液压课程设计

1、液压课程设计任务书机械工程系 11机械设计1班姓名 方玲峰目录一、 设计的技术要求和技术参数二、 卧式动力滑台的工况分析三、 立式动力滑台的工况分析四、 夹紧缸主要参数的确定五、 液压系统图的拟定六、 液压系统的性能运算课程设计内容与要求：内容：设计一台加工垂直孔（数个圆柱孔和圆锥孔）和水平孔（不通孔）的专用组合机床。要求：1、立式动力滑台所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求较高，故在滑台行程终点加死挡块停留，为满足扩锥孔的进给量要求而设置第二次工进。其动作循环如下：快进工进工进死挡块停留快退原位停止。卧式动力滑台动作循环为：快进工进停留快退原位停止。2运动参数和动力参数滑台形式切削力(N)移动部

2、件重量(N)速度(m/min)行程（mm）加、减速时间(s)工进工进快进工进工进快进工进工进立式120004000250004.50.0450.0282073580.2卧式3000320060.025162400.2立式滑台宽320mm，采用平导轨，卧式滑台导轨宽200mm采用平面和v型（90°）导轨组合方式，静摩擦系数u=0.2，动摩擦系数u=0.1。两滑台同时工作不能相互干扰。序言作为一种高效率的专用机床、组合机床在大批、大量加工生产中应用广泛。本次课程设计将以组合机床、液压系统设计为例，介绍该组合机床动力滑台液压系统的工况分析、主要参考确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择

3、、以及系统性能验算。液压与气压传动，由于其自身的特点、重量轻、体积紧凑、能实现无级调速、便于实现频繁及平稳的换向，因而在现代化机械中使用得越来愈多，是机械设备中发展速度最快的技术之一。近年来，随着机电一体化技术的发展，与微电子、计算机技术相结合，液压与气压传动进入了一个新的发展阶段。液压与气压传动是以流体液压油或压缩空气为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。主要由能源装置，执行元件，控制元件，辅助元件组成。一、 设计的技术要求和设计参数1、 技术要求立式动力滑台所加工孔表面粗糙度和尺寸精度要求较高，故在滑台行程终点加死挡块停留为满足扩锥孔的进给量要求而设置第二次工进。其动作循环如下：快进

4、工进工进死挡块停留快退原位停止。卧式动力滑台动作循环为：快进工进停留快退原位停止。2运动参数和动力参数滑台形式切削力(N)移动部件重量(N)速度(m/min)行程（mm）加、减速时间(s)工进工进快进工进工进快进工进工进立式120004000250004.50.0450.0282073580.2卧式3000320060.025162400.2二、 卧式动力滑台的工况分析1、 负载分析1） 工作负载FL=3400N2)摩擦负载 fs=0.2 fd=0.1,则有静摩擦负载Ffs=fsFN=0.2*3400（1+1/sin45°）/2=820.8N动摩擦负载Ffd=fdFN=0.1*340

5、0（1+1/sin45°）/2=410.4N3） 惯性负载加速Fa1=G*v1/（gt）= 3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N减速Fa2= G*v2/（gt）=3400*（6.4-2.027）/9.81/（60*0.2）=184.07N制动Fa3=G*v3/（gt）=3400*0.027/9.81/(60*0.2)=0.78N反向加速Fa4= G*v4/（gt）=3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N反向制动Fa5= G*v5/（gt）=3400*6.4/9.81/（60*0.2）=184.8N根据以上计算，取ym=0.9，则液压缸各阶段的

6、负载如下表所示。 液压缸各阶段的负载工况计算公式总负载F/N缸推力F/N启动F=Ffs820.8912加速F=Ffd+Fa1595.2661.33快进F=Ffd410.4456减速F=Ffd-Fa2226.33251.48工进F=Ffd+R3910.44344.89制动F=Ffd-Fa3409.62455.13反向加速F=Ffd+Fa4595.2661.33快退F=Ffd410.4456制动F=Ffd-Fa5225.6250.672、负载图和速度图的绘制按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、行程限制等，绘制出负载图及速度图如下所示。 3液压缸主要参数的确定1） 初选液压缸的工作压力根据分析此

