上料機(jī)液壓系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)姓名：廖聰學(xué)號(hào)：7層次：本科專業(yè)：機(jī)械電子工程班級(jí)：15機(jī)電2班指導(dǎo)教師：劉方方2017年12月目錄任務(wù)書(shū) 錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。一、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行工況分析 2明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 2分析液壓系統(tǒng)工況 2二、確定液壓缸主要參數(shù) 4初選液壓缸的工作壓力 4計(jì)算液壓缸主要參數(shù) 4各工作階段的時(shí)間計(jì)算 5計(jì)算液壓缸流量、壓力和功率 5繪制液壓缸的工況圖 6三、液壓系統(tǒng)圖的擬定 7液壓系統(tǒng)的擬定 7擬定液壓系統(tǒng)原理圖 84、 計(jì)算與選擇液壓元件 8確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率 8選擇閥類元件及輔助元件 95、 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的主要性能 11壓力損失驗(yàn)算 11液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升

2、驗(yàn)算 13參考文獻(xiàn) 14設(shè)計(jì)心得 14任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升一一，慢速上升（可調(diào)速）一一快速下降一一下位停止的半自動(dòng)循環(huán)。采用90。V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，液壓缸的機(jī)械效率為。設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下表所示。滑臺(tái)自工件自快速上升快速上升慢速上升慢速上升快速下降快速下降重（ND重（N）速度行程（mm速度行程（mm速度行程（mm(mm/s)(mm/s)(mm/s)800450040350<1010045400請(qǐng)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（ A4）3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇合適的液壓元件4、編寫液壓課

3、程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。上料機(jī)示意圖如下：圖1上料機(jī)示意圖一、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行工況分析明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求上料機(jī)是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動(dòng)化程度較高的機(jī)器。機(jī)器將材料從低的位置運(yùn)到高的位置， 當(dāng)材料取走后按下按鈕， 機(jī)器從高的位置回到低的位置。 實(shí)現(xiàn)沿垂 直向方向的“快速上升一一，慢速上升（可調(diào)速）一一快速下降一一下位停止”的半自動(dòng)循環(huán)。工作循環(huán)擬采用液壓傳動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。分析液壓系統(tǒng)工況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，如圖所示:圖上料機(jī)動(dòng)作循環(huán)圖2）負(fù)載分析a）工作負(fù)載：Fl =氏二 4500 卜 800 = 53O

4、OR叫b）摩擦負(fù)載：Ff二 薪，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，可知鳳=60M,取息=Q2,J = G1 , V型角，一般為90° ,則靜摩擦負(fù)載：I ."° 3L IISlnilD動(dòng)摩擦負(fù)載：Ff（i = ”.2 = & 49AaiLfitodi nibc）慣性負(fù)載Fa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F = ma =二計(jì)算。以下合力只代表大小。,由 5300 S 加速九 一嬴一 77 乂 萬(wàn)？ 一 43.K l luoUL _*減速十53000.03=32.4 5K制動(dòng)B300 _Ta- X0.0110. 82反

5、向加速Fe =贏一tM - 7. 3.前,R 口工H 口'J. 口匚小血 llC?v 烈) 0,045_反向制動(dòng)F，e =贏=二M vr _ 7. aw 工 H 口'J. 口d)各階段總負(fù)載 F計(jì)算液壓缸各階段中的總負(fù)載F'和液壓缸推力F?？紤]密封等阻力，取刀m=，則F = %計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表所示。表液壓缸各中的負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載F' ( N)缸推力F (N)起動(dòng)F = F也.Fli加速F - Ffd + Fai * Fl【快上F = Ffd + FlI減速F - Fli + Ffd - Fj慢上F = F(j 卜 Fid制動(dòng)F - Fli + Ffd -卜調(diào)反

6、向加速F =- 5 F快下P =- Ffd + Fij反向制動(dòng)F =- Ffd 1 Fa5 1 Fl2按前面的負(fù)載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出速度一時(shí)間和負(fù)載一時(shí)間圖(如圖所示)圖液壓缸的速度一時(shí)間和負(fù)載一時(shí)間圖確定液壓缸主要參數(shù)初選液壓缸的工作壓力按負(fù)載大小根據(jù)表選擇液壓缸工作壓力表按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力表 2負(fù)載F (kN)<5510102020303050>50壓力p (MPa<>由液壓缸負(fù)載計(jì)算，按上表初定液壓缸工作壓力p=o計(jì)算液壓缸主要參數(shù)按最大負(fù)載Fmax計(jì)算缸筒面積A得&小二946.4n nA = = = 3,716 X 10 -

