液壓課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄第1章 引言3第四章 液壓計算及元件選擇94.1 液壓泵的計算9 液壓元件的選擇10 控制閥和輔助元件的選擇10 液壓系統(tǒng)性能的驗證11 驗算系統(tǒng)壓力損失11 系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升13 液壓缸的設(shè)計14 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計14缸體的設(shè)計14151518專心-專注-專業(yè)第1章 引言 液壓傳動是用液體作為來傳遞能量的，液壓傳動有以下優(yōu)點：易于獲得較大的力或力矩，功率重量比大，易于實現(xiàn)往復(fù)運動，易于實現(xiàn)較大范圍的無級變速，傳遞運動平穩(wěn)，可實現(xiàn)快速而且無沖擊，與機械傳動相比易于布局和操縱，易于防止過載事故，自動潤滑、元件壽命較長，易于實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。液壓系統(tǒng)的設(shè)計，除了滿

2、足主機在動作和性能方面規(guī)定的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認(rèn)的普遍設(shè)計原則。液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要是根據(jù)已知的條件，來確定液壓工作方案、液壓流量、壓力和液壓泵及其它元件的設(shè)計。 本文主要的設(shè)計要求如下：圖示液壓缸驅(qū)動裝置中，已知傳送距離為3m，傳送時間要求小于15s，運動按圖示規(guī)律執(zhí)行，其中加、減速時間各占總傳動時間的10%；假如移動部分的總質(zhì)量為510kg，移動件和導(dǎo)軌的靜、動摩擦系數(shù)各位0.2和0.1，取液壓缸機械效率m=0.9。試設(shè)計此液壓系統(tǒng)，并進行液壓缸的設(shè)計。第2章 液壓系統(tǒng)的工況分析2.1 負(fù)載計算負(fù)載分析中，暫不考慮回油

3、腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。因工作部件是臥式放置，重力的水平分力為零，這樣需要考慮的力有：導(dǎo)軌摩擦力，慣性力。2.1.1 運動分析由設(shè)計要求求出各工況下的動作持續(xù)時間為:加速 勻速 減速 位移之和為3m,可以求出： 2.1.2 動力分析在負(fù)載分析中，可知工作部件-動力滑臺是采用臥式放置。因此，重力的水平分力為零，導(dǎo)軌的工作時的正壓力與工作動力部件的重力相等。帶入計算得出，靜摩擦力 動摩擦力 慣性力 本文中，進行設(shè)計計算時，選取液壓缸的工作效率為0.9。根據(jù)上述摩擦力的計算，可以算出液壓缸在各個工作下的負(fù)載。表2.1 液壓缸的工作負(fù)載-加速、工進、減速運動階段

4、計算公式總機械負(fù)載F/N啟動1000加速575恒速500減速425快退啟動1000快退加速575快退恒速500制動4252.1.3 負(fù)載速度圖根據(jù)上述液壓缸在各個工序時的工作負(fù)載，及其各階段的速度和受力情況，可繪制出負(fù)載速度圖，包括距離-時間圖，速度-時間圖，力-時間圖，如圖2-1。 圖2.1 負(fù)載循環(huán)圖2.2 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)計算與工況圖繪制2.2.1 預(yù)選系統(tǒng)設(shè)計壓力 由負(fù)載速度圖，可得知動力滑臺在工進時的工作負(fù)載最大。參考相關(guān)設(shè)計要求,本文中選用液壓缸的工作壓力p1=2 MPa。2.2.2 液壓缸的設(shè)計計算本文中，由設(shè)計要求可知動力滑臺在快進和快退的速度相等。因此液壓缸可選用單活塞桿式差

5、動液壓缸（A1=2A2），快進時液壓缸差動連接。由式p1A1- p2A2 =F 液壓缸的直徑 由A1=2A2，可知活塞桿的直徑 d =D/=31.8/mm = 22.5mm按國標(biāo)GB/T 2348-1993，表2-4所示標(biāo)準(zhǔn)的活塞桿和液壓缸直徑，對所計算的D和d結(jié)果進行圓整。圓整后得D=40 mm，d=28 mm。 則液壓缸的實際有效面積 2.2.3 繪制液壓缸的工況圖差動快進時，液壓缸有桿腔壓力p2必須大于無桿腔壓力p1, 回油口到進油口之間的壓力損失，取，并注意到啟動瞬間液壓缸尚未移動；此時p=0；液壓回油腔的壓力（背壓力），由表2.2,在計算減速時，形成較大的背壓，從而達到減速的功能。初

