液压与气压传动的课程设计

第 1 章 课程设计的目的和任务 1 第一章课程设计的目的和任务第一章课程设计的目的和任务 一一 课程 课程的目的的目的 通过这次课程设计 其目的主要有以下几点 1 通过本课程的学习 学生将所学的知识能够统一起来并 熟练的运用与实际之中 2 熟练掌握系统的运动和力的分析以及工况图的绘制 3 学会分析系统以及系统原理图的绘制 4 学会如何运用液压手册查找相关的液压元器件及附件 5 学会对液压系统验算分析 二 课程设计的任务二 课程设计的任务 已知 机床上有主轴 l6 个 加工 13 9mm 的孔 l4 个 8 5mm 的孔 2 个 刀具材料为高速钢 工件材料为铸铁 硬 度为 240HBS 机床工件 部件总质量 m 1000kg 快进 快退 均为 5 5m min 快进行程长度 l1 0 1m 工进行程长度 1 v 2 v l2 0 05m 往复运动的加速 减速时间小于 0 2s 动力滑台采 用平导轨 其静摩擦系数 fs 0 2 动摩擦系数 fd 0 1 其 n1 360r min s1 0 147mm r n2 550r min s2 0 096mm r Fs 0 2 Fd 0 1 液压系统中的执行元件使用液压 缸 设计要求动力滑台实现 快进 工进 快退 停止 的工作 循环 第 2 章 力与运动分析 2 第二章第二章 力与运动分析力与运动分析 一 运动分析一 运动分析 1 工进的速度 s mm snv00088 0 min 0529 0 000147 0 360 114 2 加速段 211 458 0 602 0 05 5 01 s m a t ss a ms at s0916 0 2 2 0458 0 2 2 1 2 1 s m vatv0916 0 2 0458 0 11 3 快进段 ms1 0 2 s m vv0916 0 12 4 减速段 2 24 3 451 0 2 0 0916 000088 0 s m a t vv a mst a tvs0092 0 2 0 2 451 0 2 00916 0 2 2 3 2 23 5 工进段 ms5 0 4 s m v00088 0 4 6 制动段 25 45 5 0044 0 2 0 00088 0 0 s m a t vv a ms at s000009 0 2 2 00044 0 2 22 5 7 反向加速 s m vv0916 0 16 26 56 6 458 0 2 0 00916 0 s m a t vv a ms at s0916 0 2 2 0458 0 2 2 6 2 6 8 快退段 s m v0916 0 7 6543217 2sssssss 第 2 章 力与运动分析 3 ms1502 0 7 9 停止段 s m vv0916 0 68 mss0916 0 68 二 动力分析二 动力分析 1 启动 NFFF snL 19602 09800 2 加速 NmaFdFF nL 1438458 0 1000 0 9800 3 工进 NFFnFF qdL 3144630466980 4 快进 快退 NFFF dnL 9801 09800 5 减速 NmaFFF dnL 1434454980 根据以上分析可得出速度 负载循环图 见图 2 1 图 2 1 速度 负载循环图 第 3 章 确定液压系统的主要参数 4 第三章第三章 确定液压系统的主要参数确定液压系统的主要参数 一 确定液压缸的参数一 确定液压缸的参数 表 3 1 按载荷选择工作压力 载荷 kN50 压力 MPa 5 1 确定液压缸的工作压力 因本系统的最高作用压力为 31KN 因此根据表 3 1 初选液压缸的工作压力为 P1 5MP P2 0 2MP 2 计算液压缸的结构参数 表 3 2 液压缸内径尺寸系列 GB2348 80 8101216202532 4050638090100110 125140160180200220250 320400500630 表 3 3 活塞杆外径系列 GB2348 80 45681012141618 202225283236404550 5663708090100110125140 60180200220250280320360400 