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1、沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书1 目录1工况分析 1 2拟定液压系统原理图 2 3液压系统的计算和选择液压元件8 3.1 液压缸主要尺寸的确定43.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格5 3.3 液压阀的选择5 3.4 确定管道尺寸6 3.5 液压油箱容积的确定74液压系统的验算6 4.1 压力损失的验算6 4.2 系统温升的验算8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程
2、设计说明书2 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床的液压系统和设计进给缸，机床进给系统循环为：快进工进快退停止。机床快进快退速度为6m/min，工进速度 30120mm/min,快进行程为 180mm, 工进行程为 50mm，最大切削力为23000N；运动部件总重 15000N，加减速时间为 0.1s，采用平导轨，静摩擦系数0.2，动摩擦系数 0.1。1工况分析首先根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图，如图1.5 所示，然后计算各阶段的外负载并绘制负载图。液压缸所受外负载F 包括三种类型，即afwFFFFFw 为工作负载，对于金属切削机床来说，即为沿活塞运动方向的切削力，在本例中为 23000N
3、；Fa运动部件速度变化时的惯性负载；Ff导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力，对于平导轨可由下式求得RnfFGfFG运动部件重力；FRn垂直于导轨的工作负载，事例中为零；f导轨摩擦系数，本例中取静摩擦系数0.2，动摩擦系数为0.1。求得：Ffs=0.2*15000N=3000N Ffa=0.1*15000n=1500N 上式中 Ffs为静摩擦阻力， Ffa为动摩擦阻力。tvgGFa名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - -
4、 - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书3 g重力加速度；t加速度或减速度，一般t=0.010.5s vt 时间内的速度变化量。在本例中根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载(见表 1.1)，并画出如图 1.5 所示的负载循环图。图 1.5 速度和负载循环图表 1.1 工作循环外负载F(N) 启动、加速F= Ffs+aF4531 快进F=Ffa1500 工进F=Ffa+Fw24500 快退F=Ffa1500 2拟定液压系统原理图(1)确定供油方式NFa1531601.068.915000tvgGFa50100150200250230264v(m/min)18015
5、0045312450050100150200250230180s (mm)F(N)s (mm)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书4 考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。现采用限压式变量叶片泵。(2)调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流
6、阀或调速阀。根据铣削类专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负切削力的能力。(3)速度换接方式的选择本系统采用电磁阀的快慢速换接回路，它的特点是结构简单、 调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差。若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。最后把所选择的液压回路组合起来，即可组合成图1.1 所示的液压系统原理图。图 1.2 液压系统原理图2 YA1 YA3Y A321456789快 进工 进快 退名师资料总结
7、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书5 3液压系统的计算和选择液压元件3.1 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，表1.2 取液压缸工作压力为3MPa。2)计算液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。 由负载图知最大负载F 为 24500N， 按表 1.2可取 P2为 0.5Mpa，cm为 0.95，考虑到快进、快退速度相等，取dD
8、为 0.7。将上述数据代入式可得根据指导书表 2.1，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=110mm；活塞杆直径 d，按 dD= 0.7 及表 2.2 活塞杆直径系列取d=77mm。3)计算在各工作阶段液压缸所需的流量min/9.27min/109.276107 . 74433222Lmvdq快进快进min/14.1min/1014.112.011.0443322LmvDq工进工进3.2 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格1)泵的工作压力的确定考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵mmDdpppFD109)7.0(1305195.0103014.3245004/111014.3425
9、225min/1.29min/101.296077.011.0443322222LmvdDq快退快退名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书6 的工作压力为pppp1pp液压泵最大工作压力；p1执行元件最大工作压力；p进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5MPa，复杂系统取0.51.5MPa，本例取 0.5MPa。MPapppp5.35.031上述计算所得的 pp
10、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。另外考虑到一定的压力贮备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力pn应满足 pn(1.251.6) pp。中低压系统取小值，高压系统取大值。在本例中 pn =1.25 pp=4.4MPa。2)泵的流量确定液压泵的最大流量应为m inqKqLpqp液压泵的最大流量；(q)min同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚须加溢流阀的最小溢流量23Lmin；KL系统泄漏系数，一般取KL=1.11.3，现取 KL=1.2。m i n/92.34min/1.292.1minLLqKqLp3)选择液压
