液壓回路課程設(shè)計(jì)

1、目錄目錄111111111111111111111111111技術(shù)要求1111111111111111111111112一工況分析31*LJ111/I111111111111111111111111二.主要參數(shù)確實(shí)定1111111111111111111117三.擬訂液壓系統(tǒng)原理圖111111111111111111110四.計(jì)算和選擇液壓元件111111111111111111114五.液壓缸的設(shè)計(jì)111111111111111111111118六.液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算1111111111111111120七.設(shè)計(jì)小結(jié)11111111111111111111111126八參考文獻(xiàn)27111

2、111111111111111111111專用臥式鉆床的液壓系統(tǒng)技術(shù)要求設(shè)計(jì)一臺專用臥式鉆床的液壓系統(tǒng),要求液壓系統(tǒng)完成“快進(jìn)一工進(jìn)一快退一停止的工作循環(huán).：最大軸向鉆削力為25000N,動(dòng)力滑臺自重為23000N工作臺快進(jìn)行程為100mm工進(jìn)彳T程為50mm快進(jìn)、快退速度為6m/min,工進(jìn)速度為50990mm/min力口、減速時(shí)間為0.1s,動(dòng)力滑臺為平導(dǎo)軌,靜摩擦系數(shù)為0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1.工進(jìn)工況分析就是要分析執(zhí)行元件在整個(gè)工作過程中速度和負(fù)載的變化規(guī)律,求出工作循環(huán)中各動(dòng)作階段的速度和負(fù)載的大小,畫出速度圖和負(fù)載圖簡單系統(tǒng)可不畫.從這兩張圖中可以方便地看出系統(tǒng)對液壓執(zhí)行元件作用

3、的負(fù)載和速度的要求及它們的變化范圍,還可方便地確定最大負(fù)載值、最大速度值,以及它們所在的工作階段,這是確定液壓系統(tǒng)方案、確定液壓系統(tǒng)性能參數(shù)和執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù).1,負(fù)載分析與負(fù)載圖負(fù)載分析就是對執(zhí)行元件在整個(gè)工作循環(huán)中各階段所要求克服的負(fù)載大小及其性質(zhì)進(jìn)行分析,負(fù)載圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來的圖形.負(fù)載圖一股用負(fù)載一時(shí)間Ft或負(fù)載一位移FI曲線表小.1阻力負(fù)載Ff阻力負(fù)載主要是工作臺的機(jī)械摩擦阻力,分為靜摩擦阻力和動(dòng)摩擦阻力兩局部.導(dǎo)軌的正壓力等于動(dòng)力部件的重力,那么靜摩擦阻力Ffs=0,2*23000=4600N動(dòng)摩擦阻力Ffd=0,1*23000=2300N2工作負(fù)載Fl

4、工作負(fù)載是在工作工程中由于機(jī)器特定的工作情況而產(chǎn)生的負(fù)載,對于金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)來說,沿液壓缸軸線方向的切削力即為工作負(fù)載,那么Fl=25000N3慣性負(fù)載最大慣性負(fù)載取決于移動(dòng)部件的質(zhì)量和最大加速度,其中最大加速度可通過工作臺最大移動(dòng)速度和加速時(shí)間進(jìn)行計(jì)算.啟動(dòng)換向時(shí)間為0.1s:Fm=m*Av/At=23000/10*6/60*0.1=2300N4液壓缸的負(fù)載分析液壓缸在做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),要克服以下負(fù)載：工作負(fù)載、摩擦負(fù)載阻力、慣性阻力、重力、密封阻力和背壓力.前四種屬于外負(fù)載,后兩種屬于內(nèi)負(fù)載.在不同的動(dòng)作階段,負(fù)載的類型和大小是不同的.下面分別予以討論.（1） 啟動(dòng)階段啟動(dòng)階段的液壓

5、缸活塞或缸體及其與它們相連的運(yùn)動(dòng)部件處于要?jiǎng)佣磩?dòng)狀態(tài),那么F=Ffs=4600N（2） 加速階段加速階段的液壓缸活塞或缸體及其與它們相連的運(yùn)動(dòng)部件從速度為零到恒速(一般為非工作階段的快速運(yùn)動(dòng))階段,那么F=Fd+Fm=2300+2300=4600N(3)快進(jìn)階段F=Ffd=2300N(4)工進(jìn)階段F=Ffd+FL=2300+25000=27300N(5)反向啟動(dòng)階段F=Ffs=4600N(6)反向加速階段F=Ffd+Fm=2300+2300=4600N(7)反向快退階段重力阻力密封阻力械效率F=Ffd=2300N因工作部件是臥式放置,故重力阻力為零.作為內(nèi)負(fù)載阻力,考慮計(jì)入液壓缸的機(jī)械效率,