7、设备的负载不大，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为1.0MPa。2） 计算液压缸的尺寸A=F/p=4344.89/1.0*106m2=4.34*10-3m2D=（4A/）1/2=（4*4.34*10-3/）1/2=7.43*10-3m按标准取：D=80mm按液压缸工作压力选取d/D，确定活塞杆直径工作压力p2，则d/D=0.7,d=56mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔面积A1=D2/4=*82/4cm2=50.24cm2有杆腔面积A2=（D2-d2）=（82-5.62）/4=25.64cm23） 活塞杆稳定性校核因为活塞杆总行程为202mm，而活塞杆直径为56mm，L/d=202/

8、56=3.610，不需要进行稳定性校核。4） 求液压缸的最大流量q快进=v快进d2/4=*1.4*5.62*10-4*10-3/4=15.76L/minq工进=A1v工进=50.24*10-4*0.027*103L/min=0.14L/minq快退=A2v快退=25.64*10-4*6.4*103L/min=16.41L/min5)卧式滑台工况图如下三、 立式动力滑台的工况分析1、 负载分析1） 工作负载FL=25500N2） 摩擦负载Ff=fFN由于工件为垂直起升，所以垂直作用于导轨的载荷可由其间隙和结构尺寸求得FN=510N，取fs=0.2，fd=0.1，则有静摩擦负载Ffs=fsFN=0

9、.2*510N=102N动摩擦负载Ffs=fsFN=0.1*510N=51N3） 惯性负载加速 Fa1=G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N减速F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N减速F a2= G*v/（g*t）=25500*（0.048-0.03）/（9.81*60*0.2）=1039.76N制动F a2= G*v/（g*t）=25500*0.03/（9.81*60*0.2）=1039.76N反向加速F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=10

10、39.76N反向制动F a2= G*v/（g*t）=25500*4.8/（9.81*60*0.2）=1039.76N根据以上计算，考虑到液压缸垂直，其重量较大，为防止因自重而下滑，系统应设置平衡回路，因此，在对快速向下运动的负载分析时，就不考虑移动部件的重量。2、 负载图和速度图的绘制按照前面的负载分析结果及已知的速度要求、行程限制等，绘制出负载图及速度图如下图所示。 3液压缸主要参数的确定1） 初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为4MPa2） 计算液压缸的尺寸A=F/p=29545.29/（4*106）=7.39*10-3m2D=（4A/）1/

11、2=（4*7.39*10-3/）1/2=9.7*10-2m按标准取：D=100mm根据液压缸工作压力选取d/D，确定活塞杆直径：工作压力P2 5MPa，则d/D=0.3，d=58mm按标准取d=56mm的有效面积为：无杆腔面积A1=D²/4=*10²/4=78.54cm²有杆腔面积A2=（D²-d²）/4=（102-5.62）/4=53.91cm²3） 活塞杆稳定性校核因为活塞杆总行程为250mm，而活塞杆直径为56mm，L/d=250/56=4.4610，所以不需要进行稳定性校核。4） 求液压缸的最大流量q快进=D快进d²

12、/4=*4.8*5.6²*10-4*103/4=11.8L/minq工进1=A1v工进1=78.54*10-4*0.048*103 =0.38L/minq工进2=A1v工进2=78.54*10-4*0.03*103 =0.24L/minq快退=A2v快退=53.91*10-4*4.8*103 =25.88L/min5） 绘制工况图液压缸各工作阶段的压力流量和功率可绘制出液压缸的工况图，如下图所示四、 夹紧缸主要参数的确定1、 初选夹紧缸的工作压力根据夹紧力F=2000N，按类型属机床类，所以初选液压缸的工作压力为1MPa。2、 计算夹紧缸的尺寸A=F/P=2000/（106）m2=2

