液压传动课程设计设计说明书

1、液压气动技术课程设计任务书设计题目：镗床液压系统设计内容： 1、镗床液压系统原理图 1张 2、液压站装配图 1张3、板式阀连接的液压系统 1张4、课程设计说明书 1张 目 录课程设计任务书-3一、绪论-5二、镗床液压系统设计-5（一）明确对镗床液压系统设计要求-5（二）液压缸的负载分析-51夹紧油缸负载分析-62立头油缸负载分析-63左头油缸负载分析-64右头油缸负载分析-75定位油缸负载分析-86负载图和速度图的绘制-8（三）液压缸主要参数的确定-101立头油缸的主要参数-102左头油缸的主要参数-113右头油缸的主要参数-124定位油缸的主要参数-125夹紧油缸的主要参数-14（四）液压系

2、统图的拟订-141液压回路的选择-142立卧三面镗床液压系统原理图-153电磁铁动作顺序表-16（五）液压元件的选择-161 确定液压泵的型号及电动机功率-162选择阀类元件及辅助元件-173其他辅助元件及液压油液-18（六）液压系统的性能验算-191油液温升验算-192验算系统压力损失-19参考文献- 20镗床液压系统设计一、绪论为了满足机床对液压系统的工作要求，液压系统中采用双泵供油、多缸动作互不干扰回路，综合考虑选用液压元件、管件、标准紧固件，及电动机、油箱等。同时在设计液压站时考虑到结构上的合理布置，以便于安装与维护。绘制液压站装配图时，应用CAD软件进行操作。镗床液压系统设计，被加工

3、零件是缸体，机床循环时间为5分钟，机床要完成的动作为：装入工件，按启动按钮，油泵工作，定位夹紧后，右头镗杆快进，工进，同时立头和左头快进，工进、快退到原位，右头工进后，慢退20,快退300,夹紧松开，同时定位缸复位，卸工件，一个循环完成。各头能单独调整，先定位，后夹紧，工件不夹紧时不能工作。本设计中共有六个油缸，分别为两个夹紧油缸，立头油缸、左头油缸、右头油缸、定位油缸各一个。在镗床液压系统设计时，首先要明确镗床对液压系统要求，对液压系统的工作进行分析，拟定液压系统原理图，并计算和合理选择液压元件，其目的是为了选择液压泵、控制阀、液压辅件等二、镗床液压系统设计（一）明确对镗床液压系统设计要求及

4、工作环境镗床液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步等等。对于工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。所设计镗床液压系统不仅能满足“定位夹紧快进工进快退停止”工作循环要求，还要有较高的可靠性、良好的空间布置。为了实现上述工作循环，并保证零件一定的加工长度，采用行程开关及电磁换向阀实现顺序动作。拟采用液压缸作为执行元件。（二）液压缸的负载分析 取静摩擦系数为=0.2,动摩擦系数为=0.1。取液压缸重G=4900N，液压缸的机械效率取m=0.9。 1夹紧油缸负载分析 工作负载： = 3700N静摩擦阻力

5、： = = 0.24900N=980N 动摩擦阻力： = = 0.14900N=490N 惯性负载 v取0.045m/s, t取0.5s, =ma= =N=45N2立头油缸负载分析取滑台的重量为1000N。 工作负载： = 13000N 静摩擦阻力： = G+=0.24900+1000N=1180N动摩擦阻力 ： = G+= 0.14900+1000=590N 惯性负载 v取0.045m/s,t取0.5s, = ma= =45N立头油缸在各工作阶段的负载表如表1 表1 立头油缸在各工作阶段的负载值工 况负载分析负载值F/N推力/N启 动F =11801311.11加 速F =+635705.5

