上料機(jī)液壓系統(tǒng)課程設(shè)計報告

1、-. z.液壓與氣壓傳動課程設(shè)計*：廖聰*：2015143227層次：本科專業(yè)：機(jī)械電子工程班級：15機(jī)電2班指導(dǎo)教師：*方方2017年12月目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc20096任務(wù)書 PAGEREF _Toc20096 3HYPERLINK l _Toc13043一、明確系統(tǒng)設(shè)計的要求，進(jìn)展工況分析 PAGEREF _Toc13043 3HYPERLINK l _Toc320051.1 明確系統(tǒng)設(shè)計的要求 PAGEREF _Toc32005 3HYPERLINK l _Toc66561.2分析液壓系統(tǒng)工況 PAGEREF _Toc6656 3HYP

2、ERLINK l _Toc27944二、確定液壓缸主要參數(shù) PAGEREF _Toc27944 3HYPERLINK l _Toc251812.1 初選液壓缸的工作壓力 PAGEREF _Toc25181 3HYPERLINK l _Toc122642.2 計算液壓缸主要參數(shù) PAGEREF _Toc12264 3HYPERLINK l _Toc51762.3 各工作階段的時間計算 PAGEREF _Toc5176 3HYPERLINK l _Toc171882.4 計算液壓缸流量、壓力和功率 PAGEREF _Toc17188 3HYPERLINK l _Toc68412.5 繪制液壓缸的工

3、況圖 PAGEREF _Toc6841 3HYPERLINK l _Toc16161三、液壓系統(tǒng)圖的擬定 PAGEREF _Toc16161 3HYPERLINK l _Toc20193.1 液壓系統(tǒng)的擬定 PAGEREF _Toc2019 3HYPERLINK l _Toc95643.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 PAGEREF _Toc9564 3HYPERLINK l _Toc22691四、計算與選擇液壓元件 PAGEREF _Toc22691 3HYPERLINK l _Toc7494.1 確定液壓泵的型號及電動機(jī)功率 PAGEREF _Toc749 3HYPERLINK l _Toc169

4、284.2 選擇閥類元件及輔助元件 PAGEREF _Toc16928 3HYPERLINK l _Toc27396五、驗算液壓系統(tǒng)的主要性能 PAGEREF _Toc27396 3HYPERLINK l _Toc68615.1 壓力損失驗算 PAGEREF _Toc6861 3HYPERLINK l _Toc128705.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算 PAGEREF _Toc12870 3HYPERLINK l _Toc17612參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc17612 3HYPERLINK l _Toc23060設(shè)計心得 PAGEREF _Toc23060 3-. z.任務(wù)書設(shè)計一臺上

5、料機(jī)液壓系統(tǒng)，要求該系統(tǒng)完成：快速上升慢速上升可調(diào)速快速下降下位停頓的半自動循環(huán)。采用90V型導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌的壓緊力為60N，啟動、制動時間均為0.5s，液壓缸的機(jī)械效率為0.9。設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表所示。滑臺自重N工件自重N快速上升速度mm/s快速上升行程mm慢速上升速度mm/s慢速上升行程mm快速下降速度mm/s快速下降行程mm8004500403501010045400請完成以下工作：1、進(jìn)展工況分析，繪制工況圖。2、擬定液壓系統(tǒng)原理圖A4。3、計算液壓系統(tǒng)，選擇適宜的液壓元件。4、編寫液壓課程設(shè)計說明書。上料機(jī)示意圖如下：圖1 上料機(jī)示意圖一、明確系統(tǒng)設(shè)計的要求，進(jìn)展工況分析1.1 明

