液压课程设计指导书

1、液压与气压传动课程设计指导书沈阳大学2010 年目录一、液压传动课程设计的目的和任务1（一）目的1（二）要求1二、液压系统设计计算步骤指导 2（一）明确设计要求进行工况分析 2（二）拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作顺序表5'（三）计算和选择液压元件5附录16参考书目18液压与气压传动课程设计指导书一、液压传动课程设计的目的和任务（一）目的液压传动课程设计是本课程的一个综合实践教学环节。通过该教学环节， 要求达到以下四个目的：1 巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步 骤；2 .能正确和合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液 压基本回路组合成满足基本

2、性能要求的、高效率的液压系统；3. 熟悉并会用有关的国家标准、设计手册和产品样本等技术资料。4. 应用CAD绘制液压原理图和液压缸装配图。（二）要求1 设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、安全性、先进性 及操作维修方便。如果可以用比较简单的回路实现系统要求，就不必过份强调 先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不 惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单纯考虑简单、经济；2 .独立完成作业。设计时可以收集、参考同类液压资料，但必须深入理 解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；3 .在课程设计中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路极典型系 统的组成。积极思

3、考。二、液压系统设计计算步骤指导液压系统设计与整机设计是紧密联系的，设计步骤的一般流程如图明确液压系统的设计要求上述步骤的各阶段工作内容，有时需要穿插进行，对某些比较复杂的液压 系统，需经过多次反复比较，才能最后确定。（一）明确设计要求进行工况分析1. 明确设计任务要求明确设计任务要求就是明确液压系统设计的依据 。2. 进行工况分析进行工况分析即进行运动分析和负载分析。 首先作速度一位移曲线。其目的是为了找出最大速度点。 画负载一位移曲线画负载一位移曲线的目的是找出最大负载点。液压缸在各阶段受的负载需 要计算，为了简单明了起见，可列出表格（见表1）表1工作循环计算公式工况计算公式缸的负载F缸的

4、推力F/ ncM启动加速快进工进快退注 ncM -缸的机械效率取 rpM =0.9在负载一位移曲线中，负载变化时都有过渡过程，一般比较复杂，画曲线 时只要光滑连接即可。例如工作台从启动到加速阶段，静摩擦力比较大；运动 后动摩擦力及惯性力较小，这两段负载之间要光滑连接。另外，从快进到工 进，工作台要减速，在这段行程中缸的负载是减小的。这一阶段持续多久，不 好确定。因为它并不影响最大负载点，在画曲线时就不必画出。 确定液压缸尺寸确定液压缸尺寸前应参照教材选择液压缸类型；根据机器的速度要求，确 定d/D的比值；根据表2选取液压缸工作压力。表2 液压设备常用的工作压力（单位MPa）设备类型机床农业、工

5、 程 机械液压机、重型机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力0.8 2.0352881010 1620 32F / CMAl =iP2计算活塞的有效面积式中F缸的负载Pl,P2液压缸两腔压力；Ai A 2液压缸两腔的面积cm 液压缸的机械效率表3 常用液压缸中的背压力系统类型背压力回油路上有节流阀的调速系统（0.2 0.5） MPa回油路上有背压阀的进给系统（0.5 1.5） MPa采用辅助泵补油的闭式回路（1 1.5） MPa计算出油缸面积 Ai后，再按最低速度要求来验算。液压缸的面积应满足下式:A >qminVmin式中A与流量阀连接腔的活塞有效面积；qmin 流量阀的最小稳定流量。按

6、0.05L/min计算Vmin机器要求的最小稳定速度。如计算结果不能满足A >-qmin的要求则液压缸有效工作面积应按满足最低速度要求的公式A驰来选取。经计算的液压缸和活塞杆直径必须按标准直Vmin径（表4、表5）来圆整。表4 液压缸内径尺寸系列（GB2348-80 ）81012162025324050638090100110125140160180200220250320400500630表5 活塞杆外径系列（GB2348-80 ）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360

7、400 绘制液压缸工况图绘制工况图的目的是为了方便地找出最大压力点、最大流量点和最大功率点，作为合理选用液压元件的依据。另外，对拟定液压系统土也有指导意义。 当工况比较复杂时可先列表，再画工况图；工况比较简单时则可直接画工况图。根据标6可绘制出液压缸工况图，即压力循环（p-S）图、流量循环（q-S）图 及功率循环（P-S）图.表6 各阶段压力、流量和功率值工况负载液压缸计算公式回油腔压力输入流量进油腔压力输入功率快进启动F乜“Pi A +A2q = (Ai A2)ViP=p iq加速P2=P l+ "P(/p=5)匀速工进pF +P2A2P1 Aq = A1V2 P=p iq快退启动

