小型壓力機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc
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另附CAD系統(tǒng)原理與裝配圖 如有需要發(fā)電郵至wzhly007163.com 但是不保證及時(shí)回信 一般35天收信一次目 錄一 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)11 工況分析12擬定液壓系統(tǒng)原理圖4二 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算61 液壓缸主要尺寸的確定62 液壓缸的設(shè)計(jì)7三 液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件101 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量102 確定液壓泵的流量,壓力和選擇泵的規(guī)格 103 液壓閥的選擇124 確定管道尺寸 2 液壓缸的設(shè)計(jì) 125 液壓油箱容積的確定126 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算127 系統(tǒng)的溫升驗(yàn)算158 聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計(jì)算16四 設(shè)計(jì)心得17五 參考文獻(xiàn)17一 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)1 工況分析設(shè)計(jì)一臺小型液壓壓力機(jī)的液壓系統(tǒng),要求實(shí)現(xiàn):快速空程下行慢速加壓保壓快速回程停止工作循環(huán)??焖偻邓俣葹?m/min,加壓速度為40-250mm/min,壓制力為300000N,運(yùn)動部件總重力為25000N,工作行程400mm,油缸垂直安裝,設(shè)計(jì)壓力機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)。液壓缸所受外負(fù)載F包括五種類型,即:F= F壓 + F磨 +F慣+F密+G式中:F壓-工作負(fù)載,對于液壓機(jī)來說,即為壓制力;F慣-運(yùn)動部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載;F磨-導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載,啟動時(shí)為靜摩擦阻力。液壓缸垂直安裝,摩擦力相對于運(yùn)動部件自重,可忽略不計(jì);F密-由于液壓缸密封所造成的運(yùn)動阻力;G- 運(yùn)動部件自重。液壓缸各種外負(fù)載值1) 工作負(fù)載:液壓機(jī)壓制力F壓=300000N2) 慣性負(fù)載:3) 運(yùn)動部件自重:G=25000N4) 密封阻力F密=0.1F(F為總的負(fù)載)5) 摩擦力液壓缸垂直安裝,摩擦力較小,可忽略不計(jì)。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,列出各工作階段所受的外負(fù)載。工作循環(huán)各階段外負(fù)載表工況計(jì)算公式液壓缸的負(fù)載啟動階段:F啟=F密+F慣-G加速階段:F加=F密+F慣-G快進(jìn)階段:F快=F密-G工進(jìn)階段:F工=F密+F壓-G快退階段:F退=F密+G按照給定要求與外負(fù)載表繪制速度循環(huán)圖與負(fù)載循環(huán)圖:速度循環(huán)圖:504000.674.1750L(mm)V (mm/s)負(fù)載循環(huán)圖:F(N)27777822500566400L(mm)3055552擬定液壓系統(tǒng)原理圖1) 確定供油方式:考慮到該壓力機(jī)在工作進(jìn)給時(shí)需要承受較大的工作壓力,系統(tǒng)功率較大,速度較底。而在快進(jìn),快退時(shí)負(fù)載較小,速度較快。從節(jié)能,減少發(fā)熱,系統(tǒng)結(jié)構(gòu),效率,工作壓力等方面考慮,泵源系統(tǒng)宜選用軸向柱塞泵。 2) 調(diào)速方式的選擇:在小型壓力機(jī)液壓系統(tǒng)中,進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。在本系統(tǒng)中選用回油節(jié)流調(diào)速,這種調(diào)速回路受泄漏與發(fā)熱影響小,速度剛性好,由于有背壓存在,起到一定的阻尼作用,提升了運(yùn)動的平穩(wěn)性,同時(shí)空氣也不易滲入。3)速度切換方式的選擇:系統(tǒng)采用由電磁閥控制的快慢速換接回路,它的結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)節(jié)行程比較方便,閥的安裝也較容易,但速度換接的平穩(wěn)性較差。