节流调速回路实验装置设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学 毕业设计（论文） 节流调速回路实验装置设计 系别 ： 专 业 ： 学 生 姓 名 ： 学 号： 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 2013 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分之一。但是，由于设计、制造、安装、使用和维护等方面的因素，影响了液压系统的正常运行。因此，了解系统工作原理，懂得一些设计、制造、安装、使用和维护等方面的知识，是保证液压系统能正常运行并极大发挥液压技 术优势的先决条件。 本文主要研究的是 液压传动系统，液压传动系统的设计 需 要 与 主机的总体设计同时进行。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 关键词： 节流调速 ， 回路 ， 实验装置 ， 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in of of a to of of to of of of is to of is a of of of at to of to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 录 . 1 章 概述 . 1 压传动特点 . 1 压传动优势 . 1 压系统的设计步骤与设计要求 . 3 第 2 章 节流调速回路实验装置液压原理设计 . 5 作原理 . 5 题设计要求 . 6 第 3 章 节流调速回路实验装置工作机构设计 . 6 压缸的主要结参数 . 7 塞杆强度计算 . 7 压缸活塞的推力及拉力计算 . 8 塞杆最大容许行程 . 9 压缸内径及壁厚的确定 . 10 压缸内径计算 . 10 压缸壁厚计算 . 10 压缸筒与缸底的连接 计算 . 11 体结构材料设计 . 11 体端部连接结构 . 11 体材料 . 12 体技术条件 . 12 塞结构材料设计 . 12 塞与活塞杆的联接型式 . 12 塞的密封 . 13 塞的材料 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 塞的技术要求 . 13 塞杆结构材料设计 . 14 部结构 . 14 部尺寸 . 14 塞杆结构 . 14 塞杆的技术要求 . 14 塞杆的导向、密封和防尘 . 15 向套 . 15 塞杆的密封与防尘 . 15 盖的材料 . 15 第 4 章 液压系统设计 . 16 统液压可以完成的工作循环 . 16 压执行元件的配置 . 16 载分析计算 . 16 压泵及其驱动电动机的选择 . 17 压泵的最大工作压力 . 18 算液压泵的最大流量 . 18 择液压泵的规格 . 19 算液压泵的驱动功率并选择原动机 . 20 他液压元件的选择 . 20 压阀及过滤器的选择 . 20 管的选择 . 21 件的确定 . 22 压系统压力损失验算 . 23 第 5 章 液压站设计与维护保养 . 24 箱的设计 . 24 压站结构 . 28 压站的组装 . 29 压站注意事项 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 章 实验台机架的设计 . 31 验台机架的基本尺寸的确定 . 31 验台材料的选择确定 . 31 验台主要梁的强度校核 . 31 参考文献 . 34 总 结 . 35 致 谢 . 36 毕业设 计（论文）知识产权声明 . 38 毕业设计（论文）独创性声明 . 39 附录 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 概述 压 传动特点 液压传动有机械传动和电力拖动系统无法比拟的优点技 术无法比拟的优点。液压元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中个部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统。液压传动系统可以在运行过程中实现大范围的无级调速。另外液压传动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。除此以外，液压传动系统操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。 而且液压元件属机械工业基础件，标准化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。 本 世纪的 60 年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势，例如，国外今日生产的 95%的工程机械、 90%的数控加工中心、 95%以上的自动线都采用了液压传动。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展， 在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，更日益显示出显著的成绩。 我国的液压工业开始于本世纪 50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术 能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 压 传动优势 液压传动突出的优点还有单位质量输出功率大，以空气为工作介质，处理方便，无介质费用、泄露污染环境、介质变质及补充等问题。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 由于液压传动是封闭的，多数情况下其元件均可由传动液压自行润滑，因此磨损很小。液压元件体积小、重量轻、标准化程度高，便于集中大批量生产，加上近年发展起来的叠装、插装技术，装配也很容易，因此造价低，比起其他机械传动，液压传动常为一种最为经济的选择。 驱动的液压系统，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀 、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。 如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。 工作台的移动速度是由 节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。 为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的 油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。 液压传动是由 17 世纪帕斯卡提出的静压传递原理、 18世纪末英国制造出世界上第一台水压机开始发展起来的，但液压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是本世纪中期以后的事情，特别是被 20 世纪第二次世界大战期间战争的激励，取得了很大进展，整体上经历了开关控制，伺服控制，比例控制 3个阶段。