液压课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上目 录第1章 引言3第四章 液压计算及元件选择94.1 液压泵的计算9 液压元件的选择10 控制阀和辅助元件的选择10 液压系统性能的验证11 验算系统压力损失11 系统的发热及温升13 液压缸的设计14 液压缸的结构设计14缸体的设计14151518专心-专注-专业第1章 引言 液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。液压系统的设计，除了满

2、足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、压力和液压泵及其它元件的设计。 本文主要的设计要求如下：图示液压缸驱动装置中，已知传送距离为3m，传送时间要求小于15s，运动按图示规律执行，其中加、减速时间各占总传动时间的10%；假如移动部分的总质量为510kg，移动件和导轨的静、动摩擦系数各位0.2和0.1，取液压缸机械效率m=0.9。试设计此液压系统，并进行液压缸的设计。第2章 液压系统的工况分析2.1 负载计算负载分析中，暂不考虑回油

3、腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：导轨摩擦力，惯性力。2.1.1 运动分析由设计要求求出各工况下的动作持续时间为:加速 匀速 减速 位移之和为3m,可以求出： 2.1.2 动力分析在负载分析中，可知工作部件-动力滑台是采用卧式放置。因此，重力的水平分力为零，导轨的工作时的正压力与工作动力部件的重力相等。带入计算得出，静摩擦力 动摩擦力 惯性力 本文中，进行设计计算时，选取液压缸的工作效率为0.9。根据上述摩擦力的计算，可以算出液压缸在各个工作下的负载。表2.1 液压缸的工作负载-加速、工进、减速运动阶段

4、计算公式总机械负载F/N启动1000加速575恒速500减速425快退启动1000快退加速575快退恒速500制动4252.1.3 负载速度图根据上述液压缸在各个工序时的工作负载，及其各阶段的速度和受力情况，可绘制出负载速度图，包括距离-时间图，速度-时间图，力-时间图，如图2-1。 图2.1 负载循环图2.2 液压系统主要参数计算与工况图绘制2.2.1 预选系统设计压力 由负载速度图，可得知动力滑台在工进时的工作负载最大。参考相关设计要求,本文中选用液压缸的工作压力p1=2 MPa。2.2.2 液压缸的设计计算本文中，由设计要求可知动力滑台在快进和快退的速度相等。因此液压缸可选用单活塞杆式差

5、动液压缸（A1=2A2），快进时液压缸差动连接。由式p1A1- p2A2 =F 液压缸的直径 由A1=2A2，可知活塞杆的直径 d =D/=31.8/mm = 22.5mm按国标GB/T 2348-1993，表2-4所示标准的活塞杆和液压缸直径，对所计算的D和d结果进行圆整。圆整后得D=40 mm，d=28 mm。 则液压缸的实际有效面积 2.2.3 绘制液压缸的工况图差动快进时，液压缸有杆腔压力p2必须大于无杆腔压力p1, 回油口到进油口之间的压力损失，取，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动；此时p=0；液压回油腔的压力（背压力），由表2.2,在计算减速时，形成较大的背压，从而达到减速的功能。初

6、取快退时背压取pb=0.8MPa. 表2.2 液压缸各工况下-快进、工进、快退的流量，压力和功率工况公式负载F/N进油压力pi/MPa回油压力pb/MPa输入流量q/L·min-1输入功率P/kW快进启动10001.8加速5751.562.06恒速5001.421.518.210.19减速4250.750.8快退启动10001.74加速5751.980.5恒速5001.850.58.530.26注：据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率，并可绘出其工况图，如图2-2所示。图2.2 液压缸各工况下-快进、工进、快退的工作循环第三章 液压系统的方案设计3.1 选择基

7、本回路 （1）调速回路由工况分析可知，液压系统功率较小，工作负载为阻力负载且工作中变化较小等，因此，本文选用节流调速回路，开式循环系统的调速方式。（2）油源型式由工况图表明，系统压力及流量均较小，可采用电动机驱动的单定量泵供油及溢流阀调压方案。（3）换向与速度换接回路采用三位四通“O”型中位机能电磁换向阀实现液压缸的进退和停止。采用二位三通电磁换向阀实现液压缸快进时的差动连接。由于液压缸运动到一定的行程后，需要减速，而减速的位置需要控制，本文中，采用行程阀，固定在距离液压缸初始位置一定距离。当液压缸运动该位置时，压下行程阀，此时，回油从溢流阀11回流至油箱，由于溢流阀的具有一定的背压。因此，液

8、压缸逐渐减速，至速度为零。(4)辅助回路采用压力表、过滤器等作为辅助元件。基本回路，如下图3-1所示。 (a)液压油源 （b）调速回路 (c)换向回路 (d)差动回路 (e)辅助回路图3-1 液压基本回路3.2 拟定液压系统图表3-1 各工况下电磁铁动作设计-动作顺序表1YA2YA3YA行程阀加速+匀速+减速+快退+停止 图3-2 液压系统原理图1- 过滤器；2单向定量泵；3-电机；4-溢流阀；5压力表开关；6-单向阀；7-三位四通电磁换向阀；8-单向调速阀；9-二位三通电磁换向阀；10-行程阀，11-溢流阀; 12-单向调速阀第四章 液压计算及元件选择4.1 液压泵的计算4.1.1 液压泵计

