液压课程教学设计使用说明专用卧式铣床

,.目录一 前言 11.1课程设计的目的： 11.2课程设计题目： 11.3课程设计主要完成的主要内容： 1二 工况分析 22.1负载分析 32.2运动分析 5三 确定液压缸的参数 73.1初选液压缸的工作压力 73.2确定液压缸尺寸 93.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值 10谢谢阅读3.4绘制液压缸工况图 12四拟定液压系统图 144.1选择液压回路 144.2液压原理图 15五选择液压元件 175.1选择液压泵和驱动电机 175.2选择控制元件 195.3选用辅助元件 19六液压系统性能验算 22,.6.1油路中的压力损失 226.2液压系统的效率 246.3液压系统的发热温升验算 24七液压缸的设计与计算 267.1计算液压缸的结构尺寸 26总结 30参考文献 31,.一前言 有一点点数据错误，要高分画图很重要1.1课程设计的目的：《液压传动与控制》课程设计是机械设计制造及其自动化专业学生在学完精品文档放心下载《流体力学与液压传动》课程之后进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过谢谢阅读本课程设计能够进一步熟悉并掌握液压传动与控制的基本概念、熟悉液压元件结精品文档放心下载构原理、熟悉液压基本回路、掌握液压系统图的阅读方法及基本技能、能够综合精品文档放心下载运用本课程及工程力学、机械设计等有关课程的知识设计一般工程设备液压系谢谢阅读统。同时，学生通过本课程设计可在以下几方面得到训练：精品文档放心下载①正确进行工程运算和使用技术文件、技术资料的能力；②掌握系统方案设计的一般方法；③正确表达设计思想的方法和能力；④综合利用所学知识解决工程实际问题的能力。1.2课程设计题目：设计一台专用卧式铣床的液压系统，要求液压系统完成“快进—工进—快退—停止”的工作循环。已知：铣削阻力最大为10000N，工作台、工件和夹具的总重量为5500N，工作台快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进、快退速度为4.5m/min，工进速度为60—1000mm/min，加、减速时间为0.05s，工作台采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。精品文档放心下载1.3课程设计主要完成的主要内容：1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方感谢阅读,.便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济；谢谢阅读2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；谢谢阅读3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考；精品文档放心下载4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后；感谢阅读5.液压传动课程设计要求学生完成以下工作：液压系统原理图1张；部件工作图和零件工作图若干张；设计计算说明书1份工况分析工况分析就是分析液压执行元件在工作工程中速度和负载的变化规律，求出精品文档放心下载工作循环中各动作阶段的负载和速度的大小，并绘制负载图和速度图。从这两图谢谢阅读中可明显看出最大负载和最大速度值及二者所在的工况。这是确定系统的性能参谢谢阅读数和执行元件的结构参数（结构尺寸）的主要依据。,.（a）工况循环图2.1负载分析在负载分析中，先不考虑回油腔的背压力。因工作部件是水平放置的，重力的水平的分力为零，在运动过程的力有轴向切削力、导轨摩擦力、惯性力三种。导轨的正压力等于动力部件的重力。感谢阅读（1）工作负载FL： FL=10000N（2）摩擦负载Ff ： fd=0.1 fs=0.2谢谢阅读静摩擦负载：Ffs=Fn错误!未找到引用源。fs=5500错误!未找到引用源。谢谢阅读0.2=1100N动摩擦负载：Ffd=Fn错误!未找到引用源。fd=5500错误!未找到引感谢阅读用源。0.1=550N,.F（3）惯性阻力F：F=G错误!未找到引用源。=mmg55004.5841.8N48600.05同时考虑到液压缸密封装置的摩擦阻力（作为内负载阻力，考虑计入液压缸的机械效率，取液压缸的机械效ηm=0.9），工作台的液压缸在谢谢阅读各工况阶段的负载值列于表2.1中，负载循环图如图2-1所示。谢谢阅读表2.1液压缸在各阶段的负载F和缸的推力F工况负载组成负载值F液压缸推力F、=F/ηm起动F=Ffs1100N1222.2N加速F==Ffd+Fm1391.8N1546.4N快进F=Ffd550N611.1N工进F=Ffd+FL10550N11722N反向起动F=Ffs1100N1222.2N加速F=Ffd+Fm1391.8N1546.4N快退F=Ffd550N611.1N注：ηm——缸的机械效率，取ηm=0.9,.图:2.1：负载循环图2.2运动分析,.图2.2：速度循环图,.三 确定液压缸的参数3.1初选液压缸的工作压力执行元件的参数确定表(3.1)不同负载条件下的工作压力5000～10000～20000～30000～负载F/N<5000>5000010000200003000050000液压缸的错误!未找工作压力<0.8～11.5～22.5～33～44～5到引用源。/MPa5～7表（3.2）各类机械常用的工作压力机床,.设备类型

