液压与气压传动-课程设计

......液压气动课程设计院系：机电工程学院班级：11机工A1姓名：孙欣学号：20114812079完成日期：2014.1.2......目录一、工况分析·····························二、液压缸参数确定··························三、液压系统原理图··························四、液压缸装配图···························五、系统工况图与电磁铁工作表·····················六、液压动力元件选择·························七、液压控制元件选择及计算······················八、液压系统性能验算·························九、控制电路·····························十、集成块设计····························十一、个人小结····························十二、参考文献····························......设计要求：设计一台铣削专用机床液压系统，要求其完成的工作循环是：工件夹紧→工作台快进→工作台工进→工作台快退→工作台停止。运动部件的重力为25000N，快进、快退速度为5m/min,工进速度为100～1200mm/min，最大行程为400mm，其中工进行程为180mm，最大切削力为18000N，采用平面导轨，其静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。一、工况分析⑴负载分析计算液压缸工作过程各阶段的负载。1、切削负载Fl(已知)18000N2、摩擦负载Ff机床工作部件对动力滑台的法向力为Fn=25000N静摩擦负载Ffs=Fn·fs=25000×0.2=5000N动摩擦负载Ffd=Fn·fd=25000×0.1=2500N3、惯性负载Fm=ma=(25000/9.8)×(5/60/0.2)=1062.9N根据上述计算结果,可得各工作阶段的液压缸负载如表所示：表1液压缸各工作阶的负载F工况计算公式负载值工况计算公式负载值启动Ffs=Fn·fs5000工进Ffd=Fn·fd+Fl20500加速Ffd=Fn·fd+mtv3562.9快退Ffd=Fn·fd2500快进Ffd=Fn·fd2500......按表1数据可画出负载循环及工进时的速度范围可画出速度循环图如下:二、确定液压缸主要参数根据《液压元件手册》P130页表2-31初定液压缸的工作压力为p1=4MPa。动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单杆液压缸，快进时采用差动联接。此时液压缸无杆腔面积A1与有杆腔面积A2之比为2，活塞杆直径d与活塞直径D有d=0.707D的关系。为防止孔钻通后，滑台产生前冲现象，液压缸回油路应有背压p2，暂取p2=0.5MPa。（《机械设计手册》P86，0.2～0.5MPa）从负载循环图上可知，工进时有最大负载，按此负载求液压缸尺寸。根据液压缸活塞力平衡关系可知p1A1=mFAP22A212A式中：m——液压缸效率，取95.0m。232111039.52mpFAPmvS（mm）180mm+5-51.2356220500F（N）S（mm）5000025005000......D=14.31039.54431A0.0828md=0.707D=0.0828×0.707=0.061m根据根据《机械设计手册》将D和d圆整就近取标准值D=0.0828m=80mmd=0.061m=70mm故液压缸的实际有效面积为：A24211027.504mDA2421048.38m活塞杆强度校核：由于活塞杆总行程为180，而活塞杆直径为70mm,L/d=2.5710，需要进行强度校核，由材料力学中的有关公式][4πFd校核,活塞杆材料选用普通碳钢。根据材料许用应力表查得[]=110MPa由式15.40mm110205004][4ππFd得：活塞杆直径7015.40故满足强度条件。......根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率：快进阶段：MPaAApAFp12.221221工进阶段：MPaAAFP08.4p1222快退阶段：MPaAPA65.02500p2213流量快进阶段：q1=v*(A1-A2)=5.90L/min工进阶段：q2=v*A1=6.03L/min快退阶段：q3=v*A2=19.24L/min功率快进阶段：P1=p1*q1=208.47kw工进阶段：P2=p2*q2=410.04kw快退阶段：P3=p3*q3=208.43kw表2三、拟定液压系统基本回路从工况可知，该液压系统应具有快速运动、换向、速度换接等回路。为提高系统工作效率，我们选择双泵供油。1选择各基本回路工况压力P/MPa流量q/(L/min)功率P/W快进12.25.90208.47工进08.46.03410.04快退65.019.24208.43......①双泵供油回路双泵油源包括低压大流量泵和高压小流量泵。液压缸快速运动时，双泵供油，工进时，高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷。②快进回路这一回路采用液压缸差动联接实现快速运动，用三位四通电磁阀实现换向，并能实现快进时，液压缸的差动联接。③工进回路此时的负载较大，所以顺序阀被打开，大流量泵直接通过顺序阀流回油箱，此时只有小流量泵工作，接通三位四通电磁换向阀的1YA使得整个系统形成工进回路。④卸荷回路在双泵供油的油源回路中，可以利用液控顺序阀实现低压大流量泵在工进和停止时卸荷。液压系统原理图：1YA2YA3YA46531278121113141617910AB......