建筑砌块成型机料仓门液压系统研究.pdf

2 0 1 5年 7月 第 4 3 卷 第 l 4期 机床与液压 MAC HI NE T00L ＆ HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 0 1 5 Vo 1 ． 4 3 No ． 1 4 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 5 ． 1 4 ． 0 3 7 建筑砌块成型机料仓门液压系统研究 刘 晓丽 ，张煜星 ，窦赵 明 1 ．商丘工学院机械工程 学院，河南商丘 4 7 6 0 0 0 ； 2 ．新疆农业大学机械 交通学院，新疆乌鲁木齐 8 3 0 0 5 2 摘要为得出建筑砌块成型机料仓门液压系统的液压缸行程 、系统负载等关键参数，优化其液压系统的设计 ，分析了 建筑砌块成型机基本结构与工作原理，并对其液压系统进行分析。研究结果将为建筑砌块液压成型机的进一步优化提供理 论依据。 关键词砌块成型机；料仓；液压系统 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 3 8 8 1 2 0 1 5 1 4 1 1 2 3 Re s e a r c h o n Hy dr a u l i c S y s t e m o f Bu i l d i n g Bl o c k M o l d i ng M a c hi ne S i l o Do o r LI U Xi a o l i ．ZHANG Yu x i n g ． DOU Z ha o mi n g 1 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， S h a n g q i u I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， S h a n g q i u H e n a n 4 7 6 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l T r a f f i c ， X i i a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， U r u m q i X i n j i a n g 8 3 0 0 5 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T o a r r i v e a t t h e k e y p a r a me t e r s s u c h a s t h e h y d r a u l i c c y l i n d e r s t r o k e，t h e s y s t e m l o a d o f s i l o d o o r h y d r a u l i c s y s t e m o f b u i l d i n g b l o c k mo l d i n g ma c h i n e，t o o p t i mi z e d e s i g n o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m ，t h e b u i l d i n g b l o c k mo l d i n g ma c h i n e s t r u c t u r e a n d w o r k i n g p r i n c i pl e we r e a na l y z e d，a n d i t s h y d r a u l i c s y s t e m wa s a na l y z e d．I t p r o v i d e s t he o r e t i c a l ba s i s f o r f u r t h e r o p t i mi z a t i o n r e s e a r c h o n t he b u i l d i n g b l o c k mo l d i n g h y d r a u l i c ma c h i n e ． Ke y wor d sBl o c k mo l d i n g ma c hi n e；S i l o；Hy d r a u l i c s y s t e m 建筑砌块液压 成型机包 括送 料机 构 、成型 机构 、 成 品保 送 机 构 ，是 以粉煤 灰 、煤 渣 、煤 矸石 、尾 矿 渣 、化工渣或 自然砂 、海涂泥等做为原料 ，不经低温 煅烧可制造一种新 型墙体材料称 之为免烧砖。 自 1 9 8 5年至今 ，随 着 国民经 济和城 乡基 本 建设 的 高速 发展 ，在 国家墙改政策强有力 的推动下 ，砖瓦行业开 展节约 土地资源 、节约能源 、保护环境和资源综合利 用 ，以黏土 、页岩 、煤矸石和粉煤灰为原料 的烧结空 心制 品的整套设备及 生产技术 已完全发展成熟 。