1、目錄一 液壓課程設計任務書 錯誤！未定義書簽。二 液壓系統的設計與計算 1.1進行工況分析 3.2繪制液壓缸的負載圖和速度圖 3.三 擬訂液壓系統原理圖 5.1調速回路的選擇 5.2快速回路的選擇 5.3速度換接回路的選擇 5.4換向回路的選擇 5.5油源方式的選擇 5.6定位夾緊回路的選擇 5.7動作轉換的控制方式選擇 5.8液壓基本回路的組成 5.四 確定執行元件主要參數 7.1工作壓力的確定 7.2確定液壓缸的內徑 D 和活塞竿直徑 d 7.3. 確定夾緊缸的內徑和活塞桿直徑 7.4. 計算液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率 75. 計算夾緊缸的壓力 9.五 確定液壓泵的規格和電動機功率

2、及型號 1. 01計算液壓泵的壓力 1.02計算液壓泵的流量 1.03選用液壓泵規格和型號 1.04確定電動機功率及型號 1.15.液壓元件及輔助元件的選擇 1.16油箱容量的確定 1.2六 驗算液壓系統性能 1.31回路壓力損失驗算 1.32液壓系統的溫升驗算 1.5七 參考書目 1.6.液壓課程設計任務書（一）設計題目設計鉆鏜專用機床液壓系統，其工作循環定位-夾緊-快進-工進-死擋鐵停留 -快退-停止-拔銷松開等自動循環，采用平導軌主要性能參數見下表。液壓 缸負載 力（N）工作 臺 重 量（N）工作臺 及夾具 重量（N）行程 （mm）速度（m/mi n）啟 動 時 間（s）靜摩 擦系 數f

3、s動摩 擦系 數ft快 進工 進快進工 進快 退進給 缸夾緊 缸25000 19001500600150703.50.250.30.210.11（二）設計內容1）液壓傳動方案的分析。2）液壓原理圖的擬定3）主要液壓元件的設計計算（例油缸）和液壓元件，輔助裝置的選擇。4）液壓系統的驗算。5） 繪制液壓系統圖（包括電磁鐵動作順序表，動作循環表，液壓元件名稱）；繪制集 成塊液壓原理圖；繪制集成塊零件圖6）編寫設計計算說明書一分（5000字左右）液壓系統的設計與計算1 .進行工況分析液壓缸負載主要包括：切削阻力，慣性阻力，重力，密封阻力和背壓閥阻力等(1) 切削阻力F切F切=25000N(2) ，摩擦

4、阻力F 靜, F動F 靜=F 法 X f 靜=1500X 0.21=315NF 動=卩法X f 動=1500X 0.11=165N式中:F法一運動部件作用在導軌上的法向力f靜一靜摩擦系數 f動一動摩擦系數(3) 慣性阻力F 慣=G v/ (g t) =1500X 5/ (9.8 X 0.5 X 60) =25.5N 式中：g 重力加速度G -運動部件重力 v 在t時間內變化值 t 啟動加速度或減速制動時間(4) 重力F:因運動部件是水平位置，故重力在水平方向的分力為零。(5) 密圭寸阻力F阻一般按經驗取F阻=0.仆總(F為總負載)。(6) 背壓阻力這是液壓缸回油路上的阻力，初算時，其數值待系統

5、確定以后才可以定下來。根據以上分析，可以計算出液壓缸各動作中的負載表如下：工況計算公式液壓缸的負載N啟動F啟=F靜+ F密F 啟=315/0.9=350加速F加=F動+ F貫+ F密F 加=(165+25.5) /0.9=0.9快進F快=F動+ F密F 快=165/0.9=183工進F工=F切+ F動+ F密F 工=(25000+165)/0.9=27961快退F快=F動+ F密F 快=165/0.9=1832. 繪制液壓缸的負載圖和速度圖根據上表數值，繪制出液壓缸的負載圖和轉速圖，這樣便于計算幾分析液壓系統 液壓缸的負載圖及轉速圖如下：350183150-183a）負載圖27961220-3

6、50ni mv3.5L(mm).21502205b）速度圖L(mm)擬訂液壓系統原理圖1調速回路的選擇根據液壓系統要求是進給速度平穩，孔鉆透時不前沖，可選用調速閥的進口節流調速 回路，出口加背壓。2快速回路的選擇根據設計要求v快進=3.55m/min,v快退=5m/min,而盡量采用較小規格的液壓泵，可以選擇 差動連接回路。3速度換接回路的選擇根據設計要求，速度換接要平穩可靠，另外是專業設備，所以可采用行程閥的速度換 接回路。若采用電磁閥的速度換接回路，調節行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速 度換接的平穩性較差。4換向回路的選擇由速度圖可知，快進時流量不大，運動部件的重量也較小，在換向方面又