11、泵的规格根据以上算得的 pp和 qp，再查阅有关手册，3.3 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1.2 所示。表 1.2 液压元件明细表序号元 件 名 称通过流量 /L min-1型号1 油箱2 过滤器24 XU-B32100 3 变量叶片泵24 YBX-16 4 压力表KF3-EA10B 5 溢流阀6 三位四通电磁阀20 34EF30-E10B 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 -
12、- - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书7 7 单向行程调速阀20 AQF3-E10B 8 二位三通电磁阀20 23EF3B-E10B 9 液压缸3.4 确定管道尺寸油管内径尺寸一般可参照选用的液压元件接口尺寸而定，也可按管路允许流速进行计算。本系统主油路流量为差动时流量q=29.1Lmin，压油管的允许流速取u=4ms，则内径 d 为mmvqd4.1241.296.46.4若系统主油路流量按快退时取q= 29.1Lmin，则可算得油管内径d= 12.4 mm。综合诸因素，现取油管的内径d 为 12.4mm。吸油管同样可按上式计算(q=34.92Lmin、v=
13、1.5ms)，现参照 YBX-16 变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d 为 22 mm。3.5 液压油箱容积的确定本例为中压液压系统， 液压油箱有效容量按泵的流量的57 倍来确定，现选用容量为 160L 的油箱。4液压系统的验算已知该液压系统中进、回油管的内径均为12mm，各段管道的长度分别为：AB=0.3m，AC=1.7m，AD=1.7m，DE=2m。选用 L-HL32 液压油，考虑到油的最低温度为 15，查得 15时该液压油的运动粘度=150cst=1.5cm2s， 油的密度 =920kgm3。4.1 压力损失的验算1)工作进给时进油路压力损失。运动部件工作进给时的最大速度为0.12mm
14、in，进给时的最大流量为1.14Lmin，则液压油在管内流速v1为scmcmdqv/8.16min/10082.114.31014.1442321管道流动雷诺数 Rel为44.135.12.18.1611dvReRel2300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数58.544.13757511eR。进油管道 BC 的沿程压力损失 pl-1为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设
15、计说明书8 Pavdlp622211101.02168.0920102.13.07.158.52查得换向阀 4WE6E50AG24 的压力损失 pl-2=0.05106pa 忽略油液通过管接头、油路板等处的局部压力损失，则进油路总压力损失p1为pappp666211111015.01005.0101.02)工作进给时回油路的压力损失。由于选用单活塞杆液压缸，且液压缸有杆腔的工作面积为无杆腔工作面积的二分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则scmvv/4.821272.65.12.14.822dvRe16.1172.6757522eR回油管道的沿程压力损失p2-1为pavdlp6222
16、1210006.02084.0920102.1216.112查产品样本知换向阀3WE6A50AG24 的压力损失 p2-2=0.025 X 106pa，换向阀4WE6E50AG24 的压力损失 p2-3=0.025106pa， 调速阀 2FRM5206 的压力损失p2-4= 0.5106pa。回油路总压力损失 p2为pappppp6642322212210556.010)5.0025.0025.0006.0(3)变量泵出口处的压力pp 664641121072.31015.01054.7810556.0105.4095.0245002pAAFppcmp4)快进时的压力损失。快进时液压缸为差动连
17、接，自汇流点A 至液压缸进油口C之间的管路 AC 中，流量为液压泵出口流量的两倍即58.2Lmin，AC 段管路的沿程压力损失 p1-l为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书9 pavdlpRdvRscmdqvee622211111123211051.0258.8900102.17.1109.02109.04.68675754.6865.12.1858/858602.114
18、.3104082.54同样可求管道 AB 段及 AD 段的沿程压力损失 pl-2和pl-3为62231622212222232210264.0229.4920102.17.122.010047.0229.4920102.13.022.022.02.34375752.3435.12.1429/429602.114.3101.2944ppRdvRscmdqvee查产品样本知 ,流经各阀的局部压力损失为4EW6E50/AG24 的压力损失 p2-1=0.17106pa；3EW6E50/AG24 的压力损失 p2-2=0.17106pa。据分析在差动连接中，泵的出口压力pp为cmpAFpppppp22
19、212312111295.01005.4015001017.017.0264.0047.051.0246pa61007.2快退时压力损失验算从略。上述验算表明无需修改原设计。4.2 系统温升的验算在整个工作循环中，工进阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工进时的发热量。 一般情况下， 工进速度大时发热量较大， 由于限压式变量泵在流量不同时，效率相差极大，所以分别计算最大、最小时的发热量，然后加以比较，取数值大者进行分析。当 v=3cmmin 时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
20、 - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 沈阳理工大学应用技术学院液压课程设计说明书10 min/285.0min/10285.003.011.0443322LmvDq此时泵的效率为 0.1，泵的出口压力为3.2MPa，则有kWP152.01.060285.02.3输入kWFvP012.010106032450032输入此时的功率损失为kWPPP14.0012.0152.0输出输入当 v=12cmmin 时，q=1.14Lmin，总效率 =0.7 则kWP087.07.06014.12.3输入kWPPPkWFvP038.0049.0087.0049.0101060122450032输出输入输出可见在工进速度低时，功率损失为0.14kW，发热量最大。假定系统的散热状况一般取K=1010-3kW/（cm2.） ，油箱的散热面积A 为2323292.1160065.0065.0mVA系统的温升为KAPt3.792.1101014.03验算表明系统的温升在许可范围内。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -