液压课程设计说明书.docx
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液压课程设计说明书
液压与气压传动
课程设计说明书
学院：
机电工程学院
设计题目：
建筑砌块试验机液压系统的设计
专业班级：
机械电子工程2009级3班
学生：
贾宝建
指导教师：
陈光伟
2011年12月
目录
1工况分析与计算…………………………………………………………………………2
1.1工况分析……………………………………………………………………………2
1.2负载分析与计算……………………………………………………………………2
2液压系统图的拟定………………………………………………………………………4
2.1系统功能分析………………………………………………………………………4
2.2调速方式的选择……………………………………………………………………4
2.3执行元件的选择……………………………………………………………………4
2.4换向回路的选择……………………………………………………………………4
2.5快速运动回路和速度换接回路……………………………………………………4
2.6系统图的绘制………………………………………………………………………4
3液压元件的计算与选择…………………………………………………………………5
3.1液压泵的选择………………………………………………………………………5
3.2阀类元件及辅助元件的选择………………………………………………………6
4液压缸的结构设计………………………………………………………………………6
4.1液压缸结构的计算…………………………………………………………………6
4.2液压缸结构图………………………………………………………………………7
设计总结…………………………………………………………………………………8
参考文献…………………………………………………………………………………9
设计题目：
建筑砌块试验机液压系统的设计
试设计建筑砌块试验机的液压系统。
该试验机用于小型建筑砌块（试件的主规格为390mm×190mm×190mm）的抗压强度和抗折强度的试验，主机采用立式四柱结构，加载液压缸置于横梁上方，通过驱动与活塞杆相连的抗压试验压板或抗折试验钢棒，完成抗压及抗折强度试验。
抗压试验时，试件置于试验机承压板上，试件的轴线与试验机压板的压力中心重合，以10~30kN/s的速度加荷，直至试件破坏。
抗折试验的抗折支座由安放在底座上的两根钢棒组成，抗折支座的中线与试验机压板的压力中心重合，抗折试验钢棒以250N/s的速度加荷直至试件破坏。
故试验机的工作循环为：
快速下行→加压→快速上行。
经查阅相关标准和计算表明：
最大压制力2000kN，运动部件的重量为3.5kN，液压缸密封处的摩擦力230kN；快进快退行程和速度分别为100mm和30mm/s。
要求通过电液结合实现自动循环和加载检测。
1工况分析与计算
1.1工况分析
抗压试验时，试件置于试验机承压板上，试件的轴线与试验机压板的压力中心重合，以10~30kN/s的速度加荷，直至试件破坏。
抗折试验的抗折支座由安放在底座上的两根钢棒组成，抗折支座的中线与试验机压板的压力中心重合，抗折试验钢棒以250N/s的速度加荷直至试件破坏。
最大压制力2000kN，运动部件的重量为3.5kN，液压缸密封处的摩擦力230kN；快进快退行程和速度分别为100mm和30mm/s。
要求通过电液结合实现自动循环和加载检测。
1.1.1工作循环
试验机的工作循环为：
快速下行→加压→快速上行。
1.1.2工作循环图
工作循环图为图一。
快进
工进
快退
图一
1.2负载分析与计算
工作循环负载见表一。
工况
负载组成
负载值（kN）
快进
启动
F=Ffs+Fms
230
加速
F=Ffd2+（G/g）（Δv/Δ）+Fmd
230.35
恒速
F=Ffd2+Fmd
230
工进
工进
F=Fe+Fmd
2226.85
快退
启动
F=Fms+G
233.5
加速
F=Ffd2+Fmd+Fi+G
233.5
恒速
F=Ffd2+Fmd+G
233.5
表一
1.2.1负载分析
工作负载Fmd=1996,5kN
摩擦负载Ffs=230kN
惯性负载Fi=0.35kN
1.2.2负载计算
负载流量计算
A=F/ηcm（p1-p2/2）=πD2/4∴D=324mm，取D=320mm
因为D=0.707d，得d=228mm，取d=220mm
实际有效面积：
无杆腔A1=πD2/4=0.079m2
有杆腔A2=π（D2-d2）/4=0.042m2
活塞杆A=A1-A2=0.037mm2
负载流量见表二。
负载（KN）
工作腔压力（MPa）
回油腔压力（MPa）
流量（L/min）
快进
启动
230
2.31
0
0
加速
230.35
15.2
0.8
0
恒速
230
15.2
0.8
23.09
工进
工进
2226.85
30
1
79.56
快退
启动
233.5
2.31
0
0
加速
233.5
15.3
0.8
0
恒速
233.5
15.3
0.8
24.03
表二
1.2.3负载图与速度图绘制
快进时v=30mm/s，工进时v=10mm/s，快退时v=30mm/s。
负载图与速度图见图二。
F/kNv/mm/s
2226.85
30
230.35230
230
10
0t0t
图二-30
2液压系统图的拟定
2.1系统功能分析
要求此液压系统实现的工作循环是：
快速下行→加压→快速上行。
快进快退的速度是30mm/s，工进加压速度是10mm/s，快进行程100mm，工进行程25mm，快退行程125mm，工作负载1996,5kN。
对于此液压系统，要求加工过程中定位精确，能够快速换向。
在设计阀的时候，要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。
