稻麥秸桿壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、6- - -目 錄1、任務(wù)析52、方案擇63、總體計63.1負載析分選設(shè)分、課程設(shè)計任務(wù)書3、課程設(shè)計評閱表4容、設(shè)計內(nèi)53.2負載圖和速度圖的繪制83.3液壓缸主要參數(shù)的確疋93.4液壓系統(tǒng)圖的擬疋133.5液壓元件的選擇15四、液壓缸的設(shè)計.171、液壓缸的分1類及組成.172、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計.173、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計174、液壓 缸設(shè)計需要注意 的事項.175 、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求.17五、液壓缸裝配圖18六、設(shè)計小結(jié)19獻20蚌埠學院機械與電子工程系液壓傳動課程設(shè)計任務(wù)書班級11機械設(shè)計制造及自動化 姓名學號旨導教師一、設(shè)計題目：稻麥秸稈壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設(shè)計要求：

2、工作循環(huán)：“快速上升一慢速上升一停留料送進一快速下降”的工作循環(huán)，其垂直上升工件的重量為 5000N滑臺的重量為1500N快速上升行 程400mm速度要求40mm/s慢速上升行程為150mm停留料送進最小速 度為8mm/s快速下降行程550mm速度要求50mm/s滑臺采用V形導軌, 其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm啟動加速和減速時 間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。二、設(shè)計要求：液壓系統(tǒng)圖擬定時需要提供2種以上的設(shè)計方案的選擇比較。從中選擇你認 為更好的一種進行系統(tǒng)元件選擇計算。三、工作量要求液壓系統(tǒng)圖1張（A1）液壓缸裝配圖1張3設(shè)計計算說明書1份- - -四、設(shè)

3、計時間：2014年5月19日-2014年5月23日蚌埠學院本科課程設(shè)計評閱表機械與電子工程 系2011級機械設(shè)計制造及 自動化 專 業(yè)（班級）：學生姓名學號課題名稱稻麥秸桿壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設(shè)計指導教師評語： 指導教師（簽名）：2014年 月日評定成績?nèi)?、設(shè)計內(nèi)容1、任務(wù)分析1.1系統(tǒng)機構(gòu)的主要構(gòu)成機構(gòu)不斷地將材料從低的位置運到高的位置，然后又回到起始位置重復上一次的運動。其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙 為2mm工作臺和活塞桿連在一起，在活塞桿的作用下反復做上下運動。工件圖1.1上料機構(gòu)示意圖系統(tǒng)總共承受的負載為6500N,所以系統(tǒng)負載很

4、小，應(yīng)屬于低壓系統(tǒng)。系統(tǒng)要求快上速 度大于40mm/s慢上的速度大于8mm/s快下的速度大于50mm/s要完成的工作循環(huán)是：快進 上升、慢速上升、停留料送進、快速下降。但從系統(tǒng)的用途可以看出系統(tǒng)對速度的精度要求 并不高，所以在選調(diào)速回路時應(yīng)滿足經(jīng)濟性要求。- - -2、方案選擇2.1方案的擬定2.11供油方式從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時流量變化很大，因此可以選用變量泵 或雙泵供油。2.12調(diào)速回路由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調(diào)速回路或雙泵供油回路。2.13速度換接回路由于系統(tǒng)各階段對換接的位置要求不高， 所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥 來實現(xiàn)速度的

5、換接。2.14平衡及鎖緊為了克服滑臺自重在快下過程中的影響和防止在上端停留時重物下落，必需設(shè)置平衡及鎖緊回路。根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。（1）用變量泵供油和容積調(diào)速回路調(diào)速，速度換接用二位二通電磁閥來實現(xiàn)，平衡和鎖 緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng) 價格較貴。（2）用雙泵供油，調(diào)速回路選節(jié)流調(diào)速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實 現(xiàn)。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟性很好，系統(tǒng)效率高。2.2方案的確定綜上所述，考慮到系統(tǒng)的流量很大，變量泵不好選，第二種方案的經(jīng)濟性好，系統(tǒng)效率 高，因此從提高系統(tǒng)的效率，

6、節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的、供油方式不太適， 宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源，所以選第二種方案。3、總體設(shè)計3.1負載分析3.1.1工作負載Fl 二 FG = （5500 1000） N 二 6500N3.1.2摩擦負載aFf = fFN / sinf N 2反向加速G J 650。0.05 =66.26Ng ：t 9.810.5反向制動Fa5 = G V 二 Fa4 二 66.26N g X由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)公式IcO暑計算出滑臺垂直作用于導軌的壓力約為120N取fl，fdQ則有:靜摩擦負載Ffs =(0.2 120/sin 45

