1、蚌埠学院 液压与气压传动课程设计目 录引 言 .1第一章 小型液压机液压系统工况分析 .21.1 技术要求 .21.2 负载分析 .21.2.1 工作负载 .21.2.2 摩擦负载 .21.2.3 其中液压缸惯性负载 .21.2.4 自重 .21.3 液压缸在各工作阶段的负载值 .21.4 负载图和速度图的绘制 .3第二章 液压系统的原理图拟定及设计 .42.1 任务分析 .42.2 运动情况分析 .42.2.1 变压式节流调速回路 .42.2.2 容积调速回路 .52.3 方案对比 .52.3.1 方案一 .52.3.2 方案二 .102.4 液压系统的工作原理 .122.4.1 快速下行
2、.122.4.2 慢速加压 .12蚌埠学院 液压与气压传动课程设计 2.4.3 保压 .122.4.4 快速回程 .12第三章 液压缸主要参数的确定 .123.1 液压缸主要尺寸的确定 .123.1.1 工作压力 P 的确定 .123.1.2 计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d.133.2 计算在各工作阶段液压缸所需的流量 .13第四章 液压元件的选择 .154.1 液压泵的选择 .15蚌埠学院 液压与气压传动课程设计4.2 阀类元件及辅助元件 .154.2.1 阀类元件 .154.2.2 选择辅助元件 .16第五章 液压缸的设计计算 .185.1 缸筒和缸盖组件 .185.1.1 确定液压
3、缸油口尺寸 .185.1.2 选择缸筒和缸盖材料 .185.1.3 计算缸筒和缸盖的结构参数 .185.1.4 缸筒和缸盖的连接计算 .205.1.5 缸筒与缸盖的配合 .215.2 排气装置 .215.3 活塞及活塞杆组件 .215.3.1 确定活塞及活塞杆的连接形式 .215.3.2 选择活塞及活塞杆的材料 .215.3.3 活塞及活塞杆的连接计算 .215.3.4 活塞与缸筒的密封结构 .225.3.5 活塞杆的结构 .225.3.6 活塞杆的强度校核 .225.3.7 活塞杆的导向、密封和防尘 .235.3.8 活塞 .235.3.9 缓冲装置 .24蚌埠学院 液压与气压传动课程设计
4、5.4 缸体长度的确定 .24第六章 液压油箱设计 .256.1 油箱介绍 .256.2 油箱的类型 .256.3 油箱的容量 .25第七章 液压系统性能的运算 .267.1 压力损失和调定压力的确定 .267.1.1 进油管中的压力损失 .267.2 油液温升的计算 .277.2.1 快进时液压系统的发热量 .28蚌埠学院 液压与气压传动课程设计7.2.2 快退时液压缸的发热量 .287.3 散热量的计算 .29总 结 .30参考文献 .31蚌埠学院 液压与气压传动课程设计1引 言作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，
5、液压技术具有能量密度高配置灵活方便调速范围大工作平稳且快速性好易于控制并过载保护易于实现自动化和机电液一体化整合系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。本文根据小型压力机的用途特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。小型压力机
6、的液压系统呈长方形布置，外形新颖美观，动力系统采用液压系统，结构简单、紧凑、动作灵敏可靠。蚌埠学院 液压与气压传动课程设计2第一章 小型液压机液压系统工况分析1.1 技术要求设计一台小型液压压力机的液压系统，要求实现快速空程下行慢速加压保压快速回程停止的工作循环，快速往返速度为 =4.5m/min，加压速度 1v=40-250mm/min, 压制力为 280KN，运动部件总重为 25KN,工作行程 300mm, 2v油缸垂直安装，设计该压力机的液压系统传动。1.2 负载分析1.2.1 工作负载工件的压制抗力即为工作负载： =280000NwF1.2.2 摩擦负载静摩擦阻力： =0.2x2500
