山東科技大學(xué)液壓課程設(shè)計(jì)

液壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書姓名:學(xué)院：班級:學(xué)號:指導(dǎo)老師：實(shí)訓(xùn)時(shí)間：實(shí)訓(xùn)地點(diǎn):山東科技大學(xué)教務(wù)處監(jiān)制目錄一、課程設(shè)計(jì)要求-－---－-－--－---－---－-----－－－---－－-－--－----－-----(３）二、設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選擇及驗(yàn)算-－-----－-----------－-－-－--－－-－--－-－--(4)１、運(yùn)動(dòng)分析-－-------－--－---－---－----－------－----------－－－－（4）2、負(fù)載分析---－-－-－---－-－--－--－－--－------------－－--－--－-----(5）3、負(fù)載圖與速度圖的繪制--－--－－--－－－----－－---------－----－----(6）4、液壓缸主要參數(shù)的確定－-----－--－---－－---－------------－－－---（7）５、液壓系統(tǒng)圖的擬定-------－--－---－---－－---－-－－-----－--－---（9）6、液壓元件的選擇－－-------－---－-－-------－----－－--－----－-－---(1０)7、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算-－---------－－－-－－－----－--－－－－----－-（11）三、液壓缸裝配圖---－－----------－---－--－-------－------－-－－－－－---－(12）四,各類閥及其元件----－-----－--－-----－－-------－---－------－－---－（13-１５）五、液壓集成塊及裝配圖---－－----------－-－--－－----－－-－----－－-－-（16-17）六、個(gè)人設(shè)計(jì)小結(jié)－-－-------－-－－---－----－---－－－---－－--－-－----－-－-(18)七、參考資料-----－--－-----－-－－---－-－---------－---－----－------－－－（18）一、設(shè)計(jì)要求1、以小組為單位（每小組5人）按進(jìn)度完成全部設(shè)計(jì)任務(wù),設(shè)計(jì)思想,技術(shù)路線正確,計(jì)算,說明完整。2、

設(shè)計(jì)步驟(1）明確設(shè)計(jì)要求（2)分析油缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中負(fù)載、運(yùn)動(dòng)速度的變化,畫出系統(tǒng)工況圖(3)確定執(zhí)行元件的主要參數(shù)：根據(jù)最大負(fù)載確定系統(tǒng)的工作壓力,油缸的面積,活塞及活塞桿的直徑等，畫出執(zhí)行元件工況圖（４)確定液壓系統(tǒng)方案及擬訂液壓系統(tǒng)原理圖（5）選擇液壓元件:包括液壓泵、控制閥、油管(軟管、硬管)、油箱的容量等（6)驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能（7)液壓集成塊設(shè)計(jì)（８）繪制工作圖和編制技術(shù)文件3、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(技術(shù)文件)要求設(shè)計(jì)計(jì)算說明書采用A4紙，5號字體，單倍行距，不少于15頁。內(nèi)容包括：(１)設(shè)計(jì)要求(2）設(shè)計(jì)計(jì)算、元件選擇、驗(yàn)算等（３）液壓系統(tǒng)原理圖一張按機(jī)械制圖裝配圖要求繪制，標(biāo)出元件的序號,列出所有元件的明細(xì)表，畫出工作循環(huán)圖,電磁鐵動(dòng)作順序表。（4)液壓缸的裝配圖（５）非標(biāo)零件的零件圖(6)液壓集成塊零件圖（7）液壓集成塊裝配圖(８)相關(guān)的電氣控制原理圖（９)設(shè)計(jì)總結(jié)(1０）參考文獻(xiàn)二、設(shè)計(jì)計(jì)算題目:設(shè)計(jì)一臺銑床專用機(jī)床，要求液壓系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工作臺快進(jìn)—>工作臺工進(jìn)—>工作臺快退—＞工作臺停止。