液压系统课程设计

沈阳理工大学课程设计专用纸No1沈阳理工大学目录一．设计题目………………………………………………………………………………2二．负载工况分析…………………………………………………………………………21.工作负载……………………………………………………………………………22.摩擦阻力……………………………………………………………………………23.惯性负荷……………………………………………………………………………2三．绘制负载图和速度图………………………………………………………………3四．初步确定液压缸的参数……………………………………………………………41．初选液压缸的工作压力…………………………………………………………42．计算液压缸尺寸…………………………………………………………………..43．液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表…..…54．绘制液压缸的工况图（图3）…………………………………………………6五．拟定液压系统图………………………………………………………………………6六．选择液压元件…………………………………………………………………………71．确定液压泵的容量及电动机功率……………………………………………72.控制阀的选择……………………………………………………………………83．确定油管直径……………………………………………………………………84．确定油箱容积……………………………………………………………………8七．液压系统的性能验算………………………………………………………………9１．液压系统的效率………………………………………………………………9２．液压系统的温升………………………………………………………………103．液压缸主要尺寸的确定………………………………………………………10八.总结…………………………………………………………………………………14参考文献……………………………………………………………………………15沈阳理工大学课程设计专用纸No2沈阳理工大学一．设计题目设计一台专用铣床的液压系统，铣头驱动电机的功率P=7.5KW，铣刀直径D=120mm，转速n=350rpm，若工作台、工件和夹具的总重量为G=6000N，，工作台行程L=350mm，快进、快退速度为4.5m/min，工进速度为60～1000mm/min，加速、减速时间均为t=0.05s，工作台用平导轨，静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1。设计该机床的液压传动系统。二．负载——工况分析1.工作负载66100010006010607.5103410.46350120601000WPPPFNNDnvDn2.摩擦阻力Fff=fs·G=0.2×6000N=1200NFfd=fd·G=0.1×6000N=600N3.惯性负载Fg=(G／g)·(v／t)=(6000／9.81)·4.5／(0.05×60)N=917.43N查液压缸的机械效率0.9cm，可计算出液压缸在各工作阶段的负载情况，如下表表1所示：Fw=3410.46NFff=1200NFfd=600NFg=917.43N沈阳理工大学课程设计专用纸No3沈阳理工大学工况负载计算公式液压缸负载/FN液压缸推力/N启动fjFF＝12001333.33加速fdgFFF＝-1517.431686.03快进fdFF＝600666.67工进fdwFFF＝4010.464456.07快退fdFF＝600666.67表1液压缸各阶段的负载情况三．绘制负载图和速度图根据工况负载和以知速度1v和2v及行程S，可绘制负载图和速度图，如下图所示：沈阳理工大学课程设计专用纸No4沈阳理工大学四．初步确定液压缸的参数1．初选液压缸的工作压力。查各类液压设备常用工作压力初选513010pPa2．计算液压缸尺寸。选用差动液压缸，无杆腔与有杆腔的有效面积为122AA；回油路上有背压阀或调压阀，取背压52810pPa;回油管路压力损失5510pPa。A1=F／（p1-0.5p）=4456.07／【（30-0.5×8）×105】㎡=17.13m²D=(4A1／π)½=4.67m按JB2183—77取标准值D=50mm活塞杆的直径d为：d=0.7D=35mm,取d=36mm.A1=19.63m²A2=9.45m²沈阳理工大学课程设计专用纸No5沈阳理工大学由此求得液压缸的实际有效工作面积22221519.6344DAcmcmA2=π/4(D²-d²)=9.45cm²3．液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算值如下表表2所示：表2液压缸所需的实际流量、压力和功率工况负载/FN回油腔压力510/pPa进油腔压力510/pPa输入流量/JQ（L/min）输入功率/PkW计算公式快进启动1333.33—13.86—2112FAPpAA121Qv（A-A）1PpQ加速1686.031ppp5p22.73—恒速666.675p12.134.330.09工进4456.06826.781.96～0.120.0872211FpApA12QAv1PpQ快退启动1333.33—13.3—2112FpApA2QAv1PpQ加速1686.035p26.65—恒速666.675p16.474.50.123沈阳理工大学课程设计专用纸No6沈阳理工大学4．绘制液压缸的工况图（图3）五．拟定液压系统图选择液压基本回路从工况图可知：该系统的流量、压力较小，可选用定量泵和溢流阀组成的供油源，如图a所示。铣床加工有顺锉和逆锉之分，宜采用出口节流调速，具有承受负切削的能力，如图b所示。考虑到工作进给时负载大、速度低，而快进、快退行程中负载小、速度快，所以采用由换向阀联通的差动快速回路，如图c所示。根据一般专用铣床的要求不高，采用电磁阀的快慢换接回路，其特点是结构简单。