液压气动课程设计

1、大 学课程设计任务书课程名称：起讫时间：院 系： 班 级： 指导教师：系 主 任：课程设计说明书名称年月日至年月日共1 周院 系班 级姓 名系 主 任：教研室主任指导教师液压传动课程设计一、 工况分析首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1.1所示。然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。4.51000=4.5m/min 60121v2114.51000t=vt=0.05=1.875mm S=at=22t2260v =液压缸所受外负载F包括三种类型，即F=FW+Ff+Fa式中，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，即Fw为9000N，Fw为工作负载，Fa为运动部件速度变化时的

2、惯性负载，Ff为导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨Ff可由下式求得Ff=f(G+Frn)式中，G为运动部件重力；Frn为垂直于导轨的工作负载；f为导轨摩擦系数，fs=0.2,fd=0.1)=800N Ffs=fs(G1+G2)=0.2(3000+1000Ffa=fd(G1+G2)=0.1(3000+1000)=400N式中，Ffss为静摩擦阻力；Ffa为动摩擦阻力。 Fa=Gu gt式中，g为重力加速度；t为加速或减速时间，一般t=0.010.5s；u为t时间内的速度变化量。Fa=3000+10004.5=612N二、拟定液压系统原理图三、液压系统的计算和选择

3、液压元件（1）液压缸主要尺寸确定工作压力P的确定。工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅表1.8取液压缸工作压力为3MPa。计算液压缸内径D和活塞杆直径d。由负载图知最大负载F为20500N，按表1.8可取p2为0.5MPa， cm为0.95，考虑到快进、快退速度相等，取d/D为0.7.上述数据代入式（1.58）可得 D=4F2p2dp1cm1-1- p1D=49400=67.76mm 523.14301050.951-1-0.730根据表1.11，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=63mm，活塞杆直径的d，按d/D=0.7及表1.12活塞杆直径系列取d=45mm。根据F=PA

4、，p1=94001(6.310-2)24=3MPa（3.017MPa）按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式（1.59）可得qmin0.05103cm3/min2 A=8.33cm-1vmin6010cm/min式中qmin是由产品样本查液压系统设计简明手册-表5-50（手册），调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，即A=4(D2-d2)=4(6.32-4.52)cm2=15.26cm2可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。计算在各工作阶段液压缸所需的流量q快进4d2v快进=4(4.510-2)24.5m3/min=7.153L/minq工

5、进=4D2v工进=4(6.310-2)21m3/min=3.116L/minq快退=D2-d2）v快退=6.32-4.52）10-44.5m3/min=6.867L/min 44（2）确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为pp=p1+p=3+0.5=3.5MPa(简单系统）式中，pp为液压泵最大压力，p1为执行元件最大工作压力，p为进油管路中的压力损失。考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn(1.251.6)pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。因此pn=1.25pp=4.4MPa泵的流量确

6、定。液压泵的最大流量应为：qpKl(式中，qp为液压泵的最大流量； maxq) (q)max为同时动作的执行元件所需流量之和的最大值；KL为系统泄漏系数，一般取KL=1.11.3，现取KL=1.2qp=KL(q)max=1.27.153(Lmin)=8.58(min)选择液压泵的规格。根据以上算得的pp和qp再查阅手册，选用YBN-10限压式变量叶片泵，该泵的基本参数：每转排量qo=10r，泵的额定压力pn=7MPa，电动机转速nH=900rmin,容积效率v=0.85，总效率=0.7与液压泵匹配的电动机的选定。首先分别算出快进与工进两种不同工况时的攻率，取两者较大值作为选择的电动机规格的依据

7、。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在0.21L/min范围内时,可取=0.030.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大攻率点不致停转，需进行验算，即pBqp2Pn式中，Pn为所选电动机额定功率；pB为限压式变量泵的限定压力；qp为压力为pB时，泵输出的流量。首先计算出快进时的功率，快进时的外负载为400N，进油路的压力损失定为0.3MPa，由式中可得pP=400410-6+0.3(MPa)=0.55(MPa) 0.0452快进时所需电动机功率为Pppqp=0.557.153(kW)=0.0936(kW) 600.7工进时所需电动机功率为

8、P33.116(kW)=0.22(kW) 600.7查阅机械设计课程设计手册，选用YB012型电动机，其额定功率为0.55kW，额定转速为1390rmin。根据YBN-10的流量-压力特性曲线。再由已知的快进时流量为8.58Lmin，工进时的流量为3.739Lmin，压力为3MPa，做出泵的实际工作时的流量-压力特性曲线，如下图所示，查得该曲线拐点处的流量为8Lmin，压力为2.5MPa，该工作点对应的功率为P=2.58.58(kW)=0.506(kW) 600.7验算得pqBp2.510-3810-3=0.5112Pn=20.506=1.012 600.7所以拐点能正常工作。（3）液压阀的选

9、择选用GE系列阀。根据拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如下表所示。液压元件明细(4) 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。本系统主油路流量为差动时流量为q=11D2v快进=3.140.06321034.5=14(Lmin) 44压油管的允许流速取v=4ms，则内径d=4.64=8.6(mm)若系统主油路流量按快退时取q=6.867(Lmin),则可算得油管内劲d=6.027mm综合诸因素，现取油管的内径为10mm，吸油管同样可按上式计算（q=18.5L/min、v=1.5m/s），现参照YBX变

10、量泵吸油口连接尺寸，吸油管内径d为16mm.(5) 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120L的油箱。四、 叠加阀系统设计（1） 液压叠加回路设计 图中是某组合铣床夹紧回路由叠加阀组成的液压叠加回路。要把普通液压回路变成叠加回路，应先对叠加阀系列型谱进行研究，重点主义的是叠加阀的机能，通径和工作压力，对选用的叠加阀应将其与普通阀原理相对比，验证其使用后的正确性，最后将选好的叠加阀按一定的规律叠成液压叠加回路。设计绘制叠加回路是应注意一下几点。通径及连接尺寸 一组叠加阀回路中的主换向阀，叠加阀和地板块之间的通径，安装连接尺寸必须一致，图中

11、采用的是10mm通径系列的叠加阀。叠加阀安装位置 主换向阀应该布置在叠加阀的最上面兼作顶盖用，与执行器连接用的地板块放在最下面，叠加阀均安装在主换向阀和底板块之间，其顺序按系统的动作要求而定。 溢流阀的选择 溢流阀通径按系统液压泵的总流量确定。 回油路上调速阀的位置 回油路上的调节阀其安装位置应紧靠主换向阀，尽量减少回路上的压力损失，有利于其他阀的回油或泄漏油畅通。 压力表开关位置 压力表开关位置必须紧靠底板块；在集中供油系统中，压力表开关的数量至少应有一个，最多与集中供油系统中减压阀的速度一样，凡有减压阀的支路系统都应该设一个压力表开关。 叠加阀的安装方向 叠加阀原则上应垂直安装，尽量避免水平安装方式。叠加阀叠加的原件越多，重量就越大，安装用的贯通螺栓越长，水平安装时，在重力作用下，螺栓发生拉伸和弯曲变形，叠加阀间会产生渗油现象。 多个执行器系统的组合 一般情况下，一叠加阀只能控制一个执行器，如系统复杂，多缸工作时，可通过底板块连接出多叠阀。因此在选用底板块时，要分清用哪一种。通径6mm的底板块可按需要直接选联数。特别注意通径10mm以上的底板块有左，中，右之分。（2）绘制液压叠加回路总装图把所有设计的液压叠