液压传动课计说明书.doc

液压传动课计说明书液压传动课计说明书本文由 psychicskuld 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看总 目 录1 课程设计的目的和基本要求 …… - 1 (1) 课程设计的目的 …… - 1 (2) 课程设计的基本要求 …… - 1 2 课程设计的主要内容 …… - 1 (1) 课程设计题目 …… - 1 (2) 课程设计要完成的主要内容 …… - 1 3 液压系统设计方法 …… - 2 3.1 明确设计依据,进行工况分析…… - 2 3.1.1 设计依据…… - 2 3.1.2 工况分析…… - 2 3.2 确定系统方案,拟定液压系统图…… - 4 3.2.1 确定系统方案…… - 4 3.2.2 拟定液压系统图…… - 6 3.3 液压元件的计算和选择…… - 8 执行元件主要参数的计算…… - 8 3.3.13.3.2 执行元件所需流量…… - 11 3.3.3 作出执行元件工况循环图…… - 11 3.3.4 3.3.5 3.4 选定油泵和确定电动机功率…… - 12 选择控制元件…… - 13 -3.3.6 选择辅助元件…… - 14 液压系统验算及质术文件的编制…… - 17 (1) 压力损失验算和压力阀的调整压力 …… - 17 (2) 油箱容量的验算 …… - 19 (3) 绘制工作图,编制技术文件 …… - 20 4 课程设计参考题目 …… - 21 -液压传动与控制课程设计指导书1 课程设计的目的和基本要求(1) 课程设计的目的: 课程设计的目的: 《液压传动与控制》课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完 《流体力学与液压传动》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节.学生通过 本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念, 熟悉液压元件结 构原理,熟悉液压基本回路,掌握液压系统图的阅读方法及基本技能,能够综合 运用本课程及工程力学,机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系 统.同时,学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练: ①正确进行工程运算和使用技术文件,技术资料的能力; ②掌握系统方案设计的一般方法; ③正确表达设计思想的方法和能力; ④综合利用所学知识解决工程实际问题的能力. (2) 课程设计的基本要求: 课程设计的基本要求: ①每个设计题目根据难度及工作量大小可由 1—3 人完成, 由学生自由组合, 课题组每个人都有明确的工作任务; ②系统原理草图拟定由专人负责,课题组每个人都必须参与; ③每个课题组必须提交一份所设计系统非标液缸设计装配图一张; ④每个人必须提交系统设计图一份,课程设计计算说明书一份.2 课程设计的主要内容(1)课程设计题目: 课程设计题目: 课程设计题目 老师指定和学生自选两种. 老师指定题目包括各个工程领域的题目 70 多个, 供学生选择;学生自选题目由学生根据自己的兴趣及工程观察提出,由老师对学 生所选题目的合理性,工作量大小及要达到的目标进行把关. (2)课程设计要完成的主要内容: 课程设计要完成的主要内容: 课程设计要完成的主要内容 1).查阅文献,了解并熟悉设计工况; 2).确定执行元件主要参数; 3).拟定系统原理草图; 4).计算选择液压元件;-1-5).验算系统性能; 6).绘制工作图,编制技术文件; 7).撰写课程设计说明书.3 液压系统设计方法 液压系统设计方法液压系统的设计基本包括四个步骤:①明确设计依据,进行工况分析;②确 定液压系统方案,拟定液压系统图;③液压系统的计算和液压元件的选择;④液 压系统的验算和绘制工作图,编制技术文件.在设计过程中不一定要严格按照这 些步骤进行,有时可以交替进行,甚至要反复多次.