液壓課程設(shè)計(jì)完成版

1、精選文檔目錄一、 設(shè)計(jì)題目2二、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析工況分析31、 工作負(fù)載32、 摩擦阻力43、 慣性負(fù)載44、繪制負(fù)載圖和速度圖4三、初步確定液壓缸的參數(shù)51、初選液壓缸的工作壓力。52、計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸排量6四、液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計(jì)算71、 壓力計(jì)算7（1） 快進(jìn)階段7（2） 工進(jìn)階段7（3） 快退階段82、 流量計(jì)算8（1）、快進(jìn)（恒速）流量8（2）、工進(jìn)階段的流量8（3）、快退（恒速）流量83、 功率計(jì)算8（1）、快進(jìn)（恒速）的功率8（2）、工進(jìn)（最高速度）的功率8（3）、快退（恒速）的功率84繪制液壓缸的工況圖8五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖101、 選擇液

2、壓基本回路102、經(jīng)整理得圖13的液壓系統(tǒng)原理圖112.1、系統(tǒng)各階段工作電磁鐵狀態(tài)。112.2、進(jìn)油回油狀況11六、選擇液壓元件121、 液壓泵的最高壓力計(jì)算122、 液壓泵的流量計(jì)算123、 確定液壓泵的規(guī)格124、 確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電機(jī)的規(guī)格、型號(hào)125、 確定閥類元件及輔件136、 確定油管直徑147、 確定油箱容積158、 確定油液15七、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算151、 驗(yàn)算壓力損失151.1、 閥類元件的壓力損失。151.2、沿程損失計(jì)算161.3、局部阻力損失估算172、 確定系統(tǒng)調(diào)整壓力184、 液壓系統(tǒng)發(fā)熱與散熱計(jì)算184.1、系統(tǒng)的總發(fā)熱量由公式得：194.2、系統(tǒng)的散熱量由

3、公式得：191、 設(shè)計(jì)題目 一臺(tái)銑頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率7.5kw ，銑刀直徑為200mm ，轉(zhuǎn)速350rpm 。要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：快進(jìn)工進(jìn)快退停止；工作臺(tái)用平導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)部件自重G（N）為4000，快進(jìn)快退速度v1（m/min）為4，快進(jìn)行程（mm）為145，工進(jìn)行程（mm）為68，工進(jìn)速度v2（mm/min）為60200，靜摩擦系數(shù)為0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)fd為0.1，啟動(dòng)制動(dòng)時(shí)間t（s）為0.21.設(shè)計(jì)其銑床液壓系統(tǒng)。二、負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析工況分析1、 工作負(fù)載 液壓缸的常見工作負(fù)載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負(fù)載為正，超越負(fù)載為負(fù)。 2、 摩擦阻力， 3、 慣性負(fù)載 ,取液壓缸的機(jī)械效率為0.9

4、工況負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載液壓缸推力/N啟動(dòng)800888.89加速529.58588.42快進(jìn)400444.44工進(jìn)2446.282718.09快退400444.44 4、繪制負(fù)載圖和速度圖 根據(jù)工況負(fù)載和已知速度以及行程，繪制如下所示的速度圖（圖1）和負(fù)載圖（圖2）： 圖1 速度圖 圖2 負(fù)載圖三、初步確定液壓缸的參數(shù)1、初選液壓缸的工作壓力。工作壓力p可根據(jù)圖3由負(fù)載大小來初步確定液壓缸的工作壓力故初步選擇工作壓力為1MP 圖3 按負(fù)載選擇設(shè)計(jì)壓力2、計(jì)算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸排量由于要求設(shè)計(jì)工作臺(tái)的快速進(jìn)退速度相等，故選用差動(dòng)液壓缸，使無桿腔與有桿腔的有效面積為，即桿d和缸D滿足d=

