液压传动设计说明书.doc

液压传动课程设计说明书设计题目 校正压装液压机系 别 机械工程系专业班级 学生姓名 学 号 指导老师 日 期 2010年1月16日1、 课程设计目的-12、 课程设计题目-13、 液压系统的设计与计算-2 1、液压缸工作压力的确定-2 2、拟定液压系统原理图-4 3、活塞式液压缸内径及活塞杆直径的确定-4 4、液压缸的推力和流量计算-5 5、活塞杆直径的验算-5 6、液压缸外径，长度和壁厚的计算-6 7、液压缸缸底和缸盖的计算 -6 8、液压缸进出油口尺寸的确定-84、 集成块的选择设计-85、 油箱的设计选择-136、 工作图设计-217、 心得体会-218、 参考文献-22 一、 课程设计的目的 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为例学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授外，还应设置课程设计教学环节，使学生能理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通用设计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。二、 液压系统课程设计题目 设计一台校正压装液压机液压系统，要求工作循环为：快速下行工进快退停止 。在压装时的工作速度不超过5mm/s,快速应为工作速度的810倍，液压缸总行程为300mm,工作压力不小于10000N。 设计要求：设计1号图12张;说明书15页以上。（图纸：油缸，油箱，阀块等）。三、 液压系统的设计与计算1、液压缸工作压力的确定（1）明确工作要求，进行工况分析，工作循环：快速下行工进快退停止（2）性能参数：按负载选执行元件的工作压力负载/N50000工作压力/MPa0.811.522.5334455按机械类型选择执行文件的工作压力机械类型机床农业机械工程机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa3581010162032 由上表初取系统工作压力2.53，为使液压缸体积紧凑，取=3MPa液压缸的参数：总负载 10000+0.0510000=10500N，（密封阻力按0.05有效负载力估算) 行程:快进 50mm/s 工进 5mm/s 快退 50mm/s 机械效率取 液压缸负载的计算：工况液压缸负载F/N液压缸推力启动00加速00快进00工进1050010500/0.95=11050反向启动00加速00快退00停止00根据上述数据绘液压缸F-t与v-t图： （图一） （图二）（3）拟定液压系统原理图（图三）图形符号说明： 1-滤油器，2-单向定量液压泵，3-压力表，4-溢流阀，5-调速阀6-二位二通换向阀，7-三位四通电磁换向阀，8-液压缸，9-液压工作台， -液控单向阀（4）确定液压缸工作原理：液压缸上有进，出油口A和B。当A口进油，B口回油时，推动活塞向下运动，实行快进和工进，当B口进油，A口回油是，推动活塞向下运动，是想快退。2、 活塞式液压缸内径及活塞杆直径的确定 （1）活塞杆直径确定：按工作压力确定活塞杆直径：缸的工作压力（MPa)5577工作压力/MPa（0.50.56）D（0.620.7）D0.7D选取：d=0.5D （d为活塞直径，D为缸体内径）（2）液压缸的内径计算：系统采用的是有杆腔工作，所以有 式中：D-液压缸内径（m) R-液压缸工作负载（N)，取R=10500N -液压缸机械效率，一般取 -液压缸的工作压力（Pa)，取工作压力 =3Mpa -液压缸的回油腔压力，即背压力，低压系统选取 背压取 =0.5 Mpa， 代人对应的数据，解得 D=78.91mm 按标准液压缸内径系列规定圆整得，D=80 mm 按JB2138-77标准系列圆整得，d=40 mm3、液压缸的推力和流量计算 （1）液压杆的推力计算 式中，A-活塞的有效工作面积（);P-液压缸的工作压力（Pa)(2)液压缸的流量计算 液压缸需要的最大工作流量： （v为快进或快退时最大速度） 4、活塞杆直径的验算 按强度条件验算活塞杆的直径：当活塞杆长度时，按下式验算： 式中，P为活塞杆推力（N)，取P=15072N L为活塞杆长度（m)，取L=300mm 为活塞杆材料的许用应力，； 为材料屈服极限（Pa)，取 n为安全系数，取n=1.5 可解得：d=28.46mm11.4mm 选用M16的普通螺栓， D=155mm =125mm 故缸盖厚度，h=5cm8、 液压缸进出油口尺寸的确定 液压缸的进出口尺寸，是根据油管内的平均流速来确定的。要求压力管路内的最大平均流速控制在4-5m/s内，过大会造成压力剧损，而使回路效率下降，并引起气蚀、噪声、振动等，因此油口不宜过小。