小型液压机液压系统设计.docx
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小型液压机液压系统设计
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攀枝花学院
学生课程设计说明书
题目：
液压传动课程设计
——小型液压机液压系统设计
学生姓名：
学号：
所在院系：
机电工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
指导教师：
职称：
年月日
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
题 目
小型液压机液压系统设计
1、课程设计的目的
学生在完成《液压传动与控制》课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，根据液压元件，各种液压回路的基本原理，独立完成液压回路设计任务；从而使学生在完成液压回路设计的过程中，强化对液压元器件性能的掌握，理解不同回路在系统中的各自作用。
能够对学生起到加深液压传动理论的掌握和强化实际应用能力的锻炼。
2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）
设计一台小型液压机的液压系统，要求实现快速空程下行—慢速加压—保压—快速回程—停止的工作循环。
快速往返速度为＝5.6m/min,加压速度为=70mm/min,压制力为F＝320000N，运动部件总重量为G＝40000N。
快速行程380mm:
；慢事行程：
20mm，起动时间为0.2s。
3、主要参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M]。
北京：
化学工业出版社，2004.
[2]李壮云.中国机械设计大典[M]。
南昌:
：
江西科学技术出版社，2002.1
[3]王文斌.机械设计手册[M]。
北京：
机械工业出版社，2004.8
[4]雷天觉.液压工程手册。
北京。
机械工业出版社。
1990
4、课程设计工作进度计划
内容
学时
明确主机对液压系统的要求，进行工作过程分析
4
初步确定液压系统的参数，进行工况分析和负载图的编制
14
确定液压系统的方案，拟定液压系统图
4
确定液压系统零件的类型，并选择相应的液压元件，确定辅助装置
4
液压系统的性能运算
2
集成块的结构设计和制图及编制技术文件
12
合计
1周
指导教师（签字）
日期
年月日
教研室意见：
年月日
学生（签字）：
接受任务时间：
年月日
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
题目名称
小型液压机液压系统设计
评分项目
分值
得分
评价内涵
工作
表现
20%
01
学习态度
6
遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02
科学实践、调研
7
通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03
课题工作量
7
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力
水平
35%
04
综合运用知识的能力
10
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05
应用文献的能力
5
能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06
设计（实验）能力，方案的设计能力
5
能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
07
计算及计算机应用能力
5
具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。
08
对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）
10
具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。
成果
质量
45%
09
插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度
5
符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。
10
设计说明书（论文）质量
30
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。
11
创新
10
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
成绩
指导教师评语
指导教师签名：
年 月 日
摘要
液压机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械，在许多工业部门得到了广泛的应用。
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。
液体传动是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动系统。
本文利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压传动系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格。
确保其实现快速下行、慢速加压、保压、快速回程、停止的工作循环。
关键词：
液压机、课程设计、液压传动系统设计
Abstract
Hydraulicmachineisakindofstaticpressuretotheprocessingofmetal,plastic,rubber,thepowderproductofmachinery,inmanyindustrialdepartmentawiderangeofapplications.Thedesignofthehydraulicdrivesysteminmodernmechanicaldesignworkoccupiesanimportantposition.Transmissionfluidistheliquidmediumfortheworkcarriedoutenergytransferandcontrolofatransmissionsystem.Thispaperusinghydraulictransmissiontothebasicprincipleofdrawingupareasonablehydraulicsystemmap,andthenafternecessarycalculationtodeterminetheliquidpressuresystemparameters,Thenaccordingtotheparameterstochoosehydrauliccomponentsspecification.Toensuretherealizationofthefastdown,slowpressure,pressuremaintaining,rapidreturn,stopworkcycle.
Keywords:
hydraulicmachine,coursedesign,hydraulictransmissionsystemdesign.
