液压技术课程设计.docx

1、液压技术课程设计西安广播电视大学机械设计制造及其自动化专业（本科）液压气动技术课程设计题目拉床的液压动力滑台的液压系统姓 名 学 号 指导教师 办学单位 西安电大直属三分校日 期 2012年 4 月机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书编号： 课程名称： 液压气动技术课程设计 办学单位： 设计题目拉床的液压动力滑台的液压系统设计学生姓名一、课程设计目的与要求：课程设计目的：为了将所学的液压气动技术应用到实际生产过程中。本设计主要围绕拉床的液压动力滑台的液压系统设计，以加强对液压控制系统的深入了解。最终，用所学的液压气动技术来解决实际问题。本课程的学习目的在于使我们综合运用液压与气压传动课程及

2、其它先修课程的理论知识和生产实际知识，进行液压传动的设计实践，使理论知识和生产实际知识紧密结合起来，从而使这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。通过设计实际训练，为后续专业课的学习、毕业设计及解决工程问题打下良好的基础。课程设计要求：设计一台拉床的液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载FL=30000N，机床工作部件总质量m=2000kg，快进、快退速度均为5m/min，工进速度在50200mm/min范围内可无级调节。滑台最大行程6000mm，其中工进的行程是2000mm，往复运动加减速时间0.2s，滑台采用平导轨，其静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，滑台要求完成“快进工进

3、快退停止”的工作循环。二、课程设计内容：(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；(6) 设计液压系统原理图1张；(7)设计油箱工作图和液压缸工作图各1张(8) 编制设计计算说明书1份三、课程设计进度安排2012-3-182012-3-28：选设计题目；2012-3-282012-4-03：收集所选设计题目的资料；2012-4-032012-4-15：绘制图纸；2012-4-152012-4-28：编写课程设计正文；2012-4-28： 提交课程设计。指导教师签字办学单位意见教学班负责人签字、

4、分校盖章_年 月 日拉床的液压动力滑台的液压系统设计一、液压系统的设计要求5二、工况分析 51、负载分析 52、确定液压缸的主要参数7三、拟定基本回路 91、选择各基本回路92、绘制液压系统原理图10四、选择液压元件101、液压泵和驱动电机 102、阀类元件 123、辅助元件 134、油管 145、油箱 14五、液压系统性能验算 141、液压系统压力损失估算142、温升验算 16六、绘制工作图16参考文献 17一、液压系统的设计要求设计一台拉床的液压动力滑台的液压系统。已知参数：切削负载FL=30000N，机床工作部件总质量m=2000kg，快进、快退速度均为5m/min，工进速度在50200

5、mm/min范围内可无级调节。滑台最大行程6000mm，其中工进的行程是2000mm，往复运动加减速时间0.2s，滑台采用平导轨，其静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数fd=0.1，滑台要求完成“快进工进快退停止”的工作循环对拉床液压动力滑台的液压系统的基本要求是：1、为完成拉削工件的任务，要求液压缸缸驱动动力滑台实现“快速进给工作进给快退原位停止”的工作循环。2、液压系统功率大，空行程和加压行程的速度差异大，因此要求功率利用合理。3、拉床的液压动力滑台液压系统对工作平稳性和安全性要求较高。二、工况分析1、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=30000N (2) 摩

6、擦负载Ff：拉床的工作部件对动力滑台的压力Fn=mg=20009.81=19620N 静摩擦负载Ffs=Fnfs=196200.2=3924N动摩擦负载Ffd=Fnfd=196200.1=1962N(3) 惯性负载Fm 重力G=mg=20009.81=19620N 重力加速度g=9.81m/s2 833.3 N根据以上计算，可得各工作阶段的液压缸负载如下表1所示 表1 液压缸各工作阶段的负载工况负载组成负载值（N）启动F= Fnfs3924加速F= Fnfd+mv/t1962+833.3=2795.3快进F= Fnfd1962工进F=Fnfd+FL1962+30000=31962快退F= Fn

7、fd1962按表1数据画出负载循环 图1 负载图根据给定的快进、快退速度及工进时的速度范围，画出速度循环图2如下： 图2 速度图2、确定液压缸的主要参数：参考书上（第145页）表9-3各类液压设备常用的工作压力，选液压系统工作压力P1=3MPa，动力滑台要求快进、快退速度相等，选用单活塞杆液压缸，快进时采用差动连接。取液压缸无杆腔面积A1与有杆腔面积A2之比为2：1，即活塞杆直径d与液压缸缸体内径直径（活塞直径）D有：d=0.707D，为防止铣削完后，滑台产生前冲现象，液压缸回油路上应有背压P2，取P2=0.6MPa从负载图上可知，工进时有最大负载，按此最大负载求液压缸尺寸：P1A1= A1=

