14液壓課程設計報告設計

-.zTOC目錄課程題及要求第一章：緒論 1第二章：工況分析 3負載計算 4負載及速度循環(huán)圖 5第三章：議定液壓系統(tǒng)原理圖 6原理的簡要分析 9順序動作表 11第四章：確定缸的主要尺寸 12缸運動參數的計算 12液壓缸的裝配圖 13選泵規(guī)格 15液壓元件的選擇 16油管的計算與選擇 17油箱的設計 18液壓油選擇及元件明細表 19第五章：液壓系統(tǒng)的驗算 20回路壓力損失的驗算 20溫升的驗算 22-.z緒論液壓系統(tǒng)的設計是整機設計的一局部，它除了應符合主機動作循環(huán)和靜動態(tài)性能等方面的要求外，還應當滿足構造簡單，工作平安可靠效率高、壽命長、經濟性好、使用維護方便等條件。液壓系統(tǒng)的設計設有固定的統(tǒng)一步驟，根據系統(tǒng)的簡繁，借鑒的多少和設計人員的經歷不同，在做法上有所差異。各局部的設計有時還要支替進展，甚至還要進展屢次反復才能完成。液壓與氣壓傳動課程設計的目的：〔１〕進一步消化理解和掌握傳動的理論知識?！玻病痴莆找簤合到y(tǒng)的設計步驟、方法和過程：掌握液壓元件的選擇方法，回路的組合方法和非標準件的設計方法；培養(yǎng)學生運用各種標準規(guī)*液壓手冊。液壓圖冊和查閱有關技術資料的能力?！玻场呈箤W生具備初步解決工程實際問題的能力，為今后的工作和畢業(yè)設計打下一個良好的根底。液壓與氣壓傳動課程設計的要求：〔１〕在設計過程中態(tài)度要端正，工作要認真，詳細的閱讀設計指導書或教材手冊上的設計實例，初步確定設計的一般方法和步驟。〔２〕根據任務書的要求，制定出個人的工作方案具體要求完成的內容：1液壓系統(tǒng)工作要求確實定和工況分析〔負載循環(huán)圖，速度循環(huán)圖〕。2液壓原理圖的擬定。3主要液壓元件的設計計算〔例油缸、油箱〕和液壓元件輔助裝置的選擇。4液壓系統(tǒng)性能的校核。5繪制液壓系統(tǒng)圖〔包括電磁鐵動作順序表、工作循環(huán)圖、液壓元件名稱〕、油缸裝配圖、油箱構造示意圖。液壓傳動技術的歷史進展與開展趨勢從公元前２００多年前到１７世紀初，包括希臘人創(chuàng)造的螺旋提出工具和中國出現的水輪機等，可是出是液壓技術最古老的應用，然液壓技術知道２０世紀３０年代才真正得到推廣與應用，20世紀30年代后，由于車輛、航空、船舶等功率傳動的推動，相繼出現了斜軸式及彎軸式軸向柱塞泵，徑向和軸向液壓馬達;1936年HarryVickers創(chuàng)造了先導控制壓力閥力標制的管制系列壓力控制元件，第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)需要反響快、功率高、精度高的液壓傳動裝置而推出了液壓技術的開展。戰(zhàn)后，液壓的技術迅速轉為民用，在機床、工程機械、農業(yè)機械、汽車行業(yè)中逐步得到推廣。今天為了和最新技術的開展保持同步，液壓技術不斷創(chuàng)新，主要表達以下特征：〔1〕提高了元件的性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小?！?〕高度的組合化集成化和模塊化?！?〕和微電子結合，走向替能化。〔二〕液壓傳動技術的開展現狀我國的液壓技術開場于20世紀50年代，液壓元件最初應用于機床和鍛壓設備，后來又用于拖拉機和工程機械，通過從國外引用技術，我國液壓工業(yè)已取得了很大的進步，但與國外的先進水平相比，還存在很多的差距，開展余地很大。液壓傳動的工作原理及其組成局部1.3.1液壓傳動的工作原理液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動件的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化未傳遞能量，經過各種控制閥和管道的傳遞，借助于液壓執(zhí)行壓系統(tǒng)利-.z用液壓泵將原動件的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化未傳遞能量，經過各種控制閥和管道的傳遞，借助于液壓執(zhí)行元件〔缸或馬達〕把液體的壓力能轉化為機械能，從而驅開工作機構，實現直線往復運動，其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它起到潤滑、冷卻和防銹作用。