液压系统设计论文

1、毕业论文液压系统的设计院 系：XX机电工程系专 业：机械制造及而化姓 名：XXX学 号：08XXXX22指导老师：XXX2010年 月 日毕业设计（论文）任务书题目液压系统的设计主要研究目标（或研究内容）液压系统的设计课题要求、主要 任务及数量（指 图纸规格、张 数，说明书页 数、论文字数 等）任务：该系统的工作循环要求为：快进工进 快退停止。已知：最大切 削力Fw=12 000，运动部件自重Fg=10 000；工作台快进、快退速度相等， v1=0.1m/s；工作进给速度范围为3 X 10-45 X 10-4m/s；快进的行程为 L1=400mm；工作行程长度为L2=10mm。导轨为平导轨，其

2、静摩擦系数 为fs=0.2，动摩擦系数为fd=0.1，往复运动的加速、减速时间/t=0.2s。 该系统采用液压与电气配合，实现自动工作循环控制。设计进度安排毕业设计工作进度计划：2010年9月7日接受任务2010年11月2日上交初稿指导教师签字:教研室主任签字:年 月 日摘要主要阐述了组合机床动力滑台液压系统，能实现的工作循环是：快速前进f工作进给f 快速退回f原位停止，液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微 电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段，液压元器件制造技术的进 一步提高，使液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、

3、动态性能成为一种重要的控制手段。面对我国经济近年来的快速发展，机械制造工业的壮大，在国民经济中占重要地位的制 造业领域得以健康快速的发展。制造装备的改进，使得作为制造工业重要设备的各类机加工 工艺装备也有了许多新的变化，尤其是孔加工，其在今天的液压系统的地位越来越重要。本液压系统的设计，除了满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、机构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普通设计原 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。完成整个设计过程需要进行一系列艰巨的工作。设计者首先应树立正确的设

4、计思想，努 力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证的思想方法。同时，还要坚持理论联系实际，并在 实践中不断总结和积累设计经验，向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习， 不断发展和创新，才能较好地完成机械设计任务。关键词：组合机床 液压系统液压缸 液压泵换向阀任务书摘要第1章液压传动的发展概况和应用错误!未定义书签。1.1液压传动的发展概况错误!未定义书签。1.2液压传动的特点及在机械行业中的应用错误!未定义书签。第2章 液压传动的工作原理和组成错误!未定义书签。2.1工作原理错误!未定义书签。2.2液压系统的基本组成错误!未定义书签。第3章 液压系统工况分析错误!未定义书签。3.1运动

5、分析、负载分析、负载计算错误!未定义书签。3.2液压缸的确定错误!未定义书签。第4章 拟定液压系统图错误!未定义书签。4.1选择液压泵型式和液压回路错误!未定义书签。4.2选择液压回路和液压系统的合成错误!未定义书签。第5章 液压元件的选择错误!未定义书签。5.1选择液压泵和电机错误!未定义书签。5.2辅助元件的选择错误!未定义书签。5.3确定管道尺寸错误!未定义书签。5.4确定油箱容积错误!未定义书签。第6章 液压系统的性能验错误!未定义书签。6.1管路系统压力损失验算错误!未定义书签。6.2液压系统的发热与温升验算错误!未定义书签。注意事项错误!未定义书签。致谢寸错误!未定义书签。参考文献

6、错误!未定义书签。附表错误!未定义书签。第1液压传动的发展概况和应用1.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理发展 起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。当今，流体传动技术水平的高 低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。20世纪50年代我国的液压工业才开始，液压元件初用于锻压和机床设备上。六十年代有 了进一步的发展，渗透到了各个工业部门，在工程机械、冶金、机床、汽车等工业中得到广 泛的应用。如今的液压系统技术向着高压、高速、高效率、高集成等方向发展。同时，新元 件的应用、计算机的仿真和优化等工作，也取得了卓有的成效。工程

