上料機液壓系統(tǒng)設計說明書

1、<p>　　《液壓傳動》課程設計說明書</p><p>　　一、液壓傳動課程設計的目的</p><p>　　1、鞏固和深化已學的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設計計算的一般方法和步驟。</p><p>　　2、鍛煉機械制圖，結構設計和工程運算能力。</p><p>　　3、熟悉并會用有關國家標準、部頒標準、設計手冊和產品樣本等技術資料。&l

2、t;/p><p>　　4、提高學生使用計算機繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進行實際工程設計的能力。</p><p>　　二、液壓課程設計題目</p><p>　　題目（二）設計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升——慢速上升（可調速）——快速下降——下位停止的半自動循環(huán)。采用900V型導軌，垂直于導軌的壓緊力為60N，啟動、制動時間均為0.5s，液壓

3、缸的機械效率為0.9。設計原始數(shù)據(jù)如下表所示。</p><p><b>　　試完成以下工作：</b></p><p>　　1、進行工況分析，繪制工況圖。</p><p>　　2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。</p><p>　　3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。</p><p>　　4、繪制液壓

4、缸裝配圖（A1）。</p><p>　　5、編寫液壓課程設計說明書。</p><p><b>　　上料機示意圖如下：</b></p><p><b>　　圖2 上料機示意圖</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　工況分析…

5、………………………………… 2 </p><p>　　負載和速度圖的繪制………………………… 5</p><p>　　液壓缸主要參數(shù)的確定…………………… 6</p><p>　　液壓系統(tǒng)的擬定……………………………… 9</p><p>　　液壓元件的選擇……………………………… 10</p><p>　　液

6、壓缸的設計……………………………… 11</p><p>　　擬定液壓系統(tǒng)原理圖…………………………14</p><p>　　繪制液壓缸裝配圖………………………… 14</p><p>　　參考文獻…………………………………… 14</p><p><b>　　工況分析</b></p><p&

7、gt;　　對液壓傳動系統(tǒng)的工況分析就是明確各執(zhí)行元件在工作過程中的速度和負載的變化規(guī)律，也就是進行運動分析和負載分析。</p><p><b>　　運動分析</b></p><p>　　根據(jù)各執(zhí)行元件在完成一個工作循環(huán)內各階段的速度，繪制以速度為縱坐標，時間或位移為橫坐標的速度循環(huán)圖，掌握一個工作循環(huán)中速度的變化情況。如下圖所示：</p><p&g

8、t;　　工作循環(huán)中速度的變化情況圖</p><p><b>　　動力分析</b></p><p>　　動力分析是研究機器在工作過程中，其執(zhí)行機構的受力情況，圖2為上料機液壓系統(tǒng)的負載—位移曲線圖。</p><p><b>　　負載—位移曲線圖</b></p><p><b>　　負載分析&

9、lt;/b></p><p>　　負載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內各階段的受力情況。工作機構作直線運動時，液壓缸必須克服的負載為：</p><p><b>　　式中：—工作阻力</b></p><p><b>　　—摩擦阻力</b></p><p><b>　　—慣性阻力&

10、lt;/b></p><p><b>　　工作負載：</b></p><p>　　此系統(tǒng)的工作阻力即為工件的自重與滑臺的自重。</p><p><b>　　2）摩擦負載：</b></p><p>　　此系統(tǒng)的摩擦阻力滑臺所受阻力，與導軌的形狀，放置情況和運動狀態(tài)有關。</p>&

11、lt;p>　　此系統(tǒng)為v型導軌，垂直放置，故</p><p>　　---摩擦因數(shù) a---V型角，一般為90°</p><p>　　由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導軌的載荷可由間隙和結構尺寸求得，已知</p><p>　?。哼\動部件及外負載對支撐面的正壓力。</p><p>　?。耗Σ料禂?shù)，分為靜摩擦系數(shù)（一般取

12、0.2~0.3，一般取0.05~0.1）</p><p><b>　　故?。?</b></p><p><b>　　則有：靜摩擦負載：</b></p><p><b>　　動摩擦負載：</b></p><p><b>　　3）慣性負載</b></p

13、><p>　　慣性負載是運動部件的速度變化時，由其慣性而產生的負載，可用牛頓第二定律計算： </p><p>　　G---運動部件的重量（N）</p><p>　　g---重力加速度，</p><p>　　△v---速度變化值（）</p><p>　　△t---起動或制動時間（s）</p><

