液压系统设计-设计一台专用钻床液压系统

液压系统课程设计课程题目班级学号姓名液压传动实训设计2目录一、液压传动课程设计的目的和要求................................................3二、液压传动课程作业的题目和任务................................................3三、技术要求........................................................................................5四、工况分析........................................................................................6五、确定参数，绘图工况....................................................................7六、拟定液压系统原理图....................................................................9七、组成液压元件、附件设计..........................................................11八、液压系统的技术损失..................................................................13九、设计体会......................................................................................13十、参考文献......................................................................................13液压传动实训设计3一、液压传动课程设计的目的和要求一、目的液压传动课程作业是本课的一个综合实践教学环节，通过该教学环节，要求达到以下三个目的：1、巩固和深化已学的理论知识，掌握液压系统设计的一般方法和步骤；2、能正确合理的确定执行元件，选用标准液压元件；能熟练的运用液压基本回路组合成满足基本性能要求的、高效率的液压系统；3、熟练并运用有关的国家标准、部件标准、设计手册和产品样本等技术资料。二、要求1、设计是必须从实际出发，综合考虑使用性、经济性、安全性及操作方便和结构简单。多设想几种方案进行分析对此后确定最理想的一个；2、独立完成作业。设计可以参考同类机械，但必须在深入理解和消化后借鉴，不要简单的抄袭；3、在完成课程作业的过程中，要随时复习题目中液压元件的工作原理、基本回路及典型液压系统的实例，积极思考，认真完成，不要直接向教师索取答案；4、在完成课程作业的过程中，希望大家注意深化和扩大自己的知识面，培养独立的工作能力，使自己解决工程问题的能力有所提高。二、液压传动课程作业的题目和任务液压传动实训设计4题目：实际一台专用钻床液压系统(见图1-1)。此系统应能完成快速进给-工作进给-快速退回-原位停止的工作循环。设计的原始数据如下：最大轴向钻削力12000N，动力滑台自重20000N，快速进给行程1S=100mm，工作进给行程2S=50mm，快进和快退速度maxV=0.1m/s，加减速时间△t≤0.2s，工作进给速度要求无级调速，2V=0.85~16.5mm/s，动力滑台为平导轨，水平放置，摩擦系数1.0,1.0ds（其中df是动摩擦系数，sf是静摩擦系数）。要求完成以下工作：1进行工况分析，绘制工况图；2拟订液压系统原理图，绘制电磁铁动作循环表；3计算液压系统，选择标准液压元件。液压传动实训设计5三、技术要求钻床动力滑台为卧式布置（导轨为水平，其静、动摩擦因数1.0,1.0ds）用杆固定的单杆液压缸驱动滑台，完成工件且削加工时的进给运动。滑台由液压与电气配合实现的自动循环要求如图3-0。滑台的运动参数和运动参数如下表3-1：表3-1组合铣床动力滑台的运动参数和动力参数工况行程mm速度smm时间s运动部件重力NG铣削负载NFe启动制动时间st快进100100t200000.21工进1500.85~16.5t120003.03工进2t3.03快退150100t1.5液压传动实训设计6四、工况分析工作台液压缸外负载计算结果见表3-2，由表3-1和表3-2即可绘制出图如3-3所示液压缸的L-t图和F–t图。表3-2工作台液压缸为负载计算结果工况计算公式外负载/N启动fsF2000加速tgVGFfd3019快进fdF2000工进1fdeFF14000工进2fdeFF14000反向启动fdF2000加速tgVGFfd3019快退fdF2000注：静摩擦负载：2000)020000(1.0)(nsfsFGFFfs=μs;动摩擦负载：2000)020000(1.0)(ndfdFGF;惯性负载：37.10192.081.91.020000tgVGFi;平均加速度2sm.液压传动实训设计7五、确定参数，绘图工况参考主机液压执行器常用的设计压力表可知，初选液压缸的设计压力P1=4Mpa。为了满足工作台快速进给速度相等，并减小液压泵的流量，现将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸的无杆腔与液压缸的有杆腔的有效面积A1与A2应满足A1=2A2。为了防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定的会有背压。