液壓課程設(shè)計(jì)上料機(jī)液壓系統(tǒng)

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1、 機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè) 《液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說明書 班級(jí)： 機(jī)制 082 學(xué)號(hào)： 080114106 姓名： 賈 桂 良 14 一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的 1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。 2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。 3、熟悉并會(huì)用有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。 4、提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。 二、液壓課程設(shè)計(jì)題目 題目（二）設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：

2、快速上升——慢速上升（可調(diào)速）——快速下降——下位停止的半自動(dòng)循環(huán)。采用900V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間均為0.5s，液壓缸的機(jī)械效率為0.9。設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下表所示。 數(shù) 參 據(jù) 數(shù) 數(shù) 據(jù) I II III√ IV V 滑臺(tái)自重（N） 800 1000 1200 1400 1600 工件自重（N） 4500 5000 5500 5800 6000 快速上升速度（mm/s） 40 45 50 55 60 快速上升行程（mm） 350 350 400 420 450 慢

3、速上升速度（mm/s） ≤10 ≤13 ≤16 ≤18 ≤20 慢速上升行程（mm） 100 100 100 100 100 快速下降速度（mm/s） 45 55 55 60 65 快速下降行程（mm） 400 450 500 550 600 試完成以下工作： 1、進(jìn)行工況分析，繪制工況圖。 2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。 3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。 4、繪制液壓缸裝配圖（A1）。 5、編寫液壓課程設(shè)計(jì)說明書。 上料機(jī)示意圖如下： 圖2 上料機(jī)示意圖 《液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說明書 目錄 一． 工況

4、分析…………………………………… 1 二． 負(fù)載和速度圖的繪制………………………… 4 三． 液壓缸主要參數(shù)的確定…………………… 5 四． 液壓系統(tǒng)的擬定……………………………… 8 五． 液壓元件的選擇……………………………… 8 六． 液壓缸的設(shè)計(jì)……………………………… 10 七． 擬定液壓系統(tǒng)原理圖…………………………14 八． 繪制液壓缸裝配圖………………………… 14 九． 參考文獻(xiàn)…………………………………… 14 一、 工況分析 對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工況分析就是明確各

5、執(zhí)行元件在工作過程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律，也就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。 1、 運(yùn)動(dòng)分析 根據(jù)各執(zhí)行在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如下圖所示： 快進(jìn) 工進(jìn) 快退 2、動(dòng)力分析 動(dòng)力分析就是研究機(jī)器在工作中其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況。 1）工作負(fù)載： 2）摩擦負(fù)載“ F---摩擦因數(shù) a---V型角，一般為90

6、 由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導(dǎo)航的載荷可由間隙和結(jié)構(gòu)尺寸，可知 取 則有 靜摩擦負(fù)載： 動(dòng)摩擦負(fù)載： 3）慣性負(fù)載 慣性負(fù)載為運(yùn)動(dòng)部件在起動(dòng)和制動(dòng)的過程中可按 G---運(yùn)動(dòng)部件的重量（N） g---重力加速度， △v---速度變化值（） △t---起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s） 加速： 減速： 制動(dòng)： 反向加速： 下拉制動(dòng)： 根據(jù)以上的計(jì)算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路，因此，在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺(tái)的重量，則液壓缸各階段中的負(fù)載，如下表 工況 計(jì)算公式 總負(fù)載F

7、（N） 缸推力F(N) 起動(dòng) 6716.97 7463.3 加速 6776.86 7529.8 快上 6708.49 7453.9 減速 6662 7402.2 慢上 6708.49 7529.8 制動(dòng) 6686.49 7526.8 反向加速 83.69 93 快下 8.49 9.43 制動(dòng) -66.71 -74.12 二、負(fù)載和速度圖的繪制 按前面的負(fù)載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負(fù)載機(jī)速度圖（如下所示） F/N 7529.8

8、 7453.9 7463.3 8.49 93 0 500 m/s -74.12 V(mm/s) 50 16 0 500 m/s 55 三、液壓缸主要參數(shù)的確定 液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來(lái)確定，此外，還需要考慮一下因素： （1）各

9、類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場(chǎng)合 （2）考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重，壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對(duì)元件的制造精度，密封性能要求高。 1、初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為2Mpa 2、計(jì)算液壓缸的尺寸 式中； F---液壓缸上的外負(fù)載 p---液壓缸的有效工作壓力 A---所求液壓缸有有效工作面積 按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來(lái)確定活塞桿的直徑： 代入數(shù)值，

