1、液壓與氣壓傳動課程設計題目：四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統設計專業：機械設計制造及自動化班級：學號：指導教師：下載可編輯目錄一、分析負載 .- 3 -1.1外負載 .- 3 -1.2慣性負載 .- 3 -1.3阻力負載 .- 3 -二、確定執行元件主要參數.- 4 -2.1確定執行元件主要參數 .- 4 -三、設計液壓系統方案和擬定液壓系統原理圖.- 5 -3.1設計液壓系統方案 .- 5 -設計容 .- 6 -設計說明及計算過程 .- 6 -備注.- 6 -3.2選擇基本回路 .- 6 -3.3將液壓回路綜合成液壓系統.- 8 -四、選擇液壓元件 .-10-4.1液壓泵 .-10-4.2閥類元

2、件及輔助元件 .-11-4.3油管 .-12-4.4油箱 .-12-五、驗算液壓系統性能 .-13-5.1驗算系統壓力損失并確定壓力閥的調整值.-13-5.2驗算油液溫升 .-15-設計小結.-16-參考文獻.-16-感想 .錯誤 ! 未定義書簽。.專業 .整理 .下載可編輯液壓與氣壓傳動課程設計任務書一、主要任務與目標任務：四軸臥式鉆孔專用機床液壓系統設計鉆孔動力部件質量m=200kg，液壓缸的機械效率w=0.9，鉆削力 Fe=16000N，工作循環為：快進工進死擋鐵停留快退原位停止。行程長度為 1500mm，其中，工進長度為 50mm，快進、快退速度為 75mm/s,工進速度為 1.67m

3、m/s。導軌為矩形，啟動、制動時間為0.5s. 要求快進轉工進平穩可靠，工作臺能在任意位置停住。目標：通過本題目的課程設計，使學生對所學的液壓與氣壓傳動課程知識有一個全面深刻的認識， 熟悉液壓系統設計的基本方法和過程；提高學生的動手能力和工程實踐能力。二、主要容（ 1）熟悉設計任務，明確設計及目標。（ 2）根據設計要求和已學過的設計流程，擬定系統工作原理圖。（ 3）計算各元件的參數并驗算。（ 4）元件選型。（ 5）編制文件，繪制速度、負載圖譜。三、工作量要求完成規定的任務，總字數30004000 字。四、時間要求本課程設計于 2012-12-15 前完成.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說

4、明及計算過程備注一、分析負載1.1外負載由已知可得鉆削力Fg=30468N1.2慣性負載機床工作部件總質量 m=980kg 導軌為矩形，啟動、制動時間為 t=0.2s 快進、快退速度為 0.1m/s= mv0.1 NNF m= 980×= 490t0.21.3 阻力負載F n = mg = 9800 N查表 8-2得 f s = 0.2f d= 0.1靜摩擦阻力為 Ff s= Fn f s=1960 N動摩擦阻力為 Ff d= Fn f d= 980N液壓缸在個工作階段的負載如表 6-1 已知 w=0.9工況計算公式1工作負載外負載（ F )F=F1/ w啟動F1=Ff s19602

5、178加速F1=Ff d +Fm14701633快進1d9801089F =Ff工進F1=Ff d +Fg3144834942反向啟動F1=Ff s19602178反向加速F1=Ff d +Fm14701633后退1d9801089F =Ff已知快進、快退的速度v1v3 為 100mm/s,工進速度 v2 為0.88mm/s，工進長度 50mm行程 150mm。由已知條件和上表數值繪制速度圖、負載圖如下圖（圖 6-1,圖 6-2）.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備備注設計容設計說明及計算過程注二、確定執行元件主要參數負載圖 6-1速度圖 6-22.1 確定執行元件主要參數由

6、表6-1 可知機床最大負載 Fmax= 34942 N查表 8-78-8得液壓系統取工作壓力P1= 5Mpad=0.707D= A1/ A2 =2查表 8-3 得液壓缸回油路背壓 P2 =1MpaA2 =F=349426 m 2 = 3494.2m2P1P2 (5 ×2 * 1) ×10A1A278.2610 4 m2D4A1478.2610 40.1md=0.707D=0.0707m圓整 D=0.1md=0.07mD為缸筒直徑d 為活塞桿直徑， A1為無桿腔的工作面積，A2 為有桿腔的工作面積.專業 .整理 .下載可編輯三、設計由此求的液壓缸兩腔的實際有效面積為A1D2

