《液压与气动技术》课程设计宋超

中央广播电视大学开放教育《液压与气动技术》题目：卧式钻孔组合机床液压系统设计专业：机械设计及其自动化姓名：宋超指导老师：徐昌辉摘要液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的再单纯地使用国外的液压技术进行加工。一个液压系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣，还因系统的污染防护和处理，系统的污染直接影响液压系统工作的可靠性污染引目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工回来的，近几年国内液压技术有很大的提高，如派瑞克、威明德液压等公司都有很强的实力。 5.1.3计算在各工作阶段液压缸所需的流量 8压力和选择泵的规格 8 选择液压泵的规格 95.2.4与液压泵匹配的电动机的选定 9 压力损失的验算 10 6.1.2工作进给时回油路的压力损失 116.1.3变量泵出口处的压力Pp 116.1.4快进时的压力损失 11系统温升的验算 127液压缸的设计 12液压缸工作压力的确定 12 液压缸的壁厚和外径的计算 13缸盖厚度的确定 138参考文献 141.设计题目：卧式钻孔组合机床液压系统设计2.技术参数和设计要求快进与快退速度均为6m/min，工进速度为0.05m/min，快进行程为100mm，动摩擦系数为。设计该组合机床的液压传动系统。3.工况分析根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图速度循环图然后计算各阶段的外负载并绘制负载图，如图wfmwF—运动部件速度变化时的惯性负载；mF—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，f对于平导轨fF=f(G-F)ffnG—运动部件重力；F—垂直于导轨的工作负载；f—导轨摩擦系n数fsfdfsfdm进度变化量在本例中F=×103×6/××60)=398Nm根据上述计算结果，列出各工作阶段所受外负载FN外负载F(N)F=F+F1928工进F=F+F20780fsmfdwF=F780快退F=F780fdfd工作循环启动、加速快进4拟定液压系统原理图确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油，现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。调速方式的选择在中小型专业机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据钻孔类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便、阀的安装也较简单，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接5.液压系统的计算和选择液压元件液压缸主要尺寸的确定取液压缸的工作压力为3-5Mpa，本系统取液压缸的工作压力为.A=F/ηcm(P-p/2).D=(4A/1/2D=(m)圆整为标准值100mm.根据指导书表2-4液压缸内径尺寸系列(GB2348-80)，将液压缸内径圆整寸系列(GB2348-80)活塞杆直径系列取d=70mm。差动连接时，由于管路中存在压力损失，取minmin1式中：Q是由产品样本查得GE系列调速阀Q-6B的最小稳定流量为min0.05L/min。可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。根据上述有杆腔与无杆腔的值，可计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和工作值。如下表所示：快进进快速作循环加速恒速加速恒速计算F/N212187321腔压力进油输入腔压流量力输入05.1.3计算在各工作阶段液压缸所需的流量Q(快进)=πd2V(快×6/4=(L/min)Q(工进)=πD2V(工确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格5.2.1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P=P+Σp1ΔppP—执行元件最大工作压力；Σ—进油管路中的压力损失，初算是简单系统可取~，复杂系统可取~。本题中取。因此P=P+Σ=+=5(MPa)p1Δp上述计算所得的P是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段p出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力P应满足P≥~P。中低压系统取小值，高压系统aap取大值。在本题中P=，P=5MPa。ap5.2.2泵的流量确定液压泵的最大流量应为Q≥K(Σ)pLQmaxK—系统泄露系数，一般取~，现取K=。LL因此Q=K(Σ)=×=(L/min)pLQmax5.2.3选择液压泵的规格pp本参数为：泵的额定压力P=，电动机转速n=1450r/min，总效率η=。005.2.4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功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。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~1L/min范围内时，可取η=~。同时还应注意到，为了使所选择的bpd式中：P—所选电动机额定功率；dP—限压式变量泵的限定压力；bQ—压力为P时，泵的输出流量。pbP=[780/(π4)×10-6+]=b快进时所需电机功率为：bp工进时：P=[23089/(π4)×10-6+]=(MPa)b功率为：bp查阅电动机产品样本，选用Y90S—4型电动机，其额定功率为，额定转速根据产品样本可查得YBX—25的流量压力特性曲线。再由已知的快进时流量为23.08L/min，工进时的流量为0.393L/min，压力为，作出泵的实际工作时所选电动机功率满足要求，拐点处能正常工作。.1—额定压力下的特性曲线；2—实际工作时的特性曲线液压阀的选择该液压系统可采用力士乐系列阀或GE系列阀。本题均选用GE系列阀。根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选确定管道尺寸油管内径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。本系统油路流量为差动时流量Q=55L/min，压油路的允许流速取V=4m/s，则内径d=(Q/V)1/2=(55/4)1/2=(mm)若系统主油路流量按快退时取Q=24.02L/min，则可算得油路内径d=m液压油箱容积的确定6液压系统的验算L虑到油的最低温度为15℃，查得15℃时该液压油的运动粘度为ms油的密度ρ=920kg/m3压力损失的验算6.1.1工作进给时进油路压力损失运动部件工作进给时的速度为0.05m/min，进给时的最大流量为11=2225(cm/min)=(cm/s)管道流动雷诺数R为e1e11可见油液在管道中流态为层流，其沿程阻力系数λ=75，R=1e1进油管道的沿程压力损失Δp1-1为12=75×(16.1.23M6.1.36.1.473L5.25m0.05m226L3℃8℃25℃压缸的设计液压缸工作压力的确定选择液压缸工作压力主要根据液压设备类型确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力也不同。D=100mm;d=70mm液压缸的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是指缸筒结构中最薄处的厚度，从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异，一般计算时可分为薄壁圆筒，起重运输机械和工程机械的液压缸一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算mP试验压力，一般取最大工作压力的(倍)(Mpa)100-110ζ≥PD/2[δ]=×(2×110)=3.41mm液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外径D1为DDmm取D=1101缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度