苟刚液压课程设计.doc

攀枝花学院本科课程设计 目录攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 攀枝花学院课程设计 夹紧进给液压系统设计 学生姓名： 苟刚 学 号： 200810601031 所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 先进制造2班 指 导 教 师： 谭兴强 职称： 讲师 11年 5 月 19 日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目夹紧进给液压系统设计1、课程设计的目的1. 让学生学会运用液压知道解决一些简单的液压设计2. 学会理解并能熟练运用液压知识2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧、后进给任务，工作原理如下：夹紧油缸：快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸：快进 慢进 到达进给终点 快速退回夹紧油缸快速退回。工况参数：夹紧缸快进速度：0.04m/s；夹紧缸慢进速度：7mm/s；最大夹紧力：45KN；进给油缸快进速度：0.17m/s；进给油缸慢进速度：0.017m/s；最大切削力：125KN；要求：1、升降速度可调，升降平稳、同步 2、设计计算液压系统 3、画出原理图: 选择液压元件 4、画出集成块图3、主要参考文献1 王积伟章宏甲黄谊液压传动第2版机械工业出版社 2 张利平液压传动与控制西北工业出版社3 马玉贵马治武新编液压使用与维修技术大全中国建材工业出版社4 成大先机械设计手册化学工程出版社4、课程设计工作进度计划内容学时明确主机对液压系统的要求，进行工作过程分析2初步确定液压系统的参数，进行工况分析和负载图的编制14确定液压系统的方案，拟定液压系统图4确定液压系统零件的类型，并选择相应的液压元件，确定辅助装置4液压系统的性能运算4集成块的结构设计和制图及编制技术文件12合计1周指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日目 录1 明确系统设计要求11.1设计要求11.2设计任务说明1 1.2.1夹紧进给液压系统的工作原理11.2.2 主机动作循环图12 运动参数和负载参数分析33 确定液压缸参数编制工况图54拟定液压系统图85液压元件的选择10 5.1液压泵10 5.2阀类元件及辅助元件10 5.3油管元件11 5.4油箱的容积计算126液压系统性能的运算136.1 压力损失和调定压力的确定13 6.1.1 沿程压力损失13 6.1.2 局部压力损失136.1.3 总的压力损失146.1.4压力阀的调定值计算146.2油液温升验算14参考文献161 明确系统设计要求1.1设计内容和要求 在某专用机床上有一夹紧进给液压系统，完成工件的先夹紧、后进给任务，工作原理如下：夹紧油缸：快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸：快进 慢进 到达进给终点 快速退回夹紧油缸快速退回。工况参数：夹紧缸快进速度：0.04m/s；夹紧缸慢进速度：7mm/s；最大夹紧力：45KN；进给油缸快进速度：0.17m/s；进给油缸慢进速度：0.017m/s；最大切削力：125KN；要求：1、升降速度可调，升降平稳、同步 2、设计计算液压系统 3、画出原理图: 选择液压元件 4、画出油箱图攀枝花学院本科课程设计 5 液压元件的选择2 运动参数和负载参数分析由于夹紧缸直线运动，且行程不大（250mm），故可选择单杆液压缸作执行件。根据技术要求和已知参数对液压缸各工况负载进行计算，计算结果如下见由已知条件，夹紧缸的质量m=50kg，进给缸的质量M=200kg，希望系统加减速时间不超过0.16s动摩擦因素，静摩擦因素。惯性负载夹紧缸 ： 惯性负载进给紧缸 ：惯性负载夹紧缸： 静摩擦阻 动摩擦阻力惯性负载进给缸： 静摩擦阻力 动摩擦阻力表2.1 夹紧缸在各阶段的负载工况负载组成负载推力启动30503388加速7077快进5055工进4505050056快退62006880表2.2 进给在各阶段的负载工况负载组成负载推力启动33503722加速280311快进200222工进125200139111快退63507055.6负载图F-l和速度图-l，如图2.1，图2.2所示。 