推薦-液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)小型液壓機(jī)精品

1、液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師年月日機(jī)械電子工程系目錄第一章緒論液壓機(jī)是制品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一，自19世紀(jì)問(wèn)世以來(lái)發(fā)展很 快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。 由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā) 展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一 體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、 智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、 標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個(gè)方面。由于需要進(jìn)行多種工藝，

2、液壓機(jī)具有如下的特點(diǎn)：（1）工作臺(tái)較大，滑塊行程較長(zhǎng)，以滿足多種工藝的要求；（2）有頂出裝置，以便于頂出工件；（3）液壓機(jī)具有點(diǎn)動(dòng)、手動(dòng)和半自動(dòng)等工作方式，操作方便；（4）液壓機(jī)具有保壓、延時(shí)和自動(dòng)回程的功能，并能進(jìn)行定壓成型和定 程成型的操作，特別適合于金屬粉末和非金屬粉末的壓制；（5）液壓機(jī)的工作壓力、壓制速度和行程范圍可隨意調(diào)節(jié)，靈活性大。 因此，對(duì)液壓系統(tǒng)的研究存在重要的意義。第二章工作狀況分析繪制并分析運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖。圖2-1：速度循環(huán)圖由圖1可知:主液壓缸克服靜摩擦力啟動(dòng)后，當(dāng)速度達(dá)到快進(jìn)速度6.5m/min 時(shí)保持勻速到250mm處，由此轉(zhuǎn)工進(jìn)速度0.45m/min至380

3、mm處。然后以 10mmin的速度快退至原來(lái)位置并停止。分析并繪制部件負(fù)載圖a.工作負(fù)載尸”尸50000 Xb.運(yùn)動(dòng)部件由于速度變化引起的慣性負(fù)載入，P,n = y- =、=221N（加減速時(shí)間取 0. 05s）g A/ 9.8 0.05 x 60c.摩擦負(fù)載廠,靜摩擦阻力：匕0.2X1000=200 X動(dòng)摩擦阻力： F., =0. 1 X 1000=100 Xd.背壓負(fù)載吊為平衡移動(dòng)部件的自重，取液壓缸的背壓負(fù)載丐=1000No表2-1工作循環(huán)各階段的外負(fù)載工況負(fù)載值下降啟動(dòng)F = Fb-G + Fts+Fm=42N加速F = FG + F,d = WN壓制F = Fb-G + Ffd +

4、FIA =5OOON保壓b=說(shuō)一G + F“=5OOOON返回啟動(dòng)F = Fb-G + Ffs + Fm = 421N快退F = Fb-G + F”100N根據(jù)受力分析做出負(fù)載圖FX圖2-2受力負(fù)我圖第三章液壓系統(tǒng)原理圖的擬定液壓缸主要參數(shù)的確定工作壓力P的確定工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型，來(lái)初步確定由手冊(cè)查表取液壓 缸工作壓力為5MPa。將液壓缸的無(wú)桿腔作為主工作腔，考慮到缸下行時(shí)，滑塊自 重采用液壓方式平衡，則可計(jì)算出液壓缸無(wú)桿腔的有效面積，取液壓缸的機(jī)械效 率為%“=090。計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為50100N,取d/D=0.7501005x106x0

5、.90= 0.011m501005x106x0.90= 0.011m2D = 0.120/?按 GB/T2348-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值 D=140mmd=0. 7D98nun由此求得液壓缸的實(shí)際有效工作面積無(wú)桿腔實(shí)際有效面積：4=（。2=153862有桿腔實(shí)際有效而積：A=）= 78472計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量快進(jìn)：% = A匕=100L/ min壓制:q、= A% = 6.9L/ min快退:% = A）匕=78.5L/ min液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓力和流量計(jì)算見(jiàn)表3-1 o表37液壓缸工作循環(huán)各階段的壓力、流量工作階段負(fù)載N工作腔壓力MPa輸入流量L/min快進(jìn)啟動(dòng)4210.

6、 027快進(jìn)1000. 0064100壓制501003.266.9快退啟動(dòng)4210. 0536恒速1000.012778.5根據(jù)二pq可得液壓缸在工作循環(huán)中各階段的功率，其結(jié)果如表3-2所示。表3-2液壓缸各工作循環(huán)中各階段的功率工作階段工率W快進(jìn)10. 67I:進(jìn)374.9快退8. 37液壓系統(tǒng)圖分析.考慮到液壓機(jī)工作時(shí)所需功率較大，固采用變量泵的容積調(diào)速方式。.為了滿足速度的有極變化，采用壓力補(bǔ)償變量液壓泵供油，即在快速下 降的時(shí)候，液壓泵以全流量供油。當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時(shí).,泵的流量減小，最 后流量為0。.當(dāng)液壓缸反向回程時(shí)，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運(yùn)動(dòng)方向 采用三位四通M型