但是也要注意到结构上的可能，根据表3-15选择：液压缸内径（mm）进出口尺寸锥螺纹接头法兰接头（mm）31.540456371112125160170190200224250Z3/8Z1/2Z3/4Z1Z11/4Z11/2Z210152025324050 由上表,选用法兰接头 得d=20mm四、集成块的设计 集成块的连接装置广泛应用在机床及组合自动线中。集成块大小的选定，根据标准块的设计，集成块外形（13012093.3）。 （1）公用油道孔的选定。集成块的主要作用为各种液压元件，以便组成单元回路。因此集成块上一般必须有公用的压力油孔P，回油孔O及泄露油孔L，它们是由下往上贯穿通道体的。 集成块通道体，有二孔式，三孔式，四孔式，五孔式等多种设计方案，目前广泛应用的为二孔式和三孔式，而这个系统采用三孔式。三孔式通孔通道体具有P，O和L公用油孔一个。它具有结构简单，公用通孔数少的优点，但是由于与泄露油孔相通，因而各元件泄露油孔与L孔连通道较长，而这些孔道的直径都较小，一般为加工比较困难，且工艺孔较多。 （2）油孔直径的确定。油孔直径可按下式确定： 式中：Q为流经油孔的流量（l/min) V为孔道中的允许流速（m/s） 公用泄露油孔L的孔径一般按经验确定；而22E1-25B的流量为25l/min，当Q=25l/min时，取。 （3）直接与阀相通的孔，块体上的孔径应等于阀的油孔直径。如35E1-25B换向阀的油孔直径为，则集成块上与阀相通孔德直径也应为12mm。不直接与阀相通的工艺孔，应用螺塞或短圆柱堵死（压力油孔一定要用螺塞堵死）。 与油管接头相连接的油孔，其油孔与相应的阀口直径相同，但孔口必须按接头螺纹底孔尺寸钻孔并攻丝（尺寸可参照阀板）。油孔间最小空隙的确定。若相邻油孔间的距离太近，则在油液压力作用相可能造成油道串通，致使集成块报废。因此在设计油孔的具体位置时，必须确定通道体内各通道体内油孔道间的最小间隔尺寸，一般推荐不小于5mm，当油液压力高于或孔道间隔尺寸较小时，还要做强度校核，一以防止使用过程中被击穿。 由于系统油液工作压力最高为且大于5mm，所以无需校核强度。 （4）通道体高度H的确定。确定通道体的高度H主要考虑所安装元件的高度。各个单元回路块的高度H可以相等，也可以不相等。 （5）通道体外形尺寸的确定。确定通道体外形尺寸时，应首先布置好公用通道孔。通道体的长度与宽度尺寸除了考虑安放最大尺寸的元件外，还必须留出足够的调整尺寸，以利于在设计通道体内油孔是调整的位置。调整尺寸大致为：长度方向40-50mm,宽度方20-30mm，如果调整尺寸取得较大，对设计通道体来说，布置孔道的困难会少些，但通道体的外形尺寸较大，重量增加。若调整尺寸小些，虽具有结构紧凑，体积小，重量经等优点。但布置孔道困难，工艺孔也会增加。（6）本系统各个块的设计 （a）换向阀的阀块设计 换向阀是借助于阀芯于阀体之间的相对运动,使于阀体相连接的各油路实现接通和切断,或改变液流的方向的阀类.根据实际情况和经济特性等因素的考虑,选取34D-25B型号的三位四通电磁换向阀。从相关资料找到的34D-25B型号的参数和定位尺寸，参数和参考如下：阀流量（L/min）压力（Mpa）型号三位四通电磁换向阀 25 6.3 34D-25B （b）溢流阀的选择具体选择如下：阀流量（L/min)压力（Mpa)型号溢流阀0-250.5-6.3Y-25B 公共油道孔的选定，根据指导书上标准块的设计，选定压力油孔，选定压力油孔P,回油孔O,泄油孔L。他们是由上往下的通道体。 根据Y-25B型溢流阀的设计图，选定快侧面各孔。确定孔径和定位尺寸。布置孔道，各孔道的间距不小于5mm，不直接与阀相同的工艺孔用螺塞堵死。（c）油液控单向阀的选择 没有油控时，油流只能从一个方向通过，此时单向阀作用，但其可以利用控制油压反向开启单向阀，使油流在两个方向流动。做远程控制或紧油缸之用。作单向阀用哪时，P2为进油口，P1为出油口，K为控制油入口，L为泄油口。由所选的流量及压力值，选取液控单向阀型号：I Y-25B查的其具体参数情况如下：型号CBHd(GB70-8501Y-25B1167050355949315916254M8351Y-63B1327070347665425020254M8701Y-100B17285854310381546526304M1080 （7）集成块回路的压力损失 进油通道的压力损失 回油通道的压力损失 （1）集成块组的压力损失。这是指贯通全部集成块的进油、回油孔道的压力损失。其测定方法是，将集成块叠积在一起，各块中的方向阀处于中位，从底板进油，盖板出油，分别改变压力油及回油孔道的流量，测出进口及出口处的压力及，即得压力损失。 （2）最低工作压力。最低工作压力是指当液流以额定流量通过每个单元回路块时，为克服所经过的控制阀的液阻及通道压力损失所必需的压力，也是这个回路能正常工作的压力。测定其值时将回路中的节流阀全打开，顺序阀压力调最低，减压阀手柄拧紧，将A、B口用管道连接，测出数据并按下式求出。 （3）单元回路通道压力损失。