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：快速上升慢速上升（可調速）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

2、0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。設計原始數據如下表所示。數 參 據數數 據IIIIIIIVV滑臺自重（N）8001000120014001600工件自重（N）45005000550058006000快速上升速度（mm/s）4045505560快速上升行程（mm）350350400420450慢速上升速度（mm/s）1013161820慢速上升行程（mm）100100100100100快速下降速度（mm/s）4555556065快速下降行程（mm）400450500550600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

3、、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 工況分析 1 二 負載和速度圖的繪制 4 三 液壓缸主要參數的確定 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、 運動分析根據各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內各階段的速度，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

4、的受力情況。1）工作負載： 2）摩擦負載“ F-摩擦因數 a-V型角，一般為90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（N）缸推力F(N)起動6716

5、.977463.3加速6776.867529.8快上6708.497453.9減速66627402.2慢上6708.497529.8制動6686.497526.8反向加速83.6993快下8.499.43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 7453.97463.3 8.49 93 0 500 m/s -74.12V(mm/s) 5016 0 500 m/s 55 三、液壓缸主要參數的確定液壓缸工作壓力主要根據運動循環(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）各類設備

6、的不同特點和使用場合（2）考慮經濟和重量因素，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2Mpa2、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 根據快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 代入數值，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

7、，而活塞桿直徑為22mm，L/d=500/22=22.7310，需要進行穩(wěn)定性的校核，有材料力學中的有關公式，根據液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數=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2.399.35372.44慢上2.392.99119.10快下0.00349.030.51以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數值，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 t/s 372.44 119.10

8、 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）調速回路 有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速。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速度換接

9、。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/

10、min。根據以上壓力和流量的數值查產品目錄，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（點電動機轉速為910r/min） 求出： 查電動機產品目錄，擬選用的電動機的型號為Y90-6，功率為1.1kw,額定轉速為910r/min。2、選擇閥類元件及輔助元件 根據系統(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40wv-401802雙聯(lián)葉片泵9.753單向閥4.8754外控順序閥4.8755溢流閥3.3756三位四

11、通電磁換向閥6.37單向順序閥508液控單向閥509二位二通電磁換向閥8.2110單向調速閥9.7511壓力表12壓力表開關13電動機（1）油管 油管內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往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現

12、小于的往復擺動，輸出轉矩和角速度。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，已實現特殊的功能。液壓缸的結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、液壓缸的主要參數設計（已經計算） 3、液壓缸的結構設計 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構 常見的連接形式有：整體式結構和組合式結構。組合式結構又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。3）活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結構

13、，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，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產生機械碰撞。為防止此現象的發(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，可調緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。4、液壓

14、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，缸內如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。 3）根據主機的工作要求和結構設計要求，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）液壓缸各部分的結構需根據推薦結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,ZG45 粗糙度-液壓缸內圓柱表面粗糙度為 技術要求：a內徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺

15、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f7f9的配合，內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調質2025HRC b活塞與導向套用的配合，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內孔的同軸度不大于內孔公差之半八、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