7、電磁換向閥和二位二通電磁換向閥控制。停機(jī)時(shí)三位四通換向 閥處于中位，使液壓泵卸荷。.為了防止壓力頭在工作過(guò)程中因自重而出現(xiàn)自動(dòng)下降的現(xiàn)象，在液壓缸 有桿腔回路上設(shè)置一個(gè)單向閥。.為了實(shí)現(xiàn)快速空程下行和慢速加壓，此液壓機(jī)液壓系統(tǒng)采用差動(dòng)連接的 調(diào)速回路。.為了使液壓缸下降過(guò)程中壓力頭由于自重使下降速度越來(lái)越快，在三位 四通換向閥處于左位時(shí)回油路口應(yīng)設(shè)置一個(gè)順序閥作背壓閥使回油路有壓力而 不至于使速度失控。.為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在液壓缸的活塞桿運(yùn)動(dòng)方向上安裝了三個(gè)接近開(kāi)關(guān), 使液壓系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換工作狀態(tài)。.為了使系統(tǒng)工作時(shí)壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個(gè)溢流閥，來(lái)調(diào)定系統(tǒng) 壓力。液壓系統(tǒng)原理圖綜上分析

8、可得小型液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理如圖3-1所示。99圖37液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖1-變量泵2-溢流閥3-油箱4-單向閥5-三位四通電磁換向閥6-單向順3序閥7-液壓缸8-過(guò)濾器9-調(diào)速閥10-二位二通電磁換向閥第四章液壓元件的計(jì)算與選擇液壓泵的選擇由液壓缸的_況圖，可以看出液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在加壓壓制階段 時(shí)P = 3.26MPa ,此時(shí)液壓缸的輸入流量極小，且進(jìn)油路元件較少故泵到液壓缸 的進(jìn)油壓力損失估計(jì)取為AP =0.2MPa o所以泵的最高工作壓力修=19.78+0.2=3.46MPa。液壓泵的最大供油量%,按液壓缸最大輸入流量(100L/min)計(jì)算，取泄漏系數(shù) K= 1.1,則 “ =

9、11 OL/miiio根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用YBC129B YB型葉片泵， 其額定壓力P=7MPa,排量為V=133.9mL當(dāng)轉(zhuǎn)速為1000r/miii。由于液壓缸在進(jìn)時(shí)輸入功率最大，這時(shí)液壓缸的工作壓力為3.46MPa, 流量為6.9L/min ,取泵的總效率77 =0.85 ,則液壓泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)所要的功率 n Pxq P =L =468W,ri根據(jù)此數(shù)據(jù)按JB/T8680.1-1998,選取丫8024型丫系列小型三相異步電動(dòng) 機(jī)，其額定功率P=750W ,額定轉(zhuǎn)速n=1450r/min,按所選電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓泵 的排量,液壓泵最大理論流量q = nV = 194L/min

10、 ,大于汁算所需的流量llOL/niin, 滿足使用要求。4. 2閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過(guò)該元件的最大實(shí) 際流量可選出這些液壓元件的型號(hào)及規(guī)格，結(jié)果見(jiàn)表7-1 o表47液壓元件的型號(hào)及規(guī)格序號(hào)元件名 稱額定壓 力/Pa排量 ml/r型號(hào)及規(guī)格說(shuō)明1變量泵7133.9YB-C129B額定轉(zhuǎn)速1000r/min驅(qū) 動(dòng)電機(jī)功率為750W2溢流閥調(diào)壓712C175通徑20mm3三位四通換向 閥28160WEH10G通徑20mm4順序閥最大工 作壓力 32MPa160HCT06L1夕皿=160/7 min （單向行程調(diào)速閥）5調(diào)速閥28160FBG-3-125

11、-106單向閥開(kāi)啟0. 15MPa最大200S20A220通徑20mm7二位二通換向 閥281602WE10D10通徑20mm421油箱的容積計(jì)算容量V（單位為L(zhǎng)）計(jì)算按教材式（78） : V= %”由于液壓機(jī)是高壓系統(tǒng),自二7。所以油箱的容量：V = 7xl00=700Lo取 V = 700L第五章液壓系統(tǒng)性能的運(yùn)算壓力損失和調(diào)定壓力的確定進(jìn)油管中的壓力損失由上述計(jì)算可知，工進(jìn)時(shí)油液流動(dòng)速度較小，通過(guò)的流量為6.9L/min,主 要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計(jì)?？爝M(jìn)時(shí)液壓桿的速度 匕=65/min ,此時(shí)油液在進(jìn)油管的速度。= 0.303i/sq6.9x10-3= 0.303i/sI