7、 %P L 5 X計(jì)算缸筒內(nèi)徑D得除 U X X96 X 10 - 3D = J- = j - 0. 0&8&DI - 6& 8nun按計(jì)算結(jié)果根據(jù)表選擇缸筒內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值。表液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列 2液壓缸內(nèi)徑D40、50、63、80、（90）、100、（110）、125、（140）、160 活塞桿直徑d16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56按標(biāo)準(zhǔn)取：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：曾，二,代入數(shù)值，解得：d=21mm按標(biāo)準(zhǔn)取值： d=22mm活塞寬度：B=導(dǎo)向套：C=缸筒長(zhǎng)度：L=l+B+C=450+=51

8、8mm計(jì)算液壓缸有效作用面積為無(wú)桿腔面積：- I -有桿腔面積： . =1（缶-#）=： 乂（0.06年 - 0.022今 - 0.8274flr各工作階段的時(shí)間計(jì)算40 X 10 3 0.51）快上階段0. 08nl 11 . 1 0臺(tái)加速二 3町口速？t工-X 0.06 X 0. 52 = O.Clm/du0.，5 二 0.010.01+ 0, 5 = 9s2）慢上階段V2 -力 (10 - 40) X 10己堿速:F- = 國(guó)通-V?T '+ !石通/產(chǎn)-40 X 10 X。. 5 - g 乂 Q 06 乂 0. 52 - 0. O125h 22S2 - 右減速0. I - 0.

9、0125t2 =4=- + 0, 5 = 9. 25$V20. 013）快退階段U.。45j1 /也反向加速a反向制動(dòng).0 09 /_21.1,反向加謔二窖反向制動(dòng)二聲反向F口述？廠-X 0. 09 X 0. 5i = 0.0113mSj -乏反向可這一 s反向刺明+ 2?t07 0. 0113 - 0, 01130.0459. 39s計(jì)算液壓缸流量、壓力和功率1）流量計(jì)算q快上=AV| = Q. 003 1 X 0.04 = 0. 000124 /£ : 7, q*上=AV2 = 0. 00311 X 0.01 = 0. 00003l"/s = L866L/Ilin q愧

10、上=AM =。.002討 X 0,(45 = 0.000123，1 = 7, 398L/mn2）壓力計(jì)算%上 58押味曲則F慢上5895血。= =。而3/L 89曬F快運(yùn) 8檢5味虔.后,。陶/°.如心3）功率計(jì)算F快上-P快上Q快上-1. 896 乂 10e，X 124. 4 X 10 ' e - 235.辨P修上-P慢兇慢上-1. 896 X 106 X 3L 1 X 10 - - 59. 0W2快退-吸退Q怏遍-0. 321 X 】/ X 12X3 X 10 - b - 39.6繪制液壓缸的工況圖工作循環(huán)中液壓缸各階段壓力、流量和功率如表所示。表液壓缸各階段壓力、流量和

11、功率工況時(shí)間t (s)壓力p（ MPa流量q（，in）功率p (vy快上9慢上快退由表繪制液壓缸的工況圖如圖所示圖液壓缸的工況圖三、液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)的擬定1）選用執(zhí)行元件由系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)圖，選定單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件。2）確定供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需流量較大，且比較接近，且慢上時(shí)所需的流量較少，因此選用雙聯(lián)葉片泵為油泵。3）調(diào)速方式選擇從工況圖可知，該系統(tǒng)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。4）速度換接選擇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)控制二位二通電

