液壓與氣壓傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、液壓氣動(dòng)課程設(shè)計(jì)院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)： 11機(jī)工A1 姓 名： 孫欣 學(xué) 號(hào)： 20114812079 完成日期： 2014.1.2 目錄一、工況分析·····························二、液壓缸參數(shù)確定······&

2、#183;···················三、液壓系統(tǒng)原理圖··························4、 液壓缸裝配圖·&

3、#183;·························五、系統(tǒng)工況圖與電磁鐵工作表·····················六、液壓動(dòng)

4、力元件選擇·························七、液壓控制元件選擇及計(jì)算······················

5、八、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算·························九、控制電路······················&#

6、183;······十、集成塊設(shè)計(jì)····························十一、個(gè)人小結(jié)·············

7、···············十二、參考文獻(xiàn)····························設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)銑削專用機(jī)床液壓系統(tǒng)，要求其完成的工作循環(huán)是：工件夾

8、緊工作臺(tái)快進(jìn)工作臺(tái)工進(jìn)工作臺(tái)快退工作臺(tái)停止。運(yùn)動(dòng)部件的重力為25000N，快進(jìn)、快退速度為5m/min,工進(jìn)速度為1001200mm/min，最大行程為400mm，其中工進(jìn)行程為180mm，最大切削力為18000N，采用平面導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)f=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.1。一、工況分析1 負(fù)載分析計(jì)算液壓缸工作過(guò)程各階段的負(fù)載。1、切削負(fù)載F(已知)18000N2、摩擦負(fù)載F機(jī)床工作部件對(duì)動(dòng)力滑臺(tái)的法向力為 F=25000N靜摩擦負(fù)載 F= F·f=25000×0.2=5000N 動(dòng)摩擦負(fù)載 F= F·f=25000×0.1=2500N3、慣性負(fù)載 F

9、=ma=(25000/9.8)×(5/60/0.2)=1062.9N 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,可得各工作階段的液壓缸負(fù)載如表所示：表1 液壓缸各工作階的負(fù)載F工況計(jì)算公式負(fù)載值工況計(jì)算公式負(fù)載值啟動(dòng)F= F·f5000工進(jìn)F= F·f+ F20500加速F= F·f+m3562.9快退F= F·f2500快進(jìn)F= F·f2500按表1數(shù)據(jù)可畫出負(fù)載循環(huán)及工進(jìn)時(shí)的速度范圍可畫出速度循環(huán)圖如下:二、確定液壓缸主要參數(shù)根據(jù)液壓元件手冊(cè) P130頁(yè) 表2-31初定液壓缸的工作壓力為p=4MPa。動(dòng)力滑臺(tái)要求快進(jìn)、快退速度相等，選用單桿液壓缸，快進(jìn)時(shí)

10、采用差動(dòng)聯(lián)接。此時(shí)液壓缸無(wú)桿腔面積A與有桿腔面積A之比為2，活塞桿直徑d與活塞直徑D有d=0.707D的關(guān)系。為防止孔鉆通后，滑臺(tái)產(chǎn)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油路應(yīng)有背壓p，暫取p=0.5MP。（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P86，0.20.5MPa） 從負(fù)載循環(huán)圖上可知，工進(jìn)時(shí)有最大負(fù)載，按此負(fù)載求液壓缸尺寸。根據(jù)液壓缸活塞 力平衡關(guān)系可知 pA= A式中： 液壓缸效率，取。 D=0.0828m d=0.707D=0.0828×0.707=0.061m 根據(jù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)將D和d圓整就近取標(biāo)準(zhǔn)值 D=0.0828m=80mm d=0.061m=70mm 故液壓缸的實(shí)際有效面積為： A A活塞桿強(qiáng)度校核

11、：由于活塞桿總行程為180，而活塞桿直徑為70mm,L/d=2.5710，需要進(jìn)行強(qiáng)度校核，由材料力學(xué)中的有關(guān)公式 校核,活塞桿材料選用普通碳鋼。根據(jù)材料許用應(yīng)力表查得=110MPa 由式 得：活塞桿直徑7015.40 故滿足強(qiáng)度條件。根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力、流量和功率： 快進(jìn)階段： 工進(jìn)階段： 快退階段： 流量快進(jìn)階段：q1=v*(A1-A2)=5.90L/min 工進(jìn)階段：q2=v*A1=6.03L/min快退階段：q3=v*A2=19.24L/min功率快進(jìn)階段： P1=p1*q1=208.47kw工進(jìn)階段： P2=p2*q2=