因本系统要实现快进和快退的速度相同 故选用差动连接 第 3 章 确定液压系统的主要参数 5 且活塞缸和活塞杆的面积之比为 2 2 1 A A 2 66 2 2 1 1 1 0076 0 104 0105 31446 m P A A P F A m A D D A098 0 4 4 1 2 根据表 3 2 可确定液压缸的内径为 0 1m 则有 2 1 2 0038 0 2 m A A m A D D A069 0 4 4 2 2 根据表 3 3 可确定活塞杆的外径为 0 07m 则有 2 2 2 2 00385 0 4 mA D A 二 确定液压缸工的工况图二 确定液压缸工的工况图 表 3 4 各阶段压力 流量和功率值 负载液压缸 工 况 回油 腔压 力 输入 流量 进油腔 压力 输入 功率 计算公式 启 动 19600 88 0 68 快 进 加 速 14380 75 0 55 21 2 1 AA PAF p 121 VAAq P p1q 第 3 章 确定液压系统的主要参数 6 匀 速 9800 64220 440 16 工 进 314460 20 414 1 0 02 8 1 22 1 A ApF p 21V Aq P p1q 启 动 19600 2 0 92 加 速 14380 2 0 78 快 退 匀 速 9800 2 21 1 1 0 660 23 2 12 1 A ApF p 22V Aq P p1q 根据表 3 4 可得出工况图 见图 3 1 3 1 液压缸工况图 第 4 章 拟定液压系统的原理图 7 第四章第四章 拟定液压系统的原理图拟定液压系统的原理图 一 选择液压基本回路一 选择液压基本回路 1 调速回路的选择 根据系统要求可知 该液压系统的功率较小 工作负载变 化不大 故可选择节流调速方式 又因为要实现快进和快退的 速度相等 所以选用差动连接 2 方向控制回路 因为本系统要实现差动连接 在工进时要实现卸荷 接要 求响应速度快 因此在回油路上要用二位三通电磁换向阀 因本系统要求双向动作 且要求中位时卸荷和响应速度快 因此选择中位机能为 M 型的三位四通换向阀 3 压力控制回路 由于本系统有快进时的低压大流量和工进时的高压中小流 量 因与大泵并联一个调定压力大的先导溢流阀 给小泵并联 一个调定压力底的溢流阀 二 液压系统的合成二 液压系统的合成 为了解决快进时需的大流量 工进时的小流量 因此应与 节流阀并联一个二位两通的电磁换向阀 为了避免大泵工作时的高压进入 小泵及直接通过小溢流 阀回流邮箱 而使工进无法正常进行 因此应在大泵与小泵之 间串联一个普通单向阀 第 4 章 拟定液压系统的原理图 8 三 原理图的绘制三 原理图的绘制 根据以上的信息科绘制出原理图 见图 4 1 图 4 1 液压系统原理图 表 4 1 电磁铁的工作顺序 电位 工作状态 YA1YA2YA3YA4YA5YA6 快进 工进 快退 停止 第 5 章 液压元器件及附件的选择 9 第五章第五章 液压元器件及附件的选择液压元器件及附件的选择 一 确定液压泵及驱动电机一 确定液压泵及驱动电机 1 泵的确定 1 前泵的最大流量 min 224212 1 pmaxp Lqqq 排量 Vp rmlVV 2 2510 960 10 24 2 p q p 3 3 2 后泵的最大流量 攻进时有节流调速 故有 3 maxp q Kqmin 415 3 341 0 1 1 p Lq 排量 Vp rmlVV 6 3 960 10 3 45 p q p 3 根据液压手册可选力士乐系列的 其型号为 YB125 4 2 电机的确定 在整个工作循环中 泵的压力和流量在较多时间内均达到 最大工作数值 驱动泵的电机功率 Pi 为 p p max i qPs P kwP9 1 60 69 0 10 54 4 10 224 i 63 根据表 5 1 可选电机的类型为 电机型号 额定功率 KW 满载转速 r p m 启动转矩 额定 转矩 KW Y112M 42 228402 2 第 5 章 液压元器件及附件的选择 10 表 5 1 Y 系列电动机的技术数据 二 液压附件的确定二 液压附件的确定 1 管连接 1 进油管 内径 