7、机械主要的配套件有动力元件、传动元件、液压元件及电器元件等。内燃式柴油发 动机是目前工程机械动力元件基本上都采用的；传动分为机械传动、液力机械传动等。液力 机械传动时现在最普遍使用的。液压元件主要有泵、缸、密封件和液压附件等。当前，我国的液压件也已从低压到高压形成系列。我国机械工业引进并吸收新技术的基 础上，进行研究，获得了符合国际标准的液压产品。并进一步的优化自己的产业结构，得到 性能更好符合国际标准的产品。国外的工程机械主要配套件的特点是生产历史悠久、技术成 熟、生产集中度高、品牌效应突出。主机和配套件是互相影响、互相促进的。当下，国外工 程机械配套件的发展形势较好。最近，这些年国外的工程

8、机械有一种趋势，就是：主机的制造企业逐步向组装企业方向 发展，配套件由供应商提供。美国的凯斯、卡特彼勒，瑞典的沃尔沃等是世界上实力最强的 主机制造企业，其配套件的配套能力也是非常强的，数量上也是逐年大幅的增长，配套件主 由零部件制造企业来提供。在科技大爆炸的今天，计算机技术、网络技术、通信技术等现代信息技术对人类的生产 生活产生了前所未有的影响。这也为今后制造业的发展，设计方法与制造技术模式的改变指 明了方向，为数字化的设计资源与制造资源的远程共享，提高产品效率奠定了基础。目前， 在液压领域中，特别是中小企业在进行液压传动系统的设计时，存在零部件种类繁多、系统 集成复杂、参考资料缺乏等一系列困

9、难，而远程设计服务可以解决这些问题。1.2液压传动的特点及在机械行业中的应用1、液压传动的优点：（1）单位功率的重量轻，即在相同功率输出的条件下，体积小、重量轻、惯性小、结构 紧凑、动态特性好。（2）可实现较大范围的无级调速。（3）工作平稳、冲击小、能快速的启动、制动和频繁换向。（4）获得很大的力和转矩容易。（5）操作方便，调节简单，易于实现自动化。（6）易于实现过载保护，安全性好。（7）液压元件以实现了标准化、系列化和通用化，便于液压系统的设计、制造和使用。2、液压系统的缺点：（1）液压系统中存在着泄漏、油液的可压缩性等，这些都影响运动的传递的准确性，不 宜用于对传动比要求精确地场合。（2）

10、液压油对温度敏感，因此它的性能会随温度的变化而改变。因此，不宜用于问短变 化范围大的场合。（3）工作过程中存在多的能量损失，液压传动的效率不高，不宜用于远距离传送。（4）液压元件的制造精度要求较高，制造成本大，故液压系统的故障较难诊断排除。3液压系统在机械行业中的应用：工程机械一一装载机、推土机等。汽车工业平板车、高空作业等。机床工业一一车床铣、床刨、床磨等。冶金机械一一轧钢机控制系统、电炉控制系统等。起重运输机械起重机、装卸机械等。铸造机械一一加料机、压铸机等。第2章 液压传动的工作原理和组成液压传动是以液体为工作介质来传递动力（能量）的，它又分为液压传动和液力传动两 种形式。液压传动中心户

11、要是以液体压力能来进行传递动力的，液力传动主要是以液体动能 来传递动力。液压系统是利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，g经各种控制 阀、管路和液压执行元件将液体的压力能转换成为机械能，来驱动工作机构，实现直线往复 运动和会回转运动。油箱液压泵溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸及连接这些元件的油管、 接头等组成了驱动机床工作台的液压系统。2.1工作原理液油在电动机驱动液压泵的作用下经滤油器从油箱中被吸出，加油后的液油由泵的进油 口输入管路。再经开停阀节流阀换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸 里的油液经换向阀和回油管排回油箱。节流阀用来调节工作台的移动速度。调大节流阀，进入

