2019修改 液壓傳動與控制課程設計指導書

2022-07-01 12:51:04 字數 3904 閱讀 6275

目錄1 課程設計的目的和基本要求 - 1 -

(1) 課程設計的目的 - 1 -

(2) 課程設計的基本要求 - 1 -

2 課程設計的主要內容 - 1 -

(1) 課程設計題目 - 1 -

(2) 課程設計要完成的主要內容 - 1 -

3 液壓系統設計方法 - 2 -

3.1 明確設計依據,進行工況分析 - 2 -

3.1.1設計依據 - 2 -

3.1.2工況分析 - 2 -

3.2 確定系統方案,擬定液壓系統圖 - 4 -

3.2.1 確定系統方案 - 4 -

3.2.2 擬定液壓系統圖 - 6 -

3.3 液壓元件的計算和選擇 - 8 -

3.3.1 執行元件主要引數的計算 - 8 -

3.3.2 執行元件所需流量 - 11 -

3.3.3 作出執行元件工況迴圈圖 - 11 -

3.3.4 選定油幫浦和確定電動機功率 - 12 -

3.3.5 選擇控制項 - 13 -

3.3.6 選擇輔助元件 - 14 -

3.4 液壓系統驗算及質術檔案的編制 - 17 -

(1) 壓力損失驗算和壓力閥的調整壓力 - 17 -

(2) 油箱容量的驗算 - 19 -

(3) 繪製工作圖,編制技術檔案 - 20 -

4 課程設計參考題目 - 21 -

液壓傳動與控制課程設計指導書

《液壓傳動與控制》課程設計是機械設計製造及其自動化專業學生在學完《流體力學與液壓傳動》課程之後進行的乙個重要的實踐性教學環節。學生通過本課程設計能夠進一步熟悉並掌握液壓傳動與控制的基本概念、熟悉液壓元件結構原理、熟悉液壓基本迴路、掌握液壓系統圖的閱讀方法及基本技能、能夠綜合運用本課程及工程力學、機械設計等有關課程的知識設計一般工程裝置液壓系統。同時,學生通過本課程設計可在以下幾方面得到訓練:

正確進行工程運算和使用技術檔案、技術資料的能力;

掌握系統方案設計的一般方法;

正確表達設計思想的方法和能力;

綜合利用所學知識解決工程實際問題的能力。

每個設計題目根據難度及工作量大小可由1—3人完成,由學生自由組合,課題組每個人都有明確的工作任務;

系統原理草圖擬定由專人負責,課題組每個人都必須參與;

每個課題組必須提交乙份所設計系統非標液缸設計裝配圖一張;

每個人必須提交系統設計圖乙份、課程設計計算說明書乙份。

老師指定和學生自選兩種。老師指定題目包括各個工程領域的題目70多個,供學生選擇;學生自選題目由學生根據自己的興趣及工程觀察提出,由老師對學生所選題目的合理性、工作量大小及要達到的目標進行把關。

1).查閱文獻,了解並熟悉設計工況;

2).確定執行元件主要引數;

3).擬定系統原理草圖

4).計算選擇液壓元件;

5).驗算系統效能

6).繪製工作圖,編制技術檔案;

7).撰寫課程設計說明書。

液壓系統的設計基本包括四個步驟:明確設計依據,進行工況分析;確定液壓系統方案,擬定液壓系統圖;液壓系統的計算和液壓元件的選擇;液壓系統的驗算和繪製工作圖、編制技術檔案。在設計過程中不一定要嚴格按照這些步驟進行,有時可以交替進行,甚至要反覆多次。

對某些關鍵性的引數和效能難以確定時,要先經過試驗,才能把設計方案確定下來。

設計的依據一般有:

(1)主機的結構、動作特性和主要技術要求,如運動平穩性、動作精度、動作聯鎖、自動化程度和效率等。

(2)液壓系統的工作環境,如溫度及其變化範圍、潮濕、振動、衝擊、塵砂、腐蝕或易然等。

(3)其它要求,如液壓裝置的重量、外形尺寸、經濟性等。

(1)運動分析

工況分析是選定系統方案、液壓元件和執行元件功率的依據。分析時,首先應畫出主機的工作迴圈圖,如圖3-1a。然後根據工作迴圈各階段中的行程s與時間t,算出各階段的速度,並畫出速度迴圈圖。

