液压缸的设计说明书
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液压课程设计说明书1. 设计任务和要求1.1 设计任务本课程设计旨在通过液压系统的设计与实现,让学生掌握液压元件的工作原理、选型依据及系统设计方法。
设计内容包括:•确定液压系统的类型和应用场合;•选择合适的液压元件;•设计液压系统的工作原理和流程;•计算液压系统的主要参数;•绘制液压系统原理图;•设计液压系统的电气控制系统;•分析液压系统的性能和优缺点;•编写设计说明书。
1.2 设计要求•系统应具备的基本功能和性能要求;•系统应具备的可扩展性和可靠性;•系统应具备的节能和环保特性;•系统应具备的安装、调试和维护方便性。
2. 液压系统的设计步骤2.1 分析系统需求了解液压系统的应用场合、功能要求和工作原理,明确设计的目标和内容。
2.2 选择液压元件根据系统需求,选择合适的液压泵、液压缸、控制阀等元件,并确定其规格和性能参数。
2.3 设计液压系统原理图根据元件选型,绘制液压系统的原理图,包括系统的布局、连接方式、控制逻辑等。
2.4 计算液压系统主要参数依据系统需求和元件性能,计算液压系统的主要参数,如流量、压力、功率等。
2.5 设计液压系统的电气控制系统根据液压系统的工作原理和流程,设计相应的电气控制系统,包括控制电路、传感器、执行器等。
2.6 分析液压系统的性能和优缺点对设计的液压系统进行性能分析,评价其优点和不足之处,并提出改进措施。
2.7 编写设计说明书整理设计过程的相关资料,编写液压课程设计说明书,包括设计任务、设计要求、设计步骤、系统原理、元件选型、参数计算、电气控制、性能分析等内容。
3. 液压系统设计注意事项•确保系统安全可靠,避免因设计不合理导致的故障和事故;•考虑系统的可维护性和易损件的更换方便性;•合理利用现有资源,尽量减少成本;•注重系统性能的优化,提高能源利用效率。
4. 设计成果评价•完成设计说明书的要求,内容完整、条理清晰;•液压系统原理图设计正确,符号规范;•计算数据准确,公式引用正确;•性能分析合理,能够反映系统的优缺点;•设计过程中能够遵循相关规范和标准。
目录1设计的依据、原则和步骤 (3)1.1引言 (3)1.2设计的依据 (3)1.3设计的一般原则 (3)1.4设计的一般步骤 (4)2设计的题目、技术参数、目的和要求 (5)2.1设计题目 (5)2.2设计技术参数 (5)2.3设计目的 (5)2.4设计要求 (5)3液压缸缸体结构形式的确定 (5)3.1结构初型 (5)4液压缸性能参数与结构参数的计算 (6)4.1液压缸工作负载力分析和计算 (6)4.2 液压缸的液压力计算和工作压力的选择 (7)4.3液压缸速度比的确定 (7)4.4液压缸速度计算和流量选择 (7)4.5液压缸综合结构参数及安全系数的选择 (8)5缸筒设计与计算 (8)5.1缸筒与缸盖的连接形式 (8)5.2对缸筒的要求及材料选择 (11)5.3缸筒的计算 (11)5.4缸筒加工的技术要求 (13)5.5缸筒头部法兰厚度 (14)5.6缸筒—缸盖的连接计算 (14)5.7 缸盖的材料和技术要求 (15)5.8缸盖厚度的确定 (15)5.9最小导向长度的确定 (16)5.10缸体长度的确定 (16)6活塞组件设计 (16)6.1活塞设计 (16)6.2活塞与活塞杆的连接结构 (17)6.3活塞杆设计 (17)6.4活塞杆及连接件强度校核 (19)6.5活塞杆液压缸稳定性校核 (20)7液压缸油口和排气装置设计 (21)7.1油口设计 (21)7.2排气装置设计 (22)参考文献 (22)双活塞杆双作用活塞式液压缸结构设计1设计的依据、原则和步骤1.1引言一部现代机器通常由机架、原动机、传动装置和工作机构四个主要部分构成,其中机架为载体,原动机的作用是进行能量形式的转换,为机器提供适当形式的动力,传动装置的作用是进行动力的传递,工作机构即执行机构,其作用是消耗能量而做功。
如果原动机将其他形式的能转换成液压能,执行元件消耗液压能而做功,则称为液压机械或液压机。
液压机械的执行元件即做功元件是液压马达和液压缸。
课程设计课程名称机电液综合设计项目题目名称卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置设计学生学院机电工程学院专业班级08级机电(6)班学号学生姓名指导教师2011年12 月18 日广东工业大学课程设计任务书卧式半自动组合机床液压系统及其有关装置题目名称设计学生学院机电工程学院专业班级08机电6班姓名柳展雄学号3108000566一、课程设计的内容综合应用已学的课程,完成卧式半自动组合机床的液压系统的原理设计、液压系统的设计计算、液压系统元部件的选择、液压基本回路的实验验证、液压集成油路的设计、液压集成块的设计等。