6、6快 进F =590655.56工 进F =+1305914510快 退F =590655.56 3左头油缸负载分析 工作负载 ： = 18000N 静摩擦阻力： = = 0.24900N=980N 动摩擦阻力： = = 0.14900N=490N惯性负载 v取0.055m/s,t取0.5s, =ma=N=55N左头油缸在各工作阶段的负载表如表2表2 左头油缸在各工作阶段的负载值工 况负载分析负载值F/N推力/N启 动F =9801088.89加 速F=+545605.56工 进F=+1849020544.44快 退F=490544.444右头油缸负载分析 工作负载为： = 28000N 静摩

7、擦阻力： = 0.24900N=980N 动摩擦阻力： = 0.14900N=590N惯性负载 v取0.1m/s,t取0.2s， = ma=N=250N右头油缸在各工作阶段的负载表如表3表3 右头油缸在各工作阶段的负载值工 况负载分析负载值F/N推力/N启 动F = 9801088.89加 速F =+740822.22快 进F =490544.44工 进F =+ 2849031655.56快 退F =490544.445定位油缸负载分析 工作负载： = 3500N 静摩擦阻力： = = 0.24900N=980N 动摩擦阻力： = = 0.14900N=490N 惯性负载 v取0.045m/s

8、,t取0.5s, =ma=( =N=45N6负载图和速度图的绘制负载图按上面的数据绘制，速度图按右头油缸v1=v3=0.1m/s,v2=0.0008m/s,立头油缸v1=v3=0.045m/s，v2=0.0004m/s,左头油缸v1=v3=0.055m/s，v2=0.0004m/s，各缸行程由液压设计任务书可以知道。图1 右头油缸 速度 负载随位移变化的曲线图图2 立头油缸速度、负载随位移变化的曲线图 图3 左头油缸 速度、负载随位移变化的曲线图 由以上图可以看出，右头油缸在快进和快退时速度是一样，工进时所受负载最大，速度在整个过程中最小，保证运动平稳。立头油缸和左头油缸也是相同情况。（三）液

9、压缸主要参数的确定液压缸选用单杆式，并在快进时作差动连接。此时液压缸无杆腔工作面积A1应为有杆腔工作面积A2的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为d=0.707D。液压缸的机械效率取m=0.9。1立头油缸的主要参数查液压传动与气动传动表9-1和表9-2，取工作压力p=2.5MP.在镗孔加工时，立头油缸回油路上必须具有背压p2,以防孔被镗通时滑台突然前冲,可取p2=0.6MP。由工进时的推力计算液压缸面积=A1P1-A2P2=A1-()P2，立头油缸无杆腔的有效面积 A1=65.9510m，立头油缸内径 D=0.092, 查液压工程手册P722取标准值D=110mm,d=0.707D=77.

10、77mm,取标准值d=80mm,则液压缸实际有效面积A1=D=95cm,A2=44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm快进时立头油缸虽作差动连接,但由于油管中有压降p的存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,估算时可取p=0.5MP,并注意到启动瞬间立头油缸尚未移动，此时 另外取快退时的回油压力损失为0.5MP。根据D和d值，可估算液压缸在各个阶段中的压力、流量和功率，如表4所示表4 立头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表工 况负载F/N回油腔压力/Pa进油腔压力/Pa输入流量/输入功率P/W计算式 快 进(差 动)1311.1=00.261-起动加速705.560.585-恒速655.560.

11、5752.264130.18工 进145100.81.9040.3872.35 快退起动1311.11=00.293- 加速705.561.22-恒速655.561.212.012243.452左头油缸的主要参数 查液压传动与气动传动表9-1和表9-2，取工作压力p=3.5MP。取p2=0.6MP，由= =得，左头油缸无杆腔的有效面积A1=6410m，左头油缸内径 D=0.0638m查液压工程手册取标准值D=100mm,d=70mm,求得液压缸两腔实际有效面积A1=D=78.54cm,A2=40.06cm,A=A1-A2= 38.48cm和立头油缸分析一样快进时立头油缸虽作差动连接,但由于油管