目录
摘要I
AbstractII
1任务分析1
1.1技术要求1
1.2任务分析1
2方案的确定2
2.1运动情况分析2
3工况分析3
3.1工作负载3
3.2摩擦负载3
3.3惯性负载3
3.4自重3
3.5液压缸在各工作阶段的负载值3
4负载图和速度图5
5液压缸主要参数的确定6
5.1液压缸主要尺寸的确定6
5.2计算在各工作阶段液压缸所需的流量6
6液压系统图9
6.1液压系统图分析9
6.2液压系统原理图9
7液压元件的选择11
7.1液压泵的选择11
7.2阀类元件及辅助元件11
7.3油箱的容积计算12
8液压系统性能的运算13
8.1压力损失和调定压力的确定13
8.2油液温升的计算14
8.3散热量的计算15
结论17
参考文献18
1任务分析
1.1技术要求
设计一台小型液压压力机的液压系统，要求实现快速空程下行—慢速加压—保压—快速回程—停止的工作循环，快速往返速度为=5.6m/min，加压速度=70mm/min,其往复运动和加速（减速）时间t=0.02s，压制力为320000N，运动部件总重为40000N,工作行程400mm,（快进380mm，工进20mm）,静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1油缸垂直安装，设计该压力机的液压系统传动。
1.2任务分析
根据滑块重量为40000N，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量。
设计液压缸的启动、制动时间为=0.2s。
液压机滑块上下为直线往复运动，且行程较小（400mm）,故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率。
因为液压机的工作循环为快速下降、慢速加压、保压、快速回程四个阶段。
各个阶段的转换由一个三位四通的换向阀和一个二位二通的换向阀控制。
当三位四通换向阀工作在左位时实现快速回程。
中位时实现液压泵的卸荷，亦即液压机保压。
工作在右位时实现液压泵的快进和工进。
其工进速度由一个调速阀来控制。
快进和工进之间的转换由二位二通换向阀控制。
液压机快速下降时，要求其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油，且采用差动连接。
由于液压机压力比较大，所以此时进油腔的压力比较大，所以在由保压到快速回程阶段须要一个节流阀，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。
为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一个溢流阀，同时也对系统起过载保护作用。
因为滑块受自身重力作用，滑块要产生下滑运动。
所以油路要设计一个单向阀，以构成一个平衡回路，产生一定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。
在液压力泵的出油口设计一个单向阀，可防止油压对液压泵的冲击，对泵起到保护作用。
2方案的确定
2.1运动情况分析
由液压机的工作情况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化的。
所以设计液压回路时必须满足随负载和执行元件的速度不断变化的要求。
因此可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。
2.1.1变压式节流调速回路
节流调速的工作原理，是通过改变回路中流量控制元件通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量来调节其速度。
变压式节流调速的工作压力随负载而变，节流阀调节排回油箱的流量，从而对流入液压缸的的流量进行控制。
其缺点：
液压泵的损失对液压缸的工作速度有很大的影响。
其机械特性较软，当负载增大到某值时候，活塞会停止运动，
低速时泵承载能力很差，变载下的运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能，但装置复杂、价格较贵。
优点：
在主油箱内，节流损失和发热量都比较小，且效率较高。
宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性要求不高的场合。
2.1.2容积调速回路
容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来改变执行元件的运动速度。
优点：
在此回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载的变化而变化，因此效率高、发热量小。
当加大液压缸的有效工作面积，减小泵的泄露，都可以提高回路的速度刚性。
综合以上两种方案的优缺点比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较，其速度刚性和承载能力都比较好，调速范围也比较宽工作效率更高，发热却是最小的。
考虑到最大压制力为320000N，故选泵缸开式容积调速回路。
3工况分析
3.1工作负载
工件的压制抗力即为工作负载：
Fw=320000N
3.2摩擦负载
静摩擦阻力：
=0.2x40000=8000N
动摩擦阻力：
=0.1X40000=4000N
3.3惯性负载
Fm=ma=40000/10X5.6/（0.02X60）=18667N
3.4自重
G=mg=40000N
3.5液压缸
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