《液压系统设计》课程设计

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1、液压系统设计液压系统设计课程课程 设计说明书设计说明书课题名称课题名称 ：钻镗专用机床液压系统设计钻镗专用机床液压系统设计 院系单位院系单位 ： 职业技术教育学院职业技术教育学院 指导老师指导老师 ： 冯志君冯志君 时时 间间 ： 20152015 年年 1212 月月 1717 号号 目 录一 液压课程设计任务书1 二 液压系统的设计与计算2 1对工作液压缸进行工况分析2 2对夹紧液压缸进行工况分析33绘制工作液压缸、夹紧液压缸的负载图和速度图4 三 拟订液压系统原理图5 1调速回路的选择5 2快速回路的选择5 3速度换接回路的选择5 4换向回路的选择5 5油源方式的选择5 6夹紧回路的选择

2、5 7动作转换的控制方式选择5 8液压基本回路的组成5 四 确定执行元件主要参数71确定液压缸的内径 D 和活塞杆直径 d7 2. 确定夹紧缸的内径 D 和活塞杆直径 d.7 3. 计算工作液压缸各运动阶段的压力，流量和功率.8 4. 计算夹紧液压缸各运动阶段的压力，流量和功率.8 5.绘制工作液压缸、夹紧液压缸的液压工况图.9 五 确定液压泵的规格和电动机功率及型号10 1计算液压泵的压力10 2计算液压泵的流量10 3选用液压泵规格和型号10 4确定电动机功率及型号10 5.液压元件及辅助元件的选择.10 6油箱容量的确定11 7.液压元件的选择以及报价.11 六 验算液压系统性能13 1

3、回路压力损失验算13 2液压回路的效率15 3液压系统的温升验算15 七 课程设计小结16 八八 参考文献参考文献17液压课程设计任务书（一）设计题目设计题目题目设计题目题目: :钻镗专用机床液压系统设计钻镗专用机床液压系统设计设计钻镗专用机床液压系统,其工作循环:定位-夹紧-快进-工进-死挡 铁停留-工作台快退-停止-拔销松开等自动循环,采用平导轨。 设计参数见表 1，其中： 工作台液压缸负载力(KN):FL 夹紧液压缸负移动件重力（KN）：GC 工作台液压缸移动件重力（KN):G 夹紧液压缸负载力（KN）：FC 工作台快进、快退速度(m/min)：V1=V3 工作台工进速度(mm/min)

4、:V2 夹紧液压缸行程（mm）:LC工作台液压缸快进行程（mm）：L1 夹紧液压缸运动时间（s）：tc 工作台液压缸工进行程（mm）：L2 工作台启动时间（s）：t=0.5 导轨面静摩擦系数：s=0.2 导轨面动摩擦系数d=0.1 表 1 设计参数 FL FCG GCV1V2 L1 L2 LCtc 6.84.81.865.032400100221（二）设 计 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图；(7)编写技术文件。二 液压系统的设计与计算1对工作液压缸进行工

5、况分析液压缸负载主要包括：切削阻力，惯性阻力，重力，密封阻力和背压阀阻力等 （1）切削阻力 FQ FQ=6.8KN （2），摩擦阻力 FJ，FD FJ=FFUS=18000.2=160N FD=FFUd=18000.1=180N 式中:FF运动部件作用在导轨上的法向力 US静摩擦系数 Ud动摩擦系数 （3）惯性阻力 FG=Gv/（gt）=18005/（9.80.560）=30.6N 式中: g重力加速度G运动部件重力 v在 t 时间内变化值t启动加速度或减速制动时间 （4）重力 F： 因运动部件是水平位置，故重力在水平方向的分力为零。 （5）密封阻力 FM 一般按经验取 FM=0.1F总 (F

