實習實訓任務書

名稱：液壓與氣壓傳動實訓

起訖時間：________2016.6.13—2016.6.17

學院（部）：_________機電工程學院___________

班級：______________

指導教師：_________________________

學院（部）負責人：

一、實訓目的和要求

（一）目的：

1.綜合運用液壓傳動及其它先修課的理論知識和生產實際知識，進行液壓傳動設計

實踐，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和發展；

2.根據設備要求掌握擬訂液壓系統原理圖，熟練掌握液壓缸、液壓泵設計計算及選

型，液壓元件選擇以及液壓系統的計算方法；

3.掌握疊加閥的設計及裝配方法，實現在設計中學習，提高資料查閱能力和設計能

力，培養對新知識的學習能力；

4.通過課程設計，提高設計計算、繪圖的基本功能，熟悉設計資料和技術手冊，培

養獨立分析問題和解決問題的能力，為今后畢業設計和實踐打下必要的基礎。

（二）要求：

序號課程設計內容課程設計基本要求

分組并確定課程設計課題，熟悉

資料：編制課題進度計劃。（項目根據課程設計課題收集有關參考書籍和資料，確定工

1

課題可由教師指定，也可由學生作量和計劃作業進度表等內容。

主動提出，并經教師審定后執行）

明確機器對液壓系統的設計要畫出速度循環”S圖和負載循環F-S圖，確定主要參

2

求，進行工況分析。數，畫出工況圖。

掌握執行元件、控制元件、動力元件、輔助元件的功

3擬定液壓系統原理圖能，運用液壓基本回路的特點，組成繪制符合性能要

求的液壓系統原理圖。

掌握液壓系統的設計計算，正確選用標準的液壓元

4液壓系統的計算和元件的選擇。

件，完成二圖一表。

根據設計任務選取一簡單的控制部分進行疊加回路

5疊加閥系統設計及疊加閥安裝設計，畫出疊和回路圖，選擇疊加閥元件，繪制疊加

系統裝配圖。

繪制正式工作圖，編寫液壓系統掌握編寫液壓系統說明書的方法，正確繪制符合國家

6

設計說明書。標準的工作圖.

