采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目：采用調(diào)速閥的速度換接回路 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 系 別 ： 機(jī)電信息系 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) ： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師： 2013 年 5 月 I 用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 摘 要 速度換接回路的功用是使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度換到另一種運(yùn)行速度，因而這個(gè)轉(zhuǎn)換不僅包括快速轉(zhuǎn)慢速的換接，而且還包括兩個(gè)慢速之間的換接。實(shí)現(xiàn)這些功能的回路應(yīng)該具有較高的速度換接平穩(wěn)性。 本文闡述了采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要對(duì)工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計(jì)算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對(duì)油箱進(jìn)行 設(shè)計(jì) ，然后來選擇液壓站的動(dòng)力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后 再 根據(jù)原理圖以及各項(xiàng)參數(shù)來 進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及研究現(xiàn)狀、分析課題的研究背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點(diǎn)從原理設(shè)計(jì)、各回路的功能分析與選擇入手，從而選擇液壓元件，計(jì)算其性能是否符合指標(biāo)，最后校核溫升。 關(guān)鍵詞 ：液壓基本回路；速度換接回路；實(shí)驗(yàn)裝置 II The Design of Switching Circuit Experiment Device Adopting the Speed Regulator Valve Abstract Speed exchange circuits are used to make the hydraulic actuator to change from one motion to another running speed in a work cycle, so the conversion includes not only the fast switching for slow, but also includes the exchange between the two slow. Loop should achieve these functions with high speed and stability This paper describes the design of circuit experiment platform for the speed regulator valve, mainly on the working principle, structure, parameter calculation etc to do a detailed analysis and research, to design the experiment which obtains a set of suitable method. Through access to relevant information, related formulas are used, thus the choice of tank, power plant and then to select the hydraulic station, the installation mode of motor and pump, finally to pipeline according to the schematic and the various parameters and selection of pipe joints, so as to complete the whole design. The paper first summarizes the analysis of the status quo, and research progress of study on the hydraulic technology at home and abroad and the significance of research background, describes the research topics. Then focus from the principle of design, function analysis and selection of circuits, and choosing hydraulic components, its performance is in line with the index calculation, finally the check temperature rise. Key Words: Hydraulic basic circuit； Speed changeover circuit； Experimental installation III 主要符號(hào)表 qp 液壓泵得最大流量 pp 液壓泵最大工作壓力 p1 執(zhí)行元件最大工作壓力 p 沿程壓力損失 KL 系統(tǒng)的泄漏系數(shù) 運(yùn)動(dòng)粘度 CT 油箱散熱系數(shù) Re 管道流動(dòng)雷諾數(shù) IV V 目 錄 1 緒論 .1 1.1 前言 .1 VI 1.2 題目背景及研究意義 .2 1.3 課題主要內(nèi)容 .3 2 液壓傳動(dòng)綜述 .4 2.