专用钻床液压系统设计说明书.doc

液压与液力传动设计说明书目 录一液压与液力传动设计任务书.................................................................1 1.设计题目和目的......................................................................................1 2.设计步骤和内容......................................................................................1二运动分析和负载分析.............................................................................2 1.运动分析..................................................................................................2 2.负载分析..................................................................................................2 3.负载图与速度图的绘制..........................................................................3三确定液压缸的主要参数.........................................................................5 1.初选液压缸的工作压力..........................................................................5 2.确定液压缸尺寸......................................................................................5 3.计算液压缸的最大流量..........................................................................5 4.绘制工况图..............................................................................................5四拟定液压系统图.....................................................................................7五液压元件的选择.....................................................................................8 1.液压泵及驱动电机功率的确定..............................................................8 2.元件、辅件选择......................................................................................96 液压系统的性能验算...........................................................................11 1.压力损失几调定压力的确定................................................................11 2.系统的发热与温升................................................................................13七.设计小结..................................................................................................13八.参考文献..................................................................................................15一液压与液力传动设计任务书 1.设计题目和目的 题目试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进-工作-快退-停止（卸荷）”的工作循环已知切削阻力为13412N，运动部件自重为5390N，快进行程为300mm，工进行程为100mm，快进，快退运动速度为4.5m/min,工进速度为60-1000mm/min，加速和减速时间为t0.2sec,机床采用平导轨，摩擦系数为Fs0.2,Fd0.1 目的液压系统的设计是整机设计的重要组成部分,主要任务是综合运用前面各章的基础知识,学习液压系统的设计步骤、内容和方法。通过学习，能根据工作要求确定液压系统的主要参数、系统原理图，能进行必要的设计计算，合理地选择和确定液压元件，对所设计的液压系统性能进行校验算，为进一步进行液压系统结构设计打下基础。 2.设计步骤和内容液压系统的设计步骤和内容大致如下 （1）明确设计要求，进行工况分析，绘制负载和速度循环图； （2）确定液压系统的主要性能参数； （3）进行方案设计、拟订液压系统原理图； （4）计算和选择液压元件； （5）验算液压系统的性能； （6）液压缸设计； （7）绘制工作图，编写技术文件，并提出电气控制系统的设计任务书。 