6、取液壓缸的機(jī)4m=0.9o液壓缸各動(dòng)作階段負(fù)載動(dòng)作階段液壓缸外負(fù)裁計(jì)算公式液壓缸外負(fù)裁F外(N)液壓缸總負(fù)裁F=F外/t1m(N)啟動(dòng)F=Fs46005111加速F=Fd+Fm460015111快速F=Fd23002555工進(jìn)PF=R+Ffd2730030333快退F=Ffd23002555根據(jù)上述各階段得到負(fù)載及其所經(jīng)歷的移動(dòng)行程(或時(shí)間),便可歸納繪出液壓缸的負(fù)載圖2.速度分析速度圖快進(jìn)和快退速度vi=V3=6m/min,快進(jìn)行程Li=100mm,工進(jìn)行程1.2=50mm,快退行程L3=150mm,工進(jìn)速度v2=50-990mm/min快進(jìn)、工進(jìn)和快退的時(shí)間可由下式分析求出快進(jìn)ti=Li/

7、vi=0.1/6*60=1工進(jìn)t2=L2/v2=0.05/(50990)*60=0.0030.06s快退t3=L3/vi=0.15/6*60=1.5s速度分析就是對執(zhí)行元件在整個(gè)工作循環(huán)中各階段所要求的速度進(jìn)行分析,速度圖即是用圖形將這種分析結(jié)果表示出來的圖形.啟動(dòng)6m/min快進(jìn)快退快進(jìn)畸速工進(jìn)制勖1S6m/min快退0.003.附50-990m/min反向啟動(dòng)二.主要參數(shù)確實(shí)定這里,液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)是指液壓執(zhí)行元件的工作壓力p和最大流量Q,它們均與執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)即液壓缸的有效工作面積或液壓馬達(dá)的排量有關(guān).液壓執(zhí)行元件的工作壓力和最大流量是計(jì)算與選擇液壓元件、原動(dòng)機(jī)電機(jī),進(jìn)行液壓系

8、統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)1 .液壓執(zhí)行元件工作壓力確實(shí)定液壓執(zhí)行元件的工作壓力是指液壓執(zhí)行元件的輸入壓力.根據(jù)最大負(fù)載參考表1選取,根據(jù)設(shè)備白類型參考表2選取.表1不同負(fù)載條件下的工作壓力以F/N<5000500010000100002000020000300003000050000>50000液壓缸工作壓力/MPa<0.811.522.533-44-5>5-7表2常用液壓設(shè)備工作壓力設(shè)備類型機(jī)床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械液壓機(jī)挖掘機(jī)重型機(jī)械啟重機(jī)械磨床車、銃、刨床組合機(jī)床拉床龍門刨床工作壓力/MPa0.8-22-43-5<1010-1520-32由于最大負(fù)載F=273000N

9、,設(shè)備為車床,所以選擇好工作壓力為5MPa的液壓缸2 .液壓執(zhí)行元件主要結(jié)構(gòu)參數(shù)確實(shí)定要確定液壓執(zhí)行元件的最大流量,必須先確定執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù).這里主要指液壓缸的有效工作面積A、兒及活塞直徑D活塞才f直徑do液壓執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)參數(shù)首先應(yīng)滿足所要克服的最大負(fù)載和速度的要求由于工作進(jìn)給速度與快速運(yùn)動(dòng)速度差異較大,且快進(jìn)、快退速度要求相等,從降低總流量需要考慮,應(yīng)確定采用單桿雙作用液壓缸的差動(dòng)連接方式.通常利用差動(dòng)液壓缸活塞桿較粗、可以在活塞桿中設(shè)置通油孔的有利條件,最好采用活塞桿固定,而液壓缸缸體隨滑臺運(yùn)動(dòng)的常用典型安裝形式.這種情況下,應(yīng)該把液壓缸設(shè)計(jì)成無桿腔工作面積A是有桿腔工作面積4兩倍的

10、形式,即活塞桿直徑d與缸筒直徑D呈d=0.707D的關(guān)系.工進(jìn)過程中,當(dāng)加工完時(shí),由于負(fù)載忽然消失,液壓缸體有可能會發(fā)生前沖的現(xiàn)象,因此液壓缸的回油腔應(yīng)該設(shè)置一定的背壓,選取此背壓值為p2=0.8MPa快進(jìn)時(shí)液壓缸雖然作差動(dòng)連接,但連接管路中不可防止地存在著壓降p,且有桿腔的壓力必須大于無桿腔,估算取p=0.5MPa快退時(shí)回油腔中也是有背壓的,這時(shí)選取背壓值p2=0.6MPa工進(jìn)時(shí)液壓缸的推力計(jì)算公式為F/甲=Aipi-A2P2=Aipi-(Ai/2)p2根據(jù)參數(shù),液壓缸無桿腔的有效作用面積可計(jì)算為Ai=(F/甲)/(pi-p2=(27300/0.9)x0.00000i/(5-0.8/2)=0