磨床

车、镗、铣

组合机床

拉床龙门刨床

农业机械、小型工程压力机重型机机械、工程机械中的械、起重运输机辅助机构、船舶机构械、船舶起货机、大中型挖掘机感谢阅读工作压力0.8～2～43～5<1010～1620～32/MPa2由表（3.2）选取工作压力P=3.0MPa表（3.3）液压系统中背压力的经验数据表回路特点

背压力P2/Pa进口调速

（错误!未找到引用源。,.进口调速，回油腔装背压阀出口调速

（错误!未找到引用源。（错误!未找到引用源。闭式回路，带补油辅助泵工作压力超过25MPa的高压系统采用内曲线液压马达3.2确定液压缸尺寸3.2.1液压缸内径与活塞直径由于动力滑台快进和快退速度相等，这里的液压缸可选用单活塞杆式差动液谢谢阅读压缸（A1=2A2），快进时液压缸差动连接。工进时为防止车铣时负载突然消失谢谢阅读发生前冲现象，液压缸的回油腔应有背压，参考表上章（2.4）选择背压为精品文档放心下载P2=0.5MPa。1工进时液压缸的推力公式为： F/ηm=P1A1-P2A2=P1A1-2P2A2谢谢阅读式中： F————负载力P————液压缸无杆腔压力1P————液压缸有杆腔压力2A————液压缸无杆腔有效作用面积1A2=————液压缸有杆腔有效作用面积,.ηm————液压缸机械效率根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积A1为：谢谢阅读A1错误!未找到引用源。10-61=10550错误!未找到引用源。{（3.0-2错误!未找到引用源。）错误!感谢阅读未找到引用源。0.9错误!未找到引用源。106}=4.28错误!未找到引用源。10-3m2精品文档放心下载D= (4A1)/=73.9mm由于液压缸采用差动连接，故：dD/256mmGB/T2348-2001将直径元整成就进标准值D=80mm d=56mm根据整圆后的液压缸内径和活塞杆直径，可得到液压缸有杆腔和无杆腔的实精品文档放心下载际工作有效面积：A1=πD2/4=50.26cm2A2=π(D2-d2)/4=26cm23.3液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值谢谢阅读根据液压缸的负载循环图及液压缸的有效工作面积，可以计算出液压缸在工谢谢阅读作循环各个阶段的压力、流量和功率。当液压缸做差动连接快进时，由于管路中谢谢阅读有压力损失，液压缸有杆腔的压力必须大于无杆腔中的压力，此处选管路压力损精品文档放心下载失错误!未找到引用源。=0.5MP,则有杆腔压力为P1=P2+错误!未找到引用源。谢谢阅读,.P1+0.5。液压缸工进时回油腔中的被压P2=0.5MPa，快退时回油腔中背压为谢谢阅读P1=0.5MP。表3.3液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表回油腔压输入功推力进油腔压力输入流量工况力率计算公式F/NP1/MPaQ（/L/min）P/MPaJP/kW2启动1222.201.07—-FAPp2快1AA12加速1546.4ppp1.21—-Q（A-A）v进1121恒速611.1△P=0.50.8110.680.14PpQ15.24错pFpA221A误!未找1工进117220.52.380.21QAv到引用12PpQ1源。,.启动1222.200.46—-pFpA21快1A2加速1546.41.53—-QAv退0.52恒速611.11.1713.250.26PpQ13.4绘制液压缸工况图根据上述液压缸中各个阶段的压力、流量和功率的计算结果，可绘制液压缸谢谢阅读的工况图。