专用液压系统课程设计

1、实用1 一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为7.5KW ，铣刀直径为 150mm，转速为 300r/min ，工作台重量为 4*10 3N，工件和夹具最大重量为1.8*10 3N，工作台行程为 500mm（快进 300mm，工进150mm ），快进速度为 5m/min ，工进速度为 50800mm/min ，往返加速、减速时间为 0.1s，工作 台用平导轨，静摩擦系数 fj=0.2，动摩擦系数 fd=0.1。试设计此专用铣床液压系统。1. 课程设计题目 3 一台专用铣床，铣头驱动电机的功率为 7.5KW ，铣刀直径为 150mm，转速为 300r/min ，工作台重 量为 4*10 3N，工件和

2、夹具最大重量为 1.8*103N，试设计此专用铣床液压系统。2. 课程设计的目的和要求 通过设计液压传动系统，使学生获得独立设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。 明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。3. 课程设计容和教师参数（各人所取参数应有不同）工作台行程为 500mm （快进 300mm ，工进 150mm ），快进速度为5m/min ，工进速度为50800mm/min ，往返加速、减速时间为 0.1s，工作台用平导轨，静摩擦系数f j=0.2 ，动摩擦系数fd=0.1。目录一、设计任务书二、负载工况分析1. 工作负载2.

3、摩擦阻力3. 惯性负荷三、负载图和速度图四、确定液压缸参数1. 液压缸的工作压力2. 液压缸尺寸计算3. 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算4. 绘制液压缸的工况图五、拟定液压系统图1. 选择液压基本回路文档实用2. 组成系统图六、选择液压元件1. 确定液压泵的容量及电机功率2. 控制阀的选择3. 确定油管直径4. 确定油箱容积七、液压系统的性能验算1. 液压系统的压力损失计算2. 液压系统的热量温升计算 附：液压系统图、负载工况分析1.工作负载Fw=1000P/=1000P/(Dn/601000)=60106P/Dn=607.5106/300150 N=3183 N2.摩擦阻力静摩擦阻力

4、Ffj =fj(G1+G2)=0.2 (4000+1800) N=1160 N动摩擦阻力Ffd=fd(G1+G2)=0.1(4000+1800) N=580 NG1-工作台重量G2-工件和夹具最大重量3. 惯性负荷Fg=(G1+G2) /gt=(4000+1800) 5/9.8 0.1 60 N=493.20 N文档实用g 重力加速度 9.8m/s2 工进速度 t 往返加减速时间、负载图和速度图取液压缸的机械效率 =0.9，计算液压缸各工作阶段的负载情况启动：F=Ffj=1160 NF=F/ =1160/0.9 N=1289 N加速：F=Ffd+Fg=580+493.20=1073.20 NF

5、=F/ =1073.20/0.9=1193 N快进：F=Ffd=580 NF=F/ =580/0.9=645 N工进：F=Ffd+Fw=580+3183=3763 NF=F/ =3763/0.9=4182 N快退：F=Ffd=580 NF=F/ =580/0.9=645 N液压缸各阶段负载情况阶段负载计算公式液压缸负载 F/N液压缸推力 F /N启动F=Ffj11601289加速F=Ffd+Fg1073.201193快进F=Ffd580645工进F=Ffd+Fw37634182快退F=Ffd5801193根据工况负载 F 及行程 S，绘制负载图：文档实用根据快进速度 1、工进速度 v2 和行程

6、 S，绘制速度图：四、确定液压缸参数文档实用1.液压缸的工作压力 根据负载并查表，初选工作压力P1=3MPa2.计算液压缸尺寸鉴于动力滑台要求快进、 快退速度相等， 可选用单杆式差动液压缸。 无杆腔工作 面积 A1，有杆腔工作面积 A2，且 A 1=2A 2，即活塞杆直径 d与缸筒直径 D呈 d=0.707D的关系。 回油路上背压 P2 取 0.8MPa 油路压力损失 P取 0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=418210-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2D= (4A1) / =45.13mmd=0.707D=31.91mm按 GB/T2348-2001 将直径元整成就进标准

7、值D=50mmd=35mm 液压缸两腔的实际有效面积为： A1=D2/4=19.6310-4m2 A2=(D2-d2)/4=10.0110-4m2 根据上述 D与 d的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力3.液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量QJ (/ L/min)输入功 率P/ kW计算公式快进启动128901.86-F A2 P p1 A1 A2Q （A1-A2）v1P p1 Q加速1193p p1 p P=0.51.76-恒速6451.294.810.10文档实用工进41820.82.541.570.0980.07F

8、 p2 A2 p1 A12 2Q A1v2P p1 Q快退启动128901.29-F p2A1 p1A22 1Q A2vP p1 Q加速11930.52.17-恒速6451.625.010.4. 液压缸工况图五拟定液压系统图1.选择液压基本回路选择调速回路。 该系统的流量、 压力较小， 可选用定量泵和溢流阀组成的供 油源，液压系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，铣床加工有顺锉 和逆锉之分， 可采用进流口节流的调速形式， 具有承受负切削的能力， 如图（a）文档实用（a）选择快速运动回路和换向回路。 系统采用节流调速回路后， 不管采用什么油 源形式都必须有单独的油路直接通向液压缸两腔，以实

