液压课程设计

湖南工业大学科技学院教务部制目录一、负载分析和速度分析311负载分析312速度分析3二、确定液压缸的主要参数721初选液压缸的工作压力722确定液压缸尺寸7三、拟定液压系统图931选择基本回路932回路合成10四、液压元件的选择1141液压泵及驱动电机功率的确定1142、元件、辅件选择12设计小结15参考文献16一、负载分析和速度分析11负载分析（1）工作负载FW工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即30000N（11）F（2）惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。已知启动换向时间为05S，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为4M/MIN，因此惯性负载可表示为（12）NTVMF4065103（3）阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分。静摩擦阻力FFSFSG023000N600N动摩擦阻力FFDFDG013000N300N根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表11所示。表11工况计算公式缸的负载F缸的推力F/M启动FFSF600N667N加速FDM340N378N快进FD300N334N工进FFDT30040N33378N快退FDM340N378N注M缸的机械效率，取M0912速度分析已知快进、快退速度均为4M/MIN,工进速度为501000MM/MIN,设定其为60MM/MIN。图11速度图图12负载图图13二、确定液压缸的主要参数21初选液压缸的工作压力由最大负载值查表，取液压缸工作压力为45MPA22确定液压缸尺寸快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式。通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式。这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积是有杆腔工作面积两倍的形1A2A式，即活塞杆直径D与缸筒直径D呈D0707D的关系。工进过程中，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压通过设置背压阀的方式，选取此背压值为P208MPA。快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降，且有杆腔的P压力必须大于无杆腔，估算时取05MPA。快退时回油腔中也是P有背压的，这时选取被压值06MPA。2工进时液压缸的推力计算公式为（21212/MFAPPA1）式中F负载力M液压缸机械效率A1液压缸无杆腔的有效作用面积A2液压缸有杆腔的有效作用面积P1液压缸无杆腔压力P2液压有无杆腔压力因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为A1F/M/P1P2/233378/4508/200086102M液压缸缸筒直径为104MM（2/41AD2）由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，D0707D，因此活塞杆直径为D07071043735MM，根据GB/T23481993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D100MM，活塞杆直径为D70MM。此时液压缸两腔的实际有效面积分别为M2231/478510AM2（23）2DD3计算液压缸在工作循环各阶段的压力、流量和功率值工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为Q快进（A1A2）V12304L/MIN（24）工作台在快退过程中所需要的流量为Q快退A2V22403L/MIN（25）工作台在工进过程中所需要的流量为Q工进A1V10414L/MIN（26）其中最大流量为快进流量为2406L/MIN。2、拟定液压系统图31选择基本回路（1）调速回路因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路。为有较好的低速平稳性和速度负载的特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。（2）泵供油回路本设计液压系统的供油工况主要为快进、快退时的低压大流量供油和工进时的高压小流量供油两种工况。一个工作循环内，液压缸在快进和快退行程中要求油源以低压大流量供油，工进行程中油源以高压小流量供油。其中最大流量与最小流量之比，而快进和快退所需的时间、与MAXIN/2406/158Q1T2工进所需的时间分别为3TT1L1/V120060/40030ST2L2/V220060/40030ST3L3/V320060/60020S（31）（3）速度换接回路和快速回路由于快进速度与工进速度相差不大，为了换接平稳，选用行程阀控制换接回路。快速运动通过差动回路来实现。4换向回路为了换向平稳，选用电磁换向阀。为了便于实现液压缸的中位停止和差动连接，选用三位五通阀。