项目学习

项目学习项目一：波向检定装置液压系统设计教学过程的实施如下:教学目标：使学生掌握液压系统设计步骤及方法教学程序：根据教学安排该项目教学的实施应在学生完成液压传动课程之后进行。1.由教师指定该项目；2.学生分组调研、查阅相关资料；3.学生集中在一起对该项目进行仔细认真的研讨，提出自己的见解，大家经过充分的交流沟通，分组制定各小组的项目方案；4.教师指导学生复习与该项目相关的知识内容；5.小组内进行分工，学生协作完成项目设计的相关内容；6教师或企业技术人员进行点评。一、原始依据：设计要求，主要技术指标及基本要求1.完成回转，升降，摆动3个动作（1）回转速度5——15s内回转±150可调，重量1500kg，在一圈内可停留在任意位置在此位置上摆动±150。（2）升降速度2——40s内，±400mm可调，负载1500kg（3）摆动周期同升降，角度±450可调，负载200kg2.输入信号为正弦信号（1）回转角度θ=π/12sin2/5πt（2）升降位移y=0.4+0.4sinπt（3）摆动角度θ=π/4sinπt3.系统压力Pmax=20MPa二、设计内容和要求：1.液压系统工作原理图的设计及原理图的动画2.液压系统的设计、计算机液压元件的选型3.集成块的设计原理及集成块图（图纸2张）4.泵架零件图（图纸1张）15.泵站总装图（图纸1张）6．油箱零件图（图纸1张）7．电机控制原理图（图纸1张）波向检定装置项目设计说明书一、液压系统工作原理升降运动：比例电磁换向阀（11）通正(负)向电压时，油液带动双活塞杆液压缸（16）向上（下）运动，模拟海上水面产生的漩涡。回转运动：比例电磁换向阀（12）通正(负)向电压时，回转马达（15）逆（顺）时针旋转,并且可以实现在一圈内停留在任意位置且在此位置上摆动±150，模拟海上水面产生的旋涡。摇摆运动：比例电磁换向阀（13）通正(负)向电压时，摆缸（14）向左（右）往复摆动，模拟海上水面产生的波浪。—双活塞杆液压缸、回转马达和摆缸三个执行元件动作的合成，将模拟波浪的运动。2二、液压元件明细表序号名称型号件数1油箱自制12吸油滤油器（升降）WU—225*80—J13液压泵（升降）T6C—017—2R00—114双联泵（回转摇摆）T6CC—003/006—2R02—115电动机（升降）Y200L—416电动机（回转摇摆）Y160L—417压油滤油器（摇摆）ZU—H40×518压油滤油器（升降）ZU—H100×1019直动溢流阀DBDH6P10/200210先导式电磁溢流阀DBW10B—3—30/315G24Z5L111比例伺服阀（升降）BOSCH100811404803112比例伺服阀（回转）BODCH60811404613113比例伺服阀（摇摆）BODCH60811404612114摆缸TUBFZD40—180115回转马达BM30—80116液压缸812MG80LW6345M820DFEDMD1三、执行元件的确定及选型¾回转马达：1.计算回转马达参数及选型马达类型：马达为低速大扭矩马达，速度为几百转/分钟，确定回转马达为摆线马达。系统压力：系统压力初步确定为P=15MPa传动比：减速机i1=8，大小齿轮i2=12通过载荷分析给出马达转矩为M马达=100N.m，查阅马达机械效率ηNm=0.9计算马达qMMT马达=P马q马/2πM马达=MMT马达ηMm=P马q马ηMm/2πq马达=2πM马达/P马ηMm=（100×2×3.14）/（0.9×15×106）=46.52ml/r3计算马达nθ=π/12sin0.4πt→ω=θ＇=π2/30COS0.4πt当COS0.4πt=1时，ω有最大值ωmax=π2/30=0.33rad/s又ω=2πn→负载最大转速nmax=ωMax/2π=（0.33×60）/（2×3.14）=3.15r/min马达的最大转速为n马max=i1×i2×nmax=12×8×3.15=302.4r/min马达的最慢转速为θ=π/12sin2/15πt→ωmin=π/12×2π/15cos2/15πt→ωmin=π2/90=0.11rad/sω马min=i1×i2×ωmin=π2×12×8/90×60=633r/minn马min=ω马min/2π=633/6.28=100.8r/min根据计算得出马达的最大转速为n马max=302.4r/min，最慢转速为n马min=100.8r/min，根据马达的适用p，n，q查样本马达型号为BM30-802.