液压传动设计

-1-一．设计任务书1、设计依据：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：采用水平放置的平导轨，动力滑台可随时在任意位置停止。技术参数如下：静摩擦力系数：sf=0.2；动摩擦力系数：df=0.1；工进速度：rv=0.045minm；移动部件总重：11000GN；快退、快进的速度：123.5minmvv；工进行程：2150mml;快进行程：1200mml；加、减速时间0.25ts。切削力：25000tNF；2、设计任务及要求对执行元件工况分析，确定液压系统，对系统中执行元件作选择的计算，对控制元件作出选择说明并绘制液压系统图及系统中主要液压元件配置表。1.递交设计计算说明书。（不少于3000字）2.一张液压系统图，其中明细表内列出元件名称及型号。3.注意说明书格式。-2-二．工况分析液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数的依据。（1）运动分析根据设计要求，运动循环图如下：（2）负载分析因导轨为水平放置，若不考虑切削力引起的倾覆力矩对导轨摩擦力的影响，需要考虑的机械负载为：静摩擦力：110000.22200fsGfsNF动摩擦力：110000.11100fdGfdNF惯性负载：aGvmagtF（29.81gms;t为初末速度差）110003.52629.810.2560N-3-液压缸各运动阶段负载表运动阶段计算公式机械负载/N启动/fsmFF2444加速()/fdamFFF1513快进/fdmFF1222工进()/fdtmFFF29000快退/fdmFF15130.9m（油缸机械效率）三．绘制油缸的负载图和速度图根据液压工况负载绘制出负载图和速度图-4-四．确定液压缸的执行元件参数，绘制工况图1、初选液压缸的工作压力根据液压设备的类型，查表确定油缸的工作压力1p为4MPa,油缸背压力2p为0.6MPa。2、液压缸主要参数可根据油缸的结构和连接方式，计算油缸的面积，油缸直径D和活塞杆直径d计算出后按标准予以调整，然后计算油缸的面积：为简单方便决定采用单杆活塞式液压缸，初步决定选用差动快进回路。由于要求快进快退的速度相等，取12vdD液压缸的最大负载发生在工进阶段，据此来计算液压缸内径，由式：2124429000147(40.6)(10.5)()(1)vFDmmpp1114710422dDmm查表由公式得：221169634ADmm2222()84904ADdmm3、液压缸各工况的压力、流量和功率的计算（1）工进时油缸需要的流量xQ（L/min）410xsQAVA—工进时油压作用面积2cmsV—工进时油缸的速度/minmm-5-（2）快进时油缸需要的流量Q快进（L/min）差动连接时：412()10QAAV快进快进12AA、—油缸活塞腔、活塞杆截面积2cmV快进—油缸快进时的速度/minmm（3）快退是油缸需要的流量Q快退（L/min）4210QAV快退快退V快退—油缸快退时的速度/minmm（4）工进时油缸的压力2211xFPAPA2P—工进时回油腔的背压，可按表选取：系统类型背压力(MPa)回油路上有节流阀的调速系统0.2-0.5回油路上有背压式调速阀的进给系统0.5-1.5采用辅助泵补油的闭式回路1-1.5（5）快进时的油缸压力2112FAPPAAF—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的推力，P—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的压力。（6）快退时油缸的压力''1212FAPPA-6-'F—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的推力，'1P—分别表示快速启动、加速、快进时油缸的压力。液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值工作状况负载F/N回油压力2/pMPa进油压力2/pMPa输入流量//minQL输入功率/Pkw计算公式快进差动启动244400.37——2112FAppAA121()QAAv11PpQ加速15131.140.75——恒速12220.6429.720.311工进290000.63.10.380.0192211FpApA12QAv1PpQ快退启动244400.41——''1212FAppA21QAv22PpQ加速15130.61.41——恒速12221.3629.70.679注：取差动快进时油液从有杆腔到无杆腔的压力损失0.5pMPa4、绘制各工况图-7-五．拟定液压系统1、选择液压回路（1）调速回路这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调速形式。为了解决进口节流调速回路在孔钻通时的滑台突然前冲现象及增加运动平稳性，回油路上要设背压阀，由于液压系统选用了节流调速的方式，系统中油液采用开式回路。（2）供油方式从工况图中可以看到，在这个液压系统的工作循环内，液压缸交替地要求油源提供低压大流量和高压小流量的油液。快进与工进速度比也是流量比3.5/0.015=78，若采用单个定量泵供油，则工进时溢流损失过大，系统效率下降，宜选用国内比较成熟的产品——双联式定量叶片泵作为油源。（3）快速回路因为设计要求快进快退速度相等，为使结构简单，并尽量减小油泵的流量，同时采用差动连接和双泵供油两种快速回路来实现快进。（4）速度换接回路由于快进转为工进时的速度变化很大，为速度转换平稳，防止冲击和震动，选用二位二通机动换向阀来实现快进和工进的转换。