《液压传动与气压传动》课程设计-四轴卧式钻孔专用机床液压系统设计.doc

北京理工大学珠海学院液压传动与气压传动课 程 设 计题 目： 液压与液力传动课程设计学 院： 姓 名： 学 号： 37指导教师： 2012珠海目录课程设计任务书3设计内容说明及计算过程：6一、分析负载61.1外负载61.2惯性负载61.3阻力负载6二、确定执行元件主要参数7三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图93.1设计液压系统方案93.2选择基本回路103.3将液压回路综合成液压系统12四、选择液压元件144.1液压泵144.2阀类元件及辅助元件154.3油管164.4油箱16五、验算液压系统性能175.1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值175.2验算油液温升18总结20参考文献21致谢22课程设计任务书2011 2012 学年第 二学期学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门： 一、 课程设计题目 钻孔动力部件质量m=2500kg，液压缸的机械效率w=0.9，fe=16000n，工作循环为：快进工进死挡铁停留快退原位停止。行程长度为150mm，其中，工进长度为50mm，快进、快退速度为75mm/s,工进速度为1.67mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。二、课程设计内容1、液压传动课程设计一般包括以下内容：(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；(6) 结构设计及绘制零部件工作图；(7) 编制技术文件。2、学生应完成的工作量：(1) 液压系统原理图1张；(2) 部件工作图和零件工作图若干张；(3) 设计计算说明书1份。三、进度安排阶段主要内容时间安排1设计准备(1) 阅读、研究设计任务书，明确设计内容和要求，了解原始数据和工作条件；(2) 收集有关资料并进一步熟悉课题。102液压系统设计计算(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；203绘制工作图(1) 绘制零、部件图；(2) 绘制正式的液压原理图。404编制技术文件(1) 编写设计计算说明书；(2) 编写零部件目录表。205答辩整理资料，答辩10四、基本要求 (1) 液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。(2) 液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。(3) 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。另外任何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性地设计。(4) 学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。设计内容说明及计算过程：一、分析负载1.1外负载 由已知可得钻削力fg=16000n1.2惯性负载 机床工作部件总质量m=2500kg 导轨为矩形，启动、制动时间为t=0.5s 快进、快退速度为75mm/s 1.3阻力负载 取摩擦系数 静摩擦阻力为动摩擦阻力为表1 液压缸在个工作阶段的负载 （已知 w=0.9）工况计算公式外负载（f1)工作负载f=f1/w启动f1=ffs50005556加速f1=ffd+fm28753194快进f1=ffd25002778工进f1=ffd+fg1850020556反向启动f1=ffs50005556反向加速f1=ffd+fm28753194后退f1=ffd25002778已知快进、快退的速度 为75mm/s,工进速度为1.67mm/s，工进长度50mm 行程150mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图1,图2） 图1 速度图 图2 负载图二、确定执行元件主要参数由表1可知机床最大负载 查表2、表3、表4得液压系统取工作压力，d=0.707d，（d为缸筒直径d为活塞杆直径，a1为无杆腔的工作面积，a2为有杆腔的工作面积）查表5得液压缸回油路背压表2 不同负载下的工作压力表3 常用液压设备工作压力表4 按活塞杆受力情况选取活塞杆直径表5液压系统中背压力的经验数据 表a 液压缸内径系列（gb2348-80）表b 活塞杆直径系列（gb2348-80）d=0.707d=0.0707m 圆整d=80mm d=56mm由此求的液压缸两腔的实际有效面积为经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图3.1设计液压系统方案表6 工况表工况负载f/n回油腔压力p2/mpa进油腔压力p1/mpa输入油量q10-3/m3s-1输出功率p/kw计算公式快进（差动）启动555602.25p1=(f+a2p)/(a1-a2)q=（a1-a2)v1p2=p1+p（p=0.3mpa）p=p1q加速31941.591.29恒速21781.421.120.18465(11.079l/min)0.2068工进205560.64.090.0084(0.504l/min)0.0344p1=(f+p2a2)/a1q=a1v2p=p1q快退启动555602.17p1=(f+p2a1)/a2q=a2v3p=p1q加速31940.61.25恒速27781.080.19215(11.529l/min)0.2075在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t1，工进所需的时间t2分别为，因此从提高系统效率、节省能量的角度来看 应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图3图33.2选择基本回路 由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。3.2.1确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为 y 型的三位五通电磁换向阀。