8、2 A2液压缸效率m=0.95A1=10-6m2=124.610-4 m2 D=0.126m活塞杆直径d=0.707D=0.7070.126m=0.089m按GB2348-80圆整就近取标准值：D=130 mm d= 90 mm确定了液压缸结构尺寸，就可以计算在各工作阶段中压力、流量和功率，列于表2 表2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率工况负载F(N)进油腔压力P1(MPa)回油腔压力P2(MPa)输入流量Q(m3S-110-3)输入功率P(kw)计算式快进（差动）启动39240.650P1=(F/m+A2P)/(A1-A2)Q=(A1-A2)v1P=P1Q加速2795.30.94P1

9、+P恒速19620.8(P=0.03)0.000530.43工进319626.860.60.000342.33P1=(F/m+A2P2)/A1Q=A1v2P=P1Q快退启动39240.600P1=(F/m+A1P2)/A2Q=A2v3P=P1Q加速2795.31.570.6恒速19621.430.60.000580.83依据表2的计算结果，画工况图3如下： 图3 液压缸工况图三、拟定基本回路从已知条件可知，液压系统应该具有快速运动、换向、速度换接和调压、卸荷等回路。为了提高液压系统的效率，可选择变量液压泵或双泵供油回路，此处选用双泵供油。1、选择各基本回路：（1）双泵供油回路：有低压大流量泵和

10、高压小流量泵。液压缸快速运动时，双泵供油；工作进给时，高压小流量泵供油，低压大流量泵卸荷，由溢流阀调定系统工作压力。（2）快速运动和换向回路：采用液压缸差动连接实现快速运动，用三位五通电液阀实现换向，并实现快进时，液压缸的差动连接。（3）速度换接回路：为提高换接的位置精度，减小液压冲击，采用行程阀与调速阀并联的转换回路。同时，电液换向阀的换向时间可调，保证换向过程平稳。（4）卸荷回路：在双泵供油回路中，用卸荷阀（外控顺序阀）实现低压大流量泵在工进和停止时卸荷。（5）滑台工进时，液压缸的进、回油路互通，不能实现工进，应在换向回路中串联单向阀a，将进、回油路隔断。（6）为了实现液压缸差动连接，应在

11、回油路上串接一个液控顺序阀b，阻止油液流回油箱。（7）滑台工进后应能自动转为快退，应在调速阀出口处接压力继电器d（8）为防止空气进入液压系统，在回油箱的油路上接一个单向阀c2、绘制液压系统原理图液压系统原理图如图4所示，见附页四、选择液压元件1、液压泵和驱动电机：（1）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6.86MPa，取进油路压力损失为0.8MPa，压力继电器的动作压力比系统最大工作压力高0.5MPa。据此，高压小流量泵的最大工作压力Pp=6.86+0.8+0.5=8.16MPa从工况图中可知：液压缸快进、快退时的最大压力为1.57MPa，取进油路压力损

12、失为0.5MPa，则低压大流量泵的最大压力PP1=1.57+0.5= 2.07MPa（2）两泵同时供油的最大流量为0.6760L/min，取泄漏系数KL=1.05，则两泵合流时的实际流量Qp=1.050.6760= 42.21L/min（3）溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时液压缸的流量为0.00034601000L/min=20.4L/min，高压小流量泵的流量=3+0.5=3.5L/min 根据以上压力、流量查产品样本，选定双联叶片泵型号为：PV2R12-6/26，排量分别为6mL/r和41mL/r，生产厂家：上海日颖液压成套设备有限公司PV2R12-59+12R-F-RRX型号说

13、明大泵排量小泵排量旋转方向（从轴端看）安装方式吸油口方向大泵出口方向（从轴端看）小泵出口方向（从轴端看）双联定量叶片泵（高压型）参照规格表参照规格表R:顺时针方向（标准）L:逆时针方向F：法兰式L：脚座式无标记：向上（标准）D：向下R：向右L：向左无标记：向上（标准）D：向下R：向右L：向左无标记：左上45（标准）X：右上45Y：右下45Z：左下45规格表型号最高使用压力MPa大泵排量m/rev小泵排量m/rev配管尺寸（PT）转数rpm重量kg最高额定入口出口（小）出口（大）最大最小法兰型脚座式PV2R1221*1617.5*1641,4753,59656,8,1012,1417,1923,

14、25*3121/23/418007502530PV2R1321*1617.5*1676,9411631/211/418007504656当液压泵转速n=940r/min时，液压泵的理论流量=(6+41)940/1000=44.18L/min取液压泵的容积效率=0.9，则液压泵的实际输出流量为Qp=44.180.9=39.76L/min查液压缸工况图，可知，液压缸快退时，所需功率最大。液压泵工作压力为1.43MPa，流量为34.8L/min，取液压泵的总效率p=0.75，则驱动电机的功率P=1.11kw查电机样本，选Y100L-6型三相异步电动机，功率为1.5kw，转速940r/min2、阀类元