元件〔缸或馬達〕把液體的壓力能轉化為機械能，從而驅開工作機構，實現直線往復運動，其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它起到潤滑、冷卻和防銹作用。1.3.2液壓傳動的組成局部動力元件：原動機和液壓泵，將原動機產生的機械能轉化為液體的壓力能，輸出具有一定的壓力的油液。執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達和擺動液壓馬達，將液體的壓力能轉變?yōu)闄C械能，用從驅開工作機構的負載做功，實現往復直線運動，連續(xù)回轉運動或擺動?？刂圃簤毫Α⒘髁?、方向控制閥及其他控制元件控制調節(jié)液壓系統(tǒng)中從泵到執(zhí)行元件的油液壓力流量方向，以保證執(zhí)行元件，驅動的主機工作構造完成預定的運動規(guī)律。輔助元件：油箱、管件、過濾器、熱交換器、蓄能器、指示儀表等。工作介質：各類壓力油作為系統(tǒng)的載能介質，在傳遞能量的同時并能起潤滑冷卻的作用。液壓傳動的優(yōu)點1：借助油管可從方便地布置傳動機構。2：單位重量的輸出功率大。3：可以實現大*圍的無級調速。4：慣性小、相應快。5：可以自行潤滑自動實現過載保護6：借助于各種閥及與電氣配合，可從實現自動控制和程序控制。7：液壓裝置工作比擬穩(wěn)定。8：液壓系統(tǒng)的設計制造方便。設計內容第二章液壓系統(tǒng)的設計及計算各運動階段負載情況的分析設計說明及計算過程明確工作要求，進展工況分析工況分析液壓缸的負載主要包括：工作阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和背壓阻力等。設計題目：小型油壓機液壓系統(tǒng)設計，再本液壓系統(tǒng)中液壓缸的主要負載有：上滑塊的自重，壓制時的負載，快速回程時的負載。一般的油壓機多為四立柱式，本設計亦采用此構造。油壓機的上滑塊的重量均較大，足以克制摩擦力和回油阻力自行下落。工作循環(huán)為：啟動—快速下降—壓制—保壓—快速回退—原位停頓。啟動時間0.39s，應考慮在啟動加速階段的慣性力，其方向與運動方向相反，還有重力的作用，其方向與運動方向在此時一樣，而在快速下行階段，僅有重力作用，壓制階段，需要壓制力FL1=45000N，還受重力作用，重力作用抵消了一局部壓制力。保壓階段，負載情況和壓制階段一樣，快速回退階段，重力的方向和運動方向相反而且需壓制力FL2=4500N。密封負載是指密封裝置的摩擦力，其值與密封裝置的類型和尺寸，液壓缸的制造和油液的工作壓力有關，在未完成液壓系統(tǒng)設計之前，不知道密封裝置的參數，密封負載無法計算，一般用液壓缸的機械效率ηcm加以考慮，本設計中取ηcm=0.9.背壓負載是指液壓缸回油腔被壓所造成的阻力，在系統(tǒng)方案及液壓缸構造尚未確定之前，在負載計算時可暫不考慮。根據以上分析可計算出液壓缸的各個動作中的負載〔見表1〕。備注FL1=45000NFL2=4500Nηcm=0.9設計內容各動作時間速度形程設計說明及計算過程工況計算公式液壓缸的負載〔無損〕啟動階段快速下降壓制階段保壓階段快回階段原位停頓F=-G+G*V/g*tF=-GF=FL1-GF=FL1-GF=FL2+GF=GF=-1500+=-1447.7NF=-1500NF=45000-1500=43500NF=43500NF=4500+1500=6000NF=1500N啟動加速時間t0=0.39s，快速下行，時間t1=350mm/8m/min=2.625s,壓制時間t2=100mm/0.38m/min=15.79s，保壓時間t3=60s，快速回程時間t4=450mm/9m/min=3s快進速度8m/min，工進速度0.38m/min，快退速度9m/min，快進展程350mm，工進展程：100mm，快退行程：450mm。備注F1=-1447.7/0.9=-1609NF1=-1500/0.9=-1667NF1=43500/0.9=48333NF1=48333NF1=6000/0.9=6667NF1=1500/0.9=1667N設計內容設計說明及計算過程備注繪制液壓缸的負載圖和速度圖根據所算出的各動作的數據繪制負載——時間圖，速度——時間圖如下設計內容設計說明及計算過程備注第三章擬定液壓系統(tǒng)原理圖快速下行壓制回路設計保壓回路的設計〔1〕快速下行壓制回路的選擇液壓機液壓系統(tǒng)的特點就是產生的輸出力大，為了獲得很大的壓制力，可采用高壓泵供壓和大直徑的油缸，而后者比擬常用。