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 .3 2.2 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) .4 2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r .5 2.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及流程 .6 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .7 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 .7 3.2 原理圖的擬定 .7 3.2.1 確定液壓泵類型 .7 3.2.2 原理圖設(shè)計(jì) .7 3.3 液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算及液壓元件的選擇 . 11 3.3.1 液壓缸主要尺寸的確定 . 11 3.3.2 選擇液壓泵規(guī)格 .13 3.3.3 液壓元件的選擇 .14 3.3.4 確定管路尺寸 .15 4 液壓油路板的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) .16 4.1 液壓油路板的結(jié)構(gòu) .16 4.2 液壓油路板的設(shè)計(jì) .16 4.2.1 分析液壓系統(tǒng)，確定液壓油路板結(jié)構(gòu) .16 4.2.2 液壓元件的布局及油孔的位置 .16 4.2.3 繪制液壓油路板零件圖 .17 5 液壓站的設(shè)計(jì) . 18 5.1 液壓油箱的設(shè)計(jì) .18 5.1.1 液壓油箱有效容積的確定 .18 5.1.2 液壓油箱的外形尺寸 .19 5.1.3 液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .19 5.2 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .22 5.2.1 液壓泵的安裝方式 .22 5.2.2 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 .23 5.2.3 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) .23 6 液壓輔件的選擇 . 25 6.1 管路的選擇 .25 VII 6.2 管路的連接 .25 6.3 液壓油的選擇 .26 7 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 .28 7.1 壓力損失的驗(yàn)算 .28 7.1.1 工作進(jìn)給時(shí)進(jìn)油路壓力損失 .19 7.1.2 工作進(jìn)給時(shí)回油路壓力損失 .19 7.1.3 變量泵出口處的壓力 pp .19 7.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 .29 8 液壓站的組裝調(diào)試、使用維護(hù) .31 8.1 液壓站的組裝 .31 8.1.1 液壓元件和管道安裝 .31 8.2 液壓站的使用與檢查 .32 8.2.1 使用注意事項(xiàng) .32 8.2.2 操作方法 .32 8.2.3 檢查 .32 9 結(jié)論 .33 參考文獻(xiàn) .34 致謝 .35 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 .37 1 緒論 1 1 緒論 1.1 前言 一臺(tái)完整的機(jī)器一般由三個(gè)部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)構(gòu)。原動(dòng)機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。工作機(jī)構(gòu)是完成該機(jī)器的工作任務(wù)所需的直接工作部 分。由于原動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳動(dòng)設(shè)置。 任何機(jī)器上的傳動(dòng)裝置都是將能量或動(dòng)力由原動(dòng)機(jī)向工作機(jī)構(gòu)的傳遞。通過各種不同的傳動(dòng)方式使原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳈C(jī)構(gòu)各種不同的運(yùn)動(dòng)形式，如車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)、挖掘機(jī)動(dòng)臂的升降等。因此，傳動(dòng)裝置就是設(shè)于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間，起傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制作用的裝置。傳動(dòng)的類型有多種，按照傳動(dòng)所采取的機(jī)件或工作介質(zhì)的不同，可分為機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng) 、氣壓傳動(dòng)和液體傳動(dòng)等。 (1) 機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最為普遍的傳動(dòng)形式。 (2) 電力傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。 (3) 氣壓傳動(dòng)：以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。 (4) 液體傳動(dòng)：以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。按其工作原理 的不同又可分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液力傳動(dòng)的工作原理是基于流體力學(xué)的動(dòng)量矩原理，主要是以液 體動(dòng)能來傳遞動(dòng)力，故又稱為動(dòng)力式液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，主要是利用液體靜壓能來傳遞動(dòng)力，故也稱容積式液體傳動(dòng)或靜液傳動(dòng)。 