液压与气动课程设计说明书

q=(A1-A2)v1P=p1qp2=p1+Δp加速11860.90.41————恒速8420.790.2934.80.1工进166320.52.601.90.05P1=(F’+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退起动168400.48————P1=(F’+p2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速11860.60.34————恒速8420.60.24420.1四、拟定系统原理图根据铣床液压系统的设计任务和工况分析，所设计机床对调速范围、低速稳定性有一定要求，因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。此外，与所有液压系统的设计要求一样，该组合机床液压系统应尽可能结构简单，成本低，节约能源，工作可靠。图3铣床工作台工作循环图工况图表明，所设计组合机床液压系统在整个工作循环过程中所需要的功率较小，系统的效率和发热问题并不突出，因此考虑采用节流调速回路即可。虽然节流调速回路效率低，但适合于小功率场合，而且结构简单、成本低。该机床的进给运动要求有较好的低速稳定性和速度-负载特性，因此有三种速度控制方案可以选择，即进口节流调速、出口节流调速、限压式变量泵加调速阀的容积节流调速。但由于存在负载突变的可能，因此考虑在工作进给过程中在回油路上设置背压阀。由于选定了节流调速方案，所以油路采用开式循环回路，以提高散热效率，防止油液温升过高。拟定液压系统原理图如图4图4液压系统原理图五、确定液压泵和电机规格（一）确定液压泵流量考虑到泄漏流量和溢流阀的溢流流量，可以取液压泵流量为系统最大理论流量的1.1~1.3倍，现取1.2倍值计算，则有：因为系统压力为3.5MPa,所以由表5-4（液压设计指导书）查得泵YB-63型单级叶片泵为系统的供油泵。其额定流量为63L/min，额定压力为6.3MPa.额定转速为960rad/min。（二）确定电动机功率及型号按YB—63型单级液压泵技术规格，查得的驱动电机功率为10kw,为安全起见，或取功率略大一点的异步电机，查表可选Y160L—6型三相异步电动机，额定功率为11kw，满载转速为970r/min。（三）确定各类控制阀系统工作为3.5MPa,油泵额定最高压力为6.3Pa,所以可以选取额定压力大于或等于6.3MPa的各种元件，其流量按实际情况分别选择。目前中低压系统的液压元件，多按6.3MPa系列的元件选取，所以可以选取液压元件型号如下表：序号元件名称通过最大实际流量（L/min）型号1过滤器46.66XU-B321002叶片泵46.66YB-64单向阀46.66I-10B6三位四通电磁阀46.6635E/E2-63B7调速阀2.11Q-10B8压力继电器——DP1-63B9二位二通电磁阀11.66422D/D2-63B12背压阀0.02B-10B13溢流阀4.8Y-10B14压力表——Y-60T15压力表开关——K-6B注：表中序号与图液压系统原理图中序号相同各液压阀间连接管道的规格按液压阀连接油口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、输出的最大流量来计算。本题中当液压缸差动连接时，油管内通油量最大，实际流量为泵的额定流量的2倍。因此液压缸进、出油管直径d按产品样本，选用内径为20mm、外径25mm的冷拔无缝钢管。蓄能器供油量仅作定位夹紧系统在工作台快进、工进与快退时补充泄漏和保持压力之用，其补油量及其有限，所以可以按容积最小的规格选取。现选取NXQ-0.6/10-I型胶囊式蓄能器，当p=15%时，其有效补油体积为V=0.07l。滤油器可选型号WU-25180J的网式滤油器，过滤精度为180um压力表可选用Y-60型量程6.3MPa的普通精度等级的量表，选用量程较高的压力表可以避免在系统有压力冲击时经常损坏，但量程选得过大会使观察和调整精度降低。管道通径与材料：阀类一经选定，管道的通径基本上已经决定，这是标准化设计的一大方便。只有在有特殊需要时才按管内平均流速的要求计算管道通径。按标准：（1）通径当油液在压力管中流速取4m/s时，可算得与液压缸相连的油管内径为：，取标准值18mm63L/min流量处，选用18通径的管道。为了便于安装，可以采用紫铜管，扩口接头安装方式。（2）壁厚按强度公式有：其中，紫铜的【】=250kgf/c=25MPa,为安全起见，取p=2.5MPa来计算: 取=2.5mm所以可以取直径为18mm、壁厚2.5mm的紫铜管。考虑到扩口处管子的强度，壁厚可以略有增加，一般按常用紫铜管的规格选取即可。六、液压缸的设计（一）、活塞杆直径的验算活塞杆一般用碳素结构钢制造，用45号钢，查机械设计课程设计手册12-7，n1.4，取n=1.5.[]=P=16632N当L10d时dmm（二）液压缸长度及壁厚的确定。