12、410.04kw快退階段：P3=p3*q3=208.43kw工況壓力P/MPa流量q/(L/min)功率P/W快進(jìn)5.90208.47工進(jìn)6.03410.04快退19.24208.43表2 三、擬定液壓系統(tǒng)基本回路 從工況可知，該液壓系統(tǒng)應(yīng)具有快速運(yùn)動(dòng)、換向、速度換接等回路。為提高系統(tǒng)工作效率，我們選擇雙泵供油。 1 選擇各基本回路 雙泵供油回路 雙泵油源包括低壓大流量泵和高壓小流量泵。液壓缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙泵供油，工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵供油，低壓大流量泵卸荷。 快進(jìn)回路 這一回路采用液壓缸差動(dòng)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，用三位四通電磁閥實(shí)現(xiàn)換向，并能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)時(shí)，液壓缸的差動(dòng)聯(lián)接。 工進(jìn)回路 此時(shí)的負(fù)載較大

13、，所以順序閥被打開，大流量泵直接通過(guò)順序閥流回油箱，此時(shí)只有小流量泵工作，接通三位四通電磁換向閥的1YA使得整個(gè)系統(tǒng)形成工進(jìn)回路。 卸荷回路 在雙泵供油的油源回路中，可以利用液控順序閥實(shí)現(xiàn)低壓大流量泵在工進(jìn)和停止時(shí)卸荷。液壓系統(tǒng)原理圖： 四、液壓缸裝配圖五、系統(tǒng)工況圖及電磁鐵工作表：1YA2YA3YA快進(jìn)-+工進(jìn)+-+快退-+原位停止- 六、選擇液壓動(dòng)力元件1、液壓泵和驅(qū)動(dòng)電機(jī) 雙泵供油的兩個(gè)液壓泵的最大工作壓力不同，應(yīng)分別計(jì)算。 液壓缸的最高工作壓力為4.08MPa，取進(jìn)油路壓力損失為0.5MPa（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P86，0.20.5MPa)），據(jù)此可知高壓小流量泵的最大工作壓力為： p4.0

14、8+0.5=4.58MPa 從工況圖中，得液壓缸快進(jìn)、快退時(shí)的最大壓力為2.12MPa。取進(jìn)油路壓力損失為0.5MPa，則低壓大流量泵的最大壓力為： p2.12+0.5=2.62MPa通過(guò)流量表可知，兩泵同時(shí)供油的最大流量為19.24L/min，兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，按漏油10%計(jì)算則兩個(gè)泵的總流量為： Q1.1×19.24=21.164L/min溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)液壓缸的流量為6.03L/min，高壓小流量泵的流量應(yīng)為3+6.03=9.03L/min。根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查產(chǎn)品樣本，選定雙聯(lián)葉片泵型號(hào)PV2R12-6/23。該液壓泵的排量分別為后泵6ml

15、/r和前泵23ml/r，當(dāng)液壓泵轉(zhuǎn)速n=940r/min時(shí)，液壓泵理論流量為30.08L/min，取液壓泵的容積效率 ，液壓泵的實(shí)際流量為 （小流量泵的最低流量） 查液壓缸工況圖可知，液壓缸工進(jìn)時(shí)，所需功率最大。液壓泵工作壓力為4.08MPa，流量為6.03 L/min。則驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為： P=式中：液壓泵總效率，取=0.75。查電機(jī)手冊(cè)選取Y90S-6型電動(dòng)機(jī)，額定功率0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速910r/min七、液壓控制元件的選擇及計(jì)算 1、閥類元件和輔助元件按其在油路中的最大壓力和該元件的實(shí)際流量，選出元件的規(guī)格型號(hào)見表3： 表3序 號(hào)名 稱流量參數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)壓力（Mpa）、功率（kw）型號(hào)及規(guī)