9、现快速运动。在本系统 中，单杆液压缸要作差动连接，为保证换向平稳，采用电液换向阀式换接回路， 如图（ b）选择速度换接回路。 避免液压冲击， 宜选用行程阀来控制速度换接， 如图（c）文档实用2.组成液压系统图 根据各液压基本回路组成液压系统图 ,如图（ d） 系统油路分析 :1）、快进 进油路：油箱滤油器 1油泵 2单向阀 3换向阀 4 左位行程阀 5 左 位液压缸 8 右腔 回油路：液压缸 8左腔换向阀 4 左位单向阀 9行程阀 5 左位液压缸 8 右腔文档实用2）、工进 进油路：油箱滤油器 1油泵 2单向阀 3换向阀 4 左位调速阀 6液 压缸 8 右腔回油路：液压缸 8 左腔换向阀 4

10、左位溢流阀 10顺序阀 11油箱3）、快退进油路：油箱滤油器 1油泵 2单向阀 3换向阀 4 右位液压缸 8 左 腔回油路：液压缸 8 右腔单向阀 7换向阀 4 右位单向阀 13油箱 六、选择液压元件1确定液压泵的容量及电机功率1）、液压泵文档实用油路压力损失 P=0.5MPa，回油路泄露系数取 1.1，则液压泵的最高工作压 力为：pB=p1+ p=(2.54+0.5) MPa=3.04 MPa总流量：QB=KQmax=(1.1x5.01) L/min=5.511 L/min 根据上述计算数据查泵的产品目录 ,选用 YB-A9B 定量式叶片泵 ,输出流量 6.9L/min 。)确定驱动电动机功

11、率。 由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率 0.75 ,则电动机功率为：p Q (1.62 0.5) 6P= = kW=0.283 kW60 0.75根据此数据按 JB/T96161999，查阅电动机产品样本选取 Y90S 型 三 相 异 步 电 动 机 ， 其 额 定 功 率 P=0.75Kw,额 定 转 速 n=1000r/min。2控制阀的选择 根据阀类及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格，如下表：序号元件名称额定流量 L/min额定压力MPa型号规格1滤油器166.18XU 10x2002定量式叶片泵6.97YB-A9

12、B3单向阀6316AF3-Ea10B4三位五通电液阀801835DYF3Y-E10B5行程阀63166调速阀0.075016AXQF-E10B7单向阀63169单向阀6316AF3-Ea10B10背压阀636.3YF3-10B文档实用11顺序阀2037X2F-L10F12溢流阀636.3YF3-10B13单向阀6316AF3-Ea10B3定油管直径各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定 数值不同，所以要重新计算，如下表所示。油液在压油管中的流速取 3m/min ，d2 q/( )=2 (12.24

13、 106) /( 3 103 60) mm=9.3mm油液在吸油管中的流速取 1m/min, d2 q/( )=2 6 106 /( 1 103 60) mm=11.3mm两个油管都按 GB/T2351-2005选用外径 15mm、径 12mm的无缝钢管流量、速度快进工进快退输入流量L/minq1=(A 1qp)/(A 1-A 2)=(19.63x6)/(19.63-10.01)=12.24q1=0.5q1=qp=6排出流量L/minq2=(A 2 q1)/A 1=(10.01x12.24)/19.63=6.24q2=(A 2q1)/A 1=(0.5x10.01)/19.63=0.25q2=(

14、A1q1)/A2=(19.63x6)/10.01=11.764定油箱容积取为 7 时，求得其容积为：V= qp=76 L=42 L按 JB/T7938-1999规定，取标准值 V=100L 。七、液压系统性能的验算1.液压系统的压力损失计算1)、快进滑台快进时，液压缸差动连接，进油路上通过单向阀 3 的流量是 6L/min， 通过电液换向阀 4，液压缸有杆腔的回油与进油路汇合，以 12.24L/min 通过行 程阀 5 并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为文档实用pv=0.2(6/63)2+0.5(6/80)2+0.3(12.24/63)2=(0.019+0.038+0.)MPa=0.115M

15、Pa 压力阀不会被打开，油泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀 4 和单向阀 9的流量都是 6.24L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀 5 流入无杆腔。由此可算出快 进时有杆腔压力 p2 与无杆腔压力 p1 之差p=p2-p1=0.5(6.24/80)2+0.2(6.24/63)2+0.3(12.24/63)2=(0.039+0.020+0.)MPa=0.117MPa此值小于原估计值 0.5MPa，所以是安全的。2) 、工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀 4 的流量为 0.5L/min, 在调速阀 7 处得压力损失为 0.5MPa，油液在回油路上

16、通过换向阀 4 的流量是 0.25L/min，在 背压阀 10处得压力损失为 0.5MPa，通过顺序阀 11的流量为( 6+0.24)=6.24L/min， 因此这时液压缸回油腔的压力 p2 为p2=0.5(0.24/80)2+0.5+0.3(6.24/63)2=(0.002+0.5+0.030)MPa=0.532MPa此值小于原估计值 0.8MPa。重新计算工进时液压缸进油腔压力 p1p1=(F+p2A2)/A1=(4182+0.53210610.0110-4)/19.6310610-4=2.40 MPa此数值与 2.54MPa 接近。3) 、快退快退时，油液在进油路上通过换向阀 4 的流量

17、为 6L/min ；油液在回油路 上通过单向阀 7、换向阀 4 和单向阀 13的流量都是 11.76L/min，因此进油 路上总压降为pv1=0.2(6/63)2+0.5(6/80)2=(0.019+0.038)MPa文档实用=0. MPa 此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上总压降为 pv2=0.2(11.76/63)2+0.5(11.76/80)2+0.2(11.76/63)2=(0.+0.+0.)MPa=0.148MPa此值与 0.135MPa 接近，不必重算。 所以快退时液压泵的最大工作压力 pp 应为 pp=p1+ pv1=(2.17+0.)MPa=2.227MPa 因此液压泵卸荷的顺序