1、液压缸的长度一般由工作行程长度（650mm+200mm）来确定，但还要注意制造工艺性和经济性，一般应取l<(20~30)l——液压缸长度——缸体外径现取L=1000mm2、液压缸壁厚的计算低压系统的液压缸都是薄壁缸。所以取=4mm式中：——缸壁厚度（m）——试验压力额定压力D——液压缸内径D=90mm=0.09m[]——缸体材料的许用应力（Pa）[]=n——安全系数，n=5。（三）.液压缸外径的计算按标准查表3-13得，d=90mm,反算得L<(20~30)108=2160~3240取l=1400mm（四）.液压缸缸底和缸盖的计算（1）缸底厚度的计算用平面形缸底（无油孔）,P=16632N,[]=236.67h=0.433=0.433为安全起见，取h=6mmh——缸底厚度（cm）——缸底止口内径(cm)【】——材料许用应力(×105Mpa)（2）缸盖厚度的计算用整体法兰缸盖h=为安全保证现取法兰厚度h=6mm取D=200mm=20cm[]=236.67P=16632N(3)液压缸缸体与端盖的连接结构用法兰连接缸筒与端盖连接图如下：（4）法兰连接（钢筒端部）螺栓的强度计算螺栓强度根据下式计算：系数选择：本设计中最大推力为：F=16632N使用4个螺栓紧固缸盖，即：Z=4螺纹外径和底径选择=14mmd1=12mm考虑到载荷可能有变化，为了安全，选取：K=3=0.12根据式23.3—20得到螺纹处的拉应力为：=333.32MP根据式23.3—21得到螺纹处的剪应力为：=196.37MP根据式23.3—22得到合成应力为：=476.25MP由以上运算结果知，应选择螺栓等级为12级：查表的得：抗拉强度极限=1220MP屈服极限强度=1100MP取安全系数n=2可以得到许用应力值：[]=/n=1100/2=550MP再次使用式23.3—22得到：[]成立证明选用螺栓等级合适。（五）.液压缸进出油口尺寸的确定。查表3-15得进出口尺寸锥螺纹接头(mm)法兰接头（mm）Z3/420（六）液压缸结构设计1.最小导向长度的确定式中，H——最小导向长度（m）；L——液压缸最大工作行程(m)；D——液压缸内径（m）.2.防尘装置在活塞杆上的防尘装置，多用J形、三角形和组合形等专用防尘圈。3.活塞杆的缓冲装置当工作机构质量较大，运动速度较高时，液压缸有较大的动量，为了减少液压缸在行程终点由于动量较大所行程的液压冲击和噪声，一般液压缸在结构上需要采取缓冲措施,设置缓冲装置是最常用的形式。4.液压缸的排气装置液压系统如果长期停止工作，或油中混有空气，压重新工作时将产生爬行、噪声和发热等现象，为防止这些不正常现象的产生，一般在液压缸的最高位置设置排气阀。5.活塞与活塞杆的连接结构活塞分为整体式和组合式，组合式制作和使用比较复杂，所以在此选用整体式活塞，形式如下图：活塞与活塞杆整体式连接6.活塞与缸体的密封形式使用O型密封圈，此密封形式属于挤压密封，结构简单，方便，安装空间小，适用范围广，一般工作压力在10MPa,用挡圈可达20~30MPa。7.选择液压油该系统为一般金属切削机床液压传动,所以在环境温度为-5°C~35°C之时,一般可选用20号或30号机械油.冷天用20号机械油,热天用30号机械油.8.油箱结构和有效容积的确定油箱结构可以采用开式、分立、电动机垂直安置式标准油箱。油箱应贮存油压装置所需要的液压油，液压油的贮存量与液压泵的流量有直接的关系，在一般情况下，油箱的有效容积可以用经验公式确定：V=KQ式中，V——油箱的有效容积Q——油泵的额定流量（l/min）K——系数，低压系统K=2~4中压系统K=5~7高压系统K=6~12由于选用泵为：YB-63叶片泵泵Q额=63L/min，P额=6.3MPa，转速n=960r/min按中压系统计算V=（5~7）×Q现取K=6，得V=6×63L/min=378L所以按标准选取V=400L七、设计总结与心得体会经过一周半的课程设计，让我们学到了很多以前没有学到的组织，也让以前学到的书本上的知识和现实生产相结合，让我们的专业知识有了进一步提高。特别是对液压系统有了更深的了解。通过本次铣床液压系统的设计，我掌握了液压缸的设计步骤，对液压系统进行工况分析，对液压缸各种尺寸进行了设计计算，并完成了液压缸的装配图纸。在设计中也查阅相关的文献资料，也了解了液压缸设计过程中的一些注意事项。可能在设计过程中也会有一些不完善的地方，我会从本次设计中汲取经验，使自己有所提高。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在这次设计过程中，体现出自己单独设计液压系统的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此非常感谢韦老师的细心指导，老师严谨细致、一丝不苟的作风，令人欣佩。本次设计取得的每一点成果，都离不开老师的细心指导。同时也感谢本组所有成员和班上的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到团队合作的重要性和同学之间的友好关系。由于我们能力有限，设计中难免有错误