液壓課程設(shè)計(jì)--小型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　課程題及要求</b></p><p><b>　　第一章：緒論</b></p><p><b>　　第二章：工況分析</b></p><p><b>　　負(fù)載計(jì)算</b

2、></p><p><b>　　負(fù)載及速度循環(huán)圖</b></p><p>　　第三章：議定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　原理的簡(jiǎn)要分析</b></p><p><b>　　順序動(dòng)作表</b></p><p>　　第四章：確定缸的主要尺

3、寸</p><p><b>　　缸運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算</b></p><p><b>　　液壓缸的裝配圖</b></p><p>　　缸的工況圖及選泵規(guī)格</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p><p><b>　　油管的計(jì)算與

4、選擇</b></p><p><b>　　油箱的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　液壓油選擇及元件明細(xì)表</p><p>　　第五章：液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算</p><p><b>　　回路壓力損失的驗(yàn)算</b></p><p><b>　　溫升的驗(yàn)算</

5、b></p><p><b>　　液壓課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一臺(tái)小型油壓機(jī)液壓系統(tǒng)，其油壓機(jī)工作循環(huán)為：快速下降——壓制——保壓——快速退回——原位停止。主要性能參數(shù)

6、詳見(jiàn)下表。</p><p>　　指 導(dǎo)教 師： </p><p>　　2011年1月13日</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了應(yīng)符合主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作安全可靠效率高、壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好

7、、使用維護(hù)方便等條件。</p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)有固定的統(tǒng)一步驟，根據(jù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁，借鑒的多少和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不同，在做法上有所差異。各部分的設(shè)計(jì)有時(shí)還要支替進(jìn)行，甚至還要進(jìn)行多次反復(fù)才能完成。 </p><p>　　液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的：（１）進(jìn)一步消化理解和掌握傳動(dòng)的理論知識(shí)。（２）掌握液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟、方法和過(guò)程：掌握液壓元件的選擇方法，回路的組合方法和非標(biāo)準(zhǔn)

8、件的設(shè)計(jì)方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范液壓手冊(cè)。液壓圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。（３）使學(xué)生具備初步解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后的工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的要求：（１）在設(shè)計(jì)過(guò)程中態(tài)度要端正，工作要認(rèn)真，詳細(xì)的閱讀設(shè)計(jì)指導(dǎo)書或教材手冊(cè)上的設(shè)計(jì)實(shí)例，初步確定設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。（２）根據(jù)任務(wù)書的要求，制定出個(gè)人的工作計(jì)劃具體要求完成的內(nèi)容：1液壓系統(tǒng)工作要

9、求的確定和工況分析（負(fù)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(shè)計(jì)計(jì)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(dòng)作順序表、工作循環(huán)圖、液壓元件名稱）、油缸裝配圖、油箱結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　液壓傳動(dòng)技術(shù)的歷史進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　從公元前２００多年前到１７世紀(jì)初，包括希臘人發(fā)明的螺旋提出工具和中

10、國(guó)出現(xiàn)的水輪機(jī)等，可是出是液壓技術(shù)最古老的應(yīng)用，然液壓技術(shù)知道２０世紀(jì)３０年代才真正得到推廣與應(yīng)用，20世紀(jì)30年代后，由于車輛、航空、船舶等功率傳動(dòng)的推動(dòng)，相繼出現(xiàn)了斜軸式及彎軸式軸向柱塞泵，徑向和軸向液壓馬達(dá);1936年Harry Vickers發(fā)明了先導(dǎo)控制壓力閥力標(biāo)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)需要反應(yīng)快、功率高、精度高的液壓傳動(dòng)裝置而推出了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓的技術(shù)迅速轉(zhuǎn)為民用，在機(jī)床、工程機(jī)

11、械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車行業(yè)中逐步得到推廣。</p><p>　　今天為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)不斷創(chuàng)新，主要體現(xiàn)以下特征：</p><p>　?。?）提高了元件的性能，創(chuàng)制新型元件，體積不斷縮小。（2）高度的組合化集成化和模塊化。（3）和微電子結(jié)合，走向替能化。</p><p>　?。ǘ┮簤簜鲃?dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我

12、國(guó)的液壓技術(shù)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械，通過(guò)從國(guó)外引用技術(shù)，我國(guó)液壓工業(yè)已取得了很大的進(jìn)步，但與國(guó)外的先進(jìn)水平相比，還存在很多的差距，發(fā)展余地很大。</p><p>　　液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分</p><p>　　1.3.1液壓傳動(dòng)的工作原理</p><p>　　液壓系統(tǒng)利用液壓泵將原動(dòng)件的機(jī)械能轉(zhuǎn)換

