上料机液压课程设计附带图纸.docx

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上料机液压课程设计附带图纸

机械制造与自动化专业

《液压传动》课程设计说明书

班级：

机制091

学号：

******134

*******

1.工况分析及参数确定………………………………2

1.1工况分析…………………………………………2

1.2参数确定…………………………………………4

2.液压系统原理图的拟定……………………………6

3.液压缸结构设计……………………………………8

4.参考文献……………………………………………10

5.设计总结……………………………………………10

液压课程设计题目

题目：

设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：

快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环。

采用900V型导轨，垂直于导轨的压紧力为60N，启动、制动时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.9。

设计原始数据如下表所示。

试完成以下工作：

1、进行工况分析，绘制工况图。

2、拟定液压系统原理图（A3）。

3、计算液压系统，选择标准液压元件。

4、绘制液压缸装配图（A3）

5、编写液压课程设计说明书。

上料机示意图如下：

1.工况分析及参数确定

1.1工况分析

液压系统的工况分析是指对液压系统执行元件的工作情况分析，以了解工作过程中执行元件在各个工作阶段中的流量、压力和功率的变化规律，并将其用曲线表示出来，作为确定液压系统主要参数，拟定液压系统方案的依据。

1．运动分析

根据各执行元件在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循环图，如下图所示：

2.负载分析

（1）工作负载：

=Fg=1000N+5000N=6000N

（2）摩擦负载：

FN－－运动部件及外负载对支撑面的正压力（N）；

f－－

摩擦系数，分为静摩擦系数（f=0.2-0.3）和动摩擦系数（f=0.05-0.1）

——V形导轨的夹角，这里为90度。

由于工件为垂直起升，所以垂直于导轨的载荷由上可知FN=60N

取

则有

静摩擦负载：

Ffs

动摩擦负载：

Ffd

（3）惯性负载：

惯性负载Fa是由运动部件的速度变化所引起的，可根据牛顿第二定律确定，即Fa=ma=

G---运动部件的重力（N）

g---重力加速度，

△v---速度变化值（

）

△t---速度变化所需时间（s）

加速：

Fa1

减速：

Fa2

制动：

Fa3

反向加速：

Fa4

下拉制动：

Fa5

根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，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，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表

工况

计算公式

总负载F（N）

缸推力F（N）

起动

6016.97

6685.52

加速

6063.59

6737.32

快上

6008.49

7485.91

减速

5969.31

6632.57

慢上

6008.49

7485.91

制动

5992.58

6658.42

反向加速

75.84

84.27

快下

8.49

9.43

制动

-58.86

-65.4

1.2参数的确定

液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载来确定，此外，还需要考虑一下因素：

（1）各类设备的不同特点和使用场合

（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。

1、初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，所以初选此设备的工作压力为2Mpa

2、计算液压缸的尺寸

式中；F---液压缸上的外负载

p---液压缸的有效工作压力A---所求液压缸有有效工作面积

按标准取值：

D=70mm根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：

代入数值，解得：

d=29.85mm，取值：

d=29mm

所以液压缸的有效作用面积为：

无杆腔面积：

A1=

D2=3.14X

X49cm2=38.47cm2

有杆腔面积：

A2=

（D2-d2）=

X（72-2.92）cm2=31.86cm2

3.活塞杆稳定性的校核

活塞杆的稳定性满足，可以安全使用。

4.求液压缸的最大流量

q快上=A1V快上=38.47X10-4m2X

X60m/min=10.4L/min

q慢上=A1V慢上=38.47X10-4m2X

X60m/min=3.0L/min

q快下=A2V快下=31.86X10-4m2X

X60m/min=10.5L/min

5.工况数据

工作循环中各个工作阶段的液压缸压力、流量和功率如下表所示：

由设计可知当快上和慢上时无杆腔进油，快下时有杆腔进油。

工况

压力

流量

功率

快上

1.9

10.4

329.3

慢上

1.9

3.0

95

快下

0.002

10.5

3.5

2.液压系统原理图的拟定

1.供油方式从工况分析可知，该系统在快上和快下时所需的流量较大，且比较近，慢上时所需的流量较小，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵，供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式叶片泵作为油泵。

2.调速回路由工况数据可知，该系统的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。

3.速度换接回路由于快上和慢上之间速度需要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关控制二位二通电磁阀实现速度换接。