12、中有压降p的存在,有杆腔的压力必须大于无杆腔,左头油缸启动瞬间取，快进时取p= 0.5MP,快退时的回油压力损失为0.5MP。左头油缸快进和快退时的速度v1=v3=55mm/s,工进时的速度v2=0.0009m/s 根据上述D和d值，可估算液压缸在各个阶段中的压力、流量和功率，如表5所示表5 左头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表工 况负载F/N回油腔压力/Pa进油腔压力/Pa输入流量q/(m3s-1)输入功率/W计算式快进(差动)起动1088.89=0()0.283-加速605.560.678-恒速544.440.6622.1140.344工 进20544.440.83.027.021.35

13、 快退起动1088.89=00.27-加速605.561.13-恒速544.441.122.2247.523右头油缸的主要参数查液压传动与气动传动表9-1和表9-2，取p1=4MP。取p2=0.8，启动瞬间取，快进时取p=0.5MP，快退时取p=0.5MP。由公式= =得，右头油缸无杆腔的有效面积A1=8810m，右头油缸内径 D=10.59cm 查液压工程手册取标准值D=110mm,d=0.707D=77.77mm,取标准值d=80mm,A1=D=95cm,A2=44.7cm,A=A1-A2= 50.3cm表6 右头油缸在不同阶段的压力流量和功率值表 工 况负 载F/N回油腔压力/Pa进油腔

14、压力/Pa输入流量q/(m3s-1)输入功率/W计算式快进(差动)起动1088.89=0()0.217- 加速822.220.608-恒速544.44 0.5535.03278 工 进31655.560.853.730.402150 快退起动1088.89=0 0.24-加速822.221.25-恒速544.441.184.475274定位油缸的主要参数由教材液压与气压传动P171表9-1和表9-2选得定位缸的工作压力p1=1MP，取0.5MP。由=-（）得，=（）/（-） A= =5.19m,D=8.13m查液压工程手册P721得D=80mm,d=0.707D=56.56mm,取标准值d=5

15、6mm，由此求得液压缸两腔的实际有效面积=D=50.24cm,A=25.62cm。定位时背压p=0.5MP,p=(F+pA)/A=(3500+0.5 =0.95MP,定位时取v=0.01m/s,=50.24=5.024m, =0.95=47.728W5夹紧油缸的主要参数由于夹紧油缸与定位油缸的工作负载基本一样，查得工作压力p、背压p一样，同样地D=80mm,d=56mm,= 50.24cm,= 25.62,夹紧=(3700+0.5=0.99MP。夹紧时取v=0.01m/s,q=Av=50.24=5.024m,P=pq=0.99=49.74W（四）液压系统图的拟订1液压回路的选择（1）调速回路和

16、动力源 立卧三面镗床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决调速回路在孔镗通时的滑台突然前冲现象，回油路上设置背压阀。为防止多缸动作干扰，采用多缸快慢速互不干扰回路，采用双泵供油。（2）油路循环方式 液压系统选用了节流阀调速的方式，系统中的油液的循环是开式的。（3）换向与速度换接回路本机床快进快退速度较大，为保证换向平稳，左右头和立头油缸在快进时为差动连接。（4）压力控制回路在泵1出口并联电磁溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在该溢流阀的远程控制口连接一个二位二通电磁换向阀，便于一个工作循环结束后，等待装卸工件时，液压泵卸载。 为了保证夹紧力可靠，且能

17、单独调节，在支路上串接减压阀和单向阀。为了解决先定向后夹紧的问题，在进入夹紧缸的油路上接单向顺序阀来控制，只有当定位缸达到和超过顺序阀的调节压力时，夹紧缸才动作。为了保证工件确已夹紧后右头油缸才能动作，在夹紧缸进口处装一个压力继电器，只有当夹紧压力达到压力继电器的调节压力时，才能发出信号，使进给缸油路的二位五通电磁换向阀通电，右头油缸才开始快进。将各典型回路进行合并、整理，增加必要的元件，构成了一个液压系统，这个系统基本上实现了结构简单，工作安全可靠、动作平稳、效率高、调整和维护保养方便的功能。 2立卧三面镗床液压系统原理图图4 立卧三面镗床液压系统原理图 3电磁铁动作顺序表表7 电磁铁动作顺

