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1、目 录1工况分析12拟定液压系统原理图23液压系统的计算和选择液压元件 73.1液压缸主要尺寸的确定33.2确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格43.3液压阀的选择53.4确定管道尺寸73.5液压油箱容积的确定71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 Fw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18000N；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G运动部件重力；FRn垂直于导轨的
2、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*1500kg*9.8N/kg=2940NFfa=0.1*1500kg*9.8N/kg=2500N上式中Ffs为静摩擦阻力，Ffa为动摩擦阻力。g重力加速度；t加速度或减速度，一般t=0.010.5svt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1.4)，并画出如图1.5所示的 负载循环图。 图1.1 速度与负载循环图表1.4工作循环外界负载F/N工作循环外界负载F/N启动加速F=Ffs+Fa4470工进F=Ffs+Fw29970快进F=Ffs1470快退
3、F=Ffs14702拟定液压系统原理图 (1)确定供油方式 考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低，而快进、快退时负载较小，速度较高。从节省能量、减少发热等方面考虑，泵源系统宜选用双泵供油或变量泵供油。先采用具有压力反馈功能的限压式变量泵。 (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)背压方式的选择由于该机床采用立式，所以选择液控单向
4、顺序阀构建平衡回路。(4)速度换接方式的选择本系统采用电磁换向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1.2所示的液压系统原理图。 图1.2 液压系统原理图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1.1取液压缸工作压力为4.5MPa。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=31547N，按表1.2取p2为0.5Mpa，cm为0.
5、95，考虑到快进、快退速度相等，取dD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=100mm；活塞杆直径d，按dD= 0.7及表2.2活塞杆直径系列取d=70mm。 按表2.1及表2.2液压缸和活塞杆的尺系列，取夹紧液压缸的D和d分别为100mm及70mm。按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度，由式可得式中qmin是由产品样本查得调速阀AQF3-E10B的最小稳定流量为0.05Lmin。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有杆腔的实际面积，即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
6、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，所以泵的工作压力为 pp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。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。在本例中pn =1.25 pp=6.25MPa。 2)泵的流量确定
7、液压泵的最大流量应为qp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。3)选择液压泵的规格 根据以上算得的pp和qp，再查阅有关手册，现选用YBX-25限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量16mLr，泵的额定压力63MPa，电动机转速1450rmin，容积效率0.85，总效率0.7。3) 与液压泵匹配的电动机的选定。首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值作为选择电动机规格的依据。由于在慢进时泵输出的流量减小，泵的功率
8、急剧降低，一般当流量在0.21Lmin范围内时，可取0.030.14。同时还应注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需要进行验算，即所选电动机额定功率；限压式变量泵的限定压力；压力为时，泵的输出流量。首先计算快进时的功率，快进时的外负载为1547(考虑机械效率后)，进右路的压力损失为0.3，由公式可得快进所所需电动机的功率为工进时所需电动机功率查阅电动机产品样本，选用L型电动机，其额定功率为1.5，额定转速1400r/min. 根据产品样本可查的25的流量压力特性曲线。再有已知的快进时流量为28.8Lmin，工进是的流量0.39，压力为 5 ，做出泵的实际工作
9、时的流量压力特性曲线，如 图所示，查得该曲线拐点处的流量为28.8，压力为3.3，该工作点对应的功率为 所选电动机满足要求，拐点处能正常工作。 3.3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 液压元件明细表序 号元 件 名 称通过流量/Lmin-1型 号1过滤器28.8XU-B321002变量叶片泵28.8YBX-163单向阀28.8AF3-EA10B4三位四通电磁阀2434EF30-
10、E10B5二位三通电磁阀2423EF3B-E10B6单向行程调速阀24AQF3-E10B7二位二通电磁阀248单向顺序阀0.39HCT03B4229单向阀9.4AF3-EA10B10二位四通电磁阀9.424EF3-E10B11压力继电器9.4DP1-63B12单向节流阀9.4ALF-E10B3.4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=48Lmin，压油管的允许流速取u=4ms，则内径d为若系统主油路流量按快退时取q=24Lmin，则可算得油管内径d=11.27mm。综合诸因素，现取油管的内径d为12mm。吸油管
11、同样可按上式计算(q=24Lmin、v=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25mm。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。 总结历时十几周的设计在紧张有序中即将结束，回忆这个过程这段经历，感觉收益多多。当我初涉设计时，主、客观问题层出不穷，按着设计计划，设计思路有序地进行，围绕升降机该题目，既了解了的有关规范，又涉及到了专业知识，加强了自己的专业，拓宽了知识面。当无数次的奔波于图书馆，设计教室时，发现设计不仅仅是设计，还包括了实践、耐心、耐力、毅力。这也是学校、老师让我们设计的目的所
12、在。设计即将结束了，体会了、学到了。在此我感谢学校给与我的培育之恩，老师的教育之情，更由衷地感谢，我本次设计的指导老师，感谢老师的细心指导。 参 考 文 献 1 雷天觉主编 新编液压工程手册 北京：北京理工大学出版社 1998 2 黄宏甲、黄谊、王积伟主编 液压与气压传动 北京：机械工业出版社 2001 3 刘连山主编 流体传动与控制 北京：人民交通出版社 1983 4 张利平、邓钟明主编 液压气动系统设计手册 北京：机械工业出版社1997 5 成大先主编 机械设计手册 第三版第三卷 化学工业出版社 2001 6 成大先主编 机械设计手册 第四版第四卷 化学工业出版社 2002 7 路甬祥主编 液压气动设计手册 北京：机械工业出版社 20033
