稻麥秸桿壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設計課程設計說明書

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1、 目 錄 一、課程設計任務書......................................................................3 二、課程設計評閱表......................................................................4 三、設計內(nèi)容..................................................................................5 1、任務分析...............

2、..........................................................5 2、方案選擇.........................................................................6 3、總體設計.........................................................................6 3.1 負載分析...................................................

3、..................6 3.2 負載圖和速度圖的繪制................................................8 3.3 液壓缸主要參數(shù)的確定................................................9 3.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定.......................................................13 3.5 液壓元件的選擇..................................

4、........................15 四、液壓缸的設計.........................................................................17 1、液壓缸的分類及組成.......................................................17 2、液壓缸的主要參數(shù)設計...................................................17 3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設計...................................

5、.......................17 4、液壓缸設計需要注意的事項............................................17 5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求..................................17 五、液壓缸裝配圖........................................................................18 六、設計小結(jié)..................................................................

6、...............19 七、參考文獻.................................................................................20 蚌埠學院機械與電子工程系 液壓傳動課程設計任務書 班級 11機械設計制造及自動化 姓名_____ 學號_________指導教師：________ 一、 設計題目： 稻麥秸稈壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設計

7、要求：工作循環(huán)：“快速上升—慢速上升—停留料送進—快速下降”的工作循環(huán)，其垂直上升工件的重量為5000N，滑臺的重量為1500N，快速上升行程400mm，速度要求≥40mm/s；慢速上升行程為150mm，停留料送進最小速度為8mm/s；快速下降行程550mm，速度要求≥50mm/s；滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm，啟動加速和減速時間均為0.5s，液壓缸的機械效率為0.9。 二、設計要求： 液壓系統(tǒng)圖擬定時需要提供2種以上的設計方案的選擇比較。從中選擇你認為更好的一種進行系統(tǒng)元件選擇計算。 三、工作量要求 1液壓系統(tǒng)圖1張（A1） 2液壓缸裝配圖

8、1張 3設計計算說明書1份 四、設計時間：2014年5月19日--2014年5月23日 蚌埠學院本科課程設計評閱表 機械與電子工程系 2011級 機械設計制造及自動化專業(yè) （班級）：________________ 學生姓名 學 號 課題名稱 稻麥秸桿壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)設計 指導教師評語： 指導教師（簽名）： 2014年 月 日 評定成績 - 22 - 三、設計內(nèi)容 1、任務分析 1.1 系

9、統(tǒng)機構(gòu)的主要構(gòu)成 機構(gòu)不斷地將材料從低的位置運到高的位置，然后又回到起始位置重復上一次的運動。其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，滑臺采用V形導軌，其導軌面的夾角為90度，滑臺與導軌的最大間隙為2mm，工作臺和活塞桿連在一起，在活塞桿的作用下反復做上下運動。 圖1.1 上料機構(gòu)示意圖 系統(tǒng)總共承受的負載為6500N，所以系統(tǒng)負載很小，應屬于低壓系統(tǒng)。系統(tǒng)要求快上速度大于40mm/s,慢上的速度大于8mm/s,快下的速度大于50mm/s

10、，要完成的工作循環(huán)是：快進上升、慢速上升、停留料送進、快速下降。但從系統(tǒng)的用途可以看出系統(tǒng)對速度的精度要求并不高，所以在選調(diào)速回路時應滿足經(jīng)濟性要求。 2、方案選擇 2.1 方案的擬定 2.11供油方式 從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。 2.12調(diào)速回路 由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調(diào)速回路或雙泵供油回路。 2.13速度換接回路 由于系統(tǒng)各階段對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。 2.14平衡及鎖緊 為了克服滑臺自重在快下過程中的

11、影響和防止在上端停留時重物下落，必需設置平衡及鎖緊回路。 根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。 （1）用變量泵供油和容積調(diào)速回路調(diào)速，速度換接用二位二通電磁閥來實現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價格較貴。 （2）用雙泵供油，調(diào)速回路選節(jié)流調(diào)速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實現(xiàn)。系統(tǒng)的機械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟性很好，系統(tǒng)效率高。 2.2方案的確定 綜上所述，考慮到系統(tǒng)的流量很大，變量泵不好選，第二種方案的經(jīng)濟性好，系統(tǒng)效率高，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的、

12、供油方式不太適，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源，所以選第二種方案。 3、總體設計 3.1 負載分析 3.1.1 工作負載 3.1.2 摩擦負載 由于工件為垂直起升，所以垂直作用于導軌的載荷可由其間隙和結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)公式計算出滑臺垂直作用于導軌的壓力約為120N，取則有： 靜摩擦負載 動摩擦負載 3.1.3 慣性負載 加速 減速 制動 反向加速 反向制動 根據(jù)以上計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止自重而下滑，系統(tǒng)中應設置平衡回路。因此在對快速向下運動的負載分

13、析時，就不考慮滑臺2的重量。則液壓缸各階段中的負載如表3.1所示（）。 表3.1 液壓缸各階段負載 工況 計算公式 總負載 F/N 缸推力 F/N 啟 動 6533.94 7180.15 加 速 6566.98 7216.46 快 上 6516.97 7161.51 減 速 6474.56 7114.90 慢 上 6516.97 7161.51 制 動 6506.37 7149.86 反向加速 83.23 91.46 快 下 16.97 1

14、8.65 制 動 －42.29 －54.16 3.2 負載圖和速度圖的繪制 按照前面的負載分析結(jié)果及已知的速度要求、行程限制等，繪制出負載圖及速度圖如圖3.1所示。 圖3.1 液壓缸各階段負載和速度 3.3液壓缸主要參數(shù)的確定 3.3.1 初選液壓缸的工作壓力 根據(jù)分析此設備的負載不大，按類型屬機床類，所以初選液壓缸的工作壓力為2.0MPa 3.3.2 計算液壓缸的尺寸 按標準?。?0mm。 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： ，代入數(shù)值，解得：d=,30.41mm 按標準

15、?。?2mm。 所以液壓缸的有效作用面積為： 無桿腔面積 有桿腔面積 3.3.3 活塞桿穩(wěn)定性校核 因為活塞桿總行程為550mm，而且活塞桿直徑32 mm， =550/32=17.19>10,需要進行穩(wěn)定性的校核，由材料力學中的有關(guān)公式，根據(jù)液壓缸的一端支撐，另一端鉸鏈，取末端系數(shù)=2活塞桿材料用普通碳鋼制：材料強度試驗值f = 4.9108Pa，系數(shù)a = ，柔性系數(shù)Ψ1=85，，因為 ，所以有其臨界載荷： 時 活塞桿的穩(wěn)定性滿足，此時可以安全使用。 3.3.4 求液壓缸的最大流量 q快上=A1V快上=50.2440=2.010L/min

16、 q慢上=A1V慢上=50.248=0.402L/min q快下=A2V快下=42.2050=2.110L/min 3.3.5 繪制工況圖 工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率如表3.2所示 表3.2工作循環(huán)中各個工作階段的液壓缸壓力、流量和功率 工況 壓力 流量 功率 快上 1.30 2.010 43.55 慢上 1.30 0.402 8.71 快下 0.0034 2.100 0.12 由此表繪出液壓缸的工況圖，如圖3.2所示。 鋼筒壁及

17、法蘭的材料選45鋼，活塞桿材料選Q235。 液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d都已在前面的計算中算出，分別為80mm和32mm。 1.30 0.0034 0 t/s 2.010 2.100 0.402 0 t/s 43.55

18、 8.71 0.12 0 t/s 快上 慢上 快下 圖3.2系統(tǒng)工況圖 3.3.6 液壓缸其它參數(shù)的選擇 （1）活塞的最大行程L已由要求給定為550mm。 （2）小導向長度 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距 離稱為最小導向長度H。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時必須保留有一最小導向長

19、度。對于一般的液壓缸，當液壓缸的最大行程為L，缸筒直徑為D時，最小導向長度為： 所以取。 （3）活塞的寬度的確定 取B=0.7，D=56mm （4）活塞桿長度的確定 活塞桿的長度活塞桿的長度應大于最大工作行程、導向長度、缸頭、缸蓋四者長度之和。既L+H++=550+95+78+32=755mm.但是為了使其能夠工作，必須和工作臺連接，所以還應支出一部分。考慮實際工作環(huán)境和連接的需要，取這部分長度為50mm. 所以液壓缸的總長=755+50=805mm. 3.4液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個方面的問題： 3.4.1

20、供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時所需流量較大，且比較接近。在慢上時所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個定量泵的供油是不合適的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。 3.4.2 調(diào)速回路 由工況圖可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。 3.4.3 調(diào)速換接回路 由于快上和慢上之間速度需要換接，但對換接的位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實現(xiàn)速度的換接。 3.4.4 平衡及鎖緊 為防止在上端停留時重物下落和在停留斯間內(nèi)保持重