12、磁閥實(shí)現(xiàn)速度換接。5）換向方式選擇采用三位四通電磁閥進(jìn)行換向，以滿足系統(tǒng)對(duì)換向的各種要求。選用三位閥的中位機(jī)能為Y型。6）平衡及鎖緊特在液壓缸的下腔（即無(wú)桿為防止在上端停留時(shí)重物下落和停留的時(shí)間內(nèi)保持重物的位置,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)置了一節(jié)流閥。7）其它選擇為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)。擬定液壓系統(tǒng)原理圖完成以上各項(xiàng)選擇后，作出擬定的液壓系統(tǒng)原理圖和各電磁鐵的動(dòng)作順序表如圖所示。1-濾油器；2雙聯(lián)葉片泵；3溢流閥；4單向閥；5節(jié)流閥；6三位四通電磁換向閥；7調(diào)速閥；8一二位二通電磁換向閥；9液控單向閥；10單向順序閥；1

13、1一壓力表；12一壓力表開(kāi)關(guān)；13一油箱；15一行程開(kāi)關(guān)圖液壓系統(tǒng)的原理圖四、計(jì)算與選擇液壓元件確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率1）計(jì)算液壓泵壓力估算壓力損失經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：一般節(jié)流調(diào)速和管路簡(jiǎn)單的系統(tǒng)取£加- O.2'O.5MP&,有調(diào)速閥和管路較復(fù)雜的系統(tǒng)取£ 由=液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為，由 于系統(tǒng)有調(diào)速閥，但管路簡(jiǎn)單，所以取壓力損失£=0.,計(jì)算液壓泵的工作壓力為由，=p + £ A = L 896 4 0. 5 = 2+ 396MPa2）計(jì)算所需液壓泵流量考慮泄漏的修正系數(shù)K: K=。液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大流量為min。取

14、回路泄漏修正系數(shù)K=，計(jì)算得所需兩個(gè)液壓泵的總流量為L(zhǎng) = I, I / 7.464 = 8, 2104%也，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min ,工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為min,所以高壓泵的流量不得少于min。3）選用液壓泵選用YB1一型的雙聯(lián)葉片泵。液壓泵額定壓力為，排量分別為r和r,取容積效率刀pv=，總效率刀=,額定轉(zhuǎn)速分別為1450r/min 和1450r/min。4）選用電動(dòng)機(jī)擬選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速2830r/min ,按此計(jì)算液壓泵實(shí)際輸出流量為A1 I= （& 3 + 6. 3） 乂 W 3 X 2830 X 0, 85 = 30. 3097m計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)

15、功率為X & X 30. 309 X 10 3 = L 424k1選用YE2-90S-2電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)額定功率為，滿載轉(zhuǎn)速為2830r/min選擇閥類元件及輔助元件1）標(biāo)準(zhǔn)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，由產(chǎn)品目錄確定這些元件的型號(hào)及規(guī)格如表所示。2）非標(biāo)件a）油管：根據(jù)實(shí)際流量類比確定，采用內(nèi)徑為8mm外彳至為10mm勺紫銅管。b）油箱：低壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的2-4倍，為了更好的散熱，取油箱容積為150L序 號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格主要參數(shù)1濾油器WV-40X180流量 40L/min2雙聯(lián)葉片泵排量r;壓力3溢流閥YF-B10B流量 10 L/min

16、 ；調(diào)壓范圍7MPa4單向閥AF3-Ea10B流量 10 L/min ；開(kāi)啟壓力5節(jié)流閥CS-1002流量12 L/min ；壓力6三位四通電磁換向閥DSG-03-3C40流里60；壓力7調(diào)速閥Q-25B最小流量L/min ；壓力8二位二通電磁換向閥22D-25B流量L/min ；壓力9液控單向閥AQF3-EI0B流量50 L/min ；壓力10單向順序閥SV/SCV*03-*流量50 L/min ；壓力11壓力表Y-100T量程05MPa12壓力表開(kāi)關(guān)QF3-EI0B13油箱755 X 500 X 405容積150L14電機(jī)YE2-90S-2轉(zhuǎn)速2840r/min ；功率表液壓元件型號(hào)規(guī)格及

