液压课设说明书模版 .doc

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1、沈阳城市学院液压与气压传动技术课 程 设 计说明书学 院： 机电工程学院 班 级： 11级机自4 姓 名： 姜世礼 学 号： 指导教师： 张伟 2014年1月 10日课程设计任务书学院机电学院班级机自4姓名姜世礼设计起止日期2013年12月30日-2014年1月10日设计题目：设计卧式单面多轴钻孔组合机床驱动动力滑台液压系统设计任务（主要技术参数） 设计要求完成工件的定位与夹紧，已知所需夹紧力不得超过3000N。快进、快退的速度为4.5m/min，工进速度可在20-100mm/min范围内无级调速；快进行程为150mm，工进行程为40mm，最大切削力为30000N，运行部件总重量为11000N

2、，加速（减速）时间小于0.1s；动力滑台采用水平放置的平导轨，其静摩擦系数fs=0.2，动摩擦系数fd=0.1，液压系统中的执行元件使用液压缸。要求完成以下工作：1 进行液压系统工况分析，绘制工况图；2 设计液压缸；3 制订液压系统原理图，绘制控制元件动作顺序表；4 计算液压系统，选择标准液压元件；5 绘制液压系统原理图；6 验算液压系统的性能；7 编写、整理设计说明书。指导教师评分：项目分值出勤情况10一次缺席扣2分，两次缺席扣4分，三次缺席扣10分，出勤情况连带影响学习态度和质疑答辩成绩。学习态度10学习态度认真，遵守纪律质疑答辩第一次10负载图正确（3分）；速度图正确（2分）；液压缸设计

3、步骤准确（2分）；工况图填写正确（2分）；工况图画法正确（1分）第二次10液压系统图设计正确（3分）；液压泵规格选择正确（2分）；电动机功率计算准确（1分）；液压阀选择准确（3分）；辅助元件的设计（1分）。第三次10液压系统速度验算（3分）；效率验算（4分）；温升验算（3分）答辩20抽题答辩说明书质量30内容完整（5分），结构设计合理（5分），计算准确（5分） ，结论准确（5分），撰写规范工整（5分），排版准确（5分）总 分 教师签字：年 月 日 目 录1 课程设计的目12 负载分析1 2.1负载计算 负载图1 2.2速度分析 速度图23 初步确定液压缸的结构尺寸3 3.1初选液压缸的工作压力

4、3 3.2计算确定液压缸的主要结构尺寸34 液压缸的工况分析与工况图45 拟订液压系统原理图5 5.1选择液压基本回路5 5.2将液压回路综合成液压系统6 5.3 控制元件动作顺序表86 计算和选择液压元件9 6.1确定液压泵的规格与电动机功率9 6.2 液压阀的选择9 6.3 油管设计10 6.4 确定油箱容积107 液压系统主要性能的验算11 7.1 液压缸速度的验算11 7.2 系统中的压力损失验算11 7.4 液压系统的效率和温升的验算13 总结14参考文献151 课程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

5、，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。2 负载分析负载分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求克服的负载大小及其性质进行分析，负载图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。负载图一般用负载时间（Ft）或负载位移（Fl）曲线表示。 2.1负

6、载计算 负载图 已知工作负载FW =11000N按启动换向时间和运动部件重量计算得到惯性负载Fa=842N摩擦阻力 FfS=0.211000N=2200N Ffa=0.111000N=1100N Ffs为静摩擦阻力，Ffa为动摩擦阻力 切削力FL=30000N得出液压缸各工作阶段的负载值，见表1所列。表1液压缸各阶段的负载和推力动作顺序液压缸外负载计算公式液压缸外负载F外 （N）液压缸总负载F=F外/m （N）快进启动22002444加速F=Ffa+Fa19422158快速F=Ffa11001222工进F=Ffa+FL 3110034556快退F=Ffa11001222停止F=FfaFa258

7、287根据液压缸在上述各阶段内的负载和运动时间，即可绘制出负载循环图F-s 如图12.2速度分析 速度图 速度分析就是对执行元件在整个工作循环中各阶段所要求的速度进行分析，速度图即是用图形将这种分析结果表示出来的图形。速度图一般用速度时间（vt）或速度位移（vl）曲线表示。快进、快退的速度为4.5m/min，工进速度可在20-100mm/min范围内无级调速；快进行程为150mm，工进行程为40mm图2（a）为一机床进给油缸的动作循环图例， t 3 初步确定液压缸的结构尺寸3.1初选液压缸的工作压力 工作压力p的确定。工作压力p可确定根据负载大小及机器的类型来初步确定，表1.1取液压缸工作压力

