設計內容:
1.液壓傳動方案的分析
2.液壓原理圖的擬定
3.主要液壓元件的設計計算(例遊缸)和液壓元件,輔助裝置的選擇。
4.液壓系統的驗算。
5.繪製液壓系統圖(包括電磁鐵動作順序表,動作迴圈表,液壓元件名稱)a4一張;繪製整合塊液壓原理圖a4一張;油箱結構圖 a4一張;液壓缸結構圖a4一張。
6.編寫設計計算說明書一分(3000-左右)。
一、 明確液壓系統的設計要求
對油壓機液壓系統的基本要求是:
1)為完成一般的壓制工藝,要求主缸驅動滑塊實現「快速下降——壓制——保壓——快速回退——原位停止」的工作迴圈,具體要求可參看題目中的內容。
2)液壓系統功率大,空行程和加壓行程的速度差異大,因此要求功率利用合理。
3)油壓機為高壓大流量系統,對工作平穩性和安全性要求較高。
二、 液壓系統的設計計算 1. 進行工況分析,繪製出執行機構的負載圖和速度圖
液壓缸的負載主要包括:外負載、慣性阻力、重力、密封力和背壓閥阻力
(1) 外負載:
壓制時外負載:=50000 n
快速回程時外負載:=8000 n
(2) 移動部件自重為:
n(3) 慣性阻力:
式中: g —— 重力加速度。單位為。
g —— 移動部件自重力。單位為。
—— 在t時間內速度變化值。單位為。
—— 啟動加速段或減速制動段時間。單位為。
(4) 密封阻力:
一般按經驗取(f為總負載)
在在未完成液壓系統設計之前,不知道密封裝置的係數,無法計算。一般用液壓缸的機械效率加以考慮,。
(5) 背壓阻力:
這是液壓缸回油路上的阻力,初算時,其數值待係數確定後才能定下來。
根據以上分析,可計算出液壓缸各動作階段中負載,見表1:
表1(6) 根據上表資料,繪製出液壓缸的負載圖和速度圖
2. 擬定液壓系系統原理圖
3. 確定液壓缸主要尺寸 (1) 工作壓力的確定
工作壓力可根據負載大小及裝置型別來確定
由文獻《一》表2-1,根據,選定工作壓力
(2) 計算液壓缸的內徑d和活塞桿直徑
按,油缸的機械效率,由文獻《一》式2-1:
由文獻《一》表2-5,液壓缸尺寸系列表,將直徑圓整成標準直徑
由文獻《一》表2-4,液壓缸內徑d與活塞桿直徑d的關係,取
由文獻《一》表2-6,活塞桿直徑系列,取
無桿腔面積:
有桿腔面積:
按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩定速度:
,所以滿足最小穩定速度要求。
(3) 計算液壓缸各運動階段的壓力、流量和功率
根據上述所確定液壓缸d和d以及工進時背壓力,則可估算出液壓缸各個工作階段中的壓力、流量和功率如表2所示。並以此用座標法繪製出「液壓缸工況圖」,此圖可直**出液壓缸各運動階段主要引數變化情況,如圖4所示。
4. 確定液壓缸的規格和電動機的功率 (1) 計算液壓幫浦的壓力
液壓幫浦的工作壓力應當考慮液壓最高有效工作壓力和管路系統的壓力損失。
所以幫浦的工作壓力為:
式中:液壓幫浦的最大工作壓力。
液壓缸的最高有效工作壓力。
管路系統的壓力損失,取
則: 考慮各方面因素,取幫浦的實際額定壓力
(2) 計算液壓幫浦的流量
液壓幫浦的最大流量應為
式中:——同時動作各液缸所需流量之和的最大值,
k ——系統的洩漏係數,取
則: (3) 選擇液壓幫浦的規格及型號
選功率(4) 確定電動機功率及型號
由工況圖可知,液壓缸最大輸入功率在快退階段,可按此階段估算電動機功率。由於工況圖中的壓力值不包括由幫浦到液壓缸這段管路的壓力損失,在快退時這段管路的壓力損失若取,液壓幫浦總效率。則電動機功率為:
由文獻《二》表2.10-1,選用,其額定功率為1.5kw,額定轉速為。
5. 液壓元件及輔助元件的選擇 (1) 液壓元件的選擇
根據所擬定的液壓原理圖,進行計算和分析通過各液壓元件的最大流量和最高工作壓力,而後按液壓元件樣本來選擇液壓元件的規格。