18、序表电磁铁动作1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA定位-夹紧-右头油缸快进-+-右头油缸工进、立头油缸、左头油缸快进-+-+-+右头油缸工进立头油缸快进、左头油缸工进-+-+-+-立头油缸、右头油缸、左头油缸工进-+-+-+-右头油缸慢退立头油缸、左头油缸工进-+-+-右头油缸快退立头油缸、左头油缸工进-+-+-右头油缸停止立头油缸、左头油缸工进-+-+-立头油缸快退右头油缸停止左头油缸工进-+-立头油缸、右头油缸停止、左头油缸工进-+-立头油缸、右头油缸停止、左头油缸快退-+松开拔销+-原位-（五）液压元件的选择1 确定液压泵的型号及电动机功率液压缸在整个工作循环中最大工作压力为

19、3.73MP，此时液压缸的输入流量较小，泵至缸的进油路压力损失估算取为p=0.8MP,压力继电器调整压力应比系统最大工作压力高出0.5MP，则小流量泵的最大工作压力应为pp1=（3.73+0.8+0.5）MP=5.03MP。大流量泵是在快进运动时才向液压缸输油的，快退时液压缸中的工作压力比快退时大，如取进油路的压力损失为0.5MP，则大流量泵的最高工作压力为=（1.18+0.5）MP=1.68MP两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄露按10计算，则两个泵的总流量应为qp=1.15.0310ms=33.20L/min,由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为2.41L/

20、min，所以高压小流量泵的输出流量不得少于5.41L/min。根据以上压力和流量的数值查产品目录，最后确定选取YB-6.3/32型双联叶片泵，其额定压力为6.3MP，取双联叶片泵的总效率为p=0.75，则驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（5.03MP）和输出流量（当电动机转速为1440r/min）qp=qp1+qp2=V1nv1+V2nv2=6.314400.85+3214400.92=50.11L/min 求出= =5.610W 由液压站设计与使用P320表7-134 查得电动机的型号为Y132M-4，功率为7.5KW，额定转速为1440r/min。2选择阀类元件及辅助元件根据系统的工

21、作压力和通过各个阀类元件的流量，可选出这些元件的型号及规格如表8表8 元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量(L/min)型号 规格1滤油器40XLX-06-1002双联叶片泵40YB-6.3/323电磁溢流阀7Y-25B 22E-10B4先导溢流阀32Y-25B5减压阀7J-25B6单向阀7A-25B7调速阀7Q-25B8调速阀7Q-25B9调速阀7Q-25B10节流阀32L-25B11节流阀32L-25B12二位五通电磁阀3225E-25B13二位五通电磁阀3225E-25B14二位五通电磁阀3225E-25B15二位四通电磁阀724E-25B16单向阀32A-25B17顺序阀32X-2

22、5B18二位二通电磁阀3222E-25B19单向阀32A-25B20单向阀32A-25B21单向顺序阀7XA-25B22二位五通电磁阀3225E-25B23二位五通电磁阀3225E-25B24二位五通电磁阀3225E-25B25压力继电器DP1-25B26电动机Y132M-43其他辅助元件及液压油液（1）油管各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按集成阀的多联底板上的连接口尺寸决定。（2）油箱油箱容积按V=qp估算，对于一般低压系统，油箱的容量一般取泵流量的35倍，本题取4倍，当取=4时，算得液压系统中的油箱容量为 V=qp=4(6.3+32)=153.2L 由于油箱一般为了散热等原因而不能放满，故 Vp