液压技术课程设计

1、西安广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）液压气动技术课程设计题目拉床的液压动力滑台的液压系统姓 名学 号指导教师办学单位西安电大直属三分校 日期2012年4 月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：液压气动技术课程设计 办学单位：设计题目拉床的液压动力滑台的液压系统设计学生姓名一、课程设计目的与要求：课程设计目的：为了将所学的液压气动技术应用到实际生产过程中。本设计主要围绕拉床的液压 动力滑台的液压系统设计，以加强对液压控制系统的深入了解。最终，用所学的液压气动技术来 解决实际问题。 本课程的学习目的在于使我们综合运用液压与气压传动课程及其它先修课程 的理论知识和生

2、产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起 来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学 习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。课程设计要求：设计一台拉床的液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载 Fl=30000N,机床工作部件总质量m=2000kg,快进、快退速度均为5m/min，工进速度在 50200mm/min范围内可无级调节。滑台最大行程 6000mm其中工进的行程是2000mm往复运动加减速时间w,滑台采用平导轨，其静摩擦系数fs=,动摩擦系数fd=,滑台要求完成“快进一工进快退一停止”的工作循环。二、课程设计

3、内容：(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；(6) 设计液压系统原理图 1张；(7) 设计油箱工作图和液压缸工作图各1张(8) 编制设计计算说明书 1份三、课程设计进度安排2012-3-18 2012-3-28 :选设计题目；2012-3-28 2012-4-03 :收集所选设计题目的资料;2012-4-03 2012-4-15 :绘制图纸；2012-4-15 2012-4-28 :编写课程设计正文；2012-4-28 :提交课程设计。指导教师签字办学单位意见教学班负责人签字、分校盖章 年

4、月日拉床的液压动力滑台的液压系统设计目录一、液压系统的设计要求 5二、工况分析 51、负载分析 52、确定液压缸的主要参数 7三、拟定基本回路 91、选择各基本回路 92、绘制液压系统原理图 10四、选择液压元件101、液压泵和驱动电机 102、阀类元件 123、辅助元件 134、油管 145、油箱 14五、 液压系统性能验算 141、液压系统压力损失估算 142、温升验算 16六、 绘制工作图 16参考文献 17、液压系统的设计要求设计一台拉床的液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载FL=30000N,机床工作部件总质量m=2000kg,快进、快退速度均为5m/min，工进速度在 502

5、00mm/min范围内可无级调节。滑台最大行程6000mm其中工进的行程是 2000mm往复运动加减速时间w,滑台采用平导轨，其静摩擦系数fs=,动摩擦系数fd=，滑台要求完成“快进一工进一快退一停止”的工作循环对拉床液压动力滑台的液压系统的基本要求是：1为完成拉削工件的任务，要求液压缸缸驱动动力滑台实现“快速进给一一工作进给一一快退一一原位 停止”的工作循环。2、液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。3、拉床的液压动力滑台液压系统对工作平稳性和安全性要求较高。二、工况分析1负载分析：计算液压缸工作过程各阶段的负载：(1)切削负载Fl=30000N摩擦负载Ff:拉

6、床的工作部件对动力滑台的压力Fn=mg=2000X =19620N静摩擦负载 Ffs=Fn f s=19620X =3924N动摩擦负载 Ffd=Fn f d=19620X =1962N惯性负载Fm重力 G=mg2000 X =19620N重力加速度g=s2Fm ma19620 5/609.81 0.2表1液压缸各工作阶段的负载工况负载组成负载值（N）启动F= F n fs3924加速F= F n fd+m-A v/ t1962+=快进F= F n fd1962工进F=Fi fd+FL1962+30000=31962快退F= F n fd1962按表1数据画出负载循环根据给定的快进、快退速度及

7、工进时的速度范围，画出速度循环图2如下:Ac nim n'1图2速度图2、确定液压缸的主要参数:参考书上（第145页）表9-3各类液压设备常用的工作压力，选液压系统工作压力R=3MPa动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单活塞杆液压缸，快进时采用差动连接。取液压缸无杆腔面积 A与有杆腔面积 A之比为2： 1,即活塞杆直径d与液压缸缸体内 径直径（活塞直径）D有：d=，为防止铣削完后，滑台产生前冲现象，液压缸回油路上应有 背压R,取R=从负载图上可知，工进时有最大负载，按此最大负载求液压缸尺寸：PiA i=2 A液压缸效率n m=Ai=F=31962x io-6m=x io-4 mm(R

8、 P2 /2)0.95(3 0.6/2)D= 4Ai =4 124.6 10 4活塞杆直径d=x =按GB2348-80圆整就近取标准值：D=130 mmd= 90 mm确定了液压缸结构尺寸，就可以计算在各工作阶段中压力、流量和功率，列于表表2液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率工况负载F(N)进油腔 压力Pi(MPa)回油腔压力P2(MPa)输入流量Q(m3 S-1 x10-3)输入功率P(kw)计算式快进(差动)启动39240R =(F/ n m+A2 AP)/(A 1-A2)Q=(A-A2)v 1P=R Q加速Pi+A P恒速1962(A P=工进31962R =(F/ n m+A2

