上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、液壓傳動課程設(shè)計說明書一、液壓傳動課程設(shè)計的目的固和深化已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計計算的一般方法和步驟。2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工程運(yùn)算能力。3、熟悉并會用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。4、提高學(xué)生使用計算機(jī)繪圖軟件（如 AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實際工程設(shè)計的能力。、液壓課程設(shè)計題目題目（二）設(shè)計一臺上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升一一慢速上升（可調(diào)速）一一，快速下降一一下位停止的半自動循環(huán)。采用90 0V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N ,啟動、制動時間均為0.5s ,液壓缸的機(jī)械效率為0.9 。設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表所示。參4口據(jù)、數(shù),、I

2、II，IIIIVV滑臺自重(N)8001000120014001600工件自重(N)45005000550058006000快速上升速度(mm/s )4045505560快速上升行程(mm )350350400420450慢速上升速度(mm/s )<10<13< 16<18<20慢速上升行程(mm )100100100100100快速下降速度(mm/s )4555556065快速下降行程(mm )400450500550600試完 成以下工 作：1、進(jìn)行工況分 析，繪制工 況圖。2、擬 定液壓系 統(tǒng)原理圖(A3)。3、計算液壓系 統(tǒng)，選擇標(biāo) 準(zhǔn)液壓元 件。4、繪制

3、液壓缸裝配圖(A1 )。5、編寫液壓課程設(shè)計說明書上料機(jī)示意圖如下:圖2上料機(jī)示意圖目錄1 .工況分析 22 .負(fù)載和速度圖的繪制 53 .液壓缸主要參數(shù)的確定 64 .液壓系統(tǒng)的擬定 95 .液壓元件的選擇 106 .液壓缸的設(shè)計 117 .擬定液壓系統(tǒng)原理圖 148 .繪制液壓缸裝配圖 149 .參考文獻(xiàn) 14一、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。1、運(yùn)動分析根據(jù)各執(zhí)行元件在完成一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制以速度為縱坐標(biāo)，時間或位移為橫坐標(biāo)的速度循環(huán)圖，掌握一個工作循環(huán)中速 度的變化情況。如下圖所示：工作

4、循環(huán)中速度的變化情況圖2、動力分析動力分析是研究機(jī)器在工作過程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，圖2為上料機(jī)液壓系統(tǒng)的負(fù)載一位移曲線圖r負(fù)載一位移曲線圖3、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。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動時，液壓缸必須克服的負(fù)載為：F =Fc +Ff +E 式中：Fc 一工作阻力Ff 一摩擦阻力Fi 一慣性阻力1) 工作負(fù)載：此系統(tǒng)的工作阻力即為工件的自重與滑臺的自重。2)摩擦負(fù)載：此系統(tǒng)的摩擦阻力滑臺所受阻力，與導(dǎo)軌的形狀，放置情況和運(yùn)動 狀態(tài)有關(guān)。此系統(tǒng)為v型導(dǎo)軌，垂直放置，故Ff =fFN/-f-摩擦因數(shù) a-V 型角，一般為90 °由于工件為垂直

5、起開，所以垂直作用于導(dǎo)軌的載荷可由間隙和結(jié)構(gòu)尺寸求得，已知Fn =60NFn :運(yùn)動部件及外負(fù)載對支撐面的正壓力。f:摩擦系數(shù)，分為靜摩擦系數(shù)（fs一股取0.20.3 ,fd一股取0.050.1）故?。篺s = 0.18 , fd =0.11,則有：靜摩擦負(fù)載：Ffs =0.18x60/.o=15,27Nsin 45動摩擦負(fù)載：Ffd =0.11 6/.，u© = 9.33N sin 453）慣性負(fù)載慣性負(fù)載是運(yùn)動部件的速度變化時，由其慣性而產(chǎn)生的負(fù)載，可用牛頓第二定律計算：lG vFa = ma =g4G-運(yùn)動部件的重量（N）g-重力加速度,g =9.8啜2 v-速度變化值（m/）

6、 t-起動或制動時間（s）加速：減速：制動：FaiFa2G _jvg :tFa3Gjv g “6000 0.045，K -，9.80.5= 55.10N6000 0.045 - 0.008K 9.80.5照0W89.80.545.31N= 9.80N反向加速：Fa4g .49.86000 0.055=67.35N0.5反向制動：Fa5 = =Fa4 =67.35N g t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(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路。因此，在對快速向下運(yùn)動 的負(fù)載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負(fù)載，如下 表("m=0.9 )液壓缸各階

7、段中的負(fù)載工況計算公式總負(fù)載F ( N)缸推力F(N)起動6015.276683.63加速6064.436738.26快上6009.336677.03減速5964.026626.69工進(jìn)6009.336677.03制動5999.536666.14反向加速76.6885.2快退9.3310.37制動-58.02-64.47、負(fù)載和速度圖的繪制按前面的負(fù)載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負(fù)載和速度圖(如下所示)F/ N85.2350400 s/ mm速度一行程圖V( mm/s )mm負(fù)載一行程圖三、液壓缸主要參數(shù)的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)運(yùn)動循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來確定, 此外，還需要

8、考慮一下因素：(1)各類設(shè)備的不同特點和使用場合(2)考慮經(jīng)濟(jì)和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重, 壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對元件的制造精度，密封 性能要求高。1、初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為1.5Mpa2、計算液壓缸的尺寸式中：F-液壓缸上的外負(fù)載P-液壓缸的工作壓力 %-液壓缸的工作效率A-所求液壓缸有有效工作面積按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=80mm根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：2D255D2 -d245代入數(shù)值，解得：d=34.1mm按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=35mm活塞寬度:B=0.8D=64mm導(dǎo)向套長度：