12、液压缸的油量增多，工作台的移 动速度就增大；调小节流阀，进入液压缸的油量就减少，工作台的移动速度减少。故速度是 由油量决定的，液压系统的原理图见图2。2.2液压系统的基本组成（1）动力元件：液压缸一一将原动机输入的机械能转换为压力能，向系统提供压力介质。（2）执行元件：液压缸一一直线运动，输出力、位移；液压马达一一回转运动，输出转 矩转速。执行元件是将介质的压力能转换为机械能的能量输出装置。（3）控制元件：压力、方向、流量控制的元件。用来控制液压系统所需的压力、流量、 方向和工作性能，以保证执行元件实现各种不同的工作要求。辅助元件：油箱、管路、压力表等。它们对保证液压系统可靠和稳定工作具有非常

13、 重要的作用。工作介质：液压油。是传递能量的介质。第3章液压系统工况分析3.1运动分析、负载分析、负载计算绘制动力滑台的工作循环图，如图1-1 (a)所示。快进,快道停止(a)图表 1 (b) (c)快进工进快退t=0.4快进工进快退t=0.4/s = 4s0.1t = L =冬 s = 25s2 V 0.00040.410Ts = 4.1s3.2液压缸的确定3.2.1液压缸工作负载的计算 工作负载：F = 12000N 摩擦阻力：静摩擦阻力 F = 0.2x 10000N = 2000N动摩擦阻力 F = 0.1 x 10000N = 1000N ui惯性阻力动力滑台起动加速，反向起动加速和

14、快退减速制动的加速度的绝对值相等，即 v=0.1m/s，t=0.2m/s,故惯性阻力为：F = ma = GAv / gAt = (10000 x 0.1) - (10 x 0.2) = 500N根据以上的计算，可得到液压缸各阶段的各各动作负载，见表1所示，并绘制负载循环图，如图1-c所示。表1液压缸各阶段工作负载计算工况计算公式液压缸负载/N液压缸推力F/N起动F = F2 0002 222加速F = F 辛F1 5001 667快进F = F g1 0001 111工进F= F + F13 00014 444反向起动wfdF = F2 0002 222加速f = F +gF1 5001 6

15、67快退F :Fa1 0001 111制动fF = F - F500556f a注：液压缸的机械效率取 =0.93.2.2确定缸的内径和活集杆的直径参见课本资料，初选液压缸的工作压力为p1=25 X 105 Pa。液压缸的面积由人=计算，按机床要求选用A1=2A2的差动连接液压缸，液压缸回油腔的 被压取P b = 0.6Mpa，并初步选定快进、快退时回油压力损失询0.7Mpa。A = F / P = 65.65 Cm22液压缸的内径为：bD = i；4 A /兀 4 x 65.65/3.14cm = 9.14cm圆整取标准直径D=95mm，为实现快进与快退速度相等，采用液压缸差动连接，则d=0

16、.707D，即 d=0.707 x 95=67.165mm，圆整取标准直径 d=71mm。液压缸实际有效面积计算无杆腔面积A = D2/4 = 70800 mm2有杆腔面积A = d2/4 = 31300 mm23.2.3计算液压缸在工启循环中各个阶段的压力、流量和功率的实际值结果见表3所示。表3液压缸各工况所需压力、流量和功率工况负载F/N回油腔压 力 P2 ( P2)/ (105Pa)进油腔压力 P1/(105Pa)输入流量 q/(L/min)输入功率P/kW计算公式快进启动2 222A P = 025.6P1=(F+P2 A2)/(A1 -A2) q=(A1 -A2)v1 P=P1 qX

17、10-3加 速1 667A p = 728.4速1 111A p = 7223.723.70.33工进14 444P = 623.10.20.0077P1=(F+P2 A2)/ A1 q= A1v2 P= PiqX10-3快退启动2 222A p = 027.1P1=(F+P2 A1)/ A1 q= A2v2 P=P】qX10-3加 速1 667A p = 7221.1退1 111A p = 7219.40.0750.024制动556A p = 717.6第4章拟定液压系统图4.1选择液压泵型式和液压回路由工况图可知，系统循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段顺序组成。从提高系 统的效率考虑