8、为4MPa。3.2计算确定液压缸的主要结构尺寸 计算液压缸内径D和活塞杆直径d。有负载图知最大负载F为31100N，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d/D为0.7。将上数据代入式可得 D= =105mm 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d/D=0.7及表2.2活塞杆直径系列取d=80mm。按工作要求夹紧力由两个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定，夹紧缸的工作压力应低于进给液压缸的工作压力，先去夹紧缸的工作压力为3.5MPa，回油背压力为零，为0.95，可得D=33.9mm按表2.1及2.2液压缸和活塞杆

9、的尺系列，取夹紧液压缸的D和d分别为40mm及28mm。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式可得A=cm2=25cm2本例中调速阀是安装在回油路上，故液压缸节流腔有效工作面积应选取液压缸由杆腔的实际面积，即A=cm2=45cm2可见上述不等式能满足，液压缸能达到所需低速。3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量q快进=22.610-3m3/min=22.6L/minq工进=0.1120.1=0.9510-3m3/min=0.95L/minq快退=2010-3m3/min=20L/minq夹=1.5110-3m3/min=1.51L/min4 液压缸的工况分析与工况图 快进时液压缸虽然作差动

10、连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取0.5MPa。快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值=0.8MPa。表5 各工况下的主要参数值工况负载力（N）速度（m/min）回油腔压力P2(MPa)进油腔压力P1(MPa)输入流量输入功率P/Kw计算公式快进启动2444/01.513/加速2158/1.6631.163/恒速12224.51.5521.052 22.60.396工进345560.02-0.1013.0430.095-0.3140.005-0.016快退启动2444/01.142/加速2158/0.72.

11、400/恒速122245072.186200.729停止287/071.871/5 拟订液压系统原理图5.1选择液压基本回路(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。因为有较好的低速平稳性和速度负载特性，可选用调速阀调速，并在液压缸回路上设置背压。 （2）泵供油回路 由于系统最大流量与最小流量比值为105，且在整个工作循环过程中的绝大部分时间里泵在高压小流量状态下工作，并且夹紧装置需要保压补充缸的泄露，为此采用双联泵，以节省能源提高效率。 （3）速度换接回路和快速回路 由于快进速度与工进速度相差很大，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

12、动回路来实现 （4）换向回路 为了换向平稳，选用电液换向阀。为了便于实现液压缸中位停止和差动连接，采用三位四通阀和两位两通阀。为提高换向的位置精度，采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。 （5）压力控制回路 系统工作状态时高压小流量泵的工作压力由溢流阀调整，同时用顺序阀来实现低压大流量泵卸荷。 （6）顺序动作回路由于系统工作状态为先定位夹紧，后钻孔加工，且最大夹紧力不得超过6000N,因此选用压力控制的顺序动作回路，利用压力继电器和顺序阀作为控制元件来控制动作顺序。 （7）保压回路本系统对夹紧液压缸的保压性能有严格要求，故采用液控单向阀和电接触式压力表的自动补油保压回路，这种回路保压时间长

13、，压力稳定性高。5.2将液压回路综合成液压系统对选定的基本回路在合成时，有必要进行整理、修改和并归1） 为防止机床停止工作是系统中的油液回油箱，应增设单向阀。2） 要实现差动快进，必须在回油路上设置液控顺序阀12，已阻止油液流回油箱。3） 设置压力表开关及压力表合并后完整的液压系统如图1、大泵，2、小泵，3、滤油器，4、外控顺序阀，5、15、单向阀， 6、溢流阀，7、电液换向阀，8、单向行程调速阀，9、压力继电器，10、主液压缸，11、二位三通电磁换向阀，12、背大压阀，13、二位二通换向阀，14、减压阀，16、带定位装置的二位四通电磁换向阀，17、单向顺序阀，18、夹紧液压缸，19、定位液压

14、缸A、工件夹紧：5YA通电定位：压力油减压阀14单向阀15电磁阀定位缸19无杆腔 定位缸19有杆腔电磁阀油箱夹紧:工件定位后，压力油升高到单向顺序阀开启的压力，单向顺序阀开启，压力油单向顺序阀夹紧缸18无杆腔夹紧缸18有杆腔电磁阀油箱,工件夹紧到位，压力油压力升高到压力继电器调定压力，继电器发信，1YA通电，主系统快进。B、快进：1YA通电，电液换向阀左位工作,大泵单向阀5电液换向阀7行程阀14主液压缸无杆腔小泵2液压缸有杆腔电磁阀11电液换向阀7单向行程调速阀8主缸C：工进：3YA通电，切断差动油路，快进行程到位，挡铁压下行程阀8，切断快进油路，3YA通电，切断差动油路，快进转工进，液压系统

