液壓設(shè)計說明書課件

1、液 壓 與 氣 壓 傳 動課程設(shè)計說明書學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 設(shè)計題目： 壓鼓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計2010-3班 學(xué) 生： 林曉亮 指導(dǎo)老師： 張東煜2012年12月設(shè)計題目：壓鼓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計題目說明：壓鼓機(jī)用于壓制壓力容器的封頭，需要操作機(jī)控制下好料的板材移動，壓鼓機(jī)由中心向外一點點、一圈圈地將其初步壓制成型，最后由翻邊機(jī)將之翻邊、旋壓成型。壓鼓機(jī)即液壓機(jī)，其一個工作循環(huán)為：活塞快下加壓保壓卸壓活塞快上停止并卸荷，基本參數(shù)如下：參數(shù)類別參數(shù)值參數(shù)類別參數(shù)值快進(jìn)行程0.3m快進(jìn)速度3m/min工進(jìn)行程max0.1m工進(jìn)速度1.2m/min快退行程0.4m快退速度9m/min

2、保壓壓力20MPa保壓時間5s加壓時間6s卸壓時間3.5s模具重量100KN卸壓結(jié)束壓力2MPa最大載荷1000KN題目要求：1、驅(qū)動裝置：雙作用單出桿活塞缸，尾部不可調(diào)緩沖；2、安裝方式：缸與機(jī)架采用頭部內(nèi)法蘭式連接，活塞桿帶動模具移動；3、控制方式：用延時繼電器控制延時。設(shè)計要求：1、進(jìn)行工況分析與計算，繪制工況圖（包括速度圖、負(fù)載圖）。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件，繪制電磁鐵動作循環(huán)表。3、液壓缸設(shè)計計算、圖紙繪制。上交材料：1、設(shè)計說明書一份。2、液壓系統(tǒng)原理圖一張。3、液壓缸裝配圖及部分零件圖。12液壓傳動課程設(shè)計說明書目錄一 工況分析 2二 液壓缸主要參數(shù)的確定 4三

3、液壓系統(tǒng)的擬定 5四 液壓元件的計算與選擇 9五 液壓缸的設(shè)計10六 擬定液壓系統(tǒng)原理圖11七 繪制液壓缸裝配圖11八 參考文獻(xiàn)11九 設(shè)計心得12一、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(fù)載的變化規(guī)律，也就是進(jìn)行運(yùn)動分析和負(fù)載分析。由于動力頭的快速進(jìn)退及工作進(jìn)給階段的速度已給定，不必進(jìn)行運(yùn)動分析。故僅對液壓缸作動力分析，即通過分析計算，確定液壓缸總的最大外負(fù)載。根據(jù)各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如下圖所示： 1、 負(fù)載分析負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。液壓缸的受力簡圖如下：1）導(dǎo)軌摩擦力 車床工進(jìn)階段的導(dǎo)軌受

4、力見下圖，取動摩擦因數(shù)，可算得動摩擦阻力為車床空載快速快退階段啟動時，導(dǎo)軌受靜摩擦力作用，取靜摩擦因數(shù)，算得加速階段和恒速階段的動摩擦阻力為2）慣性力 取速度變化量，啟動時間。算得慣性力為 3）工作負(fù)載 液壓缸拖動車削動力頭進(jìn)給時的工作負(fù)載為切削抗力Fe,已知 。4）液壓缸密封摩擦阻力 作用于液壓缸活塞上密封摩擦阻力Fm，用下式估算 式中 液壓缸機(jī)械效率，。 取 ，算得啟動時的靜密封摩擦阻力 恒速時的動密封摩擦阻力估取為靜密封摩擦阻力的30%， 即 將上述計算過程綜合后得到的各工作階段的液壓缸外負(fù)載結(jié)果列于下表。工況外負(fù)載F/N工況外負(fù)載F/N計算公式結(jié)果計算公式結(jié)果快進(jìn)啟動4600N快退啟動

