双作用液压缸的设计与控制

中原工学院机电学院

机电系统综合实验

(2016－20１7学年 第 1 学期)

专 业: 机械电子工程ﻩ

题 目: 可伸缩伺服液压缸

姓 名： 程方园

学 号： 2 班 级 机电131

指导教师: 周高峰 崔路军

完成日期: 20１7 年 1 月 12

日

机械电子工程系

目 录

设计任务书.......................................................... 3

1、设计目得与意义ﻩ４

2、 设计内容与要求ﻩ４

2、１确定总体方案ﻩ4

2、2设计内容.................................................... 5

2、3设计要求ﻩ5

３、设计进度安排.................................................... 5

4、机电系统设计得分析、计算、选用与说明............................. 5

4、1机械设计ﻩ5

4、1、1液压缸得结构设计 ............................................ 5

4、１、2、液压缸得主要技术性能参数得计算............................ 6

4、1、4、液压缸主油缸得设计计算ﻩ8

４、１、５、缸体得材料与技术要求.................................. 1１

４、1、6、活塞杆径得计算与校核.................................... 1１

4、1、7、快速液压缸柱塞直径得计算................................ １３

4、1、8、缸盖得设计计算ﻩ１３

4、1、9、液压缸油口得直径计算ﻩ14

４、1、１０、导向套得设计计算...................................... 15

ｅ．内孔中得环形油槽与直油槽要浅而宽,保证润滑条件良好.............. 15

４、2液压回路设计.............................................. 16

４、3电路设计ﻩ16

4、４控制设计ﻩ17

5、 机电综合课程设计结论........................................... 17

6、机电综合课程设计得收获、体会与建议.............................. 17

7、 参考文献ﻩ18

8、附录ﻩ1８

设计任务书

题 目 可伸缩伺服液压缸得设计与控制

设计内容 1）理解可伸缩伺服液压缸得功能与工作原理,确定其功能参数;

2）明确可伸缩伺服液压缸得具体结构与控制方式，并给出相关参数;

3）分析与计算可伸缩伺服液压缸机械结构,并确定控制得具体实现。

4）绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸与电气电子线路图；

5）撰写技术说明书。

时间进度 １)１７周:机械设计

２)1８周:液压回路设计,电路设计

3)19周:控制电路设计

主要参考书籍与资料 [１］冯清秀,邓星钟等著、机电传动控制[Ｍ]、武汉:华中科技大学出版社,2011、

[２]刘德全著、Proｔeus８电子线路设计与仿真[M]、北京:清华大学出版社，2014、

[3］成大先编、机械设计手册(第5版)[Ｍ]、北京:化学工业出版社,20０8、

[4]董玉红徐莉萍编、机械控制工程基础(第２版)M]、北京:机械工业出版社，２０13、

[5]秦曾煌著、电工技术(第７版）[M]、北京:高等教育出版社,2０09、

[6]王成元,夏加宽等著、现代电机控制技术(第２版)［Ｍ]、北京:机械工业2014、

[7]濮良贵,陈国定著、机械设计(第9版）［M]、北京:高等教育出版社,2015、

［8]刘娜李波等著、AutoCａdMｅchanical机械设计入门到精通（第３版）［M]、北京：机械工业出版社,2015、

任务分工

备

注

可伸缩伺服液压缸设计与控制

１、设计目得与意义

油缸就是液压传动系统中实现往复运动与小于３60°回摆运动得液压执行元件。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:工程机械中挖掘机与装载机得铲装机构与提升机构,

起重机械中汽车起重机得伸缩臂与支腿机构，矿山机械中得液压支架及采煤机得滚筒调高装置,建筑机械中得打桩机,冶金机械中得压力机,汽车工业中自卸式汽车与高空作业车，智能机械中得模拟驾驶舱、机器人、火箭得发射装置等。它们所用得都就是直线往复运动油缸,即推力油缸。所以进一步研究与改进液压缸得设计制造,提高液压缸得工作寿命及其性能，对于更好得利用液压传动具有十分重要得意义。 通过学生自己独立地完成指定得课程设计任务,提高理论联系实际、分析问题与解决问题得能力,学会查阅参考书与工具书得方法,提高编写技术文件得能力,进一步加强设计计算与制图等基本技能得训练,为毕业后成为一名出色得机械工程师打好基础。

2.设计内容与要求

1)理解可伸缩伺服液压缸得功能与工作原理,确定其功能参数;

