2022年液压设计说明书 .pdf

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1、 液压技术课程设计设计计算结论第一章设计计算一、工况分析 1、运动分析：根据设计要求，本设计的运动循环图如图三所示。2、负载分析：因将导轨水平放置，若不考虑切削力引起的倾覆力矩对导轨摩擦力的影响需要考虑的机械负载为：液压缸所受外负载F 包括三种类型，即：wfaFFFFFw：工作负载，对金属切削来讲，即为活塞运动方向切削力，在本设计中取13000wFN。aF：运动部件速度变化时的惯性负载。fF：导轨摩擦阻力负载。启动时为静摩擦力0.2sF，启动后为动摩擦力0.1aF。GF：移动部件动力头自重，21000GFN。静摩擦力0.2210004200fssGFfFNN动摩擦力0.1 210002100f

2、daGFfFNN惯性力210005.24139.80.4560avGvFmNNtgt已知液压缸的机械效率为0.92m，则可计算出液压缸在工作循环内各运动阶段如表所示：表一各运动阶段计算公式总机械负载/N 启动.加速()/fsamFFF4613 快进/famFF2100 工进()/fawmFFF15100 快退/famFF2100 Ffs=4200N Ffd=2100N Fa=413N 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 12 页 -液压技术课程设计二、确定液压执行元件主参数1、初选液压缸工作压力：根据查表 参考资料 1 P209 表 9.2 P210 表 9.3 初选

3、液压缸工作压力为4Mpa，背压为20.5PMpa.2、液压缸主参数确定：由负载图知最大负载F 为 15100N，决定采用单杆活塞式液压缸，为实现vv快进快退，取活塞杆直径 d 与液压缸内径 D为：d/D=0.7 则：524 1510053.14 40 100.92110.740Dm=7.510-2m据表 2-4,将液压缸内径圆整为标准系列直径D=80mm；活塞杆直径d，按d/D=0.7 及表 2-7 活塞杆直径系列取d=56mm。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度：A322minmin0.05 100.5100qcmcmv式中是由产品样本查得GE 系列调速阀AQF3-E10B 的最小稳定流

4、量为0.05L/min。本设计中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸有杆腔的实际面积，即：22222223.140.85.625.6244ADdcmcm可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。3、液压系统工况分析：(1)液压缸的有效面积为：无杆腔：222213.140.80.502444ADcmcm有杆腔：22222223.140.85.625.6244ADdcmcm（2）液压缸各阶段所需流量：22235.6105.2/min44qd vm快进快进=12.810-3m3/min =12.8L/min 2230.081.0/min44qD vm工进工进=5.0210

5、-3m3/min =5.02L/min 22223()(0.080.056)5.2/min44qDdvm快退快退D=80mm d=56mm A1=0.5024cm2A2=25.62cm2q快进=12.8L/min q工进=5.02L/min 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 12 页 -液压技术课程设计=13.3210-3m3/min =13.32L/min 第二章拟定液压系统（1）基本回路选择1、调速回路：从液压缸的工况分析可以看出，本设计属于小功率系统，且对于低速性能要求较高，为此采用调速阀回油路节流调速。由于是节流调速，采用开式回路。2、供油方式：本设计快进与

6、工进速度之比为：5.2/1.0=5，比值不是很大，但是若采用定量泵供油，则工进时溢流损失过大，系统效率必然降低，所以决定选用限压变量泵供油方式。3、快速回路：因为此设计要求快进快退的速度相等。为了使结构简单，因尽量减小油泵的流量，则采用差动连接和双泵供油的两种快速回路来实现快进、快退。4、速度换接回路：为使速度转换时平稳，防止冲击和振动，选用二位二通电磁换向阀来实现快进和工进的转换。5、换向回路：本设计中的快退速度较大，为使换向平稳，采用三位四通电磁换向阀换向回路。（2）组成液压回路图一速度循环图图二负载循环图q快退=13.32L/min 速度循环图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理

7、-第 3 页，共 12 页 -液压技术课程设计图三运动循环图电磁铁顺序动作工作表表二1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快进+-+-工进+-快进+-+工进+-+-快退-+-原位停止-负载循环图运动循环图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 12 页 -液压技术课程设计图四系统原理图F=0APY3APTY4APY5ABPTY1Y2S1 S2 S3 S4系统原理图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 12 页 -液压技术课程设计图五电气线路图SB1K1Y1K1 0V+24VS2Y5K2S3S3S4Y4K3K2K3S4Y2K4K4K4Y3S1K4S

8、1K6K6K6第三章液压元件的选择 1、确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格（1）液压泵工作压力的测定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为：电气线路图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 12 页 -液压技术课程设计1pppppp 液压泵最大工作压力1p 执行元件最大工作压力p进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.2 0.5MPa，复杂系统取0.5 1.5MPa，本设计取0.5pMPa。则：140.54.5ppppMPaMPa上述计算所得的pP 是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外还考虑到一定

9、的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力nP 应满足1.251.6npPP，中低压系统取小值，高压系统取大值。在本设计中1.255.625npPPMPa。（2）泵的流量确定液压泵的最大流量应为：maxpLqKqpq 液压泵的最大流量maxq同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正在工作，尚须加溢流阀的最小溢流量为min/32LLK 系统溢流系数，一般取1.11.3LK，现取1.2LK则：max1.2 13.32/min15.98/minpLqKqLL（3）选择液压泵的规格根据以上计算得的5.625pPMPa 和15.98/minpqL查阅有关手册，现选用YBX-16限

