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1、哈尔滨应用职业技术学院毕 业 论 文题 目设计一台小型液压机的液压系统学生姓名郭景春系部名称自动化专业班级机电一班指导教师1起止时间教 务 处 制毕业论文项目表填表日期年 月 日迄今已进行 周剩余 周学生姓名郭景春系部自动化专业、班级机电一班指导教师姓名职称从事专业是否外聘是否题目名称指导教师意 见 指导教师签字： 年 月 日系 意 见系主任签字： 年 月 日毕业答辩成绩：年 月 日小组答辩委员会成员签字：年 月 日答辩委员会主任签字：年 月 日摘 要液压机是一种用静压来加工金属、塑料、橡胶、粉末制品的机械，在许多工业部门得到了广泛的应用。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
2、。液体传动是以液体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动系统。本文利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压传动系统图，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。确保其实现快速下行、慢速加压、保压、快速回程、停止的工作循环。关键词： 液压机、课程设计、液压传动系统设计AbstractHydraulic machine is a kind of static pressure to the processing of metal, plastic, rubber, the powder product of machinery, in many industria
3、l department a wide range of applications. The design of the hydraulic drive system in modern mechanical design work occupies an important position. Transmission fluid is the liquid medium for the work carried out energy transfer and control of a transmission system.This paper using hydraulic transm
4、ission to the basic principle of drawing up a reasonable hydraulic system map ,and then after necessary calculation to determine the liquid pressure system parameters , Then according to the parameters to choose hydraulic components specification. To ensure the realization of the fast down, slow pre
5、ssure, pressure maintaining, rapid return, stop work cycle. Key words: hydraulic machine, course design, hydraulic transmission system design目录摘 要3Abstract3目录1引 言2第1章 工况分析41.1运动情况分析41.1.1变压式节流调速回路41.1.2容积调速回路41.2 工况分析51.2.1工作负载51.2.1摩擦负载51.2.3惯性负载51.2.4自重51.2.5液压缸在各工作阶段的负载值5第2章 确定执行元件的参数82.1液压缸主要尺寸的
6、确定82.1.1工作压力P的确定：82.1.2计算液压缸内径D和活塞杆直径d82.2计算在各工作阶段液压缸所需的流量82.3液压缸工作行程的确定92.4缸体长度的确定92.5液压缸的壁厚和外径的计算9第3章 拟定液压系统原理图103.1 液压系统图分析103.2 液压系统原理图10第4章选择液压原件124.1液压泵的选择124.2 阀类元件及辅助元件124.3液压油箱容积的确定13根据液压油箱有效容量按泵的流量的57倍来确定则选用容量为500L。13结论14致谢15参考文献16附录 常用液压与气动元件图形符号 （GB/T786.11993）17引 言工具的制造对人类的影响是极其巨大的。从某种程