13、*10-3m2D=（4A/）1/2=5.05*10-2m按标准取：D=50mm按夹紧缸的工作压力选取d/D，确定活塞杆直径：工作压力P2，则d/D=0.7，d=35mm按标准取：d=36mm则夹紧缸的有效作用面积为：无杆腔面积 A1=D²/4=5²/4=19.63cm²有杆腔面积A2=（D²-d²）/4=（5²-3.6²）/4=9.46cm²五、液压系统图的拟定1、调速方案由工况要求可知，执行元件采用油缸实现往复运动，组合机床进给功率较小，同时为了增加进给运动的平稳性，因此采用回流路节流调速方案。为保证切削过程速度

14、稳定，选用调速阀调速。2夹紧方案采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油式保压回路夹紧方案。这一回路能自动的使液压缸补充压力油，使其压力能长期保持在一定范围内。3换向换接方式本机床的动力滑台在调整时，需停在任意位置上，故采用三位五通换向阀进行换向，当动力滑台由差动快进换接为工进时，与调速阀并联的二位二通电磁阀关闭，泵压升高，使液控顺序阀逐渐打开，使差动油路断开，油缸回油经调速阀，三位五通电磁阀和液控顺序阀流回油箱，这样可使速度换接平稳。4供油方式从工况图分析可知，该系统在快进和快退时需流量较大，在慢上时所需的流量较小，因此从提高系统的故障，节省能源的角度考虑，采用单定定量泵，供油方式显然是不合

15、适的，宜选用农联式定量叶片泵作为油源。5平衡及锁紧为防止在下端停留时重物下落和停留期间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔进油路上设置了液控单向阀，另一方面，为了克服滑台自重在快进的过程中的影响，设置了一单向背压阀。五、 液压元件的选择1、 确定液压泵的型号及电动机的功率液压缸在整个工作循环中最大工作压力为4.74MPa，由于系统比较简单，所以取其压力损失P=0.5MPa，所以液压泵的工作压力为PP1=P1+p=1.598+0.5MPa=2.098MPaPp2=p2+p=4.74+0.5=5.24 MPa若回路中泄漏按10计算，则泵的流量应为：qp=1.1*（16.41+25.88）=46.51

16、9L/min根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB12.5/50型的双泵，其额定压力为6.3MPa，容积效率为pr1=0.75，pr2=0.92，总效率p1=0.50pr2=0.80 所以驱动该泵的电动机功率qp=（2.5*0.75+50*0.92）*960*10-3=45.96L/min求出Pp=4946.8w查电动机产品目录，拟运用电动机的型号为Y132M2-6，额定功率为5.5kw，额定转速为960r/min。 选择阀类元件及辅助元件 序号名称通过流量qmax/(L/min型号及规格1滤油器62.8XU-C80X1002双联叶片泵0.594/52.195YB1-2.5/633溢流阀

17、60.48YF3-10B4溢流阀2.25YF3-10B5压力表6调速阀14.96QF3-E10B7三位四通电磁换向阀14.9634EF3Y-E6B8液控单向阀14.96YAF3-E10B9压力继电器14.9610单向调速阀30.03AQF3-E106B11二位五通电磁换向阀30.0325EF3-E10B12三位五通电磁换向阀30.0335EF30-E10B13二位二通电磁换向阀30.0322EF3-E10B14单向调速阀0.25AQF3-E6Ab15二位二通电磁换向阀30.0322EF3-E10B16单向调速阀0.39AQF3-E6aB17行程开关18顺序阀10.01AXF3-C10B19单向

18、阀30.03AF3-Ea10B20单向阀0.39AF3-Ea10B21单向调速阀17.42AQF3-E10B22二位五通电磁换向阀17.4225EF30-E10B23单向阀0.15AF3 - Ea10B24三位五通电磁换向阀17.4235EF30-E10B25二位二通电磁换向阀17.4222EF3-E10B26单向调速阀0.15AQF3-E10aB27行程开关1) 油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路中允许流速计算，在本组合机床液压回路中，采用内径为8mm，外径为10mm的紫钢管2) 油箱，油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积V=（57）qp即V=400L六、 液压系统的性能验算1压力损失及调定压力的确定1） 沿程压力损失 首先要判别管中的流态，设系统用N32液压油室温为20°C时，v=1.0*10-4m2/s，所以有：Re=vd/v，v=q