14液壓課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)

-.zTOC目錄課程題及要求第一章：緒論 1第二章：工況分析 3負(fù)載計(jì)算 4負(fù)載及速度循環(huán)圖 5第三章：議定液壓系統(tǒng)原理圖 6原理的簡要分析 9順序動作表 11第四章：確定缸的主要尺寸 12缸運(yùn)動參數(shù)的計(jì)算 12液壓缸的裝配圖 13選泵規(guī)格 15液壓元件的選擇 16油管的計(jì)算與選擇 17油箱的設(shè)計(jì) 18液壓油選擇及元件明細(xì)表 19第五章：液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 20回路壓力損失的驗(yàn)算 20溫升的驗(yàn)算 22-.z緒論液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一局部，它除了應(yīng)符合主機(jī)動作循環(huán)和靜動態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足構(gòu)造簡單，工作平安可靠效率高、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便等條件。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)有固定的統(tǒng)一步驟，根據(jù)系統(tǒng)的簡繁，借鑒的多少和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)歷不同，在做法上有所差異。各局部的設(shè)計(jì)有時(shí)還要支替進(jìn)展，甚至還要進(jìn)展屢次反復(fù)才能完成。液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì)的目的：〔１〕進(jìn)一步消化理解和掌握傳動的理論知識。〔２〕掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、方法和過程：掌握液壓元件的選擇方法，回路的組合方法和非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)*液壓手冊。液壓圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力?！玻场呈箤W(xué)生具備初步解決工程實(shí)際問題的能力，為今后的工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的根底。液壓與氣壓傳動課程設(shè)計(jì)的要求：〔１〕在設(shè)計(jì)過程中態(tài)度要端正，工作要認(rèn)真，詳細(xì)的閱讀設(shè)計(jì)指導(dǎo)書或教材手冊上的設(shè)計(jì)實(shí)例，初步確定設(shè)計(jì)的一般方法和步驟?！玻病掣鶕?jù)任務(wù)書的要求，制定出個(gè)人的工作方案具體要求完成的內(nèi)容：1液壓系統(tǒng)工作要求確實(shí)定和工況分析〔負(fù)載循環(huán)圖，速度循環(huán)圖〕。2液壓原理圖的擬定。3主要液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算〔例油缸、油箱〕和液壓元件輔助裝置的選擇。4液壓系統(tǒng)性能的校核。5繪制液壓系統(tǒng)圖〔包括電磁鐵動作順序表、工作循環(huán)圖、液壓元件名稱〕、油缸裝配圖、油箱構(gòu)造示意圖。液壓傳動技術(shù)的歷史進(jìn)展與開展趨勢從公元前２００多年前到１７世紀(jì)初，包括希臘人創(chuàng)造的螺旋提出工具和中國出現(xiàn)的水輪機(jī)等，可是出是液壓技術(shù)最古老的應(yīng)用，然液壓技術(shù)知道２０世紀(jì)３０年代才真正得到推廣與應(yīng)用，20世紀(jì)30年代后，由于車輛、航空、船舶等功率傳動的推動，相繼出現(xiàn)了斜軸式及彎軸式軸向柱塞泵，徑向和軸向液壓馬達(dá);1936年HarryVickers創(chuàng)造了先導(dǎo)控制壓力閥力標(biāo)制的管制系列壓力控制元件，第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反響快、功率高、精度高的液壓傳動裝置而推出了液壓技術(shù)的開展。戰(zhàn)后，液壓的技術(shù)迅速轉(zhuǎn)為民用，在機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車行業(yè)中逐步得到推廣。今天為了和最新技術(shù)的開展保持同步，液壓技術(shù)不斷創(chuàng)新，主要表達(dá)以下特征：〔1〕提高了元件的性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小?！?