液压站设计计算说明书

课程设计《液压站设计》张若峰1－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－1.设计要求：某厂要自制一台卧式单面多轴钻孔组合机床，要求完成的工作循环为：快进—工进—快退—停止，机床总切削阻力为35KN，工件重量估计为12000N，快进快退速度为0.15m/s，快行进长度为120mm，工进行程长度为70mm，10-30m/s，动力滑台保证卧式钻床的进给平稳：节流调压系统由于快进快退等速：差动回路由于工进快进速差比较大：双联叶片泵1.2负载分析负载类型工作负载静摩擦负载动摩擦负载加速负载35000N2400N1200N734.69N587.76N146.94N734.69N734.69N减速制动反向加速反向制动液压原理图31.3液压缸各阶段中的负载工况启动计算公式总负载2400N缸推力ηm=0.92666.67N2149.66N1333.36N680.27NF=FfsF=Ffd+Fa1F=FdF=Ffd-Fa2F=FL+FfdF=FL+Ffd-Fa3F=Ffd+Fa4F=Fd加速1934.69N1200N快进减速612.24N36200N40222.22N40058.96N2149.66N1333.33N517.01N工进制动3605.06N1934.69N1200N反向加速反向快进制动F=Fd-Fa5465.31N2.1负载图与速度图3.确定液压缸主要参数3.1初选液压缸的工负载KN压力MPa<0.8~1.0作压力<55~1010~2020~3030~50>501.5~2.02.5~3.03.0~4.04.0~5.0>5.0~7.0根据上述表格所给出的数据，我初步把压力定为5.0MPa。3.2液压缸尺寸计算D3.41414502252.22106＝0.101m101mm查表得出D=125mm比较合适。因为“快进＝快退”，所以在使用差动结构是D2d。d=88.39mm查表得出d=80mm比较合适。则液压缸有效作用面积为：1无杆腔面积：AD20.25*3.14*12.52122.65cm2411有杆腔面积：A(D2d2)0.25*3.14*(12.5282)72.42cm2424.确定液压缸的工作压力4系统类型背压MPa简单系统，一般有轻载节流调速系统。0.2～0.50.5～0.80.5~1.5回油路带有调速阀的系统中低压系统（0～8MPa）回油路带背压阀带补油泵的闭式回路中高压系统（8～16MPa）同上0.8~1.5比中低压系统高40%～50%高压系统（16～32MPa）如锻压机械等初算时背压忽略不计就此我选择背压P为1.5Mpa。b4.1计算液压缸各阶段压力72.421041.51062.43MPa50.2410450.24104FAAAA2A1333.33差动快进：ppb21214022272.421041.51064.16MPa122.66104122.66104工进：pFA2pAA1b172.421041.51061.06MPa133372.42104122.66104快退：pFA2pAA2b14.2计算液压缸各阶段流量q差动快进＝50.241041510345.21(L/min)43010422.07(L/min)365.18(L/min)q＝122.6610工进q＝72.4210快退415104.3计算液压缸各阶段功率N2.4345.211831Kw60差动快进N4.1622.071530Kw工进60N1.0665.181152Kw快退605工况压力2.43流量45.21功率1831差动快进工进4.1622.071530快退1.0665.1811525.液压元器件的选择5.1液压泵选择已知工进是工作力最大（4.16MPa）加之油路内的各项压力损失约2Mpa所以小流量泵的最高工作压力为：ppp(4.162)6.16MPap额定压力为：6.166.1625%7.7MPa最大供油量（设漏油系数K=1.1）qkqvpVmax工进时液压泵的流量：qkq1.122.0724.277(L/min)vp1快退时液压泵的流量：qkq1.165.1871.698(L/min)vp1由于节流调速系统中，需要考虑溢流阀稳定工作的最小溢流量，我们去3L/min。所以小流6量泵的流量为：q(22.073)25.07(L/min)vp1根据机械设计手册，选用小流量泵流量V=26ml/r的PV2R23型双联叶片泵，额定转速为n=1000r/min，则小流量泵的额定流量为：nqv2610310000.923.4(L/min)vn1z因此大流量泵的流量为：q(71.723.4)48.3(L/min)vp2根据机械设计手册，选用小泵流量V=52ml/r的PV2R23型双联叶片泵，额定转速为n=1000r/min，则大流量泵的额定流量为：nvqv5210310000.946.8(L/min)vn2因此，我选择才用PV2R23型双联液压泵。5.2电机选择由于差动快进是功率最大，若设快进时油路压损为0.2MPa，总效率为0.7。则电机估算功率为：Ppq(2.430.2)10(23.446.8)10634400Wbvp600.7bp查Y系列电机样本得出，选用Y132S1型异步电动机P=3KWn=1000r/min5.3选择液压阀名称通过流量额定流量额定压力调整压力型号双联叶片71.698784.164.164.16-PR2V泵溢流阀（前）2.52.526523.5-DBDH10PDBDH10P溢流阀（后）单向阀4552784.164.160.2-RVP10三位四通70单向节流4WMM10G1022.07784.16-DRVP10S1阀两位三通70背压阀<178784.164.16-3WMM10B10RVP101.56液压系统的性能验算76.1压力损失的验算6.1.1工进时的压力损失工进时管路中的流量较小，流速较低，沿程压力损失和局部压力损失可以忽略不计。