7、度上说，工具的先进水平决定着生产力的高低发展与变革，是伴随着劳动工具的发展与变革。制造业是任何一个发达国家的基础工业，是一个国家综合国力的重要体现。而在制造业中，液压系统又是制造业的基础，得到了各个国家的高度重视。尤其在今天以知识为驱动的全球化经济浪潮中，由于激烈的市场竞争，夹具工业的内涵、深度和广度都发生着深刻的变化，各种新的液压系统、制造加工方法不断出现，推动着我们的社会不断的向前发展。液压系统是现代工业的基础。它的技术水平在很大程度上决定了产品的质量和市场的竞争力。随着我国加入“WTO”步伐的日益加快。“入世”将对我国夹具工业产生重大而深远的影响，经济全球化的趋势日益明显，同时世界众多知
8、名公司不断进行结构调整，国内市场的国际性进一步显现，该行业的将经受更大的冲击，竞争也会更加剧烈。在如此严峻的行业背景下，我国的技术人员经过不断的改革和创新使得我国的模具水平有了较大的提高，大型、复杂、精密、高效和长寿命的液压又上了新台阶。液压是每个机制制造方面目前普遍用的，它可以大批量生产，节省人力物资，效率相对高，操作方便，结构合理，它的成本低廉，适合广大人群所承受的能力。毕业设计的意义：毕业设计是学生从学习向工作过度的综合锻炼，也是一次提高和再学习的机会。毕业设计从准备到设计结束几乎要花去一个学期的时间，最后要形成一整套的文档资料。毕业设计也是对学生最后的综合考核，因此，扎实认真高质量的完
9、成毕业设计任务，具有重要意义！1. 通过毕业设计的准备工作，进一步提高我们独立调研能力以及专业业务素质。并通过文献查阅、现场收集资料等工作。锻炼解决液压系统的问题的能力。2. 能巩固深化扩充我们的专业知识，并通过毕业设计中对涉及到的问题的分析研究，提出我们自己的见解和观点。3. 通过毕业设计，树立良好的工作思想和细致、严谨、科学的工作态度，为一个未来的工程师奠定基础！这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（输出轴）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订液压设计方案，完成液压
10、结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。 第1章 工况分析技术参数和设计要求: 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，参数：快速返回速度为V：3 m/min，加压速度V：60-300m m/min,压制力为250000N，运动部件自重为20000N,工作行程L=350m,油缸垂直安装，设计压力机的液压传动系统。 1.1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。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
11、用变压式节流调速回路和容积式调速回路两种方式。1.1.1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
12、要求不高的场合。1.1.2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250000N，故选泵缸开式容积调速回路。 1.2 工况分析1.2.1工作负载工件的压制抗力即为工作负载：F
13、w=250000N1.2.1摩擦负载 静摩擦阻力： =0.2x20000=4000N 动摩擦阻力： =0.1X20000=2000N1.2.3惯性负载Fm=ma=20000/10X3/(0.02X60)=5000N1.2.4自重G=mg=20000N1.2.5液压缸在各工作阶段的负载值其中液压缸采用V型密封圈，其机械效率。另外取液压缸的背压负载30000N。则液压系统工作循环各阶段的外负载见表3-1。表3-1 工作循环各阶段的负载工况负载值推力启动F=-G+=14000N 15385加速F=-G+Fm=17000N 18681快进F=-G+=12000N 13187工进F=-G+Fw=2620
14、00N 287912快退F=G+=52000N 57143按照给定要求与负载表绘制速度循环图与负载循环图：速度循环图：33500.633L(m)V (m/min)负载循环图：F(N)2879121868115385350L(mm)13187 第2章 确定执行元件的参数2.1液压缸主要尺寸的确定2.1.1工作压力P的确定：工作压力P可根据负载大小及机器的类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为25MPa。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到缸下行时，滑块自重采用液压方式平衡，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取液压缸的机械效率cm=0.91。2.1.2计算液压缸内径D和活塞杆直径d 由负载图