9、P2)/A 1Q=Av2P=P q快退启动39240P=(F/ n m+Al P2)/A 2Q=Av3p=p q加速恒速1962依据表2的计算结果，画工况图3如下:存程(mm)、丁、I功率 PlKW)rzt'tQiL/riiirLE 加 IMP/.J-图3液压缸工况图三、拟定基本回路从已知条件可知，液压系统应该具有快速运动、换向、速度换接和调压、卸荷等回路。 为了提高液压系统的效率，可选择变量液压泵或双泵供油回路，此处选用双泵供油。1选择各基本回路：( 1) 双泵供油回路：有低压大流量泵和高压小流量泵。液压缸快速运动时，双泵供油； 工作进给时，高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷，由溢流

10、阀调定系统工作压 力。( 2) 快速运动和换向回路：采用液压缸差动连接实现快速运动，用三位五通电液阀实现 换向，并实现快进时，液压缸的差动连接。( 3) 速度换接回路：为提高换接的位置精度，减小液压冲击，采用行程阀与调速阀并联 的转换回路。同时，电液换向阀的换向时间可调，保证换向过程平稳。( 4) 卸荷回路：在双泵供油回路中，用卸荷阀(外控顺序阀)实现低压大流量泵在工进 和停止时卸荷。( 5) 滑台工进时，液压缸的进、回油路互通，不能实现工进，应在换向回路中串联单向 阀 a ，将进、回油路隔断。(6)为了实现液压缸差动连接，应在回油路上串接一个液控顺序阀b,阻止油液流回油箱。( 7) 滑台工进

11、后应能自动转为快退，应在调速阀出口处接压力继电器 d( 8) 为防止空气进入液压系统，在回油箱的油路上接一个单向阀 c2、绘制液压系统原理图 液压系统原理图如图 4 所示，见附页四、选择液压元件1、液压泵和驱动电机：( 1)双泵供油的两个液压泵的最大工作压力不同，应分别计算：液压缸的最高工作压力为，取进油路压力损失为，压力继电器的动作压力比系统最大工作压 力高。据此，高压小流量泵的最大工作压力 Pp=+=从工况图中可知：液压缸快进、快退时的最大压力为，取进油路压力损失为，则低压大流量 泵的最大压力 PP1=+=(2) 两泵同时供油的最大流量为x 60L/min，取泄漏系数 Kl=，则两泵合流时

12、的实际流量Qp=xx 60= min(3) 溢流阀的最小稳定流量为 3L/min，工进时液压缸的流量为x 60 x 1000L/min=min，高 压小流量泵的流量 =3+=min根据以上压力、流量查产品样本，选定双联叶片泵型号为：PV2R12-6/26,排量分别为6mL/r和41mL/r，生产厂家：上海日颖液压成套设备有限公司PV2R12-59+12R-F-RRX大泵小泵安装方吸油口方大泵出口 方向小泵出口方 向型号说明旋转方向（从排量排量轴端看）式向（从轴端（从轴端看）看）无标记：无标记：无标记：左F:法向上向上上45°双联定量叶 片泵参照规参照规R:顺时针方向（标准）兰式（标准

13、）（标准）（标准）格表格表D:向下D:向下X:右上45（高压型）L:逆时针方向L:脚 座式R:向右R:向右Y:右下45L:向左L:向左Z:左下45规格表型号最高使用 压力MPa大泵排 量 m?/rev小泵排量m?/rev配管尺寸（PT）转数rpm重量kg最 高额疋入口出口（小）出口（大）最大最 小法兰 型脚座 式PV2R1221*16*1641,4753,59656,8,1012,1417,192"1/2"3/4"1800 7502530PV2R1321*16*1676,9411623,25*313"1/2"11/4"18007504

14、656当液压泵转速n=940r/min时，液压泵的理论流量=（6+41） x 940/1000=min取液压泵的容积效率n =，则液压泵的实际输出流量为 Qp=x =mi nmin，查液压缸工况图，可知，液压缸快退时，所需功率最大。液压泵工作压力为，流量为取液压泵的总效率n p=，则驱动电机的功率P=PpQp= 1.43 34.860 0.75查电机样本，选 Y100L-6型三相异步电动机，功率为，转速 940r/min2、阀类元件按阀类元件在工作中的最大工作压力和通过该阀的实际流量，选择该阀的规格型号(1) 溢流阀的选择:直动式溢流阀响应快，宜作安全阀。先导式溢流阀启闭特性好，调压偏差小，常

