液壓課程設(shè)計(jì)33476

1、college of science and technology hnut課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱：液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)題目：銃床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí):0803學(xué)生姓名：趙穎學(xué)號(hào)：0812110315指導(dǎo)教師：劉忠偉湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部制2010 年 01 月 07 h目錄摘 要2一. 設(shè)計(jì)目的、要求及題目21. 設(shè)計(jì)的日的2左設(shè)計(jì)的要求23設(shè)計(jì)題目3二. 負(fù)載工況分析31 慣性負(fù)載32. 摩擦阻力3三. 繪制負(fù)載圖和速度圖4四. 初步確定液壓缸的參數(shù)51. 初選液壓缸的丁作壓力。52. 計(jì)算液壓缸尺寸。63. 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計(jì)算值如下表6

2、4. 繪制液壓缸的工況圖7五. 擬定液壓系統(tǒng)圖81. 選擇液壓基本回路82. 組成系統(tǒng)圖9六. 選擇液壓元件101. 確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率102. 控制閥的選擇103. 確定油管直徑114. 確定油箱容積12七. 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算121. 液壓系統(tǒng)的效率12參考文獻(xiàn)13液壓系統(tǒng)是以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動(dòng)液 壓油。通過(guò)控制各種閥門(mén)改變液壓油的流向，從而推動(dòng)液壓缸做出不同行程、不 同方向的動(dòng)作。完成各種設(shè)備不同的動(dòng)作需更。液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各個(gè)工業(yè)部門(mén)及 農(nóng)林牧漁等許多部門(mén)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，而月愈先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系 統(tǒng)的部分就愈多。所以像我們這樣的人學(xué)

3、生學(xué)習(xí)和親手設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng) 是非常有意義的。一. 設(shè)計(jì)目的、要求及題目1 .設(shè)計(jì)的目的液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)是本課程的一個(gè)綜合實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)該教學(xué)環(huán)節(jié)， 要求達(dá)到以下目的：1鞏固和深化已學(xué)知識(shí)，掌握液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般方法和步驟，培養(yǎng)學(xué) 生工程設(shè)計(jì)能力和綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力；2. 正確合理地確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選用標(biāo)準(zhǔn)液壓元件；能熟練地運(yùn)用液壓基木回 路、組合成滿足基本性能要求的液壓系統(tǒng)；3熟悉并會(huì)運(yùn)用有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)和產(chǎn)品樣本等技術(shù)資 料。對(duì)學(xué)生在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料以及經(jīng)驗(yàn)估算、考慮技術(shù)決策、cad技 術(shù)等方面的基本技能進(jìn)行一次訓(xùn)練，以提高這些技能的水平。2

4、. 設(shè)計(jì)的要求1. 設(shè)計(jì)時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，綜合考慮實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及操作維修方 便。如果可以用簡(jiǎn)單的冋路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求，就不必過(guò)分強(qiáng)調(diào)先進(jìn)性。并非是越 先進(jìn)越好。同樣，在安全性、方便性要求校高的地方，應(yīng)不惜多用-些元件或采 用性能較好的元件，不能單獨(dú)考慮簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；2. 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可以收集、參考同類機(jī)械的資料，但必須深入理解, 消化后再借鑒。不能簡(jiǎn)單地抄襲；3. 在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要隨時(shí)復(fù)習(xí)液壓元件的t作原理、基本回路及典型 系統(tǒng)的組成，積極思考。不能直接向老師索取答案。4. 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的題口均為屮等復(fù)雜程度液壓設(shè)備的液壓傳動(dòng)裝置設(shè) 計(jì)。具體題冃由指導(dǎo)老師分配，題冃附后

5、；5. 液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)一般要求學(xué)生完成以下工作：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖張（3號(hào)圖紙，包括工作循環(huán)圖和電磁鐵動(dòng)作順序 表o3設(shè)計(jì)題目專用銃床的液壓系統(tǒng)。工作臺(tái)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，要求實(shí)現(xiàn)：快進(jìn)f工進(jìn)f 快速退回。最人切削力f=9000n；銃床工作臺(tái)重量3000n,工件及夾具最人重量 為1000n；行程長(zhǎng)度400mm （工進(jìn)和快進(jìn)行程均為200mm）,快進(jìn)、快退的速度 均為4.5m/min,工作臺(tái)的工進(jìn)速度可調(diào)（601000） mm/min；啟動(dòng)、減速、制動(dòng) 時(shí)間 t=0.05s;該動(dòng)力滑臺(tái)采用水平放置的平導(dǎo)軌。靜摩擦系數(shù)fs=0.2；動(dòng)摩擦 系數(shù) fd=0.1o二. 負(fù)載工況分析1