15、工作压力升高到溢流阀5调定压力，进油路高压油切断单阀5供油路,打开外控顺序阀4，大泵卸荷，接通经背压阀12通油箱油路。大泵外控顺序阀5（卸荷阀）油箱（大泵卸荷）小泵2电液换向阀7单向行程调速阀8主液压缸无杆腔主液压缸有杆腔电磁阀11电液换向阀7背压阀12油箱D、快退：1YA断电，2YA、3YA、4YA通电工进结束，液压缸碰上死挡铁，压力升高到压力继电器调定压力，压力继电器发出信息，1YA断电，2YA、3YA、4YA通电大泵单向阀5电液换向阀7电磁阀11主液压缸有杆腔小泵2 主液压缸无杆腔单向行程调速阀8电液换向阀7电磁阀13油箱小泵2 主液压缸无杆腔快退到位碰行程开关，行程开关发信，6YA通电

16、，下步工件松夹。E、工件松夹：6YA通电压力油减压阀14单向阀15电磁阀定位缸19和定位缸18的有杆腔定位缸19无杆腔电磁阀油箱夹紧缸18无杆腔单向顺序阀的单向阀电磁阀油箱5.3 控制元件动作顺序表要实现系统的动作，即要求实现的动作顺序为：启动快进工进快退停止。则可得出液压系统中各电磁铁的动作顺序如表2所示： 电磁铁动作表2动作1YA2YA3YA4YA5YA6YADP1DP2工件夹紧 快进 工进 快退 工件松夹 注：表中“+”号表示电磁铁通电或行程阀压下；“”号表示电磁铁断电或行程阀复位。6 计算和选择液压元件6.1确定液压泵的规格与电动机功率6.1.1 液压泵规格与电动机功率 1）泵的工作压

17、力的确定 考虑到正常工作中进油管路有一定的压力损失，所以泵的工作压力为 Pp=P1+pPP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，本题取0.5MPa。 pP=p1+P=（4+0.5）=4.5MPa 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。在本题中Pn=1.3 Pp=5.85MPa。 2）泵的流量确定 液压泵的最

18、大流量应为 qpKL(q)minqp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23L/min；KL系统泄露系数，一般取KL=1.11.3，现取KL=1.2qpKL(q)min=1.245L/min=54L/min3)选择液压泵的规格，根据以上算得的pq和qp，再查阅有关手册，现选用YBX-16限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量16mL/r，泵的额定压力6.3MPa，电动机转速1450r/min，容积效率0.85，总效率0.7。6.2 液压阀的选择 本液压系统可采用力士乐系统或GE系列的阀。方案一：控制液压

19、缸部分选用力士乐系列的阀，其夹紧部分选用叠加阀。方案二：均选用GE系列阀。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1.5所示。表1.5 液压元件规格及型号编号元件名称规格型号额定流量qn/L/min1双联叶片泵(34.56+5.44)2滤油器WU-63180633单向阀DF-B20H2634溢流阀YFB-10B635三位四通电液换向阀34DY-L32H-T1006单向行程调速阀QA-H10407压力继电器DP-63型-8背压阀P-D6B209减压阀JF3-C10B66.310二位四通电磁换向阀 10011单向顺序阀AXF3-C10E63 6.3 油

20、管设计 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=40L/min，压油管的允许流速取u=4m/s，内径d为 d=4.6=4.6=15.4mm 若系统主油路流量按快退时取q=20L/min，则可算得油管内径d=10.3mm。 综合诸因素，现取油管的内径d为12mm。吸油管同样可按上式计算（q=24L/min、v=1.5m/s），现参照YBX-16变量泵吸油口连接尺寸，取吸油管内径d为28mm。6.4 确定油箱容积 本题为中压液压系统，液压油箱有效容积按泵的流量的57倍来确定，现选用容量为400L的油箱。7 液压系统主要性能的验算

21、7.1 液压缸速度的验算验算结果表明，工进速度完全满足要求，快速进、快速退比要求的速度大，但系统允许。7.2 系统中的压力损失验算 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0.1m/min,进给时的最大流量为0.95L/min,则液压油在管内流速v1为v1=840cm/min=14.01cm/s 管道流动雷诺数R为R=11.2R2300，可见油液在管道内流态为层流，其沿程阻力系数=6.70。进油管道BC的沿程压力损失P为 P=6.70=0.0110P查得换向阀4WE6E50/AG24的压力损失P=0.0510P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P为