11、.006594m2液壓缸缸筒直徑為D=4Ai/二=9i.65mm由于有前述差動(dòng)液壓缸缸筒和活塞桿直接之間關(guān)系,d=0.707D,因此活塞桿直接d=0.707x9i.65=64.i5mm,根據(jù)GB/T23481993對液壓缸缸筒內(nèi)徑尺寸和液壓缸活塞桿外徑尺寸的規(guī)定,圓整后取液壓缸缸筒直徑為D=i00mm,d=70mm此時(shí)液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積分別為Ai=二D2/4=0.007854m2A2=二(D2-d2)/4=0.004006m2工作臺在快進(jìn)過程中,液壓缸采用差動(dòng)連接,此時(shí)系統(tǒng)所需要的流量為q快進(jìn)=(Ai-A2)*vi=(0.007854-0.004006)x6=0.023L/min工作臺在

12、快退過程中所需要的流量為q快退=A2*vi=0.0024L/min工作臺在工進(jìn)過程中所需要的流量為q工進(jìn)=Ai*v2=0.007854x(50990)x0.00I=0.0039270.00777546L/min根據(jù)上述液壓缸直徑及流量計(jì)算結(jié)果,進(jìn)一步計(jì)算液壓缸在各個(gè)工作階段中的壓力、流量和功率值,如表工況推力F/rm/N回油腔壓力p2/MPa進(jìn)油腔壓力pi/MPa軸入流星q/(L/s)輸入功率P/w公式快進(jìn)啟動(dòng)5iii0I.32pi=(F+A2Ap)/(Ai-A2)q=(Ai-A2)viP=piq加速5iii2.35i.85快進(jìn)25551.681.180.000384454.1p2=p1+Ap

13、V=50工進(jìn)V=990303330.824.276.54*10A-6129.59*10A-627.92553.34p1=(F+p2A2)/A1q=A1v2P=p1q快退啟動(dòng)511101.27p1=(F+p2Ai)/A2q=A2viP=p1q加速51110.52.25快退25550.51.610.00046643.繪制液壓缸工況圖P/7q/<L/p/MPa0.000384魅4542r92麟0.0004擬訂液壓系統(tǒng)原理圖擬訂液壓系統(tǒng)原理圖是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中關(guān)鍵的一步.它將影響到系統(tǒng)的性能與設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性.一般方法是先根據(jù)主機(jī)工作部件的運(yùn)動(dòng)要求,確定液壓執(zhí)行元件的類型,然后是根據(jù)動(dòng)

14、作和性能要求,選擇并擬訂液壓根本回路,最后將各個(gè)根本回路組合成一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)1 .泵的選擇由于快進(jìn)ti=Li/vi=0.1/6*60=1工進(jìn)t2=L2/v2=0.05/(50990)*60=0.0030.06s快退t3=L3/vi=0.15/6*60=1.5st2/(t1+t3)=10,因此從提升系統(tǒng)效率、節(jié)省能量角度來看,確定選用雙聯(lián)液壓泵供油方案,有利于降低能耗和生產(chǎn)本錢,如圖2 .選用執(zhí)行元件因系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求正向快進(jìn)和工進(jìn),反向快退,且快進(jìn)、快退速度相等,因此選用單活塞桿液壓缸,快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接,無桿腔面積A1等于有桿腔面積A2的2倍3 .速度換接回路的選擇所設(shè)計(jì)車床液壓系統(tǒng)對換向平

15、穩(wěn)性的要求不高,流量不大,壓力不高,所以選用價(jià)格較低的電磁換向閥限制換向回路即可.為便于實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接,選用三位五通電磁換向閥.為了調(diào)整方便和便于增設(shè)液壓夾緊支路,應(yīng)考慮選用Y型中位技能.由前述計(jì)算可知,當(dāng)工作臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時(shí),進(jìn)行液壓缸的流量由6.839L/min降到0.2512L/min,可選二位二通電磁換向閥進(jìn)行快速換接,以減少速度換接過程中的液壓沖擊,如圖4所示.由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時(shí),在回路上并聯(lián)了一個(gè)單向閥以實(shí)現(xiàn)速度換接.為了限制軸向加工尺寸,提升換向位置精度,采用死擋塊加壓力繼電器的行程終點(diǎn)轉(zhuǎn)換限制.乩換向叫格上速度換接回路圖4換向和速度切換網(wǎng)路的選擇4 .選擇快速運(yùn)動(dòng)和換向回路根據(jù)本

