上料機液壓課程設計附帶圖紙

PAGEPAGE1機械制造與自動化專業(yè)《液壓傳動》課程設計說明書班級：機制091學號：090114134姓名：朱超杰目錄1.工況分析及參數(shù)確定………………21.1工況分析…………21.2參數(shù)確定…………42.液壓系統(tǒng)原理圖的擬定……………63.液壓缸結(jié)構(gòu)設計……84.參考文獻……………105.設計總結(jié)……………10液壓課程設計題目題目：設計一臺上料機液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升——慢速上升（可調(diào)速）——快速下降——下位停止的半自動循環(huán)。采用900V型導軌，垂直于導軌的壓緊力為60N，啟動、制動時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。設計原始數(shù)據(jù)如下表所示。試完成以下工作：1、進行工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖（A3）。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇標準液壓元件。4、繪制液壓缸裝配圖（A3）5、編寫液壓課程設計說明書。上料機示意圖如下：《液壓傳動》課程設計說明書1.工況分析及參數(shù)確定1.1工況分析液壓系統(tǒng)的工況分析是指對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的工作情況分析，以了解工作過程中執(zhí)行元件在各個工作階段中的流量、壓力和功率的變化規(guī)律，并將其用曲線表示出來，作為確定液壓系統(tǒng)主要參數(shù)，擬定液壓系統(tǒng)方案的依據(jù)。1．運動分析根據(jù)各執(zhí)行元件在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如下圖所示：2.負載分析（1）工作負載：=Fg=1000N+5000N=6000N（2）摩擦負載：FN－－運動部件及外負載對支撐面的正壓力（N）；f－－摩擦系數(shù)，分為靜摩擦系數(shù)（f=0.2-0.3）和動摩擦系數(shù)（f=0.05-0.1）——V形導軌的夾角，這里為90度。由于工件為垂直起升，所以垂直于導軌的載荷由上可知FN=60N取則有靜摩擦負載：Ffs動摩擦負載：Ffd（3）慣性負載：慣性負載Fa是由運動部件的速度變化所引起的，可根據(jù)牛頓第二定律確定，即Fa=ma=G運動部件的重力（N）g重力加速度，△v速度變化值（）△t速度變化所需時間（s）加速：Fa1減速：Fa2制動：Fa3反向加速：Fa4下拉制動：Fa5根據(jù)以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路，因此，在對快速向下運動的負載分析時，就不考慮滑臺的重量，則液壓缸各階段中的負載，如下表工況計算公式總負載F（N）缸推力F(N)起動6016.976685.52加速6063.596737.32快上6008.497485.91減速5969.316632.57慢上6008.497485.91制動5992.586658.42反向加速75.8484.27快下8.499.43制動-58.86-65.41.2參數(shù)的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)運動循環(huán)各階段的最大總負載來確定，此外，還需要考慮一下因素：（1）各類設備的不同特點和使用場合（2）考慮經(jīng)濟和重量因素，壓力選得低，則元件尺寸大，重量重，壓力選得高一些，則元件尺寸小，重量輕，但對元件的制造精度，密封性能要求高。1、初選液壓缸的工作壓力根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選此設備的工作壓力為2Mpa2、計算液壓缸的尺寸式中； F液壓缸上的外負載p液壓缸的有效工作壓力A所求液壓缸有有效工作面積按標準取值：D=70mm根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑：代入數(shù)值，解得：d=29.85mm，取值：d=所以液壓缸的有效作用面積為：無桿腔面積：A1=D2=3.14XX49cm2=38.47cm2有桿腔面積：A2=（D2-d2）=X(72-2.92)cm2=31.86cm23.活塞桿穩(wěn)定性的校核活塞桿的穩(wěn)定性滿足，可以安全使用。4.求液壓缸的最大流量q快上=A1V快上=38.47X10-4m2XX60m/min=1q慢上=A1V慢上=38.47X10-4m2XX60m/min=3q快下=A2V快下=31.86X10-4m2XX60m/min=15.工況數(shù)據(jù)工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如下表所示：由設計可知當快上和慢上時無桿腔進油，快下時有桿腔進油。工況壓力流量功率快上1.910.4329.3慢上1.93.095快下0.00210.53.52.液壓系統(tǒng)原理圖的擬定1.供油方式從工況分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需的流量較大，且比較近，慢上時所需的流量較小，因此從提高小效率節(jié)省能量的角度考慮采用單個定量泵，供油方式顯然是不合適的，故宜選用雙聯(lián)式葉片泵作為油泵。2.調(diào)速回路由工況數(shù)據(jù)可知，該系統(tǒng)的在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。3.速度換接回路由于快上和慢上之間速度需要換接，但對緩解的位置要求不高，所以采用由行程開關控制二位二通電磁閥實現(xiàn)速度換接。