液壓課程設計---建筑砌塊試驗機液壓系統(tǒng)的設計

1、<p>　　液 壓 與 氣 壓 傳 動</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　學 院： 機電工程學院 </p><p>　　設計題目： 建筑砌塊試驗機液壓系統(tǒng)的設計 </p><p>　　專業(yè)班級：

2、 機械電子工程2009級3班 </p><p>　　學 生： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2011年12月</b></p>&

3、lt;p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 工況分析與計算………………………………………………………………………… 2</p><p>　　1.1工況分析 …………………………………………………………………………… 2</p><p>　　1.2負載分析與計算 …………………………………………………………………… 2<

4、;/p><p>　　2 液壓系統(tǒng)圖的擬定……………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.1系統(tǒng)功能分析 ……………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.2調(diào)速方式的選擇 …………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.3執(zhí)行元件的選擇 ………

5、…………………………………………………………… 4</p><p>　　2.4換向回路的選擇 …………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.5快速運動回路和速度換接回路 …………………………………………………… 4</p><p>　　2.6系統(tǒng)圖的繪制 ……………………………………………………………………… 4</p>

6、;<p>　　3 液壓元件的計算與選擇………………………………………………………………… 5</p><p>　　3.1液壓泵的選擇 ……………………………………………………………………… 5</p><p>　　3.2閥類元件及輔助元件的選擇 ……………………………………………………… 6</p><p>　　4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設計…………………………

7、…………………………………………… 6</p><p>　　4.1液壓缸結(jié)構(gòu)的計算 ………………………………………………………………… 6</p><p>　　4.2液壓缸結(jié)構(gòu)圖 ……………………………………………………………………… 7</p><p>　　設計總結(jié)………………………………………………………………………………… 8</p><p

8、>　　參考文獻………………………………………………………………………………… 9</p><p>　　設計題目：建筑砌塊試驗機液壓系統(tǒng)的設計</p><p>　　試設計建筑砌塊試驗機的液壓系統(tǒng)。該試驗機用于小型建筑砌塊（試件的主規(guī)格為390mm×190mm×190mm）的抗壓強度和抗折強度的試驗，主機采用立式四柱結(jié)構(gòu)，加載液壓缸置于橫梁上方，通過驅(qū)動與活塞桿相連的

9、抗壓試驗壓板或抗折試驗鋼棒，完成抗壓及抗折強度試驗。</p><p>　　抗壓試驗時，試件置于試驗機承壓板上，試件的軸線與試驗機壓板的壓力中心重合，以10~30kN/s的速度加荷，直至試件破壞?？拐墼囼灥目拐壑ё砂卜旁诘鬃系膬筛摪艚M成，抗折支座的中線與試驗機壓板的壓力中心重合，抗折試驗鋼棒以250N/s的速度加荷直至試件破壞。故試驗機的工作循環(huán)為：快速下行→加壓→快速上行。</p><p

10、>　　經(jīng)查閱相關(guān)標準和計算表明：最大壓制力2000kN，運動部件的重量為3.5kN，液壓缸密封處的摩擦力230kN；快進快退行程和速度分別為100mm和30mm/s。</p><p>　　要求通過電液結(jié)合實現(xiàn)自動循環(huán)和加載檢測。</p><p><b>　　1 工況分析與計算</b></p><p><b>　　1.1工況分析&

11、lt;/b></p><p>　　抗壓試驗時，試件置于試驗機承壓板上，試件的軸線與試驗機壓板的壓力中心重合，以10~30kN/s的速度加荷，直至試件破壞?？拐墼囼灥目拐壑ё砂卜旁诘鬃系膬筛摪艚M成，抗折支座的中線與試驗機壓板的壓力中心重合，抗折試驗鋼棒以250N/s的速度加荷直至試件破壞。</p><p>　　最大壓制力2000kN，運動部件的重量為3.5kN，液壓缸密封處的摩擦

12、力230kN；快進快退行程和速度分別為100mm和30mm/s。</p><p>　　要求通過電液結(jié)合實現(xiàn)自動循環(huán)和加載檢測。</p><p><b>　　1.1.1工作循環(huán)</b></p><p>　　試驗機的工作循環(huán)為：快速下行→加壓→快速上行。</p><p>　　1.1.2工作循環(huán)圖</p><