比例控制技术是 20世纪 60年代末人们开发的一种可靠，廉价，控制精度和响应特性，均能满足工业控制系统实际需要的控制系统。当时，点液伺服技术已日益完善，但电液伺服阀成本高，应用 和维护条件苛刻，难以被工业界接受。希望有一种廉价，控制精度能满足需要的控制技术去替代，这种需求背景导致了比例技术的诞生和发展。随着液压机械自动化程度的不断提高，液压元件应用数买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。 液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照负载的需求进行工作。电液比例阀是比例控制系统中的主要功率放大元件，它可以根据输入的电信号大小连续地成比例地对液压系统的参量实现远距离控制、计算机控制，与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方面还有一定的性能差距，但 它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少可由污染而造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性；另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，已或得了广泛的运用。 比例阀按主要功能分类，分为压力控制阀，流量控制阀和方向控制阀三大类，每一类又可以分为直接控制和先导控制两种结构形式，直接控制用的小流量小功率系统中，先导控制 用的大流量大功率系统中。 这些年来国内在液压件清洗设备的研制和生产方面发展很快，但使用经验表明，还存在一些需要进一步改进和完善的问题。首先是通用清洗设备的适用性问题。对于一些结构复杂和具有 内部油路的零部件，采用通用清洗设备往往效果不理想，内部残留的污染物很难冲洗出来，因而应考虑选用或设计专用的清洗设备。其次是关于清洗液的洁净性问题。零件清洗过程中清洗液应保持一定的清洗度，这对于零件装配前的精密清洗尤为重要。目前国内清洗设备较普遍地存在过滤装置不够完善的问题，过滤精度低，纳垢容量小，不能有效的滤除从零件冲洗出来的颗粒污染物。有的清洗设备甚至没有过滤设备，而是定期对清洗设备的清洗液进行过滤净化。这样，在清洗的初期清洁度可能符合要求，但清洗到后期，由于污染物积累清洗液污染越来越严重，不仅达不到清洗 的目的，反而污染了零件。因此，清洗设备必须装社具有足够高的过滤精度和纳垢容量的过滤器。采用可清洗滤芯和增加外过滤系统，可提高过滤净化能力并节约费用。 设计的主要内容包括：液压总装图，非标准零件的设计，液压缸的设计，电机及泵、阀、管件的选择使用等等。为了使设计更趋于合理化、标注化、绝大多数零件都按照国家标注进行。 压系统的设计步骤与设计要求 液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优 点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 液压传动装置主要由以下四部分组成： 1）能源装置 把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。 2）执行装置 把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。 3)制调节装置 对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。 4)辅助装置 上述三部分 以外的其它装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。 液压传动有以下一些优点： 1） 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为 液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040倍。在同等的功率下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。 2） 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置 易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500次 /现往复直线运动时可达 1000次 / 3） 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还 可以在运行的过程中进行调速。 4） 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易 于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。 5） 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状 态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。 6） 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系 统的设计、 制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。 7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 1） 液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 漏等原因造成的。 2） 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失 等），长距离传动时更是如此。 3） 液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影 响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。 4） 为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价 较贵，而且对油液的污染比较敏感。 5） 液压 传动要求有单独的能源。 6） 液压传动出现故障时不易找出原因。 总的说来，液压传动的优点是突出的，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。 第 2 章 节流调速回路实验装置 液压 原理 设计 作原理 节流调速回路实验装置 的液压系统的油源为定量液压泵（叶片泵），其最高工作压力由溢流阀设定，二位二通电磁换向阀用于控制液压泵的卸荷和供油。系统的执行器为 竖直 液压缸和液压缸，其中 竖直 液压缸和液压缸的运动方向均采用电磁换向阀作为导阀的液控顺序阀控制。 竖直 液压缸进回油路中并联的顺序阀和单向阀用 于该缸差动反馈连接，液控顺序阀在缸差动时关闭回油路，在非差动时，提供回油路。液压缸的回油路上串联的溢流阀起背压作用。