二、實訓具體內容

通過一周時間的課程設計，需要完成專用機床的液壓系統及疊加閥裝置設計說明

書，繪制液壓系統原理圖、液壓系統疊加閥原理圖、液壓系統疊加閥裝配圖各一份。

具體設計課題見設計說明書。

三、實習（實訓）進度安排

6月13日：工況分析，擬定液壓系統原理圖；

6月14日：液壓系統設計計算及元件選擇；

6月15日：疊加系統設計繪制疊加回路圖；

6月16日：繪制液壓系統原理圖及疊加裝配圖；

6月17日：編寫設計說明書。

四、實訓報告內容

設計說明書要計算正確，字跡端正，格式規范，最后列出參考書，并要寫出設計小

結。

1.液壓系統原理圖用3#圖紙，圖形符號按國家標準規定畫出，標題欄上方列出

液壓元件的規格、圖號，系統圖還包括電磁鐵動作表，機床工作循環圖等。

2.裝配圖用3#圖紙要求圖面整齊清晰，按國家機械制圖標準繪制正確、尺寸標

注合理，技術符合要求。

3.課程設計上交材料：

設計任務書一設計計算說明書封面一目錄一設計計算說明書具體內容

圖紙3張：液壓系統原理圖——疊加系統原理圖——疊加系統裝配圖

4.主要參考資料：

[1]液壓與氣壓傳動（李建蓉主編）化學工業出版社

[2]液壓系統設計簡明手冊（楊培元主編）機械工業出版社

[3]機械設計手冊機械工業出版社

[4]疊加閥樣本

校內實習實訓報告

名稱組合鉆床液壓系統及疊加閥設計

2016年6月13日至2016年6月17日共1周

學院（部）機電工程學院

班級_________

姓名____________

學號________

指導教師

目錄

設計引言1

1課題內容及分析....................................................2

1.1課題內容.....................................................2

1.2工況分析.....................................................2

2定液壓統原理圖

2.1確定供油方式................................................6

2.2液壓基本回路的選擇..........................................6

2.3液壓回路的組合...............................................6

3液壓系統的計算和液壓元件選擇......................................8

3.1立置滑臺液壓缸主要尺寸確定..................................8

3.2臥置滑臺液壓缸主要尺寸確定..................................8

3.3實際工況下，液壓缸壓力和流量的計算..........................9

3.4液壓泵流量、壓力和規格確定.................................9

3.5液壓閥的選擇................................................12

3.6管道尺寸的確定..............................................13

4疊加閥系統設計....................................................14

4.1疊加閥系統設計..............................................14

4.2疊加閥通徑選擇..............................................14

4.3疊加閥系統原理圖設計.......................................14

4.4疊加閥系統元件選擇..........................................15

4.5疊加閥系統回路總裝..........................................16

實訓小結.............................................................17

設計引言

本次設計主要針對加工垂直孔和水平孔的專用組合機床的液壓系統及其有

關裝置設計，根據已知的條件和需要而設計的一個液壓系統，對液壓傳動的基本

原理進行分析，涉及到集成塊的設計、必要的計算、分析和驗算，以及閥類元件

的選擇，系統的改進方法。液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是由于它與機械

傳動、電氣傳動相比，液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小，傳遞運動均

勻平穩，負載變化時速度較穩定，液壓傳動容易實現自動化。

液壓傳動課程設計的目的主要有以下兒點：

1、綜合運用液壓傳動課程及其他有關先修課程的理論知識和生產實際只是,

進行液壓傳動設計實踐，是理論知識和生產實踐機密結合起來，從而使這些知識

得到進一步的鞏固、加深提高和擴展。

2、在設計實踐中學習和掌握通用液壓元件，尤具是各類標準元件的選用原

則和回路的組合方法，培養設計技能，提高學生分析和嫁接生產實際問題的能力,

為今后的設計工作打下良好的基礎。

3、通過設計，學生應在計算、繪圖、運用和熟悉設計資料（包括設計手冊、

產品樣本、標準和規范）以及進行估算方面得到實際訓練本液壓系統的設計，除

了滿足主機在動作和性能方面規定的要求外，還必須符合體積小、重量輕、成本

低、效率高、機構簡單、工作可靠、使用和維修方便等一些公認的普通設計原則。

液壓系統的設計主要是根據已知的條件，來確定液壓工作方案、液壓流量、壓力

和液壓泵及其它元件的設計。

完成整個設計過程需要進行一系列艱巨的工作。設計者首先應樹立正確的設

計思想，努力掌握先進的科學技術知識和科學的辯證的思想方法。同時，還要堅

持理論聯系實際，并在實踐中不斷總結和積累設計經驗，向有關領域的科技工作

者和從事生產實踐的工作者學習，不斷發展和創新，才能較好地完成機械設計任

務。

1

實訓報告

1課題內容及分析

1.1課題內容

設計一臺加工垂直孔和水平孔的專用組合機床。立置動力滑臺，所加工孔的

粗糙度和尺寸要求價高，故在滑臺終點加死擋鐵停留。為了滿足擴錐孔的進給量

的要求而設置第二次工進(慢速)。其動作循環為快進->工進I―工進H一死

擋塊停留一快退至原位停止。臥置動力滑臺的動作循環為快進一工進—停留一

快退至原位停止。

1.2工況分析

首先根據已知條件，繪制運動部件的速度循環圖，如圖L1所示C然后計算

各階段的外負載并繪制負載圖。

液壓缸所受外負載F包括三種類型，即

F=Fw+Ff+Fa

式中：Fw——工作負載，對于機床來說，即為沿活塞運動方向的切削力，在本題

中Fw為12000N；

Fa——運動部件速度變化時的慣性負載；

l'f一一導軌摩擦阻力負載，啟動時為靜摩擦阻力，啟動后為動摩擦阻力，

對于平導軌Ff可由下式求得

Ff=f(G+FRn)