12、 0.25 x222 x 10 x60沿程壓力損失沿程壓力損失首先要判斷管中的流動(dòng)狀態(tài)，此系統(tǒng)采用N32號(hào)液壓油，室 溫為20度時(shí)y = l.OxlOT/s ,所以有“ vd 0.303x22x103 ,八八八R = =：一 = 665.9 2320Y LOxlO-475油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù)% = T=0.113,若取進(jìn)油 Ke和回油的管路長(zhǎng)均為4m,油液的密度為。=900Kg/r,則進(jìn)油路上的沿程壓力 損失為AP =2 xx 竺二 0.U3x一二 x 映 * 0303-二 0000849M& d 222x10-32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

13、通過(guò)液壓閥的局部壓 力損失，由于管道安裝和管接頭的壓力損失一般取沿程壓力損失的10%,而通過(guò) 液壓閥的局部壓力損失則與通過(guò)閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力 損失分別為和%,則當(dāng)通過(guò)閥的流量為q時(shí)的閥的壓力損失由a 、，I vAp產(chǎn)物.x（，）-算得AP = o.5x =0.195MPa小于原估算值0. 5MPa,所以是安全的。則進(jìn)油路上的壓力總損失為：=0. 195+0. 000849 = 0. 196MPa回油管路上的壓力損失快進(jìn)時(shí)回油路上的流量% =aE=78.5L/min,則回油管路中的速度:78.5x10-30.25 x30278.5x10-30.25 x302x 10 x6

14、0二l.85?/s由此可以il算出；=550 2320油液在管中的流動(dòng)狀態(tài)為層流，則阻力損失系數(shù).75A = =0. 135Re所以回油路上的沿程壓力損失為ad I pF 八4900 xl,852 八八”qudAP = Zx x - = 0.135 x x= 0.0278MP。d 230 x10-32而通過(guò)液壓閥的局部壓力損失：AP = O.5x則回油路上的壓力總損失為：應(yīng)=0. 0278+0. 12=0. 1478MPa由上面的計(jì)算所得求出總的壓力損失：Z AP = Z M + & z AP2 =0. 268MPaA這與估算值相符。油液溫升的計(jì)算在整個(gè)工作循環(huán)中，工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時(shí)間相差

15、不大，所以，系統(tǒng)的 發(fā)熱和油液溫升可用一個(gè)循環(huán)的情況來(lái)計(jì)算?？爝M(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量快進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為:Fo =Fv=10. 8W泵的輸出功率為:_ _0.0064x 106x100 x107T 0.85x60因此快進(jìn)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為:”, = 2,75W522快退時(shí)液壓缸的發(fā)熱量快退時(shí)液壓缸的有效功率為:=八，=16.6W泵的輸出功率為:pq 0.0127xl()6x78.5xl0-3?/0.85x60=12.551V= 19.55W=12.551V= 19.55WH, =2一2二2. 95W523壓制時(shí)液壓缸的發(fā)熱量 壓制時(shí)液壓缸的有效功率為：=Fv=375. 75W泵的輸出功率：n

16、 pq 3.26x106x6.9x10-3P = -=441W0.85x60因此壓制時(shí)2. 95液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為：”,=2-2二65. 25W總的發(fā)熱量為：H=l. 75+2. 95+65. 25=69. 95W則求出油液溫升近似值為:69 95A7 = -= = 1.288 V4002溫升沒(méi)有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需要設(shè)置冷卻器。散熱量的計(jì)算當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時(shí)，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功 率H全部由油箱來(lái)考慮。這時(shí)油箱散熱面積A的計(jì)算公式為aKZ式中A一油箱的散熱面積（加2）H一油箱需要的散熱功率（W）一油溫（一般以55?？紤]）與周圍環(huán)境溫度的溫差K散熱系數(shù)。與油箱周

17、圍通風(fēng)條件的好壞而不同，通風(fēng)很差時(shí)K=89, 良好時(shí)K=1517.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時(shí)K=2023；強(qiáng)迫水冷時(shí)K=110175。這里 取自然良好的通風(fēng)散熱，所以油箱散熱面積A為：衿J儂1 =。6百KZ 17x6.7第六章結(jié)論在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要針對(duì)油壓機(jī)設(shè)計(jì)了其快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、快退動(dòng)作過(guò)程 的原理圖，根據(jù)原理圖及其相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)選擇了主缸輔助缸輔助元件。由于油壓機(jī)動(dòng)作過(guò)程中壓力控制是個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，在壓頭回程的過(guò)程中如何 解決壓力的突然釋放將是下一步主要開(kāi)展的工作。另外控制系統(tǒng)可能的不完善及 管路布置、密封件老化、油溫變化引起泄漏問(wèn)題也是工作的重點(diǎn)。作為液壓機(jī)兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國(guó) 內(nèi)外機(jī)型無(wú)較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在 過(guò)濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi) 外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在 液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、 性能可靠而且設(shè)計(jì)的周期也比較短。近年來(lái)在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的 優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對(duì)更小，重量也更輕無(wú) 需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。邏輯插裝閥具 有體積小、重量輕、密