课程设计论文拦焦车部分液压系统设计.doc

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1、攀枝花学院本科课程设计(论文) 摘要 拦焦车部分液压系统设计摘 要 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系、结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践

2、，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。关键词 单缸液压系统，卸炉门，理论与实际，应用22攀枝花学院本科课程设计(论文) 分析系统工况,确定主要的参数 1 系统的设计要求 本体是设计一台拦焦车的卸炉门的部分单缸液压系统,要求该系统能够实现:小缸快进-慢进-停留(

3、保压)-(卸压)慢退-快退-原位停止-液压泵卸压。其中停留时间滑台采用燕尾形导轨，其燕尾面的夹角为60度，加减速的时间均为0.1秒。其参数如下： 炉门的重量550Kg 滑台滑块的重量480N 快速上升和下降的行程为200mm，速度大于38 慢速上升和下降的行程为15mm，速度大于8 停留时间1.8min2 分析系统工况,确定主要的参数2.1 分析系统的工况2.1.1负载分析 由设计的条件可知,液压系统的执行元件液压缸在各个阶段的受力如下表所示:表2-1 液压缸在各个阶段的负载值工况负载组成负载值F(N)推力()加速784871.1快速上升480533.3慢速上升的前7.5mm480533.3慢

4、速上升的后7.5mm59806644.4保压59806644.4慢退前7.5mm59806644.4慢退后7.5mm480533.3快退480533.3注:1 取液压缸的机械效率 2 :滑台滑块的重量;:炉门的重量;为惯性负载2.1.2 速度分析 由设计的要求可以知道,液压系统的执行元件液压缸在各个阶段的速度不一样。在快速上升和快速下降时，液压缸的运动速度为38，慢速上升和慢速下降时，液压缸的运动速度为8.加减速的时间为0.5秒。2.1.3 负载图和速度图的绘制 根据上述对液压缸的负载的计算和液压系统对速度的要求，将负载图和速度图绘制如下图：图2-1液压缸的负载图图2-2液压缸的速度图2.2液

5、压缸的主要参数的确定2.2.1计算液压缸的尺寸由液压缸的负载表表2-1可知，拦焦车的卸炉门的部分单缸液压系统的最大负载为6644.4N，所以查资料表11-2可知，当负载F在，取工作压力p为，所以在这里取，鉴于动力导轨要求快进和快退，这里液压缸可以选用单缸式的，并且在快进时做差动链接，此时无杆腔的工作面积为有杆腔的工作面积的两倍（即），即活塞杆的直径d与缸筒直径D的关系为。快进时液压缸采用差动链接，但由于油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取，查资料表5-8，对中低压系统，简单系统和一般轻载节流调速系统，液压执行器的背压力取，因此取液压执行元件的背压力为。由最大推力计算液压缸的

6、面积，如下： 液压缸的内径： 所以查资料取液压缸内径 活塞杆的内径： 所以查资料取活塞杆的直径 由此得液压缸两腔的实际有效面积为： 2.2.2 计算液压缸在不同阶段的流量和输入功率快速上升： 进油腔压力 输入流量 输入功率 慢速上升前7.5mm： 进油腔压力 输入流量 输入功率 慢速上升后7.5mm 进油腔压力 输入流量 输入功率 保压：慢速下降前7.5mm： 进油腔压力： 出油腔压力 输入流量 输入功率 慢速下降后7.5mm： 进油腔压力 输入流量 输入功率 快速下降： 进油腔压力 出油腔压力 输入流量 输入功率 将计算结果计入下表:表2-2 液压缸在不同工作阶段的压力,流量和功率值工况推力

7、回油腔压力(pa)进油腔压力(pa)输入流量()输入功率(W)快速上升533.393.52慢速上升前7.5mm533.30.040.1326后7.5mm6644.40.04保压6644.4-慢速下降前7.5mm6644.40.020.133后7.5mm533.30.020.0683快速下降533.397.391.62攀枝花学院本科课程设计(论文) 液压系统拟定3 液压系统图的拟定3.1 液压回路的选择由于液压缸要求快速上升和慢速上升，快速下降和慢速下降，所以在快速上升时采用差动链接，加速液压缸的快进，以减少液压缸的空行程的时间，提高效率。由于液压缸在快进和工进时速度变化很大，所以采用出口节流调

8、速回路，通过调速阀来控制液压缸慢速上升的速度。在卸压慢速下降过程中采用代卸荷阀心的液控单向阀。由于液压系统要求保压操作,但每次保压的时间不是1.8min,所以可以才用单向阀进行保压,考虑到又要卸压慢速回程,所以选的单向阀为代卸荷阀芯的液控单向阀。对于液压泵来说，由于液压系统在各个阶段，其需求的流量不一样，所以采用变量泵。对于快速上升转换为慢速上升和慢速下降转换为快速下降，可用行程开关来进行控制。3.2 液压回路的选择 1要实现液压缸在快速上升时的差动链接，还需采用一个二位三通的电磁换向阀。 2 要实现液压缸上升与下降的转换，还需要采用一个二位四通的电磁换向阀，由于最后要求液压泵卸压，所以电磁换

