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1、摘 要现代机械一般多是机械、电气、液压三者紧密联系,结合的一 个综合体。液压传动与机械传动、电气传动并列为三大传统形式,液 压传动系统的设计在现代机械的设计工作中占有重要的地位。 本文主 要对负载与运动分析, 确定液压系统主要参数, 拟定液压系统原理图, 计算确定液压元件,验算了液压系统性能。通过设计掌握通用液压元 件, 尤其是各类标准元件的选用原则和回路的组合方法,培养设计技 能,提高了综合能力,为今后的设计工作打下良好的基础。关键词 现代机械,液压传动系统,液压传动,机床AbstractModern Machinery in general are mostly mechanical, e
2、lectrical, hydraulic three in close contact with an integrated body. Hydraulic transmission and mechanical transmission, electric side by side for the three traditional forms of transmission, hydraulic transmission system design in the modern mechanical design work occupies an important position. In
3、 this paper, the load and motion analysis to determine the main parameters of the hydraulic system to develop hydraulic system schematic diagrams, calculations to determine hydraulic components, checking the hydraulic system performance. Grasp the universal through the design of hydraulic components
4、, especially the selection of various types of standard components, principles and loop combination method to develop design skills, improve the comprehensive capacity of the design work for the future and lay a good foundation.Key words :modern machinery, hydraulic transmission, hydraulic transmiss
5、ion, machine tools目 录摘 要1 设计内容及要求 22 负载与运动分析 33 确定液压系统主要参数 6 3.1 初选液压缸工作压力 63.2 计算液压缸主要尺寸 64 拟定液压系统原理图 10 4.1 选择基本回路 104.2 组成液压系统 125 计算和选择液压件 14 5.1 确定液压泵的规格 14 5.2 确定电动机功率 155.3 确定其它元件及辅件 156 验算液压系统性能 19 6.1 验算系统压力损失 196.2验算系统发热与温升 247 结束语 268 参考献 271、 设计内容及要求题目:在某专用机床上有一夹紧进给液压系统,完成工件的先夹紧后、后进给 任务工
6、作原理如下:夹紧油缸:快进 慢进 达到夹紧力后启动进给油缸工作进给油缸:快进 慢进 达到进给终点 夹紧油缸快速退回夹紧缸快进速度:0.05m/s夹紧缸慢进速度:8mm/s最大夹紧力:40KN进给油缸快进速度:0.18m/s进给油缸慢进速度:0.018m/s最大切削力:120KN进给工作部件总质量:m=250Kg夹紧缸行程:用行程开关调节(最大 250mm 进给缸行程:用行程开关调节(最大 1000mm 2、负载与运动分析已知最大夹紧力为 40KN ,则夹紧油缸工作负载 140F KN =,液压缸的机械 效率取 0.9m =则推力 144.44m F KN =, 由于夹紧工作工作部件总质量很小,
7、 可 以忽略。则惯性负载 10m F =阻力负载 110fs fd F F =。夹紧缸快进、快退速度:11v = 13v =0.05m/s,夹紧缸慢进速度:12v =8mm/s。夹紧缸行程:用行程开关调节最大 250mm已知最大切削力为 120KN ,则进给油缸工作负载 2120F KN =。进给工作部 件总质量:250m kg =,取静摩擦因数为 0.2s f =,动摩擦因数为 0.1d f =;取往 复运动的加速、减速时间 0.2s 。进 给 油 缸 快 进 、 快 退 速 度 :111v =113v =0.18m/s, 进 给 油 缸 慢 进 速 度 :112v =0.018m/s,进给
