液壓畢業(yè)設計樣本.doc

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1、 天津中德職業(yè)技術學院 Tianjin Sino-German Vocational Technology Institute 汽車航空系 Automobile & Aviation Department 項目一：波向檢定裝置液壓系統(tǒng)設計 教學過程的實施如下: 教學目標：使學生掌握液壓系統(tǒng)設計步驟及方法 教學程序：根據教學安排該項目教學的實施應在學生完成液壓傳動課程之后進行。 1.由教師指定該項目； 2. 學生分組調研、查閱相關資料； 3.學生集中在一起對該項目進行仔細認真的研討，提出自己

2、的見解，大家經過充分的交流溝通，分組制定各小組的項目方案； 4. 教師指導學生復習與該項目相關的知識內容； 5.小組內進行分工，學生協(xié)作完成項目設計的相關內容； 6教師或企業(yè)技術人員進行點評。 一 、 原始依據： 設計要求，主要技術指標及基本要求 1.完成回轉，升降，擺動3個動作 （1）回轉速度5——15s內回轉150可調，重量1500kg，在一圈內可停留在任意位置在

3、此位置上擺動150。 （2）升降速度2——40s內，400mm可調，負載1500kg （3）擺動周期同升降，角度450 可調，負載200kg 2.輸入信號為正弦信號 （1）回轉角度θ=π/12 sin2/5πt

4、 （2）升降位移y=0.4+0.4sinπt （3）擺動角度θ=π/4sinπt 3.系統(tǒng)壓力Pmax=20MPa 二 、 設計內容和要求： 1.液壓系統(tǒng)工作原理圖的設計及原理圖的動畫

5、 2.液壓系統(tǒng)的設計、計算機液壓元件的選型 3.集成塊的設計原理及集成塊圖（圖紙2張） 4. 泵架零件圖（圖紙1張） 5. 泵站總裝圖（圖紙1張）

6、 6．油箱零件圖 （圖紙1張） 7．電機控制原理圖（圖紙1張） 波向檢定裝置項目設計說明書 一、液壓系統(tǒng)工作原理 升降運動：比例電磁換向閥（11）通正(負)向電壓時，油液帶動雙活塞桿液壓缸（16）向上（下）運動，模擬海上水面產生的漩渦。 回轉運動：比例電磁換向閥（12）通正(負)向電壓時，回轉馬達（15）逆（順）時針旋轉,并且可以實現(xiàn)在一圈內停留在任意位置

7、且在此位置上擺動150 ，模擬海上水面產生的旋渦。 搖擺運動：比例電磁換向閥（13）通正(負)向電壓時，擺缸（14）向左（右）往復擺動，模擬海上水面產生的波浪。 雙活塞桿液壓缸、回轉馬達和擺缸三個執(zhí)行元件動作的合成，將模擬波浪的運動。 二、液壓元件明細表 序號 名稱 型號 件數 1 油箱 自制 1 2 吸油濾油器（升降） WU—225*80—J 1 3 液壓泵（升降） T6C—017—2R00—1 1 4 雙聯(lián)泵（回轉 搖擺） T6CC—003/006—2R02—1 1 5 電動機（升降） Y200L—4 1 6 電動

8、機（回轉 搖擺） Y160L—4 1 7 壓油濾油器（搖擺） ZU—H405 1 8 壓油濾油器（升降） ZU—H10010 1 9 直動溢流閥 DBDH6P10/200 2 10 先導式電磁溢流閥 DBW10B—3—30/315G24Z5L 1 11 比例伺服閥（升降） BOSCH 10 0811404803 1 12 比例伺服閥（回轉） BODCH 6 0811404613 1 13 比例伺服閥（搖擺） BODCH 6 0811404612 1 14 擺缸 TUBFZD40—180 1 15 回轉馬達 BM30—80

9、 1 16 液壓缸 812MG80LW6345M820DFEDMD 1 三 、執(zhí)行元件的確定及選型 回轉馬達： 1.計算回轉馬達參數及選型 馬達類型：馬達為低速大扭矩馬達，速度為幾百轉/分鐘，確定回轉馬達為擺線馬達。 系統(tǒng)壓力：系統(tǒng)壓力初步確定為P=15MPa 傳動比：減速機i1=8，大小齒輪i2=12 通過載荷分析給出馬達轉矩為M馬達=100N.m，查閱馬達機械效率ηNm=0.9 計算馬達q MMT馬達 =P馬q馬/2π M馬達=MMT馬達ηMm=P馬q馬ηMm/2π q馬達=2πM馬達/P馬ηMm=（10023.14）/（0.915106）=46.

