《液压课程设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压课程设计说明书.doc（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目录第一章 负载分析211负载分析212计算各工作阶段总机械负载2第二章 液压系统方案设计421确定液压泵类型及调速方式422选用执行元件423快速运动回路和速度换接回路424换向回路的选择425组成液压系统原理图4第三章 液压系统的参数计算631液压缸参数计算63.1.1初选液压缸的工作压力63.1.2确定液压缸的主要结构尺寸63.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率732液压泵参数计算732电动机的选择83.2.1工进8第四章 液压元件的选择941液压阀及过虑器的选择942油管的选择943油箱容积的确定9第五章 验算液压系统的性能1051压力损失的验算及泵压力的调整105.1.
2、1工进时压力损失的验算和泵的最高压力的调整105.1.2快退时压力损失的验算1152压力系统的发热和系统升温12参考文献14第一章 负载分析11负载分析负载分析中，暂时不考虑油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨的摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为，动摩擦力为，则而惯性力12计算各工作阶段总机械负载如果忽略切屑力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率，则液压缸在各个工作阶段的总机械负载可以算出，见表1-1。表1-1液压缸各运动阶段负载表运动阶段计
3、算公式总机械负载F/N起动5263.15加速9291.08快进2631.57工进21578.94快退2631.57根据负载计算结果和已知各段的速度，可以绘制出负载图( F-l )，见图1-1a、b。已知最大行程为400mm,设工进的行程为40mm，则快进的行程为360mm。图中横坐标以上为液压缸活塞前进是的曲线，以下为液压缸活塞退回是的曲线。图1-1 负载速度图a)负载图 b)速度图第二章 液压系统方案设计21确定液压泵类型及调速方式参考同类机床，选用限压式变量泵供油，调速阀进油节流调速的开式回路。为了防止钻孔钻通或镗孔镗通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压阀的背压值为0.
4、8MPa。22选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工进，方向快退，且快进、快退的速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积等于有杆腔面积的两倍。23快速运动回路和速度换接回路根据运动方式和要求，采用差动连接和限压式变量泵。采用这两项措施来实现快进，可以得到较大的快进速度，系统的能量利用合理。采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路，保证了稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。进给时回油路上的背压阀防止空气渗入系统并且提高运动的平稳性。采用了行程阀和顺序阀实现快进与工进的换接，不仅简化了油路，而且使动作可靠，转换位置的精度比较高。24换向回路的选择本系统对换
5、向平稳性没有严格的要求，所以选择电磁换向阀的换向回路。为了便于实现差动连接，选用三位五通换向阀。为了提高换向的位置精度采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。25组成液压系统原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改和补充。即组成如图2-1所示的液压系统图。为了便于观察调整压力，在液压泵的出口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需要一个压力表即能观测各点压力。液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2-1所示。图2-1 液压系统原理图表2-1 电磁铁动作顺序表元件动作1Y2Y行程阀快进+-通工进+-断快退-+断通停止-通第三章 液压系统的参数计算3
6、1液压缸参数计算3.1.1初选液压缸的工作压力参考同类组合机床，初选液压缸的工作压力为。3.1.2确定液压缸的主要结构尺寸要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动联接，并取无杆腔的有效面积等于有杆腔有效面积的两倍，即。为了防止在钻孔钻通或镗孔镗通时滑台突然向前冲，在回油路上装有背压阀，按照表格可知，初选背压。由表1-1可知最大负载为工进阶段的负载F=21578.94N,按此计算，则液压缸的直径由可知活塞杆直径按GB/T2348-1993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=9cm d=6.3cm按标准直径算出3按
7、照最低速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进的最小速度为0.2m/min，这个速度为最小，则有公式可得：因为2.5,满足最低速度要求。3.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进是背压按代入，快退时背压按代入计算公式和计算结果列于表3-1中。表3-1 液压缸所需的实际流量、压力和功率工作循环计算公式负载F进油压回油压所需流量输入功率NPaPaL/minkw差动快进2631.5714.040.319工进21578.98min1.272max7.632min0.08