二、课程设计的要求与数据1.机床系统应实现的自动工作循环(手工上料)→(手动启动) →工件定位(插销)→夹紧工件→动力头(工作台)快进→慢速工进→快退→停止→工件拔销→松开工件→(手工卸料).要求工进完了动力头无速度前冲现象.工件的定位、夹紧应保证安全可靠,加工过程中及遇意外断电时工件不应松脱,工件夹紧压力、速度应可调,工件加工过程中夹紧压力稳定。
2.工件最大夹紧力为F j;工件插销定位只要求到位,负载力小可不予计算. 3.动力头快进、快退速度v1;工进速度为v2可调,加工过程中速度稳定;快进行程为L1,工进行程为L2;工件定位、夹紧行程为L3,夹紧时间t=1s。
4.运动部件总重力为G,最大切削进给力(轴向)为F t;5.动力头能在任意位置停止,其加速或减速时间为△t;;工作台采用水平放置的平导轨,静摩擦系数为f s,动摩擦系数为f d。
设计参数表三、课程设计应完成的工作(一)液压系统设计根据设备的用途、特点和要求,利用液压传动的基本原理进行工况分析,拟定合理、完善的液压系统原理图,需要写出详细的系统工作原理,给出电磁铁动作顺序表。
再经过必要的计算确定液压有关参数,然后按照所得参数选择液压元件、介质、相关设备的规格型号(或进行结构设计)、对系统有关参数进行验算等。
(二)系统基本回路的实验验证以小组为单位设计实验验证回路,经老师确认后,由该组成员共同去液压实验室在实验台上进行实验验证。
设计内容:1.液压传动方案的分析2.液压原理图的拟定3.主要液压元件的设计计算(例游缸)和液压元件,辅助装置的选择。
4.液压系统的验算。
5.绘制液压系统图(包括电磁铁动作顺序表,动作循环表,液压元件名称)A4一张;绘制集成块液压原理图A4一张;油箱结构图 A4一张;液压缸结构图A4一张。
6.编写设计计算说明书一分(3000-5000字左右)。
一、明确液压系统的设计要求对油压机液压系统的基本要求是:1)为完成一般的压制工艺,要求主缸驱动滑块实现“快速下降——压制——保压——快速回退——原位停止”的工作循环,具体要求可参看题目中的内容。
2)液压系统功率大,空行程和加压行程的速度差异大,因此要求功率利用合理。
3)油压机为高压大流量系统,对工作平稳性和安全性要求较高。
二、液压系统的设计计算 1. 进行工况分析,绘制出执行机构的负载图和速度图液压缸的负载主要包括:外负载、惯性阻力、重力、密封力和背压阀阻力(1) 外负载:压制时外负载:=50000 N快速回程时外负载:=8000 N(2) 移动部件自重为:N(3) 惯性阻力:式中:g——重力加速度。
单位为。
G——移动部件自重力。
单位为。
——在t时间内速度变化值。
单位为。
——启动加速段或减速制动段时间。
单位为。
(4) 密封阻力:一般按经验取(F为总负载)在在未完成液压系统设计之前,不知道密封装置的系数,无法计算。
一般用液压缸的机械效率加以考虑,。
(5) 背压阻力:这是液压缸回油路上的阻力,初算时,其数值待系数确定后才能定下来。
根据以上分析,可计算出液压缸各动作阶段中负载,见表1:工况计算公式液压缸的负载(N)启动、加速阶段稳定下降阶段F =压制、保压阶段快退阶段表1(6) 根据上表数据,绘制出液压缸的负载图和速度图2. 拟定液压系系统原理图3. 确定液压缸主要尺寸 (1) 工作压力的确定工作压力可根据负载大小及设备类型来确定由文献<一>表2-1,根据,选定工作压力(2) 计算液压缸的内径D和活塞杆直径按,油缸的机械效率,由文献<一>式2-1:由文献<一>表2-5,液压缸尺寸系列表,将直径圆整成标准直径由文献<一>表2-4,液压缸内径D与活塞杆直径d的关系,取由文献<一>表2-6,活塞杆直径系列,取无杆腔面积:有杆腔面积:按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度:,所以满足最小稳定速度要求。
液压缸设计规范范文液压缸是一种常用的液压元件,广泛应用于各个工业领域。
设计规范对液压缸的设计和制造起着重要的指导作用。
下面将从设计原则、结构设计、制造和检测等方面介绍液压缸的设计规范。
设计原则:1.力学原则:液压缸的设计应满足机械强度和刚度的要求,以确保在工作条件下不发生变形和振动。
2.密封原则:液压缸的设计应采用可靠的密封结构,以确保液压缸的密封性能和工作寿命。
3.动力原则:液压缸的设计应满足给定的工作条件和要求,以保证液压缸具有足够的工作压力和速度。
4.可靠性原则:液压缸的设计应考虑到使用寿命、可靠性和安全性等因素,以确保液压缸的长期稳定工作。
结构设计:1.缸体设计:液压缸的缸体应具有充分的强度和刚度,以承受工作压力和荷载。
缸体的内腔应光滑且无明显凹凸坑洞,以减小液压缸内流体的泄露和阻力。
2.活塞设计:液压缸的活塞应具有充分的强度和密封性能。