6、 为总负载）。本例中按 F 除以 0.9 计算。 （6）背压阻力 这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系统确定以后才可以 定下来。根据以上分析，可以计算出工作液压缸各动作中的负载见表 2：工况计算公式液压缸的负载 N启动FQ=FJFMFQ=360/0.9=400加速FJ=FDFGFMFJ=（180+30.6）/0.9=234快进FK=FDFMFK=180/0.9=200工进FG=FQFDFMFG=(6800+180)/0.9=7755.56快退FK=FDFMFK=180/0.9=200（7）负载图与速度图负载图与速度图快进 svLt8 . 411 1工进 svLt5 .18722 2快退

7、 s660/100 . 51004003 321 3vLLt2对夹紧液压缸进行工况分析同理，夹紧缸负载主要包括：夹紧力，惯性阻力，摩擦力等 （1）夹紧力 FQ FQ=4.8KN （2），摩擦阻力 FJ，FD FJ=FFUS=60000.2=1200NFD=FFUd=60000.1=600N 式中:FF运动部件作用在导轨上的法向力 US静摩擦系数 Ud动摩擦系数 （3）惯性阻力 FG=Gv/（gt）=60002210-3/（9.81）=13.47N 式中: g重力加速度G运动部件重力 v在 t 时间内变化值t启动加速度或减速制动时间（4）密封阻力 FM 一般按经验取 FM=0.1F总 (F 为总

8、负载）。本例中按 F 除以 0.9 计算。 （5）背压阻力 这是液压缸回油路上的阻力，初算时，其数值待系统确定以后才可以 定下来。根据以上分析，可以计算出夹紧液压缸各动作中的负载见表 3：工况计算公式液压缸的负载 N启动FQ=FJFMFQ=1200/0.9=1333加速FJ=FDFGFMFJ=（600+13.47）/0.9=682快进FK=FDFMFK=600/0.9=667夹紧FG=FQFJFMFG=（4800+1200）/0.9=6667快退FK=FDFMFK=600/0.9=6673绘制工作液压缸、夹紧液压缸的负载图和速度图 根据以上表 2，3 数值，绘制出工作液压缸、夹紧液压缸的负载图

9、和转速图，这样 便于计算分析液压系统。 负载图及转速图如图 1、2：图 1 液压缸负载图图 2 液压缸转速图三 拟订液压系统原理图1调速回路的选择 根据液压系统要求是进给速度平稳，孔钻透时不前冲，可选用调速阀的进口节流调速 回路，出口加背压。2快速回路的选择 根据设计要求 v快进=5m/min,v快退=5m/min,而尽量采用较小规格的液压泵，可以选择 差动连接回路。3速度换接回路的选择 根据设计要求，速度换接要平稳可靠，另外是专业设备，所以可采用行程阀的速度换 接回路。若采用电磁阀的速度换接回路，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。4换向回路的选择 由速度图可知，快

10、进时流量不大，运动部件的重量也较小，在换向方面又无特殊要求， 所以可选择电磁阀控制的换向回路。为方便连接，选择三位五通电磁换向阀。5油源方式的选择 由设计要求可知，工进时负载大速度较低，而快进、快退时负载较小，速度较高。为 节约能源减少发热。油源宜采用双泵供油或定量泵供油。选用双泵供油方式，在快进、 快退时，双泵同时向系统供油，当转为共进时，大流量泵通过顺序阀卸荷，小流量泵单 独向系统供油，小泵的供油压力由溢流阀来调定。若采用限压定量泵叶片泵油源，此油 源无溢流损失，一般可不装溢流阀，但有时为了保证液压安全，仍可在泵的出口处并联 一个溢流阀起安全作用。6夹紧回路的选择 按夹紧的要求，可选择单向

