液压技术的现状与发展方向毕业设计

1毕业设计（论文）标题：液压技术的现状与发展方向学生姓名：XXXXX系部：机械工程系专业：机电一体化班级：XXXXXXXXXXXXX指导教师：XXX目录2摘要………………………………………………………………51设计液压系统…………………………………………………61.1明确设计要求………………………………………………61.2液压缸主要参数的确定…………………………………61.2.1工况分析…………………………………………61.2.2负载图与速度突的绘制…………………………71.2.3、确定液压缸………………………………………91.2.4、确定系统的工作压力…………………………91.2.5、计算液压缸面积……………………………101.3、液压系统图的拟定………………………………………111.3.1、液压回路的选择………………………………111.3.2拟定液压系统原理图……………………………121.3.3液压系统的原理分析……………………………141.4液压元件的选择…………………………………………141.4.1液压泵……………………………………………141.4.2阀类元件及辅助元件……………………………151.4.3油管计算…………………………………………161.4.4油缸…………………………………………161.5夹紧缸的设计……………………………………………171.5.1夹紧缸的设计计算………………………………171.5.2夹紧缸工作压力的确定…………………………171.5.3夹紧缸内径和活塞直径的确定…………………1731.5.4钢桶壁厚的确定…………………………………181.5.5液压缸其他部位尺寸的确定……………………191.5.6夹紧缸结构的设计………………………………191.6油箱的的选择和设计……………………………………251.6.1油管…………………………………251.6.2油箱容积的计算……………………………………251.6.3热平衡验算法……………………………………251.6.3油箱长、宽、高计算……………………………251.6.4油缸………………………………………251.7电器元件的选择…………………………………251.7.1技术指标……………………………………261.7.2基本技术指标………………………………………261.7.3使用条件……………………………………2、设计液压系统的电气控制线路……………………………272.1概述………………………………………………………272.2明确液压系统电磁阀的动作……………………………272.3电气控制线路的拟定……………………………………282.3.1主电路……………………………………………282.3.2控制电路…………………………………………292.4电气控制线路工作原理…………………………………302.4.1主电路控制………………………………………302.4.2电磁控制电路……………………………………3142.5技术指标…………………………………………………312.5.1基本技术指标……………………………………312.5.2使用条件…………………………………………31后记……………………………………………………………33致谢……………………………………………………………33文献参考………………………………………………………34附录1附表2摘要液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传5动方式。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。总而言之，液压传动的优点是突出的，随着科学技术的进步，液压传动的缺点将得到克服，液压传动将日益完善，液压技术与电子技术及其它传动方式的结合更是前途无量。关键词：液压系统、电气控制、卧式钻床1设计液压系统61.1明确设计要求设计一台卧式单面组合钻孔机床的液压系统装置，总轴向切削力20000N，运动部件总重力50000N，工件夹紧力为12000N，滑台为平导轨。设计要求：该机床工作循环为“夹紧——快进——工进——快退——松开”，快进速度为5m/min，快进行程100mm，工作速度为50mm/min,工作行程120mm,进给速度平稳，进给量可调，孔钻通时不前冲，快进转换为工进时应平稳可靠。该机床工作循环为“夹紧——快进——工进——快退——松开”按上述设计步骤计算如下。1.2液压缸主要参数的确定1.2.1工况分析工作负载：由题意可知总轴向力Ft=25000N惯性负载：Fm=（G/g）(△V/△t)=（50000/9.81）×(5/12)≈2124N阻力负载：静摩擦阻力Ffs=0.2×50000=10000N动摩擦阻力Ffd=0.1×50000=5000N7取液压缸的机械效率ηm=0.9,由此可得出液压缸在工作阶段的负载如表一所示：表一液压缸在各工作阶段的负载值工况负载组成负载值F∕N推力F·ηm-1/N启动F=Ffs1000011111加速F=Ffd+Fm71247915快进F=Ffd50005556工进F=Ffd+Ft3000033333快退F=Ffd500055561.2.2负载图与速度突的绘制负载图按上面数值绘制，如图一所示。速度图按已知数值V1=V3=5m/min,L1=100mm,L2=120mm,快退行程L3=L1+L2=220mm和工进速度V2=50mm/min绘制，如图二所示。（图一）（图二）1.2.3确定液压缸由表3与表4可知组合机床液压系统在最大负载约为34000N时宜取P1=4MPa..鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，液压缸选用单杆式的，并在快进时做差动连接。这种情况下液压缸无杆腔工作面积A1取为有杆腔工作面积A28的两倍，即活塞杆直径d与缸筒直径D成d=0.707D的关系。