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液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 1 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 一一 分分 析析 负负 载载 一工艺分析一工艺分析 某机床用于扩钻孔 其动力滑台为卧式布置 动力 滑台采用液压传动 动力滑台的液压执行元件为杆固定的 但活塞杆液压缸 所加工的孔粗糙度及精度尺寸要求高 故动力滑台的工作循环要求为 快进 第一工进 第二工 进 死挡铁停留 快退 原位停止 设计方案如下 一 外负载 Fg Ft 30000 7500 37500N 二 惯性负载 机床移动不见总质量 m 980N t 0 2s Fm m v t 980 0 1 0 2 490N 三 阻力负载 移动部件对动力滑台导轨的法向力为 Fm mg 980 9 8 9604N 静摩擦阻力 Ffs fsFm 0 2 9604 1920 8N 动摩擦阻力 Ffd fdFn 0 1 9604 960 4 液压缸在各工作阶段的负载 F 工况负载组成负载值 启动 F Fnfs1920 8 加速 F Fnfd m v t1450 4 快进 F Fnfd 960 4 第一工进 F Fnfd Fg 30960 4 第二工进 F Fnfd Fg 8460 4 停留 快退 F Fnfd960 4 由快进和快退速度为 0 1m s 快进行程 207mm 快退行程 350mm 一工进速度 0 75 10 3m s 二工进速度为 0 46 10 3m s 一共进行程 二共进行程分别为 35mm 8mm 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 2 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 速速 度度 图图 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 3 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 负负 载载 图图 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 4 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 二二 确确 定定 执执 行行 元元 件件 主主 要要 参参 数数 二确定执行元件主要参数二确定执行元件主要参数 按负载选择液压执行元件的工作压力 适用于中 低压液 压系统 载荷 KN 55 1010 2020 30 30 50 50 工作 压力 MPa 0 8 1 1 5 22 5 33 44 5 5 7 按主机类型选择液压执行元件的工作压力 机 床设备 类型 磨 床 组 合 机 床 齿 轮 加 工 机 床 牛 头 刨 床 插 床 车 床 铣 床 镗 床 珩 磨 机 床 拉 床 龙 门 刨 床 农业 机械 汽车 工业 小型 工程 机械 及辅 助机 构 工程 机械 重型 机械 锻压 设备 液压 支架 等 船用 系统 工作 压力 MPa 1 2 6 3 2 4 2 5 1 0 10 16 16 32 14 25 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 5 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 系 统 类 型 背压压力 MPa 系 统 类 型 背压压力 MPa 中低压系统 或轻载节流 调节系统 0 2 0 5 采用辅助泵 补油的闭式 油路系统 1 1 5 回油路带调 速阀或背压 阀的系统 0 5 1 5 采用多路阀 的复杂的中 高压系统 工程机械 1 2 3 机床最大负载为 38500N 由上表可取液压系统压力为 P1 4MPa 由于快进 快退速度相等 液压缸可选用单杆活 塞式的 快进时差动连接 所以 液压缸无杆腔工作面积 A1 应为有杆腔工作面积 A2的 2 倍 A1 A2 2 活塞杆 直径 d 与缸筒直径 D 成 d 0 707D 的关系 在孔加工时 为了平稳加工 液压缸回路上必须具有背压 P2 查表 P2 1MPa 快进时液压缸工作差动连接 管路中有压力损失 先按 0 3MPa 考虑 查表公式计算液压缸面积 A2 F m p1 p2 37500 0 96 4 2 1 106 5 58 10 3m2 A1 A2 11 16 10 3m2 D 4A1 1 2 0 119m d 0 707D 0 084m 将这些直径按 GB T2348 2001 圆整成就近标准值得 D 0 12m d 0 08m 由此得液压缸两腔的实际有效面积 A1 D2 4 11 3 10 3m2 A2 D2 d2 4 4 95 10 3m2 机床最大负载为 38500N 由上表可取液压系统压力为 P1 4MPa 由于快进 快退速度相等 液压缸可选用单杆活 塞式的 快进时差动连接 所以 液压缸无杆腔工作面积 A1 应为有杆腔工作面积 A2的 2 倍 A1 A2 2 活塞杆 直径 d 与缸筒直径 D 成 d 0 707D 的关系 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 6 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 在孔加工时 为了平稳加工 液压缸回路上必须具有 背压 P2 查表 P2 1MPa 快进时液压缸工作差动连接 管 路中有压力损失 先按 0 3MPa 考虑 查表公式计算液压缸面积 A2 F m p1 p2 37500 0 96 4 2 1 106 5 58 10 3m2 A1 A2 11 16 10 3m2 D 4A1 1 2 0 119m d 0 707D 0 084m 将这些直径按 GB T2348 2001 圆整成就近标准值得 D 0 12m d 0 08m 由此得液压缸两腔的实际有效面积 A1 D2 4 11 3 10 3m2 A2 D2 d2 4 4 95 10 3m2 液压缸在不同阶段的压力 流量和功率值 如下表 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 7 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 工况负载 F N 回油腔 压力 P2 MPa 进油 腔压 力 P1 MP a 输入 流量 q 10 3 m3 s 1 输入 功率 p kw 计算式 起 动 1920 8 00 315 加 速 1450 4 0 238 快 进 恒 速 960 4 P1 P P 0 3MPa 0 2020 6350 128 P1 F m A2 P A1 A2 q A1 A2 p P1q 