液压传动系统大作业

题目：液压动力滑台液压传动系统设计学院：机电工程学院班级：姓名：Afan学号：1液压动力滑台液压传动系统设计一、设计要求1.要求的工作循环：快进接近工件、工进加工、快退返回、原位停止。2.给定的设计参数：快进、快退速度v1＝0.1m/s；工进速度v2＝0.1×10-3m/s；静摩擦力Fs＝1960N；动摩擦力Fd＝980N；启动和制动惯性负载Fi＝500N；工作负载Fe＝32000N；启动、制动时间t＝0.2s；快进行程L1＝100mm；工进行程：L2＝50mm。二、工况分析1．由给定的设计参数，计算各工况负载见表1，其中，取液压缸机械效率ηcm＝0.9。表1液压缸负载的计算工况计算公式液压缸负载F/N液压缸驱动力F0/N启动加速快进工进反向启动加速快退F＝FsF＝Fd＋FiF＝FdF＝Fe＋FdF＝FsF＝Fd＋FiF＝Fd196014809803200019601480980217816451089355562178164510892．计算快进、工进时间和快退时间。快进t1＝L1/v1＝100×10-3/0.1＝1s工进t2＝L2/v2＝50×10-3/(0.1×10-3)＝500s快退t3＝(L1＋L2)/v1＝(100＋50)×10-3/0.1＝1.5s3．根据以上数据绘制液压缸F-t与v-t图，如图1所示。F(kN)v(mm/s)980169032000t/s1000.1t1t2t3t1t2t300图1F-t与v-t图三、确定液压缸参数21．初选液压缸工作压力。由工况分析可知，工进阶段的负载最大，所以液压缸的工作压力按此负载计算。查找资料[1]表7-2，选p1=4MPa。为防止工进时突然发生前冲现象，液压缸回油箱应有背压，查找资料[1]表7-3，选背压p2=0.8MPa。为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸。液压缸快进和快退时油管中压力损失设为Δp=0.5MPa。2．计算液压缸尺寸。4221cm12320009910m99cm110.9(40.8)22FApp则液压缸缸筒直径1449911.2cmAD查找[2]表42.4-2，取标准直径D=110mm因为A1=A2，所以80mm2Dd则液压缸有效面积为22211195mm44DA222222()(118)44.8mm44DdA3．液压缸工况计算。液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率的计算结果见表2。绘制液压缸工况图，如图2所示。表2各工况下的主要参数值工况液压缸推力F0/N回油腔压力p2/MPa进油腔压力p1/MPa输入流量q/L·s-1输入功率P/kW计算公式快快进启动2178——0.88————p1＝0212FApAAq＝Av1P＝p1q加速16451.270.77————恒速10891.160.660.50.333工进355560.84.129.5×10－43.9×10－3p1＝0221FpAAq＝A1v2P＝p1q的快退起动2178——0.88————p1＝0212FpAAq＝A2v1P＝p1q加速16450.51.43————恒速10890.51.300.450.59P(kW)q(L/s)p(MPa)pqP0.50.54.00t/st1t2t3图2液压缸工况图四、拟定液压系统图1.调速方式。该液压系统功率较小，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。为防止负载突变，在回油路上加背压阀。2．液压泵的选择。从液压缸工况图可以看出工作循环主要由快进、快退行程低压大流量和工进行程的高压小流量两个阶段组成，qmax/qmin=0.5/(9.5×10-4)=526.3；其相应的时间之比(t1+t3)/t2=(1+1.5)/500=0.005。因此在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。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。考虑到前者系统较简单，经济性好，且无溢流损失，系统效率高，温升较小，故选择限压式变量泵。3．速度换接方式。采用二位二通电磁换向阀，控制由快进转为工进。与行程阀相比，管路较简单，行程大小容易调整。