本文闡述了增壓回路實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，主要對(duì)工作原理、結(jié)構(gòu)組成、參數(shù)計(jì)算等發(fā)面做了詳細(xì)的分析與研究，得出一套較為合適的方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。主要通過查閱相關(guān)資料，應(yīng)用相關(guān)公式，從而對(duì)油箱進(jìn)行選擇，然后來計(jì)算液壓站的動(dòng)力裝置，確定電機(jī)與泵的安裝方式，最后在根據(jù)原理圖以及各項(xiàng)參數(shù)來進(jìn)行管路與管接頭的選擇，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。 論文首先綜述了國(guó)內(nèi)外液壓技術(shù)的研究進(jìn)展及 研究現(xiàn)狀、分析課題的研究畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 背景、闡述課題研究的意義和內(nèi)容。然后重點(diǎn)從原理設(shè)計(jì)、即從各回路的功能分析與選擇入手，在選擇液壓元件，計(jì)算其性能好壞，最后在校核溫升等指標(biāo)。 1.2 題目背景及研究意義 液壓傳動(dòng)由于其具有傳動(dòng)功率大、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，使得其在各類機(jī)械設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。液壓傳動(dòng)與控制是現(xiàn)代機(jī)械工程的基礎(chǔ)技術(shù) ,由于其在功率質(zhì)量比、無級(jí)調(diào)速、自動(dòng)控制、過載保護(hù)等方面的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中各行業(yè)、各類機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段。特別是 20 世紀(jì) 90 年代以來，新興產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn) ，并與現(xiàn)代電子與信息相結(jié)合，進(jìn)一步刺激和推動(dòng)了液壓技術(shù)的發(fā)展，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各工業(yè)部門。正確合理地設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)，對(duì)于提高各類液壓機(jī)械設(shè)備及裝置的工作品質(zhì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義。 本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和必修課，是在完成機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)等課程理論教學(xué)以后所進(jìn)行的重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。本課程的學(xué)習(xí)目的在于學(xué)生綜合使用液壓與氣壓傳動(dòng)等專業(yè)課程理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行液壓試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使理論知識(shí) 和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)緊密結(jié)合起來，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固、加深和擴(kuò)展。 通過該題目原理圖的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生熟悉液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序，了解并掌握液壓傳動(dòng)這門技術(shù)。通過液壓傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序和基本方法?？傊?，通過本題目的設(shè)計(jì)，可以使機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生對(duì)四年所學(xué)課程得到一次較為全面的實(shí)踐鍛煉。 1.3 課題主要內(nèi)容 （ 1） 研究采用調(diào)速閥的速度換接回路的原理； （ 2） 設(shè)計(jì)出合理的、能滿足使用要求的兩種工進(jìn)速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置； （ 3） 可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián) 、并聯(lián)換接實(shí)驗(yàn)； （ 4） 繪制主要零件圖； （ 5） 選擇液壓元件型號(hào)； （ 6） 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫升校核。 2 液壓傳動(dòng)綜述 3 2 液壓傳動(dòng)綜述 2.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 所謂液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，就是根據(jù)機(jī)械的生產(chǎn)工藝循環(huán)和生產(chǎn)能力的要求，用管路將有關(guān)的液壓元件合理、有機(jī)地連接起來，形成一個(gè)整體，用以完成規(guī)定的動(dòng)力傳動(dòng)職能。 圖 2.1所示的是推土機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖。推土機(jī)的液壓系統(tǒng)由液壓泵 1、液壓缸 2、換向閥 3、安全閥 4、濾油器 5 及油箱 6 等組成。 