若要提高系統(tǒng)的速度換接平穩(wěn)性,可改用由行程閥切換速度的換接回路。液壓系統(tǒng)原理圖:二 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1 液壓缸主要尺寸的確定工作壓力p的確定:工作壓力p可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器類型初步確定,先查表取液壓缸工作 壓力為25MPa.設(shè)備類型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門刨床拉床工作壓力P(MPa)0.82.0352881010162032液壓缸缸筒內(nèi)徑D和液壓缸活塞桿外徑d的確定:由負(fù)載圖知最大負(fù)載F為305555.56N,按表可取p2為0MPa,cm為0.95,考慮到快進(jìn),快退速度相等,取d/D為0.7。將上述數(shù)據(jù)代入液壓缸缸筒內(nèi)徑計(jì)算公式,可得液壓缸缸筒內(nèi)徑:由液壓缸缸筒內(nèi)徑(缸徑)尺寸系列表查得D=160mm?;钊睆絛,按d/D=0.7,d=112mm。由液壓缸活塞桿外徑(桿徑)尺寸系列表,取d=125mm。由此求得液壓缸的實(shí)際有效面積為:初步計(jì)算液壓缸最大工作壓力:按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度,由式式中Qmin是調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量為0.1本次設(shè)計(jì)中調(diào)速閥是安裝在進(jìn)油路上,故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)取液壓缸無桿腔的實(shí)際面積,即200.9625不等式滿足,故液壓缸能夠達(dá)到所需穩(wěn)定工進(jìn)速度。液壓缸缸筒內(nèi)徑(缸徑)尺寸系列(GB2348-80)(mm) 810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250(280)320(360)400(450)500液壓缸活塞桿外徑(桿徑)尺寸系列(GB2348-80)(mm) 4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203602 液壓缸的設(shè)計(jì)1) 液壓缸工作壓力的確定:根據(jù)設(shè)備的類型有表2-1初選工作壓力P=25MPa2) 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿d的確定:前面的計(jì)算以得出D=16cm,d=12.5cm 3) 液壓缸壁厚的確定和外徑的確定:a. 起重運(yùn)輸機(jī)械的液壓缸,一般采用無縫鋼管制造,無縫鋼管大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu),其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算:式中:液壓缸壁厚(m)D液壓缸的內(nèi)徑(m)py試驗(yàn)壓力,一般取最大工作壓力的(1.251.5)倍缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為:鍛鋼:=110120MPa;鑄鋼:=100110MPa;無縫鋼管:=100120MPa;高強(qiáng)度鑄鐵:=60MPa;灰鑄鐵:=25MPa。 現(xiàn)取=100MPa:查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)系列取。b. 缸體的外徑為:選取D1=200mm,壁厚的無縫鋼管。4)液壓缸工作行程的確定:本執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求工作行程為400mm。5)缸蓋厚度的確定:一般液壓缸多為平底缸蓋,其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面公式行近似的計(jì)算:式中:t缸蓋有效厚度(m);D2液壓缸缸蓋的止口直徑(m);d0缸蓋孔直徑。6)最小導(dǎo)向長度的確定:最小導(dǎo)向長度是指從活塞支撐面到缸蓋滑動軸承支撐面中點(diǎn)的距離,如果導(dǎo)向長度過小,將使液壓缸的初始繞度增大影響液壓缸的穩(wěn)定性。對一般液壓缸,要求最小導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以下要求:式中:l液壓缸的最大行程;D液壓缸的內(nèi)徑?;钊麑挾菳一般取B=(0.61.0)D,B=96160mm,現(xiàn)取B=130mm。缸蓋的滑動支撐面的長度A,根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而確定,當(dāng)D80mm時(shí),取A=(0.61.0)d,因?yàn)镈=160mm80mm,故A=(0.61.0)d=75125mm,現(xiàn)取A=90mm??