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)，快退速度為5m／miｎ,工進(jìn)速度為100-1200mm/miｎ，最大行程為４00mm,其中工進(jìn)行程為180mm,最大切削力為1800０N,采用平面導(dǎo)軌，靜摩擦系數(shù)fs=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)ｆd=０.1。1、運(yùn)動(dòng)分析圖（1－1)工作循環(huán)如上圖所示，為快進(jìn)→工進(jìn)→快退→原位停止。完成一次工作循環(huán)的速度—位移曲線如下圖所示：(圖2-2)2、負(fù)載分析注:設(shè)計(jì)的缸體為單出桿液壓缸,而且是橫向放置。工作負(fù)載為最大切削阻力Ft=1８０0０N快進(jìn)和快退速度都取v=5m/mｉn，進(jìn)給速度為1２00，摩擦表面的正壓力為G=W=2５0０0N１、工作負(fù)載工進(jìn)時(shí):Fl=１８000N其他時(shí)間為:Fl=０Ｎ2、摩擦負(fù)載由已知靜磨擦系數(shù);動(dòng)磨擦系數(shù)可得靜摩擦負(fù)載Ffｓ=0.2*25000＝5０0０N動(dòng)摩擦負(fù)載Ffd＝0.1＊25００0=2500N．3、慣性負(fù)載加速Fa1=G△v/g△ｔ=２５0０0*5/(６0*9.8１*0.5)=424.7N減速Fa2=G△ｖ/ｇ△t=2５00０*[5/６0－120０/（60＊1０0０)]／(９.81＊０.2)＝3２2.8N制動(dòng)Fa3=Ｇ△v/g△ｔ＝(25００0＊1２00)/（9.81*0.２*1000*6０）＝101.9N反向加速Fa４=Ｇ△ｖ/ｇ△ｔ=(２50０*5)/（9.81*0.2*60)=４2４.７N反向制動(dòng)Fａ5=Fa4=４24.7N４.根據(jù)以上計(jì)算,制作液壓缸各階段中的負(fù)載表()。（表2-1)工況計(jì)算公式總負(fù)載F/N缸推力Ｆ/N啟動(dòng)F=Ffs５0005494.5加速F=Ｆｆd+Fa129２4.７３214.快進(jìn)F＝Ffd2５0０27４７.3減速F=Ｆfｄ-Fa２2１7７.２２39２.5工進(jìn)Ｆ=Ffd+Fｌ20500225２7．５制動(dòng)F=Ffd-Fａ323９8.1263５.3反向加速F=Ffｄ+Fa4292４.73２14快退F=Ffd２５00２7４7.3反向制動(dòng)F=Ｆfd－Fa52０75.３2280．5３：繪制負(fù)載圖和速度圖4、液壓缸主要參數(shù)的確定1、初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設(shè)備的負(fù)載不大，所以初選液壓缸的工作壓力為３.5MPa２、計(jì)算液壓缸尺寸A＝Ｆ/P=2252７．5／35000０0=64.36/10000m2D=（4A/π)?＝(4＊6４.36*100/3.14159)?=８9.52mm按標(biāo)準(zhǔn)?。海?90mm因?yàn)榭爝M(jìn)，快退速度相同,所以：QUOTEｄ=63．3mm按標(biāo)準(zhǔn)取d=63mm則液壓缸的有效作用面積為:無桿腔面積:A1=πD2/4=92cm2π/4＝63．５85ｃm2有桿腔面積：A2=π（D2－d2）／４=(92-6.３2)ｃm2π/4=3２.43cm2３、活塞桿穩(wěn)定性校核根據(jù)液壓缸一端支承一端鉸接取末端系數(shù)Ψ２=２，活塞桿材料用普通碳鋼則：材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值f=4．9＊1０⒏pa。系數(shù)α＝１/50０0,柔性系數(shù)Ψ1=8５,γk=d/4＝15.７5，因?yàn)椋?γｋ＝64<Ψ１＊Ψ2=8５*1．４1４=12０。所以有其臨界載荷Ｆk:Fk=ｆＡ/[1+α﹙l／ｒk﹚2/Ψ2]＝１４4０２60N。當(dāng)取安全系數(shù)nk=４時(shí)Fk/nk=１44０260N/4=36０065N>22５２７.5N。所以,滿足穩(wěn)定性條件。4、求液壓缸的最大流量ｑ快進(jìn)=A１＊Ｖ快進(jìn)=６３.585*0.01＊50=３1.292５L\ｍｉｎq工進(jìn)=A1*V工進(jìn)=63.585*０.01*12=7.63Ｌ/minq快退=A2*V快退=32.4３*0．01*50=16．215L/min5.繪制工況圖工作循環(huán)中各個(gè)工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表所示工況壓力p/Mpa流量q／（L/min)功率P/W快進(jìn)0.3９3１.７9２08．３3工進(jìn)3．2２7．6341０快退0.551６.２15208.33５：液壓系統(tǒng)原理圖擬定液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，主要考慮以下幾個(gè)方面的問題（1)、供油方式從工況圖分析可知,該系統(tǒng)在快進(jìn)和快退時(shí)所需流量較大，在工進(jìn)時(shí)所需流量較小,因此從提高系統(tǒng)的效率,節(jié)省能源的角度考慮,采用雙聯(lián)葉片泵作為油源(2)、調(diào)速回路由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié),而且系統(tǒng)功率較小,工作負(fù)載變化較大,所以采用換向調(diào)速回路。