液压设计-设计一台校正压装液压机的液压系统

目录前言：设计任务书……………………………………………………………3一.工况分析……………………………………………………………………6二.负载循环图和速度循环图的绘制………………………………7三．拟定液压系统原理图1.确定供油方式…………………………………………………………………82.调速方式的选择…………………………………………………………………83.液压系统的计算和选择液压元件…………………………………………94.液压阀的选择………………………………………………………………116.液压油箱容积的确……………………………………………………………127.液压缸的壁厚和外径的计算……………………………………………128.液压缸工作行程的确定……………………………………………………129.缸盖厚度的确定……………………………………………………………1210.最小寻向长度的确定………………………………………………………1311.缸体长度的确定………………………………………………………13四．液压系统的验算1.压力损失的验算……………………………………………………………132.系统温升的验算…………………………………………………………153.螺栓校核……………………………………………………………16五．设计总结……………………………………………………………17六.参考文献……………………………………………………………18设计任务书一、设计的目的和要求：㈠设计的目的液压传动课程设计是本课程的一个综合实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的：1.巩固和深化已学知识，掌握液压系统设计计算的一般方法和步骤，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题能力；2.正确合理地确定执行机构，选用标准液压元件；能熟练地运用液压基本回路、组合成满足基本性能要求的液压系统；3.熟悉并会运用有关的国家标准、部颁标准、设计手册和产品样本等技术资料。对学生在计算、制图、运用设计资料以及经验估算、考虑技术决策、CAD技术等方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平。㈡设计的要求1.设计时必须从实际出发，综合考虑实用性、经济性、先进性及操作维修方便。如果可以用简单的回路实现系统的要求，就不必过分强调先进性。并非是越先进越好。同样，在安全性、方便性要求较高的地方，应不惜多用一些元件或采用性能较好的元件，不能单独考虑简单、经济；2.独立完成设计。设计时可以收集、参考同类机械的资料，但必须深入理解，消化后再借鉴。不能简单地抄袭；3.在课程设计的过程中，要随时复习液压元件的工作原理、基本回路及典型系统的组成，积极思考。不能直接向老师索取答案。4.液压传动课程设计的题目均为中等复杂程度液压设备的液压传动装置设计。具体题目由指导老师分配，题目附后；5.液压传动课程设计一般要求学生完成以下工作：⑴设计计算说明书一份；⑵液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）。二、设计的内容及步骤设计内容1.液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图；2.进行方案设计和拟定液压系统原理图；3.计算和选择液压元件；4.验算液压系统性能；设计步骤以一般常规设计为例，课程设计可分为以下几个阶段进行。1.明确设计要求⑴阅读和研究设计任务书，明确设计任务与要求；分析设计题目，了解原始数据和工作条件。⑵参阅本书有关内容，明确并拟订设计过程和进度计划。2.进行工况分析⑴做速度-位移曲线，以便找出最大速度点；⑵做负载-位移曲线，以便找出最大负载点。液压缸在各阶段所受的负载需要计算，为简单明了起见，可列表计算；工况计算公式缸的负载F缸的推力F/ηcm启动加速快进工进快退注：ηcm——缸的机械效率，取ηcm=0.9⑶确定液压缸尺寸确定液压缸尺寸前应参照教材选择液压缸的类型，根据设备的速度要求确定d/D的比值、选取液压缸的工作压力，然后计算活塞的有效面积，经计算确定的液压缸和活塞杆直径必须按照直径标准系列进行圆整。计算时应注意考虑液压缸的背压力，背压力可参考下表选取。系统类型背压力（MPa）回路上有节流阀的调速系统0.2～0.5回路上有背压阀或调速阀的进给系统0.5～1.5采用辅助泵补油的闭式回路（拉床、龙门刨等）1～1.5⑷绘制液压缸工况图液压缸工况图包括压力循环图（p-s）、流量循环图（q-s）和功率循环图（P-s），绘制目的是为了方便地找出最大压力点、最大流量点和最大功率点。计算过程可列表计算。各阶段压力、流量和功率值工况负载F（N）液压缸计算公式回油腔压力流入流量进油腔压力输入功率快进（差动）启动加速恒速工进快退启动加速恒速3.进行方案设计和拟定液压系统原理图方案设计包括供油方式、调速回路、速度换接控制方式、系统安全可靠性（平衡、锁紧）及节约能量等性能的方案比较，根据工况分析选择出合理的基本回路，并将这些回路组合成液压系统，初步拟定液压系统原理图。选择液压基本回路，最主要的就是确定调速回路。应考虑回路的调速范围、低速稳定性、效率等问题，同时尽量做到结构简单、成本低。4.计算和选择液压组件⑴计算液压泵的工作压力⑵计算液压泵的流量⑶选择液压泵的规格⑷计算功率，选择原动机⑸选择控制阀⑹选择液压辅助元件5.验算液压系统性能⑴验算液压系统的效率⑵验算液压系统的温升6.绘制正式工作图，编制课程设计计算说明书⑴液压传动系统原理图一张（3号图纸，包括工作循环图和电磁铁动作顺序表）⑵整理课程设计计算说明书液压系统原理图的标题栏如下所示：图名比例图号件数设计日期重量共张第张指导日期襄樊学院审核日期三、进度安排按教学计划安排，液压传动课程设计总学时数为1周，其进度及时间大致分配如下：序号设计内容天数（约占比例）1设计准备0.5（约占10%）2液压系统的工况分析，绘制负载和速度循环图0.5（约占10%）3进行方案设计和拟定液压系统原理图1.5（约占30%）4计算和选择液压组件1（约占20%）5验算液压系统性能0.5（约占10%）6绘制正式工作图，编制课程设计说明书0.5（约占10%）7设计总结0.5（约占10%）总计5四.