4.平衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和在停留的時間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔（即無桿腔）進油路上設置液控單向閥;另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置了一單向背壓閥。本液壓系統(tǒng)的換向采用三位四通Y型中位機能的電磁換向閥，擬定的液壓系統(tǒng)工作原理如下所示。系統(tǒng)工作過程：快上時，按下啟動按鈕，電磁換向閥6的電磁鐵2YA得電，此時閥6右位工作，液壓油經(jīng)閥6右腔經(jīng)單向閥7、背壓閥8進入無桿腔，此時換向閥9電磁鐵不得電閥9左位工作，有桿腔排出的油液經(jīng)電磁換向閥9的左腔及換向閥6回油箱。由于此時系統(tǒng)壓力較小，閥4仍處于關閉狀態(tài)，所以此時兩泵同時向系統(tǒng)供油。此時溢流閥5不工作。系統(tǒng)主油路中油液流動路線為進油路：泵2→換向閥6右位→單向閥7→背壓閥8→液壓缸無桿腔回油路：液壓缸有桿腔→換向閥9→換向閥6右位→油箱2.慢上時，活塞走到350mm處，壓下行程開關11，是換向閥9電磁鐵3YA得電，系統(tǒng)油液經(jīng)閥10調(diào)節(jié)回油箱。由于油液經(jīng)過調(diào)速閥使得系統(tǒng)壓力升高，于是閥4工作使大流量泵卸荷，只有小流量泵供油，溢流閥5調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。其油路進油路：泵2→換向閥6右位→單向閥7→背壓閥8→液壓缸無桿腔回油路：液壓缸有桿腔→閥10→換向閥6右位→油箱3.快下時，行程開關復位，此時換向閥6電磁閥1YA得電，閥6左位工作，液壓油經(jīng)過換向閥6（左位）、閥10進入有桿腔，無桿腔排出的油液經(jīng)背壓閥8、液控單向閥7、換向閥6回油箱。此時，雙泵供油，閥4不工作。其油路為進油路：泵2→換向閥6左位→閥10→液壓缸有桿腔回油路：液壓缸無桿腔→背壓閥8→單向閥7→換向閥6左位→油箱3.液壓缸的設計1、液壓缸的分類及組成液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類?；钊缀椭讓崿F(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于的往復擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構(gòu)組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。2、液壓缸的主要參數(shù)設計（已經(jīng)計算）3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設計1）缸體與缸蓋的連接形式：常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，根據(jù)工作壓力、缸體材料、工作條件綜合考慮選擇螺栓連接。2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)：常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接，本設計選用半環(huán)式連接。3）活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)：塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。4）活塞及活塞桿處密封圈的選用：Y型圈（活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。）5）液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置，綜合考慮選用可調(diào)緩沖裝置。6）液壓缸排氣裝置：對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。4、液壓缸設計需要注意的事項1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載。2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修方便。5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求1）缸體材料灰鑄鐵:HT200粗糙度液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度2）活塞材料灰鑄鐵：HT150粗糙度活塞外圓柱粗糙度技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。3）活塞桿材料實心：45鋼粗糙度桿外圓柱粗糙度為技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRCb活塞與導向套用的配合，與活塞的連接可用4）缸蓋材料45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵粗糙度導向表面粗糙度為技術(shù)要求：同軸度不大于5）導向套材料青銅，球墨鑄鐵粗糙度導向表面粗糙度為技術(shù)要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差之半4.參考文獻1、教材相應章節(jié)。2、《機械零件設計手冊》（液壓與氣動部分）冶金出版社3、《機械設計手冊》下冊化學工業(yè)出版社4、《組合機床設計》（液壓傳動部分）機械工業(yè)出版社5、《液壓工程手冊》上、下冊機械工業(yè)出版社