1、. 學院學生課程設計論文題 目： 小型液壓機的液壓系統 學生 ： vvvvvv 學 號： vvvvvvvv 所在院(系)： 機 械 工 程 學 院 專 業：班 級：指導 教師： vvvvvv 職 稱： vvvv 2014 年 06 月 15 日學院教務處制課程設計論文指導教師成績評定表題目名稱專用銑床的液壓系統設計按實際替換評分工程分值得分評價涵工作表現20%01學習態度6遵守各項紀律，工作刻苦努力，具有良好的科學工作態度。02科學實踐、調研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識

2、的能力10能運用所學知識和技能去發現與解決實際問題，能正確處理實驗數據，能對課題進展理論分析，得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計實驗能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進展裝置安裝、調試、操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進展資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力綜合分析能力、技術經濟分析能力10具有較強的數據收集、分析、處理、綜合的能力。成果質量45%0

3、9插圖或圖紙質量、篇幅、設計論文規化程度5符合本專業相關規或規定要求；規化符合本文件第五條要求。10設計說明書論文質量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創新10對前人工作有改良或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名： 年月日學院本科學生課程設計任務書題目小型液壓機的液壓系統設計1、課程設計的目的液壓系統的設計和計算是機床設計的一局部。設計的任務是根據機床的功用、運動循環和性能等要求，設計出合理的液壓系統圖，再經過必要的計算，確定液壓系統的主要參數，然后根據計算所得的參數，來選用液壓元件和進展系統的構造設計。使學生在完成液壓回路設

4、計的過程中，強化對液壓元器件性能的掌握，理解不同回路在系統中的各自作用。能夠對學生起到加深液壓傳動理論的掌握和強化實際運用能力的鍛煉。2、課程設計的容和要求包括原始數據、技術要求、工作要求等要求學生在完成液壓傳動課程學習的根底上，運用所學的液壓根本知識，根據液壓元件、各種液壓回路的根本原理，獨立完成液壓回路設計任務。設計一臺小型液壓機的液壓系統，要現的工作循環：快速空程下行慢速加壓保壓快速回程停頓。快速往返速度為4m/min，加壓速度為40-250mm/min，壓制力為300000N，運動部件總重量為20000N。設計完畢后提交：5000字的課程設計論文；液缸CAD圖紙2號一；三號系統圖紙一。

5、3、主要參考文獻1左健民.液壓與氣壓傳動.第 2 版. 機械工業 2004. 2章宏甲.液壓與氣壓傳動.第 2 版. 機械工業 2001. 3許福玲. 液壓與氣壓傳動. 華中科技大學 2001.4世偉.液壓傳動系統的計算與構造設計.人民.1987.5液壓傳動手冊. 機械工業 2004.4、課程設計工作進度方案容學時明確機床對液壓系統的要求，進展工作過程分析2初步確定液壓系統的參數，進展工況分析和負載圖的編制12確定液壓系統方案，擬訂液壓系統圖8選擇液壓元件和確定輔助裝置8液壓系統的性能驗算2液壓裝置的構造設計，繪制工作圖及編制技術文件8合計1周指導教師簽字日期2014年 05月 20 日教研室

6、意見：年 月 日學生簽字： 承受任務時間： 年 月 日目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc310166240前言 PAGEREF _Toc310166240 h 1HYPERLINK l _Toc310166241一 設計題目 PAGEREF _Toc310166241 h 2HYPERLINK l _Toc310166242二 技術參數和設計要求 PAGEREF _Toc310166242 h 2HYPERLINK l _Toc310166243三 工況分析 PAGEREF _Toc310166243 h 2HYPERLINK l _Toc310166244

7、四 擬定液壓系統原理 PAGEREF _Toc310166244 h 3HYPERLINK l _Toc3101662451.確定供油方式 PAGEREF _Toc310166245 h 3HYPERLINK l _Toc3101662462.調速方式的選擇 PAGEREF _Toc310166246 h 3HYPERLINK l _Toc3101662473.液壓系統的計算和選擇液壓元件 PAGEREF _Toc310166247 h 4HYPERLINK l _Toc3101662484.液壓閥的選擇 PAGEREF _Toc310166248 h 6HYPERLINK l _Toc310