〕高度的組合化集成化和模塊化。〔3〕和微電子結(jié)合，走向替能化。〔二〕液壓傳動技術(shù)的開展現(xiàn)狀我國的液壓技術(shù)開場于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械，通過從國外引用技術(shù)，我國液壓工業(yè)已取得了很大的進(jìn)步，但與國外的先進(jìn)水平相比，還存在很多的差距，開展余地很大。液壓傳動的工作原理及其組成局部1.3.1液壓傳動的工作原理液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動件的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化未傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管道的傳遞，借助于液壓執(zhí)行壓系統(tǒng)利-.z用液壓泵將原動件的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化未傳遞能量，經(jīng)過各種控制閥和管道的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件〔缸或馬達(dá)〕把液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)開工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它起到潤滑、冷卻和防銹作用。元件〔缸或馬達(dá)〕把液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)開工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它起到潤滑、冷卻和防銹作用。1.3.2液壓傳動的組成局部動力元件：原動機(jī)和液壓泵，將原動機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，輸出具有一定的壓力的油液。執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達(dá)和擺動液壓馬達(dá)，將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，用從驅(qū)開工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載做功，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動或擺動。控制元件：壓力、流量、方向控制閥及其他控制元件控制調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中從泵到執(zhí)行元件的油液壓力流量方向，以保證執(zhí)行元件，驅(qū)動的主機(jī)工作構(gòu)造完成預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律。輔助元件：油箱、管件、過濾器、熱交換器、蓄能器、指示儀表等。工作介質(zhì)：各類壓力油作為系統(tǒng)的載能介質(zhì)，在傳遞能量的同時(shí)并能起潤滑冷卻的作用。液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)1：借助油管可從方便地布置傳動機(jī)構(gòu)。2：單位重量的輸出功率大。3：可以實(shí)現(xiàn)大*圍的無級調(diào)速。4：慣性小、相應(yīng)快。5：可以自行潤滑自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)6：借助于各種閥及與電氣配合，可從實(shí)現(xiàn)自動控制和程序控制。7：液壓裝置工作比擬穩(wěn)定。8：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方便。設(shè)計(jì)內(nèi)容第二章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算各運(yùn)動階段負(fù)載情況的分析設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程明確工作要求，進(jìn)展工況分析工況分析液壓缸的負(fù)載主要包括：工作阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和背壓阻力等。設(shè)計(jì)題目：小型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，再本液壓系統(tǒng)中液壓缸的主要負(fù)載有：上滑塊的自重，壓制時(shí)的負(fù)載，快速回程時(shí)的負(fù)載。