全自動皮革擠水伸展機(jī)課程設(shè)計說明書

1、目錄1 任 務(wù) 書 1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.2實(shí)驗(yàn)任務(wù)2 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算及元件選型 2.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率 2.2 計算液壓泵的流量2.3確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率2.4確定其它元件及輔件3-4 液壓缸的設(shè)計計算3.1 液壓缸主要零件的材料 3.2 液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的計算3.3活塞桿強(qiáng)度的計算3.4 驗(yàn)證最小穩(wěn)定速度3.5 液壓缸壁厚的計算3.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算 3.7 校核d 3.8 缸蓋固定螺栓d3的計算 3.9 缸體與法蘭之間的連接4.0 法蘭設(shè)計 4.1 活塞與活塞桿采用園螺母固定時的計算 4.2活塞厚度尺寸的計算 4.3給配合尺寸的確定4.4零部件選擇-

2、 密封圈選擇5 電氣控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 5.1 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計 5.2 基本工作過程：5.3實(shí)驗(yàn)中遇到的問題6 心得體會7 參考文獻(xiàn)附錄1 任 務(wù) 書11實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 熟悉、了解本實(shí)驗(yàn)臺的組成2. 掌握常見典型液壓回路的設(shè)計、安裝及調(diào)試3. 掌握繼電器控制電路的設(shè)計；PLC控制程序的設(shè)計、安裝及調(diào)試4. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械、液壓、電氣等知識及設(shè)計、安裝調(diào)試等綜合技能12實(shí)驗(yàn)任務(wù)（一）機(jī)械動作要求 工 進(jìn)50快 退 圖1-1 （二）設(shè)計參數(shù)工作是最大負(fù)載F=18000N;液壓缸工作壓力為P1=3 MPa;快進(jìn)、快退速度V快=5m/min;工進(jìn)速度V=0.8m/min;油缸內(nèi)徑與活塞桿直

3、徑比d/D=0.75;回油腔背壓P2=0.5Mpa;油路壓力損失P=0.3Mpa;Qmin=0.2L/min。（三）設(shè)計內(nèi)容 （1）繪制液壓缸裝配圖和繪制活塞零件圖 （2）液壓泵及匹配的電動機(jī)選擇 （3）液壓元件的選擇 （4）按規(guī)定機(jī)械動作要求，設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)原理圖，設(shè)計電器控制系統(tǒng) （5）液壓傳動裝置的安裝及電氣控制系統(tǒng)的連接 （6）調(diào)試2 液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計2.1確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率計算液壓泵的最大工作壓力液壓缸在工進(jìn)時工作壓力最大，最大工作壓力為p1=3MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失p=0.3Mpa，則小流量泵的最高工作壓力估算為: （2.1）2

4、.2 計算液壓泵的流量油源向液壓缸輸入的最大流量為： 所以泵的流量 ：qvq工進(jìn)時的流量為: qg 2.3確定液壓泵的規(guī)格和電動機(jī)功率據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取CB-D外齒合齒輪泵。泵的排量為50mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時，其理論流量為47L/min，若取液壓泵容積效率v=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為:由于液壓缸在快進(jìn)時輸入功率最大，若取液壓泵總效率p=0.8，這時液壓泵的驅(qū)動電動機(jī)功率為 （2.2）根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y132S-6型電動機(jī)，其額定功率為3.0KW，額定轉(zhuǎn)速為960r/min。2.4確定

5、其它元件及輔件（1）確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如表2-3所列。表2-3序號元件名稱通過的最大流量q/L/min規(guī)格型號額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1外齒合齒輪泵70CB-D47104調(diào)速閥<8Q10B66.39溢流閥5.1Y10B106.311濾油器36.6XU80×200806.30.02(2) 確定油管內(nèi)徑表2-4允許流速推薦值表2-4管道推薦流速/(m/s)吸油管道0. 51.5，一般取1以下壓油管道25，壓力高，管道短，粘度小取大值回油管道1. 53

