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附表三
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
課題名稱
滅火瓶收口專用設(shè)備設(shè)計(jì)
課題來源
工廠
課題類型
AX
指導(dǎo)教師
許堅(jiān)
學(xué)生姓名
張紅光
學(xué)號(hào)
19
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化
開題報(bào)告內(nèi)容:(調(diào)研資料準(zhǔn)備情況,設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果;工作任務(wù)分解,各階段完成的內(nèi)同及時(shí)間分配;完成設(shè)計(jì)(論文)所具備的條件、存在的問題等。)
一. 調(diào)研資料準(zhǔn)備:在校辦工廠和東基集團(tuán)參觀。了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理及現(xiàn)有設(shè)備的長處與不足,并對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造。
二. 設(shè)計(jì)的目的及要求:在知道教師的指導(dǎo)下,對(duì)機(jī)電液一體化有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),并能夠達(dá)到一定的設(shè)計(jì)水平。同時(shí),在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成本科設(shè)計(jì)要求,達(dá)到滿足生產(chǎn)需要的目的。
思路與預(yù)期成果:以機(jī)械為主,液壓和電器為附完成設(shè)計(jì)要求,機(jī)械方面有主傳動(dòng)系統(tǒng)和夾具的設(shè)計(jì),主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn),液壓夾緊裝置夾緊工件,第二部分為在工件旋轉(zhuǎn)并在加熱紅熱狀態(tài)下,液壓帶動(dòng)模具轉(zhuǎn)動(dòng)90度,實(shí)現(xiàn)滅火瓶的收口。電氣方面為主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)模具運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和加熱時(shí)間及部位進(jìn)行嚴(yán)格控制。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
三. 工作任務(wù)分解,各階段完成的內(nèi)同及時(shí)間分配。
1. 三月份完成調(diào)研,確定方案。
2. 4月上旬至下旬完成主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì);5月上旬及及中旬完成野鴨傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和成型運(yùn)動(dòng)的夾具和模具設(shè)計(jì);5月下旬和6月上旬完成電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì);6月中旬完成設(shè)計(jì)任務(wù)說明書,出圖并讓指導(dǎo)老師檢查圖紙。6月24日至25日總體完成。
四. 在設(shè)計(jì)過程中有工廠現(xiàn)實(shí)的設(shè)備和圖書館資料可供參考,有指導(dǎo)教師的指導(dǎo),得以順利完成。同時(shí)資料和時(shí)間又十分有限,是我們存在的問題。
指導(dǎo)教師意見:
指導(dǎo)教師簽名: 日期:
課題類型:1、A—工程設(shè)計(jì);B—技術(shù)開發(fā);C—軟件開發(fā);D—理論研究
2、X—真實(shí)課題;Y—模擬課題;Z—虛擬課題
1、2均要填,如AY、DX等
摘 要
本次設(shè)計(jì)是滅火瓶收口專用設(shè)備設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)過程中,要求我們運(yùn)用機(jī)電液的知識(shí)完成,其設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括,液壓缸的設(shè)計(jì),液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),液壓站的設(shè)計(jì),模具的設(shè)計(jì),電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
對(duì)專用機(jī)構(gòu)中機(jī)械部分的設(shè)計(jì)主要是主軸設(shè)計(jì),重點(diǎn)是主軸的剛度、轉(zhuǎn)速、主軸箱的布置,液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。根據(jù)使用要求,對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)精度要求不高,主軸前后支撐跨度不打,分析主軸的扭矩和力矩確定采用兩個(gè)圓錐滾子軸承限制其軸向移動(dòng)和徑向移動(dòng)。由于產(chǎn)品的單一性,故主軸采用單級(jí)傳動(dòng),電機(jī)和主軸通過齒輪來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng),這樣可以節(jié)省廠房空間,同時(shí)又降低了成本。
液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為明確設(shè)計(jì)要求,制定基本方案,繪制液壓系統(tǒng)圖,并且確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù),液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)包括載荷的組成和計(jì)算,計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸,對(duì)其它液壓元件的選擇具體以及專用件也給予慎重考慮。
液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是包括液壓夾緊機(jī)構(gòu)和托架旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),用于夾緊液的壓缸安裝在主軸后面以減少傳動(dòng)鏈,提高傳動(dòng)精度,通過壓力繼電器的分合來確定是否松開合夾緊,收口托架驅(qū)動(dòng)采用擺動(dòng)液壓缸通過連軸器直接連接以提高傳動(dòng)精度,用調(diào)速閥來控制擺動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來控制收口速度,通過限位開關(guān)限制它轉(zhuǎn)動(dòng)在90度之內(nèi)。
液壓站的設(shè)計(jì)主要是滿足機(jī)床對(duì)液壓系統(tǒng)的要求,液壓站是一種標(biāo)準(zhǔn)化的液壓傳動(dòng)裝置,它是由油箱,液壓泵裝置和液壓集成系統(tǒng)等三部分組成。
電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是運(yùn)用機(jī)電傳動(dòng)的知識(shí),同時(shí)力求機(jī)電解決機(jī)械加工當(dāng)中的存在的危險(xiǎn),預(yù)知故障的存在,即PLC系統(tǒng)進(jìn)行控制,PLC控制系統(tǒng)采用性價(jià)比比較高的西門子系統(tǒng)等。由于本人知識(shí)有限不能很好的解決,希望大家能完善。
關(guān)鍵詞:液壓缸,液壓滑臺(tái),液壓站,彎曲成形,機(jī)電液
Abstract
The title of my graduate design is “the gear shiftiy box design of horizontal threadiy machine SK485.2*3. Based up on the structure of prototype machine, some corresponding modification were made to improve the machine’s performance.
To the special-purpose organization in the machine part design mainly is the main axle design, the key point is the main axle rigidity, the rotational speed, the headstock arrangement, the hydraulic system design and so on. According to the operation requirements, revolves the precision request to the main axle not to be high, analyzes themain axle the torque and the moment of force determined uses twocircular cones roller bearings to limit its end motion and the radial direction migration. As a result of product unitarity, therefore the main axle uses the single stage transmission, the electrical machinery and the main axle realizes the transmission through the gear, like this may save the workshop space, at the same time reduced the cost.
