液压课程设计完成版

1、目录一、设计题目 2二、负载与运动分析 工况分析 31、工作负载 . 32、摩擦阻力 . 43、惯性负载 . 44、绘制负载图和速度图 . 4三、初步确定液压缸的参数 51、初选液压缸的工作压力。 . 52、计算和确定液压缸的主要结构尺寸排量 6四、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算 71、压力计算 7（ 1） 快进阶段 7（ 2） 工进阶段 7（ 3） 快退阶段 82、流量计算 . 8（ 1）、快进（恒速）流量 8（ 2）、工进阶段的流量 8（ 3）、快退（恒速）流量 83、功率计算 . 8（1）、快进（恒速）的功率. 8（2）、工进（最高速度）的功率 . 8（3）、快退（恒速）

2、的功率. 84 绘制液压缸的工况图 8五、拟定液压系统原理图 101、 选择液压基本回路 . 102、经整理得图 13 的液压系统原理图 112.1 、系统各阶段工作电磁铁状态。 . 112.2 、进油回油状况 11六、选择液压元件 121、 液压泵的最高压力计算 . 122、 液压泵的流量计算 . 123、确定液压泵的规格 . 124、确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号 125、确定阀类元件及辅件 . 136、确定油管直径 . 147、确定油箱容积 . 158、确定油液 . 15七、液压系统性能验算 151、 验算压力损失 . 151.1 、 阀类元件的压力损失。. 151.2 、沿程损失

3、计算 161.3 、局部阻力损失估算 172、 确定系统调整压力 . 184、液压系统发热与散热计算 184.1、 系统的总发热量由公式得： 194.2、 系统的散热量由公式得： 19、设计题目一台铳头驱动电机功率7.5kw，铳刀直径为200mm，转速350rpm。要求完成如下的动作循环：快进一一工进一一快退一一停止；工作台用平导轨。运动部件自重 G( N)为4000，快进快退速度v1 ( m/min)为4，快进行程(mr)i为145,工进行程(mr)i为68,工进速度 v2 ( mm/min)为60200，静摩擦系数fj为0.2，动摩擦系数f d为0.1，启动制动时间t ( s) 为0.21

4、.设计其铳床液压系统。、负载与运动分析工况分析1 1明确技体要求1卜111幼力和运动分析1r11确宦主要卷数11液压执行器工况图编制111L .拟宦液圧系统图L一 统能计 一 系功设i1标准元件选择 专用元件设计r-1 -I1輪篇腹圧杏烧技术性能i1否sits1、工作负载液压缸的常见工作负载有重力、切削力、挤压力等。阻力负载为正，超越负载为负。pnD7.5 60 106二 350 200-2046.28N上式中，Fw -工作负载2、摩擦阻力F* 二fjG (0.2 4000 N =800NFfd 二fdG (0.1 4000) N =400N上式中，Ffj -静摩擦力Ffd -动摩擦力3、惯性

5、负载GV ()g t 9.860 0.214 =129.58N上式中，Fg -惯性载荷 取液压缸的机械效率为0.9工况负载计算公式液压缸负载F/N液压缸推力/N启动F= Ffj800888.89加速F= Ffd +Fg529.58588.42快进F= Ffd400444.44工进F= Ffd +Fw2446.282718.09快退F= Ffd400444.444、绘制负载图和速度图根据工况负载和已知速度以及行程，绘制如下所示的速度图（图1）和负载图（图2）4213115图1速度图0. 206s/ninI F/(N)2718. 0988R 89588. 42444. 44145213S/ RUl

6、-588. 42-888. 89444 44图2负载图三、初步确定液压缸的参数1、初选液压缸的工作压力。工作压力p可根据图3由负载大小来初步确定液压缸的工作压力 故初步选择工作压力为 1MP负载F/KT<55" 1010'20203030"50>50T作汗力p/MPa<0+ 8“11.苏22. 5、3'44 "5&5图3按负载选择设计压力2、计算和确定液压缸的主要结构尺寸排量Ir F!F丁內1P2% _由于要求设计工作台的快速进退速度相等，故选用差动液压缸，使无杆腔与有杆腔的有效面积为 A =2A2，即杆d和缸D满足d=0

