液壓設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一臺(tái)校正壓裝液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)(共16頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄前言：設(shè)計(jì)任務(wù)書 3一.工況分析 6二.負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制 7三擬定液壓系統(tǒng)原理圖1.確定供油方式 82.調(diào)速方式的選擇83.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 94.液壓閥的選擇 116.液壓油箱容積的確127.液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算 128.液壓缸工作行程的確定 129.缸蓋厚度的確定 1210.最小尋向長(zhǎng)度的確定1311.缸體長(zhǎng)度的確定 13四液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算1.壓力損失的驗(yàn)算 132.系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 153.螺栓校核 16五設(shè)計(jì)總結(jié) 17六.參考文獻(xiàn) 18設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)的目的和要求：設(shè)計(jì)的目的 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是本課程的一個(gè)綜合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過

2、該教學(xué)環(huán)節(jié)，要求達(dá)到以下目的： 1.鞏固和深化已學(xué)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，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問題、解決問題能力； 2.正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運(yùn)用液壓基本回路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)； 3.熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(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。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、CAD技術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。設(shè)計(jì)的要求1.設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方便。如果可以用簡(jiǎn)單的回路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越先進(jìn)

3、越好。同樣，在安全性、方便性要求較高的地方，應(yīng)不惜多用一些元件或采用性能較好的元件，不能單獨(dú)考慮簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；2.獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解，消化后再借鑒。不能簡(jiǎn)單地抄襲；3.在課程設(shè)計(jì)的過程中，要隨時(shí)復(fù)習(xí)液壓元件的工作原理、基本回路及典型系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。4.液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的題目均為中等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)。具體題目由指導(dǎo)老師分配，題目附后；5.液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)一般要求學(xué)生完成以下工作：設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份； 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖一張（3號(hào)圖紙，包括工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作順序表）。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 液

4、壓系統(tǒng)的工況分析，繪制負(fù)載和速度循環(huán)圖；2. 進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和擬定液壓系統(tǒng)原理圖；3. 計(jì)算和選擇液壓元件；4. 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能；設(shè)計(jì)步驟以一般常規(guī)設(shè)計(jì)為例，課程設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)階段進(jìn)行。1.明確設(shè)計(jì)要求閱讀和研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求；分析設(shè)計(jì)題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件。參閱本書有關(guān)內(nèi)容，明確并擬訂設(shè)計(jì)過程和進(jìn)度計(jì)劃。2.進(jìn)行工況分析做速度-位移曲線，以便找出最大速度點(diǎn)；做負(fù)載-位移曲線，以便找出最大負(fù)載點(diǎn)。液壓缸在各階段所受的負(fù)載需要計(jì)算，為簡(jiǎn)單明了起見，可列表計(jì)算；工 況計(jì) 算 公 式缸 的 負(fù) 載 F缸的推力F/cm啟 動(dòng)加 速快 進(jìn)工 進(jìn)快 退注：cm缸的機(jī)械效率，取cm

5、=0.9確定液壓缸尺寸確定液壓缸尺寸前應(yīng)參照教材選擇液壓缸的類型，根據(jù)設(shè)備的速度要求確定d/D的比值、選取液壓缸的工作壓力，然后計(jì)算活塞的有效面積，經(jīng)計(jì)算確定的液壓缸和活塞桿直徑必須按照直徑標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行圓整。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意考慮液壓缸的背壓力，背壓力可參考下表選取。系 統(tǒng) 類 型背 壓 力（MPa）回路上有節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回路上有背壓閥或調(diào)速閥的進(jìn)給系統(tǒng)0.51.5采用輔助泵補(bǔ)油的閉式回路（拉床、龍門刨等）11.5繪制液壓缸工況圖液壓缸工況圖包括壓力循環(huán)圖（p-s）、流量循環(huán)圖（q-s）和功率循環(huán)圖（P-s），繪制目的是為了方便地找出最大壓力點(diǎn)、最大流量點(diǎn)和最大功率點(diǎn)。計(jì)算過程可列表計(jì)

6、算。各階段壓力、流量和功率值工 況負(fù)載F（N）液 壓 缸計(jì) 算 公 式回油腔壓力流入流量進(jìn)油腔壓力輸入功率快進(jìn)（差動(dòng)）啟動(dòng)加速恒速工 進(jìn)快退啟動(dòng)加速恒速3.進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和擬定液壓系統(tǒng)原理圖方案設(shè)計(jì)包括供油方式、調(diào)速回路、速度換接控制方式、系統(tǒng)安全可靠性（平衡、鎖緊）及節(jié)約能量等性能的方案比較，根據(jù)工況分析選擇出合理的基本回路，并將這些回路組合成液壓系統(tǒng)，初步擬定液壓系統(tǒng)原理圖。選擇液壓基本回路，最主要的就是確定調(diào)速回路。應(yīng)考慮回路的調(diào)速范圍、低速穩(wěn)定性、效率等問題，同時(shí)盡量做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。4.計(jì)算和選擇液壓組件計(jì)算液壓泵的工作壓力計(jì)算液壓泵的流量選擇液壓泵的規(guī)格計(jì)算功率，選擇原動(dòng)機(jī)選擇控

