上料機液壓系統(tǒng)課程設(shè)計

?4家科技擘院GUANGDONGUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY液壓與氣壓傳動課程設(shè)計名:廖聰名:學號：27層次：本科專業(yè)：機械電子工程級：15機電2班指導教師：劉方方2017年12月目錄TOC\o"1-5"\h\z任務(wù)書1一、明確系統(tǒng)設(shè)計的要求，進行工況分析3明確系統(tǒng)設(shè)計的要求3分析液壓系統(tǒng)工況3二、確定液壓缸主要參數(shù)7初選液壓缸的工作壓力7計算液壓缸主要參數(shù)7各工作階段的時間計算8計算液壓缸流量、壓力和功率9繪制液壓缸的工況圖10三、液壓系統(tǒng)圖的擬定11液壓系統(tǒng)的擬定11擬定液壓系統(tǒng)原理圖12四、計算與選擇液壓元件14確定液壓泵的型號及電動機功率14選擇閥類元件及輔助元件15五、驗算液壓系統(tǒng)的主要性能17壓力損失驗算17液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算19參考文獻21設(shè)計心得22任務(wù)書設(shè)計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升一一慢速上升（可調(diào)速）快速下降一一下位停止的半自動循環(huán)。采用90°V型導軌，垂直于導軌的壓緊力為60N,啟動、制動時間均為，液壓缸的機械效率為。設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表所示?；_自重（N）工件自重（N）快速上升速度（mm/§快速上升行程（mm慢速上升速度（mm/§慢速上升行程（mm快速下降速度（mm/§快速卜降行程（mm844035<1010454000500000請完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A4）。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇合適的液壓元件4、編寫液壓課程設(shè)計說明書。上料機示意圖如下：一、明確系統(tǒng)設(shè)計的要求，進行工況分析明確系統(tǒng)設(shè)計的要求上料機是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機器。機器將材料從低的位置運到高的位置，當材料取走后按下按鈕，機器從高的位置回到低的位置。實現(xiàn)沿垂直向方向的“快速上升一一慢速上升（可調(diào)速）—快速下降一一下位停止”的半自動循環(huán)。工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機構(gòu)。分析液壓系統(tǒng)工況1）運動分析根據(jù)各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如圖所示：IIi出上II-I母f~S5圖上料機動作循環(huán)圖2）負載分析a）工作負載：Fl二%:4500+800=5300N_仟nb）摩擦負載：F『二京，由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導航的載荷可由間隙和結(jié)構(gòu)尺寸，可知％=60N,取飛二0.2,。=0.1,V型角，一般為90°,則

靜摩擦負載:30.2X60靜摩擦負載:□=布k二三而亡二16,"N動摩擦負載:L*0.1X60n…動摩擦負載:Ffd==二區(qū)4州c)慣性負載Fa慣性負載為運動部件在起動和制動的過程中可按F二此二，計算。以下合力只代表大小。a腦V5300_0.04…….加速F4二萩二g8X口5~4327N…一期h5300…0.03—.減速.一，，一^一一一Chv53000.01制動.--一、N一——卬班町一0.045r-

反向加速展。二正二乖*五丁二7.35NQAv0WQ_04&反向制動\與二冢二而X飛飛-二735Nd)各階段總負載F計算液壓缸各階段中的總負載F'和液壓缸推力Fo考慮密封等阻力，取刀m=,則F=計算結(jié)果見表所示。表液壓缸各中的負載工況計算公式總負裁F(N)缸推力F(N)

