液压传动.docx

1、液压传动 液压传动课程设计 题目三：设计一卧式单面多轴钻孔组合动力滑台的液压系统，要求滑台实现“快进工进快退停止”的工作循环。已知：轴向切削力为30KN，机床工作部件总质量1000Kg，快进V1、快退V3均为5.5m/min,快进行程L1=100mm，工进行程L2=50mm，工进速度V3=53mm/min，往复运动的加速、减速时间不超过0.2s;动力滑台采用V型导轨，其静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1;执行元件采用液压缸。一 负载分析1：工作负载 30KN2：摩擦负载（取g=9.81m/s2）Ff=fFN FN =m g=（10009.81）N=9810N 静摩擦负载 Ffs=f

2、s FN = 1962N 动摩擦负载 Ffd=fd FN = 981N3：惯性负载分析 加速： F1=m v/t=458.5N 减速： F2=m v/t=454.1N 制动： F3=m v/t=4.4N 反向加速：F4=m v/t=458.5N 反向制动：F5=m vt=458.5N4：总负载分析： 启动：F=Ffs=1962N 加速：F=Ffd+F1=1439.5N 快进：F=Ffd =981N 减速：F=Ffd-F2=526.9N 工进：F=Ffd+FL=30981N 制动：F=Ffd-F3=976.6N 反向启动：F=Ffs=1962N 反向加速：F=Ffd+F4=1439.5N 快退：

3、 F=Ffd =981N 反向制动：F=F5-Ffd=-522.5N 表一：液压缸各运动阶段负载表工况计算公式总负载F/N行程L/mm启动F=Ffs1962加速F=Ffd+F11439.59.17快进F=Ffd981100减速F=Ffd-F2526.99.082工进F=Ffd+FL3098150制动F=Ffd-F3976.60.088反向启动F=Ffs1962反向加速F=Ffd+F41439.59.17快退F=Ffd981150制动F=F4-Ffd-522.59.17二 负载图和速度图的绘制 三 确定液压系统参数1：液压缸的工作压力因为最大负载压力为30981N，所以由下表可初选 P=4MP负

4、载F/KN50工作压力p/MPa5.07.02：液压缸的主要尺寸（活塞杆直径d、液压缸直径D）活塞杆直径系列:10121416182022252832354045505563708090100110125140160活塞直径系列:20253240505563708090100110125140160对于差动缸 F=Pd24 且Fmax=30981N d=99.305mm 按标准取 d=100mm对于差动缸，当V快进=V快退时，D=2d D=141mm 按标准取 D=140mm 由上可得活塞杆面积：A1=（d2）2 = 78.54cm2有杆腔面积：A2=（D2）2-（d2）2 = 75.40cm

5、23：复算系统及各个阶段的压力对于快进、工进时为差动连接 F=pd2/4p启动=F/A1=(196278.54100）MPa=0.250MPap加速=F/A1=(1439.578.54100）MPa=0.183MPap快进=F/A1=（98178.54100）MPa=0.125MPap工进=F/A1=（3098178.54100）MPa=3.945MPa对于快退时为非差动连接 F=p（D2/4d2/4）MPap反向启动=F/A2=(196275.40100）MPa=0.260MPap反向加速=F/A2=(1439.575.40100）MPa=0.191MPap快退=F/A2=（98175.40

6、100）MPa=0.130MPa因为活塞杆的总行程L=L加速+L快进+L减速+L工进+L制动=168.34mm且Ld=1.6810所以无需进行稳定性校核4：液压缸主要阶段的流量（对于差动缸V=4q/d2）q快进=A1V进快= (78.4510-491.6710-3)10360L/min=43.15L/minq工进=A1V工进=(78.4510-40.8810-3)10360L/min=0.414L/minq快退=A2V快退=(75.4010-491.6710-3)10360L/min=41.3L/min液压缸各主要工作阶段的压力流量和功率工况压力p/MPa流量q/Lmin-1功率P/W快进0.

