《液压传动与控制》课程设计-校正压装液压机液压系统设计.doc

课程设计液压传动与控制系统设计学 院： 工业自动化学院专 业： 姓 名： 指导老师： 机械工程五班 学 号： 职 称： 中国珠海 二一六 年六月 绪 论 液压系统的作用为通过该表压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统，液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要液压系统输出满足特定的性能要求（特别是动态性能），通常所说的液压系统主要指液压传动系统。中国国内液压技术有很大的提高，不在单纯地使用国外的液压技术进行加工。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。在各部件制造中，对密封性、耐久性有很高的技术要求，目前在液压部件制造中已广泛采用滚压工艺，很好的解决了圆度、粗超度的问题。特别是液压缸制造中广泛应用。液压工具可以解决液压制造各种问题。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。本次课程设计的主要特点是具有较高的工作独立性内容联系性，和能够通过此次课程设计将相关课程中的相关知识融会贯通，进一步加深学生所学的理论知识，培养学生的独立解决有关课程实际问题的能力，使学生对于液压与气压传动的分析和设计有一个比较完整的概念。关键词： 液压系统； 液压技术全套图纸加扣 3012250582目录1 课程设计的目的和基本要求11.1 课程设计的目的11.2 课程设计的基本要求12 课程设计的主要内容12.1课程设计题目12.2课程设计要完成的主要内容13 液压系统设计方法24 明确设计依据，进行工况分析24.1设计依据24.2 负载分析和速度分析24.3 负载循环图和速度循环图的绘制34.4计算主要参数54.5 绘制工况图54.6 确定系统方案，拟定液压系统图64.7 确定系统方案64.8 拟定液压系统图74.9 选择液压元件84.10 液压缸的壁厚和外径的计算94.11 验算液压系统性能95 设计总结10参考文献11111 课程设计的目的和基本要求1.1 课程设计的目的液压传动与控制课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完流体力学与液压传动课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系统。同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；掌握系统方案设计的一般方法；正确表达设计思想的方法和能力；综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.2 课程设计的基本要求每个设计题目根据难度及工作量大小可由13人完成，由学生自由组合，课题组每个人都有明确的工作任务；系统原理草图拟定由专人负责，课题组每个人都必须参与；每个课题组必须提交一份所设计系统非标液缸设计装配图一张；每个人必须提交系统设计图一份、课程设计计算说明书一份。2 课程设计的主要内容2.1课程设计题目设计一台校正压装液压机，要求工作循环为快速下行慢速加压快速返回并停止。在压装时的速度（工作速度）不超过5mm/s，快速应为工作速度的8-10倍，工作压力不小于10000N。2.2课程设计要完成的主要内容 1).查阅文献，了解并熟悉设计工况； 2).确定执行元件主要参数； 3).拟定系统原理草图； 4).计算选择液压元件； 5).验算系统性能； 6).绘制工作图，编制技术文件； 7).撰写课程设计说明书。3 液压系统设计方法液压系统的设计基本包括四个步骤：明确设计依据，进行工况分析；确定液压系统方案，拟定液压系统图；液压系统的计算和液压元件的选择；液压系统的验算和绘制工作图、编制技术文件。在设计过程中不一定要严格按照这些步骤进行，有时可以交替进行，甚至要反复多次。对某些关键性的参数和性能难以确定时，要先经过试验，才能把设计方案确定下来。4 明确设计依据，进行工况分析 4.1设计依据设计的依据一般有：（1）主机的结构、动作特性和主要技术要求，如运动平稳性、动作精度、动作联锁、自动化程度和效率等。（2）液压系统的工作环境，如温度及其变化范围、潮湿、振动、冲击、尘砂、腐蚀或易然等。（3）其它要求，如液压装置的重量、外形尺寸、经济性等。4.2 负载分析和速度分析 在负载分析中，先不考虑回油腔的背压力。因工作部件是水平放置的，重力的水平分力为零，在运动过程中的力有切削力、导轨摩擦力、惯性力三种。导轨的正压力等于动力部件的重力。工作负载 工件的压制抵抗力即为工作负载F=1000N静摩擦力 =X F=0.2 X 10000=2000N动摩擦力 =X F=0.1 X 10000=1000N力 =F/g X /=10000 X 0.05m/s/9.8 X 0.15=340N 工作阶段的负载值如下表：运动阶段计算公式负载值F/N推力F=/N启动F=20002222加速F=+13401489快进F=10001111工进F=+1100012222快退F=100011114.3 负载循环图和速度循环图的绘制根据计算出的各阶段的负载和已知的各阶段的速度，可绘制负载图和速度图，横坐标以上为液压缸活塞 前进时的曲线，一下为液压缸活塞退回时的曲线。4.4计算主要参数1. 初定液压缸的工作压力 根据切削力计算液压缸的工作面积A，参考同类型组合机床，查表初定液压缸的工作压力为4MPA。2. 确定液压缸的主要结构尺寸 本设计中动力滑台的快进，快退速度相等，可选用单出杆活塞缸，快进时采用差动连接，在这种情况下可算得液压缸无杆腔的工作面积应为有杆腔工作面积的两倍，即=2,既活塞杆直径d与缸筒内径D的关系为d=0.707D。为了防止在钻孔钻通时滑台突然前冲，查表可取背压=0.8MPA。 