液壓系統(tǒng)經(jīng)典畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、序號(hào)（學(xué)生學(xué)號(hào)）：201140110225液壓課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級(jí)：2011級(jí)本機(jī)制（2）班學(xué)號(hào)：201140110225設(shè)計(jì)者：湯特指導(dǎo)老師：黃磊 肖新華 黃松林 2014年3月一序言1.設(shè)計(jì)的目的2設(shè)計(jì)的要求二工況分析1. 動(dòng)力分析（負(fù)載分析）2. 運(yùn)動(dòng)分析（速度分析） 3.繪制負(fù)載圖和速度圖三確定液壓缸 1液壓缸的工作壓力2液壓缸主要尺寸3計(jì)算最大流量4確定液壓缸的結(jié)構(gòu) 5. 工況圖的繪制四擬定液壓原理圖1速度回路的選擇比較2壓力回路的選擇比較 3. 換向回路的選擇比較 4. 泵的供油方式 5. 確定總的液壓原理圖（說明清楚各個(gè)動(dòng)作的進(jìn)油路和回油路的路線）五液壓元件的

2、選擇1. 泵的選擇2電動(dòng)機(jī)的選擇3液壓閥的選擇4輔助原件六 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能1壓力損失驗(yàn)算 2. 溫升的驗(yàn)算七. 總結(jié)一序言1、課程設(shè)計(jì)目的通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使

3、我們受益非淺。 在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。 同時(shí)為畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后工作中進(jìn)行液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。2、設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容設(shè)計(jì)步驟如下：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容大致如下：(1) 明確設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行工況分析，繪制工況圖；(2) 確定液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)；(3) 擬訂液壓系統(tǒng)原理圖；(4) 計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；(5) 液壓缸設(shè)計(jì)，繪制液壓缸裝配圖；(6) 繪制工作圖，編寫技術(shù)文件，如果有些同學(xué)能力好，時(shí)間寬裕的話并提出電氣控制系統(tǒng)控制液壓

4、元件的設(shè)計(jì)。以上步驟中各項(xiàng)工作內(nèi)容有時(shí)是互相穿插、交叉進(jìn)行的。對(duì)某些復(fù)雜的問題，需要進(jìn)行多次反復(fù)才能最后確定。在設(shè)計(jì)某些較簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)時(shí)，有些步驟可合并和簡(jiǎn)化處理。3、題目：上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作循環(huán)：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V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）80010001200工件自重（N）450050005500快速上升速度（mm/s）404550快速上升行程（mm）350350400慢速上升速度（mm/s）101316慢速上升行程（mm

5、）100100100快速下降速度（mm/s）455555快速下降行程（mm）400450500圖2 上料機(jī)示意圖4、進(jìn)度安排時(shí)間任務(wù)安排備注第一周星期一星期二任務(wù)布置，收集和閱讀有關(guān)資料，根據(jù)任務(wù)書要求進(jìn)行工況分析，確定液壓缸參數(shù)，擬定液壓原理圖，確定各階段動(dòng)作的油路走向；星期三星期五選擇液壓元件，系統(tǒng)性能驗(yàn)算，繪制草繪液壓原理圖；第二周星期一星期二繪制正式液壓原理圖及部分液壓元件圖，計(jì)算和選擇液壓元件； 星期三星期四液壓缸設(shè)計(jì)，編制正式設(shè)計(jì)說明書；星期五修改說明書和圖紙達(dá)到規(guī)范，進(jìn)行答辯。5、基本要求1液壓傳動(dòng)方案的分析，液壓原理圖的擬定。液壓原理圖一張：A3紙質(zhì)；2. 部分液壓元件圖：A3

6、紙質(zhì)或A4紙質(zhì)；3. 主要液壓元件的設(shè)計(jì)計(jì)算（例油缸）和液壓元件、輔助裝置，設(shè)計(jì)說明書一份（約6000-8000字）：說明文件中涉及的圖有：負(fù)載循環(huán)圖、速度循環(huán)圖、工流圖、液壓系統(tǒng)原理圖、液壓系統(tǒng)分塊圖、油缸結(jié)構(gòu)示意圖、油箱結(jié)構(gòu)示意圖，用A4紙打印。4. 提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。5. 電子檔液壓原理圖和設(shè)計(jì)說明書上交，并以姓名和學(xué)號(hào)命名。 2 工況分析 對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過程中速度和負(fù)載的變化規(guī)律，也就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。 1.運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)各執(zhí)行在一個(gè)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

7、：快進(jìn) 工進(jìn) 快退 2.動(dòng)力分析 工作負(fù)載 導(dǎo)軌的靜摩擦負(fù)載 導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦負(fù)載 動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1 靜摩擦系數(shù)3.慣性負(fù)載加速：減速：制動(dòng)：反向加速：反向制動(dòng)： 根據(jù)以上計(jì)算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路。因此在對(duì)快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺(tái)2的重量。則液壓缸各階段中的負(fù)載如表3.1所示（）。表3.1 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)起動(dòng)5316.975907.74加速5351.715946.34快上5308.495898.32減速5276.075862.3慢上5308.495898.32反向加速 51.7157.