（3）、速度換接回路由于快進(jìn)和工進(jìn)之間速度需要換接,但對換接的位置要求不高,所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制具體原理圖如下：電磁鐵動(dòng)作順序表６、液壓元件的選擇（1)確定液壓泵型號與電機(jī)功率:液壓缸在工作循環(huán)中最大工作壓力為3.22MPa取壓力損失為ΣΔp=0.4MPa液壓泵的工作壓力為:Pp＝P＋ΣΔp=3．６2MPa兩個(gè)液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流量為３１．７９L/min,若回路中的泄露按液壓缸輸入流量的10%估算,則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為=1.１３1.79＝34．97Ｌ／min。由于溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3Ｌ/min,而工進(jìn)時(shí)輸入液壓缸的流量為７.63L/min，所以小流量泵的流量規(guī)格最小應(yīng)為10.63Ｌ/ｍｉn。根據(jù)以上功率和流量,經(jīng)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得,選用YＢ-16/２５型的雙聯(lián)葉片泵。其額定壓力為6.3Mpａ,轉(zhuǎn)速９60，容積效率為0.9２，總效率為０.8５。所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力和輸出流量(當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/miｎ）=(１6+2５)＊960＊0.9２=36.2L/ｍin求出：Ｐp=Pp*qp/=3.62*106*３6.2/（60*０.８5）=2．27ＫW查表：選出電機(jī)為Ｙ100L2-4功率為3kw轉(zhuǎn)速為1４３０r/min查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四版第五卷》P２２－52２閥類元件、輔助元件序號名稱型號及規(guī)格１濾油器１1.４7２雙聯(lián)葉片泵36．2YB-1６/２53單向閥36．２S１5A０２/４三位四通電磁換向閥36.２4WE６E50-50/ＢW110RN5二位兩通電磁換向閥36.2ＷＥ6A5*/ＡW2２０-5０Z４6溢流閥６３Y1-63Ｂ7節(jié)流閥7．8DRVP８S3-１08電動(dòng)機(jī)Y100Ｌ2-4油管出油口采用通徑10ｍm，外徑１4mｍ的紫銅管?！兑簤涸謨浴繁?-4-1Ｐ５１0油箱油箱的容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積V＝(5-7),即V=６=６*36.2＝2１7.2L。根據(jù)參考書《液壓元件手冊》表6－５-2，選取型號YWＺ-2５0T,Ｖ=250L。7：液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算1壓力損失及調(diào)定壓力的確定根據(jù)計(jì)算工進(jìn)時(shí)管道內(nèi)的油液流動(dòng)速度約為０.2m/s，通過的流量為7.63L/ｍｉn，數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降，此時(shí)功率損失最大；而在快進(jìn)，快退時(shí)系統(tǒng)工作壓力很低,所以不必驗(yàn)算。因而必須以工進(jìn)為依據(jù)來計(jì)算卸荷閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快退時(shí)液壓缸的速度為：V１＝Ｑｐ/A１=37．72/63.5８５×1０-4*６0=99mm/s。此時(shí)油液在進(jìn)油管中的流速為:v＝Qp/Ａ=37．72／（1０2＊６0π/４)＝３.３ｍ/s。沿程壓力損失首先要判斷管中的流態(tài),設(shè)采用Ｎ３2液壓油,室溫為20℃時(shí),γ=０.000１ｍ2/s，所以有Re=ｖ*ｄ／γ=(3.3*１9＊10-３)/(0．１*10-3)=6２7＜２3２0管中為層流，則阻力損失關(guān)系系數(shù)λ=７5/Rｅ=0．1２,若取進(jìn)出口油管長度約為2ｍ,油液的密度ρ=８９0kg/m3則其進(jìn)油路上的沿程壓力損失為Pλ１＝λ*ｖ2＝０.1２*(２/１9＊10－3）*(890/2）*3.３2＝0．