我 国 振动砌块成 型机也 是在此 阶段逐 步发展 壮大起 来 的。 结合 当前我 国在建筑砌块成 型机方 面的研究需求 ．对 建筑砌块成 型机料仓 门液压 系统进行 了系统 的研究 。 1 建筑砌块成型机基本结构与工作原理 1 ． 1 基 本 结构 建筑砌块 液压成 型机 主要 由 6 个大系统组成 ．分 别是 送料系统 、布料送板系统、压机系统、叠板系 统 、振 动系统 以及液 压系统 。送料 系统通 过电机 的驱 动带动运输带将加工原料运送到料仓储存 。布料箱采 用液压缸驱动的形式，通过导轨固定其运动轨迹 ，同 时经过限位确保布料箱精准地将加工原料送到凹模 内 ．最 大程度减少布料时 间。送板系统也是通过液压 缸的驱 动用 2 个 四角棘爪将托盘送到 凹模下方 ，以提 高加工效率 。压机 系统 由机架 、活动横梁 、凸模 、导 向柱 、压头缸 、凹模 、起模缸、振台等部分构成。叠 板系统 也是通 过液压 缸驱动 。将送 出的砌块叠放在叠 板机内．当叠板数量达到4个时，叉车将其运走。振 动系统 主要是 压机部 分 ，由 2个振动液压马达 、皮带 轮及偏心轴、激振器等元件构成 布料部分由一个搅 拌液压马达、偏心轮 、连杆和破拱等元件构成。建筑 液压压砖机液压系统 由能源元件 、控制元件 、执行元 件、辅助元件和工作介质组成 ，其作用是将液压能转 换为机械能 。来为整个机组 提供 能量 ，主要包括液压 泵 、液压马达 、液压 缸 、液压 阀、过 滤器 、冷 却器 、 油箱、油管和管接头、压力表及压力表开关等。 1 ． 2 工作 原理 首先由送板系统将托板输送到工作台位置，其次 物料经输送带输送到料仓 中，当料仓中物 料达到一定 值时，料仓门开启，物料倒人物料箱中。这时料仓门 关闭 ，压机开始工作 ，经过一系列 加压 、震动等 动作 完成砌块成型的过程。此时，送板系统将成型后的砌 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 1 3 基金项目河南省第八批重点学科 “ 机械制造及其 自动化”资助项目 2 0 1 2 S J G L X 2 8 9 作者简介刘晓丽 1 9 8 3 一 ，女，硕士，助教 ，研究方向为机械 C A D ／ C A E ／ C A M一体化技术。E m a i l a n g e l y u l 1 7 1 2 6． c o rno 第 1 4期 刘晓丽 等建筑砌块成型机料仓门液压系统研究 1 1 3 块运送到机组后方 ，等累积到一定数量由叠板系统整 型过程完成 。图 1 为建筑砌块液压成型机结构图。 理后 ，经人工或叉车运送到指定位置 。至此 ，一个成 9 1 1 { l l 1 5 1 6 7 6 5 4 3 2 l 1 一送板、出板导轨 2 一工作台 卜 导向机构4 一偏心轴 卜 液压马达6 一叠板横向运动液压缸 7 一送砖液压缸 8 一叠板机9 一叠板升降运动液压缸 1 O 一托板 l 1 一模箱 1 2 一导轨 l 卜 凸模 1 4 一压头 1 5 、1 7 、1 9 、2 1 --液压缸 l 6 一料仓 l 8 一布料机 2 0 “ - - 送板机 2 2 --支撑机构 2 3 一输送机 图 1 建筑砌块液压成型机结构图 2料仓液压 系统功能原理设计 2 ． 1 设 计要 求 在建筑砌块成型机设计 中．料仓采用立式安装且 是间歇运转，料仓门的运动形式为摆动。故料仓液压 系统必须满足运动要求。能够体现料仓门工作的智能 性 、准确性与平稳性。其液压部分主要工作为控制料 仓 门的打开与关闭 。 2 ． 2 工况分析及主要参数计算 动力分析与运动分析是确定液压系统主要参数的 基本依据，包括每个液压执行元件的动力分析和运动 分析 。对于料仓部分要进行料仓 门液压缸的动力分析 与运动分析。 2 ． 2 ． 1 料仓 门液压缸工况分析 料仓门液压缸运动工况 快进一 停止一快退 。 初步选定设计压力P ， 为 3 M P a ，等速运动。查询 相关资料 ，选 定背 压 力 P ， 为 0 ． 5 M P a ，往 返速 度 比 A1 。初步选定最大工作载荷 ， ⋯为 5 0 0 0 N。代入 公 p l A l p 2 A 2 F 、A l D ／ 4 、A 2 1 T D 一 d ／ 4 计算得 出，液压缸外径 D为 4 8 m m 圆整为 5 0 m m， 内径 d为 3 6 m m。 由于 F 为空载时活塞 杆提供 的拉 力，舱门质量 m是 1 1 ． 7 k g 。打开后的料仓 门受力分 析见图2 。由公式 F ／ G t a n 6 0 。 、G m g ，计算得出 G为 1 1 5 N，F i 为 2 0 0 N。又 因 p A 1 一 P 2 A 2 F ， P m i ． A 2 - p 2 A 1 ， ，代人数据得 出 p 为 2 ． 8 MP a ，P m in 为 1 ． 2 MP a 。行程 s 为 3 2 0 m m，开门关门时间为 1 s 。 计算 出速度 为 0 ． 