22、 P=P+P=0.0110+0.0510=0.0610 P2）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的二分之一，则回油管道的流量为进油管道的二分之一，则V2=V1/2=7/sRe2= V2d/v=71.2/1.5=5.62=75/ Re2=75/6.488=13.39回油管道的沿程压力损失P2-1为P2-1=lpv2/2d=13.392/1.210-29200.072=5030pa查产品样本知换向阀3WE6A50/AG24的压力损失P2-2=0.025106pa,换向阀4WE6E50/AG24的压力损失P2-3=0.025106pa，调速阀2FRM5-20

23、/6的压力损失P2-4=0.5106pa。回油路总压力损失P2为P2=P2-1+P2-2+P2-3+P2-4=（0.00503+0.025+0.025+0.5）106=0.555106pa3）变量泵出口处的压力PPPP=(F/+A2P1)/ A1+P1=(31100/0.95+40.0510-40.6106)/78.5410-4+0.06106=4.531064）快进时的压力损失。快进时液压缸为差动连接，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45L/min，AC段管路的沿程压力损失P1-1为V1=q/（d2/4）=445103/(3.141.2260)=663

24、/sRe1=v1d/v=6631.2/1.5=5301=75/Re1=75/530=0.142P1-1=lpv2/2d=0.1421.7/(1.210-2) 9206.632/2=0.41106pa同样可求管道AB段及AD段的沿程压力损失P1-1和P1-3为V2=q/（d2/4）=422.6103/(3.141.2260)=333/sRe2= v2d/v=3331.2/1.5=2662=75/Re2=75/266=0.28P1-2=0.280.3/（1.210-2）9203.332/2=0.036106P1-3=0.281.7/（1.210-2）9203.332/2=0.204106查产品样本

25、知，流经各阀的局部压力损失为4EW6E50/AG24的压力损失P2-1=0.17106pa。据分析在差动连接中，泵的出口压力PP为PP=2P1-1+P1-2+P1-3+P2-1+P2-2+F/A2 =（20.410.0360.2040.17+0.17）106+1100/40.0510-40.95 =1.43106pa快退时压力损失验算从略。上述验算表明无需修改原设计。7.4 液压系统的效率和温升的验算在整个工作循环中，工作阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑工作时的发热量。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、最小的发热量，然后

26、加以比较，取数值大者进行分析。 当V=2cm/min时q=D2v=0.1120.02=0.19010-3 m3/min=0.190L/min此时泵的效率为0.05，泵的出口压力为3.6MPa,则有P输入=3.20.0.190/600.05=0.20kWP输出=Fv=311002/6010-210-3=0.010kW此时的功率损失为P= P输入-P输出=0.20-0.010=0.19kW当V=10cm/min时，q=0.95L/min,总效率=0.7则P输入=3.20.95/600.7=0.072kW P输出=Fv=3110010/6010-210-3=0.052kWP= P输入-P输出=0.0

27、72-0.052=0.020kW可见在工进速度低时，功率损失为0.19kW，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A=0.065系统的温升为t=P/KA=0.19/(10x10-3x1.92）=9.89 0C验算表明系统的温升在许可范围内。 总 结通过一周的液压课程实训，学会了好多好多！第一次操作CAXA时，记得不知道从何开始，如何保存等等。后来，通过老师和同学们的帮助，渐渐地懂了，知道了这些知识!感谢老师一周的指导，深感基础知识的重要性，我们每一个学生都应该在大学生涯中好好把握，为将来的社会生涯开拓一个良好起点。课程设计是累的但也是令人高

28、兴的，这次实训使我和同学间的友情更进，更加体会到了团结的重要性。“人生能有几回搏，今日不搏何时搏！”我认真把握每一次实训的机会，仔细聆听老师的指导，做好自己的学习工作。收获的喜悦是我们大家都能够领略的，播种的心情则是我们大家所共享的。人生的路途荆棘丛生，逃，懦弱：避，消极：退，无能！我们只有播下坚定的信念，播下坚忍的品质，播下不灭的希望，才能在收获成功的鲜花大道上，昂首前行！播下你的梦想，无路也有希望;播下你的梦想，踏出一路风光！ 参考文献1液压与气压传动第二版. 宋锦春、张志伟主编. 科学出版社, 2011.022液压与气压传动技术课程设计指导书.讲义3液压元件手册.黎启柏主编.机械工业出版社，2000.8