2022年液压与气动技术课程方案设计书.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 液压气动课程设计题 目：组合机床液压动力滑台的液压系统名师归纳总结 系别：自动化第 1 页,共 19 页姓名：黄军伟班级： 106119400012037 学号： 1061101202237 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 课程设计任务书题目组合机床液压动力滑台的液压系统10611940专业机械自动同学姓名黄军伟学号1061101201 737 班级01202237 承担指导任务单指导老师是否制位姓名作实物主要内容一液压系统原理图设计运算二运算和挑选液压件三验算液压系统性能四液压缸的设计运算五. 设计总结教研室主任签字时间年月日名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录一液压系统原理图设计运算 .3 二运算和挑选液压件 .8 三验算液压系统性能 12四液压缸的设计运算 15 五设计总结 .17名师归纳总结 参考文献 .18 第 3 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一液压系统原理图设计运算技术参数和设计要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统,其工作循环是：快进工进快退停止；主要参数：轴向切削力为 30000N,移动部件总重力为 10000N,快进行程为 150mm,快进与快退速度均为 4.2m/min；工进行程为 30mm,工进速度为 0.05m/min,加速、减速时间均为 0.2s,利用平导轨,静摩擦系数为 0.2,动摩擦系数为 0.1；要求活塞杆固定,油缸与工作台联接；设计该组合机床的液压传动系统；一 工况分析第一,依据已知条件,绘制运动部件的速度循环图（图 1-1）：图 1-1 速度循环图其次,运算各阶段的外负载并绘制负载图 如下分析：,依据液压缸所受外负载情形,进行名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 启动时：静摩擦负载FfsfsG0.210002000N加速时：惯性负载FaGv100004.2350NF 为gt100.260快进时：动摩擦负载FfdfdG0.1 100001000N工进时：负载FFfdFe10003000031000N快退时：动摩擦负载FfdfdG0.1 100001000N其中,F 为静摩擦负载,F 为动摩擦负载, F 为液压缸所受外加负载,运动部件速度变化时的惯性负载,F 为工作负载；依据上述运算结果,列出各工作阶段所受外载荷表1-1,如下：表 1-1 工作循环各阶段的外负载工 作外负载（ N 2350 工作外负载（ N 31000 循环FFfsFa循环FFfsFe启工进动 ,加速快进FFfd1000 快退FFfd1000 依据上表绘制出负载循环图,如图1-2 所示：图 1-2 负载循环图名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二 拟定液压系统原理图（1）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；从节约能量、削减发热考虑,泵源系统宜选用双泵供油；现采纳带压力反馈的限压式变量叶片泵；如下图 : （2）调速方式的挑选：在专用机床的液压系统中,进给速度的掌握一般采纳节流阀或者调速 阀；依据专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有肯定要求的特点,打算采纳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,具有承担负载切削力的才能；如下图所示：（3）速度换接方式的挑选：本系统采纳电磁阀的快慢换接回路,它的特点是结构简洁、调剂行程比 较便利,阀的安装也较简洁,但速度换接的平稳性较差,如要提高系统的换 接平稳性,就可改用行程阀切换的速度换接回路；如下图所示：名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最终把所挑选液压回路组合起来,即可组合成如附图所示液压系统原理图；液压系统原理图如下；1-双联叶片泵 2-三位五通电磁阀 3-行程阀 4-调速阀 5-单向阀 6-单向阀 7-次序阀 8-背压阀 9-益流阀 10-单向阀名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 11-过滤器 12-压力表接点13-单向阀 14压力继电器液压系统原理图名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二运算和挑选液压件1.确定液压泵的规格和电动机的功率（1）运算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油,由表可知液压缸在工进时工作压力最大,最大工作压力为3,91Mpa,如在调速阀进口节流调速回路中,选取油路上的总压力缺失为P=0.6Mpa , 考 虑 到 压 力 继 电 器 的 可 靠 动 作 要 求 压 差 Pe=0.5Mpa,就小泵的最高工作压力估算为：P p 1p 1pp e3.91 0.60.55.01 Mpa大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油,快退时液压缸的工作压力为 P1=1.4Mpa,比快进时大,考虑到快退时供油不通过调速阀,故其进油路压力缺失比前者小,现取进油路上的总压力缺失 P=0.3Mpa,就大流量泵的最高工作压力估算为 : P p 2 p 1 p 1.4 0.3 1.7 Mpa（2）运算液压泵的流量由表可知,油源向液压缸输入的最大流量为0.4× 10-3m3/s,如取回油泄漏系数K=1.1,就两个泵的总流量为：q pKq11.1 0.410326.4L/ min考虑到溢流阀的最小稳固流量为3L/min ,工进时的流量为0.79× 