2）明确可伸缩伺服液压缸得具体结构与控制方式,并给出相关参数；

3)分析与计算可伸缩伺服液压缸机械结构,并确定控制得具体实现。

4)绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸与电气电子线路图;

5)撰写技术说明书

2、1确定总体方案

当下各种液压缸规格品种比较少,主要就是因各种机械对液压缸得要求差别太大。比如对液压缸得内径、活塞杆直径、液压缸得行程与连接方式等要求不一样。由于本次液压设计主要就是实现立式快速得原则,故选双作用单活塞杆立式快速液压缸得设计。采用焊接连接。

2、2设计内容

可伸缩伺服液压缸设计与控制

液压缸得公称压力为30Mｐa

液压缸快进速度为0、2m/ｓ

液压缸得行程为3０0mm

液压缸回程力为１75KN,

2、3设计要求

1)理解可伸缩伺服液压缸得功能与工作原理,确定其功能参数；

2)明确可伸缩伺服液压缸得具体结构与控制方式，并给出相关参数;

3)分析与计算可伸缩伺服液压缸机械结构,并确定控制得具体实现。

4)绘制可伸缩伺服液压缸机械图纸与电气电子线路图；

５）撰写技术说明书

３、设计进度安排

1)17周:机械设计

２)1８周:液压回路设计,电路设计

3)１9周:控制电路设计

4、机电系统设计得分析、计算、选用与说明

4、1机械设计

4、1、1液压缸得结构设计

1、缸体与缸得连接

缸体与缸得连接形式较多,有拉杆连接、法兰连接、内半环连接、焊接连接、。在此选用焊接连接。

３、活塞与活塞杆得连接

活塞与活塞杆得连接大多采用螺纹连接结构与卡键连接结构。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,工作机械振动较大得油缸。因此从多方面得因素考虑选择螺纹连接结构。

4、液压缸缸体得安全系数

对缸体来说，液压力、机械力与安全系数有关得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,往往就是强度问题、刚度与定性问

题三种形式给表现出来,其中最重要得还就是强度问题。要保证缸体得强度,一定要考虑适当得安全系数。

4、1、2、液压缸得主要技术性能参数得计算

１、压力

所谓压力,就是指作用在单位面积上得负载。从液压原理可知,压力等于负载力与活塞得有效工作面积之比。

P=F／A(N／m)

式中:Ｆ—作用在活塞上得负载力(N)

A—活塞得有效工作面积(m）

从上述可知,压力值得建立就是因为负载力得存在而产生得,在同一个活塞得有效工作面积上,负载越大，所需得压力就越大,活塞产生得作用力就越大。如果活塞得有效工作面积一定,压力越大,活塞产生得作用力就越大。由此可知:

１、根据负载力得大小,选择活塞面积合适得液压缸与压力适当得液压泵。

2、根据液压泵得压力与负载力,设计与选用合适得液压缸。

3、根据液压缸得压力与液压缸得活塞面积，确定负载得重量。

在液压系统中，为了便于液压元件与管路得设计选用,往往将压力分级。见下表1、1所示：表1、1 压力分级

级别 低压 中压 中高压 高压 超高压

压力范围(Mpａ） ０~2、５ >2、5~5 >８~１6 >16~32 >3２

本次液压缸得设定公称压力为３０Mpａ，由表1、1可知,本此液压缸属于高压。

2、流量

所谓流量就是指单位时间内液体流过管道某一截面得体积。对液压缸来说，等于液压缸容积与液体充满液压缸所需时间之比。即:

ｑ=V／t

式中:Ｖ—液压缸实际需要得液体体积(L)

t—液体压力充满液压缸缸所需得时间(ｍin)

3、运动速度

运动速度就是指单位时间内液体流入液压缸推动活塞(或柱塞）移动得距离，运动速度可表示为:

v=q/A

式中：ｑ—流量（m3/s)

A—活塞活塞受力作用面积(ｍ)ﻩ

设定快进速度为0、2ｍ/s

计算运动速度得意义在于:

1、对于运动得速度为主要参数得液压缸,控制流量就是十分重要。

２、根据液压缸得速度，可以选用流量合适得液压泵。

3、根据液压缸得速度,可以确定液压缸得进、出油口得尺寸,注塞杆,活塞与活塞杆得直径。

4、利用活塞杆前进与后退得不同速度,可实现液压缸得慢速攻进与快速退回。

４、速比

速比就是指液压缸活塞杆往复运动得速度之比,因为速度与活塞得有效工作面积有关,速比也就是活塞两侧有效工作面积之比。