6、油管內(nèi)徑為： （2.3）根據(jù)內(nèi)徑尺寸系列，選取內(nèi)徑為20mm的軟管3 缸的設(shè)計計算3.1 液壓缸主要零件的材料及加工要求(1)缸體 無縫鋼管 45鋼缸筒結(jié)構(gòu)的選擇選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易選取、易裝卸；缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。 無縫鋼管作缸體毛坯加工余量小，工藝性能好，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，適于大批量生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)液壓缸大部分都采用無縫鋼管，一般常用調(diào)質(zhì)的45號鋼。鋼筒內(nèi)壁表面加工公差為H8H9；表面粗糙度為0.32 1.25封圈，缸筒必須有倒角，倒角大小建議為20 °25°(2)活塞 鑄鐵HT200活塞常用材料灰鑄鐵，耐磨鑄鐵、3

7、5及40鋼和鋁合金等。缸徑較小的整體式活塞用35、45鋼，其他多用灰鑄鐵。 (3)活塞桿 45鋼活塞桿常使用35、45鋼等材料。對于沖擊震動很大的活塞桿，也可以使用55鋼。一般實(shí)心的活塞桿用35、45鋼。技術(shù)要求：壓缸活塞桿用的材料通常要求淬火，深度一般為，或活塞桿直徑為1mm淬深0.03mm?；钊麠U表面需要鍍硬鉻，厚，也有要求鍍硬鉻。塞桿外徑公差為，直線度，表面粗糙度一般為，精度要求高時，活塞端部需有倒角。裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01mm，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/1

8、00mm，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。為是運(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。(4)前缸蓋 45鋼缸蓋常用35、45鋼的鍛件或鑄造毛坯，也可以使用鑄鐵材料。(5)后缸蓋 45鋼缸蓋常用35、45鋼的鍛件或鑄造毛坯，也可以使用灰鑄鐵材料。起導(dǎo)向作用時則用鑄鐵3.2 液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的計算DdFA1A2P1P2FfcV (3.1)式中：P1-液壓缸工作壓力（Mpa） P2-回油腔背壓(Mpa) A1-無桿腔面積(mm2) A2-有桿腔面積(mm2) F-最大負(fù)載（N） （3.2） （3.3）式中：D-液壓缸的內(nèi)徑 d-活塞桿的直徑所給的設(shè)計參數(shù)為：最大負(fù)載F=18000N;工作壓力為P

9、1=3M; d/D=0.75;回油腔背壓P2=0.5Mpa 。依據(jù)式(1.1) 、（1.2）、（1.3）可計算出內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。 計算結(jié)果為：D=91.9 d=68.9根據(jù)GB/T2348-1993,液壓缸內(nèi)徑尺寸系列和液壓缸活塞桿外徑尺寸對D和d進(jìn)行圓整，取D=100 d=80。3.3活塞桿強(qiáng)度的計算活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為，如果：10d（顯然這個是成立的）就用下式計算活塞桿強(qiáng)度：實(shí)際上式中的/n 就是材料的許用應(yīng)力，之前已經(jīng)給出了45號鋼的許用應(yīng)力為：=/n=360/5=72MP最大推力F=35342.9N于是根據(jù)式23.328得到活塞桿的直徑：d43.3mm

10、可知強(qiáng)度符合要求。3.4 驗(yàn)證最小穩(wěn)定速度要保證液壓缸平穩(wěn)運(yùn)行，液壓缸的工作面積必須大于保證最小穩(wěn)定的最小有效面積AminAmin=Qmin/VminQmin:流量閥的最小穩(wěn)定流量Vmin：液壓缸的最低速度要求Qmin=0.2L/min, Vmin=0.6m/minAmin=333mm2A=3.14X1002/4=7850mm2>Amin則所取的內(nèi)徑D符合要求3.5 液壓缸壁厚的計算 q PyD /2 (3.4)式中：q-液壓缸缸筒厚度（mm） Py-實(shí)驗(yàn)壓力（Mpa）,工作壓力P16Mpa時， Py=1.5P；工作壓力P16Mpa時，Py=1.25P -缸體材料的許用應(yīng)力（Mpa） =

