稻麦秸杆压紧机构送料液压系统设计课程设计说明书

1、6- - -目 录1、任务析52、方案择63、总体计63.1负载析分选设分、课程设计任务书3、课程设计评阅表4容、设计内53.2负载图和速度图的绘制83.3液压缸主要参数的确疋93.4液压系统图的拟疋133.5液压元件的选择15四、液压缸的设计.171、液压缸的分1类及组成.172、液压缸的主要参数设计.173、液压缸的结构设计174、液压 缸设计需要注意 的事项.175 、液压缸主要零件的材料和技术要求.17五、液压缸装配图18六、设计小结19献20蚌埠学院机械与电子工程系液压传动课程设计任务书班级11机械设计制造及自动化 姓名学号旨导教师一、设计题目：稻麦秸秆压紧机构送料液压系统设计要求：

2、工作循环：“快速上升一慢速上升一停留料送进一快速下降”的工作循环，其垂直上升工件的重量为 5000N滑台的重量为1500N快速上升行 程400mm速度要求40mm/s慢速上升行程为150mm停留料送进最小速 度为8mm/s快速下降行程550mm速度要求50mm/s滑台采用V形导轨, 其导轨面的夹角为90度，滑台与导轨的最大间隙为2mm启动加速和减速时 间均为0.5s，液压缸的机械效率为0.9。二、设计要求：液压系统图拟定时需要提供2种以上的设计方案的选择比较。从中选择你认 为更好的一种进行系统元件选择计算。三、工作量要求液压系统图1张（A1）液压缸装配图1张3设计计算说明书1份- - -四、设

3、计时间：2014年5月19日-2014年5月23日蚌埠学院本科课程设计评阅表机械与电子工程 系2011级机械设计制造及 自动化 专 业（班级）：学生姓名学号课题名称稻麦秸杆压紧机构送料液压系统设计指导教师评语： 指导教师（签名）：2014年 月日评定成绩三、设计内容1、任务分析1.1系统机构的主要构成机构不断地将材料从低的位置运到高的位置，然后又回到起始位置重复上一次的运动。其结构如图1.1所示，滑台采用V形导轨，其导轨面的夹角为90度，滑台与导轨的最大间隙 为2mm工作台和活塞杆连在一起，在活塞杆的作用下反复做上下运动。工件图1.1上料机构示意图系统总共承受的负载为6500N,所以系统负载很

4、小，应属于低压系统。系统要求快上速 度大于40mm/s慢上的速度大于8mm/s快下的速度大于50mm/s要完成的工作循环是：快进 上升、慢速上升、停留料送进、快速下降。但从系统的用途可以看出系统对速度的精度要求 并不高，所以在选调速回路时应满足经济性要求。- - -2、方案选择2.1方案的拟定2.11供油方式从系统速度相差很大可知，该系统在快上和慢上时流量变化很大，因此可以选用变量泵 或双泵供油。2.12调速回路由于速度变化大，所以系统功率变化也大，可以选容积调速回路或双泵供油回路。2.13速度换接回路由于系统各阶段对换接的位置要求不高， 所以采用由行程开关发讯控制二位二通电磁阀 来实现速度的

5、换接。2.14平衡及锁紧为了克服滑台自重在快下过程中的影响和防止在上端停留时重物下落，必需设置平衡及锁紧回路。根据上述分析，至少有两种方案可以满足系统要求。（1）用变量泵供油和容积调速回路调速，速度换接用二位二通电磁阀来实现，平衡和锁 紧用液控单向阀和单向背压阀。系统的机械特性、调速特性很好，功率损失较小，但是系统 价格较贵。（2）用双泵供油，调速回路选节流调速回路，平衡及锁紧用液控单向阀和单向背压阀实 现。系统的机械特性、调速特性不及第一种方案，但其经济性很好，系统效率高。2.2方案的确定综上所述，考虑到系统的流量很大，变量泵不好选，第二种方案的经济性好，系统效率 高，因此从提高系统的效率，

6、节省能源的角度考虑，采用单个定量泵的、供油方式不太适， 宜选用双联式定量叶片泵作为油源，所以选第二种方案。3、总体设计3.1负载分析3.1.1工作负载Fl 二 FG = （5500 1000） N 二 6500N3.1.2摩擦负载aFf = fFN / sinf N 2反向加速G J 650。0.05 =66.26Ng ：t 9.810.5反向制动Fa5 = G V 二 Fa4 二 66.26N g X由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸可根据公式IcO暑计算出滑台垂直作用于导轨的压力约为120N取fl，fdQ则有:静摩擦负载Ffs =(0.2 120/sin 45

7、)N =33.94N动摩擦负载Ffd =(0.1 120/sin 45)N =16.97N3.1.3惯性负载加速Fa19=6500 021.50.01Ng :t 9.810.5减速Fa2G 2Vg =t65000.04 -0.008x9.810.5= 42.41N制动Fa3G jvg辻65000.008x9.810.5= 10.60N根据以上计算，考虑到液压缸垂直安放，其重量较大，为防止自重而下滑，系统中应设 置平衡回路。因此在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑滑台 2的重量。则液压缸 各阶段中的负载如表3.1所示（m =0.91 ）。表3.1液压缸各阶段负载工况计算公式总负载F/N缸推力F