圖 2.1 推土機(jī)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖 1-液壓泵； 2-液壓缸； 3-換向閥； 4-安全 閥； 5-濾油器； 6-油箱 發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵從油箱中吸油，并以較高的壓力輸出，即液壓泵把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤河偷膲毫δ?。液壓缸活塞桿的伸縮使推土機(jī)鏟刀升降，即把液壓油的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能傳遞給鏟刀。換向閥的作用是控制液流的方向，它共有 P、 A、 B、 O 四個(gè)油口，分別與液壓泵、液壓缸上下腔及油箱相通。閥桿有四個(gè)操作位置，對(duì)應(yīng)于推土機(jī)的四種工作狀態(tài)。當(dāng)閥桿處于中立位置 I時(shí)，在換向閥內(nèi)部 P 口與 O 口相通， A 口與 B 口被封閉，此時(shí)液壓泵輸出的油液不通過液壓 缸而直接流回油箱，液壓泵卸荷，液壓缸活塞保持在一定位置；當(dāng)閥桿在位置 II 時(shí)，換向閥內(nèi)部 P 口與 B 口相通， A 口與 O 口相通，液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸下腔，液壓缸活塞桿縮回，提升鏟刀，液壓缸上腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當(dāng)閥桿在位置 III 時(shí)，液壓泵輸出的油液進(jìn)入液壓缸畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 上腔，使鏟刀下降，液壓缸下腔的油經(jīng)換向閥流回油箱；當(dāng)閥桿在位置 IV 時(shí)，換向閥內(nèi)部四個(gè)口全通，此時(shí)鏟刀處于浮動(dòng)狀態(tài)。在閥桿處于位置 II 或 III 時(shí)，如果液壓缸活塞桿上升或下降到極限位置，液壓缸內(nèi)的壓力便急劇上升，可能造成油管破裂等事故，為此設(shè)置了安全閥 4，以限制系統(tǒng)內(nèi)的最高壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于某一限定值時(shí)，安全閥開啟，液壓泵出口的油液通過安全閥直接流回油箱。油箱的作用主要是儲(chǔ)存液壓油并散熱。濾油器的作用是濾去工作油液中的雜質(zhì)，以減小對(duì)液 壓元件的磨損。 由上面的例子可以看出，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由以下幾部分組成。 (1) 動(dòng)力元件 包括各種液壓泵。它們用來將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能。 (2) 執(zhí)行元件 包括各類液壓缸和液壓馬達(dá)。它們的作用是把工作液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。液壓缸完成直線運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 (3) 控制元件 包括各類壓力、流量、方向控制閥等。通過它們控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和流向，以保證執(zhí)行元件所要求的輸出力、速度和方向。 (4) 輔助元件 包括液壓油箱、管路、濾油器、蓄能器、冷卻器、加熱器、壓力表、 溫度計(jì)等。它們對(duì)保證液壓系統(tǒng)正常、可靠、穩(wěn)定的工作是不可缺少的。 (5) 工作介質(zhì) 也稱為工作液體，是傳遞能量的媒介。它的性質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)的正常工作有直接的重要影響。 2.2 液壓技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓傳動(dòng)與其他傳動(dòng)形式相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 (1) 能容量大，即較小重量和尺寸的液壓元件，可傳遞較大的功率。如液壓馬達(dá)的外形尺寸約為同功率電動(dòng)機(jī)的 12%，重量約為同功率電動(dòng)機(jī)的10%20%。 (2) 慣性小，啟動(dòng)、制動(dòng)迅速，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，換向迅速。 (3) 能在運(yùn)行過程中進(jìn)行無極調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍較大，可從 100:1至 2000:1。 (4) 簡(jiǎn)化整機(jī)結(jié)構(gòu)，減少零件數(shù)目，減輕整機(jī)重量。例如，斗容量為 1m3的機(jī)械式挖掘機(jī)，零件總數(shù)為 1500 多件，機(jī)重 41 噸，而相通斗容量的全液壓挖掘機(jī)，零件總數(shù)為 700 多件，機(jī)重 23 噸。 (5) 易于實(shí)現(xiàn)低速大扭矩；易于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以直接驅(qū)動(dòng)工作裝畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 置；各液壓元件間用于管道連接，因而安裝位置自由度大，易于總體布置。 (6) 操縱方便，省力，控制、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。與電氣元件相配合，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制操作。 (7) 由于系統(tǒng)充滿油液，對(duì)各液壓元件有自潤(rùn)滑作用；又由于液壓系 統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，因而有利于延長(zhǎng)元件的使用壽命。 (8) 易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和維修。 