11、 /n -缸體材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa） n-安全系數(shù)，n=3.55，一般n取5 選用45剛，其抗拉強(qiáng)度為500550Mpa，根據(jù)式3.4求得： q 0.708mm根據(jù)鋼管外徑尺寸系列，選取其外徑為120mm，其厚度也就為10mm>0.708mm,滿足要求。3.6 缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算：根據(jù)式23.37得到：38.5MP顯然，額定油壓P=3.0MP，滿足條件；先根據(jù)式23.310得到：=65.56MP再將得到結(jié)果帶入23.39得到：27.54MP顯然，額定油壓P=4MP，滿足條件；因?yàn)?610MP已經(jīng)在選擇缸筒材料的時候給出，根據(jù)式23.312得到：=111.

12、1MP至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為：=1.53=4.5MP依據(jù)為：因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。3.7 校核d (3.5) = /1.4=357Mpa式中：F- 最大負(fù)載（N） 據(jù)式1.5計算得d8.01mm上述計算得d=70mm>8.01mm,所以滿足要求。3.8缸蓋固定螺栓d3的計算 (3.6)式中：F-液壓缸負(fù)載 K-螺紋擰緊系數(shù)，K=1.121.5 Z-固定螺栓個數(shù) -螺栓許用應(yīng)力，= 3/(1.222.5), 3為材料的屈服點(diǎn)為355Mpa其中負(fù)載為18000N，寧緊系數(shù)取1.5，螺栓個數(shù)取4個，根據(jù)式3.6計算得：d36.87mm,選取M8的螺栓。3.9 缸體與法

13、蘭之間的連接 缸體與法蘭之間可采用焊接的形式，即可滿足連接要求4.0法蘭設(shè)計、（缸筒端部）法蘭厚度計算法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計算：首先來計算法蘭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力F：在流量的計算中已經(jīng)得出活塞的面積是：=78.54缸壁厚度計算中得出最大壓強(qiáng)：=31.5=4.5MP所以法蘭承受的最大壓力為：F=35342.9N接下來選取其它參數(shù)：=80mm=12mmb=8mm許用應(yīng)力在選取材料的時候給出：=/n=360/5=72MP將以上各量帶入式23.316得到：h=8.5mm為保證安全和螺釘?shù)穆?lián)接長度要求，取法蘭厚度為25mm。4.1 活塞與活塞桿采用園螺母固定時的計算 螺紋連接：結(jié)構(gòu)簡單，在振動的

14、工作條件下容易松動，必須用鎖緊裝置。應(yīng)用用較多，如組合機(jī)床與工程機(jī)械上的液壓缸。 活塞桿危險截面處的拉應(yīng)力： （3.10） 切應(yīng)力為： （3.11） 合應(yīng)力為： （3.12） 式中：d1為圓螺母聯(lián)接處活螺紋內(nèi)徑直徑 d1=34mm d0為圓螺母聯(lián)接處活螺紋外徑直徑 d0=36mm F1-液壓缸輸出壓力 式中：d-活塞桿直徑；-活塞桿材料的許用應(yīng)力 Mpa 將各參數(shù)帶入式2.0、2.1、2.2得： =30.1Mpa =92Mpa n=162Mpa 所以n=162Mpa=175Mpa,其螺紋聯(lián)接滿足要求。4.2活塞厚度尺寸的計算 活塞基本尺寸為100mm，故查閱手冊可得活塞厚度為 式中：D為活塞直

15、徑100mm 取4.3給配合尺寸的確定 活塞與缸內(nèi)壁的配合為保證液壓缸左右兩腔密封切活塞運(yùn)動自由平穩(wěn)，活塞外徑與缸內(nèi)壁配合采用基空制間隙配合。配合尺寸為100。 活塞與活塞桿的配合考慮聯(lián)接的可靠性與密封性采用基空制間隙配合，配合尺寸為。 活塞桿與導(dǎo)向環(huán)的配合考慮運(yùn)動的自由與平穩(wěn)及較高的密封性采用基空制間隙配合，配合尺寸為 缸蓋與缸內(nèi)壁的配合考慮聯(lián)接的可靠性與密封性采用基空制過渡配合，配合尺寸為 導(dǎo)向環(huán)與缸蓋因用螺紋聯(lián)接，故配合可用基空制間隙配合，配合尺寸為4.4 零部件選擇密封圈選擇由于系統(tǒng)工作壓力及負(fù)載均較小，故均可選用O形密封圈。考慮前導(dǎo)向環(huán)密封要求較高，故前導(dǎo)向環(huán)處密封圈選擇V形密封圈活