活塞的直径和有效面积应根据工作条件进行合理选择,以满足要求的工作压力和运动速度。
3.密封设计:液压缸的密封系统应具有良好的密封性能和可靠性。
应选择适当的密封装置,如密封圈、密封垫等,以避免泄漏和污染。
4.支承设计:液压缸的支承结构应具有足够的强度和刚度,以承受工作荷载和防止不正常运动。
支承结构的设计应考虑到液压缸的安装和维护便利性。
制造要求:1.材料选择:液压缸的缸体和活塞等关键部件应选用高强度、高刚度和耐磨损的材料,经过热处理等工艺,以确保其机械性能和使用寿命。
2.加工工艺:液压缸的加工工艺应符合相关标准和规范,以确保关键尺寸和形位公差的精度和可靠性。
3.涂层处理:液压缸的关键部件可进行表面涂层处理,如镀铬、电镀等,以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
4.装配工艺:液压缸的装配应严格遵循相关规范和要求,以确保各部件之间的配合精度和装配质量。
检测要求:1.尺寸检测:液压缸在制造过程中,应进行各关键尺寸和形位公差的检测,以确保液压缸的装配质量和性能。
2.密封性检测:液压缸的密封系统应进行密封性能的测试,以确保液压缸的密封效果及使用寿命。
一、设计要求要求液压系统完成的工作循环是:工件定位----工件夹紧----进给缸快进----进给缸工进----进给缸快退到原位----工件松开----拔定位销。
工件的定位、夹紧都采用液压控制,运动部件的总重量为9800N ,快进与快退速度均为6 m/min ,快进行程为100mm ,工进速度为60--1000 mm/min ,工进行程为50mm ,最大切削力为30468N ,采用平面导轨,往复运动加、减速时间均为0.2s ,夹紧力为152340N ,采用两个夹紧缸,夹紧缸行程为20mm ,夹紧时间为1s 。
二、液压缸的主要设计计算1、负载与运动分析液压缸工况分析图 (手绘)液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。
液压缸的工作压力按负载确定。
对于不同用途的液压设备,由于工作条件不同,采用的压力范围也不同。
该设计是一钻床,负载由以下计算可知:N F L 30468=sV V g G Gfma GfF ssi s 11F F 出末进-⨯+=+=+=sV V gG Gfma GfF ddi d 22F F 出末退-⨯+=+=+=d L d L Gf F F +=+=F F 工F 进----快进时的压力 s f ----静摩擦力s F ----静压力 m----质量i F ----惯性力 V 末1----快进时的末速度G----自重力 V 出1-----快进时的初速度 V 末2----快退时的末速度 V 出2----快退时的初速度S----启动换向时间 a----加速度G=9800N F 切=G=9800N V 末1=6m/min=0.1m/s g=9.8m/s2 V 末2=6m.min=0.1m/s V 出1=0m/min=0m/s V 出2=0m/s S=0.2 s f =0.2 d f =0.1sV V gG Gfma GfF ssi s 11F F 出末进-⨯+=+=+==2460NsV V gG Gfma GfF ddi d 22F F 出末退-⨯+=+=+==1480Nd L d L Gf F F +=+=F F 工=31448NF 工>F 进 F 工>F 退由上可知:负载为31448N 。
液压缸设计指导书温馨推荐您可前往百度文库小程序享受更优阅读体验不去了立即体验一、设计目的油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。
具有结构简单,工作可靠,制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。
因此,广泛应用于工业生产各部门。
其主要应用有:工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构,起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构,矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置,建筑机械中的打桩机,冶金机械中的压力机,汽车工业中自卸式汽车和高空作业车,智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。
它们所用的都是直线往复运动油缸,即推力油缸。
所以进一步研究和改进液压缸的设计制造,提高液压缸的工作寿命及其性能,对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。
