玻璃钢拉挤机液压比例系统设计
班 级：09机电控制3班 小组成员：李彬 090101010275 陈艳品 090101010419 俞增勇 指导老师： 赵静一教授
2012、6、23
玻璃钢拉挤机液压比例系统设计
一、工程背景
1、玻璃钢介绍
玻璃钢是一种以玻璃纤维为增强材料的树脂基复合材料，又称玻璃纤维增强塑料。它有着良好的力学、热、电性能；抗疲劳性能；减振性能；破损安全性；耐化学腐蚀性等优点；并且其轻质高强：热导率低；线膨胀系数小；能制作成透明及各种色彩的产品。玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等多种相关行业中广泛应用。
2、国内玻璃钢拉挤机的发展现状
国外对玻璃钢型材的声场技术研究较早，而国内起步较晚，国内在八十年代末期才相继从英国、美国引进了两台玻璃钢型材拉挤机设备，随着玻璃钢型材日益广泛的应用，单纯靠引进设备已经不能满足要求。近几年我们国家在消化国外设别的技术和工艺基础上，开始设计并研制了国产玻璃钢型材拉挤机。目前做的比较好的有南京机械双威实业公司、北京玻璃钢研究设计院、张家港华明机械有限公司、茵莱玻璃钢公司和济南金利德有限公司。现在国家的好多公司正在研制性能更高更大功率的玻璃钢拉挤机设备。朝着机电一体化，自动控制程度更高，程序化控制的方向研制。
二、玻璃钢拉挤成型工艺及其特点
拉挤成型技术产生于20世纪70年代，它是玻璃钢生产一种较为先进的生产工艺方法。拉挤成型工艺是将玻璃纤维及其它连续增强材料、聚酯表面毡等进行树脂浸渍后，通过一保持一定截面形状的成型模具，使其在模具内加热固化成型后拉挤出模的一种连续生产玻璃钢线型制品自动化生产工艺方法。玻璃钢拉挤成型工艺过程如图1所示：
1
图1
琉璃钢拉挤成型工艺具有以下优点及特点：
(1)复合材料制品的物理力学性能，特别是纵向强度和比刚度相当突出。 (2)工艺过程容易实现自动控制，产品质量稳定。
(3)工艺过程中基本不产生边角废料，原材料有效利用率高。 (4)生产效率高，能连续不问断生产，适合大规模生产。 (5)制品长度只受生产空间限制，与设备能力和工艺因素无关。
(6)随着原材料品种和规格的逐步完善和工艺水平提高，任何复杂截面的直线恒截面复合材料型材几乎都可以采用拉挤工艺成型。其制品适用不同用途和载荷的能力逐渐增强。
由于拉挤工艺的这些特点，其制品广泛应用于各领域，以其独特的优点正在各领域同传统材料竞争市场。
三、玻璃钢型材拉挤机的基本组成和工作原理
为了满足设备结构简单、造价低、维护方便、工作可靠等设计要求，该机组
采用了机械-气动联合传动方式。 1、设备组成如图2所示。
图2
主要由前纱架、浸胶预热装置、加热成型装置、牵引小车、定尺锯小车和成品架组成。工作时，玻璃纱在前纱架上经排序、导纱，通过梳理板梳理后浸入浸胶槽内挂上枝脂，再经过预成型预热装置，进入加热成型装置加热后固化成型，由牵引小车牵引而出，最后由锯小车定足切割进入成品架上堆放。若在加热成型装置中采用不同成型模具，并相应更换牵引小车夹具，可以生产不同种类(如圆杆、平板、角型、工字型等)及规格的型材。 2、玻璃钢型材拉挤机传动系统的设计与控制 2.1传动系统的总体方案设计
拉挤机机械传动系统是拉挤机设计的关键。我们对牵引小车采用交替牵引形式，对牵引小车和锯小车的传动采用机械液压联合机构。牵引小车和锯小车沿牵引方向的传动协同一精密传动链传动，以保证它们沿牵引方向的运行速度同步。
2
循环交替牵引使型材沿牵引方向被拉挤人模具时受挤成型。牵引小车的启动运行和脱开传动链动作由小车上的滑动链齿块与传动链啮台、脱开来实现链齿块的上下滑动靠固定于小车上的两个小油缸驱动实现。小车上对型材的夹持动作由固定于小车上的另外两个油缸驱动一夹持模具对型材进行夹持或松开。锯小车的动作有：
(1)对型材进行夹持以利切割 (2)与牵引小车沿牵引方向同步运行
(3)锯片垂直于牵引方向往复运动对型材进行切割 (4)锯片切割时的旋转运动。
其中前两个动作的实现与牵引小车相同，第三个动作可由一往复油缸驱动实现，锯片的旋转由一电机驱动实现。 2．2机液传动系统的设计与控制