16、格出處1電動(dòng)機(jī)910r/min0.75KWY90S-6機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)Y系列電動(dòng)機(jī)2雙聯(lián)葉片泵32.6/mL.r14MpaPV2R12-6/23機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-893溢流閥63L/min5.08MpaYF3-E10L液壓元件手冊(cè)P214、P2154單向調(diào)速閥0.2-125L/min21MpaFCG03125機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-3395三位四通電磁換向閥60L/min31.5Mpa4WE6HA6XBW110R-50Z4機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-368WE型電磁換向閥6二位三通電磁換向閥60L/min31.5Mpa4WE6EA6XBW110R-50Z4機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-368WE型電磁換向閥7單向閥4

17、0L/min最大25MpaCRG03*-50機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-3618液控順序閥60L/min35MpaDE6DP-XM機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P23-2962、油管計(jì)算 表4 液壓缸的進(jìn)、出流量快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量（L·min）Q =(63.5927.1）/(63.59-28.26) =48.81 Q4.1Q27.1排出流量（L·min）Q =(28.2948.81)/63.59 =21.71Q =(28.260.41)/63.59=0.18 Q =(63.5927.1)/28.26=60.98運(yùn)動(dòng)速度（m·min）v =(27.110)/(63.59-28.26) =7

18、.67v =(0.4110)/63.59 =0.064V =(27.110)/28.26 =9.59管道尺寸的確定： 油管采用鋼管，p=24.57MPa(P>6.3Mpa) ，鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。塑料管一般用在回油管用。管接頭的選用： 液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。 管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封；細(xì)牙螺紋密封性好，用于高壓系統(tǒng)。

19、組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，也可采用紫銅墊圈。5) 管道內(nèi)徑計(jì)算： 其中： q通過(guò)管道內(nèi)的流量v管內(nèi)允許流速見表：液壓系統(tǒng)各管道流速推薦值油液流經(jīng)的管道推薦流速（m/s）液壓泵吸油管0.51.5液壓系統(tǒng)壓油管道36，壓力高，管道短粘度小取大值液壓系統(tǒng)回油管道1.52.6 (1). 液壓泵壓油管道的內(nèi)徑： 取v=4m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：d=5mm,鋼管的外徑 D=10mm，管接頭聯(lián)接螺紋M8×1(2). 液壓泵回油管道的內(nèi)徑：取v=2.4m/s根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：取d=6.3mm,鋼管的外徑 D=10mm，管接頭聯(lián)接螺紋M8×16) 確定油箱 油箱的容量按式估算，其中為經(jīng)驗(yàn)

20、系數(shù)，低壓系統(tǒng)，=24；中壓系統(tǒng)，=57；高壓系統(tǒng)，=1012?，F(xiàn)取=10，得7)管道壁厚的計(jì)算： p管道內(nèi)最高工作壓力 Pa d管道內(nèi)徑 m管道材料的許用應(yīng)力 Pa管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n安全系數(shù)時(shí)，取n=8；時(shí)，取n=6；時(shí)，取n=4。鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa; 液壓泵壓油管道的壁厚液壓泵回油管道的壁厚3、油箱油箱容量按液壓泵的流量計(jì)算，取=7。 V=Q=7×27.1=189.7按GB2876-81規(guī)定，就近選取標(biāo)準(zhǔn)值，V=250L。4、液壓油的選擇：設(shè)系統(tǒng)采用N32液壓油。室溫為20時(shí)，八 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 壓力損失估算由于具體的管路布置尚

21、未確定，壓力損失暫無(wú)法計(jì)算。這里僅對(duì)閥類元件的壓力損失進(jìn)行估算，待管路裝配圖確定后，再計(jì)算管路的沿程和局部壓力損失。壓力損失要按不同工作階段分別計(jì)算。 快進(jìn) 快進(jìn)時(shí)液壓缸差動(dòng)聯(lián)接，可知進(jìn)油路上有單向閥10，其通過(guò)流量為22L/min，電磁換向閥2，其流量為27.1L/min，由于此時(shí)液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)聯(lián)接，故通過(guò)行程閥的流量為48.81L/min，其進(jìn)油路總損失為 = =0.024+0.057+0.18 =0.26MPa 式中：閥的額定壓力損失； 閥的實(shí)際過(guò)流量； 閥的額定流量。回油路上液壓缸有桿腔的油液通過(guò)電液換向閥和單向閥的流量均為21.71L/min，然后與液壓泵供油匯合，通過(guò)行程閥進(jìn)入無(wú)桿

