廣工液壓課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 液壓與氣壓傳動(dòng) 題目名稱 鋼卷運(yùn)輸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 成績評定 教師簽名 2013年 12月 04日目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1二、擬定液壓系統(tǒng)原理圖2三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件3四. 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算8五、液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)10六、小結(jié)13七、參考資料14一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1、 設(shè)計(jì)題目：鋼卷運(yùn)輸液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、 要求：1. 每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不一樣，每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完成自己的液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)計(jì)算。2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選出其中一個(gè)成員的設(shè)計(jì)方案和數(shù)據(jù)，完成該方案液壓系統(tǒng)的集成塊組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3答辯4考核 1) 每個(gè)成員需要

2、提交的資料 (1) 設(shè)計(jì)說明書1份；(2) 液壓系統(tǒng)原理圖1份（A4）；(3）集成塊集成油路圖1份（A4)； (4) 集成塊零件圖1份（A4）；三、 動(dòng)作順序要求及工作參數(shù)1 橫移缸前進(jìn)，至卷取機(jī)卷筒下方，行程L1，負(fù)載力F1，速度V1。2 頂伸缸上升，將鋼卷托住，行程L2，負(fù)載力F2，速度V2。3 橫移缸退回。4 頂伸缸縮回，將鋼卷擱在小車上，行程L3，負(fù)載扭矩T，轉(zhuǎn)速N。5 小車由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)向前進(jìn)。6 卸完鋼卷，小車由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)退回。以上參數(shù)為最大值，應(yīng)可調(diào)。所有動(dòng)作由行程開關(guān)自動(dòng)控制。頂伸缸下腔須設(shè)置背壓，以防下行產(chǎn)生沖擊。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求 (一)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)備的用途、特點(diǎn)和

3、要求，利用液液壓有關(guān)參數(shù)，然后按照所得參數(shù)選擇液壓元件、相關(guān)設(shè)備的規(guī)格型號(hào)。 (二)液壓裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓裝置包括集成塊、液壓站等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮元件布局合理、緊湊、美觀、外連管道少，裝卸、調(diào)試方便，集成塊中的油路盡可能簡單、短、交叉少，加工容易、加工工作量盡可能少。 (三)繪制工程圖、編寫設(shè)計(jì)說明書繪制液壓系統(tǒng)原理圖(系統(tǒng)總油路、集成塊集成回路)、液壓裝置工程圖(集成塊結(jié)構(gòu)圖、集成塊元件裝配圖)，圖紙必須按GB要求打印，2張以上的A3圖紙，A4圖紙量根據(jù)實(shí)際定：編寫設(shè)計(jì)說明書7頁（1.5萬字）。參數(shù)表學(xué)號(hào)F1(N)F2(T)T(m.N)V1(mm/s)V2(mm/s)N r/sL1(m

4、)L2(mm)L3(m)1237008400502043.25503二、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1、確定供油方式 該液壓系統(tǒng)工作時(shí)負(fù)載恒定，速度較低。從節(jié)省能量、減少發(fā)熱考慮，成本，泵源系統(tǒng)宜選葉片泵。2、調(diào)速方式的選擇在該液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要單方向節(jié)流，另一個(gè)方向可自由流動(dòng)，調(diào)速的穩(wěn)定性要求不高，頂伸缸下腔須設(shè)置背壓，以防下行產(chǎn)生沖擊，所以可以選擇單向節(jié)流閥調(diào)速。3、方向控制方式的選擇考慮到鋼卷運(yùn)輸液壓系統(tǒng)的工作要求，流量不大，本系統(tǒng)用三位四通電磁換向閥方向控制方式，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差。4、確定執(zhí)行元件按照設(shè)計(jì)任務(wù)要求所需的執(zhí)行元件有

5、：兩個(gè)液壓缸，一個(gè)液壓馬達(dá)。橫向移動(dòng)設(shè)置為缸1，頂伸缸上升縮回設(shè)置為缸2，小車的向前進(jìn)退回由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。5、完成順序和循環(huán)的方式在執(zhí)行元件的控制使用行程開關(guān)，使用行程開關(guān)控制，有使系統(tǒng)簡單，電路控制穩(wěn)定，易于控制的特點(diǎn)。6、系統(tǒng)的調(diào)壓，保壓方式在回路1中AB出口應(yīng)該設(shè)置減壓閥，使壓力降低，缸2應(yīng)該使用單向順序閥進(jìn)行保壓。7、壓力測量點(diǎn)的選擇在液壓泵出口應(yīng)設(shè)置壓力表以測量系統(tǒng)壓力。8、 最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成下圖所示的液壓系統(tǒng)原理圖。三、液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件3.1 液壓缸主要尺寸的確定1）工作壓力p的確定。工作壓力p根據(jù)負(fù)載的大小和機(jī)器的類型來確定，運(yùn)輸屬中型機(jī)械，

6、工作負(fù)載最大為80000N。據(jù)此初定工作壓力為10MPa。2）計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。（1）橫移缸已知橫移缸動(dòng)作時(shí)最大負(fù)載為3700N，背壓=0.5MPa，取0.9，根據(jù)工作壓力取d/D=0.8，缸進(jìn)退時(shí)的速度相同，則根據(jù)液壓缸內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)表，圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑為；則活塞桿直徑為。（2）頂伸缸已知缸動(dòng)作時(shí)最大負(fù)載力為80000N，根據(jù)系統(tǒng)類型為回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)，選取背壓值=1.5MPa，為0.9，根據(jù)工作壓力取d/D=0.7，則 圓整后取缸的直徑為，活塞桿的直徑為。3）計(jì)算各工作階段液壓缸所需的流量（1）橫移缸工作時(shí)的流量 （2）頂伸缸工作時(shí)的流量 4）馬達(dá)的計(jì)算（1）馬達(dá)的排量

7、為： 式中：T液壓馬達(dá)的負(fù)載力矩（m*N）； 液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差（Pa），設(shè)壓降90%； 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，一般齒輪和柱塞馬達(dá)取0.90.95。（2）液壓馬達(dá)的流量： 因此選用型號(hào)為：XM-D320F的柱塞馬達(dá)，其排量為40mL/r，額定壓力為10MPa，額定轉(zhuǎn)速為80r/min，額定轉(zhuǎn)矩為458。3.2 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率及型號(hào)1）確定液壓泵的壓力液壓泵的工作壓力應(yīng)當(dāng)考慮液壓缸的最高有效工作壓力和管路系統(tǒng)的壓力損失。所以泵的工作壓力為：上得為靜態(tài)奪力，考慮到壓力大于靜態(tài)壓力和須有壓力儲(chǔ)備，所以因此選被的額定壓力應(yīng)滿足2）泵的流量確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為式中 液壓泵的最大流量；

8、 同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，在本液壓系統(tǒng)中，各元件單獨(dú)執(zhí)行，液壓馬達(dá)的流量最大； 系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般取=1.11.3，本例取。所以 ： 3）與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。分別計(jì)算不同工況時(shí)的功率，取較大值作為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。（1）計(jì)算橫移缸所需的功率。負(fù)載為3200N，進(jìn)油路的壓力損失定為0.3MPa，效率為0.6，由式可得：橫移缸動(dòng)作時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為：（2）計(jì)算頂伸缸所需的功率。負(fù)載為80000N，進(jìn)油路壓力損失定為0.5MPa，效率定為0.85，同理可得：頂伸缸動(dòng)作所需電動(dòng)機(jī)功率為：（3） 計(jì)算馬達(dá)所需功率。綜上可知，馬達(dá)所需功率最大，根據(jù)最大功率選擇Y160L-4型

9、電動(dòng)機(jī)，其額定功率為15kW，額定轉(zhuǎn)速1460r/min。4） 選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)和查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用型號(hào)為YB1-E63，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量，泵的額定壓力，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)功率為20.5kw。3.3 液壓閥的選擇根據(jù)具體工作需要查閱液壓元件手冊，選擇元件如表3-1所示。表3-1 液壓元件明細(xì)表序號(hào)元件名稱最大通過流量q(L/min)規(guī)格型號(hào)額定流量qn/L/min額定壓力Pn/MPa額定壓降Pn/MPa1過濾器89.28XU-100802過濾器89.28XU-100803單向閥89.28DF-B20H2100350.24壓力表開關(guān)KF-L8/20E5壓力表Y-600256冷卻器

10、ZLQF1L0.17電磁溢流閥89.28YFD-OB20H21008三位四通換向閥1.4734DYO-B20H-TZ75219三位四通換向閥11.434DYO-B20H-TZ752110三位四通換向閥74.434DYO-B20H-TZ752111單向節(jié)流閥1.47LDF-B20C751412單向節(jié)流閥1.47LDF-B20C751413單向節(jié)流閥11.4LDF-B20C751414單向順序閥11.4XD2F-B20E501315單向節(jié)流閥74.4LDF-B20C751416單向節(jié)流閥74.4LDF-B20C75143.4 確定管道尺寸油管內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路

