液压课程设计

1 前言
近年来，液压传动由于应用了计算机技术、信息技术、自动控制技术、新材料等后取得了新的发展，使液压系统和元件正向高压、高速、高精度、高效率的方向发展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上取得新的成就。

液压系统的发展方向是：创制新型节能、微型元件﹑高度的组合化、集成化和模块化和微电子结合，走向智能化。

液压技术是机械设备中发展最快的技术之一。

特别是近年来与微电子、计算机技术相结合，使液压气动技术进入了一个新的发展阶段。

目前，已广泛应用在工业各领域。

由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压、气动元器件制造技术的进一步提高，使液压气动技术不仅作为一种基本的传动形式上占有重要地位，而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。

综上所述，液压工业在国民经济中的作用是很大的，它常常用来衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

与世界上主要的工业国家相比，我国的液压工业还有相当差距，化、优质化的工作有待于继续做好，智能化的工作刚刚起步，为此必须急起直追，才能迎头赶上。

2 设计要求
设计一台专用铣床。

工作台要求完成快进----工作进给—快退—停止的自动循环。

铣床工作重量4000N。

工作夹具重量1500N。

铣床阻力最大为9000N。

工作台快进。

快退速度4.5m/min.工作进给速度0.06-1m/min。

往复运动减
速时间0.05s。

工作采用平导轨，静、动摩檫分别为F
s =0.2 F
d
=0.1 工作台
快讯行程0.3m。

工作行程0.1 m
3 工况分析
3.1 液压工作台速度循环图为：
图01
控制工作台的液压缸克服静摩擦力启动后，当速度达到快进速度4.5m/min 时，保持匀速，然后减速。

在0.3m处刚好转入工进速度0.06—1m /min到0.4m 处，然后以4.5m/min快速退回3.2 计算并绘制负载图：
3.2.1 工作负载：
=9000N ；
F
w
3.2.2 运动部件由于速度变化引起的惯性负载F i
F
=(G/g) ×(△D/△t)=(5520/10) ×(4.5/60×0.05)=825N
i
3.2.3 平导轮的摩檫力
F=umg=0.1×5500=550N
F=0.2×5500=1100N
根据受力分析作负载图
图02
由图可知，最大负载发生在工进阶段为9000+550=9550N
快进负载较小为550N
4 液压系统的计算
4.1 液压缸主要尺寸
4.1.1 工作压力的确定：
查手册得组合机床的P
1=1.93Mpa 背压P
2
=0.5M pa
4.1.2液压缸活塞直径的确定：
因为要求工作台的快进与快退速度一致，即V
进=V
退
即活塞
D= d取d=0.7D即活塞
所以工进F =AP=（π/4）D2P
1-（π/4）×(D2-d2)P
2
=（π/4）D2(P1-0.51 P
2
)
则
圆整值：液压缸内径为90，活塞杆取63mm 4.1.3 计算各状态，液压缸所需流量
q快进=（π/4）D2V快进- (D2-d2)V 快进=（π/4）d2V快进
=（π/4）×0.003969×（4.5/60）=14.02 L/min
q
工进=（π/4）D
2
V
工进
=（π/4）×0.0081×（1/60）
=6.3585 L /min
q
快退=（π/4）(D
2
-d
2
)V
快退
=（π/4）×（0.0081-0.003969）×（4.5/60）
=14.59 L/min
( 泵：型号：CB-B16 ) 排量2.5～125.压力2.5Mpa转速1450r/min.容积效率>=90%
该系统的最小稳定流量
q=（π/4） D
2V
工进（慢）
=（π/4）×（0.09）×2×0.06×1000=0.3815 L/min
4.2 液压元件的选择
4.2.1 压力的确定
P=P1 +∑△P=1.93+0.32=2.25Mpa(进油管上∑△P取0.32Mpa)
Pmax=(5/4) ×2.25=2.8/25Mpa
4.2.2 流量的确定
=K1×(∑q)max=1.2×14.59=17.5 L/min
Q
P
((∑q)max指同时动作的油缸所需流量的最大值)
4.2.3 流量泵的选用
为17.5 L/min 查手册得：
根据P为2.25Mpa ，q
P
CB-B16型齿轮泵。

