上料机液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上料机液压系统设计 摘 要 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。 液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液 压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 任 务分析 1 1 2 方案选择 2 2 2 3 总体设计 3 负载分析 3 作负载 3 擦负载 3 性负载 3 度负载图 4 要参数的确定 5 5 压缸尺寸 5 塞杆稳定性 5 压缸最大流量 5 况图 6 他参数 7 压系统图的拟订 8 压元件的选择 10 压泵和电机的选择 10 类元件及辅助元件的选择 10 压系统性能的验算 12 力损失的确定 12 统的发热与温升 14 参考文献 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 任务分析 统机构的主要构成 机构不断地将材料从低的位置运到高的位置，然后又回到起始位置重复上一次的运动。其结构如图 台采用 导轨面的夹角为 90度，滑台与导轨的最大间隙为 2作台和活塞杆连在一起，在活塞杆的作用下反复做上下运动。 图 料机构示意图 2 任务分析 系统总共承受的负载为 6500N，所以系 统负载很小，应属于低压系统。系统要求快上速度大于 38m/上的速度大于 9m/下的速度大于58m/完成的工作循环是：快进上升、慢速上升、停留、快速下降。但从系统的用途可以看出系统对速度的精度要求并不高，所以在选调速回路时应满足经济性要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 2 方案选择 案的拟定 从系统速度相差很大可知，该系统在快上和慢上时流量变化很大，因此可以选用变量泵或双泵供油。 由于速度变化大，所以系统功率变化也大，可以选容积调速回路或双泵供 油回路。 由于系统各阶段对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。 为了克服滑台自重在快下过程中的影响和防止在上端停留时重物下落，必需设置平衡及锁紧回路 。 根据上述分析，至少有两种方案可以满足系统要求。 （ 1） 用变量泵供油和容积调速回路调速，速度换接用二位二通电磁阀来实现，平衡和锁紧用液控单向阀和单向背压阀。系统的机械特性、调速特性很好，功率损失较小，但是系统价格较贵。 （ 2） 用双泵供油，调速回路选节流调速回路， 平衡及锁紧用液控单向阀和单向背压阀实现。系统的机械特性、调速特性不及第一种方案，但其经济性很好，系统效率高。 案的确定 综上所述，考虑到系统的流量很大，变量泵不好选，第二种方案的经济性好，系统效率高，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的、供油方式不太适，宜选用双联式定量叶片泵作为油源，所以选第二种方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 3 总体设计 载分析 作负载 ( 5 5 0 0 1 0 0 0 ) 6 5 0 0 N N 擦负载 由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸可根据公式22 O S 计算出滑台垂直作用于导轨的压力约为 120N，取 0 ， 则有： 静摩擦负载 ( 0 . 2 1 2 0 / s i n 4 5 ) 3 3 . 9 4 N 动磨擦负载 ( 0 . 1 1 2 0 / s i n 4 5 ) 1 6 . 9 7 N 性负载 加速 16 5 0 0 0 . 7 9 2 8 . 5 79 . 8 1 0 . 5 减速 26 5 0 0 0 . 7 0 . 1 3 37 5 2 . 1 49 . 8 1 0 . 5 制动 36 5 0 0 0 . 1 3 1 7 6 . 4 39 . 8 1 0 . 5 反向加速 46 5 0 0 1 . 1 1 4 5 9 . 1 89 . 8 1 0 . 5 反向制动 54 1 4 5 9 . 1 8 N根据以上计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因/ s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 自重而下滑，系统中应设置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台 2的重量。则液压缸各阶段中的负载如表 91.0m）。 表 压缸各阶段负载 工况 计算公式 总负载 F/N 缸推力 F/N 启 动 L F 速 1L fd F F 上 L F 速 2L fd F F 上 L F 动 3L fd F F 向加速 4fd F 下 动 5fd F 载图 和速度图的绘制 按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、行程限制等，绘制出负载图及速度图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 /液压缸负载图及速度图图 压缸各阶段 负载和速度 压缸主要参数的确定 选液压缸的工作压力 根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为 计算液压缸的尺寸 2 3 2518 1 8 1 . 9 1 4 0 . 9 1 1 02 0 1 0FA m 23 1 5 按标准取： D 80 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径 ： 22266 4 8 . 