选择对应回转马达的液压泵确定参数P泵=20MPa，泵的类型为叶片泵ηPV=0.95，根据选型马达排量q马达=80ml/r1）计算泵的q泵Q泵理=n电机q泵又因为Q泵实=Q马达理论=Q泵理×ηpv=n电机q泵所以马达的要求流量Q=n马q马=302.4×80×10-3=24.2l/min若选泵使用Ⅳ电机，即同步转速为1500r/min，所以Q泵=n电机×q泵×ηpvq泵=（n马max×q马达）/（n电机×ηpv）=（302.4×80）/（1500×0.95）=16.97ml/r2）选泵z由于要适用20MPa下的高压，查样本后确定为T6型柱梢式叶片泵z此泵型号为T6C-005-2R02-1q=17.1ml/rz通过校核，发现泵的排量不能达到要求，故重选T6C-006-2R02-1q=21.2ml/r¾摆缸：1.计算摆缸相关参数及选型已知：确定系统压力P≤15MPa，通过分析计算得出，摆缸的扭矩为M摆缸=50N/M，摆动角度为900所以查样本确定此摆缸为TUB型摇摆液压缸，型号为TUBFZD40-1802.确定泵因为θ=π/4sinπt→ω=θ＇=π2/4cosπt4所以当cosπt=1时，ωmax=π2/4=2.47r/s所以齿条上的最大线速度为Vmax=ωmax×L6=2.47×55×10-3=0.136m/s马达上所需要最大流量为Q马max=Vmax×πD2/4=0.136×60×π/4×402×10-6×103=10.25l/min又因为Q泵理=n电×q泵=Q泵实/ηpv→q泵=Q泵实/n电×ηpv=10.25/1500×0.95×103=7.2ml/r选T6型柱销式叶片泵，型号：T6CC-003-2R-02-1；p泵=20MPa，q=10.8ml/r3.型号的确定：为降低成本，合理选用，故回转摇摆可据样本选双联泵，型号为：T6CC-003/006-2R02-1四.选择伺服液压缸：一般为双出杆，双边有活塞杆，双向液压驱动，可实现等速往复运动1.液压缸的类型为双出杆液压缸，压力P=15MPa，已知负载F=1500kg双杆液压缸活塞及活塞杆直径的确定：F=Pπ（D2-d2）/4，D为缸筒直径，d为活塞直径，由书中查出P＞7MPa，可取d=0.7D即F=Pπ0.51D2/4→D=4F/0.51Pπ=（4×1500×9.8）/（0.51×15×106×3.14）×103=49.5mmd=0.7×49.5=35mmAL=F/P=（1500×9.8）/（15×106）=9.8cm2根据计算从样本中查出D=63，d=45，行程为820mm伺服缸的标准系列为下述规格：活塞直径活塞杆直径有效面积F(10Mpa的作用力)D=5022253615.8313.489.461.5871.350.95D=6328364525.0320.9915.262.52.101.57D=8036455640.0935.0625.034.013.572.565升降液压缸确定为双出杆液压缸，根据计算结果从样本中查出双出液压缸的型号为：812MG80LW6345M820DFEDMD2.选择液压泵Q缸max=VmaxAL据已知y=0.4+0.4sinπt→V=y＇=0.4πcosπt只有当cosπt=1时，Vmax=0.4π=1.256m/s所以系统不能达到1.256m/s，给定的Vmax=0.84m/s，所以Qmax=0.84×15.26×10-4×60×103=76.9l/minQ泵ηpv=Q缸max→q泵=Qmax刚/ηpvn电机=（76.9×103）/（0.95×1.5×103）=54ml/mi所以泵的型号为T6C-017-2R00-1q=58ml/r五.