堆草打捆機液壓課程設計

1、學生課程設計(論文題目:液壓設計課程設計說明書學生姓名:學號: 1所在院(系:機電工程學院專業(yè):機械制造設計及其自動化班級:2指導教師:職稱:2011年6月27 日攀枝花學院教務處制:攀枝花學院本科學生課程設計任務書 注:任務書由指導教師填寫。課程設計(論文指導教師成績評定表 摘要現(xiàn)代機械一般多是機械、電氣、液壓三者緊密聯(lián)系,結合的一個綜合體。液壓傳動與機械傳動、電氣傳動并列為三大傳統(tǒng)形式,液壓傳動系統(tǒng)的設計在現(xiàn)代機械的設計工作中占有重要的地位。因此,液壓傳動課程是工科機械類各專業(yè)都開設的一門重要課程。它既是一門理論課,也與生產實際有著密切的聯(lián)系。為了學好這樣一門重要課程,除了在教學中系統(tǒng)講授

2、以外,還應設置課程設計教學環(huán)節(jié),使學生理論聯(lián)系實際,掌握液壓傳動系統(tǒng)設計的技能和方法。液壓傳動課程設計的目的主要有以下幾點:1、綜合運用液壓傳動課程及其他有關先修課程的理論知識和生產實際只是,進行液壓傳動設計實踐,是理論知識和生產實踐機密結合起來,從而使這些知識得到進一步的鞏固、加深提高和擴展。2、在設計實踐中學習和掌握通用液壓元件,尤其是各類標準元件的選用原則和回路的組合方法,培養(yǎng)設計技能,提高學生分析和嫁接生產實際問題的能力,為今后的設計工作打下良好的基礎。3、通過設計,學生應在計算、繪圖、運用和熟悉設計資料(包括設計手冊、產品樣本、標準和規(guī)范以及進行估算方面得到實際訓練。關鍵詞現(xiàn)代機械,

3、液壓傳動系統(tǒng),液壓傳動課程設計。AbstractModern machinery is generally more mechanical, electrical, hydraulic three closely linked, combined with a complex. Hydraulic and mechanical drive, electrical drive listed as the three traditional forms, the design of hydraulic system design in modern machinery occupies an im

4、portant position. Therefore, the "hydraulic transmission" program is the professional engineering machinery set up an all important course. It is a theory course, also closely linked to actual production. In order to learn such an important program, in addition to teaching in the teaching

5、outside the system should set the curriculum design of teaching link theory with practice so that students master the skills of hydraulic system design and methods.Hydraulic transmission program is designed to mainly the following:1, integrated use of the hydraulic transmission programs and other pr

6、e-course theoretical knowledge and actual production is, for hydraulic design practice, is the theoretical knowledge and practical production secrets combine to make the further consolidation of knowledge, deepen to upgrade and expand .2, in the design of practice to learn and master the common hydr

7、aulic components, in particular the use of various standard components, principles and loop combination method, training design skills, to enhance students the practical problem analysis and grafting ability to design work for the future and lay a sound basis.3, through the design, students should b

8、e in the calculation, drawings, use and familiar with the design information (including design manuals, product samples, standard and criterion and achieve practical training on estimation.Keywords modern machinery, hydraulic system, hydraulic drive cirrcmit design.目錄1 任務分析 (22 設計方案擬定 (33 總體設計3.1 總體

9、分析3.1.1工況分析 (43.1.2負載分析 (43.1.3確定液壓缸的主要參數 (63.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.2.1確定執(zhí)行元件的類型 (83.2.2液壓回路的選擇 (83.2.3液壓系統(tǒng)原理圖 (93.3 計算和選擇液壓元件3.3.1計算液壓泵的最大工作壓力 (103.3.2計算液壓泵的流量 (103.3.3 確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率 (103.3.4 確定閥類元件及輔件 (103.3.5 確定油管尺寸 (113.3.6 確定油箱 (123.4 驗算液壓系統(tǒng)的性能3.4.1驗算系統(tǒng)壓力損失 (123.4.2驗算系統(tǒng)發(fā)熱與溫升 (154 總結 (165 參考文獻 (171 任務分