7、無特殊要 求，所以可選擇電磁閥控制的換向回路。為方便連接，選擇三位五通電磁換向閥。 5油源方式的選擇由設計要求可知，工進時負載大速度較低，而快進、快退時負載較小，速度較高。為 節約能源減少發熱。油源宜采用雙泵供油或變量泵供油。選用雙泵供油方式，在快進、 快退時，雙泵同時向系統供油，當轉為共進時，大流量泵通過順序閥卸荷，小流量泵單 獨向系統供油，小泵的供油壓力由溢流閥來調定。若采用限壓變量泵葉片泵油源，此油 源無溢流損失，一般可不裝溢流閥，但有時為了保證液壓安全，仍可在泵的出口處并聯 一個溢流閥起安全作用。6定位夾緊回路的選擇按先定位后夾緊的要求，可選擇單向順序閥的順序動作回路。通常夾緊缸的工作

8、壓力 低于進給缸的工作，并由同一液壓泵供油，所以在夾緊回路中應設減壓閥減壓，同時還 需滿足：夾緊時間可調，在進給回路壓力下降時能保持夾緊力，所以要接入節流閥調速 和單向閥保壓。換向閥可連接成斷電夾緊方式，也可以采用帶定位的電磁換向閥，以免 工作時突然斷電而松開。7動作轉換的控制方式選擇為了確保夾緊后才進行切削，夾緊與進給的順序動作應采用壓力繼電器控制。當工作 進給結束轉為快退時， ，由于加工零件是通孔，位置精度不高，轉換控制方式可采用行程 開關控制。8液壓基本回路的組成將已選擇的液壓回路，組成符合設計要求的液壓系統并繪制液壓系統原理圖。此原 理圖除應用了回路原有的元件外，又增加了液壓順序閥 5

9、 和單向閥等，其目的是 防止回路間干擾及連鎖反應。從原理圖中進行簡要分析：1) 快進時，閥 2 左位工作，由于系統壓力低，液控順序閥 5 關閉，液壓缸有桿腔的回油 只能經換向閥 2、單向閥 4 和泵流量合流經單向行程調速閥 3 中的行程閥進入無桿腔而實 現差動快進，顯然不增加閥 5，那么液壓缸回油通過閥 6 回油箱而不能實現差動。2）工進時，系統壓力升高，液控順序閥 5被打開，回油腔油液經液控順序閥 5和背壓閥 6流回油箱，此時，單向閥4關閉，將進、回油路隔開，使液壓缸實現工進。3）系統組合后，應合理安排幾個測壓點，這些測壓點通過壓力表開關與壓力表相接，可 分別觀察各點的壓力，用于檢查和調試液

10、壓系統。液壓系統原理圖如下：快進工進四 確定執行元件主要參數1工作壓力的確定，工作壓力可根據負載大小及設備類型來初步確定，現參閱表2 1，根據 F 工=27961N,選 P 工=4MPa。2確定液壓缸的內徑 D 和活塞竿直徑 d按P2=o,油缸的機械效率n=i,將數據代入下式：1/2 6 1/2D=(4F 工/ n P 工) = (4X 27961/( n X 10) =0.094m 根據液壓缸尺寸系列表 25,將直徑圓整成標準直徑 D=1oomm 根據液壓缸快進快退速度相近，取 d/D=0.7，則活塞桿直徑d=0.7 X 100mm=70mn按 活塞桿系列表 26,取 d=70mm根據已取缸

11、徑和活塞竿內徑，計算出液壓缸實際有效工作面積，無竿腔面積Ai和有竿腔面積 A2 分別為A = n D/4=3.14 X 0.1 2/4=78.5 X 10-4 m2A2= n (D-d2) /4=3.14 X( 0.1 2-0.7 2) /4=40 X 10-4 m 則液壓缸的實際計算工作壓力為：2P=4F/ n D=4X 27961/ ( n X 0.1 ) =3.6MPa則實際選取的工作壓力P=4MP滿足要求 按最低工作速度驗算液壓缸的最小穩定速度。若驗算后不能獲得最小的穩定速度是，還 需要響應加大液壓缸的直徑，直至滿足穩定速度為止。q/v= ( 50/5 )X 10-4=10X 10-4

12、 m由于 Aq/v, 所以能滿足最小穩定速度的要求。3. 確定夾緊缸的內徑和活塞桿直徑根據夾緊缸的夾緊力F夾=1900N選夾緊缸工作壓力P夾=1.0MPa可以認為回油壓力為 零，夾緊缸的機械效率n =1,按式2-1可得：1/2 6 1/2D= (4F夾/ n P夾)=(4X 1900/( n X 10)=0.049m根據表 2- 5 取 D=50mm根據活塞桿工作受壓，活塞桿直徑適當取大時，活塞桿直徑 d 為：D=0.5D=0.5X 50=25mm根據表 2- 6 取 D=25mm4. 計算液壓缸各運動階段的壓力，流量和功率根據上述所確定的液壓缸的內徑D和活塞竿直徑 d，以及差動快進時的壓力損