8、1max0.484快退2631.5714.580.43632液压泵参数计算由表3-1可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进油路总压力损失，压力继电器可靠动作需要压力差为，则液压泵最高工作压力可以算出，其最高压力为：因此泵的额定压力可取由表3-1可知，工进时所需流量最小是1.272L/min,设溢流阀最小溢流量为2.5L/min,则泵的最小流量为：快进快退时液压缸所需的最大的流量是14.58L/min,则泵的最大流量为：根据上面计算的压力和流量，查产品样本，选用YBX-A16N型变量叶片泵，该泵的压力调节范围2.07.0MPa，额定转速为1500r/min,最高转速为2000 r/min，最低转
9、速为600 r/min，最大排量为16mL/r。32电动机的选择该系统采用限压式变量叶片泵供油，其中泵的最大流量为，系统工作循环分三个工作阶段，差动快进、工进和快退。假设各个阶段的流量都为最大的流量输出，在这三个阶段中工进的进油压力最大，所以只需要计算工进时所需要的电动机功率P。3.2.1工进考虑调速阀所需最小压力差，压力继电器可靠动作需要压力差。因此工进时泵的出口压力48.01Pa。电动机功率据此查样本选用Y100L2-4异步电动机，电动机的额定功率为3KW，额定转速1430r/min。第四章 液压元件的选择41液压阀及过虑器的选择根据液压阀在系统中的最高工作压力与通过该阀的最大流量，可以选
10、出这些元件的型号及规格。所有阀的额定压力都为，额定流量根据各阀通过的流量，确定为25L/min和63L/min，将所有元件的规格型号列于表4-1中。过虑器按照液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过虑器。表中序号与液压系统图2-1中的序号一致。表4-1 液压元件明细表序号元件名称最大通过流量/L/min型号1限压式叶片泵24YBX-A16N2单向阀244CG-03-A3三位五通电磁换向阀48DSG-01-3C3-DC-504单向阀244CG-03-A5行程阀482C-G-03-T-226压力继电器HED307调速阀7.7FG-01-8-118单向阀204CG-03-A9液控顺序阀3.85RG-0
11、3-B10背压阀3.85Y-10B11过虑器50XU-5020012压力开关K-6B42油管的选择根据选定的液压阀的联接油口的尺寸确定管道的尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排除的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管内通油量最大，其实际流量为泵的额定流量的两倍达48L/min，则液压缸进、出油管的直径按产品样本，选用内径为15mm，外径为22mm的10号钢管。43油箱容积的确定中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，故油箱容积为第五章 验算液压系统的性能51压力损失的验算及泵压力的调整5.1.1工进时压力损失的验算和泵的最高压力的调整工进时管路中的最小流量为1.272
12、L/min，最大流量为7.632 L/min。设工进时进油管和回油管长度均为l=2mm，油管直径，最大流量，最小流量。回油路的流量。液压系统选用N32号液压油，考虑到最低工作温度为15,由手册查得此时油的运动粘度，油的密度，液压系统元件采用集成块式的配置方式。进油管内流速： 进油管内流速：进油路中的雷若数： 回油路中的雷若数：由上可知，进回油路中的流动都是层流。沿层压力损失，由公式可以算出进油路上和回油路的压力损失。在进油路上，当流量最大时沿层压力损失最大在进油路上，沿层压力损失为局部压力损失进油路上考虑调速阀的的压力损失为。回油路上考虑背压阀的的压力损失为。泵的最大的调整压力等于工进是液压缸
13、的工作压力加上进油路上沿层压力损失和调速阀的压力损失，并考虑压力继电器动作需要，则 限压式叶片泵的最高工作压力为。5.1.2快退时压力损失的验算因快退时，液压缸无杆腔的回油量是进油量的两倍，其压力损失比快进是要大，因此需要计算快退时的进油路与回油路的压力损失。快退时管路中的最大流量为24 L/min。设工进时进油管和回油管长度均为l=2mm，油管直径，流量。回油路的流量。液压系统选用N32号液压油，考虑到最低工作温度为15,由手册查得此时油的运动粘度，油的密度，液压系统元件采用集成块式的配置方式。进油管内流速：进油管内流速：进油路中的雷若数：回油路中的雷若数：由上可知，进回油路中的流动都是层流
14、。沿层压力损失，由公式可以算出进油路上和回油路的压力损失。在进油路上，当流量最大时沿层压力损失最大在进油路上，沿层压力损失为局部压力损失采用集成块式的液压装置，所以只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失，由公式可得将计算的结果列于表5-1中。表5-1 阀类元件局部压力损失元件名称额定流量实际通过的流量额定压力损失实际压力损失单向阀2452420.57三位五通电磁阀36324/4840.58/2.33单向阀4452420.57若取集成块进油路的压力损失，回油路压力损失为，则进油路和回油路的压力损失为 查表1-1知，快退时液压缸负载F=2631.57N;则快退时液压缸的工作
15、压力为 快退时泵的工作压力为因此，泵在快退时的压力为。从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值，而且比较接近，说明液压系统的油路结构、元件的参数是合理的，满足要求。52压力系统的发热和系统升温在整个工作循环中，工作阶段所占用的时间最长，所以液压系统的发热主要是工进阶段造成的，故按照工进工况验算系统升温。工进时液压泵的输入功率工进是液压缸的输出功率系统总的发热功率为已知油箱容积，则油箱散热面积A为假定通风良好，取油箱的散热系数,则由公式可得油液温升为设环境温度则热平衡温度为超过了许用值，即系统需要装设冷却器。冷却器的选择与计算冷却器选用水冷式，在油箱需要用循环的冷却水。需要用冷却器交换热量的面积为：其中K冷却器的散热系数，由手册查出取油进入冷却器的温度60，油流出冷却器的温度=50，冷却水入口温度25，冷却水出口温度30。则：所以冷却器在使用过程中换热面积上会有沉积和附着物影响换热效率，因此实际选用的换热面积应比计算值大30，即按此面积选用型冷却器，换热面积为。参考文献1 成大先机械设计手册.单行本.液压传动北京：化学工业出版社，20042 许福玲 陈尧明液压与气压传动北京：机械工业出版社，2007
