课程设计专用钻床液压系统设计说明书.docx

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课程设计专用钻床液压系统设计说明书

目录

一．液压与液力传动设计任务书.................................................................1

1.设计题目和目的......................................................................................1

2.设计步骤和内容......................................................................................1

二．运动分析和负载分析.............................................................................2

1.运动分析..................................................................................................2

2.负载分析..................................................................................................2

3.负载图与速度图的绘制..........................................................................3

三．确定液压缸的主要参数.........................................................................5

1.初选液压缸的工作压力..........................................................................5

2.确定液压缸尺寸......................................................................................5

3.计算液压缸的最大流量..........................................................................5

4.绘制工况图..............................................................................................5

四．拟定液压系统图.....................................................................................7

五．液压元件的选择.....................................................................................8

1.液压泵及驱动电机功率的确定..............................................................8

2.元件、辅件选择......................................................................................9

6．液压系统的性能验算...........................................................................11

1.压力损失几调定压力的确定................................................................11

2.系统的发热与温升................................................................................13

七.设计小结..................................................................................................13

八.参考文献..................................................................................................15

一．液压与液力传动设计任务书

1.设计题目和目的

题目：

试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环．已知：

切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为△t=0.2sec,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs=0.2,Fd=0.1

目的：

液压系统的设计是整机设计的重要组成部分,主要任务是综合运用前面各章的基础知识,学习液压系统的设计步骤、内容和方法。

通过学习，能根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，能进行必要的设计计算，合理地选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验算，为进一步进行液压系统结构设计打下基础。

2.设计步骤和内容

液压系统的设计步骤和内容大致如下：

（1）明确设计要求，进行工况分析，绘制负载和速度循环图；

（2）确定液压系统的主要性能参数；

（3）进行方案设计、拟订液压系统原理图；

（4）计算和选择液压元件；

（5）验算液压系统的性能；

（6）液压缸设计；

（7）绘制工作图，编写技术文件，并提出电气控制系统的设计任务书。

以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。

对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。

在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。

二．运动分析和负载分析

1.运动分析

动作循环图：

2.负载分析

（1）工作负载

工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。

FL=13412N

（2）摩擦负载

摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。

静摩擦负载Ffs=（0.2×5390）=1078N

动摩擦负载Ffd=（0.1×5390）=539N

（3）惯性负载

惯性负载是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛

顿第二定律计算。

加速Fa1=m×a1=（5390/9.81）×（0.075/0.2）=206.04N

减速Fa2=m×a2=（5390/9.81）×（0.074/0.2）=203.29N

制动Fa3=m×a3=（5390/9.81）×*（0.001/0.2）=2.75N

反向加速Fa4=Fa1=206.04N

反向制动Fa5=Fa4=206.04N

液压缸的机械效率取ηm=0.85

3.负载图与速度图的绘制

液压缸各阶段的负载

工况

计算公式

总负载F/N

缸推力F/N

启动

Ffs+FL

14490

17047.1

加速

FL+Ffd+Fa1

14157

16655.34

快进

Ffd+FL

13951

16412.94

减速

FL+Ffd-Fa2

13747.71

16173.78

工进

FL+Ffd

13951

16412.94

制动

FL+Ffd–Fa3

13948.25

16409.7

反向加速

Ffd+Fa4

745.04

876.52

快退

Ffd

539

634.12

制动

Ffd–Fa5

332.96

391.72

三．确定液压缸的主要参数

1.初选液压缸的工作压力

根据最大负载F=17047N,初选液压缸的工作压力为3MPa

（取自《液压传动与控制》表9-3、表9-4）

2.确定液压缸的尺寸

A=F/P=17047/3000000=0.00568m2

D=85mm

按标准取D=90mm（壁厚5mm，单重11.17kg/m）

根据快进与快退的速度比值来确定活塞杆的直径

D2/（D2-d2）=1.3d=43.23mm

按标准取d=45mm

则液压缸的有效作用面积为：

无杆腔的面积A1=1/4×π×D2=1/4×π×92=63.59cm2

有杆腔的面积A2=1/4×π×（D2-d2）=1/4×π×（92-4.52）=47.69cm2

3.计算液压缸的最大流量

q快进=A1×v快进=0.0006359×0.075m/s=0.000477m3/s=28.6L/min

q工进=A1×v工进=0.0006359×0.001m/s=6.359×10-6m3/s=0.382L/min

q快退=A2×v快退=45.69×10-4×0.075m/s=21.5L/min

4.绘制工况图

工作循环中的各个工作阶段的液压缸的压力、流量和功率为：

快进：

P=4F/（3.14d×d）

工进：

P=F/A1快退：

P=F/A2

液压缸各工作阶段的压力、流量和功率为

工况

压力p/Mpa

流量（L/min）

功率P/W

快进

2.19

28.6

104.39

工进max

2.19

3.82

13.94

工进min

2.19

0.382

1.39

快退

0.113

21.5

4.05

由上表可绘制出液压缸的工况图：

四．拟定液压系统图

供油方式：

由工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，可用单泵供油回路。

5．液压元件的选择

1.液压泵及驱动电机功率的确定

YB1～系列叶片泵系中低压双作用定量叶片泵。

YB1～系列叶片泵额定压力为63kgF。

排量为4～100ml/r，用户可根据需要选择。

本产品将根据不同的排量组合成单泵和双泵。

它广泛使用于金属切削机床或其它机械的中低压液压系统中。

该泵一般为正转，根据需要可安装成反转。

其特点及用途：

YB1叶片泵系中压、双作用、定量叶片泵，适用于金属切削机床或其它机械的中、低压液压系统中。

该泵一般为正转，根据需要，可安装成反转。

由于YB1～系列叶片泵噪音小，性能比较稳定，价格比较低廉。

工进：

3.82/0.85/0.96=3.03ml/r所以YB1系列查表选泵:

YB1～4

快进：

28.6/0.85/0.96=22.7ml/r所以YB1系列查表选泵：

YB1～25

单泵：

型号

排量

压力

转速

容积效率

驱动功率

重量

YB1～4

4

6.3

960

≧85

1.1

5

YB1～25

25

6.3

960

≧90

3.3

9

双泵：

L

L1

L2

L3

B

B1

H

S

D1

255

106

38

144

45

20

145

110

90dc

D2

d

d1

C

t

b

Z1

Z2

Z3

128

20d

11

5

22

5

Z1”

Z3/4”

Z1/4”