13、失時 P=0.5MPa工進時的背壓力 P=0.8MPa快進快退時是 P=0.5MPa則可以計算出液壓缸 各工作階段的壓力，流量和功率。如下表：工況負載F(N)回油腔壓力P2 (MPa)進油腔壓力P1 ( MPa)輸入流量-4q X 103(m /s)輸出流 量p(Kw)計算公式快進啟 動350一0.61一一R=(F + 叢 P)/ (A1-A2) q= (A1-A2) v 快 P=P1q快進加 速2121.070.57變化值變化值快進恒 速1831.0670.5672.250.128工 進279610.84.00.260.104P1=(F + AR)/ A 1; ； q=Avi ;p=pg快退

14、啟 動350一0.088一一p1= ( F+ A1P2) / A 2 q=Av 快P=Rq快退加 速2120.51.034變化值變化值快退恒 速1830.51.0272.30.24根據上表可以用坐標法繪制出“液壓工況圖”，此圖可以直觀看出液壓缸各運動階段 的主要參數變化情況。液壓工況圖如下：Pqa 610+57液壓缸結構如下:011286-24l.OS2,3L/nitJI?p252423222120 1918171-缸底2-帶放氣孔的單向閥3-法蘭4-格末圈密封5-導向環6-緩沖套7-缸筒8-活塞桿 -形密封圈10-法蘭11-緩沖節流閥12-導向套_ -形密封圈14-缸蓋15-斷滑圈鼓訂16-

15、防土圈型密封圈18-缸頭19-護環一密封圈21-活塞22-導向環-形密封圈24-子桿緊固套25-沉頭螺釘5計算夾緊缸的壓力進油腔壓力為=F 夾 / A 1=1900/0.00785Pa=0.24MPa五 確定液壓泵的規格和電動機功率及型號1計算液壓泵的壓力 液壓泵的工作壓力應當考慮液壓缸最高有效工作壓力和管路系統的壓力損失。所以泵的 工作壓力為：P泵=P1 +藝忍式中： P 泵 液壓泵最大工作壓力P1 液壓缸最大有效工作壓力工腔-管路系統的壓力損失，由于進口節流，出口加背壓閥的調速方式，取藝腔=1MPa。P泵=Pi+ 藝腔=Fi/ A i+1MPa2=2796iN/0.00785m2+iMPa

16、=4.6MPa。上述計算所得的 P 泵是系統的靜態壓力，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，另外考慮到一定的壓力儲蓄量，提高泵的壽命，所以選泵的額定 壓力應滿足 P額=1.251.6P泵。本系統為中低壓系統應去小值，故取P額=1.25 P泵=5.75MPa2計算液壓泵的流量 液壓泵的最大流量 q 泵應為 q 泵 K（刀 q）max 式中：（刀q）max-同時動作各液壓缸所需流量之和的最大值K-系統的泄露系數，一般取 K=1.11.3,現取K=1.2。 q 泵=K（刀q）max=1.2X 2.3=2.8 x 10-4ni/s3選用液壓泵規格和型號根據P額、P泵值查閱有

17、關手冊，選用 YB-16型單級葉片泵。該泵的基本參數為：排量16L/min,額定壓力P額=6.3MPa,電動機轉速960r/min,容積效率n c=0.9,總效率n =0.7 單泵分塊圖如下：廠JIP25-J2w-PaL非標集成塊16121CJ E25-401IJIF25-72氓Pi、袈開夬靠一13144. 確定電動機功率及型號由工況圖可知，液壓缸最大輸入功率在快退階段，可按此階段估算電動機功率，由 于工況圖中壓力值不包括由泵到液壓缸這段管路的壓力損失，在快退時這段管路的壓力 損失若取厶P=0.2MPa液壓泵總效率n =0.7，則電機功率P電為：P 電=P 泵q 泵/ n =2.4 X 106

18、X 2.8 X 10-4/0.7=2.3KW查閱電動機樣本，選用 丫132S-40電動機，其額定功率為3.0KW額定轉速為960r/min.5. 液壓元件及輔助元件的選擇(1)液壓元件的選擇 根據所擬訂的液壓原理圖，進行計算和分析通過各液壓元件的最大流量和最高工作壓力選擇液壓元件規格（2）油管的計算和選擇油管內徑尺寸一般可參照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可以按管路允許流速進行計 算，流量q=30l/min，壓油管的允許流速取v=4m/s 則壓油管內徑d為：d=(4q/ n v) 1/2=(4 X 0.0005/3.14 X 4) 1/2=1.2cm可選內徑為d=11mm勺油管 流量q=12

