数量来看，常见的有双轮、三较及多轻压榨机。双轻压榨机可以较容易地控制两压轲之间的距窗，从而实现压榨工作，但双程的压榨较单一，这种压榨方式不能保证压榨脑量，常常导致压榨出汁不足的情况。多9昆依样机通过内部结构过于宏杂，这类压榨机虽然可以实现较高的出汁率，但生产成本较高。取其中间部分，采用三推*榨机就能够有效避免机械装备的更杂度带来的各种不便性，同时又能保证甘蔗榨取效果，大大节约了制造成本，方便轻捷。三辑甘藻榨汁机还具有体枳小、选址轻、结构简单的特点，同时还可以保证甘蔗榨取充分，节约了原材料，双程压榨机的实物图片如下图1-1所示，图1-1双粒压榨机的实物图四辑压榨机的实物图片如下图1-2所示，图12四轮压榨机的实物图从上述两张图中可以看出，双轻的压榨机只能进行一次压榨，而四程压榨机可以进行3次压梯.因此我们可以得出个规律:N里压榨机可进行N-I次压榨。因此本文设计选取的三转式方案可以将甘蔗进行两次压榨，这样既保证了出汁率较高，同时也避免了多短机蹲制造困难的缺点。1.4 本章小结本章内容主要从甘蔗压榨机的使用价值出发，论证了液压式压榨机较传统机械式压榨机具有更好的应用特点，同时针对压榨机这一机器的研究状况，将国内外数名专家的研究进行了简单的介绍：并就不同粒子数量方案的压样机进行了特点比较，指出本文设计的廿蔗压榨机为三混式乐棒机,同时,使用液压传动的方式来进行动力传递。第二章甘蔗压榨机液压系统的设计前文已经介绍液压传动的甘蕨压榨机较传统的机械式压榨机具有更高的传动稳定性，因此本义就液压元件的选择进行了介绍及分析。本章还IR点对液压马达的结构进行r设计.2.1液压传动的特点液压传动是以液体为介质进行能量传递和控制的一种方式,18世纪末世界上第台水压机诞生，到如今液乐传动技术已经有两三百年的发展历史了，然而直到20世纪30年代，液压技术才被广泛应用到生产生活中。1 .液压传动系统的优点：与机械传功相比液压传动具有很多优点，机械传动大多为有级调速，而液压传动可以实现无极调速，传动比可达1:1000：在方向控制、速度控制,载荷控制方面相比机械传动也更加方便，液压传动可以实现无间隙传动，因此比机械传动更加平秘，操作更省力，反应更快；液压元件都是标准件.所以在安装调试和设品维修、更换等方面更加方便、快捷。2 .液压传动系统的组成：一个完整的液压系统包括动力原件、执行原件、控制原件、辅助原件、工作介质五部分组成，动力原件是将电动机的机械能转换成液体压力能的原件，比如液压泵：执行原件是将液压能转换为机械能的原件，比如常见的液压马达和液压缸：控制原件是控制液质系统中液体的流量、用力以及液体流向的原件，比如溢流阀、换向阀：辅助元件，比如邮箱、压力表、油管等：工作介质指的就是液压油，用来传递能量的液体。卜溷2-1是一种经典的液压传动系统。图2-1经典的液压传动系统如图2-1所示，执行元件为液压缸，动力原件为液压泵。3 .液压传动系统中的调速回路：液压传动系统中调速I川路有容积调速网路和节潦调速网路，容积调速网路的工作原理是通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的速度：节流调速回路，定量泵供油，用节流阀来控制和调节执行元件的流旭，使执行元件变速。2.2液压系统的设计设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往耍相互穿插进行。般来说，大致可按如下的步骤进行。（1）明确液用系统使用要求，进行负载特性分析：（2）设计液压系统方案；（3）计兑液压系统主要参数；（4）绘制液压系统工作原理图：（5）选择液压元件：（6）验算液压系统性能：（7）液压装置结构设计；（8）绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。2.2.1甘蔗压榨机的工况分析为了设计出结构简单、成本低、效率高的廿蔗乐样机液压传动系统就必须进行工况分析，此分析主要是对工作机构也就是轧能进行分析，所以在廿蔗压榨机工作过程中应该满足以下要求：（1）甘蔗压榨机进行工作时负载基本上是不变化的（2）甘蕨压榨机的转速基本上不会发生变化，但是转速是可以随负载的变化调节的（3）液压马达输出的转矩随负载的增大而增大在工作过程中，液压泵输出的流量不变，所以这种工况属于恒流工作。