6、取快退時背壓取pb=0.8MPa. 表2.2 液壓缸各工況下-快進、工進、快退的流量，壓力和功率工況公式負(fù)載F/N進油壓力pi/MPa回油壓力pb/MPa輸入流量q/L·min-1輸入功率P/kW快進啟動10001.8加速5751.562.06恒速5001.421.518.210.19減速4250.750.8快退啟動10001.74加速5751.980.5恒速5001.850.58.530.26注：據(jù)上述條件經(jīng)計算得到液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和功率，并可繪出其工況圖，如圖2-2所示。圖2.2 液壓缸各工況下-快進、工進、快退的工作循環(huán)第三章 液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計3.1 選擇基

7、本回路 （1）調(diào)速回路由工況分析可知，液壓系統(tǒng)功率較小，工作負(fù)載為阻力負(fù)載且工作中變化較小等，因此，本文選用節(jié)流調(diào)速回路，開式循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速方式。（2）油源型式由工況圖表明，系統(tǒng)壓力及流量均較小，可采用電動機驅(qū)動的單定量泵供油及溢流閥調(diào)壓方案。（3）換向與速度換接回路采用三位四通“O”型中位機能電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進退和停止。采用二位三通電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進時的差動連接。由于液壓缸運動到一定的行程后，需要減速，而減速的位置需要控制，本文中，采用行程閥，固定在距離液壓缸初始位置一定距離。當(dāng)液壓缸運動該位置時，壓下行程閥，此時，回油從溢流閥11回流至油箱，由于溢流閥的具有一定的背壓。因此，液

8、壓缸逐漸減速，至速度為零。(4)輔助回路采用壓力表、過濾器等作為輔助元件。基本回路，如下圖3-1所示。 (a)液壓油源 （b）調(diào)速回路 (c)換向回路 (d)差動回路 (e)輔助回路圖3-1 液壓基本回路3.2 擬定液壓系統(tǒng)圖表3-1 各工況下電磁鐵動作設(shè)計-動作順序表1YA2YA3YA行程閥加速+勻速+減速+快退+停止 圖3-2 液壓系統(tǒng)原理圖1- 過濾器；2單向定量泵；3-電機；4-溢流閥；5壓力表開關(guān)；6-單向閥；7-三位四通電磁換向閥；8-單向調(diào)速閥；9-二位三通電磁換向閥；10-行程閥，11-溢流閥; 12-單向調(diào)速閥第四章 液壓計算及元件選擇4.1 液壓泵的計算4.1.1 液壓泵計

9、算與選定 (1)工作壓力計算根據(jù)有工況圖2-2，快退階段液壓缸工作壓力最大 p1=1.85MPa。油路元件較少，取泵至缸的油路總壓力損失為0.5MPa，則 pp = p1+MPa =1.85+0.5MPa =2.35 MPa(2) 計算液壓泵的流量 由表2.2可知，向液壓缸輸入的最大流量為8.53 L/min。由于流量較小，取回路泄漏系數(shù)K=1.3，則泵的流量為 (3)確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值，查閱產(chǎn)品樣本，選取YB1-10型葉片泵。其額定壓力為6.3MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450 r/min，泵的排量為10mL/r。4.1.2 液壓泵的功率計算及電機的選擇取液壓泵容積效率v=0

10、.9,則液壓泵的實際輸出流量為: 取泵的總效率為p=0.8，最大的電機功率為 選用電動機型號：選用規(guī)格為Y802-4型封閉式三相異步電動機，其額定功率為0.75kW,額定轉(zhuǎn)速為1400 r/min。表4-1液壓泵工作的總效率柱塞泵軸向式徑向式總效率/ %759075907085859580924.2 液壓元件的選擇4.2.1 控制閥和輔助元件的選擇本系統(tǒng)所有閥的額定壓力為6.3 MPa。表4-2 多軸鉆孔液壓系統(tǒng)中液壓元件的型號和規(guī)格序號名稱額定流量qn/ L·min-1額定壓力pn/ MPa型號1過濾器162.5XU-80×1002定量葉片泵12.66.3YB1-103交