对某些关键性的参数和性能 难以确定时,要先经过试验,才能把设计方案确定下来. 3.1 明确设计依据, 明确设计依据,进行工况分析3.1.1 设计依据 设计的依据一般有: (1)主机的结构,动作特性和主要技术要求,如运动平稳性,动作精度, 动作联锁,自动化程度和效率等. (2)液压系统的工作环境,如温度及其变化范围,潮湿,振动,冲击,尘 砂,腐蚀或易然等. (3)其它要求,如液压装置的重量,外形尺寸,经济性等. 3.1.2 工况分析 (1)运动分析 工况分析是选定系统方案,液压元件和执行元件功率的依据.分析时,首先 应画出主机的工作循环图,如图 3-1a.然后根据工作循环各阶段中的行程 s 与时 间 t,算出各阶段的速度,并画出速度循环图. (2)动力分析 通过计算或试验,确定工作部件的力或力矩的大小和方向,并分析运动过程 中冲击,振动和过载能力等情况. 对某些设备,若负载变化较复杂,在条件许可时,按工况分析,绘出负载循 环图;为确定液压执行元件的工作压力,拟定液压系统提供可靠的依据,对功率 变化较大的主机,还应作出功率循环图,这样可合理利用液压能源. 1).油缸在各工作阶段外负载的计算-2-a.启动和加速阶段的外负载 pj 从静止到加速是个过渡过程,启动的时间很短,故以加速过程进行计算,摩 擦力则按静摩擦阻主力计算. Pj=R+Fd+Fa b.恒速阶段的外负载 Ph Ph=R+Fd c.减速制动阶段的外负载 Pji Pji =R+Fd-Fa 式中 Fd——导轨摩擦力 导轨摩擦阻力,对平导轨 F=(G+RN) 对 V 形导轨:Fd = G + RN a sin 2(3-1) (3-2) (3-3)R——沿油缸活塞运动方向的工作阻力,与支动反向为正值,同向为负值;(3-4)(3-5)式中G——移动部件的重量; RN——工作阻力垂直于导轨上的正压力;——导轨摩擦系数,启动加速时按静摩擦系数计算,其余按动摩擦系数 计算; α——V 形导轨的夹角. 工作部件倾斜 β 角放置时, (G+RN) 将 变为 Gcos β +RN) ( 后, 代入式 3-4,3-5 中. 油缸启动加速或减速制动过程的惯性力 Fa Fa = ma = G V g t(3-6)式中g——重力加速度;△V——△t 时间内的速度变化值(m/s) ; △t—— 启动加速度或减速制动的时间(秒) .在机床中进给运动时, △t=0.05～0.2 秒; 根据上述各式计算出各工作阶段的负载,初步给负载(P)-位移(s)或时间 (t)的负载循环图.有时为了方便,也可不画负载循环图,而只算出最大负载 点.2).油马达带负载时各工作阶段的外负载计算 a.启动和加速的外负载 Mj-3-Mj=Mr+Mf+Ma b.恒速阶段的外负载 Mh Mh=Mr+Mf c.减速制动阶段的外负载 Mji Mji=Mr+Mf-Ma 式中 Mr——油马达输出轴工作阻力矩,按外负载方向决定正负值;(3-7) (3-8) (3-9)Mf——转动部件支承处的摩擦力矩转换在油马达输出轴上的等效摩擦力 矩,启动时取静摩擦力矩,其余取动摩擦力矩; Ma——转动部件在加速,减速时转换在油马达输出轴上等效的惯性力矩. Mf =Gri G——转动部件的重量; ——摩擦系数,根据轴承型式,可由机械设计手册查得; r——转动部件轴颈的半径(m) ; i——传动比,升速时,i>1;降速时,i Qmin × 103 (mL/r) nmin(3-17)式中Qmin ——油马达的最小稳定流量(L/min) ; nmin ——主机要求的最低转速(r/min) .求得 q 值后,从产品系列规格中取标准值. 3.3.2 执行元件所需流量 通常按执行元件在工作循环中的最大移动速度(或转速)来计算所需流量.(1).油缸的最大流量 Q 缸AVmax ( L/min ) 10 A——油缸进油腔的有效工作面积(cm2) ; . Vmax——油缸活塞最大移动速度(米/分) Q 缸 = (2).