液壓課程設(shè)計完成版

1、目錄一、設(shè)計題目2二、負(fù)載與運動分析一一工況分析 31、工作負(fù)載32、摩擦阻力43、慣性負(fù)載44、繪制負(fù)載圖和速度圖 4三、初步確定液壓缸的參數(shù) 51、初選液壓缸的工作壓力。 52、計算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸排量 6四、液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算 71、壓力計算7（1）快進(jìn)階段7（2）工進(jìn)階段7（3）快退階段82、流量計算 8（1 ）、快進(jìn)（恒速）流量 8（2 ）、工進(jìn)階段的流量 8（3 ）、快退（恒速）流量 83、功率計算8（1 ）、快進(jìn)（恒速）的功率 8（2 ）、工進(jìn)（最高速度）的功率 8(3 )、快退(恒速)的功率 84繪制液壓缸的工況圖 8五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖

2、 101、選擇液壓基本回路 102、經(jīng)整理得圖 13的液壓系統(tǒng)原理圖 112.1、系統(tǒng)各階段工作電磁鐵狀態(tài)。 112.2、進(jìn)油回油狀況 11六、選擇液壓元件 121、液壓泵的最高壓力計算 122、液壓泵的流量計算 123、確定液壓泵的規(guī)格 124、確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號 125、確定閥類元件及輔件 136、確定油管直徑147、確定油箱容積 158、確定油液15七、液壓系統(tǒng)性能驗算 151、驗算壓力損失 151.1、閥類元件的壓力損失。 151.2、沿程損失計算 161.3、局部阻力損失估算 172、確定系統(tǒng)調(diào)整壓力 184、液壓系統(tǒng)發(fā)熱與散熱計算 184.1、 系統(tǒng)的總發(fā)熱量由公

3、式得： 194.2、 系統(tǒng)的散熱量由公式得： 19、設(shè)計題目一臺銃頭驅(qū)動電機功率7.5kw ，銃刀直徑為200mm ，轉(zhuǎn)速350rpm 。要求完成如下的動作循環(huán)：快進(jìn)一一工進(jìn)一一快退一一停止；工作臺用平導(dǎo)軌。運動部件自重 G（ N）為4000，快進(jìn)快退速度 v1 （ m/min ）為4，快進(jìn)行程（mm ）為145，工進(jìn)行程（mm ） 為68，工進(jìn)速度v2（ mm/min ）為60200，靜摩擦系數(shù)fj為0.2，動摩擦系數(shù)fd為0.1， 啟動制動時間t（ s）為0.21.設(shè)計其銃床液壓系統(tǒng)。、負(fù)載與運動分析工況分析呈一 統(tǒng)能計 一 系功設(shè)第itw菠圧系焼功蜒觴理設(shè)計I Th斎血I電備齊1、工作負(fù)

4、載躺制技術(shù)文件全直審査液壓缸的常見工作負(fù)載有重力、切削力、擠壓力等。阻力負(fù)載為正，超越負(fù)載為負(fù)。7.5 60 106350 2002046.28N上式中，F(xiàn)w -工作負(fù)載 2、摩擦阻力F* fjG (0.2 4000 N 800NFfd fdG(0.1 4000) N 400NFg(4000)'9.8)460 0.21129.58N上式中，F(xiàn)fj -靜摩擦力1Fd -動摩擦力3、慣性負(fù)載上式中，F(xiàn)g-慣性載荷 取液壓缸的機械效率為 0.9工況負(fù)載計算公式液壓缸負(fù)載F/N液壓缸推力/N啟動F= F*800888.89加速F= FfdFg529.58588.42快進(jìn)F= Ffd400444

5、.44工進(jìn)F= FfdFw2446.282718.09快退F= Ffd400444.444、繪制負(fù)載圖和速度圖根據(jù)工況負(fù)載和已知速度以及行程，繪制如下所示的速度圖 （圖1 ）和負(fù)載圖（圖2）-4圖1速度圖| F/（N）2718. 09888.89588. 42、44生 4411Q145213s/m-444.44-588. 421= -888. 89圖2負(fù)載圖三、初步確定液壓缸的參數(shù)1、初選液壓缸的工作壓力。工作壓力p可根據(jù)圖3由負(fù)載大小來初步確定液壓缸的工作壓力故初步選擇工作壓力為 1MP負(fù)載F/K<55101020203030*50>50工作壓力p/MPaCO. 8h1 5

6、9;22+ 5、33*44訪$5圖3按負(fù)載選擇設(shè)計壓力2、計算和確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸排量Q1 >Pi | 円la)屯工作腔由于要求設(shè)計工作臺的快速進(jìn)退速度相等，故選用差動液壓缸，使無桿腔與有桿腔的有效面積為 A 2A2，即桿d和缸D滿足d=0.707D.由圖4取背壓為0.5MPa，回油管路壓力損失 p 5 105Pa。AiFmaxPiP22宀廠2 S圖2M it * flflf 壓力初E屮世止器扯 斥力 M卍戯設(shè)裁的理慮篥AUA魁丄作H0,SQe靠粵S廊壓票!*閃博時hjiew+ur液壓缸無桿腔有效面積:式中A-無桿腔有效面積；Fmax-最大推力；Pi -工作壓力，P2 -背壓力液壓

7、缸內(nèi)徑:0.0677m 67.7mm按圖5，將液壓缸內(nèi)徑調(diào)整為 63mm活塞桿直徑:d=0.707D=0.70763=44.5mm按圖5.將活塞桿外徑調(diào)整為 45mm4儀墓粹卄徑尺寸羸刊皆40163S9U220050 j(140>noSi110zAa160(3I0J&20Pw他彳DOR22350加ECU(4S0)w25(22»>SO0i22&,T0i1401S<110)2S080200圖5缸的內(nèi)徑和活塞桿外徑系列(GB/T 2348-1993)故液壓缸實際有效面積為Ai 4D26323117mm血-(D2-d2) (632 452) 1527mm24

8、42A A1 A21590mm式中，A-無桿腔有效面積；A-有桿腔有效面積。A-液壓缸實際有效面積四、液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的計算1、壓力計算(1)快進(jìn)階段Fa2P888.890a、啟動時，p0.56MPaA1590Fa2P588.4215270.5b、加速時，P0.85MPaA1590Fa2P444.4415270.5c、恒速時，P0.76MPaA1590(2)工進(jìn)階段FA2P2A2718.09 1527 0.531171.12MPa(3)快退階段a、啟動時，pFA1P2A2888.89 015270.58MPab、加速時,F AP2A2588.423117 0.51527

9、1.41MPac、恒速時，pFA1P2A2444.44 3117 0.515271.31MPa2、流量計算(1) 、快進(jìn)(恒速)流量q Av1 1590 4 10-4 10 6.3(L/min)(2) 、工進(jìn)階段的流量qmax Av23117 200 10-60.62( L/min)qmin Av?3117 60 10 60.19(L/min)(3) 、快退(恒速)流量q A2v1 1527 4 10-4 10 6.( L/min)3、功率計算(1) 、快進(jìn)(恒速)的功率P pq 0.76 6.36 103/60 80.( W)(2) 、工進(jìn)(最高速度)的功率P pq 1.12 0.62 10

10、3/60 11.6(W)(3) 、快退(恒速)的功率P pq 1.31 6.1 103/60 133.2( W)4繪制液壓缸的工況圖由上計算的壓力、流量以及功率計算繪制p-l、q-l、P-l工況圖p/ MPa0. 560.85145L/no1.41圖6液壓缸p-l圖6. 3fi圖7液壓缸q-l圖1452131./mm133. 2圖8液壓缸P-I圖五、擬定液壓系統(tǒng)原理圖1、選擇液壓基本回路（1）該系統(tǒng)流量壓力較小，可采用定量泵和溢流閥組成的供油源，如圖9。（2 ）因銃床加工時有順銃和逆銃兩種方式，故采用單向調(diào)速閥控制的回油節(jié)流調(diào)速回路，如圖10。（3）換向回路選用三位四通的 “0”型中位機能的電

11、磁換向閥實現(xiàn)液壓缸的進(jìn)退和停止，如圖11。（4 ）采用二位三通的電磁換向閥實現(xiàn)液壓缸快進(jìn)時的差動連接，如圖12.圖10調(diào)速節(jié)流回路圖11換向回路圖12差動回路2、經(jīng)整理得圖13的液壓系統(tǒng)原理圖圖13 專用銃床液壓系統(tǒng)原理圖1-單向定量泵 2-溢流閥3-壓力表4-單向閥5-三位四通電磁換向閥6-液壓缸7-兩位三通電磁換向閥8-單向調(diào)速閥2.1、系統(tǒng)各階段工作電磁鐵狀態(tài)。（1） 當(dāng)銃床快進(jìn)時，電磁鐵1YA、3YA工作，2YA不工作。（2）當(dāng)銃床工進(jìn)時，電磁鐵 1YA工作，2YA、3YA不工作。（3）當(dāng)銃床快退時，電磁鐵 2YA工作，1YA、3YA不工作。（4） 當(dāng)銃床停止工作時，電磁鐵1YA、2Y