15、件按阀类元件在工作中的最大工作压力和通过该阀的实际流量，选择该阀的规格型号。（1）溢流阀的选择：直动式溢流阀响应快，宜作安全阀。先导式溢流阀启闭特性好，调压偏差小，常用作调压阀、背压阀。先导式溢流阀的最低调定压力在0.51MPa范围内。溢流阀的流量应按液压泵的最大流量选取，其最小稳定流量为额定流量的15%以上。PV2R12-6/26型双联叶片泵的额定流量=（6+41）9400.9/1000=39.76L/min，所以，溢流阀可能的最大溢流量=39.76L/min，选用广州市明欣液压元件有限公司的RV-04T-3型先导式溢流阀，该阀的额定流量为50L/min（2）流量阀的选择：中、低压流量阀的最

16、小稳定流量为50100mL/min，高压流量阀为2.520L/min，此数值应满足执行元件最小运动速度的要求。最小工进速度要求是50mm/min，液压缸活塞面积=（130/2）2=13266.5mm2，最小流量=5013266.5=663325mm3/min=0.663325L/min，最大工进速度要求是200mm/min，最大流量=20013266.5=2653300mm3/min=2.6533L/min，选用广州市明欣液压元件有限公司的FKC-G02型调速阀，规格型式号码最高使用压力(bar)最大流量(L/min)流量调整范围(L/min)重量(kg)FKC-G0270202:0.05-2

17、4:0.05-41.2FKC-G03302.0FKC-G02201.2FKC-G03302.0使用说明铭版上10等到份的刻度，每格的流量皆相同。FKC推杆型之转子接于机械的推杆上可移动的往返，达到二次调整及开闭的功能。FNC平面型及F(C)S电磁式只能一次调整速。外型尺寸图FKC-02FNC-02FKC-03FKC-03-LFNC-03-R该阀的流量调节范围是0.0520L/min，能够工作满足要求。（3）换向阀的选择：按通过换向阀的实际流量选定阀的规格。中、小流量时，可用电磁换向阀，流量较大时，应选用电液换向阀或插装式锥阀，根据系统需要选择三位换向阀的中位机能。快进时，由于是差动连接，所以，

18、通过换向阀的最大流量=39.762=79.52L/min，故选择35DYFY-E10B型三位五通电液阀，该阀的额定流量=80L/min，额定压力=16MPa，额定压降0.5MPa。3、辅助元件按辅助元件在油路中的最大压力和实际流量，选出元件的规格型号，如表3： 表3 元件的型号及规格序号元件名称估计通过流量L/min额定流量L/min额定压力MPa额定压降MPa型号、规格1双联叶片泵5.1+2217.5PV2R12-6/262三位五通电液阀54.280160.535DYF3Y-E10B3行程阀5063160.3FKC-G02单向行程调速阀Qmax=100L/min4调速阀0.50.052016

19、5单向阀6063161.26单向阀2563160.2AF3-Ea10BQmax=80L/min7液控顺序阀2563160.3XF3-E10B8背压阀0.56316YF3-E10B9溢流阀55016RV-04T-310单向阀2563160.2AF3-Ea10BQmax=80L/min11滤油器3063160.02XU-J63X8012压力表开关16KF3-E3B3测点13单向阀606316P1+P1+Pe=3.75+0.5()2+0.5+0.5=4.75MPa（3）快退：快退时，进油路通过单向阀10的流量为22L/min，通过换向阀2的流量为27.1L/min；回油路上通过单向阀5，换向阀2和单

20、向阀3的流量相同，均为57.51L/min，进油路上总压力损失为Pv1 =0.2()2+0.5()2=0.082MPa回油路总压力Pv2 =0.2()2+0.5()2+0.2()2=0.592MPa则快退时，液压泵的工作压力Pp=P1+Pv1=1.5+0.082=1.582MPa此值为卸荷顺序阀的压力调定值。2、温升验算：以工进时消耗的功率计算温升。工进时液压缸的有效功率Pe=Fv2=0.11kw工进时，双泵供油的输出功率应分别计算。低压大流量泵输出功率P1=Pp2QP2此时低压大流量泵的压力为卸荷阀的调定压力，其值为P=Pn()2=0.3()2=0.037Mpa，则Pp2=P高压小流量泵工作

21、压力Pp1=4.75Mpa，流量Q1=5.1L/min，因此总输入功率PpPp=0.556kw则发热功率P= Pp -Pe=0.556-0.11= 0.446 kw油箱散热面积A=6.5=6.5=2.91m2取散热系数K=9W/m2温升T=103=17温升在允许范围，可不设冷却装置。六、绘制工作图油箱图和液压缸图等见附页。参考文献1.齐小杰主编 汽车液压、液力与气压传动技术 北京：化学工业出版社，2004.122.姜佩东主编，液压与气压技术。北京：高等教育出版社，20003.薛祖德主编，液压传动，北京：中央广播电视大学出版设，19984.陈家瑞主编。汽车构造。北京：人民交通出版社，20025.成大先主编。机械设计手册。北京：化学工业出版社，2002