15、知最大负载F为287912N，取d/D=0.7=0.0127D=0.127m按GB/T2348-1993，取标准值D=150mmd=0.7D=105mm由此求得液压缸的实际有效工作面积则：无杆腔实际有效面积：=17671有杆腔实际有效面积：=90122.2计算在各工作阶段液压缸所需的流量快进：Q=53.01L/min工进：Q= =1.065.30L/min快退：Q= =27.04L/min2.3液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作烦人最大行程来确定，查表的系列尺寸选取标准值L=400m。2.4缸体长度的确定液压缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外形长度
16、还要考虑到两端端盖的厚度，一般的液压缸的缸体长度不应大于内径地2030倍2.5液压缸的壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度，从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒，起重运输机械和工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算PD/2=25127/2100=15.875mm（=100110MP）故取=16mm液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为D1D+2=140+230=159mm第3章 拟定液压系统原理图3.1 液压系统图分析（1）考虑到液
17、压机工作时所需功率较大，固采用变量泵的容积调速方式。（2）为了满足速度的有极变化，采用压力补偿变量液压泵供油，即在快速下降的时候，液压泵以全流量供油。当转化成慢速加压压制时，泵的流量减小，最后流量为0。（3）当液压缸反向回程时，泵的流量恢复为全流量供油。液压缸的运动方向采用三位四通M型电磁换向阀和二位二通电磁换向阀控制。停机时三位四通换向阀处于中位，使液压泵卸荷。（4）为了防止压力头在工作过程中因自重而出现自动下降的现象，在液压缸有杆腔回路上设置一个单向阀。（5）为了实现快速空程下行和慢速加压，此液压机液压系统采用差动连接的调速回路。（6）为了使液压缸下降过程中压力头由于自重使下降速度越来越快
18、，在三位四通换向阀处于左位时，回油路口应设置一个顺序阀作背压阀使回油路有压力而不至于使速度失控。（7）为了实现自动控制，在液压缸的活塞杆运动方向上安装了三个接近开关，使液压系统能够自动切换工作状态。（8）为了使系统工作时压力恒定，在泵的出口设置一个溢流阀，来调定系统压力。 3.2 液压系统原理图综上分析可得小型液压机液压系统原理如图6-1所示。图6-1 液压机液压系统原理图1-变量泵 2-溢流阀 3-油箱 4-单向阀5-三位四通电磁换向阀 6-单向顺序阀 7-液压缸8-过滤器 9-调速阀 10-二位二通电磁换向阀 第4章选择液压原件4.1液压泵的选择液压缸的最高工作压力P25MPa ，此时液压
19、缸的输入流量极小，且进油路元件较少故泵到液压缸的进油压力损失估计取为=0.5MPa 。所以泵的最高工作压力=25+0.5=25.5MPa 。液压泵的最大供油量 按液压缸最大输入流量（98.96L/min）计算，取泄漏系数K=1.1,则=108L/min。根据以上计算结果查阅机械设计手册，选用63YCY141B压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=25MPa，排量为V=80mL/r,当转速为1500r/min。 由于液压缸在工进时输入功率最大，这时液压缸的工作压力为25MPa，流量为1.06L/min ,取泵的总效率=0.85，则液压泵的驱动电机所要的功率 =540W，根据此数据按JB/T86
20、80.1-1998，选取Y2-711-4型电动机，其额定功率P=550W ，额定转速n=1500r/min,按所选电动机的转速和液压泵的排量，液压泵最大理论流量nV=120L/min ，大于计算所需的流量108L/min，满足使用要求。4.2 阀类元件及辅助元件根据阀类元件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选出这些液压元件的型号及规格，结果见表7-1。 表7-1 液压元件的型号及规格序号元件名称额定压力/Pa排量ml/r型号及规格说明1变量泵258063YCY141B额定转速3000r/min驱动电机功率为550W2溢流阀调压2512C175通径20mm3三位四通换向
21、阀28160WEH10G通径20mm4顺序阀最大工作压力32MPa160HCT06L1 (单向行程调速阀)5调速阀28160FBG-3-125-106单向阀开启0.15MPa最大200S20A220通径20mm7二位二通换向阀281602WE10D10通径20mm4.3液压油箱容积的确定根据液压油箱有效容量按泵的流量的57倍来确定则选用容量为500L。 结论这次课程设计的内容是小型液压机液压系统的设计。对我们来说液压系统的设计是一门新的知识，在设计程中，碰到了一些与以往不同的方法及概念，总结起来，我认为最大的欠缺就是缺乏一个整体的观念，常常在不经意中，只考虑到满足一个或几个性能要求，而没有以一