11、允許流速進(jìn)行計(jì)算。本例根據(jù)各油路流量和流速來確定油管直徑。（1） 橫移缸工作時(shí)流量1.4727L/min，壓油管的允許流速取，則內(nèi)徑d為：（2）頂伸缸工作時(shí)流量，則內(nèi)徑d為：（3）馬達(dá)工作時(shí)流量，則內(nèi)徑d為：綜合計(jì)算結(jié)果，與元件實(shí)際尺寸的配合，取油管的內(nèi)徑d為20mm。3.5 液壓油箱容積的確定本例為中壓液系統(tǒng)，液壓油箱有效容量按泵的流量的57倍來確定，所以體積：，圓整后取為。四. 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算已知該液壓系統(tǒng)中進(jìn)，回油管的內(nèi)徑均為20mm，取油路總長度為2m計(jì)算。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15，查得15時(shí)該液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度，油的密度。4.1 壓力損失的驗(yàn)算頂伸缸工作時(shí)（1）

12、進(jìn)油路壓力損失。運(yùn)動(dòng)部件工作進(jìn)給時(shí)的速度為1.2m/min，進(jìn)給時(shí)的最大流量為11.4L/min，則液壓油在管內(nèi)流速為：管道流動(dòng)雷諾數(shù)為：2300，可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù)為：。進(jìn)油管道BC的沿程壓力損失：查得換向閥34DYO-B20H-TZ的壓力損失為，液控單向閥的壓力損失為，單向節(jié)流閥的壓力損失為，忽略油液通過管接頭，油路板等處的局部壓力損失，則進(jìn)油路總壓力損失（2）回油路壓力損失。由于選用單活塞桿液壓缸，由液壓缸無桿腔和有桿腔的工作面積之比，可得回油管道的沿程壓力損失：換向閥34DYO-B20H-TZ的壓力損失為，單向順序閥的壓力損失為，忽略油液通過管接頭，油路板等處的

13、局部壓力損失，則回油路總壓力損失：（3）變量泵出口處的壓力：從上述驗(yàn)算可以看出，兩個(gè)液壓缸所需的壓力都與設(shè)計(jì)時(shí)相符，變量泵出口壓力都在變量泵額定壓力范圍內(nèi)，故無需修改原設(shè)計(jì)。4.2 系統(tǒng)溫升的驗(yàn)算在一個(gè)工作循環(huán)中，由于每個(gè)動(dòng)作都是獨(dú)立的，因此需單獨(dú)驗(yàn)算每個(gè)過程的發(fā)熱量。1）橫移缸橫移缸工作時(shí)的速度為50mm/s，壓力為3700N，而且有3.2中可知橫移缸的輸入功率為，而且輸出功率為：此時(shí)的功率損失為：2）頂伸缸工作時(shí)速度為20mm/s，壓力為80000N，而且有3.2中可知頂伸缸的輸入功率為，而且輸出功率為：此時(shí)的功率損失為：3）馬達(dá)工作時(shí)轉(zhuǎn)速為240r/min，轉(zhuǎn)矩為T=400N*m，由式，

14、有由上可見，馬達(dá)損失功率最大，則馬達(dá)工作時(shí)發(fā)熱量也最大。假定系統(tǒng)的散熱情況良好，取，油箱的散熱面積為：系統(tǒng)的溫升為：驗(yàn)算證明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。五、液壓集成塊結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 5.1、液壓集成回路設(shè)計(jì)1） 把液壓回路劃分為若干單元回路，每個(gè)單元回路一般都有三個(gè)液壓元件組成，采用通用的壓力油路P和回油路T。設(shè)計(jì)液壓單元集成油路時(shí)，優(yōu)先選用通用液壓單元集成回路，以減少集成塊設(shè)計(jì)工作量，提高通用性。2）2）把各液壓單元集成回路連接起了，組成液壓集成回路。一個(gè)完整的液壓集成回路由底板、供油回路、壓力控制回路、方向回路、調(diào)速回路、頂蓋及測壓回路等單元液壓集成回路組成。液壓集成回路設(shè)計(jì)完成后，要和液壓回路進(jìn)

15、行比較，分析工作原理是否相同，否則說明液壓集成回路出了差錯(cuò)。5.2、液壓集成塊及其設(shè)計(jì)（1）底板及供油塊設(shè)計(jì)底板及供油塊的作用時(shí)連接集成塊組。液壓泵供應(yīng)的液壓油P由底板引入各集成塊，液壓系統(tǒng)回油路T及泄漏油路L經(jīng)底板引入液壓油箱冷卻沉淀。（2）頂蓋及測壓塊設(shè)計(jì)頂蓋的主要用途是封閉主油路，安裝壓力表開關(guān)及壓力表來觀察液壓泵及系統(tǒng)各部分工作壓力的。設(shè)計(jì)頂蓋時(shí)要充分利用頂蓋的有效空間，也可把測壓回路、卸荷回路以及定位加緊回路等布置在頂蓋上。（3）集成塊設(shè)計(jì)集成塊上一般布置三個(gè)液壓元件，采用GE系列液壓閥。若液壓單元集成塊回路中液壓元件較多或者不好安排時(shí)，可以采用過渡板把閥與集成塊連接起來。集成塊設(shè)計(jì)