5、4600N加速2253N加速2253N恒速2100N工進(jìn)16396N恒速2100N 由上表可以看出，最大負(fù)載出現(xiàn)在工進(jìn)階段，其最大值為 。二、液壓缸主要參數(shù)的確定1）預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力 本車床屬于半精加工車床，負(fù)載最大時為慢速工進(jìn)階段，其他工況時荷載都不大，參考表2-3，預(yù)選液壓缸的設(shè)計壓力。2）計算液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸 為了滿足動力頭快速進(jìn)退速度相等的要求并減小液壓泵的流量，將缸的無桿腔作為主工作腔，并在快進(jìn)時差動連接，則液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積，即活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑D間應(yīng)滿足。 為了提高動力頭的工作平穩(wěn)性，給液壓缸設(shè)置一定回油背壓。參考表2-4暫取背壓，上已取液壓缸機(jī)械效率，則可算

6、得液壓缸無桿腔的有效面積 上已知 且 從而得液壓缸內(nèi)徑 ， 按GB/T 2348-1993（表7-14）將活塞桿直徑圓整為 ，則液壓缸實際有效面積為 由于動力頭的最低工進(jìn)速度很低，故需按式對缸的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行檢驗：將調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量和活塞最小進(jìn)給速度代入式， 算得 結(jié)果表明活塞面積可滿足最低穩(wěn)定速度的要求。 從而算得液壓缸再工進(jìn)階段的實際工作壓力 它正是系統(tǒng)工作循環(huán)中的最高壓力。3）單個液壓缸需求的最大流量 液壓缸最大流量發(fā)生在快退階段，按式（2-26）算得單個液壓缸的最大流量為 4）其他工作階段的壓力、流量和功率。 其他工作階段的壓力、流量和功率見下表：工作階段計算公式負(fù)載F/N回油腔壓力

7、工作腔壓力單缸輸入流量負(fù)載功率快進(jìn)啟動46000.87加速22530.10.53恒速21000.10.5023.55196工進(jìn)一工進(jìn)163960.53.59二工進(jìn)快退啟動46000.87加速22530.10.53恒速21000.10.5023.55196由表可見，工進(jìn)階段以最高進(jìn)給速度工作時，負(fù)載功率最大，其值為 三、液壓系統(tǒng)的擬定1）制定液壓回路方案 a. 調(diào)速方式與油源方案。考慮到切削進(jìn)給系統(tǒng)傳動功率不是太大，低速時穩(wěn)定性要求較高；加工期間負(fù)載變化較大，故采用限壓式變量泵供油和調(diào)速閥聯(lián)合的容積節(jié)流調(diào)速方案。調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上，通過調(diào)節(jié)通流面積實現(xiàn)液壓缸及其拖動的車削刀頭的車削進(jìn)給速度大?。?/p>

8、通過分別調(diào)整兩個調(diào)速閥可使兩個車削動力頭獲得較高同步精度。 b. 方向控制方案。本機(jī)床加工的軸頸長度尺寸無特殊精度要求，故采用行程控制即活動擋塊壓下電氣行程開關(guān)，控制換向閥電磁鐵的通斷電來實現(xiàn)自動換向和速度換接。通過兩個電液換向閥的通斷組合，可實現(xiàn)兩個車削動力頭的獨立調(diào)節(jié)。在調(diào)整一個時，另一個應(yīng)停止。 c. 速度換接方案?？爝M(jìn)和工進(jìn)的速度換接由二位二通行程閥和遠(yuǎn)控順序閥實現(xiàn)，以簡化油路，提高換接精度。 d. 背壓與安全保護(hù)。為了提高液壓缸及其驅(qū)動的車削動力頭的運(yùn)動平穩(wěn)性，在液壓缸工進(jìn)時的回油路上設(shè)置一溢流閥，以使液壓缸在一定的背壓下運(yùn)行。為了保證整個系統(tǒng)的安全，在泵出口并聯(lián)一溢流閥，用于防止過

9、載。 e. 輔助回路方案。在液壓泵入口設(shè)置吸油過濾器，以保證油液的清潔度；在液壓泵出口設(shè)置壓力表及多點壓力表開關(guān)以便于各壓力閥調(diào)壓時的壓力觀測。2）合成液壓系統(tǒng)圖 將上述各液壓回路方案進(jìn)行綜合即可組成專用車床的液壓系統(tǒng)原理圖（見下圖），圖中附表時電磁鐵、行程閥及換向閥的狀態(tài)表。 a.快進(jìn)按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電使換向閥14切換至左位。由于快進(jìn)時負(fù)載較小，系統(tǒng)壓力不高，故順序閥10關(guān)閉，變量泵2輸出最大流量。此時，系統(tǒng)的油液流動路線如下：進(jìn)油路：變量泵2換向閥14（左位）行程閥26（下位）液壓缸28左腔?；赜吐罚阂簤焊?8右腔換向閥14（左位）換向閥12（右位）油箱。 b.一工進(jìn)當(dāng)動力頭快

