上料机液压系统液压课程设计.doc

1、液压与气动技术课程设计说明书目 录一、工况分析21、运动分析3二、 负载和速度图的绘制5三、液压缸主要参数的确定51、初选液压缸的工作压力62、计算液压缸的尺寸63、活塞杆稳定性的校核7四、液压系统图的拟定8五、液压元件的选择91、确定液压泵的型号及电动机功率92、选择阀类元件及辅助元件10六 液压缸的设计111、液压缸的分类机组成113、液压缸的结构设计124、液压缸设计需要注意的事项135、液压缸主要零件的材料和技术要求132）缸盖143）活塞144）活塞杆155）导向套15七、液压系统性能的验算16八、拟定液压缸系统原理图.16九、绘制液压缸装配图. 16十、参考资料17一、工况分析对液

2、压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。1、运动分析根据各执行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：快进 工进 快退2、动力分析 1）工作负载： 2）摩擦负载“由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导航的载荷可由间隙和结构尺寸，可知，取 a-V型角，一般为90，则静摩擦负载：动摩擦负载：3）惯性负载 惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按 G-运动部件的重量（N） g-重力加速度， v-速度变化值（） t-起动或制动时间（s）。以下合力只代表大小。加速：减速：制动：反向加速：下拉制动：根据以上的计算，考虑到液压缸

3、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缸推力F(N)起动7216.97加速7289.29快上7208.49减速7154.09慢上7208.49制动7182.05反向加速-96.69快下-8.49制动79.71二、 负载和速度图的绘制按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载和速度图（如下所示） F/N 7289.29 z 7154.09 7182.057216.97 7208.49 7208.49 79.71 450mm -8.49 -96.69 V(m

4、m/s) 5518 0 450mm 60三、液压缸主要参数的确定 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，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，所遇初选此设备的工作压力为2Mpa2、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 A-所求液压缸有有效工作面积 按标准取值：D=72mm 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径： 代

5、入数值，解得：d=20.78mm 按标准取值：d=22mm活塞宽度：导向套长度：液压缸缸筒长度：则液压缸的有效面积为： 无杆腔面积： 有杆腔面积： 3、活塞杆稳定性的校核 因为活塞杆总行程为520mm，而活塞杆直径为22mm，L/d=520/22=23.6310，需要进行稳定性的校核，有材料力学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取末端系数=2，则： 当时，由上式可知：在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。 4、液压缸压力，流量和功率见下表：工况压力流量功率快上1.813.43396.47慢上1.84.39129.75快下0.00214.390.55以上是液压缸压力，

6、流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下） 1.8 0.002 0 t/s 13.43 14.39 4.39 0 t/s 396.47 129.75 0.55 0 t/s 快上 慢上 快下 四、液压系统图的拟定 液压系统图的拟定，主要是考虑一下几个方面问题：1）供油方式 从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时所需流量较大，且比较接近，且慢上时所需的流量较小，因此宜选用双联式量叶片泵作为油泵。2）调速回路 有工况图可知，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

7、要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关法讯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。五、液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率 液压缸在工作循环中最大工作压力为1.8Mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失.所以液压泵的工作压力为： 两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为=15.873L/min，由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流

8、量为4.39L/min，多以高压泵的流量不得少于（3+4.39）L/min=7.39L/min。根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用型的双联叶片泵，其额定压力为6.3Mpa,容量效率，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（1.91Mpa）和输出流量（点电动机转速为910r/min）=26.2L/min 求出： 查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为Y90-6，功率为1.1kw,额定转速为910r/min。2、选择阀类元件及辅助元件 根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）液压元件型号及规格序号名称通过流量型号及规格1滤油

9、器40XU-J40802双联叶片泵9.753单向阀4.8754外控顺序阀4.8755溢流阀3.3756三位四通电磁换向阀6.37单向顺序阀508液控单向阀509二位二通电磁换向阀8.2110单向调速阀9.7511压力表12压力表开关13电动机（1）油管 油管内径一般可参考所接元件口尺寸进行确定，也可按管中允许速度计算，自爱本设计中，出油口采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管。（2）油箱 油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，逸出混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。 油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积: , 即V=120L六 液压缸的设计1、液压缸的分类机组成液压缸按

10、其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。活塞缸和柱塞刚实现往复运动，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，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。 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

11、螺纹连接、半环连接和锥销连接。3）活塞杆导向部分的结构 活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 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。常见的密封圈类型：O型圈，O型圈加挡圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奥米加型等。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

12、节流缓冲装置，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,HT350;铸钢：

13、ZG25,ZG45 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）缸盖材料-35钢,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：同轴度不大于分析： 技术要求：同轴度不大于缸体组件有与活塞组件构成密封的空腔，承受油压，因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度，以承受活塞频繁的往复摩擦，保证活塞密封件的可靠密封，缸体组件指的是缸筒与缸盖，其使用材料与工作压力有关，当工作压力p10Mpa时使用铸铁，当工作压力10Mpap20Mpa时使用铸刚或锻刚，本题目中工作压力的最大值为1.8Mpa，故选用铸铁缸筒。缸盖的材

14、料常用35号，40钢号锻件，或ZG 270-500.ZG310-570 及HT250. HT300等灰铸铁。 3）活塞 材料-灰铸铁：HT150,HT200 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f7f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。 4）活塞杆 材料-实心：35钢，45钢；空心：35钢，45钢无缝钢管 粗糙度-杆外圆柱粗糙度为 技术要求：a调质2025HRC b活塞与导向套用的配合，与活塞的连接可用 分析：活塞组件主要包括活塞，活塞杆，连接件等 。活塞杆是液压传力的主要零件，由于液压缸被用于不同的条件，因此要求活塞杆能经受压缩，拉伸，弯曲，振动，冲击等载荷作用，还

15、必须具有耐磨，耐腐蚀性能，故活塞杆材料可用35号钢，45号钢或无缝钢管做成实心杆或空心杆 ，为提高耐磨和防锈能力，可在活塞杆表面镀铬并抛光，活塞材料通常采用钢. 耐磨铸铁，有时也用黄铜或铝合金。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 分析： 导向套按材料分为金属型和非金属型两种，金属型一般选用摩擦系数小耐磨好的青铜材料制造，非金属型导向套可采用塑料，聚四氟乙烯或聚三氟乙烯等材料制作。七、液压系统性能的验算 由于系统比较简单，压力损失可以忽略又由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷功率使用合理；同时油箱容量可以取较大值，系统发热，温升不大，故不必进行系统温升的验算。 八、拟定液压系统原理图（见图纸）九、绘制液压缸装配图（见图纸）十、参考资料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、液压系统设计手册上、下册 机械工业出版社 16