蓾M足導(dǎo)向要求。三 液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件 1 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量 2 確定液壓泵的流量,壓力和選擇泵的規(guī)格1) 泵的壓力的確定:考慮到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失,所以泵的工作壓力為式中:pp液壓泵最大工作壓力;P1 執(zhí)行元件最大工作壓力;進(jìn)油管路 中的壓力損失,初算時(shí)簡單系統(tǒng)可取0.8MPa。 pp是靜壓力,考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的壓力往往超過靜壓力。另外考慮到低壓系統(tǒng)取小值,高壓系統(tǒng)取大值。在本系統(tǒng)中。取Pn=25MPa2) 泵的流量的確定:液壓泵的最大流量為:L/min取qp=45L/min。式中:qp液壓泵的最大流量;同時(shí)作用的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值;KL系統(tǒng)泄漏系數(shù),一般 KL=1.11.3,現(xiàn)取KL=1.2。選擇液壓泵的規(guī)格:根據(jù)以上計(jì)算得的qp和pp再查有關(guān)手冊,現(xiàn)選擇CY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵,該泵的參數(shù)為:每轉(zhuǎn)的排量,泵的額定壓力,pn=32MPa電動機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min,容積總效率,總效率。與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定。首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率,兩者較大者作為電動機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在工進(jìn)時(shí)泵的輸出流量減小,泵的功率急劇下降,一般當(dāng)流量在0.21L/min的范圍內(nèi)時(shí),可取,同時(shí)還應(yīng)該注意到,為了使所選擇的電動機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線的最大功率點(diǎn)時(shí)不至電動機(jī)停轉(zhuǎn)需進(jìn)行驗(yàn)算即:式中:pn所選電機(jī)額定功率;pb限壓式變量泵的限定壓力;qp壓力為pb時(shí),泵的輸出流量。首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率,快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為0N,此時(shí)快進(jìn)時(shí)進(jìn)油路的壓力為0,功率為0。工進(jìn)時(shí)所需電動機(jī)功率為:由手冊選擇Y100L2-4型三相異步電動機(jī),功率3kw,額定轉(zhuǎn)速1470r/min 。 3 液壓閥的選擇液壓元件明細(xì)表序號元件名稱型號通過的流量工作壓力1過濾器XU-D3210045L/min25MPa2軸向柱塞泵CY14-1B45L/min25MPa3壓力表KF3-EA20B20L/min25MPa4三位四通換向閥4YF30-E20B45L/min25MPa5調(diào)速閥AQF3-E20B30L/min25MPa6單向閥AF3-EA20B30L/min25MPa7二位三通換向閥23YF3B-E20345L/min25MPa4 確定管道尺寸油路內(nèi)徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定,也可按管路允許的流速進(jìn)行計(jì)算。本系統(tǒng)主油路流量為差動時(shí)流量q=60.29L/min,壓油管的允許流速取v=5m/s。取d=16mm。綜合諸因素及系統(tǒng)上面各閥的通徑取d=16mm,吸油管的直徑參照CY14-1B變量泵吸油口連接尺寸,取吸油管內(nèi)徑d=42mm。5 液壓油箱容積的確定本系統(tǒng)為高壓系統(tǒng),液壓油箱有效容量按泵流量的57倍來確定,現(xiàn)選用容量為400L的油箱。6 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算已知液壓系統(tǒng)中進(jìn)回油路的內(nèi)徑為d=16mm,各管道長度分別AB=0.5m,BD=DE=1m,CF=2.5m,DF=1.5m, 選用L-HM32液壓油。設(shè)其工作在20,其運(yùn)動粘度=150cst=1.5cm2/s油液的密度=920kg/m3。