液壓課程設計

液壓課程設計液壓課程設計液壓課程設計液壓課程設計編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:一、液壓傳動課程設計的目的：1、綜合運用《液壓傳動》課程及其它先修課程的理論和工程實際知識，以課程設計為載體，通過液壓功能原理及液壓裝置的設計實踐，使理論和工程實際知識密切地結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和擴展，并培養(yǎng)分析和解決工程實際問題的設計計算能力。2、使學生掌握根據(jù)設計題目搜集有關設計資料和文獻的一般方法和途徑，提高學生綜合利用設計資料的能力，為獨立從事液壓傳動設計建立良好的基礎。3、在設計實踐中學習和掌握方案論證及擬定方法，掌握液壓回路的組合方法及液壓元件的選用原則、結(jié)構形式，深化對液壓系統(tǒng)設計特點的認識和了解。二、液壓課程設計題目：數(shù)參據(jù)數(shù)數(shù)據(jù)*滑臺自重（N）100020003000400050006000工件自重（N）500050005000700070007000快速上升速度（mm/s）454545555555快速上升行程（mm）350350350450450450慢速上升速度（mm/s）≤13≤13≤13≤13≤13慢速上升行程（mm）100100100200200200快速下降速度（mm/s）555555555555快速下降行程（mm）450450450450450450設計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求驅(qū)動它的液壓傳動系統(tǒng)完成快速上升→慢速上升→停留→快速下降的工作循環(huán)。其結(jié)構示意圖如圖1所示。其垂直上升工作的重力為，滑臺的重量為，快速上升的行程為，其最小速度為;慢速上升行程為，其最小速度為；快速下降行程為，速度要求?；_采用V型導軌，其導軌面的夾角為，滑臺與導軌的最大間隙為，啟動加速與減速時間均為，液壓缸的機械效率（考慮密封阻力）為。目錄1前言 12負載分析 2負載與運動分析 2負載動力分析 2負載圖和速度圖的繪制 43設計方案擬定 5液壓系統(tǒng)圖的擬定 5液壓系統(tǒng)原理圖 6液壓缸的設計 64主要參數(shù)的計算 8初選液壓缸的工作壓力 8計算液壓缸的主要尺寸 8活塞桿穩(wěn)定性校核 8計算循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率 95液壓元件的選用 10確定液壓泵的型號及電動機功率 10選擇閥類元件及輔助元件 116液壓系統(tǒng)的性能驗算 12壓力損失及調(diào)定壓力的確定 12驗算系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升 13致謝 15參考文獻 16

1前言設計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求驅(qū)動它的液壓傳動系統(tǒng)完成快速上升→慢速上升→停留→快速下降的工作循環(huán)。其結(jié)構示意圖如圖1所示。其垂直上升工作的重力為，滑臺的重量為，快速上升的行程為，其最小速度為;慢速上升行程為，其最小速度為；快速下降行程為，速度要求。滑臺采用V型導軌，其導軌面的夾角為，滑臺與導軌的最大間隙為，啟動加速與減速時間均為，液壓缸的機械效率（考慮密封阻力）為。上料機示意圖如下：圖1上料機的結(jié)構示意圖

2負載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載的變化規(guī)律，也就是進行運動分析和負載分析。負載與運動分析根據(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：圖2工作循環(huán)圖負載動力分析動力分析就是研究機器在工作中其執(zhí)行機構的受力情況。工作負載摩擦負載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機構尺寸求得,取靜摩擦系數(shù)為，動摩擦系數(shù)為則有靜摩擦負載：動摩擦負載：慣性負載慣性負載為運動部件在起動和制動的過程中可按：G運動部件的重量（N）g重力加速度，△v速度變化值（）△t起動或制動時間（s）加速：減速：制動：反向加速：反向制動：根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。則液壓缸各階段中的負載如表1所示（）工況計算公式總負載F/N缸推力F/N啟動加速快上減速慢上制動反向加速快下制動表1液壓缸各階段中的負載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所示。圖3速度負載圖