选择电机：1.回转和摇摆系统的电机功率zN电机=P（Q回+Q摆）=15×106×（10.8+21.2）×10-6×1.5×103/60=12kwz求电机N时要考虑系统的机械效率和电机效率，取η=0.8N电机=12/0.8=15kwz回转和摇摆系统电机型号为：Y160L-4，N=15kw，n=1460r/min2.升降系统电机效率zN=PQ=15×106×58×10-6×1.5×103/60×10-3=21.75kwzN电机=N/0.8=21.75/0.8=27.2kwz升降系统电机型号为：Y200L-4N=30kwn=1470r/min六.校核：1.回转系统：9叶片泵型号为T6C-005-2R02-1q=17.1ml/rQ泵实出=nqηpv=1460×17.1×103×0.95=23.72l/min＜Q马达所需=24.2l/min9二次校核：重选泵的型号为T6C-006-2R02-1q=21.2ml/rQ泵实出=1460×21.2×10-3×0.95=29.4l/min＞Q马达所需=24.2l/min2.摇摆系统：叶片泵型号为T6C-003-2R02-1q=10.8ml/rQ泵实出=nqηpv=1470×10.8×10-3×0.95=15.08l/min＞Q摇摆马达所需=10.25l/min3.升降系统：液压泵型号为T6C-017-2R00-1q=58ml/r6Q泵实出=nqηpv=1470×58×10-3×0.95=81l/min＞Q缸max=76.9l/min通过校核，上述系统中的元件的选取符合要求，系统能按照要求工作。七、控制元件及辅助元件的型号1.比例伺服阀：根据系统工作压力、最大流量选择换向阀的型号。⑴.回转系统：比例伺服阀型号为BOSOH.0811404613此阀为6通径,即NG6，Q=40minl⑵.摇摆系统：比例伺服阀为型号为BOSOH.0811404612此阀为6通径,即NG6，Q=24minl⑶.升降系统：比例伺服阀为型号为BOSOH.0811404803此阀为10通径，即NG10Q=100minl2.溢流阀：根据系统工作压力、最大流量选择溢流阀的型号。⑴.回转和摇摆系统的溢流阀选择：回转和摇摆系统的溢流阀为直动式溢流阀，型号为DBDH6P10/200/2参数:工作压力P=40bar;压力等级为200bar;流量为60l/mina.因为回转和摇摆系统泵的功率较小，压力等级为200bar,系统的功率损失相对也比较大，在系统对油液、温度要求不是很高的场合下，基于成本考虑系统选用直动式溢流阀。b.直动式溢流阀的原理：在静止位置，溢流阀关闭。如果进口压力达到开启压力，则P口与T口接通。当P口的压力小于设定压力时，溢流阀再次关闭。箭头表示流动方向。溢流阀开启压力取决于其在一定流量下的公称压力，所以对于溢流阀，应规定其公称压力和溢流量。根据这两个参数可绘制出溢流阀的压力—流量特性曲线。可调参数公称压力:0...200bar(50bar)溢流量:0...16l/min(2l/min)⑵.升降系统的溢流阀选择：升降系统的溢流阀型号为DBW10B-3-30/315G24Z5L.参数：工作压力P=63bar;流量为120l/mina.先导式电磁溢流阀压力等级315bar。因为压力高、流量大，所以选先导式溢流阀。b.先导式溢流阀的原理：7先导式溢流阀有主阀和先导阀组成，在静止位置，溢流阀关闭。如果进口压力超过先导阀设定的压力时，先导阀开启，使主阀芯进口压力达到开启压力，则P口与T口接通。可调参数公称压力:0...200bar(50bar)溢流量:0...16l/min(2l/min)3.单向阀的选择：⑴.根据泵的输出流量确定单向阀的规格。a.摇摆系统与回转系统选通经10。型号为10S12A参数：开启压力为0.05MPa.b.升降系