设计一台专用卧式钻床液压系统课程设计报告汇总

设计一台专用卧式钻床的液压系统课程设计报告汇总设计一台专用卧式钻床的液压系统课程设计报告汇总/设计一台专用卧式钻床的液压系统课程设计报告汇总学校《液压与气压传动》课程设计题目：设计一台专用卧式钻床的液压系统学院：组员：指导教师：2014.5目录摘要5课程设计任务书课程设计的目的：5课程设计的内容：5时间安排：5一、液压系统主要参数计算1.1液压缸负载解析51.2绘制液压工况图71.3确定液压缸的主要参数81.4计算液压缸的工作压力、流量和功率9二、拟订液压系统原理图2.1选择液压回路错误！不决义书签。2.2液压系统的组合错误！不决义书签。三、选择液压元件3.1液压泵的选择.123.2阀类元件的选择133.3辅助元件的选择14四、液压系统性能的验算1五、液压缸的主要尺寸的设计计算5.1液压缸主要尺寸的确定.55.2液压缸壁厚和外径的计算155.3液压缸工作行程的确定165.4缸盖厚度的确定165.5最小导向长度的确定175.6缸体长度的确定185.7液压缸的结构设计18结束语23致谢词24参照文件252纲要液压系统是以电机供应动力基础，使用液压泵将机械能转变成压力，推动液压油。经过控制各样阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同样行程、不同样方向的动作。达成各样设备不同样的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等好多部门获取愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。因此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特别有意义的。重点词：液压传动、牢固性、液压系统3AbstractHydraulicsystemispoweredmotorbasis,theuseofhydraulicpumptochangemechanicalenergyintopressure,promotethehydraulicoil.Throughvariouscontrolvalvestochangetheflowofhydraulicoil,thuspromotingthehydrauliccylindersmadeofdifferentdistance,differentmovement.Allkindsofdifferentequipmenttocompletetheactionsrequired.Hydraulicsystemhasbeenusedinmanydepartments,suchasindustryandagriculturehavebeenincreasinglywidelyused,andthemoreadvancedequipment,itsapplicationpartofthehydraulicsystemwillbe.Sostudentslikeustolearnandpersonallydesignedasimplehydraulicsystemisverymeaningful.Keywords:hydraulictransmission,stability,hydraulicsystem4课程设计任务书一、课程设计题目：设计一台专用卧式钻床的液压系统初始条件：最大轴向钻削力为14000N，动力滑台自重为15000N，工作台快进行程为100mm，工进行程为50mm，快进、快退速度为5.5m/min，工进速度为51—990mm/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。要求液压系统达成“快进—工进—快退—停止”的工作循环。二、课程设计内容明确设计要求进行工况解析；确定液压系统主要参数；拟订液压系统原理图；计算和选择液压件,验算液压系统性能；结构设计及绘制零部件工作图；编制技术文件。三、时间安排1）5月19日：阅读、研究设计任务书，明确设计内容和要求，认识原始数据和工作条件；收集有关资料并进一步熟悉课题。2）5月20日：明确设计要求进行工况解析；确定液压系统主要参数；拟订液压系统原理图；计算和选择液压件；验算液压系统性能；3）5月21日：绘制正式的液压原理图；绘制液压缸装置图。4）5月22日：编写设计计算说明书；编写零部件目录表。5）5月24日：整理资料，争辩5一．