液压课程设计

课程设计题目一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为P=7.5KW，铣刀直径为D=120mm，转速为350r/min，工作台重量为G1=4000N，工件和夹具最大重量为G2=1500N，工作台行程为L=400mm（快进300mm，工进150mm），快退，快进速度为4.5m/min，工进速度为60~1000mm/min，往返加速、减速时间为t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fj=0.2，动摩擦系数fd=0.1。试设计此专用铣床液压系统。课程设计的目的和要求通过设计液压传动系统，使学生获得独立设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。目录设计任务书负载工况分析工作负载摩擦阻力惯性负荷负载图和速度图确定液压缸参数液压缸的工作压力液压缸尺寸计算液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算绘制液压缸的工况图拟定液压系统图选择液压基本回路组成系统图选择液压元件确定液压泵的容量及电机功率控制阀的选择确定油管直径确定油箱容积液压系统的性能验算液压系统的热量温升计算附：液压系统图明确液压系统的设计要求明确液压系统的设计要求否否液压CAD是否符合要求？绘制工作图，编制技术文件是否通过？验标液压系统性能选择液压元件拟定液压系统原理图确定执行元件主要参数执行元件运动与负载分析否否液压CAD是否符合要求？绘制工作图，编制技术文件是否通过？验标液压系统性能选择液压元件拟定液压系统原理图确定执行元件主要参数执行元件运动与负载分析是是结束是结束是二、负载工况分析 1.工作负载 Fw=1000P/ν=1000P/(πDn/60×1000)=60×106P/πDn =60×7.5×106/π×350×120N =3412N2.摩擦阻力静摩擦阻力Ffj=fj(G1+G2)=0.2×(4000+1500)N=1100N动摩擦阻力Ffd=fd(G1+G2)=0.1×(4000+1500)N=550NG1-工作台重量G2-工件和夹具最大重量惯性负荷Fg=(G1+G2)ν/gt=(4000+1500)×4.5/9.8×0.05×60N=841.84N g–重力加速度9.8m/s2 ν–快进速度 t–往返加减速时间三、负载图和速度图取液压缸的机械效率ηm=0.9，计算液压缸各工作阶段的负载情况工

况计

算

公

式缸的负载F缸的推力F/ηm启

动F=Ffj11001222.2加

速F=Ffd+Fg1391.81546.5快

进F=Ffd550611.1工

进F=Ffd+Fw39624402.2快

退F=Ffd550611.1根据工况负载F及行程S，绘制负载图：根据快进速度ν1、工进速度v2和行程S，绘制速度图：四、确定液压缸参数 1.液压缸的工作压力 根据负载并查表，初选工作压力 P1=3MPa2.计算液压缸尺寸鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，可选用单杆式差动液压缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=0.5Mpa油路压力损失△P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=4402.2×10-6/(3-0.8/2)m2=0.004m2 D==71.38mmd=0.707D=50.47mm按GB/T2348-1993将直径元整成就进标准值D=80mmd=50mm液压缸两腔的实际有效面积为：A1=πD2/4=0.005024m2A2=π(D2-d2)/4=0.0030615m2根据上述D与d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算工况负载F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量输入功率计算公式快进启动110000.62—-加速1391.8△P=0.50.79—-恒速5500.310.00880.0027工进39600.50.880.0003～0.0050.000264～0.0044快退启动110000.39—-加速1391.80.50.51—-恒速5500.200.01380.00276液压缸工况图五．拟定液压系统图 1.选择液压基本回路选择调速回路。该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，铣床加工有顺锉和逆锉之分，可采用进流口节流的调速形式，具有承受负切削的能力，如图（a） (a)选择快速运动回路和换向回路。系统采用节流调速回路后，不管采用什么油源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实现快速运动。在本系统中，单杆液压缸要作差动连接，为保证换向平稳，采用电液换向阀式换接回路，如图（b）选择速度换接回路。避免液压冲击，宜选用行程阀来控制速度换接，如图（c）（b）（c） 2.组成液压系统图 根据各液压基本回路组成液压系统图,如图（d） 系统油路分析: 1)、快进进油路：油箱→滤油器1→油泵2→单向阀3→换向阀4左位→行程阀5左位→液压缸8右腔回油路：液压缸8左腔→换向阀4左位→单向阀9→行程阀5左位→液压缸8右腔2）、工进进油路：油箱→滤油器1→油泵2→单向阀3→换向阀4左位→调速阀6→液压缸8右腔回油路：液压缸8左腔→换向阀4左位→溢流阀10→顺序阀11→油箱 3）、快退进油路：油箱→滤油器1→油泵2→单向阀3→换向阀4右位→液压缸8左腔回油路：液压缸8右腔→单向阀7→换向阀4右位→单向阀13→油箱六、选择液压元件1．确定液压泵的容量及电机功率 1）、液压泵油路压力损失△P=0.5MPa，回油路泄露系数取1.1，则液压泵的最高工作压力为：pB=p1+△p=(0.88+0.5)MPa=1.38MPa液压泵提供的最大流量为0.0138两个液压泵的实际流量QB=KQmax=1.1x0.0138=0.01518=15.18L/min溢流阀的最小稳定流量3L/min工进的时候最大流量是5L/min所以液压泵的流量规格最少是8L/min根据上述计算数据查泵的产品目录,选用YB-A14B定量式叶片泵,输出流量11.9L/min。 ２）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在工进阶段压泵总效率为η＝0.7,则电动机功率为：P249.33W根据此数据查阅机械设计手册选用Y801-4Y型三相异步电动机，其额定功率P=0.55Kw,额定转速n=1390r/min。2．控制阀的选择根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如下表：序号元件名称额定流量L/min额定压力MPa型号规格1滤油器166.18XU—10x2002定量式叶片泵11.97YB-A14B3单向阀6316AF3-Ea10B4三位五通电液阀801835DYF3Y-E10B5行程阀6316AXQF-E10B6调速阀0.07~50167单向阀63169单向阀6316AF3-Ea10B10背压阀636.3YF3-10B11顺序阀203~7X2F-L10F12溢流阀636.3YF3-10B13单向阀6316AF3-Ea10B3．定油管直径各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如下表所示。油液在压油管中的流速取3m/min， d≥2=2×=14.73mm 油液在吸油管中的流速取1m/min, d≥2=2×=9.18mm两个油管都按GB/T2351-2005选用外径Φ15mm、内径Φ12mm的无缝钢管。快进工进快退输入流量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2`)=(50.24x11.9)/(50.24-30.615)=30.646q1=0.3～5q1=qp=11.9排出流量L/minq2=(A2q1)/A1=(30.615x30.464)/50.24=18.564q2=(A2q1)/A1=0.18～3.05q2=(A1q1)/A2=(50.24x11.9)/30.615=19.534．定油箱容积 取ξ为7时，求得其容积为： V=ξqp=7×11.9L=83.3L 取标准值V=100L。七液压系统的性能验算1.液压系统的热量温升验算 工进在整个工作循环过程中所占