机电液综合实验

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1、第一章液压传动系统的设计 11.1 机械动作要求及参数11.2根据要求设计方案11.3 计算和选择液压元件11.4液压元件41.5工作状态表51.6电气控制系统51.7电气控制系统的安装与调试6第二章液压缸的设计与计算72.1液压缸的内径D和活塞杆的直径d的计算72.2验算最小稳定速度82.3液压缸主要零件材料选择和加工要求82.4液压缸壁厚和外径的计算92.5液压缸工作行程的确定102.6 最小导向长度的确定102.7缸盖固定螺栓d3的计算102.8活塞杆的校核102.9活塞的宽度B确定102.10缸体长度的确定112.11缸体与缸盖采的联接及计算112.12活塞与活塞杆的连接及计算122.

2、13活塞及活塞杆处密封圈的选用132.14活塞杆导向部分的结构132.15液压缸的缓冲装置14心得体会15参考文献16第一章液压传动系统的设计1.1机械动作要求及参数快进200工进50*快退工作时最大负载F=13000N，液压缸的工作压力为P1=2.5MPa,快进、快退速度V快 =5m/min,工进速度V H=0.6m/min，油缸内径与活塞杆直径比D/d=*2，回油腔背压P2=0.5MPa。油路压力损失 = 0.3MPa ； Qmin= 0-2L/min。1.2根据要求设计方案根据要求设计的控制系统图如图1-1所示:图1-1液压传动控制系统图LDT1.3计算和选择液压元件1.3.1液压泵的压

3、力流量和选择泵的规格1）泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的 工作压力为:(1-1)p = p + EAp式中p 液压泵最大工作压力；P执行元件最大工作压力;EAp 进油管路中的压力损失，本设计中EAp = 0.3MPap = EAp + p2.5+0.3=2.8Mpa(1-2)上式中计算所得的pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现 的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此 选泵的额定压力p应满足p (1.25 - 1.6)p。中低压系统去小值，高压系统取大值。pnp在本设计中p1.25 pp=1.25 X

4、 2.8=3.5Mpa(1-3)2) 泵的流量确定。液压泵的最大流量应为q 七(为)(1-4)式中qp 液压泵的最大流量；(q七/同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正 进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23L/min；匕系统泄露系数，K = 1.2q =匕(q) = 1.2 x39.25 = 47.1L/min(1-5)3) 选择液压泵的规格根据算得的qp和pp，选用CB-32限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排 量q0 = 32.5mL/r，泵的额定压力p = 10MPa，电动机转速n =1450 rmin，容积效率 门=0.9，总效率门=0.7。1.3.2与液压

5、泵匹配的电动机的选定首先分别算出快进与工进两种不同工况的功率，取两者较大值作为选择电动机规格 的依据。工进时的外负载为13000N ,压力损失为0.3Mpa.(1-6)p = X10-6 + 0.3 = 1.96MPaP -X 0.124快进时所需电动机功率为0.5 x 47.160 x 0.7=0.56kW(1-7)工进时所需电动机功率为P = PA = 19 X 47=22kw n60 X 0.7查询电动机产品样本，选用Y100-4型电动机，其额定功率为2.2kW，额定转速为 1430r/min。1.3.3确定其它元件及辅件1）确定阀类元件及辅件根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件

6、的实际流量，阅产品样本，选出 的阀类元件和辅件规格如表1-1所列。表1-1阀类元件及辅助元件规格序号元件名 称通过的最大流量 q/L/min规格型号额定流量 qn/L/min额定压力 Pn/MPa额定压降Apn / MPa1外齿合单级齿 轮泵CB-32104调速阀8Q-10B66.39溢流阀5.1Y-10B106.311滤油器36.6XU-80 x 200806.30.022) 确定油管内径表1-2允许流速推荐值管道推荐流速/(m/s)吸油管道0.51.5，一般取1以下压油管道25，压力高，管道短，粘度小取大值回油管道1.53油管内径为：4q,4 x 47.1x10-3d =、,x103 mm

7、 = 14.14mm(1-8)g 3.14x 5 x 60根据内径尺寸系列，选取内径为20mm的软管。1.4液压元件如下表1-3表1-3液压元件的选用序号名称型号数量1二位二通电磁换向阀22D-10B 220V22三位四通电磁换向阀34D-10B 220V23先导式溢流阀Y-10B14调速阀Q-10B25限位开关/36可调节流器L-10B17压力表K1-3B2根据动作要求和提供的元件，设计液压传动系统，设计油路图如图1-1，其工作情 况由表1-4所示油路中用到的上述提供的元器件有：二位二通电磁换向阀、调速阀、先导式溢流阀、 三位四通电磁换向阀等。1.5工作状态表电磁阀工作时的得失电情况如表1-