10、速前進(jìn)到預(yù)定位置時，動力頭側(cè)面的活動擋塊壓下行程閥26，動力頭側(cè)面的活動擋塊壓下行程開關(guān)SQ1，換向閥12換到左位，動力頭開始車削工件。此時系統(tǒng)壓力升高，在順序閥10打開的同時，限壓式變量泵2自動減小其輸出流量，以便與調(diào)速閥16的開口相適應(yīng)。系統(tǒng)中油液流動路線如下：進(jìn)油路：變量泵2換向閥14（左位）調(diào)速閥16液壓缸28左腔?；赜吐罚阂簤焊?8右腔換向閥14（左位）換向閥12（左位）順序閥10溢流閥（背壓閥）8油箱。 c.二工進(jìn)當(dāng)動力頭一工進(jìn)到預(yù)定位置時，動力頭側(cè)面的活動擋塊壓下行程開關(guān)SQ2，換向閥20換到左位，動力頭開始二工進(jìn)。系統(tǒng)中油液流動路線如下：進(jìn)油路：變量泵2換向閥14（左位）調(diào)速閥

11、16調(diào)速閥17液壓缸28左腔?；赜吐罚阂簤焊?8右腔換向閥14（左位）換向閥12（左位）順序閥10溢流閥（背壓閥）8油箱。d.鐵檔塊停留當(dāng)動力頭工進(jìn)給完畢之后，碰上止擋塊的滑臺不再前進(jìn)，停留在止擋塊處，同時系統(tǒng)壓力升高，當(dāng)升高到壓力繼電器22的調(diào)整值時，壓力繼電器動作，經(jīng)過時間繼電器的延時，再發(fā)出信號使滑臺返回，滑臺的停留時間可由時間繼電器在一點范圍內(nèi)調(diào)整。 e.快退 時間繼電器經(jīng)延時發(fā)出信號，2YA通電，1,5,7YA斷電，換向 閥14切換到右位，此時系統(tǒng)壓力下降，變量泵2的流量又自動增大，動力頭實現(xiàn)快退。系統(tǒng)中油液流動路線如下：進(jìn)油路：變量泵2換向閥14（右位）液壓缸28右腔?；赜吐罚阂簤?/p>

12、缸28左腔單向閥24換向閥14（右位）換向閥12（右位）油箱。 f.動力頭原位停止：當(dāng)動力頭快退回到原位，換向閥14移到中位，液壓缸28兩腔封閉，動力頭停止運(yùn)動，變量泵實現(xiàn)卸荷。 待卸下加工好的工件，裝好待加工工件后，系統(tǒng)開始下一工作循環(huán)。專用車床液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程閥狀態(tài)表工況電磁鐵、行程閥和換向閥狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA電磁閥12、13換向閥14、15電磁閥20、21行程閥26、27快進(jìn)+-+-右左右左右左下下一工進(jìn)+-+-左右左右右左上上二工進(jìn)+-+左右左右左右上上死擋鐵停留+-+左右左右左右上上快退-+-右左右左左右上上停止-中中右左右左下下四、液壓元件的計

13、算與選擇1）液壓泵的選擇 由表2-26可以查得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工進(jìn)階段， 即，此時缸的輸入流量較小，泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為。則泵的最高工作壓力為 在兩車削頭同時快退時，需要的總流量為 取泄露系數(shù)為，則液壓泵的流量為 根據(jù)系統(tǒng)所需流量，擬初選限壓式變量液壓泵的轉(zhuǎn)速為，泵的容積效率，根據(jù)式（2-36）可算得泵的排量參考值為 根據(jù)以上計算結(jié)果查手冊，選用規(guī)格相近的YBX型限壓式變量葉片泵，其額定壓力為6.3MPa，排量，泵的額定轉(zhuǎn)速為，取容積效率，倒推算得泵的額定流量為 與系統(tǒng)所需流量基本符合。由表2-26可知，系統(tǒng)在工進(jìn)階段以最高進(jìn)給速度工作時，負(fù)載功率最大，其值為，故按此階段的