7、/478.5 10 4 m2A240.0310 4 m2經驗算，活塞桿的強度和穩定性均符合要求。液3.1設計液壓系統方案壓根據 D d 估算壓力、流量、功率如表 6-2工況負載回油進油輸入油輸出計算系F/N腔壓腔壓量功率公式力力-3P/kwq×10統P2/MpaP1/Mpa /m3s-1快啟326700.852P1=(F方進動+A2（加251310.656P)/(AP + P1-A 2)案差速（動） 恒2178P=0.30.560.28850.16q=和速Mpa）2（A1-A2)v 1擬P=p1q工進19950.62.800.0130.03P =(F1定632+P2A2)/A 1q=

8、A1v2液P=p1q壓系統原理圖啟326700.825P1=(F動+PA )21快加25131.61/A 2退速21780.6q=A2v3恒1.520.30030.45P=pq1速7在這個液壓系統的工作循環中，快進加快退的時間t 1，工進所需的時間 t 2 分別為.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統方案和擬定液t1l1l 3(100 150 ) 3.33sv1v37575t2l 250s29.94sv21.67t2t129.949，3.33因此從提高系統效率、節省能量的角度來看 應采用兩個適宜的液壓泵自動兩級并聯供油的油源方案。如圖下圖6-3圖 6-33.2

9、選擇基本回路由于不存在負載對系統做功的工況也不存在負載制動壓過程，故不需要設置平衡及制動回路。但必須有快速運動、換向、速度換接以及調壓、卸荷等回路。系3.2.1確定換向方式為了滿足工作臺在任意位置停止，液壓缸差動連接采統用滑閥機能為 Y 型的三位五通電磁換向閥。 （如下圖 6-4 ）3.2.2選擇工作進給油路原為了實現工進時液壓缸回油腔油液能經換向閥左位流回油箱；快進時液壓缸回油腔油液能經換向閥左位流入油理腔以及防止高壓油液倒流。在回油路上設置一只液控順序閥一只單向閥。（如下圖 6-5 ）圖.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統方圖 6-4案和擬定液壓系統原圖

10、 6-5確定快進轉工進方案理為了使快進平穩的轉換為工進，采用行程換向閥使快進轉工進（如圖6-6 ）圖.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備注三、設計液壓系統方案和擬圖 6-6選擇調壓和卸荷回路油源中有溢流閥（見圖6-3 ），調定系統工作壓力，因定此調壓問題已在油源中解決，無需另外設置調壓回路。在圖 6-3 所示的雙液壓泵自動兩級供油的油源中設有液卸荷閥，當滑臺工進和停止時，低壓、大流量液壓泵都可以經此閥卸荷。由于工進在整個循環周期占了絕大部分時壓間，且高壓、小流量液壓泵的功率較小，故可以認為卸荷問題已基本解決，就不需要在設置卸荷回路。系3.3將液壓回路綜合成液壓系統統原理圖把上

11、面選出的各種液壓回路組合畫在一起，就可得到一下圖 6-7 所示的液壓系統原理圖。.專業 .整理 .下載可編輯三、設計液壓系統方案和擬定液壓系統原理圖圖 6-7.專業 .整理 .下載可編輯設計容四、選擇液壓元件設計說明及計算過程備注4.1液壓泵液壓缸在整個工作循環中的最大壓力為 2.54Mpa，如果進油路上的壓力損失為 0.8Mpa，為使壓力繼電器能可靠地工作，取其調整壓力高出系統最大工作壓力 0.5Mpa，則小油量液壓泵的最大工作壓力應為Pp1(2.540.80.5) Mpa3.84Mpa大流量液壓泵在快進、快退運動時才才向液壓缸輸油，由表 6-2 可知，快退時液壓缸的工作壓力比快進時大，如取