液壓傳動(dòng)與其它傳動(dòng)形式相比，也存在著下面一些缺點(diǎn)。 (1) 由于存在泄露及油的可壓縮性，因而不能用于高精度的定比傳動(dòng)。 (2) 由于油的黏度隨溫度變化，影響傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能，因而不宜在高溫或低溫下工作。 (3) 能量損失較大，因而效率較低。 (4) 對(duì)油液的污染比較敏感，要求有良好的防護(hù)和過濾設(shè)施。 (5) 液壓元件制造精度要求高，造價(jià)高。 (6) 故障診斷及排除比較困難，要求操作維修人員有 較高的專業(yè)水平。 2.3 液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r 液壓與氣壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新興技術(shù)。雖然從 17 世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理、 18 世紀(jì)末英國(guó)制造出世界上第一臺(tái)水壓機(jī)算起，已有幾百年歷史，但液壓與氣壓傳動(dòng)在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅度的發(fā)展卻是 20 世紀(jì)中期以后的事情。 近代液壓傳動(dòng)是由 19 世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動(dòng)起來的，最早時(shí)間成功的液壓傳動(dòng)裝置是艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后才在機(jī)床上應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)和裝備迫切需要反應(yīng)迅速、動(dòng)作準(zhǔn)確、輸出功率大的液壓傳動(dòng)及控制裝置，促使 液壓技術(shù)迅速發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到了大幅度的應(yīng)用和發(fā)展。 20 世紀(jì) 60 年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的 95%的工程機(jī)械、 90%的數(shù)控加工中心、 95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)。 隨著液壓機(jī)械自動(dòng)化程度的不斷提高，液壓元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，元 件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。特別是近十年來，液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓、高速、大功率、節(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 能高效、低噪聲、使用壽命長(zhǎng)、高度密集化等方面取得了重大進(jìn)展。無疑，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助試驗(yàn)（ CAT）和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制也是當(dāng)前液壓技術(shù)的發(fā)展方向。 人們很早就懂得用空氣作工作介質(zhì)傳遞動(dòng)力做功，如利用自然風(fēng)力推動(dòng)風(fēng)車、帶動(dòng)水車提水灌田，近代用于汽車的自動(dòng)開關(guān)門、火車的自動(dòng)抱 閘、采礦用風(fēng)鉆等。因?yàn)榭諝庾龉ぷ鹘橘|(zhì)具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動(dòng)、沖擊、輻射等優(yōu)點(diǎn)，近年來氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵，機(jī)械工業(yè)等重工業(yè)迅速擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。和液壓技術(shù)一樣，當(dāng)今氣動(dòng)技術(shù)亦發(fā)展成包含傳動(dòng)、控制與檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)，作為柔性制造系統(tǒng)（ FMS）在包裝設(shè)備、自動(dòng)生產(chǎn)線和機(jī)器人等方面成為不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動(dòng)化以及 FMS 的發(fā)展，要求氣動(dòng)技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應(yīng)為目標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)電液氣綜合技術(shù)的研究和開發(fā)。顯然，氣 動(dòng)元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當(dāng)前的發(fā)展特點(diǎn)，與電子技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的自適應(yīng)元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，使氣動(dòng)系統(tǒng)從開關(guān)控制進(jìn)入到反饋控制。計(jì)算機(jī)的廣泛普及與應(yīng)用為氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展提供了更廣闊的前景。 2.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及流程 液壓的設(shè)計(jì)一般泛指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)和工作原理而言，并無本質(zhì)上的區(qū)別。