通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务,提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,学会查阅参考书和工具书的方法,提高编写技术文件的能力,进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练,为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。
二、设计要求1、每个参加课程设计的学生,都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。
2、设计说明书和设计计算书要层次清楚,文字通顺,书写工整,简明扼要,论据充分。
计算公式不必进行推导,但应注明公式中多符号的意义,代入数据得出结果即可。
3、说明书要有插图,且插图要清晰、工整,并选取适当此例。
说明书的最后要附上草图。
4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定,符合国家标准。
5、学生在完成说明书、图纸后,准备进行答辩,最后进行成绩评定。
三、设计任务设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。
四、设计依据和设计步骤油缸是液压传动的执行元件,它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。
不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。
因此在设计油缸之前,首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。
主机的用途和工作条件,工作机构的结构特点,负载值,速度,行程大小和动作要求,液压系统所选定的工作压力和流量等。
液压缸的设计一、液压缸类型与安装方式的确定当下各种液压缸规格品种比较少,主要是因各种机械对液压缸的要求差别太大。
比如对液压缸的内径、活塞杆直径、液压缸的行程和连接方式等要求不一样。
由于本次液压设计主要是实现立式快速的原则,故选双作用单活塞杆立式快速液压缸的设计。
因为是活塞式,故用螺纹连接。
二、液压缸的结构设计1、缸体与缸的连接缸体与缸的连接形式较多,有拉杆连接、法兰连接、内半环连接、焊接连接、内螺纹连接等。
在此选用法兰连接,如下图所示:这种连接结构简单,装拆方便。
3、活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接大多采用螺纹连接结构和卡键连接结构。
螺纹连接结构形式简单实用,应用较为普遍;卡键连接机构适用于工作压力较大,工作机械振动较大的油缸。
因此从多方面的因素考虑选择螺纹连接结构。
4、液压缸缸体的安全系数对缸体来说,液压力、机械力和安全系数有关的因素都对缸体有影响。
液压缸因压力过高丧失正常工作能力而破坏,往往是强度问题、刚度和定性问题三种形式给表现出来,其中最重要的还是强度问题。
要保证缸体的强度,一定要考虑适当的安全系数。
三、液压缸的主要技术性能参数的计算(一)、压力所谓压力,是指作用在单位面积上的负载。
从液压原理可知,压力等于负载力与活塞的有效工作面积之比。
P=F/A(N/m2)式中:F—作用在活塞上的负载力(N)A—活塞的有效工作面积(m2)从上述可知,压力值的建立是因为负载力的存在而产生的,在同一个活塞的有效工作面积上,负载越大,所需的压力就越大,活塞产生的作用力就越大。
如果活塞的有效工作面积一定,压力越大,活塞产生的作用力就越大。
由此可知:1、根据负载力的大小,选择活塞面积合适的液压缸和压力适当的液压泵。
2、根据液压泵的压力和负载力,设计和选用合适的液压缸。
3、根据液压缸的压力和液压缸的活塞面积,确定负载的重量。
在液压系统中,为了便于液压元件和管路的设计选用,往往将压力分级。
见下表因本次液压缸的设计要求中已知的公称压力为30Mpa,由表1.1可知,本此液压缸属于高压。