,.图3.1液压缸工况图,.四拟定液压系统图4.1选择液压回路(1)选择油源形式由工况图（3.1）可知，该液压系统在快进和快退时，所需要的流量比较大，而且比较相近，在工进时所需流量较小，所以从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。但前者流量突变时液压冲击较大，工作平稳性差，且后者可双泵同时向液压缸供油实现快速运动，最后确定选用双联定量叶片泵方案。感谢阅读(2)选择调速回路由工况图（3.2）可知，这台机床液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止铣完工件时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。感谢阅读(3)速度换接回路由于快进和工进之间速度需要换接，但换接的位置要求不高，故快进时采用在回油路加二位三通电磁换向阀和与在进油路上的调速阀上并联一个二位二通电磁换向阀实现差动连接。该连接方式能在不增加液压泵流量的情况下提高液压元件的运动速度，实现速度的平稳接换。感谢阅读,.4.2液压原理图图4.1液压系统原理图,.1—定量叶片泵 2—背压阀 3—溢流阀 4—三位四通电磁换向感谢阅读阀5—二位二通电磁换向阀 6—调速阀 7—二位三通电磁换向阀精品文档放心下载8—液压缸 9—滤油器系统各个阶段的工作状态：1.快进按下启动按钮，电磁铁2YA和电磁铁3YA得电，电磁铁4YA不得电（入如图所示状态），此时从液压缸右腔流出来的油液经油管路又流回液压缸左腔，形成差动连接。感谢阅读油路：定量泵1——换向阀4（左位）——换向阀5（右位）液压缸左腔—精品文档放心下载—液压缸右腔——换向阀7（左位）——液压缸左缸(形成差动连接)精品文档放心下载2．工进当铣刀运动到预定的位置时，电磁铁3YA与电磁阀4YA将会得电，换向阀5与换向阀7则自动换向，此时系统的压力上升，速度降低。谢谢阅读油路：定量泵1——换向阀4（左位）——调速阀6——液压缸8——换向谢谢阅读,.阀7（右位）——换向阀4（左位）——背压阀2——油箱感谢阅读3.快退当铣刀完成工进，运动到预定的位置时，电磁铁1YA与电磁铁3YA得电，换向阀4与换向阀5自动换向，此时系统的油压又减低，速度增加。感谢阅读油路：定量泵1——换向阀4（右位）——换向阀7（右位）——液压缸8——换向阀5（右位）——背压阀2——油箱感谢阅读4.停止当铣刀完成快退，运动预定位置时，电磁铁1YA再次得电，换向阀4自动换向，此时油路不通。精品文档放心下载油路:定量泵1——溢流阀3——油箱五选择液压元件5.1选择液压泵和驱动电机,.5.1.1确定液压泵的工作压力液压泵工作压力计算。由工况图（3.2）可知，最大工作压力为P1=2.38MPa，因油路比较简单，故初谢谢阅读步估计压力损失取错误!未找到引用源。=0.5MPa。谢谢阅读Pp1=p1+△p=2.38+0.3=2.88MPa精品文档放心下载5.1.2确定液压泵的流量由工况图（3.1）可知，液压缸所需要的最大流量为13.25L/min，取泄漏折算系数K=1.1,则液压泵的最大总流量为精品文档放心下载qp=k·qmax=1.1×13.25=14.575L/min谢谢阅读5.1.3液压泵规格的确定。根据液压泵的最大工作压力P1和液压泵的流量Qp，查阅机械手册，选择感谢阅读YB1-10/10型的双联动叶片泵。泵的型号排量ml/minYB1-10/1010精品文档放心下载