通常所說的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，皆指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與主機(jī)的設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的，當(dāng)從必要性、可行性和經(jīng)濟(jì)性幾方面對(duì)機(jī)械、電氣、液壓和氣動(dòng)等傳動(dòng)形式進(jìn)行全面比較和論證， 決定應(yīng)用液壓傳動(dòng)之后，二者往往同時(shí)進(jìn)行。所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)首先應(yīng)滿足主機(jī)的拖動(dòng)、循環(huán)要求，其次還應(yīng)符合結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單、體積小重量輕、工作安全可靠、 總體看來，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程是： (1) 明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； (2) 分析系統(tǒng)工況； (3) 確定主要參數(shù)； (4) 擬定液壓系統(tǒng)原理圖； (5) 選擇液壓元件； (6) 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能； (7) 繪制工作圖編織技術(shù)文件。 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 3 速度換接回路液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 液壓系統(tǒng)的工況分析 采用調(diào)速閥的速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)主要是利用電磁換向閥的通電與否，不同 位的工作控制不同調(diào)速閥的工作狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。首先，液壓油液通過液壓泵輸出，經(jīng)由未連接調(diào)速閥的油路直接工作給液壓缸，實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)的工作狀態(tài)，通過控制電磁換向閥的通電，先使某一個(gè)調(diào)速閥進(jìn)行工作，控制液壓泵輸出后的流量的大小，實(shí)現(xiàn)液壓缸一工進(jìn)的任務(wù)要求，然后控制不同電磁換向閥的通電，實(shí)現(xiàn)液壓缸二工進(jìn)的任務(wù)要求。其中，通過液壓回路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速閥之間的串并聯(lián)要求，以此完成題目中的任務(wù)要求。 任務(wù)書中給出壓力的大小為 2.5MPa 左右，液壓缸的速度為 13m/min。 3.2 原理圖的擬定 3.2.1 確定液壓泵類型 葉片 泵具有流量均勻，壓力脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，而排量較大等優(yōu)點(diǎn)。在工程機(jī)械、船舶、壓鑄及冶金設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。 工作原理主要是當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在離心力和壓力油的作用下，尖部緊貼在定子內(nèi)表面上。這樣兩個(gè)葉片與轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面所構(gòu)成的工作容積，先由小到大吸油后再由大到小排油，葉片旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，完成兩次吸油與排油。 單作用葉片泵轉(zhuǎn)自每轉(zhuǎn)一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。 這次所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)要求壓力不高，單作用泵可以滿足回路要求，故選用單作用葉片泵。 3.2.2 原理圖的設(shè)計(jì) a. 二調(diào)速閥串聯(lián)兩工進(jìn)速度換接回路的設(shè)計(jì) (1) 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路 如圖 3.1 所示為我們教材中常見的二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路。當(dāng)閥 1 左位工作且閥 3 斷開時(shí)，控制閥 2 的通斷與否，使油路經(jīng)調(diào)速閥 A 或既經(jīng)調(diào)速閥 A 后又經(jīng)調(diào)速閥 B 才能進(jìn)入液壓缸左腔，從而實(shí)現(xiàn)第一次工作進(jìn)給或第二次工作進(jìn)給。這里要求調(diào)速閥 B 的開口需要調(diào)節(jié)的比調(diào)速閥 A 的開口小，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 即第二次工進(jìn)的速度必須比第一次工進(jìn)的速度低；此外，第二次工作進(jìn)給時(shí)，油液流經(jīng)調(diào)速閥 A 后又流過調(diào)速閥 B，須經(jīng)過兩個(gè)調(diào)速閥，故液壓能量損失較大。 圖 3.1 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn) 圖 3.2 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn) 速度換接回路原有原理圖 速度換接回路新原理圖 (2) 新回路的組成與原理 將現(xiàn)有回路圖 3.1 中閥 3 接在 E 點(diǎn)的油路略略改動(dòng)，移接到 D 點(diǎn)處，即閥3 的進(jìn)、出油口分別接到 C、 D 處，只與調(diào)速閥 A 并聯(lián)，另外閥 2 的規(guī)格相應(yīng)加大，而其他部分均無變化。