Hydraulic pressure it is including hydraulic pressure clamp organization and bracket rotate organization design mainly for system not to design, is it clamp to pigeonhole jar install by reducing the drive chain behind the main shaft liquid to use for, improve the precision of the transmission, confirm through fen of the pressure relay incompatibly whether to unclamp and clamp, close up bracket is it is it swing hydraulic pressure jar connect through the axle connecting with device by raising the precision of transmission directly to adopt to urge, with transfer speed valve is it is it swing hydraulic pressure jar rotate speed is it control speed of closing up to come to control to come, restrain it from rotating within 90 degrees through the location switch of the limit。
Keywords:horizontal threadiy machine,electromagnetic clutch,gear shiftiy box,axis
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),全國高教機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)第三次會(huì)議記要指出,“畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)該以產(chǎn)品(或工程)設(shè)計(jì)類題目為主,尤其要鼓勵(lì)去工廠從高真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)”。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,學(xué)生可以得到所學(xué)過的理論基礎(chǔ),技術(shù)基礎(chǔ),專業(yè)課全面的訓(xùn)練,為將來做好機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的工作,提供全面的鍛煉機(jī)會(huì)。
我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目,是結(jié)合老師的具體研制項(xiàng)目設(shè)立的,我們?cè)趯?shí)習(xí)廠所參觀的并以以往設(shè)備為參考,結(jié)合所學(xué)機(jī)械各方面知識(shí),在老師指導(dǎo)下,查閱許多手冊(cè),經(jīng)過不斷的改進(jìn),最終設(shè)計(jì)出了此次滅火瓶收口裝用設(shè)備,從而避免了加工質(zhì)量差,生產(chǎn)效率低,設(shè)備昂貴的問題。
我此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是滅火瓶收口專用設(shè)備設(shè)計(jì),在許老師的輔導(dǎo)下,對(duì)原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),從而可以減少勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算正確,四張零號(hào)圖紙,符合工作量的要求。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我在計(jì)算,制圖,公差與技術(shù)測(cè)量,機(jī)械原理,機(jī)械設(shè)計(jì),金屬材料與熱處理,機(jī)械制造工藝方面的知識(shí)都受到全面的綜合訓(xùn)練,在機(jī)電液的結(jié)合方面使我受益匪淺。特別是許老師在工作中對(duì)我的耐心輔導(dǎo),他對(duì)學(xué)生強(qiáng)烈的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,無不給我以深刻的影響。
由于類似的大型課題第一次接觸,經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫娴那啡?,錯(cuò)誤之處一定存在,懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
- 3 -
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………1
Abstract…………………………………………………………………………………..2
前言………………………………………………………………………………………3
第1 章 主軸液壓夾具的設(shè)計(jì)要求……………………………………………………1
1.1專用夾具基本要求……………………………………………………………...1
1.2夾具設(shè)計(jì)的基本方法和步驟………………………………………………….. 1
1.2.1 查閱原始資料,明確目標(biāo)……………………………………………...1
1.2.2夾具的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)..…..………………………………………………1
1.2.3 夾具動(dòng)力方案設(shè)計(jì)……………………………………………………...2
1.2.4 夾具力的計(jì)算………………………………………………………......2
1.3 繪制夾具圖…………………………………………………………………...3
1.4夾緊液壓缸設(shè)計(jì)………..……………………………………………………..3
1.4.1液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟…………………………………………………...3
1.4.2 液壓缸性能參數(shù)計(jì)算…………………………………………………...4
1.3.3 液壓缸行程S的確定…………………………………………………...5
1.5 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算與穩(wěn)定性較核…………………………………………………6
1.5.1 缸筒外徑的確定………………………………………………………...5
1.5.2 液壓缸主要尺寸計(jì)算……………………………………………………5
1.5.3液壓缸強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性校核………………………………………….5
1.6 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟…………………………………………………………6
1.6.1主軸部件的基本要求………………………………………………………6
1.6.2主軸尺寸的計(jì)算步驟………………………………………………………10
第2 章 擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………...12
2.1 擺動(dòng)缸基本參數(shù)的確定……………………………………………………12
2.2 擺動(dòng)缸性能參數(shù)的確定……………………………………………………13
第3 章 收口托架設(shè)計(jì)………………………………………………………………14
第4章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………...14
4.1 明確設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………...14
4.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案…………………………………………………..14
4.2.1 設(shè)計(jì)課題………………………………………………..………………...14