液压系统主要参数计算1.1液压缸负载解析1）切削力：Ft=14000N动力滑台自重为：W=15000N2）导轨摩擦阻力静摩擦力：Ffs=fSW=0.215000=3000N动摩擦力：Ffd=fdW=0.115000=1500N3）惯性阻力动力滑台快进惯性阻力Fm,动力滑台启动加速、反向启动加速和快退减速制动的加速度相等，t0.1s，v6m/swv250006Fmt9.812548.42Ng0.160液压缸各动作阶段负载列表以下所示：液压缸推力工况计算公式液压缸负载F（N）（FF）m启动F=fSW30003333.33加速F=fdW+Fm2903.063225.62快进F=fdW15001666.67工进F=Ft+fdW1550017222.22快退F=fdW15001666.67注：液压缸机械效率：m0.9。61.2绘制液压工况（负载速度）图依照计算的液压负载和各阶段工作行程、速度，可绘制液压缸的F—L与V—L图。快进t=L1=0.11s1v15.560工进tminL20.05stmaxL20.0558.82sV2max0.993.03V2min0.516060快退t3=L3=2sv3液压缸负载图和速度图以下所示：图1液压缸F—L图7图2液压缸V—L图1.3确定液压缸的主要参数1.3.1初选液压缸的工作压力已知液压缸负载值最大为15500N，查参照文件[1]表9-3、9-4，并参照同种类组合机床，取液压缸工作压力为3.5MPa，为中低压液压系统。确定液压缸的主要结构参数由第1解析章可知液压缸最大推力为工进阶段时且为17222N，则4FD==79.2mm3.14*3.5*10^6查参照文件[3]表2-4液压缸内径尺寸系列（GB/T2348-80），将以上计算值圆整为标准直径，取D=80mm为了实现快进速度与快退速度相等，采用差动连接，则d=0.7D。因此d=0.7D=0.7×80＝56mm。同样按参照文件[3]表2-5活塞杆直径系列（GB/T2348-80）圆整成标准系列活塞杆直径。取d=56mm。由D=80mm,d=56mm82算出液压缸无杆腔有效作用面积为A1=50.25mm,有杆腔有效作用面积为2A2=25.7mm。工进时采用调速阀，查产品样本，调速阀最小牢固流量qVmin=0.05l/min,因最小工进速度Vmin=0.051l/min,则q502vmm=9.8<A2<A1故能满足低速牢固51性要求。1.4计算液压缸的工作压力、流量和功率计算液压缸的工作压力依照参照文件执行元件背压的估计值，本系统的背压值估计可在0.5～0.8MPa范围内采用，故暂定：工进时，Pb＝0.8MPa，快速运动时，Pb＝0.5MPa，液压缸在工作循环各阶段的工作压力。即可按参照文件计算:差动快进阶段:FA2pb=1.204MPap1A1A2A1A2工作进给阶段：p1FA2Pb172220.256106Pa3.686MPaA1A10.005025快速退回阶段：P1FA2Pb1.52MPaA2A11.4.2计算液压缸的输入功率快进阶段：P1.204106(50.2525.7)5.51040.271kw60工进阶段：P3.68610650.250.0511040.047kw609快退阶段：P1.5210625.75.51040.36kw60表1液压缸在各阶段的压力、流量和功率p1输入流量qvp工作阶段）工作压力（1）输入功率（kw）Mpa（lmin快速前进1.20413.5030.271工作进给3.6860.7550.047快速退回1.5214.1350.36二．拟订液压系统原理图2.1选择液压回路1）调速方式的选择钻孔床工作时，要求低速运动平稳性好；速度负载性好，液压缸快进和工进时功率都较小，负载变化也较小，因此采用调速阀的的进油节流调速回路。为防范工作负载突然消失（钻通孔）引起前冲现象，在回油路上加背压阀。2）快速回路和速度换接方式的选择我们采用差动液压缸实现“快，慢，快”的回路。进口节流一次进给回路。3）油源的选择：系统快进时低压大流量时间短，工进时高压小流量时间长。因此采用双联叶片泵或限压式变量泵。2.2液压系统的组合选择基本回路后，按拟订液压系统图的几个注意点，能够组成一个完满的系统图。图中为了使液压缸快进时实现差动连接，工进时主油路和回油路隔断，在系统中增设一个单向阀11及液控序次阀8，在液压泵和电磁换向阀3的出口处，10分别增设单向阀9和12，免适当液压系统较长时间不工作时，压力油流回油箱，形成真空。为了过载保护或行程终了利用压力继电器13。组合成液压系统图组合的液压系统图。以下列图。液压系统图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-序次阀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本源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11三．