如圖 3.1 所示，這就是新回路的組成。圖 3.2 則是新回路圖 3.2 的另一種等效畫 法。新回路不但可以完全實(shí)現(xiàn)已有回路 3.1 所要求的動(dòng)作循環(huán)，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的一些新的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)分析如下（參考圖 3.3）： 圖 3.3 二調(diào)速閥串聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路新原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 1) 快進(jìn) 按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵 1TA 通電，三位換向閥 1 左位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵 3YA 及 4YA 均不帶電，閥 2 和閥 3 的右位（常開）接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)閥 1 左位、閥 3 和閥 2 的右位進(jìn)入液壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥 1 回油箱，推動(dòng)活塞快速右移，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。 2) 一工進(jìn) 電磁鐵 1YA 通電，閥 1 左位接入系統(tǒng)工 作，電磁鐵 4YA 通電、 3YA 仍不通電，閥 3 左位、閥 2 右位接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力流經(jīng)流經(jīng)閥 1 左位后，流過調(diào)速閥 A，在流經(jīng)閥 2 右位而進(jìn)入液壓缸左腔，液壓缸右腔油經(jīng)閥 1回油箱；活塞推動(dòng)工作臺(tái)慢速右移，實(shí)現(xiàn)了第一次工作進(jìn)給，進(jìn)給量的大小由調(diào)速閥 A 來調(diào)節(jié)。 3) 二工進(jìn) 電磁鐵 1YA 仍通電，閥 1 左位仍接入系統(tǒng)工作；此時(shí)電磁鐵 4YA 失電（與已有回路圖 2.1 中通電剛好相反，從而可節(jié)約用電）、 3YA 通電，閥 3 的右位和閥 2 的左位接入系統(tǒng)工作；從油泵來的壓力經(jīng)過閥 1 左位后，會(huì)流過閥 3 的右位，再流經(jīng)調(diào)速閥 B 而進(jìn)入液 壓缸左腔；液壓缸右腔的油經(jīng)閥 1 后回油箱；活塞推動(dòng)工作臺(tái)慢速右移，實(shí)現(xiàn)了第二次工作進(jìn)給，進(jìn)給量的大小由調(diào)速閥 B 來調(diào)節(jié)，不受調(diào)速閥 A 通流面積大小的限制。（現(xiàn)有回路圖 3.1 中，閥 B 的開度需調(diào)的比 A 小，即二工進(jìn)速度必須比一工進(jìn)速度低）。 4) 快退 電磁鐵 1YA 失電、 2YA 通電，閥 1 的右位接入系統(tǒng)工作；電磁鐵 3YA 和4YA 均失電，閥 2 和閥 3 的右位同時(shí)接入系統(tǒng)工作。從油泵來的壓力油經(jīng)閥 1右位流入液壓缸右腔；液壓缸左腔的油經(jīng)閥 2 和閥 3 的右位后，再流經(jīng)閥 1 后位而進(jìn)入油箱；活塞帶動(dòng)工作臺(tái)快速左移，實(shí)現(xiàn)了快退。 5) 原位停止 工作臺(tái)快速退回到原位后，工作臺(tái)上的擋塊壓下行程開關(guān)、發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵 2YA 斷電，至此全部電磁鐵皆斷電，閥 1 處于中位，液壓缸兩腔油路均被切斷，活塞與工作臺(tái)原位停止。此時(shí)，油泵經(jīng)閥 1 中位卸荷。 綜上所述，圖 3.2 和圖 3.3 所示的新回路不但完全可以實(shí)現(xiàn)圖 3.1 所示現(xiàn)有回路的所有循環(huán)動(dòng)作，而且還具有現(xiàn)有回路不具備的新特點(diǎn)。 b. 二調(diào)速閥并聯(lián)兩工進(jìn)速度換接回路的設(shè)計(jì) 兩個(gè)調(diào)速閥并聯(lián)的速度換接回路設(shè)計(jì)思路與兩調(diào)速閥串聯(lián)的原理大同小異，通斷電情況、工進(jìn)情況均相同，原理圖如圖 3.4。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 3.4 二調(diào)速閥并聯(lián)的兩工進(jìn)速度換接回路原理圖 c. 實(shí)驗(yàn)原理圖的完善 在一個(gè)液壓站的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，要求完成兩種工進(jìn)速度換接回路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)調(diào)速閥的串聯(lián)、并聯(lián)換接實(shí)驗(yàn)，原理圖如圖 3.5。 圖 3.5 液壓試驗(yàn)原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電磁鐵動(dòng)作順序表如表 3.1。 表 3.1 電磁鐵動(dòng)作順序表 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進(jìn) 一工進(jìn) 二工進(jìn) / / 快退 停止 3.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和液壓元件的選擇 3.3.1 液壓缸主要尺寸的確定 a. 工作壓力 p 的確定 液壓缸的工作壓力主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對(duì)不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。