2012机电一体化毕业设计(3)

2019-03-15 12:31

无锡职业技术学院毕业设计说明书

引言

我的课题是液压压套机,许多场合中我需要使用轴套来保护轴,所以少不了要使用轴套,由于轴套一般与轴孔的配合是过盈配合,在压套过程中产生受力不平衡的缺点,容易造成轴套的损坏,在此场合下我们运用液压压套机就解决了这个问题,压套机可以产生一个平衡,稳定的力,非常方便快捷的压入轴套。所以我想到了使用液压,液压有传动平稳,工作压力大,适应场合多的有点。流体传动与控制技术是现代机械工程的基本技术构成,也是现代控制工程的基本技术要素。由于由于其本身的独特的技术优势,使得它在现代化农业、制造业、能源工程、化学与生物工程、交通运输与物流工程、采矿与冶金工程、油气探采与加工、建筑与公共工程、水利与环保工程、航天与海洋工程、生物与医学工程、科学实验装置、军事国防工程等领域获得了广泛的应用,成为现代化进程中不可替代的一项重要技术。液压传动是以油或油水混合物作为工作介质(也可以说是传动件),通过液体的压力能实现能量传递的传动方式,其应用和发展实践表明它具有传动平稳,能在大范围内实现无级调速,便于实现复杂动作等优点。与机械传动、电气传动相比,它还具有能容量大的特点。在较小的重量和尺寸下,可以传递较大的功率,易获得很大的力或力矩。通过一阶段的课题调研,和在企业里的实践。

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第一章 液压油缸的结构选择

由于压套机推力较大(29吨),推料长度(0.5米),为了使压套机有良好的工作性能,考虑采用双油缸结构或单油缸的结构。若采用两个油缸的结构,则两油缸之间有一定的中心距,并且两油缸采用两端固定式,以增加整个机构的强度和提高油缸工作稳定性。为了使油缸在工作时不因为所受载荷的不同而引起两钢工作速度不同步的现象,对油缸采用了刚性同步,即在两油缸之间加上一导向杆,依靠导向杆对两油缸实现同步。该结构较复杂、工作可靠、同步精度较高,并采用节流阀的液压同步回路,同步精度较低(4%~5%),这对压套机的工作性能影响较大,同时很可能会造成损坏油缸,折断活塞杆头等事故。如果采用分流阀的 液压同步回路,系统简单,但其同步精度(2%~5%),同样会对压套机造成影响。采用此结构存在同步的问题。

若采用双作用单油缸的形式,就不可能存在上述的问题,根据同类设计,可以参考采用单油缸双导杆结构。一只油缸在中间,导杆分别在油缸两边的形式,油缸采用两端轴向脚座固定式。

由于采用导向杆和活塞杆采用法兰连接,构成刚性同步,而刚性同步又是通过导向杆和推头来实现的,所以导向杆和推头之间的连接为刚性连接,以保证同步精度。

附图液压缸

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第二章 液压系统方案的选择

由于液压式压套机的工作过程比较简单,为工进——返回———停止。工进

时候的油缸速度慢为V工=0.012m/s,返回的速度较快,为V返?0.016m/s。所以其液压控制系统也比较简单,只要在油泵和油缸之间串联一个换向阀就可以达到目的。为了 控制系统压力和对系统起安全保护作用,在油泵和换向阀之间并联接上一个溢流阀

另外,为了充分发挥液压的无级调速的特性和尽可能减少系统元件,系统采用手动变量泵。(变量泵可节省调速阀,减少系统发热)

由于系统压力较高,流量较大,油缸返回速度大,冲击大,为了控制返回速度活儿减小冲击,在油路上串联一个双向节流阀(可调),以达到目的。所有的液压元件都安装在集成块(150x150x120)上

帕斯卡原理指出:在充满液体的密闭容器内,施加于静止液体表面的压力将以等值同时传到液体的各点。所以在液压系统中,当忽略液体自重时液体静止段内压力到处相等,如实验系统中压力表的示值反映表前管道引出处的压力值。