1) 工進(jìn)進(jìn)油路的壓力損失:運(yùn)動部件快進(jìn)時(shí)的最大速度為0.25,最大流量為5.02,則液壓油在油管內(nèi)的流速為:管道的雷諾數(shù)Re1為Re12300,可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù)進(jìn)油管FC的沿程壓力損失p1-1為換向閥的壓力損失p1-2=0.05MPa,忽略油液通過管接頭,油路板處的局部壓力損失,則進(jìn)油路的總壓力損失p1為:p1=p1-1+p1-2=0.023+0.05=0.073MPa2)工進(jìn)回油路的壓力損失: 管道的雷諾數(shù)Re2為Re22300,油液在管道內(nèi)的流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù),回油路管道沿程壓力損失p2-1為:換向閥壓力損失p2-2=0.025MPa;調(diào)速閥的壓力損失p2-3=1MPa?;赜吐返目倝毫p失:p2=p2-1+p2-2+p2-3=0.0105+0.025+1=1.036MPa變量泵出口處的壓力Pp: 3) 快進(jìn)進(jìn)油路的壓力損失:快進(jìn)時(shí)液壓缸為差動連接,自匯流點(diǎn)D至液壓缸進(jìn)油口E之間的管路DE中,流量60.29。管道的雷諾數(shù)Re1為:Re12300,可見油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù)。進(jìn)油管DE的沿程壓力損失p1-1為:同樣可求管道AD段,DF段的沿程壓力損失p1-2,p1-3。管道的雷諾數(shù)Re2,Re3為:Re2、Re32300,油液在管道內(nèi)流態(tài)為層流,其沿程阻力系數(shù):換向閥壓力損失為p1-4=0.17MPa,p1-5=0.17MPa。泵的出口壓力為:pp=p1-1+p1-2+p1-3+p1-4+p1-5=0.101+0.105+0.058+0.17+0.17=0.604MPa快退時(shí)壓力損失驗(yàn)算從略。7 系統(tǒng)的溫升驗(yàn)算在整個(gè)工作循環(huán)中工進(jìn)時(shí)所需的功率最大,為了簡化計(jì)算,主要考慮工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱量。當(dāng)以最小工進(jìn)速度工作時(shí):V=40mm/min流量q:泵的效率0.1泵的出口壓力16.19MPa則有:P=P輸入-P輸出=2.16-0.2=1.96kw 當(dāng)以最大工進(jìn)速度V=40mm/min工作時(shí),q=5.02L/min,總效率,P=P輸入-P輸出=1.93-1.25=0.68kw可見在工進(jìn)速度低時(shí),功率損失為1.96kw,發(fā)熱量最大。假定系統(tǒng)散熱一般取油箱的散熱面積A為:系統(tǒng)的溫升為:驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi)。8 聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計(jì)算缸體與缸蓋之間使用六顆45號鋼螺栓進(jìn)行連接,且螺栓只受拉應(yīng)力。則單個(gè)螺栓受力:F=305555.56/6=50926N由公式:可確定:取d=16mm式中:d螺栓的危險(xiǎn)截面直徑,mm;螺栓材料的許用應(yīng)力,MPa,=S/S;S螺栓材料的屈服極限,對于45號鋼,S=360MPa;S安全系數(shù),S在1.21.7。四 設(shè)計(jì)心得通過本次課程設(shè)計(jì),讓我深深的體會到了自身的不足之處,以及平日學(xué)習(xí)的粗略。這次課程設(shè)計(jì),使我對液壓系統(tǒng)有了更加全面的認(rèn)識和理解,了解了液壓知識在生活中的廣泛應(yīng)用前景。這次設(shè)計(jì)增強(qiáng)了自己動手能力與理論結(jié)合實(shí)際能力,同時(shí)提高了自己的獨(dú)立思考能力。雖然設(shè)計(jì)過程并不是一帆風(fēng)順,但是在老師的指導(dǎo)與鼓勵(lì),同學(xué)的幫助下,也算是達(dá)成了本次設(shè)計(jì)的初衷,在這次課程設(shè)計(jì)中,要運(yùn)用到多科課程所學(xué)知識,在查找資料的同時(shí),復(fù)習(xí)與鞏固了以前所學(xué)習(xí)的知識,同時(shí)提高了自己綜合運(yùn)用所學(xué)課程知識的能力。最后感謝學(xué)校,老師能夠給予我們這么一次提高自身能力的機(jī)會。五 參考文獻(xiàn)1. 液壓與氣動傳動 左健民主編 2. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊 楊培元主編3. 液壓系統(tǒng)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 張世偉主編4. 液壓氣動與液力工程手冊 李壯云主編- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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