11、顺序阀的顺序动作回路。通常夹紧缸的工作压力低于进给 缸的工作，并由同一液压泵供油，所以在夹紧回路中应设减压阀减压，同时还需满足： 夹紧时间可调，在进给回路压力下降时能保持夹紧力，所以要接入节流阀调速和单向阀 保压。换向阀可连接成断电夹紧方式，也可以采用带定位的电磁换向阀，以免工作时突 然断电而松开。7动作转换的控制方式选择 为了确保夹紧后才进行切削，夹紧与进给的顺序动作应采用压力继电器控制。当工作 进给结束转为快退时，由于加工零件是通孔，位置精度不高，转换控制方式可采用行 程开关控制。8液压基本回路的组成 将已选择的液压回路，组成符合设计要求的液压系统并绘制液压系统原理图。此原 理图除应用了回

12、路原有的元件外，又增加了液压顺序阀 5 和单向阀等，其目的是 防止回路间干扰及连锁反应。从原理图中进行简要分析： 1) 快进时，阀 2 左位工作，由于系统压力低，液控顺序阀 5 关闭，液压缸有杆腔的回油 只能经换向阀 2、单向阀 4 和泵流量合流经单向行程调速阀 3 中的行程阀进入无杆腔而实 现差动快进，显然不增加阀 5，那么液压缸回油通过阀 6 回油箱而不能实现差动。2) 工进时，系统压力升高，液控顺序阀 5 被打开，回油腔油液经液控顺序阀 5 和背压阀 6 流回油箱，此时，单向阀 4 关闭，将进、回油路隔开，使液压缸实现工进。 3) 系统组合后，应合理安排几个测压点，这些测压点通过压力表开

13、关与压力表相接，可 分别观察各点的压力，用于检查和调试液压系统。液压系统原理图如图 3：图 3 液压系统原理图四 确定执行元件主要参数1确定液工作压缸的内径确定液工作压缸的内径 D 和活塞杆直径和活塞杆直径 d 工作压力可根据负载大小及设备类型来初步确定，现参阅表 2.1、表 2.2，根据 F工 =7755.56N,选 P工=2MPa 按 P2=0，油缸的机械效率 =1，将数据代入下式： D=（4F工/P工）1/2 = （47755.56/(2106）1/2 =0.070m 根据液压缸尺寸系列表 25，将直径圆整成标准直径 D=80mm 根据液压缸快进快退速度相等，取 d/D=0.7，则活塞杆

14、直径 d=0.780mm=56mm。按活 塞杆系列表 26，取 d=56mm。 根据已取缸径和活塞杆内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无杆腔面积 A1和有 杆腔面积 A2分别为 A1=D2/4=3.140.082/4=50.2410-4 A2= （D2-d2）/4=3.14（0.082-0.0562）/4=25.610-4 则液压缸的实际计算工作压力为： P=4F/ D=47755.56/（0.082）=1.54MPa 则实际选取的工作压力 P=2MP 满足要求 按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度。若验算后不能获得最小的稳定速度是，还 需要响应加大液压缸的直径，直至满足稳定速度为止。一般

15、节流阀的最小稳定流量为 50ml/min,该系统最低工作速度大于 3.2cm/min,故而 Q/v=（50ml/min/3.2cm/min）10-4=15.610-4 由于 AQ/v,所以能满足最小稳定速度的要求。2.确定夹紧液压缸的内径 D 和活塞杆直径 d根据夹紧液压缸的夹紧力=4800N，选夹紧缸工作压力=1MPa 可以认为回油压力为FJP零，夹紧缸的机械效率 =0.95，按式 21 可得： D=（4FJ/PJ）1/2 = （44800/(1060.95）1/2 =0.08m 根据表 25 取 D=80mm 根据活塞杆工作受压，活塞杆直径适当取大时，活塞杆直径 d 为： d=0.5D=0.580=40mm 根据表 2.6 取 d=40mm 根据已取缸径和活塞杆内径，计算出液压缸实际有效工作面积，无杆腔面积 A1 和 有杆腔面积 A2 分别为A1=D2/4=3.140.082/4=50.2410-4 A2= （D2-d2）/4=3.14（0.082-0.042）/4=37.6810-4 则液压缸的实际计算工作压力为： P=4F/ D2=44800/（0.08