12、進油路上的壓力損失為 0.5Mpa，則大流量液壓泵的最高工作壓力為Pp2(1.520.5) Mpa2.02Mpa由表 6-2 可知，兩個液壓泵應向液壓缸提供的最大流量為 17.31L/min ，因系統較簡單， 取泄漏系數 KL=1.1, 則兩個液壓泵的實際流量應為qp(1.1 17.31)L19.041 Lminmin由于溢流閥的最小穩定溢流量為 3L/min ，而工進時輸入液壓缸的流量為 0.78L/min ，由小流量液壓泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規格最少應為 3.78L/min 。根據以上壓力和流量的數值查閱產品樣本，最后確定選取 PV2R12-6/19 型雙葉片液壓泵其小液壓泵和大液

13、壓泵的 排 量 分 別 為6ml/r和19ml/r,當 液 壓 泵 的 轉 速np=940r/min 時該液壓泵的理論流量為23.5L/min ，若取液壓泵的容積效率v0.9 ，則液壓泵的實際輸出流量為qp =(6+19) × 940×0.9/1000L/min=(5.1+16.1)L/min=21.2L/min由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為 2.02Mpa、流量為 21.2L/min 。按表 8-13 去液壓泵的總效率p=0.75 ，則液壓泵的電動機所需的功率為p pq p2.0221.2P60KW 0.95KWp0.75.專業 .整理 .下載可編輯

14、設計容設計說明及計算過程備注四、選擇液壓元件根據此數據值查閱電機產品樣本選取 Y100L-6 型電動機，其額定功率 Pn=0.95KW，額定轉速 nn=940r/min 。4.2 閥類元件及輔助元件根據閥類元件及輔助元件所在油路的最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規格見表 6-3, 表中序號與圖 6-7的元件標號相同。編號元件名稱估計通額 定額 定額 定型號過流量流量壓力壓降規格L/minL/miMpaMpan1、 2雙聯葉片（ 5.17.5PV2R12泵1+16-6/19.1 ）VP=(6+19)ml/r9三位五通608016<0.535DYF3電磁閥Y

15、-E10B12溢流閥506316-YF3-E10B7a行程閥506316<0.5AXQF-E7b調速閥0.50.0716-10B 單 50向行 程7c單向閥606316<0.2調速閥3液控順序56316<0.3XF3-E1閥0B4液控順序256316<0.3XF3-E1閥0B5背壓閥0.36316-YF3-E10B10、單向閥256316<0.2AF3-Ea11、610BQ =80Lmax/min8壓力繼電-10-HED1KA器/1013濾油器3060-<0.2XU-63×80-J.專業 .整理 .下載可編輯四、選擇液壓元件4.3油管各元件連接的規

16、格按液壓元件接口處的尺寸決定，液壓缸進、出油管則按輸入、排除的最大流量計算。由于液壓泵選定后液壓在各個工作階段的進、出流量已與原定數值不同，所以要重新計算如表6-4 所示快進工進快退輸入油量q1=(A1 qp)/(A 1 -q1=0.78q1 =qp=21.2L/minA2)=(78.5 ×21.2)/(78.5-40.03)=54.62排除油量q2=(A2 q1)/A 1=(q2=(A2q1)/A 1=(4q2 =(A1q1)/AL/min40.03 ×0.03 ×=(78.5 ×254.62)/78.5=0.78)/78.5=0.21.2)/40.2

17、7.85403=41.57運動速度v1=qp/(A 1-A 2)=v2=q1/A 1=(0.78v3 =q1/A 2=(2m/min(19.04 ××10)/78.5=0.1.2 ×10)/(78.5-4010)/40.03.03)=4.95=5.30由上表可以看出，液壓缸在各個工作階段的實際運動速度符合要求。根據表 6-4 中數值，并按課本第二章第七節推薦取油液在壓油管的流速 v=3m/s，按式 d=2×q算的與液壓缸無桿腔及有桿腔相連的油管徑分別為q54.4610 6d=2×2×60103 mm19.63 mm3q21.2106d