7、0=5000Nfs动摩擦阻力： =0.1x25000=2500NfdF1.2.3 其中液压缸惯性负载 NtgvGma4375602.151.2.4 自重G=mg=25000N1.3 液压缸在各工作阶段的负载值采用 V 型密封圈，其机械效率 。另外取液压缸的背压负载91.0cm25000N。则液压系统工作循环各阶段的外负载见表 1-1。bF蚌埠学院 液压与气压传动课程设计 3表 1-1 工作循环各阶段的外负载工况 负载值 推力启动 F= -G+ =5000NbFfs 5495加速 F= -G+ +Fm=11875Nbfd 13049快进 F= -G+ =2500NbFfd 2747工进 F= -
8、G+ +Fw=282500Nbfd 310439快退 F=G+ - =2500NfdFb 27471.4 负载图和速度图的绘制（a）负载循环图 （b）速度循坏图蚌埠学院 液压与气压传动课程设计4图 1-1 液压缸负载图与速度图第二章 液压系统的原理图拟定及设计2.1 任务分析根据滑块重量为 25KN ，为了防止滑块受重力下滑，可用液压方式平衡滑块重量。设计液压缸的启动、制动时间为 =0.02s 。液压机滑块上下为直线t往复运动，且行程较小,故可选单杆液压缸作执行器,且液压缸的机械效率1。因为液压机的工作循环为快速下降、慢速加压、保压、快速回程四9.0cm个阶段。各个阶段的转换由一个三位四通的换
9、向阀和一个二位二通的换向阀控制。当三位四通换向阀工作在左位时实现快速回程。中位时实现液压泵的卸荷，亦即液压机保压。工作在右位时实现液压泵的快进和工进。其工进速度由一个调速阀来控制。快进和工进之间的转换由二位二通换向阀控制。液压机快速下降时，要求其速度较快，减少空行程时间，液压泵采用全压式供油，且采用差动连接。由于液压机压力比较大，所以此时进油腔的压力比较大，所以在由保压到快速回程阶段须要一个节流阀，以防在高压冲击液压元件，并可使油路卸荷平稳。为了对油路压力进行监控，在液压泵出口安装一个溢流阀，同时也对系统起过载保护作用。因为滑块受自身重力作用，滑块要产生下滑运动。所以油路要设计一个单向阀，以构
10、成一个平衡回路，产生一定大小的背压力，同时也使工进过程平稳。在液压力泵的出油口设计一个单向阀，可防止油压对液压泵的冲击，对泵起到保护作用。2.2 运动情况分析由液压机的工作情况来看，其外负载和工作速度随着时间是不断变化的。蚌埠学院 液压与气压传动课程设计 5所以设计液压回路时必须满足随负载和执行元件的速度不断变化的要求。因此可以选用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。2.2.1 变压式节流调速回路节流调速的工作原理，是通过改变回路中流量控制元件通流面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量来调节其速度。变压式节流调速的工作压力随负载而变，节流阀调节排回油箱的流量，从而对流入液压
11、缸的的流量进行控制。其缺点：液压泵的损失对液压缸的工作速度有很大的影响。其机械特性较软，当负载增大到某值时候，活塞会停止运动，低速时泵承载能力很差，变载下的运动平稳性都比较差，可使用比例阀、伺服阀等来调节其性能，但装置复杂、价格较贵。优点：在主油箱内，节流损失和发热量都比较小，且效率较高。宜在速度高、负载较大，负载变化不大、对平稳性要求不高的场合。2.2.2 容积调速回路容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或马达的排量来改变执行元件的运动速度。优点：在此回路中，液压泵输出的油液直接进入执行元件中，没有溢流损失和节流损失，而且工作压力随负载的变化而变化，因此效率高、发热量小。当加大液压缸的有效工作面积，减小泵的泄露，都可以提高回路的速度刚性。综合以上两种方案的优缺点比较，泵缸开式容积调速回路和变压式节流调回路相比较，其速度刚性和承载能力都比较好，调速范围也比较宽工作效率更高，发热却是最小的。考虑到最大压制力为 280KN，故选泵缸开式容积调速回路。2.3 方案对比2.3.1 方案一考虑到液压机工作时所需功率较大，故采用容积调速方式。为满足速度的