7、.707D.由图4取背压为0.5MPa,回油管路压力 损失.5 105Pa。* a *«軒 R、力 Mr0.2*0>S 1F压力粒対心5-1.5卸榷戯湮尹调传闽的速弟乐址良工卄时右£Aid闪）1时对世胡斗比液压缸无杆腔有效面积：A1Fmax2718.09m2 二0.0036m2 二36cm2Pi（弓）1062 2式中A-无杆腔有效面积Fmax-最大推力；P1-工作压力，P2-背压力液压缸内径:D = 4A = 4 3.6 10-3二 0.0677m = 67.7mm按图5，将液压缸内径调整为 63mm活塞杆直径：d=0.707D=0.70763=44.5mm按图5.将

8、活塞杆外径调整为 45mm尺寸廉M401档4w369022010(140>3 zo5IB4»110zAa1263160(JiOJ620so32080(160>斗ons2256NO3S026邮'ECU(4S0)LQ25210©540122&TO140IS<110)2S0-180200图5缸的内径和活塞杆外径系列(GB/T 2348-1993 ) 故液压缸实际有效面积为2=3117m兀 2 兀63A=d2 =4A -(D2-d2)(632 -452) =1527mm244式中，Ay -无杆腔有效面积A2 -有杆腔有效面积A -液压缸实际有效面积

9、四、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算1、压力计算(1) 快进阶段a、启动时,b、加速时,F A?邛AF A2邛888.89 00.56MPa159058842 1527 °.5"85MPac、恒速时,(2)工进阶段A1590F A2巾444.44 1527 0.5-A-1590F A2p22718.09 1527 0.5A一3117P 二= 0.76MPa= 1.12MPa(3)快退阶段a、启动时,F Ap288889 °58MPa1527b、加速时,FA1p2588-42 3117 °-5.1.4lMPac、恒速时,A21527FA1P2

10、44444 3117 °Jl.3lMPa15272、流量计算(1) 、快进(恒速)流量q = Av1 =159° 4 1°-4 1° = 6.36( L/min )(2) 、工进阶段的流量qmax = A#2 =3117 2°° 1°-6 =°.62( L/min )q 皿山=Aw? =3117 6° 10=°. 19( L / mi n)(3) 、快退(恒速)流量q =A2v1 =1527 4 1°-4 10= 6.1( L/min )3、功率计算(1) 、快进(恒速)的功率P=pq

11、=0.76 6.36 1°3/6° =80.6(W)(2) 、工进(最高速度)的功率P=pq=1.12 °.62 1°3/6° =11.6(W)(3) 、快退(恒速)的功率P=pq=1.31 6.1 1°3/6° =133.2( W)4绘制液压缸的工况图由上计算的压力、流量以及功率计算绘制p-l、q-l、P-l工况图6. 3fi4S2価213 L/rnn6.1图7液压缸q-l 图-11 P/WEXf?0+ fi1 L 6>145213133. 2L/mn图8液压缸P-l图五、拟定液压系统原理图1选择液压基本回路(1)

12、该系统流量压力较小，可采用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图9。(2) 因铳床加工时有顺铳和逆铳两种方式，故采用单向调速阀控制的回油节流调速回 路，如图10。(3) 换向回路选用三位四通的“ O'型中位机能的电磁换向阀实现液压缸的进退和停 止，如图11。(4) 采用二位三通的电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接，如图12.图10调速节流回路图11换向回路P ° ° T图12差动回路2、经整理得图13的液压系统原理图4图13专用铳床液压系统原理图1-单向定量泵2-溢流阀3-压力表4-单向阀5-三位四通电磁换向阀6-液压缸7-两位三通电磁换向阀8-单向调速阀2.1、系统各

