液压课程设计.doc

目目 录录 摘摘 要要.1 1 关键词：液压传动、稳定性、液压系统关键词：液压传动、稳定性、液压系统.1 1 一设计目的、要求及题目一设计目的、要求及题目.2 2 设计的目的设计的目的.2 2 设计的要求设计的要求.2 2 二负载二负载工况分析工况分析.3 3 三绘制负载图和速度图三绘制负载图和速度图.3 3 四初步确定液压缸的参数四初步确定液压缸的参数.4 4 1 1 初选液压缸的工作压力。初选液压缸的工作压力。 .5 5 2 2计算液压缸尺寸计算液压缸尺寸.5 5 五拟定液压系统图五拟定液压系统图.6 6 1 1选择液压基本回路选择液压基本回路.6 6 2 2组成系统图组成系统图.8 8 六选择液压元件六选择液压元件.8 8 （1 1）液压泵的工作压力和流量计算。）液压泵的工作压力和流量计算。.8 8 （2 2）阀类元件及辅助元件如表）阀类元件及辅助元件如表3 3.9 9 （3 3）确定油管直径）确定油管直径.1010 （4 4）油箱）油箱.1010 七、液压系统性能的验算七、液压系统性能的验算.1010 （1 1）验算系统压力损失并确定压力阀的调整值）验算系统压力损失并确定压力阀的调整值.1010 （2 2）油液温升验算）油液温升验算.1111 致致 谢谢.1313 参考文献参考文献.1313 摘 要 液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。 通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的 动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等 许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈 多。所以像我们这样的大学生学习和亲手设计一个简单的液压系统是非常有意义的 。 关键词：液压传动、稳定性、液压系统 AbstractAbstract Hydraulic system is powered motor basis, the use of hydraulic pump will translate into pressure on the mechanical energy, promote the hydraulic oil. Through various control valves to change the flow of hydraulic oil, thus promoting the hydraulic cylinders made of different itinerary, the movements in different directions. All kinds of different equipment to complete the actions required. Hydraulic system has been in various industrial sectors and agriculture, forestry, animal husbandry and fisheries, and many other departments are more widely used, and more advanced equipment, its application on the part of the hydraulic system more. So students like us to study and personally designed a simple hydraulic system is very meaningful. KeyKey wordswords: hydraulic transmission, control system, hydraulic system 一设计目的、要求及题目 设计的目的设计的目的 液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要 求达到以下目的： 1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生 工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； 2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路 、组合成满足基本性能要求的液压系统； 3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料 。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方 面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。 设计的要求设计的要求 1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便 。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进 越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能 较好的元件，不能单独考虑简单、经济； 2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解， 消化后再借鉴。不能简单地抄袭； 3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系 统的组成，积极思考。不能直接向老师索取答案。 4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。 