9、向阀的中位机能采用M型。 3 为了系统的安全，还需要一个安全阀，所以这里选溢流阀作为安全阀，为了防止系统不工作时，油液倒流入液压泵，所以需要在液压泵和二位四通换向阀之间安装一个单向阀来防止油液的倒流。 4 由于系统需要保压操作，为了防止油液通过顺序阀和节流阀溢流出，所以需要在顺序阀的控制油路上安装一个二位二通的电磁换向阀，由于在卸压过程中需要控制压力，所以还需要压力继电器。 5 为了防止油液的污染对整个系统正常工作的影响，需要在油箱和液压泵之间安装一个过滤器，以滤除油液中的杂质。 综上所述，液压系统图如下图所示：图3-1系统原理图在系统工作的各个阶段,电磁铁的通电情况如下表:表3-1工况1YA

10、2YA3YA4YA快速上升+-慢速上升+-+-保压-慢速下降(卸压)-+快速下降-+-原位-攀枝花学院本科课程设计(论文) 液压元件的选择4 液压元件的选择4.1液压泵的选择 液压缸在整个工作循环过程中,其最大工作压力为,由于对于有进油路有调速阀及管路复杂的系统,进油路总压力损失经验值为,因此进油路压力损失为0.5Mpa. 因此泵的最高工作压力为 液压缸在整个工作过程中,其最大输入流量为97.39,若回油路中的泄露量按液压缸的输入流量的10%计算,则有 因一般在负载小,功率小的设备中,可用齿轮泵和叶片泵,然而液压缸在快进和工进是流量是在不断变化的,而且变化量比较大,而齿轮泵是定量泵,所以可以选

11、择双联叶片泵.有上面可知,两泵的总流量为由于溢流阀的最小稳定溢流量为,而工进时输入液压缸的流量为,由小流量液压泵单独供油,所以小流量泵的流量规格最少应为.根据以上的压力和流量的数字查阅设计手册,最后决定选取PV2R13-6/116型双联叶片泵,其大泵和小泵的流量分别为和,若取液压泵的容积效率为,则当泵的转速为时,液压泵的实际输出的流量为:则液压泵的驱动电动机所需要的功率为:取：总效率查手册选电动机型号YD1126/4,其额定功率为2.8KW,额定转速为15004.2 阀类元件及辅助元件的选择 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量,可以选择出这些液压元件的型号及规格

12、见下表.表中的序号与图中的元件标号相同.表4-1 元件的型号及规格序号元件名称估计通过的流量额定流量额定压力MPa额定压降MPa型号规格1过滤器130160- 0.02WU-168x1802双联叶片泵泵-6+11616/14-PV2R13-6/1163溢流阀36316-YF3-E10B4单向阀10017531.5 0.2S25k1205换向阀10012031.5 0.3S-DSG-03-3C4A-D24-C506调速阀0.040.01510031.5-FCG-3-10-H-107单向阀12017531.5 0.2S25k1208换向阀10012031.5 0.3S-DSG-03-3C4A-D2

13、4-C509液控单向阀20025031.5 0.4SV20GA0.5230110压力表-2.5-HED2011换向阀0.056331.5 0.3S-DSG-01-3C4A-D24-C5012顺序阀65021 0.2HC-T-03-N-3-2213节流阀61531.5 0.2MK6G1.2/214顺序阀10012521 0.2HF06M3-224.3 油管的选择 各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进出油管则按输入排出的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进出位置已与已定数值不同，所以重新计算如下，表中数值说明液压缸快速上升,慢速上升,慢速下降,快速下降的速度与设

14、计要求相近，这表明所选液压泵的型号，规格是适宜的。(1) 快速上升 输入流量 排出流量 运动速度 (2) 慢速上升 输入流量 排出流量 运动速度 (3) 慢速下降 输入流量 排出流量 运动速度 (4)快速下降 输入流量 排出流量 运动速度 将计算结果计入下表,得表4-2 液压缸的进出口流量和运动速度攀枝花学院本科课程设计(论文) 油箱的设计流量和速度快速上升慢速上升慢速下降快速下降输入流量/227.830.040.02111.6排出流量/116.230.020.04218.76运动速度/45.350.0080.00843.54 根据表中的数据,当油液在压力管中的流速取15时,按式算得与液压缸无