(2) 油管的計算與選擇
壓油管內徑:
吸油管內徑:
6. 油箱的容量確定
油箱的容量
7. 液壓系統的驗算 (1) 迴路壓力損失驗算
主要驗算液壓缸在各運動階段中的壓力損失。若驗算後與原估算值相差較大,就要進行修改。壓力算出後,可以確定液壓幫浦各運動階段的輸出壓力機某些元件調整壓力的參考值。
具體計算可將液壓系統按工作階段進行,例如快進,工進,快退等,按這些階段,將管路劃分成各條油流進液壓缸,而後液壓油從液壓缸流回油箱的路線的管路,則每條管路的壓力損失可由下式計算:
式中: ——某工作階段總的壓力損失;
——液壓油沿等徑直管進入液壓缸沿程壓力損失值之和;
——液壓油沿等徑直管從液壓缸流回油箱的沿程壓力損失值之和;
——液壓油進入液壓缸所經過液壓閥以外的各區域性的壓力損失值之總和,例如液壓油流進彎頭,變徑等;
——液壓油從液壓缸流回油箱所經過的除液壓閥之外的各個區域性壓力損失之總和;
——液壓油進入液壓缸時所經過各閥類元件的區域性壓力損失總和;
——液壓油從液壓缸流回油箱所經過各閥類元件區域性壓力損失總和;
——液壓油進入液壓缸時液壓缸的面積;
——液壓油流回油箱時液壓缸的面積。
和的計算方法是先用雷諾數判別流態,然後用相應的壓力損失公式來計算,計算時必須事先知道管長l及管內徑d,由於管長要在液壓配管設計好後才能確定。所以下面只能假設乙個數值進行計算。
和是指管路彎管、變徑接頭等,區域性壓力損失可按下式:
式中——區域性阻力係數(可由有關液壓傳動設計手冊查得);
——液壓油的密度
——液壓油的平均速度
此項計算也要在配管裝置設計好後才能進行。
及是各閥的區域性壓力損失,可按下列公式:
式中——液壓閥產品樣本上列出的額定流量時區域性壓力損失;
q ——通過液壓閥的實際流量;
——通過液壓閥的額定流量。
另外若用差動連線快進時,管路總的壓力損失應按下式計算:
式中——ab段總的壓力損失,它包括沿程、區域性及控制閥的壓力損失;
——bc段總的壓力損失,它包括沿程、區域性及控制閥的壓力損失;
——bd段總的壓力損失,它包括沿程、區域性及控制閥的壓力損失;
——大腔液壓缸面積;
——小腔液壓缸面積。
現已知該液壓系統的進、回油管長度均為 2m,油管內徑為,區域性壓力損失按進行估算,選用l-hl32液壓油,其油溫為時的運動粘度,油的密度。按上述計算方法,得出各工作階段壓力損失數值經計算後見表3。
隨後計算出液壓幫浦各運動階段的輸出壓力,計算公式及計算數值見表4所示。
表4液壓幫浦在各階段的輸出壓力,是限壓變數葉片幫浦和順序閥調壓時的參考資料,在調壓時應當符合下面要求:
其中——限定壓力
——快進時幫浦的壓力
——順序閥調定壓力
——工進時幫浦的壓力
從上述驗算表明,無須修改原設計。
(2) 液壓迴路的效率
在各工作階段中,工進所佔的時間較長。所以液壓迴路的效率按工進時為計算。
(3) 液壓系統的溫公升驗算
在整個迴圈中,由於工高階段所佔時間最長,所以考慮工進時的溫公升。另外,變數葉片幫浦隨著壓力的增加,洩漏也增加,功率損失出增加,效率也很低。此時幫浦的效率
則有:.
本系統取油箱容積v= 390l,油箱三邊尺寸比例在1:1:1~1:2:3之間,且通風情況良好,則
取油液溫公升為:
通常工具機取,所以系統溫公升合格。
三、 液壓缸的設計計算
四、 油箱的設計計算
五、 單幫浦整合塊液壓系統原理圖
1. 《液壓系統設計指南》, 哈爾濱理工大學出版.
2. 《機械設計課程設計》, 哈爾濱理工大學機械零件教研室.
3. 《液壓傳動設計手冊》, 上海人民出版社出版.
4. 《機械零件設計手冊》,冶金工業出版社.
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