10-5m3/s=0.474L/min, 就小泵的流量最少应为3.474L/min. （3）确定液压泵的规格和电动机的功率依据以上压力和流量数值,并考虑液压泵存在容积缺失,名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 最终确定选取 PV2R12-6/26 型叶片泵,其小泵和大泵的排量分别为 6mL/r 和 26mL/r ,当液压泵的转速Np=720r/min 时,其理论流量分别为 4.32mL/r 和 18.72mL/r ,如取液压泵的容积效率为 v=0.8,这时液压泵的实际输出流量为：qpqp 1qp267200.91000L2672010000.93.88816.84820.8/ min由于液压缸在快退时输入功率最大,如取液压泵的容积效率为 p=0.8,这时液压泵的驱动电机功率为：pp qp1.7 10620.8 1030.74kwp600.8 103依据此数值查表,选用规格相近的Y160M1-8 型电动机,其额定功率为4KW ,额度转速为720r/min；2.确定其它元件及辅件（1）确定阀类元件及辅件依据系统的最高工作压力和通过各类阀类元件及辅件的实际流量,查阅手册,选出的阀类元件和辅件规格如列表所示,名师归纳总结 其中溢流阀按小泵的额定流量选取,调速阀选用Q-6B 型,其最第 10 页,共 19 页小稳固流量为0.03L/min ,小于本系统工进时的流量0.5L/min - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 元件名称通过的型号额定流量规格最大流额定压力 额定压降量叶片泵-PV2R12-6/22 3.888/16.84816-电液换向阀7035DY-100BY1006.30.3行程阀62；122C-100BH1006.30.3调速阀<1Q-6B66.3-单向阀70I-100B1006.30.2单向阀29.3I-100B1006.30.2液控次序阀28.1XY-63B636.30.3背压阀<1B-10B106.3-溢流阀5.1Y-10B106.3-单向阀27.9I-100B1006.30.2滤油器36.6XU-80X200806.30.02压力表开关-K-6B-单向阀70I-100B1006.30.2压力继电器-PF-B8L-14-（2）确定油管 在选定了液压泵后,液压缸在实际快进,工进和快退运动名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 阶段的运动速度,时间以及进入和流出液压缸的流量,与原数 值不同,重新运算的结果如下表：快进工进快退q1=39.3L/minq1=0.474L/minq1=20.8L/minq2=18.5L/minq2=0.22L/minq2=44.2L/minv1=0.069m/sv2=0.05m/sv3=0.077m/st1=2.17st2=36st3=2.34s由上表可以看出,液压缸在各阶段的实际运动速度符合设 计要求；依据上表中的数值,取管道内答应速度v=4m/s,由式：d4q v运算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：d4 q4 39.3 1033 1014.4 mm20mm,外v604d4 q4 44.2 1033 1015.3 mmv604为了统一规格,按手册查得选取全部管子均为内径径 28mm 的 10 号冷拔钢管；（3）确定油箱油箱的容积按式vqpn估算,其中 为体会系数,现取 =6 得：名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - vqpn64.3218.72140L三验算液压系统性能1.验算系统压力缺失由于系统管路布置尚未确定,所以只能估算系统压力缺失,估算时第一确定管道内液体的流淌状态,然后运算各种工况下总的压力缺失；现取进回油管道长 l=2m ,油液的运动粘度 =1× 10-4m 2/s；油液的密度 =0.9174× 10 3kg/m 3（1）判定流淌状态在快进工进和快退工况下,进回油管路中所通过的流量以快退时回油流量为最大,此时,油液流淌的雷诺数Revd60444.2 1034469201031 10也为最大,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流淌状态全为层流；（2）运算系统压力缺失将层流流淌的状态沿程阻力系数 75 75 dv 和油液在管道内Re 4 q的流速 v 4qd同时代入沿程压力缺失运算公式,并将数据代入得：3 4p 1 4 754 vl q 4 75 0.9174 10 1 103 4 2 q2 d 2 20 10 0.5478 q在管道结构未确定的情形下,管道的局部压力缺失p0.1p 1阀类元件的局部压力缺失可依据下式运算：名师归纳总结 pvpnq2第 13 页,共 19 页q n- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 滑台在快进、工进、快退工况下的压力缺失运算如下：1.快进 在进油路上,压力缺失分别为：p li0.5478 10 8q0.03588 Mpa39.3 2 1000.06499 Mpapi0.1p li0.003588 Mpap vi0.216.848 21000.3 20.8 10020.3 p ipip lip vi0.0035880.03588 0.064990.1045 Mpa在回油路上,压力缺失为：p l08 0.5478 10q0.01689 Mpa0.08203 Mpap00.1p li0.001689 Mpap v 00.2 18.510020.3 18.5 10020.3 39.3 21000.06345 Mpap 0p0p l0p v00.016890.0016890.06345将回油路上的压力缺失折算到进油路上去,便可得到差动快速运动 时的总的压力缺失为：p0.10450.0820344.70.143Mpa952.