【正文】 歸檔編號 起止日期 2020 年 3 月 1 日至 4 月 16 日 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 液壓上料機原理設(shè)設(shè)計與液壓缸的設(shè)計 學生姓名： 李培 指導教師： 向老師 所系與專業(yè) 機電工程系機電一體化 班級 機電 20701 所在學期 20202020 學年第 6 學期 學號 2020070112 2020 年 04 月 16 日 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 I 頁 共 44 頁 摘 要 本次設(shè)計主要是完成對液壓上料機原理的設(shè)計與液壓缸的設(shè)計。液壓技術(shù)自 18 世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有 300 年的歷史了，但 其真正的發(fā)展只是在第二次世界大戰(zhàn)后 50 余年的時間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，在機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。 液壓傳動介紹 一、液壓傳動的研究對象 液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械的傳動和自動控制的科學。 2)執(zhí)行裝置 — 把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，一般指作直線運動的液壓缸，作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達等。 4）助裝置 — 指除以上三種外的其他裝置，如油箱、過濾器，分水濾氣器、油霧器、蓄能器等。在典型情況下，發(fā)電機和電動機的功率 質(zhì)量比僅為 165W/KG，而液壓泵和液壓馬達可達 165W/KG，是機電元件的 10 倍，在航空航天技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的液壓馬達可達 6600W/KG。如與電氣控制相配合，可較方便的實現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠程控制。例如，工程機械，礦山機械，壓力機械和航空工業(yè)中采用液壓傳動的主要原因是取結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，輸出力大；機床上采用液壓傳動是取其能在工作過程中方便的實現(xiàn)無級調(diào)速，易于實現(xiàn)頻繁的換向，易于實現(xiàn)自動化。當前液壓技術(shù)正向高壓，高速，大功率，高效，低噪音，經(jīng)久耐用，高度集成化的方向發(fā)展。 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 6 頁 共 44 頁 進入工作介質(zhì)的固體物有四個主要根源，它們是：已被污染的新油，殘留污染，侵染和內(nèi)部生成污染。 b) 殘留污染 — 液壓系統(tǒng)和液壓元件在裝配和沖洗中的殘留物。如灰塵，沙土，切屑以及水分等。 引起的危害 液壓系統(tǒng)的故障有 75%以上是由工作介質(zhì)污染所引起的。這種失效是不能恢復(fù)的退化失效。有時，顆?；蛭廴疚锓赖K閥的歸位，使閥不能完全關(guān)閉，當閥再次打開時，該顆?；蛭廴疚锟赡鼙粵_走，于是，出現(xiàn)一種討厭的間歇失效。 這些故障輕則影響液壓系統(tǒng)的性能和使用壽命，重則損壞元件使元件失導致液壓系統(tǒng)不能工作。其垂直上升工件 1 的重力為5000N，滑臺 2 的重量為 1000N，快速上升行程 350MM，速度要求大于 45mm/s；慢速上升行程為 100mm，其最小速度為 8mm/s；快速下降行程為 450mm，速度要求大于等于 55mm/s，滑臺采用 V 行導軌，其導軌面的夾角 90 度，滑臺與導軌的最大間隙為 2mm，起動加速和減速時間均為 ，液壓缸的機械效率（考慮密封阻力）為 . ㈠負載分析 1. 工作負載 ? ? NNFF GL 60 0010 0050 00 ???? 2. 摩擦負載 2sin ?Nf fFF ? 由于工件為垂直起升，所以垂直作用 于導軌的載荷可由其間隙和機構(gòu)尺寸求得 F=120N，取 fs=， fd= 則有 靜摩擦負載 NNfsF 45s i n1 2 ??? ??????????? 動摩擦負載 NNfdF 45s i n1 2 ??? ??????????? 3. 慣性負載 加速 NNtvgGF a ?????? 減速 NNtvgGF a ??????? 制動 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 8 頁 共 44 頁 NNtvgGF a ?????? 反向加速 NNtvgGF a ?????? 