10、压式变量叶片泵；每转排量：16Ml/r；额定压力：6.3MPa；额定转速：1450r/min；容积效率：0.85v；泵总效率0.7p。2、电动机选择分别算出快进和工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的效率急剧降低，一般当流量在 0.2-1L/min范围内时，可取=0.03-0.14。首先计算快进时的功率，快进时的外负载为2100N，进油路的压力损失定Pp=4.5Mpa Pn=5.625MPa 泵的规格:YBX-16 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 12 页 -液压技术课程设计为 0.3MPa，则62210

11、0100.30.720.084ppMPaMPa快进时所需电动机功率为：0.72 12.80.22600.7ppp qPkwkw工进时所需电动机功率为：4.5 5.020.5460 0.7ppp qPkwkw查阅电动机样本，选用Y90S-4 型电动机，其额定功率为1.1KW，转速为1400r/min。3.液压阀选择根据所拟定的液压系统原理图，计算分析通过各液压阀油液的最高压力和最大流量，选择各液压阀的型号规格。见表三序号元件名称通过流量 q(L/min)型号规格1 滤油器24 WU-25 180J 2 叶片泵24 YBX-16 3 单向阀9.4 A-F10D-D/DP14 溢流阀17.3 BY2

12、515 背压阀0.48 B-10B 6 液控顺序阀15.07 XY-25B 7 三 位 四 通 换向阀20 4WE6E50/OAG24 8 二 位 三 通 换向阀20 3WE6A50/OAG24 9 调速阀20 2FRM5-20/6 10 二 位 二 通 换向阀9.4 22C-63B 11 压力继电器BDP63112 压力表Y-100T 13 压力表开关BEKF334、确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。压油管的允许流速为v=4m/s,快进时 q=12.8L/min，则内径为：12.84.64.68.24qdmmmmv电动机型号：Y90S-

13、4 管道选择：d=10mm 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 12 页 -液压技术课程设计若系统主油路流量按快退时取q=13.32L/min,则 d=8.4mm，可得油管内径为：综合考虑取 d=10mm,外径 D=15mm,壁厚mm2的 10 号冷拔钢管。5、液压油箱容积的确定本设计为中压液压系统，液压油箱有效容量按泵的流量的5-7 倍来确定，参照表 4-1 选用容量为 160L 的油箱。取油箱外形尺寸为BEX-100:a=700mm,b=500mm,c=600mm.吸油管同样按上式计算得：吸油管内径为d=32mm。，第四章液压系统的验算已知该液压系统中进、回油管的

14、内径均为10mm，各段管道长度分别为：AB=0.3m,AD=1.7m,AC=1.7m，BC=2m，DE=2m,选用 L-HL32 液压油，考虑到油的最低温度为15，查得15时该液压油的运动精度21515/vcstcms，油的密度为3920/kg m。（一）、压力损失的验算1、工作进给时进给油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为1.0m/min,进给时的最大流量为5.02L/min，则液压油在管内流速v 为：312245.02 10/min6395/min107/3.14 1.04qvcmcmcm sd管道流动雷诺数1Re 为111071.0Re711.5v dv2300Re1；可见油液在

15、管道内流态为层流，其沿程阻力系数：1175751.05Re71进油管道 BC沿程压力损失11p为：221 1261.70.39201.071.0521.0 1020.11 10alvpPdPa查得换向阀 4WE6E50/OAG24的压力损失为61 20.05 10pPa，忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失1p为：6611 11 260.11 100.05 100.16 10pppPaPa油箱规格：BEX-100 工进610.16 10pPa名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 12 页 -液压技术课程设计2、工作进给时回油路上的压力损失由于

16、选用单活塞杆液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积为五杆腔的工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则12107/53.5/22vvcm scm s2253.51.0Re35.671.5v dv2275752.10Re35.67回油管道的沿程压力损失2 1p为：222 12629200.5352.1021.0 1020.0610alvpPdPa查得回油路上各阀4WE6E50/OAG24、2FRM5-20/6、22C-63B的压力损失分别为：62 50.025 10pPa，62 30.5 10pPa，62 20.025 10pPa则回油路总压力损失为：22 12 22 32 5660

17、.060.025 0.50.025100.61 10pppppPaPa3、变量泵的出口处压力pp22114666241510025.62 100.61 100.920.16 103.7 103.148104mpFApppAPaPa4、快进时的压力损失：CE=1.7m,进油路的沿程压力损失11p为：工进620.61 10pPa工进63.7 10ppPa名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 12 页 -液压技术课程设计31221111221 1264 12.810/272/3.14 1.06042721.0Re1811.575750.414Re18129202.720.4

18、1421.0 1020.2810aqvcm scm sdv dvlvpPdPa则：6611 11 260.28100.05 100.31 10pppPaPa同样可求得回油路的沿程压力损失：122222272/136/221361.0Re90.671.575750.83Re90.67vvcm scm sv dv222 12629201.360.8321.0 1020.1410alvpPdPa则：22 12 22 42 5660.140.0250.0250.025100.215 10pppppPaPa变量泵的出口处压力pp2211466624210025.62 100.215 100.920.31

19、 100.87 103.148104mpFApppAPaPa上述验算表明，无需修改原设计。(二)、系统温升的验算在整个工作循环中，工作阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工快进60.87 10ppPa名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 12 页 -液压技术课程设计进时的发热量。min/1.0m工进v时，q=5.024L/min,总效率为 0.7.233.75.024Pkw0.44kw60 0.7100PFv=151001010 kw=0.25kw60P=PP0.440.25 kw0.19kw输入输出输入输出此时的功率损失为：假定系统的散热状况一般，取32K=1010kw/cmC，油箱的散热面积A为：332222A0.065 v0.065160 m1.92m系统的温升为：3P0.19tC9.9 C65 CKA10 101.92验算表明系统的温升在许可范围内。功率损失P=0.19kw A=1.92m2t=9.9 C名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 12 页 -