参考液压执行器的背压力表暂取背压0.6MPa，并取液压缸机械效率＃ηcm=0.9,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积A1=221ppFcm=26.04109.014000641042液压缸内径D=A4=410424=0.054m按GB/T2348-1993,区标准值D=55mm=5.5cm;因为A1固活塞直径mmDd4025.52(标准直径)则液压缸实际有效面积为液压传动实训设计822212445.54cmDA81.114)45.5(4)(22222dDA差动连接快进时，液压缸有杆腔压力2P必须大于无杆腔压力2P，其差值估取5.012ppp;并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时0p；另外，取快退时的回油压力损失为0.7MpMp。根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率（表5-1）并绘出其工况图5-2表5-1液压缸工作循环中个阶段的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载F/N回油腔压力p2/MPa工作腔压力p1/MPa输入流量q/(m³/s)输入功率N/kW快进启动APAFpcm21qpNAvq11;20000.446加速25001.050.55恒速20000.9460.4460.5223工进1221ApAFpcmqpNAvq11;360000.64.20.8534快退启动2121ApAFpcmqpNvAq112;20000.446加速25000.70.63恒速20000.70.510.45230液压传动实训设计9六、拟定液压系统原理图1、选择液压回路首先选择调速回路：有工况图可看到，液压系统功率较小，负载为阻力负载且工作中变化小，故采用进口调速阀调节流速回路。为了防止在孔钻通时负载突然消失引起滑台前冲，给回油路设置背压阀。由于已选择节流调速回路，故系统必然为开始循环方式。其次选择有源形式：系统在快进阶段在工况为差动连接，快退阶段液压有直接回油箱（不经过压力控制阀）。大流量且持续时间短，而且工进阶段的工况为高压、小流量且时间长（串联了两个压力控制阀）。最后选择换向阀与速度换接回路：系统已选定差动连接回路作快速回路，同时考虑到工进→停止→快退时回油流量较大，为保证换向平稳，因此选用三位四通电磁换向阀（O形中位机能）主换向阀并实现液压传动实训设计10差动连接。由于本机床对部件终点定位精度要求不高，故采用活动挡块下电气行程开关控制换向阀电磁铁的通断电即可实现自动换向和调速换接。2.组成液压系统图在主要会露出选定的基础上,增加一些辅助回路即可组成一个完整的液压系统。例如：在液压泵进口处设置一个滤油器；在出口处设置一个压力表开关，以便观测泵的压力等。经调整理所著称的液压系统机构简图如图1-2液压传动实训设计11电磁铁动作顺序表1YA2YA3YA4YA快进+-+-工进1+--+工进2+---快退-+--停止----七、组成液压元件、附件设计液压泵及其驱动电机的最高工作压力：由液YA压缸工况图5-2可以差得液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，p1=4.2。此时缸的输入流量较小，且进油元件较少，故泵至缸间的油路压力损失故取为Mpap8.0.pPPp1∴液压泵的最高工作压力压力58.02.4maxP液压泵的流量：液压泵的最大供油qp按液压缸的最大输入流量（0.5sdm3）进行估计。max)(qKqp(泄漏因素K=1.1)min3355.05.01.133Lsdmsdmqp液压泵及其驱动电动机的规格：有工况图5-2知，最大的功率出现在快退阶段，由表7-1取泵的总表7-1液压泵的总效率液压传动实训设计12液压泵的类型齿轮泵叶片泵柱塞泵总效率0.6～0.80.7～0.850.8～0.9效率为ηp=0.8,则所需电机功率为Pp=ppqp/ηp=0.58kW选用电动机的型号：YM型叶片马达根据所选择的液压泵规格及系统工作情况，可算出液压缸的个阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间（表7-2）。从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定基础。表7-2液压缸的个阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间工作阶段流量（L/min）速度（m/s）时间s无杆腔有杆腔快进3.1081.12334pAAqq进8.42419.113.10A12Aqq进出258.0AqpV39.0258.0100111VLt工进5.0进q23.02419.115.0A12Aqq进出sdmsdmqV33121.0245.0A出1.238222VLt快退33进q23.02419.115.0AA21进出qqsdmdmAqV33229.019.1133进17.5333VLt2、液压控制法和液压辅助元件根据系统工作压力与通过各液压控制阀及各部分辅助元件的最大液压传动实训设计13流量，查产品原件型号规格如表7-3所示。表7-3专业钻床液压系统控制法和各部分辅助元件的型号规格序号名称通过流量L/min额定流量L.min额定压力Mpa额定压降Mpa型号1液压泵0.5/336.3YB12三位四通电磁换向阀691006.30.334D0-B10H-T3液控单向阀691006.30.2I-100B4行程开关5液压缸300.5/336.3DG-J4006调速阀166.3Q-6B7两位三通电磁换向阀691006.30.323D0-B8C-T八、液压系统的技术损失在液压系统中液压油经液压泵及各类液压元件都会液压油或多或少的损失（如进油管道、出油管道、液压缸、液压控制阀等）。液压油经液压泵带有压力能输出后，不断的经过压缩、膨胀过程会或多会少的产生热量、使得液压元件发生膨胀加大了液压油在液压系统中的损失。所以应该尽可能减小这类的损失。九、设计体会通过这次钻床的液压系统的设计，我学到了许多液压传动的实际中知识。也体会到了设计一个液压系统的艰难，以及在液压系统的设计过程中应注意的问题。这对我在以后的工作和学习中有很大的帮助。十、参考文献液压传动实训设计14《液压传动设计手册》上海科学技术出版社《液压传动与控制》西北工业大学出版社《新编液压元件手册》北京理工大学出版《机床液压传动》机械工业出版社