小流量泵的压力应按工作缸工进时的工作压力p1调整：pp1≥30.19×105Pa。6.1.2快退时的压力损失回油量是进油量的两倍，其压力损失比快进时要大，因此必快退时的进油路与回油路压力损失，以回油量为q1=52L/min=0.867×10-3m3/s,油量为快退时，缸的无杆腔的须计算便确定大流量泵的卸载压力。快退时工作缸的进，q2=26L/min=0.433×10-3m3/s。1)确定油液的流动状态：雷诺数Re=vd/υ×104=1.2732q/dυ×104式中：v——平均流速(m/s)；d——油管内径(m)；υ——油的运动粘度(cm2/s)；q——通过的流量(m3/s)。则工作缸回油路中液流的雷诺数为Re1=1.2732×0.867×10-3×104/15×Re2=1.2732×0.433×10-3×104/15×10-3×1.5≈490<2320工作缸进油路中液流的雷诺数为10-3×1.5≈245<2320因此，工作缸进、回油路中的流动都是层流。2)计算沿程压力损失上流速v1=4q1/πd2=4×0.867×10-3/3.14×(15×10-3)2m/s≈4.91m/s则∑Δpλ1=64lρv12/2Re1d=64×1.8×900×4.912/2×490×15×10-3≈∑Δpλ：回油路1.7×105Pa进油路上流速v2≈2.45m/s则∑Δpλ2=64lρv22/2Re2d=64×1.8×900×2.452/2×245×15×10-3≈0.35×105Pa(3)计算局部压力损失由于采用集成块式的液压装置，∑Δpε=△ps(q/qs)2计算，结果列于表6中。∑Δpε：因此只考虑阀类元件和集成块内油路的压力损失。通过各阀的局部压力损失按阀类元件局部压力损失元件名称额定流量实际通过流量额定压力损失实际压力损失通四换向阀2504026/52264×1052×1054×1051.8×1050.75×105/3×1050.85×105单向调速阀3二位三通换向阀440单向阀1140261.69×105160.3×105若集成块回油路的压力损失△pj1=0.5×105Pa，进油路压力损失△pj2=0.3×105Pa，则回油路和进油路总的压力损失为∑Δp1=∑Δpλ1+∑Δpε+△pj1=(1.7+3+0.5)×105Pa=5.2×105Pa∑Δp2=∑Δpλ2+∑Δpε+△pj2=(0.35+0.75+0.85+1.69+0.3)×105Pa=3.94×105Pa8计算工作缸快退时的工作压力：p1=(F+∑Δp2A1)/A2=(2500+5.2×105×7.85×10-3)/4×10-3Pa=16.45×105Pa这样，快退时泵的工作压力为pp=p1+∑Δp1=(16.45+3.94)×105Pa=20.39×105Pa因此大流量泵卸载阀13的卸载，压力应大于20.39×105Pa(与固定节流器尺寸计算时的初定值基本相符)。从以上验算结果可以看出，各种工况下的实际压力损失都小于初选的压力损失值，而且比较接近，这说明液压系统的油路结构、元件参数是合理的，满足要求。2.液压系统的发热和温升验算在整个工作循环中，工作阶段工进阶段所占用的时间最长，所以系统的发热主要是工进阶段造成的，故按工进工况验算系统的温升。工进时液压泵的输入功率如前面计算P1=1253.15W工进时液压缸输出功率P2=Fv=20500×0.6/60W=205W系统总的发热功率φ=P1-P2=(1253.15-205)W=1048.15W已知油箱容积V=312L，油箱散热面按积A=0.065(m2)(假设油箱三个边长的比例在1：1：1到1：2：3范围内，且油面高度为油箱高度的80%)计算。A=0.065=0.065m2=2.99m2假定通风良好，取油箱散热系数CT=15×10-3kW/(m2·℃)，则油液温升△T=φ/CTA=1048.15×10-3/15×10-3×2.99℃≈23.37℃设环境温度T2=25℃，则热平衡温度为T1=T2+△T=(25+23.37)℃=48.37℃所以油箱的散热效果达到要求7.油箱设计油箱在液压系统中起着重要作用。它不仅贮存供液压系统循环使用的油液，还有散热、释放混在油液中的气体、为液压元件的安装提供位置等功能。一下是油箱的结构和容计积算说明。根据系统的压力概略如下。选用中压系统，v=(4~5)q,q为液压泵流量。q=85L/min,所以v=5*85=425L因此油箱取630L，油箱的高，宽，长之比1:1:1。长度为857mm这里只说明设计过程中值得注意的一些问题。（1）油箱容是积指油面高度为油箱高度80%时的油箱有效容积；（2）油箱中的最低液面应高于泵的吸油口75mm或1.5倍管径（取二者中的最大值）；油箱中的最高液面不应超过油箱高度的80%；（3）在吸油管和回油管之间设置隔板，以增加油液循环距离，使油液有足够的时间和空间来分离气泡和散热。隔板高度约为油箱中最低液面的2/3。吸油管离油箱底的距离应大于其管径的二倍，距油箱壁不小于其管径的三倍。回油管切成45°，且面向箱壁；9

（4）为防止油液污染，油箱上的盖板、管口都要妥善密封。注油器(SES-ASMB-1)上要加过滤网,吸油管的网式过滤器(095-B24-p)。通气口上压泵额定流量的2倍；（5）为了便于散热和搬移，油箱底部离地面至少有150mm。箱底要适当倾斜，在最底部设置放油的清洗；。要考虑便于各部件的更换、维护，便于油箱8.联轴器的选择：根据系统要求和工作条件，要将电机与液压泵上的轴连接起来，这里选择TGL鼓形齿式A型联轴器。由于选择PV2R型低噪声叶片泵（PV2R23的双联叶片泵，查取资料，了解PV2R23叶片泵的轴的定量叶片泵），根据各计算结果选择型号为直径为31.75mm，转速为960r/min，叶片泵轴伸出长度为75mm，电机型号选取Y160ML-3，转速1000r/min,功率11