一般的油壓機(jī)多為四立柱式，本設(shè)計(jì)亦采用此構(gòu)造。油壓機(jī)的上滑塊的重量均較大，足以克制摩擦力和回油阻力自行下落。工作循環(huán)為：啟動—快速下降—壓制—保壓—快速回退—原位停頓。啟動時(shí)間0.39s，應(yīng)考慮在啟動加速階段的慣性力，其方向與運(yùn)動方向相反，還有重力的作用，其方向與運(yùn)動方向在此時(shí)一樣，而在快速下行階段，僅有重力作用，壓制階段，需要壓制力FL1=45000N，還受重力作用，重力作用抵消了一局部壓制力。保壓階段，負(fù)載情況和壓制階段一樣，快速回退階段，重力的方向和運(yùn)動方向相反而且需壓制力FL2=4500N。密封負(fù)載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型和尺寸，液壓缸的制造和油液的工作壓力有關(guān)，在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，不知道密封裝置的參數(shù)，密封負(fù)載無法計(jì)算，一般用液壓缸的機(jī)械效率ηcm加以考慮，本設(shè)計(jì)中取ηcm=0.9.背壓負(fù)載是指液壓缸回油腔被壓所造成的阻力，在系統(tǒng)方案及液壓缸構(gòu)造尚未確定之前，在負(fù)載計(jì)算時(shí)可暫不考慮。根據(jù)以上分析可計(jì)算出液壓缸的各個(gè)動作中的負(fù)載〔見表1〕。備注FL1=45000NFL2=4500Nηcm=0.9設(shè)計(jì)內(nèi)容各動作時(shí)間速度形程設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程工況計(jì)算公式液壓缸的負(fù)載〔無損〕啟動階段快速下降壓制階段保壓階段快回階段原位停頓F=-G+G*V/g*tF=-GF=FL1-GF=FL1-GF=FL2+GF=GF=-1500+=-1447.7NF=-1500NF=45000-1500=43500NF=43500NF=4500+1500=6000NF=1500N啟動加速時(shí)間t0=0.39s，快速下行，時(shí)間t1=350mm/8m/min=2.625s,壓制時(shí)間t2=100mm/0.38m/min=15.79s，保壓時(shí)間t3=60s，快速回程時(shí)間t4=450mm/9m/min=3s快進(jìn)速度8m/min，工進(jìn)速度0.38m/min，快退速度9m/min，快進(jìn)展程350mm，工進(jìn)展程：100mm，快退行程：450mm。備注F1=-1447.7/0.9=-1609NF1=-1500/0.9=-1667NF1=43500/0.9=48333NF1=48333NF1=6000/0.9=6667NF1=1500/0.9=1667N設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注繪制液壓缸的負(fù)載圖和速度圖根據(jù)所算出的各動作的數(shù)據(jù)繪制負(fù)載——時(shí)間圖，速度——時(shí)間圖如下設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注第三章擬定液壓系統(tǒng)原理圖快速下行壓制回路設(shè)計(jì)保壓回路的設(shè)計(jì)〔1〕快速下行壓制回路的選擇液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)就是產(chǎn)生的輸出力大，為了獲得很大的壓制力，可采用高壓泵供壓和大直徑的油缸，而后者比擬常用。當(dāng)啟動后，上滑塊快速下行時(shí)，就需要大量的油液進(jìn)入液壓缸的上腔，假設(shè)采用大規(guī)格的泵，不僅造價(jià)高，而且在壓制，保壓回退時(shí)損失較大。本設(shè)計(jì)采用充液筒來補(bǔ)充快速下行時(shí)液壓泵供油缺乏，這樣使系統(tǒng)功率利用更加合理。在壓制時(shí)可采用關(guān)閉充液筒，泵供油來實(shí)現(xiàn)。如圖2：保壓回路的選擇本系統(tǒng)采用液控單向閥和單向閥的密封性和液壓管路及油液的彈性來保壓，要求液壓缸等元件的密封性好。如圖3設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注泄壓回路的設(shè)計(jì)〔3〕泄壓回路的設(shè)計(jì)為了防止高壓系統(tǒng)的液壓缸換向時(shí)的液壓沖擊，需要設(shè)計(jì)泄壓回路，具體是對換向過程進(jìn)展控制，先使高壓腔壓力釋放后，再切換油路，如圖4油源選擇由于設(shè)計(jì)要求壓制時(shí)，負(fù)載最大速度低，在快退時(shí)負(fù)載小，速度高。