4.2.2 設(shè)計(jì)要求…………………………………………………..… …………..15
4.2.3 確定液壓執(zhí)行元件的形式…………………………………..…………...15
4.2.4 擬訂液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路……………………………..………...15
4.2..5 液壓源系統(tǒng)………………………………………………………....15
4.3 繪制液壓系統(tǒng)圖…………………………………………………………....17
4.4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)………………………………………………..17
4.4.1 載荷的組成與計(jì)算…………………………………………………...17
4.4.2 初選系統(tǒng)工作壓力………………………………………………….18
4.4.3 計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………,..18
4.5 液壓元件的選擇和專用件選擇……………………………………………19
5.5..1 液壓泵的選擇………………………………………………………21
4.5..2 液壓閥的選擇………………………………………………………21
4.5..3 輔助裝置的選擇……………………………………………………21
4.6 畫液壓系統(tǒng)圖…………………………………………………………........21
第5章 收口機(jī)總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………...21
第6章 液壓站的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………...21
6.1 型號(hào)說明…………………………………………………………................22
6.2 外形尺寸…………………………………………………………................22
6.3油箱設(shè)計(jì)………………………………………………………….................22
6.4 液壓站的總成……………………………………………………...……….22
第7章 耳座的聯(lián)接強(qiáng)度校核………………………………………………………….23
第8章 電氣控制設(shè)計(jì)…………………………………………………………………23
結(jié)論……………………………………………………………………………………..27
致 謝……………………………………………………………………...................28
參 考 文 獻(xiàn)…………………………………………………………………….............29
沈陽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第1章 主軸液壓夾具的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.1 專用夾具的基本要求
對(duì)專用機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)基本要求可以概括為四個(gè)方面:
(1)穩(wěn)定的保證工件的加工技術(shù)要求
夾具設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證工件的位置精度要求,其次應(yīng)保證工件的尺寸精度,粗糙度及其技術(shù)指標(biāo)的要求。
(2)提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低工件的成本
專用夾具設(shè)計(jì)是,既要提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,又要降低成本。夾具的復(fù)雜程度和工作效率必須與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng),才能良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小,選擇夾具結(jié)構(gòu),防止盲目的采用高效率先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)裝置,造成夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜而加大制造成本。同時(shí)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零部件,降低夾具制造成本。盡可能采用多件加工或機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間重合的結(jié)構(gòu),以減少單件加工的時(shí)間,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低工件的成本。
(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于制造與維修
專用夾具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,便于零件的制造與夾具的裝備,結(jié)構(gòu)實(shí)際是應(yīng)便于易損零件的更換和維修。
(4)操作安全,方便
夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使工人操作方便,省力,便于裝卸工件及清理切屑,創(chuàng)造文明的生產(chǎn)環(huán)境,夾具在機(jī)床上裝卸應(yīng)迅速方便,安全。特別注意夾具在裝卸中的安全,為此夾具上不得有影響操作者安全的突出部分,保證工人的人身安全。
總之,設(shè)計(jì)夾具是必須兼顧質(zhì)量,生產(chǎn)率,勞動(dòng)條件和經(jīng)濟(jì)性等諸方面的要求,有時(shí)也有所側(cè)重,如對(duì)位置精度要求很高的工件,夾具往往著眼于保證精度要求,對(duì)于位置精度要求度不太高而加工批量大的情況,提高生產(chǎn)率便成為主要矛盾,則著重考慮提高夾具的工作效率。
1.2 夾具設(shè)計(jì)方法和步驟
1.研究原始資料,明確設(shè)計(jì)任務(wù)
(1)分析工件的產(chǎn)品圖
通過分析工件的零件圖,了解被加工工件的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),材料及毛坯制造方法,加工技術(shù)要求,零件各表面間的尺寸要求,加工余量大小及生產(chǎn)類型等。
此設(shè)計(jì)所要加工的零件是鋼管,且為無縫鋼管,因?yàn)槭潜”诹慵抑睆奖容^大,工件和夾具一起旋轉(zhuǎn),因此采用五抓自動(dòng)定心式夾緊裝置。
(2)了解工具車間的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平
通過調(diào)查研究,掌握工具車間制造夾具的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平,使所設(shè)計(jì)的夾具盡可能自己制造和裝配,從而保證夾具制造質(zhì)量和降低制造成本。
2.夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)
(1)確定工件的定位方式,設(shè)計(jì)定位裝置,分析定位誤差。
(2)確定工件的夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊裝置。
(3)確定工件的夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊裝置。
計(jì)算夾緊工件所需要的夾緊力,分析夾緊力對(duì)工件正確定位和加工精度的影響,確定夾緊裝置,選擇夾緊力源及其傳遞方式,設(shè)計(jì)合理的夾緊機(jī)構(gòu)。
為確保夾緊可靠,在設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí),必須注意檢查夾緊機(jī)構(gòu)是否自鎖或其它夾緊機(jī)構(gòu)是否鎖緊。
(4)確定其它元件或裝置結(jié)構(gòu)形式
(5)考慮各種元件,裝置的布局,確定夾具體及總體布局,繪制夾具方案總圖
3.夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
采用液壓夾緊的夾具,一般情況下其夾緊力比較大而且穩(wěn)定不易松動(dòng)等而且結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
