液压课程设计上料机

机械制造与自动化

《液压传动》课程设计说明书

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1 题目（二）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900V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。

试完成以下工作：

1、进行工况分析，绘制工况图。

2、拟定液压系统原理图（A3）。

3、计算液压系统，选择标准液压元件。

4、绘制液压缸装配图（A1）。

5、编写液压课程设计说明书。

上料机示意图如下：

图3 上料机示意图

数

参 据

数 数 据

I II III IV V√

滑台自重（N） 800 1000 1200 1400 1600

工件自重（N） 4500 5000 5500 5800 6000

快速上升速度（mm/s） 40 45 50 55 60

快速上升行程（mm） 350 350 400 420 450

慢速上升速度（mm/s） ≤10 ≤13 ≤16 ≤18 ≤20

慢速上升行程（mm） 100 100 100 100 100

快速下降速度（mm/s） 45 55 55 60 65

快速下降行程（mm） 400 450 500 550 600 《液压传动》课程设计说明书

1 目录

一． 工况分析…………………………………… 2

二． 液压缸主要参数的确定…………………… 5

三． 液压系统的拟定……………………………… 8

四． 液压元件的计算与选择……………………… 9

五． 液压系统的验算………………………………11

六． 液压缸的设计……………………………… 12

七． 拟定液压系统原理图…………………………15

八． 绘制液压缸装配图………………………… 15

九． 参考文献…………………………………… 15

《液压传动》课程设计说明书

2

一、工况分析

对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。

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，如下图所示：

快 慢

退 进

快

进 1

2、负载分析

负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。

1）工作负载：NFFGL760016006000

2）导轨摩擦负载 《液压传动》课程设计说明书

3 因为该系统使用90°型导轨，所以2sinNffFF

f--摩擦因数 a---V型角，90°

由题可知NFN60

取,1.0,2.0dfFs 则有

静摩擦负载：NFfs97.1645sin602.0

动摩擦负载：NFfd485.845sin601.0

3）惯性负载

惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按tvgGmaF G---运动部件的重量（N）

g---重力加速度，28.9smg △v---速度变化值（sm）

△t---起动或制动时间（s）

加速：NtvgGFa06.935.006.08.976001

减速：NtvgGFa04.625.002.006.08.976002

反向加速：NtvgGFa82.1005.0065.08.976004

反向制动：NFtvgGFaa82.10045

根据以上的计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止因自重而自行下滑，系统中应设置应平衡回路，因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台的重量，则液压缸各阶段中的负载，如下表 《液压传动》课程设计说明书

4 工况 计算公式 总负载F（N） 缸推力F(N)

起动 LfsFFF 7616.97 8463.3

加速 1aLfdFFFF 7701.55 8557.27

快上 LfdFFF 7608.49 8453.87

减速 2aLfdFFFF 7670.53

8522.81

慢上 LfdFFF 5308.49 5898.32

反向加速 4afdFFF 109.31 121.45

快下 fdFF 8.49 9.43

制动 5afdFFF -92.33 -102.59

3、负载和速度图的绘制

按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载机速度图（如下所示）

F/N 5946.34

5898.32

9.43 57.46

0 m/s

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5

二、液压缸主要参数的确定

液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：

（1）各类设备的不同特点和使用场合

（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。

1、初选液压缸的工作压力

根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为2Mpa

2、计算液压缸的尺寸

pFA 式中； F---液压缸上的推力

p---液压缸的工作压力 A---所求液压缸有有效工作面积 《液压传动》课程设计说明书

6 2500429.0102027.8557mpFA

mAD231038.714.31029.4.44

按标准取值：D=80 mm

根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径：6065222dDD

代入数值，解得：d=22.19 按标准取值：d=25 mm

则液压缸的有效面积为：

无杆腔面积：222127.508441cmDA

有杆腔面积：22222136.455.28441cmdDA

3、活塞杆稳定性的校核

因为活塞杆总行程为550 mm，

塞杆直径为25 mm，L/d=550/25=22需要进行稳定性的校核，有材料力学中的有关公式，根据液压缸的一端支撑，另一端铰链，取柔性系数1=85，25.64254dAJrk则：

NNnFNNrlfAFkkK27.85579.173041463.6921684n63.692168)25.6550(500025111025109.4)(41k22282时，取安全系数

由上式可知：在当n=4时，活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。

4、求液压缸的最大流量 《液压传动》课程设计说明书

7 min/1.18/360027.50vq31LsmA快上快上

min/03.6/602027.50vq31LsmA慢上慢上

min/61.19/606527.50vq31LsmA快下快下

5、绘制工况图

巩固走循环中各个工作阶段的 液压缸压力，流量和功率见下表：

工况 压力Mpap 流量(L/min)q 功率wp

快上 1.7 18.1 512.83

慢上 1.7 6.03 170.85

快下 0.002 19.61

0.65

以上是液压缸压力，流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下）

Mpap 1.7

0.002

0 t/s

(L/min)q 18.1

19.61

6.03

0 t/s

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8

wp

512.83

170.85

0.65

0 t/s

快上 慢上 快下

(液压缸的工况图)

三、液压系统图的拟定

液压系统图的拟定，主要是考虑一下几个方面问题：

1）供油方式 从工况图分析可知，该系统在快上和快下的时所需流量较大，且比较接近，在慢上时所需的流量较小，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵，供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式量叶片泵作为油泵。

2）调速回路 有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用调速阀的回油节流调速。

3）速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关法讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。

4）平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留的时间