8、46快下8.499.43制動(dòng)-40.13-44.593 繪制負(fù)載圖和速度圖三初步確定液壓缸的參數(shù)1、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2.0MPa2、計(jì)算液壓缸的尺寸 式中F-液壓缸上的外負(fù)載 p-液壓缸的有效工作壓 A-所求液壓缸有有效工作面積 按標(biāo)準(zhǔn)取值：D=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿直徑： 代入數(shù)值，解得：d=21mm 按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=22mm則液壓缸的有效面積為：無桿腔面積： 有桿腔面積： 3.計(jì)算最大流量 繪制如下表：工況壓力流量功率快上1.77.48212.34慢下1.71.8753.08快下0.00317.3

9、90.384.確定液壓缸的結(jié)構(gòu) 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(dòng)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

10、型等。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(duì)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。5. 工況圖的繪制 四擬定液壓原理圖1.速度回路的選擇比較 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小， 滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)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) 速回路。2.壓力回路的選擇比較 為防止在上端停留時(shí)重物下落和在停留斯間內(nèi)

11、保持重物的位置，特 在液壓缸的下腔（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)置一單向背壓閥。3.換向回路的選擇比較 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對(duì)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(shí)現(xiàn)速度的換接。4.泵的供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需流量較大，且比較 接近。在慢上時(shí)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(gè)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。5.確定總的液壓原理圖 系統(tǒng)工作過程：快上時(shí)，電磁閥2有電，兩泵同時(shí)工作，液壓油經(jīng)過電換向閥6、液控單向閥8

12、、背壓閥7，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(shí)，活塞走到420mm處，壓下行程開關(guān)，行程閥3，4換接，同時(shí)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。工作太速度下降?？煜聲r(shí)，行程閥復(fù)位，電磁閥1有電，雙泵同時(shí)供油，經(jīng)過換向閥6（左位）、調(diào)速閥10、背壓閥7、液控單向閥8、換向閥6回到油箱。5 液壓元件的選擇 1.泵的選擇 液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為1.7MPa，由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為 兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵總流為，于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/mi

13、n，而工進(jìn)時(shí)液壓缸所需流量為1.87L/min，則高壓泵的流量不得少于4.87L/min。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，故應(yīng)選用型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容量效率，總效率，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（2.1Mpa）和輸出流量（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min） 求出： 2.電動(dòng)機(jī)的選擇 查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y90S-6，功率為750w,額定轉(zhuǎn)速為910r/min。3.液壓閥的選擇序號(hào)名稱通過流量型號(hào)及規(guī)格1濾油器11.47xlx-06-082雙聯(lián)葉片泵9.753單向閥4.8754外控順序閥4.8755溢流閥3.3756三位四通電磁換向閥9

14、.757單向順序閥11.578液控單向閥11.579二位二通電磁換向閥8.2110單向調(diào)速閥9.7511壓力表12壓力表開關(guān)13電動(dòng)機(jī)4. 輔助原件（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，也可按管中允許速度計(jì)算，在本設(shè)計(jì)中，出油口采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。（2）油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)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(jì)算，取其體積: , 即V=70L6 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)的性能 1.壓力損失驗(yàn)算根據(jù)計(jì)算慢上時(shí)管道內(nèi)的油液流動(dòng)速度約為0.50m/s，通過的流量為1.5L/min，數(shù)值較小，主要壓力損

15、失為調(diào)整閥兩端的壓降；此時(shí)功率損失最大；而在快下時(shí)滑臺(tái)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(yàn)算。所以有快進(jìn)做依據(jù)來計(jì)算卸荷閥和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，快進(jìn)時(shí)液壓缸的速度為此時(shí)油液在進(jìn)油管中的流速為（1）沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20時(shí)，動(dòng)力粘度，所以有：，管中為層流，則阻力損失系數(shù)，若取進(jìn)、回油管長(zhǎng)度均為2m，油液的密度為，則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為（2）局部壓力損失 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(gòu)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

16、有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力損失為和，則當(dāng)通過閥的流量為q時(shí)的閥的壓力損失式為因?yàn)?5mm通徑的閥的額定流量為260L/min，所以通過整個(gè)閥的壓力相比14MPa很小，且可以忽略不計(jì)。同理，快上時(shí)回油路上的流量，則回油路油管中的流速。由此可計(jì)算出（層流），,所以回油路上沿程壓力損失為:(3）總的壓力損失 同上面的計(jì)算所得可求出2.溫升的驗(yàn)算在單位時(shí)間內(nèi)液壓系統(tǒng)的總發(fā)熱量H可按下式計(jì)算液壓泵的輸入功率液壓執(zhí)行元件的輸出功率液壓系統(tǒng)的總效率經(jīng)計(jì)算可得，在快上時(shí)H=249.7W，在慢上時(shí)，H=276.25W。在慢上時(shí)的發(fā)熱略大于快上時(shí)，現(xiàn)取較大的值進(jìn)行校核其熱平衡求出熱溫升。設(shè)油箱的三個(gè)邊長(zhǎng)1：1

17、：11：2：3范圍內(nèi)，散熱面積為，假設(shè)通風(fēng)良好，取.所以油液的溫升為：室溫為20，熱平衡溫度為36.71<65,沒有超出允許范圍。七小結(jié) 通過這次兩周的液壓課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少上學(xué)期液壓課上未曾知曉的知識(shí)，開拓了我的眼界，并且之前所學(xué)的液壓知識(shí)也得到了鞏固和加強(qiáng)，使得我明白了液壓設(shè)備里面的各個(gè)孤立的液壓元件之間是怎樣相互配合工作的?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)的收獲很大。 通過這次液壓及氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，讓我深深的了解到自身知識(shí)的不足且孤立。在設(shè)計(jì)過程中，碰到液壓之外的知識(shí)經(jīng)常一臉茫然，不知道從何下手，幸好通過組內(nèi)其他人的幫助，讓我一步步熟悉，慢慢的熟練起來。這個(gè)問題讓我懂得各門功課之間是有著相互的聯(lián)系的，液壓課程設(shè)他們并不是相互的孤立的。在這個(gè)過程中也鍛煉了我解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)又鍛煉了我應(yīng)用和查閱資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。 并且，在這次上料機(jī)的設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)了我查閱先關(guān)資料的能力。在開始設(shè)計(jì)后，看到老師給的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單