液压气动技术课程设计报告

1、机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书编号：课程名称：液压与气动技术办学单位：阎良学习中心设计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计学生卜建锋一、课程设计目的与要求：目的：使学生综合运用液压与气动课程及其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。要求：一台卧式单面多轴钻孔组合机床，动力滑台的工作循环是：快进一工进一快退一停止。液压系统的主要性能参数要求如下，轴向切削力为240002滑台移动部件总质量为510kg；W、减速时间为0.2s；采用平导轨，静摩擦系数为0.2,动摩擦系数为0.

2、1,；快进行程为200mm，工进行程为100团团，快进与快退速度相等，均为3.5m/min,工进速度为3040团团/团访。工作时要求运动平稳，且可随时停止运动。试设计动力滑台的液压系统。二课程设计容：卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计三课程设计进度安排1宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集阅读有关设计资料0.5天.液压与气压系统的设计与计算：1天.详细细设计：2.5天1）液压系统原理图设计2）液压缸装配图设计及零件图设计4.撰写设计、计算说明书0.5天指导教师签字办学单位意见教学班负责人签字、分校盖章年月日-可修编.广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）液压与气动技术课程设

3、计题目卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统设计姓名：卜建锋学号：19专业：机械设计及其制造层次:年级：13秋学校：阎良学习中心一工作单位：指导老师：完成时间：目录TOC o 1-5 h z一、负载分析1负载与运动分析1负载图和速度图的绘制2二、设计方案拟定3三、参数计算5液压缸参数计算5液压泵的参数计算10电动机的选择11四、元件选择12确定阀类元件及辅件12油管的选择14油箱容积的确定14五、液压系统性能验算14验算系统压力损失14验算系统发热与温升16六、小结18七、参考文献18一、负载分析1.1负载与运动分析1.工作负载：工作负载即为轴向切削力Ff=24000。2摩擦负载：摩擦负载即

4、为导轨的摩擦阻力：静摩擦阻力Ffs=0.2*5100=1020.动摩擦阻力Ffd=01*5100=5103惯性负载:取重力加速度2=二，则有移动部件质量为m=510kg。Fm=Mxv-t=510 x3.5-60-0.2=148.75N=149N取n=0.95o启动：F二房=1020N加速：=1=-,=1020+149=1169N快进：二=二二=510N工进：二=二二-二=1020+25800=245100N快退：二=二二=510N表1液压缸各阶段的负载和推力（液压缸的机械效率取=0.95）工况负载组成启动,二飞Ft=F/n=1020/0.95=1073.7NFt=F/n=1169/0.95=1

5、230.5NFt=F/n=510/0.95536.8NFt=F/n=245100/0.95=25800NFt=F/n=510/0.95=536.8N液压缸负载F液压缸推力值）”n10201073.7加速.F=汨+Fm11691230.5快进F-跖510536.8工进F=Ffd+Ff24510025800快退F=Ffd510536.8注：不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。2.2负载图和速度图的绘制负载图按表1中所示数据绘制，如下图1所示。图1负载循环图速度图按如下已知数值绘制:快进速度：与快退速度分别为：v1=v2=3.5/min快进行程：11=200印印工进行程：L2=100mm快退行程：L3=

6、L1+L2=300mm工进速度：v2=0.030.04m/min速度图如下图2所示Q.03-0.01L/mm1002DD半白35图2速度循环图二、设计方案拟定1：确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油，调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀做定压阀。为防止孔钻通时负载突然消失引起运动部件前冲，在回路上加背压阀，初定背压值即0.则&2选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸快进时差动连接，无杆腔面积A等于有杆腔面积A2的二倍。3：快速运动回路和速度换接回路根据运动方式和要求，采用差动连接和双泵供油二种快速运动回路

7、来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相比，电磁阀可直接安装在液压站上，且能实现自动化控制，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液压顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程阀与压力联合控制形式。4：换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换想阀的换向回路。为便于实现差动连接，所以选用三位五通电磁换向阀。为提高换向的位置精度，采用死挡铁铁和压力继电器的行程终点返程控制。5：组成液压系统绘原理图将上述选出的液压基本回路组合在一起，并根据要求作必要

8、的修改补充，即组成如图4-1所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处，背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。图2-1组合机床动力滑台液压系统原理图液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2-2所示1Y2Y3Y快进+工进+快退+停止表2-2电磁铁动作顺序表三、参数计算（一）液压缸参数计算1：初选液压缸的工作压力，所设计的动力滑台在工进时负载最大，在其他工况负载都不太高，参考表2和表3初定液压缸的工作压力P=40 x105Pa。1表2按负载选择工作压力、负载/KN50工作压力p/MPa16.67cm2,满足最低速度的要求。3：计算液压

9、缸各阶段的工作压力，流量和功率根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力，流量和功率，在计算工进时背压按P=8x105Pa代入，快退时背压b按P=5x105Pa代人计算公式和计算结果于下表中b作负载F进油压力Pj回油压力所需流量输入功率P循环NPaPaL/minkw差p=F+A”jA-A12536.8N+05Mpax40.05cm2Pb=Pj+Pq=V(A1-A2)P=PqP=6.65x105Pax13.475动快进536,878.54cm21-40.05cm2=6.65x105Pa=11.65x105q=3.5m/minx(78.54cm240.05c