16、塞與缸內(nèi)壁密封：選擇O形密封圈3組，缸內(nèi)徑為100mm，查閱手冊可選取的O形圈型號有：95*2.65-G-S-GB/T3452.1-2005 92.5*3.55-G-S-GB/T3452.1-2005 90*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005 根據(jù)密封要求選擇90*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005 活塞與活塞桿密封：選擇O形密封圈2組，活塞桿密封處直徑為40mm，查閱手冊可選取的O形圈型號有：36.5*1.8-G-S-GB/T3452.1-200535.5*2.65-G-S-GB/T3452.1-200533.5*3.55-G-S-GB/T3452.1-2005根據(jù)密

17、封要求選擇36.5*1.8-G-S-GB/T3452.1-2005缸蓋與缸內(nèi)壁密封：選擇O形密封圈3組，缸內(nèi)徑為100mm，查閱手冊可選取的O形圈型號有：95*2.65-G-S-GB/T3452.1-2005 92.5*3.55-G-S-GB/T3452.1-2005 90*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005 根據(jù)密封要求選擇90*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005活塞桿導(dǎo)向環(huán)與缸蓋密封：活塞桿導(dǎo)向環(huán)密封處直徑為100mm，查閱手冊可選取的O形圈型號有：95*2.65-G-S-GB/T3452.1-2005 92.5*3.55-G-S-GB/T3452.1-2005 9

18、0*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005根據(jù)密封要求選擇90*5.3-G-S-GB/T3452.1-2005活塞桿與活塞桿導(dǎo)向環(huán)密封：此處密封選用V形密封圈?；钊麠U導(dǎo)向環(huán)密封處直徑為70mm，查閱手冊選取的V形密封圈型號為：V 85*70*25 GB/T 10708.2-2000防塵圈選擇：防塵圈位置處活塞桿直徑為70mm，查閱手冊選取的防塵圈型號為：FA 70*80*6.3 GB/T 10708.3-20005 電氣控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 5.1電氣控制油路圖的設(shè)計如圖5-1所示為進(jìn)油路調(diào)速回路圖5-1圖5-2如圖5-2所示為差動調(diào)速回路表5-1電磁鐵得失電表動作名稱電磁鐵工作狀態(tài)2

19、DT3DT1DT快進(jìn)+-+工進(jìn)+-快退-+強(qiáng)退-+ 選用液壓元件如下表5-2：表5-2序 號名 稱型 號數(shù) 量1二位二通電磁換向閥22D-10B 220V22二位三通電磁換向閥23D-10B 220V13二位四通電磁換向閥24D-10B 220V14三位四通電磁換向閥34D-10B 220V25先導(dǎo)式溢流閥Y-10B16調(diào)速閥Q-10B27單向閥I-10B28先導(dǎo)式減壓閥J-10B19壓力繼電器DP-63B110可調(diào)節(jié)流器L-10B111壓力表K1-3B25.2 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)圖5-1液壓傳動系統(tǒng)及表5-1所示工作情況，設(shè)計電器控制系統(tǒng)如圖5-3所示圖5-35.3 基本工作過程：快進(jìn)