目录设计题目---------------------------------------------------------------------------2液压缸的选型---------------------------------------------------------------------2液压缸主要参数的计算液压缸主要性能参数-----------------------------------------------------2缸筒内径( 缸径) 计算--------------------------------------------------2缸壁壁厚的计算------------------------------------------------------------2流量的计算------------------------------------------------------------------3底部厚度计算---------------------------------------------------------------4最小导向长度的确定------------------------------------------------------4主要零部件设计与校核缸筒的设计------------------------------------------------------------------5缸筒端盖螺纹连接的强度计算-----------------------------------------6缸筒和缸体焊缝连接强度的计算--------------------------------------6活塞设计----------------------------------------------------------------------7活塞的密封-------------------------------------------------------------------8活塞杆杆体的选择----------------------------------------------------------8活塞杆强度的校核----------------------------------------------------------8液压缸稳定性校核----------------------------------------------------------9活塞杆的导向、密封和防尘---------------------------------------------9致谢-----------------------------------------------------------------------------10参考文献-------------------------一.设计题目双作用单杆活塞式液压缸设计主要设计参数:系统额定工作压力: p= 25( Mpa) 驱动的外负载: F =50( KN)液压缸的速度比: λ=1.33 液压缸最大行程: L =640 (mm)液压缸最大伸出速度: λ=4 (m/min) 液压缸最大退回速度: v t =5.32(m/min)缸盖连接方式: 螺纹连接液压缸安装方式: 底座安装缓冲型式: 杆头缓冲二.液压缸的选型液压缸是液压装置中将液压能转换为机械能, 实现直线往复运动或摆动往复运动的执行元件。
佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业(卓越工程师)说明书题目单杆活塞式液压缸的设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化(卓越工师)组员曾瑶瑶、王健跃、杨兰、沈宜斌指导教师臧克江完成日期2016年6月佳木斯大学机械工程学院目录设计要求 (II)第1章缸的设计 (1)1.1 液压缸类型和结构型式的确定 (1)1.1.1结构类型 (1)1.1.2局部结构及选材初选 (1)1.2液压缸主要尺寸的确定 (2)1.2.1 液压缸筒的内径D的确定 (2)1.2.2 活塞杆直径d的确定 (2)1.2.3 缸筒长度l的确定(如图1-3) (3)1.2.4 导向套的设计 (3)1.3活塞及活塞杆处密封圈的选用 (4)1.4缓冲装置设计计算 (4)第2章强度和稳定性计算 (7)2.1缸筒壁厚和外径计算 (7)2.2缸底厚度计算 (7)2.3 活塞杆强度计算 (7)致谢 (8)参考文献 (9)设计要求设计单杆活塞式液压缸;系统压力:10MPa;系统流量:100L/min;液压缸行程:450mm;速度:30mm/s;液压缸输出力:5000N;油口尺寸:M24*1.5,且两油口尽可能在缸筒的缸底侧;液压缸与外界联接方式缸底固定,活塞杆为耳环联接。
第1章缸的设计1.1 液压缸类型和结构型式的确定1.1.1结构类型1、采用单作用单杆活塞缸;2、液压缸的安装形式采用轴线固定类中的头部内法兰式安装在机器上。
法兰设置在活塞杆端的缸头上,内侧面与机械安装面贴紧,这叫头部内法兰式。
液压缸工作时,安装螺栓受力不大,主要靠安装支承面承受,所以法兰直径较小,结构较紧凑【1】。
这种安装形式在固定安装形式中应用得最多。
而且压力机的工作时的作用力是推力,则采用图1-1的安装形式。
