單缸傳動的液壓機液壓系統(tǒng)設計含CAD圖,傳動,液壓機,液壓,系統(tǒng),設計,cad No 15 液壓機液壓系統(tǒng)設計 摘 要：由于液壓技術(shù)有很多優(yōu)點，液壓元件設備體積小、重量輕，因而慣性力較小，當突然過載或泊車時，不會產(chǎn)生大的沖擊；能在給定范疇內(nèi)安穩(wěn)的主動調(diào)理牽引速度，并可完成無極調(diào)速；換向輕易，在不轉(zhuǎn)變電機旋轉(zhuǎn)方向的情形下，能夠較便利地完成工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復活動的轉(zhuǎn)換；液壓泵和液壓馬達之間用油管銜接，在空間布置上相互不受嚴厲限制；因為采取油液為工作介質(zhì)，元件絕對活動外表間能自行光滑，磨損小，使用壽命長。正由于液壓技術(shù)有如此眾多突出的優(yōu)點，因此它的應用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機調(diào)速裝置等等；船舶用的甲板起重機械、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術(shù)用的控制裝置、測量浮標、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。 通過液壓與氣動技術(shù)課程設計，讓我們把以前書本上學到的知識與現(xiàn)實中生產(chǎn)相結(jié)合在一起，不僅能加深我們對課本上理論知識的理解，提高我們理論與實踐結(jié)合的能力，而且還鍛煉了我們的創(chuàng)造和設計能力，特別是對液壓系統(tǒng)有了更深層次的了解，讓我們對液壓設備設計有一定的了解，為日后工作中設計出經(jīng)濟實用的產(chǎn)品打下結(jié)實的基礎。 本次設計主要內(nèi)容有：做了液壓壓力機的總體結(jié)構(gòu)設計和液壓系統(tǒng)的設計，選擇了液壓元件的型號，分析了系統(tǒng)的工作原理，設計了液壓缸，完成了液壓缸的總體設計，繪制了壓力機的總體裝配圖，液壓系統(tǒng)圖和液壓缸的裝配圖。 目錄 1、設計要求 …………………………………………………………3 2、工況分析 …………………………………………………………3 2.1、運動分析 …………………………………………………………3 2.2、負載分析 …………………………………………………………3 3、負載圖和速度圖的繪制 …………………………………………4 4、液壓缸主要參數(shù)的確定 …………………………………………4 4.1、初選液壓缸的工作壓力………………………………………………5 4.2、計算液壓缸的尺寸 …………………………………………………5 4.3活塞桿穩(wěn)定性校核……………………………………………………6 4.4求液壓缸的最大流量…………………………………………………6 4.5繪制工況圖…………………………………………………………6 5、液壓系統(tǒng)圖的擬定 ………………………………………………7 6、液壓元件的選擇 …………………………………………………9 6.1、確定液壓泵的型號及電動機功率………………………………………9 6.2、與液壓泵匹配的電動機的選定 ………………………………………9 6.3、選擇閥類元件及輔助元件………………………………………10 6.4、系統(tǒng)壓力損失驗算………………………………………………11 6.5、系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算……………………………………………11 7、液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 …………………………………………………11 8、總結(jié)………………………………………………………………13 9、參考文獻 ………………………………………………………14 1、設計要求 設計一臺單缸傳動的液壓機液壓系統(tǒng)，工作循環(huán)是：低壓下行→高壓下行→保壓→低壓回程→上限停止，油缸垂直安裝。首先我們要明確該液壓系統(tǒng)的動作和性能要求，其工作行程為320mm，外負載500000N，移動部件自重10000N，低壓下行速度3.5 m/min，高壓下行速度0.2 m/min，低壓回程7 m/min。 2、工況分析 2.1、運動分析 工作循環(huán)為低壓下行→高壓下行→保壓→低壓回程→上限停止。 系統(tǒng)在啟動、控制時的加速、減速根據(jù)經(jīng)驗查表取△t=0.5s 系統(tǒng)的工作的總行程為320mm，則每個階段的速度如下： 低壓下行速度： V1 = 3.5 m/min = 0.0583 m/s 高壓下行速度： V2 = 0.2 m/min = 0.0033 m/s 低壓回程速度： V3 = 7 m/min = 0.1167 m/s 2.2、負載分析 液壓缸必須克服的外負載為：F = Fe + Ff + Fa 式中 Fe為工作負載 Ff為摩擦負載 Fa為慣性負載 摩擦負載就是液壓缸驅(qū)動工作是所需克服的機械摩擦阻力，由于液壓缸是垂直安裝，并且計算方法比較復雜煩瑣，一般設計時將它算入液壓缸的機械效率ηm中考慮。 