16、設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求,采用差動(dòng)連接與雙泵供油兩種快速運(yùn)動(dòng)回路來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng).即快進(jìn)時(shí),由大小泵同時(shí)供油,液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接.本設(shè)計(jì)采用二位二通電磁閥的速度換接回路,限制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn).另外采用液壓順序閥與單向閥來切斷差動(dòng)油路.因此速度換接回路為電磁與壓力聯(lián)合限制形式.5 .組成液壓系統(tǒng)原理圖15171雙聯(lián)葉片泵2一過濾器3先導(dǎo)性溢流閥6fe導(dǎo)性溢流閥7二位二通電磁閥)三位五通電液換向閥11單向閥12一調(diào)14液控單向閥15液壓缸16一壓力4單向閥5溢流閥8單向閥9油箱速閥13一二位二通電磁閥繼電器17壓力表整理1 .快進(jìn)如下圖,按下啟動(dòng)按鈕,電磁鐵Y1通電,且到達(dá)一定壓力時(shí),由泵輸出的壓力油經(jīng)三

17、位五通電液換向閥的左側(cè),這時(shí)的主油路為：進(jìn)油路：泵單向閥4-三位五通電液換向閥10左側(cè)二位二通電磁閥13f液壓缸無桿腔.回油路：液壓缸有桿腔-三位五通電液換向閥10左側(cè)-單向閥8-三位五通電液換向閥10左側(cè)-二位二通電磁閥13f液壓缸無桿腔.由此形成液壓缸兩腔聯(lián)通,實(shí)現(xiàn)差動(dòng)快進(jìn),由于快進(jìn)負(fù)載壓力小,系統(tǒng)壓力低,變量泵輸出最大流量.2 .工進(jìn)當(dāng)滑臺快到預(yù)定位置時(shí),感應(yīng)器反響,使二位二通電磁閥7和二位二通電磁閥13電磁鐵得電,換位,三位五通換向閥繼續(xù)通電.這時(shí),壓力油只能經(jīng)過調(diào)速閥12,進(jìn)入液壓缸的無桿腔.由于減速時(shí)系統(tǒng)壓力升高,變量泵的輸出油量便主動(dòng)減小,且與調(diào)速閥12相適應(yīng),此時(shí)液控順序閥5翻

18、開,同時(shí)單向閥8的上部壓力大于下部壓力,所以也關(guān)閉,切斷了液壓缸的差動(dòng)連接油路,液壓缸有桿腔的回油經(jīng)二位二通電磁閥7、背壓閥6、順序閥5流回油箱,同時(shí)大變量泵直接通順序閥5回油箱,這樣經(jīng)過調(diào)速閥就實(shí)現(xiàn)了液壓油的速度下降,實(shí)現(xiàn)了工作進(jìn)給.其主油路為：進(jìn)油路：泵-三位五通電液換向閥10左側(cè)-調(diào)速閥12f液壓缸無桿腔.回油路：液壓缸有桿腔-三位五通電液換向閥10左側(cè)-二位二通電磁閥7得電-背壓閥6-順序閥5翻開-油箱.3 .死擋鐵停留當(dāng)滑臺完成工進(jìn)給碰到死鐵時(shí),滑臺即停留在死擋鐵處,此時(shí)液壓缸無桿腔的壓力升高,使壓力繼電器16發(fā)出信號給時(shí)間繼電器,滑臺停留時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定.4快退滑臺停留時(shí)間結(jié)束

19、后,時(shí)間繼電器發(fā)出信號,使電磁鐵Y2通電,這是三位五通換向閥10接通右位,因滑臺返回時(shí)的負(fù)載小,系統(tǒng)壓力下降,變量泵輸出流量又自動(dòng)回復(fù)到最大,滑塊速退回,其主油路為：進(jìn)油路：泵-單向閥4f三位五通電液換向閥10右側(cè)-液壓缸有桿腔回油路：液壓缸無桿腔-單向閥11-三位五通電液換向閥10右側(cè)-單向閥9f油箱5 .原位停止當(dāng)滑臺退回原位時(shí),感應(yīng)器反響,發(fā)出信號,把Y2斷電,換向閥處于中位,液壓兩腔油路封閉,滑臺停止運(yùn)動(dòng).這時(shí)液壓缸輸出的油液經(jīng)溢流閥3回油箱,使油路保持一定的壓力卸載,能隨時(shí)進(jìn)行下一步加工.四.計(jì)算和選擇液壓元件1 .確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率本設(shè)計(jì)所使用液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)液壓元件,只

20、需要確定各液壓元件的主要參數(shù)和規(guī)那么,然后根據(jù)現(xiàn)有的液壓元件產(chǎn)品進(jìn)行選擇即可.(1)計(jì)算液壓缸的最大工作壓力由于本設(shè)計(jì)采用雙泵供油方式,根據(jù)液壓系統(tǒng)的工況圖,大流量液壓泵只需要在快進(jìn)和快退階段向液壓缸供油,因此大流量泵工作壓力較低.小流量液壓泵在快速運(yùn)動(dòng)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油,而液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大,因此對大流量液壓泵和小流量液壓泵的工作壓力分別進(jìn)行計(jì)算.根據(jù)液壓泵的最大工作壓力計(jì)算方法,液壓泵的最大工作壓力可表示為液壓缸最大工作壓力與液壓泵到液壓缸之間的壓力損失之和.工進(jìn)時(shí)液壓缸的最大工作壓力為4.27MPa如進(jìn)油路上白壓力損失取0.8MPa,為了使壓力繼電器能可靠、有效地工作,取其調(diào)