8、1662495.確定管道尺寸 PAGEREF _Toc310166249 h 6HYPERLINK l _Toc3101662506.液壓油箱容積確實定 PAGEREF _Toc310166250 h 7HYPERLINK l _Toc3101662517.液壓缸的壁厚和外徑的計算 PAGEREF _Toc310166251 h 7HYPERLINK l _Toc3101662528.液壓缸工作行程確實定 PAGEREF _Toc310166252 h 7HYPERLINK l _Toc3101662539.缸蓋厚度確實定 PAGEREF _Toc310166253 h 7HYPERLINK

9、l _Toc31016625410.最小尋向長度確實定 PAGEREF _Toc310166254 h 7HYPERLINK l _Toc31016625511.缸體長度確實定 PAGEREF _Toc310166255 h 8HYPERLINK l _Toc310166256五 液壓系統的驗算 PAGEREF _Toc310166256 h 9HYPERLINK l _Toc3101662571 壓力損失的驗算 PAGEREF _Toc310166257 h 9HYPERLINK l _Toc3101662582 系統溫升的驗算 PAGEREF _Toc310166258 h 11HYPER

10、LINK l _Toc3101662593 螺栓校核 PAGEREF _Toc310166259 h 11HYPERLINK l _Toc310166260總結 PAGEREF _Toc310166260 h 13HYPERLINK l _Toc310166261參考文獻 PAGEREF _Toc310166261 h 14前言液壓傳動是以流體作為工作介質對能量進展傳動和控制的一種傳動形式。利用有壓的液體經由一些機件控制之后來傳遞運動和動力。相對于電力拖動和機械傳動而言，液壓傳動具有輸出力大，重量輕，慣性小，調速方便以及易于控制等優點，因而廣泛應用于工程機械，建筑機械和機床等設備上。作為現代機

11、械設備實現傳動與控制的重要技術手段，液壓技術在國民經濟各領域得到了廣泛的應用。與其他傳動控制技術相比，液壓技術具有能量密度高配置靈活方便調速圍大工作平穩且快速性好易于控制并過載保護易于實現自動化和機電液一體化整合系統設計制造和使用維護方便等多種顯著的技術優勢，因而使其成為現代機械工程的根本技術構成和現代控制工程的根本技術要素。液壓壓力機是壓縮成型和壓注成型的主要設備，適用于可塑性材料的壓制工藝。如沖壓、彎曲、翻邊、薄板拉伸等。也可以從事校正、壓裝、砂輪成型、冷擠金屬零件成型、塑料制品及粉末制品的壓制成型。本文根據小型壓力機的用途特點和要求，利用液壓傳動的根本原理，擬定出合理的液壓系統圖，再經過

12、必要的計算來確定液壓系統的參數，然后按照這些參數來選用液壓元件的規格和進展系統的構造設計。小型壓力機的液壓系統呈長方形布置，外形新穎美觀，動力系統采用液壓系統，構造簡單、緊湊、動作靈敏可靠。該機并設有腳踏開關，可實現半自開工藝動作的循環。一 設計題目 小型液壓機液壓設計二 技術參數和設計要求設計一臺小型液壓壓力機的液壓系統，要現快速空程下行、慢速加壓、保壓、快速回程、停頓的工作循環，快速往返速度為4m/min，加壓速度為40-250mm/min，壓制力為300000N，運動部件總重力為20000N，油缸垂直安裝，設計該壓力機的液壓傳動系統。三 工況分析首先根據條件繪制運動部件的速度循環圖。Lm

13、mV(m/min)-440.04圖3-1計算各階段的外負載并繪制負載圖1、工件的壓制力即為工件的負載力：F=300000N2、摩擦負載 靜摩擦系數取0.2，動摩擦系數取0.1則 靜摩擦阻力 Ffs=0.2*20000=4000N 動摩擦阻力 Ffd=0.1*20000=2000N3、慣性負載 Fm=mv/tt為加速或減速的時間一般t=0.010.5s，在這里取t=0.2sFm=20000*4/10*0.2*60=667N自重 G=20000N液壓缸在各工作階段的外負載工作循環外負載FN啟動F=G+Ffs24000N加速F=G+Fm+Ffd22667N快進F=G+Ffd22000N共進F=G+F