17、主要參數(shù)215行程開(kāi)關(guān)LXJM1-8108五、驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的主要性能壓力損失驗(yàn)算現(xiàn)在元件、管道、安裝形式均已基本確定，所以需要驗(yàn)算一下系統(tǒng)各部分的壓力損失，看其是否在前述假設(shè)的范圍內(nèi)，借此可較準(zhǔn)確的確定泵和系統(tǒng)各處的工作壓力，以較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)變量泵、溢流閥和各種壓力閥。保證系統(tǒng)的正常工作，并達(dá)到所要求的工作性能，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓缸時(shí)，液壓泵的最大工作壓力應(yīng)滿足Fhew A 之悅+ 丁怔+與A Ai(1)慢上時(shí)的壓力損失。慢上時(shí)管路中的流量較小，流速較低，沿程壓力損失和局部壓力損失可忽略不計(jì)。(2)快退時(shí)的壓力損失?？焱藭r(shí)，缸的無(wú)桿腔的回油量是進(jìn)油量的兩倍，其壓力損失比快進(jìn)時(shí)要大，因此必須計(jì)算

18、快退時(shí)的進(jìn)油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的卸載壓力?？焱藭r(shí)工作缸的進(jìn)油量為 山=0. 123 X 1。一加，.，回油量為(|. = Q 14 乂 10 - W7M* SJ 占11)確定油液的流動(dòng)狀態(tài)雷諾數(shù)則工作缸進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為1 X 123 X 10 bRg=n X 8 X 10 - X L5 X W-130, 5 ( 2320工作缸進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為4 X 0. 14 X 10叱-n X 8 X 10 3 X L5 X 10-148, 5 < 2320因此，工作缸進(jìn)、回油路中的流動(dòng)都是層流。2)計(jì)算沿程壓力損失辦進(jìn)油路上，流速卜=7775 1 p viReid 2

19、75130. 50. 008L8 900 X 2. 792r-j X = 3. 5 X lO Pa回油路上，流速4q 4 X 0. U X 10 ' - c elD / 一應(yīng)=-7' =f 2. 19 有*d- r >. © / jd- 3r& ' 日75 1 口d 75Re_d 2118. 5Z Q. 0083.98 X 1的加(3)計(jì)算局部壓力損失由于采用集成塊式的液壓裝置,因此只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過(guò)各閥的局部壓力損失按初二計(jì)算,結(jié)果列于表中。表閥類元件局部壓力損失元件名稱額定流量/(L/min)實(shí)際通過(guò)流量/(L/mi

20、n)額定壓力損失/Pa實(shí)際壓力損失/Pa三位四通換向閥6020. 744 X 1驚L218 X 1。5/1.38 X 心調(diào)速閥162 X It)50.233 X d單向閥10.8 X 10二0.336 X 底順序閥502 X 1050,3 X IC-X 1曲以則若取集成進(jìn)油路的壓力損失？口-0.3 X回油路壓力損失進(jìn)油路和回油路總的壓力損失分別為=+ E?口口 + E?Pj=(3+5 + L218 + 0.233 + 0,336 + 0.3) X 105Pd-5. 507 X lOaE?四二£為管十十X 10叩白3. 98 + L 380. 3 + 0. 5) X 1 CrPa =

21、6. 16工作缸快退時(shí)的工作壓力為F + £與陰1 5 + 5. 17 X 105 X S. 11 X 10As2.74 X 10 一9.985 X J0;Pa這樣，快退時(shí)泵的工作壓力為b =小4= (9. 985 + 5. 58) X 105 = 15.572 X 1 /Pa 通l.56MPa XMfMPa根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該液壓泵的最大工作壓力滿足要求。從以上驗(yàn)算結(jié)果可以看出，說(shuō)明該系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)比較合理,壓力和流量滿足要求液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗(yàn)算該系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在工進(jìn)階段，大流量泵卸荷，功率使用合理,取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱溫升不大，故省略了系統(tǒng)溫升驗(yàn)算同時(shí)油箱容量可以3。參考文獻(xiàn)1徐激主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（MD .機(jī)械工業(yè)出版社，2黎啟柏主編.液壓元件手冊(cè)（M .機(jī)械工業(yè)出版社，3于治明主編.液壓傳動(dòng)（M .航空工業(yè)出版社，設(shè)計(jì)心得為期一周的液壓實(shí)訓(xùn)已經(jīng)結(jié)束，在這個(gè)過(guò)程中，我們學(xué)到了很多。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)