G——運動部件重力；

FRn——垂直于導軌的工作負載，此題中為零；

F一一導軌摩擦系數，此題中取靜摩擦系數為0.2,動摩擦系數為0.10則

求得：

Ffs=0.2X25000N=5000N

Ffa=0.1X25OOON=25OON

上式中Ffs為靜摩擦阻力，Ffa為動摩擦阻力。

G

Lr=-A--v------

“g2

2

式中：g——為重力加速度；

△t——加速或減速時間，一般t=0.01-0.5s；

△v——t時間內的速度變化量。

在此題中:

250004.5

FA二-----x=956.63N

9.80.2x60

根據上述計算結果。計算出立置滑臺各工作階段所受的外負載，如表1.1

所示，并畫出如圖1.2所示的負載循環圖。

啟動加速：F=Ffs-Fa=5000+956.63=5956.63N

快進：F=Ffd=2500N

工進I:F=Ffd+Fw=14500N

工進II：F=Ffd+Fw=22500N

制動：F=Ffd-Fa=2500-956.63=1543.37N

反向加速：F=Ffs+Fa=5000+956.63=5956.63N

快退：F二Ffd=2500N

反向制動：F=Ffd-Fa=2500-956.63=1543.37N

圖1.1立置滑臺速度循環圖

圖1.2立置滑臺負載循環圖

表1.1立置滑臺工作循環各階段的外負載

工作循環外負載F(N)工作循環外負載F(N)

啟動加速F=Ffs+Fa5956.63制動Ffd-Fa1543.37

快進Ffd2500反向加速F=Ffs+Fa5956.63

工進IFfd+Fw14500快退Ffd2500

工進nFfd+F竄22500反向制動Ffd-Fa1543.37

同樣求得臥置滑臺各階段的外負載，速度循環圖，如圖1.3所示：

F=Fw+Ff+Fa

Ffs=O.2X25000N=5000N

Ffa=0.1X25000N=2500N

Fa=163.27N

根據上述計算結果。計算出臥置滑臺各工作階段所受的外負載，如表1.2

所示，并畫出如圖1.4所示的負載循環圖。

啟動加速：F=Ffs-Fa=640+163.27=803.27N

快進：F=Ffd=320N

工進I：F=Ffd+Fw=3320N

制動:F=Ffd-Fa=320-163.27=156.73N

反向加速：F=Ffs+Fa=803.27N

快退：F二Ffd=320N

反向制動：F=Ffd-Fa=320-163.27=156.73N

圖1.3臥置滑臺速度循環圖

圖1.4臥置滑臺負載循環圖

表1.2臥置滑臺工作循環各階段的外負載

工作循環外負載F(N)工作循環外負載F(N)