7、)N =33.94N動摩擦負載Ffd =(0.1 120/sin 45)N =16.97N3.1.3慣性負載加速Fa19=6500 021.50.01Ng :t 9.810.5減速Fa2G 2Vg =t65000.04 -0.008x9.810.5= 42.41N制動Fa3G jvg辻65000.008x9.810.5= 10.60N根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止自重而下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè) 置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺 2的重量。則液壓缸 各階段中的負載如表3.1所示（m =0.91 ）。表3.1液壓缸各階段負載工況計算公式總負載F/N缸推力F

8、/N啟 動F*L+Ffs6533.947180.15力口速F = Fl +Ffd +Fai6566.987216.46快上F =FL+Ffd6516.977161.51減速F = Fl +Ffd Fa26474.567114.90慢上F =%譏6516.977161.51制動F = Fl +Ffd Fa36506.377149.86反向加速F =Ffd +Fa483.2391.46快下F =Ffd16.9718.65制動F = Ffd Fa542.2954.163.2負載圖和速度圖的繪制按照前面的負載分析結(jié)果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負載圖及速度圖 如圖3.1所示。F/N 1- #

9、-F/N 1- -液壓缸負載圖及速度圖 圖3.1液壓缸各階段負載和速度3.3液壓缸主要參數(shù)的確定3.3.1初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為3.3.2計算液壓缸的尺寸2.0MPaA F 7216.462 p 20105 m= 36.1 10，m2D _ 匡 _ (410,需要進行穩(wěn)定性的校核，由材料力學中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的4.9一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數(shù)1=2活塞桿材料用普通碳鋼制：材料強度試驗值f1xiO8Pa,系數(shù)a = 5000，柔性系數(shù)屮 1=85, m = J 二32 =8，因為 TOC o 1-5 h z A 44-

10、=100 八 1-;2=120rk，所以有其臨界載荷：8 応2_6fA4.9 10322 10Fk 二 483333.3N1()1 ()- 2 rk2 50008取安全系數(shù)，n=4 時 丘 二 83333.3 =20833.3N8557.18Nn 4活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。3.3.4求液壓缸的最大流量q 快上=A1V快上=50.244010 =2.010L/minq 慢上=A1V慢上=50.24810 =0.402L/minq 快下=AV快下=42.205010 =2.110L/min3.3.5繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表3.2所示工況壓力P/ 丿

11、丿/Mpa流量/min)功率/ w快上1.302.01043.55慢上1.300.4028.71快下0.00342.1000.12由此表繪出液壓缸的工況圖，如圖 3.2所示。鋼筒壁及法蘭的材料選45鋼，活塞桿材料選Q235液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d都已在前面的計算中算出，分別為 80mn和32mm1.300.00340t/s吐/min)t 2.0102.1000.4020t/s43.558.710.120t/s快上 慢上 快下圖3.2系統(tǒng)工況圖3.3.6液壓缸其它參數(shù)的選擇活塞的最大行程L已由要求給定為550mm 小導向長度當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距 離稱為最

12、小導向長度 H。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn) 定性，因此設(shè)計時必須保留有一最小導向長度。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為 L，缸筒直徑為D時，最小導向長度為：+=67.5 所以取 H =95。20 2 20 2活塞的寬度的確定 取B=0.7，D=56mm活塞桿長度的確定活塞桿的長度L活塞桿的長度應(yīng)大于最大工作行程、導向長度、缸頭、缸蓋四者長度之和。既L -L+H+L蓋+ L頭=550+95+78+32=755mn但是為了使其能夠工作，必須和工作臺連接，所以還應(yīng)支出一部分?？紤]實際工作環(huán)境和連接的需要， 取這部分長度為50mm.所以液壓缸的總長L=755+50

13、=805mm.- - # -3.4液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面的問題：341供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大， 且比較接近。 在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用 單個定量泵的供油是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。342調(diào)速回路由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑 臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。3.4.3調(diào)速換接回路由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用 由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。344平

14、衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和在停留斯間內(nèi)保持重物的位置，特在液 壓缸的下腔（無桿腔）進油路上設(shè)置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自 重在快下過程中的影響，設(shè)置一單向背壓閥。本液壓系統(tǒng)的換向閥采用三位四通 Y型中位機能的電磁換向閥。擬定系統(tǒng)如圖3.3 :系統(tǒng)工作過程：快上時，電磁閥2有電，兩泵同時工作，液壓油經(jīng)過電磁換向閥 6液控單向閥 7、背壓閥8,流入無桿腔，再經(jīng)過單向電磁閥 9、換向閥6回油箱。慢上時，活塞走到420mn處，壓下行程開關(guān)，行程閥3，4換接，同時使電磁3 有電，大流量泵經(jīng)過它卸荷，只有小流量泵供油，調(diào)速閥 10調(diào)節(jié)回油。工作速 度下降?？煜聲r，行程閥復位，電磁閥1