14、液壓泵所需驅(qū)動功率選擇電動機(jī)。此時，泵的工作壓力為，流量為。已知泵的總效率為，則液壓泵在工進(jìn)階段所需的驅(qū)動功率為 查設(shè)計手冊，選用Y系列（IP44）中規(guī)格相近的Y90L-4-B5型立式三相異步電動機(jī)，其額定功率1.5KW，轉(zhuǎn)速1400r/min。用此轉(zhuǎn)速驅(qū)動液壓泵時，變量泵的實際輸出流量分別為53.55mL/min，仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求。2）控制元件的選擇 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液壓控制法及部分輔助元件的最大流量，查產(chǎn)品樣本所選擇的元件型號規(guī)格如下表所例:序號名稱通過流量/(L/min)額定流量/(L/min)額定壓力/MPa工作壓力/MPa型號1過濾器53.5563原始壓力損失0

15、.02XU6380J2限壓式葉片泵53.5557.3756.33.59YBX4先導(dǎo)式溢流閥53.55636.339YF310B5六點壓力表開關(guān)6.33.9K6B6壓力表測壓范圍3.9Y607單向閥57.23636.33.59I63B8、9直動式溢流閥4.8102.50.5PB10B10、11遠(yuǎn)控順序閥4.86.33.59XY10B12、13二位三通電磁換向閥23.55256.33.5923D25B14、15三位五通電磁換向閥24.55256.33.5935DYF25B16、17、18、19調(diào)速閥10106.32.84Q10B20、21二位二通電磁換向閥5.888256.32.3422D25B2

16、2、23繼電器5.03.00HED10524、25單向閥28.12636.36.3I63B26、27行程閥24.551006.32.8422C25BH3）液壓輔件的計算與選擇 油箱容量按式（6-47）計算，本系統(tǒng)屬于中壓系統(tǒng)，故取經(jīng)驗系數(shù)，得油箱容量為 五、液壓缸的設(shè)計1）液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計 a.活塞桿的直徑和缸筒直徑（已經(jīng)計算） b.缸筒的壁厚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，一般計算時可分為薄壁圓筒,其壁厚按薄壁圓筒公式計算,即 式中，液壓缸壁厚(m)；D液壓缸內(nèi)徑(m)；試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.

17、25-1.5)倍 ；缸筒材料的許用應(yīng)力。取 ； ； 算得 。 c.活塞的寬度 活塞的寬度，一般取， 取B=0.8D，即 B=80mm。2）液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 a.缸體與缸蓋的連接形式 采用螺紋連接 b.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)，包括導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 c.柱塞密封圈的選用 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(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。選用唇型和O型。3)液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 a.缸體 材料-45鋼 b.活塞桿 材料-空心：45鋼 粗糙度-桿內(nèi)圓柱粗

18、糙度為 技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)2025HRC c.缸蓋 材料-HT150 d.導(dǎo)向套 材料-QT5007 粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為 技術(shù)要求：外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半六、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見A2圖紙） 七、繪制液壓缸裝配圖（見A1圖紙）八、參考文獻(xiàn)1張利平.液壓傳動設(shè)計指南.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.2左健民.液壓與氣壓傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3成大先.機(jī)械設(shè)計手冊第四版第四卷. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.4楊永平.液壓與氣動技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.5周長城.液壓與液力傳動.北京：北京大學(xué)出版社，2010.九、設(shè)計心得液壓課程設(shè)計安排在臨近放假的時間，要求在有限的時間內(nèi)完成設(shè)計內(nèi)容。起初拿到設(shè)計題目時，確實慌了。題目比較難，而且對于液壓的設(shè)計，一點不太懂。隨著秒針滴答滴答的走過，慢慢的通過查找書籍，和同學(xué)商量，也有了成果，這是值得高興的?？偨Y(jié)在這兩周的設(shè)計過程中，困難比以往都大，主要是由于沒有很好的實體觀念，對于課本內(nèi)容的認(rèn)識不夠透徹。在這次的設(shè)