13、;p><b>　　工作循環(huán)圖為圖一。</b></p><p><b>　　快進</b></p><p><b>　　工進</b></p><p><b>　　快退</b></p><p><b>　　圖一</b></p&g

14、t;<p>　　1.2負載分析與計算</p><p>　　工作循環(huán)負載見表一。</p><p><b>　　表一</b></p><p><b>　　1.2.1負載分析</b></p><p>　　工作負載 Fmd=1996,5kN</p><p>　　摩擦負

15、載 Ffs=230kN</p><p>　　慣性負載 Fi=0.35kN</p><p><b>　　1.2.2負載計算</b></p><p><b>　　負載流量計算</b></p><p>　　A=F/ηcm(p1-p2/2)=πD2/4 ∴D=324mm，取D=320mm</p&

16、gt;<p>　　因為D=0.707d，得d=228mm，取d=220mm</p><p>　　實際有效面積：無桿腔A1=πD2/4=0.079m2</p><p>　　有桿腔A2=π(D2-d2)/4= 0.042m2</p><p>　　活塞桿A= A1- A2= 0.037mm2</p><p><b>　　負載

17、流量見表二。</b></p><p><b>　　表二</b></p><p>　　1.2.3負載圖與速度圖繪制</p><p>　　快進時v=30mm/s，工進時v=10mm/s，快退時v=30mm/s。</p><p>　　負載圖與速度圖見圖二。 </p><p>　　F/kN

18、 v/mm/s</p><p><b>　　2226.85</b></p><p><b>　　30</b></p><p>　　230.35 230 </p><p>　　230 </p

19、><p><b>　　10</b></p><p>　　0 t 0 t </p><p>　　圖二

20、 -30 </p><p>　　2 液壓系統(tǒng)圖的擬定</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)功能分析</b></p><p>　　要求此液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的工作循環(huán)是：快速下行→加壓→快速上行?？爝M快退的速度是30mm/s，工進加壓速度是10mm/s，快進行程100mm，工進行程25mm，

21、快退行程125mm，工作負載1996,5kN。</p><p>　　對于此液壓系統(tǒng)，要求加工過程中定位精確，能夠快速換向。在設計閥的時候，要考慮到工作在最低速度時調(diào)速閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應該比要求的工作行程大點，包括工作行程和最大行程，主要是考慮到安全方面和實際運用中，在壓力方面也要考慮到滿足最大負載要求。并且在滿足要求的情況下，盡量使液壓系統(tǒng)的成本降低。</p><p&

22、gt;　　2.2調(diào)速方式的選擇</p><p>　　考慮到本系統(tǒng)功率大，要求溫升小，速度剛性高，調(diào)速范圍大，故采用容積調(diào)速。</p><p>　　2.3執(zhí)行元件的選擇</p><p>　　因系統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進和工作，反向快退，且快進、快退速度相等，因此選用單活塞桿液壓缸，快進時差動連接，無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2,的兩倍。</p><

23、p>　　2.4換向回路的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)對換向的平穩(wěn)性沒有嚴格的要求，所以選用電磁換向器的換向回路。為了便于工作臺在任意位置停止，使調(diào)整方便，所以采用三位四通換向閥。閥的中位機能的選擇對保證系統(tǒng)工作性能有很大作用，為了滿足本專機工作位置的調(diào)整方便性，決定采用“M”型中位機能。</p><p>　　2.5快速運動回路和速度換接回路</p><p>

24、;　　因為快進、快退和工進的速度相差比較大，為了減少功率損耗，采用變量泵。</p><p><b>　　2.6系統(tǒng)圖的繪制</b></p><p>　　將上述所選定的液壓回路進行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補充，即組成如圖三所示的液壓系統(tǒng)圖。</p><p><b>　　圖三</b></p><p>

25、;　　液壓系統(tǒng)中電磁鐵的動作順序見表三。</p><p><b>　　表三</b></p><p>　　3 液壓元件的計算與選擇</p><p><b>　　3.1液壓泵的選擇</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)要求，選取變量葉片泵YBP-E作為系統(tǒng)液壓泵。該泵額定排量為20~125mL/r，額定

26、壓力為16MPa，額定轉(zhuǎn)速為1000~1500r/min。</p><p>　　3.2閥類元件及輔助元件的選擇</p><p>　　各類閥可通過最大流量和實際工作壓力選擇，閥的規(guī)格見表四。</p><p><b>　　表四</b></p><p>　　4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　4.