选择液压元件3.1液压泵的选择由表一可知工作进给阶段液压缸最大工作压力为3.686×106Pa,进油路上的压力损失一般为Pa,现取进油路总压力损失为p18105Pa,则小流量泵最高工作压力为:Pb(3.6860.5)4.186MPa因此,小泵的额定压力可取(4.25186+4.186×25%)=5.2325MPa。确定液压泵的最大供油量：qvpkqvmaxK-系统的泄漏修正系数,一般取k1.11.3快退时泵的流量为:qvpkq11.114.13515.548/minl工进时泵的流量为:qvpkq11.10.7550.8305/minl考虑到节流调速系统中溢流阀的性能特点,尚须加上溢流阀牢固工作的最小溢流量,一般取3l/min.因此小流量泵的流量为:qvp1=(0.8305+3)=3.8305l/min查产品样本,采用小泵排量为V=4mL/r的YB1型双联叶片泵,额定转速为n=1450l/min,则小泵的额定流量为:qvn1410314500.95.22l/min因此大流量泵的流量为:qvn2(15.54855.22)10.3685l/min查产品样本,采用大泵排量为V=16的YB1型双联叶片泵,额定转速为mL/rn=960r/min,则大泵的额定流量为:qvn2161039600.913.824l/min12因此,满足要求.故本系统采用一台YB1-16/4型双联叶片泵。由前面解析可知,快退阶段的功率最大,故按快退阶段估计电动机功率.若快退时进油路的压力损失p10.2MPa,液压泵的总效率p=0.7,则电动机的功率为:pbqvp(1.770.2)106(5.1817.28)103pb600.7=780Wp查电动机产品样本,采用Y90L-6型异步电动机P=1.1kw,n=910r/min。3.2阀类元件的选择依照所拟订的液压系统原理图,计算解析经过各液压阀的最高压力和最大流量,选择个液压阀的型号规格，下面列出各控制阀经过的实质流量，见表2。序号2349125、67111081

表2各阀经过的实质流量及型号规格经过流量元件名称(Lmin1)双联叶片泵19.044溢流阀5.22单向阀5.22单向阀14.135压力继电器液控序次阀＜0.5三位五通电磁阀＞1行程阀13.824调速阀0.2背压阀＜0.5过滤器UX-40*100

型号规格YB1-20/6EAZ63-25AF3-Ea10BAF3-Ea10BEYX63-6ECZ25-25F22DH-25E22JH-63EQL-3EFZ10-25E35ZD-63133.2.1确定阀类元件的调整参数溢流阀的压力调整值Py5显然的系统压力最高值，Py5Pmax4.25106Mpa。对溢流阀3的压力调整值Py4需作以下计算：P1为液压缸无杆腔的压力，F为液压缸有杆腔压力，P13,为液压缸回油流经电液换向阀时的压力损失，F为左滑台快速运动时的推力（3333N）。考虑到管道内及通道体内的压力损失，溢流阀的损失可调Py4=1.5106Pa表3阀的校正序号名称型号额定流量下的压力损失4AF3-EA10B5单向阀2×10Pa9单向阀AF3-Ea10B2×105Pa11行程阀E22JH-631.5×105Pa3.3辅助元件的选择油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路赞同流速进行计算，本系统油管内径的选择可参照所接元件接口尺寸确定。查参照文件[1]油箱容量按下式确定：Vmqvp(5~7)14.135L70.675L~98.945L四．液压系统性能的验算由于本液压系统相比较较简单，压力损失验算能够从略，又由于系统采用双泵供油方式，在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷，功率利用合理；同时油箱容量能够取较大值，系统发热温升不大，故不用进行系统温升的验算。14五．液压缸的主要尺寸的设计计算5.1液压缸主要尺寸的确定由元件参数计算与设计中液压缸的内径D=80mm，活塞杆直径d=56mm已确定。5.2液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸体结构中最薄处的厚度。从参照文件可知，承受内压力的圆筒，其内应力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同样而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。