(1)主传动采用电机驱动精密套筒滚子链，电机的转速采用变频调速控制器来进行控制，从而实现对主传动链运动速度的调节与控制。 (2)液压系统的原理图按总体方案的工艺要求设计如图3
图3
因夹紧(持)力与挂链力、小车返程力相比大很多，所以系统压力按夹紧力设定，由溢流阀1调定；挂链缸、返程缸的工作压力由减压阀2控制。返程缸采用差动回路连接用以提高其返程速度，并在小车沿牵弓I方向运动时形成一速度阻尼、可减小因链传动的多边形效应产生的速度波动。夹紧缸、挂链缸的控制回路都设置了液压锁紧装置，以防止其它动作换向冲击的影响，保证机构动作的可靠性。 四、拉挤部分油路图的设计 1、分析
由于系统本身的复杂性及难度高，在实验室中我们很难搭建出与实际系统功能完全相同的油路，即使可以搭建出，也未必可以实现我们想要的预想功能，限于团队能力有限及实验室设备条件有限的情况下，我们选择了其中一个典型的动
3
作，来改进了其中的油路，以方便我们在实验室中搭建成功。我们选择模拟了A、B交替拉拔的动作，在工作当中A、B拉拔小车至少要保证有一个在进行拉拔动作，两者交替进行，不可中断。在这部分设计当中，可连续性是我们考虑的问题之中的最重要的一部分。我们的部分油路如下图4所示：
图4
液压系统电磁铁动作顺序表
启动，A伸出，B静止 L1触发，A伸出，B伸出 Y1触发，A退回，B伸出 L2触发，A伸出，B伸出 Y2触发，A伸出，B返回
电器部分如图5
4
1YA 2YA 3YA 4YA + + - + + - - + - - - + + + - - - - - +
图5
2、工作原理的介绍：
给电，拉拔缸A活塞杆伸出，小车A开始运动，运动至行程开关L1处，行程开关L1触发，发出信号是B缸活塞杆开始伸出，A缸活塞继续伸出直至到达最右端，A缸左腔压力升高，触发压力继电器Y1，使其迅速退回；B缸活塞杆伸出过程当中，行至L2处触发行程开关L2，使A缸活塞杆伸出，B继续伸出直至其最右端，触发压力继电器Y2，使b迅速退回。完成一个周期，之后按照设定的循环原则，周而复始的循环。详细循环图见下图6、7：
图6小车循环工作图
5
图7小车A\\B L-t
为控制小车A,B拉拔速度，以提高生产质量；以及使两车返程迅速，提高生产效率，我们在油路采用了单向节流调速阀进行进油口调速。采用溢流阀以起到对系统进行安全保护的作用。系统中还用到了行程开关1,2和两个压力继电器1,2。 五、参考文献
1、沈阳工业大学 官中范 液压传动系统，机械工业出版社2009 2、华中科技大学 李壮云 液压元件 机械工业出版社2010 3、液压设计手册（软件版）v 0.1[ISO]_ 机械工业出版社2010
6
六、设计心得
感想
此次三级项目的设计过程，使得我们更深刻的理解了前期课堂上所学的各种液压回路的基本原理以及各种液压元件特性与功能。经过前期对有关项目资料的搜索收集，中期方案讨论、修改、再讨论的艰辛过程，我们明白了对液压传动的系统的设计要有足够的耐心与认真，尤其对液压元件的选择，要多方面考虑其性能及优缺点，最后做出最合理的选择。另外，对电路方面的收获更是不可小觑。通过对力士乐实验台的熟悉尤其电路模块的学习，我们学会了各种互锁回路的设计与连接，认识了行程开关、压力继电器的原理及使用方法。
试验的完成对我们提出了更大的挑战，在此过程当中我们由模糊的概念到清晰的实践，整个过程的实现，对我们来说是个难得的学习机会，也考验了我们团结合作整合各路有用资源的能力。实验过后，我们的知识有了巨大的提高，对知识的理解更加深刻。
设计过程中通过小组成员的积极参与与共同努力，共同探讨与互相学习，使得团队精神得以充分的体现，同时也极大的提高了小组成员的团队协作能力。 模拟回路搭建过程当中得到了实验室各位老师的大力支持，和对我们的油路及电路部分提出的宝贵的意见，得到了身边同学的热情帮助。在此，对各位老师和同学表示诚挚的谢意！
7
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容