液压与气压课程设计Word文档下载推荐.docx

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F=Ffs

500

555.56

加速

F=Ffd+Fm

356.29

395.88

快进

F=Ffd

250

277.78

减速

F=Ffd﹣Fa2

145

172.78

工进

F=Ffd+Ft

15250

16944.4

制动

F=Ffd+FL﹣Fa3

15246

15273.78

反向加速

F=﹣Ffd﹣Fa4

-356.29

-395.88

快退

-277.8

F=﹣Ffd+Fa5

-144

-171.8

表1液压缸各中的负载

2、作一个工作循环的负载—位移曲线如图2b）所示。

四、液压缸主要参数确定

1、初选液压缸的工作压力

按负载大小根据表2选择液压缸工作压力。

表2按负载选择执行元件工作压力

由表2初定液压缸工作压力

=3.0MPa。

2、计算液压缸尺寸

在工作时，液压缸回油路上必须具有背压P2，以防突然前冲。

根据《现代机械设计手册》中推荐数值，可取P2=0.8MPa。

快进时虽然作差动连接，但由于油管中有压降

存在，有杆无杆腔压力必须大于有杆腔，估算时可取

=0.5MPa。

快退时回油腔中是有背压的，这时候P2按0.6MPa估算。

按最大负载Fmax计算缸筒面积A得

计算缸筒内径D得

按计算结果根据表3选择缸筒内径标准值。

表3液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T2348—1993）mm

按标准取：

D=90mm。

根据快进和快退速度相等要求，拟定液压系统在快进时采用差动连接。

设活塞杆直径为d，于是有d=0.707D

按GB/T-2001标准取：

D=90mm,d=63mm。

计算液压缸有效作用面积为

无杆腔：

有杆腔：

实际工作压力为：

，即选取工作压力3MPa满足要求。

经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。

3、各工作阶段的时间计算

1）快进阶段

2）工进阶段

工进阶段制动加速度很小，制动行程很短，可忽略不计。

3）快退阶段

4、计算液压缸流量、压力和功率

1）流量计算

2）压力计算

3）功率计算

4、绘制工况图

工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表4所示。

由表绘制液压缸的工况图如图3所示。

工况

时间t（s）

压力p（MPa）

流量q（L/min）

功率P（KW）

快进

1

0.089

15.6

0.023

工进

36

2.66

0.318

0.014

快退

1.77

0.086

16.2

表4液压缸各阶段压力、流量和功率

按照上述表画出工况图如下：

第二阶段液压系统设计

五、液压系统图的拟定

1、选用执行元件

由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。

根据快进和快退速度相等的要求，拟定在快进时采用差动连接，因此应使无杆腔有效面积为有杆腔有效面积的两倍。

2、确定供油方式

由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大，但持续时间较短；

而在工进时所需流量较小，但持续时间较长。

因此采用单个定量叶片泵。

3、调速方式选择

由工况图可知，快进和快退时有速度要求，工进时速度低，考虑到系统负载变化小，所以在有杆腔出口采用调速阀回油节流调速回路。

4、速度换接选择

快进和工进之间速度需要换接，为便于对换接的位置进行适当的调整，因此采用二位二通电磁阀来实现速度的换接。

5、换向方式选择

采用三位五通电磁阀和两位三通电磁阀进行换向，以满足系统对换向的各种要求。

选用三位阀的中位机能为M型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。

完成以上各项选择后，作出拟定的液压系统原理图和各电磁铁的动作顺序表如图4所示。

图4液压系统原理图和各电磁铁的动作顺序表

六、液压系统的工作原理

1、快进

按下起动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换向阀4的阀芯右移，换向阀工作在左位，实现快进，油路为：

进油路：

泵1→单向阀2→换向阀4左位→液压缸左腔；

回油路：

液压缸右腔→换向阀7左位→液压缸左腔，形成差动连接。

2、工进

当滑台快速运动到给定位置时，电磁铁3YA通电，切断通道，使压力油经调速阀6进入油箱，切断液压缸差动回路，实现工进，油路为：

泵1→单向阀2→换向阀4左位→→液压缸左腔；

液压缸右腔→换向阀7右位→调速阀→油箱。

3、快退

当滑台工进完毕之后，停留在止挡块处，系统压力升高，电磁铁2YA通电、3YA通电，电磁换向阀4工作在右位，换向阀7也工作在右位，滑台快退返回。

快退油路为：

泵1→单向阀2→换向阀4右位→单向阀5→电磁阀7右位→液压缸右腔；

液压缸左腔→油箱。

七、液压阀类元件和辅助元件的选择

1、确定液压泵的型号及电动机功率

（1）计算液压泵压力

估算压力损失经验数据：

一般节流调速和管路简单的系统取∑△pl=0.2~0.5MPa，有调速阀和管路较复杂的

系统取∑△pl=0.5~1.5MPa。

液压缸在整个工作循环中最大工作压力为2.66MPa，由于系统有调速阀，但管路简单，所以取压力损失∑△pl=0.5MPa，计算液压泵的工作压力为

（2）计算所需液压泵流量

考虑泄漏的修正系数K：

K=1.1~1.3。

液压缸在整个工作循环中最大流量为16.2L/min。

取回路泄漏修正系数K=1.1，计算得所需液压泵的总流量为

由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，工进时液压缸所需流量为0.318L/min，所以高压泵的流量不得少于3.4L/min。