21、物的位置，特在液壓缸的下腔（無桿腔）進油路上設置了液控單向閥；另一方面，為了克服滑臺自重在快下過程中的影響，設置一單向背壓閥。 本液壓系統(tǒng)的換向閥采用三位四通Y型中位機能的電磁換向閥。擬定系統(tǒng)如圖3.3： 系統(tǒng)工作過程： 快上時，電磁閥2有電，兩泵同時工作，液壓油經(jīng)過電磁換向閥6、液控單向閥7、背壓閥8，流入無桿腔，再經(jīng)過單向電磁閥9、換向閥6回油箱。 慢上時，活塞走到420mm處，壓下行程開關(guān)，行程閥3，4換接，同時使電磁3有電，大流量泵經(jīng)過它卸荷，只有小流量泵供油，調(diào)速閥10調(diào)節(jié)回油。工作速度下降。 快下時，行程閥復位，電磁閥1有電

22、，雙泵同時供油，經(jīng)過換向閥6（左位）、調(diào)速閥10、背壓閥8、液控單向閥7、換向閥6回到油箱。 圖3.3液壓系統(tǒng)原理圖 3.5 液壓元件的選擇 3.5.1確定液壓泵的型號及電機功率 液壓缸在整個工作循環(huán)中最大工作壓力為1.30MPa，由于該系統(tǒng)比較簡單，所以取其壓力損失0.4MPa，所以液壓泵的工作壓力為 兩個液壓泵同時向系統(tǒng)供油時，若回路中的泄漏按10%計算，則兩個泵總流為，由于溢流閥最小穩(wěn)定流量為3L/min，而工進時液壓缸所需流量為0.402L/min，所以高壓泵的流量不得少于（3+0

23、.402）L/min=3.402L/min。 根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用RV2R34的雙聯(lián)葉片泵，前泵輸出流量47ml/r, 后泵輸出流量200ml/r，額定壓力為14MPa，容積效率0.9總效率0.8，所以驅(qū)動該泵的電動機的功率可由泵的工作壓力(2.03MPa)和輸出流量(970r/min) 求出： 查電動機產(chǎn)品目錄，擬選用的電動機的型號為Y90-6，功率為1.1kw,額定轉(zhuǎn)速為910r/min。 3.5.2 選擇閥類元件及輔助元件 根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號及規(guī)格如表3.3所示

24、 表3..3 元件的型號及規(guī)格 序號 名稱 通過流量 根據(jù)流量選擇 型號及規(guī)格 1 濾油器 400 XUA4030FS 2 雙聯(lián)葉片泵 44.209/195.249 PV2R24（47/200） 3 單向閥 200 CIT-10-35-50 4 行程閥（二位二通） 200 22EF3-E10B 5 溢流閥 144.43 Y2-Ha32L 6 三位四通電液換向閥 239.458 H-1WEH 7 液控單向閥 239.458

25、 CT1-10B 8 單向順序閥 239.458 AXF3-20B 9 二位二通電磁換向閥 22EF3-E10B 10 單向調(diào)速閥 239.458 MSA30EF250 11 電動機 Y90S-6 （1）油管 油管內(nèi)徑一般可參考所接元件口尺寸進行確定，也可按管中允許速度計算，在本設計中，出油口采用內(nèi)徑為8mm，外徑為10mm的紫銅管。 （2）油箱 油箱的主要功能是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中的熱量，逸出混在油液中的氣體，沉淀油中的污物等作用。 油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計算，取其體積: , 即V=130L 四、液壓缸的設計 1、

26、液壓缸的分類機組成 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸、和擺動缸三類。活塞缸和柱塞剛實現(xiàn)往復運動，輸出推力和速度。擺動缸則能實現(xiàn)小于的往復擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸除單個使用外，還可以幾個組合起來和其他機構(gòu)組合起來，在特殊場合使用，已實現(xiàn)特殊的功能。 液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可分成缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置，以及排氣裝置五個部分。 2、液壓缸的主要參數(shù)設計（已經(jīng)計算） 3、液壓缸的結(jié)構(gòu)設計 1）缸體與缸蓋的連接形式 常用的連接方式法蘭連接、螺紋連接、外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接，其形式與工作壓力、缸體材料、工作條件有關(guān)。 2）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)

27、常見的連接形式有：整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接。 3）活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu) 活塞桿導向部分的結(jié)構(gòu)，包括活塞桿與端蓋、導向套的結(jié)構(gòu)，以及密封、防塵、鎖緊裝置等。 4）活塞及活塞桿處密封圈的選用 活塞及活塞桿處密封圈的選用，應根據(jù)密封部位、使用部位、使用的壓力、溫度、運動速度的范圍不同而選擇不同類型的密封圈。常見的密封圈類型：O型圈，O型圈加擋圈，高底唇Y(jié)型圈，Y型圈，奧米加型等。 5）液壓缸的緩沖裝置 液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質(zhì)量大，運動速度較高，則在達到行程終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋產(chǎn)生機械碰撞。為防止此現(xiàn)象的發(fā)生，在行