6、-慣性負(fù)載=m4.560x0.0510004.5x9.860x0.05n = 153n2.摩擦阻力ffs =0.2x（3000 +1000）n = 800/vffd = 0x（3000 +1000）n = 400/v查液壓缸的機(jī)械效率久” =0.9,可計(jì)算出液壓缸在各工作階段的負(fù)載情況,如下表表1所示:表1 液壓缸各階段的負(fù)載情況工況負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載f/n液壓缸推力/n啟動(dòng)800888.88力n速f = 5+f553614.44快進(jìn)f=f“400444.44工進(jìn)f 二 ffd+f,900010000快退f=ff”400444.44三. 繪制負(fù)載圖和速度圖根據(jù)t況負(fù)載和以知速度兒和卩2及行

7、程s,可繪制負(fù)載圖和速度圖，如 下圖（圖1、圖2）所示：f/ni10000614 444l/mm100 200一 444300400負(fù)載圖1.初選液壓缸的工作壓力。查各類液壓設(shè)備常用t作壓力初選，p. = imp a表按負(fù)載選擇液壓執(zhí)行元件的工作壓力載荷/ (kn)<5510102020303050>50工作壓力(mpa)<0.8-11.5-22.5 33445>=5-72.計(jì)算液壓缸尺寸。由設(shè)計(jì)要求可知，導(dǎo)軌要求快進(jìn)、快退的速度相等，故液壓缸選用單活塞 桿式的，快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接，且液壓缸活塞桿直徑d=0.7d?？爝M(jìn)和工進(jìn)的速 度換接用三位四通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。銃床液壓系

8、統(tǒng)的功率不大，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，決定采用定量 泵供油。考慮到銃床可能受到負(fù)值負(fù)載，故采用調(diào)速閥的進(jìn)油節(jié)流加背壓閥的調(diào) 速冋路，所以冋油路上具有背壓4，取背壓p2 = mpa2、計(jì)算油缸尺寸可根據(jù)油缸的結(jié)構(gòu)及連接方式計(jì)算油缸的而積、油缸直徑d及活塞桿直徑 d計(jì)算出后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)予以圓整，然后再計(jì)算油缸的面積：此時(shí)由工進(jìn)時(shí)的負(fù)載值按計(jì)算公式計(jì)算液壓缸面積:0.5、=0.0057m2d = 70.0057x4/3.14 = 85.2按jb218377収標(biāo)準(zhǔn)值d=85mm活塞桿的直徑d為：d = 0.07d = 0.07x85mm = 59.5 取整d = 60mm由此求得液壓缸的實(shí)際有效t作而

9、積人=兀 0 = 56.71x10，a2 =兀（，一滬% = 28.45x10，3. 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力.流量和功率的計(jì)算值如下表表2液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值工況負(fù)載f/n凹油腔壓力p2/mpa進(jìn)油腔壓力pjmpa輸入流量q/ m3 / min輸入功率p/kw快進(jìn)啟動(dòng)80000.96（差動(dòng)）加速553占+ap1.26快進(jìn)4000.860.00630.09工進(jìn)90000.51.60o.ooo80.021快退啟動(dòng)80000.77加速5530.51.61快退4001.280.00780.1664-繪制液壓缸的工況圖（圖3）由以上所計(jì)算的數(shù)據(jù)我們繪制出工況圖如下所示:p/q/

10、p1.260.960.00630.090.861.60i10.0210.0008>0.77 l/mn1.281.610.166功率p 壓力p 流雖q0.0078圖3液壓缸工況圖五. 擬定液壓系統(tǒng)圖1. 選擇液壓基本回路（一）確定油源及調(diào)速方式由以上的計(jì)算可以知道，銃床液壓系統(tǒng)的功率不大，工作負(fù)載的變化情況很 小，因此，為使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，決定采用定量泵供油?？紤]到銃床可 能受到負(fù)值負(fù)載，故采用回油路調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速方式，并選用開(kāi)式循環(huán)。從工況圖中我們可以清楚的看出，在液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)中，液壓缸要求油 源提供的流量變化并不是很大，因此工進(jìn)和快進(jìn)的過(guò)程中，所需流量差別較小。 故我們選

11、用定量單液壓泵供油。（二）選擇基本回路1.選擇換向回路及速度換接方式由設(shè)計(jì)依據(jù)可以知道，設(shè)計(jì)過(guò)程中不考慮工件夾緊這一工序，并且從快進(jìn)到 工進(jìn)時(shí)，輸入液壓缸的流量從6.3l/min降到0.8l/min ,速度變化不是很大，所 以采用電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)速度的換接。壓力繼電器發(fā)訊，由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)工作 臺(tái)的自動(dòng)啟動(dòng)和換向。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)能在任意位置停止，泵不卸載，故電 磁閥必須選擇0型機(jī)能的三位四通閥，如下圖所示：1y2y由于要求工作臺(tái)快進(jìn)與快退速度相等，故快進(jìn)時(shí)采用差動(dòng)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)回路，且要求液壓缸活塞桿直徑d=0.7d。2. 組成系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)過(guò)程屮，在油源屮采用溢流閥來(lái)調(diào)定系統(tǒng)的工作壓力，