5、0.707D.由圖4取背壓為0.5MPa，回油管路壓力損失。液壓缸無桿腔有效面積： 式中 ； ； 液壓缸內(nèi)徑： 按圖5，將液壓缸內(nèi)徑調(diào)整為63mm活塞桿直徑：d=0.707D=0.70763=44.5mm 按圖5. 將活塞桿外徑調(diào)整為45mm圖5缸的內(nèi)徑和活塞桿外徑系列（GB/T 2348-1993）故液壓缸實(shí)際有效面積為 式中，； 。 四、液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計(jì)算1、 壓力計(jì)算（1） 快進(jìn)階段a、 啟動(dòng)時(shí)，b、 加速時(shí)，c、 恒速時(shí)，（2） 工進(jìn)階段 （3） 快退階段a、 啟動(dòng)時(shí)，b、 加速時(shí)，c、 恒速時(shí)，2、 流量計(jì)算（1）、快進(jìn)（恒速）流量 （2）、工進(jìn)階段的流量

6、 （3）、快退（恒速）流量 3、 功率計(jì)算（1）、快進(jìn)（恒速）的功率 （2）、工進(jìn)（最高速度）的功率 （3）、快退（恒速）的功率 4繪制液壓缸的工況圖由上計(jì)算的壓力、流量以及功率計(jì)算繪制p-l、q-l、P-l工況圖 圖6 液壓缸p-l 圖 圖7 液壓缸 q-l 圖 圖8 液壓缸P-l 圖五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1、 選擇液壓基本回路（1） 該系統(tǒng)流量壓力較小，可采用定量泵和溢流閥組成的供油源，如圖9。（2） 因銑床加工時(shí)有順銑和逆銑兩種方式，故采用單向調(diào)速閥控制的回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖10。（3） 換向回路選用三位四通的“O”型中位機(jī)能的電磁換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸的進(jìn)退和停止，如圖11。（4） 采用二

7、位三通的電磁換向閥實(shí)現(xiàn)液壓缸快進(jìn)時(shí)的差動(dòng)連接，如圖12. 圖9 液壓油源 圖10 調(diào)速節(jié)流回路 圖11 換向回路 圖12 差動(dòng)回路 2、經(jīng)整理得圖13的液壓系統(tǒng)原理圖 圖13 專用銑床液壓系統(tǒng)原理圖 1-單向定量泵 2-溢流閥 3-壓力表 4-單向閥 5-三位四通電磁換向閥 6-液壓缸 7- 兩位三通電磁換向閥 8-單向調(diào)速閥2.1、系統(tǒng)各階段工作電磁鐵狀態(tài)。（1） 當(dāng)銑床快進(jìn)時(shí)，電磁鐵 1YA、3YA工作，2YA不工作。（2） 當(dāng)銑床工進(jìn)時(shí)，電磁鐵1YA工作，2YA、3YA不工作。（3） 當(dāng)銑床快退時(shí)，電磁鐵2YA工作，1YA、3YA不工作。（4） 當(dāng)銑床停止工作時(shí)，電磁鐵1YA、2YA、3

8、YA都不工作。 2.2、進(jìn)油回油狀況 快進(jìn)回路：進(jìn)油：1-4-5-6；回油：7-5 工進(jìn)回路：進(jìn)油：1-4-5-6；回油：7-8-5-油箱 快退回路：進(jìn)油：1-2-4-5-8-7-6；回油：6-5-油箱 卸載回路：1-2-油箱六、選擇液壓元件1、 液壓泵的最高壓力計(jì)算 由工況圖6可知液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在快退階段，即，由于進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為，則液壓泵的最高工作壓力為2、 液壓泵的流量計(jì)算 泵的供油流量按液壓缸的快進(jìn)（恒速時(shí)）階段的流量進(jìn)行估算，由于采用差動(dòng)缸回路的系統(tǒng)，故液壓泵的最大流量為 注：式中 系統(tǒng)所需的流量 系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取1.11.3（由于系統(tǒng)