慣性負載 啟動時： 低壓→高壓： 高壓→保壓： 保壓→低壓回程： 低壓回程→停止： 根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安裝，其移動部件的自重較大，為防止因其自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路,因此在啟動和低壓下行段缸推力應去掉重力。查表取液壓缸的機械效率ηm為0.91 液壓缸各階段中的負載 工部 計算公式 總負載F/N 缸推力F/N 啟動 F = Fe + Fa -9881.1 -10858 低壓下行 F = Fe + 0 -10000 -10989 低壓過度高壓 F = Fe + Fa 489887.9 538338 高壓下行 F = Fe + 0 490000 538461 高壓到保壓 F = Fe + Fa 489993.3 538454 保壓 F = Fe + 0 490000 538461 反向啟動 F = Fe + Fa 10237.9 11250 低壓回程 F = Fe + 0 10000 10989 停止 F = Fe + Fa 9762.1 10727 3、負載圖和速度圖的繪制 按照上面的負載分析結(jié)果及已知的速度參數(shù)，行程限制等，繪制出負載圖及速度圖如下圖所示。 液壓缸的負載圖及速度圖 4、液壓缸主要參數(shù)的確定 4.1、初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析設備的負載比較大，查表各類液壓設備常用工作壓力，初選液壓缸的工作壓力為20MPa。 4.2、計算液壓缸的尺寸 由于負載比較大，則 則 按標準取：D=180mm 無桿腔 有桿腔 根據(jù)低壓下行，低壓回程速度比值 解得：d=127mm 按標準取：d=125mm 4.3、活塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿的總行程為320mm，而活塞桿直徑d為125mm，l/d =320/125=2.56<10，所以無需對活塞桿進行校核。 4.4、求液壓缸的最大流量 低壓下行： 高壓下行： 低壓回程： 工作循環(huán)中各工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如下表所示 液壓缸各工作階段的壓力、流量和功率 工況 壓力P/MPa 流量q/(L/min) 功率P/W 低壓下行 0.03 24.73 58 高壓下行 21.16 1.34 1776 低壓回程 1.86 24.74 1282 4.5、繪制工況圖 由上表可繪制出液壓缸的工況圖如下圖所示 液壓缸的工況圖 5、液壓系統(tǒng)圖的擬定 本液壓系統(tǒng)中的壓力高、流量大、空行程和加壓行程的速度相差大，并且要求壓力還能變換和調(diào)節(jié)，所以應為其選擇一高壓泵供油。 1.低壓下行 低壓下行時電磁鐵2YA通電，4換向閥右位工作，油液進入液壓缸的上腔，3YA和4YA通電，油液流到6調(diào)速閥，由于移動部件的自重較大，而液壓泵流量較小，通過調(diào)速閥保證完成快速下行。 2.高壓下行 移動部件向下運行中接觸到工件后，液壓缸上腔的壓力升高，3YA和4YA斷電，此時油路形成差動回路，實現(xiàn)高壓慢速下行。 3．保壓 當電磁鐵2YA得電，換向閥4右位工作，液壓缸11下行并加壓，當壓力上升到電接點壓力表12上限觸點調(diào)定壓力時，壓力表發(fā)出電信號，使2YA失電，換向閥4中位工作，液壓泵1卸荷，液壓缸由液控單向閥13保壓，當壓力下降至電接點壓力表下限觸點調(diào)定壓力時，壓力表發(fā)出電信號，使2YA得電4換向閥右位工作，液壓泵重新向液壓缸供油，使壓力回升。 4.低壓回程 保壓結(jié)束后，電磁鐵1YA通電，換向閥4左位工作，同時3YA得電，油路經(jīng)過5二位二通換向閥和8二位三通換向閥進入液壓缸的下腔，使其低壓回程。 5.上限位停止 當移動部件升至預定高度后，電磁鐵1YA和3YA都失電，各換向閥閥口都關(guān)閉，處于中位。這樣就使得上缸停止運動，液壓泵在較低壓力下卸荷，由于順序閥9和單向閥10的支承作用，上滑塊懸空停止。 液壓系統(tǒng)原理圖 電磁鐵動作表 6、液壓元件的選擇 6.1、確定液壓泵的型號及電動機功率 液壓缸在整個工作循環(huán)過程中最大工作壓力為21.16MPa,由于壓力較大，考慮到油路上閥和管道的壓力損失，則液壓泵的工作壓力為： 考慮到系統(tǒng)過工作階段過渡以及系統(tǒng)須要一定的壓力儲備量，并且要保證液壓泵的工作壽命，其正常工作壓力為其額定壓力的80%左右，因此泵的額定壓力= /0.8=27.7MPa 液壓系統(tǒng)中最大流量qmax=24.74L/min,溢流閥最小穩(wěn)定流量3L/min，系統(tǒng)泄漏系統(tǒng)KL取1.1 則液壓泵的額定流量qp= 取qp=31L/min 根據(jù)上面計算的、qp，額定壓力與流量都比較大，應選用柱賽泵，查表選取JB-H35.5型的徑向柱塞泵，其額定壓力為32MPa，額定排量35.5ml/r總效率為90%，額定轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分。 