10、析要求設計的油缸實現(xiàn)的工作循環(huán)是:(壓快進(壓工進(壓保壓(鉆工進(鉆快退(鉆停止(壓快退(壓停止,而且壓緊油缸的負載力是緩慢變化的,當增大到最大的空載負載時再轉入工進的,最后還要保壓到鉆孔油缸退回后壓緊油缸才能退回,這樣在切換的時候用壓力繼電器最好,也是最準確的。2 設計方案方案一:考慮到液壓系統(tǒng)將完成的工作循環(huán)為(壓快進(壓工進(壓保壓(鉆工進(鉆快退(鉆停止(壓快退(壓停止,首先需要壓緊油缸壓緊后保壓,然后還要鉆孔油缸,因此需要兩個液壓缸,一個夾緊缸和一個鉆孔缸?？爝M時只需一般進油方式,工進時采用節(jié)流閥調速,選擇閉式油箱,無卸荷閥,經過計算后再選擇其他元件,即可組成一套符合工作要求的液壓

11、系統(tǒng)。方案二:可以在方案一上做進一步的改進,比如:快進時采用雙泵供油加速,工進時采用節(jié)流調速閥,為了防止沖擊在回路上串接一背壓閥,選擇具有一定換向時間的電液換向閥,在回路上加一單向閥防止油箱中油液倒流,并在回路中加一卸荷閥,待兩缸都不工作的時間油泵卸荷,從而減少損失,選擇開式油箱。根據工作要求和方案最優(yōu)的原則,選擇第二中方案進行設計。3 總體設計3.1總體分析3.1.1工況分析設計要求,(壓快進(壓工進(壓保壓(鉆工進(鉆快退(鉆停止(壓快退(壓停止3.1.2負載分析1. 液壓缸在各工作階段的負載值慣性負載因其相對負載太小,忽略不計。 工作負載 YK F =11KN ,YG F =700KN

12、,ZG F =170KN 。 注:液壓缸的機械效率取0.9m =2.負載圖和速度圖的繪制,負載圖按上面數值繪制,速度圖按已知數值 v/m/s圖1 壓緊油缸負載和速度圖F/KN V/m/s圖2 鉆孔液壓缸負載和速度圖3.1.3. 確定液壓缸的主要參數初選(壓液壓缸的工作壓力,所設計時,(壓液壓缸的工進負載最大,其它工況的負載都不太高,參考1P239表11-2 11-3,初選用工作壓力25MPa, 鑒于其要求快進、快退、這里的液壓缸可選用單桿式的,選用液壓缸無桿腔工作面積1Y A ,有桿腔工作面積2Y A ,執(zhí)行元件背壓力2Y P =0.5Mpa ,由工作壓力選d/D=0.7。1122Y Y Y

13、Y mFP A P A -= 得36212170010100.0320.80.9(25(22OY Y m Y F A m P P -=-則活塞直徑202Y D mm = 參考d/D=0.7可以得 10.70.7202141Y Y d D mm =參考中國機械設計大典5P198表42.4-2 42.4-3 得220Y D mm =,160Y d mm = ,由此的液壓缸的實際有效面積:22321 3.14(0.22381044Y D A m -=2222322( 3.14(0.220.1617.8981044Y D d A m -= 根據計算出的液壓缸的尺寸,可估算出液壓缸在工作循環(huán)中各階段的壓

14、力 流量和功率表1.2 (壓液壓缸在各階段的壓力,流量和功率值 初選(鉆液壓缸的工作壓力10 MPa ,所設計時,(鉆液壓缸的工進負載最大,其它工況的負載都不太高,初選其工作壓力10MPa, 執(zhí)行元件背壓力2Z P =0.5MPa ,d/D=0.71122Z Z Z Z mFP A P A -= 得36212117010100.020.80.9(10(2O Y Z m Z F A m P P -=-則活塞直徑160Y D mm = 參考d/D=0.7可以得 10.70.7160112Y Y d D mm =參考中國機械設計大典5P198表42.4-2 42.4-3 得160Y D mm =,1

15、25Y d mm = ,由此的液壓缸的實際有效面積:22321 3.14(0.1620.101044Z D A m -=2222322( 3.14(0.160.1257.831044Z D d A m -= 3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.2.1確定執(zhí)行元件的類型液壓缸:根據工作負載的要求,有兩種缸,一種是壓緊液壓缸,另外一種是鉆孔液壓缸,兩種缸的負載不一樣,其大小和其他參數也不一樣,且其負載很大,選用雙缸,選用單桿液壓缸。 3.2.2液壓回路的選擇選擇調速回路。由圖1 2中的一些曲線得知,這個液壓系統(tǒng)的功率中等,運動速度較低,工作變化較大,采用進口節(jié)流的調速形式,為了解決進口調速回路上在推進時