8、F +P2A1P1= Aq = A2V2 P=p iq加速匀速（二）拟定液压系统原理图，绘制电磁铁动作顺序表执行元件的类型在工况分析时就已经确定，拟定液压系统图就只包含两项内容；一是根据工况分析选择出合理的液压基本回路 ；二是将这些回路组成完整的液压系统选择液压基本回路，最主要的就是确定调速回路。已学过的三种调速回 路：节流调速回路，调速范围广，低速稳定性好，结构简单，成本低，但效率 低；容积调速回路，效率高，但低速稳定性差；容积节流体调速，具有较高的 效率和较好低速稳定性，但成本高。根据工况图来选择调速回路：如果最大功 率较小，系统对控制发热要求不高，则可采用节流调速；如果执行元件功率较 大

9、，对调速范围及低速稳定性没有什么要求，故采用容积调速。调速方案的选 择还可以用类比的方法，参考同类型机器的调速回路。调速回路一经确定，许多因素，如动作循环、油源结构就同时确定下来 了。再根据各项要求，设计其他基本回路。设计完这些回路后，将它们归并合 成一个完整的液压系统。在归并的过程中要注意：1. 尽可能多地将相同元件归并掉，在保证动作要求的前提下，结构尽可 能简单；2. 在完成整个动作要求时，各元件相互不能干扰；3. 尽可能使系统经济合理，性能好；4. 保证系统使用时安全可靠，调整方法便；5. 尽可能选用标准液压元件。整个系统设计完成后，要列出电磁铁动作循环表和标准液压元件序号。没 有电磁铁

10、系统，也要列表说明动作顺序。有的设计题目没有调速回路，而以换向回路为主。设计换向回路时要注意 抓阀的功能和动作要求。注：液压系统图除在设计说明书中附图外，还应提交一份2号图纸。（三）计算和选择液压元件1. 计算油泵的工作压力PsPs=p+ 茁 P式中 P液压缸或马达最大工作压力Ps液压泵的工作压力一液压泵到液压缸或马达前腔的压力损失 之和。根据经验资料：一般节流调速和管路简单的系统取 茁p=（0.20.5） MPa进油路有调速阀及管路复杂的系统 茁p=（0.51.5） MPa2. 计算泵的流量q p 羽K（2q）max式中qp液压泵的流量；K考虑到系统泄漏等情况的保险系数，一般取k=1.11.

11、3;（苗）max同时工作的液压缸或液压马达所需流量之和的最大值,可在流量循环图上找到。对于节流调速系统，如采用双泵供油，除了确定泵的总流量外，还要分别 确定大泵和小泵的流量。小泵的流量是根据工作进给时缸所需最大流量 q工确 定的。由于工进时溢流阀是打开的，溢流阀的最小稳定流量为 3L/min,所以小 泵的流量应为q工+3L/min,大泵的流量等于泵的总流量qp减去小泵的流量。注 意，qp冰（苗）max是单泵同时供给多个液压缸所用的流量公式 。当单泵供给单 个液压缸，并且该缸为差动连接时，泵的流量计算公式为：qp K(Ai-A2)Vmax式中各符号同前。3. 选择液压泵的规格参照手册或产品样本选

12、择额定压力比Ps高出2560% ,流量与计算结果一致的泵。为了便于选择泵，将几种液压泵的规格、型号列表如下。(1) 高压齿轮泵表7 高压齿轮泵宾别1型号排业医力(MPa)转速(r/mm)1特点1主产厂(mL/r)戡定最高暂定ft A32. 50.10010-IU5fl11&50i铝合金壳.译动轴奔结构怏江液压件厂合肥液压件厂CBS 3!$、【0*14114IT.520003000小排址中高览层， 整体戏淨动辅库结 构合肥液压件厂扭治渣压件厂1齿匚艮B舉2.5-12$2,5；i11 I1固定摘機低压泵1无錫就压件厂 阜新液压件厂CB-Cg10-32!10L4Iim2400取金属曽定制|&

13、amp;四平谨压件厂CB-DS32'70中哥压泵CBhES70-210W12.518002400直接可作马达匣用反江液压件广CBF臺10-40 1'17.51W24U0(:母F型栗可作取嘯次酒压件厂CFa 型10-401620联泵轮CG型16*200112.520002200可组成双联泵怏江版压件厂 阜新液压并厂CB-L 型40-200'162020002500大直径滚子轴承*悅江液压件厂CB-Q 型20-63202520003000铝合金芫库DU 轴承合肥液压件厂 新軽灌压件厂CB-S 型(10-140! 1620200025001大模数齿轮*错合金壳休-阜舒液压件厂

14、CB-XS10T0201.251 k3000铝合金盍体，DU轴承长江液压件厂G5唱!丄5-25i|1«25!|戈I2800-40K1奇省度铝合金桥 压壳ft. DU稱承* 厚动侧扳. 一怏江潘压件厂(2) 叶片泵与叶片马达表8 叶片泵与叶片马达产品概览表号 型)克 特厂 产 生足髭叶片泵型 炯*36撅一 rR装 Y及 由泵厂厂厂 件件件 压压压 梅新澤 上皐天型 YB70015-1i J5 W.r00-5Ifc -D 一_O- ""丄 8000 上01 Till 61一- 1-61 fi*6tA _i一 压压2 -一75Mtftx_一i- 峑一- 6 . ,_T-

15、oCM4- 润一- W匚一 fi _ an - 爭一_一-一-!4 tiix) sc泵型泵71 <变扯叶片泵1020,-r jl74052 6b j -fc36-叶 ，5 L-n -3P叶 _1蚩一变一-一一片 P-4-i帚 一O一 512 一 61£-o so <1- 一叶片马达61-三 WU+惠转 转反 高正L丿 - +<一一(3) YB1型叶片泵表9 YBi型叶片泵技术参数型号公麻排fit(mL/ J '转速(r/min)淹莹(L/tnin)额定压力(MPa)容积如(%)总效率(%)驱动功率(kW)Mt(kg)零压力额定压力YBr2.52.53.?2.

16、B75鼻5口0.6YBj-4414506.04.80.96.39.57.62621.45-5YBt-10101512.D2.2YBr16161613.6>752.0YBr20202018.02.6:9dYBi-25252522.56h3>903*3YBi-32323228.34,2YBj-40409604036.05.216YBj-50 SO5046.0為80&,SYBi”丘 36363 I58.0*928,2YBx-808018073,681:10322YBrlWj 10010092.012.8i(4) 计算功率，选择原动机如果液压系统应用在车辆中，原动机一般就是汽车发动

17、机，不必再选原动机了。而在液压系统中，一般按下式计算电机功率(Psqp)max式中P原动机功率(Ps qp)max -泵的压力和流量乘积的最大值n-泵的总效率应注意泵的最咼功率点不一定在液压缸工况图中最咼功率点上。对于功率利用比较合理的系统，如双泵系统、容积调速系统等，泵最高功率点和缸最高 功率点一致；对于功率利用不好的系统如定量泵节流调速系统，泵的最高功率点和缸工况图中最高功率点不从合。这时泵的最高功率点一定在工进时，故计 算公式中Ps应为工进时的工作压力，而qp则为定量泵的实际输出流量。丫系列电动机的技术数据见下表表10 Y系列电动机的技术数据电机型号额定功率（KW）满载转速 （）启动转矩

18、/额定转矩（KW）同步转速1000 Y90S-60.7528252.0Y90L-61.12850Y100L-61.52840Y112M-62.22840Y132S-63.02880Y132M1-64.02890Y132M2-65.52900Y160M-67.52900同步转速1500 Y90L-40.7528252.2Y100L1-41.12850Y100L2-41.52840Y112M-42.22840Y132S-43.02880Y132M-44.02890Y160M-45.52900Y160L-47.529004. 选择控制阀根据系统最高压力和通过该阀的实际流量 ，从标元件产品样本或手册中

19、选取相应规格的控制阀。流量阀则按系统中流量调节范围来选取，选取流量阀时 要注意，其最小稳定流量应满足机器的性能要求。所选元件的额定压力和流量 尽量与计算值相近，必要时，允许通过元件的最大实际流量超过与元件额定流 量的20%，同过元件的实际流量不一定就是泵的流量 。当几个元件并联，并同 时工作时，通过各元件的流量就比泵的流量小 ；而当差动连接或单杆缸快退 时，通过换向阀的流量就比泵的流量大。几种常用液压阀的规格型号见下表。压力控制阀（1）溢流阀1）型号£溢沅忆结构代号，丘力等级：$阴他 -C （略人】6MPlE+通径；10）叭 安装莎式：L一管式、板式.朗吃手常 轴譏与安装扳平面关系平