9、C=0.8d=28mm液壓缸缸筒 長度：L=450+B+C=532mm則液壓缸的有效面積為：如 122 2A D = 8 = 50.24cm無桿腔面積： 441有桿腔面積：A1 =冗(D2 -d2) = x、(82 -3.52) = 40.64cm2443、活塞桿穩(wěn)定性的校核因為活塞桿總行程為450而活塞桿直徑為35mmL/d=450/35=13>10, 材料力學(xué)中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端錢鏈，取末端系數(shù)叼=2?；钊麠U材料用普通碳鋼則：材料強(qiáng)度試驗值f =4.9父108,系數(shù)口 =1/5000 ，柔性系數(shù)6=85,鼠=11 = 9 = 35=8.75因為,A 44

10、3;rk =96<92質(zhì)=85及=120 ,所以其臨界載荷FK為：由上式可知：在當(dāng)n=4時，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。4、求液壓缸的最大流量5、繪制工況圖工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表：液壓缸各工作階段的壓力流量和功率工況壓力%pa流量%L/min)功率/ w快上1.2913.56291.54慢下1.202.4148.2快下0.001213.410.57以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可繪制出液壓缸的工況圖（如下）1.290.0012t/s13.412.410t/sp/291.54/w48.20.57-0t/s快上 慢上 快下液壓缸

11、的工況圖四、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問題：1）供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時侯所需流量較大，且 比較接近，在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角 度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故直選用雙聯(lián)式 定量葉片泵作為油源。2）調(diào)速回路有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率 小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)3）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實現(xiàn)速度換接。4）平衡及鎖緊回路為防止在上端停留時重物下落

12、和在停留的期間內(nèi)保持重物的位置， 特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進(jìn)油路上設(shè)置液控單向閥；另一方面，為 了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一單向背壓閥。五、液壓元件的選擇1、確定液壓泵的型號及電動機(jī)功率液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為1.07Mpa,由于該系統(tǒng)比較簡 單，所以取其壓力損失£&p=0.45Mpa .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，若回路中的泄漏按10%計算，則兩 個泵的總流量應(yīng)為qp =1.1M12.06L/min =13.266L/min ,由于溢流閥最小穩(wěn) 定流量為2L/min ,而工進(jìn)時液壓缸所需流量為2.41L/min ,所以高壓 泵

13、的 流量不得少于（2+2.41 ） L/min=4.41L/min 。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用YB 一1%6型的雙 聯(lián)葉片泵，具額定壓力為6.3Mpa,容積效率1V之85%,總效率%之62%, 所以驅(qū)動該泵的電動機(jī)的功率可由泵的工作壓力（1.07Mpa ）和輸出流 量（當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min ） qp=2X6.3X910X0.9X10'Lmin=10.32L<in求出：功率為查電動機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機(jī)的型號為Y100L-42.2kw, 額定轉(zhuǎn)速為1400r/min2、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

14、用這些元件的型號及規(guī)格(見下表)液壓元件型號及規(guī)格序 號名稱通過流量qmax /L； min型號及規(guī)格1濾油器25zv-1-125 x2052雙聯(lián)葉片泵9.753單向閥104外控順序閥405溢流閥3.3756三位四通電磁換向閥6.37單向順序閥108液控單向閥45ACg -03 型9二位二通電磁換向閥8.2110單向調(diào)速閥1011壓力表12壓力表開關(guān)13電動機(jī)(1)油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進(jìn)行確定，也可外徑為接管中允許速度計算，在本設(shè)計中，出油口采用內(nèi)徑為8mm10mm 的紫銅管。(2)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，溢出混在油液中的氣體，沉淀油中的

15、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 =(57)qp, 即 V=100L六液壓缸的設(shè)計1、液壓缸的分類機(jī)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?；钊缀椭讓崿F(xiàn)往復(fù)運(yùn)動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于 360二的往復(fù)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(jī)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。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

16、接和內(nèi)半環(huán)連接，具形式與工作壓力、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)連接和錐銷連接。3）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)，包括活塞 桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選 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。5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運(yùn)動時，因運(yùn)動件 的質(zhì)量大，運(yùn)動速度較高，則在達(dá)

17、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(jī)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(jī)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(fù)載。2）考慮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(yīng)措施。3）根據(jù)主機(jī)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。4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦

18、結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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）缸體材料一灰鑄鐵：HT200,粗糙度-液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為Ra =0.2 0.4Nm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2）活塞材料一灰鑄鐵：HT150粗糙度-活塞外圓柱粗糙度Ra =0.81.6lm技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。3）活塞桿材料一實心:45鋼,粗糙度-桿外圓柱粗糙度為Ra =0.40.8-技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)2025HRCb活塞與導(dǎo)向套用H8/f7的配合，與活塞的連接可用H8 h84）缸蓋材料-45 鋼；粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為Ra=0.81.6Nm技術(shù)要求：同軸度不大于0.03Nm5）導(dǎo)向套材料一青銅粗糙度-導(dǎo)向表面粗糙度為Ra =0.8Nm技術(shù)要求：a導(dǎo)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)孔公差之半七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見 4圖紙）八、繪制液壓缸裝配圖（見A2圖紙）九、小結(jié)通過液壓課程設(shè)計練習(xí)，對這學(xué)期學(xué)習(xí)的液壓傳動知識比較系統(tǒng)的 歸納總結(jié)，用學(xué)到的理論知識去解決實際問題，加深了基礎(chǔ)知識的掌握, 對液壓傳動這門課程有了更清晰的認(rèn)識。對我而言