15、杆腔和有杆腔相连的油管的内径分别为:根据手册,选择进油路钢管的外径为28,公称通进为20的无缝钢管(GB/T8163)选回油路钢管的外径为18,公称通进为12的无缝钢管(GB/T8163)4.4油箱容量的确定低压系统中，油箱有效容积可按泵每分钟内公称流量的24倍来确定,这里取.即油箱的容积 查机械设计手册得油箱的标准值为500L。5 油箱的设计5.1 油箱的作用 油箱在液压系统中具有存储液压油液,散发油液的热量,溢出空气,沉淀杂质,分离水分,和安装元件的作用。5.2选择油箱的种类油箱有开式油箱和闭式油箱之分，考虑到油箱的散热的问题，所以选择开式油箱。5.3油箱的容量 由前面计算可知，油箱的工程

16、容量选择为500L，考虑到油箱的散热和便于搬运等问题，将油箱设计为代支持架的矩形油箱，支持架的高度为150mm。所以其尺寸按标准选择，选择尺寸如下表：图5-1 油箱外形图根据有关手册及资料初步确定其外形尺寸为如表7-1所示：表5-1 油箱的轮廓参数公称容量bL1H箱底距地面高最小壁厚500L766mm1516mm600mm150mm5mm5.4油箱的设计5.4.1箱顶，通气器（空气过滤器），进油口 由表中数据分析可采取钢板焊接而成，故取油箱的壁厚为：，并采用将液压泵或其它的元件安装在油箱的上表面的方式，故上表面应比其壁要厚，同时为避免产生振动对整个液压系统的影响，则顶扳的厚度应为壁厚的4倍以上

17、，所以取：，并在液压泵与箱顶之间设置隔振垫。在箱顶设置回油管、泄油管、吸油管、通气器并附带注油口，即取下通气帽时便可以进行注油，当放回通气帽地就构成通气过滤器，其注油过滤器的滤网的网眼小于，过流量应大于20L/min。另外，由于要将液压泵安装在油箱的顶部，为了防止污物落入油箱内，在油箱顶部的各螺纹孔均采用盲孔形式，其具体结构见油箱的结构图。5.4.2 箱壁，清洗孔，液位计 设计中采用箱顶与箱壁为不可拆的连接方式，由于油箱的体积也相对不大，采用在油箱壁上开设一个清洗孔，在法兰盖板中配以可重复使用的弹性密封件。法兰盖板的结构尺寸根据油箱的外形尺寸按标准选取，具体尺寸见法兰盖板的零件结构图，此处不再

18、着详细的叙述。为了便于油箱的搬运，应在油箱的四角上焊接四个钩形焊接吊耳（也称吊环），吊耳的结构尺寸根据油箱和油液重量按标准选取,如下图和下表。在油箱的箱体另一重要装置即是液位计了，通过液位计我们可以随时了解油箱中的油量，同时选择带温度计的液位计，我们还可以检测油箱中油液的温度，以保证机械系统的最佳供油。将它设计在靠近注油孔的附近以便在注油时观察油箱内的油量。5.4.3 箱底，放油塞，支脚 在油箱的底设置放油塞，可以方便油箱的清洗和换油，所以将放油塞设置在油箱底倾斜的最低处。同时，为了更好地促使油箱内的沉积物聚积到油箱的最低点，油箱的倾斜坡度应为：。在油箱的底部，为了便于放油和搬运方便，在底部设

19、置支脚，支脚距地面的距离为150mm，并设置加强筋以增加其刚度，在支脚设地脚螺钉用的固定。5.4.4 隔板，除气网 为了延长油液在油箱中的逗留时间，促进油液在油箱中的环流，促使更多的油液参与系统中的循环，以更好地发挥油箱的散热、除气、沉积的作用，在油箱中的上下板上设置隔板，其隔板的高度为油箱内油液高度的2/3以上。并在下隔板的下部开缺口，以便吸油侧的沉积物经此缺口至回油侧，经放油孔排出。在油箱中为了使油液中的气泡浮出液面，并在油箱内设置除气网，其网眼的直径可用网眼直径为0.5mm的金属网制成，并倾斜布置。因油箱内的液面高度为油箱的80%，所以： 所以隔板的高度5.4.5管路的配置在油箱内回油管

20、与吸油管分布在回油测和吸油测，回油管端加工成朝向箱壁的斜口，以便于油液通过箱壁向外传热，以利于散热。油管管口应在油液液面以下，其入口应高于底面23倍管径，但不应小于20mm，以避免空气或沉积物的吸入或混入。对泄油管由于其中通过的流量一般较小，为防止泄油阻力，不应插入到液面以下。另外在油箱的表面的通孔处，要妥善密封，所以在接口上焊上高出箱顶20mm的凸台，以免维修时箱顶的污物落入油箱。由上知：回油管直径取上边用到油管的最大管好，内径为：20mm,外径为：28mm。泄油管的尺寸取为和回油管尺寸一样。吸油管尺寸的确定：取吸油管中油液的流速为2m/s。则依书上公式79得： 查资料得，将其取公称直径圆整

