上料机液压系统课程设计

上料机液压系统课程设

计

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液压与气压传动

课程设计

姓

名：廖聪

学

号：7

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

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，液压缸的机械效率为。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

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。

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，如图所示：

图上料机动作循环图

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

sin

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η

m=，则F=F′

η

，计算结果见表所示。

表液压缸各中的负载

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（如图所示）

图液压缸的速度—时间和负载—时间图

二、确定液压缸主要参数

初选液压缸的工作压力

按负载大小根据表选择液压缸工作压力。

表 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=。

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 =5946.41.5×10

6=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

按计算结果根据表选择缸筒内径标准值。

表 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 −d =45

40，代入数值，解得：d=21mm ，按标准取值：d=22mm 。

活塞宽度：B== 导向套：C==

缸筒长度：L=l+B+C=450++=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

各工作阶段的时间计算1）快上阶段

a加速=v1

t

=

40×10−3

0.5

=0.08m s2

⁄

s加速=1

a加速t2=

1

×0.08×0.52=0.01m

t1=s1−s加速

v1

+?t=

0.35−0.01

0.04

+0.5=9s

2）慢上阶段

a减速=v2−v1

t

=

(10−40)×10−3

0.5

=−0.06m s2

⁄

s减速=v1t+1

2

a减速t2=40×10−3×0.5−

1

2

×0.06×0.52=0.0125m

t2=s2−s减速

v2

+?t=

0.1−0.0125

0.01

+0.5=9.25s

3）快退阶段

a反向加速=a反向制动=v3

t

=

0.045

0.5

=0.09m s2

⁄

s反向加速=s反向制动=1

2

a反向加速t2=

1

2

×0.09×0.52=0.0113m

t3=s3−s反向加速−s反向制动

v3

+2?t=

0.4−0.0113−0.0113

0.045

=9.39s

计算液压缸流量、压力和功率

1）流量计算

q快上=A1V1=0.00311×0.04=0.000124m3s⁄=7.464L min

⁄q慢上=A1V2=0.00311×0.01=0.000031m3s⁄=1.866L min

⁄q快上=A1V1=0.00274×0.045=0.000123m3s⁄=7.398L min

⁄2）压力计算

p快上=F快上

A1

=

5898

0.0031

=1.896MPa

p慢上=F慢上

1

=

5898

=1.896MPa

p快退=F快退

A2

=

879.5

0.0027

=0.321MPa