堆草打捆机液压课程设计

1、学生课程设计(论文题目:液压设计课程设计说明书学生姓名:学号: 1所在院(系:机电工程学院专业:机械制造设计及其自动化班级:2指导教师:职称:2011年6月27 日攀枝花学院教务处制:攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注:任务书由指导教师填写。课程设计(论文指导教师成绩评定表 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

2、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。关键词现代机械,

3、液压传动系统,液压传动课程设计。AbstractModern machinery is generally more mechanical, electrical, hydraulic three closely linked, combined with a complex. Hydraulic and mechanical drive, electrical drive listed as the three traditional forms, the design of hydraulic system design in modern machinery occupies an im

4、portant position. Therefore, the "hydraulic transmission" program is the professional engineering machinery set up an all important course. It is a theory course, also closely linked to actual production. In order to learn such an important program, in addition to teaching in the teaching

5、outside the system should set the curriculum design of teaching link theory with practice so that students master the skills of hydraulic system design and methods.Hydraulic transmission program is designed to mainly the following:1, integrated use of the hydraulic transmission programs and other pr

6、e-course theoretical knowledge and actual production is, for hydraulic design practice, is the theoretical knowledge and practical production secrets combine to make the further consolidation of knowledge, deepen to upgrade and expand .2, in the design of practice to learn and master the common hydr

7、aulic components, in particular the use of various standard components, principles and loop combination method, training design skills, to enhance students the practical problem analysis and grafting ability to design work for the future and lay a sound basis.3, through the design, students should b

8、e in the calculation, drawings, use and familiar with the design information (including design manuals, product samples, standard and criterion and achieve practical training on estimation.Keywords modern machinery, hydraulic system, hydraulic drive cirrcmit design.目录1 任务分析 (22 设计方案拟定 (33 总体设计3.1 总体

9、分析3.1.1工况分析 (43.1.2负载分析 (43.1.3确定液压缸的主要参数 (63.2 拟定液压系统原理图3.2.1确定执行元件的类型 (83.2.2液压回路的选择 (83.2.3液压系统原理图 (93.3 计算和选择液压元件3.3.1计算液压泵的最大工作压力 (103.3.2计算液压泵的流量 (103.3.3 确定液压泵的规格和电动机的功率 (103.3.4 确定阀类元件及辅件 (103.3.5 确定油管尺寸 (113.3.6 确定油箱 (123.4 验算液压系统的性能3.4.1验算系统压力损失 (123.4.2验算系统发热与温升 (154 总结 (165 参考文献 (171 任务分

10、析要求设计的油缸实现的工作循环是:(压快进(压工进(压保压(钻工进(钻快退(钻停止(压快退(压停止,而且压紧油缸的负载力是缓慢变化的,当增大到最大的空载负载时再转入工进的,最后还要保压到钻孔油缸退回后压紧油缸才能退回,这样在切换的时候用压力继电器最好,也是最准确的。2 设计方案方案一:考虑到液压系统将完成的工作循环为(压快进(压工进(压保压(钻工进(钻快退(钻停止(压快退(压停止,首先需要压紧油缸压紧后保压,然后还要钻孔油缸,因此需要两个液压缸,一个夹紧缸和一个钻孔缸。快进时只需一般进油方式,工进时采用节流阀调速,选择闭式油箱,无卸荷阀,经过计算后再选择其他元件,即可组成一套符合工作要求的液压

11、系统。方案二:可以在方案一上做进一步的改进,比如:快进时采用双泵供油加速,工进时采用节流调速阀,为了防止冲击在回路上串接一背压阀,选择具有一定换向时间的电液换向阀,在回路上加一单向阀防止油箱中油液倒流,并在回路中加一卸荷阀,待两缸都不工作的时间油泵卸荷,从而减少损失,选择开式油箱。根据工作要求和方案最优的原则,选择第二中方案进行设计。3 总体设计3.1总体分析3.1.1工况分析设计要求,(压快进(压工进(压保压(钻工进(钻快退(钻停止(压快退(压停止3.1.2负载分析1. 液压缸在各工作阶段的负载值惯性负载因其相对负载太小,忽略不计。 工作负载 YK F =11KN ,YG F =700KN

12、,ZG F =170KN 。 注:液压缸的机械效率取0.9m =2.负载图和速度图的绘制,负载图按上面数值绘制,速度图按已知数值 v/m/s图1 压紧油缸负载和速度图F/KN V/m/s图2 钻孔液压缸负载和速度图3.1.3. 确定液压缸的主要参数初选(压液压缸的工作压力,所设计时,(压液压缸的工进负载最大,其它工况的负载都不太高,参考1P239表11-2 11-3,初选用工作压力25MPa, 鉴于其要求快进、快退、这里的液压缸可选用单杆式的,选用液压缸无杆腔工作面积1Y A ,有杆腔工作面积2Y A ,执行元件背压力2Y P =0.5Mpa ,由工作压力选d/D=0.7。1122Y Y Y