8、/N启 动F*L+Ffs6533.947180.15力口速F = Fl +Ffd +Fai6566.987216.46快上F =FL+Ffd6516.977161.51减速F = Fl +Ffd Fa26474.567114.90慢上F =%讥6516.977161.51制动F = Fl +Ffd Fa36506.377149.86反向加速F =Ffd +Fa483.2391.46快下F =Ffd16.9718.65制动F = Ffd Fa542.2954.163.2负载图和速度图的绘制按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、行程限制等，绘制出负载图及速度图 如图3.1所示。F/N 1- #

9、-F/N 1- -液压缸负载图及速度图 图3.1液压缸各阶段负载和速度3.3液压缸主要参数的确定3.3.1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，所以初选液压缸的工作压力为3.3.2计算液压缸的尺寸2.0MPaA F 7216.462 p 20105 m= 36.1 10，m2D _ 匡 _ (410,需要进行稳定性的校核，由材料力学中的有关公式，根据液压缸的4.9一端支撑，另一端铰链，取末端系数1=2活塞杆材料用普通碳钢制：材料强度试验值f1xiO8Pa,系数a = 5000，柔性系数屮 1=85, m = J 二32 =8，因为 TOC o 1-5 h z A 44-

10、=100 八 1-;2=120rk，所以有其临界载荷：8 応2_6fA4.9 10322 10Fk 二 483333.3N1()1 ()- 2 rk2 50008取安全系数，n=4 时 丘 二 83333.3 =20833.3N8557.18Nn 4活塞杆的稳定性满足，此时可以安全使用。3.3.4求液压缸的最大流量q 快上=A1V快上=50.244010 =2.010L/minq 慢上=A1V慢上=50.24810 =0.402L/minq 快下=AV快下=42.205010 =2.110L/min3.3.5绘制工况图工作循环中各个工作阶段的液压缸压力、流量和功率如表3.2所示工况压力P/ 丿

11、丿/Mpa流量/min)功率/ w快上1.302.01043.55慢上1.300.4028.71快下0.00342.1000.12由此表绘出液压缸的工况图，如图 3.2所示。钢筒壁及法兰的材料选45钢，活塞杆材料选Q235液压缸的内径D和活塞杆直径d都已在前面的计算中算出，分别为 80mn和32mm1.300.00340t/s吐/min)t 2.0102.1000.4020t/s43.558.710.120t/s快上 慢上 快下图3.2系统工况图3.3.6液压缸其它参数的选择活塞的最大行程L已由要求给定为550mm 小导向长度当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距 离称为最

12、小导向长度 H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳 定性，因此设计时必须保留有一最小导向长度。对于一般的液压缸，当液压缸的最大行程为 L，缸筒直径为D时，最小导向长度为：+=67.5 所以取 H =95。20 2 20 2活塞的宽度的确定 取B=0.7，D=56mm活塞杆长度的确定活塞杆的长度L活塞杆的长度应大于最大工作行程、导向长度、缸头、缸盖四者长度之和。既L -L+H+L盖+ L头=550+95+78+32=755mn但是为了使其能够工作，必须和工作台连接，所以还应支出一部分。考虑实际工作环境和连接的需要， 取这部分长度为50mm.所以液压缸的总长L=755+50

13、=805mm.- - # -3.4液压系统图的拟定液压系统图的拟定，主要是考虑以下几个方面的问题：341供油方式从工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大， 且比较接近。 在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的效率，节省能源的角度考虑，采用 单个定量泵的供油是不合适的，宜选用双联式定量叶片泵作为油源。342调速回路由工况图可知，该系统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回路。3.4.3调速换接回路由于快上和慢上之间速度需要换接，但对换接的位置要求不高，所以采用 由行程开关发讯控制二位二通电磁阀来实现速度的换接。344平

14、衡及锁紧为防止在上端停留时重物下落和在停留斯间内保持重物的位置，特在液 压缸的下腔（无杆腔）进油路上设置了液控单向阀；另一方面，为了克服滑台自 重在快下过程中的影响，设置一单向背压阀。本液压系统的换向阀采用三位四通 Y型中位机能的电磁换向阀。拟定系统如图3.3 :系统工作过程：快上时，电磁阀2有电，两泵同时工作，液压油经过电磁换向阀 6液控单向阀 7、背压阀8,流入无杆腔，再经过单向电磁阀 9、换向阀6回油箱。慢上时，活塞走到420mn处，压下行程开关，行程阀3，4换接，同时使电磁3 有电，大流量泵经过它卸荷，只有小流量泵供油，调速阀 10调节回油。工作速 度下降。快下时，行程阀复位，电磁阀1