由工作阶段的负载表可知最大负载为工进阶段F=12222N，由工进时的负载计算液压缸面积 =F/(2-)=12222/(240100000)-(8100000)=16.542 =2=33.082缸筒内径 D=6.5d=0.707D=4.6这些直径按GB/T2348-1993圆整成就近标准值，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=7 d=5按标准直径可算出液压缸两腔的实际有效面积=3.14D2/4=3.1472=38.52=3.14(D2-d2)/4=3.14(72-52)/4=18.82 4.5 绘制工况图液压缸在不同阶段的工况图工况负载回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快 进启动222200.51-q=(-)P=q加速14890.71-匀速11110.550.9850.009工 进122220.83.20.190.0006P1=(+)/q=P=q快 退启动222200.57-=（F+）/q=P=q加速14890.80.89-匀速11110.610.940.014.6 确定系统方案，拟定液压系统图确定液压系统方案、拟定液压系统图，是设计液压系统关键性的一步。系统方案，首先应满足工况提出的工作要求（运动和动力）和性能要求。其次，拟定系统图时，还应力求效率高、发热少、简单、可靠、寿合长、造价低。4.7 确定系统方案 1. 确定供油方式 由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，所以采用限压式变量泵。 2.调速方式的选择（1）调速回路 因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路 （2）为有好的低速平稳性和负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。 （3）速度换接回路和快速回路 由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，为了换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。 （4）换向回路 为了换向平稳，选用电液换向阀。为实现液压缸中位停止和差动连接，采用三位五通阀。 （5）压力控制回路 采用换向阀式低压卸荷回路，减少了能耗，结构也比较简单4.8 拟定液压系统图确定液压系统方案后，可选择和设计液压基本回路，并配置辅助性回路或元件（如滤油器及其回路、压力表及其测压点布置、控制油路或润滑油路等），即可组成液压系统图。动作顺序动作名称1YA2YA3YA启动加速+-+快速下行+-+慢速加压+-快速返回-+4.9 选择液压元件1. 液压泵的选择 有工况图可知，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为2MPa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为0.5MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为 p=(2.5+2.5*25%)=3.125MPa 上述计算所得的是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力应满足： =p/80%=3.9MPa 液压泵的最大流量应为： 式中液压泵的最大流量 -同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23minL。 系统泄漏系数，一般取=1.11.3，现取=1.1。 2. 液压阀的选择 根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表所示所选元件序号元件名称通过最大实际流量 型 号1油缸-2滤油器160WU-1601803斜盘式柱塞泵15663SCY14-1B4三位四通电磁阀10034D0-B10H-T5液控单向阀80YAF3-E610B6单活塞杆液压缸-7压力继电器-DP1-63B8二位二通手动电磁阀8022EF3-E10B9调速阀-DZ6DP/2510背压阀80YF3-10B11直动式溢流阀120DBT1/315G244.10 液压缸的壁厚和外径的计算 o 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算 液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度，从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒，起重运输机械和工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算 故取=2mm 液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为 D1D+2=70+22=74mmo 4.11 验算液压系统性能1.压力损失的验算 因为系统的具体布局尚未最后确定，管路长短等无法估算，所以整个回路的压力损失还无法计算，只能对某些具体的阀类元件进行估算，这里略去压力损失的具体计算。 2. 系统温升的验算 系统温升的验算：在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，且发热量最大。为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。一般情况下，工进时做功的功率损失大引起发热量较大，所以只考虑工进时的发热量，然后取其值进行分析。 当V=5mm/s时，即v=300mm/min p -= = = 即 q=48L/min= 此时泵的效率为0.9，泵的出口压力为26MP， 则有：= =n 即 = 此时的功率损失为： (=- 假定系统的散热状况一般，取， 油箱的散热面积A为 系统的温升为 系统的温度在许可范围内，所以油箱散热基本可达到要求。5 设计总结通过本次设计，让我得到了很好的锻炼，从最开始的茫然到后面一步一步的计算与绘画让我们完成了这次课程设计，让我们懂得了在过程中遇到的问题和困难怎样去解决，不会像以前那样遇到困难就会不知所措，这也是我们成长的一大步。在本次设计中，我们还需要查阅不同的书籍找出我们所需要的公式与一些元件所对应的型号等，在这一些翻阅当中，我们不知不觉的让我们查阅资料的能力也得到了很好的提升这次课程设计随着这次期末的到来，让我们这学期也接近了尾声。经过这一周的奋战我们小组终于完成了。在这次课程设计之前以为只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我们明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东