液壓課程設計上料機液壓系統(tǒng)

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1、 機械制造與自動化專業(yè) 《液壓傳動》課程設計說明書 班級： 機制 082 學號： 080114106 姓名： 賈 桂 良 14 一、液壓傳動課程設計的目的 1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟。 2、鍛煉機械制圖，結(jié)構設計和工程運算能力。 3、熟悉并會用有關國家標準、部頒標準、設計手冊和產(chǎn)品樣本等技術資料。 4、提高學生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實際工程設計的能力。 二、液壓課程設計題目 題目（二）設計一臺上料機液壓系統(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——下位停止的半自動循環(huán)。采用900V型導軌，垂直于導軌的壓緊力為60N，啟動、制動時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。設計原始數(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、進行工況分析，繪制工況圖。 2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。 3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。 4、繪制液壓缸裝配圖（A1）。 5、編寫液壓課程設計說明書。 上料機示意圖如下： 圖2 上料機示意圖 《液壓傳動》課程設計說明書 目錄 一． 工況

4、分析…………………………………… 1 二． 負載和速度圖的繪制………………………… 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． 液壓缸的設計……………………………… 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…………………………………… 14 一、 工況分析 對液壓傳動系統(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載的變化規(guī)律，也就是進行運動分析和負載分析。 1、 運動分析 根據(jù)各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如下圖所示： 快進 工進 快退 2、動力分析 動力分析就是研究機器在工作中其執(zhí)行機構的受力情況。 1）工作負載： 2）摩擦負載“ F---摩擦因數(shù) a---V型角，一般為90

6、 由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導航的載荷可由間隙和結(jié)構尺寸，可知 取 則有 靜摩擦負載： 動摩擦負載： 3）慣性負載 慣性負載為運動部件在起動和制動的過程中可按 G---運動部件的重量（N） g---重力加速度， △v---速度變化值（） △t---起動或制動時間（s） 加速： 減速： 制動： 反向加速： 下拉制動： 根據(jù)以上的計算，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)中應設置應平衡回路，因此，在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下表 工況 計算公式 總負載F

7、（N） 缸推力F(N) 起動 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 6686.49 7526.8 反向加速 83.69 93 快下 8.49 9.43 制動 -66.71 -74.12 二、負載和速度圖的繪制 按前面的負載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負載機速度圖（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)運動循環(huán)各階段的最大總負載力來確定，此外，還需要考慮一下因素： （1）各

9、類設備的不同特點和使用場合 （2）考慮經(jīng)濟和重量因素，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)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所遇初選此設備的工作壓力為2Mpa 2、計算液壓缸的尺寸 式中； F---液壓缸上的外負載 p---液壓缸的有效工作壓力 A---所求液壓缸有有效工作面積 按標準取值：D=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 代入數(shù)值，

10、解得：d=18.99mm 按標準取值：d=22mm 則液壓缸的有效面積為： 無桿腔面積： 有桿腔面積： 3、活塞桿穩(wěn)定性的校核 因為活塞桿總行程為500mm，而活塞桿直徑為22mm，L/d=500/22=22.73>10，需要進行穩(wěn)定性的校核，有材料力學中的有關公式，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n=4時，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。 4. 鞏固走循環(huán)中各個工作階段的 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)在快上和快下的時所需流量較大，且比較接近，且慢上時所需的流量較小，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。 3）速度換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關法訊控制二位二通電磁閥實現(xiàn)速度換接。 4）平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留的時間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設置液控單向閥;另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。 五、液壓元件的選擇 1、確定液壓泵的型號及電動機功率 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)比較簡單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工

14、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，則兩個泵的總流量應為=10.085L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需流量為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)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（1.91Mpa）和輸出流量（點電動機轉(zhuǎn)速為910r/min） 求出： 查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為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閥類元件和輔助元件的流量，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表） 液壓元件型號及規(guī)格 序號 名稱 通過流量 型號及規(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 13 電動機 （1）油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計算，自愛本設計中，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)液壓泵的流量計算，取其體積: , 即V=130L 六 液壓缸的設計 1、液壓缸的分類機組成 液壓缸按其結(jié)構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類?；钊缀椭麆倢崿F(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于

17、的往復擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。 液壓缸的結(jié)構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，以及排氣裝置五個部分。 2、液壓缸的主要參數(shù)設計（已經(jīng)計算） 3、液壓缸的結(jié)構設計 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。 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構 常見的連接形式有：整體式結(jié)構和組合式結(jié)構。組合式結(jié)構又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。 3）活塞桿導向部分的結(jié)構 活塞桿導向部分的結(jié)構，

18、包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構，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，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動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 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。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 對于速度穩(wěn)定

19、性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。 4、液壓缸設計需要注意的事項 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)下承受最大負載。 2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。 3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構設計要求，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)構需根據(jù)推薦結(jié)構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、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---實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管 粗糙度---桿外圓柱粗糙度為 技術要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC b活塞

21、與導向套用的配合，與活塞的連接可用 4）缸蓋 材料---35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵 粗糙度---導向表面粗糙度為 技術要求：同軸度不大于 5）導向套 材料---青銅，球墨鑄鐵 粗糙度---導向表面粗糙度為 技術要求：a導向套的長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)性能的驗算 由于系統(tǒng)比較簡單，壓力損失可以忽略又由于系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在液壓缸工進階段，大流量泵卸荷功率使用合理；同時油箱容量可以取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱，溫升不大，故不必進行系統(tǒng)溫升的驗算。 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、教材相應章節(jié)。 2、《機械零件設計手冊》（液壓與氣動部分） 冶金出版社 3、《機械設計手冊》下冊 化學工業(yè)出版社 4、《組合機床設計》（液壓傳動部分） 機械工業(yè)出版社 5、《液壓工程手冊》上、下冊 機械工業(yè)出版社