為了節(jié)省能源，減少發(fā)熱，油源選用變量泵供油，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用限壓式變量葉片泵，為了保證系統(tǒng)的平安在泵的出口并聯(lián)一個(gè)溢流閥起平安作用，如圖5設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注動作轉(zhuǎn)換與控制方式的選擇〔5〕動作轉(zhuǎn)換的控制方式選擇在壓制后，有規(guī)定的保壓時(shí)間，在保壓后，上滑塊開場回退。本設(shè)計(jì)中采用時(shí)間繼電器配合三位四通電磁閥實(shí)現(xiàn)動作的轉(zhuǎn)換〔6〕液壓根本回路的組合將已選的液壓回路，組合成符合設(shè)計(jì)要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖如圖6設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注對原理圖簡要分析圖形符號說明：3、先導(dǎo)閥1、4、14溢流閥5、液壓缸6、充液筒7、液壓缸換向閥8、壓力繼電器9、釋壓器10、順序閥2、減壓閥I、I、I——液控單向閥I、I、I——單向閥11、液壓工作臺12、變量葉片泵13、濾油器15、油箱對于此原理可以簡要的分析如下：1〕快速下行當(dāng)電磁鐵1YA通電后，先導(dǎo)閥3和上缸換向閥7左位接入系統(tǒng)，液控單向閥I被翻開，系統(tǒng)的主油路走向?yàn)椋哼M(jìn)油路：液壓泵——順序閥10——上缸換向閥7左位——單向閥I——上液壓缸5上腔回油路：上液壓缸5下腔——液壓單向閥I——上缸換向閥7的左位——油箱上滑塊在自重作用下，這時(shí)，上液壓缸上腔所需油量較大，而液壓缸的流量又較小，其缺乏局部由充液筒6經(jīng)液控單向閥I向液壓缸上腔補(bǔ)油。壓制當(dāng)上滑塊下行到接觸工件后，因受阻力而減速，液控單向閥I關(guān)閉，液壓缸上腔壓力升高，實(shí)現(xiàn)慢速加壓，這時(shí)的回油路走向與快速下行時(shí)一樣。設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注〔3〕保壓當(dāng)上液壓缸上腔壓力升高到使壓力繼電器8動作時(shí)壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵1YA斷電，則先導(dǎo)閥和上缸換向閥位于中位，保壓延時(shí)，保壓時(shí)間由時(shí)間繼電器〔圖中未畫出〕控制〔4〕快速回退在保壓延時(shí)完畢后，時(shí)間繼電器2YA通電，先導(dǎo)閥右位接入系統(tǒng)，使控制壓力油推動預(yù)泄換向閥9，并將上缸換向閥右位接入系統(tǒng)，這時(shí)，單向閥I被翻開，其主油路走向?yàn)椋哼M(jìn)油路：液壓泵——順序閥10——上缸換向閥7右位——液控單向閥I——上液壓缸5下腔回油路：上液壓缸5上腔——液控單向閥I——充液筒6這時(shí)上滑塊快速返回，返回速度由液壓泵的流量決定。當(dāng)充液筒內(nèi)液面超過余的油液由溢流管流回油箱〔5)原位停頓當(dāng)上滑塊返回上升到擋塊壓下行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)發(fā)出信號，使電磁鐵2YA斷電，先導(dǎo)閥和上下缸換向閥都處于中位，則上滑塊在原位置停頓不動。這時(shí)，液壓泵處于低壓卸荷狀態(tài)，油路的走向?yàn)椋阂簤罕谩樞蜷y10——上缸換向閥7中位——油箱設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注順序動作表動作1YA2YA快進(jìn)+-工進(jìn)+-保壓--快退-+設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注確定缸的尺寸確定各個(gè)工作階段的q，P第四章確定缸的主要尺寸由表1知，液壓缸的最大工作壓力F=48333N，由課本189頁表9.4選工作壓力P=5MP確定執(zhí)行元件的主要構(gòu)造參數(shù)由負(fù)載圖知最大負(fù)載F48333N，選執(zhí)行元件的背壓P=0.5MP取=0.9由速度比i==9/8=/=9=0.33D==126.78mmD取標(biāo)注值為150mmd=iD=0.33*150=49.5mmA=/4D=90.24cmA=/4〔〕=71.01cmq=cV=90.24108=72.19L/minq=AV=90.24100.38=3.4L/minq=AV=71.01109=56.01L/minP==48333/9024=5.36MpaD=150mmd=49.5mmA=90.24cmA=71.01cm設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及計(jì)算過程備注P==6667/71.01=0.94MPP=pq=5.36Mpa×3.4L/min÷60=303.7WP=pq=0.94Mpa×56.01L/min÷60=-877W