28、程末端設置緩沖裝置。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙節(jié)流緩沖裝置，三角槽式節(jié)流緩沖裝置，可調(diào)緩沖裝置。 6）液壓缸排氣裝置 對于速度穩(wěn)定性要求的機床液壓缸，則需要設置排氣裝置。 4、液壓缸設計需要注意的事項 1）盡量使液壓缸有不同情況下有不同情況，活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負載。 2）考慮到液壓缸有不同行程終了處的制動問題和液壓缸的排氣問題，缸內(nèi)如無緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應措施。 3）根據(jù)主機的工作要求和結(jié)構(gòu)設計要求，正確確定液壓缸的安裝、固定方式，但液壓缸只能一端定位。 4）液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦結(jié)構(gòu)形式和設計標準比較，盡可能做到簡單、緊湊、加工、裝配和維修

29、方便。 5、液壓缸主要零件的材料和技術(shù)要求 1）缸體 材料---灰鑄鐵: HT200,HT350;鑄鋼：ZG25,ZG45 粗糙度---液壓缸內(nèi)圓柱表面粗糙度為 技術(shù)要求：a內(nèi)徑用H8-H9的配合 b缸體與端蓋采用螺紋連接，采用6H精度 2）活塞 材料---灰鑄鐵：HT150,HT200 粗糙度---活塞外圓柱粗糙度 技術(shù)要求：活塞外徑用橡膠密封即可取f7~f9的配合，內(nèi)孔與活塞桿的配合可取H8。 3）活塞桿 材料---實心：35鋼，45鋼；空心：35鋼，45鋼無縫

30、鋼管 粗糙度---桿外圓柱粗糙度為 技術(shù)要求：a調(diào)質(zhì)20~25HRC b活塞與導向套用的配合，與活塞的連接可用 4）缸蓋 材料---35鋼，45鋼；作導向時用（耐磨）鑄鐵 粗糙度---導向表面粗糙度為 技術(shù)要求：同軸度不大于 5）導向套 材料---青銅，球墨鑄鐵 粗糙度---導向表面粗糙度為 技術(shù)要求：a導向套的長度一般取活塞桿直徑的60%~80%， b外徑D內(nèi)孔的同軸度不大于內(nèi)孔公差的一半 五、液壓缸裝配圖 六、設計小結(jié) 經(jīng)過這次關(guān)于稻

31、麥秸稈壓緊機構(gòu)送料液壓系統(tǒng)的課程設計，我學到了很多，了解了要設計一個液壓設備的基本過程和一些基礎知識，明白了應該怎么做？如何做？過程怎么樣？這次課程設計也使我更加體會到液壓傳動的知識。通過自己動手實踐，對已經(jīng)學習到的知識再一次進行復習和鞏固。 一開始覺得這有點太簡單了，但等具體動手做了之后事實證明之前的想法是完全錯誤的，它不僅要求計算還要畫圖并且兼帶查表等各項工作，有時先查表再計算有時要反過來，所以一旦一步走錯那么就意味著下一步肯定錯了。這方面要求很高，既考驗耐心又考驗細心，同時還要有信心，還好在同學的幫助下讓我所困惑的問題都順利解決了。 液壓課程設計還是對所學知識的一次具體的應用和實踐，

32、這對于增強所學識、方法的實際應用能力很有幫助。通過這次課程設計，我對于實際生活中的設計過程有了一個更加形象，生動和鮮明的了解和體會。在這個過程中鍛煉了我解決實際問題的能力，同時又鍛煉了我應用和查閱資料進行設計的能力。 我們參考了許多資料，通過指導老師給予的一些資料，讓我們的視角伸向了書本之外，而在找尋部件型號的同時，我們對過去不足的地方進行了彌補。在我們大家的共同努力下，終于完成了這次的課程設計，通過這次實踐也讓我對液壓系統(tǒng)有了一個比較具體的概念。這些都為我以后的工作打下基礎。 所以我認為此次課程設計對我們的幫助很大，既讓我們把所學知識運用了，又讓我們對實際生產(chǎn)實踐中的知識有了更深的體會。這對我們今后的學習和工作都有很大幫助。 七、參考文獻 [1]機械設計手冊．第2、4卷．機械設計手冊編委會編著 —3版．北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 [2]、液壓傳動—2版．—北京．機械工業(yè)出版社 [3]、液壓氣壓傳動—3版．—北京．機械工業(yè)出版社，2007.1 [4]、材料力學（Ⅰ）/單輝祖編著．—北京：高等教育出版社，1999（2004重?。? [5]、雷天覺主編．液壓工程手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1990 [6]、陸元章主編．現(xiàn)代機械設備手冊（2）．北京：機械工業(yè)出版社，1996