13、阶段工作电磁铁状态。(1) 当铳床快进时，电磁铁(2) 当铳床工进时，电磁铁(3) 当铳床快退时，电磁铁1YA、3YA工作，2YA不工作。1YA工作，2YA 3YA不工作。2YA工作，1YA 3YA不工作。2.2、进油回油状况快进回路：进油：1-4-5-6;回油：7-5工进回路：进油：1-4-5-6;回油：7-8-5-油箱快退回路：进油：1-2-4-5-8-7-6;回油：6-5-油箱卸载回路：1-2-油箱(4)当铳床停止工作时，电磁铁1YA 2YA、3YA都不工作。六、选择液压元件1、液压泵的最高压力计算由工况图6可知液压缸的最高工作压力出现在快退阶段，即p = 1.41MPa，由于进油路元件

14、较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为P = 0.3MPa，则液压泵的最高工作压力为 pp =1.410.3 =1.71（MPa）2、液压泵的流量计算泵的供油流量qp按液压缸的快进（恒速时）阶段的流量q=6.36L/min进行估算，由于采用差动缸回路的系统，故液压泵的最大流量为qp _qv =K A -A2 vmax =0.0001166m3/s=6.996L/min注：式中qv-系统所需的流量K-系统的泄漏系数，一般取1.11.3 （由于系统流量较小，故此处取1.1）3A、A?-液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积，mvmax -液压缸的最大移动速度，m/s3、确定液压泵的规格根据系 统所需的流量

15、，拟初选液压泵 的转速为 n -1450r/min ,泵的容积效 率v =0.9，故可算得泵的排量参考值为：Vg1000q vn v1000 6.9961450 0.9二 5.36 ml/r根据以上计算结果查阅产品样本，选用规格相近的CB -B6型齿轮泵，泵的额定压力为Pe =2.5MPa，泵排量为V =6ml/r，额定转速为ne =1450r/min ,容积效率为 v二0.90，总效率为p = 0.85。算得泵的额定流量为:qp =vn v =6 1450 0.90 =7830 ml/min =7.83 L/min4、确定液压泵驱动功率及电机的规格、型号由功率循环图8可知，最大功率出现在快退

16、阶段，已知泵的总效率为p=0.85.1.71 78300.85 60 103则液压泵快退所需的驱动功率为二 0.2( KW)查图14得，选用型卧式三相异步电动机，其额定功率0.55KW 转速为1390r/min。则泵的实际输出流量为 YB801-4：qs = Vn v =6 1390 0.90 = 7.51L/min仍能满足系统各工况对流量的要求同步转連15OOr/min, -1级YB801-40* 55139023YB8O2 40.7&24YB90Sn|1 114002.333YB90L-41.537 nYB100L1 42.2142045« 1YB1OOL2-43>

17、 0147YB112M 44144058YB132S-45. 580YB132M 47. 595YB160MY111460J48YH160L-4115 -J65YB18OM-418. 522(1图14 YB系列三相异步电动机主要技术参数图5、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及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的 阀类元件和辅件规格如图所示。序号名称通过流量/（L/min）额定流量/（L/min）额定压力 /MPa额定压降/MPa型号1定量泵7.517.832.5-CB-B62溢流阀7.51402.50.2YF-L10B3单向阀7.511625<0.2CIT-02-

18、044三位四通 电磁换向阀6.36616<0.234DF3-E4B5液压缸-自行设计6二位三通 电磁换向阀6.1106.3<0.223D-10B7单向调速 阀6.16.331.5<0.2FCG-3-63-A-K6确定油管直径流经液压缸无杆腔油管的实际最大流量为6.36L/min，故有杆腔实际最大流量为A1527q有 -q无6.36 = 3.12L/minA3117取油液的允许流速为 3m/s，分别算得油管的管径 d无和d有为4 6.36 10-33.14 3 60103 =6.71mm=4.70mm=4q有=4 3.12 10-33 v 3.14 3 60查图15得，选用外径

19、为10mm壁厚为1mm的10号冷拔无缝钢管/rlttinh h八怜址事垃<2. S雪25«1LSliiftift¥ 7 «zrwi * ag, * ntiHs11LIiasftM41VI141.42. S5; hMin k 11h16I島IEft 1HMH K 1.51I2241?25Mm k i, s1IL令Lb2 5bbM閒1522%I22 *1 51 *2M1IIW：I30J2.5X5*IfeltlIJM*口u1R1 ir?2T4. 5%3242F42 H；25fr41740M4HIS34. 55丄N>KIJOD* ?A1. s5%啰>t