13、為液體的壓力能，通過(guò)液體壓力能的變化未傳遞能量，經(jīng)過(guò)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(dá)）把液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它起到潤(rùn)滑、冷卻和防銹作用。</p><p>　　1.3.2 液壓傳動(dòng)的組成部分</p><p>　　動(dòng)力元件：原動(dòng)機(jī)和液壓泵，將原動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，輸出具有一定的壓

14、力的油液。</p><p>　　執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達(dá)和擺動(dòng)液壓馬達(dá)，將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，用從驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載做功，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。</p><p>　　控制元件：壓力、流量、方向控制閥及其他控制元件控制調(diào)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(qū)動(dòng)的主機(jī)工作結(jié)構(gòu)完成預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　輔助

15、元件：油箱、管件、過(guò)濾器、熱交換器、蓄能器、指示儀表等。</p><p>　　工作介質(zhì)：各類壓力油作為系統(tǒng)的載能介質(zhì)，在傳遞能量的同時(shí)并能起潤(rùn)滑冷卻的作用。</p><p><b>　　液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　1：借助油管可從方便地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2：?jiǎn)挝恢亓康妮敵龉β蚀蟆?：可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速。4：慣性小、相應(yīng)快。5：

16、可以自行潤(rùn)滑自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)6：借助于各種閥及與電氣配合，可從實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和程序控制。7：液壓裝置工作比較穩(wěn)定。8：液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方便。</p><p>　　P=pq=4.56Mpa×2.7L/min÷60=402.8W</p><p>　　P=pq=0.78Mpa×72.19L/min÷60=938.47W</p><p&g

17、t;　　2.繪制液壓缸的工況圖：</p><p><b>　　確定液壓泵的壓力</b></p><p>　　液壓泵的工作壓力應(yīng)當(dāng)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><p>　　P泵=P1+ΣΔP 其中P1=FI/A1</p><p>　　P=4.56Mpa ΣΔP選取0.5Mp

18、a</p><p>　　P泵=4.56Mpa+0.5=5.06Mpa</p><p>　　此為靜態(tài)壓力，考慮動(dòng)態(tài)壓力大于靜態(tài)壓力和順有壓力設(shè)備，所以：</p><p>　　P=1.5P泵=7.59Mpa</p><p><b>　　計(jì)算液壓泵的流量</b></p><p>　　液壓泵的最大流量q泵

19、=Kqmax</p><p>　　其中qmax——缸所需最大流量</p><p>　　K為池漏系數(shù) K=1.1~1.3 取K=1.2</p><p>　　q泵=Kqmax=1.2×72.19L/min=86.63L/min</p><p>　　(4)選擇液壓泵規(guī)格型號(hào)</p><p>　　由P額及q泵查液

20、壓零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用YB-100型單極葉片泵，該泵的基本參數(shù)為： 壓力為6.3Mpa 轉(zhuǎn)速960r/min </p><p><b>　　確定電動(dòng)機(jī)的功率</b></p><p>　　由工況圖可知，液壓泵最輸出功率在快退階段?？焱藭r(shí)管路損失 ΔP=0.2Mpa 泵的總效率0.7，則電動(dòng)機(jī)功率</p><p>　　P電=p泵q泵/=9.04K

21、W</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p><p>　　由參數(shù)qmax=72.19L/min pmax=5.06Mpa</p><p><b>　　選取元件：</b></p><p>　　電磁閥3、滑閥機(jī)能;Y 型號(hào):W220-50 壓力16Mpa </p>

22、<p>　　流量120L/min</p><p>　　液壓閥7、型號(hào)：4WH10-20、 壓力：16Mpa </p><p>　　流量120L/min </p><p>　?。?）流動(dòng)閥9、型號(hào)：4WH10-20、 壓力16Mpa、 流量120L/min</p><p>　?。?）單向閥（I3、I4、I5）：型號(hào)：S-20、壓力

23、：31.5Mpa </p><p>　　流量115L/min、</p><p>　　控制單向閥（I1、I2、I6）、型號(hào)：DFY-L32H2、壓力：21Mpa</p><p>　　流量170L/min、</p><p>　　溢流閥（背壓）：型號(hào)：Y—100B、壓力6.3Mpa </p><p>　　減壓閥2：型號(hào)DR1