8、缸行程:用行程开关调节最大 1000mm 。由式 m v F m t= 式(2 1 式 (2 1 中 m 工作部件总质量v 快进或快退速度t 运动的加速、减速时间由式 (2 1 求得惯性负载 1110.2m v F m N N t = 再求的阻力负载 静摩擦阻力 0. 22509. 849fS F N N = 动摩擦阻力 0. 12509. 824fd F N N =取液压缸的机械效率取 0.9m =则推力 (fd m F F N += 综上所诉得出液压缸在各工作阶段的负载表 2 1和表 2 2。表 2 1 夹紧缸各工作阶段的负载 F(N 表 2 2 进给缸各工作阶段的负载 F(N 根据液压缸
9、在上述各阶段内的负载和运动时间, 即可分别绘制出两油缸工作 负载图 F -l 和速度图 -l ,如图 2-1,图 2-2所示。 夹紧缸负载图 F -l 进给缸负载图 F -l 图 2-1 夹紧缸速度图 -l 进给缸速度图 -l 图 2-23、确定液压系统主要参数3.1 初选液压缸工作压力根据系统中夹紧油缸工作最大负载为 140F KN =,在工进时负载最大,在其 它工况负载很小,参考机械设计手册初选液压缸的工作压力 p 1=4MPa。进给 油缸工作最大负载为 2120F KN =, 在工进时负载最大, 在其它工况负载较小, 参 考机械设计手册初选液压缸的工作压力 p 1=8MPa。3.2 计算
10、液压缸主要尺寸机床没要求快退速度这里选取液压缸快进和快退速度相等, 这里的液压缸可 选用单活塞杆式即液压缸有(A 1=2A 2 。工进时为防止冲击现象,液压缸的回油腔 应有背压,参考机械设计手册由于选用有杆腔回油路直接油缸,背压可忽略不计,选此背压为 p 2=0 MPa 。无杆腔回油路带调速阀的系统,这时参考机械设计手册可选取背压为 p 2=0.5MPa 。 由式 1122mFp A p A -=式(3-1在式(3-1中 1p 、 2p 分别为缸的工作压力、回油路背压1A 、 2A 分别为缸的无杆腔工作面积、有杆腔工作面积F 缸的工作负载m 液压缸的机械效率,取 0.9m =再根据 122A
11、A =,得 1212m F A p p =- ,求得夹紧油缸无杆腔工作面积 1210.0119A m = 进给油缸无杆腔工作面积 210.0172A m =由 D =得,夹紧油缸活塞直径 11123.1D mm = 进给油缸活塞直径 1148.0D mm =由 d 0.717D 得, 11d 88.26mm =, 1d 106.12mm =,参考 /GB T -,圆 整后取标准数值,得夹紧缸 11125D mm =, 11d 90mm =,进给缸 1150D mm =,1d 105mm =。由 214D A =, (2224D d A -=求得液压缸两腔的实际有效面积为夹紧缸两腔的实际有效面积
12、为 A m -=, A m -= 进给缸两腔的实际有效面积为 .610A m -=, 42290.010A m -= 经检验,参考表 3-1,活塞杆强度和稳定性均符合要求。表 3-1按工作压力选取 d/D 根据计算出的液压缸的尺寸,可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、 流量和功率,如表 3 2和表 3 3所列,系统主要为进给缸供油,由此绘制进给 缸工况图如图 3-1所示表 3 2夹紧缸在各阶段的压力、流量和功率值 表 3 3进给缸在各阶段的压力、流量和功率值 注:快退时,液压缸有杆腔进油,压力为 p 1,无杆腔回油,压力为 p 2。 输入流量 输入功率进油腔压 力进给缸工况图 图 3-14
13、、拟定液压系统原理图4. 1选择基本回路4. 1. 1 选择调速回路由图 2可知, 这台机床液压系统功率与运动速度, 工作负载为阻力负载且工 作中变化小,故可选用进口节流调速回路。由于系统选用节流调速方式,系统必 然为开式循环系统。4. 1. 2选择油源形式从工况图可以清楚看出, 在工作中两个液压缸要求油源提供快进、 快退行程 的低压大流量和工进行程的高压小流量的油液。 夹紧系统中最大流量与最小流量 之比 ma x mi n q /q=0.32/0.0984=3.25,而在进给系统中最大流量与最小流量之比 ma x mi n q /q=1.5588/0.3179=4.9, 在工作前可根据加工需
14、要夹紧和进给最大行程可以 随时调节。根据该机床工作原理,则系统两个油缸可公用一个泵,为此可选用限 压式变量泵或叶片泵作为油源。且两者都能实现系统功能,从要求压力较高、系 统效率、经济适用的角度来看,最后确定选用双作用叶片泵方案。4. 1. 3选择快速运动和换向回路考虑系统流量较大, 系统中选用电液换向阀换向回路, 控制进油方向选用三 位四通电液换向阀,控制液压缸选用三位四通电液换向阀,如图 4-1所示。 图 4-14. 1. 4选择速度换接回路系统由快进转为工进时, 为减少速度换接时的液压冲击, 选用行程阀控制的 换接回路。为了给进给缸快退发出信号,由于最大行程可以随时调节,则需要设 置一个行程开关。为了便于进给缸动作完成后系统能自动为夹紧缸发出