8、4表1-4工作状态表动作名称电磁铁工作状态2DT3DT1DT快进+-工进-+-快退+-+强退-+1.6电气控制系统根据图1-1液压传动系统及表1-4所示，设计电器控制系统如图1-2所示:图1-2电器控制系统1.7电气控制系统的安装与调试（1）基本工作过程快进：按下SB2,启动液压泵，按下SB3使3DT和1DT得电，执行快进。工进：碰到行程开关YA4，使3DT失电，1DT仍得电，执行工进。快退：碰到行程开关YA6，使3DT和2DT得电，1DT失电，执行快退。强退：按下SB4，使3DT和2DT得电1DT失电，执行强退。按图1-1连接系统油路，连接时需注意调速阀的P1 口和P 2 口的链接。按图1-

9、2 连接电气控制线路，连接时注意控制电路接的是220V,从火线引出一根线，最后回到的 是零线。接信号指示灯时，是并联到每个电磁上不是串联，否则电路将出现问题。（2）液压传动系统与电气控制系统调试过程中出现的问题与解决方法1）由于实验准备不够充分，没有到实验场地进行观察和分析，导致所设计初步油 路与实验设备冲突，安装过程中没有认真思考实验室所具有的设备的名称及功用，为了 达到最佳的快进、工进以及快退的效果，采用了差动连接进行实现，而导致液压传动系 统安装完成后进行调试时，油液喷出。2）在安装液压系统回路时，为了防止油液从油管接口处泄露，在油管接口处安装 了多个垫圈，而因此带来的问题则是油管接不上

10、。3）实验室中，机电液综合实验台上共有8个传感器，在我们的实验中只需用到3 个即可，此次实验，我们采用了传感器1、4、8,在液压系统回路安装完成后，发现液 压缸无法快退，原因是活塞杆与传感器未接触，解决的方法是将传感器尽量靠近活塞杆， 使其接触。4）在安装液压系统回路时，未分清两位三通阀的进出口，导致调试时有大量油液 泄露。5）由于实验设备过于老化的原因，即使是所有油路及电路安装正确，也有漏油的 现象。6）在部分电气系统回路安装完成进行调试时，发现电动机转动，但是没有压油， 经分析可知，产生此现象的原因是由于电动机反转，此时只需要将U、V、W三根线中的 任意两项互换，使电动机正转。7）为了方便

11、调试电路时判断电路的接通与否，通过将各线圈与灯并联，从而可以 通过灯是否亮来判断电路是否接通。第二章 液压缸的设计与计算2.1液压缸的内径D和活塞杆的直径d的计算图2-1单杆活塞缸(2-1)(2-2)兀兀,叱D2P - F + (D2 -d2)P + FD2 - 4（F + /）+ （D2 -d2）P兀PP式（21）中:p 液压缸工作压力；1P 液压缸回油腔背压力；2d/D活塞杆直径与液压缸内径之比；F工作循环中最大的外负载；F 液压缸密封处摩擦力，它的精确度不易求得，常用液压缸的机械效率门皿进行估算。F + F F mfcm式（22）中:nm 一液压缸的机械效率，一般n m =0.90.97

12、将叩带入式（2-1 ）中，可求得D为：mD =114 F=4x13000=93mm-I 11兀P门 1 ml计算结果为：VJ-r / 、 1 d、2 IS:丫曜 2.5 x 0*11 - 032.51001i(2-3)D=93mm d=63mm根据GB/T2348-1993,液压缸内径尺寸系列和液压缸活塞杆外径尺寸对D和d进行圆 整，取 D=100mm, d=70mm。2.2验算最小稳定速度要保证液压缸平稳运行，液压缸工作面积A必须大于保证最小稳定速度的最小有效 面积 Amin，即 AAminAmin二Qmin/Vmin（2-4）式（24）中:Qmin流量阀的最小稳定流量Vmin液压缸的最低速

13、度要求Qmin=0.2L/min,Vmin=0.6m/minAmin= min =0.2 x 106/0.6 x 103=333mm2V min计算的A = g = 7850mm2 人质，经验算满足要求。2.3液压缸主要零件材料选择和加工要求2.3.1缸体1）材料：无缝钢管45钢无缝钢管作缸体毛坯加工余量小，工艺性能好，生产准备周期短，适合大批量生产， 起重运输机械和工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，常用45钢，大多属于薄壁 圆筒结构。2）加工要求钢筒内壁表面加工公差为H8H9 ；表面粗糙度为0.321.25um。为了防止在装 配时损伤密封圈，缸筒必须有倒角，倒角大小建议为2025。2.3

14、.2活塞1）材料：45钢无导向环活塞，采用45钢或球墨铸铁。2.3.3活塞杆1）材料：45钢活塞杆常用35、45钢等材料。对于冲击震动很大的活塞杆，也可使用55钢。一般 实心的活塞杆用35、45钢。2）加工要求 压缸活塞杆用的材料通常要求淬火，深度一般为0.51.0mm，或活塞杆直径为 1mm淬深0.03mm。活塞杆表面需要镀硬格，厚1525um，也有要求镀硬铭3050um。 塞杆外径公差为f7f9，表面粗糙度一般为RaW0.30.4um，精度要求高时， RaW0.10.2um，活塞端部需有1525。倒角。 装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于0.01mm，保证活塞杆外圆和活塞外圆的 同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴 线的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保证活塞安装不产生歪斜。