上料機液壓傳動系統(tǒng)設計【帶CAD圖紙文件】

上料機液壓傳動系統(tǒng)設計【帶CAD圖紙文件】,帶CAD圖紙文件,上料機,液壓,傳動系統(tǒng),設計,cad,圖紙,文件 上料機液壓系統(tǒng)設計 緒論 　工業(yè)上料機是人類創(chuàng)造的一種機器,其研究、開發(fā)和設計是從二十世紀中葉開始的.我國的工業(yè)上料機是從80年代"七五"科技攻關開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關,目前已經(jīng)基本掌握了上料機操作機的設計制造技術,控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術,運動學和行程規(guī)劃技術,生產(chǎn)了全部的關鍵元器件，開發(fā)出多種多樣的上料機，上料機與卸料上料機相比，其中上料上料機中的移動式搬運上料上料機適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因為液壓傳動控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質，來實現(xiàn)各種機械和自動控制的學科。液壓傳動利用這種元件來 。液壓傳動與機械傳動、電氣傳動并列為三大傳統(tǒng)形式，液壓傳動系統(tǒng)的設計在現(xiàn)代機械的設計工作中占有重要的地位,它既是一門理論課，也與生產(chǎn)實際有著密切的聯(lián)系。 關鍵詞 ：上料機、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。 Industrial is a machine created by human beings, it is a great miracle of human creation, research, development and design is from the beginning of the mid twentieth Century. The industrial manipulator in China from 80s "75" science and technology started, in support of the state, through the "75", "85" science and technology research, has mastered the basic design of manipulator machine manufacturing technology, hardware and software of control system design, kinematics and trajectory planning of technology, production of some key components, the development of painting, arc welding, spot welding, assembly, handling , manipulator feeding and unloading manipulator compared to the mechanic hands of the mobile moving on the material is suitable for all kinds of bar, automatic workpiece handling and loading and unloading work. According to the operation requirements and load conditions, the speed of each joint of the manipulator can be adjusted. Mobile moving on the material is mainly composed of gripper, arm, arm, arm rotation mechanism, trolley traveling mechanism, construction of electrical control system of hydraulic pump station, but also has high bar start thinning feeding device and used for optical security protection system. The whole manipulator and hydraulic system are set on the walking trolley, the structure is compact. Hydraulic transmission control is a kind of control method which is often used in industry. Because of the flexibility and convenience of the hydraulic transmission control mode, hydraulic control has been paid more and more attention in industry. Hydraulic transmission is to study the pressure of the fluid as an energy medium, to achieve a variety of mechanical and automatic control disciplines. Hydraulic transmission using this component. Hydraulic drive and mechanical drive, electric drive is one of three major traditional forms, the design of the hydraulic drive system plays an important role in modern mechanical design, it is not only a theory, but also with the actual production are closely linked. Key words: feeding manipulator, hydraulic system, control system. 