21、整壓力比系統(tǒng)最大工作壓力再高0.5MPa,那么系統(tǒng)在工進(jìn)時(shí)的最高工作壓力應(yīng)為ppi=(4.27+0.8+0.5)MPa=5.57MPa(2)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓泵最大工作壓力的計(jì)算雙聯(lián)泵中的大流量泵只有在快進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)時(shí)才向系統(tǒng)供油.由工況圖可知,快退時(shí)的工作壓力比快進(jìn)時(shí)大,為2.25MPa,如取快退時(shí)進(jìn)油路上的壓力損失為0.5MPa,那么系統(tǒng)在快退時(shí)的最高工作壓力應(yīng)為Pp2=(2.25+0.5)MPa=2.3MPa(3)計(jì)算總流量在整個(gè)工作循環(huán)過程中,液壓油源應(yīng)向液壓缸提供的最大流量出現(xiàn)在快退階段,為10.745L/min,假設(shè)整個(gè)回路中總的泄漏量按液壓缸輸入流量的10%計(jì)算,那么液壓油源所需提供

22、的總流量為：qP=KqPmax=1.1x10.745=11.82L/min由工況圖可知,工進(jìn)時(shí)最大流量為0.2512L/min,考慮溢流閥的最小穩(wěn)定流量需3L/min,故小泵qPa為qPH0.2512+3=3.2512L/min(4)液壓泵規(guī)格確實(shí)定按液壓泵的額定壓力ppn應(yīng)高于最大工作壓力的(2560)%,即ppn=ppmax1+(0.250.6)=3.5x(1.251.6)=(4.3755.6)MPa液壓泵額定流量qm應(yīng)滿足所需的最大流量11.82L/min即可.查產(chǎn)品樣本或設(shè)計(jì)手冊,選擇YB1-4/4型雙聯(lián)葉片泵,額定壓力為6.3MPa,A泵排量4L/r,B泵排量4L/r,假設(shè)取液壓泵的

23、容積效率為0.9,那么當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速n=960r/min時(shí),液壓泵的實(shí)際輸出流量為小泵qpA=(4x960x0.9/1000)L/min=3.456L/min大泵qpB=(4x960x0.9/1000)L/min=3.456L/min雙泵qp=3.456+3.456=6.912L/min(5)電機(jī)功率確實(shí)定整個(gè)工作循環(huán)中功率均不大,攻進(jìn)的時(shí)間占整個(gè)循環(huán)時(shí)間比例大,因此首先按工進(jìn)時(shí)泵的輸出功率來計(jì)算所需的電動(dòng)機(jī)功率.由以上計(jì)算可知,工進(jìn)時(shí)A泵的工作壓力3.5MPa,流量qpA=3.456L/min,B泵的流量qpB=3.456L/min,全部通過液控順序閥卸載回油箱,設(shè)卸荷時(shí)總管路損失是4pg=0.

24、3MPa.泵的總效率為p=0.75,那么工進(jìn)時(shí)所需的電機(jī)功率為P=(qpAppl+pgqpB)/"p=(3.5x1000000x3.456x0.001+0.3x1000000x3.456x0.001/(1000x60x0.75)=0.3kW由工況圖可知,快退時(shí)功率最大.設(shè)快退時(shí)僅有路上的壓力損失為p=0.5MPa.計(jì)算泵在快退時(shí)所需要的電機(jī)功率為P=(qpA+qpB)(p1+Ap)/"p=(3.456+3.456)x0.001x(1.27+0.5)x1000000/(1000x60x0.75)=0.27kW根據(jù)電機(jī)產(chǎn)品樣本選擇Y100L-6型電動(dòng)機(jī),具額定功率為1.5kW,

25、額定轉(zhuǎn)速為960r/min.3.確定油箱容積按推薦公式V=(57)qp,取V=7qp=7x6.912=48.39L4.液壓閥的選擇(1)確定油管在選定了液壓泵后,液壓缸在實(shí)際快進(jìn)、工進(jìn)和快退運(yùn)動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間以及進(jìn)入和流出液壓缸的流量,與原定數(shù)值不同,重新計(jì)算的結(jié)果如表流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退軸入流星/(L/min)q1=A1qp/(Ai-A2)=(0.005024x6.912)/(0.005024-0.00307)=17.8q1=0.2512q1=qp=6.912排除a#/(L/min)q2=A2q“Ai=0.00307x17.8/0.005024=10.94q2=A2qAi=0.153