3 2 m ／ s 。 由公 式 q A 口 、q A 2 、尸 一 p q P p q ，代人数据得 出 q ⋯ 为 3 7 ． 7 L ／ m i n 、q m i n 为 1 8 ． 8 L ／ m i n 、P 为 1 7 5 9 ． 3 W、P ； 为 3 7 6 W。 根据 以上 内容可得到料仓 门液压缸工作循环 中负 载一 速度循环 图 如 图 3 所示 及 工况 图 如 图 4所 示 。 O 图 2 打开后的料仓门受力分析图 a 负载一 时间循环图 b 速度一 时间循环 图 图 3 负载 、速 度循 环图 L r a i n a 压力一 时间关系图 b 流量一 时间关系图 O c 功率一 时间关系图 图 4 工况 图 1 1 4 机床与液压 第 4 3卷 2 ． 3液压 系统 回路 的选择 液压系统 回路 要按 要求 控 制执 行元 件 的运 动 方 向 、速度 的大小 ，按循环方式分为开式 回路和 闭式 回 路 。开式 回路 中回油流到一个大气压条件下 的开式油 箱．液压泵依靠 自吸能力将油箱中的油液输入液压工 作系统 ；闭式 回路 中 的回油直 接 输入 液压 泵 的吸 油 口，形成封 闭的回路 。通过对建筑砌块液压成型机工 作条件 的分析 ，选择开式 回路系统 。开式 回路结构简 单，油液散热条件好 ，选择开式回路能满足料仓的设 计要求 。 料仓 的液压系统 回路 主要为料仓 门液压缸 。 料仓门液压缸回路的启动、换向、停止主要依靠 一 个 中位机 能为 0型 的三位 四通 换 向阀来 完 成 ，为 了保证液压缸油路 的运行平稳 ，在系统 中安装液控单 向阀 ，确保在控制料仓 门打 开与关 闭时压 力 的稳 定 。 其控制 回路如 图 5所示。 图5 控制回路图 2 ． 4 液 压 系统原 理 图的绘 制 料仓液压系统原理如 图 6所示 。 快 进 广 1 l l静 止 L ． - ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 快 退 图 6 液压系统原理 图 2 ． 5 液压 系统原理 的说 明 系统中各个执行元件的动作顺序说明情况如下 当电磁铁 1 Y A通 电时 ，活 塞杆 快速 伸 出 ，推 动 料仓 门打 开 ， 当小 轮 触 碰 到 挡 铁 时 ，电磁 铁 1 Y A、 2 Y A均断 电 ，保 压 。当料 仓 里 的料 卸 完 以后 ，经 光 电开关控制 ，电磁 铁 2 Y A通 电，液 压缸 快退 ，即 完 成一次动作 。 3结论 通过对建筑砌块液压成 型机料仓 门液压系统 的分 析 ，确定 了液压缸行程 、系统负载 以及液压系统 回路 等，是对建筑砌块液压成型机研究的补充 ，为我国建 筑砌块液压成 型机 的进一步研究提供 了理论依据 。 参考文献 ‘ [ 1 ]姜继海， 宋锦春， 高常识． 液压与气压传动 [ M] ． 北京 高 等教育出版社 ． 2 0 0 9 ． [ 2 ]张勤， 徐钢涛． 液压与气压传动 [ M] ． 北京 航空工业出 版 社 ． 2 0 1 2 ． [ 3 ]甘方成． P L C在砌块成型机上 的应用[ J ] ． 电子质摄 ， 2 0 0 8 3 5 1 5 3 ． [ 4 ]张还， 刘学良． P L C和触摸屏技术在砌块砖机控制系统 中的应用[ J ] ． 砌块与墙板， 2 0 0 9 5 2 3 - 2 5 ． [ 5 ]王黎， 于心俊 ， 臧海河． 免烧砌块成型机的设计[ J ] ． 新型 建筑材 料 ， 2 0 0 5 5 4 1 4 2 ． [ 6 ]姚金柯 ， 付留根． 新型砌块成型机械及应用 [ J ] ． 建筑机 械化 ， 2 0 0 1 5 2 6 2 7 ． 上接第 1 0 4页 参考文献 [ 1 ]李学哲， 黄成玉， 张全柱， 等． 电子血压计气路密闭性检 查系统设计[ J ] ． 电子测量技术 ， 2 0 1 2 8 5 7 - 6 1 ． [ 2 ]温建明， 程光明， 马继杰 ， 等． 双腔串联压电胰岛素泵性 能分析与试验 [ J ] ． 排灌机械工程学报， 2 0 1 2 3 2 7 9 - 2 8 2 ． [ 3 ]沈传亮 ， 刘国君， 董景石， 等． 压电型多振子单腔精密药 物输送泵[ J ] ． 吉林大学学报 工学版， 2 0 0 7 ， 3 7 1 8 9 9 4． [ 4 ]A N I S Y a s s e r ， H O U K A L J e f f r e y ， H O L L Ma r k ， e t a 1 ． D i a p h r a g m P i c o l i t e r P u mp f o r S i n g l e c e l l Ma n i p u l a t i o n[ J ] ． B i o me d i c a l Mi c r o d e v i c e s ， 2 0 1 1 ， 1 3 4 6 5 1 - 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