12、A、3YA都不工作。2.2、進(jìn)油回油狀況快進(jìn)回路：進(jìn)油：1-4-5-6;回油：7-5工進(jìn)回路：進(jìn)油：1-4-5-6;回油：7-8-5-油箱快退回路：進(jìn)油：1-2-4-5-8-7-6;回油：6-5-油箱卸載回路：1-2-油箱六、選擇液壓元件1、液壓泵的最高壓力計算由工況圖6可知液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在快退階段，即p 1.41MPa，由于進(jìn)油路元件較少，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為p 0.3MPa，則液壓泵的最高工作壓力為 pp 1.410.31.71（MPa）2、液壓泵的流量計算泵的供油流量qp按液壓缸的快進(jìn)（恒速時）階段的流量q 6.36L/min進(jìn)行估算，由于采用差動缸回路的系統(tǒng)，故液

13、壓泵的最大流量為3qp qv K A| A vmax 0.0001166m /s 6.996L/min注：式中qv-系統(tǒng)所需的流量K-系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取 1.11.3 （由于系統(tǒng)流量較小，故此處取1.1）A、A2液壓缸無桿腔與有桿腔的有效面積，mVmax -液壓缸的最大移動速度，m/S3、確定液壓泵的規(guī)格根據(jù)系統(tǒng)所需的流量，擬初選液壓泵的轉(zhuǎn)速為 n 1450r/min，泵的容積 效率0.9，故可算得泵的排量參考值為：Vg1000q v1000 6.9961450 0.95.36 ml/r根據(jù)以上計算結(jié)果查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的CB B6型齒輪泵，泵的額定壓力為Pe 2.5MPa，泵排量

14、為V 6ml/r，額定轉(zhuǎn)速為n° 1450r/min，容積效率為v 0.90，總效率為p 0.85。算得泵的額定流量為：qp Vn v 6 1450 0.907830 ml/min 7.83 L/min4、確定液壓泵驅(qū)動功率及電機的規(guī)格、型號由功率循環(huán)圖8可知，最大功率出現(xiàn)在快退階段，已知泵的總效率為p 0.85，則液壓泵快退所需的驅(qū)動功率為P，1.71 7830 §0.26( KW)p P 0.85 60 10查圖14得，選用型臥式三相異步電動機，其額定功率0.55KW，轉(zhuǎn)速為1390r/min 。則泵的實際輸出流量為YB801 4 :qs Vn v 6 1390 0.9

15、0 7.51L/min仍能滿足系統(tǒng)各工況對流量的要求同步轉(zhuǎn)速1500r/fnin>4級YB80V4a 55139023YB8O2 1O 7&24YB90S4 'b I1400331YB90L-4L537YB100L1 42.214201511YB100L2-13* 02.347*YB112M 44. 058YBI32S-<11-lO - w144080YB132M 47.595YB160M 4II_1460J48YB160L-4ir 1 566YB180M J18. 522o圖14 YB系列三相異步電動機主要技術(shù)參數(shù)圖5、確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通

16、過各閥類元件及輔件的實際流量，查閱產(chǎn)品樣本，選出的閥類元件和輔件規(guī)格如圖所示。序號名稱通過流額定流額定壓額定壓型號量/量/力 /MPa降/MPa(L/mi(L/min)n)1定量泵7.517.832.5-CB-B62溢流閥7.51402.50.2YF-L10B3單向閥7.511625<0.2CIT-02-044三位四通6.36616<0.234DF3-E4電磁換向B閥5液壓缸-自行設(shè)計6二位三通6.1106.3<0.223D-10B電磁換向閥7單向調(diào)速6.16.331.5<0.2FCG-3-63閥-A-K6、確定油管直徑A2 瓦q無流經(jīng)液壓缸無桿腔油管的實際最大流量為6

17、.36L/min ，故有桿腔實際最大流量為15276.363.12L/min3117取油液的允許流速為 3m/s，分別算得油管的管徑 d無和d有為d無4 6.36 10-33.14 3 601036.71mmd有3.14 3 601034.70mm查圖15得，選用外徑為10mm，壁厚為1mm的10號冷拔無縫鋼管/fltFBirtt tnRiifii3k h r. w 憐用毎7站通Lj：tH冬rfr«JI"H1*<fTW* 碑1, - min '8ft峙 q/'Mlftr'a1心OiM4*i»141441,1i s5; hMin k 1