该泵的技术参数是：
V=16mL/r P
=2.5Mpa n=1450r/min ηv=0.9
N
=16×1450×0.9×10-3=20.88L/min
q
P
驱动功率0.82KW
4.2.4 电机选择：
∵液压泵的驱动功率为0.82KW，转速为1450r/min
初选电机为Ｙ２-90S-4
额定功率为1.1KW，n=1400r/min
5 液压系统基本回路的选择
5.1 回路选择：
要实现液压缸的快进----工作进给—快退—停止的自动循环的工作要
求，则需要差动液压缸，在实现调速的过程中，主要调速回路有进油节流调速、回油节流调速以及旁路节流调速，进油节流调速容易在液压缸开始运动时造成冲击，采用回油节流调速是，冲击产生在活塞的无杆腔。

综合以上两种调速方式，采用进油节流调速回路并在回油路上连接溢流阀与单向阀的组合体，提供被压避免冲击。

5.2 调速回路图为：
图03
6 液压系统原理图
图04
7 液压缸工作过程油路为
7.1 液压缸快进：
7.1.1 进油路：液压泵2→三位四通阀5（左端得电工作）→单向调
速阀6→液压缸无杆腔。

7.1.2 回油路：液压缸有杆腔→两位三通阀9（左端工作）→液压缸
无杆腔。

7.2 液压缸工进：
7.2.1 进油路：液压泵2→三位四通阀5（左端得电工作）→单向
调速阀6→液压缸无杆腔。

7.2.2 回油路：液压缸有杆腔→两位三通阀9（右端工作）→溢流阀7
→油箱
7.3 液压缸快退：
7.3.1进油路：液压泵2→三位四通阀5（右端得电工作）→单向阀
8→两位三通阀9（右端得电工作）→液压缸无杆腔。

7.3.2 回油路：液压缸无杆腔→单向调速阀6→三位四通阀5→油箱。

8 确定油箱的外形尺寸
油箱的有效容积确定： V=εQ
V Q
V
为液压泵的流量
Q
V
=20.88L/min 查机械设计手册取ε=3.5
∴V=20.88×3.5=73.08L
按油箱的标准规格圆整为100L ，则标准油箱的外形尺寸为：长633mm ，
宽460mm,
高 410mm，箱底离地高度为125mm
9 系统油液温升验算
液压泵工作状态压力为2.25MPa ，流量为20.88L/min ，其输入功率为0.82KW 快进时功率为=F×V=41.25W
液压缸工进时最小功率为P
=9.55W
工进
=41.25W
液压缸快退时功率为P
快退
则系统单位时间内最大的发热量为： Hi=820-9.55=810.45W
当油箱的高：宽：长比例在1：1：1到1：2：3范围内，且油液面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似为：
V=0.633×0.46×0.41=0.12m3
散热系数K=15W/(m2.c)
在温升许可范围内（其温升参考许可范围为30～35℃）
10 致谢
在此，我向指导老师杨卫平博士致以崇高的敬意！
做课程设计的时间是短暂的，但杨老师对我的影响是深刻的，跟着杨老师时时刻刻都能学到东西。

刚开始做设计时，我抱着一种完成任务的心态，但几次在向杨老师请教问题时，杨老师注意每一个细节，没有一丝的轻率，我被杨老师严谨的治学态度所感染，让我明白在学习中式容不的半点马虎的。

杨老师学识渊博，对我设计中的问题深入浅出的阐述，让我对这个比较抽象的问题有了实质化的理解。

杨老师总是用生活中比较常见的例子来详细的阐述问题，把枯燥的理论知识巧妙的运用到实际的例子中，很有一种举一反三的作用。

经过几次与杨老师的接触，杨老师平易近人的态度让我有朋友般的亲切，杨老师总是用平常的的话语让我明白书本之外的东西，用长者丰富的人生阅历巧妙的在我迷茫的时候给我指出前进的方向。

第一次做这方面的设计，总是存在这样或那样的问题，每次杨老师都抽空帮我讲解，不惜牺牲自己的休息时间，有如此的老师是我的荣幸！
再次衷心的感谢杨老师的帮助！
11 参考文献
[1] 左健民. 液压与气压传动.机械工业出版社，2007.
[2] 张利平.液压泵及液压马达原理、使用与维护.化学工业出版社,2006
[3] 成大先.机械设计手册第三版·第4卷.北京：化学工业出版社，1998
[4] 刘延俊.液压回路与系统.化学工业出版社.2008
[5] 张利平.液压泵与液压马达.化学工业出版社.2008。