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1、液压与气压传动课程设计学号 姓名 年级专业指导教师：钱雪松内容：设计计算说明书1份 20页液压系统原理图1张2011-2012学年第二学期液压与气压传动课程设计任务书5授课班号138101/2年级专业2009机自 指导教师 钱雪松 学号 名 课程设计题目5设计一台液压启闭机液压系统，其主要技术要求如下：启闭力50T，行程8000mm，往返 速度400010000mm/min，加减速时间为1秒，双缸，用同步回路，垂直液压缸。1. 课程设计的目的和要求通过设计液压传动系统，使学生获得独立设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选
2、择液压元件；验算系统 性能。2. 课程设计内容和教师参数（各人所取参数应有不同）其主要技术要求如下：启闭力50T，行程8000mm，往返速度400010000mm/min，加减速时间为1秒，双缸，用同步回路，垂直液压缸。4.设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） 章宏甲液压传动机械工业出版社 2006.1 章宏甲液压与气压传动机械工业出版社2005.4 黎启柏液压元件手册冶金工业出版社 2002.8 榆次液压有限公司榆次液压产品2002.3课程设计任务明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件； 验算系统性能。5.1设计说明书（或报告）分析工况确定
3、主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作）5.3图样、字数要求系统图一张（3号图）,设计说明书一份（20003000字）。6.工作进度计划起止日期工作安排完成情况12分析工况确定主要参数34拟订液压系统草图56选择液压元件；验算系统性能7答辩，交卷3. 设计方式手工4. 设计地点、指导答疑时间待定9.备注1液压系统的设计步骤与要求11.1液压系统的设计步骤11.2液压系统的设计要求22液压系统的分析32.1液压系统主要参数的确定32.2负载分析和负载图、速度图的绘制42.3液压系统图的拟定6.3油缸内径及活塞杆直径的确定83.1油
4、压的确定83.2确定油缸内径D活塞杆直径d 84液压元件的选择104.1液压泵和电机的选择104.2油箱容积和尺寸的确定114.3液压系统所用油液的选用124.4油管管径的确定134.5阀类元件及辅助元件的选择155液压系统性能的验算165.1验算系统压力损失165.2油液温升验算181液压系统的设计步骤与要求液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计 要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际出发，有机 地结合各式各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结 构简单工作可靠，成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动 系统。本次设计主要是启闭机液压系统的设计。综
5、合考虑弧形工作闸门 液压启闭机油缸务必垂直布置，两端铰链连接，并且在油缸的上端吊 头与埋件轴以及下端吊头与闸门吊耳连接处内装自润滑球面滑动轴 承，满足使油缸自由摆动，并可以消除启闭机或闸门由于安装等误差 造成的对油缸的不利影响。油缸与管路之间采用硬管连接。1.1液压系统的设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间彳主彳主要相互穿插 进行。一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行：(1) 进行工况分析，确定系统的主要参数；(2) 制定基本方案，拟定液压系统原理图；(3) 选择液压元件；(4) 确定液压执行元件的形式；(5) 液压系统的性能验算。1.2液压系统的设计要求设计要求是进
6、行每项工程设计的依据。在制定基本方案并进行进 一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内 容有关的其他方面了解清楚。（1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布 局等；（2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何;（3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；（4）各动作机构的载荷大小及其性质；（5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；（6）自动化程度、操作控制方式的要求；（7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；（8）对效率、成本等方面的要求。本液压系统的设计、制造，主要用于控制弧形闸门启闭机油缸开 启和关闭的液压系统。本系统具有结构
7、紧凑、布局美观、性能可靠、 能耗低的优点，其油缸工况符合用户提供的原理要求。本套液压系统配有压力控制器（XML）、电接点温度计（WSSX）、液 位控制器（YKJD24），可对系统压力、油液温度及液位高度实现自动控 制。在闸门启闭过程中，闸门开度及行程实行全程控制，通过电器、 液压动作进行同步控制，实现自动调整同步。2.1液压系统主要参数的确定通过工况分析，可以看出液压执行元件在工作过程中速度和载荷 变化情况，为确定系统及各执行元件的参数提供依据。液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统，选择 液压元件的主要依据。压力决定于外载荷。流量取决于执行元件的运 动速度和结构尺寸。主要技术参数