9、流量較小，故此處取1.1） 液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積， 液壓缸的最大移動(dòng)速度， 3、 確定液壓泵的規(guī)格 根據(jù)系統(tǒng)所需的流量，擬初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為，泵的容積效率，故可算得泵的排量參考值為： 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的型齒輪泵，泵的額定壓力為，泵排量為，額定轉(zhuǎn)速為，容積效率為，總效率為。 算得泵的額定流量為： 4、 確定液壓泵驅(qū)動(dòng)功率及電機(jī)的規(guī)格、型號(hào) 由功率循環(huán)圖8可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為，則液壓泵快退所需的驅(qū)動(dòng)功率為 查圖14得，選用型臥式三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率0.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min。則泵的實(shí)際輸出流量為： 仍能滿足系統(tǒng)各工況對(duì)

10、流量的要求 圖14 YB系列三相異步電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)圖5、 確定閥類元件及輔件 根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如圖所示。序號(hào)名稱通過流量/（L/min）額定流量/（L/min）額定壓力/MPa額定壓降/MPa型號(hào)1定量泵7.517.832.5-CB-B62溢流閥7.51402.50.2YF-L10B3單向閥7.5116250.2CIT-02-044三位四通電磁換向閥6.366160.234DF3-E4B5液壓缸-自行設(shè)計(jì)6二位三通電磁換向閥6.1106.30.223D-10B7單向調(diào)速閥6.16.331.52300時(shí)為紊流，當(dāng)2

11、300時(shí)為層流 故液流狀態(tài)判斷為層流，于是沿程壓力損失為： 式中沿程阻力系數(shù)，它是和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，這里為管壁粗糙度，查圖16得為0.02，由圖17的 管道的長度，此處取液壓油密度，此處取 圖16 圖171.3、局部阻力損失估算 局部阻力系數(shù)，它與局部阻力的形狀有關(guān),此處估取取 液壓油密度 所以得出總壓力損失為: 故此壓力值小于選用泵時(shí)估計(jì)的進(jìn)油路管路壓力損失（），所以選用的液壓泵無需調(diào)整。2、 確定系統(tǒng)調(diào)整壓力 根據(jù)上述計(jì)算可知：液壓泵也即溢流閥的調(diào)整壓力應(yīng)為工進(jìn)階段的系統(tǒng)工作壓力和壓力損失之和 式中 液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。3、 液壓系統(tǒng)效率的估算 液壓系統(tǒng)效率的計(jì)算，主要考慮

12、液壓泵的總效率、液壓執(zhí)行器的總效率及液壓回路的效率。可由下式估算 其中，液壓泵和液壓馬達(dá)的總效率可由產(chǎn)品樣本查得。液壓回路效率可按下式計(jì)算 式中 液壓缸的負(fù)載壓力和負(fù)載流量（輸入流量）的乘積，W； 液壓泵供油壓力和輸出流量的乘積，W。前已取液壓泵的總效率和液壓缸的總效率，則可算得本液壓系統(tǒng)的效率 可見工進(jìn)時(shí)液壓系統(tǒng)效率很低，這主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。4、 液壓系統(tǒng)發(fā)熱與散熱計(jì)算液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，除液壓缸驅(qū)動(dòng)外負(fù)載輸出的有效功率外，其余功率全部以熱的形式損失掉了。其中包括也留的沿程壓力損失、局部壓力損失、各部件的機(jī)械損失和容積損失等。這些損失的能量都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽怯鸵簻囟壬?，從而是油液的物理性能發(fā)生變化，影響液壓系統(tǒng)的正常工作。 4.1、系統(tǒng)的總發(fā)熱量由公式得：4.2、系統(tǒng)的散熱量由公式得： 式中 散熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)可選用推薦值；通風(fēng)很差（空氣不循環(huán)）時(shí)，8；通風(fēng)良好（空氣流速為左右）時(shí)，1420；風(fēng)扇冷卻時(shí)，2025；用循環(huán)水冷卻時(shí)，