上料机液压系统.docx

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上料机液压系统

机械制造与自动化专业

《液压传动》课程设计说明书

班级：

机制xx

学号：

xxxxx

姓名：

xx

一、液压传动课程设计的目的

1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。

2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。

3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。

4、提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PRO/E等）进行实际工程设计的能力。

二、液压课程设计题目

题目

（二）设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：

快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环。

采用900V型导轨，垂直于导轨的压紧力为60N，启动、制动时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.9。

设计原始数据如下表所示。

数

参据

数

数据

I

II

III√

IV

V

滑台自重（N）

800

1000

1200

1400

1600

工件自重（N）

4500

5000

5500

5800

6000

快速上升速度（mm/s）

40

45

50

55

60

快速上升行程（mm）

350

350

400

420

450

慢速上升速度（mm/s）

≤10

≤13

≤16

≤18

≤20

慢速上升行程（mm）

100

100

100

100

100

快速下降速度（mm/s）

45

55

55

60

65

快速下降行程（mm）

400

450

500

550

600

试完成以下工作：

1、进行工况分析，绘制工况图。

2、拟定液压系统原理图（A3）。

3、计算液压系统，选择标准液压元件。

4、绘制液压缸装配图（A1）。

5、编写液压课程设计说明书。

上料机示意图如下：

图2上料机示意图

一．工况分析……………………………………1

二．负载和速度图的绘制…………………………4

三．液压缸主要参数的确定……………………5

四．液压系统的拟定………………………………8

五．液压元件的选择………………………………8

六．液压缸的设计………………………………10

七．拟定液压系统原理图…………………………14

八．绘制液压缸装配图…………………………14

九．致谢信………………………………………14

一十．参考文献……………………………………15

一、工况分析

对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。

1、运动分析

根据各执行在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循环图，如下图所示：

快进

工进

快退

2、动力分析

动力分析就是研究机器在工作中其执行机构的受力情况。

1）工作负载：

2）摩擦负载“

F---摩擦因数a---V型角，一般为90°

由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导航的载荷可由间隙和结构尺寸，可知

取

则有

静摩擦负载：

动摩擦负载：

3）惯性负载

惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按

G---运动部件的重量（N）

g---重力加速度，

△v---速度变化值（

）

△t---起动或制动时间（s）

加速：

减速：

制动：

反向加速：

下拉制动：

根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路，因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表

工况

计算公式

总负载F（N）

缸推力F（N）

起动

6716.97

7463.3

加速

6776.86

7529.8

快上

6708.49

7453.9

减速

6662

7402.2

慢上

6708.49

7529.8

制动

6686.49

7526.8

反向加速

83.69

93

快下

8.49

9.43

制动

-66.71

-74.12

二、负载和速度图的绘制

按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载机速度图（如下所示）

F/N7529.8

7453.9

7463.3

8.4993

0500m/s

-74.12

V（mm/s）

50

16

0500m/s

55

三、液压缸主要参数的确定

液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：

（1）各类设备的不同特点和使用场合

（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。

1、初选液压缸的工作压力

根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为2Mpa

2、计算液压缸的尺寸

式中；F---液压缸上的外负载

p---液压缸的有效工作压力A---所求液压缸有有效工作面积

按标准取值：

D=63mm根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：

代入数值，解得：

d=18.99mm按标准取值：

d=22mm

则液压缸的有效面积为：

无杆腔面积：

有杆腔面积：

3、活塞杆稳定性的校核

因为活塞杆总行程为500mm，而活塞杆直径为22mm，L/d=500/22=22.73>10，需要进行稳定性的校核，有材料力学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取末端系数

=85，

则：

由上式可知：

在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。

4.巩固走循环中各个工作阶段的液压缸压力，流量和功率见下表：

工况

压力

流量

功率

快上

2.39

9.35

372.44

慢上

2.39

2.99

119.10

快下

0.0034

9.03

0.51

以上是液压缸压力，流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下）

2.39

0.0034

0t/s

9.35

9.03

2.99

0t/s

372.44

119.10

0.94

0t/s

快上慢上快下

（液压缸的工况图）

四、液压系统图的拟定

液压系统图的拟定，主要是考虑一下几个方面问题：

1）供油方式从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时所需流量较大，且比较接近，且慢上时所需的流量较小，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵，供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式量叶片泵作为油泵。

2）调速回路有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速。

3）速度换接回路由于快上和慢上之间速度需要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关法讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。

4）平衡及锁紧为防止在上端停留时重物下落和在停留的时间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀;另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。

五、液压元件的选择

1、确定液压泵的型号及电动机功率

液压缸在工作循环中最大工作压力为2.39Mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失

.所以液压泵的工作压力为：

两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为

=10.085L/min，由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为1.5L/min，多以高压泵的流量不得少于（3+1.5）L/min=4.5L/min。