14、t+Ffd322000N快退F=G-Ffd18000N負載循環圖如下L(mm)F(N)24000226672200032200018000圖3-2四 擬定液壓系統原理1.確定供油方式考慮到該機床壓力要經常變換和調節，并能產生較大的壓制力，流量大，功率大，空行程和加壓行程的速度差異大，因此采用一高壓泵供油2.調速方式的選擇工作缸采用活塞式雙作用缸，當壓力油進入工作缸上腔，活塞帶動橫梁向下運動，其速度慢，壓力大，當壓力油進入工作缸下腔，活塞向上運動，其速度較快，壓力較小，符合一般的慢速壓制、快速回程的工藝要求得液壓系統原理圖3.液壓系統的計算和選擇液壓元件1液壓缸主要尺寸確實定 1工作壓力P確實定

15、。工作壓力P可根據負載大小及機器的類型，來初步確定由手冊查表取液壓缸工作壓力為25MPa。 2計算液壓缸徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知最大負載F為320000N，按表2-2取p2可不計,考慮到快進，快退速度相等，取d/D=0.7 D=4Fw/p1cm1/2=0.13 (m)根據手冊查表取液壓缸徑直徑D=140mm活塞桿直徑系列取d=100mm取液壓缸的D和d分別為140mm和100mm。按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩定速度AQmin/Vmin=0.05*1000/3=16.7(cm2)液壓缸節流腔有效工作面積選取液壓缸有桿腔的實際面積，即A2=D2d2/4=3.1414021002/4 =7

16、5.36 cm2滿足不等式，所以液壓缸能到達所需低速2計算在各工作階段液壓缸所需的流量Q(快進)= d2v (快進) /4Q工進)= D2v (工進) /4Q(快退)= D2-d2) (快退) v /4=22.61 L/min3確定液壓泵的流量，壓力和選擇泵的規格1.泵的工作壓力確實定 考慮到正常工作中進油管有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為式中，Pp液壓泵最大工作壓力； P1執行元件最大工作壓力；進油管路中的壓力損失，簡單系統可取0.20.5Mpa。故可取壓力損失P1=0.5Mpa25+0.5=25.5MP上述計算所得的Pp是系統的靜態壓力，考慮到系統在各種工況的過度階段出現的 動態壓力往

17、往超出靜態壓力，另外考慮到一定的壓力儲藏量，并確保泵的壽命，因此選泵的壓力值Pa應為Pa 1.25Pb-1.6Pb 因此Pa=1.25Pp=1.2525.5=31.875MPa2泵的流量確定,液壓泵的最大流量應為 QKLQma*油液的泄露系數KL=1.2故Qp=KLQma*=1.223.55=28.26L/min3.選擇液壓泵的規格 根據以上計算的Pa和Qp查閱相關手冊現選用IGP5-032型的嚙合齒輪泵， nma*= 3000 r/min nmin=400r/min 額定壓力p0=31.5Mpa，每轉排量q=33.1L/r，容積效率=85%，總效率=0.7.4. 與液壓泵匹配的電動機選定首先

18、分別算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規格的依據。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般在流量在0.21L/min圍時，可取0.030.14.同時還應該注意到，為了使所選擇的電動機在經過泵的流量特性曲線最大功率時不至停轉，需進展演算，即PaQp/,式中，Pd所選電動機額定功率；Pb嚙合齒輪泵的限定壓力；Qp壓力為Pb時，泵的輸出流量。首先計算快進時的功率，快進時的外負載為7500N，進油時的壓力損失定為0.3MPa。/4)*10-6+0.3=1.26MPa 快進時所需電機功率為：1.26*28.26/60*0.7=0.85kw 工進時所需電機功率為：