8、序号名称参数备注1最大启门力2X252.5KN2最大闭门力2X252.5KN3工作行程8000mm4油缸内径200mm5活塞杆直径160mm7有杆腔计算压力20Mpa8闸门关闭时间80s9闸门开启时间80s10系统压力等级25MPa2.2负载分析和负载图、速度图的绘制2.2.1负载分析工作负载液压启闭机在启动或者关闭闸门时的工作载荷主要为克服闸门 的自重。本设计的设计启闭力为50T,故单根液压缸的工作载荷为 25T.即，Ft=250000N惯性荷载F = 1m 堂=50 x 103 x 牡N = 2500 Nm 2 A t1阻力负载此系统的液压缸在竖直方向上工作，摩擦阻力很小，故不予 以考虑。
9、由以上得出此液压系统液压缸在个工作阶段的负载如下表：工况负载组成负载值F加速F= Ft+Fm252000开启阶段匀速F= Ft250000减速F= Ft-Fm247500闭合阶段加速F= Ft-Fm247500匀速F= Ft250000减速F= Ft+Fm2520002.2.2负载图和速度图的绘制由系统参数知，行程8000mm，往返速度6000mm/min ,启闭 加减速时间为1秒。故可知加减速时间为1秒，匀速运行时间为78 秒，加减速行程为0.1米，匀速行程为7.8米。负载图和速度图如下：2.3液压系统图的拟定2.3.1液压回路的选择由于液压缸在启动和制动闸门时要避免过大的冲击力所以液压 缸
10、的速度是变化的，因此要选用调速回路来确保液压缸的启闭速度在 合理的范围内。在提升和闭合的过程中，最重要的是要保持两个液压缸的同步， 使闸门在工作时能始终保持合理的姿态。因此系统必须采用同步回路 来确保两只液压缸的同步运行。当闸门在提升到最高位置时，要保证闸门不突然掉下来，下降时 要慢慢降下来，因此系统必须保持一定的压力，故要选用保压回路来 保证系统在一定的压力下运行。2.3.2系统图的绘制启闭机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各 回路相互组合时要力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避 免误动作发生。尽量减少能量损失环节。提高系统工作效率。为便于 液压系统的维护和监测，在系
11、统中的主要路段要装设必要的检测元 件，关键部位要附设备用件，以便意外事件发生时能迅速更换，保证 主要部件连续工作。各液压元件尽量采用国产标准件在图中要按国家标准规定的液 压元件职能符号的常态位置绘制。系统图中应注明各液压执行元件的 名称和动作，注明各液压元件的序号以及各电磁铁的代号并附有电 磁铁、行程阀及其他控制元件的动作表。液压系统原理图见附录。3油缸内径及活塞杆直径的确定3.1油压的确定根据本设计的使用场合和工况，系统油压按31.5MPa控制，油 缸工作油压按20MPa控制。3.2确定油缸内径D活塞杆直径d由于本系统油缸是单侧进出油，有杆端是工作高压腔，初步考虑 油缸截面积和活塞杆截面积的
12、差A即可，故只需选取油缸内径或 者活塞杆直径。F由P= -AA = 4 *(D2- d2 )250000即20X106 =A得A=0.0125m2选取活塞杆直径d=160mm则12500=，(一的。)4D=203mmD=200mm得 故选取 3.2.1强度要求要是油缸能够安全的工作则必须保证油缸个部件的强度在安全的范围之内。F由Qmax= 刊。min设活塞杆最小截面积处直径为d0处直，则有：Fmax= nd02/4 Qd 0 - : 4x 2500000 W x 785 x 10 6故，d0 100.7 mm初选直径符合要求。3.2.2长细比要求根据水利水电工程启闭机设计规范H.6.4.1B0
13、.4 则，1_0=吐1n d4k有M=n *( D4 - d4) *264得 p=0.55L1为活塞杆展开全长L1、L2分别为活塞杆和油缸缸体断面的惯性矩mm4。入=% 250 d故，4 x 16000 x 0.55250=140mm选取的直径符合长细比要求。4液压元件的选择4.1液压泵和电机的选择4.1.1液压泵的选用设计要求活塞杆的推进速度为V=6m/min，则单缸每分钟流量 为 Q=V*As*t得Q=2Q 0=2x6m/minx _ （0.22-0.162）4=135.6L/min油缸工作压力为20MPa ,故选用额定工作压力为31.5 MPa、 最高工作压力为40MPa的柱塞泵，其型号
14、为1 6 0 *CY14-1B，公 称排量164.7mL/r额定转速为1000r/min。4.1.2电机的确定由公式：P=甲 x -% ;103 n p式中：PN为液压泵的额定压力（Pa）；Qn为液压泵的额定流量（m3/s）;n为液压泵的总效率，从规格中查取； p甲为转换系数，甲=J,Pm a x为液压泵的最大工作压N力。得：P=122KW因为泵的额定转速为1000r/min,故选用315L2型三相异步电 机，其额定功率为132KW，同步转速为1000r/min。4.2油箱容积和尺寸的确定油箱容量的确定，要考虑工作循环中的油液温升、运行中的液 位变动、调试与维护管路及执行元件灌油、循环油量、液压油液寿命 等因素。按照经验法则，固定设备用油箱的容量应是系统液压泵3 5min的输油量，行走设备为0.5 1.5min的输油量。在初步设计油箱时，其有效容量可按下述经验公式确定即：V=mQp式中： m 系数，m
