液压与气压传动课程设计说明书

1、课程设计说明书课落款称：液压与气压传动课程设计学院：机电工程系专业班级：学号：学生：指导老师：2011年12月23日机械设计课程设计评阅书题目液压与气压传动课程设计学生姓名学号指导教师评语及成绩指导教师签名：年月日答辩评语及成绩答辩教师签名：年月日教研室意见总成绩：室主任签名：年月日本次为一台立式双头钻床液压系统设计，钻孔行程相同，要求同步完成加工,可以实现双钻头同时快进一一匚进一死党铁停留f快退f停止的半自动循环，采用平导轨。而且快进和快退速度不相等。快进采用差动连接加带补正办法的串联同步回路。在快进工程中利用一个二位二通的电磁换向阀短接调速阀，这样可以用较大的流量实现快进动作，在工进进程中

2、使这个二位二通的电磁换向阀的电磁铁得电使油液通过调速阀以减小流量实现工进的慢速。在快退时用是向有杆腔进油，这样可以实现较大的快退速度。关键字：差动连接补正办法串联同步回路快进快退。摘要III一、设计任务1二、液压回路的工况分析2三、拟定液压系统原理图5一、初选液压件及大体回路5二、组成液压系统5四、计算和选择液压件及验算液压系统性能6-肯定液压泵的规格6二、肯定油管及压力63、验算液压系统74、验算系统发烧温升9总结11参考文献121设计任务学生通过液压与气压传动课的课堂学习，初步掌握了大体理论知识。本课程设计即为了给学生创造一个运用课堂理论知识，解决较复杂的问题的平台，锻炼学生综合利用所学知

3、识的能力。液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容，包括明确设计要求进行工况分析、肯定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件和验算液压系统性能等。本次设计的是一台立式双轴钻孔组合机床动力滑台液压系统。要求设计的动力滑台实现的工作循环是：快进一工进f死挡铁停留一快退f停止。主要性能参数与性能要求如下：切削阻r=1798取；运动部件所受重力G=13520；快进、快退速度=6/h/min=0.ni/s,工进速度=0.min=0.00117/5；快进行程右=200,工进行程&=8。?：往复运动的加速时间维=0.15,At2=0.255；动力滑台采用平导轨，静摩擦系数=0.2

4、,动摩擦系数=0.1。液压系统执行元件选为液压缸。2液压回路的工况分析(1)工作负载工作负载即为切削阻力Fl=17986No(2)摩擦负载摩擦负载即为导轨的摩擦阻力静摩擦阻力Ffs=。=0.2x13520=2704V(2-1)动摩擦阻力F(b=pdG=0.1x13520=1352V(2-2)(3)惯性负载GAv g13520 0.1x9.80.25= 551.84/V(2-3)(4)运动时间川廿4200x10-3快进A=2sv10.1工进快退L、80x10-3°=68.38$V,0.00117L+L.(200+80)x10-30.1=2.85设液压缸的机械效率皿=0.9,得出液压缸在

5、各阶段的负载和推力如表所示:表液压缸各阶段的负载和推力工况负载组成液压缸负载F/N液压缸推力Fo=F/cn/N启动F=27043005加速F=F+Fi19042116快进F=F13521503X进FH1933821487反向启动F=F/,27043005加速F=F+Fi19042116快退F=姮13521503所设计的动力滑台在工作时负载最大，在其他工况下负载都不高，参考表和表,初选液压缸的工作压力/入=3MPao鉴于动力滑台快进和快退速度相差不大，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸，快进时液压缸差动连接。工进时为避免孔钻通时负载突然消失发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表选此背压

6、为=0.6M尸。表按负载选择工作压力负载/KN<55-1010-2020-3030-50>50工作压力/MPa<1233-44525表各类机械常常利用的系统工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘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/MPa235288-1010-1820-32表执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载切流调速系统回油路带调速阀的系统回油路设置有背压阀的系统用补油泵的闭式回路回油路较复杂的工程机械3回油路较短且直接回油可忽略不计表按工作压力选取加工作压力2d/D表按速比要求肯定加U151d/D由式：