d cm v q 3 2 60 5 1 14 3 0382 0 44 0 壁厚 mm d 6 2 20 2 023 0 54 4 2 p 外径 D d 2 23 2 2 6 28 2mm 电机型号 额定功率 KW 满载转速 r p m 启动转矩 额定转矩 KW 同步转速 1500 r p m Y90L 40 752825 Y100L1 41 12850 Y100L2 41 52840 Y112M 42 22840 Y132S 43 02880 Y132M 44 02890 Y160M 45 52900 Y160L 47 52900 2 2 第 5 章 液压元器件及附件的选择 11 2 回油管 内径 1 d cm v q 52 1 60 2 14 3 022 0 44 0 壁厚 mm d 3 0 20 2 52 1 088 2 p 1 外径 mmdD 8 153 0 2 2 152 111 经查液压手册可得出 表 5 2 进回油管的类型尺寸 参数 油路 公称通径 Dg mm 通径 Dg in 外径 mm 管接头 螺纹 mm 进油路203 428 M27 2 回油路103 818M18 1 5 2 油箱的确定 油箱的体积 p mqV 因本系统属于中压系统 故 m 取 6 又因本系统是双泵供油 其流量 qp大小泵的流量之和 则油箱的容积为 LmqV 2 2292 1 262 1 6 6 p 第 5 章 液压元器件及附件的选择 12 3 其他液压元器件及其型号 表 5 3 各类元器件 序 号 名称 通过流量 L min 额定流量 L min 额定压 力 MPa 型号 1 二位三通 电磁换向阀 226031 5 WE6 A5A 2 二位二通 电磁换向阀 2260162EF3 3 三位四通 电磁换向阀 226031 5 WE6 E50A 4单向阀0 413031 5S10P 5 先导式 溢流阀 20031 5 DB 3X 10B 6节流阀223031 5MG8P 7过滤器27 2506 3 XU C 50 100 8 直动式 溢流阀 5040DBDS6P 9液压缸22 HSGL 01 2A 弟 6 章 液压系统性能验算 13 第六章第六章 液压系统性能验算液压系统性能验算 一 验证系统压力损失一 验证系统压力损失 1 沿程压力损失 sm L 587 0 10 25 4 min 22 62 8 5501 10 3 0282 0 587 0 Re 5 156 0 8 551 64 Re 64 m g u d l h331 0 81 9 2 587 0 10 82 2 2 156 0 2 3 2 1 压降 Pagh26754331 0 81 9 900p 2 局部压力损失 Mp27 007 20 10p 10p 3 阀类元件的压力损失 p072 0 60 22 2 0pp 2 NV M q q n 则液压系统的压力损失为 液压系统实际最高压力 p469 4 369 0 1 4p max mPP 小于所选的工作压力 因此前面所选的参数符合要求 二 液压系统总效率的验算二 液压系统总效率的验算 1 经查表得泵的总效率为 6 0 p 2 执行原件的总效率为 96 0 30446980 30446 qdn q m FFF F 弟 6 章 液压系统性能验算 14 3 回路的效率为 07 0 960 4 54 4 960 25 16 0 28 qp p pp 11 q L 则系统的总效率为 04 0 07 0 6 0 96 0 p Lm 三 液压系统升温的计算三 液压系统升温的计算 1 液压系统的总发热量为 JHPH 4 27804 0 1 290 1 2 散热面积为 233 04 0 2292 0065 0 065 0 mAVA 3 温升为 C KA H t 5 53 04 0 130 4 278 4 出油口的温度为 Cttt 5 7825 5 53 0 因实际的输出油温高 所以要加冷却器 四 冷却器的选择四 冷却器的选择 1 散热面积的确定 因温升过高 所以选择蛇形式水冷 CmWh 2 130 C tttt t m 5 19 2 5025 2 5 7825 22 2121 2 9 0 5 19 130 4 278 m