（3）选用液压泵

根据液压泵的最大工作压力确定液压泵的类型，根据液压泵的流量确定液压泵的规格，液压泵应有一定压力储备，通常可高于最大工作压力25﹪到60﹪，流量不可过大，以免造成功率损失。

=17.82L/min

排量

由<

液压传动>

电子书67页查出液压泵的类型为YB1-25,液压泵额定压力为6.3MPa，取容积效率

，总效率

，额定转速960r/min.；

排量为25mL/r,qp=25×

1500×

0.9×

10

=33.750L/min,驱动功率为4KW。

4）选用电动机

拟选Y系列三相异步电动机，满载转速960r/min，按此计算液压泵实际输出流量为

计算所需电动机功率为

由[3]第4卷P569选用Y2-160M-4电动机。

电动机额定功率为3kW，满载转速为960r/min。

2、选择阀类元件及辅助元件

1）标准件

根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表5所示。

2）非标件

a）油管

油管尺寸根据实际流量类比确定，采用内径为16mm，外径为20mm的紫铜管。

b）该系统为一般金属切削机床液压传动，所以环境温度为-5℃～35℃之间，一般可用20号或30号机械油.冷天用粘度较低的20号油热天用粘度高的30号油。

c）油箱

油箱容积计算如下

取

。

序号

名称

通过流量qma×

/（L/min）

型号及规格

过滤器

40

XU-C40×

100（液压元件手册-475）

2

叶片泵

33.75

YB1-25液压元件手册-67）

3

溢流阀

63

YF3-C10B（液压元件手册-228）

4

三位五通电磁换向阀

34DM-H10B（液压元件手册-275）

5

调速阀

32

AQF3-E6*B（液压元件手册-207）

6

二位二通电磁换向阀

23D-H10B（液压元件手册-275）

7

电动机

Y2-160M-4

表5液压元件型号及规格

第三阶段验算性能完成设计

八、液压系统的性能验算

1、压力损失验算

按液压泵的实际输出流量估算压力损失。

1）油液在油管中的流速

进油管流速

回油管流速

2）沿程压力损失△Pf

设系统采用L-HM32液压油，室温为20℃时粘度为

a）进油沿程压力损失△Pf1

层流状态：

λ1=75/Re1=75/281.6=0.27

取油液的密度为

=890kg/m3，进、回油管长度均为2m，得进油沿程压力损失为

b）回油沿程压力损失

层流状态：

λ2=75/Re2=75/142.4=0.53

c）总沿程压力损失

3）局部压力损失△Pr

局部压力损失包括液压阀的压力损失及管道和管接头的压力损失。

液压阀的损失很小，可以忽略不计。

管道和管接头压力损失一般取沿程压力损失的10%计算，

于是

△pr=10%△pf=0.1×

0.058=0.0058MPa

4）总压力损失∑△p

∑△p=∑△pf+∑△pr=0.0465+0.058=0.0636MPa

原设∑△p=0.5MPa，这与计算结果差异较大，应用计算来确定系统中压力阀的调定制。

2、调定压力的确定

叶片泵系统中卸荷阀的调定值为

溢流阀的调定值应大于卸荷阀调定压力0.3~0.5MPa。

3、系统温升验算

工进时间在整个工作循环中所占的时间比例达87%，所以系统温升可按工进计算。

工进时液压缸的有效功率为

工进时大流量泵卸荷，卸荷压力为0.3MPa，，流量泵在高压3.16MPa下供油，泵的总输出功率为

由此得液压系统单位时间的发热量为

设油箱的三个边长在1：

1：

1~1：

2：

3范围内，计算散热面积为

按通风良好取散热系数

，计算油液温升为

设室温

=20℃，得油液温度

为

热平衡计算在允许范围内。

第四阶段绘制图形

九、液压缸装配图

十、电气原理图

十一、各类阀零件图

调速阀

三位五通电磁阀

二位三通电磁阀

单向阀

十二、集成块

集成块空间模型

集成块平面图

装配图

十三、编写设计计算说明书

液压系统课程设计计算说明书编写应符合学校规定的统一格式。

内容除了应有的计算和图表以外，还应包含目录、设计任务书、页码、课程设计小结以及参考文献等。

十四、参考文献

1.《液压与气压传动》教材

2.《机械零件设计手册》（液压与气动部分）冶金出版社

3.《组合机床设计》（液压传动部分）机械出版社

4.《液压工程手册》机械工业出版社