工进在进油路上,在调速阀处的压力缺失为0.5Mpa,在回油路上,在背压阀处的压力缺失为 0.6Mpa,忽视管路沿程压力缺失和局部压力损失,就在进油路上总的压力缺失为：pip vi0.30.47420.50.5Mpa100此值略小于估量值；在回油路上的总压力缺失为：名师归纳总结 p0pv00.30.2220.60.30.2216.84820.61 Mpa第 14 页,共 19 页10063- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 该值即为液压缸的回油腔压力 的背压值基本相符；p2=0.61Mpa,此值与初算时选取重新运算液压缸的工作压力为：p p1F0P A2344440.61 10644.71043.91MpaA 195 104106此值与前面表中所列数值相符,考虑到压力继电器的牢靠动作要求 压差 pe=0.5Mpa,就小流量泵的工作压力为：p p 1p 1p ip e3.910.50.54.91 Mpa此值与估算值基本相符,是调整溢流阀的调整压力的主要参考数 据；3.快退 在进油路上总的压力缺失为：pip vi0.216.84820.320.820.019Mpa100100此值远小于估量值,因此液压泵的驱动电机的功率是足够的；在回油路上总的压力缺失为：p0p v00.244.220.344.220.244.220.137Mpa100100100此值与表中数值基本相符,故不必重算；大流量泵的工作压力为：p p2p 1p i1.40.0191.42 Mpa此值是调整液控次序阀的调整压力的主要参考数据；2.验算系统发热与升温由于工进在整个工作循环中占90%,所以系统的发热与升温可按工进工况来算,在工进时,大流量泵的出口压力即为油液通过液 控次序阀的压力缺失：名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - p2ppnq20.316.84820.02146Mpaq n63液压系统的总输入功率即为液压泵的输入功率prp qp 1pp qp24.91 1063.888 1030.214610616.848 10360600.8405.2w液压系统的输出有效功率即为液压缸的输出有效功率pcFV2310000.056025.8w由此运算出系统的发热功率为：Hprp c405.225.8379.4w214.4C按式THH3V20.065379.43140KA0.065K15其中传热系数K15 W/m2C设环境温度T225C ,就热平稳温度为：T1T2T2514.4T1 55C油温在答应范畴内,油箱散热面积符合要求,不必设置冷却器；四液压缸的设计运算1.液压缸的主要尺寸的确定（1）工作压力 p 的确定：工作压力p 可依据负载大小及机器的类型来初步确定,现参考相关表取液压缸的工作压力为 3Mpa；（2）运算液压缸内径D 和活塞杆直径d：由负载图可知最大负载为 31000N,依据相关表可取背压p 为 0.5 Mpa 液压缸机名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 械效率m 可取为0.95,考虑到快进快退速度相等,依据相关表取 d/D 为 0.7；依据以上条件来求液压缸的相关尺寸：1. 液压缸内径：D4F/pm1p21d2 /pD=125mm；D2431000 /3 1060.9510.52 0.7 30.123m就依据相关表,将液压缸内径圆整为标准系列直径2. 活塞杆直径 d：由 d/D=0.7,可求得 d=0.7D,就 d=87.5,依据表圆整后取为标准系列直径 d=90mm 按最低工进速度验算液压缸的最小稳固速度,由AminQmin/vmin0.05 1000/ 510cm20.05L/min；式中：Qmin是由产品样本查得最小稳固流量为由于调速阀是安装在回油路上,故液压缸节流腔的有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积,即：AAD2d2 / 412522 90 / 459cm2即Amin,可得液压缸能达到所需低速；3. 液压缸的壁厚和外径的运算：名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - pD/ 2液压缸壁厚（m）D 液压缸内径 m p 试验压力,一般取最大工作压力的（1.25 1.5 ）倍- 缸筒材料的许用应力；取为铸钢 =110Mpa求得：1.5 31000 125/2 110 10 626mm故液压缸外径 D1 D+2 =125+52=177mm 4. 液压缸工作行程的确定需依据执行机构来确定,故这里不做争论；5. 运算在各工作阶段液压缸所需的流量Q快进）d2v快进 =v0.0924.2 / 426.7L/ min24.8L/ minQ工进）D2v工进=2 0.1250.05 / 40.61L/ minQ快退）（D2d2） 快进 =（0.125 20.092）4.2/ 4由以上液压缸的基本尺寸,就可以挑选相配套的液压元件,这里不做争论 .液压缸装配图如附图所示五、设计总结通过这学期对液压气动的争论学习,明白了液压元件的特性,通过自己和同组人员来设计试验,激发了学习爱好；亲自动手操 作,观看试验现象,增加了理论学习的趣味性,能亲身感受到液压 的作用；另外使我对液压系统的基本简况有了充分的懂得与把握；我仍查阅了参考资料,加深了对液压工作的原理的懂得,以及其在 实际生活中的广泛应用；因此,通过这次试验的设计,对今后在液 压这一领域有更深的熟悉；同时也锤炼了动手才能,独立摸索解决名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 问题的方法,使我从本质上对液压有了全新的熟悉,有利于以后的学习争论；参考文献1雷天党 . 新编液压工程手册 M. 北京；北京理工高校出版社 1998 2路甬祥 . 液压与气动技术手册 M. 北京；机械工业出版社 2002 3章宏甲 . 液压与气压传动 M. 北京；机械工业出版社 2003 4林建亚,何存兴 . 液压元件 M. 北京；机械工业出版社 1988 5 从庄远,刘震北 . 液压技术基本理论 学出版社 1989 M. 哈尔滨；哈尔滨工业大名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 19 页