液压气动技术课程设计报告书.docx

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1、机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书编号课程名称：液压与气动技术 办学单位：阎良学习中心设计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计学生姓名 卜建锋二 一课程设计目&西要痴目的：使学生综合运用？液压与气动？课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知 识，进展液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识严密结合起来，从而使这些知识 得到进一步的稳固、加深和扩展。要求：一台卧式单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进一工进一快退 一停顿。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为24000N；滑台移动部件总质量 为510kg；力口、减速时间为0.2s；采用平导轨，静摩擦系数为0

2、.2,动摩擦系数为0. 1,；快 进展程为200mm,工进展程为100mm,快进与快退速度相等，均为3. 5m/min,工进速度为 3040mm/min。工作时要求运动平稳，且可随时停顿运动。试设计动力滑台的液压系统。 二课程设计内容：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计三课程设计进度安排1 .宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集阅读有关设计资料0.5天2 .液压与气压系统的设计与计算：1天3 .详细细设计：2. 5天4 ）液压系统原理图设计5 ）液压缸装配图设计及零件图设计6 .撰写设计、计算说明书0.5天指导教师签字 办学单位意见教学班负责人签字、分校盖章因此泵的额定压力可取Pr

3、l. 25X46. 9X10X58. 625X 105Pa由表3T可知，工进时所需流量最小是0. 314/min,设溢流阀最小溢流为 2. 5L/mino取泄露系数K=1. 1,那么小流量泵的流量应为qpl （1. 1X0. 314+2. 5）L/min=2. 8454L/min快进快退时液压缸所需的最大流量是14. OL/min,那么泵的总流量为qft=l. 1 X 14. 0L/min=15. 4L/min即大流量泵的流量%,2 2 外, -%,产 15. 4-2. 8454=12. 5546L/mino根据上面计算的压力和流量，并考虑液压泵存在容积损失，查?液压元件及 选用？，选用YB1

4、-10/2. 5型的双联叶片泵，该泵额定压力为6. 3MPa.额定转速为 1450r/min.（三）电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵1的流量%二（3.625 xIO-/60M3060x10-3w3/5, 大泵流量=（14.5x10-3/60）?3/s二0 242x10-3/人。差动快进，快退时两个泵同时向系 统供油；工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需的电动 机功率Po 1：差动连接差动快进时，大泵2的出口压力经单向阀11与小泵1集合，然后经单向阀 2,三位五通阀3,二位二通阀4进入液压缸大腔,大腔的压力=6.65x105.,由样本可知，小泵的出口压力损失Pi=4

5、. 5X10Pa,大泵出口到小泵的压力损失 AP2=1.5xl05Pt/o于是计算得小泵的出口压力? =11.15x1（）5尸4 （总效 率尸0.5）,大泵出口压力2 =12.65x105（总效率%=0.5）. 电动机功率： 2:工进考虑到调速阀所需最小压力差=5xl05Pf/o压力继电器可靠动作需要压力差8=5xl054因此工进时小泵的出口压力户、=A? + /Z-? +=1一.而大泵的卸载压力取P产2X10Pa.46.9x1。$ 户a（小泵的总效率/二0. 565,大泵总效率=0. 3）。电动机功率:3：快退类似差动快进分析知：小泵的出口压力以 =P15. 7Xl（）5pa（总效率=0.

6、5）,大泵出 口压力 Pq17. 2X 10*a（总效率% =0. 51）.电动机功率：综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用Y90s-4异步电动机，电动机功 率 1. IKWo 额定转速 1400r/mino四、元件选择1：确定阀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的实际流量，查阅产品样本，选出的 阀类元件和辅助规格如下表所示。其中溢流阀12按小流量泵的额定流量选取。过 滤器按液压泵额定流量的2倍选取吸油用线隙式过滤器。表中序号与系统原理图的 序号一致。表五：液压元件明细表序号兀件名称最大通 过流量 /L. min 1型号备注价格厂家1双联叶片泵19YB1-10/2. 5

7、查?液压元件及选用？表 2-58CLA1R昌林 生产厂家 900元2单向阀19I-25B查?液压元件及选用？表 4-146CLAIR昌林 生产厂家50元3三位五通电磁3835 D, -63BY查?液压元件及选用？CCLAIR昌林阀表 4-170生产厂家630元4二位二通电磁 阀3822D.-63BH查?机械设计手册单行本？表 20-7-1645调速阀3. 82Q-10H8查?机械设计手册单行本?表 20-7-1246压力继电器DP.-63B查?液压元件及选用？表 4-967单向阀19I-25B查?液压元件及选用？表 4-1468液控顺序阀0. 16XY-25B查?液压元件及选用？表 4-819