油马达的最大流量 Q 马 Q 马 = 式中 qnmax ( L / min) 1000 (6-19) (3-18)式中q——油马达的排量(mL/r) ; nmax ——油马达的最高转速(mL/r) .3.3.3 作出执行元件工况循环图根据计算的执行元件几何尺寸参数和工况循环作出压力循环(p-t) ,流量循 环(Q-t)和功率循环(N-t)图. 分析工况循环图: 1).找出最高压力点和最大流量点, 分析各工作阶段中压力, 流量变化的规律, 选用合适的油泵型号和规格.若难以选定,则需修改执行元件的几何尺寸,然后- 11 -选购相应的油泵型号和规格. 2).分析功率变化,找出最大功率点,以便选定电动机的功率. 3).验算各工作阶段所确定参数的合理性. 如在工况范围内, 合理地调整各工 作阶段的时间. 通过以上分析,难算和调整后,可找出驱动功率小,并效率高,工作性能好 和经济合理的方案. 3.3.4 选定油泵和确定电动机功率 (1).计算油泵最高工作压力 p 泵 p 泵 ≥ p1 = p1 (MPa) 式中 (3-20) p 泵——泵的最高工作压力.对定量泵而言,是溢流阀的调整压力值; P1——执行元件在稳态工况下的最高工作压力. 对压机, 夹紧机构等工况, 则以行程终点时作为最高工作压力.这时 p 泵≈p1.如是行程过程, 需考虑油液流动阻力损失; △p1——进油路上管路沿程和局部阻力损失.初算时,对对节流调速及管 路简单的系统,△p1 取 0.2～0.5 MPa;管路复杂,进油路采用调 速阀的系统,△p1 取 0.5～1.5 MPa. 如需准确计算,应在选定液压元件并绘制管路布置图后进行. (2).确定油泵的最大流量 p 泵Q 泵 ≥ K (∑ Q) max (L / min)式中 K——系统泄漏系数,一般取 1.1～1.3;(3-21)(∑ Q) max ——执行元件同时工作时系统所需最大流量(L/min) .对动作较复杂的系统,将同时工作的执行元件作的执行元件作流量循环图的合成,从中求 得图 3-21 中所示 (∑ Q) max 图中△Q 为系统总的泄漏量. 采用差动回路时,应按差动连接的最大流量进行计算. 采用蓄能器的系统,油泵最大流量 Q 泵根据系统在整个工作循环中的平均流 量先取,即Q 泵 ≥ 式中 K T∑V × 60(L / min)i =1 in(3-22)K——系统泄漏系数,一般取 1.2; T——主机整个工作循环的周期(秒) ; ; Vi——各执行元件在工作循环周期中的总耗油量(升)- 12 -n——执行元件的个数. (3).选择油泵规格 参照产品样本,选取额定压力比 p 泵高 25～60%,流量与系统所需的 Q 泵相 当的泵. (4).确定油泵电动机功率 1).在恒压系统中,油泵驱动率 N 的计算N= 式中 p 泵 Q 泵 (kw ) 612η (3-23)p 泵——泵的最高工作压力(MPa) ; Q 泵——在 p 泵压力下,泵的最大实际流量(L/min) ;η ——泵的总效率,齿轮泵一般取 0.06～0.70;柱塞泵取 0.80～0.85,泵的规格大时,取大值,规格小时取小值;对变量泵取小值,定量泵取 大值. 应该指出,当泵的工作压力为额定压力的 10～15%时,泵的总效率将显著下 降;限压式变量叶片泵的驱动功率,可按实际流量特性曲线的拐点(参考产品 样本)进行计算.但应注意,变量泵的流量在公称流量的 1/4～1/3 以下时,ηυ 及η 显著下降.2).对非恒压系统,在工作循环中,泵的压力与流量是变化的,可按各工作阶 段的功率进行计算(见图 3-22) ,然后取平均值 N aυ N aυ = 式中2 t1 N12 + t2 N 2 + + tn N n2 t1 + t2 + + tn(3-24)t1,t2,…,tn——在整个工作循环中各个工作阶段所对应的时间(s) ; N1,N2,…,Nn——在整个工作循环中各个工作阶段所需功率(KW) . 在选取驱动泵的电机时,首先比较平均功率与各工作阶段的最大功率.最大功率符合电动机短时超载 30%的范围时,按平均功率选取.否则,应按最大功率 选取.3.3.5选择控制元件 按照系统的需最高工作压力和通过该阀的最大流量,选取标。