单柱液压机液压系统设计毕业设计.doc
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1、xxxxxxxxxx本科毕业设计说明书25KN单柱液压机液压系统设计The system design of 25KN Single Column Hydraulic Presses性 质: 毕业设计 毕业论文教 学 院: 机电工程学院系 别:机械电子工程系学生学号:xxxxxx学生姓名:xxxxxx专业班级:机自xxxxx指导教师:xxxxxxx职 称:教授起止日期:2013.3.42013.6.20吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technologyxxxxxxx本科毕业设计说明书摘 要如今,液压传动是一门比较成熟的技术,已广泛应用于机械制造、
2、工程机械、农业机械、汽车制造以及锻压等机械行业。而其在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用,高度集成化等各项要求方面的显著优势使得这门技术有着更加广阔的发展前景。本文在对液压传动发展和液压传动的工作原理作了一个简要说明的同时,更对液压技术在锻压机械中的一个典型应用单柱液压机的液压系统进行了全面的设计计算。其内容主要包括: 液压传动系统方案的分析、比较和确定; 确定并绘制系统原理图; 集成块单元回路图的绘制; 液压系统中各主要参数的计算、圆整及校核; 各种液压元件的选择; 设计并绘制以集成块联接方式而成的系统装配图;在单柱液压机液压系统执行元件液压缸的设计中,利用在前文系统设计中所校
3、核过的如活塞直径D(AL)、活塞杆直径d(MM)等参数,我们对液压油缸的各主要零部件进行了详细的结构设计,并绘制了它们的零件图及液压油缸装配图。关键词:单柱液压机;液压系统设计;液压油缸AbstractNowadays, hydraulic drive is a technique becoming mature, what has been applied in Manufacture, Engineering Machinery, Farm Machinery, Car Manufacturing, and Forging Presses etc. Moreover, it has a s
4、o salient advantage in actualize high pressure, high speed, hight-power, hight efficiency, low yawp, longevity and hight integration that it could develope much faster then others.After the phylogeny of the hydraulic drive and the working theory have been introduced in this paper, we have do a fully
5、 design for the system of the single column hydraulic presses which is a type application in Forging Presses.It includes: Analysing, comparing and confirming the project of hydraulic drive; Confirming and drawing the system blueprint; Drawing a blueprint of the cell loop of the integration block; Ac
6、counting, checking and normalizing the mainly parameter in the hydraulic system Choosing the different kinds of hydraulic component Designing how to rig out all the parts of the system and then draw a blueprint to reflect it.In the design of the working part of the hydraulic system, cylinder, we hav
7、e do a particular frame design in using the parameter as the diameter of the piston D(AL) and the diameter of the pole d(MM).Keywords: Single Column Hydraulic Presses; The Design of Hydraulic System; Hydraulic cylinder目 录摘 要IAbstractII第1章 概述11.1 液压传动发展概况11.2 液压传动的工作原理及组成部分11.2.1 液压传动的工作原理11.2.2 液压传动
8、的组成部分21.3 液压传动的优缺点2第2章 液压系统设计42.1 明确设计要求并制定基本方案42.1.1 设计要求42.1.2 制定液压系统基本方案42.2 液压系统各液压元件的确定52.2.1 液压介质的选择52.2.2 拟定液压系统图62.3 液压系统主要参数计算72.3.1 选系统工作压力72.3.2 液压缸主要参数的确定82.3.3 液压缸强度校核92.3.4 液压缸稳定性校核112.3.5 计算液压缸实际所需流量132.4 液压阀的选择132.4.1 液压阀的作用132.4.2 液压阀的基本要求142.4.3 液压阀的选择143.1 液压泵站153.1.1 液压泵站概述及液压泵站油
9、箱容量系列标准153.1.2 各系列液压泵站的简述163.2 液压泵163.2.1 液压泵的选择163.2.2 液压泵装置173.3 电动机功率的确定183.4 液压管件的确定193.4.1 油管内径确定193.4.2 管接头193.5 滤油器的选择193.5.1 滤油器的作用及过滤精度193.5.2 选用和安装203.6 油箱及其辅件的确定203.6.1 油箱203.6.2 空气滤清器223.6.3 油标22第4章 液压缸的设计计算234.1 液压缸的基本参数的确定234.2 液压缸主要零件的结构、材料及技术要求234.2.1 缸体234.3 缸盖254.3.1 缸盖的材料254.3.2 缸
10、盖的技术要求254.4 活塞264.4.1 活塞与活塞杆的联接型式264.4.2 活塞与缸体的密封264.4.3 活塞的材料264.4.4 活塞的技术要求274.5 活塞杆274.5.1 端部结构274.5.2 端部尺寸284.5.3 活塞杆结构284.5.4 活塞杆材料294.5.5 活塞杆的技术要求294.6 活塞杆的导向、密封和防尘294.6.1 导向套294.6.2 杆的密封与防尘304.7 液压缸的缓冲装置304.8 液压缸的排气装置304.9 液压缸安装联接部分的型式314.9.1 液压缸进出油口的联接314.9.2 液压缸的安装方式31结 论32参考文献33附录A 零件图34致
11、谢39III第1章 概述1.1 液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术,但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事,至于它和微电子技术密切结合,得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制,更是近10年内出现的新事物。本世纪的60年代后,原子能技术、空间技术、计算机技术(微电子技术)等的发展再次将液压技术推向前进,使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术,使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优
12、势,例如,国外今日生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。当前,液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展,在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外,在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面,更日益显示出显著的成绩。我国的液压工业开始于本世纪50年代,其产品最初只用于机床和锻压设备,后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液