具体题目由指导老师分配，题目附后； 5.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作： （1）设计计算说明书一份； （2）液压传动系统原理图、装配图、零件图、三维图各一份。 （3）设计题目 设计一台专用卧式钻床的液压系统，要求液压系统完成“快进-工进-快退- 停止”的工作循环。已知：最大轴向钻削力为8000N，动力滑台自重为15000N,工作 台快进行程为60mm，工进行程为20mm，快进、快退速度为3mm/min，工进速度为51- 450mm/min，加、减速时间为0.1s，动力滑台为平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦 系数为0.1 二负载二负载工况分析工况分析 1. 工作负载 = 8000 2. 摩擦阻力 = = 0.2 15000 = 3000 = = 0.1 15000 = 1500 3. 惯性负荷 = = 1500 10 3 60 0.1 = 750 查液压缸的机械效率 ，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表表1所示： 表1 液压缸各阶段的负载情况 工 况负载计算公式 液压缸负载 /FN 液压缸推力/N 启动 fj FF 30003333 加速 fdg FFF 22502500 快进 fd FF 15001667 工进 fdw FFF 950010556 快退 fd FF 15001667 三绘制负载图和速度图三绘制负载图和速度图 根据工况负载和以知速度 和 1 v 2 v 及行程S，可绘制负载图和速度图，如下图（图1、图2）所示： 图1 图2 四初步确定液压缸的参数四初步确定液压缸的参数 1 初选液压缸的工作压力。 由液压传动-第2版表11-2和表11- 3可知，组合机床液压系统在最大负载约为10556N时宜取1 = 2.5 2计算液压缸尺寸 3333 2500 1667 10556 -3333 -1667 l/mm F/N 8060 0 3 -3 0.045 l/mm 80 600 / 1 选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为 12 2AA ，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系；回油路上有背压阀或调压阀，取 背压,回油管路压力损失。则可计算出液压缸面积： 2= 0.55 5 10pPa = 11 - 22=(1/2)2 1= ( ) (1 - 2 2) =(10556 10 - 6 )/(2.5 0.5 2 ) = 0.00472 =(41)/ = 77.3 d=0.707D=54.7mm 按GB/T 2348-2001取标准值 D=80mm，d=50mm。 由此求得液压缸的实际有效工作面积： 1= 4 = 50.24 10 - 4 2= (2 - 2) 4 = 30.615 10 - 4 2 3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表 表2所示： 4绘制液压缸的工况图（图3） 图3-液压缸的工况图 5.89 9.18 l/mm / , / 1 , / 80 600 1.698 2.0541.629 0.226 2.406 1.089 1.801 1.259 0.160 0.0091 0. 23 4 1 q P 表表2 2 液压缸所需的实际流量、压力和功率液压缸所需的实际流量、压力和功率 工况 负载 /FN 回油腔压 力 5 10 /pPa 进油腔压 力 5 10 /pPa 输入流 量 / J Q （L/m i n） 输入功 率 /P kW 计算公式 启 动 333317.68 加 速 2500 1 ppp 5p 20.54 快 进 恒 速 1667 5p 16.295.89 0.160 2 1 12 FAP p AA 121 Qv （A-A） 1 Pp Q 工进 10556524.540.2260.0091 22 1 1 Fp A p A 1 2 QAv 1 Pp Q 启 动 333310.89 加 速 2500 5p 18.01 快 退 恒 速 10556615.299.18 0.234 21 1 2 Fp A p A 2 QA v 1 Pp Q 五拟定液压系统图五拟定液压系统图 1选择液压基本回路 首先要选择调速回路。由图3中的一些曲线得知，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，采用进口节流的调速式。为了解决进口节流调 速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象，回油路要设置背压阀。 由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液的循环必然是开式的。 从工况图中可以清楚地看到，在这个液压系统的工作循环内，液压要求油源交 替提供低压大流量和高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比约为26，而快进 快退所需的时间和工进所需的时间分别为 12 1=(1/1)+(3/3)= 2.8 2= 2 2 = 26.7 因此从提高系统效率、节省能量的角度上看，采用单个定量泵作为液压源显然 是不合适的而宜选用大、小两个液压泵自动并联供油的油源方案，如图4 a）： a)油源 b）换向回路 C）速度换接回路 图4-液压回路的选择 其次是选择快速运动和幻想回路。系统中采用节流调速回路后，不管采用什么 油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中 ，单杆液压缸要作差动连接，所以它的快进快退换向回路应采用图4b）所示的形式 。 