21、取d=40mm,故有外径为50mm。攀枝花学院本科课程设计(论文) 液压系统的性能的验算6 液压系统的性能的验算6.1 验算系统压力损失 由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面的估算，故只能按式来估算阀类元件的压力损失,待设计好管路布局图后,加上管路的沿程压力损失和局部压力损失即可.但对于中小型的液压系统而言,管路的压力损失很小,可以不予考虑.压力损失的验算应该按一个工作循环中的不同阶段来分别进行计算。6.1.1快速上升阶段 滑台快速上升，液压缸处于差动连接，由液压系统图可知，进油路上的油液顺次通过单向阀4，三位四通的换向阀，液控单向阀9进入液压缸的下腔，从而提供压力油液。

22、因此进油路上的总压降为： 回油路上，回路油液通过液压缸的上腔，在经过换向阀8，再经过液控单向阀9回到液压缸的下腔。因此可以算出快进时有杆腔压力与无杆腔压力之差。由此可知计算值小于原设计值0.5，所以安全。6.1.2慢速上升阶段 滑台慢速上升阶段，进油路的压力油液顺次通过单向阀4,换向阀5,液控单向阀,进入液压缸的下腔。回油路上的油液依次通过换向阀8，调速阀6，换向阀5回油箱。液压缸回油路的压力：液压缸的进油腔的压力：可知此值与原值接近6.1.3慢速下降阶段滑台在慢速下降阶段,进油路上的油液通过换向阀5,调速阀6和单向阀7,换向阀8,回油腔的油液通过液控单向阀9,换向阀5回油箱. 液压缸的回油腔

23、压力为: 进由腔压力为:可知与原值接近6.1.4快速下将阶段在快速下降阶段，进油路的油液依次通过单向阀4，换向阀5的右位，在通过单向阀7，换向阀8，回到液压缸的上腔。回油路通过液压缸的下腔，在通过液控单向阀9，换向阀5回油箱。所以进油路压降：此值较小，液压泵驱动电动机的功率是足够的回油路上总的压力损失：因此快退时液压泵最大的工作压力：6.2油液的温升验算在整个液压系统的工作循环中，快速下降是压力较大，而且流量很大，所以系统发热和油液温升较大，可以用此来计算。液压缸的有效功率为：泵的总输入功率为：由此可得液压系统的发热量为：所以油液温升为：对于工程机械来说，油箱中油液允许的温升为，所以温升没有超

24、过允许的范围，所以液压系统中不需要设置冷却器攀枝花学院本科课程设计(论文) 结论结 论 经过这次关于液压的课程设计，我的感受颇多。于此同时，也使我受益匪浅。在这次课程设计中，我通过翻阅大量有关本课程的资料书籍等，使我对本门课程的了解程度更进了一步。在这次课程设计中，我设计的是一个拦焦车的卸炉门的部分单缸液压系统，通过老师的耐心讲解和同学之间的互相帮助，大家齐心协力共同讨论，我终于完成了该课程设计的全部内容。在这次设计中，我学到了太多的东西，不仅仅是知识方面的，而且提高了的动手能力。只要大家团结共同奋斗,互相帮助就没有办不到事在以后的学习和工作中这都是人生中最宝贵的财富。同时这次液压课程设计的顺

25、利完成还得感谢老师的帮助，是老师在一直帮助我们解决一个有一个难题。 总之，这次的液压课程设计使我收获不小，我将好好珍藏这份收获。我相信，这些宝贵的财富在今后的人生道路上将会发挥它的重要作用。攀枝花学院本科课程设计(论文) 参考文献参考文献1成大先主编；机械设计手册.第四卷.北京:化学工业出版社,2002.12张利平编著；液压传动系统及设计.北京:化学工业出版社,2005.63王积伟 章宏甲等编；液压传动.北京:机械工业出版社,2006.12(2009.1 重印)攀枝花学院本科课程设计(论文) 致谢 致 谢衷心的感谢杨光春老师在这次的设计过程中对我帮助，给我的设计提出了宝贵的意见和建议，使我能在这次课程设计中按时按量完成本次课程设计。同时要感谢那些在本次课程设计中帮助过我的同学，感谢他们给我的意见和建议和他们在我遇到问题时一直不厌其烦的帮助我解决问题。在大家的帮助下，我的课程设计取得了一定的成绩，但我知道因为我的知识面和能力方面都还存在很多的问题,所以设计出来的东西还存在很多的问题，感谢老师和同学批评和指证。在此，再到一声谢谢，谢谢在本次设计中帮助过我的所有人。