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1、北京理工大学珠海学院液压传动与气压传动课 程 设 计题 目： 液压与液力传动课程设计学 院： 姓 名： 学 号： 37指导教师： 2012珠海目录课程设计任务书3设计内容说明及计算过程：6一、分析负载6外负载6惯性负载6阻力负载6二、确定执行元件主要参数7三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图9设计液压系统方案9选择基本回路10将液压回路综合成液压系统12四、选择液压元件14液压泵14阀类元件及辅助元件15油管16油箱16五、验算液压系统性能17验算系统压力损失并确定压力阀的调整值17验算油液温升18总结20参考文献21致谢22课程设计任务书2011 2012 学年第 二学期学生姓名： 专业
2、班级： 指导教师： 工作部门： 一、 课程设计题目 钻孔动力部件质量m=2500kg，液压缸的机械效率w=0.9，Fe=16000N，工作循环为：快进工进死挡铁停留快退原位停止。行程长度为150mm，其中，工进长度为50mm，快进、快退速度为75mm/s,工进速度为1.67mm/s。导轨为矩形，启动、制动时间为0.5s.要求快进转工进平稳可靠，工作台能在任意位置停住。二、课程设计内容1、液压传动课程设计一般包括以下内容：(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；(6) 结构设计及绘制零部件工作
3、图；(7) 编制技术文件。2、学生应完成的工作量：(1) 液压系统原理图1张；(2) 部件工作图和零件工作图若干张；(3) 设计计算说明书1份。三、进度安排阶段主要内容时间安排1设计准备(1) 阅读、研究设计任务书，明确设计内容和要求，了解原始数据和工作条件；(2) 收集有关资料并进一步熟悉课题。102液压系统设计计算(1) 明确设计要求进行工况分析；(2) 确定液压系统主要参数；(3) 拟定液压系统原理图；(4) 计算和选择液压件；(5) 验算液压系统性能；203绘制工作图(1) 绘制零、部件图；(2) 绘制正式的液压原理图。404编制技术文件(1) 编写设计计算说明书；(2) 编写零部件目
4、录表。205答辩整理资料，答辩10四、基本要求 (1) 液压传动课程设计是一项全面的设计训练，它不仅可以巩固所学的理论知识，也可以为以后的设计工作打好基础。在设计过程中必须严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精。(2) 液压传动课程设计应在教师指导下独立完成。教师的指导作用是指明设计思路，启发学生独立思考，解答疑难问题，按设计进度进行阶段审查，学生必须发挥主观能动性，积极思考问题，而不应被动地依赖教师查资料、给数据、定方案。(3) 设计中要正确处理参考已有资料与创新的关系。任何设计都不能凭空想象出来，利用已有资料可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的保证。另外任何新的设计任
5、务又总有其特定的设计要求和具体工作条件，因而不能盲目地抄袭资料，必须具体分析，创造性地设计。(4) 学生应按设计进程要求保质保量的完成设计任务。设计内容说明及计算过程：一、分析负载 由已知可得钻削力Fg=16000N 机床工作部件总质量m=2500kg 导轨为矩形，启动、制动时间为t=0.5s 快进、快退速度为75mm/s 取摩擦系数 静摩擦阻力为动摩擦阻力为表1 液压缸在个工作阶段的负载 （已知 w=0.9）工况计算公式外负载（F1)工作负载F=F1/w启动F1=Ffs50005556加速F1=Ffd+Fm28753194快进F1=Ffd25002778工进F1=Ffd+Fg18500205
6、56反向启动F1=Ffs50005556反向加速F1=Ffd+Fm28753194后退F1=Ffd25002778已知快进、快退的速度 为75mm/s,工进速度为mm/s，工进长度50mm 行程150mm。由已知条件和上表数值绘制速度图、负载图如下图（图1,图2） 图1 速度图 图2 负载图二、确定执行元件主要参数由表1可知机床最大负载 查表2、表3、表4得液压系统取工作压力，（D为缸筒直径d为活塞杆直径，A1为无杆腔的工作面积，A2为有杆腔的工作面积）查表5得液压缸回油路背压表2 不同负载下的工作压力表3 常用液压设备工作压力表4 按活塞杆受力情况选取活塞杆直径表5液压系统中背压力的经验数据
7、 表a 液压缸内径系列（GB2348-80）表b 活塞杆直径系列（GB2348-80）d=0.707D= 圆整D=80mm d=56mm由此求的液压缸两腔的实际有效面积为经验算，活塞杆的强度和稳定性均符合要求。三、设计液压系统方案和拟定液压系统原理图表6 工况表工况负载F/N回油腔压力P2/Mpa进油腔压力P1/Mpa输入油量q10-3/m3s-1输出功率P/kw计算公式快进（差动）启动55560P1=(F+A2P)/(A1-A2)q=（A1-A2)v1P2=P1+P（P=0.3Mpa）P=p1q加速3194恒速2178(11.079L/min)工进20556(0.504L/min)P1=(F