10、m2=13,475L/minL/min=0.149kw进25800P=F+夕/2jA125800+0.8Mpax40.05cm278.54cm2=36.9x105PaPb=8x105Paq=VA1q=0.03m/minx78.54cm2=0.314L/minP=PqP=36.9x105pax0.314L/min=0.0193kw快退536,8P=F+夕.Aj4536.8N+0.5Mpax78.54Pb=5x105Paq=VA2q=3.5m/minx40.05cm2=14.0L/minP=PqP=11.2x105Pax14.0L/min=0.2613kw40.05cm2=11.2x105Pa表3

11、-1：液压缸所需的实际流量，压力和功率注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失P=5x105Pa4pb=P+POj2：快退时，液压缸有杆腔进油，压力为P,无杆腔回油，压力为P腿时回油jb腔中有背压，这时P也可按5义105Pa估算.b各阶段压力图14。各阶段流量图液压缸的工况图（二）液压泵的参数计算由表3-1可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取进油路总压力损失P=5又105Pa,压力继电器可靠动作需要压力差为5x10中,则液压泵最高工作压力可按式下式算出P=p+AP+5x105=(36.9+5+5卜105Pa=469105Pap1因此泵的额定压力可取P1.25x46.9x105P

12、a=58.625xi05Par由表3-1可知，工进时所需流量最小是0.314m设溢流阀最小溢流为2.5L/min。取泄露系数&1.1，则小流量泵的流量应为q(1.1x0.314+2.5)L/min=2.8454L/minp1快进快退时液压缸所需的最大流量是14.0L/min,则泵的总流量为q=1.1x14.0L/min=15.4L/minp即大流量泵的流量qq-q=15.4-2.8454=12.5546L/min。p2pp1根据上面计算的压力和流量，并考虑液压泵存在容积损失，查液压元件及选用，选用丫81-10/2.5型的双联叶片泵，该泵额定压力为6.3MPa.额定转速为1450r/min.(三

13、)电动机的选择系统为双泵供油系统，其中小泵1的流量q=(3.625义10-3/60)m3/s=0.060 x10-3m3/s,大泵流量p1q=(14.5x10-3/60)m3/s=0.242x10-3m3/s。差动快进，快退时两个泵同时向系统p2供油；工进时，小泵向系统供油，大泵卸载。下面分别计算三个阶段所需的电动机功率P。1：差动连接差动快进时，大泵2的出口压力经单向阀11与小泵1汇合，然后经单向阀2,三位五通阀3,二位二通阀4进入液压缸大腔，大腔的压力p=p=6.65x105Pa,1j由样本可知，小泵的出口压力损失P=4.5x105Pa,大泵出口到小泵的压力损失1AP=1.5义105Pa。

14、于是计算得小泵的出口压力11=11-15*105Pa（总效TOC o 1-5 h zp1率n=0.5）,大泵出口压力P=12.65x105Pa（总效率n=0.5）.1p22电动机功率：pPPPq1.115x106x0.060 x10-31.265x106x0.242x10-3P=-42L_L+P2*2=+=746.1w1nn0.50.5122:工进考虑到调速阀所需最小压力差AP=5x105Pa。压力继电器可靠动作需要压1力差AP=5x105Pa因此工进时小泵的出口压力2P=P+AP+AP=._p1112.而大泵的卸载压力取p=2x105Pa.（小46.9x105PaP2泵的总效率n=0.565

15、,大泵总效率=0.3）。12电动机功率：pPPPq46.5x105x0.06x10-32x105x0.242x10-3P=p11+p22=+=655.3WTOC o 1-5 h z1nn0.5650.3123：快退类似差动快进分析知：小泵的出口压力P=P=15.7x105Pa（总效率n=0.5）,p1p11大泵出口压力P=17.2x105Pa（总效率n=0.51）.p22电动机功率：nPPPq15.7x105x0.060 x10-3P=-P+P2/2=1nn0.512=1004.5W17.2x105x0.242x=1004.5W0.51综合比较，快退时所需功率最大。据此查样本选用丫905-4异

16、步电动机，电动机功率1.1KW。额定转速1400r/min。四、元件选择1：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的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅助规格如下表所示。其中溢流阀12按小流量泵的额定流量选取。过滤器按液压泵额定流量的2倍选取吸油用线隙式过滤器。表中序号与系统原理图的序号一致。表五：液压元件明细表序号元件名称最大通过流量/L.min-1型号备注价格厂家1双联叶片泵19YB1-10/2.5查液压元件及选用表2-58CLAIR昌林生产厂家900元2单向附19I-25B查液压元件及选用表4-146CLAIR昌林生产厂家50元3三位五通电磁阀3835d-63BY