19、P=Pp*6.15/(60*0.7)=0.18kw查閱電動機產品樣本，選用Y90S-4型電動機，其額定功率為1.1KW，額定轉速為1400r/min4.液壓閥的選擇 根據所擬定的液壓系統圖，按通過各元件的最大流量來選擇液壓元件的規格。選定的液壓元件如表所示序號元件名稱最大流量L/min最大工作壓力Mpa型號選擇1濾油器72.4*U-D32*100*U-D32*1002液壓泵49.6345IGP5-323三位四通電磁閥60.32534YF30-E20B4單向調速閥3040ADTL-105二位三通電磁閥60.323YF3B-E20B6單向閥18-150031.5SA107壓力表開關35KF-285

20、.確定管道尺寸油管徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可接收路允許流速進展計算，本系統主要路流量為差動時流量Q=47.1Lmin壓油管的允許流速取V=3m/s則徑d為 d=4.6(47.1/3)1/2=18.2mm假設系統主油路流量按快退時取Q=22.61Lmin，則可算得油管徑d=17.9mm. 綜合d=20mm吸油管同樣可按上式計算Q=49.6Lmin ，V=2ms現參照YB*-16變量泵吸油口連接尺寸，取吸油管徑d為29mm6.液壓油箱容積確實定根據液壓油箱有效容量按泵的流量的57倍來確定則選用容量為400L。 7.液壓缸的壁厚和外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算液

21、壓缸的壁厚一般是指缸筒構造中最薄處的厚度，從材料力學可知，承受壓力的圓筒，其應力分布規律因壁厚的不同而各異，一般計算時可分為薄壁圓筒，起重運輸機械和工程機械的液壓缸一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒構造，其壁厚按薄壁圓筒公式計算PD/2=38.25140/2100=26.78mm=100110MP故取=30mm液壓缸壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1D+2=140+230=200mm8.液壓缸工作行程確實定液壓缸工作行程長度，可根據執行機構實際工作煩人最大行程來確定，查表的系列尺寸選取標準值L=300mm。9.缸蓋厚度確實定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求可用下面兩個公式

22、進展 近似計算無孔時：t0.433DP=23.2mm有孔時：t0.433 D2P D2D2d01/2式中， t缸蓋有效厚度D缸蓋止口直徑D2缸蓋孔的直徑10.最小尋向長度確實定當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離H稱為最小導向長度過小，將使液壓缸的初試撓度增大，影響液壓缸的穩定性，因此，設計時必須保證有一定的最小導向長度。對一般的液壓缸，最小導向長度H應滿足以下要求 H=L/20+D/2=400/20+140/2=90mm取H=95mm活塞寬度B=0.61.0D1=14011.缸體長度確實定液壓缸體部長度應等于活塞的行程與活塞的寬度之和，缸體外形長度還要考慮到兩端端蓋

23、的厚度，一般的液壓缸的缸體長度不應大于徑地2030倍液壓元件的選擇確定液壓泵規格和驅動電機功率由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機類型，初定上液壓泵的工作壓力取為，考慮到進出油路上閥和管道的壓力損失為含回油路上的壓力損失折算到進油腔，則液壓泵的最高工作壓力為上述計算所得的是系統的靜態壓力，考慮到系統在各種工況的過渡階段出現的動態壓力往往超過靜態壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此選泵的額定壓力應滿足：液壓泵的最大流量應為：式中液壓泵的最大流量同時動作的各執行所需流量之和的最大值，如果這時的溢流閥正進展工作，尚須加溢流閥的最小溢流量。系統

24、泄漏系數，一般取，現取。qp=KL(q)ma*+q=1.1*393+2.5=395.5L/min1選擇液壓泵的規格由于液壓系統的工作壓力高，負載壓力大，功率大。大流量。所以選軸向柱塞變量泵。柱塞變量泵適用于負載大、功率大的機械設備如龍門刨床、拉床、液壓機，柱塞式變量泵有以下的特點：1 工作壓力高。因為柱塞與缸孔加工容易，尺寸精度及外表質量可以到達很高的要求，油液泄漏小，容積效率高，能到達的工作壓力，一般是，最高可以到達。 2 流量圍較大。因為只要適當加大柱塞直徑或增加柱塞數目，流量變增大。 3 改變柱塞的行程就能改變流量，容易制成各種變量型。 4 柱塞油泵主要零件均受壓，使材料強度得到充分利用

