液压与气压传动课程设计-动力滑台液压系统设计

1、液压与气压传动课程设计目 录第1章 绪论11.1 课程设计的目的11.2 课程设计的要求11.3 课程设计的内容11.4 课程设计的安排2第2章 设计要求及工况分析32.1 设计要求及工况分析32.2 运动负载分析3第3章 液压系统主要参数计算53.1 初选液压缸工作压力53.2 确定液压缸的主要结构尺寸53.3 拟定液压系统原理图73.3.1 选择基本回路73.3.2 组成液压系统83.4 计算和选择液压元件83.4.1 确定液压泵的规格和电动机功率83.4.2 确定其它元件及辅件9第4章 验算液压系统性能124.1 验算系统压力损失124.2 验算液压泵的工作压力124.3 验算系统发热与

2、温升14参考文献15不要删除行尾的分节符，此行不会被打印第 1 页第1章 绪论全套图纸加扣 3346389411或30122505821.1 课程设计的目的液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：（1）巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力； （2）正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统；（3）熟悉并会运用有关的国家标准、行业标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、C

3、AD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。1.2 课程设计的要求（1）液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。（2）液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖老师查资料、给数据、定方案。（3）设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质

4、量的保证。另外任何新的设计任务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性设计。（4）学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。1.3 课程设计的内容液压课程设计一般包括以下内容：（1）明确设计要求进行工况分析；（2）明确液压系统主要参数；（3）拟定液压系统原理图；（4）计算和选择液压件；（5）验算液压系统性能；（6）结构设计及绘制零部件工作图；（7）编制技术文件。1.4 课程设计的安排课程设计安排如下表1-1所示。表1-1 课程设计安排表阶段 主要内容 时间安排1.设计准备（1）阅读、研究设计任务书，明确设计内容和要求，了解原始数据和工作条件；（2）收

5、集有关资料并进一步熟悉课题。 10%2.液压系统设计计算（1）明确设计要求进行工况分析；（2）明确液压系统主要参数；（3）拟定液压系统原理图；（4）计算和选择液压件；（5）验算液压系统性能. 20%3.绘制工作图（1）绘制零、部件图；（2）绘制正式的液压原理图。 40%4.编制技术文件（1）编写设计计算说明书（2）编写零部件目录表 20%5.答辩整理资料，答辩。 10%第2章 设计要求及工况分析2.1 设计要求及工况分析要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进、工进、快退，停止。主要性能参数于性能要求如下：切削阻力；运动部件所受重力；快进、快退速度，工进速度；快进行程，工进行程；往复运动的加速

6、时间；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数，动摩擦系数。液压系统执行元件选为液压缸，液压缸的机械效率。2.2 运动负载分析（1）运动负载分析工作负载：工作负载即为切削力摩擦负载：摩擦负载即为导轨的静摩擦力：静摩擦阻力 动摩擦阻力 为垂直于导轨的工作负载：； 为静摩擦系数； 为动摩擦系数；为运动部件的重力（2）惯性负载：（3）运动时间快进 工进 快退将液压缸在各个阶段的速度和负载值列于表中，液压缸的机械效率，得到液压缸在各工作阶段的负载和推力，如表2-1所示。表2-1 液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力F=F/cm/N启动300333加速221245快进150167工进28

7、15031278反向启动300333加速221245快退150167根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘出负载循环图F-l和速度循环图v-l。如图1-1所示图2-1 F-l与v-l图第3章 液压系统主要参数计算3.1 初选液压缸工作压力所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表3-1和表3-2，粗选液压缸的工作压力。3.2 确定液压缸的主要结构尺寸鉴于动力滑胎快进和快退速度相等，这里的液压缸课选用单活塞杆式差动液压缸（），快进时液压缸差动连接。工进时为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表3-3选此背压为。 表3-1 按负载选择工

8、作压力负载/KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表3-2 各种机械常用的系统压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032表3-3 执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置由背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表3-4 作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550

9、.620.700.7表3-5 比要求确定d/D1.151.251.331.461.612d/D0.30.40.50.550.620.71有式得：则活塞直径参考表3-4表3-5，得d0.71D=77mm.圆整后取标准数值得D=110mm.d=80mm.由此求得液压缸两腔的实际有效面积为根据计算出的液压缸的尺寸，课估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力流量和功率，如表3-6所列由此绘制的液压缸工况图如图2所示。233表3-6 在各阶段的压力流量和功率值工况推力回油腔压力进油腔压力输入流量输入功率P/KW计算公式快进启动3370.43加速2540.77恒速1690.660.50.33工进316290.

10、63.960.8410-20.033快退启动3370.49加速2540.51.43恒速1690.51.310.450.593.3 拟定液压系统原理图3.3.1 选择基本回路（1）选择调速回路：由于这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，在液压缸的回路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开路循环系统。（2）选择油源方式：从工况图可以清楚看出，在工作循环内，液压缸要求油源提供快进快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油源。最大流量与最小流量之比，其相应的时间之比=0.044这表明

11、在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作，从提高系统效率节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速运动，最后确定选用双联叶片泵，如图3-1a所示。a b c图3-1 相对密度变化曲线 （3）选择快速运动和换向回路：本系统已选定液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快进快退时回路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位五通电液换向阀，如图3-1b所示。（4）选

12、择速度换向回路：由于本系统滑台由快进转为工进时，速度变化大（），为减少速度换向时的液压冲击，选用行程阀控制的换向回路，如图3-1c所示。（5）选择调压和卸荷回路 在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀确定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽为卸荷，但功率损失较小，故可不许再设卸荷回路。3.3.2 组成液压系统将上面选出的液压基本回路组合在一起，并经修改和完善，就可得到完整的液压系统工作原理图，如图3-2所示，在图3-2中，为了解决滑台工进时进回油路串通使系统压力无