在行程方面，应该比要求的工作行程大点，包括工作行程和最大行程，主要是考虑到安全方面和实际运用中，在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。
并且在满足要求的情况下，尽量使液压系统的成本降低。
2.2调速方式的选择
考虑到本系统功率大，要求温升小，速度刚性高，调速范围大，故采用容积调速。
2.3执行元件的选择
因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2,的两倍。
2.4换向回路的选择
本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向器的换向回路。
为了便于工作台在任意位置停止，使调整方便，所以采用三位四通换向阀。
阀的中位机能的选择对保证系统工作性能有很大作用，为了满足本专机工作位置的调整方便性，决定采用“M”型中位机能。
2.5快速运动回路和速度换接回路
因为快进、快退和工进的速度相差比较大，为了减少功率损耗，采用变量泵。
2.6系统图的绘制
将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图三所示的液压系统图。
图三
液压系统中电磁铁的动作顺序见表三。
动作
电磁铁工作状态
1YA
2YA
快进
+
-
工进
+
-
快退
-
+
卸荷并停止
-
-
表三
3液压元件的计算与选择
3.1液压泵的选择
根据系统要求，选取变量叶片泵YBP-E作为系统液压泵。
该泵额定排量为20~125mL/r，额定压力为16MPa，额定转速为1000~1500r/min。
3.2阀类元件及辅助元件的选择
各类阀可通过最大流量和实际工作压力选择，阀的规格见表四。
序号
名称
型号
额定压力（MPa）
额定流量（L/min）
1
过滤器
SU1型烧结式过滤器
2.5~20
4~125
2
变量叶片泵
YBP-E
16
1000~1500
3
压力表开关
KF-L8/M14
35
—
4
压力表
Y-60
0~60
—
5
直动式溢流阀
DBD
≤31.5
250
6
三位四通电磁换向阀
G66/01
31.5
100
7
单向阀
S10
31.5
18~15000
8
液压缸
2FRM5-20/10L
≤21
15
9
先导式顺序阀
G460/1
31.5
150
表四
4液压缸的结构设计
4.1液压缸结构的计算
（1）缸筒壁厚和外套的计算
a.液压缸的壁厚一般是指钢筒结构中最薄处的厚度。
其值由液压缸的强度条件来确定。
对于中高压系统或当D/&<3,2时，缸筒厚度&一般按厚壁筒来计算。
=49mm
取&=43mm，D1=D+2&=406mm
式中：
D----液压缸直径
-----缸筒试验压力，当液压缸额定工作压力p
16Mpa时。
取
b.缸底厚度的确定
缸底有油孔的时候
取80mm
（2）活塞杆强度校核
a.因为活塞杆总行程为125mm,而活塞杆直径为320mm,l/d<10不需要进行稳定校核
b.缸壁厚度验算
（3）液压缸的结构设计
液压缸主要尺寸确定后，就要进行各部分结构设计。
主要包括：
缸体与缸盖的连接结构、活塞杆与活塞的连接结构、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置及液压缸的连接结构。
a.缸体与缸盖的连接形式
缸体端部和缸盖的连接形式及工作压力、缸体材料及工作条件等因素有关。
所以选法兰连接。
b.活塞杆与活塞的连接结构
选择螺纹连接
c.活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封防尘紧锁装置。
导向套的结构选择与端盖分开的导向结构。
便于导向套磨损后方便更换。
导向套的位置安装在密封圈的内侧，有利于导向套的润滑。
活塞感触的密封形式选择Y型。
防尘圈选择毛毡圈。
d.液压缸的缓冲装置
液压缸带动插刀运动时，因为运动件质量较小，运动速度较低，快进则在达到终点前就与工件发生接触，因此前端不采用缓冲装置。
缸体后端采取固定式缓冲装置。
（4）液压缸的主要零件材料和技术要求
缸体材料选择45，表面粗糙度为
活塞材料选择ZQSn6-6-3，活塞外圆柱表面粗糙度为
活塞杆材料选择45，配合表面粗糙度为
缸盖材料选择45钢，配合表面粗糙度为
导向套材料选择青铜，导向表面粗糙度
4.2液压缸结构图
结合以上计算，液压缸结构原理图见图四。
设计总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是机械设计手册和INTERNET成了我们很好的助手,不仅对制图有了更进一步的掌握，MathType、AutoCAD和WORD这些软件的掌握也是很有必要的。
通过制定设计方案，合理选择各液压零件类型，正确计算零件的工作能力，以及针对课程设计中出现的内容查阅资料，大大扩展了我们的知识面，在此过程中，和队员的探讨，大大扩大了我们的动手能力和合作能力，对每一个标准件，查阅国标，在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力将会使我们受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。
自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心。
参考文献
[1]机械设计手册.第二卷：
机械工业出版社，2004ISBN7-111-14734-0
[2]机械设计手册.第四卷：
机械工业出版社，2004ISBN7-111-14736-7
[3]张利平.液压传动设计指南：
化学工业出版社
[4]左健民.液压与气压传动：
机械工业出版社
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