2 442D d m 按标准取： d 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 所以液压缸的有效作用面积为： 无杆腔面积 2 2 2 21 1 8 5 0 . 2 444A D c m c m 有杆腔面积 2 2 2 2 2 22 1 8 4 . 5 3 4 . 3 644A D d c m c m 塞杆稳定性校核 因为活塞杆总行程为 450且活塞 杆直径 45 45045 =10 =10,不需要进行稳定性校核。 液压缸的最大流量 4214214225 0 . 2 4 1 0 4 2 / m i n 2 1 1 . 0 0 / m i . 2 4 1 0 8 / m i n 4 0 . 9 1 / m i . 3 6 1 0 6 5 / m i n 2 2 6 . 7 8 / m i v m m q v m m v m m L 快 上 快 上 快 上慢 上 慢 上快 下 快 制工况图 工作循环中各个工作阶段的液压缸压力、流量和功率如表 示 表 作循环中各个工作阶段的液压缸压力、流量和功率 由此表绘出液压缸的工况图，如图 钢筒壁及法兰的材料选 45钢，活塞杆材料选 液压缸的内径 D 和活塞杆直径 d 都已在前面的计算中算出，分别为 8045 工况 压力 /p 流量 1/ g 功率 P/W 快上 1 63 上 1 63 下 0 0054 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 00 . 0 0 5 42 0 . 5 19 5 2 . 4 82 2 6 . 7 84 0 . 1 95 0 1 3 . 7 602 1 1 . 0 01 . 6 3P / L/（ 1）活塞的最大行程 50 （ 2） 小导向长度 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度 H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保留有一最小导向长度。对于一般的液压缸，当液压缸的最大行程为 L，缸筒直径为 小导向长度为： 4 5 0 8 0 6 2 . 52 0 2 2 0 2 所以取 95H 。 （ 3） 活塞的宽度的确定 取 B=6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ 4） 活塞杆长度的确定 活塞杆的长度 L 活塞杆的长度应大于最大工作行程、导向长度、缸头、缸盖四者长度之和。既 L L+H+头=450+95+78+32=须和工作台连接，所以还应支出一部分。考虑实际工作 环境和连接的需要，取这部分长度为 50所以液压缸的总长 L =655+50=705压系统图的拟定 液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面的问题： 油方式 从工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，且比较接近。在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油是不合适的，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。 速回路 由工况图可知，该系统在慢速时速度需要调节， 考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速回路。 速换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。 衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留斯间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（无杆腔）进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置一单向背压阀。 本液压系统的换向阀采用三位四通 Y 型中位机能的电磁换向阀。拟定系统如图 系统工作过程： 快上时，电磁阀 2 有电，两泵同时工作，液压油经过电换向阀 6、液控单向阀 7、背压阀 8，流入无杆腔，再经过单向电磁阀 9、换向阀 6 回油箱。 慢上时，活塞走到 420，压下行程开关，行程阀 3， 4 换接，同时使电磁 3有电，大流量泵经过它卸荷，只有小流量泵供油，调速阀 10 调节回油。工作太速度下降。 快下时，行程阀复位，电磁阀 1 有电，双泵同时供油，经过换向阀 6（左位）、调速阀 10、背压阀 8、液控单向阀 7、换向阀 6 回到油箱。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 行程开关图 压系统原理图 定液压泵的型号及电机功率 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为 于该系统比较简单，所以取其压力损失 p 以液压泵的工作压力为 1 . 6 3 0 . 4 2 . 0 3 p M P a M P a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按 10%计算，则两个泵总流为 (1 1 0 % ) 2 2 6 . 7 8 / m i n 2 3 9 . 4 5 8 / m i L ，以，高压泵的输出流量为 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用 双联叶片泵，前泵输出流量 47ml/r, 后泵输出流量 200ml/r，额定压力为 14积效率以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力 (输出流量 (970r/求出： 3( 4 7 2 0 0 ) 9 7 0 0 . 