由表 3.2 列出的數(shù)據(jù) 【 4】 ，可選擇工作壓力為 2.5MPa。 表 3.2 液壓設(shè)備常用的工作壓力 設(shè)備類型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力 p/(MPa) 0.82.0 35 28 810 1016 2032 b. 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d。 分析得液壓缸所受的外負(fù)載： waf FFFF （ 3.1） 式中 Fw-工作負(fù)載，為 0； Ff-導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載： f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，其中靜摩擦系數(shù)為 0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為 0.1。 Ffs=0.2100=20N Ffa=0.1100=10N F-運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 tvgGFa （ 3.2） t取 0.0006s， v=3時(shí)， Fa 為最大。 NNgF a 850600 0 0 0 6.0 3100 取 v=1.5時(shí)，NNgGF a 4 25600 00 0 6.0 5.1 所有液壓元器件的尺寸計(jì)算由壓力最大時(shí)的計(jì)算， 故： F 最大 =850N+20N=870N cmfcFFF （ 3.3） 式中 F-工作循環(huán)中最大的外負(fù)載； Ffc-液壓缸密封處的摩擦力，精確值不易求得，通常由 cm 進(jìn)行估算； cm-液壓缸的機(jī)械效率，現(xiàn)取值 0.9。 解得 Ffc=96.6N F+Ffc=966.66N D2=1)(4 pFF fc +（ D2-d2） 12 pp （ 3.4） 式中 p1-液壓缸工作壓力； p2-液壓缸回油腔背壓力，由表 3.3 可知； d/D-活塞桿直徑與液壓缸內(nèi)經(jīng)之比，由表 3.4 可知 d=0.5D； 帶入式（ 3.4）得 D=35mm 表 3.3 執(zhí)行元件背壓的估算值 系 統(tǒng) 類 型 背壓 p2（ MPa） 中、低壓系統(tǒng) 08MPa 簡(jiǎn)單系統(tǒng)、一般輕載的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.20.5 回油路帶調(diào)速閥的調(diào) 速系統(tǒng) 0.50.8 回油路帶背壓閥 0.51.5 采用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路 0.81.5 中高壓系統(tǒng) 816MPa 同上 比中低壓系統(tǒng)高50%100% 高壓系統(tǒng) 1632MPa 如鍛壓機(jī)械等 初算時(shí)背壓可忽略不計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 3.4 液壓缸內(nèi)經(jīng) D 與活塞桿直徑 d 的關(guān)系 按機(jī)床類型選取 d/D 按液壓缸工作壓力選取 d/D 機(jī)床類別 d/D 工作壓力 p/（ MPa） d/D 磨床、絎磨及研磨機(jī)床 0.20.3 2 0.20.3 插床、拉床、刨床 0.5 25 0.50.58 鉆、鏜、車、銑床 0.7 57 0.620.70 7 0.7 通過查詢表 3.5、表 3.6 可知 D 取 40mm，取 20mm。 表 3.5 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 表 3.6 活塞桿直徑系列 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 c. 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 q 進(jìn) = 42D v= 4 0.0423m/min=3.768L/min q 工進(jìn) = 42D v= 4 0.0421.5m/min=1.884L/min q 退 = 4)( 22 dD v= 4 （ 0.042-0.022） 3m/min=2.826m/min 3.3.2 選擇液壓泵的規(guī)格 a. 液壓泵工作壓力的確定。 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失， 所以繃得工作壓力為 pp=p1+p （ 3.5） 式中 pp 液壓泵最大工作壓力； p1 執(zhí)行元件最大工作壓力； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 p 進(jìn)油管路中的壓力損失，本例取 0.5MPa。 pp=p1+p=2.5+0.5MPa=3MPa b. 液壓泵流量的確定。 液壓泵的最大流量應(yīng)為 qpKl（ q） max （ 3.6） 式中 qp 液壓泵的最大流量； (q)max 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值； Kl 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3，現(xiàn)取 1.2。 qp=1.23.768L/min=4.5216L/min c. 選擇液壓泵的規(guī)格。 根據(jù)以上算得的 pp和 qp再查閱有關(guān) 手冊(cè)，現(xiàn)選用YB1 6.3 型液壓泵，該泵的基本參數(shù)為：公稱排量為 6.3mL/r，轉(zhuǎn)速為 1450r/min，額定壓力為 6.3MPa，容積效率為 0.8，總效率為 0.62，驅(qū)動(dòng)功率為 2.2kw。 d. 與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。 需要電機(jī)的功率 kwqpP pp 3 6 5.062.0605 2 1 6.43 （ 3.7） 故選擇電機(jī)的型號(hào)為 YZ-90S-6。 3.3.3 液壓元件的選擇 本液壓系統(tǒng)采用 GE 系列的閥，根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過