14、;p><b>　　加速：</b></p><p><b>　　減速：</b></p><p><b>　　制動：</b></p><p><b>　　反向加速：</b></p><p><b>　　反向制動：</b></p

15、><p>　　根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置應平衡回路。因此，在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下表（=0.9）</p><p>　　液壓缸各階段中的負載</p><p>　　二、負載和速度圖的繪制</p><p>　　按前面的負載分析及已知的速度要

16、求，行程限制等，繪制出負載和速度圖（如下所示）</p><p><b>　　F/N</b></p><p>　　6738.26 </p><p>　　6683.63 6677.03</p><p><b>　　85.2

17、 </b></p><p>　　9.33 </p><p>　　0 350 400 s/mm </p><p><b>　　-64.47</b></p><p><b>　　速度—行程圖</b></p><p>&

18、lt;b>　　V(mm/s)</b></p><p><b>　　45</b></p><p><b>　　10</b></p><p>　　0 450 s/mm</p><p><b>　　55</b></p&

19、gt;<p><b>　　負載—行程圖</b></p><p>　　三、液壓缸主要參數(shù)的確定</p><p>　　液壓缸工作壓力主要根據(jù)運動循環(huán)各階段的最大總負載力來確定，此外，還需要考慮一下因素：</p><p>　?。?）各類設備的不同特點和使用場合</p><p>　　（2）考慮經(jīng)濟和重量因素，壓力選

20、得低，則元件尺寸大，重量重，壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對元件的制造精度，密封性能要求高。</p><p>　　1、初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所遇初選此設備的工作壓力為1.5Mpa</p><p>　　2、計算液壓缸的尺寸</p><p>　　式中：F---液壓缸上的外負載

21、</p><p>　　P---液壓缸的工作壓力</p><p>　　---液壓缸的工作效率 </p><p>　　A---所求液壓缸有有效工作面積 </p><p>　　按標準取值：D=80mm </p><p>　　根據(jù)快

22、上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 代入數(shù)值，解得：d=34.1mm </p><p>　　按標準取值： d=35mm</p><p>　　活塞寬度： B=0.8D=64mm</p><p>　　導向套長度：C=0.8d=28mm</p><p>　　液壓缸缸筒長度：L=

23、450+B+C=532mm</p><p>　　則液壓缸的有效面積為：</p><p><b>　　無桿腔面積：</b></p><p>　　有桿腔面積： </p><p>　　3、活塞桿穩(wěn)定性的校核</p><p>　　因為活塞桿總行程為450而活塞桿直徑為35mm，L/d=45

24、0/35=13>10,材料力學中的有關公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數(shù)=2?；钊麠U材料用普通碳鋼則：材料強度試驗值=，系數(shù)</p><p>　　=1/5000，柔性系數(shù)=85， 因為=96<=85=120，所以其臨界載荷為：</p><p>　　由上式可知：在當n=4時，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。</p><p&g

25、t;　　4、求液壓缸的最大流量</p><p><b>　　5、繪制工況圖</b></p><p>　　工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力，流量和功率見下表：</p><p>　　液壓缸各工作階段的壓力流量和功率</p><p>　　以上是液壓缸壓力，流量和功率的表格，依照上表中的數(shù)值，可繪制出液壓缸的工況圖（如下）&

26、lt;/p><p><b>　　1.29</b></p><p><b>　　0.0012</b></p><p>　　0 t/s</p><p><b>　　13.56</b></p><p><b>

27、;　　13.41</b></p><p><b>　　2.41 </b></p><p>　　0 t/s</p><p><b>　　291.54</b></p><p>　　48.2 </p><

28、p><b>　　0.57</b></p><p>　　0 t/s</p><p>　　快上 慢上 快下 </p><p><b>　　液壓缸的工況圖</b></p><p>　　四、液壓系統(tǒng)圖的擬定</p><p>

29、;　　液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面問題：</p><p><b>　　1）供油方式 </b></p><p>　　從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下的時侯所需流量較大，且比較接近，在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)效率，節(jié)能的角度考慮，采用單一定量泵的供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。</p><p>

30、;<b>　　2）調速回路 </b></p><p>　　有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調速閥的回油節(jié)流調速。</p><p>　　3）速度換接回路 </p><p>　　由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關發(fā)訊控制二位二通電磁閥實