以上步骤中各项工作内容有时是互相穿插、交叉进行的。对某些复杂的问题，需要进行多次反复才能最后确定。在设计某些较简单的液压系统时，有些步骤可合并和简化处理。二运动分析和负载分析 1.运动分析 动作循环图 2.负载分析 （1）工作负载工作负载与设备的工作情况有关，在机床上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。FL13412N （2）摩擦负载摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状，放置情况，润滑条件以及运动状态有关。静摩擦负载 Ffs 0.253901078N动摩擦负载 Ffd 0.15390539N （3）惯性负载惯性负载是运动部件的速度变化是，由其惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。 加速 Fa1 ma15390/9.810.075/0.2206.04N减速 Fa2 ma25390/9.810.074/0.2203.29N 制动 Fa3 ma3 5390/9.81*0.001/0.22.75N 反向加速 Fa4 Fa1 206.04N 反向制动 Fa5 Fa4 206.04N 液压缸的机械效率取 m0.85 3.负载图与速度图的绘制液压缸各阶段的负载工况计算公式总负载 F/N缸推力 F/N启动FfsFL1449017047.1加速FLFfd Fa11415716655.34快进FfdFL1395116412.94减速FLFfd - Fa213747.7116173.78工进FL Ffd1395116412.94制动FLFfd Fa313948.2516409.7反向加速Ffd Fa4745.04876.52快退Ffd539634.12制动Ffd Fa5332.96391.72三确定液压缸的主要参数 1.初选液压缸的工作压力根据最大负载F17047N, 初选液压缸的工作压力为3MPa（取自液压传动与控制表9-3、表9-4） 2.确定液压缸的尺寸AF/P17047/30000000.00568 m2 D85mm按标准取D 90mm壁厚5mm，单重11.17kg/m根据快进与快退的速度比值来确定活塞杆的直径 D2/D2-d2 1.3 d43.23mm按标准取 d 45mm则液压缸的有效作用面积为无杆腔的面积 A11/4 D2 1/49263.59cm2有杆腔的面积 A21/4 D2-d2 1/492-4.52 47.69cm2 3.计算液压缸的最大流量 q 快进A1v快进 0.00063590.075m/s0.000477m3/s28.6L/minq 工进 A1v工进0.00063590.001m/s6.35910-6 m3/s 0.382L/minq 快退 A2v快退 45.69 10-40.075m/s21.5L/min 4.绘制工况图工作循环中的各个工作阶段的液压缸的压力、流量和功率为快进P4F/3.14dd工进PF/A1 快退PF/A2液压缸各工作阶段的压力、流量和功率为工况压力p/Mpa流量 （L/min）功率 P/W快进2.1928.6104.39工进max2.193.8213.94工进min2.190.3821.39快退0.11321.54.05 由上表可绘制出液压缸的工况图四拟定液压系统图 供油方式由工况图分析可知，该系统在快上和快下时所需流量较大，可用单泵供油回路。5 液压元件的选择 1.液压泵及驱动电机功率的确定YB1系列叶片泵系中低压双作用定量叶片泵。YB1系列叶片泵额定压力为63kgF。排量为4100ml/r，用户可根据需要选择。本产品将根据不同的排量组合成单泵和双泵。它广泛使用于金属切削机床或其它机械的中低压液压系统中。该泵一般为正转，根据需要可安装成反转。其特点及用途YB1叶片泵系中压、双作用、定量叶片泵，适用于金属切削机床或其它机械的中、低压液压系统中。该泵一般为正转，根据需要，可安装成反转。由于YB1系列叶片泵噪音小，性能比较稳定，价格比较低廉。 工进3.82/0.85/0.963.03ml/r 所以YB1系列查表选泵 YB14 快进28.6/0.85/0.9622.7ml/r 所以YB1系列查表选泵YB125单泵型号排量压力转速容积效率驱动功率重量YB1446.3960851.15YB125256.3960903.39双泵LL1L2L3BB1HSD125510638144452014511090dcD2dd1CtbZ1Z2Z312820d115225Z1”Z3/4”Z1/4” 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB14型的双联液压泵，其额定压力为6.3MPa;容积效率pv0.85，总效率p0.72，所以驱动该泵的电动机的效率可由泵的工作压力和输出流量qp6.314500.8510-3L/min7.76L/min 根据以上压力和流量的数值查产品目录，选用YB125型的双联液压泵，其额定压力为6.3MPa;容积效率pv0.9，总效率p0.72，所以驱动该泵的电动机的效率可由泵的工作压力和输出流量qp209600.910-3L/min21.6L/min 所以由以上两个泵可以求出电机功率 pp（ppqp ppqp）/p 2.1910621.610-32.191067.7610-3/600.721488W查Y系列电动机表，拟选用电动机的型号为Y100L1，功率为2.2KW，额定转速为1440r/min。功率型号电流转速效率2.2kwY100L--15.014400.81 2.