6、確系統(tǒng)設(shè)計的要求上料機(jī)是由通用部件和局部專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機(jī)器。機(jī)器將材料從低的位置運(yùn)到高的位置，當(dāng)材料取走后按下按鈕，機(jī)器從高的位置回到低的位置。實現(xiàn)沿垂直向方向的快速上升慢速上升可調(diào)速快速下降下位停頓的半自動循環(huán)。工作循環(huán)擬采用液壓傳動方式來實現(xiàn)。故擬選定液壓缸作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1.2 分析液壓系統(tǒng)工況1運(yùn)動分析根據(jù)各執(zhí)行在一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度，繪制其循環(huán)圖，如圖1.1所示：圖1.1 上料機(jī)動作循環(huán)圖2負(fù)載分析a工作負(fù)載： QUOTE b摩擦負(fù)載：QUOTE ，由于工件為垂直起開，所以垂直作用于導(dǎo)航的載荷可由間隙和構(gòu)造尺寸，可知 QUOTE ，取 QUOTE , Q

7、UOTE , V型角，一般為90，則靜摩擦負(fù)載： QUOTE 動摩擦負(fù)載： QUOTE c慣性負(fù)載Fa 慣性負(fù)載為運(yùn)動部件在起動和制動的過程中可按 QUOTE 計算。以下合力只代表大小。加速 QUOTE 減速 QUOTE 制動 QUOTE 反向加速 QUOTE 反向制動 QUOTE d各階段總負(fù)載F 計算液壓缸各階段中的總負(fù)載F和液壓缸推力F 。考慮密封等阻力，取m=0.9，則 QUOTE ，計算結(jié)果見表1.1所示。表1.1 液壓缸各中的負(fù)載工況計算公式總負(fù)載FN缸推力FN起動5317.05907.7加速5351.85946.4快上5308.55898.2減速5276.05862.3慢上530

8、8.55898.3制動5297.75886.3反向加速784.2871.3快下791.5879.5反向制動798.8887.6按前面的負(fù)載分析及的速度要求，行程限制等，繪制出速度時間和負(fù)載時間圖如圖1.2所示圖1.2 液壓缸的速度時間和負(fù)載時間圖二、確定液壓缸主要參數(shù)2.1 初選液壓缸的工作壓力按負(fù)載大小根據(jù)表2.1選擇液壓缸工作壓力。表2.1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件工作壓力表2負(fù)載FkN50壓力pMPa5.07.0由液壓缸負(fù)載計算，按上表初定液壓缸工作壓力p=1.6MPa。2.2 計算液壓缸主要參數(shù)按最大負(fù)載Fma*計算缸筒面積A得計算缸筒內(nèi)徑D得按計算結(jié)果根據(jù)表2.2選擇缸筒內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值。表2.

9、2 液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列2液壓缸內(nèi)徑D40、50、63、80、(90)、100、(110)、125、(140)、160 活塞桿直徑d16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56按標(biāo)準(zhǔn)?。篋=63mm。根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： QUOTE ，代入數(shù)值，解得：d=21mm，按標(biāo)準(zhǔn)取值：d=22mm?；钊麑挾龋築=0.8D=50.4mm導(dǎo)向套：C=0.8d=17.6mm缸筒長度：L=l+B+C=450+50.4+17.6=518mm計算液壓缸有效作用面積為無桿腔面積： QUOTE 有桿腔面積： QUOTE 2.3 各工作階段的時間計算1快上階段

10、2慢上階段3快退階段2.4 計算液壓缸流量、壓力和功率1流量計算2壓力計算3功率計算2.5 繪制液壓缸的工況圖工作循環(huán)中液壓缸各階段壓力、流量和功率如表所示。表2.5液壓缸各階段壓力、流量和功率工況時間ts壓力pMPa流量q QUOTE 功率PW快上91.8967.464235.9慢上9.251.8961.86659.0快退9.390.3217.39839.6由表2.5繪制液壓缸的工況圖如圖2.5所示。圖2.5 液壓缸的工況圖三、液壓系統(tǒng)圖的擬定3.1 液壓系統(tǒng)的擬定1)選用執(zhí)行元件由系統(tǒng)動作循環(huán)圖，選定單活塞桿液壓缸作為執(zhí)行元件。2)確定供油方式從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量