4.夾具力的計(jì)算
(1) 為防止工件與夾具體之間的滑動(dòng)所需夾緊力:
Wk=KTsin
D=28mm
K=1.2
(2) 為防止工件在軸向上Px作用下移動(dòng)所需夾緊力:
Fk=Kt
D=28
K=1.2
1.3 繪制夾具總圖
如圖所示:
1.4夾緊液壓缸的設(shè)計(jì)
1.4.1 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
(1)根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求,選擇液壓缸的類型,根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求,選擇液壓缸的安裝方式。
(2) 根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析,確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。
(3) 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如缸體壁厚,缸蓋結(jié)構(gòu),密封形式,排氣與緩沖等。
(4) 液壓缸性能的驗(yàn)算。
1.4.2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算
液壓缸的輸出力
單桿活塞式液壓缸的推力F1
F1=P1A1103
式中 F1-----液壓缸推力KN
P1----工作壓力MPa
A1----活塞桿的作用面積m2
A1=Ф2AL/4
ФAL----活塞直徑m
P1=2.5MPa ФAL=0.1m
A1=Ф2AL/4=0.01131m2=11.3110-3 m2
F1=2.510311.3110-3=113.1KN
速度比 ψ=V2/V1=16:9。
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第5卷知:?jiǎn)螚U活塞式液壓缸的輸出推力為113.1KN,輸出拉力為113.1KN。
液壓缸的輸出速度計(jì)算
(1) 單桿活塞式液壓缸活塞外伸時(shí)的速度
V1=60Q/A1
式中 V1-----活塞的外伸速度m/min
Q----進(jìn)入液壓缸的流量m3/s
A1-----活塞的作用面積m2
A1=7.8510-3 m2
Q=q.n/60
式中 q ----泵的排量m3/r;2.5~210ml/r
n----泵的轉(zhuǎn)速r/min;1450~2970r/min
Q=q.n/60=4010-62970/60=0.002m3/s
V1=60Q/A1=600.002 / (11.3110-3)=10.61m/min
(2) 單桿活塞式液壓缸活塞縮入時(shí)的速度
V2=60Q/A2
式中 V2-----活塞的縮入速度m/min;
Q----進(jìn)入液壓缸的流量m3/s;
A2-----液壓缸有桿腔作用面積m2
A2=3.14 (0.12--0.072)/4=0.0006m2
V2=60Q/A2=60*0.005/0.004=50m/min
2.2.3 液壓缸的作用時(shí)間
液壓缸的作用時(shí)間t為:
t=V/Q=AS/Q
式中 t----液壓缸的作用時(shí)間s;
V----液壓缸的容積m3;
A----液壓缸的作用面積m2
活塞桿伸出時(shí) A=0.00131.1 m2
活塞桿縮入時(shí) A=0.000737 m2
S----液壓缸的行程m;
Q----進(jìn)入或流出液壓缸的流量m3/r
S=630mm Q=0.005m3/r
t1=0.007850,63/0.005=1s
t2=0.004 0.63/0.005=0.5 s
.2.2.4 液壓缸的儲(chǔ)油量
液壓缸的儲(chǔ)油量 V=AS
V=0.007850,63=0.005 m3
2.2.5 液壓缸的輸出功率
液壓缸的輸出功率:N=Fv
式中 N----液壓缸的輸出功率KW;
F----液壓缸的輸出力KN;
v----液壓缸的輸出速度m/s
F=196KN v=38.22m/s
N=Fv=19638.22/60=125KW
1.4.2 液壓缸主要尺寸的計(jì)算
液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算
根據(jù)載荷的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑ФAL
ФAL=3.57 0.01
式中 F----液壓缸的推力KN;
P----選定的工作壓力MPa
F=120KN P=2.5 MPa
ФAL=3.57 0.01=0.32m=14.4mm
活塞桿直徑的計(jì)算
根據(jù)速度比的要求來計(jì)算活塞桿的直徑ФMM
ФMM=ФAL=0.014=0.06m
=60mm
液壓缸行程S的確定
液壓缸行程S主要依據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求確定,
采用標(biāo)準(zhǔn)系列值取為S=60mm
液壓缸的筒壁厚的計(jì)算
缸筒壁厚
式中Py――實(shí)驗(yàn)壓力
Py=1.5P=1.52.5=3.75MPa
鋼管使用應(yīng)力=170MPa
mm
取壁筒厚度為10mm
1.4.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算及穩(wěn)定性校核
1) 缸筒外徑的確定
缸體內(nèi)徑確定后,由強(qiáng)度條件計(jì)算壁厚,求出缸筒外徑D1
D1=D+2
D=240mm
=10mm
D1=D+2=240+210=260mm
2) 液壓缸的穩(wěn)定性和活塞桿的強(qiáng)度驗(yàn)算
按速度比要求初步確定活塞桿直徑后,還必須滿足液壓缸的穩(wěn)定性及其強(qiáng)度
(1)液壓缸的穩(wěn)定性驗(yàn)算
根據(jù)材料力學(xué)的理論,一根受壓的直桿,在其軸線負(fù)載超過穩(wěn)定臨界力時(shí),即失去原有的直線狀態(tài)下的平衡,或稱為失穩(wěn)。對(duì)于液壓缸其穩(wěn)定條件為
Fr
當(dāng)L/d大于10時(shí),要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算
此缸L/d=60/30=1<10
L---------活塞桿計(jì)算長度
所以可以不用校核活塞桿的縱向彎曲強(qiáng)度或穩(wěn)定性的計(jì)算。
(2)活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算
式中 σ------活塞桿應(yīng)力 Pa
F----活塞桿的輸出力 N
A-------活塞桿面積 m2
對(duì)于實(shí)心活塞桿,則為A=Ф2MM/4 m2
------活塞桿材料的許用應(yīng)力
=
材料的屈服極限
n――安全系數(shù) n=1.4~2
FR=804.25KN
=4804.251000/(3.14602)=15.04 Mpa
[]=170Mpa
[]=170Mpa
所以強(qiáng)度足夠
3) 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓缸主要尺寸確定以后,就進(jìn)行各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括:缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置及液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)等。由于工作條件不同,結(jié)構(gòu)形式也各不相同。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。
(1) 缸體與缸蓋的連接形式
缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān).在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工、便于裝拆的前提下,采用內(nèi)六角圓柱螺釘進(jìn)行連接。
(2)活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)
為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用整體式結(jié)構(gòu)。
(3)活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)