19、l/min，吸油管的允許流速取 v=1.5m/s則吸油管內徑d為：d=(4q/ n v)1/2=(4 X 12/3.14 X 1.5)1/2=1.02cm可選內徑為d=12mm勺油管。關于定位夾緊油路的管徑，可按元件接口尺寸選擇6. 油箱容量的確定該方案為中壓系統，液壓油箱的有效容量按泵的流量57倍來確定，油箱的容量 V為:V=（57） q 泵=（5 7） X 16.8=（84 120）L按GB2876-81規定，且考慮散熱因素，取靠近的標準值 V=250L。L-吸油管2-網式過濾器3-空氣過濾器 4-回油管-頂蓋6-油面指示器7、9-隔板 8-放油塞六驗算液壓系統性能1.回路主要 進行修改

20、參考值。具體 將管路劃: 管路的壓壓力損失驗算驗算液壓缸在各運動階段中的壓力損失。若驗算后與原估算值相差較大，就要 。壓力算出后，可以確定液壓泵各運動階段的輸出壓力機某些元件調整壓力的計算可將液壓系統按工作階段進行，例如快進，工進，快退等，按這些階段， 分成各條油流進液壓缸，而后液壓油從液壓缸流回油箱的路線的管路，則每條 力損失可由下式計算：_.P _.P_.P_.PDR沿回局回 VR閥回 A-P =“F沿進二P局進二P閥進-A式中:Z P某工作階段總的壓力損失；二，P沿進一一液壓油沿等徑直管進入液壓缸沿程壓力損失值之和；P沿回一一液壓油沿等徑直管從液壓缸流回油箱的沿程壓力損失值之和；MP局進

21、一一液壓油進入液壓缸所經過液壓閥以外的各局部的壓力損失值之總 和，例如液壓油流進彎頭，變徑等；YAP局回一一液壓油從液壓缸流回油箱所經過的除液壓閥之外的各個局部壓力 損失之總和；IAP閥進一一液壓油進入液壓缸時所經過各閥類元件的局部壓力損失總和； P閥回一一液壓油從液壓缸流回油箱所經過各閥類元件局部壓力損失總和； A液壓油進入液壓缸時液壓缸的面積； A2 液壓油流回油箱時液壓缸的面積。MP沿進和MP沿回的計算方法是先用雷諾數判別流態，然后用相應的壓力損失公式 來計算，計算時必須事先知道管長 L及管內徑d,由于管長要在液壓配管設計好后才能確 定。所以下面只能假設一個數值進行計算。HAP局進和局回

22、是指管路彎管、變徑接頭等，局部壓力損失 AP局可按下式：A3v2P局=2式中一一局部阻力系數（可由有關液壓傳動設計手冊查得）；?液壓油的密度v 液壓油的平均速度此項計算也要在配管裝置設計好后才能進行。-匚P閥進及P列回是各閥的局部壓力損失 丄P閥，可按下列公式:式中汩閥一一液壓閥產品樣本上列出的額定流量時局部壓力損失;q 通過液壓閥的實際流量; q閥一一通過液壓閥的額定流量。另外若用差動連接快進時，管路總的壓力損失 I ：P應按下式計算:P = -Pab DPbc-P3DPbC A2（A - A2 ）式中.-PabAB段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失； Pbc BC段總的壓力

23、損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失； PBD BD段總的壓力損失，它包括沿程、局部及控制閥的壓力損失；Ai 大腔液壓缸面積；A2 小腔液壓缸面積?，F已知該液壓系統的進、回油管長度均為1m，吸油管內徑為二=13mm，壓油管內徑為 =11m m，局部壓力損失按cp局二0.15P沿進行估算，選用L-HL32液壓油，其油溫為 15 C時的運動粘度：=1.5cm2 s，油的密度=920 kg m3。按上述計算方法，得出各工 作階段壓力損失數值經計算后見表 3?？爝M時（MPa）工進時（MPa）快退時（MPa）沿程損失0.89忽略不計0.76閥三位四通電磁閥0.07忽略不計0.25件單向行程調速閥（行程閥）0.56局單向行程調速閥（調速閥）0.5部單向行程調速閥（單向閥）0.44損單向閥0.74失背壓閥0.41總損失1.60.911.46隨后計算出液壓泵各運動階段的輸出壓力，計算公式及計算數值見表4所示9.1計算公式液壓泵輸出壓力（Pa）快進時F啟P快進_ A-心P快進A1 一 A2& F啟F 快 ）P 快進=350/ (0.00785-0.004)+1.6 X 106 =1.69X 106工進時FI八P工進+汕P工進A1P 工進=27961/0.00