起動F=Ffg+Fli加速F=Ffd+Faii+Fli快上F二Ffd+FLi減速F=Fli+Ffd=Fa2慢上F=Fli+制動F=Fli+Ffd-Faa反向加速F二?Ffd-快下F二-Rd+Fls|反向制動F=-■Rd++Fi按前面的負載分析及已知的速度要求，行程限制等，繪制出速度一時間和負載一時間圖（如圖所示）40ir18.75152518752',152y65圖液壓缸的速度一時間和負載一時間圖確定液壓缸主要參數(shù)初選液壓缸的工作壓力按負載大小根據(jù)表選擇液壓缸工作壓力表按負載選擇執(zhí)行元件工作壓力表[2]'F(kN)<55-1010~2020~3030~50>50壓力p(MPa<~????>~由液壓缸負載計算，按上表初定液壓缸工作壓力p=計算液壓缸主要參數(shù)按最大負載Fmax計算缸筒面積A得—二二3716X10-3mR1.5XB|4X3.96X10T|4X3.96X10T=00688m=688mm按計算結(jié)果根據(jù)表選擇缸筒內(nèi)徑標準值o表液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑標準系列[2]液壓缸內(nèi)???40、50、63、80、(90)、100、(110)、125、(140)、160…

徑D活塞桿直徑d???16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56…按標準?。篋=63mm根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：標J二條代入數(shù)值，解得：d=21mm按標準取值：d=22mm活塞寬度：B==導向套：C==缸筒長度：L=l+B+C=450++=518mm計算液壓缸有效作用面積為無桿腔面積：Ai二:n憚二：X0063?二000311m2有桿腔面積：七二；TT（d-『）=jX00632-0.0222）=0.00274m2各工作階段的時間計算1）快上階段vi40X10-3m/日加速二左二一0~5一二°O'/『11s加速二產(chǎn)-速At'二5*008X0,5'二0.01msi-s加速0.35-0.01V2-(10-40)V2-(10-40)X10二-0.06m/s2s減速二17.1viAt+,日硯速白十二曲X10"3X0,5--Xs減速二17.1viAt+,日硯速白十二曲X10"3X0,5--X0.06X0.5=00125m52-5難速t2=+At=0.1-0,01250.01+0.5=9.25s3）快退階段a反向加速日反向制渤--=

At0.045二0S反向加速-1,1,…了…r濟反向加速At--X009X05-00113mS3-§反向加速~事反向制引抬=+2At=04-00113-0.01130045=9.39s1）流量計算q快上二AWi=0.00311X004=0.000124^:7.464L/rn；nq慢上二AiVj=0.00311X001=0.000031Tz=1.8665；樂q快上二AM二000274X0045=0000123^/s=739sL/min2）壓力計算F快上_5898P怏上-~h~F快上_5898P怏上-~h~-0；0031口慢上二7；F愎上5898000311396Mp與F快退8795聯(lián)退二7r二通面二°32mp日3)功率計算P快上二P快上?？焐?1-896X106X124.4X10-^=235.9W,慢上二口慢上口慢上=1896X106X31.1X106=59.0WP怏退=口快退口快退=0-321X10&X123.3X10-6=39.6W繪制液壓缸的工況圖工作循環(huán)中液壓缸各階段壓力、流量和功率如表所示表液壓缸各階段壓力、流量和功率工況時間t(s)壓力p(MPa、.].If流星q(/min)功率P(W快上9慢上快退由表繪制液壓缸的工況圖如圖所示0,321q(Lmln)tq(Lmln)tIs；7.39S1.866p(int(s)235,8658.9739.58t（3）III決進工進快退圖液壓缸的工況圖三、液壓系統(tǒng)圖的擬定液壓系統(tǒng)的擬定1）選用執(zhí)行元件由系統(tǒng)動作循環(huán)圖，選定單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件2）確定供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，且比較接近，且慢上時所需的流量較少，因此選用雙聯(lián)葉片泵為油泵。3）調(diào)速方式選擇從工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。4）速度換接選擇由于快上和慢上之間速度需要換接，但對緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)控制二位二通電磁閥實現(xiàn)速度換接。5）換向方式選擇采用三位四通電磁閥進行換向，以滿足系統(tǒng)對換向的各種要求。選用三位閥的中位機能為Y型。6）平衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和停留的時間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設(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)置了一節(jié)流閥。7）其它選擇為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處設(shè)置測壓點。擬定液壓系統(tǒng)原理圖完成以上各項選擇后，作出擬定的液壓系統(tǒng)原理圖和各電磁鐵的動作順序表如圖所示。