2.2.2液压方案的设计（1）制定调速方案液压执行元件限定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或遗机控制单元来实现。对于一股中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流盘的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过双变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现相应的调整方式有节流调速、容枳调速以及二者的结合容积节流调速。节流调速一般采用定量泵供油，用流量控制阀改变输入或输出液压执行元件的流量来调节速度。此种调速方式结构简单，由于这种系统必须用节流阀，故效率低，发热垃大，多用于功率不大的场合。容积调速是靠改变液用泵或液床马达的排坛来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较曳杂.节流调速乂分别有进油节流、回油节流和旁路待流三种形式。进油节流起动冲击较小，回油节流常用于有负载荷的场合，旁路节流多用于高速。调速回路一经断定，回路的循环形式也就随之确定了。节流调速一般采用开式循环形式。在开式系统中，液压泵从油箱吸油，压力油流经系统择放能量后，再排回油箱。开式回路结构简单，散热性好，但油箱体积大，容易混入空气。容积调速大多采用闭式循环形式。闭式系统中，液压泵的吸油口直接与执行元件的排油口相通，形成个封闭的循环回路.其结构紧凑，但散热条件差。根据上述回路的特点分析，本文的液压回路系统使用利用变量泵定量马达组成的调速回路来驱动液压马达带动轧辑进行压榨。(2)制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调打压力，般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需用力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。在有些液压系统中，有时需要流量不大的高压油，这时可考虑用增压回路得到高压,而不用单设海压泵。液压执行元件在工作循环中，某段时间不需要供油，而又不便停泵的情况下，需考虑选择卸荷网路在系统的某个局部，工作压力需低于主油源压力时，要考虑采用减乐回路来获得所需的工作压力。(3)制定顺序动作方案主机各执行机构的顺序动作，根据设备类型不同，有的按固定程序运行，有的则是随机的或人为的。工程机械的悚纵机构多为手动，一般用手动的多路换向阀控制。加工机械的各执行机构的顺序动作多采用行程控制，当工作部件移动到第三章甘蔗压榨机的结构设计3.1 甘蔗压榨机的压榨原理前文已经介绍了本文的甘蔗压榨机所采用的设计方案为三辐式压榨机，其具体结构简图如下图31所示，压榨部分由三个压榨较组成，分为前程2、顶辕I、后辕3.三个轧粮做旋转运动，来吸料和进行用榨工作,把蔗料从进料口输入，蔗料首先被顶相和前粒进行第次用榨，之后再被后我和顶里进行第二次压榨,这样燃料就进行了两次压榨，使得蔗料的出汁率提高，也有利于糖产量的提高,被触厂广泛采用。图3“三轮式压榨机示意图在图3-1中，甘蔗可以通过1-2间的初次压榨及1-3间的二次压榨使得甘蔗被乐榨得比较彻底。同时可以根据H.蔗或其他JK棒物的真实尺寸来谢节不同辑体之间的间距，以实现最大程度的压榨。通常粒筒1与轮筒3之间的间距应小于短筒I与粒筒2之间的间距，这样才能使得压榨更充分。3.2 压榨柜子的结构设计3.2.1 单我的参数设计影响榨汁质量的因素有很多，比如有甘谶的尺寸、水分、表面硬度、根子转速、粒子表面形貌等多种整粟的影晌，因此需要根据具体的甘蔗来决定压榨根子的运动方式及其参数。甘蔗的直径通常在3cm7cm,为更明确知道具体的尺寸并设计出一种通用的甘蔗压榨机.本文就甘蔗的尺寸进行了测量，并分别对甘蔗的大端、小端、中端进行了测量，测量结果见表3.133,表3.1甘蔗中湘的直径测贸甘蔗123ss678910讨便口径1ran)3540384«373329524339表3.2甘蔗大端的且径测ifti25458910tt<11MU)3945403749335552434S表3.3甘蔗小端的直径测量r三1234567S910二也口径(mm)31282637322929304139通过对上述表中数据的处理，可以得到田蔗的大端直径的平均值为44.1mm;甘蔗的中端直径的平均值为39.2mm：甘谶的小端直径的平均值为32.2mm。根据这一直径参数，可以将初级压榨较子间的间距设置为20mm,二级压榨轻子见得间距设置为16mm,三个轻子的直径均设置为60mm。考虑到压榨的效率，这里将转子上主婴压榨部分的长度设置为250mm.3.2.2 三辘的位置关系设计根据前文的单轮尺寸，可以计算出不同轲之间的位置关系，由于计兑过程比软筒单，此处仅将计算结果图展示如下：图3-2计算结果图从图中可以看出，轮子I与轮子2之间的距璃为2011m,轻子I与辐子3之间的距离为16mm.轮子2与鞋子3之间的距离为3nun.程子2与轻子3之间的距离较短，这是为了避免甘蔗在初次压榨后从夹缝中掉下来，因此将该距离设置得较短，此处取为3mm。3.2.3 迪子上齿轮部分的设计由于本压榨机中共有三个根子，若每个辑子都使用一个动力元件的话会使得液压元件无处安放，因此在本文中仅对下面两个较子分别使用一个液压马达，上面的瓶子使用齿轮岫合与二次乐棒的假子来同时转动，并使得齿轮哂合两个辘子具有相同的转速，即两齿轮的齿数致。前节中已经提到鞋子1与粒子3间的中心距为76mm,为了使得齿轮正确的啮合,在这里将两齿轮均设冲成模数为2mm,齿数均为28,齿轮厚度设巴20mm,其余参数均按照标准齿轮的参数来进行设计。齿轮部分的结构及参数示意图如下图所示3-3.图3-3齿轮结构及其参数示意图3.3 压榨残渣筛的设计由于廿蔗经压榨机的两次压榨后必然存在一定量的残渣，若残渣仍与甘谶汁混合在一起显然是不合适的设计，因此需要设计一个残渣筛将残渣与廿蔗汁分离,由于压榨后的甘藤残液中仍存在少量的微小残渣，这些尺寸太小的残渣只能通过额外的工艺进行去除，本文所设计的筛子仅能实现对大块残渣的筛出.本文拟定的筛子网格大小为10mm*5mm,这样大小的网格能够实现对大部分残渣的筛除。整个筛子通过根细轴固定在箱体中，整个筛子呈定倾斜角度，筛子的模型示意图如卜.图3-4所示，王士主,王主主士士TIH,丁HI丁ITITIITi-TH土TI1.IZ.-T工+V工，工丁工丁TIZIZ-rn,-工+工，丁工H三,3,THIHITI丁I丁I丁图3-4残渣筛模型示意图由于筛子在箱体中放巴时存在一定倾斜角度，为了使得残渣不会招甘蔗汁带出箱体，将残渣筛的边缘出设置了一定高度的边界，具体示意图见卜图3-5.D1.三3-5带有一定高度边界的筛子这样的设计能够使得残渣能迅速堆积在残渣出口，并且也能使得日.蔗汁不被浪费。3.4 压榨机的总体设计由于篇幅有限，无法将每个部位的设计均进行介绍，卜面就对整个压榨机的总体结构进行介绍，下图3-6为正面的结构示意图，图3-6甘藻压榨机的正面示意图从图中可以看出，正面的廿蔗放置窗口被设置得较大，可以同时将多根计蔗放入压榨机中进行压榨，这样可以大大加快压榨效率，同时也节约了人力物力。左右两边分别放电一个液压马达，通过液压泵（此处没有画出）将液体送至液压马达中，液压马达即可符液压能转化为机械能带动轮子的转动，实现压榨。压榨机的背面图如图3-7所示，图37压样机的背面示意图从上图可以看出，背面的残渣出料口也被设计的较大，同时箱体内部存在一个筛子能够将残渣与甘蔗汁进行初步分离，此举减少r后续固液分离的工作任务.同时，从图中可以看出笳子具有一定的倾斜角度，能够使得甘蔗残渣在自身重力的作用下就能够滚至出口边绿处。不过在边缘处仍然设置了定高度的边界，使得残渣无怯立刻滚离残渣筛，通常需要人手动将残渣清除出来。在就体内部也设计也一定倾斜角度使得甘谶汁能够迅速聚集在箱体的中心部分并流至下方的桶中。