液压与气压传动课程设计说明书.doc

液 压 与 气 压 传 动 课题：液压与气压传动课程设计 班级：13 机 设 一 班 姓名：李 特 学号：1 3 1 0 1 0 0 5 1 0 液压设计任务说明：一、设计的主要技术参数 主要研究卧式钻孔组合机床的液压系统，加工对象为变速箱体孔，加工动作循环为：动力滑台快速趋进工件—>工进I—>工进II—>加工结束快退—>原位停止 液压系统的原始数据： 工进I时的轴向阻力为 F1=16500N，速度为（80--100）mm/min；工进 II时轴向阻力为 F2=9000N，速度为（30--50）mm/min；快进、快退速度 为 3.0m/min，加减速时间为 0.2s；滑台运动部件质量为 560Kg，全行程为 305mm（快进为 200mm，工进I为 100mm，工进II为 5mm）滑台导轨采 用平导轨，静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1，要求工作性能可靠、 平稳，液压缸效率取值 0.9夹紧时间为0.5s，夹紧行程为40mm，夹紧力为2000N并要求可调，工作环境温度为25°二、设计任务1、液压传动系统方案的对比、选择和工况分析，液压传动系统原理图的拟定，完善。

2、液压元件(包括液压辅助装置）的计算或设计3、液压系统性能验算4、液压系统工作原理图的绘制5、液压部件装配图的绘制6、液压说明书的编写三、设计要求1、图形符号符合GB786.1-93的液压原理图一张2.符合国家制图标准并满足题目要求的液压缸装配图一张3、设计说明书一份 课程设计任务书引 言 6第1章 明确液压系统的设计要求 7第2章 负载与运动分析 72.1工作负载FW 82.2阻力负载 82.3惯性负载 8第3章 负载图和速度图的绘制 9第4章 确定液压系统主要参数 114.1确定液压缸工作压力 114.2计算液压缸主要结构参数 12第5章 液压系统方案设计 155.1选用执行元件 155.2速度控制回路的选择 155.3选择快速运动和换向回路 165.4速度换接回路的选择 175.5组成液压系统原理图 185.5系统图的原理 185.5.1夹紧 195.5.2快进 205.5.3工进Ⅰ 205.5.4工进Ⅱ 205.5.5快退 20 5.5.6工件松夹..............................................................................21第6章 液压元件的选择 216.1确定液压泵 216.1.1计算液压泵的最大工作压力 216.1.2计算总流量 226.2确定其它元件及辅件 226.2.1确定阀类元件及辅件 226.2.2确定油管 24第7章 液压系统性能验算 257.1压力损失的验算及泵压力的调整 257.1.1工进时的压力损失验算和小流量泵压力的调整 257.1.2快退时压力损失验算及大流量泵卸载压力的调整 267.1.4沿程压力损失 267.1.5局部压力损失 277.2发热温升验算 29设计小结 30参考文献 31引 言 液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。

液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路 第1章 明确液压系统的设计要求 主要研究卧式钻孔组合机床的液压系统，加工对象为变速箱体孔，加工动作循环为：动力滑台快速趋进工件—>工进I—>工进II—>加工结束快退—>原位停止 液压系统的原始数据： 工进I时的轴向阻力为F1=16500N，速度为（80--100）mm/min；工进 II时轴向阻力为F2=9000N，速度为（30--50）mm/min；快进、快退速度为3.0m/min，加减速时间为 0.2s；滑台运动部件质量为 560Kg，全行程为 305mm（快进为 200mm，工进I为 100mm，工进II为 5mm）。

滑台导轨采 用平导轨，静摩擦系数为 0.2，动摩擦系数为 0.1，要求工作性能可靠、平稳，液压缸效率取值0.9夹紧时间为0.5s，夹紧行程为40mm，夹紧力为2000N并要求可调，工作环境温度为25°第2章 负载与运动分析 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在机械效率中加以考虑因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力 在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略2.1工作负载FW工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即Ft1=16500N Ft2=9000N2.2阻力负载 阻力负载主要是工作台的机械摩擦阻力，分为静摩擦阻力和动摩擦阻力两部分导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为，则：静摩擦阻力=0.2*560*9.8=1097.6N 动摩擦阻力=0.1*560*9.8=548.8N2.3惯性负载最大惯性负载取决于移动部件的质量和最大加速度，其中最大加速度可通过工作台最大移动速度和加速时间进行计算。