26、5q2=Aq/A2=11.32移動(dòng)速度/(m/min)vi=qp/(Ai-A2)V2=q1/AiV3=q1/A2=6.912/(0.005024-0.00307)=3.54=0.05=3.69由表可以看出,液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度復(fù)合設(shè)計(jì)要求根據(jù)表中數(shù)值,當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/s時(shí),可算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連接的油管內(nèi)徑分別為：d=2jq/(砌=2x弋(17.8x1000O00)/(nx3x1000x60)=5.55mm取標(biāo)準(zhǔn)值6mm.d=2jq/(M=2x4'(10.94x1000000)/(nx3x1000x60)=4.4mm取標(biāo)準(zhǔn)值8mm因此與液壓缸相連的兩根油管

27、可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公稱通經(jīng)為48的無縫鋼管(2)過濾器的選擇根據(jù)過濾器的流量至少是液壓泵總流量的兩倍的原那么,取過濾器的流量為泵的2.5倍.由于所設(shè)計(jì)車床液壓系統(tǒng)為普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng),對油液的過濾精度要求不高,固有q=2.5x6.912=17.28L/min因此系統(tǒng)選取中壓線隙式管聯(lián)過濾器,參數(shù)如表所示型號公稱流量L/min過濾精度um尺寸LHDd1XU-32x2003220012585*66(3)確定閥類元件及輔件根據(jù)系統(tǒng)的最高工作壓力和通過各閥類元件及輔件的實(shí)際流量,查閱產(chǎn)品樣本,選出的閥類元件和輔件規(guī)格如列表.廳P元件名稱通過的最大流量q/(L/min)型號規(guī)格接口尺寸數(shù)量1雙聯(lián)葉片泵YB1-

28、4/8(4/8)L/min6.3Mpa12濾油器12XU-32x20040L/min100um13單向閥16.97I-25B25L/min6.3MPa小1234溢流閥10Y-25B25L/min6.3MPa小1215液控順序閥8.16XY-B1010L/min6.3MPa小1216背壓閥0.1535X2F-B10D20L/min(0.51)MPa小1017三位五通電磁閥26.735D-63BY63L/min6.3MPa小1818二位二通電磁閥26.722D-6363L/min6.3MP小1829調(diào)速閥10Q-25B(0.0525)L/min6.3MPa小12110壓力繼電器/DP1-63B調(diào)壓

29、范圍16.3MPa小11111壓力表開關(guān)/K-6B6.3MPa小4112壓力表/Y-60測量范圍M14X1.5113液控單向閥16.4SV100.531.5MPa101五.液壓缸的設(shè)計(jì)1 .液壓缸壁厚液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度.從材料力學(xué)可知,承受內(nèi)壓力的圓筒,其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)那么因壁厚的不同而各異.一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒.液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚6的比值D/6之10的圓筒稱為薄壁圓筒.其壁厚按薄壁圓筒公式、.PyD/2二采用無縫杠桿二=100MPa、_PyD/2二=2.2x80/(2x100)=0.88mm取、=2mm其外徑Di=D+2、=80+2x2=84mm2 .

30、液壓缸工作行程確實(shí)定本設(shè)計(jì)要求其行程為200mm,為了保證能到達(dá)要求,選擇250mm3 .缸蓋壁厚確實(shí)定一般液壓缸多為平底缸蓋,其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面兩式進(jìn)行近似計(jì)算無孔時(shí)t至0.433D2Py/仃=0.433x84x2.2/100=0.8mm有孑L時(shí)t_0.433D2PyD2/二(D2-d0)=0.433x84x2.2x84/100x(84-52)=2.1mm4 .最小導(dǎo)向長度確實(shí)定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí),從活塞支承中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最少導(dǎo)向長度.如果導(dǎo)向長度過小,將使液壓缸的初始繞度增大,影響液壓缸的穩(wěn)定性,因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最少導(dǎo)向長度.對一般的液壓缸,最少

31、導(dǎo)向長度H應(yīng)滿足以上要求H_L/20+D/2式中L為液壓缸最大行程,L=250mmD液壓缸的內(nèi)徑,D=80mmH-L/20+D/2=250/20+80/2=52.5mm活塞的寬度B一般取B=0.61.0D=4880mm,取B=64mm缸蓋滑動(dòng)支撐面的長度1根據(jù)液壓缸內(nèi)徑D而定；l1=0.61.0d=3050mm,取l1=30mm5 .液壓缸長度確實(shí)定液壓缸缸體內(nèi)部長度等于活塞行程與活塞的寬度之和,為250+64=314mm6 .缸蓋與缸體的連接法蘭連接優(yōu)點(diǎn):3)些3)缺點(diǎn):L)結(jié)構(gòu)簡單、本錢低容易加工、便于裝拆強(qiáng)度較大、能承受高壓徑向尺寸較大7.活塞與活塞桿的連接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,裝拆方便,不易松

