钢坯锯液压设计

1、攀 枝 花 学 院学生课程设计说明书题 目： 钢坯锯液压系统设计 学生姓名： xxx 学 号：xxxxx所在院(系)： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： xxx班 指 导 教 师： xx 职称： xx 二0一0年 六 月 二十三 日xxxxx教务处制xxxx学院 液压传动课程设计攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目钢坯锯液压系统设计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）设计一钢厂用的钢坯锯液压系统：如下图所示工艺要求：夹紧缸夹紧工作时，锯片下降进

2、行锯切，锯切完成后，进给缸上升到原起点位置（不能因自重下降）后，夹紧缸才能退回，完成一个工作循环。设计参数：钢坯锯切最大直径：200mm；锯片直径：1300mm。锯切缸速度：快速运行速度：45mm/s；锯切最大速度：1mm/s；返回速度：60mm/s；夹紧缸速度：夹紧速度：46mm/s；返回速度：70mm/s；夹紧力：10T；锯切力：3T； 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

3、，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

4、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

5、、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： 年月日摘 要 现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系，结合的一个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式，液压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。因此，液压传动课程是工科机械类各

6、专业都开设的一门重要课程。它既是一门理论课，也与生产实际有着密切的联系。为了学好这样一门重要课程，除了在教学中系统讲授以外，还应设置课程设计教学环节，使学生理论联系实际，掌握液压传动系统设计的技能和方法。液压传动课程设计的目的主要有以下几点： 1、综合运用液压传动课程及其他有关先修课程的理论知识和生产实际只是，进行液压传动设计实践，是理论知识和生产实践机密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深提高和扩展。 2、在设计实践中学习和掌握通用液压元件，尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法，培养设计技能，提高学生分析和嫁接生产实际问题的能力，为今后的设计工作打下良好的基础。 3、通过设

7、计，学生应在计算、绘图、运用和熟悉设计资料（包括设计手册、产品样本、标准和规范）以及进行估算方面得到实际训练。关键词 现代机械，液压传动系统，液压传动课程设计。Abstract  Modern machinery is generally more mechanical, electrical, hydraulic three closely linked, combined with a complex. Hydraulic and mechanical drive, electrical drive listed as the three traditional for

8、ms, the design of hydraulic system design in modern machinery occupies an important position. Therefore, the "hydraulic transmission" program is the professional engineering machinery set up an all important course. It is a theory course, also closely linked to actual production. In order

9、to learn such an important program, in addition to teaching in the teaching outside the system should set the curriculum design of teaching link theory with practice so that students master the skills of hydraulic system design and methods.Hydraulic transmission program is designed to mainly the fol

10、lowing:  1, integrated use of the hydraulic transmission programs and other pre-course theoretical knowledge and actual production is, for hydraulic design practice, is the theoretical knowledge and practical production secrets combine to make the further consolidation of knowledge, deepen

11、 to upgrade and expand .  2, in the design of practice to learn and master the common hydraulic components, in particular the use of various standard components, principles and loop combination method, training design skills, to enhance students the practical problem analysis and grafting

12、ability to design work for the future and lay a sound basis.  3, through the design, students should be in the calculation, drawings, use and familiar with the design information (including design manuals, product samples, standard and criterion ) and achieve practical training on estimati

13、on.Keywords modern machinery, hydraulic system, hydraulic drive cirrcmit design.目 录 摘要 Abstract 1 绪论12 负载与运动分析23 确定液压系统主要参数 33.1 初选液压缸工作压力 3 3.2 计算液压缸主要尺寸34 拟定液压系统原理图 84.1 选择基本回路8 4.2 组成液压系统105 计算和选择液压件 12 5.1 确定液压泵的规格 12 5.2 确定电动机功率13 5.3 确定其它元件及辅件 136 验算液压系统性能 17 6.1 验算系统压力损失 17 6.2 验算系统发热与温升 217

14、参 考 文 献 228小结与致谢 22IV 1 绪论液压传动相对于机械系统来说是一门新技术，早期的液压传动以水为介质，近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、低噪声、经久耐用、高度集成化、微型化、智能化等各项要求都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及计算机控制等开发性研究方面，更日益显示出显著的成绩。 我国的液压工业开始于20世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元