13、Y mFP A P A -= 得36212170010100.0320.80.9(25(22OY Y m Y F A m P P -=-则活塞直径202Y D mm = 参考d/D=0.7可以得 10.70.7202141Y Y d D mm =参考中国机械设计大典5P198表42.4-2 42.4-3 得220Y D mm =,160Y d mm = ,由此的液压缸的实际有效面积:22321 3.14(0.22381044Y D A m -=2222322( 3.14(0.220.1617.8981044Y D d A m -= 根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压

14、力 流量和功率表1.2 (压液压缸在各阶段的压力,流量和功率值 初选(钻液压缸的工作压力10 MPa ,所设计时,(钻液压缸的工进负载最大,其它工况的负载都不太高,初选其工作压力10MPa, 执行元件背压力2Z P =0.5MPa ,d/D=0.71122Z Z Z Z mFP A P A -= 得36212117010100.020.80.9(10(2O Y Z m Z F A m P P -=-则活塞直径160Y D mm = 参考d/D=0.7可以得 10.70.7160112Y Y d D mm =参考中国机械设计大典5P198表42.4-2 42.4-3 得160Y D mm =,1

15、25Y d mm = ,由此的液压缸的实际有效面积:22321 3.14(0.1620.101044Z D A m -=2222322( 3.14(0.160.1257.831044Z D d A m -= 3.2 拟定液压系统原理图3.2.1确定执行元件的类型液压缸:根据工作负载的要求,有两种缸,一种是压紧液压缸,另外一种是钻孔液压缸,两种缸的负载不一样,其大小和其他参数也不一样,且其负载很大,选用双缸,选用单杆液压缸。 3.2.2液压回路的选择选择调速回路。由图1 2中的一些曲线得知,这个液压系统的功率中等,运动速度较低,工作变化较大,采用进口节流的调速形式,为了解决进口调速回路上在推进时

16、产生爬行现象,回油路上要液控单向阀。泵供油的油源形式确定后,调压和卸荷问题都已基本解决。但需要考虑的是当夹紧缸和液压进给缸都不工作的时候,需要卸荷,所以需在回路上串接一个卸荷阀。 3.1.3 液压系统图图 3 整理后的液压系统图 11112 1143.3 计算和选择液压元件3.3.1计算液压泵的最大工作压力液压缸在整个工作循环中最大工作压力20.845MPa ,如取进油路上的压力损失为0.8MPa,压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5MPa ,则小流量泵的最大工作压力为120.8450.50.822.145p P MPa =+=;大流量泵是在快速运动时才向液压缸输油的,如取进油路

17、上的压力损失为0.5MPa ,则大流量泵的最高工作压力为2 1.1030.5 1.603p P MPa =+=;3.3.2计算液压泵的流量两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为36.184L/min ,若回路中的泄漏按液压缸输入流量的10%估计,则两个泵的总流量为 1.136.18439.802/p q L mm =。由于溢流阀的最小稳定溢流量为 3 L/min ,而工进时输入液压缸的流量为 1.206 L/min ,由小流量液压泵单独供油,所以小流量泵的流量规格最少为4.206L/min 。3.3.3 确定液压泵的规格和电动机的功率根据以上压力和流量的数值查阅产品样本,最后确定选取PV2R12

18、8/33型双联叶片泵,其小泵和大泵的排量分别为8mL/r 和33mL/r ,若取液压泵的容积效率0.9v =,则当泵的转速940/min p n r =时,液压泵的实际输出流量为(8339400.9/100034.686/min p q L =+=由于液压缸在工进时输入最大,这时液压泵工作压力为20.845MPa ,流量为1.1 6.847.524/min L =L/min,取泵的总效率0.75p =,则液压泵驱动电动机所需的功率为20.845 6.843.168600.75P ppP q P kw =查阅电动机产品样本3P208表939取Y132M1-6三相异步电动机。3.3.4 确定阀类元

19、件及辅件根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量,可选出这些液压元件的型号及规格见表1-4,表中序号与图的元件标号相同表1.4 元件的型号及规格 注:电动机额定转速940/min n n r3.3.5 确定油管尺寸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 出流量已与原定数值不同,所以要重新计算如表所示表中数值说明,液压缸快进 快退速度 1V ,3V 与设计要求相似。这表明所选液压泵的型号 规格是适宜的。 根据表中的数值,当油液在压力管中流速取10m/min ,按式7-9算得与液