27、1液壓缸結(jié)構(gòu)的計算</p><p>　　（1） 缸筒壁厚和外套的計算</p><p>　　a. 液壓缸的壁厚一般是指鋼筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。其值由液壓缸的強度條件來確定。</p><p>　　對于中高壓系統(tǒng)或當D/&<3,2時，缸筒厚度&一般按厚壁筒來計算。</p><p><b>　　= 49mm</b

28、></p><p>　　取&=43mm，D1=D+2&=406mm</p><p>　　式中：D----液壓缸直徑</p><p>　　-----缸筒試驗壓力，當液壓缸額定工作壓力p16Mpa時。取</p><p>　　b. 缸底厚度的確定</p><p><b>　　缸底有油孔的時候&

29、lt;/b></p><p><b>　　取80mm</b></p><p>　?。?）活塞桿強度校核</p><p>　　a. 因為活塞桿總行程為125mm,而活塞桿直徑為320mm,l/d<10不需要進行穩(wěn)定校核</p><p><b>　　b. 缸壁厚度驗算</b></p&g

30、t;<p>　　(3) 液壓缸的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　液壓缸主要尺寸確定后，就要進行各部分結(jié)構(gòu)設計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置及液壓缸的連接結(jié)構(gòu)。</p><p>　　a. 缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體端部和缸蓋的連接形式及工作壓力、缸體材料及工作條件等因素有

31、關(guān)。所以選法蘭連接。</p><p>　　b. 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　選擇螺紋連接</b></p><p>　　c. 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封防塵緊鎖裝置。導向套的結(jié)構(gòu)選擇與端蓋分開的導向結(jié)構(gòu)。便于導向套磨損后方便更換。導向套的位置安裝在密封圈的內(nèi)側(cè)，有利于導向套的潤滑?；钊?/p>

32、觸的密封形式選擇Y型。防塵圈選擇毛氈圈。</p><p>　　d. 液壓缸的緩沖裝置</p><p>　　液壓缸帶動插刀運動時，因為運動件質(zhì)量較小，運動速度較低，快進則在達到終點前就與工件發(fā)生接觸，因此前端不采用緩沖裝置。缸體后端采取固定式緩沖裝置。</p><p>　　(4) 液壓缸的主要零件材料和技術(shù)要求</p><p>　　缸體材料選擇

33、45，表面粗糙度為</p><p>　　活塞材料選擇ZQSn6-6-3，活塞外圓柱表面粗糙度為</p><p>　　活塞桿材料選擇45，配合表面粗糙度為</p><p>　　缸蓋材料選擇45鋼，配合表面粗糙度為</p><p>　　導向套材料選擇青銅，導向表面粗糙度 </p><p><b>　　4.2液壓缸

34、結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　結(jié)合以上計算，液壓缸結(jié)構(gòu)原理圖見圖四。</p><p><b>　　設計總結(jié)</b></p><p>　　通過本次設計，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)合設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設計中，

35、我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是機械設計手冊和INTERNET成了我們很好的助手,不僅對制圖有了更進一步的掌握，MathType、Auto CAD和WORD這些軟件的掌握也是很有必要的。通過制定設計方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計算零件的工作能力，以及針對課程設計中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴展了我們的知識面，在此過程中，和隊員的探討，大大擴大了我們的動手能力和合作能力，對每一個標準件，查閱國標，在查閱資料的過程中，我們要判

36、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。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力將會使我們受益非淺。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。</p><p><b>　　參考文獻</

37、b></p><p>　　[1] 機械設計手冊. 第二卷：機械工業(yè)出版社，2004 ISBN 7-111-14734-0</p><p>　　[2] 機械設計手冊. 第四卷：機械工業(yè)出版社，2004 ISBN 7-111-14736-7</p><p>　　[3] 張利平. 液壓傳動設計指南：化學工業(yè)出版社</p><p>　　[4]