15、件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。20世纪80年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场要求。液压技术的持续发展体现在如下一些比较重要的特征上：1） 提高元件性能，创新新型元件，不断小型化和微型化。2） 高度的组合化、集成化和模块化。3） 和微电子技术结合，走向智能化。4）

16、研究和开发特殊传动介质，推进工作介质多元化。2 负载与运动分析已知最大夹紧力为98KN，则夹紧油缸工作负载，液压缸的机械效率取则推力，由于夹紧工作工作部件总质量很小，可以忽略。则惯性负载阻力负载。夹紧缸快进、快退速度：=46mm/s =70m/s，夹紧缸慢进速度：=46mm/s。夹紧缸最大行程250mm已知最大切削力为29.4KN，则进给油缸工作负载。取静摩擦因数为，动摩擦因数为；算得往复运动的加速、减速时间分别为2s,5s。进给油缸快进、快退速度：=45mm/s =60mm/s，进给油缸慢进速度：=1mm/s，进给缸最大行程为300mm。由式 式（21）式（21）中 工作部件总质量快进或快退

17、速度运动的加速、减速时间由式（21）求得惯性负载 再求的阻力负载 静摩擦阻力 动摩擦阻力 取液压缸的机械效率取则推力综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表21和表22。表21 夹紧缸各工作阶段的负载F(N)工况负载组合负载值F推力F/工况负载组合负载值推力F/启动00工进98000108888.9加速00快退00快进00表22 锯切进给缸各工作阶段的负载F(N)工况负载组合负载值推力F/工况负载组合负载值推力F/启动196217.8工进2949832775.6加速100.25111.4快退98108.9快进98108.9根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可分别绘制出两油缸工作负载图F

18、-l和速度图-l，如图2-1，图2-2所示。 夹紧缸负载图F-l 进给缸负载图F-l 图 2-1 夹紧缸速度图-l 进给缸速度图-l 图2-23 确定液压系统主要参数3.1 初选液压缸工作压力根据系统中夹紧油缸工作最大负载为，在工进时负载最大，在其它工况负载很小，参考机械设计手册初选液压缸的工作压力p1=8MPa。进给油缸工作最大负载为，在工进时负载最大，在其它工况负载较小，参考机械设计手册初选液压缸的工作压力p1=4MPa。3.2 计算液压缸主要尺寸初定缸的快进、快退速度不等，现采用活塞杆不固定的单杆式液压缸。对夹紧缸和进锯缸而言取无杆腔有效面积A等于有杆腔有效面积A的4/3倍，在回油路有背

19、压阀，设油路的压力损失为0.5Mpa。快进时，取回油路压力为0.6Mpa。快退时，取回油路压力为0.8MPa由技术参数可知锯切缸的推力为F=32775.6 N，按此计算 圆整取D=140mm; d=70mm按标准直径算出 A=D=×0.14=15.4 m; A=(D-d)=(0.14-0.07)= m同理夹紧缸由技术参数可知A1=0.0144液压缸直径D=135.4mm，d=67.7mm圆整取夹紧缸直径D=220mm d=110mm 按标准直径算出 A=D=×0.14=15.4 m; A=(D-d)=(0.14-0.07)= m经检验，参考表3-1，活塞杆强度和稳定性均符合

20、要求。表3-1按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表32和表33所列，系统主要为进给缸供油，由此绘制进给缸工况图如图3-1所示表32夹紧缸在各阶段的压力、流量和功率值夹紧缸工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q×10-6/m3/s输入功率P/KW计算公式快进00.80.6 夹紧108888.90.87.67708.45.433 快退00.60.8808.50.647 表33进给缸在各阶段的压力、流量和功率值进

21、给缸工况推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q×10-6/m3/s输入流量q×10-6/m3/s计算公式快进启动217.800.019 加速111.40.60.081恒速108.90.60.081519.750.421工进32775.60.63.6411.550.042快退启动217.800.014加速111.40.80.607恒速108.90.80.6076930.421注： 快退时，液压缸有杆腔进油，压力为p1，无杆腔回油，压力为p2。进给缸工况图 图3-14 拟定液压系统原理图41选择基本回路411 选择调速回路 由图2可知，这台机床液压系

