推薦-液壓與氣壓傳動課程設(shè)計小型液壓機(jī)精品

1、液壓與氣壓傳動課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(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)問世以來發(fā)展很 快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(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)整個液壓系統(tǒng)的完善；自動化、 智能化，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(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）工作臺較大，滑塊行程較長，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、手動和半自動等工作方式，操作方便；（4）液壓機(jī)具有保壓、延時和自動回程的功能，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后，當(dāng)速度達(dá)到快進(jìn)速度6.5m/min 時保持勻速到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動摩擦阻力： F., =0. 1 X 1000=100 Xd.背壓負(fù)載吊為平衡移動部件的自重，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=說一G + F“=5OOOON返回啟動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，來初步確定由手冊查表取液壓 缸工作壓力為5MPa。將液壓缸的無桿腔作為主工作腔，考慮到缸下行時，滑塊自 重采用液壓方式平衡，則可計算出液壓缸無桿腔的有效面積，取液壓缸的機(jī)械效 率為%“=090。計算液壓缸內(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算見表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4210.

6、 027快進(jìn)1000. 0064100壓制501003.266.9快退啟動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 降的時候，液壓泵以全流量供油。當(dāng)轉(zhuǎn)化成慢速加壓壓制時.,泵的流量減小，最 后流量為0。.當(dāng)液壓缸反向回程時，泵的流量恢復(fù)為全流量供油。液壓缸的運(yùn)動方向 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程中因自重而出現(xiàn)自動下降的現(xiàn)象，在液壓缸 有桿腔回路上設(shè)置一個單向閥。.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)采用差動連接的 調(diào)速回路。.為了使液壓缸下降過程中壓力頭由于自重使下降速度越來越快，在三位 四通換向閥處于左位時回油路口應(yīng)設(shè)置一個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)自動控制，在液壓缸的活塞桿運(yùn)動方向上安裝了三個接近開關(guān), 使液壓系統(tǒng)能夠自動切換工作狀態(tài)。.為了使系統(tǒng)工作時壓力恒定，在泵的出口設(shè)置一個溢流閥，來調(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P = 3.26MPa ,此時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)計算，取泄漏系數(shù) K= 1.1,則 “ =

9、11 OL/miiio根據(jù)以上計算結(jié)果查閱機(jī)械設(shè)計手冊，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)時輸入功率最大，這時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 機(jī)，其額定功率P=750W ,額定轉(zhuǎn)速n=1450r/min,按所選電動機(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該元件的最大實(shí) 際流量可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格，結(jié)果見表7-1 o表47液壓元件的型號及規(guī)格序號元件名 稱額定壓 力/Pa排量 ml/r型號及規(guī)格說明1變量泵7133.9YB-C129B額定轉(zhuǎn)速1000r/min驅(qū) 動電機(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油箱的容積計算容量V（單位為L）計算按教材式（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算可知，工進(jìn)時油液流動速度較小，通過的流量為6.9L/min,主 要壓力損失為閥件兩端的壓降可以省略不計。快進(jìn)時液壓桿的速度 匕=65/min ,此時油液在進(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狀態(tài)，此系統(tǒng)采用N32號液壓油，室 溫為20度時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 液壓閥的局部壓力損失則與通過閥的流量大小有關(guān)，若閥的額定流量和額定壓力 損失分別為和%,則當(dāng)通過閥的流量為q時的閥的壓力損失由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。油液溫升的計算在整個工作循環(huán)中，工進(jìn)和快進(jìn)快退所占的時間相差

15、不大，所以，系統(tǒng)的 發(fā)熱和油液溫升可用一個循環(huán)的情況來計算。快進(jìn)時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量快進(jìn)時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快退時液壓缸的發(fā)熱量快退時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壓制時液壓缸的發(fā)熱量 壓制時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。散熱量的計算當(dāng)忽略系統(tǒng)中其他地方的散熱，只考慮油箱散熱時，顯然系統(tǒng)的總發(fā)熱功 率H全部由油箱來考慮。這時油箱散熱面積A的計算公式為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K=89, 良好時K=1517.5；風(fēng)扇強(qiáng)行冷卻時K=2023；強(qiáng)迫水冷時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)計過程中主要針對油壓機(jī)設(shè)計了其快進(jìn)、工進(jìn)、保壓、快退動作過程 的原理圖，根據(jù)原理圖及其相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計選擇了主缸輔助缸輔助元件。由于油壓機(jī)動作過程中壓力控制是個難點(diǎn)問題，在壓頭回程的過程中如何 解決壓力的突然釋放將是下一步主要開展的工作。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 內(nèi)外機(jī)型無較大差距，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 過濾、冷卻及防止沖擊和振動方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，國內(nèi) 外液壓機(jī)都趨向于集成化、封閉式設(shè)計，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)計的周期也比較短。近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來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，體積也相對更小，重量也更輕無 需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動和噪聲。邏輯插裝閥具 有體積小、重量輕、密