液压与气动技术课程设计

液压气动课程设计

目录

一．液压系统原理图设计计算 (3)

二．计算和选择液压件 (8)

三．验算液压系统性能 (12)

四．液压缸的设计计算 (15)

五．设计总结 (17)

参考文献 (18)

一．液压系统原理图设计计算

技术参数和设计要求

设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统，其工作循环是：快进→工进→快退→停止。主要参数：轴向切削力为30000N，移动部件总重力为10000N，快进行程为150mm，快进与快退速度均为4.2m/min。工进行程为30mm，工进速度为0.05m/min，加速、减速时间均为0.2s，利用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。要求活塞杆固定，油缸与工作台联接。设计该组合机床的液压传动系统。

一工况分析

首先，根据已知条件，绘制运动部件的速度循环图（图1-1）：

图1-1 速度循环图

其次，计算各阶段的外负载并绘制负载图,根据液压缸所受外负载情况，进行如下分析：

启动时：静摩擦负载 0.210002000fs

s F f G N •

==⨯=

加速时：惯性负载

10000 4.2350100.260a G v F N g t ∆⨯=

⨯==∆⨯⨯

快进时：动摩擦负载 0.1100001000fd

d F f G N •

==⨯=

工进时：负载 10003000031000fd

e

F F F N =+=+=

快退时：动摩擦负载 0.1100001000fd

d F f G N •

==⨯=

其中，fs

F 为静摩擦负载，fd

F 为动摩擦负载，F 为液压缸所受外加负载，a

F 为

运动部件速度变化时的惯性负载，e

F 为工作负载。

根据上述计算结果，列出各工作阶段所受外载荷表1-1，如下：

工作外负载（N)

工作外负载（N)

循环 循环

启动，加速 fs a F F F =+

2350 工进

fs e F F F =+

31000

快进

fd F F = 1000 快退

fd F F =

1000

根据上表绘制出负载循环图，如图1-2所示：

图1-2 负载循环图

二 拟定液压系统原理图

（1）确定供油方式：

考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进快退时负载较小、速度较高。从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用双泵供油。现采用带压力反馈的限压式变量叶片泵。如下图:

（2）调速方式的选择：

在专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或者调速阀。根据专用机床工作时对低速性能和速度负载特性都有一定要求的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高，发热小和速度刚性好的特点，并且调速阀装在回油路上，具有承受负载切削力的能力。如下图所示：

（3）速度换接方式的选择：

本系统采用电磁阀的快慢换接回路，它的特点是结构简单、调节行程比较方便，阀的安装也较容易，但速度换接的平稳性较差，若要提高系统的换接平稳性，则可改用行程阀切换的速度换接回路。如下图所示：

最后把所选择液压回路组合起来，即可组合成如附图所示液压系统原理图。液压系统原理图如下。

1---双联叶片泵2---三位五通电磁阀3---行程阀4---调速阀

5---单向阀6---单向阀

7---顺序阀8---背压阀

9---益流阀10---单向阀

11---过滤器12---压力表接点

13--单向阀14—压力继电器

液压系统原理图

二．计算和选择液压件

1.确定液压泵的规格和电动机的功率 （1）计算液压泵的最大工作压力

小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表可知液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为3，91Mpa ，如在调速阀进口节流调速回路中，选取油路上的总压力损失为∑ΔP=0.6Mpa ，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差ΔPe=0.5Mpa ，则小泵的最高工作压力估算为：

11 3.910.60.5 5.01p e P p p p Mpa ≥+∆+∆=++=∑

大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，快退时液压缸的工作压力为P1=1.4Mpa ，比快进时大，考虑到快退时供油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失∑ΔP=0.3Mpa ，则大流量泵的最高工作压力估算为:

21 1.40.3 1.7p P p p Mpa ≥+∆=+=∑

（2）计算液压泵的流量

由表可知，油源向液压缸输入的最大流量为0.4×10-3m 3/s,如取回油泄漏系数K=1.1，则两个泵的总流量为：

31 1.10.41026.4/min p q Kq L -≥=⨯⨯=

考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min ，工进时的流量为0.79×10-5m 3/s=0.474L/min,则小泵的流量最少应为3.474L/min. （3）确定液压泵的规格和电动机的功率

根据以上压力和流量数值，并考虑液压泵存在容积损失，最

后确定选取PV2R12-6/26型叶片泵，其小泵和大泵的排量分别为6mL/r 和26mL/r ，当液压泵的转速Np=720r/min 时，其理论流量分别为4.32mL/r 和18.72mL/r ，若取液压泵的容积效率为 ηv=0.8，这时液压泵的实际输出流量为：

1267200.910002672010000.9 3.88816.84820.8/min

p p p q q q L =+=⨯⨯÷+⨯÷

⨯=+=

由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵的容积效率为ηp=0.8，这时液压泵的驱动电机功率为：

63

3

1.71020.8100.74600.810

p p

p

p q p kw η-⨯⨯⨯≥

==⨯⨯ 根据此数值查表，选用规格相近的Y160M1-8型电动机，其额定功率为4KW ，额度转速为720r/min 。 2.确定其它元件及辅件 （1）确定阀类元件及辅件

根据系统的最高工作压力和通过各类阀类元件及辅件的实际流量，查阅手册，选出的阀类元件和辅件规格如列表所示，其中溢流阀按小泵的额定流量选取，调速阀选用Q-6B 型，其最小稳定流量为0.03L/min ，小于本系统工进时的流量0.5 L/min