7、制閥選擇液壓輔助元件5.驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的效率驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的溫升6.繪制正式工作圖，編制課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖一張（3號(hào)圖紙，包括工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作順序表）整理課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書液壓系統(tǒng)原理圖的標(biāo)題欄如下所示：圖 名比 例圖 號(hào)件 數(shù)設(shè) 計(jì)日 期重 量共 張第 張指 導(dǎo)日 期襄 樊 學(xué) 院審 核日 期三、進(jìn)度安排按教學(xué)計(jì)劃安排，液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)數(shù)為1周，其進(jìn)度及時(shí)間大致分配如下：序號(hào)設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容天數(shù)（約占比例）1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備0.5（約占10%）2液壓系統(tǒng)的工況分析，繪制負(fù)載和速度循環(huán)圖0.5（約占10%）3進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和擬定液壓系統(tǒng)原理圖1.5（約占30%）4

8、計(jì)算和選擇液壓組件1（約占20%）5驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能0.5（約占10%）6繪制正式工作圖，編制課程設(shè)計(jì)說明書0.5（約占10%）7設(shè)計(jì)總結(jié)0.5（約占10%）總計(jì)5 四.設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一臺(tái)校正壓裝液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)。要求工作循環(huán)是快速下行慢速加壓快速返回停止。壓裝工作速度不超過5mms快速下行速度應(yīng)為工作速度的10倍，工件壓力不小于10×103N。一工況分析二、 負(fù)載分析和速度分析1.工作負(fù)載 工件的壓制抵抗力即為工作負(fù)載F=10000N：2.摩擦負(fù)載 靜摩擦阻力： =0.2×10000=2000N動(dòng)摩擦阻力：0.1x10000=10003.慣性負(fù)載 F=1000N 取液壓缸機(jī)

9、械效率=0.9，則液壓缸工作階段的負(fù)載值如下表：工    況計(jì)  算  公  式缸的負(fù)載f/N啟動(dòng)加速F=( F+ F)/2222快速下行F= F/1111慢速加壓F= (F F)/12222快速返回F= F/1111二負(fù)載循環(huán)圖和速度循環(huán)圖的繪制速度循環(huán)圖：負(fù)載循環(huán)圖：四、擬定液壓系統(tǒng)圖 1. 確定供油方式 由于工進(jìn)速度和快速運(yùn)動(dòng)速度相差懸殊，所以采用限壓式變量泵。2.調(diào)速方式的選擇（1）調(diào)速回路 因?yàn)橐簤合到y(tǒng)功率較小，且只有正值負(fù)載，所以選用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路（2）為有好的低速平穩(wěn)性和負(fù)載特性

10、，可選用調(diào)速閥調(diào)速，并在液壓缸回路上設(shè)置背壓。（3）速度換接回路和快速回路 由于工進(jìn)速度和快速運(yùn)動(dòng)速度相差懸殊，為了換接平穩(wěn)，選用行程閥控制的換接回路?？焖龠\(yùn)動(dòng)通過差動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)。（4）換向回路 為了換向平穩(wěn)，選用電液換向閥。為實(shí)現(xiàn)液壓缸中位停止和差動(dòng)連接，采用三位五通閥。（5）壓力控制回路 采用換向閥式低壓卸荷回路，減少了能耗，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。 合并后完整的液壓系統(tǒng)如圖所示： 3.液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件（1）液壓缸主要尺寸的確定1）工作壓力P的確定。工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型，來初步確定由手冊(cè)查表取液壓缸工作壓力為2MPa。2）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d. 為使液壓缸快進(jìn)

11、和快退速度相等，選用單出桿活塞缸差動(dòng)連接的方式實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，設(shè)液壓缸兩有效面積為A和A，且A=2A即d=0.707D. 為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔背壓選擇p取0.6MPa, 而液壓缸快退時(shí)背壓取0.5 Mpa由工進(jìn)工況下液壓缸的平衡力平衡方程PA=PA+F,由此可得A=F/( P-0.5 P)=72cm液壓缸內(nèi)徑D就為D=9.57cm 圓整為10cm由d=0.707D，圓整d=8cm根據(jù)手冊(cè)查表取液壓缸內(nèi)徑直徑D=100（mm）活塞桿直徑系列取d=80（mm）取兩液壓缸的D和d分別為100mm和80mm。工進(jìn)時(shí)采用調(diào)速閥調(diào)速，其最小穩(wěn)定流量q=0.05L/min液壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算：