7、12543.1589.9工进3.9450.41427.22快退0.13041.389.48四 液压系统图的拟定五 液压元件的选择 1确定液压泵的型号及功率 因为此液压系统的最高工作压力为3.945MPa，且此系统比较简单，因此取回路压力损失为0.4MPa,因此液压泵工作压力应为： Pp=(3.945+0.4)MPa=4.345MPa。若回路中的损失按0.1计算，则液压泵的输出流量为： qp=(43.151.1)L/min=47.47L/min所以此液压系统所选液压泵的型号为YB1-40/16 压力6.3MPa 转速960r/minYB1-40 容积效率为 0.92； YB1-16 容积效率为

8、0.88 ； 双泵同时输出时的最大流量为： qp=(169600.88+409600.92)1000L/min=48.845L/min此泵为叶片泵，取总效率=0.75电动机的功率为Pp=ppqp/=3537.2W2 液压元件及辅助元件的选择序号名称通过流量qmax(L/min)型号额定流量q/Lmin-1额定压力P/MPa1过滤器38.4WU-63180632过滤器15.34WU-16180163溢流阀13.086YF-L10B400.574溢流阀35.33YF3-10B630.56.305三位四通电磁换向阀99.7SWH-G03-20(10)-LS12031.56两位两通电磁换向阀99.7S

9、WH-G03-20(10)-LS12031.57调速阀0.4142FRM1021/2L0231.58单向阀35.33I-63636.39单向阀13.5I-25256.310双联叶片泵48.83YB1-40/1648.836.3(1)油箱容积根据液压泵的流量计算，取体积V=（57）qp，即V=342L(2)此系统油管取内径为20mm钢管（雷诺数2320）六：液压系统的性能验算1：压力损失及其调定压力的确定由于工进时需要的流量小，而且油液的流动速度小，主要压力损失为调速阀两端的压降，此时功率损失最大；可选择快退或快进为依据来计算溢流阀的调定压力。若选快退时为依据计算溢流阀的调定压力油管截面积：A管

10、=（20210-6/4）m2=3.1410-4m2液压缸速度：V快退=qp /A2=48.8310-3/（6075.4010-4）m/s=0.108m/s油液在进油管中的流速为：V=qp /A管=48.8310-3/603.1410-4m/s=2.59m/s若选快进时为依据计算溢流阀的调定压力油管截面积：A管=（20210-6/4）m2=3.1410-4m2液压缸速度：V快进=qp /A1=48.8310-3/（6078.5410-4）m/s=0.104m/s油液在进油管中的流速为：V=qp /A管=48.8310-3/603.1410-4m/s=2.59m/s（1）由上可知快进和快退的沿程压

11、力损失相同若系统采用N32型液压油，取室温20，=1.010-4m2/s。所以有：Re=Vd/v=2.590.02/1.010-4=5182320，管中为层流，阻力损失系数=75/Re=0.145 取进 回油管长度均为2m，油液密度为=890kg/m3，进油管中沿程压力损失为：P=lv2/2d=43284Pa=0.043MPa (2) 局部压力损失局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失，前者去沿程压力损失的0.1.后者则与通过阀的流量大小有关，若阀的额定流量和额定压力损失为qn和pn，通过的流量为q时的压力损失为pv且pv=pn（q/qn）2 ，对于快退和快进，通

12、过压力阀的流量很小，因此可以忽略不计。对于快退时回油油路上的流量为q回=qp（A1+A2）/A2=99.7L/min所以回油管中流速为v=q回10-3/（60A管）=5.29m/sRe=Vd/v=5.290.02/1.010-4=10582320(层流)，=75/Re=0.071所以回油路上压力损失为P回=lv2/2d=88415pa=0.088MPa对于快进时回油油路上的流量为q回=qpA2/A1=46.88L/min所以回油管中流速为v=q回10-3/（60A管）=2.49m/sRe=Vd/v=2.490.02/1.010-4=4982320(层流)，=75/Re=0.151所以回油路上压

13、力损失为P回=lv2/2d=41662Pa=0.042MPa（3）总的压力损失快退时：P2=p+(A2+A1)P回/A2=(0.043+0.0043)+153.94(0.088+0.0088)/75.40即P2=0.245MPa快进时：P1=p+A2P回/(A2+A1)=(0.043+0.0043)+75.40(0.042+0.0042)/153.94即P1=0.070MPa比较快进与快退时的压力损失可取较大值，即 P2=0.245MPa（4）压力阀的调定值大流量泵的溢流阀调定值应略大于快退时需要的压力与压力损失P2之和，所以p=（0.130+0.245+0.3）MPa=0.675MPa小流量泵的溢流阀调定值应略大于工进时需要的压力与压力损失P2之和，所以p=（3.945+0.245+0.3）MPa=4.49MPa2：系统的发热量(1)系统的发热量H=P（1-），若取H=Pmax，则则H=Pmax=0.0899kw(2)系统的温升 t=H/hA当油箱的三边长之比在1:1:1:和1:2:3范围内时，散热面积A=0.065V2/3 当自然通风良好时，h=0.015kW/(m2/)A=0.0653422/3=3.18m2温升t=（0.0899/0.0153.18）=1.91，因为室温为20，所以系统温度为20.91，没有超出允许范围。