22、统功率与运动速度，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。412选择油源形式 从工况图可以清楚看出，在工作中两个液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。夹紧系统中最大流量与最小流量之比，而在进给系统中最大流量与最小流量之比，在工作前可根据加工需要夹紧和进给最大行程可以随时调节。根据该机床工作原理，则系统两个油缸可用两个泵，为此可选用螺杆泵或齿轮泵作为油源。且两者都能实现系统功能，从要求压力较高、系统效率、经济适用的角度来看，最后确定选用双作用齿轮泵方案。413选择快速运动和换向回路考虑系统流

23、量较大，系统中选用电磁换向阀换向回路，控制进油方向选用三位四通电液换向阀，控制液压缸选用三位四通电磁换向阀，如图4-1所示。图4-1414选择速度换接回路 系统的夹紧缸夹紧时，应保证输出回路的压力恒定，则选用减压阀；系统的进给缸，未锯切前，锯片不能因自重而下降，则选用液控单向阀自锁，如图所示，又锯切缸的各环节速度不同则选用节流阀来调节，如4-2所示。图4-2415选择进油调压回路 在双缸利用两个齿轮泵供油，根据本机床工作原理和工作参数可知两个油缸不是同时进行工作且两个油缸所需要的供油压力不同。需要设置简单的调压，即设置一个溢流阀调节压力。如图4-3所示。图4-342组成液压系统将上面选出的液压

24、基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理图，如下图4-4所示，系统的动作循环如表4-1。图4-41齿轮泵；2. 齿轮泵；3. 液控顺序阀；4.三位四通电磁阀；5.减压阀 6.压力继电器；7.夹紧缸；8. 三位四通电磁阀；9.单向阀；10.锯片进给缸；11. 二位二电磁阀；12.调速阀；系统原理说明：齿轮泵1、2的工作压力由溢流阀3确定，坯料夹紧缸7由电磁换向阀4操纵，当阀4的右端接电时，加紧缸的活塞杆前进，钢坯夹紧，其夹紧力由减压阀5调节，当夹紧力达到某一定值后，压力继电器6即发出信号，使电磁换向阀8的右端及电磁阀11接电，锯片进给缸10带动锯片下降，进行锯切，其进锯

25、速度可由节流阀12进行无级调节。当锯切完了，电磁阀11断电，换向阀8的左端接电，进给缸带动锯片上升，达到行程终点位置时，换向阀8的左端断电回复中位，锯片停止在上升位置不动；由于单向阀9及电磁阀11已经把缸的回油路切断，锯片装置不会因自重而下滑。当换向阀4的左端接电时，夹紧缸7的活塞杆退回，夹钳松开，当活塞退回到行程终点时，左端断电，阀4回复中位，夹紧缸停止不动。于是完成了一次锯切工作，等待再进行下一次锯切。表4-1系统的动作循环表1Y2Y3Y4Y5Y压力继电器夹紧缸加紧-+ -夹紧缸后退+-进给缸进给-+-+进给缸后退-+-5 计算和选择液压件51确定液压泵的规格511计算液压泵的最大工作压力

26、由表32和表33可知，夹紧缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=7.67MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失p=0.5MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa 。由式 式（5-1）在式（5-1）中 最高工作压力 最大工作压力总压力损失动作要求压差则泵的最高工作压力估算为512 计算液压泵的流量由表32和表33可知，油源向夹紧缸输入的最大流量为808.5×10-6 m3/s ，若取回路泄漏系数K=1.1。由式 式（5-2）式（5-2）中 缸最大的流量，回路泄漏系数 ，输入的最大流量。则泵提供油缸最大的流量为考虑到溢流阀的最小稳定流量

27、为3L/min，则泵2的流量根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后分别确定选CB32、BBXQ型齿轮泵，排量为32ml/r，额定压力为10MPa，5MPa。若取液压泵的容积效率为，则当泵的转速时，液压泵的实际输出流量为5.2 确定电动机功率由表21和表22可知，夹紧油缸工进时输入功率最大，这时液压泵最大工作压力为8.67MPa，若取液压泵总效率p=0.75，由式 式（5-3）式（5-3）中电动机功率， 工作压力，工作流量 ，液压泵总效率。这时液压泵的驱动电动机功率为根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y160L4型电动机，其额定功率为15KW，额定转速为1500r/min。53 确定其它

