液压课程设计2

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1、目录第 1章 引言 3第 2章 液压系统的工况分析 12.1 负载计算 12.1.1 运动分析 12.1.2 动力分析 12.1.3 负载速度图 22.2 液压系统主要参数计算与工况图绘制 32.2.1 预选系统设计压力 32.2.2 液压缸的设计计算 42.2.3 绘制液压缸的工况图 4第三章 液压系统的方案设计 73.1 选择基本回路 73.2 拟定液压系统图 8第四章 液压计算及元件选择 94.1 液压泵的计算 94.1.1 液压泵计算与选定 94.1.2 液压泵的功率计算及电机的选择 94.2 液压元件的选择 104.2.1 控制阀和辅助元件的选择 104.2.2 油管的选择 104.

2、2.3 油箱容积的确定 104.3 液压系统性能的验证 114.3.1 验算系统压力损失 114.3.2 液压泵的工作压力 124.3.3 估算系统效率 124.3.4 系统的发热及温升 13第五章液压缸的设计 145.1液压缸的结构设计 141.缸体的设计 142.活塞杆的设计与校核 143.缸盖的设计计算 154.导向套的设计 155.2液压缸的设计计算 155.2.1 缸体的设计 155.2.2 活塞杆的设计与校核 155.2.3 缸盖的设计计算 165.2.4 导向套的设计 16参 考 文 献 18第 1 章 引言液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力

3、或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动 平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故， 自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积 小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普 遍设计原则。液压系统的设计主要是根据已知的条件，来确定液压工作方案、液压流量、 压力和液压泵及其它元件的设计。本文主要的设计要求如下：图示液压缸驱动装置中，已知传送距离为3m,传送时间要求小于15s,运动按图示 规律执行，其中加、减速时间各占总

4、传动时间的10%;假如移动部分的总质量为510kg, 移动件和导轨的静、动摩擦系数各位0.2和0.1，取液压缸机械效率n=9。试设计此 液压系统，并进行液压缸的设计。第 2 章 液压系统的工况分析2.1 负载计算负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械 效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有： 导轨摩擦力，惯性力。2.1.1 运动分析由设计要求求出各工况下的动作持续时间为:加速 t 二 2L / v 二 15 x 0.1 二 1.5(s)1 1 1匀速 t 二 L / v 二 15 x 0.8 二 12(s)2 2 2减速

5、t 二 2L / v 二 15 x 0.1 二 1.5(s)3 3 3位移之和为 3m,可以求出：v 二 0.222m/ sL = 0.1m L = 2 . m6L亏0ml 71232.1.2 动力分析 在负载分析中，可知工作部件-动力滑台是采用卧式放置。因此，重力的水平分力为零，导轨的工作时的正压力与工作动力部件的重力相等。带入计算得出，静摩擦力 F 二 f F二0.X 5 X0 N =8 7100f s s N动摩擦力 F二f错误！未找到引用源。f dd= 0 x. 1 x 5 N1 =0 N9惯性力AvF = m =m At5 1 0 0.22215= 75N本文中，进行设计计算时，选取

6、液压缸的工作效率错误！未找到引用源。为 0.9。根据上述摩擦力的计算，可以算出液压缸在各个工作下的负载。表 2.1 液压缸的工作负载-加速、工进、减速运动阶段计算公式总机械负载F/N启动F = Ffs1000加速F = F + Ffdm575恒速F = Fm500减速F=-F +Ffdm425快退启动F = Ffs1000快退加速F = F + Ffdm575快退恒速F = Fm500制动F=-F +Ffdm4252.1.3 负载速度图根据上述液压缸在各个工序时的工作负载，及其各阶段的速度和受力情况，可绘制出负载速度图，包括距离-时间图，速度-时间图，力-时间图，如图 2-1。错误！未找到引用

7、源。2.2 液压系统主要参数计算与工况图绘制2.2.1 预选系统设计压力 由负载速度图，可得知动力滑台在工进时的工作负载最大。参考相关设计要求, 本文中选用液压缸的工作压力 p1=2 MPa。2.2.2 液压缸的设计计算本文中，由设计要求可知动力滑台在快进和快退的速度相等。因此液压缸可选用单活塞杆式差动液压缸（A1=2A2），快进时液压缸差动连接。 由式 p1A1- p2A2=F1000 / 0.9m 2 = 0.793 x 10-3 m 2X106液压缸的直径D二由A1=2A2,可知活塞杆的直径d =错误！未找到引用源。D/ J2 =31.8/、：2 mm = 22.5mm按国标 GB/T