16、產生爬行現(xiàn)象,回油路上要液控單向閥。泵供油的油源形式確定后,調壓和卸荷問題都已基本解決。但需要考慮的是當夾緊缸和液壓進給缸都不工作的時候,需要卸荷,所以需在回路上串接一個卸荷閥。 3.1.3 液壓系統(tǒng)圖圖 3 整理后的液壓系統(tǒng)圖 11112 1143.3 計算和選擇液壓元件3.3.1計算液壓泵的最大工作壓力液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力20.845MPa ,如取進油路上的壓力損失為0.8MPa,壓力繼電器調整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為0.5MPa ,則小流量泵的最大工作壓力為120.8450.50.822.145p P MPa =+=;大流量泵是在快速運動時才向液壓缸輸油的,如取進油路

17、上的壓力損失為0.5MPa ,則大流量泵的最高工作壓力為2 1.1030.5 1.603p P MPa =+=;3.3.2計算液壓泵的流量兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為36.184L/min ,若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的10%估計,則兩個泵的總流量為 1.136.18439.802/p q L mm =。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為 3 L/min ,而工進時輸入液壓缸的流量為 1.206 L/min ,由小流量液壓泵單獨供油,所以小流量泵的流量規(guī)格最少為4.206L/min 。3.3.3 確定液壓泵的規(guī)格和電動機的功率根據以上壓力和流量的數值查閱產品樣本,最后確定選取PV2R12

18、8/33型雙聯(lián)葉片泵,其小泵和大泵的排量分別為8mL/r 和33mL/r ,若取液壓泵的容積效率0.9v =,則當泵的轉速940/min p n r =時,液壓泵的實際輸出流量為(8339400.9/100034.686/min p q L =+=由于液壓缸在工進時輸入最大,這時液壓泵工作壓力為20.845MPa ,流量為1.1 6.847.524/min L =L/min,取泵的總效率0.75p =,則液壓泵驅動電動機所需的功率為20.845 6.843.168600.75P ppP q P kw =查閱電動機產品樣本3P208表939取Y132M1-6三相異步電動機。3.3.4 確定閥類元

19、件及輔件根據閥類及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量,可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見表1-4,表中序號與圖的元件標號相同表1.4 元件的型號及規(guī)格 注:電動機額定轉速940/min n n r3.3.5 確定油管尺寸各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺寸決定,液壓缸進 出油管則按輸入 排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進 出流量已與原定數值不同,所以要重新計算如表所示表中數值說明,液壓缸快進 快退速度 1V ,3V 與設計要求相似。這表明所選液壓泵的型號 規(guī)格是適宜的。 根據表中的數值,當油液在壓力管中流速取10m/min ,按式7-9算得與液

20、壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內徑分別為:2212.63Y d mm = 228.58Y d mm = 按GB/T2351-2005選用外徑22mm,內徑15mm 的無縫鋼管。3.3.6 確定油箱當取為7時,求得其容積為 734.686242.8P V q L =;按GB/T2351-2005規(guī)定查2P484,取標準值250V L =3.4 驗算液壓系統(tǒng)的性能3.4.1驗算系統(tǒng)壓力損失由于系統(tǒng)管路布置尚未確定,所以只能估算系統(tǒng)壓力損失,估算時,首先確定管道內液體流動狀態(tài),然后計算各工況下總的壓力損失,現(xiàn)去進油管道長L=2m,油液的運動粘度取42110/V m s -=,油液的密度取330.917

21、410/Kg m =1.判斷流動狀態(tài)在快進 工進 快退三種工況下,進來油管路中所通過的油量一壓緊缸快進時油量75.24L/min 為最大,油液流動的雷偌數:3344474.2510106560 3.141510110e vd q R V dv -= 其小于臨界雷偌數(2000,所以可以推出各工況下的進回油路上的油路的流動狀態(tài)為層流。2. 計算系統(tǒng)壓力損失將層流流動狀態(tài)沿程阻尼系數 75754dv R q=和油液在管道內流速24q v d =同時帶入沿程壓力損失計算公式34914344754750.9174101102 2.61022 3.14(1510Y VL P q q d -= 可見,沿程