28、元件及辅件531 确定阀类元件及辅件根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表51所列。532确定油管各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，由于液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表52所列。由表52可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表52数值，系统中当油液在压力管中流速取由式计算得各液压缸系统中相连的油管内径分别为由于两根管道内径差别大，则不统一选取。查阅产品样本，选出夹紧缸系统中选用内径，外径mm的无缝钢管，进给缸系统中选用内径，外

29、径mm的无缝钢管。533确定油箱根据机床工作原理夹紧缸和进给缸不会同时工作，由于进给缸工作流量最大，则计算进给缸的油量。油箱的容量按式估算，其中为经验系数，低压系统，=24；中压系统，=57；高压系统，=612。由式 式（5-4）式（5-4）中 油箱的容量 经验系数最大工作流量现取，得按规定，取标准值。表51液压元件规格及型号序号元件名称估计通过的最大流量q/L/min规格型号额定流量qn/L/min额定压力Pn/MPa额定压降Pn/MPa1齿轮泵 CB32 43.2102齿轮泵 BBXQ21.653单向阀53.36CIT-06-50 85250.54单向阀3.693CIT-02-501625

30、0.045溢流阀 60DBDH15G-20100256三位四通电磁换向阀5034DF3O-E20B-A60160.27减压阀42JDF-L20G60210.28压力继电器HED1O59单向阀40CRT-03-5040250.0410二位二通电磁阀31.260160.211三位四通电磁阀4034DF3O-E20B-A60160.212调速阀40QF154032表52各工况实际运动速度、时间和流量参 数快进工进快退夹紧缸输入流量排除流量运动速度进给缸输入流量排除流量运动速度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

31、，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。6.1.1 夹紧缸系统的验算1）快进快进时，液压缸通过电液换向阀连接。在进油路上，油液通过单向阀3、通过电磁换向阀6的流量分别为，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，无杆腔中油液通过电磁换向阀6流量为，流入回油箱。在回油路上，由式（6-1）得压力损失为此值不大，不会影响提供液压缸系

32、统。2）夹紧夹紧过程，在进油路上，油液通过单向阀3、通过电磁换向阀6、减压阀7的流量都为，50L/min，40 L/min，在回油路上，油液通过电磁换向阀11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）得总的压力损失为在回油路上由式（6-1）得压力总损失为该值不影响液压系统。按表32的公式重新计算液压缸的工作压力为此值与表32数值很接近。考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa，故由式（5-1）溢流阀5的调压应为此值是调整溢流阀5的调整压力的主要参考数据3）快退夹紧缸快退时，在进油路上，油液通过单向阀3、电液换向阀6、的流量都为，50L/min，然

33、后进入液压缸有杆腔。在回油路上，油液通过单向阀7,电液换向阀6、流量为60L/min , 50L/min，返回油箱。在进油路上由式（6-1）得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。在回油路上由式（6-1）得总的压力损失为该值小于表32液压缸的回油腔压力p2=0.6MPa，但由于机床夹紧缸系统中冲击很小，再参考表52中的速度数据则不会影响系统安全。612 进给缸系统的验算1）快进锯片快进时，在进油路上，油液通过单向阀4、电磁换向阀11的流量为，40L/min然后进入液压缸有杆腔。在回油路上，油液通过电磁换向阀11流量为，返回油箱。在进油路上总的压力损失为此值较小，因此液压

34、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小于表33液压缸的回油腔压力p2=0.6MPa，但由于机床夹紧缸系统中冲击很小，则不会影响系统安全。2）工进夹紧过程，在进油路上，油液通过单向阀4、通过电磁换向阀11的流量为是，40L/min进入液压缸无杆腔，在调速阀12处的压力损失为0.5MPa。在回油路上，油液通过电磁换向10返回油箱。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失，则在进油路上总的压力损失为此值略小于估计值0.6MPa基本相符。在回油路上总的压力损失为：，该值相符液压系统要求。按表33的公式重新计算液压缸的工作压力为此值与表33数值很接近。考虑到压力继电器的可靠动作要求压差D