18、1116L610®6 1HMM k I.SiL1 *r2站T23ICli 12WH X l $1IL令1 *J2 5bbH4015Ml： *1、L桂1 6I1.51JIN枯KI腫k21兀,X J*他E100笳卻MH *%160V42毗issfl41艸知VJ*14呂54. 5bbSEJJOO2硼1 M ?寸J sJ s曲754*>*iolUOfl知4»7ro12nw10013056R 541W?$nn圖157、確定油箱容積油箱的容積按V qs 6 7.51 45.06L注：-為經(jīng)驗系數(shù)，低壓系統(tǒng)取24，中壓系統(tǒng)取 57，高壓系統(tǒng)取612，此處取 6。8、確定油液- 2根

19、據(jù)液壓泵的類型，選用牌號為L-HM32的油液，其運動粘度為32mm /s七、液壓系統(tǒng)性能驗算1、驗算壓力損失由于本系統(tǒng)的管理布局尚未確定，故僅按式：P進(jìn)P沿P局P閥1.1、閥類元件的壓力損失?？爝M(jìn)階段，液壓缸差動連接，有桿腔的油液經(jīng)二位三通換向閥流入無桿腔，可求得此處壓力損失為：2 2qsC C 6.1R 仆ppn -0.20.074MPa5進(jìn)入無桿腔從有桿腔出來qp10將其折算到進(jìn)油路上，進(jìn)油路上油液通過單向閥、電磁換向閥后進(jìn)入電磁換向閥7后回到進(jìn)油路上，可求得此階段進(jìn)油路上閥類元件的總壓力損失為:p 0.226.1100.26.360.227.51160.343MPa工進(jìn)階段，油液經(jīng)單向閥

20、、電磁換向閥5進(jìn)入無桿腔可求得此階段進(jìn)油路上閥類元件總壓力損失為:p 0.227.51160.226.3660.269MPa快退階段，油液經(jīng)單向閥、電磁換向閥5、單向調(diào)速閥、電磁換向閥7進(jìn)入有桿腔可求得此階段進(jìn)油路上閥類元件總壓力為:27.5126.3626.126.1P閥p 0.20.20.20.20.531MPa166106.31.2、沿程損失計算沿程損失與流動類型有關(guān)，流動類型用雷諾數(shù)Re來判斷，對圓形截面管Revd-33 8 1032 10-6750式中v-管中平均流速d-管徑-流體的運動粘性系數(shù)當(dāng)Re >2300時為紊流，當(dāng)Re <2300時為層流故液流狀態(tài)判斷為層流，于

21、是沿程壓力損失為：L V20.078MPa式中-沿程阻力系數(shù)，它是 Re和相對粗糙度 一的函數(shù)，這里 為管壁粗糙度, d查圖16得為0.02，由圖17的64Re0.085-液壓油密度，此處取812kg/mL -管道的長度，此處取 2mH*1幵內(nèi)裁狀生” !*骨*酬甑慨0rD冷祓鋁ft、懈合侖什Q 0015 -UJki孔制無爲(wèi)制烤iihtt0 (H +0.4B0. OS *0. 10, 05 -0 J0. 12 -CH 150 75 * 7. S0,05d = tOOmm的農(nóng)詭ft200mm 的 <4 ijtff0 0015 -0.015 -K15 - W1蓋疽恤強轉(zhuǎn)變的膠命0 00ft

22、-0 070.3-43圖16嶽祜IX城A If算處成K A齢 < 2310*1it ft.MK» c c 10*A ±011卅'22( v)77二7不1 G 訕*蟲 0 M2 - luff* 11力粗軒鞏手列wfft r 11- 23 1-，叫嚴(yán)存0Rl力f AK屜A押T（芻f4 15*"訂(制圖171.3、局部阻力損失估算2v1827 Pa 0.002 MP a-局部阻力系數(shù)，它與局部阻力的形狀有關(guān)，此處估取取0.5-液壓油密度所以得出總壓力損失為：p進(jìn)p沿p局p閥0.154MPa故此壓力值小于選用泵時估計的進(jìn)油路管路壓力損失（0.3MPa），所以選用的液壓泵無需調(diào)整。2、確定系統(tǒng)調(diào)整壓力根據(jù)上述計算可知：液壓泵也即溢流閥的調(diào)整壓力應(yīng)為工進(jìn)階段的系統(tǒng)工作壓力和壓力損失之和Fr Pp進(jìn) 1.12 0.154 1.274MPa式中P-液壓泵的工作壓力或支路的調(diào)整壓力。3、液壓系統(tǒng)效率的估算液壓系統(tǒng)效率 的計算，主要考慮液壓泵的總效率p、液壓執(zhí)行器的總效率A及液壓回路的效率 c。 可由下式估算C可按下式計算maxCminpgPpqp61.12 0.62 100.55 103 60 1030.021P21Ppqp1.12 0.19106330.55 1060 100.0065其中，液壓泵和液壓馬達(dá)