061Mpa⑵局部壓力損失局部壓力損失包括管道安裝和管接頭的壓力損失和通過液壓閥的局部壓力損失,前者視管道具體結(jié)構(gòu)而定，一般取沿層壓力損失的１0﹪；而后者則與通過閥的流量大小有關(guān),若閥的額定流量和額定壓力損失為ｑn和⊿pn,則當(dāng)通過閥的流量為ｑ時(shí)的閥的壓力損失⊿pｖ為:⊿pｖ=⊿pｎ*（ｑ/qn)2因?yàn)镚E系列10mｍ通徑的閥的額定流量為６３l/min，疊加閥１0mｍ通徑系列的額定流量為４2l/miｎ，而在本題中通過每個(gè)閥的最大流量僅為36．2l／mｉn,所以，通過整個(gè)閥的壓力損失很小可忽略不計(jì)。同理，工進(jìn)時(shí)回油路上的流量q2=Ａ2*ｑ1／A１＝(32.43*36．21)/63.58５=18.47L/miｎ則回油路油管上的流速v＝qp/A＝(１8．４7*10-3)/(60*0．25π*１9２*1０-6）＝1.０9ｍ／s由此可得Rｅ=v＊ｄ/γ=(１.09*19*10-３)／(0．1*10-3)=207.1（層流)λ=75／Rｅ=0.362,所以回油路上沿程壓力損失為Pλ=λ*v2=0.３62＊（２/１9＊10-3)*(8９0/2)＊1.09２=0．020Mpa⑶總壓力損失∑Ｐ=P1+(A2／A1）*P2=(０.０6１＋０.06１)+(3２.４3/63.585)*（０.0２0+0.0０２０）=0．143Mpa原設(shè)∑Ｐ=0.４Mpａ，這與計(jì)算結(jié)果有差異，應(yīng)用計(jì)算出的結(jié)果來確定系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)定值.⑷壓力閥的調(diào)定值雙級葉片泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足快進(jìn)的要求，保證泵同時(shí)向系統(tǒng)供油,因而卸荷閥的調(diào)定值略大于快進(jìn)時(shí)泵的供油壓力。Ｐp=F／Ａ1+∑P＝3．２2+０.143＝3.３63Ｍpa所以卸荷閥的調(diào)定壓力應(yīng)取3．4Ｍpa為宜。溢流閥的調(diào)定壓力大于卸荷閥壓力０.3—０.５Mpａ,所以取溢流閥調(diào)定壓力為３.8Mp2系統(tǒng)的發(fā)熱與溫升根據(jù)以上的計(jì)算可知,在快進(jìn)時(shí)電機(jī)的輸入功率為：Pp＝Ｐp*ｑp/p=(3.４*1０6＊36.２1*１0-3)/(60＊0．85)=24１4w工進(jìn)時(shí)電機(jī)輸出功率為Pｐ1=Pp1*q2ｐ/p=(3．8*１06＊36.21/2*10-3)/(6０*０.８５)=1３49w而快進(jìn)時(shí)有效功率P1=（0.3９*106*36.21＊１0-３)/(60)＝235ｗ工進(jìn)時(shí)有效功率Ｐ2=40．95w所以快進(jìn)時(shí)的功率損失為2414－13４9=1065w，而工進(jìn)時(shí)的功率損失194.05w,比較大的值１3４9來校核其熱平衡,求出溫升:設(shè)油箱得三邊長在1:１：1-1:2：３范圍內(nèi)，則散熱面積為A=０.065=0.0６5*(２502)１/３=2．58ｍ假設(shè)通風(fēng)良好,取h＝15*0.00１KW／(m2*℃),所以油液的溫升為:△ｔ=Ｈ/(hA)=1.3４9／（15*10-３＊2．5８)＝３4.8℃室溫為20℃,熱平衡溫度為５4.８℃<65℃,沒有超出允許范圍.三、液壓缸的裝配圖四、各類閥零件圖及其它元件雙聯(lián)葉片泵電動(dòng)機(jī)3位４通電磁換向閥（E型)溢流閥兩位兩通電磁換向閥節(jié)流閥五、液壓集成塊及裝配圖集成塊管道裝配圖六．設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過這次液壓課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多,了解了要設(shè)計(jì)一個(gè)液壓設(shè)備的基本過程和一些基礎(chǔ)知識，明白了應(yīng)該怎么做?如何做？過程怎么樣？這次課程設(shè)計(jì)也使我更加體會到液壓傳動(dòng)的知識。通過自己動(dòng)手實(shí)踐，對已經(jīng)學(xué)習(xí)到的知識再一次進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固。一開始覺得這有點(diǎn)太簡單了，但等具體動(dòng)手做了之后事實(shí)證明之前的想法是完全錯(cuò)誤的,它不僅要求計(jì)算還要畫圖并且兼帶查表等各項(xiàng)工作有時(shí)先查表再計(jì)算有時(shí)要反過來,所以一旦一步走錯(cuò)那么就意味著下一步肯定錯(cuò)了。這方面要求很高，既考驗(yàn)?zāi)托挠挚简?yàn)細(xì)心,同時(shí)還要有信心，還好在同學(xué)的幫助下讓我所困惑的問題都順利解決了。液壓課程設(shè)計(jì)還是對所學(xué)知識的一次具體的應(yīng)用和實(shí)踐,