选用简便的电气行程开关和挡铁控制行程方式，如图d所示。沈阳理工大学课程设计专用纸No7沈阳理工大学（a）(b)(c)(d)六．选择液压元件1．确定液压泵的容量及电动机功率（1）液压泵的工作压力和流量计算。进油路的压力损失取5310pPa，回路泄露系数取1.1K，则液压泵的最高工作压力和流量为：max1.14.5/min5/minBQKQLL。根据上述计算数据查泵的产品目录，选用ＹＢ－６型定量叶片泵。（２）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率η＝0.75,则电动机功率为：P=ΔPB·QB／η=[(16.47+3)×105×6÷60×10-3]／103×0.75KW=0.26KWPB=29.78×105PaQB=5L/minPB=P1+∑△P=(26.78+3)×105Pa=29.78×105Pa沈阳理工大学课程设计专用纸No8沈阳理工大学２．控制阀的选择根据泵的工作压力和通过各阀的实际流量，选取各元件的规格，如表３所示。序号元件名称最大通流量/（L/min）型号规格1液压泵６ＹＢ－６6632液压泵62.5*CY14-1B3单向阀６I—10B4顺序阀６FX3-10B5溢流阀６Y—10B10636三位四通电磁阀６34D—10B7单向调速阀６QI—10B8二位三通电磁阀６23D—10B表3各元件的规格3．确定油管直径进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为2Q，所以管道流量Q按12/minL计算。取压油管流速3/vms124.614.619.223Qdmmmmv，取内径为10mm的管道。吸油管的流速1/vms，通过流量为6/minL，则64.6111.291dmmmm，取内径为12mm管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。4．确定油箱容积66636BVQLLP=0.26KWd=10mmd=12mmV=36L沈阳理工大学课程设计专用纸No9沈阳理工大学七．液压系统的性能验算１．液压系统的效率已知该液压系统中进、回油管的内经均为10mm，各段管道的长度分别为：AB=0.3m,AC=1.7m,AD=1.7m,DE=2m.选用L-HL32液压油，考虑到有的最低温度为15º，查的15º是该液压油的运动粘度ν=150cst=1.5cm²/s,油的密度ρ=920kg/m.压力损失计算：工作进给时进油路压力损失：工作进给时的最大流量Q=πd²v/4=8.843L/minv1=Q/(πd²/4)=188m/s管道流动雷诺数为Rel=v1·d/ν=1252300可见油液在管道内流态为层流，气焰程阻力系数λ1=75/Rel=0.68.进油管道的沿程压力损失为：Δp1-1=λ1(l/d)(ρv²/2)=0.2Mpa查的换向阀4WE6-61/G12的压力损失Δp1-2=0.05Mpa忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失为：Δp1=Δp1-1+Δp1-2=0.25Mpa工作进给时回油路的压力损失：由于选用单活塞液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔的工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管的二分之一，则V2=v1/2=94.Re2=v2·d/ν=62.7λ2=75/Re2=1.2回油管路的沿程成压力损失为：Δp2-1=λ2(l/d)(ρv²/2)=0.15Mpa查的换向阀3WE650/G24的压力损失Δp2-2=0.025Mpa,换向阀4WE6-61/G12的压力损失Δp2-3=0.025Mpa，调速阀2FRM5-10的压力损失Δp2-4=0.5Mpa回油管路总压力损失为：Δp2=Δp2-1+Δp2-2+Δp2-3+Δp2-4=0.6MpaQ=8.843L/minΔp1=0.15MpaΔp2=0.6MpaPp=4.05Mpa沈阳理工大学课程设计专用纸No10沈阳理工大学２．液压系统的温升（只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为：53271060.360.756010yBpQPkWkW工进时系统的效率＝0.012，系统发热量为：(1)0.36(10.012)0.36PkWkW取散热系数321510/KkWmC，油箱散热面积322VmＡ＝O.065时，计算出油液温升的近似值：3320.3561033.550~55150.06536HTCCCKA，固合理。3.液压缸主要尺寸的确定1)液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值10/D的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算2Dpy设计计算过程式中——液压缸壁厚(m)；D——液压缸内径(m)；yp——试验压力，一般取最大工作压力的(1.25-1.5)倍aMP；——缸筒材料的许用应力。无缝钢管：aMP110~100。P1=24×105Paη=0.196~0.012沈阳理工大学课程设计专用纸No11沈阳理工大学yp=1.5×25=37.5aMP则δ≥pyD/2[σ]=0.068m在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸壁厚算出后，即可求出缸体的外经1D为D1≥D+2δ=186mm2)液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅液压系统设计简明手册P12表2-6中的系列尺寸来选取标准值。液压缸工作行程选ι=350mm.缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时ypDt2433.