箱体内部中用于流动甘蔗汁的部件中心被掏空，其示意图如图3-8所示，图3-8内部结构剖视图从图3-8中可以看出，经过筛子的甘蔗汁能够迅速在自身重力的作用下聚集中出口处，并流至下方的桶中。至此，整个压榨机的结构设计完毕。本文设计的压榨机具有结构简单,传动平顺，压榨效率高等多个特点。3.5 本章小结本章主要从压榨机的各个主要部分进行了分析，并对关键部分的结构进行了设计，具体内容如下：压榨部分由三个压榨轮组成，分为前短2、顶轮1、后轮3,三个轧鞋做旋转运动，来吸料和进行压榨工作，把蔗料从进料口输入,蔗料首先被顶粒和前驱进行第一次压榨，之后再被后辐和顶粒进行第二次压榨，这样蔗料就进行了两次压榨，使得谶料的出汁率提高，也有利于糖产量的提高。根据具体的甘蔗来决定压榨轻子的运动方式及其参数，初级压榨辑子间的问距设置为20mm,二级压榨柜子见得间距设理为16mm,一个程子的直径均设理为60mm.较子上主要压榨部分的长度设置为25Omm设计的残渣筛能够将残渣与廿蔗汁分离，同时能够使得残渣能迅速堆积在残渣出口，并且也能使得甘谶汁不被浪费。最后，对压榨机的盛体结构进行了总体设计。第四章总结与致谢4.1 总结本文通过分析传统的甘蕨压榨机都是采用机械传动的方式进行驱动，这种压榨机的系统的稳定性差，故障较多.而采用液压传动可以极大的提而压榨机的生产能力，因此本文基于这目的设计了一种液压驱动的廿蔗压榨机。在压榨机的混数选择上，采用三瓶依样机能够有效避免机械装饴的宓杂度带来的各种不便性，同时又能保证甘蔗榨取效果，大大节约了制造成木,方便轻捷。三批甘藤榨汁机还具有体枳小、比量轻、结构筒单的特点，同时还可以保证甘蔗榨取充分，节约了原材料，因此本文选择三辑式压榨机作为设计对象，在决定r压榨机的整体方案后，开始逐渐对压榨机的具体部分进行设计，在文章的中间部分对压榨机的液压系统设计及结构设计分别进行了详细介绍，并绘制成工程图纸。最终，完成了本次毕业设计的全部内容.4.2 致谢本科母后阶段的毕业设计是对整个大学生涯所学的一切主干知识及能力的运用的一次综合性的检脸，同时也是对即将高校的本科生的一次就业前的堪本训练的全要环节，这对于一名普通的毕业生来说具有及其丞要的意义与地位。它意味着大学生即将走向工作岗位的最后一堂课，是非常重耍的一课，甚至可以说是最重要的门课程。它不仅仅是大学四年来的所学理论知识的综合运用，同时还提高了我们自己的个人创造力，使得我们对自己的所学能有所表达，我们也可以从中获得一些基础的设计经验，这些经验以及经历都将会为今后我们走向社会发挥专业知识提供了一个可靠的保障。同时毕业设计也是锻炼自己能力水平以及检测自身能力的最好的一个方法。本次设计题目是甘蔗压榨机及其液压系统的设计，这个设计是基于四年来时专业知识的所学的检验，并在专业指导老师精心指导下完成的，在整个设计的过程中，除了指导老师的精心教导，也与其他的同学的帮助离不开的，感谢室友和部分班上的同学提供的生活上的关心和专业上指导，同时也要感谢父母在这二十年来对我的关心与呵护，谢谢你们一直支持若我的理想和H标，谢谢帮助过我的每一位。由于初次设计这样一个实用性型的机器以及缺乏实际设计经验，本次设计中难免会存在不少的错误与不足之处，希里各位老加和I可学批评指正。参考文献|1）杨明忠,朱家诚.机械设计,武汉理工大学出版社，2001年,7-5629-17256|2机械设计师手册编写组.机械设计手手册.机械工业出版社，1989年,7-111-（X）593-73J刘鸿文.材料力学.高等教育出版社,2004年，7-04-012759-8郑文纬、吴克坚.机械原理（第七版）.高等教育出版社.范崇夏，温琴美主编.国家标准机械制图应用示例图册.中国标准出版社，1988邱宣怀主编.机械设计（第四版）.高等教育出版社，20实用机械设计手册（上下）.中国农业机械化科学研究院，1985吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册（第二版）曾志新，吕明主编.机械制造基础.武汉理工大学出版社，2（X）1110）高东强.张志勇.叶蔗乐棒机压榨较的强度研究J食品工业，2016（4）.211-214.