選泵規(guī)格確定液壓泵的壓力液壓泵的工作壓力應(yīng)當(dāng)考慮液壓缸的最高有效工作壓力和管路系統(tǒng)的壓力損失。P泵=P1+ΣΔP其中P1=FI/A1P=4.56MpaΣΔP選取0.5MpaP泵=4.56Mpa+0.5=5.06Mpa此為靜態(tài)壓力，考慮動態(tài)壓力大于靜態(tài)壓力和順有壓力設(shè)備，所以：P=1.5P泵=7.59Mpa計(jì)算液壓泵的流量液壓泵的最大流量q泵=Kqma*其中qma*——缸所需最大流量K為池漏系數(shù)K=1.1~1.3取K=1.2q泵=Kqma*=1.2×72.19L/min=86.63L/min(4)選擇液壓泵規(guī)格型號由P額及q泵查液壓零件設(shè)計(jì)手冊，選用YB-100型單極葉片泵，該泵的根本參數(shù)為：壓力為6.3Mpa轉(zhuǎn)速960r/min確定電動機(jī)的功率由工況圖可知，液壓泵最輸出功率在快退階段?？焱藭r(shí)管路損失ΔP=0.2Mpa泵的總效率0.7，則電動機(jī)功率P電=p泵q泵/=9.04KW液壓元件的選擇由參數(shù)qma*=72.19L/minpma*=5.06Mpa選取元件：電磁閥3、滑閥機(jī)能;Y型號:W220-50壓力16Mpa流量120L/min液壓閥7、型號：4WH10-20、壓力：16Mpa流量120L/min〔3〕流動閥9、型號：4WH10-20、壓力16Mpa、流量120L/min〔4〕單向閥〔I3、I4、I5〕：型號：S-20、壓力：31.5Mpa流量115L/min、控制單向閥〔I1、I2、I6〕、型號：DFY-L32H2、壓力：21Mpa流量170L/min、溢流閥〔背壓〕：型號：Y—100B、壓力6.3Mpa減壓閥2：型號DR15G-30/Y、壓力之間*圍0.3~31.5Mpa順序閥10：型號DZ-10、流量150L/min壓力蓄電器：DP—63、調(diào)整*圍：0.6—6.3Mpa

油管的計(jì)算與選擇：按管路允許的流速進(jìn)展計(jì)算，主油路油管流層q=72.19L/min允許流速V=3m/s,則管徑d===22.60mm取d=25mm出油管內(nèi)徑尺寸按流量q=72.19L/minV=2.5m/s計(jì)算：則出油管的內(nèi)徑d===24.76mm取d=25mm由公式有：6p=110Mpa=0.575mm則厚壁取1mm

油箱容積確實(shí)定容積計(jì)算系統(tǒng)為沖擊系統(tǒng)，油箱有效容量按泵流量k(5~7)倍確定，油箱容積Vk取6V=k=696=576L構(gòu)造設(shè)計(jì)：按長寬高的比1:1:1~1:2:3之間確定取長83cm,寬83cm，高83cm

液壓油選擇30*液壓油其運(yùn)動粘度為27~33厘斯序號型號數(shù)量技術(shù)規(guī)格備注1、14Y-100B26.3Mpa2DR15G-30/Y10.3~31.5Mpa3W220-50116Mpa，120L/min4Y-100B16.3Mpa74WH10-20116Mpa，120L/min8Dp-6310.6~6.3Mpa10DZ-1010.6~6.3Mpa12Y-100B16.3Mpa13網(wǎng)式濾油器1<25~50MpaI1,I2,I6DFY-L32H2321Mpa，170L/minI3,I4,I5S-20331.5Mpa115L/min第五章液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算1，回路壓力損失的驗(yàn)算由于在整個(gè)循環(huán)過程中，工進(jìn)的時(shí)候壓力損失最大故要驗(yàn)算工進(jìn)時(shí)的壓力損失滿足要求則其余情況下的壓力損失都滿足要求，則工進(jìn)時(shí)的壓力為：∑△P=∑P入+∑2Pε+∑△PV∑P入一工進(jìn)時(shí)的沿程力損失，∑2Pε為一個(gè)90°彎頭壓力損失，∑△PV二進(jìn)制時(shí)個(gè)閥的局部損失之和。設(shè)該液壓系統(tǒng)的進(jìn)洞油管的長度為2m，油管的內(nèi)徑均為Φ25mm，選用30是液壓油，其運(yùn)動粘度v=3.0密度為900kg/m3.由于進(jìn)油管與出油管的直徑一樣，其均為25mm則進(jìn)油速度與出油速度一樣。V=/πd2/4=2.7L/min/25π/4=0.055m/sV=0.055m/sRe=vd/w=0.055m/s×0.02m/30×10-6m2/s=36.67<Rec∑P入=λlpv2/2d=75×L×ρv/Re×d×2=8259pa∑Pε為90°彎頭的局部損失，查手冊取ε=1.0