15、有電，雙泵同時供油，經(jīng)過換向閥 6 （左位）、 調(diào)速閥10、背壓閥8、液控單向閥7、換向閥6回到油箱。行程開關(guān)- # -行程開關(guān)- -圖3.3液壓系統(tǒng)原理圖- - -3.5液壓元件的選擇3.5.1確定液壓泵的型號及電機功率液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為1.30MPa,由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失-：0.4MPa所以液壓泵的工作壓力為Pp = p 亠p = 1.30 0.4 =1.74Mpa兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按 10%+算，則兩個泵總流 為q 1 0.1 2.100 =2.31L/min，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為 3L/min，而工 進時液壓缸所需流量為 0

16、.402L/min，所以高壓泵的流量不得少于（3+0.402） L/min=3.402L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用RV2R34的雙聯(lián)葉片泵，前泵輸出流量47ml/r,后泵輸出流量 200ml/r，額定壓力為14MPa容積效率pv =0.9總效率p =0.8，所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（2.03MPa）和輸出流量（970r/min） 求出：60 0.85查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為丫90-6，功率為1.1kw,額定轉(zhuǎn)速為 910r/min。3.5.2選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號

17、及規(guī)格如表3.3所示表3.3元件的型號及規(guī)格序號名稱通過流量qmax(L min)根據(jù)流量選擇型號及規(guī)格1濾油器400XUA40 30FS2雙聯(lián)葉片泵44.209/195.249PV2R24( 47/200)3單向閥200CIT-10-35-504行程閥(二位二通)20022EF3-E10B5溢流閥144.43Y2-Ha32L6三位四通電液換向閥239.458H-1WEH7液控單向閥239.458CT1-10B8單向順序閥239.458AXF3-20B9二位二通電磁換向閥22EF3-E10B10單向調(diào)速閥239.458MSA30EF25011電動機Y90S-6油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口

18、尺寸進行確定，也可按管中允許速 度計算，在本設(shè)計中，出油口采用內(nèi)徑為 8mm外徑為10mm勺紫銅管。油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出 混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積：V =(5-7)qp, 即 V=130L四、液壓缸的設(shè)計1、液壓缸的分類機組成液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。活塞缸 和柱塞剛實現(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于360的往復擺動, 輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構(gòu)組合 起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分

19、成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密圭寸裝置、緩沖 裝置，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計（已經(jīng)計算）3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 ）缸體與缸蓋的連接形式常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接。3） 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導 向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4） 活塞及活塞桿處密圭寸圈的選用活塞及活塞桿處密圭寸圈的選用，應(yīng)根據(jù)密 封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而

20、選擇不同類型的 密圭寸圈。常見的密圭寸圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇 丫型圈，丫型圈， 奧米加型等。5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運 動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn) 生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常見的緩沖裝置 有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝 置。4、液壓缸設(shè)計需要注意的事項1 ）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負 載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題

21、和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如 無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求， 正確確定液壓缸的安裝、固定方式, 但液壓缸只能一端定位。）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標準比較，盡可能做到簡 單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1 ）缸體材料灰鑄鐵：HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45 粗糙度液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 & =0.20.4m技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用 6H精度）活塞材料灰鑄鐵：HT150,HT200粗糙度活塞外圓柱粗糙度Ra =0.81.6m技術(shù)要求：活塞外徑用

22、橡膠密封即可取 f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配 合可取H&）活塞桿材料實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫鋼管粗糙度桿外圓柱粗糙度為Ra=0.40.8m技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRCb活塞與導向套用H8f7的配合，與活塞的連接可用H8h8）缸蓋材料35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵粗糙度導向表面粗糙度為Ra =0.81.6m技術(shù)要求：同軸度不大于0.03）導向套材料青銅，球墨鑄鐵粗糙度導向表面粗糙度為Ra=0.8）m技術(shù)要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的 60%80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差的一半五、液壓缸裝配圖卑桿槪壓H結(jié)梅六、設(shè)計小結(jié)經(jīng)過這次關(guān)于稻麥秸稈壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)的課程設(shè)計，我學到了很多，了解了要設(shè)計一個液壓設(shè)備的基本過程和一些基礎(chǔ)知識， 明白了應(yīng)該怎么做？如何做？過程怎么樣？這次課程設(shè)計也使我更 加體會到液