公称压力MPa6.3

转速r/min960注:η＝0.75.5.1.4确定驱动电动机的功率由工况图（3.1）可知，液压缸的最大功率Pmax=0.26KW,出现在快退时期，谢谢阅读此时液压泵输出压力为2.88MPa,流量为20L/min。取泵的效率η＝0.75，则电动机所需要的功率为：精品文档放心下载,.P=pQ=2.8820=1.28KW精品文档放心下载600.75查液压设计手册，选择型号为Y132S-6的三相异步电动机。感谢阅读5.2选择控制元件额定流量额定压力序号元件名称型号规格L/minMPa1定量叶片泵19.26.3YB1-10/102背压阀636.3YF3-10B3溢流阀636.3YF3-10B4三位四通电磁阀4031.534B-H10B-T5二位二通电磁阀4031.522B-H10B-T6调速阀1631.52FRM1021/16L7二位三通电磁阀4023EY-10HB8滤油器25YFX-25X80表（5.1）液压元件一览表5.3选用辅助元件5.3.1选择滤油器,.查《液压气动系统设计手册》表5-38，根据泵的额定流量、压力和过滤精度，选用YLX-25X80过滤器。感谢阅读5.3.2选择油箱容量初步设计，按经验公式确定，由下表（5.4）取系数k=5。谢谢阅读V=k·q=5错误!未找到引用源。19.2=96L=96错误!未找到引用源。10-3(m3)感谢阅读表（5.4）经验系数a系数类型a