图2.1 夹紧缸、进给缸负载 图2.2 夹紧缸、进给缸速度3 确定液压缸主参数3.1计算液压缸有效面积根据表23.2-7先选择液压缸的工作压力将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到也液控单向阀的控制压力，即要有一定的背压力，通过调节溢流阀4来产生背压力，取背压力，则可计算出液压缸无杆腔的有效面积，取机械效率为液压缸无杆腔的有效面积： 液压缸内径：按GB/T2348-1993，取标准值D=200mm=20cm。根据快速下降与快速上升进的速度比确定活塞杆直径d，根据取标准值d=83.7cm液压缸的实际有效面积为：对于双作用单活塞缸来说，如3.1图所示。图3.1活塞缸活塞无杆腔侧有效面积，,活塞有杆腔册有效面积，P供油压力（工作油压），MPaD活塞直径（即液压缸内径），md活塞杆直径，m同理可算得进给缸的有效面积： 3.2液压缸在各阶段压力、流量和功率表3.1夹紧缸在各阶段的压力、流量、和功率值工况推力回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快进差动启动33880.5-加速77-恒速550.1115.360.002工进500560.84.075.1660.350快退启动68800.5-加速770.5-恒速550.51.5729.520.275 表3.2进给缸在各阶段的压力、流量、和功率值工况推力回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率计算公式快进差动启动37220.5-加速311-恒速2220.5065.280.0014工进1391110.811.612.5462.364快退启动92200.5-加速4440.5-恒速70550.6-60.180.04124 拟定液压系统图考虑到液压机工作时所需功率较大，固采用容积调速方式。（1）因为压力不大，采用叶片泵即可（2）夹紧缸与进给缸的系统基本一样不过夹紧缸压力小一些，采用一个减压阀来调整压力，夹紧缸与进给缸都采用三位四通换向阀（3）为了防止夹紧缸在中位保压时效果不好在夹紧缸无杆腔侧进油管加一个液控单向阀以防止压力下降；（4）为了使夹紧缸与进给缸实现差动快进与慢进的切换用一二位二通电磁阀（5）为了使夹紧缸在回油时有负载，在油缸之前加一溢流阀以实现背压（6）为了使夹紧缸夹紧后使进给缸工作，设置一个压力继电器，当夹紧后启动进给终上所述拟定液压机系统原理，如图4-14-1液压系统原理图液压系统时序表4-1动作名称1YA2YA3YA4YA5YA6YA阀1阀2阀3阀4夹紧缸快进-+-左左中左夹紧缸工进-+-+-左右中左进给缸快进-+-中左左左进给缸工进-+-+中左左右进给缸快退-+-中左右左夹紧缸快退+-右左中左5 液压元件的选择 5.1 液压泵由液压缸的工况图，可以看出液压缸的最高工作压力出现在加压压制阶段时，此时液压缸的输入流量很小，且进油路元件较少故泵到液压缸的进油压力损失估计取为所以泵的最高工作压力液压泵的最大供油量按液压缸最大输入流量（65.28L/min）计算，取泄漏系数K=1.1,则。根据以上计算结果查阅1 ，选用规格为RV2R-66的叶片泵，额定压力P=14MPa，排量为66.3ml/r,额定转速为1000r/min由于液压缸在保压时输入功率最大，这时液压缸的工压力为14MPa，流量为,取泵的总效率。则液压泵的驱动电机所要的功率为：，根据此数据按JB/T9619-1999，选取Y200L1-6型电动机，其额定功率，额定转速970r/min,按所选电动机的转速和液压泵的排量，液压泵最大理论流量大于计算所需的流量65.28L/min，满足使用要求。5.2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5.1表5.1阀件型号规格序号元件名称额定压力/Pa额定流量ml/r型号及规格说明1变量泵30160160*GY14-1B额定转速970r/min驱动电机功率为18.5KW2溢流阀30200YF-L32H通径30mm调压范围是0.6-84三位四通换向阀30160WE6型-R数量2个5调速阀300.07-50A-H*32LA*Y-H*32Fq=80L/minP20-520通径30mm6液控单向阀30807压力继电器30100HED1K最高工作压力60MPa8滤油器3090NXQ*-L80/*通径50mm9减压阀0.5-6395YJF310二位二通换向阀30113DHF30-200-00数量2个5.3 油管元件各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进出油管则按输入排出的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进出位置已与已定数值不同，所以重新计算如下表5.2说明液压缸快进，快退，速度, 与设计要求相近，这表明所选液压泵的型号，规格是适宜的。