18、 2260103 mm12.25 mm3這兩根油管都按GB/T2351 2005 選用徑 15mm、外徑18mm的冷拔無縫鋼管。4.4 油箱容積按式 V=qp 估算，取經驗數據 =7，故其容積為.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備注五、驗算液壓系統性能V= qp =7×21.2L=148.4L按 JB/T73981999 規定，區最靠近的標準值 V=160L。 5.1 驗算系統壓力損失并確定壓力閥的調整值由于系統的管路布置尚未確定，整個系統的壓力損失無法全面估算，故只能先按課本（ 8-13 ）式估算閥類元件的壓力損失，待設計好管路布局后，加上管路的沿程損失即可。壓力

19、損失驗算應按一個工作循環中不同階段分別進行。快進滑臺快進時，液壓缸差動連接，由表 6-3 和表 6-4 可知，進油路單向閥 11 的流量是 16.1L/min ，通過電液閥 9 的流量是 21.2L/min ，然后與液壓缸有桿腔的回油匯合， 以流量 54.62L/min 通過行程閥 7a 并進入無桿腔。因此進油路上的總壓降為Pv 0.2 (16.1) 20.5 ( 21.2 )263800.3( 54.62 ) 2 Mpa0.39Mpa63此值不大，不會是壓力閥打開，故能確保兩個液壓泵的流量全部進入液壓缸。會有路上，液壓缸有桿腔中的油液通過電液換向閥 9 和單向閥 6 的流量都是 27.85L

20、/min ，然后與液壓泵的供油合并，經行程閥 7a 流入無桿腔。由此可計算快進時有桿腔壓力 P2 與無桿腔壓力 P1 之差。P P2 P1 0.5 (27.85227.852)0.2 ()0.3 ( 54.62) 2 Mpa8063(0.0610.0390.225)Mpa630.325Mpa此值與原估計值 0.3Mpa（見表 6-2 ）基本相符。工進工進時，油液在進油路上通過電液換向閥9 的流量為.專業 .整理 .下載可編輯設計容設計說明及計算過程備注五、驗算液壓系統性能0.78L/min ，在調速閥 7c 處的壓力損失為 0.5Mpa；油液在回 油路上通過換向閥 9 的流量 0.4L/min

21、 ，在背壓閥 5 處的壓力損失為 0.6Mpa，通過順序閥 3 的流量為（ 0.4+16.1 ） L/min ，因此這時液壓缸回油腔的壓力 P2 為P2 0.5 ( 0.4)20.6 0.3 (16.5 )2 Mpa 0.621Mpa8063可見此值略大原估計值 0.6Mpa。故可以按表 6-2 表中公式重新計算工進時液壓缸進油腔壓力 P1，即F19956 0.621 10640.0310 4P2 A2Pw0.9Mpa1A178.510 41063.14Mpa此值略高于表6-2 中數值考慮到壓力繼電器可靠動作需要壓力差Pe =0.5Mpa，故溢流閥 12 的調壓 PplA 應為PplA>

22、P+ ?P+ P =3.14+0.5 × (0.52) +0.5+0.5Mpa1e80=4.14Mpa快退快退時，油液在進路上通過單向閥 11 的流量為 16.1L/min ，通過換向閥 9 的流量為 21.2L/min ；油液在回油路上通過單向閥 7b、換向閥 9 和單向閥 14 的流量都是41.57L/min 。因此進油路上的總壓降為22P16.10.521.20.2Mpa 0.048MpaV 26380此值較小所以液壓泵驅動電機的功率足夠的。回油路上總壓降為41.57222PV 241.570.241.57 0.20.5Mpa638063=0.31Mpa此值與表 6-2 中的估值相近，故不必重算。所以，快退時液壓泵的工作壓降 PP 為.專業 .整理 .下載可編輯五、驗算液壓系統性能PPP1.640.048 Mpa1.688MpaP1V 1因此大流量液壓泵卸荷的順序閥5的調壓應大于 1.688Mpa。5.2 驗算油液溫升工進在整個工作循環過程中所占時間比例達 95%，所以系統發熱和油溫升可按工況工進來計算。工進時液壓缸的有效功率為Pe199560.0990.0