以一个不完全系统(图2-1)为例,液压缸有杆腔活塞有效面积为A2,阻力负载为F。液压泵从油箱吸油,经压油管供油至液压缸下腔,由于F的存在将阻止液压缸下腔密封容积的增大,从而使泵不断排出的油液受到压缩,因此导致油压不断上升,当压力升高到能克服阻力负载F时,活塞

F便被推动上升,这时,因缸的上腔直通油箱,P3=0,则有P2?。如果F

A2不变,液压缸下腔将维持P2不变,继续推动活塞上移。如果F=0,略去活塞自重和其它阻力时,泵排出的油液可以推动活塞上移,但不能在液压缸下腔建立起压力(P2=0)。以上说明,在容积式液压传动中,工作压力决定于外界负载,即决定于油液运动时受到的阻力。

液压系统中液流受到的阻力,往往有三大类:1、外加阻力。如液压缸提升的荷重,推动机械位移的力,液压马达驱动机械回转运动的扭矩等。2、液压阻力。沿程阻力和局部阻力统称液压阻力。3、密封阻力。如活塞杆作直线往复运动时,它与密封件间的摩擦所产生的阻力等。

在图2-2中液压缸上腔直通油箱,即P3=0,此时液压缸理论推力为

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客观上由于活塞杆与端盖在a处和活塞与缸筒在b处存在密封F理?P2A2。

阻力,a处存在外泄漏和b处存在内泄漏(由高压腔向低压腔的泄漏),加之制造和安装误差,偏载引起活塞和活塞杆倾斜而产生的附加阻力等因素,使液压缸能推动的实际荷重F

有效总小于理论推力

F理,为此,用负载

效率?负载表征它们的关系,?负载是以F有效与F理之比来表征的,即 F?负载?有效100%或F有效=F理-F无效 (2-1)

F理若将式(2-1)中各力改用表压(压强)形式表示,则有

F无效F有效F理,p2?,p无效? (2-2) p有效?A2A2A2式中 P有效 ——液压缸有效负载压力;

P2——液压缸工作腔压力; P

无效——液压缸无效负载压力。 有效

所以 P=P2-P

有效

无效无效

(2-3) (2-4)

或 P2=P+P

式(2-4)为液压缸工作压力决定于外界负载的表达式,它说明要使活塞运动,工作腔的压力P2必须等于液压缸有效负载压力和无效负载压力之和。

图2-1 压力形成原理图 图2-2 液压缸负载效率

在图2-3所示的实验装置系统中,液压缸回油路阻力可以忽略不计,

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即P3=0,此时泵2出口工作压力P1由两部分组成,一部分是从泵出口至液压缸进口的油路上各种阻力(如调速阀4,换向阀6,节流阀7,管道等)产生的压力损失之和∑△P,另一部分就是液压缸工作腔的压力P2,

P1=P2+∑△P (2-5)

式(2-5)为液压泵出口工作压力决定于外界负载的表达式,它说明液压缸要获得工作压力P2,液压泵的工作压力P1必须等于液压缸工作腔压力和该工况下油路压刀损失∑△P之和。当调速阀4关闭时,泵排出的全部油液仅通过溢流阀9,10溢回油箱,泵的工作压力由溢流阀9,10的局部阻力决定,溢流阀调定后,液阻基本不变,因此P1也基本不变。当调速阀4打开到某一开度,泵排出的油一部分供液压缸工作,多余的油仍通过阀溢回油箱,但通过阀口溢流的油必须克服调定的液阻,因此可知此时泵的出口压力P1仍基本不变。液压缸工作中如果外界负载在变化,则P2一定随之变化,这时调速阀4将自动调节液阻即过阀的压力损失△P调 ,使P2+∑△P恒等于P1,即当P2增大时,△P调减小,反之亦然。

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