4.平衡及锁紧为防止在上端停留时重物下落和在停留的时间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀;另一方面，为了克服滑台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。

本液压系统的换向采用三位四通Y型中位机能的电磁换向阀，拟定的液压系统工作原理如下所示。

系统工作过程：

1.快上时，按下启动按钮，电磁换向阀6的电磁铁2YA得电，此时阀6右位工作，液压油经阀6右腔经单向阀7、背压阀8进入无杆腔，此时换向阀9电磁铁不得电阀9左位工作，有杆腔排出的油液经电磁换向阀9的左腔及换向阀6回油箱。

由于此时系统压力较小，阀4仍处于关闭状态，所以此时两泵同时向系统供油。

此时溢流阀5不工作。

系统主油路中油液流动路线为

进油路：

泵2→换向阀6右位→单向阀7→背压阀8→液压缸无杆腔

回油路：

液压缸有杆腔→换向阀9→换向阀6右位→油箱

2.慢上时，活塞走到350mm处，压下行程开关11，是换向阀9电磁铁3YA得电，系统油液经阀10调节回油箱。

由于油液经过调速阀使得系统压力升高，于是阀4工作使大流量泵卸荷，只有小流量泵供油，溢流阀5调节系统压力。

其油路为

进油路：

泵2→换向阀6右位→单向阀7→背压阀8→液压缸无杆腔

回油路：

液压缸有杆腔→阀10→换向阀6右位→油箱

3.快下时，行程开关复位，此时换向阀6电磁阀1YA得电，阀6左位工作，液压油经过换向阀6（左位）、阀10进入有杆腔，无杆腔排出的油液经背压阀8、液控单向阀7、换向阀6回油箱。

此时，双泵供油，阀4不工作。

其油路为

进油路：

泵2→换向阀6左位→阀10→液压缸有杆腔

回油路：

液压缸无杆腔→背压阀8→单向阀7→换向阀6左位→油箱

3.液压缸的设计

1、液压缸的分类及组成

液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。

活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力和速度。

摆动缸则能实现小于

的往复摆动，输出转矩和角速度。

液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合起来，在特殊场合使用，已实现特殊的功能。

液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。

2、液压缸的主要参数设计（已经计算）

3、液压缸的结构设计

1）缸体与缸盖的连接形式：

常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，根据工作压力、缸体材料、工作条件综合考虑选择螺栓连接。

2）活塞杆与活塞的连接结构：

常见的连接形式有：

整体式结构和组合式结构。

组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接，本设计选用半环式连接。

3）活塞杆导向部分的结构：

塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。

4）活塞及活塞杆处密封圈的选用：

Y型圈（活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。

）

5）液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。

为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。

常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置，综合考虑选用可调缓冲装置。

6）液压缸排气装置：

对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。

4、液压缸设计需要注意的事项

1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负载。

2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。

3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。

4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。

5、液压缸主要零件的材料和技术要求

1）缸体

材料---灰铸铁:

HT200

粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为

技术要求：

a内径用H8-H9的配合

b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度

2）活塞

材料---灰铸铁：

HT150粗糙度---活塞外圆柱粗糙度

技术要求：

活塞外径用橡胶密封即可取f7~f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。

3）活塞杆

材料---实心：

45钢粗糙度---杆外圆柱粗糙度为

技术要求：

a调质20~25HRC

b活塞与导向套用

的配合，与活塞的连接可用

4）缸盖

材料---45钢；作导向时用（耐磨）铸铁

粗糙度---导向表面粗糙度为

技术要求：

同轴度不大于

5）导向套

材料---青铜，球墨铸铁

粗糙度---导向表面粗糙度为

技术要求：

a导向套的长度一般取活塞杆直径的60%~80%

b外径D内孔的同轴度不大于内孔公差之半

4.参考文献

1、教材相应章节。

2、《机械零件设计手册》（液压与气动部分）冶金出版社

3、《机械设计手册》下册化学工业出版社

4、《组合机床设计》（液压传动部分）机械工业出版社

5、《液压工程手册》上、下册机械工业出版社

5.设计总结

通过这次的课程设计，我对液压系统的设计和计算有了初步了解，强化了对液压元件性能的掌握，理解不同回路在系统中的各自作用，进一步巩固、加深了所学的知识。

在设计的过程中，培养了我综合应用液压传动课程及其他课程的理论知识在实际生产中应用所学知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。