1YA3Y42m傳蝌1YA3Y42m傳蝌f—————十t—唯下十——-+1--濾油器；2—雙聯(lián)葉片泵；3一溢流閥；4—單向閥；5一節(jié)流閥;6—三位四通電磁換向閥；7—調(diào)速閥；8一二位二通電磁換向閥；9—液控單向閥；10—單向順序閥；11一壓力表；12一壓力表開關(guān)；13一油箱；15一行程開關(guān)圖液壓系統(tǒng)的原理圖四、計算與選擇液壓元件確定液壓泵的型號及電動機功率1）計算液壓泵壓力估算壓力損失經(jīng)驗數(shù)據(jù)：一般節(jié)流調(diào)速和管路簡單的系統(tǒng)取Xapi=Q.2"0.5MPa,有調(diào)速閥和管路較復雜的系統(tǒng)取￡△Pi=0.5"l.5MPa0液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為，由于系統(tǒng)有調(diào)速閥，但管路簡單，所以取壓力損失￡△a=0.5MP"計算液壓泵的工作壓力為Pp=p+，△川二1.896+0.5=2.396MPa2）計算所需液壓泵流量考慮泄漏的修正系數(shù)K：K=~。液壓缸在整個工作循環(huán)中最大流量為min。取回路泄漏修正系數(shù)K=,計算得所需兩個液壓泵的總流量為qp二L1X7,464二8.21。//而由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min,工進時液壓缸所需流量為min,所以高壓泵的流量不得少于min3）選用液壓泵選用YB什型的雙聯(lián)葉片泵。液壓泵額定壓力為，排量分別為r和r,取容積效率4p產(chǎn)，總效率4=,額定轉(zhuǎn)速分別為1450r/min和1450r/min。4）選用電動機擬選Y系列三相異步電動機，滿載轉(zhuǎn)速2830r/min,按此計算液壓泵實際輸出流量為qp=（6,3+6.3）X10-3X2830X085=3030.（^計算所需電動機功率為1.424kWPPqP2396乂1。6X3。一309X101.424kW~600,85選用YE2-90S-2電動機。電動機額定功率為，滿載轉(zhuǎn)速為2830r/min選擇閥類元件及輔助元件1）標準件根據(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，由產(chǎn)品目錄確定這些元件的型號及規(guī)格如表所示2）非標件a）油管：根據(jù)實際流量類比確定，采用內(nèi)徑為8mm外徑為10mm勺紫銅管b）油箱：低壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的2-4倍，為了更好的散熱，取油箱容積為150L。表液壓元件型號規(guī)格及主要參數(shù)[2]序號名稱型號規(guī)格主要參數(shù)1濾油器WV40X180流量40L/min

2雙聯(lián)葉片泵排量r;壓力3溢流閥YF-B10B流量10L/min；調(diào)壓范圍?7MPa4單向閥AF3-Ea10B流量10L/min；開啟壓力5節(jié)流閥CS-1002流重12L/min;壓力6三位四通電磁換向閥DSG-03-3C40流星60;壓力7調(diào)速閥Q-25B取小流里L/min；壓力?8二位二通電磁換向閥22D-25B優(yōu)里L/min；壓力9液控單向閥AQF3-EI0B流重50L/min;壓力10單向順序閥SV/SCV*03-*流星50L/min;壓力11壓力表Y-100T里程0?5MPa12壓力表開關(guān)QF3-EI0B13油箱755X500X405容積150L14電機YE2-90S-2轉(zhuǎn)速2840r/min；功率15行程開關(guān)LXJM1-810