15、用作调压 阀、背压阀。先导式溢流阀的最低调定压力在1MPa范围内。溢流阀的流量应按液压泵的最大流量选取，其最小稳定流量为额定流量的15鸠上。PV2R12-6/26型双联叶片泵的额定流量=(6+41)x 940x 1000=min,所以，溢流阀可能的最大溢流量=min,选用广州市明欣液压元件有限公司的RV-04T-3型先导式溢流阀，该阀的额定流量为50L/min(2) 流量阀的选择：中、低压流量阀的最小稳定流量为50100mL/min,高压流量阀为20L/min，此数值应满足执行元件最小运动速度的要求。最小工进速度要求是50mm/min,液压缸活塞面积 =(130/2 ) 2Xn =，最小流量=

16、50x =663325mr/min=min，最大工进速度要求是 200mm/min 最大流量=200x =2653300mmmin=min，选用广州市明欣液压元件有限公司的 FKC-G02型调 速阀，规格最高使用压力(bar)最大流量(L/min)流量调整范围(L/min)重量(kg)FKC-G0270202:4:FKC-G0330FKC-G0220FKC-G0330使用说明铭版上10等到份的刻度，每格的流量皆相同F(C)S电磁式只能一次调整速外型尺寸图 FKG02CO俺料13灯起直朋和W1 FNC02 FKC-03 FKG-03-LJ L幽口J FNG03-R该阀的流量调节范围是20L/mi

17、n，能够工作满足要求。(3) 换向阀的选择：按通过换向阀的实际流量选定阀的规格。中、小流量时，可用电磁换向阀，流量较大时，应选用电液换向阀或插装式锥阀，根据系统需要选择三位换向阀的中位机能。快进时，由于是差动连接，所以，通过换向阀的最大流量=x 2=min,故选择35DYFY-E10B型三位五通电液阀，该阀的额定流量=80L/min，额定压力=16MPa额定压降。3、辅助元件按辅助元件在油路中的最大压力和实际流量，选出元件的规格型号，如表3:表3元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量额定流量额定压力额定压降型号、规格L/minL/minMPaMPa1双联叶片泵+22PV2R12-6/262三

18、位五通电液阀8016<35DYF3Y-E10B3行程阀506316<FKC-G024调速阀2016单向行程调速阀5单向阀606316Qa=100L/mi n6单向阀256316<AF3-Ea10BQa=80L/mi n7液控顺序阀256316<XF3-E10B8背压阀6316YF3-E10B9溢流阀55016RV-04T-310单向阀256316<AF3-Ea10BQa=80L/mi n11滤油器306316<XU-J63X8012压力表开关16KF3-E3B3测点13单向阀606316<AF3-Ea10BQa=80L/mi n14压力继电器14PF-

19、B8L8通径4、油管：元件之间的连接管道规格按液压元件接口尺寸决定液压泵选定后，需重新计算液压缸工作各阶段的进、出油流量。见表4表4液压缸的进、出油流量快进工进快退输入流量Q=(A1Q)/(A 1-A2)Qp =L/min=X /排出流量Q=(A2Q)/A 1Q=(A2Q)/A 1Q=(A1Q)/A 2L/min=X /=X /=X /=运动速度V=Q/(A 1-A2)Q/A2=X 10/=m/min=X 10-3)/5、油箱:油箱容量V按液压泵的额定流量计算，取Z =7V=Z Q=7X = L按GB2876-81规定，就近取标准值，V=300L五、液压系统性能验算1、液压系统压力损失估算：由

20、于具体管路布置尚未确定，沿程压力损失暂无法计算。只对阀类元件的压力损失进行估 算，待管路装配图确定后，再计算管路的沿程和局部压力损失。压力损失要按不同的工作阶段分别计算：(1) 快进：快进时液压缸是差动连接，进油路上有单向阀10，其通过流量为min，电液换向阀2，其流量为min,通过行程阀3的流量为min,其进油路总压力损失Pv为：EA Pv= Rl(直)'+Pn2(Qo)2+APn3 (0)QnQnQn=X ( 39.76)2+X ( 3976 )2+X ( 5125 )2=638063式中：A Pn阀的额定压力损失阀的实际过流量Q n阀的额定流量回油路上液压缸有杆腔的油液通过电液换

21、向阀和单向阀6的流量均为min,然后与液压泵供油汇合，通过行程阀进入无杆腔，据此可算出有杆腔与无杆腔之压力差P=P2-P1= X24.1580)2+x (24.1563)2+x (51.25)263(2) 工进:进油路上电液换向阀2的流量为min,调速阀4的压力损失为；回油路上通过换向阀 2的流 量为min,背压阀8的压力损失为，顺序阀的流量为+22=min,折算到进油路的总损失为EA Pv = X ( 0.5)2+ X (°?4)2+x( 22.24)2 x 4477 =80806395.03液压缸回油腔的压力R=x( 024 )2+x(些4 )2=8063考虑到压力继电器的动作压力比系统工作压力高，因此溢流阀的调定压力为0 5 2R>P+EA R+EA Fe=+X () +=80(