20、行一（略）、垂£-c：2）技术参数表11表11 溢流阀技术参数1長号通忌(rnm)1.!：(L/ 3HIH)1(品'YFA4ALK)!Li. 5'6- 3YF3-KKH.1.5-16-010163¥門电專出；j0.5 in.O0. 450.45YF3-2OW0.453.7YKj-E2()B（2）减压阀1 ）型号名称：拔庄阀JF、卓诃碍挂阀一JF. ®结构代 号，压刀茅级，6.3MPa-C略）、UMPa-E, 通9.2t>inmT思扳武违捲*2）技术参数表12表12 减压阀、单向减压阀技术参数遐径(mni)纭力等怨(L/mm'调压范匿（

21、MPu）（k£）C1/： i2.95E0.5-162.95C4.5UE12U0.5 16H *1.1 Tt/ LI _ -（3）顺序阀、单向顺序阀1）型号丨If刃一EH口 © 名称：顺序阀一XF、单向颇罟阀一AXF,结构 代号,压力零级：6.3MP£-C (略此16MPa£5通径：lD.20mm.圭装方式：扳式一B调压手 柄軸线与底平面关垂：垂直一U平行一C略)_2)技术参数表13表13 顺序阀、单向顺序阀技术参数懣径mm)锁龙直就 L/ min 】週匡范鬧 (MPa)莹a Ckg)£0C.32.85E2.8520CI2fiE4 & 1

22、6流量阀(1) 节流阀与单向节流阀1)型号k|E【|b'<D 卫名称：节梳阀If单向节瓯冏ALF.结拘代号*压力等级：応MPa-E,建通桓：虹iOcnm,楓式连接2)技术参数表14表14节流阀与单向节流阀技术参数型锋LF3”E60 ALF3-E6BLF3-E1GB ALF3E10B号LF3-E6BWEAEJLFJ-E10BALF3-E1QB通栓(mm)610螢用油蛊(V)10-60最大辄城(L/min)25100曲膻粘度(min2/5)7-320瘵定压力(MPa)161*w).7斗最高工齐压力(MPa)20(2) 调速阀1)型号 F T-Pe 名称；调速阀QK单向调速阀AQF.

23、2结构代号.压力等级：l6MPa-Et ®a臣:6、10mm» Ji (IJmin)； Lb.3、b一10、c-16,连接方弍：板式一Ba2) 技术参数表15表15调速阀技术参数QF3 E6i8fBAQF3-E6SB I空号匸1abicbQFJEIOBAQF3-EWBiiIf-.£ mm)610勤定匡力(MFb) 11r6.? 1116最高厦用压力(MPi)-i: !120皿小葩迄适址1 ml-/nun)'10551i4013540so(L/mm )6.31tolb101650使用祸迴(V )10-60油襪枯度(mm%7-J20垠吒工怖压力'MPa

24、)0.50,71.20.71.20.7(kB>I 4i1.9i57(3) 单向阀1)型号WTil-liTTTi 单向阀结构代号+压力等16MPa-Et开启压力： a： O.OSMPa. b： O.45MP 通S： 10.20mm.板式连接'2 )技术参数表16表16单向阀技术参数堕号额定压力 (MPa)最高便用压力 (MPa)开启压力(MFa)推荐涼谊(L/rmn)血.AF3-Ea10B0.05. .402AFJEblOB16200.452.1AF3-Ea20B0.051004.1AF3-Eb2OB0.454.1(4) 液控单向阀1)型号 液压控制单向阀*结构代号,压力等 级：16MPaE,开启压力：a 0 + 05MPa b： 45MPa,通径；lG,20rnmt板式連接i L、2) 技术参数表17表17液控单向阀技术参数型 号额定压力爲髙便用GE力开启压力控制容稅控制圧力(MPa)(MPa)(MPs)(0(MPa)! tkg)YAF3-Eai0B0.053.82.7YAF3-Ea20B16OJS&2卜1 2.7'¥AF3blOB21)D.453.S4.8YAfNEbiQE0.456.2i