8、+P2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退启动55560P1=(F+P2A1)/A2q=A2v3P=p1q加速3194恒速2778(11.529L/min)75在这个液压系统的工作循环中，快进加快退的时间t1，工进所需的时间t2分别为，因此从提高系统效率、节省能量的角度来看 应采用两个适宜的液压泵自动两级并联供油的油源方案。如图3图3 由于不存在负载对系统做功的工况也不存在负载制动过程，故不需要设置平衡及制动回路。但必须有快速运动、换向、速度换接以及调压、卸荷等回路。确定换向方式为了满足工作台在任意位置停止，液压缸差动连接采用滑阀机能为 Y 型的三位五通电磁换向阀。（如下图4）图4选择工作进
9、给油路 为了实现工进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流回油箱；快进时液压缸回油腔油液能经换向阀左位流入油腔以及防止高压油液倒流。在回油路上设置一只液控顺序阀一只单向阀。（如下图5） 图5确定快进转工进方案 为了使快进平稳的转换为工进，采用行程换向阀使快进转工进。（如图6） 图6 油源中有溢流阀（见图3），调定系统工作压力，因此调压问题已在油源中解决，无需另外设置调压回路。在图3所示的双液压泵自动两级供油的油源中设有卸荷阀，当滑台工进和停止时，低压、大流量液压泵都可以经此阀卸荷。由于工进在整个循环周期占了绝大部分时间，且高压、小流量液压泵的功率较小，故可以认为卸荷问题已基本解决，就不需要在设置卸
10、荷回路。把上面选出的各种液压回路组合画在一起，就可得到一张下图6-7所示的液压系统原理图7。系统原理图图7四、选择液压元件液压缸在整个工作循环中的最大压力为4.09Mpa，如果进油路上的压力损失为0.8Mpa，为使压力继电器能可靠地工作，取其调整压力高出系统最大工作压力0.5Mpa，则小油量液压泵的最大工作压力应为大流量液压泵在快进、快退运动时才才向液压缸输油，由表6-2可知，快退时液压缸的工作压力比快进时大，如取进油路上的压力损失为0.5Mpa，则大流量液压泵的最高工作压力为由表6可知，两个液压泵应向液压缸提供的最大流量为11.529L/min，因系统较简单，取泄漏系数KL=1.1,则两个液
11、压泵的实际流量应为由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min，而工进时输入液压缸的流量为0.504L/min，由小流量液压泵单独供油，所以小液压泵的流量规格最少应为3.504L/min。根据以上压力和流量的数值查阅产品样本，最后确定选取PV2R12-6/19型双叶片液压泵其小液压泵和大液压泵的排量分别为6ml/r和19ml/r,当液压泵的转速np=940r/min时该液压泵的理论流量为23.5L/min，若取液压泵的容积效率，则液压泵的实际输出流量为=(6+19)9400.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=/min由于液压缸在快退时输入功率最大，这时液压泵工作压力为2.02
12、Mpa、流量为21.2L/min。取液压泵的总效率p=0.75，则液压泵的电动机所需的功率为根据此数据值查阅电机产品样本选取Y100L-6型电动机，其额定功率Pn=0.95KW，额定转速nn=940r/min。根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量，可选出这些液压元件的型号及规格见表7,表中序号与图7的元件标号相同。表7 液压元件的型号及规格编号元件名称估计通过流量L/min额定流量L/min额定压力Mpa额定压降Mpa型号规格1、2双联叶片泵（5.1+16.1）PV2R12-6/19VP=(6+19)ml/r9三位五通电磁阀60801635DYF3Y-E10B
13、12溢流阀506316-YF3-E10B7a 7b7c行程阀调速阀单向阀5060630.075063161616-AXQF-E10B单向行程调速阀3液控顺序阀56316XF3-E10B4液控顺序阀256316XF3-E10B5背压阀6316-YF3-E10B10、11、6单向阀256316AF3-Ea10BQmax=80L/min8压力继电器-10-HED1KA/1013滤油器3060-XU-6380-J各元件连接的规格按液压元件接口处的尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排除的最大流量计算。由于液压泵选定后液压在各个工作阶段的进、出流量已与原定数值不同，所以要重新计算如表8所示表8 各工作阶