活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu),包括活塞桿與端蓋導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu),以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)可以做成端蓋整體式直接導(dǎo)向,也可以做成與端蓋分開的導(dǎo)向套結(jié)構(gòu)。后者導(dǎo)向套磨損后便于更換,所以應(yīng)用較普遍。導(dǎo)向套的位置可安裝在密封圈的內(nèi)側(cè),也可以裝在外側(cè)。機(jī)床和工程機(jī)械中一般采用裝在內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu),有利于導(dǎo)向套的潤滑;而油壓即常采用裝在外側(cè)的結(jié)構(gòu),在高壓下工作時(shí),使密封圈有足夠的油壓將唇邊張開,以提高密封性能。
活塞桿處的密封形式有O形、V形、Y形和Yz形密封圈.為了清除活塞桿處外露部分沾附的灰塵,保證油液清潔及減少磨損,在端蓋外側(cè)增加防塵圈。常用的有無骨架防塵圈和J形橡膠密封圈,也可用毛氈圈防塵。為了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,夾緊液壓缸的活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)是把導(dǎo)向套和下端蓋以及缸體做成一體,活塞桿與導(dǎo)向部分采用O形密封圈進(jìn)行密封即可。
(4)活塞及活塞桿處密封圈的選用
活塞及活塞桿處的密封圈的選用,應(yīng)根據(jù)密封的部位、使用的壓力、溫度、運(yùn)動(dòng)速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。活塞及活塞桿與密封腔體處的密封均采用O形密封圈進(jìn)行密封即可。
(5)液壓缸的緩沖裝置
液壓缸帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí),因運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大,運(yùn)動(dòng)速度較高,則在到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊,甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生,在行程末端設(shè)置緩沖裝置。常用的有以下幾種:環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置、三角槽式節(jié)流緩沖裝置和可調(diào)節(jié)流緩沖裝置,本處采用的是節(jié)流調(diào)速閥來達(dá)到緩沖的目的。必須指出的是上述緩沖裝置,只能在液壓缸全行程終了時(shí)才起緩沖作用,當(dāng)活塞在行程過程中停止運(yùn)動(dòng)時(shí),上述緩沖裝置不起緩沖作用。這時(shí)在回油路上可設(shè)置行程閥來實(shí)現(xiàn)緩沖。
(6)液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)
液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)包括液壓缸的安裝結(jié)構(gòu)、液壓缸進(jìn)出油口的連接等。
①液壓缸的安裝形式
根據(jù)安裝位置和工作要求不同,液壓缸與主軸直接連接,并用防松螺母擰緊,液壓缸與主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),因此在液壓缸的后面裝有導(dǎo)油接頭,活塞桿通過空套與傳壓套連接,當(dāng)傳壓套向前推時(shí)則夾緊,后退則松開。
②液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定
液壓缸的進(jìn)、出油口,設(shè)置在導(dǎo)油接頭上,導(dǎo)油接頭外套不轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng),油管接在外套上,通過導(dǎo)油接頭將油注入液壓缸的左右倉里。液壓缸設(shè)有專用的排氣裝置,以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)夾緊缸的內(nèi)徑,確定螺孔連接油口的安裝尺寸為M12×2。
夾緊液壓缸的整體結(jié)構(gòu)和公差配合見裝配圖,各零件的具體結(jié)構(gòu)、尺寸、技術(shù)要求、公差及表面粗糙度詳見零件圖。
1.6 主軸設(shè)計(jì)方法和步驟
1.6.1主軸部件的基本要求
主軸部件是收口機(jī)上的一個(gè)關(guān)鍵部件。它主要由主軸、軸承和傳動(dòng)齒輪等零部件組成。在主軸上要安裝工件、夾具和其他工具,工作時(shí)使它們產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),傳遞所需的變形功率和扭矩,還承受相當(dāng)大的徑向和軸向的旋壓力,同時(shí)還須保證主軸、夾具相對(duì)旋輪,床身等保持有十分準(zhǔn)確的位置,以便使之在工作期限內(nèi)得到所要求的加工精度。為此,主軸不見應(yīng)滿足下列幾點(diǎn)基本要求:
1)旋轉(zhuǎn)精度 主要是指主軸前端的徑向和軸向偏擺的大小。這個(gè) 數(shù)值將會(huì)直接反映到所旋壓零件的尺寸和集合形狀誤差中去。
2)剛度 指主軸部件在旋壓時(shí)由于旋壓力而引起的變形大小。這個(gè)數(shù)值必須限制在旋壓零件的允許公差范圍內(nèi),否則除了會(huì)降低旋壓機(jī)的加工精度,還會(huì)使主軸軸承和傳動(dòng)件的載荷分布不均勻,降低其使用壽命。
3)抗振性 這個(gè)要求對(duì)告訴旋壓機(jī)時(shí)特別重要,良好的抗振性才能保證旋壓件的表面光潔度和設(shè)備的穩(wěn)定工作。
4)滑動(dòng)表面的耐磨性 這些滑動(dòng)表面主要指主軸軸頸和滑動(dòng)軸承,主軸與滑套以及芯模與主軸軸端安裝定位孔等相應(yīng)的接觸表面。提高這些表面的耐磨性,對(duì)長久地保持旋壓機(jī)地出世使用精度關(guān)系極大。
1.6.2 主軸尺寸計(jì)算步驟
主軸為一根空心鋼管,前后裝有雙列圓錐滾子軸承。在其前端裝有管坯夾緊機(jī)構(gòu)。它由3~5個(gè)斜鍥機(jī)構(gòu),并由主軸尾端的氣缸或液壓缸驅(qū)動(dòng)。它時(shí)由一根鋼管,連接法蘭和其他緊固件等連接一體,主軸的傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)通過齒輪減速器和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。此外,主軸部件通過軸承盒安裝在部分式的箱體中。
主軸前后軸承之間的距離 主軸部件在受力后主軸和軸承都將產(chǎn)生相應(yīng)的變形。為了討論方便,首先設(shè)主軸為剛性體,則主軸受力Pr后在前后支點(diǎn)處產(chǎn)生支反力分別為R1和R2,使軸承相應(yīng)地產(chǎn)生變形和。因而,主軸發(fā)生傾斜,其前端產(chǎn)生撓度為Y。如近似地假定軸承的變形符合胡克定律,即
式中 ——分別為前后軸承的彈性系統(tǒng)。
根據(jù)簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系可得:
Y= +
將,值代入上式,又因支反力為
=
因此
Y=[]
因此可知,Y和之間呈二次雙曲線關(guān)系,這說明前后軸承之間距離愈大,則Y愈小。
其次,主軸受力后也發(fā)生彎曲變形,使主軸前段產(chǎn)生撓度Y。這時(shí)設(shè)軸承為剛性體,根據(jù)材料學(xué),得
Y=
式中 E———材料的彈性模數(shù);
J————主軸斷面的慣性矩。
從公式可知,Y與 之間成直線關(guān)系,如圖所示,并與Y相反,當(dāng)兩軸承間距較大時(shí),撓度Y增大。
主軸前端的總撓度應(yīng)該是以上兩個(gè)撓度的和,也是的函數(shù),即
Y+ Y=f(l)
如圖所示,函數(shù) f(l)應(yīng)有一個(gè)極小值,即當(dāng)兩軸承間距為l時(shí),主軸的變形最小,也就是剛度最好。因此設(shè)計(jì)主軸時(shí),應(yīng)合理地選擇前后兩軸承的間距,不宜太大或太小。
選擇主軸前后軸承間距離的原則是:當(dāng)主軸剛度好而軸承剛度較差時(shí),兩支點(diǎn)間的距離應(yīng)該大一些;反之則應(yīng)該小一些。