反向制動 NFF aa ?? 根據(jù) 以上的計算，考慮到液壓缸垂直安放，其重量較大，為防止因自重而自行下滑，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平衡回路。 2 計算液壓缸的尺寸 mmmmADPFA242425 4 1 5 ???????????????? 按標準?。?D=63mm 根據(jù)快上和快下的速度比值來確定活塞桿的直徑： 4555222???ddDD 按標準取 d=25mm。 (2) 調(diào)速回路 由工況可知可知，該系統(tǒng)在慢速時速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。高壓泵的輸出流量不得少于 L/min。 過濾器的選用應(yīng)考慮如下幾個方面。 ④ 過濾器所使用的濾材應(yīng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且有足夠的強度。 ⑧ 價格低廉。 型號 通徑 額定流量 調(diào)壓范圍 缸荷壓力 /MPa 重量 1KG YF310B 10 63 外形尺寸見 P215 34EF3YE10B 3：工作數(shù)量 4：通油路數(shù) E 干式直流型 F3 固定表達形式 Y 滑閥機能代號 E：公稱壓 力 16Mpa 10：通徑 MM B 復(fù)位形式 《液壓元件手冊》黎啟柏 6 單向 順序閥 AXF3— 10B 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 15 頁 共 44 頁 AXF— 單項順序閥 3— 結(jié)構(gòu)代號 10— 通徑 10mm B 板式安裝 《液壓元件手冊》黎啟柏 P219 順序閥 7 液控單向 閥 YAF3— Ea10B 板式連接 通徑 壓力 流量 開啟壓力 控制壓力 YAF3— Ea10B 10mm 16MPa 40L/min 《液壓元件手冊》黎啟柏 P259 表 3310 8 二位二通電磁換向閥 22EF3— E10B 2：工作位置數(shù) 2：通油路數(shù) E 公稱壓力 10 通徑 B 板式 9 單向調(diào)速閥 AQF3— E10B 通徑 10 額定壓力 16MPa 最高使用壓力 20MPa 最小穩(wěn)定流量 50cm/min 最大流量 50L/min 使用油溫 1060 油液粘度 7— 320 最低工作壓力 重量 10 壓力表 Y— 100T Y 彈簧壓力表 100 壓力表直徑 mm T 徑向有邊 生產(chǎn)廠：無錫雪浪儀表廠，沈陽儀表廠，宜昌儀 表廠，西安儀表廠 ，無錫市特種壓力表廠 《液壓系統(tǒng)設(shè)計元器件選型手冊》 周恩濤 編 P809 P810 11 壓力表開關(guān) 12 電動機 Y90S6 Y90S6 額定功 轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率因數(shù) 轉(zhuǎn)動慣量 質(zhì)量 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 16 頁 共 44 頁 率 0.75 kw 910r/min A 23kg 《機械設(shè)計通用手冊》 張展 液壓系統(tǒng)的性能驗算 1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定 根據(jù)計算慢上時管道內(nèi)的油液流動速度約 ,通過的流量 為,數(shù)值較小，主要壓力損失為調(diào)速閥兩端的壓降；此時功率損失最大；而在快下時滑臺及活塞組件的重量由背壓閥所平衡，系統(tǒng)工作壓力很低，所以不必驗算，因而必須以快進位依據(jù)來計算卸荷和溢流閥的調(diào)定壓力，由于供油流量的變化，其快上時液壓缸的速度為 smmsmAqv p ??? ??? 此時油液在進油液在進油管的流速為 smsmAqpv 6 3 ??? ??? ? ?? ⑴ 沿程壓力損失 首先要判別管中的流態(tài)，設(shè)系統(tǒng)采用 N32 液壓油。 ⑷壓力閥的調(diào)定值 雙聯(lián)泵系統(tǒng)中卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該滿足快進的要求，保證雙泵同向系統(tǒng)供油，因而卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)略大于快進時泵的供油壓力 ? ? MP aMP apAFp p ??????? 所以卸荷閥的調(diào)壓壓力應(yīng)取 為宜。 室溫 為 C?20 ，熱平衡溫度為CC ?? ? ，沒有超出允許范圍。另外，按缸的特殊用途分，可分為串聯(lián)缸 增壓缸 增速缸 步進缸等。 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 19 頁 共 44 頁 當采用法蘭連接時，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，但要求缸筒部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入 螺釘。