10、52ml/r 計算馬達n θ=π/12 sin0.4πt → ω=θ＇=π2/30COS0.4πt 當COS0.4πt=1時，ω有最大值 ωmax =π2/30=0.33rad/s 又ω=2πn →負載最大轉速n max =ωMax/2π=（0.3360）/（23.14 ）=3.15 r/min 馬達的最大轉速為n馬max =i1i2nmax =1283.15=302.4r/min 馬達的最慢轉速為θ=π/12sin2/15πt→ ωmin =π/122π/15cos2/15πt → ωmin=π2/90 =0.11 rad/s ω馬min =i1i2ωmin =π2

11、128/9060=633 r/min n馬min =ω馬min/2π=633/6.28=100.8r/min 根據計算得出馬達的最大轉速為n馬max=302.4r/min，最慢轉速為 n馬min=100.8r/min，根據馬達的適用p，n，q查樣本馬達型號為BM30-80 2.選擇對應回轉馬達的液壓泵 確定參數P泵 =20MPa，泵的類型為葉片泵ηPV =0.95，根據選型馬達排量 q馬達 =80ml/r 1） 計算泵的q泵 Q泵理 =n電機q泵 又因為Q泵實=Q馬達理論=Q泵理ηpv= n電機q泵 所以馬達的要求流量Q=n馬q馬 =302.48010-3=24.2

12、l/min 若選泵使用Ⅳ電機，即同步轉速為1500r/min ，所以Q泵=n電機q泵ηpv q泵=（n馬maxq馬達）/（n電機ηpv）=（302.480）/（15000.95）=16.97ml/r 2） 選泵 l 由于要適用20MPa下的高壓，查樣本后確定為T6型柱梢式葉片泵 l 此泵型號為 T6C-005-2R02-1 q=17.1 ml/r l 通過校核，發(fā)現(xiàn)泵的排量不能達到要求，故重選T6C-006-2R02-1 q=21.2 ml/r 擺缸： 1.計算擺缸相關參數及選型 已知：確定系統(tǒng)壓力P≤15MPa，通過分析計算得出，擺缸的扭矩為 M擺缸=50

13、N/M，擺動角度為900 所以查樣本確定此擺缸為TUB型搖擺液壓缸，型號為TUBFZD40-180 2.確定泵 因為θ=π/4sinπt → ω=θ＇=π2/4cosπt 所以當cosπt=1時，ωmax=π2/4=2.47r/s 所以齒條上的最大線速度為Vmax=ωmaxL6=2.475510-3=0.136m/s 馬達上所需要最大流量為Q馬max= VmaxπD2/4 =0.13660π/440210-6103=10.25l/min 又因為Q泵理=n電q泵=Q泵實/ηpv → q泵=Q泵實/n電ηpv=10.25/15000.95103=7.

14、2ml/r 選T6型柱銷式葉片泵，型號：T6CC-003-2R-02-1； p泵=20MPa ，q=10.8 ml/r 3. 型號的確定：為降低成本，合理選用，故回轉搖擺可據樣本選雙聯(lián)泵，型號為：T6CC-003/006-2R02-1 四.選擇伺服液壓缸： 一般為雙出桿，雙邊有活塞桿，雙向液壓驅動，可實現(xiàn)等速往復運動 1. 液壓缸的類型為雙出桿液壓缸，壓力P=15MPa，已知負載F=1500kg雙桿液壓缸活塞及活塞桿直徑的確定： F=Pπ（D2-d2）/4，D為缸筒直徑，d為活塞直徑，由書中查出P＞7MPa，可取d=0.7D即F=Pπ0.51D2/4 →D=4F/0.51P

15、π=（415009.8）/（0.51151063.14）103=49.5mm d=0.749.5=35mm AL=F/P=（15009.8）/（15106）=9.8cm2 根據計算從樣本中查出D=63，d=45，行程為820mm 伺服缸的標準系列為下述規(guī)格： 活塞直徑 活塞桿直徑 有效面積 F(10Mpa的作用力) D=50 22 25 36 15.83 13.48 9.46 1.587 1.35 0.95 D=63 28 36 45 25.03 20.99 15.26 2.5 2.10 1.57 D=80 36 45 56