图1-1安装形式1.1.2局部结构及选材初选1、缸筒的材料采用45号无缝钢管(如图1-2);图1-2缸筒的设计2、缸底的材料:采用45号钢,与缸筒采用法兰连接【2】;3、缸盖:采用45号钢,与缸筒采用法兰连接;4、缸体与外部的链接结构为刚性固定:采用头部内法兰式连接;5、活塞:活塞采用铸铁;6、活塞杆:活塞缸采用45号钢,设计为实心;7、排气装置:在缸筒尾端采用组合排气塞;8、密封件的选用:活塞和活塞杆的密封件采用O形密封圈加挡圈【3】。
液压系统设计说明书一、设计概述液压系统是一种将动力转换为机械能的传动系统,广泛应用于各种工业设备和机器中。
本次设计的液压系统主要应用于挖掘机的操作,该系统需要具备高效率、高可靠性、低能耗和易于维护的特点。
二、系统组成1. 液压泵:液压泵是液压系统的核心部件,负责提供压力油。
本设计选用柱塞泵,其具有高压力、高效率、长寿命等优点。
2. 液压缸:液压缸是将液压能转换为机械能的执行元件。
本设计选用双作用活塞缸,以满足挖掘机在挖掘和提升等不同工况下的需求。
3. 控制阀:控制阀用于控制液压油的流向和流量,从而实现执行元件的运动控制。
本设计选用方向控制阀和压力控制阀,以实现挖掘机的各种动作。
4. 油箱:油箱是液压系统的油液储存部件,具有散热、沉淀杂质等功能。
本设计选用封闭式油箱,以减少油液污染和散热不良等问题。
5. 管路与接头:管路与接头用于连接液压元件,保证液压油的流动畅通。
本设计选用耐高压、耐腐蚀的管路和标准接头,以提高系统的可靠性和安全性。
三、系统特点1. 高效率:本设计采用高效率的柱塞泵,可有效降低能量损失,提高系统效率。
2. 高可靠性:选用高质量的液压元件和管路,采用标准化的连接方式,提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 低能耗:通过优化液压元件的参数和系统布局,降低能耗,符合绿色环保要求。
4. 易于维护:采用模块化设计,便于拆卸和维修;同时,选用易于购买的标准件,降低了维护成本。
四、系统控制本设计的液压系统采用手动控制和自动控制相结合的方式。
手动控制主要用于初次的设备调试和应急情况下的操作;自动控制则根据预设的程序,自动完成挖掘机的各种动作。
在自动控制中,还引入了传感器和电液比例阀等智能控制元件,以提高控制的精度和响应速度。
五、系统安全为确保系统的安全运行,采取了以下措施:1. 设置溢流阀和减压阀等安全保护装置,防止过载和压力过高对系统造成损坏;2. 在油箱中设置液位计和温度计,实时监测油液的液位和温度,防止油液不足或温度过高对系统造成影响;3. 在管路中设置过滤器,防止杂质进入系统对元件造成损坏;4. 设置报警装置,当系统出现异常情况时,及时发出报警信号并切断电源,确保设备和人员的安全。
绪论— — — — — — — — — — — — — — 第3页第1章液压传动的基础知识 — — — — — — — — 第4页1.1 液压传动系统的组成 — — — — — — — — 第4页1.2 液压传动的优缺点 — — — — — — — — — 第4页1.3 液压传动技术的发展及应用 — — — — — — 第6页第2 章液压传动系统的执行元件——液压缸 — — — — — — — — — — 第8页2.1 液压缸的类型特点及结构形式 — — — — ——第8页2.2 液压缸的组成 — — — — — — — — — — 第11页第3章 D G型车辆用液压缸的设计— — — — — — 第19页3.1 简介 — — — — — — — — — — — — — 第19页 3.2 DG型液压缸的设计----------- — — — — — 第20页第4章液压缸常见故障分析与排除方法— — — — — 第27页总结— — — — — — — — — — — — — — 第29 页绪论第一章液压传动的基础知识1.1液压传动系统的组成液压传动系统由以下四个部分组成:〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能,为系统提供动力。
〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。
它们的功能是将液体的压力能转换成机械能,以带动负载进行直线运动或者旋转运动。
〈3〉控制元件——压力、流量和方向控制阀。
它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向,以保证执行元件达到所要求的输出力(或力矩)、运动速度和运动方向。
〈4〉辅助元件——保证系统正常工作所需要的辅助装置。
包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。
〈5〉工作介质---工作介质即传动液体,通常称液压油。
