上料機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　《液壓傳動(dòng)》課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　一、液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　1、鞏固和深化已學(xué)的理論知識，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟。</p><p>　　2、鍛煉機(jī)械制圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程運(yùn)算能力。</p><p>　　3、熟悉并會(huì)用有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。&l

2、t;/p><p>　　4、提高學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖軟件（如AUTOCAD、PRO/E等）進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的能力。</p><p>　　二、液壓課程設(shè)計(jì)題目</p><p>　　題目（二）設(shè)計(jì)一臺上料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升——慢速上升（可調(diào)速）——快速下降——下位停止的半自動(dòng)循環(huán)。采用900V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間均為0.5s，液壓

3、缸的機(jī)械效率為0.9。設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)說明書。</p><p><b>　　上料機(jī)示意圖如下：</b></p><p><b>　　圖2 上料機(jī)示意圖</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　工況分析…

5、………………………………… 2 </p><p>　　負(fù)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(shè)計(jì)……………………………… 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(xiàn)…………………………………… 14</p><p><b>　　工況分析</b></p><p&

7、gt;　　對液壓傳動(dòng)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(fù)載的變化規(guī)律，也就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載分析。</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p>　　根據(jù)各執(zhí)行元件在完成一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制以速度為縱坐標(biāo)，時(shí)間或位移為橫坐標(biāo)的速度循環(huán)圖，掌握一個(gè)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(dòng)力分析</b></p><p>　　動(dòng)力分析是研究機(jī)器在工作過程中，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的受力情況，圖2為上料機(jī)液壓系統(tǒng)的負(fù)載—位移曲線圖。</p><p><b>　　負(fù)載—位移曲線圖</b></p><p><b>　　負(fù)載分析&

9、lt;/b></p><p>　　負(fù)載分析就是研究各執(zhí)行元件在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)各階段的受力情況。工作機(jī)構(gòu)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸必須克服的負(fù)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(fù)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(fù)載：</b></p><p>　　此系統(tǒng)的摩擦阻力滑臺所受阻力，與導(dǎo)軌的形狀，放置情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。</p>&

11、lt;p>　　此系統(tǒng)為v型導(dǎo)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(dǎo)軌的載荷可由間隙和結(jié)構(gòu)尺寸求得，已知</p><p>　?。哼\(yùn)動(dòng)部件及外負(fù)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(fù)載：</b></p><p><b>　　動(dòng)摩擦負(fù)載：</b></p><p><b>　　3）慣性負(fù)載</b></p

13、><p>　　慣性負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的速度變化時(shí)，由其慣性而產(chǎn)生的負(fù)載，可用牛頓第二定律計(jì)算： </p><p>　　G---運(yùn)動(dòng)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(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）</p><

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

15、><p>　　根據(jù)以上的計(jì)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(yīng)設(shè)置應(yīng)平衡回路。因此，在對快速向下運(yùn)動(dòng)的負(fù)載分析時(shí)，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負(fù)載，如下表（=0.9）</p><p>　　液壓缸各階段中的負(fù)載</p><p>　　二、負(fù)載和速度圖的繪制</p><p>　　按前面的負(fù)載分析及已知的速度要

16、求，行程限制等，繪制出負(fù)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(fù)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(yùn)動(dòng)循環(huán)各階段的最大總負(fù)載力來確定，此外，還需要考慮一下因素：</p><p>　　（1）各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和使用場合</p><p>　?。?）考慮經(jīng)濟(jì)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(shè)備的負(fù)載不大，按類型屬機(jī)床類，所遇初選此設(shè)備的工作壓力為1.5Mpa</p><p>　　2、計(jì)算液壓缸的尺寸</p><p>　　式中：F---液壓缸上的外負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)取值： d=35mm</p><p>　　活塞寬度： B=0.8D=64mm</p><p>　　導(dǎo)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?yàn)榛钊麠U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(xué)中的有關(guān)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(qiáng)度試驗(yàn)值=，系數(shù)</p><p>　　=1/5000，柔性系數(shù)=85， 因?yàn)?96<=85=120，所以其臨界載荷為：</p><p>　　由上式可知：在當(dāng)n=4時(shí)，活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)侯所需流量較大，且比較接近，在慢上時(shí)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(diào)速回路 </b></p><p>　　有工況圖可知，該系統(tǒng)的在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)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(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥實(shí)

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(shí)重物下落和在停留的期間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進(jìn)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(dòng)機(jī)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(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為2L/min，而工進(jìn)時(shí)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(chǎn)品目錄，故應(yīng)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(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（1.07Mpa）和輸出流量（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為910r/min） 求出：</p><p>　　查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬選用的電動(dòng)機(jī)的型號為Y100L-4，功率為2.2kw,額定轉(zhuǎn)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(gè)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(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進(jìn)行確定，也可按管中允許速度計(jì)

35、算，在本設(shè)計(jì)中，出油口采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。</p><p>　　（2）油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)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(jì)算，取其體積: </p><p>　　, 即V=100L</p><p><b>　

36、　六 液壓缸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1、液壓缸的分類機(jī)組成</p><p>　　液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動(dòng)缸三類?；钊缀椭讓?shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。擺動(dòng)缸則能實(shí)現(xiàn)小于的往復(fù)擺動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個(gè)使用外，還可以幾個(gè)組合起來和其他機(jī)構(gòu)組合起來，在特殊場合使用，已實(shí)現(xiàn)特殊的功能。</p><p>　　

37、液壓缸的結(jié)構(gòu)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(gè)部分。</p><p>　　2、液壓缸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)（已經(jīng)計(jì)算）</p><p>　　3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</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(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。</p>&

38、lt;p>　　2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。</p><p>　　3）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)，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(yīng)根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力

39、、溫度、運(yùn)動(dòng)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(jié)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(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大，運(yùn)動(dòng)速度較高，則在達(dá)到行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設(shè)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(diào)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(jī)床液壓缸，則需要設(shè)置排氣裝置。</p><p>　　4、液壓缸設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)</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(fù)載。</p><p>　　2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排

41、氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)措施。</p><p>　　3）根據(jù)主機(jī)的工作要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(nèi)圓柱表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a內(nèi)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(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)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(shí)心：45鋼， </p><p>　　粗糙度---桿外圓柱粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC</p><p>　　b活塞與導(dǎo)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(dǎo)向表面粗糙度為</p><p>　　技術(shù)要求：同軸度不大于</p><p><b>　　5）導(dǎo)向套</b></p><p><b>　　材料---青銅</b></p><p>　　粗糙度---導(dǎo)向表面粗糙度為</p><p>

46、　　技術(shù)要求：a導(dǎo)向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%</p><p>　　b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)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(jié)</b></p><p>　　通過

47、液壓課程設(shè)計(jì)練習(xí)，對這學(xué)期學(xué)習(xí)的液壓傳動(dòng)知識比較系統(tǒng)的歸納總結(jié)，用學(xué)到的理論知識去解決實(shí)際問題，加深了基礎(chǔ)知識的掌握，對液壓傳動(dòng)這門課程有了更清晰的認(rèn)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(xué)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(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！&

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