16、 40.09 35.06 25.03 4.01 3.57 2.56 升降液壓缸確定為雙出桿液壓缸，根據計算結果從樣本中查出雙出液壓缸的型號為：812MG80LW6345M820DFEDMD 2.選擇液壓泵 Q缸max=Vmax AL 據已知y=0.4+0.4sinπt → V=y＇=0.4πcosπt 只有當cosπt=1時，Vmax=0.4π=1.256m/s 所以系統(tǒng)不能達到1.256m/s，給定的Vmax=0.84m/s， 所以Qmax=0.8415.2610-460103=76.9l/min Q泵ηpv=Q缸max → q泵=Qmax剛/ηp

17、vn電機=（76.9103）/（0.951.5103）=54ml/mi所以泵的型號為T6C-017-2R00-1 q=58 ml/r 五.選擇電機： 1.回轉和搖擺系統(tǒng)的電機功率 l N電機=P（Q回+Q擺）=15106（10.8+21.2）10-61.5103/60=12kw l 求電機N時要考慮系統(tǒng)的機械效率和電機效率，取η=0.8 N電機= 12/0.8=15kw l 回轉和搖擺系統(tǒng)電機型號為：Y160L-4，N=15kw，n=1460r/min 2.升降系統(tǒng)電機效率 l N=PQ=151065810-61.5103/6010-3=21.75kw l N電機=N/

18、0.8=21.75/0.8=27.2kw l 升降系統(tǒng)電機型號為：Y200L-4 N=30kw n=1470r/min 六.校核： 1.回轉系統(tǒng)： 葉片泵型號為T6C-005-2R02-1 q=17.1ml/r Q泵實出=nqηpv=146017.11030.95=23.72l/min＜Q馬達所需=24.2 l/min 二次校核：重選泵的型號為T6C-006-2R02-1 q=21.2ml/r Q泵實出=146021.210-30.95=29.4l/min＞Q馬達所需=24.2l/min 2.搖擺系統(tǒng)： 葉片泵型號為T6C-003-2R02-1 q=10.

19、8ml/r Q泵實出= nqηpv=147010.810-30.95=15.08l/min＞Q搖擺馬達所需=10.25l/min 3.升降系統(tǒng)： 液壓泵型號為T6C-017-2R00-1 q=58ml/r Q泵實出= nqηpv=14705810-30.95=81l/min＞Q缸max=76.9l/min 通過校核，上述系統(tǒng)中的元件的選取符合要求，系統(tǒng)能按照要求工作。 七、控制元件及輔助元件的型號 1. 比例伺服閥：根據系統(tǒng)工作壓力、最大流量選擇換向閥的型號。 ⑴.回轉系統(tǒng)：比例伺服閥型號為BOSOH.0811404613 此閥為6通徑,即NG6， Q=40 ⑵.搖擺系

20、統(tǒng)：比例伺服閥為型號為BOSOH.0811404612 此閥為6通徑,即NG6， Q=24 ⑶.升降系統(tǒng)：比例伺服閥為型號為BOSOH.0811404803 此閥為10通徑，即NG10 Q=100 2. 溢流閥：根據系統(tǒng)工作壓力、最大流量選擇溢流閥的型號。 ⑴.回轉和搖擺系統(tǒng)的溢流閥選擇： 回轉和搖擺系統(tǒng)的溢流閥為直動式溢流閥，型號為DBDH6P10/200/2 參數:工作壓力P=40bar;壓力等級為200bar;流量為60l/min a.因為回轉和搖擺系統(tǒng)泵的功率較小，壓力等級為200bar,系統(tǒng)的功率損失相對也比較大，在系統(tǒng)對油液、溫度要求不是很高的場合下，基于成本考慮系