啟動加速F=Ffs+Fa803.27反向加速F=Ffs+Fa803.27

快進Ffd320快退Ffd32C

工進IFfd+Fw3320反向制動Ffd-Fa156.73

制動Ffd-Fa156.73

2擬定液壓系統原理圖

2.1確定供油方式

考慮到該機床在工作進給時負載較大，速度較低。而在快進、快退時負載較

小，速度較高。從節省能量、減少發熱考慮，泵源系統宜選用雙泵供油或液壓泵

供油。現采用帶有壓力反饋的限壓式變量葉片泵。

2.2液壓基本回路的選擇

由工況要求可知，執行元件采用油缸實現往復運動，組合機床進給功率較小,

同時為了增加進給運動的平穩性，因此采用回油路節流調速方案。為保證鉆孔過

程速度穩定，選用調速閥調速。

本機床的動力滑臺在調整時，需停在任意位置上，故采用三位四通換向閥進

行換向C當動力滑臺由差動快進換接為丁進時，與調速閥并聯的二為二通電磁閥

關閉，泵壓升高，使液控順序閥逐漸打開，使差動油路斷開，油缸回油經調速閥,

三位四通電磁閥和液控順序閥流回油箱。這樣可使速度換接平穩。

2.3液壓回路的組合

立置與臥置滑臺的負載不同，速度要求也不同，要保證同時動作，又不相互

干擾，變量泵的調節流量應大于兩個動力滑臺同時快進時通過兩個節流閥的流

量。測壓點布置在泵源出口和節流閥后，便于調整油泵和液控順序閥的壓力。

本機床液壓系統，過濾精度要求不高，故在泵進口處安裝網式濾油器即可。

最后把所選擇的液壓回路組合起來，即可組合成圖2.1所示的液壓系統原理

圖。電磁閥動作順序表，見表2.1、表2.2所示。

6

1YA2YA3YA4YA5YA

快進+—+——

工進1+——+—

工進2+——++

快退—+———

表2.2電磁閥控制順序表

6YA7YA8YA

快進4-+—

工進—+—

快退——+

3液壓系統的計算和液壓元件選擇

3.1立置滑臺液壓缸主要尺寸確定

(1)工作壓力P可根據負載大小及機器的類型來初步確定，查書表2-1,取液壓

工作壓力為3MPao

(2)計算液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知：最大負載F=22500N,查書

表2-2可知，可取背壓p2為0.5MPa,考慮到快進、快退速度相等，取d/D=0.7；

ncm=0.95,將上述數據代入式得：

4x225001

D二=1.05x10m

^-x3OxlO5xO.95xh--"

I30L

⑶根據查書表2-4,將液壓缸內徑圓整為標準系列直徑D=100mm；活塞桿直徑d,

按d/D=0.7及表2-5活塞桿直徑系列取d=70nmo

3.2臥置滑臺液壓缸主要尺寸確定

(1)工作壓力P可根據負載大小及機器的類型來初步確定，查表2T,取液壓工

作壓力為IMPao

(2)計算液壓缸內徑D和活塞桿直徑d。由負載圖知：最大負載F3320N,查表2-2

可知，可取背壓p2為0.2MPa,考慮到快進、快退速度相等,取d/D=0.7；

ncm=0.95,將上述數據代入式得：

D=[4X：320=7.049x102m

J7TX]Xio6X0.95XJ1--1^1-(0.7)2]^

(3)根據查表2-4,將液壓缸內徑圓整為標準系列直徑D=80mm；活塞桿直徑d,

按d/D=O.7及表2-5活塞桿直徑系列取d=56rm1。

按最低工進速度驗算液壓缸的最小穩定速度，由公式可得

005X1()3

A>=--------------=3.3cm2

VminA

式中qmin是由產品樣本查得GE系列調速閥AQF3-E10B的最小穩定流量為

0.05L/mino

本設計中調速閥是安裝在回油路上，故液壓缸節流腔有效工作面積應選取液

8

壓缸有桿腔的實際面積，即:

A=^(￡)2-J2)=^(82-5.62)=25.63cw2

可見上述不等式能滿足，液壓缸能達到所需的低速。

3.3實際工況下，液壓缸壓力和流量的計算

(1)立置滑臺

q快進二7d2限進=/x(7x10z『x4.5=16.2L/min

q?加=?。?匕進i=(x0.rx0.15=1.18Z,/min

22

q1.DV=—xO.Ix0.1=0.7851/min

1.世44l?i?t城t工o4

q快退=5(D?-d?『唳退二?X(o.1?7X1o2)2X4.5=18.02L/min

(2)臥置滑臺

q快進=5d2嘖進=14.77L/min

2

qi^=￡DVI;!1=0.7541/min

q快退=?(0?-d2)2%=10.25L/min

3.4液壓泵流量、壓力和規格確定

(1)泵工作壓力的確定

考慮到正常工作中進油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為

Pp=4+Z△尸

式中：PP一—液壓泵最大工作壓力；

R——執行元件最大T作壓力：

Z4——進油管路中的壓力損失，初算時簡單系統可取

0.2~0.5MPa,復雜系統取0.5~L5MPa,本題取lMPa<>

Pp=Pi+Z==3+0.5=3.5MP

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渡階段

出現的動態壓力往往超過靜態壓力。另外考慮到系統需要有一定的壓力貯備量，

并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力3應滿足Pn(L251.6)PP。中低壓

系統取最小值，高壓系統取最大值。在本設計中Pn=4.4MPa。

(2)泵的流量確定

液壓泵的最大流量應為：

式中：qP一一液壓泵的最大流量；

(gq)——同時動作的各執行元件所需流量之和的最大值。如果

、/max

這時溢流閥正進行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量

2~3L/min；

K,——系統泄露系數，一般取KL=1.r1.3。現取KI尸1.2。

qp=KA[J=1.2x18.02=21.624L/min

X/max

(3)選擇液壓泵的規格

根據計算結果pn和qp查閱手冊，現選用YBX-16限壓式變量葉片泵.該

泵的基本參數為：每轉排量q°=16mL/r,泵的額定壓力p『6.3MPa,電動機轉

速n，=1450r/min,容積效率nv=0.85總效率n=0.7。

(4)與液壓泵匹配的電動機的選定

首先分別計算出快進與工進兩種不同工況時的效率，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，一般當流量在0.2?1L/min范圍內時，可取q=0.03?0.14。同時還

應注意到，為了使所選擇的電動機在經過泵流量特性曲線最大功率點時不致

停轉，需進行驗算，即

式中：pn一一所選電動機額定功率;

P8一—限壓式變量泵的限定壓力;

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2500N,進油路的壓力損失定為

0.3MPa

6

pn=25。。xio-+0.3=0.95MPa

-x0.072

4

快進時所需要電動機功率為

左出二()吠1620366kW

〃60x0.7

工進時所需電動機P為

3.5x1.18八八…

p二-------二0.098kw

60x0.7

快退時的壓力為

2500

x10^=0.925^6/

-x(0.P-0.07")

快退時的功率為

0.925x18.02八…

p=-------------------=0.397bv

60x0.7

查閱電動機產品樣本,選用Y80Ml-4型電動機,其額定功率為0.55kw,額

定轉速為1390r/mino

根據產品樣本可查得Y80Ml-4的流量壓力特性曲線，如圖3.1所示。查的

該曲線拐點處的流量為24L/min,壓力為1.8Mpa,該工作點對應的功率為

T

(

U

E

-—

)I

b

圖3.1YBX-16液壓泵特性曲線

1一額定流量、壓力下的特性曲線2—實際工作時間的特性曲線

1.8x24

=1.03粒<2p

60x0.7tl

3.5液壓閥的選擇

本系統可采用力士樂系統或GE系列的閥。現均選用GE系列閥。選定的液壓

元件如表3.1所示。

表3.1液壓元件明細表

序號元件名稱方案通過流量(L/min)

1.濾油器XU-B32X10024

2.液壓泵YBX-1624

3.壓力表開關4K-F16D-1

4.壓力表Y-60

5.三位四通換向閥34EF30-E16B

6.二位三通換向閥23EE3B-E16B

7.二位二通換向閥

8.單向節流閥ALF-E16B

9.減壓閥JF-16B

10.溢流閥Y1-FX16D-P/0-1

3.6管道尺寸的確定

油管內徑尺寸一般可按照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流

速進行計算。本系統.主油路流量為差動時流量q=35.325L/min,壓油管的允許流

速取v=3m/s,則內徑d為

d=4.6后乃