四、液压缸装配图五、系统工况图及电磁铁工作表：进出油口进出油口2524232221201918171-缸底2-单向阀3，10-法兰4-格莱圈密封5,22-导向环6-缓冲套7-缸桶8-活塞杆9，13，23-O型密封圈11-缓冲节流阀12-导向套14-缸盖15-斯特密封圈16-防尘圈17-Y型密封圈18-缸头19-护环20-Yx密封圈21-活塞24-无杆端缓冲套25-连接螺钉......六、选择液压动力元件1、液压泵和驱动电机双泵供油的两个液压泵的最大工作压力不同，应分别计算。液压缸的最高工作压力为4.08MPa，取进油路压力损失为0.5MPa（查《机械设计手册》P86，0.2～0.5MPa)），据此可知高压小流量泵的最大工作压力为：pp4.08+0.5=4.58MPa从工况图中，得液压缸快进、快退时的最大压力为2.12MPa。取进油路压力损失为0.5MPa，则低压大流量泵的最大压力为：pp2.12+0.5=2.62MPa通过流量表可知，两泵同时供油的最大流量为19.24L/min，两个泵同时向系统供油时，按漏油10%计算则两个泵的总流量为：Qp1.1×19.24=21.164L/min溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时液压缸的流量为6.03L/min，高压小流量泵的1YA2YA3YA快进--+工进+-+快退-++原位停止---P/MPa0.652.124.0819.246.035.90P/W410.04208.47208.43快进工进快退快进快进工进工进快退快退q/(L/min)......流量应为3+6.03=9.03L/min。根据以上压力和流量数值查产品样本，选定双联叶片泵型号PV2R12-6/23。该液压泵的排量分别为后泵6ml/r和前泵23ml/r，当液压泵转速nn=940r/min时，液压泵理论流量为30.08L/min，取液压泵的容积效率9.0o，液压泵的实际流量为min/534.24min/1000]9.0940)236[(qpLmmin/3.285min/5.076min/1000]9.09406[q1pLLm（小流量泵的最低流量）min/19.458min/1000]9.0940)23[(qpLm查液压缸工况图可知，液压缸工进时，所需功率最大。液压泵工作压力为4.08MPa，流量为6.03L/min。则驱动电机功率为：P=kwQppPp54.075.06003.608.4式中：p——液压泵总效率，取p=0.75。查电机手册选取Y90S-6型电动机，额定功率0.75KW，满载转速910r/min......七、液压控制元件的选择及计算1、阀类元件和辅助元件按其在油路中的最大压力和该元件的实际流量，选出元件的规格型号见表3：表3序号名称流量参数、转数压力（Mpa）、功率（kw）型号及规格出处1电动机910r/min0.75KWY90S-6机械设计手册Y系列电动机2双联叶片泵32.6/mL.r14MpaPV2R12-6/23机械设计手册P23-893溢流阀63L/min5.08MpaYF3-E10L液压元件手册P214、P2154单向调速阀0.2-125L/min21MpaFCG03125机械设计手册P23-3395三位四通电磁换向阀60L/min31.5Mpa4WE6HA6XBW110R-50Z4机械设计手册P23-368WE型电磁换向阀6二位三通电磁换向阀60L/min31.5Mpa4WE6EA6XBW110R-50Z4机械设计手册P23-368WE型电磁换向阀7单向阀40L/min最大25MpaCRG03*-50机械设计手册P23-3618液控顺序阀60L/min≦35MpaDE6DP-XM机械设计手册P23-2962、油管计算表4液压缸的进、出流量快进工进快退输入流量（L·min1）Q)/()(2111AAQAp=(63.5927.1）/(63.59-28.26)=48.81Q14.1QpQ127.1排出流量（L·min1）Q1122/)(AQA=(28.2948.81)/63.59=21.71Q1122/)(AQA=(28.260.41)/63.59=0.18Q2112/)(AQA=(63.5927.1)/28.26=60.98运动速度v)/(211AAQPv112/AQV213/AQ......（m·min1）=(27.110)/(63.59-28.26)=7.67=(0.4110)/63.59=0.064=(27.110)/28.26=9.59管道尺寸的确定：油管采用钢管，p=24.57MPa(P6.3Mpa)，钢管能承受高压，价格低廉，耐油，抗腐蚀，刚性好，但装配是不能任意弯曲，在弯曲的地方可以用管接头来实现弯曲。塑料管一般用在回油管用。管接头的选用：液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ZM）和普通细牙螺纹（M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封；细牙螺纹密封性好，用于高压系统。组合垫圈或O形圈进行端面密封，也可采用紫铜垫圈。5)管道内径计算：vqd4其中：q——通过管道内的流量v——管内允许流速见表：液压系统各管道流速推荐值油液流经的管道推荐流速（m/s）液压泵吸油管0.5～1.5液压系统压油管道3～6，压力高，管道短粘度小取大值液压系统回油管道1.5～2.6(1).液压泵压油管道的内径：取v=4m/smmmvqd97.4414.3601066.4443根据《机械设计手册》：d=5mm,钢管的外径D=10mm，管接头联接螺纹M8×1(2).液压泵回油管道的内径：取v=2.4m/s......vqd4mmmvqd42.64.214.3601066.4443根据《机械设计手册》：取d=6.3mm,钢管的外径D=10mm，管接头联接螺纹M8×16)确定油箱油箱的容量按式pnqV估算，其中α为经验系数，低压系统，α=2～