8、背压阀0. 16B-10B查?机械设计手册单行本?表 20-7-8410液控顺序阀（卸载用）12XY-25B查?液压元件及选用？表 4-8111单向阀12I-25B查?液压元件及选用？表 4-14612溢流阀4Y-10B查?液压元件及选用？表 4-14CLAIR昌林 生产厂家 110元13过滤器38XU-B32X100查?液压元件及选用？表 5-1714压力表开关K-6B2：油管的选择根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。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38L/min ,液压缸进、出油

9、管直径由下表 可知。为统一规格，按产品样本选取所有油管均为内径15mm,外径19mm的10号冷拔管。3：油箱容积确实定中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，现取7倍，故油箱容积为 V=(7X19)L=133L五、液压系统性能验算(一)压力损失的验算及泵压力的调整1：工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整工进时管路中的流量仅为0. 314L/min,因此流速很小，所以沿程压力损失和局部 压力损失都非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失，P、=5x10, 也回油路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进时的液压缸的工作压力加上进油路压差，并考虑压力继电器动

10、作需要，那么4=耳+4+5乂1()5尸=(36.9+5+5) X 105Pa=46. 9X 105Pa即小流量泵的溢流阀12应按此压力调整。2：快退时的压力损失验算和大流量泵卸载压力的调整因快退时，液压缸无杆腔的回油量是进油量的2倍，其压力损失比快进时的要 大，因此必须计算快退时的进油路与回油路的压力损失，以便确定大流量泵的卸载 压力。由于系统管路布局尚未确定，所以只能估算系统压力损失。估算口寸，首先确定 管道内液体的流动状态。现取进,回油路管道长为油管直径d=15XK)Tm,-3通过的流量为进油路qi=19L/min=。317义10m3/s,回油路q? =38L/min=0. 633X10-

11、3m3/s,油的运动粘度取v=1.5cn)2/s,油的密度P ROOkg/,液压系统元件 采用集成块式的配置形式。(1)确定油流的流动状态按式(2-19)经单位换算为Re= xlO4 = L27326/x104vdv式中v平均流速(m/s)；D一一油管内径(m)；油的运动粘度(cm3/s)q通过的流量(m3/s)那么进油路中的液流雷诺数为Rd =回油路中的液流雷诺数为R“二R“二1.2732 x 0.633 x KT?15xl0-3 xl.5xlO4 乏 358 2= (1.24+1.03+1.03+0.5) X 105Pa =3. 26X 105Pa前面已算出快退时液压缸负载F=536. 8

12、N；那么快退时液压缸的工作压力为 P,=(536. 8+E Ap2A1)/A2 =(536. 8+3. 26X105 X78. 54 X 10 )/40. 05 XI0-4Pa=7. 733 X 105Pa可算Hl快退时泵的工作压力为Pp = P1 + E Ap, = (7. 733+2.46) X 105Pa =10. 193X10Ta因此，大流量泵卸载阀10的调整压力应大于10. 193X10Tao从以上验算结果可以看出，各个工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失 值，说明液压系统的油路构造，元件的参数是合理的，满足要求。(二)液压系统的发热和升温验算在整个工作循环中。工进阶段所占用的时

13、间最长，所以系统的发热主要是工进 阶段造成的，故按工进工况验算系统升温。工进时液压泵的输入功率如前面计算P,=655. 3W工进时液压缸的输出功率P2=FV= (25800X0. 03/60) W=12. 9W系统总的发热功率中为：cD二 P,-P2 = (655. 3-12. 9)W=642. 4W邮箱容积V二133L=133X 10-3小3,那么邮箱近似散热面积卜为A=0. 065 Vv7 = O.O65V1337/n2=l. 6913 m2假定通风良好，取邮箱散热系数g =15x10-3%w/（J;c）,那么可得油液升温为设环境温度心=25，那么热平衡温度为所以油箱散热基本可到达要求。六