20、5tM75灯4&K10曲1001157FO129ZW1006R 541700:son图157、确定油箱容积油箱的容积按 V =qs - 6 7.51 = 45.06L注：-为经验系数，低压系统取24,中压系统取57,高压系统取612,此处取=6。8、确定油液根据液压泵的类型，选用牌号为L-HM32的油液，其运动粘度 二为32mm2/s七、液压系统性能验算1、验算压力损失由于本系统的管理布局尚未确定，故仅按式：丄P进Yp沿.祁局：P阀1.1、阀类元件的压力损失。可求得快进阶段，液压缸差动连接，有杆腔的油液经二位三通换向阀流入无杆腔,此处压力损失为：生"-0.261 =0.074

21、MPa110丿将其折算到进油路上，进油路上油液通过单向阀、电磁换向阀5进入无杆腔从有杆腔出来后进入电磁换向阀 7后回到进油路上，可求得此阶段进油路上阀类元件的总压力损失为：J0丿空12+0公< 6丿(7 51 fI =0.343MPa工进阶段，油液经单向阀、电磁换向阀5进入无杆腔可求得此阶段进油路上阀类元<16丿件总压力损失为:巾阀27.51、 I +0.2x <16丿2'6.36、= 0.269MPa快退阶段，油液经单向阀、电磁换向阀 可求得此阶段进油路上阀类元件总压力为：5、单向调速阀、电磁换向阀7进入有杆腔二卩阀=匸p = 0.26.36、I6丿0.2程卜 0.

22、531MPa,6.3 丿1.2、沿程损失计算沿程损失与流动类型有关，流动类型用雷诺数Re来判断，对圆形截面管- vd3 8 10-332 10-6= 750式中v-管中平均流速d-管径二-流体的运动粘性系数当Re >2300时为紊流，当Re <2300时为层流故液流状态判断为层流，于是沿程压力损失为:L =0.078MPad 2式中-沿程阻力系数，它是 Re和相对粗糙度一的函数，这里；为管壁粗糙度,d64查图16得；为0.02，由图17的0.085ReL -管道的长度，此处取 2m3'-液压油密度，此处取 812kg/mH计内裁就总绝时帆幅曜尸律话掛骨* M0.0015 -

23、0.010 (X)I5 -D 帕冷萌尢孙僧裁-0 IH - 0. 00. 05 * 0 !().05 '0 10 12 *0 1 片iSKft0 73 -X50. 050 WI5 -0.0|ti - 100mm 的農 ft ft5200mm 的准统ff13 ' W0 006 0 07齊右恥僅悯般的般詳0. 3 - 4图16A汁”贞齢 < 231011*AMtJ3000 v X# V l(TA ±0 UMAX'1 rt 10* < ffr « 10*4 D H/'i 0 JM? - in/tf)1jfc /rftttff巩疥叭叫半f

24、m叫”髓)1Rl力f AKq<坍A-01,( f)图171.3、局部阻力损失估算.Pv2p 局1827Pa =0.002MPa2-局部阻力系数，它与局部阻力的形状有关，此处估取取=0.5液压油密度所以得出总压力损失为：P进二卩沿 邛局卩阀二0-154MP3故此压力值小于选用泵时估计的进油路管路压力损失（0.3MPa），所以选用的液压泵无需调整。2、确定系统调整压力根据上述计算可知：液压泵也即溢流阀的调整压力应为工进阶段的系统工作压力和压力 损失之和Pr _P .：p进=1.120.154 =1.274MPa式中P-液压泵的工作压力或支路的调整压力。3、液压系统效率的估算液压系统效率 的计算，主要考虑液压泵的总效率P、液压执行器的总效率A及液压回路的效率C。可由下式估算其中，液压泵和液压马达的总效率可由产品样本查得。液压回路效率C可按下式计算效率nCmaxnC minPpqp=pgPpqp112 °严 106 3 二 0.0210.55 103 60 10312 严 106 3 二