目 錄 1設計分析……………………………………………………………………………1 1.1系統(tǒng)機構的主要構成……………………………………………………………1 2方案選擇……………………………………………………………………………2 2.1方案的擬定………………………………………………………………………2 2.2方案的確定……………………………………………………………………2 3總體設計………………………………………………………………………………………3 3.1 負載分析………………………………………………………………………………3 3.1.1工作負載…………………………………… ………………………………………3 3.1.2摩擦負載 ……………………………………………………………………………3 3.1.3 慣性負載……… ……………………………………………………………………3 3.2 速度負載圖 ……………………………………………………………………… ………4 3.3 主要參數(shù)的確定…………………………………………………………………………5 3.3.1工作壓力……………… ……………………………………………………………5 3.3.2 液壓缸尺寸…………… ……………………………………………………………5 3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性…………… …………………………………………………………5 3.3.4 液壓缸最大流量…………… ………………………………………………………5 3.3.5 工況圖………………………… ……………………………………………………6 3.3.6 其他參數(shù)…………………………… ………………………………………………7 3.4 液壓系統(tǒng)圖的擬訂…………………………………………………………………………8 3.5 液壓元件的選擇……………………………………………………………………………10 3.5.1液壓泵和電機的選擇……………………………………………………………… 10 3.5.2 閥類元件及輔助元件的選擇…………………………………………………… 10 3.6液壓系統(tǒng)性能的驗算…………………………………………………………………… 12 3.6.1壓力損失的確定…………………………………………………………………… 12 3.6.2 系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升………………………………………………………………… 14 致謝………………………………………………………………………………………15 參考文獻………………………………………………………………………………………17 攀枝花學院本課程設計 任務分析 1 設計分析 1.1 系統(tǒng)機構的主要構成 機構不斷地將材料從低的位置運到高的位置，然后又回到起始位置重復上一次的運動?；_采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為3mm，工作臺和活塞桿連在一起，在活塞桿的作用下反復做上下運動。 2 方案分析 系統(tǒng)總共承受的負載為7000N，所以系統(tǒng)負載很小，應屬于低壓系統(tǒng)。系統(tǒng)要求快上速度大于40m/min,慢上的速度大于10m/min,快下的速度大于60m/min，要完成的工作循環(huán)是：快進上升、慢速上升、停留、快速下降。但從系統(tǒng)的用途可以看出系統(tǒng)對速度的精度要求并不高，所以在選調(diào)速回路時應滿足經(jīng)濟性要求。 - 1 - - 2 - 2 方案選擇 2.1 方案的擬定 2.11供油方式 從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。 2.12調(diào)速回路 由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調(diào)速回路或雙泵供油回路。 2.13速度換接回路 由于系統(tǒng)各階段對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。 2.14平衡及鎖緊 為了克服滑臺自重在快下過程中的影響和防止在上端停留時重物下落，必需設置平衡及鎖緊回路。 根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。 （1） 用變量泵供油和容積調(diào)速回路調(diào)速，速度換接用二位二通電磁閥來實現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價格較貴。 （2） 用雙泵供油，調(diào)速回路選節(jié)流調(diào)速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實現(xiàn)。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟性很好，系統(tǒng)效率高。 2.2方案的確定 綜上所述，考慮到系統(tǒng)的流量很大，變量泵不好選，第二種方案的經(jīng)濟性好，系統(tǒng)效率高，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的、供油方式不太適，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源，所以選第二種方案。 - 3 - 攀枝花學院本課程設計 總體設計 3 總體設計 3.1 負載分析 3.1.1 工作負載 3.1.2 磨擦負載 由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結構尺寸可根據(jù)公式計算出滑臺垂直作用于導軌的壓力約為132N，取則有： 靜摩擦負載 動磨擦負載 3.1.3、慣性負載 加速 減速 制動 反向加速 反向制動 根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因 自重而下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺2的重量。則液壓缸各階段中的負載如表3.1所示（）。 表3.1 液壓缸各階段負載 工況 計算公式 總負載 F/N 缸推力 F/N 啟 動 7032.11 7580.33 加 速 7450.54 8171.81 快 上 6516.97 7161.51 減 速 5764.83 6334.98 慢 上 6516.97 7161.51 制 動 6340.54 6536.63 反向加速 1476.15 1521.80 快 下 16.97 18.65 制 動 －1432.26 －1572.82 3.2液壓缸主要參數(shù)的確定 3.2.1、初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0MPa 1.3.2計算液壓缸的尺寸 按標準?。?0mm。 