10、解得：d=18.99mm 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=22mm 則液壓缸的有效面積為： 無(wú)桿腔面積： 有桿腔面積： 3、活塞桿穩(wěn)定性的校核 因?yàn)榛钊麠U總行程為500mm，而活塞桿直徑為22mm，L/d=500/22=22.73>10，需要進(jìn)行穩(wěn)定性的校核，有材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數(shù)=85，則： 由上式可知：在當(dāng)n=4時(shí)，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時(shí)可以安全使用。 4. 鞏固走循環(huán)中各個(gè)工作階段的 液壓缸壓力，流量和功率見下表： 工況 壓力 流量 功率 快上 2.39 9.35

11、 372.44 慢上 2.39 2.99 119.10 快下 0.0034 9.03 0.51 以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可繪制出液壓缸的工況圖（如下） 2.39 0.0034 0 t/s 9.35 9.03 2.99 0

12、 t/s 372.44 119.10 0.94 0 t/s 快上 慢上 快下 (液壓缸的工況圖) 四、液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮一下幾個(gè)方面問題： 1）供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時(shí)所需流量較大，且比較接近，且慢上時(shí)所需的流量較小，因此從提高小效率節(jié)省能量的角度考慮采用單個(gè)定量泵，供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式量葉片泵作為油泵。 2）調(diào)速回路 有工況圖可知，該系統(tǒng)的在

13、慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。 3）速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對(duì)緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)法訊控制二位二通電磁閥實(shí)現(xiàn)速度換接。 4）平衡及鎖緊 為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留的時(shí)間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無(wú)桿腔）進(jìn)油路上設(shè)置液控單向閥;另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。 五、液壓元件的選擇 1、確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率 液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為2.39Mpa,由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工

14、作壓力為： 兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為=10.085L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為1.5L/min，多以高壓泵的流量不得少于（3+1.5）L/min=4.5L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容量效率，總效率，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（1.91Mpa）和輸出流量（點(diǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min） 求出： 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90-6，功

15、率為1.1kw,額定轉(zhuǎn)速為910r/min。 2、選擇閥類元件及輔助元件 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號(hào)及規(guī)格（見下表） 液壓元件型號(hào)及規(guī)格 序號(hào) 名稱 通過流量 型號(hào)及規(guī)格 1 濾油器 40 wv-40180 2 雙聯(lián)葉片泵 9.75 3 單向閥 4.875 4 外控順序閥 4.875 5 溢流閥 3.375 6 三位四通電磁換向閥 6.3 7 單向順序閥 50 8 液控單向閥 50 9 二位二通電磁換向閥 8.21 10 單向調(diào)速閥 9

16、.75 11 壓力表 12 壓力表開關(guān) 13 電動(dòng)機(jī) （1）油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進(jìn)行確定，也可按管中允許速度計(jì)算，自愛本設(shè)計(jì)中，出油口采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。 （2）油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積: , 即V=130L 六 液壓缸的設(shè)計(jì) 1、液壓缸的分類機(jī)組成 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動(dòng)缸三類?；钊缀椭麆倢?shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于

17、的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個(gè)使用外，還可以幾個(gè)組合起來(lái)和其他機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，在特殊場(chǎng)合使用，已實(shí)現(xiàn)特殊的功能。 液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個(gè)部分。 2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)（已經(jīng)計(jì)算） 3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）缸體與缸蓋的連接形式 常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。 3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，

18、包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 4）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。 5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。 6）液壓缸排氣裝置 對(duì)于速度穩(wěn)定

19、性要求的機(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。 4、液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng) 1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載。 2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。 3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較，盡可能做到簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。 5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 1）缸體 材料---灰鑄鐵: HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG

20、45 粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）活塞 材料---灰鑄鐵：HT150,HT200 粗糙度---活塞外圓柱粗糙度 技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。 3）活塞桿 材料---實(shí)心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無(wú)縫鋼管 粗糙度---桿外圓柱粗糙度為 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC b活塞

21、與導(dǎo)向套用的配合，與活塞的連接可用 4）缸蓋 材料---35鋼，45鋼；作導(dǎo)向時(shí)用（耐磨）鑄鐵 粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于 5）導(dǎo)向套 材料---青銅，球墨鑄鐵 粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長(zhǎng)度一般取活塞桿直徑的60%~80% b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半 八、液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，壓力損失可以忽略又由于系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在液壓缸工進(jìn)階段，大流量泵卸荷功率使用合理；同時(shí)油箱容量可以取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱，溫升不大，故不必進(jìn)行系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算。 七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見圖紙） 八、繪制液壓缸裝配圖（見圖紙） 九、參考資料 1、教材相應(yīng)章節(jié)。 2、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》（液壓與氣動(dòng)部分） 冶金出版社 3、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 4、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》（液壓傳動(dòng)部分） 機(jī)械工業(yè)出版社 5、《液壓工程手冊(cè)》上、下冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社