液压缸的设计.doc

1.1设计题目设计一个简单的液压回路用于液压缸往复运动，液压缸的运动速度是0.2m/s.2.2运动分析根据给定条件，快进、快退速度为0.075m/s，其行程分别为300mm和400mm，工进速度为601000m/s（即0.0010.0167m/s），工进行程100mm，绘出速度循环图如图2-23确定液压缸的参数3.1初选液压缸的工作压力根据液压缸推力为4070N（表2-1）,按表(见教材表11-2)的推荐值，初选工作压力为Pa.3.2确定液压缸尺寸由于铣床工作台快进和快退速度相同，因此选用单杆活塞式液压缸，并使,快进时采用差动连接，因管路中有压力损失，快进时回油路压力损失取Pa，快退时回油路压力损失亦取Pa。工进时，为使运动平稳，在液压缸回路油路上须加背压阀，背压力值一般为Pa,选取背压Pa。根据,可求出液压缸大腔面积4液压系统图的拟定4.1液压回路的选择首先选择调速回路，由表1-3中的数据可得知，这台机床液压系统功率很小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可以采用进口调速回路的形式。为了解决进口调速回路在负载变化时的突然前冲现象，回油路上要设置背压阀。由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中的油液循环必定是开式的。从系统压力流量表1-3中可以看到，在液压系统的工作循环内，液压缸要求压力变化不大。快进、快退所需的时间和工进所需的时间分别为其次是选择快速运动和换向回路，系统中采用节流调速后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸的两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，所以他的快退快进换向回路应采用图4-3所示的形式。再次选择速度换接回路。由表1-3中的流量变化关系得知，当滑台从快速转为工进时，输入液压缸的流量由11.2L/min降低为6.4L/min，滑台速度变化较大，宜选用行程阀来控制速度换接，以减小液压冲击，如图4-3。当滑台由工进转为快退时，回油中通过的流量较大输入流量为11.2L/min，回油流量为11.2（64/32）L/min=22.4L/min。为了换向平稳，可采用电磁换向阀式换接回路即可满足要求，如见图4-2，由于这一回路要实现差动连接，换向阀必须是五通的。最后再考虑压力控制回路。系统的调压问题和卸荷问题已经在油源中解4.2液压回路的综合把上面选出的各种回路组合在一起，就可以得到图4-4所示的液压系统原理图并对存在的问题进行必要的如下修改和整理：1、为了解决滑台工进时图中进油路、回由路相互接通，系统无法建立压力的问题，必须在换向回路中A处串接一个单向阀，将工进时的进油路和回油路隔断。2、为了解决滑台快进时回油路接通油箱，无法实现差动连接的问题，必须在回路中C处串联一个液控顺序阀，以阻止油液在快进阶段返回油箱。3、为了解决机床停止工作时系统中的油液回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性问题，必须在电磁阀的出口B处增设一个单向阀。4、为了便于系统自动发出快退信号，由于整个系统的压力变化较小，故在调速阀输出端D处须增设一个行程开关即可。经过上述修改及计算知此系统应当选择变量泵，所以整理后的液压系统如图4-5所示，它的各方面都比较合理、完善了。1叶片泵2三位五通电磁阀1叶片泵2三位五通电磁阀3行程阀4节流阀3单向阀4溢流阀5-调速阀5溢流阀6单向阀6行程阀7背压阀8压力继电器7背压阀8过滤器9过滤器10液控顺序阀9调速阀11液压缸5液压元件的选择5.1液压泵的选择液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为0.936MPa，如取进油路上的压力损失为0.5MPa（见教材表11-4），压了继电器调整压力高出系统最大压力值为0.4MPa，则泵的最大工作压力应为5.2阀类元件及辅助元件的选择根据阀类及辅助元件所在的油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可以选出这些液压元件的型号及规格见表5-1，表中序号与图4-6中标号相同。表5-1元件的型号及规格1变量叶片泵YB-A16B2三位五通电磁阀35DF3Y-E10B3单向阀AF3-Ea10B4溢流阀YF3-E10B5调速阀AXQF-E10B6行程阀AXQF-E10B7背压阀FBF3-6B8行程开关LX19A-1119过滤器XU-4020010液控顺序阀XF3-C10B5.3油管的选择各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出口油管则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量由节流阀与调速阀决定，故液压缸在各个阶段的进、出流量均可调整到与原定数值相同，当要保证快进速度为7.02m/min时，则节流阀的输出流量应为：表5-2液压缸的进、出流量及流速5.4油箱的计算6液压系统性能的验算6.