上料机液压系统课程设计

液压与气压传动

课程设计

姓名：廖聪

学号：2015143227 层次：本科

专业：机械电子工程班级：15机电2班指导教师：刘方方

2017年12月

目录

任务书 (1)

一、明确系统设计的要求，进行工况分析 (2)

1.1 明确系统设计的要求 (2)

1.2 分析液压系统工况 (2)

二、确定液压缸主要参数 (4)

2.1 初选液压缸的工作压力 (4)

2.2 计算液压缸主要参数 (5)

2.3 各工作阶段的时间计算 (5)

2.4 计算液压缸流量、压力和功率 (6)

2.5 绘制液压缸的工况图 (7)

三、液压系统图的拟定 (7)

3.1 液压系统的拟定 (7)

3.2 拟定液压系统原理图 (8)

四、计算与选择液压元件 (10)

4.1 确定液压泵的型号及电动机功率 (10)

4.2 选择阀类元件及辅助元件 (10)

五、验算液压系统的主要性能 (11)

5.1 压力损失验算 (12)

5.2 液压系统的发热和温升验算 (13)

参考文献 (15)

设计心得 (16)

任务书

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90°V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。

请完成以下工作：

1、进行工况分析，绘制工况图。

2、拟定液压系统原理图（A4）。

3、计算液压系统，选择合适的液压元件。

4、编写液压课程设计说明书。

上料机示意图如下：

图1 上料机示意图

一、明确系统设计的要求，进行工况分析

1.1 明确系统设计的要求

上料机是由通用部件和部分专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机器。机器将材料从低的位置运到高的位置，当材料取走后按下按钮，机器从高的位置回到低的位置。实现沿垂直向方向的“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。工作循环拟采用液压传动方式来实现。故拟选定液压缸作执行机构。

1.2 分析液压系统工况

1）运动分析

根据各执行在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循环图，如图1.1所示：

图1.1 上料机动作循环图

2）负载分析

a）工作负载：F L=F G=4500+800=5300N

b）摩擦负载：F f=fF N

sinð

2

，由于工件为垂直起开，所以垂直作用于导航的载荷可由间隙和结构尺寸，可知F N=60N，取f S=0.2,f d=0.1 , V型角，一般为90°，则

静摩擦负载：F fs=f s F N

sin45°=0.2×60

sin45°

=16.97N

动摩擦负载：F fd=f d F N

sin45°=0.1×60

sin45°

=8.49N

c）惯性负载Fa

惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按F=ma=G

g ∆v

∆t

计算。以下合

力只代表大小。

加速F a1=G

g ∆v

∆t

=5300

9.8

×0.04

0.5

=43.27N

减速F a2=G

g ∆v

∆t

=5300

9.8

×0.03

0.5

=32.45N

制动F a3=G

g ∆v

∆t

=5300

9.8

×0.01

0.5

=10.82N

反向加速F a4=G

g ∆v

∆t

=800

9.8

×0.045

0.5

=7.35N

反向制动F a5=G

g ∆v

∆t

=800

9.8

×0.045

0.5

=7.35N

d）各阶段总负载F

计算液压缸各阶段中的总负载F'和液压缸推力F 。考虑密封等阻力，取ηm=0.9，则F=F′

η

，计算结果见表1.1所示。

表1.1 液压缸各中的负载

按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出速度—时间和负载—时间图（如图1.2所示）

图1.2 液压缸的速度—时间和负载—时间图

二、确定液压缸主要参数

2.1 初选液压缸的工作压力

按负载大小根据表2.1选择液压缸工作压力。

表2.1 按负载选择执行元件工作压力表[2]

由液压缸负载计算，按上表初定液压缸工作压力p=1.6MPa 。

2.2 计算液压缸主要参数

按最大负载F max 计算缸筒面积A 得

A =F max p =5946.41.5×106

=3.716×10−3m 2

计算缸筒内径D 得

D =√4A π=√4×3.96×10−3

π

=0.0688m =68.8mm

按计算结果根据表2.2选择缸筒内径标准值。

表2.2 液压缸内径和活塞杆直径标准系列[2]

按标准取：D=63mm 。根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：

D 2D 2−d 2

=45

40，代入数值，解得：d=21mm ，按标准取值：d=22mm 。

活塞宽度：B=0.8D=50.4mm 导向套：C=0.8d=17.6mm

缸筒长度：L=l+B+C=450+50.4+17.6=518mm 计算液压缸有效作用面积为

无杆腔面积：A 1=1

4πD 2=π

4×0.0632=0.00311m 2

有杆腔面积：A 2=1

4π(D 2−d 2)=π

4×(0.0632−0.0222)=0.00274m 2

2.3 各工作阶段的时间计算

1）快上阶段

a 加速=v 1∆t =40×10−30.5=0.08m s 2⁄

s 加速=12a 加速∆t 2=1

2

×0.08×0.52=0.01m