再次是选择速度换接回路。有工况图图3中的q- l曲线得知，当滑台从快进转换为工进时，输入液压缸的流量由5.89L/min降为0.226 L/min，滑台的速度变化较大，宜选用行程阀来控制速度的换接，以减少液压冲击（ 见图4c）。 由于这一回路要实现液压缸的差动连接，换向阀必须是五通的。 2组成系统图 1-双联叶片泵 2-三位五通电液阀 3-行程阀 4-调速阀 5、6、10、13-单向阀 7-顺序阀 8-背压阀 9-溢流阀 11-过滤器 12-压力表开关 14-压力继电器 动作名称信号来源 1YA2YA 背压阀8换向阀2电磁阀3 快进启动按钮 +- 关闭左位下位 工进挡块压下行程阀7 +- 打开左位下位 停留滑块靠压死在挡块处 +- 打开左位上位 快进时间继电器14发出信号 -+ 关闭右位下位 停止挡块压下终点开关 -+ 关闭中位下位 图5-系统图 六选择液压元件六选择液压元件 （1）液压泵的工作压力和流量计算。 进油的压力损失取0.5Mpa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0 .5Mpa，则小流量泵的最大工作压力为: 1 = （2.406 + .05 + 0.5） = 3.046 大流量泵在快速运动时才向液压缸输油的，快退时液压缸中的工作夜里比快进 时大，如取进油路上的压力损失为0.5Mpa，则大流量泵的最高工作压力为： 2 = （1.529 + 0.5） = 2.029 两个泵的总流量为 = 1.1 9.18/ = 10.098/ 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0.5L/mi n，有小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少为3.5L/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- 6/8型双联叶片泵。 若取液压泵的容积效率，则当泵的转速时，液压泵的实 = 0.9= 940/ 际输出流量 = (6 + 8) 940 0.9 1000 = （5.076 + 6.768） = 11.844/ 当取时，则液压泵驱动电动机所需的功率 = 0.75 = = 0.534 根据此数值按JB/T 9616-1999，查阅电机产品样本取Y100L-6型电动机。 （2）阀类元件及辅助元件如表3 （3）确定油管直径 当油液在压力管中流速取3m/min时，算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管 内径分别为 = 2 = 2 (30.24 106)/( 3 103 60)= 14.64 = 2 (27.1 106) ( 3 103 60) = 13.85 这两根容积按式GB/T2351-2005选用外径为14mm、内径为8mm的无缝钢管。 （4）油箱 油箱容积估算，当取 为7时，求得其容积为 = = 82.908 按JB/T7938-1999规定，取标准值V=100L。 序号元件名称估计通过流 量/ - 1 额定流量 - 1 额定压力/Mpa额定压降/M pa 型号、规格 1 双联叶片泵 -5.076+6.76816/14PV2R12-6/8 Vp=（6+8）ml/r 2 三位五通电 液阀 5080160.535DYF3Y-E10B 3 行程阀 6063160.3AXQF-E10B 4 调速阀 0.50.075016- （单向行程调速阀） 5 单向阀 6063160.2qmax=100L/min 6 单向阀 2563160.2AF3-Ea10B qmax=80L/min 7 液控顺序阀 2263160.3XF3-E10B 8 背压阀 0.36316-YF3-E10B 9 溢流阀 5.16316-YF3-E10B 10 单向阀 2263160.2AF3-Ea10B qmax=80L/min 11 过滤器 3063-0.02XU-63*80-J 12 压力表开关 -16- KF3-E3B 3测点 13 单向阀 606316 1+ 1+ = 2.43 + 0.5 (0.5 80) 2 + 0.5 + 0.5 = 3.43 3.快退 快退时，进油路上总压降为 1= 0.2( 22 63) 2 + 0.5(11.844 80 ) 2 = 0.35 此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上总压降为 2= 0.2 ( 19.44 63 ) 2 + 0.5 (19.44 80 ) 2 + 0.2 (19.44 63 ) 2 = 0.068 此值与估计值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的最大工作压力Pp = 1+1= 1.801 + 0.035 = 1.836 因此大流量液压泵卸荷的顺序阀7的调压应大于1.836Mpa。 （2）油液温升验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例达95%，所以系统发热和油液温升可用工 进时的情况来计算。 工进时液压缸的有效功率为 0= = 10556 0.045 103 60 = 0.0079 这时流量泵通过顺序阀7卸荷，小流量阀在高压下供油，所以两个泵的总输入功率为 = 11+ 22 = 0.3 106(22 63) 2 22 60 10 3 + 3.43 106 5.1 60 10 3 0.75 103 = 0.407 由此的液压系统的发热量为 = 0= 0.407 - 0.0079 = 0.415 求油液温升近似值 = 0.415 103 3 1002 = 19.26 温升没有超过允许范围，液压系统中不需设置冷却器。 致致 谢谢 经过一个星期的努力，课程设计终于完成了