液压课程设计

1流体传动课程设计任务书题目：单面多轴钻孔组合机床液压系统设计专业班级：姓名：学号：指导老师：日期：2目录一、设计基本要求1.设计要求………………………………….……………………………………42.工况分析…………………………………………………….…………………52.1.运动分析…………………………………………………….………….…52.2动力分析………………………………………………………….……….6二、液压系统方案设计1.确定液压泵类型及调速方式…………………………………..……………..82.选用执行元件…………………………………………………………………83.选择快速运动回路和速度换接回路…………………………………………94.选择换向回路…………………………………………………………………95.拟定液压系统原理图…………………………………………………………9三、液压元件的计算和选择1.液压缸的参数计算……………………………………………………………101.1初选液压缸的工作压力………………………………….………………101.2确定液压缸的主要结构尺寸…………………………….………………102.确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量………………………102.1选取工作压力及背压力…………………………………………….……102.2确定液压缸结构尺寸………………………………………….…………102.3认证液压缸筒壁厚………………………………………….……………122.4确定液压缸筒的长度………………………………………….…………122.5求最少活塞杆直径……………………………………………..……...…122.6校核活塞杆的稳定性…………………………………….……………132.7液压缸各截面积………………………………………………….………132.8初定液压缸流量………………………………………………….………132.9计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率……….……………142.10液压泵的选择…………………………………………………….…..…153.液压阀、过滤器及其它液压元件的选择………………….…….…………1533.1液压阀及过滤器的选择……………………………………………..……163.2油管的选择……………………………………….……….……………173.3油箱容积的确定………………………………….…….………………174.电动机的选择………………………………………………………………18四、液压系统的性能验算1.压力损失的验算及泵压力的调整…………………………………….……192.液压系统的发热和温升验算…………………………………………….…22五、绘制工作图和编制技术文件……………………………………23六、个人总结………………………………………………..……..………25七、参考资料…………………………………………………….…………264一、设计基本要求1.设计要求某自动线上的一台单面多轴钻孔组合机床的动力滑台为卧式布置（导轨为水平导轨，其静、动摩擦系数s=0.2d=0.1）拟采用杆固定的单杆液压缸驱动滑台，完成工件钻削加工时的进给运动；工件的定位、夹紧均采用液压控制方式，以保证自动化要求。由液压与电气配合实现的自动循环要求为：定位→夹紧→快进→工进→快退→原位停止→夹具松开→拔定位销，动力滑台运动参数和动力参数见表1-1所示。5表1-1动力滑台的运动参数和动力参数工况行程/mm速度/（m/s）时间/s运动部件重力G/N钻削负载eF/N启动、制动时间t/s快速1000.11t11760350000.21工进500.8832t56.6快退1500.13t1.52.工况分析2.1.运动分析由上表的数据1v=0.1m/s，2v=0.883m/s，3v=0.1m/s；1t=1s，2t=56.6s，3t=1.5s；1L=100mm，2L=50mm，3L=150mm。由上面数据可得到的各工况运动速度及动作时间可画出滑台液压缸的行程-时间循环图（L-t图，如图2-1所示）和速度循环图（v-t图，如图2-2所示）。62.2动力分析动力滑台液压缸在快速进、退阶段，启动时的外负载是导轨静摩擦阻力，加速时的外负载是导轨动摩擦阻力和惯性力，恒速时是动摩擦阻力；在工进阶段，外负载是工作负载即钻削阻力负载及动摩擦阻力。静摩擦负载fsF=s(G+nF)=0.2(11760+0)=2352N动摩擦负载fdF=d(G+nF)=0.1(11760+0)=1176N惯性负载2.01.08.911760tvgGFi600N7已知钻削负载eF=35000N,在30~50kN之间，则工作压力：MPapMPap5,...5~411取；可列滑台液压缸各工况下的外负载计算结果于表2-1。利用上述分析计算结果，即可绘制出图2-3所示的负载循环图（F-t图）。表2-1动力滑台液压缸外负载计算结果工况外负载F/N计算公式结果快进启动fsFF2352加速fdGvFFgt1776恒速fdFF1179工进efdFFF36179快退启动fsFF2352加速fdGvFFgt1776恒速fdFF11798二、液压系统方案设计1.确定液压泵类型及调速方式参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值bP=0.8MPa。如图2-4，为等效背压阀（单向阀+溢流阀）。图2-42.选用执行元件因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时抑流连接（通过调速阀实现），无杆腔面积1A等于有杆面积2A的两倍。抑流作用93.