11、較大，且比擬接近，且慢上時所需的流量較少，因此選用雙聯(lián)葉片泵為油泵。3)調(diào)速方式選擇從工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運(yùn)動速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速。4)速度換接選擇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(guān)控制二位二通電磁閥實現(xiàn)速度換接。5)換向方式選擇采用三位四通電磁閥進(jìn)展換向，以滿足系統(tǒng)對換向的各種要求。選用三位閥的中位機(jī)能為Y型。6)平衡及鎖緊為防止在上端停留時重物下落和停留的時間內(nèi)保持重物的位置，特在液壓缸的下腔即無桿腔進(jìn)油路上設(shè)置液控單向閥；另一方面，為了克制滑臺自重在快下過程中的影響，設(shè)置了一

12、節(jié)流閥。7)其它選擇為便于觀察調(diào)整壓力，在液壓泵的出口處設(shè)置測壓點(diǎn)。3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖完成以上各項選擇后，作出擬定的液壓系統(tǒng)原理圖和各電磁鐵的動作順序表如圖3.8所示。1-濾油器；2雙聯(lián)葉片泵；3溢流閥；4單向閥；5節(jié)流閥；6三位四通電磁換向閥；7調(diào)速閥；8二位二通電磁換向閥；9液控單向閥；10單向順序閥；11壓力表；12壓力表開關(guān)；13油箱；15行程開關(guān)圖3.8 液壓系統(tǒng)的原理圖四、計算與選擇液壓元件4.1 確定液壓泵的型號及電動機(jī)功率1計算液壓泵壓力估算壓力損失經(jīng)歷數(shù)據(jù)：一般節(jié)流調(diào)速和管路簡單的系統(tǒng)取 QUOTE ，有調(diào)速閥和管路較復(fù)雜的系統(tǒng)取 QUOTE 。液壓缸在整個工作循環(huán)中

13、最大工作壓力為1.896MPa，由于系統(tǒng)有調(diào)速閥，但管路簡單，所以取壓力損失 QUOTE ，計算液壓泵的工作壓力為2計算所需液壓泵流量考慮泄漏的修正系數(shù)K：K=1.11.3。液壓缸在整個工作循環(huán)中最大流量為7.464L/min。取回路泄漏修正系數(shù)K=1.1，計算得所需兩個液壓泵的總流量為 QUOTE ，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時液壓缸所需流量為1.866L/min，所以高壓泵的流量不得少于4.896L/min。3選用液壓泵選用YB16.3/6.3型的雙聯(lián)葉片泵。液壓泵額定壓力為6.3MPa，排量分別為6.3mL/r和6.3mL/r，取容積效率pV=0.9，總效率=0.85，額

14、定轉(zhuǎn)速分別為1450r/min和1450r/min。4選用電動機(jī)擬選Y系列三相異步電動機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速2830r/min，按此計算液壓泵實際輸出流量為計算所需電動機(jī)功率為選用YE2-90S-2電動機(jī)。電動機(jī)額定功率為1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為2830r/min。4.2 選擇閥類元件及輔助元件1標(biāo)準(zhǔn)件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，由產(chǎn)品目錄確定這些元件的型號及規(guī)格如表4.3所示。2非標(biāo)件a油管：根據(jù)實際流量類比確定，采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。b)油箱：低壓系統(tǒng)的油箱容積一般取液壓泵額定流量的2-4倍，為了更好的散熱，取油箱容積為150L。表4.2 液壓元件型號規(guī)格

15、及主要參數(shù)2序號名稱型號規(guī)格主要參數(shù)1濾油器WV-40180流量40L/min2雙聯(lián)葉片泵YB1-6.3/6.3排量6.3ml/r；壓力6.3MPa3溢流閥YF-B10B流量10 L/min；調(diào)壓*圍0.57MPa4單向閥AF3-Ea10B流量10 L/min；開啟壓力0.45MPa5節(jié)流閥CS-1002流量12 L/min；壓力6.3MPa6三位四通電磁換向閥DSG-03-3C40流量60；壓力3.15MPa7調(diào)速閥Q-25B最小流量0.07 L/min；壓力0.56.3MPa8二位二通電磁換向閥22D-25B流量24.57 L/min；壓力6.3MPa9液控單向閥AQF3-EI0B流量50