18、，选用限压式变量叶片泵或双联叶片泵较好。将两者进行比较（见表2）故选 用双联叶片泵较好。表2双联叶片泵限压式变量叶片泵1.流量突变时，液压冲击取决于溢 流阀的性能，一般冲击较小1 .流量突变时，定子反应滞后，液 压冲击大2内部径向力平衡，压力平衡，噪声 小，工作性能较好。2.内部径向力不平衡，轴承较大， 压力波动及噪声较大，工作平衡性差3.须配有溢流阀、卸载阀组，系统 较复杂3.系统较简单4.有溢流损失，系统效率较低，温 升较高4.无溢流损失，系统效率较高，温 升较低4.2选择液压回路和液压系统的合成1、（1）调速回路的选择由工况图可知，该液压系统功率较小，工作负载变化不大，故可选用节流调速方

19、式。由 于钻孔属连续切削且是正负载，故采用进口节流调速较好。为防止工件钻通时工作负载突然 消失而引起前冲现象，在回油路上加背压阀（见图3-a）。（2）快速运动回路与速度换接回路的选择采用液压缸差动连接实现了快进和快退速度相等。在快进转工进是，系统流量变化较大， 故选用行程阀，使其速度换接平稳。从工进转快退时，回路中通过的流量很大，为保证换向 平稳，选用电液换向阀的换接回路，换向阀为三位五通阀（见图3-b）。（3）压力控制回路的选择由于采用双泵供油，故用液控顺序阀实现低压大流量泵的卸荷，用溢流阀调整高压小流 量泵的供油压力。为方便观察压力，在液压泵的出口处，背压阀和液压缸无杆腔进口处设置 测压点

20、（见图3-c）。2、液压系统的合成在选定的基本回路的基础上，综合考虑多种因素得到完整的液压系统，如图 所示。（1）在液压换向回路中串入一个单向阀6，将工进时的进油路、回油路隔断。可解决滑 台工进时进油路、回油路连通而无压力的问题。（2）在回油路上串入一个液控顺序阀7，以防止油液在快进阶段返回油箱，可解决滑台 快速前进时，回油路接通油箱而液压缸无差动连接问题。（3）在电液换向阀的出口处增设一个单向阀13,可防止机床停止时系统中的油液流回油 箱，引起空气进入系统影响滑台运动 平稳性的问题。（4）在调速阀出口处增设一个压力继电器，可使系统自动发出快速退回信号。（5）设置一个多点压力计开关口 12,可

21、方便观察和调整系统压力。电磁铁和行程阀动作 顺序见表4电磁铁和行程阀动作顺序表4工况f-元件_1YA2YA行程阀压力继电器快进+-工进+-+快退-+-停止-NJ:b：-图3 a双联叶片泵b三位五通电液换向阀c用行程阀控制的换接回路第5章液压元件的选择5.1选择液压泵和电机5.1.1确定液压泵的工作压力、流量液压泵的工作压力已确定液压缸的最大工作压力为2.5 MPa。在调速阀进口节流调速回路中，工进是进油管 路较复杂，取进油路上的压力损失A P = 30 X 105 Pa,则小流量泵的最高工作压力为 P pl =(25+30)X105 Pa =55X 105 Pa。大流量液压泵只在快速时向液压缸

22、供油，由工况图可知，液压缸快退时的进油路比较简 单，取其压力损失为4X105 Pa，则大流量泵的最高工作压力为Pp2=(19.4X 105+4X 105)=23.5 X105 Pa。液压泵的流量由工况图可知，进入液压缸的最大流量在快进时，其值为23.7L/min，最小流量在快退 时，其值为0.075 L/min，若取系统泄漏系数k=1.2，则液压泵最大流量为q =1.2 X 23.7 PL/min=28.44 L/min由于溢流阀的最小稳定流量为3 L/min，工进时的流量为0.2 L/min，所以小流量泵的流量 最小应为3.2 L/min。5.1.2液压泵的确定根据以上计算数据，查阅产品目录