主軸箱設(shè)計(jì):由于產(chǎn)品單一且精度要求不高,所以采用單級(jí)變速系統(tǒng),這種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊,主軸的全部傳動(dòng)機(jī)件都裝在一起;便于集中操縱;箱體少,從而加工量和安裝時(shí)修配結(jié)合面也少。但是也有些缺點(diǎn):主軸箱的震動(dòng)可能傳給主軸;主軸箱在傳動(dòng)中發(fā)生的熱量會(huì)引起箱體和主軸的熱變形。反之,在旋壓時(shí),特別是在加熱旋壓時(shí),熱量除了使主軸熱變形外,也會(huì)導(dǎo)致箱體和有關(guān)傳動(dòng)件的熱變形,從而影響了傳動(dòng)精度。此外,由于主軸箱內(nèi)空間限制等原因,主軸采用撓性連接比較困難。主軸箱全部和電機(jī)都裝在液壓箱體上,這樣可以節(jié)省大量空間。電機(jī)通過齒輪軸將力矩傳遞給主軸,傳動(dòng)比為4.8,而連接卡盤則借用螺釘和鍵等裝在主軸前端不部的圓柱段上。主軸的前后徑向軸承是采用帶錐度1:12內(nèi)孔的圓錐滾子軸承,軸承力的作用點(diǎn)都向外,這樣可以減小卡盤的作用力矩,兩個(gè)向心滾子軸承安裝在主軸的前后兩端,用來承受主軸的徑向力。
第2章 托架擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì)
托架擺動(dòng)液壓缸系指輸出軸能夠直接輸出轉(zhuǎn)矩、并往復(fù)回轉(zhuǎn)一定角度(一般小于280)的液壓缸,又稱為擺動(dòng)液壓馬達(dá)。本次設(shè)計(jì)采用的是單葉片式擺動(dòng)液壓缸。它由缸體、端蓋、定片、動(dòng)片、花鍵套等主要零件組成。其中定片與缸體緊固在一起,動(dòng)片與花鍵套連成一體。為了防止油的泄漏,定片內(nèi)側(cè)與動(dòng)片外側(cè)各嵌有一個(gè)小葉片,由彈簧片保證小葉片與花鍵套或缸體的密封。當(dāng)壓力油接通某一油口,另一油口接通回油時(shí),動(dòng)片兩側(cè)開有的徑向槽與外圓兩端面的三角槽相通,便于啟動(dòng)時(shí)通壓力油,當(dāng)動(dòng)片擺至終點(diǎn)時(shí)能起緩沖作用。
2.1 擺動(dòng)液壓缸基本參數(shù)確定
1. 擺動(dòng)液壓缸型號(hào) BM-150
2. 擺動(dòng)液壓缸額定壓力 P=7.14MP
3. 擺動(dòng)液壓缸額定流量 L=3.75×10m/s
4. 擺動(dòng)液壓缸扭矩 N=15Nm
5. 擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)角度 264度
6. 擺動(dòng)液壓缸外圍直徑 D=125mm
2.2 擺動(dòng)液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算
1. 擺動(dòng)液壓缸輸出缸功率為:
P=Fv
式中 N——————————液壓缸的輸出缸率kW
F——————————液壓缸的輸出力kN
V————————————液壓缸的輸出速度m/s
P=50KN×3.750.32=5.85KW
2.擺動(dòng)液壓缸活塞旋轉(zhuǎn)速度
(1) 單葉片擺動(dòng)液壓缸的輸出角速度
=
式中 w———————擺動(dòng)液壓缸的輸出角速度rad/s
Q———————輸入液壓缸的流量
AL—————— 液壓缸內(nèi)徑 m
MM—————— 轉(zhuǎn)軸直徑 m
B———————葉片寬度 m
——————擺動(dòng)液壓缸的容積效率
V1=6.12 m/min
3.擺動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間
擺動(dòng)液壓缸一次行程的擺動(dòng)時(shí)間t可由下式計(jì)算:
t=
式中 t———————— 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間 s
———————— 葉片擺動(dòng)角度rad
————————擺動(dòng)角速度rad/s
t=/=902.4/s=37.5s
(1) 定片尺寸的確定
定片是大圓半徑為50mm、小圓半徑為27mm ,的四分之一圓環(huán),其兩側(cè)均開有徑向槽,并和外圓端面的三角槽相通,便于啟動(dòng)時(shí)通壓力油,當(dāng)動(dòng)片擺至終點(diǎn)時(shí)還能起到一定的緩沖作用。
定片固定在回轉(zhuǎn)缸的缸體上,由一個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘和一個(gè)圓柱銷將定片與缸體固定在一起。
(2) 動(dòng)片尺寸的確定
由于回轉(zhuǎn)缸的作用是帶動(dòng)機(jī)械手手臂轉(zhuǎn)動(dòng)90°,因此動(dòng)片的形狀是一個(gè)180°的半圓環(huán)形弧,其外徑為54mm,內(nèi)徑為42mm,寬度為24,與定片尺寸相同。動(dòng)片固定在帶動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的花鍵套上。為了使通油順暢,在動(dòng)片的兩側(cè)也分別開有一個(gè)徑向槽和一個(gè)三角槽,槽的具體尺寸見零件圖。
(3) 缸體長度的確定
回轉(zhuǎn)缸缸體長度沒有特別要求,但也不要過長或過短,只要滿足要求即可。回轉(zhuǎn)缸缸體長度定為132mm。
(4) 動(dòng)片和定片的長度的確定
動(dòng)片和定片的長度等于缸體長度減去缸體與升降缸連接部分的長度和缸蓋伸進(jìn)缸體內(nèi)部的長度。因此,L=132-20-20=92mm。
第3章 收口托架的設(shè)計(jì)
下面對(duì)收口托架液壓傳動(dòng)的基本工作原理做一個(gè)初步的介紹,如圖所示。收口托架的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。帶動(dòng)油泵輸出壓力油,是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸,推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng),從而使收口托架轉(zhuǎn)動(dòng),即而將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。托架在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小,以及溫度、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大小,均與油液的壓力和活塞的有效工作面積。托架收口速度大小決定于流入密封油缸中油流速的的大小。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱為容積式液壓傳動(dòng),托架的液壓傳動(dòng)都是屬于容積式液壓傳動(dòng)。
第4章 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
液壓傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn),如結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,反應(yīng)快,承載能力大;較易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,調(diào)速比大;運(yùn)動(dòng)平穩(wěn);易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;特別是采用電—液聯(lián)合傳動(dòng)時(shí),能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的自動(dòng)化工作循環(huán);具有自潤滑能力;磨損小,壽命長;液壓元件易于實(shí)現(xiàn)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化,便于大批量生產(chǎn)。液壓傳動(dòng)有如此多的優(yōu)點(diǎn),因此,本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式就采用液壓驅(qū)動(dòng),并由PLC來控制。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)大致按以下幾個(gè)步驟:
1. 提出設(shè)計(jì)參數(shù);
2. 草擬液壓系統(tǒng)圖;
3. 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力和流量;
4. 擬定液壓系統(tǒng)圖;
5. 設(shè)計(jì)或選擇液壓元件和輔助液壓裝置;