液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。
1.2液压传动的优缺点优点:〈1〉体积小、重量轻,单位重量输出的功率大(一般可达32M P a,个别场合更高)。
液压缸标准系列液压缸标准系列是一组经过设计、制造和测试,用于实现特定功能的液压执行器。
它们通常由液压缸体、活塞、活塞杆、密封件和连接件等组成,并按照国家标准和行业规范进行设计和制造。
液压缸标准系列的应用范围广泛,包括但不限于以下领域:1.工程机械:液压挖掘机、装载机、起重机、推土机等。
2.汽车工业:液压助力转向器、刹车系统、悬挂系统等。
3.机床工业:液压压力机、液压剪切机、液压卡盘等。
4.冶金工业:液压轧机、液压顶升系统等。
5.船舶工业:液压舵机、液压推进器等。
以下是对液压缸标准系列的详细说明:一、设计与制造1.液压缸体:是液压缸的主要组成部分,通常由耐高压的金属材料制成,如铸钢、铸铁等。
液压缸体内部通常加工有与活塞相配合的密封面和润滑通道等。
2.活塞:是液压缸的执行元件,通常由金属或非金属材料制成,具有较好的耐磨性和抗压力性能。
活塞上加工有密封圈槽和润滑孔等。
3.活塞杆:是活塞与外部负载连接的杆件,通常由高强度钢制成。
活塞杆的一端与活塞连接,另一端通过连接件与外部负载连接。
4.密封件:是防止液压油泄漏和空气进入液压缸的重要部件,包括活塞密封圈、活塞杆密封圈和缸筒密封圈等。
密封件通常由耐高压、耐磨的材料制成。
5.连接件:用于将液压缸与外部负载连接起来,包括螺栓、螺母、连接板等。
在设计与制造过程中,需要考虑以下几个方面:1.确定液压缸的规格和尺寸,以满足所需推力、行程和压力的要求。
2.选择合适的材料和加工工艺,以保证液压缸的结构强度和密封性能。
3.进行必要的试验和检测,确保液压缸的性能和质量符合要求。
二、分类与选型液压缸标准系列按照结构形式和应用领域可以分为多种类型,包括单作用液压缸、双作用液压缸、差动液压缸、柱塞式液压缸等。
不同类型的液压缸具有不同的特点和适用场合。
例如,单作用液压缸只能实现单一方向的推力输出,适用于需要往复运动的场合;双作用液压缸可以实现双向推力输出,适用于需要同步或不同步操作的场合。
设计内容:
1.液压传动方案的分析
2.液压原理图的拟定
3.主要液压元件的设计计算(例游缸)和液压元件,辅助装置的选择。
4.液压系统的验算。
5.绘制液压系统图(包括电磁铁动作顺序表,动作循环表,液压元件名称)A4一张;绘制集成块液压原理图A4一张;油箱结构图 A4一张;液压缸结构图A4一张。
6.编写设计计算说明书一分(3000-5000字左右)。
一、明确液压系统的设计要求
对油压机液压系统的基本要求是:
1)为完成一般的压制工艺,要求主缸驱动滑块实现“快速下降——压制——保压——快速回退——原位停止”的工作循环,具体要求可参看题目中的内容。
2)液压系统功率大,空行程和加压行程的速度差异大,因此要求功率利用合理。
3)油压机为高压大流量系统,对工作平稳性和安全性要求较高。
二、液压系统的设计计算 1. 进行工况分析,绘制出执行机构的负载图和速度图
液压缸的负载主要包括:外负载、惯性阻力、重力、密封力和背压阀阻力
(1) 外负载:
压制时外负载:=50000 N
快速回程时外负载:=8000 N
(2) 移动部件自重为:
N
(3) 惯性阻力:
式中:g——重力加速度。
单位为。
G——移动部件自重力。
单位为。
——在t时间内速度变化值。
单位为。
——启动加速段或减速制动段时间。
单位为。
(4) 密封阻力:
一般按经验取(F为总负载)
在在未完成液压系统设计之前,不知道密封装置的系数,无法计算。
一般用液压缸的机械效率加以考虑,。
(5) 背压阻力:
这是液压缸回油路上的阻力,初算时,其数值待系数确定后才能定下来。
根据以上分析,可计算出液压缸各动作阶段中负载,见表1:
表1
(6) 根据上表数据,绘制出液压缸的负载图和速度图
2. 拟定液压系系统原理图
3. 确定液压缸主要尺寸 (1) 工作压力的确定
工作压力可根据负载大小及设备类型来确定
由文献<一>表2-1,根据,选定工作压力(2) 计算液压缸的内径D和活塞杆直径
按,油缸的机械效率,由文献<一>式2-1:
由文献<一>表2-5,液压缸尺寸系列表,将直径圆整成标准直径
由文献<一>表2-4,液压缸内径D与活塞杆直径d
的关系,取
由文献<一>表2-6,活塞杆直径系列,取
无杆腔面积:
有杆腔面积:
按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度:
,所以满足最小稳定速度要求。
(3) 计算液压缸各运动阶段的压力、流量和功率
根据上述所确定液压缸D和d 以及工进时背压力,则可估算出液压缸各个工作阶段中的压力、流量和功率如表2所示。