20、：按下SB2,啟動液壓泵，按下SB3使2DT和1DT得電，執(zhí)行快進(jìn)。工進(jìn)：碰到行程開關(guān)YA3，使1DT失電，2DT仍得電，執(zhí)行工進(jìn)。快退：碰到行程開關(guān)YA5，使3DT和1DT得電，2DT失電，執(zhí)行快退。強(qiáng)退：按下SB4，使3DT和1DT得電，2DT失電，執(zhí)行強(qiáng)退。按圖4-1連接系統(tǒng)油路，連接時需注意調(diào)速閥的P1口和P 2口的鏈接。按圖4-2連接電氣控制線路，連接時注意控制電路接的是220V,從火線引出一根線，最后回到的是零線。接信號指示燈時，是并聯(lián)到，每個電磁上不是串聯(lián)，否則電路將出現(xiàn)問題。5.4實(shí)驗(yàn)中遇到的問題1.啟動后管口漏油嚴(yán)重。解決方法：更換管口，重新聯(lián)接油路。2.啟動后缸不動作。解決

21、方法：檢查油路聯(lián)接，發(fā)現(xiàn)三位四通電磁換向閥A、B兩油口接反。拆下管路重新聯(lián)接。3.管路聯(lián)接正確后液壓缸快進(jìn)后無法工進(jìn)。解決方法：在老師與各位同學(xué)用了近一刻鐘對電路進(jìn)行仔細(xì)認(rèn)真的檢查后發(fā)現(xiàn)電路聯(lián)接錯誤，即電磁鐵KA2忘記自鎖。修改重新聯(lián)接電路后系統(tǒng)終于正確動作。6、機(jī)電液綜合設(shè)計課程設(shè)計-心得體會為期兩周的機(jī)電液綜合設(shè)計與實(shí)驗(yàn)終于進(jìn)入了尾聲，雖然感覺很忙很勞累，但也收獲頗大。從剛開始的無從下手，到后來的數(shù)據(jù)計算，手冊查閱，缸體及其各個部件的結(jié)構(gòu)選用等，這一切的不斷設(shè)計與實(shí)驗(yàn)都喚回了我對液壓與氣壓更深入的認(rèn)識，更為我以后的畢業(yè)設(shè)計打下了牢固的基礎(chǔ)。雖然中間出了點(diǎn)小插曲，原本就很緊湊的時間，由于英語

22、6級考試需占用我們的繪圖室，讓時間變得更為的寶貴。但大家對課程設(shè)計都很認(rèn)真，充分利用了晚上和周末的時間進(jìn)行設(shè)計，這也使得設(shè)計更為的完善，并沒出現(xiàn)因?yàn)闀r間不夠而草草結(jié)束設(shè)計的情況。對我來說，此次設(shè)計過程中，與同學(xué)之間的相互交流與討論也是一大收獲。尤其是我組的張成圳同學(xué)，他在這方面的理論知識尤為扎實(shí)，通過與他的不斷交流與討論，也是讓我少走了些彎路，更學(xué)到了不少知識。設(shè)計及實(shí)驗(yàn)過程中，對細(xì)節(jié)的關(guān)注也尤為重要。其中有些細(xì)節(jié)問題需要特別注意，比如像缸蓋與缸體采用的聯(lián)接方式是否滿足要求；設(shè)計的缸體本身雖滿足參數(shù)上的要求，但還得考慮加工是否簡單；繪制液壓缸的裝配圖時，要注意哪些是標(biāo)準(zhǔn)件，不能隨便想當(dāng)然地畫上去；總體結(jié)構(gòu)要合理，一般繪制裝配圖時，畫其終止位或開始位，以表示其總的行程有多少。設(shè)計液壓系統(tǒng)控制電路時，要注意的很多。比如：機(jī)械設(shè)計的首要理念是以最少的元器件來達(dá)到要滿足的動作要求，盡量簡單易懂，不要太繁瑣?？紤]一定要周全，假如液壓缸在運(yùn)動中途停了怎么辦，此時就需要設(shè)計一個強(qiáng)退開關(guān)，細(xì)節(jié)問題要注意，一定要把可能出現(xiàn)的情況都考慮在內(nèi)。在調(diào)試過程中，接線要特別細(xì)心，一條支路一條支路的接，不要看到哪個就接哪個，容易亂。接好后要特別注意先檢查一遍，接了幾個常開開關(guān)或常閉開關(guān)，基本線路接的是否正