13、压产品以来,我国的液压件生产已从低压到高压形成系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。80年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作,以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。1.2 液压传动的工作原理及组成部分1.2.1 液压传动的工作原理 驱动机床工作台的液压系统,它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理:液压泵由电动机带动旋转后,从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵,当它从泵中输出进入压力管后,将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下,通过开
14、停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔,推动活塞和工作台向右移动。这时,液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。如果将换向阀手柄方向转换成往外的状态下,则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔,推动活塞和工作台向左移动,并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油管。工作台的移动速度是由节流阀来调节的。当节流阀开大时,进入液压缸的油液增多,工作台的移动速度增大;当节流阀关小时,工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,液压缸必须产生一个足够大的推力,这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大,缸中的油液压力越高;反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀
15、调节的,液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱,这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时,油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以,在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的,它和缸中的油液压力不一样大。如果将开停手柄方向转换成往外的状态下,压力管中的油液将经开停阀和回油管排回油箱,不输到液压缸中去,这时工作台就停止运动。从上面的例子中可以得到: 1)动是以液体作为工作介质来传递动力的。 2)液压传动用液体的压力能来传递动力,它与利用液体动能的液力传动是不相同的。 3)压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的,因此液压传动和
16、液压控制常常难以截然分开。1.2.2 液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四部分组成:1)能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵,它给液压系统提供压力油。2)执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。它可以是作直线运动的液压缸,也可以是作回转运动的液压马达。3) 控制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4) 辅助装置上述三部分以外的其它装置,例如油箱、滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作也有重要作用。1.3 液压传动的优缺点液压传动有以下一些优点:1) 在同
17、等的体积下,液压装置能比电气装置产生出更多的动力,因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等的功率下,液压装置的体积小,重量轻,结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%左右。2) 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快,液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液压装置的换向频率,在实现往复回转运动时可达500次/min,实现往复直线运动时可达1000次/min。3) 液压装置能在大范围内实现无级调速(调速范围可达2000),它还可以在运行的过程中进行调速。4) 液压传动易于自动化,这是因为它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制的缘故。
18、当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时,整个传动装置能实现很复杂的顺序动作,接受远程控制。5) 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状态下工作而不会过热,这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。液压件能自行润滑,使用寿命较长。6) 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,液压系统的设计、制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。7) 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。液压传动的缺点是:1) 液压传动不能保证严格的传动化,这是由液压油液的可压缩性和泄漏等原因造成的。2) 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄漏
19、损失等),长距离传动时更是如此。3) 液压传动对油温变化比较敏感,它的工作稳定性很易受到温度的影响,因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。4) 为了减少泄漏,液压元件在制造精度上的要求较高,因此它的造价较贵,而且对油液的污染比较敏感。5) 液压传动要求有单独的能源。6) 液压传动出现故障时不易找出原因。 总的说来,液压传动的优点是突出的,它的一些缺点有的现已大为改善,有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。第2章 液压系统设计2.1 明确设计要求并制定基本方案2.1.1 设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进一步着手进行液压系统各部分设计之前,必须把设计要求以及与该设
20、计内容有关的其他方面的情况了解清楚。单柱液压机主机概况:液压机公称力 25 KN液压系统最大工作压力 8 Mpa骨块行程 125 MM压头下行速度 45 mm/s压头上行速度 130 mm/s2.1.2 制定液压系统基本方案(1)确定液压执行元件的形式在本设计中,液压缸是液压系统中的执行元件,它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。液压缸结构简单,工作可靠,在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸按其结构形式,可以分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量,输出为推力和速度。液压缸除了单个地使用外,还可以组合起来或和其它机构相结合,以实现特殊的功能。根据参
21、考文献2表37.5-1我们选择活塞缸类中的单杆活塞液压缸,其特点及适用场合见表2-1。表2-1名称特点适用场合单杆活塞液压缸有效工作面积大,双向不对称往返不对称的直线运动等(2)确定液压执行元件运动控制回路1)为了实现液压缸的进和退,我们选择电磁换向阀作为液压系统的方向控制阀。电磁换向阀的基本工作原理是通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置,以改变油液的流动方向。当电磁铁断电时,滑阀由弹簧保持在中间位置或初始位置(脉冲式阀除外)。若推动故障检查按钮可使滑阀阀芯移动。电磁换向阀在液压系统中的作用是用来实现液压油路的换向、顺序动作及卸荷等。由于电磁铁的推力有限,电磁换向阀应用在流量不大的液压系统中。2)
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