9 1 0 2 4 1 . 0 3 / m i 632 . 0 3 1 0 2 4 1 . 0 3 1 0 1 0 . 1 96 0 0 . 8 K W 查看电机产品目录、拟选用电动机的型号为 率为 11000W，额定转速为 970r/ 择阀类元件及辅助元件 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如表 油管的确定： 可按公式： 4快退时候流量最大为 取 10m/s 计算 34 2 2 6 . 7 8 1 03 . 1 4 6 0 1 0d=油路系统中出油口采用内径为 25径为 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 表 3.件的型号及规格 序号 名称 通过流量 1m a x ( m 根据流量选择 型号及规格 1 滤油器 400 30 双联叶片泵 47/200） 3 单向阀 200 行程阀（二位二通） 200 22 溢流阀 2 三位四通电液换向阀 液控单向阀 单向顺序阀 二位二通电磁换向阀 220 单向调速阀 1 电动机 箱： 油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积 V=（ 2 4）取 V=3 247=741 00L 油箱的三个边长在 1： 1： 1 1： 2： 3 范围内，设定油箱可以设计为L=1100=910=800于油箱选择容量时系数偏大，就把油箱壁厚包括在以上的计算出的长度中。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 油箱容量大于 400厚取 5箱底部厚度取 8盖应为壁厚的 3倍，取 15了增加油液的循环距离，使油液有足够的时间分离气泡，沉淀杂质，消散热量，所以吸油管和回油管相距较远，并且中间用隔板隔开，油箱底应微微倾斜以便清洗。由于油箱基本装满油，隔板 高取液面高的 3/4，取为 600其他油箱辅助元件和油箱结构见 油箱的结构设计见零件图 压系统的性能验算 力损失及调定压力的确定 根据计算慢上时管道内的油液流动速度约为 s，值较小，主要压力损失为调整阀两端的压降；此时功率损失最大；而在快下时滑台及活塞组件的重量由背压阀所平衡，系统工作压力很低，所以不必验算。所以有快进做依据来计算卸荷阀和溢流阀的调定压力，由于供油流量的变化，快进时液压缸的速度为 3 2 41 / 2 4 1 . 8 0 3 1 0 / 5 0 . 2 4 1 0 6 0 / 0 . 7 9 9 /4 m s m 此时油液在进油管中的流速为 3 2 6/ 2 4 1 . 8 0 3 1 0 / 2 5 1 0 6 0 / 8 . 1 5 7 /4pv q A m s m s （ 1）沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统采用 室 温 为 20 时 ， 动 力 粘 度 421 . 0 1 0 / ， 所 以 有 ：34R e / 8 . 1 5 7 2 5 1 0 / 1 . 0 1 0 2 0 3 9 2 3 2 0 ，管中为层流，则阻力损失系数 7 5 / R e 7 5 / 2 0 3 9 0 . 0 3 7 ，若取进、回油管长度均为 2m，油液的密度为38 9 0 /K g m ， 则 其 进 油 路 上 的 沿 程 压 力 损 失 为221 32 8 9 00 . 0 3 1 8 . 1 5 7 0 . 0 8 7 62 2 5 1 0 2lp v P a M P （ 2）局部压力损失 局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者视管道具体安装结构而定，一般取沿程压力损失的 10；而后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为则当通过阀的流量为 为 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 因为 25径的阀的额定流量为 260L/以通过整个阀的压力相比14可以忽略不计。 同理，快上时回油路上的流量 12212 4 1 . 0 3 3 4 . 3 6 / 5 . 2 4 / m i n 1 6 4 . 8 4 / m i ， 则回油路油管中的流速 3 2 61 6 4 . 8 4 1 0 / 6 0 2 5 1 0 / 5 . 6 /4v m s m s 。 由此可计算出 34R e / 5 . 6 2 5 1 0 / 1 . 0 1 0 1 4 0 0 2 3 2 0 （层流），7 5 / R e 0 4 ,所以回油路上沿程压力损失为 : 22 32 9 0 00 . 0 5 4 5 . 6 0 . 0 6 12 2 5 1 0 2lp v P a M P (3）总的压力损失 同上面的计算所得可求出 21213 4 . 3 60 . 0 8 7 6 0 . 0 8 7 6 1 0 % 0 . 0 6 1 0 . 0 6 1 1 0 %5 0 . 2 40 . 1 4 2Ap p p M P a （ 4）压力阀的调定值 11 . 6 3 0 . 1 4 2 1 . 7 7 2p Fp p M P a M P 溢流阀的调节器定压力应大于压阀的调定压力以平衡滑台自重为根据，即 541000 1 . 9 1 0 0 . 1 95 0 . 2 4 1 0p p a P a M P a 背 , 取 0 。 统的发热与温升 根 据 以 上 的 计 算 可 知 ， 在 快 上 时 电 动 机 的 输 入 功 率 为63/ 1 . 7 7 2 1 0 2 4 1 . 0 3 1 0 / 6 0 0 .