7、pa-,4=上得”一七=19338:798x10W.S-争o.9x(3-)则活塞直径:D =4x798x1()7m = 0.101m = 0Vnm7T参考表及表，得圆整后取标准数值得止：100mm,止=70mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为：A=-=nr=78.5x10-4m2(2-4)1 44A.=-(£)2-6/2)=-x(0.12-0.072)/=40.lxIO-4tn2(2-5)44按照计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率，如表所列，由此绘制的液压缸工况图如图2所示。表液压缸在各阶段的压力、流量和功率值工况推力FJN回油腔压力pMVI

8、Pa进油腔压力p，MPa输入流量qX103/m3/s输入功率P/KW计算公式快进扇动3005尸0+A3一人、P人人q(42)vip=i八q加速2116+恒速1503pi+Ap工进21487X102产o+“,A-A；7=Av2p=i八q快退启动3005K)+pM4PAQA2V3公P=P©加速2116恒速1503注：L为液压缸差动连接时，回油口到进油口之间的压力损失，取-2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为，无杆腔回油，压力为3拟定液压系统原理图初选液压件及大体回路(1)选择调速回路由于这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中转变小，故可选用入口节流调速回路。

9、为避免孔钻通时负载突然消失引发运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。(2)选择油源形式在工作循环内，液压缸要求油源提供快进、快退行程的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。最大流量与最小流量之比“max/夕min=04/(092xlCT?)-43.5；其相应的时间之比(乙+3)？=007。这表明在一个工作循环中的大部份时间都处于高压小流量工作。系统在快进和快退时流量不相同利用变量泵。(3)选择快速运动和换向回路本系统已选定液压缸差动连接和两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以

10、减小液压冲击。由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位四通电液换向阀。组成液压系统将上面选出的液压大体回路组合在一起，并经修改和完善，就可取得完整的液压系统匚作原理图，详情见图3-1。图3-14计算和选择液压件及验算液压系统性能肯定液压泵的规格和电动机功率(1)计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Pi=2.73MPa,如在调速阀入口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失Z3=0.6MPm考虑到压力继电器的靠得住动作要求压差"，=0.5/%。，则小流量泵的最高工作压力估算为：pP>P+£邸+邸

11、-=(2.73+0.6+0.5)A/P«=3.83A/P。(2)计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xlO'nf/s,若取回路泄漏系数生，则两个泵的总流量为qp>kq=l.lx0.4xlO-3=0.44x1O-3m3/s=26.4L/min考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min,工进时的流量为0.56L/min泵的流量最少应为3.56L/min。肯定液压泵的规格和电动机功率按照以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后肯定泵的型号为Y8X-25,额定压为6.3M2,转数为1000“min肯定油管及压力表各工况实际运动速度、时间和流

12、量快进工进快退%=54Z/"77c/i=0.56L/mm%=26AL/mm%=27.6Umm%=0.29L/mm%=5HL!mmv,=0.115?/s匕=1.19xlO-3m/sv3=0.11mlst=1.74stA=67.2sZ,=2.55s表允许流速推荐值管道推荐流速/(m/s)吸油管道0.5，一般取1以下压油管道36,压力高，管道短，粘度小取大值回油管道1.5-3山表可以看出，液压缸在各阶段的实际运动速度符合设计要求。按照表数值，按表推荐的管道内允许速度取=4m/s,由式4=计算得与液压4x54x1。乂*加 60x3.14x44x51.7x10- xltf=166/ 60x3.