16、步驟為：1）制做液壓元件樣板。根據(jù)產(chǎn)品樣本，對照實(shí)物繪制液壓元件頂視圖輪廓尺寸，虛線繪出液壓元件底面各油路口位置尺寸，依照輪廓線剪下來，便是液壓元件樣板。2）決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P、回油孔T、卸油孔L及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔只見的連接孔（即工藝孔）用螺塞在集成塊表面堵死。與液壓油管連接的液壓油孔可采用米制細(xì)牙螺紋或英制管螺紋。3）集成塊上液壓元件的布置。把制做好的液壓元件樣板放在集成塊各視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。電磁閥應(yīng)布置在集成

17、塊的前、后面上，要避免電磁換向閥的兩端的電磁鐵與其它部分相碰。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好?？椎老嗤ǖ囊簤涸M可能布置在同一水平面，或在直徑d的范圍內(nèi)，否則要鉆垂直中間油孔，不通孔道之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相同，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍內(nèi)，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)比裝在其上的液壓元件的最大橫向尺寸大2mm，以避免上下集成塊上的液壓元件相碰，影響集成塊緊固。4） 集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置

18、垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離。溢流閥的先導(dǎo)閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。（4）集成塊零件圖的繪制集成塊的六個(gè)面都是加工面，其中有三個(gè)側(cè)面要裝液壓元件，一個(gè)側(cè)面引出管道。塊內(nèi)孔道縱橫交錯(cuò)、層次多，需要多個(gè)視圖和23各剖面圖才能表達(dá)清楚?？紫档奈恢镁纫筝^高，因此尺寸、公差及表面粗糙度均應(yīng)標(biāo)注清楚，技術(shù)要求也應(yīng)予說明。集成塊的視圖比較復(fù)雜，視圖應(yīng)盡可能少用虛線表達(dá)。為了便于檢查和裝配集成塊，應(yīng)把單向

19、集成回路圖和集成塊上液壓元件布置簡圖繪在旁邊。而且應(yīng)將各孔道編上號(hào)，列表說明各孔的尺寸、深度以及與哪些孔相交等情況。六、小結(jié)經(jīng)過這次近兩周的液壓課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，讓我知道設(shè)計(jì)一個(gè)液壓設(shè)備的基本過程和一些基礎(chǔ)知識(shí)，也使得我們在上學(xué)期所學(xué)的液壓及氣壓傳動(dòng)的知識(shí)和基本的原理進(jìn)一步的得到了鞏固和加強(qiáng)，使得我們明白了液壓設(shè)備里面的各個(gè)孤立的液壓元件之間是通過怎么樣的相互聯(lián)系而連接起來的。總之這次課程設(shè)計(jì)的收獲是很大的。首先，對我們學(xué)過的液壓及氣壓傳動(dòng)的基本知識(shí)和基本的原理得到了一次系統(tǒng)的梳理和回顧。當(dāng)老師發(fā)下來設(shè)計(jì)題目的時(shí)候覺得這不太難，但當(dāng)我們自己親手開始去做的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)要做好老師布置的任務(wù)的

20、卻不是一件簡單的事，它不僅需要液壓的基本的計(jì)算還要畫液壓元件的三維模擬圖，并且根據(jù)液壓原理的計(jì)算還要兼帶查表等各項(xiàng)工作，在這過程當(dāng)中我們必須的要細(xì)心和耐心，因?yàn)樯晕⒌氖韬隹赡芫蜁?huì)造成整個(gè)過程的錯(cuò)誤，進(jìn)而使得忙乎了半天的事情徒勞了。其次，通過這次液壓及氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，也是我明白了一個(gè)道理，那就是讓我懂得各門功課之間是有著相互的聯(lián)系的，液壓課程設(shè)他們并不是相互的孤立的。尤其是在課程設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中對上學(xué)期學(xué)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)知識(shí)和材料力學(xué)以及機(jī)械原理等課程的中相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用就是一個(gè)很明顯的事實(shí)。在這個(gè)過程中也鍛煉了我解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)又鍛煉了我應(yīng)用和查閱資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。再次，通過這次液壓及氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)的的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了我們參考資料和自己查閱先關(guān)資料的能力，在課程設(shè)計(jì)之前老師也給了我們一大堆的電子的有關(guān)液壓方面的