根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用

型的双联叶片泵，其额定压力为6.3Mpa,容量效率

，总效率

，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（1.91Mpa）和输出流量（点电动机转速为910r/min）

求出：

查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为Y90-6，功率为1.1kw,额定转速为910r/min。

2、选择阀类元件及辅助元件

根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）

液压元件型号及规格

序号

名称

通过流量

型号及规格

1

滤油器

40

wv-40

180

2

双联叶片泵

9.75

3

单向阀

4.875

4

外控顺序阀

4.875

5

溢流阀

3.375

6

三位四通电磁换向阀

6.3

7

单向顺序阀

50

8

液控单向阀

50

9

二位二通电磁换向阀

8.21

10

单向调速阀

9.75

11

压力表

12

压力表开关

13

电动机

（1）油管油管内径一般可参考所接元件口尺寸进行确定，也可按管中允许速度计算，自爱本设计中，出油口采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管。

（2）油箱油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，逸出混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。

油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积:

即V=130L

六液压缸的设计

1、液压缸的分类机组成

液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。

活塞缸和柱塞刚实现往复运动，输出推力和速度。

摆动缸则能实现小于

的往复摆动，输出转矩和角速度。

液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合起来，在特殊场合使用，已实现特殊的功能。

液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。

2、液压缸的主要参数设计（已经计算）

3、液压缸的结构设计

1）缸体与缸盖的连接形式常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。

2）活塞杆与活塞的连接结构常见的连接形式有：

整体式结构和组合式结构。

组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。

3）活塞杆导向部分的结构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、锁紧装置等。

4）活塞及活塞杆处密封圈的选用活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。

常见的密封圈类型：

O型圈，O型圈加挡圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奥米加型等。

5）液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。

为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。

常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。

6）液压缸排气装置对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。

4、液压缸设计需要注意的事项

1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。

2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。

3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。

4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。

5、液压缸主要零件的材料和技术要求

1）缸体

材料---灰铸铁:

HT200,HT350;铸钢：

ZG25,ZG45

粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为

技术要求：

a内径用H8-H9的配合

b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度

2）活塞

材料---灰铸铁：

HT150,HT200

粗糙度---活塞外圆柱粗糙度

技术要求：

活塞外径用橡胶密封即可取f7~f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。

3）活塞杆

材料---实心：

35钢，45钢；空心：

35钢，45钢无缝钢管

粗糙度---杆外圆柱粗糙度为

技术要求：

a调质20~25HRC

b活塞与导向套用

的配合，与活塞的连接可用

4）缸盖

材料---35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁

粗糙度---导向表面粗糙度为

技术要求：

同轴度不大于

5）导向套

材料---青铜，球墨铸铁

粗糙度---导向表面粗糙度为

技术要求：

a导向套的长度一般取活塞杆直径的60%~80%

b外径D内孔的同轴度不大于内孔公差之半

八、液压系统性能的验算

由于系统比较简单，压力损失可以忽略又由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷功率使用合理；同时油箱容量可以取较大值，系统发热，温升不大，故不必进行系统温升的验算。

七、拟定液压系统原理图（见

图纸）

八、绘制液压缸装配图（见

图纸）

九、致谢

本设计课题是由老师为我们精心挑选的，在我们课程设计进行过程中更是得到了xx老师的悉心指导。

在设计过程中计算公式的选用、数据的处理以及课程设计说明书编写的行文过程中，xx老师多次帮助我分析设计思路，开拓视野。

在我们遇到困难想放弃的时候xx老师总是耐心的教导我们：

要坚持到底，要有不怕吃苦的精神。

课程设计虽然很枯燥，但做好后会让你感到很有成就感。

无论是学习还是生活上xx老师都给予我们每一位学生最大的支持和帮助。

xx老师严谨求实的治学态度和她那踏实坚韧的工作精神使我终生受益，在我以后的工作学习中，要以xx老师为榜样。

再多的言语也显苍白，在此谨向xx老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

xx老师是一个非常值得尊重的老师，她不仅仅只是带我们的液压课程设计，她还是我们系的领导，而且还带着其他班级的课程，最重要的是她还要照顾自己的家庭。

可想而知，xx老师有多么的忙。

尽管xx老师如此的忙，但她对我们的液压课及课程设计一直都放在心上，时时教导我们：

你们还年轻，不要怕吃苦，干事情要有坚持不懈，敢于奉献的精神。

在和xx老师一年多的相处日子里，我学到的不仅仅是书本上的知识，还有一些为人处世的方式和交际的技巧。

在这里，我真诚地向我们尊敬的xx老师说一声：

老师，您辛苦啦！

此致

敬礼

十、参考文献

1、教材相应章节。

2、《机械零件设计手册》（液压与气动部分）冶金出版社

3、《机械设计手册》下册化学工业出版社

4、《组合机床设计》（液压传动部分）机械工业出版社

5、《液压工程手册》上、下册机械工业出版社