当缸体壁厚与内径之比小于0.1时，称为薄壁缸体，薄壁缸体的壁厚按资料PD力学受骗算公式：(m)2式中：缸体壁厚（m）P液压缸的最大工作压力（Pa）缸体内径（m）缸体资料的许用应力（Pa）查参照文件[5]可得常有缸体资料的许用应力：铸钢：=（1000～1100）105Pa无缝钢管：=（1000～1100）105Pa锻钢：=（1000～1200）105Pa铸铁：=（600～700）105Pa采用铸钢作为缸体资料：PD3.751060.10.0017m1.7mm22110010515在中低压机床液压系统中，缸体壁厚的强度是次要的，缸体壁厚一般由结构，工艺上的需要而定，只有在压力较高和直径较大时，才由必要校核缸体最薄处的壁厚强度。当缸体壁厚与内径D之比值大于0.1时，称为厚壁缸体，平时按参照文件中第二强度理论计算厚壁缸体的壁厚：D0.4P121.3P0.111001050.43.751061211001051.33.751060.00149m1.49mm因此缸体壁厚应不小于1.7mm，又由于该系统为中低压液压系统，因此不用对缸体最薄处壁厚强度进行校核。缸体的外径为：80+2*1.7=83.4mm5.3液压缸工作行程的确定液压缸的工作行程长度，可依照执行机构实质工作的最大行程来确定。以液压左滑台为例，由于左滑台的最大行程为150mm,由查参照文件液压缸活塞行程参数（GB2349-80），选择液压缸的工作行程为160mm。5.4缸盖厚度的确定缸筒底部（即缸盖）有平面和拱形两种形式，由于该系统中液压缸工作场合的特点，缸盖宜采用平底形式，查参照文件可得其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算：缸盖有孔时：t0.433D2P(m)PD2(m)缸盖无孔时：t0.433D2(D2d0)16式中：t缸盖有效厚度（m）P液压缸的最大工作压力（Pa）缸体资料的许用压力（Pa）D2缸底内径（m）d0缸底孔的直径（m）查参照文件[5]缸盖的资料采用铸铁，因此：缸盖有孔时：t0.433D2P(m)t=10.2mmPD2(m)缸盖无孔时：t0.433D2(D2d0)t=18.972mm缸盖的宽度：110mm5.5最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支撑面中点的距离H称为最小导向长度，若是最小导向长度过小将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的牢固性，因此设计时必定保证有必然的最小导向长度。对一般的液压缸最小导向长度H应满足以下要求：LD=120mm202式中：L-液压缸的最大行程D-液压缸的内径175.6缸体长度的确定液压缸的缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和，缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体长度不大于内径的20～30倍,即在本系统中缸体长度不大于2000-3000mm,现取缸体长度为450mm。5.7液压缸的结构设计液压缸主要尺寸确定今后，就进行各部分的结构设计。主要包括：缸筒与缸盖的连结构造、活塞杆与活塞的连结构造、活塞杆导向部分结构、密封装置、缓冲装置、排气装置、及液压缸的安装连结构造等。5.7.1缸筒与缸盖的连接形式缸筒与缸盖的连接形式有多种，如法兰连接、外半环连接、内半环连接、外螺纹连接、拉杆连接、焊接、钢丝连接等。该系统为中低压液压系统，缸体资料为铸钢，液压缸与缸盖可采用拉杆式连接，该连接方式拥有结构简单加工装置方便等特点。活塞活塞在液体压力的作用下沿缸筒往来滑动，因此它于缸筒的配合应合适，即不能够过紧，也不能够缝隙过大。设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构形式，其次还有活塞与活塞杆的连接、活塞资料、活塞尺寸及加工公差等。活塞的结构形式活塞的结构形式分为整体活塞和组合活塞，依照密封装置形式来采用活塞结构形式，查参照文件活塞及活塞杆的密封圈使用参数，该系统液压缸中可采用O形圈密封。因此，活塞的结构形式可采用整体活塞，整体活塞在活塞四周上开沟槽，结构简单。18活塞与活塞杆的连接查参照文件活塞杆与活塞的连结构造分整体式结构和组合式结构，组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。该系统中采用螺纹连接，该连接方式结构简单，在振动的工作条件下简单松动，必定用锁紧装置，多在组合机床上与工程机械的液压缸上使用。3）活塞的密封查参照文件活塞与缸筒的密封采用O形圈密封活塞与缸体的密封采用O形圈密封，O形圈的代号为：64.5×4GB/T3452.1-1992。