20、压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为:2212.63Y d mm = 228.58Y d mm = 按GB/T2351-2005选用外径22mm,内径15mm 的无缝钢管。3.3.6 确定油箱当取为7时,求得其容积为 734.686242.8P V q L =;按GB/T2351-2005规定查2P484,取标准值250V L =3.4 验算液压系统的性能3.4.1验算系统压力损失由于系统管路布置尚未确定,所以只能估算系统压力损失,估算时,首先确定管道内液体流动状态,然后计算各工况下总的压力损失,现去进油管道长L=2m,油液的运动粘度取42110/V m s -=,油液的密度取330.917

21、410/Kg m =1.判断流动状态在快进 工进 快退三种工况下,进来油管路中所通过的油量一压紧缸快进时油量75.24L/min 为最大,油液流动的雷偌数:3344474.2510106560 3.141510110e vd q R V dv -= 其小于临界雷偌数(2000,所以可以推出各工况下的进回油路上的油路的流动状态为层流。2. 计算系统压力损失将层流流动状态沿程阻尼系数 75754dv R q=和油液在管道内流速24q v d =同时带入沿程压力损失计算公式34914344754750.9174101102 2.61022 3.14(1510Y VL P q q d -= 可见,沿程

22、压力损失的大小与流量成正比,这是有层流所决定的;在管道结构尚未确定的情况下,管道的局部压力损失10.1P P =; 各工况下的阀类元件的局部压力损失可根据下式计算2(n nq P P q =其中的n P 由产品样本查出,n q 和q 数值由表列出,(压液压缸在快进、工进 快退; 工况下的压力损失计算如下:1 . 快进(压液压缸快进时,液压缸通过单向阀4、换向阀2、单向节流阀11、液控单向阀12,然后进入液压缸的无杆腔,有杆腔通过单向节流阀、液控单向阀14、换向阀2到油箱。若不计管路的程阻力和局部压力损失在进油路上,压力损失分别为2252520.2(0.5(0.5266060i P MPa =+

23、= 在回油路上,压力损失分别为: 2520.5(0.37660VO P MPa = (压快进时总的压力损失为0.5260.3760.90MPa +=工进时,油液在进油路上通过换向阀2的流量为34.686/min,在单向阀为0.5MPa,油液在回油路上通过上换向阀的流量是34.686L/min,因此这时液压缸回油腔的压力2Y P 为2220.534.6860.3(0.50.3(0.606060Y P MPa =+= 可见此值小于原值数值。考虑压力继电器可靠动作需要压差0.5e P MPa =,故溢流阀的211518.560.5(0.50.519.56120P A P MPa >+= 363

24、22131777.78100.601017.8981020.7513810F P A P A -+>= 此值与表 中数值20.845MPa 相近。快退快退时,油液在进油路上通过单向阀的流量为80L/min,通过换向阀的流量为80 L/min ,经过液控换向阀2 单向阀 10,油液在回油路上通过单向阀12 液控单向阀2 电液换向阀10流量都是80 L/min 因此进油路上的总压降为22180800.2(0.3(0.22120120V P MPa =+= 22280800.2(0.3(0.22120120V P MPa =+= 此值与表 的估计值相似 故不必不重算,所以快退时液压泵的最大工作

25、压力11 1.9570.22 2.17P V P P P MPa =+=+=因此大流量液压泵卸荷的顺序阀的调压应大于2.17MPa,(钻液压缸工进时,油液在进油路上通过单向阀4 减压阀 5电液换向阀3 液控单向阀8 单向节流阀9,回油路上通过单向阀13 液控单向阀8 电液换向阀3 因此这时液压缸回油腔的压力22252520.2(0.3(0.3766060P MPa =+= 可见此值小于原估计值0.5MPa 工进时液压缸进油腔压力36322131188.89100.376107.83109.5420.1010F P A P MPa A -+= 与表中数值9.709MPa 相近快退油液在进油路上通

26、过单向阀13、电液换向阀3 、液控单向阀8 、 单向节流阀 9到液压缸的有杆腔,无杆腔经过单向阀13 、 液控单向阀 8、电液换向阀3回到油箱16因此进油路上的总压降为22215252520.2(0.3(0.5(0.75606060V P MPa =+= 回油路上的总压降为22252520.2(0.3(0.3766060V P MPa =+= 此值与表中的估计值相近,故不必重算,所以快退时液压泵的最大工作压力 110.80.75 1.55p v p p p MPa =+=+=因此大流量液压泵卸荷的顺序阀的调压大于1.55MPa,3.4.2.油液温升验算工进时液压缸的有效功率为777.780.003188.890.001 2.52O p FV KW =+=这时大流量泵通过顺序阀卸荷,小流量泵在高压下供油,所以两个泵的总输出功率为 由此得液压1122(0.195 2.376/0.75 3.428p p p p i p q p q p kw +=+=系统的发热量为0 3.428 2.520.908i i H P P KW =-=-=求出油液温升近似值30.9081022.87T = 温升没有超出允许范围,液压系统不需要设置冷却器;4总结通过这次的