8、2348-1993，表 2-4所示标准的活塞杆和液压缸直径，对所计算的D 和 d 结果进行圆整。圆整后得 D=40 mm， d=28 mm。则液压缸的实际有效面积A =兀 D2 /4 = 1256mm21A =兀（D2 一d2）/4 = 640mm22A = A A = 616 mm 2122.2.3 绘制液压缸的工况图差动快进时，液压缸有杆腔压力p2必须大于无杆腔压力p1,回油口到进油口之 间的压力损失，取Ap = p p 0.5 MPa，并注意到启动瞬间液压缸尚未移动；此 21时错误！未找到引用源。p=0；液压回油腔的压力（背压力），由表2.2，在计算减 速时，形成较大的背压，从而达到减速

9、的功能。初取快退时背压取 pb=0.8MPa.表 2.2 液压缸各工况下-快进、工进、快退的流量，压力和功率工况公式负载F/N进油压力pi/MPa回油压力pb/MPa输入流量q/Lmin-1输入功率P/kW启动10001.8快进加速F+ ApAP =2i A - A1 2q = v（A 一 A ）1 2P = p qi5751.562.06恒速5001.421.518.210.19减速F+ p AP =b2iAiq = AviP = p qi4250.750.8快退启动F+ p A p =iA2q = A v2P = p qi10001.74加速5751.980.5恒速5001.850.58.

10、530.26注：F二F / nm据上述条件经计算得到液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率，并可绘出其 工况图，如图 2-2 所示。图 2.2 液压缸各工况下-快进、工进、快退的工作循环第三章 液压系统的方案设计3.1 选择基本回路(1) 调速回路 由工况分析可知，液压系统功率较小，工作负载为阻力负载且工作中变化较小等， 因此，本文选用节流调速回路，开式循环系统的调速方式。(2) 油源型式 由工况图表明，系统压力及流量均较小，可采用电动机驱动的单定量泵供油及溢流 阀调压方案。(3) 换向与速度换接回路采用三位四通“0”型中位机能电磁换向阀实现液压缸的进退和停止。采用二位三 通电磁换向阀实现液

11、压缸快进时的差动连接。由于液压缸运动到一定的行程后，需要减速，而减速的位置需要控制，本文中，采 用行程阀，固定在距离液压缸初始位置一定距离。当液压缸运动该位置时，压下行程阀， 此时，回油从溢流阀 11 回流至油箱，由于溢流阀的具有一定的背压。因此，液压缸逐 渐减速，至速度为零。(4)辅助回路采用压力表、过滤器等作为辅助元件。基本回路，如下图 3-1 所示。(a)液压油源1(c)换向回路(b)调速回路(d)差动回路图 3-1 液压基本回路(e)辅助回路3.2 拟定液压系统图表 3-1 各工况下电磁铁动作设计 -动作顺序表1YA2YA3YA行程阀加速+一+一匀速+一+一减速+一一+快退一+一停止一

12、一一一決1L丿9ftW /y3YA一込快逞图 3-2 液压系统原理图1-过滤器；2单向定量泵；3-电机；4-溢流阀；5压力表开关；6-单向阀；7-三位四通电磁换向阀8-单向调速阀；9-二位三通电磁换向阀；10-行程阀，11-溢流阀; 12-单向调速阀第四章 液压计算及元件选择4.1 液压泵的计算4.1.1 液压泵计算与选定(1) 工作压力计算根据有工况图2-2,快退阶段液压缸工作压力最大P=1.85MPa。油路元件较少，取 泵至缸的油路总压力错误！未找到引用源。损失为0.5MPa,则pp = p1+EAp MPa =1.85+0.5MPa =2.35 MPa(2) 计算液压泵的流量由表2.2可

13、知，向液压缸输入的最大流量为8.53 L/min。由于流量较小，取回路泄漏系数K=1.3，则泵的流量为q = Kq = 1.3 x 8.53 L / min = 11.1L / minp(3) 确定液压泵的规格根据根据以上压力和流量数值，查阅产品样本，选取YB1-10型叶片泵。其额定压力为6.3MPa，额定转速为1450 r/min，泵的排量为10mL/r。4.1.2 液压泵的功率计算及电机的选择取液压泵容积效率nv=0.9，则液压泵的实际输出流量为:q = Vwn = 10 x10-3 x1400x 0.9L / min = 12.6L / minpvp q2.35x106 x 12.6 x 10-3取泵的总效率为np=0.8，最大的电机功率为p = p p = 0.62kW耳0.8x 60 x103选用电动机型号：选用规格为Y802-4型封闭式三相异步电动机，其额定功率为0.75kW，额定转速为 1400 r/min。表 4-1 液压泵工作的总效率柱塞泵轴向式径向式总效率/ %759075907085859580924.2 液压元件的选择4.2.1 控制阀和辅助元件的选择本系统所有阀的额定压力