系统中压力继电器作为电磁铁通断电的发信装置，控制电磁换向阀的换向动作。压力表及其开关分别用于调整系统最高压力和压力继电器的动作压力时的显示和观测。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 节流调速回路实验装置 的液压系统原理图 题设计要求 液压传动由于其具有传动功率大、易于实现无级调速等优点，使得其在各类机械设备中得到了广泛的应用。通过该题目原理图的设计，可以使学生熟悉液压传动系统设计的一般程序，了解并掌握液压 传动这门技术。通过液压传动装置的设计，可以使学生掌握机械设计的一般程序和基本方法。总之，通过本题目的设计，可以使机械设计制造及其自动化专业的学生对四年所学课程得到一次较为全面的实践锻炼。 第 3 章 节流调速回路实验装置 工作 机构设计 节流调速回路实验装置 的 工作 机构主要是通过液压缸来进行实现的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 压缸 的主要结 参数 现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动联接，并取无杆腔有效面积 1A 等于有杆腔有效面积 2A 的两倍， 即 21 2 。为了防止在墩粗时滑台突然前冲，在回油路中装有背压阀，初选背压 108 。 初选最大负载工进阶段的负载 F=22000N，按此计算 1A 则 22325511 (液压缸 直径 由 21 2 可知活塞杆直径 按 2348所计算的 D与 便采用标准的密封装置。圆整后得 按标准直径算出 369(4)(塞杆强度计算 活塞杆在稳定工作下，如果仅受轴向拉力或压力载荷时，便可以近似的采用直杆承受拉、压载荷的简单强度计算公式进行计算， 活塞杆应力 24 (或 (式中 P 活塞杆所受的轴向载荷 d 活塞杆直径 活塞杆制造材料的许用应力 根据以上公式可知 竖直 液压缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 液压缸 可见，活塞杆的强度均满足要求。 压缸活塞的推力及拉力计算 液压油作用在液压缸活塞上的作用力 P，对于一般单边活塞杆液压缸来说，当活塞杆前进时的推力： 1211 4 (当活塞杆后退时的拉力： 12222 -4 （(当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 12213 4- ）（ (式中 D 活塞直径（即液压缸内径） cm d 活塞杆直径 p 当活塞杆前进时的推力： 621211 当活塞杆后退时的拉力： 62212222 . ）（）（ 当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的压力油）的推力： 6212213 ）（ 液压缸活塞的推力及拉力可以直接从附录中的有关计算中查出；大部分也可以从机械设计手册表 11直接读出。 表 11同液压缸直径 P 及拉力 2P 数值。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 液压缸活塞的受力 塞杆最大容许行程 根据机械设计手册表 11表 11可以概略的求出液压缸的最大容许行程。 两个液压缸均采用如图固定 自由模式进行安装。 图 安装型式简图 根据长度公式 205 (可知 竖直 液压缸 活塞杆计算长度 l 和实际行程 S 分别为 205 =82101090205 = =压缸 活塞杆计算长度 l 和实际行程 S 分别为 205 = 5632 0562 =买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 压缸 内径 及壁厚的确定 压缸内径计算 当 P 和 p 已知，则液压缸内径 D 可按公式得： (式中 P活塞杆上的总作用力， N p液压油的工作压力， 知 竖直 液压缸 的内径为 125压缸 的内径为 90 压缸壁厚计算 一般，低压系统用的液压缸都是薄壁缸，薄壁可用下式计算： 2 (式中， 缸壁厚度， m p液压缸内工作压力， 刚体材料的许用应力 D液压缸内径， 额定压力 6n150/100 当额定压力 16， n125/100 (b缸体材料的抗拉强度， Pa n安全系数，一般可取 n=5 应当注意，当计算出的液压缸壁较薄时，要按结构需要适当加厚。 因此，根据上述公式可得， 竖直 液压缸 26 液压缸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 26 故 竖直 液压缸 的壁厚为 18液压缸 的壁厚为 15 关于液压缸的安全系数，在设计液压缸时通常取 n=5。但是这在比较平稳的工作条件下，强度有些余量；相反，假如工作条件为动载荷或冲击压力超过超耐压力时，有时会出现危险状态。因此合理的安全系数，应根据实际使用条件选取。 压缸筒与缸底的连接计算 缸体法兰连接螺栓计算 缸体与端部用法兰连接或拉杆连接时，螺栓或拉杆的强度计算如下： 图 缸体联接 螺纹处的拉应力 (螺纹处的剪应力 1 01 合成应力 2n(式中 Z螺栓或拉杆的数量 s 材料为 45 钢时，s=30 体 结构材料 设计 体端部连接结构 采用简单的焊接形式，其特点：结构简单，尺寸小，重量轻，使用广泛。缸买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 体焊接后可能变形，且内径不易加工。所以在加工时应小心注意。主要用于活塞式液压缸。 体材料 液压缸缸体的常用材料为 20、 35、 45 号无缝钢管。因 20 号钢的机械性能略低，且不能调质，应用较少。当缸筒与缸底、缸头、管接头或耳轴等件需要焊接时，则应采用焊接性能比较号的 35 号钢，粗加工后调质。一般情况下，均采用45 号钢，并应调质到 241285 缸体毛坯可采用锻 钢 ，铸铁或铸铁件。铸刚可采用 材料，铸铁可采用 间的几个牌号或球墨铸铁。特殊情况可采用铝合金等材料。 体技术条件 a. 缸体内径采用 合。表面粗糙度：当活塞采用橡胶密封圈时 ， .4 m ，当活塞用活塞环密封时， .4 m 。且均需衍磨。 b. 热处理：调质，硬度 85。 c. 缸体内径 D 的圆度公差值可按 9、 10 或 11 级精度选取，圆柱度公差值应按 8 级精度选取。 d. 缸体端面 T 的垂直度公差可按 7 级精度选取。 e. 当缸体与缸头采用螺纹联接时，螺纹应取为 6 级精度的公制螺纹。 f. 当缸体带有耳环或销轴时，孔径或轴径的中心线对缸体内孔轴线的垂直公差 值应按 9 级精度选取。 g. 为了防止腐蚀和提高寿命，缸体内表面应镀以厚度为 3040 m 的铬层，镀后进行衍磨或抛光。 塞结构材料设计 塞与活塞杆的联接型式 表 活塞与活塞杆的联接型式 联接方式 备注说明 整体联接 用于工作压力较大而活塞直径又较小的情况 螺纹联接 常用的联接方式 半环联接 用于工作压力、机械振买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 动较大的情况下 这里采用螺纹联接。 塞的密封 活塞与缸体的密封结构，随工作压力、环境温度、介质等条件的 不同而不同。常用的密封结构见下表 表 常用的密封结构 密封形式 备注说明 间隙密封 用于低压系统中的液压缸活塞的密封 活塞环密封