32、動(dòng),但會出現(xiàn)軸向間隙.多應(yīng)用在壓力商、負(fù)荷大、有振動(dòng)的場合8.活塞桿導(dǎo)向局部的結(jié)構(gòu)瑞蓋直接導(dǎo)向o端蓋與活塞桿直接接觸導(dǎo)向,結(jié)構(gòu)簡單,但磨損后只能更換整個(gè)端蓋V蓋與杼的密封常用0型、¥型、h形密封豳防塵圈用無骨架的防塵圈重量比螺紋連接的大：缸體為鋼管時(shí),用拉桿連接的重量也較大用鋼管焊上法蘭、工藝過程復(fù)雜六.液壓系統(tǒng)主要性能的驗(yàn)算卜面主要對液壓系統(tǒng)的速度、效率和溫升進(jìn)行驗(yàn)算:a)液壓缸速度的驗(yàn)算流量、速度快進(jìn)工進(jìn)快退軸入流星/(L/min)q1=A1qp/(Ai-A2)=(0.005024x6.912)/(0.005024-0.00307)=17.8q1=0.2512q1=qp=6.91

33、2排除a#/(L/min)q2=A2qai=0.00307x17.8/0.005024=10.94q2=A2qai=0.1535q2=Aq/a2=11.32移動(dòng)速度/(m/min)v1=qp/(A1-A2)=6.912/(0.005024-0.00307)=3.54V2=q1/ai=0.05V3=q1/A2=3.69由表可以看出,液壓缸在各階段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度復(fù)合設(shè)計(jì)要求2.系統(tǒng)中的壓力損失驗(yàn)算系統(tǒng)中的壓力損失與回路結(jié)構(gòu)有關(guān).查閱產(chǎn)品樣品,系統(tǒng)中用到的液壓元件的額定壓力損失見表液壓元件在額定流量下的額定壓力損失元件35D-63BYI-25BXY-B1022D-63Q-25B壓力損失,-5一pvn

34、(x10Pa)42325液壓缸進(jìn)、出油口至閥組裝置中的管道按選定的管道尺寸,6mm,進(jìn)、回油管長度暫且均按2m估算.油液的運(yùn)動(dòng)粘度取v=46x106m2/s.壓力損失驗(yàn)算應(yīng)按整個(gè)工作循環(huán)中不同階段分別進(jìn)行.1)快進(jìn)(1)進(jìn)油路損失快進(jìn)時(shí),進(jìn)油管路中液流的雷偌數(shù)Re=vd/v=4qi/二vd=(4x26.7x0.001x106)/(二x46x6x0.001x60)=2053<2320管道中的流動(dòng)狀態(tài)為層流.應(yīng)按下式計(jì)算進(jìn)油管路的沿程壓力損失,即p、1=8x106vq1lx105/d4=8x106x46x10-6x26.7x2x105/84=0.48MPa進(jìn)油管的局部壓力損失可按下式估算為p

35、,i=0.1Ap6i=0.1x0.48=0.048MPa由系統(tǒng)原理圖可以看出,動(dòng)力頭快進(jìn)時(shí),液壓缸差動(dòng)連接,通過單向閥4的流量是3.456L/min,通過三位五通電液閥10的流量是6.912L/min,然后與液壓缸有桿腔的回油集合,經(jīng)過二位二通電池閥13進(jìn)入液壓缸的無桿腔.由此可算出進(jìn)油路上總閥壓降為工pv1=2x(3.456/25)2+4x(6.912/63)2+2x(26.7/63)2x105=0.045MPa快進(jìn)時(shí)進(jìn)油路上總的壓力損失 p1=Ap61+Ap；1+Zpv1=0.48+0.048+0.062=0.573MPa(2)回油路損失同理可判斷快進(jìn)時(shí)回油路中液流的流動(dòng)狀態(tài)是層流.回油管

36、路的流量由表可知q2=16.4L/min,其沿程壓力損失 p、.2=8x106vq2lx105/d4=8x106x46x10-6x16.4x2x105/84=0.295MPa快進(jìn)時(shí)回油路上總的局部損失 p2=0.1p、2=0.1x0.295=0.0295MPa快進(jìn)時(shí)液壓缸的有桿腔中的油液經(jīng)單向閥8的流量為16.4L/min,然后與液壓泵來的油液合并,經(jīng)過三位五通電液換向閥10和二位二通電磁閥13流入液壓缸無桿腔.由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力至無桿腔的總壓降ZApv2=2x(16.4/25)2x105=0.0861MPa由此可算出快進(jìn)時(shí)有桿腔壓力p2與無桿腔壓力p1之差p2=Apd2+ApC2+Z

37、pv2=0.295+0.0295+0.0861=0.4106MPa2)工進(jìn)由表可知,工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路的最大流量為q1=0.2512L/min,回油路的最大流量為q2=0.1535L/min.同理可判斷工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路與回油路中液流的流動(dòng)狀態(tài)是層流.(1)進(jìn)油路進(jìn)油管路的沿程壓力損失p、1=8x106vq1lx105/d4=8x106x0.2512x10-6x46x2x105/84=0.00452MPa進(jìn)油管的局部壓力損失估取為p,i=0.1p6i=0.1x0.00452=0.000452MPa由系統(tǒng)原理圖可以看出,動(dòng)力頭工進(jìn)時(shí),通過三位五通電液換向閥10的最大流量是0.2512L/min,通過調(diào)速閥1