16、 L/min；壓力6.3MPa10單向順序閥SV/SCV*03-*流量50 L/min；壓力6.3MPa11壓力表Y-100T量程05MPa12壓力表開關(guān)QF3-EI0B13油箱755500405容積150L14電機(jī)YE2-90S-2轉(zhuǎn)速2840r/min；功率1.5kW15行程開關(guān)L*JM1-8108五、驗算液壓系統(tǒng)的主要性能5.1 壓力損失驗算現(xiàn)在元件、管道、安裝形式均已根本確定，所以需要驗算一下系統(tǒng)各局部的壓力損失，看其是否在前述假設(shè)的*圍內(nèi)，借此可較準(zhǔn)確確實定泵和系統(tǒng)各處的工作壓力，以較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)變量泵、溢流閥和各種壓力閥。保證系統(tǒng)的正常工作，并到達(dá)所要求的工作性能，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行元件為液

17、壓缸時，液壓泵的最大工作壓力應(yīng)滿足(1)慢上時的壓力損失。慢上時管路中的流量較小，流速較低，沿程壓力損失和局部壓力損失可忽略不計。(2)快退時的壓力損失?？焱藭r，缸的無桿腔的回油量是進(jìn)油量的兩倍，其壓力損失比快進(jìn)時要大，因此必須計算快退時的進(jìn)油路與回油路的壓力損失，以便確定大流量泵的卸載壓力。快退時工作缸的進(jìn)油量為 QUOTE ，回油量為 QUOTE 。1)確定油液的流動狀態(tài)雷諾數(shù) QUOTE 則工作缸進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為工作缸進(jìn)油路中液流的雷諾數(shù)為因此，工作缸進(jìn)、回油路中的流動都是層流。2)計算沿程壓力損失 QUOTE 進(jìn)油路上，流速 QUOTE ，有回油路上，流速 QUOTE ，有(3)

18、計算局部壓力損失由于采用集成塊式的液壓裝置，因此只考慮閥類元件和集成塊內(nèi)油路的壓力損失。通過各閥的局部壓力損失按 QUOTE 計算，結(jié)果列于表5.1中。表5.1 閥類元件局部壓力損失元件名稱額定流量/(L/min)實際通過流量/(L/min)額定壓力損失/Pa實際壓力損失/Pa三位四通換向閥6018.27/20. 74 QUOTE /調(diào)速閥161.866單向閥101.866順序閥507.398假設(shè)取集成進(jìn)油路的壓力損失 QUOTE ，回油路壓力損失 QUOTE ，則進(jìn)油路和回油路總的壓力損失分別為工作缸快退時的工作壓力為這樣，快退時泵的工作壓力為根據(jù)計算結(jié)果可知，該液壓泵的最大工作壓力滿足要求

19、。從以上驗算結(jié)果可以看出，說明該系統(tǒng)的油路構(gòu)造、元件的參數(shù)比擬合理，壓力和流量滿足要求3。5.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升驗算該系統(tǒng)采用雙泵供油方式，在工進(jìn)階段，大流量泵卸荷，功率使用合理，同時油箱容量可以取較大值，系統(tǒng)發(fā)熱溫升不大，故省略了系統(tǒng)溫升驗算3。參考文獻(xiàn)1 徐灝主編. 機(jī)械設(shè)計手冊M.機(jī)械工業(yè)，1991.9 2 黎啟柏主編. 液壓元件手冊M.機(jī)械工業(yè)，2008.1 3 于治明主編. 液壓傳動M.航空工業(yè)，2015.8 設(shè)計心得為期一周的液壓實訓(xùn)已經(jīng)完畢，在這個過程中，我們學(xué)到了很多。通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體工程、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，我們了解到了設(shè)計一套完整的液