当滑台由工进转为快退时，回路流量较大，为保证换向平稳，可采用电液换向阀。4.快速回路与工进转快退控制方式的选择。为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路，换向阀选用三位五通阀。45.综上所述，拟定液压系统图，如图3所示。12456789101112快进工进快退3图3液压系统图1-限压式变量叶片泵；2-三位五通电液换向阀；3-二位二通电磁阀；4-调速阀；5、7、10-单向阀；6-压力继电器；8-液控顺序阀；9-背压阀；11-溢流阀；12-过滤器其中，部分元件的作用如下：压力继电器6：便于系统自动发出快速退回信号。单向阀7：将工进时的进油路、回油路隔断，防止其相互接通，无法建立压力；液控顺序阀8：防止滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接，阻止液压油在快进阶段返回油箱；单向阀10：防止机床停止工作时系统中的液压油流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性；液压系统工作原理：三位五通电液换向阀处于左位，二位二通电磁阀处于右位时，液压缸实现快进；当二位二通电磁阀处于左位时，油液从调速阀4通过，液压缸实现工进；到达终点时，三位五通电液换向阀处于右位，二位二通电磁阀处于右位，液压缸快退。三位五通电液换向阀处于中位时，液压缸停止运动。五、选择液压元、辅件1．选择液压泵由表2可知，工进阶段液压缸压力最大，取进油路总压力损失为0.8MPa，则液压泵最高工作压力p=4.12+0.8=4.92MPap故泵的额定压力1.254.926.15MParp5由表2可知，工进时所需流量最小，为9.5×10－4L/s，则变量泵的最小流量为4min1.19.510L/s=0.0627L/minq快进时所需流量最大，为0.5L/s，则变量泵的最大流量为max1.10.5L/s=33L/minq根据以上计算，查资料[2]表42.3-68，选用YBX-25型限压式变量叶片泵，该泵技术规格如下：表3液压泵参数型号排量调节范围mL/r额定压力MPa压力调节范围MPa额定转速r/minYBX-250～256.32.0～6.3600～15002．选择电动机由表2可知，最大功率出现在快退工况。快退时，取进油路压力损失为0.4MPa,则p=1.43+0.4=1.83MPap取泵的最大流量为q＝35L/min＝5.8×10－4m3/s，查找资料[2]表42.3-68取泵的总效率ηP＝0.72，则64P1.83105.8101.47kW0.72pqP根据以上计算结果，查找资料[3]表16-2，选用与上述功率和液压泵转速相适应的Y90L－4三相异步电动机，额定功率为1.5kW，满载转速为1400r/min。3．选择其他元、辅件根据系统的工作压力以及通过阀的实际流量，查找液压技术手册[2]和[4]，选择其他液压元件和辅件，其型号和参数见下表：表4其他元、辅件的选择序号元件名称通过阀的最大流量L/min规格额定流量L/min额定压力MPa型号2三位五通电液换向阀661006.335D-100B3二位二通电磁阀666106.322D-100BH4调速阀166.3Q-6B5单向阀661006.3I-100B6压力继电器————0.6~6.3DP-63B7单向阀33636.3I-63B8液控顺序阀1256.3XY-25B69背压阀1106.3B-10B10单向阀33636.3I-63B11溢流阀336316YF3-E10B12过滤器66636.3XU-100×1004．选择油管管道尺寸根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定。液压缸的进出油管按输入、排出的最大流量计算。快进时流量最大，其实际流量为泵的最大供应量的两倍，达到66L/min，则进出油管可选用内径为15mm，外径为18mm的无缝钢管。5．确定油箱容量按经验公式计算油箱容量V＝(5~7)qp＝6×1500r/min×25mL/r＝225L参考资料[1]官忠范主编.液压传动系统.北京:机械工业出版社，2004[2]中国机械工程协会主编.中国机械设计大典.南昌:江西科学技术出版社，2002[3]程志红，唐大方编著.机械设计课程上机与设计.南京:东南大学出版社，2006[4]魏喜新主编.液压技术手册.上海:上海科学技术出版社,2013