液壓課程設(shè)計(jì)上料機(jī)液壓系統(tǒng)

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(shuō)明書(shū)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：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)IIIIIIIVV滑臺(tái)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(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(shuō)明書(shū)。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(shuō)明書(shū)目錄一 工況分析 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執(zhí)行元件在工作過(guò)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由于工件為垂直起開(kāi)，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(guò)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（N）缸推力F(N)起動(dòng)6716.977463.3加速6776.867529.8快上6708.497453.9減速66627402.2慢上6708.497529.8制動(dòng)6686.497526.8反向加速83.6993快下8.499.43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 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(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2Mpa2、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，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(jiàn)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(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 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(wèn)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(kāi)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(guò)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(guò)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(jiàn)下表）液壓元件型號(hào)及規(guī)格序號(hào)名稱通過(guò)流量型號(hào)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(diào)速閥9.7511壓力表12壓力表開(kāi)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(ài)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(jiàn)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)，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(jiàn)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(jiàn)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(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)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,ZG45 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f7f9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)2025HRC b活塞與導(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(jiàn)圖紙）八、繪制液壓缸裝配圖（見(jiàn)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