38、2上的最小壓力損失為0.5MPa,由此可算出進(jìn)油路上總閥壓降為£pv1=4x(0.2512/63)2+5x105=0.500007MPa工進(jìn)時(shí)進(jìn)油路上總的壓力損失 p1=Ap-1+Ap*pv1=0.00452+0.000452+0.500007=0.504979MPa(2)回油路損失工進(jìn)時(shí)回油管路的沿程壓力損失 p、2=8x106vq2lx105/d4=8x106x46x10-6x0.1535x2x105/84=0.0075MPa工進(jìn)回油路上總的局部損失p2=0.1p;2=0.1x0.0075=0.00075MPa由系統(tǒng)原理圖可以看出,動(dòng)力頭工進(jìn)時(shí),通過三位五通電液換向閥10、二位二

39、通電磁閥7、背壓閥6、液控順序閥9的流量均為0.1535L/min.由此可算出回油路上總閥壓降為工pv2=3x(0.153310),4x(0.153363)2+2x(0.1535/63)2+8x105=0.800743MPa工進(jìn)時(shí)回油路總的壓力損失p2=Apd2+Ap；2+Zpv2=0.0075+0.00075+0.000743=0.009MPa3)快退由表可知,快退時(shí)進(jìn)油路的最大流量為q1=6.912L/min,回油路的最大流量為q2=16.97L/min.同理可判斷快退時(shí)進(jìn)油路與回油路中液流的流動(dòng)狀態(tài)是層流.(1)進(jìn)油路進(jìn)油管路的沿程壓力損失 p1=8x106vq1lx105/d4=8x1

40、06x46x10-6x6.912x2x105/84=0.124MPa進(jìn)油管的局部壓力損失可估取為 pJ=0.1Apd1=0.1x0.124=0.0124MPa由系統(tǒng)原理圖可以看出,動(dòng)力頭快退時(shí),通過三位五通電液換向閥10的流量是6.912L/min,由此可算出進(jìn)油路上總閥壓降為工pvi=4x(6.912/63)2x105=0.0074MPa快退時(shí)進(jìn)油路上總的壓力損失 PMp61+p,1+£pv1=0.124+0.0124+0.0074=0.1438MPa(2)回油路損失快退時(shí)回油管路的沿程壓力損失 p、:2=8x106vq2lx105/d4=8x106x46x10-6x16.97x2

41、x105/84=0.305MPa快退時(shí)回油路上總的局部損失 p2=0.1p-2=0.1x0.305=0.0305MPa快退時(shí)液壓缸的無桿腔中的油液經(jīng)單向閥11和三位五通電液換向閥10的流量均為16.97L/min,由此可算出快退時(shí)回油管路閥的總壓降%pv2=4x(16.97/63)2+2x(16.97/63)2x105=0.0436MPa由此可算出快退時(shí)回油路上的總壓力損失 p2=Ap.2+Ap2+%pv2=0.305+0.0305+0.0436=0.3791MPa3 .系統(tǒng)中壓力閥的調(diào)整1)溢流閥的調(diào)整壓力由于經(jīng)驗(yàn)算后系統(tǒng)在工進(jìn)時(shí)的壓力損失與原估算有出入,液壓缸的進(jìn)油腔壓力Pi需重新計(jì)算.由

42、此可得工進(jìn)時(shí)p1=Fmax/A1+A2P2/A1=Fmax/A1+A2p2/A1=9556/0.005024+0.00307x8.54x106/0.005024=7.14MPa考慮壓力繼電器的可靠動(dòng)作需要壓差apc=0.5MPa,故溢流閥3的調(diào)整壓力pPA為pPA=p1+Ap1+Apc=7.14+0.504979+0.5=8.145MPA2)液控順序閥的調(diào)整壓力液控順序閥在快進(jìn)、快退時(shí)關(guān)閉,工進(jìn)時(shí)啟動(dòng).其調(diào)整壓力必須保證高于快進(jìn)和快退時(shí)的泵的最高工作壓力,低于工進(jìn)時(shí)溢流閥的工作壓力.快退時(shí)液壓缸的回油路上的壓力損失不同了須重新液壓缸的進(jìn)油腔壓力.快退時(shí)液壓缸的進(jìn)油腔壓力Pi為pi=F/A2+AiP2/A2=F/A2+AiAp2/A2=667/0.00307+0.005024x0.3791x106/0.00307=0.84MPa為保證系統(tǒng)可靠工作,應(yīng)使液控順序閥的調(diào)整壓力比快進(jìn)、快退的工作壓力高(0.