液压与气压传动课程设计二工大

1液压与气压传动课程设计2目录一、课程设计任务书————————————————————————————3二、负载分析———————————————————————————————3三、负载图和速度图的绘制—————————————————————————4四、液压缸主要参数的确定—————————————————————————41.选用液压缸的工作方式2.初选液压缸的工作压力3.计算液压缸的尺寸4.计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量和功率五、液压系统图的拟定———————————————————————————51.供油方式2.调速回路3.速度换接回路4.换向回路的选择5.液压系统原理图六、液压元件的选择————————————————————————————81.确定液压泵的型号2.电动机的功率3.选用阀类元件及辅助元件4.管接头的选用5.油管的选择6.油箱容积的确定七、液压系统的性能验算——————————————————————————10八、液压缸装配图—————————————————————————————11九、液压零件图——————————————————————————————133十、液压集成块设计————————————————————————————16十一、液压总装配图————————————————————————————22十二、参考文献——————————————————————————————22十三、个人小结——————————————————————————————23卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统一、课程设计任务书设计一卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，动力滑台的工作循环是：快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力为21000N，移动部件总重力为10000N，快进行程为100mm，快进与快退速度均为4.2m/min，工进行程为20mm,工进速度为0.05m/min,加速、减速时间为0.2秒，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，动力滑台可以随时在中途停止运动。二、负载分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力。在效率中加以说明。因工件为卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力、导轨摩擦力、惯性力等。导轨的正压力等于动力部件的重力。1.工作负载FL=FG=10000N2.摩擦负载静摩擦负载Ffs=fsFN=0.2x10000N=2000N动摩擦负载Ffd=fdFN=0.1x10000N=1000N3.惯性负载加速Fa1=ma==N=357N减速Fa2==N=353N制动Fa3==N=42N(制动负载数值相比较之下过于小，实际操作中可以忽略不计)反向加速Fa4==N=357N反向制动Fa5==N=357N除此之外，液压缸的受力还有密封阻力、背压力等，故设液压缸的机械效率η=0.9，则液压缸在各个工作阶段的负载如表1。表1液压缸各运动阶段负载表工况计算公式总机械负载F/N启动F=Ffs/η2222加速F=(Ffd+Fa1)/η1507快进F=Ffd/η1111减速F=(Ffd-Fa2)/η720工进F=(Ffd+Ft)/η24444制动————4反向加速F=(Ffd+Fa4)/η1507快退F=Ffd/η1111制动F=(Ffd-Fa5)/η714三、负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F—l）和速度图（v—l）,见图1。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，横坐标以下为液压缸活塞退回时的曲线。图1液压缸的负载图及速度图四、液压缸主要参数的确定1.选用液压缸的工作方式因系统循环要求正向快进和工进，反向快退，且快进、快退速度相等。实现快进快退速度相等有以下几种方法：（1）单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积A1等于有杆腔面积A2的两倍。（2）采用双活塞杆液压缸，因两腔有效面积相等，即可满足快进、快退速度相等的要求。由于差动连接可降低整个系统工作压力，同时可选用更小规格的油泵。而且组合机床对工作压力要求的供油压力并不高，所以选择方案一。4.初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属于机床类。初选同类型组合机床，初定液压缸的工作压力为p=4x106Pa。3.计算液压缸的尺寸快进时液压缸虽然作差动连接，但是接管路中不可避免的存在着压降，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取△p=5x105pa快退时，为了防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，在回油路上设置背压阀，初选背压值p2=8x105pa。5工进时液压缸的推力计算公式为F=A1p1–A2p2=(A1p1–A1/2)p2因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效面积可计算为A1=/（p1–p2/2）=24444/（4-0.8/2）x106=6.79x10-3m2D==X10-2=9.3x10-2m按GB/T2348-1993标准取：D=10cm根据选择快进差动连接的方式，则取无杆腔有效面积A1等于有杆腔有效面积A2的两倍，即A1=2A2。从而确定活塞杆的直径：d=(D)/2=6.57cm按GB/T2348-1993标准取：d=7cm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔面积A1=D2/4=78.5cm2有杆腔面积A2=（D2–d2）/4=40.1cm2按最低工进速度校核液压缸尺寸，查询产品样本，调速阀最小稳定流量qmin=0.05L/min，因工进速度v=0.05m/min为最小速度，则A1≥qmin/vmin=(0.05x103)/(0.05X102)cm2=10cm2上述计算中A1=78.5cm2〉10cm2，满足最低速度要求。