已知启动换向时间为0.05s，工作台最大移动速度，即快进、快退速度为3.0m/min，因此惯性负载可表示为 如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率=0.9，根据上述负载力计算结果，可得出液压缸在各个工况下所受到的负载力和液压缸所需推力情况，如表1所 表1 液压缸总运动阶段负载表（单位：N）工况负载组成负载值F/N推力F//N启动1097.61219.56加速712.1791.22快进548.8609.78工进I17048.818943.11工进Ⅱ9548.810609.78反向启动1097.61219.56加速712.1791.22快退548.8609.78制动385.5446.48第3章 负载图和速度图的绘制 根据上述已知数据绘制组合机床动力滑台液压系统绘制负载图（F-l）和速度图（V-l）如图 快 进 工 进 Ⅰ工 进 Ⅱ 快 退 图1.1 循 环 图 1F/NL/mm1219.56609.7818943.1110609.78609.78 图1.2 负 载 图300050L/mm V/m.min-13000100 图1.3 速 度 图第4章 确定液压系统主要参数4.1确定液压缸工作压力由表2和表3可知，组合机床液压系统在最大负载约为17100 N时宜取3MP。

表2按负载选择工作压力负载/ KN<55~1010~2020~3030~50>50工作压力/MPa< 0.8~11.5~22.5~33~44~5≥54.2计算液压缸主要结构参数由于工作进给速度与快速运动速度差别较大，且快进、快退速度要求相等，从降低总流量需求考虑，应确定采用单杆双作用液压缸的差动连接方式通常利用差动液压缸活塞杆较粗、可以在活塞杆中设置通油孔的有利条件，最好采用活塞杆固定，而液压缸缸体随滑台运动的常用典型安装形式这种情况下，应把液压缸设计成无杆腔工作面积是有杆腔工作面积两倍的形式，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d = 0.707D的关系 工进过程中，当孔被钻通时，由于负载突然消失，液压缸有可能会发生前冲的现象，因此液压缸的回油腔应设置一定的背压(通过设置背压阀的方式)，选取此背压值为p2=0.8MPa快进时液压缸虽然作差动连接（即有杆腔与无杆腔均与液压泵的来油连接），但连接管路中不可避免地存在着压降，且有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时取0.5MPa快退时回油腔中也是有背压的，这时选取被压值=0.6MPa 工进时液压缸的推力计算公式为， 式中：F ——负载力 hm——液压缸机械效率 A1——液压缸无杆腔的有效作用面积 A2——液压缸有杆腔的有效作用面积 p1——液压缸无杆腔压力 p2——液压有无杆腔压力 因此，根据已知参数，液压缸无杆腔的有效作用面积可计算为 液压缸缸筒直径为 由于有前述差动液压缸缸筒和活塞杆直径之间的关系，d = 0.707D，因此活塞杆直径为d=0.707×9.63=6.81cm，根据GB/T2348—1993对液压缸缸筒内径尺寸和液压缸活塞杆外径尺寸的规定，圆整后取液压缸缸筒直径为D=100mm，活塞杆直径为d=70mm。

此时液压缸两腔的实际有效面积分别为：工作台在快进过程中，液压缸采用差动连接，此时系统所需要的流量为工作台在快退过程中所需要的流量为工作台在工进过程中所需要的流量为q工进 =A1×v1’=0.7854L/min根据上述液压缸直径及流量计算结果，进一步计算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率值如下计算液压缸各工作阶段的工作压力、流量和功率设快进、快退时，进油腔与回油腔之间压力差Δp=0.5MPa,工进回油腔背压p2=0.8MPa表3 各工况下的主要参数值工况推力F’/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量q/L.min-1输入功率P/Kw计算公式快进启动1219.5600.837————加速791.221.2260.726————恒速609.781.1790.67911.540.131工进Ⅰ18943.110.82.8200.7850.037 。