31、現(xiàn)速度換接。</p><p>　　4）平衡及鎖緊回路 </p><p>　　為防止在上端停留時重物下落和在停留的期間內保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設置液控單向閥;另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。</p><p><b>　　五、液壓元件的選擇</b></p><p&

32、gt;　　1、確定液壓泵的型號及電動機功率</p><p>　　液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為1.07Mpa,由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失.所以液壓泵的工作壓力為</p><p>　　兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵的總流量應為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為2L/min，而工進時液壓缸所需流量為2.41L/min，所以高壓泵的流量不得少于（2+2.41

33、）L/min=4.41L/min。</p><p>　　根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產品目錄，故應選用型的雙聯(lián)葉片泵，其額定壓力為6.3Mpa,容積效率，總效率，所以驅動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力（1.07Mpa）和輸出流量（當電動機轉速為910r/min） 求出：</p><p>　　查電動機產品目錄，擬選用的電動機的型號為Y100L-4，功率為2.2kw,額定轉速為1400r/

34、min。</p><p>　　2、選擇閥類元件及輔助元件</p><p>　　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，可選用這些元件的型號及規(guī)格（見下表）</p><p><b>　　液壓元件型號及規(guī)格</b></p><p>　?。?）油管 油管內徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計

35、算，在本設計中，出油口采用內徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。</p><p>　?。?）油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，溢出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。</p><p>　　油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積: </p><p>　　, 即V=100L</p><p><b>　

36、　六 液壓缸的設計</b></p><p>　　1、液壓缸的分類機組成</p><p>　　液壓缸按其結構形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類?；钊缀椭讓崿F(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于的往復擺動，輸出轉矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。</p><p>　　

37、液壓缸的結構基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。</p><p>　　2、液壓缸的主要參數(shù)設計（已經(jīng)計算）</p><p>　　3、液壓缸的結構設計</p><p>　　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)連接和內半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關。</p>&

38、lt;p>　　2）活塞桿與活塞的連接結構 常見的連接形式有：整體式結構和組合式結構。組合式結構又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。</p><p>　　3）活塞桿導向部分的結構 活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋、導向套的結構，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 </p><p>　　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，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力

39、、溫度、運動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型圈，Y型圈，奧米加型等。</p><p>　　5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。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，可調緩沖裝置。

40、</p><p>　　6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。</p><p>　　4、液壓缸設計需要注意的事項</p><p>　　1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載。</p><p>　　2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內如無緩沖裝置和排

41、氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。</p><p>　　3）根據(jù)主機的工作要求和結構設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。</p><p>　　4）液壓缸各部分的結構需根據(jù)推薦結構形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。</p><p>　　5、液壓缸主要零件的材料和技術要求</p><p><

42、;b>　　1）缸體 </b></p><p>　　材料---灰鑄鐵: HT200,</p><p>　　粗糙度---液壓缸內圓柱表面粗糙度為</p><p>　　技術要求：a內徑用H8-H9的配合</p><p>　　b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度</p><p><b>　　2）

43、活塞</b></p><p>　　材料---灰鑄鐵：HT150 </p><p>　　粗糙度---活塞外圓柱粗糙度</p><p>　　技術要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內孔與活塞桿的配合可取H8。</p><p><b>　　3）活塞桿</b></p><p&g

44、t;　　材料---實心：45鋼， </p><p>　　粗糙度---桿外圓柱粗糙度為</p><p>　　技術要求：a調質20~25HRC</p><p>　　b活塞與導向套用的配合，與活塞的連接可用</p><p><b>　　4）缸蓋</b></p><p>　　材料---45鋼； </

45、p><p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為</p><p>　　技術要求：同軸度不大于</p><p><b>　　5）導向套</b></p><p><b>　　材料---青銅</b></p><p>　　粗糙度---導向表面粗糙度為</p><p>

46、　　技術要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%</p><p>　　b外徑D內孔的同軸度不大于內孔公差之半</p><p>　　七、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（見圖紙）</p><p>　　八、繪制液壓缸裝配圖（見圖紙）</p><p><b>　　九、小結</b></p><p>　　通過

47、液壓課程設計練習，對這學期學習的液壓傳動知識比較系統(tǒng)的歸納總結，用學到的理論知識去解決實際問題，加深了基礎知識的掌握，對液壓傳動這門課程有了更清晰的認識。</p><p>　　對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。人不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！&

48、lt;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】 左健民 . 液壓與氣壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　毛智勇 . 液壓與氣動技術 . 北京：機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　丁數(shù)模 . 液壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社，2001<