當啟動后，上滑塊快速下行時，就需要大量的油液進入液壓缸的上腔，假設采用大規(guī)格的泵，不僅造價高，而且在壓制，保壓回退時損失較大。本設計采用充液筒來補充快速下行時液壓泵供油缺乏，這樣使系統(tǒng)功率利用更加合理。在壓制時可采用關閉充液筒，泵供油來實現。如圖2：保壓回路的選擇本系統(tǒng)采用液控單向閥和單向閥的密封性和液壓管路及油液的彈性來保壓，要求液壓缸等元件的密封性好。如圖3設計內容設計說明及計算過程備注泄壓回路的設計〔3〕泄壓回路的設計為了防止高壓系統(tǒng)的液壓缸換向時的液壓沖擊，需要設計泄壓回路，具體是對換向過程進展控制，先使高壓腔壓力釋放后，再切換油路，如圖4油源選擇由于設計要求壓制時，負載最大速度低，在快退時負載小，速度高。為了節(jié)省能源，減少發(fā)熱，油源選用變量泵供油，本設計的系統(tǒng)中采用限壓式變量葉片泵，為了保證系統(tǒng)的平安在泵的出口并聯一個溢流閥起平安作用，如圖5設計內容設計說明及計算過程備注動作轉換與控制方式的選擇〔5〕動作轉換的控制方式選擇在壓制后，有規(guī)定的保壓時間，在保壓后，上滑塊開場回退。本設計中采用時間繼電器配合三位四通電磁閥實現動作的轉換〔6〕液壓根本回路的組合將已選的液壓回路，組合成符合設計要求的液壓系統(tǒng)并繪制液壓系統(tǒng)原理圖如圖6設計內容設計說明及計算過程備注對原理圖簡要分析圖形符號說明：3、先導閥1、4、14溢流閥5、液壓缸6、充液筒7、液壓缸換向閥8、壓力繼電器9、釋壓器10、順序閥2、減壓閥I、I、I——液控單向閥I、I、I——單向閥11、液壓工作臺12、變量葉片泵13、濾油器15、油箱對于此原理可以簡要的分析如下：1〕快速下行當電磁鐵1YA通電后，先導閥3和上缸換向閥7左位接入系統(tǒng)，液控單向閥I被翻開，系統(tǒng)的主油路走向為：進油路：液壓泵——順序閥10——上缸換向閥7左位——單向閥I——上液壓缸5上腔回油路：上液壓缸5下腔——液壓單向閥I——上缸換向閥7的左位——油箱上滑塊在自重作用下，這時，上液壓缸上腔所需油量較大，而液壓缸的流量又較小，其缺乏局部由充液筒6經液控單向閥I向液壓缸上腔補油。壓制當上滑塊下行到接觸工件后，因受阻力而減速，液控單向閥I關閉，液壓缸上腔壓力升高，實現慢速加壓，這時的回油路走向與快速下行時一樣。設計內容設計說明及計算過程備注〔3〕保壓當上液壓缸上腔壓力升高到使壓力繼電器8動作時壓力繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵1YA斷電，則先導閥和上缸換向閥位于中位，保壓延時，保壓時間由時間繼電器〔圖中未畫出〕控制〔4〕快速回退在保壓延時完畢后，時間繼電器2YA通電，先導閥右位接入系統(tǒng)，使控制壓力油推動預泄換向閥9，并將上缸換向閥右位接入系統(tǒng)，這時，單向閥I被翻開，其主油路走向為：進油路：液壓泵——順序閥10——上缸換向閥7右位——液控單向閥I——上液壓缸5下腔回油路：上液壓缸5上腔——液控單向閥I——充液筒6這時上滑塊快速返回，返回速度由液壓泵的流量決定。當充液筒內液面超過余的油液由溢流管流回油箱〔5)原位停頓當上滑塊返回上升到擋塊壓下行程開關時，行程開關發(fā)出信號，使電磁鐵2YA斷電，先導閥和上下缸換向閥都處于中位，則上滑塊在原位置停頓不動。這時，液壓泵處于低壓卸荷狀態(tài)，油路的走向為：液壓泵——順序閥10——上缸換向閥7中位——油箱設計內容設計說明及計算過程備注順序動作表動作1YA2YA快進+-工進+-保壓--快退-+設計內容設計說明及計算過程備注確定缸的尺寸確定各個工作階段的q，P第四章確定缸的主要尺寸由表1知，液壓缸的最大工作壓力F=48333N，由課本189頁表9.4選工作壓力P=5MP確定執(zhí)行元件的主要構造參數由負載圖知最大負載F48333N，選執(zhí)行元件的背壓P=0.5MP取=0.9由速度比i==9/8=/=9=0.33D==126.78mmD取標注值為150mmd=iD=0.33*150=49.5mmA=/4D=90.24cmA=/4〔〕=71.01cmq=cV=90.24108=72.19L/minq=AV=90.24100.38=3.4L/minq=AV=71.01109=56.01L/minP==48333/9024=5.36MpaD=150mmd=49.5mmA=90.24cmA=71.01cm設計內容設計說明及計算過程備注P==6667/71.01=0.94MPP=pq=5.36Mpa×3.4L/min÷60=303.7WP=pq=0.94Mpa×56.01L/min÷60=-877W