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 按標準?。?5mm。 所以液壓缸的有效作用面積為： 無桿腔面積 有桿腔面積 3.2.2、活塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿總行程為450mm，而且活塞桿直徑45 mm， = =10 =10,不需要進行穩(wěn)定性校核。 3.2.3、求液壓缸的最大流量 3.2.4、繪制工況圖 工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表3.2所示 表3.2工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率 工況 壓力 流量 功率 P/W 快上 1．63 211.00 5013.06 慢上 1．63 40.91 952.48 快下 0．0054 226.78 20.51 由此表繪出液壓缸的工況圖，如圖3.2所示。 鋼筒壁及法蘭的材料選45鋼，活塞桿材料選Q235。 液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d都已在前面的計算中算出，分別為80mm和45mm。 圖3.2系統(tǒng)工況圖 3.3.6 液壓缸其它參數(shù)的選擇 （1）活塞的最大行程L已由要求給定為450mm。 （2）小導向長度 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度H。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保留有一最小導向長度。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導向長度為： 所以取。 （3）活塞的寬度的確定 取B=0.7D=56mm （4）活塞桿長度的確定 17 活塞桿的長度活塞桿的長度應大于最大工作行程、導向長度、缸頭、缸蓋四者長度之和。既L+H++=450+95+78+32=655mm.但是為了使其能夠工作，必須和工作臺連接，所以還應支出一部分?？紤]實際工作環(huán)境和連接的需要，取這部分長度為50mm. 所以液壓缸的總長=655+50=705mm. 3.4液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面的問題： 3.4.1、供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。 3.4.2、調(diào)速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。 3.4.3、調(diào)速換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。 3.4.4、平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留斯間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（無桿腔）進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置一單向背壓閥。 本液壓系統(tǒng)的換向閥采用三位四通Y型中位機能的電磁換向閥。擬定系統(tǒng)如圖3.3： 系統(tǒng)工作過程： 快上時，電磁閥2有電，兩泵同時工作，液壓油經(jīng)過電換向閥6、液控單向閥7、背壓閥8，流入無桿腔，再經(jīng)過單向電磁閥9、換向閥6回油箱。 慢上時，活塞走到420mm處，壓下行程開關，行程閥3，4換接，同時使電磁3有電，大流量泵經(jīng)過它卸荷，只有小流量泵供油，調(diào)速閥10調(diào)節(jié)回油。工作太速度下降。 快下時，行程閥復位，電磁閥1有電，雙泵同時供油，經(jīng)過換向閥6（左位）、 調(diào)速閥10、背壓閥8、液控單向閥7、換向閥6回到油箱。 圖3.3液壓系統(tǒng)原理圖 3.5 液壓元件的選擇 3.5.1確定液壓泵的型號及電機功率 液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為1.63MPa，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為 兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵總流為，慢進時液壓缸所需流量為40.19L/min，所以，高壓泵的輸出流量為44.209L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用RV2R34的雙聯(lián)葉片泵，前泵輸出流量47ml/r, 后泵輸出流量200ml/r，額定壓力為14MPa，容積效率0.9總效率0.8，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力(2.03MPa)和輸出流量(970r/min) 求出： 查看電機產(chǎn)品目錄、擬選用電動機的型號為Y160L-6,功率為11000W，額定轉速為970r/min。 3.5.2、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閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表3.3所示 油管的確定： 可按公式： 快退時候流量最大為226.78l/min,V取10m/s計算 =0.022m 本油路系統(tǒng)中出油口采用內(nèi)徑為25mm，外徑為34mm的紫銅。 表3..3 元件的型號及規(guī)格 序號 名稱 通過流量 根據(jù)流量選擇 型號及規(guī)格 1 濾油器 400 XUA4030FS 2 雙聯(lián)葉片泵 44.209/195.249 PV2R24（47/200） 3 單向閥 200 CIT-10-35-50 4 行程閥（二位二通） 200 22EF3-E10B 5 溢流閥 144.43 Y2-Ha32L 6 三位四通電液換向閥 239.458 H-1WEH 7 液控單向閥 239.458 CT1-10B 8 單向順序閥 239.458 AXF3-20B 9 二位二通電磁換向閥 22EF3-E10B 10 單向調(diào)速閥 239.458 MSA30EF250 11 電動機 Y90S-6 油箱： 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積 V=（2～4），即取V=3247=741 L取800L 油箱的三個邊長在1：1：1～1：2：3范圍內(nèi)，設定油箱可以設計為L=1100mm,D=910mm,H=800mm。