液压与气压传动课程设计液压气动系统系统设计与分析

宁波理工学院

液压气动系统系统设计与分析

姓名朱贤晖

学号 3100612086

专业班级机械电子工程102

分院机电与能源工程学院

完成日期 2013年12月19日

目录

1.设计任务书 (1)

1.1课程设计题目 (1)

1.2课程设计的目的和要求 (1)

2.负载分析 (1)

3.液压系统设计方案 (2)

3.1确定液压泵类型 (2)

3.2选用执行元件 (2)

3.3快速运动回路和速度换接回路 (2)

3.4换向回路的选择 (3)

3.5组成液压系统绘原理图 (3)

4.液压系统的参数计算 (3)

4.1液压缸参数计算 (3)

4.1.1初选液压缸的工作压力 (3)

4.1.2确定液压缸的主要结构尺寸 (4)

4.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率 (4)

4.2液压泵的参数计算 (5)

4.3电动机的选择 (5)

5.液压元件的选择 (6)

5.1液压阀及过滤器的选择 (6)

5.2油管的选择 (6)

5.3油箱容积的确定 (7)

6.验算液压系统性能 (7)

6.1压力损失的验算及泵压力的调整 (7)

6.1.1工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 (7)

6.1.2快退时的压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 (7)

6.2液压系统的发热和温升验算 (8)

7.阀块的3D结构 (9)

8.总结及感谢 (9)

8.1设计小结 (9)

8.2设计所得及感谢 (9)

9.参考文献 (10)

1.设计任务书

1.1课程设计题目

设计一台上料机的液压传动系统。

1）工作台的工作循环过程：“快速上升－慢速上升－停留－快速下降”。

2）工作参数：工件的重量为500Kg，滑台的重量为100Kg，快速上升要求>=45mm/s,慢速上升要求>=8mm/s，快速下降要求>=55mm/s,滑台采用V型导轨，导轨面夹角为90°，滑台与导轨的最大间隙为2mm，气动加速与减速时间均为0.5s，液压缸的机械效率为

0.91（考虑密封阻力）。

1.2课程设计的目的和要求

通过设计液压传动系统，使学生获得独立设计能力，分析思考能力，全面了解液压系统的组成原理。

明确系统设计要求；分析工况确定主要参数；拟订液压系统草图；选择液压元件；验算系统性能。

2.负载分析

负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力的机械效率中加以考虑。因工作部件的卧式防止，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，社导轨的静摩擦力为，动摩擦力为，,则

而惯性力

如果忽略切削力英气的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率，则

液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见下表1

表1 液压缸各运动阶段负载表

运动阶段计算公式总机械负载F/N

启动1222

加速1528

快进611

工进10611

快退611

根据负载计算结果和已知的各阶段的速度，可绘制出负载图（F-l)和速度图（v-l），见图1a、b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为液压缸活塞退回时的曲线。

a）负载图 b）速度图

图1 负载速度图

3.液压系统设计方案

3.1确定液压泵类型

参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双泵供油、调速阀进油节流调速的开式回路，溢流阀作定压阀。为防止钻孔钻通时滑台突然失去负载向前冲，回油路上设置背压阀，初定背压值

3.2选用执行元件

因系统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，因此选用单活塞杆液压缸，快进时差动连接，无杆腔面积等于有杆腔面积的两倍。

3.3快速运动回路和速度换接回路

根据本例的运动方式和要求，采用差动连接和双泵供油两种快速运动回路来事先快速运动。即快进时，由大小泵同时供油，液压缸实现差动连接。

本例采用二位二通电磁阀的速度换接回路，控制由快进转为工进。与采用行程阀相

比，电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，管路较简单，行程大小也容易调整，另外采用液控顺序阀与单向阀来切断差动油路。因此速度换接回路为行程与压力联合控制形成。

3.4换向回路的选择

本系统对换向的平稳性没有严格的要求，所以选用电磁换向阀的换向回路。为便于实现差动连接，选用三位五通换向阀。为提高换向的位置精度，采用死挡铁和压力继电器的行程终点返程控制。

3.5组成液压系统绘原理图

将上述所旋动的液压回路进行组合，并根据要求做必要的修改补充，即组成如下图2所示的液压系统图。为便于观察调整压力，在液压泵的进口处、背压阀和液压缸无杆腔进口处设置测压点，并设置多点压力表考官。这样只需一个压力表即能观测个点压力。

液压系统中各电磁铁的动作顺序如下表2所示。

表2 电磁铁动作顺序表

1Y 2Y 3Y

快进+ - -

工进+ - +

快退- + -

停止- - -

图2液压系统原理图

4.液压系统的参数计算

4.1液压缸参数计算

4.1.1初选液压缸的工作压力

初定液压缸的工作压力为。

4.1.2确定液压缸的主要结构尺寸

本例要求动力滑台的快进、快退速度相等，现采用活塞杆固定的单杆式液压缸。快进时采用差动连接，并取无杆腔有效面积等于有杆腔面积的两倍，即。为了防止在钻孔钻通时滑台突然前冲，在回油路中转悠背压阀，按表8-2，初选背压。

由表1可知最大负载为工进阶段的负载，按此计算则

液压缸直径

由可知活塞杆直径

按GB/T2348-1993将所计算的D与d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得

按标准直径算出

按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度，则由式（8-11）

本例，满足最低速度的要求。

4.1.3计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率

根据液压缸的负载图和速度图以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸工作过程各阶段的压力、流量和功率，在计算工进时背压按代入，快退时背压按代入计算公式和计算结果列入表3中。

表3 液压缸所需的实际流量、压力和功率

工作循环计算公式负载F 进油压力回油压力所需流量输入功率P

N Pa Pa L/min kW

差动快进611 7.155 0.136