这是指当液流以额定流量通过单元回路块时的压力损失，以最低工作压力减去回路所经过各阀的压力损失。五、油箱及液压泵装置的设计（1） 液压泵装置 液压泵装置是指将电能转变为液压能所需要的设备、元件及辅助元件。具体而言，主要是指电机、联轴器、液压泵、吸油管、排油管以及吸油管口的滤油器。1、确定液压泵规格和电动机功率及型号 （1）确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力，再加上油泵的出油口到缸进油口处的总的压力损失p，即 =+ 包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统为（25）105Pa,用调速阀及管路复杂的系统为，故取。 所以， （2）确定液压泵的流量Q泵。考虑到泄露流量和溢流阀的溢流流量，可以取液压泵流量为系统最大理论流量的1.1-1.3倍。现取1.2倍值计算，则有 Q泵= KQ1=1.215.072=18.08L/min （3）选择液压泵的规格：根据上面所计算的最大压力和流量Q泵,查液压手册选用YB-25单级液压泵，其额定流量为25L/min，额定压力为6.3MPa，额定转速为96 rad/s.(4) 确定电动机功率及型号 电动机功率： 按YB-25单级液压泵的技术规格，查得驱动电动机功率为4 KW,或取功率略大一点的交流电机，故选取电动机型号为z4-112/2-2,额定为4KW，转速为1450r/min.（二）油箱在开式传动的油路系统中，油箱是必不可少的。它的的作用是：贮存油液，净化油液，使油液的温度保持在一定的范围内，以及减少吸油区油液中气泡的含量。（a）油箱有效容积的确定 （1）油箱的有效容积。油箱应贮存液压装置所需要的液压油，液压油的贮存量液压泵的流量有直接关系，在一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定： 式中：-油箱的有效容积（L) Q-油泵的额定流量（L/min) K-系数， 低压系统 K=24 中压系统 K=57 高压系统 K=612本课题为中压系统，现取K=6,则,结构采用电动机水平安置式标准油箱，采用水冷，液压油选用20号机械油。（2）油箱容积的验算 a)油箱散热功率的计算 油路系统的散热，主要靠油箱表面散热，油箱的散热功率可用下式进行估算： 式中，K-油箱的散热系数（KW/.） A-油箱的散热面积（） -系统温升值（） 油箱的散热系数与周围的环境有关，取值范围大致为： 通风差时 通风良好时 用风扇冷却时 用循环水冷却时 本系统中，通风良好，取 系统的温升值指的是油路系统达到热平衡时，油温与周围环境温度的差值。为了保证油路系统的正常工作，对油温有一定的限制。 查相关手册P75表3-32得 ，机床的油箱温升为3055。在本系统中取T=35。油箱的散热面积估算为 式中，-油箱的有效容积(L)；由此算得，A=1.84()所以计算得，Ho=1.03KWb) 液压系统的总发热功率计算 系统总发热功率的估算式为 其中，N-液压泵的输入功率（KW) No-执行元件的有效功率（KW）。若一个工作循环中有 几种工况，则应求出起平均有效功率。 因为工进在整个工作循环中由所占的时间比例比较大，所以系统的发热和油液温升可以用工进时的情况来计算 工进时液压缸的有效功率为 这时液压泵的输入功率为 系统的总发热功率为： c)液压系统的热平衡条件：机器在长期连续工作条件下，应保持系统的热平衡。若超过允许值，必须采取增加油箱容量或增加冷却设备等措施。其平衡式为： 温升 计算出的温升在表3-32所给出的允许值中，因此无需增设冷却装置。 （3） 油箱的结构设计 a）油箱体 由A3钢板焊接而成，钢板厚度为4，油箱地面与基础的距离为150，下部焊接底脚，钢板厚度为8. b)油箱底部,为倾斜状，4厚的A3钢板，便于排油，并在底部最低处开排油口，排油口与基础面的距离不少于150mm. c) 油箱隔板,为了使吸油区和压油区分开，便于回油中杂志的沉淀，在油箱中常设有隔板。这里采用4 的A3钢板，隔板位置是吸油区的容积为油箱容积的1/3-1/2，隔板高度约为最低油面的1/2。 d) 油箱盖，采用12的铸铁板，并在油箱盖上开有下列通孔：吸油管孔、回油管孔、通大气孔（空口安有空气滤清器或气体过滤装置）、测温空、带有虑油网的注油口，以及安装液压集成装置的安装孔。(三）液压元件及辅助元件的选择（1）液压工作压力为3MPa，油泵额定最高压力位6.3MPa，系统的最大流量，所以选取额定压力大于等于6.3MPa的各种元件，其流量按实际情况选取。（2）液压元件及辅助元件的选取如下：阀流量（L/min压力(Mpa)型号溢流阀0.5250.56.3Y-25B电磁阀（三位四通）256.334D-25B调速阀0.07250.56.3Q-25B电磁阀（二位二通）256.322D-25B夜控单向阀256.31Y-25背压阀250.20.4B-25(3