并以此用坐标法绘制出“液压缸工况图”,此图可直观看出液压缸各运动阶段主要参数变化情况,如图4所示。
V
P=p q
4. 确定液压缸的规格和电动机的功率 (1) 计算液压泵的压力
液压泵的工作压力应当考虑液压最高有效工作压力和管路系统的压力损失。
所以泵的工作压力为:
式中:液压泵的最大工作压力。
液压缸的最高有效工作压力。
管路系统的压力损失,取
则:
考虑各方面因素,取泵的实际额定压力
(2) 计算液压泵的流量
液压泵的最大流量应为
式中:——同时动作各液缸所需流量之和的最大值,
k ——系统的泄漏系数,取
则:
(3) 选择液压泵的规格及型号
选功率
(4) 确定电动机功率及型号
由工况图可知,液压缸最大输入功率在快退阶段,可按此阶段估算电动机功率。
由于工况图中的压力值不包括由泵到液压缸这段管路的压力损失,在快退时这段管路的压力损失若取,液压泵总效率。
则电动机功率为:
由文献<二>表2.10-1,选用,其额定功率为1.5kW,额定转速为。
5. 液压元件及辅助元件的选择 (1) 液压元件的选择
根据所拟定的液压原理图,进行计算和分析通过各液压元件的最大流量和最高工作压力,而后按液压元件样本来选择液压元件的规格。
(2) 油管的计算与选择
压油管内径:
吸油管内径:
6. 油箱的容量确定
油箱的容量
7. 液压系统的验算 (1) 回路压力损失验算
主要验算液压缸在各运动阶段中的压力损失。
若验算后与原估算值相差较大,就要进行修改。
压力算出后,可以确定液压泵各运动阶段的输出压力机某些元件调整压力的参考值。
具体计算可将液压系统按工作阶段进行,例如快进,工进,快退等,按这些阶段,将管路划分成各条油流进液压缸,而后液压油从液压缸流回油箱的路线的管路,则每条管路的压力损失可由下式计算:
式中:——某工作阶段总的压力损失;
——液压油沿等径直管进入液压缸沿程压力损失值之和;
——液压油沿等径直管从液压缸流回油箱的沿程压力损失值之和;
——液压油进入液压缸所经过液压阀以外的各局部的压力损失值之总和,例如液压油流进弯头,变径等;
——液压油从液压缸流回油箱所经过的除液压阀之外的各个局部压力损失之总和;
——液压油进入液压缸时所经过各阀类元件的局部压力损失总和;
——液压油从液压缸流回油箱所经过各阀类元件局部压力损失总和;
——液压油进入液压缸时液压缸的面积;
——液压油流回油箱时液压缸的面积。
和的计算方法是先用雷诺数判别流态,然后用相应的压力损失公式来计算,计算时必须事先知道管长L及管内径d,由于管长要在液压配管设计好后才能确定。
所以下面只能假设一个数值进行计算。
和是指管路弯管、变径接头等,局部压力损失可按下式:
式中——局部阻力系数(可由有关液压传动设计手册查得);
——液压油的密度
——液压油的平均速度
此项计算也要在配管装置设计好后才能进行。
及是各阀的局部压力损失,可按下列公式:
式中——液压阀产品样本上列出的额定流量时局部压力损失;
q——通过液压阀的实际流量;
——通过液压阀的额定流量。
另外若用差动连接快进时,管路总的压力损失应按下式计算:
式中——AB段总的压力损失,它包括沿程、局部及控制阀的压力损失;
——BC段总的压力损失,它包括沿程、局部及控制阀的压力损失;
——BD段总的压力损失,它包括沿程、局部及控制阀的压力损失;
——大腔液压缸面积;
——小腔液压缸面积。
现已知该液压系统的进、回油管长度均为 2m ,油管内径为
,局部压力损失按
进行估算,选用L-HL32液压油,其油温为时的运动粘度,油的密度。
按上述计算方法,得出各工作阶段压力损失数值经计算后见表3。
0.84×10 0.84×10 9.63×10
随后计算出液压泵各运动阶段的输出压力,计算公式及计算数值见表4所示。
表4
液压泵在各阶段的输出压力,是限压变量叶片泵和顺序阀调压时的参考数据,在调压时应当符合下面要求:
其中——限定压力
——快进时泵的压力
——顺序阀调定压力
——工进时泵的压力
从上述验算表明,无须修改原设计。
(2) 液压回路的效率
在各工作阶段中,工进所占的时间较长。
所以液压回路的效率按工进时为计算。
(3) 液压系统的温升验算
在整个循环中,由于工进阶段所占时间最长,所以考虑工进时的温升。
另外,变量叶片泵随着压力的增加,泄漏也增加,功率损失出增加,效率也很低。
此时泵
的效率
则有:
.
本系统取油箱容积V= 390L,油箱三边尺寸比例在1:1:1~1:2:3之间,且通风情况良好,则
取油液温升为:
通常机床取,所以系统温升合格。
三、液压缸的设计计算
四、油箱的设计计算
五、单泵集成块液压系统原理图
参考文献:
1. 《液压系统设计指南》, 哈尔滨理工大学出版.
2. 《机械设计课程设计》, 哈尔滨理工大学机械零件教研室.
3. 《液压传动设计手册》, 上海人民出版社出版.
4. 《机械零件设计手册》,冶金工业出版社.。