3設計方案擬定液壓系統(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方式顯然是不適合的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。調(diào)速回路由工況可知可知，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。速度換接回路由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接到位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。平衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和在停留期間內(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，設置了一單向背壓閥。電磁閥本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通Y型中位機能的電磁換向閥。液壓系統(tǒng)原理圖圖4原理圖液壓缸的設計3．液壓缸的分類機組成液壓缸按其結(jié)構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類?；钊缀椭麆倢崿F(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于的往復擺動，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)構基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。3．液壓缸的結(jié)構設計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。活塞桿與活塞的連接結(jié)構常見的連接形式有：整體式結(jié)構和組合式結(jié)構。組合式結(jié)構又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接?；钊麠U導向部分的結(jié)構活塞桿導向部分的結(jié)構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等?；钊盎钊麠U處密封圈的選用活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(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。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。液壓缸排氣裝置對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。3．液壓缸設計需要注意的事項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?？紤]到液壓缸有不同行程終了處的制動問題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)中需有相應措施。根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構設計要求，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)構需根據(jù)推薦結(jié)構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。3．液壓缸主要零件的材料和技術要求缸體材料灰鑄鐵:HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45ZG230-450是一種鑄造碳鋼也叫ZG25或者25號鋼。230是指鑄鋼件的屈服強度為230Mpa，450是指鑄鋼件的抗拉強度為450Mpa。ZG代表鑄鋼的拼音縮寫，執(zhí)行GB/T11352標準。以此種材料為原料生產(chǎn)制造的建筑扣件成為鑄鋼扣件。粗糙度液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為。技術要求：內(nèi)徑用H8-H9的配合。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。技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8?；钊麠U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。技術要求：a調(diào)質(zhì)20～25HRC。b活塞與導向套用的配合，與活塞的連接可用。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。技術要求：同軸度不大于。導向套材料青銅，球墨鑄鐵，粗糙度導向表面粗糙度為，技術要求：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)孔公差之半

4主要參數(shù)的計算初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為。計算液壓缸的主要尺寸式中；F液壓缸上的外負載p液壓缸的有效工作壓力A所求液壓缸有有效工作面積按標準?。?0按標準取。則液壓缸的有效作用面積為：無桿腔面積有桿腔面積活塞桿穩(wěn)定性校核因為活塞桿總行程為650mm，而活塞桿直徑為45mm，需進行穩(wěn)定性校核，[σ]為材料的許用應力，查材料力學教程用普通碳素鋼所以，滿足穩(wěn)定性條件。計算循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率求液壓缸的最大流量工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表2所示。工況壓力流量功率快上慢上快下表2液壓缸各工作階段的壓力流量和功率

5液壓元件的選用確定液壓泵的型號及電動機功率液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失，所以液壓泵的工作壓力為兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中泄漏按10％計算，則兩個泵的總流量應為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為，而工進時液壓缸所需流量為，所以。高壓泵的輸出流量不得少于。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為，容積效率，總效率，所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（）和輸出流量（當電機轉(zhuǎn)速為）求出查電動機產(chǎn)品目錄，擬定選用電動機的型號為Y90L-4,功率為1500W，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。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及規(guī)格如下序號名稱估計通過流量型號及規(guī)格1濾油器XU-63*80-J2雙聯(lián)葉片泵YB1-10/103單向閥I-25B4外控順序閥XY-B25B5溢流閥Y-106三位四通電磁換向閥34D-25B7單向順序閥XI-63B8液控單向閥IY-63B9二位二通電磁換向閥22D-25B10單向調(diào)速閥AXQF-E10B11壓力表Y—100T12壓力表開關K-3B13電動機Y90L-4表3各元件初選油管：油管內(nèi)徑一般可參照所接元件接口尺寸確定，也可按管路中允許流速計算。==這兩根油管按GB/T2351-2005選用內(nèi)徑φ15mm的冷拔無縫鋼管。油箱：油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積,即V=按JB/T7938-1999取標準值V=160L

6液壓系統(tǒng)的性能驗算壓力損失及調(diào)定壓力的確定根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約QUOTE,通過的流量為,數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進位依據(jù)來計算卸荷和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為此時油液在進油液在進油管的流速為沿程壓力損失首先要判別管中的流態(tài)，設系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20度時，所以有：，管中為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進、回油管長度均為2m，油液的密度為，則其進油路上的沿程壓力損失為局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失，前者視管道具體安裝結(jié)構而定，一般取沿程壓力損失的10%；而后者則與通過閥的流量大小有關，若閥的額定流量和額定壓力損失為和，則當通過閥的流量為q時的閥的壓力損失。通過整個閥的壓力損失很小，且可以忽略不計。同理，快上時回油路上的流量，則回油路油管中的流速。由此可計算出(層流)所以回油路上的沿程壓力損失為：總壓力損失由上面的計算所得可求出原設，這與計算結(jié)果略有差異，應用計算出的結(jié)果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)定值。壓力閥的調(diào)定值雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應該滿足快進的要求，保證雙泵同向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值應略大于快進時泵的供油壓力所以卸荷閥的調(diào)壓壓力應取為宜。溢流閥的調(diào)定壓力應大于卸荷閥調(diào)定壓力，所以取溢流閥調(diào)定壓力為背壓閥的調(diào)定壓力以平衡滑臺自重為根據(jù)，即，取。驗算系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升根據(jù)以上的計算可知，在快上時電動機的輸入功率為：；慢上時的