選泵規(guī)格確定液壓泵的壓力液壓泵的工作壓力應當考慮液壓缸的最高有效工作壓力和管路系統(tǒng)的壓力損失。P泵=P1+ΣΔP其中P1=FI/A1P=4.56MpaΣΔP選取0.5MpaP泵=4.56Mpa+0.5=5.06Mpa此為靜態(tài)壓力，考慮動態(tài)壓力大于靜態(tài)壓力和順有壓力設備，所以：P=1.5P泵=7.59Mpa計算液壓泵的流量液壓泵的最大流量q泵=Kqma*其中qma*——缸所需最大流量K為池漏系數K=1.1~1.3取K=1.2q泵=Kqma*=1.2×72.19L/min=86.63L/min(4)選擇液壓泵規(guī)格型號由P額及q泵查液壓零件設計手冊，選用YB-100型單極葉片泵，該泵的根本參數為：壓力為6.3Mpa轉速960r/min確定電動機的功率由工況圖可知，液壓泵最輸出功率在快退階段?？焱藭r管路損失ΔP=0.2Mpa泵的總效率0.7，則電動機功率P電=p泵q泵/=9.04KW液壓元件的選擇由參數qma*=72.19L/minpma*=5.06Mpa選取元件：電磁閥3、滑閥機能;Y型號:W220-50壓力16Mpa流量120L/min液壓閥7、型號：4WH10-20、壓力：16Mpa流量120L/min〔3〕流動閥9、型號：4WH10-20、壓力16Mpa、流量120L/min〔4〕單向閥〔I3、I4、I5〕：型號：S-20、壓力：31.5Mpa流量115L/min、控制單向閥〔I1、I2、I6〕、型號：DFY-L32H2、壓力：21Mpa流量170L/min、溢流閥〔背壓〕：型號：Y—100B、壓力6.3Mpa減壓閥2：型號DR15G-30/Y、壓力之間*圍0.3~31.5Mpa順序閥10：型號DZ-10、流量150L/min壓力蓄電器：DP—63、調整*圍：0.6—6.3Mpa

油管的計算與選擇：按管路允許的流速進展計算，主油路油管流層q=72.19L/min允許流速V=3m/s,則管徑d===22.60mm取d=25mm出油管內徑尺寸按流量q=72.19L/minV=2.5m/s計算：則出油管的內徑d===24.76mm取d=25mm由公式有：6p=110Mpa=0.575mm則厚壁取1mm

油箱容積確實定容積計算系統(tǒng)為沖擊系統(tǒng)，油箱有效容量按泵流量k(5~7)倍確定，油箱容積Vk取6V=k=696=576L構造設計：按長寬高的比1:1:1~1:2:3之間確定取長83cm,寬83cm，高83cm

液壓油選擇30*液壓油其運動粘度為27~33厘斯序號型號數量技術規(guī)格備注1、14Y-100B26.3Mpa2DR15G-30/Y10.3~31.5Mpa3W220-50116Mpa，120L/min4Y-100B16.3Mpa74WH10-20116Mpa，120L/min8Dp-6310.6~6.3Mpa10DZ-1010.6~6.3Mpa12Y-100B16.3Mpa13網式濾油器1<25~50MpaI1,I2,I6DFY-L32H2321Mpa，170L/minI3,I4,I5S-20331.5Mpa115L/min第五章液壓系統(tǒng)的驗算1，回路壓力損失的驗算由于在整個循環(huán)過程中，工進的時候壓力損失最大故要驗算工進時的壓力損失滿足要求則其余情況下的壓力損失都滿足要求，則工進時的壓力為：∑△P=∑P入+∑2Pε+∑△PV∑P入一工進時的沿程力損失，∑2Pε為一個90°彎頭壓力損失，∑△PV二進制時個閥的局部損失之和。設該液壓系統(tǒng)的進洞油管的長度為2m，油管的內徑均為Φ25mm，選用30是液壓油，其運動粘度v=3.0密度為900kg/m3.由于進油管與出油管的直徑一樣，其均為25mm則進油速度與出油速度一樣。V=/πd2/4=2.7L/min/25π/4=0.055m/sV=0.055m/sRe=vd/w=0.055m/s×0.02m/30×10-6m2/s=36.67<Rec∑P入=λlpv2/2d=75×L×ρv/Re×d×2=8259pa∑Pε為90°彎頭的局部損失，查手冊取ε=1.0