23、，选用相近规格YYB-AA36/6B型双联叶片泵。液压泵电动机功率为：由工况图可知，液压缸的最大输出功率出现在快进工况，其值为0.33kW。此时，泵的输 出压力应为=8.4X105 Pa，流量为=(36+6) L/min= 42L/min。取泵的总效率np= 0.75，则电动机所需功率计算为P = p q 四=0.784而p 2 p p有上述计算，可选额定功率为1.1kW的标准型号的电动机。表55.2辅助元件的选择表5快进工进快退输入流量/ ( L/min )q =A - A)/ A - A)= / 11 212(70.8 x 42J/39.5 = 75.28q = 0.2q = q = 28

24、.44排出流量/ ( L/min )q =Aq)/ A =, 221、1(31.3 x 75.28力 70.8 = 33.28q = A q / A =/22 j 1(31.3 x 0.2 力 70.8 = 0.09q = Aq / A = , 211 2(70.8 x 28.44/31.3运动速度/ ( L/min )v = q / A - A )= r1 p L L (42 x 10 力 39.5 = 10.6v = q / A = (0.2 x 10)/0.8 = 0.028v = q / A = (28.44 x 10)/31.3 =64.339.09根据系统的工作压力和通过阀的实际流

25、量就可选择各个阀类元件和辅助元件，其型号可 查阅有关液压手册。液压泵选定后，液压缸在各个阶段的进出流量与原定值不同，需重新计算，见表5。5.3确定管道尺寸由于本液压系统的液压缸为差动连接时，油管通油量较大，其实际 流量q约为 75.28L/min=1.255X 10-3 m*s，取允许流速v=3m/s。主压力油管根据公式计算：d= 2q = 20.2cm，兀v圆整后取d=20mm。5.4确定油箱容积按经验公式V=(57)qv，选取油箱容积为：V = 6 q = 6 x 42 L = 252Lv第6章液压系统的性能验6.1管路系统压力损失验算由于有同类型液压系统的压力损失值可以参考，故一般不必验

26、算压力损失值。下面以工 进时的管路压力损失为例计算如下：已知：进油管、回油管长约为l=5m，油管内径d=20mm，压力有的密度为9000kg/ m3, 工作温度下的运动粘度=46 m3/s。选用L-HM32全损耗系统用油，考虑最低温度为15C, 右路总的局部阻力系数为 =7.2。6.1.1判断液流类型利用下式计算出雷诺数R = V / d = 3 x 20 : 46 = 1304 2000e d v为层流。6.1.2沿程压力损失利用公式分别算出进、回油压力损失，然后相加即得到总的沿程损失。沿程压力损失Pj75 X5X 9000 X46X 46/1304 X20X 2=0.058Mpa局部压力损

27、失AP = 9000s V /2 = 2.916x 104 P工进时总的沿程损失为)EA P = 0.058 + 2.916 x104P = 0.0874 P6.2液压系统的发热与温升验算本机床的工作时间主要是工进工况，为简化计算，主要考虑工进时的发热 故按工进工况验算系统温升。液压系统的发热量：H= P1(1-n)=0.33X (1-O.9XO.75)KW=0.11KW散热量vA = 0.065 x 23 = 2.58 x 10- 2 m2K 取 145当系统达到热平衡时即H=H0At = H a = 0.11 + 2.58 x10 -2 C = 14.5最高温度为t+15C=44C100C，故不需采用相应的散热措施。注意事项使用者应明白液压系统的工作原理，熟悉各种操作和调整手柄的位置及旋向等。开车前应检查系统上各调整手柄、手轮是否被无关人员动过，电气开关和行程开关 的位置是否正常，主机上工具的安装是否正确和牢固等，再对导轨和活塞杆的外露部分进行 擦拭，而后才可开车。开车时，首先启动控制油路的液压泵，无专用的控制油路液压泵时，可直接启动主 液压泵。液压油要定期检查