设计题目设计一台校正压装液压机的液压系统。要求工作循环是快速下行→慢速加压→快速返回→停止。压装工作速度不超过5mm／s快速下行速度应为工作速度的８～10倍，工件压力不小于10×103N。一工况分析二、负载分析和速度分析1.工作负载工件的压制抵抗力即为工作负载Fw=10000N：2.摩擦负载静摩擦阻力：0.2200004000fsFN=0.2×10000=2000N动摩擦阻力：0.1200002000fdFN0.1x10000=10003.惯性负载Fa=1000N取液压缸机械效率m=0.9，则液压缸工作阶段的负载值如下表：工况计算公式缸的负载f/N启动加速F=(Ff+Fa)/m2222快速下行F=Ff/m1111慢速加压F=(FfFw)/m12222快速返回F=Ff/m1111二．负载循环图和速度循环图的绘制速度循环图：负载循环图：四、拟定液压系统图1.确定供油方式由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，所以采用限压式变量泵。2.调速方式的选择（1）调速回路因为液压系统功率较小，且只有正值负载，所以选用进油节流调速回路（2）为有好的低速平稳性和负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。（3）速度换接回路和快速回路由于工进速度和快速运动速度相差悬殊，为了换接平稳，选用行程阀控制的换接回路。快速运动通过差动回路来实现。（4）换向回路为了换向平稳，选用电液换向阀。为实现液压缸中位停止和差动连接，采用三位五通阀。（5）压力控制回路采用换向阀式低压卸荷回路，减少了能耗，结构也比较简单。合并后完整的液压系统如图所示：3.液压系统的计算和选择液压元件（1）液压缸主要尺寸的确定1）工作压力P的确定。工作压力P可根据负载大小及机器的类型，来初步确定由手册查表取液压缸工作压力为2MPa。2）计算液压缸内径D和活塞杆直径d.为使液压缸快进和快退速度相等，选用单出杆活塞缸差动连接的方式实现快进，设液压缸两有效面积为A1和A2，且A1=2A2即d=0.707D.为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔背压选择p2取0.6MPa,而液压缸快退时背压取0.5Mpa由工进工况下液压缸的平衡力平衡方程P1A1=P2A2+F,由此可得A1=F/(P1-0.5P2)=72cm2液压缸内径D就为D=14A=9.57cm圆整为10cm由d=0.707D，圆整d=8cm根据手册查表取液压缸内径直径D=100（mm）活塞杆直径系列取d=80（mm）取两液压缸的D和d分别为100mm和80mm。工进时采用调速阀调速，其最小稳定流量qmin=0.05L/min液压缸实际所需流量计算：工进时所需流量：Q1=mVA21=24L/min快速空程时所需流量：Q2=mVA11=240L/min（2）计算液压缸在工作循环各阶段的压力，流量和功率值工况计算公式负载F（KN）回油腔压力p2输入流量进油腔压力p1输入功率P启动加速恒速P1=21122)(AAppAFq1=A1-A2P=P1q122221111P2=P1+0.5--0.501.100.88-0.44工进P1=122ApAFq1=A1v1P=P1q1122220.60.3600~0.28804.020.576~0.720快退加速恒速P1=221ApAFq1=A2v1P=P1q1222211110.50.5--0.14401.79~1.55--0.2880（3）选择液压泵的规格1.液压泵的选择由前面工况分析，由最大压制力和液压主机类型，初定上液压泵的工作压力取为2MPa，考虑到进出油路上阀和管道的压力损失为0.5MPa（含回油路上的压力损失折算到进油腔），则液压泵的最高工作压力为p=(2.5+2.5*25%)=3.125MPa上述计算所得的pP是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力，另外考虑到一定压力贮备量，并确保泵的寿命，其正常工作压力为泵的额定压力的80%左右因此选泵的额定压力nP应满足：pn=p/80%=3.9MPa液压泵的最大流量应为：max()pLqKq式中pq液压泵的最大流量max()q同时动作的各执行所需流量之和的最大值，如果这时的溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量2~3minL。LK系统泄漏系数，一般取1.1~1.3LK，现取1.1LK。max()1.1(70.652.5)80.465minpLLqKqq液压泵的选择：根据以上算得的pq和pP在查阅相关手册《机械设计手册》得：现选用63141YCYB，排量63ml/r，额定压力32Mpa，额定转速1500r/min，驱动功率59.2KN，容积效率92%，重量71kg，容积效率达92%（4）配套电机的选择由前面得知，本液压系统最大功率出现在工作缸压制阶段，这时液压泵的供油压力值为26Mpa，流量为已选定泵的流量值。p液压泵的总效率。柱塞泵为0.80~0.85，取p0.82。选用1000r/min的电动机，则驱动电机功率为3(18.350)18.37(600.82)(10)ppppPqNKW选择电动机1804YM，其额定功率为18.5KW。额定转速为1000r/min4.液压阀的选择根据所拟定的液压系统图，按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。选定的液压元件如表所示六、辅助元件的选择序号元件名称估计通过流量()minL型号规格1斜盘式柱塞泵156.863SCY14－1B32Mpa，驱动功率59.2KN2WU网式滤油器160WU-160*18040通径，压力损失0.01MPa3直动式溢流阀120DBT1/315G2410通径，32Mpa，板式联接4背压阀80YF3-10B10通径，21Mpa，板式联接5二位二通手动电磁阀8022EF3-E10B6三位四通10034DO-B10H-T10通径，压力电磁阀31.5MPa7液控单向阀80YAF3-