8五、驗算液壓系統(tǒng)的主要性能壓力損失驗算現(xiàn)在元件、管道、安裝形式均已基本確定，所以需要驗算一下系統(tǒng)各部分的壓力損失，看其是否在前述假設(shè)的范圍內(nèi)，借此可較準確的確定泵和系統(tǒng)各處的工作壓力，以較準確的調(diào)節(jié)變量泵、溢流閥和各種壓力閥。保證系統(tǒng)的正常工作,并達到所要求的工作性能，當系統(tǒng)執(zhí)行元件為液壓缸時，液壓泵的最大工作壓力應(yīng)滿足Fg*A?Pp2+-Ap2+APIAiAi(1)慢上時的壓力損失。慢上時管路中的流量較小，流速較低，沿程壓力損失和局部壓力損失可忽略不計。(2)快退時的壓力損失?？焱藭r，缸的無桿腔的回油量是進油量的兩倍，其壓力損失比快進時要大，因此必須計算快退時的進油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的卸載壓力?？焱藭r工作缸的進油量為qi二0.123X103m%,回油量為a”0.14X10-吟1)確定油液的流動狀態(tài)雷諾數(shù)則工作缸進油路中液流的雷諾數(shù)為4X0.123X10"JRei==130,5<2320nX8X10-3X1,5X10-4工作缸進油路中液流的雷諾數(shù)為4X014X10Re2==1485<2320nX8X10-3X1,5X10-4因此，工作缸進、回油路中的流動都是層流2)計算沿程壓力損失￡&Ph料+X0.123X10-JK,

進油路上，流速,二口二r乂舊：一口T=2.45/%有75」p/Reid2751,8900X2.792XX130.50.00823.5X105Pa回油路上，流速,一標--*源乂］：；二?2,79人，有75I"Re2d2751485180008=3.98X10%(3)計算局部壓力損失由于采用集成塊式的液壓裝置，因此只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力2損失。通過各閥的局部壓力損失按3占二APs(^)計算，結(jié)果列于表中。表閥類元件局部壓力損失元件名稱額定8M:/(L/min)實際通過流量/(L/min)額定壓力損失/Pa實際壓力損失/Pa三位四通換向閥6020.74kx51.218X'/1.38X105調(diào)速閥162X10號0.233XJ05單向閥101.BX10"卜0.336X'05順序閥502X10號0.3xm若取集成進油路的壓力損失M=03X10%,回油路壓力損失3M=0.5X105Pa,則進油路和回油路總的壓力損失分別為^Api二2Apri+￡ap±i+￡ap/二(35+t218十0233+0336+03)XI^Pa:5587X10叩a^^AP2=￡ap)l2+￡ap22+y^APjg=(398+1,38+0.3+0.5)X10&Pa=616X105Pa工作缸快退時的工作壓力為F*XAp=Al879.5+547X10sX3.11X10A?X105Pa2.74X103-=9,985這樣，快退時泵的工作壓力為Pp=Pi+=(9.985+5,58)X105=15.572X105Pa21.56MPa<2396明根據(jù)計算結(jié)果可知，該液壓泵的最大工作壓力滿足要求。從以上驗算結(jié)果可以看出，說明該系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)、元件的參數(shù)比較合理，壓力和流量滿足要求冏。液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算該系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在工進階段，大流量泵卸荷，功率使用合理，同時油箱容量可以取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱溫升不大，故省略了系統(tǒng)溫升驗算冏。20參考文獻[1]徐激主編.機械設(shè)計手冊（M.機械工業(yè)出版社，[2]黎啟柏主編.液壓元件手冊（M.機械工業(yè)出版社,[3]于治明主編.液壓傳動（M.航空工業(yè)出版社，設(shè)計心得為期一周的液壓實訓已經(jīng)結(jié)束，在這個過程中，我們學到了很多。通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，我們了解到了設(shè)計一套完整的液壓系統(tǒng)需要經(jīng)過哪些步驟，要做哪些計算。在設(shè)計的過程中我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，因此我們需要大量的因此我們需要大量的查閱資料，在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。一周的時間并不是很長，要完成一套液壓系統(tǒng)的設(shè)計并不是輕松的事情，所以需要團隊中要協(xié)調(diào)分工，體現(xiàn)出了團隊合作的重要性。在設(shè)計過程中，總是遇到考慮不周、計算出錯等問題，而每次發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，我們就需要做大量的工作，花大量的時間才能解決，為此，我也變得更加耐心和細心，為以