由于油箱選擇容量時系數(shù)偏大，就把油箱壁厚包括在以上的計算出的長度中。 油箱容量大于400ml，壁厚取5mm，油箱底部厚度取8MM，箱蓋應為壁厚的3倍，取15mm。為了增加油液的循環(huán)距離，使油液有足夠的時間分離氣泡，沉淀雜質，消散熱量，所以吸油管和回油管相距較遠，并且中間用隔板隔開，油箱底應微微傾斜以便清洗。由于油箱基本裝滿油，隔板高取液面高的3/4，取為600mm. 其他油箱輔助元件和油箱結構見 油箱的結構設計見零件圖 3.6 液壓系統(tǒng)的性能驗算 3.6.1壓力損失及調(diào)定壓力的確定 根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約為0.50m/s，通過的流量為1.5L/min，數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)整閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算。所以有快進做依據(jù)來計算卸荷閥和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，快進時液壓缸的速度為 此時油液在進油管中的流速為 （1）沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20℃時，動力粘度，所以有：，管中為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進、回油管長度均為2m，油液的密度為，則其進油路上的沿程壓力損失為 （2）局部壓力損失 局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結構而定，一般取沿程壓力損失的10％；而后者則與通過閥的流量大小有關，若閥的額定流量和額定壓力損失為和，則當通過閥的流量為q時的閥的壓力損失式為 因為25mm通徑的閥的額定流量為260L/min，所以通過整個閥的壓力相比14MPa很小，且可以忽略不計。 同理，快上時回油路上的流量 ， 則回油路油管中的流速 。 由此可計算出（層流），,所以回油路上沿程壓力損失為: (3）總的壓力損失 同上面的計算所得可求出 （4）壓力閥的調(diào)定值 溢流閥的調(diào)節(jié)器定壓力應大于壓力0.3~0.6MPa，所以取溢流閥定壓力為2.3MPa 背壓閥的調(diào)定壓力以平衡滑臺自重為根據(jù)，即 , 取。 3.6.2、系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 根據(jù)以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為；慢上時的電動機輸入功率為；而快上時其有用功率為；慢上時的有效功率為1091.83W；所以慢上時的功率損失為1026.51W，略小于快上時的功率損失713.05W，現(xiàn)以較大的值來校核其熱平衡，求出發(fā)熱溫升。 油箱的三個邊長在1：1：1～1：2：3范圍內(nèi)，則散熱面積為 假設通風良好，取，由于升降臺在上升后有時間停留，在快下后也有上料上時間要停留，綜合考濾取其工作時理論的油溫升的1/4作油箱的溫升，所以油液的溫升為 室溫為20℃，熱平衡溫度為28.75℃＜65℃，沒有超出允許范圍。系統(tǒng)合格。 致 謝 緊張的畢業(yè)設計即將接近尾聲，我在這次設計中收獲了很多。這次設計對于我們每一即將走向工作崗位的同學來說都是非常重要。這不僅是我們在這四年里所學過的知識進行綜合運用，而且是將我們所學的知識應用于實踐的一次檢驗。通過這次畢業(yè)設計，我將大學四年所學的知識進行了一次系統(tǒng)的學習總結，加深了對所學知識的掌握，提高了我們對所學的知識的合理運用的能力，同時也發(fā)現(xiàn)了自己知識的弱點和薄弱環(huán)節(jié)，并及時地加以改正和補充。也使我的知識系統(tǒng)更加的完善。 畢業(yè)設計是對大學四年所學知識及個人能力的一次綜合檢驗，既鞏固了原有知識，又拓寬了知識面，加深了對機械設計的認識，也了解了當今世界工業(yè)的發(fā)展趨勢，更進一步學習了有關工業(yè)機器人的相關知識，學到了許多未曾接觸過的知識，增強了自己的學習能力和邏輯思維能力。我在設計過程中，不僅應用了以前所學過的相關專業(yè)知識，同時還查閱了大量的相關資料和文獻，使我對這一領域有了初步的了解和認識。在整個設計過程中，我在現(xiàn)有產(chǎn)品設計的基礎之上又充分地發(fā)揮了自己的創(chuàng)造和思維能力，使此產(chǎn)品更加的完善。能將自己學習的理論知識真正運用到實際中，讓理論真正的得到檢驗，這對我們每個人來說都是一個十分寶貴而難得的機會。對實際中出現(xiàn)的問題用理論解決的能力，也是我們在今后走向工作崗位所十分需要的。通過設計培養(yǎng)了我科學嚴謹、精益求精、認真對待問題的工作態(tài)度；使我明白在實際中來不得半點馬虎。 由于實際設計的經(jīng)驗不足、相關的專業(yè)知識缺乏、設計水平也是有限的，在設計上還存在著許多的不足。在此感謝指導老師給予的充分指導，并提出了許多的寶貴意見，及時地改正了許多設計中的錯誤，使我的設計更加的合理、完善。再次向李老師表示深深的謝意。同時也感謝各位同學能在繁忙的設計工作之余給予我很多建議和幫助。 短暫而充實的大學的生活即將結束，在這四年的學習和生活中，全體老師的嚴謹?shù)慕虒W作風和忘我的敬業(yè)精神使我深深地受到了感動。老師們的言傳身教培養(yǎng)了我良好的學習態(tài)度。各位老師教給我的知識將伴隨我以后的工作生涯。老師的教誨我將牢記在心中，在今后的學習和工作中我會更加努力地拼搏，不辜負各位老師的期望和厚愛。再次對老師們的教導和辛勤勞動表示萬分感謝。 參考文獻 [1]濮良貴.機械設計.北京：高等教育出版社，2003.6 [2]張普禮.機械工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1992.5 [3]鄧廣敏.工業(yè)上料機手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995.8 [4]何發(fā)昌，邵遠.多功能上料機的原理及應用.北京：高等教育出版社，2002.1 [5]吳延本，劉世華.機械設計標準手冊.吉林：吉林科技出版社，1996.7 [6]劉躍南.機械零件設計問題解析.北京：中國致公出版社，1999.4 [7]徐福玲.液壓與氣壓傳動.北京：機械工業(yè)出版社，2004.2