14、段流量表快进工进快退输入油量L/minq1=(A1qp)/(A1-A2q1q1=qp排除油量L/minq2=(A2q1)/A1q2=(A2q1)/A10.504)/q2=(A1q1)/A2运动速度m/minv1=qp/(A1-A210)/()=v2=q1/A1=(0.50410)/=0.100v3=q1/A210)/=由上表可以看出，液压缸在各个工作阶段的实际运动速度符合要求。根据表8中数值，并按推荐取油液在压油管的流速v=3m/s，按式d=2算的与液压缸无杆腔及有杆腔相连的油管内径分别为d=22mmmm这两根油管都按GB/T23512005选用内径15mm、外径18mm的冷拔无缝钢管。邮箱容
15、积按式V=qp估算，取经验数据=7，故其容积为V=7=按JB/T73981999规定，区最靠近的标准值V=160L。五、验算液压系统性能由于系统的管路布置尚未确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局后，加上管路的沿程损失即可。压力损失验算应按一个工作循环中不同阶段分别进行。快进滑台快进时，液压缸差动连接，由表6和表7可知，进油路单向阀11的流量是16.1L/min，通过电液阀9的流量是21.2L/min，然后与液压缸有杆腔的回油汇合，以流量54.62L/min通过行程阀7a并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为此值不大，不会使压力阀打开，故能确保两个
16、液压泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀9和单向阀6的流量都是27.85L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀7a流入无杆腔。由此可计算快进时有杆腔压力与无杆腔压力之差。此值与原估计值0.3Mpa（见表6）基本相符。工进工进时，油液在进油路上通过电液换向阀9的流量为0.504L/min，在调速阀7c处的压力损失为0.5Mpa；油液在回 油路上通过换向阀9的流量/min，在背压阀5处的压力损失为0.6Mpa，通过顺序阀3的流量为（0.4+16.1）L/min，因此这时液压缸回油腔的压力P2为可见此值略大原估计值0.6Mpa。故可以按表6-2表中公式重新计算工
17、进时液压缸进油腔压力P1，即此值略高于表6中数值考虑到压力继电器可靠动作需要压力差Pe=0.5Mpa，故溢流阀12的调压应为：P1+P+Pe=()2+0.5+0.5Mpa=Mpa快退快退时，油液在进路上通过单向阀11的流量为16.1L/min，通过换向阀9的流量为21.2L/min；油液在回油路上通过单向阀7b、换向阀9和单向阀14的流量都是41.57L/min。因此进油路上的总压降为此值较小所以液压泵驱动电机的功率足够的。回油路上总压降为此值与表6中的估值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的工作压降PP为因此大流量液压泵卸荷的顺序阀5的调压应大于1.688Mpa。工进在整个工作循环过程中所
18、占时间比例达95%，所以系统发热和油温升可按工况工进来计算。工进时液压缸的有效功率为这时大流量液压泵经顺序阀3卸荷，小流量液压泵在高压下供油。大液压泵通过顺序阀3的流量为q2=16.1L/min，由表6-3查的该阀在额定流量qn=63L/min时的压力损失Pn=0.3Mpa，故此阀在工进的压力损失P=Pn=（)2（）2小液压泵工进时的工作压力PP1=4.14Mpa。流量q1=5.1L/min，所以两个液压泵的总输出功率为 算得液压系统的发热功率为P=PP-Pe再算得邮箱的算热面积为2查的邮箱的散热系数K=9W/(m2)，求出油液温升为t=103=此温升值没有超出范围，故该系统不必设置冷却器。总
19、结该卧式钻孔专用机床的液压系统是实现机床的“快进工进死挡铁停留快退原位停止” 所以在设计该液压系统时应确保液压系统传动的准确性，合理选取各执行原件和控制原件，以保证机床对工件的精确加工。同时对液压传动系统有更深刻认识和了解，统原理图的绘制过程中，又一次加深了对AutoCAD软件的理解和应用。这不仅仅是一次课程设计，更是课程上的查缺补漏，实际中的信息采取，专业制图软件学习的一次非凡体验。参考文献1 项昌乐，荆崇波，刘辉 . 液压与液力传动 ：高等教育出版社 .2 王守城，段俊勇. 液压元件及选用 ：化学工业出版社 .3 佟献英，韩宝玲. 工程制图 ：北京理工出版社 .致谢能完成这次的课程设计，真的非常需要感谢 老师对我们一次又一次不厌其烦的指导。设计过程中，我们遇到了很多问题，对公式的不熟悉导致计算出错，不清楚各个液压原件之间的区别和标准，系统原理图和液压缸的绘制等等等等，都离不开老师和同学们的帮助。这不仅仅是一次简单的课程设计，更是一次丰富的体验，正如前面所说：这不仅仅是一次课程设计，更是课程上的查缺补漏，实际中的信息采取，专业制图软件学习的一次非凡体验。再次感谢老师和同学们的帮助，也感谢我所参考的各种资料的编辑者，前人栽树后人乘凉，没有你们的分享，也没有我们此刻完成课程设计之后的满足感。再次谢谢你们！