17、1查液压元件及选用表4-170CCLAIR昌林生产厂家630元4二位二通电磁阀3822d-63BH1查机械设计手册单行本表20-7-1645调速阀3.82Q-10H8查机械设计手册单行本表20-7-1246压力继电器DP1-63B查液压元件及选用表4-967单向附19I-25B查液压元件及选用表4-1468液控顺序阀0.16XY-25B查液压元件及选用表4-819背压阀0.16B-10B查机械设计手册单行本表20-7-8410液控顺序阀（卸载用）12XY-25B查液压元件及选用表4-8111单向附12I-25B查液压元件及选用表4-14612溢流阀4Y-10B查液压元件及选用表4-14CLAI

18、R昌林生产厂家110元13过滤器38XU-B32x100查液压元件及选用表5-1714压力表开关K-6B2：油管的选择根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定管道尺寸。液压缸的进、出油管按输入、排出的最大流量来计算。由于本系统液压缸差动连接快进快退时，油管通油量最大，其实际流量为泵的额定流量的两倍达38L/min，液压缸进、出油管直径由下表可知。为统一规格，按产品样本选取所有油管均为径代“卜径19mm的10号冷拔管。3：油箱容积的确定中压系统的油箱容积一般取液压泵额定流量的57倍，现取7倍，故油箱容积为V=(7x19)L=133L五、液压系统性能验算(一)压力损失的验算及泵压力的调整1：工进时的压力

19、损失验算和小流量泵压力的调整工进时管路中的流量仅为0.3141何因此流速很小，所以沿程压力损失和局部压力损失都非常小，可以忽略不计。这时进油路上仅考虑调速阀的压力损失，AP=5义105Pa回油路上只有背压阀的压力损失，小流量泵的调整压力应等于工进1时的液压缸的工作压力P加上进油路压差AP，并考虑压力继电器动作需要，则11P=P+AP+5x105Pa=(36.9+5+5)x105Pa=46.9x105Pap11即小流量泵的溢流阀12应按此压力调整。2：快退时的压力损失验算和大流量泵卸载压力的调整因快退时，液压缸无杆腔的回油量是进油量的2倍，其压力损失比快进时的要大，因此必须计算快退时的进油路与回

20、油路的压力损失，以便确定大流量泵的卸载压力。由于系统管路布局尚未确定，所以只能估算系统压力损失。估算时，首先确定管道液体的流动状态。现取进，回油路管道长为l=1.8m,油管直径d=15x10.3m,通过的流量为进油路q=19L/min=0.317x10-3m3，回油路q2=38L/min=0.633x10-3m3，油的运动粘度取v=1.5cm2，油的密度=900卜0m3,液压系统元件采用集成块式的配置形式。（1）确定油流的流动状态按式（2-19）经单位换算为vd1.2732qRe=一X104=-X104vdv式中v平均流速（m/s）；D油管径（m）;v一油的运动粘度鼓印3/s）q通过的流量（m

21、3/s）则进油路中的液流雷诺数为R=1.2732X0.317X10-3X104x1792300e115X10-3X1.5回油路中的液流雷诺数为R=1.2732X0.633X10-3x104x3582300e215X10-3X1.5由上可知，进油路中的流动都是层流。（2）沿程压力损失AP1由式（2-33）可算出进油路和回油路的压力损失。在进油路上，流速v=乜=4X0.317X10-3=1.79m/s冗d23.14x152x10-6则压力损失为64lpv264x1.8x900 x1.792ZAp.=0.62x105Pa卜Rd2179x15x10-3x2e1在回油路上，流速为进油路流速的2倍即V=3

22、.58m/s则压力损失为64lpv264X1.8X900X3.582ZAp、=x1.24x105Pa%Rd2358x15x10-3x2e2（3）局部压力损失（3）局部压力损失成块油路的压力损失，通过各阀的局部压力损失按式(1-39)计算，结果于表五中。表六：阀类元件局部压力损失元件名称额定流量q/L.min-1n实际通过的流量q/L.min.1额定压力损失Ap(x105Pa)n实际压力损失Ap己/(x105Pa)单向阀2251620.82三位五通电磁阀36316/3240.26/1.03单向阀11251241.03二位二通电磁阀4633241.03注：快退时经过三位五通阀的两油道流量不同，压力

23、损失也不同若取集成块进油路的压力损失Ap=0,3x105Pa,回油路压力损失为Ap=0,5x105Pa,TOC o 1-5 h zj1j2则进油路和回油路总的压力损失为Eap=Zap+Eap+Ap=(0.62+0.82+0.26+0.46+0.3)x105Pa=2.46x105Pa九1cj1Eap=Eap+Eap+Ap=(1.24+1.03+1.03+0.5)x105Pa=3.26x105Pa九2C2前面已算出快退时液压缸负载F=536,8N；则快退时液压缸的工作压力为P=(536.8+apA)/A=(536.8+3.26x105x78.54x10.4)/40.05x10.4Pa=7.733x1212105Pa可算出快退时泵的工作压力为P=P+EAp=(7.733+2.46)x105Pa=10.193x105Pap11因此，大流量泵卸载阀10的调整压力应大于10.193x105Pa。从以上验算结果可以看出，各个工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值，说明液压系统的油路结构，元件的参数是合理的，满足要求。(二)液压系统的发热和升温验