表5.2液压缸在各个阶段的流量和速度流量速度快进工进快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/s0.040.0070.04由表中数值可知，当油液在压力管中速度取3m/min时，按式算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管按1选用，进油管的外径，内径，回油路管的外径，内径。5.3进给液压缸在各个阶段的流量和速度流量速度快进工进快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/min0.170.0170.17由表中数值可知，当油液在压力管中速度取3m/min时，按式算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管按1选用，进油管的外径，内径，回油路管的外径，内径。5.4 油箱的容积计算 容积计算按式由，由于液压机是高压系统，。所以油箱的容积，按1JB/T7938-1999规定取标准值攀枝花学院本科课程设计 参考文献6 验算液压系统性能61验算系统压力损失由于系统管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法全面估算，所以只能估算阀类元件压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统，管路压力损失可以不考虑。压力损失的验算应按一个工作中不同阶段分别进行。 611夹紧缸系统的验算1）快进夹紧缸快进时，液压缸通过电液换向阀连接。在进油路上，油液通过单向阀2的流量为，通过电液换向阀3、再通过电液换向阀4流量、通过液控单向阀23的流量均为，通过行程阀7流量为，然后进入液压缸无杆腔。由式 式（6-1）式（6-1）中总压力总损失，元件压力损失，实际通过流量，额定通过最大流量。在进油路上，由式（6-1）得压力总损失为 此值不大，不会影响提供液压缸所需压力。在回油路上，无腔杆中油液通过液控单向阀23、电液换向阀4、单向阀2的流量均为，通过行程阀7流量为，流入回油箱。在回油路上，由式（6-1）得压力损失为 此值小于原先估计值0.5MPa，所以是偏安全的。进给缸快进时，液压缸通过电液换向阀连接。然后进入液压缸无杆腔。在进油路上，由式（6-1）得压力总损失为 此值不大，不会影响提供液压缸所需压力。在回油路上，无腔杆中油液通过电液换向阀流入回油箱。在回油路上，由式（6-1）得压力损失为 此值小于原先估计值0.5MPa，所以是偏安全的。2）夹紧、工进夹紧缸夹紧夹紧过程，在进油路上，油液通过单向阀的流量都为，调速阀的流量都为，在调速阀4处的压力损失为0.5MPa,这时在回油路上，油液通过电液换向阀4的压力损失为0.5Mpa，通过顺序阀的流量为2.25+15=17.25L/min,返回油箱。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失，则在进油路上由式（6-1）得总的压力损失为此值小于原先估计值0.8MPa按表33的公式重新计算液压缸的工作压力此值与表32数值很接近。进给缸工进进给过程，在进油路上，油液通过电液换向阀流量都为，压力损失为0.6MPa,这时在回油路上，油液通过电液换向阀的流量为，在背压阀20的压力损失为0.5Mpa，通过减压阀的流量为2.97+15=17.97L/min,返回油箱。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失，则在进油路上由式（6-1）得总的压力损失为此值小于原先估计值0.8MPa按表32的公式重新计算液压缸的工作压力此值与表32数值很接近。3）快退夹紧缸快退滑台快退时，在进油路上，油液通过单向阀2的流量为20L/min，电液换向阀3、电液换向阀4的流量都为，然后进入液压缸有杆腔。在回油路上，油液通过单向阀8、液控单向阀23、单向阀10的流量都为，返回油箱。在进油路上总的压力损失为此值较小，因此液压泵的驱动电动机的功率是足够的。在回油路上总的压力损失为该值与表33中的估计值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的最大工作压力应为因此，液压泵卸荷的顺序阀12的调压应大于1.442Mpa进给缸快退滑台快退时，在进油路上，油液通过单向阀2的流量为30L/min，电液换向阀、电液换向阀的流量都为，然后进入