采用螺紋連接，體積小、重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于無縫鋼管或鑄鋼的缸筒上?？紤]到缸筒與缸蓋 的連接方式，決定采用螺紋連接和法蘭連接。整體式和焊接式結(jié)構(gòu)簡單 軸向尺寸緊湊，但損壞后需要整體更換。介于綜合考慮宜采用螺紋式防松。外泄漏導致流量減少，不僅污染環(huán)境，有可能引起火災(zāi)，嚴重時嗨可能引起設(shè)備故障和人身事故。液壓缸的密封主要指活塞 活塞桿處的動密封和缸蓋等處的靜密封。間隙密封屬于非接觸式密封，它是靠相對運動件配合面之間的微小間隙來防止泄漏，實施密封，常用于柱塞式液壓泵中柱塞和缸體配合 圓柱滑閥的摩擦副的配合中。 密封圈密封 1， O型圈 O型密封圈是由耐油橡膠制成的截面為圓形的圓環(huán)，它具有良好的密封性能，且機構(gòu)緊湊，運動件的摩擦阻力小，裝卸方便，容易制造，價格便宜，故在液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。是一種密封性 穩(wěn)定性 和耐壓性較好 摩擦阻力小 壽命較長的密封圈，故應(yīng)用也很普遍。當活塞速度大于 時，缸內(nèi)緩沖結(jié)構(gòu)不可能吸收全部動能，須在缸外加裝制動結(jié)構(gòu)，主要方式是在油路中增加切斷功能或吸收能量功能。參見《新編實用液壓技術(shù)手冊》張 崗主編 P236 液壓缸工作行程 由設(shè)計要求快上 350mm 慢上 100 行程 450mm 查 P234 同上 液壓缸行程系列（ GB/T23491980） 第 2 系列，取 450。 無錫職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 第 21 頁 共 44 頁 缸筒與缸底連接是法蘭連接 螺釘是內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M3（ GB/T ）參見《機械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計指導用書》（第三版） P114 附表 54 缸頭與缸蓋的連接是用 螺釘是內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M5（ GB/T ）參見《機械設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計指導用書》（第三版） P114 附表 54 液壓缸油口設(shè)計 油口孔是壓力油進出液壓缸的直接通道，雖然只是一個孔，但不能輕視其作用。液壓缸進出油口的連接形式有螺紋 方形防蘭 矩形法蘭等。 3. 活塞桿的熱處理：粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為 229— 285HB，必要時，在經(jīng)高頻淬火，硬度達 45— 55HRC。 7. 活塞桿與導向套采用 H8/f7 配合，與活塞的連接可采用 H8/h8 配合。因 20 號鋼的力學性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。鑄鋼一般采用 ZG25 ZG35 和ZG45 等。 ②缸體內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 9 10 11 級精度選用，圓柱度公差值可按 8 級精度選用。 ⑥為防止腐蝕和提高壽命，內(nèi)徑表面可鍍 ，鍍后在進行拋光，缸體外圖耐蝕油漆。 ② 外徑 D 對內(nèi)徑 D1 的徑向跳動公差值，按 7 8 級精度選取。本次畢業(yè)設(shè)計工作是對我大學 三 學知識的一個總結(jié)，在這期間，無論是資料的查閱、調(diào)研、方案的論證及設(shè)計校核計算都給我的業(yè)務(wù)素質(zhì)、個人能力的培養(yǎng)提供了一個難得的機會，令我回顧這些天來的設(shè)計過程，我學到許多實際問題的解決方法，為以后在工作崗位上的繼續(xù)深造打下了基礎(chǔ)。 學校在畢業(yè)之際安排了這樣一次與本專業(yè)相關(guān)的設(shè)計是完全必要。陳老師高深的學術(shù)造詣、 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。 it is important to know the salient features of each type． For example， fluid systems call transmit power more economically Over greater distances than Can mechanical types． However。 bearings，reduction gears， etc． are eliminated． This provid