1.2.4确定系统的工作压力在钻孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压P2,取P2=0.8MPa,以防孔被钻通时滑台突然前冲。快进时液压缸虽然作差动连接，但是油管中有压降△P存在，有杆腔的压力必需大于无杆腔，估算时取△P≈0.5MPa.快退时回油腔中是有背压的，这时P2亦可按0.5MPa估算。表3按负载选择工作压力液压缸工作负载∕N50005000--1000010000—2000020000—3000030000—5000050000液压缸工作压力∕MPa0.8—11.5—22.5—33—44—67—10表4各类设备常用的系统压力设备类型系统压力设备类型系统压力/MPa精加工机床0.8－2农业机械、小型工程机械、冶金机构、工程机械辅助机构10－16半精加工机床3－5粗加工或重型加工5－10液压机、重型机械、冶金机械、大、中型挖掘机、起重运输机20－3291.2.5计算液压缸面积由工进时的推力计算液压缸面积：F/ηm=A1P1-A2P2=A1P1-(A1/2)P2故有A1=(F/ηm)/(P1-P2/2)=33333/(4-0.8/2)㎡=93cm2D=/)14(A=11.07md=0.707D=7.78cm当按国标GB2348-80将这些直径圆整成就进标准值时得：D=11cm,d=8cm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为A1=3.14D2/4=95.03,A2=3.14(D2-D2)/4=44.77cm2。经检验，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。根据上述D与d的值，可估算液压缸在各个阶段中的压力，流量和功率，如表四所示，并绘制出工况图如图五所示。表四液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率表10工况负载F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量Q(L/min)输入功率P/kW计算式快进（差动）启动11111P2=02.2225.130.56P1=(F+A2△P)/(A1-A2)q=(A1-A2)V1P=p1q加速7915P2=P1+△P△P=0.5MPa2.0225.130.51恒速55561.5525.130.39工进333330.83.510.480.028P1=(F+P2A2)/A1q=A1V2P=p1q快退启动11111P2=02.4822.390.56P1=(F+P2A1)/A2q=A2V3P=p1q加速79150.52.8322.390.63快速55562.3022.390.5311（图五）液压缸工况图1.3液压系统图的拟定1.3.1液压回路的选择1．选择液压基本回路（1）首先选择调速回路。由工况图得知，机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可以采用节流调速形式。为了增加平稳性、防止工件钻通时工作部件突然向前冲，采用调速阀的出口节流调速回路。（2）由于液压系统选用了节流调速回路的方式，故系统中油液的循环必然是开式的。在液压系统的工作循环内，快进和快退时液压缸需要油源提供低压、大流量的油液，而工进时液压缸需要高压、小流量油液，所以为节约能源，采用双泵供油系统。（3）为了保证快进和快退的速度相等，并减少液压泵流量规格，选用差动连接回路。（4）由于快进、工进之间速度相较大，为减少速度换接时产生液压冲击，采用行程阀控制的换接回路。（5）回路中流量较少，系统工作压力不高，故采用电磁换向阀的换向回路。（6）采用双泵供油回路，工进时，低压泵卸荷，高压泵工作并由溢流阀调定其出口压力。当换向阀处于中位时，高压泵功率损失不大，为使油路结构简单，不在采用卸荷回路。1.3.2拟定液压系统原理图综合上述分析和所确定的方案，最后将各种回路合理的组合成为该机床的液压系统，即可设计成图d所示的液压系统原理图。121双联叶片泵2三位四通电磁换向阀3二位三通电磁换向阀4调速阀5、6、7、16、17单向阀8二位四通电磁换向阀9溢流阀10二位二通电磁换向阀11过滤器12、13压力表开关14减压阀15压力继电器1DT2DT3DT4DT5DT夹紧—————快进+—+——工进+———+快退—+——+松开———+—1.3.3液压系统的原理分析(1)夹紧回路:打开液压泵驱动电机，使油泵供油，4DT不通电。进油路：液压油从油箱→过滤器11→双联叶片泵1→单向阀17→减压阀14→单向阀16→二位四通电磁换向阀左位8→夹紧液压缸上腔回油路：夹紧缸下腔→二位四通电磁换向阀8→油箱13（2）快进进给：差动连接，三位四通左位得电，电磁阀10得电。进油路：油箱→过滤器11→双联叶片泵1→单向阀17→三位四通电磁换向阀左位2→油缸左腔回油路：油缸右腔→单向阀5→二位二通电磁换向阀10→油缸左腔（3）工作进给：当快进终了时，压力继电器使两位三通电磁阀得电，其他阀保持不变。进油路：油箱→过滤器11→双联叶片泵1→单向阀17→三位四通电磁换向阀左位2→油缸左腔回油路：油缸右腔→二位三通电磁换向阀的右位3→调速阀4→三位四通电磁换向阀的左位2→油箱（4）快速退回：进油路：：油箱→过滤器11→双联叶片泵1→单向阀17→三位四通电磁换向阀右位2→二位三通电磁换向阀3和单向阀5→油缸右腔回油路：油缸左腔→三位四通电磁换向阀右位2→油箱（5）松开回路进油路：液压油从油箱→过滤器11→双联叶片泵1→单向阀17→减压阀14→单向阀16→二位四通电磁换向阀8→夹紧液压缸上腔回油路：夹紧缸下腔→二位四通电磁换向阀右位8→油箱1.4液压元件的选择1.4.1液压泵液压缸在整个工作循环中的最大工作压力为3.51MPa,如取进油路上的压力损失为0.8MPa，压力继电器调整压力高出系统最大工作压力之值为0.5MPa,则小流量泵的最大工作压力应为pp1=(3.51+0.8+0.5)MPa=4.81MPa大流量泵是在快速运