4.计算液压缸各个工作阶段的工作压力、流量和功率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中各个阶段的压力、流量和功率。代入计算公式和计算结果如表2所示。表2液压缸各工作阶段的压力、流量和功率工况负载F进油压力pj回油压力pb所需流量q输入功率pNPaPaL/minKW差动快进1111x1057.96x10512.96x10516.10.174工进24444x10533.6x1058x1050.390.021快退1111x10512.42x1055x10516.80.281注：1.差动连接时，液压缸的回油口到进油口之间的压力损失=5x105pa,而pb=pj+;2.快退时，液压缸有杆腔进油，压力为pj,无杆腔回油，压力为pb。由表2可绘制出液压缸工况图，如图2所示。五、液压系统图的拟定1.供油方式供油方式参考同类组合机床，同时根据本题要求。选用双作用叶片泵双泵供油，同时使用调速阀进油调速的开式回路来满足快进、快退和工进的功能。快进或快退时双泵进行供油，工进时，小泵单独供油，同时利用节流阀调速保证工进速度。从提高系统的效率、节约能源的角度考虑，采用单个定量泵的供油方式显然是不合适，所以选用双作用叶片泵作为油源。整个回路采用溢流阀作定压阀，起安全阀作用。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值为pb=8x105pa。6图2液压缸工况图72.调速回路由工况图可知，该系统在工进时速度较慢，需要调节，考虑到系统功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以采用进油节流调速回路。3.速度换接回路采用二位二通电磁阀的速度回路，控制由快进转为工进。由工作台的行程开关发讯控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形式。4.换向回路的选择本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以采用价格比较低电磁换向阀的换向回路。为了便于实现差动连接，换向阀采用一个三位五通电磁换向阀。5.液压系统原理图将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图3所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点并设置多点压力表开关。这样只需一个压力表即能观测各点压力。表3为电磁铁动作表。图3组合机床动力滑台液压系统原理图8表3电磁铁动作表1Y2Y3Y快进+--工进+-+快退-+-停止---六、液压元件的选择1.确定液压泵的型号由表2可知，工进阶段液压缸工作压力最大为33.6x105MPa，由于系统比较简单，所以取进油路总压力损失∑=5x105Pa,则液压缸最高工作压力为pp=p+∑=(33.6+5)x105=38.6x105Pa因此泵的额定压力可取pr≥1.25pp=48x105Pa由表2可知，工进阶段所需流量最小是0.39L/min，设溢流阀最小稳定流量为2.5L/min，则小流量泵的流量应为qp1≥(1.1x0.39+2.5)L/min=2.93L/min9又由快进、快退时最大流量是16.8L/min，则两个泵的总流量应为qp=1.1x16.8L/min=18.5L/min从而得出，大流量泵的流量不得少于qP2≥qp-qp1=(18.5–2.93)L/min=15.57L/min根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB-4/16型的双联叶片泵，其额定压力为6.3MPa，额定转速960r/min。2.电动机的功率系统为双泵供油系统，其中小泵1的电动机选择流量qp1=(4x10-3/60)m3/s=0.067x10-3m3/s大泵2的电动机流量qp2=(16x10-3/60)m3/s=0.267x10-3m3/s差动快进、快退是=时，两个泵同时向系统供油；工进时，小泵1向系统供油，大泵2卸载。下面计算各个阶段所需要的电动机功率P。(1)差动快进差动快进时，大泵2的出口压力油经单向阀后与小泵1汇合，然后经过单向阀2，三位五通阀3，二位二通阀4进入液压缸无杆腔，无杆腔压力P1=pj=7.96x105Pa，查产品目录可知，小泵2的出口压力损失p2=1.5x105Pa。于是，小泵1出口压力Pp1=12.46x105Pa(总效率η1=0.5)，大泵2出口压力Pp2=13.96x105Pa(总效率η1=0.5)。电动机功率P1=Pp1q1/η1+Pp2q2/η2=912W（2）工进考虑到调速阀所需要的最小压力差p1=5x105Pa。压力继电器可靠动作需要压力差p1=5x105Pa。因此，工进时小泵的出口压力Pp1=p1+p1+p2=43.6x105Pa。而大泵2的卸载压力取Pp2=2x105Pa。（小泵1的总效率η1=0.565，大泵2的总效率η1=0.3）。电动机功率P2=Pp1q1/η1+Pp2q2/η2=650W（3）快退类似差动快进分析知：小泵1的出口压力力Pp1=16.9x105Pa(总效率η1=0.5)，大泵2出口压力Pp2=18.4x105Pa(总效率η1=0.51)。电动机功率P3=Pp1q1/η1+Pp2q2/η2=947W综合上述，比较可知，快退时所需功率最大。据此查产品目录，选用Y90L-66封闭式三相异步电动机，电动机功率1.1KW，额定转速940r/min。3.选用阀类元件及辅助元件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的最大流量，可选出这些元件的型号及规格。本系统中所有阀的额定压力都为63x105Pa，额定流量根据各阀通过的流量，确定为10L/min、25L/min和63L/min三种规格，所有元件的型号列于表4中。过滤器按液压泵额定流量的两倍选取吸油用线隙式过滤器。表中序号与系统原理图的序号一致。表4液压元件型号及规格序号元件名称最大通过流量/（L/min)型号1双联叶片泵20YB-4/162单向阀20RVP-8-1-0/0.05MP103三位五通电磁换向阀405WE6E50AW220-50Z44二位二通电磁换向阀402WE6E50AW220-50Z45调速阀0.392FRM5-30B6压力继电器7单向阀20RVP-8-1-0/0.05MP8液控顺序阀16HG03B3-229背压阀4FBF3-6B10直动式溢流阀16DBDS6P-1511单向阀16RVP-8-1-0/0.0