25、，壽命長，單位功率重量小。但柱塞式變量泵的構造復雜。材料及加工精度要求高，加工量大，價格昂貴。根據以上算得的和在查閱相關手冊機械設計手冊成大先P20-195得：現選用，排量63ml/r，額定壓力32Mpa，額定轉速1500r/min，驅動功率59.2KN，容積效率，重量71kg，容積效率達92%。2與液壓泵匹配的電動機的選定由前面得知，本液壓系統最大功率出現在工作缸壓制階段，這時液壓泵的供油壓力值為26Mpa，流量為已選定泵的流量值。液壓泵的總效率。柱塞泵為，取0.82。 選用1000r/min的電動機，則驅動電機功率為：選擇電動機 ，其額定功率為18.5KW。五 液壓系統的驗算 該液壓系統中

26、進回油管的徑均為12mm，各段管道的長度分別為：AB=0.3m AC=1.7m AD=1.7m DE=2m 。選用L-HL32液壓油，考慮到油的最低溫度為15查得15時該液壓油曲運動粘度 V=150cst=1.5cms，油的密度=920kgm1 壓力損失的驗算1.工作進給時進油路壓力損失，運動部件工作進給時的最大速度為0.25mmin ，進給時的最大流量為23.55Lmin ，則液壓油在管流速V為：V1=Qdd4=23.5510003.142.92. /4=59.45(cms)管道流動雷諾數Rel為Rel=59.453.21.5=126.8Rel2300可見油液在管道流態為層流，其沿程阻力系數

27、l=75 Rel=0.59進油管道的沿程壓力損失P為：P1-1=lldV2 =0.591.7+0.3(0.0299200.5922)=0.2MPa查得換向閥34YF30-E20B的壓力損失P=0.05MPa忽略油液通過管接頭、油路板等處的局部壓力損失，則進油路總壓力損失P為：P1=P1-1+P1-2=(0.21000000+0.051000000)=0.25MPa2.工作進給時間回油路的壓力損失，由于選用單活塞桿液壓缸且液壓缸有桿腔的工作面積為無桿腔的工作面積的二分之一，則回油管道的流量為進油管的二分之一，則：V2=V/2=29.7cmsRel=V2dr=29.721.5=57.52=75Re

28、l=7557.5=1.3回油管道的沿程壓力損失P為：P2-1=ldPV*V2=1.320.0299200.5952/2=0.56MPa查產品樣本知換向閥23YF3B-E20B的壓力損失P=0.025MPa。換向閥34YF30-E20B的壓力損失P=0.025MPa ,調速閥ADTL-10的壓力損失 P=0.5MPa回油路總壓力損失P為P2=P2-1+P2-2+P2-3+2-4=0.55+0.025+0.025+0.5=1.1MPa3.變量泵出口處的壓力P： Pp=Fcm+A2P2A1+P1 =3075000.9+0.007851.11000.01539+0.15 =22.4MPa4.快進時的壓

29、力損失，快進時液壓缸為差動連接，自會流點A至液壓缸進油口C之間的管路AC中，流量為液壓泵出口流量的兩倍即26L/min,AC段管路的沿程壓力損失為P1-1為 V1=Q/d*d/4=45.221000(3.142*2/460)=240.02(cms) Rel=vld/r=320.031=75/rel=0.234P1-1=l/dV2 =0.234.1.70.029202.4*2.4*2 =0.2MPa同樣可求管道AB段及AD段的沿程壓力損失P1-2 P1-3為V2=Qd*d4=295cms Re2=Vdr=236V2=75 Re2=0.38P1-2=0.024MPaP1-3=0.15MPa 查產品樣本知，流經各閥的局部壓力損失為： 34YF30-E20B的壓力損失，P2-1=0.17MPa 23YF3B-E20B的壓力損失，P2-1=0.17MPa據分析在差動連接中，泵的出口壓力為PP=2P1-2+P1-2+P2-2+P2-1+P2-2+FA2cm =20.2+0.024+0.15+017+0.17+250.007850.9 =0.18MPa快退