15、有电，双泵同时供油，经过换向阀 6 （左位）、 调速阀10、背压阀8、液控单向阀7、换向阀6回到油箱。行程开关- # -行程开关- -图3.3液压系统原理图- - -3.5液压元件的选择3.5.1确定液压泵的型号及电机功率液压缸在整个工作循环中最大工作压力为1.30MPa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失-：0.4MPa所以液压泵的工作压力为Pp = p 亠p = 1.30 0.4 =1.74Mpa两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按 10%+算，则两个泵总流 为q 1 0.1 2.100 =2.31L/min，由于溢流阀最小稳定流量为 3L/min，而工 进时液压缸所需流量为 0

16、.402L/min，所以高压泵的流量不得少于（3+0.402） L/min=3.402L/min。根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用RV2R34的双联叶片泵，前泵输出流量47ml/r,后泵输出流量 200ml/r，额定压力为14MPa容积效率pv =0.9总效率p =0.8，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（2.03MPa）和输出流量（970r/min） 求出：60 0.85查电动机产品目录，拟选用的电动机的型号为丫90-6，功率为1.1kw,额定转速为 910r/min。3.5.2选择阀类元件及辅助元件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选出这些元件的型号

17、及规格如表3.3所示表3.3元件的型号及规格序号名称通过流量qmax(L min)根据流量选择型号及规格1滤油器400XUA40 30FS2双联叶片泵44.209/195.249PV2R24( 47/200)3单向阀200CIT-10-35-504行程阀(二位二通)20022EF3-E10B5溢流阀144.43Y2-Ha32L6三位四通电液换向阀239.458H-1WEH7液控单向阀239.458CT1-10B8单向顺序阀239.458AXF3-20B9二位二通电磁换向阀22EF3-E10B10单向调速阀239.458MSA30EF25011电动机Y90S-6油管 油管内径一般可参考所接元件口

18、尺寸进行确定，也可按管中允许速 度计算，在本设计中，出油口采用内径为 8mm外径为10mm勺紫铜管。油箱 油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，逸出 混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积：V =(5-7)qp, 即 V=130L四、液压缸的设计1、液压缸的分类机组成液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。活塞缸 和柱塞刚实现往复运动，输出推力和速度。摆动缸则能实现小于360的往复摆动, 输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合 起来，在特殊场合使用，已实现特殊的功能。液压缸的结构基本上可分

19、成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密圭寸装置、缓冲 装置，以及排气装置五个部分。2、液压缸的主要参数设计（已经计算）3、液压缸的结构设计1 ）缸体与缸盖的连接形式常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。2）活塞杆与活塞的连接结构常见的连接形式有：整体式结构和组合式结构。组合式结构又分为螺纹连接、半环连接。3） 活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导 向套的结构，以及密封、防尘、锁紧装置等。4） 活塞及活塞杆处密圭寸圈的选用活塞及活塞杆处密圭寸圈的选用，应根据密 封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而

20、选择不同类型的 密圭寸圈。常见的密圭寸圈类型：O型圈，O型圈加挡圈，高底唇 丫型圈，丫型圈， 奥米加型等。5）液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运 动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产 生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见的缓冲装置 有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。6）液压缸排气装置 对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装 置。4、液压缸设计需要注意的事项1 ）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，活塞杆在受拉状态下承受最大负 载。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题

21、和液压缸的排气问题，缸内如 无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。）根据主机的工作要求和结构设计要求， 正确确定液压缸的安装、固定方式, 但液压缸只能一端定位。）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简 单、紧凑、加工、装配和维修方便。5、液压缸主要零件的材料和技术要求1 ）缸体材料灰铸铁：HT200,HT350;铸钢：ZG25,ZG45 粗糙度液压缸内圆柱表面粗糙度为 & =0.20.4m技术要求：a内径用H8-H9的配合b缸体与端盖采用螺纹连接，采用 6H精度）活塞材料灰铸铁：HT150,HT200粗糙度活塞外圆柱粗糙度Ra =0.81.6m技术要求：活塞外径用

22、橡胶密封即可取 f7f9的配合，内孔与活塞杆的配 合可取H&）活塞杆材料实心：35钢，45钢；空心：35钢，45钢无缝钢管粗糙度杆外圆柱粗糙度为Ra=0.40.8m技术要求：a调质2025HRCb活塞与导向套用H8f7的配合，与活塞的连接可用H8h8）缸盖材料35钢，45钢；作导向时用（耐磨）铸铁粗糙度导向表面粗糙度为Ra =0.81.6m技术要求：同轴度不大于0.03）导向套材料青铜，球墨铸铁粗糙度导向表面粗糙度为Ra=0.8）m技术要求：a导向套的长度一般取活塞杆直径的 60%80%b外径D内孔的同轴度不大于内孔公差的一半五、液压缸装配图卑杆槪压H结梅六、设计小结经过这次关于稻麦秸秆压紧机构送料液压系统的课程设计，我学到了很多，了解了要设计一个液压设备的基本过程和一些基础知识， 明白了应该怎么做？如何做？过程怎么样？这次课程设计也使我更 加体会到液