24、5G-30/Y、壓力之間范圍0.3~31.5Mpa</p><p>　　順序閥10：型號(hào)DZ-10、流量150L/min</p><p>　　壓力蓄電器：DP—63、調(diào)整范圍：0.6—6.3Mpa</p><p><b>　　油管的計(jì)算與選擇：</b></p><p>　　按管路允許的流速進(jìn)行計(jì)算，主油路油管流層q=72

25、.19L/min 允許流</p><p>　　速V=3m/s,則管徑</p><p>　　d===22.60mm 取d=25mm</p><p>　　出油管內(nèi)徑尺寸按流量q=72.19L/min V=2.5m/s</p><p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　　則出油管的內(nèi)

26、徑 d===24.76mm 取d=25mm</p><p>　　由公式 有： 6p=110Mpa</p><p>　　=0.575mm </p><p><b>　　則厚壁 取 1mm</b></p><p><b>　　油箱容積的確定</b></p&

27、gt;<p><b>　　容積計(jì)算</b></p><p>　　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V k取6</p><p>　　V=k=696=576L</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　按長(zhǎng)寬高的比1:1:1~1:2

28、:3之間</p><p>　　確定取長(zhǎng)83cm,寬83cm，高83cm</p><p>　　液壓油選擇 30#液壓油其運(yùn)動(dòng)粘度為27~33厘斯</p><p>　　第五章液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算</p><p>　　1，回路壓力損失的驗(yàn)算</p><p>　　由于在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，工進(jìn)的時(shí)候壓力損失最大故要驗(yàn)算工進(jìn)時(shí)的壓力損失滿

29、足要求則其余情況下的壓力損失都滿足要求，則工進(jìn)時(shí)的壓力為：∑△P=∑P入+∑2Pε+∑△PV</p><p>　　∑P入一工進(jìn)時(shí)的沿程力損失，∑2Pε為一個(gè)90°彎頭壓力損失，∑△PV二進(jìn)制時(shí)個(gè)閥的局部損失之和。</p><p>　　設(shè)該液壓系統(tǒng)的進(jìn)洞油管的長(zhǎng)度為2m，油管的內(nèi)徑均為Φ25mm，選用30是液壓油，其運(yùn)動(dòng)粘度v=3.0密度為900kg/m3.</p>

30、<p>　　由于進(jìn)油管與出油管的直徑相同，其均為25mm則進(jìn)油速度與出油速度相同。</p><p>　　V=/πd2/4=2.7L/min/25π/4=0.055m/s</p><p>　　V=0.055m/s</p><p>　　Re=vd/w=0.055m/s×0.02m/30×10-6m2/s=36.67<Rec</p

31、><p>　　∑P入=λlpv2/2d=75×L×ρv/Re×d×2=8259pa</p><p>　　∑Pε為90°彎頭的局部損失，查手冊(cè)取ε=1.04</p><p>　　∑Pε=ερv2/2=11.82pa</p><p>　　PV=△P10+2△P7+△PI3+△PI2</p>

32、<p>　　P10=(2.7/150)×2.56×10pa=1242.7pa</p><p>　　P7=(2.7/120)×2.56×10pa=1834.5pa</p><p>　　PI3=(0.73/25)×2.56×10pa=1843.9pa</p><p>　　PI2=(0.73/25)

33、×2.56×10pa=905.6pa</p><p>　　△PV=1242.7pa+2×1834.5pa+905.6 pa =5820.3pa</p><p>　　△P=835.3pa+12.74pa+5820.3pa=0.00745Mpa<0.5 Mpa</p><p>　　故壓力損失等符合要求。</p><

34、p><b>　　2.溫升驗(yàn)算</b></p><p>　　由于工進(jìn)階段占整個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間最長(zhǎng)，所以考慮工進(jìn)時(shí)溫升</p><p>　　P=4.56Mpa q=2.7L/min </p><p><b>　　求發(fā)熱功率：</b></p><p>　　P泵=5.06Mpa

35、其中考慮了壓力損失</p><p>　　變量葉片泵隨壓力的損失泄漏也增加，效率很低 取 泵=0.084</p><p>　　P泵入== =1626.4W</p><p>　　H發(fā)熱=P泵入（1-）=1626.4×（1-0.084×0.76×0.9）=1533W</p><p>　　其中0.76為容積效率，0.9為

36、機(jī)械效率</p><p><b>　　H發(fā)熱=1533W</b></p><p><b>　　溫升計(jì)算：</b></p><p>　　郵箱的容積為576L，油箱通風(fēng)情況良好，則油液溫升ΔT為：</p><p>　　K取16 A=0.83×0.83+4（0.83×0.83）