22、壓力損失的大小與流量成正比,這是有層流所決定的;在管道結構尚未確定的情況下,管道的局部壓力損失10.1P P =; 各工況下的閥類元件的局部壓力損失可根據下式計算2(n nq P P q =其中的n P 由產品樣本查出,n q 和q 數值由表列出,(壓液壓缸在快進、工進 快退; 工況下的壓力損失計算如下:1 . 快進(壓液壓缸快進時,液壓缸通過單向閥4、換向閥2、單向節(jié)流閥11、液控單向閥12,然后進入液壓缸的無桿腔,有桿腔通過單向節(jié)流閥、液控單向閥14、換向閥2到油箱。若不計管路的程阻力和局部壓力損失在進油路上,壓力損失分別為2252520.2(0.5(0.5266060i P MPa =+

23、= 在回油路上,壓力損失分別為: 2520.5(0.37660VO P MPa = (壓快進時總的壓力損失為0.5260.3760.90MPa +=工進時,油液在進油路上通過換向閥2的流量為34.686/min,在單向閥為0.5MPa,油液在回油路上通過上換向閥的流量是34.686L/min,因此這時液壓缸回油腔的壓力2Y P 為2220.534.6860.3(0.50.3(0.606060Y P MPa =+= 可見此值小于原值數值?？紤]壓力繼電器可靠動作需要壓差0.5e P MPa =,故溢流閥的211518.560.5(0.50.519.56120P A P MPa >+= 363

24、22131777.78100.601017.8981020.7513810F P A P A -+>= 此值與表 中數值20.845MPa 相近。快退快退時,油液在進油路上通過單向閥的流量為80L/min,通過換向閥的流量為80 L/min ,經過液控換向閥2 單向閥 10,油液在回油路上通過單向閥12 液控單向閥2 電液換向閥10流量都是80 L/min 因此進油路上的總壓降為22180800.2(0.3(0.22120120V P MPa =+= 22280800.2(0.3(0.22120120V P MPa =+= 此值與表 的估計值相似 故不必不重算,所以快退時液壓泵的最大工作

25、壓力11 1.9570.22 2.17P V P P P MPa =+=+=因此大流量液壓泵卸荷的順序閥的調壓應大于2.17MPa,(鉆液壓缸工進時,油液在進油路上通過單向閥4 減壓閥 5電液換向閥3 液控單向閥8 單向節(jié)流閥9,回油路上通過單向閥13 液控單向閥8 電液換向閥3 因此這時液壓缸回油腔的壓力22252520.2(0.3(0.3766060P MPa =+= 可見此值小于原估計值0.5MPa 工進時液壓缸進油腔壓力36322131188.89100.376107.83109.5420.1010F P A P MPa A -+= 與表中數值9.709MPa 相近快退油液在進油路上通

26、過單向閥13、電液換向閥3 、液控單向閥8 、 單向節(jié)流閥 9到液壓缸的有桿腔,無桿腔經過單向閥13 、 液控單向閥 8、電液換向閥3回到油箱16因此進油路上的總壓降為22215252520.2(0.3(0.5(0.75606060V P MPa =+= 回油路上的總壓降為22252520.2(0.3(0.3766060V P MPa =+= 此值與表中的估計值相近,故不必重算,所以快退時液壓泵的最大工作壓力 110.80.75 1.55p v p p p MPa =+=+=因此大流量液壓泵卸荷的順序閥的調壓大于1.55MPa,3.4.2.油液溫升驗算工進時液壓缸的有效功率為777.780.003188.890.001 2.52O p FV KW =+=這時大流量泵通過順序閥卸荷,小流量泵在高壓下供油,所以兩個泵的總輸出功率為 由此得液壓1122(0.195 2.376/0.75 3.428p p p p i p q p q p kw +=+=系統(tǒng)的發(fā)熱量為0 3.428 2.520.908i i H P P KW =-=-=求出油液溫升近似值30.9081022.87T = 溫升沒有超出允許范圍,液壓系統(tǒng)不需要設置冷卻器;4總結通過這次的