5压力控制回路系统在工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢流阀调整，同时用外控顺序阀实现低压大流量泵卸荷。32回路合成对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和归并。具体方法为；1）防止工作进给时液压缸进油路、回油路相通，需接入单向阀8。2）要实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀10，以阻止油液流回油箱。此阀通过位置调整后与低压大流量泵的卸荷阀合二为一。3）为防止机床停止工作时系统中的油液回油箱，应增设单向阀。4）设置压力表开关及压力表。四、液压元件的选择41液压泵及驱动电机功率的确定1液压泵的工作压力已知液压缸最大工作压力为486MPA，取进油路上压力损失为1MPA，则小流量泵最高工作压力4861586MPA，选择泵的额定压力应为PN58658625MPA733MPA。大流量泵在液压缸快退时工作压力较高，取液压缸快退时进油路上压力损失为05MPA则大流量泵的最高工作压力为（11405）MPA164MPA，卸荷阀的调整压力应高于此值。2液压泵流量计算取系统的泄露系数K12，则泵的最小供油量为PQ（41）12406/MIN28/INPQL由于工进时所需要的流量是，溢流阀最小稳定流39/S，小流量泵的最小流量为3051/MS（4331051820/5/MINPQKSL2）3确定液压泵规格对照产品样本可选用YB135/5双联叶片泵，额定转速960R/MIN,容积效率09，大小泵的额定流量分别为V3024L/MIN和432L/MIN，满足以上要求。4确定液压泵驱动功率液压泵在快退阶段功率最大，取液压缸进油路上压力损失为06MPA，则液压泵输出压力为147MPA。液压泵总效率09，液压泵流量3456L/MIN（3024432L/MIN），P则液压泵驱动快退所需的功率P为（46314705160815PQW3）据此选用Y100L6B5立式电动机，其额定功率为11KW,转速为940R/MIN,液压泵输出流量2961L/MIN、423L/MIN，仍满足系统要求。42、元件、辅件选择液压系统原理图中包括调速阀、换向阀、单项阀等阀类元件以及滤油器、空气滤清器等辅助元件。（1）、阀类元件的选择根据上述流量及压力计算结果，对原理图初步拟定的液压系统原理图中各种阀类元件及辅助元件进行选择。其中调速阀的选择应考虑使调速阀的最小稳定流量应小于液压缸工进所需流量。通过原理图中中5个单向阀的额定流量是各不相同的，因此最好选用不同规格的单向阀。原理图中溢流阀2、背压阀9和顺序阀10的选择可根据调定压力和流经阀的额定流量来选择阀的型式和规格，其中溢流阀2的作用是调定工作进给过程中小流量液压泵的供油压力，因此该阀应选择先导式溢流阀，连接在大流量液压泵出口处的顺序阀10用于使大流量液压泵卸荷，因此应选择外控式。背压阀9的作用是实现液压缸快进和工进的切换，同时在工进过程中做背压阀，因此采用内控式顺序阀。最后本设计所选择方案如表41所示，表中给出了各种液压阀的型号及技术参数。表41阀类元件的选择规格序号元件名称估计流量1/MINL额定流量1/IN额定压力MPA型号1三位五通电磁阀66/821006335D100B2行程阀495/615636322C63BH3调速阀1663Q6B4单向阀66/8210063I100B5单向阀8165/2052563I25B6背压阀90475/061063B10B7溢流阀413/51063Y10B8单向阀1166/8210063I100B9单向阀32792/3476363I63B10单向阀451/511063I10B11顺序阀284/3526363XY63B（2）过滤器的选择按照过滤器的流量至少是液压泵总流量的两倍的原则，取过滤器的流量为泵流量的25倍。由于所设计组合机床液压系统为普通的液压传动系统，对油液的过滤精度要求不高，故有（4253/MIN875/INQL泵入过滤器4）因此系统选取通用型WU系列网式吸油过滤器（3）、油管的选择确定管道尺寸油管内劲尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算（45）VQ2D系统主油路流量按快进2304L/MIN快退2403L/MIN时液压缸相连的两根油管可以按照标准选用公称通径为和的无缝钢管或高2015压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。4油箱的设计液压油箱容积的确定本题中压液压系统，液压油箱有效容积按泵的流量的57倍来确定，现选用容量为125L的油箱。设计小结这次液压系统课程设计，是我们第一次较全面的液压知识的综合运用，通过这次练习，使得我们对液压基础知识有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用相关课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关液压系统设计方面的知识。通过制订设计方案，合理选择各液压零件类型，正确计算零件的工作能力，以及针对课程设计中出现的问题查阅资料，大大扩展了我们的知识面，培养了我们在本学科方面的兴趣及实际动手能力，对将来我们在此方面的发展起了一个重要的作用。本次课程设计是我们对所学知识运用的一次尝试，是我们在液压知识学