（如下图4）图43.2.2选择工作进给油路 为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。（如下图5） 图53.2.3确定快进转工进方案 为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进。（如图6） 图63.2.4选择调压和卸荷回路 油源中有溢流阀（见图3），调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。在图3所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸荷回路。3.3将液压回路综合成液压系统把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图6-7所示的液压系统原理图7。系统原理图图7四、选择液压元件4.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大压力为4.09mpa，如果进油路上的压力损失为0.8mpa，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5mpa，则小油量液压泵的最大工作压力应为大流量液压泵在快进、快退运动时才才向液压缸输油，由表6-2可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5mpa，则大流量液压泵的最高工作压力为由表6可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为11.529l/min，因系统较简单，取泄漏系数kl=1.1,则两个液压泵的实际流量应为由于溢流阀的最小稳定溢流量为3l/min，而工进时输入液压缸的流量为0.504l/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.504l/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取pv2r12-6/19型双叶片液压泵其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和19ml/r,当液压泵的转速np=940r/min时该液压泵的理论流量为23.5l/min，若取液压泵的容积效率，则液压泵的实际输出流量为=(6+19)9400.9/1000l/min=(5.1+16.1)l/min=21.2l/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2.02mpa、流量为21.2l/min。取液压泵的总效率p=0.75，则液压泵的电动机所需的功率为根据此数据值查阅电机产品样本选取y100l-6型电动机，其额定功率pn=0.95kw，额定转速nn=940r/min。4.2阀类元件及辅助元件根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表7,表中序号与图7的元件标号相同。表7 液压元件的型号及规格编号元件名称估计通过流量l/min额定流量l/min额定压力mpa额定压降mpa型号规格1、2双联叶片泵（5.1+16.1）17.5pv2r12-6/19vp=(6+19)ml/r9三位五通电磁阀6080160.535dyf3y-e10b12溢流阀506316-yf3-e10b7a 7b7c行程阀调速阀单向阀500.560630.0750631616160.5-0.2axqf-e10b单向行程调速阀3液控顺序阀563160.3xf3-e10b4液控顺序阀2563160.3xf3-e10b5背压阀0.36316-yf3-e10b10、11、6单向阀2563160.2af3-ea10bqmax=80l/min8压力继电器-10-hed1ka/1013滤油器3060-p1+p+pe=4.86+0.5()2+0.5+0.5mpa=5.86mpa5.1.3快退快退时，油液在进路上通过单向阀11的流量为16.1l/min，通过换向阀9的流量为21.2l/min；油液在回油路上通过单向阀7b、换向阀9和单向阀14的流量都是41.57l/min。因此进油路上的总压降为此值较小所以液压泵驱动电机的功率足够的。回油路上总压降为=0.31mpa此值与表6中的估值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的工作压降pp为因此大流量液压泵卸荷的顺序阀5的调压应大于1.688mpa。5.2验算油液温升工进在整个工作循环过程中所占时间比例达95%，所以系统发热和油温升可按工况工进来计算。工进时液压缸的有效功率为这时大流量液压泵经顺序阀3卸荷，小流量液压泵在高压下供油。大液压泵通过顺序阀3的流量为q2=16.1l/min，由表6-3查的该阀在额定流量qn=63l/min时的压力损失pn=0.3mpa，故此阀在工进的压力损失p=pn=（)2=0.3（）2mpa=0.020mpa小液压泵工进时的工作压力pp1=4.14mpa。流量q1=5.1l/min，所以两个液压泵的总输出功率为 mpa=0.4693kw算得液压系统的发热功率为p=pp-pe=（0.4693-0.033）kw=0.4363kw再算得邮箱的算热面积为1.92m2查的邮箱的散热系数k=9w/(m2)，求出油液温升为t=103=25.24此温升值没有超出范围，故该系统不必设置冷却器。总结该卧式钻孔专用机床的液压系统是实现机床的“快进工进死挡铁停留快退原位停止” 所以在设计该液压系统时应确保液压系统传动的准确性，合理选取各执行原件和控制原件，以保证机床对工件的精确加工。同时对液压传动系统有更深刻认识和了解，统原理图的绘制过程中，又一次加深了对autocad软件的理解和应用。这不仅仅是一次课程设计，更是课程上的查缺补漏，实际中的信息采取，专业制图软件学习的一次非凡体验。参考文献1 项昌乐，荆崇波，刘辉 . 液压与液力传动 ：高等教育出版社 .2 王守城，段俊勇. 液压元件及选用 ：化学工业出版社 .3 佟献英，韩宝玲. 工程制图 ：北京理工出版社 .致谢能完成这次的课程设计，