6. 從安全、可靠,使用、維護(hù),經(jīng)濟(jì)效果等方面檢查整個(gè)設(shè)計(jì)。
4.1 明確設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行每項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。在制定基本方案并進(jìn)行進(jìn)一步液壓系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)之前,必須把設(shè)計(jì)要求以及與設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的其它方面的情況了解清楚。
(1) 主機(jī)的概況:用途,性能,工藝流程,作業(yè)環(huán)境,總體布局等;
(2) 液壓系統(tǒng)要完成那些動(dòng)作,動(dòng)作順序及彼此聯(lián)鎖關(guān)系如何;
(3) 液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式,運(yùn)動(dòng)速度;
(4) 各動(dòng)作機(jī)構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì);
(5) 對(duì)調(diào)速范圍,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性,轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求;
(6) 自動(dòng)化程度,操作控制方式的要求;
(7) 對(duì)防塵,防燥,噪音,安全可靠性的要求。
4.2 制定液壓系統(tǒng)基本方案
4.2.1設(shè)計(jì)課題
設(shè)計(jì)一臺(tái)滅火瓶收口專用設(shè)備的液壓系統(tǒng),其工作循環(huán)為:
卡抓卡緊—→主軸轉(zhuǎn)動(dòng)—→火焰槍靠近—→火焰槍點(diǎn)火并將工件加熱到920攝氏度—→托架向上轉(zhuǎn)動(dòng)90收口—→火焰槍停止加熱并遠(yuǎn)離—→托架回轉(zhuǎn)—→主軸停轉(zhuǎn)—→卡抓松開—→卸工件
4.2.2 設(shè)計(jì)要求
1. 在工作中如果突然停電后,再次啟動(dòng)時(shí)要手動(dòng)復(fù)位。
2. 收口時(shí)要平穩(wěn)可靠。
3. 卡緊要可靠,避免在收口時(shí)出現(xiàn)打滑。
4.2.3 確定液壓執(zhí)行元件的形式
液壓執(zhí)行元件為單活塞桿液壓缸和擺動(dòng)式液壓缸,其特點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)。
4.2.4 擬定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路
液壓執(zhí)行元件確定后,其運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度的控制是擬定液壓回路的核心問題。
方向控制用換向閥來控制。
速度控制通過改變液壓執(zhí)行元件輸入或輸出的流量來控制,調(diào)速方式為節(jié)流調(diào)速。
節(jié)流調(diào)速一般是采用定量泵供油,用流量控制閥來改變輸入和輸出液壓執(zhí)行元件來調(diào)節(jié)速度,此種調(diào)節(jié)方式結(jié)構(gòu)方式簡(jiǎn)單。
節(jié)流調(diào)速方式一般采用開式循環(huán)方式,在開式系統(tǒng)中,液壓泵從油箱吸油,壓力油經(jīng)系統(tǒng)釋放能量后,再排回油箱。開式回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,散熱性好,但油箱體積大,容易混入空氣。
4.2.5 液壓源系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來控制,液壓源的核心元件是液壓泵,用安全閥限定系統(tǒng)的最高壓力。
液壓供油系統(tǒng)。統(tǒng)供油過程中采用齒輪泵供油。
油液的凈化裝置是液壓源中不可缺少的,泵的入口裝有精濾油器,回油管路油設(shè)有精慮油器,根據(jù)液壓設(shè)備所處環(huán)境及油溫的要求,還要考慮冷卻裝置。
4.3 繪制液壓系統(tǒng)圖
整機(jī)的液壓系統(tǒng)圖由各自擬定好的控制回路及液壓源組合而成,各回路組合要去掉多余的元件,力求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意各元件間的連鎖關(guān)系,避免誤操作發(fā)生。要盡量減少能量損失環(huán)節(jié),提高系統(tǒng)的工作效率。
為避免液壓系統(tǒng)的維護(hù)和監(jiān)測(cè),在系統(tǒng)中的主要路段要裝設(shè)必要的監(jiān)測(cè)元件,如壓力表,壓力繼電器等。
各液壓元件盡量采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件,在圖中要按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件職能符號(hào)的常態(tài)位置繪制。
系統(tǒng)圖中應(yīng)注明各液壓元件的名稱和動(dòng)作,注明液壓元件的序號(hào)以及各電磁鐵的代號(hào),并附有電磁鐵的動(dòng)作順序表。
4.4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)
液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量,它們是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),選擇液壓元件的主要依據(jù)。壓力決定于外載荷,流量取決于液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度和結(jié)構(gòu)尺寸。
4.4.1 載荷的組成和計(jì)算
(1) 工作載荷Fg
常見的工作載荷有作用于活塞桿軸線上的推力,擺動(dòng)液壓缸軸的扭矩等,這些作用力的方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù),相反為正。
(2) 卡緊力為120KN,卡抓采用45鋼。
4.4.2 初選系統(tǒng)工作壓力
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》【5】表37.5—4,選液壓機(jī)的工作壓力為1~2.5MPa
4.4.3計(jì)算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
活塞桿受壓時(shí)
F==PA
式中 P------液壓缸工作腔壓力Pa
2.頂出缸:
A===0.025m
則F==PA=2500×0.025=63N
4.5液壓元件的選擇和專用件選擇
4.5.1液壓泵的選擇
(1) 確定液壓泵的最大工作壓力PpP+
式中 P------液壓缸最大工作壓力P=2.5MPa.
----從液壓泵出口到液壓缸入口之間總的管路損失
初算是可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。汗苈窂?fù)雜,進(jìn)口有調(diào)速閥的?。剑?.5~1.5)MPa
(2) 確定液壓泵的流量Q
Qk()m/s
式中 k------系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般取k=1.1~1.3
------液壓缸的最大流量,對(duì)于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速的系統(tǒng)還須加上溢流閥的最小溢流量,一般取0.00005m/s。
=0.003 m/s
取k=1.2
Qk()m/s=216L/min
選用齒輪泵
效率為0.94~0.96
4.5.2 液壓閥的選擇
按照系統(tǒng)所需最高工作壓力和通過該閥的最大流量,選取標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格。溢流閥應(yīng)按油泵的最大壓力選取;流量閥應(yīng)按回路上控制的流量范圍選取。閥的公稱流量應(yīng)大于控制調(diào)速范圍所要求的最大通過流量,最小穩(wěn)定流量應(yīng)小于調(diào)速范圍所要求的最小穩(wěn)定流量。其它閥類的選擇,按接入回路的通過流量選取。必要時(shí),通過流量可以超過該閥的公稱流量的20%,但不宜過大,以防止壓力損失過大,引起發(fā)熱、噪聲和閥的性能變壞。此外,根據(jù)系統(tǒng)性能的要求,選取相應(yīng)的閥的型號(hào)。各種閥的具體型號(hào)參見液壓系統(tǒng)工作原理圖。