6.2、與液壓泵匹配的電動機的選定 由于最大功率在高壓下行階段，液壓泵額定轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分，所以選用1000r/min的電動機，其額定功率為： 因此選用型號為Y200L1-6型電動機，其額定功率18.5KW。 6.3、選擇閥類元件及輔助元件 主要的依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過該閥的實際流量，其他還需考慮閥的動作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來選擇標準閥類的規(guī)格，系統(tǒng)中液壓元件的型號及規(guī)格如下 油管內(nèi)徑可按 式中 Q——通過管道內(nèi)的流量m3/s v——管內(nèi)允許流速m/s，查表這里面取5m/s 則 取d=15mm,外徑D=20mm。 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積V=6qp即V=213L 6.4、系統(tǒng)壓力損失驗算 油液的運動黏度取，油液密度取。 ，由此推出液流均為層流。管中流速 因此，局部壓力損失較小，可以忽略不計。 6.5、系統(tǒng)發(fā)熱與溫升計算 液壓泵的，液壓缸的效率，高壓時回路效率，則液壓系統(tǒng)的效率。高速時，液壓泵的輸入功率P=1776W ，取散熱系數(shù)，郵箱有效容積V=213L。則，設機床工作環(huán)境溫度，則加上溫升后有，在正常工作溫度內(nèi)，符合要求。 7、液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 1)液壓缸的壁厚 液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應力分布規(guī)律應壁厚的不同而各異。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚t的比值大于20的圓筒稱為薄壁圓筒。工程機械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計算 式中 ——液壓缸壁厚(m)； D——液壓缸內(nèi)徑(m)； ——試驗壓力，一般取最大工作壓力的(1.25-1.5)倍 ； ——缸筒材料的許用應力。無縫鋼管： =21.161.5=31.74MPa 在壓力較高的液壓系統(tǒng)中，按上式結(jié)果這里取=30mm 2)液壓缸的缸體外經(jīng) 液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外經(jīng)為 液壓缸工作行程長度，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程為320mm,就是標準值。 3)缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩式進行近似計算。 無孔時 有孔時 式中 t——缸蓋有效厚度(m)； ——缸蓋止口內(nèi)徑(m)； ——缸蓋孔的直徑(m)。 無孔時 取=45mm 有孔時 取=75mm 4)最小導向長度的確定 對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求： 設 計 計 算 過 程 式中 L——液壓缸的最大行程； D——液壓缸的內(nèi)徑。 取H=250mm 活塞的寬度B一般取B=(0.6-10)D； 活塞寬度：B=0.6D=108mm 缸蓋滑動支承面的長度，根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定； 當D<80mm時，??； 當D>80mm時，取。 所以 液壓缸缸體內(nèi)部長度應等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應大于內(nèi)徑的20-30倍。 缸體內(nèi)部長度:L=B+l=108+320=428mm 8、總結(jié) 經(jīng)過對液壓機液壓系統(tǒng)的設計使我對液壓課本上所學的知識有了一個系統(tǒng)的復習和總結(jié)，對液壓傳動有了深刻的認識，并且對所學知識進行了一定的擴展和深入，并且學習到了很多以前不了解的東西。最重要的是通過這次設計把自己所學到的知識應用到實際生產(chǎn)當中，并且掌握了一般液壓系統(tǒng)設計的思路和方法，為以后步入社會工作打下基礎。！ 9、參考文獻 1、謝群，崔廣臣，王健.《液壓與啟動傳動》.北京;國防工業(yè)出版社,2011.2 2、崔廣臣,謝群.液壓與氣動技術(shù)—課程設計指導書.沈陽.沈陽理工大學機械工程學院流體傳動與控制教研室,2007 沈陽理工大學