利用二位二通机动换向阀通断前后系统压力的变-8-化控制液控顺序阀来切断差动回路，二位二通机动换向阀的通断由工作台的撞块来控制。（5）换向回路为了保证换向平稳起见，可采用电液换向阀式换向回路，因为是差动连接，换向阀必须是三位五通电液换向阀，以获得不同的回油方式。2、液压系统合成将选定的基本回路组合起来，增添隔离差动回路的单向阀7，防止停机时空气侵入系统的单向阀2等，可组成如下图，为了测量小泵溢流阀、大泵卸荷阀、背压阀及液压缸出口处压力，设置123,,ppp三个测压点，并选用多路压力开关，使用一个压力表就能测量个点的压力。-9-电磁铁动作表电磁铁动作1YA2YA行程阀快进+--工进+-+快退-++制动---六.确定油泵的容量和电机功率1、油泵的工作压力与流量计算进油路的压力可取23/0.3pkgfcmMPa，泵的工作压力maxpppp，其中maxp—泵工作所需的最大油压2(/)kgfcm，泵的流量maxpQQ，其中maxQ—泵工作所需最大流量（/minL）—漏油系数，（取系统漏油系数为1.15），沿程总压力损失0.5pMPa，调速阀压降0.5MPa,可得泵的工作压力和流量如表所示：液压泵工作压力和流量表工作阶段计算公式溢流阀溢流量（1/minL）液压泵输出压力（MPa）液压泵输出流量（1/minL）差动快进1pppp1ppyqqq01.1434.18工进33.63.45快退01.934.16注：取溢流阀的最小溢流量：3/minyqL根据上表可知：-10-快进、快退是的大小泵同时供油：1234.16/minppqqL工进时的小泵单独供油：13.45/minpqL去溢流阀调整压力比泵的工作压力高0.5MPa,则小泵溢流阀调整压力为：1(3.60.5)4.1YppppMPaMPa大泵卸荷阀调整压力应大于快退压力，即：(1.90.5)2.4xppppMPaMPa取压力储备25%，则小泵的额定压力为：111.251.254.15.1pnYppMPa根据上述讨论产品样本，选定液压泵型号为：1YB—4/16;额定压力：6.3MPa；额定转速：960r/min；容积效率：0.9；双泵总效率：0.75p，则小泵额定流量314109600.9/min3.46/min3.45/minpnqLLL大泵额定流量3236109600.9/min31.1/minpnqLL大小泵流量和12(3.4531.1)34.5634.16/minpnpnqqL能够满足快进、快退要求。2、电动机选择首先分别计算各工作阶段的电机功率快进阶段大小泵同时供油6311213()1.141034.56100.88600.7510ppppqqPkw电机工进阶段工进阶段为小泵供油，大泵卸荷。取大泵卸荷压力20.3ppMPa-11-6363112223()4.1103.46100.31031.1100.52600.7510Ypppppqpqpkw电机快退阶段快退阶段为大小泵同时供油。有31233()1.934.56101.46600.7510pppppqqPkw电机由于总功率不大，按功率选择电机。查表选用型号为Y100L-6的电机。额定功率1.5kw。满载转速940r/min,满足使用要求。七.其他控制元件的选择1、控制阀根据各液压元件在工作中的最高压力和最大流量，可以选定各元件的规格型号。为统一起见，所有阀额定压力都选6.3MPa，额定流量则根据各元件的最大流量选定。由于快退时三位五通换向阀的流量为泵流量的两倍，达34.56*2=69.12L/min,若选用40L/m的规格，压力损失过大，故选用80L/m的，期于阀的选用与次类似。由于本系统决定采用集成块配置，故全部选用板式元件。如表7.12、油管直径因为采用的集成块配置，内油路由集成块内的孔道实现，只须根据液压阀连接油口的尺寸决定钻孔直径。集成块与液压缸的外油管根据最大流量计算如下：（取V=3m/s）3max4434.61015.6603qdmmv查样本，选用内径15mm，外径19mm的10号冷拔钢管，壁厚-12-为2mm。取10号钢的许用应力50MPa，以溢流阀的调整压力作为油管的工作压力，则强度为max4.1150.61522250Pdmm故强度够。3油管容量本系统为中低压系统，取油箱容积V为额定流量的6倍，则629.7178.2VL液压元件明细表（7.1）序号元件名称最大流量L/min1型号额定流量L/min1额定压力MPa额定压降MPa1双联叶片泵34.614/16YB31.16.3-2单向阀34.6I-40B406.30.23三位五通电液阀69.235DY-63BY806.30.24二位二通行程阀69.222C-63B806.30.25调速阀0.38Q-10B0.0456.30.26单向阀69.2I-80B806.30.27单向阀29.7I-40B406.30.28顺序阀0.2XY-10B106.30.29背压阀0.2B-10B106.3-10溢流阀31.1140YB406.30.211单向阀31.1I-40B406.30.212溢流阀3.46110YB106.3-13滤油器34.632100XUB326.30.3-0.614压力表开关-K-6B-6.3-15压力继电器-163DPB-6.3--13-八.液压系统性能验算1、压力损失及调定压力的确定因为快退时，油管中油液的流量最大，故只需验算快退时的压力损失。管内雷诺数计算管内液压油的流速为max24qvd进油路流速32434.56100.07/600.105vms回油路流速32469.12100.41/600.06vms拟选用HL-32普通液压油，设环境温度为250C，从产品手册查得油的黏度为622710/ms进油路雷诺数为Revd=272回油路雷诺数为Re=911进回油路的雷诺数都小于临界值2300，可见管内为层流。沿程压力损失进油路211.62LvpMPad