22、腔，據(jù)此計(jì)算出有桿腔與無(wú)桿腔之壓力差 =0.037+0.024+0.18=0.241MPa 工進(jìn) 工進(jìn)時(shí)，進(jìn)油路上電液換向閥的流量為0.5 L/min，調(diào)速閥的壓力損失為0.5MPa；回油路上通過(guò)換向閥的流量為0.24 L/min，背壓閥的壓力損失為0.6MPa，順序閥的流量為0.24+22=22.24 L/min，折算到進(jìn)油路的總損失為 =0.78MPa液壓缸回油腔的壓力為 =0.64MPa考慮到壓力繼電器的動(dòng)作壓力比系統(tǒng)工作壓力高0.5MPa，因此溢流閥的調(diào)定壓力為 =4.75MPa 快退快退時(shí)，進(jìn)油路通過(guò)單向閥的流量為22 L/min，通過(guò)換向閥的流量為27.1 L/min；回油路上通過(guò)

23、單向閥，換向閥和單向閥的流量相同，均為57.51 L/min，進(jìn)油路上總壓力損失為 =0.082MPa回油路總壓力損失為 =0.592MPa則快退階段，液壓泵的工作壓力為 1.5+0.082=1.582MPa此值為卸荷順序閥的壓力調(diào)定值。 溫升驗(yàn)算 以工進(jìn)時(shí)的消耗功率計(jì)算溫升。 工進(jìn)時(shí)液壓缸的有效功率為 =0.018KW雙泵供油在工進(jìn)時(shí)，兩泵的輸出功率應(yīng)分別計(jì)算。低壓大流量泵輸出功率：，此時(shí)大流量泵的壓力為卸荷閥的調(diào)定壓力，其值為 =0.037MPa，則。高壓小流量泵工作壓力4.75MPa，流量為5.1 L/min，因此總輸入功率為=0.556kW則發(fā)熱功率為 =0.538Kw油箱散熱面積 A

24、=2.58溫升 =22.8式中，取散熱系數(shù)K=9W/溫升在允許范圍，可不設(shè)冷卻裝置。 九、電磁換向閥控制電路10、 集成塊設(shè)計(jì)11、 個(gè)人小結(jié)毫無(wú)疑問(wèn)，這是痛苦的兩周，因?yàn)槲也辉敢庹f(shuō)假話，也不愿意敲擊著鍵盤將那些客套話搬上電腦屏幕。當(dāng)然，我也無(wú)意對(duì)著他人訴苦，因?yàn)閷⒄n堂所學(xué)化為專業(yè)所用本就是作為一個(gè)學(xué)生的基本任務(wù)和職責(zé)，在課堂上抱怨著那些紛繁復(fù)雜的理論知識(shí)以及那些晦澀難懂的概念和公式時(shí)自己也曾想過(guò)如果能有那么一次實(shí)驗(yàn)或是一次能夠接觸到具體內(nèi)容的教學(xué)過(guò)程那該多好呢，當(dāng)度過(guò)了最初的抱怨之后我想到了自己當(dāng)初所持的這一想法，學(xué)習(xí)，究其淵藪仍舊是要學(xué)以致用，盡管有些許繁忙，可我到底還是樂(lè)于接受了。當(dāng)小組成立以后自己被一種復(fù)雜的情緒所環(huán)繞著，這是一種既煩惱又興奮的感覺(jué)，煩的是自己又將面對(duì)兩周寢食難安的日子以及許多自己從未遇見過(guò)的難題，惱的是自己還有其他課程的設(shè)計(jì)任務(wù)需要去完成可時(shí)間偏偏只有兩周，興奮的是，我似乎能夠預(yù)見到在課設(shè)結(jié)束之時(shí)，看著自己的報(bào)告書那時(shí)的我會(huì)有多輕松與自豪。懷揣著這種較為復(fù)雜的心情，我踏上