上料机液压系统设计说明书

《液压传动》课程设计说明书

一、液压传动课程设计的目的

1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤。

2、锻炼机械制图，结构设计和工程运算能力。

3、熟悉并会用有关国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。

4、提高学生使用计算机绘图软件（如AUTOCAD、PRO/E等）进行实际工程设计的能力。

二、液压课程设计题目

题目（二）设计一台上料机液压系统，要求该系统完成：快速上升——慢速上升（可调速）——快速下降——下位停止的半自动循环。采用900V型导轨，垂直于导轨的压紧力为60N，启动、制动时间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.9。设计原始数据如下表所示。

试完成以下工作：

1、进行工况分析，绘制工况图。

2、拟定液压系统原理图（A3）。

3、计算液压系统，选择标准液压元件。

4、绘制液压缸装配图（A1）。

5、编写液压课程设计说明书。 上料机示意图如下：

图2 上料机示意图

数

参 据

数 数 据

I II

√

III IV V 滑台自重（N ） 800 1000 1200 1400 1600 工件自重（N ） 4500 5000 5500 5800 6000 快速上升速度（mm/s ） 40 45

50 55 60 快速上升行程（mm ） 350 350 400 420 450 慢速上升速度（mm/s ） ≤10 ≤13 ≤16 ≤18 ≤20 慢速上升行程（mm ） 100 100 100 100 100 快速下降速度（mm/s ） 45 55 55 60 65 快速下降行程（mm ）

400

450

500

550

600

目录

一．工况分析 (2)

二．负载和速度图的绘制 (5)

三．液压缸主要参数的确定 (6)

四．液压系统的拟定 (9)

五．液压元件的选择 (10)

六．液压缸的设计 (11)

七．拟定液压系统原理图 (14)

八．绘制液压缸装配图 (14)

九．参考文献 (14)

一、工况分析

对液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

根据各执行元件在完成一个工作循环内各阶段的速度，绘制以速度为纵坐标，时间或位移为横坐标的速度循环图，掌握一个工作循环中速度的变化情况。如下图所示：

工作循环中速度的变化情况图

2、 动力分析

动力分析是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，图2为上料机液压系统的负载—位移曲线图。

负载—位移曲线图

3、 负载分析

负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。工作机构作直线运动时，液压缸必须克服的负载为：

i F F F F f c ++= 式中：c F —工作阻力

f F —摩擦阻力 i F —惯性阻力 1）

工作负载：

此系统的工作阻力即为工件的自重与滑台的自重。

N F F G c 600010005000=+==

2）摩擦负载：

此系统的摩擦阻力滑台所受阻力，与导轨的形状，放置情况和运动状态有关。

此系统为v 型导轨，垂直放置，故2

sin

α

N

f fF F =

f ---摩擦因数 a---V 型角，一般为90°

由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导轨的载荷可由间隙和结构尺寸求得，已知N F N 60=

N F ：运动部件及外负载对支撑面的正压力。

f ：摩擦系数，分为静摩擦系数（s f 一般取0.2~0.3，d f 一般取

0.05~0.1）

故取：,11.0,18.0==d s f f 则有：静摩擦负载：N F fs 27.1545sin 60

18.0=⨯=

动摩擦负载：N F fd 33.945sin 60

11.0=⨯=

3）惯性负载

惯性负载是运动部件的速度变化时，由其惯性而产生的负载，

可用牛顿第二定律计算：

t v

g G ma F a ∆∆=

= G---运动部件的重量（N ） g---重力加速度，2

8.9s m

g =

△v---速度变化值（s

m ）

△t---起动或制动时间（s ）

加速：N t v g G F a 10.555.0045

.08.960001=⨯=∆∆=

减速：N t v g G F a 31.455.0008

.0045.08.960002=-⨯=∆∆= 制动：N t v g G F a 80.95

.0008

.08.960003=⨯=∆∆=

反向加速：N t v g G F a 35.675.0055

.08.960004=⨯=∆∆= 反向制动：N F t

v

g G F a a 35.6745==∆∆=

根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路。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（m η=0.9）

液压缸各阶段中的负载

工况 计算公式

总负载F （N ） 缸推力F(N)

起动 L fs F F F += 6015.27 6683.63 加速 1a L fd F F F F ++=

6064.43 6738.26 快上 L fd F F F += 6009.33 6677.03 减速 2a L fd F F F F -+= 5964.02 6626.69 工进 L fd F F F +=

6009.33 6677.03 制动

3a L fd F F F F -+=

5999.53

6666.14

反向加速 4a fd F F F += 76.68 85.2 快退 fd F F = 9.33 10.37 制动

5a fd F F F -=

-58.02

-64.47

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）