(1) 閥的規(guī)格,根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量,選擇有定型產(chǎn)品的閥件,溢流閥按液壓泵的最大流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。
(2) 閥的形式,按安裝和操作方便選擇。
4.5.3 輔助裝置的選擇
液壓系統(tǒng)中有一些輔助裝置,如油管、管接頭、濾油器、蓄能器、油箱和冷卻裝置等。雖然在液壓系統(tǒng)中輔助裝置居于次要的位置,但是當(dāng)這些輔助裝置 中任何一個(gè)細(xì)小的部分,如果沒有給予足夠的重視和適當(dāng)?shù)陌才?,往往?huì)破壞液壓系統(tǒng)的正常工作或降低了系統(tǒng)的工作效率和壽命等。因此,在安排液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),或選擇這些輔助元件時(shí),都要做細(xì)致的工作。
1. 油管和管接頭
(1) 油管: 油管的類型,可根據(jù)使用場(chǎng)合和液壓系統(tǒng)的最大工作壓力進(jìn)行選擇.油管
有紫銅管、塑料管、尼龍管及橡膠軟管。紫銅管彎曲方便,容易裝配,但承壓較低,一般在6.5~10以下。機(jī)械手液壓系統(tǒng)中采用紫銅管較多。
油管的尺寸一般先通過油管的最大流量和管內(nèi)許的流速來選擇油管內(nèi)徑,然后按工作壓力來確定油管的壁厚。
則油管內(nèi)徑: ……………………………………3.19
式中 Q——通過油管的最大流量;
V——油管內(nèi)的流速。 V=1.4m/s
則 mm
取d=12mm
根據(jù)油管的強(qiáng)度條件,由下式計(jì)算油管壁厚δ:
………………………………………………3.20
式中 P——油管內(nèi)油液的工作壓力; P=10
d——油管內(nèi)徑; d=11.07mm
[σ]——油管材料的許用拉應(yīng)力。 [σ]=25
則
查表按標(biāo)準(zhǔn)選擇尺寸相近的油管:外徑D0=16mm,內(nèi)徑d=12mm和壁厚δ=2mm。
(2)管接頭:油管之間的連接或油管與各種液壓元件的連接,是液壓系統(tǒng)配管工作中最大量的工作。對(duì)這些連接的要求是工作可靠、密封良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和制造方便。在機(jī)械手上油管的連接方法應(yīng)用最多的是螺紋連接,其優(yōu)點(diǎn)是便于拆換、安裝方便。
根據(jù)需要,選用擴(kuò)口薄管接頭。這種連接適用于工作壓力較小的情況,常用于工作壓力小于8的情況,一般用作紫銅管的連接。利用管子端部擴(kuò)口進(jìn)行密封,不需要其他密封件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于薄壁管件的連接。查表選用管子外徑D為14mm的A型擴(kuò)口式錐螺紋直通管接頭。
1. 濾油器
在收口機(jī)的液壓系統(tǒng)中,保持油的清潔很重要,油中的臟物會(huì)引起運(yùn)動(dòng)零件劃傷、磨
損甚至卡死,堵塞節(jié)流閥和緩沖裝置的節(jié)流縫隙及小孔,影響液壓收口機(jī)的工作性能并造成故障。因此需要對(duì)油液進(jìn)行過濾,一般是采用濾油器來防止雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)中。濾油器一般安置在油泵吸油口前邊,以保護(hù)油泵,并使通往系統(tǒng)的全部油液過濾。
選用紙芯濾油器,濾芯部分一般采用機(jī)油微孔濾紙。為了增加濾紙的過濾面積,紙芯一般做成折疊形。此種結(jié)構(gòu)的濾油器,在中低壓液壓系統(tǒng)中,用作精過濾效果較好,
過濾精度高,壓力降為0.01~0.04,但易堵塞,無法清洗,需經(jīng)常更換紙芯。查手冊(cè)選用ZU—H63×10s紙質(zhì)濾油器。
3.油箱
油箱的主要作用是儲(chǔ)油和散熱,因此必須有足夠的散熱面積和儲(chǔ)油量。
油箱的有效容量可按下面經(jīng)驗(yàn)公式概略確定:V=KQ。
式中 K—為系數(shù),對(duì)于中壓系統(tǒng)K=5~7,取K=6;
Q—泵的額定流量,Q=10 l/min
則 V=6×10=60
4. 蓄能器
蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功能是儲(chǔ)存能量、吸收脈動(dòng)壓力和沖擊壓力。在間隙短時(shí)操作的液壓傳動(dòng)中,采用蓄能器可節(jié)省功率消耗。查手冊(cè)選用的皮囊式蓄能器型號(hào)為NXQ—6.3。
5.驗(yàn)算液壓沖擊
由于影響液壓沖擊的因素很多,沖擊壓力的與泵的型式及容量、構(gòu)成系統(tǒng)的液壓元件的特性有關(guān),因而很難準(zhǔn)確計(jì)算。在大多數(shù)沒有特殊要求的場(chǎng)合,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),可以采取緩沖措施,不作計(jì)算。常采取以下緩沖措施:當(dāng)換向閥迅速開閉時(shí),在保證工作周期以及電磁鐵使用壽命的前提下,盡量減慢換向速度;在系統(tǒng)中設(shè)置減速回路或安裝吸收液壓沖擊的蓄能器等。
4.6畫液壓系統(tǒng)圖
如圖紙所示
第5章 收口機(jī)專用機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
1 工作原理
油箱和支架在下面,主軸箱、托架及托架支架、液壓電機(jī)、電磁換向法閥、主電機(jī)、調(diào)速閥、溢流閥、壓力繼電器、畜能器等安裝在油箱上面,過濾器裝在油箱里面。托架支架上焊接若干加強(qiáng)筋,用于提高支架的剛度并通過螺栓和圓柱銷連接在油箱上面。由于在收口過程中,主軸所受徑向力較大,所以在圓錐滾子軸承采用外接方式,可以提高主軸抗彎曲能力。主軸旋轉(zhuǎn)并加熱工件,使其受熱均勻,托架回轉(zhuǎn)和主軸旋轉(zhuǎn)復(fù)合來實(shí)現(xiàn)滅火平收口。
2 工作的裝卸
工件裝卸通過手工來完成。
3 模具的設(shè)計(jì)
模具為一個(gè)長方體內(nèi)部為空,外部焊接兩個(gè)進(jìn)水管和出水管用于模具冷卻,模具的底部有4個(gè)螺栓通過調(diào)整固定在托架上。
4 床身的設(shè)計(jì)
為使工人在操作時(shí)方便,床身高設(shè)為1220 mm左右,床身長4212mm。
主軸中心線距地面421mm,符合人體工程學(xué),工人操作方便,不易勞累。
第6章 液壓站的總體設(shè)計(jì)
液壓站是一種標(biāo)準(zhǔn)化的液壓傳動(dòng)裝置的總成,它由油箱(YX),液壓泵裝置(BZ),液壓集成系統(tǒng)(JK)等三部分組成,油箱可儲(chǔ)油,散熱和分離油中的空氣和雜質(zhì),并支承液壓集成系統(tǒng)和動(dòng)力部件。油箱由箱體,隔板,面板,空氣濾清器,測(cè)窗口和液面指示器等組成,泵裝置是液壓站的能源部分,它主要是由液壓泵和電動(dòng)機(jī)組成的,有立式和臥式兩種,立式裝置裝有定量葉片泵;臥式裝置裝有定量葉片泵或限壓式變量葉片泵。液壓集成系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化或通用化的液壓元件,按典型動(dòng)作組成集成回路(JK系列),再適當(dāng)疊加裝置而成。
6.1 型號(hào)說明
1. 液壓站
YZ------
油箱容量 250
液壓站
2. 油箱
YX------
油箱容量 250
油箱
3. 泵裝置
BZCB-B40JZ
電機(jī)齒輪泵一體型。
泵流量40ml/min
泵型式:齒輪泵
泵裝置
4. 集成塊
6.2 外形尺寸(略)
尺寸(mm)
型 號(hào)
A
B
H
安裝尺寸
L X L1
H1
YZ-100
立式
575
525
680
520 X 420
隨JK集成塊的多少而變化
YZ-100
立式
675
575
915
570 X 470
臥式
674
770
YZ-160
立式
725
625
1027
620 X 520
臥式
726
93
YZ-250
臥式
950
845
1030
820 X 620
6.3 油箱設(shè)計(jì)
油箱的作用是儲(chǔ)油,散熱,分離油中空氣,沉淀油液的污物等;有時(shí)油箱蓋還可用作液壓泵裝置和其它液壓元件的安裝底板。
在一般設(shè)備中,大多采用鋼板焊接的分離是油箱;極少采用與機(jī)床床身焊接或鑄造在一起的總體式油箱。
6.4 液壓站組成
本次設(shè)計(jì)所用的液壓站為YZ-100,為臥式單面液壓傳動(dòng)系統(tǒng)集成塊式