14、、小结为期一周的液压课程设计是完毕了，虽然经历的时间不多，也感觉时间不够用， 学到的东西还是蛮多的。液压我们是上学期学的，课程设计拉到这个学期，还是起 到一个蛮好的复习作用。自己刚开场做的时候，发现自己都忘得差不多了，也是参 考着前辈们做的课程设计才略微的捡起一些液压知识。其次，理论终究是归理论， 液压课本知识学得再好，当然自己也没学好，做起设计起来还是蛮吃力的。又要考 虑理论局部，还得结合现实的实际情况。我想这就是为什么很多公司比较重视工作 经历的原因吧。以后还是得劲量珍惜这为数不少的设计环节。最后，因为自己是走 读生住在外面，这课程设计是一个人闷着搞啊。好多东西都没弄清，去公寓走了一 趟，

15、顿然开朗啊。这或许就是集体的智慧还是更伟大些，这也说明自己的那种合作 理念不行啊。总之这次课程设计受益匪浅，希望学校还多增加一些实践环节。 七、参考文献【1】王守城 段俊勇.？液压元件及选用？.2胡竞湘？液压与气压传动？3成大先？机械设计手册单行本液压与气压传动？西安播送电视大学机械设计制造及其自动化专业本科?液压与气动技术？课程设计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计姓 名： 卜建锋学 号： 专 业：机械设计及其制造层 次：年级：13秋学校：阎良学习中心工作单位：指导教师：完成时间：目录一、负载分析11.1 负载与运动分析11. 2负载图和速度图的绘制2二、设计方案拟定3三、参数

16、计算53.1液压缸参数计算53. 2液压泵的参数计算103.3电动机的选择11四、元件选择124.1确定阀类元件及辅件124. 2油管的选择145. 3油箱容积确实定14五、液压系统性能验算146. 1验算系统压力损失145.2验算系统发热与温升16六、小结18七、参考文献18一、负载分析1.1负载与运动分析1 .工作负载：工作负载即为轴向切削力F424000。2 .摩擦负载：摩擦负载即为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力 Ffs=O. 2 X 5100=1020.动摩擦阻力 Ffd=01 X 5100=5103 .惯性负载：取重力加速度g= 10m/s2,那么有移动部件质量为m=510kg。Fm=M

17、XAv4-At=510X3. 54-604-0. 2=148. 75N=149N取 n =0. 95o启动：F = Fh1020N力口速:F = Ffd + Fm= 1020+149=1169N快进：F = Ffd=5ION工进：F = Ffd + Ff1020+25800=245100N快退：F = Ffd=510N表1液压缸各阶段的负载和推力（液压缸的机械效率取n =0. 95）启动：F = Fh1020N力口速:F = Ffd + Fm= 1020+149=1169N快进：F = Ffd=5ION工进：F = Ffd + Ff1020+25800=245100N快退：F = Ffd=51

18、0N表1液压缸各阶段的负载和推力（液压缸的机械效率取n =0. 95）Ft=F/n =1020/0. 95=1073. 7NFt=F/n =1169/0. 95=1230. 5NFt=F/n =510/0. 95536. 8NFt=F/ n=245100/0. 95=25800NFt=F/n=510/0. 95=536. 8N工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力 (Ft)F/n启动F = Ffs10201073. 7加速F = Ffd + Fm11691230.5快进F = Ffd510536.8工进F = Ffd + Ff24510025800快退F Ffd510536.8注：不考虑动力滑

19、台上颠覆力矩的作用。2. 2负载图和速度图的绘制负载图按表1中所示数据绘制，如以以下图1所示。图1负载循环图速度图按如卜.数值绘制：快进速度V与快退速度V3分别为：vl=v2=3. 5/min快进展程：L1=200mm工进展程：L2=100mm快退行程：L3=Ll+L2=300mm工进速度：v2=0. 030. 04m/min速度图如以以下图2所示图2速度循环图二、设计方案拟定1：确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油，调速阀进油节流调速的开式 回路，溢流阀做定压阀。为防止孔钻通时负载突然消失引起运动部件前冲，在回路 上加背压阀，初定背压值Pb=0. 8Mpa.2选

20、用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进快退速度相等，因此 选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积4等于有杆腔面积A2的二倍。 3：快速运动回路和速度换接回路根据运动方式和要求，采用差动连接和双泵供油二种快速运动回路来实现快速 运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相 比，电磁阀可直接安装在液压站上，且能实现自动化控制，由工作台的行程开关控 制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液压顺序阀与单向阀来切断差动 油路。因此速度换接回路为行程阀与压力联合控制形式。4：换向回路的选择本系