11、流異步電機Y802-44溢流閥636.3YF3-10B5壓力表開關(guān)AF6EP30/Y636單向閥8016AF3-Ea10B7三位四通電磁換向閥61634DF3-E4B8單向調(diào)速閥6.36.3AQF3-6aB9二位三通電磁換向閥106.323D-10B10行程閥636.322C-63BH11溢流閥636.3YF3-10B4.2.2 油管的選擇選定的液壓閥的連接油口尺寸確定管道的尺寸，液壓缸的進，出油口管按輸入，排出的最大流量來計算。根據(jù)推薦的管道內(nèi)允許速度取v=4m/s，由式，得出液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為m=8.2mm本文中，所有管子均選取所有管子均為內(nèi)徑10mm冷拔鋼管。4.2

12、.3 油箱容積的確定容積取液壓泵額定流量的57倍。取=6。故油箱容積為 取油箱容積為80L。4.3 液壓系統(tǒng)性能的驗證4.3.1 驗算系統(tǒng)壓力損失現(xiàn)取進回油管長，油液的運動粘度取，油液的密度取 可見，各工況下的液流均為層流。 1.沿程壓力損失沿程阻力系數(shù)，油液在管道內(nèi)流速沿程壓力損失2.局部壓力損失在管道結(jié)構(gòu)尚未確定的情況下，若閥的額定流量和額定壓力損失分別為，則當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失，管道的局部壓力損失常按下式作經(jīng)驗計算。3.各工況下的壓力損失壓力損失主要包括沿程壓力損失，管路的局部壓力損失，液流流過閥類元件的局部壓力損失1、快進在進油路上，壓力損失分別為MPa=0.032 MP

13、a=0.09MPa總的壓力損失在回路上，壓力損失分別為0.033 MPa折算后，得出差動連接運動時的總的壓力損失=0.22MPa2、快退在進油路上總的壓力損失為 在回油路上總的壓力損失為 折算，使得出快退時的總的壓力損失4.3.2 液壓泵的工作壓力泵的工作壓力為 pP= p1= 1.85+0.42 MPa=2.27MPa4.3.3 估算系統(tǒng)效率 工進階段的回路效率 取液壓泵總效率p=0.80；取液壓缸總效率A=0.9，即可本液壓系統(tǒng)的效率 =pAc= 0.064.3.4 系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升 液壓泵的輸入功率為 工進階段的發(fā)熱功率 H= Ppi(1-) =59.6×（1-0.06）=56

14、W 取散熱系數(shù) K=15/(m·oC)， 溫升 設(shè)工作環(huán)境溫度t = 25 oC,溫升幅度不大，不需要加設(shè)其他冷卻裝置。 第五章 液壓缸的設(shè)計5.1液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.缸體的設(shè)計缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)。主要連接形式有法蘭連接、螺紋連接、半環(huán)連接。a.法蘭連接 優(yōu)點：(1)結(jié)構(gòu)簡單、成本低 (2)容易加工、便于裝拆 (3)強度較大能承受高壓。缺點：(1)徑向尺寸較大(2)重量比螺紋連接的大(3)用鋼管焊上法蘭、工藝過程復(fù)雜些b.螺紋連接 優(yōu)點：(1)外形尺寸小(2)重量較輕。 缺點：(1)端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求較高(2)裝拆時需用專用工具(3)擰端蓋易損壞密封圈c.半環(huán)連接 優(yōu)點：(1)結(jié)構(gòu)較簡單(2)加工裝配方便。缺點：(1)外形尺寸大(2)缸筒開槽，削弱了強度，需增加缸筒厚度缸體的材料選用鑄鐵HT2002.活塞桿的設(shè)計與校核 活塞桿是液壓缸傳遞力的主要元件，它必須具有足夠的強度和缸度，以便能承受拉力、壓力、