12、因此調(diào)壓?jiǎn)栴}基本 上已經(jīng)在油源中解決，無(wú)須在另外設(shè)置調(diào)壓系統(tǒng)。這里的溢流閥同時(shí)還能起到安 全閥的作用。1、組合成液圧系統(tǒng)圖2、將上而所選的液壓基木冋路組合在一起，便可得到以下的液壓系統(tǒng)原理圖。同吋電 磁鐵的動(dòng)作順序表如下：表3液壓專川銃床電磁鐵動(dòng)作順序表工序1y2y |3y4y |快進(jìn)+工進(jìn)+快退+仁油箱2過(guò)濾器；3葉片泵；4-溢流閥；5三位四通電磁換向閥6單向調(diào)速閥；7.10-兩位三通電磁換向閥；&工作缸；9壓力繼電器六. 選擇液壓元件1.確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率（1）液壓泵的工作壓力和流量計(jì)算。由以上的設(shè)計(jì)可以得到，液壓缸在整個(gè)工作過(guò)程中的最大壓力是1.61mpa ,如取進(jìn)油路

13、上的壓力損失為0.4mpa ,則此時(shí)液壓泵的最大工作壓力是 ,=1.61+0.4=2.01mpao由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為3l/min ,而工進(jìn)時(shí)輸入到液壓缸的流量 是3.8l/min，由流量液壓泵單獨(dú)供油所以液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為6.8l/mino根據(jù)以上的壓力和流量的數(shù)值查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)最后選用yb1-6.3型單葉 片液壓泵,其排量大小為6.3ml/r,當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min時(shí)，該液壓泵的 理論流量為9.14l/mino取液壓泵的容積效率為久=0.9，則液壓泵的實(shí)際流量大 小為:?=6.3xl200x0.9/1000 = 6.8l/min由于由以上的計(jì)算過(guò)程中，我們知道了

14、液壓缸在快退時(shí)的輸入功率最大，此 時(shí)液壓泵的工作壓力是1.28+0.4 (進(jìn)油路上的壓力損失)=1.68mpa ,流量為 6.8l/min ,查表可得，取液壓泵的總效率 =0.7 ,則液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的功 率為77。2.01x6.860x0.75=0.303根據(jù)以上的數(shù)據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用y801型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為0.55kw ,額定轉(zhuǎn)速為 1200r/mino2.控制閥的選擇根據(jù)閥類及輔助元?dú)饧谟吐返淖畲蠊ぷ鲏毫屯ㄟ^(guò)的最大實(shí)際流量，可選擇這些器件的型號(hào)和規(guī)格如下表：序元件名稱額定流量(l/min )額定壓力(mpa)質(zhì)量(kg)型號(hào)1單葉片泵9.26.35.5yb1-6.32三位

15、四通電磁閥256.334d-25bop3二位三通電磁閥256.323d-25b4單向調(diào)速閥0.05 （最小）0.5-6.33.2qi-10b5溢流閥200.4-6.31.7y-10b6壓力繼電器1.0-6.30.7dp1-63b7濾油器162.50.18xu-b16x1008開(kāi)關(guān)閥256.322d-25b3. 確定油管直徑液壓缸的進(jìn)、出流量和運(yùn)動(dòng)速度快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量(l/min )91 =040)/(41 -凡)= (56.71x6.8)/(56.71-28.45)= 13.65=0.8幺=如=6.8輸出流量(l/min)的=a2jal= (28.45x13.65)/56.71= 6.84

16、= (28.45x0.8)/56.71= 0.413纟2 =人2如/ a= (28.45x6.8)/56.71= 3.41運(yùn)動(dòng)速度(m/min)v2=qp/(a-a2)= 6.8x10/(56.71-28.45)= 2.04嶺=qj a、= 0.8x10/56.71= 0.141v3=qja2= 6.8x10/28.45= 2.39由上表中的數(shù)值，按照書(shū)中推薦的油液在壓油管的流速u(mài)=3m/s可得，液壓缸 有桿腔和無(wú)桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：d = 2x jq/(兀xv)=2x j(6.8x 106)/(ttx3xio3 x6q)mm = 12.03d = 2x jq/(7ixv) = 2x7(

17、13.65x 106)/(tix3xio3 x60>/n = 24.15兩根油管按丫b23164選用外徑為24mm ,內(nèi)徑為12mm的無(wú)縫鋼管。4. 確定油箱容積對(duì)油箱容積我們進(jìn)行估算，取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)歹=7 ,故其容積為:y = /?=7x6.8l = 47.6l取靠其最近的標(biāo)準(zhǔn)值v=50l七. 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1. 液壓系統(tǒng)的效率工進(jìn)在整個(gè)工作循環(huán)中所占的時(shí)間比例是很長(zhǎng)的，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可按工進(jìn)時(shí)的工況來(lái)計(jì)算。工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率是pe = fu1 =二 1000? x o.28=o 0466kw103x60由以上的計(jì)算可知，液壓泵在工進(jìn)時(shí)的工作壓力為p=1.6+0.4（進(jìn)油路上的 壓力損失）二2mpa漩量為6.8l/min,所以液壓泵的輸入功率為：pp = ppq = 2x6.8/60 = q.221kw所以