9、算与选定 (1)工作压力计算根据有工况图2-2，快退阶段液压缸工作压力最大 p1=1.85MPa。油路元件较少，取泵至缸的油路总压力损失为0.5MPa，则 pp = p1+MPa =1.85+0.5MPa =2.35 MPa(2) 计算液压泵的流量 由表2.2可知，向液压缸输入的最大流量为8.53 L/min。由于流量较小，取回路泄漏系数K=1.3，则泵的流量为 (3)确定液压泵的规格根据根据以上压力和流量数值，查阅产品样本，选取YB1-10型叶片泵。其额定压力为6.3MPa，额定转速为1450 r/min，泵的排量为10mL/r。4.1.2 液压泵的功率计算及电机的选择取液压泵容积效率v=0

10、.9,则液压泵的实际输出流量为: 取泵的总效率为p=0.8，最大的电机功率为 选用电动机型号：选用规格为Y802-4型封闭式三相异步电动机，其额定功率为0.75kW,额定转速为1400 r/min。表4-1液压泵工作的总效率柱塞泵轴向式径向式总效率/ %759075907085859580924.2 液压元件的选择4.2.1 控制阀和辅助元件的选择本系统所有阀的额定压力为6.3 MPa。表4-2 多轴钻孔液压系统中液压元件的型号和规格序号名称额定流量qn/ L·min-1额定压力pn/ MPa型号1过滤器162.5XU-80×1002定量叶片泵12.66.3YB1-103交

11、流异步电机Y802-44溢流阀636.3YF3-10B5压力表开关AF6EP30/Y636单向阀8016AF3-Ea10B7三位四通电磁换向阀61634DF3-E4B8单向调速阀6.36.3AQF3-6aB9二位三通电磁换向阀106.323D-10B10行程阀636.322C-63BH11溢流阀636.3YF3-10B4.2.2 油管的选择选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道的尺寸，液压缸的进，出油口管按输入，排出的最大流量来计算。根据推荐的管道内允许速度取v=4m/s，由式，得出液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为m=8.2mm本文中，所有管子均选取所有管子均为内径10mm冷拔钢管。4.2

12、.3 油箱容积的确定容积取液压泵额定流量的57倍。取=6。故油箱容积为 取油箱容积为80L。4.3 液压系统性能的验证4.3.1 验算系统压力损失现取进回油管长，油液的运动粘度取，油液的密度取 可见，各工况下的液流均为层流。 1.沿程压力损失沿程阻力系数，油液在管道内流速沿程压力损失2.局部压力损失在管道结构尚未确定的情况下，若阀的额定流量和额定压力损失分别为，则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失，管道的局部压力损失常按下式作经验计算。3.各工况下的压力损失压力损失主要包括沿程压力损失，管路的局部压力损失，液流流过阀类元件的局部压力损失1、快进在进油路上，压力损失分别为MPa=0.032 MP

13、a=0.09MPa总的压力损失在回路上，压力损失分别为0.033 MPa折算后，得出差动连接运动时的总的压力损失=0.22MPa2、快退在进油路上总的压力损失为 在回油路上总的压力损失为 折算，使得出快退时的总的压力损失4.3.2 液压泵的工作压力泵的工作压力为 pP= p1= 1.85+0.42 MPa=2.27MPa4.3.3 估算系统效率 工进阶段的回路效率 取液压泵总效率p=0.80；取液压缸总效率A=0.9，即可本液压系统的效率 =pAc= 0.064.3.4 系统的发热及温升 液压泵的输入功率为 工进阶段的发热功率 H= Ppi(1-) =59.6×（1-0.06）=56

14、W 取散热系数 K=15/(m·oC)， 温升 设工作环境温度t = 25 oC,温升幅度不大，不需要加设其他冷却装置。 第五章 液压缸的设计5.1液压缸的结构设计1.缸体的设计缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。主要连接形式有法兰连接、螺纹连接、半环连接。a.法兰连接 优点：(1)结构简单、成本低 (2)容易加工、便于装拆 (3)强度较大能承受高压。缺点：(1)径向尺寸较大(2)重量比螺纹连接的大(3)用钢管焊上法兰、工艺过程复杂些b.螺纹连接 优点：(1)外形尺寸小(2)重量较轻。 缺点：(1)端部结构复杂、工艺要求较高(2)装拆时需用专用工具(3)拧端盖易损坏密封圈c.半环连接 优点：(1)结构较简单(2)加工装配方便。缺点：(1)外形尺寸大(2)缸筒开槽，削弱了强度，需增加缸筒厚度缸体的材料选用铸铁HT2002.活塞杆的设计与校核 活塞杆是液压缸传递力的主要元件，它必须具有足够的强度和缸度，以便能承受拉力、压力、