22、个整体的思想来考虑问题。比如，我们设计系统图时，很容易忘记考虑系统保压和液压泵卸荷等问题，假如忘记考虑这些问题，就难以实现预定的工作要求。为此我也花了很长时间，经过反复思考最终设计出符合工作要求的系统图。另一方面，在这次的设计中，我用到了一些经验公式以及一些在一定范围内取值的数据，以前我习惯了在精确公式及数值下计算，而且在查阅工具书方面的能力还不足，还需要在今后的设计中进一步加强。出现以上的种种缺陷的关键问题在于我们缺乏这方面专业能力的锻炼。但经过这次课程设计之后让我对于液压系统的应用更加了解。还有设计的时候应该具有严紧的态度，因为很多工程问题都是人命关天。所以我们要从现在开始就养成一种严紧的
23、学习和工作态度，以后在工作中才能尽量避免一些重大失误。通过这次的毕业设计，让我对液压系统以及液压阀件有了更深的认识，对设计液压装备时应有的要求有了新的见解，完成同样的要求，有不同的设计方案，但是我们应向使用性能，结构，经济性更优的方向发展。当然这还需要我们不断地刻苦学习，然后在前人实践经验的基础上，勇于创新，寻求更经济实惠的设计。由于能力所限，在设计过程中还有许多不足之处，恳请老师批评指正！致谢首先感谢校方给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思
24、考的能力；其次是感谢蒋老师的细心指导，在整个毕业设计中，老师给了我很大的帮助；最后感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们。终于在我的不懈努力下，课程设计完成了。从开始直到设计基本完成，我有许多感想。这是我们比较独立的在自己的努力下做一个与课程相关的设计。首先要多谢老师给我们的这个机会，还要感谢诸多同学的帮助。我深切的感觉到，在这次设计中也暴露出我们的许多薄弱环节，很多学过的知识不能灵活应用，在这次作业后才渐渐掌握，以前学过的东西自己并不是都掌握了，很多知识都已很模糊，经过这次设计又回忆起来了。做作业的期间用到的手工制图又得到了巩固，AutoCAD画图软件
25、也在不断练习中进一步深入，学会了如何去应用工程手册，我体会到钱老师的良苦用心。总的说来，我感觉这次课程设计学到了很多东西，是很有意义的感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。参考文献1 液压传动 机械工业出版社2 液压传动系统及设计 化学工业出版社3 新编液压工程手册 北京理工大学出版社4 液压气动技术手册 机械工业出版社5 机械设计手册 化学工业出版社6 液压控制系统 机械工业出版社7 液压元件与系统 机械工业出版社附录 常用液压与气动元件图形符号（GB/T786.11993）表1基本符号、管路及连接名 称符 号名 称符 号工作管路管端连接于油箱底部控制管路密闭式油箱连接管路直接排气交叉管
26、路带连接排气柔性管路带单向阀快换接头组合元件线不带单向阀快换接头管口在液面以上油箱单通路旋转接头管口在液面以下油箱三通路旋转接头表2控制机构和控制方法名 称符 号名 称符 号按钮式人力控制踏板式人力控制手柄式人力控制顶杆式机械控制弹簧控制液压先导控制单向滚轮式机械控制液压二级先导控制单作用电磁控制气液先导控制双作用电磁控制内部压力控制续表名 称符 号名 称符 号电动机旋转控制电-液先导控制加压或泄压控制电气滚轮式机械控制液压先导泄压控制外部压力控制电反馈控制气压先导控制差动控制表3泵、马达和缸名 称符 号名 称符 号单向定量液压泵液压整体式传动装置双向定量液压泵摆动马达单向变量液压泵单作用弹簧
27、复位缸双向变量液压泵单作用伸缩缸单向定量马达单向变量马达双向定量马达双向变量马达定量液压泵马达单向缓冲缸变量液压泵马达双向缓冲缸双作用单活塞杆缸双作用伸缩缸双作用双活塞杆缸增压缸表4控制元件名 称符 号名 称符 号直动型溢流阀溢流减压阀先导型溢流阀先导型比例电磁溢流减压阀先导型比例电磁溢流阀定比减压阀卸荷溢流阀定差减压阀双向溢流阀直动型顺序阀直动型减压阀先导型顺序阀先导型减压阀单向顺序阀（平衡阀）直动型卸荷阀集流阀制动阀分流集流阀不可调节流阀单向阀可调节流阀液控单向阀可调单向节流阀液压锁续表名 称符 号名 称符 号调速阀或门型梭阀带消声器的节流阀与门型梭阀调速阀快速排气阀温度补偿调速阀二位二通换向阀旁通型调速阀二位三通换向阀单向调速阀二位四通换向阀分流阀二位五通换向阀四通电磁伺服阀三位四通换向阀三位五通换向阀表5辅助元件名 称符 号名 称符 号过滤器气罐磁芯过滤器压力计污染指示过滤器液面计分水排水器温度计空气过滤器流量计除油器压力继电器空气干燥器消声器油雾器液压源续表名 称符 号名 称符 号气源调节装置气压源冷却器电动机加热器原动机蓄能器气液转换器
