液壓課程設(shè)計(jì)說明書 劉明輝

1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校液壓課程設(shè)計(jì)一、液壓課程設(shè)計(jì)的題目設(shè)計(jì)一臺(tái)上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升慢速上升（可調(diào)速）快速下降下位停止的半自動(dòng)循環(huán)。采用900V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間均為0.5s，液壓缸的機(jī)械效率為0.9。設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下表所示。數(shù) 參 據(jù)數(shù)數(shù) 據(jù)滑臺(tái)自重（N）1400工件自重（N）5800快速上升速度（mm/s）55快速上升行程（mm）420慢速上升速度（mm/s）18慢速上升行程（mm）100快速下降速度（mm/s）60快速下降行程（mm）550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（A4）。3、計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇

2、標(biāo)準(zhǔn)液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（A3）。5、編寫液壓課程設(shè)計(jì)說明書。上料機(jī)示意圖如下：圖2 上料機(jī)示意圖 - 4 -4.1一、工況分析及參數(shù)確定1.1 方案的擬定1）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(shí)流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。2）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。3）速度、換接回路 由于系統(tǒng)各階段對換接的位置要求高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。4）平衡及鎖緊 為了克服滑臺(tái)自重在快下過程中的影響和防止在上端停留時(shí)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

3、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(shí)現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價(jià)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(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟(jì)性很好，系統(tǒng)效率高。1.2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(jì)性好，系統(tǒng)效率高，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(gè)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。1.3負(fù)載分析 1）工作負(fù)載 工作負(fù)載等于

4、工作臺(tái)自重加上物料的重量即 （5800+1400）N=7200N2）摩擦負(fù)載 由導(dǎo)軌的角度與間隙計(jì)算平均摩擦 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校液壓課程設(shè)計(jì)由于工件為垂直起升，垂直作用于導(dǎo)軌的預(yù)緊力F=60N,取fs=0.2，fd=0.1則有 靜摩擦負(fù)載 Ffs=（0.2×60/sin45°）N=16.96N 動(dòng)摩擦負(fù)載Ffd=（0.1×60/sin45°）N=8.458N3）慣性負(fù)載12加速階段減速階段 制動(dòng)階段反向加速階段 反向制動(dòng)階段 根據(jù)以上計(jì)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)置平衡回路。因此在對快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，

5、就不考慮滑臺(tái)的重量。則液壓缸各階段中的負(fù)載如以下表所示：液壓缸各階段負(fù)載工況計(jì)算公式總負(fù)載F/N缸推力F/N啟動(dòng)7216.968018.84加速7289.218099.13快上7208.498009.43減速7154.187949.13慢上7208.498009.43制動(dòng)7182.077179.13反向加速96.56107.28快下8.499.43制動(dòng)-79.59-88.431.4負(fù)載圖和速度圖的繪制按照前面的負(fù)載分析結(jié)果及已知的速度要求，行程限制等，繪制出負(fù)載圖及速度圖如下圖負(fù)載圖-速度圖二、系統(tǒng)原理圖的擬定從以上液壓缸工況圖可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時(shí)流量變化確實(shí)很大，因此可以選用雙泵供油是

6、正確的。該系統(tǒng)在慢速和快下時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，由于系統(tǒng)功率和速度變化大，但系統(tǒng)的工作負(fù)載變化小，調(diào)速特性要求不高，是可行的。此外，為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留期間內(nèi)保持重物的位置，在液壓缸的無桿腔進(jìn)油路上設(shè)置了液控單向閥。另一方面，為了克服滑臺(tái)自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一個(gè)單向背壓閥?？焐?、快下和慢上之間速度換接采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)。綜上所述擬定液壓系統(tǒng)原理圖見附圖。1)系統(tǒng)工作過程：快上時(shí)，溢流閥11關(guān)閉，兩泵同時(shí)工作且電磁換向閥2（2YA）帶電，液壓油經(jīng)過電磁換向閥2右端、液控單向閥5、單向背壓閥6，流入無桿腔，再經(jīng)過換向閥9回油箱。慢上時(shí)，活塞走到300mm處

7、，壓下行程閥7，使電磁閥9（3YA）有電，液壓油經(jīng)過調(diào)速閥流回油箱。液壓油壓力升高，溢流閥11打開，大流量泵卸荷，只有小流量泵供油，工作太速度下降?？煜聲r(shí)，電磁換向閥2（1YA）有電，溢流閥11關(guān)閉，雙泵同時(shí)供油，經(jīng)過換向閥2左端、單向閥、單向背壓閥6、液控單向閥5回到油箱。三、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見A3紙）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(dòng)缸三類?；钊缀椭麆倢?shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。根據(jù)使用場合和工況分析，采用活塞缸。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(gè)

8、部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)（已經(jīng)計(jì)算） 3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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)。根據(jù)工況分析，采用法蘭連接。 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。根據(jù)工況分析，采用半環(huán)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(dòng)速度的范圍不同而

9、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。采用O型圈。5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)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。十一、參考資料1、液壓與氣動(dòng)技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社2、機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊（液壓與氣動(dòng)部分） 冶金出版社3、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 化學(xué)工業(yè)出版社4、液壓工程手冊 機(jī)械工業(yè)出版社八、液壓缸主要參數(shù)的確定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，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0Mpa 。2 ）計(jì)算液壓缸的尺寸按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=80 mm 根據(jù) d與D的關(guān)系取 ，則液壓缸的有效作用面積為：無桿腔面積 有桿腔面積 3) 活塞桿穩(wěn)定性校核 因?yàn)榛钊麠U總行程520 mm,而活塞桿直徑為56 mm,l/d=520/56=9.29<10,無需進(jìn)行