选择快速运动回路和速度换接回路根据本例的运动方式和要求，采用抑流连接与双泵供油两种快速运动回路来实现快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现抑流连接。4.选择换向回路本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向器的换向回路。为便于实现抑流连接，选用了三位五通换向阀。为提高换向的位置精度，采用死档板和压力继电器的行程终点返程控制。5.拟定液压系统原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表。这样只需一个压力表即能观测各点压力。10液压系统中各电磁铁的动作顺序如下表。电磁铁动作顺序（1为有信号，0为无信号）Y1Y2Y3Y4（定位夹紧过程）10快进100工进110快退001（松开过程）0000停止三、液压元件的计算和选择1.液压缸的参数计算1.1初选液压缸的工作压力参考同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为1p=4Mpa.1.2确定液压缸的主要结构尺寸2.确定液压缸工作压力、结构尺寸、初定液压缸流量2.1选取工作压力及背压力由钻削负载为：F=35000N,可得元件工作压力取值为MPapMPap5,5~411取。为了防止在钻孔钻通时工作台突然向前冲，在回油路中装有背压阀，初选背压阀MPapb8.0。2.2确定液压缸结构尺寸取液压缸无杆腔作工作腔列液压缸力的平衡方程：11卧式钻镗组合机床液压缸力的平衡图)/(122112211AAppAApApF快进速度svv/m1.0快，工进速度svv/m1088.032工,相差很大，应进行抑流换接。为了满足工作台快进、快退的速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸，并取无杆腔有效面积1A等于有杆腔有效面积2A的两倍，即为1A=22A。由表2-1可知最大负载为工进阶段的负载F=36176N,按此计算1A则223255119010044.91082110403617621cmmmppFAb液压缸直径：cmcmAD7.10904421由1A=22A可知活塞杆直径d=0.707D=0.707×10.7cm=7.5649cm按GB/T2348—1993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得D=11cmd=8cm按标准直径算出实际有效面积：22221951044cmcmDA22222227.44)811(4)(4cmcmdDA2213.50cmAAA检验：按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量12min/01.0minLq，因工进速度v=min/108.52/1088.033msm为最小速度，则由式223minmin89.128.51001.0cmcmvqA222min89.17.44cmcmAA所以，满足最低速度的要求。2.3认证液压缸筒壁厚中低压液压系统,由其切削加工性能确定液压缸筒壁厚，按薄壁圆筒计算壁厚：（由钻削负载为：F=35000N,可得元件工作压力取值为MPapMPap5,,5~411取）额定工作压力：MPaMPappn1651试验压力为：MPaMPaMPappny165.755.15.1许用应力取：MPanb122/（缸筒材料为一般要求，则为45号钢，取MPab610，安全系数n=5）则液压缸筒壁厚是：mmcmDpy4.334.01222115.722.4确定液压缸筒的长度活塞杆工作行程：mmS150；活塞杆伸出长度不少于150mm；查机械设计手册表20-6-2，优先选用活塞行程第一系列的160mm为标准取活塞杆长:mml160取液压缸筒长：mmSL1502.5求最少活塞杆直径取MPab520,则MPa100；所以求得活塞杆最少直径为：mmmmmmFd802110014.33500044min（21/80=0.26，,稳定性足够安全可靠。）132.6校核活塞杆的稳定性2.6.1求活塞杆的临界半径kr活塞杆横截面惯性矩：4641001.264mmdJ活塞杆的临界半径：mmmmAJrk21003.51001.2362.6.2求活塞杆的临界负载kFmmmmrLk752/150/液压缸材料选用45#钢，取其柔性系数851液压缸的安装方式采用一端固定,一端自由,其末端系数4/12活塞杆细长比：mmrLmmk755.424/18521设E为45#钢的弹性模量：取MPamNE225101.2/101.2有：NNLEJFk426222221062.41501001.2101.214.341则：kFF35000，元件在安全负载下工作。活塞杆最大允许伸出长度：kkFdl2320301.3cm=3013mm;l=150mmkl,该液压缸活塞杆的稳定性能好,可靠性高。2.6.3求活塞杆临界负载的安全系数由于最大行程与活塞长度之间关系为4.2倍其安全系数：nk=4.22.7液压缸各截面积22195)4/(cmDA22227.44))(4/(cmdDA2233.50)4/(cmdAA2.8初定液压缸流量快进：min/57min/95.06011LLvAq14min/82.26min/447.06022LLvAqmin/18.30min/82.265721LLQQq进工进：min/51744.0min/95.0528.012LLAvq工快退：min/82.26min/447.06021LLvAqmin/57min/95.06012LLvAqmin/18.30min/82.265712LLQQq退2.9计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率2.9.1液压缸的负载、压力、流量、功率的工况表根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效