查参照文件活塞与活塞杆的密封采用O形圈密封，因该系统为中低压液压系统(P32Mpa),因此活塞杆上的密封沟槽不设挡圈,其沟槽尺寸与公差由GB/T3452.3-98确定,O形圈代号为：48×7GGB/T3452.1-92，详细说明从略。4）活塞资料由于该系统中活塞采用整体活塞，无导向环结构，参照文件因此活塞资料可采用HT200～HT300或球墨铸铁，结合实质情况及毛坯资料的本源，活塞资料选用HT200。5）活塞尺寸及加工公差查参照文件活塞的宽度一般取B=(0.6～1.0)D,缸筒内径为80mm,现取B=0.6×80=48,活塞的外径采用f9,外径对内孔的同轴度公差不大于0.02mm,活塞的内孔直径D1设计为48mm，精度为H8，查参照文件可知端面T对内孔D1轴线的垂直度公差值按7级精度采用，活塞外径的圆柱度公差值按9级、10级或11级精度采用。表面面的圆度和圆柱度一般不大于外径公差之半，表面粗糙度视结构形式不同样而各异。活塞的详细结构见附图。5.7.3缸筒缸筒资料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸体还要求有优异的焊接性能，结合该系统中液压缸的参数、用途和毛坯的本源等，缸筒的资料可选19用铸钢。在液压缸主要尺寸设计与计算中已设计出液压缸体壁厚最小厚度应不小于1.7mm，缸体的资料采用铸钢，查参照文件，缸体内径可采用H8、H9或H10配合，现采用H9配合，内径的表面粗糙度由于活塞采用O形圈密封取Ra为0.3m，且需珩磨，缸筒内径的圆度和圆柱度可采用8级或9级精度详细结构见附图。缸筒与缸盖之间的密封采用O形圈密封，O形圈的代号为804GGB/T3452.1-1992，密封沟槽及其公差可按GB/T3452.3-1988确定。见所附部件图。缓冲装置液压缸的行程终端缓冲装置可使带着负载的活塞，在到达行程终端减速到零，目的是除掉因活塞的惯性力和液压力所造成的活塞与端盖的机械撞击，同时也为了降低活塞在改变运动方向时液体发出的噪声。由于该系统为液压动力滑台液压系统速度换接平稳，进给速度牢固，且工进达成采用死挡铁停留，因此液压缸上可不设置缓冲装置。后缸盖查参照文件并参照同种类液压缸，后缸盖的资料采用HT200。缸盖与缸体采用拉杆式连接，采用的螺栓的代号为:GB/T5782-86M12140。查参照文件参照液压缸螺纹连接的油口系列（GB/T2878-93），液压缸的进油口螺纹采用M121.5，出油口螺纹采用M122。详细结构尺寸见所附部件图。前缸盖及与活塞杆的密封、防尘查参照文件并参照同种类的液压缸，前缸盖的资料采用35钢，缸盖与缸筒采用的连接方式和后缸盖与缸筒的连接方式一致。在缸盖的顶部加工进油孔道，其孔道的的结构与形式参照后缸盖上的而定。查参照文件油管与缸盖接口处的尺寸配合确定为φ18H9/g9,详细结构见附图。20为了除掉活塞杆处外露部分粘附的灰尘，保证油液干净及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。活塞杆的防尘采用往来运动橡胶防尘密封圈（GB/T10708.3-89）A型液压缸活塞杆防尘圈。活塞杆1）活塞杆结构尺寸的确定活塞杆杆体分为实心杆和空心杆两种，实心杆加工简单，采用很多，该系统中采用实心杆。已知活塞杆的直径为56mm,查参照文件活塞杆的资料采用45钢,依照液压缸的实质结构尺寸,活塞杆的总长度设计确定为670mm,轴径为56mm的长度为405mm，查参照文件活塞杆上安装活塞的部分即轴径为40mm的部分精度采用h8,活塞杆与活塞的密封采用O形圈密封,代号为48×7GGB/T3452.1-92。活塞杆与活塞的密封前面已设计说明。活塞杆与活塞的连结构造采用螺纹连接,该连接方式结构简单,在振动的工作条件下简单松动,必定采用锁紧装置,该系统中采用垫圈锁紧。由于该液压系统采用标准液压动力滑台（HY40A-1）,查参照文献液压滑台的联系尺寸，活塞杆与液压滑台连接处螺纹采用M12X2,螺纹长度60GB2350-80）。2）活塞杆强度的计算活塞杆在牢固的工况下，若是可是受轴向推力或拉力能够近似地用直杆承受拉压载荷的简单强度计算公式进行计算：F106p(MPa)(/4)d26.81MPa<p因此活塞杆满足强度要求。式中：F活塞杆作用力（N）活塞杆直径（m）p资料许用应力（对中碳钢）p=400MPa21活塞杆上一般都设有螺纹、退刀槽结构，这些部位经常使活塞杆上的危险截面，也要进行计算，危险截面处的合成应力应满足：F2p(MPa)n1.82d2式中：d2危险截面的直径（m）F2活塞杆的拉力(N)p资料许用应力（对中碳钢）p=400MPa由于活塞杆上螺纹、退刀槽中直径最小的为27.8，此处的截面为危险截面，因此：1.8F22d2262221.80.0278261072925.83Pan61.07MPap活塞杆危险截面处满足强度要求。