(2)動力分析

通過計算或試驗,確定工作部件的力或力矩的大小和方向,並分析運動過程中衝擊、振動和過載能力等情況。

對某些裝置,若負載變化較複雜,在條件許可時,按工況分析,繪出負載迴圈圖;為確定液壓執行元件的工作壓力、擬定液壓系統提供可靠的依據,對功率變化較大的主機,還應作出功率迴圈圖,這樣可合理利用液壓能源。

1).油缸在各工作階段外負載的計算

a.啟動和加速階段的外負載pj

從靜止到加速是個過渡過程,啟動的時間很短,故以加速過程進行計算,摩擦力則按靜摩擦阻主力計算。

pj=r+fd+fa3-1)

b.恆速階段的外負載ph

ph=r+fd3-2)

c.減速制動階段的外負載pji

pji =r+fd-fa3-3)

式中 r——沿油缸活塞運動方向的工作阻力,與支動反向為正值,同向為負值;

fd——導軌摩擦力

導軌摩擦阻力,對平導軌

f=μ(g+rn3-4)

對v形導軌:

3-5)

式中 g——移動部件的重量;

rn——工作阻力垂直於導軌上的正壓力;

μ——導軌摩擦係數,啟動加速時按靜摩擦係數計算,其餘按動摩擦係數計算;

α——v形導軌的夾角。

工作部件傾斜角放置時,將(g+rn)變為(gcos+rn)後,代入式3-4、3-5中。

油缸啟動加速或減速制動過程的慣性力fa

3-6)

式中 g——重力加速度;

△v——△t時間內的速度變化值(m/s);

△t——啟動加速度或減速制動的時間(秒)。在工具機中進給運動時,△t=0.05~0.2秒;

根據上述各式計算出各工作階段的負載,初步給負載(p)-位移(s)或時間(t)的負載迴圈圖。有時為了方便,也可不畫負載迴圈圖,而只算出最大負載點。

2).油馬達帶負載時各工作階段的外負載計算

a.啟動和加速的外負載mj

mj=mr+mf+ma3-7)

b.恆速階段的外負載mh

mh=mr+mf3-8)

c.減速制動階段的外負載mji

mji=mr+mf-ma3-9)

式中 mr——油馬達輸出軸工作阻力矩,按外負載方向決定正負值;

mf——轉動部件支承處的摩擦力矩轉換在油馬達輸出軸上的等效摩擦力矩,啟動時取靜摩擦力矩,其餘取動摩擦力矩;

ma——轉動部件在加速、減速時轉換在油馬達輸出軸上等效的慣性力矩。

mf =gμri

g——轉動部件的重量;

μ——摩擦係數,根據軸承型式,可由機械設計手冊查得;

r——轉動部件軸頸的半徑(m);

i——傳動比,公升速時,i>1;降速時,i<1。

j——轉動部件的轉動慣量

g——重力加速度(m·s2);

gd2——轉動部件的飛輪力矩,可由有關手冊查得;

——角速度的變化量(rad/s);

——起動或制動的時間(s)。

確定液壓系統方案、擬定液壓系統圖,是設計液壓系統關鍵性的一步。系統方案,首先應滿足工況提出的工作要求(運動和動力)和效能要求。其次,擬定系統圖時,還應力求效率高、發熱少、簡單、可靠、壽合長、造價低。

通過分析負載迴圈圖,可初步確定最大負載點,並根據工況特點和效能要求,用模擬法選用執行元件工作壓力。有時主機的工況難以模擬時,可按負載的大小選取。在選用油幫浦時,應注意所選用油幫浦的型別和額定壓力。

由於管路有壓力損失,因此油幫浦的工作壓力應比執行元件的工作壓力高。油幫浦的額定壓力應比油幫浦的工作壓力高25~60%,使幫浦具有壓力儲備。壓力低的系統,儲備量宜取大些,反之則取小些。

初選的執行元件工作壓力作為計算執行元件尺寸時的參考壓力。然後,在驗算系統壓力時,確定油幫浦的實際工作壓力。

(1).確定執行元件的型別

執行元件的型別,根據工作部件所需的運動形式、速度、負載的性質和工作環境參考表3-1確定。

表3-1

(2).確定調速方案和選擇幫浦源型式

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