13、14x4缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径别离为为了统一规格，按产品样本选取所有管子均为内径20mm、外径28mm的10号冷拔钢曹。肯定油箱：油箱的容量按式"二留四估算，其中。为经验系数，低压系统，。二24；中压系统,。二57；高压系统，。二612。现取。=6,得V=叫=180L验算液压系统性能1 .验算压力损失由于系统管路布置尚未肯定，所以只能估算系统压力损失。估算时，首先肯定管道内液体的流动状态，然后计算各类工况下总的压力损失。现取进、回油管道长为£=2m,油液的运动粘度取i，=lxlO7ms,油液的密度取prlO'kg/m'(1)判断流动状态在快进、上进和

14、快退三种工况下，进、回油管路中所通过的流量以快退时回油流量(72=min为最大,此时，油液流动的雷诺数= 549R=4=也=43.7x10-，_V%八760x4x20x10-3x1x1()7因为最大的雷诺数小于临界雷诺数(2000),故可推出：各工况下的进、回油路中的油液的流动状态全为层流。(2)计算系统压力损失将层流流动状态沿程阻力系数,7575/vX=R,4q和油液在管道内流速4qV=-Tnd同时期入沿程压力损失计算公式Pi=/i'Ep,并将已知数据代入后，得d2Mi =4乂75义0,9174乂1八1乂1()7'22x3.14x(20x10-3)44 = 5.478x10%

15、可见，沿程压力损失的大小与流量成正比，这是由层流流动所决定的。在管道结构尚未肯定的情况下，管道的局部压力损失口常按下式作经验计算/人=0.1&4各工况下的阀类元件的局部压力损失可按照下式计算3,="")2其中的Ar由产品样本查出，滑台在快进、工进和快退工况下的压力损失计算如下：1 .快进滑台快进时，液压缸通过电液换向阀差动连接。在进油路上，油液通过单向阀、电液换向阀，然后与液压缸有杆腔的回油汇合通过行程阀入无杆腔。在进油路上，压力损失别离为汇%=0.04930210Z%=ZG.lZ)ii=0.0049302/6/ZM=0.1223WPZ4乙=3%+3%=(0.049

16、3040.0049302b0.1223M，a=0.1765WR,在回油路上，压力损失别离为=0.0252WPaZZf=0.00252PeiZ儿=0.1256“。Za%+=0153321/04将回油路上的压力损失折算到进油路上去，便得出差动快速运动时的总的压力损失：401=0.1765+0.15332xMPa=0.255M478.52 .工进滑台工进时，在进油路上，油液通过电液换向阀、调速阀进入液压缸无杆腔，在调速阀处的压力损失为。在回油路上，油液通过电液换向阀、背压阀的卸荷油液一路返回油箱，在背压阀处的压力损失为。若忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失，则在进油路上总的压力损失为EZ),=汇4

17、%=0.5A/P此值略小于估量值。在回油路上总的压力损失为ZMo=E"o=0.6733WP该值即为液压缸的回油腔压力R=，可见此值与初算时选取的背压值大体相符。从头计算液压缸的工作压力为上上2=312Mp4考虑到压力继电器的靠得住动作要求压差Ar=，则小流量泵的工作压力为pP=+£N)+N'=3.12+0.5+0.5=4.12MPci此值与估算值大体相符，是调整溢流阀的调整压力的主要参考数据。3 .快退滑台快退时，在进油路上，油液通过单向阀、电液换向阀进入液压缸杆腔。在回油路上，油液通过单向阀、电液换向阀和单向阀返回油箱。在进油路上总的压力损失为2Z%=ZMz=0.

18、035MPa此值远小于估量值，因此液压泵的驱动电动机的功率是足够的。在回油路上总的压力损失为Z""=0.187Mp。数值大体相符，故没必要重算。验算系统发烧与温升由于工进在整个工作循环中占96%,所以系统的发烧与温升可按工进工况来计算。在上进时，经液控顺序阀卸荷，其出口压力即为油液通过液控顺序阀的压力损失Ppi =5 =()2 =。3 x26.4"54"2MPa = 0.071 IMPaPr = 小与+匕四八=23Q5W液压系统的总输入功率即为液压泵的输入功率j1p液压系统输出的有效功率即为液压缸输出的有效功率Pc=Fv2=2263W由此可计算出系统的发烧功率为H=Pr-P=207871V按式s=2计算工进时系统中的油液温升，即KAXT =0.0