21、統(tǒng)選用直動式溢流閥。 b.直動式溢流閥的原理： 在靜止位置，溢流閥關閉。如果進口壓力達到開啟壓力，則P口與T口接通。當P口的壓力小于設定壓力時，溢流閥再次關閉。箭頭表示流動方向。 溢流閥開啟壓力取決于其在一定流量下的公稱壓力，所以對于溢流閥，應規(guī)定其公稱壓力和溢流量。根據這兩個參數可繪制出溢流閥的壓力—流量特性曲線。 可調參數 公稱壓力: 0 ... 200 bar (50 bar) 溢流量: 0 ... 16 l/min (2 l/min) ⑵.升降系統(tǒng)的溢流閥選擇： 升降系統(tǒng)的溢流閥型號為DBW10B-3-30/315G24Z5L. 參數：工作壓力P=63ba

22、r;流量為120l/min a.先導式電磁溢流閥壓力等級315bar。因為壓力高、流量大，所以選先導式溢流閥。 b.先導式溢流閥的原理： 先導式溢流閥有主閥和先導閥組成，在靜止位置，溢流閥關閉。如果進口壓力超過先導閥設定的壓力時，先導閥開啟，使主閥芯進口壓力達到開啟壓力，則P口與T口接通。 可調參數 公稱壓力: 0 ... 200 bar (50 bar) 溢流量: 0 ... 16 l/min (2 l/min) 3. 單向閥的選擇： ⑴.根據泵的輸出流量確定單向閥的規(guī)格。 a.搖擺系統(tǒng)與回轉系統(tǒng)選通經10。型號為 參數：開啟壓力為0.05MPa. b.升降

23、系統(tǒng)通經20。型號為. 參數：開啟壓力為0.1MPa. ⑵.單向閥原理：單向導通，反向截止。 性能要求：壓力損失小，密封性能好。 應用：泵的出口要求壓力性能小，起避免系統(tǒng)的壓力油倒灌泵。 4. 確定液壓輔助元件： ⑴.吸油濾油器的確定：全部選用網式濾油器。 a.吸油濾油器：Q p >2QP 濾油器的流量大于2倍的泵的吸油量 b.回轉與搖擺系統(tǒng)選 WU-63*80-J。 參數：通徑為25mm 公稱流量為63 過濾精度為80μm 用于管式連接。 c.升降系統(tǒng)選WU-225*80-J。 參數：通徑為50mm 公稱流量為225 過濾精度為100μm 用于管式連接。

24、 ⑵.壓油濾油器：選擇是要大于泵的實際輸出流量即可。 a.回轉系統(tǒng)（2.9） 型號為 ZU-H405 b.搖擺系統(tǒng)（15） 型號為 ZU-H251 c.升降系統(tǒng)（81） 型號為 ZU-H10010 ⑶.各種濾油器的特點： a.網式濾油器：結構簡單，通流能力大，清洗方便，但過濾的精度低，一般用于液壓泵的吸油口。 b.線隙濾油器：結構簡單，通流能力大，過濾的精度比網式濾油器高但不易清洗。 c.紙質濾油器：過濾精度高，一般用于油液的精過濾，但堵塞后無法清洗，須經常更換濾芯。 d.燒結式濾油器：濾芯能承受高壓，抗腐蝕性能好，過濾精度高，適用于要求精過濾的高壓高溫液壓系統(tǒng)。

25、5. 螺栓及其墊圈的選擇： 螺栓及其墊圈的型號：M37（JB1000-77） 6. 空氣濾清器的選擇：EF6-80 油箱加油時要將蓋擰開從此處加油考慮加油流量與油箱的容積，從而決定加油時間。 7. 油箱清洗蓋：型號為YG-452 8. 液位計：根據螺釘中心距選用YWZ-200TA。 9. 油管直徑： 金屬管：管內油液的推薦流速。 對吸油管：可取V1~2（范圍放寬）0.8~1.5。 對壓油管：可取V2.5~5（4-6）油液粘度大的取最小值，壓力高的取最大值，壓力小的取小值，管道長的取小值，短的取大值。 對回油管道：可取V1.5~2.5。管子內徑的計算：d1.13 ⑴.回轉馬達泵：QT=nq=1460=30.95 = ⑵.搖擺馬達泵： 對吸油管路徑：， ~1.5 ==25.7mm =25mm 對壓油管路徑：= ，~6 回轉：= 搖擺：==8.9mm d壓=10mm 取的管頭。 ⑶.升降泵的油管：QT=nq=58 用的管接頭。 10