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值由于系统的油路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先按式估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统，管路的压力损失甚微，可以不予考虑。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。6.1.1快进滑台快进时，液压缸差动连接，由表5-1和表5-2可知，进油路上油液通过单向阀3电磁换向阀2的流量是13.7L/min，然后与有杆腔的回油汇合，以27.4L/min通过行程阀7并进入无杆腔,从而进油路上的总压降为：此压力值不大，不会会使压力阀打开，故可保证从节流阀流出的油液全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀2和单向阀3的流量都是13.7L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀7流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力与无杆腔压力之差。6.1.2工进工进时，油液在油路上通过单向阀3和电磁换向阀2的流量为6.4L/min，在调速阀6处的压力损失为0.5MPa；油液在回油路上通过换向阀2的流量是3.2L/min，在背压阀7处的压力损失为0.5MPa，通过顺序阀10的流量为（3.2+13.7）L/min，因此这时液压缸回油腔的压力为6.1.3快退快退时，油液在进油路上通过单向阀3、电磁换向阀2的流量为13.7L/min，油液在回油路上通过换向阀2和单向阀3的流量为27.4L/min.因此进油路上总压降为6.2油液温升验算7、油箱的设计由前面计算可知，该液压系统所需油液体积为：V=54.8L，但应考虑油箱内散热条件，由相关资料查得油箱顶面应高出油液高度10%-15%，所以油箱的内体积应为：，并取标准容积为66L，且选择开式油箱，考虑到油箱的整体美观大方,将其设计成为带支撑脚的长方体形油箱。所以其长、宽、高尺寸均按国家规格选取，其外形图如图5所示。7.1壁厚、箱顶及箱顶元件的设计由表中数据分析可采取钢板焊接而成，故取油箱的壁厚为：，并采用将液压泵安装在油箱的上表面的方式，故上表面应比其壁要厚，同时为避免产生振动，则顶扳的厚度应为壁厚的4倍以上，所以取：，并在液压泵与箱顶之间设置隔振垫。在箱顶设置回油管、泄油管、吸油管、通气器并附带注油口，即取下通气帽时便可以进行注油，当放回通气帽地就构成通气过滤器，其注油过滤器的滤网的网眼小于，过流量应大于20L/min。另外，由于要将液压泵安装在油箱的顶部，为了防止污物落入油箱内，在油箱顶部的各螺纹孔均采用盲孔形式，其具体结构见油箱的结构图。7.2箱壁、清洗孔、吊耳、液位计的设计在此次设计中采用箱顶与箱壁为不可拆的连接方式，由于油箱的体积也相对不大，采用在油箱壁上开设一个清洗孔，在法兰盖板中配以可重复使用的弹性密封件。法兰盖板的结构尺寸根据油箱的外形尺寸按标准选取，具体尺寸见法兰盖板的零件结构图，此处不再着详细的叙述。为了便于油箱的搬运，在油箱的四角上焊接四个圆柱形吊耳，吊耳的结构尺寸参考同类规格的油箱选取。在油箱的箱体另一重要装置即是液位计了，通过液位计我们可以随时了解油箱中的油量，同时选择带温度计的液位计，我们还可以检测油箱中油液的温度，以保证机械系统的最佳供油。将它设计在靠近注油孔的附近以便在注油时观察油箱内的油量。7.3箱底、放油塞及支架的设计在油箱的底设置放油塞，可以方便油箱的清洗和换油，所以将放油塞设置在油箱底倾斜的最低处。同时，为了更好地促使油箱内的沉积物聚积到油箱的最低点，油箱的倾斜坡度应为：。在油箱的底部，为了便于放油和搬运方便，在底部设置支脚，支脚距地面的距离为150mm，并设置加强筋以增加其刚度，在支脚设地脚螺钉用的固定。7.4油箱内隔板及除气网的设置为了延长油液在油箱中的逗留时间，促进油液在油箱中的环流，促使更多的油液参与系统中的循环，以更好地发挥油箱的散热、除气、沉积的作用，在油箱中的上下板上设置隔板，其隔板的高度为油箱内油液高度的2/3以上。并在下隔板的下部开缺口，以便吸油侧的沉积物经此缺口至回油侧，经放油孔排出。如图8：在油箱中为了使油液中的气泡浮出液面，并在油箱内设置除气网，其网眼的直径可用网眼直径为0.5mm的金属网制成，并倾