一工进 3096 0 4 12 850 00850 024 二工进 8460 4 10 780 00520 00 41 P1 F m A2P2 A1 q A1V2 p P1q 起 动 1920 8 00 404 加 速 1450 4 0 305 快 退 恒 速 960 4 1 0 2020 4950 1 P1 F m A1P2 A2 q A2V2 p P1q 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 8 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 液液 压压 工工 况况 图图 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 9 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 三 设计三 设计 液压系统液压系统 方案和拟方案和拟 定液压系定液压系 统原理图统原理图 三设计液压系统方案和拟定液压系统原理图三设计液压系统方案和拟定液压系统原理图 设计液压系统方案 由液压缸工况图可得 这台机床液压系统的功率小 滑台运动速度低 工作负载变化小 根据负载分析表中所 得该液压系统以采用节流调速方式和开式循环为宜 现采 用进油路节流调速回路 为解决孔钻通时滑台突然前冲的 问题 回油路上要设置背压阀 这里使用单叶片式变量泵 二 选择基本回路 1 选择快速运动和换向回路 系统中采用节流调速回路后 不论采用何种油源形 式必须有单独的油路直接通向液压缸两腔 以实现快速运 动 2 选择速度换接回路 从工况图中可知 滑台的速度变化较大 可选用行 程阀来控制速度的换接 以减小液压冲击 为了保证换向 平稳起见 采用电液换向阀换接回路 由于这一回路还要 实现液压缸的差动连接 换向阀必须是五通的 3 选择调压和卸荷回路 经过修改和整理后 液压系统原理图如下所示 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 10 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 液液 压压 系系 统统 原原 理理 图图 1 背压阀 2 顺序阀 3 单向阀 4 一工进调速阀 5 压 力继电器 6 单向阀 7 液压缸 8 行程阀 9 电磁阀 10 二工进调速阀 11 先导阀 12 换向阀 13 单向阀 14 单叶片式变量泵 液压系统动作循环表 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 11 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 四四 选选 择择 液液 压压 元元 件件 电磁铁工作状态动作名称 1YA2YA3YA 快进 一工进 二工进 停留 快退 停止 四选择液压元件四选择液压元件 液压泵总效率 液压泵 类型 齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵 总效率 0 6 0 7 0 6 0 75 0 8 0 85 0 65 0 8 一 液压泵 液压泵在整个工作循环中的最大国内工作压力为 2 85MPa 如取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压力 0 5MPa 液压泵的最大工作压力应为 pp 2 85 0 8 0 5 MPa 4 15MPa 液压泵向液压缸提供的最大流量为 38 1L min 因系统较简单 取漏油系数 KL 1 05 所以 液压缸实际流量 qp 1 05 38 1L min 40 005L min 按 上表取液压泵的总效率 p 0 75 则液压泵驱动电动机 所需的功率为 P ppqp p 4 15 40 005 60 0 75 3 69kw 因此选电动机的额定功率为 Pn 4 0kw 二 油管 取油液在压油管的流速 v 3m s 液压缸无杆腔和有杆腔相 连的油管内径分别为 d1 2 q v 1 2 22 44mm d2 2 q v 1 2 16 82mm 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 12 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 快 进工 进快 退 输入 流量 L min 1 q1 A1qp A1 A2 71 19 q1 0 5 q1 qp 40 005 排出流量 L min 1 q2 A2q1 A1 31 185 q2 A2q1 A2 0 219 q2 A1q1 A2 91 32 运动速度 m min 1 v1 qp A1 A2 6 3 v2 q2 A2 0 04 4 V3 q1 A2 8 08 三 油箱 邮箱溶剂按公式 v qp估算 取经验数据 7 故 其容积为 v qp 280 035L 按 JB T 7938 1999 规定 取 最靠近的标准库值 v 300L 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 13 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 元元 件件 的的 型型 号号 及及 规规 格格 泵40 0057YBN 型变量 叶片泵 顺序阀407F 型单向顺 序阀 调速阀 40 51 507FCG 03 型 调速阀 调速阀 100 312 507QDFT 型调 速阀 行程阀407CDF L2OC 溢流阀407YF 型溢流 阀 压力继电器 7HED 型压力 继电器 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专用纸课程设计专用纸 机制专业机制专业 0701 班班 14 设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注 五五 设设 计计 小小 结结 六六 参参 考考 文文 五设计小结五设计小结 在这次课程设计中让我对学过的液压课程有了系统 性的理解 对设计要求及设计步骤都有了一定的了解 本 次我设计了一个用液压系统控制组合机床的动力滑台 使 其实现快进 一工进 二工进 停留 快退 停止 根据 此工艺要求及液压课程中所学的知识 通过计算确保能满 足此机床的力 从而根据此选液压系统的元件 做出液压 系统原理图 最后去检查看是否合理 通过一步一步的设 计让我掌握了内在的原理 收获了很多很多 六参考文六参考文 1 官忠范 液压传动系统 M 北京 机械工业出版 社 1998 2 章宏甲 液压传动 M 北京 机械工业出版社 1993 3 陆元章 现代机械设备设计手册 M 北京 机械 工 业出版社 1997 4 王积伟 液压与气压传动 M 2 版 北京 机械工 业出版社 2005 液压与气压传动液压与气压传动 课程设计专