元件、辅件选择序号名称通过流量q/L/min型号及规格1滤油器11.47XLX-06-802叶片泵15.04YBX-163溢流阀3.375YF3*10B4两位两通电磁换向阀8.2122EF3-E10B5三位四通电磁换向阀9.7534EF3Y-E10B6单向调速阀9.75AQF3-E10B7两位三通电磁换向阀9.7523EF3-E10B5三位四通电磁换向阀9.7534EF3Y-E10B1.油管 V取1.5m/s 内径d 取d12mm 管接头连接螺纹M181.5mm 钢管外径 18mm吸油管同上q8.64L/min,v1.5m/s且参照液压泵YBX-16,吸油管内径取d25mm2.油箱 V57Qp V 7 29.36 205 L 考虑到温升问题取标值250 L6 液压系统的性能验算 1.压力损失几调定压力的确定 在快退、快进时，系统工作压力很低，所以不必验算。 快进时液压缸的速度为 V1 qp /A1 7.7610-3/ 63.5910-46020mm/s 此时油液在进油管的流速为 V q p /A7.7610-3/0.258210-6602.57m/s 沿程压力损失 首先要判断管中的流态，设采用N32液压油，室温为20时， 0.0001m/s，所以有Revd/2.57810-3/0.110-3205.62320管中为层流，则阻力损失关系系数 75/Re0.36若取进出口油管长度约为2m,油液的密度890kg/m3，则其进油路上的沿程压力损失为P1 v20.362/810-3890/22.5720.265Mpa 局部压力损失局部压力损失包括管道安装和管接头的压力损失和通过液压阀的局部压力损失,前者视管道具体结构而定,一般取沿层压力损失的10;而后者则与通过阀的流量大小有关,若阀的额定流量和额定压力损失为qn和pn,则当通过阀的流量为q时的阀的压力损失pv为pvpnq/qn因为GE系列10mm通径的阀的额定流量为63 l/min，叠加阀10mm通径系列的额定流量为42 l/min，而在本题中通过每个阀的最大流量仅为7.76 l/min，所以，通过整个阀的压力损失很小可忽略不计。同理，工进时回油路上的流量为q 2A 2q 1/ A 1 47697.76/ 63595.82 l/min则回油路油管上的流速v q p/A5.8210-3/600.258210-61.93m/s由此可得Revd/1.93810-3/0.110-3154.4（层流）75/Re0.49所以回油路上沿程压力损失为P v20.492/810-3890/21.9320.203Mpa 总压力损失 PP1（A2/A1）P2 0.2650.02654768/63590.2030.02030.459Mpa所以原设P0.4Mpa ，这与结果无差异。 压力阀的调定值Pp F/A1P2.580.4593.04Mpa所以卸荷阀得调定压力应取3.1Mpa为宜。溢流阀的调定压力大于卸荷阀压力0.30.5Mpa ,所以取溢流阀调定压力为4Mpa。 2.系统的发热与温升 快进时电机输出功率为Pp pp q p/p3.11067.7610-3/600.72556.9w工进时电机输出功率为Pp1 pp1 q p1/p41063.8810-3/600.72359.3w 而快进时有效功率为P12.581067.7610-3/60333.7 w工进时有效功率为P213.88 w所以快进时的功率损失为556.9-333.7223.2 w，而工进时的功率损失为359.3-13.88231.12 w,比较大的值231.12 w来校核其热平衡,求出温升设油箱得三边长在111-123范围内，则散热面积为A0.0650.0652102/32.30m假设通风良好,取h150.001 KW/m,所以油液的温升为tH/（hA）0.53/1510-32.30 15.36 室温为20 ,热平衡温度为35.3665 ,没有超出允许范围。7. 设计小结液压是一们机械专业十分重要的专业基础课。同时液压在实际生产的应用上也发挥了契机巨大的作用。在工业生产的各个部门应用液压传动技术。工程机械，矿上机械，压力机械和航天工业中，常常采用液压传动，因为其结构简单，体积小，重量轻，输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便的实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化；在电子工业，包装机械，印染机械，食品机械等方面应用气压传动主要是取其操作方便，无油，无污染。由此可见，液压的应用很广泛，发挥的作用也十分巨大。液压课程设计是是对液压课程所学理论知识的一次具体的应用和实践，增强学生所学知识以及具体方法的实际应用有很大的帮助。通过这次课程设计，使我对于液压系统设计有了一个更加形象和直观的认识与掌握。这个过程中锻炼了我分析解决问题，应用和查阅相关机械资料进行设计的能力。由于这次课程设计是在教学结束后进行的，刚刚学过的理论知识印象还很深刻，但要在在短短的一周时间做好液压课程是不是一件容易的事，做课程设计又需要很多的相关的知识，这次课程设计又相当于让自己再次温固了一遍课程。真正做到理论与实践的相统一。查找资料是在整个设计过程中也是一项至关重要的事情，因为我们都没有经验，要想在短短的时间里完成一套设计，有用的资料是必不可少的。图书馆中找到了一些和我们的题目相近的设计实例，设计实例可以快速给我们设计思路，设计过程中要包括哪几个方面的内容也一目了然，于是大概是怎么样的一个过程就有了；液压设计工程手册提供了我们需要选取的元件，这些都是标准件，比如电磁换向阀，液压泵等等整个课程设计过程中理论与实践相结合的效果特别好，自己也收获了不少的东西。全盘规划，具体分析，付诸实施，合理调整，以及团队协作等等科学的做事方法都得到了很好的体现。8. 参考文献文献1液压与液力传动（教材） 北京大学出版社文献2机械零件设计手册（液压与气动部分） 冶金出版社文献3组合机床设计（液压传动部分） 机械出版社15