行走机械1～2

低压系统2～4

中压系统5～7

锻压机械6～12

冶金机械10根据《液压气动系统设计手册》表20-1-9，可取油箱的容积V=96L，管道尺寸由选定的标准元件连接口尺寸确定。精品文档放心下载5.3.3选择管道尺寸各元件间连接管道的规格按原件接口尺寸决定，液压缸则按输入、排出的最大流量计算。由于液压泵具体选定之后液压缸在各个阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算，如下表所示。精品文档放心下载表（5.2）流量、速度快进工进快退输入流量q1=(A1qp)/(A1-A2`)=50.2614.575q1=2.38q1=qp=14.575L/min=30.1950.26-26.00,.q2=(A2q1)/A1 q2=(A1q1)/A2排出流量 q2=(A2q1)/A1=1.25 =27.64L/min =16.26根据下表（5.3）中的数值，当油液在压油管中的流速取3m/min，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径为：谢谢阅读d1≥2 q/()=2×（30.19106)/(310360)mm=14.76mm精品文档放心下载d1=15mmd2≥2 q/()=2×14.575106/(310360)mm=10.16mm感谢阅读d2=10mm油管均为无缝钢管。表（5.3）允许流速的推荐值管道推荐流速/(m/s)液压泵吸油管道0.5～1.5一般取1一下液压系统压油管道3～6，压力高，管道短，粘度小，取大值液压系统回油管道1.5～2.6管道壁厚：查液压设计手册表30.1-4得 进油管壁厚1=2mm出油管壁厚2=1.6mm感谢阅读故应选用d=15mm，=2mm，钢管外径D=22mm和d=10mm，感谢阅读,.=1.6mm，钢管外径D=18mm的油管，且管接头联接螺纹为M22×1.5和感谢阅读M18×1.5。六液压系统性能验算6.1油路中的压力损失回路压力损失计算应在管道布置图完成后进行，必须知道管道的长度和直径。管道直径按选定元件的接口尺寸确定，即d=15mm,长度在管道布置图未完成前暂按进油管、回油管均为L=2m估算。油液运动粘度取v=1.5×10-4m2/s。谢谢阅读在此设计中主要验算工进和快退工况时的压力损失。6.1.1工进时压力损失工进时进油管中的流态为层流，即：Re=4q1/(错误!未找到引用源。)=4错误!未找到引用源。2.38错误!未找到引用谢谢阅读源。10-3/(错误!未找到引用源。10-3错误!未找到引用源。10-4错误!未找到引用感谢阅读源。)=22.46错误!未找到引用源。故进油管的沿程压力损失为：错误!未找到引用源。L=8106vq81061.51042.3821050.11105pad4154取管道局部损失：,.p10.1Vp0.011105pa谢谢阅读油液经三位四通电磁换向阀的压力损失按下表计算：PPQ21.50.256220.2562V1051051.32105（Pa）VVnQVn0.4170.417工进时进油路总压力损失：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。p错误!精品文档放心下载未找到引用源。+∑△pv=1.43错误!未找到引用源。10-3（pa）谢谢阅读工进时回油路总压力损失（按上述方法计算）：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。p错误!精品文档放心下载未找到引用源。+∑△pv=2.83错误!未找到引用源。10-3（pa）谢谢阅读整个回路的压力损失为：∑△pv=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。（A2/A1）=6.79错误!感谢阅读未找到引用源。10-3（pa）实际损失略大于估算值6.1.2快退时压力损失按上述方法计算快退时进油路总压力损失：,.错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。p错误!感谢阅读未找到引用源。+∑△pv=1.03错误!未找到引用源。10-3（pa）感谢阅读按上述方法计算快退时退油路总压力损失：错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。p错误!感谢阅读未找到引用源。+∑△pv=2.23错误!未找到引用源。10-3（pa）精品文档放心下载整个回路的压力损失为：∑△pv=错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。（A2/A1）=5.25错误!精品文档放心下载未找到引用源。10-3（pa）实际损失略大于估算值。6.2液压系统的效率由于在整个工作循环中，工进占用时间最长。因此，系统的效率可以用工谢谢阅读进时的情况来计算。工进速度为0.06~1ms，查表3.3可知液压缸的输出功率为感谢阅读Ppq2.62(w)液压泵的输出功率：pq28.81050.145103417.6(w)感谢阅读B工进时液压回路效率：P2.620.006CPB417感谢阅读,.液压系统效率,取液压泵效率 0.75，液压缸效率取0.88，感谢阅读BY C B Y于是BYC0.750.880.0060.004精品文档放心下载6.3液压系统的发热温升验算6.3.1液压系统总发热功率计算工进在整个工作循环过程中所占的时间几乎占据整个工作循环周期，所以系感谢阅读统发热和油液温升可用工进时的情况来计算。工进时液压缸的有效功率为11722.11PO=Fv=10360kW=0.195Kw液压泵的输入总功率Pi=0.32Kw由此得液压系统的发热量Hi=Pi-Po=(0.32-0.195)Kw=0.125kW谢谢阅读油液温升的近似值错误!未找到引用源。T=(0.125×103)/ 32502℃=3.15℃谢谢阅读温升没有超出允许范围，液压系统中不需要设置冷却器。,.七液压缸的设计与计算7.1计算液压缸的结构尺寸7.1.1活塞杆参数（1）活塞杆外径d计算可知活塞杆外径d=56mm。（2）活塞杆直径校核活塞杆材料选用45钢，其s355Mpa，取安全系数为n=2.0，则：感谢阅读b177.5Mpa1.4d4F9.17mm,.实际d=56mm，故校核安全。（3）活塞宽度B根据公式B=（0.6～1）D=48～80mm，选取B=56mm。精品文档放心下载查液压设计手册表26.2-1确定O型密封圈d2=2.65±0.09（mm）精品文档放心下载（4）活塞杆导向套滑动面长度A已知挡D>80mm时，取A=（0.6～1.5）d=66～165mm，选取A=70mm7.1.2缸体参数感谢阅读（1)液压缸最小导向长度HH≥L/20+D/2=542/20+80/2=67.1mm谢谢阅读(2)缸筒壁厚根据《液压传动设计手册》缸筒选用20号钢，b420Mpa，取安全系数n=5。谢谢阅读所以选用壁厚 3mm查《液压工程手册》表23.3-2得缸筒外径 DwD286mm（4）缸筒底厚底部采用平底型，材料为ZG230-450，pmax7.3Mpa,D80mm,.pmaxD2[]7.3106803.4mm1284106精品文档放心下载14mm（5）缸筒法兰头部厚度缸筒头部采用法兰连接，易加工拆卸，材料为45钢，b600MPa，精品文档放心下载安全系数n=2.5，则[]b177MPa600MPanb4Fb48mmhmax)(rdaL查表26.3-3确定V型密封圈尺寸查表26.3-2确定O型密封圈尺寸1.28±0.08（mm）