12、工進(jìn)時(shí)所需流量：Q=24L/min快速空程時(shí)所需流量：Q=240 L/min（2）計(jì)算液壓缸在工作循環(huán)各階段的壓力，流量和功率值工  況計(jì)  算  公  式負(fù)載F（KN）回油腔壓力p2輸入流量進(jìn)油腔壓力p1輸入功率 P啟動(dòng)加速恒速P=q=A-AP=Pq22221111P= P+0.5-0.501.100.88-0.44工進(jìn)P=q=AvP= P q122220.60.36000.28804.020.5760.720快退加速恒速P=q=AvP= P q 222211110.50.5-0.14401.791.5

13、5-0.2880（3）選擇液壓泵的規(guī)格1.液壓泵的選擇由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為2MPa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為0.5MPa（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 p=(2.5+2.5*25%)=3.125MPa 上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足：p=p/80%=3.9MPa液壓泵的最大流量應(yīng)為：式中液壓泵的最大流量同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最

14、大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取，現(xiàn)取。液壓泵的選擇：根據(jù)以上算得的和在查閱相關(guān)手冊(cè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 得：現(xiàn)選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉(zhuǎn)速1500r/min，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達(dá)92%（4）配套電機(jī)的選擇由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在工作缸壓制階段，這時(shí)液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動(dòng)機(jī)，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為選擇電動(dòng)機(jī) ，其額定功率為18.5KW。額定轉(zhuǎn)速為1000r/min4.液壓閥的選擇 根據(jù)所擬

15、定的液壓系統(tǒng)圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規(guī)格。選定的液壓元件如表所示六、輔助元件的選擇序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量型號(hào)規(guī)格1斜盤式柱塞泵156.863SCY141B32Mpa，驅(qū)動(dòng)功率59.2KN2WU網(wǎng)式濾油器160WU-160*18040通徑，壓力損失0.01MPa3直動(dòng)式溢流閥120DBT1/315G2410通徑，32Mpa，板式聯(lián)接4背壓閥80YF3-10B10通徑，21Mpa，板式聯(lián)接5二位二通手動(dòng)電磁閥8022EF3-E10B6三位四通電磁閥10034DO-B10H-T10通徑，壓力31.5MPa7液控單向閥80YAF3-E610B32通徑，32MPa8節(jié)流閥80QFF3

16、-E10B10通徑，16MPa9節(jié)流閥80QFF3-E10B10通徑，16MPa10二位二通電磁閥3022EF3B-E10B6通徑，壓力20 MPa11壓力繼電器DP1-63B8通徑，10.5-35 MPa12壓力表開關(guān)KFL830E32Mpa，6測(cè)點(diǎn)13油箱14液控單向閥YAF3-E610B32通徑，32MPa15上液壓缸16下液壓缸17單向節(jié)流閥48ALF3E10B10通徑，16MPa18單向單向閥48ALF3E10B10通徑，16MPa19三位四通電磁換向閥2534DO-B10H-T20減壓閥40JF3-10B6.液壓油箱容積的確定根據(jù)液壓油箱有效容量按泵的流量的57倍來確定則選用容量為

17、1000L。 7.液壓缸的壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異，一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒，起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算PD/2=3.125×100/2×100=1.5652mm（=100110MP）故取=2mm液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1D+2=100+2×2=104mm8.液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長(zhǎng)度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作煩人最大行程來確

18、定，查表的系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值L=400mm。9.缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩個(gè)公式進(jìn)行 近似計(jì)算無孔時(shí)：t0.433D（P）=1.353mm有孔時(shí)：t0.433 D2（P D2（D2d0）1/2式中， t-缸蓋有效厚度D-缸蓋止口內(nèi)直徑D2-缸蓋孔的直徑10.最小尋向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支撐面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支撐面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度過小，將使液壓缸的初試撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H應(yīng)滿足以下要求 H>=L/20+D/2=400/20+100/2=70

19、mm取H=75mm活塞寬度B=（0.61.0）D1=11011.缸體長(zhǎng)度的確定液壓缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長(zhǎng)度還要考慮到兩端端蓋的厚度，一般的液壓缸的缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑地2030倍四液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)回油管的內(nèi)徑均為12mm，各段管道的長(zhǎng)度分別為：AB=0.3m AC=1.7m AD=1.7m DE=2m 。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15查得15時(shí)該液壓油曲運(yùn)動(dòng)粘度 V=150cst=1.5cms，油的密度=920kgm1壓力損失的驗(yàn)算上面已經(jīng)計(jì)算出該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑分別為32mm,42mm。但是由于系統(tǒng)的具體管路布置和長(zhǎng)度尚未確定，所以壓力損失無法驗(yàn)算。2.系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算：在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)階段所