13、法建立的问题，增设了单向阀6。为了避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动的平稳性，图中添设了一个单向阀13。考虑到这台机床用于钻孔（通孔与不通孔）加工，对位置定位精度要求较高，图中增设了一个压力继电器。图3-2 液压系统原理图3.4 计算和选择液压元件3.4.1 确定液压泵的规格和电动机功率（1）泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进是都向液压泵供油，由表3-6可知，液压泵在工进时工作压力最大，最大工作压力=3.96MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的中压力损失P=0.6MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差，则小流量泵的最高工作压力估算为大流

14、量泵只在快进和快退是想液压缸供油，由表3-6可见，快进时液压缸的工作压力为，比快进时大。考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小。现去进油路上的总压力损失为P=0.3MPa，则大流量泵的最高工作压力估算为（2）压泵的流量由表3-6可知，油源向液压缸输入的最大流量为，若取回路泄露系数K=1.1，则两个泵的总流量为考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时的流量为，则小流量泵的流量最少应为3.5L/min。（3）液压泵的规格及电动机功率根据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵，其小流量泵和大流量泵的排量分别为

15、6mL/r和33mL/r，当液压泵的转速时，其理论流量分别为5.6L/min和31L/min，若取液压泵容积效率，则液压泵的实际输出流量为：=（69400.9/1000+339400.9/1000）L/min=(5.1+27.9)L/min=33L/min由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总功率，这时液压泵的驱动电动机功率为3.4.2 确定其它元件及辅件（1）类元件及辅件根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表3-7所列。其中，溢流阀9按小流量泵的额定流量选取，调速阀4选用Q-6B型，最小稳定流量为0.03L/min，小于本系统

16、工进时的流量0.5L/min。表3-7 液压元件规格及型号序号元件名称通过的最大流量q/L/min规格型号额定流量额定压力额定压降1双联叶片泵-PV2R12-6/335.1/27.916-2三位五通电液换向阀7035DY-100BY1006.30.33行程阀62.322C-100BH1006.30.34调速阀1Q-6B66.3-5单向阀70100B1006.30.26单向阀29.3100B1006.30.27液控顺序阀28.1XY63B636.30.38背压阀1B10B106.3-9溢流阀5.1Y10B106.3-10单向阀27.9100B1006.30.211滤油器36.6XU-802008

17、06.30.0212压力表开关-k-6B-13单向阀70100B1006.30.214压力继电器-PF-D8L-（2）确定油管 在选定了液压泵后，液压缸在实际快进工进和快退运动阶段的运动速度时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表3-8所列。表3-8 各工况实际运动速度时间和流量快进工进快退表3-9 允许流量推荐值管道推荐流速吸油管道0.51.5，一般取1一下压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值回油管道1.53由表3-8可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。根据表3-8数值，按表3-9推荐的管道内允许速度取v=4m/s,由式计算得与液压缸无杆腔和有

18、杆腔相连的油管内径分别为：为了统一规格，按产品样本选取所有管子均为内径20mm，外径28mm的10号冷拔钢管。第4章 验算液压系统性能4.1 验算系统压力损失由于系统管路布置尚未确定，所以只能估算系统压力损失。估算时，首选确定管道内液体的流动状态，然后计算各种工况下总的压力损失。现取进回油管长l=2m,油液的运动粘度取，油液的密度取在快进工进和快退三种工况下，进回油管路中所通过的流量以快退时回油流量=70L/min为最大，此时，油液流动的雷诺数也为最大，因为最大的雷诺数小于临界雷诺数（2000），故可推出：各工况下的进回油路中的油液的流动状态全为层流。将层流流动状态沿程阻力系数和油液在管道内流

19、速同时带入沿程压力损失计算公式，并将已知数据带入后，得：可见，沿程压力损失的大小与流量成正比，这是由层流流动所决定的。在管道结构尚未确定的情况下，管道的局部压力损失常按下式作经验计算各工况下的阀类元件的局部压力损失可根据下式计算，其中的由产品样本查出。和数值由表3-7和表3-8列出。4.2 验算液压泵的工作压力滑台快进时，液压缸通过电液换向阀差动连接，在进油路上，油液通过单向阀10电液换向阀2，然后与液压缸有杆腔的回油回合通过行程阀3进入无杆腔。在进油路上，压力损失分别为：在回路上，压力损失分别为：将回油路上的压力损失折算到进油路上去，使得出差动连接运动时的总的压力损失：滑台工进时，在进油路上

20、，油液通过电液换向阀2调速阀4进入液压缸无杆腔，在调速阀4处的压力损失为0.5MPa。在回油路上，油液通过电液换向阀2背压阀8和大流量泵的卸荷油液一起经液控顺序阀7返回油箱，在背压阀8处的压力损失为0.6MPa,若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失，则在进油路上总的压力损失为：该值即为液压缸的回油腔压力，可见此值与初算时参考表3-3选取的背压基本相符。按表3-6的公式重新计算液压缸的工作压力：计算得到的工作压力略高于表3-6数值。考略到压力继电器的可靠动作要求压差，则小流量泵的工作压力为：此值与估算值基本相符，是调整溢流阀10的调整压力的主要参考数据。滑台快退时，在进油路上，油液通过单向阀10电液换向阀2进入液压缸有杆腔。在回油路上，油液通过单向阀5电液换向阀2