21、统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换想阀的换向回路。为 便于实现差动连接，所以选用三位五通电磁换向阀。为提高换向的位置精度，采用 死挡铁铁和压力继电器的行程终点返程控制。5：组成液压系统绘原理图将上述选出的液压 基本回路组合在一起，并根据要求作必要的修改补充，即 组成如图4-1所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处，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。这样只需一个压力 表即能观测各点压力。图2-1组合机床动力滑台液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2-2所示1Y2Y3Y表2-2电磁铁动作顺序表二、参数计算（一）液压缸参数计算1：初选

22、液压缸的工作压力,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2和表3初定液压缸的工作压快进+一一工进+一+快退+停顿力 P尸40X10$Pa。表2按负载选择工作压力、2：确定液压缸的主要构造尺寸负载/KN50工作压力p/MPa0.8-11.5-22.5-3344525表3液压常用设备的工作压力设备类型机床农业机械或中型工程 机械液压机、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p/MPa0. 8235288-10101820 32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 进时采用差动连接，并取无杆腔有效面积等于有杆腔有效面积

23、A2的二倍即 =2 A2O为了防止在钻孔钻通时滑台突然前冲，在回油路中装有背压阀，按表8-2,初选背压阀日=8X105Pao快进时液压缸虽然作差动连接，但是由于油管中有压降。存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可取AP*5xl()5pa。快退时回油腔中有背压，这时鸟也可按5xl()5 pa估算。表4执行元件背压的估计值由前面的表格知最大负载为工进阶段的负载F=25800N,按此计算A).那么系统类型背压力Pz/MPa中、低压系统08MPa简单系统和一般轻载的节流调速系 统0. 2-0. 5回油路带调速阀的调速系统0. 50. 8回油路带背压阀0. 51. 5采用带补液压泵的闭式回路0.81

24、.5中高压系统816MPa同上比中低压系统高50%100%高压系统1632MPa如锻压机械等初算时背压可忽略不计A=1=258,= 71,7 x 10液压缸直径R-Ph 40x105 -x8x1051 2 h2由 =2 A2 ,可知活塞杆直径 D=国，d=0. 707D=0. 707X95. 5mm=67. 55mm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= 100mmd=70mm按标准直径算出A =-D2 =-02cm2 =78.5W1 44按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量05/min,因工进速度

25、V=0. 03m/min为最小速度，那么有A,=78. 54cm16. 67cm2,满足最低速度的要求。3：计算液压缸各阶段的工作压力，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，在计算工进时背压按RL8X10Ta代入，快退时背 压按Pb=5X10Ta代人计算公式和计算结果于下表中工 作 循 环负载F进油压力Pj回油压力Pb所需流量q输入功率PNPaPaL/minkw差 动 快 进536.8Pi=p尸536.8“ + O.5Mpa x4O.O5c/ 78.54cJ| - 4O.Q5cM=6. 65 XI O, PaPb =Pj+A

26、P= 11.65 义105q=V(A-/V)q=3. 5m/ minX(78.54c/w2 -4O.O5rJ )= 13. 475L/minP二 PqP= 6. 65X 105PaX13.475L/min=0.149 kw工进25800bA巳二25800 +0.8Mpa x 4O.O5cm278.54cm2=36.9X105 PaPl8X 105Paq=VA,q=0. 03m/minX78.54(加=0. 314L/minP=PjqP=36.9X 105pa XO. 314L/min=0.0193 kw以if536.8P4P =536.8N +05坳。x 78.54。/Pb = 5 X 105

27、PaqAAq=3. 5m/minX40.05加=14.0P=PjJP=11.2X105 Pa X14. 0L/min=0. 2613 kw4O.O5cm2=11.2X10, PaL/min表3-1：液压缸所需的实际流量，压力和功率注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失P=5Xl()5pa,而与=Pj +APo2：快退时，液压缸有杆腔进油，压力为号，无杆腔回油，压力为丹.退时回油 腔中有背压，这时与也可按5乂10叩估算.各阶段压力图各阶段流量图P/KW0.1490.01931002003 )0L/1nm0.2613液压缸的工况图(二)液压泵的参数计算由表3T可知工进阶段液压缸工作压力最大，假设取进油路总压力损失P=5X105Pa,压力继电器可靠动作需要压力差为5Xl()5pa,那么液压泵最高工作压力可按式下式算出Pp = P, +EAP+5X 105 = (36. 9+5+5) X 10 Pa=46. 9X 105Pa